JPH1154850A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH1154850A JPH1154850A JP22108397A JP22108397A JPH1154850A JP H1154850 A JPH1154850 A JP H1154850A JP 22108397 A JP22108397 A JP 22108397A JP 22108397 A JP22108397 A JP 22108397A JP H1154850 A JPH1154850 A JP H1154850A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 それほど厳密な工程管理を行なわなくても温
度分布を均一にする。 【解決手段】 半導体レーザチップ１０のｐ側電極に均
熱層１９を設けておいて、この均熱層１９が半田材５０
に接触するようにしてチップ１０をヒートシンク３０に
接合し、チップ１０とヒートシンク３０との接合面で熱
抵抗が場所的にばらついていてもそのばらつきを均熱層
１９で抑えて活性層１１などでの層の面内方向での温度
分布を均一にする。
度分布を均一にする。 【解決手段】 半導体レーザチップ１０のｐ側電極に均
熱層１９を設けておいて、この均熱層１９が半田材５０
に接触するようにしてチップ１０をヒートシンク３０に
接合し、チップ１０とヒートシンク３０との接合面で熱
抵抗が場所的にばらついていてもそのばらつきを均熱層
１９で抑えて活性層１１などでの層の面内方向での温度
分布を均一にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置に関する。
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ装置は種々の分野で利用さ
れているが、光通信、光計測、光情報システムなどにお
いて用いる場合は高出力のレーザ発振可能なものが要求
される。また、波長変換、溶接加工などの分野で用いる
場合はさらに高出力のものが必要である。
れているが、光通信、光計測、光情報システムなどにお
いて用いる場合は高出力のレーザ発振可能なものが要求
される。また、波長変換、溶接加工などの分野で用いる
場合はさらに高出力のものが必要である。
【０００３】高出力タイプの半導体レーザ装置では、一
般にＧａＡｓなどの化合物半導体をベースにした半導体
レーザチップ（素子）が用いられ、レーザ出力を増すた
めに素子に多くの電流を流すようにしている。ところが
素子に流す電流を増加すると、発生する熱により素子の
温度が上昇してしまう。発熱により素子の温度が変動す
ると、出力波長の変動などの不具合が生じることから、
従来より、半導体レーザチップを半田材を介してヒート
シンクにマウントするようにしている。
般にＧａＡｓなどの化合物半導体をベースにした半導体
レーザチップ（素子）が用いられ、レーザ出力を増すた
めに素子に多くの電流を流すようにしている。ところが
素子に流す電流を増加すると、発生する熱により素子の
温度が上昇してしまう。発熱により素子の温度が変動す
ると、出力波長の変動などの不具合が生じることから、
従来より、半導体レーザチップを半田材を介してヒート
シンクにマウントするようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように単に半導体レーザチップを半田材を介してヒート
シンクにマウントするだけでは、駆動時に電流注入領域
内で温度分布が一様でなくなり、たとえば近視野像の凹
凸が大きくなるなどの種々の不都合を引き起こす問題が
ある。
ように単に半導体レーザチップを半田材を介してヒート
シンクにマウントするだけでは、駆動時に電流注入領域
内で温度分布が一様でなくなり、たとえば近視野像の凹
凸が大きくなるなどの種々の不都合を引き起こす問題が
ある。
【０００５】すなわち、半導体レーザチップを半田材を
介してヒートシンクにマウントする際、半導体レーザチ
ップ電極表面やヒートシンク表面に微細な塵埃が付着し
たり、半田材を溶融させた後冷却して固着させる過程で
半田層内に気泡が混入したりすると、接合面内で熱抵抗
が不均一になり、その結果、駆動時の活性層およびその
周辺部分における温度分布が均一にならないことにな
る。そのため、屈折率、発光効率などの温度に依存する
諸特性が場所的にばらつく。もちろん、半導体レーザチ
ップを半田材を介してヒートシンクにマウントする際
に、塵埃付着や気泡の混入などが生じないように十分管
理された環境の中で工程を行なうようにすればよいが、
そうすると製造工程が簡易なものではなくなり、コスト
面での問題を生じさせる。
介してヒートシンクにマウントする際、半導体レーザチ
ップ電極表面やヒートシンク表面に微細な塵埃が付着し
たり、半田材を溶融させた後冷却して固着させる過程で
半田層内に気泡が混入したりすると、接合面内で熱抵抗
が不均一になり、その結果、駆動時の活性層およびその
周辺部分における温度分布が均一にならないことにな
る。そのため、屈折率、発光効率などの温度に依存する
諸特性が場所的にばらつく。もちろん、半導体レーザチ
ップを半田材を介してヒートシンクにマウントする際
に、塵埃付着や気泡の混入などが生じないように十分管
理された環境の中で工程を行なうようにすればよいが、
そうすると製造工程が簡易なものではなくなり、コスト
面での問題を生じさせる。
