JP6821921B2

JP6821921B2 - Laser element

Info

Publication number: JP6821921B2
Application number: JP2016037291A
Authority: JP
Inventors: 真吾枡井
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-02-29
Also published as: JP2017157612A

Description

本発明は、レーザ素子に関する。 The present invention relates to a laser element.

レーザ素子として、光の横モード制御のためにストライプ状のリッジ構造を採用したものが知られている（例えば、特許文献１）。この構造により、レーザ素子内部で生じた光はストライプ状の光導波路領域内で共振する。また、複数のレーザ素子を直列接続した発光装置が知られている（例えば、特許文献２）。 As a laser element, one that employs a striped ridge structure for controlling the transverse mode of light is known (for example, Patent Document 1). Due to this structure, the light generated inside the laser element resonates in the striped optical waveguide region. Further, a light emitting device in which a plurality of laser elements are connected in series is known (for example, Patent Document 2).

特開２０１０−０５６５８３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-056583 特開２０１４−１３８０９６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-138906

しかしながら、これらレーザ素子のひとつが破壊され開回路（以下「オープンサーキット」又は「オープン」という。）となることがある。ここでオープンとは、レーザ素子が破壊され不通となることをいう。複数のレーザチップや複数のレーザパッケージを直列接続したレーザ装置の場合、ひとつのレーザ素子がオープンとなると、直列接続している他の全てのレーザ素子に電流が流れないため、レーザ装置として駆動しなくなってしまう。そのため、レーザ素子が破壊された場合でもオープンにならず、レーザ装置が駆動し続けることを可能とするレーザ素子の開発が期待されている。 However, one of these laser elements may be destroyed to form an open circuit (hereinafter referred to as "open circuit" or "open"). Here, "open" means that the laser element is destroyed and becomes unreachable. In the case of a laser device in which a plurality of laser chips or a plurality of laser packages are connected in series, when one laser element is opened, no current flows through all the other laser elements connected in series, so that the laser device is driven as a laser device. It will disappear. Therefore, it is expected to develop a laser element that does not open even if the laser element is destroyed and enables the laser device to continue to be driven.

一般的に、高駆動電流密度（数ｋＡ／ｃｍ^２以上）となるレーザ素子は、リッジ部におけるｐｎ接合部の破壊によるショートを起こし不通となることがある。特にレーザ素子のリッジ部下方のｐｎ接合部がショートした場合、通電電流による局所的な発熱のため電極やリッジ部分の破壊が進み不通状態となる。その結果として複数のレーザ素子を用いた直列回路がオープンとなり、全てのレーザ素子の駆動ができなくなることがある。リッジ部がショート等した後にオープンとなるまでの時間は、リッジ部に流れる電流と温度に左右され、リッジ部に流れる電流が多ければ多いほど、またリッジ部の温度が高ければ高いほど、早くオープンになりやすくなる。 In general, a laser element having a high drive current density (several kA / cm ² or more) may be short-circuited due to breakage of the pn junction at the ridge portion and may be interrupted. In particular, when the pn junction below the ridge portion of the laser element is short-circuited, the electrode and the ridge portion are destroyed due to local heat generation due to the energizing current, resulting in a non-communication state. As a result, a series circuit using a plurality of laser elements becomes open, and all the laser elements may not be driven. The time from a short circuit to the opening of the ridge depends on the current and temperature flowing through the ridge. The greater the current flowing through the ridge and the higher the temperature of the ridge, the faster it opens. It becomes easy to become.

本開示は、以下の発明を含む。ｎ側半導体層と活性層とｐ側半導体層とをこの順に有し、一方の端面が光出射面であり他方の端面が光反射面である半導体構造であって、前記ｐ側半導体層の側にリッジ部と、前記リッジ部と離間するコンタクト部と、を備える半導体構造と、前記リッジ部及び前記コンタクト部に接触する電極と、を備え、前記コンタクト部は、前記光出射面または前記光反射面の少なくとも一方から離間していることを特徴とするレーザ素子。 The present disclosure includes the following inventions. A semiconductor structure having an n-side semiconductor layer, an active layer, and a p-side semiconductor layer in this order, one end surface being a light emitting surface and the other end surface being a light reflecting surface, and the side of the p-side semiconductor layer. A semiconductor structure including a ridge portion and a contact portion separated from the ridge portion, and an electrode that contacts the ridge portion and the contact portion, and the contact portion is the light emitting surface or the light reflection. A laser element characterized in that it is separated from at least one of the surfaces.

本発明によれば、レーザ素子のリッジ部が何らかの破壊により不通となった場合でも、同じレーザ素子のコンタクト部において通電することができるため、オープンとならずにレーザ素子に電流を流し続けることができる。このため、複数のレーザ素子を直列接続したレーザ装置において、本発明のレーザ素子を用いることによりオープンとなる可能性を低減し、レーザ装置を駆動しつづけることができる。 According to the present invention, even if the ridge portion of the laser element is interrupted due to some kind of destruction, the contact portion of the same laser element can be energized, so that the current can continue to flow through the laser element without opening. it can. Therefore, in a laser device in which a plurality of laser elements are connected in series, the possibility of opening can be reduced by using the laser element of the present invention, and the laser device can be continuously driven.

実施形態１に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the laser element 100 which concerns on Embodiment 1. FIG. 図１のＡ−Ａ線における模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view in line AA of FIG. 実施形態２に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the laser element 100 which concerns on Embodiment 2. 実施形態３に係るレーザ素子１００を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the laser element 100 which concerns on Embodiment 3. 実施形態４に係るレーザ素子１００を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the laser element 100 which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施形態１に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the VI characteristic of the ridge part 23a and the contact part 23b of the laser element 100 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態２に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the VI characteristic of the ridge part 23a and the contact part 23b of the laser element 100 which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態３に係るレーザ素子の１００リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of VI characteristic of the 100 ridge part 23a and the contact part 23b of the laser element which concerns on Embodiment 3.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を以下の実施形態に特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the present invention in the following embodiments. Further, in the following description, members of the same or the same quality are shown with the same name and reference numeral, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

［実施形態１］
実施形態１に係るレーザ素子１００は、ｎ側半導体層２１と活性層２２とｐ側半導体層２３とをこの順に有し、一方の端面が光出射面２０ａであり他方の端面が光反射面２０ｂである半導体構造２０であって、ｐ側半導体層２３の側にリッジ部２３ａと、リッジ部２３ａと離間するコンタクト部２３ｂと、を備える半導体構造２０と、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂに接触する電極３０（ｐ電極）と、を備え、コンタクト部２３ｂは、光出射面２０ａまたは光反射面２０ｂの少なくとも一方から離間している。レーザ素子１００ではさらに、半導体構造２０の下に基板１０、基板１０の下に第３電極層３３（ｎ電極）、がそれぞれ配置されている。 [Embodiment 1]
The laser element 100 according to the first embodiment has an n-side semiconductor layer 21, an active layer 22, and a p-side semiconductor layer 23 in this order, one end surface of which is a light emitting surface 20a and the other end surface of which is a light reflecting surface 20b. The semiconductor structure 20 is a semiconductor structure 20 having a ridge portion 23a on the side of the p-side semiconductor layer 23 and a contact portion 23b separated from the ridge portion 23a, and comes into contact with the ridge portion 23a and the contact portion 23b. It includes an electrode 30 (p electrode), and the contact portion 23b is separated from at least one of the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b. Further, in the laser element 100, a substrate 10 is arranged under the semiconductor structure 20, and a third electrode layer 33 (n electrode) is arranged under the substrate 10.

