(57)【要約】  半導体積層構造（８）は対向する共振器端面を有する。電極（１０）が半導体積層構造８）の上に形成されている。金メッキ層（１１）が電極（１０）の上に形成されている。半導体積層構造（８）は、共振器端面（１４）の間に形成された発光ストライプ領域（１８）と、発光ストライプ領域（１８）の両脇に形成された非発光領域（１９）とを有する。電極（１０）は、発光ストライプ領域（１８）及び非発光領域（１９）に跨って形成され、発光ストライプ領域（１８）では共振器端面（１４）の付近で除去され、非発光領域１９）では共振器端面（１４）まで形成されている。
2018158934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する共振器端面を有する半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の上に形成された電極と、
前記電極の上に形成されたメッキ層とを備え、
前記半導体積層構造は、前記共振器端面の間に形成された発光ストライプ領域と、前記発光ストライプ領域の両脇に形成された非発光領域とを有し、
前記電極は、前記発光ストライプ領域及び前記非発光領域に跨って形成され、前記発光ストライプ領域では前記共振器端面の付近で除去され、前記非発光領域では前記共振器端面まで形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記半導体積層構造は、前記発光ストライプ領域と前記非発光領域が複数個、並列に配置されたアレイレーザ部と、前記アレイレーザ部の少なくとも一方の脇に形成された把手部とを有し、
前記電極は、前記アレイレーザ部及び前記把手部に跨って形成され、前記把手部では前記共振器端面の付近で除去されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
対向する共振器端面を有する半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の上に形成された電極と、
前記電極の上に形成されたメッキ層とを備え、
前記半導体積層構造は、前記共振器端面の間に形成された発光ストライプ領域と前記発光ストライプ領域の両脇に形成された非発光領域とが複数個、並列に配置されたアレイレーザ部と、前記アレイレーザ部の少なくとも一方の脇に形成された給電部とを有し、
前記電極は、前記アレイレーザ部及び前記給電部に跨って形成され、前記アレイレーザ部の全域において前記共振器端面の付近で除去されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
前記電極は、前記給電部では前記共振器端面まで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記電極は、前記給電部において、前記共振器端面の付近で除去され、前記半導体積層構造の共振器方向に対して直交する方向の端面まで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記電極は、前記給電部において、前記共振器端面の付近で除去され、前記半導体積層構造の共振器方向に対して直交する方向の端面の付近でも除去されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザの製造方法であって、
前記半導体積層構造の端面まで前記電極を形成する工程と、
前記電極を給電層として用いて前記メッキ層をメッキにより形成する工程と、
前記半導体積層構造の前記端面の付近の前記電極をミリングにより除去する工程とを備えることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタなどの可視光光源などに用いられる半導体レーザ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、他の光源と比較して、小型、色再現性が良い、低消費電力、高輝度といったメリットを持っている。従来の半導体レーザでは、発光ストライプ領域において共振器端面まで電極が延在している。これはメッキの給電を行なうためである。メッキはＪ／Ｄ組立の際にはんだの這い上がりによるショート不良を防ぐために必要である。一方、半導体レーザの全域において端面付近に電極を形成しない構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）が、給電ができないため、メッキ層を形成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００５−３９０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザの共振器端面はヘキ開によって形成される。発光ストライプ領域の共振器端面まで電極が延在した構造では、ヘキ開ライン上に電極が存在するため、電極が端面の発光点に垂れ下がり特性悪化及び信頼性低下に繋がるという問題があった。【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は特性悪化及び信頼性低下を防ぎつつ、メッキ層の形成を可能とする半導体レーザ及びその製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体レーザは、対向する共振器端面を有する半導体積層構造と、前記半導体積層構造の上に形成された電極と、前記電極の上に形成されたメッキ層とを備え、前記半導体積層構造は、前記共振器端面の間に形成された発光ストライプ領域と、前記発光ストライプ領域の両脇に形成された非発光領域とを有し、前記電極は、前記発光ストライプ領域及び前記非発光領域に跨って形成され、前記発光ストライプ領域では前記共振器端面の付近で除去され、前記非発光領域では前記共振器端面まで形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、電極は、発光ストライプ領域では共振器端面の付近で除去されている。これにより、電極が端面の発光点に垂れ下がるのを防ぐことができる。この結果、特性悪化及び信頼性低下を防ぐことができる。また、電極は、非発光領域では共振器端面まで形成されている。