(57)【要約】【課題】レーザ素子のリッジ部が不通となった場合でも、レーザ素子に通電し続けることができるレーザ素子を提供する。【解決手段】ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、前記コンタクト部は、前記光出射面または前記光反射面の少なくとも一方から離間していることを特徴とするレーザ素子。【選択図】図１
2017157612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、
前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、
前記コンタクト部は、前記光出射面または前記光反射面の少なくとも一方から離間していることを特徴とするレーザ素子。
【請求項２】
ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、
前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、
前記コンタクト部は、前記電極との接触面積が前記リッジ部より小さいことを特徴とするレーザ素子。
【請求項３】
ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、
前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、
前記コンタクト部は、前記電極と接触する層の接触抵抗が前記リッジ部より大きいことを特徴とするレーザ素子。
【請求項４】
前記コンタクト部は、前記ｐ側半導体層に設けられた凸部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ素子。
【請求項５】
前記リッジ部及び前記コンタクト部は、前記電極に最も近い側にｐ型コンタクト層を有する請求項４に記載のレーザ素子。
【請求項６】
前記コンタクト部と前記リッジ部の間に絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ素子。
【請求項７】
前記コンタクト部は、複数設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ素子。
【請求項８】
前記複数のコンタクト部は、平面視において、前記リッジ部を挟んでそれぞれ設けられている特徴とする請求項７項に記載のレーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ素子として、光の横モード制御のためにストライプ状のリッジ構造を採用したものが知られている（例えば、特許文献１）。この構造により、レーザ素子内部で生じた光はストライプ状の光導波路領域内で共振する。また、複数のレーザ素子を直列接続した発光装置が知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５６５８３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらレーザ素子のひとつが破壊され開回路（以下「オープンサーキット」又は「オープン」という。）となることがある。ここでオープンとは、レーザ素子が破壊され不通となることをいう。複数のレーザチップや複数のレーザパッケージを直列接続したレーザ装置の場合、ひとつのレーザ素子がオープンとなると、直列接続している他の全てのレーザ素子に電流が流れないため、レーザ装置として駆動しなくなってしまう。そのため、レーザ素子が破壊された場合でもオープンにならず、レーザ装置が駆動し続けることを可能とするレーザ素子の開発が期待されている。
【０００５】
一般的に、高駆動電流密度（数ｋＡ／ｃｍ２以上）となるレーザ素子は、リッジ部におけるｐｎ接合部の破壊によるショートを起こし不通となることがある。特にレーザ素子のリッジ部下方のｐｎ接合部がショートした場合、通電電流による局所的な発熱のため電極やリッジ部分の破壊が進み不通状態となる。その結果として複数のレーザ素子を用いた直列回路がオープンとなり、全てのレーザ素子の駆動ができなくなることがある。リッジ部がショート等した後にオープンとなるまでの時間は、リッジ部に流れる電流と温度に左右され、リッジ部に流れる電流が多ければ多いほど、またリッジ部の温度が高ければ高いほど、早くオープンになりやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の発明を含む。ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、前記コンタクト部は、前記光出射面または前記光反射面の少なくとも一方から離間していることを特徴とするレーザ素子。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、レーザ素子のリッジ部が何らかの破壊により不通となった場合でも、同じレーザ素子のコンタクト部において通電することができるため、オープンとならずにレーザ素子に電流を流し続けることができる。このため、複数のレーザ素子を直列接続したレーザ装置において、本発明のレーザ素子を用いることによりオープンとなる可能性を低減し、レーザ装置を駆動しつづけることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における模式断面図である。
【図３】実施形態２に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。
【図４】実施形態３に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。
【図５】実施形態４に係るレーザ素子１００を示す模式断面図である。
