(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板の一主面上に平行な複数のストライプ状の掘り込み領域を形成する工程と、
前記一主面上に順に積層された第１導電型窒化物半導体層、窒化物半導体の活性層、第２導電型窒化物半導体層、および第２導電型用電極パッドを含みかつ前記ストライプ状掘り込み領域間に平行な複数のストライプ状導波路構造を含むウエハを形成する工程と、
前記ウエハから第１型の窒化物半導体レーザ素子チップと第２型の窒化物半導体レーザ素子チップを切り出す工程とを含み、前記第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップとは、それらチップの幅方向に関して前記ストライプ状導波路構造の位置が互いに異なっており、かつ前記基板の前記一主面の面積に対する前記第２導電型用電極パッドの面積比が互いに異なっており、
前記第２導電型用電極パッドの面積比の相違を自動画像認識することによって前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップを識別する工程とをさらに含むことを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１型レーザ素子チップにおける前記第２導電型用電極パッドの面積比は、前記第２型レーザ素子チップにおける前記第２導電型用電極パッドの面積比の６０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記第２導電型半導体層の上面において、前記第２導電型用電極パッドが存在しない領域には厚さ０．１μｍ以下の金属層が存在しているかまたは存在していないことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記第２導電型用電極パッドが直径８０μｍの円形領域を包含していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
前記円形領域は前記ストライプ状導波路構造から１０μｍ以上の距離を隔てて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記基板の前記一主面は前記ストライプ状導波路構造に平行な二辺と垂直な二辺とで構成された矩形であり、前記ストライプ状導波路構造に垂直な二辺の各長さが５０μｍ以上で２５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記第２導電型半導体層の上面において前記第２導電型用電極パッドが存在しない領域は、それが存在する領域に比べて、前記自動画像認識のときに前記チップに照射される照明光の概略全波長範囲に関して、垂直入射光に対する反射率が１０％以上低くなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記第２導電型半導体層の上面において前記第２導電型用電極パッドが存在しない領域には、前記自動画像認識のときに前記チップに照射される照明光の概略全波長範囲に関して、垂直入射光に対して１００００ｃｍ-1以上の吸収係数を有する吸収材料からなる層が厚さ１０ｎｍ以上に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記吸収材料は絶縁体または半導体であることを特徴とする請求項８に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記吸収材料がシリコン、ゲルマニウム、またはＴｉＯ2のいずれかを含むことを特徴とする請求項９に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１型レーザ素子チップと前記第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、前記第２導電型半導体層の上面において前記第２導電型用電極パッドが存在しない領域は微小な表面凹凸を有しており、その凹凸表面に平行な方向に長さ５μｍにわたる２乗平均粗さが１ｎｍ以上で２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子の製造方法の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、およびそれらの混晶半導体に代表される窒化物系半導体材料を利用して、青色から紫外の波長領域内で発光する窒化物半導体レーザ素子が従来から試作されている。
【０００３】
図９は、波長４０５ｎｍで発振する従来の窒化物半導体レーザ素子の一例を示す模式的な要部断面図である。この半導体レーザ素子においては、ｎ型ＧａＮ基板９０１上に、ｎ型ＧａＮ層（厚さ３μｍ）９０２、ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層９０３、ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層（膜さ２．０μｍ）９０４、ｎ型ＧａＮ光導波層（膜さ０．１μｍ）９０５、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（各厚さ４ｎｍ／８ｎｍ）の３重量子井戸（３ＭＱＷ）活性層９０６、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャリアストップ層（厚さ２０ｎｍ）９０７、ｐ型ＧａＮ光導波層（厚さ０．１μｍ）９０８、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層（厚さ０．５μｍ）９０９、およびｐ型ＧａＮコンタクト層（厚さ０．２μｍ）９１０が順次積層されている。
