JP2012253205A - 半導体レーザ素子および光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生することを抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】この青紫色半導体レーザ素子100(半導体レーザ素子)は、略平坦な表面10bと、表面10bの反対側に形成された表面10aと、表面10bと表面10aとの間に形成された活性層12とを含む半導体レーザ素子部10と、半導体レーザ素子部10の略平坦な表面10b上に形成されたn側電極30とを備える。そして、n側電極30は、表面10bと対向する領域の略全域に亘って略平坦な下面30bと、下面30bの反対側に形成された上面30aと、上面30aに形成されるとともに下面30bに向かって窪む凹部35とを含む。
【選択図】図1
【解決手段】この青紫色半導体レーザ素子100(半導体レーザ素子)は、略平坦な表面10bと、表面10bの反対側に形成された表面10aと、表面10bと表面10aとの間に形成された活性層12とを含む半導体レーザ素子部10と、半導体レーザ素子部10の略平坦な表面10b上に形成されたn側電極30とを備える。そして、n側電極30は、表面10bと対向する領域の略全域に亘って略平坦な下面30bと、下面30bの反対側に形成された上面30aと、上面30aに形成されるとともに下面30bに向かって窪む凹部35とを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体レーザ素子および光装置に関し、特に、半導体レーザ素子部と電極とを備えた半導体レーザ素子および光装置に関する。
従来、半導体レーザ素子部と電極とを備えた半導体レーザ素子が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、n型GaN基板を含む半導体レーザ素子部と、n型GaN基板の表面上に形成されたn側電極とを備えた半導体レーザ素子が開示されている。この半導体レーザ素子では、n型GaN基板の上面に、下方の活性層に向かって窪む凹部(段差部)が形成されている。そして、n側電極は、n型GaN基板の凹部の底面と内側面とを覆うように凹部の段差形状に沿って形成されている。したがって、凹部の内側面または底面の少なくとも一方の面上に形成されたn側電極から活性層までの距離(厚み)が、n側電極が形成されていないn型GaN基板の上面から活性層までの距離(厚み)よりも小さい。また、この半導体レーザ素子は、活性層に対してn側電極とは反対側に形成されたp側パッド電極を介して、ジャンクションダウン方式により半導体レーザ装置内の配線電極に接合されている。
上記特許文献1に開示された半導体レーザ素子では、n型GaN基板に凹部が形成されることにより、n型GaN基板の厚みが、凹部の設けられた部分と凹部の設けられていない部分とで異なっている。この場合、n型GaN基板の厚みが局所的に異なるため、n型GaN基板の機械的な強度は基板の全域に亘って略一定ではないと考えられる。したがって、この半導体レーザ素子を放熱基台(サブマウント)などに接合する場合、基板の強度の不均一さに起因して、接合とともに半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生しやすいと考えられる。また、凹部に形成されたn側電極にボンディングワイヤを接続する際にも、凹部におけるn型GaN基板の厚みが小さい分、ワイヤボンドの衝撃を受けやすい。この場合においても、半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生しやすいという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生することを抑制することが可能な半導体レーザ素子および光装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による半導体レーザ素子は、略平坦な第1表面と、第1表面の反対側に形成された第2表面と、第1表面と第2表面との間に形成された活性層とを含む半導体レーザ素子部と、半導体レーザ素子部の略平坦な第1表面上に形成された電極とを備え、電極は、第1表面と対向する領域の略全域に亘って略平坦な第3表面と、第3表面の反対側に形成された第4表面と、第4表面に形成されるとともに第3表面に向かって窪む凹部とを含む。
この発明の第1の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、略平坦な第1表面を含む半導体レーザ素子部と、半導体レーザ素子部の略平坦な第1表面上に形成された電極とを備え、電極は、第1表面と対向する領域の略全域に亘って略平坦な第3表面を含むことによって、半導体レーザ素子部の略平坦な第1表面から活性層までの厚みが略一定となるので、半導体レーザ素子部が有する機械的な強度に不均一さが生じない。したがって、半導体レーザ素子部に割れや欠けを発生させることなくこの半導体レーザ素子を放熱基台などに接合することができる。加えて、機械的な強度が略一様な半導体レーザ素子部の第1表面上に略平坦な第3表面を有する電極が形成されているので、電極にボンディングワイヤを接続する際に、凹部を含めた電極の厚みが均一でない場合にも、半導体レーザ素子部は、ワイヤボンドの衝撃にも耐え得ることができる。この結果、半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生することを抑制することができる。
なお、本発明において、半導体レーザ素子部は、半導体基板の主面上に活性層を含む半導体層が積層されたレーザ素子構造、半導体基板を使用することなく活性層を含む半導体層のみが積層されたレーザ素子構造、または、支持基体(支持基板)に活性層を含む半導体層が接合されたレーザ素子構造を含む広い概念である。
また、上記第1の局面による半導体レーザ素子では、電極は、第4表面に形成されるとともに第3表面に向かって窪む凹部を含むことによって、電極の第4表面は、凹部と凹部以外からなる凹凸形状を有している。ここで、ウェハに形成された複数の半導体レーザ素子部を素子分割する際、素子分割前の半導体レーザ素子部における電極の表面に延伸ポリプロピレン(OPP)フィルムなどのシートを貼り付けた状態でウェハを素子分割する場合がある。この場合、OPPフィルムを電極の表面に貼り付けることにより、OPPフィルムに含まれる有機珪素化合物(たとえば有機シロキサンなど)を構成する炭素(C)や珪素(Si)などの元素が電極の表面に付着する。そして、素子分割後にOPPフィルムを剥離した電極の表面にワイヤボンディングを行った場合、電極とボンディングワイヤ(金属線)との間に上記した元素が介在する。そして、この状態で、半導体レーザ素子を動作させた場合、付着した元素が障壁となって電極とボンディングワイヤとの間に余分な電気抵抗が発生し、半導体レーザ素子の動作電圧が上昇するという不都合が生じる。本願発明者は、半導体レーザ素子を製造するにあたってこのような不都合を解決する方法を鋭意検討した。その結果、本発明の電極の第4表面に凹部を設けることによって、製造プロセスにおいて一時的に使用されるOPPフィルムを電極の表面に貼り付けたとしても、凹部が窪んでいるので、凹部の底面および内側面にOPPフィルムが貼り付かない。したがって、素子分割後に半導体レーザ素子からOPPフィルムを剥離したとしても、凹部の底面および内側面には炭素(C)や珪素(Si)などの元素が付着しないようにすることができる。これにより、電極の凹部の底面および内側面は、清浄に保たれるので、電極の凹部とボンディングワイヤとの間に余分な電気抵抗が発生することを抑制することができる。