(57)【要約】【課題】表面にメッキ層が設けられていてもへき開が行えるとともに、共振器端面の放熱性を向上させた端面発光型半導体レーザを提供する。【解決手段】基板２の上に、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５、ｎ型電流狭窄層６、ｐ型コンタクト層７が形成されており、基板２の裏面にはｎ電極１が、ｐ型コンタクト層７の上にはｐ電極８が形成されている。ｐ電極８の上にはメッキ層９が共振器の一方の端面から他方の端面に渡って形成されている。中央部分に形成されたメッキ層９の幅よりも、端面部分に形成されたメッキ層９の方を小さくしている。このようにすることで、端面の放熱性を向上させるとともに、端面位置でのへき開を行えるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器の一方の端面から他方の端面にまで渡ってメッキ層が表面に形成された端面発光型半導体レーザであって、
前記メッキ層の端部の幅は、中央部の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする端面発光型半導体レーザ。
【請求項２】
前記メッキ層の端部は、電流狭窄を行うリッジ構造に対応した位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項３】
前記メッキ層の端部の幅は、中央部の幅の１／２以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザ。
【請求項４】
前記メッキ層の形状は、十字形状又は八角形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にメッキ層を有する端面発光型半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザでは、従来から端面発光型のレーザが良く知られている。例えば、特許文献１や特許文献２に示されるように、端面発光型のレーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層、ｐ型コンタクト層等で構成される。また、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面にはｎ電極が、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層の上面にはｐ電極が形成される。
【０００３】
そして、上記半導体レーザチップを半田等により基板等にボンディングするためには、ｎ電極又はｐ電極のどちらかにＡｕ等のメッキ層を設けることが行われる。
【０００４】
電極にメッキ層を形成する場合には、多数のチップを一度に作製するために、１枚のウエハ上に、上記のような半導体レーザ構造を形成しておき、一方の電極にメッキ層を形成した後、へき開を行って分離している。
【０００５】
図８は、電極側から見た端面発光型半導体レーザ構造を有するウエハの一部を示し、従来のメッキ層の構成を示す。図８のようなウエハからチップ毎に分離するためには、へき開位置２３（図の破線位置）に沿ってへき開を行わなければならない。したがって、へき開可能なように、メッキ層２２を電極２１上に連続して形成せずに、所定の間隔を開けて分離して形成し、へき開位置２３付近には、メッキ層２２を設けないようにしていた。
【特許文献１】特開昭６０−２０１６８７号公報
【特許文献２】実開昭６１−１００１６５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、上記従来技術のように、へき開位置２３付近に、メッキ層２２を設けないようにする構造では、へき開は行えるが、分離後の半導体レーザチップ端面での放熱性が悪くなり、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage）破壊が発生しやすくなるという問題があった。特に、半導体レーザの構成材料によっては（例えばＡｌＧａＩｎＰ系レーザ）、端面の光吸収が増大し、温度上昇が顕著になって光学損傷が発生しやすい。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、表面にメッキ層が設けられていてもへき開が行えるとともに、共振器端面の放熱性を向上させた端面発光型半導体レーザを提供することを目的としている。
【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、請求項１記載の発明は、共振器の一方の端面から他方の端面にまで渡ってメッキ層が表面に形成された端面発光型半導体レーザであって、前記メッキ層の端部の幅は、中央部の幅よりも狭く形成されていることを特徴とする端面発光型半導体レーザである。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、前記メッキ層の端部は、電流狭窄を行うリッジ構造に対応した位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の端面発光型半導体レーザである。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、前記メッキ層の端面の幅は、中央部の幅の１／２以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザである。