【０００４】
そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層９１０からｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９０９に到達するまで部分的にエッチングすることによって、幅２μｍのリッジ状ストライプ９１２が形成されている。すなわち、図９のレーザ素子では、活性層９０６と光導波層９０５、９０８がクラッド層９０４、９０９に挟まれた光閉じ込め導波路構造を有しており、活性層９０６で発生した光は、この導波構造内に閉じ込められてレーザ発振動作を生じる。なお、図９はレーザ素子チップの全幅を表しておらず、リッジ状ストライプ近傍のみを表している。
【０００５】
部分的エッチング後に残されたｐ型ＧａＮコンタクト層９１０上にはｐ側コンタクト電極９１１が形成されており、また部分的エッチングされた領域上には絶縁膜９１３が形成されている。そして、ｐ側コンタクト電極９１１と接するように、ｐ側電極パッド９１４が形成されている。他方、基板９０１の裏面上には、ｎ側電極９１５が形成されている。  
【０００６】
なお、図９のレーザ素子は、多くのレーザ素子構造を含むウエハからチップ分割されたものである。すなわち、チップ分割の容易化のために、基板９０１はｎ側電極９１５が形成される前に５０〜２００μｍの厚さになるまで研磨されている。そして、図９の窒化物半導体レーザ素子は、その横幅が３００〜４００μｍになるようにウエハからチップ分割されている。
【０００７】
図１０は、図９の窒化物半導体レーザ素子を上方から見た模式的平面図である。すなわち、窒化物半導体レーザ素子の上面にリッジ状ストライプ９１２が形成されており、このリッジ状ストライプの上面全面にわたってｐ側コンタクト電極が形成されている（図示せず）。また、窒化物半導体レーザ素子の上面の概略全面を覆うように、ｐ側電極パッド９１４が形成されている。
【０００８】
図１０の窒化物半導体レーザ素子はステムにマウントされ、その後に、ｐ側電極パッド９１４上でリッジ状ストライプ９１２のない領域においてワイヤボンドが行われる。したがって、ｐ側電極パッド９１４は、通常では８０μｍ径以上の円形領域がワイヤボンド領域として確保されるように形成されている。
【特許文献１】特開２００４−３５６４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に、窒化物半導体レーザ素子のコストを下げるために、レーザ素子の横幅を５０〜２５０μｍに狭くすることによって、１枚のウエハから作製されるレーザ素子の取れ数を増加させることが望まれる。しかし、窒化物半導体レーザ素子の横幅を狭くすれば、以下に記述する方法で作製されるレーザ素子において問題が生ずる。
【００１０】
特許文献１の特開２００４−３５６４５４号公報では、窒化物半導体層の結晶成長中にクラックが発生することを抑制するために、窒化物半導体基板上において、数百μｍ間隔でストライプ状の溝からなる掘込み領域を形成している。これに伴って、隣り合う掘込み領域間には、必然的に丘部が形成される。このような加工を施した基板（以下、加工基板と称す）上に窒化物半導体層を成長させて積層することによって、その積層内のクラック発生を防止できると共に、丘部上方において積層の表面平坦性が一定の範囲で改善され得る。
【００１１】
しかし、加工基板上に窒化物半導体層を成長させて積層すれば、その積層の上面において掘込み領域近傍で高さ数μｍの盛り上がりが生じる。したがって、窒化物半導体レーザ素子を作製する際のフォトプロセスの関係から、リッジ状ストライプ構造は、掘込み領域から９０μｍ以上、望ましくは１１０μｍ以上の距離を隔てて形成する必要がある。
【００１２】
図１１は、窒化物半導体レーザ素子の共振器端面の形成後（すなわち、多数のレーザ素子構造を含むウエハをバー状に分割後）であって、個々のチップに分割する直前のバー（以下、レーザ・バーと称す）の上面の一例を示す模式的平面図である。図１１においては、掘り込み領域１１０１が例えば８００μｍ間隔で形成されており、それらの間にリッジ状ストライプ１１０２とｐ側電極パッド１１０３が形成されている。図１１中の点線はチップ分割面を表し、チップ幅が例えば２００μｍに設定されている。
【００１３】
図１１において、前述のように、リッジ状ストライプ１１０２と掘込み領域１１０１との間の距離（Ａ）は、望ましくは１１０μｍ以上に設定する必要がある。したがって、チップ幅を２００μｍに設定するためには、チップの幅方向に関するリッジ状ストライプ１１０２の位置が或る特定のチップにおいて他のチップと異なる位置に設定される。より具体的には、図１１において、レーザ素子チップ（ア）とレーザ素子チップ（イ）とでは、リッジ状ストライプ１１０２の位置がチップの幅方向に関して異なっている。
