JP5289360B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ装置に関する。
近年，家庭電化製品、ＯＡ機器、通信機器、工業計測器などさまざまな分野で半導体レーザが用いられている。中でも多くの分野で用いられることが予想される高密度光ディスク記録やレーザディスプレイ等への応用を目的として短波長の半導体レーザの開発が注力されている。
特に、ＧａＮ系半導体レーザは、３５０ｎｍ以下までの短波長化が可能であり、４００ｎｍでのレーザ発振動作が報告されている。また、材料の信頼性に関してもＬＥＤにおいて１万時間以上の信頼性が確認されている。そして、レーザディスプレイ等への応用としても、ＧａＮ系半導体レーザは広い波長域での発振の可能性があるため好適である。
もっとも、例えばレーザディスプレイ等への応用を考えると、大電力での駆動が必要となる。このため、消費電力の点から動作電圧の低い半導体レーザを得ることが望ましい。ＧａＮ基板上に作製した自立型の半導体レーザの場合、例えば、ＧａＮ基板裏面と電極間の界面が高抵抗箇所として挙げられる。このような高抵抗箇所があると、動作電圧を低減することが困難となる。
特許文献１には、基板裏面を加工して凹凸形状にすることにより、接触抵抗の低い電極を実現する技術が開示されている。一方、特許文献２には、サファイア基板に劈開補助溝を設け、劈開性を向上させる半導体レーザが開示されている。
特開２００９−２００３３２号公報 特開平１１−２５１２６５号公報
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、低電圧駆動が可能で、かつ、劈開性に優れる半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の半導体レーザ装置は、ＧａＮ基板と、前記ＧａＮ基板上面に形成され、活性層を有する半導体層と、前記半導体層上部に形成されるリッジ部と、前記ＧａＮ基板下面に形成され、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記リッジ部の伸長方向に沿って形成され、長手方向が前記リッジ部の伸長方向と一致するよう配置される１個の凹部と、前記ＧａＮ基板の、前記リッジ部の伸長方向と交差する側面の前記ＧａＮ基板下面側に、前記凹部に対し前記ＧａＮ基板を隔てて形成され、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記凹部より深い切り欠き部と、前記リッジ部上面に形成される第１の電極と、前記凹部の底面に形成される第２の電極とを有し、前記ＧａＮ基板と前記半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上であり、前記活性層と前記凹部底面との距離が４μｍ以上であり、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が５０μｍ以下であり、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅より大きく、かつ、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離以上であることを特徴とする。
上記態様の半導体レーザ装置において、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が３０μｍより大きく、前記リッジ部上面と前記切り欠き部底部との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下であることが望ましい。
上記態様の半導体レーザ装置において、前記第２の電極および前記切り欠き部に接する金属層をさらに有し、前記切り欠き部と前記金属層の界面抵抗が、前記凹部底面と前記第２の電極の界面抵抗より高いことが望ましい。
本発明の一態様の半導体レーザ装置の製造方法は、ＧａＮ基板上面に活性層を有する半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上にリッジ部を形成する工程と、
前記リッジ部上面に第１の電極を形成する工程と、
前記ＧａＮ基板下面をラッピングする工程と、
前記ＧａＮ基板下面に前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記リッジ部の伸長方向に沿って形成され、長手方向が前記リッジ部の伸長方向と一致するよう配置される１個の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部に第２の電極を形成する工程と、前記ＧａＮ基板下面に、前記リッジ部の伸長方向に直交する方向に、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記第１の凹部よりも深い、前記第１の凹部と交差しない第２の凹部を形成する工程と、前記第２の凹部を起点として、前記半導体層を劈開する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法であって、前記ＧａＮ基板と前記半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上であり、前記活性層と前記凹部底面との距離が４μｍ以上であり、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が５０μｍ以下であり、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅より大きく、かつ、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離以上であることを特徴とする。
