(57)【要約】【課題】複数の異なる波長のレーザ光を出射可能であるとともに、少なくとも、一方の半導体レーザ素子部における偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、第１導波路１６ｃを含む第１半導体レーザ素子部１０と、第２導波路２６ｃを含む第２半導体レーザ素子部２０とが形成された構造において、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃが、それぞれ、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向（矢印Ｘ方向）の中心４０から第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃからそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａおよびｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）が０．４３：０．５７から０．５７：０４３の範囲以内となる位置に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺形状を有する基板と、
前記基板上に形成され、第１導波路を含むとともに、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、
前記基板上に形成され、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部とを備え、
前記第１導波路および前記第２導波路は、前記基板の長手方向に沿って、互いに平行に延びるとともに、平面的に見て、前記基板の短手方向の中心から前記第１導波路および前記第２導波路までの距離と、前記第１導波路および前記第２導波路からそれぞれ前記基板の一方側端面および前記基板の他方側端面までの距離との比が０．４３：０．５７から０．５７：０４３の範囲以内となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第２半導体レーザ素子部は、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記基板は、短手方向に２５０μｍの長さを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記基板は、短手方向に２００μｍの長さを有していることを特徴とする、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子に関し、特に、光ピックアップなどの光源として用いられる半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクメディアとして、読み取り／書き込みが可能なＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）およびＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）が広く普及しており、従来、ＣＤ−ＲおよびＤＶＤ−Ｒを共に読み取り／書き込みが可能な光ディスクシステムが知られている。このような光ディスクシステムでは、１チップから異なる波長のレーザ光が出射されるモノリシック型の半導体レーザ素子が光ピックアップの光源として用いられている。また、従来、このようなモノリシック型の半導体レーザ素子として、ＣＤ−Ｒ用の赤外レーザ光（波長〜７８０ｎｍ）を出射する素子部と、ＤＶＤ−Ｒ用の赤色レーザ光（波長〜６５０ｎｍ）を出射する素子部とが同一基板上に集積された半導体レーザ素子（２波長半導体レーザ素子）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は、上記特許文献１に記載された従来の半導体レーザ素子を簡略化して示した断面図である。図１１を参照して、従来の半導体レーザ素子では、ＡｌＧａＡｓ系半導体層を有する第１半導体レーザ素子部１１０と、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を有する第２半導体レーザ素子部１２０とを含んでいる。第１半導体レーザ素子部１１０は、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発光する機能を有しており、第２半導体レーザ素子部１２０は、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発光する機能を有している。そして、第１半導体レーザ素子部１１０および第２半導体レーザ素子部１２０は、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１３０上に形成されている。なお、第１半導体レーザ素子部１１０および第２半導体レーザ素子部１２０には、レーザ光を出射するための第１導波路１１０ａおよび第２導波路１２０ａがそれぞれ形成されている。また、第１半導体レーザ素子部１１０および第２半導体レーザ素子部１２０には、それぞれ、ｐ側電極１１１および１２１が形成されている。
【０００４】
また、このような従来の半導体レーザ素子では、チップ幅Ｗ１０は、一般的に約３００μｍに形成されている。また、従来の半導体レーザ素子は、一般的に、第１導波路１１０ａおよび第２導波路１２０ａで発生した熱を放熱するために、ＡｌＮからなるサブマウント１４０の上面上に、第１導波路１１０ａおよび第２導波路１２０ａを下側に向けたジャンクションダウン方式で取り付けられる。具体的には、第１半導体レーザ素子部１１０のｐ側電極１１１および第２半導体レーザ素子部１２０のｐ側電極１２１が、それぞれ、ＡｕＳｎなどからなる半田層１４１および１４２を介して、サブマウント１４０の上面上に形成された電極１４３および１４４に融着される。このようにして、半導体レーザ素子がキャンパッケージやフレームパッケージに搭載され、半導体装置が構成される。なお、上記のようにして構成された半導体装置は、光ピックアップ装置内に装着されることによって、光ピックアップの光源として用いられる。
