(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にリッジが形成された半導体積層体と、
前記リッジ上に前記半導体積層体に接触して配置された長手方向に延びる第１電極層と、
該第１電極層の側面から上面の一部を少なくとも被覆する電流注入阻止層と、
該電流注入阻止層上に配置された第２電極層とを備え、
前記第２電極層は、前記第１電極層の一部に接触し、
前記電流注入阻止層は、前記第１電極層の前記長手方向に延長する両縁から前記リッジの中央領域に向かって延び、前記第１電極層の一縁から他縁まで連結されていない複数の突出部を有し、
前記複数の突出部は、平面視において、前記第１電極層の長手方向に分断して配置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】
前記電流注入阻止層は、平面視において、前記リッジの中央領域上に配置される島部を有する請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記電流注入阻止層の島部は、平面視において、前記リッジの中央領域において長手方向に延長した形状で配置されている請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記電流注入阻止層の島部は、平面視において、前記長手方向に分断して複数配置されている請求項２又は３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記島部の前記長手方向に沿った長さの合計は、前記第１電極層の長さの３０％〜７０％の長さである請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記島部の幅は、前記第１電極層の幅の４０％〜８０％の幅である請求項２〜５のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
表面にリッジが形成された半導体積層体と、
前記リッジ上に前記半導体積層体に接触して配置された長手方向に延びる第１電極層と、
該第１電極層の側面から上面の一部を少なくとも被覆する電流注入阻止層と、
該電流注入阻止層上に配置された第２電極層とを備え、
前記第２電極層は、前記第１電極層の一部に接触し、
前記電流注入阻止層は、前記第１電極層の前記長手方向に延長する両縁の一縁から他縁に延びて連結された複数の突出部を有し、
前記複数の突出部は、平面視において、前記第１電極層の長手方向に均等に分散して配置されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記電流注入阻止層は、前記第１電極層と前記半導体積層体との接触面積の１８％〜８０％で前記第１電極層に接触する請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記第２電極層は、前記第１電極層に、前記第１電極層と前記半導体積層体の接触面積の３０％〜８２％で接触する請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記電流注入阻止層は、絶縁材料によって形成されている請求項１〜９のいずれか１つ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】
本開示は、半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子は種々の用途に使用されている。例えば、半導体レーザ素子は、複数個を直列接続して、プロジェクタの光源として用いられている。
半導体レーザ素子のこのような用途では、半導体レーザ素子１個が不通状態になると、他の半導体レーザ素子は通電し得るものであっても、直列接続された全ての半導体レーザ素子の通電が停止し、光源として機能しなくなる。従って、半導体レーザ素子による光源の長期的な信頼性を確保するために、個々の半導体レーザ素子の不通状態を回避することが必要となる。
【０００３】
一方、半導体レーザ素子の水平方向のＦＦＰを単峰化するため、電流の特定領域への集中を抑制してＮＦＰを均一化するため及び／又はリーク電流の発生を抑制するためなど、個々の半導体レーザ素子の特性の維持及び向上を図る工夫が検討されている（例えば、特許文献１〜３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９６１８１号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３９５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、半導体レーザ素子の不通状態を回避することができ、例えば、上述した複数個の直列接続による用途に対しても、効率的に機能し得る半導体レーザ素子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】
【０００６】
本開示は、以下の発明を含む。
（１）表面にリッジが形成された半導体積層体と、
前記リッジ上に前記半導体積層体に接触して配置された長手方向に延びる第１電極層と、
該第１電極層の側面から上面の一部を少なくとも被覆する電流注入阻止層と、
該電流注入阻止層上に配置された第２電極層とを備え、
前記電流注入阻止層は、前記第１電極層と前記半導体積層体との接触面積の１８％〜８０％で前記第１電極層に接触し、
前記第２電極層は、前記第１電極層の一部に接触することを特徴とする半導体レーザ素子。
【０００７】
（２）表面にリッジが形成された半導体積層体と、
前記リッジ上に前記半導体積層体に接触して配置された長手方向に延びる第１電極層と、
該第１電極層の一部を被覆する電流注入阻止層と、
前記電流注入阻止層上に配置された第２電極層とを備え、
前記電流注入阻止層は、平面視において、前記第１電極層の前記長手方向に延長する両縁から前記リッジの中央領域に向かって延びる突出部又は前記リッジの中央領域上に配置される島部を有し、
前記第２電極層は、前記第１電極層の一部に接触することを特徴とする半導体レーザ素子。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、半導体レーザ素子の不通状態を回避することでき、例えば、上述した複数個の直列接続による用途に対しても、効率的に機能し得る半導体レーザ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は本発明の半導体レーザ素子の一実施形態を示す概略平面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ'線断面図であり、図１（ｃ）はＢ−Ｂ'線断面図である。
【図２】図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図１（ａ）から電流注入阻止層及び第２電極層を除いた状態の概略平面図である。
