(57)【要約】【課題】一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流の変動を抑制することができ、安定した光出力で発光させることが可能な半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１０は基板１１上に複数の半導体層を積層した窒化物半導体積層部２０と、窒化物半導体積層部２０の端部に形成された共振器端面１６と、共振器端面１６を覆うＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８と、を備える。ＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８は、少なくとも一組の連続する三層の保護膜のうち中間一層の保護膜が隣接する他の二層の保護膜各々が含有する材料を用いて形成される、または少なくとも一組の連続する二層の保護膜各々が第一材料及び第二材料を含有して形成されるとともに一方の保護膜が第二材料より第一材料のほうが含有割合が高く、他方の保護膜が第一材料より第二材料のほうが含有割合が高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体層を積層して形成した半導体積層部と、
前記半導体積層部の端部に形成された前記半導体層の積層方向と平行をなす端面と、
前記端面を覆う三層以上の保護膜を積層して形成した保護膜積層部と、
を備え、
前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する三層の前記保護膜のうち中間一層の前記保護膜が隣接する他の二層の前記保護膜各々が含有する材料を用いて形成されることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
複数の半導体層を積層して形成した半導体積層部と、
前記半導体積層部の端部に形成された前記半導体層の積層方向と平行をなす端面と、
前記端面を覆う三層以上の保護膜を積層して形成した保護膜積層部と、
を備え、
前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する二層の前記保護膜各々が第一材料及び第二材料を含有して形成されるとともに一方の前記保護膜が第二材料より第一材料のほうが含有割合が高く、他方の前記保護膜が第一材料より第二材料のほうが含有割合が高いことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記保護膜がＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉの酸化物またはそれらの窒化物またはそれらのフッ化物からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記保護膜積層部の形成に用いる前記保護膜各々が含有する材料のうち気体成分は同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記一組の連続する前記保護膜を前記保護膜積層部において前記端面に最も近接させて配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記端面は主としてレーザ光が出射される側である出射側端面と、その反対側である反射側端面とを含み、
前記保護膜積層部を前記出射側端面及び前記反射側端面の各々に形成し、前記出射側端面の前記保護膜積層部と前記反射側端面の前記保護膜積層部との光の反射率が互いに異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
複数の半導体層を積層して半導体積層部を形成する工程と、
前記半導体積層部に前記半導体層の積層方向と平行をなす端面を形成する工程と、
三層以上の保護膜を積層して前記端面を覆う保護膜積層部を形成する工程と、
を含み、
前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する三層の前記保護膜のうち中間一層の前記保護膜が隣接する他の二層の前記保護膜各々が含有する材料を用いて形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
複数の半導体層を積層して半導体積層部を形成する工程と、
前記半導体積層部に前記半導体層の積層方向と平行をなす端面を形成する工程と、
三層以上の保護膜を積層して前記端面を覆う保護膜積層部を形成する工程と、
を含み、
