(57)【要約】【課題】  貫通転位部での電流リークを低減することで、長期信頼性が高く、サージ耐性や静電気耐性が大きな半導体レーザを得る。【解決手段】  転位密度が１×１０５ｃｍ−２以上の高転位領域を持つ基板と、基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ、活性層へ電流を注入するために半導体結晶と導通された表面電極と、基板下に設けられた裏面電極とを含み、表面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、１２０×Ｌμｍ２以下である。【選択図】      図９
2006294975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転位密度が１×１０５ｃｍ−２以上の高転位領域を持つ基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記表面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、１２０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記表面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、８０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
転位が密集した高転位領域がストライプ状に形成されている基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記表面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて６０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
前記表面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて４５×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
転位が密集した高転位領域がストライプ状に形成されている基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記表面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて２０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
前記表面電極の前記高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて１５×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記絶縁膜上に設けられた、電流を流さない表面ダミー電極を更に有することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の半導体レ−ザ。
【請求項８】
転位が密集した高転位領域がストライプ状に形成されている基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記裏面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、１４０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項９】
前記裏面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、１００×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項８記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
転位が密集した高転位領域がストライプ状に形成されている基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記裏面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて８０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１１】
前記裏面電極の前記高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて６５×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザ。
【請求項１２】
転位が密集した高転位領域がストライプ状に形成されている基板と、
前記基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、
前記半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、前記活性層へ電流を注入するために前記半導体結晶と導通された表面電極と、
前記基板下に設けられた裏面電極とを含み、
前記裏面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて４０×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１３】
前記裏面電極のうち、前記高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、合わせて２５×Ｌμｍ２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ。
【請求項１４】
前記基板下に設けられた、電流を流さない裏面ダミー電極を更に有することを特徴とする請求項８から１３の何れか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項１５】
