JP2023107471A - Semiconductor laser device, and method of manufacturing semiconductor laser element - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor laser device capable of suppressing reduction in long-term reliability.SOLUTION: A semiconductor laser device 100 comprises: a heat sink 2; and a semiconductor laser element 1 that is joined to the heat sink 2 via a joining member 3 and provided with a pad electrode 70. The semiconductor laser element 1 is arranged so that the pad electrode 70 is located on the heat sink 2 side. The semiconductor laser element 1 has an exposed surface 61a that is exposed from the pad electrode 70 due to a front-end surface of the pad electrode 70 being present at a position recessed from a front-end surface of the semiconductor laser element 1. The joining member 3 is connected to the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1. In a vertical cross-section parallel to a longitudinal direction of a resonator of the semiconductor laser element 1; the front-end surface of the pad electrode 70 is formed so as to be at least partially recessed; and a gap 4 is formed between the joining member 3 and the front-end surface of the pad electrode 70.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置に用いられる半導体レーザ素子の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a semiconductor laser device having a semiconductor laser element and a method for manufacturing a semiconductor laser element used in the semiconductor laser device.

半導体レーザ素子は、民生分野や産業分野を問わず、様々な分野の製品の光源に用いられている。例えば、半導体レーザは、ディスプレイやプロジェクタ等の画像表示装置の光源、自動車のヘッドランプの光源、又は、レーザ加工装置等の産業機器の光源等に用いられている。 Semiconductor laser elements are used as light sources for products in various fields, whether consumer or industrial. For example, semiconductor lasers are used as light sources for image display devices such as displays and projectors, light sources for automobile headlamps, and light sources for industrial equipment such as laser processing devices.

中でも、プロジェクタ又はレーザ加工装置の光源に用いられる半導体レーザ素子については、光出力が１ワットを大きく超える高出力化が要求されている。例えば、溶接、接合又は切断等のレーザ加工を行うレーザ加工装置の光源には、赤外光（例えば波長９１５ｎｍ帯）のレーザ光を出射する半導体レーザ素子が用いられるが、この場合、１０Ｗ程度～数十Ｗ級の光出力が要求される。 In particular, semiconductor laser elements used as light sources for projectors or laser processing apparatuses are required to have a high output, which greatly exceeds 1 watt. For example, a semiconductor laser element that emits infrared light (for example, a wavelength of 915 nm) is used as the light source of a laser processing apparatus that performs laser processing such as welding, joining, or cutting. An optical output of several tens of watts is required.

このような高出力の半導体レーザ素子は、動作電流が非常に大きく、レーザ光が出射する前端部（光出射端部）での発熱量が大きくなるので、前端部にＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）が発生するおそれがある。このため、半導体レーザ素子を高出力状態に保ったまま長期間にわたって安定した動作を実現するには、前端部で発生した熱を速やかに外部に逃がし、前端部における動作温度の上昇を抑えることが重要になる。 Such a high-power semiconductor laser element has a very large operating current, and the amount of heat generated at the front end portion (light emitting end portion) from which laser light is emitted is large. It may occur. Therefore, in order to achieve stable operation over a long period of time while maintaining a high output state of the semiconductor laser element, it is necessary to quickly release the heat generated at the front end to the outside and suppress the rise in the operating temperature at the front end. become important.

そこで、従来、はんだ等の接合部材を用いて半導体レーザ素子をジャンクションダウン実装によりヒートシンク（サブマウント）に接合された構成の半導体レーザ装置が提案されている。この種の半導体レーザ装置をさらに改良した技術が特許文献１、２に開示されている。 Therefore, conventionally, a semiconductor laser device has been proposed in which a semiconductor laser element is joined to a heat sink (submount) by junction-down mounting using a joining member such as solder. Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for further improving this type of semiconductor laser device.

具体的には、特許文献１に開示された半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子と放熱部材とを接合する接着剤を、半導体レーザ素子と放熱部材との間から半導体レーザ素子の前端面の直下における放熱部材の前端面にまで延長している。また、特許文献２に開示された半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子とヒートシンクとを接合する接合層について、半導体レーザ素子の前端部に接続される接合層とそれ以外の部分に接続される接合層との材質を変更し、前端部に接続される接合層の融点を高くしている。 Specifically, in the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1, the adhesive for bonding the semiconductor laser element and the heat radiation member is spread from between the semiconductor laser element and the heat radiation member directly under the front end face of the semiconductor laser element. It extends to the front end face of the heat radiating member. In addition, in the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 2, the bonding layer for bonding the semiconductor laser element and the heat sink includes a bonding layer connected to the front end portion of the semiconductor laser element and a bonding layer connected to the other portion. The melting point of the bonding layer connected to the front end portion is increased by changing the material of and.

国際公開第２０１３／１５０７１５号WO2013/150715 特開２０１７－１９１８９９号公報JP 2017-191899 A

半導体レーザ素子とヒートシンクとが接合部材により接合された半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子の前端部で発生する熱をヒートシンクに逃がすために、半導体レーザ素子とヒートシンクとの間に介在する接合部材の一部を半導体レーザ素子の前端部にまで延在して接合部材のフィレットを形成することがある。これにより、ＣＯＤレベルを安定させることができるとともに、自己発熱によって半導体レーザ素子の光出力が低下することを抑制することができる。 In a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element and a heat sink are bonded by a bonding member, one of the bonding members interposed between the semiconductor laser element and the heat sink is used to release heat generated at the front end of the semiconductor laser element to the heat sink. The portion may extend to the front end of the semiconductor laser element to form a fillet of the joining member. As a result, the COD level can be stabilized, and the decrease in the optical output of the semiconductor laser element due to self-heating can be suppressed.

しかしながら、半導体レーザ素子の前端部に接続された接合部材のフィレットが形成されると、このフィレットによって半導体レーザ素子の前端部に応力がかかることになる。この結果、半導体レーザ素子の長期信頼性が低下するおそれがある。特に、特許文献１に開示された半導体レーザ装置の構造では、接合部材のフィレットの端部から半導体レーザ素子にかかる応力が大きくなってしまう。また、特許文献２に開示された半導体レーザ装置の構造では、半導体レーザ素子における前端部とそれ以外の部分とで接合層の組成比を変更しているので、前端部とそれ以外の部分とで残留する歪量が異なる。このため、半導体レーザ素子にかかる応力が不均一に発生し、半導体レーザ素子の長期信頼性が低下するおそれがある。 However, when a fillet is formed in the joining member connected to the front end of the semiconductor laser element, this fillet applies stress to the front end of the semiconductor laser element. As a result, the long-term reliability of the semiconductor laser device may deteriorate. In particular, in the structure of the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1, the stress applied to the semiconductor laser element from the end portion of the fillet of the joining member increases. In addition, in the structure of the semiconductor laser device disclosed in Patent Document 2, the composition ratio of the bonding layer is changed between the front end portion and other portions of the semiconductor laser element. The amount of residual strain is different. As a result, the stress applied to the semiconductor laser element is non-uniformly generated, and the long-term reliability of the semiconductor laser element may deteriorate.

本開示は、このような課題を解決するものであり、半導体レーザ素子の前端部に接合部材が接続されていても、長期信頼性が低下することを抑制できる半導体レーザ装置及び半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure is intended to solve such problems, and manufactures a semiconductor laser device and a semiconductor laser device capable of suppressing deterioration in long-term reliability even when a bonding member is connected to the front end of the semiconductor laser device. The purpose is to provide a method.

上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、ヒートシンクと、接合部材を介して前記ヒートシンクに接合され、パッド電極が設けられた半導体レーザ素子と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記パッド電極が前記ヒートシンク側となるように配置されており、前記半導体レーザ素子は、前記パッド電極の前端面が前記半導体レーザ素子の前端面から後退した位置に存在することで前記パッド電極から露出する露出面を有し、前記接合部材は、前記半導体レーザ素子の前記露出面に接続されており、前記半導体レーザ素子の共振器長方向に平行な縦断面において、前記パッド電極の前記前端面は、少なくとも一部が窪むように形成されており、前記接合部材と前記パッド電極の前記前端面との間に隙間が形成されている。 In order to solve the above problems, one aspect of a semiconductor laser device according to the present disclosure includes a heat sink, and a semiconductor laser element bonded to the heat sink via a bonding member and provided with a pad electrode, wherein the semiconductor The laser element is arranged so that the pad electrode faces the heat sink, and the semiconductor laser element is arranged such that the front end surface of the pad electrode is set back from the front end surface of the semiconductor laser element. The bonding member has an exposed surface exposed from the pad electrode, and the bonding member is connected to the exposed surface of the semiconductor laser element. The front end surface is formed so as to be at least partially recessed, and a gap is formed between the bonding member and the front end surface of the pad electrode.

また、本開示に係る半導体レーザ素子の製造方法の一態様は、ジャンクションダウン実装により接合部材を介してヒートシンクに接合される半導体レーザ素子の製造方法であって、活性層を含む半導体積層構造体を形成する工程と、前記半導体積層構造体の上方に電極層を形成する工程と、前記電極層の上方にパッド電極を形成する工程と、を含み、前記パッド電極を形成する工程では、前記パッド電極の前端面の少なくとも一部が窪むように前記パッド電極を形成する。 Further, one aspect of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present disclosure is a method for manufacturing a semiconductor laser device that is bonded to a heat sink via a bonding member by junction-down mounting, comprising: a semiconductor laminated structure including an active layer; forming an electrode layer above the semiconductor laminated structure; and forming a pad electrode above the electrode layer. The pad electrode is formed such that at least a part of the front end face of the is recessed.

本開示によれば、半導体レーザ素子の前端部に接合部材が接続されていても、半導体レーザ素子にかかる応力を緩和できるので、半導体レーザ素子の長期信頼性が低下することを抑制できる。 According to the present disclosure, even if a bonding member is connected to the front end portion of the semiconductor laser element, the stress applied to the semiconductor laser element can be alleviated, so that deterioration of long-term reliability of the semiconductor laser element can be suppressed.

図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図２Ａは、図１のIIA－IIA線における実施の形態１に係る半導体レーザ素子の断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IIA-IIA in FIG. 図２Ｂは、図１のIIB－IIB線における実施の形態１に係る半導体レーザ素子の断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IIB-IIB in FIG. 図２Ｃは、図１のIIC－IIC線における実施の形態１に係る半導体レーザ素子の断面図である。FIG. 2C is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IIC-IIC in FIG. 図３は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図４Ａは、図３のIVA－IVA線における実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断面図である。4A is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IVA-IVA of FIG. 3. FIG. 図４Ｂは、図３のIVB－IVB線における実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断面図である。4B is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IVB-IVB of FIG. 3. FIG. 図４Ｃは、図３のIVC－IVC線における実施の形態１に係る半導体レーザ装置の断面図である。FIG. 4C is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 1 taken along line IVC-IVC in FIG. 図５は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 図６Ａは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、基板に半導体積層構造体を形成する工程を示す断面図である。6A is a cross-sectional view showing a step of forming a semiconductor laminated structure on a substrate in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｂは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、半導体積層構造体に窓領域を形成する工程を示す断面図である。6B is a cross-sectional view showing a step of forming a window region in the semiconductor laminated structure in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｃは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、半導体積層構造体に開口部を形成する工程を示す断面図である。6C is a cross-sectional view showing a step of forming an opening in the semiconductor laminated structure in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｄは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、半導体積層構造体に分離溝を形成する工程を示す断面図である。6D is a cross-sectional view showing a step of forming separation grooves in the semiconductor laminated structure in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｅは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、半導体積層構造体に絶縁膜を形成する工程を示す断面図である。6E is a cross-sectional view showing a step of forming an insulating film on the semiconductor laminated structure in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｆは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、ｐ側電極層及びパッド電極を形成する工程を示す断面図である。6F is a cross-sectional view showing a step of forming a p-side electrode layer and a pad electrode in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図６Ｇは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、ｎ側電極層を形成する工程を示す断面図である。6G is a cross-sectional view showing a step of forming an n-side electrode layer in the method of manufacturing the semiconductor laser device according to Embodiment 1. FIG. 図７は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法において、パッド電極を形成する工程を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a step of forming a pad electrode in the manufacturing method of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 図８は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置のＳＥＭ像である。FIG. 8 is an SEM image of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 図９は、比較例の半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser device of a comparative example. 図１０は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 図１１は、光出射端面からパッド電極端までの距離とＣＯＤ破壊電流との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the distance from the light emitting end surface to the end of the pad electrode and the COD breakdown current. 図１２は、実施の形態１の変形例１に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。12 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser device according to Modification 1 of Embodiment 1. FIG. 図１３は、実施の形態１の変形例２に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。13 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser device according to Modification 2 of Embodiment 1. FIG. 図１４は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置における半導体レーザ素子の反り状態を説明するための図である。14A and 14B are diagrams for explaining the warped state of the semiconductor laser element in the semiconductor laser device according to the first embodiment. FIG. 図１５は、半導体レーザ素子の共振器長方向の位置と反り量との関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the position of the semiconductor laser element in the cavity length direction and the amount of warpage. 図１６は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の平面図である。FIG. 16 is a plan view of a semiconductor laser device according to Embodiment 2. FIG. 図１７Ａは、図１６のXVIIA－XVIIA線における実施の形態２に係る半導体レーザ素子の断面図である。17A is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 2 taken along line XVIIA-XVIIA of FIG. 16. FIG. 図１７Ｂは、図１６のXVIIB－XVIIB線における実施の形態２に係る半導体レーザ素子の断面図である。17B is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 2 taken along line XVIIB-XVIIB of FIG. 16. FIG. 図１７Ｃは、図１６のXVIIC－XVIIC線における実施の形態２に係る半導体レーザ素子の断面図である。17C is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to Embodiment 2 taken along line XVIIC-XVIIC of FIG. 16. FIG. 図１８は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置の拡大断面図である。FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor laser device according to the second embodiment. 図１９は、実施の形態２の変形例に係る半導体レーザ装置の拡大断面図である。FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a modification of the second embodiment. 図２０Ａは、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の製造方法において、第２のｐ側電極層を形成する工程を示す断面図である。20A is a cross-sectional view showing a step of forming a second p-side electrode layer in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to Embodiment 2. FIG. 図２０Ｂは、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の製造方法において、ｎ側電極層を形成する工程を示す断面図である。20B is a cross-sectional view showing a step of forming an n-side electrode layer in the manufacturing method of the semiconductor laser device according to Embodiment 2. FIG. 図２１は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子の平面図である。FIG. 21 is a plan view of a semiconductor laser device according to Embodiment 3. FIG. 図２２Ａは、図２１のXXIIA－XXIIA線に対応する部分で実施の形態３に係る半導体体レーザ装置を切断したときの断面の一部を示す図である。FIG. 22A is a diagram showing a part of a cross section of the semiconductor laser device according to the third embodiment taken along line XIIIA-XXIIA in FIG. 図２２Ｂは、図２１のXXIIB－XXIIB線に対応する部分で実施の形態３に係る半導体体レーザ装置を切断したときの断面の一部を示す図である。FIG. 22B is a diagram showing a part of a cross section of the semiconductor laser device according to the third embodiment taken along line XIIB-XXIIB in FIG. 図２２Ｃは、図２１のXXIIC－XXIIC線に対応する部分で実施の形態３に係る半導体体レーザ装置を切断したときの断面の一部を示す図である。FIG. 22C is a diagram showing a part of a cross section of the semiconductor laser device according to the third embodiment taken along line XIIIC--XXIIC of FIG. 図２３Ａは、実施の形態３に係る半導体レーザ素子の製造方法において、パッド電極、第２パッド電極及び第２のｐ側電極層を形成する工程を示す断面図である。23A is a cross-sectional view showing a step of forming a pad electrode, a second pad electrode and a second p-side electrode layer in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to Embodiment 3. FIG. 図２３Ｂは、実施の形態３に係る半導体レーザ素子の製造方法において、ｎ側電極層を形成する工程を示す断面図である。23B is a cross-sectional view showing a step of forming an n-side electrode layer in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to Embodiment 3. FIG. 図２４は、実施の形態３の変形例１に係る半導体レーザ素子の平面図である。24 is a plan view of a semiconductor laser device according to Modification 1 of Embodiment 3. FIG. 図２５は、実施の形態３の変形例２に係る半導体レーザ素子の平面図である。25 is a plan view of a semiconductor laser device according to Modification 2 of Embodiment 3. FIG.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below is a specific example of the present disclosure. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps (processes), order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and limit the present disclosure. It's not the gist of it. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept of the present disclosure will be described as optional constituent elements.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, the scales and the like are not always the same in each drawing. In each figure, the same reference numerals are assigned to substantially the same configurations, and duplicate descriptions are omitted or simplified.

また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。 In this specification, the terms "upper" and "lower" do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the stacking structure. It is used as a term defined by a relative positional relationship. Also, the terms "above" and "below" are used not only when two components are spaced apart from each other and there is another component between the two components, but also when two components are spaced apart from each other. It also applies when they are arranged in contact with each other.

（実施の形態１）
［半導体レーザ素子］
まず、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の構成について、図１、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃを用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の平面図である。図２Ａ～図２Ｃは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の断面図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ、図１のIIA－IIA線、図１のIIB－IIB線及び図１のIIC－IIC線における断面を示している。図２Ａは、電流が注入される領域である電流注入領域に対応する部分の断面が示されており、図２Ｂは、半導体レーザ素子１の前端部における電流が注入されない領域である電流非注入領域に対応する部分の断面が示されている。 (Embodiment 1)
[Semiconductor laser device]
First, the configuration of the semiconductor laser device 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1, 2A, 2B and 2C. FIG. 1 is a plan view of a semiconductor laser device 1 according to Embodiment 1. FIG. 2A to 2C are cross-sectional views of the semiconductor laser device 1 according to Embodiment 1. FIG. 2A, 2B, and 2C show cross sections taken along line IIA-IIA in FIG. 1, line IIB-IIB in FIG. 1, and line IIC-IIC in FIG. 1, respectively. 2A shows a cross section of a portion corresponding to the current injection region, which is a region into which current is injected, and FIG. A cross-section of a portion corresponding to is shown.

図１に示すように、半導体レーザ素子１は、前端面１ａと、前端面１ａとは反対側の面である後端面１ｂとを有する。前端面１ａは、レーザ光が出射するフロント端面（光出射端面）であり、後端面１ｂは、レーザ光が出射しないリア端面である。 As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 1 has a front facet 1a and a rear facet 1b opposite to the front facet 1a. The front facet 1a is a front facet (light emission facet) from which laser light is emitted, and the rear facet 1b is a rear facet from which laser light is not emitted.

