JP2001127382A - 半導体レーザ装置、半導体レーザパッケージおよび半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置、半導体レーザパッケージおよび半導体レーザ素子の製造方法Info
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- JP2001127382A JP2001127382A JP30786199A JP30786199A JP2001127382A JP 2001127382 A JP2001127382 A JP 2001127382A JP 30786199 A JP30786199 A JP 30786199A JP 30786199 A JP30786199 A JP 30786199A JP 2001127382 A JP2001127382 A JP 2001127382A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 本発明の目的は、レーザー光の光出力が極め
て安定な半導体レーザ装置を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ
素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によ
って検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を
駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置であ
って、前記半導体レーザ素子１は、少なくともｎ型コン
タクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層
１０４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラ
ッド層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され
た半導体レーザ素子であり、ｎ型コンタクト層より下方
の外面の全面が非透過膜１３３によって覆われている。
て安定な半導体レーザ装置を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ
素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によ
って検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を
駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置であ
って、前記半導体レーザ素子１は、少なくともｎ型コン
タクト層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層
１０４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラ
ッド層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され
た半導体レーザ素子であり、ｎ型コンタクト層より下方
の外面の全面が非透過膜１３３によって覆われている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器
と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記
半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される半
導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザの光出力を安
定させることのできる半導体レーザ装置、半導体レーザ
パッケージおよび半導体レーザ素子の製造方法に関す
る。
前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器
と、前記検出器によって検出された光出力に応じて前記
半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される半
導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザの光出力を安
定させることのできる半導体レーザ装置、半導体レーザ
パッケージおよび半導体レーザ素子の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来技術】従来の半導体レーザ装置として、前記半導
体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検
出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レー
ザ素子を駆動することによって、レーザ光の光出力を安
定させる半導体レーザ装置がある。
体レーザ素子からの光出力を検出する検出器と、前記検
出器によって検出された光出力に応じて前記半導体レー
ザ素子を駆動することによって、レーザ光の光出力を安
定させる半導体レーザ装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、窒化物半導体で
あるＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ
≦１）を含む活性層を有する半導体からなる高輝度紫
色、青色、緑色等の発光ダイオード（ＬＥＤ）が商品化
されており、さらにこれらの色の波長域あるいは近紫外
域、すなわち近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発
光波長５５０ｎｍを有するレーザ装置の開発が望まれて
いる。
あるＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ
≦１）を含む活性層を有する半導体からなる高輝度紫
色、青色、緑色等の発光ダイオード（ＬＥＤ）が商品化
されており、さらにこれらの色の波長域あるいは近紫外
域、すなわち近紫外の発光波長３００ｎｍから緑色の発
光波長５５０ｎｍを有するレーザ装置の開発が望まれて
いる。
【０００４】たとえば、短波長である近紫外から青色と
いった波長域のレーザ装置においては、従来の赤色半導
体レーザと比較して、光記録装置の記憶密度を大きく高
密度化できるという利点を有する。また、銀塩写真の印
画紙等にレーザ光を照射する銀塩写真現像技術において
は、光の３原色である青色、緑色、赤色の高輝度なレー
ザ装置が必要とされている。
いった波長域のレーザ装置においては、従来の赤色半導
体レーザと比較して、光記録装置の記憶密度を大きく高
密度化できるという利点を有する。また、銀塩写真の印
画紙等にレーザ光を照射する銀塩写真現像技術において
は、光の３原色である青色、緑色、赤色の高輝度なレー
ザ装置が必要とされている。
【０００５】本願出願人は、すでに、窒化物半導体であ
るＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）を含む活性層を有する紫色半導体レーザを発表して
いるが、窒化物半導体であるＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する
半導体レーザ装置は、検出器によって検出された光出力
に応じて前記半導体レーザ素子を駆動しているにもかか
わらず、レーザ光の光出力のバラツキが存在した。
るＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）を含む活性層を有する紫色半導体レーザを発表して
いるが、窒化物半導体であるＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ
（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する
半導体レーザ装置は、検出器によって検出された光出力
に応じて前記半導体レーザ素子を駆動しているにもかか
わらず、レーザ光の光出力のバラツキが存在した。
【０００６】こうしたバラツキは、特に光に対して高感