前記基板がＧａＮ基板であることを特徴とする請求項１から１４の何れか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、ＧａＮ基板など貫通転位密度が高い基板上に作製した半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子や半導体電子デバイスに用いられる基板として、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。これに対し、近年、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板よりも貫通転位密度が著しく高いＧａＮ基板などの基板を用いた半導体発光素子や半導体電子デバイスが作製され実用化されている。このようなデバイスとしては、例えば、青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な窒化物系III−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオードなどがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３７３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらのデバイスは、ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板を用いた半導体発光素子に比べて、電源サージや静電気が原因の故障が極めて起こりやすいことが知られている。この原因については未だ解明されていないが、基板に存在する貫通転位が大きな要因であることが分かってきた。そして、半導体レーザや発光ダイオードにおける発光部、即ち電流注入部における貫通転位のみならず、それ以外の部分、即ち電流非注入部に存在する貫通転位も、劣化や故障の大きな要因となっていることが分かった。半導体レーザは、一般に、電流注入部が電流非注入部に比べて非常に小さいため、この現象が顕著となっている。
【０００５】
図１９は、リッジ導波路を有する従来の半導体レーザを示す断面図である。図示のように、ＧａＮ基板１０１上に窒化物系III−Ｖ族化合物の半導体層１０２を形成している。また、電流をブロックするための絶縁膜１０３と、これを間に挟む半導体層１０２及び電極１０４とから容量が構成されている。これにより、電源サ−ジや静電気による瞬間的な電圧の変動、即ち非常に高い周波数成分に対して、半導体レーザはインピーダンスが非常に低くなる。また、絶縁膜１０３にはピンホールや局所的に薄い部分が存在し、このような部分ではさらにインピーダンスが低くなっている。さらに、貫通転位１０５は、その構造的欠陥のために他の部分よりも実質的に低抵抗となっている。
【０００６】
このため、絶縁膜１０１の低インピーダンス部と、貫通転位１０５が接しているか又は非常に近いと、表面電極１０４、絶縁膜１０３、貫通転位１０５、裏面電極１０６という経路で電流が流れる。そして、貫通転位１０５は非常に狭いため、そこに電流が集中した場合には、電流密度が非常に大きくなり、その結果、半導体層１０２が破壊されるか、又はその上部の絶縁膜１０３が絶縁破壊される。そうなると、この部分に定常的な電流リークの経路ができるため、電流が電流注入部１０７を介して発光層に流れにくくなり、デバイスの性能劣化や故障といった問題が発生する。
【０００７】
また、現在実用化され市販化されているＧａＮ基板では、貫通転位密度が比較的小さな低転位領域と、その領域内にストライプ状に形成された極めて貫通転位密度の大きな高転位領域が存在する。この高転位領域は、基板上面又は基板下面から見たときに、他の領域とは明らかにコントラストの異なる、幅が数μｍから数十μｍのストライプ状の領域として観察される。従って、高転位領域及びその近傍では、貫通転位が密集しているため、前記の問題が発生しやすい。特に、ＧａＮ材料を用いた半導体レーザにおいては、ｐ型層の抵抗が高く、電流注入部の直列抵抗が高いため、前記の問題が発生しやすい。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、貫通転位部での電流リークを低減することで、長期信頼性が高く、サージ耐性や静電気耐性が大きな半導体レーザを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体レーザは、転位密度が１×１０５ｃｍ−２以上の高転位領域を持つ基板と、基板上に設けられ、活性層を有する半導体結晶と、半導体結晶上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられ、活性層へ電流を注入するために半導体結晶と導通された表面電極と、基板下に設けられた裏面電極とを含み、表面電極の面積が、レーザ共振器長をＬとしたときに、１２０×Ｌμｍ２以下である。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、貫通転位部での電流リークを低減することで、長期信頼性が高く、サージ耐性や静電気耐性が大きな半導体レーザを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
貫通転位部での電流リークは表面電極や裏面電極が形成されている部分においてのみ発生するため、表面電極又は裏面電極の面積を小さくすれば貫通転位部での電流リークを減少することができる。そこで、表面電極又は裏面電極の面積と静電耐圧の関係について以下のように実験を行った。ここで、静電耐圧とは、マシンモデルで順方向に電流を流したときの破壊電圧の平均値である。
【００１２】
図１は、実験に用いた半導体レーザの上面図である。この半導体レーザは、劈開により共振器長Ｌが４００，６００又は８００μｍの３種類のものを形成した。また、ＧａＮ基板１には４００μｍ周期で高転位領域１４が存在する。そこで、この高転位領域１４に沿ってチップを幅４００μｍに分離した。図中の黒丸はＧａＮ基板及び半導体層内に貫通転位が存在する位置を模式的に表したものである。
