JPH1093186A - 窒化物半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波路領域にあたる活性層に歪み、格子欠陥
以外の欠陥を入りにくくして、レーザ素子の寿命を向上
させる。 【構成】 基板の上にｎ型層と、活性層と、ｐ型層とを
有し、最上層にあるｐ型層の表面にｐ電極が設けられて
なる窒化物半導体レーザ素子において、前記ｐ電極に
は、ｐ電極と電気的に接続されて、ｐ電極よりも面積が
大きいボンディング用のパッド電極が形成されており、
前記レーザ素子のｐ電極は、活性層の導波路領域上部に
相当するパッド電極の表面と異なるパッド電極の表面で
ボンディングされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（ｌｎ
_XＡＩ_YＧａ_1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりな
るレーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】紫外〜青色の領域に発光するレーザ素子
の材料として窒化物半導体が知られており、本出願人
は、最近この材料を用いてパルス電流において、室温で
の４１０ｎｍのレーザ発振を発表した（例えば、Jpn.J.
Appl.Phys. Vol 35 (1996) pp.L74-76）。発表したレー
ザ素子はいわゆる電極ストライプ型のレーザ素子であ
る。図６に窒化物半導体よりなる代表的なレーザ素子の
構造を示す。基本的な構造としては、基板１の上にｎ型
コンタクト層２、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型ク
ラッド層５、ｐ型コンタクト層６を順に積層したダブル
へテロ構造を有する。最上層にあるｐ型コンタクト層６
の表面には、絶縁体より成る電流狭窄層７が形成されて
おり、その電流狭窄層を介して、ｐ電極１０が形成され
ている。一方、ｎ電極１１は、エッチングにより露出さ
れたｎ型コンタクト層２の表面に形成されている。

【０００３】このような構造のレーザ素子はフェースア
ップ、あるいはフェースダウンで、支持体にマウントさ
れる。フェースアップでは、それぞれの電極はワイヤー
ボンディングされ、フェースダウンでは電極は半田、銀
ペースト等の導電性材料を介してダイレクトボンディン
グされることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザ素子をワイヤー
ボンディング、あるいはダイレクトボンディングする
際、チップに数々の衝撃が加わる。特に窒化物半導体の
ように格子欠陥が多い材料は、ｐ型コンタクト層に形成
された電極をボンディングする際には、活性層に衝撃を
受けやすく、さらに、活性層の導波路領域は十数μｍ〜
１μｍと非常に幅の狭いストライプを有している。そこ
で、活性層上部にあるｐ型層にワイヤーボンディングす
ると、熱衝撃あるいは、ボンディング時の応力による衝
撃等により、活性層に格子欠陥以外の欠陥が入る可能性
がある。活性層に欠陥が入ると、発振時に欠陥が広が
り、素子が短時間で死ぬか、あるいは発振しない。

【０００５】従って、本発明の目的とするところは、活
性層、特に導波路領域にあたる活性層に歪み、格子欠陥
以外の欠陥を入りにくくして、レーザ素子の寿命を向上
させることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】我々は、窒化物半導体よ
り成るレーザ素子の電極のボンディング位置を変更する
ことにより、前記問題が解決できることを新たに見出
し、本発明を成すに至った。即ち、本発明の第１の態様
は、基板の上にｎ型層と、活性層と、ｐ型層とを有し、
最上層にあるｐ型層の表面にｐ電極が設けられてなる窒
化物半導体レーザ素子において、前記ｐ電極には、ｐ電
極と電気的に接続されて、ｐ電極よりも面積が大きいボ
ンディング用のパッド電極が形成されており、前記レー
ザ素子のｐ電極は、活性層の導波路領域上部に相当する
パッド電極の表面と異なるパッド電極の表面でボンディ
ングされていることを特徴とする。

【０００７】本発明の第１の態様では、パッド電極は、
ｐ電極を形成すべきｐ型層の表面を除く窒化物半導体層
の表面に形成された絶縁膜を介して形成されていること
を特徴とする。

