(57)【要約】【課題】窒化物半導体レーザ素子において，活性層領域の引張ひずみを低減してＣＯＤレベルを向上することにより，歩留まりを高くし，高信頼を有し，高出力化を図る。【解決手段】電気エネルギーを変換するための活性層を有するとともに，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，メサ構造部の上面に電気的に接続された電極膜とを備え，電極膜が引張ひずみを有してメサ構造部より側方へ延びるように形成されている窒化物半導体レーザ素子において，前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分に重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜を形成する。【選択図】　図１
2004055938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを光エネルギーに変換する活性層を有すると共に，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，
前記メサ構造部の上面に電気的に接続された電極膜と，を備え，
前記活性層は窒化物を有し、
前記電極膜が引張ひずみを有して，前記メサ構造部より側方へ延びるように形成され，
前記メサ構造部より側方へ延びる電極膜部分に重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜と、を有することを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
電気エネルギーを光エネルギーに変換する活性層を有すると共に，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，
前記メサ構造部の上面に電気的に接続された電極膜と，を備え，
前記活性層から放射されるレーザの波長が３５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記電極膜が引張ひずみを有して，前記メサ構造部より側方へ延びるように形成され，
前記メサ構造部より側方へ延びる電極膜部分に重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜と、
前記電極膜より半導体結晶成長部側に形成された絶縁膜を備え，前記電極膜及び前記絶縁膜の両方が引張ひずみを有して前記メサ構造部の両側より側方へ延びるように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３】
請求項１において，前記ひずみ制御膜は前記電極膜の一部を露出するように前記電極膜の表面側に形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
請求項１において，前記ひずみ制御膜は，前記メサ構造部の根本部近傍で，前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分に重合されたことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
請求項１において、前記活性層は、バッファ層、ｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層を有する下側積層構造の上に形成され、前記活性層の上に、ｐ型キャップ層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層を有する上側積層構造を有し、前記下側積層構造及び前記上側積層構造は窒化物を主構造材料とすることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
電気エネルギーを光エネルギーに変換する活性層を有すると共に，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，
前記メサ構造部の上面に電気的に接続されると共に，引張ひずみを有して前記メサ構造部の両側より側方へ延びるように形成された電極膜とを備え，
前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分より半導体結晶成長部側で重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜を形成したことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