半導体レーザ素子１は、前端面１ａと後端面１ｂとを共振器反射ミラーとする光導波路を有する。したがって、前端面１ａ及び後端面１ｂは、共振器端面となる。つまり、半導体レーザ素子１では、前端面１ａと後端面１ｂとによって共振器が形成される。このため、後端面１ｂは、前端面１ａよりも反射率が高くなっている。一例として、前端面１ａの反射率は、５％であり、後端面１ｂの反射率は、９５％である。また、半導体レーザ素子１の共振器長は、前端面１ａと後端面１ｂとの間の距離である。本実施の形態において、半導体レーザ素子１の共振器長は、２ｍｍ以上であり、さらに４ｍｍ以上であってもよい。なお、半導体レーザ素子１の共振器長は、２ｍｍ未満であってもよい。また、半導体レーザ素子１は、共振器長方向に長尺をなす形状になっている。 A semiconductor laser device 1 has an optical waveguide having a front facet 1a and a rear facet 1b as resonator reflecting mirrors. Therefore, the front facet 1a and the rear facet 1b serve as resonator facets. In other words, in the semiconductor laser device 1, a resonator is formed by the front facet 1a and the rear facet 1b. Therefore, the rear facet 1b has a higher reflectance than the front facet 1a. As an example, the reflectance of the front facet 1a is 5%, and the reflectance of the rear facet 1b is 95%. The cavity length of the semiconductor laser device 1 is the distance between the front facet 1a and the rear facet 1b. In this embodiment, the cavity length of the semiconductor laser device 1 is 2 mm or more, and may be 4 mm or more. Note that the cavity length of the semiconductor laser device 1 may be less than 2 mm. Moreover, the semiconductor laser element 1 has a shape elongated in the cavity length direction.

半導体レーザ素子１は、前端面１ａから１０Ｗ程度～数十Ｗ級の光出力でレーザ光を出射する。一例として、半導体レーザ素子１は、２５Ｗの光出力で波長９７６ｎｍ帯にピーク波長を有する赤外光を出射する。なお、半導体レーザ素子１のレーザ光のピーク波長は、これに限るものではない。 The semiconductor laser element 1 emits a laser beam with an optical output of about 10 W to several tens of W class from the front facet 1a. As an example, the semiconductor laser element 1 emits infrared light having an optical output of 25 W and a peak wavelength in a wavelength band of 976 nm. Note that the peak wavelength of the laser light of the semiconductor laser element 1 is not limited to this.

図２Ａ～図２Ｃに示すように、半導体レーザ素子１は、基板１０と、基板１０の上方に形成された半導体積層構造体２０とを有する。本実施の形態における半導体レーザ素子１は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系のＩＩＩ－Ｖ族半導体材料によって構成された化合物半導体レーザである。したがって、半導体積層構造体２０は、各々がＩＩＩ－Ｖ族半導体材料によって構成された複数の半導体層が積層された構造になっている。 As shown in FIGS. 2A to 2C, semiconductor laser device 1 has substrate 10 and semiconductor laminated structure 20 formed above substrate 10 . The semiconductor laser device 1 in the present embodiment is a compound semiconductor laser made of an AlGaInAs-based III-V group semiconductor material. Therefore, the semiconductor laminated structure 20 has a structure in which a plurality of semiconductor layers each made of a III-V group semiconductor material are laminated.

図１及び図２Ｃに示すように、半導体積層構造体２０の前端面には、第１端面コート膜２０ａが形成されている。また、半導体積層構造体２０の後端面には、第２端面コート膜２０ｂが形成されている。第１端面コート膜２０ａ及び第２端面コート膜２０ｂは、誘電体多層膜によって構成された反射膜である。例えば、第１端面コート膜２０ａは、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２との多層膜であり、第２端面コート膜２０ｂは、Ａｌ２Ｏ３とＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５との多層膜である。一例として、第１端面コート膜２０ａの反射率は５％であり、第２端面コート膜２０ｂの反射率は９５％である。なお、第１端面コート膜２０ａの前端面が半導体レーザ素子１の前端面１ａとなり、第２端面コート膜２０ｂの後端面が半導体レーザ素子１の後端面１ｂとなる。 As shown in FIGS. 1 and 2C, a first facet coating film 20a is formed on the front facet of the semiconductor laminated structure 20. As shown in FIGS. A second facet coating film 20 b is formed on the rear facet of the semiconductor laminated structure 20 . The first facet coating film 20a and the second facet coating film 20b are reflective films made up of dielectric multilayer films. For example, the first facet coating film 20a is a multilayer film of Al2O3 and SiO2 , and the second facet coating film 20b is a multilayer film of Al2O3 , SiO2 and Ta2O5 . . As an example, the reflectance of the first facet coating film 20a is 5%, and the reflectance of the second facet coating film 20b is 95%. The front facet of the first facet coating film 20a is the front facet 1a of the semiconductor laser device 1, and the rear facet of the second facet coating film 20b is the rear facet 1b of the semiconductor laser device 1. FIG.

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、半導体積層構造体２０の側部には、分離溝２０ｃが形成されている。分離溝２０ｃは、半導体レーザ素子１を個片化する際に用いる溝であり、上面視において、共振器長方向に延在している。本実施の形態において、分離溝２０ｃは、くびれるように形成されている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, separation grooves 20c are formed in the side portions of the semiconductor laminated structure 20. As shown in FIGS. The separation groove 20c is a groove used when singulating the semiconductor laser device 1, and extends in the cavity length direction when viewed from above. In the present embodiment, separation groove 20c is formed to be constricted.

基板１０は、主面が一様に平面である平面状の基板である。基板１０は、ＧａＡｓ基板等の半導体基板又はサファイア基板等の絶縁基板である。本実施の形態において、基板１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板である。 The substrate 10 is a planar substrate having a uniformly flat main surface. The substrate 10 is a semiconductor substrate such as a GaAs substrate or an insulating substrate such as a sapphire substrate. In this embodiment, substrate 10 is an n-type GaAs substrate.

図２Ａ～図２Ｃに示すように、半導体積層構造体２０は、基板１０の一方の面の上に、ｎ型半導体層２１と、活性層２２と、ｐ型半導体層２３と、ｐ型コンタクト層２４とを順に有する。つまり、基板１０の上にｎ型半導体層２１が形成され、ｎ型半導体層２１の上に活性層２２が形成され、活性層２２の上にｐ型半導体層２３が形成され、ｐ型半導体層２３の上にｐ型コンタクト層２４が形成されている。 As shown in FIGS. 2A to 2C, the semiconductor laminated structure 20 includes an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, a p-type semiconductor layer 23, and a p-type contact layer on one surface of the substrate 10. 24 in order. That is, the n-type semiconductor layer 21 is formed on the substrate 10, the active layer 22 is formed on the n-type semiconductor layer 21, the p-type semiconductor layer 23 is formed on the active layer 22, and the p-type semiconductor layer A p-type contact layer 24 is formed on 23 .

ｎ型半導体層２１は、第１導電型の第１半導体層の一例である。本実施の形態において、ｎ型半導体層２１は、基板１０の上に順次積層された、ｎ型バッファ層、ｎ型第１組成傾斜層、ｎ型クラッド層、及び、ｎ型第２組成傾斜層を有する。 The n-type semiconductor layer 21 is an example of a first conductivity type first semiconductor layer. In the present embodiment, the n-type semiconductor layer 21 includes an n-type buffer layer, an n-type first composition gradient layer, an n-type cladding layer, and an n-type second composition gradient layer, which are sequentially stacked on the substrate 10. have

ｎ型バッファ層、ｎ型第１組成傾斜層、ｎ型クラッド層及びｎ型第２組成傾斜層は、シリコン（Ｓｉ）等の不純物が意図的にドーピングされたｎ型の半導体層であり、例えばｎ型ＧａＡｓ層又はｎ型ＡｌＧａＡｓ層によって構成されている。なお、ｎ型半導体層２１には、不純物が意図的にドーピングされていないアンドープの半導体層が含まれていてもよい。 The n-type buffer layer, the n-type first composition gradient layer, the n-type cladding layer, and the n-type second composition gradient layer are n-type semiconductor layers intentionally doped with impurities such as silicon (Si). It is composed of an n-type GaAs layer or an n-type AlGaAs layer. Note that the n-type semiconductor layer 21 may include an undoped semiconductor layer that is not intentionally doped with impurities.

一例として、ｎ型バッファ層は、膜厚０．５０μｍのｎ－ＧａＡｓからなるｎ型ＧａＡＳ層であり、ｎ型第１組成傾斜層は、膜厚０．０５μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．１５～０．３２）からなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層であり、ｎ型クラッド層は、膜厚３．０μｍのｎ－Ａｌ０．３２Ｇａ０．７１５Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層であり、ｎ型第２組成傾斜層は、膜厚０.０３μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．３２～０．２８５）のｎ型ＡｌＧａＡｓ層である。 As an example, the n-type buffer layer is an n-type GaAs layer made of n-GaAs with a thickness of 0.50 μm, and the n-type first composition gradient layer is n-Al x Ga 1-x with a thickness of 0.05 μm. It is an n-type AlGaAs layer made of As (x=0.15 to 0.32), and the n-type cladding layer is an n-type AlGaAs layer made of n-Al 0.32 Ga 0.715 As having a thickness of 3.0 μm. and the n-type second composition gradient layer is an n-type AlGaAs layer of n-Al x Ga 1-x As (x=0.32 to 0.285) with a thickness of 0.03 μm.

活性層２２は、ｎ型半導体層２１の上に形成されている。本実施の形態において、活性層２２は、ｎ型半導体層２１の上に順次積層された、ｎ型ガイド層、ｎ側第２バリア層、ｎ側第１バリア層、ウェル層、ｐ側第１バリア層、ｐ側第２バリア層、及び、ｐ型ガイド層を有する。 The active layer 22 is formed on the n-type semiconductor layer 21 . In the present embodiment, the active layer 22 includes an n-type guide layer, an n-side second barrier layer, an n-side first barrier layer, a well layer, and a p-side first barrier layer, which are sequentially laminated on the n-type semiconductor layer 21 . It has a barrier layer, a p-side second barrier layer, and a p-type guide layer.

ｎ型ガイド層、ｎ側第２バリア層及びｎ側第１バリア層は、シリコン等の不純物が意図的にドーピングされたｎ型半導体層であり、例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層又はｎ型ＡｌＧａＩｎＡｓ層によって構成されている。 The n-type guide layer, the n-side second barrier layer, and the n-side first barrier layer are n-type semiconductor layers intentionally doped with impurities such as silicon, and are composed of, for example, an n-type AlGaAs layer or an n-type AlGaInAs layer. It is

一例として、ｎ型ガイド層は、膜厚１．０５μｍのｎ－Ａｌ０．２８５Ｇａ０．７１５Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層であり、ｎ側第２バリア層は、膜厚０．０２６８μｍのｎ－Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層と膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層との２層からなり、ｎ側第１バリア層は、０．００１８μｍのＡｌ０．５０Ｇａ０．３２Ｉｎ０．１８ＡｓからなるＡｌＧａＩｎＡｓ層である。 As an example, the n-type guide layer is an n-type AlGaAs layer made of n-Al 0.285 Ga 0.715 As with a thickness of 1.05 μm, and the n-side second barrier layer is an n-type AlGaAs layer with a thickness of 0.0268 μm. - An n-side first barrier layer consisting of two layers, an n-type AlGaAs layer made of Al 0.15 Ga 0.85 As and an undoped AlGaAs layer made of Al 0.15 Ga 0.85 As having a thickness of 0.0083 μm. is an AlGaInAs layer of 0.0018 μm Al 0.50 Ga 0.32 In 0.18 As.

また、ｐ側第１バリア層、ｐ側第２バリア層及びｐ型ガイド層は、は、炭素（Ｃ）等の不純物が意図的にドーピングされたｐ型の半導体層であり、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層又はｐ型ＡｌＧａＩｎＡｓ層によって構成されている。なお、ｐ側第１バリア層及びｐ側第１バリア層は、不純物がドーピングされたドープ領域以外に、不純物がドーピングされていないアンドープ領域を有していてもよい。 The p-side first barrier layer, the p-side second barrier layer, and the p-type guide layer are p-type semiconductor layers intentionally doped with impurities such as carbon (C). layer or p-type AlGaInAs layer. Note that the p-side first barrier layer and the p-side first barrier layer may have an undoped region not doped with impurities in addition to the doped regions doped with impurities.

一例として、ｐ側第１バリア層は、０．００１８μｍのＡｌ０．５０Ｇａ０．３２Ｉｎ０．１８ＡｓからなるＡｌＧａＩｎＡｓ層であり、ｐ側第２バリア層は、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層と膜厚０．０２５μｍのｐ－Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層との２層からなり、ｐ型ガイド層は、膜厚０．２２μｍのｐ－Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。 For example, the p-side first barrier layer is an AlGaInAs layer made of Al 0.50 Ga 0.32 In 0.18 As with a thickness of 0.0018 μm, and the p-side second barrier layer is an Al GaInAs layer with a thickness of 0.0083 μm. The p - type guide layer consists of two layers, an undoped AlGaAs layer made of 0.15 Ga 0.85 As and a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.15 Ga 0.85 As having a thickness of 0.025 μm. It is a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.28 Ga 0.72 As with a thickness of 0.22 μm.

また、ウェル層は、例えば、単一の量子井戸層を含む単一量子井戸構造である。ウェル層は、例えば、アンドープのＩｎＧａＡｓ層によって構成されている。一例として、ウェル層は、膜厚０．００９０μｍのＩｎ０．１３５Ｇａ０．８６５ＡｓからなるＩｎＧａＡｓ層である。なお、ウェル層は、単一量子井戸構造に限らず、複数の量子井戸層を含む多重量子井戸構造であってもよい。 Also, the well layer is, for example, a single quantum well structure including a single quantum well layer. The well layer is composed of, for example, an undoped InGaAs layer. As an example, the well layer is an InGaAs layer made of In 0.135 Ga 0.865 As with a thickness of 0.0090 μm. Note that the well layer is not limited to a single quantum well structure, and may be a multiple quantum well structure including a plurality of quantum well layers.

ｐ型半導体層２３は、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層の一例である。本実施の形態において、ｐ型半導体層２３は、活性層２２の上に順次積層された、ｐ型第１組成傾斜層、ｐ型クラッド層及びｐ型第２組成傾斜層を有する。ｐ型第１組成傾斜層、ｐ型クラッド層及びｐ型第２組成傾斜層は、炭素等の不純物が意図的にドーピングされたｐ型の半導体層であり、例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層によって構成されている。なお、ｐ型第１組成傾斜層、ｐ型クラッド層及びｐ型第２組成傾斜層の不純物濃度は、例えば、１．０×１０１９（ｃｍ－３）未満である。 The p-type semiconductor layer 23 is an example of a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. In the present embodiment, the p-type semiconductor layer 23 has a p-type first compositionally graded layer, a p-type cladding layer and a p-type second compositionally graded layer, which are sequentially stacked on the active layer 22 . The p-type first composition gradient layer, the p-type cladding layer, and the p-type second composition gradient layer are p-type semiconductor layers intentionally doped with impurities such as carbon, and are composed of, for example, p-type AlGaAs layers. there is The impurity concentrations of the p-type first composition gradient layer, the p-type cladding layer and the p-type second composition gradient layer are, for example, less than 1.0×10 19 (cm −3 ).

一例として、ｐ型第１組成傾斜層は、膜厚０．０５μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．２８～０．７０）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層であり、ｐ型クラッド層は、膜厚０．７５μｍのｐ－Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層であり、ｐ型第２組成傾斜層は、膜厚０．０５μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．７０～０．１５）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。 As an example, the p-type first composition gradient layer is a p-type AlGaAs layer made of p-Al x Ga 1-x As (x=0.28 to 0.70) with a thickness of 0.05 μm, and the p-type clad The layer is a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.70 Ga 0.30 As with a thickness of 0.75 μm, and the p-type second composition gradient layer is p-Al x Ga 1 with a thickness of 0.05 μm. -x A p-type AlGaAs layer made of As (x=0.70 to 0.15).

ｐ型コンタクト層２４は、第２導電型の第３半導体層の一例である。ｐ型コンタクト層は、炭素等の不純物が意図的にドーピングされたｐ型の半導体層であり、例えばｐ型ＧａＡｓ層によって構成されている。なお、ｐ型コンタクト層の不純物濃度は、例えば、１．０×１０１９（ｃｍ－３）以上である。一例として、ｐ型コンタクト層は、膜厚０．２５μｍのｐ－ＧａＡｓからなるｐ型ＧａＡｓ層である。 The p-type contact layer 24 is an example of a second conductivity type third semiconductor layer. The p-type contact layer is a p-type semiconductor layer intentionally doped with an impurity such as carbon, and is composed of, for example, a p-type GaAs layer. The impurity concentration of the p-type contact layer is, for example, 1.0×10 19 (cm −3 ) or more. As an example, the p-type contact layer is a p-type GaAs layer made of p-GaAs with a thickness of 0.25 μm.

半導体レーザ素子１は、共振器長方向に延在する導波路として、リッジ状に形成されたリッジ部１Ｒを有する。リッジ部１Ｒは、共振器長方向に延在している。リッジ部１Ｒは、半導体レーザ素子１における電流注入領域として機能する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、リッジ部１Ｒは、ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４に形成されている。 The semiconductor laser device 1 has a ridge portion 1R formed in a ridge shape as a waveguide extending in the cavity length direction. The ridge portion 1R extends in the resonator length direction. The ridge portion 1</b>R functions as a current injection region in the semiconductor laser device 1 . As shown in FIGS. 2A and 2B, the ridge portion 1R is formed in the p-type semiconductor layer 23 and the p-type contact layer 24. As shown in FIGS.

具体的には、図２Ａに示すように、リッジ部１Ｒは、ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４に開口部３０を掘り込むことで形成されている。本実施の形態において、リッジ部１Ｒの最上層は、ｐ型コンタクト層２４になっている。開口部３０の底部３０ａは、リッジ底部を構成しており、ｐ型半導体層２３内に位置する平坦部である。 Specifically, as shown in FIG. 2A, the ridge portion 1R is formed by digging an opening 30 into the p-type semiconductor layer 23 and the p-type contact layer 24 . In the present embodiment, the p-type contact layer 24 is the uppermost layer of the ridge portion 1R. A bottom portion 30a of the opening portion 30 constitutes a ridge bottom portion and is a flat portion located within the p-type semiconductor layer 23 .

本実施の形態において、開口部３０は、一対の横溝部３１を有する。図２Ａに示すように、リッジ部１Ｒは、開口部３０における一対の横溝部３１によって挟まれている。図１に示すように、開口部３０の一対の横溝部３１は、互いに平行であり、レーザ共振器長方向に延在している。 In this embodiment, the opening 30 has a pair of lateral grooves 31 . As shown in FIG. 2A, the ridge portion 1R is sandwiched between a pair of lateral groove portions 31 in the opening portion 30. As shown in FIG. As shown in FIG. 1, the pair of lateral grooves 31 of the opening 30 are parallel to each other and extend in the laser cavity length direction.