この結果、半導体レーザ素子の動作電圧が上昇することを抑制することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体レーザ素子部は、第2表面に形成されたリッジをさらに含み、電極の凹部およびリッジは、平面的に見て、凹部およびリッジの各々の形成領域が重なるように配置されており、半導体レーザ素子部は、リッジが形成された第2表面側が放熱基台に接合されている。このように、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で放熱基台に接合した場合においても、半導体レーザ素子部の機械的強度が不均一さを有していないので、半導体レーザ素子部に割れや欠けが発生させることなく、ジャンクションダウン接合を行うことができる。また、半導体レーザ素子部は、ワイヤボンドの衝撃にも耐え得るので、電極の凹部およびリッジの各々の形成領域が重なっていても、リッジが損傷することを抑制することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、電極の凹部は、凹部の底面においてボンディングワイヤが接続可能で、かつ、ボンディングワイヤが凹部の内側面に接触した状態で接続可能なように構成されている。このように構成すれば、付着物が極力排除されて清浄に保たれた電極の凹部の底面において、ボンディングワイヤと電極との導通を容易に図ることができる。加えて、ボンディングワイヤの電極との接触面積を増加させることができるので、電極とボンディングワイヤとの間の電気抵抗をより低減させることができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、電極は、半導体レーザ素子部の第1表面に接触する略平坦な第3表面を有するオーミック電極層と、オーミック電極層の半導体レーザ素子部とは反対側に配置され、凹部が形成された第4表面を有するパッド電極層とを含み、凹部の深さは、凹部が形成されていない部分におけるパッド電極層の厚みよりも小さい。このように構成すれば、凹部の底面には下層となるオーミック電極層が露出しない。つまり、ボンディングワイヤがオーミック電極層に直接接合されることが防止されるので、ワイヤボンドに起因してオーミック電極層が損傷することを防止することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、凹部の内側面は、半導体レーザ素子部に形成された共振器面から共振器の延びる方向に沿って所定の距離分内側に離間した位置に形成されている。このように構成すれば、凹部の底面が共振器面に露出しない。したがって、製造プロセスにおいて、共振器面に誘電体材料などからなる端面コート膜を形成した場合においても、端面コート膜が電極の凹部の底面に入り込んで付着することを効果的に抑制することができる。この結果、電極の凹部の底面をより清浄に保つことができる。
この発明の第2の局面による光装置は、第1の局面における半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子の出射光を制御する光学系とを備える。
この第2の局面による光装置では、上記第1の局面による半導体レーザ素子を備えているので、半導体レーザ素子においては、割れや欠けが発生することが抑制されるとともに、動作電圧が上昇することが抑制される。その結果、この半導体レーザ素子を安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い光装置を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、図1〜図3を参照して、本発明の一実施形態による青紫色半導体レーザ素子100の構造について説明する。なお、図2は、図3の150−150線に沿った断面図である。なお、青紫色半導体レーザ素子100は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
青紫色半導体レーザ素子100は、図1に示すように、約100μmの厚みを有するn型GaN基板1と、n型GaN基板1の主表面(C1側)上に形成された活性層12を有する半導体素子層2とを含む半導体レーザ素子部10を備えている。半導体素子層2は、発振波長が約405nm帯を有する窒化物系半導体からなる。また、青紫色半導体レーザ素子100では、半導体素子層2側の表面10a(C1側)上にp側電極20が形成されるとともに、n型GaN基板1側の表面10b(C2側)上にn側電極30が形成されている。なお、表面10bおよび表面10aは、それぞれ、本発明の「第1表面」および「第2表面」の一例である。また、n側電極30は、本発明の「電極」の一例である。
半導体レーザ素子部10は、図3に示すように、約800μmの共振器長(レーザ素子端部間(A方向)の長さ)を有するとともに、約100μmの素子幅(B方向)を有する。また、半導体素子層2には、共振器の延びる方向(A方向)と直交する光出射面2a(A1側)および光反射面2b(A2側)がそれぞれ形成されている。なお、光出射面2aおよび光反射面2bは、一対に形成された共振器面のそれぞれから出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい側が光出射面2aである。また、相対的にレーザ光の出射強度の小さい側が光反射面2bである。なお、光出射面2aおよび光反射面2bは、本発明の「共振器面」の一例である。
また、光出射面2a上には、低反射率の誘電体多層膜(図示せず)が形成されており、光反射面2b上には、高反射率の誘電体多層膜(図示せず)が形成されている。ここで、誘電体多層膜は、GaN,AlN、BN,Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、SiN、AlONおよびMgF2や、これらの混成比の異なる材料であるTi3O5やNb2O3などからなる多層膜を用いることができる。
また、青紫色半導体レーザ素子100は、図1および図2に示すように、AuSn半田などからなる導電性接着層5を介してジャンクションダウン方式によりサブマウント120上に固定されている。具体的には、青紫色半導体レーザ素子100は、半導体レーザ素子部10の後述するリッジ3が形成された表面10a側を下にして、p側電極20が導電性接着層5を介してサブマウント120の上面に形成されたパッド電極121に接合されている。なお、サブマウント120は、本発明の「放熱基台」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子100では、n側電極30の上面30aにAuからなり約50μm以上約60μm以下の線径を有する金属線91の一方端部が接続されている。また、サブマウント120は、下面(C1側)が、導電性接着層(図示せず)を介して、金属製のステム(図示せず)に固定されている。また、金属線91の他方端部は、図示しない負極端子に接続されるとともに、金属製のステムは、図示しない正極端子と導通している。なお、金属線91は、本発明の「ボンディングワイヤ」の一例である。
ここで、第1実施形態では、n側電極30は、図2に示すように、n型GaN基板1に近い側から順に、Alなどの金属層からなるオーミック電極層31と、Ptなどの金属層からなるバリア層32と、Auなどの金属層からなるパッド電極層33とが積層された構造を有している。そして、n側電極30は、上面30a側に形成された凹部35を含んでいる。すなわち、凹部35は、上面30aが下面30bに向かってC1方向に窪んでいる。したがって、n側電極30の上面30aは、凹部35が形成された領域と凹部35が形成されていない領域とによって凹凸形状を有している。一方、n側電極30の下面30bは、n型GaN基板1の表面10bと対向する領域の略全域に亘って略平坦面を形成している。なお、上面30aおよび下面30bは、それぞれ、本発明の「第4表面」および「第3表面」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子100を全体として捉えた場合、n側電極30では凹部35が形成されることにより厚み(C方向)が変化する一方、半導体レーザ素子部10では、略平坦な表面10bから活性層12までの厚みt5が略一定である。ここで、厚みt5は、n型GaN基板1とn型クラッド層11と活性層12との厚みを合計した厚みを示す。
