JP4335030B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクに半田を介して熱的・電気的に接続された構成を有する半導体レーザおよびその製造方法に関する。

従来の半導体レーザ等の半導体発光素子には基板上に形成された層をヒートシンクに接面するように配置する放熱効果の高いジャンクションダウンで実装できるものがあった。例えば、複数のレーザが互いの活性領域を分離して積層され、高出力動作時の光出射端面におけるピーク光強度を低減するようにしたもの（例えば特許文献１参照）や、発光端面側のコンタクト層のうち、電流非注入領域にすべき部分を除去し、除去した部分のクラッド層表面を酸化させることにより絶縁したものがあった（例えば特許文献２参照）。

一方、電流注入領域と光出射端面との間に電流非注入領域を設けたものがあった。例えば、ストライプ状の溝の両端面を発光端面とし、その溝内の電流注入領域と両発光端面との間に電流非注入領域を設けたもの（例えば特許文献３参照）や、光導波路層の光軸方向に電流注入領域と電流非注入領域を設け、その電流注入領域と電流非注入領域とを分離溝で電気的に分離して、電流注入領域から電流非注入領域へ流入するリーク電流を低減するようにしたもの（例えば特許文献４参照）があった。
特開２００１−２４４５７７号公報 特開２００３−１７８０４号公報 特公平６−１０１５８６号公報 特開２００２−１１１１２９号公報

ところで、半導体レーザは、放熱性を高めて大きな出力が得られるようにするためには上述の特許文献１，２のように、ジャンクションダウンで実装可能な構造を有することが望ましい。その上、特許文献３のように、電流注入領域と光出射端面との間に電流非注入領域を設けて光出射端面側から効率的に放熱を行う一方、特許文献４のように、双方の領域を溝で分離して電流注入領域から電流非注入領域へ流入するリーク電流を低減することが望ましい。

しかし、特許文献４記載の半導体レーザは、半田を用いてヒートシンクに固定すると、その半田を介して電流注入領域から電流非注入領域へ電流が流入してしまい、コンタクト層を設けてジャンクションダウンで実装すると、そのコンタクト層を通って電流非注入領域に電流が流入してしまう。そのため、半導体レーザを特許文献４記載のような構造にすると、ジャンクションダウンで実装できないという問題があった。この点、例えば、特許文献２のように、コンタクト層の電流非注入領域にすべき部分を除去して除去部分のクラッド層表面を絶縁し、それによって電流の流入を阻止するという考えもあるが、そうすると、コンタクト層の両側を除去したことによって半導体レーザとヒートシンクとの間に隙間ができて、半導体レーザをジャンクションダウンで実装したときにヒートシンクとの接続が不十分になり、端面近傍の放熱性が低下しやすくなるおそれがある。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ジャンクションダウンで実装することが可能で、電流注入領域から電流非注入領域に流れるリーク電流を確実に防止するとともに、出射端面近傍の放熱性を低下させることなく電流非注入領域における放熱性を良好にすることが可能な半導体レーザおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明は、半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザであって、半導体レーザ素子は、活性層と該活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部と、第１または第２の半導体層のいずれか一方に設けられ、溝によって、電流注入部と、該電流注入部の両側であって該電流注入部よりもレーザ構造部の出射端面となる両端面それぞれの側に配置された電流非注入部とに分離されたコンタクト層と、該コンタクト層における電流非注入部と溝を含む領域に形成された非導電性被膜と、コンタクト層における電流非注入部と電流注入部を含む領域に形成された電極膜とを有し、コンタクト層における電流注入部および電流非注入部が、半田を介してヒートシンクに接続されており、第１または第２の半導体層のいずれか一方とコンタクト層との境界面が溝の底面となっていることを特徴とする。
この半導体レーザは、溝により電流注入部と電流非注入部とに分離され、その電流非注入部と溝を含む領域に非導電性被膜が形成されたコンタクト層が、溝を埋めるように配置された半田を介してヒートシンクに接続されている。また、電流非注入部とヒートシンクとの間に隙間が形成されないようになっている。

また、半導体レーザは、非導電性被膜がコンタクト層よりも熱抵抗の小さい材料で形成されていることが好ましい。
こうすると、コンタクト層よりも非導電性被膜の方が熱の流れが良好になるから、電流非注入部における放熱性が良好になる。

