JP3339369B2 - レーザダイオード - Google Patents
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Description
ド、特にストライプ形ヘテロ接合レーザダイオードに関
し、ロボットの目やレーザレーダシステム等を構成する
測距用のレーザダイオードとして好適なものである。
ザ)を用いて自動車間の距離を測定し、車間距離を一定
に保ったり前方の車に接近しすぎた場合に警報を発す
る、あるいはブレーキをかけるというようなシステムが
検討されている。このようなシステムでは、100m先
の物体を検知する必要があり、レーザダイオードにおい
てはパルス駆動で数十Wクラスの光出力が要求されてい
る。つまり、図26に示すような数mWクラスの小出力
レーザダイオードと異なり、大出力のレーザダイオード
は図27に示すように活性層での発光部の幅(ストライ
プ幅)が広い。このような大出力のレーザダイオードで
は、円形に近いビーム形状のレーザ光を得ることが困難
であった。
4号公報において、図28,29に示すように、楕円比
(図29でのビーム断面の長径Hと短径Wの比H/W)
を小さくすべく活性層と光ガイド層の厚さの合計を1.
5μm以上とすることを提案している。
厚さ方向(垂直方向)の光の回折効果が小さくなること
により垂直方向にビームは狭くなり、(2)光ガイド層
の拡がり方向(水平方向)の回折効果は変化せず、この
(1),(2)によりビームが円形に近づくものであ
り、光ガイド層の拡がり方向(水平方向)にもビームを
狭くしたいという要求がある。
はマルチモードとなり、活性層での発光部の幅(ストラ
イプ幅)が広いため、図30に示すように、活性層内の
電流分布としてガウス分布をもつことになる。これによ
り、素子内で光の等位相面が曲がってしまい、コヒーレ
ント性に劣る。このため、出射光の広がり角(遠視野
像:FFP)が広くなってしまい、遠距離における出射
ビームの光密度が不十分になるという問題があった。
円ビームの短径長さを短くして高密度なレーザ光を得る
ことができるレーザダイオードを提供することにある。
ーザダイオードでは活性層内の電流分布がガウス分布を
もつことに着目し、電流経路中に抵抗を挿入することに
より図31に実線で示すように、電流分布をなだらかに
することができることを見出した。
について考察すると、ストライプ幅の広い大出力レーザ
ダイオードは、図32のように、ダイオードD1 ,D2
,…,Dn が並列に接続されていると仮想することが
でき、一度に多量の電流が流れ、活性層内において各ダ
イオードD1 ,D2 ,…,Dn に流れる電流値I1 ,I
2 ,…,In もガウス分布をもつものと考えられる。こ
れに対し、図33に示すように、電流経路中に抵抗Rを
挿入すると、抵抗Rが無い場合には一度に多量の電流が
流れガウス分布をもっていたものが、図31に示すよう
に、ゆっくりした電流の流れとなる。これにより、スト
ライプ幅の内部においては電流値が一定の領域が広範囲
にわたり形成されるものと推測される。
のレーザダイオードは、レーザダイオードチップの下部
電極層の下または上部電極層の上の少なくともいずれか
一方に、3mΩ以上の抵抗値を有する抵抗層を配置した
ことを特徴としている。
は、レーザダイオードチップと該チップを載置する台座
との接合層の厚さを、3mΩの抵抗値となる厚さ以上に
したことを特徴としている。
ーザダイオードチップと該チップを載置する台座との接
合層の内部に未接合部を設け、3mΩ以上の抵抗値とし
たことを特徴とする。
ーザダイオードチップの母材である基板を、3mΩ以上
の抵抗値を有するものとしたことを特徴としている。請
求項11に記載のレーザダイオードは、レーザダイオー
ドチップの下部電極層の下に配置され下部電極層への電
気通路となる台座を、3mΩ以上の抵抗値を有するもの
としたことを特徴としている。
るパルス駆動の大出力レーザダイオードにおいて、抵抗
を付加することによりストライプ幅の内部において電流
値が一定の領域が広範囲にわたり形成され、コヒーレン
ト性を改善するとともに出射光の広がり角を狭め、遠距
離でも光密度の低下を少なくすることが可能となる。よ
って、コヒーレント性の改善及び遠視野像の狭小化によ