また、図１及び図２Ｂに示すように、開口部３０は、一対の横溝部３１だけではなく、前溝部３２及び後溝部３３も有する。前溝部３２は、リッジ部１Ｒの延長上における半導体レーザ素子１の前端部に形成され、後溝部３３は、リッジ部１Ｒの延長上における半導体レーザ素子１の後端部に形成されている。ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４に前溝部３２及び後溝部３３が形成されることで、リッジ部１Ｒは、半導体レーザ素子１の前端部及び後端部には存在しないようになっている。一対の横溝部３１と前溝部３２と後溝部３３とは連続して形成されている。したがって、リッジ部１Ｒは、開口部３０で囲まれるように構成されている。なお、前溝部３２と後溝部３３は形成されなくてもよい。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2B, the opening 30 has not only the pair of lateral grooves 31 but also a front groove 32 and a rear groove 33 . The front groove portion 32 is formed at the front end portion of the semiconductor laser element 1 on the extension of the ridge portion 1R, and the rear groove portion 33 is formed at the rear end portion of the semiconductor laser element 1 on the extension of the ridge portion 1R. By forming the front groove portion 32 and the rear groove portion 33 in the p-type semiconductor layer 23 and the p-type contact layer 24, the ridge portion 1R does not exist at the front end portion and the rear end portion of the semiconductor laser element 1. there is A pair of lateral groove portion 31, front groove portion 32, and rear groove portion 33 are formed continuously. Therefore, the ridge portion 1R is configured to be surrounded by the opening portion 30. As shown in FIG. Note that the front groove portion 32 and the rear groove portion 33 may not be formed.

また、図２Ａに示すように、ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４に開口部３０を形成することで、半導体レーザ素子１に一対のウイング部４０が形成されている。一対のウイング部４０は、リッジ部１Ｒの側方に位置している。つまり、リッジ部１Ｒは、開口部３０を介して一対のウイング部４０によって挟まれている。一対のウイング部４０は、半導体レーザ素子１の共振器長方向に沿って延在している。 Further, as shown in FIG. 2A, a pair of wings 40 are formed in the semiconductor laser element 1 by forming openings 30 in the p-type semiconductor layer 23 and the p-type contact layer 24 . The pair of wing portions 40 are positioned on the sides of the ridge portion 1R. That is, the ridge portion 1R is sandwiched between the pair of wing portions 40 through the opening portion 30. As shown in FIG. The pair of wing portions 40 extends along the resonator length direction of the semiconductor laser device 1 .

また、図２Ａ～図２Ｃに示すように、リッジ部１Ｒ上の一部を除き、ｐ型コンタクト層２４の上には、ＳｉＯ２又はＳｉＮ等の誘電体膜からなる絶縁膜５０が形成されている。具体的には、絶縁膜５０は、ｐ型コンタクト層２４のリッジ部１Ｒの上に開口部５０ａを有するように形成されている。絶縁膜５０は、電流ブロック膜として機能する。したがって、絶縁膜５０の開口部５０ａは、電流が通過する電流注入窓である。 Further, as shown in FIGS. 2A to 2C, an insulating film 50 made of a dielectric film such as SiO 2 or SiN is formed on the p-type contact layer 24 except for a portion on the ridge portion 1R. there is Specifically, the insulating film 50 is formed to have an opening 50a on the ridge portion 1R of the p-type contact layer 24 . The insulating film 50 functions as a current blocking film. Therefore, the opening 50a of the insulating film 50 is a current injection window through which current passes.

また、絶縁膜５０は、ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４に形成された開口部３０の底部３０ａを覆っている。したがって、半導体レーザ素子１の前端部における開口部３０の底部３０ａ（具体的には、前溝部３２の底部）は、絶縁膜５０で覆われている。つまり、上面視したときに、絶縁膜５０は、半導体レーザ素子１の前端部を覆っている。これにより、半導体レーザ素子１の前端部及び窓領域に電流が拡がることを抑制することができ、光出力の低下及び信頼性の低下を抑制することができる。 The insulating film 50 also covers the bottom 30 a of the opening 30 formed in the p-type semiconductor layer 23 and the p-type contact layer 24 . Therefore, the bottom portion 30 a of the opening portion 30 (specifically, the bottom portion of the front groove portion 32 ) at the front end portion of the semiconductor laser element 1 is covered with the insulating film 50 . That is, the insulating film 50 covers the front end portion of the semiconductor laser element 1 when viewed from above. As a result, it is possible to suppress the current from spreading to the front end portion and the window region of the semiconductor laser device 1, thereby suppressing a decrease in optical output and a decrease in reliability.

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、絶縁膜５０は、さらに、半導体積層構造体２０の側面も覆っている。具体的には、絶縁膜５０は、ｐ型コンタクト層２４の側面全面、ｐ型半導体層２３の側面全面、活性層２２の側面全面、及び、ｎ型半導体層２１の側面の一部を覆っている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the insulating film 50 also covers the side surfaces of the semiconductor laminated structure 20 . Specifically, the insulating film 50 covers the entire side surface of the p-type contact layer 24, the entire side surface of the p-type semiconductor layer 23, the entire side surface of the active layer 22, and part of the side surface of the n-type semiconductor layer 21. there is

図２Ｃに示すように、半導体レーザ素子１における半導体積層構造体２０は、共振器長方向の前端部に窓領域２２ａ（端面窓構造）を有する。具体的には、活性層２２におけるリッジ部１Ｒの前端面付近の電流非注入領域において、前端面１ａから所定の長さの領域に窓領域２２ａが形成されている。窓領域２２ａは、半導体積層構造体２０の前端部に形成されている。なお、導波路における窓領域２２ａが形成されていない領域は利得領域である。このように、半導体レーザ素子１の前端部に窓領域２２ａ（端面窓構造）を形成することで、半導体レーザ素子１の前端部を透明化して前端面１ａ付近における光吸収を低減することができる。これにより、半導体レーザ素子１の前端部にＣＯＤが発生することを抑制できる。なお、半導体積層構造体２０の後端部にも、同様の窓領域が形成されていてもよい。なお、半導体レーザ素子１の前端部及び後端部には、窓領域が形成されなくてもよい。 As shown in FIG. 2C, the semiconductor laminated structure 20 in the semiconductor laser device 1 has a window region 22a (facet window structure) at the front end in the cavity length direction. Specifically, in the current non-injection region near the front facet of the ridge portion 1R in the active layer 22, a window region 22a is formed in a region having a predetermined length from the front facet 1a. The window region 22 a is formed at the front end portion of the semiconductor laminated structure 20 . A region of the waveguide where the window region 22a is not formed is a gain region. Thus, by forming the window region 22a (facet window structure) at the front end of the semiconductor laser device 1, the front end of the semiconductor laser device 1 can be made transparent to reduce light absorption in the vicinity of the front facet 1a. . Thereby, generation of COD at the front end portion of the semiconductor laser element 1 can be suppressed. A similar window region may be formed at the rear end portion of the semiconductor laminated structure 20 as well. It should be noted that window regions may not be formed at the front and rear ends of the semiconductor laser device 1 .

半導体レーザ素子１は、ｐ側の第１電極として、ｐ側電極層６１を有する。ｐ側電極層６１は、半導体積層構造体２０の上に形成されている。具体的には、ｐ側電極層６１は、ｐ型コンタクト層２４の上方に形成されている。本実施の形態において、ｐ側電極層６１は、リッジ部１Ｒの上方においてｐ型コンタクト層２４に接するように形成されている。具体的には、ｐ側電極層６１は、ｐ型コンタクト層２４とオーミック接触している。本実施の形態において、ｐ側電極層６１は、リッジ部１Ｒの上だけではなく、絶縁膜５０を介して開口部３０内及びウイング部４０上にも形成されている。 The semiconductor laser device 1 has a p-side electrode layer 61 as a p-side first electrode. The p-side electrode layer 61 is formed on the semiconductor laminated structure 20 . Specifically, the p-side electrode layer 61 is formed above the p-type contact layer 24 . In the present embodiment, the p-side electrode layer 61 is formed in contact with the p-type contact layer 24 above the ridge portion 1R. Specifically, the p-side electrode layer 61 is in ohmic contact with the p-type contact layer 24 . In the present embodiment, the p-side electrode layer 61 is formed not only on the ridge portion 1R, but also inside the opening portion 30 and on the wing portions 40 with the insulating film 50 interposed therebetween.

ｐ側電極層６１は、金属材料によって構成された金属層である。ｐ側電極層６１は、例えば、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜である。本実施の形態において、ｐ側電極層６１は、多層膜によって構成されている。一例として、ｐ側電極層６１は、ｐ型コンタクト層２４側から、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜の順で積層された３層構造の多層膜である。 The p-side electrode layer 61 is a metal layer made of a metal material. The p-side electrode layer 61 is, for example, a single layer film or a multilayer film made of at least one of Pt, Ti, Cr, Ni, Mo and Au. In this embodiment, the p-side electrode layer 61 is composed of a multilayer film. As an example, the p-side electrode layer 61 is a multilayer film having a three-layer structure in which a Ti film, a Pt film and an Au film are laminated in this order from the p-type contact layer 24 side.

また、半導体レーザ素子１は、ｎ側の第２電極として、ｎ側電極層６２を有する。ｎ側電極層６２は、基板１０の一方の面（半導体積層構造体２０側の面）とは反対側の面である他方の面（下面）の下方に形成されている。本実施の形態において、ｎ側電極層６２は、基板１０の他方の面に直接形成されている。 The semiconductor laser device 1 also has an n-side electrode layer 62 as a second n-side electrode. The n-side electrode layer 62 is formed below the other surface (lower surface) of the substrate 10 that is opposite to the one surface (surface on the semiconductor laminated structure 20 side). In this embodiment, the n-side electrode layer 62 is directly formed on the other surface of the substrate 10 .

ｎ側電極層６２は、金属材料によって構成された金属層である。ｎ側電極層６２は、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ及びＧｅの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜である。本実施の形態において、ｎ側電極層６２は、多層膜によって構成されている。一例として、ｎ側電極層６２は、例えば、基板１０側から、ＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及び、Ａｕ膜の順で積層された６層構造の多層膜である。 The n-side electrode layer 62 is a metal layer made of a metal material. The n-side electrode layer 62 is, for example, a single layer film or a multilayer film made of at least one of Cr, Ti, Ni, Pd, Pt, Au and Ge. In this embodiment, the n-side electrode layer 62 is composed of a multilayer film. As an example, the n-side electrode layer 62 is a multilayer film having a six-layer structure in which, for example, an AuGe film, a Ni film, an Au film, a Ti film, a Pt film, and an Au film are laminated in this order from the substrate 10 side. .

さらに、半導体レーザ素子１は、パッド電極７０を有する。パッド電極７０は、ｐ側電極層６１の上方に形成されている。具体的には、パッド電極７０は、ｐ側電極層６１の上面に接するようにしてｐ側電極層６１に積層されている。つまり、ｐ側電極層６１は、パッド電極７０の下面に形成されている。パッド電極７０は、ｐ側電極層６１とともにｐ側の電極を構成するｐ側パッド電極である。本実施の形態において、パッド電極７０は、ｐ側電極層６１の上方に形成されている。したがって、パッド電極７０は、リッジ部１Ｒの上方だけではなく、ウイング部４０の上方にも形成されている。 Furthermore, the semiconductor laser device 1 has a pad electrode 70 . Pad electrode 70 is formed above p-side electrode layer 61 . Specifically, the pad electrode 70 is laminated on the p-side electrode layer 61 so as to be in contact with the upper surface of the p-side electrode layer 61 . That is, the p-side electrode layer 61 is formed on the bottom surface of the pad electrode 70 . The pad electrode 70 is a p-side pad electrode forming a p-side electrode together with the p-side electrode layer 61 . In the present embodiment, pad electrode 70 is formed above p-side electrode layer 61 . Therefore, the pad electrode 70 is formed not only above the ridge portion 1R but also above the wing portion 40. As shown in FIG.

パッド電極７０は、金属材料によって構成された金属層である。本実施の形態において、パッド電極７０は、Ａｕめっき膜であるが、これに限らない。 The pad electrode 70 is a metal layer made of a metal material. In the present embodiment, the pad electrode 70 is an Au plating film, but is not limited to this.

図２Ｃに示すように、パッド電極７０の前端面は、半導体レーザ素子１の前端面１ａから後退した位置に存在している。このように、パッド電極７０の前端面が半導体レーザ素子１の前端面１ａから後退した位置に存在することで、半導体レーザ素子１は、パッド電極７０から露出する露出面６１ａを有することになる。本実施の形態において、この露出面６１ａは、ｐ側電極層６１の表面になっている。パッド電極７０の前端面と半導体レーザ素子１の前端面１ａとの間隔Ｌ（パッド電極７０の前端部の後退量）は、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下であるが、これに限るものではない。 As shown in FIG. 2C, the front end face of the pad electrode 70 is located at a position recessed from the front end face 1a of the semiconductor laser element 1. As shown in FIG. Since the front end surface of the pad electrode 70 is located at a position recessed from the front end surface 1 a of the semiconductor laser element 1 , the semiconductor laser element 1 has an exposed surface 61 a exposed from the pad electrode 70 . In this embodiment, this exposed surface 61 a is the surface of the p-side electrode layer 61 . The distance L between the front end face of the pad electrode 70 and the front end face 1a of the semiconductor laser element 1 (the receding amount of the front end portion of the pad electrode 70) is, for example, 5 μm or more and 15 μm or less, but is not limited to this.

また、半導体レーザ素子１の共振器長方向に平行な縦断面において、パッド電極７０の前端面は、少なくとも一部が窪むように形成されている。具体的には、パッド電極７０の前端部には庇部７１（オーバーハング部）が形成されている。このように、本実施の形態では、パッド電極７０の前端部に庇部７１が形成されていることで、パッド電極７０の前端面の一部が窪んでいる。これにより、パッド電極７０の前端面には、当該前端面の一部が共振器長方向の後方に向けて凹んだ凹部７０ａが形成されている。 Further, in a longitudinal section parallel to the resonator length direction of the semiconductor laser element 1, the front end surface of the pad electrode 70 is formed so that at least a portion thereof is recessed. Specifically, an eaves portion 71 (overhang portion) is formed at the front end portion of the pad electrode 70 . As described above, in the present embodiment, the front end surface of the pad electrode 70 is partially recessed because the eaves portion 71 is formed at the front end portion of the pad electrode 70 . As a result, the front end surface of the pad electrode 70 is formed with a concave portion 70a in which a portion of the front end surface is recessed rearward in the resonator length direction.

図２Ａに示すように、本実施の形態において、庇部７１は、パッド電極７０の側面にも形成されている。なお、図示されていないが、庇部７１は、パッド電極７０の後端面にも形成されている。つまり、庇部７１は、パッド電極７０の全周にわたって形成されている。 As shown in FIG. 2A, in the present embodiment, eaves portion 71 is also formed on the side surface of pad electrode 70 . Although not shown, the eaves portion 71 is also formed on the rear end surface of the pad electrode 70 . That is, the eaves portion 71 is formed over the entire circumference of the pad electrode 70 .

［半導体レーザ装置］
次に、半導体レーザ素子１を用いた半導体レーザ装置１００の構成について、図３、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図５を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の平面図である。図４Ａ～図４Ｃは、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の断面図である。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、それぞれ、図３のIVA－IVA線、図３のIVB－IVB線及び図３のIVC－IVC線における断面を示している。また、図５は、図４Ｃの破線で囲まれる領域Ｖの拡大断面図である。 [Semiconductor laser device]
Next, the configuration of a semiconductor laser device 100 using the semiconductor laser element 1 will be described with reference to FIGS. 3, 4A, 4B, 4C and 5. FIG. FIG. 3 is a plan view of the semiconductor laser device 100 according to Embodiment 1. FIG. 4A to 4C are cross-sectional views of the semiconductor laser device 100 according to Embodiment 1. FIG. 4A, 4B, and 4C show cross sections taken along line IVA-IVA of FIG. 3, line IVB-IVB of FIG. 3, and line IVC-IVC of FIG. 3, respectively. 5 is an enlarged cross-sectional view of a region V surrounded by broken lines in FIG. 4C.

図３～図５に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子１と、ヒートシンク２と、半導体レーザ素子１とヒートシンク２とを接合する接合部材３とを備える。つまり、半導体レーザ素子１は、接合部材３を介してヒートシンク２に接合されている。 As shown in FIGS. 3 to 5, the semiconductor laser device 100 according to this embodiment includes a semiconductor laser element 1, a heat sink 2, and a bonding member 3 for bonding the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 together. That is, the semiconductor laser element 1 is bonded to the heat sink 2 via the bonding member 3 .

半導体レーザ素子１は、ジャンクションダウン実装によりヒートシンク２に接合されている。つまり、半導体レーザ素子１は、パッド電極７０がヒートシンク２側となるように配置されている。具体的には、半導体レーザ素子１は、ヒートシンク２の上方において、パッド電極７０側が下向きになるように配置し、接合部材３によってヒートシンク２に接合されている。 A semiconductor laser element 1 is joined to a heat sink 2 by junction-down mounting. That is, the semiconductor laser element 1 is arranged so that the pad electrode 70 faces the heat sink 2 side. Specifically, the semiconductor laser element 1 is arranged above the heat sink 2 so that the pad electrode 70 side faces downward, and is joined to the heat sink 2 by the joining member 3 .

ヒートシンク２は、半導体レーザ素子１で発生する熱を放熱するための放熱部材である。本実施の形態において、ヒートシンク２は、半導体レーザ素子１を実装するためのサブマウント（基台）としても機能する。半導体レーザ素子１は、ヒートシンク２の上に位置している。 The heat sink 2 is a heat radiating member for radiating heat generated by the semiconductor laser element 1 . In this embodiment, the heat sink 2 also functions as a submount (base) for mounting the semiconductor laser element 1 . A semiconductor laser element 1 is positioned on a heat sink 2 .

図４Ｃに示すように、ヒートシンク２は、ヒートシンク本体２ａと、第１導体層２ｂと、第２導体層２ｃと、第３導体層２ｄと、第４導体層２ｅとを有する。 As shown in FIG. 4C, the heat sink 2 has a heat sink body 2a, a first conductor layer 2b, a second conductor layer 2c, a third conductor layer 2d, and a fourth conductor layer 2e.

第１導体層２ｂ及び第２導体層２ｃは、ヒートシンク本体２ａの半導体レーザ素子１側に形成されている。第１導体層２ｂは、ヒートシンク本体２ａの上面に形成されており、第２導体層２ｃは、第１導体層２ｂの上面に形成されている。本実施の形態において、第２導体層２ｃは、第１導体層２ｂが露出しないように第１導体層２ｂの前端面及び後端面も覆っている。 The first conductor layer 2b and the second conductor layer 2c are formed on the semiconductor laser element 1 side of the heat sink main body 2a. The first conductor layer 2b is formed on the upper surface of the heat sink main body 2a, and the second conductor layer 2c is formed on the upper surface of the first conductor layer 2b. In the present embodiment, the second conductor layer 2c also covers the front end surface and the rear end surface of the first conductor layer 2b so that the first conductor layer 2b is not exposed.