【図４】本発明の半導体レーザ素子の別の実施形態を示す要部の概略平面図である。
【図５】本発明の半導体レーザ素子のさらに別の実施形態を示す要部の概略平面図である。
【図６】本発明の半導体レーザ素子のさらに別の実施形態を示す要部の概略平面図である。
【図７】本発明の半導体レーザ素子のさらに別の実施形態を示す要部の概略平面図である。
【図８】本発明の半導体レーザ素子のさらに別の実施形態を示す要部の概略平面図である。
【図９Ａ】半導体レーザ素子の比較例を示す概略平面図である。
【図９Ｂ】半導体レーザ素子の比較例を示す概略平面図である。
【図１０】実施形態１〜４の半導体レーザ素子の評価を示すグラフである。
【図１１】実施形態５、６の半導体レーザ素子の評価を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本願の発明者は、上述したような複数個の直列接続での半導体レーザ素子が不通となる現象に関して鋭意研究を行ったところ、不通に至るまでに、段階的な現象が発生していることを突き止めた。
【００１１】
まず、半導体レーザ素子を複数個直列接続して、これらの半導体レーザ素子に通電すると、長時間経過後に、いずれかの半導体レーザ素子のレーザ発振が停止し、不灯の状態となる。このような不灯の状態であっても、それ以外の直列接続された複数個の半導体レーザ素子は、依然としてレーザ発振し、点灯状態を維持する。この際の不灯の半導体レーザ素子は、ｐｎ接合部が劣化しており、微小電流域でリーク電流が発生する。
さらに、不灯状態となった半導体レーザ素子に通電を続けると、リーク箇所に局所的な電流集中が発生し、ｐｎ接合部を含む半導体積層体の破壊へと進行する。
続いて、これらの半導体レーザ素子に通電をさらに続けると、不灯状態の半導体レーザ素子において、ｐｎ接合部を含む半導体積層体の物理的な破壊が進行し、やがて、この半導体レーザ素子が不通状態となる。これに起因して、直列接続された全ての半導体レーザ素子の通電が停止し、光源として機能しなくなる。
【００１２】
これに対して、このような直列接続された全ての半導体レーザ素子の不通状態を回避するためには、各半導体レーザ素子において、ｐｎ接合部を含む半導体積層体が破壊されにくい又は破壊されない領域を確保し、できる限りそのような領域を増大させることが有効であることを見出した。そして、半導体レーザ素子が不灯の状態となっても、それ以外の直列接続された半導体レーザ素子が点灯状態を維持する際に、不灯の半導体レーザ素子において劣化しやすく破壊しやすい部位が、半導体積層体における光導波路の中央部及びその両側に相当する部位（活性層及びその近傍又は表面などの、光密度が高い領域及び／又は電流密度が高い領域）であることを確認し、その部位に電流を直接注入しないことにより、効果的に、ｐｎ接合部を含む半導体積層体の劣化を抑制し、物理的な破壊を抑制することができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【００１４】
本実施形態の半導体レーザ素子は、主として、表面にリッジが形成された半導体積層体と、リッジ上に配置された第１電極層と、第１電極層上に接触して配置された電流注入阻止層と、電流注入阻止層上に配置された第２電極層とを備える。また、半導体レーザ素子は、第３電極層が配置されている。第３電極層は、例えば、リッジが配置された面とは反対側の半導体積層体の面に配置されていてもよいし、半導体積層体の一部を除去して、第１電極層と同じ面側に配置されていてもよい。例えば、第１電極層及び第２電極層がｐ電極であり、第３電極層がｎ電極である。
【００１５】
（半導体積層体）
半導体積層体は、通常、第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層がこの順に積層されて形成されるものが好ましい。これらの半導体層の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等、種々の半導体が挙げられる。具体的には、ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）等の窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。各層の組成、膜厚及び層構造等は、当該分野で公知のものを利用することができる。
【００１６】
特に、半導体積層体は、第１導電型半導体層（例えば、ｎ型層）及び／又は第２導電型半導体層（例えば、ｐ型層）に光ガイド層を有していることが好ましく、さらにこれらの光ガイド層が活性層を挟んだ構造であるＳＣＨ(Separate Confinement Heterostructure）とすることが好ましい。第１導電型半導体層の光ガイド層と第２導電型半導体層の光ガイド層とは、互いに組成及び／又は膜厚が異なる構造であってもよい。
【００１７】
活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともＩｎを含有している一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を有することが好ましい。例えば、３００ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の波長域での発光が可能である。
【００１８】
半導体積層体の形成方法は、特に限定されず、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体等の半導体積層体を構成する半導体の成長方法として知られているいずれの方法を用いてもよい。特に、ＭＯＣＶＤは、減圧又は大気圧の条件で、結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００１９】
半導体積層体は、通常、基板上に形成される。ここで用いる基板の材料としては、サファイア、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、窒化物半導体（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等のいずれでもよい。
【００２０】
基板の厚みは、例えば、５０μｍから１ｍｍ程度が挙げられる。
基板は、例えば、第１主面及び／又は第２主面に０．０３〜１０°程度のオフ角を有する窒化物半導体基板であることがより好ましい。基板は、その表面に、格子状、ストライプ状又は島状の凹凸を有するものであってもよい。基板は、転位密度及び／又は極性がほぼ一様に分布しているものを用いることができ、面内で転位密度がストライプ状に周期的に分布するもの及び／又は極性が異なる領域が分布するもの等を用いることもできる。
【００２１】
また、基板は、その一表面において、異なる結晶成長面が分布していてもよい。例えば、（０００１）面、（０００−１）面、（１０−１０）面、（１１−２０）面、（１０−１４）面、（１０−１５）面、（１１−２４）面等の２以上の結晶成長面が分布していてもよい。基板としてＧａＮを用いる場合は、典型的には（０００１）面を結晶成長面として使用する。