【０００５】
ここで、１つの基板上に異なる波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子部が設けられたモノリシック型の半導体レーザ素子（２波長半導体レーザ素子）を光ピックアップの光源として用いる場合には、共通の光学系を異なる波長のレーザ光が通過するため各波長のレーザ光の偏光特性（偏光角）が重要となる。一方、赤外レーザ光と赤色レーザ光とを出射するモノリシック型の半導体レーザ素子（２波長半導体レーザ素子）を光ピックアップの光源として用いる場合には、一般的に、赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子部を中心に光ピックアップの光学設計が行われる。この際、光ピックアップ側で赤色レーザ光の偏光角を補正するような光学設計がなされるため、第２半導体レーザ素子部から出射される赤色レーザ光の偏光角のずれはそれ程問題にはならない。したがって、上記のようなモノリシック型の半導体レーザ素子を光ピックアップの光源として用いる場合には、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部の偏光特性が重要となる。
【特許文献１】特開２００６−３５１７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本願発明者らが鋭意検討した結果、図１１に示した従来の半導体レーザ素子の構成では、ジャンクションダウン方式で半導体レーザ素子をサブマウント１４０上に固定した際に、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部において、偏光特性が低下するという問題点があることを見いだした。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の異なる波長のレーザ光を出射可能であるとともに、少なくとも、一方の半導体レーザ素子部における偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、第１導波路および第２導波路を、それぞれ、第１半導体レーザ素子部の幅方向の中央部および第２半導体レーザ素子部の幅方向の中央部に配置することによって、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント上に取り付けた際に、少なくとも、一方の半導体レーザ素子部において、偏光特性の低下が抑制されることを見いだした。
【０００９】
すなわち、この発明の一の局面による半導体レーザ素子は、長尺形状を有する基板と、基板上に形成され、第１導波路を含むとともに、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、基板上に形成され、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部とを備えている。そして、第１導波路および第２導波路は、基板の長手方向に沿って、互いに平行に延びるとともに、平面的に見て、基板の短手方向の中心から第１導波路および第２導波路までの距離と、第１導波路および第２導波路からそれぞれ基板の一方側端面および基板の他方側端面までの距離との比が０．４３：０．５７から０．５７：０４３の範囲以内となる位置にそれぞれ形成されている。
【００１０】
この一の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、基板上に、第１導波路を含むとともに、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部と、第２導波路を含む第２半導体レーザ素子部とが形成された構造において、第１導波路および第２導波路を、それぞれ、平面的に見て、基板の短手方向の中心から第１導波路および第２導波路までの距離と、第１導波路および第２導波路からそれぞれ基板の一方側端面および基板の他方側端面までの距離との比が０．４３：０．５７から０．５７：０４３の範囲以内となる位置に形成することによって、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント上に取り付けた際に、少なくとも、一方の半導体レーザ素子部において、偏光特性の低下を抑制することができる。
【００１１】
すなわち、一の局面による半導体レーザ素子では、上記のように構成することによって、第１導波路および第２導波路を、それぞれ、第１半導体レーザ素子部の幅方向（基板の短手方向）の中央部近傍および第２半導体レーザ素子部の幅方向（基板の短手方向）の中央部近傍に配置することができるので、ジャンクションダウン方式で半導体レーザ素子をサブマウント上に取り付ける際に、第１導波路および第２導波路に加わる応力をほぼ均一にすることができる。このため、第１導波路および第２導波路に不均一な取り付け応力が加わるのを抑制することができる。一方、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部では、駆動時の発熱量は比較的小さいため、基板とサブマウントとの熱膨張係数の差に起因して第１半導体レーザ素子部に加わる熱応力は比較的小さい。このため、第１導波路に加わる熱応力も小さくなるので、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント上に取り付ける際に、第１導波路および第２導波路に不均一な取り付け応力が加わるのを抑制することによって、第１導波路に加わる応力を低減することができる。これにより、少なくとも、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部において、第１導波路に応力が加わることに起因する偏光特性の低下を抑制することができると考えられる。
【００１２】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、第２半導体レーザ素子部を、少なくともＧａ、ＩｎおよびＰを含有する発光層を含むように構成することができる。