度な対象に露光を行う技術に対して問題となる。たとえ
ば、銀塩写真の印画紙等にレーザ光を照射するデジタル
銀塩写真現像技術や、高速コピー機あるいはプリンター
に用いられる感光ドラムにレーザ光を照射するデジタル
電子写真技術においては、その画像が劣化するといった
重大な問題となる。これら技術は高画質化の追求によっ
て、単位面積当たりに露光するレーザ光の露光量が細か
く多値化されており、レーザ光の光出力のバラツキによ
る影響が特に大きいからである。
度な対象に露光を行う技術に対して問題となる。たとえ
ば、銀塩写真の印画紙等にレーザ光を照射するデジタル
銀塩写真現像技術や、高速コピー機あるいはプリンター
に用いられる感光ドラムにレーザ光を照射するデジタル
電子写真技術においては、その画像が劣化するといった
重大な問題となる。これら技術は高画質化の追求によっ
て、単位面積当たりに露光するレーザ光の露光量が細か
く多値化されており、レーザ光の光出力のバラツキによ
る影響が特に大きいからである。
【０００７】また、書き込み可能な光記録装置等ではレ
ーザ光を熱エネルギーに変換して書き込みの制御を行う
ことから、レーザ光源を紫外から青色のレーザとした場
合、レーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光の
エネルギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積
当たりの熱エネルギー変化が大きくなる。このことか
ら、光記録装置等に用いる近紫外から青色（発光波長３
００ｎｍ〜４６０ｎｍ）のレーザ光源においてもレーザ
光の光出力を高精度に安定させることが不可欠である。
ーザ光を熱エネルギーに変換して書き込みの制御を行う
ことから、レーザ光源を紫外から青色のレーザとした場
合、レーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光の
エネルギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積
当たりの熱エネルギー変化が大きくなる。このことか
ら、光記録装置等に用いる近紫外から青色（発光波長３
００ｎｍ〜４６０ｎｍ）のレーザ光源においてもレーザ
光の光出力を高精度に安定させることが不可欠である。
【０００８】したがって、本発明の目的は、レーザ光の
光出力が極めて安定な半導体レーザ装置を提供すること
である。
光出力が極めて安定な半導体レーザ装置を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記のバラツキは半導体
レーザ素子のクラッド層から光が漏れ、その光がコンタ
クト層から自然光として放出されることにより検出器が
誤動作することによって生じるものである。活性層で発
生した光の一部はクラッド層を通過し、クラッド層と基
板との間に積層されている材料、例えば窒化ガリウムＧ
ａＮからなるコンタクト層で導波される。このコンタク
ト層で導波され、コンタクト層の外面から放出される光
は、主に膜厚の大きいｎ型コンタクト層で問題となる。
従って、レーザ光の光出力を安定にするためには、ｎ型
コンタクト層外面からの不要な光を極力制御する必要が
ある。
レーザ素子のクラッド層から光が漏れ、その光がコンタ
クト層から自然光として放出されることにより検出器が
誤動作することによって生じるものである。活性層で発
生した光の一部はクラッド層を通過し、クラッド層と基
板との間に積層されている材料、例えば窒化ガリウムＧ
ａＮからなるコンタクト層で導波される。このコンタク
ト層で導波され、コンタクト層の外面から放出される光
は、主に膜厚の大きいｎ型コンタクト層で問題となる。
従って、レーザ光の光出力を安定にするためには、ｎ型
コンタクト層外面からの不要な光を極力制御する必要が
ある。
【００１０】上記目的を達成するために、本発明の半導
体レーザ装置は以下のように構成される；半導体レーザ
素子と、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する
検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じ
て前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成さ
れる半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子
は、少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ
型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層、
ｐ型コンタクト層が順に積層された半導体レーザ素子で
あり、ｎ型コンタクト層より下方の外面の全面が非透過
膜によって覆われている。
体レーザ装置は以下のように構成される；半導体レーザ
素子と、前記半導体レーザ素子からの光出力を検出する
検出器と、前記検出器によって検出された光出力に応じ
て前記半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成さ
れる半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子
は、少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型クラッド層、ｎ
型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型クラッド層、
ｐ型コンタクト層が順に積層された半導体レーザ素子で
あり、ｎ型コンタクト層より下方の外面の全面が非透過
膜によって覆われている。
【００１１】上記構成によって、半導体レーザ素子周囲
からの自然光の放出による検出器の誤動作を防止するこ
とにより、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レー
ザ装置が得られる。
からの自然光の放出による検出器の誤動作を防止するこ
とにより、レーザ光の光出力が極めて安定な半導体レー
ザ装置が得られる。
【００１２】さらに、前記非透過膜として金属膜を用い
るとした場合、ダイボンディングの前処理を不要とする
ことができる。
るとした場合、ダイボンディングの前処理を不要とする
ことができる。
【００１３】さらに、前記金属膜として用いる金属がＣ
ｒまたはＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含む
とすることは、ダイボンディングの結着性上好ましい。
ｒまたはＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含む
とすることは、ダイボンディングの結着性上好ましい。
【００１４】また、半導体レーザ素子が、光出力が大き
くかつ自然光成分が大きいＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ
≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導
体レーザ素子である場合は効果が高い。
くかつ自然光成分が大きいＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ
≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層を有する半導
体レーザ素子である場合は効果が高い。
【００１５】さらに、本発明は、バラツキにによる単位
面積当たりの熱エネルギー変化が大きい紫外から青色の
レーザ光を出力する半導体レーザ素子に対しては特に効
果が高い。
面積当たりの熱エネルギー変化が大きい紫外から青色の
レーザ光を出力する半導体レーザ素子に対しては特に効
果が高い。
【００１６】基板上に、少なくともｎ型コンタクト層、
ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド
層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層され
た半導体レーザ素子であって、ｎ型ガイド層より上方の
外面の全面が覆われるよう固定し、非透過膜を成膜する