図１は実施形態１に係るレーザ素子１００を示す模式平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における模式断面図である。図２に示すように、レーザ素子１００は、ｎ側半導体層２１、活性層２２、ｐ側半導体層２３が順に積層された半導体構造２０を有し、ｐ側半導体層２３の側にリッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂが形成されている。リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂの上方には、その両方にまたがって接続するように電極３０が配置されている。また図１に示すように、半導体構造２０は、一方の端面に光出射面２０ａを有し、他方の端面に光反射面２０ｂを有し、コンタクト部２３ｂは、リッジ部２３ａ及び光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂの少なくとも一方と離間している。この構成によれば、レーザ素子１００に通電した場合、電流は電極３０を介してリッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂに並列で流れることになるため、仮にリッジ部２３ａが何らかの破壊により不通となり電流が流れなくなった場合であっても、コンタクト部２３ｂに電流が流れ続け、レーザ素子１００には通電し続けることが可能である。さらに、リッジ部２３ａがショート等した場合、コンタクト部２３ｂがなければリッジ部２３ａへ電流が集中してしまうため、短時間でオープンとなってしまうが、コンタクト部２３ｂにも電流が流れることによりリッジ部２３ａへの電流集中を抑制することができ、結果としてオープンになりにくくすることができる。したがって、このようなレーザ素子１００は、複数のレーザ素子１００を直列接続したレーザ装置に用いることに適している。複数の本実施形態のレーザ素子１００を直列接続したレーザ装置において、リッジ部２３ａがショート等した場合でも、リッジ部２３ａがオープンになりにくく、さらにリッジ部２３ａが不通となったとしてもコンタクト部２３ｂにおいて通電することができるため、回路がオープンとなる可能性を低減することができる。 FIG. 1 is a schematic plan view showing the laser element 100 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 2, the laser element 100 has a semiconductor structure 20 in which the n-side semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-side semiconductor layer 23 are laminated in this order, and the ridge portion 23a is on the p-side semiconductor layer 23 side. And the contact portion 23b is formed. Above the ridge portion 23a and the contact portion 23b, an electrode 30 is arranged so as to be connected across both of them. Further, as shown in FIG. 1, the semiconductor structure 20 has a light emitting surface 20a on one end surface and a light reflecting surface 20b on the other end surface, and the contact portion 23b has a ridge portion 23a and a light emitting surface 20a. Alternatively, it is separated from at least one of the light reflecting surfaces 20b. According to this configuration, when the laser element 100 is energized, the current flows in parallel to the ridge portion 23a and the contact portion 23b via the electrode 30, so that the ridge portion 23a is temporarily interrupted due to some destruction and the current flows. Even when it disappears, the current continues to flow through the contact portion 23b, and the laser element 100 can continue to be energized. Further, when the ridge portion 23a is short-circuited or the like, if the contact portion 23b is not present, the current is concentrated on the ridge portion 23a, so that the ridge portion 23a opens in a short time. It is possible to suppress the current concentration on the portion 23a, and as a result, it is possible to make it difficult to open. Therefore, such a laser element 100 is suitable for use in a laser device in which a plurality of laser elements 100 are connected in series. In a laser device in which a plurality of laser elements 100 of the present embodiment are connected in series, even if the ridge portion 23a is short-circuited or the like, the ridge portion 23a is difficult to open, and even if the ridge portion 23a is interrupted, the contact portion 23b Since it can be energized in, the possibility that the circuit is open can be reduced.

リッジ部２３ａは、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと接しているため、レーザ素子１００内部で生じた光を光導波路内で共振させるための共振器としての機能を果たす。このため、リッジ部２３ａ下方の光導波路内で生じた光はレーザ発振し、光出射面２０ａより出射される。一方、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂの少なくとも一方から離間しているため、共振器としての機能を実質的に果たさない。具体的には、コンタクト部２３ｂと光出射面２０ａ又は光反射面２０ｂとの距離は２０μｍ以上が好ましい。これにより、コンタクト部２３ｂ下方で生じた光はレーザ発振しにくく、主に非レーザ光として観察される。非レーザ光は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光のような光であり、以下ではＬＥＤ光という。 Since the ridge portion 23a is in contact with the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b, it functions as a resonator for resonating the light generated inside the laser element 100 in the optical waveguide. Therefore, the light generated in the optical waveguide below the ridge portion 23a is laser-oscillated and emitted from the light emitting surface 20a. On the other hand, since the contact portion 23b is separated from at least one of the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b, it does not substantially function as a resonator. Specifically, the distance between the contact portion 23b and the light emitting surface 20a or the light reflecting surface 20b is preferably 20 μm or more. As a result, the light generated below the contact portion 23b is less likely to oscillate with a laser, and is mainly observed as non-laser light. The non-laser light is light such as that emitted by a light emitting diode (LED), and is hereinafter referred to as LED light.

コンタクト部２３ｂ下方で生じる光がＬＥＤ光である場合、ＬＥＤ光の出力はレーザ光と比べて弱いため、光出射面２０ａ側から出射される光に占めるコンタクト部２３ｂ下方からの光の割合は、コンタクト部２３ｂ下方でレーザ発振する場合と比較して少ない。このため、コンタクト部２３ｂ下方がレーザ発振する場合と比較して、レーザ素子１００の放射特性への影響を小さくすることができる。なお、コンタクト部２３ｂ下方でＬＥＤ光が生じたとしても、リッジ部２３ａに一定の電流が流れ続ける限りリッジ部２３ａ下方のレーザ発振は続く。 When the light generated below the contact portion 23b is LED light, the output of the LED light is weaker than the laser light. Therefore, the ratio of the light emitted from below the contact portion 23b to the light emitted from the light emitting surface 20a side is It is less than the case where the laser oscillates below the contact portion 23b. Therefore, the influence on the radiation characteristics of the laser element 100 can be reduced as compared with the case where the lower part of the contact portion 23b oscillates with a laser. Even if the LED light is generated below the contact portion 23b, the laser oscillation below the ridge portion 23a continues as long as a constant current continues to flow through the ridge portion 23a.

