(57)【要約】【課題】信頼性が高い半導体レーザ素子等を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１は、第１導電型層、活性層及び第２導電型層からなる積層構造体２０を備え、積層構造体２０は、共振器端面となる対向する一対の端面を備え、第２導電型層は、活性層への電流注入路となる複数の第１リッジ部（発光リッジ部Ｒ）と、複数の第１リッジ部のうちの少なくとも一つの第１リッジ部に隣り合う位置に設けられ、且つ活性層への電流注入路とはならない第２リッジ部（ダミーリッジ部Ｓ）とを備え、複数の第１リッジ部と第２リッジ部との上には金属層（パッド電極５０）が連続して形成され、金属層は、第１リッジ部上では、一対の端面のうちの少なくとも一方の端面から第１距離ｄ１だけ離間している部分を有し、第２リッジ部上では、一方の端面から第２距離ｄ２だけ離間している部分を有し、第２距離ｄ２が、第１距離ｄ１よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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た第２導電型層と、を備え、
前記第１導電型層、前記活性層及び前記第２導電型層からなる積層構造体は、共振器端面となる対向する一対の端面を備え、
前記第２導電型層は、
前記一対の端面と直交する方向に長手方向を有し、且つ前記活性層への電流注入路となる複数の第１リッジ部と、
前記一対の端面と直交する方向に長手方向を有し、且つ前記活性層への電流注入路とはならない第２リッジ部と、を備え、
前記第２リッジ部は、前記複数の第１リッジ部のうちの少なくとも一つの前記第１リッジ部に隣り合う位置に設けられ、
前記複数の第１リッジ部と前記第２リッジ部との上には、金属層が連続して形成され、
前記金属層は、前記第１リッジ部上では、前記一対の端面のうちの少なくとも一方の端面から第１距離だけ離間している部分を有し、前記第２リッジ部上では、前記一方の端面から第２距離だけ離間している部分を有し、
前記第２距離が、前記第１距離よりも大きい
半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１リッジ部の高さと前記第２リッジ部の高さとが等しい
請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記金属層は、複数の前記第２リッジ部の各々において、前記一対の端面のうちの少なくとも一方の端面側の辺に、凹部を有し、
前記凹部が、前記一方の端面から前記第２距離だけ離間している部分である、
請求項１または２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
隣り合う２つの前記凹部のピッチをＸ、前記凹部の幅をＹとした場合、
０．６６７Ｘ≦Ｙ≦Ｘ
の関係を満たす
請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記複数の第２リッジ部のうち中央側の前記第２リッジ部上の前記凹部の幅が、前記複数の第２リッジ部のうち端側の前記第２リッジ部上の前記凹部の幅より大きい
請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記複数の第２リッジ部のうち中央側の前記第２リッジ部上の前記凹部の深さが、前記複数の第２リッジ部のうち端側の前記第２リッジ部上の前記凹部の深さより大きい
請求項３または５記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記金属層は、前記複数の第２リッジ部のうち、中央側の前記第２リッジ部上では、前記一対の端面のうちの両方の端面側の辺に前記凹部を有し、端側の前記第２リッジ部上では、前記一対の端面のうちの一方の端面側の辺にのみ前記凹部を有する、
請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記第２リッジ部は、前記金属層が前記第２距離だけ離間している部分を有する側の前記端面に、前記第２リッジ部の上面から下方に延びる溝部を有する
請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体レーザ素子と、
サブマウントと、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第１リッジ部側及び前記第２リッジ部側が前記サブマウントに接合されている
半導体レーザ装置。
【請求項１０】
さらに、第１放熱部材及び第２放熱部材を備え、
前記半導体レーザ素子と前記サブマウントとの接合体は、前記第１放熱部材と前記第２放熱部材とに挟まれている
請求項９記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、長寿命、高効率及び小型等のメリットがあるため、プロジェクタ又はディスプレイ等の画像表示装置をはじめとして様々な用途の光源として利用されている。近年、レーザ加工装置の光源として、光出力が１ワットを超えるワット級の大出力の半導体レーザ素子の研究開発が行われている。
【０００３】
半導体レーザ素子では、エミッタ（発光部）に電流を注入することによってレーザ光が生成されるが、電流分布の均一性及び光分布制御等の観点から、エミッタ幅の上限は、数十μｍ程度である。一方、１つのエミッタから大出力のレーザ光を出射させると、レーザ光が出射する前端面の光密度が高くなりすぎて、前端面にＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ）が発生するおそれがある。そこで、大出力でレーザ光を出射させるために、複数のエミッタが集積されたレーザアレイ（マルチエミッタ）構造を有する半導体レーザ素子が提案されている。
【０００４】
このようなレーザアレイ構造を有する従来の半導体レーザ素子が特許文献１に開示されている。図１８に、特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子１００の断面構造を示す。
【０００５】
図１８に示される従来の半導体レーザ素子１００では、基板１１０上に、複数の半導体層からなる積層構造体１２０が形成されており、ｐ側電極１４１とｎ側電極１４２とに電圧が印加さることで積層構造体１２０に電流が流れる。このとき、積層構造体１２０において、ｎ型クラッド層１２１及びｐ型クラッド層１２６から供給された電子及び正孔は、活性層１２３で再結合し、誘導放出による光増幅と素子の両端面による反射（共振）とによってレーザ発振し、レーザ光となって出射する。半導体レーザ素子１００はリッジ部Ｒを有するので、電子と正孔の供給は、リッジ部Ｒの直下で行われる。リッジ部Ｒを有するリッジストライプ型の半導体レーザ素子１００では、電子及び正孔と光とがリッジ部Ｒの直下に閉じ込められるので、レーザ発振の低閾値化とレーザビームの横モード制御とを行うことができる。
【０００６】
レーザアレイ構造を有する半導体レーザ素子１００では、複数のエミッタに対応して複数のリッジ部Ｒが並んでいる。図１８に示される半導体レーザ素子１００では、隣り合うリッジ部Ｒの間にダミーリッジ部Ｓが設けられている。ダミーリッジ部Ｓには絶縁膜１３０が存在するため、ｐ側電極１４１からの電流が活性層１２３に注入されない。このため、ダミーリッジ部Ｓの直下の活性層１２３は発光しない。
【０００７】
このように、活性層１２３への電流注入機能を有する本来のリッジ部Ｒ（発光リッジ部Ｒ）の間に、活性層１２３への電流注入機能を有しないダミーリッジ部Ｓを設けることによって、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓを含めた全てのリッジ部についてリッジ間隔を狭めることができる。これにより、フェイスダウン方式によって半導体レーザ素子１００をサブマウント等の支持基体に実装するときに、半導体レーザ素子１００と支持基体との接触面積を大きくすることができる。この結果、サブマウントに実装した後に半導体レーザ素子１００内に残留する歪みによって生じる応力を分散させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０７３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された半導体レーザ素子１００のｐ側電極１４１は、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとに連続して形成されている。このため、フェイスダウン方式によって半導体レーザ素子１００をサブマウントに実装したときに、このｐ側電極１４１は、サブマウントに接続されるパッド電極として機能する。
【００１０】
ここで、リッジ部（発光リッジ部、ダミーリッジ部）の素子端面近傍には、結晶の未結合手であるダングリングボンドが存在する。このため、発光リッジ部に対応するエミッタ（活性層付近）の素子端面では、光吸収が大きく、発熱が生じる。また、パッド電極は、一般的に金属材料によって構成されているので熱伝導率が高い。これにより、発光リッジ部の素子端面で発生した熱は、発光リッジ部とダミーリッジ部とに連続して形成されたパッド電極を通じて横方向に広がっていく。
【００１１】
このため、発光リッジ部の間にダミーリッジ部が設けられた半導体レーザ素子では、ダミーリッジ部上のパッド電極が熱膨張し、発光リッジ部は、両側から圧縮応力を受けることになる。発光リッジ部に圧縮応力が加わると、発光リッジ部に歪が生じて結晶欠陥が発生し、半導体レーザ素子の信頼性（寿命）が低下する。
【００１２】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、信頼性が高い半導体レーザ素子及び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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、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た第２導電型層と、を備え、前記第１導電型層、前記活性層及び前記第２導電型層からなる積層構造体は、共振器端面となる対向する一対の端面を備え、前記第２導電型層は、前記一対の端面と直交する方向に長手方向を有し、且つ前記活性層への電流注入路となる複数の第１リッジ部と、前記一対の端面と直交する方向に長手方向を有し、且つ前記活性層への電流注入路とはならない第２リッジ部と、を備え、前記第２リッジ部は、前記複数の第１リッジ部のうちの少なくとも一つの前記第１リッジ部に隣り合う位置に設けられ、前記複数の第１リッジ部と前記第２リッジ部との上には、金属層が連続して形成され、前記金属層は、前記第１リッジ部上では、前記一対の端面のうちの少なくとも一方の端面から第１距離だけ離間している部分を有し、前記第２リッジ部上では、前記一方の端面から第２距離だけ離間している部分を有し、前記第２距離が、前記第１距離よりも大きい。
【００１４】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、上記の半導体レーザ素子と、サブマウントと、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記第１リッジ部側及び前記第２リッジ部側が前記サブマウントに接合されている。
【発明の効果】
【００１５】