って、遠距離においても光密度の低下が少ないレーザダ
イオードを得る。
ドは、請求項1に記載のレーザダイオードにおける前記
レーザダイオードチップの下に前記抵抗層としてのサブ
マウントがはんだ接合され、かつ、レーザダイオードチ
ップの壁面のうちの少なくとも一部が、サブマウントの
壁面とズラして配置されている。
オードチップの壁面がサブマウントの壁面と一致して配
置されている場合においては抵抗層(サブマウント)上
にレーザダイオードチップをはんだ付けする際に、溶融
はんだが側面からはみ出して壁面に垂れたりはんだボー
ルとなり各種の不具合が発生する可能性があるが、ズラ
して配置することによりこれらのことが未然に防止でき
る。また、請求項14に記載のレーザダイオードは、請
求項1〜13のいずれか1項に記載のレーザダイオード
における前記抵抗値が4mΩ以上であることを特徴とし
ている。
の実施の形態を図面に従って説明する。
ライプ形ヘテロ接合レーザダイオードの斜視図を示し、
図1にはレーザダイオードの断面図を示す。本実施形態
のレーザダイオードは、オキサイドストライプ形のヘテ
ロ接合レーザダイオードである。つまり、利得動作形の
ヘテロ接合レーザダイオードである。このレーザダイオ
ードはパルス駆動されるようになっている。
(レーザダイオードチップ22)について説明する。n
−GaAs基板2上に、n−GaAs層3、n−Al
0.4 Ga0.6 Asクラッド層4、n−Al0.2 Ga0.8
As光ガイド層5、Al0.2 Ga0.8 As/GaAs多
重量子井戸構造からなる活性層6、p−Al0.2 Ga
0.8 As光ガイド層7、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラ
ッド層8、p−GaAsコンタクト層9が順に積層され
ている。活性層6は、Al0.2 Ga0.8 AsとGaAs
とが交互に積層され、Al0.2 Ga0.8 Asが5層、G
aAsが6層形成されている。又、クラッド層4と光ガ
イド層5と活性層6と光ガイド層7とクラッド層8とコ
ンタクト層9とは、メサ形となっている。そして、活性
層6の前端面(図2における手前側端面)には低反射
膜、後端面には高反射膜がコーティングされている。
mであり、不純物濃度は2×1018atms/cm3 である。
また、n−GaAs層3の厚さは500nm(0.5μ
m)、n−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層4の厚さは
1μm、n−Al0.2 Ga0. 8 As光ガイド層5の厚さ
は0〜2.25μmである。さらに、活性層6において
は、Al0.2 Ga0.8 Asの一層の厚さが7.5nm
(0.0075μm)であり、かつ、Al0.2 Ga0.8
Asが5層あるので、Al0.2 Ga0.8 Asの合計の厚
さは37.5nm(=7.5nm×5層)となってい
る。また、活性層6におけるGaAsの一層の厚さが1
5nm(0.015μm)であり、かつ、GaAsが6
層あるのでGaAsの合計の厚さは90nm(=15n
m×6層)となっている。よって、活性層6の厚さは1
27.5nm、即ち、0.1275μmとなっている。
厚さは0〜2.25μm、p−Al 0.4 Ga0.6 Asク
ラッド層8の厚さは1μm、p−GaAsコンタクト層
9の厚さが0.8μmである。
7.5nmで、活性層6と光ガイド層5と光ガイド層7
との合計の厚さが1.5μm以上となっている。これに
より、レーザビームの楕円比(図29のH/W)を小さ
くしている。
「3.6」であり、n−Al0.2 Ga 0.8 As光ガイド
層5およびp−Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層7の屈
折率はそれぞれ「3.5」であり、n−Al0.4 Ga
0.6 Asクラッド層4およびp−Al0.4 Ga0.6 As
クラッド層8の屈折率はそれぞれ「3.3」である。
はSiO2 からなる絶縁膜10が形成されるとともに、
メサ状部の上面には絶縁膜10の無い窓部11が形成さ
れている。さらに、その上にはCr/Pt/Auの積層
体よりなる上面電極層12が形成され、p−GaAsコ
ンタクト層9とオーミックコンタクトが取られている。
窓部11の幅、即ち、ストライプ幅は400μmとなっ
