(57)【要約】【課題】チップ面積の低減に起因する特性劣化及び信頼性低下を防止できる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】基板１０１上に第１導電型層１０２、活性層１０４及びｐ型クラッド層１０７が順次形成されている。ｐ型クラッド層１０７は、光導波路方向に沿って延びるリッジ１１２と、リッジ１１２の高さと同等以上の高さを持つ衝撃緩和部とを有する。リッジ１１２は、光導波路方向に対して垂直な方向において基板１０１を、第１の幅を持つ第１の領域と、第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２の領域とに区画する。第２の領域には、衝撃緩和部の上面から少なくとも活性層１０４を貫通して第１導電型層１０２まで達する溝１１３が光導波路方向に沿って形成されている。【選択図】図１
2010272569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された第１導電型層と、
前記第１導電型層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成され且つ光導波路方向に沿って延びるリッジを有する第２導電型層と、
前記第２導電型層上における前記リッジの側方に形成された電流ブロック層とを備え、
前記リッジは、前記光導波路方向に対して垂直な方向において前記基板を、第１の幅を持つ第１の領域と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２の領域とに区画するように配置されており、
前記第２導電型層は、前記リッジの側方に前記リッジの高さと同等以上の高さを持つ衝撃緩和部をさらに有し、
前記第２の領域には、前記衝撃緩和部の上面から少なくとも前記活性層を貫通して前記第１導電型層まで達する溝が前記光導波路方向に沿って形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記基板はＧａＮからなり、
前記第１導電型層及び前記第２導電型層はＡｌＧａＮからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝は前記第１導電型層を貫通することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記リッジから前記溝までの距離は前記第１の幅と実質的に同じであることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝は前記光導波路方向に沿って光出射端面から後端面に向かって形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝は前記光導波路方向に沿って前記光出射端面から共振器中央部まで形成されており、
前記第２の領域における前記共振器中央部から前記後端面までの間の部分にワイヤが接続されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝は前記光導波路方向に沿って前記光出射端面から共振器中央部まで形成されており、
前記電流ブロック層における前記光出射端面から前記共振器中央部までの間の部分は第１の材料からなり、
前記電流ブロック層における前記共振器中央部から前記後端面までの間の部分は、前記第１の材料と異なる第２の材料からなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体レーザ装置において、
前記基板は窒化物半導体材料からなり、
前記窒化物半導体材料の熱膨張係数をＫ０とし、前記第１の材料の熱膨張係数をＫ１とし、前記第２の材料の熱膨張係数をＫ２とすると、
Ｋ１＜Ｋ０＜Ｋ２が成り立つことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝は、光出射端面側のへき開ガイド溝と交差することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体レーザ装置において、
前記溝の深さをＨ１とし、前記へき開ガイド溝の深さをＨ２とすると、
Ｈ１＜Ｈ２が成り立つことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
前記第１の幅と前記第２の幅との合計幅は１６０μｍ以下であり、
前記第１の幅は３０μｍ以上で且つ８０μｍ未満であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特にチップ面積低減を必要とする半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク及び光磁気記録ディスク等の記録媒体に対する光学的記録装置及び読み出し装置等に用いる光ピックアップ光源として、半導体レーザ素子が多用されている。その用途は、レコーダー用、ＰＣ用及び車載用等の多岐にわたり、光ディスク市場は拡大し続けている。特に最近では、青紫色の発光波長を有する窒化ガリウム系半導体（ＡｌＧａＩｎＮ）レーザ素子を用いた次世代ＤＶＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ）市場が急速に広がり、普及期を迎えつつある。このような状況の中、さらなる次世代ＤＶＤの普及を目指すためには、その光源とする青紫色レーザの低コスト化が重要である。
【０００３】
低コスト化の手段として、レーザチップのサイズを小さくすること（チップ面積低減）が挙げられる。例えば、レーザチップのサイズが縦１０００μｍ、横３００μｍである場合、これを縦１０００μｍ、横１５０μｍのようにチップの横幅を半分にできれば、１ウェハ当たりのレーザチップの取れ数を倍増させることができるので、レーザチップの製造コスト削減に大きく貢献する。
【０００４】
このようにレーザチップ面積を低減すればコスト低減を図れるが、チップ面積低減を際限なく続けることはできない。
【０００５】
レーザチップにおいては、電流を注入するためのストライプ状のリッジをチップの横方向における中心に配置することが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図８は従来例に係る半導体レーザ装置の断面図である。図８に示すように、チップの横幅が２００μｍである場合、レーザチップ６０１のチップ中心にリッジ６０５が配置されている。すなわち、リッジ６０５からレーザチップ６０１のエッジまでの距離Ｘは１００μｍである。レーザチップ６０１の上面におけるリッジ６０５の両側には、電流を狭窄するための電流ブロック層６０２が形成されており、さらに電流ブロック層６０２上にｐ型電極６０３が形成されている。一方、レーザチップ６０１の下面にはｎ型電極６０４が形成されている。また、電流供給のためのワイヤ６０６がｐ型電極６０３に接続されている。ワイヤ６０６は、電流供給通路となるリッジ６０５にボンディングによるダメージを与えないようにリッジ６０５を避けて配置することができる。
【０００７】
ところで、図８に示すチップの横幅を小さくした場合、例えば、チップの横幅が１５０μｍである場合を考えると、リッジはＸ＝７５μｍの位置に配置される。ここで、ワイヤの直径を５０±５μｍ、レーザチップを作製する際のマスク合わせ精度等の素子作製プロセスバラツキを±５μｍ、チップ分割する際のへき開位置ズレ等の加工バラツキを±１０μｍ、ワイヤボンディングの位置精度を±１０μｍとすると、ワイヤの配置されるべき位置に±３０μｍの許容度（マージン）を確保する必要がある。従って、ワイヤの配置領域についてはチップ毎に５０±３０μｍのバラツキを考慮する必要があるので、Ｘ＝７５μｍである場合には、ワイヤボンディングによってリッジがダメージを受ける危険性がある。リッジがダメージを受けると、発光効率の低下に起因して歩留まりが低下したり、長期信頼性を保証できなくなる等の問題が発生する。
【０００８】