【００１３】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、短手方向に２５０μｍの長さを有している。このように構成すれば、第１導波路と第２導波路との間隔が、１１０μｍに設定されている場合に、容易に、第１導波路および第２導波路を、それぞれ、第１半導体レーザ素子部の幅方向（基板の短手方向）の中央部近傍および第２半導体レーザ素子部の幅方向（基板の短手方向）の中央部近傍に配置することができるので、容易に、少なくとも、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部において、偏光特性の低下を抑制することができる。また、このように構成すれば、半導体レーザ素子の平面積を小さくすることができるので、１枚の半導体ウェハからより多くの半導体レーザ素子を作製することができる。その結果、第１半導体レーザ素子部における偏光特性の低下を抑制しながら、製造効率を向上させることができるとともに、コスト削減に供することができる。
【００１４】
この場合において、好ましくは、基板は、短手方向に２００μｍの長さを有している。このように構成すれば、より容易に、少なくとも、ＧａおよびＡｓを含有する発光層を含む第１半導体レーザ素子部において、偏光特性の低下を抑制することができるとともに、容易に、製造効率の向上およびコスト削減に供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、複数の異なる波長のレーザ光を出射可能であるとともに、少なくとも、一方の半導体レーザ素子部における偏光特性の低下を抑制することが可能な半導体レーザ素子を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図２は、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の平面図である。図３〜図５は、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造を説明するための図である。まず、図１〜図５を参照して、一実施形態による半導体レーザ素子の構造について説明する。
【００１８】
一実施形態による半導体レーザ素子では、図１および図２に示すように、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０と、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子部２０とが、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成されている。このｎ型ＧａＡｓ基板１は、図２に示すように、矢印Ｙ方向（長手方向）に、１５２０μｍの長さＬを有するとともに、矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向（短手方向）に、１９３μｍ〜２５５．８μｍの幅Ｗを有する長尺形状に形成されている。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１は、本発明の「基板」の一例である。
【００１９】
また、図１および図２に示すように、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０には、それぞれ、リッジ部１６ａおよび２６ａが形成されている。そして、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０は、それぞれ、リッジ部１６ａおよび２６ａが、ｎ型ＧａＡｓ基板１の長手方向（矢印Ｙ方向）に沿って延びるように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に形成されている。これにより、一実施形態による半導体レーザ素子では、図２に示すように、矢印Ｙ方向（長手方向）に、１５２０μｍの長さＬを有するとともに、矢印Ｙ方向と直交する矢印Ｘ方向（短手方向）に、１９３μｍ〜２５５．８μｍの幅Ｗを有するように構成されている。
【００２０】
また、第１半導体レーザ素子部１０と第２半導体レーザ素子部２０との間には、図１に示すように、第１半導体レーザ素子部１０と第２半導体レーザ素子部２０とを電気的に分離するための分離溝３０が設けられている。この分離溝３０は、傾斜を有する側壁を含むとともに、約２５μｍの幅Ｗ１を有している。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａから第１半導体レーザ素子部１０までの距離、および、ｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂから第２半導体レーザ素子部２０までの距離は、それぞれ、約１２．５μｍである。
【００２１】
また、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０の具体的な構造としては、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＩｎＰからなるバッファ層１１が形成されている。バッファ層１１上には、約３．３μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層１２が形成されている。ｎ型クラッド層１２上には、発光層１３が形成されている。
【００２２】
この発光層１３は、図３に示すように、約３．７ｎｍの厚みを有するＧａＡｓからなる２つの井戸層１３ａと、約８ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＡｓからなる１つの障壁層１３ｂとが交互に積層された第１ＭＱＷ活性層１３ｃを含んでいる。また、第１ＭＱＷ活性層１３ｃを挟むように、約９ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＡｓからなるｎ側光ガイド層１３ｄおよびｐ側光ガイド層１３ｅが設けられている。そして、第１ＭＱＷ活性層１３ｃ、ｎ側光ガイド層１３ｄ、および、ｐ側光ガイド層１３ｅによって、発光層１３が構成されている。
【００２３】
