(57)【要約】【課題】活性層における自然放出光のピーク波長の均一性が高い半導体レーザ素子などを提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１０は、窒化物半導体からなる第１導電型クラッド層１０２と、第１導電型クラッド層１０２の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層１０３と、活性層１０３の上方に配置され、窒化物半導体からなる第２導電型クラッド層１０４と、を備え、第１導電型クラッド層１０２、活性層１０３及び第２導電型クラッド層１０４を含む積層構造体１２の一方側の端面と他方側の端面との間に導波路が形成され、一方側の端面は、光出射側端面であり、他方側の端面は、光反射側端面であり、活性層１０３において、一方側の端面に近い側の方が、他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体からなる第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層の上方に配置され、窒化物半導体からなる第２導電型クラッド層と、を備え、
前記第１導電型クラッド層、前記活性層及び前記第２導電型クラッド層を含む積層構造体の一方側の端面と他方側の端面との間に導波路が形成され、
前記一方側の端面は、光出射側端面であり、
前記他方側の端面は、光反射側端面であり、
前記活性層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない
半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している
請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面から前記他方側の端面までの全体にわたって、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している
請求項１又は２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記活性層は、井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を有し、
前記井戸層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない
請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、
前記基板のオフ角は、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より小さい
請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
多面体状の形状を有するサブマウントと、
前記サブマウントの一つの面に固定された半導体レーザ素子と、を備える
半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子は、
窒化物半導体からなる第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層と、
前記活性層の上方に配置され、窒化物半導体からなる第２導電型クラッド層と、を備え、
前記第１導電型クラッド層、前記活性層及び前記第２導電型クラッド層を含む積層構造体における一方側の端面が、他方側の端面より前記サブマウントの前記一つの面の端の近くに配置され、
前記活性層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない
半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している
請求項６記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面から前記他方側の端面までの全体にわたって、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している
請求項６又は７記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記活性層は、井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を有し、
前記井戸層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない
請求項６〜８のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記一方側の端面は、光出射側端面であり、
前記他方側の端面は、光反射側端面である
請求項６〜９のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、
前記基板のオフ角は、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より小さい
請求項６〜１０のいずれか１項記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記半導体レーザ素子は、前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、
前記半導体レーザ素子は、前記積層構造体が前記基板より前記サブマウント寄りに配置される
請求項６〜１１のいずれか１項に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】
従来、プロジェクタなどに用いられる高出力かつ高効率な光源として、半導体レーザ素子が検討されている（例えば、特許文献１）。半導体レーザ素子において、高出力動作を行う場合、半導体レーザ素子の導波路において温度分布が不均一となる。ここで半導体レーザ素子の活性層から放出される自然放出光の波長分布は温度依存性を有する。このため、導波路の温度分布が不均一となる場合には、活性層における自然放出光の波長分布が不均一となる。これに伴い半導体レーザ素子の出力特性が低下する。
【０００３】
特許文献１に記載された発明においては、導波路における温度分布を均一化するために、半導体レーザ素子の導波路の各位置における放熱特性を調整している。図９は、特許文献１に記載された半導体レーザ素子１０５０の構成を示す模式的な断面図である。図９に示されるように、特許文献１に記載された半導体レーザ素子１０５０は、基台（つまり、サブマウント）１０３０上に、厚さが不均一な導電性接着剤１０４０を介して接着されている。これにより、半導体レーザ素子１０５０の導波路における温度分布を均一化しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された半導体レーザ素子１０５０においては、半導体レーザ素子１０５０と基台１０３０とを接着させる導電性接着剤１０４０の厚さが不均一であるため、導電性接着剤１０４０の厚さが厚い部分が存在する。これにより半導体レーザ素子１０５０と基台１０３０との間の熱抵抗が上昇するため、動作時における半導体レーザ素子１０５０の温度が上昇する。このため、環境温度が高い場合、又は、半導体レーザ素子１０５０を高出力動作させる場合に、半導体レーザ素子１０５０の活性層においてキャリアのオーバーフローが増大する。その結果、半導体レーザ素子１０５０のスロープ効率が低下し、電力変換効率が低下したり、熱飽和時の光出力が低下したりするという問題が発生する。