また、第1実施形態では、凹部35の深さD1は、凹部35が形成されていない部分におけるパッド電極層33の厚みt1よりも小さい(D1<t1)。つまり、凹部35はパッド電極層33にのみ形成されている。したがって、底面35aは、パッド電極層33であり、底面35aには下層のバリア層32やオーミック電極層31は、露出していない。なお、底面35aにおけるパッド電極層33の厚み(t1−D1)は、約200nm以上約300nm以下の範囲であればよい。また、凹部35の深さD1については、約3μm以上5μm以下であればよい。
また、n側電極30を平面的に見た場合、図3に示すように、凹部35は、n側電極30の内側に形成されている。つまり、凹部35は、底面35aと、底面35aの四方を囲む4つの内側面とを有している。一対の内側面35bは、共振器の延びる方向(A方向)に対向しており、一対の内側面35cは、A方向と略直交する素子の幅方向(B方向)に対向している。したがって、n側電極30は、内側面35bの外側(A方向に沿った底面35aとは反対側)が底面35aよりも厚みが大きい壁部33aと、内側面35cの外側(B方向に沿った底面35aとは反対側)が底面35aよりも厚みが大きい壁部33bとを有している。また、壁部33aおよび壁部33bは、凹部35の四隅で互いに接続されて一体的な構造を有している。ここで、半導体レーザ素子部10は素子幅(B方向)が約100μmであるのに対し、n側電極30の幅(B方向)は、約70μmである。
また、壁部33aにおいては、n側電極30のA方向の端部30hから内側面35bまでの幅W1を有している。また、n側電極30の端部30hは、光出射面2a(光反射面2b)からA2方向(A1方向)に沿って距離L1だけ内側に離間した位置に形成されている。したがって、凹部35の内側面35bは、光出射面2a(光反射面2b)からA2方向(A1方向)に沿って距離L1+幅W1だけ内側に位置している。同様に、壁部33bにおいては、n側電極30のB方向の端部30jから内側面35cまでの幅W2を有している。また、n側電極30の端部30jは、半導体レーザ素子部10の側端面2c(2d)からB2方向(B1方向)に沿って距離L2(約15μm)だけ内側に離間した位置に形成されている。したがって、凹部35の内側面35cは、側端面2c(2d)からB2方向(B1方向)に沿って距離L2+幅W2だけ内側に位置している。これにより、パッド電極層33に形成された凹部35は、上方(C2方向)にのみ開口する一方、n側電極30の端部30hおよび端部30jには開口部を有していない。
なお、幅W1と幅W2との大小関係については、図3に示すようにW1>W2であってもよいし、幅W1と幅W2とが略等しくてもよい。また、図3においては、壁部33aの幅W1は、共振器方向(A方向)において略対称な長さであり、壁部33bの幅W2は、素子の幅方向(B方向)において略対称な長さとしているが、このように略対称な長さにしなくてもよい。壁部33aの幅W1は、たとえば、レーザ光の主たる出射方向を区別する目的で、光出射面2a側と光反射面2bとで異ならせていてもよい。
また、第1実施形態では、図2に示すように、凹部35は、底面35aにおいて金属線91が接続可能であるとともに、金属線91が凹部35の内側面35bおよび内側面35cの少なくとも一方に接触した状態で接続可能であるように構成されている。ここで、金属線91は、約50μm以上約60μm以下の線径を有しており、n側電極30の幅(B方向:約70μm)と比較しても、凹部35の幅(A方向およびB方向)よりも若干小さい程度である。したがって、凹部35の底面35aに金属線91が接続されたとしても、超音波ボンダ装置などによって接合時に溶融した金属線91の一部が底面35aから内側面35b(35c)にかけた領域や、さらには、壁部33a(図1参照)および壁部33b(図2参照)にまで僅かに延びた状態で固化される。このように、金属線91は、n側電極30の上面30aに形成された起伏に沿って接合されている。
また、図2に示すように、半導体素子層2においては、n型GaN基板1の主表面(C1側)上に、約2μmの厚みを有するn型AlGaNからなるn型クラッド層11が形成されている。n型クラッド層11の下面上には、多重量子井戸(MQW)構造を有する活性層12が形成されている。この活性層12は、各々が約30nmの厚みを有するとともにアンドープGaInNからなる4つの障壁層(図示せず)と、各々が約7nmの厚みを有するとともにアンドープGaInNからなる3つの井戸層(図示せず)とが交互に積層されている。活性層12の下面上には、約0.5μmの厚みを有するMgドープのp型AlGaNからなるp型クラッド層13が形成されている。p型クラッド層13は、共振器の延びる方向(A方向)に沿ってストライプ状(細長状)に延びる約1.5μmの幅を有する凸部13aと、凸部13aの幅方向(B方向)の両側(B1側およびB2側)の約80nmの厚みを有する平坦部13bとを有している。
また、p型クラッド層13の凸部13a上(C1側)には、約3nmの厚みを有するアンドープGaInNからなるp側コンタクト層14が形成されている。このp側コンタクト層14とp型クラッド層13の凸部13aとによって、約1.5μmの幅を有してA方向にストライプ状に延びるリッジ3が構成されている。また、リッジ3により、青紫色半導体レーザ素子100の光導波路が構成されている。
また、p型クラッド層13の凸部13aの両側面上、平坦部13bの下面上およびp側コンタクト層14の両側面上には、約0.2μmの厚みを有するSiO2からなる電流ブロック層19が形成されている。また、電流ブロック層19は、リッジ3の下面(p側オーミック電極15の下面(C1側))を露出するように形成されている。
また、p側コンタクト層14の下面上には、p側コンタクト層14に近い側から順に、Pd層、Pt層およびAu層からなるp側オーミック電極15が形成されている。p側オーミック電極15の下面上と電流ブロック層19の下面上とには、p側オーミック電極15に近い側から順に、約0.1μmの厚みを有するTi層と、約0.1μmの厚みを有するPd層と、約3μmの厚みを有するAu層とからなるp側電極20が形成されている。
また、第1実施形態では、図2および図3に示すように、n側電極30の凹部35およびリッジ3は、平面的に見て、凹部35およびリッジ3の各々の形成領域が重なるように配置されている。この場合、凹部35のB方向の中心線170(図3参照)がリッジ3の中心線に略一致している。このようにして、青紫色半導体レーザ素子100が構成されている。
次に、図2〜図7を参照して、本発明の第1実施形態による青紫色半導体レーザ素子100の製造プロセスについて説明する。
まず、図4に示すように、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて、n型GaN基板1の上面(主表面)上に、n型クラッド層11、活性層12、p型クラッド層13、p側コンタクト層14およびp側オーミック電極15を順次積層する。その後、フォトリソグラフィを用いてp側オーミック電極15の上面上にマスク(図示せず)をパターニングした後、マスクから露出するp側オーミック電極15と下部のp側コンタクト層14およびp型クラッド層13の一部の領域をエッチングすることによりリッジ3を形成する。その後、リッジ3上に残されたマスクを除去する。