信頼性が高い半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
【図２】図１において、パッド電極を省略した状態の半導体レーザ素子の斜視図である。
【図３】実施の形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図４】図１のIV−IV線における実施の形態に係る半導体レーザ素子の断面図である。
【図５】図５の（ａ）は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の拡大上面図であり、図５の（ｂ）は、同半導体レーザ素子の拡大断面図である。
【図６】実施の形態の変形例に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図７】パッド電極の凹部のピッチＸと幅Ｙとに関して行った半導体レーザ素子の信頼性実験の結果を示す図である。
【図８】実施の形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【図９】変形例１に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１０】変形例２に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１１】変形例３に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１２】変形例４に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１３Ａ】変形例５に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
【図１３Ｂ】変形例５に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１４】変形例５の他の一例に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１５】変形例５のさらに他の一例に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１６】変形例６に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１７】変形例７に係る半導体レーザ素子の拡大上面図である。
【図１８】特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１８】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１９】
（実施の形態）
まず、実施の形態に係る半導体レーザ素子１の構成について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る半導体レーザ素子１の斜視図である。図２は、図１において、パッド電極５０を省略した状態の同半導体レーザ素子１の斜視図である。図３は、同半導体レーザ素子１の上面図である。図４は、図１のIV−IV線における同半導体レーザ素子の断面図である。
【００２０】
図１〜図４に示すように、半導体レーザ素子１は、基板１０と、基板１０の上に形成された積層構造体２０と、積層構造体２０を覆う絶縁層３０と、積層構造体２０に電流を注入するための第１電極４１及び第２電極４２と、パッド電極５０とを備える。本実施の形態において、半導体レーザ素子１は、窒化物半導体材料によって構成された窒化物半導体レーザ素子である。
【００２１】
基板１０は、例えば、ＧａＮやＳｉＣ等の半導体基板又はサファイア基板である。基板１０の厚さは、一例として、５０μｍ〜１２０μｍである。本実施の形態において、基板１０は、第１導電型基板である。具体的には、基板１０として、厚さが１００μｍの単結晶のｎ型ＧａＮ基板を用いている。
【００２２】
積層構造体２０は、半導体レーザ素子１の共振器長方向に対向する一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂを有する。一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、半導体レーザ素子１の素子端面である。一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、レーザ光の共振器端面であり、レーザ発振における反射面（鏡）の役割を担う。本実施の形態において、第１端面２０ａは、レーザ光が出射する前端面であり、第２端面２０ｂは、第１端面２０ａとは反対側の素子端面である後端面である。第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、例えば劈開により形成された劈開面である。積層構造体２０の共振器長方向の長さ（つまり半導体レーザ素子１の長さ）は、例えば０．８〜４ｍｍであり、本実施の形態では、２ｍｍとしている。
【００２３】
なお、図示しないが、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂには、反射率を制御する端面コート膜として、誘電体多層膜で構成された反射膜が形成されている。具体的には、第１端面２０ａには、低反射率の反射膜が形成され、第２端面２０ｂには、高反射率の反射膜が形成されている。
【００２４】
積層構造体２０は、半導体材料によって構成された半導体積層体であり、第１導電型の第１クラッド層２１と、第１クラッド層２１上に形成された活性層２３と、活性層２３上に形成された第２導電型の第２クラッド層２６とを備える。第１クラッド層２１、活性層２３及び第２クラッド層２６は、例えば、窒化物半導体からなる。
【００２５】
本実施の形態において、積層構造体２０は、さらに、第１ガイド層２２と、第２ガイド層２４と、電子障壁層２５と、コンタクト層２７とを備える。具体的には、積層構造体２０は、基板１０の上に、第１クラッド層２１と、第１ガイド層２２と、活性層２３と、第２ガイド層２４と、電子障壁層２５と、第２クラッド層２６と、コンタクト層２７とがこの順に積層された積層体である。なお、積層構造体２０の層構造を構成する層は、上記の層に限定されるものではなく、上記の層に加えて、歪緩和層等が形成されていてもよい。
【００２６】
第１クラッド層２１は、基板１０の上に形成されている。第１クラッド層２１は、第１導電型の半導体材料によって構成された第１導電型層である。例えば、第１クラッド層２１は、不純物がドープされたｎ型のＡｌｘＧａＮ（０＜ｘ＜１）等の窒化物半導体材料によって構成されたｎ型クラッド層である。本実施の形態において、第１クラッド層２１は、ｎ−ＡｌＧａＮによって構成されている。なお、第１クラッド層２１の厚さは、０．５μｍ以上であるとよい。
【００２７】
第１ガイド層２２は、第１クラッド層２１の上に形成されている。第１ガイド層２２は、ｎ側に形成されたｎ側ガイド層である。例えば、第１ガイド層２２は、不純物を意図的にドープしないアンドープ又は不純物がドープされたｎ型のＩｎｘＧａＮ（０≦ｘ＜１）等の窒化物半導体材料によって構成されている。本実施の形態において、第１ガイド層２２は、ｎ−ＧａＮによって構成されている。第１ガイド層２２は、単層及び複数層のいずれであってもよいが、第１ガイド層２２のトータル厚さは、０．２μｍ以上であるとよい。
【００２８】
活性層２３（発光層）は、第１ガイド層２２の上に形成されている。活性層２３は、例えば、単層又は複数層の窒化物半導体材料によって構成されている。具体的には、活性層２３は、ＩｎｘＧａＮ（０＜ｘ＜１）及び／又はＡｌｘＩｎｙＧａＮ（ｘ，ｙ≧１）によって構成された量子井戸構造である。本実施の形態において、活性層２３は、ＩｎＧａＮ量子井戸構造である。
【００２９】
第２ガイド層２４は、活性層２３の上に形成されている。第２ガイド層２４は、ｐ側に形成されたｐ側ガイド層である。例えば、第２ガイド層２４は、アンドープ又はｎ型のＩｎｘＧａＮ（０≦ｘ＜１）等の窒化物半導体材料によって構成されている。本実施の形態において、第２ガイド層２４は、ｕ−ＧａＮによって構成されている。第２ガイド層２４は、単層及び複数層のいずれであってもよいが、第２ガイド層２４のトータル厚さは、０．０５μｍ以上であるとよい。
【００３０】
電子障壁層２５、第２クラッド層２６及びコンタクト層２７は、第１導電型とは異なる導電型である第２導電型の半導体材料からなる第２導電型層である。本実施の形態において、第２導電型はｐ型である。
【００３１】
電子障壁層２５は、第２ガイド層２４の上に形成されている。例えば、電子障壁層２５は、不純物がドープされたｐ型のＡｌｘＧａＮ（０≦ｘ＜１）等の窒化物半導体材料によって構成されたｐ型電子障壁層である。本実施の形態において、電子障壁層２５は、ｐ−ＡｌＧａＮによって構成されている。なお、電子障壁層２５の厚さは、１〜５０μｍであるとよい。
【００３２】
第２クラッド層２６は、電子障壁層２５の上に形成されている。例えば、第２クラッド層２６は、ｐ型のＡｌｘＧａＮ（０≦ｘ＜１）等の窒化物半導体材料によって構成されたｐ型クラッド層である。本実施の形態において、第２クラッド層２６は、ｐ−ＡｌＧａＮによって構成されている。なお、第２クラッド層２６の厚さは、０．３〜１μｍであるとよい。
【００３３】
コンタクト層２７は、第２クラッド層２６の上に形成されている。例えば、コンタクト層２７は、ｐ型の窒化物半導体材料によって構成されたｐ型コンタクト層である。本実施の形態において、コンタクト層２７は、ｐ型のＧａＮによって構成されている。
【００３４】
このように構成される積層構造体２０は、リッジ部として発光リッジ部Ｒを有するリッジ導波路型構造を有する。本実施の形態において、積層構造体２０は、複数の発光リッジ部Ｒによって構成されたレーザアレイ構造を有する。
【００３５】
複数の発光リッジ部Ｒの各々は、活性層２３への電流注入路となる本来のリッジ部となる第１リッジ部である。各発光リッジ部Ｒにより電流が活性層２３に注入されることで活性層２３が発光する。複数の発光リッジ部Ｒの各々は、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂと直交する方向に長手方向を有する長尺形状である。具体的には、各発光リッジ部Ｒは、レーザ共振器長方向（レーザ光の発振方向）に沿って直線状に延在している。
【００３６】
複数の発光リッジ部Ｒは、半導体レーザ素子１の幅方向（レーザ共振器長方向に直交する方向）の一方の端部側から他方の端部側に向かって、発光リッジ部Ｒ１、発光リッジ部Ｒ２、発光リッジ部Ｒ３、・・・、発光リッジ部Ｒｉ、・・・、発光リッジ部Ｒｎ−２、発光リッジ部Ｒｎ−１、発光リッジ部Ｒｎの順で、ｎ本形成されている（ｉ＝１〜ｎ）。発光リッジ部Ｒの数は、例えば、２〜５０本である。本実施の形態において、発光リッジ部Ｒは、等間隔に２０本形成されている。
【００３７】
さらに、積層構造体２０は、他のリッジ部として複数のダミーリッジ部Ｓを有する。複数のダミーリッジ部Ｓの各々は、活性層２３への電流注入路とはならない第２リッジ部である。つまり、ダミーリッジ部Ｓは、電流注入機能を有しない。複数のダミーリッジ部Ｓの各々は、発光リッジ部Ｒと同様に、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂと直交する方向に長手方向を有する長尺形状である。具体的には、各ダミーリッジ部Ｓは、レーザ共振器長方向に沿って直線状に延在している。したがって、ダミーリッジ部Ｓは、発光リッジ部Ｒと平行に形成されている。