本発明によれば、低電圧駆動が可能で、かつ、劈開性に優れる半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法を提供することが可能となる。
第１の実施の形態の半導体レーザ装置の模式斜視図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の下面の平面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の模式断面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の電圧低減効果を示す図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の活性層からの距離と光強度との関係を示す図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置のリッジ部上面と凹部底面との距離と電圧との関係を示す図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の凹部底面幅と電圧との関係を示す図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。 第１の実施の形態の第２の凹部のパターンを示す模式平面図である。 第２の実施の形態の半導体レーザ装置の模式断面図である。
以下、図面を用いて実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。
本明細書中、便宜上、ＧａＮ基板を基準としてリッジ部側の方向を「上」「上側」と称し、基板や半導体層等の上側の面を「上面」と称する。また、その逆方向を「下」「下側」と称し、基板や半導体層等の下側の面を「下面」と称する。したがって、「上」「下」とは、必ずしも鉛直方向の上下、図面での上下と一致するものではない。
（第１の実施の形態）
本実施の形態の半導体レーザ装置は、ＧａＮ基板と、ＧａＮ基板上面に形成される半導体層と、半導体層上部に形成されるリッジ部と、を有する。さらに、ＧａＮ基板下面に形成され、深さがＧａＮ基板の膜厚より浅い凹部と、ＧａＮ基板の、リッジ部の伸長方向と交差する側面のＧａＮ基板下面側に、凹部に対しＧａＮ基板を隔てて形成され、凹部より深い切り欠き部と、リッジ部上面に形成される第１の電極と、凹部の底面に形成される第２の電極とを有している。そして、ＧａＮ基板および半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上であり、リッジ部上面と凹部底面との距離が５μｍ以上５０μｍ以下である。
本実施の形態の半導体レーザ装置は、リッジ部直下のＧａＮ基板を下面側から掘り込んだ凹部に第２の電極を設ける。この構造により、ＧａＮ基板部分の抵抗が減少し、動作電圧の低減化が実現される。また、ＧａＮ基板側面に凹部より深い切り欠き部を設ける。この構造により、機械的に弱い凹部をＧａＮ基板下面に設けたとしても、共振器端面のミラー面を形成するための製造時の劈開を精度良く行うことが可能となる。
本実施の形態の半導体レーザ装置は、例えば、発光部となる活性層にＩｎＧａＮ層を用いるリッジ導波路型の青紫色半導体レーザである。
図１は、本実施の形態の半導体レーザ装置の模式斜視図である。図２は、本実施の形態の半導体レーザ装置の下面の平面図である。図３は、本実施の形態の半導体装置の模式断面図である。図３（ａ）は図２のＡＡ断面図、図３（ｂ）は図２のＢＢ断面図である。この半導体レーザ装置のチップサイズは、例えば、「Ａ−Ａ方向のチップサイズ」×「Ｂ−Ｂ方向のチップサイズ」は４００μｍ×６００μｍである。
本実施の形態の半導体レーザ装置は、ＧａＮ基板１０と、ＧａＮ基板１０上面に形成される半導体層としてｎ型半導体層１２と、ｎ型半導体層１２上に形成される活性層１４と、活性層１４上に形成されるｐ型半導体層１６とを有する。
ｎ型半導体層１２は、例えば、ＧａＮ基板１０側からｎ型ＧａＮバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮガイド層がこの順で形成される積層構造である。また、発光部となる活性層１４は、例えば、井戸層と障壁層の積層構造で形成される。井戸層および障壁層には、例えばＩｎ濃度を変えたＩｎＧａＮ層が用いられる。また、ｐ型半導体層１６は、例えば、活性層１４側からi型ＧａＮガイド層、障壁層、ｐ型ＧａＮガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層が、この順で形成される積層構造である。
