(57)【要約】【課題】垂直形状のリッジ部を有し、電流狭窄層の側面にボイドが発生せず、かつ電極の非対称性に起因する応力分布の異常が生じない半導体レーザ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板と、半導体基板１上に第１クラッド層２、活性層３および第２クラッド層４が積層された化合物半導体層と、化合物半導体層上の一部にストライプ状に形成されたリッジ部１２と、化合物半導体層上およびリッジ部１２の側面に形成された電流狭窄層７と、リッジ部１２上面および電流狭窄層７を覆って形成された電極８、９ａ、１０とを備える。電極８、９ａ、１０は、電流狭窄層７上面およびリッジ部上面に形成された第１の電極層８と、電流狭窄層７の側面および第１の電極層８上面に密着して形成された第２の電極層９ａと、第２の電極層９ａ上面および側面に形成された第３の電極層１０とを有し、第２の電極層９ａの両側面に形成された膜厚が等しい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に第１クラッド層、活性層および第２クラッド層が積層された化合物半導体層と、
前記化合物半導体層上の一部にストライプ状に形成されたリッジ部と、
前記化合物半導体層上および前記リッジ部の側面に形成された電流狭窄層と、
前記リッジ部上面および前記電流狭窄層を覆って形成された電極とを備えた半導体レーザ素子において、
前記電極は、
前記電流狭窄層上面および前記リッジ部上面に形成された第１の電極層と、
前記電流狭窄層の側面および前記第１の電極層上面に密着して形成された第２の電極層と、
前記第２の電極層上面および側面に形成された第３の電極層とを有し、
前記第２の電極層の両側面に形成された膜厚が等しいことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第１の電極層、前記第２の電極層および前記第３の電極層は、それぞれ１種類の材料からなる単層膜である請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第１の電極層、前記第２の電極層および前記第３の電極層は、複数の電極材料による積層膜構造をもつ請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第２の電極層の最上層膜は、電極材料が前記第３の電極層の電極材料と同一の材料である請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第２の電極層の最上層膜の電極材料は、前記第３の電極層の電極材料に対してバリア性を持つ請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記第２の電極層の少なくとも１つの膜は、前記第３の電極層の電極材料に対してバリア性を持つ層であり、
前記第２の電極層の最上層膜は、電極材料が前記第３の電極層の電極材料と同一の材料である請求項３記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記第２の電極層は、無電解メッキ法により形成された請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記無電解メッキ法によって形成された層は、チタン、白金、ニッケル、金、パラジウム、タングステンのうち、少なくとも一つ以上の金属材料で形成された請求項７記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記リッジ部の側面は、前記半導体基板の主面に対して実質的に垂直である請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
半導体基板上に第１クラッド層、活性層および第２クラッド層を積層した化合物半導体層を形成し、
前記化合物半導体層上の一部にストライプ状のリッジ部を形成する工程と、
前記リッジ部の両側面および前記化合物半導体層上に電流狭窄層形成する工程と、
前記リッジ部と、前記電流狭窄層を覆う電極を形成する工程とを備えた半導体レーザ素子の製造方法において、
前記電極を形成する工程は、
前記リッジ部上面および前記電流狭窄層上面に第１の電極層を形成する工程と、
前記電流狭窄層の側面および前記第１の電極層上に、無電解めっきにより第２の電極層を形成する工程と、
前記第２の電極層上に第３の電極層を形成する工程とを有す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１１】
前記第１の電極層を蒸着法もしくはスパッタ法で形成する請求項１０記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第３の電極層を電解めっき法で形成する請求項１０または１１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記リッジ部を形成する工程において、前記リッジ部の側面を前記半導体基板の主面に垂直に形成する請求項１０〜１３に記載の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、積層された電極構造を有する半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
