JPH038383A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH038383A JPH038383A JP1142187A JP14218789A JPH038383A JP H038383 A JPH038383 A JP H038383A JP 1142187 A JP1142187 A JP 1142187A JP 14218789 A JP14218789 A JP 14218789A JP H038383 A JPH038383 A JP H038383A
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- heat
- output
- substrate
- junction
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、固体レーザ励起用の高出力半導体レーザに関
するものである。
するものである。
（従来の技術）
近年、非吸収ミラーを有する半導体レーザ、あるいは個
々の半導体レーザを何十本とアレイ化した大規模な半導
体レーザアレイが実現されることにより、半導体レーザ
の光出力は大幅に向上してきている。このような大出力
半導体レーザはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ： Ｇｆｆａｓｓな
どの固体レーザ励起用の光源として非常に注目されてい
る。しかし、このような大出力半導体レーザにおいて、
駆動電流による素子発熱の問題は深刻で、その光出力は
半導体レーザの放熱の状態により制限されているのが実
情である。もちろん、温度上昇は光出力の制限だけでな
く、発振波長の長波長化や信頼性の低下など種々の問題
を引き起こす。このようなことから、通常大出力半導体
レーザは、ジャンクションサイド・ダウンで銅など熱伝
導率の良いヒートシンクにボンディングされ、ヒートシ
ンクはペルチェ素子により強制冷却されているが、冷却
効果を高めれば、より大出力で信頼性の高い半導体レー
ザが実現できると予想される。
々の半導体レーザを何十本とアレイ化した大規模な半導
体レーザアレイが実現されることにより、半導体レーザ
の光出力は大幅に向上してきている。このような大出力
半導体レーザはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ： Ｇｆｆａｓｓな
どの固体レーザ励起用の光源として非常に注目されてい
る。しかし、このような大出力半導体レーザにおいて、
駆動電流による素子発熱の問題は深刻で、その光出力は
半導体レーザの放熱の状態により制限されているのが実
情である。もちろん、温度上昇は光出力の制限だけでな
く、発振波長の長波長化や信頼性の低下など種々の問題
を引き起こす。このようなことから、通常大出力半導体
レーザは、ジャンクションサイド・ダウンで銅など熱伝
導率の良いヒートシンクにボンディングされ、ヒートシ
ンクはペルチェ素子により強制冷却されているが、冷却
効果を高めれば、より大出力で信頼性の高い半導体レー
ザが実現できると予想される。
第２図は従来の半導体レーザの模式図である。
同図において、１は半導体レーザ、２はｐ−ｎ接合部、
３は発熱部、４はＧ ａ Ａ ｓ基板、５．６は電極、
７は融着金属であり、８はヒートシンクである。
３は発熱部、４はＧ ａ Ａ ｓ基板、５．６は電極、
７は融着金属であり、８はヒートシンクである。
（発明が解決しようとする課題）
大出力半導体レーザにおいて、ジュール熱による発熱の
問題は避けることができない。したがって、発生した熱
をいかにして放熱するかが出力の向上、信頼性の向上に
つながる。従来の構造においては、ＧａＡｓの熱伝導率
は非常に小さいので、基板側への放熱は悪く、熱抵抗は
ｐ−ｎ接合部側からヒートシンクへいたる部分の熱伝導
により殆ど決まっていた。これでは、熱伝導はヒートシ
ンク側への一方向でしかなく、放熱があまり良くない欠
点があった。
問題は避けることができない。したがって、発生した熱
をいかにして放熱するかが出力の向上、信頼性の向上に
つながる。従来の構造においては、ＧａＡｓの熱伝導率
は非常に小さいので、基板側への放熱は悪く、熱抵抗は
ｐ−ｎ接合部側からヒートシンクへいたる部分の熱伝導
により殆ど決まっていた。これでは、熱伝導はヒートシ
ンク側への一方向でしかなく、放熱があまり良くない欠
点があった。
本発明の目的は、従来の欠点を解消し、基板側への放熱
も十分に行なえるようにすることにより大出力を得られ
る半導体レーザを提供することである。
も十分に行なえるようにすることにより大出力を得られ
る半導体レーザを提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザは、導電型半導体基板の一方の面
上にダブルヘテロｐ−ｎ接合があり、このダブルヘテロ
ｐ−ｎ接合のうち、発振領域となる部分の基板の厚さが
、発振領域でない部分の基板の厚さに比べて薄くなって
おり、この基板の薄くなっている部分の上にはＧ ａ
Ａ ｓよりも熱伝導率の大きい材料が形成されているも
のである。
上にダブルヘテロｐ−ｎ接合があり、このダブルヘテロ
ｐ−ｎ接合のうち、発振領域となる部分の基板の厚さが
、発振領域でない部分の基板の厚さに比べて薄くなって
おり、この基板の薄くなっている部分の上にはＧ ａ