半導体レーザ素子の製造方法によって、レーザ光の光出
力が極めて安定な半導体レーザ装置にを用いることがで
きる半導体レーザ素子を、従来の製造方法を大きく変更
することなく提供することができる。
ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド
層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層され
た半導体レーザ素子であって、ｎ型ガイド層より上方の
外面の全面が覆われるよう固定し、非透過膜を成膜する
半導体レーザ素子の製造方法によって、レーザ光の光出
力が極めて安定な半導体レーザ装置にを用いることがで
きる半導体レーザ素子を、従来の製造方法を大きく変更
することなく提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００１８】図１に半導体レーザ装置の概念図を示す。
半導体レーザ装置は、たとえば、半導体レーザ素子１と
検出器の一例であるフォトダイオード２を含むレーザパ
ッケージ１０、駆動回路として機能する出力信号供給部
３，バイアス供給部４および光出力検出部５から構成さ
れる。ここで、半導体レーザ素子１は、後述するよう
に、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全面が非透
過膜１３３によって覆われている。また、ｎ型コンタク
ト層１０２より下方の外面の全面が非透過膜１３３によ
って覆われているものであってもよい。
半導体レーザ装置は、たとえば、半導体レーザ素子１と
検出器の一例であるフォトダイオード２を含むレーザパ
ッケージ１０、駆動回路として機能する出力信号供給部
３，バイアス供給部４および光出力検出部５から構成さ
れる。ここで、半導体レーザ素子１は、後述するよう
に、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全面が非透
過膜１３３によって覆われている。また、ｎ型コンタク
ト層１０２より下方の外面の全面が非透過膜１３３によ
って覆われているものであってもよい。
【００１９】半導体レーザ素子１から出力されたレーザ
光の一部はフォトダイオード２によって電流に変換され
る。光検出部５はフォトダイオード２によって変換され
た電流からレーザ光の光出力を検出し、検出結果に応じ
て半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力が安定化
するように、供給すべきバイアスに関する信号をバイア
ス供給部４に出力する。バイアス供給部４は光検出部５
から入力された信号に基づいて半導体レーザ素子１にバ
イアスを印加する。出力信号供給部３は入力信号に応じ
て、たとえばON/OFFによって半導体レーザ素子１の駆動
を行う。
光の一部はフォトダイオード２によって電流に変換され
る。光検出部５はフォトダイオード２によって変換され
た電流からレーザ光の光出力を検出し、検出結果に応じ
て半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力が安定化
するように、供給すべきバイアスに関する信号をバイア
ス供給部４に出力する。バイアス供給部４は光検出部５
から入力された信号に基づいて半導体レーザ素子１にバ
イアスを印加する。出力信号供給部３は入力信号に応じ
て、たとえばON/OFFによって半導体レーザ素子１の駆動
を行う。
【００２０】上記構成では、バイアス供給部４による半
導体レーザ素子１への印加バイアスを制御することによ
って、半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力を安
定化する構成としたが、このレーザ光の光出力の安定化
は出力信号供給部３から駆動バイアスを直接半導体レー
ザ素子１に供給し、制御する構成としても達成できる。
また、デジタル銀塩写真現像技術やデジタル電子写真技
術等で用いられるレーザ光の光出力の強度を多値化して
制御を行うレーザ装置においては、本発明のレーザパッ
ケージ１０はレーザ光の光出力が極めて安定であるた
め、１階調当たりのレーザ光の光出力の差分内にレーザ
光の光出力のバラツキを設定することを可能とし、特に
効果的である。また、書き込み可能な光記録装置等に用
いるレーザ光源を紫外から青色のレーザとした場合、レ
ーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光のエネル
ギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積当たり
の熱エネルギー変化が大きくなることから、レーザ光の
光出力を高精度に安定させることが不可欠である。この
ため、本発明は紫外から青色のレーザに対して特に効果
が高い。
導体レーザ素子１への印加バイアスを制御することによ
って、半導体レーザ素子１からのレーザ光の光出力を安
定化する構成としたが、このレーザ光の光出力の安定化
は出力信号供給部３から駆動バイアスを直接半導体レー
ザ素子１に供給し、制御する構成としても達成できる。
また、デジタル銀塩写真現像技術やデジタル電子写真技
術等で用いられるレーザ光の光出力の強度を多値化して
制御を行うレーザ装置においては、本発明のレーザパッ
ケージ１０はレーザ光の光出力が極めて安定であるた
め、１階調当たりのレーザ光の光出力の差分内にレーザ
光の光出力のバラツキを設定することを可能とし、特に
効果的である。また、書き込み可能な光記録装置等に用
いるレーザ光源を紫外から青色のレーザとした場合、レ
ーザ光のスポット径が小さく、しかもレーザ光のエネル
ギーも高くなるため、バラツキに対する単位面積当たり
の熱エネルギー変化が大きくなることから、レーザ光の
光出力を高精度に安定させることが不可欠である。この
ため、本発明は紫外から青色のレーザに対して特に効果
が高い。
【００２１】次に、図２に半導体レーザ素子１の共振面
と平行な面に対する断面の概略図を一例として示す。半
導体レーザ素子１は、基板１０１上に、ｎ型コンタクト
層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０
４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド
層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、さ
らにｎ型コンタクト層１０２およびｐ型コンタクト層１
０８にはそれぞれ電極が形成されている。そして、ｎ型
コンタクト層１０２の電極が形成されている面上から上
方の外面の全面に絶縁膜１３１がコートされており、さ
らにその上からｎ型クラッド層１０３より下方すなわち
基板１０１方向の外面全面に非透過膜１３３がコートさ
れている。
と平行な面に対する断面の概略図を一例として示す。半
導体レーザ素子１は、基板１０１上に、ｎ型コンタクト
層１０２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０
４、活性層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド
層１０７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、さ
らにｎ型コンタクト層１０２およびｐ型コンタクト層１
０８にはそれぞれ電極が形成されている。そして、ｎ型
コンタクト層１０２の電極が形成されている面上から上
方の外面の全面に絶縁膜１３１がコートされており、さ
らにその上からｎ型クラッド層１０３より下方すなわち
基板１０１方向の外面全面に非透過膜１３３がコートさ
れている。
【００２２】レーザ光は、自然発光で生じた光が活性層
１０５とガイド層１０４内で反射／往復して増幅され、
誘導放出光として共振面から外へ放出される。ここで、
光は、増幅し活性層１０５中を導波しているとき、散乱
し活性層１０５およびガイド層１０４，１０６以外の層
を導波するものがある。このような光の散乱を防止し発
光効率を向上させるために、上記の半導体レーザ素子１
は、活性層１０５内で発生し誘導された光を閉じ込める
ための層、光閉じ込め層（クラッド層）が活性層１０５
を挟むようにｎ側とｐ側に設けられている。クラッド層
