JP2003092450A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JP2003092450A JP2003092450A JP2001284369A JP2001284369A JP2003092450A JP 2003092450 A JP2003092450 A JP 2003092450A JP 2001284369 A JP2001284369 A JP 2001284369A JP 2001284369 A JP2001284369 A JP 2001284369A JP 2003092450 A JP2003092450 A JP 2003092450A
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- semiconductor light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エイジング試験を行なった際、ファーフィー
ルドパターンの変化を抑えることができるように改良さ
れた半導体発光装置を提供することを主要な目的とす
る。 【解決手段】 半導体発光素子チップは、窒化物系化合
物半導体基板１０５とその上に設けられた窒化物系化合
物半導体層１０６とを有する。サブマウント１０３の上
に半導体発光素子チップがマウントされている。半導体
発光素子チップのレーザ光出射端面が、サブマウント１
０３の端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方
にずれるように、半導体発光素子チップがサブマウント
１０３の上にマウントされている（式中、Ｌは、ずらし
た距離を表わしている）。
ルドパターンの変化を抑えることができるように改良さ
れた半導体発光装置を提供することを主要な目的とす
る。 【解決手段】 半導体発光素子チップは、窒化物系化合
物半導体基板１０５とその上に設けられた窒化物系化合
物半導体層１０６とを有する。サブマウント１０３の上
に半導体発光素子チップがマウントされている。半導体
発光素子チップのレーザ光出射端面が、サブマウント１
０３の端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方
にずれるように、半導体発光素子チップがサブマウント
１０３の上にマウントされている（式中、Ｌは、ずらし
た距離を表わしている）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体発光
装置に関するものであり、より特定的には、窒化物系化
合物を用いたレーザチップを有する半導体発光装置に関
する。
装置に関するものであり、より特定的には、窒化物系化
合物を用いたレーザチップを有する半導体発光装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮおよびそ
れら混晶半導体に代表される窒化物系半導体からなる活
性層を内包したレーザチップが開発されている。また、
このレーザチップを備えた半導体レーザ装置が試作され
ている。半導体レーザ装置においては、その動作時にレ
ーザチップで発生する熱により発光部の温度が上昇し、
特性を劣化させることはよく知られている。
れら混晶半導体に代表される窒化物系半導体からなる活
性層を内包したレーザチップが開発されている。また、
このレーザチップを備えた半導体レーザ装置が試作され
ている。半導体レーザ装置においては、その動作時にレ
ーザチップで発生する熱により発光部の温度が上昇し、
特性を劣化させることはよく知られている。
【０００３】このため、レーザチップはステムに熱伝導
性よくマウントされる必要がある。特開平１１−３４０
５７１号公報に、ＧａＮ基板を用いた半導体レーザ素子
に関して記述されている。しかし、該公報にはマウント
に対して詳細な記述はない。
性よくマウントされる必要がある。特開平１１−３４０
５７１号公報に、ＧａＮ基板を用いた半導体レーザ素子
に関して記述されている。しかし、該公報にはマウント
に対して詳細な記述はない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＮ基板を用いた半
導体レーザチップをマウントしてエイジング試験を行な
った。ここでエンジング試験とは、ＡＰＣ駆動（光出力
を一定にするように駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させ
る）、５ｍＷ（光出力）、雰囲気温度６０℃で駆動さ
せ、駆動時間ごとの半導体レーザ装置の特性を調べるこ
とである。
導体レーザチップをマウントしてエイジング試験を行な
った。ここでエンジング試験とは、ＡＰＣ駆動（光出力
を一定にするように駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させ
る）、５ｍＷ（光出力）、雰囲気温度６０℃で駆動さ
せ、駆動時間ごとの半導体レーザ装置の特性を調べるこ
とである。
【０００５】このとき、半導体レーザチップのファーフ
ィールドパターン（ＦＦＰ）が数十時間程度で大きく変
化してしまうことがわかった。半導体レーザ装置を、Ｄ
ＶＤ等の装置のピックアップとして用いるとき、このよ
うにＦＦＰの変化が起こった場合、正確にディスクの信
号をトラッキングできず、誤信号を読取ってしまうこと
になり、非常に問題である。
ィールドパターン（ＦＦＰ）が数十時間程度で大きく変
化してしまうことがわかった。半導体レーザ装置を、Ｄ
ＶＤ等の装置のピックアップとして用いるとき、このよ
うにＦＦＰの変化が起こった場合、正確にディスクの信
号をトラッキングできず、誤信号を読取ってしまうこと
になり、非常に問題である。
【０００６】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、エイジング試験を行なった際
に、ＦＦＰの変化を抑えることができるように改良され
た半導体発光装置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、エイジング試験を行なった際
に、ＦＦＰの変化を抑えることができるように改良され
た半導体発光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の局面に従う半導体
発光装置は、窒化物系化合物半導体基板とその上に設け
られた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光素
子チップと、該半導体発光素子チップがマウントされた
サブマウントと、を備える。上記半導体発光素子チップ
のレーザ光出射端面が、上記サブマウントの端面より、
５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方にずれるように、
上記半導体発光素子チップが上記サブマウント上にマウ
ントされている（式中、Ｌは、ずらした距離）。
発光装置は、窒化物系化合物半導体基板とその上に設け
られた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光素
子チップと、該半導体発光素子チップがマウントされた
サブマウントと、を備える。上記半導体発光素子チップ
のレーザ光出射端面が、上記サブマウントの端面より、
５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方にずれるように、
上記半導体発光素子チップが上記サブマウント上にマウ
ントされている（式中、Ｌは、ずらした距離）。
【０００８】第２の局面に従う半導体発光装置は、窒化
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたステムと、を備
える。上記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面
が、上記ステムの端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの
範囲で前方にずれるように、上記半導体発光素子チップ
が上記ステム上にマウントされている（式中、Ｌは、ず
らした距離）。
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたステムと、を備
える。上記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面
が、上記ステムの端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの
範囲で前方にずれるように、上記半導体発光素子チップ