前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する二層の前記保護膜各々が第一材料及び第二材料を含有して形成されるとともに一方の前記保護膜が第二材料より第一材料のほうが含有割合が高く、他方の前記保護膜が第一材料より第二材料のほうが含有割合が高いことを特徴とする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、半導体レーザ素子及びこれを備えた半導体レーザ装置、半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク装置用の光源として各種の半導体レーザ素子が広範囲に利用されている。例えば、ＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）用の光源としては砒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）系または燐化アルミニウムガリウムインジウム（ＡｌＧａＩｎＰ）系の半導体レーザ素子が主に用いられている。また例えば、ＢＤ（Blu-ray Disc（商標））用としては窒化ガリウム（ＧａＮ）等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体を利用した青紫色半導体レーザ素子が主に用いられている。
【０００３】
これらの半導体レーザ素子は高い光出力で発光させるとＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：半導体レーザ素子端面の光学破壊）が発生し易くなり、半導体レーザ素子の信頼性が低下することが知られている。したがって、半導体レーザ素子の高出力化と、安定性、信頼性及び耐久性の向上とを両立させるためには、ＣＯＤレベルを向上させることが不可欠となっている。
【０００４】
そこで、半導体レーザ素子におけるＣＯＤレベルの向上を図った技術が提案され、その従来技術が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載された従来の半導体レーザ素子はその端面、すなわち共振器端面に結晶構造を有する複数の保護膜を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８２２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ディスク装置用の光源として半導体レーザ素子を利用する場合、半導体レーザ素子を一定の光出力で発光させることが必要である。半導体レーザ素子の光出力を一定に保つためには、一般的にフォトダイオードを用いて高反射率を有する共振器端面から出射される光をモニタリングして光の出力制御を実行している。
【０００７】
一方、半導体レーザ素子の高出力化やチップの縮小化が進むにつれ、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流値が大きく変動し、光出力の安定性に欠けるという課題が生じた。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流の変動を抑制することができ、安定した光出力で発光させることが可能な半導体レーザ素子及びこれを備えた半導体レーザ装置、半導体レーザ素子の製造方法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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ素子は、複数の半導体層を積層して形成した半導体積層部と、前記半導体積層部の端部に形成された前記半導体層の積層方向と平行をなす端面と、前記端面を覆う三層以上の保護膜を積層して形成した保護膜積層部と、を備え、前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する三層の前記保護膜のうち中間一層の前記保護膜が隣接する他の二層の前記保護膜各々が含有する材料を用いて形成されることを特徴としている。
【００１０】
また本発明の半導体レーザ素子は、複数の半導体層を積層して形成した半導体積層部と、前記半導体積層部の端部に形成された前記半導体層の積層方向と平行をなす端面と、前記端面を覆う三層以上の保護膜を積層して形成した保護膜積層部と、を備え、前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する二層の前記保護膜各々が第一材料及び第二材料を含有して形成されるとともに一方の前記保護膜が第二材料より第一材料のほうが含有割合が高く、他方の前記保護膜が第一材料より第二材料のほうが含有割合が高いことを特徴としている。
【００１１】
これらの構成によれば、上記一組の連続する三層の保護膜のうち中間一層の保護膜が他の二層の保護膜材料の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制する。また、第一材料及び第二材料を含有して形成される上記一組の連続する二層の保護膜各々が他の保護膜材料の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制する。したがって、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流の変動が抑制される。
【００１２】
