(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１０）上に、ストライプ状の発光領域（１２ａ）を有する活性層（１２）と、前記発光領域（１２ａ）に対応する電流注入領域（１４ａ）およびワイヤボンディングされるボンディング領域（１４ｂ）とを有する電極膜（１４）とを備え、前記電流注入領域から前記発光領域に電流が注入される半導体レーザ素子であって、
前記電流注入領域（１４ａ）と前記ボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に接続する電流供給経路（１４ｄ）と、
前記電流注入領域（１４ａ）と前記ボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に分離する電流遮断部（１４ｃ）とが設けられ、
前記電流遮断部（１４ｃ）には、前記電流注入領域（１４ａ）と前記ボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に接続する切れ目が形成されており、前記切れ目が前記電流注入経路（１４ｄ）を構成しており、
前記電流遮断部（１４ｃ）の切れ目に形成される前記電流遮断部（１４ｃ）の端部は、前記電流注入領域（１４ａ）における共振方向（Ｒ）の直交方向の中央付近まで形成されており、
前記ボンディング領域（１４ｂ）から前記電流供給経路（１４ｄ）を介して前記電流注入領域（１４ａ）における共振方向（Ｒ）の直交方向の中央付近に電流が供給されることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記電流遮断部（１４ｃ）は、Ｌ字状に形成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素子。
【請求項３】
前記切れ目は、前記電流遮断部（１４ｃ）の共振方向（Ｒ）における端部に形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に活性層を備え、少なくとも上面に活性層への電流供給用の電極を設ける構成の半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体基板上に活性層を備え、その上面に活性層への電流供給用の電極を設ける構成の半導体レーザ素子が知られている。このような構成の半導体レーザ素子を図５に示す。
【０００３】
図５（ａ）は半導体レーザ素子の平面図であり、図５（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図５（ｃ）はストライプ幅方向の発光パターンを示す発光特性図である。図５（ｂ）に示す半導体レーザ素子では、活性層Ｊ１２を備えた半導体基板Ｊ１０上に絶縁層Ｊ１３、電極膜Ｊ１４が形成されている。図５（ａ）（ｂ）に示すように、半導体レーザ、特にストライプ幅Ｓが数十〜数百μｍのものにおいては、通常ワイヤボンドによる発光領域Ｊ１２ａへのダメージを軽減するために、電極膜Ｊ１４における発光領域直上を避けたところにボンディングワイヤＪ１６を接合する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成の半導体レーザ素子では、活性層Ｊ１２には両側から電流が注入されるため、図５（ｃ）に示すような発光の強度分布が生じ、発光パターンは発光領域１２ａの両側で強く中央部で弱くなる。半導体レーザを用いるシステムを形成する際には、この強度分布が問題となる場合がある。
【０００５】
この問題を避けるために、例えば図６〜図８に示す構成の半導体素子が提案されている。具体的には、（１）図６の構成ではジャンクションダウンとし、（２）図７の構成ではレーザチップ上に導体層Ｊ１７を積層し、（３）図８の構成では電極Ｊ１４上にさらに絶縁層Ｊ１８を挿入して、それぞれ活性層に電流を均一または中央付近から注入する構成としている。
【０００６】
しかしながら、上記（１）、（２）の構成では、発光領域Ｊ１２ａの上部にハンダを介して台座や導体が接合されるために、熱処理等による発光領域Ｊ１２ａへのダメージが懸念される。