JP6493825B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ素子に関する。
光通信における光の発振素子として、直接変調型の半導体レーザ素子が用いられている。例えば特許文献１には、電極ストライプ幅及びクラッド層のキャリア濃度が制御されることにより、高速動作が可能な半導体レーザ素子が開示されている。
近年、更なる高速変調（例えば１５ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）が可能な半導体レーザ素子が求められている。このような半導体レーザ素子においては、その共振器長を短縮することによる高速変調技術が検討されている。しかしながら、共振器長の短縮に伴って半導体レーザ素子が小型化し、製造工程における当該半導体レーザ素子の取扱いが困難になってしまう。
本発明は、製造工程における取扱いが容易であり、高速変調が可能な半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係る半導体レーザ素子は、互いに対向した第１の側面と第２の側面を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられ、第１の側面と第２の側面との内側に位置する第３の側面と第４の側面とに挟まれた、レーザ共振構造と、レーザ共振構造に接続された電極パッドと、を有する本体部を備え、電極パッドは、半導体基板上のレーザ共振構造に沿った領域であって、第３の側面と第４の側面との距離以上の距離で対向した第５の側面と第６の側面とを有する領域に配置されたものである。
本発明によれば、製造工程における取扱いが容易であり、高速変調が可能な半導体レーザ素子及びその製造方法を提供できる。
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態は、互いに対向した第１の側面と第２の側面を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられ、第１の側面と第２の側面との内側に位置する第３の側面と第４の側面とに挟まれた、レーザ共振構造と、レーザ共振構造に接続された電極パッドと、を有する本体部を備え、電極パッドは、半導体基板上のレーザ共振構造に沿った領域であって、第３の側面と第４の側面との距離以上の距離で対向した第５の側面と第６の側面とを有する領域に配置された半導体レーザ素子である。
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態は、互いに対向した第１の側面と第２の側面を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられ、第１の側面と第２の側面との内側に位置する第３の側面と第４の側面とに挟まれた、レーザ共振構造と、レーザ共振構造に接続された電極パッドと、を有する本体部を備え、電極パッドは、半導体基板上のレーザ共振構造に沿った領域であって、第３の側面と第４の側面との距離以上の距離で対向した第５の側面と第６の側面とを有する領域に配置された半導体レーザ素子である。
この半導体レーザ素子によれば、半導体基板上に設けられるレーザ共振構造は、第１の側面と第２の側面との内側に位置する第３の側面と第４の側面とにはさまれている。これにより、製造工程において半導体基板を含む本体部の大きさを取り扱いが容易な大きさに設定すると共に、レーザ共振構造の共振器長を短縮することができる。したがって、製造工程における取扱いが容易であり、高速変調が可能な半導体レーザ素子を提供できる。また、電極パッドは、第３の側面と第４の側面との距離以上の距離で対向した第５の側面と第６の側面とを有する領域に配置されている。これにより、レーザ共振構造の共振器長を短縮しつつ、電極パッドの面積を大きくすることができる。例えば、電極パッドに複数のワイヤがボンディング接続される場合、当該電極パッドの設計マージンを十分に確保することができ、半導体レーザ素子の生産性の低下が抑制される。
