JP4282279B2

JP4282279B2 - 窒化物半導体レーザ素子及びそれを搭載した装置とその製造方法

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Publication number: JP4282279B2
Application number: JP2002202200A
Authority: JP
Inventors: 剛神川; 真也石田; 大介花岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: JP2004047675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体基板と該窒化物半導体基板の表面に積層される複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部とを備えた窒化物半導体レーザ素子、及びそれを搭載した装置とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子は、単色性が良く強い光が放射されるので、レーザ出射光を集光したときのスポットサイズを小さくすることができる。その性質を利用して光ディスクや光磁気ディスク等の光が照射されて記録及び再生が行われる記録メディアの駆動装置における光ピックアップの光源に用いられる。特に波長が短く且つ高出力が得られる窒化物半導体レーザ素子は、ＤＶＤ等の高密度記録メディアの駆動装置としての応用が期待され、赤色半導体レーザ素子に代わる光ピックアップ素子として注目されている。
【０００３】
現在、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ及びそれら混晶半導体に代表される窒化物系半導体材料からなる活性層を内包した半導体レーザ素子が開発されている。また、この半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザ装置が試作されている。
【０００４】
このような窒化物半導体レーザ素子の構造の一例を図７に示す。図７の窒化物半導体レーザ素子１００は、窒化物半導体基板１０１の表面に複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部１０２が形成されている。なお、窒化物半導体積層部１０２の詳細な構成については省略する。また、窒化物半導体基板１０１の裏面にはｎ電極１０３が形成され、窒化物半導体積層部１０２の上面には絶縁膜１０４、更にｐ電極１０５が形成されている。そして、絶縁膜１０４には、絶縁膜１０４の中心を通り、共振器方向に延伸したストライプ状のリッジ部１０６が形成され、ｐ電極１０５と窒化物半導体積層部１０２とを通電している。
【０００５】
また、この窒化物半導体レーザ素子１００は、半田を用いてステムに接着され、窒化物半導体レーザ装置が作成される。図８は、窒化物半導体レーザ素子をマウントする方法を示す図である。図８では窒化物半導体レーザ素子１００の層構成を省略している。素子搭載部１０７に半田を載せ、半田を溶かして窒化物半導体レーザ素子１００をマウントする。次に、コレット１０９を用いて窒化物半導体レーザ素子１００の上面を適当な荷重で押下する。その際、図８の実線と破線のコレット１０９で示すようにリッジ部１０６を避けて２回押下（矢印Ｂ、Ｃ）する。１０８はコレット１０９で押下されて半田とｎ電極１０３とが溶けて混ざったものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コレット１０９で２回押下する方法では、均一に押下しないと窒化物半導体レーザ素子１００が傾いた状態でマウントされてしまったり、ｎ電極１０３全体の一部しか半田と溶け合わなかったりする。その結果、接着強度が低下し、後工程のワイヤボンドの際に窒化物半導体レーザ素子１００が素子搭載部１０７から取れてしまうことがあった。
【０００７】
ところで、従来より半導体レーザ素子において、活性層の圧縮歪みが素子の特性に影響を与えていることは知られていたが、活性層の圧縮歪みの内面分布に関して詳細にはわかっていなかった。また、素子のリッジ部の位置と圧縮歪みの内面分布との関係も不明であった。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑み、活性層の圧縮歪みの内面分布に関して詳細な知見を得て、その内面分布を利用してリッジ部の位置を規定し、長寿命化及び生産性（歩留まり）の向上を実現する窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。また、その窒化物半導体レーザ素子を搭載した窒化物半導体レーザ装置を提供することも目的とする。