【０００６】この発明は、上記に鑑み、それほど厳密な
工程管理を行なわなくても均一な温度分布が得られるよ
うな構造に改善した、半導体レーザ装置を提供すること
を目的とする。
工程管理を行なわなくても均一な温度分布が得られるよ
うな構造に改善した、半導体レーザ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】上記の目的を達成するた
め、この発明による半導体レーザ装置においては、一方
側の電極に均熱層が設けられた半導体レーザチップと、
該半導体レーザチップの上記の側の電極に接触させられ
るヒートシンクとから構成されることが特徴となってい
る。
め、この発明による半導体レーザ装置においては、一方
側の電極に均熱層が設けられた半導体レーザチップと、
該半導体レーザチップの上記の側の電極に接触させられ
るヒートシンクとから構成されることが特徴となってい
る。
【０００８】半導体レーザチップの一方側の電極には均
熱層が設けられており、この均熱層が設けられた側の電
極に、ヒートシンクが接触させられる。そのため、電極
とヒートシンクの接触面内で場所的に熱抵抗率がばらつ
くような事態になっても、その熱抵抗率の場所的なばら
つきが均熱層によって吸収され、駆動時の電流注入領域
内での場所的な温度分布がより均一なものとなる。その
結果、屈折率、発光効率などの温度に依存する諸特性が
場所的にばらつくことが抑えられ、たとえば近視野像の
凹凸が少なくなる。
熱層が設けられており、この均熱層が設けられた側の電
極に、ヒートシンクが接触させられる。そのため、電極
とヒートシンクの接触面内で場所的に熱抵抗率がばらつ
くような事態になっても、その熱抵抗率の場所的なばら
つきが均熱層によって吸収され、駆動時の電流注入領域
内での場所的な温度分布がより均一なものとなる。その
結果、屈折率、発光効率などの温度に依存する諸特性が
場所的にばらつくことが抑えられ、たとえば近視野像の
凹凸が少なくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の
実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、図１に示すよ
うに、半導体レーザチップ１０を、半田材５０を介し
て、ヒートシンク３０に接合させて作られている。な
お、この図１は導波方向に垂直な平面で切断した切断面
を示している。
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の
実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、図１に示すよ
うに、半導体レーザチップ１０を、半田材５０を介し
て、ヒートシンク３０に接合させて作られている。な
お、この図１は導波方向に垂直な平面で切断した切断面
を示している。
【００１０】半導体レーザチップ１０は、種々のタイプ
のものでもよいが、ここでは、ＳｉＮｘ絶縁層１６によ
り電流狭窄するようにしたダブルヘテロ構造のストライ
プレーザを用いている。すなわち、ＧａＡｓ活性層１１
をｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２とｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１３とで挟み、さらに、ｐ＋−ＧａＡｓキャ
ップ層１４とｎ−ＧａＡｓ基板１５とで挟んだ構造によ
り、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ構造を形成し
ている。
のものでもよいが、ここでは、ＳｉＮｘ絶縁層１６によ
り電流狭窄するようにしたダブルヘテロ構造のストライ
プレーザを用いている。すなわち、ＧａＡｓ活性層１１
をｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１２とｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層１３とで挟み、さらに、ｐ＋−ＧａＡｓキャ
ップ層１４とｎ−ＧａＡｓ基板１５とで挟んだ構造によ
り、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓダブルヘテロ構造を形成し
ている。
【００１１】そして、ｐ側の電極として、ｐ＋−ＧａＡ
ｓキャップ層１４に対してノンアロイオーミック電極を
なすＴｉ層１７と、Ｐｔ層１８と、Ａｕ均熱層１９とを
設ける。ｐ＋−ＧａＡｓキャップ層１４の表面にＳｉＮ
ｘ絶縁層１６を形成した後ＳｉＮｘ絶縁層１６に対する
パターニングを行い、その後、Ｔｉ層１７を設ける。こ
のＳｉＮｘ絶縁層１６によって電流狭窄される。ｎ側の
電極としてはｎ−ＧａＡｓ基板１５上に設けたＡｕＧｅ
Ｎｉ層２１およびＡｕ層２２を用いる。
ｓキャップ層１４に対してノンアロイオーミック電極を
なすＴｉ層１７と、Ｐｔ層１８と、Ａｕ均熱層１９とを
設ける。ｐ＋−ＧａＡｓキャップ層１４の表面にＳｉＮ
ｘ絶縁層１６を形成した後ＳｉＮｘ絶縁層１６に対する
パターニングを行い、その後、Ｔｉ層１７を設ける。こ
のＳｉＮｘ絶縁層１６によって電流狭窄される。ｎ側の
電極としてはｎ−ＧａＡｓ基板１５上に設けたＡｕＧｅ
Ｎｉ層２１およびＡｕ層２２を用いる。
【００１２】ヒートシンク３０は、ここではＣｕ板３１
の表面にＮｉ層３２およびＰｔ層３３を形成したものを