図６に、実施形態１に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂの面積を同程度とした場合のＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図６において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図６に示すように、リッジ部２３ａがレーザ発振するまでは、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂは同様のＶ−Ｉ特性を示す。即ち、両部に同じ値の電圧を印加した場合、両部に流れる電流も同じ値となる。そしてリッジ部２３ａがレーザ発振し始める電流値においては、リッジ部２３ａでは活性層２２のバンド構造が固定されるため、レーザ素子１００の抵抗成分のみが寄与する直線的なオームの法則に従うＶ−Ｉ特性となる。一方で、ＬＥＤ発光しているコンタクト部２３ｂにおいては活性層２２のバンド構造はひずみ続けるため、その分の印加電圧が加算されるためリッジ部２３ａに比べて電圧が高くなる。これにより、レーザ発振時には、コンタクト部２３ｂへ流れる電流値が抑制されるため、レーザ発振時においてレーザ素子１００の効率低下を抑制することができる。 FIG. 6 schematically shows an example of VI characteristics when the areas of the ridge portion 23a and the contact portion 23b of the laser element 100 according to the first embodiment are about the same. In FIG. 6, the solid line shows the VI characteristic of the ridge portion 23a, and the broken line shows the VI characteristic of the contact portion 23b. As shown in FIG. 6, the ridge portion 23a and the contact portion 23b exhibit the same VI characteristics until the ridge portion 23a oscillates with a laser. That is, when a voltage of the same value is applied to both parts, the current flowing through both parts also has the same value. At the current value at which the ridge portion 23a starts to oscillate the laser, the band structure of the active layer 22 is fixed at the ridge portion 23a, so that VI according to the linear Ohm's law in which only the resistance component of the laser element 100 contributes. It becomes a characteristic. On the other hand, in the contact portion 23b that emits light from the LED, the band structure of the active layer 22 continues to be distorted, and the applied voltage is added by that amount, so that the voltage is higher than that of the ridge portion 23a. As a result, the current value flowing through the contact portion 23b is suppressed during laser oscillation, so that a decrease in efficiency of the laser element 100 can be suppressed during laser oscillation.

以下、各部材について詳述する。 Hereinafter, each member will be described in detail.

（半導体構造２０）
半導体構造２０は、ｎ側半導体層２１、活性層２２及びｐ側半導体層２３がこの順に積層されて形成される。これらの半導体層の種類は、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体が挙げられる。具体的には、窒化物系の半導体材料が挙げられ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等を用いることができる。半導体構造２０は、ｎ側半導体層２１及びｐ側半導体層２３に光ガイド層を有していることが好ましく、例えばこれらの光ガイド層が活性層２２を挟んだ構造であるＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）とする。活性層２２は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともＩｎを含有している一般式Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＮ（０＜ｘ＜１）を有することが好ましい。半導体構造２０は、通常、基板１０上に形成される。ここで用いる基板１０の材料としては、サファイア、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド、窒化物半導体（ＧａＮ、ＡｌＮ等）等が挙げられる。半導体構造２０は、その内部に光導波路領域を有している。光導波路領域は、光出射面２０ａと光反射面２０ｂとともに、共振器を構成する。半導体構造２０は、例えば平面視で四角形状、好ましくは長方形状に形成されている。 (Semiconductor structure 20)
The semiconductor structure 20 is formed by laminating the n-side semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-side semiconductor layer 23 in this order. Examples of these types of semiconductor layers include group III-V compound semiconductors. Specific examples thereof include nitride-based semiconductor materials, and AlN, GaN, InGaN, AlGaN, InGaAlN and the like can be used. The semiconductor structure 20 preferably has an optical guide layer in the n-side semiconductor layer 21 and the p-side semiconductor layer 23. For example, the SCH (Separate Confinement Heterostructure) having a structure in which these optical guide layers sandwich the active layer 22. ). The active layer 22 may have either a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. The well layer preferably has the general formula In _x Ga _1-x N (0 <x <1) containing at least In. The semiconductor structure 20 is usually formed on the substrate 10. Examples of the material of the substrate 10 used here include sapphire, silicon carbide, silicon, ZnSe, ZnO, GaAs, diamond, and nitride semiconductors (GaN, AlN, etc.). The semiconductor structure 20 has an optical waveguide region inside. The optical waveguide region constitutes a resonator together with the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b. The semiconductor structure 20 is formed, for example, in a rectangular shape, preferably a rectangular shape in a plan view.

（リッジ部２３ａ）
ｐ側半導体層２３の表面には、リッジ部２３ａが形成されている。リッジ部２３ａは、その下方にある活性層２２（任意に、光ガイド層も含む）に光導波路領域を画定する機能を有する。そのために、リッジ部２３ａは、ストライプ状に、レーザ素子１００の共振器方向に延長した形状で配置されている。以下、共振器方向を長手方向ということがある。リッジ部２３ａの幅は１〜１００μｍ程度が挙げられる。リッジ部２３ａの高さは、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。リッジ部２３ａは、例えば、共振器方向の長さが１００〜２０００μｍ程度になるように設定することができる。リッジ部２３ａは、共振器面に対して実質的に垂直に配置されるように形成することが好ましい。これにより、共振器面を、好適な光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂとすることができる。 (Ridge portion 23a)
A ridge portion 23a is formed on the surface of the p-side semiconductor layer 23. The ridge portion 23a has a function of defining an optical waveguide region in an active layer 22 (optionally including an optical guide layer) below the ridge portion 23a. Therefore, the ridge portion 23a is arranged in a striped shape extending in the resonator direction of the laser element 100. Hereinafter, the resonator direction may be referred to as the longitudinal direction. The width of the ridge portion 23a is about 1 to 100 μm. The height of the ridge portion 23a is, for example, 0.1 to 2 μm. The ridge portion 23a can be set, for example, so that the length in the resonator direction is about 100 to 2000 μm. The ridge portion 23a is preferably formed so as to be arranged substantially perpendicular to the resonator surface. As a result, the resonator surface can be a suitable light emitting surface 20a and a light reflecting surface 20b.