【００３８】
また、ダミーリッジ部Ｓは、複数の発光リッジ部Ｒのうちの少なくとも一つの発光リッジ部Ｒに隣り合う位置に設けられている。半導体レーザ素子１の幅方向の両端に位置するダミーリッジ部Ｓを除いて、ダミーリッジ部Ｓは、複数の発光リッジ部Ｒのうちの少なくとも二つの発光リッジ部Ｒの間に設けられている。具体的には、両端以外のダミーリッジ部Ｓは、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒの間に形成されている。本実施の形態において、両端以外のダミーリッジ部Ｓは、発光リッジ部Ｒに隣接して、かつ、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒの間に１つずつ形成されている。
【００３９】
複数のダミーリッジ部Ｓは、半導体レーザ素子１の幅方向の一方の端部から他方の端部に向かって、ダミーリッジ部Ｓ０、ダミーリッジ部Ｓ１、ダミーリッジ部Ｓ２、・・・、ダミーリッジ部Ｓｉ、・・・、ダミーリッジ部Ｓｎ−２、ダミーリッジ部Ｓｎ−１、ダミーリッジ部Ｓｎの順で、（ｎ＋１）個形成されている（ｉ＝０〜ｎ）。ダミーリッジ部Ｓは、積層構造体２０の両端の各々に形成されており、発光リッジ部Ｒよりも１つ多く形成されている。本実施の形態において、発光リッジ部Ｒは、２０本形成されているので、ダミーリッジ部Ｓは、２１個形成されている。
【００４０】
なお、詳細は後述するが、半導体レーザ素子１の幅方向の両端に位置するダミーリッジ部Ｓは、複数に分割されている。本実施の形態では、両端に位置するダミーリッジ部Ｓは、それぞれ３つに分割されている。したがって、分割された３つのダミーリッジ部の各々を１本として数えると、ダミーリッジ部Ｓは、全体として、２５本形成されている。
【００４１】
このように、発光リッジ部Ｒに加えてダミーリッジ部Ｓを設けることによって、半導体レーザ素子１をフェイスダウン方式によってサブマウント等の支持基体に実装するときに、半導体レーザ素子１と支持基体との接触面積を大きくすることができる。この結果、支持基体に実装した後に半導体レーザ素子１内に残留する歪みによって生じる応力を分散させることができる。これにより、発光リッジ部Ｒに応力が集中することを抑制することができる。また、ダミーリッジ部Ｓを設けることで、発光リッジ部Ｒで発生した熱をダミーリッジ部Ｓを介して支持基体に放熱させることもできる。
【００４２】
発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓは、積層構造体２０の上部に形成されている。本実施の形態において、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓは、積層構造体２０の第２導電型層に形成されている。
【００４３】
具体的には、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓは、第２クラッド層２６とコンタクト層２７とを掘り込んで積層構造体２０に溝Ｍ及びＭ’を設けることで形成されている。溝Ｍ（第１溝）は、発光リッジ部Ｒと、当該発光リッジ部Ｒの一方側（図では左側）のダミーリッジ部Ｓとの間に形成されている。一方、溝Ｍ’（第２溝）は、発光リッジ部Ｒと当該発光リッジ部Ｒの他方側（図では右側）のダミーリッジ部Ｓとの間に形成されている。つまり、発光リッジ部Ｒと当該発光リッジ部Ｒに隣接する２つのダミーリッジ部Ｓとは、溝Ｍ及びＭ’により分離されている。本実施の形態において、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓは、第２クラッド層２６の途中から形成されている。つまり、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとの間に設けられた溝Ｍ及びＭ’の底は、コンタクト層２７を超えて第２クラッド層２６にまで到達しており、溝Ｍ及びＭ’の各々の底面は、第２クラッド層２６に位置している。このように形成される発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの各々は、断面が凸形状に形成された第２クラッド層２６の凸部と、この凸部の上に凸部と同じ幅で形成されたコンタクト層２７とを有する。
【００４４】
本実施の形態では、発光リッジ部Ｒの高さとダミーリッジ部Ｓの高さとが等しい。つまり、活性層２３の上面から発光リッジ部Ｒの上面までの距離と、活性層２３の上面からダミーリッジ部Ｓの上面までの距離とが等しくなっており、発光リッジ部Ｒの上面とダミーリッジ部Ｓの上面とが同じ高さの位置にある。なお、溝Ｍの深さと溝Ｍ’の深さとは同じである。つまり、溝Ｍの底の位置と溝Ｍ’の底の位置とは同じである。
【００４５】
このように構成される積層構造体２０では、積層構造体２０に電流が注入されると、図１に示すように、各発光リッジ部Ｒの下方のエミッタＥ（発光点）からレーザ光が出射する。本実施の形態では、複数のエミッタＥの各々からレーザ光が出射する。つまり、本実施の形態における半導体レーザ素子１は、複数のエミッタＥを含むマルチエミッタレーザである。複数のエミッタＥは、横方向に一直線上に一列に並んでおり、積層構造体２０からは横一列に一直線上に並んだ複数のレーザ光が出射する。
【００４６】
複数のエミッタＥの各々は、複数の発光リッジ部Ｒの各々に対応している。つまり、エミッタＥと発光リッジ部Ｒとは、一対一に対応している。したがって、エミッタＥの数は、発光リッジ部Ｒの数と同じである。
【００４７】
また、積層構造体２０は、絶縁層３０によって覆われている。本実施の形態において、絶縁層３０は、全ての発光リッジ部Ｒと全てのダミーリッジ部Ｓとを含む積層構造体２０の全てのリッジ部を覆うように形成されている。具体的には、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの各々の側面と、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとの間の平坦部（溝Ｍ及びＭ’の底面）とを覆うように、積層構造体２０の表面に沿って形成されている。
【００４８】
さらに、絶縁層３０は、ダミーリッジ部Ｓについては、ダミーリッジ部Ｓの上面全面を覆っているが、発光リッジ部Ｒについては、発光リッジ部Ｒの上面の一部を覆っている。具体的には、発光リッジ部Ｒ上の絶縁層３０の一部が開口されている。この絶縁層３０の開口を通って積層構造体２０に電流が注入される。なお、本実施の形態では、絶縁層３０は、発光リッジ部Ｒの上面の一部を覆っているが、発光リッジ部Ｒの上面を全く覆わず、発光リッジ部Ｒの上面の全域を通って積層構造体２０に電流が注入される構成でもよい。
【００４９】
また、発光リッジ部Ｒの側面を絶縁層３０で覆うことによって、絶縁層３０の開口を通って第１電極４１から注入される電流を狭窄することができる。つまり、発光リッジ部Ｒの側面を絶縁層３０で覆うことによって、第１電極４１から注入される電流が、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒの間の領域に流れることを抑制できる。
【００５０】
絶縁層３０は、絶縁材料によって構成されている。例えば、絶縁層３０は、ＳｉＯ２等の誘電体材料によって構成されている。本実施の形態において、絶縁層３０は、ＳｉＯ２膜である。絶縁層３０の厚さは、例えば、１００〜５００ｎｍである。
【００５１】
第１電極４１は、ｐ側電極であり、各発光リッジ部Ｒの上に形成されている。具体的には、第１電極４１は、絶縁層３０に設けられた開口を埋めるように形成されており、発光リッジ部Ｒの最上層であるコンタクト層２７の上にコンタクト層２７と接するように形成されている。第１電極４１は、コンタクト層２７にオーミック接触するオーミック電極である。なお、第１電極４１は、絶縁層３０の開口のみを埋めるように、絶縁層３０と同じ高さで形成されているが、これに限らない。
【００５２】
第１電極４１は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕ等の金属材料を少なくとも１つ以上用いて形成された単層又は複数層からなる。本実施の形態において、第１電極４１は、Ｐｄ／Ｐｔの２層構造である。なお、第１電極４１の幅は、発光リッジ部Ｒの幅よりも狭くなっているが、発光リッジ部Ｒの幅と同じであってもよい。
【００５３】
なお、図２に示すように、第１電極４１は、発光リッジ部Ｒの上に形成されているが、ダミーリッジ部Ｓの上には形成されていない。つまり、第１電極４１は、発光リッジ部Ｒごとに発光リッジ部Ｒの上のみに形成されている。したがって、第１電極４１は、互いに平行に複数本形成されている。つまり、複数の第１電極４１は、互いに接続されておらず、分離して形成されている。
【００５４】
第２電極４２は、ｎ側電極である。第２電極４２は、基板１０の下面（裏面）に形成された金属層（第１金属層）である。第２電極４２は、半導体基板である基板１０とオーミック接触するオーミック電極である。第２電極４２は、複数の発光リッジ部Ｒに共通する１つの電極であり、基板１０の下面のほぼ全面に形成されている。
【００５５】
第２電極４２は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕ等の金属材料を少なくとも１つ以上用いて形成された単層又は複数層からなる。第２電極４２は、Ａｕを含むＡｕ系材料によって構成されているとよい。また、第２電極４２は、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の複数層によって構成されているとよい。本実施の形態において、第２電極４２は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造である。
【００５６】
パッド電極５０は、複数の第１電極４１と接するように各第１電極４１上及び絶縁層３０上に形成されている。パッド電極５０は、金属材料によって構成された金属層（第２金属層）である。パッド電極５０は、Ａｕを含むＡｕ系材料によって構成されているとよい。また、パッド電極５０は、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の複数層によって構成されているとよい。本実施の形態において、パッド電極５０は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造である。
【００５７】
なお、本実施の形態において、パッド電極５０は、第１電極４１（ｐ側電極）と異なる材料によって構成したが、第１電極４１と同じ材料によって構成されていてもよい。この場合、パッド電極５０と第１電極４１とを合わせたものをｐ側電極又はパッド電極と呼んでもよい。また、パッド電極５０は、第２電極４２（ｎ側電極）と同じ材料によって構成したが、第２電極４２と異なる材料によって構成されていてもよい。
【００５８】
パッド電極５０は、複数の発光リッジ部Ｒと少なくとも１つのダミーリッジ部Ｓとの上に連続して形成されている。本実施の形態において、パッド電極５０は、全ての発光リッジ部Ｒと全てのダミーリッジ部Ｓとの上に連続して形成されている。つまり、パッド電極５０は、全ての発光リッジ部Ｒと全てのダミーリッジ部Ｓとを含む積層構造体２０の全てのリッジ部を覆うように積層構造体２０の上面の広い範囲に形成されている。