また、上記構成の半導体レーザ素子において、前記保護膜がＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉの酸化物またはそれらの窒化物またはそれらのフッ化物からなることを特徴としている。この構成によれば、光の反射率の変動が抑制される。
【００１３】
また、上記構成の半導体レーザ素子において、前記保護膜積層部の形成に用いる前記保護膜各々が含有する材料のうち気体成分は同一であることを特徴としている。この構成によれば、光の反射率の変動が抑制されることに加えて、保護膜を形成する工程が容易になる。
【００１４】
また、上記構成の半導体レーザ素子において、前記一組の連続する前記保護膜を前記保護膜積層部において前記端面に最も近接させて配置したことを特徴としている。保護膜積層部のうち端面に近接する保護膜が光や熱による影響を最も受け易いので、この構成によれば、光の反射率の変動を抑制する作用が向上する。
【００１５】
また、上記構成の半導体レーザ素子において、前記端面は主としてレーザ光が出射される側である出射側端面と、その反対側である反射側端面とを含み、前記保護膜積層部を前記出射側端面及び前記反射側端面の各々に形成し、前記出射側端面の前記保護膜積層部と前記反射側端面の前記保護膜積層部との光の反射率が互いに異なることを特徴としている。
【００１６】
また本発明では、半導体レーザ装置が上記半導体レーザ素子を備えることとした。この構成によれば、半導体レーザ装置において一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流の変動が抑制される。
【００１７】
また、上記の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、複数の半導体層を積層して半導体積層部を形成する工程と、前記半導体積層部に前記半導体層の積層方向と平行をなす端面を形成する工程と、三層以上の保護膜を積層して前記端面を覆う保護膜積層部を形成する工程と、を含み、前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する三層の前記保護膜のうち中間一層の前記保護膜が隣接する他の二層の前記保護膜各々が含有する材料を用いて形成されることを特徴としている。
【００１８】
また本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、複数の半導体層を積層して半導体積層部を形成する工程と、前記半導体積層部に前記半導体層の積層方向と平行をなす端面を形成する工程と、三層以上の保護膜を積層して前記端面を覆う保護膜積層部を形成する工程と、を含み、前記保護膜積層部は、少なくとも一組の連続する二層の前記保護膜各々が第一材料及び第二材料を含有して形成されるとともに一方の前記保護膜が第二材料より第一材料のほうが含有割合が高く、他方の前記保護膜が第一材料より第二材料のほうが含有割合が高いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成によれば、半導体レーザ素子の端面における保護膜材料の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制することができる。したがって、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオードに流れる電流の変動を抑制することができ、安定した光出力で発光させることが可能な半導体レーザ素子及びこれを備えた半導体レーザ装置、半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子の平面図である。
【図３】図２に示す半導体レーザ素子のIII−III線における断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を擁する半導体ウェハーの正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を擁する半導体ウェハーの平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を擁する半導体ウェハーの側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置の外観斜視図であって、キャップを外した状態を示すものである。
