JP2005286213A - 集積型半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

集積型半導体レーザ素子及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2005286213A
JP2005286213A JP2004100318A JP2004100318A JP2005286213A JP 2005286213 A JP2005286213 A JP 2005286213A JP 2004100318 A JP2004100318 A JP 2004100318A JP 2004100318 A JP2004100318 A JP 2004100318A JP 2005286213 A JP2005286213 A JP 2005286213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
face
wafer
resonator
laser element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004100318A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4671617B2 (ja
Inventor
Yasuhiko Nomura
康彦 野村
Yasuyuki Bessho
靖之 別所
Masayuki Hata
雅幸 畑
Tsutomu Yamaguchi
勤 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2004100318A priority Critical patent/JP4671617B2/ja
Priority to CNB2005100084756A priority patent/CN100524986C/zh
Priority to US11/067,472 priority patent/US7769069B2/en
Publication of JP2005286213A publication Critical patent/JP2005286213A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4671617B2 publication Critical patent/JP4671617B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234—Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0287—Facet reflectivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1039—Details on the cavity length
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1082—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
    • H01S5/221—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials containing aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2218—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties
    • H01S5/222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special optical properties having a refractive index lower than that of the cladding layers or outer guiding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223—Buried stripe structure
    • H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34346—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers
    • H01S5/3436—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser characterised by the materials of the barrier layers based on InGa(Al)P
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Abstract

【課題】GaN系半導体レーザ素子とGaP系半導体レーザ素子とを集積した集積型半導体レーザ素子のレーザ特性を向上し、かつ長寿命化を図る。
【解決手段】
GaN基板１０１に形成された窒化物系半導体レーザ構造からなるLD１ウェハとGaAs基板２０１に形成されたガリウム燐系半導体レーザ構造からなるLD１ウェハとGaAs基板２０１に形成されたガリウム燐系半導体レーザ構造からなるLD２ウェハとを接合する接合工程に先立ち、窒化物系半導体レーザ構造の共振器端面をエッチング加工で形成する。ガリウム燐系半導体構造の共振器端面は、接合工程の後にせん断加工で形成する。窒化物系半導体レーザ素子の共振器端面とガリウム燐系半導体レーザ素子の共振器端面とは、共振器の延在方向にズレた状態で接合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積型半導体レーザ素子、及び、その製造方法に関し、特に、低しきい値発振、高出力動作が可能で、長寿命な集積型半導体レーザ素子、及び、その製造方法に関する。
近年、赤色レーザを光源とするDVD-ROM、-RAM、-RW、-R、などの大容量光ディスクシステムが急速に市場を拡大している。さらには、Blu-rayやHD-DVDなど、青紫色レーザを光源とする次世代超大容量光ディスクシステムへの期待が高まっており、その開発が盛んに行われている。これらの光ディスクシステムでは、前世代の光ディスクシステムとの互換性の確保が重要である。すなわち、DVDではCDとの互換性が、また、Blu-rayやHD-DVDではDVDやCDとの互換性が必要とされる。このためには、異なる波長（400nm帯、650nm帯、780nm帯）のレーザが不可欠である。
このような互換性は、１つのシステム内でそれぞれの波長ごとに別々の光学系を構築することで確保できるが、これはコスト高につながる。そこで、光学系を簡素化し、低コスト化を実現するために、１つの素子から異なる波長のレーザ光の出射が可能な集積型半導体レーザ（LD：Laser Diode）が注目されている。
集積型半導体レーザとしては、例えば、特許文献１には、AlGaInN系（窒化ガリウム系）材料からなる400nm帯レーザとAlGaInP系（ガリウム燐系）材料からなる650nm帯レーザとが接合された集積型半導体レーザが開示れている。このような従来の集積型半導体レーザ素子について、以下に説明する。
図３３は、AlGaInN系（窒化ガリウム系）材料からなる400nm帯レーザとAlGaInP系（ガリウム燐系）材料からなる650nm帯レーザが接合された従来の集積型半導体レーザ素子の鳥瞰図である。
この素子は、サファイア基板３３０１上に窒化ガリウム系半導体層が積層されてなる400nm帯半導体レーザ素子LD３３１０とGaAs基板３３２１上にガリウム燐系半導体層が積層されてなる650nm帯半導体レーザ素子LD３３３０が、金属等の導電性材料からなる接合材３３４１を介して接合されている。LD３３１０及びLD３３３０は、例えばリッジ導波路型である。
図３４は、図３３に示すLD３３１０のY-Z断面図である。LD３３１０は、サファイア基板３３０１上にn側コンタクト層３４０１、n側クラッド層３４０２、発光層３４０３、p側クラッド層３４０４及びp側コンタクト層３４０５が積層されてなる。これら各層３４０１〜３４０５は、窒化ガリウム系半導体からなる。p側コンタクト層３４０５及びp側クラッド層３４０４の一部領域は、p側クラッド層３４０４の途中まで、除去され、リッジ部が形成されている。そして、前記リッジ部の側面及びp側クラッド層３４０４上には、電流ブロック層としての機能を有する誘電体膜３４０６が形成されている。さらに、前記リッジ部上には、p側オーミック電極３３１１とp側パッド電極３３１２が形成されている。また、LD３３１０には、n側コンタクト層３４０１の途中まで一部領域が除去されてなるn側電極形成領域上に、n側オーミック電極３３５１とn側パッド電極３３５２とが形成されている。
一方、図３５は、図３３に示すLD３３３０のY-Z断面図である。LD３３３０は、GaAs基板３３２１上にn側クラッド層３５０１、発光層３５０２、p側クラッド層３５０３及びp側コンタクト層３５０４が積層されてなる。これら各層３５０１〜３５０４は、ガリウム燐系半導体からなる。p側コンタクト層３５０４及びp側クラッド層３５０３の一部領域は、p側クラッド層３５０３の途中まで、除去され、リッジ部が形成されている。そして、前記リッジ部の側面及びp側クラッド層３５０３上には、電流ブロック層としての機能を有する誘電体膜３５０５が形成されている。さらに、前記リッジ上には、p側オーミック電極３３３１とp側パッド電極３３３２が形成されている。また、GaAs基板３３２１の裏面上には、n側オーミック電極３３６１とn側パッド電極３３６２とが形成されている。
これらのLD３３１０とLD３３３０が接合材３３４１を介して接合され、図３３に示す集積型半導体レーザ素子が作製される。ここで、それぞれのp側パッド電極３３１２、３３３２は導電性の接合材３３４１によって接続されるため同電位となり、LD３３１０のp側パッド電極３３１２は共通の電極として用いられる。そして、p側パッド電極３３１２とn側パッド電極３３５２間に電流を流すことによってLD３３１０が動作し、400nm帯レーザ光が出射される。また、p側パッド電極３３１２とn側パッド電極３３６２間に電流を流すことによってLD３３３０が動作し、650nm帯レーザ光が出射される。
