マルチビーム半導体レーザ装置
【課題】放熱性を改善すると共に、実装後に生じる熱応力を低減し、各レーザ素子からのビームの特性を均一化が可能なマルチビーム半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置で、マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、一枚の半導体基板１１と、半導体基板の一の面に形成された共通電極１と、半導体基板の他の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部７を有する半導体層２と、複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極３と、発光部が形成領域の外側に設けられた支持部２５とを備えており、サブマウントの一方の面に、半導体レーザ素子アレイの電極３を、ハンダ４を介して接続し、当該ハンダ４は、支持部とそれに近接した電極３を覆うように形成され、更に、電極３には、隣接する支持部２５と発光部７との間に溝部９を形成した。
【解決手段】マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置で、マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、一枚の半導体基板１１と、半導体基板の一の面に形成された共通電極１と、半導体基板の他の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部７を有する半導体層２と、複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極３と、発光部が形成領域の外側に設けられた支持部２５とを備えており、サブマウントの一方の面に、半導体レーザ素子アレイの電極３を、ハンダ４を介して接続し、当該ハンダ４は、支持部とそれに近接した電極３を覆うように形成され、更に、電極３には、隣接する支持部２５と発光部７との間に溝部９を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、複数のレーザビームを発生するマルチビーム半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＰＣ（Plain Paper Copier）の普及に伴い、レーザプリンタへの印字速度の高速化の要求が高まっており、特に、複数のレーザビームを発生するマルチビーム半導体レーザ装置の需要が急速に高まっている。かかるマルチビーム半導体レーザ装置は、一次元または二次元に配列された発光部を有していることから、走査ビーム数を増やすことができ、高速印字を可能とするという利点を有する。
【０００３】
ところで、かかるマルチビーム半導体レーザ装置の一般的な構造は、例えば、以下の特許文献１にも知られるように、半導体基板上に複数のレーザ素子を形成すると共に、各レーザ素子の間に素子分離領域（溝）を設けることにより、一次元または二次元に配列された発光部を形成するものである。なお、この特許文献１によれば、各レーザ素子の発光波長、発光効率や出力など、その特性が均一であるマルチビーム半導体レーザを得るため、一枚の半導体基板上に形成された複数のレーザ素子のうち、基板の外側の領域に形成されたレーザ素子を、使用時に発光しない擬似レーザ素子（所謂、支持部）として用いることが開示されている。
【０００４】
また、上述したマルチビーム半導体レーザ装置では、一枚の半導体基板における発光点の増加に伴い、発熱が増加するため、放熱性を改善することが必要となる。なお、以下の特許文献２によれば、異なる波長のレーザ光を放射するレーザエレメントを備えた半導体レーザ装置であって、特に、その放熱特性を改善するため、最短の波長のレーザ光を放射するレーザエレメントの発光点を、当該レーザエレメントの光軸と直交する面内において、基板の主面に対して平行な方向に見た前記基板の中心線上に実質的に位置するようにする構造が提案されている。
【０００５】
加えて、上述したマルチビーム半導体レーザ装置では、波長、偏光角、発光効率、光出力といった、各レーザ素子からのビームの特性の相対差を抑え、均一な光特性を持ったレーザ素子を実現ことが要求されるため、実装時の熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することが重要な課題となる。なお、公知文献によると、ビームの偏光方向は、半導体層に発生するせん断歪みに比例して回転することが以下の非特許文献１により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２０２３２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M.A.Fritz、IEEE Trans.Comp.Package.Technol.、27(2004) p147
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上からも明らかなように、マルチビーム半導体レーザ装置では、一枚の半導体基板に形成される各レーザ素子からのビームの特性を均一化すると共に、その放熱性を改善することが要求される。しかしながら、上述した従来技術では、かかる要求を満たすには、不十分であった。
【０００９】
即ち、本発明では、上述した従来技術に鑑み、その放熱性を改善すると共に、特に、実装後に生じる熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することにより各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能なマルチビーム半導体レーザ装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明によれば、マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置であって、前記マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、一枚の半導体基板と、前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極と、そして、前記複数の発光部が形成された領域の外側に設けられた支持部とを備えており、かつ、前記サブマウントの一方の面に、前記半導体レーザ素子アレイの前記第２導電型のアノード電極のそれぞれを、接合材を介して接続されたものにおいて、前記接合材は良熱伝導性材料からなり、かつ、当該接合材は、前記支持部と共に、それに近接した前記第２導電型のアノード電極を覆うように形成されており、更に、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に溝部を形成した半導体レーザ装置が提供される。
【００１１】