録画再生型ＤＶＤまたは高倍速ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクシステムにおける光源として用いられる半導体レーザ素子は、高出力動作が強く要求されている。２００６年における市場要望では、２４０ｍＷまでのパワーを出力することが可能な赤色半導体レーザ素子が求められているが、今後もこのような高出力化への要望は加速されていくものと考えられる。
【０００３】
半導体レーザ素子では、レーザ発振中の発熱による温度上昇により信頼性が低下するという問題がある。半導体レーザ素子が高出力化するにつれ、レーザ発振中における温度上昇の抑制は、より重要な課題となっている。このレーザ素子の温度上昇を抑制する方法のひとつに、半導体レーザ素子の放熱性を向上させる方法がある
以下、従来の半導体レーザ素子の構造と製造方法について、図面を用いて説明する。図７は、従来の半導体レーザ素子１２０ａの断面構造図である。以下、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の主面に垂直な面を側面と称す。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型クラッド層１０２、活性層１０３、第１ｐ型クラッド層１０４、第２ｐ型クラッド層１０５およびコンタクト層１０６が形成されている。第２ｐ型クラッド層１０５は、リッジ状に形成され、レーザ光の導波路の役割し、共振器として動作する。リッジ部１１２の側面および第１ｐ型クラッド層１０４上には、電流狭窄層１０７が形成されている。電流狭窄層１０７およびコンタクト層１０６を覆うように、第１の電極層１０８および第２の電極層１０９が積層されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１のｎ型クラッド層１０２の裏面には、裏面電極１１１が形成されている。
【０００４】
次に、半導体レーザ素子１２０ａの製造方法を図８を用いて説明する。図８は従来の半導体レーザ素子１２０ａの製造方法を示す工程断面図である。
【０００５】
図８（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型クラッド層１０２、活性層１０３、第１ｐ型クラッド層１０４、第２ｐ型クラッド層１０５、コンタクト層１０６を、ＭＯ−ＶＰＥ法（ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｖａｐａｒ  ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いて、順次エピタキシャル成長させる。この際用いるｎ型ＧａＡｓ基板１０１は、赤色レーザの特性を向上させるため、（１００）面より１０°程度傾いたオフ基板を用いることが一般的である。赤色半導体レーザ素子では、クラッド層の材料として（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰが、コンタクト層１０６の材料として、ｐ型ＧａＡｓが用いられる。
【０００６】
その後、図８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーおよびエッチング法を用いて、第２ｐ型クラッド１０５およびコンタクト層１０６を加工し、共振器となるリッジ部１１２を形成する。リッジ部１１２の加工の際に、ドライエッチングで加工した後、ドライエッチング時のダメージ除去のためウエットエッチングを行う。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１は、オフ基板を用いているため、ウエットエッチング後のリッジ部１１２の形状は、左右のテーパ角が異なった非対称形となる。
【０００７】
つぎに、図８（ｃ）に示すように電流狭窄層１０７を形成する。このときの電流狭窄層１０７の形成には、ＭＯ−ＶＰＥ法やＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いる。
【０００８】
つぎに、図８（ｄ）に示すように、第１の電極層１０８を蒸着法により堆積する。このとき、第１の電極層１０８は、コンタクト層１０６であるｐ型ＧａＡｓとオーミック接合ができるＡｕ、Ｐｔ、Ｗ（タングステン）などからなり、蒸着後、４００〜４５０℃のアロイ工程でコンタクト層１０６と合金化されオーミック接合となる。また、密着性の改善のため、コンタクト層１０６と第１の電極層１０８との間に密着層（図示せず）を挿入する。
【０００９】
つぎに、図８（ｅ）に示すように、電解メッキによって第２の電極層１０９を形成する。電解メッキでは第１の電極層１０８を通じて、メッキ液中の金属イオンと電子の授受がされて、金属イオンが第１の電極層１０８上に堆積し、第２の電極層１０９が形成される。第２の電極層１０９の材料としては、金が主に用いられる。最後に図８（ｆ）に示すように、裏面電極１１１を形成する。
【００１０】
第２の電極層１０９と裏面電極１１１の間に電圧を印加すると、第１ｐ型クラッド層１０４、第２ｐ型クラッド層１０５、コンタクト層１０６を通じて活性層１０３に電流注入され、活性層１０３内で誘導放出が起こる。誘導放出により発光した光は、リッジ部１１２内を導波し、共振器方向に増幅され、半導体レーザ素子端面より出射される。