ところで、LD３３１０のリッジ部が延在する方向とLD３３３０のリッジ部が延在する方向とを、結晶学的な方位に正確に一致させながら、LD３３１０とLD３３３０とを接合することが極めて困難であるため、これらの共振器面を同時に形成する従来の方法では、両方の素子で平坦な共振器面を形成することが極めて困難である。したがって、図３３に示すようにLD３３３０を構成する半導体のへき開面にあわせて共振器面を形成すると、LD３３１０の共振器面には、凹凸に起因する多数の縞が現れる。以下、図３６〜図４１を参照して、従来の集積型半導体レーザの製造工程の一例を示すことにより、この点について詳細に説明する。
まず、図３６に示すように、サファイア基板３３０１上に窒化ガリウム系半導体各層３４０１〜３４０５を積層する。次に図３７に示すように、通常のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて、ストライプ状のリッジ部３７０１を形成するとともに、所望の領域に誘電体膜３４０６、p側オーミック電極３３１１、及び、p側パッド電極３３１２を形成する。
一方、図３８に示すように、GaAs基板３３２１上にガリウム燐系半導体各層３５０１〜３５０４を積層する。次に図３９に示すように、通常のフォトリソグラフィー技術とエッチング技術を用いて、ストライプ状のリッジ部３９０１を形成するとともに、所望の領域に誘電体膜３５０５、p側オーミック電極３３３１、及び、p側パッド電極３３３２を形成する。
そして、図４０に示すように、互いにp側パッド電極３３１２、３３３２が向き合うように、接合材３３４１を用いて、それぞれのウェハを接合する。この際、互いのストライプ状のリッジ部が延在する方向を正確に平行になるように接合することは困難である。この様子を図４１の模式的な平面図に示す。図に示すように、互いのリッジ部（３７０１及び３９０１）の延在する方向が平行位置からずれるため、△θの誤差（角度ズレ）が生じる。すなわち、結晶学的な方位が互いにずれることになる。したがって、このような接合を行った後、例えばへき開により共振器を形成すると、両方の素子で平坦なへき開面を得ることは不可能である。この結果、図３３に示す従来の集積型半導体レーザ素子では、一方の素子（LD３３１０）の共振器面には、凹凸が発生してしまう。
特開２００２−１１８３３１号公報
このように、従来の集積型半導体レーザ素子では、集積化された全ての素子で、理想とする平坦な共振器面を形成することは極めて困難である。共振器面に凹凸が発生すると素子内で導波する光が散乱されるため、レーザ発振が困難になり、これはしきい値電流の増大を招く。また、凹凸により端面での非発光センターが増加し、端面での光吸収が増加する虞がある。この結果、端面が劣化し、高出力動作が困難になる虞がある。さらに、これらの要因は、レーザ素子の寿命に悪影響を及ぼす。
また、図３３に示す前述の集積型半導体レーザ素子では、AlGaInN系レーザとAlGaInP系レーザが互いに向かい合って接合されている。AlGaInN系材料とAlGaInP系材料の熱膨張係数が大きく異なり、かつ、異なる結晶構造を有するため（AlGaInN系材料はウルツ鉱構造を有し、AlGaInP系材料はせん亜鉛構造を有する）、一方のレーザを駆動したときの発熱により、他方のレーザに大きな歪を生じさせる虞がある。この結果、これらのレーザの寿命に悪影響を及ぼす虞がある。
本願発明はこのような問題に鑑みなされたものであり、低しきい値発振、高出力動作が可能で、長寿命な集積型半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は共振器長が互いに異なる第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子とが、共振器延在方向を略平行にして、かつ、レーザ光の出射端面及び反射端面の少なくとも一方が上記延在方向においてズレる状態で接合されていることとしている。
また、本発明は、第１の基板上に複数の第１の半導体レーザ構造を形成して第１ウェハを形成する第１ウェハ形成工程と、第２の基板上に複数の第２の半導体レーザ構造を形成して第２ウェハを形成する第２ウェハ形成工程とを有する集積型半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記第１ウェハと前記第２ウェハとを接合する接合工程に先立って、
前記第１ウェハの第１の半導体レーザ構造にレーザ光の出射側及び反射側の少なくとも一の共振器端面を形成する共振器端面形成工程を設けたこととしている。
上述の構成によって、一方のレーザ素子の共振器長が他方のレーザ素子の共振器より短いため、接合部において、前記短い共振器を有するレーザ素子の共振器端面近傍に空隙を有する。この結果、他方のレーザ素子を駆動させることにより温度上昇が生じたとしても、前記短い共振器長を有するレーザ素子に与える歪を大幅に抑制することができる。
また、このように第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子の共振器長を互いに異ならせることにより、これらを接合してなる集積型半導体レーザ素子において、一方のレーザ素子を駆動させることにより温度上昇が生じたとしても、最も温度上昇が顕著な端面の位置が互いに同一面上にないため、他方の素子に与える歪を大幅に抑制することができる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命を大幅に改善することができる。
上述の方法によって、ウェハを接合する前に第１の半導体レーザ素子用共振器端面を第１の半導体レーザ構造を構成する半導体の結晶方位に合わせてレーザ光の出射側及び反射側の少なくとも一方の共振器端面を形成できるので、平坦な共振器端面を有する第１の半導体レーザ素子が得られる。この結果、第１の半導体素子を低しきい値発振、高出力動作が可能で、長寿命な集積型半導体レーザ素子を製造することができる。
また、前記第１及び第２の半導体レーザ素子の出射端面がズレる状態であることとしている。
このような構成によって、一方の半導体レーザ素子が駆動したとき、最も温度上昇が顕著なレーザ光出射側の共振器端面から他方の半導体レーザ素子の出射側の共振器端面への熱伝導が抑制されるので集積型半導体レーザ素子の寿命を大幅に改善することができる。
また、前記共振器の反射端面も上記延在方向においてズレる状態で接合されていることとしている。
このような構成によって、一方の半導体レーザ素子が駆動したとき、レーザ光出射側の共振器端面の次に温度上昇が顕著なレーザ光反射側の共振器端面から他方の半導体レーザ素子のレーザ光反射側の共振器端面への熱伝導も抑制されるので、集積型半導体レーザ素子の寿命を大幅に改善することができる。
また、前記第１の半導体レーザ素子と前記第２の半導体レーザ素子とは、半導体材料が異なることとしている。
このような構成によって、第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子が異なる半導体材料で構成されている場合、熱膨張係数が互いに異なるため、一方のレーザ素子を駆動させることにより温度上昇が生じると、他方の素子に大きな歪を与える虞がある。このような場合においても、本発明によると最も温度上昇が顕著な端面の位置が互いに同一面上にないため、前記歪抑制効果がより顕著に得られる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命改善効果がより一層顕著になる。
また、前記第１の半導体レーザ素子と前記第２の半導体レーザ素子とは、異なる結晶構造を有することとしている。
このような構成によって、第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子が異なる結晶構造を有する場合、より大きな歪が加わる虞があるが、本発明によると最も温度上昇が顕著な端面の位置が互いに同一面上にないため、前記歪抑制効果がより顕著に得られる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命改善効果がより一層顕著になる。
また、前記第１の半導体レーザ素子又は前記第２の半導体レーザ素子のいずれかは、窒化物系半導体であることとしている。
このような構成によって、窒化物系半導体レーザは、せん亜鉛構造を有するガリウム砒素系、ガリウム燐系、インジウム燐系などの他の半導体レーザと異なるウルツ鉱構造を有するため、窒化物系半導体レーザを含む半導体レーザを他の半導体レーザと接合することにより集積化した場合、容易に歪が発生する。したがって、このような場合、本発明による前記歪抑制効果がより顕著に得られる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命改善効果がより一層顕著になる。特に、C軸方向（（0001）結晶面）に積層された窒化物系半導体レーザは、ピエゾ電界と呼ばれる歪に起因した電界を内在し、この電界によって素子内部において電子と正孔が空間的に分離されやすい性質を有している。このため、発光再結合が生じにくくなる。窒化物系半導体レーザとともに集積化された他方のレーザ素子を駆動させることにより温度上昇が生じると、窒化物系半導体レーザ素子に大きな歪を与える虞がある。この結果ピエゾ電界が増大し、より一層発光再結合が生じにくくなる虞がある。このような場合においても、本発明によると最も温度上昇が顕著な端面の位置が互いに同一面上にないため、前記歪抑制効果がより顕著に得られる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命改善効果がより一層顕著になることに加えて、しきい値電流の増大や発光効率の減少などの素子特性の劣化を防止することができる。
また、前記第１の半導体レーザ素子は、窒化物系半導体からなり、前記第１の半導体レーザ素子の出射端面には第１のコート膜と第２のコート膜とがこの順に形成されており、前記第２の半導体レーザ素子の出射端面には第２のコート膜だけが形成されていることとしている。
このような構成によって、第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子の共振器面へのコート膜をそれぞれに最適な反射率を設定することができるので、集積化されたそれぞれの素子の特性を最適にすることができる。
また、前記共振器端面形成工程で形成される少なくとも一の共振器端面は、レーザ光出射側の共振器端面であることとしている。
このような構成によって、第１の半導体レーザ素子で一番平坦性を要求されるレーザ光出射側の共振器端面を精度よく加工できるので、レーザ特性の優れた集積型半導体レーザ素子を得ることができる。
また、前記共振器端面形成工程では、エッチングにより共振器端面を形成していることとしている。
このような方法によって、エッチングにより共振器端面を形成すると、容易に平坦な共振器端面を形成することができる。