が上記ステム上にマウントされている（式中、Ｌは、ず
らした距離）。
【０００９】第３の局面に従う半導体発光装置は、窒化
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたサブマウント
と、を備える。上記サブマウントの、上記半導体発光素
子チップのレーザ光出射端面と接する側の、角が面取り
されて、削り取られている。上記半導体発光素子チップ
のレーザ光出射端面は、上記窒化物系化合物半導体基板
と上記サブマウントとが接触している部分から次の不等
式を満足する距離Ｌ、前方に位置している。５μｍ≦Ｌ
≦１００μｍ。
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたサブマウント
と、を備える。上記サブマウントの、上記半導体発光素
子チップのレーザ光出射端面と接する側の、角が面取り
されて、削り取られている。上記半導体発光素子チップ
のレーザ光出射端面は、上記窒化物系化合物半導体基板
と上記サブマウントとが接触している部分から次の不等
式を満足する距離Ｌ、前方に位置している。５μｍ≦Ｌ
≦１００μｍ。
【００１０】第４の局面に従う半導体発光装置は、窒化
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたステムと、を備
える。上記ステムの、上記半導体発光素子チップのレー
ザ光出射端面と接する側の、角が面取りされて、削り取
られている。上記半導体発光素子チップのレーザ光出射
端面は、上記窒化物系化合物半導体基板と上記ステムと
が接触している部分から次の不等式を満足する距離Ｌ、
前方に位置している。５μｍ≦Ｌ≦１００μｍ。
物系化合物半導体基板とその上に設けられた窒化物系化
合物半導体層とを有する半導体発光素子チップと、上記
半導体発光素子チップがマウントされたステムと、を備
える。上記ステムの、上記半導体発光素子チップのレー
ザ光出射端面と接する側の、角が面取りされて、削り取
られている。上記半導体発光素子チップのレーザ光出射
端面は、上記窒化物系化合物半導体基板と上記ステムと
が接触している部分から次の不等式を満足する距離Ｌ、
前方に位置している。５μｍ≦Ｌ≦１００μｍ。
【００１１】第５の局面に従う半導体発光装置は、第１
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記サブマウントと接するように、上記
サブマウントにマウントされていることを特徴とする。
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記サブマウントと接するように、上記
サブマウントにマウントされていることを特徴とする。
【００１２】第６の局面に従う半導体発光装置は、第２
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記ステムと接するように、上記ステム
にマウントされていることを特徴とする。
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記ステムと接するように、上記ステム
にマウントされていることを特徴とする。
【００１３】第７の局面に従う半導体発光装置は、第３
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記サブマウントと接するように、上記
サブマウントにマウントされていることを特徴とする。
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記サブマウントと接するように、上記
サブマウントにマウントされていることを特徴とする。
【００１４】第８の局面に従う半導体発光装置は、第４
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記ステムと接するように、上記ステム
にマウントされていることを特徴とする。
の局面に従う半導体発光装置において、上記半導体発光
素子チップは、上記半導体発光素子チップの窒化物化合
物半導体層側が上記ステムと接するように、上記ステム
にマウントされていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。
について説明する。
【００１６】実施の形態１
図１は、実施の形態１に係る半導体発光装置の側面図で
ある。なお、図の簡略化のために、ワイヤ結線等は省略
している。
ある。なお、図の簡略化のために、ワイヤ結線等は省略
している。
【００１７】図１を参照して、ｎ型ＧａＮ基板１０５の
上に、窒化物系半導体の積層体１０６が形成されてい
る。ｎ型ＧａＮ基板１０５の裏面（窒化物半導体の積層
されていない面）には、ｎ電極（図示されていない）が
形成されている。窒化物系半導体の積層体１０６上に
は、ｐ電極１０７が設けられている。以上が、実施の形
態１に係る半導体レーザ装置に用いられた半導体レーザ
チップの基本構成であり、その詳細については後述す
る。
上に、窒化物系半導体の積層体１０６が形成されてい
る。ｎ型ＧａＮ基板１０５の裏面（窒化物半導体の積層
されていない面）には、ｎ電極（図示されていない）が
形成されている。窒化物系半導体の積層体１０６上に
は、ｐ電極１０７が設けられている。以上が、実施の形
態１に係る半導体レーザ装置に用いられた半導体レーザ
チップの基本構成であり、その詳細については後述す
る。
【００１８】上記レーザチップは、サブマウント１０３
上に置かれ、サブマウントとレーザチップ裏面に形成さ
れたｎ電極との間にはんだ１０４を介在させて、半導体
レーザチップがサブマウント１０３の上に固定・積載さ
れている。上記サブマウント１０３も導電性接着剤１０
２によってステム１０１に固定されている。このとき、
ｎ電極とサブマウント１０３との間のはんだ１０４と、
サブマウント１０３とステム１０１との間のはんだ（導
電性接着剤１０２）は同一材料でもよいし、別材料であ
っても問題はない。
上に置かれ、サブマウントとレーザチップ裏面に形成さ
れたｎ電極との間にはんだ１０４を介在させて、半導体
レーザチップがサブマウント１０３の上に固定・積載さ
れている。上記サブマウント１０３も導電性接着剤１０
２によってステム１０１に固定されている。このとき、
ｎ電極とサブマウント１０３との間のはんだ１０４と、
サブマウント１０３とステム１０１との間のはんだ（導
電性接着剤１０２）は同一材料でもよいし、別材料であ
っても問題はない。
【００１９】図２は、本実施の形態に用いた半導体レー
ザチップを端面から見た模式図である。
ザチップを端面から見た模式図である。
【００２０】本図は、サブマウント１０３にマウントす
る前の状況の半導体レーザチップを示している。
る前の状況の半導体レーザチップを示している。
【００２１】図２を参照して、半導体レーザチップは、
ｎ型ＧａＮ基板１０５から順に、ＡｌＧａＩｎＮバッフ
ァ層２０１、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０２、
ｎ−−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０３、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＮガイド層２０４、ＡｌＧａＩｎＮ多重量子井戸活
性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮガイド層２０６、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ
コンタクト層２０８が積層されて構成されている。
ｎ型ＧａＮ基板１０５から順に、ＡｌＧａＩｎＮバッフ
ァ層２０１、ｎ−ＡｌＧａＩｎＮコンタクト層２０２、
ｎ−−ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０３、ｎ−ＡｌＧａ
ＩｎＮガイド層２０４、ＡｌＧａＩｎＮ多重量子井戸活
性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮガイド層２０６、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＮクラッド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＩｎＮ
コンタクト層２０８が積層されて構成されている。
【００２２】ｐクラッド層２０７およびｐコンタクト層
２０８には、共振器方向に延伸したストライプ状のリッ
ジが設けられ、また、ｐ電極１０７と窒化物系半導体の
積層体との間には、リッジ部分を除いて、絶縁膜２１０
が設けられている。
２０８には、共振器方向に延伸したストライプ状のリッ
