(57)【要約】【課題】ファブリペロー共振器を有し、その端面が、劈開面によって構成される半導体レーザにおける活性層に近接する側の電極の端縁による短絡、リークの発生を効果的に回避する。【解決手段】第１のクラッド層１１と、活性層１２と、第２のクラッド層１３と、活性層１２に近接する位置に形成された電極２１と、を有するものとする。そして電極２１のファブリペロー共振器長方向の両端縁は、共振器長方向の両端面を形成する半導体端面より、内側に入り込んだ位置に形成され、さらに電極２１は、活性層１２から１μｍ〜２μｍの位置に形成されている半導体レーザとする。【選択図】図１
2010161427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクラッド層と、
活性層と、
第２のクラッド層と、
前記活性層に近接する位置に形成された電極と、
を有し、
前記電極のファブリペロー共振器長方向の両端縁は、前記共振器長方向の両端面を形成する半導体端面より、内側に入り込んだ位置に形成され、
前記電極は、前記活性層から１μｍ〜２μｍの位置に形成されている半導体レーザ。
【請求項２】
前記電極の両端縁の、前記半導体端面より内側に入り込む距離が、前記ファブリペロー共振器の共振器長のそれぞれ５％以下とした請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記共振器の共振器長方向の両端面を形成する半導体端面が、結晶劈開面である請求項１または２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記活性層は、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＩｎＧａＡｓＰ系である請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファブリペロー共振器を構成する半導体レーザに関し、信頼性および歩留まりの向上を図るものであり、特に大出力半導体レーザに適用して有効な半導体レーザを提供する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ファブリペロー共振器を有する半導体レーザにおいては、その共振器端面を、半導体結晶の劈開面によって構成する。すなわち、例えば図３Ａに、その基本的構造の要部の概略平面図を示し、図３Ｂに、図３ＡのＢ−Ｂ線上の概略断面図を示すように、複数の半導体レーザを共通に構成する半導体ウエハ１０１が用意される。
このウエハ１０１は、第１の導電型、一般にはｎ型の基体１１０上に、同様の導電型のｎ型の第１のクラッド層１１１、活性層１１２、第２の導電型、この例ではｐ型の第２のクラッド層１１３が順次エピタキシャル成長されて成る。
【０００３】
更に、第２のクラッド層１１３には、複数本のストライプ状の電流注入領域１１４が、電流狭窄領域１１５によって規定されて、半導体ウエハ１０１の結晶の劈開面と直交する方向に沿い、互いに平行に配列形成される。
電流狭窄領域１１５は、絶縁層あるいは第１の導電型、この例ではｎ型の半導体領域によって形成される。
【０００４】
この構成において、各ストライプ状の電流注入領域１１４上には、ストライプ方向に沿って最終的に各半導体レーザの一方の電極、すなわち第１の電極を構成する電極層１２１Ｓが各ストライプ毎に連続した帯状に形成される。
この連続帯状とされた電極層１２１Ｓは、最終的に半導体レーザチップを構成する部分間に、その両側縁から中心に向かって、このチップ間の位置を示す、くびれ１２１Ｎが形成されたパターンとされている。しかしながら、この電極層１２１Ｓは、各ストライプ状電流注入領域１１４上に渡ってそれぞれ上述したように、連続した帯状のパターンとされている。
一方、各半導体レーザに関する他方の電極、すなわち基体１１０側の電極を構成する第２の電極１２２は、各半導体レーザに関して独立に分離された電極パターンとして形成される。
【０００５】
上述した半導体ウエハ１０１を、図４Ａにその概略断面図を示すように、フレキシブルシート２上に、例えば基体１１０側において真空吸着、そのほかの方法で被着する。
そして、半導体ウエハ１０１を、図３Ａ中鎖線ａで示すように、各帯状の電極２１間において、短冊状に、フレキシブルシートに保持された状態でカットする。
一方、上述した、くびれ１２１Ｎを目印として、各半導体レーザの形成部間において、鎖線ｂで示す劈開面に沿う罫書き２３を行う。
【０００６】
その後、図４Ａで示す矢印方向に、半導体ウエハ１０１を、その上述した基体１１０側が湾曲内側となるように、撓曲させる。このとき、各短冊部において、罫書き２３に沿って破断がなされる。