【図６】実施形態１に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。
【図７】実施形態２に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。
【図８】実施形態３に係るレーザ素子の１００リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を以下の実施形態に特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００１０】
［実施形態１］
実施形態１に係るレーザ素子１００は、ｎ側半導体層２１と活性層２２とｐ側半導体層２３とをこの順に有し、一方の端面が光出射面２０ａであり他方の端面が光反射面２０ｂである半導体構造２０であって、ｐ側半導体層２３の側にリッジ部２３ａと、リッジ部２３ａと離間するコンタクト部２３ｂと、を備える半導体構造２０と、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂに接触する電極３０（ｐ電極）と、を備え、コンタクト部２３ｂは、光出射面２０ａまたは光反射面２０ｂの少なくとも一方から離間している。レーザ素子１００ではさらに、半導体構造２０の下に基板１０、基板１０の下に第３電極層３３（ｎ電極）、がそれぞれ配置されている。
【００１１】
図１は実施形態１に係るレーザ素子１００を示す模式平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における模式断面図である。図２に示すように、レーザ素子１００は、ｎ側半導体層２１、活性層２２、ｐ側半導体層２３が順に積層された半導体構造２０を有し、ｐ側半導体層２３の側にリッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂが形成されている。リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂの上方には、その両方にまたがって接続するように電極３０が配置されている。また図１に示すように、半導体構造２０は、一方の端面に光出射面２０ａを有し、他方の端面に光反射面２０ｂを有し、コンタクト部２３ｂは、リッジ部２３ａ及び光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂの少なくとも一方と離間している。この構成によれば、レーザ素子１００に通電した場合、電流は電極３０を介してリッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂに並列で流れることになるため、仮にリッジ部２３ａが何らかの破壊により不通となり電流が流れなくなった場合であっても、コンタクト部２３ｂに電流が流れ続け、レーザ素子１００には通電し続けることが可能である。さらに、リッジ部２３ａがショート等した場合、コンタクト部２３ｂがなければリッジ部２３ａへ電流が集中してしまうため、短時間でオープンとなってしまうが、コンタクト部２３ｂにも電流が流れることによりリッジ部２３ａへの電流集中を抑制することができ、結果としてオープンになりにくくすることができる。したがって、このようなレーザ素子１００は、複数のレーザ素子１００を直列接続したレーザ装置に用いることに適している。複数の本実施形態のレーザ素子１００を直列接続したレーザ装置において、リッジ部２３ａがショート等した場合でも、リッジ部２３ａがオープンになりにくく、さらにリッジ部２３ａが不通となったとしてもコンタクト部２３ｂにおいて通電することができるため、回路がオープンとなる可能性を低減することができる。
【００１２】
リッジ部２３ａは、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと接しているため、レーザ素子１００内部で生じた光を光導波路内で共振させるための共振器としての機能を果たす。このため、リッジ部２３ａ下方の光導波路内で生じた光はレーザ発振し、光出射面２０ａより出射される。一方、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂの少なくとも一方から離間しているため、共振器としての機能を実質的に果たさない。具体的には、コンタクト部２３ｂと光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂとの距離は２０μｍ以上が好ましい。これにより、コンタクト部２３ｂ下方で生じた光はレーザ発振しにくく、主に非レーザ光として観察される。非レーザ光は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光のような光であり、以下ではＬＥＤ光という。
【００１３】
コンタクト部２３ｂ下方で生じる光がＬＥＤ光である場合、ＬＥＤ光の出力はレーザ光と比べて弱いため、光出射面２０ａ側から出射される光に占めるコンタクト部２３ｂ下方からの光の割合は、コンタクト部２３ｂ下方でレーザ発振する場合と比較して少ない。このため、コンタクト部２３ｂ下方がレーザ発振する場合と比較して、レーザ素子１００の放射特性への影響を小さくすることができる。なお、コンタクト部２３ｂ下方でＬＥＤ光が生じたとしても、リッジ部２３ａに一定の電流が流れ続ける限りリッジ部２３ａ下方のレーザ発振は続く。
【００１４】
