２波長半導体レーザ装置及びその製造方法
【課題】半田による短絡の発生を減少させたジャンクションダウン方式の２波長半導体レーザ装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の２波長半導体レーザ装置及びその製造方法は、以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とする。（１）２波長半導体レーザ素子１４を形成する工程、（２）サブマウント２６の表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッド２７、２８を設ける工程、（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層３１、３２を形成する工程、（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層３３、３４を形成する工程、（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、（６）前記２波長半導体レーザ素子を前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極２４、２５が前記溶融した半田層上に位置するように載置する工程、（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【解決手段】本発明の２波長半導体レーザ装置及びその製造方法は、以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とする。（１）２波長半導体レーザ素子１４を形成する工程、（２）サブマウント２６の表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッド２７、２８を設ける工程、（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層３１、３２を形成する工程、（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層３３、３４を形成する工程、（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、（６）前記２波長半導体レーザ素子を前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極２４、２５が前記溶融した半田層上に位置するように載置する工程、（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２波長半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特に、２波長半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｏｗｎ）方式で搭載する際の半田による短絡の発生を減少させた２波長半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）、レコーダブルコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、更に高密度なデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）や記録型ＤＶＤ等が知られており、特に近年に至り、次世代ＤＶＤとしてブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｋ：登録商標名）やＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ：登録商標名）が開発されてきている。これらの記録媒体の記録及び再生用の光ピックアップには、光源として小型の半導体レーザ装置が慣用的に使用されている。
【０００３】
これらの用途に使用される半導体レーザ装置は、多種類の光記録媒体に対して適用できるようにするため、一つのパッケージに異なる波長のレーザ光を発振できる２波長半導体レーザ装置が多く使用されている。２波長半導体レーザ装置は、既にいくつかの形式のものが開発されており、その概略を図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は従来例の２波長半導体レーザ装置の概略正面図であり、図４は同じく概略斜視図である。
【０００４】
この２波長半導体レーザ装置５０は、例えばＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光を発振できるものであり、同一のＧａＡｓ基板５１上に、波長が６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子５２と波長が７８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子５３とが互いに分離した状態で集積化されている２波長半導体レーザ素子５４を備えている。これらＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子５２及びＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子５３の具体的な微細構造はともに本願出願前に周知（下記特許文献１及び２参照）であるので、以下では簡略化して本発明の理解のために必要な部分のみを説明することとする。
【０００５】
すなわち、２波長半導体レーザ素子５４の第１半導体レーザ素子５２においては第１発光部５５が、同じく第２半導体レーザ素子５３においては第２発光部５６が形成され、また、この２波長半導体レーザ素子５４のＧａＡｓ基板５１の裏面には共通電極５７が、第１半導体レーザ素子５２の上面には第１電極５８が、同じく第２半導体レーザ素子５３の上面には第２電極５９がそれぞれ設けられている。
【０００６】
このような構成の２波長半導体レーザ装置５０においては、第１電極５８と共通電極５７との間に電流を流すことにより第１半導体レーザ素子５２を、また、第２電極５９と共通電極５７との間に電流を流すことにより第２半導体レーザ素子５３を、それぞれ独立して駆動することができ、第１半導体レーザ素子５２を駆動することにより波長６５０ｎｍのレーザ光を、第２半導体レーザ素子５３を駆動することにより波長７８０ｎｍのレーザ光を、それぞれ発振させることができる。
【０００７】
一方、半導体レーザ素子には、発振出力の制御のために光検出器が、また、発振波長の安定化及び高出力化のためにヒートシンクないしは冷却手段が、それぞれ必要とされる。上述の２波長半導体レーザ素子５４はサブマウント６０に取付けられているが、これらの２つの半導体レーザ素子５２及び５３を独立して駆動するために、サブマウント６０の２波長半導体レーザ素子５４の固着面には電流通路となるパターンニングされた第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２が形成されている。そして、サブマウント６０の２波長半導体レーザ素子５４が取付けられる位置の後方にはフォトダイオード等の光検出器６３が設けられている。
【０００８】
２波長半導体レーザ素子５４をサブマウント６０に取付ける際には、第１半導体レーザ素子５２及び第２半導体レーザ素子５３の放熱性を良好にするために、第１発光部５５及び第２発光部５６側をサブマウント６０側に近づけて固着する、いわゆるジャンクションダウン構造がとられ、２波長半導体レーザ素子５４の接合側の第１電極５８及び第２電極５９をそれぞれサブマウント６０の第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２を合わせるようにして半田付けすることにより組立が行なわれている（下記特許文献３参照）。
【０００９】
そして、この２波長半導体レーザ素子５４が固着されたサブマウント６０を図示しない放熱板ないしはリードフレームに固着した後に、半導体レーザ素子５４の共通電極５７にワイヤー６４を、第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２にはそれぞれワイヤー６５、６６を、また、光検出器６３にはワイヤー６７を接続して図示しないリード端子と電気的に接続することにより２波長半導体レーザ装置が作製される。
【００１０】
このように、２波長半導体レーザ素子５４の接合側の第１電極５８及び第２電極５９とサブマウント６０の第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２とは半田付けによって固着されるが、この半田付けによる固着は、通常２波長半導体レーザ素子５４の第１電極５８及び第２電極５９の表面にそれぞれ高融点金属層(図示せず)を形成し、第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２の表面に半田層を形成し、次いで半田層が溶融する温度に加熱した後に高融点金属層と半田層とが接するように２波長半導体レーザ素子５４をサブマウント６０上に載置した後、冷却することにより行われている（下記特許文献３参照）。