このようにして、図４Ｂに示すように、半導体ウエハ１０１が、各半導体レーザ毎に破断された、いわゆるペレッタイズがなされる。このようにして、劈開面に沿って破断がなされ、図５Ａに概略平面図を示し、図５Ｂおよび図５Ｃに、図５ＡのＢ−Ｂ線上およびＣ−Ｃ線上の断面図を示すように、それぞれ基体１１０上に、上述した少なくとも第１のクラッド層１１１、活性層１１２、第２のクラッド層１１３とを有し、両面に第１および第２の電極１２１および１２２を有する半導体レーザが、同時に多数個得られる。そして、これら半導体レーザにおいては、それぞれ電流狭窄領域１１５によってストライプ状に規定された電流注入領域１１４下においてファブリペロー共振器が構成される。そして、このファブリペロー共振器の両端面が劈開面により鏡面な端面として形成される。
【０００７】
上述したように、半導体ウエハ１０１において、そのペレッタイズに際し、基体１１０側を内側にする撓曲を行うことから、収縮側となる基体１１０側の第２の電極１２２に関しては、これが連続的に形成されていると、ペレッタイズにおいて、各半導体レーザに関して切断がなされないことから、第２の電極１２２に関しては、各半導体レーザ毎に区分して形成される（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、活性層１１２に近接する側の第１の電極１２１に関しては、図３で示されるように、共通のストライプ状の電流注入領域１１４の延長方向の半導体レーザ形成部に沿って連続して帯状に形成された電極層１２１Ｓによって構成する。
これは、図４Ｂで示したように、ペレッタイズに際しての撓曲によって引っ張り力が働く側であることから、各半導体レーザに関して破断することができることに基づく。
すなわち、従来一般の劈開面を端面とするファブリペロー共振器を有する半導体レーザにおいては、図５Ａにその平面図を示し、図５Ｂおよび図５Ｃに図５Ａの断面図を示すように、最終的に得た半導体レーザにおいては、その共振器、すなわち活性層１１２に近接する側の第１の電極１２１が、共振器全長に渡って延在する。
【０００９】
ところが、この構成による半導体レーザにおいては、第１の電極１２１の形成面と、活性層１１２の形成面との距離は、例えば１〜２μｍ程度という近接した位置にあることから、ペレッタイズに際して第１の電極１２１は、いわば引きちぎられて分断されることから、第１の電極１２１に、時折、図５Ｄに示すように、電極１２１の端縁が引き伸ばされた突出部１２１ａが発生し、これが垂れ下がることによって活性層１１２に達し、短絡もしくはリークを発生させ、不良品の発生ないしは信頼性の低下をきたす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２０５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明においては、ファブリペロー共振器を有し、その端面が、劈開面によって構成される半導体レーザにおける活性層に近接する側の電極の端縁による短絡、リークの発生を効果的に回避する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による半導体レーザは、第１のクラッド層と、活性層と、第２のクラッド層と、活性層に近接する位置に形成された電極と、を有する。そして、この電極のファブリペロー共振器長方向の両端縁は、共振器長方向の両端面を形成する半導体端面より、内側に入り込んだ位置に形成され、さらに前述の電極は、活性層から１μｍ〜２μｍの位置に形成されている構成とする。
【００１３】
また、本発明による半導体レーザは、上述した電極の両端縁の、半導体端面より内側に入り込む距離が、ファブリペロー共振器の共振器長のそれぞれ５％以下とする。
また、本発明による半導体レーザは、その共振器の共振器長方向の両端面を形成する半導体端面が、結晶劈開面である構成とする。
また、本発明による半導体レーザは、上述の活性層がＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系またはＩｎＧａＡｓＰ系の材料によって構成されるものとする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明による半導体レーザによれば、共振器長方向の電極の端縁が、共振器端面を構成する半導体端面より内側に位置する構成として、電極の欠如部を形成したことにより、電極端縁が半導体端面に沿って垂れ下がる現象と、これによる短絡やリークの発生を回避できる。したがって、信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】
そして、本発明による半導体レーザは、特に、大出力半導体レーザにおいて、有益な構成である。
