JP4573882B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、基台に固定される半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device including a semiconductor laser element fixed to a base.
近年、窒化物系半導体レーザは、次世代光ディスク用光源として再生用の低出力レーザが実用化される一方、高速記録用の高出力レーザについても実用化されつつある。また、窒化物系半導体レーザの組立工程としては、窒化物系半導体レーザ素子を金属ステムの台座にサブマウントを介して金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）などの導電性接着層を用いてダイボンドを行い、その後、金ワイヤボンドを行う。その後、レーザ光が透過するキャップによりシールが行われる。また、ダイボンド面は、多くの場合、窒化物系半導体レーザ素子の窒化ガリウム基板側である。 In recent years, low-power lasers for reproduction have been put into practical use as nitride-based semiconductor lasers as light sources for next-generation optical disks, and high-power lasers for high-speed recording are also being put into practical use. In addition, in the nitride semiconductor laser assembly process, a nitride semiconductor laser element is die-bonded to a pedestal of a metal stem using a conductive adhesive layer such as gold (Au) or tin (Sn) via a submount. Followed by gold wire bonding. Thereafter, sealing is performed with a cap through which laser light passes. In many cases, the die bond surface is on the gallium nitride substrate side of the nitride semiconductor laser element.
また、従来の窒化物系半導体レーザでは、サファイア、シリコンおよびシリコンカーバイトなどの基板に、窒化物系半導体層のエピタキシャル成長による窒化物系半導体層が形成されているため、基板と、窒化物系半導体層との熱膨張係数差および格子定数差に起因して半導体レーザ素子に反りが生じる。 In addition, in a conventional nitride semiconductor laser, a nitride semiconductor layer is formed by epitaxial growth of a nitride semiconductor layer on a substrate such as sapphire, silicon, and silicon carbide. The semiconductor laser element is warped due to a difference in thermal expansion coefficient and a lattice constant difference from the layer.
そこで、従来では、半導体レーザ素子の反りを考慮した半導体レーザ装置の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。上記特許文献１には、半導体発光素子チップがダイボンドされるマウント部材のマウント面と、ダイボンド時に半導体発光素子チップを上方から押圧するコレットの押圧面とが、予め所定の曲率を有する曲面により形成されたものを使用して、半導体発光素子チップのダイボンドを行う製造方法が提案されている。これにより、半導体発光素子チップは、所定の方向に矯正された反りが生じた状態でマウント部材に固定される。 Therefore, conventionally, a method for manufacturing a semiconductor laser device in consideration of warpage of the semiconductor laser element is known (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a mounting surface of a mounting member to which a semiconductor light emitting element chip is die-bonded and a pressing surface of a collet that presses the semiconductor light emitting element chip from above at the time of die bonding are formed by a curved surface having a predetermined curvature in advance. A manufacturing method has been proposed in which a semiconductor light-emitting element chip is die-bonded using a die. Thereby, the semiconductor light emitting element chip is fixed to the mount member in a state where the warp corrected in a predetermined direction has occurred.
しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体レーザ装置およびその製造方法では、所定の曲率を有する曲面形状に加工されたマウント部材およびコレットにより、半導体発光素子チップ（半導体レーザ素子）を所定の方向に反らせた状態でマウント部材（基台）にダイボンドするので、個々の半導体発光素子チップの反りのばらつきに対応することが困難である。すなわち、半導体発光素子チップの反りのばらつきに起因して、マウント部材側の曲面形状と異なる反りに半導体発光素子チップが形成されている場合には、半導体発光素子チップのマウント部材への装着時に、半導体発光素子チップの反りをマウント部材の曲面形状に合うように矯正すると、半導体発光素子チップに応力が発生するという不都合がある。その結果、レーザ特性の劣化や、半導体発光素子チップの破損が発生するという問題点がある。特に、窒化物系半導体レーザの高出力化においては、共振器長（素子チップの長さ）を長く形成するために、反り量および反り量のばらつきもより大きくなるので、上記問題点が発生しやすい。 However, in the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1 and the manufacturing method thereof, the semiconductor light emitting element chip (semiconductor laser element) is placed in a predetermined direction by a mount member and a collet processed into a curved surface shape having a predetermined curvature. Since it is die-bonded to the mount member (base) in a warped state, it is difficult to cope with the warp variation of individual semiconductor light emitting element chips. That is, due to the variation in warpage of the semiconductor light emitting element chip, when the semiconductor light emitting element chip is formed with a warp different from the curved shape on the mount member side, when mounting the semiconductor light emitting element chip to the mount member, If the warpage of the semiconductor light emitting element chip is corrected to match the curved shape of the mount member, there is a disadvantage that stress is generated in the semiconductor light emitting element chip. As a result, there are problems that the laser characteristics are deteriorated and the semiconductor light emitting element chip is damaged. In particular, in increasing the output power of a nitride semiconductor laser, since the resonator length (element chip length) is formed longer, the amount of warpage and the variation in the amount of warpage become larger. Cheap.
また、上記特許文献１に開示された半導体レーザ装置の製造方法では、窒化物系半導体レーザの高出力化に伴い、共振器長を長く形成する必要があるために、半導体発光素子チップ（半導体レーザ素子）の反り量および反り量のばらつきもより大きくなるので、半導体発光素子チップとマウント部材（基台）との間の距離もばらつきがより顕著となる。このため、レーザ光の発振時に、半導体発光素子チップとマウント部材との間の距離が小さい領域では、半導体発光素子チップからマウント部材への放熱性能が良好である一方、半導体発光素子チップとマウント部材との間の距離が大きい領域では放熱性能が低下するので、半導体発光素子チップ内に発熱温度分布が生じるという問題点がある。特に、半導体発光素子チップに発熱温度分布が発生すると、導波路近傍における半導体層の屈折率に分布が生じるために、導波路によるレーザ光の閉じ込め作用が局所的に低下することにより、キンク（半導体レーザに与える電流と光出力との間には線形の関係があるが、その関係が不安定になること）が発生する。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1, a semiconductor light emitting device chip (semiconductor laser) has to be formed because the resonator length needs to be increased with the increase in output of the nitride semiconductor laser. Since the amount of warping and the amount of warping of the element are larger, the distance between the semiconductor light emitting element chip and the mount member (base) becomes more noticeable. Therefore, in the region where the distance between the semiconductor light emitting element chip and the mount member is small during laser light oscillation, the heat radiation performance from the semiconductor light emitting element chip to the mount member is good, while the semiconductor light emitting element chip and the mount member Since the heat dissipation performance decreases in a region where the distance between the two is large, there is a problem that a heat generation temperature distribution is generated in the semiconductor light emitting device chip. In particular, when an exothermic temperature distribution occurs in a semiconductor light emitting device chip, a distribution occurs in the refractive index of the semiconductor layer in the vicinity of the waveguide. There is a linear relationship between the current applied to the laser and the optical output, but the relationship becomes unstable.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子の破損が発生するのを抑制することが可能で、かつ、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることが可能な半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to suppress the deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element due to the correction of the warp. Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can be made uniform and that can generate a uniform heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による半導体レーザ装置は、共振器の延びる第１方向に沿って反りを有するとともに、第１方向と交差する第２方向に沿って反りを有する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の反りの凹側の表面上に形成されるとともに、ワイヤボンド部が設けられた電極層と、半導体レーザ素子の反りの凸側が固定される基台とを備え、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子の反りの凸側と、基台との間の距離が、第１方向および第２方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するとともに、共振器の光出射端近傍または光反射端近傍のいずれか一方端近傍において最も大きい距離を有し、他方端近傍において最も小さい距離を有するように、かつ、第２方向の中央部近傍における半導体レーザ素子と基台との間の距離が両端部近傍における半導体レーザ素子と基台との間の距離より小さくなるように、基台に固定され、ワイヤボンド部は、電極層の一方端近傍における中央部近傍の領域に設けられるように構成されている。なお、上記一の局面において、「最も大きい距離」とは、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が完全に最も大きい距離のみならず、上記の距離が実質的に最も大きい距離であればよい。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to an aspect of the present invention has a warp along a first direction in which the resonator extends and a warp along a second direction intersecting the first direction. A semiconductor laser element, an electrode layer formed on the concave surface of the warp of the semiconductor laser element and provided with a wire bond portion, and a base on which the convex side of the warp of the semiconductor laser element is fixed; In the semiconductor laser element, the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base changes in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction and the second direction , and the light of the resonator It has the largest distance in either one end near the exit end near or light reflecting end vicinity, so as to have the smallest distance at the other end near, and the semiconductor laser in the vicinity of the center portion of the second direction As the distance between the element and the base is smaller than the distance between the semiconductor laser device and the base in the vicinity at both ends, fixed to the base, a wire bonding portion, the center in the vicinity of one end of the electrode layer It is comprised so that it may be provided in the area | region of the part vicinity . In the above aspect, the “maximum distance” means not only the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base is completely the largest, but also the distance is substantially the largest. It only needs to be a large distance.
この発明の一の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が、第１方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように基台に固定するように構成することによって、半導体レーザ素子の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子自体の反りを矯正することなく基台に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化および半導体レーザ素子の破損が発生するのを抑制することができる。また、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離のうち、最も大きい距離を有する領域近傍に対応する電極層の部分の近傍にワイヤボンド部を設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、半導体レーザ素子と基台との間の距離が大きい領域において、電極層側のワイヤボンド部を介してレーザ光発光に伴う発熱を空気中に放熱することができるので、半導体レーザ素子と基台との間の距離が小さい領域における半導体レーザ素子から基台への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができる。この結果、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることができる。 In the semiconductor laser device according to one aspect of the present invention, as described above, the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base is set along the first direction. Even if there is a variation in the warp of the semiconductor laser element, the semiconductor laser element can be mounted on the base without correcting the warp of the semiconductor laser element itself by being configured to be fixed to the base so as to change according to the warp. Can be fixed to the base. Thereby, it is possible to suppress the generation of excessive stress due to the correction of the warp in the semiconductor laser element. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element. Further, the semiconductor laser element may be provided with a wire bond portion in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the region having the largest distance among the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base. By configuring, when the laser beam oscillates, heat generated by the laser beam emission is radiated into the air through the wire bond part on the electrode layer side in a region where the distance between the semiconductor laser element and the base is large. Therefore, a heat dissipation performance equivalent to the heat dissipation performance from the semiconductor laser element to the base in a region where the distance between the semiconductor laser element and the base is small can be obtained. As a result, the heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element can be made uniform.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、基板と、基板の表面上に形成される半導体レーザ素子部とを含み、半導体レーザ素子は、基板側が基台に向くように、融着層を介して基台に固定され、融着層の厚みは、基板と基台とに挟まれた領域において、第１方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように形成されている。このように構成すれば、厚みを変化させた融着層によって、半導体レーザ素子の基板と、基板を固定する基台との間に形成される隙間を半導体レーザ素子の反りに応じて効率よく埋めることができるので、容易に、半導体レーザ素子を、反りの矯正を行うことなく基台に固定することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the semiconductor laser element preferably includes a substrate and a semiconductor laser element portion formed on the surface of the substrate, and the semiconductor laser element is arranged such that the substrate side faces the base. The fixing layer is fixed to the base via the fusion layer, and the thickness of the fusion layer is changed in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction in the region sandwiched between the substrate and the base. Is formed. According to this configuration, the gap formed between the substrate of the semiconductor laser element and the base for fixing the substrate is efficiently filled according to the warp of the semiconductor laser element by the fusion layer having a changed thickness. Therefore, the semiconductor laser element can be easily fixed to the base without correcting the warp.