また、上記（３）の構成では、製作工程が非常に複雑となる問題がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、発光領域上を避けてワイヤボンディングを行う構成の半導体レーザ素子において、発光パターンの強度分布のバラツキを抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１０）上に、ストライプ状の発光領域（１２ａ）を有する活性層（１２）と、発光領域（１２ａ）に対応する電流注入領域（１４ａ）およびワイヤボンディングされるボンディング領域（１４ｂ）とを有する電極膜（１４）とを備え、電流注入領域から発光領域に電流が注入される半導体レーザ素子であって、電流注入領域（１４ａ）とボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に接続する電流供給経路（１４ｄ）と、電流注入領域（１４ａ）とボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に分離する電流遮断部（１４ｃ）とが設けられ、電流遮断部（１４ｃ）には、電流注入領域（１４ａ）とボンディング領域（１４ｂ）とを電気的に接続する切れ目が形成されており、この切れ目により電流注入経路（１４ｄ）を構成しており、電流遮断部（１４ｃ）の切れ目に形成される電流遮断部（１４ｃ）の端部は、電流注入領域（１４ａ）における共振方向（Ｒ）の直交方向の中央付近まで形成されており、ボンディング領域（１４ｂ）から電流供給経路（１４ｄ）を介して電流注入領域（１４ａ）における共振方向（Ｒ）の直交方向の中央付近に電流が供給されることを特徴としている。
【０００９】
これにより、発光領域（１２ａ）の中央部に対応する位置にワイヤボンディングしたのと同様の効果を得ることができる。すなわち、発光領域（１２ａ）の直上にワイヤボンディングを行うことなく、発光領域（１２ａ）に均一に電流を注入することができる。これにより、発光パターンの強度分布のバラツキを低減して均一な発光パターンを得ることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明のように、電流遮断部（１４ｃ）を、Ｌ字状に形成することができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明のように、切れ目を、電流遮断部（１４ｃ）の共振方向（Ｒ）における端部に形成することができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図１に基づいて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は半導体レーザ素子１の平面図であり、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）はストライプ幅方向の発光パターンを示す発光特性図である。本実施形態の半導体レーザ素子１は、共振方向Ｒの長さが４００μｍ〜１ｍｍ程度であり、ストライプ幅方向の長さが８００μｍ〜１ｍｍ程度である。また、発光領域１２ａのストライプ幅Ｓは３００〜４００μｍ程度である。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、半導体レーザ素子１は、例えばＧａＡｓからなる半導体基板１０の上に、活性層１２を含む半導体層１１が積層されている。半導体層１１は半導体基板１０側から順に、第１クラッド層、活性層１２、第２クラッド層、キャップ層が積層されて構成されている。これらの各層は、例えばＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法あるいはＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。半導体層１１は積層後、エッチングによりメサ形状に形成されている。
【００１８】
半導体層１１の上には、例えばＳｉＯ2からなる絶縁層１３が例えばＣＶＤ法により形成されている。絶縁層１３には、フォトリソグラフィ等によりストライプ状に開口部１３ａが形成されている。絶縁層１３の上には、導電材料からなる第１電極膜１４が全面に形成されている。第１電極膜１４は、絶縁層１３の開口部１３ａでは半導体層１１の表面上に形成されている。また、半導体基板１０における半導体層１１が積層された面の反対側には第２電極膜１５が形成されている。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、第１電極膜１４における絶縁層開口部１３ａに対応する部分が発光領域１２ａに電流を注入するための電流注入領域１４ａとなっている。また、第１電極膜１４においてストライプ状の電流注入領域１４ａを挟む領域が、電流が供給されるボンディング領域１４ｂとなっている。ボンディング領域１４ｂには、ワイヤボンディングによりボンディングワイヤ１６が接合されている。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、活性層１２における絶縁膜開口部１３ａに対応する部分がストライプ状の発光領域１２ａとなっている。電極膜１４の電流注入領域１４ａより発光領域１２ａに電流が注入される。
【００２１】
本実施形態の電極膜１４には、電流注入領域１４ａとボンディング領域１４ｂとの間を電気的に分離する電流遮断部１４ｃが形成されている。電流遮断部１４ｃは、例えばフォトエッチングによって所定領域の電極膜を除去することにより、電流が流れない領域として形成される。