また、前記共振器端面形成工程の後に前記接合工程に先立って、形成された共振器端面上に第１のコート膜を形成する第１コート膜形成工程を設け、前記接合工程の後に、
前記第１のコート膜上と、前記第２ウェハの第２の半導体レーザ構造に形成された共振器端面に第２のコート膜を形成する第２のコート膜を形成する第２コート膜形成工程を設けることとしている。
このような方法によって、第１の半導体レーザ素子にあらかじめコート膜を形成するので、第２の半導体レーザ素子の共振器端面へのコート膜形成と独立して反射率を制御することができる。この結果、第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子それぞれに最適な反射率を設定することができる。
また、前記第１の基板と第２の基板とは、異なる材料または異なる面方位を有することとしている。
このような場合、しきい値電流の低減、光出力の増大効果がより顕著に得られる。
また、前記第１の半導体レーザ構造と前記第２の半導体レーザ構造とは、異なる半導体材料からなることとしている。
このような場合、しきい値電流の低減、光出力の増大効果がより顕著に得られる。
また、第１及び第２の半導体レーザ素子に設けられるn側オーミック電極とn側パッド電極との電極形成工程を、前記接合工程の後に行い、電極形成工程に先立ち、前記第１及び第２基板の半導体レーザ構造が形成された面と反対面の研磨工程が設けられていることとしている。
このような方法によって、第１ウェハ及び第２ウェハを単独で研磨するよりも、接合後のウェハの方が厚みがあり、強度があるので、研磨による破損を防止し、製品歩留まりを向上することができる。
以下、本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態１の構造を示す模式的鳥瞰図である。図２は、その模式的断面図である。この集積型半導体レーザ素子は、窒化ガリウム系半導体からなる400nm帯半導体レーザ素子LD１とガリウム燐系半導体からなる650nm帯半導体レーザ素子LD2とが接合材１００で接合され、集積化されてなる。
LD１は、以下の通りの構造を有する。厚さ約70μｍのｎ型GaN（0001）基板１０１上に約１μｍの膜厚を有するAl0.01Ga0.99Nからなるアンドープのｎ型層１０２が形成されている。ｎ型層１０２上には、約１μｍの膜厚を有するAl0.07Ga0.93Nからなるｎ型クラッド層１０３が形成されている。ｎ型クラッド層１０３上には、多重量子井戸（MQW: Multiple Quantum Well）構造を有するMQW活性層と光ガイド層、及び、キャリアブロック層からなる発光層１０４が形成されている。この発光層１０４は、約3.5nmの層厚を有するアンドープのInxGa1-xNからなる３つの量子井戸層と約20nmの厚さを有するアンドープのInyGa1-yNからなる３つの量子障壁層とが交互に積層されてなるMQW活性層を有する。ここで、x＞yであり、x=0.15、y=0.05である。
このMQW活性層の上面には、約0.1μｍの膜厚を有するアンドープのIn0.01Ga0.99Nからなるp側光ガイド層と約20nmの膜厚を有するMgドープのAl0.25Ga0.75Nからなるp側キャリアブロック層とがこの順に形成されている。また、MQW活性層下面には、アンドープのAl0.25Ga0.75Nからなるｎ側キャリアブロック層が形成されており、これら窒化ガリウム系半導体各層が発光層１０４を構成する。
発光層１０４上には、突出部を有するMgドープのAl0.07Ga0.93Nからなるｐ型クラッド層１０５が形成されている。このｐ型クラッド層１０５の突出部１０６の膜厚は、約0.４μｍであり、突出部１０６以外の領域の膜厚は、約0.05μｍである。
ｐ型クラッド層１０５の突出部１０６の上面上には、約3nmの膜厚を有するIn0.01Ga0.99Nからなるｐ側コンタクト層１０７が形成されている。ｐ型クラッド層１０５の突出部１０６と、ｐ側コンタクト層１０７とによって、リッジ部１０８が構成されている。ここで、リッジ部１０８の幅は、約1.5μｍである。
リッジ部１０８の側面とp型クラッド層１０５の平坦部の上面上に約0.2μｍのSiO2からなる誘電体膜１０９が形成されている。この誘電体膜１０９は、リッジ部１０８のみに電流を注入するとともに、素子の横方向の屈折率差を制御する電流ブロック層としての機能を有する。
また、リッジ部１０８の上面上、すなわち、ｐ側コンタクト層１０７の上面上には、下層から上層に向かって、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＡｕ層と、約２４０ｎｍの厚みを有するＮｉ層とからなるｐ側オーミック電極１１０が、ストライプ状（細長状）に形成されている。また、ｐ側オーミック電極１１０の上面及び誘電体膜１０９の上面上には、ｐ側オーミック電極１１０の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極１１１が形成されている。
また、ｎ型ＧａＮ基板１０１の裏面上には、ｎ型ＧａＮ基板１０１の裏面に近い方から順に、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約１００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側オーミック電極１１２（図１では省略）が形成されている。ｎ側オーミック電極１１２の裏面上には、ｎ側オーミック電極１１２に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極１１３（図１では省略）が形成されている。
一方、図１及び図２に示すLD２は、以下の通りの構造を有する。厚さ約100μｍのｎ型GaAｓ（001）基板２０１上に約１μｍの膜厚を有する(Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5Pからなるｎ型クラッド層２０３が形成されている。なお、本実施形態では、基板上に直接n型クラッド層２０３を形成したが、n型GaAsや、n型GaInPなどからなるバッファ層を介してｎ型クラッド層２０３を形成しても良い。
ｎ型クラッド層２０３上には、多重量子井戸（MQW: Multiple Quantum Well）構造を有するMQW活性層と光ガイド層からなる発光層２０４が形成されている。この発光層２０４は、約5nmの層厚を有する(AlaGa1-a) 0.5In0.5Pからなる３つの量子井戸層と約5nmの厚さを有するアンドープの(AlbGa1-b) 0.5In0.5Pからなる４つの量子障壁層とが交互に積層されてなるMQW活性層を有する。ここで、a＜bであり、a=0、b=0.5である。
このMQW活性層の上面には、約60nmの膜厚を有するアンドープの(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5Pからなるp側光ガイド層が形成されている。また、MQW活性層下面には、約60nmの膜厚を有するアンドープの(Al0.5Ga0.5) 0.5In0.5Pからなるn側光ガイド層が形成されており、これらガリウム燐系半導体各層が発光層２０４を構成する。
発光層２０４上には、突出部を有するMgドープの(Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5Pからなるｐ型クラッド層２０５が形成されている。このｐ型クラッド層２０５の突出部２０６の膜厚は、約1.2μｍであり、突出部２０６以外の領域の膜厚は、約0.2μｍである。
ｐ型クラッド層２０５の突出部２０６の上面上には、約0.3μmの膜厚を有するGaAsからなるｐ側コンタクト層２０７が形成されている。ｐ型クラッド層２０５の突出部２０６と、ｐ側コンタクト層２０７とによって、リッジ部２０８が構成されている。ここで、リッジ部２０８の幅は、約2.0μｍである。
リッジ部２０８側面とp型クラッド層２０５の平坦部の上面上に約0.2μｍのSiO2からなる誘電体膜２０９が形成されている。この誘電体膜２０９は、リッジ部２０８のみに電流を注入するとともに、素子の横方向の屈折率差を制御する電流ブロック層としての機能を有する。
また、リッジ部２０８の上面上、すなわち、ｐ側コンタクト層２０７の上面上には、AuとZnとからなるｐ側オーミック電極２１０が、ストライプ状（細長状）に形成されている。また、ｐ側オーミック電極２１０の上面及び誘電体膜２０９の上面上には、ｐ側オーミック電極２１０の上面に接触するように、下層から上層に向かって、約１００ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｔ層と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｐ側パッド電極２１１が形成されている。
また、ｎ型GaAs基板２０１の裏面上には、ＡｕとGeとからなるｎ側オーミック電極２１２（図１では省略）が形成されている。ｎ側オーミック電極２１２の裏面上には、ｎ側オーミック電極２１２に近い方から順に、約１０ｎｍの厚みを有するＮｉ層と、約７００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とからなるｎ側パッド電極２１３（図１では省略）が形成されている。
なお、上記した上層、上面等の記載は、ウェハ接合前の基板に対して、基板から半導体層側に向かう方向を“上”と定義する。（“下”はこの逆）。また、裏面とは、同様にウェハ接合前の基板に対して、半導体層が積層される（結晶成長させる）方向と逆側の面と定義する。
図３は、図1及び図２で示した集積型半導体レーザ素子の平面図である。図の簡略化のために、以下の説明に必要な部分のみを図１及び図２と同一の符号を付して破線で示した。
LD１の共振器端面３０１、３０２は、ウェハ接合前に上面側からフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術を用いてGaN基板１０１表面に対して略垂直になるように形成される。ここで、共振器端面３０１、３０２とは、光が閉じ込められて往復運動する区間の端面をいう。ドライエッチングは、例えばCl2ガスを用いたRIE（Reactive Ion Etching）法が利用できる。このときの共振器長（一対の共振器端面３０１、３０２間の距離）は、約６００μｍである。このとき、リッジ部１０８の延在する方向（p側オーミック電極１１０の延在する方向に一致）は、フォトリソグラフィー技術により、GaN基板１０１の結晶学的面方位にほぼ一致させることができる。さらに、このリッジ部１０８の延在する方向を基準として共振器端面３０１、３０２を形成することができるので、所望の結晶学的方位に一致させて共振器面３０１、３０２を形成することができる。この結果、平坦な共振器端面３０１、３０２が得られる。
