(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子は、基板の同一面側に、少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層され、前記ｐ型コンタクト層及びｎ型コンタクト層に電極が形成されてなり、
前記半導体レーザ素子の共振面全面と、前記ｎ型コンタクト層の電極が形成されてなる面上及び当該面から上方の素子側面とに絶縁膜が形成され、
前記ｎ型コンタクト層又はｎ型クラッド層より下方の絶縁膜を含む外面全面が、金属膜からなる非透過膜によって覆われることにより、前記半導体レーザ素子周囲から放出される自然光の前記検出器への入射が抑制されたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記金属膜として用いる金属がＣｒまたはＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記基板と前記ｎ型コンタクト層との間に、９００℃以下で成長されたバッファ層が形成され、前記ｎ型コンタクト層は、前記バッファ層よりも高温で成長させた単結晶層からなる下層部を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記ｎ型コンタクト層の下層部は、前記ｎ型コンタクト層よりもｎ型不純物濃度が少ない層若しくはｎ型不純物をドープしない層である請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ｎ型コンタクト層の下層部は、０．１μｍ以上２０μｍ以下である請求項３記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザの光出力を安定させることのできる半導体レーザ装置、半導体レーザパッケージおよび半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の半導体レーザ装置として、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を駆動することによって、レーザ光の光出力を安定させる半導体レーザ装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、窒化物半導体であるＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導体からなる高輝度紫色、青色、緑色等の発光ダイオード（ＬＥＤ）が商品化されており、さらにこれらの色の波長域あるいは近紫外域、すなわち近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発光波長５５０ｎｍを有するレーザ装置の開発が望まれている。
【０００４】
たとえば、短波長である近紫外から青色といった波長域のレーザ装置においては、従来の赤色半導体レーザと比較して、光記録装置の記憶密度を大きく高密度化できるという利点を有する。また、銀塩写真の印画紙等にレーザ光を照射する銀塩写真現像技術においては、光の３原色である青色、緑色、赤色の高輝度なレーザ装置が必要とされている。
【０００５】
本願出願人は、すでに、窒化物半導体であるＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する紫色半導体レーザを発表しているが、窒化物半導体であるＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導体レーザ装置は、検出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を駆動しているにもかかわらず、レーザ光の光出力のバラツキが存在した。
【０００６】
こうしたバラツキは、特に光に対して高感度な対象に露光を行う技術に対して問題となる。たとえば、銀塩写真の印画紙等にレーザ光を照射するデジタル銀塩写真現像技術や、高速コピー機あるいはプリンターに用いられる感光ドラムにレーザ光を照射するデジタル電子写真技術においては、その画像が劣化するといった重大な問題となる。これら技術は高画質化の追求によって、単位面積当たりに露光するレーザ光の露光量が細かく多値化されており、レーザ光の光出力のバラツキによる影響が特に大きいからである。
【０００７】
また、書き込み可能な光記録装置等ではレーザ光を熱エネルギーに変換して書き込みの制御を行うことから、レーザ光源を紫外から青色のレーザとした場合、レーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光のエネルギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積当たりの熱エネルギー変化が大きくなる。このことから、光記録装置等に用いる近紫外から青色（発光波長３００ｎｍ〜４６０ｎｍ）のレーザ光源においてもレーザ光の光出力を高精度に安定させることが不可欠である。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のバラツキは半導体レーザ素子のクラッド層から光が漏れ、その光がコンタクト層から自然光として放出されることにより検出器が誤動作することによって生じるものである。活性層で発生した光の一部はクラッド層を通過し、クラッド層と基板との間に積層されている材料、例えば窒化ガリウムＧａＮからなるコンタクト層で導波される。