ｐ型半導体層１６の上部には、ｐ型半導体層１６を掘り込むことによってリッジ部１８が形成される。リッジ部１８は半導体レーザ装置の一方の側面から他方の側面まで直線的に伸長する。
ＧａＮ基板１０の下面のリッジ部１８直下の領域には、リッジ部１８の伸長方向に沿って凹部２０が形成される。すなわち、リッジ部１８を、ＧａＮ基板１０側に、ＧａＮ基板の上面または下面の法線方向に投影すると、少なくともその投影の一部が凹部２０と重なるよう配置されている。そして、凹部２０の長手方向が、リッジ部１８の伸長方向、すなわち、半導体レーザ装置の共振方向と一致するよう配置されている。ここでは、例えばリッジ部１８の伸長方向の長さ、すなわち共振器長が６００μｍである。
凹部２０の深さは、ＧａＮ基板１０の膜厚より浅くなっている。すなわち、図３（ａ）、（ｂ）中の「ｄ１」に相当する距離は、ＧａＮ基板１０の膜厚より小さくなるよう構成されている。
さらに、ＧａＮ基板１０の、リッジ部１８の伸長方向と交差する側面のＧａＮ基板１０下面側に、凹部２０より深い切り欠き部２２が形成されている。すなわち、図３（ｂ）中の「ｄ２」に相当する距離は、「ｄ１」に相当する距離よりも大きくなるよう構成されている。そして、この切り欠き部２２は凹部２０に対し、ＧａＮ基板１０を隔てて形成されている。このように、切り欠き部２２が凹部２０と交差しないよう形成されることで、製造の際の劈開時に凹部２０が与える悪影響を低減する。
リッジ部１８の両側の溝部には、膜応力が比較的小さい金属酸化物の絶縁物、例えば、ＳｉＯ２やＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）の埋め込み層２４が形成される。埋め込み層２４上には、例えば、ＳｉＯ２の保護層２６が形成される。そして、保護層２６に開口部分が設けられ、リッジ部１８の上面には、第１の電極としてｐ側電極２８が形成されている。
ｐ側電極２８は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ膜とＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜の積層膜である。
凹部２０の底面を含むＧａＮ基板１０下面側には、第２の電極としてｎ側電極３０が形成される。ｎ側電極３０は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜である。
ここで、ＧａＮ基板１０と半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上である。すなわち、ＧａＮ基板１０とｎ型半導体層１２と、活性層１４と、ｐ型半導体層１６の合計膜厚が１００μｍ以上である。ＧａＮ基板１０と半導体層の合計膜厚が１００μｍ未満になると、製造時の機械的強度が保てないため製造上の困難が生ずる。また、リッジ部１８の上面と、凹部２０の底面との距離が５μｍ以上５０μｍ以下である。
図４は、本実施の形態の半導体レーザ装置の電圧低減効果を示す図である。図４（ａ）は実施の形態のシミュレーション結果、図４（ｂ）は従来構造のシミュレーション結果である。シミュレーションにより、５００ｍＡの電流が流れる際の電圧条件を求めている。また、図には、リッジ部の伸長方向に垂直な断面における電流密度分布を示している。
実施の形態、従来構造ともＧａＮ基板１０と半導体層の合計膜厚は１２０μｍとしている。また、実施の形態では、リッジ部１８の上面と、凹部２０の底面との距離、すなわち図３中の距離ｚは５０μｍとしている。リッジの横方向の長さであるリッジ幅は５μｍ、リッジ高さ（＝掘り込み量）は０．６μｍ、凹部の底面の幅は１５０μｍとしている。
本実施の形態により、従来構造に比べ、０．２Ｖの電圧低減効果が得られる。これは、凹部２０を設けることで、電流がＧａＮ基板１０下面よりも電流パスの短くなる凹部２０の底面に向けて集中して流れるからである。
このように、本実施の形態によれば、ｐ側電極２８が設けられるリッジ部１８の直下に、凹部２０を形成し、その底面にｎ側電極３０を設けることで動作電圧が低減される。したがって、低電圧駆動可能な半導体レーザ装置を実現することが可能である。
また、本実施の形態の半導体レーザ装置によれば、凹部２０を設けることで、主な発熱源となる活性層１４に対し従来構造より近い位置に、熱伝導率の高いｎ側電極４０を形成している。したがって、凹部２０を設けない場合に比べ、放熱性が向上し、安定したレーザ動作が期待できる。
図５は、本実施の形態の半導体レーザ装置の活性層からの距離と光強度との関係を示す図である。ＮＦＰ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）のシミュレーション結果を示している。