ジが設けられ、また、ｐ電極１０７と窒化物系半導体の
積層体との間には、リッジ部分を除いて、絶縁膜２１０
が設けられている。
【００２３】このように、本実施の形態に用いた半導体
レーザチップは、いわゆるリッジストライプ型構造を有
している。さらに、半導体レーザチップの裏面側には、
ｎ電極２１１が形成されている。また、半導体レーザチ
ップの端面には、共振器端面の反射率をコントロールす
る目的で、ＨＲコート、もしくはＡＲコートが施されて
いる。
レーザチップは、いわゆるリッジストライプ型構造を有
している。さらに、半導体レーザチップの裏面側には、
ｎ電極２１１が形成されている。また、半導体レーザチ
ップの端面には、共振器端面の反射率をコントロールす
る目的で、ＨＲコート、もしくはＡＲコートが施されて
いる。
【００２４】以下に、図１および図２を参照して、本実
施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を説明する。
【００２５】はじめに、半導体レーザチップの製造に用
いられているプロセスを適宜適用して、ｎ型ＧａＮ基板
１０５上に、図２に示したような個々の半導体レーザチ
ップの単位構造が多数形成された半導体レーザウェハを
得た。このような、ウェハを得る工程は、周知技術であ
るので、その詳細な記載は省略する。本実施の形態にお
いて、ｎ型ＧａＮ基板１０５の厚みは３５０μｍであっ
た。
いられているプロセスを適宜適用して、ｎ型ＧａＮ基板
１０５上に、図２に示したような個々の半導体レーザチ
ップの単位構造が多数形成された半導体レーザウェハを
得た。このような、ウェハを得る工程は、周知技術であ
るので、その詳細な記載は省略する。本実施の形態にお
いて、ｎ型ＧａＮ基板１０５の厚みは３５０μｍであっ
た。
【００２６】次に、ｎ型ＧａＮ基板１０５の裏面側か
ら、研磨もしくはエッチングにより、基板の一部を除去
し、ウェハの厚みを、通常４０〜２００μｍ程度までに
薄く調整する。
ら、研磨もしくはエッチングにより、基板の一部を除去
し、ウェハの厚みを、通常４０〜２００μｍ程度までに
薄く調整する。
【００２７】本実施の形態においては、研削機を用いて
ウェハの厚みを１２０μｍに調整し、その後、研磨機を
用いて１００μｍまで調整した。次に、ウェハ裏面にｎ
電極２１１を形成した。ここで、ｎ電極の層構造は、基
板側からＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕの順で、各々の厚さは
３００／１５００／８０／１５００Åとした。
ウェハの厚みを１２０μｍに調整し、その後、研磨機を
用いて１００μｍまで調整した。次に、ウェハ裏面にｎ
電極２１１を形成した。ここで、ｎ電極の層構造は、基
板側からＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕの順で、各々の厚さは
３００／１５００／８０／１５００Åとした。
【００２８】Ｔｉ／Ａｌの層は、ｎ−ＧａＮ基板とオー
ミックをとるための層であり、その上のＭｏはＡｕとＡ
ｌのコンタミネーションを防止するブロック層、Ａｕは
マウントの際に、はんだ１０４と混合し、強固に半導体
レーザチップをマウントするための層である。
ミックをとるための層であり、その上のＭｏはＡｕとＡ
ｌのコンタミネーションを防止するブロック層、Ａｕは
マウントの際に、はんだ１０４と混合し、強固に半導体
レーザチップをマウントするための層である。
【００２９】その後、チップ分割工程により、ウェハを
個々の半導体レーザチップに分割した。この工程は、以
下のように実施した。
個々の半導体レーザチップに分割した。この工程は、以
下のように実施した。
【００３０】裏面側を上にしてステージ上に上記得られ
たウェハを置き、光学顕微鏡を用い傷入れ位置をアライ
メントし、ウェハ裏面（ＧａＮ基板）にダイヤモンドポ
イントでスクライブラインを入れた。このとき、波線状
にスクライブラインを入れた場合が最も、良好に精度よ
く割れた。
たウェハを置き、光学顕微鏡を用い傷入れ位置をアライ
メントし、ウェハ裏面（ＧａＮ基板）にダイヤモンドポ
イントでスクライブラインを入れた。このとき、波線状
にスクライブラインを入れた場合が最も、良好に精度よ
く割れた。
【００３１】それから、ウェハに適宜力を加え、スクラ
イブラインに沿ってウェハを分割することで、図２に示
されるような、個々の半導体レーザチップを作製した。
ここではスクライビング法によりチップ分割工程につい
て説明したが、基板裏面側から傷、溝等をいれてチップ
を分割する方法であれば、同様にアライメントが可能で
あり、このような他の手法を用いても、同じ効果が得ら
れることはいうまでもない。
イブラインに沿ってウェハを分割することで、図２に示
されるような、個々の半導体レーザチップを作製した。
ここではスクライビング法によりチップ分割工程につい
て説明したが、基板裏面側から傷、溝等をいれてチップ
を分割する方法であれば、同様にアライメントが可能で
あり、このような他の手法を用いても、同じ効果が得ら
れることはいうまでもない。
【００３２】他の手法として、ワイヤソーもしくは薄板
ブレードを用いて傷入れもしくは切断を行なうダイシン
グ法、エキシマレーザ等のレーザ光の照射加熱とその後
の急冷により照射部にクラックを生じさせ、これをスク
ライブラインとするレーザスクライビング法、高エネル
ギ密度のレーザ光を照射し、この部分を蒸発させ、溝入
れ加工を行なう、レーザアブレーション法等を用いて
も、同様に、チップ分割工程が可能であった。
ブレードを用いて傷入れもしくは切断を行なうダイシン
グ法、エキシマレーザ等のレーザ光の照射加熱とその後
の急冷により照射部にクラックを生じさせ、これをスク
ライブラインとするレーザスクライビング法、高エネル
ギ密度のレーザ光を照射し、この部分を蒸発させ、溝入
れ加工を行なう、レーザアブレーション法等を用いて
も、同様に、チップ分割工程が可能であった。
【００３３】チップサイズとしては、キャビティ長方向
に３５０μｍから、１．５ｍｍの範囲で取出した。ま
た、キャビティ長と垂直方向に２００μｍから７００μ
ｍの範囲で取出した。
に３５０μｍから、１．５ｍｍの範囲で取出した。ま
た、キャビティ長と垂直方向に２００μｍから７００μ
ｍの範囲で取出した。
【００３４】次に、ダイボンディング法により、半導体
レーザチップをサブマウント上にマウントした。この工
程は、以下のように実施した。
レーザチップをサブマウント上にマウントした。この工
程は、以下のように実施した。
【００３５】まず、図１に示されるサブマウント１０３
に、はんだ１０４を形成した。ここでは、Ｃｕでできた
サブマウントを用いた。Ｃｕサブマウント１０３の表面
には、Ｎｉ膜／Ａｕ膜が順にめっきされている。はんだ
１０４には、ＡｕＳｎを用い、その塗布された後の発明
は１〜２０μｍ程度であった。はんだはこのように予め
塗布により膜状に形成してもよいし、他の成膜方法たと
えば、蒸着法、スパッタ法、印刷法、めっき法等を用い
てもよい。ただし、ＩｎもしくはＳｎを主成分とするは
んだの場合のように、室温においてはんだが特に柔らか
い場合には、生産性の極めて高い塗布方法を用いること
が好ましかった。
に、はんだ１０４を形成した。ここでは、Ｃｕでできた
サブマウントを用いた。Ｃｕサブマウント１０３の表面
には、Ｎｉ膜／Ａｕ膜が順にめっきされている。はんだ
１０４には、ＡｕＳｎを用い、その塗布された後の発明
は１〜２０μｍ程度であった。はんだはこのように予め
塗布により膜状に形成してもよいし、他の成膜方法たと
えば、蒸着法、スパッタ法、印刷法、めっき法等を用い
てもよい。ただし、ＩｎもしくはＳｎを主成分とするは
んだの場合のように、室温においてはんだが特に柔らか
い場合には、生産性の極めて高い塗布方法を用いること
が好ましかった。
【００３６】本実施の形態では、はんだにＡｕＳｎを用
いたが、ＰｂＳｎ、Ｉｎさらに鉛を含まない材料でＳｎ
ＡｇＣｕ、Ｓｎを主としてＣｕ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉ
ｎ、Ｇｅなどを含む材料であってもよい。上記で示した
材料のほとんどは、融点が１５０−１２０℃程度である
ため、マウントする際にはこの融点より高い温度に加熱
する必要がある。このため、本実施の形態では、サブマ
ウント１０３を３００℃程度のはんだの融点より若干高
い温度まで加熱し、はんだが溶けたところで、上記得ら
れた半導体レーザチップを基板側を下にして載せ、さら
に、荷重を適宜加えながら、温度を１分程度保持し、ｎ
電極とはんだ１０４とをよく馴染ませた。これにより、
ｎ電極の最表面のＡｕ層は、はんだ中に溶解し、はんだ
材料との合金が形成される。その後、サブマウントを冷
