JP2010056105A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】集積型の多波長半導体レーザ素子において、各々の半導体レーザ素子を構成する共振器端面が共振器方向にずれるのを抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】この3波長半導体レーザ素子100は、n型GaN基板11上に形成された共振器端面10aを有する青紫色半導体レーザ素子10と、青紫色半導体レーザ素子10の共振器端面10aと略同一面内に形成された共振器端面50aおよび70aを有する赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70とを備え、青紫色半導体レーザ素子10は、光導波路領域を除く領域に共振器端面10aの延びる方向に延びる段差部10bおよび10cを有し、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70は、それぞれの光導波路領域を除く領域に、共振器端面50aおよび70aの延びる方向に延びる段差部50bおよび70bを有する。
【選択図】図1
【解決手段】この3波長半導体レーザ素子100は、n型GaN基板11上に形成された共振器端面10aを有する青紫色半導体レーザ素子10と、青紫色半導体レーザ素子10の共振器端面10aと略同一面内に形成された共振器端面50aおよび70aを有する赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70とを備え、青紫色半導体レーザ素子10は、光導波路領域を除く領域に共振器端面10aの延びる方向に延びる段差部10bおよび10cを有し、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70は、それぞれの光導波路領域を除く領域に、共振器端面50aおよび70aの延びる方向に延びる段差部50bおよび70bを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、複数の半導体レーザ素子を集積化した半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
従来、光導波路が形成された半導体レーザ素子が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、GaN系基板上に窒化物系化合物半導体層が形成された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法が開示されている。この特許文献1に記載の窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、光導波路が形成されたウェハに対して共振器端面を形成するためのバー状劈開を行う工程の前に、ウェハの分割ラインに沿って予め破線状のスクライブ溝(劈開導入溝)を形成する工程を備えている。これにより、バー状劈開時に、半導体層がスクライブ溝の形成された位置でスクライブ溝の延びる方向に沿って劈開されるので、窒化物系半導体レーザ素子に、所望の方向に延びる平坦な劈開面からなる共振器端面を形成することが可能である。
また、近年、DVDドライブなどに使用される光ディスク用ピックアップ装置では、装置の小型化や構造の簡素化を目的として、異なる波長のレーザ光を出射する複数の半導体レーザ素子が1チップに集積化された集積型多波長半導体レーザ素子を用いた光ディスク用ピックアップ装置の開発が進められている。また、多波長半導体レーザ素子として、たとえば、赤色半導体レーザ素子と赤外半導体レーザ素子と青紫色半導体レーザ素子との3つの半導体レーザ素子が1チップ化された多波長半導体レーザ素子などが知られている。
また、上記のような多波長半導体レーザ素子を形成する場合、GaN系基板上に窒化物系化合物半導体を積層して形成したウェハ状の青紫色半導体レーザ素子に、GaAs基板上にGaやP(リン)などの化合物からなる半導体を積層して形成したモノリシック型の赤色/赤外半導体レーザ素子(ウェハ)を貼り合わせた後に、貼り合わせたウェハを劈開してそれぞれの半導体レーザ素子の共振器端面が形成される。
上記特許文献1に開示された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法では、1種類のレーザ光を出射する単波長半導体レーザ素子を形成する際の共振器端面形成には適用可能であると考えられる。しかしながら、上記特許文献1に開示された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法を、複数の半導体レーザ素子を貼り合わせて形成される集積型の多波長半導体レーザ素子の形成方法に適用した場合には、次のような問題点が生じる。たとえば、スクライブ溝(劈開導入溝)が形成されたウェハ状の青紫色半導体レーザ素子に、スクライブ溝が形成されていないモノリシック型の赤色/赤外半導体レーザ素子(ウェハ)を貼り合わせた後に、貼り合わせたウェハを劈開したとしても、青紫色半導体レーザ素子に形成される劈開面の位置と、赤色/赤外半導体レーザ素子に形成される劈開面の位置とが共振器方向にずれた状態でウェハが劈開される場合があると考えられる。この場合、各々の半導体レーザ素子を構成する共振器端面が共振器方向にずれてしまうという問題点がある。なお、劈開後の多波長半導体レーザ素子において、光出射側の共振器端面が互いに共振器方向にずれた状態で形成された場合、共振器端面間の段差形状に起因して、レーザ光の一部が隣接する他の半導体レーザ素子の劈開面に接触する状態が生じる。この場合、レーザ光の一部が他の半導体レーザ素子の劈開面によって遮られるために、ビーム形状が異常となる。したがって、多波長半導体レーザ素子の形成には、各半導体レーザ素子の共振器端面が同一面内に形成されることが要求される。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、集積型の多波長半導体レーザ素子において、各々の半導体レーザ素子を構成する共振器端面が共振器方向にずれるのを抑制することが可能な半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面による半導体レーザ素子は、基板の表面上に形成されるとともに第1共振器端面を有する第1半導体レーザ素子と、第1半導体レーザ素子の基板側とは反対側の第1表面上に接合され、第1共振器端面と略同一面内に形成された第2共振器端面を有する第2半導体レーザ素子とを備え、第1半導体レーザ素子は、第1共振器端面の少なくとも第1光導波路が形成された領域を除く領域に、第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる第1段差部を有するとともに、第2半導体レーザ素子は、第2共振器端面の少なくとも第2光導波路が形成された領域を除く領域に、第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる第2段差部を有する。
この第1の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる第1段差部を有する第1半導体レーザ素子と、第1共振器端面と略同一面内に形成された第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる第2段差部を有する第2半導体レーザ素子とを備えている。これにより、第1段差部および第2段差部は、第1共振器端面または第2共振器端面と略同一面内に形成されているので、製造プロセス上、第1半導体レーザ素子の第1段差部を起点として劈開された劈開面からなる第1共振器端面と、第2半導体レーザ素子の第2段差部を起点として劈開された劈開面からなる第2共振器端面とが、略同一面内に揃うように形成することができる。この結果、集積型の多波長半導体レーザ素子において、各々の半導体レーザ素子の共振器端面が共振器方向にずれるのを抑制することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第2段差部は、第2半導体レーザ素子の第1半導体レーザ素子とは反対側の第2表面から第1半導体レーザ素子に接合される側の第3表面まで達するように形成されている。このように構成すれば、第2段差部は、第2半導体レーザ素子の半導体素子層を厚み方向に貫通するので、製造プロセス上、半導体素子層が劈開されやすくなる。この結果、第2共振器端面を容易に形成することができる。
上記第2段差部が第2半導体レーザ素子の第2表面から第3表面まで達するように形成される構成において、好ましくは、第1段差部は、第2表面から第3表面に向かって延びる第2段差部と連続するように第1表面から基板に向かって延びるように形成されている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子には、第2半導体レーザ素子を厚み方向に貫通する第2段差部に連続する第1段差部が形成されるので、製造プロセス上、第2共振器端面を形成するための第2段差部と第1共振器端面を形成するための第1段差部とを、半導体素子層の厚み方向に沿って同時に形成することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第1段差部および第2段差部は、平面的に見て、第1段差部および第2段差部の各々の形成領域が重なるように配置されている。このように構成すれば、第1段差部および第2段差部の形成領域が、第1共振器端面または第2共振器端面の延びる方向に沿って重なるので、製造プロセス上、第1段差部および第1段差部と略同じ位置に形成された第2段差部をそれぞれ起点として半導体素子層を劈開することにより、第1共振器端面および第2共振器端面を同時に形成することができる。
上記第1の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第1段差部は、第1共振器端面の延びる方向の端部近傍に形成されるとともに、第2段差部は、第1段差部が形成された側と同じ側の第2共振器端面の延びる方向の端部近傍に形成されている。このように構成すれば、第1半導体レーザ素子および第2半導体レーザ素子は、共に、同じ側の共振器端面の端部近傍に段差部(第1段差部および第2段差部)を有するので、共振器端面の端部近傍に段差部が形成されていない場合と異なり、共振器端面の端部近傍における半導体素子層に割れや欠けが生じるのを抑制することができる。
この発明の第2の局面による半導体レーザ素子の製造方法は、基板の表面上に第1光導波路を含む第1半導体レーザ素子を形成する工程と、第2光導波路を含む第2半導体レーザ素子を形成する工程と、第2半導体レーザ素子を第1半導体レーザ素子の基板側とは反対側の表面上に接合する工程と、第1半導体レーザ素子および第2半導体レーザ素子の少なくとも第1光導波路および第2光導波路が形成された領域を除く領域に、第1光導波路および第2光導波路の延びる方向と略直交する方向に沿って延びるように劈開導入用溝を形成する工程と、劈開導入用溝に沿って劈開することにより、第1共振器端面を有するとともに、第1共振器端面の少なくとも第1光導波路が形成された領域を除く領域に第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる劈開導入用溝に対応する第1段差部を有する第1半導体レーザ素子と、第2共振器端面を有するとともに、第2共振器端面の少なくとも第2光導波路が形成された領域を除く領域に第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる劈開導入用溝に対応する第2段差部を有する第2半導体レーザ素子とを形成する工程とを備える。