なお、基板上には、半導体レーザ素子として機能する半導体積層体を形成する前に、バッファ層、中間層（例えば、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）等）等が形成されていてもよい。
【００２２】
半導体積層体は、その内部に光導波路領域を有している。光導波路領域は、レーザ光の出射面と反射面とともに、共振器を構成する。そのために、半導体積層体は、平面視、四角形、好ましくは長方形状に形成されている。
【００２３】
（リッジ）
半導体積層体の表面、例えば、第２導電型半導体層の表面には、リッジが形成されている。リッジは、その下方であって、かつ活性層（任意に、光ガイド層も含む）に光導波路領域を画定する機能を有する。そのために、リッジは、ストライプ状に、半導体レーザ素子の共振器方向に延長した形状で配置されている。以下、共振器方向を長手方向ということがある。
【００２４】
リッジの幅は１〜１００μｍ程度が挙げられる。多重横モードの半導体レーザ素子の場合は、１０〜１００μｍ程度が好ましく、１５〜８０μｍがより好ましく、２０〜７０μｍがさらに好ましい。
一般に、多重横モードの半導体レーザ素子は光導波領域の幅が広い（いわゆる、ワイドストライプ）ため、電流密度の低下によりＣＯＤをより抑制することができる。また、ワイドストライプのレーザ素子は、電極との接触面積が大きくなることによって、電圧が低下し、共振器長方向の電圧差が小さくなるため、電流集中が起こりにくく、光出力急速低下を低減させることができる。そのため、多重横モードの半導体レーザ素子とする場合、ＣＯＤだけでなく、光出力急速低下も抑制される。
【００２５】
リッジの高さは、第２導電型半導体層を構成する層の膜厚、材料等によって適宜調整することができ、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。リッジは、半導体レーザ素子の共振器の延長方向の長さが１００〜２０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。リッジは、共振器の延長方向においてすべて同じ幅でなくてもよい。リッジは、その側面が垂直であっても、６０〜９０°程度の角度を有するテーパー状であってもよい。言い換えると、リッジ上面の縁間距離が、リッジ基底部（つまり、リッジ底面）の縁間距離よりも小さくてもよい。
【００２６】
リッジは、共振器面に対して垂直に配置されるように形成することが好ましい。これにより、共振器面を、好適な光出射面及び光反射面とすることができる。
【００２７】
リッジは、当該分野で公知の方法、例えば、半導体積層体上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いてエッチングする方法により形成することができる。
【００２８】
（第１電極層）
第１電極層は、リッジ上に配置され、リッジを構成する半導体積層体と十分に低い接触抵抗値で、典型的にはオーミック接触している。第１電極層は、リッジの延長方向、つまり、長手方向に延長した形状である。第１電極層は、リッジ上に配置されていれば、リッジの側面を被覆していてもよいが、リッジの両縁間にのみ配置されていることが好ましい。言い換えると、第１電極層の外縁は、一部がリッジ側面又はリッジ以外の領域に配置されていてもよいが、全部がリッジ上に配置されていることが好ましい。このような配置により、キャリアをリッジ下方に制限することができ、光をリッジ下方に閉じ込めることが可能となる。
【００２９】
第１電極層は、半導体レーザ素子の出射面及び反射面にまで及んでいなくてもよい。つまり、第１電極層は、平面視、出射面及び反射面から離間していてもよい。その離間距離は、出射面側及び反射面側において同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第１電極層の出射面側の離間距離は、反射面側の離間距離と等しいことが好ましい。また、第１電極層の出射面側及び反射面側における縁は、半導体レーザ素子の出射面又は反射面に対して平行であってもよいし、出射面又は反射面に向かって一部が突出した形状であってもよい。
【００３０】
第１電極層は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、ＩＴＯ等又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。具体的には、半導体層側からＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｄ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のように積層された積層膜が挙げられる。膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。例えば、第１電極層の膜厚は、５ｎｍ〜２μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましく、１００〜３００ｎｍがさらに好ましい。
【００３１】
（電流注入阻止層）
電流注入阻止層は、少なくとも、第１電極層の一部を被覆する。
一実施形態では、電流注入阻止層は、第１電極層の上面の一部を被覆する。他の実施形態では、電流注入阻止層は、少なくとも、第１電極層の側面（例えば、長手方向に延長する側面）から上面の一部を被覆する。
電流注入阻止層は、さらに、第１電極層の長手方向に延長する側面から、リッジ側面を被覆し、リッジの両側の半導体積層体の表面を被覆することが好ましい。このように設けることで、リッジの両側を埋め込む埋込膜として、半導体積層体と後で形成する第２電極層を絶縁することができる。この場合、電流注入阻止層は、半導体積層体の表面において、後述する第２電極層が直接接しないように、配置されている。電流注入阻止層とは別の膜として埋込膜として機能する絶縁膜を設けることもできるが、電流注入阻止層を埋込膜として機能するようにリッジ外にまで配置することが好ましい。これにより、工程数を減らすことができる。また、電流注入阻止層の形成面積が大きくなり、剥離を防止することができる。
【００３２】
言い換えると、電流注入阻止層は、リッジを含む半導体積層体の表面の略全面を被覆し、かつリッジ上において、第１電極層の一部を露出する開口を有する形状とすることができる。この開口が、後述する第２電極層との接触部位となり、電流注入領域となる。
【００３３】
電流注入阻止層は、リッジ上において、第１電極層の外周を所定の幅で取り囲み、かつそれ以外の部位の第１電極層を露出するように配置されていることが好ましい。ここでの外周は、一部でも全部でもよい。言い換えると、外周は、長手方向の両縁の一部のみ又は全部の近傍であってもよいし、長手方向の両縁と短手方向の両縁との近傍のみであってもよい。所定の幅とは特に限定されるものではなく、０．１〜５μｍ程度が挙げられ、０．５〜３μｍ程度が好ましい。幅は、外周の全部において異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。電流注入阻止層が後述する突出部を有する場合は、突出部を除く部分においてこのような数値範囲であることが好ましい。
