JP6023347B2 - 熱アシスト磁気記録ヘッド、半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

熱アシスト磁気記録ヘッド、半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、片面２電極型の半導体レーザ素子及びそれを用いた熱アシスト磁気記録ヘッドに関する。また本発明は、片面２電極型の半導体レーザ素子の製造方法に関する。
近年の情報化社会の発展に伴い、音声や映像の高精細化が進むとともにインターネットのデータ通信量が著しく増加している。また、所謂クラウドコンピューティングの発達によりインターネット上に蓄えられるデータ量も桁違いに大きく膨れ上がっており、この傾向は今後も継続的に高まっていくことが予測されている。このような状況下において、電子データを蓄積する情報記録システムの大容量化に対する期待が高まっている。
大容量の情報記録装置として、ハードディスクをはじめとする磁気記録装置が大きな役割を果たしている。この磁気記録装置の記録密度を向上させるために、微小な記録ビットを実現することができる垂直磁気記録が実現され、更に熱アシスト磁気記録技術の開発が進められている。
熱アシスト磁気記録は磁化がより安定するように磁気異方性エネルギーの大きな磁性材料で形成された磁気記録媒体が用いられる。そして、この磁気記録媒体のデータの書き込む部分の異方性磁界を加熱によって低下させ、その直後に書き込み磁界を印加して微小なサイズの書き込みを行う。磁気記録媒体を加熱する方法としては、近接場光等の光を照射することが一般的であり、この目的の光源として一般に半導体レーザ素子が利用される。
半導体レーザ素子を備えた従来の熱アシスト磁気記録ヘッドは特許文献１に開示される。図１２はこの熱アシスト磁気記録ヘッドの概略正面図を示している。熱アシスト磁気記録ヘッド１はスライダ１０及び半導体レーザ素子３０を備え、磁気ディスク（不図示）上に配置される。
スライダ１０は回転する磁気ディスク上を浮上し、磁気ディスクに面した一端部に磁気記録部１３及び磁気再生部１４が設けられる。磁気記録部１３の近傍には光導波路１５が設けられ、光導波路１５内には近接場光を発生させる素子（不図示）が配される。
半導体レーザ素子３０は基板３１上に半導体積層膜３２が形成され、半導体積層膜３２のリッジ構造によってストライプ状の光導波路３６を形成する。基板３１の底面には第１電極（不図示）が形成され、半導体積層膜３２の上面には第２電極（不図示）が形成される。
スライダ１０の背面側（磁気ディスクと反対側）の設置面１０ａには接着剤１９を介してサブマウント２１の前面２１ａが接着される。半導体レーザ素子３０は第２電極上に設けたロウ材２９を介してサブマウント２１の前面２１ａに垂直な垂直面２１ｂ上に接着される。この時、光導波路３６の一端面の出射部３６ａがスライダ１０の光導波路１５に対向して配される。
また、サブマウント２１の垂直面２１ｂ上にはロウ材２９を介して第２電極と導通する端子部（不図示）が形成される。これにより、第１電極及び端子部が同一方向（図中、左方）に面して配され、第１電極及び端子部に容易にリード線を接続することができる。
第１電極と端子部との間に電圧が印加されると、出射部３６ａからレーザ光が出射される。出射部３６ａから出射されたレーザ光はスライダ１０の光導波路１５を導波して近接場光を発生する。磁気ディスクは近接場光の熱により局所的に異方性磁界が低下し、磁気記録部１３によって磁気記録される。磁気ディスクに記録されたデータは磁気再生部１４により読み出される。
また、半導体レーザ素子３０の発熱はロウ材２９を介してサブマウント２１に伝えられ、接着剤１９を介してスライダ１０に伝えられる。これにより、半導体レーザ素子３０の発熱がサブマウント２１及びスライダ１０から放熱される。
上記の半導体レーザ素子３０は第１電極及び第２電極が基板３１の底面及び半導体積層膜３２の上面にそれぞれ設けられ、基板３１の両面に対向して配置される。これに対して、非特許文献１には基板の片面に第１電極及び第２電極を配置した片面２電極型の半導体レーザ素子が開示される。
図１３はこの片面２電極型の半導体レーザ素子４０の正面図を示している。半導体レーザ素子４０はサファイア等の基板４１上に半導体積層膜４２が積層される。半導体積層膜４２は基板４１上に設けた下地層（不図示）を下地としてエピタキシャル成長して形成され、基板４１側から順にｎ型半導体層４３、活性層４４、ｐ型半導体層４５を有している。
また、基板４１上には半導体積層膜４２によって凹部５１と発光部５２とが隣接して形成される。凹部５１は半導体積層膜４２をｎ型半導体層４３の中間までエッチングにより掘り込むことによって形成される。凹部５１の底面上には第１電極４７が設けられる。