この第2の局面による半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、第2半導体レーザ素子を第1半導体レーザ素子の表面上に接合する工程と、第1半導体レーザ素子および第2半導体レーザ素子の少なくとも第1光導波路および第2光導波路が形成された領域を除く領域に、第1光導波路および第2光導波路の延びる方向と略直交する方向に沿って延びるように劈開導入用溝を形成する工程と、劈開導入用溝に沿って劈開することにより、第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる劈開導入用溝に対応する第1段差部を有する第1半導体レーザ素子と、第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる劈開導入用溝に対応する第2段差部を有する第2半導体レーザ素子とを形成する工程とを備えている。これにより、第1半導体レーザ素子および第2半導体レーザ素子は、共に、劈開後に第1段差部および第2段差部となる劈開導入用溝を起点として第1光導波路および第2光導波路の延びる方向と略直交する方向に劈開されるので、第1半導体レーザ素子および第2半導体レーザ素子には、劈開面からなる各々の共振器端面が、共振器方向に略同一面内に揃うように形成される。この結果、各々の半導体レーザ素子の共振器端面が共振器方向にずれるのが抑制された集積型の多波長半導体レーザ素子を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図2は、図1に示した第1実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ素子100の構造について説明する。
図1は、本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図2は、図1に示した第1実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した平面図である。まず、図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ素子100の構造について説明する。
本発明の第1実施形態による3波長半導体レーザ素子100は、図1に示すように、約405nmの発振波長を有する青紫色半導体レーザ素子10の上面上に、約650nmの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子50と、約780nmの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子70とを、AuSn半田などの金属層からなる導電性接着層1を介して接合した多波長レーザ素子として構成されている。なお、青紫色半導体レーザ素子10は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70は、それぞれ、本発明の「第2半導体レーザ素子」の一例である。また、青紫色半導体レーザ素子10の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子10には、図1に示すように、共振器方向(A方向)の両端部に、n型GaN基板11の主表面(上面)に対して略垂直な一対の共振器端面10aが形成されている。また、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70には、共振器方向(A方向)の両端部に、共振器端面10aと略同一平面内に形成された一対の共振器端面50aおよび70aがそれぞれ形成されている。なお、共振器端面10aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、n型GaN基板11は、本発明の「基板」の一例である。また、共振器端面50aおよび70aは、それぞれ、本発明の「第2共振器端面」の一例である。
ここで、第1実施形態では、図1に示すように、青紫色半導体レーザ素子10の共振器端面10aのB方向の両端部には、共振器端面10aと異なる端面を有する段差部10bおよび10cがそれぞれ形成されている。この段差部10bおよび10cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。また、赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50aのB1方向の端部には、共振器端面50aと異なる端面を有する段差部50bが形成されている。この段差部50bは、赤色半導体レーザ素子50の上面から下面までの全ての半導体層をC1方向に延びるように形成されている。また、赤外半導体レーザ素子70の共振器端面70aのB2方向の端部には、共振器端面70aと異なる端面を有する段差部70bが形成されている。この段差部70bは、赤外半導体レーザ素子70の上面から下面までの全ての半導体層をC1方向に延びるように形成されている。なお、段差部10bおよび10cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」の一例であり、段差部50bおよび70bは、それぞれ、本発明の「第2段差部」の一例である。また、赤色半導体レーザ素子50の上面および赤外半導体レーザ素子70の上面は、それぞれ、本発明の「第2表面」の一例であり、赤色半導体レーザ素子50の下面および赤外半導体レーザ素子70の下面は、それぞれ、本発明の「第3表面」の一例である。
また、第1実施形態では、3波長半導体レーザ素子100を平面的に見た場合、図2に示すように、段差部10bおよび段差部50bは、各々の形成領域が略重なるように配置されている。また、段差部10cおよび段差部70bについても、各々の形成領域が略重なるように配置されている。したがって、図1に示すように、段差部10bおよび50bは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子100の端部方向(B1方向)に延びるように形成されるとともに、段差部10cおよび70bは、B2方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子100の端部方向(B2方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子100には、共振器端面10aのB方向の両端部に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる連続した段差部がそれぞれ形成されている。
また、第1実施形態では、段差部10bおよび10cは、光導波路(後述するリッジ部15近傍)が形成された領域を除く領域(B方向の端部)に形成されている。また、段差部50bおよび70bについても、それぞれの半導体レーザ素子の光導波路(後述するリッジ部55および75近傍)が形成された領域を除く領域(B方向の端部)に形成されている。
なお、段差部10b、10c、50bおよび70bは、それぞれ、後述する製造プロセスにおいて、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子100をB方向に分割(バー状劈開)する際の劈開導入用溝(スクライブ溝40(溝部40a))が、チップ化後に3波長半導体レーザ素子100に残された部分である。
また、各半導体レーザ素子(10、50および70)の共振器端面10a、50aおよび70aには、端面コート処理により、誘電体多層膜(図示せず)がそれぞれ形成されている。ここで、誘電体多層膜は、GaN,AlN、BN,Al2O3、SiO2、ZrO2、Ta2O5、Nb2O5、La2O3、SiN、AlONおよびMgF2や、これらの混成比の異なる材料であるTi3O5やNb2O3などからなる単層または多層膜を適用できる。
また、図1に示すように、青紫色半導体レーザ素子10は、n型GaN基板11の上面上に、n型AlGaNからなるn型クラッド層12、In組成の高いInGaNからなる量子井戸層とIn組成の低いInGaNからなる障壁層とが交互に積層された多重量子井戸(MQW)構造を有する活性層13、および、p型AlGaNからなるp型クラッド層14が形成されている。したがって、青紫色半導体レーザ素子10は、窒化物系化合物の半導体層により形成されている。
なお、n型クラッド層12と活性層13との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、n型クラッド層12の活性層13と反対側に、コンタクト層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層13とp型クラッド層14との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、p型クラッド層14の活性層13と反対側に、コンタクト層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層13は、単層または単一量子井戸(SQW)構造などにより構成されてもよい。
また、図1に示すように、p型クラッド層14は、素子のB方向の略中央部に形成された凸部と、凸部の両側(B1方向およびB2方向)に延びる平坦部とを有している。このp型クラッド層14の凸部によって、活性層13の部分に光導波路を構成するためのリッジ部15が形成されている。また、リッジ部15は、B方向に約1.5μmの幅を有するとともに、共振器方向(A方向)に沿って延びるように形成されている。
また、p型クラッド層14の平坦部の上面とリッジ部15の側面とを覆うようにSiO2からなる電流ブロック層16が形成されている。また、図1に示すように、p型クラッド層14および電流ブロック層16の上面を覆うように、Auなどからなるp側パッド電極17がA方向に延びるように形成されている。なお、リッジ部15とp側パッド電極17との間には、p型クラッド層14よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層(図示せず)やオーミック電極層(図示せず)などが形成されていてもよい。
また、図2に示すように、リッジ部15から見てB1方向の電流ブロック層16の上面の所定の領域を覆うように電極層21が形成されている。また、電極層21のB1方向の端部には、ワイヤボンド領域21aが設けられている。
また、p側パッド電極17は、図2に示すように、リッジ部15から青紫色半導体レーザ素子10の端部までB2方向に延びるように形成されている。また、B2方向に延びるp側パッド電極17の上面の所定の領域を覆うようにA方向に延びる絶縁膜30(図1参照)が形成されるとともに、絶縁膜30の上面を覆うように電極層22が形成されている。また、絶縁膜30および電極層22は、図1に示すように、青紫色半導体レーザ素子10のB2方向の端部の所定の領域において、p側パッド電極17のワイヤボンド領域17aが露出するようにパターニングされている。また、電極層22のB2方向の端部には、ワイヤボンド領域22aが設けられている。
また、n型GaN基板11の下面上に、n型GaN基板11から近い順に、Ti層、Pt層およびAu層からなるn側電極18が形成されている。
また、赤色半導体レーザ素子50は、n型GaAsからなるn型コンタクト層51aの下面上に、n型AlGaInPからなるn型クラッド層52、GaInPからなる量子井戸層とAlGaInPからなる障壁層とが交互に積層された活性層53、および、p型AlGaInPからなるp型クラッド層54が形成されている。したがって、赤色半導体レーザ素子50は、P(リン)を含む化合物の半導体層により形成されている。