【００１４】
このようなレーザ・バーの状態では、以後のレーザ素子の製造過程において以下のような問題が生じ得る。
【００１５】
まず、レーザ・バーが個々のレーザ素子チップに分割された後に全チップを検査する必要があるが、自動チップ検査機を用いる場合にチップ（ア）のリッジ状ストライプの位置が正常であると設定すれば、チップ（イ）に関しては全数が不良品として判定されてしまうという問題が生ずる。
【００１６】
また、チップをステムにマウントする際にステム中心と発光点を一致させる必要があるが、チップ（ア）に比べてチップ（イ）においてはその幅方向に関して発光点位置が異なるので、チップ（イ）に関してはステムに対するチップの相対位置を変えてマウントする必要がある。
【００１７】
本発明はこれらの課題を解決するものであり、小さな幅の窒化物半導体レーザ素子を対象に自動チップ検査機や自動マウント装置で処理を行う際に、特定のチップのみを画像認識で自動的に容易に判別することを実現することを可能にする。
【００１８】
なお、本願明細書において自動画像認識とは、チップを上面方向からカメラで撮像することにより得られる光強度分布から、予め設定した閾値以上の光強度を有する領域のサイズを取得し、予め設定したサイズと比較して、予め入力された許容誤差範囲内に入っているか否かを判断するプロセスを含むものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、導電性基板の一主面上に平行な複数のストライプ状の掘り込み領域を形成する工程と、その一主面上に順に積層された第１導電型窒化物半導体層、窒化物半導体の活性層、第２導電型窒化物半導体層、および第２導電型用電極パッドを含みかつストライプ状掘り込み領域間に平行な複数のストライプ状導波路構造を含むウエハを形成する工程と、そのウエハから第１型の窒化物半導体レーザ素子チップと第２型の窒化物半導体レーザ素子チップを切り出す工程とを含み、第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップとはそれらの幅方向に関してストライプ状導波路構造の位置が互いに異なっておりかつ基板の一主面の面積に対する第２導電型用電極パッドの面積比が互いに異なっており、第２導電型用電極パッドの面積比の相違を自動画像認識することによってそれら第１型と第２型のレーザ素子チップを識別する工程とをさらに含むことを特徴としている。
【００２０】
なお、第１型レーザ素子チップにおける第２導電型用電極パッドの面積比は、第２型レーザ素子チップにおける第２導電型用電極パッドの面積比の６０％以下であることが望まれる。第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、第２導電型半導体層の上面において、第２導電型用電極パッドが存在しない領域に厚さ０．１μｍ以下の金属層が設けられてもよいし、それが省略されてもよい。
【００２１】
第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、第２導電型用電極パッドが直径８０μｍの円形領域を包含していることが望まれる。この円形領域は、ストライプ状導波路構造から１０μｍ以上の距離を隔てて配置されていることが好ましい。
【００２２】
第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、基板の一主面はストライプ状導波路構造に平行な二辺と垂直な二辺とで構成された矩形であり、ストライプ状導波路構造に垂直な二辺の各長さが５０μｍ以上で２５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
第１型レーザ素子チップと第２型レーザ素子チップのいずれにおいても、第２導電型半導体層の上面において第２導電型用電極パッドが存在しない領域は、それが存在する領域に比べて、自動画像認識のときにチップに照射される照明光の概略全波長範囲に関して、垂直入射光に対する反射率が１０％以上低くなっていることが望まれる。
【００２４】
そのために、第２導電型半導体層の上面において第２導電型用電極パッドが存在しない領域には、自動画像認識のときにチップに照射される照明光の概略全波長範囲に関して、垂直入射光に対して１００００ｃｍ-1以上の吸収係数を有する吸収材料からなる層が厚さ１０ｎｍ以上に形成されていることが好ましい。その吸収材料は、絶縁体または半導体であることが好ましく、シリコン、ゲルマニウム、またはＴｉＯ2のいずれかを含み得る。
【００２５】
そのような光吸収層を設ける代わりに、第２導電型半導体層の上面において第２導電型用電極パッドが存在しない領域が微小な表面凹凸を有していてもよく、その凹凸表面に平行な方向に長さ５μｍにわたる２乗平均粗さが１ｎｍ以上で２００ｎｍ以下であるこが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