一方、LD２の共振器端面３１１、３１２は、互いのウェハを接合後に、接合されたウェハをへき開することによって形成する。ここで、この接合には、例えばAuとSnからなるハンダを接合材１００として用いることができる。なお、LD２の共振器長は約８００μｍである。
LD２のリッジ部２０８の延在する方向（p側オーミック電極２１０の延在する方向に一致）は、フォトリソグラフィー技術により、GaAs基板２０１の結晶学的面方位にほぼ一致させることができる。また、前記へき開においては、このリッジ部２０８の延在する方向を基準として共振器端面３１１、３１２を形成することができるので、所望の結晶学的方位に一致させて共振器端面３１１、３１２を形成することができる。この結果、平坦な共振器端面３１１、３１２が得られる。
LD１とLD２とは、図３に示すように、LD１の共振器端面３０１とLD２の共振器端面３１１とが、共振器延在方向において距離ｔ１だけズレ、LD１の共振器端面３０２とLD２の共振器端面３１２とが、共振器延在方向において距離ｔ２だけズレるように接合されている。また、本実施の形態では、距離ｔ１と距離ｔ２とが共に１００μmで等しくなるように、LD１とLD２とが接合されている。
このように、本発明によれば、LD１とLD２との共振器端面３０１、３０２、３１１、３１２を各基板１０１、１０２の結晶学的方位を基準として形成したリッジ部１０８、２０８の延在する方向を基準として、独立に制御できるので、例え、ウェハ接合工程において、角度ずれが生じても、それぞれ、所望の結晶学的方位に合致させて共振器端面３０１、３０２、３１１、３１２を形成することができる。
したがって、共振器端面３０１、３０２、３１１、３１２の平坦性が向上し、しきい値電流の低減、光出力の増大、素子の長寿命化を図ることができる。
また、図１、図２及び図３に示す実施の形態１による集積型半導体レーザ素子は、ウルツ鉱構造を有する窒化ガリウム系半導体レーザ素子LD１とせん亜鉛構造を有するガリウム燐系半導体レーザLD２とが集積化されてなる。そして、図１の鳥瞰図及び図３に示すように、LD１の共振器長はLD２の共振器長より短く、LD１の共振器端面３０１、３０２近傍に空隙部３０３、３０４をそれぞれを有する。
ここで、例えばLD２を駆動した場合LD２の発光層２０４の温度が上昇する。特に、共振器端面３１１、３１２近傍では、光密度が高いために、温度上昇が顕著である。この発熱とともに、LD２は熱膨張する。また、発生した熱は、リッジ部２０８、p側コンタクト層２０７、p側オーミック電極２１０、p側パッド電極２１１、そして、接合材１００を介してLD１に伝導する。この結果、LD１の素子温度が上昇するとともに、LD１も熱膨張する。ここで、窒化ガリウム系材料とガリウム燐系材料は、上記の通り結晶構造が異なり、また、熱膨張係数も大きく異なるため、LD１に歪が発生する虞があるが、LD１の共振器端面３０１、３０２近傍には、空隙部３０３、３０４があるため、LD１に加わる歪量は、共振器長が同等の半導体レーザ素子を集積化した従来の集積型半導体レーザ素子（共振器端面近傍に空隙部がない）に比べて大幅に低減することができる。この結果、LD１の素子寿命を大幅に改善することができる。
また、LD１の共振器端面３０１、３０２とLD２の共振器端面３１１、３１２とは同一面上にないため、一方の素子を駆動したときにその素子の最も温度が高くなる共振器端面から他方の素子の共振器端面に熱伝導がしにくくなる。この結果、LD１の素子寿命を大幅に改善することができる。
特に、本実施の形態では、LD１の窒化物系半導体各層１０２〜１０５、１０７は、C軸方向（（0001）結晶面）に積層されているので、ピエゾ電界と呼ばれる歪に起因した電界をもともと内在しており、この電界によって素子内部において電子と正孔とが空間的に分離されやすい性質を有している。このため、発光再結合が生じにくい状態になっている。更に、上記のように、LD２を駆動することによる温度上昇が発生した場合、LD１にさらなる歪が加わり、より一層発光再結合が生じにくくなる虞がある。しかしながら、本実施の形態では、LD２の最も温度上昇が顕著な共振器端面３１１、３１２の位置がLD１の共振器端面３０１、３０２の位置と互いに同一面上にないため、LD１に加わる歪量は、共振器端面の位置が同一面上にある従来の集積型半導体レーザ素子に比して大幅に低減することができる。この結果、集積型半導体レーザ素子の寿命改善効果がより一層顕著になることに加えて、しきい値電流の増大や発光効率の減少などの素子特性の劣化を防止することができる。
次に、図４から図２１を用いて、本実施の形態における集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
まず、図４に示すように、厚さ約４００μmのGaN(0001)基板１０１上に、例えばMOCVD（Metalorganic Chemical Vapor Deposition）法により窒化ガリウム系半導体各層１０２〜１０５、１０７を成長させる。次に、図５に示すようにコンタクト層１０７上にp側オーミック電極１１０を例えば真空蒸着法により形成する。
p側オーミック電極１１０のほぼ全面にSiO2層を形成した後、図６に示すように、通常のフォトリソグラフィー法を用いて(1-100)方向に伸びるストライプ状のSiO2層からなるマスク６０１を形成する。
そして、図７に示すように、例えばCl2ガスを用いたRIE法により、エッチングを行い、リッジ部１０８を形成する。さらに、このSiO2マスクを例えばフッ酸系エッチャントにより一旦除去した後、ウェハのほぼ全面にSiO2膜を形成する（図示せず）。そして、リッジ部上方に位置する部分のSiO2膜を除去することによって、図８に示すように、SiO2からなる誘電体膜１０９を形成する。
そして、図９に示すように、SiO2からなる誘電体膜１０９の開口部を覆うようにp側パッド電極１１１を形成した後、GaN基板１０１の裏面側を研磨し、この裏面上にn側オーミック電極１１２及びn側パッド電極１１３を形成する。
図１０（a）〜（c）は、エッチングによる端面形成の工程を示す図であり、上面図(ｂ)及び、そのA-A'断面図(a)とB-B'断面図(c)である。共振器端面を形成するための矩形領域の開口部１０００を有するSiO2からなる端面形成用マスク１００１を形成し、これをマスクとして、例えばCl2ガスを用いたRIE法により、n型層１０２の上面に達するようにエッチングを行うことにより、共振器端面を形成する。ここで、矩形の開口部１０００は、リッジ部１０８が延在する方向（（1-100）結晶面）を基準としてアライメントすることができるので、結晶学的方位に合致した共振器端面を形成することができる。また、本実施の形態では、n型層１０２の上面に達するようにエッチングを行ったが、共振器端面を形成するためには、n側クラッド層１０３の途中までエッチングすればよい。但し、n側クラッド層１０３のAl組成は、n型層１０２よりAl組成が高いので、本実施の形態のように、n側クラッド層１０３よりAl組成の低いn型層１０２の上面に達する共振器端面を形成することがより好ましい。
図１１は、このように製造されたLD1ウェハの図１の鳥瞰図のx軸方向に対応する方向から見た断面図であり、図１２は、LD１ウェハの上面図である。
図１３〜図１８は、LD２ウェハの製造工程を説明するための図であり、以下の点を除いてLD１と同様にして製造される。すなわち、LD２のn側オーミック電極２１２及びn側パッド電極２１３は厚さ約４００μｍのGaAs基板２０１の裏面を研磨した後、所定の領域を除いて形成される。
このようにして、製造されたLD１ウェハ及びLD２ウェハの接合工程を次に説明する。
まず、図１９に示すようにp側パッド電極１１１及び２１１が互いに向き合うように接合材１００を用いて接合される。本実施の形態では、接合材としてAuSn合金を用いて接合される。この工程では、この他の金属材料や、Agペーストなどの導電性材料を含有したペースト、さらには、導電性樹脂等を用いることができる。また、LD１ウェハとLD２ウェハをp側パッド電極１１１及び２１１が互いに向き合うように接触させた状態で、水素雰囲気あるいは、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気、さらには、酸素を含む雰囲気で加熱することにより、接合することもできる。
次に図２０に示すように、LD２のn側パッド電極２１３のGaAs基板２０１と逆側の面上にSiO2からなるマスク２００１を形成する。
そして、これをマスクとして、例えば、王水、アンモニアと過酸化水素の混合液、フッ酸系エッチャントを順次用いることにより、GaAs基板２０１の裏面側からGaAs基板２０１、半導体各層２０３〜２０５、２０７、誘電体膜２０９、接合材１００をエッチングし、図２１に示すようにLD１のp側パッド電極１１１に至る開口部２１００を形成する。このようにLD１とLD２が接合されたウェハは、LD１とLD２の各１素子ずつを含むように素子分離され、図１〜図３に示す集積型半導体レーザ素子が得られる。
（実施の形態２）
図２２〜図２７を用いて実施の形態２を説明する。本実施の形態では、LD１とLD２のレーザ光出射面側端面（「出射端面」）の反射率をそれぞれ独立に最適化する。図２２は、図１０(a)〜(c)で示したLD１に開口部１０００を形成し、共振器端面を露出する工程の後に引き続いて、第1の端面コート膜を形成する工程を示す図である。この図は、図１０(c)に対応する断面図である。
LD１の出射側共振器端面２２０１を形成した後、共振器端面形成用SiO2マスク２２０２を例えばフッ酸系エッチャントを用いて除去する（図２３）。なお、出射側共振器端面２２０１は、「半導体レーザ素子の出射端面」の一例である。そして、図２４に示すように、この第１の端面コート膜２４０１は、共振器端面上で膜厚約73nmになるようにする。SiO2膜からなる第１の端面コート膜２４０１をLD１ウェハの上面側から、例えばプラズマCVD法により堆積する。
次に、図２５に示すように、第１の端面コート膜２４０１の所定領域を除去することによってLD１のp側パッド電極１１１が露出するように、例えばフッ酸系エッチャントにより除去する。
さらに、図２１に示したように、LD１ウェハとLD２ウェハを接合し、エッチングによりLD２ウェハのGaAs基板側から開口部２１００を設けた後、図２５中の一点鎖線で示す位置でへき開することによって、複数の集積型半導体レーザ素子を含むバーを得る。
そして、図２６に示すように、LD１のレーザ光出射側共振器端面２２０１側（LD１の前端面）から、膜厚110nmのSiO2からなる第２の端面コート膜２６０１を、例えば真空蒸着法により堆積する。この結果、LD１の前端面に形成されたSiO2の総膜厚は183nmになり、このときの反射率は約７％とすることができる。