ている。
は、500μm×600μmとなっている。n−GaA
s基板2の裏面には下部電極層および接合層としての合
金層13を介して抵抗層としてのn−GaAs基板14
が接合されている。n−GaAs基板14の厚さは24
0μmである。n−GaAs基板14の下には合金層1
5を介してCu製ブロック16が接合されている。Cu
製ブロック16はヒートシンクとして機能する。ブロッ
ク16の上面の金メッキ層17は合金層15と電気的に
接続され、金メッキ層17は接地されている。
チップ22)における下部電極層および接合層としての
合金層13は、n−GaAs基板14と合金層15と金
メッキ層17を通して接地されている。ここで、n−G
aAs基板14は1mΩ以上の抵抗値を有する。
方法を、図3を用いて説明する。まず、n−GaAs基
板2上にn−GaAs層3、n−Al0.4 Ga0.6 As
クラッド層4、n−Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層
5、Al0.2 Ga0.8 As/GaAs多重量子井戸構造
からなる活性層6、p−Al0.2 Ga0.8 As光ガイド
層7、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層8、p−G
aAsコンタクト層9を順次MOCVD(Metal
Organic Chemical Vaper De
position)法により積層する。その後、エッチ
ングによりメサ状部を形成する。
部の上面にSiO2 からなる絶縁膜10をプラズマCV
D法により成膜し、エッチングにより窓あけをして窓部
11を形成する。そして、絶縁膜10上にCr/Pt/
Auからなる上部電極層12を形成するとともにn−G
aAs基板2の裏面にAu−Ge/Ni/Auの積層体
よりなる電極層20を形成する。引き続き、電極の合金
化処理を施し電極層12,20に対しオーミックコンタ
クトを取る。さらに、電極層20にAu−Snはんだ層
21を蒸着により形成する。さらに、端面をへき開しレ
ーザダイオードチップ22とする。
14の上面にCr/Pt/Auの積層体よりなる電極層
23を形成するとともに、n−GaAs基板14の下面
にAu−Ge/Ni/Auの積層体よりなる電極層24
を形成する。そして、350℃で2分間の合金化処理を
施し電極層23,24に対しオーミックコンタクトを取
る。その後、電極層24にAu−Snはんだ層25を蒸
着により形成する。このようにして抵抗層26を得る。
層17を施した台座27を用意する。そして、台座27
における金メッキ層17の上に、抵抗層26及びレーザ
ダイオードチップ22を順にダイボンディングにて接合
する。このダイボンディングにより、レーザダイオード
チップ22の下面電極層20と抵抗層26の上面電極層
23は、はんだ層21と合金化して図1の合金層13と
なる。また、抵抗層26の下面電極層24と台座27上
の金メッキ層17は、はんだ層25と合金化して図1の
合金層15となる。
得られる。次に、レーザダイオードの作動及び効果につ
いて説明する。図1の上部電極層12とCu製ブロック
16上の金メッキ層17の間にパルス電圧を印加する
と、上部電極層12と合金層13との間にパルスの電流
が流れる。これにより、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラ
ッド層8側より正孔が、n−Al 0.4 Ga0.6 Asクラ
ッド層4側より電子がそれぞれ活性層6内に注入され、
再結合することにより発光する。このようにして発光し
た光がへき開した前後の端面で反射を繰り返すことで増
幅されレーザ発振し、前端面よりレーザ光が発射され
る。
抗(1mΩ以上)となって素子本体1(レーザダイオー
ドチップ22)とCu製ブロック16との間に介在され
ているため、図31に実線で示すように電流分布をなだ
らかにすることができる。このため、活性層6内におけ
る屈折率分布もなだらかになり、伝搬する光の等位相面
が出射方向に対して揃うため、出射光のコヒーレント性
が大きく改善され、出射光の広がり角も狭くなり、指向
性が向上する。
って付加する抵抗値に対する出射光の広がり角の測定結
果を示す。図4から、抵抗を付加すれば出射光の広がり