請求項６において，前記電極膜及び前記絶縁膜は共に前記メサ構造部の両側より側方へ延びるように形成され，前記ひずみ制御膜は前記電極膜と前記絶縁膜との間に介在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】
電気エネルギーを光エネルギーに変換する活性層を有すると共に，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，
前記メサ構造部の上面に電気的に接続されると共に，前記メサ構造部の両側より側方へ延びるように形成された電極膜とを備え，
前記電極膜が引張ひずみを有すると共に，レーザ共振器の長手方向で劈開された垂直な端面を有し、
前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分の劈開された端面近傍で少なくとも重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜を形成したことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
請求項８において，前記ひずみ制御膜は前記メサ構造部の根本部近傍でレーザ共振器の長手方向の全幅にわたって形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
データが記録された記録媒体に光を照射する半導体レーザ素子と、前記記録媒体からの反射光を受光する受光素子を備え、前記受光素子からの信号に基づき前記記録ディスクのデータを読み出す制御機構を有する光データシステムであって、前記半導体レーザ素子は、レーザを発振する活性層を有すると共に，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，
前記メサ構造部の上面に電気的に接続された電極膜とを備え，
前記メサ構造部より側方へ延びるように形成され、引張りひずみを有する前記電極膜と、
前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分に重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜を有し、
前記活性層は、窒化物を有することを特徴とする光データシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、前記半導体レーザ素子は、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの波長の光を照射することを特徴とする光データシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体レーザ素子に係り，特に半導体結晶成長部にメサ構造部を有する半導体レーザ素子に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
説明のため、比較例としての窒化物半導体レーザ素子を図１１を用いて説明する。図１１は，従来の窒化物半導体レーザ素子の要部を示す正面図である。なお，この端面部分におけるハッチングは，各部の区別を明確にするために付けたものであり，断面部分を示すものではない。
【０００３】
従来の窒化物半導体レーザ素子３０は，図１１に示すように，基板１上に，バッファ層２，ｎ型コンタクト層３，ｎ型クラッド層４，ｎ型ガイド層５，活性層６，ｐ型キャップ層７，ｐ型ガイド層８，ｐ型クラッド層９，ｐ型コンタクト層１１が順次積層されている。ｐ型クラッド層９の一部とｐ型コンタクト層１１はエッチングされてメサ構造部１３を形成している。なお，バッファ層２，ｎ型コンタクト層３，ｎ型クラッド層４，ｎ型ガイド層５，活性層６，ｐ型キャップ層７，ｐ型ガイド層８，ｐ型クラッド層９，ｐ型コンタクト層１１は，半導体結晶成長部４０を構成する。そして，ｎ型電極膜１７は，積層されたｎ型クラッド層４，ｎ型ガイド層５，活性層６，ｐ型キャップ層７，ｐ型ガイド層８，ｐ型クラッド層９，ｐ型コンタクト層１１の一部をエッチングして露出したｎ型コンタクト層３上に形成され，ｐ型クラッド層９上，メサ側面１４上及びエッチング面２２上には，例えば，シリコン酸化膜からなる絶縁膜１０が設けられている。さらに，ｐ型クラッド層９上とメサ側面１４上の絶縁膜１０上とメサ上面１５上には，ｐ型電極膜１２が形成されている。この窒化物半導体レーザ素子３０は，レーザの共振器長手方向に対して垂直に劈開された端面２０，２１を有している。
【０００４】