また、本発明では、前記に記載した半導体レーザ装置において、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことが好ましく、更に、前記第２導電型のアノード電極と前記接合材との間における前記電極面積に対する前記接合面積の比（接合面積／電極面積）を0.8〜0.4にすることが好ましく、そのためには、例えば、前記第２導電型のアノード電極と接続された前記接合材の先端部が凹凸形状とすることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、前記に記載した半導体レーザ装置において、前記半導体層は、その内部に一次元的に配置された３個又はそれ以上の発光部を有しており、かつ、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に前記溝部を形成すると共に、互いに隣接する発光部との間にも溝部を形成し、もって、支持部に近い発光部ほど接合面積を小さくした半導体レーザ装置が提供される。加えて、本発明では、前記に記載した半導体レーザ装置において、更に、前記一次元的に配置された４個の発光部のうちの中央部の２個の発光部に対応して前記第２導電型のアノード電極がそれぞれ形成されると共に、当該中央部の２個のアノード電極の上面には、それぞれ、前記接合材が独立して形成されており、かつ、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によれば、放熱性を改善すると共に、特に、実装後に生じる熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することにより各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能なマルチビーム半導体レーザ装置を提供することが可能になるという実用的にも優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例（実施例１）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図２】前記マルチビーム半導体レーザ装置の、特に、その半導体層の詳細構造を示す一部拡大断面図である。
【図３】実装後のレーザチップにおける発光部のせん断変形を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第２の実施例（実施例２）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図５】上記実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置の、特に、その半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図６】上記図６の効果を示す電極とハンダの接合構造の一例を示す半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図７】本発明の第３の実施例（実施例３）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図８】上記実施例３のマルチビーム半導体レーザ装置における電極とハンダの接合構造の一例を示す半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図９】上記実施例３に示した電極とハンダの接合構造を採用した場合の効果を表す特性図（グラフ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
添付の図１は、本発明の第１の実施例（実施例１）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構造を示す断面図であり、ここでは、一例として、一次元的に２個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、２ビーム構造の半導体レーザ装置の断面構造を示している。この図１に示すように、半導体レーザ装置は、半導体基板（以下、単に「基板」という）１１と、上記基板１１の一方の面（本例では上面）に形成され、その内部にアレイ状の発光部７を有する半導体層２と、上記基板１１の他方の面（本例では下面）に形成された共通電極１と、上記半導体層２の表面に絶縁層１２を介して形成された、ストライプ状に分離された独立電極３とからなる半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８を備えている。そして、当該半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、サブマウント６上に形成されたストライプ状のサブマウント電極５の上に、例えば、ハンダ（層）４を介して接合されている。
【００１７】
なお、サブマウント６は、ここでは図示しないが、更に、ハンダなどを介して、例えば、銅（Ｃｕ）からなるヒートシンクに接合されている。このサブマウント６は、ヒートシンクと半導体レーザ素子アレイ８との線膨張係数差による熱応力を緩和し、かつ、その放熱性を向上させる役割を果たす。そのため、サブマウント６の材料としては、熱伝導性が良く、かつ、その熱膨張係数が上記基板１１のそれに近い材料、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷ、ＡｌＮなどを用いることが好ましい。
【００１８】
ここで、添付の図２を用いて、半導体層２の詳細を以下に説明する。なお、この図２は、半導体レーザ素子アレイ８の素子一個分の領域を示す一部拡大断面図である。
【００１９】
各半導体レーザ素子２１は、第１の面と共に、この面の反対側の面である第２の面とを有する第１導電型（例えば、ｎ型）のＧａＡｓからなる基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）１１を備えており、上記第１の面には、半導体層２が形成されている。この半導体層２は、第１の面に垂直な方向に沿って順次積層されたｎ型クラッド層１５、多重量子井戸構造(multi-quantum well)を備えた活性層１６、ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８、ｐ型第２クラッド層１９、及び、ｐ型コンタクト層２０によって構成されている。
【００２０】
ここで、上記半導体層２の材料および厚さの一例を示す。ｎ型クラッド層１５は、厚さ２．０μｍのＡｌＧａＩｎＰで形成されている。活性層１５は、障壁層の厚さが５ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ層からなり、井戸層は、厚さ６ｎｍのＧａＩｎＰ層からなり、所謂、３層の多重量子井戸構造となっている。ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８、及び、ｐ型第２クラッド層１９は、いずれも、ＡｌＧａＩｎＰで形成されている。ｐ型第１クラッド層１７は、厚さ０．３μｍ、ｐ型エッチングストップ層１８は、厚さ２０ｎｍ、ｐ型第２クラッド層１９は、厚さ１．２μｍとなっている。また、ｐ型コンタクト層２０は、厚さ０．４μｍのＧａＡｓで形成されている。
【００２１】
さらに、半導体層２の一部の名称を、その導電型と材料とが分かるように、以下のようにも呼称する。すなわち、ｎ型クラッド層１５を「ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層」と称し、ｐ型第１クラッド層１７を「ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層」と称し、ｐ型第２クラッド層１９を「ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層」と称し、ｐ型コンタクト層２０を「ｐ−ＧａＡｓコンタクト層」と称する。
【００２２】
上記ｎ−ＧａＡｓ基板１１の第１の面側には、リッジ部１３の表面（上面）を除いて絶縁層１２が形成されている。この絶縁層１２は、例えば、酸化シリコン膜で構成されている。
【００２３】