更に、その窒化物半導体レーザ装置の製造方法を提供することも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の窒化物半導体レーザ素子は、窒化物半導体基板と該窒化物半導体基板の表面に積層される複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部とを備えた窒化物半導体レーザ素子において、前記窒化物半導体積層部の中の活性層が前記窒化物半導体基板より大きな格子定数の材料で形成され、前記窒化物半導体積層部に形成された電流注入部が前記窒化物半導体積層部の端から２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によると、活性層の圧縮歪みの素子分割後の内面分布を測定し、圧縮歪み量の小さい２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に電流注入部を形成しているので、圧縮歪みの影響を緩和して窒化物半導体レーザ素子の長寿命化を実現できる。
【００１１】
なお、閾値電流と相関から、前記電流注入部の幅は１μｍ以上５μｍ以下とするのが好ましい。また、実験結果より、前記活性層の平均Ｉｎ組成が０．０２以上であれば良い。
【００１２】
また本発明の窒化物半導体レーザ装置は、上記の窒化物半導体レーザ素子を搭載したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の窒化物半導体レーザ装置の製造方法は、窒化物半導体基板の表面に複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部を形成する際に、電流注入部を該窒化物半導体積層部の端から２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に形成する工程と、該工程により作成された窒化物半導体レーザ素子の上面の中心部を押下して支持基体にマウントする工程とを備えたものである。
【００１４】
この工程により、窒化物半導体レーザ素子は強い接着強度が得られ、窒化物半導体レーザ素子がとれることが軽減される。従って、素子の長寿命化とともに、生産性（歩留まり）が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本明細書において、「窒化物半導体レーザ素子」とは、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ，ｙ≦１、ｘ＋ｙ＝１）を少なくとも含む窒化物半導体が、活性層材料として用いられた半導体レーザ素子を指すものとする。
【００１６】
また、「窒化物半導体」とは、通常、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮからなる六方晶構造結晶を指すが、そのIII族元素（２０％程度以下）の一部をＢ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｓｃ，Ｔｌ，Ｇｄ，Ｌａ等の他の元素で置換した六方晶構造結晶や、そのＮ元素の一部（２０％程度以下）をＰ，Ａｓ，Ｓｂ等の他の元素で置換した六方晶構造結晶も含むものとする。また、六方晶構造結晶の多層構造中に異なる結晶材料層が混入したものも含む。更に、各半導体層中にＢ，Ａｌ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｐ，Ａｓ，Ｓｂ，Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｈ，Ｓｃ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，ランタノイド等が添加されたものも含む。
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、半導体レーザ素子の構造の一例を示す斜視図である。窒化物半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＧａＮ基板１１（厚さ１００μｍ）の表面に、窒化物半導体の積層体１２が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面にはｎ電極１３が形成され、積層体１２上にはＳｉＯ₂等の絶縁膜１４を介してｐ電極１５が形成されている。
【００１８】
上記の積層体１２は、ｎ型ＧａＮ基板１１の表面に、ｎ型ＧａＮ層１６（厚さ４μｍ）、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｎ型クラッド層１７（厚さ１μｍ）、ｎ型ＧａＮからなるｎ型ガイド層１８（厚さ０．１μｍ）、ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造からなる活性層１９（厚さ４４０Å）、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎからなる蒸発防止層２０（厚さ２００Å）、ｐ型ＧａＮからなるｐ型ガイド層２１（厚さ０．１μｍ）、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｐ型クラッド層２２（厚さ０．５μｍ）、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２３（厚さ０．１μｍ）が順に積層されて構成されている。