一方、図２７に示すように、このときのLD２の前端面には、膜厚110nmのSiO2からなる第2の端面コート膜２６０１のみが堆積されるため、LD２の前端面の反射率もLD１とほぼ同等の約７％とすることができる。
ここで、従来の方法では、それぞれのレーザ素子を集積化したウェハをへき開することによって得られたバーの前端面にLD１とLD２に同一の端面コートを同時に施すため（本実施の形態では、第２のコート膜に対応する）、それぞれの素子に最適な端面コートを施すことが困難である。例えば、本実施の形態に対応する場合、へき開後に膜厚110nmのSiO2からなる端面コート膜が同時にLD１の前端面およびLD２の前端面に堆積されることになる。したがって、LD２の前端面の反射率は、約７％となる一方で、LD１における前端面の反射率は約１２．３％となり、LD１からの出射光を高めることが困難となる。
本実施の形態では、上述したとおりLD１もLD２も前端面の反射率を約７％とすることができるので、それぞれのレーザに最適な端面コートを施すことができ、どちらの素子も高出力動作が容易となる。
なお、本実施の形態では、第１の端面コート膜２４０１と第２の端面コート膜２６０１とをいずれもSiO2で構成したが、これらの材料を異なる材料で構成することができる。このように、第１の端面コート膜２４０１と第２の端面コート膜２６０１とを異なる材料で構成することにより、一層容易にそれぞれのレーザ素子の前端面の反射率を最適化することができる。例えば、LD１の前端面に第１の端面コート膜として膜厚105nmのSiO2からなる端面コートを施し、LD１ウェハとLD２ウェハと接合後に形成したバーの前端面側から膜厚77nmのAl2O3を堆積することによって、LD１及びLD２の前端面の反射率をいずれも約７％とすることができる。
なお、反射側共振器端面（後端面）即ち、「反射端面」についても、本実施の形態と同様にLD１とLD２との後端面にも同様に端面コート膜の膜厚をそれぞれ制御して形成することができる。
後端面のコート膜には、例えば、Al2O3層とアモルファスシリコン層とを交互に積層した多層膜、SiO2層とSiN層とを交互に積層した多層膜、SiO2層とTiO2層とを交互に積層した多層膜を用いることができる。この膜厚の制御によって、LD１とLD２との反射率を独立に制御することが可能となる。
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２では、図１９に示すように、LD１及びLD２の各基板裏面を研磨等により薄くし、基板側にn側オーミック電極、n側パッド電極を形成した後、互いのウェハ（LD1ウェハとLD2ウェハ）を接合する例を示したが、本実施の形態では、これと異なり、互いのウェハを接合した後に、該ウェハの基板を研磨等により薄くし、基板裏面にn側オーミック電極、n側パッド電極を形成する。
図２８〜図３２は、この工程を説明するための模式的断面図である。
図２８は、接合前のLD1ウェハであり、図８で示した工程までは、実施の形態１と全く同様に製造し、その後p側パッド電極１１１を誘電体膜１０９の開口部を覆うようにp側オーミック電極１１０上に形成することによって作製される。
図２９は、接合前のLD２ウェハであり、図１７で示した工程までは、実施の形態１と全く同様に製造し、その後p側パッド電極２１１を誘電体膜２０９の開口部を覆うようにp側オーミック電極２１０上に形成することによって製造される。
その後、図２８及び図２９のウェハを、p側パッド電極１１１及び２１１が向き合うように互いに接合する。この接合工程は、実施の形態１と同様に、接合材としてAuSn合金を用いて接合される。また、他の金属材料や、Agペーストなどの導電性材料を含有したペースト、さらには、導電性樹脂等を用いることができる。また、LD１ウェハとLD２ウェハとをp側パッド電極１１１及び２１１が互いに向き合うように接触させた状態で、水素雰囲気あるいは、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気、さらには、酸素を含む雰囲気で加熱することにより、接合することもできる。
接合されたLD２ウェハは次に基板２０１の裏面側（接合面と反対側）を研磨あるいは、ウェットエッチング等により基板厚が約８０μｍになるように薄くする。そして図３０に示すようにLD１のp側パッド電極１１１の上方に開口部を有するSiO2マスク３００１をLD２ウェハの基板２０１の裏面上に形成する。さらに、実施の形態１、２と同様に、これをマスクとして、例えば、王水、アンモニアと過酸化水素の混合液、フッ酸系エッチャントを順次用いることにより、GaAs基板２０１の裏面側からGaAs基板２０１、半導体各層２０３〜２０５、２０７、誘電体膜２０９、接合材１００をエッチングし、図２１と同様にLD１のp側パッド電極１１１に至る開口部を形成する。そして、SiO2マスク３００１を除去し、図３１に示すように、LD２のGaAs基板２０１の裏面上の所定の領域にn側オーミック電極２１２とn側パッド電極２１３をこの順に形成する。
次の工程では、LD１ウェハのGaN基板１０１の裏面側から研磨やエッチング等により基板厚が約６０μmになるように薄くし、図３２に示すように、LD１ウェハの基板裏面上にn側オーミック電極１１２とn側パッド電極１１３をこの順に形成する。
このようにLD１とLD２が接合されたウェハは、LD１とLD２の各１素子ずつを含むように素子分離され、図１〜図３に示す集積型半導体レーザ素子が得られる。
実施の形態１、２では、LD１ウェハ及びLD２ウェハを研磨、エッチング等により薄膜化した後に接合工程を行うので、前記LD１及びLD２ウェハを薄くし過ぎるとこの接合工程においてウェハが割れやすくなるという問題がる。一方、本実施の形態では、基板の研磨、エッチング等による薄膜化工程をLD１ウェハ及びLD２ウェハを接合後に行うので、実施の形態１、２に比して薄く設定することができる。
また、本実施の形態による接合工程では、LD１の基板として透明なGaN基板１０１を用いかつ、接合工程では、LD１ウェハ裏面には、n側オーミック電極及びn側パッド電極が形成されていないので、GaN基板１０１裏面側から半導体各層１０２〜１０５、１０７、誘電体膜１０９を通して、LD１ウェハのp側オーミック電極１１０及びp側パッド電極１１１を観察することができる。したがってGaN基板１０１裏面側から半導体各層１０２〜１０５、１０７、誘電体膜１０９を通して、LD１ウェハのリッジ部１０８すなわち発光領域を確認することができる。
これに加えて、接合材１００として透明な材料を用いることによって、LD１ウェハの基板１０１裏面側から半導体各層１０２〜１０５、１０７、誘電体膜１０９を通してLD２ウェハのp側パッド電極２１１の位置を観察することができる。したがって、LD１ウェハの基板１０１裏面側から半導体各層を通してLD２ウェハのリッジ部２０８、すなわち発光領域を確認することができる。
あるいは、接合材をLD１ウェハ及びLD２ウェハの接合面上の全面ではなく、一部領域上にのみ予め形成しておくことによって、LD１ウェハの基板１０１裏面側から半導体各層１０２〜１０５、１０７、誘電体膜１０９を通してLD２ウェハのp側パッド電極２１１の位置、すなわちLD２ウェハの発光領域を確認することができる。具体的には、例えば、AuSu合金をLD１ウェハのp側パッド電極１１１及びLD２ウェハのp側パッド電極２１１の形成領域にほぼ一致させて、これらの電極上に予め形成しておけば良い。
さらには、例えばLD１ウェハとLD２ウェハとをp側パッド電極１１１及び２１１が互いに向き合うように接触させた状態で、水素雰囲気あるいは、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気、あるいは、酸素を含む雰囲気で加熱することにより接合する場合には、接合材を用いないので、LD１ウェハの基板１０１裏面側から半導体各層１０２〜１０５、１０７、誘電体膜１０９を通してLD２ウェハのp側パッド電極２１１の位置、すなわちLD２ウェハの発光領域を確認することができる。
以上の結果、本実施の形態では、LD１ウェハの基板１０１側からLD１ウェハのリッジ部１０８すなわち発光領域とLD２ウェハのリッジ部２０８すなわち発光領域の位置を確認しながら、互いのウェハを接合することができるので、互いのレーザ素子の発光点位置や、共振器方向を容易に、かつ高精度に制御することができる。この結果、発光点位置が高精度に制御された集積型半導体レーザ素子を得ることができる。
なお、今回開示した各実施の形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
なお、上述の実施の形態１〜３では、第１の素子（LD１）と第２の素子（LD2）とを接合することによって集積化された集積型半導体レーザ素子において、第１の素子（LD１）の両方の共振器端面をエッチングにより形成する例を示したが、第１の素子（LD１）の一方の共振器端面、例えば、レーザ光出射側の端面（「出射端面」）のみをエッチング等により形成し、もう一方の共振器端面（後端面「反射端面」）は、第２のウェハ（LD２ウェハ）と接合後に、例えばへき開により第２の素子（LD２）の共振器端面と同時に形成しても上記した同様の効果が得られる。但し、この場合は、レーザ光出射側と逆の端面（「反射端面」）は、結晶学的方位からずれる虞があるため、各実施の形態に比して、第１の素子（LD１）の特性がやや悪くなる虞がある。しかし、この場合においても、レーザ素子の駆動により最も高温となるのは、レーザ光出射側の端面（「出射端面」）であるので、出射側端面（「出射端面」）の位置が互いにずれていることによって、各半導体素子の寿命等に及ぼす影響は少なくなる。
上記実施の形態１において、LD１形成用基板としてGaN基板１０１を用いたが、これに限ることなく、InGaN、AlGaN、AlGaInNの各基板、あるいは、これらにBを加えた一般式AlGaInBNの基板を用いてもよい。さらに、たとえば、ＺｒＢ2基板などの基板を用いてもよい。ＺｒＢ2は、GaNと格子定数が近いので、結晶性の良好な窒化ガリウム系半導体を形成することができる。さらに、サファイア基板を用いることも可能である。但し、この場合、窒化ガリウム系半導体とサファイア基板との間で平坦な共振器面が得られやすい結晶軸が３０゜ずれるので、リッジの延在する方向にずれが生じやすいため、他の基板の場合に比べて、特性が劣る虞がある。
また、上記実施の形態１では、GaN基板１０１及びGaAs基板２０１を最終素子構造まで残すようにしたが、互いのウェハを接合後に、一方の基板を完全に除去してもよく、本発明はこのような場合においても有効である。