【００１１】
しかしながら、近年の半導体レーザ素子の高出力化に伴い、高出力化の手段として、以下のような手法が採用されつつある。
１）リッジ部の高さを高くする（第２ｐクラッド層の膜厚を厚くする）ことにより、発生した光のコンタクト層への吸収を抑制する。
２）リッジ部のテーパ角を９０°に近づけ、電極より注入された電流が効率よく活性層に注入されるようにする。
３）リッジ部の形状の対称性を向上させ、光の広がりの非対称性によるキンクの発生を抑制する。
【００１２】
このため、近年の２００ｍＷを超える高出力赤色半導体レーザ素子では、リッジ部の側面のテーパ角が８５〜９０°で対称性の高いリッジ形状が採用されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。図９は、このような半導体レーザ素子１２０ｂの製造工程を示す断面図である。半導体レーザ素子１２０ｂについて、図７に示す半導体レーザ素子１２０ａと同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
図９（ａ）に示した半導体基板上にＭＯ−ＶＰＥ法により第２ｐ型クラッド層１０５ｂおよびコンタクト層１０６ｂを含む各種層を結晶成長させる。つぎに、図９（ｂ）に示すように、ドライエッチング法を主体として、第２ｐ型クラッド層１０５ｂおよびコンタクト層１０６ｂをほぼ垂直な形状のリッジ部１１２ｂに加工する。つぎに、図９（ｃ）に示すように電流狭窄層１０７ｂを形成し、図９（ｄ）に示すように、第１の電極層１０８ｂを蒸着法で形成する。つぎに、図９（ｅ）に示すようにメッキ法で第２の電極層１０９ｂを形成し、図９（ｆ）に示すように、裏面電極１１１を形成する。
【００１４】
なお、ダイオード電極形成に無電解メッキを用いる事例がある（例えば、特許文献２参照）が、これは工程簡便化のために行うものである。
【特許文献１】特開２００４−１４５６９号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３９７５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９１３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の半導体レーザ素子１２０ｂでは、蒸着法により第１の電極層を形成する際に、図９（ｄ）に示すように、電流狭窄層１０７ｂの側面には第１の電極層１０８ｂを形成することが非常に困難である。これは、蒸着時の粒子の入射角が基板に対して概垂直であるため、電流狭窄層１０７ｂの側面には蒸着時の粒子が到達することができないためである。
【００１６】
このため、この状態で電解メッキを行うと、第１の電極層１０８ｂが形成されていない電流狭窄層１０７ｂの側面では、蒸着時にメッキ液中の金属イオンとの電子の授受が起こらず、電流狭窄層１０７ｂの側面には第２の電極層１０９ｂが形成されず、図９（ｅ）に示すようなボイド１１６が発生する。また、リッジ部１１２ｂの周辺部において、第２の電極層１０９ｂの形成が不均一となる。
【００１７】
以下に示すように、ボイド１１６が発生することにより放熱性が低下し、電極形成の不均一性により、リッジ部１１２ｂに応力が発生するという問題点が生じる。
【００１８】
まず、放熱性の低下について説明する。一般に、レーザ動作時に発生した熱は、電極を通じて放熱される。しかし、上記したように、電流狭窄層１０７ｂの側面にボイド１１６が生じている場合、電流狭窄層１０７ｂから第１の電極層１０８ｂを伝って放熱されないため、半導体レーザ素子１２０ｂの温度が上昇し、レーザ特性が劣化する。
【００１９】
図３は、半導体レーザ素子１２０ｂをＡＰＣ（ａｕｔｏ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ：出力一定）モードでレーザを発振させ、横軸に動作時間、縦軸に動作電流（ｍＡ）をとり、時間毎の動作電流をプロット（破線で示す）したグラフである。時間が経つにつれて、動作電流は大きくなっている。
【００２０】
これは、時間の経過に伴い、同一レーザ出力を得るのにより大きな動作電流が必要になるということを示している。このことは、レーザの連続発振に伴いレーザ特性が低下していくことを示している。
【００２１】
このようなレーザ特性の劣化（信頼性の低下）は、レーザ動作時の発熱、結晶中の欠陥に起因する場合が非常に多い。
【００２２】
ボイドの発生を抑制するための電極の形成法については、例えば、蒸着法の改善によってリッジ部の側面のカバレッジを改善する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。それでも、リッジ部が概略垂直形状になった場合は、蒸着法を用いるために、電流狭窄層に膜を形成することが非常に困難である。また、蒸着法の改善には、非常に大規模な装置の改造および多大な条件出し等の工数の増加を伴う。
【００２３】
次に、電極形成の不均一性に起因する応力発生について説明する。リッジ形状を概略垂直形状とする場合、蒸着では電流狭窄層の側面およびリッジ部が形成されていない領域においても、リッジ部に対して左右対称に同等のカバレッジおよび膜厚で第１の電極層を形成することはできない。これは、蒸着装置の真空度、基板の配置の仕方によっては、粒子がある一定の角度を持って入射するため、電流狭窄層の側面およびリッジ部が形成されていない領域に形成される第１の電極層の形成がリッジ部の中央を中心として左右対称的に行われず、一方の膜厚が厚くなる等、形成された電極の対称性が悪化する。
