JPWO2015075988A1 - 半導体レーザ素子を用いた近接場光出射装置 - Google Patents
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Abstract
半導体から成る基板４１と、基板４１上に積層されるとともに活性層４２ｅを含む半導体積層膜４２と、基板４１に対して半導体積層膜４２が形成された側の活性層４２ｅに平行な面に設けられる第１電極４７及び第２電極４８と、活性層４２ｅに垂直な対向する両端面４０ａ、４０ｂに設けられる端面保護膜５５とを備えた半導体レーザ素子４０において、端面保護膜５５を形成した一方の端面４０ａを半導体レーザ素子４０の固定面として使用した。
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近接場光出射装置に関する。
近年、レーザ加工や大容量ストレージの分野において、近接場光を利用して光の回折限界のために従来できなかった微細加工や高密度記録が行われるようになってきている。近接場光を出射する近接場光出射装置は近接場光発生素子を配した光導波路にレーザ光を導き、近接場光発生素子により発生した近接場光を所望の領域に照射する。
近接場光を利用して高密度記録を行う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近接場光の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。
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１４、図１５はこの熱アシスト磁気記録ヘッドの概略正面図及び要部斜視図を示している。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４０を備え、磁気ディスクＤ上に配置される。
スライダ１０は回転する磁気ディスクＤ上を浮上し、磁気ディスクＤ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近接場光発生素子（不図示）が配される。スライダ１０の背面側（磁気ディスクＤと反対側）の設置面１０ａには給電用の端子１７、１８がパターン形成される。
半導体レーザ素子４０は基板４１上に半導体積層膜４２が形成され、半導体積層膜４２の上部に形成したリッジ部４９によってストライプ状の光導波路４６を形成する。基板４１の底面には第１電極４７が形成され、半導体積層膜４２の上面には第２電極（不図示）が形成される。
半導体レーザ素子４０の第２電極はサブマウント２１の端子部２２を形成した端子面２１ｂ上にロウ材２９を介して接着される。サブマウント２１の端子面２１ｂに直交する前面２１ａは接着剤等の固定部材１９を介してスライダ１０の設置面１０ａに固着される。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。
第１電極４７はリード線７を介して端子１７に接続され、端子部２２はリード線８を介して端子１８に接続される。第１電極４７及び端子部２２が同一方向（図１４において左方）に面して配されるため、容易にリード線７、８を接続することができる。
第１電極４７と端子部２２との間に電圧が印加されると、出射部４６ａからレーザ光が出射される。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発生素子により近接場光を発生する。磁気ディスクＤは光導波路１５から出射された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Ｄ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４０の発熱はロウ材２９を介してサブマウント２１に伝えられ、固定部材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４０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。
上記従来の熱アシスト磁気記録ヘッド１によると、端子面２１ｂに半導体レーザ素子４０を接着されたサブマウント２１がスライダ１０に接着される。この時、図１６に示すように、半導体レーザ素子４０の出射部４６ａがサブマウント２１の前面２１ａよりもＺ方向に突出すると接合不良になる。即ち、半導体レーザ素子４０がスライダ１０に衝突するため、サブマウント２１をスライダ１０に接着できなくなる。
また、図１７に示すように、サブマウント２１の前面２１ａが半導体レーザ素子４０の出射部４６ａに対してＺ方向に大きく突出した場合も接合不良となる。即ち、出射部４６ａから出射されるレーザ光Ｌが拡散するため、スライダ１０の光導波路１５（図１４参照）に入射するレーザ光Ｌが減少する。このため、半導体レーザ素子４０から出射されるレーザ光の出力を大きくすると、半導体レーザ素子４０の負荷が増加して信頼性が低下する。加えて、半導体レーザ素子４０の発熱が増加し、熱歪等によってスライダ１０の光導波路１５の屈折率が変化して所望の近接場光が得られなくなる。
また、半導体レーザ素子４０が端子面２１ｂに平行な面内や前面２１ａ及び端子面２１ｂに垂直な面内で傾斜すると、出射部４６ａと光導波路１５との位置合せが困難になる。
これらにより、サブマウント２１に対して半導体レーザ素子４０を高精度に位置合せする必要がある（例えば、Ｚ方向の位置精度が±１〜２μｍ）。従って、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、熱アシスト磁気記録ヘッド１に限らず、光導波路に近接場光発生素子を配した光学部材上に半導体レーザ素子４０を設けた近接場光出射装置において、同様に工数が大きくなるとともに歩留りが低下する問題がある。