なお、n型クラッド層52と活性層53との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、n型クラッド層52の活性層53と反対側に他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層53とp型クラッド層54との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、p型クラッド層54の活性層53と反対側に、コンタクト層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層53は、単層またはSQW構造などにより構成されてもよい。
また、図1に示すように、p型クラッド層54は、素子の略中央部から一方側(B2方向)に若干寄せられた位置に下方(C1方向)に突出するように形成された凸部と、凸部の両側に延びる平坦部とを有している。このp型クラッド層54の凸部によって、活性層53の部分に光導波路を構成するためのリッジ部55が形成されている。また、リッジ部55は、B方向に約2μmの幅を有するとともに、共振器方向(A方向)に沿って延びるように形成されている。
また、p型クラッド層54の平坦部の下面とリッジ部55の側面とを覆うようにSiO2からなる電流ブロック層56が形成されている。また、p型クラッド層54および電流ブロック層56の下面を覆うように、Auなどからなるp側パッド電極57が形成されている。なお、リッジ部55とp側パッド電極57との間には、p型クラッド層54よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層(図示せず)やオーミック電極層(図示せず)などが形成されていてもよい。また、n型コンタクト層51aの上面上に、n型コンタクト層51aから近い順に、Ti層、Pt層およびAu層からなるn側電極58が形成されている。
また、赤外半導体レーザ素子70は、n型GaAsからなるn型コンタクト層51bの下面上に、n型AlGaAsからなるn型クラッド層72、Al組成の低いAlGaAsからなる量子井戸層とAl組成の高いAlGaAsからなる障壁層とが交互に積層された活性層73、および、p型AlGaAsからなるp型クラッド層74が形成されている。したがって、赤外半導体レーザ素子70は、Asを含む化合物の半導体層により形成されている。
なお、n型クラッド層72と活性層73との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、n型クラッド層72の活性層73と反対側に他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層73とp型クラッド層74との間に、光ガイド層(図示せず)やキャリアブロック層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、p型クラッド層74の活性層73と反対側に、コンタクト層(図示せず)などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、活性層73は、単層またはSQW構造などにより構成されてもよい。
また、図1に示すように、p型クラッド層74は、素子の略中央部から一方側(B1方向)に若干寄せられた位置に下方(C1方向)に突出するように形成された凸部と、凸部の両側に延びる平坦部とを有している。このp型クラッド層74の凸部によって、活性層73の部分に光導波路を構成するためのリッジ部75が形成されている。また、リッジ部75は、B方向に約3μmの幅を有するとともに、共振器方向(A方向)に沿って延びるように形成されている。
また、p型クラッド層74の平坦部の下面とリッジ部75の側面とを覆うようにSiO2からなる電流ブロック層76が形成されている。また、p型クラッド層74および電流ブロック層76の下面を覆うように、Auなどからなるp側パッド電極77が形成されている。なお、リッジ部75とp側パッド電極77との間には、p型クラッド層74よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層(図示せず)やオーミック電極層(図示せず)などが形成されていてもよい。また、n型コンタクト層51bの上面上に、n型コンタクト層51bから近い順に、Ti層、Pt層およびAu層からなるn側電極78が形成されている。
また、図1に示すように、赤色半導体レーザ素子50のp側パッド電極57が、導電性接着層1を介して青紫色半導体レーザ素子10上の電極層21の部分に接合されるとともに、赤外半導体レーザ素子70のp側パッド電極77が、導電性接着層1を介して青紫色半導体レーザ素子10上の電極層22の部分にそれぞれ接合されている。
また、図1および図2に示すように、青紫色半導体レーザ素子10は、p側パッド電極17のワイヤボンド領域17aにワイヤボンディングされた金属線31を介してリード端子(図示せず)に接続されるとともに、n側電極18が導電性接着層(図示せず)を介して基台90(図2参照)に電気的に接続される。また、赤色半導体レーザ素子50は、電極層21のワイヤボンド領域21aにワイヤボンディングされた金属線32を介してリード端子(図示せず)に接続されるとともに、n側電極58にワイヤボンディングされた金属線33を介して基台90(図2参照)に接続される。さらに、赤外半導体レーザ素子70は、電極層22のワイヤボンド領域22aにワイヤボンディングされた金属線34を介してリード端子(図示せず)に接続されるとともに、n側電極78にワイヤボンディングされた金属線35を介して基台90(図2参照)に接続される。これにより、3波長半導体レーザ素子100は、各半導体レーザ素子のp側電極が互いに絶縁されたリード端子に接続されるとともに、n側電極が共通の端子に接続される状態(カソードコモン)に構成されている。
図3〜図10は、図1に示した第1実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図1〜図10を参照して、第1実施形態による3波長半導体レーザ素子100の製造プロセスについて説明する。
第1実施形態による3波長半導体レーザ素子100の製造プロセスでは、まず、図3に示すように、有機金属気相成長(MOCVD)法を用いて、n型GaN基板11の上面上に、n型クラッド層12と、活性層13と、p型クラッド層14とを順次形成する。
その後、図3に示すように、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを用いて、p型クラッド層14の所定の領域をエッチングすることにより、A方向(図1参照)に延びるリッジ部15を形成する。その後、リッジ部15を除くp型クラッド層14の上面上に電流ブロック層16を形成する。そして、真空蒸着法を用いて、リッジ部15の上面上とリッジ部15近傍の電流ブロック層16の上面上の所定領域とを覆うようにp側パッド電極17を形成する。
続いて、図3に示すように、真空蒸着法を用いて、リッジ部15から見てB1方向の電流ブロック層16の上面上に電極層21を形成するとともに、p側パッド電極17のB2方向の上面の所定の領域を覆うように絶縁膜30を形成する。この際、図4に示すように、絶縁膜30(図3参照)は、p側パッド電極17の一部のワイヤボンド領域17aのみが外部に露出されるようにp側パッド電極17上にパターニングされる。
その後、真空蒸着法を用いて、絶縁膜30の上面を覆うように電極層22(平面的な形状は図4を参照)を形成するとともに、電極層21および22上に導電性接着層1を予め形成する。この際、図3に示すように、左右の導電性接着層1の上面の位置がC2方向に略同じ位置となるように導電性接着層1の厚みを調整して形成する。このようにして、n側電極18を除くウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子10が形成される。
また、図5に示すように、MOCVD法を用いて、n型GaAs基板60の上面上に、n型AlGaAsからなるエッチングストップ層61およびn型コンタクト層51を順次形成する。その後、n型コンタクト層51の上面上に、赤色半導体レーザ素子50となるn型クラッド層52、活性層53およびp型クラッド層54を順次形成する。その後、n型クラッド層52、活性層53およびp型クラッド層54の一部をエッチングしてn型コンタクト層51の上面の一部を露出させるとともに、その露出した部分の一部に、赤外半導体レーザ素子70となるn型クラッド層72、活性層73およびp型クラッド層74を順次形成する。
その後、p型クラッド層54およびp型クラッド層74の部分にA方向(図1参照)に沿って延びるリッジ部55および75を形成する。また、リッジ部55および75上を除くp型クラッド層54およびp型クラッド層74の上面上に、電流ブロック層56および電流ブロック層76をそれぞれ形成する。そして、リッジ部55(75)および電流ブロック層56(76)の上面上に、p側パッド電極57および77を形成する。
その後、図6に示すように、ウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子10に設けられた電極層21および22と、n型GaAs基板60上に形成されたウェハ状態の赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70とを対向させながら、温度約295℃、荷重約100N/cm2の条件下で導電性接着層1を溶融させて接合する。
その後、図7に示すように、エッチングストップ層61の部分までエッチングを行うことにより、n型GaAs基板60(図6参照)を完全に除去する。その後、図8に示すように、フッ化水素酸または塩酸などを用いたウェットエッチングにより、エッチングストップ層61(図7参照)を除去してn型コンタクト層51を露出させる。さらに、硫酸などを用いたウェットエッチングにより、青紫色半導体レーザ素子10のp側パッド電極17の上方のn型コンタクト層51の部分を除去する。
その後、真空蒸着法を用いて、n型コンタクト層51aおよび51bの上面上にn側電極58およびn側電極78をそれぞれ形成する。その後、図8に示すように、n型GaN基板11が所定の厚みを有するようにn型GaN基板11の下面を研磨した後、真空蒸着法を用いて、n型GaN基板11の下面上にn側電極18を形成する。このようにして、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子100(図8参照)が形成される。その後、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子100に対してバー状劈開を行う。
ここで、第1実施形態の製造プロセスでは、図9に示すように、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70側(ウェハの上側)から、レーザスクライブ法を用いて、B方向に略直線状に延びる破線状のスクライブ溝40を形成する。また、破線状のスクライブ溝40は、A方向に共振器長と略等しい間隔を隔てて複数形成される。この際、溝部40aの部分が、赤外半導体レーザ素子70のB2方向の端部領域から青紫色半導体レーザ素子10の上面(電極層22の部分)を経て赤色半導体レーザ素子50のB1方向の端部領域までの区間をB2方向に連続するようにスクライブ溝40を形成する。また、溝部40aは、底部がn型GaN基板11の内部に達する深さを有するように形成される。
この状態で、図10に示すように、刃状治具90をスクライブ溝40(図9参照)の形成された位置にB方向に沿ってn型GaN基板11の下面側(n側電極18側)からウェハに当接させるとともに、ウェハの上側が開くようにn型GaN基板11の下側を支点として荷重を印加することにより、ウェハをスクライブ溝40の位置でB方向に沿って劈開する。これにより、ウェハは、図10に示すように、3波長半導体レーザ素子100がB方向に並列的に配置されたバー状態に形成される。この際、ウェハは、上側が開くようにn型GaN基板11の下側を支点として劈開されるので、個々の半導体レーザ素子のリッジ部近傍に荷重がかかるのが抑制される。これにより、ウェハは、共振器端面10aと、共振器端面50aおよび70aとの水平方向(A方向)の位置が揃った状態でA方向に分割される。