【０００８】さらに、本発明のレーザ素子では、パッド
電極は複数の箇所でワイヤーボンディングされているこ
とを特徴とする。つまり同一のｐ電極を複数箇所でワイ
ヤーボンディングしている。このことにより、レーザ素
子の発振時のＶｆ（順方向電圧を低下させることができ
る。

【０００９】本発明の第２の態様は、基板の上にｎ型層
と、活性層と、ｐ型層とを有し、同一面側に露出したｎ
型層と、ｐ型層とにそれぞれｎ電極、ｐ電極が設けられ
て成る窒化物半導体レーザ素子において、前記ｐ電極に
はｐ電極と電気的に接続されて、ｐ電極よりも面積が大
きいボンディング用のパッド電極が形成されており、そ
のパッド電極は、ｎ電極が形成されるべきｎ型層の表
面、及びｐ電極が形成されるべきｐ型層の表面を除く半
導体層表面のほぼ全面に形成された絶縁膜を介して形成
されており、前記レーザ素子のｐ電極は、活性層の導波
路領域上部に相当するパッド電極の表面と異なるパッド
電極の表面でボンディングされていることを特徴とす
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一レーザ素子の構
造を示す模式断面図であり、レーザ光の共振方向に垂直
な方向で素子を切断した際の図を示している。基本構造
としては、基板１の上に、ｎ型コンタクト層１、ｎ型ク
ラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４、ｐ型コンタ
クト層５が順に積層されたダブルへテロ構造を有し、図
中、活性層４中の楕円で囲まれた部分がレーザ光の導波
路領域に相当する。このレーザ素子はｐ型クラッド層４
から上のｐ型層をリッジ形状とし、最上層のｐ型コンタ
クト層６に数μｍ幅のストライプ形状を有するｐ電極を
形成することにより、楕円で囲まれた活性層４に導波路
領域を形成している。基板１にはサファイア、スピネル
のような絶縁性基板の他、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯのよ
うな半導体材料も使用されるが、この図では絶縁性基板
を使用した素子を示している。

【００１１】ｐ型コンタクト層６に接して設けられてい
るｐ電極１０は、ｐ型コンタクト層と好ましいオーミッ
ク接触が得られる材料よりなり、例えばＮｉ、Ｎｉ及び
Ａｕを含む合金を推奨できる。このｐ電極１０のストラ
イプ幅は２０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以
下、最も好ましくは５μｍ以下に調整することにより、
活性層中の狭い領域に電流を集中させて、レーザ発振を
起こさせることができる。

【００１２】次にｐ電極１０に接して設けられて、電気
的に接続されたパッド電極２０は、ｐ電極１０よりも面
積を大きくすることにより、ｐ電極１０と電気的に接続
している。パッド電極はｐ型層とオーミック接触する必
要はなく、ｐ電極１０と強固に接着できる材料であるこ
とが望ましい。

【００１３】本発明のレーザ素子では、ｐ電極１０と電
気的に接続するためのボンディング位置が、活性層４の
導波路領域、即ち、図中の楕円で囲まれた部分の上部に
相当するパッド電極２０の表面と異なり、その位置から
はずれた位置にあるパッド電極２０の表面にある。つま
り、導波路領域とｐ電極１０とを直線で結んだ位置と重
なるパッド電極２０の表面とはずれた位置でワイヤーボ
ンディングされている。このように、活性層の導波路領
域とはずれた位置にあるパッド電極にボンディングする
と、活性層の導波路領域部分に歪みが入りにくくなるの
で、素子の寿命が向上する。なお、ワイヤーには例えば
金線、白金線、アルミニウム線、銅線等が用いられる。