この場合、好ましくは、融着層は、半田からなる導電性接着層である。このように構成すれば、半田溶融時の特性により、容易に、厚みを変化させた融着層を形成することができる。 In this case, the fusion layer is preferably a conductive adhesive layer made of solder. If comprised in this way, the fusion | melting layer from which thickness was changed can be easily formed with the characteristic at the time of solder melting.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部を含む。このように、エピタキシャル成長時に反りが発生しやすい窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部を基台に固定する場合でも、上記一の局面による構成を用いれば、容易に、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子部の破損を抑制することができるとともに、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を均一化させることができる。 In the semiconductor laser device according to the aforementioned aspect, the semiconductor laser element preferably includes a semiconductor laser element portion having a nitride-based semiconductor layer. As described above, even when the semiconductor laser element portion having the nitride-based semiconductor layer that is likely to be warped during epitaxial growth is fixed to the base, if the configuration according to the above aspect is used, it is easily caused by the correction of the warp. The deterioration of the laser characteristics and the damage of the semiconductor laser element portion can be suppressed, and the heat generation temperature distribution in the semiconductor laser element can be made uniform.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、ワイヤボンド部は、共振器の光出射端近傍または光反射端近傍のいずれか一方端近傍に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部が光出射端近傍に設けられている場合には、共振器内のレーザ光が光出射端面から出射する際に、レーザ光の一部が光出射端面の表面形状（凹凸形状）によって散乱することに起因する発熱を、半導体レーザ素子と基台との間の距離が略最も大きい領域（ワイヤボンド領域）に設けられたワイヤボンド部を介して効率よく空気中に拡散（放熱）させることができる。また、ワイヤボンド部が光反射端近傍に設けられている場合には、共振器内のレーザ光が光反射端面において反射する際に、レーザ光の一部が光反射端面によって吸収されることに起因する発熱を、半導体レーザ素子と基台との間の距離が略最も大きい領域（ワイヤボンド領域）に設けられたワイヤボンド部を介して効率よく空気中に拡散（放熱）させることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the wire bond portion is preferably provided in the vicinity of one end of the resonator in the vicinity of the light emitting end or in the vicinity of the light reflecting end. With this configuration, when the wire bond portion is provided in the vicinity of the light emitting end, when the laser light in the resonator is emitted from the light emitting end surface, a part of the laser light is on the light emitting end surface. Heat generated due to scattering by the surface shape (uneven shape) is efficiently aired through the wire bond portion provided in the region (wire bond region) where the distance between the semiconductor laser element and the base is substantially the largest. Can diffuse (heat dissipation) inside. In addition, when the wire bond portion is provided in the vicinity of the light reflection end, when the laser light in the resonator is reflected by the light reflection end surface, a part of the laser light is absorbed by the light reflection end surface. The resulting heat generation can be efficiently diffused (radiated) into the air via a wire bond portion provided in a region (wire bond region) where the distance between the semiconductor laser element and the base is substantially the largest.
なお、本発明において、共振器の光出射端および光反射端は、それぞれの共振器端面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射端であり、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射端である。 In the present invention, the light emitting end and the light reflecting end of the resonator are distinguished from each other by the magnitude relationship of the intensity of the laser light emitted from each resonator end face. That is, the side where the laser beam emission intensity is relatively high is the light emission end, and the side where the laser beam emission intensity is relatively low is the light reflection end.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、第１方向と交差する第２方向に沿って反りを有し、半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子の反りの凸側と基台との間の距離が、第２方向に沿って半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように前記基台に固定される。このように構成すれば、第２方向における半導体レーザ素子の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子を、半導体レーザ素子自体の反りを矯正することなく基台に対して固定することができるので、半導体レーザ素子の第２方向にも過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化が生じたり、半導体レーザ素子の破損が発生したりするのを抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the semiconductor laser element preferably has a warp along a second direction intersecting the first direction, and the semiconductor laser element has a base and a convex side of the warp of the semiconductor laser element. The distance between the base and the base is fixed to the base so as to change according to the warp of the semiconductor laser element along the second direction. If comprised in this way, even if the curvature of the semiconductor laser element in a 2nd direction has dispersion | variation, a semiconductor laser element can be fixed with respect to a base, without correcting the curvature of semiconductor laser element itself. Therefore, it is possible to suppress an excessive stress from being generated in the second direction of the semiconductor laser element. As a result, it is possible to prevent the laser characteristics from being deteriorated or the semiconductor laser element from being damaged.
上記半導体レーザ素子が第２方向に沿って反りを有する構成において、好ましくは、ワイヤボンド部は、第２方向の中央部近傍に対応する電極層の部分の近傍に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部が半導体レーザ素子の第２方向の端部近傍に対応する電極層の部分に設けられる場合と比べて、配線部材（Ａｕワイヤなど）をワイヤボンドする際の第２方向の取付寸法誤差をより大きく許容することができる。これにより、半導体レーザ装置の組立歩留りを向上させることができる。なお、上記構成において、「第２方向の中央部近傍」とは、第２方向の完全な中央部近傍のみならず、第２方向の実質的に中央部近傍であればよい。 In the configuration in which the semiconductor laser element has a warp along the second direction, the wire bond portion is preferably provided in the vicinity of the portion of the electrode layer corresponding to the vicinity of the center portion in the second direction. With this configuration, the wire bonding portion (such as Au wire) is wire-bonded as compared with the case where the wire bond portion is provided in the electrode layer portion corresponding to the vicinity of the end portion in the second direction of the semiconductor laser element. A larger mounting dimension error in the second direction can be allowed. Thereby, the assembly yield of the semiconductor laser device can be improved. In the above configuration, the “near the central part in the second direction” is not limited to the perfect central part in the second direction, but may be substantially near the central part in the second direction.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、電極層は、第１方向に沿って設けられ、ワイヤボンド部は、電極層の延びる方向に沿って延びるように設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部を含む電極層の表面積を第１方向に沿って増加させることができるので、電極層を利用して半導体レーザ素子の放熱性能をより一層向上させることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the electrode layer is preferably provided along the first direction, and the wire bond portion is provided so as to extend along the direction in which the electrode layer extends. If comprised in this way, since the surface area of the electrode layer containing a wire bond part can be increased along a 1st direction, the thermal radiation performance of a semiconductor laser element can be improved further using an electrode layer. .
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子の上面には、電極層に接続されるリッジ部が形成され、ワイヤボンド部は、リッジ部が形成されている領域以外の領域に設けられている。このように構成すれば、ワイヤボンド部の直下にはリッジ部が配置されていないので、配線部材（Ａｕワイヤなど）のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部に上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the ridge portion connected to the electrode layer is preferably formed on the upper surface of the semiconductor laser element, and the wire bond portion is formed in a region other than the region where the ridge portion is formed. Is provided. With this configuration, since the ridge portion is not disposed immediately below the wire bond portion, an impact load applied to the wire bond portion from above is applied to the ridge portion when wire bonding is performed on a wiring member (such as an Au wire). Does not participate directly. Thereby, a ridge part can be protected from the impact load at the time of wire bonding.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の半導体レーザ装置の概略的な構造を説明するための断面図である。図１を参照して、本発明の具体的な実施形態を説明する前に、本発明の半導体レーザ装置１の概略的な構造について説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a schematic structure of a semiconductor laser device of the present invention. Before describing a specific embodiment of the present invention with reference to FIG. 1, a schematic structure of a semiconductor laser device 1 of the present invention will be described.
本発明の半導体レーザ装置１では、図１に示すように、半導体レーザ素子１０が、金属層などからなる導電性接着層２０を介して基台３０に固定されている。なお、導電性接着層２０は、本発明の「融着層」の一例である。
In the semiconductor laser device 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, the
半導体レーザ素子１０は、共振器の延びる方向（Ａ方向）に沿って反りを有する。また、半導体レーザ素子１０は、共振器の延びる方向（Ａ方向）の両端部に、それぞれ、光出射面１０ａおよび光反射面１０ｂを有している。なお、光出射面１０ａは、本発明の「光出射端」の一例であり、光反射面１０ｂは、本発明の「光反射端」の一例である。
The
ここで、本発明の半導体レーザ装置１では、半導体レーザ素子１０は、反りの凸側が基台３０の上面３０ａに固定されている。また、半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子１０の光出射面１０ａ近傍における半導体レーザ素子１０と基台３０との間の距離（導電性接着層２０の厚み）Ｈ１が、半導体レーザ素子１０の光反射面１０ｂ近傍における半導体レーザ素子１０と基台３０との間の距離（導電性接着層２０の厚み）Ｈ２よりも大きくなるように構成されている。
Here, in the semiconductor laser device 1 according to the present invention, the convex side of the warp of the
また、半導体レーザ素子１０は、窒化ガリウム基板、サファイア基板、シリコン基板およびシリコンカーバイト基板などの基板上に半導体層（半導体レーザ素子部）を形成することにより構成することが可能とされている。
The
また、半導体レーザ素子１０の光出射面１０ａおよび光反射面１０ｂに誘電体多層膜が形成されてもよい。
A dielectric multilayer film may be formed on the
（第１参考形態）
図２は、本発明の第１参考形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの構造を示した斜視図である。図３は、図２に示した第１参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図４は、図２に示した第１参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図５〜図７は、図３に示した第１参考形態による半導体レーザ装置の半導体レーザ素子の構造を説明するための斜視図および断面図である。まず、図２〜図７を参照して、第１参考形態による半導体レーザ装置４０およびそれを備えた半導体レーザの構造について説明する。
(First reference form)