その後、バー状態の3波長半導体レーザ素子100に対して端面コート処理を行う。これにより、共振器端面10a、50aおよび70aには、AlN膜やAl2O3膜などからなる誘電体多層膜(図示せず)が形成される。
その後、図8に示すように、バー状態に劈開されたウェハのn型GaN基板11の裏面側(n側電極18側)から、レーザスクライブ法などを用いて、A方向(図10参照)に延びる分離導入用溝41を形成する。この状態で、バー状態のウェハを分離導入用溝41の位置でA方向に沿って素子分割する。これにより、バー状態のウェハが、個々のレーザチップに分割されて、3波長半導体レーザ素子100(図1参照)が多数形成される。
第1実施形態では、上記のように、共振器端面10aの延びる方向(B方向)に沿って延びる段差部10bおよび10cを有する青紫色半導体レーザ素子10と、共振器端面10aと略同一面内に形成された共振器端面50aの延びる方向(B方向)に沿って延びる段差部50bを有する赤色半導体レーザ素子50、および、共振器端面10aと略同一面内に形成された共振器端面70aの延びる方向(B方向)に沿って延びる段差部70bを有する赤外半導体レーザ素子70とを備えている。これにより、段差部10bおよび段差部50b、および、段差部10cおよび段差部70bは、それぞれ、共振器端面10aと略同一面内に形成されているので、製造プロセス上、青紫色半導体レーザ素子10の段差部10bおよび10cを起点として劈開された劈開面からなる共振器端面10aと、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70のそれぞれの段差部50bおよび70bを起点として劈開された劈開面からなる共振器端面50aおよび70aとが、共振器方向(A方向)において略同一面内に揃うように形成することができる。この結果、3波長半導体レーザ素子100において、青紫色半導体レーザ素子10の共振器端面10a、赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50a、および赤外半導体レーザ素子70の共振器端面70aが、共振器方向(A方向)にずれるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、段差部50bを、赤色半導体レーザ素子50のC2方向の上面から青紫色半導体レーザ素子10に接合される下面側まで達するように形成するとともに、段差部70bを、赤外半導体レーザ素子70のC2方向の上面から青紫色半導体レーザ素子10に接合される下面側まで達するように形成している。これにより、段差部50bおよび70bは、それぞれ、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を厚み方向(C1方向)に貫通するので、製造プロセス上、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子100がバー状態に劈開されやすくなる。この結果、共振器端面50aおよび70aを容易に形成することができる。
また、第1実施形態では、段差部10bおよび10cを、それぞれ、段差部50bおよび70bと連続するように青紫色半導体レーザ素子10のC2方向の上面からn型GaN基板11に向かって延びるように形成している。これにより、青紫色半導体レーザ素子10には、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を厚み方向(C1方向)に貫通する段差部50bおよび70bに連続する段差部10bおよび10cがそれぞれ形成されるので、製造プロセス上、共振器端面50aを形成するための段差部50bと共振器端面10aを形成するための段差部10b(劈開導入溝40)、および、共振器端面70aを形成するための段差部70bと共振器端面10aを形成するための段差部10c(劈開導入溝40)を、3波長半導体レーザ素子100の厚み方向に沿って同時に形成することができる。
また、第1実施形態では、段差部10bと段差部50b、および、段差部10cと段差部70bを、それぞれ平面的に見て、各々の形成領域が重なるように配置することによって、段差部10bと段差部50b、および、段差部10cと段差部70bの形成領域が、共振器端面10aの延びる方向(B方向)に沿って重なる。これにより、製造プロセス上、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子100は、段差部50b(70b)および段差部50b(70b)とB方向に略同じ位置に形成された段差部10b(10c)をそれぞれ起点として劈開(バー状劈開)されるので、3波長半導体レーザ素子100の共振器端面10a、50aおよび70aを同時に形成することができる。
また、第1実施形態では、段差部10bおよび10cは、共振器端面10aの延びる方向の端部近傍に形成されるとともに、段差部50bを、段差部10bが形成された側と同じ側の共振器端面50aの端部近傍に形成するとともに、段差部70bを、段差部10cが形成された側と同じ側の共振器端面70aの端部近傍に形成している。これにより、青紫色半導体レーザ素子10、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70は、共に、同じ側(B1方向またはB2方向)の共振器端面10a、50aおよび70aの端部近傍に段差部(段差部10bと段差部50b、および、段差部10cと段差部70b)を有するので、共振器端面10a、50aおよび70aの端部近傍に段差部が形成されていない場合と異なり、共振器端面10a、50aおよび70aの端部近傍における半導体素子層(12、13、14、51a、51b、52、53、54、72、73および74)に割れや欠けが生じるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、活性層13を窒化物系化合物半導体により形成するとともに、活性層53をAlGaInP系化合物半導体により形成し、かつ、活性層73をAlGaAs系化合物半導体により形成している。これにより、3波長半導体レーザ素子100を、青紫色半導体レーザ素子10と、青紫色半導体レーザ素子10とは異なる赤色光および赤外光のレーザ光を出射する赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70とから構成することができる。
また、第1実施形態では、製造プロセス上、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を同一の成長用基板(n型GaAs基板60)上に形成した後に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を同時に青紫色半導体レーザ素子10上に接合することができるので、製造プロセスを簡素化させることができる。
(第1実施形態の変形例)
図11は、本発明の第1実施形態の変形例による2波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図11を参照して、この第1実施形態の変形例では、上記第1実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子160の上面上に赤色半導体レーザ素子50を接合して2波長レーザ素子からなる2波長半導体レーザ素子150を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子160は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、青紫色半導体レーザ素子160の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
図11は、本発明の第1実施形態の変形例による2波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図11を参照して、この第1実施形態の変形例では、上記第1実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子160の上面上に赤色半導体レーザ素子50を接合して2波長レーザ素子からなる2波長半導体レーザ素子150を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子160は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、青紫色半導体レーザ素子160の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
ここで、第1実施形態の変形例では、図11に示すように、青紫色半導体レーザ素子160には、素子のB方向の略中央部からB1方向に所定の距離だけ寄せられた位置に、リッジ部165が形成されている。
また、青紫色半導体レーザ素子160のp側パッド電極17は、リッジ部165の位置から青紫色半導体レーザ素子160の端部までB2方向に延びるように形成されている。なお、p側パッド電極17上の絶縁膜30および電極層22の構造は、上記第1実施形態と同様である。
また、第1実施形態の変形例では、図11に示すように、青紫色半導体レーザ素子160の共振器端面160aのB2方向の端部には、共振器端面160aと異なる端面を有する段差部160cが形成されている。この段差部160cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。また、赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50aのB2方向の端部には、共振器端面50aと異なる端面を有する段差部50cが形成されている。この段差部50cは、赤色半導体レーザ素子50の上面から下面までの全ての半導体層をC1方向に延びるように形成されている。したがって、2波長半導体レーザ素子150には、共振器端面160aのB2方向の端部に、赤色半導体レーザ素子50の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる1つの連続した段差部が形成されている。なお、共振器端面160aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、段差部160cおよび50cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」および「第2段差部」の一例である。
なお、第1実施形態の変形例による2波長半導体レーザ素子150のその他の構造および製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。
第1実施形態の変形例では、上記のように、共振器端面160aの延びる方向(B方向)に沿って延びる段差部160cを有する青紫色半導体レーザ素子160と、共振器端面160aと略同一面内に形成された共振器端面50aの延びる方向(B方向)に沿って延びる段差部50cを有する赤色半導体レーザ素子50とを備えている。これにより、段差部160cおよび段差部50cは、共振器端面160aと略同一面内に形成されているので、製造プロセス上、青紫色半導体レーザ素子160の段差部160cを起点として劈開された劈開面からなる共振器端面160aと、赤色半導体レーザ素子50の段差部50cを起点として劈開された劈開面からなる共振器端面50aとが、共振器方向(A方向)において略同一面内に揃うように形成することができる。この結果、2波長半導体レーザ素子150において、青紫色半導体レーザ素子160の共振器端面160aおよび赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50aが、共振器方向にずれるのを抑制することができる。なお、第1実施形態の変形例のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第2実施形態)