上述したリッジ部１３の上部、及び、絶縁層１２の上部には、独立電極３が形成されており、この独立電極３は、上記図２にも示すように、第１導電部３０と第２導電部３１との、所謂、二層からなる。第１導電部３０の一部は、リッジ部１３のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接続されている。また、図に示すように、第１導電部３０および第２導電部３１の端部は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の両側縁にまで至らないように、絶縁層１２の上で終端している。すなわち、独立電極３は、絶縁層１２の上で分離された独立電極（導電部３０、３１を含む）となっており、各半導体レーザ素子２１のリッジ部１３に、個別に、電圧を印加することができるようになっている。第１導電部３０は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕを、順次、積層した金属の多層膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍとなっている。第２導電部３１は、例えば、Ａｕなどからなり、３μｍ〜７μｍと厚く形成されており、その表面（上面）は平坦化されている。一方、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の第２の面には、共通電極１が形成されている。また、共通電極１は、例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕを順次積層した金属多層膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍとなっている。
【００２４】
ここで、再び、上記図１に戻り、図にも示すように、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、共通電極（カソード電極）１が形成された基板１１上に、２個の凸状のリッジ部１３を有する半導体層２が積層された構造を有し、半導体層２内の発光部７は、一次元的に等間隔に配列されている。更に、これらリッジ部１３の外側には、テラス部２６が形成されている。リッジ部１３およびテラス部２６は、基板１１の中心位置に対して左右対称となるように配置され、かつ、図示しない共振器方向に延在している。
【００２５】
リッジ部１３の両側面とその近傍の半導体層２上には絶縁層１２が形成されており、かつ、絶縁層１２の上部には、独立電極（アノード電極）３がリッジ部１３の上面と接するように形成されている。これにより、リッジ部１３は、電流が狭窄されて供給される給電部（即ち、発熱部）２７を形成している。他方、テラス部２６の上面と両側面、更には、その近傍の半導体層２上には絶縁層１２が形成されており、その上面にはリッジ部１３と同様に、独立電極３が形成されている。このように、テラス部２６はその全体が絶縁層１２に覆われており、そのため、テラス部２６の下の半導体層２には電流は流れず（即ち、発熱しない非発熱部）、これにより、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の支持部２５を形成している。
【００２６】
更に、サブマウント６の下面には、独立電極３と対向するように、サブマウント電極５が形成されており、サブマウント電極５と独立電極３とは、Ａｕ−Ｓｎなど、熱伝導性の良いハンダ４によって互いに接合されている。更に、ここでの図示は省略するが、サブマウント６の上面には、Ｃｕからなるヒートシンクがハンダ接合されている。
【００２７】
ところで、上述した半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、上述したように、実装の際、２００℃〜３００℃の温度下で、Ａｕ−Ｓｎなどのハンダ４によって、サブマウント６上に接合される。このハンダ接合後、温度が室温まで下がると、サブマウント６の線膨張係数が基板１１の線膨張係数よりも小さい場合は、サブマウント６が基板１１よりも収縮し難い（線膨張係数が小さい）ことから、サブマウント６に近い独立電極３側（図の上面側）では、半導体層２が、水平方向において、外向きに引っ張られるが、共通電極１側では半導体層２が水平方向の内向きに圧縮される（添付の図３を参照）。ここで、水平方向とは、半導体層２と基板１１との接合面に平行な方向であり、垂直方向とは、半導体層２と基板１１との接合面に垂直な方向、すなわち半導体レーザ素子アレイ８の共振器方向に垂直な方向と定義する。
【００２８】
ここで、上述した実装後に半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８内に生じる歪みについて詳細に説明すると、上記図３において、斜線で示した平行四辺形は、発光部７でのせん断変形の様子を表している。この発光部７での歪みは、ハンダ接合後の水平せん断歪みは、各発光部７毎に符号と大きさが異なり、せん断歪みの相対差が生じる。なお、基板１１の線膨張係数がサブマウント６のそれより小さい場合には、発光部７におけるせん断歪みの符号が逆になる。このように、実装におけるハンダ接合後には、各発光部７に対して異なるせん断歪みが加わることから、マルチビーム半導体レーザ装置では、ビーム毎の偏光角が異なり、偏光角相対差が生じることとなる。
【００２９】
そこで、本発明では、上記図１において符号９により示すように、その上面をハンダ４によって覆われた独立電極（アノード電極）３の一部、特に、上記発光部７が形成された領域（以下「発光部領域」）と支持部２５を形成した領域（以下「支持部領域」）との間に、所謂、溝部を形成し、これにより、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８をサブマウント６上に実装した後に各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力を低減すると共に、その放熱性を改善する。以下、その作用について説明する。
【００３０】
即ち、上述した半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の構造によれば、サブマウント６の下面への実装の後、上記電極３の発光部領域と支持部領域との上面を覆ってハンダ層４が形成されることから、発熱部となる発光部７からの熱は、その上面の電極３や上記ハンダ層４、更には、サブマウント電極５を介して、上記サブマウント６へ伝達することとなるが、その際、非発熱部であるテラス部２６の表面をも覆うハンダ層４を介して広くサブマウント６の下面へ伝達されることから、その放熱性が改善される。一方、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８をサブマウント６上に実装した後に各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力は、上記発光部領域と支持部領域との間に形成した溝部９により低減することが可能となることから、一枚の基板上に形成した各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能になる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例（実施例２）になるマルチビーム半導体レーザ装置の構造について、添付の図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４は、実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置の断面図であり、図５は、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の上面図を示す。なお、これらの図においても、上記実施例１と同一の部材には同一の符号を付しており、繰返しを避けるため、その説明は省略する。
【００３２】
その断面構造を図４に示す実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置では、添付の図５（Ａ）により明らかなように、基本的には上記実施例１と同様の内部構造となっている。しかしながら、上記実施例１と比較し、サブマウント６の下面に形成されたサブマウント電極５の表面に形成されるハンダ層４が、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の発光部７が形成された発光部領域と支持部２５を形成した支持部領域との間に跨って形成される。更に、当該発光部７が形成された発光部領域との接合面積が、発光部領域の面積よりも小さくなるように形成されている。より具体的には、本例では、発光部７の電極３３の幅をWa、当該発光部の電極と接合するハンダ層４の接合幅をWb、ハンダ層４の共振器方向の長さをLとしたとき、電極面積はWa×Lであり、電極とハンダ層の接合面積はWb×Lとなり、そして、Wb＜Wa（面積：Wb×L＜Wa×L）となるような電極とハンダの接合構造となっている。また、図５（Ｂ）は、支持部と発光部の間の第２導電型のアノード電極が部分的に繋がっている構造を示しており、この形状によれば、チップ選別が可能になる。
