(57)【要約】【課題】パルス応答特性に優れた窒化物系半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子１２００は、活性層（発光層）２２を有する窒化物系半導体素子層２と、窒化物系半導体素子層２上に形成された開口部１４ａを有する電流ブロック層１４と、電流ブロック層１４及び開口部１４ａ上に形成されたｐ側パッド電極（電極層）５とを備え、ｐ側パッド電極５は、開口部１４ａ上に位置する第１の厚みを有する第１領域５ａと、電流ブロック層１４上に位置する第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２領域５ｂとを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層を有する窒化物系半導体素子層と、
前記窒化物系半導体素子層上に形成された開口部を有する電流ブロック層と、
前記電流ブロック層及び前記開口部上に形成された電極層とを備え、
前記電極層は、前記開口部上に位置する第１の厚みを有する第１領域と、前記電流ブロック層上に位置する前記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２領域とを備える、窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記開口部は、ストライプ状に延びて形成されるとともに、
前記第２領域は、前記開口部の両側に形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第２領域は、共振器端面及び素子側面の近傍領域まで延びて形成されている、請求項１または２に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記電極層は、前記第１領域及び前記第２領域に形成された第１導電層と、前記第１領域であって該第１層上に形成された第２導電層とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第２導電層の比抵抗は、前記第１導電層の比抵抗より小さい、請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項６】
窒化物系半導体レーザ素子と光学系と光検出部とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記窒化物系半導体レーザ素子は、発光層を有する窒化物系半導体素子層と、前記窒化物系半導体素子層上に形成された開口部を有する電流ブロック層と、前記電流ブロック層及び前記開口部上に形成された電極層とを備え、
前記電極層は、前記開口部上に位置する第１の厚みを有する第１領域と、前記電流ブロック層上に位置する前記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２領域とを備える、光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代DVDや光通信システム等に用いられる青紫色半導体レーザ素子に対して、システムの高性能化に伴い、さまざまな特性向上が求められており、例えば、パルス応答速度の向上も要望されている。これに対して、従来、電極と半導体層とによって形成される寄生容量を小さくすることにより、パルス応答特性を高速化することができる窒化物系半導体レーザ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の窒化物系半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＮ基板上に、ｎ型窒化物系半導体層、発光層、ｐ型窒化物系半導体層及びｐ側オーミック電極層が順次積層されており、ｐ型窒化物系半導体層上には、絶縁層を介して、ｐ側オーミック電極層と接触するようにｐ側パッド電極が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板の裏面上には、ｎ側電極が形成されている。そして、ｐ側パッド電極の幅をｎ型ＧａＮ基板の幅よりも小さくすることによって、ｐ側パッド電極とｎ型窒化物系半導体層とが対向する面積が小さくされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０９０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに対して、本願発明者らは、窒化物系半導体レーザ素子の動作速度に与えるｐ側パッド電極の電流ブロック層側の接触面積の影響について、改めて検討を行った。図１は、上記検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。また、図２は、上記検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子の断面図であって、図１中のＢ線に沿った断面を示している。
【０００６】
図１に示すように、検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子１０００は、長さ（共振器長）：約８００μｍ、幅：約２００μｍ、厚さ：約１２０μｍの外形を有している。窒化物系半導体レーザ素子１０００では、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮからなる基板１の上面上に、活性層２２を含む窒化物系半導体素子層２、約０．３μｍの厚みを有する電流ブロック層４及び約２μｍの厚みを有するｐ側パッド電極５がこの順に形成されており、基板１の下面上には、約１μｍの厚みを有するｎ側電極６が形成されている。窒化物系半導体素子層２の上面には、ストライプ状に延びるリッジ部２ａが形成されており、リッジ部２ａの上面を露出するように電流ブロック層４が形成されている。また、リッジ部２ａの上面に接触するように、電流ブロック層４上にｐ側パッド電極５が形成されている。
【０００７】
窒化物系半導体素子層２は、基板１上に、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２１、約０．１μｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなる活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層２３、約０．１μｍの厚みを有するｐ型ＩｎＧａＮからなるコンタクト層２４がこの順に積層されて構成されている。