角が狭くなり、5mΩ以上ではほぼ一定の値を示すこと
が判った。なお、図4の測定の際にはストライプ幅が3
60μmのレーザダイオードを用いた。
を有する。 (イ)レーザダイオードチップの下部電極層としての合
金層13の下に、1mΩ以上の抵抗値を有する抵抗層と
してn−GaAs基板14を配置したので、電流分布を
なだらかにして、コヒーレント性の改善及び遠視野像の
狭小化によって遠距離においても光密度の低下を少なく
できる。
抵抗Rを付加することにより、図31に実線にて示すよ
うに、電流分布をなだらかにして、コヒーレント性を改
善するとともに出射光の広がり角を狭め、遠距離でも光
密度の低下を少なくすることができる。
29のW)を短くして高密度なレーザ光を得ることがで
きることとなる。 (ロ)抵抗層(14)の母材およびレーザダイオードチ
ップ22の母材を共にAaAsを用いており、同一の材
料の使用により実用上好ましいものとなる。
する。図1においては素子本体1(レーザダイオードチ
ップ22)の下部電極層13の下に抵抗層としてのn−
GaAs基板14を配置したが、図5に示すように、素
子本体1(レーザダイオードチップ22)の上部電極層
31の上に抵抗層としてのn−GaAs基板30を配置
してもよい。n−GaAs基板30は、1mΩ以上の抵
抗値を有する。なお、n−GaAs基板30と素子本体
1(レーザダイオードチップ22)との間には合金層3
1が配置されるとともにn−GaAs基板30の上には
電極層32が配置されている。
(レーザダイオードチップ22)の下部電極層(13)
の下に抵抗層としてのn−GaAs基板14を配置する
とともに、素子本体1(レーザダイオードチップ22)
の上部電極層12の上に抵抗層33を配置してもよい。
ここで、n−GaAs基板14の抵抗値と抵抗層33の
抵抗値の合計は、1mΩ以上を有する。
る応用として、図7に示すように、抵抗層としてのn−
GaAs基板14に空間部34を設けるか、高抵抗な材
料を埋め込む等の形状加工を施してもよい。このように
基板14の断面を櫛歯状にすることにより高抵抗化が図
られる。
多数の層を積層した多層構造体としてもよい。また、上
記実施形態において、レーザダイオード基板の材料系を
GaAs−AlGaAs系としたが、InP−InGa
AsP系等、他の材料系としてもよい。
Cr/Pt/Auに限定する必要はなく、Cr/Auあ
るいはTi/Pt/Au等、他の材料を用いてもよい
し、下面電極層として用いた多層電極もAu−Ge/N
i/Au以外に、Au−Ge/Au等の他の材料を用い
てもよい。
らずp導電型であってもよいし、SiやInP等、他の
材料を用いてもよい。さらに、ダイヤモンド、窒化アル
ミニウム等の絶縁物に高抵抗な金属メッキを施して用い
てもよい。
合に用いた「はんだ」も、Au−Sn以外にSn−Pb
系、In系、銀ペースト等、他の材料を用いてもよい。
また、抵抗層(14)の形状もレーザダイオードチップ
(22)より大きくても小さくてもよい。
ードチップ(22)の活性層がある側を台座と対向させ
て接合するジャンクションダウン(アップサイドダウ
ン)構造としてもよい。 (第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
オードの断面図を示す。合金層40の厚みt2が20μ
m以上となっており、1mΩ以上の抵抗値を有するもの
としている。つまり、図10に示すように、金メッキ層
17を施したCu製ブロック16からなる台座27上
に、厚さ25μmの厚いAu−Snはんだフィルム
(箔)41を介してレーザダイオードチップ22を接合
し、レーザダイオードとした。
座27との間に厚いはんだフィルム41を配置している
ため、図9の合金層40が1mΩ以上の抵抗値を有して
いる。その結果、第1の実施形態と同様の作用効果を奏
することになる。
する。 (イ)レーザダイオードチップと該チップを載置する台
座との接合層としての合金層40の厚さt2を、1mΩ
の抵抗値となる厚さ以上にしたので、1Wを超えるパル
ス駆動の大出力レーザダイオードにおいて、抵抗を付加
することにより電流分布をなだらかにすることができ
る。 (第3の実施の形態)次に、第3の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