【図８】本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置の外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するに先立って、フォトダイオードのモニタ電流の変動が起きたサンプルの解析を実施した。半導体レーザ素子を長期駆動させた場合、駆動初期にモニタ電流が大きく変動し、駆動時間が経過するとモニタ電流の変動は小さくなるという結果が得られた。また、モニタ電流の変動の原因を解明するために変動の起きた素子を解析した結果、保護膜の材料が他の保護膜や半導体層へ拡散していることが判明した。この拡散現象は、レーザ発振の際に発生する熱や光の影響によって引き起こされている。特に、半導体レーザ素子の高出力化やチップの縮小化が進むことなどに起因して発熱等による保護膜の拡散の問題が大きくなっていった。この拡散によって、長期通電試験時には保護膜全体での反射率が変化し、フォトダイオードに入射される光量も変動したと考える。このことから、レーザを長期駆動させた場合、保護膜材料が拡散する初期段階で反射率の変動が大きく、光出力の変動を引き起こしているというモデルが考えられる。以上の解析に基づき、このレーザ駆動初期の反射率の変動を抑制するための、簡潔かつ効果の高い方法を提案する。
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づき説明する。
【００２３】
最初に、本発明の実施形態に係る半導体レーザ素子について、図１〜図３を用いてその構造の概略を説明する。図１は半導体レーザ素子の側面図、図２は半導体レーザ素子の平面図、図３は図２に示す半導体レーザ素子のIII−III線における断面図である。
【００２４】
半導体レーザ素子１０は、図１及び図３に示すようにＧａＮからなる厚さ１００μｍの基板１１の成長主面上に複数の窒化物半導体層を積層した窒化物半導体積層部２０を備えている。
【００２５】
窒化物半導体積層部２０は、図３に示すように基板１１側から順に、厚さ０．２μｍのｎ型ＧａＮ層２１、厚さ２．５μｍのｎ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層２２、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮガイド層２３、厚さ４ｎｍのＩｎＧａＮ井戸層が三層及び厚さ８ｎｍのＧａＮ障壁層が四層それぞれ交互に積層された多重量子井戸活性層２４、厚さ２０ｎｍのｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ｎ蒸発防止層２５、厚さ０．０８μｍのｐ型ＧａＮガイド層２６、厚さ０．５μｍのｐ型Ａｌ0.062Ｇａ0.938Ｎクラッド層２７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２８が積層されて形成されている。なお、多重量子井戸活性層２４は、基板１１側から障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層／井戸層／障壁層の順序で形成される。また、ｐ型Ａｌ0.062Ｇａ0.938Ｎクラッド層２７及びｐ型ＧａＮコンタクト層２８に対して気相エッチングにより光導波路のリッジ部１２が形成され、さらに電流狭窄のために絶縁膜１３によりパターニングされている。
【００２６】
リッジ部１２を含む窒化物半導体積層部２０上にはｐ電極１４が設けられている。一方、基板１１の窒化物半導体積層部２０が形成された面と反対側の面（以下裏面と称することがある）にはｎ電極１５が設けられている。
【００２７】
半導体レーザ素子１０は、窒化物半導体積層部２０の図１及び図２における左右両端部に半導体層の積層方向と平行をなす共振器端面１６を備える。共振器端面１６は半導体レーザ素子１０が後述する半導体ウェハー３０（図４〜図６参照）を劈開して分割することで形成される際に形成される。共振器端面１６は窒化物半導体積層部２０の活性層から主としてレーザ光が出射される側である出射側端面１６Ｆと、この出射側端面１６Ｆの反対側である反射側端面１６Ｒとを含む。これら出射側端面１６Ｆ及び反射側端面１６Ｒにより、窒化物半導体積層部２０は共振器として動作する。
【００２８】
出射側端面１６ＦはＡＲ（Anti-Reflection：低反射）保護膜積層部１７で覆われている。ＡＲ保護膜積層部１７はＡｌ2Ｏ3／Ａｌx1Ｔｉx2Ｏ／ＴｉＯ2の三層の保護膜を積層して形成している。なお、０＜ｘ１、０＜ｘ２なる関係をなし、例えばｘ１＝０．６７、ｘ２＝０．５とする。このようにして、ＡＲ保護膜積層部１７は連続する三層の保護膜のうち中間一層の保護膜（Ａｌx1Ｔｉx2Ｏ）が隣接する他の二層の保護膜（Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2）各々が含有する材料を用いて形成されている。
【００２９】
反射側端面１６ＲはＨＲ（High-Reflection：高反射）保護膜積層部１８で覆われている。ＨＲ保護膜積層部１８はＡｌ2Ｏ3／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏの十層の保護膜を積層して形成している。なお、０＜ｙ２＜ｙ１、０＜ｚ１＜ｚ２なる関係をなし、例えばｙ１＝０．４、ｙ２＝０．１、ｚ１＝０．１、ｚ２＝０．４とする。このようにして、ＨＲ保護膜積層部１８は連続する二層の保護膜（Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ、Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ）各々が第一材料（Ｓｉ）及び第二材料（Ｔｉ）を含有して形成されるとともに一方の保護膜が第二材料（Ｔｉ）より第一材料（Ｓｉ）のほうが含有割合が高く、他方の保護膜が第一材料（Ｓｉ）より第二材料（Ｔｉ）のほうが含有割合が高くなっている。