却し、はんだが固化したところで本工程を終えた。な
お、ここでは、本工程前にはんだをサブマウント側に設
けたが、逆に半導体レーザチップ側に設けるようにして
もよい。
いたが、ＰｂＳｎ、Ｉｎさらに鉛を含まない材料でＳｎ
ＡｇＣｕ、Ｓｎを主としてＣｕ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉ
ｎ、Ｇｅなどを含む材料であってもよい。上記で示した
材料のほとんどは、融点が１５０−１２０℃程度である
ため、マウントする際にはこの融点より高い温度に加熱
する必要がある。このため、本実施の形態では、サブマ
ウント１０３を３００℃程度のはんだの融点より若干高
い温度まで加熱し、はんだが溶けたところで、上記得ら
れた半導体レーザチップを基板側を下にして載せ、さら
に、荷重を適宜加えながら、温度を１分程度保持し、ｎ
電極とはんだ１０４とをよく馴染ませた。これにより、
ｎ電極の最表面のＡｕ層は、はんだ中に溶解し、はんだ
材料との合金が形成される。その後、サブマウントを冷
却し、はんだが固化したところで本工程を終えた。な
お、ここでは、本工程前にはんだをサブマウント側に設
けたが、逆に半導体レーザチップ側に設けるようにして
もよい。
【００３７】ここで、図１に示すように、半導体レーザ
チップの端面を、サブマウント１０３の端面に対して、
１０μｍ前方にずらしてマウントした。ずらした距離を
Ｌとすると、この場合、Ｌ＝＋１０μｍである。通常で
は、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３
の端面と同じ位置にマウントする以上の手順を経て半導
体レーザ装置を作製した。
チップの端面を、サブマウント１０３の端面に対して、
１０μｍ前方にずらしてマウントした。ずらした距離を
Ｌとすると、この場合、Ｌ＝＋１０μｍである。通常で
は、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３
の端面と同じ位置にマウントする以上の手順を経て半導
体レーザ装置を作製した。
【００３８】本発明の半導体レーザ装置の比較例とし
て、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３
の端面とほぼ同じ位置にマウントした半導体レーザ装置
を２０個作製し、ＡＰＣ駆動（光出力を一定にするよう
に駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させる）を、５ｍＷ（光出
力）、雰囲気温度６０℃で駆動させエイジング試験を行
なった。このとき、１００時間後の半導体レーザチップ
のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を測定した結
果、初めのＦＦＰと異なったＦＦＰを示す半導体レーザ
チップがみられ、このときの歩留まりは３０％であっ
た。
て、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３
の端面とほぼ同じ位置にマウントした半導体レーザ装置
を２０個作製し、ＡＰＣ駆動（光出力を一定にするよう
に駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させる）を、５ｍＷ（光出
力）、雰囲気温度６０℃で駆動させエイジング試験を行
なった。このとき、１００時間後の半導体レーザチップ
のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を測定した結
果、初めのＦＦＰと異なったＦＦＰを示す半導体レーザ
チップがみられ、このときの歩留まりは３０％であっ
た。
【００３９】半導体レーザ装置をＤＶＤ等の装置のピッ
クアップとして用いるとき、このようにＦＦＰの変化が
起こった場合、正確にディスクの信号をトラッキングで
きず、誤信号を読取ってしまうことになり、非常に問題
である。
クアップとして用いるとき、このようにＦＦＰの変化が
起こった場合、正確にディスクの信号をトラッキングで
きず、誤信号を読取ってしまうことになり、非常に問題
である。
【００４０】一方、本実施の形態の半導体レーザ装置を
ＡＰＣ駆動を、５ｍＷ（光出力）、雰囲気温度６０℃で
駆動させ、同様にエイジング試験を行なった。１００時
間後の半導体レーザチップのファーフィールドパターン
（ＦＦＰ）を測定した結果、一部初めのＦＦＰと異なっ
たＦＦＰを示す半導体レーザチップが見られたが、この
ときの歩留まりは９０％であった。上述したとおり、半
導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３の端面
に対して、１０μｍ前方にずらしてマウントすることに
より、エイジング後のＦＦＰの変化を大幅に抑えること
に成功した。この原因に関して、研究を重ねた結果、Ｆ
ＦＰが変化したチップ端面（レーザ光出射端面）におけ
る、ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）が変化している
状況、たとえば発光強度が小さい暗部が生じる等の現象
が現われており、端面の状態がエイジング試験により変
化してしまったと考えられる。
ＡＰＣ駆動を、５ｍＷ（光出力）、雰囲気温度６０℃で
駆動させ、同様にエイジング試験を行なった。１００時
間後の半導体レーザチップのファーフィールドパターン
（ＦＦＰ）を測定した結果、一部初めのＦＦＰと異なっ
たＦＦＰを示す半導体レーザチップが見られたが、この
ときの歩留まりは９０％であった。上述したとおり、半
導体レーザチップの端面を、サブマウント１０３の端面
に対して、１０μｍ前方にずらしてマウントすることに
より、エイジング後のＦＦＰの変化を大幅に抑えること
に成功した。この原因に関して、研究を重ねた結果、Ｆ
ＦＰが変化したチップ端面（レーザ光出射端面）におけ
る、ニアフィールドパターン（ＮＦＰ）が変化している
状況、たとえば発光強度が小さい暗部が生じる等の現象
が現われており、端面の状態がエイジング試験により変
化してしまったと考えられる。
【００４１】このようにエイジングによってＦＦＰが変
化してしまう現象は、活性層に窒化物半導体を用いた半
導体レーザ装置で問題となる。なぜなら、このような材
料を用いた活性層は必ずしも活性層面内で均一な結晶に
なっているわけではなく、組成ムラ等を持った不均一な
活性層であり、キャリアの注入が面内で均一になりにく
いため、端面においても部分的に非発光な部分が発生し
やすいためである。このＦＦＰの変化を抑えるために
は、端面の状態が重要になっている。なお、基板にサフ
ァイア基板を用いた場合、サファイアに劈開性がないた
め、端面を劈開で作製した場合、端面のラフネスが大き
くなってしまうことが知られている。よって、サファイ
ア基板を用いた場合には、元々の端面の状態が良くない
ため、ＮＦＰが変化するといった問題が見えてこなかっ
た。
化してしまう現象は、活性層に窒化物半導体を用いた半
導体レーザ装置で問題となる。なぜなら、このような材
料を用いた活性層は必ずしも活性層面内で均一な結晶に
なっているわけではなく、組成ムラ等を持った不均一な
活性層であり、キャリアの注入が面内で均一になりにく
いため、端面においても部分的に非発光な部分が発生し
やすいためである。このＦＦＰの変化を抑えるために
は、端面の状態が重要になっている。なお、基板にサフ
ァイア基板を用いた場合、サファイアに劈開性がないた
め、端面を劈開で作製した場合、端面のラフネスが大き
くなってしまうことが知られている。よって、サファイ
ア基板を用いた場合には、元々の端面の状態が良くない
ため、ＮＦＰが変化するといった問題が見えてこなかっ
た。
【００４２】また、比較例のように、半導体レーザチッ
プの端面を、サブマウント１０３の端面とほぼ同じ位置
にマウントした場合、半導体レーザチップのレーザ光出
射端面には、サブマウントからの強い圧縮歪みが存在す
ることがラマン測定等からわかった。これは、サブマウ
ントがＣｕでできており、ＧａＮに比べ大きな熱膨張係
数を持っているためであると考えられる。
プの端面を、サブマウント１０３の端面とほぼ同じ位置
にマウントした場合、半導体レーザチップのレーザ光出
射端面には、サブマウントからの強い圧縮歪みが存在す
ることがラマン測定等からわかった。これは、サブマウ
ントがＣｕでできており、ＧａＮに比べ大きな熱膨張係
数を持っているためであると考えられる。
【００４３】Ｃｕの熱膨張係数は１６．８×１０-6／ｄ
ｅｇであり、ＧａＮは５．５９×１０-6／ｄｅｇであ
る。また、本実施の形態で示したように、半導体レーザ
チップの端面を、サブマウント１０３の端面に対して、
１０μｍ前方にずらしてマウントした場合、半導体レー