さらに、上記実施の形態１、２では、窒化物系半導体の各層は窒化物系半導体の（０００１）面上に積層したが、本発明はこれに限らず、窒化物系半導体の他の方向に積層してもよい。たとえば、窒化物系半導体の（１−１００）や（１１−２０）面などの（Ｈ、Ｋ、−Ｈ−Ｋ、０）面上に、窒化物系半導体の各層を積層してもよい。この場合、発光層にピエゾ電界が発生しないので、発光層の発光効率を向上させることができる。
また、上記実施の形態１、２では、発光層としてＭＱＷ構造を用いる例を示したが、発光層は量子効果を有しない厚膜の単層あるいは単一量子井戸構造であっても同様の効果がある。
本発明に係る集積型半導体レーザ素子及びその製造方法は、従来のＣＤやＤＶＤの他次世代のＢｌｕ−ｒａｙやＨＤ―ＤＶＤなどの大容量の光ディスクシステムのピックアップ装置として、その高性能化と長寿命化とによって活用される。
本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態１の構造を示す模式的鳥瞰図である。 上記実施の形態１の模式的断面図である。 図１、図２の集積型半導体レーザ素子の平面図である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（その１）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（その２）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（その３）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（その４）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（ぞの５）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD１ウェハの製造方法を説明する工程図（その６）である。 (a)〜(c)は、上記実施の形態LD１の共振器端面を形成する工程図である。 上記実施の形態のLD１ウェハの断面図である。 上記実施の形態のLD１ウェハの上面図である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その１）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その２）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その３）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その４）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その５）である。 上記実施の形態の集積型半導体レーザ素子のLD２ウェハの製造方法を説明する工程図（その６）である。 上記実施の形態のLD１ウェハとLD２ウェハとの接合工程を説明する断面図である。 上記実施の形態の集積型半導体素子の素子分離の工程図（その１）である。 上記実施の形態の集積型半導体素子の素子分離の工程図（その２）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態２におけるLD１の共振器端面への第１の端面コート膜を形成する工程図（その１）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態２におけるLD１の共振器端面への第１の端面コート膜を形成する工程図（その２）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態２におけるLD１の共振器端面への第１の端面コート膜を形成する工程図（その３）である。 上記実施の形態におけるLD１の第１の端面コート膜上に第２の端面コート膜を形成する工程図（その１）である。 上記実施の形態におけるLD１の第１の端面コート膜上に第２の端面コート膜を形成する工程図（その２）である。 上記実施の形態におけるLD２の共振器端面への第２のコート膜を形成する工程図である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態３におけるLD１及びLD２のn型オーミック電極、n側パッド電極を形成する工程図（その１）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態３におけるLD１及びLD２のn型オーミック電極、n型パッド電極を形成する工程図（その２）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態３におけるLD1及びLD２のn型オーミック電極、n型パッド電極を形成する工程図（その３）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態３におけるLD1及びLD２のn型オーミック電極、n型パッド電極を形成する工程図（その４）である。 本発明に係る集積型半導体レーザ素子の実施の形態３におけるLD1及びLD２のn型オーミック電極、n型パッド電極を形成する工程図（その５）である。 従来の窒化ガリウム系材料とガリウム燐系材料とからなる半導体レーザ素子の鳥瞰図である。 図３３の窒化ガリウム系材料からなる半導体レーザ素子の断面図である。 図３３のガリウム燐系材料からなる半導体レーザ素子の断面図である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その１）である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その２）である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その３）である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その４）である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その５）である。 従来の集積型半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図（その６）である。
符号の説明
LD１ 窒化ガリウム系半導体レーザ素子（青色）
LD２ ガリウム燐系半導体レーザ素子（赤色）
１００ 接合材
１０１ n型GaN基板
１０２ n型層
１０３ n型クラッド層
１０４ 発光層
１０５ p型クラッド層
１０６ 突出部
１０７ p側コンタクト層
１０８ リッジ部
１０９ 誘電体膜
１１０ p側オーミック電極
１１１ p側パッド電極
１１２ n側オーミック電極
１１３ n側パッド電極
２０１ n型GaAs基板
２０３ n型クラッド層
２０４ 発光層
２０５ p型クラッド層
２０６ 突出部
２０７ p側コンタクト層
２０８ リッジ部
２０９ 誘電体膜
２１０ p側オーミック電極
２１１ p側パッド電極
２１２ n側オーミック電極
２１３ n側パッド電極
３０１、３０２ 共振器端面
３０３、３０４ 空隙部
３１１、３１２ 共振器端面
６０１ マスク
１０００ 開口部
１００１ 端面形成用マスク
２００１ マスク
２１００ 開口部
２２０１ 出射側共振器端面
２２０２ 共振器端面形成用SiO2マスク
２４０１ 第１の端面コート膜
２６０１ 第２の端面コート膜
３００１ SiO2マスク

Claims (13)

  1. 共振器長が互いに異なる第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子とが、共振器延在方向を略平行にして、かつ、レーザ光の出射端面及び反射端面の少なくとも一方が上記延在方向においてズレる状態で接合されていることを特徴とする集積型半導体レーザ素子。
  2. 前記第１及び第２の半導体レーザ素子の出射端面がズレる状態であることを特徴とする請求項１記載の集積型半導体レーザ素子。
  3. 前記共振器の反射端面も上記延在方向においてズレる状態で接合されていることを特徴とする請求項２記載の集積型半導体レーザ素子。
  4. 前記第１の半導体レーザ素子と前記第２の半導体レーザ素子とは、半導体材料が異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の集積型半導体レーザ素子。
  5. 前記第１の半導体レーザ素子と前記第２の半導体レーザ素子とは、異なる結晶構造を有することを特徴とする請求項４記載の集積型半導体レーザ素子。
  6. 前記第１の半導体レーザ素子は、窒化物系半導体からなり、
    前記第１の半導体レーザ素子の出射端面には第１のコート膜と第２のコート膜とがこの順に形成されており、前記第２の半導体レーザ素子の出射端面には第２のコート膜だけが形成されていることを特徴とする請求項５記載の集積型半導体レーザ素子。
  7. 第１の基板上に複数の第１の半導体レーザ構造を形成して第１ウェハを形成する第１ウェハ形成工程と、第２の基板上に複数の第２の半導体レーザ構造を形成して第２ウェハを形成する第２ウェハ形成工程とを有する集積型半導体レーザ素子の製造方法であって、
    前記第１ウェハと前記第２ウェハとを接合する接合工程に先立って、
    前記第１ウェハの第１の半導体レーザ構造にレーザ光の出射側及び反射側の少なくとも一の共振器端面を形成する共振器端面形成工程を設けたことを特徴とする集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  8. 前記共振器端面形成工程で形成される少なくとも一の共振器端面は、レーザ光出射側の共振器端面であることを特徴とする請求項７記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  9. 前記共振器端面形成工程では、エッチングにより共振器端面を形成していることを特徴とする請求項８記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  10. 前記共振器端面形成工程の後に前記接合工程に先立って、
    形成された共振器端面上に第１のコート膜を形成する第１コート膜形成工程を設け、
    前記接合工程の後に、
    前記第１のコート膜上と、前記第２ウェハの第２の半導体レーザ構造に形成された共振器端面に第２のコート膜を形成する第２のコート膜を形成する第２コート膜形成工程を設けることを特徴とする請求項７又は８又は９記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  11. 前記第１の基板と第２の基板とは、異なる材料または異なる面方位を有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  12. 前記第１の半導体レーザ構造と前記第２の半導体レーザ構造とは、異なる半導体材料からなることを特徴とする請求項１１記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