は、その層を構成する物質の光屈折率が活性層１０５物
質のそれより小さく設計され、それによって光を閉じ込
める作用を示す。
１０５とガイド層１０４内で反射／往復して増幅され、
誘導放出光として共振面から外へ放出される。ここで、
光は、増幅し活性層１０５中を導波しているとき、散乱
し活性層１０５およびガイド層１０４，１０６以外の層
を導波するものがある。このような光の散乱を防止し発
光効率を向上させるために、上記の半導体レーザ素子１
は、活性層１０５内で発生し誘導された光を閉じ込める
ための層、光閉じ込め層（クラッド層）が活性層１０５
を挟むようにｎ側とｐ側に設けられている。クラッド層
は、その層を構成する物質の光屈折率が活性層１０５物
質のそれより小さく設計され、それによって光を閉じ込
める作用を示す。
【００２３】しかしながら、散乱された光の一部はクラ
ッド層を通過し、コンタクト層へと入射する。コンタク
ト層は比較的屈折率の大きい物質から構成されており、
クラッド層またはサファイア基板１０１面で反射され、
コンタクト層外面から放出される。そして、コンタクト
層で導波され外面から放出される自然光は、半導体レー
ザ素子１から出射されるレーザ光の単一スポットに対し
て影響を与える。このコンタクト層からの自然光による
影響は、半導体レーザ素子１から出力されたレーザ光の
光出力の一部を電流に変換するフォトダイオード２を近
傍に配置している半導体レーザパッケージ１０において
より大きい。このコンタクト層外面から放出される自然
光のフォトダイオード２への影響を抑制するために、非
透過膜１３３がコートされている。この非透過膜１３３
は、自然光のフォトダイオード２への影響を最小限に抑
えるよう、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全
面、つまりｎ型クラッド層１０３より下方の共振面およ
び側面と底面等の半導体レーザ素子１が外部に面してい
る面がコートされている。また、非透過膜１３３をコー
トする面をｎ型コンタクト層１０２の下方の全面として
も同様の機能が達成できる。以上に限らず、非透過膜１
３３をコートする面は少なくともｎ型コンタクト層１０
２の下方の全面であればよい。
ッド層を通過し、コンタクト層へと入射する。コンタク
ト層は比較的屈折率の大きい物質から構成されており、
クラッド層またはサファイア基板１０１面で反射され、
コンタクト層外面から放出される。そして、コンタクト
層で導波され外面から放出される自然光は、半導体レー
ザ素子１から出射されるレーザ光の単一スポットに対し
て影響を与える。このコンタクト層からの自然光による
影響は、半導体レーザ素子１から出力されたレーザ光の
光出力の一部を電流に変換するフォトダイオード２を近
傍に配置している半導体レーザパッケージ１０において
より大きい。このコンタクト層外面から放出される自然
光のフォトダイオード２への影響を抑制するために、非
透過膜１３３がコートされている。この非透過膜１３３
は、自然光のフォトダイオード２への影響を最小限に抑
えるよう、ｎ型クラッド層１０３より下方の外面の全
面、つまりｎ型クラッド層１０３より下方の共振面およ
び側面と底面等の半導体レーザ素子１が外部に面してい
る面がコートされている。また、非透過膜１３３をコー
トする面をｎ型コンタクト層１０２の下方の全面として
も同様の機能が達成できる。以上に限らず、非透過膜１
３３をコートする面は少なくともｎ型コンタクト層１０
２の下方の全面であればよい。
【００２４】図３は半導体レーザ素子１の側面から見た
断面、つまり、共振方向と平行でかつ基板１０１に垂直
な面に対する断面の概略図を一例として示す。共振面に
は反射膜１３２が形成されている。図３には両端の共振
面の全面に反射膜１３２が形成されている例を示した
が、共振面の一方、あるいは共振面の活性層１０５の部
分に反射膜１３２を形成してもよい。反射膜１３２は半
導体レーザ素子１外面に接して形成されることが好まし
く、また接して形成される場合は絶縁体の反射膜１３２
が好ましい。反射膜１３２を形成すると、共振器損失が
少なく、活性層１０５内で光が増幅するための反射／往
復が良好に起こり、発光効率が向上するので好ましい。
断面、つまり、共振方向と平行でかつ基板１０１に垂直
な面に対する断面の概略図を一例として示す。共振面に
は反射膜１３２が形成されている。図３には両端の共振
面の全面に反射膜１３２が形成されている例を示した
が、共振面の一方、あるいは共振面の活性層１０５の部
分に反射膜１３２を形成してもよい。反射膜１３２は半
導体レーザ素子１外面に接して形成されることが好まし
く、また接して形成される場合は絶縁体の反射膜１３２
が好ましい。反射膜１３２を形成すると、共振器損失が
少なく、活性層１０５内で光が増幅するための反射／往
復が良好に起こり、発光効率が向上するので好ましい。
【００２５】以下に半導体レーザ素子１の一実施例を説
明する。
明する。
【００２６】基板１０１にはＣ面を主面とするサファイ
アの他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、
スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板１０１
の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板１０１を用いる
ことができる。
アの他、Ｒ面、Ａ面を主面とするサファイア、その他、
スピネル（ＭｇＡ１2Ｏ4）のような絶縁性の基板１０１
の他、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、Ｚ
ｎＯ、ＧａＡｓ、ＧａＮ等の半導体基板１０１を用いる
ことができる。
【００２７】基板１０１とｎ型コンタクト層１０２との
間には、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎ等のバッファ層を設けてもよい。バッファ層は９００
℃以下の温度で成長させて、膜厚数十Å〜数百Åに形成
される。このバッファ層は、基板１０１と窒化物半導体
（ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）との格子定数不正を緩和するために形成されるもの
である。
間には、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａ
Ｎ等のバッファ層を設けてもよい。バッファ層は９００
℃以下の温度で成長させて、膜厚数十Å〜数百Åに形成
される。このバッファ層は、基板１０１と窒化物半導体
（ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）との格子定数不正を緩和するために形成されるもの
である。
【００２８】ｎ型コンタクト層１０２は、ｎ型不純物が
ドープされた窒化物半導体から構成され、０．２μｍ以
上、４μｍ以下に調整されることが望ましい。このｎ型
コンタクト層１０２の窒化物半導体にドープするｎ型不
純物の範囲は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の
範囲に調整される。また、ｎ型コンタクト層１０２の下
層部を、バッファ層よりも高温で成長させた単結晶の窒
化物半導体よりなる層で構成してもよい。このｎ型コン
タクト層１０２下層部は、ｎ型コンタクト層１０２より
もｎ型不純物濃度が少ない層とするか、若しくはｎ型不
純物をドープしない窒化物半導体層、好ましくはＧａＮ
層とすると、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体か
ら構成された層の結晶性が良くなる。
ドープされた窒化物半導体から構成され、０．２μｍ以
上、４μｍ以下に調整されることが望ましい。このｎ型
コンタクト層１０２の窒化物半導体にドープするｎ型不
純物の範囲は１×１０17／ｃｍ3〜１×１０21／ｃｍ3の
範囲に調整される。また、ｎ型コンタクト層１０２の下
層部を、バッファ層よりも高温で成長させた単結晶の窒
化物半導体よりなる層で構成してもよい。このｎ型コン
タクト層１０２下層部は、ｎ型コンタクト層１０２より
もｎ型不純物濃度が少ない層とするか、若しくはｎ型不
純物をドープしない窒化物半導体層、好ましくはＧａＮ