この箇所からメッキの給電を行うことでメッキ層の形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの１チップ分を共振器方向に対し垂直に切断した断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザを示す上面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザを示す上面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る半導体レーザを示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る半導体レーザを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る半導体レーザ及びその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの１チップ分を共振器方向に対し垂直に切断した断面図である。半導体基板１の上に下クラッド層２、下光ガイド層３、活性層４、上光ガイド層５、上クラッド層６、及びコンタクト層７が順に形成されて、半導体積層構造８が形成されている。
【００１１】
半導体基板１はｎ型ＧａＡｓからなり、厚さは５０〜１５０μｍである。下クラッド層２はｎ型ＡｌＩｎＰからなり、厚さは０．５〜４．０μｍ、キャリア濃度は０．５〜１．５×１０１８ｃｍ−３である。下光ガイド層３及び上光ガイド層５はアンドープＡｌＩｎＰからなり、厚さは０．０２〜０．４μｍである。活性層４はＧａＩｎＰからなり、厚さは３．０〜２０ｎｍである。上クラッド層６はｐ型ＡｌＩｎＰからなり、厚さは０．５〜４．０μｍ、キャリア濃度は０．５〜２．０×１０１８ｃｍ−３である。コンタクト層７はｐ型ＧａＡｓからなり、厚さは０．０５〜０．５μｍ、キャリア濃度は１．０〜４．０×１０１９ｃｍ−３である。
【００１２】
上クラッド層６の上にシリコン窒化膜などの絶縁膜９が形成されている。電流が注入される発光領域で絶縁膜９がエッチングされて開口が形成されている。この開口以外のコンタクト層７はエッチングにより除去されている。ｐ側電極１０がコンタクト層７及び絶縁膜９の上に形成され、絶縁膜９の開口を通してコンタクト層７と低抵抗接合している。金メッキ層１１がｐ側電極１０の上に形成されている。ｐ側電極１０はＴｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの薄膜を積層したものであり、全厚さは０．０５〜１．０μｍである。金メッキ層１１の厚さは１．０〜６．０μｍである。
【００１３】
半導体基板１の下面にｎ側電極１２が形成されている。ｎ側電極１２の下には金メッキ層１３が形成されている。ｎ側電極１２はＴｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの薄膜を積層したもので、全厚さは０．０５〜１．０μｍである。金メッキ層１３の厚さは１．０〜６．０μｍである。この半導体レーザは、上下を反対にしてｐ側の金メッキ層１１がサブマウントにダイボンドされる。さらに、金メッキ層１３にワイヤボンドされて電流が供給される。
【００１４】
続いて、本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、半導体基板１の上に、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、下クラッド層２、下光ガイド層３、活性層４、上光ガイド層５、上クラッド層６、コンタクト層７を順に形成する。次に、発光領域のみにコンタクト層７が残るように、エッチングによりコンタクト層７を選択的に除去する。次に、全面に絶縁膜９を形成し、発光領域にある絶縁膜９をエッチングによって除去する。次に、ｐ側電極１０と金メッキ層１１を形成する。次に、半導体基板１の裏面を研磨によって所望の厚さにし、ｎ側電極１２と金メッキ層１３を形成する。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザを示す上面図である。半導体積層構造８は対向する共振器端面１４を有する。半導体積層構造８は、アレイレーザ部１５と、アレイレーザ部１５の少なくとも一方の脇に形成された把手部１６とを有する。把手部１６は半導体レーザをピンセットで掴んだりする際に必要なハンドリングのための領域であり、幅は１００μｍ以上あればよい。
【００１６】
アレイレーザ部１５では、図１の半導体レーザの１チップ１７が４個分、並列に配置されている。１チップ１７は、共振器端面１４の間に形成された発光ストライプ領域１８と、発光ストライプ領域１８の両脇に形成された非発光領域１９とを有する。１チップ１７の幅は５００μｍ、発光ストライプ領域１８の幅は１００μｍである。発光ストライプ領域１８の幅は発光領域のみ残るようにエッチングされたコンタクト層７の幅に対応する。発光ストライプ領域１８において活性層４と同じ水平高さの共振器端面１４の領域が発光点となる。
【００１７】
ｐ側電極１０は、発光ストライプ領域１８及び非発光領域１９を含むアレイレーザ部１５と把手部１６に跨って形成されている。ただし、ｐ側電極１０は、発光ストライプ領域１８及び把手部１６では共振器端面１４の付近で除去され、非発光領域１９では共振器端面１４まで形成されている。ただし、発光ストライプ領域１８でｐ側電極１０が除去されている領域の共振器端面１４からの距離が長すぎると端面近傍に電流が注入されず過飽和吸収の発生に繋がる。そのため、当該距離は１００μｍ以内とする必要がある。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態では、ｐ側電極１０は、発光ストライプ領域１８では共振器端面１４の付近で除去されている。これにより、ｐ側電極１０が端面の発光点に垂れ下がるのを防ぐことができる。この結果、特性悪化及び信頼性低下を防ぐことができる。また、ｐ側電極１０は、非発光領域１９では共振器端面１４まで形成されている。この箇所からメッキの給電を行うことで金メッキ層１１の形成が可能である。
【００１９】
なお、本実施の形態では、図２に示すように、４チップ分のレーザチップ部と、その両側に把手部１６を備えたアレイ状態の半導体レーザについて説明したが、チップ数は限定されず１チップ分の半導体レーザでも同様の効果を得ることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザを示す上面図である。本実施の形態は、実施の形態１とはｐ側電極１０のパターンが異なるが、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２１】
