JPH0846280A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH0846280A
JPH0846280A JP17446494A JP17446494A JPH0846280A JP H0846280 A JPH0846280 A JP H0846280A JP 17446494 A JP17446494 A JP 17446494A JP 17446494 A JP17446494 A JP 17446494A JP H0846280 A JPH0846280 A JP H0846280A
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JP
Japan
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semiconductor laser
light emitting
laser chip
emitting device
chip
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JP17446494A
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Kunihiko Isshiki
邦彦 一色
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートシンク上に半導体レーザチップを積み
上げてなる半導体発光装置において、半導体レーザチッ
プを安定に積み上げることができるとともに、各半導体
レーザチップの発光領域か適正な光出力が得られる半導
体発光装置を提供する。 【構成】 ヒートシンク１０の上に下段の半導体レーザ
チップ１を２個並べて載置し、この２個の半導体レーザ
チップ１をまたぐように発光領域８を２個有する半導体
レーザチップ１を積み上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体レーザチ
ップを放熱のためのヒートシンク上に積み上げて組立て
る、通称スタック組立てになる半導体発光装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来のスタック組立てになる半
導体発光装置を示す正面図、図１４は半導体レーザチッ
プの構造を示す斜視図である。図において、１は半導体
レーザチップ、２はｎ型ＧａＡｓからなる基板、３はｎ
型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなるクラッド層、４はアンド
ープＧａＡｓからなる活性層、５はｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ａｓからなるクラッド層、６はｐ型ＧａＡｓからなるオ
ーミックコンタクト層、７は金属電極、８は発光領域、９
はプロトンを注入する高抵抗領域、１０はヒートシン
ク、１１はＰｂＳｎからなるハンダ、１２は金線からな
るワイヤーボンディング部で、半導体レーザチップ１の
大きさは、例えば、幅０．５ｍｍ、長さ０．５ｍｍ、厚
さ０．１ｍｍといった微小な寸法のものである。
【０００３】上記半導体レーザチップの動作について説
明する。上下の金属電極７間に電圧を印加すると、高抵
抗領域９以外の活性層４にプロトンが注入され電流が流
れて発光し、発光した光は発光領域８へ導波され発光領
域８の端面に垂直方向に出射される。
【０００４】上記図１３に示した従来のスタック組立て
になる半導体発光装置は、微小な半導体レーザチップ１
を放熱のためのヒートシンク１０上に、例えば、４段に
積み上げてハンダ１１で接着し、金線からなるワイヤー
ボンディング部１２とヒートシンク１０の間に電圧を印
加して半導体レーザチップ１を動作させ、半導体レーザ
チップ１が１個の場合の４倍の光出力を出すことができ
るようにしている。
【０００５】しかし、上記のスタック組立てにおいて
は、微小な半導体レーザチップ１を安定に積み上げるこ
とが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題を解決して、安定したスタック組立てができると
ともに、適正な光出力が得られる半導体発光装置を提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ヒートシンク、このヒートシンク上に複数段に積み上げ
た半導体レーザチップを備え、上記半導体レーザチップ
の上段の半導体レーザチップをこの下段にある２個の半
導体レーザチップにまたがるように積み上げたものであ
る。
【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の半
導体発光装置において、上段の半導体レーザチップの発
光領域数が下段の半導体レーザチップの発光領域数より
多いものである。
【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１記載の半