【００１１】
また、請求項４記載の発明は前記メッキ層の形状は、十字形状又は八角形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の端面発光型半導体レーザである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、共振器の一方の端面から他方の端面にまで渡ってメッキ層を素子表面に形成しているので、端面における放熱が確保され、ＣＯＤ破壊を防止することができる。一方、メッキ層の端部の幅は、メッキ層の中央部分の幅よりも狭くしているので、共振器の端面を形成するためのへき開を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の端面発光型半導体レーザの斜視図を示す。また、図２は、図１を上側から見た平面図を示す。基板２の上に、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５、ｎ型電流狭窄層６、ｐ型コンタクト層７が形成されており、基板２の裏面にはｎ電極１が、ｐ型コンタクト層７の上にはｐ電極８が形成されている。
【００１４】
活性層４は、量子井戸構造（Quantum Well）を有する活性層であり、井戸層（ウェル層）を、井戸層よりもバンドギャップの大きな障壁層（バリア層）でサンドイッチ状に挟んだ構造となっている。この量子井戸構造は、１つではなく、多重化しても良く、この場合は、ＭＱＷ（Multi Quantum Well）、すなわち多重量子井戸構造となる。
【００１５】
ここで、図１の端面発光型半導体レーザの各層の構成例を示すと、基板２はｎ型ＧａＡｓ基板、ｎ型クラッド層３はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ、活性層４はＧａＩｎＰ井戸層とアンドープのＡｌＧａＩｎＰバリア層とを交互に数周期積層された多重量子井戸構造、ｐ型クラッド層５はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ、ｎ型電流狭窄層６はｎ型ＡｌＩｎＰ、ｐ型コンタクト層７はｐ型ＧａＡｓで構成される。なお、活性層４はＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層を含む構造となっていても良い。また、ｎ型のドーパントとしてはＳｉが、ｐ型のドーパントとしてはＭｇが用いられる。ｐ電極８はＴｉとＡｕの多層金属膜等が、ｎ電極１はＡｕ、Ｇｅ、Ｎｉの合金層とＴｉとＡｕの多層金属膜等が用いられる。上記の構成は、端面発光型半導体レーザの一例を示したものにすぎず、これらの組成材料に限定されるものではない。
【００１６】
図１の端面発光型半導体レーザは、ｐ型クラッド層５で、ストライプ状のリッジ部を形成し、このリッジ部の両側にｎ型電流狭窄層６を配置し、ｐ型クラッド層５と電流狭窄層６をｐ型コンタクト層７で覆った埋め込みリッジ構造を有している。
【００１７】
リッジ部の屈折率とリッジ側面に配置されたｎ型電流狭窄層６との屈折率の差によって水平方向に光を閉じ込めている。電流は、逆バイアスとなるｎ型電流狭窄層６及びその下部には流れず、ストライプ状のリッジ部を流れる。
【００１８】
ｐ電極８とｎ電極１との間に通電すると、電流は、電流狭窄層６により狭窄され、リッジ部の下部位置に相当する活性層４の中央部から発光が得られる。この発光は、レーザ共振器を構成する端面Ａと端面Ｂで反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとしてどちらか一方の端面から外部に出射される。
【００１９】
ところで、ｐ電極８の上にはＡｕ（金）等の金属によるメッキ層９が一方の端面から他方の端面に渡って形成されている。メッキ層９は十字形状をしており、図２に示されるように、中央部分に形成されたメッキ層９の幅Ｘ２よりも、端面部分に形成されたメッキ層９の幅Ｘ３の方を小さくしている。このようにすることで、端面の放熱性を向上させるとともに、端面位置でのへき開を行えるようにしている。
【００２０】
メッキ層９がＡｕの場合の寸法の一例を示すと、Ｘ１は２００μｍ、Ｙ１は９１０μｍ、メッキ層９の厚さは３μｍ〜５μｍ、Ｘ２は１２０μｍ、Ｙ２は８１０μｍ、Ｘ３は５０μｍである。またリッジ部の幅は２〜３μｍに形成されている。
【００２１】
図２のＸ３で示される共振器の端面部に形成された幅の狭いメッキ層領域は、共振器方向に長すぎると端面の放熱性が悪くなり、あまり短すぎるとへき開位置の誤差に対応できなくなるので、適切な長さに設定されている。また、メッキ層９の端部の幅Ｘ３は、広くしすぎるとへき開が行えなくなるので、幅Ｘ３はメッキ層９の中央部の幅Ｘ２の半分以下とするのが望ましい。
【００２２】