Figure 2 is a perspective view showing a structure of a semiconductor laser having a semiconductor laser device according to a first referential embodiment of the present invention. Figure 3 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to the first reference embodiment shown in FIG. Figure 4 is a plan view showing the structure of a semiconductor laser device according to the first reference embodiment shown in FIG. 5 to 7 are a perspective view and a cross-sectional view for describing the structure of the semiconductor laser element of the semiconductor laser device according to the first reference embodiment shown in FIG. First, with reference to FIG. 2 to FIG. 7, the structure of the
第１参考形態による半導体レーザ装置４０を備えた半導体レーザでは、図２および図３に示すように、半導体レーザ素子５０が、ＡｕＳｎなどの導電性接着層６０を介して、基台７０に固定されている。なお、導電性接着層６０は、本発明の「融着層」の一例である。また、基台７０は、図２に示すように、ＡｕＳｎなどの導電性接着層６１を介して、金属製のステム８０の本体部８１に設けられた台座部８２に固定されている。このステム８０には、２つのリード端子８３および８４が設けられている。
In the semiconductor laser including the
また、半導体レーザ素子５０の上面は、図２に示すように、Ａｕワイヤ９０を用いて、ステム８０のリード端子８３にワイヤボンディングされている。また、基台７０の上面７０ａは、Ａｕワイヤ９１を用いて、ステム８０の台座部８２にワイヤボンディングされている。また、ステム８０の本体部８１には、レーザ光が透過する窓付きの図示しないキャップが取り付けられている。
Further, the upper surface of the
また、半導体レーザ素子５０は、図４および図５に示すように、約２００μｍの幅（Ｗ１）と、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に約１０００μｍの長さ（Ｌ１）と、約１００μｍの厚み（ｔ１）（図５参照）とを有している。なお、Ｂ方向は、本発明の「第１方向」の一例である。
4 and 5, the
ここで、第１参考形態では、図３に示すように、半導体レーザ素子５０は、基台７０側に配置された基板１００と、基台７０とは反対側に配置された半導体レーザ素子部１１０とから構成されている。なお、基板１００は、本発明の「基板」の一例である。
Here, in the first reference embodiment, as shown in FIG. 3, the
具体的には、図５および図６に示すように、窒化ガリウム、シリコンおよびシリコンカーバイトなどからなる基板１００の上面上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１１、ＧａＩｎＮからなる活性層１１２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３がエピタキシャル成長により形成されている。そして、これらｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１１、活性層１１２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３などの窒化物系半導体層によって、半導体レーザ素子部１１０が形成されている。なお、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１１、活性層１１２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３は、本発明の「窒化物系半導体層」の一例である。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３には、Ｂ方向（図５参照）に延びるリッジ部１１３ａを形成することによって、導波路構造が形成されている。なお、リッジ部１１３ａは、約２μｍの幅を有するように形成されている。また、半導体レーザ素子部１１０のＢ方向の端部には、図３に示すように、光出射面（共振器面）１１０ａおよび光反射面（共振器面）１１０ｂが形成されている。なお、光出射面１１０ａは、本発明の「光出射端」の一例であり、光反射面１１０ｂは、本発明の「光反射端」の一例である。また、光出射面１１０ａ、光反射面１１０ｂおよび導波路構造によって、Ｂ方向に延びる共振器が構成されている。なお、光出射面１１０ａおよび光反射面１１０ｂ上には、図示しない誘電体多層膜が形成されている。また、図５および図６に示すように、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３のリッジ部１１３ａ以外の上面上には、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１１４が形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, an n-type
また、図５および図６に示すように、基板１００の下面上には、Ａｕ膜からなるｎ側電極１０１が形成されている。なお、第１参考形態では、ｎ側電極１０１の下面側が、ダイボンド面とされている。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３のリッジ部１１３ａおよび絶縁膜１１４の上面上には、リッジ部１１３ａの延びる方向（Ｂ方向）（図５参照）に沿ってＡｕ膜からなるｐ側電極１１５が形成されている。また、図５および図６に示すように、リッジ部１１３ａの上部には、リッジ部１１３ａ（クラッド層）とｐ側電極１１５との電気的接触を確実に行うために、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約１ｎｍの厚みを有するＴｉ層からなるオーミック層１１６が形成されている。また、ｐ側電極１１５は、約９ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層とを積層するとともに、最表面が約５μｍの厚みを有するＡｕ膜により覆われている。
As shown in FIGS. 5 and 6, an n-
また、図４に示すように、ｐ側電極１１５は、約２０μｍの幅（Ｗ２）を有するとともに、約５．２μｍの厚み（ｔ２）（図６参照）を有している。また、ｐ側電極１１５の長さは、共振器（半導体レーザ素子５０）の長さＬ１より若干短くなるように構成されている。
As shown in FIG. 4, the p-
また、第１参考形態では、図３および図５に示すように、半導体レーザ素子５０は、ヘテロ接合の添加元素の種類や量によって異なるが、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って約０．５μｍ〜約３μｍの反りを有している。すなわち、半導体レーザ素子５０は、上面（第１主面）側が凹状であり、下面（第２主面）側が凸状になるような反りを有している。また、半導体レーザ素子部１１０は、基板１００とは反対側の表面が凹状に形成されており、半導体レーザ素子５０は、反りの凸側（基板１００側）が基台７０（図３参照）に固定されている。この半導体レーザ素子５０の反りは、基板１００と半導体レーザ素子部１１０との熱膨張係数差および格子定数差に起因して発生する。
In the first reference embodiment, as shown in FIGS. 3 and 5, the
具体的には、以下の表１に示すように、窒化ガリウムは、約５．５９×１０−６／Ｋのａ軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約０．３１８９ｎｍのａ軸方向の格子定数を有する。また、シリコンは、約２．６×１０−６／Ｋのａ軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約０．５４３ｎｍのａ軸方向の格子定数を有する。また、シリコンカーバイトは、約４．２×１０−６／Ｋのａ軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約０．３０８１ｎｍのａ軸方向の格子定数を有する。また、本案の半導体レーザ素子部１１０の主材料であるＡｌＧａＮは、約４．１５×１０−６／Ｋ〜約５．５９×１０−６／Ｋのａ軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約０．３１１２ｎｍ〜約０．３１８９ｎｍのａ軸方向の格子定数を有する。また、本案の半導体レーザ素子部１１０の活性層であるＧａＩｎＮは、約３．８×１０−６／Ｋ〜約５．５９×１０−６／Ｋのａ軸方向の熱膨張係数を有するとともに、約０．３１８９ｎｍ〜約０．３５３３ｎｍのａ軸方向の格子定数を有している。
Specifically, as shown in Table 1 below, gallium nitride has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 5.59 × 10 −6 / K and a lattice in the a-axis direction of about 0.3189 nm. Have a constant. Silicon has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 2.6 × 10 −6 / K and a lattice constant in the a-axis direction of about 0.543 nm. Silicon carbide has a coefficient of thermal expansion in the a-axis direction of about 4.2 × 10 −6 / K and a lattice constant in the a-axis direction of about 0.3081 nm. In addition, AlGaN, which is the main material of the semiconductor
ここで、第１参考形態では、図３に示すように、半導体レーザ素子５０は、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）と、基台７０との間の距離が、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って半導体レーザ素子５０の反りに応じて変化するように、導電性接着層６０を介して基台７０に固定されている。
Here, in the first reference embodiment, as shown in FIG. 3, the
具体的には、図３に示すように、半導体レーザ素子５０は、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ３（導電性接着層６０の厚み：約３μｍ）が、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ４（導電性接着層６０の厚み：約１μｍ）よりも大きくなるようにＡｕＳｎなどの導電性接着層６０を形成することにより、基板１００側が基台７０に対して導電性接着層６０を介して固定されている。なお、第１参考形態では、導電性接着層６０の材料として、半田を用いている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the
また、図６に示すように、導電性接着層６０は、半導体レーザ素子５０と同じ幅（Ｗ１＝約２００μｍ）および長さ（Ｌ１＝約１０００μｍ）（図５参照）を有するとともに、上述のように、約１μｍ〜約５μｍ（最大値）の厚みを有している。
As shown in FIG. 6, the conductive
また、図３に示すように、半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ側は、基台７０の上面７０ａと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子５０は、光反射面１１０ｂにおいて共振器内部に向かって反射されるレーザ光の透過方向が、基台７０の上面７０ａの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 3, the
また、第１参考形態では、図４および図５に示すように、半導体レーザ素子５０のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、光出射面１１０ａ近傍の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ３（図３参照）である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。なお、ワイヤボンド部１１５ａは、図４に示すように、約８０μｍ〜約９０μｍの幅（Ｗ３）と、Ｂ方向に約５０μｍ〜約６０μｍの長さ（Ｌ２）と、ｐ側電極１１５と同じ厚みである約５．２μｍの厚み（ｔ２）（図７参照）とを有している。
In the first reference embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the
また、第１参考形態では、図４、図５および図７に示すように、半導体レーザ素子５０のリッジ部１１３ａおよびｐ側電極１１５は、半導体レーザ素子５０の共振器の幅方向（Ｃ方向）の中心線５００（１点鎖線）（図４参照）から所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるように形成されている。また、ワイヤボンド部１１５ａは、リッジ部１１３ａの直上にオーミック層１１６を介して形成されたｐ側電極１１５から半導体レーザ素子５０の幅方向（Ｃ方向）に突出するとともに、中心線５００（図４参照）を横断してリッジ部１１３ｂが形成されていない領域の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。
In the first reference embodiment, as shown in FIGS. 4, 5, and 7, the
また、基台７０は、図４に示すように、約９００μｍの幅（Ｗ４）と、約１２００μｍの長さ（Ｌ３）と、約２５０μｍの厚み（ｔ３）（図３参照）とを有している。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、基台７０は、図３および図６に示すように、ＳｉＣまたはＡｌＮからなる基板７０ｂを含んでいる。この基板７０ｂの上面上および下面上の全面には、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３０ｎｍの厚みを有するＡｕ層からなる下地金属層７０ｃが形成されている。この下地金属層７０ｃは、導電性接着層６０を基台７０に接着するために設けられている。
The
図８は、本発明の第１参考形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図２、図３、図５および図８を参照して、第１参考形態による半導体レーザ装置４０を備えた半導体レーザの製造プロセスについて説明する。
Figure 8 is a diagram for explaining a semiconductor laser manufacturing process which includes a semiconductor laser device according to a first referential embodiment of the present invention. Next, FIGS. 2, 3, 5, and 8, a description will be given of a semiconductor manufacturing process of a laser comprising the
まず、図５に示すように、基板１００の上面上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１１、ＧａＩｎＮからなる活性層１１２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３をエピタキシャル成長させることにより、半導体レーザ素子部１１０を形成する。そして、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３に、Ｂ方向に延びるリッジ部１１３ａを形成した後、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３のリッジ部１１３ａ以外の上面上に、ＳｉＯ２からなる絶縁膜１１４を形成する。その後、基板１００の下面上に、Ａｕ膜からなるｎ側電極１０１を形成するとともに、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３のリッジ部１１３ａの上面上に、Ｐｔ層、Ｐｄ層およびＴｉ層からなるオーミック層１１６を形成する。そして、オーミック層１１６および絶縁膜１１４の上面上に、最表面がＡｕ膜からなるｐ側電極１１５を形成する。そして、半導体レーザ素子部１１０の共振器の光出射面１１０ａおよび光反射面１１０ｂ上に、図示しない誘電体多層膜を形成することによって、半導体レーザ素子５０を形成する。このとき、第１参考形態では、図５に示すように、基板１００と半導体レーザ素子部１１０との熱膨張係数差および格子定数差に起因して、基板１００側が凸状になる（半導体レーザ素子部１１０側が凹状になる）ように、半導体レーザ素子５０に反りが発生する。
First, as shown in FIG. 5, an n-type
次に、第１参考形態では、図３に示すように、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ３（導電性接着層６０の厚み：約３μｍ）が、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ４（導電性接着層６０の厚み：約１μｍ）よりも大きくなるように、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）を基台７０に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台７０をステム８０の台座部８２（図２参照）に固定する。
Next, in the first reference embodiment, as shown in FIG. 3, a distance H <b> 3 (conductive adhesive layer 60) between the
具体的には、図８に示すように、窒素雰囲気中において、金属製のステム８０（図２参照）の台座部８２（図２参照）上に、導電性接着層６１（図２参照）と、導電性接着層６０が所定の領域に配置された基台７０と、半導体レーザ素子５０とを順に配置する。
Specifically, as shown in FIG. 8, in a nitrogen atmosphere, a conductive adhesive layer 61 (see FIG. 2) and a pedestal 82 (see FIG. 2) of a metal stem 80 (see FIG. 2) The
ここで、第１参考形態では、図８に示すように、導電性接着層６０の厚みが、共振器の長さ方向（Ｂ方向）に３通り（３段階）に変化させるようにして基台７０の上面７０ａに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層６０を、光反射面１１０ｂ近傍（厚み：約１μｍ）から光出射面１１０ａに向かって段階的に厚みを増す（光出射面１１０ａ近傍では厚み約３μｍ）ように、基台７０の上面７０ａに配置する。
Here, in the first reference embodiment, as shown in FIG. 8, the thickness of the conductive
そして、第１参考形態では、図８に示すように、ステム８０（図２参照）を高温にするとともに、半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ近傍を、セラミック製のコレット１２０により導電性接着層６０を介して基台７０に対してＰ方向に押圧する。このとき、半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ近傍をコレット１２０により押圧した状態では、コレット１２０により押圧された領域（半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ側）の導電性接着層６０は、溶融しながらコレット１２０により押圧されていない領域（半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ側）に移動するとともに、光出射面１１０ａ側の半導体レーザ素子５０と基台７０との間の導電性接着層６０も熱伝導により溶融する。この結果、図３に示すように、導電性接着層６０が半導体レーザ素子５０の反り形状に対応して
厚みをＨ４からＨ３に変化させる。すなわち、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０の反りを矯正することなく半導体レーザ素子５０の反りに応じて導電性接着層６０の厚みが変化する。なお、コレット１２０には、穴部１２０ａが設けられており、穴部１２０ａの内部を真空にすることにより半導体レーザ素子５０を吸着することが可能である。
In the first reference embodiment, as shown in FIG. 8, the temperature of the stem 80 (see FIG. 2) is raised, and the vicinity of the
また、ステム８０（図２参照）とともに高温となった台座部８２（図２参照）と、基台７０（図２参照）とに挟まれた導電性接着層６１（図２参照）も熱伝導により溶融する。 In addition, the conductive adhesive layer 61 (see FIG. 2) sandwiched between the pedestal 82 (see FIG. 2) and the base 70 (see FIG. 2), which are heated together with the stem 80 (see FIG. 2), also conducts heat. To melt.
