WO2020137146A1 - 半導体レーザ素子 - Google Patents

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semiconductor
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祐士 石田
宜央 西本
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device.
  • the "heat-assisted recording” method is a method in which a laser diode (semiconductor laser element) is used as a heat source to temporarily weaken the force for holding a magnetic field to perform writing.
  • the semiconductor laser device used in the “heat assisted recording” type recording apparatus is different from the conventional semiconductor laser device for optical pickup in that it has a small chip size and a high size. You need to get the output.
  • Patent Document 2 discloses that a laser diode used in the thermally-assisted magnetic recording head disclosed in Patent Document 2 is preferably a chip that generates TM-mode polarized light.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device which can obtain TM mode oscillation, has high output, and is highly reliable.
  • One embodiment of the present invention is a semiconductor laser device that oscillates in a TM mode, wherein a substrate, an n-type clad layer disposed on the front surface side of the substrate, and an n-type clad layer opposite to the substrate side. And a p-type clad layer disposed on the opposite side of the active layer from the n-type clad layer, the active layer for causing TM mode oscillation.
  • a semiconductor laser device including a quantum well layer having tensile strain of, and the n-type cladding layer and the p-type cladding layer each being an AlGaAs layer.
  • the quantum well layer has tensile strain for causing TM mode oscillation, so that the semiconductor laser element can be oscillated in TM mode.
  • the n-type clad layer and the p-type clad layer are each made of an AlGaAs layer.
  • AlGaAs has a lower resistance than InGaAlP that is generally used as a cladding layer of a semiconductor laser device that oscillates in the TM mode. Therefore, in this configuration, the series resistance can be reduced as compared with the semiconductor laser device in which the cladding layer is the InGaAlP layer. As a result, heat generation can be suppressed as compared with a semiconductor laser device in which the cladding layer is made of an InGaAlP layer, so that a semiconductor laser device with high output and high reliability can be obtained.
  • an end face window structure that expands the band gap of the active layer is formed in the end face portion of the laser resonator.
  • the active layer includes a plurality of the quantum well layers and a barrier layer sandwiched between the adjacent quantum well layers and having a compressive strain.
  • the substrate is a GaAs substrate
  • the quantum well layer is a GaAsP layer.
  • the substrate is a GaAs substrate and the barrier layer is an InAlGaAs layer.
  • the p-type cladding layer further includes a current confinement layer formed on a side opposite to the active layer and confining a current flowing through the active layer.
  • the surface of the p-type cladding layer on the side opposite to the active layer when viewed in the cavity length direction has a flat portion parallel to the surface of the active layer and both sides of the flat portion. And an inclined surface that is inclined with respect to the surface of the active layer, a p-type GaAs cap layer is formed on the flat portion of the p-type cladding layer, and the current constriction is formed. The layer is formed so as to cover the inclined surface of the p-type cladding layer and the side surface of the p-type GaAs cap layer.
  • the current constriction layer is a laminated film of an AlGaAs layer and a GaAs layer formed on the AlGaAs layer.
  • a GaAs contact layer formed so as to cover the surface of the current constriction layer and the surface of the p-type GaAs cap layer, a p-side electrode formed on the GaAs contact layer, and It includes an N-side electrode formed on the back surface of the substrate.
  • the semiconductor laminated structure has a pair of end faces that form a resonance surface of the laser resonator, a pair of side faces, and an upper edge that is continuous with the surface of the semiconductor laminated structure on the pair of side faces. And a first separation groove mark formed in the region.
  • the first separation trench mark is formed over the entire length direction of the semiconductor laminated structure.
  • the semiconductor laminated structure further has, on the pair of side surfaces, a second separation groove mark formed in a lower edge region continuous with the back surface of the semiconductor laminated structure.
  • the second separation trench mark is formed in a longitudinal middle portion of the semiconductor laminated structure.
  • a substrate an n-type clad layer disposed on the front surface side of the substrate, an active layer disposed on the opposite side of the n-type clad layer from the substrate, and the active layer.
  • a semiconductor laminated structure having a p-type cladding layer arranged on the opposite side of the layer from the n-type cladding layer, and formed on a part of a surface of the semiconductor laminated structure opposite to the substrate side.
  • a semiconductor laser device including a connected first heater electrode and a second heater electrode connected to the other end of the heater.
  • the heater since the heater is provided, it is possible to control the temperature of the semiconductor laser element by driving and controlling the heater. Therefore, for example, it becomes possible to control the temperature of the semiconductor laser element so that the temperature of the semiconductor laser element becomes almost constant.
  • the main part of the first heater electrode and the main part of the second heater electrode are respectively arranged on the opposite side of the heater from the p-side electrode for semiconductor laser.
  • the main portion of the first heater electrode, the main portion of the second heater electrode, and the p-side electrode for semiconductor laser each have a portion thicker than the thickness of the heater.
  • a portion thicker than the heater has a thickness of 5 times or more the thickness of the heater.
  • the p-type cladding layer has a linear ridge portion, and the semiconductor laser p-side electrode is formed in a region including the ridge portion in a plan view. ..
  • the heater is arranged in parallel with the ridge portion in a plan view.
  • the heater extends linearly in a plan view.
  • the heater extends in a meandering shape in plan view.