発光部５２は半導体積層膜４２の上部にストライプ状の狭幅のリッジ部４９が突出して設けられる。リッジ部４９は両側方をｐ型半導体層４５の中間までエッチングにより掘り込むことによって形成される。リッジ部４９の上面には第２電極４８が設けられる。活性層４４はリッジ部４９を介して電流が注入されるためストライプ状の光導波路４６を形成し、光導波路４６の端面の出射部４６ａからレーザ光が出射される。
尚、基板４１の片面に第１、第２電極４７、４８が設けられるため、第１、第２電極４７、４８にリード線を容易に接続することができる。
特許第４６３５６０７号公報（第７頁〜第１２頁、第１図） 特開２０１２−１８７４７号公報（第７頁〜第２２頁、第２図） 特開２００３−４５００４号公報（第５頁〜第１１頁、第１図）
バーナード・ギル（Bernard Gil）著，「グループIII・ナイトライド・セミコンダクタ・コンパウンズ（Group III Nitride Semiconductor Compounds）」，（英国），クラレンドン・プレス（Clarendon Press），１９９８年４月２３日，ｐ．４０５
上記特許文献１に開示される熱アシスト磁気記録ヘッド１によると、スライダ１０に接着されるサブマウント２１の垂直面２１ｂに半導体レーザ素子３０が接着される。このため、半導体レーザ素子３０が垂直面２１ｂに平行な面内や、前面２１ａ及び垂直面２１ｂに垂直な面内で傾斜すると、出射部３６ａと光導波路１５との位置合せが困難になる。従って、サブマウント２１に対して半導体レーザ素子３０を高精度に位置合せする必要があり、熱アシスト磁気記録ヘッド１の工数が大きくなるとともに歩留りが低下する問題があった。
また、半導体レーザ素子３０の発熱がロウ材２９を介してサブマウント２１に伝えられた後に接着剤１９を介してスライダ１０に伝えられる。このため、熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱経路上に２箇所の界面が存在するため熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱性が低くなる。半導体レーザ素子３０の故障率は温度上昇に対して指数関数的に増加するため、放熱性の低下によって熱アシスト磁気記録ヘッド１の信頼性が悪くなる問題もあった。
一方で、熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱性を向上させるためにサブマウント２１の体積を大きくすると、熱アシスト磁気記録ヘッド１の重量が大きくなる。これにより、磁気ディスク上で浮上する熱アシスト磁気記録ヘッド１の姿勢制御が困難となる問題がある。
これらの問題を解決するために、サブマウント２１を省いて片面２電極型の半導体レーザ素子４０の前面の出射面４０ａをスライダ１０の設置面１０ａに接着することが考えられる。この構成によると、サブマウント２１に対する半導体レーザ素子４０の位置合せが不要になるため熱アシスト磁気記録ヘッド１の工数削減及び歩留り向上を図ることができる。また、熱アシスト磁気記録ヘッド１は放熱経路上の界面が１箇所になるため放熱性が向上される。
しかしながら、半導体レーザ素子４０は第１電極４７が基板４１に接近して配される（例えば、数μｍ）。このため、放熱性向上のために半導体レーザ素子４０の出射面４０ａに接着剤１９を広い範囲に塗布すると、接着剤１９が第１電極４７上に付着する場合がある。これにより、第１電極４７に対するリード線の接続が困難になり、熱アシスト磁気記録ヘッド１の工数削減を十分に図ることができない問題が生じる。
また、基板４１が半導体積層膜４２に対して異種材料のサファイア等から成り、基板４１と半導体積層膜４２との界面の伝熱性が低い。このため、熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱性を十分に向上できない問題も生じる。
更に、半導体レーザ素子４０の製造時に、まずウェハ状の基板４１に半導体積層膜４２が形成される。その後、リッジ部４９に垂直な方向及び平行な方向にスクライブ溝を形成し、スクライブ溝に応力を加えて劈開により半導体レーザ素子４０が個片化される。この時、発光部５２と凹部５１とが交互に繰り返されるため劈開方向がずれ、出射面４０ａの平坦性が悪くなる場合がある。これにより、半導体レーザ素子４０とスライダ１０との密着性が低下して熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱性を十分に向上できない問題も生じる。