以上のような本発明によれば、小さな幅の窒化物半導体レーザ素子を低コストで提供することができ、そのレーザ素子を利用することによって光学式情報再生装置のコスト低減にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１によるレーザ・バー状態における窒化物半導体レーザ素子を表わす模式的な平面図である。この図のレーザ・バー１０１において、複数の掘込み領域１０２が形成されている。掘込み領域１０２間には、複数のリッジ状ストライプ１０３が形成されており、それらを覆って複数のｐ側電極パッド１０４が形成されている。そして、図１中の点線は、チップ分割面を表している。
【００３６】
本実施例１において、チップ上面の面積（以下、チップ面積と称す）に対するｐ側電極パッド１０４の面積比が、窒化物半導体レーザ素子（ア）の場合と異なって、窒化物半導体レーザ素子（イ）では９０％以下になっている。
【００３７】
自動画像認識工程を含む自動チップ検査機において、ｐ側電極パッド１０４の形状によって検査適否を判定するように予め設定して、窒化物半導体レーザ素子（ア）を適品と判断するように設定しておけば、本実施例１の窒化物半導体レーザ素子をその自動チップ検査機にかければ、チップ（ア）のみを取り出してチップ検査を行って、チップ（イ）は形状不適と判断されてチップ検査されずにチップ供給エリアに残されることになる。したがって、従来の窒化物半導体レーザ素子に関するチップ検査の場合のように、レーザ素子の全数がチップ検査にかかって多くが不良品判定されるという不具合が解消され得る。
【００３８】
図２は、チップ（イ）のｐ側電極パッドの形状をより詳細に説明するための模式的平面図である。この図においては、窒化物半導体レーザ素子２０１のチップ幅２０２が５０〜２５０μｍ（例えば２００μｍ）に設定され、長さ２０３（共振器長に相当）が３００〜１５００μｍ（例えば６００μｍ）に設定されている。レーザ素子２０１の右辺には、加工基板の掘り込み領域２０４が存在している。また、リッジ状ストライプ２０５は、右辺から１２０μｍの距離２０８を隔てた位置に形成されている。
【００３９】
ｐ側電極パッド２０６は、リッジ状ストライプ２０５を覆う第１の領域と、ワイヤボンディングのための第２の領域を含んでいる。その第１の領域は５〜５０μｍ（例えば２０μｍ）の幅を有し、共振器の両端面からそれぞれ１０〜５０μｍ（例えば２０μｍ）だけ後退させられた長さを有している。電極パッド２０６の第２の領域は、直径８０μｍの円形２０７を含む領域（例えば一辺８０μｍの正方形）として形成されている。
【００４０】
チップ（イ）においては、チップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比が、チップ（ア）の場合の面積比の９０％以下となるように設定されている。例えば、チップの幅が２００μｍで長さが６００μｍであって、ｐ側電極パッドが幅２０μｍで長さ５６０μｍの第１領域と一辺８０μｍの正方形の第２領域とを含む場合、チップ面積は１２００００μｍ2であって、ｐ側電極パッドの面積は１７６００μｍ2となり、ｐ側電極パッドの面積はチップ面積の約１５％となっている。
【００４１】
図３は、チップ（ア）のｐ側電極パッド形状をより詳細に説明するための模式的平面図である。この図においては、窒化物半導体レーザ素子３０１のチップ幅３０２が５０〜２５０μｍ（例えば２００μｍ）に設定され、長さ３０３が３００〜１５００μｍ（例えば６００μｍ）に設定されている。また、リッジ状ストライプ３０４は、チップの左辺から１２０μｍの距離３０６を隔てた位置に形成されている。ｐ側電極パッド３０５は、チップ分割面および共振器端面から１０〜５０μｍ（例えば２０μｍ）の距離だけ後退させられて形成されている。例えば、チップの幅が２００μｍで長さが６００μｍであって、ｐ側電極パッドが幅１６０μｍで長さ５６０μｍに形成された場合、チップ面積は１２００００μｍ2であってｐ側電極パッドの面積は８９６００μｍ2となっており、ｐ側電極パッドの面積はチップの面積の約７５％になっている。
【００４２】
すなわち、本実施例１においては、チップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比が、チップ（イ）の場合においてはチップ（ア）の場合の２０％（＝１５÷７５×１００％）となっている。
【００４３】
図４は、自動チップ検査機の一般的な構成を示す概念的ブロック図である。自動チップ検査機にかけられるチップは、チップ供給エリア４０１にセットされる。自動チップ検査機は、ここで自動画像認識によってチップを認識し、その形状を確認した上で位置合わせを行い、チップ検査エリア４０２にチップを移動させる。そのチップ検査エリアにおいて半導体レーザのＩ−Ｌ特性やＩ−Ｖ特性などの諸特性を測定した後に、自動チップ検査機は測定済みのチップをチップ収納エリア４０３に移動させる。
【００４４】
チップ供給エリア４０１における画像認識では、チップ画像をその上面からカメラで撮像し、画像の明るさ分布からレーザ素子のｐ側電極パッドの形状を認識させることができる。認識されたｐ側電極パッドの大きさが、自動チップ検査機に予め入力された認識画像のサイズに比較して予め入力された誤差許容範囲内で一致していれば、チップは次プロセスのチップ検査エリアに移される。他方、認識されたｐ側電極パッドの大きさが許容誤差範囲外にあった場合には、チップが検査不適と判断され、このチップを無視して次のチップの画像認識に移行する。