本発明は、工数削減及び歩留り向上を図ることのできる近接場光出射装置及びそれに用いられる半導体レーザ素子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は、半導体から成る基板と、前記基板上に積層されるとともに活性層を含む半導体積層膜と、前記基板に対して前記半導体積層膜が形成された側の前記活性層に平行な面に設けられる第１電極及び第２電極と、前記活性層に垂直な対向する両端面に設けられる端面保護膜とを備えた半導体レーザ素子において、前記端面保護膜を形成した一方の前記端面を前記半導体レーザ素子の固定面として使用す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、前記固定面上に導電膜を設け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、前記導電膜がベース層、バリア層及び反応層を順に積層して形成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、前記ベース層がＰｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｚｒのいずれかから成り、前記バリア層がＰｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗのいずれかから成り、前記反応層がＡｕから成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、発振波長が６５０ｎｍ〜１１００ｎｍであ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、前記基板の厚みが前記両端面間の長さの１／２以上または１５０μｍ以上であ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、前記半導体積層膜が第１導電型半導体層、前記活性層、第２導電型半導体層を順に積層して形成され、前記基板上に絶縁膜及び前記導電膜を積層し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、前記基板が半絶縁性基板であ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、前記半絶縁性基板がノンドープのＧａＡｓまたはＳｉから成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、前記基板と第１導電型半導体層との間に絶縁層を設け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、前記絶縁層がノンドープの半導体から成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、前記絶縁層がｎ型半導体とｐ型半導体とを交互に積層した積層膜から成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、前記絶縁層がｎ型半導体またはｐ型半導体と、半絶縁性の半導体とを交互に積層した積層膜から成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、前記絶縁層がｎ型半導体と、半絶縁性の半導体と、ｐ型半導体とを交互に積層した積層膜から成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、前記絶縁膜が前記端面保護膜により形成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、前記絶縁膜がＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａのいずれかの酸化膜及びＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａのいずれかの窒化膜から選択した単層膜または多層膜から成ることを特徴としている。
また本発明の近接場光出射装置は、上記各構成の半導体レーザ素子と、近近接場光を発生する近接場光発生素子を有した光学部材とを備え、前記固定面を前記光学部材上に固着することを特徴としている。
また本発明は、上記構成の近接場光出射装置において、前記固定面と前記光学部材とを半田または接着剤により接合したことを特徴としている。
また本発明は、上記構成の近接場光出射装置において、前記光学部材が磁気記録媒体に対向して近接場光の照射領域に磁気記録を行う磁気記録部を有することを特徴としている。
本発明によると、半導体レーザ素子が基板に対して一方に第１電極及び第２電極を備え、活性層に垂直な対向する両端面の一方を半導体レーザ素子の固定面として使用する。これにより、近接場光発生素子を有する光学部材にサブマウントやヒートシンクを介することなく半導体レーザ素子を固着して近接場光出射装置が形成される。従って、光学部材と半導体レーザ素子との位置合せを容易に行うことができ、近接場光出射装置の工数削減及び歩留り向上を図ることができる。また、接合面を減らすことによる熱抵抗の低減を図ることができる。
＜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、以下の図面において前述の図１４、図１５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、図２は第１実施形態の近接場光出射装置である熱アシスト磁気記録ヘッドの概略正面図及び要部斜視図を示している。
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、以下の図面において前述の図１４、図１５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、図２は第１実施形態の近接場光出射装置である熱アシスト磁気記録ヘッドの概略正面図及び要部斜視図を示している。
