半導體激光光源的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及將高輸出半導體激光器與底座接合的高輸出半導體激光光源，尤其涉及一種通過將半導體激光器產生的熱借助底座高效地散熱從而可提高半導體激光光源的輸出特性和可靠性的結構。
【背景技術】
[0002]半導體激光器在工作時輸出激光并產生熱。通常，對于半導體激光器而言，為了在低溫時提高輸出特性和可靠性，散熱很重要。作為散熱用的散熱器，使用由高散熱金屬材料(例如Cu等)構成的部件。但是，由Cu等構成的散熱器與半導體激光器相比線膨脹系數較大，因而難以直接接合。因此，一般的情況是，將半導體激光器與線膨脹系數為散熱器和半導體激光器的中間值的材料所構成的底座接合，進而將底座與散熱器接合。
[0003]此處，半導體激光器與底座的接合有如下結構:在半導體激光器的接合面配置Au層，在底座上配置Au/Pt/AuSn焊料層，從而進行接合。
[0004]例如，專利文獻I中公開了一種將底座與半導體激光器接合的結構，該底座在底座基板上配置有Ti層、Pt層和Au層，在其上表面配置有與半導體激光器相同長度的Pt層和AuSn焊料層。
[0005]例如，專利文獻2中公開了一種將底座與半導體激光器接合的結構，該底座在底座基板上配置有Ti/Pt層和Au層，在其上表面配置有長度比半導體激光器短的阻隔層、和以覆蓋阻隔層的方式形成的焊料層。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開平5-190973號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2002-359425號公報
[0010]在專利文獻I中記載的結構中，由于在底座基板上配置有長度與半導體激光器相同的Pt層和AuSn焊料層，因此，在接合時AuSn焊料潤濕擴展到配置于底座基板上的整個面的Au層。此處，有時會產生底座基板的表面粗糙度、AuSn焊料層的厚度和成分比等部件的偏差，或者會產生接合時的溫度和負荷等接合條件的偏差。
[0011]在產生部件的偏差或接合條件的偏差的情況下，半導體激光器的下表面的焊料量不穩定，因此會在半導體激光器的下表面產生空隙，存在使半導體激光光源的輸出特性和可靠性降低等問題。
[0012]另外，在專利文獻2中記載的結構中，由于在底座基板上配置有以覆蓋長度比半導體激光器短的阻隔層(例如Pt層)的方式形成的焊料層，因此，在接合時AuSn焊料潤濕擴展到配置于底座基板上的整個面的Au層。因此，存在與專利文獻I的情況同樣的問題。
【發明內容】
[0013]因此，本發明的目的在于提供一種半導體激光光源，其即便在產生了部件偏差或接合條件偏差的情況下，也能夠提高輸出特性和可靠性。
[0014]本發明的半導體激光光源具備:半導體激光器，其具有輸出激光的輸出端；以及底座，其接合所述半導體激光器，所述底座具備底座基板、配置于所述底座基板的上側的Au層、配置于所述Au層上面且在外周部至少在除了與所述半導體激光器的所述輸出端側對應的部分以外的部分具有壁部的阻隔層、以及配置于在所述阻隔層上面由所述壁部圍起的區域中的焊料層，所述半導體激光器與所述壁部的內表面隔開預先設定的間隔，同時通過所述焊料層以所述半導體激光器的所述輸出端從所述焊料層的與所述輸出端側對應的端部向所述激光的輸出方向突出的狀態與所述底座接合。
[0015]發明效果
[0016]根據本發明，底座具備配置于Au層上面且在外周部至少在除了與半導體激光器的輸出端側對應的部分以外的部分具有壁部的阻隔層、和在阻隔層上面配置于被壁部圍起的區域中的焊料層，半導體激光器與壁部的內表面隔開預先設定的間隔，同時，通過焊料層以半導體激光器的輸出端從焊料層的與輸出端側對應的端部向激光的輸出方向突出的狀態與底座接合。
[0017]因此，在半導體激光器與底座的接合時，焊料層的剩余焊料的一部分集中在半導體激光器的外周部與阻隔層的壁部之間，剩余焊料的剩余部分朝向在激光輸出方向突出的半導體激光器的輸出端的下側潤濕擴展。焊料層的剩余焊料不會潤濕擴展到半導體激光器的輸出端以外的側面，因此即使在產生了部件偏差或接合條件偏差的情況下，半導體激光器的下表面的焊料量也穩定。由此，能夠從整個半導體激光器高效地散熱，半導體激光光源的輸出特性和可靠性提高。
【附圖說明】
[0018]圖1是示出在實施方式I的半導體激光光源中將半導體激光器與底座接合之前的狀態的截面圖。