【００１１】
しかしながら、上述のような半田付けによる２波長半導体レーザ素子の固着方法では、半田の一部が第１半導体レーザ素子５２及び第２半導体レーザ素子５３の端面をはい上がってしまうために、それぞれの半導体レーザ素子が動作不能となることがあり、また、場合によっては第１半導体レーザ素子５２と第２半導体レーザ素子５３との間で短絡が生じてしまうことがあった。
【００１２】
一方、下記特許文献４には、半導体レーザ素子の半田付けによる取り付けの際に半田のはい上がりを防止することが可能なサブマウント及び半導体装置の発明が開示されている。この下記特許文献４に開示されているサブマウント及び半導体装置の発明を図５及び図６を用いて説明する。なお、図５は下記特許文献４に開示されている半導体装置の製造方法を説明するための断面概略図であり、図６は得られた半導体装置の断面概略図である。
【００１３】
図５に示すように、レーザ素子８２を搭載するためのサブマウント８３は、窒化アルミニウム等の基板８４、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜８５、Ａｕ膜８６、高融点金属からなる半田バリア層８７及び半田層８８を備えている。この例では、半田バリア層８７の幅Ｗ０よりも半田層８８の幅Ｗ１の方が広くなるように、半田層８８は半田バリア層８７を覆うように形成されるとともに、半田バリア層８７の端面の少なくとも一部から外側に延在する端部８９を有し、端部８９がＡｕ膜８６の上部表面と接触するようになされている。
【００１４】
サブマウント８３に搭載されるべきレーザ素子８２の幅Ｗ２は半田層８８の幅Ｗ１よりも大きくなっていてもよいし、小さくなっていてもよい。電極層であるＡｕ膜８６の幅は、レーザ素子８２接合時の半田層８８の横方向への流動を促進するために、半田層８８の幅Ｗ１及びレーザ素子８２の幅Ｗ２よりも大きくなっている。
【００１５】
図５に示したようなサブマウント８３を準備した後、サブマウント８３の半田層８８を加熱・溶融した状態でレーザ素子８２を矢印９０に示すように所定の位置に搭載することによってダイボンド工程を実施し、その後、半田層８８を冷却して凝固させると、半田層８８によってレーザ素子８２がサブマウント８３上に接着固定されるが、このとき、溶融した半田層８８の端部８９がＡｕ膜８６の上部表面と接触しているため、溶融した半田層８８がレーザ素子８２の端面にはい上がることなく、Ａｕ膜８６の上部表面上において横方向に広がるように流動する。この結果、図６に示したように、レーザ素子８２の側壁面上に半田層８８の端面にはい上がることを防止でき、レーザ素子８２におけるレーザ光の発振を確実に行うことが可能な半導体装置８１を得ることができるというものである。
【特許文献１】特開平１１−１８６６５１号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］〜［００２３］、図１）
【特許文献２】特開２００２−３２９９３４号公報（特許請求の範囲、図１、図４）
【特許文献３】特許第２６２２０２９号公報（特許請求の範囲、２頁左欄２４〜３８行、３頁左欄１２行〜第４頁左欄２１行、第２図〜第５図）
【特許文献４】特開２００２−３５９４２５号公報（特許請求の範囲、段落［００３１］〜［００５５］、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のように、上記特許文献４に開示されているサブマウント及び半導体装置の発明によれば、半田バリア層８７の表面を覆う半田層８８をその端部８９がＡｕ膜８６と接するようにしているので、半田層８８とＡｕ膜８６との間の濡れ性が良好であるため、半田層８８の溶融時にＡｕ膜８６側に流動し、半田層８８がレーザ素子８２側にはい上がることが防止されるという良好な効果を奏する。
【００１７】
しかしながら、近年、２波長半導体レーザ素子の小型化の目的から、２つの半導体レーザ素子間の距離を４０〜１００μｍと極めて短くすることが要望されている。このような２つの半導体レーザ素子間距離が短い２波長半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式によってサブマウントに固着すると、上記特許文献４に開示されている方法を採用しても、依然として２つの半導体レーザ素子間に短絡が見られた。
【００１８】
この場合の短絡状態を示す概略正面図は、図７に示すとおりであった。すなわち、サブマウントを形成する窒化アルミニウム等の基板１０４の表面にはＴｉ／Ｐｔ積層膜１０５、１０６、Ａｕ膜１０７、１０８、半田バリア層１０９、１１０、及び、半田層１１１、１１２が順次設けられており、半田層１１１、１１２が溶融された状態で２波長半導体レーザ素子１０１のそれぞれの電極１０２、１０３がこれらの半田層１１１、１１２上に載置され、２波長半導体レーザ素子１０１が矢印１１３の方向に押圧され、半田層１１１、１１２が冷却されて２波長半導体レーザ素子１０１がサブマウントの基板１０４上に固着される。
【００１９】
その際、サブマウントの基板１０４の２波長半導体レーザ素子１０１の両側端側は、スペースに余裕があるので、Ａｕ膜１０７、１０８が広く設けられているため、溶融している半田は速やかにＡｕ膜１０７、１０８上に広がる。しかしながら、２波長半導体レーザ素子１０１の中央部は、２つの半導体レーザ素子間距離が約４０〜１００μｍと短いため、十分な面積のＡｕ膜１０７、１０８を配置することができない。
【００２０】
従って、半田層１１１、１１２が溶融しているときに２波長半導体レーザ素子を図７の矢印１１３方向に押圧すると、２波長半導体レーザ素子１０１の中央側の溶融した半田は、Ａｕ膜１０７ないし１０８と十分に接触することができないので、２波長半導体レーザ素子１０１の中央側へ膨れ出して膨大部１１４を形成することがある。この半田の膨大部１１４によって、２波長半導体レーザ素子の２つの半導体レーザ素子が短絡されてしまうわけである。
【００２１】
発明者等はこのような２波長半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式によってサブマウントに固着する際に、２つの半導体レーザ素子間の短絡が生じ難い構成を得るべく種々検討を重ねた結果、半田バリア層の表面に設ける半田層として、図５に示すように半導体バリア膜の表面全体に設けることなく、２波長半導体レーザ素子の中央側、すなわち、２つの半田バリア層の互いに対向する側面側には半田層を設けないようにすると、半田の膨大部が形成されることがなくなり、２つの半導体レーザ素子間の短絡が大幅に減少することを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００２２】
すわち、本発明は、２波長半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン方式で搭載する際の半田による短絡の発生を減少させた２波長半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子と、サブマウントと、を備え、前記サブマウントの表面には互いに電気的に分離された２つの電極パッドが設けられ、前記２つの半導体レーザ素子のそれぞれの電極はジャンクションダウン方式により前記２つの電極パッドに電気的に接続されている２波長半導体レーザ装置において、前記サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、前記半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられ、前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極は前記半田層を介して前記サブマウントに固定されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置において、前記電極パッドの表面はＡｕ層又はＡｕ合金層からなることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離は４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
更に、上記第２の目的を達成するため、本発明のジャンクションダウン方式の２波長半導体レーザ装置の製造方法は、以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とする。
（１）それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子を形成する工程、