加えて、発光部５２と凹部５１との体積差が大きいため内部歪みが偏って形成される。これにより、半導体レーザ素子４０とスライダ１０との密着性が更に低下するとともに、半導体レーザ素子４０によるレーザ発光の安定性が悪くなる問題もあった。
本発明は、工数削減及び歩留り向上を図るとともに放熱性及びレーザ発光の安定性を向上できる熱アシスト磁気記録ヘッド、熱アシスト磁気記録ヘッドに用いられる半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ素子は、半導体から成る基板と、前記基板を下地としてエピタキシャル成長により第１導電型半導体層と活性層と第２導電型半導体層とを順に積層した半導体積層膜を有するとともにストライプ状の光導波路を前記活性層により形成する発光部と、前記発光部に隣接して前記半導体積層膜により形成されるとともに前記基板または第１導電型半導体層を底面とする凹部を囲む環状の保護壁と、前記凹部の底面上に配される第１電極と、前記発光部の上面に配される第２電極とを備えたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の半導体レーザ素子において、前記発光部と前記保護壁とが前記基板または第１導電型半導体層を底面とする分離溝により分離されることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の半導体レーザ素子において、前記保護壁が前記発光部に面した一方を開放されることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の半導体レーザ素子において、前記基板及び前記活性層がＧａＡｓ系半導体から成ることを特徴としている。
また本発明の熱アシスト磁気記録ヘッドは、上記構成の半導体レーザ素子と、磁気記録を行うスライダとを備え、前記基板の前記光導波路に直交した端面を前記スライダに接着したことを特徴としている。
また本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、半導体から成る基板上に第１導電型半導体層と活性層と第２導電型半導体層とを順に積層した半導体積層膜を形成する半導体積層膜形成工程と、第２導電型半導体層をエッチングしてストライプ状のリッジを形成するリッジ形成工程と、前記リッジに隣接する領域を前記活性層よりも下層までエッチングして保護壁により囲まれた凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部の底面上に第１金属膜を積層する第１金属膜形成工程と、第１金属膜上及び前記リッジ部上に第２金属膜を積層する第２金属膜形成工程とを備え、第１金属膜及び第２金属膜により前記凹部の底面上に第１電極を形成するとともに、第２金属膜により前記リッジ部上に第２電極を形成することを特徴としている。
本発明によると、半導体レーザ素子は半導体の基板を下地として半導体積層膜をエピタキシャル成長により形成し、第１電極が配される凹部を囲む保護壁と光導波路を有して第２電極が配される発光部とが半導体積層膜によって隣接して形成される。
これにより、半導体レーザ素子の光導波路に直交する接着面をスライダに接着して熱アシスト磁気記録ヘッドを形成することができる。このため、半導体レーザ素子とスライダとの位置合せを容易に行うことができる。また、半導体レーザ素子を接着する際に保護壁によって第１電極に対する接着剤の付着を防止し、第１電極にリード線を容易に接続することができる。従って、熱アシスト磁気記録ヘッドの工数削減及び歩留り向上を図ることができる。
更に、基板と半導体積層膜とが連続する結晶格子により接合され、両者間の伝熱性が向上する。また、ウェハ状の基板上に半導体積層膜を形成して個片化する際に、発光部及び保護壁上にスクライブ溝が形成されるため劈開面から成る接着面の平坦性が向上する。従って、半導体レーザ素子を用いた熱アシスト磁気記録ヘッドの放熱性を向上することができる。加えて、発光部と保護壁との体積差が小さいため、半導体レーザ素子の内部歪みを均一化してレーザ発光の安定性を向上することができる。
また本発明によると、保護壁に囲まれた凹部の底面上に第１金属膜を積層する第１金属膜形成工程と、第１金属膜上及びリッジ部上に第２金属膜を積層する第２金属膜形成工程とを備え、第１金属膜及び第２金属膜により第１電極を形成して第２金属膜により第２電極を形成する。これにより、第２金属膜の形成時に第１金属膜のエッチングを防止し、第１電極を所望の形状に維持することができる。