その後、プラズマCVD法または真空蒸着法などを用いて、p型クラッド層13の凸部13a以外の平坦部13bの上面上、p側オーミック電極15の上面上、および、リッジ3の両側面を連続的に覆うように電流ブロック層19を形成する。その後、真空蒸着法およびリフトオフ法を用いて、電流ブロック層19上および電流ブロック層19が形成されていないp側オーミック電極15上に、p側電極20を形成する。
この後、n型GaN基板1が約100μmの厚みを有するようにn型GaN基板1の表面10b側を研磨し、研磨によるダメージ層をドライエッチングにより除去した後、真空蒸着法およびリフトオフ法を用いて、n型GaN基板1の表面10b(C2側)上にn型GaN基板1に接触するようにn側電極30を形成する。
具体的には、真空蒸着法を用いて、n型GaN基板1の下面(表面10b)上にオーミック電極層31を蒸着する。次に、オーミック電極層31を覆うようにバリア層32を蒸着する。さらに、バリア層32の下面上に、約300nmの厚みを有するAu層を蒸着して平坦なAu金属層33uを形成する。これにより、図5に示すように、n型GaN基板1の下面(表面10b)上に、矩形形状を有する複数のAu金属層33uが形成される。ここで、Au金属層33uのA方向の端部30h同士は、間隔L3(=L1×2)を隔てて対向するとともに、B方向の端部30j同士は、間隔L4(=L2×2)を隔てて対向する。また、Au金属層33uは、下部にリッジ3が形成された領域に重なって形成される。
その後、図6に示すように、フォトリソグラフィを用いて、n型GaN基板1の表面10bからオーミック電極層31(図4参照)、バリア層32(図4参照)およびAu金属層33u(図4参照)にかけての側面(端部30hおよび端部30j)と、Au金属層33uの表面(C2側)の所定領域とを覆うようにレジスト50をパターニングする。これにより、レジスト50は、Au金属層33uの外縁部とその近傍の領域のみが露出するようにパターニングされる。
そして、この状態で、平面的に見てレジスト50の枠状に形成された開口部50a(Au金属層33uが露出した部分)に、真空蒸着法を用いてAu金属層33vを堆積させる。これにより、Au金属層33uの表面上に、枠状を有するようにAu金属層33vが形成される。その後、レジスト50を除去する。これにより、図7に示すように、バリア層32の上面(C2側)上に、凹部35を有するとともにAu金属層33uおよび33vが一体となったパッド電極層33が形成される。このようにして、n側電極30が形成される。
その後、約800μmの共振器長(A方向)を有するようにウェハをB方向に沿ってバー状に劈開する。具体的には、ウェハを、図5に示した分離線190の位置において劈開する。これにより、半導体レーザ素子部10がB方向に複数繋げられた状態のバー105が得られる。
その後、劈開によってバー105に形成された劈開面からなる共振器面(光出射面2aおよび光反射面2b)に対して、ECRスパッタ成膜装置などを用いて端面コート膜(図示せず)を形成する。この際、第1実施形態では、図3に示すように、n側電極30の共振器面に対向する側の端部30hには、凹部35が開口していないので、誘電体材料などからなる端面コート膜が凹部35内にまで浸入して付着することを防止しやすい。したがって、凹部35の底面35aおよび内側面35bおよび35cは、清浄な状態に保たれる。
その後、図7に示すように、バー105の表面10a側に、延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム60を貼り付ける。ここで、OPPフィルム60は、約40μmの厚みを有しており、元々一体的であった剥離シート61(図8参照)を剥離(分離)した後、OPPフィルム60の粘着面60aに、バー105におけるp側電極20の表面(C1側)を一様に貼り付ける。その後、機械的スクライブまたはレーザスクライブなどにより、OPPフィルム60とは反対側(C2側)の半導体レーザ素子部10の表面10b側から、共振器の延びる方向(A方向)に沿って直線状のスクライブ溝51をB方向に所定の間隔(ピッチ)を隔てて複数形成する。ここで、スクライブ溝51間のピッチは、青紫色半導体レーザ素子100(図2参照)の素子幅(約100μm)に略等しい。
その後、図8に示すように、前述した工程でOPPフィルム60から剥離しておいた剥離シート61を、バー状態となった青紫色半導体レーザ素子100のn側電極30の上面30a(C2側)に貼り付ける。この際、n側電極30には凹部35が形成されているので、剥離シート61は、凹部35以外のn側電極30(パッド電極層33)の表面に貼り付けられる。したがって、凹部35においては、剥離シート61の粘着面61aと底面35aおよび内側面35b(35c)との間に空間が形成されており、剥離シート61の粘着面61aは、凹部35の底面35aおよび内側面35b(35c)には接触しない。
この状態で、バー105の下面側(剥離シート61が貼り付けられた側(C2側))が開くようにバー105の上面側(OPPフィルム60が貼り付けられた側(C1側))の所定の位置に刃状金具52を矢印C2方向に押し当てる。刃状金具52の先端部がOPPフィルム60をC2方向に突き破り、さらに、刃状金具52の荷重が分離線195に沿って半導体素子層2に印加されることにより、バー105をスクライブ溝51の位置(分離線195)で分割する。このようにして、青紫色半導体レーザ素子100のチップ(図2参照)が多数形成される。
第1実施形態では、上記のように、略平坦な表面10bを含む半導体レーザ素子部10と、半導体レーザ素子部10の略平坦な表面10b上に形成されたn側電極30とを備え、n側電極30は、表面10bと対向する領域の略全域に亘って略平坦な下面30bを含むことによって、半導体レーザ素子部10の略平坦な表面10bから活性層12までの厚みt5(図2参照)が略一定となるので、半導体レーザ素子部10が有する機械的な強度に不均一さが生じない。したがって、半導体レーザ素子部10に割れや欠けを発生させることなくこの青紫色半導体レーザ素子100をサブマウント120に接合することができる。加えて、機械的強度が略一様な半導体レーザ素子部10の表面10b上にn側電極30が形成されているので、n側電極30に金属線91を接続する際に、凹部35を含むn側電極30の厚み(C方向)が均一でない場合にも、半導体レーザ素子部10は、ワイヤボンドの衝撃にも耐え得ることができる。この結果、半導体レーザ素子部10に割れや欠けが発生することを抑制することができる。
また、第1実施形態では、n側電極30は、上面30aに形成されるとともに下面30bに向かって窪む凹部35を含むことによって、n側電極30の上面30aは、凹部35と凹部35以外からなる凹凸形状を有している。製造プロセスにおいて一時的に使用されるOPPフィルム60から剥離された剥離シート61をn側電極30の表面に貼り付けたとしても、凹部35が窪んでいるので、凹部35の底面35aおよび内側面35bに剥離シート61の粘着面61aが貼り付かない。したがって、素子分割後に青紫色半導体レーザ素子100から剥離シート61を剥離したとしても、凹部35の底面35aおよび内側面35bには炭素(C)や珪素(Si)などの元素が付着しないようにすることができる。これにより、n側電極30の凹部35の底面35aおよび内側面35bは、清浄に保たれるので、n側電極30の凹部35と金属線91との間に余分な電気抵抗が発生することを抑制することができる。これにより、青紫色半導体レーザ素子100の動作電圧が上昇することを抑制することができる。
また、第1実施形態では、n側電極30の凹部35およびリッジ3は、平面的に見て、凹部35およびリッジ3の各々の形成領域が重なるように配置されており、半導体レーザ素子部10は、リッジ3が形成された表面10a側がサブマウント120に接合されている。このように、青紫色半導体レーザ素子100をジャンクションダウン方式でサブマウント120に接合した場合においても、半導体レーザ素子部10の機械的強度が不均一さを有していないので、半導体レーザ素子部10に割れや欠けが発生させることなく、ジャンクションダウン接合を行うことができる。また、半導体レーザ素子部10は、ワイヤボンドの衝撃にも耐え得るので、n側電極30の凹部35およびリッジ3の各々の形成領域が重なっていても、リッジ3が損傷することを抑制することができる。