（２）サブマウントの表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッドを設ける工程、
（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層を形成する工程、
（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層を形成する工程、
（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、
（６）前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が前記溶融した半田層上に位置するように前記２波長半導体レーザ素子を載置する工程、
（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【００２７】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置の製造方法において、前記（２）の工程において、電極パッドの表面に更にＡｕ層又はＡｕ合金層を設けることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置の製造方法において、前記（１）の工程において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は上記のような構成を備えることにより以下のような優れた効果を奏する。すなわち、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、この半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられているため、半田バリア層の互いに対向する側面側には半田層が形成されていない。したがって、半田層を溶融して２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が溶融した半田層上に位置するように２波長半導体レーザ素子を載置しても、２つの半田バリア層の互いに対向する側面側に半田がはみ出すことがなくなるため、従来例のように半田の膨大部が形成されることがなくなり、２波長半導体レーザ素子の２つの半導体レーザ素子同士が短絡することが非常に少なくなる。
【００３０】
また、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、電極パッドの表面は半田層と濡れ性がよいＡｕ層又はＡｕ合金層からなるため、半田バリア層の表面に形成した半田層が溶融しても、この溶融した半田層はＡｕ層又はＡｕ合金層側に移動し易くなる。したがって、溶融した半田層が２波長半導体レーザ素子の端面側をはい上がることがなくなるので、レーザ光の発振を確実に行うことができる２波長半導体レーザ装置が得られる。
【００３１】
また、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下と短くしても２つの半導体レーザ素子が短絡を起こし難いので、小型の２波長半導体レーザ装置が得られる。２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ未満としても一応２つの半導体レーザ素子間の短絡が少ない２波長半導体レーザ装置が得られるが、この間隔がより短くなるとより短絡が起こり易くなる。また、２つの半導体レーザ素子間の距離を１００μｍを越えるものとすると、得られる半導体レーザ装置が大型化するし、また、従来例のものと比して特に優れた効果を奏するとは認められなくなるので、好ましくない。
【００３２】
更に、本発明の２波長半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記の効果を奏する２波長半導体レーザ装置を容易に製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は２波長半導体レーザ素子をマウントに半田付けする前の状態を示す概略正面図であり、図２は得られた２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。なお、以下に示す実施例は本発明の技術思想を具体化するための２波長半導体レーザ装置を例示するものであって、本発明をこの実施例の２波長半導体レーザ装置に特定することを意図するものではなく、特許請求範囲に記載された技術的範囲に含まれるものに等しく適用し得るものである
【実施例】
【００３４】
この実施例で作成した２波長半導体レーザ装置１０は、例えばＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光を発振できるものであり、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、波長が６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２と波長が７８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３とが互いに分離した状態で集積化されている２波長半導体レーザ素子１４を備えている。
【００３５】
これらＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２及びＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３の構成は、上述した従来例のものと同様であるが、その具体的な微細構造は以下のとおりである。
【００３６】
すなわち、２波長半導体レーザ素子１４のＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２においては、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層１５及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層１６の間に単一量子井戸（ＳＱＷ）構造ないしは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含む第１接合層１７が形成され、この第１接合層の一部に第１発光部１８が形成されている。同様に、ＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３においては、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層１９及びｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層２０の間に前記第１接合層１７と同様の構成の第２接合層２１が形成され、この第２接合層２１の一部に第２発光部２２が形成されている。
【００３７】
そして、この２波長半導体レーザ素子１４のｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面には共通電極２３が、第１半導体レーザ素子１２の上面には第１電極２４が、また、第２半導体レーザ素子１３の上面には第２電極２５がそれぞれ設けられている。
【００３８】
このような構成の２波長半導体レーザ素子１４においては、第１電極２４と共通電極２３との間に電流を流すことによりＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２を、また、第２電極２５と共通電極２３との間に電流を流すことによりＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３を、それぞれ独立して駆動することができ、第１半導体レーザ素子１２を駆動することにより波長６５０ｎｍのレーザ光を、第２半導体レーザ素子１３を駆動することにより波長７８０ｎｍのレーザ光を、それぞれ発振させることができる。
【００３９】
この２波長半導体レーザ素子１４をジャンクションダウン方式に取り付けるためのサブマウント２６としては一般には電気絶縁性及び熱伝導率が良好なＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等が採用される。その他に、熱伝導性が良好な半導体材料、例えばＳｉや、金属材料、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、これらの金属の合金などが使用されるが、これらの半導体材料や金属等を使用する場合には、表面に電気絶縁性を付与するために上述のＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等の被膜を形成する。
【００４０】