（コンタクト部２３ｂ）
実施形態１においては、コンタクト部２３ｂの形状は、ｐ側半導体層２３に設けられた凸部とすることが好ましい。半導体構造２０にコンタクト部２３ｂを形成する際はリッジ部２３ａと同様、半導体構造２０を全て成長させてから、コンタクト部２３ｂを形成する部分以外を一部除去することにより形成する。このとき、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂを同時に形成し凸部とすることでリッジ部２３ａと類似した層構造とすることができる。これにより、両部の温度特性やレーザ発振するまでのＶ−Ｉ特性（Ｖ−Ｊ（電流密度）特性）が実質的に同じになるため、所定の温度範囲において、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂに流れる電流の比を維持することができ、安定したレーザ素子効率を得ることができる。実施形態１においては、凸部の最上層をｐ型コンタクト層とすることが更に好ましい。リッジ部２３ａは電極３０との接続をオーミック接触とするために最上層はｐ型コンタクト層としているが、コンタクト部２３ｂにおいても同様の層構造とすることで、リッジ部２３ａと同程度に電極３０との接触抵抗を低くすることができる。これにより、コンタクト部２３ｂが通電しやすくなるため、リッジ部２３ａが不通となった場合でも低抵抗でレーザ素子１００を駆動させ続けることが容易にでき、好ましい。 (Contact part 23b)
In the first embodiment, the shape of the contact portion 23b is preferably a convex portion provided on the p-side semiconductor layer 23. When forming the contact portion 23b on the semiconductor structure 20, the contact portion 23b is formed by growing the entire semiconductor structure 20 and then removing a part other than the portion forming the contact portion 23b, similarly to the ridge portion 23a. At this time, by forming the ridge portion 23a and the contact portion 23b at the same time to form a convex portion, a layer structure similar to that of the ridge portion 23a can be obtained. As a result, the temperature characteristics of both parts and the VI characteristics (VJ (current density) characteristics) until the laser oscillate become substantially the same. Therefore, in a predetermined temperature range, the ridge portion 23a and the contact portion 23b The ratio of the current flowing through the oscillator can be maintained, and stable laser element efficiency can be obtained. In the first embodiment, it is more preferable that the uppermost layer of the convex portion is a p-type contact layer. The uppermost layer of the ridge portion 23a is a p-type contact layer in order to make the connection with the electrode 30 ohmic contact, but by adopting the same layer structure in the contact portion 23b, the electrode 30 is comparable to the ridge portion 23a. The contact resistance with and can be lowered. As a result, the contact portion 23b can be easily energized, so that the laser element 100 can be easily continued to be driven with low resistance even when the ridge portion 23a is interrupted, which is preferable.

コンタクト部２３ｂの配置は、なるべくリッジ部２３ａから離れていることが好ましい。具体的には、平面視において、コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する部分は、リッジ部２３ａの電極３０と接触する部分から１０μｍ以上離れていることが好ましい。リッジ部２３ａがコンタクト部２３ｂと近いと、リッジ部２３ａが破壊すると同時にコンタクト部２３ｂも破壊される可能性があるためである。また、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂを離すことにより、通電時の発熱を分離することができ、コンタクト部２３ｂでの発熱のリッジ部２３ａへの影響を抑制することができる。さらにその結果として、リッジ部２３ａでのレーザ効率を改善することができる。 The arrangement of the contact portion 23b is preferably as far as possible from the ridge portion 23a. Specifically, in a plan view, the portion of the contact portion 23b that contacts the electrode 30 is preferably separated from the portion of the ridge portion 23a that contacts the electrode 30 by 10 μm or more. This is because if the ridge portion 23a is close to the contact portion 23b, the ridge portion 23a may be destroyed and at the same time the contact portion 23b may be destroyed. Further, by separating the ridge portion 23a and the contact portion 23b, the heat generated during energization can be separated, and the influence of the heat generated by the contact portion 23b on the ridge portion 23a can be suppressed. As a result, the laser efficiency at the ridge portion 23a can be improved.

また、コンタクト部２３ｂを複数設けることにより、コンタクト部２３ｂでの通電による発熱を分散し温度上昇を抑制することができるため、よりオープンとなりにくいレーザ素子１００とすることができる。そのためコンタクト部２３ｂを複数設ける場合は、コンタクト部２３ｂのそれぞれの位置はなるべく離れていることが好ましい。この場合、複数のコンタクト部２３ｂは、平面視で、リッジ部２３ａを挟んで設けることで、コンタクト部２３ｂ同士の距離をより離すことができ好ましい。コンタクト部２３ｂを、リッジ部２３ａを軸として線対称に設けると更に好ましい。 Further, by providing a plurality of contact portions 23b, it is possible to disperse the heat generated by the energization of the contact portions 23b and suppress the temperature rise, so that the laser element 100 can be made more difficult to open. Therefore, when a plurality of contact portions 23b are provided, it is preferable that the positions of the contact portions 23b are as far apart as possible. In this case, it is preferable that the plurality of contact portions 23b are provided so as to sandwich the ridge portion 23a in a plan view so that the distance between the contact portions 23b can be further increased. It is more preferable that the contact portion 23b is provided line-symmetrically with the ridge portion 23a as the axis.

コンタクト部２３ｂの形状は、平面視で、長方形とすることが好ましい。これにより、正方形や円形とした場合と比較して、中央部の熱を放熱させやすい。 The shape of the contact portion 23b is preferably rectangular in a plan view. As a result, the heat in the central portion can be easily dissipated as compared with the case where the square or circular shape is used.

また、リッジ部２３ａ下方で生じる光がレーザ発振に至るためには、しきい値以上の光が光導波路内に存在する必要があるが、コンタクト部２３ｂの下方が非発光部ではなく発光部であることにより、リッジ部２３ａのレーザ発振に寄与すると考えられる。これは、コンタクト部２３ｂ下方で生じる光は、レーザ素子１００内部を伝搬してリッジ部２３ａ下方の光導波路内に進入すると考えられるためである。 Further, in order for the light generated below the ridge portion 23a to reach the laser oscillation, it is necessary that the light above the threshold value exists in the optical waveguide, but the light below the contact portion 23b is not the non-light emitting portion but the light emitting portion. It is considered that the presence contributes to the laser oscillation of the ridge portion 23a. This is because it is considered that the light generated below the contact portion 23b propagates inside the laser element 100 and enters the optical waveguide below the ridge portion 23a.

（第１電極層３１）
実施形態１のレーザ素子１００では、第１電極層３１はリッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂの上方に配置され、リッジ部２３ａを構成する半導体構造２０と十分に低い接触抵抗値で、典型的にはオーミック接触している。第１電極層３１は、リッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂの全部または少なくとも一部と接触していればよい。 (First electrode layer 31)
In the laser element 100 of the first embodiment, the first electrode layer 31 is arranged above the ridge portion 23a and the contact portion 23b, and has a sufficiently low contact resistance value with the semiconductor structure 20 constituting the ridge portion 23a, typically. Ohmic contact. The first electrode layer 31 may be in contact with all or at least a part of the ridge portion 23a and the contact portion 23b.