【００１３】
この半導体レーザについて、表面電極幅ｗ（μｍ）を変化させた場合の表電極の面積と静電耐圧の関係を図２に示す。この結果から、表面電極の面積が小さくなるほど静電耐圧が大きくなることが分かった。これは、電極面積が小さいほど、絶縁膜のピンホール、膜厚の薄い部分又は膜質の悪い部分から貫通転位を通してリーク電流が流れる可能性が低くなるためであると考えられる。また、共振器長Ｌが小さいほど静電耐圧が小さくなることがわかった。これは、共振器長Ｌが小さいほど本来の電流注入部の抵抗値が高くなり、電流リークが発生しやすくなるためであると考えられる。なお、長期寿命試験の結果でも、表面電極の面積が小さいほど長寿命であることが分かった。
【００１４】
従って、表面電極の面積を低減することで、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。具体的には、表面電極の面積を１２０×Ｌμｍ２以下、好ましくは８０×Ｌμｍ２以下、更に好ましくは６０×Ｌμｍ２以下とする。
【００１５】
また、表面電極のうち、高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を図３に示し、６０μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を図４に示す。この結果から、高転位領域の中心から１００μｍ以内にある部分はその他の部分に比べて静電耐圧が小さくなり、さらに６０μｍ以内にある部分ではより小さくなることが分かった。これは、高転位領域の近傍では元々貫通転位密度が高いことに加えて、ＧａＮ基板上に半導体層を結晶成長させる際に結晶成長が進むにつれ高転位領域から貫通転位が低転位領域内へ拡大していくためと考えられる。
【００１６】
従って、表面電極を高転位領域の近傍からできるだけ離して配置するか、又はその近傍にある表面電極の面積をできるだけ小さくすることで、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。具体的には、表面電極のうち、高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積を６０×Ｌμｍ２以下、好ましくは４５×Ｌμｍ２以下とする。また、６０μｍ以内にある部分の面積を２０×Ｌμｍ２以下、好ましくは１５×Ｌμｍ２以下、更に好ましくは１０×Ｌμｍ２以下とする。
【００１７】
また、裏面電極の面積と静電耐圧の関係を図５に示す。この結果から、表面電極の場合と同様に、裏面電極の面積が小さくなるほど静電耐圧が大きくなることが分かった。
【００１８】
従って、裏面電極の面積を低減することで、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。具体的には、裏面電極の面積を１４０×Ｌμｍ２以下、好ましくは１００×Ｌμｍ２以下、更に好ましくは６０×Ｌμｍ２以下とする。
【００１９】
また、裏面電極のうち、高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を図６に示し、６０μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を図７に示す。この結果から、高転位領域の中心から１００μｍ以内にある部分はその他の部分に比べて静電耐圧が小さくなり、さらに６０μｍ以内にある部分ではより小さくなることが分かった。
【００２０】
従って、裏面電極を高転位領域の近傍からできるだけ離して配置するか、又はその近傍にある裏面電極の面積をできるだけ小さくすることで、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。具体的には、高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積を８０×Ｌμｍ２以下、好ましくは６５×Ｌμｍ２以下とする。また、６０μｍ以内にある部分の面積を２０×Ｌμｍ２以下、好ましくは４５×Ｌμｍ２以下、更に好ましくは２５×Ｌμｍ２以下とする。  
【００２１】
なお、本発明は、ＧａＮ基板を用いた半導体レーザだけではなく、同様に貫通転位密度が１×１０５ｃｍ−２以上の高転位領域が存在する他の基板を用いた半導体レーザにも適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザについて図面を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態１による窒化物系半導体レーザをレーザ出射面からみた断面図である。ただし、発光部であるリッジ近傍のみを示している。この半導体レーザにおいて、ＧａＮ基板１の一主面であるＧａ面上に、半導体結晶として、ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３、発光層である活性層４、ｐ型ＡＩＧａＮ電子障壁層５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層６、ｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７、ｐ型ＧａＮコンタクト層８が順に形成されている。
【００２３】
ここで、ＧａＮ基板１は厚さが１００μｍであり、転位密度が１×１０５ｃｍ−２以上の高転位領域がストライプ状に形成されている。また、ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層２は、Ａｌ組成比が０．０７のＡＩＧａＮ材料からなり、厚さが１μｍで、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープされている。そして、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３は、ＡＩＧａＮ材料からなり、厚さが１００ｎｍである。
【００２４】