このサブマウント２６の２波長半導体レーザ素子１４の固着面には電流通路となるパターンニングされた例えばＴｉ／Ｐｔの２層膜からなる第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８が形成されている。このうち、Ｔｉ層はサブマウント２６との間の密着性が良な層であり、サブマウント２６の形成材料に応じて適宜選択できる。そして、Ｐｔ層は拡散防止層としての機能を有している。
【００４１】
更に、このＴｉ／Ｐｔの２層膜からなる第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８の表面には、電気抵抗が小さく、半田との濡れ性が良好なＡｕ層２９、３０が形成されている。このＡｕ層２９、３０としては、Ａｕ金属単独だけでなく、Ａｕを含む合金も使用し得る。
【００４２】
更に、Ａｕ層２９、３０の表面には、２波長半導体レーザ素子１４の第１電極２４及び第２電極２５と対向する位置に、高融点金属層からなる半田バリア層３１、３２が形成される。この半田バリア層３１、３２は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ等の金属ないし合金を使用し得る。なお、半田バリア層３１、３２の大きさ及び形成位置は、Ａｕ層２９、３０の面積よりも小さくし、平面視において少なくとも半田バリア層３１、３２が対向する側のＡｕ層２９、３０の形成領域が小さくなるようにし、また、第１電極２４及び第２電極２５の大きさとの関係においては両者共に同程度の大きさであればよい。
【００４３】
そして、この実施例においては、この半田バリア層３１、３２の表面に、半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて、半田層３３、３４が形成される。本発明においては、この半田層３３、３４を半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて設けることは必須であり、この条件を満たしている限りは半田バリア層３１、３２の互いに対向する側の上面の一部に半田層が設けられていなくてもよい。なお、この半田層３３、３４形成材料としては信頼性及び寿命の点からＡｕＳｎ系半田が使用される。
【００４４】
また、これらの第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８、Ａｕ層２９、３０、半田バリア層３１、３２、及び、半田層３３、３４は、それぞれ従来例と同様の方法で形成することができ、またそれらの厚さも従来例のものと同様でよい。例えば、これらの製造方法としては、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等を採用でき、また、第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８の厚さは０．０１μｍ〜１．０μｍであり、Ａｕ層２９、３０の厚さは０．１μｍ〜１０μｍであり、半田バリア層３１、３２の厚さは０．０１μｍ〜１．５μｍであり、更に、半田層３３、３４の厚さは０．１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００４５】
図１に示したようなサブマウント２６を準備した後、サブマウント２６の半田層３３、３４を加熱・溶融させた状態で２波長半導体レーザ素子１４を矢印３５に示すように所定の位置に載置し、所定の圧力で押圧することによってダイボンド工程を実施し、その後、半田層３３、３４を冷却して凝固させると、半田層３３、３４によって２波長半導体レーザ素子１４がサブマウント２６上に接着固定される。
【００４６】
このとき、半田バリア層３１、３２の表面には半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて半田層３３、３４が形成されているから、溶融した半田層３３、３４は、半田層３３、３４とＡｕ層２９、３０との間の濡れ性が良好であるため、半田バリア層３１、３２が互いに対向する面とは反対側の側面Ａｕ層２９、３０上に広がり、それに伴って半田バリア層３１、３２の上面に存在していた溶融した半田層３３、３４も半田バリア層３１、３２が互いに対向する面とは反対側に広がる状態となる。
【００４７】
そのため、溶融した半田層３３、３４は半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面にはみ出すことがなくなるので、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３間の短絡の恐れは非常に小さくなる。加えて、溶融した半田層３３、３４は、Ａｕ層２９、３０の上部表面上において横方向に広がるように流動するため、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３の側壁面上にはい上がることを防止でき、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３におけるレーザ光の発振を確実に行うことが可能な２波長半導体レーザ装置１０が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】２波長半導体レーザ素子をマウントに半田付けする前の状態を示す概略正面図である。
【図２】得られた２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。
【図３】従来例の２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。
【図４】従来例の２波長半導体レーザ装置の概略斜視図である。
【図５】従来例の半導体装置の製造方法を説明するための断面概略図である。
【図６】得られた従来例の半導体装置の断面概略図である。
【図７】従来の２波長半導体レーザ装置の短絡状態を示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ２波長半導体レーザ装置
１１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１２ 第１半導体レーザ素子
１３ 第２半導体レーザ素子
１４ ２波長半導体レーザ素子
１５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層
１６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層
１７ 第１接合層
１８ 第１発光部
１９ ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層
２０ ｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層
２１ 第２接合層
２２ 第２発光部
２３ 共通電極
２４ 第１電極
２５ 第２電極
２６ サブマウント
２７ 第１電極パッド
２８ 第２電極パッド
２９、３０ Ａｕ層
３１、３２ 半田バリア層
３３、３４ 半田層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２波長半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特に、２波長半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｄｏｗｎ）方式で搭載する際の半田による短絡の発生を減少させた２波長半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）、レコーダブルコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、更に高密度なデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）や記録型ＤＶＤ等が知られており、特に近年に至り、次世代ＤＶＤとしてブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｋ：登録商標名）やＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ：登録商標名）が開発されてきている。これらの記録媒体の記録及び再生用の光ピックアップには、光源として小型の半導体レーザ装置が慣用的に使用されている。
【０００３】
これらの用途に使用される半導体レーザ装置は、多種類の光記録媒体に対して適用できるようにするため、一つのパッケージに異なる波長のレーザ光を発振できる２波長半導体レーザ装置が多く使用されている。２波長半導体レーザ装置は、既にいくつかの形式のものが開発されており、その概略を図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は従来例の２波長半導体レーザ装置の概略正面図であり、図４は同じく概略斜視図である。