また、本発明は、半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザの製造方法であって、活性層と該活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部を基板上に形成し、第１または第２の半導体層のいずれか一方にコンタクト層を形成し、第１または第２の半導体層のいずれか一方とコンタクト層との境界面を底面とする溝によって、電流注入部と、該電流注入部の両側であって該電流注入部よりもレーザ構造部の出射端面となる両端面それぞれの側に配置された電流非注入部とにコンタクト層を分離し、コンタクト層における電流非注入部と溝を含む領域に非導電性被膜を形成し、コンタクト層に電極膜を形成することによって半導体レーザ素子を形成し、溝が埋まるように半田を配置し、該半田を介して、コンタクト層における電流注入部および電流非注入部をヒートシンクに接続することを特徴とする。
この半導体レーザの製造方法により、上述の構成を有する半導体レーザが得られる。

また、本発明は、半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザの製造方法であって、活性層とその活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部を基板上に形成し、第１または第２の半導体層のいずれか一方にコンタクト層を形成し、そのコンタクト層に電極膜を形成し、コンタクト層および電極膜を溝によって、電流注入部とその電流注入部よりもレーザ構造部の出射端面側に配置された電流非注入部とに分離し、コンタクト層における電流非注入部と溝を含む領域に非導電性被膜を形成することによって半導体レーザ素子を形成し、溝が埋まるように半田を配置し、その半田を介して、コンタクト層における電流注入部および電流非注入部をヒートシンクに接続する半導体レーザの製造方法を提供する。
この半導体レーザの製造方法でも、上述の構成を有する半導体レーザが得られる。

以上のように、この発明によれば、ジャンクションダウンで実装することが可能で、電流注入領域から電流非注入領域に流れるリーク電流を確実に防止するとともに、端面近傍の放熱性を低下させることなく放熱性を良好にすることが可能な半導体レーザを得ることができる。

以下、本発明による半導体レーザおよびその製造方法の好適な実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１００を示す断面図である。なお、半導体レーザ１００を構成する各層の材質および膜厚の最適値は図２に示す通りである。

半導体レーザ１００は、ヒートシンク１と、半田層２と、半導体レーザ素子であるレーザダイオード３とを有している。ヒートシンク１は、熱伝導率の高いＳｉＣ（シリコンカーバイド）からなる放熱板で、レーザダイオード３のサブマウント基板としての機能も有している。半田層２は、レーザダイオード３とヒートシンク１との間において、後述するコンタクト層９に設けた分離溝２０を埋めるようにして配置されている。半田層２はＰｂＳｎ（錫鉛）が用いられ、分離溝２０以外の部分の厚さが約０．５μｍになっている。
そして、半導体レーザ１００は、レーザダイオード３の後述する活性層７に近い方の表面に形成された後述のコンタクト層９における電流注入部９ａおよび電流非注入部９ｂがヒートシンク１に接続され、半田層２を介してジャンクションダウンで実装されている。

この半導体レーザ１００は、レーザダイオード３に駆動電源（図示しない）から電流を注入することにより、活性層７の近辺で光の誘導放出が起こり、この光が活性層７内で繰り返し反射して増幅されることで、後述するレーザ構造部５の出射端面３０からレーザ光が出射されるようになっている。

次に図３〜図４を参照して、レーザダイオード３について説明する。図３はレーザダイオード３の全体を示す斜視図であり、図４は適宜寸法を変更して示す図３の４−４線断面図である。なお、以下の説明においては、図面における上下をそのまま上下方向として説明する。

レーザダイオード３は、導電型がｎ型（第１の導電型）のＧａＡｓからなる基板４の上に形成され、ダブルへテロ構造のレーザ構造部５と、コンタクト層９と、非導電性被膜１０と、ｎ型金属電極膜１１およびｐ型金属電極膜１２を有し、帯状のストライプ構造を有している。そして、レーザダイオード３は、レーザ構造部５の両端面が出射端面３０となった端面発光型になっている。