【００３０】
次に、上記構成の半導体レーザ素子１０の製造方法について、図１〜図３に加えて図４〜図６を用いて説明する。図４、図５及び図６は半導体レーザ素子１０を擁する半導体ウェハーの正面図、平面図及び側面図である。
【００３１】
始めに、ＧａＮからなる基板１１上にｎ型ＧａＮ層２１からｐ型ＧａＮコンタクト層２８まで窒化物半導体積層部２０を形成する。基板１１上の窒化物半導体積層部２０は例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などのエピタキシャル成長法を用いて成長させる。
【００３２】
続いて、ｐ型ＧａＮコンタクト層２８及びｐ型Ａｌ0.062Ｇａ0.938Ｎクラッド層２７に対してリッジ部１２を形成する。リッジ部１２はＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）などの気相エッチングにより形成する。そして、電流狭窄のための絶縁膜１３をｐ型ＧａＮコンタクト層２８の上面以外の窒化物半導体積層部２０の上面に形成する。絶縁膜１３は、例えばＳｉＯ2、ＺｒＯ2などからなるもので良い。
【００３３】
続いてｐ電極１４を形成し、基板１１を裏面から基板１１の厚さが１００μｍ程度になるまで研削、研磨する。この研磨工程で基板１１の裏面に形成されたダメージ層はＲＩＥなどの気相エッチングでエッチングし除去する。その後、基板１１の裏面側からＴｉ／Ａｌの順に積層したｎ電極１５をＥＢ（Electron Beam：電子ビーム）蒸着により形成し、図４〜図６に示す半導体ウェハー３０が完成する。
【００３４】
続いて、半導体ウェハー３０をバー状に劈開して分割することにより、共振器端面１６を備える半導体レーザバーにする。半導体ウェハー３０は図５及び図６に示すスクライブポイント３１においてリッジ部１２の長手方向に沿って複数に分割される。すなわち、共振器端面１６はリッジ部１２の長手方向に対して垂直をなす方向に沿って延びる平面として形成される。
【００３５】
半導体ウェハー３０がバー分割されることにより形成された共振器端面１６は大気に暴露されて、水分、自然酸化膜、カーボンなどの汚染物質が付着する。したがって、これらの汚染物質が保護膜を形成する前の共振器端面１６に付着するのを最小限に抑制するため、劈開後、数時間以内に蒸着装置に入れて真空状態を保つ必要がある。
【００３６】
続いて、半導体レーザバーの出射側端面１６ＦにＥＢ蒸着装置にてＡＲ保護膜積層部１７を形成する。本実施形態において、ＡＲ保護膜積層部１７は誘電体膜からなり、出射側端面１６Ｆ側から順にＡｌ2Ｏ3／Ａｌx1ＴｉX2Ｏ／ＴｉＯ2の三層構造である。
【００３７】
ＡＲ保護膜積層部１７は、まずＡｌ2Ｏ3ターゲットを用いてＡｌ2Ｏ3を形成した後、Ａｌ2Ｏ3／Ｔｉ3Ｏ5混合ターゲットを用いてＡｌx1ＴｉX2Ｏを形成し、その表面にＴｉ3Ｏ5ターゲットを用いて酸素雰囲気で厚さ１７ｎｍのＴｉＯ2を形成する。ＡＲ保護膜積層部１７の光の出射方向の厚さは４０５ｎｍの波長の光の出射側端面１６Ｆにおける反射率が５％となる設計値となっている。
【００３８】
また、半導体レーザバーの反射側端面１６ＲにＨＲ保護膜積層部１８を形成する。ＨＲ保護膜積層部１８は誘電体膜からなり、反射側端面１６Ｒ側から順にＡｌ2Ｏ3／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ／Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏの十層構造である。ＨＲ保護膜積層部１８はＳｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2の多層保護膜が基本的な反射膜としての役割を果たしている。また、Ａｌ2Ｏ3膜はＳｉy1Ｔｉy2Ｏ／Ｓｉz1Ｔｉz2の多層保護膜全体の保護膜としての役割を果たしている。
【００３９】
ＨＲ保護膜積層部１８を形成する保護膜に含まれるＳｉＯ2は反射側端面１６ＲのＧａＮのＧａと置換され界面で非常によく反応して端面劣化を引き起こす。また、ＴｉＯ2はＧａＮと直接接触すると反応などにより光吸収して発熱し、膜自体の劣化を起こすことがある。このため、ＧａＮに対して安定なＡｌ2Ｏ3を保護膜として反射側端面１６Ｒ上に形成する。
【００４０】
本実施形態ではＨＲ保護膜積層部１８のＡｌ2Ｏ3の厚さは６０Å程度である。なお、Ａｌ2Ｏ3の厚さは１０Å以上２００Å以下が好ましく、１０Å以上１００Å以下がより好ましい。その理由としては厚さが１０Å未満の場合、均一な膜になり難く、保護膜としての効果が小さいからである。また、厚さが１００Åより厚い場合、特に２００Åより厚い場合、反射率の低下を引き起こす。なお、保護膜としてのＡｌ2Ｏ3は必ずしも設けなくても良い。