ｐ側電極１０は、発光ストライプ領域１８と非発光領域１９を含むアレイレーザ部１５の全域において共振器端面１４の付近で除去されている。これにより、ｐ側電極１０が端面の発光点に垂れ下がるのを実施の形態１よりも確実に防ぐことができる。この結果、特性悪化及び信頼性低下を防ぐことができる。
【００２２】
また、ｐ側電極１０は、把手部１６では共振器端面１４まで形成されている。この箇所からメッキの給電を行うことで金メッキ層１１の形成が可能である。即ち、把手部１６がメッキの給電部を兼ねている。
【００２３】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザを示す上面図である。本実施の形態は、実施の形態１とはｐ側電極１０のパターンが異なるが、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２４】
ｐ側電極１０は、アレイレーザ部１５及び把手部１６を含む半導体レーザ全域において共振器端面１４の付近で除去されている。これにより、ｐ側電極１０が端面の発光点に垂れ下がるのを実施の形態２よりも確実に防ぐことができる。この結果、特性悪化及び信頼性低下を防ぐことができる。
【００２５】
また、ｐ側電極１０は、把手部１６において、半導体積層構造８の共振器方向に対して直交する方向の端面２０まで形成されている。この箇所からメッキの給電を行うことで金メッキ層１１の形成が可能である。即ち、把手部１６がメッキの給電部を兼ねている。
【００２６】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る半導体レーザを示す上面図である。本実施の形態は、実施の形態１とはｐ側電極１０のパターンと、そのｐ側電極１０をパターニングする製造方法が異なるが、その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２７】
ｐ側電極１０は、アレイレーザ部１５及び把手部１６を含む半導体レーザ全域において共振器端面１４の付近で除去され、半導体積層構造８の共振器方向に対して直交する方向の端面２０の付近でも除去されている。即ち、全ての端面の付近でｐ側電極１０が除去されている。これにより、ｐ側電極１０が端面の発光点に垂れ下がるのを防ぐことができる。この結果、特性悪化及び信頼性低下を防ぐことができる。
【００２８】
ただし、何れかの端面までｐ側電極１０が形成されていないとメッキ用の給電を行うことができない。そこで、本実施の形態では、メッキ前に、アレイレーザ部１５及び把手部１６を含む半導体レーザ全域において半導体積層構造８の端面までｐ側電極１０を形成する。次に、ｐ側電極１０を給電層として用いて金メッキ層１１をメッキにより形成する。即ち、本実施の形態でも把手部１６がメッキの給電部を兼ねている。また、全ての端面までｐ側電極１０が存在しているため、メッキの給電を安定に行うことができる。その後、レジストでパターニングを行い、半導体積層構造８の端面の付近のｐ側電極１０をミリングにより除去する。これにより、金メッキ層１１を形成しつつ、上記のパターンを持つｐ側電極１０を得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
８  半導体積層構造、１０  ｐ側電極、１１  金メッキ層、１４  共振器端面、１５  アレイレーザ部、１６  把手部、１８  発光ストライプ領域、１９  非発光領域、２０  端面
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月25日(2017.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する共振器端面を有する半導体積層構造と、
前記半導体積層構造の上に形成された電極と、
前記電極の上に形成されたメッキ層とを備え、
前記半導体積層構造は、前記共振器端面の間に形成された発光ストライプ領域と前記発光ストライプ領域の両脇に形成された非発光領域とが複数個、並列に配置されたアレイレーザ部と、前記アレイレーザ部の少なくとも一方の脇に形成された給電部とを有し、
前記電極は、前記アレイレーザ部及び前記給電部に跨って形成され、前記アレイレーザ部の全域において前記共振器端面の付近で除去され、
前記電極は、前記給電部において、前記共振器端面の付近で除去され、前記半導体積層構造の共振器方向に対して直交する方向の端面の付近でも除去されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザの製造方法であって、
前記半導体積層構造の端面まで前記電極を形成する工程と、
前記電極を給電層として用いて前記メッキ層をメッキにより形成する工程と、
前記半導体積層構造の前記端面の付近の前記電極をミリングにより除去する工程とを備えることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る半導体レーザは、対向する共振器端面を有する半導体積層構造と、前記半導体積層構造の上に形成された電極と、前記電極の上に形成されたメッキ層とを備え、前記半導体積層構造は、前記共振器端面の間に形成された発光ストライプ領域と前記発光ストライプ領域の両脇に形成された非発光領域とが複数個、並列に配置されたアレイレーザ部と、前記アレイレーザ部の少なくとも一方の脇に形成された給電部とを有し、前記電極は、前記アレイレーザ部及び前記給電部に跨って形成され、前記アレイレーザ部の全域において前記共振器端面の付近で除去され、前記電極は、前記給電部において、前記共振器端面の付近で除去され、前記半導体積層構造の共振器方向に対して直交する方向の端面の付近でも除去されていることを特徴とする。
【国際調査報告】
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2018158934.tif 000009
2018158934.tif 000010
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