発光層１３上には、図１に示すように、約０．２μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型第１クラッド層１４が形成されている。ｐ型第１クラッド層１４上には、約０．０２μｍの厚みを有するｐ型ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層１５が形成されている。
【００２４】
エッチングストップ層１５上の所定領域には、約１．６μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型第２クラッド層１６が形成されており、このｐ型第２クラッド層１６によって、リッジ部１６ａが構成されている。このリッジ部１６ａは、約３μｍの幅Ｗ２を有しているとともに、メサ形状（台形状）に形成されている。また、発光層１３の近傍のリッジ部１６ａに対応する領域には、第１導波路１６ｃが、ｎ型ＧａＡｓ基板１の長手方向（矢印Ｙ方向）に沿って延びるように形成されている。
【００２５】
また、リッジ部１６ａの両側には、リッジ部１６ａを保護するための一対のサポート部１６ｂが、リッジ部１６ａを挟むように形成されている。このサポート部１６ｂは、ｐ型第２クラッド層１６から構成されるとともに、リッジ部１６ａから所定の距離（約１０μｍ）を隔てたエッチングストップ層１５上の所定領域に形成されている。
【００２６】
また、サポート部１６ｂの上面上、サポート部１６ｂの側面上、リッジ部１６ａの側面上、および、エッチングストップ層１５上には、エッチングストップ層１５側から順に、約０．４μｍの厚みを有するアンドープＡｌＩｎＰ層１７ａと、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＡｓ層１７ｂとから構成される電流ブロック層１７が形成されている。また、電流ブロック層１７上およびリッジ部１６ａの上面上には、約１．２５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層１８が形成されている。ｐ型コンタクト層１８上には、約４．２μｍの厚みを有するｐ側電極１９が形成されている。このｐ側電極１９は、ｐ型コンタクト層１８側から順に形成される、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とから構成されている。
【００２７】
また、６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子部２０の具体的な構造としては、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＩｎＰからなるバッファ層２１が形成されている。バッファ層２１上には、約３．４μｍの厚みを有するｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層２２が形成されている。ｎ型クラッド層２２上には、発光層２３が形成されている。
【００２８】
この発光層２３は、図４に示すように、約６．３ｎｍの厚みを有するＧａＩｎＰからなる３つの井戸層２３ａと、約４ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＩｎＰからなる２つの障壁層２３ｂとが交互に積層された第２ＭＱＷ活性層２３ｃを含んでいる。また、第２ＭＱＷ活性層２３ｃを挟むように、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＩｎＰからなるｎ側光ガイド層２３ｄおよびｐ側光ガイド層２３ｅが設けられている。そして、第２ＭＱＷ活性層２３ｃ、ｎ側光ガイド層２３ｄ、および、ｐ側光ガイド層２３ｅによって、発光層２３が構成されている。
【００２９】
発光層２３上には、図１に示すように、約０．３４μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型第１クラッド層２４が形成されている。ｐ型第１クラッド層２４上には、約０．０２μｍの厚みを有するエッチングストップ層２５が形成されている。このエッチングストップ層２５は、約３．６ｎｍの厚みを有する３つのｐ型ＧａＩｎＰ層（図示せず）と、約５ｎｍの厚みを有する２つのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層（図示せず）とが交互に積層されることによって構成されている。
【００３０】
エッチングストップ層２５上の所定領域には、約１．２μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型第２クラッド層２６が形成されており、このｐ型第２クラッド層２６によって、リッジ部２６ａが構成されている。このリッジ部２６ａは、約２μｍの幅Ｗ３を有しているとともに、側面（側壁）がリッジ部２６ａの上面に対してほぼ垂直になるように形成されている。また、発光層２３の近傍のリッジ部２６ａに対応する領域には、第２導波路２６ｃが形成されている。この第２導波路２６ｃは、第１導波路１６ｃと平行に、ｎ型ＧａＡｓ基板１の長手方向（矢印Ｙ方向）に沿って延びるように形成されている。
【００３１】
また、リッジ部２６ａの両側には、リッジ部２６ａを保護するための一対のサポート部２６ｂが、リッジ部２６ａを挟むように形成されている。このサポート部２６ｂは、ｐ型第２クラッド層２６から構成されるとともに、リッジ部２６ａから所定の距離（約１０μｍ）を隔てたエッチングストップ層２５上の所定領域に形成されている。また、ｐ型第２クラッド層２６は、第１半導体レーザ素子部１０のｐ型第２クラッド層１６の厚み（約１．６μｍ）よりも小さい厚み（約１．２μｍ）に形成されている。
【００３２】