層とすると、ｎ型不純物がドープされた窒化物半導体か
ら構成された層の結晶性が良くなる。
【００２９】このｎ型コンタクト層１０２下層部の膜厚
は、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以
上、最も好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下に調整す
ることが望ましい。ｎ型コンタクト層１０２下層部が
０．１μｍよりも薄いと、不純物濃度の大きいｎ型コン
タクト層１０２を厚く成長させなければならず、ｎ型コ
ンタクト層１０２の結晶性の向上があまり望めない傾向
にある。また２０μｍよりも厚いと、ｎ型コンタクト層
１０２下層部自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にあ
る。またｎ型コンタクト層１０２下層部を厚く成長させ
る利点として、放熱性の向上が挙げられる。つまり半導
体レーザ素子１を作製した場合に、ｎ型コンタクト層１
０２下層部で熱が広がりやすく半導体レーザ素子１の寿
命が向上する。
は、０．１μｍ以上、さらに好ましくは０．５μｍ以
上、最も好ましくは１μｍ以上、２０μｍ以下に調整す
ることが望ましい。ｎ型コンタクト層１０２下層部が
０．１μｍよりも薄いと、不純物濃度の大きいｎ型コン
タクト層１０２を厚く成長させなければならず、ｎ型コ
ンタクト層１０２の結晶性の向上があまり望めない傾向
にある。また２０μｍよりも厚いと、ｎ型コンタクト層
１０２下層部自体に結晶欠陥が多くなりやすい傾向にあ
る。またｎ型コンタクト層１０２下層部を厚く成長させ
る利点として、放熱性の向上が挙げられる。つまり半導
体レーザ素子１を作製した場合に、ｎ型コンタクト層１
０２下層部で熱が広がりやすく半導体レーザ素子１の寿
命が向上する。
【００３０】ｎ型コンタクト層１０２は、ｎ電極１２１
とオーミック接触を実現させる層である。ｎ型窒化物半
導体と好ましいオーミックが得られるｎ電極の材料とし
てはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金属
若しくは合金が挙げられる。なお、ｎ型コンタクト層１
０２は、基板１０１にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電
性基板１０１を使用し基板１０１裏面側に負電極を設け
る場合には基板１０１と窒化物半導体との格子定数不整
合を緩和する層として作用する。
とオーミック接触を実現させる層である。ｎ型窒化物半
導体と好ましいオーミックが得られるｎ電極の材料とし
てはＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等の金属
若しくは合金が挙げられる。なお、ｎ型コンタクト層１
０２は、基板１０１にＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯ等の導電
性基板１０１を使用し基板１０１裏面側に負電極を設け
る場合には基板１０１と窒化物半導体との格子定数不整
合を緩和する層として作用する。
【００３１】ｎ型コンタクト層１０２とｎ型クラッド層
１０３との間にクラック防止層を配置してもよい。この
クラック防止層は、例えば、Ｓｉを５×１０18／cm3ド
ープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなり、例えば、５００Å
の膜厚を有する。
１０３との間にクラック防止層を配置してもよい。この
クラック防止層は、例えば、Ｓｉを５×１０18／cm3ド
ープしたＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎからなり、例えば、５００Å
の膜厚を有する。
【００３２】ｎ型クラッド層１０３は、キャリア閉じ込
め層、及び光閉じ込め層として作用する。ｎ型クラッド
層１０３は、例えばＳｉを５×１０18／cm3ドープした
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなり２０Åの膜厚を有する
層、及びノンドープのＧａＮよりなり２０Åの膜厚を有
する第２の層とが交互に積層された超格子層より構成さ
れ、全体で例えば０．５μｍの膜厚を有する。このｎ型
クラッド層１０３は単一の窒化物半導体で成長させるこ
ともできるが、超格子層とすることがクラックのない結
晶性のよいキャリア閉じ込め層が形成できる。
め層、及び光閉じ込め層として作用する。ｎ型クラッド
層１０３は、例えばＳｉを５×１０18／cm3ドープした
ｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎからなり２０Åの膜厚を有する
層、及びノンドープのＧａＮよりなり２０Åの膜厚を有
する第２の層とが交互に積層された超格子層より構成さ
れ、全体で例えば０．５μｍの膜厚を有する。このｎ型
クラッド層１０３は単一の窒化物半導体で成長させるこ
ともできるが、超格子層とすることがクラックのない結
晶性のよいキャリア閉じ込め層が形成できる。
【００３３】ｎ型ガイド層１０４は、その層を構成する
物質の光屈折率は活性層と同程度に設計され、活性層と
併せて光の導波を行う層としての作用を示す。ｎ型ガイ
ド層１０４は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させて形成す
ることが望ましく、通常１００Å〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることが望ま
しい。なお、このｎ型ガイド層も超格子層にすることが
できる。
物質の光屈折率は活性層と同程度に設計され、活性層と
併せて光の導波を行う層としての作用を示す。ｎ型ガイ
ド層１０４は、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させて形成す
ることが望ましく、通常１００Å〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることが望ま
しい。なお、このｎ型ガイド層も超格子層にすることが
できる。
【００３４】活性層１０５は、例えば、Ｓｉを８×１０
18／cm3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0. 8Ｎよりなる２５Å
の膜厚を有する井戸層と、Ｓｉを８×１０18／cm3ドー
プしたＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる５０Åの膜厚を有す
る障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を
有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で構成する。
18／cm3でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0. 8Ｎよりなる２５Å
の膜厚を有する井戸層と、Ｓｉを８×１０18／cm3ドー
プしたＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎよりなる５０Åの膜厚を有す
る障壁層とを交互に積層することにより、所定の膜厚を
有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）で構成する。
【００３５】また、活性層１０５とｐ型ガイド層１０６
との間にｐ型キャップ層を設けてもよい。ｐ型キャップ
層は、例えば、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型
Ａｌ0 .3Ｇａ0.7Ｎよりなり、例えば、２００Åの膜厚を
有する。
との間にｐ型キャップ層を設けてもよい。ｐ型キャップ
層は、例えば、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型
Ａｌ0 .3Ｇａ0.7Ｎよりなり、例えば、２００Åの膜厚を
有する。
【００３６】ｐ型ガイド層１０６は、例えば、ノンドー
プＧａＮ、ＩｎＧａＮよりなり、０．１μｍの膜厚を有
する。このｐ型ガイド層１０６は、ｎ型ガイド層と同
様、活性層１０５の光ガイド層として作用する。また、
