(57)【要約】【課題】  活性層の電流の流れを制限する電流狭窄層を備えた半導体レーザ素子の寄生容量を、素子の信頼性を低下させることなく低減する。【解決手段】  電流狭窄層１０を分離溝１７ａ、１７ｂにより分断し、あるいは一部除去することによって、素子中央に電流狭窄層１０を含むリッジ構造部２２を形成する。分離溝１７ａの底など、リッジ構造部２２が配置された面のリッジ構造部２２に近接する領域に、ワイヤを接合するボンディング用パッド電極２０を設置する。ボンディング用パッド電極２０を発光部に極力近づけることにより、電極全体の面積が小さくなるので、寄生容量を低減することができる。さらに、リッジ構造部２２の側面のテーパー角度が緩やかに、好ましくは２０度以上５５度以下になるようにして、絶縁膜１８による被覆性を高め、配線１９の断線などを生じ難くする。【選択図】          図１
2005277026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層の電流の流れを制限する電流狭窄層を備えた半導体レーザ素子であって、
基板と、
前記基板の上の、前記電流狭窄層を備えたメサ形状のリッジ構造部と、
前記リッジ構造部の上面に配置されたストライプ電極と、
前記リッジ構造部の側面と該リッジ構造部が配置された面の該リッジ構造部に近接する平坦な領域とを覆う絶縁膜と、
前記平坦な領域上の前記絶縁膜の上に、前記ストライプ電極と電気的に接続された状態で配置されたボンディング用パッド電極と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
当該半導体レーザ素子は、前記リッジ構造部の一の側面側と他の側面側とで非対称な構造を有し、
前記ボンディング用パッド電極は、前記一の側面側にのみ設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジ構造部が配置された面を基準とする前記一の側面の傾斜角度が、前記他の側面の傾斜角度よりも小さいことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記一の側面の前記傾斜角度が、２０度以上５５度以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記基板は、（１００）面を基準として（０１１）面方向に５度以上１５度以下傾いた結晶方位面を主面とするＧａＡｓ基板であり、
前記活性層は、ＧａＩｎＰおよび／またはＡｌＧａＩｎＰにより構成された層であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
第１導電型のＧａＡｓ基板と、
前記ＧａＡｓ基板上に形成された第１導電型のＧａＡｓバッファ層と、
前記ＧａＡｓバッファ層の上に順次積層された、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ第１光ガイド層、ＩｎＧａＰ量子井戸活性層、ＡｌＧａＩｎＰ第２光ガイド層および第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層と、
前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層の上に、該第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層よりも狭いストライプ幅となるように形成された、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、第２導電型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層および第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層と、
前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層の上に、前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、第２導電型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層および第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層を挟み込むように形成されたＧａＡｓからなる電流狭窄層と、
前記第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層および前記電流狭窄層を覆うように順次積層された第２導電型ＧａＡｓ第２キャップ層および第２導電型コンタクト層とを備え、
少なくとも前記電流狭窄層から上の層が、前記メサ形状のリッジ構造部を構成し、
発振波長が６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内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半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記絶縁膜は、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，Ａｌ２Ｏ３の少なくともいずれかを含む材料からな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半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記ストライプ電極および／またはボンディング用パッド電極は、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕの少なくともいずれかを含む金属からなることを特徴とする請求項１から７のいずれか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、光通信への利用に適した半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信用の半導体レーザとしては、発振波長が１．５５μｍ、１．３μｍ帯の製品が提供されている。しかし、近年注目されているプラスチックファイバは、石英系ファイバよりも内部損失が大きいため、プラスチックファイバを用いた長距離通信を実現するためには、より短波長の光源が必要になる。