特開２００１−２４４５６２号公報においては，端面に端面と平行な方向に引張応力を有する誘電体膜を設けることにより，レーザ光が発する端面近傍の活性層に圧縮ひずみを生じさせ，端面付近のバンドギャップを広げることで，レーザ光の吸収を抑えようとする方法が紹介されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記公知例のような端面側の膜のみによるひずみ制御では，活性層端面付近のバンドギャップの収縮を十分に抑制することが困難な場合があった。窒化物レーザの場合について開示されていない。
【０００６】
また、高速記録のためにはより高出力な半導体レーザが必要であるが，上述した窒化物半導体レーザ素子３０では，共振器の光出力端面２０における光学損傷（ＣＯＤ：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ）が大きいために，窒化物半導体レーザ素子３０の高出力化を図ることができないという課題があった。したがって，窒化物半導体レーザ素子３０の高出力化を可能にするためには，量子井戸活性層を有する共振器の光出力端面におけるＣＯＤを防止する必要がある。なお，ＣＯＤとは，光出力端面２０においてレーザ光が吸収され，その発熱により端面付近が溶融し破壊される現象で，光出力が増大すると顕著である。
【０００７】
このＣＯＤを防止するためには，端面付近に不純物をドープし，端面付近のバンドギャップを広くする構造（窓構造）が考えられる。端面付近のバンドギャップを広げることにより，レーザ光の吸収を抑えようとするものである。しかし，窓構造を実現するためには，適切な不純物元素を，適切な方法により導入することが求められるが，これを決めることが極めて困難であった。そして，窓構造を実現する目的で導入した不純物によりレーザ光が吸収されてしまうという問題がある。また，窓構造だけでは，活性層端面付近のバンドギャップの収縮を十分に抑制することが困難な場合があった。
【０００８】
そこで，上記課題を解決するために鋭意研究を行い，窒化物半導体レーザ素子３０のＣＯＤレベルが低下するメカニズムを見いだした。そのメカニズムとは，活性層６上方に設けられた膜，例えば絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２の応力により，活性層６の活性領域１８の端面に引張ひずみが発生し，活性領域１８の端面のバンドギャップが収縮され，活性領域端部でのレーザ光吸収を助長しているということである。窒化物半導体レーザ素子３０においては，光出力の波長を決めるために，活性層６のバンドギャップが決められる。そして，そのバンドギャップを得るために，基板や，活性層６のバンドギャップが決められる。しかし，上記バンドギャップが，絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２の応力により変動してしまい，希望のバンドギャップの値を得られないことがある。これは，半導体レーザ素子内部に比べ，端部において顕著である。
【０００９】
上述した活性層６の活性領域１８の端面に引張ひずみが発生するメカニズムを図１１を参照しながらさらに具体的に説明する。
【００１０】
熱ＣＶＤで成膜した絶縁膜１０と蒸着で成膜したｐ型電極膜１２が引張応力を持つ場合について説明する。絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２のメサ構造部１３を覆わない領域の応力を引張応力Ａ，メサ構造部１３の表面を覆う領域の応力を引張応力Ｂとする。引張応力Ａの反作用により，その下部の活性層６は圧縮され圧縮ひずみ状態となる。一方，メサ構造部１３により，引張応力Ｂの膜部分と活性領域１８との距離が長くなっているため，活性領域１８を圧縮ひずみ状態とする引張応力Ｂの反作用は小さい。このため，活性領域１８の両側の活性層６に発生した圧縮ひずみの反作用により，活性領域１８には引張ひずみＣが発生する。これが，活性層６の上に引張応力の膜１０，１２がある場合に，活性領域１８に引張ひずみＣが発生するメカニズムである。
【００１１】
本発明の目的は，活性領域の引張ひずみを低減してＣＯＤレベルを向上することにより，歩留まりが高く，高信頼を有し，高出力化を図ることができる窒化物半導体レーザ素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明の半導体レーザ素子は，電気エネルギーを変換するための活性層を有するとともに，一側へ突出するメサ構造部を有する半導体結晶成長部と，前記メサ構造部の上面に電気的に接続された電極膜と，前記電極膜より半導体結晶成長部側に形成された絶縁膜とを備え，前記電極膜及び前記絶縁膜の少なくとも一方が引張ひずみを有して前記メサ構造部より側方へ延びるように形成され，前述したメサ構造部より側方へ延びる電極膜部分または絶縁膜部分に重合しかつ圧縮応力を有するひずみ制御膜を形成したことにある。前記半導体レーザ素子は、活性層に窒化物を有しているものである。特に、活性層が主として窒化物で構成されている状態であることが好ましい。または、前記半導体レーザ素子は、出力波長が３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下である。