従って、チップ面積低減を行う際には、十分なワイヤボンディング位置許容度を確保するために、リッジをチップの中心からずらして、リッジの左右いずれか少なくとも一方の領域にワイヤボンディングのための十分に広い領域を確保できる構造が必要となってくる。すなわち、リッジの左右それぞれの領域幅が異なる非対称な構造が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２９４８７号
【特許文献２】特開２００７−３１１６８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、リッジの左右それぞれの領域幅が異なる非対称な構造を用いた場合には、以下のような問題が発生する。
【００１１】
ＧａＮ系半導体レーザにおいては、クラッド層の材料としてＡｌＧａＮ、基板の材料としてＧａＮを用いることが一般的である。ＡｌＧａＮとＧａＮとの間の格子定数差は、例えばＡｌＧａＮがＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ｎである場合には０．２４％程度と大きいため、活性層やリッジ等の半導体内部にかかる応力も大きなものとなる。応力が発生すると、半導体の結晶構造が歪んで屈折率が変化してしまう。
【００１２】
図９（ａ）は、リッジの左右それぞれの領域幅が異なる非対称構造を模式的に示す断面図であり、図９（ｂ）は、リッジ近傍にかかる応力の分布及びリッジ近傍の屈折率分布をリッジ近傍の拡大断面図と共に示す図である。
【００１３】
まず、図９（ｂ）に示す応力分布を見ると、リッジ中心に対して左側で応力変化が大きくなっている一方、リッジ中心に対して右側で小さくなっており、応力の左右非対称性が発生していることがわかる。これは、図９（ａ）に示すように、リッジの位置がチップの中心位置から左側にずれていることに起因している。すなわち、リッジの右側はチップ中心に近く、前述の格子定数差に起因する応力は小さくなるが、リッジの左側はチップ中心から遠いために、前述の格子定数差に起因する応力の影響が大きくなる。このリッジの左右の領域での応力変化は、リッジの左右の領域での屈折率分布にも影響を与える。具体的には、リッジの左側においては右側に比べて屈折率変化が大きくなり、リッジの左右で非対称な屈折率分布が生じてしまい、この屈折率変化の影響のために、導波路を伝播する光の分布形状も変形してしまう。
【００１４】
このような現象が発生すると、個々の素子によって応力変化の大きさにバラツキがあるため、量産時において安定した光分布が得られなくなる。これにより、ファー・フィールド・パターン（ＦＦＰ）の半値全幅にバラツキが生じたり、ＦＦＰの形状が双峰性になるなどの問題が生じる結果、所望の単峰性のＦＦＰ形状を実現できない。また、リッジの左右で屈折率が異なるため、ＦＦＰにおける最も光強度の大きな方向が、端面法線方向からずれるという光軸ずれが発生する。光軸ずれは光ピックアップデバイスにおいて光の取り込み効率の低下を引き起こし、光の取り込み効率の低下は、レーザにとって光出力や発熱量の増大につながるため、信頼性を長期間に亘って保証することができなくなる。
【００１５】
さらに、リッジの左右の領域での屈折率分布の非対称に起因して、光分布もリッジの左右で非対称になる。この結果、活性層の動作キャリア濃度分布もリッジの左右で非対称になり、電流に対する光出力の非線形性（キンク）レベルの低下やバラツキが生じて歩留まり低下の要因となる。
【００１６】
以上のような問題を回避するために、特許文献２には、リッジの左右の領域に溝を形成することが開示されている。
【００１７】
しかしながら、特許文献２に開示された構造においては、半導体層にリッジが形成されているものの、そのリッジの両側方において、リッジと同等以上の高さを持つ半導体層が存在していない。言い換えると、特許文献２に開示されたチップの最上面はリッジの頂部である。このような場合においてレーザチップをサブマウントに実装しようとすると、チップを所望の位置に搬送するためのコレットとリッジとが直接接触してしまうため、レーザチップの実装時にリッジが損傷する可能性があり、信頼性を長期間に亘って保証することができなくなる。
【００１８】
さらに、特許文献２に開示された構造においては、リッジ近傍にドライエッチング等により溝を形成している。このため、溝近傍の活性層にドライエッチングによるダメージ領域が形成されるなどして、溝近傍領域に格子欠陥が生じやすいので、格子欠陥を介してリーク電流を発生し、信頼性が低下する可能性がある。
【００１９】
前記に鑑み、本発明は、チップ面積の低減に起因する特性劣化及び信頼性低下を防止できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザ装置は、基板と、前記基板上に形成された第１導電型層と、前記第１導電型層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成され且つ光導波路方向に沿って延びるリッジを有する第２導電型層と、前記第２導電型層上における前記リッジの側方に形成された電流ブロック層とを備え、前記リッジは、前記光導波路方向に対して垂直な方向において前記基板を、第１の幅を持つ第１の領域と、前記第１の幅よりも大きい第２の幅を持つ第２の領域とに区画するように配置されており、前記第２導電型層は、前記リッジの側方に前記リッジの高さと同等以上の高さを持つ衝撃緩和部をさらに有し、前記第２の領域には、前記衝撃緩和部の上面から少なくとも前記活性層を貫通して前記第１導電型層まで達する溝が前記光導波路方向に沿って形成されている。ここで、前記第１の幅とは、前記第１の領域のチップ端からリッジ中心位置までの距離であり、前記第２の幅とは、前記第２の領域のチップ端からリッジ中心位置までの距離である。
【００２１】
本発明に係る半導体レーザ装置によると、光導波路方向に対して垂直な方向、つまりチップ幅方向においてリッジが左右非対称に配置されていても、大きい幅を持つ第２の領域（リッジ中心位置とチップ端との間の間隔が大きい方の領域）に少なくとも第１導電型層まで達する溝が形成されているため、リッジにかかる応力の分布を左右対称にすることが可能となる。従って、安定した光分布を実現することができるので、個々のレーザ装置に対して、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれ等を抑制することができると共に高いキンクレベルを確保することができる。
【００２２】
また、本発明に係る半導体レーザ装置によると、リッジの側方にリッジの高さと同等以上の高さを持つ衝撃緩和部を設けているため、チップ実装の際の実装ダメージの低減を図ることが可能である。
【００２３】
さらに、本発明に係る半導体レーザ装置によると、リッジと溝との間隔を大きくすることにより、ドライエッチングによるダメージ領域を介したリーク電流の発生を防止できるので、無効電流の発生を抑制することができる。
【００２４】
従って、本発明に係る半導体レーザ装置によると、前述の構造によって、安定した特性を有し且つ高出力動作時においても長期間に亘って信頼性を保持できる半導体レーザ装置を実現することができる。
【００２５】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記基板はＧａＮから構成されており、前記第１導電型層及び前記第２導電型層はＡｌＧａＮから構成されていてもよい。このようにすると、ＡｌＧａＮとＧａＮとの間の格子定数差が大きいため、活性層やリッジ等の半導体内部にかかる応力が大きくなるので、前述の本発明の効果が顕著に発揮される。
【００２６】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記溝は前記第１導電型層を貫通していてもよい。このようにすると、例えばＡｌＧａＮとＧａＮとの間の格子定数差に起因して活性層やリッジ等の半導体内部にかかる応力を十分に低減できるので、屈折率分布の対称性を改善することができる。