この層はｐ型クラッド層１０７を成長させる際のバッフ
ァ層としても作用し、１００Å〜５μｍ、さらに好まし
くは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることにより、
好ましいガイド層として作用する。このｐ型光ガイド層
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型として
も良い。
プＧａＮ、ＩｎＧａＮよりなり、０．１μｍの膜厚を有
する。このｐ型ガイド層１０６は、ｎ型ガイド層と同
様、活性層１０５の光ガイド層として作用する。また、
この層はｐ型クラッド層１０７を成長させる際のバッフ
ァ層としても作用し、１００Å〜５μｍ、さらに好まし
くは２００Å〜１μｍの膜厚で成長させることにより、
好ましいガイド層として作用する。このｐ型光ガイド層
はＭｇ等のｐ型不純物をドープしてｐ型の導電型として
も良い。
【００３７】ｐ型クラッド層１０７は、例えば、Ｍｇを
１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる２０Åの膜厚を有する層と、例えばＭｇを１×１０
20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる２０Åの膜厚を
有する層とが交互に積層された超格子層からなる。この
ｐ型クラッド層１０７は、ｎ型クラッド層１０３と同じ
くキャリア閉じ込め層として作用し、特にｐ型層の抵抗
率を低下させるための層として作用する。このｐ型クラ
ッド層１０７の膜厚も特に限定しないが、１００Å以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００Å以上、１μ
ｍ以下で形成することが望ましい。
１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎより
なる２０Åの膜厚を有する層と、例えばＭｇを１×１０
20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる２０Åの膜厚を
有する層とが交互に積層された超格子層からなる。この
ｐ型クラッド層１０７は、ｎ型クラッド層１０３と同じ
くキャリア閉じ込め層として作用し、特にｐ型層の抵抗
率を低下させるための層として作用する。このｐ型クラ
ッド層１０７の膜厚も特に限定しないが、１００Å以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００Å以上、１μ
ｍ以下で形成することが望ましい。
【００３８】ｐ型コンタクト層１０８は、ｐ型クラッド
層１０７の上に、例えば、Ｍｇを２×１０20／cm3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなり、例えば、１５０Åの膜厚を
有する。このｐ型コンタクト層１０８はｐ型のＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で構成
することができ、好ましくは、上述のようにＭｇをドー
プしたＧａＮとすれば、ｐ電極１２３と最も好ましいオ
ーミック接触が得られる。
層１０７の上に、例えば、Ｍｇを２×１０20／cm3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなり、例えば、１５０Åの膜厚を
有する。このｐ型コンタクト層１０８はｐ型のＩｎxＡ
ｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）で構成
することができ、好ましくは、上述のようにＭｇをドー
プしたＧａＮとすれば、ｐ電極１２３と最も好ましいオ
ーミック接触が得られる。
【００３９】ｐ電極１２３としては、たとえばＮｉ、Ｐ
ｄ、Ｎｉ／Ａｕが用いられる。ここでＮｉ／ＡｕはＮｉ
およびＡｕの積層または合金である。
ｄ、Ｎｉ／Ａｕが用いられる。ここでＮｉ／ＡｕはＮｉ
およびＡｕの積層または合金である。
【００４０】絶縁膜１３１としては、たとえばＳｉＯ2
が用いられる。
が用いられる。
【００４１】非透過膜１３３は、光を吸収するか光を反
射させるような、光を透過させない膜である。本発明で
用いることのできる非透過膜１３３としては、例えば光
吸収膜、金属膜等である。膜厚は５０Å以上、好ましく
は５００〜２０００Åである。具体的な非透過膜１３３
としては、例えば光吸収膜であるＴｉＯ、ＳｉＯ等ある
い金属膜であるＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、
Ａｇ等を挙げることができる。非透過膜１３３は、窒化
物半導体の共振面に接して形成してもよく、また絶縁体
の膜（例えば絶縁体の反射膜１３２等）を形成した後に
絶縁体膜上に形成してもよい。さらに、非透過膜１３３
を金属膜とした場合、ダイボンディングの前処理を不要
にできる。さらに、金属膜としてＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔ
ｉ等を用いることが、ダイボンディングの結着性上好ま
しい。
射させるような、光を透過させない膜である。本発明で
用いることのできる非透過膜１３３としては、例えば光
吸収膜、金属膜等である。膜厚は５０Å以上、好ましく
は５００〜２０００Åである。具体的な非透過膜１３３
としては、例えば光吸収膜であるＴｉＯ、ＳｉＯ等ある
い金属膜であるＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｌ、
Ａｇ等を挙げることができる。非透過膜１３３は、窒化
物半導体の共振面に接して形成してもよく、また絶縁体
の膜（例えば絶縁体の反射膜１３２等）を形成した後に
絶縁体膜上に形成してもよい。さらに、非透過膜１３３
を金属膜とした場合、ダイボンディングの前処理を不要
にできる。さらに、金属膜としてＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔ
ｉ等を用いることが、ダイボンディングの結着性上好ま
しい。
【００４２】本発明に用いることのできる反射膜１３２
は、例えば誘電体多層膜が挙げられ、その具体例として
は、以下のものを挙げることができる。
は、例えば誘電体多層膜が挙げられ、その具体例として
は、以下のものを挙げることができる。
【００４３】誘電体多層膜は基本的に互いに反射率の異
なる無機材料を交互に積層してなり、例えばλ／４ｎ
（λ：波長、ｎ：屈折率）の厚さで交互に積層すること
により反射率を変化させることができる。誘電体多層膜
の各薄膜の種類、厚さ等は発振させようとする半導体レ
ーザ素子１の波長に応じてそれらの無機材料を適宜選択
することにより設計可能である。例えばその無機材料に
は、高屈折率側の薄膜材料としてＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｈ
ｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ
4、ＴｈＯ2の内の少なくとも一種類が選択でき、低屈折
率側の薄膜材料としてＳｉＯ2、ＴｈＦ4、ＬａＦ3、Ｍ
ｇＦ2、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎａ3ＡｌＦ6の内の少なくと
も一種類が選択でき、これら高屈折率側の薄膜材料と、
低屈折率側の薄膜材料とを適宜組み合わせ、発振する波
長に応じて数十Å〜数μｍの厚さで数層〜数十層積層す
ることにより誘電体多層膜を形成することができる。
なる無機材料を交互に積層してなり、例えばλ／４ｎ
（λ：波長、ｎ：屈折率）の厚さで交互に積層すること
により反射率を変化させることができる。誘電体多層膜
の各薄膜の種類、厚さ等は発振させようとする半導体レ
ーザ素子１の波長に応じてそれらの無機材料を適宜選択
することにより設計可能である。例えばその無機材料に
は、高屈折率側の薄膜材料としてＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｈ
ｆＯ2、Ｓｃ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ
4、ＴｈＯ2の内の少なくとも一種類が選択でき、低屈折
率側の薄膜材料としてＳｉＯ2、ＴｈＦ4、ＬａＦ3、Ｍ