図６に、実施形態１に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂの面積を同程度とした場合のＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図６において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図６に示すように、リッジ部２３ａがレーザ発振するまでは、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂは同様のＶ−Ｉ特性を示す。即ち、両部に同じ値の電圧を印加した場合、両部に流れる電流も同じ値となる。そしてリッジ部２３ａがレーザ発振し始める電流値においては、リッジ部２３ａでは活性層２２のバンド構造が固定されるため、レーザ素子１００の抵抗成分のみが寄与する直線的なオームの法則に従うＶ−Ｉ特性となる。一方で、ＬＥＤ発光しているコンタクト部２３ｂにおいては活性層２２のバンド構造はひずみ続けるため、その分の印加電圧が加算されるためリッジ部２３ａに比べて電圧が高くなる。これにより、レーザ発振時には、コンタクト部２３ｂへ流れる電流値が抑制されるため、レーザ発振時においてレーザ素子１００の効率低下を抑制することができる。
【００１５】
以下、各部材について詳述する。
【００１６】
（半導体構造２０）
半導体構造２０は、ｎ側半導体層２１、活性層２２及びｐ側半導体層２３がこの順に積層されて形成される。これらの半導体層の種類は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。具体的には、窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。半導体構造２０は、ｎ側半導体層２１及びｐ側半導体層２３に光ガイド層を有していることが好ましく、例えばこれらの光ガイド層が活性層２２を挟んだ構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）とする。活性層２２は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともＩｎを含有している一般式ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を有することが好ましい。半導体構造２０は、通常、基板１０上に形成される。ここで用いる基板１０の材料としては、サファイア、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、窒化物半導体（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。半導体構造２０は、その内部に光導波路領域を有している。光導波路領域は、光出射面２０ａと光反射面２０ｂとともに、共振器を構成する。半導体構造２０は、例えば平面視で四角形状、好ましくは長方形状に形成されている。
【００１７】
（リッジ部２３ａ）
ｐ側半導体層２３の表面には、リッジ部２３ａが形成されている。リッジ部２３ａは、その下方にある活性層２２（任意に、光ガイド層も含む）に光導波路領域を画定する機能を有する。そのために、リッジ部２３ａは、ストライプ状に、レーザ素子１００の共振器方向に延長した形状で配置されている。以下、共振器方向を長手方向ということがある。リッジ部２３ａの幅は１〜１００μｍ程度が挙げられる。リッジ部２３ａの高さは、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。リッジ部２３ａは、例えば、共振器方向の長さが１００〜２０００μｍ程度になるように設定することができる。リッジ部２３ａは、共振器面に対して実質的に垂直に配置されるように形成することが好ましい。これにより、共振器面を、好適な光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂとすることができる。
【００１８】
（コンタクト部２３ｂ）
実施形態１においては、コンタクト部２３ｂの形状は、ｐ側半導体層２３に設けられた凸部とすることが好ましい。半導体構造２０にコンタクト部２３ｂを形成する際はリッジ部２３ａと同様、半導体構造２０を全て成長させてから、コンタクト部２３ｂを形成する部分以外を一部除去することにより形成する。このとき、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂを同時に形成し凸部とすることでリッジ部２３ａと類似した層構造とすることができる。これにより、両部の温度特性やレーザ発振するまでのＶ−Ｉ特性（Ｖ−Ｊ（電流密度）特性）が実質的に同じになるため、所定の温度範囲において、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂに流れる電流の比を維持することができ、安定したレーザ素子効率を得ることができる。実施形態１においては、凸部の最上層をｐ型コンタクト層とすることが更に好ましい。リッジ部２３ａは電極３０との接続をオーミック接触とするために最上層はｐ型コンタクト層としているが、コンタクト部２３ｂにおいても同様の層構造とすることで、リッジ部２３ａと同程度に電極３０との接触抵抗を低くすることができる。これにより、コンタクト部２３ｂが通電しやすくなるため、リッジ部２３ａが不通となった場合でも低抵抗でレーザ素子１００を駆動させ続けることが容易にでき、好ましい。
【００１９】
コンタクト部２３ｂの配置は、なるべくリッジ部２３ａから離れていることが好ましい。具体的には、平面視において、コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する部分は、リッジ部２３ａの電極３０と接触する部分から１０μｍ以上離れていることが好ましい。リッジ部２３ａがコンタクト部２３ｂと近いと、リッジ部２３ａが破壊すると同時にコンタクト部２３ｂも破壊される可能性があるためである。また、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂを離すことにより、通電時の発熱を分離することができ、コンタクト部２３ｂでの発熱のリッジ部２３ａへの影響を抑制することができる。さらにその結果として、リッジ部２３ａでのレーザ効率を改善することができる。