【００１４】窒化物半導体の場合は絶縁性基板が使われ
ることが多いため、同一面側からｐ電極及びｎ電極を取
らざるを得ない。そのようなレーザ素子では、他のＧａ
Ａｓ、ＧａＡｌＡｓのようなレーザ素子と異なり、発熱
する活性層側をヒートシンクに近い方にしてダイレクト
ボンディングすることが難しい。従って、窒化物半導体
素子の場合は、図に示すようにワイヤボンディングされ
る。ワイヤボンディング時には、特に局所的に応力が係
るために活性層が歪みを受けやすく、その歪みによる応
力のために、レーザ発振時の発熱により寿命が短い。と
ころが、本発明のようにボンディング位置を活性層の導
波路領域からずらしてやると、応力が導波路領域に集中
しないので、素子の寿命が長くなる。

【００１５】図２は本発明の他の実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式断面図であり、図１と同様に、レー
ザの共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の断面図
を示しており、図１と同一符号は同一部分を示してい
る。図１では基板１に絶縁性材料が使用されていること
を示しているが、図２ではＧａＮ、ＳｉＣ、ＺｎＯのよ
うな半導体材料が使用されていることを示している。本
発明のレーザ素子は、このように導電性の基板を使用し
た窒化物半導体レーザ素子についても適用可能である。

【００１６】図２に示すレーザ素子が図１のレーザ素子
と異なる点は、パッド電極２０が、ｐ電極１０を形成す
べきｐ型コンタクト層６の表面を除く窒化物半導体層の
表面に形成された絶縁膜３０を介して形成されているこ
とにある。この絶縁膜３０は図２に示すように、表面に
露出した半導体層（ｎ型クラッド層３、活性層４及びｐ
型クラッド層５の端面、ｎ型コンタクト層２の表面）の
ほぼ全面に連続して形成することが望ましいが、パッド
電極２０を形成する部分のみでもよいことは言うまでも
ない。このように、絶縁膜３０を形成することにより、
パッド電極３０の面積を大きくすると共に、ボンディン
グ位置をより導波路領域から離れた位置にすることがで
きる。また、ｎ型コンタクト層２の表面に形成された絶
縁膜３０の一部に貫通孔を設け、その貫通孔にｎ電極を
設けることにより、絶縁性基板で同一面側から、ｎ電極
とｐ電極とが取り出された構造とできる。その構造のも
のは具体的には図５に示している。なお、絶縁膜３０は
例えばＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ポリイミドのよう
な絶縁性の材料で形成することができ、通常０．０１μ
ｍ〜１０μｍ程度の膜厚で形成する。

【００１７】図３も本発明の他の実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式断面図であり、図１と同様に、レー
ザの共振方向に垂直な方向で素子を切断した際の断面図
を示しており、図１、図２と同一符号は同一部分を示し
ている。図３のレーザ素子がが図１、図２に示すレーザ
素子と異なるところは、パッド電極２０を絶縁膜３０を
介してｎ型コンタクト層２の表面にまで形成しており、
そのｎ型コンタクト層２の上部にあるパッド電極２０の
表面でワイヤーボンディングしているところにある。こ
のようにボンディング位置をｎ型層の上部にまでずらす
と、基板とボンディング位置の間には活性層が存在しな
い。即ち、ボンディングにより歪みを受ける活性層が存
在しないために、寿命が最も長くなる。このようにｐ電
極に電気的に接続するためのパッド電極のボンディング
位置と、基板との間に活性層が存在しないようにするの
が本発明の最も好ましい態様である。なお、図３も基板
には半導体基板が使用されていることを示しているが、
絶縁性の基板も使用できることは言うまでもない。

【００１８】さらに、図３が図１及び図２に示すレーザ
素子と異なる点は、パッド電極２０に複数（この図では
２箇所）ワイヤーボンディングしているところにある。
一般にｐ型窒化物半導体は、ｎ型窒化物半導体に比較し
て、桁違いに高い抵抗率を有している。そのためレーザ
素子とした際に、素子自体の発熱量が大きいために、閾
値の順方向電圧（Ｖｆ）が高くなる傾向にある。しか
し、この図に示すように同一のｐ層にパッド電極を介し
て、複数ワイヤーボンディングすると、電流が流れやす
くなって発振時のＶｆを低下させることができる。