ｇＦ2、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎａ3ＡｌＦ6の内の少なくと
も一種類が選択でき、これら高屈折率側の薄膜材料と、
低屈折率側の薄膜材料とを適宜組み合わせ、発振する波
長に応じて数十Å〜数μｍの厚さで数層〜数十層積層す
ることにより誘電体多層膜を形成することができる。
【００４４】また、窒化物半導体で近紫外から青色に発
振する半導体レーザ素子１である場合、その光共振面に
形成する誘電体多層膜は、特にＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｚｒ
Ｏ2より選択された少なくとも２種類以上が最も適して
いる。なぜなら前記３種類の酸化物は３６０ｎｍ〜４６
０ｎｍの範囲で光吸収が少なく、窒化物半導体と非常に
良く密着して剥がれることもない。さらに前記波長の光
が連続的に長時間照射されても劣化することがなく、さ
らに好ましいことに半導体レーザ素子１の発熱に対して
非常に耐熱性に優れているからである。誘電体多層膜は
例えば、蒸着、スパッタ等の気相製膜技術を用いて形成
することができる。
振する半導体レーザ素子１である場合、その光共振面に
形成する誘電体多層膜は、特にＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ｚｒ
Ｏ2より選択された少なくとも２種類以上が最も適して
いる。なぜなら前記３種類の酸化物は３６０ｎｍ〜４６
０ｎｍの範囲で光吸収が少なく、窒化物半導体と非常に
良く密着して剥がれることもない。さらに前記波長の光
が連続的に長時間照射されても劣化することがなく、さ
らに好ましいことに半導体レーザ素子１の発熱に対して
非常に耐熱性に優れているからである。誘電体多層膜は
例えば、蒸着、スパッタ等の気相製膜技術を用いて形成
することができる。
【００４５】このようにレーザ素子を構成することによ
って、室温において紫色の発光波長４００ｎｍのレーザ
発振が得られた。活性層１０５の各層はこれらに限らず
Ｉｎ xＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）として構成することができる。ｘ、ｙの混晶比を適
宜選択することによって近紫外の発光波長３００ｎｍか
ら緑色の発光波長５５０ｎｍが選択できる。また、井戸
層の組成についてはＩｎ xＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）の３
元混晶とすることが結晶性上好ましい。ここでは、窒化
物半導体ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ
＋ｙ≦１）の発光波長が、近紫外の発光波長３００ｎｍ
から緑色の発光波長５５０ｎｍについて述べたが、本発
明の構成は黄色等のより長波長のレーザ装置にも適用可
能である。
って、室温において紫色の発光波長４００ｎｍのレーザ
発振が得られた。活性層１０５の各層はこれらに限らず
Ｉｎ xＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦
１）として構成することができる。ｘ、ｙの混晶比を適
宜選択することによって近紫外の発光波長３００ｎｍか
ら緑色の発光波長５５０ｎｍが選択できる。また、井戸
層の組成についてはＩｎ xＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）の３
元混晶とすることが結晶性上好ましい。ここでは、窒化
物半導体ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ
＋ｙ≦１）の発光波長が、近紫外の発光波長３００ｎｍ
から緑色の発光波長５５０ｎｍについて述べたが、本発
明の構成は黄色等のより長波長のレーザ装置にも適用可
能である。
【００４６】次に、図４に非透過膜１３３の形成方法の
概略図を示す。基板１０１上に、ｎ型コンタクト層１０
２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０４、活性
層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド層１０
７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、ｎ型コン
タクト層１０２およびｐ型コンタクト層１０８にはそれ
ぞれ電極が形成され、絶縁膜１３１がコートされた半導
体レーザ素子１は、真空中で保持できる粘着シート７に
半導体レーザ素子１の上方面（この場合電極面）をシー
ト面に向けて固定する。そして、たとえば非透過膜１３
３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より下方すなわ
ち基板１０１方向の外面全面にスパッタリングにより成
膜する。そして、スパッタ装置にセットし、たとえば非
透過膜１３３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より
下方すなわち基板１０１方向の外面全面にスパッタリン
グにより成膜する。また粘着シート７の代わりに、半導
体レーザ素子１のｎ型ガイド層１０４より上方の形状に
合わせたくぼみを形成した固定台に半導体レーザ素子１
を固定し、同様にスパッタリングを行ってもよい。成膜
方法としては蒸着法を用いてもよい。
概略図を示す。基板１０１上に、ｎ型コンタクト層１０
２、ｎ型クラッド層１０３、ｎ型ガイド層１０４、活性
層１０５、ｐ型ガイド層１０６、ｐ型クラッド層１０
７、ｐ型コンタクト層１０８が順に積層され、ｎ型コン
タクト層１０２およびｐ型コンタクト層１０８にはそれ
ぞれ電極が形成され、絶縁膜１３１がコートされた半導
体レーザ素子１は、真空中で保持できる粘着シート７に
半導体レーザ素子１の上方面（この場合電極面）をシー
ト面に向けて固定する。そして、たとえば非透過膜１３
３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より下方すなわ
ち基板１０１方向の外面全面にスパッタリングにより成
膜する。そして、スパッタ装置にセットし、たとえば非
透過膜１３３としてＴｉＯをｎ型クラッド層１０３より
下方すなわち基板１０１方向の外面全面にスパッタリン
グにより成膜する。また粘着シート７の代わりに、半導
体レーザ素子１のｎ型ガイド層１０４より上方の形状に
合わせたくぼみを形成した固定台に半導体レーザ素子１
を固定し、同様にスパッタリングを行ってもよい。成膜
方法としては蒸着法を用いてもよい。
【００４７】図５に半導体レーザパッケージ１０の斜視
図を示す。フランジ１１上にウィンドゥ１４を有するカ
バー１３が取り付けられており、このカバー１３内部に
半導体レーザ素子１とフォトダイオード２が設置されて
いる。リード１５は半導体レーザ素子１を駆動させるバ
イアスやフォトダイオード２の電圧等を入出力する端子
である。
図を示す。フランジ１１上にウィンドゥ１４を有するカ
バー１３が取り付けられており、このカバー１３内部に
半導体レーザ素子１とフォトダイオード２が設置されて
いる。リード１５は半導体レーザ素子１を駆動させるバ
イアスやフォトダイオード２の電圧等を入出力する端子
である。
【００４８】図６に半導体レーザパッケージ１０の断面
概略図を示す。フランジ１１上にステー１２が取り付け
られており、半導体レーザ素子１１はステー１２にＡｕ
／ＳｎあるいはＡｕ／Ｓｉなどのはんだ材によってダイ
ボンディングされる。ここでサファイア等からなる半導
体レーザ素子１の基板１０１とＡｕ／ＳｎあるいＡｕ／
Ｓｉとは結着性がよくないために、ダイボンディングの
前処理として基板１０１とＡｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉ
の双方に結着性がよいＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属
を基板１０１の底面にバックメタルとして用いる。そこ
で、非透過膜１３３にＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属
を用いることによって、ダイボンディングの前処理を省
略することができる。さらにその上にＡｕを成膜してお