【０００４】
この２波長半導体レーザ装置５０は、例えばＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光を発振できるものであり、同一のＧａＡｓ基板５１上に、波長が６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子５２と波長が７８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子５３とが互いに分離した状態で集積化されている２波長半導体レーザ素子５４を備えている。これらＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子５２及びＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子５３の具体的な微細構造はともに本願出願前に周知（下記特許文献１及び２参照）であるので、以下では簡略化して本発明の理解のために必要な部分のみを説明することとする。
【０００５】
すなわち、２波長半導体レーザ素子５４の第１半導体レーザ素子５２においては第１発光部５５が、同じく第２半導体レーザ素子５３においては第２発光部５６が形成され、また、この２波長半導体レーザ素子５４のＧａＡｓ基板５１の裏面には共通電極５７が、第１半導体レーザ素子５２の上面には第１電極５８が、同じく第２半導体レーザ素子５３の上面には第２電極５９がそれぞれ設けられている。
【０００６】
このような構成の２波長半導体レーザ装置５０においては、第１電極５８と共通電極５７との間に電流を流すことにより第１半導体レーザ素子５２を、また、第２電極５９と共通電極５７との間に電流を流すことにより第２半導体レーザ素子５３を、それぞれ独立して駆動することができ、第１半導体レーザ素子５２を駆動することにより波長６５０ｎｍのレーザ光を、第２半導体レーザ素子５３を駆動することにより波長７８０ｎｍのレーザ光を、それぞれ発振させることができる。
【０００７】
一方、半導体レーザ素子には、発振出力の制御のために光検出器が、また、発振波長の安定化及び高出力化のためにヒートシンクないしは冷却手段が、それぞれ必要とされる。上述の２波長半導体レーザ素子５４はサブマウント６０に取付けられているが、これらの２つの半導体レーザ素子５２及び５３を独立して駆動するために、サブマウント６０の２波長半導体レーザ素子５４の固着面には電流通路となるパターンニングされた第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２が形成されている。そして、サブマウント６０の２波長半導体レーザ素子５４が取付けられる位置の後方にはフォトダイオード等の光検出器６３が設けられている。
【０００８】
２波長半導体レーザ素子５４をサブマウント６０に取付ける際には、第１半導体レーザ素子５２及び第２半導体レーザ素子５３の放熱性を良好にするために、第１発光部５５及び第２発光部５６側をサブマウント６０側に近づけて固着する、いわゆるジャンクションダウン構造がとられ、２波長半導体レーザ素子５４の接合側の第１電極５８及び第２電極５９をそれぞれサブマウント６０の第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２を合わせるようにして半田付けすることにより組立が行なわれている（下記特許文献３参照）。
【０００９】
そして、この２波長半導体レーザ素子５４が固着されたサブマウント６０を図示しない放熱板ないしはリードフレームに固着した後に、半導体レーザ素子５４の共通電極５７にワイヤー６４を、第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２にはそれぞれワイヤー６５、６６を、また、光検出器６３にはワイヤー６７を接続して図示しないリード端子と電気的に接続することにより２波長半導体レーザ装置が作製される。
【００１０】
このように、２波長半導体レーザ素子５４の接合側の第１電極５８及び第２電極５９とサブマウント６０の第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２とは半田付けによって固着されるが、この半田付けによる固着は、通常２波長半導体レーザ素子５４の第１電極５８及び第２電極５９の表面にそれぞれ高融点金属層(図示せず)を形成し、第１電極パッド６１及び第２電極パッド６２の表面に半田層を形成し、次いで半田層が溶融する温度に加熱した後に高融点金属層と半田層とが接するように２波長半導体レーザ素子５４をサブマウント６０上に載置した後、冷却することにより行われている（下記特許文献３参照）。
【００１１】
しかしながら、上述のような半田付けによる２波長半導体レーザ素子の固着方法では、半田の一部が第１半導体レーザ素子５２及び第２半導体レーザ素子５３の端面をはい上がってしまうために、それぞれの半導体レーザ素子が動作不能となることがあり、また、場合によっては第１半導体レーザ素子５２と第２半導体レーザ素子５３との間で短絡が生じてしまうことがあった。
【００１２】
一方、下記特許文献４には、半導体レーザ素子の半田付けによる取り付けの際に半田のはい上がりを防止することが可能なサブマウント及び半導体装置の発明が開示されている。この下記特許文献４に開示されているサブマウント及び半導体装置の発明を図５及び図６を用いて説明する。なお、図５は下記特許文献４に開示されている半導体装置の製造方法を説明するための断面概略図であり、図６は得られた半導体装置の断面概略図である。
【００１３】
図５に示すように、レーザ素子８２を搭載するためのサブマウント８３は、窒化アルミニウム等の基板８４、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜８５、Ａｕ膜８６、高融点金属からなる半田バリア層８７及び半田層８８を備えている。この例では、半田バリア層８７の幅Ｗ０よりも半田層８８の幅Ｗ１の方が広くなるように、半田層８８は半田バリア層８７を覆うように形成されるとともに、半田バリア層８７の端面の少なくとも一部から外側に延在する端部８９を有し、端部８９がＡｕ膜８６の上部表面と接触するようになされている。
【００１４】
サブマウント８３に搭載されるべきレーザ素子８２の幅Ｗ２は半田層８８の幅Ｗ１よりも大きくなっていてもよいし、小さくなっていてもよい。電極層であるＡｕ膜８６の幅は、レーザ素子８２接合時の半田層８８の横方向への流動を促進するために、半田層８８の幅Ｗ１及びレーザ素子８２の幅Ｗ２よりも大きくなっている。
【００１５】
図５に示したようなサブマウント８３を準備した後、サブマウント８３の半田層８８を加熱・溶融した状態でレーザ素子８２を矢印９０に示すように所定の位置に搭載することによってダイボンド工程を実施し、その後、半田層８８を冷却して凝固させると、半田層８８によってレーザ素子８２がサブマウント８３上に接着固定されるが、このとき、溶融した半田層８８の端部８９がＡｕ膜８６の上部表面と接触しているため、溶融した半田層８８がレーザ素子８２の端面にはい上がることなく、Ａｕ膜８６の上部表面上において横方向に広がるように流動する。この結果、図６に示したように、レーザ素子８２の側壁面上に半田層８８の端面にはい上がることを防止でき、レーザ素子８２におけるレーザ光の発振を確実に行うことが可能な半導体装置８１を得ることができるというものである。
【特許文献１】特開平１１−１８６６５１号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］〜［００２３］、図１）
【特許文献２】特開２００２−３２９９３４号公報（特許請求の範囲、図１、図４）
【特許文献３】特許第２６２２０２９号公報（特許請求の範囲、２頁左欄２４〜３８行、３頁左欄１２行〜第４頁左欄２１行、第２図〜第５図）
【特許文献４】特開２００２−３５９４２５号公報（特許請求の範囲、段落［００３１］〜［００５５］、図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のように、上記特許文献４に開示されているサブマウント及び半導体装置の発明によれば、半田バリア層８７の表面を覆う半田層８８をその端部８９がＡｕ膜８６と接するようにしているので、半田層８８とＡｕ膜８６との間の濡れ性が良好であるため、半田層８８の溶融時にＡｕ膜８６側に流動し、半田層８８がレーザ素子８２側にはい上がることが防止されるという良好な効果を奏する。
【００１７】
しかしながら、近年、２波長半導体レーザ素子の小型化の目的から、２つの半導体レーザ素子間の距離を４０〜１００μｍと極めて短くすることが要望されている。このような２つの半導体レーザ素子間距離が短い２波長半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式によってサブマウントに固着すると、上記特許文献４に開示されている方法を採用しても、依然として２つの半導体レーザ素子間に短絡が見られた。