【００１３】
特に，ＤＶＤ等の光ディスクシステムにおいては，光ピックアップ光源として，４１０ｎｍ前後の本発明の窒化物半導体レーザ素子を用いることにより、信号読み書き速度の高速化，記録容量の大容量化等の高性能化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明により、ＧａＮ等の窒化物系化合物半導体は高熱伝導であるため，放熱性の高い構造にできるので、半導体レーザに通電するとジュール発熱によりｐｎ接合部の温度が上昇することを抑制して、温度上昇によって光出力や発振波長等の特性に変化を与えることや寿命に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の各実施例の半導体レーザ素子を図を用いて説明する。
【００１６】
本発明の第１実施例の半導体レーザ素子として説明する窒化物半導体レーザ素子を図１から図６を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例の窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図，図２は同窒化物半導体レーザ素子の正面図，図３は図２のＡ−Ａ‘断面図，図４は同窒化物半導体レーザ素子の要部正面図である。さらに，図５及び図６は図１の窒化物半導体レーザ素子の異なる変形例を示す斜視図である。図１，図２，図５及び図６の端面部分におけるハッチングは，各部の区別を明確にするために付けたものであり，断面部分を示すものではない。このことは後述する図７及び図８においても同様である。なお，従来技術を含む各図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１７】
窒化物半導体レーザ素子３０は，基板１，半導体結晶成長部４０，絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２，ｎ型電極膜１７及びひずみ制御膜１６を備えて構成され，レーザ共振器の長手方向で劈開された垂直な端面２０，２１を有している。基板１の一側には半導体結晶成長部４０が形成されている。
【００１８】
半導体結晶成長部４０は，電気エネルギーを光エネルギーに変換するための活性層６を有するとともに，一側へ突出するメサ構造部１３を有している。例えば，具体的には，半導体結晶成長部４０は，サファイア（厚さ１３０μｍ程度）の基板１上に，ＧａＮ（厚さ２００Å程度）のバッファ層２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ４μｍ程度）のｎ型コンタクト層３，ＡｌＧａＮ（厚さ２５Å程度）とＳｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ２５Å程度）を繰り返し積層した超格子構造（厚さ１．２μｍ程度）のｎ型クラッド層４，Ｓｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ５００Å程度）のｎ型ガイド層５，障壁層がＳｉドープｎ型ＩｎＧａＮ（厚さ１００Å程度）と井戸層ＩｎＧａＮ（厚さ４０Å程度）を積層した多重量子井戸（厚さ３８０Å程度）の活性層６，Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ（厚さ１００Å程度）のｐ型キャップ層７，Ｍｇドープｐ型ＧａＮ（厚さ５００Å程度）のｐ型ガイド層８，ＡｌＧａＮ（厚さ２５Å程度）とＧａＮ（厚さ２５Å程度）を繰り返し積層した超格子構造（厚さ０．６μｍ程度）のｐ型クラッド層９，Ｍｇドープｐ型ＧａＮ（厚さ０．５μｍ程度）のｐ型コンタクト層１１が順次積層されている。
【００１９】
このように、本発明の一実施例の構造では、活性層６は窒化物を主構成要素として形成されている。主構成要素とはここでは最も多い成分である。例えば、実質的に窒化物から構成されていることができる。
【００２０】
また、更に、バッファ層２、ｎ型コンタクト層３、ｎ型クラッド層４、ｎ型ガイド層５、活性層６、ｐ型キャップ層７、ｐ型ガイド層８、ｐ型クラッド層９が窒化物であることが実用的に特性を得るためには好ましい。
【００２１】