  • the heater is composed of a laminated film of a Ti film formed on the insulating film and a Pt film laminated on the Ti film.
  • a substrate an n-type clad layer disposed on the front surface side of the substrate, an active layer disposed on the opposite side of the n-type clad layer from the substrate, and the active layer.
  • a semiconductor layered structure having a p-type clad layer disposed on the opposite side of the layer from the n-type clad layer, the main semiconductor laser having a surface opposite to the substrate side in the semiconductor layered structure.
  • a main semiconductor laser region used as a and a heat source semiconductor laser region used as a heat source semiconductor laser is formed with a region separation groove, and in the main semiconductor laser region, the surface of the semiconductor laminated structure is formed.
  • a first p-side electrode for the main semiconductor laser is formed, and a second p-side electrode for the heat source semiconductor laser is formed on the surface of the semiconductor laminated structure in the heat source semiconductor laser region.
  • the present invention provides a semiconductor laser device.
  • the main semiconductor laser and the semiconductor laser for heat source are provided, it is possible to control the temperature of the main semiconductor laser (semiconductor laser element) by driving and controlling the semiconductor laser for heat source. Therefore, for example, it becomes possible to control the temperature of the semiconductor laser device so that the temperature of the main semiconductor laser becomes almost constant.
  • the area separation groove reaches the substrate.
  • an n-side electrode for the main semiconductor laser and the heat source semiconductor laser is formed on the back surface of the semiconductor laminated structure opposite to the front surface.
  • the p-type cladding layer in the main semiconductor laser region, has a linear first ridge portion, and in the heat source semiconductor laser region, the p-type cladding layer is It has a linear second ridge portion.
  • the second ridge portion is composed of a plurality of rectangular ridge portions linearly arranged at intervals in a plan view.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 4 is a bottom view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view taken along the line V1-VI of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view for explaining the configuration of the active layer of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor laser device.
  • FIG. 12 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor laser device.
  • FIG. 13 is a plan view showing the manufacturing process of the semiconductor laser device.
  • FIG. 14 is a schematic plan view showing a part of a wafer in which a plurality of individual elements are formed.
  • FIG. 15 is a schematic plan view showing the first separation groove formed on the surface of the semiconductor laminated structure.
  • 16A is a partially enlarged cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG.
  • FIG. 16B is a sectional view showing a modified example of the sectional shape of the first separation groove.
  • FIG. 16A is a partially enlarged cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG.
  • FIG. 16B is a sectional view showing a modified example of the section
  • FIG. 17 is a schematic perspective view showing a bar-shaped body obtained by primary cleavage.
  • FIG. 18 is a schematic bottom view showing the second separation groove formed on the back surface of the bar-shaped body.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view showing an individual element obtained from a bar-shaped body by secondary cleavage.
  • FIG. 20A is a graph showing applied current-optical output characteristics of the first embodiment.
  • FIG. 20B is a graph showing applied current-light output characteristics of the comparative example.
  • 21 is a schematic sectional view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention, which is a sectional view corresponding to a section of FIG.
  • FIG. 22 is a schematic sectional view of the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention, which is a sectional view corresponding to the section plane of FIG.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view showing the external appearance of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic plan view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 25 is a schematic sectional view taken along the line XXV-XXV in FIG.
  • FIG. 26A is a schematic plan view showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. 23.
  • FIG. 26B is a schematic plan view showing a step subsequent to FIG. 26A.
  • FIG. 26C is a schematic plan view showing a step subsequent to FIG. 26B.
  • FIG. 26D is a schematic plan view showing a step subsequent to FIG. 26C.
  • FIG. 26E is a schematic plan view showing a step subsequent to FIG. 26D.
  • FIG. 26F is a schematic plan view showing a step subsequent to FIG. 26E.
  • FIG. 27A is a schematic sectional view showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser device of FIG. 23.
  • FIG. 27B is a schematic sectional view showing a step subsequent to FIG. 27A.
  • FIG. 27C is a schematic sectional view showing a step subsequent to FIG. 27B.
  • FIG. 27D is a schematic sectional view showing a step subsequent to FIG. 27C.
  • FIG. 27E is a schematic sectional view showing a step subsequent to FIG. 27D.
  • FIG. 27F is a schematic sectional view showing a step subsequent to FIG. 27E.
  • FIG. 28 is a schematic plan view showing another example of the heater.
  • FIG. 29 is a schematic perspective view showing the external appearance of the semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a schematic plan view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 31 is a schematic sectional view taken along the line XXXI-XXXI in FIG.
  • FIG. 32 is a schematic plan view showing another example of the ridge formed in the semiconductor laser region for heat source.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 4 is a bottom view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view taken along the line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view taken along the line V1-VI of FIG.
  • This semiconductor laser device 60 includes a substrate 1, a semiconductor laminated structure (semiconductor laminated structure in a narrow sense) 2 formed by crystal growth on the substrate 1, and a back surface of the substrate 1 (a surface opposite to the semiconductor laminated structure 2).
  • the Fabry-Perot type is provided with an n-side electrode 3 formed in contact with the p-side electrode 4 formed in contact with the surface of the semiconductor laminated structure 2.
  • the substrate 1 is composed of a GaAs single crystal substrate in this embodiment.