【０００３】
発振波長が短い半導体レーザとしては、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などへの光記録に用いられている赤色半導体レーザが知られている。しかし、光記録では高速に周波数変換を行う必要はない。このため、ギガヘルツ帯以上の高速変調に対応し得るような赤色半導体レーザは、現在提供されていない。
【０００４】
高速変調を可能にするためには、半導体レーザ素子の寄生容量を低減することが有効である。例えば、特許文献１は特許文献２には、発振波長が１．３μｍの半導体レーザの構造として、活性層を含むメサストライプの周囲に電流狭窄層を配置し、その電流狭窄層に分離溝を設けた構造が示されている。この構造では、電流狭窄層は各分離溝により電気的に分断されるため、寄生容量が低減される。
【０００５】
また、分離溝の形成は、リッジ導波路の形成により発振効率を向上させるためにも、クラッド層の電気容量を低減して高周波特性を改善するためにも、さらには素子の製造過程でウェハのへき開を容易にするためにも、有効である。
【０００６】
通常、これらの分離溝はエッチング処理により形成される。また、分離溝の壁面には、ＳｉＯ２、ＳｉＮなどの絶縁膜が形成される。分離溝壁面の絶縁膜の上には、通常、帯状の配線が形成される。この帯状配線はレーザ素子表面の分離溝の外側に設けられたパッド電極へとつながる。
【特許文献１】特開平７−２０２３３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体レーザの寄生容量を低減するためには、配線やパッド電極の面積は極力小さくすることが望ましい。しかしパッド電極はワイヤ接続に必要な面積を確保する必要があり面積の縮小には限界がある。よって、寄生容量を低減するためには、分離溝内に形成される配線の面積を小さくする必要がある。
【０００８】
しかし、赤色半導体レーザは、エッチングにより分離溝を形成した場合に分離溝の壁面に凹凸ができたり、分離溝の壁面が垂直に切り立った形状となる場合がある。これは、赤色半導体レーザは、発振波長が１．３μｍ以上の半導体レーザと比べると積層される材料の種類が多く、また、短波長化を実現するために主面の結晶方位が傾いた基板を用いる場合があるからである。凹凸がある面や垂直に切り立った面は、絶縁膜や電極層の形成が難しい。このため配線面積を縮小すると、ショートや断線が生じやすくなるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みて、半導体レーザの構造として、配線のショートや断線を生じさせることなくレーザの寄生容量を低減することができる構造を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するための手段として、活性層の電流の流れを制限する電流狭窄層を備えた次のような半導体レーザ素子を提供する。
【００１１】
この半導体レーザ素子は、基板と、その基板の上の前記電流狭窄層を備えたメサ形状のリッジ構造部とを備え、リッジ構造部の上面にはストライプ電極が配置されている。また、リッジ構造部の側面とリッジ構造部が配置された面のリッジ構造部に近接する平坦な領域には、それらを覆う絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，Ａｌ２Ｏ３の少なくともいずれかを含む材料からなることが好ましい。
【００１２】
また、その平坦な領域上の前記絶縁膜の上には、ストライプ電極と電気的に接続された状態で配置されたボンディング用パッド電極が備えられている。ストライプ電極やボンディング用パッド電極は、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕの少なくともいずれかを含む金属からなることが好ましい。
【００１３】
上記構造では、ボンディング用パッド電極が活性層に近い領域に設けられている分、ストライプ電極、ボンディング用パッド電極をあわせた電極面積が従来よりも小さくなり、寄生容量を低減することができる。
【００１４】
この際、この半導体レーザ素子は、リッジ構造部の一の側面側と他の側面側とで非対称な構造を有し、ボンディング用パッド電極は、前記一の側面側にのみ設けてもよい。例えば、リッジ構造部が配置された面を基準とする前記一の側面の傾斜角度が、前記他の側面の傾斜角度よりも小さい構造が考えられる。この場合、前記一の側面の傾斜角度は、２０度以上５５度以下であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記基板が、（１００）面を基準として（０１１）面方向に５度以上１５度以下傾いた結晶方位面を主面とするＧａＡｓ基板であり、活性層は、ＧａＩｎＰおよび／またはＡｌＧａＩｎＰにより構成された層である場合、すなわち赤色半導体レーザに適用した場合に、特に有用である。
【００１６】
この半導体レーザ素子の具体的な層構造としては、例えば、次のような構造が考えられる。まず、第１導電型のＧａＡｓ基板の上に第１導電型のＧａＡｓバッファ層を形成し、そのＧａＡｓバッファ層の上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ第１光ガイド層、ＩｎＧａＰ量子井戸活性層、ＡｌＧａＩｎＰ第２光ガイド層および第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層を順次積層する。
【００１７】