そして，ｐ型クラッド層９の一部とｐ型コンタクト層１１はエッチングされてメサ構造部１３を形成している。ｎ型電極膜１７は，積層されたｎ型クラッド層４，ｎ型ガイド層５，活性層６，ｐ型キャップ層７，ｐ型ガイド層８，ｐ型クラッド層９，ｐ型コンタクト層１１の一部をエッチングして露出したｎ型コンタクト層３上に，例えば蒸着で成膜された金で，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。図示したように、ｐ型電極の側方に、段差を介して同じ主面を形成するよう配置されている。
絶縁膜１０は，例えば熱ＣＶＤで成膜されたシリコン酸化膜で形成され，引張応力を有する状態で成膜されている。また，この絶縁膜１０は，ｐ型クラッド層９上，メサ構造部側面（以下，メサ側面を称する）１４上及びエッチング面２２上に延びて形成され，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。
【００２２】
ｐ型電極膜１２は，例えば蒸着で成膜された金で形成され，引張応力を有する状態で成膜されている。また，このｐ型電極膜１２は，メサ構造部上面（以下，メサ上面と称する）１５から絶縁膜１０の側面，エッチング面２２上面の絶縁膜を除く面に延びて形成され，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。なお，このｐ型電極膜１２はメサ上面１５の上面に電気的に接続されている。窒化物半導体レーザ素子３０の劈開された端面２０，２１には保護膜が形成されていても良い。
【００２３】
ひずみ制御膜１６は，メサ構造部周辺部（以下，メサ周辺部と称する）３１上に形成されており，例えば，窒化シリコンからなり，ｐ型電極膜１２表面に絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２の引張ひずみを相殺するように圧縮応力を有する状態で成膜されている。このひずみ制御膜１６は，メサ周辺部におけるｐ型電極膜１２の下面に形成されている。したがって，ｐ型電極膜１２は，ひずみ制御膜１６に直接重合されているとともに，絶縁膜１０と間接的に重合されている。ひずみ制御膜１６はメサ構造部１３の根本部近傍で絶縁膜１０に重合され，またｐ型電極膜１２の下面に直接的に接しているので，より効果的に活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみを減少することができる。
【００２４】
上記以外の製法で成膜した絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２でも，金以外の材料のｐ型電極膜１２でも本実施例に適用可能である。すなわち，本実施例では，活性層６より上層の膜１０あるいは１２が引張応力を持つ場合について適用可能である。
【００２５】
而して，ｐ型電極膜１２からｎ型電極膜１７へ電流を供給する時，ｐ型電極膜１２はメサ上面１５のみと電気的に接続されているので，電流はほとんどメサ上面１５を通って活性領域１８に流れる。この電流による電気エネルギーは，活性層６の活性領域１８で光に変換され，対面する劈開端面２０，２１で共振され，端面からレーザ光として出力される。
【００２６】
上述したように，窒化物半導体レーザ素子３０には，圧縮応力を有するひずみ制御膜１６が設けられている。このひずみ制御膜１６の圧縮応力により，活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみが減少され，バンドギャップの収縮が抑制される。そして，活性領域端面近傍１９における光吸収が抑制されＣＯＤレベルが向上し，高出力可能な窒化物半導体レーザ素子３０を提供することができる。また，本実施例の窒化物半導体レーザ素子３０においては，ＣＯＤレベルが向上することにより，歩留まりを向上することができる。
【００２７】
ここで，活性領域近傍１９に発生する引張ひずみとは，絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２等の半導体結晶成長部４０以外の材料が付加される前において，活性領域１８に発生しているひずみ値を基準とする。このことは，他の実施例においても同様である。
【００２８】