【０００８】
窒化物系半導体素子層２の上面の略中央部には、レーザ光の出射方向（Ｘ方向）に約１．４μｍの幅及び約０．４μｍの高さでストライプ状に延びるリッジ部２ａが形成されている。リッジ部２ａは、約０．４μｍの厚みを有するストライプ状に突出したｐ型クラッド層２３の凸部２３ａと、凸部２３ａ上に形成されたコンタクト層２４とから構成されている。
【０００９】
窒化物系半導体素子層２上の電流ブロック層４は、ＳｉＯ２からなり、リッジ部２ａの側面上と、ｐ型クラッド層２３の凸部２３ａの両側に位置する約０．１μｍの厚みを有する平坦部２３ｂの上面上とに形成されている。即ち、電流ブロック層４は、リッジ部２ａ上に約１．４μｍの幅でストライプ状に開口された開口部４ａを有しており、開口部４ａからリッジ部２ａ上に形成されたコンタクト層２４の上面が露出されている。また、電流ブロック層４の上面には、リッジ部２ａと並行な方向（Ｘ方向）に延びる、約１μｍの幅と、約０．２μｍの深さとを有するストライプ状の凹部４ｂが約２μｍの間隔で複数形成されている。
【００１０】
ここで、リッジ部２ａは、電流注入部を構成し、リッジ部２ａの下方の活性層２２を含む領域には、リッジ部２ａに沿ってストライプ状に延びる導波路が形成される。また、この導波路の端面となるリッジ部２ａの延びる方向（Ｘ方向）と直交する窒化物系半導体素子層２の側面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ）は、共振器端面を構成する。
【００１１】
窒化物系半導体素子層２の各側面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ及び素子側面２ｄ、２ｅ）の近傍以外の電流ブロック層４上には、ｐ側パッド電極５が形成されている。ｐ側パッド電極５は、電流ブロック層４及び開口部４ａ内のリッジ部２ａ上に、Ｔｉ層、Ｐｄ層及びＡｕ層がこの順に積層されて構成されている。なお、上記Ｔｉ層、Ｐｄ層及びＡｕ層は、それぞれ、電流ブロック層４の上面の凹凸形状に沿って、略均一の厚みで形成されている。また、ｎ側電極６は、基板１の下面上に、Ａｌ層、Ｐｔ層及びＡｕ層がこの順に積層されて構成されている。
【００１２】
ここで、窒化物系半導体レーザ素子１０００において、リッジ部２ａの延びる方向（Ｘ方向）に直交する方向のｐ側パッド電極５の幅を変化させることにより、ｐ側パッド電極と電流ブロック層との接触面積が異なる窒化物系半導体レーザ素子を複数作製し、パルス信号入力時のパルス発光の立ち上がり時間を測定した。なお、上記したパルス発光の立ち上がり時間は、パルス信号を入力した場合に出射されるレーザ光強度の時間応答において、ピーク時のレーザ光の光強度を１００％とした場合に、光強度が１０％から９０％までに要する時間で定義される。図３は、パルス発光の立ち上がり時間とｐ側パッド電極の接触面積との関係を示した特性図である。
【００１３】
図３に示すように、ｐ側パッド電極５と電流ブロック層４との接触面積が大きいほど、パルス発光立ち上がり時間は、小さくなることがわかった。したがって、ｐ側パッド電極５の電流ブロック層４側の接触面積が大きくなるにしたがって、窒化物系半導体レーザ素子１０００の動作速度を大きくすることが可能であると考えられる。
【００１４】
本願発明者は、この知見をもとに、シミュレーションにより、ｐ側パッド電極の厚みと動作速度との関係について、さらに検討を行った。
【００１５】
図４は、上記シミュレーションに用いた窒化物系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図４に示すように、検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子１１００は、ｎ型ＧａＮからなる基板１の上面上に、活性層を含む窒化物系半導体素子層２、ｐ側オーミック電極３、電流ブロック層１４及びｐ側パッド電極１５がこの順に形成されており、基板１の下面上には、ｎ側電極６が形成されている。窒化物系半導体素子層２の上面には、ストライプ状に延びるリッジ部２ａが形成されており、リッジ部２ａの上面に形成されているｐ側オーミック電極３が露出するように、電流ブロック層１４が形成されている。また、リッジ部２ａの上面に接触するように、電流ブロック層１４上にｐ側パッド電極１５が形成されている。
【００１６】
また、図５は、上記シミュレーションよるパルス発光の立ち上がり時間とｐ側パッド電極の厚みとの関係を示した特性図である。上記シミュレーションにおいては、上記窒化物系半導体レーザ素子１１００に対して、ｐ側パッド電極１５、窒化物系半導体素子層２及び電流ブロック層１４により形成される寄生容量に対して一般的な等価回路を想定し、ｐ側パッド電極１５の厚みに対する上記等価回路のパラメータを解析した。続いて、そのパラメータ解析をもとにパルス信号入力時のレーザ光強度の時間応答特性を検討することによって、パルス発光の立ち上がり時間を算出した。図５に示すように、ｐ側パッド電極１５の厚みが小さいほど、パルス発光立ち上がり時間も小さくなるとの傾向があることがわかった。
【００１７】
これらの知見より、窒化物系半導体レーザ素子の動作速度を大きくするためには、ｐ側パッド電極は、厚みを小さくするとともに、電流ブロック層側の接触面積を大きくするのがよいと考えられる。しかしながら、実際の窒化物系半導体レーザ素子においては、レーザ動作に必要な電流注入経路の抵抗成分の増加が影響するので、十分な効果を得ることができなかった。
【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、動作速度を向上させることが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子は、発光層を有する窒化物系半導体素子層と、前記窒化物系半導体素子層上に形成された開口部を有する電流ブロック層と、前記電流ブロック層及び前記開口部上に形成された電極層とを備え、前記電極層は、前記開口部上に位置する第１の厚みを有する第１領域と、前記電流ブロック層上に位置する前記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２領域とを含む。
【００２０】