  13. 第１及び第２の半導体レーザ素子に設けられるn側オーミック電極とn側パッド電極との電極形成工程を、前記接合工程の後に行い、
    電極形成工程に先立ち、前記第１及び第２基板の半導体レーザ構造が形成された面と反対面の研磨工程が設けられていることを特徴とする請求項７記載の集積型半導体レーザ素子の製造方法。
JP2004100318A 2004-03-30 2004-03-30 集積型半導体レーザ素子 Expired - Fee Related JP4671617B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004100318A JP4671617B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 集積型半導体レーザ素子
CNB2005100084756A CN100524986C (zh) 2004-03-30 2005-02-21 集成型半导体激光元件及其制造方法
US11/067,472 US7769069B2 (en) 2004-03-30 2005-02-28 Integrated semiconductor laser diode module and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004100318A JP4671617B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 集積型半導体レーザ素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005286213A true JP2005286213A (ja) 2005-10-13
JP4671617B2 JP4671617B2 (ja) 2011-04-20

Family

ID=35050152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004100318A Expired - Fee Related JP4671617B2 (ja) 2004-03-30 2004-03-30 集積型半導体レーザ素子

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7769069B2 (ja)
JP (1) JP4671617B2 (ja)
CN (1) CN100524986C (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007032268A1 (ja) * 2005-09-15 2007-03-22 Nec Corporation 半導体発光素子

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010518626A (ja) * 2007-02-12 2010-05-27 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 無極性および半極性（Ｇａ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｂ）Ｎダイオードレーザのためのレーザ棒配向の最適化
US9407068B2 (en) * 2007-02-20 2016-08-02 California Institute Of Technology Integrated broadband quantum cascade laser
JP2009158647A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Sharp Corp 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
US8247886B1 (en) 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
JP5004989B2 (ja) * 2009-03-27 2012-08-22 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びに、半導体光学装置
JP4927121B2 (ja) * 2009-05-29 2012-05-09 シャープ株式会社 窒化物半導体ウェハ、窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法
US20110001126A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor chip, method of fabrication thereof, and semiconductor device
US20110042646A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor chip, method of manufacture thereof, and semiconductor device
US9000466B1 (en) 2010-08-23 2015-04-07 Soraa, Inc. Methods and devices for light extraction from a group III-nitride volumetric LED using surface and sidewall roughening
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US7965752B1 (en) * 2009-11-30 2011-06-21 Corning Incorporated Native green laser semiconductor devices
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
JP5343984B2 (ja) * 2011-01-17 2013-11-13 株式会社デンソー 化合物半導体基板およびその製造方法
US8786053B2 (en) 2011-01-24 2014-07-22 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
US9287684B2 (en) * 2011-04-04 2016-03-15 Soraa Laser Diode, Inc. Laser package having multiple emitters with color wheel
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
EP2755227B1 (en) * 2011-09-05 2017-07-12 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Nitride semiconductor structure and method of preparing same
US9112331B2 (en) * 2012-03-22 2015-08-18 Palo Alto Research Center Incorporated Surface emitting laser incorporating third reflector
US9124062B2 (en) 2012-03-22 2015-09-01 Palo Alto Research Center Incorporated Optically pumped surface emitting lasers incorporating high reflectivity/bandwidth limited reflector
US9112332B2 (en) 2012-06-14 2015-08-18 Palo Alto Research Center Incorporated Electron beam pumped vertical cavity surface emitting laser
US9978904B2 (en) * 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
US9761763B2 (en) 2012-12-21 2017-09-12 Soraa, Inc. Dense-luminescent-materials-coated violet LEDs
US9362715B2 (en) 2014-02-10 2016-06-07 Soraa Laser Diode, Inc Method for manufacturing gallium and nitrogen bearing laser devices with improved usage of substrate material
US9379525B2 (en) 2014-02-10 2016-06-28 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode
US9368939B2 (en) 2013-10-18 2016-06-14 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable laser diode formed on C-plane gallium and nitrogen material
US9520695B2 (en) * 2013-10-18 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Gallium and nitrogen containing laser device having confinement region
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency
US9520697B2 (en) 2014-02-10 2016-12-13 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable multi-emitter laser diode