また、サポート部２６ｂの上面上、サポート部２６ｂの側面上、リッジ部２６ａの側面上、および、エッチングストップ層２５上には、エッチングストップ層２５側から順に、約０．４μｍの厚みを有するアンドープＡｌＩｎＰ層２７ａと、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＡｓ層２７ｂとから構成される電流ブロック層２７が形成されている。また、電流ブロック層２７上およびリッジ部２６ａの上面上には、約１．２５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層２８が形成されている。ｐ型コンタクト層２８上には、第１半導体レーザ素子部１０に形成したｐ側電極１９と同様の構成を有するｐ側電極２９が形成されている。すなわち、ｐ型コンタクト層２８上には、ｐ型コンタクト層２８側から順に、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とから構成されるｐ側電極２９が形成されている。
【００３３】
そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、約１μｍの厚みを有するｎ側電極２が形成されている。このｎ側電極２は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面側から順に形成された、約７ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２０ｎｍの厚みを有するＧｅ層と、約１６０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約３０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約８００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とから構成されている。
【００３４】
また、一実施形態による半導体レーザ素子では、図５に示すように、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ｃと第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ｃとの間隔Ｗ４は、１１０±１μｍに構成されているとともに、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃは、ｎ型ＧａＡｓ基板１（半導体レーザ素子）の短手方向（矢印Ｘ方向）の中心４０に対して対称に配置されている。
【００３５】
ここで、本実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板１の幅Ｗ（半導体レーザ素子の幅Ｗ）が１９３μｍ〜２５５．８μｍに形成されることによって、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ｃが、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向（矢印Ｘ方向）の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）が、０．４３：０．５７〜０．５７：０．４３の範囲以内となる位置に形成されている。また、第２半導体レーザ素子部２０の第２導波路２６ｃは、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第２導波路２６ｃまでの距離ａと、第２導波路２６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）が、０．４３：０．５７〜０．５７：０．４３の範囲以内となる位置に形成されている。
【００３６】
具体的には、ｎ型ＧａＡｓ基板１の幅Ｗ（半導体レーザ素子の幅Ｗ）が２５５．８μｍの場合には、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０からｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離（１／２Ｗ）が１２７．９μｍとなる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａが５５μｍであるため、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離ｂが７２．９μｍ（＝１２７．９μｍ−５５μｍ）となる。これにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）は、５５μｍ：７２．９μｍ、すなわち、０．４３：０．５７となる。
【００３７】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の幅Ｗ（半導体レーザ素子の幅Ｗ）が１９３μｍの場合には、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０からｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離（１／２Ｗ）が９６．５μｍとなる。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａが５５μｍであるため、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離ｂが４１．５μｍ（＝９６．５μｍ−５５μｍ）となる。これにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）は、５５μｍ：４１．５μｍ、すなわち、０．５７：０．４３となる。
【００３８】
なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第２導波路２６ｃまでの距離ａと、第２導波路２６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）については、上記した第１導波路１６ｃの場合と同様に考えられる。
【００３９】