[0019]圖2是實施方式I的半導體激光光源的俯視圖。
[0020]圖3是圖2的A-A線截面圖。
[0021]圖4是圖2的B-B線截面圖。
[0022]圖5是實施方式I的變形例的與圖3對應的圖。
[0023]圖6是示出在實施方式2的半導體激光光源中將半導體激光器與底座接合之前的狀態的截面圖。
[0024]圖7是實施方式2的半導體激光光源的截面圖。
[0025]圖8是示出在實施方式3的半導體激光光源中將半導體激光器與底座接合之前的狀態的截面圖。
[0026]圖9是實施方式3的半導體激光光源的俯視圖。
[0027]圖10是圖9的C-C線截面圖。
[0028]標號說明
[0029]I半導體激光器、Ia輸出端、2底座、20底座基板、21中間層、22Au層、23阻隔層、23b阻隔部、25焊料層、31Au膜、32底座、42底座。
【具體實施方式】
[0030]<實施方式1>
[0031]關于本發明的實施方式1，下面利用附圖進行說明。圖1是示出在實施方式I的半導體激光光源中將半導體激光器I與底座2接合之前的狀態的截面圖，圖2是實施方式I的半導體激光光源的俯視圖，圖3是圖2的A-A線截面圖，圖4是圖2的B-B線截面圖。
[0032]如圖1所示，半導體激光光源具備半導體激光器I和底座2。半導體激光器I例如具有存在多個發光點的多發射極結構。半導體激光器I具備半導體激光器基板11、活性層10 和 Au 層 12。
[0033]活性層10配置于半導體激光器基板11的圖1中的下表面。通過將活性層10維持為低溫，可以實現半導體激光光源的輸出特性和可靠性的提高，因此希望半導體激光器I的活性層10側與底座2接合。在半導體激光器I的活性層10的下表面配置有用于焊料接合的Au層12。
[0034]底座2具備底座基板20、中間層21、Au層22、阻隔層23和焊料層25。底座基板20優選由具有半導體激光器I與散熱器(省略圖示)的中間線膨脹系數的材料構成。此處，散熱器由高散熱金屬材料(例如Cu等)構成。因此，底座基板20由具有半導體激光器I與散熱器的中間線膨脹系數的材料AlN或SiC構成。
[0035]中間層21可以由Ti層/Pt層構成，出于在線膨脹時進一步降低對半導體激光器I施加的應力的目的，也可以由多層結構構成。例如，由SiC構成底座基板20，從底座基板20側由Ti層/Cu層/Ni層構成中間層21。由此，通過在中間層21調節各自的層厚，可以降低對接合后的半導體激光器I所施加的應力。
[0036]Au層22配置于中間層21的上表面。阻隔層23在Au層22的上表面配置于除外周部以外的區域。阻隔層23具備水平部23a和阻隔部23b (壁部)。
[0037]水平部23a形成為在俯視時呈矩形，配置于Au層22的上表面中的除外周部以外的區域。阻隔部23b在水平部23a的外周部設置于至少除了與半導體激光器I的輸出端Ia側對應的部分以外的部分。此處，輸出端Ia是指在半導體激光器I中輸出激光的部分。
[0038]更具體來說，阻隔部23b形成為，在矩形的水平部23a中的從除與半導體激光器I的輸出端Ia側對應的邊之外的3邊對應的水平部23a的外周部向上方突出的壁狀。此處，阻隔層23 (即，水平部23a和阻隔部23b)也可以由Pt構成。另外，阻隔部23b也可以通過在掩模內蒸鍍Pt，其后對掩模進行抗蝕處理來制作，其中掩模形成于水平部23a的外周部。焊料層25配置于阻隔層23中被阻隔部23b圍起的區域。焊料層25由AuSn構成。
[0039]如圖2和圖3所示，半導體激光器I與阻隔部23b的內表面隔開預先設定的間隔，同時，利用焊料層25以半導體激光器I的輸出端Ia從焊料層25的與輸出端Ia側對應的端部向激光的輸出方向(圖3的箭頭方向)突出的狀態與底座2接合。
[0040]對半導體激光器1、阻隔層23和焊料層25的寬度和長度進行說明。如圖2所示，半導體激光器I的寬度Wl、焊料層25的寬度W2、阻隔部23b的兩端的寬度W3存在下述關系O
[0041]Wl < W2 < W3
[0042]另外，在半導體激光器I中，從輸出端Ia側的阻隔部23b的端部至半導體激光器I的后端面為止的長度L1、至包含阻隔層23的阻隔部為止的長度L2、接合前的焊料層25的長度L3存在下述關系。
[0043]LI < L2 < L3
[0044]將底座2的溫度提高至焊料層25熔融的溫度以上，進而對半導體激光器I施加負荷，從而進行半導體激光器I與底座2的接合。因此，如圖3和圖4所示，接合后的焊料層25的厚度比接合前的焊料層25的厚度薄