イオードの断面図を示す。合金層(接合層)50の中に
未接合部51a,51b,51cが形成されており、n
−GaAs基板2の下面での面積を「Stotal 」とし、
未接合部51a,51b,51cの合計面積を「S1+
S2+S3」としたとき、(S1+S2+S3)/Sto
tal は90%以上となっている。つまり、図12に示す
ように、金メッキ層17を施したCu製ブロック16か
らなる台座27上に、Au−Snはんだ層21を介して
レーザダイオードチップ22を接合するが、その際に次
のような工夫を行う。通常、合金化は350℃程度で行
うと全領域にわたり完全に接合することができるが、本
実施形態では300℃程度の低い温度でハンダ付けを行
っている。これにより図12の未接合部51a,51
b,51cが面積比で90%以上形成される。
座27との間の合金層50において、接合面積が小さい
ために1mΩ以上の高抵抗層となり、第1の実施形態で
説明したのと同様な作用効果を奏する。
する。 (イ)レーザダイオードチップと該チップを載置する台
座との接合層としての合金層50の内部に未接合部51
a,51b,51cを設け、1mΩ以上の抵抗値とした
ので、1Wを超えるパルス駆動の大出力レーザダイオー
ドにおいて、抵抗を付加することにより電流分布をなだ
らかにすることができる。 (第4の実施の形態)次に、第4の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
イオードの断面図を示す。素子本体1(レーザダイオー
ドチップ22)の母材であるn−GaAs基板2は、そ
の不純物の濃度が、通常2×1018atms/cm3 程度で
あるが(図1参照)、本実施形態では6.67×1017
atms/cm3 と薄くなっており、その結果、1mΩ以上
の抵抗値を有するものとなっている。
基板2を高抵抗なものとすることにより、第1の実施の
形態と同様の作用効果を奏する。このように本実施形態
は、下記の特徴を有する。 (イ)レーザダイオードチップの母材であるn−GaA
s基板2を、1mΩ以上の抵抗値を有するものとしたの
で、1Wを超えるパルス駆動の大出力レーザダイオード
において、抵抗を付加することにより電流分布をなだら
かにすることができる。
s基板2は、その厚みt1は、通常120μm程度であ
るが(図1参照)、それを図13に示すように360μ
mと厚くすることによっても、1mΩ以上の抵抗値を有
するものとすることができる。
ダイオードチップ22)の下に抵抗層としてのn−Ga
As基板14を配置したが、図14に示すように、図1
3に示す素子本体(レーザダイオードチップ)55を上
下に二段重ねした構造としてもよい。つまり、抵抗層と
して素子本体(レーザダイオードチップ)を用いてもよ
い。 (第5の実施の形態)次に、第5の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
イオードを組み込んだレーザレーダ装置を示す。また、
図16には、本実施形態におけるレーザダイオードの断
面図を示す。
ードピン61が設けられるとともに、ステム60に設け
た貫通孔62をリードピン63が貫通する状態でガラス
64によるハーメチックシールがなされている。ステム
60の上には台座65が接合され、台座65に素子本体
(チップ)66が接合されている。リードピン63と素
子本体(チップ)66とはワイヤ67にてボンディング
されている。さらに、台座65、素子本体(チップ)6
6等はアルミ製カン68にて覆われている。そして、リ
ードピン61が接地されるとともにリードピン63にパ
ルス電圧が印加される。つまり、リードピン61〜ステ
ム60〜台座65〜素子本体(チップ)66〜ワイヤ6
7〜リードピン63の電気通路が形成される。そして、
この電力供給によって、素子本体(チップ)66からの
レーザビームはカン68に設けた窓69から外部に放出
される。
ック)65はFe製となっており、Cu製とした場合
(図1)に比べ台座65での抵抗値は増大する。具体的
には、1mΩ以上の抵抗値を有するものとしている。つ
まり、Cuよりも抵抗が大きいFeよりなるブロック7
0に金メッキ層17を施した台座65上に、レーザダイ
オードチップ66を接合している。
合と比べて高くなるため、第1の実施形態で説明したの