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（光学部材）と、スライダ１０に固定部材１９により固着される半導体レーザ素子４０とを備えている。固定部材１９は銀ペースト等の導電性の接着剤を用いてもよいが、後述する導電膜５６（図４参照）に接合されるＡｕＳｎ等の半田を用いると接合強度を向上できるのでより望ましい。
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近接場光発生素子（不図示）が配される。スライダ１０の背面側（磁気ディスクＤと反対側）の設置面１０ａには給電用の端子１７、１８がパターン形成される。
半導体レーザ素子４０は詳細を後述するように、基板４１上に形成した半導体積層膜４２に設けたリッジ部４９（図３参照）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の設置面１０ａには固定部材１９を介して半導体レーザ素子４０の光導波路４６に垂直な出射面４０ａが固着される。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１４参照）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。
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。基板４１上には光導波路４６を有する発光部５２と、発光部５２に隣接する掘下げ部５１とが形成される。掘下げ部５１は半導体積層膜４２を所定位置までエッチングにより掘り下げることによって形成される。掘下げ部５１上には第１電極４７が設けられ、発光部５２上には第２電極４８が設けられる。
第１電極４７はリード線７を介して端子１７に接続され、第２電極４８はリード線８を介して端子１８に接続される。第１電極４７及び第２電極４８が同一方向（図１において左方）に面して配されるため、容易にリード線７、８を接続することができる。
図３、図４は半導体レーザ素子４０の正面図及びリッジ部４９上を通る側面断面図を示している。半導体積層膜４２は基板４１上にｎ型半導体層４２ｎ、活性層４２ｅ、ｐ型半導体層４２ｐを順に積層して形成される。掘下げ部５１は半導体積層膜４２を基板４１またはｎ型半導体層４２ｎの中間までエッチングにより掘り下げることによって形成され、上面に第１電極４７が設けられる。
発光部５２に設けられるリッジ部４９はｐ型半導体層４２ｐの中間までエッチングにより掘り下げた溝部４９ａに両側方を挟まれた狭幅のストライプ状に形成される。溝部４９ａの両外側にはリッジ部４９と高さの揃ったテラス４９ｂが設けられる。テラス４９ｂを省いてもよいが、テラス４９ｂを設けることによりリッジ部４９を保護することができる。
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４２ｅ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、光導波路４６の長手方向の両端部にはＺｎの拡散層６３により窓部６０が形成される。
図５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３参照）に対して半導体積層膜形成工程、窓部形成工程、リッジ部形成工程、掘下げ部形成工程、埋め込み層形成工程、電極形成工程、研磨工程が順に行われる。その後、第１切断工程、端面保護膜形成工程、導電膜形成工程、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６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４２ａ、第２バッファ層４２ｂ、ｎ型クラッド層４２ｃ、ｎ側光ガイド層４２ｄ、活性層４２ｅ、ｐ側光ガイド層４２ｆ、第１ｐ型クラッド層４２ｇ、エッチストップ層４２ｈ、第２ｐ型クラッド層４２ｉ、中間層４２ｊ、コンタクト層４２ｋが順にエピタキシャル成長される。
第１バッファ層４２ａ、第２バッファ層４２ｂ、ｎ型クラッド層４２ｃ及びｎ側光ガイド層４２ｄによって多層膜のｎ型半導体層４２ｎが構成される。ｐ側光ガイド層４２ｆ、第１ｐ型クラッド層４２ｇ、エッチストップ層４２ｈ、第２ｐ型クラッド層４２ｉ、中間層４２ｊ及びコンタクト層４２ｋによって多層膜のｐ型半導体層４２ｐが構成される。
第１バッファ層４２ａはｎ型ＧａＡｓにより形成される。第２バッファ層４２ｂはｎ型ＧａＩｎＰにより形成される。ｎ型クラッド層４２ｃはｎ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。ｎ側光ガイド層４２ｄはｎ型ＡｌＧａＡｓにより形成される。活性層４２ｅはＧａＡｓから成る井戸層及びＡｌＧａＡｓから成るバリア層を積層した多重量子井戸構造に形成される。
ｐ側光ガイド層４２ｆはｐ型ＡｌＧａＡｓにより形成される。第１ｐ型クラッド層４２ｇはｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。エッチストップ層４２ｈはｐ型ＧａＩｎＰまたはノンドープ型ＧａＩｎＰにより形成される。第２ｐ型クラッド層４２ｉはｐ型ＡｌＧａＩｎＰにより形成される。中間層４２ｊはｐ型ＧａＩｎＰにより形成される。コンタクト層４２ｋ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。
図７は窓部形成工程の側面図を示している。窓部形成工程ではプラズマＣＶＤ法によりコンタクト層４２ｋ上に成膜したＺｎＯ膜６１をフォトリソグラフィ及びエッチングにより光導波路４６の長手方向の両端部を残して除去する。次に、コンタクト層４２ｋ及びＺｎＯ膜６１上にＳｉＯ2等の保護膜６２を成膜し、４００℃〜６００℃で１００分〜３００分の熱処理を行う。これにより、ＺｎＯ膜６１からＺｎが拡散した拡散層６３が形成され、活性層４２ｅの井戸層及びバリア層を混晶化して光導波路４６の長手方向の両端部に窓部６０が形成される。そして、保護膜６２及びＺｎＯ膜６１が除去される。