【００１８】
この場合の短絡状態を示す概略正面図は、図７に示すとおりであった。すなわち、サブマウントを形成する窒化アルミニウム等の基板１０４の表面にはＴｉ／Ｐｔ積層膜１０５、１０６、Ａｕ膜１０７、１０８、半田バリア層１０９、１１０、及び、半田層１１１、１１２が順次設けられており、半田層１１１、１１２が溶融された状態で２波長半導体レーザ素子１０１のそれぞれの電極１０２、１０３がこれらの半田層１１１、１１２上に載置され、２波長半導体レーザ素子１０１が矢印１１３の方向に押圧され、半田層１１１、１１２が冷却されて２波長半導体レーザ素子１０１がサブマウントの基板１０４上に固着される。
【００１９】
その際、サブマウントの基板１０４の２波長半導体レーザ素子１０１の両側端側は、スペースに余裕があるので、Ａｕ膜１０７、１０８が広く設けられているため、溶融している半田は速やかにＡｕ膜１０７、１０８上に広がる。しかしながら、２波長半導体レーザ素子１０１の中央部は、２つの半導体レーザ素子間距離が約４０〜１００μｍと短いため、十分な面積のＡｕ膜１０７、１０８を配置することができない。
【００２０】
従って、半田層１１１、１１２が溶融しているときに２波長半導体レーザ素子を図７の矢印１１３方向に押圧すると、２波長半導体レーザ素子１０１の中央側の溶融した半田は、Ａｕ膜１０７ないし１０８と十分に接触することができないので、２波長半導体レーザ素子１０１の中央側へ膨れ出して膨大部１１４を形成することがある。この半田の膨大部１１４によって、２波長半導体レーザ素子の２つの半導体レーザ素子が短絡されてしまうわけである。
【００２１】
発明者等はこのような２波長半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式によってサブマウントに固着する際に、２つの半導体レーザ素子間の短絡が生じ難い構成を得るべく種々検討を重ねた結果、半田バリア層の表面に設ける半田層として、図５に示すように半導体バリア膜の表面全体に設けることなく、２波長半導体レーザ素子の中央側、すなわち、２つの半田バリア層の互いに対向する側面側には半田層を設けないようにすると、半田の膨大部が形成されることがなくなり、２つの半導体レーザ素子間の短絡が大幅に減少することを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００２２】
すわち、本発明は、２波長半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン方式で搭載する際の半田による短絡の発生を減少させた２波長半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子と、サブマウントと、を備え、前記サブマウントの表面には互いに電気的に分離された２つの電極パッドが設けられ、前記２つの半導体レーザ素子のそれぞれの電極はジャンクションダウン方式により前記２つの電極パッドに電気的に接続されている２波長半導体レーザ装置において、前記サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、前記半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられ、前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極は前記半田層を介して前記サブマウントに固定されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置において、前記電極パッドの表面はＡｕ層又はＡｕ合金層からなることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離は４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２６】
更に、上記第２の目的を達成するため、本発明のジャンクションダウン方式の２波長半導体レーザ装置の製造方法は、以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とする。
（１）それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子を形成する工程、
（２）サブマウントの表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッドを設ける工程、
（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層を形成する工程、
（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層を形成する工程、
（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、
（６）前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が前記溶融した半田層上に位置するように前記２波長半導体レーザ素子を載置する工程、
（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【００２７】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置の製造方法において、前記（２）の工程において、電極パッドの表面に更にＡｕ層又はＡｕ合金層を設けることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、上記２波長半導体レーザ装置の製造方法において、前記（１）の工程において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は上記のような構成を備えることにより以下のような優れた効果を奏する。すなわち、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、この半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられているため、半田バリア層の互いに対向する側面側には半田層が形成されていない。したがって、半田層を溶融して２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が溶融した半田層上に位置するように２波長半導体レーザ素子を載置しても、２つの半田バリア層の互いに対向する側面側に半田がはみ出すことがなくなるため、従来例のように半田の膨大部が形成されることがなくなり、２波長半導体レーザ素子の２つの半導体レーザ素子同士が短絡することが非常に少なくなる。
【００３０】
また、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、電極パッドの表面は半田層と濡れ性がよいＡｕ層又はＡｕ合金層からなるため、半田バリア層の表面に形成した半田層が溶融しても、この溶融した半田層はＡｕ層又はＡｕ合金層側に移動し易くなる。したがって、溶融した半田層が２波長半導体レーザ素子の端面側をはい上がることがなくなるので、レーザ光の発振を確実に行うことができる２波長半導体レーザ装置が得られる。
【００３１】
また、本発明の２波長半導体レーザ装置によれば、２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下と短くしても２つの半導体レーザ素子が短絡を起こし難いので、小型の２波長半導体レーザ装置が得られる。２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ未満としても一応２つの半導体レーザ素子間の短絡が少ない２波長半導体レーザ装置が得られるが、この間隔がより短くなるとより短絡が起こり易くなる。また、２つの半導体レーザ素子間の距離を１００μｍを越えるものとすると、得られる半導体レーザ装置が大型化するし、また、従来例のものと比して特に優れた効果を奏するとは認められなくなるので、好ましくない。
【００３２】
更に、本発明の２波長半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記の効果を奏する２波長半導体レーザ装置を容易に製造することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は２波長半導体レーザ素子をマウントに半田付けする前の状態を示す概略正面図であり、図２は得られた２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。なお、以下に示す実施例は本発明の技術思想を具体化するための２波長半導体レーザ装置を例示するものであって、本発明をこの実施例の２波長半導体レーザ装置に特定することを意図するものではなく、特許請求範囲に記載された技術的範囲に含まれるものに等しく適用し得るものである