【００４１】
ＨＲ保護膜積層部１８で覆われた反射側端面１６Ｒにおける光の反射率は例えば９０％以上となっている。すなわち、半導体レーザ素子１０の反射側端面１６Ｒ側からまったく光が出射されないわけではなく、僅かながら光が出射される。この反射側端面１６Ｒ側から出射される光は後述するフォトダイオード６０によって検出され、光出力の制御に利用される。
【００４２】
続いて、ＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８を形成した半導体レーザバーを、リッジ部１２の長手方向と直角をなす方向に沿って複数にてチップ分割する。これにより、半導体レーザ素子１０が完成する。
【００４３】
次に、上記構成の半導体レーザ素子１０を備えた半導体レーザ装置の製造方法について、図７及び図８を用いて説明する。図７は半導体レーザ素子１０を備えた半導体レーザ装置の外観斜視図であって、キャップを外した状態を示すもの、図８は半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置の外観斜視図である。
【００４４】
半導体レーザ素子１０は、図７に示すように半導体レーザ装置５０のサブマウント５２上に半田５３を用いてマウントする。半田５３としてはＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＳｕなどを用いることができる。
【００４５】
続いて、半導体レーザ素子１０をマウントしたサブマウント５２をＡｕＳｎなどの半田（不図示）を用いてマウント５６を介してステム５１上にマウントする。また、フォトダイオード６０をステム５１の、半導体レーザ素子１０の反射側端面１６Ｒ側から出射される光が当たる面上にＡｕＳｎなどの半田（不図示）を用いてマウントする。
【００４６】
続いて、Ａｕワイヤーからなる配線５５を用いて、半導体レーザ素子１０のｐ電極１４とステム５１のピン５４とを結線し、サブマウント５２とマウント５６とを結線し、フォトダイオード６０とピン６２とを結線する。そして、図８に示すように、半導体レーザ素子１０がマウントされた部分をガラス窓５９が設けられたキャップ５８で乾燥空気とともに封止する。これにより、半導体レーザ装置５０が完成する。
【００４７】
半導体レーザ装置５０は３本のリードピン５７を介して例えば配線基板などに取り付けられ、電力の供給を受ける。そして、半導体レーザ素子１０から出射されたレーザ光はガラス窓５９を通過して外部に出射される。
【００４８】
上記のように、本発明の半導体レーザ素子１０は複数の半導体層を積層して形成した窒化物半導体積層部２０と、窒化物半導体積層部２０の端部に形成された半導体層の積層方向と平行をなす共振器端面１６と、共振器端面１６を覆う三層以上の保護膜を積層して形成したＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８と、を備える。ＡＲ保護膜積層部１７は連続する三層の保護膜のうち中間一層の保護膜（Ａｌx1ＴｉX2Ｏ）が隣接する他の二層の保護膜（Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2）各々が含有する材料を用いて形成されている。ＨＲ保護膜積層部１８は連続する二層の保護膜（Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ、Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ）各々が第一材料（Ｓｉ）及び第二材料（Ｔｉ）を含有して形成されるとともに一方の保護膜が第二材料（Ｔｉ）より第一材料（Ｓｉ）のほうが含有割合が高く、他方の保護膜が第一材料（Ｓｉ）より第二材料（Ｔｉ）のほうが含有割合が高くなっている。
【００４９】
これにより、ＡＲ保護膜積層部１７は中間一層の保護膜（Ａｌx1ＴｉX2Ｏ）が隣接する他の二層の保護膜材料Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＯ2の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制することができる。また、ＨＲ保護膜積層部１８は第一材料（Ｓｉ）及び第二材料（Ｔｉ）を含有して形成される一組の連続する二層の保護膜（Ｓｉy1Ｔｉy2Ｏ、Ｓｉz1Ｔｉz2Ｏ）各々が他の保護膜材料の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制することができる。したがって、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオード６０に流れる電流の変動を抑制することが可能である。
【００５０】