また、活性層４は、Iｎ組成比０．０２でアンドープのｎ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層と、Ｉｎ組成比０．１２でアンドープのIｎＧａＮウェルと、Ｉｎ組成比０．０２でアンドープのＩｎＧａＮバリア層と、Ｉｎ組成比０．１２でアンドープのＩｎＧａＮウェル層と、Ｉｎ組成比０．０２でアンドープのｐ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層とを順番に積層した２重量子井戸構造である。ここで、ｎ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層の厚さは３０ｎｍ、IｎＧａＮウェルの厚さは５０ｎｍ、ＩｎＧａＮバリア層の厚さは８．０ｎｍである。
【００２５】
また、ｐ型ＡＩＧａＮ電子障壁層５は、Ａｌ組成比０．２のＡＩＧａＮ材料からなり、厚さが２０ｎｍで、ｐ型不純物としてＭｇがドープされている。そして、ｐ型ＧａＮ光ガイド層６は、ＡＩＧａＮ材料からなり、厚さが１００ｎｍである。また、ｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７は、Ａｌ組成比が０．０７のＡＩＧａＮ材料からなり、厚さが４００ｎｍである。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層８は、ＧａＮ材料からなり、厚さが１００ｎｍである。
【００２６】
また、ｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７及びｐ型ＧａＮコンタクト層８の一部には、〈１−１００〉方向に向かって、光導波のためのリッジ９がエッチングにより形成されている。このリッジ９の幅は１．５μｍである。ここで、このリッジ９は、ＧａＮ基板にストライプ状に形成されている数μｍ〜数十μｍ幅の高転位領域の間にある低転位領域に形成されている。
【００２７】
そして、リッジ９の側面及びリッジ９横のｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７上には、表面保護及び電気的絶縁のために、厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜１０が形成されている。この絶縁膜１０には、リッジ９の上面部分に開口１１が設けられており、この開口１１を介してｐ型の表面電極１２とｐ型ＧａＮコンタクト層８は導通している。表面電極１２は、絶縁膜１０による電流ブロックにより、活性層４の一部の領域にのみ電流を注入するための電極であり、Ｐｄ膜とＡｕ膜を順次積層した構造となっている。
【００２８】
また、ＧａＮ基板１の一主面であるＧａ面とは反対側のＮ面には、ｎ型の裏面電極１３が形成されている。この裏面電極１３はＴｉ膜とＡｕ膜を順次積層した構造となっている。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの上面図を図９に示す。レーザ素子は劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。また、ＧａＮ基板には４００μｍ周期で高転位領域１４が存在し、この高転位領域１４に沿って素子を分離している。このため、素子の両側に高転位領域１４が存在する。
【００３０】
表面電極１２は、共振器方向に６００μｍの長さを持つが、幅は８０μｍと非常に小さい。電極の面積は共振器長をＬ（μｍ）とすると８０×Ｌμｍ２である。一方、裏面電極１３は、半導体レーザ下面のほぼ全面に形成されている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化したＧａＮ基板１上に有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層２、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３、アンドープのｎ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層とアンドープのＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ２重量子井戸活性層とアンドープのｐ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層を含む活性層４、ｐ型ＡＩＧａＮ電子障壁層５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層６、ｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７、ｐ型ＧａＮコンタクト層８を順次積層する。
【００３２】
ここで、これらの層の成長温度は、例えば、ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層２及びｎ型ＧａＮ光ガイド層３は１０００℃、アンドープｎ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層からアンドープｐ側ＩｎＧａＮ−ＳＣＨ層までは７８０℃、ｐ型ＡＩＧａＮ電子障壁層５からｐ型ＧａＮコンタクト層８までは１０００℃とする。
【００３３】
以上の結晶成長が終了した基板全面に、レジストを塗布し、リソグラフィによりリッジ９の形状に対応したレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡＩＧａＮクラッド層７の層内までエッチングを行う。このエッチングにより、光導波構造となるリッジ９を形成する。この際、エッチングガスとして、例えば塩素系ガスを用いる。
【００３４】
次に、マスクとして用いたレジストパターンを残したまま、再び基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法又はスパッタリング法などにより、厚さが０．２μｍのＳｉＯ２からなる絶縁膜１０を形成する。その後、レジスト除去と同時にリッジ９上にあるＳｉＯ２膜を除去する、いわゆるリフトオフを行う。これにより、リッジ９上に開口１１が形成される。