と同様な作用効果を奏する。また、本実施形態において
はGaAs製基板2を用いるとともにFe製台座65を
用いているので、両材料の熱膨張率は等しく、そのため
ハンダ付け時に熱応力を受けにくくできる。
する。 (イ)レーザダイオードチップの下部電極層としての合
金層15の下に配置され合金層15への電気通路となる
台座65を、銅,銀,金以外の物質であるFeを用いる
ことにより、1mΩ以上の抵抗値を有するものとしたの
で、1Wを超えるパルス駆動の大出力レーザダイオード
において、抵抗を付加することにより電流分布をなだら
かにすることができる。 (第6の実施の形態)次に、第6の実施の形態を、第1
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
トライプ形ヘテロ接合レーザダイオードの斜視図を示
し、第1の実施形態における図2に対応するものであ
る。図18にはレーザダイオードの平面図を示す。
ダイオードチップ22において、n−GaAs基板2の
裏面には合金層13を介して抵抗層としてのn−GaA
s基板14(厚さ240μm)が接合されている。n−
GaAs基板14の下には合金層15を介してCu製ブ
ロック(台座)16が接合されている。そして、レーザ
ダイオードチップ22における合金層13は、1mΩ以
上の抵抗値を有するn−GaAs基板14と、合金層1
5と、ブロック16の上面の金メッキ層17を通して接
地されている。
イオードチップ22(n−GaAs基板2)およびサブ
マウントであるn−GaAs基板14は共にチップ状
(直方体)をなし、レーザダイオードチップ22の面積
よりもn−GaAs基板14の面積の方が大きく、か
つ、レーザダイオードチップ22の中心とn−GaAs
基板14の中心とが一致する状態で接合されている。つ
まり、レーザダイオードチップ22の辺とn−GaAs
基板14の辺とは平行になる状態で接合されている。
に、レーザダイオードチップ22での光が出射される壁
面を「F1」とし、その側壁面を「F2」および「F
3」とし、背側の壁面を「F4」とする。また、n−G
aAs基板14において光が出射される側の壁面を「F
11」とし、その側壁面を「F12」および「F13」
とし、背面の壁面を「F14」とする。レーザダイオー
ドチップ22の壁面F1に対し距離L1だけ外側にn−
GaAs基板14の壁面F11が位置し、レーザダイオ
ードチップ22の壁面F2に対し距離L2(=L1)だ
け外側にn−GaAs基板14の壁面F12が位置し、
レーザダイオードチップ22の壁面F3に対し距離L3
(=L1=L2)だけ外側にn−GaAs基板14の壁
面F13が位置し、レーザダイオードチップ22の壁面
F4に対し距離L4(=L1=L2=L3)だけ外側に
n−GaAs基板14の壁面F14が位置している。
2の壁面とn−GaAs基板14の壁面とはズラされて
おり同一面にない。詳しくは、図18の光軸方向におい
てレーザダイオードチップ22よりn−GaAs基板1
4の方が長く、レーザダイオードチップ22とn−Ga
As基板14とは光軸方向の長さが異なっている。ま
た、光軸方向に直交する方向(幅方向)においてレーザ
ダイオードチップ22よりn−GaAs基板14の方が
長く(幅が広く)、レーザダイオードチップ22とn−
GaAs基板14とは幅方向の長さが異なっている。
方法を、図19を用いて説明する。まず、n−GaAs
基板2上にn−GaAs層3、n−Al0.4 Ga0.6 A
sクラッド層4、n−Al0.2 Ga0.8 As光ガイド層
5、Al0.2 Ga0.8 As/GaAs多重量子井戸構造
からなる活性層6、p−Al0.2 Ga0.8 As光ガイド
層7、p−Al0.4 Ga0.6 Asクラッド層8、p−G
aAsコンタクト層9を順次積層する。そして、エッチ
ングによりメサ状部を形成する。さらに、n−GaAs
層3およびメサ状部の上面にSiO2 からなる絶縁膜1
0をプラズマCVD法により成膜し、エッチングにより
窓あけをして窓部11を形成する。そして、絶縁膜10
上にCr/Pt/Auからなる上部電極層12を形成す
るとともにn−GaAs基板2の裏面にAu−Ge/N
i/Auの積層体よりなる電極層20を形成する。引き
続き、電極の合金化処理を施し電極層12,20に対し