この発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、上記のように、電極層は、電流ブロック層の開口部上の領域（第１領域）で厚く、開口部上以外の領域（第２領域）で薄くされている。これにより、窒化物系半導体素子層に対して、実質的に電流注入が行われる開口部上の領域では、レーザ動作に必要な電流注入経路の抵抗成分が増加することを抑制することができる。さらに、上記第２領域において、電流ブロック層と広く接触する電極層を上記第１領域よりも小さい厚みで形成することができる。その結果、本発明の第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子では、動作速度を向上させることができる。なお、本発明においては、第１領域の厚み（第１の厚み）としては、約０．１μｍ〜約３μｍの範囲が好ましく、第２領域の厚み（第２の厚み）としては、約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの範囲が好ましい。
【００２１】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、開口部は、ストライプ状に延びて形成されるとともに、第２領域は、開口部の両側に形成されている。このように構成すれば、電極層の電流ブロック層側の接触面積を容易に大きくすることができるとともに、放熱特性も良好になる。また、ワイヤーボンディング等に必要な領域も容易に確保できる。
【００２２】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、第２領域は、共振器端面及び素子側面の近傍領域まで延びて形成されている。このように構成すれば、電極層の電流ブロック層側の接触面積を十分に大きくすることができるので、動作速度をさらに向上させることができる。この場合、第２領域は、窒化物系半導体レーザ素子の上面の略全面に形成されていることが好ましい。また、窒化物系半導体レーザ素子の共振器端面及び素子側面の近傍領域には電極層が形成されていないので、窒化物系半導体レーザ素子を形成するための劈開工程及び分離工程を容易に行うことができる。
【００２３】
また、第２領域は、窒化物系半導体レーザ素子の中心に対して非対称な形状とされているのが好ましい。これにより、窒化物系半導体レーザ素子のレーザ光出射方向を容易に識別することができる。なお、本発明においては、レーザ光の出射方向は、窒化物系半導体素子層に一対に形成された共振器端面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別され、相対的にレーザ光の出射強度が大きい方の共振器端面を光出射面とし、相対的にレーザ光の出射強度が小さい方の共振器端面を後反射面としている。
【００２４】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、電極層は、第１領域及び第２領域に形成された第１導電層と、第１領域の第１導電層上に形成された第２導電層とを含む。このように構成すれば、第１領域における電極層の厚み（第１の厚み）を第２領域の厚み（第２の厚み）よりも容易に大きくすることができる。
【００２５】
上記の場合、好ましくは、第２導電層の比抵抗は、第１導電層の比抵抗より小さい。このように構成すれば、電流通路となる上側に位置する第２導電層の抵抗成分を下側に位置する第１導電層の抵抗成分よりも小さくすることができるので、動作速度をより高速化することができる。
【００２６】
上記第１の局面による窒化物系半導体レーザ素子において、好ましくは、窒化物系半導体素子層と電極層との間にオーミック電極層をさらに備える。このように構成すれば、窒化物系半導体素子層に対する接触抵抗をさらに低減することができる。
【００２７】
また、この発明の第２の局面による光ピックアップ装置は、窒化物系半導体レーザ素子と光学系と光検出部とを備えた光ピックアップ装置であって、前記窒化物系半導体レーザ素子は、発光層を有する窒化物系半導体素子層と、前記窒化物系半導体素子層上に形成された開口部を有する電流ブロック層と、前記電流ブロック層及び前記開口部上に形成された電極層とを備え、前記電極層は、前記開口部上に位置する第１の厚みを有する第１領域と、前記電流ブロック層上に位置する前記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２領域とを備える。
【００２８】
この発明の第２の局面による光ピックアップ装置では、上記のように、窒化物系半導体レーザ素子の電極層は、電流ブロック層の開口部上の領域（第１領域）で厚く、開口部上以外の領域（第２領域）で薄くされている。これにより、窒化物系半導体素子層に対して、実質的に電流注入が行われる開口部上の領域では、レーザ動作に必要な電流注入経路の抵抗成分が増加することを抑制することができる。さらに、上記第２領域において、電流ブロック層と広く接触する電極層を上記第１領域よりも小さい厚みで形成することができる。その結果、本発明の第２の局面による光ピックアップ装置では、窒化物系半導体レーザ素子の動作速度を向上させることができるので、光ディスク等への記録及び再生を高速で行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、動作速度の向上が可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。
【図２】検討に用いた窒化物系半導体レーザ素子の断面図である。
【図３】パルス発光の立ち上がり時間とｐ側パッド電極の接触面積との関係を示した特性図である。
【図４】シミュレーションに用いた窒化物系半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図５】シミュレーションよるパルス発光の立ち上がり時間とｐ側パッド電極の厚みとの関係を示した特性図である。
【図６】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の断面図である。
【図８】ｎ側電極の熱的安定性を評価した特性図である。
【図９】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の要部断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の各変形例による窒化物系半導体レーザ素子の要部断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が実装されたレーザ装置の概略図である。
【図１３】本発明の第３実施形態によるレーザ装置が内蔵された光ピックアップ装置の構成図である。
