特許 6988268 半導体レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6988268

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20210101AFI20211220BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   H01L23/34 A

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-164095(P2017-164095)

(22)【出願日】2017年8月29日

(65)【公開番号】特開2018-164068(P2018-164068A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2020年3月6日

(31)【優先権主張番号】特願2017-61058(P2017-61058)

(32)【優先日】2017年3月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】萩元 将人

(72)【発明者】

【氏名】反町 進

(72)【発明者】

【氏名】土屋 朋信

【審査官】 小澤 尚由

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０１９５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０１１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３１０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２５６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０５４８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９８０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４５５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６６７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３５９２９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１２９７１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

Ｈ０１Ｌ ２３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一面と第二面とを有する導電性の単結晶のＳｉＣ基板と、
前記第一面上に配置された半導体レーザチップと、
前記ＳｉＣ基板の前記第一面側に設けられ、前記半導体レーザチップが配置された第一導電層と、
前記ＳｉＣ基板の前記第二面側に設けられた第二導電層と、
前記第二導電層と導電性部材であるヒートシンクとを接合する接合層と、
前記第一導電層と前記ヒートシンクとの間を絶縁する絶縁膜と、を備え、
前記絶縁膜は、少なくとも前記ＳｉＣ基板の前記第二面上の全面に設けられており、
前記第二導電層は、前記第二面上に設けられた前記絶縁膜上の一部の領域に設けられ、前記第二面上に設けられた前記絶縁膜の一部が露出していることを特徴とする半導体レーザ装置。

【請求項2】

前記絶縁膜は、前記第一面上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。

【請求項3】

前記絶縁膜は、前記ＳｉＣ基板と前記半導体レーザチップを構成する半導体層との間の線膨張係数を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。

【請求項4】

前記絶縁膜は、膜厚が０．２μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項5】

前記絶縁膜は、膜厚が４μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。

【請求項6】

前記半導体レーザチップを構成する半導体層は、ＧａＡｓ系材料、ＩｎＰ系材料およびＧａＮ系材料のいずれかにより構成された基板を含み、
前記絶縁膜は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタンおよび酸窒化ケイ素のうちから選択される一以上の物質により構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項7】

前記絶縁膜は、単結晶の窒化アルミニウム膜および多結晶の窒化アルミニウム膜のいずれか一方であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項8】

前記ＳｉＣ基板は、第一結晶軸を法線方向とする第一結晶面と、前記第一結晶軸よりも熱伝導率が高い第二結晶軸を法線方向とする第二結晶面とを含む結晶構造を有し、
前記第一結晶面が前記ＳｉＣ基板の前記第一面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項9】

前記半導体レーザチップの定格出力が１Ｗ以上であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【請求項10】

前記導電性の単結晶のＳｉＣ基板のウェハ単位でのマイクロパイプの数が、３０個／ｃｍ²以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単結晶ＳｉＣをサブマウント基板として用いる半導体レーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体レーザ装置のサブマウントには、放熱性に優れた部材を用いることが好ましい。従来、放熱性に優れた部材として単結晶ＳｉＣをサブマウントに用いた半導体レーザ装置が知られている。
例えば特許文献１は、熱引きのよい単結晶ＳｉＣのウェハから切り出された個片であって、マイクロパイプと呼ばれる中空パイプ状の欠陥を有するものをサブマウントとして活用した半導体レーザ装置を開示する。この半導体レーザ装置では、マイクロパイプ内に半田材料などの導電性部材が入り込むと、単結晶ＳｉＣの絶縁性が破壊されて半導体レーザ装置自体の不良に繋がることに鑑み、マイクロパイプ内を絶縁材料で充填して絶縁性の低下を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−２２５６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の技術では、サブマウントとして、一方の面に導電性の部品（例えば基部）を設け、他方の面に導電性の他の部品（例えば半導体レーザ素子）を設けた場合に、これらの部品がリークしない程度の抵抗を有した絶縁性の単結晶ＳｉＣを用いている。具体的には、比抵抗が１×１０⁷Ω・ｃｍ以上の単結晶ＳｉＣを用いている。
しかしながら、絶縁性の単結晶ＳｉＣ基板は、基板中にマイクロパイプを多数含むため、マイクロパイプ内を絶縁性部材で充填する工程が煩雑である。また、多数のマイクロパイプの存在は、基板の熱伝導が阻害される要因にもなり得る。
そこで、本発明は、良好な放熱性を確保した単結晶ＳｉＣ基板を活用した半導体レーザ装置を提供することを課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ装置の一態様は、第一面と第二面とを有する導電性の単結晶のＳｉＣ基板と、前記第一面上に配置された半導体レーザチップと、前記ＳｉＣ基板の前記第一面側に設けられ、前記半導体レーザチップが配置された第一導電層と、前記ＳｉＣ基板の前記第二面側に設けられた第二導電層と、前記第二導電層と導電性部材であるヒートシンクとを接合する接合層と、前記第一導電層と前記ヒートシンクとの間を絶縁する絶縁膜と、を備え、前記絶縁膜は、少なくとも前記ＳｉＣ基板の前記第二面上の全面に設けられており、前記第二導電層は、前記第二面上に設けられた前記絶縁膜上の一部の領域に設けられ、前記第二面上に設けられた前記絶縁膜の一部が露出している。
このように、半導体レーザチップを接合するサブマウントを構成するサブマウント基板として導電性の単結晶のＳｉＣ基板を用いる。ここで、単結晶のＳｉＣ基板のうち、不純物含有量が１×１０¹⁴／ｃｍ³以上のものを、導電性の単結晶ＳｉＣ基板と定義することができる。本発明者は、導電性の単結晶ＳｉＣ基板は、絶縁性の単結晶ＳｉＣ基板よりもマイクロパイプの含有量が少ないことに着目した。そのため、導電性の単結晶ＳｉＣ基板は、絶縁性の単結晶ＳｉＣ基板よりも熱伝導率すなわち放熱性の観点で優れている。