【００４５】
ここで、許容誤差範囲を例えば３０％にセットすれば、チップ（ア）は全てがチップ検査エリア４０２まで運ばれ得る。しかし、チップ（イ）は、そのｐ側電極パッドの面積がチップ（ア）に比べて許容誤差範囲外になっているので検査不適と判断され、チップ検査エリア４０２に運ばれずに、チップ供給エリア４０１に残されることになる。したがって、チップ供給エリア４０１にセットされたチップ（ア）が全てチップ検査されてチップ収納エリア４０３に移された後に、チップ供給エリア４０１に残されたチップ（イ）を処理することができる。すなわち、チップ（ア）とチップ（イ）とは、ｐ側電極パッド形状に基づいて容易に選別することができる。
【００４６】
以上のように、本発明ではチップ（ア）とチップ（イ）を選別して自動チップ検査機にかけることができるので、それぞれのリッジ状ストライプの位置に対応して最適化された検査条件を設定することができるようになる。また、チップを自動マウント装置にかける際にチップ（ア）とチップ（イ）を別々に流すことができるので、それぞれの発光点位置に対応して最適化されたプロセス条件を設定することができる。
【００４７】
なお、安定して両種チップを選別するためには、チップ（イ）におけるチップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比は、チップ（ア）の場合の面積比から許容誤差範囲を減じて、さらに５％以上（好ましく１０％以上）減じた値に設定することが望ましい。例えば、チップ（ア）においてチップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比が１００％の場合、前述の許容誤差範囲を０％とした場合に、チップ（イ）のチップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比を９０％とすれば、安定して両種チップを選別することができる。すなわち、本発明の効果を得るためには、チップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比の上限値がこの計算に基づく９０％として算出される。
【００４８】
しかし、さらに安定して両種チップを選別するためには、許容誤差範囲は±１〜５０％程度に設定することが望まれ、１０〜４０％の範囲にあることが好ましい。これは、同じ設計で作製されたチップにおいても、チップ上の汚れ、プロセス中に発生したｐ側電極パッドの剥がれ、さらにはチップ上の傷などの原因によって、レーザ素子の諸特性には問題ない場合であっても、チップが検査不適と判断される場合もあり得るからである。したがって、例えば許容誤差範囲を３０％とした場合、チップ（イ）おけるチップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比は、チップ（ア）の場合の面積比の６０％以下であることが望ましく、４０％以下であることが好ましい。
【００４９】
図８は、本実施例１の窒化物半導体レーザ素子の積層構造を表す模式的な要部断面図である。このレーザ素子においては、ｎ型ＧａＮ基板８０１上に、ｎ型ＧａＮ層（厚さ３μｍ）８０２、ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層８０３、ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層８０４（厚さ２．０μｍ）、ｎ型ＧａＮ光導波層８０５（厚さ０．１μｍ）、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ（各厚さ４ｎｍ／８ｎｍ）の３重量子井戸（３ＭＱＷ）活性層８０６、ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャリアストップ層８０７（厚さ２０ｎｍ）、ｐ型ＧａＮ光導波層８０８（厚さ０．１μｍ）、ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層８０９（厚さ０．５μｍ）、およびｐ型ＧａＮコンタクト層８１０（厚さ０．２μｍ）が順次堆積されて積層されている。
【００５０】
また、ｐ型ＧａＮコンタクト層８１０からｐ型ＡｌＧａＮクラッド層８０９に到達するまで部分的にエッチングすることによって、幅２μｍのリッジ状ストライプ８１２が形成されている。そして、活性層８０６および光導波層８０５、８０８がクラッド層８０４、８０９に挟まれた光閉じ込め導波路構造を含み、活性層で発生した光はこの導波構造内に閉じ込められてレーザ発振動作を生じる。なお、図８はレーザ素子チップの全幅を表しておらず、リッジ状ストライプ近傍のみを表している。
【００５１】
部分的エッチング後に残されたｐ型ＧａＮコンタクト層８１０上にはｐ側コンタクト電極８１１が形成されており、部分的にエッチングされた領域上には絶縁膜８１３と厚さ０．１μｍ以下の金属層８１６が形成されている。また、ｐ側コンタクト電極８１１を覆うように、ｐ側電極パッド８１４が形成されている。本実施例１において、金属層８１６は絶縁膜８１３とｐ側電極パッド８１４との密着性を向上させるために形成されており、例えばＭｏなどが好ましく用いられ得るが、それが省略されてもレーザ素子特性には支障がない。