本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドを示す正面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子を示す斜視図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の工程図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の半導体積層膜形成工程を示す正面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子のリッジ部形成工程を示す正面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の凹部形成工程を示す正面断面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の第１金属膜形成工程を示す正面断面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の埋め込み層形成工程を示す正面断面図 本発明の第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子の第２金属膜形成工程を示す正面断面図 本発明の第２実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子を示す斜視図 本発明の第３実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの半導体レーザ素子を示す斜視図 従来の熱アシスト磁気記録ヘッドを示す正面図 従来の片面２電極型の半導体レーザ素子を示す正面図
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。説明の便宜上、前述の図１２、図１３に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付している。図１は第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッドの正面図を示している。熱アシスト磁気記録ヘッド１はＨＤＤ装置等に搭載され、サスペンション（不図示）の支持によって磁気ディスクＤ上に軸方向移動可能に配置される。
熱アシスト磁気記録ヘッド１は磁気ディスクＤに対向するスライダ１０と、スライダ１０に熱伝導性の接着剤１９により接着される半導体レーザ素子４０とを備えている。スライダ１０は矢印Ａ方向に回転する磁気ディスクＤ上を浮上し、媒体退出側の端部に磁気記録部１３及び磁気再生部１４を有している。磁気記録部１３は磁気記録を行い、磁気再生部１４は磁気ディスクＤの磁化を検出して出力する。
磁気記録部１３の近傍には半導体レーザ素子４０から出射されるレーザ光を導波する光導波路１５が設けられる。光導波路１５内には近接場光を発生させる素子（不図示）が配される。
半導体レーザ素子４０は詳細を後述するように、基板４１上に半導体積層膜４２が形成され、半導体積層膜４２のリッジ構造によってストライプ状の光導波路４６を形成する。スライダ１０の背面側（磁気ディスクと反対側）の設置面１０ａには、半導体レーザ素子４０の光導波路４６に垂直な出射面４０ａが接着剤１９を介して接着される。この時、光導波路４６の一端面の出射部４６ａがスライダ１０の光導波路１５に対向して配される。従来例に示すサブマウント２１（図１２参照）が省かれるので、熱アシスト磁気記録ヘッド１の軽量化を図ることができる。
図２は半導体レーザ素子４０の斜視図を示している。半導体レーザ素子４０は基板４１上に半導体積層膜４２が積層される。半導体積層膜４２は基板４１側から順にｎ型半導体層４３、活性層４４、ｐ型半導体層４５を有している。
また、基板４１上には半導体積層膜４２により形成された発光部５２と環状の保護壁５３とが分離溝５４を介して隣接して形成される。環状の保護壁５３によって囲まれる凹部５１は半導体積層膜４２を基板４１またはｎ型半導体層４３の中間までエッチングにより掘り込むことによって形成される。凹部５１の底面上には第１電極４７が設けられる。
発光部５２は半導体積層膜４２の上部にストライプ状の狭幅のリッジ部４９が突出して設けられる。リッジ部４９は両側方をｐ型半導体層４５の中間までエッチングにより掘り込むことによって形成される。発光部５２の上面にはリッジ部４９の上面を除いて絶縁膜から成る埋め込み層５０が設けられ、リッジ部４９及び埋め込み層５０の上面に第２電極４８が設けられる。活性層４４はリッジ部４９を介して電流が注入されるためストライプ状の光導波路４６を形成し、光導波路４６の端面の出射部４６ａからレーザ光が出射される。