ザチップのレーザ光出射端面には、サブマウントからの
圧縮、伸長の歪みは大幅に低減していることがわかっ
た。さらに、半導体レーザチップの端面とサブマウント
１０３の端面との距離をパラメータにして、各場合の歩
留まりをプロットした。
ｅｇであり、ＧａＮは５．５９×１０-6／ｄｅｇであ
る。また、本実施の形態で示したように、半導体レーザ
チップの端面を、サブマウント１０３の端面に対して、
１０μｍ前方にずらしてマウントした場合、半導体レー
ザチップのレーザ光出射端面には、サブマウントからの
圧縮、伸長の歪みは大幅に低減していることがわかっ
た。さらに、半導体レーザチップの端面とサブマウント
１０３の端面との距離をパラメータにして、各場合の歩
留まりをプロットした。
【００４４】図３からわかるように、５μｍ以上前方
（Ｌ＝＋５μｍ）に出すことにより、サブマウントから
の歪みの影響を回避できることがわかった。また、５μ
ｍ以下、もしくはサブマウント端面より半導体レーザチ
ップの出射端面を後方に引っ込めた場合（Ｌが負のと
き）、歩留まりが低下してしまうことがわかった。
（Ｌ＝＋５μｍ）に出すことにより、サブマウントから
の歪みの影響を回避できることがわかった。また、５μ
ｍ以下、もしくはサブマウント端面より半導体レーザチ
ップの出射端面を後方に引っ込めた場合（Ｌが負のと
き）、歩留まりが低下してしまうことがわかった。
【００４５】以上のことより、ＧａＮとサブマウントと
の熱膨張係数の違いからくる歪みが半導体レーザチップ
の端面にかかっている場合、端面の状態がエイジング試
験により変化してしまうことがわかった。さらに、Ｌが
１００μｍを超えると、半導体レーザチップとサブマウ
ントの接触面積が小さくなるため、放熱が十分行なえな
くなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の寿命が短く
なってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最
適であると考えられる。
の熱膨張係数の違いからくる歪みが半導体レーザチップ
の端面にかかっている場合、端面の状態がエイジング試
験により変化してしまうことがわかった。さらに、Ｌが
１００μｍを超えると、半導体レーザチップとサブマウ
ントの接触面積が小さくなるため、放熱が十分行なえな
くなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の寿命が短く
なってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最
適であると考えられる。
【００４６】また、サブマウントがＳｉＣ（３．７×１
０-6／ｄｅｇ）、Ｓｉ（３．５×１０-6／ｄｅｇ）、多
結晶ダイヤモンド等のＧａＮより小さな熱膨張係数を持
っている材料を用いている場合においても、マウント位
置の違いにより上記と同様の結果が得られた。つまり、
引っ張り歪みが半導体レーザチップにかかった場合にお
いても、ＦＦＰがエイジング試験により、大きく変動し
てしまうという問題があり、マウント方法、位置を本実
施の形態で示したように行なうことにより、歩留まりよ
く半導体レーザ装置を作製することが可能であることが
わかった。
０-6／ｄｅｇ）、Ｓｉ（３．５×１０-6／ｄｅｇ）、多
結晶ダイヤモンド等のＧａＮより小さな熱膨張係数を持
っている材料を用いている場合においても、マウント位
置の違いにより上記と同様の結果が得られた。つまり、
引っ張り歪みが半導体レーザチップにかかった場合にお
いても、ＦＦＰがエイジング試験により、大きく変動し
てしまうという問題があり、マウント方法、位置を本実
施の形態で示したように行なうことにより、歩留まりよ
く半導体レーザ装置を作製することが可能であることが
わかった。
【００４７】実施の形態２
実施の形態２において、半導体レーザチップを直接ステ
ムにマウントする以外は、実施の形態１と同様である。
つまり、サブマウントを用いないで、半導体レーザチッ
プをマウントする部分のステムにソルダーを形成して、
チップを直接ステムにマウントする。通常、ステムはＣ
ｕ等でできており、上記のようにマウントした場合であ
っても、ステムとの熱膨張係数の違いから、半導体レー
ザチップ端面には歪みが生じると考えられる。
ムにマウントする以外は、実施の形態１と同様である。
つまり、サブマウントを用いないで、半導体レーザチッ
プをマウントする部分のステムにソルダーを形成して、
チップを直接ステムにマウントする。通常、ステムはＣ
ｕ等でできており、上記のようにマウントした場合であ
っても、ステムとの熱膨張係数の違いから、半導体レー
ザチップ端面には歪みが生じると考えられる。
【００４８】本実施の形態のようにマウントした場合で
あっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半導体レ
ーザチップの端面をサブマウンティング１０３の端面に
対して、５μｍ以上前方にずらしてマウントすることに
より、ＦＦＰの変化を抑えられることがわかった。さら
に、Ｌが１００μｍを超えると、半導体レーザチップと
サブマウントとの接触面積が小さくなるため、放熱が十
分行なえなくなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の
寿命が短くなってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１０
０μｍが最適であると考えられる。
あっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半導体レ
ーザチップの端面をサブマウンティング１０３の端面に
対して、５μｍ以上前方にずらしてマウントすることに
より、ＦＦＰの変化を抑えられることがわかった。さら
に、Ｌが１００μｍを超えると、半導体レーザチップと
サブマウントとの接触面積が小さくなるため、放熱が十
分行なえなくなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の
寿命が短くなってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１０
０μｍが最適であると考えられる。
【００４９】実施の形態３
本実施の形態は、基本構成は実施の形態１と同じである
が、図４に示したとおり、サブマウントの半導体レーザ
チップの出射端面と接する側の角が面取りされて、削り
取られている場合である。
が、図４に示したとおり、サブマウントの半導体レーザ
チップの出射端面と接する側の角が面取りされて、削り
取られている場合である。
【００５０】図４は、実施の形態３の半導体レーザ装置
を側面から見た図である。なお、図の簡略化のために、
ワイヤ結線等は省略している。
を側面から見た図である。なお、図の簡略化のために、
ワイヤ結線等は省略している。
【００５１】図４を参照して、ｎ型ＧａＮ基板４０５の
上に窒化物系半導体の積層体４０６が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板４０５の裏面（窒化物半導体の積
層されていない面）にはｎ電極（図示されていない）が
形成されており、窒化物系半導体の積層体４０６上に
は、ｐ電極４０７が設けられている。
上に窒化物系半導体の積層体４０６が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板４０５の裏面（窒化物半導体の積
層されていない面）にはｎ電極（図示されていない）が
形成されており、窒化物系半導体の積層体４０６上に
は、ｐ電極４０７が設けられている。
【００５２】以上が、本実施の形態の半導体レーザ装置
に用いられた半導体レーザチップの基本構成である。上
記半導体レーザチップは、サブマウント４０３上に置か
れ、サブマウント４０３と半導体レーザチップ裏面に形
成されたｐ電極との間にはんだ４０４が介在させて、半
導体レーザチップがサブマウント４０３の上に、固定・
積層されている。ただし、上記でも示したが、本実施の
形態で用いるサブマウント４０３は、半導体レーザチッ
プの出射端面と接する側の角が面取りされて、削り取ら
れている。
に用いられた半導体レーザチップの基本構成である。上
記半導体レーザチップは、サブマウント４０３上に置か
れ、サブマウント４０３と半導体レーザチップ裏面に形
成されたｐ電極との間にはんだ４０４が介在させて、半
導体レーザチップがサブマウント４０３の上に、固定・
積層されている。ただし、上記でも示したが、本実施の
形態で用いるサブマウント４０３は、半導体レーザチッ
プの出射端面と接する側の角が面取りされて、削り取ら
れている。
【００５３】図５で示したように、角を削り取った後の