【実施例】
【００３４】
この実施例で作成した２波長半導体レーザ装置１０は、例えばＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の７８０ｎｍのレーザ光を発振できるものであり、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、波長が６５０ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２と波長が７８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３とが互いに分離した状態で集積化されている２波長半導体レーザ素子１４を備えている。
【００３５】
これらＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２及びＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３の構成は、上述した従来例のものと同様であるが、その具体的な微細構造は以下のとおりである。
【００３６】
すなわち、２波長半導体レーザ素子１４のＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２においては、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層１５及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層１６の間に単一量子井戸（ＳＱＷ）構造ないしは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含む第１接合層１７が形成され、この第１接合層の一部に第１発光部１８が形成されている。同様に、ＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３においては、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層１９及びｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層２０の間に前記第１接合層１７と同様の構成の第２接合層２１が形成され、この第２接合層２１の一部に第２発光部２２が形成されている。
【００３７】
そして、この２波長半導体レーザ素子１４のｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面には共通電極２３が、第１半導体レーザ素子１２の上面には第１電極２４が、また、第２半導体レーザ素子１３の上面には第２電極２５がそれぞれ設けられている。
【００３８】
このような構成の２波長半導体レーザ素子１４においては、第１電極２４と共通電極２３との間に電流を流すことによりＡｌＧａＩｎＰ系第１半導体レーザ素子１２を、また、第２電極２５と共通電極２３との間に電流を流すことによりＡｌＧａＡｓ系第２半導体レーザ素子１３を、それぞれ独立して駆動することができ、第１半導体レーザ素子１２を駆動することにより波長６５０ｎｍのレーザ光を、第２半導体レーザ素子１３を駆動することにより波長７８０ｎｍのレーザ光を、それぞれ発振させることができる。
【００３９】
この２波長半導体レーザ素子１４をジャンクションダウン方式に取り付けるためのサブマウント２６としては一般には電気絶縁性及び熱伝導率が良好なＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等が採用される。その他に、熱伝導性が良好な半導体材料、例えばＳｉや、金属材料、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、これらの金属の合金などが使用されるが、これらの半導体材料や金属等を使用する場合には、表面に電気絶縁性を付与するために上述のＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等の被膜を形成する。
【００４０】
このサブマウント２６の２波長半導体レーザ素子１４の固着面には電流通路となるパターンニングされた例えばＴｉ／Ｐｔの２層膜からなる第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８が形成されている。このうち、Ｔｉ層はサブマウント２６との間の密着性が良な層であり、サブマウント２６の形成材料に応じて適宜選択できる。そして、Ｐｔ層は拡散防止層としての機能を有している。
【００４１】
更に、このＴｉ／Ｐｔの２層膜からなる第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８の表面には、電気抵抗が小さく、半田との濡れ性が良好なＡｕ層２９、３０が形成されている。このＡｕ層２９、３０としては、Ａｕ金属単独だけでなく、Ａｕを含む合金も使用し得る。
【００４２】
更に、Ａｕ層２９、３０の表面には、２波長半導体レーザ素子１４の第１電極２４及び第２電極２５と対向する位置に、高融点金属層からなる半田バリア層３１、３２が形成される。この半田バリア層３１、３２は、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｒ等の金属ないし合金を使用し得る。なお、半田バリア層３１、３２の大きさ及び形成位置は、Ａｕ層２９、３０の面積よりも小さくし、平面視において少なくとも半田バリア層３１、３２が対向する側のＡｕ層２９、３０の形成領域が小さくなるようにし、また、第１電極２４及び第２電極２５の大きさとの関係においては両者共に同程度の大きさであればよい。
【００４３】
そして、この実施例においては、この半田バリア層３１、３２の表面に、半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて、半田層３３、３４が形成される。本発明においては、この半田層３３、３４を半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて設けることは必須であり、この条件を満たしている限りは半田バリア層３１、３２の互いに対向する側の上面の一部に半田層が設けられていなくてもよい。なお、この半田層３３、３４形成材料としては信頼性及び寿命の点からＡｕＳｎ系半田が使用される。
【００４４】
また、これらの第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８、Ａｕ層２９、３０、半田バリア層３１、３２、及び、半田層３３、３４は、それぞれ従来例と同様の方法で形成することができ、またそれらの厚さも従来例のものと同様でよい。例えば、これらの製造方法としては、蒸着法、スパッタリング法、メッキ法等を採用でき、また、第１電極パッド２７及び第２電極パッド２８の厚さは０．０１μｍ〜１．０μｍであり、Ａｕ層２９、３０の厚さは０．１μｍ〜１０μｍであり、半田バリア層３１、３２の厚さは０．０１μｍ〜１．５μｍであり、更に、半田層３３、３４の厚さは０．１μｍ〜１０μｍとすることができる。
【００４５】
図１に示したようなサブマウント２６を準備した後、サブマウント２６の半田層３３、３４を加熱・溶融させた状態で２波長半導体レーザ素子１４を矢印３５に示すように所定の位置に載置し、所定の圧力で押圧することによってダイボンド工程を実施し、その後、半田層３３、３４を冷却して凝固させると、半田層３３、３４によって２波長半導体レーザ素子１４がサブマウント２６上に接着固定される。
【００４６】
このとき、半田バリア層３１、３２の表面には半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面を除いて半田層３３、３４が形成されているから、溶融した半田層３３、３４は、半田層３３、３４とＡｕ層２９、３０との間の濡れ性が良好であるため、半田バリア層３１、３２が互いに対向する面とは反対側の側面Ａｕ層２９、３０上に広がり、それに伴って半田バリア層３１、３２の上面に存在していた溶融した半田層３３、３４も半田バリア層３１、３２が互いに対向する面とは反対側に広がる状態となる。
【００４７】