【００２０】
また、コンタクト部２３ｂを複数設けることにより、コンタクト部２３ｂでの通電による発熱を分散し温度上昇を抑制することができるため、よりオープンとなりにくいレーザ素子１００とすることができる。そのためコンタクト部２３ｂを複数設ける場合は、コンタクト部２３ｂのそれぞれの位置はなるべく離れていることが好ましい。この場合、複数のコンタクト部２３ｂは、平面視で、リッジ部２３ａを挟んで設けることで、コンタクト部２３ｂ同士の距離をより離すことができ好ましい。コンタクト部２３ｂを、リッジ部２３ａを軸として線対称に設けると更に好ましい。
【００２１】
コンタクト部２３ｂの形状は、平面視で、長方形とすることが好ましい。これにより、正方形や円形とした場合と比較して、中央部の熱を放熱させやすい。
【００２２】
また、リッジ部２３ａ下方で生じる光がレーザ発振に至るためには、しきい値以上の光が光導波路内に存在する必要があるが、コンタクト部２３ｂの下方が非発光部ではなく発光部であることにより、リッジ部２３ａのレーザ発振に寄与すると考えられる。これは、コンタクト部２３ｂ下方で生じる光は、レーザ素子１００内部を伝搬してリッジ部２３ａ下方の光導波路内に進入すると考えられるためである。
【００２３】
（第１電極層３１）
実施形態１のレーザ素子１００では、第１電極層３１はリッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂの上方に配置され、リッジ部２３ａを構成する半導体構造２０と十分に低い接触抵抗値で、典型的にはオーミック接触している。第１電極層３１は、リッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂの全部または少なくとも一部と接触していればよい。
【００２４】
第１電極層３１は、レーザ素子１００の光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂにまで及んでいないのが好ましい。つまり、第１電極層３１は、平面視、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂから離間しているのが好ましい。第１電極層３１の光出射面２０ａ側の離間距離は、例えば光反射面２０ｂ側の離間距離とほぼ等しい。第１電極層３１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。ＩＴＯ等の導電性酸化物材料を用いてもよい。具体的には、半導体構造２０側からＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｄ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のように積層された積層膜が挙げられる。第１電極層３１の膜厚は、５ｎｍ〜２μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましく、１００〜３００ｎｍがさらに好ましい。
【００２５】
（絶縁膜４０）
第１電極層３１と第２電極層３２との間や半導体構造２０の表面に、絶縁膜４０を設けてもよい。絶縁膜４０は、第１電極層３１の一部を被覆してもよい。絶縁膜４０は、リッジ部２３ａ側面を被覆し、リッジ部２３ａの両側の半導体構造２０の表面を被覆することが好ましい。このように絶縁膜４０を設けることで、リッジ部２３ａの両側を埋め込む埋込膜として、リッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂ以外の半導体構造２０と、後で形成する第２電極層３２を絶縁することができる。この場合、絶縁膜４０は、リッジ部２３ａを含む半導体構造２０の表面の略全面を被覆し、かつリッジ部２３ａ上において、第１電極層３１の一部を露出する開口を有する形状とすることができる。この開口が、後述する第２電極層３２との接触部位となり、電流注入領域となる。コンタクト部２３ｂ上の第１電極層３１と絶縁膜４０の配置関係は、リッジ部２３ａ上の第１電極層３１と絶縁膜４０の配置関係と同様とすることができる。
【００２６】
また、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａの間に絶縁膜４０を形成すると、その上部に配置した電極３０に通電した際、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａのみに電流が流れ、それ以外のｐ側半導体層２３に流れないためレーザ素子１００の発光効率を良くすることができる。また、絶縁膜４０を形成することにより、コンタクト部２３ｂからリッジ部２３ａにかけて一繋がりの電極３０を用いてもよい。
【００２７】
（第２電極層３２）
第２電極層３２は、いわゆるパッド電極として、最終的に外部と接続されるものであり、第１電極層３１上に、配置されている。第２電極層３２は、第１電極層３１上および半導体構造２０上の絶縁膜４０を介して配置され、レーザ素子１００の全体を被覆していてもよい。また、第２電極層３２は、平面視において、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂから離間しているのが好ましい。
【００２８】