すなわち、半導体レーザにおいては、共振器長の全域に渡って電流注入がなされるように、電極が共振器長方向の半導体の両端面に至る長さに形成することが望ましいとされていた。
これに対して、本発明においては、電極の両端縁が、半導体端面より内側に入り込むようにすることによって、共振器長方向の両端、すなわちレーザ光の出射端面における光の閉じ込めが緩和されることから、光出射端面の光学的損傷を回避できて、大出力化を行ういわゆる窓構造とされるものである。
特に、この欠如部を共振器長方向に関して共振器長の５％以下にとどめるときは、十分な発光効率が得られることを見出したものである。
００１６は削除して、段落番号を付け直す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図Ａは、本発明による半導体レーザの一例の平面図、図Ｂおよび図Ｃは、それぞれ図ＡのＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【図２】図Ａは、本発明による半導体レーザの製造方法の一例の説明に供する一工程における半導体ウエハの要部の平面図、図Ｂは図Ａの断面図である。
【図３】図Ａは、従来の半導体レーザの製造方法の説明に供する一工程における半導体ウエハの要部の概略平面図、図Ｂは、同様の概略断面図である。
【図４】ＡおよびＢは、従来の製造方法のペレッタイズ工程の説明に供する各工程の概略断面図である。
【図５】図Ａは、従来の半導体レーザの平面図、図Ｂおよび図Ｃは、それぞれ図ＡのＢ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線における概略断面図、図Ｄは、短絡ないしはリーク発生時のＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による大出力半導体レーザの実施の形態例を、図１を参照して説明するが、本発明による半導体レーザ３１は、この例に限定されるものではないことはいうまでもない。
図１Ａに概略平面図を示し、図１Ｂおよび図１Ｃに、図１ＡのＢ−Ｂ線上およびＣ−Ｃ線上の断面図を示すように、例えばＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓ基体１０上に、図示しないが、必要に応じてバッファ層を介して、基体１０と同導電型のＡｌＧａＡｓによる第１のクラッド層１１、活性層１２、第２導電型、この例ではｐ型のＡｌＧａＡｓによる第２のクラッド層１３と、図示しないが、クラッド層１３と同導電型のｐ型のＧａＡｓによるコンタクト層が形成される。
そして、共振器の形成部上にストライプ状の電流注入領域１４が形成されるように、この電流注入領域１４の形成部の両側に、電流狭窄領域１５が形成される。この電流狭窄領域１５は、例えば、絶縁層によって形成される。
また、この半導体レーザにおいて、電流注入領域１４に第１の電極２１がオーミックコンタクトされ、基体１０の裏面に第２の電極２２がオーミックコンタクトされる。
ここで、実際には、第１の電極２１は、活性層１２から１μｍ〜２μｍという近距離位置に形成されることになる。
【００１８】
そして、本発明構成においては、その発光部を構成する活性層１２に近接する側の面に形成された第１の電極２１は、半導体レーザを構成するファブリペロー共振器の共振器長方向に関する両端縁２１ａおよび２１ｂが、その全幅に渡って、共振器の共振器長方向の両端面を形成する半導体端面より内側に入り込んだ位置に設定された構成とする。すなわち、すなわち、第１の電極２１の、共振器長方向の両端に、それぞれ電極２の欠如部２１Ｄを形成する。
【００１９】
この半導体レーザ３１の、第１および第２の電極２１および２２間に通電がなされることによって主として電流注入領域１４に電流供給がなされるが、電流の広がりによって、ストライプ状の電流注入領域１４下においてファブリペロー共振器が構成される。そして、このファブリペロー共振器の両端面を形成する半導体レーザの共振器長方向の両端面３１ａおよび３１ｂが、結晶劈開面による鏡面な端面として形成される。
【００２０】
半導体レーザ３１は、例えばいわゆる超高出力半導体レーザを構成する場合においてはその共振器長Ｌは、例えば７００μｍ〜１１００μｍに形成されるが、両端の欠如部２１Ｄの幅ＬＤは、この共振器長の５％以下とするものである。
このように、本発明構成においては、活性層１２に近接する側の電極２１、ないしは超高出力半導体レーザにおける電極２１の、両端の欠如部２１Ｄの幅ＬＤは、それぞれその共振器長Ｌの５％以下に選定する。このとき、端縁２１ａおよび２１ｂ間に渡るファブリペロー共振器が構成されると共に、その両端には電極２１の欠如部２１Ｄが形成されることによって光およびキャリアの閉じ込めが緩和された、いわゆる窓構造が形成される。