Ａ ｓよりも熱伝導率の大きい材料が形成されているも
のである。
（作 用）
上記構造において、ｐ−ｎ接合において発生したジュー
ル熱は、薄くなった基板を通しても伝導することができ
、従来の基板側への放熱があまりよくなっかだ素子に比
べ、光出力は一層向上する。
ル熱は、薄くなった基板を通しても伝導することができ
、従来の基板側への放熱があまりよくなっかだ素子に比
べ、光出力は一層向上する。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図、第３図ないし第５図に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの模式図であ
り、第３図は本発明の他の実施例の半導体レーザの構成
図である。同図において、第２図に示した従来例と同じ
部分については同一符号に付し、その説明を省略する。
り、第３図は本発明の他の実施例の半導体レーザの構成
図である。同図において、第２図に示した従来例と同じ
部分については同一符号に付し、その説明を省略する。
第１図において、９は熱伝導の良い材料である。
第３図において、ｌＯはｎ−ＧａＡｓ基板、１１はｎ−
Ｇ ａ Ａ １１ Ａ ｓ、１２はＧ ａ Ａ （ｌ
Ａ ｓ活性層、１３はｐ−Ｇ ａ Ａ ａ Ａ ｓ、１
４はｐ−ＧａＡｓ、１５はＳｉ、Ｎ４膜（窒化シリコン
膜）、１６はＡ ｕ Ｚ ｎ電極、１７はＰｂ５ｎ、１
８はＣｕヒートシンク、１９はＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ
電極であり、２０はＣｕである。レーザ発振はＳｉ、Ｎ
４膜１５にあけられた窓の上部のＧ ａ Ａ （ｌ Ａ
ｓ活性層１２において生じる。この部分が発熱部とな
るが、この上方のｎ−ＧａＡｓ基板１０の厚さは、他の
部分より薄くなっており、その上に形成されたＣｕ２Ｏ
の方にも熱は効率よく伝導することができる。
Ｇ ａ Ａ １１ Ａ ｓ、１２はＧ ａ Ａ （ｌ
Ａ ｓ活性層、１３はｐ−Ｇ ａ Ａ ａ Ａ ｓ、１
４はｐ−ＧａＡｓ、１５はＳｉ、Ｎ４膜（窒化シリコン
膜）、１６はＡ ｕ Ｚ ｎ電極、１７はＰｂ５ｎ、１
８はＣｕヒートシンク、１９はＡ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ
電極であり、２０はＣｕである。レーザ発振はＳｉ、Ｎ
４膜１５にあけられた窓の上部のＧ ａ Ａ （ｌ Ａ
ｓ活性層１２において生じる。この部分が発熱部とな
るが、この上方のｎ−ＧａＡｓ基板１０の厚さは、他の
部分より薄くなっており、その上に形成されたＣｕ２Ｏ
の方にも熱は効率よく伝導することができる。
第４図に製造方法を示す。
ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ−
ＧａＡＪＡｓｌｌ、ＧａＡＪＡｓ活性層１２１ｐ−Ｇａ
Ａｓ基板１０．ｐ−ＧａＡｓ１４を成長し、その上にプ
ラズマＣＶＤでＳＬ、Ｎ４膜１５を形成し、フォトリソ
グラフィ技術を用いて窓２１をプラズマエツチング法で
形成する（第４図（ａ））。窓２１が、電流の注入領域
となり、レーザ発振を活性層１２において引き起こす。
ＧａＡＪＡｓｌｌ、ＧａＡＪＡｓ活性層１２１ｐ−Ｇａ
Ａｓ基板１０．ｐ−ＧａＡｓ１４を成長し、その上にプ
ラズマＣＶＤでＳＬ、Ｎ４膜１５を形成し、フォトリソ
グラフィ技術を用いて窓２１をプラズマエツチング法で
形成する（第４図（ａ））。窓２１が、電流の注入領域
となり、レーザ発振を活性層１２において引き起こす。
その上に、Ａ ｕ Ｚ ｎ電極１６を蒸着し、再びフォ
トリソグラフィ技術を用いて、端面部のＡｕＺｎをヨー
ドエツチング法により取り除く（第４図（ｂ））。次に
、プラズマエツチング法により端面部のＳｉ、Ｎ４膜１
５を取り除き、ＲＩＥを用いてキャビティミラー２２を
形成する（第４図（Ｃ））。次に裏面に溝２３をウェッ
トエツチング法で形成する。
トリソグラフィ技術を用いて、端面部のＡｕＺｎをヨー
ドエツチング法により取り除く（第４図（ｂ））。次に
、プラズマエツチング法により端面部のＳｉ、Ｎ４膜１
５を取り除き、ＲＩＥを用いてキャビティミラー２２を
形成する（第４図（Ｃ））。次に裏面に溝２３をウェッ
トエツチング法で形成する。
溝２３は発振領域の下のＧａＡｓ基板１０に形成される
（第４図（ｄ））。最後に、ＡｕＧｅＮｉ電極１９を蒸
着し、溝内を埋めつくすように、Ｃｕ２Ｏをメツキによ
り付着させる（第４図（ｅ））。できあがった素子はＰ
ｂ Ｓ ｎ１７でＣｕのヒートシンク１８に、Ａ ｕ
Ｚ ｎ側を下にボンディングされる。
（第４図（ｄ））。最後に、ＡｕＧｅＮｉ電極１９を蒸
着し、溝内を埋めつくすように、Ｃｕ２Ｏをメツキによ
り付着させる（第４図（ｅ））。できあがった素子はＰ
ｂ Ｓ ｎ１７でＣｕのヒートシンク１８に、Ａ ｕ
Ｚ ｎ側を下にボンディングされる。
第５図に電流−光出力特性を示す。同図において、従来
例に比べ、熱抵抗が小さくなり、放熱がすぐれているの
で、より大きな光出力を得ることができる。
例に比べ、熱抵抗が小さくなり、放熱がすぐれているの
で、より大きな光出力を得ることができる。
本実施例においては、簡単のため、単一スドライブの場
合を示したが、アレイになった場合でも同様に本発明が
適用できる。
合を示したが、アレイになった場合でも同様に本発明が
適用できる。
（発明の効果）
本発明により、固体レーザ励起用の大出力半導体レーザ