導体発光装置において、上段の半導体レーザチップの発
光領域幅が下段の半導体レーザチップの発光領域幅より
広いものである。
【００１０】請求項４に係る発明は、請求項１、２また
は３記載の半導体発光装置において、下段の半導体レー
ザチップの閾値電流が上段の半導体レーザチップの閾値
電流より小さいものである。
【００１１】請求項５に係る発明は、ヒートシンク、こ
のヒートシンク上に複数段に積み上げた半導体レーザチ
ップを備え、下段に上記半導体レーザチップと同寸法の
ダミーチップを配設し、上記半導体レーザチップのう
ち、上段の半導体レーザチップをこの下段にある上記ダ
ミーチップにまたがるように積み上げたものである。
【００１２】請求項６に係る発明は、ヒートシンク、こ
のヒートシンク上に複数段に積み上げた半導体レーザチ
ップを備え、上記ヒートシンクの上記半導体レーザチッ
プを積み上げる面には上記半導体レーザチップの厚さと
同寸法の段差を有し、上記半導体レーザチップの上段の
半導体レーザチップを上記段差にまたがるように積み上
げたものである。
【００１３】請求項７に係る発明は、請求項６記載の半
導体発光装置において、段差が凸、凹あるいは階段状に
形成したものである。
【００１４】請求項８に係る発明は、請求項５または請
求項７記載の半導体発光装置において、凸状の段差、階
段状の段差あるいはダミーチップの両側に半導体レーザ
チップが反転して配設され直列に接続されているもので
ある。
【００１５】請求項９に係る発明は、請求項５または請
求項７記載の半導体発光装置において、凸状の段差、階
段状の段差あるいはダミーチップの両側に導電型の異な
る半導体レーザチップが配設され直列に接続されている
ことを特徴とする。
【００１６】
【作用】請求項１、５および６に係る発明によれば、半
導体レーザチップを積み上げる下段の面積が広いので、
安定にしかも多数積み上げることができる。
【００１７】請求項２、３、５、６および７に係る発明
によれば、半導体レーザチップの発光領域の電流密度を
同程度にすることができ、適正な光出力が得られる。
【００１８】請求項４に係る発明によれば、下段の方で
電流が小さくなっている積み上げに対応させて、下段の
半導体レーザチップの閾値電流が上段の半導体レーザチ
ップの閾値電流より小さいものとしているので、各半導
体レーザチップから出射される光出力の差を小さくする
ことができる。
【００１９】請求項８および９に係る発明によれば、各
半導体レーザチップを直列に接続することができるの
で、小さい電流で半導体発光装置を駆動することができ
る。
【００２０】
【実施例】
実施例１．図１は、本発明の一実施例を示す正面図であ
る。図に示すように、半導体レーザチップ１を導電性の
ヒートシンク１０の上に３段に積み上げ、１段目は３
個、２段目は１段目の各２個にまたがるように２個を載
置して積み上げ、３段目は２段目の２個にまたがるよう
に１個を載置して積み上げ、ハンダ１１で各段を電気的
かつ機械的に接続し、最上段の半導体レーザチップ１に
電圧を供給するための金線のワイヤーボンディング部１
２を接続する。
【００２１】半導体レーザチップ１を下の段の各２個に
またがるように載置して積み上げるので、載置する面積
が広く、安定にスタック組立てができる半導体発光装置
が得られる。
【００２２】なお、本実施例においては、２段でもよ
く、４段以上でも安定に積み上げることができる。
【００２３】実施例２．実施例１において、電流はワイ
ヤーボンディング部１２から供給され、各半導体レーザ
チップ１から導電性のヒートシンク１０へ流れる。ここ
で、下段ほど半導体レーザチップ１の数が多いので１個
当たりの電流が小さくなり、出射される光出力が小さく
なる欠点がある。
【００２４】図２は本発明の第二の実施例を説明するた
めの平面図で、上記のような実施例１の欠点を改良する
半導体発光装置の構成を示すものである。図に示すよう
に、実施例１と同様、半導体レーザチップ１を導電性の
ヒートシンク１０の上に２段に積み上げ、１段目は２
個、２段目は１段目の２個にまたがるように載置して積
み上げ、２段目の半導体レーザチップ１の発光領域８を
２個設けたものである。
【００２５】このように、２段目の半導体レーザチップ
１の発光領域８を２個設けたことによって、各発光領域
８に流れる電流は同程度となって、すべての発光領域８
から適性な光出力を得ることができるようになる。
【００２６】本実施例において２段に積み上げた例を示
したが、発光領域８の個数を２個以上設けた半導体レー
ザチップ１を組合わせることによって、多段に積み上
げ、しかも適正な光出力の半導体発光装置を得ることが
できる。
【００２７】実施例３．図３は本発明の第三の実施例を
示す平面図である。図に示すように、実施例１と同様、
半導体レーザチップ１を導電性のヒートシンク１０の上
に２段に積み上げ、１段目は２個、２段目は１段目の２
個にまたがるように載置して積み上げ、２段目の半導体