  • the plane orientation of the surface of the GaAs substrate 1 is the (100) plane.
  • Each layer forming the semiconductor laminated structure 2 is epitaxially grown on the substrate 1.
  • Epitaxial growth refers to crystal growth with the lattice continuity from the underlayer being maintained. The lattice mismatch with the underlayer is absorbed by the strain of the lattice of the crystal grown layer, and the continuity of the lattice at the interface with the underlayer is maintained.
  • the semiconductor laminated structure 2 includes an active layer 10, an n-side guide layer 11, a p-side guide layer 12, an n-type semiconductor layer 13, and a p-type semiconductor layer 14.
  • the n-type semiconductor layer 13 is arranged on the substrate 1 side with respect to the active layer 10, and the p-type semiconductor layer 14 is arranged on the p-side electrode 4 side with respect to the active layer 10.
  • the n-side guide layer 11 is arranged between the n-type semiconductor layer 13 and the active layer 10, and the p-side guide layer 12 is arranged between the active layer 10 and the p-type semiconductor layer 14. In this way, a double heterojunction is formed. Electrons are injected into the active layer 10 from the n-type semiconductor layer 13 via the n-side guide layer 11, and holes are injected from the p-type semiconductor layer 14 via the p-side guide layer 12. Light is generated by recombination of these in the active layer 10.
  • the n-type semiconductor layer 13 is formed by forming an n-type AlGaAs cladding layer 15 (for example, 20000 ⁇ to 35000 ⁇ thickness) on the substrate 1.
  • the n-type AlGaAs cladding layer 15 is made of, for example, an Al x Ga.sub. (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1) layer.
  • the p-type semiconductor layer 14 includes the first p-type AlGaAs cladding layer 16 (for example, 1000 ⁇ to 2000 ⁇ thickness), the p-type InGaP etching stop layer 17 (for example, 50 ⁇ to 300 ⁇ thickness), and the second p-type on the p-side guide layer 12.
  • AlGaAs cladding layer 18 for example, 8000 ⁇ to 12000 ⁇ thickness
  • p-type InGaP etching stop layer 19 for example, 50 ⁇ to 300 ⁇ thickness
  • p-type GaAs cap layer 20 for example, 1000 ⁇ to 3000 ⁇ thickness
  • p-type GaAs contact layer 21 for example, 30,000 ⁇ ). (Up to 60,000 ⁇ thickness) is laminated.
  • the first p-type AlGaAs cladding layer 16 is made of, for example, an Al x Ga.sub. (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1) layer.
  • the second p-type AlGaAs cladding layer 18 is, for example, a p-type Al x Ga (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1) layer (for example, 8000 ⁇ to 12000 ⁇ thickness) layer formed on the p-type InGaP etching stop layer 17. Consists of.
  • the p-type GaAs contact layer 21 is a low resistance layer for taking ohmic contact with the p-side electrode 4.
  • the p-type GaAs contact layer 21 is formed as a p-type semiconductor layer by doping GaAs with Be as a p-type dopant, for example.
  • the n-type cladding layer 15 and the first and second p-type cladding layers 16 and 18 have a carrier confinement effect of confining carriers (electrons and holes) in the active layer 10 and light from the active layer 10 between them. The effect of confining light is generated.
  • the n-type AlGaAs cladding layer 15 is formed as an n-type semiconductor layer by doping AlGaAs with, for example, Si as an n-type dopant.
  • the first and second p-type AlGaAs cladding layers 16 and 18 are made into p-type semiconductor layers by doping AlGaAs with Be as a p-type dopant, for example.
  • the n-type AlGaAs cladding layer 15 has a wider bandgap than the n-side guide layer 11, and the first and second p-type AlGaAs cladding layers 16 and 18 have a wider bandgap than the p-side guide layer 12. Thereby, good carrier confinement and light confinement can be performed, and a highly efficient semiconductor laser device can be realized.
  • an end face window structure 35 for expanding the band gap of the active layer 10 by diffusing impurities such as zinc into the end face portion of the laser resonator.
  • the n-side guide layer 11 is made of an AlGaAs layer (for example, 200 ⁇ to 500 ⁇ thick), and is formed by being laminated on the n-type semiconductor layer 13.
  • the p-side guide layer 12 is made of AlGaAs (for example, 200 ⁇ to 500 ⁇ thickness) and is formed by being laminated on the active layer 10.
  • the n-side guide layer 11 and the p-side guide layer 12 are each made of, for example, an Al x Ga.sub. (1-x) As (0 ⁇ x ⁇ 1) layer.
  • the n-side AlGaAs guide layer 11 and the p-side AlGaAs guide layer 12 are semiconductor layers that produce an optical confinement effect in the active layer 10, and form a carrier confinement structure in the active layer 10 together with the clad layers 15, 16 and 18. doing. As a result, the efficiency of recombination of electrons and holes in the active layer 10 is improved.
  • the active layer 10 has a multiple-quantum well (MQW) structure, and is a layer for amplifying the generated light by generating light by recombination of electrons and holes. is there.