第３導体層２ｄ及び第４導体層２ｅは、ヒートシンク本体２ａの半導体レーザ素子１側とは反対側に形成されている。第３導体層２ｄは、ヒートシンク本体２ａの下面に形成されており、第４導体層２ｅは、第３導体層２ｄの下面に形成されている。本実施の形態において、第４導体層２ｅは、第３導体層２ｄが露出しないように第３導体層２ｄの前端面及び後端面も覆っている。 The third conductor layer 2d and the fourth conductor layer 2e are formed on the opposite side of the heat sink main body 2a from the semiconductor laser element 1 side. The third conductor layer 2d is formed on the lower surface of the heat sink main body 2a, and the fourth conductor layer 2e is formed on the lower surface of the third conductor layer 2d. In this embodiment, the fourth conductor layer 2e also covers the front and rear end surfaces of the third conductor layer 2d so that the third conductor layer 2d is not exposed.

ヒートシンク本体２ａは、例えば、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ダイヤモンド、ＳｉＣ等の高熱伝導材料によって構成される。本実施の形態において、ヒートシンク本体２ａは、ＡｌＮによって構成されている。ヒートシンク本体２ａの形状は、一例として、直方体である。 The heat sink main body 2a is made of a high heat conductive material such as AlN, CuW, diamond, SiC, or the like. In this embodiment, the heat sink main body 2a is made of AlN. The shape of the heat sink main body 2a is, for example, a rectangular parallelepiped.

第１導体層２ｂ、第２導体層２ｃ、第３導体層２ｄ及び第４導体層２ｅは、金属材料によって構成された金属層である。第１導体層２ｂ、第２導体層２ｃ、第３導体層２ｄ及び第４導体層２ｅは、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。 The first conductor layer 2b, the second conductor layer 2c, the third conductor layer 2d, and the fourth conductor layer 2e are metal layers made of a metal material. The first conductor layer 2b, the second conductor layer 2c, the third conductor layer 2d, and the fourth conductor layer 2e may be single layer films or multilayer films.

ヒートシンク本体２ａに接する第１導体層２ｂ及び第３導体層２ｄは、Ｃｕ等の伝導率が高い金属材料によって構成された高放熱導体層である。本実施の形態において、第１導体層２ｂ及び第３導体層２ｄは、Ｃｕ膜である。 The first conductor layer 2b and the third conductor layer 2d in contact with the heat sink main body 2a are high heat dissipation conductor layers made of a metal material with high conductivity such as Cu. In the present embodiment, the first conductor layer 2b and the third conductor layer 2d are Cu films.

接合部材３に接する第２導体層２ｃは、接合部材３との密着性が高い金属材料によって構成されているとよい。本実施の形態において、第２半導体層２ｃは、第１半導体層２ｂから接合部材３に向かって、Ｎｉ膜、Ａｕ膜及びＰｔ膜が順次形成された３層構造の多層膜である。なお、第４導体層２ｅは、第２導体層２ｃと同様の構成になっている。 The second conductor layer 2c in contact with the joining member 3 is preferably made of a metal material having high adhesion to the joining member 3. As shown in FIG. In the present embodiment, the second semiconductor layer 2c is a multilayer film having a three-layer structure in which a Ni film, an Au film and a Pt film are sequentially formed from the first semiconductor layer 2b toward the bonding member 3. FIG. The fourth conductor layer 2e has the same configuration as the second conductor layer 2c.

図５に示すように、ヒートシンク２に実装される半導体レーザ素子１は、前端面１ａがヒートシンク２の前端面から突出しないように配置されている。つまり、半導体レーザ素子１の前端面１ａは、ヒートシンク２の前端面よりも後退した位置に存在している。なお、半導体レーザ素子１の前端面１ａは、ヒートシンク２のヒートシンク本体２ａの前端面と第２導体層２ｃの前端面との間に位置している。 As shown in FIG. 5, the semiconductor laser element 1 mounted on the heat sink 2 is arranged so that the front end surface 1a does not protrude from the front end surface of the heat sink 2. As shown in FIG. That is, the front end face 1a of the semiconductor laser element 1 is located at a position recessed from the front end face of the heat sink 2. As shown in FIG. The front end surface 1a of the semiconductor laser element 1 is positioned between the front end surface of the heat sink main body 2a of the heat sink 2 and the front end surface of the second conductor layer 2c.

図４Ａ～図４Ｃ及び図５に示すように、接合部材３は、半導体レーザ素子１とヒートシンク２とを接合しており、半導体レーザ素子１とヒートシンク２との間に介在している。具体的には、接合部材３は、半導体レーザ素子１のパッド電極７０とヒートシンク２の第２導体層２ｃとを接合している。 As shown in FIGS. 4A to 4C and 5, the joining member 3 joins the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 and is interposed between the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2. As shown in FIGS. Specifically, the bonding member 3 bonds the pad electrode 70 of the semiconductor laser element 1 and the second conductor layer 2 c of the heat sink 2 .

また、図５に示すように、接合部材３は、半導体レーザ素子１の前端部にまで延在されており、半導体レーザ素子１の前端部に接続されている。これにより、接合部材３を介して半導体レーザ素子１の前端部で発生する熱をヒートシンク２に伝導させることができるので、半導体レーザ素子１の前端部にＣＯＤが発生することを抑制することができる。本実施の形態において、接合部材３は、半導体レーザ素子１の前端部における露出面６１ａに接続されている。つまり、接合部材３は、半導体レーザ素子１のｐ側電極層６１に接続されている。 5, the bonding member 3 extends to the front end of the semiconductor laser element 1 and is connected to the front end of the semiconductor laser element 1. As shown in FIG. As a result, the heat generated at the front end of the semiconductor laser element 1 can be conducted to the heat sink 2 via the bonding member 3, so that the occurrence of COD at the front end of the semiconductor laser element 1 can be suppressed. . In this embodiment, the bonding member 3 is connected to the exposed surface 61 a at the front end of the semiconductor laser element 1 . That is, the bonding member 3 is connected to the p-side electrode layer 61 of the semiconductor laser element 1 .

具体的には、接合部材３にはフィレット３ａが形成されており、フィレット３ａが半導体レーザ素子１の前端部に接続されている。フィレット３ａは、接合部材３において、半導体レーザ素子１とヒートシンク２との間からはみ出した部分である。本実施の形態において、接合部材３は、半田であるので、フィレット３ａは、半田フィレットである。 Specifically, a fillet 3 a is formed on the joining member 3 , and the fillet 3 a is connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1 . The fillet 3 a is a portion of the joint member 3 protruding from between the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 . In the present embodiment, since the joining member 3 is solder, the fillet 3a is a solder fillet.

また、接合部材３は、半導体レーザ素子１の露出面６１ａにおける半導体レーザ素子１が有する半導体積層構造体２０の前端面の位置まで接続されている。つまり、フィレット３ａは、半導体積層構造体２０の前端面の位置まで形成されている。なお、フィレット３ａは、露出面６１ａにおける半導体レーザ素子１の前端面１ａの位置まで形成されていてもよい。 The bonding member 3 is connected to the exposed surface 61 a of the semiconductor laser element 1 up to the position of the front end face of the semiconductor laminated structure 20 of the semiconductor laser element 1 . That is, the fillet 3 a is formed up to the position of the front end surface of the semiconductor laminated structure 20 . The fillet 3a may be formed up to the position of the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1 on the exposed surface 61a.

本実施の形態において、接合部材３は、半導体レーザ素子１の前端部に接続されているだけではなく、ヒートシンク２の前端面にも接続されている。具体的には、パッド電極７０とヒートシンク２との間から前方にはみ出した接合部材３のフィレット３ａが、半導体レーザ素子１の前端部における露出面６１ａに接続されているとともに、ヒートシンク２の第２導体層２ｃの前端面に接続されている。 In this embodiment, the bonding member 3 is connected not only to the front end portion of the semiconductor laser element 1 but also to the front end surface of the heat sink 2 . Specifically, the fillet 3a of the bonding member 3 protruding forward from between the pad electrode 70 and the heat sink 2 is connected to the exposed surface 61a at the front end of the semiconductor laser element 1, It is connected to the front end face of the conductor layer 2c.

また、図４Ａに示すように、半導体レーザ素子１の露出面６１ａにおける共振器長方向に垂直な縦断面において、接合部材３は、少なくともリッジ部１Ｒの幅（リッジ幅）の全域にわたって露出面６１ａに接続されている。本実施の形態において、接合部材３は、半導体レーザ素子１の露出面６１ａにおける共振器長方向に垂直な縦断面において、露出面６１ａの全面に形成されている。具体的には、図４Ａに示すように、接合部材３の幅は、露出面６１ａの幅よりも大きくなっている。 In addition, as shown in FIG. 4A, in a vertical cross section perpendicular to the cavity length direction of the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1, the bonding member 3 covers at least the entire width of the ridge portion 1R (ridge width). It is connected to the. In the present embodiment, the bonding member 3 is formed on the entire exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 in a longitudinal section perpendicular to the cavity length direction. Specifically, as shown in FIG. 4A, the width of the joining member 3 is larger than the width of the exposed surface 61a.

接合部材３は、例えば、ＡｕＳｎを主成分とするＡｕＳｎはんだ等のはんだ材、又は、金属ろう材である。本実施の形態において、接合部材３は、ＡｕＳｎはんだである。なお、半導体レーザ素子１とヒートシンク２との間における接合部材３の厚さは、一例として、３μｍ～７μｍである。 The joining member 3 is, for example, a solder material such as AuSn solder containing AuSn as a main component, or a metal brazing material. In this embodiment, the joining member 3 is AuSn solder. The thickness of the bonding member 3 between the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 is, for example, 3 μm to 7 μm.

図５に示すように、本実施の形態における半導体レーザ装置１００では、半導体レーザ素子１の共振器長方向に平行な縦断面において、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４が形成されている。具体的には、隙間４は、接合部材３のフィレット３ａとパッド電極７０の前端面と半導体レーザ素子１の露出面６１ａとで囲まれた空隙（空洞）であり、意図的に形成されたものである。隙間４は、少なくともパッド電極７０の庇部７１と半導体レーザ素子１の露出面６１ａとの間に存在している。 As shown in FIG. 5, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, in a longitudinal section parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser element 1, the gap 4 is formed. Specifically, the gap 4 is a gap (cavity) surrounded by the fillet 3a of the bonding member 3, the front end surface of the pad electrode 70, and the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1, and is formed intentionally. is. The gap 4 exists at least between the eaves portion 71 of the pad electrode 70 and the exposed surface 61 a of the semiconductor laser element 1 .

隙間４の断面形状は、一例として、略台形状である。したがって、隙間４におけるパッド電極７０の前端面及び接合部材３（フィレット３ａ）の隙間４側の内面は、いずれも傾斜面になっている。この場合、半導体レーザ素子１の露出面６１ａとパッド電極７０の前端面とのなす角は、半導体レーザ素子１の露出面６１ａと接合部材３（フィレット３ａ）の内面とのなす角よりも大きくなっている。 The cross-sectional shape of the gap 4 is, for example, substantially trapezoidal. Therefore, both the front end surface of the pad electrode 70 in the gap 4 and the inner surface of the joint member 3 (fillet 3a) on the gap 4 side are inclined surfaces. In this case, the angle formed between the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 and the front end face of the pad electrode 70 is larger than the angle formed between the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 and the inner surface of the bonding member 3 (fillet 3a). ing.

なお、隙間４は、図５の紙面垂直方向において延在している。つまり、隙間４は、柱状であり、半導体レーザ素子１における半導体積層構造体２０の積層方向及び共振器長方向のいずれにも直交する方向に沿って延在している。 Note that the gap 4 extends in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. That is, the gap 4 is columnar and extends in a direction perpendicular to both the lamination direction of the semiconductor lamination structure 20 in the semiconductor laser element 1 and the cavity length direction.

［半導体レーザ素子の製造方法］
次に、図１～図２Ｃに示される半導体レーザ素子１の製造方法について、図６Ａ～図６Ｇを用いて説明する。図６Ａ～図６Ｇは、実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の製造方法における各工程の断面図である。なお、図６Ａ～図６Ｇの各図において、（ａ）は、図２Ａに対応する断面（電流注入領域の断面）を示しており、（ｂ）は、図２Ｂに対応する断面（前端部における電流非注入領域の断面）を示している。 [Manufacturing method of semiconductor laser device]
Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 1 shown in FIGS. 1 to 2C will be described with reference to FIGS. 6A to 6G. 6A to 6G are cross-sectional views of each step in the method of manufacturing the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment. 6A to 6G, (a) shows a cross section (cross section of the current injection region) corresponding to FIG. 2A, and (b) shows a cross section (at the front end portion) corresponding to FIG. cross section of a current non-injection region).

まず、図６Ａの（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１０を準備し、基板１０の上に、活性層２２を含む半導体積層構造体２０を形成する。具体的には、ｎ－ＧａＡＳ基板のウエハである基板１０の上に、有機金属気層成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長技術により、ｎ型半導体層２１、活性層２２、ｐ型半導体層２３及びｐ型コンタクト層２４を順次成膜する。 First, as shown in (a) and (b) of FIG. 6A, the substrate 10 is prepared, and the semiconductor laminated structure 20 including the active layer 22 is formed on the substrate 10 . Specifically, an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, an n-type semiconductor layer 21, an active layer 22, and a A p-type semiconductor layer 23 and a p-type contact layer 24 are sequentially formed.

次に、図６Ｂの（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体積層構造体２０における共振器長方向の前端部に対応する部分にのみ窓領域２２ａを形成する。本実施の形態において、窓領域２２ａは、活性層２２に空孔を拡散することで形成される。なお、窓領域２２ａは、空孔拡散法によって形成したが、これに限らない。なお、半導体レーザ素子１の前端部及び後端部には窓領域が形成されなくてもよい。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 6B, a window region 22a is formed only in a portion corresponding to the front end portion of the semiconductor laminated structure 20 in the resonator length direction. In this embodiment, the window regions 22 a are formed by diffusing holes in the active layer 22 . Although the window region 22a is formed by the hole diffusion method, the method is not limited to this. It should be noted that the window regions may not be formed at the front and rear ends of the semiconductor laser device 1 .

次に、図６Ｃの（ａ）及び（ｂ）に示すように、ｐ型コンタクト層２４に、リッジ部１Ｒとウイング部４０を画定するための開口部３０を形成する。具体的には、ｐ型コンタクト層２４の上に、フォトリソグラフィー技術によりＳｉＯ２等からなるマスクを所定のパターンで形成し、その後、ウェットエッチング技術によって、開口部３０を形成する。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 6C , openings 30 are formed in the p-type contact layer 24 to define the ridge portion 1R and the wing portions 40 . Specifically, a mask made of SiO 2 or the like is formed in a predetermined pattern on the p-type contact layer 24 by photolithography, and then the opening 30 is formed by wet etching.

このとき、図６Ｃの（ａ）に示すように、電流注入領域においては、横溝部３１を形成することで、リッジ部１Ｒに対応する部分のｐ型コンタクト層２４には凸部５ａを形成するとともに、ウイング部４０に対応する部分のｐ型コンタクト層２４には凸部５ｂを形成する。一方、図６Ｃの（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１の前端部（電流非注入領域）においては、凸部５ａを形成せず、ｐ型コンタクト層２４には前溝部３２を形成する。なお、前溝部３２と後溝部３３は形成されなくてもよい。 At this time, as shown in (a) of FIG. 6C, in the current injection region, a lateral groove portion 31 is formed to form a convex portion 5a in the portion of the p-type contact layer 24 corresponding to the ridge portion 1R. At the same time, a convex portion 5b is formed on the p-type contact layer 24 in the portion corresponding to the wing portion 40. Next, as shown in FIG. On the other hand, as shown in (b) of FIG. 6C, in the front end portion (current non-injection region) of the semiconductor laser device 1, the convex portion 5a is not formed, and the front groove portion 32 is formed in the p-type contact layer 24. . Note that the front groove portion 32 and the rear groove portion 33 may not be formed.

なお、半導体レーザ素子１のチップ端領域においては、個片化する際の分離溝２０ｃに対応する部分のｐ型コンタクト層２４に別途凹部を形成しておいてもよい。この凹部は、半導体積層構造体２０の両側部に形成されており、上面視において、共振器長方向に延在している。 In the chip end region of the semiconductor laser element 1, a recess may be separately formed in the p-type contact layer 24 in a portion corresponding to the separation groove 20c for singulation. The recesses are formed on both sides of the semiconductor laminated structure 20 and extend in the resonator length direction when viewed from above.

次に、図６Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体積層構造体２０の側面に傾斜面を有する分離溝２０ｃを形成する。具体的には、ｐ型半導体層２３の上に、フォトリソグラフィー技術を用いてＳｉＯ２等からなるマスクを所定のパターンで形成し、その後、ウェットエッチング技術によって、ｐ型半導体層２３からｎ型半導体層２１の途中までをエッチングすることで、半導体積層構造体２０の側面を傾斜させた分離溝２０ｃを形成することができる。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 6D, a separation groove 20c having an inclined surface is formed on the side surface of the semiconductor laminated structure 20. Next, as shown in FIGS. Specifically, a mask made of SiO 2 or the like is formed in a predetermined pattern on the p-type semiconductor layer 23 by photolithography, and then wet etching is performed to remove the n-type semiconductor from the p-type semiconductor layer 23 . By etching halfway through the layer 21, it is possible to form the separation groove 20c in which the side surface of the semiconductor laminated structure 20 is inclined.

なお、分離溝２０ｃを形成する際のエッチング液は、例えば、硫酸系のエッチング液を用いることができる。この場合、硫酸：過酸化水素水：水＝１：１：１０のエッチング液を用いることができる。また、エッチング液は、硫酸系のエッチング液に限らず、有機酸系のエッチング液又はアンモニア系のエッチング液を用いてもよい。このとき、分離溝２０ｃは、等方性のウェットエッチングにより形成される。これにより、半導体積層構造体２０の側面に傾斜面を形成して、半導体積層構造体２０の側面にくびれ構造を形成することができる。 As an etchant for forming the separation groove 20c, for example, a sulfuric acid-based etchant can be used. In this case, an etchant of sulfuric acid:hydrogen peroxide:water=1:1:10 can be used. Further, the etching liquid is not limited to the sulfuric acid-based etching liquid, and may be an organic acid-based etching liquid or an ammonia-based etching liquid. At this time, the separation groove 20c is formed by isotropic wet etching. This makes it possible to form an inclined surface on the side surface of the semiconductor laminated structure 20 and form a constricted structure on the side surface of the semiconductor laminated structure 20 .