その後、図２に示すように、ステム８０を冷却して導電性接着層６０および６１を固化することによって、半導体レーザ素子５０が導電性接着層６０を介して基台７０に固定されるとともに、基台７０が導電性接着層６１を介してステム８０の台座部８２に固定される。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the
そして、半導体レーザ素子５０のワイヤボンド部１１５ａとステム８０のリード端子８３とを、Ａｕワイヤ９０を用いてワイヤボンドすることにより接続するとともに、基台７０の上面７０ａとステム８０の台座部８２とを、Ａｕワイヤ９１を用いてワイヤボンドすることにより接続する。最後に、ステム８０の本体部８１に、レーザ光が透過する窓付きの図示しないキャップを取り付ける。
The
このようにして、第１参考形態による半導体レーザ装置４０を備えた半導体レーザが製造される。
In this manner, a semiconductor laser including the
第１参考形態では、上記のように、半導体レーザ素子５０を、半導体レーザ素子５０の反りの凸側と基台７０との間の距離が、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って半導体レーザ素子５０の反りに応じて変化するように基台７０に固定するように構成することによって、半導体レーザ素子５０の反りにばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子５０を、半導体レーザ素子５０自体の反りを矯正することなく基台７０に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子５０に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。この結果、レーザ特性に劣化および半導体レーザ素子５０（半導体レーザ素子部１１０）の破損が発生するのを抑制することができる。
In the first reference embodiment, as described above, the
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０を、半導体レーザ素子５０の反りの凸側と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ３（図３参照）である領域）近傍に対応するｐ側電極１１５の部分にワイヤボンド部１１５ａを設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が大きい領域（光出射面１１０ａ近傍）において、レーザ光発光に伴うリッジ部１１３ａの発熱を、ｐ側電極１１５側のワイヤボンド部１１５ａを介して空気中に放熱することができるので、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が小さい領域（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ４（図３参照）である領域）における半導体レーザ素子部１１０から基台７０への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができる。この結果、半導体レーザ素子５０内の発熱温度分布を均一化させることができる。
Further, in the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０を、基板１００側が基台７０に向くように、導電性接着層６０を介して基台７０に固定するとともに、導電性接着層６０の厚みを、基板１００と基台７０とに挟まれた領域において、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って半導体レーザ素子５０の反りに応じてＨ４（約１μｍ）からＨ３（約３μｍ）（図３参照）に変化するように形成することによって、厚みを変化させた導電性接着層６０によって、半導体レーザ素子５０の基板１００と、基板１００を固定する基台７０との間に形成される隙間を半導体レーザ素子５０の反りに応じて効率よく埋めることができるので、容易に、半導体レーザ素子５０を、反りの矯正を行うことなく基台７０に固定することができる。
In the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０を基台７０に固定する際の導電性接着層６０を、半田からなる融着層により構成することによって、半田溶融時の特性により、容易に、厚みを変化させた融着層を形成することができる。
In the first reference embodiment, the conductive
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０を、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１１１、ＧａＩｎＮからなる活性層１１２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１１３などの窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部１１０を含む。このように、エピタキシャル成長時に反りが発生しやすい窒化物系半導体層を有する半導体レーザ素子部１１０を基台７０に固定する場合でも、上記第１参考形態による構成を用いれば、容易に、反りの矯正に起因するレーザ特性の劣化および半導体レーザ素子部１１０の破損を抑制することができるとともに、半導体レーザ素子部１１０内部の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍に設けるように構成することによって、共振器内のレーザ光が光出射面１１０ａから出射する際に、レーザ光の一部が光出射面１１０ａの表面形状（凹凸形状）によって散乱することに起因する発熱を、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が実質的に最も大きい領域（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ３（図３参照）である領域）近傍に設けられたワイヤボンド部１１５ａを介して効率よく空気中に拡散（放熱）させることができる。
In the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０を、共振器の光反射面１１０ｂの下面側（ｎ側電極１０１側）が基台７０の上面７０ａと略平行に配置することによって、半導体レーザ素子５０を基台７０に接合した後の導電性接着層６０の厚みなどを測定して、半導体レーザ素子５０のレーザ光の出射方向（光出射面１１０ａの位置）を容易に識別することができる。
In the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、平面的に見て、ｐ側電極１１５から共振器の幅方向（Ｃ方向）に突出するように設けることによって、容易に、リッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
In the first reference embodiment, the
また、第１参考形態では、半導体レーザ素子５０の上面に、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿う共振器の幅方向（図４の矢印Ｃ方向）の中心線５００（図４の１点鎖線）に対し、所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるとともに、オーミック層１１６を介してｐ側電極１１５に接続されるリッジ部１１３ａを形成し、かつ、ワイヤボンド部１１５ａを、リッジ部１１３ａが形成されていない領域の絶縁膜１１４（図５参照）の上面上に設けるように構成することによって、ワイヤボンド部１１５ａの直下にはリッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６が配置されていないので、Ａｕワイヤ９０のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部１１５ａに上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
In the first reference embodiment, the center line 500 (one point in FIG. 4) in the width direction of the resonator (the direction of arrow C in FIG. 4) along the direction in which the resonator extends (direction B) is formed on the upper surface of the
また、第１参考形態では、リッジ部１１３ａとワイヤボンド部１１５ａとを、共振器の幅方向（図４のＣ方向）における半導体レーザ素子５０の略中央部（中心線５００の近傍領域）を挟んで互いに反対の方向に形成することによって、リッジ部１１３ａが中心線５００からＣ方向の一方側にずらされた分だけワイヤボンド部１１５ａを中心線５００により近づけて配置することができる。これにより、ワイヤボンド時に、ワイヤボンド部１１５ａに上方から加えられる衝撃荷重が、半導体レーザ素子５０の共振器の幅方向（図４のＣ方向）に偏って加えられるのを抑制することができる。
Further, in the first reference embodiment, the
図９は、図４に示した第１参考形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図１０は、図４に示した第１参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図３、図４、図９および図１０を参照して、上記第１参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 9 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the first reference embodiment shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing the results of a simulation performed to confirm the effect of the first reference form shown in FIG. Next, a simulation performed to confirm the effect of the first reference embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4, 9, and 10.