さらに、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層の上に、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層よりも狭いストライプ幅となるように、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、第２導電型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層および第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層を形成する。
【００１８】
さらに、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層の上に、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、第２導電型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層および第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層を挟み込むように形成されたＧａＡｓからなる電流狭窄層を形成する。
【００１９】
続いて、第２導電型ＧａＡｓ第１キャップ層および電流狭窄層を覆うように第２導電型ＧａＡｓ第２キャップ層および第２導電型コンタクト層を順次積層する。
【００２０】
このような層構造において、少なくとも前記電流狭窄層から上の層が、前記メサ形状のリッジ構造部を構成するように、各層を加工する。なお、電流狭窄層より下の層（例えば活性層）もリッジ構造部の一部をなしていてもよい。材料や構造は、発振波長が６３０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内となるように調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体レーザ素子の構造は、ワイヤを接合するボンディング用パッド電極を、リッジ構造部に近接する領域に設置したものである。これにより、電極全体の面積が小さくなるので、寄生容量を低減することができ、３ＧＨｚを超える高速変調も可能になる。ボンディング用パッド電極をリッジ構造部の一方の側面側にのみ形成すれば、両側に形成するよりも電極全体の面積は小さくなるので好ましい。
【００２２】
また、リッジ構造部の側面のテーパー角度が緩やかな場合、好ましくは２０度以上５５度以下の場合には、絶縁膜による電極層の被覆性が良好となるので、さらに好ましい。これにより、断線、ショートなどの電気特性不良が生じることなくなり、活性層へのワイヤーボンドストレスも抑制できるので、素子の信頼性が向上し、歩留まりも改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ素子の構造概要を示す図である。図に示すように、この半導体レーザは、主面の結晶方位が（１００）面を基準にして（０１１）面方向に１０度傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１（Ｓｉ濃度１Ｅ１８ｃｍ−３)の上に、次の構造が形成された素子である。
【００２５】
ｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ、Ｓｉ濃度５Ｅ１７ｃｍ−３）、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．７）クラッド層３、i型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．５）第１光ガイド層４、０．５％圧縮歪ＩｎＧａＰ量子井戸活性層５、ｉ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．５）第２光ガイド層６、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．７）第１クラッド層７、引張歪ｐ型Ｉｎ０．４４Ｇａ０．５６Ｐエッチングストップ層８が積層されている。
【００２６】
また、エッチングストップ層８の上には共振器方向と平行な５μｍ幅のストライプ部２１と、ストライプ部２１を両側から挟みこむｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０が配置されている。ストライプ部２１は、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．７）第２クラッド層９、ｐ型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層１１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１２が順に積層された構造をしている。さらに、ストライプ部２１と電流狭窄層１０を覆うようにｐ型ＧａＡｓキャップ層１３とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４が積層されている。
【００２７】
上記層のうち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３までの層は、図に示すように、ストライプ部２１の両脇に共振器方向と平行に形成された２本の分離溝１７ａ、１７ｂによって分断されている。これらの分離溝が設けられたことにより、分離溝１７ａ、１７ｂに挟まれたリッジ構造部２２が形成される。
【００２８】
半導体レーザ素子の幅が５００μｍ程度であるのに対し、分離溝１７ａと分離溝１７ｂの距離は概ね２０〜３０μｍである。分離溝１７ａ、１７ｂは、底部分の幅が最も狭く上部ほど溝幅が広い形状をしている。また、底部分の幅は、分離溝１７ｂよりも分離溝１７ａのほうが広くなっている。
【００２９】