【００５９】
このように、パッド電極５０を、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓごとに形成するのではなく、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓを含めたリッジ部全体にわたって形成することで、パッド電極５０をリッジ部ごとに形成する場合と比べて、半導体レーザ素子１の構成が複雑化することを抑制できる。つまり、仮に発光リッジ部Ｒごと及びダミーリッジ部Ｓごとにパッド電極５０を形成すると、複数のパッド電極５０が存在することになってパッド電極５０ごとにワイヤを接続したりする必要があるため、各パッド電極５０への電気的接続が複雑になってしまう。
【００６０】
しかも、パッド電極５０を、複数の発光リッジ部Ｒと複数のダミーリッジ部Ｓとの上に連続して形成することによって、半導体レーザ素子１をサブマウントに実装する際に、パッド電極５０とサブマウントとの接触面積を稼ぐことができるので、半導体レーザ素子１とサブマウントとの接合強度を大きくすることができる。
【００６１】
このように構成された半導体レーザ素子１では、第１電極４１と第２電極４２とに電圧を印加すると、第１電極４１と第２電極４２との間に電流が流れる。つまり、積層構造体２０に電流が注入される。積層構造体２０に注入された電流は、狭窄されて発光リッジ部Ｒの下方のみに流れる。これにより、狭窄された電流が発光リッジ部Ｒの下方の活性層２３に注入されて、活性層２３内で電子及び正孔が再結合して発光する。
【００６２】
活性層２３で発生した光は、基板垂直方向（縦方向）においては、第１クラッド層２１、第１ガイド層２２、活性層２３、第２ガイド層２４、電子障壁層２５、第２クラッド層２６、及び、コンタクト層２７の各層間の屈折率差によって閉じ込められ、基板水平方向（横方向）においては、発光リッジ部Ｒ内（第２クラッド層２６、コンタクト層２７）と発光リッジ部Ｒ外（絶縁層３０）との屈折率差によって閉じ込められる。
【００６３】
そして、活性層２３で発生した光は、第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの間を往復して共振して増幅し、注入電流によって利得を得ることで、位相がそろった高強度のレーザ光となってエミッタＥの第１端面２０ａから出射する。本実施の形態では、２０本の発光リッジ部Ｒが形成されているので、２０個のエミッタＥの各々からレーザ光が出射する。つまり、積層構造体２０からは２０本のレーザ光が出射する。
【００６４】
次に、本実施の形態における半導体レーザ素子１の詳細な構成について、図１〜図４を参照しながら、以下説明する。
【００６５】
まず、パッド電極５０の詳細な構成について、図５を用いて説明する。図５の（ａ）は、実施の形態に係る半導体レーザ素子１の拡大上面図であり、図５の（ｂ）は、同半導体レーザ素子１の拡大断面図である。
【００６６】
なお、図５では、複数の発光リッジ部Ｒ及び複数のダミーリッジ部Ｓのうち、ダミーリッジ部Ｓｉと、ダミーリッジ部Ｓｉの左側に隣接する発光リッジ部Ｒｉと、ダミーリッジ部Ｓｉの右側に隣接する発光リッジ部Ｒｉ＋１と、発光リッジ部Ｒｉの左側に隣接するダミーリッジ部Ｓｉ−１の一部と、発光リッジ部Ｒｉ＋１の右側に隣接するダミーリッジ部Ｓｉ−１の一部とが図示されている。
【００６７】
図５の（ａ）に示すように、半導体レーザ素子１の上面視において、パッド電極５０は、発光リッジ部Ｒ上では、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂから第１距離ｄ１だけ離間している部分を有する。また、半導体レーザ素子１の上面視において、パッド電極５０は、ダミーリッジ部Ｓ上では、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂから第２距離ｄ２だけ離間している部分を有する。そして、ダミーリッジ部Ｓにおける第２距離ｄ２は、発光リッジ部Ｒにおける第１距離ｄ１よりも大きくなっている。一例として、第１距離ｄ１は、４〜８μｍであり、第２距離ｄ２は、１５〜２５μｍである。
【００６８】
具体的には、半導体レーザ素子１の上面視において、パッド電極５０は、ダミーリッジ部Ｓ上において、一対の第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の両方の辺に凹部５１を有しており、このパッド電極５０の凹部５１が、ダミーリッジ部Ｓ上において一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂから第２距離ｄ２だけ離間している部分となっている。なお、パッド電極５０の凹部５１は、発光リッジ部Ｒ上には形成されていない。
【００６９】
本実施の形態において、凹部５１は、複数のダミーリッジ部Ｓの全てについて、ダミーリッジ部Ｓ上のパッド電極５０に形成されている。このようにパッド電極５０に凹部５１を形成することで、ダミーリッジ部Ｓ上では、パッド電極５０の第１端面２０ａ側の辺の一部が第２端面２０ｂ側に後退しているともに、パッド電極５０の第２端面２０ｂ側の辺の一部が第１端面２０ａ側に後退している。
【００７０】
凹部５１の上面視形状は、例えば矩形である。本実施の形態において、凹部５１の上面視形状は、台形である。具体的には、凹部５１の上面視形状は、凹部５１の底部側の辺が凹部５１の開口部側の辺よりも短い台形である。凹部５１をなす台形の側辺の傾斜角は、例えば約４５°であるが、これに限るものではない。
【００７１】
なお、図３に示すように、両端に位置するダミーリッジ部Ｓ上の最も外側に位置する凹部５１（後述する第１分割リッジ部Ｓ０ａ及びＳｎａ上の凹部５１）については、ダミーリッジ部Ｓ上では台形の２つの側辺のうちの外側の側辺が存在しておらず、凹部５１がダミーリッジ部Ｓ上の外側端まで切り欠かれた形状になっている。
【００７２】
次に、ダミーリッジ部Ｓの詳細な構成について、図２及び図３を参照して説明する。
【００７３】
図２及び図３に示すように、積層構造体２０に形成された複数のダミーリッジ部Ｓには、少なくとも複数の発光リッジ部Ｒの並び方向の両端側の各々に設けられたダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝０、ｎ）である端側リッジ部と、複数の発光リッジ部Ｒについて隣り合う２つの発光リッジ部Ｒの間ごとに設けられたダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ−１）である中間リッジ部とが含まれている。
【００７４】
具体的には、端側リッジ部であるダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝０、ｎ）は、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎである。また、中間リッジ部であるダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ−１）は、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎ以外のダミーリッジ部Ｓであり、ダミーリッジ部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・、Ｓｎ−３、Ｓｎ−２及びＳｎ−１である。本実施の形態において、中間リッジ部であるダミーリッジ部Ｓは、いずれも同じ幅を有する同じ形状であり、等間隔に形成されている。なお、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの幅とは、発光リッジ部Ｒ（ダミーリッジ部Ｓの長手方向と直交する方向の長さのことである。
【００７５】
端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々は、全てのダミーリッジ部Ｓのうち、半導体レーザ素子１の左右方向（共振器長方向に直交する方向）の各々において最も外側に位置するダミーリッジ部Ｓである。図２及び図３では、端側リッジ部Ｓ０（第１の端側リッジ部）は、積層構造体２０の左側の端部に位置し、端側リッジ部Ｓｎ（第２の端側リッジ部）は、積層構造体２０の右側の端部に位置する。したがって、中間リッジ部であるダミーリッジ部Ｓ（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ−２、Ｓｎ−１）については、その両側に発光リッジ部Ｒが存在しているが、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについては、一方の側方のみにしか発光リッジ部Ｒが存在していない。
【００７６】
また、左側の端側リッジ部Ｓ０と右側の端側リッジ部Ｓｎとは、いずれも溝ｍにより複数の分割リッジ部に分離されている。つまり、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎに溝ｍを形成することによって、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々が複数の分割リッジ部（サブダミーリッジ部）に分割されている。この結果、複数の分割リッジ部の各々を１つのダミーリッジ部Ｓとして数えると、積層構造体２０の幅方向の両端部の各々には、分割リッジ部をダミーリッジ部として複数のダミーリッジ部が連続して形成されていることになる。本実施の形態において、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々は、３個以上の分割リッジ部に分離されており、３個以上の分割リッジ部が連続して並んでいる。
【００７７】
具体的には、左側の端側リッジ部Ｓ０は、２つの溝ｍによって、第１分割リッジ部Ｓ０ａ、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ及び第３分割リッジ部Ｓ０ｃの３個に分離されている。このうち、第２分割リッジ部Ｓ０ｂは、中央に位置し、第１分割リッジ部Ｓ０ａは、第２分割リッジ部Ｓ０ｂの左側に位置し、第３分割リッジ部Ｓ０ｃは、第２分割リッジ部Ｓ０ｂの右側に位置している。本実施の形態において、第１分割リッジ部Ｓ０ａ及び第３分割リッジ部Ｓ０ｃは、端部リッジ部Ｓ０の両端に位置している。なお、第１分割リッジ部Ｓ０ａは、左側の端側リッジ部Ｓ０において、最も左側の端部に位置している。
【００７８】
同様に、右側の端側リッジ部Ｓｎは、２つの溝ｍによって、第１分割リッジ部Ｓｎａ、第２分割リッジ部Ｓｎｂ及び第３分割リッジ部Ｓｎｃの３個に分離されている。具体的には、第２分割リッジ部Ｓｎｂは、中央に位置し、第１分割リッジ部Ｓｎａは、第２分割リッジ部Ｓｎｂの右側に位置し、第３分割リッジ部Ｓｎｃは、第２分割リッジ部Ｓｎｂの左側に位置している。右側の端側リッジ部Ｓｎでも、第１分割リッジ部Ｓｎａ及び第３分割リッジ部Ｓｎｃは、端部リッジ部Ｓｎの両端に位置している。なお、第１分割リッジ部Ｓ０ａは、右側の端側リッジ部Ｓｎにおいて、最も右側の端部に位置している。
【００７９】
本実施の形態において、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎは、左右対称の形状に形成されている。つまり、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々を複数に分離する溝ｍは、左右対称の位置に形成されている。