このコンタクト層で導波され、コンタクト層の外面から放出される光は、主に膜厚の大きいｎ型コンタクト層で問題となる。従って、レーザ光の光出力を安定にするためには、ｎ型コンタクト層外面からの不要な光を極力制御する必要がある。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ装置は以下のように構成される。半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子は、基板の同一面側に、少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層され、前記ｐ型コンタクト層及びｎ型コンタクト層に電極が形成されてなり、前記半導体レーザ素子の共振面全面と、前記ｎ型コンタクト層の電極が形成されてなる面上及び当該面から上方の素子側面とに絶縁膜が形成され、前記ｎ型コンタクト層又はｎ型クラッド層より下方の絶縁膜を含む外面全面が、金属膜からなる非透過膜によって覆われることにより、前記半導体レーザ素子周囲から放出される自然光の前記検出器への入射が抑制される。
【００１１】
上記構成によって、半導体レーザ素子周囲からの自然光の放出による検出器の誤動作を防止することにより、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置が得られる。
【００１２】
さらに、前記非透過膜として金属膜を用いるとした場合、ダイボンディングの前処理を不要とすることができる。
【００１３】
さらに、前記金属膜として用いる金属がＣｒまたはＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含むとすることは、ダイボンディングの結着性上好ましい。また、ｎ型コンタクト層は、バッファ層よりも高温で成長させた単結晶層からなる下層部を有することが好ましく、ｎ型コンタクト層よりもｎ型不純物濃度が少ない層若しくはｎ型不純物をドープしない層であることが好ましい。また、ｎ型コンタクト層の下層部は、０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。
【００１４】
また、半導体レーザ素子が、光出力が大きくかつ自然光成分が大きいＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導体レーザ素子である場合は効果が高い。
【００１５】
さらに、本発明は、バラツキにによる単位面積当たりの熱エネルギー変化が大きい紫外から青色のレーザ光を出力する半導体レーザ素子に対しては特に効果が高い。
【００１６】
基板上に、少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層された半導体レーザ素子であって、ｎ型ガイド層より上方の外面の全面が覆われるよう粘着シート又はくぼみを形成した固定台で固定し、非透過膜を成膜する半導体レーザ素子の製造方法によって、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置にを用いることができる半導体レーザ素子を、従来の製造方法を大きく変更することなく提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１に半導体レーザ装置の概念図を示す。半導体レーザ装置は、たとえば、半導体レーザ素子１と検出器の一例であるフォトダイオード２を含むレーザパッケージ１０、駆動回路として機能する出力信号供給部３，バイアス供給部４および光出力検出部５から構成される。ここで、半導体レーザ素子１は、後述するように、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全面が非透過膜１３３によって覆われている。また、ｎ型コンタクト層１０２より下方の外面の全面が非透過膜１３３によって覆われているものであってもよい。
【００１９】
半導体レーザ素子１から出力されたレーザ光の一部はフォトダイオード２によって電流に変換される。光検出部５はフォトダイオード２によって変換された電流からレーザ光の光出力を検出し、検出結果に応じて半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力が安定化するように、供給すべきバイアスに関する信号をバイアス供給部４に出力する。バイアス供給部４は光検出部５から入力された信号に基づいて半導体レーザ素子１にバイアスを印加する。出力信号供給部３は入力信号に応じて、たとえばＯＮ／ＯＦＦによって半導体レーザ素子１の駆動を行う。
【００２０】
上記構成では、バイアス供給部４による半導体レーザ素子１への印加バイアスを制御することによって、半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力を安定化する構成としたが、このレーザ光の光出力の安定化は出力信号供給部３から駆動バイアスを直接半導体レーザ素子１に供給し、制御する構成としても達成できる。また、デジタル銀塩写真現像技術やデジタル電子写真技術等で用いられるレーザ光の光出力の強度を多値化して制御を行うレーザ装置においては、本発明のレーザパッケージ１０はレーザ光の光出力が極めて安定であるため、１階調当たりのレーザ光の光出力の差分内にレーザ光の光出力のバラツキを設定することを可能とし、特に効果的である。また、書き込み可能な光記録装置等に用いるレーザ光源を紫外から青色のレーザとした場合、レーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光のエネルギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積当たりの熱エネルギー変化が大きくなることから、レーザ光の光出力を高精度に安定させることが不可欠である。このため、本発明は紫外から青色のレーザに対して特に効果が高い。