【００２７】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記リッジから前記溝までの距離は前記第１の幅と実質的に同じであってもよい。このようにすると、リッジ近傍にかかる応力の分布をより一層左右対称にすることが可能となるため、屈折率分布も左右対称になるので、光分布が安定する。従って、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれ等を抑制できると共に、高いキンクレベルも確保できる。
【００２８】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記溝は前記光導波路方向に沿って光出射端面から後端面に向かって形成されていてもよい。このようにすると、次のような効果が得られる。すなわち、半導体レーザ装置においては、光出射端面に反射率の低いコート膜を被覆し、光出射端面の反対側の端面（後端面）に反射率の高いコート膜を被覆することによって、チップ内部で生成した光を効率よくチップ外部に取り出す構造となっている。この場合、後端面から光出射端面に向かって光強度が徐々に大きくなっており、光出射端面側における光分布がレーザ特性に大きく寄与することになる。従って、少なくとも光出射端面から共振器中央部までの間に溝が形成されていれば、共振器長方向（つまり光導波路方向）において光強度分布が大きい領域でリッジの左右の屈折率分布が対称になるので、光分布を安定化させることができる。これにより、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれを抑制できると共に、高いキンクレベルも確保できる。
【００２９】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記溝は前記光導波路方向に沿って前記光出射端面から共振器中央部まで形成されており、前記第２の領域における前記共振器中央部から前記後端面までの間の部分にワイヤが接続されていてもよい。このようにすると、電流を供給するためのワイヤボンディング領域を確実に確保できるので、半導体レーザ装置の実装時にリッジが損傷することを防止できる。
【００３０】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記溝は前記光導波路方向に沿って前記光出射端面から共振器中央部まで形成されており、前記電流ブロック層における前記光出射端面から前記共振器中央部までの間の部分は第１の材料から構成されており、前記電流ブロック層における前記共振器中央部から前記後端面までの間の部分は、前記第１の材料と異なる第２の材料から構成されていてもよい。このようにすると、次のような効果が得られる。すなわち、光導波路方向に沿って光出射端面から共振器中央部までには溝が形成されている一方、光導波路方向に沿って共振器中央部から後端面までには溝が形成されていない。このため、共振器全体に亘って電流ブロック層の材料を均一にしてしまうと、共振器の前半部分（光出射端面側）と後半部分（後端面側）との間で、リッジ左右の屈折率変化に差異が生じてしまう。それに対して、共振器の前半部分と後半部分とで電流ブロック層の材料を変えることによって、前述の差異を緩和することができるので、さらに安定した光分布を実現できる。従って、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれ等を抑制できると共に、高いキンクレベルを確保できるので、高い歩留まりを実現できる。
【００３１】
尚、共振器の前半部分と後半部分とで電流ブロック層の材料を変える場合、前記基板は窒化物半導体材料からなり、前記窒化物半導体材料の熱膨張係数をＫ０とし、前記第１の材料の熱膨張係数をＫ１とし、前記第２の材料の熱膨張係数をＫ２とすると、Ｋ１＜Ｋ０＜Ｋ２が成り立っていてもよい。このようにすると、溝が形成されている共振器の前半部分だけではなく、溝が形成されていない共振器の後半部分でも応力を低減することができるので、さらに安定した光分布を実現できる。これにより、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれを抑制できると共に、高いキンクレベルも確保できる。さらには、半導体層内に局所的にかかる応力がなくなり、チップ全体にかかる応力が均等化されるため、高出力動作時においてもさらに長期間に亘って信頼性を確保することができる。
【００３２】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記溝は、光出射端面側のへき開ガイド溝と交差していてもよい。このようにすると、次のような効果が得られる。すなわち、基板材料、例えばＧａＮ結晶は六方晶であり、へき開性に乏しいため、へき開性を向上させるためのへき開ガイド溝を用いてへき開加工歩留まりを向上させている。ここで、衝撃緩和部の上面から少なくとも第１導電型層まで達する溝をへき開ガイド溝と交差させることにより、へき開歩留まりの低下を抑制することが可能となる。この場合、前記溝の深さをＨ１とし、前記へき開ガイド溝の深さをＨ２として、Ｈ１＜Ｈ２が成り立つと、より深い溝であるへき開ガイド溝が優先的にへき開されるようになるため、へき開歩留まりの低下をさらに抑制することが可能となる。
【００３３】
本発明に係る半導体レーザ装置において、前記第１の幅と前記第２の幅との合計幅は１６０μｍ以下であり、前記第１の幅は３０μｍ以上で且つ８０μｍ未満であってもよい。このようにすると、チップの放熱性を悪化させることなく、高温動作時においても優れた特性を発揮することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の半導体レーザ装置によると、チップ面積を低減する際に、チップ最表面である衝撃緩和部から第１導電型層まで達する溝やワイヤを適正な位置に配置したり、電流ブロック層材料を適切に選択することにより、チップ内部の応力分布や屈折率分布をリッジに対して対称にすることができる。これにより、光分布を安定化させて、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸のバラツキ、光軸ずれ等を抑制できると共に高いキンクレベルも確保できるので、優れた半導体レーザ装置を提供することができる。また、衝撃緩和部によって、チップ実装の際の実装ダメージの低減を図ることが可能となるので、信頼性低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構造及び上面構造をそれぞれ示す図であり、図１（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の活性層の詳細な断面構造を示す図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置のＦＦＰ半値全幅、ＦＦＰ形状、水平光軸分布、電流−光出力特性をそれぞれ示す図であり、図２（ｅ）〜（ｈ）は、比較例として本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置で溝を形成しなかった場合のＦＦＰ半値全幅、ＦＦＰ形状、水平光軸分布、電流−光出力特性をそれぞれ示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置においてリッジの中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域の幅を変化させたときの特性温度Ｔｏの変化を示す図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置の断面構造を示す図であり、図４（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置の上面構造を