【００２４】
そのため、リッジ部を通して活性層に及ぼす電極からの応力分布がリッジ部の左右で異なり、活性層に転移が生じることがある。このような転移は、半導体レーザ素子を発振させようとした場合、非発光再結合を引き起こし、多量の熱を発生させるだけでなく、活性層に生じた転移を中心に転移の増殖が見られ、半導体レーザ素子の特性、信頼性の劣化を引き起こす。
【００２５】
本発明は、垂直形状のリッジ部であっても、電流狭窄層の側面にボイドが生じておらず、かつ電極の非対称性に起因する応力分布の異常がない半導体レーザ素子およびそ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】
【００２６】
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に第１クラッド層、活性層および第２クラッド層が積層された化合物半導体層と、前記化合物半導体層上の一部にストライプ状に形成されたリッジ部と、前記化合物半導体層上および前記リッジ部の側面に形成された電流狭窄層と、前記リッジ部上面および前記電流狭窄層を覆って形成された電極とを備える。上記課題を解決するために、前記電極は、前記電流狭窄層上面および前記リッジ部上面に形成された第１の電極層と、前記電流狭窄層の側面および前記第１の電極層上面に密着して形成された第２の電極層と、前記第２の電極層上面および側面に形成された第３の電極層とを有し、前記第２の電極層の両側面に形成された膜厚が等しいことを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、半導体基板上に第１クラッド層、活性層および第２クラッド層を積層した化合物半導体層を形成し、前記化合物半導体層上の一部にストライプ状のリッジ部を形成する工程と、前記リッジ部の両側面および前記化合物半導体層上に電流狭窄層形成する工程と、前記リッジ部と、前記電流狭窄層を覆う電極を形成する工程とを備える。上記課題を解決するために、前記電極を形成する工程は、前記リッジ部上面および前記電流狭窄層上面に第１の電極層を形成する工程と、前記電流狭窄層の側面および前記第１の電極層上に、無電解めっきにより第２の電極層を形成する工程と、前記第２の電極層上に第３の電極層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、無電解めっきにより電極が形成されることにより、垂直形状のリッジ部であっても、電流狭窄層の側面にボイドが生じておらず、かつ電極の非対称性に起因する応力分布の異常がない半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の半導体レーザ素子およびその製造方法は、上記構成を基本として、以下のように種々の態様をとることができる。
【００３０】
すなわち、上記構成の半導体レーザ素子により、前記第１の電極層、前記第２の電極層および前記第３の電極層は、それぞれ１種類の材料からなる単層膜である構成にすることもできる。
【００３１】
また、前記第１の電極層、前記第２の電極層および前記第３の電極層は、複数の電極材料による積層膜構造をもつ構成にすることもできる。
【００３２】
また、前記第２の電極層の最上層膜は、電極材料が前記第３の電極層の電極材料と同一の材料である構成にすることもできる。
【００３３】
また、前記第２の電極層の最上層膜の電極材料は、前記第３の電極層の電極材料に対してバリア性を持つ構成にすることもできる。
【００３４】
また、前記第２の電極層の少なくとも１つの膜は、前記第３の電極層の電極材料に対してバリア性を持つ層であり、前記第２の電極層の最上層膜は、電極材料が前記第３の電極層の電極材料と同一の材料である構成にすることもできる。
【００３５】
また、前記第２の電極層は、無電解メッキ法により形成された構成にすることもできる。
【００３６】
また、前記無電解メッキ法によって形成された層は、チタン、白金、ニッケル、金、パラジウム、タングステンのうち、少なくとも一つ以上の金属材料で形成された構成にすることもできる。
【００３７】
また、前記リッジ部の側面は、前記半導体基板の主面に対して実質的に垂直である構成にすることもできる。
【００３８】
また、上記工程の半導体レーザ素子の製造方法において、前記第１の電極層を蒸着法もしくはスパッタ法で形成してもよい。
【００３９】
また、前記第３の電極層を電解めっき法で形成してもよい。
【００４０】
また、前記リッジ部を形成する工程において、前記リッジ部の側面を前記半導体基板の主面に垂直に形成してもよい。
【００４１】
以下、本発明の半導体レーザ素子における実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子２０ａの構成を示す断面図である。半導体レーザ素子２０ａは、赤色のレーザ光を出力する。半導体基板１は、ｎ型のＧａＡｓにより構成され、半導体基板１上には、ｎ型クラッド層２、活性層３および第１ｐ型クラッド層４が積層された化合物半導体層が形成されている。半導体基板１の主面に対して垂直な面を以下、側面と称す。ｎ型クラッド層２は、ＡｌＧａＩｎＰで構成されている。活性層３には、ＡｌＧａＩｎ／ＧａＩｎＰで構成されたヘテロ接合量子井戸が形成されている。第１ｐ型クラッド層４は、ＡｌＧａＩｎＰで構成されている。