【００２１】
次に、図２に半導体レーザ素子１の共振面と平行な面に対する断面の概略図を一例として示す。半導体レーザ素子１は、基板１０１上に、ｎ型コンタクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、さらにｎ型コンタクト層１０２およびｐ型コンタクト層１０８にはそれぞれ電極が形成されている。そして、ｎ型コンタクト層１０２の電極が形成されている面上から上方の外面の全面に絶縁膜１３１がコートされており、さらにその上からｎ型クラッド層１０３より下方すなわち基板１０１方向の外面全面に非透過膜１３３がコートされている。
【００２２】
レーザ光は、自然発光で生じた光が活性層１０５とガイド層１０４内で反射／往復して増幅され、誘導放出光として共振面から外へ放出される。ここで、光は、増幅し活性層１０５中を導波しているとき、散乱し活性層１０５およびガイド層１０４，１０６以外の層を導波するものがある。このような光の散乱を防止し発光効率を向上させるために、上記の半導体レーザ素子１は、活性層１０５内で発生し誘導された光を閉じ込めるための層、光閉じ込め層（クラッド層）が活性層１０５を挟むようにｎ側とｐ側に設けられている。クラッド層は、その層を構成する物質の光屈折率が活性層１０５物質のそれより小さく設計され、それによって光を閉じ込める作用を示す。
【００２３】
しかしながら、散乱された光の一部はクラッド層を通過し、コンタクト層へと入射する。コンタクト層は比較的屈折率の大きい物質から構成されており、クラッド層またはサファイア基板１０１面で反射され、コンタクト層外面から放出される。そして、コンタクト層で導波され外面から放出される自然光は、半導体レーザ素子１から出射されるレーザ光の単一スポットに対して影響を与える。このコンタクト層からの自然光による影響は、半導体レーザ素子１から出力されたレーザ光の光出力の一部を電流に変換するフォトダイオード２を近傍に配置している半導体レーザパッケージ１０においてより大きい。このコンタクト層外面から放出される自然光のフォトダイオード２への影響を抑制するために、非透過膜１３３がコートされている。この非透過膜１３３は、自然光のフォトダイオード２への影響を最小限に抑えるよう、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全面、つまりｎ型クラッド層１０３より下方の共振面および側面と底面等の半導体レーザ素子１が外部に面している面がコートされている。また、非透過膜１３３をコートする面をｎ型コンタクト層１０２の下方の全面としても同様の機能が達成できる。以上に限らず、非透過膜１３３をコートする面は少なくともｎ型コンタクト層１０２の下方の全面であればよい。
【００２４】
図３は半導体レーザ素子１の側面から見た断面、つまり、共振方向と平行でかつ基板１０１に垂直な面に対する断面の概略図を一例として示す。共振面には反射膜１３２が形成されている。図３には両端の共振面の全面に反射膜１３２が形成されている例を示したが、共振面の一方、あるいは共振面の活性層１０５の部分に反射膜１３２を形成してもよい。反射膜１３２は半導体レーザ素子１外面に接して形成されることが好ましく、また接して形成される場合は絶縁体の反射膜１３２が好ましい。反射膜１３２を形成すると、共振器損失が少なく、活性層１０５内で光が増幅するための反射／往復が良好に起こり、発光効率が向上するので好ましい。
【００２５】
以下に半導体レーザ素子１の一実施例を説明する。
【００２６】
基板１０１にはＣ面を主面とするサファイアの他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性の基板１０１の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板１０１を用いることができる。
【００２７】
基板１０１とｎ型コンタクト層１０２との間には、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等のバッファ層を設けてもよい。バッファ層は９００℃以下の温度で成長させて、膜厚数十Å〜数百Åに形成される。このバッファ層は、基板１０１と窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）との格子定数不正を緩和するために形成されるものである。
【００２８】
ｎ型コンタクト層１０２は、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体から構成され、０．２μｍ以上、４μｍ以下に調整されることが望ましい。このｎ型コンタクト層１０２の窒化物半導体にドープするｎ型不純物の範囲は１×１０１７／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３の範囲に調整される。また、ｎ型コンタクト層１０２の下層部を、バッファ層よりも高温で成長させた単結晶の窒化物半導体よりなる層で構成してもよい。このｎ型コンタクト層１０２下層部は、ｎ型コンタクト層１０２よりもｎ型不純物濃度が少ない層とするか、若しくはｎ型不純物をドープしない窒化物半導体層、好ましくはＧａＮ層とすると、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体から構成された層の結晶性が良くなる。