レーザチップ１の発光領域８０を広くし、下段の半導体
レーザチップ１の発光領域８の幅の２倍の幅にする。こ
のような構成とすることによって、下段と上段の発光領
域８に流れる電流は同程度となり、どの発光領域８も適
正な光出力を有するようにすることができる。
【００２８】本実施例において、発光領域８０の幅を種
々変えた半導体レーザチップ１を組合わせることによっ
て、３段以上に積み上げ、しかも適正な光出力の半導体
発光装置を得ることもできる。
【００２９】実施例４．図４は本発明の第四の実施例を
示す平面図である。図に示すように、実施例１と同様、
半導体レーザチップ１を導電性のヒートシンク１０の上
に３段に積み上げ、１段目は３個、２段目は１段目の各
２個にまたがるように２個を積み上げ、３段目は２段目
の２個にまたがるように１個を積み上げる。この時、半
導体レーザチップ１の発光領域８１、８２および８０は
それぞれ、歪多重量子井戸構造、無歪多重量子井戸構造
および通常のＧａＡｓバルク構造となっている。
【００３０】バルク構造の発光領域８０よりも無歪多重
量子井戸構造の発光領域８２の方が閾値電流が小さく、
かつ、発光効率が高い。さらに、無歪多重量子井戸構造
の発光領域８２よりも歪多重量子井戸構造の発光領域８
１の方が閾値電流が小さく、かつ、発光効率が高い。従
って、上段、中段および下段の順に電流が小さくなって
いる積み上げに対応させることができ、各半導体レーザ
チップ１から出射される光出力の差を小さくすることが
できる。
【００３１】なお、本実施例においては３段に積み上げ
る例を示したが、上記実施例２または実施例３と本実施
例とを組合わせることによって、４段以上にすることも
できる。
【００３２】実施例５．図５は本発明の第五の実施例を
示す平面図である。図に示すように、第１段目に半導体
レーザチップ１と同一寸法を有する導電性の材料からな
るダミーチップ１３を配設し、第２段目は半導体レーザ
チップ１とダミーチップ１３をまたぐように積み上げ
る。
【００３３】本実施例によれば、半導体レーザチップ１
を下の段の半導体レーザチップ１とダミーチップ１３に
またがるように載置して積み上げるので、載置する面積
が広く、安定したスタック組立てによって半導体発光装
置を製造することができるとともに、各段の半導体レー
ザチップ１の個数を同じにすることができるので、各半
導体レーザチップ１の発光領域８に流れる電流を同じに
することができ、光出力を適正なものとすることができ
る。
【００３４】また、本実施例においては１個のダミーチ
ップ１３を使用して２段に積み上げる例を示したが、複
数個のダミーチップ１３を使用することによって、３段
以上に積み上げ、しかも光出力を適正なものとすること
ができる。
【００３５】実施例６．図６は本発明の第六の実施例を
示す平面図である。図に示すように、絶縁性のヒートシ
ンク１０に段差１４を設け、段差１４が形成する下面に
配置した下段の半導体レーザチップ１と段差１４が形成
する上面とをまたぐように上段の半導体レーザチップ１
を積み上げ、上段の半導体レーザチップ１にワイヤーボ
ンディング部１２を並列に接続し、下段のヒートシンク
１０に接する面にヒートシンク用金属電極１５を配置
し、ワイヤーボンディング部１２を接続する。
【００３６】本実施例によれば、半導体レーザチップ１
を段差１４が形成する下面に載置した半導体レーザチッ
プ１と段差１４が形成する上面にまたがるように載置し
て積み上げるので、載置する面積が広く、安定したスタ
ック組立てによって半導体発光装置を製造することがで
きるとともに、各段の半導体レーザチップ１の個数を同
じにすることができるので、各半導体レーザチップ１の
発光領域８に流れる電流を同じにすることができ、光出
力を適正なものとすることができる。
【００３７】また、本実施例においては１個の段差１４
を使用して２段に積み上げる例を示したが、図７または
図８に示すように凸部または凹部を設けて両側に段差を
設けてもよく、また、段差１４を階段状にすることによ
って、３段以上に積み上げることができ、しかも光出力
を適正なものとすることができる。なお、図７および図
８において、それぞれ図９および図１０のようにヒート
シンク１０を導電性材料で構成することもできる。
【００３８】また、本実施例では、並列に接続されてい
るが、図１１に示すように、段差１４の片側にある半導
体レーザチップ１を反転させて載置し、直列に接続する
ことによって、少ない電流で半導体レーザ１を駆動する
ことができる。
【００３９】また、直列に接続するためには、図１２に
示すように、段差１４の一方にｎ型基板の半導体レーザ
チップ１を配置し、他方に導電型の異なるｐ型基板の半
導体レーザチップ１６を配置してもよい。
【００４０】また、本実施例は、上記実施例５のダミー
チップ１３を併せ用いてもよい。
【００４１】
【発明の効果】請求項１、５および６に係る発明によれ
ば、半導体レーザチップを積み上げる下段の面積が広い
ので、安定にしかも多数積み上げることができる。
【００４２】請求項２、３、５、６および７に係る発明