このシミュレーションでは、まず、図９に示すように、上記した第１参考形態に対応する参考例１による半導体レーザ素子５０（図３および図４参照）のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例１〜３として、それぞれ図９に示すような位置にワイヤボンド部１１５ａを設けた半導体レーザ素子５０のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例１では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の実質的に中央部近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例２では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の光出射面１１０ａに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例３では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向に沿って全面に配置した熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部１１０（図３参照）から基台７０（図３参照）への熱放散と、半導体レーザ素子部１１０（図３参照）からｐ側電極１１５およびワイヤボンド部１１５ａを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部１１０の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 9, a heat dissipation model at the time of laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 3 and 4) according to Reference Example 1 corresponding to the first reference mode described above was created. Further, as Comparative Examples 1 to 3, a heat dissipation model at the time of laser operation of the
そして、上記参考例１、比較例１、比較例２および比較例３による半導体レーザ素子５０の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図１０に示す。
And the heat generation temperature distribution of the semiconductor element part at the time of laser operation of the
図１０に示すように、比較例１および２では、半導体レーザ素子部１１０に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部１１０と基台７０との間の導電性接着層６０の厚みが大きい領域（光出射面１１０ａ近傍（図３参照））では、導電性接着層６０の厚みが小さい領域（光反射面１１０ｂ近傍（図３参照））と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。また、比較例３においても、ワイヤボンド部１１５ａが共振器の延びる方向に一様に形成されているために、上記比較例１および２のような発熱温度分布を改善することはできず、上記比較例１および２とほぼ同様の発熱温度分布が得られた。これに対し、上記参考例１では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層６０の厚みが大きい領域（光出射面１１０ａ近傍）にワイヤボンド部１１５ａを設けることによって、ｐ側電極１１５が空気と触れる面積が他の領域（導電性接着層６０の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍および光反射面１１０ｂ近傍）と比べて増加するために、放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記参考例１では、半導体レーザ素子１１０内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 10, in Comparative Examples 1 and 2, the heat generation temperature distribution was generated in the semiconductor
（第２参考形態）
図１１は、本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図１２は、図１１に示した第２参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図１３は、図１１に示した第２参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。図１１〜図１３を参照して、この第２参考形態では、上記第１参考形態と異なり、半導体レーザ素子５０が、共振器の光反射面１１０ｂ近傍における基台７０との間の距離が、光出射面１１０ａ近傍における距離よりも大きくなるように基台７０に固定されている場合について説明する。
(Second reference form)
Figure 11 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to a second referential embodiment of the present invention. Figure 12 is a plan view showing the structure of a semiconductor laser device according to the second reference embodiment shown in FIG. 11. Figure 13 is a perspective view showing a structure of a semiconductor laser device according to the second reference embodiment shown in FIG. 11. Referring to FIGS. 11 to 13, in the second reference embodiment, unlike the first reference embodiment, the distance between the
第２参考形態による半導体レーザ装置１３０では、図１１および図１３に示すように、上記第１参考形態と同様に、半導体レーザ素子５０が、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）と、基台７０との間の距離が、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って変化するように、ＡｕＳｎなどの導電性接着層１４０（図１１参照）を介して、基台７０に固定されている。
In the
また、第２参考形態では、図１１に示すように、半導体レーザ素子５０は、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ５（導電性接着層１４０の厚み：約３μｍ）が、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ６（導電性接着層１４０の厚み：約１μｍ）よりも大きくなるように導電性接着層１４０を形成することにより、基板１００側が基台７０に対して導電性接着層１４０を介して固定されている。
In the second reference embodiment, as shown in FIG. 11, the
また、図１１に示すように、半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ側は、基台７０の上面７０ａと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子５０は、光出射面１１０ａにおいて出射されるレーザ光の方向が、基台７０の上面７０ａの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 11, the
また、第２参考形態では、図１２および図１３に示すように、半導体レーザ素子５０のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、光反射面１１０ｂ近傍に対応するように設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍（導電性接着層１４０の厚みが実質的にＨ５（図１１参照）である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。
In the second reference embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
また、第２参考形態では、図１２および図１３に示すように、半導体レーザ素子５０のリッジ部１１３ａおよびｐ側電極１１５は、半導体レーザ素子５０の共振器の幅方向（Ｃ方向）の中心線５００（１点鎖線）（図１２参照）から所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるように半導体レーザ素子部１１０の上面側に形成されている。また、ワイヤボンド部１１５ａは、リッジ部１１３ａの直上にオーミック層１１６を介して形成されたｐ側電極１１５から半導体レーザ素子５０の矢印Ｃ方向に突出するとともに、中心線５００（図１２参照）を横断してリッジ部１１３ｂが形成されていない領域の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。
In the second reference embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the
なお、第２参考形態による半導体レーザ装置１３０のその他の構造は、上記第１参考形態と同様である。
The remaining structure of the
図１４は、本発明の第２参考形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図２および図１１〜図１４を参照して、第２参考形態による半導体レーザ装置１３０の製造プロセスについて説明する。
Figure 14 is a diagram for explaining a semiconductor laser manufacturing process which includes a semiconductor laser device according to a second referential embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 2 and 11 to 14, a description will be given of a manufacturing process of the
まず、上記第１参考形態と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子５０を形成する。
First, the
次に、第２参考形態では、図１１に示すように、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ５（導電性接着層１４０の厚み：約３μｍ）が、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ６（導電性接着層１４０の厚み：約１μｍ）よりも大きくなるように、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）を基台７０に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台７０をステム８０の台座部８２（図２参照）に固定する。
Next, in the second reference embodiment, as shown in FIG. 11, a distance H5 between the
また、第２参考形態では、図１４に示すように、導電性接着層１４０の厚みが、共振器の長さ方向（Ｂ方向）に３通り（３段階）に変化させるようにして基台７０の上面７０ａに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層１４０を、光出射面１１０ａ近傍（厚み：約１μｍ）から光反射面１１０ｂに向かって段階的に厚みを増す（光反射面１１０ｂ近傍では厚み約３μｍ）ように、基台７０の上面７０ａに配置する。
In the second reference embodiment, as shown in FIG. 14, the thickness of the conductive
そして、図１４に示すように、上記第１参考形態と同様のプロセスを用いて、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）を基台７０にダイボンドする。このとき、半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ近傍をコレット１２０によりＰ方向に押圧した状態では、コレット１２０により押圧された領域（半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ側）の導電性接着層１４０は、溶融しながらコレット１２０により押圧されていない領域（半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ側）に移動するとともに、光反射面１１０ｂ側の半導体レーザ素子５０と基台７０との間の導電性接着層１４０も熱伝導により溶融する。この結果、図１１に示すように、導電性接着層１４０が半導体レーザ素子５０の反り形状に対応して厚みをＨ６からＨ５（図９参照）に変化させる。すなわち、第２参考形態においても、半導体レーザ素子５０の反りを矯正することなく半導体レーザ素子５０の反りに応じて導電性接着層１４０の厚みが変化することにより、基台７０に固定される。
Then, as shown in FIG. 14, the warped convex side (
なお、第２参考形態のその他の製造プロセスは、上記第１参考形態の製造プロセスと同様である。このようにして、第２参考形態による半導体レーザ装置１３０を備えた半導体レーザが製造される。
The other manufacturing processes of the second reference embodiment are the same as the manufacturing processes of the first reference embodiment. In this manner, a semiconductor laser including the
第２参考形態では、上記のように、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍に設けるように構成することによって、レーザ光の発振時に、共振器内のレーザ光が光反射面１１０ｂにおいて反射する際、レーザ光の一部が光反射面１１０ｂによって吸収されることに起因するリッジ部１１３ａの発熱を、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が実質的に最も大きい領域（導電性接着層１４０の厚みが実質的にＨ５（約３μｍ）（図１１参照）である領域）近傍に設けられたワイヤボンド部１１５ａを介して効率よく空気中に拡散（放熱）させることができる。これにより、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が小さい領域（導電性接着層１４０の厚みが実質的にＨ６（約１μｍ）（図１１参照）である領域）における半導体レーザ素子部１１０から基台７０への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができるので、半導体レーザ素子５０内の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the second reference embodiment, as described above, the
また、第２参考形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子５０の共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ５が、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ６よりも大きい領域近傍に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けることによって、形成後の半導体レーザ素子５０を平面的に観察することによって、ワイヤボンド部１１５ａの形成されている位置が共振器の光反射面１１０ｂ側であることが認識できる。これにより、半導体レーザ素子５０のレーザ光の出射方向（光出射面１１０ａの位置）を容易に識別することができる。
In the second reference embodiment, the distance H5 between the
また、第２参考形態では、半導体レーザ素子５０を、共振器の光出射面１１０ａの下面側（ｎ側電極１０１側）が基台７０の上面７０ａと略平行に配置することによって、光出射面１１０ａから出射されるレーザ光の出射方向が基台７０の表面７０ａに対して上側に傾斜した状態で配置されるのを抑制することができる。この結果、半導体レーザ素子５０から出射されるレーザ光の出射方向がばらつくのを抑制することができるので、半導体レーザ装置４０の組立歩留りを向上させることができる。
In the second reference embodiment, the
また、第２参考形態においても、ｐ側電極１１５およびリッジ部１１３ａを、半導体レーザ素子５０の共振器の延びる方向（図１２の矢印Ｂ方向）に沿う共振器の幅方向（図１２の矢印Ｃ方向）の中心線５００（図１２の１点鎖線）に対し、所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるように半導体レーザ素子部の上面に形成するとともに、ワイヤボンド部１１５ａを、リッジ部１１３が形成されていない領域の絶縁膜１１４（図１３参照）の上面上に設けるように構成することによって、ワイヤボンド部１１５ａの直下にはリッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６が配置されていないので、Ａｕワイヤ９０のワイヤボンド時に、ワイヤボンド部１１５ａに上方から加えられる衝撃荷重がリッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６に対して直接的に加わらない。これにより、リッジ部１１３ａおよびオーミック層１１６をワイヤボンド時の衝撃荷重から保護することができる。
Also in the second reference embodiment, the p-
なお、第２参考形態のその他の効果は、上記第１参考形態と同様である。 The remaining effects of the second reference embodiment are the same as those of the first reference embodiment.
図１５は、図１２に示した第２参考形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図１６は、図１２に示した第２参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図１１、図１２、図１５および図１６を参照して、上記第２参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 15 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the second reference mode shown in FIG. FIG. 16 is a diagram showing the results of a simulation performed to confirm the effect of the second reference form shown in FIG. Next, a simulation performed to confirm the effect of the second reference embodiment will be described with reference to FIGS. 11, 12, 15, and 16.
このシミュレーションでは、まず、図１５に示すように、上記した第２参考形態に対応する参考例２による半導体レーザ素子５０（図１１および図１２参照）のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例４および５として、それぞれ図１５に示すような位置にワイヤボンド部１１５ａを設けた半導体レーザ素子５０のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例４では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の実質的に中央部近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例５では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の光出射面１１０ａに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部１１０（図１１参照）から基台７０（図１１参照）への熱放散と、半導体レーザ素子部１１０（図１１参照）からｐ側電極１１５およびワイヤボンド部１１５ａを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部１１０の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 15, a heat dissipation model at the time of laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 11 and 12) according to Reference Example 2 corresponding to the second reference mode described above was created. Further, as Comparative Examples 4 and 5, a heat dissipation model during laser operation of the