また、第1実施形態では、n側電極30の凹部35は、凹部35の底面35aにおいて金属線91が接続可能で、かつ、金属線91が凹部35の内側面35bに接触した状態で接続可能なように構成されている。これにより、付着物が極力排除されて清浄に保たれたn側電極30の凹部35の底面35aにおいて、金属線91とn側電極30との導通を容易に図ることができる。加えて、金属線91のn側電極30との接触面積を増加させることができるので、n側電極30と金属線91との間の電気抵抗をより低減させることができる。
また、第1実施形態では、n側電極30は、オーミック電極層31と、パッド電極層33とを含み、凹部35の深さD1は、凹部35が形成されていない部分におけるパッド電極層33の厚みt1よりも小さい(D1<t1)。これにより、凹部35の底面35aには下層となるオーミック電極層31が露出しない。つまり、金属線91がオーミック電極層31に直接接合されることが防止されるので、ワイヤボンドに起因してオーミック電極層31が損傷することを防止することができる。
また、第1実施形態では、凹部35の内側面35bは、半導体レーザ素子部10に形成された光出射面2aおよび光反射面2bの各々から共振器の延びるA方向に沿って所定の距離(=L1+W1)だけ内側に離間した位置に形成されている。これにより、凹部35の底面35aが光出射面2aおよび光反射面2bの各々に露出しない。したがって、製造プロセスにおいて、光出射面2aおよび光反射面2bの各々に誘電体膜などからなる端面コート膜を形成する場合においても、端面コート膜がn側電極30の凹部35の底面35aに入り込んで付着することを効果的に抑制することができる。この結果、n側電極30の凹部35の底面35aをより清浄に保つことができる。
次に、図1、図2、図4、図8および〜図9を参照して、上記した第1実施形態の効果を確認するために行った比較例との対比による確認実験について説明する。この確認実験では、上記した第1実施形態に対応する実施例としての青紫色半導体レーザ素子100(図1参照)を作製するとともに、実施例に対する比較例としての青紫色半導体レーザ素子を作製して、各々の半導体レーザ素子の動作電圧を比較した。
まず、上記した第1実施形態に対応する実施例としての青紫色半導体レーザ素子については、n側電極を構成する表面(上面)が平坦なパッド電極層33(図4参照)を形成した後、パッド電極層33の表面を切削工具を用いて機械的に削ることにより、パッド電極層33の表面に付着した有機シロキサンなどの有機珪素化合物(剥離シート61(図8参照)の材料や粘着成分に含まれる炭素(C)や珪素(Si)などの元素)を除去した。ここで、有機珪素化合物の除去とともに、パッド電極層33の表層部のAuもある程度除去されるので、パッド電極層33には、内部のAu金属層が露出されて一定の清浄さが保たれた状態となった。このようにして、実施例の青紫色半導体レーザ素子においては、第1実施形態で示したn側電極30(図2参照)が凹部35(図2参照)を有することにより、剥離シート61(図8参照)の材料などが凹部35に付着しない状態と略同様の状態を再現した。
また、上記実施例に対する比較例としての青紫色半導体レーザ素子については、n側電極に関してパッド電極層33の表面を切削金具を用いて削ることなく、剥離シート61を剥がしたままの状態として素子チップを準備した。つまり、比較例におけるパッド電極層33の表面の略全域に、有機珪素化合物が付着したままの状態を再現した。そして、各々の青紫色半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント120(図1参照)に接合するとともに、n側電極に金属線91(図1参照)をワイヤボンディングして電気的な接続を図った。
そして、上記実施例および比較例として作製した青紫色半導体レーザ素子の各々についての電流−電圧特性を調べた。なお、電流−電圧特性については、半導体特性測定器の1つである半導体パラメータアナライザ(電気特性評価装置)を用いて測定した。
この結果、図9に示すように、実施例と比較例とを比較した場合、同じ電流値における動作電圧は、比較例よりも実施例の方が低くなる結果が得られた。また、動作電圧の減少幅は、電流値の増加とともに増加する傾向であった。つまり、比較例とは異なり、実施例におけるn側電極30では、パッド電極層33の表面に付着した有機珪素化合物が除去されてパッド電極層33が清浄な状態に保たれたと考えられる。これにより、パッド電極層33と金属線91との間に余分な電気抵抗が発生することが抑制されて、動作電圧の低減につながったと考えられる。この結果から、n側電極30の表面を清浄に保つためにn側電極30に本発明の「凹部」を形成した状態で、この凹部の底面にワイヤボンドを行うことの有用性が確認された。
(第2実施形態)
次に、図5および図10参照して、本発明の第2実施形態による青紫色半導体レーザ素子200について説明する。この青紫色半導体レーザ素子200では、凹部235は、底面235aが素子の幅方向(B方向)においてn側電極230を貫通している。なお、図中において、第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。また、青紫色半導体レーザ素子200は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
次に、図5および図10参照して、本発明の第2実施形態による青紫色半導体レーザ素子200について説明する。この青紫色半導体レーザ素子200では、凹部235は、底面235aが素子の幅方向(B方向)においてn側電極230を貫通している。なお、図中において、第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。また、青紫色半導体レーザ素子200は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。
詳細に説明すると、図10に示すように、凹部235は、共振器の延びる方向(A方向)に対向する一対の内側面235bを有する一方、素子の幅方向(B方向)においては内側面を有していない。つまり、青紫色半導体レーザ素子200をB方向に沿って側方から見た場合、n側電極230の端部230jには凹部235を確認することが可能な開口部が形成されている。
また、青紫色半導体レーザ素子200においても、n側電極230の上面230aにAuからなる金属線91の一方端部が接続されている。ここで、凹部235は、底面235aがB方向に貫通しているので、ワイヤボンドの際に溶融した金属線91の一部が底面235aよりも外側のn型GaN基板1の表面10bまで流れ出て固化される場合がある。しかしながら、n型GaN基板1の厚みが約100μmと略一定であることと、青紫色半導体レーザ素子200がジャンクションダウン方式でサブマウント120に接合されているので、n側電極230の底面235aから半導体素子層2におけるp−n接合部分までの距離は比較的大きい。したがって、溶融した金属線91の一部が底面235aよりも外側に流れ出て固化されたとしても、p−n接合を短絡させることは殆どない。なお、上面230aは、本発明の「第4表面」の一例である。なお、青紫色半導体レーザ素子200のその他の構成は、第1実施形態と同様である。
また、青紫色半導体レーザ素子200の製造プロセスでは、n側電極230のパッド電極層233を形成する際、平坦なAu金属層33u(図5参照)上に枠状のAu金属層33v(図5参照)を堆積させる代わりに、平坦なAu金属層33uのA方向における端部30hの近傍領域上にのみにAu金属層33vを堆積させるようなレジストパターンを形成した状態でAu金属層33vを増し盛りするプロセスを用いてn側電極230を形成する。なお、その他のプロセスについては、第1実施形態の製造プロセスと略同様である。