横軸は、活性層中心部からのＧａＮ基板に垂直な方向の距離である。値０が光強度の最も強い活性層中心部に相当し、負の値は活性層１４からＧａＮ基板１０方向に向かう距離を示している。縦軸は光強度である。
活性層中心部から約４μｍＧａＮ基板側へ向かったところで光強度がほぼ０になっている。通常、リッジ部上面から活性層中心部までの距離は１μｍ程度である。そうすると、図３中ｚで示されるリッジ部１８上面と凹部２０底面との距離が５μｍ未満であると、凹部２０の存在が光閉じ込めに悪影響を与える。したがって、リッジ部１８上面と凹部２０底面との距離ｚは、５μｍ以上である必要がある。
図６は、本実施の形態の半導体レーザ装置のリッジ部上面と凹部底面との距離と電圧との関係を示す図である。図４（ａ）と類似の構造で、リッジ部上面と凹部底面との距離ｚを変化させ、１００ｍＡの電流が流れる際の電圧をシミュレーションで求めた結果である。
図から明らかなように、距離ｚが５０μｍ以下になると、急激に電圧の低下がみられる。したがって、凹部形成による電圧低減効果を十分に得る観点から、リッジ部上面と凹部底面との距離ｚが５０μｍ以下であることが望ましい。
図７は、本実施の形態の半導体レーザ装置の凹部底面幅と電圧との関係を示す図である。図４（ａ）と類似の構造で、リッジ部上面と凹部底面との距離ｚが１０μｍと１００μｍの場合に、図３（ａ）中、ｗで示す凹部底面幅、すなわち、凹部２０底面のリッジ部１８の伸長方向と垂直な方向の幅を変化させ、１００ｍＡの電流が流れる際の電圧をシミュレーションで求めた結果である。
ｚが１０μｍと１００μｍのいずれの場合にも、凹部底面幅ｗがｗ＝ｚ以上となる領域で電圧低減効果が顕著にみられる。したがって、凹部２０底面の、リッジ部１８の伸長方向と垂直な方向の幅ｗが、リッジ部１８上面と凹部２０底面との距離ｚ以上であることが望ましい。
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法について説明する。図８〜１２は、本実施の形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。図８（ａ）〜図１２（ａ）は、図２のＡＡ断面に相当する向きの断面図、図８（ｂ）〜図１２（ｂ）は、図２のＢＢ断面に相当する向きの断面図である。
まず、図８に示すように、ｎ型ＧａＮ（０００１）面基板１０であるウェハ上面に、半導体層であるｎ型半導体層１２、活性層１４、ｐ型半導体層１６を、この順で、例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により結晶成長させる。そして、例えば、ドライエッチングにより、ｐ型半導体層１６をエッチングして掘り込むことで、リッジ部１８を形成する。
リッジ部１８の伸長方向すなわち共振器方向と、半導体層の積層方向との双方に垂直なリッジ部１８の長さをリッジ幅と称する。リッジ幅は例えば５μｍである。ｐ型半導体層１６のエッチング量は、例えば、４００ｎｍ〜２０００ｎｍである。
リッジ部１８両側の溝部には、金属酸化物の絶縁物、例えば、ＳｉＯ２やＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）を埋め込み、埋め込み層２４を形成する。その後、埋め込み層２４上に、例えば、ＳｉＯ２の保護層２６を形成する。
そして、保護層２６をリッジ部１８上面が露出するように加工し、リッジ部１８の上面に接触するように、第１の電極としてｐ側電極２８を形成する。ｐ側電極２８は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ膜を蒸着し、その後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜を成膜する。ｐ側電極２８上に金メッキ層等を形成しても構わない。そして、ウェハの裏面側、すなわちＧａＮ基板１０の下面をラッピングする。すなわち、ＧａＮ基板１０の下面を研削・研磨し、例えば、ＧａＮ基板１０と半導体層をあわせた膜厚が１２０μｍ程度となるようにする。
その後、図９に示すように、ウェハの裏面側にＳｉＯ２等の酸化膜等をマスク材４０として成膜する。その後、リソグラフィー法およびウェットエッチング法等を用いてマスク材４０をパターニングする。
次に、図１０に示すように、このマスク材４０をマスクに、ドライエッチング法によりＧａＮ基板１０の下面側をエッチングする。そして、ＧａＮ基板１０の膜厚より浅い第１の凹部２０を、リッジ部１８の直下に形成する。
次に、図１１に示すように、このマスク材４０を除去した後に、第１の凹部２０の底面を含むＧａＮ基板１０の下面に、例えば、Ｔｉ／Ｐｕ／Ａｕ膜を堆積してｎ側電極３０を形成する。
その後、図１２に示すように、ＧａＮ基板１０の下面に、劈開後は切り欠き部２２となる第２の凹部４２を、例えばレーザスクライブやダイシングにより形成する。第２の凹部４２の深さｄ２は、第１の凹部２０の深さｄ１よりも深く、リッジ部１８の伸長方向に直交する方向に形成される。また、第２の凹部４２は第１の凹部２０に交差しないように、すなわち、第２の凹部４２は、第１の凹部２０とＧａＮ基板１０を隔てて形成される。なお、第２の凹部４２の形成は、例えば、リソグラフィー法によるレジストパターンとドライエッチングにより形成するものであっても構わない。その後、へき開のための傷をスクライブなどでつける。