また、電極パッドの長さは、レーザ共振構造の長さよりも長くてもよい。この場合、電極パッドの面積を大きくできるので、半導体レーザ素子の生産性の低下が良好に抑制される。
また、レーザ共振構造の長さ方向に直交する方向における電極パッドの長さは、レーザ共振構造の長さよりも長くてもよい。この場合、電極パッドの面積を大きくできるので、半導体レーザ素子の生産性の低下が良好に抑制される。
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った端面図である。図１及び図２に示されるように、半導体レーザ素子１は、本体部２と、活性層３と、電極４，５と、配線６，７と、電極パッド８，９と、を備えている。活性層３と、電極４，５と、配線６，７と、電極パッド８，９とは、本体部２における半導体基板２１上に設けられる。半導体基板２１は、例えばｎ型ＩｎＰ基板等であり、厚さは例えば１００μｍ〜２００μｍである。
図１は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った端面図である。図１及び図２に示されるように、半導体レーザ素子１は、本体部２と、活性層３と、電極４，５と、配線６，７と、電極パッド８，９と、を備えている。活性層３と、電極４，５と、配線６，７と、電極パッド８，９とは、本体部２における半導体基板２１上に設けられる。半導体基板２１は、例えばｎ型ＩｎＰ基板等であり、厚さは例えば１００μｍ〜２００μｍである。
図１に示されるように、本体部２は、その厚さ方向から見て四角形状となっており、側面２ａ〜２ｄを有する。なお、半導体基板２１の側面は、それぞれ側面２ａ〜２ｄに含まれている。本体部２の厚さ方向から見て、側面２ａ，２ｂは互いに対向すると共に所定方向に延在している。また、本体部２の厚さ方向から見て、側面２ｃ，２ｄは互いに対向すると共に所定方向と交差する方向に延在している。以下では、図１の所定方向を方向Ｄ１とし、図１の所定方向に交差する方向を方向Ｄ２とし、本体部２の厚さ方向を方向Ｄ３と定義する。また、方向Ｄ１と方向Ｄ２とは、互いに直交している。方向Ｄ３から見て、側面２ａは本体部２の中心に対して左側に位置し、半導体基板２１における側面（第１の側面）２１ａを含む。側面２ｂは本体部２の中心に対して右側に位置し、半導体基板２１における側面（第２の側面）２１ｂを含む。また、方向Ｄ３から見て、側面２ｃは本体部２の中心に対して下側に位置し、側面２ｄは本体部２の中心に対して上側に位置する。本体部２において、方向Ｄ１に沿った長さ（つまり、側面２ａと側面２ｂとの間の距離）Ｌ１は、例えば２００μｍ〜５００μｍであり、方向Ｄ２に沿った長さ（つまり、側面２ｃと側面２ｄとの間の距離）Ｌ２は、例えば２００μｍ〜５００μｍである。本実施形態では、長さＬ１と長さＬ２とは互いに３００μｍである。
図２に示されるように、本体部２は、少なくとも半導体基板２１と、第１クラッド層２２と、埋め込み層２３と、絶縁膜２４とを有している。第１クラッド層２２は、半導体基板２１上に設けられており、例えばｎ型ＩｎＰ層である。第１クラッド層２２の膜厚は、例えば１μｍである。埋め込み層２３は、第１クラッド層２２上に設けられており、例えばｐ型ＩｎＰ層、ｎ型ＩｎＰ層、ｐ型ＩｎＰ層の順に積層された構造を有している。埋め込み層２３の膜厚は、例えば３μｍである。絶縁膜２４は、半導体基板２１、第１クラッド層２２及び埋め込み層２３を覆うように設けられており、例えば酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜である。絶縁膜２４の膜厚は、例えば０．５μｍである。
本体部２の一部には、方向Ｄ１に沿って延在する一対の溝２５，２６が設けられている。一対の溝２５，２６は、少なくとも半導体基板２１上の第１クラッド層２２の一部及び埋め込み層２３の一部が除去されることによって設けられている。方向Ｄ３における一対の溝２５，２６の深さは、例えば１５μｍである。方向Ｄ３から見て、方向Ｄ２に沿った溝２５の幅は、方向Ｄ２に沿った溝２６の幅よりも大きくなっている。一対の溝２５，２６の表面は、一部を除いて絶縁膜２４によって覆われている。具体的には、溝２５の底面２５ａを覆う絶縁膜２４の一部に開口部２４ａが設けられており、半導体基板２１の一部が露出している。この開口部２４ａを埋設するように電極４が設けられている。電極４は、開口部２４ａを介して半導体基板２１に接続されており、半導体基板２１を介して活性層３と電気的に接続されている。電極４は、例えばＡｕＺｎの金属層又はこれらの金属を含む合金層である。