【０００６】
本開示は、このような課題を解決するものであり、活性層における自然放出光のピーク波長の均一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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、窒化物半導体からなる第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層と、前記活性層の上方に配置され、窒化物半導体からなる第２導電型クラッド層と、を備え、前記第１導電型クラッド層、前記活性層及び前記第２導電型クラッド層を含む積層構造体の一方側の端面と他方側の端面との間に導波路が形成され、前記一方側の端面は、光出射側端面であり、前記他方側の端面は、光反射側端面であり、前記活性層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。
【０００８】
このような半導体レーザ素子においては、動作時に光出射側端面に近い側の方が光反射側端面に近い側の方より活性層の温度が高くなるため、光出射側端面に近い側の方が、自然放出光のピーク波長の長波長側へのシフト量が大きくなる。しかしながら、本開示に係る半導体レーザ素子においては、活性層の一方側の端面（つまり、光出射側端面）に近い側において、他方側の端面（つまり、光反射側端面）に近い側より、Ｉｎ組成比が少ないため、自然放出光のピーク波長が短くなる。これにより、光出射側端面に近い側と光反射側端面に近い側との、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光の波長の差によって相殺できる。したがって、半導体レーザ素子の活性層における自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。
【０００９】
また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜していてもよい。
【００１０】
このような半導体レーザ素子においては、動作時の活性層の温度は、光出射側端面に近くなるに従い高くなるよう傾斜している。このため、活性層のＩｎ組成比を、一方側の端面（つまり、光出射側端面）に近くなるに従い少なくなるよう傾斜させることで、活性層の温度に起因する自然放出光のピーク波長シフト量に対応させて、Ｉｎ組成比を変化させることができる。したがって、活性層のＩｎ組成比が傾斜している領域において、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光のピーク波長の差によって相殺できる。これにより、活性層における自然放出光のピーク波長の均一性をより一層高めることができる。
【００１１】
また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面から前記他方側の端面までの全体にわたって、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜していてもよい。
【００１２】
これにより、活性層の全体にわたって、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光のピーク波長の差によって相殺できる。これにより、活性層における自然放出光のピーク波長の均一性をより一層高めることができる。
【００１３】
また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様において、前記活性層は、井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を有し、前記井戸層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少なくてもよい。
【００１４】
これにより、量子井戸構造を有する活性層において、自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。
【００１５】
また、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、前記基板のオフ角は、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より小さくてもよい。
【００１６】
このような半導体レーザ素子において、基板のオフ角が小さいほど、基板上に積層される窒化物半導体層におけるＩｎ組成比が小さくなる。このため、上記基板上に、積層構造体が積層された半導体レーザ素子では、活性層の一方側の端面に近い側において、他方側の端面に近い側より、Ｉｎ組成比が少ない構成を容易に実現できる。
【００１７】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、多面体状の形状を有するサブマウントと、前記サブマウントの一つの面に固定された半導体レーザ素子と、を備える半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子は、窒化物半導体からなる第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層と、前記活性層の上方に配置され、窒化物半導体からなる第２導電型クラッド層と、を備え、前記第１導電型クラッド層、前記活性層及び前記第２導電型クラッド層を含む積層構造体における一方側の端面が、他方側の端面より前記サブマウントの前記一つの面の端の近くに配置され、前記活性層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。
【００１８】
このような半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子が固定されたサブマウントの一つの面の端に近い方が、半導体レーザ素子とサブマウントとの間の熱抵抗が大きくなる。したがって、半導体レーザ素子において、一方側の端面に近い側の方が他方側の端面に近い側の方より活性層の温度が高くなるため、一方側の端面に近い側の方が、自然放出光のピーク波長の長波長側へのシフト量が大きくなる。しかしながら、本開示に係る半導体レーザ素子では、活性層の一方側の端面に近い側において、他方側の端面に近い側より、Ｉｎ組成比が少ないため、自然放出光のピーク波長が短くなる。これにより、一方側の端面に近い側と他方側の端面に近い側との、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光の波長の差によって相殺できる。したがって、半導体レーザ素子の活性層における自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。さらに、本開示に係る半導体レーザ装置においては、上記従来技術と異なり半導体レーザ素子とサブマウントとの間の熱抵抗が増大することがないため、半導体レーザ素子の高温での動作及び高出力動作が可能となる。
【００１９】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜していてもよい。
【００２０】