  • MQW multiple-quantum well
  • the active layer 10 includes a quantum well layer 221 made of an undoped GaAsP layer (for example, a thickness of 60 ⁇ to 120 ⁇ ) and a barrier layer 222 made of an undoped InAlGaAs layer. It has a multiple quantum well structure constituted by alternately stacking and repeatedly for a plurality of cycles.
  • the active layer 10 is composed of (Al x Ga.sub. (1-x) ) (1-y) In y As barrier layer 222 (for example, 20 ⁇ to 90 ⁇ thickness) and GaAs (1-x) P x quantum well.
  • the layer 221 (for example, 60 ⁇ to 120 ⁇ thickness), the (Al x Ga (1-x) ) (1-y) In y As barrier layer 222 (for example, 40 ⁇ to 100 ⁇ thickness), and the GaAs (1-x) P x quantum.
  • Well layer 221 (for example, 60 ⁇ to 120 ⁇ thickness) and (Al x Ga (1-x) ) (1-y) In y As barrier layer 222 (for example, 20 ⁇ to 90 ⁇ thickness) are laminated in this order from the bottom. Composed of a membrane.
  • the semiconductor laser device 60 can oscillate in the TM mode.
  • the semiconductor laser element oscillates in the TM mode when the polarization ratio of the output light of the semiconductor laser element is 5 [dB] or more.
  • the electric field is biased in the direction perpendicular to the heterojunction plane.
  • the compressive stress is applied to the barrier layer 222 formed of the (Al x Ga.sub. (1-x) ) (1-y) In y As layer. Is occurring.
  • tensile strain is generated in the quantum well layer 221
  • compressive strain is generated in the barrier layer 222, so that the strain of the entire active layer 10 is relaxed. This suppresses crystal deterioration during energization, so that the reliability of the semiconductor laser device can be improved.
  • the second p-type cladding layer 18, the p-type etching stop layer 19, and the p-type cap layer 20 in the p-type semiconductor layer 14 are partially removed, so that a linear ridge is formed.
  • Forming 30 More specifically, the second p-type cladding layer 18, the p-type etching stop layer 19 and a part of the p-type cap layer 20 are removed by etching to form a ridge 30 having a substantially trapezoidal cross section (mesa shape). ing. Therefore, the second p-type cladding layer 18 includes a flat portion in the width center portion parallel to the surface of the active layer 10, and inclined surfaces formed on both sides of the flat portion and inclined downward toward the outside. ..
  • a current confinement layer (embedded layer) 5 (for example, 8000 ⁇ to 15000 ⁇ thickness) is formed on the side surface of the ridge 30. More specifically, the side surface of the p-type cap layer 20, the side surface of the p-type etching stop layer 19, the exposed surface of the second p-type cladding layer 18, and the exposed surface of the p-type etching stop layer 17 are the current confinement layer. Covered by 5. The exposed surfaces of the current constriction layer 5 and the p-type cap layer 20 are covered with the contact layer 21.
  • the current confinement layer 5 is composed of a lower layer 5A formed on the p-type etching stop layer 17 and an upper layer 5B formed on the lower layer.
  • the lower layer 5A is, for example, an Al x Ga.sub. (1-x) As layer (for example, 5000 ⁇ to 10000 ⁇ thickness)
  • the upper layer 5B is, for example, a GaAs layer (for example, 1500 ⁇ to 7000 ⁇ thickness). Since the boundary between the upper layer 5B of the current constriction layer 5 and the contact layer 21 is not clear, it is indicated by a chain line.
  • the semiconductor laminated structure 2 has a pair of end faces (cleavage planes) 31 and 32 which are mirror surfaces formed by cleavage planes at both ends in the longitudinal direction of the ridge 30.
  • the pair of end faces 31 and 32 are parallel to each other.
  • the n-side guide layer 11, the active layer 10, and the p-side guide layer 12 form a Fabry-Perot resonator having the pair of end faces 31 and 32 as resonator end faces. That is, the light generated in the active layer 10 is amplified by stimulated emission while reciprocating between the cavity end faces 31 and 32. Then, a part of the amplified light is taken out of the element as laser light from the resonator end faces 31 and 32.
  • the semiconductor laminated structure 50 (broadly defined semiconductor laminated structure) including the substrate 1, the semiconductor laminated structure 2, and the current constriction layer 5 has a pair of side surfaces 33 and 34 parallel to the ridge 30.
  • the semiconductor laminated structure 50 is cleaved from the wafer (precisely, a bar-shaped body 110 (see FIG. 17) described later) serving as the original substrate into the upper edge region on the front surface side.
  • the first separation groove traces 8 (first divided guide grooves) 80 (see FIG. 15 and FIG. 16A) formed to achieve the above are formed over the entire length direction.
  • the upper edge region is a region continuous with the surface of the semiconductor laminated structure 50 (the surface on the p-type semiconductor layer 14 side).
  • the length direction is the longitudinal direction of the ridge 30 (resonator length direction).
  • the semiconductor laminated structure 50 is an example of the semiconductor laminated structure of the present invention.
  • the wafer as the original substrate (precisely, a bar-shaped member 110 (see FIG. 17) described later) from the semiconductor laminated structure
  • a second separation groove mark 9 (see FIG. 18), which is formed by cleaving and dividing 50, is formed over the entire length direction.
  • the lower edge area is an area continuous with the back surface of the substrate 1.