青紫色半導体レーザ素子200では、上記のように、凹部235は、底面235aが素子の幅方向(B方向)においてn側電極230を貫通している。これにより、製造プロセス上、第1実施形態のような周囲が壁部によって囲まれた凹部35を有するn側電極30を形成する場合よりも、より簡素なレジストパターンを用いてn側電極230を形成することができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
次に、図11を参照して、本発明の第3実施形態による3波長半導体レーザ装置300について説明する。なお、図中において、第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
次に、図11を参照して、本発明の第3実施形態による3波長半導体レーザ装置300について説明する。なお、図中において、第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
3波長半導体レーザ装置300は、第1実施形態で示した青紫色半導体レーザ素子100と、約650nmの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子320および約780nmの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子330が共通のn型GaAs基板351上にモノリシックに形成された2波長半導体レーザ素子350とが、Siからなる放熱基台125の上面125a上(C2側)に固定されている。また、放熱基台125は、下面側(C1側)がAuSn半田などの導電性融着層6を介してベース部130の上面130aに接合されている。
赤色半導体レーザ素子320は、n型GaAs基板351の下面上の一方側(B1側)に形成されているとともに、赤外半導体レーザ素子330は、n型GaAs基板351の下面上の他方側(B2側)に形成されている。また、赤色半導体レーザ素子320と赤外半導体レーザ素子330とは、B方向の略中央に形成された溝部352により所定の距離を隔てて配置されている。
赤色半導体レーザ素子320では、n型GaAs基板351の下面上のB1側に、n型クラッド層321と、活性層322と、p型クラッド層323と、電流ブロック層329と、p側電極328とが形成されている。また、リッジ部325は、赤色半導体レーザ素子320の素子幅方向の中央部よりも青紫色半導体レーザ素子100側(B1側)に寄せられた領域に形成されている。
また、赤外半導体レーザ素子330では、n型GaAs基板351の下面上のB2側に、n型クラッド層331と、活性層332と、p型クラッド層333と、電流ブロック層339と、p側電極338とが形成されている。また、リッジ部335は、赤外半導体レーザ素子330の素子幅方向の中央部よりも青紫色半導体レーザ素子100側(B1側)に寄せられた領域に形成されている。また、n型GaAs基板351の上面上の略全領域に、共通のn側電極359が形成されている。
放熱基台125の上面125aの略全面上には、SiO2からなる絶縁膜126が形成されている。絶縁膜126上には、青紫色半導体レーザ素子100、赤色半導体レーザ素子320および赤外半導体レーザ素子330の各々が接合される位置に、Auなどの金属材料からなるパッド電極301、302および303が放熱基台125とは絶縁された状態で設けられている。また、パッド電極301、302および303は、平面的に見て互いに所定の距離を隔てて配置されることにより互いに絶縁されている。
また、2波長半導体レーザ素子350は、青紫色半導体レーザ素子100と同様に、活性層322および332をn型GaAs基板351よりも放熱基台125側(C1側)に近づけて、ジャンクションダウン方式で接合されている。赤色半導体レーザ素子320のp側電極328とパッド電極302とが導電性融着層5を介して電気的に接続されている。また、赤外半導体レーザ素子330のp側電極338とパッド電極303とが導電性融着層5を介して電気的に接続されている。
また、青紫色半導体レーザ素子100のリッジ3は、青紫色半導体レーザ素子100の素子幅方向(B方向)の中央部よりも2波長半導体レーザ素子350側(B2側)に寄せられた領域に形成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子100および2波長半導体レーザ素子350は、各々のレーザ素子の発光点が3波長半導体レーザ装置300の幅方向の中央部に集められている。
また、青紫色半導体レーザ素子100のp側電極20と導通するパッド電極301には、Auなどからなる金属線92の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、パッド電極302には、赤色半導体レーザ素子320の後方(紙面奥側)の領域において、Auなどからなる金属線(図示せず)の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、パッド電極303には、Auなどからなる金属線93の一端が接続されており、他端は、図示しないリード端子(正極側)に接続されている。また、2波長半導体レーザ素子350のn側電極359には、金属線94の一端が接続されており、他端は、ベース部130に接続されている。これにより、各半導体レーザ素子に対して正極のリード端子から個別に電流を供給することが可能であり、各半導体レーザ素子は、n側電極が共通の端子(負極端子)に接続されている。3波長半導体レーザ装置300は、このようにして構成されている。
第3実施形態では、上記のように、集積型の半導体レーザ装置である3波長半導体レーザ装置300に青紫色半導体レーザ素子100を備えている。ここで、GaAs系の半導体基板および半導体層からなる半導体レーザ素子(2波長半導体レーザ素子350)は、レーザ素子の動作時に比較的大きな発熱を伴うので、放熱基台125に対してジャンクションダウン方式で接合される。したがって、各半導体レーザ素子の発光点高さ(水平位置)を揃えるためにも、図11に示したように青紫色半導体レーザ素子100についてもジャンクションダウン方式で放熱基台125に接合される必要がある。n側電極30に凹部35が形成されていることによって、青紫色半導体レーザ素子100に割れや欠けを発生させることなく放熱基台125に容易に接合することができる。なお、第3実施形態のその他の効果については、上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
次に、図11および図12を参照して、本発明の第4実施形態による光ピックアップ装置400について説明する。なお、光ピックアップ装置400は、本発明の「光装置」の一例である。
次に、図11および図12を参照して、本発明の第4実施形態による光ピックアップ装置400について説明する。なお、光ピックアップ装置400は、本発明の「光装置」の一例である。
本発明の第4実施形態による光ピックアップ装置400は、図12に示すように、第3実施形態による3波長半導体レーザ装置300(図11参照)が搭載されたキャン型の半導体レーザ装置410と、半導体レーザ装置410から出射されたレーザ光を調整する光学系420と、レーザ光を受光する光検出部430とを備えている。
また、光学系420は、偏光ビームスプリッタ(PBS)421、コリメータレンズ422、ビームエキスパンダ423、λ/4板424、対物レンズ425、シリンドリカルレンズ426および光軸補正素子427を有している。