【図１４】第１実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極の要部上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図６は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。また、図７は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図６中のＡ線、Ｂ線に沿った断面を示しており、（Ｃ）は、（Ｂ）の要部拡大図である。まず、図６及び図７を用いて、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００の構造について説明する。
【００３３】
図６及び図７に示すように、窒化物系半導体レーザ素子１２００は、長さ（共振器長）：約８００μｍ、幅：約２００μｍ、厚さ：約１２０μｍの外形を有している。窒化物系半導体レーザ素子１２００では、約１００μｍの厚みを有するｎ型ＧａＮからなる基板１の上面上には、活性層２２を含む窒化物系半導体素子層２、オーミック電極層３、電流ブロック層１４及びｐ側パッド電極２５がこの順に形成されており、基板１の下面上には、ｎ側電極６が形成されている。なお、活性層２２及びｐ側パッド電極２５は、それぞれ、本発明の「発光層」及び「電極層」の一例である。
【００３４】
窒化物系半導体素子層２は、基板１上に、約１μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層２１、約０．１μｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなる活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層２３、約０．１μｍの厚みを有するＩｎＧａＮからなるコンタクト層２４がこの順に積層されて構成されている。
【００３５】
窒化物系半導体素子層２の上面には、レーザ光の出射方向（Ｘ方向）に約１．４μｍの幅及び約０．４μｍの高さでストライプ状に延びるリッジ部２ａが形成されている。リッジ部２ａは、約０．４μｍの厚みを有するストライプ状に突出したｐ型クラッド層２３の凸部２３ａと、凸部２３ａ上に形成されたコンタクト層２４とから構成されている。また、オーミック電極層３は、リッジ部２ａの上面上に形成されており、コンタクト層２４上に、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ｐｔ層、Ａｕ層がこの順に積層されて構成されている。
【００３６】
窒化物系半導体素子層２上の電流ブロック層１４は、約０．３μｍの厚みを有するＳｉＯ２からなり、リッジ部２ａ及びオーミック電極層３の側面上と、ｐ型クラッド層２３の凸部２３ａの両側に位置する約０．１μｍの厚みを有する平坦部２３ｂの上面上とに形成されている。即ち、電流ブロック層１４は、リッジ部２ａ上に約１．４μｍの幅でストライプ状に開口された開口部１４ａを有しており、開口部１４ａからリッジ部２ａ上に形成されたオーミック電極層３の上面が露出されている。ここで、リッジ部２ａは、電流注入部を構成し、リッジ部２ａの下方の活性層２２を含む領域には、リッジ部２ａに沿ってストライプ状に延びる導波路が形成される。また、この導波路の端面となるリッジ部２ａの延びる方向（Ｘ方向）と直交する窒化物系半導体素子層２の側面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ）は、共振器端面を構成する。
【００３７】
窒化物系半導体素子層２の各側面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ及び素子側面２ｄ、２ｅ）の近傍以外の電流ブロック層１４上には、ｐ側パッド電極２５が形成されている。ｐ側パッド電極２５は、電流ブロック層１４及び開口部１４ａ内のオーミック電極層３上に、約０．０２μｍの厚みを有するＴｉ層２５１、約０．０２μｍの厚みを有するＰｄ層２５２及び約１．０μｍの厚みを有するＡｕ層２５３がこの順に積層されて構成されている。ここで、Ａｕ層２５３は、電流ブロック層１４の開口部１４ａ上（リッジ部２ａ及びオーミック電極層３上）に位置するストライプ状の領域（第１領域２５ａ）にのみ形成されており、ｐ側パッド電極２５の第１領域２５ａの厚み（第１の厚み：約１．０４μｍ）は、第１領域２５ａ以外の第２領域２５ｂの厚み（第２の厚み：約０．０４μｍ）よりもＡｕ層２５３の分だけ大きい。なお、Ｔｉ層２５１は、本発明の「第１導電層」の一例、Ａｕ層２５３は、本発明の「第２導電層」の一例である。
【００３８】
また、ｐ側パッド電極２５の第２領域２５ｂのうち、光出射面２ｂ及び素子側面２ｄの側の角部には、電流ブロック層１４の上面が矩形状に露出された領域（第３領域２５ｃ）が形成されており、ｐ側パッド電極２５は、窒化物系半導体レーザ素子１２００の中心に対して非対称な形状とされている。
【００３９】
また、ｎ側電極６は、基板１の下面上に、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層、約３０ｎｍの厚みを有するＡｌ層、約１ｎｍの厚みを有するＰｄ層及び約２０ｎｍの厚みを有するＡｕ層がこの順に積層されて構成されている。このようにして、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００が構成されている。
【００４０】
窒化物系半導体レーザ素子１２００では、上記のように、ｐ側パッド電極２５は、電流ブロック層１４の開口部１４ａ上の第１領域２５ａで厚く、開口部１４ａ上以外の第２領域２５ｂで薄くされている。これにより、窒化物系半導体素子層２に対して実質的に電流注入が行われる開口部１４ａ上の第１領域２５ａでは、レーザ動作に必要な電流注入経路の抵抗成分が増加することを抑制することができる。さらに、開口部１４ａ上以外の第２領域２５ｂにおいて、電流ブロック層１４と広く接触するｐ側パッド電極２５を第１領域２５ａよりも小さい厚みで形成することができる。その結果、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００では、動作速度を向上させることができる。