【００１９】
また、ｐ型クラッド層２２及びｐ型コンタクト層２３には、共振器方向に延伸したストライプ状のリッジ部（電流注入部）２４が設けられ、リッジ部２４を除いて絶縁膜１４が形成されている。
【００２０】
なお、ｐ電極１５は、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順で蒸着されて形成される。このときＰｄ／Ｍｏ／Ａｕの層厚はそれぞれ１５０Å／１５０Å／２００Åとした。また、窒化物半導体レーザ素子１０の端面には、共振器端面の反射率を制御する目的で、ＨＲコート又はＡＲコートが施されている。
【００２１】
次に、活性層１９について詳細に説明する。活性層１９は障壁層及び井戸層が交互に複数層設けられて形成される。本実施形態においては、３ＱＷ（quantum well）を用い、障壁層のＩｎ組成は０．０５、層厚は８０Å、井戸層のＩｎ組成は０．１５、層厚は４０Åである。活性層１９内の両端は障壁層となっているため活性層１９の層厚は４４０Åとなる。また、この場合の平均Ｉｎ組成Ｘ_aveはＸ線回折測定等から求められ、以下の式によって算出される。
Ｘ_ave＝（Ｔａ×Ｘａ＋Ｔｂ×Ｘｂ）/（Ｔａ＋Ｔｂ）
Ｔａ：障壁層の膜厚
Ｘａ：障壁層のＩｎ組成
Ｔｂ：井戸層の膜厚
Ｘｂ：井戸層のＩｎ組成
つまり、上記の条件で成膜された活性層の平均Ｉｎ組成は０．０８３となる。なお、井戸層数を２ＱＷ〜９ＱＷまで一層ずつ増加させて実験を行った結果、以下に記載する結果と同様の結果が得られたため問題なく適用することができる。
【００２２】
このように、本実施形態の窒化物半導体レーザ素子１０は、所謂リッジストライプ型の構造をとっている。リッジ部２４の幅は窒化物半導体レーザ素子１０の閾値電流と相関があり、１μｍ≦リッジ部の幅≦５μｍが適切であった。
【００２３】
なお、図１に示した距離ｄは、リッジ部２４の中心から窒化物半導体レーザ素子１０の端部までの距離である。本実施形態においては、リッジストライプ型の窒化物半導体レーザ素子１０を例に説明しているが、他に、電極ストライプ型の窒化物半導体レーザ素子やリッジ埋め込み型の窒化物半導体レーザ素子等も問題なく適用することができる。
【００２４】
本明細書において、電流注入部とは、リッジストライプ型の窒化物半導体レーザ素子であればリッジ部であり、電極ストライプ型の窒化物半導体レーザ素子であれば電極ストライプ部であり、通常ｐ層側に形成された電流注入部分を指す。その際、距離ｄは、例えば電極ストライプ型の場合はストライプの中心となるように、電流注入部分の中心から素子の端部までの距離と規定する。
【００２５】
以下に、窒化物半導体レーザ装置の製造方法を説明する。まず、周知技術を利用して上記の窒化物半導体レーザ素子１０の単位構造が多数形成された半導体レーザウェハーを得る。なお、本実施形態で用いたｎ型ＧａＮ基板１１の厚みは３５０μｍである。
【００２６】
次に、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面側から研磨又はエッチングにより基板の一部を除去し、ｎ型ＧａＮ基板１１と積層部１２とｐ電極１５で構成される半導体レーザウェハーの厚みを４０〜２００μｍ程度に調整する。これにより、半導体レーザウェハーを分割しやすい厚さにしている。本実施形態においては、研削機を用いて半導体レーザウェハーの厚みを１２０μｍに調整した後、研磨機を用いて１００μｍに調整した。
【００２７】
次に、真空蒸着法やイオンプレーティング法やスパッタ法等を用いてｎ型ＧａＮ基板１１の裏面側からＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕの順でｎ電極１３を形成する。このとき、Ｔｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ａｕの層厚はそれぞれ３００Å／１５００Å／８０Å／１５００Åとした。Ｔｉ／Ａｌ層はｎ型ＧａＮ基板１１とのオーミック接触をとるための層であり、Ｍｏ層はＡｕとＡｌが相互拡散することを防止するためのブロック層、Ａｕ層はマウントの際にステム上に形成された半田と混合し、強固に窒化物半導体レーザ素子１０をマウントするための層である。
【００２８】
次に、半導体レーザウェハーを分割する。図２は、半導体レーザウェハーの分割方法を説明する図である。図２（ａ）は半導体レーザウェハー２５の側面図、図２（ｂ）は半導体レーザウェハー２５の平面図である。半導体レーザウェハー２５には、表面にダイヤモンドポイントでけがかれたスクライブライン２６が形成されている。半導体レーザウェハー２５を分割するには、まず、ｐ電極１５側（表面）を上にしてステージ上に置き、光学顕微鏡を用いて傷入れ位置をアライメントし、半導体レーザウェハー２５の表面にダイヤモンドポイントでスクライブライン２６を入れる。なお、スクライブライン２６は図１で示した距離ｄが８０μｍ以下になるように形成する。このスクライブライン２６の位置で半導体レーザウェハー２５は分割されるため、スクライブライン２６の位置を変えることにより距離ｄを制御することができる。なお、本実施形態においては、距離ｄを７０μｍとした。また、スクライブライン２６は、破線状に形成すると精度良く分割することができる。
【００２９】
スクライブライン２６の形成後に、半導体レーザウェハー２５に力を加えてスクライブライン２６に沿って分割する。その後、同様に共振器方向と平行な方向に分割することで図１に示した窒化物半導体レーザ素子１０が得られる。
【００３０】
ここでは、スクライビング法による素子分割工程について説明したが、半導体レーザウェハー２５の裏面側から傷や溝を形成して分割する方法であれば、同様にアライメントが可能であり、同様の窒化物半導体レーザ素子１０が得られる。他の手法としては、例えば、ワイヤソー又は薄板ブレードを用いて傷入れ又は切断を行うダイシング法、エキシマレーザ等のレーザ光の照射加熱とその後の急冷により照射部にクラックを生じさせてスクライブラインを生成するレーザスクライビング法、高エネルギー密度のレーザ光を照射して照射部分を蒸発させて溝入れ加工を行うレーザアブレーション法等が挙げられる。
【００３１】
なお、窒化物半導体レーザ素子１０のサイズは、キャビティ長方向（図１のＬ方向）に３５０μｍ〜１．５ｍｍ、キャビティ長と垂直方向（図１のＷ方向）に２００μｍ〜８００μｍの範囲で作成すればよい。本実施形態においては、Ｌ＝５００μｍ、Ｗ＝４００μｍとした。
【００３２】
次に、作成した窒化物半導体レーザ素子１０をダイボンディング法によりサブマウントにマウント等して窒化物半導体レーザ装置を得る。図３は、窒化物半導体レーザ装置３０の一例を示す斜視図である。ステム３１に突起するように形成された素子搭載部３２の表面上に半田（不図示）で支持基体であるサブマウント３３が固着される。そして、サブマウント３３の表面上に半田３４で窒化物半導体レーザ素子１０が固着される。また、窒化物半導体素子１０の裏面のｎ電極は半田３４と導通し、半田３４と素子搭載部３２とが金線３５によりボンディングされる。一方、窒化物半導体素子１０の表面のｐ電極はステム３１から絶縁されたピン３６と金線３７によりボンディングされる。なお、サブマウント３３は必ずしも必要ではなく、窒化物半導体レーザ素子１０を直接素子搭載部３２に固着してもよい。そのとき、支持基体は素子搭載部３２である。
【００３３】
更に、窒化物半導体レーザ素子１０の後方に光出力モニター用ＰＤ（以下、ＰＤと記す）３８の受光面が窒化物半導体レーザ素子１０の端面と対向するかたちで配置される。このＰＤ３８は窒化物半導体レーザ素子１０の後方端面から出るレーザ光（誘導放出光）をモニターするためのものである。ＰＤ３８は電極を有しステム３１から絶縁されたピン３９と金線４０によりボンディングされる。これにより、窒化物半導体レーザ素子１０から出たレーザ光をＰＤ３８が受光した際に生じるモニター電流を外部で測定することができる。
【００３４】
上記のサブマウント３３はＣｕの表面にＮｉ／Ａｕをメッキしたものである。半田３４にはＡｕＳｎを用い、その塗布後の厚みは１〜２０μｍ程度とする。なお、半田３４は塗布する他に、蒸着法、スパッタ法、印刷法、メッキ法等を用いてもよい。また、半田３４はＡｕＳｎの他に、ＰｂＳｎ、Ｉｎや、ＳｎＡｇＣｕ又はＳｎを主成分としてＣｕ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ等を含んだ材料を用いてもよい。
【００３５】
上記の半田３４の材料のほとんどは、融点が１５０〜３２０℃程度であり、マウントする際には融点より高い温度に加熱する必要がある。半田３４にＡｕＳｎを用いた本実施形態においては、サブマウント３３を半田の融点より若干高い３００℃程度に加熱し、半田３４が融解したところで窒化物半導体レーザ素子１０を載せ、更に、荷重を適宜加えながら温度を１分程度保持し、ｎ電極と半田３４とをよく馴染ませる。これにより、ｎ電極の表面のＡｕ層が半田３４中に溶解し、半田３４との合金が形成される。その後、半田３４が固化するまでサブマウント３３を冷却する。なお、サブマウント３３に半田を塗布する代わりに、窒化物半導体レーザ素子１０に半田３４を塗布してもよい。
【００３６】
通常、この窒化物半導体レーザ素子１０をサブマウント３３に固着する際に重要となるのが接着強度である。この接着強度を決定する重要な要素の一つに合金の形成がある。つまり、ｎ電極と半田３４とをよく馴染ませることが重要である。そのためには、温度管理が必要である。温度が低いとｎ電極の面積の一部しか溶け合わず、接着強度が低下し、ワイヤーボンディングのときに窒化物半導体レーザ素子１０がとれるおそれがある。更に、従来例のようにコレット１０９で２回押下する方法も窒化物半導体レーザ素子１０がとれるおそれがあった。
【００３７】