【００３３】
または、上述したWb＜Waとなるような電極とハンダの接合構造としては、上記の構造の他、例えば、添付の図６にも示すように、ハンダ層４の電極３１との接合部をジグザグ（凸凹）に形成してもよく、又は、図示はしないが、共振器方向の幅Ｌを狭くしてもよい。
【００３４】
なお、上記の実施例では、その一例として、本発明を、一次元的に２個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、２ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に適用したものについて説明したが、本発明は、これに限定されることなく、更に、２個以上の半導体レーザ素子を形成したものにも適用することが可能であり、以下に説明する。
【実施例３】
【００３５】
添付の図７は、本発明の第３の実施例（実施例３）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構造を示す断面図であり、この図からも明らかなように、この実施例３になるマルチビーム半導体レーザ装置は、本発明を、一次元的に４個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、４ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に適用したものである。なお、この図においても、上記実施例１や２と同一の部材には同一の符号を付しており、繰返しを避けるため、その説明は省略する。
【００３６】
図７からも明らかなように、この実施例３になるマルチビーム半導体レーザ装置では、その半導体層２に４個の半導体レーザ素子（発光部７）が形成され、かつ、その上面に形成される電極３は、それぞれ、上述したと同様に、溝部９によって分離されている。即ち、発光部領域は、それぞれ、溝部９によって分離されると共に、更に、外側の発光部領域も、やはり溝部９によって、支持部領域から分離されている。即ち、かかる構造によれば、上述した実施例と同様に、発熱部となる発光部７からの熱の放熱性を改善すると共に、各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力を低減することから、一枚の基板上に形成した各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能になる。
【００３７】
なお、上記の実施例３では、これら４個の発光部７のうち、外側の２個の発光部７の上に形成されるハンダ層４は、上記実施例１又は２と同様であるが、しかしながら、中央部の２個の発光部７のハンダ層４は、それぞれ、個別に形成されており、これにより、４個の半導体レーザ素子を個別に駆動することを可能にしている。
【００３８】
加えて、この実施例３では、添付の図８（Ａ）〜（Ｃ）にも示すように、サブマウント６の下面に形成されたサブマウント電極５の表面に形成されるハンダ層４と電極３との接合面積が、上記発光部７の電極３（即ち、給電部領域）の表面積よりも小さくなるようになっており、これによれば、上記実施例２と同様に、更にせん断ひずみの低減効果が得られる構造となっている。
【００３９】
更に、添付の図９は、上述したように、Wb＜Waとなるような電極とハンダの接合構造を採用した場合の効果を表す特性図（グラフ）を示しており、このグラフは、上記で示した４ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に対し、有限要素法を用いた熱応力解析から実装後の発光部のせん断ひずみを求めたものである。有限要素方解析は公知文献（日本機械学会論文集（A 編）、 55、 515、 1652-1656. (1989).）に記載の成膜プロセスを考慮した解析を行った。
【００４０】
この図９において、横軸は上記電極３１の面積である電極面積に対するハンダ４の接合面積の比（接合面積／電極面積）を示しており、その縦軸は、実装後の発光部７のせん断歪みの相対値を示しており、Wb＝Wa（接合面積／電極面積＝１）のときのせん断ひずみの値を基準としている。この図９より、Wb/Waが約4/5＝0.8以下になると、せん断ひずみの相対値が１よりも小さくなり、せん断ひずみの低減効果が現れることがわかる。また、Wb/Waが小さくなり過ぎると放熱性が低下するため、Wb/Waの下限としては0.4程度が好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 共通電極（カソード電極）
２ 半導体層
３ 独立電極（アノード電極）
４ ハンダ
５ サブマウント電極
６ サブマウント
７ 発光部
８ 半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）
９ 溝部
１１ 半導体基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）
１２ 絶縁層
１３ リッジ部
１５ ｎ型クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）
１６ 活性層
１７ ｐ型第１クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層）
１８ ｐ型エッチングストップ層
１９ ｐ型第２クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層）
２０ ｐ型コンタクト層（ｐ−ＧａＡｓコンタクト層）
２１ 半導体レーザ素子
２５ 支持部
２６ テラス部
２７ 給電部
３１ 第１の導電部
３２ 第２の導電部
３３ 発光部の電極
３４ テラス部の電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、複数のレーザビームを発生するマルチビーム半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＰＣ（Plain Paper Copier）の普及に伴い、レーザプリンタへの印字速度の高速化の要求が高まっており、特に、複数のレーザビームを発生するマルチビーム半導体レーザ装置の需要が急速に高まっている。かかるマルチビーム半導体レーザ装置は、一次元または二次元に配列された発光部を有していることから、走査ビーム数を増やすことができ、高速印字を可能とするという利点を有する。
【０００３】
ところで、かかるマルチビーム半導体レーザ装置の一般的な構造は、例えば、以下の特許文献１にも知られるように、半導体基板上に複数のレーザ素子を形成すると共に、各レーザ素子の間に素子分離領域（溝）を設けることにより、一次元または二次元に配列された発光部を形成するものである。なお、この特許文献１によれば、各レーザ素子の発光波長、発光効率や出力など、その特性が均一であるマルチビーム半導体レーザを得るため、一枚の半導体基板上に形成された複数のレーザ素子のうち、基板の外側の領域に形成されたレーザ素子を、使用時に発光しない擬似レーザ素子（所謂、支持部）として用いることが開示されている。
【０００４】
また、上述したマルチビーム半導体レーザ装置では、一枚の半導体基板における発光点の増加に伴い、発熱が増加するため、放熱性を改善することが必要となる。なお、以下の特許文献２によれば、異なる波長のレーザ光を放射するレーザエレメントを備えた半導体レーザ装置であって、特に、その放熱特性を改善するため、最短の波長のレーザ光を放射するレーザエレメントの発光点を、当該レーザエレメントの光軸と直交する面内において、基板の主面に対して平行な方向に見た前記基板の中心線上に実質的に位置するようにする構造が提案されている。
【０００５】