【0006】

また、ＳｉＣ基板の第一面側に設けられた第一導電層と、ＳｉＣ基板の第二面側に接合されるべき導電性部材との間を絶縁する絶縁膜を設けることで、ＳｉＣ基板の第一面側に設けられる導電性部材（半導体レーザチップ）と、ＳｉＣ基板の第二面側に設けられる導電性部材（例えば、ヒートシンク等の基部）とがリークしないようにすることができる。また、従来装置のようにマイクロパイプを絶縁材料で塞ぐという工程を実施する必要もないため、サブマウント基板の製造工程を簡略化することができる。

【0007】

また、前記絶縁膜は、前記第一導電層と前記第二導電層との間を絶縁するので、例えばＳｉＣ基板の第一面と第二面とにそれぞれ導電層としての電極が設けられている場合には、電極間の短絡を防止することができる。
さらに、ＳｉＣ基板と導電性部材とが接合層により接合される場合に、接合層を構成する半田材等がＳｉＣ基板の側面に回り込むことにより発生し得る短絡を、絶縁膜によって防止することができる。
また、前記絶縁膜は、前記第二面上に設けられている。このように、絶縁膜は、半導体レーザチップ側の面とは異なる面上に設けることができる。絶縁膜は、ＳｉＣ基板と比べて熱伝導率が低いため、発熱部となる半導体レーザチップから遠い位置、例えばヒートシンク部が接合されるべき第二面上に設けることで、放熱性をより向上させることができる。

【0008】

さらに、上記半導体レーザ装置において、前記絶縁膜は、前記第一面上に設けられていてもよい。このように、絶縁膜は、半導体レーザチップ側の面上に設けることができる。この場合、例えばＳｉＣ基板と導電性部材とが半田材により接合される場合に、半田材がＳｉＣ基板の側面に回り込んだとしても、第一導電層と導電性部材との間の絶縁を確保することができる。

【0009】

さらにまた、上記半導体レーザ装置において、前記絶縁膜は、前記ＳｉＣ基板と前記半導体レーザチップを構成する半導体層との間の線膨張係数を有していてもよい。この場合、絶縁膜の膜剥がれ等を適切に抑制することができる。
さらに、上記半導体レーザ装置において、前記絶縁膜は、膜厚が０．２μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。この場合、絶縁性の確保と絶縁膜の成膜限界とを考慮した適切な範囲の膜厚とすることができる。
また、上記半導体レーザ装置において、前記絶縁膜は、膜厚が４μｍ以下であってもよい。この場合、絶縁膜を形成するために要する時間が短縮されるとともに、絶縁膜１５ａを形成することに伴う放熱性の減少を最小限に抑えることができる。