そこで、本発明においては、以下の方法を用いる。図４は、窒化物半導体レーザ素子１０をマウントする方法を示す図である。図４では窒化物半導体レーザ素子１０の層構成を省略している。サブマウント３３に半田３４を載せ、半田３４を溶かして窒化物半導体レーザ素子１０を載せる。次に、コレット４０を用いて窒化物半導体レーザ素子１０の上面を適当な荷重で押下する（図４の矢印Ａ）。その際、リッジ部２４を避けて窒化物半導体レーザ素子１０の中心を押下する。
【００３８】
このように、リッジ部２４が端部付近に形成された窒化物半導体レーザ素子１０を用いることによりコレット４０で素子上面の中心を押下することができるので、窒化物半導体レーザ素子１０が均一に押下され、ｎ電極と半田３４とが均一に溶け合い、窒化物半導体レーザ素子１０が傾いて固着されることもない。従って、強い接着強度が得られ、窒化物半導体レーザ素子１０がとれるおそれが軽減される。
【００３９】
このマウントされた窒化物半導体レーザ素子１０が後の工程（ワイヤーボンディング等）でとれてしまう歩留まりを調査したところ、９５％であった。一方、従来の方法でマウントした素子についての歩留まりは６５％であり、大幅な歩留まり向上が確認された。
【００４０】
次に、サブマウント３３が半田で素子搭載部３２に固着され、各ワイヤーボンディングが施され、図３のように作成された後、窒素雰囲気下で４００ｎｍ付近の光吸収が少ないガラスを有した金属製のキャップを圧着して窒素封入することにより窒化物半導体レーザ装置が得られる。
【００４１】
次に、上記で得られた窒化物半導体レーザ装置３０の寿命試験の結果について説明する。図５は、リッジ部２４の位置に対するレーザ発振寿命を示す図である。このレーザ発振寿命は、光出力を３０ｍＷとした状態で、ＡＰＣ（Auto Power Control）駆動させたときの窒化物半導体レーザ素子１０が駆動可能な連続時間を表す。ここで示す寿命とは、寿命試験を行う前のＩｏｐ（光出力が３０ｍＷ時の電流値）が寿命試験により１．５倍になった時点の時間を指す。なお、試験に用いた窒化物半導体レーザ素子１０の発光波長は４０５±５ｎｍである。
【００４２】
本実施形態の窒化物半導体レーザ装置３０の寿命は３０００時間であった。図５より、図１に示した距離ｄが８０μｍ以下である場合に寿命が延びることがわかる。また、距離ｄが２０μｍ未満の場合は、電極形成等のプロセスマージンや素子を分割する際のマージンがとれなくなり、窒化物半導体レーザ素子１０の良品率が低下し、歩留まりが低下してしまい好ましくない。また、距離ｄが８０μｍより大きい場合は、レーザ光出射端面付近と共振方向の中心付近で活性層１９の圧縮歪みが異なるため、多モード発振となり、ＦＦＰ（Far-Field-Pattern）の特性が悪化することがあった。従って、２０≦ｄ≦８０の範囲で作成することが望ましい。この範囲では圧縮歪みの内面分布が約７５％〜９５％であり歪み量の範囲が狭いためＦＦＰの特性が悪化することはなかった。そして、更に望ましくは寿命の長い３０≦ｄ≦５０の範囲である。
【００４３】
この結果を踏まえてリッジ部２４の位置が寿命に影響を与える原因に関して鋭意研究を行ったところ、窒化物半導体レーザ素子１０の活性層１９が受ける圧縮歪みが面内の位置で異なることがわかった。窒化物半導体レーザ素子１０は活性層１９にＧａＮ基板１１より格子定数の大きいＩｎＧａＮを用いている。従って、活性層１９はＧａＮ基板１１から圧縮歪みを受けることになる。それとともに、素子を分割した後は端面付近では圧縮歪みの緩和が起こる。つまり、窒化物半導体レーザ素子１０の外周部分は圧縮歪みの緩和が大きく、中心部分は圧縮歪みが緩和されにくいため大きな歪みを内包していることがわかる。これは以下に示すラマン測定法等から確認できた。
【００４４】
図６は、リッジ部２４の位置に対する活性層１９の圧縮歪み量を示す図である。図６において、窒化物半導体レーザ素子１０の中心部分の活性層１９の圧縮歪み量を１００％としている。図６より、距離ｄが小さくなる程、圧縮歪み量は減少していることがわかる。即ち、窒化物半導体レーザ素子１０の端部に近づく程、圧縮歪みが緩和されていることがわかる。その結果、この圧縮歪みが緩和されている部分（２０≦ｄ≦８０）にリッジ部２４（電流注入部）を形成することにより、窒化物半導体レーザ素子１０の寿命を延ばすことができることがわかった。このように、本発明においては、活性層１９の圧縮歪みの素子分割後の内面分布を利用して、リッジ部２４の位置を決定することにより窒化物半導体レーザ素子１０の長寿命化を実現できる。
【００４５】
また、活性層１９にＧａＮ基板１１とほぼ同じ格子定数の材料を用いた場合、上記のような圧縮歪みは生じないと考えられる。そこで、活性層１９の格子定数に影響を与えるＩｎ組成を変化させて実験を行った。ここでは、Ｘ線回折測定により求められる活性層１９の井戸層と障壁層の周期構造によるサテライトピークの位置から井戸層と障壁層の平均Ｉｎ組成を求めた。井戸層と障壁層ではＩｎ組成が異なるため、その層厚に対する荷重平均をとった値が平均Ｉｎ組成となる。なお、図６は平均Ｉｎ組成が０．０３５の窒化物半導体レーザ素子１０を用いた。また、平均Ｉｎ組成が０．０２０以上のときは図６と同じプロファイルを示したのでその詳細な説明を省略する。従って、活性層１９の平均Ｉｎ組成が０．０２０以上であれば、本発明を問題なく適用することができる。