このような半導体レーザ装置において、動作時の活性層の温度は、一方側の端面に近くなるに従い高くなるよう傾斜している。このため、活性層のＩｎ組成比を、一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜させることで、活性層の温度に起因する自然放出光のピーク波長シフト量に対応させて、Ｉｎ組成比を変化させることができる。したがって、活性層のＩｎ組成比が傾斜している領域において、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光の波長の差によって相殺できる。これにより、活性層における自然放出光のピーク波長の均一性をより一層高めることができる。
【００２１】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記活性層の前記Ｉｎ組成比は、前記一方側の端面から前記他方側の端面までの全体にわたって、前記一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜していてもよい。
【００２２】
これにより、活性層の全体にわたって、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光の波長の差によって相殺できる。これにより、活性層における自然放出光のピーク波長の均一性をより一層高めることができる。
【００２３】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記活性層は、井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を有し、前記井戸層において、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少なくてもよい。
【００２４】
これにより、量子井戸構造を有する活性層において、自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。
【００２５】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記一方側の端面は、光出射側端面であり、前記他方側の端面は、光反射側端面であってもよい。
【００２６】
これにより、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、サブマウントに照射されることを低減できる。また、サブマウントにおける半導体レーザ素子が固定された一つの面の端に近い活性層の一方側の端面が光出射側端面であることにより、光出射側端面に近い側の方の温度が、光反射側端面に近い側の方より一層高くなる。このため、光出射側端面に近い側の方が、自然放出光のピーク波長の長波長側へのシフト量がより一層大きくなる。しかしながら、本開示に係る半導体レーザ素子においては、活性層の一方側の端面に近い側において、他方側の端面に近い側より、Ｉｎ組成比が少ないため、自然放出光のピーク波長が短くなる。これにより、一方側の端面に近い側と他方側の端面に近い側との、温度差に起因する自然放出光のピーク波長シフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する自然放出光の波長の差によって相殺できる。したがって、半導体レーザ素子の活性層における自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。
【００２７】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様は、前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、前記基板のオフ角は、前記一方側の端面に近い側の方が、前記他方側の端面に近い側の方より小さくてもよい。
【００２８】
このような半導体レーザ装置において、基板のオフ角が小さいほど、基板上に積層される窒化物半導体層におけるＩｎ組成比が小さくなる。このため、上記基板上に、積層構造体が積層された半導体レーザ素子では、活性層の一方側の端面に近い側において、他方側の端面に近い側より、Ｉｎ組成比が少ない構成を容易に実現できる。
【００２９】
また、本開示に係る半導体レーザ装置の一態様において、前記半導体レーザ素子は、前記積層構造体が積層される基板をさらに備え、前記半導体レーザ素子は、前記積層構造体が前記基板より前記サブマウント寄りに配置されてもよい。
【００３０】
このように、半導体レーザ素子が積層構造体側においてサブマウントに固定される場合には、基板側においてサブマウントに固定される場合より、積層構造体の放熱特性に対するサブマウントの影響が大きくなる。したがって、活性層の一方側の端面に近い側と、他方側の端面に近い側との温度差が大きくなる。このような場合にも、活性層のＩｎ組成比を上述のとおり分布させることで、半導体レーザ素子の活性層における自然放出光のピーク波長の均一性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本開示によれば、活性層における自然放出光の波長分布の均一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できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の共振方向に垂直な断面における模式的な断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の共振方向に平行な断面における模式的な断面図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る半導体レーザ装置の全体構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の発光波長の活性層の位置に対する分布を示すグラフである。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第１工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第２工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第３工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第４工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第５工程を示す模式的な断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第６工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の活性層におけるＩｎ組成比の分布形成方法を示す模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板の形成方法の第１工程を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板の形成方法の第２工程を示す模式図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板の形成方法の第３工程を示す模式図である。