図８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によりＳｉＯ2等のマスク（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４２ｇよりも上層のｐ型半導体層４２ｐを除去して溝部４９ａを形成した後、マスクが除去される。これにより、狭幅（例えば、２μｍ）のメサ形状のリッジ部４９が出射面４０ａ（図４参照）に垂直な方向に延びたストライプ状に形成される。
図９は掘下げ部形成工程の正面図を示している。掘下げ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半導体積層膜４２を基板４１上まで掘り下げる。これにより、掘下げ部５１が形成され、マスクが除去される。半導体積層膜４２の第２バッファ層４２ｂよりも上層を除去して掘下げ部５１を形成してもよい。
図１０は埋め込み層形成工程の正面図を示している。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の上面及び掘下げ部５１の上面に電力を供給するための開口部を形成する。
図１１は電極形成工程の正面図を示している。電極形成工程ではスパッタや蒸着により一般的なオーミック構造のＡｕＧｅ／Ｎｉや、ＮｉＧｅ（Ｉｎ）等の金属膜をウェハ全面に成膜する。そして、フォトリソグラフィ及びエッチングにより掘下げ部５１の上面に第１電極４７を形成し、２００〜４５０℃程度のアニールを行う。
次に、スパッタや蒸着により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及びエッチングによりリッジ部４９の上面に第２電極４８を形成する。これにより、基板４１に対して半導体積層膜４２が形成された側の活性層４２ｅに平行な面に第１電極４７及び第２電極４８が配される。
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を配した片面２電極型の半導体レーザ素子４０の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を所定の厚みに形成する。半導体レーザ素子４０は出射面４０ａを固定面としてスライダ１０の設置面１０ａに固着されるため、基板４１の厚みを大きくすると接合強度を高くすることができる。このため、基板４１の厚みを光導波路４６の長さの１／２以上または１５０μｍ以上に形成するとより望ましい。
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切断し、出射面４０ａを一面に有した短冊状部材を形成する。レーザスクライブやダイシング等によって半導体ウェハを切断してもよい。
図１２は端面保護膜形成工程の側面図を示している。端面保護膜形成工程では活性面４２ｅに垂直な対向する出射面４０ａ及び対向面４０ｂにＡｌ2Ｏ3等の絶縁膜から成る端面保護膜５５をＥＣＲスパッタや電子ビーム蒸着等により形成する。端面保護膜５５によって半導体積層膜４２の端面を保護するとともに端面の反射率を調整する。端面保護膜５５として、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａのいずれかの酸化膜及びＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｇａのいずれかの窒化膜から選択した単層膜または多層膜を用いることができる。
次に、導電膜形成工程では出射部４６ａを金属板等によりマスクし、前述の図３、図４に示すように端面保護膜５５を形成した一方の出射面４０ａ上に基板４１に対向して導電膜５６が形成される。本実施形態では導電膜５６は絶縁膜の端面保護膜５５上にＴｉから成るベース層５６ａが配され、ベース層５６ａの上層に半田と反応するＡｕから成る反応層５６ｂが積層される。導電膜５６によって半導体レーザ素子４０を半田によりスライダ１０の設置面１０ａ上に強固に固着することができる。
尚、導電膜５６として、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、ＩＴＯのいずれかから選択される単層膜または多層膜を用いることができる。この時、導電膜５６が基板４１側から順に、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｄ、Ｚｒのいずれかから成るベース層５６ａと、Ａｕから成る反応層５６ｂとを積層してもよい。また、ベース層５６ａと反応層５６ｂとの間にＰｔ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗのいずれかから成るバリア層を設けると、ベース層５６ａの拡散を防止することができる。
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。レーザスクライブやダイシング等によって短冊状部材を切断してもよい。これにより、半導体レーザ素子４０が個片化される。
上記構成の熱アシスト磁気記録ヘッド１は磁気記録部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、光導波路４６が共振器を形成して例えば、発振波長が６５０ｎｍ〜１１００ｎｍのレーザ光が出射部４６ａから出射される。
発振波長が６５０ｎｍよりも小さいと半導体レーザ素子４０の温度特性が悪くなる。これは、ＨＤＤ装置等に搭載される熱アシスト磁気記録ヘッド１の半導体レーザ素子４０の共振器長は３００μｍ程度と短いので、半導体レーザ素子４０の動作電流密度が例えば光ディスクの再生用の半導体レーザ素子と比較して約２〜３倍になるためである。また、ｎ型半導体層４２ｎやｐ型半導体層４２ｐと活性層４２ｅとのバンドギャップ差が小さくなり、キャリアのオーバーフローの影響が無視できなくなるためである。