レーザ構造部５は、ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約０．１μｍの活性層７と、活性層７を挟む厚さ約０．１〜２．０μｍのＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層（第１の半導体層）６および導電型がｐ型（第２の導電型）のＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層（第２の半導体層）８とを有している。ｎ型クラッド層６およびｐ型クラッド層８は、活性層７よりも屈折率が高く設定され、活性層７で発生したレーザ光の閉じ込め効果を高め、効率的にレーザ光を増幅し得るようになっている。

コンタクト層９はｐ型クラッド層８の表面に形成されている。このコンタクト層９は電流を流してレーザ光を生成するための電流注入部９ａと、その電流注入部９ａの両側に、電流注入部９ａよりもレーザ構造部５の出射端面側（外側）に配置される電流非注入部９ｂおよび分離溝２０を有し、この分離溝２０によって、電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとが電気的に分離されている。なお、コンタクト層９は、例えばＧａＡｓからなり、厚さ約０．１〜１．０μｍで、抵抗率ρ：９．００×１０^−２[Ω・ｃｍ]，熱伝導率λ：１．５７×１０^−３[Ｗ／ｃｍ・Ｋ]）で形成することができる。

非導電性被膜１０はコンタクト層９において、電流非注入部９ｂと分離溝２０を含み、電流注入部９ａにおける分離溝２０につながる部分と、ｐ型クラッド層８の表面を被覆する一方、非導電性被膜１０の被覆されない部分を電流注入部９ａに設けるようにして形成されている。この非導電性被膜１０は、コンタクト層９よりも電気抵抗が大きい絶縁性の良好な被膜で、好ましくは熱抵抗の小さい材料で形成され、電流非注入部９ｂおよび分離溝２０に電流が注入しないように絶縁するための絶縁層として機能する。非導電性被膜１０は例えばアモルファスシリコン（抵抗率ρ：１．００×１０^４[Ω・ｃｍ]，熱伝導率λ：４．００×１０^−２[Ｗ／ｃｍ・Ｋ]）を用いることができ、チッカシリコン（ＳｉＮ）を用いてもよい。また、厚さは１０００〜２０００Å程度で形成するとよい。なお、図６に示すように、電流非注入部９ｂは、側部に絶縁膜１３が形成され、その絶縁膜１３を介して非導電性被膜１０が形成されている。

ｎ型金属電極膜１１は、基板４におけるレーザ構造部５と反対側の表面に形成されている。このｎ型金属電極膜１１は、例えばＡｕＧｅまたはＡｕからなっている。ｐ型金属電極膜１２は、コンタクト層９における電流非注入部９ｂと電流注入部９ａおよび分離溝２０を含む領域に形成され、電流注入部９ａの非導電性被膜１０の被覆されない部分を被覆している。このｐ型金属電極膜１２は、例えばＴｉ，Ｐｔ，Ａｕ等から形成され、厚さは約０．１〜１．０μｍになっている。

これらｎ型金属電極膜１１およびｐ型金属電極膜１２は、ワイヤボンディング等によって、図示しない駆動電源と接続されている。そして、その駆動電源を用いて、ｐ型金属電極膜１２とｎ型金属電極膜１１との間に順方向バイアスの電圧を印加すると、図４に示すように、ｐ型金属電極膜１２からｎ型金属電極膜１１に向けて電流Ｅが流れ、電流注入部９ａから活性層７に電流が流れ込む。そして、電流注入部９ａから活性層７に電流が流れ込むことにより、出射端面３０からレーザ光が放出されるようになっている。

しかし、電流非注入部９ｂおよび分離溝２０には非導電性被膜１０が形成されているので、ｐ型金属電極膜１２から注入される電流は非導電性被膜１０で遮断され、電流非注入部９ｂおよび分離溝２０に流れ込むことはない。

しかも、コンタクト層９が分離溝２０によって電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとに分離されているため、電流注入部９ａに注入される電流は活性層７に流れ込むものの、分離溝２０によってコンタクト層９内部の移動を遮断され、電流注入部９ａから直に電流非注入部９ｂに流れ込むことはない。

また、レーザダイオード３は、ヒートシンク１に半田層２を介してジャンクションダウンで実装しても、電流非注入部９ｂと半田層２との間に非導電性被膜１０が介在するので電流注入部９ａに注入される電流が半田層２を伝って電流非注入部９ｂへ流れ込むこともない。