また、上記した一実施形態による半導体レーザ素子は、サブマウント５０に取り付けられることによって半導体装置に搭載され、これによって、光ピックアップの光源として供される。図６は、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子をサブマウント上に取り付ける方法を説明するための断面図である。次に、図６を参照して、一実施形態による半導体レーザ素子をサブマウント５０上に取り付ける方法について説明する。まず、図６に示すように、サブマウント５０をヒータステージ６０上に載置するとともに、そのサブマウント５０上に、ピックアップコレット７０によって、半導体レーザ素子を載置する。この際、半導体レーザ素子は、第１半導体レーザ素子部１０のｐ側電極１９および第２半導体レーザ素子部２０のｐ側電極２９がサブマウント５０の半田層５１および５２にそれぞれ接触するようにサブマウント５０上に載置する。
【００４０】
次に、ヒータステージ６０により、サブマウント５０の半田層５１および５２が溶融する所定温度まで昇温（加熱）することによって、半田層５１および５２を溶融させる。そして、ピックアップコレット７０によって、１０ｇ〜１００ｇの加重を加えた状態で所定時間（１秒〜２０秒）保持する。その後、冷却を行うことによって、溶融した半田層５１および５２を固化させる。このようにして、サブマウント５０の上面に対して、ジャンクションダウン方式で半導体レーザ素子が取り付けられる。
【００４１】
続いて、上記のような構造を有する本実施形態の半導体レーザ素子の効果を確認するために、本願発明者らは、以下の実験を行った。
【００４２】
まず、半導体レーザ素子の幅Ｗを種々変化させることによって、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向の中心４０から第１導波路１６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃからｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａまでの距離との比（ａ：ｂ）が異なる３種類の半導体レーザ素子を作製した。すなわち、本実施形態による半導体レーザ素子に含まれる実施例１および実施例２による半導体レーザ素子と、比較例による半導体レーザ素子とを作製した。図７および図８は、それぞれ、実施例１による半導体レーザ素子および実施例２による半導体レーザ素子の構造を簡略化して示した断面図であり、図９は、比較例による半導体レーザ素子の構造を簡略化して示した断面図である。具体的には、実施例１による半導体レーザ素子は、図７に示すように、上記した本実施形態による半導体レーザ素子において、半導体レーザ素子の幅Ｗ（図１参照）を２００μｍに構成した。これにより、実施例１では、ａ：ｂが０．５５：０．４５となるように構成した。また、実施例２による半導体レーザ素子は、図８に示すように、上記した本実施形態による半導体レーザ素子において、半導体レーザ素子の幅Ｗ（図１参照）を２５０μｍに構成した。これにより、実施例２では、ａ：ｂが０．４４：０．５６となるように構成した。一方、比較例による半導体レーザ素子は、図９に示すように、従来の半導体レーザ素子の幅と同じ幅にするために、半導体レーザ素子の幅Ｗ（図１参照）を３００μｍに構成した。これにより、比較例では、ａ：ｂが０．３７：０．６３となるように構成した。なお、半導体レーザ素子の幅以外の構成については、実施例１、実施例２および比較例のいずれも、上記した本実施形態による半導体レーザ素子と同様とした。
【００４３】
次に、実施例１、実施例２および比較例による半導体レーザ素子を、それぞれ、サブマウント５０上に取り付けることによって、半導体装置を作製した。なお、サブマウント５０上への取り付けは、上記した本実施形態による半導体レーザ素子をサブマウント５０上に取り付ける方法と同様の方法で行った。また、取り付け条件は、実施例１、実施例２および比較例で同じ条件となるようにした。また、実施例１、実施例２および比較例による半導体レーザ素子が取り付けられた半導体装置は、それぞれ３個ずつ作製し、実験に供した。
【００４４】
上記のようにして作製した半導体装置を用いて、赤外レーザ光の偏光角を測定した。ここで、偏光角について説明する。偏光プリズムを回転させながらレーザ光を偏光プリズムに通過させると、偏光プリズムを通過したレーザ光は、偏光プリズムの回転角度によって光強度が変化する。その際、レーザ光の光強度が最大となる時の偏光プリズムの回転角が偏光角である。この偏光角の絶対値が小さい程、偏光特性が良好となる。また、偏光角の測定は、半導体装置から出射されたレーザ光をコリメータレンズによって平行光に変換した後、偏光プリズムを回転させながらレーザ光を偏光プリズムに通過させ、レーザ光の光強度が最大となる時の偏光プリズムの回転角を測定することによって行った。その結果を表１および図１０に示す。
【００４５】
【表１】
2008258341.tif 000003
測定結果としては、半導体レーザ素子の幅Ｗが小さくなるに従って、偏光角が小さくなっている。すなわち、比較例＞実施例２＞実施例１の順に、偏光角が小さくなっている。具体的には、半導体レーザ素子の幅Ｗが３００μｍである比較例では、偏光角は、それぞれ、１１．２°、１３．３°および１４．１°であったのに対して、半導体レーザ素子の幅Ｗが２５０μｍである実施例２では、偏光角は、それぞれ、４．１°、３．８°および２．５°であり、半導体レーザ素子の幅Ｗが２００μｍである実施例１では、偏光角は、それぞれ、−１．８°、−２．６°および０．２°であった。
【００４６】
ここで、偏光特性が良好とされる偏光角の基準を±５°以内とした場合に、比較例では、基準を大きく上回る結果となっているのに対して、実施例１および実施例２では、基準内に収まっていることがわかる。
【００４７】