第１電極層３１は、レーザ素子１００の光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂにまで及んでいないのが好ましい。つまり、第１電極層３１は、平面視、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂから離間しているのが好ましい。第１電極層３１の光出射面２０ａ側の離間距離は、例えば光反射面２０ｂ側の離間距離とほぼ等しい。第１電極層３１は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ等又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。ＩＴＯ等の導電性酸化物材料を用いてもよい。具体的には、半導体構造２０側からＮｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｔ、Ｎｉ／Ａｕ／Ｐｄ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のように積層された積層膜が挙げられる。第１電極層３１の膜厚は、５ｎｍ〜２μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍがより好ましく、１００〜３００ｎｍがさらに好ましい。 It is preferable that the first electrode layer 31 does not extend to the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b of the laser element 100. That is, it is preferable that the first electrode layer 31 is separated from the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b in a plan view. The separation distance of the first electrode layer 31 on the light emitting surface 20a side is substantially equal to, for example, the separation distance on the light reflecting surface 20b side. The first electrode layer 31 is, for example, Au, Pt, Pd, Rh, Ni, W, Mo, Cr, Ti, Cu, Ag, Zn, Sn, In, Al, Ir, Rh, Ru or the like or an alloy thereof. It can be formed by a single layer film or a laminated film. A conductive oxide material such as ITO may be used. Specific examples thereof include laminated films laminated from the semiconductor structure 20 side such as Ni / Au, Ni / Au / Pt, Ni / Au / Pd, Rh / Pt / Au, Ni / Pt / Au and the like. The film thickness of the first electrode layer 31 is preferably 5 nm to 2 μm, more preferably 50 to 500 nm, and even more preferably 100 to 300 nm.

（絶縁膜４０）
第１電極層３１と第２電極層３２との間や半導体構造２０の表面に、絶縁膜４０を設けてもよい。絶縁膜４０は、第１電極層３１の一部を被覆してもよい。絶縁膜４０は、リッジ部２３ａ側面を被覆し、リッジ部２３ａの両側の半導体構造２０の表面を被覆することが好ましい。このように絶縁膜４０を設けることで、リッジ部２３ａの両側を埋め込む埋込膜として、リッジ部２３ａおよびコンタクト部２３ｂ以外の半導体構造２０と、後で形成する第２電極層３２を絶縁することができる。この場合、絶縁膜４０は、リッジ部２３ａを含む半導体構造２０の表面の略全面を被覆し、かつリッジ部２３ａ上において、第１電極層３１の一部を露出する開口を有する形状とすることができる。この開口が、後述する第２電極層３２との接触部位となり、電流注入領域となる。コンタクト部２３ｂ上の第１電極層３１と絶縁膜４０の配置関係は、リッジ部２３ａ上の第１電極層３１と絶縁膜４０の配置関係と同様とすることができる。 (Insulating film 40)
An insulating film 40 may be provided between the first electrode layer 31 and the second electrode layer 32 or on the surface of the semiconductor structure 20. The insulating film 40 may cover a part of the first electrode layer 31. The insulating film 40 preferably covers the side surface of the ridge portion 23a and the surface of the semiconductor structure 20 on both sides of the ridge portion 23a. By providing the insulating film 40 in this way, the semiconductor structure 20 other than the ridge portion 23a and the contact portion 23b and the second electrode layer 32 to be formed later are insulated as an embedded film for embedding both sides of the ridge portion 23a. Can be done. In this case, the insulating film 40 has a shape that covers substantially the entire surface of the semiconductor structure 20 including the ridge portion 23a and has an opening on the ridge portion 23a that exposes a part of the first electrode layer 31. Can be done. This opening serves as a contact site with the second electrode layer 32, which will be described later, and serves as a current injection region. The arrangement relationship between the first electrode layer 31 and the insulating film 40 on the contact portion 23b can be the same as the arrangement relationship between the first electrode layer 31 and the insulating film 40 on the ridge portion 23a.

また、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａの間に絶縁膜４０を形成すると、その上部に配置した電極３０に通電した際、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａのみに電流が流れ、それ以外のｐ側半導体層２３に流れないためレーザ素子１００の発光効率を良くすることができる。また、絶縁膜４０を形成することにより、コンタクト部２３ｂからリッジ部２３ａにかけて一繋がりの電極３０を用いてもよい。 Further, when the insulating film 40 is formed between the contact portion 23b and the ridge portion 23a, when the electrode 30 arranged above the insulating film 40 is energized, a current flows only through the contact portion 23b and the ridge portion 23a, and the other p-side semiconductors. Since it does not flow to the layer 23, the luminous efficiency of the laser element 100 can be improved. Further, by forming the insulating film 40, the electrode 30 which is connected from the contact portion 23b to the ridge portion 23a may be used.

（第２電極層３２）
第２電極層３２は、いわゆるパッド電極として、最終的に外部と接続されるものであり、第１電極層３１上に、配置されている。第２電極層３２は、第１電極層３１上および半導体構造２０上の絶縁膜４０を介して配置され、レーザ素子１００の全体を被覆していてもよい。また、第２電極層３２は、平面視において、光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂから離間しているのが好ましい。 (Second electrode layer 32)
The second electrode layer 32 is finally connected to the outside as a so-called pad electrode, and is arranged on the first electrode layer 31. The second electrode layer 32 may be arranged on the first electrode layer 31 and via the insulating film 40 on the semiconductor structure 20 to cover the entire laser element 100. Further, the second electrode layer 32 is preferably separated from the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b in a plan view.

第２電極層３２は、例えば、第１電極層３１を構成する材料と同様の材料を選択して形成することができる。例えば、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｈ等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、半導体構造２０側からＷ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成した膜が挙げられる。第２電極層３２の最表面はＡｕを含むことが好ましい。第２電極層３２の膜厚は、例えば、０．３〜３μｍがより好ましく、０．５〜２μｍがさらに好ましい。 The second electrode layer 32 can be formed, for example, by selecting a material similar to the material constituting the first electrode layer 31. For example, a laminated film made of a metal such as Ni, Ti, Au, Pt, Pd, W, Rh is preferable. Specific examples thereof include films formed in the order of W / Pd / Au, Ni / Ti / Au, Ni / Pd / Au, and Ni / Pd / Au / Pt / Au from the semiconductor structure 20 side. The outermost surface of the second electrode layer 32 preferably contains Au. The film thickness of the second electrode layer 32 is, for example, more preferably 0.3 to 3 μm, and even more preferably 0.5 to 2 μm.