状態は丸みを持たせてもよいし（ａ）、矩形に切り取ら
れていてもよいし（ｂ）、直線的に斜めに切り取られて
いてもよく（ｃ）、形状は問わない。
状態は丸みを持たせてもよいし（ａ）、矩形に切り取ら
れていてもよいし（ｂ）、直線的に斜めに切り取られて
いてもよく（ｃ）、形状は問わない。
【００５４】図５中、５０１はサブマウント、５０２は
はんだ、５０３はｎ型ＧａＮ基板、５０４は窒化物系半
導体膜、５０５はｐ型電極である。
はんだ、５０３はｎ型ＧａＮ基板、５０４は窒化物系半
導体膜、５０５はｐ型電極である。
【００５５】このような形状のサブマウントを用いた場
合、半導体レーザチップの端面をサブマウント５０１の
端面の位置と同じにマウントした場合（Ｌ＝０μｍ）で
あっても、ＦＦＰが変化する問題は起きない。この場
合、半導体レーザチップの端面がサブマウントから浮い
ており、サブマウントからの歪みを受けない。このよう
な場合のＬは、図５で示したように、基板がサブマウン
トと接触している部分からの距離ということになる。実
際には、基板５０３とサブマウント５０１の間にははん
だ５０２が存在するために、これらは直接接触すること
はないが、本明細書中では、非常に薄いものとして無視
し、はんだがない場合に半導体レーザチップがサブマウ
ント上に置かれた位置で議論している。
合、半導体レーザチップの端面をサブマウント５０１の
端面の位置と同じにマウントした場合（Ｌ＝０μｍ）で
あっても、ＦＦＰが変化する問題は起きない。この場
合、半導体レーザチップの端面がサブマウントから浮い
ており、サブマウントからの歪みを受けない。このよう
な場合のＬは、図５で示したように、基板がサブマウン
トと接触している部分からの距離ということになる。実
際には、基板５０３とサブマウント５０１の間にははん
だ５０２が存在するために、これらは直接接触すること
はないが、本明細書中では、非常に薄いものとして無視
し、はんだがない場合に半導体レーザチップがサブマウ
ント上に置かれた位置で議論している。
【００５６】本実施の形態で示したような半導体レーザ
装置であっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半
導体レーザチップの端面をサブマウントの端面に対して
５μｍ以上前方にずらしてマウントすることにより、Ｆ
ＦＰの変化を抑えられることがわかった。さらに、Ｌが
１００μｍを超えると、半導体レーザチップとサブマウ
ントの接触面積が小さくなるため、放熱が十分行なえな
くなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の寿命が短く
なってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最
適であると考えられる。
装置であっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半
導体レーザチップの端面をサブマウントの端面に対して
５μｍ以上前方にずらしてマウントすることにより、Ｆ
ＦＰの変化を抑えられることがわかった。さらに、Ｌが
１００μｍを超えると、半導体レーザチップとサブマウ
ントの接触面積が小さくなるため、放熱が十分行なえな
くなり、熱暴走により、半導体レーザ装置の寿命が短く
なってしまう。そのため、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最
適であると考えられる。
【００５７】実施の形態４
本実施の形態では、半導体レーザ装置の基本構成は実施
の形態２と同様である。ただ、ステムの半導体レーザチ
ップを載せる部分の形状が異なるだけである。ステムの
半導体レーザチップの出射端面と接する側の角が面取り
されて、削り取られている。
の形態２と同様である。ただ、ステムの半導体レーザチ
ップを載せる部分の形状が異なるだけである。ステムの
半導体レーザチップの出射端面と接する側の角が面取り
されて、削り取られている。
【００５８】図５で示したように、実施の形態３では５
０１をサブマウントであるとしたが、本実施の形態で
は、図５の５０１が半導体レーザチップを載せるステム
部分の拡大図であると考える。そのステム５０１上に、
はんだ５０２が形成され、その上に半導体レーザチップ
がマウントされている。
０１をサブマウントであるとしたが、本実施の形態で
は、図５の５０１が半導体レーザチップを載せるステム
部分の拡大図であると考える。そのステム５０１上に、
はんだ５０２が形成され、その上に半導体レーザチップ
がマウントされている。
【００５９】図５で示したように、角を削り取った後の
ステム５０１の状態は、丸みを持たせてもよいし
（ａ）、矩形に切り取られていてもよいし（ｂ）、直線
的に斜めに切り取られていてもよく（ｃ）、形状は問わ
ない。本実施の形態では、図５で５０１はステムの半導
体レーザチップを載せる部分、５０２ははんだ、５０３
はｎ型ＧａＮ基板、５０４は窒化物系半導体膜、５０５
はｐ型電極である。
ステム５０１の状態は、丸みを持たせてもよいし
（ａ）、矩形に切り取られていてもよいし（ｂ）、直線
的に斜めに切り取られていてもよく（ｃ）、形状は問わ
ない。本実施の形態では、図５で５０１はステムの半導
体レーザチップを載せる部分、５０２ははんだ、５０３
はｎ型ＧａＮ基板、５０４は窒化物系半導体膜、５０５
はｐ型電極である。
【００６０】このような形状のステム５０１を用いた場
合、半導体レーザチップの端面を、ステム５０１の端面
の位置と同じにマウントした場合（Ｌ＝０μｍ）であっ
ても、ＦＦＰが変化する問題は起きない。
合、半導体レーザチップの端面を、ステム５０１の端面
の位置と同じにマウントした場合（Ｌ＝０μｍ）であっ
ても、ＦＦＰが変化する問題は起きない。
【００６１】この場合、半導体レーザチップの端面がス
テム５０１から浮いており、ステムからの歪みを受けな
い。このような場合のＬは、図５で示したように、基板
がステムと接触している部分からの距離ということにな
る。実際には、基板５０３とステム５０１の間にははん
だ５０２が存在するために、これらは直接接触すること
はないが、本明細書中では、非常に薄いものとして無視
し、はんだがない場合に半導体レーザチップがサブマウ
ント上に置かれた位置で議論している。
テム５０１から浮いており、ステムからの歪みを受けな
い。このような場合のＬは、図５で示したように、基板
がステムと接触している部分からの距離ということにな
る。実際には、基板５０３とステム５０１の間にははん
だ５０２が存在するために、これらは直接接触すること
はないが、本明細書中では、非常に薄いものとして無視
し、はんだがない場合に半導体レーザチップがサブマウ
ント上に置かれた位置で議論している。
【００６２】本実施の形態で示したような半導体レーザ
装置であっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半
導体レーザチップの端面をステムの端面に対して、５μ
ｍ以上前方にずらしてマウントすることにより、ＦＦＰ
の変化を抑えられることがわかった。
装置であっても、図３に示す結果と同じ結果を示し、半
導体レーザチップの端面をステムの端面に対して、５μ
ｍ以上前方にずらしてマウントすることにより、ＦＦＰ
の変化を抑えられることがわかった。
【００６３】さらに、Ｌが１００μｍを超えると、半導
体レーザチップとサブマウントの接触面積が小さくなる
ため、放熱が十分行なえなくなり、熱暴走により、半導
体レーザ装置の寿命が短くなってしまう。そのため、５
μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最適であると考えられる。
体レーザチップとサブマウントの接触面積が小さくなる
ため、放熱が十分行なえなくなり、熱暴走により、半導
体レーザ装置の寿命が短くなってしまう。そのため、５
μｍ≦Ｌ≦１００μｍが最適であると考えられる。
【００６４】実施の形態５
実施の形態１では、サブマウントに半導体レーザチップ
を基板１０５側を下にして載せ、マウントしたが、本実
施の形態では半導体レーザチップをｐ電極１０７が形成
してある表面を下（サブマウント側）にしてマウントす
る（ジャンクションダウン）。このように、ジャンクシ
ョンダウンでステムにマウントすることにより、半導体
レーザチップで駆動時に発生する熱を有効に、ステム等
に放出することが可能となり、半導体レーザチップの温
度上昇を低減することができる。
を基板１０５側を下にして載せ、マウントしたが、本実
施の形態では半導体レーザチップをｐ電極１０７が形成
してある表面を下（サブマウント側）にしてマウントす
る（ジャンクションダウン）。このように、ジャンクシ
ョンダウンでステムにマウントすることにより、半導体