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、比較例として共振器長Ｌに対して溝を後端面からＬ／４の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図であり、図５（ｃ）は、比較例として共振器長Ｌに対して溝を後端面からＬ／２の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図であり、図５（ｅ）は、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置において共振器長Ｌに対して溝を光出射端面からＬ／２の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｆ）は、図５（ｅ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図であり、図５（ｇ）は、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置において共振器長Ｌに対して溝を光出射端面からＬ／４の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｈ）は、図５（ｇ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、比較例としてへき開ガイド溝と溝とが交差していない場合を模式的に示す上面図及びその拡大図であり、図６（ｃ）及び（ｄ）は本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置においてへき開ガイド溝と溝とが交差している場合を模式的に示す上面図及びその拡大図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置の断面構造を示す図であり、図７（ｃ）は本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置の上面構造を示す図である。
【図８】図８は従来例に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【図９】図９（ａ）は、リッジの左右それぞれの領域幅が異なる非対称構造を持つ半導体レーザ装置を模式的に示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す半導体レーザ装置におけるリッジ近傍にかかる応力の分布及びリッジ近傍の屈折率分布をリッジ近傍の拡大断面図と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１（ａ）及び（ｂ）は第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構造及び上面構造をそれぞれ示している。また、図１（ｃ）は第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の活性層の詳細な断面構造を示している。
【００３８】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置においては、例えばｎ型不純物がドーピングされたｎ型ＧａＮからなる厚さ１００μｍ程度の基板１０１上に、ｎ型バッファ層１１１、ｎ型クラッド層１０２、ｎ型光ガイド層１０３、活性層１０４、ｐ型中間層１０５、ｐ型キャップ層１０６、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８がこの順に形成されている。
【００３９】
ｎ型バッファ層１１１は、例えば厚さが２．０μｍ程度のＧａＮ層からなり、ｎ型不純物として濃度が５×１０17ｃｍ-3程度のシリコン（Ｓｉ）を含んでいる。
【００４０】
ｎ型クラッド層１０２は、例えば厚さが２．５μｍ程度のＡｌＧａＮ層からなり、ｎ型不純物として濃度が５×１０17ｃｍ-3程度のシリコン（Ｓｉ）を含んでいる。
【００４１】
ｎ型光ガイド層１０３は、例えば厚さが２００ｎｍ程度のＧａＮ層からなり、ｎ型不純物として濃度が１×１０17ｃｍ-3程度のシリコン（Ｓｉ）を含んでいる。
【００４２】
活性層１０４は、例えば図１（ｃ）に示すように、ウェル層１０４１ｗ、バリア層１０４２ｂ、ウェル層１０４３ｗ、バリア層１０４４ｂ及びウェル層１０４５ｗがこの順に形成された多重量子井戸構造を有している。ここで、各ウェル層１０４１ｗ、１０４３ｗ、１０４５ｗは例えば厚さ５ｎｍ程度のＩｎＧａＮ層からなり、各バリア層１０４２ｂ、１０４４ｂは例えば厚さ１０ｎｍ程度のＩｎＧａＮ層からなる。
【００４３】
ｐ型中間層１０５は、例えば厚さが１００ｎｍ程度のＩｎＧａＮ層からなり、不純物として濃度が１×１０17ｃｍ-3程度のマグネシウム（Ｍｇ）を含んでいる。
【００４４】
ｐ型キャップ層１０６及びｐ型クラッド層１０７はそれぞれ、例えば厚さが１０ｎｍ程度及び５００ｎｍ程度のＡｌＧａＮ層からなり、共にｐ型不純物として濃度が１×１０19ｃｍ-3程度のマグネシウム（Ｍｇ）を含んでいる。ここで、ｐ型キャップ層１０６は活性層１０４に電子を効率よく閉じ込める機能を果たす。
【００４５】
ｐ型コンタクト層１０８は、例えば厚さが５０ｎｍ程度のＧａＮ層からなり、ｐ型不純物として濃度が１×１０20ｃｍ-3程度のマグネシウム（Ｍｇ）を含んでいる。
【００４６】
尚、本実施形態において、半導体積層体を構成する各層１０２〜１０８は、半導体レーザ装置としての機能を果たすように構成されていれば、前述のような構成に限られないことは言うまでもない。
【００４７】
また、本実施形態において、前述の半導体積層体は、チップの長さ（共振器長）が８００μｍ、チップの横幅が１６０μｍとなるように形成されている。
【００４８】
また、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８の一部には幅１．５μｍ程度のリッジ１１２が共振器長方向（光導波路方向）に沿って延びるように形成されている。また、リッジ１１２の両側方にはそれぞれ、凹部を挟んでｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８がそのまま残存する領域が存在している。この領域は、チップをステム等に実装する際に衝撃緩和部として働く。これにより、実装によるチップへのダメージが緩和され、長期間に亘って高い信頼性を確保することができる。尚、本実施形態では、リッジ１１２の高さと衝撃緩和部の高さとは実質的に同じであるが、衝撃緩和部の方がリッジ１１２よりも高くても、前述の効果を達成することができる。
【００４９】
また、リッジ１１２の中心は、チップ横幅の中心（両チップ端から８０μｍの位置）ではなく、チップ左端から４０μｍの位置に配置されており（リッジ１１２の中心からチップ右端までは１２０μｍ）、リッジ１１２の左右それぞれの領域の幅は非対称になっている。
【００５０】
さらに、リッジ１１２からチップ右端に向かって離れたところに、ｐ型コンタクト層１０８の上面から基板１０１の内部にまで達する溝１１３が、共振器長方向に沿って光出射端面から後端面まで連続的に形成されている。この溝１１３は、基板１０１を構成するＧａＮと、ｎ型クラッド層１０２、ｐ型キャップ層１０６及びｐ型クラッド層１０７を構成するＡｌＧａＮとの間の格子定数差に起因して発生する半導体積層体内の応力を緩和する役割を果たす。この溝１１３により、半導体積層体内の屈折率変化を抑制できる結果、光分布が安定化するので、ＦＦＰの半値全幅や形状、光軸ずれ、キンクレベルのバラツキ等を抑制することができる。
【００５１】