【００５２】
他方、基板８０１の裏面側には、ｎ側電極８１５が形成されている。なお、図８のレーザ素子は、多くのレーザ素子構造を含むウエハからチップ分割されたものである。すなわち、チップ分割の容易化のために、基板８０１はｎ側電極８１５が形成される前に５０〜２００μｍの厚さになるまで研磨されている。そして、図８の窒化物半導体レーザ素子は、その横幅が３００〜４００μｍになるようにウエハからチップ分割されている。
【００５３】
本発明においては、前述のように、自動画像認識によって窒化物半導体レーザ素子のｐ側電極パッドの形状を認識させる必要がある。したがって、チップ上面において、ｐ側電極パッドが存在する領域に比べて、他の領域は自動画像認識時にチップに照射される光の概略全波長範囲に関して垂直入射光に対する反射率が低くなっている必要がある。ここで、金属層８１６が０．１μｍより厚くなれば、ｐ側電極パッド８１４が存在しない領域と存在する領域との反射率差が小さくなる。しかし、金属層８１６の厚さが０．１μｍ以下になれば、垂直入射光が金属層８１６を透過するようになるので、ｐ側電極パッド８１４が存在する領域と存在しない領域との反射率差を設けることができる。すなわち、金属層８１６が省略されても本発明の効果を得ることが可能であるが、絶縁膜８１３に対するｐ側電極パッド８１４の密着性を向上させる目的で金属層８１６設ける場合には、その厚さが０．１μｍ以下であることが望ましい。
【００５４】
前述のように、本発明が解決しようとする課題はチップ幅が５０〜２５０μｍのように比較的狭い場合に生ずるので、本発明はチップ幅を狭くする必要性が生じた場合に特に有効である。なお、本実施例１においては、リッジ状ストライプがチップの右辺または左辺から１２０μｍの位置に形成されたが、他の位置に形成されてもよく、前述の基板の掘込み領域から９０μｍ以上で好ましくは１１０μｍ以上隔てられていればよい。また、本実施例１においては、掘込み領域に沿ってチップ分割線が設けられているが、このことは必ずしも必要ではない。
【００５５】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２による窒化物半導体レーザ素子に関してチップ（イ）のｐ側電極パッド形状を説明するための模式的な平面図である。この図において、窒化物半導体レーザ素子５０１の幅５０２が５０〜２５０μｍ（例えば２００μｍ）に設定され、長さ（共振器長に相当）５０３が３００〜１５００μｍ（例えば６００μｍ）に設定されている。そして、チップ５０１の右辺には、加工基板の掘り込み領域５０４が存在している。また、リッジ状ストライプ５０５は、チップの右辺から１２０μｍの距離５０８を隔てた位置に形成されている。ｐ側電極パッド５０６は、リッジ状ストライプ５０５を覆うように配置された領域と、ワイヤボンディングのための直径８０μｍの円形５０７を含む領域（例えば一辺８０μｍの正方形状）とを含んで形成されている。またｐ側電極パッド５０６の面積は、チップ面積の２％以上で９０％以下の範囲内になるように形成されている。
【００５６】
ここで、ワイヤボンディングのための円形領域５０７は、リッジ状ストライプ５０５から５μｍ以上離して配置することが好ましく、１０μｍ以上（例えば２０μｍ）離して配置することがより好ましい。なぜならば、そうすることによって、ワイヤボンディング時印加される超音波パワーがリッジ状ストライプ付近の半導体部分に達してクラックなどの欠陥を発生させるリスクが回避され得るからである。
【００５７】
本実施例２において、例えばチップ５０１の幅が２５０μｍであって長さが１５００μｍであれば、ｐ側電極パッド５０６がリッジ状ストライプ５０５を中心として左右２０μｍの幅の領域とワイヤボンディングのための直径８０μｍの円形２０７を含む一辺８０μｍの正方形領域とを含む場合、チップ面積は３７５０００μｍ2であって、ｐ側電極パッドの面積は９６００μｍ2となり、ｐ側電極パッドの面積はチップ面積の約２．５％になる。本発明の効果を得るためには、チップ面積に対するｐ側電極パッドの面積比の下限値は、この計算により算出された２．５％になる。
【００５８】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３による窒化物半導体レーザ素子の積層構造を表す模式的な要部断面図である。図６の断面構造は、図８に比べて、厚さ０．１μｍ以下の金属層８１６が厚さ１０ｎｍ以上の光吸収材料の層６１６に変更されていることのみにおいて異なっている。すなわち、図６における他の層６０１〜６１５はそれぞれ図８中の層８０１〜８１５に対応している。また、本実施例３における窒化物半導体発光素子のｐ側電極パッド形状は、実施例１または実施例２の場合と同様であり得る。
【００５９】
本実施例３の窒化物半導体発光素子においては、絶縁膜６１３上に光吸収層６１６が形成されているので、ｐ側電極パッド６１４が形成されている領域に比べて、ｐ側電極パッド６１４が形成されていない領域では可視光に対する反射率が低くなっている。このことによって、自動チップ検査機において画像認識をする際にｐ側電極パッドとそれ以外の部分とのコントラストが大きくなるので、画像認識時の認識ミスを十分に防止し得るという効果を奏する。
【００６０】