レーザチップで駆動時に発生する熱を有効に、ステム等
に放出することが可能となり、半導体レーザチップの温
度上昇を低減することができる。
【００６５】ここでは、サブマウントの上にジャンクシ
ョンダウンでマウントする場合に関して説明したが、サ
ブマウントなしで、ステムに直接マウントした場合でも
上述したように同じ効果が得られる。
ョンダウンでマウントする場合に関して説明したが、サ
ブマウントなしで、ステムに直接マウントした場合でも
上述したように同じ効果が得られる。
【００６６】比較例として、ジャンクションダウンの場
合でも、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１
０３の端面とほぼ同じ位置にマウントしたレーザの半導
体レーザ装置を２０個、ＡＰＣ駆動（光出力を一定にす
るように駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させる）、５ｍＷ
（光出力）、雰囲気温度６０℃で駆動させ、エイジング
試験を行なった。このとき、１００時間後の半導体レー
ザチップのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を測定
した結果、初めのＦＦＰと異なったＦＦＰを示す半導体
レーザチップが見られ、このときの歩留まりは２０％で
あり、ジャンクションアップの場合より、歩留まりは悪
くなった。
合でも、半導体レーザチップの端面を、サブマウント１
０３の端面とほぼ同じ位置にマウントしたレーザの半導
体レーザ装置を２０個、ＡＰＣ駆動（光出力を一定にす
るように駆動電流（Ｉｏｐ）を変化させる）、５ｍＷ
（光出力）、雰囲気温度６０℃で駆動させ、エイジング
試験を行なった。このとき、１００時間後の半導体レー
ザチップのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）を測定
した結果、初めのＦＦＰと異なったＦＦＰを示す半導体
レーザチップが見られ、このときの歩留まりは２０％で
あり、ジャンクションアップの場合より、歩留まりは悪
くなった。
【００６７】これは、ジャンクションダウンでマウント
した場合、ジャンクションアップでマウントした場合に
比べ、レーザ出射端面がサブマウントに近くなるため
に、非常に大きな圧縮もしくは引っ張り歪みを受けるこ
とになる。このため、ＦＦＰの変化に対して、ジャンク
ションアップの場合より、顕著に影響が出るために、歩
留まりがさらに悪くなってしまうことがわかった。
した場合、ジャンクションアップでマウントした場合に
比べ、レーザ出射端面がサブマウントに近くなるため
に、非常に大きな圧縮もしくは引っ張り歪みを受けるこ
とになる。このため、ＦＦＰの変化に対して、ジャンク
ションアップの場合より、顕著に影響が出るために、歩
留まりがさらに悪くなってしまうことがわかった。
【００６８】ここで、実施の形態１−４で示したマウン
ト方法をすべて、本実施の形態で示したようにジャンク
ションダウンでマウントした。この場合も、実施の形態
１−４で示したマウント方法すべてにおいて、図３に示
す結果と同じ結果を得た。
ト方法をすべて、本実施の形態で示したようにジャンク
ションダウンでマウントした。この場合も、実施の形態
１−４で示したマウント方法すべてにおいて、図３に示
す結果と同じ結果を得た。
【００６９】ＧａＮ基板厚を１５０μｍ以下にすること
により、半導体レーザチップ端面から放出される自然放
出光の光出力を低減できることがわかった。
により、半導体レーザチップ端面から放出される自然放
出光の光出力を低減できることがわかった。
【００７０】さらに、Ｌが２００μｍを超えると、半導
体レーザチップとサブマウントの接触面積が小さくなる
ため、放熱は十分行なえなくなり、熱暴走により、半導
体レーザ装置の寿命が短くなってしまう。そのため、５
μｍ≦Ｌ≦２００μｍが最適であると考えられる。
体レーザチップとサブマウントの接触面積が小さくなる
ため、放熱は十分行なえなくなり、熱暴走により、半導
体レーザ装置の寿命が短くなってしまう。そのため、５
μｍ≦Ｌ≦２００μｍが最適であると考えられる。
【００７１】これは、ジャンクションダウンでマウント
したために、ジャンクションアップでマウントした半導
体レーザチップに比べ放熱が良いために２００μｍまで
マウント位置をずらしても、熱暴走することなく駆動す
ることができたと考えられる。
したために、ジャンクションアップでマウントした半導
体レーザチップに比べ放熱が良いために２００μｍまで
マウント位置をずらしても、熱暴走することなく駆動す
ることができたと考えられる。
【００７２】以上述べたように、ジャンクションダウン
でマウントする場合、マウント位置をずらす、もしく
は、ステム、サブマウントを上記実施の形態で示したよ
うな形状に面取りし、半導体レーザチップの端面にかか
る歪みを取除くことは非常に有効であり、エイジング試
験後のＦＦＰ変化に関する歩留まりを向上させる有効な
手段であることがわかった。
でマウントする場合、マウント位置をずらす、もしく
は、ステム、サブマウントを上記実施の形態で示したよ
うな形状に面取りし、半導体レーザチップの端面にかか
る歪みを取除くことは非常に有効であり、エイジング試
験後のＦＦＰ変化に関する歩留まりを向上させる有効な
手段であることがわかった。
【００７３】今回開示された実施例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説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、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ことが意図され
る。
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説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、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ことが意図され
る。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明によれ
ば、半導体レーザチップの端面を、サブマウントの端面
に対して、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方にずら
してマウントした場合、半導体レーザチップのレーザ光
出射端面には、サブマウントからの圧縮、伸縮の歪みが
低減していることがわかった。このようにマウントする
ことによってサブマウントとＧａＮ基板の熱膨張係数の
違いからくる過度の歪みを低減し、エイジング試験によ
り、ＦＦＰが変化してしまう現象を抑える効果を奏す
る。
ば、半導体レーザチップの端面を、サブマウントの端面
に対して、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前方にずら
してマウントした場合、半導体レーザチップのレーザ光
出射端面には、サブマウントからの圧縮、伸縮の歪みが
低減していることがわかった。このようにマウントする
ことによってサブマウントとＧａＮ基板の熱膨張係数の
違いからくる過度の歪みを低減し、エイジング試験によ
り、ＦＦＰが変化してしまう現象を抑える効果を奏す
る。
【図１】 実施の形態１に係る半導体発光装置の断面図
である。
である。
【図２】 実施の形態１に係る半導体レーザチップの断
面図である。
面図である。
【図３】 Ｌを変化させたときの歩留まりのグラフ図で
ある。
ある。
【図４】 実施の形態３に係る半導体レーザ装置の概念
図である。
図である。
【図５】 実施の形態３に係るステムおよびサブマウン
トの形状の概略図である。
トの形状の概略図である。
１０１ ステム、１０２ はんだ、１０３ サブマウン
ト、１０４ はんだ、１０５ ｎ型ＧａＮ基板、１０６
窒化物系半導体の積層体、１０７ ｐ電極。
ト、１０４ はんだ、１０５ ｎ型ＧａＮ基板、１０６
窒化物系半導体の積層体、１０７ ｐ電極。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 茂稔
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA74 AA83 CA17 CB02
CB22 EA18 FA14 FA22 HA05
HA10
Claims (8)
- 【請求項１】 窒化物系化合物半導体基板とその上に設
けられた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光
素子チップと、 前記半導体発光素子チップがマウントされたサブマウン