【００３５】
次に、基板全面に例えば真空蒸着法によりＰｔ膜及びＡｕ膜を順次形成した後、レジスト塗布及びリソグラフィ及び、ウェットエッチング又はドライエッチングにより、表面電極１２を形成する。
【００３６】
その後、基板の裏面全面に、真空蒸着法によりＴｉ膜及びＡｌ膜を順次積層し、裏面電極１３を形成する。裏面電極１３をレジスト塗布及びリソグラフィ及び、ウェットエッチング又はドライエッチングにより、所望のパターンを形成する。その後、オーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
【００３７】
この後、この基板を劈開などによりバー状に加工して両共振器端面を形成し、更にこれらの共振器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ化する。以上により、本実施の形態に係る半導体レーザが製造される。
【００３８】
本実施の形態に係る半導体レーザと、表面電極の面積が３８０×Ｌμｍ２の従来の半導体レーザについて、その静電耐圧を測定したところ、従来の半導体レーザでは平均１７４Ｖであったのに対し、本実施の形態に係る半導体レーザでは平均３５０Ｖであった。従って、実施の形態１に係る半導体レーザでは、静電耐圧の改善が見られた。これは、電極面積が小さくなることで、絶縁膜のピンホールや膜厚の薄い部分又は膜質の悪い部分から貫通転位及び裏面電極を通してリーク電流が流れる可能性が低くなったためであると考えられる。
【００３９】
なお、ＧａＮ基板を用いた場合について説明したが、転位密度が１×１０５ｃｍ−２よりも大きな高転位領域を有する基板を用いた場合にも、本実施の形態に係る半導体レーザは同様の効果を奏し、基板の転位密度が大きいほどその効果は顕著となる。
【００４０】
また、表面電極１２は、本実施の形態ではｐ型電極となっているが、例えば、ｐ型基板を用いてｎ型半導体上に絶縁膜及び表面電極を形成する場合にはｎ型電極となる。
【００４１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの上面図を図１０に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。高転位領域１４の中心部から５０μｍずらした位置で分離を行っているため、半導体レーザ内に高転位領域１４が１つのみ存在する。表面電極１２はこの高転位領域１４の中心より８０μｍ離れた位置に形成されている。その他の構造は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体レーザの上面図を図１１に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅２００μｍに分離されている。また、高転位領域１４の中心部と、高転位領域１４間の中央部で素子を分離しているため、素子の片側にのみ高転位領域１４が存在する。表面電極１２はこの高転位領域１４の中心より８０μｍ離れた位置に形成されている。その他の構造は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００４３】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る半導体レーザの上面図を図１２に示す。この半導体レーザは、実施の形態３の構成に加えて、表面電極１２にワイヤを打つために幅５０μｍで長さ５０μｍの電極パッド部１５を有する。表面電極のうち、高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分に存在する表面電極１２の面積は１５００μｍ２である（共振器長をＬ（μｍ）として２．５×Ｌμｍ２）。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００４４】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る半導体レーザの上面図を図１３に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。ただし、高転位領域において素子を分離しているため、素子の両側に高転位領域１４が存在する。
【００４５】
電流を供給する表面電極１２は共振器方向には６００μｍの長さを持つが、幅は１００μｍと非常に小さくなっている。そして、表面電極１２の面積は、共振器長をＬ（μｍ）として、１００×Ｌμｍ２である。
【００４６】
さらに、絶縁膜上の表面電極１２とは隔てた位置に、表面電極１２と電気的に絶縁された表面ダミー電極１６が形成されている。この表面ダミー電極１６には電流を流さない。これにより、表面電極１２側をサブマウントに半田で接着させる場合に、表面電極１２だけでなく表面ダミー電極１６もサブマウントと接着されるため、接着面積が大きくなり、素子の接着を安定させることができる。
【００４７】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る半導体レーザの下面図を図１４に示す。この半導体レーザは劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。また、ＧａＮ基板には４００μｍ周期で高転位領域１４が存在するが、この高転位領域１４に沿って素子を分離している。裏面電極１３は共振器方向には６００μｍの長さを持つが、幅は８０μｍと非常に小さくなっている。裏面電極１３の面積は、共振器長をＬ（μｍ）として、８０×Ｌμｍ２である。
【００４８】
本実施の形態に係る半導体レーザと、裏面電極の面積が３８０×Ｌμｍ２の従来の半導体レーザについて、その静電耐圧を測定したところ、従来の半導体レーザでは平均１９６Ｖであったのに対し、本実施の形態に係る半導体レーザでは、平均３６５Ｖであった。従って、実施の形態１に係る半導体レーザでは、静電耐圧の改善が見られた。これは、電極面積が小さくなることで、表面電極、絶縁膜のピンホールや膜厚の薄い部分又は膜質の悪い部分から貫通転位及び裏面電極を介してリーク電流が流れる可能性が低くなっているためであると考えられる。