尚、基板４１の片面に第１、第２電極４７、４８が設けられるため、同一方向に面した第１、第２電極４７、４８にリード線を容易に接続することができる。
図３は半導体レーザ素子４０の工程図を示している。半導体レーザ素子４０はウェハ状の基板４１（図２参照）に対して半導体積層膜形成工程、リッジ部形成工程、凹部形成工程、第１金属膜形成工程、埋め込み層形成工程、第２金属膜形成工程、研磨工程が順に行われる。その後、第１切断工程、コート膜形成工程、第２切断工程が順に行われ、ウェハを分割して半導体レーザ素子４０が個片化される。
図４は半導体積層膜形成工程の正面図を示している。半導体積層膜形成工程では有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線結晶成長法（ＭＢＥ法）等により、ＧａＡｓから成る基板４１を下地としてＧａＡｓ系の半導体をエピタキシャル成長して半導体積層膜４２を形成する。
即ち、基板４１上には第１バッファ層４３ａ、第２バッファ層４３ｂ、ｎ型クラッド層４３ｃ、ｎ側光ガイド層４３ｄ、正孔障壁層４３ｅ、活性層４４、ｐ側光ガイド層４５ａ、第１ｐ型クラッド層４５ｂ、エッチストップ層４５ｃ、第２ｐ型クラッド層４５ｄ、中間層４５ｅ、キャップ層４５ｆが順にエピタキシャル成長される。
第１バッファ層４３ａ、第２バッファ層４３ｂ、ｎ型クラッド層４３ｃ、ｎ側光ガイド層４３ｄ及び正孔障壁層４３ｅによって多層膜のｎ型半導体層４３が構成される。ｐ側光ガイド層４５ａ、第１ｐ型クラッド層４５ｂ、エッチストップ層４５ｃ、第２ｐ型クラッド層４５ｄ、中間層４５ｅ及びキャップ層４５ｆによって多層膜のｐ型半導体層４５が構成される。
第１バッファ層４３ａはｎ型ＧａＡｓにより形成される。第２バッファ層４３ｂはｎ型ＧａＩｎＰにより形成される。ｎ型クラッド層４３ｃはｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。ｎ側光ガイド層４３ｄはｎ型ＡｌＧａＡｓにより形成される。正孔障壁層４３ｅはＡｌＧａＡｓにより形成される。活性層４４はＩｎＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓにより多重量子井戸構造に形成される。
ｐ側光ガイド層４５ａはｐ型ＡｌＧａＡｓにより形成される。第１ｐ型クラッド層４５ｂはｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。エッチストップ層４５ｃはｐ型ＧａＩｎＰにより形成される。第２ｐ型クラッド層４５ｄはｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。中間層４５ｅはｐ型ＧａＩｎＰにより形成される。キャップ層４５ｆはｐ型ＧａＡｓにより形成される。尚、各層の順序や組成は半導体レーザ素子４０の設計に最適な内容に適宜変更することが可能である。
基板４１と活性層４４を含む半導体積層膜４２とが互いに格子結合した半導体から成るため、半導体積層膜４２が基板４１を下地としてエピタキシャル成長して形成される。このため、基板４１と半導体積層膜４２とが連続する結晶格子により接合され、両者間の伝熱性を向上することができる。
図５はリッジ部形成工程の正面図を示している。リッジ部形成工程では半導体積層膜４２上の所定領域にフォトリソグラフィ技術によりマスク（不図示）が形成される。次に、ドライエッチングやウェットエッチングによりエッチストップ層４５ｃよりも上層のｎ型半導体層４５を除去して一対の溝部４９ａを形成した後、マスクが除去される。これにより、一対の溝部４９ａ間に狭幅（例えば、２μｍ）のメサ形状のリッジ部４９が出射面４０ａ（図２参照）に垂直な方向に延びたストライプ状に形成される。リッジ部４９の両側方に高さの揃ったテラスを残すことでリッジ部４９を保護することができる。
図６は凹部形成工程の正面断面図を示している。凹部形成工程では半導体積層膜４２上の所定領域にフォトリソグラフィ技術及びエッチングによりＳｉＯ２から成るマスク（不図示）が形成される。次に、ドライエッチングやウェットエッチングにより基板４１を底面とするトレンチ形状の凹部５１及び分離溝５４が形成され、マスクが除去される。これにより、凹部５１の周囲には環状の保護壁５３が形成される。
また、保護壁５３がリッジ部４９を有した発光部５２に対して分離溝５４により分離される。分離溝５４を凹部５１と別工程により形成してもよいが、同時に形成することによって工数を削減することができる。