第２電極層３２は、例えば、第１電極層３１を構成する材料と同様の材料を選択して形成することができる。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、半導体構造２０側からＷ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成した膜が挙げられる。第２電極層３２の最表面はＡｕを含むことが好ましい。第２電極層３２の膜厚は、例えば、０．３〜３μｍがより好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。
【００２９】
（第３電極層３３）
実施形態１では、ｎ側半導体層２１に電気的に接続する第３電極層３３を形成することができる。ここで第３電極層３３は、ｎ電極である。第３電極層３３は、レーザ素子１００において、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂが配置された面とは反対側の半導体構造２０の面に配置されていてもよいし、半導体構造２０の一部を除去して、第１電極３１と同じ面側に配置されていてもよい。基板として導電性の材料を用いる場合は、基板１０の下面（半導体構造２０が設けられた面とは反対側の面）に第３電極層３３を設けることができる。第３電極層３３は、第１電極層３１又は第２電極層３２と同様の材料から選択して形成することができる。第３電極層３３を形成することにより、ｎ側半導体層２１に電流を流すことができる。
【００３０】
［実施形態２］
実施形態２に係るレーザ素子１００は、実施形態１のレーザ素子１００とは、コンタクト部２３ｂの電極３０との接触面積がリッジ部２３ａよりも小さいという点が異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り、実施形態１のレーザ素子１００と同様である。
【００３１】
図３に示すように、レーザ素子１００は、１つのコンタクト部２３ｂと電極３０の接触面積が、リッジ部２３ａと電極３０の接触面積より小さい。ここで、コンタクト部２３ｂと電極３０の接触面積は、コンタクト部２３ｂの面積より小さくすることができる。電極材料等その他の条件が実質的に同じである場合、電極３０とリッジ部２３ａ又はコンタクト部２３ｂの接触面積が小さい方が接触抵抗は大きくなる。またコンタクト部２３ｂの面積がリッジ部２３ａの面積よりも小さい場合は、半導体自身の抵抗成分も面積に反比例するため抵抗が大きくなる。これらの結果として、コンタクト部２３ｂへ流れる電流が抑制されるため、コンタクト部２３ｂよりリッジ部２３ａの方により多くの電流が流れ、レーザ素子１００の効率低下が抑制される。
【００３２】
実施形態２のレーザ素子１００の場合は、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと必ずしも離間している必要はない。コンタクト部２３ｂが光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと接している場合、コンタクト部２３ｂもレーザ発振する場合があるが、リッジ部２３ａに比べてコンタクト部２３ｂのほうの接触抵抗が高いため、リッジ部２３ａと比べてコンタクト部２３ｂに流れる電流は少ない。これにより、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａの接触抵抗が同一である場合と比較して、コンタクト部２３ｂによるレーザ発振は、リッジ部２３ａのレーザ発振に対して大きく影響しないと考えられる。即ち、仮にコンタクト部２３ｂがレーザ発振したとしても、コンタクト部２３ｂのレーザ発振は相対的にリッジ部２３ａのレーザ発振より出力が弱いため、コンタクト部２３ｂの面積がリッジ部２３ａの面積以上の場合と比較して、レーザ光に対する影響を少なくすることができる。ただし、実施形態２のレーザ素子の場合も、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び／又は光反射面２０ｂと離間しているほうが好ましい。これにより、コンタクト部２３ｂによるレーザ発振を抑制することにより、レーザ素子の光放射特性への影響を小さくすることができる。
【００３３】
図７に、実施形態２に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図７において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図７に示すとおり、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧は同一だが、それ以降はリッジ部２３ａに比べてコンタクト部２３ｂの電圧の上昇の仕方が大きい。コンタクト部２３ｂはリッジ部２３ａに比べて電極３０との接触面積が小さく、接触抵抗が高いためである。このため、両部に同一の電圧を印加した場合の電流値はリッジ部２３ａの方がコンタクト部２３ｂよりも大きくなる。このようなＶ−Ｉ特性を示すレーザ素子１００の場合、コンタクト部２３ｂに比べて接触抵抗が低いリッジ部２３ａに電流が流れやすくなる。これらの結果として、コンタクト部２３ｂへ流れる電流が低減されるため、レーザ素子１００の効率低下を抑制することができる。
【００３４】
［実施形態３］
実施形態３に係るレーザ素子１００は、実施形態１及び実施形態２とは、障壁層を設けていることにより単位面積あたりの接触抵抗を大きくしている点で異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り実施形態１と同様である。
【００３５】