図12は、本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図13は、図12に示した第2実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。図12および図13を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態の製造プロセスと異なり、ウェハに対してバー状劈開を行う際に形成するスクライブ溝を、3波長半導体レーザ素子200を構成する半導体レーザ素子毎に個別に形成する場合について説明する。
図12は、本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図13は、図12に示した第2実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。図12および図13を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態の製造プロセスと異なり、ウェハに対してバー状劈開を行う際に形成するスクライブ溝を、3波長半導体レーザ素子200を構成する半導体レーザ素子毎に個別に形成する場合について説明する。
本発明の第2実施形態による3波長半導体レーザ素子200では、図12に示すように、青紫色半導体レーザ素子10上に、赤色半導体レーザ素子50と赤外半導体レーザ素子70とを導電性接着層1を介して接合している。
ここで、第2実施形態では、青紫色半導体レーザ素子10の段差部10bと赤色半導体レーザ素子50の段差部50bとは、B1方向に異なる位置に形成されている。また、青紫色半導体レーザ素子10の段差部10cと赤外半導体レーザ素子70の段差部70bとは、B2方向に異なる位置に形成されている。
また、段差部50bおよび70bは、それぞれ、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70の上面からC1方向に延びるとともに、底部が半導体素子層の内部に存在するように形成されている。なお、第2実施形態による3波長半導体レーザ素子200のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
次に、図8、図12および図13を参照して、第2実施形態による3波長半導体レーザ素子200の製造プロセスについて説明する。
第2実施形態による製造プロセスでは、まず、上記第1実施形態と同様の製造プロセスを用いて、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子200(図8参照)を形成する。その後、ウェハ状態の3波長半導体レーザ素子200に対してバー状劈開を行う。
ここで、第2実施形態の製造プロセスでは、図13に示すように、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70側(ウェハの上側)から、レーザスクライブ法を用いて、B方向に略直線状に延びる破線状のスクライブ溝42を形成する。また、破線状のスクライブ溝42は、A方向に共振器長と略等しい間隔を隔てて複数形成される。この際、赤色半導体レーザ素子50のB1方向の端部領域および赤外半導体レーザ素子70のB2方向の端部領域にのみに溝部42aが形成されるようにレーザスクライブを行う。また、また、赤色半導体レーザ素子50と赤外半導体レーザ素子70とがB方向に隣接する領域の青紫色半導体レーザ素子10の上面(電極層22の部分)に、溝部42bが形成されるようにレーザスクライブを行う。これにより、平面的に見て、溝部42aと42bとがB方向に略直線状に延びる破線状のスクライブ溝42が形成される。
なお、第2実施形態による3波長半導体レーザ素子200のその他の構造および製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。また、第2実施形態の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図14は、本発明の第3実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図15は、図14に示した第3実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。まず、図14を参照して、この第3実施形態では、上記第1実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70が一体的に形成されたモノリシック2波長半導体レーザ素子310を青紫色半導体レーザ素子10に接合して3波長半導体レーザ素子300を形成する場合について説明する。
図14は、本発明の第3実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図15は、図14に示した第3実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。まず、図14を参照して、この第3実施形態では、上記第1実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70が一体的に形成されたモノリシック2波長半導体レーザ素子310を青紫色半導体レーザ素子10に接合して3波長半導体レーザ素子300を形成する場合について説明する。
本発明の第3実施形態による3波長半導体レーザ素子300は、図14に示すように、青紫色半導体レーザ素子10の上面上に、n型GaAs基板311の下面上にB方向に所定の間隔を隔てて形成された赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70からなるモノリシック2波長半導体レーザ素子310を導電性接着層1を介して接合している。なお、モノリシック2波長半導体レーザ素子310は、本発明の「第2半導体レーザ素子」の一例である。
ここで、第3実施形態では、図14に示すように、モノリシック2波長半導体レーザ素子310のB方向の両端部には、赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50aと異なる端面を有する段差部310bおよび赤外半導体レーザ素子70の共振器端面70aと異なる端面を有する段差部310cがそれぞれ形成されている。この段差部310bおよび310cは、それぞれ、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面から下面までの全ての半導体層をC1方向に延びるように形成されている。なお、段差部310bおよび310cは、それぞれ、本発明の「第2段差部」の一例である。また、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面および下面は、それぞれ、本発明の「第2表面」および「第3表面」の一例である。
また、第3実施形態では、青紫色半導体レーザ素子10の段差部10bとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310bとは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子300の端部方向(B1方向)に延びるように形成されるとともに、青紫色半導体レーザ素子10の段差部10cとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310cとは、B2方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子300の端部方向(B2方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子300には、青紫色半導体レーザ素子10の共振器端面10aのB方向の両端部に、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる連続した段差部がそれぞれ形成されている。
また、モノリシック2波長半導体レーザ素子310は、図14に示すように、n型GaAs基板311の下面上にB方向に所定の距離を隔てて赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70が形成されている。これにより、モノリシック2波長半導体レーザ素子310は、青紫色半導体レーザ素子10のリッジ部15が形成された領域の上方をB方向に跨ぐようにして青紫色半導体レーザ素子10に接合されている。また、n型GaAs基板311の上面上に、Ti層、Pt層およびAu層からなるn側電極312が形成されている。
また、モノリシック2波長半導体レーザ素子310は、n側電極312にワイヤボンディングされた金属線36を介して基台90(図2参照)に電気的に接続されている。なお、第3実施形態による3波長半導体レーザ素子300のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
次に、図3、図14および図15を参照して、第3実施形態による3波長半導体レーザ素子300の製造プロセスについて説明する。
まず、上記第1実施形態と同様の製造プロセスを用いて、n側電極18を除くウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子10(図3参照)を形成する。次に、図15に示すように、n型GaAs基板311の上面上に、赤外半導体レーザ素子70となるn型クラッド層72、活性層73およびp型クラッド層74を順次形成する。その後、n型クラッド層72、活性層73およびp型クラッド層74の一部をエッチングしてn型GaAs基板311の上面の一部を露出させるとともに、その露出した部分の一部に、赤色半導体レーザ素子50となるn型クラッド層52、活性層53およびp型クラッド層54を順次形成する。その後、エッチングにより、リッジ部55および75を形成するとともに、リッジ部55および75上を除くp型クラッド層54および74の上面上に、電流ブロック層56および76をそれぞれ形成する。その後、リッジ部55(75)および電流ブロック層56(76)の上面上に、p側パッド電極57および77を形成する。
その後、図15に示すように、エッチング技術を用いて、p型クラッド層54(74)側からn型GaAs基板311に向かって所定の領域を除去することにより、底部がn型GaAs基板311まで達する凹部311bおよび分離溝311cをそれぞれ形成する。このようにして、n側電極312を除くウェハ状態のモノリシック2波長半導体レーザ素子310が形成される。
その後、ウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子10(図3参照)に設けられた電極層21(22)と、ウェハ状態のモノリシック2波長半導体レーザ素子310(図15参照)に形成されたp側パッド電極57(77)とを対向させながら導電性接着層1を用いて接合する。その後、n型GaAs基板311が所定の厚みを有するようにn型GaAs基板311の上面をエッチングした後、真空蒸着法を用いて、n型GaAs基板311の上面上にn側電極312を形成する。また、n型GaN基板11の下面を研磨した後に、n型GaN基板11の下面上にn側電極18を形成する。
なお、第3実施形態のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。このようにして、第3実施形態による3波長半導体レーザ素子300(図14参照)が形成される。