図７は第１金属膜形成工程の正面断面図を示している。第１金属膜形成工程では凹部５１の底面上に第１電極４７（図２参照）の下層の第１金属膜６１を形成する。第１金属膜６１は一般的なオーミック構造のＡｕＧｅ／Ｎｉや、ＮｉＧｅ（Ｉｎ）等をウェハ全面に成膜し、フォトリソグラフィとエッチングを用いてパターン形成される。その後、２００〜４５０℃程度のアニールが実施される。
尚、第１金属膜６１により凹部５１の底面上にＮ型のオーミック電極を形成するために、凹部形成工程においてＧａＡｓから成る基板４１を底面とする凹部５１が形成される。この時、第１バッファ層４３ａ、第２バッファ層４３ｂまたはｎ型クラッド層４３ｃがドーピングを高めること等によってオーミック電極を形成できる場合には、凹部５１のエッチング深さを浅くしてもよい。即ち、ｎ型半導体層４３のオーミック電極を形成可能な第１バッファ層４３ａ、第２バッファ層４３ｂまたはｎ型クラッド層４３ｃを底面とする凹部５１及び分離溝５４を形成してもよい。
また、基板４１が半絶縁性のＧａＡｓから成る場合には、ドーピング量が調整されたｎ型コンタクト層を基板４１に接して設けてもよい。そして、ｎ型半導体層４３のｎ型コンタクト層を底面とする凹部５１及び分離溝５４を形成し、ｎ型コンタクト層上に第１金属膜６１を形成することができる。
図８は埋め込み層形成工程の正面断面図を示している。埋め込み層形成工程はウェハ全面にＳｉＯ２から成る埋め込み層５０を成膜する。次に、フォトリソグラフィとエッチングを用いてリッジ部４９の上面及び第１金属膜６１の上面に電力を供給するための開口部を形成する。
図９は第２金属膜形成工程の正面断面図を示している。第２金属膜形成はリッジ部４９の上面及び第１金属膜６１の上面に第２金属膜６２を形成する。第２金属膜６１はＡｕを主体とする金属膜をウェハ全面に成膜し、フォトリソグラフィとエッチングを用いてパターン形成される。これにより、凹部５１の底面上に第１、第２金属膜６１、６２を積層した第１電極４７が形成され、リッジ部４９の上面に第２金属膜６２から成る第２電極４８が形成される。
第１電極４７を第１金属膜６１から成る単層により形成すると、第２金属膜６２を第１金属膜６１上から除去する必要があることから第１金属膜６１がエッチングされて所望の形状を維持できない場合がある。このため、第１金属膜６１上に第２金属膜６２を積層して第１電極４７を形成し、第１金属膜６１のエッチングを防止して第１電極４７を所望の形状に維持することができる。
以上の工程により、基板４１の片側に第１電極４７及び第２電極４８を配した片側２電極型の半導体レーザ素子４０を形成する半導体ウェハが形成される。この半導体ウェハは電極やリッジ型導波路等の構造をフォトリソグラフィにより位置決めすることができる。このため、それぞれの位置関係を高精度に形成することができる。
研磨工程では半導体ウェハの基板４１の裏面（半導体積層膜４２の形成面と反対側の面）が研磨され、基板４１を所定の厚みｔ（図２参照）に形成する。基板４１はスライダ１０（図１参照）に固定するための基台となるため厚みｔを大きくすると放熱性が向上するが、半導体レーザ素子４０（図１参照）の個片化が困難となる。このため、厚みｔは放熱性と個片化時の工数とを考慮して適切な寸法に決められる。
第１切断工程では半導体ウェハに対してリッジ部４９に垂直な方向にスクライブ溝を形成する。次に、スクライブ溝に応力を加えて劈開により半導体ウェハを切断し、出射面４０ａ（図２参照）を一面に有した短冊状部材を形成する。この時、スクライブ溝は同じ高さに形成される発光部５２上及び保護壁５３上に設けることができる。これにより、ウェハの劈開方向に対して幅の広い凹凸がなくなるため、切断時の劈開方向のずれを防止して出射面４０ａの平坦性の悪化を防止することができる。
コート膜形成工程では出射面４０ａ及び出射面４０ａに対向する面に端面コート膜（不図示）を形成する。端面コート膜によって半導体レーザ素子４０の端面を保護するとともに端面の反射率を調整する。この時、保護壁５３によって第１電極４７上に端面コート膜が回り込むことを防止できる。
第２切断工程では短冊状部材に対して出射面４０ａに直交する方向にスクライブ溝を形成し、スクライブ溝に応力を加えて劈開により切断する。これにより、半導体レーザ素子４０が個片化される。この時、保護壁５３上にスクライブ溝が形成されるため容易に直線状に切断することができ、切断線の湾曲による不良を低減することができる。
上記構成の熱アシスト磁気記録ヘッド１は図１に示すように磁気記録部１３及び磁気再生部１４を磁気ディスクＤに対向し、スライダ１０により磁気ディスクＤ上を浮上する。第１電極４７と第２電極４８との間に電圧が印加されるとレーザ光が光導波路４６を導波して出射面４０ａから前方（スライダ１０の方向）に出射される。