図１及び図２に示されるように、方向Ｄ２において、一対の溝２５，２６によって挟まれる領域には、メサ構造（レーザ共振構造）３０が設けられている。このメサ構造３０は、本体部２の一部であり、方向Ｄ１に沿ったメサ構造３０の長さＬ３は、本体部２の長さＬ１よりも短い。メサ構造３０の長さＬ３は、例えば５０μｍ〜１５０μｍである。メサ構造３０は、第１クラッド層（第１の半導体層）３１と、第２クラッド層（第２の半導体層）３２と、活性層３と、埋め込み層３３と、回折格子３４とを有している。第１クラッド層３１は、第１クラッド層２２と同じｎ型ＩｎＰ層であり、活性層３の下方に設けられる。第２クラッド層３２は、活性層３上に設けられており、例えばｐ型ＩｎＰ層である。第２クラッド層３２の膜厚は、例えば１．５μｍである。埋め込み層３３は、埋め込み層２３と同じ構造を有している。回折格子３４は、方向Ｄ３において活性層３と重なるように第１クラッド層３１内に設けられており、第１クラッド層３１とは異なる屈折率を有する。第１クラッド層３１が上述の通りｎ型ＩｎＰ層である場合、回折格子３４は、例えばＩｎＧａＡｓＰを含む。メサ構造３０は、互いに対向すると共に方向Ｄ２に延在している端面３０ａ，３０ｂによって挟まれている。端面（第３の側面）３０ａは、側面２ａ側に位置しており、端面（第４の側面）３０ｂは、側面２ｂ側に位置している。すなわち、端面３０ａ，３０ｂは、半導体基板２１上において、側面２１ａ，２１ｂの内側に位置している。
活性層３は、方向Ｄ１に沿って延在するストライプ状の光導波路層である（図４を参照）。つまり、活性層３の光出射方向は方向Ｄ１である。方向Ｄ１に沿った活性層３の長さ（共振器長）は、メサ構造３０の長さＬ３と略同一である。したがって、方向Ｄ１に沿った活性層３の長さは、本体部２の長さＬ１よりも短い。換言すれば、方向Ｄ１に沿った活性層３の長さは、本体部２における側面２ａと側面２ｂとの間の距離よりも短い。図２に示されるように、活性層３は、方向Ｄ３において第１クラッド層３１と第２クラッド層３２とによって挟まれると共に、埋め込み層３３によってその側面が覆われている。活性層３の膜厚は、例えば０．２μｍである。活性層３は、例えば多重量子井戸（ＭＱＷ：multi quantum well）構造となるように、複数のＩｎＧａＡｓＰ層を有している。
活性層３上の絶縁膜２４の一部には開口部２４ｂが設けられており、第２クラッド層３２の一部が露出している。この開口部２４ｂを埋設するように電極５が設けられている。つまり、電極５は第２クラッド層３２を挟んで活性層３上に設けられている。電極５は、開口部２４ｂを介して第２クラッド層３２に接続されており、活性層３に電流を供給する電極として機能する。電極５は、例えばＡｕＺｎ等の金属層又はこれらの金属を含む合金層である。電極５には、例えば変調信号及びバイアス電流が配線７を介して供給される。
配線６は、溝２５上と、メサ構造３０に対して本体部２の側面２ｃ側の埋め込み層２３上とに位置するように、方向Ｄ２に沿って延在する導電層である。配線６は、溝２５から側面２ａに向かって延在している。配線６は、例えば金（Ａｕ）からなる金属層であり、方向Ｄ１に沿った幅は例えば２０μｍ〜５０μｍである。方向Ｄ３から見た配線６の一端は、溝２５内に設けられている電極４に接続されている。方向Ｄ３から見た配線６の他端は、電極パッド８に接続されている。すなわち、配線６は、電極４と電極パッド８とを互いに接続するために設けられている。