【0010】

また、上記半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップを構成する半導体層は、ＧａＡｓ系材料、ＩｎＰ系材料およびＧａＮ系材料のいずれかにより構成された基板を含み、前記絶縁膜は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタンおよび酸窒化ケイ素のうちから選択される一以上の物質により構成されていてもよい。この場合、絶縁膜は、ＳｉＣ基板と半導体レーザチップを構成する半導体層との間の線膨張係数を有するようにすることができる。

【0011】

また、上記半導体レーザ装置において、前記絶縁膜は、単結晶の窒化アルミニウム膜および多結晶の窒化アルミニウム膜のいずれか一方であってもよい。このように、窒化アルミニウム膜がアモルファス状態ではなく結晶状態とすることで、より高い熱伝達性が得られる。
また、上記半導体レーザ装置において、前記ＳｉＣ基板は、第一結晶軸を法線方向とする第一結晶面と、前記第一結晶軸よりも熱伝導率が高い第二結晶軸を法線方向とする第二結晶面とを含む結晶構造を有し、前記第一結晶面が前記ＳｉＣ基板の前記第一面に対して傾斜していてもよい。このように、ＳｉＣ基板の厚み方向が結晶軸に対して一様に揃って傾斜した構成とすることで、ＳｉＣ基板の厚み方向の熱伝導性を高めることができる。したがって、例えばＳｉＣ基板の厚み方向に発熱部となる半導体レーザチップと排熱部となるヒートシンク部とが対向配置されている場合などにおいては、効率的に発熱部の熱を放熱することができる。

【0012】

さらに、上記半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの定格出力が１Ｗ以上であってもよい。このように出力が大きい半導体レーザチップにおいては、放熱性の必要性が一層高い。そのため、サブマウント基板に上記ＳｉＣ基板を用いることによるメリットが大きい。
また、上記半導体レーザ装置において、前記導電性の単結晶のＳｉＣ基板のウェハ単位でのマイクロパイプの数は、３０個／ｃｍ²以下であってもよい。この場合、半導体レーザチップ用に分割された後のサブマウント基板は、マイクロパイプが無い、若しくは殆ど無いものとすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、良好な放熱性を確保した単結晶ＳｉＣ基板を活用した半導体レーザ装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態における半導体レーザ装置の構成例を示す図である。

【図2】第一の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。

【図3】第二の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。

【図4】第二の実施形態におけるサブマウントの変形例を示す図である。

【図5】第三の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。

【図6】第四の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本実施形態における半導体レーザ装置１００の構成例を示す図である。半導体レーザ装置１００は、ＳｉＣ基板１０と、半導体レーザチップ（以下、「ＬＤチップ」という。）２０と、ヒートシンク部（基部）３０と、を備える。
ＳｉＣ基板１０は、導電性の単結晶ＳｉＣからなるサブマウント基板であり、ＬＤチップ２０が載置されるサブマウントを構成する。本実施形態では、不純物含有量が１×１０¹⁴／ｃｍ³以上であるＳｉＣ基板を「導電性」のＳｉＣ基板と定義し、不純物含有量が１×１０¹⁴／ｃｍ³未満であるＳｉＣ基板を「絶縁性」のＳｉＣ基板と定義する。また、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０は、Ｎ型不純物を上記の範囲で含むものとして説明する。

【0016】

ＬＤチップ２０は、特に図示しないが、半導体層を備える。当該半導体層は、基板上に、少なくとも第１導電型半導体層、活性層および第２導電型半導体層が、この順に積層された構成を有することができる。例えば、上記基板は、ＧａＡｓ系材料、ＩｎＰ系材料およびＧａＮ系材料のいずれかにより構成された基板とすることができる。ＬＤチップ２０は、所定の注入電流が供給されて所定の発振波長を有するレーザ光を出射する。ここで、ＬＤチップ２０の定格出力は、１Ｗ以上とすることができる。なお、ＬＤチップ２０が発するレーザ光の発振波長は特に限定されない。

【0017】

ヒートシンク部３０には、ＬＤチップ２０が載置されたサブマウントが接合される。ヒートシンク部３０は、円盤状のステム４１の円形状の表面の中央部近傍に設けられている。例えば、サブマウントは、ＬＤチップ２０から出射されるレーザ光の出射方向が、ステム４１の円形状の表面に対して垂直な方向に一致するよう、ヒートシンク部３０に接合される。また、このときサブマウントは、ＬＤチップ２０の発光点がステム４１の円形状の表面の中央に位置するよう、ヒートシンク部３０に接合されてもよい。