【００８０】
端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々を複数に分離する溝ｍは、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとを分離する溝Ｍ及びＭ’と同様に、積層構造体２０の第２クラッド層２６とコンタクト層２７とを掘り込むことで形成されている。本実施の形態において、溝ｍの深さは、溝Ｍ及びＭ’の深さと同じである。つまり、溝ｍの底の位置と溝Ｍ及びＭ’の底の位置とは同じである。
【００８１】
なお、中間リッジ部であるダミーリッジ部Ｓは、溝ｍにより分割されていない否分割リッジ部となっている。
【００８２】
次に、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓが形成された積層構造体２０について、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの幅、溝Ｍ及びＭ’の幅及び深さ、並びに、発光リッジ部Ｒのリッジ間の幅ＷＡ（間隔）の一例を表１に示す。
【００８３】
【表１】
2019129217.tif 000003
【００８４】
表１に示すように、任意の発光リッジ部Ｒｉ（ｉ＝１〜ｎ）において、発光リッジ部の幅（リッジ幅）ＷＲｉは、例えば５μｍ以上３５μｍ以下である。５μｍ≦ＷＲｉにすることによって、レーザ光の出射端面である第１端面２０ａにＣＯＤが発生することを抑制できる。また、ＷＲｉ≦３５μｍにすることによって、レーザ発振させるための利得を容易に得ることができる。
【００８５】
本実施の形態において、全ての発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉは等しい。つまり、全ての発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉは均一である。このように、全ての発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉを均一にすることで、全ての発光リッジ部Ｒに均一に電流を注入することができる。この結果、全てのエミッタＥからはビーム径が均一なレーザ光が出力する。これにより、半導体レーザ素子１から出射する複数のレーザ光をレンズ又はファイバ等の光学部品に高効率で集光させることができる。なお、発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉが均一でない場合には、エミッタＥ毎に光出力の差が生じて、積層構造体２０内に部分的に劣化の差が発生する。特に、光出力が大きいエミッタＥでは劣化が大きくなる。これに対して、全ての発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉを均一にすることで、エミッタＥの光出力差によって積層構造体２０に劣化の差が生じることを抑制できる。なお、本実施の形態において、全ての発光リッジ部Ｒの幅ＷＲｉを３０μｍにしている。
【００８６】
また、任意のダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝０〜ｎ）において、ダミーリッジ部Ｓの幅ＷＳｉは、例えば２５μｍ以上５００μｍ以下である。
【００８７】
具体的には、発光リッジ部Ｒの間に存在する中間リッジ部であるダミーリッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ−１）の幅ＷＳｉは、例えば２５μｍ以上５００μｍ以下である。本実施の形態において、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎ以外の全ての中間リッジ部の幅ＷＳｉを３７０μｍにしている。
【００８８】
一方、複数に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおいて、第１分割リッジ部Ｓ０ａ及びＳｎａの幅は、例えば２５μｍ以上３００μｍ以下（本実施の形態では、１８０μｍ）であり、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ及びＳｎｂの幅は、例えば５μｍ以上３５μｍ以下（本実施の形態では、３０μｍ）であり、第３分割リッジ部Ｓ０ｃ及びＳｎｃの幅は、例えば２５μｍ以上５００μｍ以下（本実施の形態では、３７０μｍ）である。
【００８９】
また、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとを分離する任意の溝Ｍ及びＭ’については、溝Ｍの幅ＷＭ及び溝Ｍ’の幅ＷＭ’が、例えば５μｍ以上３０μｍ以下（本実施の形態では、全て１０μｍ）であり、溝Ｍの深さ及び溝Ｍ’の深さが、例えば０．１μｍ以上０．６μｍ以下（本実施の形態では、全て０．５μｍ）である。５μｍ≦ＷＭ、ＷＭ’にすることによって、フェイスダウン方式で半導体レーザ素子１をサブマウントに実装する際に半田がうまく濡れずにボイドが発生することを抑制できる。また、ＷＭ、ＷＭ’≦３０μｍにすることによって、発光リッジ部Ｒに対応するエミッタＥで発生した熱をダミーリッジ部Ｓを通して効率良く排熱することができる。
【００９０】
また、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎを複数に分離する溝ｍについては、溝ｍの幅が、例えば５μｍ以上１５μｍ以下（本実施の形態では、全て１０μｍ）であり、溝ｍの深さが、例えば０．１μｍ以上０．６μｍ以下（本実施の形態では、全て０．５μｍ）である。
【００９１】
また、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒのリッジ間の幅ＷＡ（＝ＷＳｉ＋ＷＲｉ）は、例えば３５μｍ以上５６０μｍ以下である。本実施の形態において、発光リッジ部Ｒのリッジ間の幅ＷＡは、全て３９０μｍである。
【００９２】
なお、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒの間の幅ＷＡと発光リッジ部Ｒの幅ＷＲとの比（ＷＡ／ＷＲ）は、ＷＡ／ＷＲ≧７であるとよい。ＷＡ／ＷＲ≧７の関係を満たすことによって、隣り合う２つの発光リッジ部Ｒにおける高出力動作時の熱干渉による熱飽和を抑制することができ、ワット級の高出力のレーザ発振に必要な光出力特性を容易に得ることができる。
【００９３】
ここで、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、分割リッジ部の幅の組み合わせのパターン例を表２に示す。
【００９４】
【表２】
2019129217.tif 000004
【００９５】
表２に示すように、パターン１では、各々が３個以上に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、中央側の分割リッジ部のリッジ幅が、両端側の分割リッジ部のリッジ幅よりも大きくなっている。つまり、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々において、複数の分割リッジ部のリッジ幅は、中央ほど幅広になっている。本実施の形態では、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける中央の第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）のリッジ幅が、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける外側の第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）のリッジ幅よりも大きくなっており、かつ、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける内側の第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅よりも大きくなっている。なお、パターン１では、第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）のリッジ幅と第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅とを同じにしているが、これに限らない。
【００９６】
パターン２では、複数に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、複数の分割リッジ部のリッジ幅が全て等しくなっている。具体的には、第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）及び第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）の幅が全て等しくなっている。
【００９７】
パターン３では、各々が３個以上に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、中央側の分割リッジ部のリッジ幅が、両端側の分割リッジ部のリッジ幅よりも小さくなっている。つまり、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々において、複数の分割リッジ部のリッジ幅は、中央ほど幅狭になっている。具体的には、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける中央の第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）のリッジ幅が、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける外側の第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）のリッジ幅よりも小さくなっており、かつ、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける内側の第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅よりも小さくなっている。なお、パターン３では、さらに、内側の第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅が外側の第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）のリッジ幅よりも大きくなっているが、これに限らない。
【００９８】
また、パターン３では、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける内側の第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅が、中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）のリッジ幅と同じになっており、かつ、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎにおける中央の第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）のリッジ幅が、発光リッジ部Ｒのリッジ幅と同じになっている。このように構成することで、発光リッジ部Ｒの数（エミッタの数）が異なる複数種類の半導体レーザ素子１を低コストで量産することができる。