【００３４】
一実施形態では、電流注入阻止層は、第１電極層と半導体積層体の接触面積（後述する実施形態１等では第１電極層の平面積と同じ）の１８％〜８０％で第１電極に接触することが好ましい。言い換えると、リッジ上に配置されている第１電極層の平面積の１８％〜８０％の上に、電流注入阻止層が配置されていることが好ましく、１８％〜６０％がより好ましく、１８〜５０％がさらに好ましい。第１電極層の平面積とは、平面視（第１電極層の上面側からみたとき）における第１電極層の面積を指す。第１電極層が絶縁性の埋込膜等を介してリッジ外まで延びている場合は、第１電極層と半導体積層体との接触面積を基準として、それに対して上述の割合で電流注入阻止層が第１電極層上に配置されていることが好ましい。
【００３５】
他の実施形態では、電流注入阻止層は、第１電極層との接触面積の大きさにかかわらず、後述するように、平面視において、第１電極層の両縁からリッジの中央領域に向かって延びる突出部及び／又はリッジの中央領域上に配置される島部を有していることが好ましい。第１電極層の両縁とは、第１電極層の両側で長手方向に延長する外縁である。つまり、リッジの側面に沿った外縁である。中央領域は、両縁及び側面よりも内側の領域を指す。
【００３６】
電流注入阻止層の第１電極層を被覆する形状は、特に限定されないが、上述したようなｐｎ接合部を含む半導体積層体のうちの破壊されやすい領域（以下、被破壊領域ということがある）の上方に存在する第１電極層への電流注入を阻止するために、被破壊領域の上方を被覆する形状とすることが好ましい。ここで、被破壊領域は、光密度が高い領域、電流密度が高い領域等であると考えられるため、光導波路の中央領域、リッジ基底部の両端近傍の領域等が挙げられる。従って、これらの領域への電流注入を阻止し得る領域、つまり、これらの領域の上方に配置される第１電極層の部位を、電流注入阻止層で被覆することにより、これらの領域への電流の注入を低減させることができる。その結果、被破壊領域での光密度及び／又は電流密度を低減させることができ、不通状態を防止することが可能となる。
【００３７】
電流注入阻止層の形状としては、平面視、例えば、
（ａ）第１電極層の長手方向に延長する側面を被覆し、第１電極層の長手方向に延長する両縁近傍を被覆する形状、
（ｂ）第１電極層の長手方向に延長する両縁から、リッジの中央領域に向かって延びる形状（以下、突出部ということがある）、
（ｃ）リッジの中央領域上に配置される形状（以下、島部ということがある）等が挙げられる。
電流注入阻止層は、これらの形状の１つのみの形状を有していてもよいし、２以上の形状を組み合わせて有していてもよい。
【００３８】
ここで、（ａ）における両縁近傍とは、リッジの幅、半導体レーザ素子に印加する電流及び／又は電圧の大きさ等にもよるが、例えば、第１電極層の縁から、第１電極層の幅の２〜３０％程度の幅が挙げられ、５〜２０％程度の幅が好ましい。両縁にそれぞれ同じ幅で設ける場合は、第１電極層上における電流注入阻止層の占有面積はその倍になる。両縁近傍を被覆する形状は、第１電極層の長手方向の全長にわたって連続した形状であってもよいし、分断した形状であってもよい。従って、第１電極層の長手方向の一部のみ被覆する形状であってもよい。
【００３９】
（ｂ）におけるリッジの中央領域に向かって延びるとは、例えば、第１電極層の縁から、第１電極層の幅の５〜５０％程度の幅が挙げられ、８〜５０％程度の幅が好ましい。両縁からそれぞれ同じ幅で延びる場合は、第１電極層上における電流注入阻止層の占有面積はその倍になる。突出部は、（ａ）の両縁近傍にほぼ一定の幅で設けられた部分よりもリッジの中央領域に向かって延びる形状で設けられる。突出部は、リッジの中央領域で、両縁から延びる突出部が連結して、長手方向の一縁から他縁におよぶものであってもよい。突出部は、第１電極層の長手方向の全長にわたって連続した形状であってもよいし、分断した形状であってもよい。従って、第１電極層の長手方向の一部のみ被覆する形状であってもよい。突出部の長さ（第１電極層の長手方向に沿った長さ）は、例えば、両側から１つずつ延びている場合、一方の側における突出部の長さが第１電極層の長さの７０〜９５％程度の長さであることが好ましく、複数ずつ延びている場合は、一方の側における合計長さが、第１電極層の長さの３０〜７０％程度の長さであることが好ましい。第１電極層が電極突出部を有する場合は、第１電極層の側面から延びる突出部は設けない方が好ましく、第１電極層の両縁から延びる突出部のみを設けることが好ましい。
【００４０】
（ｃ）におけるリッジの中央領域上に配置されるとは、電流注入阻止層の第１電極層の側面を被覆する部分から、離間して、いわゆる島状に配置される部分を有することを意味する。この島部の幅は、例えば、第１電極層の幅の５〜９０％程度の幅が挙げられ、４０〜８０％程度の幅が好ましい。島部は、単数でもよいし、複数でもよい。複数である場合は、第1電極層の長手方向に沿って直線状に配置することができる。第１電極層の長手方向の全長にわたって連続した形状であってもよいし、分断した形状であってもよい。従って、第１電極層の長手方向の一部のみ被覆する形状であってもよい。島部の長さ（第１電極層の長手方向に沿った長さ）は、単数の場合、第１電極層の長さの７０〜９５％程度の長さが好ましく、複数の場合、合計長さが、第１電極層の長さの３０〜７０％程度の長さが好ましい。
突出部及び／又は島部を複数設ける場合、第１電極層の長手方向にほぼ均等に分散して設けることが好ましい。後述する実施形態１等のように第１電極層が電極突出部を有する場合、電極突出部に最も近い部分のみ配置間隔を変えてもよい。突出部及び／又は島部は、１０以上設けてよく、５０以上設けてもよい。
【００４１】
電流注入阻止層の具体的な形状としては、例えば、
(i)電流注入阻止層の突出部が、長手方向に分断して複数配置されている形状、
(ii)電流注入阻止層の島部が、平面視、リッジの中央領域において長手方向に延長して配置されている形状
(iii)電流注入阻止層の突出部が、長手方向に分断して複数配置され、かつ、島部は、リッジの中央領域及び第１電極層の一縁における突出部間において、長手方向に分断して複数配置されている形状、
(iv)電流注入阻止層の突出部が、平面視、第１電極層の一縁から他縁まで延び、長手方向に分断して複数配置されている形状等が挙げられる。
【００４２】
電流注入阻止層は、絶縁材料によって形成されることが好ましい。また、電流注入阻止層は、光をリッジ内に閉じ込めやすくするために、半導体積層体よりも低い屈折率を有する材料によって形成されることが好ましい。電流注入阻止層は、例えば、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔａの酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む単層又は多層によって形成することができる。その厚みは、特に限定されず、半導体積層体への電流注入を低減又は阻止し得る厚みであればよく、例えば、０．０１〜１μｍ程度が挙げられる。