【0018】

また、ＳｉＣ基板１０を含んで構成されるサブマウント、ＬＤチップ２０およびヒートシンク部３０は、周辺のリードピンやワイヤと共に円筒状のキャップ４２によって覆われている。このキャップ４２は、ＬＤチップ２０やワイヤ等を保護することを目的として装着される。キャップ４２上面の中央部に形成された開口部には、光取出し窓４３が設けられており、ＬＤチップ２０から出射されたレーザ光は、光取出し窓４３を透過してステム４１の外部に出射される。
ヒートシンク部３０は、高放熱金属材料（例えはＣｕなど）により構成されており、発光時にＬＤチップ２０が発する熱は、ＳｉＣ基板１０を含んで構成されるサブマウントを介してヒートシンク部３０に伝達され、放熱される。

【0019】

図２は、第一の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。この図２では、ＳｉＣ基板１０と、ＬＤチップ２０と、ヒートシンク部３０との接合部分について示している。
ＳｉＣ基板１０は、第一面１１と、当該第一面１１に対向する第二面１２とを有する。第一面１１は、例えばｃ面と平行な面とすることができる。本実施形態では、第一面１１と第二面１２とが、ＬＤチップ２０からのレーザ光の出射方向に対して垂直な方向において対向配置されている場合について説明する。ＳｉＣ基板１０の第一面１１側には第一導電層１３が設けられ、ＳｉＣ基板１０の第二面１２側には第二導電層１４が設けられている。ここで、第一導電層１３と第二導電層１４とは、それぞれＴｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ａｕのうちの何れか一以上の物質から構成することができる。

【0020】

第一導電層１３上には、接合層５１を介してＬＤチップ２０が接合されている。また、第二導電層１４は、接合層５２を介してヒートシンク部３０に接合されている。ここで、接合層５１と接合層５２とは、それぞれＡｕＳｎはんだとすることができる。
そして、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に、第一導電層１３と第二導電層１４との間での短絡を防止する絶縁膜１５ａが設けられている。例えば、絶縁膜１５ａは、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタンおよび酸窒化ケイ素のうちから選択される、一以上の物質から構成することができる。なお、絶縁膜１５ａは、ＳｉＣ基板１０とＬＤチップ２０の半導体層との間の線膨張係数を有することが好ましく、例えばＬＤチップ２０の半導体層がガリウム砒素（ＧａＡｓ）である場合には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を選択することが好ましい。線膨張係数は、ＳｉＣが３．１×１０^-6／℃、ガリウム砒素が５．９×１０^-6／℃、窒化アルミニウムが４．６×１０^-6／℃である。

【0021】

例えば、絶縁膜１５ａを窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により構成した場合、その窒化アルミニウム膜は、単結晶または多結晶であることが好ましい。また、絶縁膜１５ａをＡｌＮにより構成した場合、絶縁膜１５ａの厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましく、特に４μｍ以下とすることが好ましい。ここで、絶縁膜１５ａの膜厚の下限値を０．２μｍとしているのは、ＡｌＮの絶縁耐圧によるものである。ＡｌＮの絶縁耐圧は１５Ｖ／μｍであり、一般に赤色レーザにおける動作電圧は２．５Ｖである。したがって、動作電圧３Ｖに対応できる膜厚０．２μｍを、絶縁膜１５ａの膜厚の下限値としている。また、絶縁膜１５ａの膜厚の上限値を１０μｍとしているのは、膜応力による剥がれやクラックの発生を考慮したものである。

【0022】

以上のように、本実施形態における半導体レーザ装置１００は、導電性の単結晶ＳｉＣからなるＳｉＣ基板１０をサブマウント基板に用いる。本発明者は、導電性の単結晶ＳｉＣ基板は、絶縁性の単結晶ＳｉＣ基板に比べ、マイクロパイプの含有量が少ないことに着目した。このようにマイクロパイプの含有量が少ない導電性の単結晶ＳｉＣ基板は、熱伝導率すなわち放熱性の観点において、絶縁性の単結晶ＳｉＣ基板よりも優れている。したがって、より放熱性に優れたサブマウントを備える半導体レーザ装置１００とすることができる。