（第３電極層３３）
実施形態１では、ｎ側半導体層２１に電気的に接続する第３電極層３３を形成することができる。ここで第３電極層３３は、ｎ電極である。第３電極層３３は、レーザ素子１００において、リッジ部２３ａ及びコンタクト部２３ｂが配置された面とは反対側の半導体構造２０の面に配置されていてもよいし、半導体構造２０の一部を除去して、第１電極３１と同じ面側に配置されていてもよい。基板として導電性の材料を用いる場合は、基板１０の下面（半導体構造２０が設けられた面とは反対側の面）に第３電極層３３を設けることができる。第３電極層３３は、第１電極層３１又は第２電極層３２と同様の材料から選択して形成することができる。第３電極層３３を形成することにより、ｎ側半導体層２１に電流を流すことができる。 (Third electrode layer 33)
In the first embodiment, the third electrode layer 33 that is electrically connected to the n-side semiconductor layer 21 can be formed. Here, the third electrode layer 33 is an n-electrode. The third electrode layer 33 may be arranged on the surface of the semiconductor structure 20 opposite to the surface on which the ridge portion 23a and the contact portion 23b are arranged in the laser element 100, or a part of the semiconductor structure 20 may be arranged. It may be removed and arranged on the same surface side as the first electrode 31. When a conductive material is used as the substrate, the third electrode layer 33 can be provided on the lower surface of the substrate 10 (the surface opposite to the surface on which the semiconductor structure 20 is provided). The third electrode layer 33 can be formed by selecting from the same materials as the first electrode layer 31 or the second electrode layer 32. By forming the third electrode layer 33, a current can flow through the n-side semiconductor layer 21.

［実施形態２］
実施形態２に係るレーザ素子１００は、実施形態１のレーザ素子１００とは、コンタクト部２３ｂの電極３０との接触面積がリッジ部２３ａよりも小さいという点が異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り、実施形態１のレーザ素子１００と同様である。 [Embodiment 2]
The laser element 100 according to the second embodiment is different from the laser element 100 of the first embodiment in that the contact area of the contact portion 23b with the electrode 30 is smaller than that of the ridge portion 23a. Other configurations are the same as those of the laser element 100 of the first embodiment unless otherwise specified.

図３に示すように、レーザ素子１００は、１つのコンタクト部２３ｂと電極３０の接触面積が、リッジ部２３ａと電極３０の接触面積より小さい。ここで、コンタクト部２３ｂと電極３０の接触面積は、コンタクト部２３ｂの面積より小さくすることができる。電極材料等その他の条件が実質的に同じである場合、電極３０とリッジ部２３ａ又はコンタクト部２３ｂの接触面積が小さい方が接触抵抗は大きくなる。またコンタクト部２３ｂの面積がリッジ部２３ａの面積よりも小さい場合は、半導体自身の抵抗成分も面積に反比例するため抵抗が大きくなる。これらの結果として、コンタクト部２３ｂへ流れる電流が抑制されるため、コンタクト部２３ｂよりリッジ部２３ａの方により多くの電流が流れ、レーザ素子１００の効率低下が抑制される。 As shown in FIG. 3, in the laser element 100, the contact area between one contact portion 23b and the electrode 30 is smaller than the contact area between the ridge portion 23a and the electrode 30. Here, the contact area between the contact portion 23b and the electrode 30 can be made smaller than the area of the contact portion 23b. When other conditions such as the electrode material are substantially the same, the smaller the contact area between the electrode 30 and the ridge portion 23a or the contact portion 23b, the larger the contact resistance. When the area of the contact portion 23b is smaller than the area of the ridge portion 23a, the resistance component of the semiconductor itself is also inversely proportional to the area, so that the resistance increases. As a result of these, since the current flowing through the contact portion 23b is suppressed, a larger current flows in the ridge portion 23a than in the contact portion 23b, and the decrease in efficiency of the laser element 100 is suppressed.

実施形態２のレーザ素子１００の場合は、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと必ずしも離間している必要はない。コンタクト部２３ｂが光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと接している場合、コンタクト部２３ｂもレーザ発振する場合があるが、リッジ部２３ａに比べてコンタクト部２３ｂのほうの接触抵抗が高いため、リッジ部２３ａと比べてコンタクト部２３ｂに流れる電流は少ない。これにより、コンタクト部２３ｂとリッジ部２３ａの接触抵抗が同一である場合と比較して、コンタクト部２３ｂによるレーザ発振は、リッジ部２３ａのレーザ発振に対して大きく影響しないと考えられる。即ち、仮にコンタクト部２３ｂがレーザ発振したとしても、コンタクト部２３ｂのレーザ発振は相対的にリッジ部２３ａのレーザ発振より出力が弱いため、コンタクト部２３ｂの面積がリッジ部２３ａの面積以上の場合と比較して、レーザ光に対する影響を少なくすることができる。ただし、実施形態２のレーザ素子の場合も、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び／又は光反射面２０ｂと離間しているほうが好ましい。これにより、コンタクト部２３ｂによるレーザ発振を抑制することにより、レーザ素子の光放射特性への影響を小さくすることができる。 In the case of the laser element 100 of the second embodiment, the contact portion 23b does not necessarily have to be separated from the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b. When the contact portion 23b is in contact with the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b, the contact portion 23b may also oscillate with a laser, but since the contact portion 23b has a higher contact resistance than the ridge portion 23a, the ridge The current flowing through the contact portion 23b is smaller than that of the portion 23a. As a result, it is considered that the laser oscillation by the contact portion 23b does not significantly affect the laser oscillation of the ridge portion 23a as compared with the case where the contact resistance of the contact portion 23b and the ridge portion 23a is the same. That is, even if the contact portion 23b oscillates with a laser, the laser oscillation of the contact portion 23b has a relatively weaker output than the laser oscillation of the ridge portion 23a, so that the area of the contact portion 23b is larger than the area of the ridge portion 23a. In comparison, the influence on the laser beam can be reduced. However, also in the case of the laser element of the second embodiment, it is preferable that the contact portion 23b is separated from the light emitting surface 20a and / or the light reflecting surface 20b. As a result, by suppressing the laser oscillation by the contact portion 23b, the influence on the light emission characteristics of the laser element can be reduced.