尚、言うまでもなく、基板１０１上に基板１０１と同一の組成からなるｎ型バッファ層１１１が形成されている場合には、溝１１３はｎ型バッファ層１１１を貫通する必要はない。また、溝１１３はバッファ層１１１を貫通して基板１０１の内部にまで達していることが好ましいが、溝１１３が少なくとも活性層１０４を貫通していれば光分布を安定化させる効果が得られる。その理由は次の通りである。すなわち、ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０８やｎ型光ガイド層１０３と、リッジ１１２が形成されており且つＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１０７やｐ型キャップ層１０６との間の格子定数の不整合に起因して発生する応力を、少なくとも活性層１０４を貫通する溝１１３によって緩和できるので、チップ全体としての応力の大部分を低減することが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態においては、リッジ１１２と基板１０１まで達する溝１１３とが離れているので、溝１１３を形成するためのドライエッチングにより生じるダメージ領域を介したリーク電流の発生を防止し、それにより、無効電流の発生を抑制することができる。具体的には、リッジ１１２と基板１０１まで達する溝１１３との距離を３０μｍ以上で且つ８０μｍ未満としてもよい。当該距離を３０μｍ以上とすることによって、リーク電流の発生を防止できると共に温度特性（特性温度Ｔｏ）を安定させることができる。また、当該距離を８０μｍ未満とすることによって、ＦＦＰやキンクレベル等の諸特性を安定化させることができる。
【００５３】
また、本実施形態の半導体レーザ装置においては、共振器長方向に沿ったチップ端には、ｐ型コンタクト層１０８から基板１０１まで達するへき開ガイド溝１１６が形成されている。ここで、基板１０１を構成するＧａＮ結晶は六方晶であり、へき開性に乏しいため、本実施形態では、へき開性を向上させるためにへき開ガイド溝１１６を設けている。これにより、所望のチップ形状に加工できると共に加工不良も低減できるので、歩留まりの安定化を図ることができる。
【００５４】
また、本実施形態の半導体積層体上におけるリッジ１１２の側方には電流ブロック層１０９が形成されている。すなわち、リッジ１１２の上面を除いて、溝１１３の内部を含む半導体積層体の最上面には電流ブロック層１０９が形成されている。電流ブロック層１０９は、例えば厚さ３００ｎｍ程度のＳｉＯ2 膜からなる。
【００５５】
さらに、電流ブロック層１０９の上にはｐ側電極１１０が形成されている。ｐ型電極１１０はｐ型コンタクト層１０８と電気的に接続されており、例えばパラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）等が積層されることにより形成されている。
【００５６】
一方、基板１０１の裏面にはｎ側電極１１４が形成されている。ｎ側電極１１４は、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等が積層されることにより形成されている。
【００５７】
本実施形態の半導体積層体上におけるｐ側電極１１０の形成領域には、電流供給のために例えばＡｕなどからなるワイヤ１１５が接続されている。ここで、ワイヤ１１５の直径は例えば５０±５μｍ程度であるが、レーザチップを作製する際のマスク合わせ精度を含めたプロセス起因のバラツキを±５μｍ程度、チップを分割する際のへき開位置ズレ等の加工バラツキを±１０μｍ程度、ワイヤボンディングの実装精度を±１０μｍ程度考慮すると、ワイヤ１１５を安定的に配置するための領域の寸法を５０±３０μｍ程度確保する必要がある。言い換えると、ワイヤ１１５の位置は所望の位置に対して最悪±３０μｍ程度ずれる可能性があるため、ワイヤボンディング領域として、ワイヤ径５０μｍを含めて少なくとも８０μｍ程度確保する必要がある。この大きさの領域を確保しなければ、ワイヤボンディングによってダメージを受けたリッジ１１２を持つチップが形成される可能性が生じるので、発光効率が低下したり、長期信頼性を保証できなくなるといった支障が発生する。
【００５８】
尚、以上の説明では、ワイヤ１１５を安定的に配置するための領域の寸法を５０±３０μｍ程度としたが、ワイヤ１１５の直径を縮小したり、プロセスや実装などのバラツキを小さくできれば、この領域をさらに縮小できるので、さらなるチップ面積低減が可能となる。
【００５９】
図２（ａ）〜（ｄ）は本実施形態の半導体レーザ装置のＦＦＰ半値全幅、ＦＦＰ形状、水平光軸分布、電流−光出力特性を示しており、図２（ｅ）〜（ｈ）は、比較例として本実施形態の半導体レーザ装置構造で溝１１３を形成しなかった場合のＦＦＰ半値全幅、ＦＦＰ形状、水平光軸分布、電流−光出力特性を示している。
【００６０】
まず、図２（ａ）及び（ｅ）に示すように、本実施形態（溝１１３が形成されている場合）では、比較例（溝１１３が形成されていない場合）と比較して、ＦＦＰ半値全幅のバラツキが小さい。これは、基板１０１を構成するＧａＮとｎ型クラッド層１０２等を構成するＡｌＧａＮとの間の格子定数差に起因した半導体積層体内の応力が溝１１３によって緩和されて屈折率が均一になった結果、光分布が安定したためであると考えられる。
【００６１】
次に、図２（ｂ）に示すように、本実施形態（溝１１３が形成されている場合）のＦＦＰ形状は単峰性である。一方、比較例（溝１１３が形成されていない場合）においては、図２（ｆ）に示すように、左側に小さいサブピークが現れてＦＦＰ形状が乱れている素子が多数確認された。これは、溝１１３が形成されていない場合、半導体積層体内の応力がリッジ１１２の左右で非対称になることに起因している。すなわち、溝１１３が形成されていない場合、リッジ１１２の中心位置に対して左側の領域では応力変化が大きくなり、リッジ１１２の中心位置に対して右側の領域では応力変化が小さくなるため、リッジ１１２の左側の領域のｐ型クラッド層１０７の屈折率変化が、リッジ１１２の右側の領域のｐ型クラッド層１０７の屈折率変化よりも大きくなる。この結果、光分布においてはリッジ１１２の左側の領域で屈折率変化の影響がより大きくなるので、ＦＦＰ形状において左側にサブピークが現れるチップが多数形成されたものと考えられる。
【００６２】
次に、図２（ｃ）及び（ｇ）に示すように、水平光軸分布については、本実施形態（溝１１３が形成されている場合）では水平光軸の分布中心が０°付近にあり、比較例（溝１１３が形成されていない場合）と比較して、光軸ずれの大きさのバラツキが小さくなっており、良好な結果が得られている。これは、溝１１３によって、リッジ１１２の左右それぞれの領域における導波路の屈折率変化の非対称性が緩和された結果、水平光軸も０°付近になり且つ光軸ずれの大きさのバラツキも抑制されたものと考えられる。一方、溝１１３が形成されていない場合、リッジ１１２の左側の領域で光分布の変化が大きくなり且つリッジ１１２の左側の領域の直下に位置するｐ型クラッド層１０７の屈折率も大きくなることから、水平光軸の平均値は０°よりも若干マイナス側（左側）になったと考えられる。また、溝１１３が形成されていない場合、リッジ１１２の左右それぞれの領域の屈折率分布に非対称性が存在するため、光軸ずれの大きさのバラツキが大きくなったものと考えられる。
【００６３】
最後に、図２（ｅ）及び（ｈ）に示すように、電流−光出力特性については、本実施形態（溝１１３が形成されている場合）では３５０ｍＷを超える光出力が得られている一方、比較例（溝１１３が形成されていない場合）では、光出力３２０ｍＷまでにキンクが発生する素子が多く確認された。この理由は次のように考えられる。すなわち、溝１１３が形成されていない場合、半導体積層体内の応力分布はリッジ１１２に対して左右非対称になるため、屈折率分布もリッジ１１２に対して左右非対称となる。これにより、光分布もリッジ１１２に対して左右非対称になることから、活性層１０４内の動作キャリア濃度分布もリッジ１１２に対して左右非対称になる。さらに、導波路の屈折率及び利得のそれぞれの分布もリッジ１１２に対して左右非対称になる結果、水平高次横モードが発振しやすくなり、キンクレベルが低下する。
【００６４】