加えて、上述したマルチビーム半導体レーザ装置では、波長、偏光角、発光効率、光出力といった、各レーザ素子からのビームの特性の相対差を抑え、均一な光特性を持ったレーザ素子を実現ことが要求されるため、実装時の熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することが重要な課題となる。なお、公知文献によると、ビームの偏光方向は、半導体層に発生するせん断歪みに比例して回転することが以下の非特許文献１により知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２０２３２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８５４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】M.A.Fritz、IEEE Trans.Comp.Package.Technol.、27(2004) p147
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上からも明らかなように、マルチビーム半導体レーザ装置では、一枚の半導体基板に形成される各レーザ素子からのビームの特性を均一化すると共に、その放熱性を改善することが要求される。しかしながら、上述した従来技術では、かかる要求を満たすには、不十分であった。
【０００９】
即ち、本発明では、上述した従来技術に鑑み、その放熱性を改善すると共に、特に、実装後に生じる熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することにより各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能なマルチビーム半導体レーザ装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明によれば、マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置であって、前記マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、一枚の半導体基板と、前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極と、そして、前記複数の発光部が形成された領域の外側に設けられた支持部とを備えており、かつ、前記サブマウントの一方の面に、前記半導体レーザ素子アレイの前記第２導電型のアノード電極のそれぞれを、接合材を介して接続されたものにおいて、前記接合材は良熱伝導性材料からなり、かつ、当該接合材は、前記支持部と共に、それに近接した前記第２導電型のアノード電極を覆うように形成されており、更に、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に溝部を形成した半導体レーザ装置が提供される。
【００１１】
また、本発明では、前記に記載した半導体レーザ装置において、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことが好ましく、更に、前記第２導電型のアノード電極と前記接合材との間における前記電極面積に対する前記接合面積の比（接合面積／電極面積）を0.8〜0.4にすることが好ましく、そのためには、例えば、前記第２導電型のアノード電極と接続された前記接合材の先端部が凹凸形状とすることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明によれば、やはり上述した目的を達成するため、前記に記載した半導体レーザ装置において、前記半導体層は、その内部に一次元的に配置された３個又はそれ以上の発光部を有しており、かつ、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に前記溝部を形成すると共に、互いに隣接する発光部との間にも溝部を形成し、もって、支持部に近い発光部ほど接合面積を小さくした半導体レーザ装置が提供される。加えて、本発明では、前記に記載した半導体レーザ装置において、更に、前記一次元的に配置された４個の発光部のうちの中央部の２個の発光部に対応して前記第２導電型のアノード電極がそれぞれ形成されると共に、当該中央部の２個のアノード電極の上面には、それぞれ、前記接合材が独立して形成されており、かつ、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によれば、放熱性を改善すると共に、特に、実装後に生じる熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することにより各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能なマルチビーム半導体レーザ装置を提供することが可能になるという実用的にも優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例（実施例１）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図２】前記マルチビーム半導体レーザ装置の、特に、その半導体層の詳細構造を示す一部拡大断面図である。
【図３】実装後のレーザチップにおける発光部のせん断変形を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第２の実施例（実施例２）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図５】上記実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置の、特に、その半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図６】上記図６の効果を示す電極とハンダの接合構造の一例を示す半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図７】本発明の第３の実施例（実施例３）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構成を示す断面図である。
【図８】上記実施例３のマルチビーム半導体レーザ装置における電極とハンダの接合構造の一例を示す半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の上面図である。
【図９】上記実施例３に示した電極とハンダの接合構造を採用した場合の効果を表す特性図（グラフ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
添付の図１は、本発明の第１の実施例（実施例１）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構造を示す断面図であり、ここでは、一例として、一次元的に２個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、２ビーム構造の半導体レーザ装置の断面構造を示している。この図１に示すように、半導体レーザ装置は、半導体基板（以下、単に「基板」という）１１と、上記基板１１の一方の面（本例では上面）に形成され、その内部にアレイ状の発光部７を有する半導体層２と、上記基板１１の他方の面（本例では下面）に形成された共通電極１と、上記半導体層２の表面に絶縁層１２を介して形成された、ストライプ状に分離された独立電極３とからなる半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８を備えている。そして、当該半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、サブマウント６上に形成されたストライプ状のサブマウント電極５の上に、例えば、ハンダ（層）４を介して接合されている。
【００１７】