次に、分離溝２０ｃを形成する際のマスクをフッ酸系のエッチング液で除去した後に、図６Ｅの（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１０上の全面に、絶縁膜５０としてＳｉＮ膜を堆積し、その後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、電流注入領域に対応する部分の絶縁膜５０を除去することで開口部５０ａを形成する。なお、図６Ｅの（ｂ）に示すように、電流非注入領域に対応する部分の絶縁膜５０は除去されず、電流非注入領域に対応する部分の絶縁膜５０には開口部５０ａが形成されない。 Next, after removing the mask for forming the separation groove 20c with a hydrofluoric acid-based etchant, as shown in (a) and (b) of FIG. A SiN film is deposited, and then photolithography and etching are used to remove portions of the insulating film 50 corresponding to the current injection regions, thereby forming openings 50a. Incidentally, as shown in (b) of FIG. 6E, the insulating film 50 in the portion corresponding to the non-current-injection region is not removed, and the opening 50a is not formed in the insulating film 50 in the portion corresponding to the non-current-injection region. .

絶縁膜５０のエッチングとしては、フッ酸系エッチング液を用いたウェットエッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるドライエッチングを用いることができる。また、絶縁膜５０は、ＳｉＮ膜としたが、これに限らず、ＳｉＯ２膜などであってもよい。 As the etching of the insulating film 50, wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant or dry etching by reactive ion etching (RIE) can be used. Also, although the insulating film 50 is a SiN film, it is not limited to this, and may be a SiO 2 film or the like.

次に、図６Ｆの（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体積層構造体２０の上方にｐ側電極層６１を形成し、その後、ｐ側電極層６１の上方にパッド電極７０を形成する。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 6F, a p-side electrode layer 61 is formed above the semiconductor laminated structure 20, and then a pad electrode 70 is formed above the p-side electrode layer 61. do.

具体的には、電子ビーム蒸着法によってＴｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜からなるｐ側電極層６１を半導体積層構造体２０のｐ型コンタクト層２４の上に形成する。その後、ｐ側電極層６１を下地電極として、ｐ側電極層６１の上に、Ａｕめっき膜からなるパッド電極７０を形成する。このとき、パッド電極７０を形成する工程では、レジストマスクを用いてパターニングすることで、パッド電極７０の前端面の少なくとも一部が窪むようにパッド電極７０を形成する。なお、ｐ側電極層６１は、共振器長方向のほぼ全長にわたって形成されるが、パッド電極７０は、共振器長方向の全長にわたって形成されておらず、前端部には形成されていない。 Specifically, a p-side electrode layer 61 made of a laminated film of a Ti film, a Pt film and an Au film is formed on the p-type contact layer 24 of the semiconductor laminated structure 20 by electron beam evaporation. After that, a pad electrode 70 made of an Au plating film is formed on the p-side electrode layer 61 using the p-side electrode layer 61 as a base electrode. At this time, in the step of forming the pad electrode 70 , the pad electrode 70 is formed so that at least a part of the front end surface of the pad electrode 70 is recessed by patterning using a resist mask. Although the p-side electrode layer 61 is formed over substantially the entire length in the cavity length direction, the pad electrode 70 is not formed over the entire length in the cavity length direction and is not formed at the front end.

ここで、パッド電極７０を形成する工程について、図７を用いて詳細に説明する。まず、図７の（ａ）に示すように、ｐ側電極層６１の一部を露出するようにｐ側電極層６１の上に所定形状のレジスト８０（レジストマスク）を形成する。次に、図７の（ｂ）に示すように、露出したｐ側電極層６１とレジスト８０とにまたがってパッド電極７０を形成する。具体的には、電解めっき法によってｐ側電極層６１を下地電極としてＡｕめっき膜を形成し、その後、フォトリソグラフィー技術、エッチング技術及びリフトオフ技術を用いて、半導体積層構造体２０の前端部近傍のＡｕめっき膜を選択的に除去することで、図７の（ｂ）に示される形状のパッド電極７０を形成することができる。次に、図７の（ｃ）に示すように、レジスト８０を除去する。これにより、ｐ側電極層６１の表面が露出して露出面６１ａが形成される。 Here, the process of forming the pad electrode 70 will be described in detail with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7A, a resist 80 (resist mask) having a predetermined shape is formed on the p-side electrode layer 61 so as to partially expose the p-side electrode layer 61 . Next, as shown in FIG. 7B, the pad electrode 70 is formed across the exposed p-side electrode layer 61 and the resist 80 . Specifically, an Au plating film is formed by electroplating using the p-side electrode layer 61 as a base electrode. By selectively removing the Au plating film, the pad electrode 70 having the shape shown in FIG. 7B can be formed. Next, as shown in FIG. 7C, the resist 80 is removed. As a result, the surface of the p-side electrode layer 61 is exposed to form an exposed surface 61a.

また、このパッド電極７０を形成する工程において、パッド電極７０（Ａｕめっき膜）の厚さは、レジスト８０の厚さより厚くするとよい。これにより、レジスト８０の端部に覆いかぶさるようにパッド電極７０（Ａｕめっき膜）が形成されるので、パッド電極７０の前端部に庇部７１を形成することができる。このようにして、前端部に庇部７１を有するパッド電極７０を形成することができる。この場合、図７の（ｃ）に示すように、パッド電極７０の凹部７０ａの傾斜面の角度θは、６５±１５°であり、パッド電極７０の庇部７１の長さｄは、０．４μｍ～２．０μｍである。なお、レジスト８０の厚さは、例えば、１．８μｍである。 In addition, in the step of forming the pad electrode 70 , the thickness of the pad electrode 70 (Au plated film) is preferably greater than the thickness of the resist 80 . As a result, the pad electrode 70 (Au plated film) is formed so as to cover the end of the resist 80 , so that the eaves 71 can be formed at the front end of the pad electrode 70 . In this manner, the pad electrode 70 having the eaves 71 at the front end can be formed. In this case, as shown in FIG. 7C, the angle .theta. 4 μm to 2.0 μm. Incidentally, the thickness of the resist 80 is, for example, 1.8 μm.

次に、図６Ｇの（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１０の下面に、ｎ側電極層６２を形成する。具体的には、基板１０側から、ＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及び、Ａｕ膜を順次成膜することで、基板１０の下面にｎ側電極層６２を形成する。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 6G, an n-side electrode layer 62 is formed on the lower surface of the substrate 10 . Specifically, an AuGe film, a Ni film, an Au film, a Ti film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed from the substrate 10 side to form the n-side electrode layer 62 on the bottom surface of the substrate 10 . .

その後、図示しないが、所定形状の半導体積層構造体２０が形成された基板１０（ウエハ）を、ブレードを用いたダイシング又は劈開等によって複数本のバー状に分離し、その後、さらに分離溝２０ｃを切断部として切断することでチップ分離を行う。これにより、個片状の半導体レーザ素子１を作製することができる。 After that, although not shown, the substrate 10 (wafer) on which the semiconductor laminated structure 20 having a predetermined shape is formed is separated into a plurality of bars by dicing or cleavage using a blade, and then the separation grooves 20c are formed. Chip separation is performed by cutting as a cutting section. As a result, the semiconductor laser element 1 in the form of individual pieces can be produced.

そして、半導体レーザ素子１を接合部材３によってジャンクションダウン実装によりヒートシンク２に接合することで、図３～図５に示される半導体レーザ装置１００を作製することができる。 Then, the semiconductor laser device 100 shown in FIGS. 3 to 5 can be manufactured by bonding the semiconductor laser element 1 to the heat sink 2 by junction-down mounting with the bonding member 3 .

このとき、半導体レーザ素子１によって液状の接合部材３が押しつけられることになるので、半導体レーザ素子１とヒートシンク２との間から液状の接合部材３がはみ出して、半導体レーザ素子１の前端部に接合部材３に接続することになるが、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１では、パッド電極７０の前端部に庇部７１が形成されているので、液状の接合部材３は、突出する庇部７１の内側に回り込まない。この結果、図５に示すように、接合部材３はパッド電極７０の前端面に接触しなくなるので、隙間４が形成されることになる。 At this time, since the liquid bonding member 3 is pressed by the semiconductor laser element 1 , the liquid bonding member 3 protrudes from between the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 and is bonded to the front end portion of the semiconductor laser element 1 . In the semiconductor laser device 1 according to the present embodiment, the eaves 71 are formed at the front end of the pad electrode 70, so that the liquid bonding member 3 is connected to the protruding eaves 3. Do not go inside 71. As a result, as shown in FIG. 5, the bonding member 3 does not come into contact with the front end surface of the pad electrode 70, so that the gap 4 is formed.

図８は、このようにして実際に作製した半導体レーザ装置１００のＳＥＭ像である。図８に示すように、半導体レーザ装置１００では、半導体レーザ素子１の共振器長方向に平行な縦断面において、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４が形成されていることが分かる。 FIG. 8 is an SEM image of the semiconductor laser device 100 actually manufactured in this way. As shown in FIG. 8, in the semiconductor laser device 100, a gap 4 is formed between the bonding member 3 and the front end surface of the pad electrode 70 in the longitudinal section parallel to the resonator length direction of the semiconductor laser element 1. I understand.

次に、図９及び図１０を用いて、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００の作用効果について、比較例の半導体レーザ装置１００Ｘと比較して説明する。図９は、比較例の半導体レーザ装置１００Ｘの構成を示す断面図である。図１０は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００の構成を示す断面図である。なお、図１０は、図５に対応する断面図である。 Next, with reference to FIGS. 9 and 10, the effects of the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment will be described in comparison with the semiconductor laser device 100X of the comparative example. FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser device 100X of a comparative example. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

図９に示すように、比較例の半導体レーザ装置１００Ｘでは、ＣＯＤの発生を抑制するために、半導体レーザ素子１Ｘとヒートシンク２とを接合する接合部材３Ｘは、半導体レーザ素子１Ｘの前端部に接続されている。接合部材３Ｘとしては、ＡｕＳｎはんだが用いられている。 As shown in FIG. 9, in the semiconductor laser device 100X of the comparative example, a bonding member 3X for bonding the semiconductor laser element 1X and the heat sink 2 is connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1X in order to suppress the occurrence of COD. It is AuSn solder is used as the joint member 3X.

また、比較例の半導体レーザ装置１００Ｘでは、半導体レーザ素子１Ｘのパッド電極７０Ｘの前端面が垂直面になっており、接合部材３Ｘ（フィレット３ａ）は、パッド電極７０Ｘの前端面を覆うとともに、半導体レーザ素子１Ｘの露出面６１ａ（つまりｐ側電極層６１の表面）の全面を覆っている。つまり、半導体レーザ素子１Ｘの前端部に接続された接合部材３Ｘは、パッド電極７０Ｘの前端面及び露出面６１ａの周辺領域を隙間なく埋めている。 In addition, in the semiconductor laser device 100X of the comparative example, the front end surface of the pad electrode 70X of the semiconductor laser element 1X is a vertical surface, and the bonding member 3X (fillet 3a) covers the front end surface of the pad electrode 70X and It covers the entire exposed surface 61a of the laser element 1X (that is, the surface of the p-side electrode layer 61). That is, the bonding member 3X connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1X fills the front end surface of the pad electrode 70X and the peripheral region of the exposed surface 61a without gaps.

このような構造の場合、接合部材３Ｘとパッド電極７０Ｘの前端面との接触部分が合金化するとともに、接合部材３Ｘとｐ側電極層６１の露出面６１ａとの接触部分が合金化する。このため、接合部材３Ｘとパッド電極７０Ｘの前端面との界面と、接合部材３Ｘとｐ側電極層６１の露出面６１ａとの界面とに、新たな合金層が形成されることになる。 In such a structure, the contact portion between the bonding member 3X and the front end surface of the pad electrode 70X is alloyed, and the contact portion between the bonding member 3X and the exposed surface 61a of the p-side electrode layer 61 is also alloyed. Therefore, a new alloy layer is formed at the interface between the bonding member 3X and the front end surface of the pad electrode 70X and the interface between the bonding member 3X and the exposed surface 61a of the p-side electrode layer 61. FIG.

このとき、接合部材３Ｘとパッド電極７０Ｘとｐ側電極層６１と新たな合金層とは、互いに線膨張係数が異なっている。つまり、接合部材３Ｘとパッド電極７０Ｘとｐ側電極層６１と新たな合金層との各部材間には、線膨張係数差が存在することになる。したがって、半導体レーザ装置１００Ｘにおいて、温度が変化すると、各部材間の線膨張係数差に起因して各部材間に剪断応力が発生する。特に、図９の点Ｐに示すように、パッド電極７０Ｘの前端面とｐ側電極層６１の露出面６１ａとの角部に接合部材３Ｘが詰まって存在していると、この点Ｐに大きな剪断応力が発生することになる。この結果、半導体レーザ素子１Ｘの前端部に剪断応力がかかって剪断歪が発生し、半導体レーザ素子１Ｘの内部の発光領域にこの剪断歪が進行することになる。これにより、半導体レーザ素子１Ｘの長期信頼性が低下するおそれがある。 At this time, the bonding member 3X, the pad electrode 70X, the p-side electrode layer 61, and the new alloy layer have different coefficients of linear expansion. That is, there is a difference in coefficient of linear expansion between the bonding member 3X, the pad electrode 70X, the p-side electrode layer 61, and the new alloy layer. Therefore, in the semiconductor laser device 100X, when the temperature changes, shear stress is generated between the members due to the difference in coefficient of linear expansion between the members. In particular, as shown at point P in FIG. 9, if the corner between the front end surface of the pad electrode 70X and the exposed surface 61a of the p-side electrode layer 61 is filled with the bonding member 3X, the point P is greatly affected. Shear stress will be generated. As a result, shear stress is applied to the front end portion of the semiconductor laser element 1X to generate shear strain, and this shear strain progresses to the light emitting region inside the semiconductor laser element 1X. This may reduce the long-term reliability of the semiconductor laser device 1X.

これに対して、図１０に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、半導体レーザ素子１の前端部の露出面６１ａに接合部材３（フィレット３ａ）が接続されているが、パッド電極７０の前端面の少なくとも一部が窪むように形成されているので、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４（空隙）が形成されている。本実施の形態では、パッド電極７０の前端部に庇部７１が形成されることでパッド電極７０の前端面の一部が窪んでいる。 On the other hand, as shown in FIG. 10, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the bonding member 3 (fillet 3a) is connected to the exposed surface 61a of the front end portion of the semiconductor laser element 1. Since at least a part of the front end surface of the pad electrode 70 is formed to be recessed, a gap 4 (void) is formed between the bonding member 3 and the front end surface of the pad electrode 70 . In the present embodiment, a portion of the front end surface of pad electrode 70 is recessed by forming eaves portion 71 at the front end portion of pad electrode 70 .

このように、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４が存在すると、接合部材３とパッド電極７０の前端面とが離間することになり、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に新たな合金層が形成されなくなる。これにより、部材間の線膨張係数差による剪断応力によって半導体レーザ素子１の前端部に応力がかか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１の内部の発光領域に剪断歪が進行することを抑制できるので、半導体レーザ素子１の長期信頼性が低下することを抑制することができる。 Thus, when the gap 4 exists between the bonding member 3 and the front end surface of the pad electrode 70, the bonding member 3 and the front end surface of the pad electrode 70 are separated from each other. A new alloy layer is no longer formed between the front end face. As a result, it is possible to suppress stress from being applied to the front end portion of the semiconductor laser element 1 due to the shear stress due to the difference in coefficient of linear expansion between the members. As a result, since it is possible to suppress the progress of shear strain in the light emitting region inside the semiconductor laser device 1, deterioration of the long-term reliability of the semiconductor laser device 1 can be suppressed.

さらに、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、隙間４が存在することで、接合部材３とｐ側電極層６１の露出面６１ａの一部とが離間している。このため、接合部材３とｐ側電極層６１の露出面６１ａとの間に形成される合金層を少なくすることもできる。 Furthermore, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the bonding member 3 and the part of the exposed surface 61a of the p-side electrode layer 61 are separated from each other due to the presence of the gap 4 . Therefore, the alloy layer formed between the bonding member 3 and the exposed surface 61a of the p-side electrode layer 61 can be reduced.

これにより、部材間の線膨張係数差に起因する剪断応力によって半導体レーザ素子１の前端部に応力がかかることを一層抑制することができる。したがって、半導体レーザ素子１の長期信頼性が低下することをさらに抑制することができる。 As a result, stress applied to the front end portion of the semiconductor laser element 1 due to the shear stress caused by the difference in coefficient of linear expansion between the members can be further suppressed. Therefore, deterioration of the long-term reliability of the semiconductor laser device 1 can be further suppressed.

以上説明したように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００によれば、ＣＯＤの発生を抑制するために半導体レーザ素子１の前端部に接合部材３を接続したとしても、半導体レーザ素子１にかかる応力を緩和することができる。これにより、半導体レーザ素子１の長期信頼性が低下することを抑制できる。 As described above, according to the semiconductor laser device 100 of the present embodiment, even if the bonding member 3 is connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1 in order to suppress the generation of COD, the semiconductor laser element 1 can be Such stress can be relaxed. As a result, deterioration in long-term reliability of the semiconductor laser device 1 can be suppressed.

また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００において、半導体レーザ素子１は、共振器長方向に延在するリッジ部１Ｒを有し、半導体レーザ素子１の露出面６１ａにおける共振器長方向に垂直な縦断面において、接合部材３は、少なくともリッジ部１Ｒの幅の全域にわたって露出面６１ａに接続されている。 Further, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the semiconductor laser element 1 has the ridge portion 1R extending in the cavity length direction, and the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 is perpendicular to the cavity length direction. In the vertical cross section, the joint member 3 is connected to the exposed surface 61a over at least the entire width of the ridge portion 1R.

半導体レーザ素子１が発光している時に生じる熱は、リッジ部１Ｒ（リッジ幅領域）で最も高くなる。したがって、図４Ａに示すように、露出面６１ａにおける接合部材３（フィレット３ａ）が、リッジ部１Ｒの幅の一部だけでなく、リッジ部１Ｒの幅の全体（つまり発光領域の全体）に形成することで、半導体レーザ素子１の前端部のリッジ幅領域で発生する熱を効果的に放熱させることができる。つまり、リッジ部１Ｒにおける放熱を促進できる。 The heat generated when the semiconductor laser element 1 emits light is highest in the ridge portion 1R (ridge width region). Therefore, as shown in FIG. 4A, the bonding member 3 (fillet 3a) on the exposed surface 61a is formed not only on part of the width of the ridge 1R but also on the entire width of the ridge 1R (that is, the entire light emitting region). By doing so, the heat generated in the ridge width region at the front end of the semiconductor laser element 1 can be effectively dissipated. That is, heat dissipation in the ridge portion 1R can be promoted.