また、分離溝１７ａのリッジ構造部側の壁面のテーパー角度は、分離溝１７ｂのリッジ構造部側の壁面のテーパー角度よりも緩やかである。具体的には、分離溝１７ａの壁面のテーパー角度は、２０度から５５度の範囲内の角度である。全体として、分離溝１７ａは分離溝１７ｂよりも広く開口された形状をしている。
【００３０】
リッジ構造部２２の上部領域には、ｐ側ストライプ電極１５が設けられている。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４の、上記領域以外の領域は、絶縁膜１８により覆われている。また、分離溝１７ａの壁面の絶縁膜１８上には、ｐ側ストライプ電極１５とつながる帯状のｐ側配線１９が形成されている。さらに、そのｐ側配線１９は、分離溝１７ａの底部に形成されたｐ側パッド電極２０へとつながっている。また、ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極１６が設けられている。ｐ側ストライプ電極１５、ｐ側配線１９、ｐ側パッド電極２０およびｎ側電極１６は、Ｔｉ、Ｐｔ，Ａｕなどの高融点金属材料からなる。
【００３１】
上記半導体レーザ素子は、以下の手順により作製することができる。はじめに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、減圧有機金属気相成長法により、前記バッファ層２となるｎ型ＧａＡｓ層、クラッド層３となるｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層、第１光ガイド層４となるノンドープのＡｌＧａＩｎＰ層、量子井戸活性層５となるＩｎＧａＰ層、第２光ガイド層６となるＡｌＧａＩｎＰ層、第１クラッド層７となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、エッチングストップ層８となる引張歪ｐ型ＩｎＧａＰ層、第２クラッド層９となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層、ヘテロバッファ層１１となるｐ型ＩｎＧａＰ層、キャップ層１２となるｐ型ＧａＡｓ層を、この順番に成長させる。
【００３２】
次に、成長させた層の上に、ＳｉＯ２、ＳｉＮあるいはＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料を堆積し、その上にフォトリソグラフィにより、共振器方向と平行な５μｍ幅のストライプ状のレジストパターンを形成する。そして、フッ酸溶液にて絶縁膜を選択除去してハードマスクを形成した後、レジストパターンを剥離する。
【００３３】
その後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１２を硫酸系エッチング溶液にて選択除去し、続いてｐ型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層１１とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層９を燐酸系および塩酸系の選択性エッチング溶液にて除去する。エッチングは、エッチングストップ層８が露出するまで行う。続いて、前記ハードマスクを用いてｎ型ＧａＡｓを選択成長させて電流狭窄層１０を形成する。その後、ハードマスクをフッ酸溶液にて除去し、減圧有機金属気相成長法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１３とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４を成長させる。
【００３４】
次に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４の上に、ＳｉＯ２、ＳｉＮあるいはＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料を堆積し、その上にフォトリソグラフィにより、上記ストライプ部を挟んで左右非対称な幅の２本のストライプ状のレジストパターンを形成する。そして、フッ酸溶液にて絶縁膜を選択除去してハードマスクを形成した後、レジストパターンを剥離する。
【００３５】
その後、酒石酸系および塩酸系エッチング溶液を用いたエッチング処理により、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３までの層を貫通してｎ型ＧａＡｓバッファ層２に到達する分離溝１７ａ、１７ｂを形成する。
【００３６】
ハードマスクをフッ酸溶液にて除去した後、ＳｉＯ２、ＳｉＮあるいはＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料からなる絶縁膜１８を形成する。その後、分離溝１７ａと分離溝１７ｂに挟まれた領域の絶縁膜１８をフォトリソグラフィ法によってエッチング開口する。さらに、リフトオフ法を用いて、その開口された領域と、分離溝１７ａの壁面の一部領域と、分離溝１７ａの底部に、Ｔｉ，Ｐｔ、Ａｕなどの高融点金属からなるｐ側ストライプ電極１５、配線１９、パッド電極２０を形成する。その後、ｎ−ＧａＡｓ基板１を１３０μｍ程度の厚みになるまで研磨し、その裏面にＴｉ，Ｐｔ、Ａｕなどの高融点金属を蒸着してｎ側電極１６を形成する。
【００３７】
電極が形成されたｎ型ＧａＡｓ基板１は、共振器長６００μｍのバー状にへき開分離される。へき開により形成された一方の端面には反射率６０％の反射膜が、また他方の端面には反射率９０％の反射膜を形成する。その後、バーをさらにチップ状にへき開分離する。これにより、前述した構造の半導体レーザ素子が完成する。
【００３８】
図２は、図１の半導体レーザ素子へのワイヤの接続について説明するための図であり、半導体レーザ素子の断面を表している。図に示すように、半導体レーザ素子のｎ側電極１６は、半田材２３によりステム２４にボンディングされ、ｐ側パッド電極２０にはＡｕワイヤ２５の一端がボンディングされる。ワイヤの他端は、別端子２６に接続される。
【００３９】