  • the n-side electrode 3 is made of, for example, AuGeNi/Ti/Au alloy, and is ohmic-bonded to the substrate 1 so that the AuGeNi side is arranged on the substrate 1 side.
  • the p-side electrode 4 includes a first electrode film formed on the p-type contact layer 21 and a second electrode film (formed on the first electrode film.
  • the first electrode film is, for example, Ti/Au. It is made of an alloy and is ohmic-bonded to the p-type contact layer 21 so that its Ti side is arranged on the p-type contact layer 21 side.
  • the second electrode film is made of, for example, Au plating.
  • an end face window structure 35 for enlarging the band gap of the active layer 10 is formed in the end face portion of the resonator.
  • the end face window structure 35 is formed, for example, by diffusing zinc (Zn) in the end face portion of the resonator.
  • a reflection film for protecting the resonator end surface is formed on the resonator end surface.
  • the n-side electrode 3 and the p-side electrode 4 are connected to a power source, and electrons and holes are injected from the n-type semiconductor layer 13 and the p-type semiconductor layer 14 into the active layer 10 to form the active layer. It is possible to cause the recombination of electrons and holes within 10 to generate, for example, light having an oscillation wavelength of 780 nm or more and 830 nm or less. This light reciprocates between the cavity end faces 31 and 32 along the guide layers 11 and 12, and is amplified by stimulated emission. Then, a larger amount of laser output is taken out from the resonator end face 31 which is the laser emission end face.
  • FIGS. 8 to 13 are schematic sectional views showing a method for manufacturing the semiconductor laser device 60 shown in FIGS. 1 to 6.
  • FIGS. 8 and 10 to 12 are schematic sectional views of the central portion corresponding to FIG. 6, and
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of the vicinity of the end portion.
  • FIG. 13 is a plan view.
  • an n-type AlGaAs cladding layer 15, an n-side AlGaAs guide layer 11, and an active layer 10 are formed on a GaAs substrate 1 by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).
  • MOCVD metalorganic chemical vapor deposition
  • MOCVD Metal Organic Chemical Vapor Deposition
  • P-side AlGaAs guide layer 12, first p-type AlGaAs cladding layer 16, p-type InGaP etching stop layer 17, second p-type AlGaAs cladding layer 18, p-type InGaP etching stop layer 19 and p-type GaAs cap layer 20 are grown in this order. ..
  • the active layer 10 is formed by alternately and repeatedly growing a barrier layer 222 made of an InAlGaAs layer and a quantum well layer 221 made of a GaAsP layer for a plurality of cycles.
  • ZnO (zinc oxide) 71 is patterned on the p-type GaAs cap layer 20 in a region corresponding to the vicinity of the end face of the semiconductor laser device 60. Then, for example, by performing an annealing treatment, Zn is diffused in a region corresponding to the vicinity of the end face of the semiconductor laser device 60. As a result, the end face window structure 35 is formed in a region corresponding to the vicinity of the end face of the semiconductor laser device 60.
  • the ZnO layer 71 is removed. Then, as shown in FIG. 10, the p-type cap layer 20, the p-type etching stop layer 19 and a part of the second p-type cladding layer 18 are removed by etching using the striped SiO 2 insulating film as a mask layer 72. .. Then, the ridge stripe 30 having the mask layer 72 laminated on the top surface is formed.
  • the lower layer 5A and the upper layer 5B of the current confinement layer 5 are sequentially formed on the surface, and then the mask layer 72 is removed. Then, as shown in FIG. 12, a p-type contact layer 21 is grown on the surface. Finally, the p-side electrode 4 that makes ohmic contact with the p-type GaAs contact layer 21 is formed. Further, the n-side electrode 3 which makes ohmic contact with the GaAs substrate 1 is formed.
  • FIGS. 8 to 13 show a manufacturing method for one semiconductor laser device, when the electrodes 3 and 4 are formed, a plurality of individual devices 100 (60) are formed as shown in FIG. The wafer 6 in the pressed state is manufactured.
  • Each individual element 100 is formed in each rectangular area defined by a grid-like virtual cutting line 7 on the wafer 6.
  • the cutting line 7 has an end face cutting line 7 a along a direction orthogonal to the longitudinal direction (resonator length direction) of the ridge stripe 30 and a side surface cutting line 7 b along the longitudinal direction of the ridge stripe 30.
  • the wafer 6 is divided into the individual elements 100 along the cutting lines 7 as described above. That is, each individual element 100 is cut out by cleaving the wafer 6 along the cutting line 7.
  • a first separation groove (first division guide groove) 80 along the side surface cutting line 7b is formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50 by etching.
  • the n-side electrode 3 and the p-side electrode 4 are omitted.
  • the depth of the first isolation trench 80 is determined by the current confinement layer 5, the p-type semiconductor layer 14, the p-type InGaP etching stop layer 17, the first p-type AlGaAs cladding layer 16, the p-side guide layer 12, the active layer 10, the n-side guide.
  • the depth is preferably such that it penetrates the layer 11 and the n-type AlGaAs cladding layer 15 and reaches the substrate 1.
  • FIG. 16A is a partially enlarged cross-sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG. 15, showing the cross-sectional shape of the first separation groove 80.