そのため、溶融した半田層３３、３４は半田バリア層３１、３２が互いに対向する側の側面にはみ出すことがなくなるので、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３間の短絡の恐れは非常に小さくなる。加えて、溶融した半田層３３、３４は、Ａｕ層２９、３０の上部表面上において横方向に広がるように流動するため、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３の側壁面上にはい上がることを防止でき、第１半導体レーザ素子１２及び第２半導体レーザ素子１３におけるレーザ光の発振を確実に行うことが可能な２波長半導体レーザ装置１０が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】２波長半導体レーザ素子をマウントに半田付けする前の状態を示す概略正面図である。
【図２】得られた２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。
【図３】従来例の２波長半導体レーザ装置の概略正面図である。
【図４】従来例の２波長半導体レーザ装置の概略斜視図である。
【図５】従来例の半導体装置の製造方法を説明するための断面概略図である。
【図６】得られた従来例の半導体装置の断面概略図である。
【図７】従来の２波長半導体レーザ装置の短絡状態を示す概略正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ ２波長半導体レーザ装置
１１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１２ 第１半導体レーザ素子
１３ 第２半導体レーザ素子
１４ ２波長半導体レーザ素子
１５ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層
１６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層
１７ 第１接合層
１８ 第１発光部
１９ ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層
２０ ｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層
２１ 第２接合層
２２ 第２発光部
２３ 共通電極
２４ 第１電極
２５ 第２電極
２６ サブマウント
２７ 第１電極パッド
２８ 第２電極パッド
２９、３０ Ａｕ層
３１、３２ 半田バリア層
３３、３４ 半田層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子と、サブマウントと、を備え、前記サブマウントの表面には互いに電気的に分離された２つの電極パッドが設けられ、前記２つの半導体レーザ素子のそれぞれの電極はジャンクションダウン方式により前記２つの電極パッドに電気的に接続されている２波長半導体レーザ装置において、
前記サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、
前記半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられ、
前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極は前記半田層を介して前記サブマウントに固定されていることを特徴とする２波長半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記電極パッドの表面はＡｕ層又はＡｕ合金層からなることを特徴とする請求項１に記載の２波長半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記２つの半導体レーザ素子間の距離は４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の２波長半導体レーザ装置。
【請求項４】
以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とするジャンクションダウン方式の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
（１）それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子を形成する工程、
（２）サブマウントの表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッドを設ける工程、
（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層を形成する工程、
（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層を形成する工程、
（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、
（６）前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が前記溶融した半田層上に位置するように前記２波長半導体レーザ素子を載置する工程、
（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【請求項５】
前記（２）の工程において、電極パッドの表面に更にＡｕ層又はＡｕ合金層を設けることを特徴とする請求項４に記載の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記（１）の工程において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下としたことを特徴とする請求項４又は５に記載の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１】
それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子と、サブマウントと、を備え、前記サブマウントの表面には互いに電気的に分離された２つの電極パッドが設けられ、前記２つの半導体レーザ素子のそれぞれの電極はジャンクションダウン方式により前記２つの電極パッドに電気的に接続されている２波長半導体レーザ装置において、
前記サブマウントの２つの電極パッドの表面にはそれぞれ半田バリア層が設けられ、
前記半田バリア層は互いに対向する側面側を除いて半田層が設けられ、
前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極は前記半田層を介して前記サブマウントに固定されていることを特徴とする２波長半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記電極パッドの表面はＡｕ層又はＡｕ合金層からなることを特徴とする請求項１に記載の２波長半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記２つの半導体レーザ素子間の距離は４０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の２波長半導体レーザ装置。
【請求項４】
以下の（１）〜（７）の工程からなることを特徴とするジャンクションダウン方式の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
（１）それぞれ独立して駆動可能な２つの半導体レーザ素子が形成されている２波長半導体レーザ素子を形成する工程、
（２）サブマウントの表面に互いに電気的に分離された２つの電極パッドを設ける工程、
（３）前記２つの電極パッド上にそれぞれ半田バリア層を形成する工程、
（４）前記半田バリア層の互いに対向する側の側面を除いて半田層を形成する工程、
（５）前記半田層を加熱して溶融する工程、
（６）前記２波長半導体レーザ素子のそれぞれの電極が前記溶融した半田層上に位置するように前記２波長半導体レーザ素子を載置する工程、
（７）前記溶融した半田層を凝固させる工程。
【請求項５】
前記（２）の工程において、電極パッドの表面に更にＡｕ層又はＡｕ合金層を設けることを特徴とする請求項４に記載の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記（１）の工程において、前記２つの半導体レーザ素子間の距離を４０μｍ以上１００μｍ以下としたことを特徴とする請求項４又は５に記載の２波長半導体レーザ装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−５３４８３（Ｐ２００８−５３４８３Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２８５８７（Ｐ２００６−２２８５８７）
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２５日（２００６．８．２５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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