第3実施形態では、上記のように、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70をn型GaAs基板311の表面上に形成することによって、赤色半導体レーザ素子50のp側パッド電極57および赤外半導体レーザ素子70のp側パッド電極77とは反対側のn側電極312を、n型GaAs基板311の裏面上(図14では上面側)に共通に設けることができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態の第1変形例)
図16は、本発明の第3実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図16を参照して、この第3実施形態の第1変形例では、上記第3実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子360のリッジ部365と赤外半導体レーザ素子70のリッジ部75とのB方向の位置が略一致するように青紫色半導体レーザ素子360の上面上にモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子350を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子360は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、青紫色半導体レーザ素子360の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
図16は、本発明の第3実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図16を参照して、この第3実施形態の第1変形例では、上記第3実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子360のリッジ部365と赤外半導体レーザ素子70のリッジ部75とのB方向の位置が略一致するように青紫色半導体レーザ素子360の上面上にモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子350を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子360は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、青紫色半導体レーザ素子360の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
ここで、第3実施形態の第1変形例では、図16に示すように、青紫色半導体レーザ素子360の共振器端面360aのB方向の両端部には、共振器端面360aと異なる端面を有する段差部360bおよび360cがそれぞれ形成されている。この段差部360bおよび360cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。なお、共振器端面360aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、段差部360bおよび360cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子360の段差部360bとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310bとは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子350の端部方向(B1方向)に延びるように形成されるとともに、青紫色半導体レーザ素子360の段差部360cとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310cとは、B2方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子350の端部方向(B2方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子350には、共振器端面360aのB方向の両端部に、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる連続した段差部がそれぞれ形成されている。
また、3波長半導体レーザ素子350では、図16に示すように、青紫色半導体レーザ素子360には、素子のB方向の略中央部からB2方向に所定の距離だけ寄せられた位置にリッジ部365が形成されている。これにより、リッジ部365と赤外半導体レーザ素子70のリッジ部75とがB方向に略同じ位置になるように接合されている。
なお、第3実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ素子350のその他の構造および製造プロセスは、上記第3実施形態と同様である。また、第3実施形態の第1変形例の効果は、上記第3実施形態と同様である。
(第3実施形態の第2変形例)
図17は、本発明の第3実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図17を参照して、この第3実施形態の第2変形例では、上記第3実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子390のリッジ部395の上方をB方向に跨がないようにモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子380を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子390は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
図17は、本発明の第3実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図17を参照して、この第3実施形態の第2変形例では、上記第3実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子390のリッジ部395の上方をB方向に跨がないようにモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子380を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子390は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
ここで、第3実施形態の第2変形例では、図17に示すように、青紫色半導体レーザ素子390の共振器端面390aのB方向の両端部には、共振器端面390aと異なる端面を有する段差部390bおよび390cがそれぞれ形成されている。この段差部390bおよび390cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。なお、共振器端面390aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、段差部390bおよび390cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子390の段差部360bとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310bとは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子380の端部方向(B1方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子380は、共振器端面390aのB1方向の端部において、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる1つの連続した段差部が形成されている。
また、青紫色半導体レーザ素子390には、図17に示すように、素子のB方向の略中央部からB2方向に所定の距離だけ寄せられた位置にリッジ部395が形成されているとともに、リッジ部395上に、B2方向に延びるp側パッド電極17が形成されている。また、リッジ部395から見てB1方向の電流ブロック層16の上面の所定の領域を覆うように電極層391が形成されている。また、電極層391は、p側パッド電極17上に形成された絶縁膜30を隔てて青紫色半導体レーザ素子390のB2方向の端部領域まで延びるように形成されている。
なお、第3実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子380のその他の構造および製造プロセスは、上記第3実施形態と同様である。また、第3実施形態の第2変形例の効果は、上記第3実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図18は、本発明の第4実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図19は、図18に示した第4実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。まず、図18を参照して、この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子410のリッジ部415(光導波路)が形成される半導体層の両側の凹部411が形成された領域に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を接合して3波長半導体レーザ素子400を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子410は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
図18は、本発明の第4実施形態による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図19は、図18に示した第4実施形態による3波長半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。まず、図18を参照して、この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子410のリッジ部415(光導波路)が形成される半導体層の両側の凹部411が形成された領域に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を接合して3波長半導体レーザ素子400を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子410は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
本発明の第4実施形態による3波長半導体レーザ素子400は、図18に示すように、青紫色半導体レーザ素子410に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70を導電性接着層1を介して接合している。
ここで、第4実施形態では、図18に示すように、青紫色半導体レーザ素子410は、リッジ部415(光導波路)が形成される半導体層のB方向の両側に、底部411aがn型GaN基板11の内部まで達するとともにA方向に延びる凹部411が形成されている。また、凹部411の表面および半導体層の側面を連続的に覆うように電流ブロック層416が形成されている。
また、底部411a上の電流ブロック層416の部分から青紫色半導体レーザ素子410のB方向の両端部に向かって電流ブロック層416を覆うように電極層421および422がそれぞれ形成されている。また、電極層421および422のB方向の端部には、ワイヤボンド領域421aおよび422aがそれぞれ設けられている。