以上の図２（ａ）〜（ｈ）に示す結果から、リッジ１１２の左右それぞれの領域に生じる応力の非対称性が原因となって、各種特性差が発生することが確認された。また、溝１１３により、ＦＦＰ特性やキンクレベルなどの諸特性が改善されることが判明した。
【００６５】
また、溝１１３が形成されている本実施形態の半導体レーザ装置を温度８０℃、パルス光出力３２０ｍＷの高温、高出力条件下で動作させたところ、１０００時間以上の安定動作が確認された。このような長期安定動作が可能となった理由は次のように考えられる。まず、本実施形態においては、リッジ１１２の両側方に、ｐ型クラッド層１０７及びｐ型コンタクト層１０８がそのまま残存する領域を衝撃緩和部として確保している結果、実装する際のワイヤボンディングに起因するダメージを防止することができる。次に、本実施形態においては、リッジ１１２と基板１０１まで達する溝１１３とを離隔させているので、溝１１３を形成するためのドライエッチングにより生じるダメージ領域の格子欠陥を介したリーク電流の発生を防止でき、その結果、高い信頼性を確保することができる。
【００６６】
以下、本実施形態の構造によってチップ面積をどこまで低減できるか検討した結果について説明する。前述のように、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が大きい方の領域（本実施形態ではリッジ１１２の左側の領域）にワイヤ１１５を配置するためには、プロセスバラツキや実装バラツキ等も含めて５０±３０μｍ程度の大きさのワイヤ配置領域が必要である。このワイヤ配置領域を確保するためには、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が大きい方の領域は少なくとも８０μｍの幅を有している必要がある。言い換えると、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が大きい方の領域の幅を８０μｍよりも小さくすることはできない。従って、チップ面積の低減を行う際には、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域（本実施形態ではリッジ１１２の右側の領域）の幅をどれだけ狭めることができるかが重要となる。
【００６７】
ところで、チップ面積の低減において特に注意しなければならないパラメータとして放熱性が挙げられる。放熱性が悪いと、温度特性の悪化により高温高出力時に所望の特性が得られず、さらに、動作電流・動作電圧の増大から信頼性の低下にもつながる。
【００６８】
また、半導体レーザの動作時においてはリッジ直下の活性層が発熱する。チップサイズが大きい場合には、チップの持つ熱容量が大きいため、チップ内部に発生した熱を基板から効率よく放熱することが可能となるが、チップサイズが小さくなった場合、チップの持つ熱容量も小さくなるため、温度特性の劣化が進む。
【００６９】
図３は、本実施形態の半導体レーザ装置においてリッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が大きい方の領域（リッジ１１２の右側の領域）の幅を８０μｍ、リッジ１１２の中心位置と溝１１３との間の間隔を４０μｍと固定して、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域（リッジ１１２の左側の領域）の幅を変化させたときの特性温度Ｔｏの変化を示している。ここで、特性温度Ｔｏは温度特性の良否を示すパラメータであり、例えばチップ幅が小さくなると、放熱性が悪化して特性温度Ｔｏは小さくなる傾向がある。
【００７０】
図３に示すように、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域の幅が３０μｍから８０μｍまでは特性温度Ｔｏはほぼ一定であるが、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域の幅が３０μｍよりも小さくなると、特性温度Ｔｏは急激に低くなる。
【００７１】
この結果から、放熱性の観点からは、チップ幅（全幅）は１６０μｍ以下であり、リッジ１１２の中心位置とチップ端との間の間隔が小さい方の領域の幅は少なくとも３０μｍ以上であり且つ８０μｍ未満であることが好ましいという知見が得られた。
【００７２】
尚、第１の実施形態では、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域をリッジ１１２の左側の領域とし、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域をリッジ１１２の右側の領域としたが、各領域の位置関係を本実施形態の逆に設定しても、本実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７３】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００７４】
図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置の断面構造を示しており、図４（ｃ）は第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置の上面構造を示している。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図４（ｃ）におけるＸ−Ｘ’線及びＹ−Ｙ’線の断面図である。尚、図４（ａ）〜（ｃ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００７５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本変形例の半導体レーザ装置においては、ｐ型コンタクト層１０８の上面から基板１０１の内部まで達する溝１１３が共振器長方向（光導波路方向）に沿って光出射端面から共振器中央部までの間に形成されており、共振器中央部から後端面までの間の領域にワイヤ１１５が接続されている。また、溝１１３は、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域に配置されており、当該領域おけるリッジ１１２の中心位置から溝１１３までの距離は、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域の幅と実質的に同じである。さらに、光出射端面及び後端面のそれぞれにへき開ガイド溝２０１が設けられている。
【００７６】
第１の実施形態の場合、ｐ型コンタクト層１０８（つまりリッジ１１２の高さと同等の高さを有する衝撃緩和部）の上面から基板１０１の内部にまで達する溝１１３が共振器長方向に沿って光出射端面から後端面まで連続して形成されていた。この場合、深い溝１１３の壁面を被覆するように電流ブロック層１０９やｐ側電極１１０を形成する必要があった。しかしながら、電流ブロック層１０９が溝１１３の側壁面で不連続に形成された場合（段切れが生じた場合）、当該不連続となった箇所をｐ側電極１１０が被覆したとすると、リーク電流が増加してショート不良が引き起こされる危険性がある。また、電流ブロック層１０９が溝１１３の側壁面を段切れ無く被覆していたとしても、ｐ側電極１１０が段切れを生じていたとすると、電流が流れないオープン不良が発生する危険性もある。
【００７７】
本変形例は前述のような危険性を回避しつつ、第１の実施形態と同様の効果が得られるように改良を行ったものである。
【００７８】
具体的には、本変形例が第１の実施形態と異なっている第１の点は、ｐ型コンタクト層１０８の上面から基板１０１の内部にまで達する溝１１３が光出射端面から共振器中央部まで形成されており、共振器中央部から後端面までの間の領域にワイヤ１１５の接続領域が確保されていることである。また、本変形例が第１の実施形態と異なっている第２の点は、溝１１３が、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域に配置されており、当該領域おけるリッジ１１２の中心位置から溝１１３までの距離が、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域の幅と実質的に同じであることである。