【００１９】図４及び図５は本発明の第２の態様に係る
レーザ素子の一実施例を示す図であり、本発明の最も好
ましい態様を示すレーザ素子である。具体的には図１〜
図３に示すレーザ素子と同じく、ｐ電極１０をストライ
プ状にして、ストライプ端部にある窒化物半導体層面を
共振面とする電極ストライプ型のレーザ素子を示してい
る。図４はレーザ素子を電極側から見た平面図、図５は
図４の平面図において示す一点鎖線で素子を切断した際
の模式的な断面図である。これらの図において、図１〜
図３に示す符号と同一符号は同一部分を示す。なお、図
４において薄く塗りつぶされている部分は絶縁膜３０を
示している。

【００２０】このレーザ素子も同様に、基板１の上に、
ｎ型コンタクト層２、ｎ型クラッド層３等のｎ型層と、
活性層４と、ｐ型クラッド層５、ｐ型コンタクト層６等
のｐ型層を有し、同一面側に露出しているｎ型コンタク
ト層２にはｎ電極１１、ｐ型コンタクト層６にはｐ電極
１０が形成されている。さらに、ｐ電極１０にはｐ電極
１０よりも面積が大きいボンディング用のパッド電極２
０が形成されており、そのパッド電極２０は、ｎ電極１
１が形成されるべきｎ型コンタクト層２の表面、及びｐ
電極が形成されるべきｐ型コンタクト層６の表面を除い
た半導体層表面のほぼ全面に形成された絶縁膜３０を介
して形成されている。そして、ｐ電極１０は、活性層４
の導波路領域上部に相当するパッド電極２０の表面と異
なるパッド電極２０の表面でボンディングされている。

【００２１】このように、絶縁膜３０を電極形成面を除
く半導体層のほぼ全面に形成することにより、ｐ、ｎ電
極間のショートを防止すると共に、パッド電極２０の表
面積をより大きくして、ボンディング位置を活性層から
離れた位置にすることができる。

【００２２】また、図４に示すように、共振器を挟んで
ｎ電極１１を２ヶ所設け、それぞれのｎ電極にワイヤー
ボンディングしている。これらのワイヤーは同一負極に
接続される。このようにｎ電極を共振器を挟んで２ヶ所
に設けることにより、活性層に電子を両側から均一に注
入することができるので、レーザ素子の閾値におけるＶ
ｆを低下させることができる。さらにパッド電極２０に
も共振器を挟んで２ヶ所からワイヤーボンディングして
いることにより、同様にＶｆを低下させることができる
ため素子自体の寿命を長くすることができる。

【００２３】

【実施例】

1) サファイア（Ｃ面）よりなる基板の上に、 2) ＧａＮより成るバッファ層を２００オングストロー
ム 3) Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層を
４μｍ、 4) Ｓｉドープｌｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止
層を５００オングストローム、 5) Ｓｉドープｎ型ＡＩ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｎ型光閉
じ込め層３を０．５μｍ、6) Ｓｉドープｎ型ＧａＮよ
りなるｎ型光ガイド層を０．２μｍ 7) ノンドープｌｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５
オングストロームと、ノンドープｌｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよ
りなる障壁層を５０オングストロームの膜厚で、交互に
２層ずつ積層し、最後に井戸層を積層した多重量子井戸
構造の活性層 8) Ｍｇドープｐ型ＡＩ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるキャップ
層を３００オングストローム、 9) Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層を
０．２μｍ 10) Ｍｇドープｐ型ＡＩ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなるｐ型光
閉じ込め層を０．５μｍ、 11) Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層
を０．５μｍ の膜厚で窒化物半導体を積層する。

【００２４】1) 基板にはサファイアＣ面の他、Ｒ面、
Ａ面を主面とするサファイア、その他、スピネル（Ｍｇ
Ａ１₂Ｏ₄）のような絶縁性の基板、またＳｉＣ（６Ｈ、
４Ｈ、３Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｇａ
Ｎ等の半導体基板を用いることもできる。