また、図１０に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、接合部材３が、露出面６１ａにおける半導体レーザ素子１が有する半導体積層構造体２０の前端面の位置まで接続されている。 Further, as shown in FIG. 10, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the bonding member 3 is connected to the position of the front end surface of the semiconductor laminated structure 20 of the semiconductor laser element 1 on the exposed surface 61a. there is

この構成により、半導体レーザ素子１の前端部における熱を確実に放熱しつつ、隙間４によって剪断歪を効果的に低減することができる。これにより、半導体レーザ素子１の長期信頼性を向上させることができる。 With this configuration, the heat generated at the front end of the semiconductor laser element 1 can be reliably radiated, and shear strain can be effectively reduced by the gap 4 . Thereby, the long-term reliability of the semiconductor laser device 1 can be improved.

ここで、図１０に示すように、半導体レーザ素子１の前端面１ａ（光出射端面）からパッド電極７０の前端面（パッド電極端）までの間隔をＬとして、この間隔Ｌを変化させてＣＯＤ破壊電流を測定すると、図１１に示す結果になった。 Here, as shown in FIG. 10, the distance between the front end surface 1a (light emitting end surface) of the semiconductor laser element 1 and the front end surface (pad electrode end) of the pad electrode 70 is defined as L. Measurement of the breakdown current resulted in the results shown in FIG.

半導体レーザ素子１の前端面１ａとパッド電極７０の前端面との間隔Ｌは、短くなるほど、半導体レーザ素子１の前端部に接続されるフィレット３ａが形成されやすくなるので、ＣＯＤ破壊電流が高くなる。逆に、間隔Ｌが大きくなると、フィレット３ａが形成されにくくなるので、ＣＯＤ破壊電流が低下する。したがって、図１１に示す結果から、高いＣＯＤ破壊電流を得るとの観点では、間隔Ｌは、１５μｍ以下にするとよい。 As the distance L between the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1 and the front end surface of the pad electrode 70 becomes shorter, the fillet 3a connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1 is more likely to be formed, resulting in a higher COD breakdown current. . Conversely, when the interval L is increased, the fillet 3a is less likely to be formed, so the COD breakdown current is reduced. Therefore, from the results shown in FIG. 11, the distance L should be 15 μm or less from the viewpoint of obtaining a high COD breakdown current.

一方、半導体積層構造体２０が形成されたウエハをへき開してバー状にする際、パッド電極７０の上からへき開すると、へき開端面が変形してレーザ特性及び信頼性に影響を及ぼすおそれがある。このため、パッド電極７０の前端面は、半導体積層構造体２０の前端面から離しておくとよい。このため、間隔Ｌは、５μｍ以上であるとよい。 On the other hand, when cleaving the wafer on which the semiconductor laminated structure 20 is formed into a bar shape, if the top of the pad electrode 70 is cleaved, the cleaved end surface may be deformed, which may affect the laser characteristics and reliability. For this reason, the front end surface of the pad electrode 70 should be separated from the front end surface of the semiconductor laminated structure 20 . Therefore, the interval L is preferably 5 μm or more.

したがって、半導体レーザ素子１の前端面１ａとパッド電極７０の前端面との間隔Ｌは、５μｍ以上１５μｍ以下であるとよい。 Therefore, the distance L between the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1 and the front end surface of the pad electrode 70 is preferably 5 μm or more and 15 μm or less.

なお、本実施の形態における半導体レーザ装置１００では、図１０に示すように、半導体レーザ素子１の前端面１ａがヒートシンク２の前端面から飛び出していなかったが、これに限らない。例えば、図１２に示される半導体レーザ装置１００Ａのように、半導体レーザ素子１の前端面１ａは、ヒートシンク２の前端面から飛び出していてもよい。つまり、半導体レーザ素子１は、前端面１ａがヒートシンク２の前端面からはみ出すように実装されていてもよい。 In the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the front facet 1a of the semiconductor laser element 1 does not protrude from the front facet of the heat sink 2 as shown in FIG. 10, but the present invention is not limited to this. For example, the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1 may protrude from the front end surface of the heat sink 2, as in a semiconductor laser device 100A shown in FIG. In other words, the semiconductor laser element 1 may be mounted so that the front end surface 1 a protrudes from the front end surface of the heat sink 2 .

また、本実施の形態における半導体レーザ装置１００では、パッド電極７０に庇部７１が形成されることでパッド電極７０の前端面の一部が窪んでいたが、これに限らない。例えば、図１３に示される半導体レーザ装置１００Ｂのように、パッド電極７０Ｂに庇部７１が形成されることなくパッド電極７０Ｂの前端面の一部が窪んでいてもよい。具体的には、図１３では、パッド電極７０Ｂの前端面の全体が傾斜面になっている。この場合、接合部材３とパッド電極７０Ｂの前端面との間の隙間４の断面形状は、三角形状になっている。つまり、隙間４の断面形状は、台形状に限らない。なお、隙間４の断面形状は、台形状及び三角形状以外の形状であってもよい。 Moreover, in the semiconductor laser device 100 of the present embodiment, the front end surface of the pad electrode 70 is partially recessed by forming the eaves portion 71 on the pad electrode 70, but the present invention is not limited to this. For example, as in the semiconductor laser device 100B shown in FIG. 13, the front end surface of the pad electrode 70B may be partially recessed without forming the eaves portion 71 on the pad electrode 70B. Specifically, in FIG. 13, the entire front end surface of the pad electrode 70B is an inclined surface. In this case, the cross-sectional shape of the gap 4 between the bonding member 3 and the front end face of the pad electrode 70B is triangular. That is, the cross-sectional shape of the gap 4 is not limited to a trapezoidal shape. Note that the cross-sectional shape of the gap 4 may be a shape other than trapezoidal and triangular.

また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、図１４の（ａ）に示すように、半導体レーザ素子１は反っていなかったが、半導体レーザ素子１は、共振器長方向において反っていてもよい。この場合、図１４の（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１は、共振器長方向において、ヒートシンク２に接合された面に対して中央部が凹むように反っているとよい。 In the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, as shown in FIG. 14A, the semiconductor laser element 1 was not warped, but the semiconductor laser element 1 was warped in the cavity length direction. good too. In this case, as shown in FIG. 14(b), the semiconductor laser element 1 is preferably warped so that the central portion is recessed with respect to the surface bonded to the heat sink 2 in the resonator length direction.

図１４の（ａ）に示すように、半導体レーザ素子１が反らずにフラットであると、半導体レーザ素子１の前端部に接合部材３のフィレット３ａが形成されにくく、しかも、半導体レーザ素子１の前端面１ａとヒートシンク２の前端面とが面一に近い場合には、接合部材３が半導体レーザ素子１の前端面１ａ（光出射端面）に這い上がってしまうおそれがある。 As shown in FIG. 14A, when the semiconductor laser element 1 is flat without warping, it is difficult for the fillet 3a of the joining member 3 to be formed at the front end of the semiconductor laser element 1. If the front end face 1a of the semiconductor laser element 1 and the front end face of the heat sink 2 are nearly flush with each other, the bonding member 3 may creep up onto the front end face 1a (light emitting end face) of the semiconductor laser element 1. FIG.

これに対して、図１４の（ｂ）に示すように、接合部材３によってヒートシンク２に半導体レーザ素子１を実装した時に、半導体レーザ素子１が共振器長方向において反っていると、半導体レーザ素子１の前端部に接合部材３のフィレット３ａが形成しやすくなるとともに、接合部材３が半導体レーザ素子１の前端面１ａに這い上がってしまうことを抑制できる。 On the other hand, as shown in FIG. 14B, when the semiconductor laser element 1 is mounted on the heat sink 2 by the bonding member 3, if the semiconductor laser element 1 is warped in the cavity length direction, the semiconductor laser element The fillet 3a of the joining member 3 can be easily formed at the front end portion of the semiconductor laser element 1, and the joining member 3 can be prevented from crawling up the front end face 1a of the semiconductor laser element 1. FIG.

この場合、図１４の（ｃ）に示すように、半導体レーザ素子１の共振器長方向における中央部が凸状となるように半導体レーザ素子１が反っていると、半導体レーザ素子１とヒートシンク２とを接合部材３で接合する際に、接合部材３が凸状となった半導体レーザ素子１の湾曲した内側に入り込んでしまい、接合部材３が半導体レーザ素子１の露出面６１ａと接続されなくなるおそれがある。したがって、ヒートシンク２に実装された半導体レーザ素子１は、図１４（ｂ）に示すように、共振器長方向において凹状に沿っているとよい。 In this case, as shown in (c) of FIG. 14, if the semiconductor laser element 1 is warped such that the central portion of the semiconductor laser element 1 in the cavity length direction is convex, the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 will be separated from each other. , the bonding member 3 may enter the curved inside of the convex semiconductor laser element 1, and the bonding member 3 may not be connected to the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1. There is Therefore, the semiconductor laser element 1 mounted on the heat sink 2 should preferably be recessed along the cavity length direction, as shown in FIG. 14(b).

ただし、半導体レーザ素子１が凹状となるように反っていたとしても、図１４の（ｄ）に示すように、反り量が大きくなると、接合部材３と半導体レーザ素子１の露出面６１ａとの間隔が大きくなり、半導体レーザ素子１の露出面６１ａに接合部材３が接続されにくくなる。 However, even if the semiconductor laser element 1 is warped in a concave shape, as shown in FIG. becomes large, making it difficult for the bonding member 3 to be connected to the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 .

したがって、図１４の（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１の共振器長方向における中央部が凹状となるように反っているとともに、その反り量が小さくなっているとよい。これにより、半導体レーザ素子１によって押し付けられた接合部材３が半導体レーザ素子１の両端側で盛り上がることになるので、半導体レーザ素子１の露出面６１ａと接合部材３との接合を促進させることができる。 Therefore, as shown in FIG. 14(b), it is preferable that the central portion of the semiconductor laser element 1 in the cavity length direction is warped in a concave shape and that the amount of warp is small. As a result, the bonding member 3 pressed by the semiconductor laser element 1 swells on both end sides of the semiconductor laser element 1, so that bonding between the exposed surface 61a of the semiconductor laser element 1 and the bonding member 3 can be promoted. .

ここで、図１４の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示す半導体レーザ装置において、共振器長方向における半導体レーザ素子１の反り量を測定すると、図１５に示す結果となった。図１５において、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、図１４の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の各半導体レーザ素子１の反り量を示している。図１５に示す結果から、半導体レーザ素子１の反り量は、１μｍ以上３μｍ以下であるとよい。 Here, in the semiconductor laser devices shown in FIGS. 14(b), (c) and (d), when the amount of warpage of the semiconductor laser element 1 in the cavity length direction was measured, the results shown in FIG. 15 were obtained. In FIG. 15, (b), (c), and (d) respectively indicate the amount of warpage of the semiconductor laser element 1 in (b), (c), and (d) of FIG. From the results shown in FIG. 15, the amount of warpage of the semiconductor laser device 1 is preferably 1 μm or more and 3 μm or less.

なお、上記実施の形態１における半導体レーザ素子１の層構成は、実施例１としての一例であり、これに限るものではない。例えば、上記実施の形態１における半導体レーザ素子１の層構成は、実施例２として、以下のように構成されていてもよい。 Note that the layer structure of the semiconductor laser device 1 in Embodiment 1 is an example of Example 1, and the present invention is not limited to this. For example, the layer structure of the semiconductor laser device 1 in the first embodiment may be configured as follows as a second example.

具体的には、基板１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、半導体層２１は、ｎ型バッファ層が膜厚０．５０μｍのｎ－ＧａＡｓからなるｎ型ＧａＡＳ層で、ｎ型第１組成傾斜層が膜厚０．０５μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．１５～０．３５３）からなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ型クラッド層が膜厚２．４０μｍのｎ－Ａｌ０．３５３Ｇａ０．６４７Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ型第２組成傾斜層が膜厚０.０３μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．３５３～０．３２３）のｎ型ＡｌＧａＡｓ層である。活性層２２は、ｎ型ガイド層が膜厚０．９５μｍのｎ－Ａｌ０．３２３Ｇａ０．６７７Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ側第２バリア層が膜厚０．０２５０μｍのｎ－Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層と膜厚０．００６５μｍのＡｌ０．１８Ｇａ０．８２ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層との２層で、ｎ側第１バリア層が０．００３５μｍのＡｌ０．３５Ｇａ０．５５Ｉｎ０．１０ＡｓからなるＡｌＧａＩｎＡｓ層で、ウェル層が膜厚０．００６０μｍのＩｎ０．１１Ｇａ０．８９ＡｓからなるＩｎＧａＡｓ層で、ｐ側第１バリア層が０．００３５μｍのＡｌ０．３５Ｇａ０．５５Ｉｎ０．１０ＡｓからなるＡｌＧａＩｎＡｓ層で、ｐ側第２バリア層が膜厚０．００６５μｍのＡｌ０．１８Ｇａ０．８２ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層と膜厚０．０２５μｍのｐ－Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層との２層で、ｐ型ガイド層が膜厚０．１８２５μｍのｐ－Ａｌ０．３２Ｇａ０．６８Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型半導体層２３は、ｐ型第１組成傾斜層が膜厚０．０５μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．３２～０．７０）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｐ型クラッド層が膜厚０．７５μｍのｐ－Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｐ型第２組成傾斜層が膜厚０．０５μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．７０～０．１５）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型コンタクト層２４は、膜厚０．２５μｍのｐ－ＧａＡｓからなるｐ型ＧａＡｓ層である。以上のように構成される実施例２の半導体レーザ素子１も実施例１の半導体レーザ素子１と同様の効果を奏する。 Specifically, the substrate 10 is an n-type GaAs substrate, the semiconductor layer 21 is an n-type GaAs layer made of n-GaAs with a thickness of 0.50 μm for the n-type buffer layer, and an n-type first composition gradient layer. is an n-type AlGaAs layer made of n-Al x Ga 1-x As (x=0.15 to 0.353) with a thickness of 0.05 μm, and the n-type clad layer is an n-Al 0 layer with a thickness of 2.40 μm. An n-type AlGaAs layer made of .353 Ga 0.647 As, and an n-type second composition gradient layer made of n-Al x Ga 1-x As (x=0.353 to 0.323) with a thickness of 0.03 μm. It is an n-type AlGaAs layer. In the active layer 22, the n-type guide layer is an n-type AlGaAs layer made of n-Al 0.323 Ga 0.677 As with a thickness of 0.95 μm, and the n-side second barrier layer is an n-type guide layer with a thickness of 0.0250 μm. Two layers, an n-type AlGaAs layer made of Al 0.18 Ga 0.82 As and an undoped AlGaAs layer made of Al 0.18 Ga 0.82 As having a thickness of 0.0065 μm, and the n-side first barrier layer is 0 An AlGaInAs layer made of Al 0.35 Ga 0.55 In 0.10 As having a thickness of 0.0035 μm, and a well layer made of InGaAs having a thickness of 0.0060 μm and made of In 0.11 Ga 0.89 As. The barrier layer is an AlGaInAs layer made of Al 0.35 Ga 0.55 In 0.10 As with a thickness of 0.0035 μm, and the p-side second barrier layer is made of Al 0.18 Ga 0.82 As with a thickness of 0.0065 μm. Two layers of an undoped AlGaAs layer and a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.18 Ga 0.82 As with a thickness of 0.025 μm, and the p-type guide layer is p-Al 0.32 with a thickness of 0.1825 μm. It is a p-type AlGaAs layer made of Ga 0.68 As. The p-type semiconductor layer 23 is a p-type AlGaAs layer in which the p-type first composition gradient layer is made of p-Al x Ga 1-x As (x=0.32 to 0.70) with a thickness of 0.05 μm. The type clad layer is a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.70 Ga 0.30 As with a thickness of 0.75 μm, and the p-type second composition gradient layer is p-Al x Ga 1- with a thickness of 0.05 μm. It is a p-type AlGaAs layer made of x As (x=0.70 to 0.15). The p-type contact layer 24 is a p-type GaAs layer made of p-GaAs with a thickness of 0.25 μm. The semiconductor laser device 1 of Example 2 configured as described above also has the same effect as the semiconductor laser device 1 of Example 1. FIG.

また、実施の形態１における半導体レーザ素子１の層構成は、実施例３として、以下のように構成されていてもよい。 Further, the layer structure of the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment may be configured as follows as a third example.