【００２９】
このｎ型コンタクト層１０２下層部の膜厚は、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以上、最も好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下に調整することが望ましい。ｎ型コンタクト層１０２下層部が０．１μｍよりも薄いと、不純物濃度の大きいｎ型コンタクト層１０２を厚く成長させなければならず、ｎ型コンタクト層１０２の結晶性の向上があまり望めない傾向にある。また２０μｍよりも厚いと、ｎ型コンタクト層１０２下層部自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にある。またｎ型コンタクト層１０２下層部を厚く成長させる利点として、放熱性の向上が挙げられる。つまり半導体レーザ素子１を作製した場合に、ｎ型コンタクト層１０２下層部で熱が広がりやすく半導体レーザ素子１の寿命が向上する。
【００３０】
ｎ型コンタクト層１０２は、ｎ電極１２１とオーミック接触を実現させる層である。ｎ型窒化物半導体と好ましいオーミックが得られるｎ電極の材料としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金属若しくは合金が挙げられる。なお、ｎ型コンタクト層１０２は、基板１０１にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電性基板１０１を使用し基板１０１裏面側に負電極を設ける場合には基板１０１と窒化物半導体との格子定数不整合を緩和する層として作用する。
【００３１】
ｎ型コンタクト層１０２とｎ型クラッド層１０３との間にクラック防止層を配置してもよい。このクラック防止層は、例えば、Ｓｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなり、例えば、５００Åの膜厚を有する。
【００３２】
ｎ型クラッド層１０３は、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層として作用する。ｎ型クラッド層１０３は、例えばＳｉを５×１０１８／ｃｍ３ドープしたｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなり２０Åの膜厚を有する層、及びノンドープのＧａＮよりなり２０Åの膜厚を有する第２の層とが交互に積層された超格子層より構成され、全体で例えば０．５μｍの膜厚を有する。このｎ型クラッド層１０３は単一の窒化物半導体で成長させることもできるが、超格子層とすることがクラックのない結晶性のよいキャリア閉じ込め層が形成できる。
【００３３】
ｎ型ガイド層１０４は、その層を構成する物質の光屈折率は活性層と同程度に設計され、活性層と併せて光の導波を行う層としての作用を示す。ｎ型ガイド層１０４は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させて形成することが望ましく、通常１００Å〜５μｍ、さらに好ましくは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることが望ましい。なお、このｎ型ガイド層も超格子層にすることができる。
【００３４】
活性層１０５は、例えば、Ｓｉを８×１０１８／ｃｍ３でドープしたＩｎ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる２５Åの膜厚を有する井戸層と、Ｓｉを８×１０１８／ｃｍ３ドープしたＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎよりなる５０Åの膜厚を有する障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で構成する。
【００３５】
また、活性層１０５とｐ型ガイド層１０６との間にｐ型キャップ層を設けてもよい。ｐ型キャップ層は、例えば、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎよりなり、例えば、２００Åの膜厚を有する。
【００３６】
ｐ型ガイド層１０６は、例えば、ノンドープＧａＮ、ＩｎＧａＮよりなり、０．１μｍの膜厚を有する。このｐ型ガイド層１０６は、ｎ型ガイド層と同様、活性層１０５の光ガイド層として作用する。また、この層はｐ型クラッド層１０７を成長させる際のバッファ層としても作用し、１００Å〜５μｍ、さらに好ましくは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましいガイド層として作用する。このｐ型光ガイド層はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型としても良い。
【００３７】