出射部４６ａから出射されたレーザ光はスライダ１０の光導波路１５を導波して近接場光を発生する。磁気ディスクＤは近接場光の熱により局所的に異方性磁界が低下し、磁気記録部１３によって磁気記録される。これにより、磁気異方性エネルギーの大きい磁気ディスクＤを用いることができ、磁気ディスクＤの記録密度を向上することができる。
また、磁気ディスクＤの磁化が磁気再生部１４により検出され、磁気ディスクＤに記録されたデータを読み出すことができる。
レーザ光の発生による半導体レーザ素子４０の発熱は基板４１に伝えられた後、熱伝導性の接着剤１９を介してスライダ１０に伝えられる。これにより、基板４１及びスライダ１０から放熱される。
本実施形態によると、半導体レーザ素子４０は半導体の基板４１を下地として半導体積層膜４２をエピタキシャル成長により形成する。そして、第１電極４７が配される凹部５１を囲む保護壁５３と光導波路４６を有して第２電極４８が配される発光部５２とが半導体積層膜４２によって隣接して形成される。
これにより、半導体レーザ素子４０の出射面４０ａをスライダ１０に接着し、第１、第２電極４７、４８にリード線を接続して熱アシスト磁気記録ヘッド１を形成できる。このため、光導波路１５に光導波路４６の出射部４６ａが対向するように、半導体レーザ素子４０とスライダ１０との位置合せを容易に行うことができる。また、半導体レーザ素子４０を接着する際に保護壁５３によって第１電極４７に対する接着剤１９の付着を防止し、第１電極４７にリード線を容易に接続することができる。従って、熱アシスト磁気記録ヘッド１の工数削減、歩留り向上及び軽量化を図ることができる。
更に、基板４１と半導体積層膜４２とがエピタキシャル成長によって連続する結晶格子により接合され、両者間の伝熱性が向上する。また、半導体ウェハを個片化する際に発光部５２及び保護壁５３上にスクライブ溝が形成されるため、劈開面から成る接着面（出射面４０ａ）の平坦性が向上する。従って、半導体レーザ素子４０を用いた熱アシスト磁気記録ヘッド１の放熱性を向上することができる。加えて、発光部５２と保護壁５３との体積差が小さいため、半導体レーザ素子４０の内部歪みを均一化してレーザ発光の安定性を向上することができる。
この時、凹部５１は基板４１またはｎ型半導体層４３を底面とするため、活性層４４と第１電極４７との短絡やｐ型半導体層４５と第１電極４７との短絡が防止される。
また、発光部５２と保護壁５３とが基板４１またはｎ型半導体層４３を底面とする分離溝５４により分離される。これにより、活性層４４と第１電極４７との短絡やｐ型半導体層４５と第１電極４７との短絡をより確実に防止することができる。
また、基板４１及び活性層４４がＧａＡｓ系半導体から成るため、基板４１を下地として活性層４４を含む半導体積層膜４２をエピタキシャル成長によって容易に形成することができる。尚、基板４１を下地として半導体積層膜４２がエピタキシャル成長できれば、基板４１及び活性層４４を他の半導体（例えば、ＩｎＰ系半導体等）により形成してもよい。
また、凹部５１の底面上に第１金属膜６１を積層する第１金属膜形成工程と、第１金属膜６１上及びリッジ部４９上に第２金属膜６２を積層する第２金属膜形成工程とを備えている。そして、第１金属膜６１及び第２金属膜６２により第１電極４７を形成して第２金属膜６２により第２電極４８を形成する。これにより、第２金属膜６２の形成時に第１金属膜６１のエッチングを防止し、第１電極４７を所望の形状に維持することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図１０は第２実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０の斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図２に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は保護壁５３の形状が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
保護壁５３は発光部５２に面した一方を開放される。このような構成であっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。この時、分離溝５４は出射面４０ａ上に投影した第１電極４７に重ならないように形成される。これにより、第１電極４７に対する接着剤１９（図１参照）の付着を防止することができる。
＜第３実施形態＞