そして、上記参考例２、比較例４および比較例５による半導体レーザ素子５０の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図１６に示す。
And the heat generation temperature distribution of the semiconductor element part at the time of laser operation of the
図１６に示すように、比較例４および５では、半導体レーザ素子部１１０に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部１１０と基台７０との間の導電性接着層１４０の厚みが大きい領域（光反射面１１０ｂ近傍（図１１参照））では、導電性接着層１４０の厚みが小さい領域（光出射面１１０ａ近傍（図１１参照））と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。これに対し、上記参考例２では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層１４０の厚みが大きい領域（光反射面１１０ｂ近傍）にワイヤボンド部１１５ａを設けることによって、ｐ側電極１１５が空気と触れる面積が他の領域（導電性接着層１４０の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍および光出射面１１０ａ近傍）と比べて増加するために、放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記参考例２においても、半導体レーザ素子１１０内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 16, in Comparative Examples 4 and 5, the semiconductor
（第３参考形態）
図１７は、本発明の第３参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図１８は、図１７に示した第３参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図１９は、図１７に示した第３参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した斜視図である。図１７〜図１９を参照して、この第３参考形態では、上記第１参考形態と異なり、半導体レーザ素子５０が、共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍における基台７０との間の距離が、共振器中央部近傍における基台７０との間の距離よりも大きくなるように基台７０に固定されている場合について説明する。
(3rd reference form)
FIG. 17 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. FIG. 19 is a perspective view showing the structure of the semiconductor laser device according to the third embodiment shown in FIG. 17 to 19, in the third reference embodiment, unlike the first reference embodiment, the
第３参考形態による半導体レーザ装置１５０では、図１７および図１９に示すように、上記第１および第２参考形態と同様に、半導体レーザ素子５０が、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）と、基台７０との間の距離が、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿って変化するように、ＡｕＳｎなどの導電性接着層１６０（図１７参照）を介して、基台７０に固定されている。
In the
また、第３参考形態では、図１７に示すように、半導体レーザ素子５０は、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ７（導電性接着層１６０の厚み：約３μｍ）が、共振器中央部近傍における基台７０との間の距離Ｈ８（導電性接着層１６０の厚み：約１μｍ）よりも大きくなるように導電性接着層１６０を形成することにより、基板１００側が基台７０に対して導電性接着層１６０を介して固定されている。
In the third reference embodiment, as shown in FIG. 17, the
また、図１７に示すように、半導体レーザ素子５０の共振器中央部近傍は、基台７０の上面７０ａと略平行に配置されている。すなわち、半導体レーザ素子５０は、共振器中央部近傍において透過するレーザ光の方向が、基台７０の上面７０ａの延びる方向と略平行になるように配置されている。
As shown in FIG. 17, the vicinity of the resonator central portion of the
また、第３参考形態では、図１８および図１９に示すように、半導体レーザ素子５０のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍に対応するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域（導電性接着層１６０の厚みが実質的にＨ７（図１７参照）である領域）近傍に対応するｐ側電極１１５の部分（２箇所）に設けられている。なお、図１８および図１９では、Ａｕワイヤ９０をＢ方向の光出射面１１０ａ近傍にワイヤボンドした例を示している。
In the third reference embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, the
また、第３参考形態では、図１８および図１９に示すように、半導体レーザ素子５０のリッジ部１１３ａおよびｐ側電極１１５は、半導体レーザ素子５０の共振器の幅方向（Ｃ方向）の中心線５００（１点鎖線）（図１８参照）から所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるように半導体レーザ素子部１１０の上面側に形成されている。また、ワイヤボンド部１１５ａは、リッジ部１１３ａの直上にオーミック層１１６を介して形成されたｐ側電極１１５から半導体レーザ素子５０の矢印Ｃ方向に突出するとともに、中心線５００（図１８参照）を横断してリッジ部１１３ｂが形成されていない領域の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。
Further, in the third reference embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, the
なお、第３参考形態による半導体レーザ装置１５０のその他の構造は、上記第１および第２参考形態と同様である。
The remaining structure of the
図２０は、本発明の第３参考形態による半導体レーザ装置を備えた半導体レーザの製造プロセスを説明するための図である。次に、図２および図１７〜図２０を参照して、第３参考形態による半導体レーザ装置１５０の製造プロセスについて説明する。
FIG. 20 is a view for explaining the manufacturing process of the semiconductor laser provided with the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. Next, with reference to FIG. 2 and FIGS. 17 to 20, a manufacturing process of the
まず、上記第１および第２参考形態と同様の製造プロセスにより、半導体レーザ素子５０を形成する。
First, the
次に、第３参考形態では、図１７に示すように、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離Ｈ７（導電性接着層１６０の厚み：約３μｍ）が、共振器中央部近傍における基台７０との間の距離Ｈ８（導電性接着層１６０の厚み：約１μｍ）がよりも大きくなるように半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）を基台７０に対してダイボンドする。このとき、同時に、基台７０をステム８０の台座部８２（図２参照）に固定する。
Next, in the third reference embodiment, as shown in FIG. 17, a distance H7 between the
また、第３参考形態では、図２０に示すように、導電性接着層１６０の厚みが、共振器の長さ方向（Ｂ方向）に２通り（２段階）に変化させるようにして基台７０の上面７０ａに配置する。すなわち、半田からなる導電性接着層１６０を、共振器中央部近傍（厚み：約１μｍ）から光出射面１１０ａおよび光反射面１１０ｂに向かって段階的に厚みを増す（共振器端部では厚み約３μｍ）ように、基台７０の上面７０ａに配置する。
Further, in the third reference embodiment, as shown in FIG. 20, the
そして、図２０に示すように、上記第１および第２参考形態と同様のプロセスを用いて、半導体レーザ素子５０の反りの凸側（基板１００側）を基台７０にダイボンドする。このとき、半導体レーザ素子５０の共振器中央部近傍をコレット１２０によりＰ方向に押圧した状態では、コレット１２０により押圧された領域（半導体レーザ素子５０の共振器中央部近傍）の導電性接着層１６０は、溶融しながらコレット１２０により押圧されていない領域（光出射面１１０ａ側および光反射面１１０ｂ側）に移動するとともに、光出射面１１０ａ側および光反射面１１０ｂ側の半導体レーザ素子５０と基台７０との間の導電性接着層１６０も熱伝導により溶融する。この結果、図１７に示すように、導電性接着層１６０が半導体レーザ素子５０の反り形状に対応して厚みをＨ８からＨ７（図１７参照）に変化させる。すなわち、第３参考形態においても、半導体レーザ素子５０の反りを矯正することなく半導体レーザ素子５０の反りに応じて導電性接着層１６０の厚みが変化することにより、基台７０に固定される。
Then, as shown in FIG. 20, the warped convex side (
なお、第３参考形態のその他の製造プロセスは、上記第１および第２参考形態の製造プロセスと同様である。このようにして、第３参考形態による半導体レーザ装置１５０を備えた半導体レーザが製造される。
The other manufacturing processes of the third reference embodiment are the same as the manufacturing processes of the first and second reference embodiments. In this manner, a semiconductor laser including the
第３参考形態では、上記のように、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子５０の共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍に複数（２箇所）設けることによって、レーザ光の発振時に、レーザ光発光に伴う発熱（光出射面１１０ａにおけるレーザ光の散乱による発熱および光反射面１１０ｂにおけるレーザ光の吸収によるリッジ部１１３ａの発熱）を、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が最も大きい領域（導電性接着層１６０の厚みが実質的にＨ７（約３μｍ）（図１７参照）である領域）近傍に設けられた２箇所のワイヤボンド部１１５ａを介して、効率よく空気中に拡散（放熱）することができる。これにより、半導体レーザ素子５０と基台７０との間の距離が小さい共振器中央部近傍（導電性接着層１６０の厚みが実質的にＨ８（約１μｍ）（図１７参照）である領域）における半導体レーザ素子部１１０から基台７０への放熱性能と同等の放熱性能を得ることができるので、半導体レーザ素子５０内の発熱温度分布を均一化させることができる。
In the third reference embodiment, as described above, a plurality of (two)
なお、第３参考形態のその他の効果は、上記第１および第２参考形態と同様である。 The remaining effects of the third reference embodiment are the same as those of the first and second reference embodiments.
図２１は、図１８に示した第３参考形態の効果を確認するためのシミュレーションにおける半導体レーザ素子上のワイヤボンド部の位置を示した図である。図２２は、図１８に示した第３参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果を示した図である。次に、図１７、図１８、図２１および図２２を参照して、上記第３参考形態の効果を確認するために行ったシミュレーションについて説明する。 FIG. 21 is a diagram showing the position of the wire bond portion on the semiconductor laser device in the simulation for confirming the effect of the third reference embodiment shown in FIG. FIG. 22 is a diagram showing the results of simulation performed to confirm the effect of the third reference embodiment shown in FIG. Next, a simulation performed to confirm the effect of the third reference embodiment will be described with reference to FIGS. 17, 18, 21, and 22.
このシミュレーションでは、まず、図２１に示すように、上記した第３参考形態に対応する参考例３による半導体レーザ素子５０（図１７および図１８参照）のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。また、比較例６および７として、それぞれ図２１に示すような位置にワイヤボンド部１１５ａを設けた半導体レーザ素子５０のレーザ動作時の熱放散モデルを作成した。具体的には、比較例６では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の光出射面１１０ａに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。また、比較例７では、ワイヤボンド部１１５ａを、共振器の延びる方向の光反射面１１０ｂに対応する位置近傍に設けた熱放散モデルを作成した。なお、本シミュレーションでは、半導体レーザ素子部１１０（図１７参照）から基台７０（図１７参照）への熱放散と、半導体レーザ素子部１１０（図１７参照）からｐ側電極１１５およびワイヤボンド部１１５ａを介して空気中への熱放散とを考慮した熱放散モデルにより、半導体レーザ素子部１１０の発熱温度分布を計算した。
In this simulation, first, as shown in FIG. 21, a heat dissipation model at the time of laser operation of the semiconductor laser device 50 (see FIGS. 17 and 18) according to Reference Example 3 corresponding to the above-described third reference mode was created. Further, as Comparative Examples 6 and 7, a heat dissipation model during the laser operation of the
そして、上記参考例３、比較例６および比較例７による半導体レーザ素子５０の、レーザ動作時における半導体素子部の発熱温度分布を計算した。これらのシミュレーション結果を図２２に示す。
And the heat generation temperature distribution of the semiconductor element part at the time of laser operation of the
図２２に示すように、比較例６および７では、半導体レーザ素子部１１０に、共振器の延びる方向に発熱温度分布が生じる結果が得られた。これは、半導体レーザ素子部１１０と基台７０との間の導電性接着層１６０の厚みが大きい領域（光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍（図１７参照））では、導電性接着層１６０の厚みが小さい領域（共振器中央部近傍（図１７参照））と比べて相対的に放熱性能が劣るために、この領域の発熱温度がより高くなると考えられる。これに対し、上記参考例３では、共振器の延びる方向の発熱温度分布が実質的に均一となる予測結果が得られた。これは、相対的に放熱性能の劣る導電性接着層１６０の厚みが大きい領域（光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍）にワイヤボンド部１１５ａを設けることによって、ｐ側電極１１５が空気と触れる面積が他の領域（導電性接着層１６０の厚みが相対的に小さい共振器中央部近傍）と比べて増加するために、空気中への放熱性能が改善されたためと考えられる。この結果から、上記参考例３においても、半導体レーザ素子１１０内の発熱温度分布を均一化させることができるのが確認された。
As shown in FIG. 22, in Comparative Examples 6 and 7, the semiconductor
（第４実施形態）
図２３および図２４は、それぞれ、本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図および断面図である。図３、図２３および図２４を参照して、この第４実施形態では、上記第１参考形態と異なり、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に加えてレーザ素子の幅方向（共振器の延びる方向と直交する方向（Ｃ方向））にも反りを有する半導体レーザ素子９５を、基台７０に固定する場合について説明する。なお、Ｃ方向は、本発明の「第２方向」の一例である。また、図２４は、図２３に示した半導体レーザ装置１７０の３００−３００線に沿った断面図である。
(Fourth embodiment)
23 and 24 are a plan view and a cross-sectional view, respectively, showing the structure of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3, 23, and 24, in the fourth embodiment, unlike the first reference embodiment, in addition to the direction in which the resonator extends (direction B), the width direction of the laser element (the extension of the resonator) A case where the
第４実施形態による半導体レーザ装置１７０を備えた半導体レーザでは、図２３および図２４に示すように、半導体レーザ素子９５が、ＡｕＳｎなどの導電性接着層６０（図２４参照）を介して、基台７０に固定されている。また、半導体レーザ素子９５は、約８００μｍの幅（Ｗ５）と、約９００μｍの長さ（Ｌ４）と、約１００μｍの厚み（ｔ１）とを有する。また、基台７０は、約９００μｍの幅（Ｗ４）と、約１０００μｍの長さ（Ｌ５）と、約２５０μｍの厚み（ｔ３）とを有する。なお、半導体レーザ素子９５の共振器の延びる方向（Ｂ方向）に沿った断面形状は、図３に示した半導体レーザ素子５０の断面形状と同様の断面形状を有している。
In the semiconductor laser including the
ここで、第４実施形態では、図２４に示すように、半導体レーザ素子９５は、共振器の延びる方向（Ｂ方向）に加えて、共振器の幅方向（Ｃ方向）に沿っても約０．５μｍ〜約３μｍの反りを有する。したがって、半導体レーザ素子９５は、上面（第１主面）側が凹状であり、下面（第２主面）側が凸状になるような反りを有するので、半導体レーザ素子部１１０は、基板１００とは反対側の表面が共振器の幅方向（Ｃ方向）にも凹状に形成されている。これにより、半導体レーザ素子９５は、Ｂ方向およびＣ方向における反りの凸側（基板１００側）が基台７０に固定されている。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 24, the
また、図２４に示すように、半導体レーザ素子９５の共振器端面（光出射面１１０ａまたは光反射面１１０ｂ）に沿った方向（Ｃ方向）の中央部近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（導電性接着層６０の厚み）Ｈ９は、半導体レーザ素子９５の共振器端面に沿った方向（Ｃ方向）の端部９５ａおよび９５ｂ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（導電性接着層６０の厚み）Ｈ１０よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 24, the