【図８Ａ】図８Ａは、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板の他の形成方法の第１工程を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板の他の形成方法の第２工程を示す模式図である。
【図９】図９は、従来技術の半導体レーザ素子の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、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。
【００３４】
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、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、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。
【００３５】
また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。
【００３６】
（実施の形態）
実施の形態に係る半導体レーザ素子について説明する。
【００３７】
［全体構成］
まず、本実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成について図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の共振方向に垂直な断面における模式的な断面図である。図２は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の共振方向に平行な断面における模式的な断面図である。図２においては、図１に示されるＩＩ−ＩＩ線における断面が示されている。また、図２には、半導体レーザ素子１０における活性層１０３のＩｎ組成比の分布を示すグラフが併せて示されている。図２に示されるグラフの横軸の位置は、その上方に示される断面図の水平方向の位置に対応する。例えば、図２のグラフの横軸が０μｍの位置は、断面図の活性層１０３の左端の位置に対応し、グラフの横軸が２０００μｍの位置は、断面図の活性層１０３の右端の位置に対応する。
【００３８】
半導体レーザ素子１０は、共振器を形成する光出射側端面及び光反射側端面を有するレーザ素子である。図１においては、半導体レーザ素子１０の共振方向に垂直な断面が示されている。
【００３９】
図１に示されるように、半導体レーザ素子１０は、基板１０１と、積層構造体１２と、第２導電側電極１０７と、パッド電極１０８と、第１導電側電極１０９と、を備える。また、図２の断面図に示されるように、半導体レーザ素子１０は、光出射側端面コート膜１１６と、光反射側端面コート膜１１７と、をさらに備える。
【００４０】
積層構造体１２は、第１導電型クラッド層１０２、活性層１０３及び第２導電型クラッド層１０４を含む。本実施の形態では、積層構造体１２は、コンタクト層１０５と、絶縁層１０６と、をさらに含む。積層構造体１２の一方側の端面と他方側の端面との間に導波路が形成される。図２の断面図に示されるように、積層構造体１２の一方側の端面には光出射側端面コート膜１１６が配置され、他方側の端面には光反射側端面コート膜１１７が配置される。これにより、積層構造体１２の一方側の端面は、光出射側端面となり、他方側の端面は、光反射側の端面となる。
【００４１】
基板１０１は、半導体レーザ素子１０の基材である。本実施の形態では、基板１０１は、ＧａＮ単結晶基板である。基板１０１は、ＧａＮ単結晶基板に限定されず、窒化物半導体層を積層し得る基板であればよい。例えば、基板１０１は、ＳｉＣ基板、サファイア基板などであってもよい。
【００４２】
第１導電型クラッド層１０２は、基板１０１の上方に配置される第１導電型の窒化物半導体からなるクラッド層である。本実施の形態では、第１導電型クラッド層１０２は、Ｓｉがドープされ、３μｍの膜厚を有するｎ型のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（ｘ＝０．０３）層である。第１導電型クラッド層１０２におけるＳｉ濃度は１×１０１７ｃｍ−３である。第１導電型クラッド層１０２の構成はこれに限定されない。第１導電型クラッド層１０２は、１μｍ以上の膜厚を有する第１導電型のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）層であればよい。
【００４３】
活性層１０３は、第１導電型クラッド層１０２の上方に配置され、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる発光層である。活性層１０３において、半導体レーザ素子１０の光出射側端面に相当する一方側の端面に近い側の方が、光反射側端面に相当する他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。なお、ここで、Ｉｎ組成比とは、窒化物半導体における１３族（ＩＩＩＡ族）の元素におけるＩｎの割合である。本実施の形態では、活性層１０３は、５ｎｍの膜厚を有しＩｎｘＧａ１−ｘＮからなる井戸層と、１０ｎｍの膜厚を有しＧａＮからなる障壁層とが交互に２層ずつ積層された量子井戸活性層を含む。井戸層において、半導体レーザ素子１０の光出射側端面に相当する一方側の端面に近い側の方が、光反射側端面に相当する他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比ｘが少ない。
【００４４】
図２のグラフに示されるように、本実施の形態では、活性層１０３のＩｎ組成比は、光出射側端面コート膜１１６近傍では５．８５％程度、光反射側端面コート膜１１７近傍では６．１５％程度であり、光出射側端面から、光反射側端面に向かって漸増している。
【００４５】
なお、活性層１０３の構成はこれに限定されない。活性層１０３は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）からなる井戸層と、ＡｌｙＩｎｘＧａ１−ｘ−ｙＮ（ｘ≧０、ｙ≧０）からなる障壁層とが交互に積層された量子井戸活性層であって、井戸層において、一方側の端面に近い側の方が、他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比ｘが少なければよい。なお、活性層１０３は、量子井戸活性層の上方及び下方の少なくとも一方に形成されたガイド層を含んでもよい。
【００４６】
第２導電型クラッド層１０４は、活性層１０３の上方に配置され、第２導電型の窒化物半導体からなるクラッド層である。本実施の形態では、第２導電型クラッド層１０４は、Ｍｇがドープされたｐ型のＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層を含む。第２導電型クラッド層１０４におけるＭｇ濃度は１×１０１９ｃｍ−３である。ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子層は、Ａｌの平均組成比が３％であり、３ｎｍの膜厚を有するＡｌＧａＮ層と、３ｎｍの膜厚を有するＧａＮ層とが交互にそれぞれ１００層積層された層である。第２導電型クラッド層１０４の構成はこれに限定されない。第２導電型クラッド層１０４は、Ｍｇがドープされ、０．１μｍ以上１μｍ以下の膜厚を有する第２導電型のＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）層であればよい。