【００４３】
第２ｐ型クラッド層５は、ＡｌＧａＩｎＰで構成され、第１ｐ型クラッド層４上に形成されている。第２ｐ型クラッド層５の断面形状は図に示すように左右対称であり、第２ｐ型クラッド層５の側面は半導体基板１の主面に対して実質的に垂直である。ここで、実質的に垂直とは、第２ｐ型クラッド層５が電極から注入された電流を効率よく活性層に注入することが可能な角度であればよく、例えばテーパ角８５度以上であればよい。
【００４４】
コンタクト層６は、ｐ型ＧａＡｓで構成され、第２ｐ型クラッド層５上に形成されている。第２ｐ型クラッド層５は、レーザ光の導波路となる。第２ｐ型クラッド層５とコンタクト層６を合わせてリッジ部１２と称す。リッジ部１２は、半導体基板１の主面に対してストライプ状に形成されている。電流狭窄層７は、ｎ型ＡｌＩｎＰで構成され、リッジ部１２が形成されていない第１ｐ型クラッド層４上と、リッジ部１２上面と、リッジ部１２の側面とに形成されている。
【００４５】
第１の電極層８は、Ｔｉで構成され、コンタクト層６および電流狭窄層７上に形成されており、電流狭窄層７の側面には形成されていない。第１の電極層８とコンタクト層６とは、オーミック接合されている。第２の電極層９ａは、無電解メッキにより形成されたＮｉで構成され、第１の電極層８上および電流狭窄層７の側面に形成されている。電流狭窄層７の側面に形成された第２の電極層９ａは、リッジ部１２に対して両側に部分も厚さがほぼ等しく形成されている。第３の電極層１０は、電解メッキにより形成されたＡｕ（金）で構成され、第２の電極層９ａ上および側面に形成されている。裏面電極１１は、半導体基板１のｎ型クラッド層２が形成された面の裏面に形成されている。
【００４６】
次に、半導体レーザ素子２０ａの製造方法について説明する。図２は、半導体レーザ素子２０ａの製造方法を示す工程断面図である。図２（ａ）に示すように、（１００）面から１０°程度傾いたオフ基板上に、ｎ型クラッド層２、活性層３、第１ｐ型クラッド層４、第２ｐ型クラッド層５、コンタクト層６を順次ＭＯ−ＶＰＥによりエピタキシャル成長させる。
【００４７】
つぎに、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー、ドライエッチング、ウエットエッチングにより、コンタクト層６および第２ｐ型クラッド層５を加工して、共振器となるようにリッジ部１２を形成する。この時、リッジ部１２の形状を左右対称で、実質的に垂直形状にする。
【００４８】
リッジ形状を垂直形状にする手法としては、主に以下に示す２つの方法がある。
【００４９】
一つ目の方法は、フォトリソグラフィー、ドライエッチングを行った後、ウエットエッチ量を、ドライエッチダメージを除去できる最小のウエットエッチ量にするという方法である。ウエットエッチ量を最小化することにより（例えば、２０〜３０ｎｍ程度）、リッジ側壁に発生するサイドエッチ量を低減でき、テーパ角を８５°以上に保持することが可能となる。
【００５０】
また、もう一つの方法は、フォトリソグラフィー、ドライエッチングを行った後、リッジ側壁をサイドウォールで覆うことにより、ウエットエッチによるリッジ側壁のサイドエッチを抑制し、その後、サイドウォールを除去するという方法である。
【００５１】
つぎに、図２（ｃ）に示すように、電流狭窄層７を第１ｐ型クラッド層４上およびリッジ部１２の側面に選択エピタキシャル成長させる。
【００５２】
つぎに、図２（ｄ）に示すように、蒸着法を用いて、リッジ部１２上面および電流狭窄層７上面に第１の電極層８を形成する。蒸着法では、入射粒子が半導体基板１に対し、概略垂直方向から入射するため、リッジ部１２の側面に第１の電極層８は形成されない。
【００５３】
つぎに、図２（ｅ）に示すように、無電解メッキ法を用いて第２の電極層９ａを形成する。この第２の電極層９ａの材料としては、チタン(Ｔｉ)、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）が挙げられる。ここでは、Ｎｉを第２の電極層９ａの材料として使用する場合の無電解メッキ方法について説明する。
【００５４】
上記した第１の電極層８を形成した基板を、硫酸ニッケル、次亜リン酸ナトリウムを含んだメッキ液に浸す。このメッキ液を６０〜９０℃程度に加熱することによって、以下の化学式に示すように溶液中のＮｉ2+の還元が進行する。
【００５５】
Ｎｉ2+＋Ｈ2ＰＯ2-＋Ｈ2Ｏ→Ｎｉ＋Ｈ2ＰＯ3-＋２Ｈ+
Ｈ2Ｏ＋Ｈ2ＰＯ2-→Ｈ2↑＋Ｈ2ＰＯ3-
Ｈ2ＰＯ2-＋Ｈ→Ｐ＋ＯＨ-＋２Ｈ2Ｏ
上記した溶液中のＮｉ2+の還元反応によって基板上にＮｉを析出させて、第２の電極層９ａを形成する。無電解メッキでは、溶液中での金属イオンの還元反応を利用しているため、Ｎｉ膜が等法的に成長し、第１の電極層８上、リッジ部１２の側面にカバレッジよく均一な第２の電極層９ａが形成される。また、リッジ部１２の両側面は、電極薄膜がほぼ等しくなっている。
【００５６】