ここで、第４実施形態では、図２３に示すように、半導体レーザ素子９５のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、光出射面１１０ａ近傍の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ３（図３参照）である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。
Here, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 23, the
また、ワイヤボンド部１１５ａは、図２４に示すように、Ｃ方向に沿った半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ９である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部近傍に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けられている。
In addition, as shown in FIG. 24, the
また、第４実施形態では、図２３に示すように、半導体レーザ素子９５のリッジ部１１３ａおよびｐ側電極１１５は、半導体レーザ素子９５の共振器の幅方向（Ｃ方向）の中心線５００（１点鎖線）から所定距離（約２０μｍ）を隔てて中心線５００と略平行に延びるように形成されている。また、ワイヤボンド部１１５ａは、リッジ部１１３ａの直上にオーミック層１１６を介して形成されたｐ側電極１１５から半導体レーザ素子９５の幅方向（Ｃ方向）に突出するとともに、中心線５００を横断してリッジ部１１３ｂが形成されていない領域の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。
Further, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 23, the
なお、第４実施形態による半導体レーザ装置１７０のその他の構造および製造プロセスは、上記第１参考形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第４実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子９５を、半導体レーザ素子９５の反りの凸側と基台７０との間の距離が、共振器の延びる方向（Ｂ方向）および共振器の幅方向（Ｃ方向）に沿って半導体レーザ素子９５の反りに応じて変化するように基台７０に固定することによって、半導体レーザ素子９５の反りにＢ方向のみならずＣ方向にもばらつきがあったとしても、半導体レーザ素子９５を、半導体レーザ素子９５自体の反りを矯正することなく基台７０に対して固定することができる。これにより、半導体レーザ素子９５に反りの矯正に起因する過度な応力が発生するのを抑制することができる。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子９５（半導体レーザ素子部１１０）の破損が発生するのを抑制することができる。
In the fourth embodiment, as described above, the distance between the warped convex side of the
また、第４実施形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部（中心線５００の近傍領域）に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けることによって、上記第１参考形態の効果である半導体レーザ素子９５内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子９５の基台７０の上面７０ａに対するＣ方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部１１５ａにＡｕワイヤ９０のワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子９５のＣ方向の傾きが大きい領域に対応したｐ側電極１１５の部分にワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子９５に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子９５（半導体レーザ素子部１１０）の破損が発生するのをより抑制することができる。
In the fourth embodiment, the
また、第４実施形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部近傍に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けることによって、ワイヤボンド部１１５ａが半導体レーザ素子９５のＣ方向の端部９５ａまたは９５ｂの近傍に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている場合と比べて、Ａｕワイヤ９０をワイヤボンドする際のＣ方向の取付寸法誤差をより大きく許容することができる。これにより、半導体レーザ装置４０の組立歩留りを向上させることができる。
In the fourth embodiment, the
また、第４実施形態では、リッジ部１１３ａとワイヤボンド部１１５ａとを、共振器の幅方向（Ｃ方向）における半導体レーザ素子９５の略中央部（中心線５００の近傍領域）を挟んで互いに反対の方向に形成することによって、リッジ部１１３ａが中心線５００からＣ方向の一方側にずらされた分だけワイヤボンド部１１５ａを中心線５００により近づけて配置することができる。これにより、半導体レーザ素子９５の基台７０の上面７０ａに対する傾きがＣ方向にも最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部１１５ａにワイヤボンドを行うことができる。また、ワイヤボンド時に、ワイヤボンド部１１５ａに上方から加えられる衝撃荷重が、半導体レーザ素子９５の幅方向（Ｃ方向）に偏って加えられるのを抑制することができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１参考形態と同様である。
Further, in the fourth embodiment, the
（第５実施形態）
図２５は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図１１、図２４および図２５を参照して、この第５実施形態における半導体レーザ装置１８０では、上記第４実施形態と異なり、半導体レーザ素子９５が、共振器の光反射面１１０ｂ近傍における基台７０との間の距離が、光出射面１１０ａ近傍における距離よりも大きくなるように基台７０に固定されている場合について説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 25 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 11, 24 and 25, in the
ここで、第５実施形態による半導体レーザ装置１８０では、図１１に示した半導体レーザ素子５０のＢ方向の断面形状と同様に、半導体レーザ素子９５は、共振器の光反射面１１０ｂ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図１１の距離Ｈ５に相当する）が、共振器の光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図１１の距離Ｈ６に相当する）よりも大きくなるように形成された導電性接着層６０を介して基台７０に固定されている。
Here, in the
また、図２４に示した半導体レーザ素子９５のＣ方向の断面形状と同様に、共振器端面（光出射面１１０ａまたは光反射面１１０ｂ）に沿った方向（Ｃ方向）の中央部近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図２４の距離Ｈ９に相当する）は、共振器端面に沿った方向（Ｃ方向）の端部９５ａおよび９５ｂ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図２４の距離Ｈ１０に相当する）よりも小さい。
Similarly to the cross-sectional shape in the C direction of the
ここで、第５実施形態では、図２５に示すように、半導体レーザ素子９５のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、光反射面１１０ｂ近傍の絶縁膜１１４の上面上に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ５（図１１参照）である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。
Here, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 25, the
また、ワイヤボンド部１１５ａは、図２４に示した断面形状と同様に、半導体レーザ素子９５と基台７０との間のＣ方向に沿った距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ９である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分に設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部近傍に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けられている。
Also, the
なお、第５実施形態による半導体レーザ装置１８０のその他の構造および製造プロセスは、上記第４実施形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第５実施形態では、上記のように、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部（中心線５００の近傍領域）に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けることによって、上記第２参考形態の効果である半導体レーザ素子９５内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子９５の基台７０の上面７０ａに対するＣ方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部１１５ａにＡｕワイヤ９０のワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子９５のＣ方向の傾きが大きい領域に対応したｐ側電極１１５の部分にワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子９５に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子９５（半導体レーザ素子部１１０）の破損が発生するのをより抑制することができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第２参考形態および第４実施形態と同様である。
In the fifth embodiment, as described above, the
（第６参考形態）
図２６は、本発明の第６参考形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。図１７、図２４および図２６を参照して、この第６参考形態における半導体レーザ装置１９０では、上記第４実施形態と異なり、半導体レーザ素子９５が、共振器の中央部近傍における基台７０との間の距離が、共振器の光反射面１１０ｂ近傍および光出射面１１０ａ近傍における基台７０との間の距離よりも小さくなるように基台７０に固定されている場合について説明する。
(6th reference form)
FIG. 26 is a plan view showing the structure of a semiconductor laser device according to the sixth embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 17, 24 and 26, in the
ここで、第６参考形態による半導体レーザ装置１９０では、図１７に示した半導体レーザ素子５０のＢ方向の断面形状と同様に、半導体レーザ素子９５は、共振器の中央部近傍における基台７０との間の距離（図１７の距離Ｈ７に相当する）が、共振器の光反射面１１０ｂ近傍および光出射面１１０ａ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図１７の距離Ｈ８に相当する）よりも小さくなるように形成された導電性接着層６０を介して基台７０に固定されている。
Here, in the
また、図２４に示した半導体レーザ素子９５のＣ方向の断面形状と同様に、共振器端面（光出射面１１０ａまたは光反射面１１０ｂ）に沿った方向（Ｃ方向）の中央部近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図１８の距離Ｈ９に相当する）は、共振器端面に沿った方向（Ｃ方向）の端部９５ａ近傍における半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離（図２４の距離Ｈ１０に相当する）よりも小さい。
Similarly to the cross-sectional shape in the C direction of the
ここで、第６参考形態では、図２６に示すように、半導体レーザ素子９５のｐ側電極１１５に設けられたワイヤボンド部１１５ａは、共振器の光出射面１１０ａ近傍および光反射面１１０ｂ近傍に対応するようにそれぞれ設けられている。すなわち、ワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５と基台７０との間の距離のうち、実質的に最も大きい距離を有する領域（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ７（図１７参照）である領域）近傍に対応するｐ側電極１１５の部分（２箇所）に設けられている。なお、図２６では、Ａｕワイヤ９０をＢ方向の光出射面１１０ａ近傍にワイヤボンドした例を示している。
Here, in the sixth reference embodiment, as shown in FIG. 26, the
なお、２箇所のワイヤボンド部１１５ａは、図２４に示した断面形状と同様に、半導体レーザ素子９５と基台７０との間のＣ方向に沿った距離のうち、実質的に最も小さい距離を有する領域近傍（導電性接着層６０の厚みが実質的にＨ９である領域）に対応するｐ側電極１１５の部分にそれぞれ設けられている。すなわち、２箇所のワイヤボンド部１１５ａは、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部近傍に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けられている。
The two
なお、第６参考形態による半導体レーザ装置１９０のその他の構造および製造プロセスは、上記第４実施形態と同様である。
The remaining structure and manufacturing process of the
第６参考形態では、上記のように、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子９５のＣ方向の略中央部（中心線５００の近傍領域）に対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けることによって、上記第３参考形態の効果である半導体レーザ素子９５内の発熱温度分布を均一化させる効果に加えて、半導体レーザ素子９５の基台７０の上面７０ａに対するＣ方向の傾きが最も小さい領域に設けられたワイヤボンド部１１５ａにワイヤボンドを行うことができるので、半導体レーザ素子９５のＣ方向の傾きが大きい領域に対応したｐ側電極１１５の部分にＡｕワイヤ９０のワイヤボンドを行う場合と異なり、半導体レーザ素子９５に対してワイヤボンド時に過度な応力が加わるのが抑制される。これにより、レーザ特性の劣化および半導体レーザ素子９５（半導体レーザ素子部１１０）の破損が発生するのをより抑制することができる。なお、第６参考形態のその他の効果は、上記第３参考形態および第４実施形態と同様である。
In the sixth reference embodiment, as described above, the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、半導体レーザ素子部を、窒化物系半導体層により構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子部を、窒化物系半導体層以外の半導体層により構成してもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the semiconductor laser element portion is configured by a nitride-based semiconductor layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element portion may be a semiconductor layer other than the nitride-based semiconductor layer. You may comprise by.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を基台に固定する融着層を、半田からなる導電性接着層とした例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を基台に固定する融着層を、半田以外の材料からなる導電性接着層を使用してもよい。 In the above embodiment, the example in which the fusion bonding layer for fixing the semiconductor laser element to the base is a conductive adhesive layer made of solder has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the semiconductor laser element is based on the base. A conductive adhesive layer made of a material other than solder may be used as the fusion layer fixed to the substrate.
また、上記第１参考形態および第４実施形態では、半導体レーザ素子の光反射面側を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の光反射面側を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the first reference embodiment and the fourth embodiment, the example in which the light reflecting surface side of the semiconductor laser element is arranged substantially parallel to the upper surface of the base is shown. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser is not limited thereto. The light reflecting surface side of the element may not be disposed substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記第２参考形態および第５実施形態では、半導体レーザ素子の光出射面側を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の光出射面側を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the second reference embodiment and the fifth embodiment, the example in which the light emitting surface side of the semiconductor laser element is disposed substantially parallel to the upper surface of the base is shown, but the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser The light emitting surface side of the element does not have to be arranged substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記第３および第６参考形態では、半導体レーザ素子の共振器中央部近傍を、基台の上面と略平行に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の共振器中央部近傍を、基台の上面と略平行に配置しなくてもよい。 In the third and sixth reference embodiments, the example in which the vicinity of the resonator central portion of the semiconductor laser element is disposed substantially parallel to the upper surface of the base is shown. However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor laser element is not limited thereto. The vicinity of the center of the resonator may not be arranged substantially parallel to the upper surface of the base.