  • the first isolation trench 80 has a pair of first tapered side faces 81, whose spacing gradually decreases downward from the surface of the semiconductor laminated structure 50 when viewed in the cavity length direction, and these tapered side faces 81. And a bottom surface 83 that connects the lower edges of the pair of second tapered side surfaces 82.
  • the gradient of the second tapered side surface 82 (the inclination angle with respect to the surface of the semiconductor laminated structure 50) is larger than the gradient of the first tapered side surface 81.
  • the depth D of the first separation groove 80 is about 12 ⁇ m.
  • the distance W1 between the pair of first tapered side surfaces 81 in the opening of the first separation groove 80 is about 8 ⁇ m.
  • the distance W2 between the pair of second tapered side surfaces 82 on the bottom surface of the first separation groove 80 is about 4 ⁇ m.
  • the wafer 6 is cleaved along the end face cutting line 7a orthogonal to the cavity length direction. This is called "primary cleavage".
  • primary cleavage for example, a separation groove (division guide groove) along the end face cutting line 7a is formed on the back surface of the semiconductor laminated structure 50, and the wafer 6 may be broken starting from this separation groove.
  • scoring by a diamond cutter, groove processing by a dicer, or the like can be applied to the formation of the separation groove along the end face cutting line 7a.
  • both side surfaces 111 of each bar-shaped body 110 are crystal planes serving as laser resonance surfaces 31 and 32. Reflective films are formed on both side surfaces 111 of the bar-shaped body 110.
  • a second separation groove (second division guide groove) 90 is formed on the back surface of the bar-shaped body 110 along the longitudinal middle portion of each side surface cutting line 7b.
  • the second separation groove 90 is not formed in the region corresponding to both ends of each side surface cutting line 7b on the back surface of the bar-shaped body 110.
  • scoring by a diamond cutter, groove processing by a dicer, or the like can be applied to the formation of the second separation groove 90 along the side surface cutting line 7b.
  • the first separation groove mark 8 is formed along the side surface cutting line 7b in the upper edge regions of the side surfaces 33, 34 of the individual element 100, and the lower edge regions of the side surfaces 33, 34 of the individual element 100 are formed.
  • a second separation groove mark 9 is formed in the lengthwise middle portion along the side surface cutting line 7b.
  • the first separation groove mark 8 has a shape (partial groove shape) obtained by dividing the first separation groove 80 in half along the longitudinal direction. Therefore, as shown in FIG. 2, the first separation groove mark 8 includes one side surface 81 of the pair of first tapered side surfaces 81 in the first separation groove 80 and the pair of second tapered side surfaces 82. One of the side surfaces 82 and a part 83 a of the bottom surface 83 of the first separation groove 80 are included.
  • the second separation groove mark 9 has a shape (partial groove shape) obtained by dividing the second separation groove 90 in half along the longitudinal direction.
  • the quantum well layer 221 has a tensile strain for causing TM mode oscillation, so that the semiconductor laser device 60 can be oscillated in TM mode.
  • the n-type cladding layer 15 and the p-type cladding layers 16 and 18 are each made of an AlGaAs layer
  • the n-type cladding layer and the p-type cladding layer are made of an InGaAlP layer.
  • the series resistance can be reduced as compared with the semiconductor laser device.
  • heat generation can be suppressed as compared with a semiconductor laser device in which the cladding layer is made of an InGaAlP layer, so that a semiconductor laser device with high output and high reliability can be obtained.
  • a semiconductor laser device in which the n-type clad layer 15 and the p-type clad layers 16 and 18 in the semiconductor laser device 60 shown in FIG. 1 are composed of InGaAlP layers is compared with the semiconductor laser device 60 according to the first embodiment described above. Let's call it an example.
  • the first embodiment and the comparative example are built into the package. Then, for each of the first embodiment and the comparative example, the applied current-optical output characteristics were measured when the package temperature was 25° C., 45° C., 65° C. and 85° C. The package temperature was raised by heating the package with a heating device.
  • FIG. 20A is a graph showing measurement results of applied current-optical output characteristics for the first embodiment.
  • FIG. 20B is a graph showing the measurement results of applied current-optical output characteristics for the comparative example.
  • the optical output increases up to about 33 mW as the applied current increases, but when the package temperature exceeds 33 mW, the applied current is increased. However, the light output is reduced. In other words, in the comparative example, when the package temperature is 85° C. and the optical output exceeds about 33 mW, the applied current-optical output characteristic cannot maintain linearity.
  • the optical output increases up to about 60 mW as the applied current increases.
  • the applied current-optical output characteristic can maintain linearity up to a range where the optical output exceeds at least 50 mW. Therefore, in the first embodiment, it can be seen that a semiconductor laser device having high output and high reliability can be obtained.
  • the end face window structure 35 for enlarging the band gap of the active layer 10 is formed in the end facet of the laser cavity, so that the laser light is absorbed in the end facet of the laser cavity. Can be suppressed. As a result, optical damage on the end surface can be suppressed, and the life of the semiconductor laser device can be extended.
  • FIG. 16B is a sectional view showing a modification of the sectional shape of the first separation groove 80, and is a partially enlarged sectional view corresponding to FIG. 16.