【００２１】
次に、上述した本発明による半導体レーザ３１を製造する本発明による半導体レーザの製造方法の実施の形態例を、図２を参照して説明する。
まず、図２Ａに、その基本的構造の要部の概略平面を示し、図２Ｂに、図２ＡのＡ−Ａ線状の概略断面図を示すように、複数の半導体レーザ３１を共通に構成する半導体ウエハ１０１が用意される。
このウエハ１０１は、上述した例では、ＧａＡｓによる単結晶基体１０が用意され、その１主面上に、順次例えばＧａＡｓによるバッファ層（図示せず）、ｎ型のＡｌＧａＡｓによる第１のクラッド層１１、活性層１２、ｐ型のＡｌＧａＡｓによる第２のクラッド層１３、ｐ型のＧａＡｓによるコンタクト層（図示せず）をエピタキシャル成長して成る。
【００２２】
更に、第２のクラッド層１３には、複数本のストライプ状の電流注入領域１４が、電流狭窄領域１５によって規定されて、半導体ウエハ１０１の結晶の劈開面と直交する方向に沿い、互いに平行に配列形成される。
電流狭窄領域１５は、周知の方法、例えばｎ型の不純物をイオン注入して形成したｎ型の半導体領域によって形成するとか、電流狭窄領域の形成部に溝をエッチングして形成し、ここに絶縁物を充填するなどの方法によって、形成することができる。
【００２３】
この構成において、各ストライプ状の電流注入領域１４上には、ストライプ方向に沿って最終的に各半導体レーザの第１の電極２１を形成する。
すなわち、例えば半導体ウエハ１０１上に全面的に電極２１を構成する電極層を、各ストライプ状の電流注入領域１４にオーミックコンタクトするように、蒸着、スパッタ等によって形成し、これに対してフォトリソグラフィによるパターンエッチングによって、最終的に各半導体レーザ３１となる部分にそれぞれ分離された電極２１を形成する。
【００２４】
この場合、共通のストライプ状の電流注入領域１４上に、分離して形成された電極２１は相互の間隔を上述した間隔ＬＤの２倍の２ＬＤとする。
一方、各半導体レーザに関する他方の電極、すなわち基体１０側に、第２の電極２２を従前におけると同様に、各半導体レーザに関して独立に分離された電極パターンとして形成する。
【００２５】
このように、電極２１および２２が形成された半導体ウエハ１０１を、図４で説明したと同様の方法によって、図２Ａ中鎖線ａで示すように、各帯状の電極２１間において、短冊状に、フレキシブルシートに保持された状態でカットし、各半導体レーザの形成部間において、鎖線ｂで示す劈開面に沿う罫書きがなされ、その後、半導体ウエハ１０１を撓曲させて、ペレッタイズを行い、多数の半導体レーザ３１を、同時に形成する。
このようにして、それぞれファブリペロー共振器を有し、その両端面３１ａおよび３１ｂが劈開面によって構成され、端面３１ａおよび３１ｂより距離ＬＤだけ隔てた位置に電極２１の端縁２１ａおよび２１ｂが位置する欠如部２１Ｄが形成なされた、図１で説明した本発明による半導体レーザ３１を複数個同時に得る。
【００２６】
尚、本発明による半導体レーザ、およびその製造方法は、上述した例に限定されるものではなく、例えば活性層１２を多重量子井戸構造とすることもできるし、また、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ以外の例えばＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザに適用することもできることはいうまでもない。
また、半導体レーザ単体構造とする場合に限られるものではなく、複数の半導体レーザ素子が、例えばその共振器が並行配列されたアレイ型構成とする場合に適用することができるなど種々の構成とすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
２・・・フレキシブルシート、３・・・半導体チップ、１０１・・・半導体ウエハ、１０，１１０・・・基体、１１，１１１・・・第１のクラッド層、１２，１１２・・・活性層、１３，１１３・・・第２のクラッド層、１４，１１４・・・電流注入領域、１５，１１５・・・電流狭窄領域、２１，１２１・・・第１の電極、１２１ａ・・・突出部、１２１Ｎ・・・くびれ、１２１Ｓ・・・第１の電極層、２１ａ，２１ｂ・・・端縁、２１Ｄ・・・欠如部、２２，１２２・・・第２の電極、２３・・・罫書き、２４，１２４・・・共振器、３１，１３１・・・半導体レーザ、３１ａ，３１ｂ・・・端面
【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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