によれば、半導体レーザチップの発光領域の電流密度を
同程度にすることができ、適正な光出力が得られる。
【００４３】請求項４に係る発明によれば、下段の方で
電流が小さくなっている積み上げに対応させて、下段の
半導体レーザチップの閾値電流が上段の半導体レーザチ
ップの閾値電流より小さいものとしているので、各半導
体レーザチップから出射される光出力の差を小さくする
ことができる。
【００４４】請求項８および９に係る発明によれば、各
半導体レーザチップを直列に接続することができるので
小さい電流で半導体発光装置を駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施例を示す平面図である。
【図２】 本発明の第二の実施例を示す平面図である。
【図３】 本発明の第三の実施例を示す平面図である。
【図４】 本発明の第四の実施例を示す平面図である。
【図５】 本発明の第五の実施例を示す平面図である。
【図６】 本発明の第六の実施例を示す平面図である。
【図７】 本発明の第六の実施例における他の例を示す
平面図である。
【図８】 本発明の第六の実施例における他の例を示す
平面図である。
【図９】 本発明の第六の実施例における他の例を示す
平面図である。
【図１０】 本発明の第六の実施例における他の例を示
す平面図である。
【図１１】 本発明の第六の実施例における他の例を示
す平面図である。
【図１２】 本発明の第六の実施例における他の例を示
す平面図である。
【図１３】 従来の半導体発光装置を示す平面図であ
る。
【図１４】 半導体レーザチップの構成を説明する斜視
図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザチップ、２ 基板、３および５ クラ
ッド層、４ 活性層、６ オーミックコンタクト層、７
金属電極、８、８１および８２ 発光領域、９ 高抵
抗領域、１０ ヒートシンク、１１ ハンダ、１２金
線、１３ ダミーチップ、１４ 段差、１５ ヒートシ
ンク用金属電極

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヒートシンク、このヒートシンク上に複数
    段に積み上げた半導体レーザチップを備え、上記半導体
    レーザチップの上段の半導体レーザチップをこの下段に
    ある２個の半導体レーザチップにまたがるように積み上
    げたことを特徴とする半導体発光装置。
  2. 【請求項２】上段の半導体レーザチップの発光領域数が
    下段の半導体レーザチップの発光領域数より多いことを
    特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
  3. 【請求項３】上段の半導体レーザチップの発光領域幅が
    下段の半導体レーザチップの発光領域幅より広いことを
    特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。
  4. 【請求項４】下段の半導体レーザチップの閾値電流が上
    段の半導体レーザチップの閾値電流より小さいことを特
    徴とする請求項１、２または３記載の半導体発光装置。
  5. 【請求項５】ヒートシンク、このヒートシンク上に複数
    段に積み上げた半導体レーザチップを備え、下段に上記
    半導体レーザチップと同寸法のダミーチップを配設し、
    上記半導体レーザチップのうち、上段の半導体レーザチ
    ップをこの下段にある上記ダミーチップにまたがるよう
    に積み上げたことを特徴とする半導体発光装置。
  6. 【請求項６】ヒートシンク、このヒートシンク上に複数
    段に積み上げた半導体レーザチップを備え、上記ヒート
    シンクの上記半導体レーザチップを積み上げる面には上
    記半導体レーザチップの厚さと同寸法の段差を有し、上
    記半導体レーザチップの上段の半導体レーザチップを上
    記段差にまたがるように積み上げたことを特徴とする半
    導体発光装置。
  7. 【請求項７】段差が凸、凹あるいは階段状に形成されて
    いることを特徴とする請求項６記載の半導体発光装置。
  8. 【請求項８】凸状の段差、階段状の段差あるいはダミー
    チップの両側に半導体レーザチップが反転して配設され
    直列に接続されていることを特徴とする請求項５または
    請求項７記載の半導体発光装置。
  9. 【請求項９】凸状の段差、階段状の段差あるいはダミー
    チップの両側に導電型の異なる半導体レーザチップが配
    設され直列に接続されていることを特徴とする請求項５
    または８記載の半導体発光装置。
JP17446494A 1994-07-26 1994-07-26 半導体発光装置 Pending JPH0846280A (ja)

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