具体的には、基板１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、ｎ型半導体層２１は、ｎ型バッファ層が膜厚０．５０μｍのｎ－ＧａＡｓからなるｎ型ＧａＡｓ層で、ｎ型第１組成傾斜層が膜厚０．０５μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．１５～０．２５）からなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ型クラッド層が膜厚３．１０μｍのｎ－Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ型第２組成傾斜層が膜厚０.８３μｍのｎ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．２５～０．２）のｎ型ＡｌＧａＡｓ層である。活性層２２は、ｎ型ガイド層が膜厚０．２７μｍのｎ－Ａｌ０．２０Ｇａ０．８０Ａｓからなるｎ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｎ側第２バリア層が膜厚０．０１μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層の単層で、ウェル層が膜厚０．００９０μｍのＩｎ０．１３５ａ０．８６５ＡｓからなるＩｎＧａＡｓ層で、ｐ側第２バリア層が膜厚０．０１μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４ＡｓからなるアンドープＡｌＧａＡｓ層の単層で、ｐ型ガイド層が膜厚０．０１μｍのｐ－Ａｌ０．２０Ｇａ０．８０Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層と膜厚０．２８μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．２０～０．２１）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層との２層である。なお、活性層２２は、ｎ側第１バリア層及びｐ側第１バリア層は有していない。ｐ型半導体層２３は、ｐ型第１組成傾斜層が膜厚０．１μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．２１～０．７０）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｐ型クラッド層が膜厚０．５５μｍのｐ－Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓからなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層で、ｐ型第２組成傾斜層が膜厚０．０５μｍのｐ－ＡｌｘＧａ１－ｘＡｓ（ｘ＝０．７０～０．１５）からなるｐ型ＡｌＧａＡｓ層である。ｐ型コンタクト層２４は、膜厚０．２５μｍのｐ－ＧａＡｓからなるｐ型ＧａＡｓ層である。以上のように構成される実施例３の半導体レーザ素子１も実施例１の半導体レーザ素子１と同様の効果を奏する。さらに、実施例３の半導体レーザ素子１は、窓領域２２、前溝部３２及び後溝部３３が形成されていない。また、実施例３の半導体レーザ素子１では、ｐ側第２バリア層及びｎ側２バリア層よりもＡｌ組成が高いｎ側第１バリア層及びｐ側第１バリア層が形成されていない。これにより、動作電圧を低減させることができる。さらに、実施例３の半導体レーザ素子１では、ｎ側第２バリア層が単層であり、ｎ型ＡｌＧａＡｓが形成されていない。これにより、導波路損失を低減することができるので、スロープ効率を向上させることができる。 Specifically, the substrate 10 is an n-type GaAs substrate, the n-type semiconductor layer 21 is an n-type GaAs layer in which the n-type buffer layer is made of n-GaAs with a thickness of 0.50 μm, and the n-type first composition The graded layer is an n-type AlGaAs layer made of n-Al x Ga 1-x As (x=0.15 to 0.25) with a thickness of 0.05 μm, and the n-type cladding layer is an n-type layer with a thickness of 3.10 μm. The n-type AlGaAs layer is made of Al 0.25 Ga 0.75 As, and the n-type second composition gradient layer is n-Al x Ga 1-x As (x=0.25 to 0.25 μm) with a thickness of 0.83 μm. ) is an n-type AlGaAs layer. In the active layer 22, the n-type guide layer is an n-type AlGaAs layer made of n-Al 0.20 Ga 0.80 As having a thickness of 0.27 μm, and the n-side second barrier layer is made of Al 0.20 having a thickness of 0.01 μm . A single undoped AlGaAs layer made of .16 Ga 0.84 As, the well layer being an InGaAs layer made of In 0.135 a 0.865 As having a thickness of 0.0090 μm, and the p-side second barrier layer having a thickness of A single undoped AlGaAs layer made of Al 0.16 Ga 0.84 As with a thickness of 0.01 μm, and a p-type guide layer made of p-Al 0.20 Ga 0.80 As with a thickness of 0.01 μm. and a p-type AlGaAs layer made of p-Al x Ga 1-x As (x=0.20 to 0.21) with a thickness of 0.28 μm. The active layer 22 does not have the n-side first barrier layer and the p-side first barrier layer. The p-type semiconductor layer 23 is a p-type AlGaAs layer in which the p-type first composition gradient layer is made of p-Al x Ga 1-x As (x=0.21 to 0.70) with a thickness of 0.1 μm. The type clad layer is a p-type AlGaAs layer made of p-Al 0.70 Ga 0.30 As with a thickness of 0.55 μm, and the p-type second composition gradient layer is p-Al x Ga 1- with a thickness of 0.05 μm. It is a p-type AlGaAs layer made of x As (x=0.70 to 0.15). The p-type contact layer 24 is a p-type GaAs layer made of p-GaAs with a thickness of 0.25 μm. The semiconductor laser device 1 of Example 3 constructed as described above also has the same effect as the semiconductor laser device 1 of Example 1. FIG. Further, the window region 22, the front groove portion 32 and the rear groove portion 33 are not formed in the semiconductor laser device 1 of Example 3. FIG. Further, in the semiconductor laser device 1 of Example 3, the n-side first barrier layer and the p-side first barrier layer having Al compositions higher than those of the p-side second barrier layer and the n-side two barrier layers are not formed. Thereby, the operating voltage can be reduced. Furthermore, in the semiconductor laser device 1 of Example 3, the n-side second barrier layer is a single layer, and n-type AlGaAs is not formed. As a result, the waveguide loss can be reduced, and the slope efficiency can be improved.

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図１６～図１８を用いて説明する。図１６は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子１Ａの平面図である。図１７Ａ～図１７Ｃは、実施の形態２に係る半導体レーザ素子１Ａの断面図である。なお、図１７Ａ、図１７Ｂ及び図１７Ｃは、それぞれ、図１６のXVIIA－XVIIA線、図１６のXVIIB－XVIIB線及び図１６のXVIIC－XVIIC線における断面を示している。図１８は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０１の拡大断面図である。図１８は、図５に対応する断面図である。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 16 to 18. FIG. FIG. 16 is a plan view of a semiconductor laser device 1A according to the second embodiment. 17A to 17C are cross-sectional views of a semiconductor laser device 1A according to the second embodiment. 17A, 17B, and 17C show cross sections along line XVIIA-XVIIA in FIG. 16, line XVIIB-XVIIB in FIG. 16, and line XVIIC-XVIIC in FIG. 16, respectively. FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor laser device 101 according to the second embodiment. FIG. 18 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

図１６～図１８に示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１Ａ及び半導体レーザ装置１０１は、上記実施の形態１に係る半導体レーザ素子１及び半導体レーザ装置１００において、ｐ側電極層６１を第１のｐ側電極層としたときに、さらに、第２のｐ側電極層６３を備える構成になっている。具体的には、第２のｐ側電極層６３は、半導体レーザ素子１Ａに設けられている。 As shown in FIGS. 16 to 18, the semiconductor laser element 1A and the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment are different from the semiconductor laser element 1 and the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment, except that the p-side electrode layer 61 is reduced. is the first p-side electrode layer, the second p-side electrode layer 63 is further provided. Specifically, the second p-side electrode layer 63 is provided on the semiconductor laser element 1A.

図１７Ａ～図１７Ｃに示すように、第２のｐ側電極層６３は、パッド電極７０の上に形成されているとともに、ｐ側電極層６１の上にも形成されている。したがって、図１８に示すように、半導体レーザ装置１０１において、第２のｐ側電極層６３は、パッド電極７０におけるヒートシンク２側の面と、ｐ側電極層６１におけるヒートシンク２側の面とに形成されている。 As shown in FIGS. 17A to 17C, the second p-side electrode layer 63 is formed on the pad electrode 70 and also on the p-side electrode layer 61 . Therefore, as shown in FIG. 18, in the semiconductor laser device 101, the second p-side electrode layer 63 is formed on the surface of the pad electrode 70 facing the heat sink 2 and the surface of the p-side electrode layer 61 facing the heat sink 2. It is

そして、図１８に示すように、半導体レーザ素子１Ａの前端部において、ｐ側電極層６１の上に第２のｐ側電極層６３が形成されている。このため、本実施の形態では、半導体レーザ素子１Ａの前端部における露出面は、ｐ側電極層６１の表面ではなく、第２のｐ側電極層６３の表面になっている。したがって、半導体レーザ素子１Ａの前端部に接続される接合部材３（フィレット３ａ）は、ｐ側電極層６１ではなく、第２のｐ側電極層６３に接続されている。 As shown in FIG. 18, a second p-side electrode layer 63 is formed on the p-side electrode layer 61 at the front end of the semiconductor laser device 1A. Therefore, in the present embodiment, the exposed surface at the front end portion of the semiconductor laser element 1A is not the surface of the p-side electrode layer 61 but the surface of the second p-side electrode layer 63 . Therefore, the joining member 3 (fillet 3a) connected to the front end portion of the semiconductor laser element 1A is connected not to the p-side electrode layer 61 but to the second p-side electrode layer 63 .

第２のｐ側電極層６３は、金属材料によって構成された金属層である。第２のｐ側電極層６３は、例えば、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜である。本実施の形態において、第２のｐ側電極層６３は、ｐ側電極層６１と同じ多層膜によって構成されている。したがって、第２のｐ側電極層６３は、パッド電極７０側から、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜及びＡｕ膜の順で積層された３層構造の多層膜である。 The second p-side electrode layer 63 is a metal layer made of a metal material. The second p-side electrode layer 63 is, for example, a single layer film or multilayer film made of at least one of Pt, Ti, Cr, Ni, Mo and Au. In this embodiment, the second p-side electrode layer 63 is composed of the same multilayer film as the p-side electrode layer 61 . Therefore, the second p-side electrode layer 63 is a multilayer film having a three-layer structure in which a Ti film, a Pt film and an Au film are laminated in this order from the pad electrode 70 side.

なお、第２のｐ側電極層６３が追加されていること以外は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１Ａ及び半導体レーザ装置１０１は、上記実施の形態１に係る半導体レーザ素子１及び半導体レーザ装置１００と同じ構成である。 Except for the addition of the second p-side electrode layer 63, the semiconductor laser element 1A and the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment are the same as the semiconductor laser element 1 and the semiconductor laser according to the first embodiment. It has the same configuration as the device 100 .

したがって、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１においても、上記実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００と同様に、半導体レーザ素子１Ａの前端部の露出面６１ａに接合部材３（フィレット３ａ）が接続されているが、パッド電極７０の前端面の少なくとも一部が窪むように形成されている。そして、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４（空隙）が形成されている。 Therefore, in the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment, as in the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment, the bonding member 3 (fillet 3a) is formed on the exposed surface 61a of the front end portion of the semiconductor laser element 1A. Although connected, at least a portion of the front end surface of the pad electrode 70 is formed to be recessed. A gap 4 (air gap) is formed between the bonding member 3 and the front end face of the pad electrode 70 .

この構成により、接合部材３とパッド電極７０との合金化を抑制できるので、半導体レーザ素子１Ａの前端部に応力がかかることを抑制できる。したがって、半導体レーザ素子１Ａに生じる歪を抑制できるので、半導体レーザ素子１Ａの長期信頼性が低下することを抑制することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the alloying of the bonding member 3 and the pad electrode 70, thereby suppressing stress from being applied to the front end portion of the semiconductor laser element 1A. Therefore, it is possible to suppress the distortion occurring in the semiconductor laser device 1A, thereby suppressing deterioration of the long-term reliability of the semiconductor laser device 1A.

さらに、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１では、パッド電極７０の上とｐ側電極層６１の上とに第２のｐ側電極層６３が形成されており、半導体レーザ素子１Ａの前端部に接続される接合部材３（フィレット３ａ）は、第２のｐ側電極層６３に接続されている。 Further, in the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment, the second p-side electrode layer 63 is formed on the pad electrode 70 and the p-side electrode layer 61, and the front end portion of the semiconductor laser element 1A is formed. is connected to the second p-side electrode layer 63 .

この構成により、接合部材３が半導体レーザ素子１Ａに接触して形成される合金層に起因する剪断応力の影響を一層抑制できるので、半導体レーザ素子１Ａに生じる歪をさらに抑制することができる。この結果、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０１は、上記実施の形態に係る半導体レーザ装置１００と比べて、長期信頼性を向上させることができる。 With this configuration, the influence of shear stress caused by the alloy layer formed by the bonding member 3 contacting the semiconductor laser element 1A can be further suppressed, so that the distortion occurring in the semiconductor laser element 1A can be further suppressed. As a result, the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment can improve long-term reliability as compared with the semiconductor laser device 100 according to the above embodiment.

なお、本実施の形態における半導体レーザ装置１０１では、図１８に示すように、半導体レーザ素子１Ａの前端面１ａがヒートシンク２の前端面から飛び出していなかったが、これに限らない。例えば、図１９に示される半導体レーザ装置１０１Ａのように、半導体レーザ素子１Ａの前端面１ａは、ヒートシンク２の前端面から飛び出していてもよい。つまり、半導体レーザ素子１Ａは、前端面１ａがヒートシンク２の前端面からはみ出すように実装されていてもよい。 In the semiconductor laser device 101 according to the present embodiment, as shown in FIG. 18, the front facet 1a of the semiconductor laser element 1A does not protrude from the front facet of the heat sink 2, but the present invention is not limited to this. For example, like the semiconductor laser device 101A shown in FIG. 19, the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1A may protrude from the front end surface of the heat sink 2. FIG. That is, the semiconductor laser element 1A may be mounted so that the front end surface 1a protrudes from the front end surface of the heat sink 2. FIG.

また、本実施の形態における半導体レーザ素子１Ａは、上記実施の形態１に係る半導体レーザ素子１の製造方法に準じて作製することができる。具体的には、図６Ａ～図６Ｆまでは、上記実施の形態１と同様の方法で作製することができる。 Further, the semiconductor laser device 1A according to the present embodiment can be manufactured according to the manufacturing method of the semiconductor laser device 1 according to the first embodiment. Specifically, FIGS. 6A to 6F can be manufactured by the same method as in the first embodiment.

そして、本実施の形態では、パッド電極７０を形成した後は、図２０Ａの（ａ）及び（ｂ）に示すように、パッド電極７０の上とｐ側電極層６１の上とに、第２のｐ側電極層６３を形成する。具体的には、電子ビーム蒸着法によってＴｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜からなる第２のｐ側電極層６３をパッド電極７０の上とｐ側電極層６１の上とに形成する。 In this embodiment, after forming the pad electrode 70, as shown in (a) and (b) of FIG. , the p-side electrode layer 63 is formed. Specifically, a second p-side electrode layer 63 composed of a laminated film of a Ti film, a Pt film and an Au film is formed on the pad electrode 70 and the p-side electrode layer 61 by electron beam evaporation. .

次に、図２０Ｂの（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１０の下面に、ｎ側電極層６２を形成する。具体的には、基板１０側から、ＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及び、Ａｕ膜を順次成膜することで、基板１０の下面にｎ側電極層６２を形成する。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 20B , an n-side electrode layer 62 is formed on the bottom surface of the substrate 10 . Specifically, an AuGe film, a Ni film, an Au film, a Ti film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed from the substrate 10 side to form the n-side electrode layer 62 on the bottom surface of the substrate 10 . .

その後、図示しないが、上記実施の形態１と同様に、所定形状の半導体積層構造体２０が形成された基板１０（ウエハ）を複数本のバー状に分離し、さらにチップ分離を行うことで、個片状の半導体レーザ素子１Ａを作製することができる。 After that, although not shown, the substrate 10 (wafer) on which the semiconductor laminated structure 20 having a predetermined shape is formed is separated into a plurality of bars, and the chips are separated in the same manner as in the first embodiment. A piece-like semiconductor laser element 1A can be produced.

なお、図２０Ａ及び図２０Ｂの各図において、（ａ）は、図１７Ａに対応する断面（電流注入領域の断面）を示しており、（ｂ）は、図１７Ｂに対応する断面（前端部における電流非注入領域の断面）を示している。 20A and 20B, (a) shows a cross section (cross section of the current injection region) corresponding to FIG. 17A, and (b) shows a cross section (cross section at the front end portion) corresponding to FIG. cross section of a current non-injection region).

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図２１～図２２Ｃを用いて説明する。図２１は、実施の形態３に係る半導体レーザ素子１Ｂの平面図である。図２２Ａ～図２２Ｃは、実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０２の断面図である。なお、図２２Ａ、図２２Ｂ及び図２２Ｃは、それぞれ、図２１のXXIIA－XXIIA線、図２１のXXIIB－XXIIB線及び図２１のXXIIC－XXIIC線に対応する部分で実施の形態３に係る半導体レーザ装置１０２を切断したときの断面の一部を示している。なお、図２１では、第２パッド電極９０の位置を示すために、便宜上ハッチングを施している。 (Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 21 to 22C. FIG. 21 is a plan view of a semiconductor laser device 1B according to Embodiment 3. FIG. 22A to 22C are cross-sectional views of the semiconductor laser device 102 according to the second embodiment. 22A, 22B, and 22C show the semiconductor laser according to the third embodiment at portions corresponding to the XIIIA-XXIIA line in FIG. 21, the XIIIB-XXIIB line in FIG. 21, and the XIIIC-XXIIC line in FIG. A partial cross-section of the device 102 is shown. In addition, in FIG. 21, hatching is applied for convenience in order to indicate the position of the second pad electrode 90 .

図２１～図２２Ｃに示すように、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１Ｂ及び半導体レーザ装置１０２は、上記実施の形態２に係る半導体レーザ素子１Ａ及び半導体レーザ装置１０１において、パッド電極７０を第１パッド電極としたときに、さらに、第２パッド電極９０を備える構成になっている。具体的には、第２パッド電極９０は、半導体レーザ素子１Ｂに設けられている。 As shown in FIGS. 21 to 22C, the semiconductor laser device 1B and the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment are different from the semiconductor laser device 1A and the semiconductor laser device 101 according to the second embodiment, except that the pad electrode 70 is a second electrode. When one pad electrode is used, a second pad electrode 90 is further provided. Specifically, the second pad electrode 90 is provided on the semiconductor laser element 1B.

第２パッド電極９０は、半導体レーザ素子１Ｂの共振器長方向に延在する光導波路の両側に形成されている。本実施の形態では、光導波路としてリッジ部１Ｒが形成されているので、図２１に示すように、上面視において、第２パッド電極９０は、リッジ部１Ｒの両側に形成されている。具体的には、第２パッド電極９０は、リッジ部１Ｒを挟むように２つ形成されている。２つの第２パッド電極９０は、半導体レーザ素子１Ｂの共振器長方向に延在するように平行に形成されている。なお、各第２パッド電極９０の幅は一定であり、各第２パッド電極９０の上面視形状は、長尺状の矩形である。 The second pad electrodes 90 are formed on both sides of the optical waveguide extending in the cavity length direction of the semiconductor laser device 1B. In the present embodiment, since the ridge portion 1R is formed as the optical waveguide, the second pad electrodes 90 are formed on both sides of the ridge portion 1R as viewed from above, as shown in FIG. Specifically, two second pad electrodes 90 are formed so as to sandwich the ridge portion 1R. The two second pad electrodes 90 are formed in parallel so as to extend in the resonator length direction of the semiconductor laser device 1B. The width of each second pad electrode 90 is constant, and the top view shape of each second pad electrode 90 is an elongated rectangle.

また、図２２Ｂ及び図２２Ｃに示すように、第２パッド電極９０は、パッド電極７０（第１パッド電極）のヒートシンク２側に形成されている。つまり、第２パッド電極９０は、パッド電極７０におけるｐ側電極層６１側とは反対側の面に形成されている。したがって、パッド電極７０は、ｐ側電極層６１と第２パッド電極９０とで挟まれた構成になっている。 22B and 22C, the second pad electrode 90 is formed on the heat sink 2 side of the pad electrode 70 (first pad electrode). That is, the second pad electrode 90 is formed on the surface of the pad electrode 70 opposite to the p-side electrode layer 61 side. Therefore, the pad electrode 70 is sandwiched between the p-side electrode layer 61 and the second pad electrode 90 .

なお、第２パッド電極９０が追加されていること以外は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１Ｂ及び半導体レーザ装置１０２は、上記実施の形態２に係る半導体レーザ素子１Ａ及び半導体レーザ装置１０１と同じ構成である。 The semiconductor laser element 1B and the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment are the same as the semiconductor laser element 1A and the semiconductor laser device 101 according to the second embodiment except that the second pad electrode 90 is added. They have the same configuration.

したがって、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０２においても、上記実施の形態２に係る半導体レーザ装置１０１と同様に、半導体レーザ素子１Ｂの前端部の露出面６１ａに接合部材３（フィレット３ａ）が接続されているが、パッド電極７０の前端面の少なくとも一部が窪むように形成されている。そして、接合部材３とパッド電極７０の前端面との間に隙間４（空隙）が形成されている。 Therefore, in the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment, as in the semiconductor laser device 101 according to the second embodiment, the bonding member 3 (fillet 3a) is formed on the exposed surface 61a of the front end portion of the semiconductor laser element 1B. Although connected, at least a portion of the front end surface of the pad electrode 70 is formed to be recessed. A gap 4 (air gap) is formed between the bonding member 3 and the front end face of the pad electrode 70 .