つぎに、図２（ｆ）に示すように電解メッキ法を用いて、第３の電極層１０を形成する。この時、給電された第２の電極層９ａ上でメッキ液中の金属イオンとの電子の授受が起こり、第２の電極層９ａ上に、第３の電極層１０が形成される。そのため、従来例に示したように電流狭窄層７の側面にボイドが発生するということはない。また、電解メッキ法に用いる第３の電極層１０の材料は、主としてＡｕである。つぎに、図２（ｇ）に示すように、半導体基板１のｎ型クラッド層２が形成された裏面に裏面電極１１を形成する。このようにして、半導体レーザ素子２０ａを製造することができる。
【００５７】
このような構造を持つ半導体レーザ素子２０ａでは、電流狭窄層７およびコンタクト層６上には第１の電極層８、第２の電極層９ａ、および第３の電極層１０が形成され、電流狭窄層７の側面には第２の電極層９ａと第３の電極層１０が形成されている。リッジ部１２の両側の電流狭窄層７の側面にカバレッジよく均等に電極が形成されているため、ボイドが発生せず、レーザ動作時の放熱性が悪化するということはない。また、リッジ部１２の両側面において、第２の電極層９ａの膜厚がほぼ等しくなっているため、電極の形成不均一性、対称性悪化に起因する応力の発生が抑制される。したがって、電極形成に起因する応力の活性層３への影響が緩和され、転移の発生が抑制される。
【００５８】
図３は、半導体レーザ素子２０ａの連続発振試験の結果を示すグラフである。ＡＰＣ（ａｕｔｏ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ：出力一定）モードでレーザを発振させ、横軸に動作時間、縦軸に動作電流（ｍＡ）をとり、時間毎の動作電流をプロットしたものである。比較のために従来構造をもつ半導体レーザ素子の連続発振試験の結果を破線で示す。従来構造の半導体レーザ素子では、結晶欠陥の生成、転移の発生により、動作電流の上昇がみられる。一方、半導体レーザ素子２０ａでは、動作電流の上昇が見られなかった。これは、結晶欠陥の生成、転移の発生があまり起こっていないことを示している。つまり、半導体レーザ素子２０ａの信頼性が向上していることを示している。
【００５９】
なお、本実施の形態では、第１の電極層の材料としてＴｉを挙げたが、本材料に限定されるものではなく、第１の電極層の材料としてＰｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ等を用いても同様の効果が得られる。
【００６０】
また、第２の電極層９ａの材料として、それぞれＮｉをあげたが、これに限定されるものではなく、第２の電極層９ａの材料としてＰｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄ、Ａｕを用いても同様の効果が得られる。
【００６１】
また、第２の電極層９ａを形成する無電解メッキ法として上記した方法を一例としてあげたが、無電解メッキ法は上記方法に限定されるものではなく、他の無電解メッキ法を用いても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、第１の電極層８、第２の電極層９ａ、第３の電極層１０を、それぞれ１種類の材料で構成された単層膜としたが、これらの電極構成は単層膜に限定されるものでなく、各々の膜が積層膜であってもよい。
【００６３】
また、電流狭窄層７にはｎ型ＡｌＩｎＰ結晶を用いたが、本材料に限定されるものでなく、電極からの電流注入を抑制できる層、例えばシリコン窒化膜等の誘電体膜を用いても同様の効果が得られる。
【００６４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ素子２０ｂの構成を示す断面図である。半導体レーザ素子２０ｂの構成は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子２０ａの第２の電極層９ａが第２の電極層９ｂに置き換わっていること以外は、半導体レーザ素子２０ａと同様の構成である。半導体レーザ素子２０ｂにおいて、半導体レーザ素子２０ａと同一の構成要素については、同一の構成要素と同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
第２の電極層９ｂは、第１の電極層８上および電流狭窄層７の側面に形成されている。第２の電極層９ｂは、無電解めっきにより形成されたＮｉで構成された下層膜１３と、電解メッキにより形成され、第３の電極層１０と同一の材料であるＡｕで構成された上層膜１５ｂが積層されて形成されている。第２の電極層９ｂ上には、第３の電極層１０が形成されている。
【００６６】
次に、半導体レーザ素子２０ｂの製造工程について説明する。第２の電極層９ｂの形成工程以外は、半導体レーザ素子２０ａの製造工程と同一であり、第２の電極層９ｂの形成工程以外の説明を省略する。第１の電極層８を形成した後に、半導体基板１をめっき液に漬け、無電解めっきを行う。めっき液に接触している部分、つまり、第１の電極層８上および電流狭窄層７の側面に下層膜１３が形成される。つぎに、めっき液を代えて、無電解めっきを行い、下層膜１３上に上層膜１５ｂを形成する。下層膜１３および上層膜１５ｂは、無電解めっきにより形成されるので、カバレッジよく第１の電極層８上および電流狭窄層７側面に形成される。また、第２の電極層９ｂは、特に電流狭窄層７の側面において、膜厚が等しい。
【００６７】
つぎに、第３の電極層１０を電解めっき法で形成し、さらに裏面電極１１を形成して半導体レーザ素子２０ｂが完成する。
【００６８】