実施形態３のレーザ素子１００は、コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する層の単位面積当たりの接触抵抗が、リッジ部２３ａの接触抵抗よりも高い。接触抵抗を大きくする方法のひとつとして電極３０とコンタクト部２３ｂの接触部に障壁層を形成することによってショットキー接触させ、電圧を上昇させる方法がある。図４に示すように、斜線の引かれている部分が、障壁層が形成されている部分である。実施形態３においては、この方法により接触抵抗を大きくしている。コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する層の接触抵抗を高くする障壁層を設ける具体的な方法としては、例えば、コンタクト部２３ｂ表面に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でプラズマダメージを与えること、アッシャーでダメージを与えること、並びにイオン注入すること等で接触抵抗を悪化させ、電圧を上昇させる方法がある。さらに、硫酸、硝酸、塩酸、水酸化カリウム等の強酸、強アルカリ薬品やそれらの混合物、あるいは酸化還元力の強い過酸化水素水等やそれらの混合物等でコンタクト部２３ｂに対する表面処理を行う方法もある。また、一般的に窒化物半導体において、p型半導体層と電極とのオーミック接触を得るためにはアニールをする必要があることが知られている。したがって、例えば、リッジ部２３ａの上方のみに第１電極層３１を形成し、アニールすることによりリッジ部２３ａでの接触抵抗の低減を行い、その後コンタクト部２３ｂの上方へ第１電極層３１を形成する方法がある。こうすることよりコンタクト部２３ｂの上方の第１電極層３１はアニールしないためオーミック接触とはならずに、リッジ部２３ａの接触抵抗より大きくすることとができる。他にも、例えば、アニールを行ってもオーミック接触しにくい第１電極層３１をコンタクト部２３ｂの上方に形成する方法もある。この方法の場合、電極材料としてＶ、Ｔｉ、Ｎｂ等があげられる。
【００３６】
障壁層を設けて電圧を上昇させる方法によりコンタクト部２３ｂの接触抵抗を大きくする場合、実施形態２とは異なるＶ−Ｉ特性を示すこととなる。図８に、実施形態３に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図８において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図８に示すとおり、リッジ部２３ａよりもコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧が高く、その後の両部の電圧の上昇の仕方は同一である。コンタクト部２３ｂに障壁層を設けて電圧を上昇させた場合、立ち上がり電圧だけを上昇させることができ、その後の電圧の上昇の仕方はリッジ部２３ａと同様とすることが可能となる。
【００３７】
このようなＶ−Ｉ特性を示すレーザ素子１００の場合、リッジ部２３ａの立ち上がり電圧とコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧の間の領域の電圧ではリッジ部２３ａにしか電流が流れない。このため、電流のほぼ全てがレーザ発振に寄与し、レーザ素子１００の効率低下がなく好ましい。更に、リッジ部２３ａがショート等したときに通電を続けると電圧が上昇することがあり、そのときには上昇した電圧はやがてコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧に達し、コンタクト部２３ｂにも電流が流れ始める。これにより、リッジ部２３ａがレーザ発振している間はリッジ部２３ａに電流が流れ、リッジ部２３ａがショート等した場合にコンタクト部２３ｂに電流が流れるため、リッジ部２３ａがショート等したときのリッジ部２３ａの電流密度を小さくすることができ、オープンになりにくいレーザ素子１００となる。
【００３８】
実施形態２と同様に、レーザ素子１００の場合も、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと離間しているほうが好ましいが、必ずしも離間している必要はない。
【００３９】
［実施形態４］
実施形態４に係るレーザ素子１００は、図５に示すように、実施形態１のレーザ素子とはリッジ部２３ａがｐ側半導体層２３上の凸部であり、コンタクト部２３ｂは前記凸部の上面よりｎ側半導体層２１側に形成されていること及びリッジ部２３ａの側面及び断面視でｐ側半導体層２３の両端部の上に絶縁膜４０が形成されているという点が異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り、実施形態１と同様である。
【００４０】
コンタクト部２３ｂをリッジ部２３ａと同様の凸部とした場合、最上層はｐ型コンタクト層となり電極３０とオーミック接触とすることができる。しかし、実施形態４では、ｐ型コンタクト層よりも下の層はｐ型コンタクト層よりも接触抵抗が高い層となっているため、コンタクト部２３ｂを前記凸部の上面よりｎ側半導体層２１側に形成することにより、コンタクト部２３ｂではｐ型コンタクト層よりも下の層と電極３０とが接触することとなり、電極３０とはショットキー接触となる。これにより相対的に接触抵抗が低いリッジ部２３ａに電流が流れやすくなり、通電する電流のほぼ全てがレーザ発振に寄与し、レーザ素子１００の効率低下を少なくすることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  レーザ素子
１０    基板
２０    半導体構造
２０ａ  光出射面
２０ｂ  光反射面
２１    ｎ側半導体層
２２    活性層
２３    ｐ側半導体層
２３ａ  リッジ部
２３ｂ  コンタクト部
３０    電極
３１    第１電極層
３２    第２電極層
３３    第３電極層
４０    絶縁膜
【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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