【００４３】
電流注入阻止層は、当該分野で公知の方法により、所望部位に成膜し、所望の形状にパターニングして形成することができる。
【００４４】
（第２電極層）
第２電極層は、いわゆるパッド電極として、最終的に外部と接続されるものであり、第１電極層上に、電流注入阻止層を介して配置されている。そして、第２電極層は電流注入阻止層の開口において第１電極層と接触している。つまり、第１電極層と第２電極層との間には部分的に電流注入阻止層が存在している。第２電極層は、第１電極層と、第１電極層と半導体積層体の接触面積（後述する実施形態１等では第１電極層の平面積と同じ）の２０〜８２％の面積で、より好ましくは４０〜８２％の面積で、特に５０〜８２％の面積で、直接接触して配置されていることが好ましい。このような配置によって、上述したように、第１電極層への部分的な接触によって、第２電極層を介して電流を注入する場合に、第１電極層への電流注入密度を電流注入阻止層が存在する部分において緩和することができる。その結果、上述した被破壊領域に相当する半導体積層体中の光密度、電流密度を低減することができ、これらの物理的な破壊を緩和し、不通状態を回避することができる。一方、電流注入阻止層の下に第１電極層が存在することによって、電流注入領域を制限することに起因する電力変換効率の極端な低下を抑制することができる。
【００４５】
第２電極層は、第１電極層上にのみ配置されていてもよいし、第１電極層上から、リッジの両側に配置された半導体積層体上において電流注入阻止層又は他の絶縁膜を介して配置されていてもよい。また、第２電極層は、平面視において、出射面及び反射面から離間していてもよい。その離間距離は、出射面側及び反射面側において同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第２電極層の出射面側及び反射面側の縁は、第１電極層の出射面側及び反射面側の縁よりも内側（出射面及び反射面から遠い側）に配置されていてもよいが、外側（出射面及び反射面に近い側）に配置していることが好ましい。第２電極層の出射面側及び反射面側における縁は、半導体レーザ素子の出射面又は反射面に向かって突出した形状であってもよいが、出射面又は反射面に対して平行であることが好ましい。
【００４６】
第２電極層は、例えば、第１電極層を構成する材料と同様の材料を選択して形成することができる。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、半導体積層体側からＷ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成した膜が挙げられる。第２電極層の最表面はＡｕを含むことが好ましい。パッド電極としての第２電極層の膜厚は特に限定されないが、最終層のＡｕの膜厚は１００ｎｍ程度以上とすることが好ましい。第２電極層の全体の膜厚は、例えば、０．３〜３μｍがより好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。
【００４７】
（第３電極層）
第３電極層は、半導体レーザ素子において、リッジが配置された面とは反対側の半導体積層体の面に配置されていてもよいし、半導体積層体の一部を除去して、第１電極と同じ面側に配置されていてもよい。基板として導電性の材料を用いる場合は、基板の下面（半導体積層体が設けられた面とは反対側の面）に第３電極層を設けることができる。
第３電極層は、第１電極層又は第２電極層と同様の材料から選択して形成することができる。
【００４８】
（製造方法）
上述した半導体レーザ素子は、当該分野で公知の方法を利用することにより、形成することができる。また、任意に、さらなる保護膜及び／又は絶縁膜、電極層等を形成してもよい。
なお、半導体レーザ素子は、例えば、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ面（１−１０２）からなる群から選ばれる面によって、共振器面が形成されていることが好ましい。六方晶系の窒化物半導体レーザ素子の場合は、典型的にはＭ面を共振器面として利用する。
【００４９】
（実施形態１）
この実施形態１の半導体レーザ素子１０は、図１及び図３に示すように、基板１１上に、半導体積層体１２が積層されており、半導体積層体１２の表面にはリッジ１３が形成されて、構成されている。図３は、リッジ１３上に第１電極層１４のみが形成された状態、つまり、図１（ａ）から電流注入阻止層１５及び第２電極層１６を除いた状態の概略平面図である。この上に電流注入阻止層１５と第２電極層１６を形成することで、図１（ａ）に示す半導体レーザ素子１０となる。
半導体レーザ素子１０は、平面視形状が、１２００μｍ×１５０μｍの長方形であり、Ｍ面で劈開することにより得られた面を共振器面としている。
このように、実施形態１において寸法及び材料の具体例を挙げて説明するが、一例であって、本発明はこれに限定されない。以降の実施形態においても同様である。
【００５０】
基板１１は、ｎ型ＧａＮからなる。
半導体積層体１２は、基板１１上に、
ＳｉドープＧａＮ層（膜厚１０ｎｍ）、
ＳｉドープＡｌ0.02Ｇａ0.98Ｎ層（膜厚１．６μｍ）、
ＳｉドープＧａＮ層（膜厚１０ｎｍ）、
ＳｉドープＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層（膜厚０．１５μｍ）、
ＳｉドープＧａＮ層（膜厚１０ｎｍ）、
ＳｉドープＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ（膜厚０．９μｍ）よりなる下部クラッド層、
ＳｉドープＧａＮ（膜厚０．３μｍ）よりなる下部ガイド層、
ＭＱＷの活性層、
ＭｇドープＡｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ層（膜厚１．５ｎｍ）、
ＭｇドープＡｌ0.16Ｇａ0.84Ｎ層（膜厚８．５ｎｍ）、
アンドープＡｌ0.04Ｇａ0.96Ｎ（膜厚０．１５μｍ）とＭｇドープＡｌ0.04Ｇａ0.96Ｎ（膜厚０．１５μｍ）よりなる上部ガイド層、
ＭｇドープＧａＮ（膜厚１５ｎｍ）よりなる上部コンタクト層がこの順で積層されて構成されている。
【００５１】
ＭＱＷ活性層は、障壁層と井戸層を含み、基板１１側から順に、
アンドープＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎ層（膜厚２５０ｎｍ）と、
ＳｉドープＧａＮ層（膜厚１０ｎｍ）と、
アンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層（膜厚３ｎｍ）と
アンドープＧａＮ（膜厚３ｎｍ）と、
アンドープＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ層（膜厚３ｎｍ）と、
アンドープＩｎ0.05Ｇａ0.95ＮからＧａＮに変化する組成傾斜層（膜厚２５０ｎｍ）とを備える。
【００５２】
リッジ１３は、５０μｍの幅を有してストライプ状に形成されている。深さは、上部ガイド層が露出する深さとした。リッジ１３は、例えば、フォトリソグラフィ及びＲＩＥエッチング法により形成することができる。
半導体レーザ素子１０の側面は、半導体積層体１２（例えば、ｎ型半導体層）に至る段差が設けられている（図１（ｃ）参照）。ただし、基板１１に至る段差を設けてもよいし、段差を設けなくてもよい。
【００５３】
図２に示すように、リッジ１３上には、ＩＴＯからなる第１電極層１４（ｐ電極）が、リッジ１３の幅ｈよりも若干小さい電極幅ｇ（例えば、４７μｍ）、２００ｎｍの膜厚で形成されている。第１電極層１４は、長手方向に延長して形成されている。第１電極層１４は、出射面側及び反射面側の端部の中央に出射面及び反射面に向かって延びる電極突出部１４ａを有し、それぞれ、出射面及び反射面から離間して配置されている。電極突出部１４ａの幅ｆは２５μｍであり、長さiは３０μｍであり、第１電極層の全長は、１１６６μｍである。
【００５４】
第１電極層１４の上には、ＳｉＯ2からなる電流注入阻止層１５が配置されている。電流注入阻止層１５は、厚みが２００ｎｍである。言い換えると、電流注入阻止層１５は、リッジ１３を含む半導体積層体１２の略全表面に形成されており、第１電極層１４上において開口を有し、その開口内を電流注入領域１８とする。
【００５５】
電流注入阻止層１５は、第１電極層１４の側面から、第１電極層１４の縁部近傍の上面（第１電極層１４の縁部からの距離ｅは１．５μｍ、リッジ１３の縁部からの距離ｄは３μｍ）を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ１３の側面とを、連続して被覆している。電流注入阻止層１５の外縁は、半導体積層体１２の外縁と一致している。
電流注入阻止層１５は、平面視において、第１電極層の長手方向に延長する両縁からリッジ１３の中央領域に向かって延びる突出部１５ａを有している。突出部は、長手方向に分断して複数配置されている。突出部１５ａは、第１電極層１４の縁部近傍を被覆する電流注入阻止層１５の上面の端部から、突出幅ｃ（６μｍ）で突出している。従って、突出部１５ａにおいて電流注入阻止層１５は、リッジ１３及び第１電極層１４を、リッジ１３の縁部から９μｍの幅で被覆している。
【００５６】
電流注入阻止層１５の突出部１５ａは、互いに１０μｍ程度の間隔ａをあけて、１０μｍ程度の長さｂを有している。ただし、長手方向の最端部においては、間隔ａ'は８μｍであり、長さｂ'は８．５μｍである。
このような電流注入阻止層１５は、第１電極層１４の平面積の１９．１％で第１電極層１４に接触している。
【００５７】
電流注入阻止層１５の上には、第２電極層１６が配置されている。第２電極層１６は、半導体積層体１２上面、リッジ１３側面及びリッジ１３上面を被覆するように形成されており、第１電極層１４の一部に接触している。従って、電流注入領域１８において第１電極層１４と第２電極層１６が接触しており、これによって、第２電極層１６から、第１電極層１４を経て、半導体積層体１２に電流を注入することができる。
第２電極層１６は、例えば、半導体積層体１２側から、Ｎｉ（膜厚８ｎｍ）／Ｐｄ（膜厚２００ｎｍ）／Ａｕ（膜厚４００ｎｍ）／Ｐｔ（膜厚２００ｎｍ）／Ａｕ（膜厚７００ｎｍ）の積層膜によって形成されている。第２電極層１６は、リッジ１３上では、半導体積層体１２の短辺側の端部（共振器面）の近傍まで配置されており、半導体積層体１２の長辺側の縁部のやや内側に第２電極層１６の縁部が配置されている。また、半導体レーザ素子１０の四隅において、その縁部が内側に凹んだ形状で配置されている。
【００５８】
基板１１は、厚みが８０μｍ程度である。基板１１の裏面には、基板１１側から、Ｔｉ（膜厚６ｎｍ）／Ｐｔ（膜厚２００ｎｍ）／Ａｕ（膜厚３００ｎｍ）からなる第３電極層１７が形成されている。
【００５９】
なお、半導体レーザ素子１０は、出射側ミラーとして、共振器の出射面にＡｌ2Ｏ3が膜厚１３７ｎｍで形成されており、反射面ミラーとして、共振器の反射面にＡｌ2Ｏ3（膜厚１３７ｎｍ）/Ｔａ2Ｏ5（膜厚５２ｎｍ）が形成され、その上に、ＳｉＯ2（膜厚７６ｎｍ）/Ｔａ2Ｏ5（膜厚５２ｎｍ）が計６ペア形成され、さらにその上にＳｉＯ2（膜厚１５３ｎｍ）が形成されている。
【００６０】
このような半導体レーザ素子１０は、通常、接続部材（ＡｕＳｎ共晶等）を用いて支持部材にフェイスダウン実装される。支持部材は、ＳｉＣからなる基台と、その上に形成されたＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ（Ｔｉが基台側）からなる導電層とを有する。
【００６１】
この実施形態の半導体レーザ素子は、上述したように、特有の形状の電流注入領域１８によって、半導体積層体に電流を注入するため、例えば、長時間の通電によって劣化しやすいｐｎ接合部等における劣化を低減させて、微小電流域でのリーク電流の発生を効果的に抑制することができる。これによって、さらに半導体レーザ素子に通電を続けた場合においても、リーク箇所に発生する局所的な電流集中を緩和させ、ｐｎ接合部を含む半導体積層体の破壊を抑制することができる。その結果、ｐｎ接合部を含む半導体積層体の物理的な破壊を防止又は回避し、半導体レーザ素子の不通を回避することができる。特に、複数個の半導体レーザ素子が直列接続された場合には、個々の半導体レーザ素子の不通状態を回避することができるため、全ての半導体レーザ素子の不通を免れる。
また、上述した不通状態を回避するための構造は、半導体レーザ素子の発振に悪影響を与えることなく、十分な電力を供給することができ、後述の評価において示すように、電力変換効率の低下の抑制を実現することができる。
【００６２】
（実施形態２）
この実施形態２の半導体レーザ素子は、基板１１上に、半導体積層体１２が積層されており、半導体積層体１２の表面には、図４に示すように、リッジ１３が形成されて、構成されている。リッジ１３上には、電極突出部２４ａを有する第１電極層２４が形成されている。
【００６３】
第１電極層２４の上には、電流注入阻止層２５が配置されている。
電流注入阻止層２５は、第１電極層２４の側面から、第１電極層２４の縁部近傍の上面を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ１３の側面とを、連続して被覆している。電流注入阻止層２５の外縁は、実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様に、半導体積層体１２の外縁と一致している。
電流注入阻止層２５は、平面視において、さらに、リッジ１３の中央領域上に配置される島部２５ｂを有する。
【００６４】
図４に示すように、電流注入阻止層２５の島部２５ｂは、幅ｊが１０μｍであり、長手方向の長さは、１０８７μｍである。