以上のように、半導体レーザ素子２０ｂは、電流狭窄層７の側面に、無電解めっきにより第２の電極層９ｂが形成され、第２の電極層９ｂ上に電解めっきにより第３の電極層１０が形成されている。そのため、第２の電極層９ｂは、カバレッジよく形成され、リッジ部１２に対して対称に形成され、電極形成の不均一性、対称性悪化に起因する応力の発生が抑制できる。そのために、電極形成に起因する応力の活性層３への影響が緩和され、転移の発生が抑制でき、レーザ素子２０ｂの信頼性が向上する。
【００６９】
また、第２の電極層９ｂにおける上層膜１５ｂの電極材料と、第３の電極層１０の材料は同一材料であるため、第３の電極層１０のぬれ性、第２の電極層９ｂと第３の電極層１０との密着性が向上する。
【００７０】
本実施の形態では、第２の電極層９ｂの下層膜１３の材料としてＮｉをあげたが、これに限定されるものではなく、下層膜１３の材料としてＰｔ、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄを用いても同様の効果が得られる。
【００７１】
また、第２の電極層９ｂの上層膜１５ｂの材料としてＡｕをあげたが、これに限定されるものではなく、第３の電極層１０の最下層膜と同一材料であればよい。
【００７２】
さらに、本実施の形態では、第１の電極層８の材料としてＴｉをあげたが、本材料に限定されるものではなく、第１の電極層８の材料としてＰｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ等を用いても同様の効果が得られる。
【００７３】
また、本実施の形態では、第１の電極層８、第３の電極層１０を、それぞれ１種類の材料で構成された単層膜としたが、これらの電極構成は単層膜に限定されるものでなく、各々の膜が積層膜であってもよい。
【００７４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る半導体レーザ素子２０ｃの構成を示す断面図である。半導体レーザ素子２０ｃは、実施の形態２に係る半導体レーザ素子２０ｂの第２の電極層９ｂが第２の電極層９ｃに置き換わった以外は同様の構成であり、同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７５】
第２の電極層９ｃは、下層膜１３と、下層膜１３上に形成された上層膜１５ｃとを有する。上層膜１５ｃは、第３の電極層１０の電極材料に対して、拡散バリアとなる材料（例えば、Ｐｔ）で形成されている。上層膜１５ｃは、無電解めっきにより、下層膜１３上および側面に形成されている。上層膜１５ｃ上には、第３の電極層１０が形成されている。
【００７６】
本実施の形態の半導体レーザ素子２０ｃにおいては、第３の電極層１０に対してバリア性を持つ上層膜１５ｃが、第３の電極層１０の下に形成されているため、半導体レーザ素子２０ｃの動作中に、第３の電極層１０材料であるＡｕが、第１ｐ型クラッド層４、第２ｐ型クラッド層５および活性層３に拡散せず、半導体レーザ素子２０ｃの信頼性が低下することはない。
【００７７】
また、電流狭窄層７の側面に、無電解めっきにより第２の電極層９ｃが形成され、第２の電極層９ｃ上に電解めっきにより第３の電極層１０が形成されている。そのため、第２の電極層９ｃは、カバレッジよく形成され、リッジ部１２に対して対称に形成され、電極形成の不均一性、対称性悪化に起因する応力の発生を抑制することができる。そのために、電極形成に起因する応力の活性層３への影響が緩和され、転移の発生を抑制することができる。従って、半導体レーザ素子２０ｃの信頼性が向上する。
【００７８】
なお、本実施の形態では、第２の電極層９ｃの下層膜１３の材料としてＮｉをあげたが、これに限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄを用いても同様の効果が得られる。
【００７９】
また、第２の電極層９ｃの上層膜１５ｃの材料としてＰｔをあげたが，これに限定されるものではなく、第３の電極層１０に対してバリア性の持つ膜であればよい。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、第１の電極層８の材料としてＴｉをあげたが、本材料に限定されるものではなく、第１の電極層８の材料としてＰｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ等を用いても同様の効果が得られる。
【００８１】
また、本実施例では、第１の電極層８、第３の電極層１０を、それぞれ１種類の材料で構成された単層膜としたが、これらの電極構成は単層膜に限定されるものでなく、各々の膜が積層膜であってもよい。
【００８２】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る半導体レーザ素子２０ｄの構成を示す断面図である。半導体レーザ素子２０ｄは、実施の形態２に係る半導体レーザ素子２０ｂの第２の電極層９ｂが第２の電極層９ｄに置き換わった以外は同様の構成であり、同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