【００４７】
コンタクト層１０５は、第２導電型クラッド層１０４の上方に配置され、第２導電型の窒化物半導体からなる層である。本実施の形態では、コンタクト層１０５は、Ｍｇがドープされ、５ｎｍの膜厚を有するＧａＮ層である。コンタクト層１０５におけるＭｇ濃度は１×１０２０ｃｍ−３である。コンタクト層１０５の構成はこれに限定されない。コンタクト層１０５は、Ｍｇがドープされた第２導電型のＧａＮ層であればよい。
【００４８】
絶縁層１０６は、第２導電型クラッド層１０４の上方に配置される絶縁材料からなる層である。本実施の形態では、絶縁層１０６は、コンタクト層１０５の側面及び第２導電型クラッド層１０４の上面に配置され、２００ｎｍの膜厚を有するＳｉＯ２からなる層である。絶縁層１０６の構成は、これに限定されない。絶縁層１０６は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の膜厚を有する絶縁材料で形成された層であればよい。
【００４９】
第２導電側電極１０７は、コンタクト層１０５の上方に配置される導電材料からなる層である。第２導電側電極１０７は、コンタクト層１０５と接触する。本実施の形態では、第２導電側電極１０７は、コンタクト層１０５側から順にＰｄ及びＰｔが積層された積層膜である。第２導電側電極１０７の構成はこれに限定されない。第２導電側電極１０７は、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ及びＡｕの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜であってもよい。本実施の形態では、第２導電側電極１０７の幅は３０μｍである。ここで、第２導電側電極１０７の幅とは、基板１０１の主面に平行で、半導体レーザ素子１０の共振方向に垂直な方向における第２導電側電極１０７の寸法のことを意味する。第２導電側電極１０７の幅は３０μｍに限定されず、１０μｍ以上１５０μｍ以下であればよい。また、第２導電側電極１０７は、絶縁層１０６上にも形成されてもよい。
【００５０】
パッド電極１０８は、第２導電側電極１０７の上方に配置されたパッド状の電極である。本実施の形態では、パッド電極１０８は、第２導電側電極１０７側から順にＴｉ及びＡｕが積層された積層膜である。パッド電極１０８の構成はこれに限定されない。パッド電極１０８は、例えば、Ｔｉ及びＡｕ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕ、Ｎｉ及びＡｕなどの積層膜であってもよい。
【００５１】
第１導電側電極１０９は、基板１０１の下方に配置される電極である。本実施の形態では、第１導電側電極１０９は、基板１０１側から順にＴｉ、Ｐｔ及びＡｕが積層された積層膜である。第１導電側電極１０９の構成はこれに限定されない。第１導電側電極１０９は、例えば、Ｔｉ及びＡｕ、Ｔｉ、Ｐｔ及びＡｕなどの積層膜であってもよい。
【００５２】
光出射側端面コート膜１１６は、半導体レーザ素子１０の共振器における光出射側反射ミラーを構成する膜である。本実施の形態では、光出射側端面コート膜１１６は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３及びＳｉＯ２からなる多層膜であり、反射率は５％である。なお、光出射側端面コート膜１１６の構成はこれに限定されず、Ａｌ、Ｓｉなどの酸化物、窒化物又は酸窒化物の多層膜であればよい。また、光出射側端面コート膜１１６の反射率は、２０％以下であればよい。
【００５３】
光反射側端面コート膜１１７は、半導体レーザ素子１０の共振器における光反射側反射ミラーを構成する膜である。本実施の形態では、光反射側端面コート膜１１７は、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ及びＳｉＯ２からなる多層膜であり、反射率は９５％である。光反射側端面コート膜１１７において、ＡｌＯＮ及びＳｉＯ２が６組以上積層される。なお、光反射側端面コート膜１１７の構成はこれに限定されず、Ａｌ、Ｓｉなどの酸化物、窒化物又は酸窒化物の多層膜であればよい。また、光反射側端面コート膜１１７の反射率は、９０％以上であればよい。なお、光出射側端面コート膜１１６及び光反射側端面コート膜１１７の反射率は、必ずしも上記数値の範囲に限られず、光出射側端面コート膜１１６の反射率が光反射側端面コート膜１１７の反射率よりも低いことを満たしていればよい。
【００５４】
［半導体レーザ装置の構成］
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０を備える半導体レーザ装置の構成について、図面を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る半導体レーザ装置２０の全体構成を示す断面図である。図３においては、半導体レーザ装置２０が備える半導体レーザ素子１０の共振方向に平行な方向の断面が示されている。
【００５５】
図３に示されるように、半導体レーザ装置２０は、サブマウント１１３と、半導体レーザ素子１０と、を備える。本実施の形態では、半導体レーザ装置２０は、パッケージ１１５をさらに備える。
【００５６】
サブマウント１１３は、多面体状の形状を有する部材であり、一つの面に半導体レーザ素子１０が固定される。本実施の形態では、サブマウント１１３は、直方体状の形状を有する。サブマウント１１３は、半導体レーザ素子１０の熱伝導率が高い材料で形成され、半導体レーザ素子１０のヒートシンクとして機能する。サブマウント１１３には、金属層１１２及び素子側接着層１１１を介して半導体レーザ素子１０が固定される。また、サブマウント１１３は、パッケージ側接着層１１４を介してパッケージ１１５に接着される。本実施の形態では、サブマウント１１３は、厚さ３００μｍの多結晶ダイヤモンドで形成される。なお、サブマウント１１３を形成する材料は、これに限定されず、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＣｕＷ、銅ダイヤモンド、銀ダイヤモンドなどでもよい。
【００５７】
金属層１１２は、パッド電極１０８に電力を供給するワイヤなどが接続される導電性部材である。本実施の形態では、金属層１１２は、５μｍの膜厚を有し、サブマウント１１３側から順にＴｉ、Ｐｔ及びＡｕが積層された積層膜である。金属層１１２の構成はこれに限定されない。金属層１１２は、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下の膜厚を有し、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＡｕの少なくとも一つを有する単層膜又は積層膜であってもよい。
【００５８】
素子側接着層１１１は、サブマウント１１３と半導体レーザ素子１０とを接着する導電性接着部材である。本実施の形態では、素子側接着層１１１は、２μｍの膜厚を有するＡｕＳnで形成される。素子側接着層１１１を形成する材料は、これに限定されず、他の導電性接着材料であってもよい。
【００５９】
パッケージ側接着層１１４は、サブマウント１１３とパッケージ１１５とを接着する部材である。本実施の形態では、パッケージ側接着層１１４は、２μｍの膜厚を有するＡｕＳnで形成される。パッケージ側接着層１１４を形成する材料は、これに限定されず、他の接着材料であってもよい。
【００６０】