オーミックコンタクトを取る。さらに、電極層20にA
u−Snはんだ層21を蒸着により形成する。さらに、
端面をへき開しレーザダイオードチップ22とする。
きなn−GaAs基板14を用意し、その上面にCr/
Pt/Auの積層体よりなる電極層23を形成するとと
もに、n−GaAs基板14の下面にAu−Ge/Ni
/Auの積層体よりなる電極層24を形成する。そし
て、350℃で2分間の合金化処理を施し電極層23,
24に対しオーミックコンタクトを取る。その後、電極
層24にAu−Snはんだ層25を蒸着により形成す
る。このようにして抵抗層26を得る。
層17を施した台座27を用意し、台座27における金
メッキ層17の上に、抵抗層26及びレーザダイオード
チップ22を順にダイボンディング(はんだ付け)にて
接合する。
して台座27の上にレーザダイオードチップ22を設置
する際に、レーザダイオードチップ22の壁面と抵抗層
(サブマウント)26の壁面とがズレているので、両者
ははんだ付けする時、溶融したはんだがはみ出して短絡
(ショート)したり、はみ出した溶融はんだが脱離して
チップに悪影響を与えるといった不具合を未然に防止で
きる。つまり、抵抗層(サブマウント)26上にレーザ
ダイオードチップ22をはんだ付けする際に、図3に示
すようにレーザダイオードチップ22の壁面と抵抗層
(サブマウント)26の壁面とが一致し同一面上にある
と、図21に示すように、はみ出した溶融はんだ(符号
80にて示す)がレーザダイオードチップ22に垂れて
しまったり、ボール状になって脱離しやすい。脱離した
はんだボール(図21に符号81で示す)は、チップを
パッケージしたケース内で転がってレーザダイオードチ
ップ22に衝突してダメージを与えたり、レーザダイオ
ードチップ22の光出射壁面F1上に付着して発光強度
を低下させたりすることがある。また、はみ出した溶融
はんだ80がレーザダイオードチップ22に垂れると、
図22に示すようにレーザダイオードチップ22の上下
を逆にして配置した場合(アップサイドダウンの場合)
において短絡を招く可能性がある。これに対し、本実施
形態のようにレーザダイオードチップ22の壁面と抵抗
層(サブマウント)26の壁面とをズラしてはんだ接合
することにより、図20に示すように、溶融はんだ83
のはみ出しがサブマウントの上面電極層23上に広がる
だけであり、下側に位置するサブマウントの壁面に干渉
することがなく、上述した不具合が回避される。
り、図19のレーザダイオードチップ22の下面電極層
20と抵抗層(サブマウント)26の上面電極層23
は、はんだ層21と合金化して図17の合金層13とな
る。また、図19の抵抗層(サブマウント)26の下面
電極層24と台座27上の金メッキ層17は、はんだ層
25と合金化して図17の合金層15となる。
が得られる。このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 (イ)レーザダイオードチップ22の下に抵抗層として
のサブマウント(14)をはんだ接合したレーザダイオ
ードにおいて、レーザダイオードチップ22の壁面とサ
ブマウント(14)の壁面とをズラして同一面にないよ
うにした。よって、レーザダイオードチップ22の壁面
がサブマウント(14)の壁面と一致して配置されてい
る場合においてはサブマウント(14)上にレーザダイ
オードチップ22をはんだ付けする際に、溶融はんだが
側面からはみ出して壁面に垂れたりはんだボールとなり
各種の不具合が発生する可能性があるが、ズラして配置
することにより、レーザダイオードチップとサブマウン
トとの接合の際に溶融はんだによるショートや脱離した
はんだボールによる不具合が解消できる。
ーザダイオードチップ22の壁面F1,F2,F3,F
4の外側にサブマウント(n−GaAs基板14)の壁
面F11,F12,F13,F14を位置させたが、少
なくとも一つ壁面がズレていれば効果はある。また、図
23に示すように、レーザダイオードチップ22(n−
GaAs基板2)の壁面F1,F2,F3,F4の内側
にサブマウント(n−GaAs基板14)の壁面F1
1,F12,F13,F14を位置させてもよく、この
場合には図24に示すように、符号84に示すように、
はみ出した溶融はんだは段差部の角に固着され、ボール
状となって脱離することがない。