なお、サブマウント６は、ここでは図示しないが、更に、ハンダなどを介して、例えば、銅（Ｃｕ）からなるヒートシンクに接合されている。このサブマウント６は、ヒートシンクと半導体レーザ素子アレイ８との線膨張係数差による熱応力を緩和し、かつ、その放熱性を向上させる役割を果たす。そのため、サブマウント６の材料としては、熱伝導性が良く、かつ、その熱膨張係数が上記基板１１のそれに近い材料、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷ、ＡｌＮなどを用いることが好ましい。
【００１８】
ここで、添付の図２を用いて、半導体層２の詳細を以下に説明する。なお、この図２は、半導体レーザ素子アレイ８の素子一個分の領域を示す一部拡大断面図である。
【００１９】
各半導体レーザ素子２１は、第１の面と共に、この面の反対側の面である第２の面とを有する第１導電型（例えば、ｎ型）のＧａＡｓからなる基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）１１を備えており、上記第１の面には、半導体層２が形成されている。この半導体層２は、第１の面に垂直な方向に沿って順次積層されたｎ型クラッド層１５、多重量子井戸構造(multi-quantum well)を備えた活性層１６、ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８、ｐ型第２クラッド層１９、及び、ｐ型コンタクト層２０によって構成されている。
【００２０】
ここで、上記半導体層２の材料および厚さの一例を示す。ｎ型クラッド層１５は、厚さ２．０μｍのＡｌＧａＩｎＰで形成されている。活性層１５は、障壁層の厚さが５ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ層からなり、井戸層は、厚さ６ｎｍのＧａＩｎＰ層からなり、所謂、３層の多重量子井戸構造となっている。ｐ型第１クラッド層１７、ｐ型エッチングストップ層１８、及び、ｐ型第２クラッド層１９は、いずれも、ＡｌＧａＩｎＰで形成されている。ｐ型第１クラッド層１７は、厚さ０．３μｍ、ｐ型エッチングストップ層１８は、厚さ２０ｎｍ、ｐ型第２クラッド層１９は、厚さ１．２μｍとなっている。また、ｐ型コンタクト層２０は、厚さ０．４μｍのＧａＡｓで形成されている。
【００２１】
さらに、半導体層２の一部の名称を、その導電型と材料とが分かるように、以下のようにも呼称する。すなわち、ｎ型クラッド層１５を「ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層」と称し、ｐ型第１クラッド層１７を「ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層」と称し、ｐ型第２クラッド層１９を「ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層」と称し、ｐ型コンタクト層２０を「ｐ−ＧａＡｓコンタクト層」と称する。
【００２２】
上記ｎ−ＧａＡｓ基板１１の第１の面側には、リッジ部１３の表面（上面）を除いて絶縁層１２が形成されている。この絶縁層１２は、例えば、酸化シリコン膜で構成されている。
【００２３】
上述したリッジ部１３の上部、及び、絶縁層１２の上部には、独立電極３が形成されており、この独立電極３は、上記図２にも示すように、第１導電部３０と第２導電部３１との、所謂、二層からなる。第１導電部３０の一部は、リッジ部１３のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２０に接続されている。また、図に示すように、第１導電部３０および第２導電部３１の端部は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の両側縁にまで至らないように、絶縁層１２の上で終端している。すなわち、独立電極３は、絶縁層１２の上で分離された独立電極（導電部３０、３１を含む）となっており、各半導体レーザ素子２１のリッジ部１３に、個別に、電圧を印加することができるようになっている。第１導電部３０は、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕを、順次、積層した金属の多層膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍとなっている。第２導電部３１は、例えば、Ａｕなどからなり、３μｍ〜７μｍと厚く形成されており、その表面（上面）は平坦化されている。一方、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の第２の面には、共通電極１が形成されている。また、共通電極１は、例えばＴｉ、ＰｔおよびＡｕを順次積層した金属多層膜からなり、全体の厚さは、０．５μｍとなっている。
【００２４】
ここで、再び、上記図１に戻り、図にも示すように、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、共通電極（カソード電極）１が形成された基板１１上に、２個の凸状のリッジ部１３を有する半導体層２が積層された構造を有し、半導体層２内の発光部７は、一次元的に等間隔に配列されている。更に、これらリッジ部１３の外側には、テラス部２６が形成されている。リッジ部１３およびテラス部２６は、基板１１の中心位置に対して左右対称となるように配置され、かつ、図示しない共振器方向に延在している。
【００２５】
リッジ部１３の両側面とその近傍の半導体層２上には絶縁層１２が形成されており、かつ、絶縁層１２の上部には、独立電極（アノード電極）３がリッジ部１３の上面と接するように形成されている。これにより、リッジ部１３は、電流が狭窄されて供給される給電部（即ち、発熱部）２７を形成している。他方、テラス部２６の上面と両側面、更には、その近傍の半導体層２上には絶縁層１２が形成されており、その上面にはリッジ部１３と同様に、独立電極３が形成されている。このように、テラス部２６はその全体が絶縁層１２に覆われており、そのため、テラス部２６の下の半導体層２には電流は流れず（即ち、発熱しない非発熱部）、これにより、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）の支持部２５を形成している。
【００２６】
更に、サブマウント６の下面には、独立電極３と対向するように、サブマウント電極５が形成されており、サブマウント電極５と独立電極３とは、Ａｕ−Ｓｎなど、熱伝導性の良いハンダ４によって互いに接合されている。更に、ここでの図示は省略するが、サブマウント６の上面には、Ｃｕからなるヒートシンクがハンダ接合されている。
【００２７】
ところで、上述した半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８は、上述したように、実装の際、２００℃〜３００℃の温度下で、Ａｕ−Ｓｎなどのハンダ４によって、サブマウント６上に接合される。このハンダ接合後、温度が室温まで下がると、サブマウント６の線膨張係数が基板１１の線膨張係数よりも小さい場合は、サブマウント６が基板１１よりも収縮し難い（線膨張係数が小さい）ことから、サブマウント６に近い独立電極３側（図の上面側）では、半導体層２が、水平方向において、外向きに引っ張られるが、共通電極１側では半導体層２が水平方向の内向きに圧縮される（添付の図３を参照）。ここで、水平方向とは、半導体層２と基板１１との接合面に平行な方向であり、垂直方向とは、半導体層２と基板１１との接合面に垂直な方向、すなわち半導体レーザ素子アレイ８の共振器方向に垂直な方向と定義する。
【００２８】
ここで、上述した実装後に半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８内に生じる歪みについて詳細に説明すると、上記図３において、斜線で示した平行四辺形は、発光部７でのせん断変形の様子を表している。この発光部７での歪みは、ハンダ接合後の水平せん断歪みは、各発光部７毎に符号と大きさが異なり、せん断歪みの相対差が生じる。なお、基板１１の線膨張係数がサブマウント６のそれより小さい場合には、発光部７におけるせん断歪みの符号が逆になる。このように、実装におけるハンダ接合後には、各発光部７に対して異なるせん断歪みが加わることから、マルチビーム半導体レーザ装置では、ビーム毎の偏光角が異なり、偏光角相対差が生じることとなる。