その後、第２の凹部４２を起点として活性層１４を含む半導体層を劈開する。すなわち、ウェハを図１２（ｂ）の一点鎖線で示す劈開予定ライン４４で劈開することにより、共振器端面のミラー面を形成する。
図１３は、本実施の形態の第２の凹部のパターンを示す模式平面図である。図１３（ａ）、図１３（ｂ）ともにウェハ裏面、すなわち、ＧａＮ基板１０の下面に設けられる第２の凹部４２と、第１の凹部２０および劈開予定ライン４４との位置関係を示している。
図１３（ａ）に示すように、第２の凹部４２は、リッジ部１８の伸長方向と同じ伸長方向に形成される第１の凹部２０と直交する方向に、劈開予定ライン４４に沿って連続的に形成される。そして、第２の凹部４２の深さｄ２は、第１の凹部２０の深さｄ１より深く、かつ、第１の凹部２０に交差しないように形成される。
このように、第２の凹部４２は、第１の凹部２０より深く、かつ、第１の凹部２０に交差しないように形成することで、後の劈開工程で第２の凹部４２に沿って劈開されやすくなる。よって、劈開方向が第１の凹部２０の影響を受け、曲がったり不規則になったりすることが抑制される。
図１３（ｂ）のように、第２の凹部４２は断続的に形成されてもよい。図１３（ｂ）のように、第１の凹部２０の伸長方向に第２の凹部４２を形成しないことで、特に、第２の凹部４２を深く、活性層１４との距離が小さくなるよう形成する場合に、第２の凹部４２のミラー面形成に与える影響を低減できる。
以上の製造方法により、図１ないし図３に示す半導体レーザ装置の形成が可能となる。本実施の形態の製造方法によれば、第１の凹部２０に加え、後に切り欠き部２２となる第２の凹部４２を形成することで、劈開形成を精度よく行うことができる。したがって、低電圧駆動が可能で、かつ、劈開性に優れる半導体レーザ装置を製造することが可能となる。
なお、本実施の形態の半導体レーザ装置において、リッジ部１８上面と凹部２０底面との距離ｚが３０ｕｍより大きく、リッジ部１８上面と切り欠き部２２底部または第２の凹部４２との距離（図３（ｂ）、図１２（ｂ）中の距離ｔ）が１０μｍ以上３０μｍ以下であることがより望ましい。
リッジ部１８上面と凹部２０底面との距離ｚが３０ｕｍより大きくければ、上記光閉じ込めの観点から十分なマージンが確保できる。また、凹部２０を加工する際に活性層１４にダメージを与える恐れも回避できる。
また、リッジ部１８上面と切り欠き部２２底部または第２の凹部４２との距離ｔが１０μｍ未満となると、劈開前の機械的強度が問題になるとともに、第２の凹部４２の加工の際に活性層１４にダメージを与える恐れがある。そして、距離ｔが３０μｍより大きくなると、安定して劈開することが困難になるおそれがあるからである。
（第２の実施の形態）
本実施の形態の半導体レーザ装置は、切り欠き部に接する金属層をさらに有し、切り欠き部と金属層の界面抵抗が、凹部底面と第２の電極の界面抵抗より高いこと以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については、記載を省略する。
図１４は、本実施の形態の半導体装置の断面図である。図１４（ａ）はリッジ部の伸長方向に垂直な断面図、図１４（ｂ）はリッジ部の伸長方向に平行な断面図である。
図１４（ｂ）に示すように、切り欠き部２２の底部および側面に接して、例えばＡｕ単膜の金属層５０が形成されている。この金属層５０と切り欠き部２２のＧａＮ基板１０との界面抵抗は、ｎ側電極３０とＧａＮ基板１０との界面抵抗よりも高くなっている。
金属層５０と切り欠き部２２のＧａＮ基板１０との界面抵抗を、ｎ側電極３０とＧａＮ基板１０との界面抵抗よりも高くすることで、電流が凹部２０底面方向でなく、金属層５０側に流れることを抑制する。
このように、金属層５０を、主な発熱源である活性層１４、特に直下に凹部２０の形成されないリッジ部１８の端部の活性層１４に近い切り欠き部２２に設けることにより、第１の実施の形態に加え、さらに放熱性の向上する半導体レーザ装置を実現することが可能となる。
なお、第１の実施の形態で説明した製造方法において、第２の凹部４２形成後、劈開前に、例えば、蒸着法によりＡｕ膜を第２の凹部４２上に形成し、その後、劈開することで、図１４の構造の半導体レーザ装置を形成することが可能である。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
例えば、凹部２０、切り欠き部２２、第２の凹部４２が、ＧａＮ基板１０の下面に対し、垂直な側面を有する場合を例に説明したが、例えば、ＧａＮ基板１０の下面に対しテーパ形状を有するものであっても構わない。例えば、順テーパ形状を有することで、例えば、凹部形成後に形成するｎ側電極等の金属膜のカバレッジを向上させることができる。
また、埋め込み層を埋め込む絶縁物として、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２を例に説明したが、その他の金属酸化物であるＡｌ２Ｏ３、ＴａＯ２、ＨｆＯ２も好適である。