電流注入阻止層２５は、第１電極層２４の長手方向に延長する縁部近傍の上面を被覆する両端部から、それぞれ１７μｍの距離ｊｊで離間している。
このような電流注入阻止層２５は、第１電極層２４の平面積の２７．１％で第１電極層２４に接触している。
【００６５】
上述した電流注入阻止層２５の形状以外は、実質的に実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。
【００６６】
（実施形態３）
この実施形態３の半導体レーザ素子は、図５に示すように、リッジ１３上に、電極突出部３４ａを有する第１電極層３４が形成されている。また、第１電極層３４の上に、電流注入阻止層３５が配置されている。
電流注入阻止層３５は、第１電極層３４の側面から、第１電極層３４の縁部近傍の上面を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ１３の側面とを、連続して被覆している。電流注入阻止層３５の外縁は、実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様に、半導体積層体１２の外縁と一致している。
電流注入阻止層３５は、平面視において、さらに、リッジ１３の中央領域上に配置される島部３５ｂを有する。
【００６７】
図５に示すように、電流注入阻止層３５の島部３５ｂは、幅ｋが１８μｍであり、長手方向の長さは、１０８７μｍである。
電流注入阻止層３５は、第１電極層３４の長手方向に延長する縁部近傍の上面を被覆する両端部から、それぞれ１３μｍの距離ｋｋで離間している。
このような電流注入阻止層３５は、第１電極層３４の平面積の４７．４％で第１電極層３４に接触している。
【００６８】
上述した電流注入阻止層３５の形状以外は、実質的に実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。
【００６９】
（実施形態４）
この実施形態４の半導体レーザ素子は、図６に示すように、リッジ１３上に、電極突出部４４ａを有する第１電極層４４が形成されている。また、第１電極層４４の上に、電流注入阻止層４５が配置されている。
電流注入阻止層４５は、第１電極層４４の長手方向に延長する側面から、第１電極層４４の縁部近傍の上面を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ１３の側面とを、連続して被覆している。
電流注入阻止層４５は、平面視において、第１電極層４４の長手方向に延長する両縁からリッジ１３の中央領域に向かって延びる突出部４５ａを有している。突出部４５ａは、長手方向に分断して複数配置されている。
【００７０】
さらに、電流注入阻止層４５は、平面視において、リッジ１３の中央領域に島部４５ｂを有し、島部４５ｂは、長手方向に分断して複数配置されている。
島部４５ｂは、長手方向には、突出部４５ａ間に配置され、短手方向には、電流注入阻止層の中央部分に配置されている。このように、島部４５ｂと突出部４５ａの両方を設ける場合は、突出部４５ａの間に島部４５ｂを配置することができる。
島部４５ｂの間隔ｌは１０μｍであり、島部４５ｂの長さｎは１０μｍであり、島部４５ｂの幅ｍは２０μｍである。
このような電流注入阻止層４５は、第１電極層４４の平面積の３９．３％で第１電極層４４に接触している。
【００７１】
上述した電流注入阻止層４５の形状以外は、実質的に実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。
【００７２】
（実施形態５）
この実施形態５の半導体レーザ素子は、基板１１上に、半導体積層体１２が積層されており、半導体積層体１２の表面には、図７に示すように、リッジ５３が形成されて、構成されている。リッジ５３上には、第１電極層５４が形成されている。
リッジ５３は、３５μｍの幅を有してストライプ状に形成されている。
【００７３】
リッジ５３上には、第１電極層５４（ｐ電極）が、リッジ５３よりも若干狭い幅で形成されている。第１電極層５４は、長手方向に突出する電極突出部５４ａを有している。この電極突出部５４ａの長さは３０μｍであり、幅は、１５μｍである。
【００７４】
第１電極層５４の上には、電流注入阻止層５５が配置されている。
電流注入阻止層５５は、第１電極層５４の側面から、第１電極層５４の縁部近傍の上面を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ５３の側面とを、連続して被覆している。
電流注入阻止層５５は、平面視において、第１電極層５４の長手方向に延長する一縁から他縁まで延びて連結された形状の突出部５５ａを有する。突出部５５ａは、長手方向に分断して複数配置されている。
第１電極層５４の長手方向に延長する一縁から他縁までの間において、突出部５５ａの幅は２９μｍである。ここでの電流注入領域の幅ｕ'は１７μｍである。突出部５５ａ同士の長手方向の間隔ｔは１６μｍであり、その長さｓは１６μｍである。ただし、最も電極突出部５４ａに近い部分の間隔ｒは１５．５μｍである。
第１電極層５４の電極突出部５４ａに対応する部位においては、突出部５５ａの間隔ｐは１５μｍであり、その長さｑは１５μｍであり、電流注入領域５８の幅ｕは１２μｍである。最も端部側の突出部５５ａは、電極突出部５４ａの内部領域との接続部に配置されている。
このような電流注入阻止層５５は、第１電極層５４の平面積の７２．７％で第１電極層５４に接触している。
【００７５】
上述した構成以外は、実質的に実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。
【００７６】
（実施形態６）
この実施形態の半導体レーザ素子は、図８に示すように、電流注入阻止層６５は、第１電極層６４の側面から、第１電極層６４の上面の一部を被覆し、さらに、半導体積層体１２における全上面と、リッジ５３の側面とを、連続して被覆している。
電流注入阻止層６５は、平面視において、第１電極層６４の長手方向に延長する一縁から他縁まで延びて連結された形状の突出部６５ａを有する。突出部６５ａは、長手方向に分断して複数配置されている。
第１電極層６４の長手方向に延長する一縁から他縁までの間において、突出部６５ａの幅は２９μｍである。ここでの電流注入領域６８の幅ｖ'は２９μｍである。
第１電極層６４の電極突出部６４ａに対応する部位においては、電流注入領域６８の幅ｖは１２μｍである。
このような電流注入阻止層６５は、第１電極層６４の平面積の５４．１％で第１電極層６４に接触している。
【００７７】
上述した構成以外は、実質的に実施形態１、５の半導体レーザ素子と同様の構成を有する。
【００７８】
（評価）
実施形態１〜６の半導体レーザ素子の性能を評価するために、まず、比較例として、図９Ａ及び図９Ｂに示す比較例１及び比較例２の半導体レーザ素子を準備した。