US9871350B2 (en) 2014-02-10 2018-01-16 Soraa Laser Diode, Inc. Manufacturable RGB laser diode source
JP7207365B2 (ja) * 2019-06-19 2023-01-18 株式会社デンソー 半導体レーザ光源モジュール、半導体レーザ装置
DE102020125510A1 (de) * 2020-09-30 2022-03-31 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung derselben
DE102021120778A1 (de) 2021-08-10 2023-02-16 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Laserkomponente und Laserbauteil

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07211991A (ja) * 1993-12-29 1995-08-11 Xerox Corp 多重ビーム型ダイオードレーザアレイ
JPH07307520A (ja) * 1994-05-10 1995-11-21 Mitsubishi Electric Corp スタック型半導体レーザ装置の組立て方法
JPH11112091A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ装置
JP2001044560A (ja) * 1999-08-03 2001-02-16 Sony Corp 半導体発光素子
JP2002232061A (ja) * 2001-02-01 2002-08-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法および半導体レーザ装置
JP2002270968A (ja) * 2002-02-13 2002-09-20 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子の製造方法
JP2002335052A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2003124577A (ja) * 2000-11-21 2003-04-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2003298193A (ja) * 2003-05-06 2003-10-17 Sony Corp 発光装置およびそれを用いた光装置並びに発光装置の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060237A (en) * 1990-12-24 1991-10-22 Eastman Kodak Company Multi-beam laser diode array
US5228050A (en) * 1992-02-03 1993-07-13 Gte Laboratories Incorporated Integrated multiple-wavelength laser array
US5585957A (en) * 1993-03-25 1996-12-17 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Method for producing various semiconductor optical devices of differing optical characteristics
US5987043A (en) * 1997-11-12 1999-11-16 Opto Power Corp. Laser diode arrays with offset components
US6144683A (en) * 1998-01-07 2000-11-07 Xerox Corporation Red, infrared, and blue stacked laser diode array by wafer fusion
US6136623A (en) * 1998-05-06 2000-10-24 Xerox Corporation Multiple wavelength laser arrays by flip-chip bonding
JP2001230501A (ja) * 2000-02-15 2001-08-24 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 半導体レーザ光源装置の製造方法
JP2002118331A (ja) 2000-10-06 2002-04-19 Toshiba Corp 集積型半導体発光装置及びその製造方法
US20030007257A1 (en) * 2001-07-06 2003-01-09 Bell Bernard W. Facial contact lens system for laser diode

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07211991A (ja) * 1993-12-29 1995-08-11 Xerox Corp 多重ビーム型ダイオードレーザアレイ
JPH07307520A (ja) * 1994-05-10 1995-11-21 Mitsubishi Electric Corp スタック型半導体レーザ装置の組立て方法
JPH11112091A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Victor Co Of Japan Ltd 半導体レーザ装置
JP2001044560A (ja) * 1999-08-03 2001-02-16 Sony Corp 半導体発光素子
JP2003124577A (ja) * 2000-11-21 2003-04-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2002232061A (ja) * 2001-02-01 2002-08-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置の製造方法および半導体レーザ装置
JP2002335052A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2002270968A (ja) * 2002-02-13 2002-09-20 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子の製造方法
JP2003298193A (ja) * 2003-05-06 2003-10-17 Sony Corp 発光装置およびそれを用いた光装置並びに発光装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007032268A1 (ja) * 2005-09-15 2007-03-22 Nec Corporation 半導体発光素子
JP4935676B2 (ja) * 2005-09-15 2012-05-23 日本電気株式会社 半導体発光素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20050232327A1 (en) 2005-10-20
US7769069B2 (en) 2010-08-03
CN1677779A (zh) 2005-10-05
JP4671617B2 (ja) 2011-04-20
CN100524986C (zh) 2009-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4671617B2 (ja) 集積型半導体レーザ素子
JP5368957B2 (ja) 半導体レーザチップの製造方法
JP4352337B2 (ja) 半導体レーザおよび半導体レーザ装置
CA2449047C (en) Semiconductor laser element with shading layers and improved far field pattern
JP2008141187A (ja) 窒化物半導体レーザ装置
JP2010109147A (ja) 発光素子およびその製造方法
US20060192209A1 (en) Optical integrated semiconductor light emitting device
WO2007097411A1 (ja) ２波長半導体発光装置及びその製造方法
JP3659621B2 (ja) 窒化物系半導体レーザ装置の製造方法
JP2006228826A (ja) 半導体レーザ
JP2002374035A (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
US20100054292A1 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP5948776B2 (ja) 発光素子及びその製造方法
JP4935676B2 (ja) 半導体発光素子
JP5150581B2 (ja) 発光素子、発光装置及び発光素子の製造方法
JP2007324582A (ja) 集積型半導体発光装置およびその製造方法
JP4244058B2 (ja) 半導体発光素子の製造方法
JP2007324579A (ja) 集積型半導体発光装置およびその製造方法
JP4286683B2 (ja) 半導体レーザ
JP5010096B2 (ja) 窒化物半導体レーザ素子及びそれを用いたｌｄ装置
JP2007324578A (ja) 集積型半導体発光装置およびその製造方法
JP2007324584A (ja) 半導体発光素子
JP2007324577A (ja) 集積型半導体発光装置およびその製造方法
JP5505379B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2000216476A (ja) 半導体発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100507

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101221

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110118

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees