JP2010124002A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リッジ型半導体レーザ素子において、p側電極は第1の導体層領域とこの上部の第2の導体層領域とを有する。そして、第2の導体層領域の少なくとも一方の端面が反射端面より内側に設定される。素子端面に対しての電極による応力に基づく歪が小さくなり、同時に過飽和吸収を起こさない構造を持つ。本発明によって、信頼性の高いリッジ型半導体レーザを得ることが出来る。こうした半導体レーザ素子を用いた光モジュールは極めて信頼性は高い。
【選択図】 図1
Description
(1)前記第1の導体層領域の端面は光共振器の端面と概ね同等の位置とし、第2の導体層領域の端面を前記第1の導体層領域より後退させる形態。
(2)前記第1の導体層領域及び第2の導体層領域の端面を共に光共振器の端面より後退させる形態。
(3)前記第1の導体層領域及び第2の導体層領域の端面を共に光共振器の端面より後退させ、且つ、第2の導体層領域の端面を前記第1の導体層領域より後退させる形態。
(4)説明を分かり易くする為、電極を第1及び第2の導体層領域との呼称を用いた。しかし、例えば、第1の導体層領域が複数層で構成される場合、その一部の層を光共振器の端面より後退させ、第2の導体層領域を前記第1の導体層領域と共に光共振器の端面と同等の位置に設けることも可能である。一部後退させた導体層の故に、光共振器の端面近傍の電極の厚さを減ずることが出来る。或いは、ある層の端部近傍を除去する代わりに、相当する端部近傍で層の厚さを薄くすることによっても効果を奏することが出来る。尚、こうした層の加工は、導体の積層の最上層で行なうのが、実際的である。最上層に金層を用いることは、わけても有用である。
(5)一般に、少なくとも前記第1の導体層領域の接触するコンタクト層以外は、絶縁膜で覆われる。ここで、コンタクト層上の少なくとも一方の端面近傍が絶縁膜で覆われ、前記電極の第1の導体層領域は前記絶縁膜の少なくとも一部を覆うようにコンタクト層上に形成され且つ、その端面を共振器端面と同じか内側に持つように構成することも可能である。
半導体レーザ素子の通常の動作中における、特性劣化原因は以下のように推定される。リッジ型半導体レーザ素子では、活性層に近い表面に凹凸のある構造に起因して、活性層に近い側の電極の応力による歪が、リッジ付け根部に大きくかかる。それは、電極に使われる金属の熱膨張係数が半導体基板の熱膨張係数の2倍程度以上大きい。従って、半導体レーザ素子を実装する場合、この半導体レーザ素子全体が加熱され次いで冷却する間に、引っ張り応力が残るためである。図13に例示する構成のように、反射端面まで設けられた電極構造では、リッジ部分の付け根に大きな応力を受けて折れやすくなる。
本例は、p側電極を構成する導電体の積層体、即ち、第1の導体層領域と第2の導電層領域の内、上層の導体層のみ、即ち第2の導電層領域の反射端面の近傍領域を除去する例である。こうして、活性層領域に近い側の電極の一部が、反射端面より後退して設けられる。
本例は、p側電極の発光面側の端部を反射端面より内部に後退した位置に設定した例である。更に加えて、p側電極を構成する第1の導体層領域を残して、この上部の第2の導体層領域の反射端面側を、前記第1の導体層領域の反射端面側より更に後退させた例である。
本例は、実施の形態1或いは2と類似する形態であるが、その製造方法を異にする。
本例では、第2の導体層領域を、第1の導体層領域の形成後、改めて積層する。
本例は、構造的には実施の形態1と同様である。p側電極の材質を一部変更した例である。
本例は、p側電極8自体、即ち、より具体的には、p側電極8の第1及び第2の導体層領域の双方共、発光端部より内部に設定されている例である。
本発明の諸レーザ素子の半導体積層体側の電極にタングステンシリサイド層を用いることが出来る。その例を簡潔に説明する。この例の基本構造は、例えば、実施例1と同様である。又、結晶構造及びリッジ型形状の形成方法も前述の例と同様であるので、説明を省略し、当該電極部の形成手順のみ説明する。
本例は半導体レーザ素子を用いた光送信モジュールの例を示す。
前述の反射端面近傍での電極金属層端面が後退している構造と本発明との比較検討をおこなっておきたい。いずれの例も、本発明と比較すれば、半導体材料固有の問題を解決せんとするものであるとか、或いは半導体レーザ素子の構造を異にし、これまた発生する問題の所在が異なったりする。
前記半導体積層体は、当該半導体積層体が有する前記活性層に対して、その上部領域に、光の進行方向に長手方向を有する凸状の半導体積層体部分を有し、
前記半導体積層体側の電極は、少なくとも前記凸状の半導体積層体部分の上面に接触し、且つ
前記半導体積層体側の電極は複数の導体層で構成され、この複数の導体層の内の少なくとも一層、或いは少なくとも一層の当該導体層の端部部分より層の厚さの厚い一部領域が、当該半導体レーザの共振器を構成する反射面の少なくとも一方の端面位置より内側に、その導体層の端面位置或いは前記導体層の端部部分より厚さの厚い一部領域の端部位置を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
前記凸状の半導体積層体部分の長手方向に平行な側面、及びこの側面より外側に延在する前記半導体積層体の上面に絶縁膜が形成され、
前記第1の導体層領域及び第2の導体層領域は、前記凸状の半導体積層体部分の上面、及び前記絶縁膜の少なくとも一部とを覆い、且つ
当該レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第1の導体層領域の端部位置は、前記レーザ共振器の少なくとも一方の反射面の位置と同等であり、
前記レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第2の導体層領域の端部位置は、前記第1の導体層領域の端部位置より内側であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記レーザ共振器の双方の反射面側の、前記第2の導体層領域の端部位置は、前記第1の導体層領域の端部位置より内側であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記第2の導体層領域は、当該レーザ共振器の反射面近傍で、その厚みがその中央部分より薄い部分を有し、
この厚みの薄い部分の反射面側の端部位置は、前記第1の導体層領域の端部と同じ位置に有り、且つ
前記厚みの厚い部分の当該反射面側の端部位置は、前記第1の導体層領域の端部位置より内側であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記凸状の半導体積層体部分の長手方向に平行な側面、及びこの側面より外側に延在する前記半導体積層体の上面に絶縁膜が形成され、
前記第1の導体層領域は、前記凸状の半導体積層体領域の上面と、及び前記絶縁膜の少なくとも一部とを覆い、且つ
当該レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第1の導体層領域の端面位置は、前記レーザ共振器の共振器の反射面の位置より内側の位置であり、且つ
前記レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第2の導体層領域の端面位置は、前記第1の導体層領域の端部と同等の位置であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記凸状の半導体積層体部分の長手方向に平行な側面、及びこの側面より外側に延在する前記半導体積層体の上面に絶縁膜が形成され、
前記第1の導体層領域は、前記凸状の半導体積層体領域の上面と、及び前記絶縁膜の少なくとも一部とを覆い、且つ
当該レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第1の導体層領域の端部位置が、前記レーザ共振器の共振器の反射面の位置より内側であり、且つ
前記レーザ共振器の少なくとも一方の反射面側の、前記第2の導体層領域の端部位置が、前記第1の導体層領域の端部位置より内側であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記レーザ共振器の両方の反射面側の、前記第2の導体層領域の端部位置が、前記第1の導体層領域の端部位置より内側であることを特徴とする前記項目(11)に記載の半導体レーザ素子。
第1の導体層領域の当該共振器の反射面側の端面と第2の導体層領域の当該共振器の反射面側の端面との距離と、前記第1の導体層領域のシート抵抗との積が2Ω・mm以下であることを特徴とする前記項目(1)に記載の半導体レーザ素子。
前記半導体レーザ素子が、
半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、少なくとも活性層を有する半導体積層体と、前記半導体基板の前記半導体積層体が設けられた側と反対側に設けられた電極と、前記半導体積層体側に設けられた電極とを少なくとも有し、
前記半導体積層体は、当該半導体積層体が有する前記活性層に対して、その上部領域に、光の進行方向に長手方向を有する凸状の半導体積層体部分を有し、
前記半導体積層体側の電極は、少なくとも前記凸状の半導体積層体部分の上面に接触し、且つ
前記半導体積層体側の電極は複数の導体層で構成され、この複数の導体層の内の少なくとも一層、或いは少なくとも一層の、端部部分より厚さの厚い一部領域が、当該半導体レーザの共振器を構成する反射面の少なくとも一方の端面位置より内側に、その導体層の端面位置或いは厚さの厚い一部領域の端部位置を有する半導体レーザ素子であることを特徴とする光モジュール。
前記半導体積層体は、当該半導体積層体が有する前記活性層に対して、その上部領域に、光の進行方向に長手方向を有する凸状の半導体積層体部分を有し、
前記半導体積層体側の電極は、少なくとも前記凸状の半導体積層体部分の上面に接触し、且つ
前記半導体積層体側の電極は、当該半導体レーザの共振器を構成する反射面の少なくとも一方の端面位置より内側に、前記電極層の端面位置或いは前記電極の厚さの厚い一部領域の端部位置を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
Claims (2)
- 半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、少なくとも活性層を有する半導体積層体と、前記半導体基板の前記半導体積層体が設けられた側と反対側に設けられた電極と、前記半導体積層体側に設けられた電極とを少なくとも有し、
前記半導体積層体は、当該半導体積層体が有する前記活性層に対して、その上部領域に、光の進行方向に長手方向を有する凸状の半導体積層体部分を有し、
前記半導体積層体側の電極は、少なくとも前記凸状の半導体積層体部分の上面に接触し、且つ
前記半導体積層体側の電極は複数の導体層で構成され、この複数の導体層の内の少なくとも一層、或いは少なくとも一層の当該導体層の端部部分より層の厚さの厚い一部領域が、当該半導体レーザの共振器を構成する反射面の少なくとも一方の端面位置より内側に、その導体層の端面位置或いは前記導体層の端部部分より厚さの厚い一部領域の端部位置を有することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 前記複数の導体層の内の少なくとも一層が、当該半導体レーザの共振器を構成する反射面の双方の端面位置より内側に、その導体層の端面を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
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