のより一層の高出力化が可能となり、その実用上の効果
は大である。
のより一層の高出力化が可能となり、その実用上の効果
は大である。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの模式図、第
２図は従来の半導体レーザの模式図、第３図は本発明の
他の実施例の半導体レーザの構成図、第４図は本発明の
一実施例の製造工程図、第５図は本発明および従来例の
半導体レーザの電流−光出力特性図である。 １ ・・・半導体レーザ、 ２・・・ ｐ−ｎ接合部、
３ ・・・発熱部、４ ・・・ＧａＡｓ基板、５．６
・・・電極、 ７ ・・・融着金属、８ ・・・ヒー
トシンク、 ９ ・・・熱伝導の良い材料、１０−
ｎ−ＧａＡｓ基板、１１−・ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ、 １２− ＧａＡｌ）Ａｓ活性層、１３− ｐ
−ＧａＡｄＡｓ、１ｉ−ｐ−Ｇ ａ Ａ ｓ、ｔ５ ・
Ｓｔ、Ｎ、膜、１６−＝Ａ ｕ Ｚ ｎ 電極、１７−
Ｐｂ５ｎ、 １８− Ｃｕヒートシンク、 １９・
・・Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ電極、２０・・・ Ｃｕ、
２１・・・窓、２２・・・ キャビティミラー、 ２
３・・・溝。 ８こ一ト：／）り ９大ＩＭ云嬶の良いネオ科 ＼ 第 図 第 ４ 図 第 図 ２３溝
２図は従来の半導体レーザの模式図、第３図は本発明の
他の実施例の半導体レーザの構成図、第４図は本発明の
一実施例の製造工程図、第５図は本発明および従来例の
半導体レーザの電流−光出力特性図である。 １ ・・・半導体レーザ、 ２・・・ ｐ−ｎ接合部、
３ ・・・発熱部、４ ・・・ＧａＡｓ基板、５．６
・・・電極、 ７ ・・・融着金属、８ ・・・ヒー
トシンク、 ９ ・・・熱伝導の良い材料、１０−
ｎ−ＧａＡｓ基板、１１−・ｎ −Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ
ｓ、 １２− ＧａＡｌ）Ａｓ活性層、１３− ｐ
−ＧａＡｄＡｓ、１ｉ−ｐ−Ｇ ａ Ａ ｓ、ｔ５ ・
Ｓｔ、Ｎ、膜、１６−＝Ａ ｕ Ｚ ｎ 電極、１７−
Ｐｂ５ｎ、 １８− Ｃｕヒートシンク、 １９・
・・Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ電極、２０・・・ Ｃｕ、
２１・・・窓、２２・・・ キャビティミラー、 ２
３・・・溝。 ８こ一ト：／）り ９大ＩＭ云嬶の良いネオ科 ＼ 第 図 第 ４ 図 第 図 ２３溝
Claims (1)
- 導電型半導体基板の一方の面上にダブルヘテロｐ−ｎ接
合があり、前記ダブルヘテロｐ−ｎ接合のうち発振領域
となる部分の、前記導電型半導体基板の厚さが、発振領
域でない部分の、前記導電型半導体基板の厚さに比べて
薄くなっており、前記導電型半導体基板の薄くなってい
る部分の上には、ＧａＡｓよりも熱伝導率の大きい材料
が形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142187A JPH038383A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1142187A JPH038383A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038383A true JPH038383A (ja) | 1991-01-16 |
Family
ID=15309410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1142187A Pending JPH038383A (ja) | 1989-06-06 | 1989-06-06 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH038383A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543382A (en) * | 1993-12-27 | 1996-08-06 | New Oji Paper Co., Ltd. | Heat-sensitive recording paper |
| CN114530758A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种激光器结构的制备方法及其结构 |
-
1989
- 1989-06-06 JP JP1142187A patent/JPH038383A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543382A (en) * | 1993-12-27 | 1996-08-06 | New Oji Paper Co., Ltd. | Heat-sensitive recording paper |
| CN114530758A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-05-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种激光器结构的制备方法及其结构 |
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