また、PBS421は、半導体レーザ装置410から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスク440から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ422は、PBS421を透過した半導体レーザ装置410からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ423は、凹レンズ、凸レンズおよびアクチュエータ(図示せず)から構成されている。アクチュエータは、凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させることにより、半導体レーザ装置410から出射されたレーザ光の波面状態を補正する機能を有している。
また、λ/4板424は、コリメータレンズ422によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ/4板424は光ディスク440から帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、半導体レーザ装置410から出射されるレーザ光の直線偏光の方向に直交する。これにより、光ディスク440から帰還するレーザ光は、PBS421によって略全反射される。対物レンズ425は、λ/4板424を透過したレーザ光を光ディスク440の表面(記録層)上に収束させる。なお、対物レンズ425は、対物レンズアクチュエータ(図示せず)により移動可能にされている。
また、PBS421により全反射されるレーザ光の光軸に沿うように、シリンドリカルレンズ426、光軸補正素子427および光検出部430が配置されている。シリンドリカルレンズ426は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光軸補正素子427は、回折格子により構成されており、シリンドリカルレンズ426を透過した青紫色、赤色および赤外の各レーザ光の0次回折光のスポットが後述する光検出部430の検出領域上で一致するように配置されている。
また、光検出部430は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。このようにして、半導体レーザ装置410を備えた光ピックアップ装置400は構成される。
光ピックアップ装置400では、半導体レーザ装置410は、赤色半導体レーザ素子320、青紫色半導体レーザ素子100および赤外半導体レーザ素子330(図9参照)から、赤色、青紫色および赤外のレーザ光を独立的に出射することが可能に構成されている。また、半導体レーザ装置410から出射されたレーザ光は、上記のように、PBS421、コリメータレンズ422、ビームエキスパンダ423、λ/4板424、対物レンズ425、シリンドリカルレンズ426および光軸補正素子427により調節された後、光検出部430の検出領域上に照射される。
ここで、光ディスク440に記録されている情報を再生する場合には、赤色半導体レーザ素子320、青紫色半導体レーザ素子100および赤外半導体レーザ素子330から出射される各々のレーザパワーが一定になるように制御しながら、光ディスク440の記録層にレーザ光を照射するとともに、光検出部430から出力される再生信号を得ることができる。また、光ディスク440に情報を記録する場合には、記録すべき情報に基づいて、赤色半導体レーザ素子320(赤外半導体レーザ素子330)および青紫色半導体レーザ素子100から出射されるレーザパワーを制御しながら、光ディスク440にレーザ光を照射する。これにより、光ディスク440の記録層に情報を記録することができる。このようにして、半導体レーザ装置410を備えた光ピックアップ装置400を用いて、光ディスク440への記録および再生を行うことができる。
第4実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置400には、第3実施形態の3波長半導体レーザ装置300を備えた半導体レーザ装置410が搭載されている。これにより、3波長半導体レーザ装置300に搭載された青紫色半導体レーザ素子100においては、割れや欠けが発生することが抑制されるとともに、動作電圧が上昇することが抑制される。その結果、半導体レーザ装置410における青紫色半導体レーザ素子100を安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い光ピックアップ装置400を得ることができる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第3実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1〜第4実施形態では、n型GaN基板1の裏面上に凹部35が形成されたn側電極30を設けた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、成長用基板を用いてリッジ3を有する半導体素子層2を形成した後、半導体素子層2をジャンクションダウンで支持基板に接合するとともに半導体素子層2から成長用基板を除去して半導体レーザ素子部を形成してもよい。そして、成長用基板が除去されたn型クラッド層の略平坦な表面(第1表面)上に、本発明の「電極」を形成してもよい。あるいは、成長用基板が除去されたn型クラッド層の表面に支持基体(支持基板)などを接合した状態で、この支持基体の略平坦な表面(第1表面)上に、本発明の「電極」を形成することも可能である。
また、上記した変形例のうち、成長用基板が除去された半導体層の表面(第1表面)上、または、成長用基板が除去された半導体層の表面に接合された支持基体の表面(第1表面)上に、本発明の「電極」を形成するレーザ素子構造の場合、活性層を有する半導体素子層においては、光導波路(リッジ)が形成された側の導電型とは反対側の導電型を有する半導体層の略平坦な表面上に、本発明の「電極」を形成してもよい。つまり、光導波路(リッジ)がn型半導体層中に形成される場合には、p型半導体からなる半導体層の略平坦な表面上に、本発明の「電極」を形成してもよい。
また、上記第1および第2実施形態の製造プロセスでは、平坦な表面を有するAu金属層33uにレジスト50をパターニングした状態で、レジスト50の枠状に形成された開口部50aを介してAu金属層33vを堆積させ、その後、レジスト50を除去(リフトオフ)することにより凹部35を有するパッド電極層33を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バリア層32上に平坦な表面を有するAu金属層を所定の厚みで形成した後、フォトリソグラフィとエッチングとを用いて、Au金属層にバリア層32にまで達しない凹部を形成する方法によってパッド電極層33を形成してもよい。上記例示したいずれの形成方法によっても、本発明の凹部を有する電極を容易に形成することができる。