オードチップ22とサブマウント(n−GaAs基板1
4)とは、所定角度θ1だけ回転して配置し、レーザダ
イオードチップ22の壁面のうちの少なくとも一部を、
サブマウント(n−GaAs基板14)の壁面とズラし
てもよい。図25においてはレーザダイオードチップ2
2とサブマウント(n−GaAs基板14)とは同形・
同寸法で、かつ、中心が一致している場合を示す。
オキサイドストライプ形のヘテロ接合レーザダイオード
(利得動作形のヘテロ接合レーザダイオード)であった
が、埋込み形のストライプ構造を有する屈折率動作形の
ヘテロ接合レーザダイオードに適用してもよい。
図。
の断面図。
の断面図。
の断面図。
の断面図。
の断面図。
図。
めの断面図。
図。
めの断面図。
図。
ドの断面図。
図。
図。
めの断面図。
の断面図。
ドの斜視図。
ドの平面図。
係を示す図。
係を示す図。
クラッド層、6…活性層、8…p−Al0.4 Ga0.6 A
sクラッド層、9…p−GaAsコンタクト層、10…
絶縁膜、11…窓部、12…上部電極層、13…合金
層、14…n−GaAs基板、22…レーザダイオード
チップ、30…n−GaAs基板、33…抵抗層、40
…合金層、50…合金層、51a,51b,51c…未
接合部、65…台座。
Claims (14)
- 【請求項1】 ストライプ幅が100μm以上のストラ
イプ形ヘテロ接合レーザダイオードであって、 レーザダイオードチップの下部電極層の下または上部電
極層の上の少なくともいずれか一方に、3mΩ以上の抵
抗値を有する抵抗層を配置したことを特徴とするレーザ
ダイオード。 - 【請求項2】 前記抵抗層の母材がGaAsである請求
項1に記載のレーザダイオード。 - 【請求項3】 前記抵抗層の母材がSi、InPのいず
れかである請求項1に記載のレーザダイオード。 - 【請求項4】 前記抵抗層の母材が、レーザダイオード
チップの母材と同一の材料である請求項1に記載のレー
ザダイオード。 - 【請求項5】 ストライプ幅が100μm以上のストラ
イプ形ヘテロ接合レーザダイオードであって、 レーザダイオードチップと該チップを載置する台座との
接合層の厚さを、3mΩの抵抗値となる厚さ以上にした
ことを特徴とするレーザダイオード。 - 【請求項6】 前記接合層の厚さが20μm以上である
請求項5に記載のレーザダイオード。 - 【請求項7】 ストライプ幅が100μm以上のストラ
イプ形ヘテロ接合レーザダイオードであって、 レーザダイオードチップと該チップを載置する台座との
接合層の内部に未接合部を設け、3mΩ以上の抵抗値と
したことを特徴とするレーザダイオード。 - 【請求項8】 前記未接合部分の面積が前記接合層の9
0%以上である請求項7に記載のレーザダイオード。 - 【請求項9】 ストライプ幅が100μm以上のストラ
イプ形ヘテロ接合レーザダイオードであって、 レーザダイオードチップの母材である基板を、3mΩ以
上の抵抗値を有するものとしたことを特徴とするレーザ
ダイオード。 - 【請求項10】 前記基板の不純物を低濃度化または厚
さを大きくすることにより3mΩ以上の抵抗値を有する
ものとした請求項9に記載のレーザダイオード。 - 【請求項11】 ストライプ幅が100μm以上のスト
ライプ形ヘテロ接合レーザダイオードであって、 レーザダイオードチップの下部電極層の下に配置され下
部電極層への電気通路となる台座を、3mΩ以上の抵抗
値を有するものとしたことを特徴とするレーザダイオー
ド。 - 【請求項12】 前記台座が銅、銀、金以外の物質より
なる請求項11に記載のレーザダイオード。 - 【請求項13】 前記レーザダイオードチップの下に前
記抵抗層としてのサブマウントがはんだ接合され、か
つ、レーザダイオードチップの壁面のうちの少なくとも
一部が、サブマウントの壁面とズラして配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザダイオード。 - 【請求項14】 前記抵抗値は4mΩ以上であることを
特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のレー
ザダイオード。
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