この効果が顕著になるためには、自動画像認識時にチップに照射される光の波長域の概略全範囲に関して、ｐ側電極パッドの存在する領域に比べて、ｐ側電極パッドの存在しない領域において垂直入射光に対する反射率が１０％以上（好ましくは２０％以上）低くなっていることが望まれる。これを実現するためには、光吸収層６１６が１００００ｃｍ-1以上の吸収係数を有していればよい。この条件を満たす材料として、例えばＳｉ、Ｇｅ、ＴｉＯ2などを用いることができる。なお、光吸収層６１６は絶縁層としても機能することが望ましく、そのためにも光吸収層６１６はＴｉＯ2などの絶縁体またはＳｉ、Ｇｅなどの半導体であることが好ましい。
【００６１】
（実施例４）
本発明の実施例４による窒化物半導体レーザ素子は、実施例１および実施例２と比べて、リッジ状ストライプを形成するために部分的にエッチング除去された領域の底面に微小な表面凹凸を有していることのみにおいて異なっている。このような表面凹凸によって、自動画像認識時にチップに照射される光の概略全波長範囲に関して、ｐ側電極パッドの存在する領域に比べて、ｐ側電極パッドの存在しない領域において垂直入射光に対する反射率が１０％以上低い状態を実現することができる。この微小な表面凹凸は、エッチング底面に平行な方向に５μｍ長にわたるＲＭＳ（２乗平均粗さ）が１ｎｍ以上である場合に、上述の反射率比１０％以上を実現することができる。なお、微小な表面凹凸は、エッチングの条件を適宜に調整することによりって形成することができる。
【００６２】
（実施例５）
本発明の実施例５においては、前述の実施例に開示された窒化物系半導体レーザ素子が光学式情報再生装置の再生用光源として用いられる。その光学式情報再生装置の光源以外の構成については、公知の構成を利用することができる。
【００６３】
図７は、本実施例５による光学式情報再生装置における再生用光の伝搬経路および光学系を説明するための模式的ブロック図である。この光学式情報再生装置は、本発明による窒化物系半導体レーザ素子７０１、ビーム射出制御手段（図示せず）、コリメータレンズ７０２、ビーム成形プリズム７０３、ビームスプリッタ７０４、対物レンズ（集光手段）７０５、光ディスク（光記録媒体）７０６、照射位置制御手段（図示せず）、および光を検出するための光検出系（光検出手段）７０７を含んでいる。なお、図面の明瞭化と簡略のために、図７においては、本発明の特徴を説明するためには重要でない部品（手段）は省略されている。他方、図７に示されている光ディスク（光記録媒体）７０６は光学式情報再生装置に固有のものではなく、情報の記録または再生の際に受け入れられるものであることは言うまでもない。
【００６４】
本実施例５の光学式情報再生装置においては、窒化物系半導体レーザ素子７０１が、記録用と再生用の光源を兼ねることができる。記録動作時および消去動作時には、窒化物系半導体レーザ素子７０１から出射したレーザ光が、コリメータレンズ７０２で平行光または平行に近い光に変換され、ビームスプリッタ７０４を経て、対物レンズ７０５によって光ディスク７０６の情報記録面に集光される。そして、光ディスク７０６の情報記録面には、磁気変調または屈折率変調によってビット情報が書き込まれる。再生動作時には、半導体レーザ素子７０１から出射したレーザ光が、凹凸、磁気変調、または屈折率変調によって記録されている光ディスク７０６の情報記録面に集光される。集光されたレーザ光は情報記録面で反射され、対物レンズ７０５およびビームスプリッタ７０４を通って光検出系７０７に入射し、そこで光学的に検出された信号を電気的信号に変換して記録情報の読み取りが行われる。
【００６５】
本実施例５の光学式情報再生装置においては、チップ幅が小さな５０〜２５０μｍの範囲内であって安価な窒化物半導体レーザ素子を用いているので、その製造原価を低く抑えることができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上のように、本発明によれば、小さな幅の窒化物半導体レーザ素子を低コストで提供することができ、そのレーザ素子を利用することによって光学式情報再生装置のコスト低減にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例によるレーザ・バー状態における窒化物半導体レーザ素子を表わす模式的な平面図である。
【図２】図１中のチップ（イ）のｐ側電極パッドの形状をより詳細に説明するための模式的平面図である。
【図３】図１中のチップ（ア）のｐ側電極パッド形状をより詳細に説明するための模式的平面図である。
【図４】自動チップ検査機の一般的な構成を示す概念的ブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例による窒化物半導体レーザ素子に関してチップのｐ側電極パッド形状を説明するための模式的平面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例による窒化物半導体レーザ素子の積層構造を表す模式的な要部断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例による本光学式情報再生装置における再生用光の伝搬経路および光学系を説明するための模式的ブロック図である。