以上のように、半導体レーザ１００は、ｐ型金属電極膜１２から電流非注入部９ｂにリーク電流が流れ込むことはなく、コンタクト層９の内部を電流注入部９ａから電流非注入部９ｂへ直に流れるリーク電流および半田層２を伝って流れ込むリーク電流のいずれをも確実に防止することができるようになっている。したがって、半導体レーザ１００は半田層２を介したジャンクションダウンで実装しても、電流非注入部９ｂへリーク電流が流れ込むことがないため、電流非注入部９ｂにおける効率的な放熱を行うことができ、電流非注入部９ｂにおける放熱性を高めることができる。

しかも、電流非注入部９ｂが非導電性被膜１０とｐ型金属電極膜１２を介在し、空隙を形成することなくヒートシンク１に接続されている。そのため、電流非注入部９ｂで発生する熱Ｆ（図４参照）はヒートシンク１へと確実に伝わり、ヒートシンク１によって確実に放出されるようになっている。したがって、半導体レーザ１００は、良好な放熱を実現できるようになっているので、より大きな出力を得られるようになっている。このとき、非導電性被膜１０がコンタクト層９よりも熱抵抗の小さい材料で形成されていると、コンタクト層９よりも非導電性被膜１０の方が熱の流れが良好になるから、熱がヒートシンク１に効果的に伝わり、電流非注入部９ｂにおける放熱性がさらに良好になる

ここで、図２４、２５は半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフで、横軸を発光時間、縦軸を発光強度とし、開始時を１００（基準値）として、５００時間の連続発光を行ったときの発光強度の変化を示している。図２４は上述の特許文献２に示すように、コンタクト層の電流非注入部に該当する部分を除去する一方、除去した部分のクラッド層表面を絶縁し、レーザダイオードとヒートシンクとの間に隙間が形成されるようにしてジャンクションダウンで実装した場合、図２５は上述の半導体レーザ１００のようにして（コンタクト層９（半田層２）とヒートシンク１との間に隙間を形成しないようにして）ジャンクションダウンで実装した場合を示している。図２４の場合、レーザダイオードとヒートシンクとの間に隙間があるため、発光させたときの端面部分における放熱性が良好ではなく、発光を継続するにしたがって発光強度が徐々に低下し、５００時間経過後の発光強度はおよそ９０にまで減少している。これに対して、電流非注入部とヒートシンクとの間に隙間を形成しないようにすると、電流非注入部における放熱性を良好にすることができるため、図２５に示すように、５００時間経過した後も発光強度を９５以上に維持することができる。このように、上述の半導体レーザ１００のように、レーザダイオード３とヒートシンク１との間に隙間が形成されないように実装すると、より大きな出力を長時間にわたって得ることができる。

また、図２６〜図２８も、半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。図２６は半導体レーザ１００において、非導電性被膜１０をアモルファスシリコンで形成した場合、図２７はチッ化シリコンで形成した場合である。図２８は半導体レーザ１００のような分離溝および非導電性被膜を有しない構造のコンタクト層を設けて半導体レーザを実装したときの発光強度の経時変化を示している。

図２８に示すように、分離溝および非導電性被膜を有しない構造のコンタクト層を設けて半導体レーザを実装すると、５００時間経過後の発光強度はおよそ８０にまで減少してしまう。しかし、図２６および図２７に示すようにアモルファスシリコンまたはチッ化シリコンで形成した非導電性被膜１０を有する半導体レーザ１００では、５００時間経過した後も、発光強度をおよそ９０以上に維持することができる。したがって、半導体レーザ１００では、より大きな出力が長時間にわたって得られる。

（半導体レーザの製造方法）
続いて、半導体レーザ１００の製造方法について、図７〜図１４を参照しながら説明する。図７〜図１４は半導体レーザ１００の製造方法の各工程を示す断面図である。なお、以下の説明においては、図面における上下をそのまま上下方向として説明する。

まず、図７に示すように、ＡｌＧａＡｓからなる基板４を用意し、その上面にｎ型クラッド層６と、活性層７と、ｐ型クラッド層８とをこの順に積層してレーザ構造部５を形成する。次に、ｐ型クラッド層８の上面にストライプ状のコンタクト層９を形成する。