半導体レーザ装置２０においては、積層構造体１２における一方側の端面が、他方側の端面よりサブマウント１１３の一つの面の端の近くに配置される。本実施の形態では、上述のとおり、一方側の端面は光出射側端面であり、他方側の端面は光反射側端面である。これにより、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光が、サブマウント１１３に照射されることを低減できる。また、上述のとおり、活性層１０３において、一方側の端面に近い側の方が、他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。
【００６１】
また、本実施の形態では、図３に示されるように、半導体レーザ素子１０は、積層構造体１２が基板１０１よりサブマウント１１３寄りに配置される。
【００６２】
［作用及び効果］
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０及び半導体レーザ装置２０の作用及び効果について図面を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の発光波長の活性層１０３の位置に対する分布を示すグラフである。図４には、半導体レーザ素子１０の低出力動作時における発光波長（つまり、自然放出光のピーク波長）の分布を示すグラフ（ｂ）と、通常の動作時の発光波長の分布を示すグラフ（ｃ）が示されている。なお、ここで、低出力動作とは、半導体レーザ素子１０における温度の影響が無視できる程度に出力が低い動作を意味し、通常の動作とは、例えば、定格出力で動作する場合などの高出力動作を意味する。また、図４には、半導体レーザ素子１０の断面図と、活性層１０３のＩｎ組成比の分布を示すグラフ（ａ）が併せて示されている。図４に示される各グラフの横軸の位置は、図２と同様に、その上方に示される断面図の水平方向の位置に対応する。また、各グラフには、比較例として、活性層１０３におけるＩｎ組成比が均一な場合のＩｎ組成比及び発光波長についても併せて破線で示されている。
【００６３】
図４のグラフ（ａ）に示されるように、比較例の半導体レーザ素子では、活性層１０３におけるＩｎ組成比が均一である。このような構成では、活性層１０３において発生する熱の影響を無視できる低出力動作時には、図４のグラフ（ｂ）に示されるように、発光波長は、活性層１０３の全域にわたって均一である。しかしながら、通常動作時には、熱の影響が無視できなくなる。半導体レーザ素子１０では、光出射側端面（一方側の端面）に近い側の方が、光反射側端面（他方側の端面）に近い側の方より、熱の発生量が大きくなる。これは、光出射側端面に近い方が、導波路内の光強度が高く、かつ、電流密度も高くなることに起因する。したがって、半導体レーザ素子１０では、通常動作時においては、光出射側端面に近い側の方が、光反射側端面に近い側の方より、活性層１０３の温度が高くなる。
【００６４】
また、半導体レーザ装置２０のように、半導体レーザ素子１０の光出射側端面が、光反射側端面よりサブマウントの一つの面の端の近くに配置される場合には、光出射側端面に近い側の方が、光反射側端面（他方側の端面）に近い側の方より、半導体レーザ素子１０とサブマウント１１３との間の熱抵抗が大きくなる。これは、サブマウント１１３の一つの面の端部付近においては、一つの面の中央付近より、サブマウント１１３内において熱が伝導できる方向が制限されることに起因する。このような熱抵抗の分布も、活性層１０３の光出射側端面に近い側の方が光反射側端面に近い側より温度が高くなる原因となる。本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の活性層１０３においては、光出射側端面に近い側の方が光反射側端面に近い側より、温度が１０℃から２０℃程度高くなる。
【００６５】
通常動作時の活性層１０３がこのような温度分布を有することにより、図４のグラフ（ｃ）に示されるように、比較例の活性層においては、温度上昇に起因する発光波長のシフト量が、共振方向における位置に応じて異なる。これにより、発光波長が活性層１０３の位置に対して不均一となる。
【００６６】
一方、本実施の形態では、図４のグラフ（ａ）に示されるように、活性層１０３において、積層構造体１２の光出射側端面に相当する一方側の端面に近い側の方が、光反射側端面に相当する他方側の端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。これにより、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０における熱の影響が無視できる低出力動作時には、発光波長は、図４のグラフ（ｂ）に示されるように活性層１０３の位置に対して不均一となる。しかしながら、通常動作時には、上述のとおり、半導体レーザ素子において、光出射側端面に近い側の方が光反射側端面に近い側の方より活性層１０３の温度が高くなるため、光出射側端面に近い側の方が、発光波長の長波長側へのシフト量が大きくなる。これにより、光出射側端面に近い側と光反射側端面に近い側との、温度差に起因する発光波長のシフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する発光波長の差によって相殺できる。したがって、図４のグラフ（ｃ）に示されるように、半導体レーザ素子１０及び半導体レーザ装置２０の活性層１０３における発光波長の均一性を高めることができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、特許文献１に記載された従来技術と異なり、このような効果を、半導体レーザ素子１０とサブマウント１１３との間の熱抵抗を増大させることなく実現できる。このため、半導体レーザ素子１０の高温での動作及び高出力動作が可能となる。
【００６８】
上述したように、通常動作時の半導体レーザ素子１０の活性層１０３の温度は、光出射側端面に近くなるに従い高くなるよう傾斜している。そこで、本実施の形態においては、活性層１０３のＩｎ組成比は、積層構造体１２の一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している。つまり、活性層１０３のＩｎ組成比は、活性層１０３の少なくとも一部において積層構造体１２の一方の端面に近くなるに従い少なくなるよう変化している。これにより、活性層１０３の温度に起因する発光波長のシフト量に対応させて、Ｉｎ組成比を変化させることができる。したがって、活性層のＩｎ組成比が傾斜している領域において、温度差に起因する発光波長のシフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する発光波長の差によって相殺できる。これにより、活性層１０３における発光波長の均一性をより一層高めることができる。
【００６９】
また、活性層１０３のＩｎ組成比は、積層構造体１２の一方側の端面から他方側の端面までの全体にわたって、一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜している。これにより、活性層１０３の全体にわたって、温度差に起因する発光波長のシフト量の差の少なくとも一部を、Ｉｎ組成比に起因する発光波長の差によって相殺できる。これにより、活性層１０３における発光波長の均一性をより一層高めることができる。
【００７０】