また、発振波長が８５０μｍ以上のときに活性層４２ｅとしてＩｎＧａＡｓ層が用いられる場合がある。この時、１１００μｍ以上の波長ではＩｎの組成比が多くなるためＩｎＧａＡｓ膜の歪が大きくなり、半導体レーザ素子４０の信頼性の低下を招く。
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発生素子により近接場光を発生して出射する。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、半田等の固定部材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が基板４１に対して一方に第１電極４７及び第２電極４８を備え、活性層４２ｅに垂直な対向する両端面の一方の出射面４０ａを半導体レーザ素子４０の固定面として使用する。これにより、近接場光発生素子を有するスライダ１０（光学部材）にサブマウントやヒートシンクを介することなく半導体レーザ素子４０を固着して熱アシスト磁気記録ヘッド１（近接場光出射装置）が形成される。従って、スライダ１０と半導体レーザ素子４０との位置合せを容易に行うことができ、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、半導体レーザ素子４０とスライダ１０との間の接合面を減らすことができ、熱抵抗の低減を図ることができる。
また、半導体レーザ素子４０の固定面を形成する出射面４０ａ上に導電膜５６を設けたので、スライダ１０と半導体レーザ素子４０とを半田により接合することができ、両者の接合強度を向上できる。
また、基板４１の厚みを光導波路４６から成る共振器を形成する両端面（４０ａ、４０ｂ）間の長さの１／２以上または１５０μｍ以上に形成すると、接合面の導電膜５６の長さが１００μｍ以上となる。これにより、半導体レーザ素子４０の接合強度を向上することができる。
また、端面保護膜５５（絶縁膜）上に導電膜５６を設けたので、スライダ１０と第２電極４８とが導通した際に、端面保護膜５５によって第１電極４７と第２電極４８との短絡が防止される。従って、熱アシスト磁気記録ヘッド１の微細領域に記録する高周波動作時（例えば、５ＧＨｚ以上）の電流注入の安定性を向上することができる。
また、出射面４０ａ上に導電膜５６を直接形成すると密着性が低下するとともに基板４１と導電膜５６との界面で反応して導電膜５６の膜質が劣化する。このため、導電膜５６の下層に端面保護膜５５（絶縁膜）を設け、導電膜５６の密着性を向上するとともに導電膜５６の膜質の劣化を抑制することができる。
尚、端面保護膜５５と異なる工程により導電膜５６の下層に絶縁膜を設けてもよいが、端面保護膜５５上に導電膜５６を形成することにより絶縁膜を別途形成する必要がなく工数を削減することができる。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１は半導体レーザ素子４０の基板４１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。
次に、第２実施形態の熱アシスト磁気記録ヘッド１は半導体レーザ素子４０の基板４１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。
本実施形態は基板４１がノンドープのＧａＡｓまたはＳｉ等の半絶縁性基板により形成される。これにより、第１実施形態と同様の効果に加え、導電膜５６とｎ型半導体層４２ｎとの間の容量を小さくすることができる（例えば、０．１ｐＦ以下）。従って、高周波動作時における導電膜５６とｎ型半導体層４２との間の容量による絶縁性低下を防止し、電流変調時の半導体レーザ素子４０の動作の変調性をより向上することができる。
＜第３実施形態＞
次に、図１３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の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図１２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。本実施形態は基板４１とｎ型半導体層４２ｎとの間に絶縁層４３が設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
次に、図１３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の正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図１２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。本実施形態は基板４１とｎ型半導体層４２ｎとの間に絶縁層４３が設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
絶縁層４３はノンドープのＧａＡｓ等の半絶縁性の半導体により約１μｍの膜厚で形成され、基板４１とｎ型半導体層４２ｎとの間に配される。
これにより、第１実施形態と同様の効果に加え、導電膜５６とｎ型半導体層４２ｎとの間の容量を小さくすることができる（例えば、０．１ｐＦ以下）。従って、高周波動作時における導電膜５６とｎ型半導体層４２ｎとの間の容量による絶縁性低下を防止し、電流変調時の半導体レーザ素子４０の動作の変調性をより向上することができる。
絶縁層４３をｎ型半導体とｐ型半導体とを交互に積層した積層膜により形成してもよい。また、絶縁層４３をｎ型半導体またはｐ型半導体と、ノンドープの半絶縁性の半導体とを交互に積層した積層膜により形成してもよい。また、絶縁層４３をｎ型半導体と、半絶縁性の半導体と、ｐ型半導体とを交互に積層した積層膜により形成してもよい。これらの積層膜は薄い膜厚（例えば、約０．５μｍ）で絶縁層４３を形成できるため、単層の半絶縁性の半導体の場合に比して結晶成長時間を短縮することができる。