  • the first separation groove 180 includes a pair of tapered side surfaces 181 and a pair of tapered side surfaces 181 in which the distance between the first and second separation grooves 180 gradually decreases downward from the surface of the semiconductor laminated structure 50 when viewed from the resonator length direction. And a bottom surface 182 connecting the lower edges.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view corresponding to the section plane of FIG. 6. 21, parts corresponding to the respective parts in FIG. 6 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • FIG. 22 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention, which is a sectional view corresponding to a section of FIG. 6. 22, parts corresponding to the respective parts in FIG. 6 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the p-type contact layer 21 in the semiconductor laser device 60 is not provided as compared with the semiconductor laser device 60 of FIGS. Further, in the semiconductor laser device 60B, the current confinement layer 5 is different from the current confinement layer 5 of the semiconductor laser device 60.
  • the current constriction layer 5 is composed of a first portion 51 along the surface of the p-type InGaP etching stop layer 17 and a second portion 52 along the side surface of the ridge 30.
  • the current constriction layer 5 is made of a SiN layer and has a thickness of, for example, about 1000 ⁇ to 2000 ⁇ .
  • the p-side electrode 4 is formed on the surfaces of the cap layer 20 and the current constriction layer 5.
  • the purpose of the fourth embodiment is to provide a semiconductor laser device capable of controlling the temperature of the semiconductor laser device.
  • FIG. 23 is a schematic perspective view showing the appearance of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a schematic plan view of the semiconductor laser device of FIG.
  • FIG. 25 is a schematic sectional view taken along the line XXV-XXV in FIG.
  • portions corresponding to the respective portions in FIG. 6 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the semiconductor laser device 300 includes a semiconductor laminated structure 50 having the same structure as the broadly defined semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60 shown in FIGS. 1 to 7.
  • the structure of the semiconductor laminated structure 50 is simplified and shown.
  • the surface of the semiconductor laminated structure 50 opposite to the substrate 1 will be referred to as the front surface
  • the surface of the semiconductor laminated structure 50 on the substrate 1 side will be referred to as the back surface.
  • the semiconductor laser device 300 further includes a p-side electrode 4 formed on a part of the front surface of the semiconductor laminated structure 50 and an n-side electrode 3 formed on almost the entire back surface of the conductor laminated structure 50.
  • the semiconductor laser device 300 includes an insulating film 301 formed on a part of the surface of the semiconductor laminated structure 50, a heater 302 formed on the insulating film 301, and one end of the heater 302 formed on the insulating film 301. And a second heater electrode 304 formed on the insulating film 301 and connected to the other end of the heater 302.
  • the thicknesses of the p-side electrode 4, the heater 302, the first heater electrode 303, and the second heater electrode 304 are exaggerated in comparison with the thickness of the semiconductor laminated structure 50.
  • front means the lower side of the plane of FIG. 24
  • rear means the upper side of the plane of FIG. 24
  • left means the left side of the plane of FIG. 24
  • right means the side of FIG. The right side of the paper is referred to.
  • the semiconductor laminated structure 50 is a rectangle that has four sides in front, back, left, and right and is long in the left-right direction in a plan view.
  • the lateral length W of the semiconductor laminated structure 50 is about 300 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the length L of the semiconductor laminated structure 50 in the front-rear direction is about 200 ⁇ m to 350 ⁇ m.
  • the structure of the semiconductor laminated structure 50 is the same as the structure of the semiconductor laminated structure 50 of FIG. 6, and thus the description thereof will be omitted.
  • Ridge 30 extends in the front-rear direction.
  • the ridge 30 is formed closer to the right side than the center of the width of the semiconductor stacked structure 50 on the left and right.
  • the ridge 30 includes a ridge portion (second p-type clad layer) 18 in the p-type clad layers 16 and 18, a p-type etching stop layer 19, and a p-type cap layer 20. ..
  • the p-side electrode 4 is formed in a region on the right side of the surface of the conductor laminated structure 50 so as to cover the ridge 30 in a plan view.
  • the p-side electrode 4 includes a first metal film 401 formed on the right side of the surface of the semiconductor stacked structure 50, a second metal film 402 stacked on almost the entire surface of the first metal film 401, and a second metal film.
  • the third metal film 403 is formed over almost the entire area of the surface of the film 402 except the left side portion.
  • the first metal film 401 is a predetermined distance (eg, about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m) from the left side of the ridge 30 on the surface of the semiconductor laminated structure 50 at a predetermined distance (eg, about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m) in plan view. ) Is formed over the entire area up to the left position.
  • the first metal film 401 is made of Ti in this embodiment.
  • the first metal film 401 is a rectangle that is long in the front-rear direction in a plan view.
  • the horizontal length of the first metal film 401 is about 100 ⁇ m to 180 ⁇ m.
  • the length in the front-rear direction of the first metal film 401 is the same as the length L in the front-rear direction of the semiconductor stacked structure 50.
  • the thickness of the first metal film 401 is about 0.05 ⁇ m to 0.2 ⁇ m.
  • the second metal film 402 is made of Au in this embodiment.
  • the second metal film 402 is formed in the same rectangular shape as the first metal film 401 in plan view.
  • the thickness of the second metal film 402 is about 0.1 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • the third metal film 403 is made of Au formed by a plating method in this embodiment.