電極パッド８は、溝２５に対して本体部２の側面２ｃ側の配線６上に設けられている。電極パッド８は、方向Ｄ３において活性層３よりも高い位置に設けられる。具体的には、図１に示されるように溝２５よりも側面２ｃ側に位置し、図２及び図３に示される第１クラッド層２２、埋め込み層２３及び絶縁膜２４によって構成される領域２７上に、電極パッド８が設けられる。この領域２７は、互いに対向すると共に方向Ｄ２に延在している側面２７ａ，２７ｂを有している。図１において、側面（第５の側面）２７ａは側面２ａと重なっており、側面（第６の側面）２７ｂは側面２ｂと重なっている。すなわち、側面２７ａ，２７ｂの間の距離は、メサ構造３０の端面３０ａ，３０ｂの間の距離よりも大きい。方向Ｄ３から見た電極パッド８の方向Ｄ１に沿った長さは、方向Ｄ２に沿った電極パッド８の長さ、及びメサ構造３０の長さＬ３よりも大きい。方向Ｄ３から見た電極パッド８の方向Ｄ１に沿った長さは、例えば１００μｍ〜３００μｍであり、方向Ｄ２に沿った長さは、例えば５０μｍ〜１５０μｍである。電極パッド８の表面には、例えば基準電位を有するワイヤがボンディング接続される。
配線７は、少なくともメサ構造３０上、溝２６上、及びメサ構造３０に対して本体部２の側面２ｄ側の埋め込み層２３上に位置するように、方向Ｄ２に沿って延在する導電層である。配線７は、メサ構造３０から本体部２の側面２ｄに向かって延在している。配線７は、例えば金（Ａｕ）からなる金属層であり、方向Ｄ１に沿った幅は例えば１００μｍ〜３００μｍである。配線７には変調信号及びバイアス電流が供給されるので、配線７の長さ及び幅は、当該変調信号に整合している（整合条件に合致している）。方向Ｄ３から見た配線７の一端は、溝２５内に位置しており、電極４及び配線６と電気的に絶縁している。また、配線７は、メサ構造３０上にて電極５と接続されている。方向Ｄ３から見た配線７の他端は、電極パッド９に接続されている。すなわち、配線７は、電極５と電極パッド９とを互いに接続するために設けられている。
電極パッド９は、溝２６に対して本体部２の側面２ｄ側の配線７上に設けられている。電極パッド９は、方向Ｄ３において活性層３よりも高い位置に設けられる。具体的には、図１に示されるように溝２６よりも側面２ｄ側に位置し、図２及び図３に示される第１クラッド層２２、埋め込み層２３及び絶縁膜２４によって構成される領域２８上に、電極パッド９が設けられる。この領域２８は、互いに対向すると共に方向Ｄ２に延在している側面２８ａ，２８ｂを有している。図１において、側面（第５の側面）２８ａは側面２ａと重なっており、側面（第６の側面）２８ｂは側面２ｂと重なっている。すなわち、側面２８ａ，２８ｂの間の距離は、メサ構造３０の端面３０ａ，３０ｂの間の距離よりも大きい。方向Ｄ３から見た電極パッド９の方向Ｄ１に沿った長さは、方向Ｄ２に沿った電極パッド９の長さ、及びメサ構造３０の長さＬ３よりも大きい。方向Ｄ３から見た電極パッド９の方向Ｄ１に沿った長さは、例えば１００μｍ〜３００μｍであり、方向Ｄ２に沿った長さは、例えば５０μｍ〜１５０μｍである。電極パッド９の表面には、例えば変調信号が供給されるワイヤと、バイアス電流が供給されるワイヤとがボンディング接続される。
図１、図３及び図４に示されるように、本体部２における側面２ａには段差４１が設けられている。この段差４１は、側面２ａの中央部の半導体基板２１、第１クラッド層２２、埋め込み層２３、絶縁膜２４、及びメサ構造３０が除去されることによって形成される。よって、段差４１は、方向Ｄ２において本体部２の側面２ｃ，２ｄと離間すると共に、当該側面２ｃ，２ｄの間に位置している。また、段差４１は、半導体基板２１の一部が除去されることによって形成されるので、溝２５，２６の深さよりも深くなっている。方向Ｄ３に沿った段差４１の深さは、例えば６０μｍである。段差４１は、例えば凹部、窪み、またはオフセットと表現されてもよい。
方向Ｄ３から見て特定されると共に段差４１を構成する面４２は、半導体基板２１の一部が除去されることによって形成される略長方形状の面である。この面４２の方向Ｄ２に沿った長辺の長さＬ４は、例えば１００μｍであり、短辺の長さＬ５は、例えば５０μｍである。また、方向Ｄ３において、半導体基板２１及び第１クラッド層２２の界面と、上記面４２との間の距離は、約５１μｍである。ここで、上述したように第１クラッド層３１の厚さは、１μｍであるので、面４２から活性層３までの距離は長さＬ５と略同一になる。図４に示されるように、活性層３の光出射面３ａから出射される光Ａの放射角θは、約８０°となるので、光Ａの放射内に反射面である面４２が入らないため、面４２による光の反射が抑制される。