また、成膜方法としてＭＯＣＶＤ法を使用しているが、その他の成膜方法、例えば、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ ）法でも良い。また各半導体層の組み合わせ、組成、厚さなどは、その半導体レーザの用途に合わせて設計事項として変更しても問題ない。同様に、リッジ脇の深さ、どの層まで掘り込むかなども、本発明の趣旨を逸脱しない程度であれば、設計事項として調整可能な値である。
また、製造方法において、第１の凹部と第２の凹部をそれぞれ独立に形成する場合を例に、説明したが、例えば、第１の凹部形成時に同時に第２の凹部の途中までを形成する方法を採用しても構わない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
１０ ＧａＮ基板
１２ ｎ型半導体層
１４ 活性層
１６ ｐ型半導体層
１８ リッジ部
２０ 凹部（第１の凹部）
２２ 切り欠き部
２８ ｐ側電極（第１の電極）
３０ ｎ側電極（第２の電極）
４２ 第２の凹部
５０ 金属層

Claims (4)

  1. ＧａＮ基板と、
    前記ＧａＮ基板上面に形成され、活性層を有する半導体層と、
    前記半導体層上部に形成されるリッジ部と、
    前記ＧａＮ基板下面に形成され、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記リッジ部の伸長方向に沿って形成され、長手方向が前記リッジ部の伸長方向と一致するよう配置される１個の凹部と、
    前記ＧａＮ基板の、前記リッジ部の伸長方向と交差する側面の前記ＧａＮ基板下面側に、前記凹部に対し前記ＧａＮ基板を隔てて形成され、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記凹部より深い切り欠き部と、
    前記リッジ部上面に形成される第１の電極と、
    前記凹部の底面に形成される第２の電極とを有し、
    前記ＧａＮ基板と前記半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上であり、
    前記活性層と前記凹部底面との距離が４μｍ以上であり、
    前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が５０μｍ以下であり、
    前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅より大きく、かつ、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が３０μｍより大きく、
    前記リッジ部上面と前記切り欠き部底部との距離が１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
  3. 前記第２の電極および前記切り欠き部に接する金属層をさらに有し、前記切り欠き部と前記金属層の界面抵抗が、前記凹部底面と前記第２の電極の界面抵抗より高いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レーザ装置。
  4. ＧａＮ基板上面に活性層を有する半導体層を形成する工程と、
    前記半導体層上にリッジ部を形成する工程と、
    前記リッジ部上面に第１の電極を形成する工程と、
    前記ＧａＮ基板下面をラッピングする工程と、
    前記ＧａＮ基板下面に前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記リッジ部の伸長方向に沿って形成され、長手方向が前記リッジ部の伸長方向と一致するよう配置される１個の凹部を形成する工程と、
    前記第１の凹部に第２の電極を形成する工程と、
    前記ＧａＮ基板下面に、前記リッジ部の伸長方向に直交する方向に、深さが前記ＧａＮ基板の膜厚より浅く、前記第１の凹部よりも深い、前記第１の凹部と交差しない第２の凹部を形成する工程と、
    前記第２の凹部を起点として、前記半導体層を劈開する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法であって、
    前記ＧａＮ基板と前記半導体層の合計膜厚が１００μｍ以上であり、
    前記活性層と前記凹部底面との距離が４μｍ以上であり、
    前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離が５０μｍ以下であり、
    前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅より大きく、かつ、前記凹部底面の前記リッジ部の伸長方向と垂直な方向の幅が、前記リッジ部上面と前記凹部底面との距離以上であることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
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