【0023】

本実施形態において、導電性の単結晶のＳｉＣ基板のウェハ単位でのマイクロパイプの数は、３０個／ｃｍ²以下、１０個／ｃｍ²以下、好ましくは５個／ｃｍ²以下、さらに好ましくは１個／ｃｍ²以下であり、半導体レーザチップ用に分割された後の半導体レーザ素子用サブマウントにおいては、マイクロパイプが実質的にゼロ（零または略零）であることが好ましい。
また、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に絶縁膜１５ａを設けるので、ＳｉＣ基板１０の表面（第一面１１側の面）と裏面（第二面１２側の面）とにそれぞれ設けられた第一導電層１３および第二導電層１４の間での短絡を防止することができる。つまり、ＳｉＣ基板１０は導電性の基板であるが、ＳｉＣ基板１０の第一面１１側に接合させるべき導電性部材（第一導電層１３、ＬＤチップ２０）と、ＳｉＣ基板１０の第二面１２側に接合されるべき導電性部材（第二導電層１４、ヒートシンク部３０）とを適切に絶縁することができる。

【0024】

また、ＳｉＣ基板１０には、マイクロパイプが無い、若しくは殆ど無いので、絶縁膜１５ａがマイクロパイプに埋め込まれることもない。そのため、絶縁膜１５ａの表面がマイクロパイプによって起伏することもなく、表面を平坦にするための研磨工程も不要である。したがって、サブマウント基板の製造工程を簡略化することができる。
このように、本実施形態では、導電性の単結晶ＳｉＣ基板において、放熱性に優れ且つ安価であるという長所を活かしつつ、絶縁性を確保することができる。したがって、良好な放熱性と絶縁性とを確保した単結晶ＳｉＣ基板を活用した半導体レーザ装置１００とすることができる。

【0025】

また、導電性のＳｉＣ基板は、上述したように、絶縁性のＳｉＣ基板と比べてマイクロパイプの含有量が少ない。マイクロパイプの含有量が多いと、例えばウェット処理工程において処理液がマイクロパイプ内に浸入し、その後の熱処理で噴出する等の不具合が想定される。これに対して、本実施形態では、マイクロパイプの含有量が少ない導電性のＳｉＣ基板を用いるため、このような不具合の発生が無く、作業性が安定する。
さらに、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０のＬＤチップ２０側の面である第一面１１上に絶縁膜１５ａを設ける。ＳｉＣ基板１０をヒートシンク部３０に接合層５２によって接合する際に、接合層５２を構成する半田材がＳｉＣ基板１０の側面に回り込んだとしても、第一導電層１３と第二導電層１４との間で短絡することがない。

【0026】

また、ＬＤチップ２０を構成する半導体層が、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系およびＧａＮ系のいずれかである場合に、絶縁膜１５ａを、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化チタン、酸窒化ケイ素のうちから選択される一以上の物質から構成することができる。このように、絶縁膜１５ａを上記物質で構成することにより、ＳｉＣ基板１０とＬＤチップ２０の半導体層との間の線膨張係数を有するとともに、短絡を防止するために必要な絶縁性を確保する絶縁膜１５ａとすることができる。これにより、適切にＬＤチップ２０をヒートシンク部３０に対して接合することができるとともに、半導体レーザ装置１００自体の不具合を回避することができる。

【0027】

さらに、絶縁膜１５ａがＡｌＮである場合、当該絶縁膜１５ａの膜厚を０．２μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。これにより、絶縁性の確保と成膜限界とを考慮した適切な範囲に膜厚が設定された絶縁膜１５ａとすることができる。また、絶縁膜１５ａは、単結晶のＡｌＮ膜または多結晶のＡｌＮ膜とすることができる。このように、ＡｌＮ膜がアモルファス状態ではなく結晶であることにより、高い熱伝導性が得られる。
また、ＬＤチップ２０の定格出力は、１Ｗ以上とすることができる。このように出力が大きいＬＤチップ２０においては、放熱性の必要性が一層高いため、サブマウント基板に本実施形態のようなＳｉＣ基板を用いることによるメリットが大きい。

【0028】

さらに、単結晶ＳｉＣは、結晶方位毎に熱伝導率が異なる（熱伝導率が異方性を有する）ため、このことを利用し、ＳｉＣ基板１０の放熱性の更なる向上を目的として、ＳｉＣ基板１０の厚み方向（図２における上下方向）を、ＳｉＣ基板１０の結晶軸に対して一様に傾斜させてもよい。単結晶ＳｉＣにおいて、ａ軸の熱伝導率はｃ軸の熱伝導率よりも大きい。つまり、ＳｉＣ基板１０は、第一結晶軸（ｃ軸）を法線方向とする第一結晶面（ｃ面）と、第一結晶軸（ｃ軸）よりも熱伝導率が高い第二結晶軸（ａ軸）を法線方向とする第二結晶面（ａ面）とを含む結晶構造を有する。そこで、本実施形態では、第一結晶面（ｃ面）を、ＳｉＣ基板１０の第一面１１に対して傾斜させてもよい。