【００２５】2) バッファ層はＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ等が９００℃以下の温度で、膜厚数十オングストロ
ームから数百オングストロームの膜厚で成長できる。こ
のバッファ層は、基板と窒化物半導体との格子状数不整
を緩和するために形成されるが、窒化物半導体と格子整
合した基板、格子状数の近い基板等を使用する際、また
窒化物半導体の成長方法等によっては省略することも可
能である。

【００２６】3) ｎ型コンタクト層は、ｎ電極を形成し
て電子を注入する層であり、Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ
（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成することができ、特
にＧａＮ、ＡｌＧａＮ、その中でもＳｉをドープしたＧ
ａＮで構成することにより、キャリア濃度の高い層が得
られ、またｎ電極と好ましいオーミック接触が得られ
る。ｎ電極の材料としてはＡ１、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、ｌｎ等の金属、若しくは合金が好ましいオー
ミック接触が得られる。ｎ型コンタクト層の膜厚は特に
規定するものではないが、０．５μｍ〜５μｍ程度で成
長させることが望ましい。

【００２７】4) クラック防止層はｌｎを含むｎ型の窒
化物半導体、好ましくはｌｎＧａＮで成長させることに
より、次に成長させるｎ型クラッド層としての光閉じ込
め層にクラックが入らないようにして厚膜で成長させる
ことが可能となり、非常に好ましい。クラック防止層は
１００オングストーム以上、０．５μｍ以下の膜厚で成
長させることが好ましい。なお、このクラック防止層は
成長方法、成長装置等の条件によっては省略することも
できるが、ＬＤを作製する上では成長させることが望ま
しい。

【００２８】5) ｎ型光閉じ込め層はキャリア閉じ込め
層、及び光閉じ込め層としてのクラッド層として作用
し、ＡＩを含むｎ型の窒化物半導体、好ましくはＡＩＧ
ａＮを、０．１μｍ以上、２μｍ以下の膜厚で成長させ
ることが望ましい。

【００２９】6) ｎ型光ガイド層は、光ガイド層として
のクラッド層として作用し、ＧａＮ若しくはｌｎＧａＮ
を、５０オングストローム以上、０．５μｍ以下の膜厚
で成長させることが望ましい。

【００３０】7) 活性層はｌｎを含む窒化物半導体より
なる井戸層を含むように構成し、好ましくは三元混晶の
ＩｎＧａＮよりなる井戸層が望ましい。三元混晶のｌｎ
ＧａＮは四元混晶のものに比べて結晶性が良い物が得ら
れるので、発光出力が向上する。その中でも、特に好ま
しくは活性層をＩｎＧａＮよりなる井戸層と、井戸層よ
りもバンドギャッブの大きい窒化物半導体よりなる障壁
層とを積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi‐qua
ntum-well）とする。障壁層も同様に三元混晶のＩｎ_X'
Ｇａ_1-X'Ｎ（０≦X'＜１、X’＜X）が好ましく、井戸＋
障壁＋井戸＋・・・十障壁＋井戸（その逆でも可）とな
るように積層してＭＱＷを構成する。このように活性層
をｌｎＧａＮを積層したＭＱＷとすると、量子準位間発
光で約３６５ｎｍ〜６６０ｎｍ間での高出力なＬＤを実
現することができる。この量子井戸構造においてはＩｎ
ＧａＮ井戸層において、Ｉｎ組成の不均一があり、Ｉｎ
組成のより大きいＩｎＧａＮポテンシャル底が形成され
ており、量子箱が形成されている可能性が大である。こ
の場合は量子箱レーザとして発振している。

【００３１】8) キャップ層は、実施例ではｐ型とした
が、膜厚が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキャリア
が補償されたｉ型としても良い。このキャップ層は活性
層に接してｎ型層側に形成しても良く、際厚は０．１μ
ｍ以下、さらに好ましくは０．０５μｍ（５００オング
ストローム）以下、最も好ましくは３００オングストロ
ーム以下に調整することが望ましい。なお、ｎ層側に形
成する場合、その導電型はｎ型若しくはｉ型にすること
は言うまでもない。キャップ層は省略することも可能で
あるが、形成することにより、レーザ素子の出力が格段
に向上する。