【００４９】
なお、ＧａＮ基板を用いた場合について説明したが、転位密度が１×１０５ｃｍ−２よりも大きな高転位領域を有する基板を用いた場合にも、本実施の形態に係る半導体レーザは同様の効果を奏し、基板の転位密度が大きいほどその効果は顕著となる。
【００５０】
また、裏面電極１３は、ｎ型基板を用いた場合にはｎ型電極となり、ｐ型基板を用いた場合にはｐ型電極となる。
【００５１】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７に係る半導体レーザの下面図を図１５に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。高転位領域１４の中心部から５０μｍずらした位置で分離を行っているため、半導体レーザ内に高転位領域１４が１つのみ存在する。裏面電極１３はこの高転位領域１４の中心より８０μｍ離れた位置に形成されている。その他の構造は、実施の形態６と同様であるため、説明を省略する。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００５２】
実施の形態８．
本発明の実施の形態８に係る半導体レーザの下面図を図１６に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅２００μｍに分離されている。また、高転位領域１４の中心部と、高転位領域１４間の中央部で素子を分離しているため、素子の片側にのみ高転位領域１４が存在する。裏面電極１３はこの高転位領域１４の中心より８０μｍ離れた位置に形成されている。その他の構造は、実施の形態６と同様であるため、説明を省略する。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００５３】
実施の形態９．
本発明の実施の形態９に係る半導体レーザの下面図を図１７に示す。この半導体レーザは、実施の形態８の構成に加えて、裏面電極１３にワイヤを打つために幅５０μｍで長さ５０μｍの電極パッド部１７を有する。裏面電極のうち、高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積は１５００μｍ２である（共振器長をＬ（μｍ）として２．５×Ｌμｍ２）。これにより、静電耐圧が高く、電源サージにも強く、さらに長期信頼性も高い半導体レーザを得ることができる。
【００５４】
実施の形態１０．
本発明の実施の形態１０に係る半導体レーザの下面図を図１８に示す。この半導体レーザは、劈開により共振器長６００μｍに形成され、幅４００μｍに分離されている。ただし、高転位領域において素子を分離しているため、素子の両側に高転位領域が存在する。
【００５５】
電流を供給する裏面電極１３は共振器方向には６００μｍの長さを持つが、幅は１００μｍと非常に小さくなっている。そして、表面電極１２の面積は、共振器長をＬ（μｍ）として、１００×Ｌμｍ２である。
【００５６】
さらに、基板下の裏面電極１３とは隔てた位置に、裏面電極１３と電気的に絶縁された裏面ダミー電極１８が形成されている。この裏面ダミー電極１８には電流を流さない。これにより、裏面電極１３側をサブマウントに半田で接着させる場合に、裏面電極１３だけでなく裏面ダミー電極１８もサブマウントと接着されるため、接着面積が大きくなり、素子の接着を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実験に用いた半導体レーザの上面図である。
【図２】表電極の面積と静電耐圧の関係を示す図である。
【図３】表面電極のうち、高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を示す図である。
【図４】表面電極のうち、高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を示す図である。
【図５】裏面電極の面積と静電耐圧の関係
【図６】裏面電極の高転位領域の中心から両側に１００μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を示す図である。
【図７】裏面電極の高転位領域の中心から両側に６０μｍ以内にある部分の面積と静電耐圧の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１による窒化物系半導体レーザをレーザ出射面からみた断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る半導体レーザの上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係る半導体レーザの上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係る半導体レーザの上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態６に係る半導体レーザの下面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る半導体レーザの下面図である。
【図１６】本発明の実施の形態８に係る半導体レーザの下面図である。
【図１７】本発明の実施の形態９に係る半導体レーザの下面図である。
【図１８】本発明の実施の形態１０に係る半導体レーザの下面図である。
【図１９】リッジ導波路を有する従来の半導体レーザを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  基板
４  活性層
９  リッジ
１０  絶縁膜
１２  表面電極
１３  裏面電極
１４  高転位領域
１５  電極パッド部
１６  表面ダミー電極
１７  電極パッド部
１８  裏面ダミー電極
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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