また、図１及び図４に示されるように、段差４１を構成し、方向Ｄ１に直交する面４３は、活性層３の光出射面３ａを含むメサ構造３０の端面３０ａを有している。面４３は、方向Ｄ１において側面２ａよりも本体部２の中心側に位置している。
本体部２における側面２ｂには、段差４１と同様の段差４４が設けられている。この段差４４の深さは、段差４１と略同一である。また、方向Ｄ３から見て特定されると共に段差４４を構成する面４５は、半導体基板２１の一部が除去されることによって形成される略長方形状の面である。この面４５の方向Ｄ２に沿った短辺の長さＬ６は、例えば１００μｍであり、長辺の長さＬ７は、例えば１００μｍ〜４００μｍである。段差４４を構成し、方向Ｄ１に直交する面４６は、メサ構造３０の端面３０ｂを有している。面４６は、方向Ｄ１において側面２ｂよりも本体部２の中心側に位置している。段差４４は、例えば凹部、窪み、またはオフセットと表現されてもよい。
図４に示されるように、段差４１上及び段差４４上には、透明の端面膜４７，４８がそれぞれ形成されている。端面膜４７，４８の各々は、例えば酸化チタン膜及び酸化アルミニウム膜を含む積層体である。端面膜４７，４８は、２層以上の酸化チタン膜又は酸化アルミニウム膜を有してもよく、また、酸化チタン膜及び酸化アルミニウム膜以外の透明膜を有してもよい。端面膜４７，４８の厚さは、例えば０．１μｍ〜１．５μｍである。
次に、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１の製造方法（特に段差４１を形成する方法）について図５の（ａ）〜（ｃ）及び図６の（ａ），（ｂ）を用いながら説明する。図５の（ａ）〜（ｃ）及び図６の（ａ），（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
まず、図５の（ａ）に示されるように、公知の方法にて半導体基板２１上に、第１クラッド層３１、活性層３、第２クラッド層３２、及び埋め込み層３３を有するメサ構造３０を形成する。また、メサ構造３０を形成する過程で、第１クラッド層２２、埋め込み層２３、及び絶縁膜２４を半導体基板２１上に形成する。これにより、本体部２を形成する。そして、メサ構造３０の活性層３に接続される電極４，５と、電極４に接続される配線６及び電極５に接続される配線７と、配線６に接続される電極パッド８及び配線７に接続される電極パッド９と、を順に形成する。
次に、本体部２、電極４，５、配線６，７、及び電極パッド８，９上にマスクを形成する。マスクは、例えば膜厚１００ｎｍを有するフォトレジストである。そして、図５の（ｂ）に示されるように、例えばフォトリソグラフィーにより、メサ構造３０の一部と、溝２５の一部と、溝２６の一部とを露出するマスク５１を形成する。
次に、図５の（ｃ）に示されるように、マスク５１から露出したメサ構造３０と、露出した半導体基板２１とをエッチングし、除去する。これにより、メサ構造３０における活性層３の光出射面３ａを含む端面３０ａを形成する（図４参照）と共に、本体部２の側面２ａに段差４１を、側面２ｂに段差４４をそれぞれ形成する（図１及び図４参照）。
次に、図６の（ａ）に示されるように、段差４１を構成する面上に端面膜４７を形成する。例えば、２５０℃、５×１０−３Ｐａの条件に設定された真空蒸着法にて、酸化チタン膜及び酸化アルミニウム膜を交互に積層することにより、端面膜４７を形成する。端面膜４７の形成と同時に、段差４４を構成する面上に端面膜４８が形成される（図４参照）。
次に、図６の（ｂ）に示されるように、マスク５１を除去する。例えば、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにて、マスク５１を除去する。以上の工程を経て、本体部２の一部に段差４１及び段差４４が設けられた半導体レーザ素子１を形成する（図１〜図４参照）。