比較例１の半導体レーザ素子は、図９Ａに示すように、リッジ１３（幅５０μｍ）上の第１電極層１４の上において、電流注入阻止層における突出部を設けず、その長手方向がまっすぐな、幅４４μｍの電流注入領域８ａとした以外、実施形態１の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。電極突出部における電流注入領域８ａの幅は２２μｍである。電流注入領域８ａは、第１電極層１４の平面積の６．８％を占めている。
比較例２の半導体レーザ素子は、図９Ｂに示すように、リッジ１３ａ（幅３５μｍ）上の第１電極層１４の上において、電流注入阻止層における突出部を設けず、その長手方向がまっすぐな、幅２９μｍの電流注入領域８ａとした以外、実施形態５の半導体レーザ素子１０と同様の構成を有する。電極突出部における電流注入領域８ａの幅は１２μｍである。電流注入領域８ａは、第１電極層１４の平面積の９．４％を占めている。
【００７９】
各半導体レーザ素子に対して、ＣＷ駆動（連続駆動）で３．０Ａの電流を流した場合の電力変換効率を、図１０（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）、（ｋ）、図１１（ｂ）、（ｅ）に示す。これらの図は、１つのウェハから得られた複数の半導体レーザ素子の電力変換効率を求め、その正規確率分布を表わしたグラフである。これらの図では、横軸を累積確率として各データをプロットした。灰色の丸を比較例１及び２の半導体レーザ素子の結果とし、黒色の三角形を実施形態１〜６の半導体レーザ素子の結果とした。
図１０（ａ）、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）、図１１（ａ）、（ｄ）は、実施形態１〜６の電流注入領域を模式的に示したものであり、それぞれ、図１０（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）、（ｋ） 、図１１（ｂ）、（ｅ）に対応する。
【００８０】
図１０（ｂ）、（ｅ）、（ｈ）、（ｋ） 、図１１（ｂ）、（ｅ）において、累積確率５０％のときの値、つまり中央値を比較すると、実施形態１〜４の半導体レーザ素子の、比較例１の半導体レーザ素子に対する電力変換効率の低下率はそれぞれ、０．２％、０．２％、０．８％、０．４％であった。いずれも低下率は１％以下に収まっていることが確認された。特に、適所で第１電極層上に電流注入阻止層が配置された実施形態１、２、４の半導体レーザ素子は、電流注入阻止層が配置されていない場合とほぼ同等の電力変換効率が確保されていることが確認された。
【００８１】
これらの図において、中央値を比較すると、実施形態５、６の半導体レーザ素子の、比較例２の半導体レーザ素子に対する電力変換効率の低下率はそれぞれ、１．７％、０．５％であった。実施形態１、２、４よりはやや低下率が大きいが、いずれも電流注入阻止層５５、６５を設けたことによる電力変換効率の低下が抑制されていることが確認された。
図１０（ｂ）と図１０（ｅ）、（ｈ）、（ｋ）では比較例１の値がやや異なるが、これは図１０（ｂ）の比較例１と実施形態１を作製したロットと、図１０（ｅ）、（ｈ）、（ｋ）の比較例１と実施例２〜４を作製したロットがそれぞれ異なるためである。いずれの比較例１も材料及び寸法は同じである。
【００８２】
各半導体レーザ素子が不点灯になるまで電圧を印加し続け、不点灯後も継続して電圧を印加した結果を不点灯からの経過時間ごとに、図１０（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）、（ｌ）、図１１（ｃ）、（ｆ）に示す。不点灯時が０時間であり、縦軸は０時間の電圧値で各時間における電圧値を割って規格化した値である。破線を比較例１の半導体レーザ素子の結果とし、実線を実施形態１〜６の半導体レーザ素子の結果とした。
図１０（ａ）、（ｄ）、（ｇ）、（ｊ）、図１１（ａ）、（ｄ）は、実施形態１〜６の電流注入領域を模式的に示したものであり、それぞれ、図１０（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）、（ｌ） 、図１１（ｃ）、（ｆ）に対応する。なお、これらのグラフでは、比較例１の半導体レーザ素子とのみ比較した。
【００８３】
図１０（ｃ）、（ｆ）、（ｉ）、（ｌ）、図１１（ｃ）、（ｆ）に示すとおり、比較例１の半導体レーザ素子は、１８０時間経過頃にまず１個が電圧値ゼロとなり、７５０時間経過までに４個すべてが電圧値ゼロとなった。ここでの電圧値ゼロという状態は、安定した電圧特性が維持できなくなり通電が止まってしまった状態を示す。このような半導体レーザ素子に引き続き電圧を印加し続ければ物理的な破壊が生じ、電流が流れない不通状態となる。一方、実施形態１〜６の半導体レーザ素子も同様に複数個について電圧を継続して印加したところ、８００時間を超えても電圧ゼロとならず、電圧を印加し続けることができた。実施形態１〜４の半導体レーザ素子は１０００時間まで、実施形態５、６の半導体レーザ素子は９００時間まで電圧を印加し続けたが、いずれも電圧ゼロにはならなかった。
これらの結果から、比較例１の半導体レーザ素子とは異なり、本実施形態のいずれの半導体レーザ素子も、８００時間以上にわたって、電圧値ゼロとはならず、レーザ素子自体に持続して電圧が印加されていることが確認された。つまり、本実施形態の半導体レーザ素子は８００時間を超えても不通状態にならないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の半導体レーザ素子は、プロジェクタの光源のみならず、種々の光源において利用されるレーザ素子に適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  半導体レーザ素子
１１  基板
１２  半導体積層体
１３、５３  リッジ
１４、２４、３４、４４、５４、６４  第１電極層
１４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ、６４ａ  電極突出部
１５、２５、３５、４５、５５、６５  電流注入阻止層
１５ａ、５５ａ、６５ａ  突出部
２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ  島部
１６  第２電極層
１７  第３電極層
１８  電流注入領域
ａ、ａ'、ｔ、ｒ、ｐ  電流注入阻止層の突出部の間隔
ｂ、ｂ'、ｓ、ｑ  電流注入阻止層の突出部の長さ
ｃ  電流注入阻止層の突出部の突出幅
ｄ  リッジの縁部から電流注入阻止層の縁部までの距離
ｅ  第１電極層の縁部から電流注入阻止層の縁部までの距離
ｆ  第１電極層の突出部の幅
ｇ  第１電極層の電極幅
ｈ  リッジの幅
ｉ  第１電極層の突出部の長さ
ｊ、ｋ、ｕ、ｕ'ｖ、ｖ'  島部の幅
ｌ  島部の間隔
ｍ  島部の幅
ｎ  島部の長さ
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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