用いており、この上にＩｎ半田層５１を形成する。この
Ｉｎ半田層５１に上記ｐ側電極のＡｕ均熱層１９が接触
するようにして、ヒートシンク３０の上にチップ１０を
載置し、加熱してＩｎ半田層５１表面を溶融させ、その
後冷却固化して、Ａｕ均熱層１９をＩｎ半田層５１に接
合する。
の表面にＮｉ層３２およびＰｔ層３３を形成したものを
用いており、この上にＩｎ半田層５１を形成する。この
Ｉｎ半田層５１に上記ｐ側電極のＡｕ均熱層１９が接触
するようにして、ヒートシンク３０の上にチップ１０を
載置し、加熱してＩｎ半田層５１表面を溶融させ、その
後冷却固化して、Ａｕ均熱層１９をＩｎ半田層５１に接
合する。
【００１３】このように構成されている半導体レーザ装
置においては、Ａｕ均熱層１９は、熱伝導の良好なＡｕ
よりなるため、横方向（層の面内方向、図では左右方向
および紙面に直角な方向）に熱が良好に広がる。そのた
め、チップ１０と半田材５０との接合界面に塵埃や気泡
が介在しても、駆動時に電流注入領域内で発生した熱
は、横方向に均一にヒートシンク３０側に伝達され、活
性層１１等における横方向の温度分布はほぼ均一なもの
となる。なお、このＡｕ均熱層１９での横方向の熱の広
がりをより良好なものとするため、その層厚は数μｍ程
度に厚くすることが望ましい。
置においては、Ａｕ均熱層１９は、熱伝導の良好なＡｕ
よりなるため、横方向（層の面内方向、図では左右方向
および紙面に直角な方向）に熱が良好に広がる。そのた
め、チップ１０と半田材５０との接合界面に塵埃や気泡
が介在しても、駆動時に電流注入領域内で発生した熱
は、横方向に均一にヒートシンク３０側に伝達され、活
性層１１等における横方向の温度分布はほぼ均一なもの
となる。なお、このＡｕ均熱層１９での横方向の熱の広
がりをより良好なものとするため、その層厚は数μｍ程
度に厚くすることが望ましい。
【００１４】ここで、Ｐｔ層１８は、ＡｕがＴｉ層１７
側に拡散しないようにするバリア層としても機能してい
る。さらに、図示しないが、Ａｕ均熱層１９の下層（Ｉ
ｎ半田層５１側）に、第１、第２のＰｔ層でサンドウィ
ッチしたＴｉ層を設けておくようにしてもよい。こうす
ると、Ａｕ均熱層１９に接する第１のＰｔ層（図では示
していない）でＡｕのＴｉ層（図示しない）側への拡散
を防ぎ、かつ、融着接合時にＩｎ半田材がチップに近い
側の第１のＰｔ層（図示しない）側への拡散すること
を、Ｔｉ層（図示しない）により防ぐことができる。こ
れらのバリア層となる金属層はＰｔ以外にＭｏなどを用
いることもできる。
側に拡散しないようにするバリア層としても機能してい
る。さらに、図示しないが、Ａｕ均熱層１９の下層（Ｉ
ｎ半田層５１側）に、第１、第２のＰｔ層でサンドウィ
ッチしたＴｉ層を設けておくようにしてもよい。こうす
ると、Ａｕ均熱層１９に接する第１のＰｔ層（図では示
していない）でＡｕのＴｉ層（図示しない）側への拡散
を防ぎ、かつ、融着接合時にＩｎ半田材がチップに近い
側の第１のＰｔ層（図示しない）側への拡散すること
を、Ｔｉ層（図示しない）により防ぐことができる。こ
れらのバリア層となる金属層はＰｔ以外にＭｏなどを用
いることもできる。
【００１５】なお、均熱層１９としては、Ａｕ以外に、
Ａｇ，Ｃｕ等の他の熱伝導の良好な金属を用いてもよ
い。また、半田材５０は、Ｉｎ以外にＳｎなどの他の材
料を用いることもできるし、ヒートシンク３０もＣｕ板
３１以外にＣｕＷやＣ等の板を用いてもよい。
Ａｇ，Ｃｕ等の他の熱伝導の良好な金属を用いてもよ
い。また、半田材５０は、Ｉｎ以外にＳｎなどの他の材
料を用いることもできるし、ヒートシンク３０もＣｕ板
３１以外にＣｕＷやＣ等の板を用いてもよい。
【００１６】さらに、この発明の趣旨は上記のように半
導体レーザチップ１０をヒートシンク３０にマウントす
る際にチップ１０の電極に均熱層１９を設けて横方向の
温度分布を均一にしようというものであるから、半導体
レーザチップ１０については上記の例に限定されるもの
ではないことはもちろんである。すなわち、ダブルヘテ
ロ構造を採用したものであってもその材料としては上記
のようなＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系だけでなくＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ系の材料等を使用でき、またダブルヘテ
ロ構造でなく量子井戸構造を採用することもできる。電
流狭窄のためのＳｉＮｘ絶縁層１６は他の絶縁材料で形
成することも可能であり、その構造も、プレーナストラ
イプ方式、プロトン注入方式や、ｐ＋−キャップ層の上
にさらにｎ−キャップ層を成長させておきプロセス時に
ストライプ状にエッチングする方式など、種々のものと
することができる。また、ＭＯＰＡのアンプ部に適用す
ることも可能であり、その場合熱レンズ効果が抑制され
てフィールドパターンが均一になるという利点が得られ
る。
導体レーザチップ１０をヒートシンク３０にマウントす
る際にチップ１０の電極に均熱層１９を設けて横方向の
温度分布を均一にしようというものであるから、半導体
レーザチップ１０については上記の例に限定されるもの
ではないことはもちろんである。すなわち、ダブルヘテ
ロ構造を採用したものであってもその材料としては上記
のようなＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系だけでなくＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓＰ系の材料等を使用でき、またダブルヘテ
ロ構造でなく量子井戸構造を採用することもできる。電
流狭窄のためのＳｉＮｘ絶縁層１６は他の絶縁材料で形
成することも可能であり、その構造も、プレーナストラ
イプ方式、プロトン注入方式や、ｐ＋−キャップ層の上
にさらにｎ−キャップ層を成長させておきプロセス時に
ストライプ状にエッチングする方式など、種々のものと
することができる。また、ＭＯＰＡのアンプ部に適用す
ることも可能であり、その場合熱レンズ効果が抑制され
てフィールドパターンが均一になるという利点が得られ
る。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の半導体
レーザ装置によれば、半導体レーザチップをヒートシン
クにマウントする際にそのチップの電極に均熱層を設け
ているため、電極とヒートシンクの接合面内に塵埃や気
泡などが混入しても、活性層等の電流注入領域での層の
面内方向の温度分布を均一にすることができて、屈折
率、発光効率などの温度に依存する諸特性が場所的にば
らつくことを抑えることができる。そのため、製造工程
の厳密な管理を必要とせずに、容易・安価に、特性の良
好な高出力型半導体レーザ装置を得ることができる。
レーザ装置によれば、半導体レーザチップをヒートシン
クにマウントする際にそのチップの電極に均熱層を設け
ているため、電極とヒートシンクの接合面内に塵埃や気
泡などが混入しても、活性層等の電流注入領域での層の
面内方向の温度分布を均一にすることができて、屈折
率、発光効率などの温度に依存する諸特性が場所的にば
らつくことを抑えることができる。そのため、製造工程
の厳密な管理を必要とせずに、容易・安価に、特性の良
好な高出力型半導体レーザ装置を得ることができる。
【図１】この発明の実施の形態を示す模式的な断面図。
１０ 半導体レーザチップ １１ ＧａＡｓ活性層 １２ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １３ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １４ ｐ＋−ＧａＡｓキャップ層 １５ ｎ−ＧａＡｓ基板 １６ ＳｉＮｘ絶縁層 １７ Ｔｉ層 １８ Ｐｔ層 １９ Ａｕ均熱層 ２１ ＡｕＧｅＮｉ層 ２２ Ａｕ層 ３０ ヒートシンク ３１ Ｃｕ板 ３２ Ｎｉ層 ３３ Ｐｔ層 ５０ 半田材 ５１ Ｉｎ半田層
Claims (1)
- 【請求項１】 一方側の電極に均熱層が設けられた半導
体レーザチップと、該半導体レーザチップの上記の側の
電極に接触させられるヒートシンクとからなることを特
徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22108397A JPH1154850A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22108397A JPH1154850A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154850A true JPH1154850A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16761232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22108397A Pending JPH1154850A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154850A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000332343A (ja) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| US6479325B2 (en) * | 1999-12-07 | 2002-11-12 | Sony Corporation | Method of stacking semiconductor laser devices in a sub-mount and heatsink |
| US7075960B2 (en) | 2003-01-10 | 2006-07-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser apparatus and production method thereof |
| KR100830791B1 (ko) | 2000-11-22 | 2008-05-20 | 닛폰 세이키 가부시키가이샤 | 회전검출장치 |
| JP2010283320A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 太陽電池及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP22108397A patent/JPH1154850A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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