【００３２】9) ｐ型光ガイド層は光ガイド層としての
ｐ型クラッド層として作用し、ｎ型光ガイド層と同じく
ＧａＮ、ｌｎＧａＮを５０オングストローム以上、０．
５μｍ以下の膜厚で成長させることが望ましい。また、
この層はｐ型光閉じ込め層７を成長させる際のバッファ
層としても作用する。

【００３３】10) ｐ型光閉じ込め層は、ｎ型光閉じ込
め層４と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め
層としてのクラッド層として作用し、ＡＩを含む窒化物
半導体、好ましくはＡＩＧａＮを０．５μｍ以上、２μ
ｍ以下の膜厚で成長させることが望ましい。

【００３４】11) ｐ型コンタクト層はｐ型Ｉｎ_XＡｌ_Y
Ｇａ_1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成するこ
とができ、特にｌｎＧａＮ、ＧａＮ、その中でもＭｇを
ドープしたｐ型ＧａＮとすると、最もキャリア濃度の高
いｐ型層が得られて、ｐ電極と良好なオーミック接触が
得られ、閾値電流を低下させることができる。ｐ電極の
材料としてはＮｉ、Ｐｄ、ｌｒ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａ
ｕ等の比較的仕事関数の高い金属又は合金がオーミック
が得られやすい。

【００３５】以下、図４及び、図５を参照して本発明の
レーザ素子を説明する。サファイア基板の上に窒化物半
導体層を積層した後、最上層のｐ型コンタクト層の表面
に所定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオン
エッチング）装置にて、ｎ型コンタクト層の平面が露出
するまでエッチングを行う。このエッチングによりｎ型
コンタクト層より上部に積層されている窒化物半導体層
が５０μｍのストライプ幅を有するストライプ形状で露
出される。

【００３６】次に露出したｎ型コンタクト層の全面と、
最上層のストライプ状のｐ型コンタクト層の一部にマス
クを形成して、ｐ型コンタクト層及びｐ型光閉じ込め層
を２μｍのストライプ幅でエッチングして、リッジ形状
とする。これらのエッチング工程により、ｎ電極を形成
すべきストライプ状のｎ型コンタクト層の平面と、ｐ電
極を形成すべき２μｍ幅のストライプ状のｐ型コンタク
ト層が露出される。

【００３７】ｐ、ｎ両コンタクト層を露出させた後、ｎ
型コンタクト層に所定の形状のマスクを形成して、ｎ型
コンタクト層にＴｉとＡｌとを含むｎ電極を、図４に示
すような形状で形成する。一方、２μｍのストライプ幅
のｐ型コンタクト層の平面全面にもＮｉとＡｕを含むｐ
電極を形成する。

【００３８】電極形成後、電極側に露出している窒化物
半導体層の全面と、電極表面に、ＳｉＯ₂よりなる連続
した絶縁膜をＣＶＤ法により形成する。

【００３９】絶縁膜形成後、ｐ、ｎ両オーミック電極上
の絶縁膜を部分的に除去してコンタクトホールを形成
し、ＡｕとＮｉを含むパッド電極を絶縁膜を介して図４
に示すような形状で形成する。

【００４０】以上のようにして作製したウェーハをスト
ライプ状の電極に垂直な方向でバー状に切断し、切断面
を研磨して平行鏡を作成した後、平行鏡にＳｉＯ₂とＴ
ｉＯ₂よりなる誘電体多層膜を形成する。最後に電極に
平行な方向で、バーを切断してレーザチッブとした後、
チップをヒートシンクにダイボンドし、図４に示すよう
な位置でパッド電極、ｎ電極にそれぞれワイヤーボンデ
ィングして、常温でレーザ発振を試みたところ、ｐ電極
の直上にあるパッド電極１ヶ所と、ｎ電極１ヶ所にそれ
ぞれワイヤーボンディングしたレーザ素子に比較して、
寿命はおよそ２倍に向上し、発振時におけるＶｆも５０
％以上低下した。