また、図18に示すように、赤色半導体レーザ素子50のp側パッド電極57が、導電性接着層1を介して青紫色半導体レーザ素子410の凹部411上に対応する電極層421の部分に接合されるとともに、赤外半導体レーザ素子70のp側パッド電極77が、導電性接着層1を介して青紫色半導体レーザ素子410の凹部411上に対応する電極層422の部分に接合されている。
また、第4実施形態では、図18に示すように、青紫色半導体レーザ素子410のn型GaN基板11のB方向の両端部には、共振器端面410aと異なる端面を有する段差部410bおよび410cがそれぞれ形成されている。この段差部410bおよび410cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。なお、共振器端面410aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、段差部410bおよび410cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」の一例である。
また、第4実施形態では、図18に示すように、段差部410bおよび段差部50bは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子400の端部方向(B1方向)に延びるように形成されるとともに、段差部410cおよび段差部70bは、B2方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子400の端部方向(B2方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子400には、共振器端面410a(n型GaN基板11)のB方向の両端部に、赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる連続した段差部がそれぞれ形成されている。なお、第4実施形態による3波長半導体レーザ素子400のその他の構造は、上記第1実施形態と同様である。
次に、図18および図19を参照して、第4実施形態による3波長半導体レーザ素子400の製造プロセスについて説明する。
まず、上記第1実施形態と同様の製造プロセスにより、ウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子410を形成する。この際、図19に示すように、p型クラッド層14にリッジ部415を形成した状態で、半導体層の所定の領域をエッチングすることにより、A方向(図18参照)に延びる凹部411を形成する。その後、凹部411の底部411aおよびリッジ部415を除く半導体層の側面上に電流ブロック層416を形成する。
そして、図19に示すように、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層416の所定の領域上を覆うように、電極層421および電極層422をそれぞれ形成する。この際、第4実施形態では、電極層421は、青紫色半導体レーザ素子410の赤色半導体レーザ素子50が接合される領域の電流ブロック層416の部分から、凹部411の側面を経て青紫色半導体レーザ素子410のB1方向の端部まで延びるとともに、B1方向の端部にワイヤボンド領域421aを有するように形成される。また、電極層422は、青紫色半導体レーザ素子410の赤外半導体レーザ素子70が接合される領域の電流ブロック層416の部分から、凹部411の側面を経て青紫色半導体レーザ素子410のB2方向の端部まで延びるとともに、B2方向の端部にワイヤボンド領域422aを有するように形成される。
また、上記第1実施形態と同様の製造プロセスを用いて、n側電極18を除くウェハ状態の青紫色半導体レーザ素子410に設けられた電極層421および422と、n型GaAs基板60上に形成されたウェハ状態の赤色半導体レーザ素子50および赤外半導体レーザ素子70とを対向させながら導電性接着層1を介して接合する。
なお、第4実施形態のその他の製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。このようにして、第4実施形態による3波長半導体レーザ素子400(図18参照)が形成される。
第4実施形態では、上記のように、赤色半導体レーザ素子50の活性層53、赤外半導体レーザ素子70の活性層73および青紫色半導体レーザ素子410の活性層13を、略同一の面内(各半導体層の厚み方向(図18のC1方向)であって、3波長半導体レーザ素子400の上面からの距離Hが略等しい位置)にB方向に所定の距離を隔てて配置することによって、各半導体レーザ素子(50、70および410)の発光領域を、略同一の平面に沿って配置することができるので、各半導体レーザ素子(50、70および410)の出射光を略同一直線状に並べた状態で出射させることができる。これにより、この3波長半導体レーザ素子400を光ディスク用ピックアップ装置に適用した場合、光学系の設計が容易になる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態の第1変形例)
図20は、本発明の第4実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図20を参照して、この第4実施形態の第1変形例では、上記第4実施形態の製造プロセスと異なり、青紫色半導体レーザ素子460のリッジ部465(光導波路)が形成される半導体層の両側に、底部462cがn型GaN基板11の内部まで達する段差部462aおよび462bをそれぞれ形成した後に、段差部462aの部分に赤色半導体レーザ素子50を接合するとともに、段差部462bの部分に赤外半導体レーザ素子70を接合して3波長半導体レーザ素子450を形成する場合について説明する。
図20は、本発明の第4実施形態の第1変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図20を参照して、この第4実施形態の第1変形例では、上記第4実施形態の製造プロセスと異なり、青紫色半導体レーザ素子460のリッジ部465(光導波路)が形成される半導体層の両側に、底部462cがn型GaN基板11の内部まで達する段差部462aおよび462bをそれぞれ形成した後に、段差部462aの部分に赤色半導体レーザ素子50を接合するとともに、段差部462bの部分に赤外半導体レーザ素子70を接合して3波長半導体レーザ素子450を形成する場合について説明する。
ここで、第4実施形態の第1変形例では、図20に示すように、青紫色半導体レーザ素子460のリッジ部465(光導波路)が形成される半導体層の両側に、底部462cがn型GaN基板11の内部まで達する段差部462aおよび462bがそれぞれ形成されている。また、段差部462aおよび462bの表面、および、半導体層の側面を覆うように電流ブロック層466が形成されている。
また、段差部462aの底部462cに対応する電流ブロック層466上にn型GaN基板11のB1方向の端部に向かって延びる電極層463が形成されているとともに、段差部462bの底部462cに対応する電流ブロック層466上にn型GaN基板11のB2方向の端部に向かって延びる電極層464が形成されている。
なお、第4実施形態の第1変形例のその他の構造および製造プロセスは、上記第4実施形態と同様である。また、第4実施形態の第1変形例の効果は、上記第4実施形態と同様である。
(第4実施形態の第2変形例)
図21は、本発明の第4実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図21を参照して、この第4実施形態の第2変形例では、上記第4実施形態の第1変形例と異なり、青紫色半導体レーザ素子490のリッジ部495の上方をB方向に跨がないようにモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子480を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子490は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
図21は、本発明の第4実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図21を参照して、この第4実施形態の第2変形例では、上記第4実施形態の第1変形例と異なり、青紫色半導体レーザ素子490のリッジ部495の上方をB方向に跨がないようにモノリシック2波長半導体レーザ素子310を接合して3波長半導体レーザ素子480を形成する場合について説明する。なお、青紫色半導体レーザ素子490は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例である。
ここで、第4実施形態の第2変形例では、図21に示すように、青紫色半導体レーザ素子490の共振器端面490aのB方向の両端部には、共振器端面490aと異なる端面を有する段差部490bおよび490cがそれぞれ形成されている。この段差部490bおよび490cは、底部がn型GaN基板11の内部まで達している。なお、共振器端面490aは、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、段差部490bおよび490cは、それぞれ、本発明の「第1段差部」の一例である。
また、青紫色半導体レーザ素子490の段差部490bとモノリシック2波長半導体レーザ素子310の段差部310bとは、B1方向に略同じ位置を起点として3波長半導体レーザ素子480の端部方向(B1方向)に延びるように形成されている。これにより、3波長半導体レーザ素子480は、共振器端面490aのB1方向の端部において、モノリシック2波長半導体レーザ素子310の上面からn型GaN基板11の内部までC1方向に略直線的に延びる1つの連続した段差部が形成されている。
また、青紫色半導体レーザ素子490には、図21に示すように、素子のB方向の略中央部からB2方向に所定の距離だけ寄せられた位置にリッジ部495を有する半導体層が形成されているとともに、リッジ部495上に、A方向に延びるp側パッド電極17が形成されている。また、リッジ部495から見てB1方向の電流ブロック層496の上面の所定の領域を覆うように電極層491が形成されている。また、電極層491は、p側パッド電極17上に形成された絶縁膜30を隔ててp側パッド電極17上の所定領域を覆うように形成されている。
なお、第4実施形態の第2変形例による3波長半導体レーザ素子480のその他の構造および製造プロセスは、上記第3および第4実施形態と同様である。また、第4実施形態の第2変形例の効果は、上記第4実施形態と同様である。
(第5実施形態)
図22は、本発明の第5実施形態によるRGB3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図22を参照して、第5実施形態では上記第1〜第4実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子50を、緑色半導体レーザ素子510および青色半導体レーザ素子520からなるモノリシック2波長半導体レーザ素子530の上面上に接合してRGB3波長半導体レーザ素子500を形成する場合について説明する。なお、モノリシック2波長半導体レーザ素子530は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、モノリシック2波長半導体レーザ素子530の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