さらに、ｐ型クラッド層５のリッジ部直下の活性層４が発光することから、この部分に熱の発生が集中するので、放熱を効率良く行うため、メッキ層９の端部の幅Ｘ３は、電流通路となるリッジ部の幅全体を含むように形成することが望ましい。
【００２３】
図３は、端面発光型半導体レーザ素子が連続して形成されたウエハに、図２に示すメッキ層９を各素子に連続して形成した場合のへき開位置との関係を示す。へき開位置１５におけるメッキ層９の幅は中央部に比べて狭く作製されているので、へき開分離を行うことが可能となる。
【００２４】
図４は、図２に示すメッキ層構造と同じものを用い、層構造が異なる端面発光型半導体レーザを示す。図１と同じ符号は、同じ構成を示す。図１と比較して図４ではｐ型コンタクト層７が設けられていないことを除けば、他の層構造は同じである。
【００２５】
ｐ型コンタクト層７を設けないことにより、ｐ型コンタクト層７による熱膨張による歪みや欠陥による光の吸収を抑制することができる。また、ｐ電極８がｐ型クラッド層５のリッジ部とｎ型電流狭窄層６と接することになり、リッジ部直下で発生する熱が図１に比べてメッキ層９の端部に伝わりやすくなり、放熱効果が上がるという利点もある。
【００２６】
次に、図５は、メッキ層９の他の構造を示す。図５では、ｐ電極８上に形成されたメッキ層９が八角形状となっている。図１と寸法例は同じであり、Ｘ１は２００μｍ、Ｙ１は９１０μｍ、メッキ層９の厚さは３μｍ〜５μｍ、Ｘ２は１２０μｍ、Ｙ２は８１０μｍ、Ｘ３は５０μｍである。このように、メッキ層の中央部から端部にかけて除々に狭くしていくことで、共振器端面の放熱性を確保するとともに、へき開を行えるようにする。
【００２７】
本発明の端面発光型半導体レーザの製造方法を以下に示す。メッキ層９の構造は図２のものとした。まず、１枚の大きなウエハとなる基板１の上に、ＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５をエピタキシャル成長させる。レーザの共振器方向（リッジ部のストライプ方向）を長手方向として、ｐ型クラッド層５上にストライプ状にマスクをチップの個数分形成する。
【００２８】
ウエットエッチングによりｐ型クラッド層５をリッジ形状にチップの個数分形成する。再びＭＯＣＶＤ法等により、ｎ型電流狭窄層６を選択成長させる。先のマスクをリフトオフした後、ｐ型コンタクト７を成長させる。最後に、ラッピング、ポリッシュによってウエハを所望の厚さにして、蒸着法等によりｎ電極１及びｐ電極８、そしてＡｕ等によるメッキ層９を形成する。
【００２９】
上記の製造方法により、１枚のウエハ上に図１の構造を有するチップが多数並んだ状態となる。その状態を示すのが、図６である。ウエハ１２は図１の構造を有するチップが多数形成された状態を示し、それをメッキ層９側から見た図となっている。
【００３０】
ここで、破線で示したラインは、第１回目のへき開のためのへき開位置１６である。破線で示されたへき開位置１６に各々ケガキを入れて、たたくとへき開分離される。この分離が行われてチップが一列に並んで構成されている状態を示すのが図７である。図７のように、第１回目のへき開分離により、ライン状にチップが並んだ状態で共振器を構成する両へき開面（共振器端面Ａ及びＢ）に反射コート（反射膜）を形成する。レーザ光の出射端面側にはＡＲコート（低反射膜）１０を、レーザ光の出射端面とは反対側にはＨＲコート（高反射膜）１１を形成する。
【００３１】
例えば、ＡＲコート１０には、アルミナ等が用いられ、ＨＲコート１１にはＳｉＯ２とＴｉＯ２とを交互に３〜４周期積層した多層膜や、ＳｉＯ２とＺｒＯ２とを交互に３〜４周期積層した多層膜等が用いられる。
【００３２】
次に、第２回目のへき開を行って、最終の１個のチップとなる。へき開は図６の場合と同様、破線のへき開位置１７にケガキを入れて、たたくと、破線位置で分離される。そして図１の端面発光型半導体レーザが完成する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の端面発光型半導体レーザの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の端面発光型半導体レーザを上面から見た平面図である。
【図３】ウエハに形成された複数のチップにおけるメッキ層の構造を示す図である。
【図４】本発明の端面発光型半導体レーザの他の構成の一例を示す斜視図である。
【図５】メッキ層の他の構造を示す図である。
【図６】ウエハに形成されたメッキ層を有する複数のチップを示す図である。
【図７】第１回目のへき開後のウエハに形成されたメッキ層を有する複数のチップを示す図である。
【図８】従来のメッキ層の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ｎ電極
２  基板
３  ｎ型クラッド層
４  活性層
５  ｐ型クラッド層
６  ｎ型電流狭窄層
７  ｐ型コンタクト層
８  ｐ電極
９  メッキ層
【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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