第２の電極層９ｄは、下層膜１３と、下層膜１３上に形成された中層膜１４と、中層膜１４上に形成された上層膜１５ｄとを有する。下層膜１３は、無電解めっきにより形成されたＮｉで構成され、第１の電極層８上および電流狭窄層７の側面に形成されている。中層膜１４は、第３の電極層１０の電極材料に対して、拡散バリアとなる材料（例えば、Ｐｔ）で形成されている。中層膜１４は、無電解めっきにより、下層膜１３上および側面に形成されている。上層膜１５ｄは、中層膜１４上および側面に、電解メッキにより形成され、第３の電極層１０の電極材料と同一の材料Ａｕで構成されている。
【００８４】
以上のような半導体レーザ素子２０ｄにおいて、第３の電極層１０に対してバリア性を持つ中層膜１４は、第３の電極層１０の下に形成されている。そのため、半導体レーザ素子２０ｄの動作中に、第３の電極層１０材料であるＡｕが、第１ｐ型クラッド層４、第２ｐ型クラッド層５および活性層３に拡散せず、半導体レーザ素子２０ｄの信頼性が低下することはない。
【００８５】
また、第２の電極層９ｄの上層膜１５ｄの電極材料と、第３の電極層１０の材料は同一材料であるため、第３の電極層１０のぬれ性、第２の電極層９ｄと第３の電極層１０との密着性が向上する。
【００８６】
また、半導体レーザ素子２０ｄは、電流狭窄層７の側面に、無電解めっきにより第２の電極層９ｄが形成され、第２の電極層９ｄ上に電解めっきにより第３の電極層１０が形成されている。そのため、第２の電極層９ｄは、カバレッジよく形成され、リッジ部１２に対して対称に形成され、電極形成の不均一性、対称性悪化に起因する応力の発生を抑制することができる。そのために、電極形成に起因する応力の活性層３への影響が緩和され、転移の発生を抑制することができる。従って、半導体レーザ素子２０ｄの信頼性が向上する。
【００８７】
本実施の形態では、第２の電極層９ｄの下層膜１３の材料としてＮｉをあげたが、これに限定されるものではなく、Ｔｉ、Ｗ、Ｐｄを用いても同様の効果が得られる。
【００８８】
また、第２の電極層９ｄの中層膜１４の材料としてＰｔをあげたが、これに限定されるものではなく、上層膜１５ｄの電極材料および第３の電極層１０の電極材料に対してバリア性の持つ膜であればよい。
【００８９】
また、第２の電極層９ｄの上層膜１５ｄの材料としてＡｕをあげたが，これに限定されるものではなく、第３の電極層と同一材料であればよい。
【００９０】
さらに、本実施例では、第１の電極層の材料としてＴｉをあげたが、本材料に限定されるものではなく、第１の電極層の材料としてＰｔ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ等を用いても同様の効果が得られる。
【００９１】
また、本実施の形態では、第１の電極層８、第３の電極層１０を、それぞれ１種類の材料で構成された単層膜としたが、これらの電極構成は単層膜に限定されるものでなく、各々の膜が積層膜であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る半導体レーザ素子とその製造方法は、信頼性を向上させることができ、特に高出力半導体レーザ素子として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ素子の構成を示す断面図
【図２】同上半導体レーザ素子の製造方法を示す工程断面図
【図３】同上半導体レーザ素子の連続発振試験の結果を示すグラフ
【図４】本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ素子の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３に係る半導体レーザ素子の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態４に係る半導体レーザ素子の構成を示す断面図
【図７】従来の半導体レーザ素子の構成を示す断面図
【図８】同上半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図
【図９】従来の別の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図
【符号の説明】
【００９４】
１  半導体基板
２  ｎ型クラッド層
３  活性層
４  第１ｐ型クラッド層
５  第２ｐ型クラッド層
６  コンタクト層
７  電流狭窄層
８  第１の電極層
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  第２の電極層
１０  第３の電極層
１１  裏面電極
１２  リッジ部
１３  下層膜
１４  中層膜
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  上層膜
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  半導体レーザ素子
【図１】
2009016389.tif 000003
【図２】
2009016389.tif 000004
【図３】
2009016389.tif 000005
【図４】
2009016389.tif 000006
【図５】
2009016389.tif 000007
【図６】
2009016389.tif 000008
【図７】
2009016389.tif 000009
【図８】
2009016389.tif 000010
【図９】
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