【００４１】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、電流ブロック層１４の開口部１４ａは、ストライプ状に延びて形成されるとともに、ｐ側パッド電極２５の第２領域２５ｂは、開口部１４ａの両側に形成されている。これにより、ｐ側パッド電極２５の電流ブロック層１４側の接触面積を容易に大きくすることができるとともに、放熱特性も良好になる。また、ワイヤーボンディング等に必要な領域も容易に確保できる。さらに、この場合、リッジ部２ａが化物系半導体レーザ素子１２００の中央に配置され、素子側面２ｄ、２ｅから離れた位置に配置されるので、製造プロセスにおける分離工程において、リッジ部２ａに対してダメージが入りにくい。
【００４２】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、ｐ側パッド電極２５は、窒化物系半導体素子層２の各側面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ及び素子側面２ｄ、２ｅ）の近傍領域まで延びて形成されており、窒化物系半導体レーザ素子１２００の上面の略全面に形成されている。これにより、ｐ側パッド電極２５の電流ブロック層１４側の接触面積を十分に大きくすることができるので、動作速度をさらに向上させることができる。また、共振器端面（光出射面２ｂ、後反射面２ｃ）及び素子側面２ｄ、２ｅの近傍領域にはｐ側パッド電極２５が形成されていないので、窒化物系半導体レーザ素子１２００を形成するための劈開工程及び分離工程を容易に行うことができる。
【００４３】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、ｐ側パッド電極２５の第２領域２５ｂにおいて、光出射面２ｂ及び素子側面２ｄの側の角部に電流ブロック層１４の上面が矩形状に露出された第３領域２５ｃを形成することにより、ｐ側パッド電極２５を窒化物系半導体レーザ素子１２００の中心に対して非対称な形状としている。これにより、窒化物系半導体レーザ素子１２００のレーザ光出射方向（Ｘ方向）を容易に識別することができる。
【００４４】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、ｐ側パッド電極２５の第１領域２５ａ上にのみＡｕ層２５３を形成している。これにより、第１領域２５ａにおけるｐ側パッド電極２５の厚み（第１の厚み）を第２領域２５ｂの厚み（第２の厚み）よりも容易に大きくすることができる。
【００４５】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、ｐ側パッド電極２５の下側に位置する第１領域２５ａのＴｉ層２５１（比抵抗：約５４μΩｃｍ）及びＰｄ層２５２（比抵抗：約８．５μΩｃｍ）上に、これらよりも比抵抗の小さいＡｕ層２５３（比抵抗：約２．２μΩｃｍ）を形成している。これにより、ｐ側パッド電極２５の電流通路となる上側の領域（第２導電層：Ａｕ層２５３）の抵抗成分を、それより下側に位置する第１導電層（Ｔｉ層２５１）及びＰｄ層２５２の抵抗成分よりも小さくすることができる。その結果、動作速度をより高速化することができる。
【００４６】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、第１導電層（Ｔｉ層２５１）と第２導電層（Ａｕ層２５３）との間に第３導電層としてのＰｄ層２５２が形成されているので、第１導電層と第２導電層との反応（合金化）を抑制することができる。これにより、ｐ側パッド電極２５が高抵抗化することを抑制することができる。
【００４７】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、窒化物系半導体素子層２とｐ側パッド電極２５との間にオーミック電極層３をさらに備えているので、窒化物系半導体素子層２に対する接触抵抗をさらに低減することができる。
【００４８】
また、窒化物系半導体レーザ素子１２００では、ｎ側電極６を基板１の下面側からＰｔ層、Ａｌ層、Ｐｄ層及びＡｕ層をこの順に積層した構造としている。なお、従来のｎ側電極は、ｎ型ＧａＮ基板の下面側から、Ｔｉ層及びＡｌ層をこの順に積層した構造、あるいは、Ｔｉ層、Ｐｄ層及びＡｌ層をこの順に積層した構造を有しており、この場合には、オーミック接触を得るためには約２００℃〜約６００℃の熱処理が必要となる。しかしながら、この熱処理によって、基板の反対側（上面側）に形成されたｐ側の電極（窒化物系半導体素子層２上に形成されたオーミック電極層３）では、接触抵抗が増加する等の特性劣化が生じやすい。また、別の従来のｎ側電極は、ｎ型ＧａＮ基板の下面側から、Ａｌ層及びＰｄ層をこの順に積層した構造、あるいは、Ａｌ層及びＰｔ層をこの順に積層した構造を有しており、この場合には、上記熱処理を行うことなく、オーミック接触を得ることができる。しかしながら、レーザ素子形成後に行われる装置組立時に、約３００℃に加熱処理されるダイボンディング工程等を経た場合には、この構造のｎ側電極では、接触抵抗が増加する等の特性劣化が生じやすい。従って、上記従来のｎ側電極では、熱的な安定性が劣り、特性劣化が生じやすいので、動作電圧が増加し、素子寿命が低減するという不具合が生じやすかった。
【００４９】
これに対して、窒化物系半導体レーザ素子１２００のｎ側電極６は、基板１の下面側からＰｔ層、Ａｌ層、Ｐｄ層及びＡｕ層をこの順に積層された構造を有しているので、熱処理を行うことなくオーミック接触を得ることができる。さらに、ｎ側電極６形成後に加熱処理された場合には、基板１側に形成されているＰｔ層とＡｌ層とが容易に反応するので、基板１との界面付近にＡｌが残留しやすい。また、Ａｌ層上に形成されているＰｄ層及びＡｕ層は、Ａｌの拡散に対してバリア層として機能するので、例えば、ｎ側電極６上に、Ｔｉ層及びＡｕ層がこの順に積層されたｎ側パッド電極が形成された場合であっても、このｎ側パッド電極の側にＡｌ層が拡散することを抑制することができる。この結果、ｎ型窒化物系半導体とのオーミック接触に重要なＡｌを基板１との界面に維持することができるので、加熱処理によっても特性劣化が生じにくい。
【００５０】
図８は、ｎ側電極の熱的安定性を評価した特性図であって、（Ａ）は、上記ｎ側電極６と同様の積層構造を有する電極、（Ｂ）は、ｎ型ＧａＮ基板上に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層及び約３００ｎｍの厚みを有するＡｕ層がこの順に積層された電極の、熱処理前後の電圧・電流特性を示している。
【００５１】
図８（Ｂ）では、熱処理前（ａｓ  ｄｅｐｏ）には良好なオーミック特性を示していたものの、５分間で、３００℃又は３５０℃の熱処理によって、直線性が減少し、オーミック特性が劣化している。これに対して、図８（Ａ）では、熱処理前及び１０分間で、３００℃、３５０℃又は４００℃の熱処理後のいずれにおいても、良好な直線性を示している。これより、図８（Ａ）の電極構造では、熱処理をすることなく良好なオーミック接触が得られるとともに、熱処理が行われてもオーミック特性が劣化しないことが確認できた。