トと、を備え、 前記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面が、前記
サブマウントの端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範
囲で前方にずれるように、前記半導体発光素子チップが
前記サブマウント上にマウントされている（式中、Ｌ
は、ずらした距離）半導体発光装置。 - 【請求項２】 窒化物系化合物半導体基板とその上に設
けられた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光
素子チップと、 前記半導体発光素子チップがマウントされたステムと、
を備え、 前記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面が、前記
ステムの端面より、５μｍ≦Ｌ≦１００μｍの範囲で前
方にずれるように、前記半導体発光素子チップが前記ス
テム上にマウントされている（式中、Ｌは、ずらした距
離）半導体発光装置。 - 【請求項３】 窒化物系化合物半導体基板とその上に設
けられた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光
素子チップと、 前記半導体発光素子チップがマウントされたサブマウン
トと、を備え、 前記サブマウントの、前記半導体発光素子チップのレー
ザ光出射端面と接する側の、角が面取りされて、削り取
られており、 前記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面は、前記
窒化物系化合物半導体基板と前記サブマウントとが接触
している部分から次の不等式を満足する距離Ｌ、前方に
位置している、半導体発光装置。 ５μｍ≦Ｌ≦１００μｍ - 【請求項４】 窒化物系化合物半導体基板とその上に設
けられた窒化物系化合物半導体層とを有する半導体発光
素子チップと、 前記半導体発光素子チップがマウントされたステムと、
を備え、 前記ステムの、前記半導体発光素子チップのレーザ光出
射端面と接する側の、角が面取りされて、削り取られて
おり、 前記半導体発光素子チップのレーザ光出射端面は、前記
窒化物系化合物半導体基板と前記ステムとが接触してい
る部分から次の不等式を満足する距離Ｌ、前方に位置し
ている、半導体発光装置。 ５μｍ≦Ｌ≦１００μｍ - 【請求項５】 前記半導体発光素子チップは、前記半導
体発光素子チップの窒化物化合物半導体層側が前記サブ
マウントと接するように、前記サブマウントにマウント
されている、請求項１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項６】 前記半導体発光素子チップは、前記半導
体発光素子チップの窒化物化合物半導体層側が前記ステ
ムと接するように、前記ステムにマウントされている、
請求項２に記載の半導体発光装置。 - 【請求項７】 前記半導体発光素子チップは、前記半導
体発光素子チップの窒化物化合物半導体層側が前記サブ
マウントと接するように、前記サブマウントにマウント
されている、請求項３に記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】 前記半導体発光素子チップは、前記半導
体発光素子チップの窒化物化合物半導体層側が前記ステ
ムと接するように、前記ステムにマウントされている、
請求項４に記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001284369A JP2003092450A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001284369A JP2003092450A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003092450A true JP2003092450A (ja) | 2003-03-28 |
| JP2003092450A5 JP2003092450A5 (ja) | 2005-06-23 |
Family
ID=19107702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001284369A Pending JP2003092450A (ja) | 2001-09-19 | 2001-09-19 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003092450A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005347590A (ja) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| WO2008047751A1 (en) * | 2006-10-17 | 2008-04-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride semiconductor laser device and its manufacturing method |
| JP2009140965A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | エピタキシャルウエハ、エピタキシャルウエハを作製する方法 |
| JP2009535826A (ja) * | 2006-05-03 | 2009-10-01 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | キャリア基板を有する放射線放射半導体ボディおよびその形成方法 |
| JP2012023396A (ja) * | 2011-10-06 | 2012-02-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | エピタキシャルウエハ、エピタキシャルウエハを作製する方法 |
| JP2013008791A (ja) * | 2011-06-23 | 2013-01-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザダイオード組立体 |
| JP2013225654A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-10-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ装置 |
| WO2015071305A1 (de) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Laserbauelement und verfahren zu seiner herstellung |
| JP2015228401A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| WO2024162074A1 (ja) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザデバイス、半導体レーザ素子用サブマウント、半導体レーザ素子用集合サブマウント、発光デバイスの製造方法、及び発光素子用サブマウントの製造方法 |
-
2001
- 2001-09-19 JP JP2001284369A patent/JP2003092450A/ja active Pending
Cited By (11)
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| US8258521B2 (en) | 2006-05-03 | 2012-09-04 | Osram Opto Semiconductor Gmbh | Radiation-emitting semiconductor body with carrier substrate and method for the production thereof |
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| WO2024162074A1 (ja) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | 半導体レーザデバイス、半導体レーザ素子用サブマウント、半導体レーザ素子用集合サブマウント、発光デバイスの製造方法、及び発光素子用サブマウントの製造方法 |
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