くことが、Ａｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉとの結着性上よ
り好ましい。
概略図を示す。フランジ１１上にステー１２が取り付け
られており、半導体レーザ素子１１はステー１２にＡｕ
／ＳｎあるいはＡｕ／Ｓｉなどのはんだ材によってダイ
ボンディングされる。ここでサファイア等からなる半導
体レーザ素子１の基板１０１とＡｕ／ＳｎあるいＡｕ／
Ｓｉとは結着性がよくないために、ダイボンディングの
前処理として基板１０１とＡｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉ
の双方に結着性がよいＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属
を基板１０１の底面にバックメタルとして用いる。そこ
で、非透過膜１３３にＣｒ、Ｔｉ／Ｐｔ、Ｔｉ等の金属
を用いることによって、ダイボンディングの前処理を省
略することができる。さらにその上にＡｕを成膜してお
くことが、Ａｕ／ＳｎおよびＡｕ／Ｓｉとの結着性上よ
り好ましい。
【００４９】
【発明の効果】半導体レーザ素子１周囲からの自然光の
放出による検出器の誤動作を防止することにより、レー
ザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置が得られ
る。特に、紫外から青色の発光を行うＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）系半導体に対
しては、その材料の持つ特性上レーザ光成分中の自然光
成分の占める割合が大きく、より効果的である。
放出による検出器の誤動作を防止することにより、レー
ザ光の光出力が極めて安定な半導体レーザ装置が得られ
る。特に、紫外から青色の発光を行うＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）系半導体に対
しては、その材料の持つ特性上レーザ光成分中の自然光
成分の占める割合が大きく、より効果的である。
【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の概念図
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子１の共振面と平
行な面に対する断面の概略図
行な面に対する断面の概略図
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子１の側面から見
た断面の概略図
た断面の概略図
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子１への非透過膜
１３３の形成方法概略図
１３３の形成方法概略図
【図５】本発明に係る半導体レーザパッケージ１０の斜
視図
視図
【図６】本発明に係る半導体レーザパッケージ１０断面
の概略図
の概略図
１・・・・半導体レーザ素子 ２・・・・フォトダイオード ３・・・・出力信号供給部 ４・・・・バイアス供給部 ５・・・・光出力検出部 ７・・・・粘着シート １０・・・・半導体レーザパッケージ １１・・・・フランジ １２・・・・ステー １３・・・・カバー １４・・・・ウィンドゥ １５・・・・リード １０１・・・・基板 １０２・・・・ｎ型コンタクト層 １０３・・・・ｎ型クラッド層 １０４・・・・ｎ型ガイド層 １０５・・・・活性層 １０６・・・・ｐ型ガイド層 １０７・・・・ｐ型クラッド層 １０８・・・・ｐ型コンタクト層 １２１・・・・ｎ電極 １２３・・・・ｐ電極 １３１・・・・絶縁膜 １３２・・・・反射膜 １３３・・・・非透過膜
Claims (11)
- 【請求項１】 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ
素子からの光出力を検出する検出器と、前記検出器によ
って検出された光出力に応じて前記半導体レーザ素子を
駆動する駆動回路から構成される半導体レーザ装置であ
って、 前記半導体レーザ素子は、少なくともｎ型コンタクト
層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイ
ド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層さ
れた半導体レーザ素子であり、ｎ型コンタクト層より下
方の外面の全面が非透過膜によって覆われていることを
特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記非透過膜として金属膜を用いること
を特徴とする請求項１の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記金属膜として用いる金属がＣｒまた
はＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含むことを
特徴とする請求項２の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記半導体レーザ素子がＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層
を有することを特徴とする請求項１の半導体レーザ装
置。 - 【請求項５】 前記半導体レーザ素子が紫外から青色の
レーザ光を出力することを特徴とする請求項４の半導体
レーザ装置。 - 【請求項６】 検出器によって検出された光出力に応じ
て半導体レーザ素子を駆動する駆動回路から構成される
半導体レーザ装置に用いられる半導体レーザパッケージ
であって、 前記半導体レーザパッケージは半導体レーザ素子と、前
記半導体レーザ素子からの光出力を検出する検出器とか
ら構成され、 さらに、前記半導体レーザ素子は、少なくともｎ型コン
タクト層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ
型ガイド層、ｐ型クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に
積層された半導体レーザ素子であり、ｎ型コンタクト層
より下方の外面の全面が非透過膜によって覆われている
ことを特徴とする半導体レーザパッケージ。 - 【請求項７】 前記非透過膜として金属膜を用いること
を特徴とする請求項６の半導体レーザパッケージ。 - 【請求項８】 前記金属膜として用いる金属がＣｒまた
はＴｉまたはＰｔのうち少なくとも１種類を含むことを
特徴とする請求項７の半導体レーザパッケージ。 - 【請求項９】 前記半導体レーザ素子がＩｎxＡｌyＧａ
1-x-yＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｘ＋ｙ≦１）を含む活性層
を有することを特徴とする請求項６の半導体レーザパッ
ケージ。 - 【請求項１０】 前記半導体レーザ素子が紫外から青色
のレーザ光を出力することを特徴とする請求項４の半導
体レーザパッケージ。 - 【請求項１１】 少なくともｎ型コンタクト層、ｎ型ク
ラッド層、ｎ型ガイド層、活性層、ｐ型ガイド層、ｐ型
クラッド層、ｐ型コンタクト層が順に積層された半導体
レーザ素子であって、ｎ型ガイド層より上方の外面の全
面が覆われるよう固定し、非透過膜を成膜することを特
徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30786199A JP3582424B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 半導体レーザ装置 |
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| JP2001127382A true JP2001127382A (ja) | 2001-05-11 |
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- 1999-10-29 JP JP30786199A patent/JP3582424B2/ja not_active Expired - Fee Related
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