【００２９】
そこで、本発明では、上記図１において符号９により示すように、その上面をハンダ４によって覆われた独立電極（アノード電極）３の一部、特に、上記発光部７が形成された領域（以下「発光部領域」）と支持部２５を形成した領域（以下「支持部領域」）との間に、所謂、溝部を形成し、これにより、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８をサブマウント６上に実装した後に各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力を低減すると共に、その放熱性を改善する。以下、その作用について説明する。
【００３０】
即ち、上述した半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の構造によれば、サブマウント６の下面への実装の後、上記電極３の発光部領域と支持部領域との上面を覆ってハンダ層４が形成されることから、発熱部となる発光部７からの熱は、その上面の電極３や上記ハンダ層４、更には、サブマウント電極５を介して、上記サブマウント６へ伝達することとなるが、その際、非発熱部であるテラス部２６の表面をも覆うハンダ層４を介して広くサブマウント６の下面へ伝達されることから、その放熱性が改善される。一方、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８をサブマウント６上に実装した後に各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力は、上記発光部領域と支持部領域との間に形成した溝部９により低減することが可能となることから、一枚の基板上に形成した各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能になる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例（実施例２）になるマルチビーム半導体レーザ装置の構造について、添付の図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図４は、実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置の断面図であり、図５は、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の上面図を示す。なお、これらの図においても、上記実施例１と同一の部材には同一の符号を付しており、繰返しを避けるため、その説明は省略する。
【００３２】
その断面構造を図４に示す実施例２になるマルチビーム半導体レーザ装置では、添付の図５（Ａ）により明らかなように、基本的には上記実施例１と同様の内部構造となっている。しかしながら、上記実施例１と比較し、サブマウント６の下面に形成されたサブマウント電極５の表面に形成されるハンダ層４が、半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）８の発光部７が形成された発光部領域と支持部２５を形成した支持部領域との間に跨って形成される。更に、当該発光部７が形成された発光部領域との接合面積が、発光部領域の面積よりも小さくなるように形成されている。より具体的には、本例では、発光部７の電極３３の幅をWa、当該発光部の電極と接合するハンダ層４の接合幅をWb、ハンダ層４の共振器方向の長さをLとしたとき、電極面積はWa×Lであり、電極とハンダ層の接合面積はWb×Lとなり、そして、Wb＜Wa（面積：Wb×L＜Wa×L）となるような電極とハンダの接合構造となっている。また、図５（Ｂ）は、支持部と発光部の間の第２導電型のアノード電極が部分的に繋がっている構造を示しており、この形状によれば、チップ選別が可能になる。
【００３３】
または、上述したWb＜Waとなるような電極とハンダの接合構造としては、上記の構造の他、例えば、添付の図６にも示すように、ハンダ層４の電極３１との接合部をジグザグ（凸凹）に形成してもよく、又は、図示はしないが、共振器方向の幅Ｌを狭くしてもよい。
【００３４】
なお、上記の実施例では、その一例として、本発明を、一次元的に２個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、２ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に適用したものについて説明したが、本発明は、これに限定されることなく、更に、２個以上の半導体レーザ素子を形成したものにも適用することが可能であり、以下に説明する。
【実施例３】
【００３５】
添付の図７は、本発明の第３の実施例（実施例３）になるマルチビーム半導体レーザ装置の内部構造を示す断面図であり、この図からも明らかなように、この実施例３になるマルチビーム半導体レーザ装置は、本発明を、一次元的に４個の半導体レーザ素子を形成した、所謂、４ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に適用したものである。なお、この図においても、上記実施例１や２と同一の部材には同一の符号を付しており、繰返しを避けるため、その説明は省略する。
【００３６】
図７からも明らかなように、この実施例３になるマルチビーム半導体レーザ装置では、その半導体層２に４個の半導体レーザ素子（発光部７）が形成され、かつ、その上面に形成される電極３は、それぞれ、上述したと同様に、溝部９によって分離されている。即ち、発光部領域は、それぞれ、溝部９によって分離されると共に、更に、外側の発光部領域も、やはり溝部９によって、支持部領域から分離されている。即ち、かかる構造によれば、上述した実施例と同様に、発熱部となる発光部７からの熱の放熱性を改善すると共に、各半導体レーザ素子２１に生じるせん断応力を低減することから、一枚の基板上に形成した各レーザ素子からのビームの特性を均一化することが可能になる。
【００３７】
なお、上記の実施例３では、これら４個の発光部７のうち、外側の２個の発光部７の上に形成されるハンダ層４は、上記実施例１又は２と同様であるが、しかしながら、中央部の２個の発光部７のハンダ層４は、それぞれ、個別に形成されており、これにより、４個の半導体レーザ素子を個別に駆動することを可能にしている。
【００３８】
加えて、この実施例３では、添付の図８（Ａ）〜（Ｃ）にも示すように、サブマウント６の下面に形成されたサブマウント電極５の表面に形成されるハンダ層４と電極３との接合面積が、上記発光部７の電極３（即ち、給電部領域）の表面積よりも小さくなるようになっており、これによれば、上記実施例２と同様に、更にせん断ひずみの低減効果が得られる構造となっている。
【００３９】
更に、添付の図９は、上述したように、Wb＜Waとなるような電極とハンダの接合構造を採用した場合の効果を表す特性図（グラフ）を示しており、このグラフは、上記で示した４ビームのマルチビーム半導体レーザ装置に対し、有限要素法を用いた熱応力解析から実装後の発光部のせん断ひずみを求めたものである。有限要素方解析は公知文献（日本機械学会論文集（A 編）、 55、 515、 1652-1656. (1989).）に記載の成膜プロセスを考慮した解析を行った。
【００４０】
この図９において、横軸は上記電極３１の面積である電極面積に対するハンダ４の接合面積の比（接合面積／電極面積）を示しており、その縦軸は、実装後の発光部７のせん断歪みの相対値を示しており、Wb＝Wa（接合面積／電極面積＝１）のときのせん断ひずみの値を基準としている。この図９より、Wb/Waが約4/5＝0.8以下になると、せん断ひずみの相対値が１よりも小さくなり、せん断ひずみの低減効果が現れることがわかる。また、Wb/Waが小さくなり過ぎると放熱性が低下するため、Wb/Waの下限としては0.4程度が好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 共通電極（カソード電極）