以上に説明した製造方法によって形成される、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１によって得られる効果について説明する。第１実施形態に係る半導体レーザ素子１において、半導体基板２１上に設けられるメサ構造３０は、半導体基板２１の側面２１ａ，２１ｂ（本体部２の側面２ａ，２ｂ）の内側に位置する端面３０ａ，３０ｂに挟まれている。すなわち、メサ構造３０の長さＬ３は、本体部２の長さＬ１よりも短くなっている。これにより、製造工程において半導体基板２１を含む本体部２の大きさを取り扱いが容易な大きさに設定すると共に、活性層３の共振器長を短縮することができる。したがって、製造工程における取扱いが容易であり、高速変調が可能な半導体レーザ素子１を提供できる。
また、電極パッド９は、メサ構造３０の端面３０ａ，３０ｂの間の距離以上の距離で対向した側面２８ａ，２８ｂを有する領域２８に配置されており、当該電極パッド９の長さは、メサ構造３０の長さＬ３よりも長くてもよい。この場合、メサ構造３０の長さＬ３を短縮しつつ、電極パッド９の面積を大きくすることができる。例えば、電極パッド９に複数のワイヤがボンディング接続される場合、当該電極パッド９の設計マージンを十分に確保することができ、半導体レーザ素子１の生産性の低下が抑制される。
また、本体部２における側面２ａには段差４１が設けられ、活性層３の光出射面３ａを含むメサ構造３０の端面３０ａは、段差４１を構成すると共に方向Ｄ１に交差する面４３に含まれていてもよい。この場合、例えばエッチング等によって段差４１を形成することができるため、メサ構造３０の長さＬ３を本体部２の長さＬ１よりも容易に短くすることができる。また、段差４１の方向Ｄ３に沿った深さを調整することによって、活性層３から出射した光の一部が半導体基板２１に到達することを防ぐことができる。これにより、半導体基板２１によって反射しない光を活性層３から出射することができる。
また、本体部２は、方向Ｄ３から見て四角形状を有すると共に方向Ｄ１に沿って延在し、互いに対向する側面２ｃ及び側面２ｄを有し、段差４１を構成する面４３は、側面２ｃ及び側面２ｄと離間すると共に側面２ｃ及び側面２ｄの間に位置してもよい。この場合、本体部２における側面２ａの一部に段差４１が設けられるので、当該側面２ａ付近における半導体基板２１の強度の低下を抑制できる。
（第２実施形態）
以下では、第２実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第２実施形態の説明において第１実施形態と重複する記載は省略し、第１実施形態と異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第２実施形態に第１実施形態の記載を適宜用いてもよい。
以下では、第２実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第２実施形態の説明において第１実施形態と重複する記載は省略し、第１実施形態と異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第２実施形態に第１実施形態の記載を適宜用いてもよい。
図７は、第２実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った端面図である。図７及び図８に示されるように、半導体レーザ素子１Ａの本体部２における側面２ａの全体に段差４１Ａが設けられている。方向Ｄ３から見て特定される面４２Ａは、本体部２の側面２ｃ，２ｄに接している。よって、この面４２Ａの方向Ｄ２に沿った長さは、本体部２の長さＬ２と同一である。また、面４２Ａの方向Ｄ１に沿った長さＬ８は、例えば１５μｍである。この長さＬ８は、方向Ｄ３において面４２Ａから活性層３までの距離と略同一になる。また、段差４１Ａを構成し、方向Ｄ１に直交する面４３Ａは、面４２Ａと同様に本体部２の側面２ｃ，２ｄに接している。