また、本実施の形態では、活性層１０３は、井戸層と障壁層とからなる量子井戸構造を有し、井戸層において、光出射側端面に近い側の方が、光反射側端面に近い側の方より、Ｉｎ組成比が少ない。これにより、量子井戸構造を有する活性層１０３において、発光波長の均一性を高めることができる。
【００７１】
また、本実施の形態では、半導体レーザ素子１０は、積層構造体１２が基板１０１よりサブマウント１１３寄りに配置される。このように、半導体レーザ素子１０が積層構造体１２側においてサブマウント１１３に固定される場合には、基板１０１側においてサブマウント１１３に固定される場合より、積層構造体１２の放熱特性に対するサブマウント１１３の影響が大きくなる。したがって、活性層１０３の一方側の端面に近い側と、他方側の端面に近い側との温度差が大きくなる。このような場合にも、活性層１０３のＩｎ組成比を上述のとおり分布させることで、半導体レーザ素子１０の活性層１０３における発光波長の均一性を高めることができる。
【００７２】
［製造方法］
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法の概要について、図面を用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｆは、それぞれ、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。
【００７３】
まず、図５Ａに示されるように、基板１０１を準備し、基板１０１上に、基板１０１側から順に、第１導電型クラッド層１０２、活性層１０３、第２導電型クラッド層１０４及びコンタクト層１０５を形成する。本実施の形態では、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、各層の成膜を行う。なお、活性層１０３におけるＩｎ組成比分布の形成方法については、後述する。
【００７４】
次に、図５Ｂに示されるように、コンタクト層１０５上に、ＳｉＯ２などからなるマスク１１０を形成する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤにより、膜厚３００ｎｍ程度のマスク１１０を形成する。
【００７５】
次に、図５Ｃに示されるようにマスク１１０をパターニングする。本実施の形態では、フォトリソグラフィー及びエッチングを用いて、マスク１１０の一部を選択的に除去する。これにより、帯状のマスク１１０を形成する。
【００７６】
次に、図５Ｄに示されるように、帯状に形成されたマスク１１０を用いて、コンタクト層１０５及び第２導電型クラッド層１０４をエッチングすることで、コンタクト層１０５及び第２導電型クラッド層１０４にリッジ部１０Ｒを形成する。コンタクト層１０５及び第２導電型クラッド層１０４のエッチングとしては、例えば、Ｃｌ２などの塩素系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によるドライエッチングを用いるとよい。
【００７７】
次に、マスク１１０をフッ酸などのウェットエッチングによって除去した後、コンタクト層１０５及び第２導電型クラッド層１０４を覆うように、絶縁層１０６を成膜する。絶縁層１０６としては、プラズマＣＶＤにより、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ２を形成する。続いて、フォトリソグラフィーとウェットエッチングにより、図５Ｅに示されるようにリッジ部１０Ｒ上の絶縁層１０６のみを除去して、コンタクト層１０５の上面を露出させる。
【００７８】
次に、真空蒸着法及びリフトオフ法を用いて、コンタクト層１０５上に第２導電側電極１０７を形成する。続いて、第２導電側電極１０７及び絶縁層１０６を覆うようにパッド電極１０８を形成する。具体的には、フォトリソグラフィーなどによって、パッド電極１０８を形成しない部分にレジストをパターニングし、基板１０１の上方の全面に真空蒸着法などによってパッド電極１０８を形成し、リフトオフ法を用いて不要な部分を除去する。これにより、所定形状のパッド電極１０８を形成する。これにより、図５Ｆに示されるように、半導体レーザ素子１０が形成される。
【００７９】
次に、本実施の形態に係る活性層１０３におけるＩｎ組成比分布の形成方法について、図面を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の活性層１０３におけるＩｎ組成比の分布形成方法を示す模式図である。図６においては、半導体レーザ素子１０の活性層１０３における井戸層を構成するＩｎＧａＮ層などをＭＯＣＶＤによって形成する際の基板の加熱方法が示されている。
【００８０】
図６には、基板１０１に第１導電型クラッド層１０２、活性層１０３、第２導電型クラッド層１０４及びコンタクト層１０５を形成する際に用いる基板トレイ１３０及びスペーサ１２０が示されている。基板トレイ１３０は、基板１０１を加熱するためのトレイであり、上面に基板１０１を配置するための凹部が形成されている。基板トレイ１３０は、ＭＯＣＶＤにおいて使用する加熱用ヒータの上に配置される。なお、図６に示される基板１０１は、個片化される前のウェハであり、図６の水平方向において５０ｍｍ程度の長さを有する。また、図６には、本実施の形態に係る活性層１０３に含まれるＩｎＧａＮ層（つまり井戸層）の成長温度及びＩｎ組成比の分布をそれぞれ示すグラフ（ａ）及びグラフ（ｂ）が併せて示されている。
【００８１】
図６の模式図に示されるスペーサ１２０は、基板１０１を基板トレイ１３０に対して傾斜させて配置するための部材である。図６に示されるように、基板１０１の一方の端部と基板トレイ１３０との間にスペーサ１２０が配置されることにより、基板１０１と基板トレイ１３０との間の距離が基板１０１の一方側の端部から他方側の端部に向かって漸増する。また、スペーサ１２０は、空気と同等の断熱性能を有する材料で形成される。本実施の形態では、スペーサ１２０は、石英で形成され、１ｍｍ程度の厚さを有する。なお、スペーサ１２０を形成する材料は、空気と同等の断熱性能を有する材料であれば特に限定されず、例えば、アルミナなどでもよい。
【００８２】
このように、基板１０１を、スペーサを介して基板トレイ１３０に配置することにより、基板１０１の加熱時における温度を、基板トレイ１３０に接している端部から、スペーサ１２０によって、基板トレイ１３０から離隔されている端部に向かって漸減させることができる。図６に示される例では、基板１０１の基板トレイ１３０に接している端部におけるＩｎＧａＮ層の成長温度は８０５℃程度であるが、スペーサ１２０によって、基板トレイ１３０から隔離されている端部におけるＩｎＧａＮ層の成長温度は、７９５℃程度となる。ここで、ＩｎＧａＮ層などをＭＯＣＶＤによって形成する際に、成長温度が高いほど、ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ取り込み量が少なくなる。このため、図６に示される状態でＩｎＧａＮ層を形成した場合、基板１０１のうち、基板トレイ１３０に接する端部から、他方の端部に向かって、Ｉｎ組成比を漸減させることができる。図６に示される例では、基板１０１の基板トレイ１３０に接している端部における活性層１０３のＩｎ組成比は４．５％程度であり、他方の端部における活性層１０３のＩｎ組成比は７．５％程度となる。このようにしてＩｎＧａＮ層を形成した後、個片化することで、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０を形成できる。
【００８３】