２ 半導体層
３ 独立電極（アノード電極）
４ ハンダ
５ サブマウント電極
６ サブマウント
７ 発光部
８ 半導体レーザ素子アレイ（レーザチップ）
９ 溝部
１１ 半導体基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）
１２ 絶縁層
１３ リッジ部
１５ ｎ型クラッド層（ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層）
１６ 活性層
１７ ｐ型第１クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層）
１８ ｐ型エッチングストップ層
１９ ｐ型第２クラッド層（ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層）
２０ ｐ型コンタクト層（ｐ−ＧａＡｓコンタクト層）
２１ 半導体レーザ素子
２５ 支持部
２６ テラス部
２７ 給電部
３１ 第１の導電部
３２ 第２の導電部
３３ 発光部の電極
３４ テラス部の電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置であって、
前記マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、
一枚の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、
前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、
前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極と、そして、
前記複数の発光部が形成された領域の外側に設けられた支持部とを備えており、かつ、前記サブマウントの一方の面に、前記半導体レーザ素子アレイの前記第２導電型のアノード電極のそれぞれを、接合材を介して接続されたものにおいて、
前記接合材は良熱伝導性材料からなり、かつ、当該接合材は、前記支持部と共に、それに近接した前記第２導電型のアノード電極を覆うように形成されており、更に、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に溝部を形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載した半導体レーザ装置において、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載した半導体レーザ装置において、前記第２導電型のアノード電極と前記接合材との間における前記電極面積に対する前記接合面積の比（接合面積／電極面積）を0.8〜0.4にしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載した半導体レーザ装置において、前記第２導電型のアノード電極と接続された前記接合材の先端部が凹凸形状となっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載した半導体レーザ装置において、前記半導体層は、その内部に一次元的に配置された３個又はそれ以上の発光部を有しており、かつ、
前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に前記溝部を形成すると共に、互いに隣接する発光部との間にも溝部を形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載した半導体レーザ装置において、更に、前記一次元的に配置された４個の発光部のうちの中央部の２個の発光部に対応して前記第２導電型のアノード電極がそれぞれ形成されると共に、当該中央部の２個のアノード電極の上面には、それぞれ、前記接合材が独立して形成されており、かつ、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１】
マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイをサブマウント上に実装した半導体レーザ装置であって、
前記マルチビーム構造の半導体レーザ素子アレイは、
一枚の半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面に形成された第１導電型のカソード電極と、
前記半導体基板の第２の面上に形成され、かつ、その内部に複数の発光部を有する半導体層と、
前記複数の発光部のそれぞれの上方に形成された複数の第２導電型のアノード電極と、そして、
前記複数の発光部が形成された領域の外側に設けられた支持部とを備えており、かつ、前記サブマウントの一方の面に、前記半導体レーザ素子アレイの前記第２導電型のアノード電極のそれぞれを、接合材を介して接続されたものにおいて、
前記接合材は良熱伝導性材料からなり、かつ、当該接合材は、前記支持部と共に、それに近接した前記第２導電型のアノード電極を覆うように形成されており、更に、前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に溝部を形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載した半導体レーザ装置において、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載した半導体レーザ装置において、前記第２導電型のアノード電極と前記接合材との間における前記電極面積に対する前記接合面積の比（接合面積／電極面積）を0.8〜0.4にしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載した半導体レーザ装置において、前記第２導電型のアノード電極と接続された前記接合材の先端部が凹凸形状となっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記請求項１に記載した半導体レーザ装置において、前記半導体層は、その内部に一次元的に配置された３個又はそれ以上の発光部を有しており、かつ、
前記第２導電型のアノード電極には、前記隣接する支持部と前記発光部との間に前記溝部を形成すると共に、互いに隣接する発光部との間にも溝部を形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載した半導体レーザ装置において、更に、前記一次元的に配置された４個の発光部のうちの中央部の２個の発光部に対応して前記第２導電型のアノード電極がそれぞれ形成されると共に、当該中央部の２個のアノード電極の上面には、それぞれ、前記接合材が独立して形成されており、かつ、前記発光部の上方に形成された前記第２導電型のアノード電極の面積が、当該第２導電型のアノード電極と前記接合材との接合面積よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２４５２０７（Ｐ２０１０−２４５２０７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０７１６（Ｐ２００９−９０７１６）
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（３０１００５３７１）日本オプネクスト株式会社 (311)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月３日（２００９．４．３）
【出願人】（３０１００５３７１）日本オプネクスト株式会社 (311)
【Ｆターム（参考）】
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