【００４１】

【発明の効果】従来の赤外、赤色発光の半導体レーザ素
子では、ｐ、ｎ両電極はそれぞれ基板側と半導体層側と
から取り出される。特にレーザ素子の場合は半導体層側
の発熱量が大きいため、半導体層側の電極がヒートシン
クに、導電ペーストを介してダイレクトボンディングさ
れる。この構造では、活性層の放熱性がよいので、素子
自体の劣化は少ない。ところが、窒化物半導体レーザ素
子の場合、基板に格子整合する半導体材料が現在開発さ
れていないため、その多くは、同一面側から、格子整合
していない基板の上に窒化物半導体が成長されて、同一
面側にある窒化物半導体層から、それぞれｎ電極とｐ電
極とが取り出された構造とされる。格子整合していない
基板の上に成長されている窒化物半導体は、結晶の歪み
が非常に大きい。特にレーザ素子に適用されるダブルへ
テロ構造のように、半導体層間がヘテロ接合している構
造では、クラッド層に挟まれた活性層には大きな歪みが
発生している。本発明のレーザ素子は、このように基板
が窒化物半導体と格子整合しておらず、同一面側に２種
類の電極があるレーザ素子にワイヤーボンディングした
際に、活性層、特に活性層内の微小な領域で発振してい
る導波路領域に係る歪みを小さくして、素子の寿命を延
ばすことに非常に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。

【図２】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。

【図３】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す模式断面図。

【図４】 本発明の他の実施例に係るレーザ素子の構造
を示す平面図。

【図５】 図４のレーザ素子の構造を示す模式断面図。

【図６】 従来の窒化物半導体レーザ素子の構造を示す
模式断面図。

【符号の説明】

１・・・・基板 ２・・・・ｎ型コンタクト層 ３・・・・ｎ型クラッド層 ４・・・・活性層 ５・・・・ｐ型クラッド層 ６・・・・ｐ型コンタクト層 １０・・・・ｐ電極 １１・・・・ｎ電極 ２０・・・・パッド電極 ３０・・・・絶縁膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の上にｎ型層と、活性層と、ｐ型層
   とを有し、最上層にあるｐ型層の表面にｐ電極が設けら
   れてなる窒化物半導体レーザ素子において、前記ｐ電極
   には、ｐ電極と電気的に接続されて、ｐ電極よりも面積
   が大きいボンディング用のパッド電極が形成されてお
   り、前記レーザ素子のｐ電極は、活性層の導波路領域上
   部に相当するパッド電極の表面と異なるパッド電極の表
   面でボンディングされていることを特徴とする窒化物半
   導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 前記パッド電極は、ｐ電極を形成すべき
   ｐ型層の表面を除く窒化物半導体層の表面に形成された
   絶縁膜を介して形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載の窒化物半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 前記パッド電極は複数の箇所でワイヤー
   ボンディングされていることを特徴とする請求項１また
   は２に記載の窒化物半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 基板の上にｎ型層と、活性層と、ｐ型層
   とを有し、同一面側に露出したｎ型層と、ｐ型層とにそ
   れぞれｎ電極、ｐ電極が設けられて成る窒化物半導体レ
   ーザ素子において、前記ｐ電極にはｐ電極と電気的に接
   続されて、ｐ電極よりも面積が大きいボンディング用の
   パッド電極が形成されており、そのパッド電極は、ｎ電
   極が形成されるべきｎ型層の表面、及びｐ電極が形成さ
   れるべきｐ型層の表面を除く半導体層表面のほぼ全面に
   形成された絶縁膜を介して形成されており、前記レーザ
   素子のｐ電極は、活性層の導波路領域上部に相当するパ
   ッド電極の表面と異なるパッド電極の表面でボンディン
   グされていることを特徴とする窒化物半導体レーザ素
   子。