また、上記実施形態では、半導体レーザ素子を基台に固定する際に、コレットを用いて半導体レーザ素子を基台に押圧した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子を基台に固定する際に、コレット以外の部材を用いて半導体レーザ素子を基台に押圧してもよい。 In the above embodiment, an example in which the semiconductor laser element is pressed against the base using a collet when the semiconductor laser element is fixed to the base has been described, but the present invention is not limited thereto, and the semiconductor laser element is not limited to this. When fixing to the base, the semiconductor laser element may be pressed against the base using a member other than the collet.
また、上記実施形態では、製造プロセスにおいて、導電性接着層の厚みを、共振器の長さ方向に３通り（３段階）および２通り（２段階）に変化させるようにして基台の上面に配置した例について示したが、本発明はこれに限らず、導電性接着層の厚みを、共振器の長さ方向に３通り（３段階）および２通り（２段階）以外に変化させるようにして基台の上面に配置してもよい。 In the above embodiment, in the manufacturing process, the thickness of the conductive adhesive layer is changed in three ways (three steps) and two ways (two steps) in the length direction of the resonator on the upper surface of the base. However, the present invention is not limited to this, and the thickness of the conductive adhesive layer may be changed to other than three ways (three steps) and two ways (two steps) in the length direction of the resonator. It may be arranged on the upper surface of the base.
また、上記実施形態では、ｐ側電極１１５およびワイヤボンド部１１５ａの厚みを同じ厚み（約５．２μｍ）であるように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ワイヤボンド部１１５ａの厚みをｐ側電極１１５と異なる厚みに形成するようにしてもよい。この変形例のように構成すれば、ワイヤボンド部１１５ａにおける空気との接触面積を最適化することにより、ワイヤボンド部１１５ａから空気中への放熱性能（熱伝達率）をより向上させることができるので、半導体レーザ素子内の発熱温度分布を、より一層均一化させることができる。
In the above-described embodiment, an example in which the p-
また、上記実施形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子の幅方向（Ｃ方向）の略中央部近傍に設けられたリッジ部１１３ａに対応するｐ側電極１１５の部分の近傍に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体レーザ素子の幅方向（Ｃ方向）に反りを有する半導体レーザ素子のリッジ部１１３ａが、半導体レーザ素子のＣ方向の端部と基台との距離が実質的に最も大きい距離を有するように基台に固定される場合には、ワイヤボンド部を、リッジ部が形成される半導体レーザ素子のＣ方向の端部近傍に対応するｐ側電極の部分の近傍に設けるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子と基台７０とのＢ方向に沿った距離が実質的に最も大きい距離を有する領域近傍に対応する位置に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、ワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離を有する領域近傍に対応するｐ側電極１１５の位置の近傍（所定の範囲内の位置）に設けるようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the example which provided the
また、上記第１参考形態では、半導体レーザ素子のｐ側電極１１５のワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する位置であり、かつ、ｐ側電極１１５から半導体レーザ素子の幅方向（Ｃ方向）に突出するようにｐ側電極１１５に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図２７に示した第１参考形態の変形例のように、半導体レーザ装置２１０のワイヤボンド部１１５ａを、半導体レーザ素子５０のｐ側電極１１５の延びる方向（Ｂ方向）の全ての領域にわたって延びるように形成してもよい。なお、図２７において、ワイヤボンド部１１５ａを含めたｐ側電極１１５は、Ｃ方向に約１１０μｍの幅Ｗ８を有する。さらに、半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ側の近傍領域であり、かつ、ワイヤボンド部１１５ａのうちの半導体レーザ素子５０と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分の近傍に、Ａｕワイヤを実際にワイヤボンドするためのワイヤボンド部１１５ｂ（破線枠内）を設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第１参考形態の効果に加えて、ワイヤボンド部１１５ａを含むｐ側電極１１５の表面積をＢ方向に沿って増加させることができるので、ｐ側電極１１５を利用して半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the first reference embodiment, the
また、上記第１参考形態の変形例では、ワイヤボンド部１１５ｂを、半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａ側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子のｐ側電極１１５の半導体レーザ素子と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部１１５ａの近傍領域に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図２８に示した第２参考形態の変形例のように、半導体レーザ装置２２０のワイヤボンド部１１５ｂ（破線枠内）を、半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子５０と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部１１５ａの近傍領域に設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第２参考形態の効果に加えて、ワイヤボンド部１１５ａを含むｐ側電極１１５の表面積をＢ方向に沿って増加させることができるので、半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the modification of the first reference embodiment, the
また、上記第２参考形態の変形例では、ワイヤボンド部１１５ｂを、半導体レーザ素子５０の光反射面１１０ｂ側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子５０と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部１１５ａの近傍領域に設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、図２９に示した第３参考形態の変形例のように、半導体レーザ装置２３０のワイヤボンド部１１５ｂ（破線枠内）を、半導体レーザ素子５０の光出射面１１０ａおよび光反射面１１０ｂ側の近傍領域であり、かつ、半導体レーザ素子５０と基台７０との距離が実質的に最も大きい距離となる領域近傍に対応する部分のワイヤボンド部１１５ａの近傍領域にそれぞれ設けるように構成してもよい。この変形例のように構成すれば、上記第３参考形態の効果に加えて、ｐ側電極１１５の表面積を増加させることができるので、半導体レーザ素子の放熱性をより向上させることができる。
In the modification of the second reference embodiment, the
また、上記実施形態では、図２に示すように、１本のＡｕワイヤ９０を用いて半導体レーザ素子５０のｐ側電極１１５（ワイヤボンド部１１５ａ）とステム８０側のリード端子８３とを接続した例について示したが、本発明はこれに限らず、複数本（たとえば３本など）のＡｕワイヤを用いてｐ側電極１１５とリード端子８３とを接続してもよい。この第２変形例のように構成すれば、ｐ側電極１１５に接続されるＡｕワイヤの本数が増加するので、上記実施形態および上記実施形態の変形例の効果に加えて、半導体レーザ素子の発熱を、複数のＡｕワイヤおよびリード端子を介して半導体レーザ装置の外部に効果的に放熱させることができる。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the p-side electrode 115 (
１、４０、１３０、１５０、１７０、１８０、１９０、２１０、２２０、２３０ 半導体レーザ装置
１０、５０、９５ 半導体レーザ素子
１０ａ、１１０ａ 光出射面（光出射端）
１０ｂ、１１０ｂ 光反射面（光反射端）
２０、６０、１４０、１６０ 導電性接着層（融着層）
３０、７０ 基台
１００ 基板
１１０ 半導体レーザ素子部
１１１ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層（窒化物系半導体層）
１１２ 活性層（窒化物系半導体層）
１１３ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層（窒化物系半導体層）
１１３ａ リッジ部
１１５ ｐ側電極（電極層）
１１５ａ、１１５ｂ ワイヤボンド部
1, 40, 130, 150, 170, 180, 190, 210, 220, 230
10b, 110b Light reflecting surface (light reflecting end)
20, 60, 140, 160 Conductive adhesive layer (fusion layer)
30, 70
112 Active layer (nitride semiconductor layer)
113 p-type AlGaN cladding layer (nitride-based semiconductor layer)
113a Ridge part 115 p-side electrode (electrode layer)
115a, 115b Wire bond part
Claims (6)
前記半導体レーザ素子の反りの凹側の表面上に形成されるとともに、ワイヤボンド部が設けられた電極層と、
前記半導体レーザ素子の反りの凸側が固定される基台とを備え、
前記半導体レーザ素子は、前記半導体レーザ素子の反りの凸側と前記基台との間の距離が、前記第１方向および前記第２方向に沿って前記半導体レーザ素子の反りに応じて変化するとともに、前記共振器の光出射端近傍または光反射端近傍のいずれか一方端近傍において最も大きい距離を有し、他方端近傍において最も小さい距離を有するように、かつ、前記第２方向の中央部近傍における前記半導体レーザ素子と前記基台との間の距離が両端部近傍における前記半導体レーザ素子と前記基台との間の距離より小さくなるように、前記基台に固定され、
前記ワイヤボンド部は、前記電極層の前記一方端近傍における前記中央部近傍の領域に設けられている、半導体レーザ装置。 A semiconductor laser device having a warp along a first direction in which the resonator extends and a warp along a second direction intersecting the first direction ;
An electrode layer formed on the concave surface of the warp of the semiconductor laser element and provided with a wire bond portion;
A base on which the convex side of the warp of the semiconductor laser element is fixed;
In the semiconductor laser element, the distance between the convex side of the warp of the semiconductor laser element and the base changes in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction and the second direction. , Having the largest distance in the vicinity of one end near the light emitting end or the light reflecting end of the resonator, and the smallest distance in the vicinity of the other end , and in the vicinity of the central portion in the second direction The distance between the semiconductor laser element and the base in is fixed to the base so that it is smaller than the distance between the semiconductor laser element and the base in the vicinity of both ends ,
The semiconductor laser device, wherein the wire bond portion is provided in a region near the central portion in the vicinity of the one end of the electrode layer.
前記半導体レーザ素子は、前記基板側が前記基台に向くように、融着層を介して前記基台に固定され、
前記融着層の厚みは、前記基板と前記基台とに挟まれた領域において、前記第１方向に沿って前記半導体レーザ素子の反りに応じて変化するように形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element includes a substrate and a semiconductor laser element portion formed on the surface of the substrate,
The semiconductor laser element is fixed to the base via a fusion layer so that the substrate side faces the base,
The thickness of the fusion layer is formed so as to change in accordance with the warp of the semiconductor laser element along the first direction in a region sandwiched between the substrate and the base. The semiconductor laser device described in 1.
前記ワイヤボンド部は、前記リッジ部が形成されている領域以外の領域に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 On the upper surface of the semiconductor laser element, a ridge portion connected to the electrode layer is formed,
The wire bonding portion, the is provided in the region other than the region where the ridge portion is formed, the semiconductor laser device according to any one of claims 1-5.
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015861A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Semiconductor laser device |
| JP2001274501A (en) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical waveguide device module and mounting method thereof |
| JP2003017793A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Yokogawa Electric Corp | Semiconductor laser |
| JP2003174114A (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor circuit board and semiconductor device |
| JP2003258370A (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element and optical module |
| JP2005072052A (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Fuji Xerox Co Ltd | Multibeam semiconductor laser, multibeam laser emission unit, and image forming apparatus |
| JP2007053243A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface emitting semiconductor laser array |
| JP2007081283A (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Sony Corp | Semiconductor laser and semiconductor laser device |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001015861A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | Semiconductor laser device |
| JP2001274501A (en) * | 2000-03-23 | 2001-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical waveguide device module and mounting method thereof |
| JP2003017793A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-17 | Yokogawa Electric Corp | Semiconductor laser |
| JP2003174114A (en) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor circuit board and semiconductor device |
| JP2003258370A (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser element and optical module |
| JP2005072052A (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Fuji Xerox Co Ltd | Multibeam semiconductor laser, multibeam laser emission unit, and image forming apparatus |
| JP2007053243A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Fuji Xerox Co Ltd | Surface emitting semiconductor laser array |
| JP2007081283A (en) * | 2005-09-16 | 2007-03-29 | Sony Corp | Semiconductor laser and semiconductor laser device |
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