このような測定結果が得られた理由としては、以下のように考えられる。すなわち、実施例１および実施例２では、比較例に比べて、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃが、それぞれ、第１半導体レーザ素子部１０および第２半導体レーザ素子部２０の幅方向（ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向）の中央部近傍に配置される。このため、ジャンクションダウン方式で半導体レーザ素子をサブマウント５０上に取り付ける際に、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃに加わる応力をほぼ均一にすることが可能となるので、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃに不均一な取り付け応力が加わるのを抑制することが可能となる。一方、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０では、赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子部２０と比べて、駆動時の発熱量は比較的小さいため、ｎ型ＧａＡｓ基板１とサブマウント５０との熱膨張係数の差に起因して第１半導体レーザ素子部１０に加わる熱応力が比較的小さくなる。このため、第１導波路１６ｃに加わる熱応力も小さくなるので、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント５０上に取り付ける際に、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃに不均一な取り付け応力が加わるのを抑制することによって、第１半導体レーザ素子部１０の第１導波路１６ｃに加わる応力を低減することが可能となる。これにより、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０において、偏光角が小さくなると考えられる。
【００４８】
なお、図１０に示すように、偏光角の測定結果を最小二乗法で二次曲線回帰すると、以下の（１）式が得られる。
【００４９】
θ＝０．０００９Ｗ２−０．３１Ｗ＋２４．４・・・・・（１）
ここで、θは、偏光角（°）であり、Ｗは、半導体レーザ素子の幅（μｍ）である。
【００５０】
この（１）式を用いて、上記した本実施形態の半導体レーザ素子において、半導体レーザ素子の幅Ｗが最小幅（１９３μｍ）の場合（ａ：ｂ＝０．５７：０．４３）と、半導体レーザ素子の幅Ｗが最大幅（２５５．８μｍ）の場合（ａ：ｂ＝０．４３：０．５７）とについて、それぞれ、偏光角θ（°）を算出した。その結果、半導体レーザ素子の幅Ｗが１９３μｍの場合の偏光角は、−１．９°となり、半導体レーザ素子の幅Ｗが２５５．８μｍの場合の偏光角は、４°となった。このため、半導体レーザ素子の幅Ｗが１９３μｍ〜２５５．８μｍの範囲以内では、偏光角が、偏光特性が良好とされる±５°以内の基準内におさまるものと考えられる。
【００５１】
以上のように、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向（矢印Ｘ方向）の中心４０から第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃからそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａおよびｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）を、０．４３：０．５７〜０．５７：０４３の範囲以内となるように構成することによって、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０において、偏光特性の低下が抑制されることが確認された。
【００５２】
本実施形態では、上記のように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、第１導波路１６ｃを含むとともに、発光層１３を含む第１半導体レーザ素子部１０と、第２導波路２６ｃを含む第２半導体レーザ素子部２０とが形成された構造において、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃを、それぞれ、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板１の短手方向（矢印Ｘ方向）の中心４０から第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃまでの距離ａと、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃからそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板１の一方側端面１ａおよびｎ型ＧａＡｓ基板１の他方側端面１ｂまでの距離ｂとの比（ａ：ｂ）が、０．４３：０．５７から０．５７：０４３の範囲以内となる位置に形成することによって、半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でサブマウント５０上に取り付けた際に、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０において、偏光特性の低下を抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板１（半導体レーザ素子）を、短手方向（矢印Ｘ方向）に２５０μｍの長さを有するように構成することによって、容易に、第１導波路１６ｃおよび第２導波路２６ｃを、それぞれ、第１半導体レーザ素子部１０の幅方向（矢印Ｘ方向）の中央部近傍および第２半導体レーザ素子部２０の幅方向（矢印Ｘ方向）の中央部近傍に配置することができるので、容易に、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０において、偏光特性の低下を抑制することができる。また、上記のように構成することによって、半導体レーザ素子の平面積を小さくすることができるので、１枚の半導体ウェハからより多くの半導体レーザ素子を作製することができる。その結果、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０における偏光特性の低下を抑制しながら、製造効率を向上させることができるとともに、コスト削減に供することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ基板１（半導体レーザ素子）を、短手方向（矢印Ｘ方向）に２００μｍの長さを有するように構成することによって、より容易に、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部１０において、偏光特性の低下を抑制することができるとともに、容易に、製造効率の向上およびコスト削減に供することができる。