また、上記第1〜第4実施形態では、半導体素子層2のp型クラッド層13に凸状のリッジ3を形成して青紫色半導体レーザ素子100を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。リッジをSiO2またはAlGaNなどからなる電流ブロック層で埋め込んだ屈折率分布導波型のリッジ導波構造を有する窒化物系半導体レーザ素子を形成してもよい。あるいは、平坦な上部クラッド層上にストライプ状の開口部を有する電流ブロック層を形成して電流通路部を設けた利得導波型の窒化物系半導体レーザ素子を形成してもよい。このような素子構造を有する半導体レーザ素子の場合、電流通路部(光導波路)が形成された側とは反対側(基板側)を下にしてジャンクションアップ方式で放熱基台に接合する場合には、電流通路部(光導波路)が形成された側の半導体層の表面(本発明の「第1表面」)は略平坦であるので、この放熱基台とは反対側の半導体層の表面上に、凹部を有する本発明の「電極」を形成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、本発明の「電極」を、窒化物系半導体レーザ素子である青紫色半導体レーザ素子100に形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。GaAs系半導体やGaInP系半導体からなる半導体レーザ素子(赤色LDや赤外LD、あるいは、2波長半導体レーザ素子350のようなモノリシック構造を有する半導体レーザ素子)に対して本発明の「電極」を形成してもよい。また、窒化物系半導体レーザ素子についても青紫色半導体レーザ素子以外の、たとえば、青色半導体レーザ素子や緑色半導体レーザ素子に対して本発明の「電極」を形成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、青紫色半導体レーザ素子100の半導体素子層2を、AlGaNやInGaNなどの窒化物系半導体層により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体素子層2を、AlN、InN、BN、TlNおよびこれらの混晶からなるウルツ鉱構造の窒化物系半導体層により形成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、SiO2を用いて電流ブロック層19を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、SiNなどの他の絶縁性材料や、AlInPやAlGaNなどの半導体材料を用いて電流ブロック層を形成してもよい。
また、上記第3実施形態では、3波長半導体レーザ装置300を、青紫色半導体レーザ素子100と赤色半導体レーザ素子320と赤外半導体レーザ素子330とによって構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、窒化物系半導体からなる緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子と、赤色半導体レーザ素子320とを用いてRGB3波長半導体レーザ装置を構成してもよい。この場合、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子に、本発明の「電極」を形成することが好ましい。
また、上記第4実施形態では、3波長半導体レーザ装置300をキャン型の半導体レーザ装置410に搭載した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平板状の平面構造を有するフレーム型のパッケージに3波長半導体レーザ装置300を搭載してもよい。
また、上記第4実施形態では、青紫色半導体レーザ素子100を有する3波長半導体レーザ装置300を備えた光ピックアップ装置400について示したが、本発明はこれに限らず、青紫色半導体レーザ素子100を有する3波長半導体レーザ装置300を用いて、CD、DVDまたはBDなどの光ディスクの記録または再生を行う光ディスク装置や、プロジェクタ装置などの光装置に適用してもよい。
2a 光出射面(共振器面)
2b 光反射面(共振器面)
3 リッジ
10 半導体レーザ素子部
10a 表面(第2表面)
10b 表面(第1表面)
12 活性層
30 n側電極(電極)
30a、230a 上面(第4表面)
30b 下面(第3表面)
31 オーミック電極層
33、233 パッド電極層
35、235 凹部
35a、235a 底面
35b 内側面
91 金属線(ボンディングワイヤ)
100、200 青紫色半導体レーザ素子(半導体レーザ素子)
120、125 サブマウント(放熱基台)
400 光ピックアップ装置(光装置)
420 光学系
2b 光反射面(共振器面)
3 リッジ
10 半導体レーザ素子部
10a 表面(第2表面)
10b 表面(第1表面)
12 活性層
30 n側電極(電極)
30a、230a 上面(第4表面)
30b 下面(第3表面)
31 オーミック電極層
33、233 パッド電極層
35、235 凹部
35a、235a 底面
35b 内側面
91 金属線(ボンディングワイヤ)
100、200 青紫色半導体レーザ素子(半導体レーザ素子)
120、125 サブマウント(放熱基台)
400 光ピックアップ装置(光装置)
420 光学系
Claims (6)
- 略平坦な第1表面と、前記第1表面の反対側に形成された第2表面と、前記第1表面と前記第2表面との間に形成された活性層とを含む半導体レーザ素子部と、
前記半導体レーザ素子部の前記略平坦な第1表面上に形成された電極とを備え、
前記電極は、前記第1表面と対向する領域の略全域に亘って略平坦な第3表面と、前記第3表面の反対側に形成された第4表面と、前記第4表面に形成されるとともに前記第3表面に向かって窪む凹部とを含む、半導体レーザ素子。 - 前記半導体レーザ素子部は、前記第2表面に形成されたリッジをさらに含み、
前記電極の前記凹部および前記リッジは、平面的に見て、前記凹部および前記リッジの各々の形成領域が重なるように配置されており、
前記半導体レーザ素子部は、前記リッジが形成された前記第2表面側が放熱基台に接合されている、請求項1に記載の半導体レーザ素子。 - 前記電極の凹部は、前記凹部の底面においてボンディングワイヤが接続可能で、かつ、前記ボンディングワイヤが前記凹部の内側面に接触した状態で接続可能なように構成されている、請求項1または2に記載の半導体レーザ素子。
- 前記電極は、前記半導体レーザ素子部の前記第1表面に接触する前記略平坦な第3表面を有するオーミック電極層と、前記オーミック電極層の前記半導体レーザ素子部とは反対側に配置され、前記凹部が形成された前記第4表面を有するパッド電極層とを含み、
前記凹部の深さは、前記凹部が形成されていない部分における前記パッド電極層の厚みよりも小さい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。 - 前記凹部の内側面は、前記半導体レーザ素子部に形成された共振器面から共振器の延びる方向に沿って所定の距離分内側に離間した位置に形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の出射光を制御する光学系とを備える、光装置。
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JP2011124893A JP2012253205A (ja) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 半導体レーザ素子および光装置 |
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JP2011124893A JP2012253205A (ja) | 2011-06-03 | 2011-06-03 | 半導体レーザ素子および光装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018170308A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子、光送信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置、並びにそれらの製造方法 |
WO2020110719A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 |
-
2011
- 2011-06-03 JP JP2011124893A patent/JP2012253205A/ja not_active Withdrawn
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