そして、面４３Ａを構成するメサ構造３０の端面３０ａと領域２７（２８）の側面２７ａ（２８ａ）とは、互いに面一になっている。この場合であっても、第１実施形態と同等の効果を奏する。さらに、本体部２における側面２ａの全体に段差４１Ａが設けられるので、当該段差４１Ａの形状を第１実施形態よりも容易に制御できる。
そして、面４３Ａを構成するメサ構造３０の端面３０ａと領域２７（２８）の側面２７ａ（２８ａ）とは、互いに面一になっている。この場合であっても、第１実施形態と同等の効果を奏する。さらに、本体部２における側面２ａの全体に段差４１Ａが設けられるので、当該段差４１Ａの形状を第１実施形態よりも容易に制御できる。
（第３実施形態）
以下では、第３実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第３実施形態の説明において第１実施形態及び第２実施形態と重複する記載は省略し、これらと異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第３実施形態に第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜用いてもよい。
以下では、第３実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第３実施形態の説明において第１実施形態及び第２実施形態と重複する記載は省略し、これらと異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第３実施形態に第１実施形態及び第２実施形態の記載を適宜用いてもよい。
図９は、第３実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図９に示されるように、半導体レーザ素子１Ｂにおける本体部２の方向Ｄ２に沿った長さＬ２は、本体部２の方向Ｄ１に沿った長さＬ１よりも長くなっている。長さＬ２は、例えば４００μｍである。また、本体部２における側面２ａの全体に段差４１Ａが設けられていると共に、本体部２における側面２ｂの全体に段差４４Ａが設けられている。方向Ｄ３から見て特定される面４５Ａは、本体部２の側面２ｃ，２ｄに接している。また、段差４４Ａを構成し、方向Ｄ１に直交する面４６Ａは、面４５Ａと同様に本体部２の側面２ｃ，２ｄに接している。そして、面４６Ａを構成するメサ構造３０の端面３０ｂと領域２７（２８）の側面２７ｂ（２８ｂ）とは、互いに面一になっている。よって、メサ構造３０の端面３０ａ，３０ｂの間の距離は、領域２８の側面２８ａ，２８ｂの間の距離と同一になっている。
配線６上に設けられる電極パッド８Ａを方向Ｄ３から見た場合、方向Ｄ１に沿った長さは、例えば５０μｍであり、方向Ｄ２に沿った長さは、例えば５０μｍである。一方、配線７上に設けられる電極パッド９Ａを方向Ｄ３から見た場合、方向Ｄ１に沿った長さは、例えば５０μｍであり、方向Ｄ２に沿った長さは、例えば１５０μｍである。つまり、活性層３の光出射方向である方向Ｄ１に直交する方向である方向Ｄ２における電極パッド９Ａの長さは、方向Ｄ１に沿った電極パッド９Ａの長さよりも大きい。また、方向Ｄ３から見た電極パッド９Ａの面積は、電極パッド８Ａの面積よりも大きい。この場合であっても、第２実施形態と同等の効果を奏する。さらに、上述したように電極パッド９Ａには複数のワイヤがボンディング接続されることから、電極パッド９Ａの設計マージンを十分に確保することができ、半導体レーザ素子１Ｂの生産性の低下が抑制される。
（第４実施形態）
以下では、第４実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第４実施形態の説明において第１〜第３実施形態と重複する記載は省略し、これらと異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第４実施形態に第１〜第３実施形態の記載を適宜用いてもよい。
以下では、第４実施形態に係る半導体レーザ素子について説明する。第４実施形態の説明において第１〜第３実施形態と重複する記載は省略し、これらと異なる部分を記載する。つまり、技術的に可能な範囲において、第４実施形態に第１〜第３実施形態の記載を適宜用いてもよい。