【００５５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５６】
たとえば、上記実施形態では、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部と、赤色レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子部とがモノリシックに集積された半導体レーザ素子について説明したが、本発明はこれに限らず、少なくとも、赤外レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子部を備えていれば、他の異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザ素子部がモノリシックに集積された半導体レーザ素子であってもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、第１導波路と第２導波路との間隔を１１０μｍにするとともに、半導体レーザ素子の幅を１９３μｍ〜２５５．８μｍにすることによって、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板の短手方向の中心から第１導波路および第２導波路までの距離と、第１導波路および第２導波路からそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板の一方側端面および他方側端面までの距離との比が０．４３：０．５７〜０．５７：０．４３となるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、平面的に見て、ｎ型ＧａＡｓ基板の短手方向の中心から第１導波路および第２導波路までの距離と、第１導波路および第２導波路からそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板の一方側端面および他方側端面までの距離との比が０．４３：０．５７〜０．５７：０．４３となるように構成されていれば、第１導波路と第２導波路との間隔、および、半導体レーザ素子の幅は、上記以外の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の平面図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の第１半導体レーザ素子部の発光層の構造を示した断面図である。
【図４】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の第２半導体レーザ素子部の発光層の構造を示した断面図である。
【図５】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の一部を拡大して示した平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体レーザ素子をサブマウント上に取り付ける方法を説明するための断面図である。
【図７】実施例１による半導体レーザ素子の構造を簡略化して示した断面図である。
【図８】実施例２による半導体レーザ素子の構造を簡略化して示した断面図である。
【図９】比較例による半導体レーザ素子の構造を簡略化して示した断面図である。
【図１０】半導体レーザ素子の赤外レーザ光の偏光角の測定結果を示したグラフである。
【図１１】特許文献１に記載された従来の半導体レーザ素子を簡略化して示した断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１                        ｎ型ＧａＡｓ基板（基板）
１ａ                      一方側端面
１ｂ                      他方側端面
２                        ｎ側電極
１０                      第１半導体レーザ素子部
１１、２１                バッファ層
１２、２２                ｎ型クラッド層
１３、２３                発光層
１４、２４                ｐ型第１クラッド層
１５、２５                エッチングストップ層
１６、２６                ｐ型第２クラッド層
１６ａ、２６ａ            リッジ部
１６ｂ、２６ｂ            サポート部
１６ｃ                    第１導波路
１７、２７                電流ブロック層
１８、２８                ｐ型コンタクト層
１９、２９                ｐ側電極
２０                      第２半導体レーザ素子部
２６ｃ                    第２導波路
３０                      分離溝
５０                      サブマウント
６０                      ヒータステージ
７０                      ピックアップコレット
【図１】
2008258341.tif 000004
【図２】
2008258341.tif 000005
【図３】
2008258341.tif 000006
【図４】
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【図５】
2008258341.tif 000008
【図６】
2008258341.tif 000009
【図７】
2008258341.tif 000010
【図８】
2008258341.tif 000011
【図９】
2008258341.tif 000012
【図１０】
2008258341.tif 000013
【図１１】
2008258341.tif 000014