【図８】図１中の窒化物半導体レーザ素子の積層構造を表す模式的な要部断面図である。
【図９】従来の窒化物半導体レーザ素子の一例を示す模式的な要部断面図である。
【図１０】図９の窒化物半導体レーザ素子を上方から見た模式的平面図である。
【図１１】個々のチップに分割する直前の先行技術によるレーザ・バーの上面の一例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１  レーザ・バー、１０２  掘込み領域、１０３  リッジ状ストライプ、１０４  ｐ側電極パッド、２０１  レーザ素子チップ、２０２  チップ幅、２０３  チップ長、２０４  掘込み領域、２０５  リッジ状ストライプ、２０６  ｐ側電極パッド、２０７  ワイヤボンディングのための円形領域、２０８  リッジ状ストライプと掘込み領域との距離、３０１  レーザ素子チップ、３０２  チップ幅、３０３  チップ長、３０４  リッジ状ストライプ、３０５  ｐ側電極パッド、３０６  リッジ状ストライプとチップ左辺との距離、４０１  チップ供給エリア、４０２  チップ検査エリア、４０３  チップ収納エリア、５０１  レーザ素子チップ、５０２  チップ幅、５０３  チップ長、５０４  掘込み領域、５０５  リッジ状ストライプ、５０６  ｐ側電極パッド、５０７  ワイヤボンディングのための円形領域、５０８  リッジ状ストライプと掘込み領域との距離、６０１  ｎ型ＧａＮ基板、６０２  ｎ型ＧａＮ層、６０３  ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層、６０４  ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、６０５  ｎ型ＧａＮ光導波層、６０６  Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎの３重量子井戸活性層、６０７  ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャリアストップ層、６０８  ｐ型ＧａＮ光導波層、６０９  ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、６１０  ｐ型ＧａＮコンタクト層、６１１  ｐ側コンタクト電極、６１２  リッジ状ストライプ、６１３  絶縁膜、６１４  ｐ側電極パッド、６１５  ｎ側電極、６１６  光吸収層、７０１  窒化物系半導体レーザ素子、７０２  コリメータレンズ、７０３  ビーム成形プリズム、７０４  ビームスプリッタ、７０５  対物レンズ、７０６  光ディスク、７０７  光検出手段、８０１  ｎ型ＧａＮ基板、８０２  ｎ型ＧａＮ層、８０３  ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層、８０４  ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、８０５  ｎ型ＧａＮ光導波層、８０６  Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎの３重量子井戸活性層、８０７  ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャリアストップ層、８０８  ｐ型ＧａＮ光導波層、８０９  ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、８１０  ｐ型ＧａＮコンタクト層、８１１  ｐ側コンタクト電極、８１２  リッジ状ストライプ、８１３  絶縁膜、８１４  ｐ側電極パッド、８１５  ｎ側電極、８１６  金属層、９０１  ｎ型ＧａＮ基板、９０２  ｎ型ＧａＮ層、９０３  ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎバッファ層、９０４  ｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、９０５  ｎ型ＧａＮ光導波層、９０６  Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ／ｎ型Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎの３重量子井戸活性層、９０７  ｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎキャリアストップ層、９０８  ｐ型ＧａＮ光導波層、９０９  ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層、９１０  ｐ型ＧａＮコンタクト層、９１１  ｐ側コンタクト電極、９１２  リッジ状ストライプ、９１３  絶縁膜、９１４  ｐ側電極パッド、９１５  ｎ側電極、１１０１  掘込み領域、１１０２  リッジ状ストライプ、１１０３  ｐ側電極パッド。
【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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