【００４６】
なお、平均Ｉｎ組成が０．０２０より小さくなると、距離ｄに対する圧縮歪みの変化が小さくなり、寿命の変化もなくなる。これは、活性層１９に対してＧａＮ基板１１からの圧縮歪みが減少したものと考えられる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、活性層の圧縮歪みの素子分割後の内面分布を測定し、圧縮歪み量の小さい２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に電流注入部を形成しているので、圧縮歪みの影響を緩和して窒化物半導体レーザ素子の長寿命化を実現できる。
【００４８】
また本発明によると、窒化物半導体レーザ装置の製造方法は、窒化物半導体基板の表面に複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部を形成する際に、電流注入部を該窒化物半導体積層部の端から２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に形成する工程と、該工程により作成された窒化物半導体レーザ素子の上面の中心部を押下して支持基体にマウントし、窒化物半導体レーザ装置を作成する工程とを備えることにより、窒化物半導体レーザ素子は強い接着強度が得られ、窒化物半導体レーザ素子がとれることが軽減される。従って、素子の長寿命化とともに、生産性（歩留まり）が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザ素子の構造の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）本発明の半導体レーザウェハーの側面図である。
（ｂ）本発明の半導体レーザウェハーの平面図である。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ装置の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子をマウントする方法を示す図である。
【図５】本発明のリッジ部の位置に対するレーザ発振寿命を示す図である。
【図６】本発明のリッジ部の位置に対する活性層の圧縮歪み量を示す図である。
【図７】従来の窒化物半導体レーザ素子の構造の一例を示す図である。
【図８】従来の窒化物半導体レーザ素子をマウントする方法を示す図である。
【符号の説明】
１０窒化物半導体レーザ素子
１１ｎ型ＧａＮ基板（窒化物半導体基板）
１２積層体（窒化物半導体積層部）
１９活性層
２４リッジ部（電流注入部）
３０窒化物半導体レーザ装置

Claims

窒化物半導体基板と該窒化物半導体基板の表面に積層される複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部とを備え、キャビティ長と垂直方向の長さが２００μｍ〜８００μｍである窒化物半導体レーザ素子において、
前記窒化物半導体積層部の中の活性層が前記窒化物半導体基板より大きな格子定数の材料で形成され、前記窒化物半導体積層部に形成された電流注入部が前記窒化物半導体積層部の端から２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に形成されていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
前記電流注入部の幅が１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
前記活性層の平均Ｉｎ組成が０．０２以上であることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
請求項１〜３の何れかに記載の窒化物半導体レーザ素子を搭載した窒化物半導体レーザ装置。
前記窒化物半導体基板に形成されたｎ電極と、サブマウントとを備え、
該サブマウントの表面上に半田を溶融させて前記窒化物半導体レーザ素子を固着することを特徴とする請求項４記載の窒化物半導体レーザ装置。
キャビティ長と垂直方向の長さが２００μｍ〜８００μｍである窒化物半導体レーザ素子を搭載した窒化物半導体レーザ装置の製造方法において、
窒化物半導体基板の表面に複数の窒化物半導体層からなる窒化物半導体積層部を形成する際に、電流注入部を該窒化物半導体積層部の端から２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲に形成する工程と、
該工程により作成された窒化物半導体レーザ素子の上面の中心部を押下して支持基体にマウントする工程とを備えたことを特徴とする窒化物半導体レーザ装置の製造方法。