次に、図８に示すように、コンタクト層９の表面にフォトレジスト３１を形成した後、図示しないフォトマスクを用いた露光および現像処理を行い、分離溝２０を形成しようとする領域が開口するように、フォトレジスト３１のパターニングを行う。

そして、そのフォトレジスト３１をマスクとしてコンタクト層９のエッチングを行い、フォトレジスト３１を除去する。すると、図９に示すように、フォトレジスト３１にマスクされていなかった部分のコンタクト層９が除去され、分離溝２０が形成される。この分離溝２０を形成することにより、コンタクト層９を電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとに電気的に分離することができる。

続いて、図９には図示されていないが、コンタクト層９側の全面に、チッ化シリコンからなる絶縁膜１３を形成する。また、絶縁膜１３の上面にフォトレジスト（図示しない）を形成し、ｐ型クラッド層８と、電流非注入部９ｂの側部に対応する部分を残すようにパターニングを行う。そして、その残されたフォトレジストをマスクにして絶縁膜１３のエッチングを行った後、フォトレジストを除去する。すると、ｐ型クラッド層８と、電流非注入部９ｂの縁部に絶縁膜１３が形成される。

次に、図１０に示すように、コンタクト層９側の全面に、例えばアモルファスシリコンからなる非導電性被膜１０を形成する。そして、図１１に示すように、非導電性被膜１０にフォトレジスト３２を形成した上で、所定のフォトマスクを用いた露光および現像処理を行い、コンタクト層９の電流注入部９ａの内側部分が開口するように、フォトレジスト３２のパターニングを行う。さらに、残されたフォトレジスト３２をマスクとして非導電性被膜１０のエッチングを行い、フォトレジスト３２を除去する。すると、図１２に示すように、電流非注入部９ｂと分離溝２０を含み、電流注入部９ａにおける分離溝２０につながる部分を含む領域を被覆するようにして非導電性被膜１０が形成される。また、フォトレジスト３２に被覆されていなかった電流注入部９ａの内側部分が非導電性被膜１０に被覆されずに開口する。

次に、図１３に示すように、非導電性被膜１０を介在するようにして、コンタクト層９側の全面に蒸着および所定の熱処理を行い、ｐ型金属電極膜１２を形成する。その一方、図１４に示すように、基板４におけるレーザ構造部５と反対側の全面に蒸着および所定の熱処理を行い、ｎ型金属電極膜１１を形成する。これにより、上述した構造を有するレーザダイオード３が得られる。そして、このレーザダイオード３の活性層７に近い方の表面がヒートシンク１に対向するように配置して、分離溝２０を埋めるように配置された半田層２を介して電流注入部９ａおよび電流非注入部９ｂをヒートシンク１に接続すると、上述の作用効果を奏する半導体レーザ１００が完成する。

（第２の実施形態）
続いて、本発明による半導体レーザの第２の実施形態について、図１５を用いて説明する。図１５は第２の実施形態に係る半導体レーザ２００の構造を示す図１と同様の断面図であり、図１と対応する部分には同一の符号を付している。また、半導体レーザ２００を構成する各層の材質および膜厚の最適設計値は、第１の実施形態と同様である。

この第２の実施形態にかかる半導体レーザ２００は、第１の実施形態の半導体レーザ１００と比較すると、図１６にも示すように、レーザダイオード３においてコンタクト層９を被覆する膜の構成が相違し、他は一致している。
半導体レーザ２００は、コンタクト層９において、電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとにｐ型金属電極膜１２が形成され、さらに電流非注入部９ｂと、分離溝２０および電流注入部９ａにおける分離溝２０につながる部分を含む領域に非導電性被膜１０が形成されている。その他の構造は、第１の実施形態の半導体レーザ１００と同じである。

この半導体レーザ２００も、レーザダイオード３は電流非注入部９ｂおよび分離溝２０に非導電性被膜１０が形成されているので、ｐ型金属電極膜１２から注入される電流は非導電性被膜１０で遮断され、電流非注入部９ｂに流れ込むことはない。また、コンタクト層９が分離溝２０によって電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとに分離されているため、電流注入部９ａに注入される電流は活性層７に流れ込むものの、分離溝２０によってコンタクト層９内部の移動を遮断され、電流注入部９ａから直に電流非注入部９ｂに流れ込むこともない。さらに、レーザダイオード３は、ヒートシンク１に半田層２を介してジャンクションダウンで実装しても、電流非注入部９ｂと半田層２との間に非導電性被膜１０が介在するので電流注入部９ａに注入される電流が半田層２を伝って電流非注入部９ｂへ流れ込むこともない。

したがって、この半導体レーザ２００も、ｐ型金属電極膜１２から電流非注入部９ｂにリーク電流が流れ込むことはなく、コンタクト層９の内部を電流注入部９ａから電流非注入部９ｂへ直に流れるリーク電流および半田層２を伝って流れ込むリーク電流のいずれをも確実に防止することができる。そのため、半導体レーザ２００も、電流非注入部９ｂにおける効率的な放熱を行うことができ、電流非注入部９ｂにおける放熱性を高めることができる。しかも、電流非注入部９ｂが隙間を形成することなくヒートシンク１に接続されているから、電流非注入部９ｂにおいて、ヒートシンク１による放熱が確実に行われ、良好な放熱を実現できるようになっている。

（半導体レーザの製造方法）
半導体レーザ２００の製造方法について、図１７〜図２３を用いて説明する。図１７〜図２３は半導体レーザ２００の製造方法の各工程を示す断面図である。なお、以下の説明においては、図面における上下をそのまま上下方向として説明する。

まず、図１７に示すように、半導体レーザ１００と同様にして、基板４にレーザ構造部５を形成し、ｐ型クラッド層８の上面にコンタクト層９を形成する。そして、蒸着および所定の熱処理を行い、コンタクト層９側の全面にｐ型金属電極膜１２を形成する。

次に、図１８に示すように、ｐ型金属電極膜１２にフォトレジスト３３を形成した後、所定のフォトマスクを用いた露光および現像処理を行い、分離溝２０を形成しようとする領域が開口するようにパターニングを行う。

そして、残されたフォトレジスト３３をマスクとしてコンタクト層９およびｐ型金属電極膜１２のエッチングを行い、フォトレジスト３３を除去する。すると、図１９に示すように、フォトレジスト３３にマスクされていなかった部分のコンタクト層９とｐ型金属電極膜１２とが除去され、分離溝２０が形成される。この分離溝２０により、コンタクト層９を電流注入部９ａと電流非注入部９ｂとに電気的に分離することができる。次に、図１９に図示しないが、コンタクト層９側の全面にチッ化シリコンからなる絶縁膜を形成し、その絶縁膜にエッチングを行い、ｐ型クラッド層８と電流非注入部９ｂの縁部に絶縁膜を残す。

次に、図２０に示すように、コンタクト層９側の全面にアモルファスシリコンからなる非導電性被膜１０を形成する。そして、図２１に示すように、非導電性被膜１０にフォトレジスト３４を形成した上で、所定のフォトマスクを用いた露光および現像処理を行い、コンタクト層９の電流注入部９ａの内側部分が開口するようにパターニングを行う。さらに、残されたフォトレジスト３４をマスクとして非導電性被膜１０のエッチングを行い、フォトレジスト３４を除去する。すると、図２２に示すように、電流非注入部９ｂと分離溝２０を含み、電流注入部９ａにおける分離溝２０につながる部分を含む領域を被覆するようにして非導電性被膜１０が形成される。また、フォトレジスト３４に被覆されていなかった電流注入部９ａの内側部分が非導電性被膜１０に被覆されずにｐ型金属電極膜１２が露出する。

その後、図２３に示すように、基板４におけるレーザ構造部５と反対側の表面に蒸着および所定の熱処理を行い、ｎ型金属電極膜１１を形成すると、図１６に示すレーザダイオード３が得られる。そして、このレーザダイオード３の活性層７に近い方の表面がヒートシンク１に対向するように配置して、分離溝２０を埋めるように配置された半田層２を介して電流注入部９ａおよび電流非注入部９ｂをヒートシンク１に接続すると、上述の作用効果を奏する半導体レーザ２００が完成する。