【００９９】
具体的には、第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）のリッジ幅と中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）のリッジ幅とを同じにし、かつ、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）のリッジ幅と発光リッジ部Ｒのリッジ幅とを同じにした場合、絶縁層３０を形成する工程が完了した状態では、ウェハ上に同一幅の複数の発光リッジ部Ｒと同一幅の複数のダミーリッジ部Ｓとが周期的に交互に１つずつ並んだ構造となっているので、次の工程で、第１電極４１（ｐ側電極）をどの発光リッジ部Ｒに形成するかによって、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）に対応するダミーリッジ部Ｓは発光リッジ部Ｒにもなりうる。これにより、ユーザの要望により、信頼性が多少劣ったとしてもエミッタ数を多くしてより高出力にしたい場合は、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）に対応するリッジ部の上に第１電極４１を形成することで、そのリッジ部をダミーリッジ部Ｓではなく発光リッジ部Ｒとして機能させることができるので、より高出力の半導体レーザ素子１を実現することができる。逆に、発光リッジ部Ｒに対応するリッジ部に第１電極４１を形成しないことで、第１電極４１が形成されていないリッジ部を第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）であるダミーリッジ部Ｓとして機能させることができる。例えば、発光リッジ部Ｒと同一幅のＮ個のリッジ部のうちＭ個（Ｎ＞Ｍ）のリッジ部に第１電極を形成して発光リッジ部Ｒとして機能させ、（Ｎ−Ｍ）個のリッジ部をダミーリッジ部Ｓとして機能させることができる。これにより、隣接するダミーリッジ部Ｓの溝によって応力を緩和させることができるので、より信頼性の高い半導体レーザ素子１を実現することができる。このように、絶縁層３０を形成する工程までを終えて同一幅の複数の発光リッジ部Ｒと同一幅の複数のダミーリッジ部Ｓとが周期的に交互に１つずつ並んだウェハを大量に作製しておくことによって、ユーザの要望等によって第１電極４１の有無と割断位置とを調整することで、発光リッジ部Ｒの数（エミッタの数）及び実装時のサポート部となるダミーリッジ部Ｓの数を任意に変更することができる。これにより、工程共通化による生産性向上及びコストダウンが期待できる。
【０１００】
パターン４では、複数に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、複数の分割リッジ部のリッジ幅は、発光リッジ部Ｒから離れるに従い、大きくなっている。つまり、発光リッジ部Ｒから遠くなるほど（半導体レーザ素子１の端ほど）分割リッジ部のリッジ幅が大きくなっており、逆に、発光リッジ部Ｒに近くなるほど分割リッジ部のリッジ幅が小さくなっている。具体的には、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎに隣接する発光リッジ部Ｒから離れるに従って、第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）及び第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）の順で、リッジ幅が徐々に広くなっている。
【０１０１】
パターン５では、複数に分割された端側リッジ部Ｓ０及びＳｎについて、複数の分割リッジ部のリッジ幅は、発光リッジ部Ｒから離れるに従い、小さくなっている。つまり、発光リッジ部Ｒから遠くなるほど（半導体レーザ素子１の端ほど）分割リッジ部のリッジ幅が小さくなっており、逆に、発光リッジ部Ｒに近くなるほど分割リッジ部のリッジ幅が大きくなっている。具体的には、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎに隣接する発光リッジ部Ｒから離れるに従って、第３分割リッジ部Ｓ０ｃ（Ｓｎｃ）、第２分割リッジ部Ｓ０ｂ（Ｓｎｂ）及び第１分割リッジ部Ｓ０ａ（Ｓｎａ）の順で、リッジ幅が徐々に狭くなっている。
【０１０２】
また、本実施の形態では、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々における複数の分割リッジ部のリッジ幅の合計は、否分割リッジ部である中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）の幅より大きくなっている。具体的には、本実施の形態では、中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）のリッジ幅が３７０μｍとなっているので、パターン１〜３が該当する。この場合、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々における複数の分割リッジ部のリッジ幅の合計は、中間リッジ部のリッジ幅よりも２１０μｍ程度大きい。このように、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎを中間リッジ部よりも幅広にすることで、フェイスダウン方式によって半導体レーザ素子１をサブマウントに実装する場合に半導体レーザ素子１とサブマウントとの接触面積（接合面積）を増やすことができるので、半導体レーザ素子１とサブマウントとの接合強度を大きくすることができる。なお、図１に示される半導体レーザ素子１は、パターン３の例で図示されている。
【０１０３】
また、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々における複数の分割リッジ部のリッジ幅の合計は、否分割リッジ部である中間リッジ部の幅と等しくてもよい。この場合、本実施の形態では、中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）のリッジ幅が３７０μｍとなっているので、パターン４が該当する。
【０１０４】
また、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの各々における複数の分割リッジ部のリッジ幅の合計は、否分割リッジ部である中間リッジ部の幅より小さくてもよい。この場合、本実施の形態では、中間リッジ部Ｓｉ（ｉ＝１〜ｎ）のリッジ幅が３７０μｍとなっているので、パターン５が該当する。
【０１０５】
以上説明したように、本実施の形態における半導体レーザ素子１によれば、積層構造体２０の第２導電型層が、複数の発光リッジ部Ｒ（第１リッジ部）とダミーリッジ部Ｓ（第２リッジ部）とを有しており、図５に示すように、複数の発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとの上に連続して形成されたパッド電極５０が、発光リッジ部Ｒ上では、第１端面２０ａ及び／又は第２端面２０ｂから第１距離ｄ１だけ離間している部分を有し、ダミーリッジ部Ｓ上では、第１端面２０ａ及び／又は第２端面２０ｂから第２距離ｄ２だけ離間している部分を有し、第２距離ｄ２が第１距離ｄ１よりも大きい。
【０１０６】
このように、ダミーリッジ部Ｓ上の第２距離ｄ２を発光リッジ部Ｒ上の第１距離ｄ１よりも大きくすることで、ダミーリッジ部Ｓにおける素子端面近傍（第１端面２０ａ側及び／又は第２端面２０ｂ側の近傍）のパッド電極５０を、発光リッジ部Ｒにおける素子端面近傍のパッド電極５０よりも凹ませることができる。つまり、平面視において、パッド電極５０の第１端面２０ａ側の辺の一部及び／又はパッド電極５０の第２端面２０ｂ側の辺の一部がそれぞれ反対側に後退している。
【０１０７】
これにより、発光リッジ部Ｒの素子端面近傍に存在するダングリングボンドによって発光リッジ部Ｒに対応するエミッタＥの素子端面で熱が発生したとしても、隣り合う２つのエミッタＥの素子端面同士で発生した熱が、パッド電極５０を介して発光リッジ部Ｒに隣接するダミーリッジ部Ｓに伝播することを抑制ができる。したがって、隣り合う２つのエミッタＥの素子端面同士で発生した熱がパッド電極５０を介して干渉することを抑制することができる。
【０１０８】
また、ダミーリッジ部Ｓ上の第２距離ｄ２を発光リッジ部Ｒ上の第１距離ｄ１よりも大きくしてダミーリッジ部Ｓにおける素子端面近傍のパッド電極５０を発光リッジ部Ｒにおける素子端面近傍のパッド電極５０よりも凹ませておくことで、発光リッジ部Ｒに対応するエミッタＥの素子端面で発生した熱がダミーリッジ部Ｓに伝播したとしても、ダミーリッジ部Ｓにおける素子端面近傍でのパッド電極５０の熱膨張を抑制することができる。つまり、ダミーリッジ部Ｓ上にパッド電極５０が存在しない領域（凹部５１）を設けておくことで、この領域でのパッド電極５０の熱膨張をなくすことができる。この結果、ダミーリッジ部Ｓにおける素子端面近傍に存在するパッド電極５０による熱膨張で発光リッジ部Ｒが両側から圧縮されることを抑制できる。したがって、発光リッジ部Ｒが圧縮応力を受けることで発光リッジ部Ｒに結晶欠陥が発生することを抑制することができる。
【０１０９】
このように、本実施の形態における半導体レーザ素子１によれば、パッド電極５０を介した隣り合う２つのエミッタＥの熱干渉を抑制できるとともに、パッド電極５０の熱膨張による発光リッジ部Ｒの結晶欠陥を抑制することができる。したがって、信頼性が高い半導体レーザ素子１を実現することができる。
【０１１０】
なお、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂから離れたパッド電極５０の内側（内部）の領域では、パッド電極５０を通じて発光リッジ部Ｒから当該発光リッジ部Ｒに隣接するダミーリッジ部Ｓに伝播する熱もあるが、この熱は、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとにまたがって広く形成されたパッド電極５０の内側の領域によって広く拡散するので、熱密度が低く、温度上昇も少ない。このため、この拡散した熱によるパッド電極５０の熱膨張は小さいので、発光リッジ部Ｒが受ける圧縮応力も小さくなる。また、パッド電極５０の内部の領域における発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓでは、そもそもダングリングボンドがあまり存在しない。このため、パッド電極５０の内側の領域では、発光リッジ部Ｒに結晶欠陥はあまり発生しない。
【０１１１】
また、本実施の形態では、パッド電極５０は、ダミーリッジ部Ｓ上において、第１端面２０ａ側及び／又は第２端面２０ｂ側の辺に凹部５１を有しており、この凹部５１が、第１端面２０ａ及び／又は第２端面２０ｂから第２距離ｄ２だけ離間している部分となっている。
【０１１２】
具体的には、図５の（ａ）に示すように、発光リッジ部Ｒｉ上のパッド電極５０の第１端面２０ａ側の辺は、発光リッジ部Ｒｉの左側の溝Ｍｉと右側の溝Ｍ’ｉとを超えて水平方向に左側のダミーリッジ部Ｓｉ−１及び右側のダミーリッジ部Ｓｉまで広がった後、ダミーリッジ部Ｓｉ−１及びＳｉ上で約４５°の傾斜をもって第１端面２０ａから離れる（凹む）ことで、ダミーリッジ部Ｓｉ−１及びＳｉ上のパッド電極５０に凹部５１が形成されている。