図22は、本発明の第5実施形態によるRGB3波長半導体レーザ素子の構造を示した斜視図である。図22を参照して、第5実施形態では上記第1〜第4実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子50を、緑色半導体レーザ素子510および青色半導体レーザ素子520からなるモノリシック2波長半導体レーザ素子530の上面上に接合してRGB3波長半導体レーザ素子500を形成する場合について説明する。なお、モノリシック2波長半導体レーザ素子530は、本発明の「第1半導体レーザ素子」の一例であり、モノリシック2波長半導体レーザ素子530の上面は、本発明の「第1表面」の一例である。
本発明の第5実施形態によるRGB3波長半導体レーザ素子500は、図22に示すように、緑色半導体レーザ素子510および青色半導体レーザ素子520からなるモノリシック2波長半導体レーザ素子530上に、赤色半導体レーザ素子50を導電性接着層1を介して接合している。
ここで、第5実施形態では、図22に示すように、モノリシック2波長半導体レーザ素子530のB方向の両端部には、緑色半導体レーザ素子510の共振器端面510aと異なる端面を有する段差部530bおよび青色半導体レーザ素子520の共振器端面520aと異なる端面を有する段差部530cがそれぞれ形成されている。この段差部530bおよび530cは、底部がn型GaN基板511の内部まで達している。なお、共振器端面510aおよび520aは、それぞれ、本発明の「第1共振器端面」の一例であり、n型GaN基板511は、本発明の「基板」の一例である。また、段差部530bおよび530cは、本発明の「第1段差部」の一例である。
また、第5実施形態では、赤色半導体レーザ素子50の共振器端面50aのB1方向の端部に形成された段差部50bは、赤色半導体レーザ素子50の上面から下面までの全ての半導体層をC1方向に延びるように形成されている。また、段差部530bおよび段差部50bは、B1方向に略同じ位置を起点としてRGB3波長半導体レーザ素子500の端部方向(B1方向)に延びるように形成されている。これにより、RGB3波長半導体レーザ素子500は、共振器端面510aのB1方向の端部に、赤色半導体レーザ素子50の上面からn型GaN基板511の内部までC1方向に略直線的に延びる連続した段差部が形成されている。
また、図22に示すように、緑色半導体レーザ素子510は、n型GaN基板511の上面上に、n型AlGaNからなるn型クラッド層512、活性層513およびp型AlGaNからなるp型クラッド層514が形成されている。また、青色半導体レーザ素子520は、n型GaN基板511の上面上に、n型AlGaNからなるn型クラッド層522、活性層523およびp型AlGaNからなるp型クラッド層524が形成されている。
また、緑色半導体レーザ素子510のp型クラッド層514の平坦部の上面およびリッジ部515の側面と、青色半導体レーザ素子520のp型クラッド層524の平坦部の上面およびリッジ部525の側面とを覆うようにSiO2からなる電流ブロック層516が形成されている。また、リッジ部515の上面と電流ブロック層516の上面とを覆うようにp側パッド電極517が形成されるとともに、リッジ部525の上面と電流ブロック層516の上面とを覆うようにp側パッド電極527がそれぞれ形成されている。
また、図22に示すように、緑色半導体レーザ素子510は、p側パッド電極517にワイヤボンディングされた金属線37を介してリード端子(図示せず)に接続されるとともに、青色半導体レーザ素子520は、p側パッド電極527にワイヤボンディングされた金属線38を介してリード端子(図示せず)に接続される。また、モノリシック2波長半導体レーザ素子530のn側電極518は、導電性接着層(図示せず)を介して基台90(図2参照)に電気的に接続される。これにより、RGB3波長半導体レーザ素子500は、各半導体レーザ素子のp側電極が互いに絶縁されたリード端子に接続されるとともに、n側電極が共通の端子に接続される状態(カソードコモン)に構成されている。
なお、第5実施形態によるRGB3波長半導体レーザ素子500のその他の構造および製造プロセスは、上記第1実施形態と同様である。また、第5実施形態の効果についても、上記第1実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、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。
たとえば、上記第1実施形態では、n型GaN基板上にGaN系化合物半導体を積層した青紫色半導体レーザ素子に、赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子を接合して3波長レーザ素子を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、GaN基板上に形成した緑色半導体レーザ素子の上面に、青色半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子を接合してRGB3波長半導体レーザ素子を形成してもよい。
また、上記第1実施形態では、n型GaN基板上にGaN系化合物半導体を積層した青紫色半導体レーザ素子に、赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子を接合して3波長レーザ素子を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、GaN基板上に形成した青色半導体レーザ素子の上面に、緑色半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子を接合してRGB3波長半導体レーザ素子を形成してもよい。
また、上記第4実施形態では、青紫色半導体レーザ素子の両側に凹部を形成して、凹部に対応するように赤色半導体レーザ素子および赤外半導体レーザ素子を接合して3波長レーザ素子を形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、GaAs基板上に形成された赤色半導体レーザ素子の両側に凹部を形成するとともに、凹部に対応するように青色半導体レーザ素子および緑色半導体レーザ素子を接合してRGB3波長半導体レーザ素子を形成してもよい。
また、上記第1〜第5実施形態では、青紫色半導体レーザ素子を、AlGaNやInGaNなどの窒化物系半導体層により形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、青紫色半導体レーザ素子を、AlN、InN、BN、TlNおよびこれらの混晶からなるウルツ鉱構造の窒化物系半導体層により形成してもよい。
10、160、360、390、410、490 青紫色半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子)
10a、160a、360a、390a、410a、490a、510a、520a 共振器端面(第1共振器端面)
10b、10c、160c、360b、360c、390b、390c、410b、410c、490b、490c、530b、530c 段差部(第1段差部)
11、511 n型GaN基板(基板)
50 赤色半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
50a 共振器端面(第2共振器端面)
50b、50c、70b、310b、310c 段差部(第2段差部)
70 赤外半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
70a 共振器端面(第2共振器端面)
310 モノリシック2波長半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
530 モノリシック2波長半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子)
10a、160a、360a、390a、410a、490a、510a、520a 共振器端面(第1共振器端面)
10b、10c、160c、360b、360c、390b、390c、410b、410c、490b、490c、530b、530c 段差部(第1段差部)
11、511 n型GaN基板(基板)
50 赤色半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
50a 共振器端面(第2共振器端面)
50b、50c、70b、310b、310c 段差部(第2段差部)
70 赤外半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
70a 共振器端面(第2共振器端面)
310 モノリシック2波長半導体レーザ素子(第2半導体レーザ素子)
530 モノリシック2波長半導体レーザ素子(第1半導体レーザ素子)
Claims (6)
- 基板の表面上に形成されるとともに第1共振器端面を有する第1半導体レーザ素子と、
前記第1半導体レーザ素子の前記基板側とは反対側の第1表面上に接合され、前記第1共振器端面と略同一面内に形成された第2共振器端面を有する第2半導体レーザ素子とを備え、
前記第1半導体レーザ素子は、前記第1共振器端面の少なくとも第1光導波路が形成された領域を除く領域に、前記第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる第1段差部を有するとともに、
前記第2半導体レーザ素子は、前記第2共振器端面の少なくとも第2光導波路が形成された領域を除く領域に、前記第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる第2段差部を有する、半導体レーザ素子。 - 前記第2段差部は、前記第2半導体レーザ素子の前記第1半導体レーザ素子とは反対側の第2表面から前記第1半導体レーザ素子に接合される側の第3表面まで達するように形成されている、請求項1に記載の半導体レーザ素子。
- 前記第1段差部は、前記第2表面から前記第3表面に向かって延びる前記第2段差部と連続するように前記第1表面から前記基板に向かって延びるように形成されている、請求項2に記載の半導体レーザ素子。
- 前記第1段差部および前記第2段差部は、平面的に見て、前記第1段差部および前記第2段差部の各々の形成領域が重なるように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。
- 前記第1段差部は、前記第1共振器端面の延びる方向の端部近傍に形成されるとともに、前記第2段差部は、前記第1段差部が形成された側と同じ側の前記第2共振器端面の延びる方向の端部近傍に形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。
- 基板の表面上に第1光導波路を含む第1半導体レーザ素子を形成する工程と、
第2光導波路を含む第2半導体レーザ素子を形成する工程と、
前記第2半導体レーザ素子を前記第1半導体レーザ素子の前記基板側とは反対側の表面上に接合する工程と、
前記第1半導体レーザ素子および前記第2半導体レーザ素子の少なくとも前記第1光導波路および前記第2光導波路が形成された領域を除く領域に、前記第1光導波路および前記第2光導波路の延びる方向と略直交する方向に沿って延びるように劈開導入用溝を形成する工程と、
前記劈開導入用溝に沿って劈開することにより、第1共振器端面を有するとともに、前記第1共振器端面の少なくとも前記第1光導波路が形成された領域を除く領域に前記第1共振器端面の延びる方向に沿って延びる前記劈開導入用溝に対応する第1段差部を有する前記第1半導体レーザ素子と、第2共振器端面を有するとともに、前記第2共振器端面の少なくとも前記第2光導波路が形成された領域を除く領域に前記第2共振器端面の延びる方向に沿って延びる前記劈開導入用溝に対応する第2段差部を有する前記第2半導体レーザ素子とを形成する工程とを備える、半導体レーザ素子の製造方法。
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