第１の実施形態に係る半導体レーザを示す模式的な断面図である。 図１に示した半導体レーザの各構成要素の材質・組成および厚さの最適設計値を示す図である。 図１に示した半導体レーザのレーザダイオードの構造を示す斜視図である。 図３の４−４線断面図である。 図３の５−５線断面図である。 図３の６−６線断面図である。 図１に示した半導体レーザの製造工程を示す断面図である。 図７の後続の工程を示す断面図である。 図８の後続の工程を示す断面図である。 図９の後続の工程を示す断面図である。 図１０の後続の工程を示す断面図である。 図１１の後続の工程を示す断面図である。 図１２の後続の工程を示す断面図である。 図１３の後続の工程を示す断面図である。 第２の実施形態に係る半導体レーザを示す断面図である。 図１６に示した半導体レーザのレーザダイオードの構造を示す断面図である。 図１５に示した半導体レーザの製造工程を示す断面図である。 図１７の後続の工程を示す断面図である。 図１８の後続の工程を示す断面図である。 図１９の後続の工程を示す断面図である。 図２０の後続の工程を示す断面図である。 図２１の後続の工程を示す断面図である。 図２２の後続の工程を示す断面図である。 半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。 図２４と構造の異なる半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。 非導電性被膜をアモルファスシリコンで形成した半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。 非導電性被膜をチッ化シリコンで形成した半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。 図２６，２７と構造の異なる半導体レーザの発光強度の経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１…ヒートシンク、２…半田
３…レーザダイオード、４…基板
５…レーザ構造部、６…ｎ型クラッド層
７…活性層、８…ｐ型クラッド層
９…コンタクト層
９ａ…電流注入部、９ｂ…電流非注入部
１０…非導電性被膜
１１…ｎ型金属電極膜、１２…ｐ型金属電極膜
２０…分離溝、３０…出射端面
１００、２００…半導体レーザ

Claims (4)

1. 半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザであって、
   前記半導体レーザ素子は、活性層と該活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部と、
   前記第１または第２の半導体層のいずれか一方に設けられ、溝によって、電流注入部と、該電流注入部の両側であって該電流注入部よりも前記レーザ構造部の出射端面となる両端面それぞれの側に配置された電流非注入部とに分離されたコンタクト層と、
   該コンタクト層における前記電流非注入部と前記溝を含む領域に形成された非導電性被膜と、
   前記コンタクト層における前記電流非注入部と前記電流注入部を含む領域に形成された電極膜とを有し、
   前記コンタクト層における前記電流注入部および電流非注入部が、半田を介して前記ヒートシンクに接続されており、
   前記第１または第２の半導体層のいずれか一方と前記コンタクト層との境界面が前記溝の底面となっていることを特徴とする半導体レーザ。
2. 前記非導電性被膜が前記コンタクト層よりも熱抵抗の小さい材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
3. 半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザの製造方法であって、
   活性層と該活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部を基板上に形成し、
   前記第１または第２の半導体層のいずれか一方にコンタクト層を形成し、前記第１または第２の半導体層のいずれか一方と前記コンタクト層との境界面を底面とする溝によって、電流注入部と、該電流注入部の両側であって該電流注入部よりも前記レーザ構造部の出射端面となる両端面それぞれの側に配置された電流非注入部とに前記コンタクト層を分離し、
   前記コンタクト層における前記電流非注入部と前記溝を含む領域に非導電性被膜を形成し、
   前記コンタクト層に電極膜を形成することによって前記半導体レーザ素子を形成し、
   前記溝が埋まるように半田を配置し、該半田を介して、前記コンタクト層における前記電流注入部および電流非注入部を前記ヒートシンクに接続することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
4. 半導体レーザ素子がヒートシンクに接続された半導体レーザの製造方法であって、
   活性層と該活性層を挟む第１および第２の導電型の第１および第２の半導体層とを備えたレーザ構造部を基板上に形成し、
   前記第１または第２の半導体層のいずれか一方にコンタクト層を形成し、
   該コンタクト層に電極膜を形成し、
   前記コンタクト層および前記電極膜を溝によって、電流注入部と該電流注入部よりも前記レーザ構造部の出射端面側に配置された電流非注入部とに分離し、
   前記コンタクト層における前記電流非注入部と前記溝を含む領域に非導電性被膜を形成することによって前記半導体レーザ素子を形成し、
   前記溝が埋まるように半田を配置し、該半田を介して、前記コンタクト層における前記電流注入部および電流非注入部を前記ヒートシンクに接続することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
   

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