なお、活性層１０３のＩｎ組成比分布の形成方法は、これに限定されない。図６に示される例では、基板１０１を傾斜させているが、基板トレイ１３０の凹部の底面を傾斜させることによって、基板１０１を水平に維持したままＩｎ組成比分布を形成することも可能である。例えば、基板１０１のうち、凹部の傾斜した底面のうちが低い領域に配置される部分と基板トレイ１３０との間にスペーサを配置することによって、基板１０１を水平に維持することも可能である。この例においても、基板１０１と基板トレイ１３０との間の距離を漸増させることができる。
【００８４】
以上で述べた活性層１０３におけるＩｎ組成比分布の形成方法において、スペーサ１２０の高さは、基板トレイ１３０の凹部の深さより低くてもよい。これにより、ＭＯＣＶＤによる活性層１０３などの形成時に、基板１０１などによってガスフローが乱れることを抑制できる。
【００８５】
また、活性層１０３のＩｎ組成比分布は、例えば、基板１０１の主面に対する結晶軸の傾き角であるオフ角と、ＩｎＧａＮ層形成時におけるＩｎ取り込み量との相関を用いて形成してもよい。ＩｎＧａＮ層形成時に、基板１０１のオフ角が大きいほど、Ｉｎの取り込み量は多くなる。したがって、基板１０１のオフ角を基板１０１の一方の端部側から他方の端部側にわたって漸増させることで、ＩｎＧａＮ層におけるＩｎ組成比分布を形成できる。
【００８６】
以下、このようなオフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１の形成方法について図面を用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、それぞれオフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１の形成方法の各工程を示す模式図である。なお、図７Ａ〜図７Ｃにおいて、結晶軸の方向が矢印で示されている。図７Ａにおいては、オフ角が均一な基板母材１０１Ｍの側面が示されている。このような基板母材１０１Ｍの一方の主面（図７Ｂの下側の主面）に、格子定数が基板母材１０１Ｍより小さい薄膜１１８を設けることで、図７Ｂに示されるように基板母材１０１Ｍにおいて反りを生じさせる。続いて、基板母材１０１Ｍの他方の湾曲した主面を、図７Ｂに示される平坦面１０１Ｇに沿って研磨し、続いて、図７Ｂに示される、破線の枠で示される面に沿って切断又は研磨する。これにより、図７Ｃに示されるようなオフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１を形成できる。このような基板１０１に積層構造体１２、電極などを形成した後で、個片化することによって、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０を形成できる。
【００８７】
また、このようなオフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１の形成方法は図７Ａ〜図７Ｃに示される方法に限定されない。以下、オフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１の他の形成方法について図面を用いて説明する。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれオフ角が位置に応じて徐々に変化する基板１０１の他の形成方法の各工程を示す模式図である。図８Ａ及び図８Ｂには、各工程における基板母材１０１Ｍ及び基板１０１の側面が示されている。なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいては、結晶軸の方向が矢印で示されている。
【００８８】
図８Ａに示されるように、主面に対する結晶軸の方向が均一である基板母材１０１Ｍを準備し、基板母材１０１Ｍの主面上に、基板母材１０１Ｍの一方の端面側（図８Ａの右側）から、他方の端面側（図８Ａの左側）に向かって、厚さが非線形的に小さくなるレジストを形成する。
【００８９】
ここで、エッチングによってレジストを除去することで、基板母材１０１Ｍの上方に位置するレジストの厚さに応じた厚さだけ基板母材１０１Ｍの主面をエッチングできる。この場合、形成されたレジストの厚さが小さいほど、エッチングによって除去される基板母材１０１Ｍの厚さは大きくなる。これにより、図８Ｂに示されるように、主面の結晶軸に対する傾き、つまり、オフ角が、一方側の端面から他方側の端面に向かって漸増する基板１０１を形成できる。
【００９０】
以上のような方法により形成される半導体レーザ素子１０は、積層構造体１２が積層される基板１０１を備え、基板１０１のオフ角は、光出射側端面に相当する一方側の端面に近い側の方が、光反射側端面に相当する他方側の端面に近い側の方より小さい。このような基板１０１において、オフ角が小さいほど、基板１０１上に積層される窒化物半導体層におけるＩｎ組成比が小さくなる。このため、基板１０１上に、積層構造体１２が積層された半導体レーザ素子１０では、活性層１０３の一方側の端面に近い側において、他方側の端面に近い側より、Ｉｎ組成比が少ない構成を容易に実現できる。
【００９１】
（変形例など）
以上、本開示に係る半導体レーザ素子について、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。
【００９２】
例えば、上記実施の形態においては、半導体レーザ素子１０には、リッジ部１０Ｒが形成されているが、リッジ部１０Ｒは、必須の構成ではない。
【００９３】
また、上記実施の形態においては、活性層１０３のＩｎ組成比は、一方側の端面から他方側の端面までの全体にわたって、一方側の端面に近くなるに従い少なくなるよう傾斜しているが、必ずしも全体にわたって傾斜していなくてもよい。例えば、活性層１０３は、共振方向の位置に対してＩｎ組成比が変化しない（つまり、均一である）領域を有してもよい。
【００９４】
また、上記実施の形態に対して当業者が思いつ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上記実施の形態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】
【００９５】
本開示の半導体発光素子は、例えば、高出力かつ高効率な光源としてプロジェクタなどに適用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１０、１０５０  半導体レーザ素子
１０Ｒ  リッジ部
１２  積層構造体
２０  半導体レーザ装置
１０１  基板
１０１Ｇ  平坦面
１０１Ｍ  基板母材
１０２  第１導電型クラッド層
１０３  活性層
１０４  第２導電型クラッド層
１０５  コンタクト層
１０６  絶縁層
１０７  第２導電側電極
１０８  パッド電極
１０９  第１導電側電極
１１１  素子側接着層
１１２  金属層
１１３  サブマウント
１１４  パッケージ側接着層
１１５  パッケージ
１１６  光出射側端面コート膜
１１７  光反射側端面コート膜
１１８  薄膜
１２０  スペーサ
１３０  基板トレイ
１０３０  基台
１０４０  導電性接着剤
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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