【０１１３】
このように、ダミーリッジ部Ｓ上におけるパッド電極５０に凹部５１を形成することで、ダミーリッジ部Ｓ上の第２距離ｄ２を発光リッジ部Ｒ上の第１距離ｄ１よりも簡単に大きくすることができる。そして、本実施の形態における半導体レーザ素子１では、この凹部５１によって、パッド電極５０を介した隣り合う２つのエミッタＥの熱干渉とパッド電極５０の熱膨張による発光リッジ部Ｒの結晶欠陥とを抑制することができる。
【０１１４】
なお、本実施の形態では、パッド電極５０の凹部５１は、発光リッジ部Ｒ上には形成されていない。したがって、パッド電極５０に凹部５１を形成したとしても、発光リッジ部Ｒに電流を注入することへの阻害にはならない。
【０１１５】
また、本実施の形態では、パッド電極５０の凹部５１の平面視形状は、図５の（ａ）に示されるように台形としたが、これに限るものではない。例えば、パッド電極５０の凹部５１の平面視形状は、図６に示されるように、長方形であってもよい。この場合、凹部５１は、発光リッジ部Ｒｉ上のパッド電極５０の第１端面２０ａ側の辺が、発光リッジ部Ｒｉの右側の溝Ｍ’ｉを超えて水平方向にダミーリッジ部Ｓｉまで広がった後、ダミーリッジ部Ｓｉ上で約９０°の傾斜をもって階段状に第１端面２０ａから離れることで長方形に形成されている。
【０１１６】
このように、凹部５１の平面視形状を長方形にすることで、凹部５１の左右方向（共振器長方向と直交する方向）の幅を大きくすることができるので、パッド電極５０を介した隣り合う２つのエミッタＥの熱干渉を一層抑制できるとともに、パッド電極５０の熱膨張による発光リッジ部Ｒの結晶欠陥を一層抑制することができる。
【０１１７】
また、図５（ａ）及び図６に示すように、隣り合う２つの凹部５１のピッチをＸ、凹部５１の幅をＹとした場合、０．６６７Ｘ≦Ｙ≦Ｘの関係を満たすとよい。この点について、図７を用いて説明する。
【０１１８】
図７は、凹部５１のピッチＸと幅Ｙとに関して行った半導体レーザ素子１の信頼性実験の結果を示す図である。本実験では、凹部５１のピッチＸと幅Ｙとを変えた複数の半導体レーザ素子１を作製し、各半導体レーザ素子を、１つの発光リッジ部Ｒあたり初期３Ｗの出力となるように動作させて、２万時間後の劣化率（出力低下率）が３０％以下のものを良品とし、２万時間後の劣化率が３０％を超えるものと不良品として評価した。
【０１１９】
その結果、図７に示すように、良品を得るには０．６６７Ｘ≦Ｙ＜Ｘの関係を満たす必要があることを実験的に見出した。なお、本実験では、発光リッジ部Ｒにおけるパッド電極５０の辺と第１端面２０ａ（第２端面２０ｂ）との第１距離ｄ１を６μｍとし、ダミーリッジ部Ｓにおけるパッド電極５０の凹部５１の底辺と第１端面２０ａ（第２端面２０ｂ）との第２距離ｄ２を２０μｍとした。
【０１２０】
また、このように構成される半導体レーザ素子１をレーザ加工装置等の機器に組み込むにあたっては、図８に示すように、半導体レーザ装置２としてモジュールの形態にする。図８は、実施の形態に係る半導体レーザ装置２の断面図である。
【０１２１】
図８に示すように、半導体レーザ装置２は、上記の半導体レーザ素子１と、サブマウント６０とを備える。半導体レーザ素子１は、フェイスダウン方式（ジャンクションダウン方式）によってサブマウント６０に実装されている。つまり、半導体レーザ素子１は、リッジ部側（発光リッジ部Ｒ側、ダミーリッジ部Ｓ）がサブマウント６０に接合されている。具体的には、半導体レーザ素子１のパッド電極５０がサブマウント６０に積層された接合層（不図示）に接続される。
【０１２２】
サブマウント６０は、例えば、ＳｉＣ等の半導体材料、ＡｌＮ等のセラミック材料、ダイヤモンド又はダイヤモンド複合材等の高熱伝導材料によって構成される基台と、基台の表面に形成された金属層とを含む。半導体レーザ素子１とサブマウント６０の金属層とは、ＡｕＳｎ等の半田層からなる接合層を介して接合される。
【０１２３】
なお、半導体レーザ素子１とサブマウント６０との接合を強固にするには、つまりパッド電極５０とサブマウント６０との間の接触熱抵抗及び接触電気抵抗を下げるためには、パッド電極５０をできるだけ大きくするとよい。
【０１２４】
図８に示すように、本実施の形態における半導体レーザ装置２は、さらに、第１放熱部材７１及び第２放熱部材７２を備えており、半導体レーザ素子１とサブマウント６０との接合体は、第１放熱部材７１と第２放熱部材７２とに挟まれている。第１放熱部材７１及び第２放熱部材７２は、半導体レーザ素子１で発生する熱を放熱するためのヒートシンクである。なお、第１放熱部材７１及び第２放熱部材７２は、半導体レーザ素子１に電流を供給するために導電体であってもよい。したがって、第１放熱部材７１及び第２放熱部材７２は、電気伝導性及び熱伝導性に優れた銅等の金属材料によって構成された金属ブロック等を用いるとよい。
【０１２５】
このように、半導体レーザ素子１とサブマウント６０との接合体を第１放熱部材７１と第２放熱部材７２とに挟み込むことによって、発光リッジ部Ｒからパッド電極５０に伝導した熱は、パッド電極５０で広がってサブマウント６０を経由して第１放熱部材７１に伝わる。これにより、半導体レーザ素子１で発生する熱の放熱性を向上させることができ、信頼性の高い半導体レーザ装置２を実現できる。
【０１２６】
また、本実施の形態における半導体レーザ素子１では、発光リッジ部Ｒの高さとダミーリッジ部Ｓの高さとが等しくなっており、発光リッジ部Ｒの上面とダミーリッジ部Ｓの上面とが同じ高さの位置にある。
【０１２７】
この構成により、半導体レーザ素子１をフェイスダウン方式によってサブマウント６０に実装する際に、半導体レーザ素子１の実装面が平面になっているので、半導体レーザ素子１をサブマウント６０に容易に実装することができる。また、発光リッジ部Ｒの高さとダミーリッジ部Ｓの高さとが揃っているので、積層構造体２０に発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓを容易に形成することもできる。
【０１２８】
さらに、本実施の形態における半導体レーザ素子１では、図２及び図３に示すように、複数のダミーリッジ部Ｓのうちの端側リッジ部Ｓ０（Ｓｎ）が、溝ｍにより複数の分割リッジ部に分離されている。
【０１２９】
このように、端側リッジ部Ｓ０（Ｓｎ）が複数に分離されていることによって、この複数の分割リッジ部の間の溝ｍによって、応力に起因した歪を緩和させることができる。この構成により、実装時の温度差等による半導体レーザ素子１の積層構造体２０とサブマウント６０との線膨張係数差に伴って熱膨張差が生じて半導体レーザ素子１の積層構造体２０の幅方向の端部に応力が発生したとしても、この複数の分割リッジ部の間の溝ｍによってこの応力を吸収することができる。これにより、この熱膨張差による応力によってダミーリッジ部Ｓに生じる歪を緩和させることができるので、この歪によってダミーリッジ部Ｓの内部に結晶欠陥が発生することを抑制できる。この結果、ダミーリッジ部Ｓの結晶欠陥が、当該ダミーリッジ部Ｓに隣接する発光リッジ部Ｒに伝播して発光リッジ部Ｒに結晶欠陥が生じることを抑制できる。したがって、信頼性が高い半導体レーザ素子１を実現することができる。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの両方が複数に分離されているが、端側リッジ部Ｓ０及びＳｎの一方のみが複数に分離されていてもよい。
【０１３１】
（変形例）
以上、本開示に係る半導体レーザ素子１及び半導体レーザ装置２について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１３２】
例えば、上記実施の形態において、パッド電極５０における発光リッジ部Ｒ上の素子端面（第１端面２０ａ、第２端面２０ｂ）から第１距離ｄ１だけ離間している部分は、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の両方に形成したが、これに限らず、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの少なくとも一方の素子端面側に形成されていてもよい。
【０１３３】
同様に、パッド電極５０におけるダミーリッジ部Ｓ上の素子端面（第１端面２０ａ、第２端面２０ｂ）から第２距離ｄ２だけ離間している部分は、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の両方に形成したが、これに限らず、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの少なくとも一方側に形成されていてもよい。つまり、上記実施の形態において、ダミーリッジ部Ｓにおける第２距離ｄ２であるパッド電極５０の辺からの後退量（凹み量）を構成する凹部５１は、第１端面２０ａ側の辺及び第２端面２０ｂ側の辺の少なくともいずれか一方に形成されていればよい。
【０１３４】
具体的には、上記実施の形態では、パッド電極５０の凹部５１は、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の両側に形成したが、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側のいずれか一方側のみに形成されていてもよい。このように、パッド電極５０の凹部５１を、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側のいずれか一方側のみに形成することで、上記実施の形態と比べて、パッド電極５０の面積を大きくすることができる。これにより、サブマウント６０との接触面積を大きくすることができるので、より信頼性が高い半導体レーザ装置を実現することができる。
【０１３５】
なお、凹部５１の後退量を大きくする等してダミーリッジ部Ｓにおける第２距離ｄ２を大きくすると、隣り合う発光リッジ部Ｒを接続するパッド電極５０の共振器長方向の長さが短くなってしまい、パッド電極５０の抵抗が部分的に上昇して無効な電力が発生して、無効電力によって熱が発生してしまう。このため、凹部５１の後退量は、あまり大きくしすぎない方がよく、最適な値に設定されているとよい。
【０１３６】
また、パッド電極５０の凹部５１を、第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側のいずれか一方側のみに形成する場合、レーザ光が出射する第１端面２０ａは、レーザ光が反射する第２端面２０ｂと比べて高温になるので、図９に示すように、パッド電極５０の凹部５１は、第１端面２０ａ側のみに形成されている方がよい。
【０１３７】