以上に説明した構造の半導体レーザ素子では、リッジ構造部２２の一方の側面のテーパー角度が２０度〜５５度と緩やかであるため、その側面に絶縁膜１８を形成した際、良好な被覆性が得られる。絶縁膜１８が良い状態で形成されていれば、幅の細いｐ側配線１９を形成しても断線、ショートなどの電気的不良が生じることがないため、ｐ側配線１９の幅を極力細くして寄生容量を低減することができる。
【００４０】
また、従来の構造ではｐ側配線１９は分離溝を横切るように形成され、パッド電極は分離溝のさらに外側に形成されていたが、上記構造では、パッド電極２０は分離溝の底部に位置しているため、ｐ側配線１９は分離溝の片方の側面にのみ形成すればよい。すなわち、パッド電極が従来よりも発光部に近い位置に形成されているため、全体として従来よりもｐ側電極（配線、パッドを含む）の面積が小さくなり、寄生容量を低減することができる。
【００４１】
その結果、上記構造の半導体レーザ素子により、３ＧＨｚを超える高速変調が可能であることが確認された。また、上記構造では、断線、ショートなどの電気特性不良が生じにくいため製造プロセスの歩留まりを改善することもできる。さらには、活性層がそのような配線の不良によりダメージを受けることもないため、半導体レーザの信頼性も向上する。
【００４２】
次に、本発明の半導体レーザ素子の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の半導体レーザ素子は、２本の分離溝により層を分断して寄生容量を低減するというものであったが、以下に説明する第２の実施の形態の半導体レーザ素子は、活性層を含むリッジ構造部の一方の側面側に位置する層全体を除去することによって寄生容量を低減している。
【００４３】
図３は、本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ素子の構造概要を示す図である。図に示すように、この半導体レーザは、主面の結晶方位が（１００）面を基準にして（０１１）面方向に１５度傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１（Ｓｉ濃度１Ｅ１８ｃｍ−３)の上に、次の構造が形成された素子である。
【００４４】
ｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ、Ｓｉ濃度５Ｅ１７ｃｍ−３）、ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．７）クラッド層３、i型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．５）第１光ガイド層４、０．５％圧縮歪ＩｎＧａＰ量子井戸活性層５、ｉ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．５）第２光ガイド層６、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．７）第１クラッド層７、引張歪ｐ型Ｉｎ０．４４Ｇａ０．５６Ｐエッチングストップ層８が積層されている。
【００４５】
また、エッチングストップ層８の上には共振器方向と平行な５μｍ幅のストライプ部２１と、ストライプ部２１を両側から挟みこむｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０が配置されている。ストライプ部２１は、ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝０．７）第２クラッド層９、ｐ型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層１１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１２が順に積層された構造をしている。さらに、ストライプ部２１と電流狭窄層１０を覆うようにｐ型ＧａＡｓキャップ層１３とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４が積層されている。
【００４６】
上記層のうち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３までの層は、図に示すように、ストライプ部を挟んで一方の側では共振器方向と平行に形成された分離溝１７ｂによって分断されている。分離溝１７ｂは、底部分の幅が最も狭く上部ほど分離溝幅が広い形状をしている。また、ストライプ部２１を挟んだ他方の側では、それらの層は、分離溝１７ｂと同じ深さで、素子の境界（へき開される部分）まで除去され、空間１７ｃが形成されている。
【００４７】
このようにストライプ部２１の一方の側に分離溝１７ｂを形成し、他方の側の各層を除去したことにより、リッジ構造部２２が形成される。リッジ構造部２２の２つの側面のテーパー角度を比較した場合、空間１７ｃ側の側面のテーパー角度は、分離溝１７ｂ側の側面のテーパー角度よりも緩やかであり２０度から５５度の範囲内にある。
【００４８】
リッジ構造部２２の上部領域には、ｐ側電極１５が設けられている。また、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１４の、上記領域以外の領域は、絶縁膜１８により覆われている。また、リッジ構造部２２の、素子境界まで層が除去されている側の側面の絶縁膜１８上には、ｐ側電極１５とつながる帯状のｐ側配線１９が形成されている。さらに、そのｐ側配線１９は、リッジ構造部２２に隣接して形成されたｐ側パッド電極２０へとつながっている。また、ＧａＡｓ基板１の裏面には、ｎ側電極１６が設けられている。ｐ側電極１５、ｐ側配線１９、ｐ側パッド電極２０およびｎ側電極１６は、Ｔｉ、Ｐｔ，Ａｕなどの高融点金属材料からなる。
【００４９】
図４は、図３の半導体レーザ素子へのワイヤの接続について説明するための図であり、半導体レーザ素子の断面を表している。図に示すように、半導体レーザ素子のｎ側電極１６は、半田材２３によりステム２４にボンディングされ、ｐ側パッド電極２０にはＡｕワイヤ２５の一端がボンディングされる。ワイヤの他端は、別端子２６に接続される。