【００７９】
図５（ａ）は、共振器長Ｌ（＝６００μｍ）に対して溝１１３を後端面からＬ／４の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図である。また、図５（ｃ）は、共振器長Ｌ（＝６００μｍ）に対して溝１１３を後端面からＬ／２の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図である。また、図５（ｅ）は、共振器長Ｌ（＝６００μｍ）に対して溝１１３を光出射端面からＬ／２の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｆ）は、図５（ｅ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図である。また、図５（ｇ）は、共振器長Ｌ（＝６００μｍ）に対して溝１１３を光出射端面からＬ／４の位置まで配置した様子を模式的に示す上面図であり、図５（ｈ）は、図５（ｇ）に示す構成における水平光軸分布結果を示す図である。尚、図５（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）において、図４（ａ）〜（ｃ）に示す構造と同一の構成要素には同一の符号を付す。また、図５（ａ）〜（ｇ）に示す実験結果は、チップの横幅（全幅）を１４０μｍ、リッジ１１２の中心位置からリッジ１１２の左側のチップ端（具体的にはへき開ガイド溝１１６の形成箇所）までの間隔を３５μｍ、リッジ１１２の中心位置からリッジ１１２の右側に位置する溝１１３までの間隔を３５μｍとして得られたものである（図４（ｃ）参照）。
【００８０】
図５（ｅ）〜（ｈ）に示すように、溝１１３が光出射端面側に形成されている場合、水平光軸の分布中心は０°付近にあり、溝１１３が後端面側に形成されている場合（図５（ａ）〜（ｄ）参照）と比較して、バラツキが小さい良好な結果が得られている。
【００８１】
この結果は、チップ内部における共振器長方向の光強度分布に関係している。すなわち、半導体レーザ装置においては、光出射端面に反射率の低いコート膜を被覆し、後端面に反射率の高いコート膜を被覆する。この場合、後端面から光出射端面に向かって光強度が徐々に大きくなっており、光出射端面側における光分布がレーザ特性に大きく寄与することになる。従って、光出射端面から後端面に向かって（つまり共振器中央部まで）溝１１３が形成されていれば、共振器長方向における光強度が大きい部分において、リッジ１１２の左右それぞれの領域の屈折率分布が対称化し、光分布を安定化させることが可能になると考えられる。この結果、水平光軸の分布中心が０°付近になり、バラツキも抑制できたものと考えられる。
【００８２】
さらに、本変形例においては、溝１１３が、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域に配置されており、当該領域おけるリッジ１１２の中心位置から溝１１３までの距離が、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域の幅と「実質的に同じ」であることも、前述の良好な結果が得られた要因の１つとなっている。すなわち、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域におけるリッジ１１２の中心位置から溝１１３までの距離と、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域の幅とが「実質的に同じ」に設定されているため、リッジ１１２の左右それぞれの半導体積層体内の応力分布が対称になると共に各分布における応力の変化量も低減する。その結果、屈折率変化が抑制されるので、光分布が安定化し、良好な結果が得られたものと考えられる。
【００８３】
尚、図５（ｅ）〜（ｈ）に示す実験結果においては、共振器長Ｌに対して溝１１３を光出射端面からＬ／２の位置までに形成したが、後端面側にワイヤ１１５を配置するための領域さえ確保できれば、溝１１３の形成範囲は特に限定されるものではない。例えば、共振器長Ｌに対して溝１１３を光出射端面から３Ｌ／４の位置までに形成したりすることによって、共振器長方向に沿ってさらに長い溝１１３を形成してもよい。
【００８４】
また、本変形例においては、光出射端面から共振器中央部までの間に形成されており且つｐ型コンタクト層１０８の上面から基板１０１の内部にまで達する溝１１３の壁面には、電流ブロック層１０９やｐ側電極１１０を被覆しない。これにより、前述のようなショート不良やオープン不良等の歩留まり低下要因を排除できる。一方、共振器中央部から後端面までの間には溝１１３が形成されておらず平坦性が確保されているので、電流ブロック層１０９やｐ側電極１１０が不連続に形成されることはない。従って、ショート不良やオープン不良等に起因して発光しないチップが製造されることはないため、高い歩留まりを実現できる。
【００８５】
また、共振器中央部から後端面までの間に溝１１３が形成されていないことにより、ワイヤ１１５の接続領域を大きく確保することができるため、ワイヤボンディングに起因するダメージを受けたリッジ１１２を持つチップが製造されることはないので、歩留まりの低下を防止することができると共に長期間に亘って信頼性を確保することができる。
【００８６】
さらに、ｐ型コンタクト層１０８から基板１０１の内部にまで達する溝１１３は、光出射端面のへき開ガイド溝２０１と交差している。ここで、基板１０１を構成するＧａＮ結晶は六方晶であり、へき開性に乏しいため、へき開ガイド溝２０１を設けることにより、へき開加工歩留まりを向上させている。また、ｐ型コンタクト層１０８から基板１０１の内部にまで達する溝１１３とへき開ガイド溝２０１とは交差していることが好ましい。その理由は以下の通りである。
【００８７】
図６（ａ）及び（ｂ）は、比較例としてへき開ガイド溝２０１と溝１１３とが交差していない場合を模式的に示す上面図及びその拡大図であり、図６（ｃ）及び（ｄ）は、へき開ガイド溝２０１と溝１１３とが交差している場合（本変形例）を模式的に示す上面図及びその拡大図である。尚、図６（ａ）〜（ｄ）において、図４（ａ）〜（ｃ）に示す構造と同一の構成要素には同一の符号を付す。
【００８８】
図６（ａ）及び（ｂ）に示す比較例においては、へき開ガイド溝２０１ｂとへき開ガイド溝２０１ｃとの間に溝１１３が位置している。この比較例について検討を行ったところ、へき開ガイド溝２０１ｂとへき開ガイド溝２０１ｃとの間の溝１１３付近でへき開方向が変化してしまうチップが多数発生し、加工歩留まりが低下することがわかった。一方、図６（ｃ）及び（ｄ）に示す本変形例のように、へき開ガイド溝２０１（具体的にはへき開ガイド溝２０１ｂ）が溝１１３と交差する場合には、溝１１３付近でへき開方向が変化することはなく、所望のへき開方向にチップを分割することができた。
【００８９】
尚、本変形例において、へき開加工歩留まりをさらに向上させるためには、溝１１３の深さをＨ１とし、へき開ガイド溝２０１の深さをＨ２として、Ｈ１＜Ｈ２が成り立つことが好ましい。このようにすると、より深い溝であるへき開ガイド溝２０１が優先的にへき開されるようになるため、へき開方向が溝１１３の形成方向にそれてしまう不良をより一層抑制することができるので、へき開加工歩留まりをさらに向上させることができる。
【００９０】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下、本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置について、図面を参照しながら説明する。