ｐ型クラッド層１０７は、例えば、Ｍｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎよりなる２０Åの膜厚を有する層と、例えばＭｇを１×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮよりなる２０Åの膜厚を有する層とが交互に積層された超格子層からなる。このｐ型クラッド層１０７は、ｎ型クラッド層１０３と同じくキャリア閉じ込め層として作用し、特にｐ型層の抵抗率を低下させるための層として作用する。このｐ型クラッド層１０７の膜厚も特に限定しないが、１００Å以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００Å以上、１μｍ以下で形成することが望ましい。
【００３８】
ｐ型コンタクト層１０８は、ｐ型クラッド層１０７の上に、例えば、Ｍｇを２×１０２０／ｃｍ３ドープしたｐ型ＧａＮよりなり、例えば、１５０Åの膜厚を有する。このｐ型コンタクト層１０８はｐ型のＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で構成することができ、好ましくは、上述のようにＭｇをドープしたＧａＮとすれば、ｐ電極１２３と最も好ましいオーミック接触が得られる。
【００３９】
ｐ電極１２３としては、たとえばＮｉ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕが用いられる。ここでＮｉ／ＡｕはＮｉおよびＡｕの積層または合金である。
【００４０】
絶縁膜１３１としては、たとえばＳｉＯ２が用いられる。
【００４１】
非透過膜１３３は、光を吸収するか光を反射させるような、光を透過させない膜である。本発明で用いることのできる非透過膜１３３としては、例えば光吸収膜、金属膜等である。膜厚は５０Å以上、好ましくは５００〜２０００Åである。具体的な非透過膜１３３としては、例えば光吸収膜であるＴｉＯ、ＳｉＯ等あるい金属膜であるＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ａｇ等を挙げることができる。非透過膜１３３は、窒化物半導体の共振面に接して形成してもよく、また絶縁体の膜（例えば絶縁体の反射膜１３２等）を形成した後に絶縁体膜上に形成してもよい。さらに、非透過膜１３３を金属膜とした場合、ダイボンディングの前処理を不要にできる。さらに、金属膜としてＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等を用いることが、ダイボンディングの結着性上好ましい。
【００４２】
本発明に用いることのできる反射膜１３２は、例えば誘電体多層膜が挙げられ、その具体例としては、以下のものを挙げることができる。
【００４３】
誘電体多層膜は基本的に互いに反射率の異なる無機材料を交互に積層してなり、例えばλ／４ｎ（λ：波長、ｎ：屈折率）の厚さで交互に積層することにより反射率を変化させることができる。誘電体多層膜の各薄膜の種類、厚さ等は発振させようとする半導体レーザ素子１の波長に応じてそれらの無機材料を適宜選択することにより設計可能である。例えばその無機材料には、高屈折率側の薄膜材料としてＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｓｃ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｈＯ２の内の少なくとも一種類が選択でき、低屈折率側の薄膜材料としてＳｉＯ２、ＴｈＦ４、ＬａＦ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６の内の少なくとも一種類が選択でき、これら高屈折率側の薄膜材料と、低屈折率側の薄膜材料とを適宜組み合わせ、発振する波長に応じて数十Å〜数μｍの厚さで数層〜数十層積層することにより誘電体多層膜を形成することができる。
【００４４】
また、窒化物半導体で近紫外から青色に発振する半導体レーザ素子１である場合、その光共振面に形成する誘電体多層膜は、特にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２より選択された少なくとも２種類以上が最も適している。なぜなら前記３種類の酸化物は３６０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲で光吸収が少なく、窒化物半導体と非常に良く密着して剥がれることもない。さらに前記波長の光が連続的に長時間照射されても劣化することがなく、さらに好ましいことに半導体レーザ素子１の発熱に対して非常に耐熱性に優れているからである。誘電体多層膜は例えば、蒸着、スパッタ等の気相製膜技術を用いて形成することができる。
【００４５】
このようにレーザ素子を構成することによって、室温において紫色の発光波長４００ｎｍのレーザ発振が得られた。活性層１０５の各層はこれらに限らずＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）として構成することができる。ｘ、ｙの混晶比を適宜選択することによって近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発光波長５５０ｎｍが選択できる。また、井戸層の組成についてはＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）の３元混晶とすることが結晶性上好ましい。ここでは、窒化物半導体ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）の発光波長が、近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発光波長５５０ｎｍについて述べたが、本発明の構成は黄色等のより長波長のレーザ装置にも適用可能である。