【００５０】
以上に説明した構造の半導体レーザ素子でも、リッジ構造部２２の一方の側面のテーパー角度が２０度〜５５度と緩やかであるため、その側面に絶縁膜１８を形成した際、良好な被覆性が得られる。絶縁膜１８が良い状態で形成されていれば、幅の細いｐ側配線１９を形成しても断線、ショートなどの電気的不良が生じることがないため、ｐ側配線１９の幅を極力細くして寄生容量を低減することができる。
【００５１】
また、パッド電極２０はリッジ構造部２２の一方の側面にのみ隣接して設けられるため
、全体として従来よりもｐ側電極（配線、パッドを含む）の面積が小さくなり、寄生容量を低減することができる。
【００５２】
第１の実施の形態と同様第２の実施の形態の半導体レーザ素子についても、３ＧＨｚを超える高速変調が可能であることが確認された。断線、ショートなどの電気特性不良が生じにくいため製造プロセスの歩留まりを改善できる点、また、活性層がそのような配線の不良によりダメージを受けることがなく半導体レーザの信頼性が向上する点も、第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
上記第１の実施の形態の半導体レーザ素子では、基板主面の結晶方位の傾きが１０度であり、第２の実施の形態の半導体レーザ素子では１５度であったが、基板主面の結晶方位の傾きが５度から１５度まで１度ごとに異なる基板を用意して同様の層構造を形成し確認を行ったところ、基板の傾斜角によらず上記効果が得られることが確認された。
【００５４】
また、各実施の形態として例示した半導体レーザ素子で、ｐ型をｎ型に置き換え、ｎ型をｐ型に置き換えた素子、すなわち導電型を反対にした素子についても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５５】
また、上記２つの実施の形態では、リッジ構造部はメサ形状をしているが、逆メサ形状の場合でも、同様の効果が得られることは言うまでもない。但し、リッジ構造部が逆メサ形状の場合には、リッジ構造部側面の配線を、ＥＣＲスパッタ法やメタルＣＶＤ法など、電極膜の付着性能が優れ電極断線が生じ難い方法により形成することが好ましい。
【００５６】
また、上記２つの実施の形態の半導体レーザ素子は、活性層が分離溝により分断された構造であったが、分離溝がより浅く、電流狭窄層は分断されるが活性層は分断されないような構造であってもよい。但し、分離溝を深くした構造のほうが、寄生容量の低減効果が大きいことは言うまでもない。
【００５７】
また、リッジ構造部上面のストライプ電極と、ボンディング用パッド電極とを、絶縁層に接していない浮遊したワイヤによって接続する形態も考えられる。
【００５８】
なお、分離溝は、クラッド層の電気容量を低減して高周波特性を改善する目的以外に、リッジ導波路の形成により発振効率を向上させる目的で、あるいは素子の製造過程でウェハのへき開を容易にする目的で形成されることもあるが、本発明の半導体レーザ素子は、上記構造を有するすべての半導体レーザ素子を含み、上記構造が形成された目的によって限定されるものではない。
【００５９】
さらに、本発明の半導体レーザ素子の構造は、前述のように赤色半導体レーザの問題を解決するために発明されたものであるが、他の波長帯の半導体レーザの構造としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体レーザ素子の構造概要を示す図
【図２】第１の実施の形態における半導体レーザ素子へのワイヤの接続について説明するための図
【図３】本発明の第２の実施の形態における半導体レーザ素子の構造概要を示す図
【図４】第２の実施の形態における半導体レーザ素子へのワイヤの接続について説明するための図
【符号の説明】
【００６１】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３  ｎ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．７）クラッド層
４  ｉ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．５）第１光ガイド層
５  ｉ型０．５％圧縮歪ＩｎＧａＰ量子井戸活性層
６  ｉ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．５）第２光ガイド層
７  ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．７）第１クラッド層
８  引張歪ｐ型Ｉｎ０．４４Ｇａ０．５６Ｐエッチングストップ層
９  ｐ型（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐ （ｘ＝０．７）第２クラッド層
１０  ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
１１  ｐ型ＩｎＧａＰヘテロバッファ層
１２  ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１３  ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１４  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１５  ｐ側ストライプ電極
１６  ｎ側電極
１７ａ，１７ｂ  分離溝
１８  絶縁膜
１９  ｐ側配線
２０  ｐ側パッド電極
２１  ストライプ部
２２  リッジ構造部
２３  半田材
２４  ステム
２５  ワイヤ
２６  別端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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