図１０は、第４実施形態に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。図１０及び図１１に示されるように、半導体レーザ素子１Ｃの本体部２において、メサ構造３０及び溝２５，２６を含む領域６１の周囲の全体が窪んでいる。つまり、本体部２の側面２ａ〜２ｄには、互いに連結された段差６２（凹部、窪み、またはオフセットとも言う）が形成されており、方向Ｄ３から見た当該段差６２は、上記領域６１を囲むように形成されている。また、方向Ｄ３から見て特定されると共に段差６２を構成する面６３上には、電極パッド８，９が形成されている。面６３は、例えばメサ構造３０に沿った領域６４，６５を有する。電極パッド８は領域６４上に設けられ、電極パッド９は領域６５上に設けられる。領域６４は、端面３０ａ，３０ｂの間の距離以上で対向した側面（第５、第６側面）６４ａ，６４ｂを有する。領域６５は、端面３０ａ，３０ｂの間の距離以上で対向した側面（第５、第６側面）６５ａ，６５ｂを有する。図１１に示されるように、電極パッド８，９は、方向Ｄ３において活性層３よりも下側に位置している。つまり、電極パッド８，９は、方向Ｄ３において活性層３よりも低い位置に設けられる。
本発明による半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態における本体部２は、方向Ｄ３から見て平行四辺形状でもよく、角が丸まった四角形状でもよい。
また、上記実施形態において、メサ構造３０の活性層３には、例えば光増幅領域及び光導波領域等が含まれていてもよい。また、メサ構造３０の端面３０ａのみから光が出射される場合、活性層３に光吸収領域が含まれてもよいし、メサ構造３０の端面３０ａが光吸収層又は光遮断層によって覆われていてもよい。活性層３に光吸収領域が含まれる場合、当該光吸収領域は、メサ構造３０の端面３０ｂに接していることが好ましい。勿論、メサ構造３０の端面３０ａ，３０ｂの両方から光が出射してもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…半導体レーザ素子、２…本体部、２ａ〜２ｄ…側面、３…活性層、３ａ…光出射面、４，５…電極、６，７…配線、８，８Ａ，９，９Ａ…電極パッド、２１…半導体基板、２１ａ，２１ｂ…側面、２５，２６…溝、２７，２８…領域、２８ａ，２８ｂ…側面、３０…メサ構造、３０ａ，３０ｂ…端面、４１，４１Ａ，４４，４４Ａ，６２…段差、４３，４３Ａ…面、４７，４８…端面膜、６４，６５…領域、６４ａ，６４ｂ…側面、６５ａ，６５ｂ…側面。
Claims (2)
- 互いに対向した第１の側面と第２の側面を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた半導体層と、
前記半導体基板上に設けられ、前記第１の側面と前記第２の側面との内側に位置し、前記第１の側面側の第３の側面と前記第２の側面側の第４の側面とに挟まれた、レーザ共振構造と、
前記半導体層上に設けられ、前記第１の側面と前記第２の側面との内側に位置し、前記第１の側面側であって前記第３の側面に対して面一になっている第５の側面と、前記第２の側面側の第６の側面とに挟まれた電極パッドと、
前記第１の側面に沿って前記半導体基板上に設けられた段差と、を有し、
前記レーザ共振構造は、前記半導体層を含むメサ構造を有し、
前記電極パッドは、前記第１の側面と前記第２の側面とが対向する第１の方向に対して直交する第２の方向における前記メサ構造の両側に設けられ、且つ、前記レーザ共振構造と接続し、
前記段差は、前記第１の側面と前記第３の側面との間、及び、前記第１の側面と前記第５の側面との間に連続して形成される、半導体レーザ素子。 - 前記第２の方向における前記電極パッドの長さは、前記第２の方向における前記レーザ共振構造の長さよりも長い、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
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