【0029】

単結晶ＳｉＣおいては、上述したようにａ軸の熱伝導率はｃ軸の熱伝導率よりも大きく、ｃ軸方向よりもａ軸方向への排熱性に優れる。そのため、ＳｉＣ基板１０のｃ面を第一面１１に対して一様に傾斜させることで、熱伝導率の高いａ軸方向成分をＳｉＣ基板１０の厚み方向に付与することができる。したがって、ＳｉＣ基板１０の厚み方向がｃ軸方向に一致する場合に比べ、ＳｉＣ基板１０の厚み方向への放熱性を向上させることができる。その結果、ＬＤチップ２０が発光時に発する熱を、ＬＤチップ２０に対してＳｉＣ基板１０の厚み方向に対向配置されるヒートシンク部３０へ効果的に逃がすことができる。

【0030】

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、第一面１１上に絶縁膜１５ａを配置する場合について説明した。第二の実施形態では、第二面１２上に絶縁膜を配置する場合について説明する。
図３は、第二の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。この図３において、上述した図２に示す第一の実施形態と同一構成を有する部分には図２と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。

【0031】

本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に第一導電層１３が設けられ、ＳｉＣ基板１０の第二面１２上に絶縁膜１５ｂが設けられている。絶縁膜１５ｂは、ＳｉＣ基板１０の第二面１２の全面に設けられる。そして、絶縁膜１５ｂ上に第二導電層１４が設けられている。このとき、第二導電層１４は、図３に示すように、絶縁膜１５ｂの一部の領域に設けるようにしてもよい。
本実施形態では、第二面１２上に設けられた絶縁膜１５ｂが、第一導電層１３と第二導電層１４との間での短絡を防止する。ここで、絶縁膜１５ｂの構成については、上述した絶縁膜１５ａと同様である。
このように、本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の第二面１２上に設けられた絶縁膜１５ｂによって、ヒートシンク部３０とＬＤチップ２０とのリークが防止される。したがって、上述した第一の実施形態と同様に、良好な放熱性と絶縁性とを確保した単結晶ＳｉＣ基板を活用した半導体レーザ装置１００とすることができる。

【0032】

さらに、本実施形態では、絶縁膜１５ｂを、ヒートシンク部３０付近であるＳｉＣ基板１０の第二面１２上に設けるので、より放熱性を改善することができる。絶縁膜（ＡｌＮ）１５ｂは、ＳｉＣ基板１０よりも熱伝導率が低い。したがって、発熱部となるＬＤチップ２０から遠い第二面１２上に絶縁膜１５ｂを設けることで、サブマウント全体としての放熱性をより改善することができる。つまり、本実施形態では、熱伝導性が悪い絶縁膜１５ｂの配置を工夫することで、放熱性を改善する目的で単結晶ＳｉＣ基板をサブマウント基板に選んだ本来の目的を損なわないようにする。

【0033】

また、絶縁膜１５ｂの面積は、ＳｉＣ基板１０の第二面１２の面積と同じであり、第二導電層１４の面積よりも大きい。つまり、接合層５２は、絶縁膜１５ｂの端部よりも内側に入り込んだ配置とされている。こうすることで、接合層５２の端部からＳｉＣ基板１０の側面までの距離を長くすることができる。したがって、ヒートシンク部３０に対してＬＤチップ２０が載置されたサブマウントを接合する際に、溶融した接合材（特に、はんだ）がＳｉＣ基板１０の側面に付着することを防止することができ、絶縁破壊を防止することができる。

【0034】

（第二の実施形態の変形例）
上記第二の実施形態においては、ヒートシンク部３０に対してＬＤチップ２０が載置されたサブマウントを接合する際に、溶融した接合材がＳｉＣ基板１０の側面に付着することをより確実に防止するため、ＳｉＣ基板１０および絶縁膜１５ｂを図４に示す形状としてもよい。つまり、ＳｉＣ基板１０の第二面１２側のエッジ部をスロープ状に削り、絶縁膜１５ｂの端部に屈曲部１５ｃを形成するようにしてもよい。
ＳｉＣ基板１０および絶縁膜１５ｂをかかる形状とすることにより、接合材からＳｉＣ基板１０の側面までの距離をより長くすることができ、ＳｉＣ基板１０の側面への接合材の付着を確実に防止することができる。