【００５２】
なお、ｎ側電極６を構成する各層の膜厚に関して、Ｐｔ層は約１ｎｍ〜約３ｎｍ、Ａｌ層は約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、Ｐｄ層は約１〜約２ｎｍ、Ａｕ層は約１０ｎｍ〜約３０ｎｍの範囲とするのが好ましい。
【００５３】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の上面図である。また、図１０は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の要部断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図９中のＡ線、Ｂ線に沿った断面を表している。次に、図９及び図１０を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１３００について説明する。なお、図９及び図１０においては、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００と同様の構成については同じ番号を付している。
【００５４】
第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１３００では、電流ブロック層１４上に形成されているｐ側パッド電極３５は、素子側面２ｅに向かって突出した第４領域３５ｄを有している。この第４領域３５ｄは、ワイヤーボンディングを行うためのワイヤー接続部として機能する。なお、ｐ側パッド電極３５は、本発明の「電極層」の一例である。
【００５５】
ｐ側パッド電極３５は、電流ブロック層１４及び開口部１４ａ内のオーミック電極層３上に、約０．０２μｍの厚みを有するＴｉ層２５１、約０．０２μｍの厚みを有するＰｄ層２５２及び約１．０μｍの厚みを有するＡｕ層３５３がこの順に積層されて構成されている。ここで、Ａｕ層３５３は、電流ブロック層１４の開口部１４ａ上（リッジ部２ａ及びオーミック電極層３上）に位置するストライプ状の領域（第１領域３５ａ）と、第４領域３５ｄにのみ形成されており、ｐ側パッド電極３５の第１領域３５ａ及び第４領域３５ｄの厚み（第１の厚み：約１．０４μｍ）は、第１領域３５ａ及び第４領域３５ｄ以外の第２領域３５ｂの厚み（第２の厚み：約０．０４μｍ）よりもＡｕ層３５３の分だけ大きい。なお、Ａｕ層３５３は、本発明の「第２導電層」の一例である。第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１３００のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００５６】
窒化物系半導体レーザ素子１３００では、上記のように、ワイヤー接続部として機能する第４領域３５ｄにおいてもｐ側パッド電極３５の厚みが、その他の第２領域３５ｂよりも大きくされている。これにより、開口部１４ａ上以外の領域（第４領域３５ｄ）にワイヤーボンディングを行った場合であっても、この第４領域３５ｄから開口部１４ａ上の第１領域３５ａに亘る領域、即ち、窒化物系半導体素子層２に対して実質的に電流注入が行われる領域の抵抗成分が増加することを抑制することができる。これにより、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１３００においても、動作速度を向上させることができる。また、ワイヤー接続部として機能する第４領域３５ｄにおいて、ｐ側パッド電極３５の厚みをＡｕ層３５３の分だけ大きくすることができるので、ワイヤーボンディング時の窒化物系半導体素子層２に対するダメージを低減することができる。この第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
（第２実施形態の変形例）
図１１は、本発明の第２実施形態の各変形例による窒化物系半導体レーザ素子の要部断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、図９中のＡ線に沿った断面を表している。次に、図１１を参照して、第２実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３１０、１３２０、１３３０について説明する。なお、図１１においては、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１３００と同様の構成については同じ番号を付している。
【００５８】
第２実施形態の第１変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３１０では、ｐ側パッド電極４５の積層構造において、Ｐｄ層２５２を形成することなく、Ｔｉ層２５１上に直接、Ａｕ層３５３が形成されており、第１変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３１０のその他の構造は、上記第２実施形態と同様である。なお、ｐ側パッド電極４５は、本発明の「電極層」の一例である。
【００５９】
上記のように、第１変形例の窒化物系半導体レーザ素子１３１０においては、Ｐｄ層をＴｉ層２５１とＡｕ層３５３との間に形成していないので、ｐ側パッド電極４５の第２領域４５ｂの厚みを容易に小さくすることができる。また、製造プロセスも簡略化できる。
【００６０】
また、第２実施形態の第２変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３２０では、ｐ側パッド電極５５の積層構造において、電流ブロック層１４上のＴｉ層５５１は、電流ブロック層１４の開口部１４ａ上（リッジ部２ａ及びオーミック電極層３上）に位置するストライプ状の領域（第１領域５５ａ）と素子側面２ｅに向かって突出した第４領域５５ｄとでは約１．０２μｍの厚みで、それ以外の第２領域５５ｂでは、約０．０２μｍの厚みで形成されている。第２変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３２０のその他の構造は、上記第２実施形態の第１変形例と同様である。なお、ｐ側パッド電極５５及びＴｉ層５５１は、それぞれ、本発明の「電極層」及び「第１導電層」の一例である。
【００６１】