また、上記実施の形態において、パッド電極５０の凹部５１は、複数のダミーリッジ部Ｓの全てに形成されていたが、これに限らない。例えば、図１０に示すように、パッド電極５０の凹部５１は、複数のダミーリッジ部Ｓのうち、中央側（中央部）のダミーリッジ部Ｓ上では、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの両方の端面側の辺に形成され、半導体レーザ素子の幅方向の左右の端側のダミーリッジ部Ｓ上では、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの一方の端面側の辺にのみ形成されていてもよい。レーザアレイ構造を有する半導体レーザ素子では中央部に熱がたまりやすいので、図１０に示すように、中央側のダミーリッジ部Ｓ上では第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂの両方の端面側の辺に凹部５１を形成することで、中央部での熱膨張の影響を軽減することができる。一方、左右の端側のダミーリッジ部Ｓ上では第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの一方の端面側の辺にのみ凹部５１を形成することで、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂの両方の端面側の辺に凹部５１を形成する場合と比べて、パッド電極５０とサブマウント６０との接触面積を大きくすることができ、パッド電極５０とサブマウント６０との接合強度を大きくすることができる。これにより、放熱性及び接合強度に優れた、より信頼性が高い半導体レーザ装置を実現することができる。
【０１３８】
なお、上述のように、レーザ光が出射する第１端面２０ａは、レーザ光が反射する第２端面２０ｂと比べて高温になるので、半導体レーザ素子の幅方向の左右の端側のダミーリッジ部Ｓ上において第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうちの一方の端面側の辺にのみ凹部５１を形成する場合は、図１０に示すように、一対の第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂのうち第１端面２０ａ側の辺にのみ凹部５１を形成するとよい。
【０１３９】
また、上記実施の形態において、パッド電極５０の凹部５１の幅及び深さ（端面からの後退量）は、複数のダミーリッジ部Ｓの全てにおいて一様であったが、これに限らず、パッド電極５０の凹部５１の幅及び深さは、複数のダミーリッジ部Ｓごとに変調させてもよい。これにより、パッド電極５０とサブマウント６０との接合を強固にして、パッド電極５０とサブマウント６０との間の接触熱抵抗及び接触電気抵抗を効果的に低減させることができる。
【０１４０】
例えば、図１１に示すように、パッド電極５０の凹部５１について、複数のダミーリッジ部Ｓのうち中央側のダミーリッジ部Ｓ上の凹部５１の幅を、複数のダミーリッジ部Ｓのうち左右の端側のダミーリッジ部Ｓ上の凹部５１の幅よりも大きくするとよい。つまり、パッド電極５０の凹部５１の幅を中央部ほど幅が広くなるように構成するとよい。これにより、パッド電極５０とサブマウント６０との接触面積を大きくしてパッド電極５０とサブマウント６０との間の接触熱抵抗及び接触電気抵抗を低減させつつ、熱がたまりやすい中央部での熱膨張の影響を軽減することができる。なお、図１１では、パッド電極５０における全ての凹部５１の深さは一定にしている。
【０１４１】
あるいは、図１２に示すように、パッド電極５０の凹部５１について、複数のダミーリッジ部Ｓのうち中央側のダミーリッジ部Ｓ上の凹部５１の深さを、複数のダミーリッジ部Ｓのうち左右の端側のダミーリッジ部Ｓ上の凹部５１の深さよりも大きくするとよい。つまり、パッド電極５０の凹部５１の深さを中央部ほど深くなるように構成するとよい。この場合も、パッド電極５０とサブマウント６０との接触面積を大きくしてパッド電極５０とサブマウント６０との間の接触熱抵抗及び接触電気抵抗を低減させつつ、熱がたまりやすい中央部での熱膨張の影響を軽減することができる。なお、図１２では、パッド電極５０における全ての凹部５１の幅は一定にしている。
【０１４２】
あるいは、図示しないが、図１１と図１２の両方を組み合わせて、パッド電極５０の凹部５１の幅及び深さの両方を変化させてもよい。
【０１４３】
また、上記実施の形態において、パッド電極５０の凹部５１は、パッド電極５０におけるダミーリッジ部Ｓ上の第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の辺の一部のみを凹ませることで形成されていた（つまり、パッド電極５０におけるダミーリッジ部Ｓ上の第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の辺の他の一部を、パッド電極５０における発光リッジ部Ｒ上の第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の辺と面一となるように残していた）が、これに限らない。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、パッド電極５０の凹部５１は、パッド電極５０におけるダミーリッジ部Ｓ上の第１端面２０ａ側及び第２端面２０ｂ側の辺の全部を凹ませることで形成されていてもよい。なお、図１３Ａ及び図１３Ｂでは、簡略化のため、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの本数を少なくして図示している。パッド電極５０の凹部５１をこのように構成することで、パッド電極５０を介した隣り合う２つのエミッタＥの熱干渉とパッド電極５０の熱膨張による影響とを最小にすることができる。さらに、本変形例において、発光リッジ部Ｒとダミーリッジ部Ｓとの間の溝Ｍ及びＭ’の幅方向の途中においてパッド電極５０に段差がついていてもよい。この場合、凹部５１は、図１４に示すように、溝Ｍ及びＭ’の途中で階段状の段差で後退するように形成されていてもよいし、図１５に示すように、溝Ｍ及びＭ’の途中で傾斜状の段差で後退するように形成されていてもよい。なお、パッド電極５０を形成する際のプロセスの観点では、凹部５１の形状は、図１４に示される形状よりも図１５に示される形状の方がよい。これは、図１５のように溝Ｍ及びＭ’の途中で傾斜状の段差とすることで、図１４の場合と比べて、凹部５１を有するパッド電極５０をパターニングするときのフォトレジストが切れにくくなるからである。
【０１４４】
また、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される本変形例では、半導体レーザ素子の幅方向の左右両端の各々に位置するダミーリッジ部Ｓ（端側リッジ部）が分割されていない。このように、左右両端の各々に位置するダミーリッジ部Ｓは分割されていなくてもよい。このことは、他の変形例にも適用することができる。
【０１４５】
また、図１３Ａ及び図１３Ｂに示される本変形例では、左右両端のダミーリッジ部Ｓの上にまで形成されていたが、これに限らない。例えば、図１６に示すように、パッド電極５０は、左右両端のダミーリッジ部Ｓの上に形成されておらず、左右の両端側の発光リッジ部Ｒの上までしか形成されていなくてもよい。このように、パッド電極５０は、全ての発光リッジ部Ｒ及び全てのダミーリッジ部Ｓを覆うように形成されていなくてもよく、複数の発光リッジ部Ｒの一部と複数のダミーリッジ部Ｓの一部とを覆うように形成されていてもよい。このことは、上記実施の形態及び他の変形例にも適用することができる。
【０１４６】
また、上記実施の形態において、第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂは、平坦面であったが、これに限らず、ダミーリッジ部Ｓは、パッド電極５０が第２距離ｄ２だけ離間している部分を有する側の端面に、ダミーリッジ部Ｓの上面から下方に延びる溝部２０ｃを有していてもよい。例えば、図１７に示すように、ダミーリッジ部Ｓにおける第１端面２０ａ及び第２端面２０ｂの両方に、ダミーリッジ部Ｓの上面から下方に延びる溝部２０ｃを形成してもよい。このように、溝部２０ｃを形成することによって、パッド電極５０を介した隣り合う２つのエミッタＥの熱干渉を一層抑制することができる。
【０１４７】
なお、この溝部２０ｃの深さは、ダミーリッジ部Ｓの上面から基板１０に向かって基板１０にまで到達する長さとなっているが、溝部２０ｃは、ダミーリッジ部Ｓの上面から基板１０に到達することなく積層構造体２０の途中の層（例えば第１クラッド層２１）までしか形成されていなくてもよい。また、図１７では、溝部２０ｃの表面が露出しているが、溝部２０ｃの表面は、絶縁層３０で覆われていてもよい。
【０１４８】
また、上記実施の形態では、第１電極４１（ｐ側電極）は、発光リッジ部Ｒに形成され、ダミーリッジ部Ｓの上には形成されていなかったが、これに限らない。例えば、第１電極４１は、発光リッジ部Ｒ及びダミーリッジ部Ｓの両方の上に形成されていてもよい。ただし、この場合、ダミーリッジ部Ｓと第１電極４１との間に絶縁膜を形成したりダミーリッジ部Ｓ内に絶縁層を形成したりして、ダミーリッジ部Ｓの下方の活性層２３に電流が注入されない電流注入阻止構造をダミーリッジ部Ｓに形成する必要がある。また、ダミーリッジ部Ｓの上にも第１電極４１を形成する場合、各リッジ部Ｒごと及び各ダミーリッジ部Ｓごとに第１電極４１を複数本形成してもよいし、全てのリッジ部Ｒと全てのダミーリッジ部Ｓとを覆うように１つの第１電極４１を形成してもよい。後者の場合、パッド電極５０を別途設けずに、１つの第１電極４１をパッド電極として用いてもよい。
【０１４９】
また、上記実施の形態では、発光リッジ部Ｒの幅ＷＲとダミーリッジ部Ｓの幅ＷＳとは異なっていたが、これに限らない。つまり、発光リッジ部Ｒの幅ＷＲとダミーリッジ部Ｓの幅ＷＳとは同じであってもよい。
【０１５０】
また、上記実施の形態において、半導体レーザ素子１は、フェイスダウン方式によってサブマウント６０に実装されていたが、これに限らない。例えば、半導体レーザ素子１は、フェイスアップ方式によってサブマウント６０等の支持基体に実装されていてもよい。
【０１５１】
なお、その他に、上記実施の形態及び変形例に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本開示に係る半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置は、レーザ加工装置又は画像表示装置等の種々の機器の光源として利用することができ、特に、比較的に高い光出力を必要とする機器の光源として有用である。
【符号の説明】
【０１５３】
１  半導体レーザ素子
２  半導体レーザ装置
１０  基板
２０  積層構造体
２０ａ  第１端面
２０ｂ  第２端面
２０ｃ  溝部
２１  第１クラッド層
２２  第１ガイド層
２３  活性層
２４  第２ガイド層
２５  電子障壁層
２６  第２クラッド層
２７  コンタクト層
３０  絶縁層
４１  第１電極
４２  第２電極
５０  パッド電極
５１  凹部
６０  サブマウント
７１  第１放熱部材
７２  第２放熱部材
Ｒ  発光リッジ部
Ｓ  ダミーリッジ部
Ｍ、Ｍ’、ｍ  溝
Ｅ  エミッタ
【図１】
2019129217.tif 000005
【図２】
2019129217.tif 000006
【図３】
2019129217.tif 000007
【図４】
2019129217.tif 000008
【図５】
2019129217.tif 000009
【図６】
2019129217.tif 000010
【図７】
2019129217.tif 000011
【図８】
2019129217.tif 000012
【図９】
2019129217.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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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