活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみが減少されるメカニズムを図４を参照しながらさらに説明する。引張応力を有する絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２において，活性層６上部に形成されたメサ構図部１３を覆わない領域の応力をそれぞれ引張応力Ａ１及び引張応力Ａ２とする。さらに，メサの表面を覆う領域の応力を引張応力Ｂとする。ひずみ制御膜１６が形成されていない場合には，上述したように，引張応力Ａ１，引張応力Ａ２の反作用によりその下部の活性層６は引張応力に対応する大きな圧縮応力を有する圧縮ひずみ状態となるが，本実施例では，引張応力Ａ１を有するｐ型電極膜１２の下側（すなわち半導体結晶側）で引張応力Ａ２を有する絶縁膜１０上側に，圧縮応力Ａ３を有するひずみ制御膜１６が形成されているため，上記引張応力と圧縮応力が相殺しあって，引張応力Ａ１及び引張応力Ａ２による活性層６の圧縮ひずみ状態が弱められる。あるいは，弱い引張ひずみ状態となる。その結果，上記圧縮ひずみの反作用で活性領域１８に発生する引張ひずみＣを低減することが可能となる。あるいは，活性領域１８を弱い圧縮ひずみ状態とすることも可能となる。これにより，活性領域端面近傍１９のバンドギャップの収縮が抑制でき，活性領域端面近傍１９における光吸収が抑制されＣＯＤレベルが向上する。
【００２９】
なお，活性層６上に成膜された絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２の引張応力の大きさに対応して，圧縮応力を有するひずみ制御膜１６の厚さや材料，作製方法等を調整し，圧縮応力値を最適化することにより活性領域１８に発生する引張ひずみＣを最小化することができる。あるいは，活性領域１８に発生するひずみを弱い圧縮状態にすることもできる。特に，レーザ光が出力される端面では光密度が上がるため，端面領域を圧縮ひずみ状態としてとしバンドギャップを広くすることは，ＣＯＤを防止する上で効果的である。
【００３０】
また，図１では，ひずみ制御膜１６はメサ周辺部３１に形成され，メサ側面１４には形成されていないが，図５の窒化物半導体レーザ素子３０の様に，ひずみ制御膜１６はメサ側面１４まで延びていても活性領域１８の引張ひずみを低減する効果がある。さらに，図６に示す窒化物半導体レーザ素子３０の様にメサ側面１４のひずみ制御膜１６の高さｈ１はメサ高さｈ２に比べて小さくても活性領域１８の引張ひずみを低減する効果がある。
【００３１】
次に，本発明の第２実施例の半導体レーザ素子を図７から図１０を参照しながら説明する。図７は本発明の第２実施例の窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図，図８は同窒化物半導体レーザ素子の正面図，図９は図８のＢ−Ｂ‘断面図，図１０は同窒化物半導体レーザ素子の要部正面図である。
【００３２】
窒化物半導体レーザ素子３０は，基板１，半導体結晶成長部４０，絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２，ｎ型電極膜１７及びひずみ制御膜１６を備えて構成され，レーザ共振器の長手方向で劈開された垂直な端面２０，２１を有している。基板１の一側には半導体結晶成長部４０が形成されている。
【００３３】
半導体結晶成長部４０は，電気エネルギーを光エネルギーに変換するための活性層６を有するとともに，一側へ突出するメサ構造部１３を有している。具体的には，半導体結晶成長部４０は，サファイア（厚さ１３０μｍ程度）の基板１上に，ＧａＮ（厚さ２００Å程度）のバッファ層２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ４μｍ程度）のｎ型コンタクト層３，ＡｌＧａＮ（厚さ２５Å程度）とＳｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ２５Å程度）を繰り返し積層した超格子構造（厚さ１．２μｍ程度）のｎ型クラッド層４，Ｓｉドープｎ型ＧａＮ（厚さ５００Å程度）のｎ型ガイド層５，障壁層がＳｉドープｎ型ＩｎＧａＮ（厚さ１００Å程度）と井戸層ＩｎＧａＮ（厚さ４０Å程度）を積層した多重量子井戸（厚さ３８０Å程度）の活性層６，Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ（厚さ１００Å程度）のｐ型キャップ層７，Ｍｇドープｐ型ＧａＮ（厚さ５００Å程度）のｐ型ガイド層８，ＡｌＧａＮ（厚さ２５Å程度）とＧａＮ（厚さ２５Å程度）を繰り返し積層した超格子構造（厚さ０．６μｍ程度）のｐ型クラッド層９，Ｍｇドープｐ型ＧａＮ（厚さ０．５μｍ程度）のｐ型コンタクト層１１が順次積層されている。そして，ｐ型クラッド層９の一部とｐ型コンタクト層１１はエッチングされてメサ構造部１３を形成している。
【００３４】
ｎ型電極膜１７は，積層されたｎ型クラッド層４，ｎ型ガイド層５，活性層６，ｐ型キャップ層７，ｐ型ガイド層８，ｐ型クラッド層９，ｐ型コンタクト層１１の一部をエッチングして露出したｎ型コンタクト層３上に，例えば蒸着で成膜された金で，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。