上記のように、第２変形例の窒化物系半導体レーザ素子１３２０においては、第１変形例のｐ側パッド電極４５と比べて、第２領域５５ｂにおけるｐ側パッド電極５５の厚みをさらに小さくしているので、動作速度をより一層、向上させることができる。また、このｐ側パッド電極５５は、Ｔｉ層５５１及びＡｕ層３５３を順次形成した後、フォトリソグラフィ及びエッチングプロセスを用いることにより容易に形成することができる。
【００６２】
また、第２実施形態の第３変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３３０では、ｐ側パッド電極６５の積層構造において、Ａｕ層６５３は、Ｔｉ層２５１上の全面に形成されているとともに、電流ブロック層１４の開口部１４ａ上（リッジ部２ａ及びオーミック電極層３上）に位置するストライプ状の領域（第１領域６５ａ）と素子側面２ｅに向かって突出した第４領域６５ｄとでは約１．０２μｍの厚みで、それ以外の第２領域６５ｂでは、約０．０４μｍの厚みで形成されている。第３変形例による窒化物系半導体レーザ素子１３３０のその他の構造は、上記第２実施形態と同様である。なお、ｐ側パッド電極６５及びＡｕ層６５３は、それぞれ、本発明の「電極層」及び「第２導電層」の一例である。
【００６３】
上記のように、第３変形例の窒化物系半導体レーザ素子１３３０においては、第１領域６５ａ及び第４領域６５ｄ上においてもＡｕ層６５３が形成されているので、上記第２変形例と同様に、フォトリソグラフィ及びエッチングプロセスにより容易に形成することができる。また、第２領域６５ｂにおけるｐ側パッド電極６５の厚みが他の変形例と比べて大きいので、上記エッチングプロセスにおいて、オーバーエッチングになりにくく、製造プロセスの再現性、信頼性が向上する。
【００６４】
上記各変形例のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００６５】
（第３実施形態）
図１２は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子が実装されたレーザ装置の概略図であって、（Ａ）は、外観斜視図、（Ｂ）は、キャンパッケージの蓋体１５０４を外した状態での上面図を示している。次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるレーザ装置２０００について説明する。
【００６６】
第３実施形態によるレーザ装置２０００では、導電性材料からなり、略丸型のキャンパッケージ本体１５０３、給電ピン１５０１ａ、１５０１ｂ、１５０１ｃ、１５０２及び蓋体１５０４を備えている。キャンパッケージ本体１５０３には、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００が設けられており、蓋体１５０４により封止されている。蓋体１５０４には、レーザ光を透過する材料からなる取り出し窓１５０４ａが設けられている。また、給電ピン１５０２は、機械的及び電気的にキャンパッケージ本体１５０３と接続されている。給電ピン１５０２は接地端子として用いられる。キャンパッケージ本体１５０３の外部に延びる給電ピン１５０１ａ、１５０１ｂ、１５０１ｃ、１５０２の一端は、それぞれ図示しない駆動回路に接続される。
【００６７】
キャンパッケージ本体１５０３と一体化された導電性の支持部材１５０５上には、導電性のサブマウント１５０５Ｈが設けられている。支持部材１５０５及びサブマウント１５０５Ｈは導電性及び熱伝導性に優れた材料からなる。窒化物系半導体レーザ素子１２００は、レーザ光の出射方向Ｘがレーザ装置２０００の外側（取り出し窓１５０４ａ側）に向かうとともに、窒化物系半導体レーザ素子１２００の発光点（リッジ部２ａの下方に形成される導波路）がレーザ装置２０００の中心線に位置するように接合されている。
【００６８】
給電ピン１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃは、それぞれ、絶縁リング１５０１ｚによりキャンパッケージ本体１５０３と電気的に絶縁されている。給電ピン１５０１ａは、ワイヤーＷ１を介して、窒化物系半導体レーザ素子１２００のｐ側パッド電極２５の第４領域２５ｄの上面に接続されている。また、給電ピン１５０１ｃは、ワイヤーＷ２を介して、サブマウント１５０５Ｈの上面に接続されている。
【００６９】
第３実施形態によるレーザ装置２０００においては、窒化物系半導体レーザ素子１２００へのワイヤーＷ１との接続をｐ側パッド電極２５の第４領域２５ｄで行っているので、実質的に電流注入が行われるｐ側パッド電極２５の領域の抵抗成分が増加することを抑制することができる。これにより、第３実施形態によるレーザ装置２０００では、高速動作が可能である。また、上記第４領域２５ｄにおいてワイヤーＷ１と接続しているので、ワイヤーボンディング時の窒化物系半導体素子層２に対するダメージを低減することができる。これにより、レーザ装置２０００の信頼性が向上する。この第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００７０】
（第４実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態によるレーザ装置が内蔵された光ピックアップ装置の構成図である。次に、図１３を参照して、本発明の第４実施形態による光ピックアップ装置３０００について説明する。
【００７１】
図１３に示すように、第４実施形態による光ピックアップ装置３０００は、窒化物系半導体レーザ素子１２００が実装されたレーザ装置２０００と、偏光ビームスプリッタ（以下、偏光ＢＳと略記する。）１９０２、コリメータレンズ１９０３、ビームエキスパンダ１９０４、λ／４板１９０５、対物レンズ１９０６及びシリンドリカルレンズ１９０７を有する光学系１９００と、光検出部１９０９を備えている。
【００７２】
光学系１９００において、偏光ＢＳ１９０２は、窒化物系半導体レーザ素子１２００から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスクＤＩから帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ１９０３は、偏光ＢＳ１９０２を透過した窒化物系半導体レーザ素子１２００からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ１９０４は、凹レンズ、凸レンズ及びアクチュエータ（図示せず）から構成されている。アクチュエータは図示しないサーボ回路からのサーボ信号に応じて凹レンズ及び凸レンズの距離を変化させる。これにより、窒化物系半導体レーザ素子１２００から出射されたレーザ光の波面状態が補正される。