また、ｎ型ＧａＡｓから成る基板４１の表面にＦｅやＣｒ等の不純物を打ち込んで基板４１の表面を半絶縁化して絶縁層４３を形成してもよい。
＜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４２ｎ、活性層４２ｅ及びｐ型半導体層４２ｐ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４２ｐ、活性層４２ｅ及びｎ型半導体層４２ｎ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。
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４２ｎ、活性層４２ｅ及びｐ型半導体層４２ｐ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４２ｐ、活性層４２ｅ及びｎ型半導体層４２ｎ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４２ｅ、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、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。
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４２ｅ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〜第４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。
第１〜第５実施形態において、近接場光を出射する熱アシスト磁気記録ヘッド１について説明しているが、近接場光発生素子を備えた光学部材に半導体レーザ素子４０を接着して近接場光を出射する微細加工用途等の他の用途の近接場光出射装置であってもよい。
本発明によると、レーザ加工や大容量ストレージ等において近接場光を出射する近接場光出射装置に利用することができる。
１ 熱アシスト磁気記録ヘッド
７、８ リード線
１０ スライダ
１３ 磁気記録部
１４ 磁気再生部
１５ 光導波路
１７、１８ 端子
１９ 固定部材
２１ サブマウント
２１ａ 前面
２１ｂ 垂直面
２９ ロウ材
４０ 半導体レーザ素子
４０ａ 出射面
４１ 基板
４２ 半導体積層膜
４２ｅ 活性層
４２ｎ ｎ型半導体層
４２ｐ ｐ型半導体層
４３ 絶縁層
４６ 光導波路
４６ａ 出射部
４７ 第１電極
４８ 第２電極
４９ リッジ部
５０ 埋め込み層
５１ 掘下げ部
５２ 発光部
５５ 端面保護膜
５６ 導電膜
６０ 窓部
Ｄ 磁気ディスク
７、８ リード線
１０ スライダ
１３ 磁気記録部
１４ 磁気再生部
１５ 光導波路
１７、１８ 端子
１９ 固定部材
２１ サブマウント
２１ａ 前面
２１ｂ 垂直面
２９ ロウ材
４０ 半導体レーザ素子
４０ａ 出射面
４１ 基板
４２ 半導体積層膜
４２ｅ 活性層
４２ｎ ｎ型半導体層
４２ｐ ｐ型半導体層
４３ 絶縁層
４６ 光導波路
４６ａ 出射部
４７ 第１電極
４８ 第２電極
４９ リッジ部
５０ 埋め込み層
５１ 掘下げ部
５２ 発光部
５５ 端面保護膜
５６ 導電膜
６０ 窓部
Ｄ 磁気ディスク
Claims (10)
- 半導体から成る基板と、前記基板上に積層されるとともに活性層を含む半導体積層膜と、前記基板に対して前記半導体積層膜が形成された側の前記活性層に平行な面に設けられる第１電極及び第２電極と、前記活性層に垂直な対向する両端面に設けられる端面保護膜とを備えた半導体レーザ素子において、前記端面保護膜を形成した一方の前記端面を前記半導体レーザ素子の固定面として使用することを特徴とする半導体レーザ素子。
- 前記固定面上に導電膜を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
- 前記導電膜がベース層、バリア層及び反応層を順に積層して形成されることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
- 発振波長が６５０ｎｍ〜１１００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
- 前記基板の厚みが前記両端面間の長さの１／２以上または１５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
- 前記半導体積層膜が第１導電型半導体層、前記活性層、第２導電型半導体層を順に積層して形成され、前記基板上に絶縁膜及び前記導電膜を積層したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の半導体レーザ素子。
- 前記基板が半絶縁性基板であることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子。
- 前記基板と第１導電型半導体層との間に絶縁層を設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体レーザ素子。
- 前記絶縁膜が前記端面保護膜により形成されることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
- 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の半導体レーザ素子と、近接場光を発生する近接場光発生素子を有した光学部材とを備え、前記固定面を前記光学部材上に固着することを特徴とする近接場光出射装置。
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