【００２２】
電流遮断部１４ｃは、共振方向Ｒと平行であって電流注入領域１４ａに沿って形成されている。電流遮断部１４ｃには切れ目が形成されている。この電流遮断部１４ｃの切れ目では電極膜が除去されておらず、電流注入領域１４ａとボンディング領域１４ｂとが電気的に接続している。電流遮断部１４ｃの切れ目によって、電流注入領域１４ａとボンディング領域１４ｂとを電気的に接続する電流供給経路１４ｄが構成される。
【００２３】
電流遮断部１４ｃの切れ目に形成される電流遮断部１４ｃの端部はＬ字状に形成されており、Ｌ字状端部は電流注入領域１４ａにおける共振方向Ｒの直交方向の中央付近にまで形成されている。これにより、電流供給経路１４ｄは、電流注入領域１４ａにおける共振方向Ｒの直交方向の中央付近で電流注入領域１４ａと接続される。
【００２４】
電流供給経路１４ｄにて電流注入領域１４ａの中央部に電流を集中させるために、電流遮断部１４ｃのＬ字状端部を電流注入領域１４ａの中央部にできるだけ近くなるように形成することが望ましい。本実施形態における電流遮断部１４ｃの各Ｌ字状端部は、電流注入領域１４ａの中央部から５μｍ程度の間隔を設けて形成している。また、電流遮断部１４ｃにおいて開口部１３ａと重なる部分では、発光時に光が吸収される領域となるため、できるだけ小さくすることが望ましい。
【００２５】
電流供給経路１４ｄを流れる電流の一部は、電流注入領域１４ａの中央付近に達するまでに発光領域１２ａに注入されてしまうことから、電流供給経路１４ｄの共振方向Ｒの幅はできるだけ小さい方が望ましい。具体的には、電流供給経路１４ｄの共振方向Ｒの幅は、電流注入領域１４ａの共振方向Ｒの幅の少なくとも半分以下とする必要があり、エッチング精度を考慮すると下限値は１０〜１００μｍ程度とすることが望ましい。
【００２６】
以上の構成により、ボンディングワイヤ１６から第１電極膜１４に供給される電流は、ボンディング領域１４ｂから電流供給経路１４ｄを介して電流注入領域１４ａの中央付近に注入される。電流注入領域１４ａの中央付近に集中した電流は、電流注入領域１４ａの全体に広がり、発光領域１２ａ全体に注入される。
【００２７】
この結果、活性層１２における発光領域１２ａの中央部に対応する位置にワイヤボンディングしたのと同様の効果を得ることができる。すなわち、発光領域１２ａの直上にワイヤボンディングを行うことなく、発光領域１２ａに均一に電流を注入することができる。この結果、図１（ｃ）に示す発光パターンを得ることができ、発光パターンの強度分布のバラツキを低減して均一な発光パターンを得ることができる。
【００２８】
（他の実施形態）
なお、電流遮断部１４ｃおよび電流供給経路１４ｄの構成は、上記実施形態に限定されず、以下の図２〜図４に示すように種々変形できる。例えば図２に示すように、電流遮断部１４ｃのＬ字状先端部と電流供給経路１４ｄを、第１電極膜１４の共振方向Ｒにおける端部に形成してもよい。また、図３、図４に示すように、電流遮断部１４ｃおよび電流供給経路１４ｄは、少なくともワイヤボンディングされている側に形成されていればよい。
【００２９】
また、上記実施形態の半導体レーザ素子１は、半導体層１１がメサ形状に形成されたものを用いたが、このような形状には限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は上記実施形態の半導体レーザ素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）はストライプ幅方向の発光パターンを示す発光特性図である。
【図２】上記実施形態の半導体レーザ素子の変形例を示す平面図である。
【図３】上記実施形態の半導体レーザ素子の変形例を示す平面図である。
【図４】上記実施形態の半導体レーザ素子の変形例を示す平面図である。
【図５】（ａ）は従来技術の半導体レーザ素子の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）はストライプ幅方向の発光パターンを示す発光特性図である。
【図６】従来技術の半導体レーザ素子の実装構造を示す断面図である。
【図７】従来技術の半導体レーザ素子の実装構造を示す断面図である。
【図８】従来技術の半導体レーザ素子の実装構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…半導体基板、１１…半導体層、１２…活性層、１２ａ…発光領域、１３…絶縁層、１３ａ…開口部、１４…第１電極膜、１４ａ…電流注入領域、１４ｂ…ボンディング領域、１４ｃ…電流遮断部、１４ｄ…電流供給経路、１５…第２電極膜。
【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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