また、ＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８はＥＢ蒸着装置、スパッタ蒸着装置など公知の手法で形成することのできるＳｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｓｃ、Ｔａ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉの酸化物またはそれらの窒化物（例えば、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＢＮ等）またはそれらのフッ化物からなる保護膜の組み合わせであっても構わない。例えば、ＡｌＮ／ＳｉＮの二層の保護膜の組み合わせの場合、ＡｌＮ／Ａｌx1Ｓｉx2Ｎ／ＳｉＮ （０＜ｘ１、０＜ｘ２）の連続する三層の保護膜を有する保護膜積層部にする、またはＡｌy1Ｓｉy2Ｎ／Ａｌz1Ｓｉz2Ｎ （０＜ｙ２＜ｙ１、０＜ｚ１＜ｚ２）の連続する二層の保護膜を有する保護膜積層部にすることにより本発明の効果を得ることが可能である。
【００５１】
また、ＡＲ保護膜積層部１７及びＨＲ保護膜積層部１８の形成に用いる保護膜各々が含有する材料のうち気体成分は同一であることが望ましい。この構成によれば、光の反射率の変動が抑制されることに加えて、保護膜を形成する工程が容易になる。
【００５２】
そして、共振器端面１６を覆う保護膜積層部が三層以上の多層の保護膜で形成される場合、そのすべての保護膜に対してＡＲ保護膜積層部１７が有する上記一組の連続する三層の保護膜の構成を使用しても良いし、ＨＲ保護膜積層部１８が有する上記一組の連続する二層の保護膜の構成を使用しても良い。また、それらを一部のみに使用しても良い。すべての保護膜に対して使用する場合は反射率の変動を抑制する効果が大きくなる。一部のみに使用する場合は反射率変動の抑制効果は減少するが、製造工程が容易となる。
【００５３】
また、三層以上の多層の保護膜で形成された保護膜積層部に対して本発明の構成をその一部にのみ使用する場合、上記一組の連続する三層の保護膜を保護膜積層部において共振器端面１６に最も近接させて配置することが望ましい。保護膜積層部のうち共振器端面１６に近接する保護膜が光や熱による影響を最も受け易いので、この構成によれば、光の反射率の変動を抑制する作用を向上させることができる。
【００５４】
このようにして、本発明の上記実施形態の構成によれば、半導体レーザ素子１０の共振器端面１６における保護膜材料の拡散に起因する光の反射率の変動を抑制することができる。したがって、一定電流での長期通電試験時にフォトダイオード６０に流れる電流の変動を抑制することができ、安定した光出力で発光させることが可能な半導体レーザ素子１０及びこれを備えた半導体レーザ装置５０、半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。
【００５５】
そして、半導体レーザ素子の製造工程における加速試験による出力変動の確認が不要となるので、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態及び実施例につき説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００５７】
例えば、本発明の適用範囲は窒化物半導体層を積層した半導体レーザ素子に限定されるわけではなく、材料や波長の異なる他の半導体レーザ素子に対しても適用可能であって、同等の効果を得ることができる。
【００５８】
また、共振器端面１６を覆う保護膜積層部に対して、本発明の上記一組の連続する三層の保護膜の構成及び上記一組の連続する二層の保護膜の構成のいずれか一方のみを使用しても良いし、これらを組み合わせて使用しても良い。
【００５９】
また、本発明の上記一組の連続する三層の保護膜の構成または上記一組の連続する二層の保護膜の構成をＡＲ保護膜積層部１７のみに使用しても良いし、ＨＲ保護膜積層部１８のみに使用しても良いし、双方に使用しても良い。ＨＲ保護膜積層部１８は反射率が高く、長期駆動による反射率の変動も大きいと考えられるため、少なくともＨＲ保護膜積層部１８に本発明を使用することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、半導体レーザ素子及びこれを備えた半導体レーザ装置、半導体レーザ素子の製造方法において利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    半導体レーザ素子
１１    基板
１６    共振器端面（端面）
１６Ｆ    出射側端面（端面）
１６Ｒ    反射側端面（端面）
１７    ＡＲ保護膜積層部（保護膜積層部）
１８    ＨＲ保護膜積層部（保護膜積層部）
２０    窒化物半導体積層部（半導体積層部）
３０    半導体ウェハー
５０    半導体レーザ装置
６０    フォトダイオード
【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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