【００３５】
絶縁膜１０は，例えば熱ＣＶＤで成膜されたシリコン酸化膜で形成され，引張応力を有する状態で成膜されている。
【００３６】
また，この絶縁膜１０は，ｐ型クラッド層９上，メサ構造部側面（以下，メサ側面を称する）１４上及びエッチング面２２上に延びて形成され，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。
【００３７】
ｐ型電極膜１２は，例えば蒸着で成膜された金で形成され，引張応力を有する状態で成膜されている。また，このｐ型電極膜１２は，メサ構造部上面（以下，メサ上面と称する）１５から絶縁膜１０の側面，エッチング面２２上面の絶縁膜を除く面に延びて形成され，共振器の長手方向の全幅にわたって形成されている。なお，このｐ型電極膜１２はメサ上面１５の上面に電気的に接続されている。窒化物半導体レーザ素子３０の劈開された端面２０，２１には保護膜が形成されていても良い。
【００３８】
ひずみ制御膜１６は，例えば，窒化シリコンで形成され，ｐ型電極膜１２表面に絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２の引張ひずみを相殺するように圧縮応力を有する状態で成膜されている。このひずみ制御膜１６は，メサ上面１５，メサ側面１４及びメサ構造部１３より側方に延びる部分におけるｐ型電極膜１２の表面に形成されている。したがって，ひずみ制御膜１６は，ｐ型電極膜１２に直接重合されているとともに，絶縁膜１０と間接的に重合されている。このひずみ制御膜１６は，ｐ型電極膜１２全体を覆うのではなく，外部との電気的導通をとるために一部エッチングされている。これにより，ｐ型電極膜１２の一部が露出され，この露出部をを通して容易に電極膜１２に電力を供給することができる。ひずみ制御膜１６はメサ構造部１３の根本部近傍でｐ型電極膜１２及び絶縁膜１０に重合されているので，より効果的に活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみを減少することができる。
【００３９】
上記以外の製法で成膜した絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２でも，金以外の材料のｐ型電極膜１２でも本実施例に適用可能である。すなわち，本実施例では，活性層６より上層の膜１０あるいは１２が引張応力を持つ場合について適用可能である。
【００４０】
而して，ｐ型電極膜１２からｎ型電極膜１７へ電流を供給する時，ｐ型電極膜１２はメサ上面１５のみと電気的に接続されているので，電流はほとんどメサ上面１５を通って活性領域１８に流れる。この電流による電気エネルギーは，活性層６の活性領域１８で光に変換され，対面する劈開端面２０，２１で共振され，端面からレーザ光として出力される。
【００４１】
上述したように，窒化物半導体レーザ素子３０には，圧縮応力を有するひずみ制御膜１６が設けられている。このひずみ制御膜１６の圧縮応力により，活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみが減少され，バンドギャップの収縮が抑制される。そして，活性領域端面近傍１９における光吸収が抑制されＣＯＤレベルが向上し，高出力可能な窒化物半導体レーザ素子３０を提供することができる。また，本実施例の窒化物半導体レーザ素子３０においては，ＣＯＤレベルが向上することにより，歩留まりを向上することができる。
【００４２】
ここで，活性領域近傍１９に発生する引張ひずみとは，絶縁膜１０，ｐ型電極膜１２等の半導体結晶成長部４０以外の材料が付加される前において，活性領域１８に発生しているひずみ値を基準とする。
【００４３】
活性領域端面近傍１９に発生する引張ひずみが減少されるメカニズムを図１０を参照しながらさらに説明する。引張応力を有する絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２において，活性層６上部に形成されたメサ構図部１３を覆わない領域の応力をそれぞれ引張応力Ａ，メサの表面を覆う領域の応力を引張応力Ｂとする。ひずみ制御膜１６が形成されていない場合には，上述したように，引張応力Ａの反作用によりその下部の活性層６は引張応力に対応する大きな圧縮応力を有する圧縮ひずみ状態となるが，本実施例では，引張応力を有するｐ型電極膜１２上に圧縮応力を有するひずみ制御膜１６が形成されているため，この引張応力Ａ及び引張応力Ｂと圧縮応力Ａ及び圧縮応力Ｄが相殺しあって，引張応力Ａによる活性層６の圧縮ひずみ状態が弱められる。その結果，この圧縮ひずみの反作用で活性領域１８に発生する引張ひずみＣを低減することが可能となる。これにより，活性領域端面近傍１９のバンドギャップの収縮が抑制でき，活性領域端面近傍１９における光吸収が抑制されＣＯＤレベルが向上する。