図７に、実施形態２に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図７において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図７に示すとおり、リッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧は同一だが、それ以降はリッジ部２３ａに比べてコンタクト部２３ｂの電圧の上昇の仕方が大きい。コンタクト部２３ｂはリッジ部２３ａに比べて電極３０との接触面積が小さく、接触抵抗が高いためである。このため、両部に同一の電圧を印加した場合の電流値はリッジ部２３ａの方がコンタクト部２３ｂよりも大きくなる。このようなＶ−Ｉ特性を示すレーザ素子１００の場合、コンタクト部２３ｂに比べて接触抵抗が低いリッジ部２３ａに電流が流れやすくなる。これらの結果として、コンタクト部２３ｂへ流れる電流が低減されるため、レーザ素子１００の効率低下を抑制することができる。 FIG. 7 schematically shows an example of VI characteristics of the ridge portion 23a and the contact portion 23b of the laser element 100 according to the second embodiment. In FIG. 7, the solid line shows the VI characteristic of the ridge portion 23a, and the broken line shows the VI characteristic of the contact portion 23b. As shown in FIG. 7, the rising voltage of the ridge portion 23a and the contact portion 23b is the same, but after that, the voltage of the contact portion 23b rises more than the ridge portion 23a. This is because the contact portion 23b has a smaller contact area with the electrode 30 and a higher contact resistance than the ridge portion 23a. Therefore, when the same voltage is applied to both portions, the current value of the ridge portion 23a is larger than that of the contact portion 23b. In the case of the laser element 100 exhibiting such VI characteristics, a current easily flows through the ridge portion 23a, which has a lower contact resistance than the contact portion 23b. As a result of these, the current flowing through the contact portion 23b is reduced, so that the efficiency decrease of the laser element 100 can be suppressed.

［実施形態３］
実施形態３に係るレーザ素子１００は、実施形態１及び実施形態２とは、障壁層を設けていることにより単位面積あたりの接触抵抗を大きくしている点で異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り実施形態１と同様である。 [Embodiment 3]
The laser element 100 according to the third embodiment is different from the first and second embodiments in that the contact resistance per unit area is increased by providing the barrier layer. Other configurations are the same as those in the first embodiment unless otherwise specified.

実施形態３のレーザ素子１００は、コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する層の単位面積当たりの接触抵抗が、リッジ部２３ａの接触抵抗よりも高い。接触抵抗を大きくする方法のひとつとして電極３０とコンタクト部２３ｂの接触部に障壁層を形成することによってショットキー接触させ、電圧を上昇させる方法がある。図４に示すように、斜線の引かれている部分が、障壁層が形成されている部分である。実施形態３においては、この方法により接触抵抗を大きくしている。コンタクト部２３ｂの電極３０と接触する層の接触抵抗を高くする障壁層を設ける具体的な方法としては、例えば、コンタクト部２３ｂ表面に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でプラズマダメージを与えること、アッシャーでダメージを与えること、並びにイオン注入すること等で接触抵抗を悪化させ、電圧を上昇させる方法がある。さらに、硫酸、硝酸、塩酸、水酸化カリウム等の強酸、強アルカリ薬品やそれらの混合物、あるいは酸化還元力の強い過酸化水素水等やそれらの混合物等でコンタクト部２３ｂに対する表面処理を行う方法もある。また、一般的に窒化物半導体において、p型半導体層と電極とのオーミック接触を得るためにはアニールをする必要があることが知られている。したがって、例えば、リッジ部２３ａの上方のみに第１電極層３１を形成し、アニールすることによりリッジ部２３ａでの接触抵抗の低減を行い、その後コンタクト部２３ｂの上方へ第１電極層３１を形成する方法がある。こうすることよりコンタクト部２３ｂの上方の第１電極層３１はアニールしないためオーミック接触とはならずに、リッジ部２３ａの接触抵抗より大きくすることとができる。他にも、例えば、アニールを行ってもオーミック接触しにくい第１電極層３１をコンタクト部２３ｂの上方に形成する方法もある。この方法の場合、電極材料としてＶ、Ｔｉ、Ｎｂ等があげられる。 In the laser element 100 of the third embodiment, the contact resistance per unit area of the layer in contact with the electrode 30 of the contact portion 23b is higher than the contact resistance of the ridge portion 23a. As one of the methods for increasing the contact resistance, there is a method of making Schottky contact by forming a barrier layer at the contact portion between the electrode 30 and the contact portion 23b to raise the voltage. As shown in FIG. 4, the shaded portion is the portion where the barrier layer is formed. In the third embodiment, the contact resistance is increased by this method. As a specific method of providing a barrier layer for increasing the contact resistance of the layer in contact with the electrode 30 of the contact portion 23b, for example, plasma damage is given to the surface of the contact portion 23b by reactive ion etching (RIE), or with an asher. There is a method of deteriorating the contact resistance and increasing the voltage by giving damage and injecting ions. Further, there is also a method of surface-treating the contact portion 23b with a strong acid such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, potassium hydroxide, a strong alkaline chemical or a mixture thereof, or a hydrogen peroxide solution having a strong redox power or a mixture thereof. is there. Further, it is generally known that in a nitride semiconductor, it is necessary to perform annealing in order to obtain ohmic contact between the p-type semiconductor layer and the electrode. Therefore, for example, the first electrode layer 31 is formed only above the ridge portion 23a and annealed to reduce the contact resistance at the ridge portion 23a, and then the first electrode layer 31 is formed above the contact portion 23b. There is a way to do it. By doing so, since the first electrode layer 31 above the contact portion 23b does not anneal, it does not form ohmic contact and can be made larger than the contact resistance of the ridge portion 23a. Another method is, for example, to form a first electrode layer 31 above the contact portion 23b, which is difficult to make ohmic contact even if annealing is performed. In the case of this method, examples of the electrode material include V, Ti, and Nb.

障壁層を設けて電圧を上昇させる方法によりコンタクト部２３ｂの接触抵抗を大きくする場合、実施形態２とは異なるＶ−Ｉ特性を示すこととなる。図８に、実施形態３に係るレーザ素子１００のリッジ部２３ａとコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性の一例を模式的に示す。図８において、実線はリッジ部２３ａのＶ−Ｉ特性を示し、破線はコンタクト部２３ｂのＶ−Ｉ特性を示す。図８に示すとおり、リッジ部２３ａよりもコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧が高く、その後の両部の電圧の上昇の仕方は同一である。コンタクト部２３ｂに障壁層を設けて電圧を上昇させた場合、立ち上がり電圧だけを上昇させることができ、その後の電圧の上昇の仕方はリッジ部２３ａと同様とすることが可能となる。 When the contact resistance of the contact portion 23b is increased by a method of providing a barrier layer and increasing the voltage, the VI characteristics different from those of the second embodiment are exhibited. FIG. 8 schematically shows an example of VI characteristics of the ridge portion 23a and the contact portion 23b of the laser element 100 according to the third embodiment. In FIG. 8, the solid line shows the VI characteristic of the ridge portion 23a, and the broken line shows the VI characteristic of the contact portion 23b. As shown in FIG. 8, the rising voltage of the contact portion 23b is higher than that of the ridge portion 23a, and the method of increasing the voltage of both portions thereafter is the same. When the barrier layer is provided on the contact portion 23b to increase the voltage, only the rising voltage can be increased, and the subsequent voltage increase can be the same as that of the ridge portion 23a.