この構成により、接合部材３とパッド電極７０との合金化を抑制できるので、半導体レーザ素子１Ｂの前端部に応力がかかることを抑制できる。したがって、半導体レーザ素子１Ｂに生じる歪を抑制できるので、半導体レーザ素子１Ｂの長期信頼性が低下することを抑制することができる。 With this configuration, it is possible to suppress the alloying of the bonding member 3 and the pad electrode 70, thereby suppressing stress from being applied to the front end portion of the semiconductor laser element 1B. Therefore, it is possible to suppress the distortion occurring in the semiconductor laser device 1B, thereby suppressing deterioration of the long-term reliability of the semiconductor laser device 1B.

また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０２でも、上記実施の形態２と同様に、パッド電極７０の上とｐ側電極層６１の上とに第２のｐ側電極層６３が形成されており、半導体レーザ素子１Ｂの前端部に接続される接合部材３（フィレット３ａ）は、第２のｐ側電極層６３に接続されている。 Also in the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment, the second p-side electrode layer 63 is formed on the pad electrode 70 and the p-side electrode layer 61 as in the second embodiment. The joining member 3 (fillet 3 a ) connected to the front end of the semiconductor laser element 1 B is connected to the second p-side electrode layer 63 .

この構成により、上記実施の形態２と同様に、半導体レーザ素子１Ｂに生じる歪を抑制できるので、長期信頼性を向上させることができる。 With this configuration, as in the second embodiment, distortion occurring in the semiconductor laser device 1B can be suppressed, so long-term reliability can be improved.

さらに、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１０２では、パッド電極７０のヒートシンク２側に第２パッド電極９０が形成されており、第２パッド電極９０は、半導体レーザ素子１Ｂの共振器長方向に延在する光導波路の両側に形成されている。 Further, in the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment, the second pad electrode 90 is formed on the heat sink 2 side of the pad electrode 70, and the second pad electrode 90 extends in the resonator length direction of the semiconductor laser element 1B. It is formed on both sides of the extending optical waveguide.

この構成により、接合部材３によって半導体レーザ素子１Ｂをヒートシンク２に実装する際、半導体レーザ素子１とヒートシンク２との間の接合部材３が横方向に広がることを規制して共振器長方向に濡れ広がるようにすることができる。これにより、半導体レーザ素子１Ｂの前端部のリッジ幅領域に接合部材３のフィレット３ａが形成することを促進させることができる。したがって、半導体レーザ素子１Ｂが発光している時に生じる熱はリッジ部１Ｒ（リッジ幅領域）で最も高くなるので、半導体レーザ素子１Ｂの前端部のリッジ幅領域に接合部材３のフィレット３ａが形成されることで、半導体レーザ素子１Ｂの前端部のリッジ幅領域で発生する熱を効果的に放熱させることができる。 With this configuration, when the semiconductor laser element 1B is mounted on the heat sink 2 by the bonding member 3, the lateral expansion of the bonding member 3 between the semiconductor laser element 1 and the heat sink 2 is restricted, and the bonding member 3 is wetted in the resonator length direction. can be made to spread. This can promote the formation of the fillet 3a of the joining member 3 in the ridge width region of the front end portion of the semiconductor laser element 1B. Therefore, the heat generated when the semiconductor laser element 1B emits light is the highest in the ridge portion 1R (ridge width region), so that the fillet 3a of the bonding member 3 is formed in the ridge width region at the front end portion of the semiconductor laser element 1B. Thus, the heat generated in the ridge width region at the front end of the semiconductor laser device 1B can be effectively dissipated.

なお、図示しないが、本実施の形態における半導体レーザ装置１０２でも、半導体レーザ素子１Ｂの前端面１ａは、ヒートシンク２の前端面から飛び出していてもよい。 Although not shown, the front end surface 1a of the semiconductor laser element 1B may protrude from the front end surface of the heat sink 2 in the semiconductor laser device 102 according to the present embodiment as well.

また、本実施の形態における半導体レーザ素子１Ｂは、上記実施の形態１、２に係る半導体レーザ素子１、１Ａの製造方法に準じて作製することができる。具体的には、図６Ａ～図６Ｆまでは、上記実施の形態１、２と同様の方法で作製することができる。 Moreover, the semiconductor laser device 1B in the present embodiment can be manufactured according to the manufacturing method of the semiconductor laser devices 1 and 1A according to the first and second embodiments. Specifically, FIGS. 6A to 6F can be manufactured by the same method as in the first and second embodiments.

そして、本実施の形態では、パッド電極７０を形成した後は、図２３Ａの（ａ）及び（ｂ）に示すように、パッド電極７０の上に一対の第２パッド電極９０を形成し、その後、第２パッド電極９０を覆うようにパッド電極７０の上に第２のｐ側電極層６３を形成するとともに、ｐ側電極層６１の上に第２のｐ側電極層６３を形成する。 In this embodiment, after forming the pad electrodes 70, as shown in (a) and (b) of FIG. 23A, a pair of second pad electrodes 90 are formed on the pad electrodes 70, and then , the second p-side electrode layer 63 is formed on the pad electrode 70 so as to cover the second pad electrode 90 , and the second p-side electrode layer 63 is formed on the p-side electrode layer 61 .

次に、図２３Ｂの（ａ）及び（ｂ）に示すように、上記実施の形態１、２と同様にして、基板１０の下面に、ｎ側電極層６２を形成する。 Next, as shown in (a) and (b) of FIG. 23B, an n-side electrode layer 62 is formed on the lower surface of the substrate 10 in the same manner as in the first and second embodiments.

その後、図示しないが、上記実施の形態２と同様に、所定形状の半導体積層構造体２０が形成された基板１０（ウエハ）を複数本のバー状に分離し、さらにチップ分離を行うことで、個片状の半導体レーザ素子１Ｂを作製することができる。 After that, although not shown, the substrate 10 (wafer) on which the semiconductor laminated structure 20 having a predetermined shape is formed is separated into a plurality of bars in the same manner as in the second embodiment, and further the chips are separated, A piece-like semiconductor laser element 1B can be produced.

なお、図２３Ａ及び図２３Ｂの各図において、（ａ）は、電流注入領域の断面を示しており、（ｂ）は、半導体レーザ素子１Ｂの前端部における電流非注入領域の断面を示している。 23A and 23B, (a) shows the cross section of the current injection region, and (b) shows the cross section of the current non-injection region at the front end of the semiconductor laser device 1B. .

また、上記実施の形態における半導体レーザ素子１Ｂにおいて、各第２パッド電極９０は、共振器長方向に沿って連続して形成されていたが、これに限らない。例えば、図２４に示される半導体レーザ素子１Ｄのように、各第２パッド電極９０Ｄは、共振器長方向に沿って断続的に形成されていてもよい。つまり、第２パッド電極９０Ｄは、共振器長方向において、部分的に分断されていてもよい。 Further, in the semiconductor laser device 1B of the above-described embodiment, each second pad electrode 90 is formed continuously along the resonator length direction, but the present invention is not limited to this. For example, as in a semiconductor laser device 1D shown in FIG. 24, each second pad electrode 90D may be intermittently formed along the cavity length direction. That is, the second pad electrode 90D may be partially divided in the resonator length direction.

また、上記実施の形態における半導体レーザ素子１Ｂにおいて、各第２パッド電極９０は、長尺状の矩形であったが、これに限らない。例えば、図２５に示される半導体レーザ素子１Ｅのように、上面視において、第２パッド電極９０Ｅの長手方向の両端部の各々に、内側に突出する突出部が形成されていてもよい。これにより、接合部材３によって半導体レーザ素子１Ｂをヒートシンク２に実装する際に、共振器長方向に濡れ広がった接合部材３が半導体レーザ素子の前端部で内側へと進行することになる。したがって、半導体レーザ素子１Ｂの前端部のリッジ幅領域に接合部材３のフィレット３ａを容易に形成することができる。 In addition, in the semiconductor laser device 1B of the above embodiment, each second pad electrode 90 has an elongated rectangular shape, but the shape is not limited to this. For example, as in the semiconductor laser element 1E shown in FIG. 25, protrusions that protrude inward may be formed at both ends of the second pad electrode 90E in the top view in the longitudinal direction. As a result, when the semiconductor laser element 1B is mounted on the heat sink 2 by the bonding member 3, the bonding member 3 wetted and spread in the cavity length direction advances inward at the front end portion of the semiconductor laser element. Therefore, the fillet 3a of the joining member 3 can be easily formed in the ridge width region of the front end portion of the semiconductor laser element 1B.

（変形例）
以上、本開示に係る半導体レーザ装置及び半導体レーザ素子等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。 (Modification)
As described above, the semiconductor laser device, the semiconductor laser element, and the like according to the present disclosure have been described based on the embodiments, but the present disclosure is not limited to the above embodiments.

例えば、上記実施の形態１～３において、半導体レーザ素子は、赤外光のレーザ光を出射するように構成されていたが、これに限らない。例えば、半導体レーザ素子は、可視光又は紫外光のレーザ光を出射するように構成されていてもよい。 For example, in Embodiments 1 to 3, the semiconductor laser element is configured to emit infrared laser light, but the present invention is not limited to this. For example, the semiconductor laser element may be configured to emit visible light or ultraviolet laser light.

また、上記実施の形態１～３において、半導体レーザ素子は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系のＩＩＩ－Ｖ族半導体材料によって構成されたが、これに限らない。例えば、半導体レーザ素子は、窒化物系半導体材料によって構成された窒化物系半導体レーザ素子であってもよい。 In addition, in the first to third embodiments, the semiconductor laser element is made of the AlGaInAs-based III-V group semiconductor material, but the present invention is not limited to this. For example, the semiconductor laser element may be a nitride semiconductor laser element made of a nitride semiconductor material.

その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions of each embodiment without departing from the scope of the present disclosure. Forms are also included in this disclosure.

本開示に係る半導体レーザ装置及び半導体レーザ素子は、レーザ加工装置等をはじめとして、様々な製品の光源に適用することができる。 A semiconductor laser device and a semiconductor laser element according to the present disclosure can be applied to light sources for various products including laser processing devices.

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｄ、１Ｅ 半導体レーザ素子
１ａ 前端面
１ｂ 後端面
１Ｒ リッジ部
２ ヒートシンク
２ａ ヒートシンク本体
２ｂ 第１導体層
２ｃ 第２導体層
２ｄ 第３導体層
２ｅ 第４導体層
３ 接合部材
３ａ フィレット
４ 隙間
５ａ、５ｂ 凸部
１０ 基板
２０ 半導体積層構造体
２０ａ 第１端面コート膜
２０ｂ 第２端面コート膜
２０ｃ 分離溝
２１ ｎ型半導体層
２２ 活性層
２２ａ 窓領域
２３ ｐ型半導体層
２４ ｐ型コンタクト層
３０ 開口部
３０ａ 底部
３１ 横溝部
３２ 前溝部
３３ 後溝部
４０ ウイング部
５０ 絶縁膜
５０ａ 開口部
６１ ｐ側電極層
６１ａ 露出面
６２ ｎ側電極層
６３ 第２のｐ側電極層
７０、７０Ｂ パッド電極
７０ａ 凹部
７１ 庇部
８０ レジスト
９０、９０Ｄ、９０Ｅ 第２パッド電極
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１０１、１０１Ａ、１０２ 半導体レーザ装置 Reference Signs List 1, 1A, 1B, 1D, 1E semiconductor laser element 1a front end face 1b rear end face 1R ridge portion 2 heat sink 2a heat sink main body 2b first conductor layer 2c second conductor layer 2d third conductor layer 2e fourth conductor layer 3 joining member 3a Fillet 4 Gap 5a, 5b Projection 10 Substrate 20 Semiconductor laminated structure 20a First facet coating film 20b Second facet coating film 20c Separation groove 21 N-type semiconductor layer 22 Active layer 22a Window region 23 P-type semiconductor layer 24 P-type contact Layer 30 opening 30a bottom 31 lateral groove 32 front groove 33 rear groove 40 wing 50 insulating film 50a opening 61 p-side electrode layer 61a exposed surface 62 n-side electrode layer 63 second p-side electrode layer 70, 70B pad electrode 70a concave portion 71 eaves portion 80 resist 90, 90D, 90E second pad electrode 100, 100A, 100B, 101, 101A, 102 semiconductor laser device

Claims (14)

ヒートシンクと、
接合部材を介して前記ヒートシンクに接合され、パッド電極が設けられた半導体レーザ素子と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記パッド電極が前記ヒートシンク側となるように配置されており、
前記半導体レーザ素子は、前記パッド電極の前端面が前記半導体レーザ素子の前端面から後退した位置に存在することで前記パッド電極から露出する露出面を有し、
前記接合部材は、前記半導体レーザ素子の前記露出面に接続されており、
前記半導体レーザ素子の共振器長方向に平行な縦断面において、
前記パッド電極の前記前端面は、少なくとも一部が窪むように形成されており、
前記接合部材と前記パッド電極の前記前端面との間に隙間が形成されている、
半導体レーザ装置。 a heat sink;
a semiconductor laser element bonded to the heat sink via a bonding member and provided with a pad electrode;
The semiconductor laser element is arranged so that the pad electrode faces the heat sink,
The semiconductor laser element has an exposed surface exposed from the pad electrode due to the presence of the front end surface of the pad electrode at a position recessed from the front end surface of the semiconductor laser element,
The bonding member is connected to the exposed surface of the semiconductor laser element,
In a longitudinal section parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser element,
the front end surface of the pad electrode is formed so as to be at least partially recessed,
a gap is formed between the bonding member and the front end surface of the pad electrode;
Semiconductor laser device. 前記パッド電極の前端部に庇部が形成されることで前記パッド電極の前端面の一部が窪んでいる、
請求項１に記載の半導体レーザ装置。 A portion of the front end surface of the pad electrode is recessed by forming an eaves portion at the front end portion of the pad electrode.
2. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記ヒートシンクは、前記半導体レーザ素子側に導体層を有しており、
前記接合部材は、前記導体層と前記パッド電極とを接合している、
請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。 The heat sink has a conductor layer on the semiconductor laser element side,
The joining member joins the conductor layer and the pad electrode,
3. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記半導体レーザ素子は、前記パッド電極の前記ヒートシンク側とは反対側の面に形成された電極層を有し、
前記露出面は、前記電極層の表面である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element has an electrode layer formed on a surface of the pad electrode opposite to the heat sink side,
The exposed surface is the surface of the electrode layer,
4. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記電極層は、第１電極層であり、
前記パッド電極における前記ヒートシンク側の面と前記電極層における前記ヒートシンク側の面とに第２電極層が形成されている、
請求項４に記載の半導体レーザ装置。 The electrode layer is a first electrode layer,
a second electrode layer is formed on a surface of the pad electrode facing the heat sink and a surface of the electrode layer facing the heat sink;
5. The semiconductor laser device according to claim 4. 前記半導体レーザ素子は、前記共振器長方向に延在するリッジ部を有し、
前記半導体レーザ素子の前記露出面における前記共振器長方向に垂直な縦断面において、
前記接合部材は、少なくとも前記リッジ部の幅の全域にわたって前記露出面に接続されている、
請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element has a ridge portion extending in the cavity length direction,
In a longitudinal section perpendicular to the cavity length direction of the exposed surface of the semiconductor laser element,
The joining member is connected to the exposed surface over at least the entire width of the ridge,
6. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記接合部材は、前記露出面における前記半導体レーザ素子が有する半導体積層構造体の前端面の位置まで接続されている、
請求項１～６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The bonding member is connected to a position of a front end surface of a semiconductor laminated structure of the semiconductor laser element on the exposed surface.
7. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記半導体レーザ素子の前記前端面と前記パッド電極の前記前端面との間隔は、５μｍ以上１５μｍ以下である、
請求項１～７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The distance between the front end surface of the semiconductor laser element and the front end surface of the pad electrode is 5 μm or more and 15 μm or less.
8. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記半導体レーザ素子は、前記共振器長方向において、前記ヒートシンクに接合された面に対して中央部が凹むように反っている、
請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element is warped in the resonator length direction so that the central portion thereof is recessed with respect to the surface bonded to the heat sink.
9. The semiconductor laser device according to claim 1. 前記半導体レーザ素子の反り量は、１μｍ以上３μｍ以下である、
請求項９に記載の半導体レーザ装置。 The amount of warp of the semiconductor laser element is 1 μm or more and 3 μm or less.
10. The semiconductor laser device according to claim 9. 前記パッド電極は、第１パッド電極であり、
前記第１パッド電極の前記ヒートシンク側に第２パッド電極が形成されており、
上面視において、前記第２パッド電極は、前記半導体レーザ素子の前記共振器長方向に延在する光導波路の両側に形成されている、
請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 the pad electrode is a first pad electrode,
A second pad electrode is formed on the heat sink side of the first pad electrode,
When viewed from above, the second pad electrodes are formed on both sides of an optical waveguide extending in the cavity length direction of the semiconductor laser element,
The semiconductor laser device according to any one of claims 1-10. 前記半導体レーザ素子は、共振器長方向に延在する光導波路の上に開口部を有する絶縁膜を備え、
上面視したときに、前記絶縁膜は、前記半導体レーザ素子の前端部を覆っている、
請求項１～１１のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device comprises an insulating film having an opening on an optical waveguide extending in the cavity length direction,
The insulating film covers the front end portion of the semiconductor laser element when viewed from above.
The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 11. ジャンクションダウン実装により接合部材を介してヒートシンクに接合される半導体レーザ素子の製造方法であって、
活性層を含む半導体積層構造体を形成する工程と、
前記半導体積層構造体の上方に電極層を形成する工程と、
前記電極層の上方にパッド電極を形成する工程と、を含み、
前記パッド電極を形成する工程では、前記パッド電極の前端面の少なくとも一部が窪むように前記パッド電極を形成する、
半導体レーザ素子の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor laser element bonded to a heat sink via a bonding member by junction-down mounting, comprising:
forming a semiconductor laminated structure including an active layer;
forming an electrode layer above the semiconductor laminated structure;
forming a pad electrode over the electrode layer;
In the step of forming the pad electrode, the pad electrode is formed such that at least a portion of the front end surface of the pad electrode is recessed.
A method for manufacturing a semiconductor laser device. 前記パッド電極を形成する工程は、
前記電極層の一部を露出するように前記電極層の上に所定形状のレジストを形成する工程と、
露出した前記電極層と前記レジストとにまたがって前記パッド電極を形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、を含み、
前記パッド電極の厚さは、前記レジストの厚さより厚い、
請求項１３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。 The step of forming the pad electrode includes:
forming a resist having a predetermined shape on the electrode layer so as to expose a part of the electrode layer;
forming the pad electrode across the exposed electrode layer and the resist;
and removing the resist,
the thickness of the pad electrode is thicker than the thickness of the resist;
14. A method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 13.
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