【００７３】
λ／４板１９０５は、コリメータレンズ１９０３によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ／４板１９０５は光ディスクＤＩから帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、窒化物系半導体レーザ素子１２００から出射されるレーザ光の直線偏光の偏光方向に直交する。それにより、光ディスクＤＩから帰還するレーザ光は、偏光ＢＳ１９０２によってほぼ全反射される。対物レンズ１９０６は、λ／４板１９０５を透過したレーザ光を光ディスクＤＩの表面（記録層）上に収束させる。なお、対物レンズ１９０６は、サーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号及びチルトサーボ信号）に応じて図示しない対物レンズアクチュエータにより、フォーカス方向、トラッキング方向及びチルト方向に移動可能である。
【００７４】
偏光ＢＳ１９０２により全反射されるレーザ光の光軸に沿うようにシリンドリカルレンズ１９０７及び光検出部１９０９が配置されている。シリンドリカルレンズ１９０７は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光検出部１９０９は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。ここで、光検出部１９０９は再生信号とともに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及びチルトエラー信号が得られるように所定のパターンの検出領域を有する。フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及びチルトエラー信号により、ビームエキスパンダ１９０４のアクチュエータ及び対物レンズアクチュエータがフィードバック制御される。このようにして、本発明の第４実施形態による光ピックアップ装置３０００が構成される。
【００７５】
第４実施形態による光ピックアップ装置３０００においては、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１２００及び第３実施形態によるレーザ装置２０００を用いているので、高速動作が可能である。この第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【００７６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７７】
例えば、第１実施形態及び第２実施形態では、ｐ側パッド電極２５、３５をＴｉ層２５１、Ｐｄ層２５２、Ａｕ層２５３、３５３から形成していたが、本発明はこれに限らず、ｐ側パッド電極を他の材料で形成してもよい。例えば、電流ブロック層側に位置する第１導電層には、Ｔｉ、Ｃｒ等を用いることができる。また、電流ブロック層とは反対側に位置する第２導電層には、Ａｕ、Ａｌ等を用いることができる。さらに、第１導電層と第２導電層との間の第３導電層には、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ等を用いることができる。あるいは、ｐ側パッド電極は、Ａｕ等の材料からなる単層構造として形成してもよい。
【００７８】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、ｐ側パッド電極２５、３５の第２領域２５ｂ、３５ｂにおいて、光出射面２ｂ及び素子側面２ｄの側の角部に電流ブロック層１４の上面が矩形状に露出された第３領域２５ｃ、３５ｃを形成していたが、本発明はこれに限らず、上記角部の近傍に電流ブロック層の上面が任意の形状で露出された第３領域を形成してもよい。図１４は、第１実施形態の変形例による窒化物系半導体レーザ素子のｐ側電極の要部上面図である。例えば、図１４の（Ａ）〜（Ｃ）のように、本発明では、ｐ側パッド電極７５の第３領域７５ｃのように、三角形状の切欠部として電流ブロック層１４を露出させてよく、あるいは、ｐ側パッド電極８５、９５の第３領域８５ｃ、９５ｃのように、矩形状又は円形状の開口部として形成してもよい。また、上記いずれの場合であっても、ｐ側パッド電極の第３領域においては、電流ブロック層が露出している必要はなく、識別できる程度に凹状に厚みを小さくされていてもよく、逆に、凸状に厚みを大きくされていてもよい。
【００７９】
さらに、レーザ光出射方向（Ｘ方向）を容易に識別する目的においては、ｐ側パッド電極は、上記形状を有する第３領域が形成されている必要はなく、ｐ側パッド電極の平面形状（外形）が窒化物系半導体レーザ素子の中心に対して非対称な形状とされていればよい。
【００８０】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、オーミック電極層３は、リッジ部２ａの上面の全面に形成されていたが、本発明はこれに限らず、オーミック電極層３は、リッジ部２ａ上の一部分に形成され、ｐ側パッド電極がリッジ部２ａと接触していてもよい。
【００８１】
また、第４実施形態では、光学系１９００は、偏光ＢＳ１９０２、コリメータレンズ１９０３、ビームエキスパンダ１９０４、λ／４板１９０５、対物レンズ１９０６及びシリンドリカルレンズ１９０７を有していたが、本発明はこれに限らず、一部の構成を有していなくてもよく、あるいは、他の構成を有していてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１    基板
２    窒化物系半導体素子層
２ａ    リッジ部
２ｂ    光出射面（共振器端面）
２ｃ    後反射面（共振器端面）
２ｄ、２ｅ    素子側面
２１    ｎ型クラッド層
２２    活性層
２３    ｐ型クラッド層
２３ａ  凸部
２３ｂ  平坦部
２４    コンタクト層
３    オーミック電極層
１４    電流ブロック層
１４ａ    開口部
２５    ｐ側パッド電極（電極層）
２５ａ    第１領域
２５ｂ    第２領域
２５ｃ    第３領域
６    ｎ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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