【0035】

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態および第二の実施形態では、第一面１１上または第二面１２上に絶縁膜を配置する場合について説明した。第三の実施形態では、第一面１１上および第二面１２上にそれぞれ絶縁膜を配置する場合について説明する。
図５は、第三の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。この図５において、上述した図２に示す第一の実施形態や図３に示す第二の実施形態と同一構成を有する部分には図２や図３と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。

【0036】

本実施形態では、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に絶縁膜１５ａが設けられ、ＳｉＣ基板１０の第二面１２上に絶縁膜１５ｂが設けられている。そして、これら絶縁膜１５ａおよび１５ｂによって、第一導電層１３と第二導電層１４との間での短絡を防止する。
このように、絶縁膜をＳｉＣ基板１０の上下面の両方に形成することで、絶縁膜のトータル膜厚を十分に確保することができ、ＳｉＣ基板１０の絶縁性をより確かなものとすることができる。
なお、この場合にも、ＳｉＣ基板１０の側面への接合材の付着を確実に防止するために、ＳｉＣ基板１０の第二面１２側のエッジ部を図４に示すようにスロープ状に削り、絶縁膜１５ｂの端部に屈曲部１５ｃを形成するようにしてもよい。

【0037】

（第四の実施形態）
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態から第三の実施形態では、第一面１１と第二面１２とが対向配置している場合について説明した。第四の実施形態では、第一面１１と第二面１２とが対向配置していない場合について説明する。
図６は、第四の実施形態におけるサブマウントの構成を示す図である。この図６において、上述した図２に示す第一の実施形態と同一構成を有する部分には図２と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。

【0038】

この図６に示すように、ＳｉＣ基板１０の第二面１２´は、第一面１１に対して垂直な面に設定されている。本実施形態では、ＳｉＣ基板１０は、その第二面１２が接合層５３を介してヒートシンク部３０に接合されている。ここで、接合層５３は、例えばＡｇペーストにより構成することができる。そして、本実施形態では、上述した第一の実施形態と同様に、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に絶縁膜１５ａが設けられている。
この場合、絶縁膜１５ａは、第一の導電層１３とヒートシンク部３０との間での短絡を防止する。つまり、絶縁膜１５ａは、第一の導電層１３とＳｉＣ基板１０の第二面１２に接合される導電性部材とを絶縁する。したがって、上述した各実施形態と同様に、良好な放熱性と絶縁性とを確保した単結晶ＳｉＣ基板を活用した半導体レーザ装置１００とすることができる。
なお、図６では、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に絶縁膜１５ａを設ける場合について説明したが、ＳｉＣ基板１０の第二面１２´上に絶縁膜１５ａと同様の絶縁膜を設けてもよいし、第一面１１上と第二面１２´上の両方にそれぞれ絶縁膜を設けてもよい。

【0039】

（変形例）
上記各実施形態においては、キャンタイプの半導体レーザ装置１００について説明したが、本発明が適用可能な半導体レーザ装置はキャンタイプに限定されない。
また、上記各実施形態においては、ＬＤチップ２０が、基板の一方の面にｎ側電極、他方の面にｐ側電極を配置した縦型のＬＤチップである場合について説明したが、ｎ側電極とｐ側電極とを基板の同一面側に配置した横型のＬＤチップであってもよい。この場合、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に第一導電層１３が形成されている必要はなく、また、絶縁膜１５ａ、１５ｂも必要ない。つまり、導電性の単結晶のＳｉＣ基板１０と、ＳｉＣ基板１０の第一面１１上に配置された横型のＬＤチップと、を備える半導体レーザ装置とすることができる。

【符号の説明】

【0040】

１００…半導体レーザ装置、１０…ＳｉＣ基板、１１…第一面、１２…第二面、１２´…第二面、１３…第一導電層、１４…第二導電層、１５ａ，１５ｂ…絶縁膜、１５ｃ…屈曲部、２０…半導体レーザチップ（ＬＤチップ）、３０…ヒートシンク部、５１，５２，５３…接合層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】