このようなＶ−Ｉ特性を示すレーザ素子１００の場合、リッジ部２３ａの立ち上がり電圧とコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧の間の領域の電圧ではリッジ部２３ａにしか電流が流れない。このため、電流のほぼ全てがレーザ発振に寄与し、レーザ素子１００の効率低下がなく好ましい。更に、リッジ部２３ａがショート等したときに通電を続けると電圧が上昇することがあり、そのときには上昇した電圧はやがてコンタクト部２３ｂの立ち上がり電圧に達し、コンタクト部２３ｂにも電流が流れ始める。これにより、リッジ部２３ａがレーザ発振している間はリッジ部２３ａに電流が流れ、リッジ部２３ａがショート等した場合にコンタクト部２３ｂに電流が流れるため、リッジ部２３ａがショート等したときのリッジ部２３ａの電流密度を小さくすることができ、オープンになりにくいレーザ素子１００となる。 In the case of the laser element 100 exhibiting such VI characteristics, the current flows only in the ridge portion 23a at the voltage in the region between the rising voltage of the ridge portion 23a and the rising voltage of the contact portion 23b. Therefore, almost all of the current contributes to the laser oscillation, and the efficiency of the laser element 100 is not reduced, which is preferable. Further, if energization is continued when the ridge portion 23a is short-circuited or the like, the voltage may rise, and at that time, the raised voltage eventually reaches the rising voltage of the contact portion 23b, and a current starts to flow in the contact portion 23b as well. As a result, a current flows through the ridge portion 23a while the ridge portion 23a is oscillating the laser, and a current flows through the contact portion 23b when the ridge portion 23a is short-circuited. Therefore, the ridge when the ridge portion 23a is short-circuited or the like. The current density of the portion 23a can be reduced, and the laser element 100 is less likely to open.

実施形態２と同様に、レーザ素子１００の場合も、コンタクト部２３ｂは光出射面２０ａ及び光反射面２０ｂと離間しているほうが好ましいが、必ずしも離間している必要はない。 Similar to the second embodiment, in the case of the laser element 100, it is preferable that the contact portion 23b is separated from the light emitting surface 20a and the light reflecting surface 20b, but it is not always necessary to be separated from each other.

［実施形態４］
実施形態４に係るレーザ素子１００は、図５に示すように、実施形態１のレーザ素子とはリッジ部２３ａがｐ側半導体層２３上の凸部であり、コンタクト部２３ｂは前記凸部の上面よりｎ側半導体層２１側に形成されていること及びリッジ部２３ａの側面及び断面視でｐ側半導体層２３の両端部の上に絶縁膜４０が形成されているという点が異なる。それ以外の構成は、特に明記がない限り、実施形態１と同様である。 [Embodiment 4]
As shown in FIG. 5, in the laser element 100 according to the fourth embodiment, the ridge portion 23a of the laser element of the first embodiment is a convex portion on the p-side semiconductor layer 23, and the contact portion 23b is an upper surface of the convex portion. The difference is that it is formed on the n-side semiconductor layer 21 side and that the insulating film 40 is formed on both ends of the p-side semiconductor layer 23 on the side surface of the ridge portion 23a and in cross-sectional view. Other configurations are the same as those in the first embodiment unless otherwise specified.

コンタクト部２３ｂをリッジ部２３ａと同様の凸部とした場合、最上層はｐ型コンタクト層となり電極３０とオーミック接触とすることができる。しかし、実施形態４では、ｐ型コンタクト層よりも下の層はｐ型コンタクト層よりも接触抵抗が高い層となっているため、コンタクト部２３ｂを前記凸部の上面よりｎ側半導体層２１側に形成することにより、コンタクト部２３ｂではｐ型コンタクト層よりも下の層と電極３０とが接触することとなり、電極３０とはショットキー接触となる。これにより相対的に接触抵抗が低いリッジ部２３ａに電流が流れやすくなり、通電する電流のほぼ全てがレーザ発振に寄与し、レーザ素子１００の効率低下を少なくすることができる。 When the contact portion 23b has a convex portion similar to that of the ridge portion 23a, the uppermost layer becomes a p-type contact layer and can make ohmic contact with the electrode 30. However, in the fourth embodiment, since the layer below the p-type contact layer is a layer having a higher contact resistance than the p-type contact layer, the contact portion 23b is on the n-side semiconductor layer 21 side from the upper surface of the convex portion. In the contact portion 23b, the layer below the p-type contact layer and the electrode 30 are in contact with each other, and the electrode 30 is in Schottky contact. As a result, a current easily flows through the ridge portion 23a having a relatively low contact resistance, and almost all of the energized current contributes to the laser oscillation, so that the efficiency decrease of the laser element 100 can be reduced.

１００レーザ素子
１０基板
２０半導体構造
２０ａ光出射面
２０ｂ光反射面
２１ｎ側半導体層
２２活性層
２３ｐ側半導体層
２３ａリッジ部
２３ｂコンタクト部
３０電極
３１第１電極層
３２第２電極層
３３第３電極層
４０絶縁膜 100 Laser element 10 Substrate 20 Semiconductor structure 20a Light emitting surface 20b Light reflecting surface 21 n-side semiconductor layer 22 Active layer 23 p-side semiconductor layer 23a Ridge portion 23b Contact portion 30 Electrode 31 First electrode layer 32 Second electrode layer 33 Third Electrode layer 40 Insulation film

Claims

A semiconductor structure having an n-side semiconductor layer, an active layer, and a p-side semiconductor layer in this order, one end surface being a light emitting surface and the other end surface being a light reflecting surface, and the side of the p-side semiconductor layer. A semiconductor structure including a ridge portion and a plurality of contact portions separated from the ridge portion.
The ridge portion and the electrode in contact with the contact portion are provided.
The contact portion, the electrode and the contact resistance per unit area of the layer of contact rather greater than the ridge portion, a laser element contact resistance of the layer in contact with said electrode and said magnitude Ikoto than the ridge portion.

The laser element according to claim 1, wherein the contact portion is a convex portion provided on the p-side semiconductor layer.

The laser element according to claim 1 or 2, wherein the ridge portion has a p-type contact layer on the side closest to the electrode.

The laser element according to any one of claims 1 to 3, wherein an insulating film is provided between the contact portion and the ridge portion.

The laser element according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of contact portions are provided so as to sandwich the ridge portion in a plan view.

The laser element according to any one of claims 1 to 5 , wherein the contact portion has a barrier layer as a layer in contact with the electrode.