【００９１】
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置の断面構造を示しており、図７（ｃ）は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置の上面構造を示している。ここで、図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図７（ｃ）におけるＸ−Ｘ’線及びＹ−Ｙ’線の断面図である。尚、図７（ａ）〜（ｃ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００９２】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、本変形例の半導体レーザ装置においては、第１の実施形態の第１変形例と同様に、ｐ型コンタクト層１０８の上面から基板１０１の内部まで達する溝１１３が共振器長方向（光導波路方向）に沿って光出射端面から共振器中央部までの間に形成されており、共振器中央部から後端面までの間の領域にワイヤ１１５が接続されている。また、溝１１３は、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が大きい方の領域に配置されており、当該領域おけるリッジ１１２の中心位置から溝１１３までの距離は、リッジ１１２の中心位置からチップ端までの間隔が小さい方の領域の幅と実質的に同じである。さらに、光出射端面及び後端面のそれぞれにへき開ガイド溝２０１が設けられている。
【００９３】
第１の実施形態の第１変形例と異なる本変形例の特徴は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、光出射端面から共振器中央部までの間に形成された電流ブロック層４０９Ａの材料と、共振器中央部から後端面までの間に形成された電流ブロック層４０９Ｂの材料とが互いに異なっていることである。
【００９４】
本変形例において、共振器長方向について見ると、溝１１３が形成されている領域（前半部分）と溝１１３が形成されていない領域（後半部分）とでは、リッジ１１２に対するＡｌＧａＮからなるクラッド層１０２及び１０７（ＡｌＧａＮクラッド層）の幅（実質的にクラッド層として機能する部分の幅）が異なるため、前半部分と後半部分とではリッジ１１２にかかる応力も異なる。すなわち、前半部分では、溝１１３の存在によってＡｌＧａＮクラッド層の幅が小さくなるため、ＡｌＧａＮクラッド層内の応力が小さくなる。一方、後半部分ではリッジ１１２の位置からチップ中心までの距離が大きいため、ＡｌＧａＮクラッド層内の応力が大きくなる結果、共振器長方向において屈折率分布が異なっている。
【００９５】
また、本変形例では、ＡｌＧａＮクラッド層よりも深く溝１１３を形成しているため、溝１１３が形成されている前半部分では、チップ中心位置は、溝１１３とチップ端（溝１１３から見てリッジ１１２側のチップ端）との間の中心位置と考えることができる。すなわち、溝１１３が形成されている前半部分では、実質的にチップ幅が狭くなり、その結果、クラッド層１０２及び１０７を構成するＡｌＧａＮと基板１０１を構成するＧａＮとの間の格子定数差の違いに起因する応力を小さくすることができる。
【００９６】
具体的には、本変形例において、溝１１３が形成されている共振器長方向の前半部分の電流ブロック層４０９Ａの材料としてはＳｉＯ2 を、溝１１３が形成されていない共振器長方向の後半部分の電流ブロック層４０９Ｂの材料としてはＺｒＯ2 を用いている。尚、図７（ｃ）の上面図において、電流ブロック層４０９Ａ及び４０９Ｂの堆積領域を示すために、電流ブロック層４０９Ａ及び４０９Ｂの上に形成されているｐ側電極１１０については図示を省略している。
【００９７】
ここで、ＧａＮ、ＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 のそれぞれの熱膨張係数は５．６×１０-6、（０．６〜０．９）×１０-6、（８．０〜１１．５）×１０-6である。また、半導体層材料であるＧａＮの熱膨張係数に対してブロック層材料の熱膨張係数が大きければ、半導体層内部には圧縮応力が働き、逆に、ブロック層材料の熱膨張係数が小さければ、半導体層内部に引っ張り応力が働く。
【００９８】
本変形例では、この特性を生かして、半導体層内の応力が小さい前半部分（溝１１３が形成されている共振器長方向の前半部分）の電流ブロック層４０９Ａの材料にＳｉＯ2 を使用し、半導体層内の応力が大きい後半部分（溝１１３が形成されていない共振器長方向の後半部分）の電流ブロック層４０９Ｂの材料にＺｒＯ2 を使用することによって、前述の共振器長方向の前半部分と後半部分とでの応力の変化を抑制していると共に、リッジ１１２の左右それぞれの領域での応力分布の非対称性を向上させている。
【００９９】
これにより、リッジ１１２の左右方向（横方向）だけではなく、共振器長方向についても屈折率変化を低減できるため、導波路損失をさらに低減できると共に光軸ずれの発生をさらに抑制できるので、安定した光分布を実現できるようになった。
【０１００】
尚、本変形例では、共振器長方向の前半部分の電流ブロック層４０９Ａの材料としてＳｉＯ2 を、共振器長方向の後半部分の電流ブロック層４０９Ｂの材料としてＺｒＯ2 を使用しているが、基板１０１や各半導体層を構成する窒化物半導体材料の熱膨張係数をＫ０、電流ブロック層４０９Ａの構成材料の熱膨張係数をＫ１、電流ブロック層４０９Ｂの構成材料の熱膨張係数Ｋ２として、Ｋ１＜Ｋ０＜Ｋ２が成り立てば、本変形例と同様の効果が得られる。
【０１０１】
さらに、本変形例では、「光出射端面から共振器中央部まで」の間に電流ブロック層４０９Ａを形成し、「共振器中央部から後端面まで」の間に電流ブロック層４０９Ｂを形成したが、これに限らず、溝１１３が形成されている領域に電流ブロック層４０９Ａを形成し、溝１１３が形成されていない領域に電流ブロック層材料４０９Ｂを形成すれば、本変形例と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の半導体レーザ装置は、チップ面積の低減によりコスト低減を図ると同時に、光分布を安定化させてＦＦＰやキンク等の諸特性のバラツキを抑制することにより高い歩留まりを実現するものであり、また、高温・高出力動作時においても長期間に亘って信頼性を保持できるものである。従って、本発明の半導体レーザ装置は、光ディスクシステム等の分野におけるレーザ光源等として有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１    基板
１０２    ｎ型クラッド層
１０３    ｎ型光ガイド層
１０４    活性層
１０４１ｗ、１０４３ｗ、１０４５ｗ    ウェル層
１０４２ｂ、１０４４ｂ    バリア層
１０５    ｐ型中間層
１０６    ｐ型キャップ層
１０７    ｐ型クラッド層
１０８    ｐ型コンタクト層
１０９    電流ブロック層
１１０    ｐ側電極
１１１    ｎ型バッファ層
１１２    リッジ
１１３    溝
１１４    ｎ側電極
１１５    ワイヤ
１１６    へき開ガイド溝
２０１、２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ    へき開ガイド溝
４０９Ａ、４０９Ｂ    電流ブロック層
【図１】
2010272569.tif 000003
【図２】
2010272569.tif 000004
【図３】
2010272569.tif 000005
【図４】
2010272569.tif 000006
【図５】
2010272569.tif 000007
【図６】
2010272569.tif 000008
【図７】
2010272569.tif 000009
【図８】
2010272569.tif 000010
【図９】
2010272569.tif 000011