【００４６】
次に、図４に非透過膜１３３の形成方法の概略図を示す。基板１０１上に、ｎ型コンタクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、ｎ型コンタクト層１０２およびｐ型コンタクト層１０８にはそれぞれ電極が形成され、絶縁膜１３１がコートされた半導体レーザ素子１は、真空中で保持できる粘着シート７に半導体レーザ素子１の上方面（この場合電極面）をシート面に向けて固定する。そして、たとえば非透過膜１３３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より下方すなわち基板１０１方向の外面全面にスパッタリングにより成膜する。そして、スパッタ装置にセットし、たとえば非透過膜１３３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より下方すなわち基板１０１方向の外面全面にスパッタリングにより成膜する。また粘着シート７の代わりに、半導体レーザ素子１のｎ型ガイド層１０４より上方の形状に合わせたくぼみを形成した固定台に半導体レーザ素子１を固定し、同様にスパッタリングを行ってもよい。成膜方法としては蒸着法を用いてもよい。
【００４７】
図５に半導体レーザパッケージ１０の斜視図を示す。フランジ１１上にウィンドゥ１４を有するカバー１３が取り付けられており、このカバー１３内部に半導体レーザ素子１とフォトダイオード２が設置されている。リード１５は半導体レーザ素子１を駆動させるバイアスやフォトダイオード２の電圧等を入出力する端子である。
【００４８】
図６に半導体レーザパッケージ１０の断面概略図を示す。フランジ１１上にステー１２が取り付けられており、半導体レーザ素子１１はステー１２にＡｕ／ＳｎあるいはＡｕ／Ｓｉなどのはんだ材によってダイボンディングされる。ここでサファイア等からなる半導体レーザ素子１の基板１０１とＡｕ／ＳｎあるいＡｕ／Ｓｉとは結着性がよくないために、ダイボンディングの前処理として基板１０１とＡｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉの双方に結着性がよいＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属を基板１０１の底面にバックメタルとして用いる。そこで、非透過膜１３３にＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属を用いることによって、ダイボンディングの前処理を省略することができる。さらにその上にＡｕを成膜しておくことが、Ａｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉとの結着性上より好ましい。
【００４９】
【発明の効果】
半導体レーザ素子１周囲からの自然光の放出による検出器の誤動作を防止することにより、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置が得られる。特に、紫外から青色の発光を行うＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）系半導体に対しては、その材料の持つ特性上レーザ光成分中の自然光成分の占める割合が大きく、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の概念図
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子１の共振面と平行な面に対する断面の概略図
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子１の側面から見た断面の概略図
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子１への非透過膜１３３の形成方法概略図
【図５】本発明に係る半導体レーザパッケージ１０の斜視図
【図６】本発明に係る半導体レーザパッケージ１０断面の概略図
【符号の説明】
１・・・・半導体レーザ素子
２・・・・フォトダイオード
３・・・・出力信号供給部
４・・・・バイアス供給部
５・・・・光出力検出部
７・・・・粘着シート
１０・・・・半導体レーザパッケージ
１１・・・・フランジ
１２・・・・ステー
１３・・・・カバー
１４・・・・ウィンドゥ
１５・・・・リード
１０１・・・・基板
１０２・・・・ｎ型コンタクト層
１０３・・・・ｎ型クラッド層
１０４・・・・ｎ型ガイド層
１０５・・・・活性層
１０６・・・・ｐ型ガイド層
１０７・・・・ｐ型クラッド層
１０８・・・・ｐ型コンタクト層
１２１・・・・ｎ電極
１２３・・・・ｐ電極
１３１・・・・絶縁膜
１３２・・・・反射膜
１３３・・・・非透過膜
【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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