【００４４】
なお，活性層６上に成膜された絶縁膜１０及びｐ型電極膜１２の引張応力の大きさに対応して，圧縮応力を有するひずみ制御膜１６の厚さや材料，作製方法等を調整し，圧縮応力値を最適化することにより活性領域１８に発生する引張ひずみＣを最小化することができる。
【００４５】
次に，本発明何れかの実施例において前述した半導体レーザ素子３０を光データシステムに適用した例を図１２を用いて説明する。
【００４６】
光ヘッド５０に前述のレーザ素子が用いられている。窒化物半導体レーザ素子３０は，例えば金属製のステム５１に，Ｓｉ製のサブマウント５２を介してマウントされている。ステム５１上には，窒化物半導体レーザ素子３０から発振されるレーザ光５５が通過するようにガラス板５３を備えたキャップ５４が取り付けられている。
【００４７】
窒化物半導体レーザ素子３０から発振されたレーザ光５５（例えば、３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ）は，対物レンズ５８で集光され，記録媒体としての光ディスク５９上にスポット６０を形成する。光ディスク５９からの反射光は対物レンズ５８を経てビームスプリッタ５６に至り，反射した光は自動焦点信号，トラッキング信号，そして情報信号を持って光ディスク５９からの反射光を受光する受光素子を備えた光検知器５７に到達し，光検知器からの信号に基づき前記ディスクのデータを読み出す制御機構を有する。或いは、前記光検知器に到達した光は光電変換素子で光電変換されて光ディスク５９の記録及び再生が達成される。
前記光ディスク５９は、例えば、データが記録された記録媒体であってもよい。前記記録媒体は光ディスク等光によりディスクに記録された情報を読み取るものであることができる。
【００４８】
このようにして形成される光データシステムは安定して高速書込み或いは再生、大容量化を係ることができる。例えば、前記構造を光ピックアップ部として備えたＤＶＤなどの光ディスクを用いた光データシステムに好適である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，活性領域の引張ひずみを低減してＣＯＤレベルを向上することにより，歩留まりが高く，高信頼を有し，高出力化を図ることができる半導体レーザ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図２】同窒化物半導体レーザ素子の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ‘断面図である。
【図４】同窒化物半導体レーザ素子の要部正面図である。
【図５】図１の窒化物半導体レーザ素子の変形例を示す斜視図である。
【図６】図１の窒化物半導体レーザ素子の異なる変形例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例の窒化物半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図８】同窒化物半導体レーザ素子の正面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ‘断面図である。
【図１０】同窒化物半導体レーザ素子の要部正面図である。
【図１１】比較の窒化物半導体レーザ素子の要部を示す正面図である。
【図１２】本発明の一実施例の光システムを示す概略図である。
【符号の説明】
１…基板，２…バッファ層，３…ｎ型コンタクト層，４…ｎ型クラッド層，５…ｎ型ガイド層，６…活性層，７…ｐ型キャップ層，８…ｐ型ガイド層，９…ｐ型クラッド層，１０…絶縁膜，１１…ｐ型コンタクト層，１２…ｐ型電極膜，１３…メサ構造部，１４…メサ側面（メサ構造部側面），１５…メサ上面（メサ構造部上面），１６…ひずみ制御膜，１７…ｎ型電極膜，１８…活性領域，１９…活性領域端面近傍，２０，２１…端面，２２…エッチング面，３０…窒化物半導体レーザ素子，４０…半導体結晶成長部，５０…光ヘッド，５１…ステム，５２…サブマウント，５３…ガラス板，５４…キャップ，５５…レーザ光，５６…ビームスプリッタ，５７…光検知器，５８…対物レンズ，５９…光ディスク，６０…スポット
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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