次に、図１１は第３実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０の斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図２に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は保護壁５３の形状が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
保護壁５３は周方向の複数位置で溝部５３ａにより分断される。このような構成であっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。この時、出射面４０ａ上の溝部５３ａは出射面４０ａ上に投影した第１電極４７に重ならないように配置される。これにより、第１電極４７に対する接着剤１９（図１参照）の付着を防止することができる。尚、出射面４０ａ上に溝部５３ａを設けなくてもよい。
＜第４実施形態＞
第１実施形態の半導体レーザ素子４０の半導体積層膜４２は基板４１側から順に積層したｎ型半導体層４３、活性層４４及びｐ型半導体層４５により形成される。これに対して、本実施形態の半導体レーザ素子４０は基板４１側から順にｐ型半導体層４５、活性層４４及びｎ型半導体層４３を積層して半導体積層膜４２が形成される。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
即ち、半導体積層膜４２は基板４１上に、第１導電型半導体層、活性層４４、第２導電型半導体層を順に積層して形成されていればよい。第２実施形態及び第３実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０の半導体積層膜４２を本実施形態と同様に形成してもよい。
＜第５実施形態＞
第１実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０はストライプ状のリッジ部４９を有するリッジ型に形成される。これに対して、本実施形態の半導体レーザ素子４０はインナーストライプ型またはＢＨ（Buried Heterostructure：埋め込みへテロ構造）型に形成される。この構造によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
即ち、半導体レーザ素子４０は活性層４４によりストライプ状の光導波路４６を形成していればよい。第２実施形態及び第３実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０を本実施形態と同様に形成してもよい。
本発明によると、熱アシスト磁気記録を行う熱アシスト磁気記録ヘッドに利用することができる。
１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
１０ スライダ
１３ 磁気記録部
１４ 磁気再生部
１５ 光導波路
１９ 接着剤
２１ サブマウント
２１ａ 前面
２１ｂ 垂直面
２９ ロウ材
３０、４０ 半導体レーザ素子
３１、４１ 基板
３２、４２ 半導体積層膜
３６、４６ 光導波路
３６ａ、４６ａ 出射部
４３ ｎ型半導体層
４４ 活性層
４５ ｐ型半導体層
４７ 第１電極
４８ 第２電極
４９ リッジ部
５０ 埋め込み層
５１ 凹部
５２ 発光部
５３ 保護壁
５４ 分離溝
６１ 第１金属膜
６２ 第２金属膜
Ｄ 磁気ディスク

Claims (3)

  1. 半導体から成る基板と、前記基板を下地としてエピタキシャル成長により第１導電型半導体層と活性層と第２導電型半導体層とを順に積層した半導体積層膜を有するとともにストライプ状の光導波路を前記活性層により形成する発光部と、前記発光部に隣接して前記半導体積層膜により形成されるとともに前記基板または第１導電型半導体層を底面とする凹部を囲む環状の保護壁と、前記凹部の底面上に配される第１電極と、前記発光部の上面に配される第２電極とを備え、前記保護壁が前記発光部に面した一方を開放されることを特徴とする半導体レーザ素子。
  2. 前記発光部と前記保護壁とが前記基板または第１導電型半導体層を底面とする分離溝により分離され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。
  3. 請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ素子と、磁気記録を行うスライダとを備え、前記基板の前記光導波路に直交した端面を前記スライダに接着したことを特徴とする熱アシスト磁気記録ヘッド。
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