  • the third metal film 403 is a rectangle that is long in the front-rear direction in a plan view.
  • the horizontal length of the third metal film 403 is about 50 ⁇ m to 150 ⁇ m, which is shorter than the horizontal length of the second metal film 402.
  • the front-rear length of the third metal film 403 is slightly shorter than the front-rear length of the second metal film 402.
  • the right side of the third metal film 403 corresponds to the right side of the second metal film 402 in plan view.
  • the thickness of the third metal film 403 is about 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the insulating film 301 is formed in a region of the surface of the semiconductor laminated structure 50 on the left side of the first metal film 401 except the peripheral portion of the semiconductor laminated structure 50.
  • the insulating film 301 is a rectangle that is long in the front-rear direction.
  • the horizontal length of the insulating film 301 is about 150 ⁇ m to 350 ⁇ m.
  • the length of the insulating film 301 in the front-rear direction is about 180 ⁇ m to 330 ⁇ m.
  • the thickness of the insulating film 301 is about 0.1 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • the insulating film 301 is made of SiN in this embodiment.
  • the insulating film 301 may be SiO 2 or an N type doped epi layer.
  • the heater 302 has a linear shape extending in parallel with the ridge 30 in a plan view.
  • the heater 302 is formed on the left side of the left side of the first metal film 401 by a predetermined distance (for example, about 15 ⁇ m to 100 ⁇ m) in plan view. In a plan view, the distance between the heater 302 and the ridge 30 is about 10 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the heater 302 extends from near the front side of the insulating film 301 to near the rear side of the insulating film 301.
  • the width of the heater 302 is about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the heater 302 is composed of a laminated film of a Ti film 411 formed on the insulating film 301 and a Pt film 412 laminated on the Ti film 411.
  • the thickness of the Ti film 411 is about 0.05 ⁇ m to 0.2 ⁇ m.
  • the Pt film 412 has a thickness of about 0.05 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • a W film or a Mo film may be used instead of the Pt film 412.
  • the first heater electrode 303 is arranged in the front half region of the surface of the insulating film 301.
  • the first heater electrode 303 has an electrode portion (main portion) 303A and a connecting portion 303B integrally formed with the electrode portion 303A.
  • the electrode portion 303A is arranged on the opposite side of the heater 302 from the p-side electrode 4.
  • the electrode portion 303A is a rectangle that is long in the left-right direction in a plan view.
  • the length of the electrode portion 303A in the front-rear direction is about 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, which is slightly shorter than half the length of the insulating film 301 in the front-rear direction.
  • the horizontal length of the electrode portion 303A is about 100 ⁇ m to 250 ⁇ m, which is shorter than the horizontal length of the insulating film 301.
  • the electrode portion 303A is formed such that the front side thereof coincides with the front side of the insulating film 301 and the left side thereof coincides with the left side of the insulating film 301 in a plan view.
  • the distance between the right side of the electrode portion 303A and the heater 302 is about 20 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • connection part 303B extends rightward from the front part of the right side of the electrode part 303A.
  • the tip of the connection portion 303B extends to near the left side of the first metal film 401 of the p-side electrode 4.
  • the middle portion of the length of the connecting portion 303B covers the front end portion of the heater 302, and is mechanically and electrically connected to the front end portion of the heater 302.
  • the electrode portion 303A and the connection portion 303B of the first heater electrode 303 include a first metal film 421 formed on the surface of the insulating film 301, a second metal film 422 laminated on the entire surface of the first metal film 421, and a second metal film 422.
  • the second metal film 422 and the third metal film 423 are stacked on the entire surface of the second metal film 422.
  • the first metal film 421 is made of Ti in this embodiment.
  • the thickness of the first metal film 421 is about 0.05 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • the second metal film 422 is made of Au in this embodiment.
  • the thickness of the second metal film 422 is about 0.1 ⁇ m to 0.4 ⁇ m.
  • the third metal film 423 is made of Au formed by a plating method in this embodiment.
  • the thickness of the third metal film 423 is about 1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the second heater electrode 304 is arranged in the rear half region of the surface of the insulating film 301.
  • the second heater electrode 304 has an electrode portion (main portion) 304A and a connection portion 304B integrally formed with the electrode portion 304A.
  • the electrode portion 304A is arranged on the opposite side of the heater 302 from the p-side electrode 4.
  • the electrode portion 304A is a rectangle that is long in the left-right direction in a plan view.
  • the length of the electrode portion 304A in the front-rear direction is about 100 ⁇ m to 150 ⁇ m, which is slightly shorter than half the length of the insulating film 301 in the front-rear direction.
  • the horizontal length of the electrode portion 304A is about 100 ⁇ m to 250 ⁇ m, which is shorter than the horizontal length of the insulating film 301.
  • the electrode portion 304A is formed such that the rear side thereof coincides with the rear side of the insulating film 301 and the left side thereof coincides with the left side of the insulating film 301 in a plan view.
  • the distance between the right side of the electrode portion 304A and the heater 302 is about 20 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • the connecting portion 304B extends rightward from the rear portion of the right side of the electrode portion 304A.
  • the tip of the connection portion 304B extends to near the left side of the first metal film 401 of the p-side electrode 4.
  • the middle portion of the length of the connection portion 304B covers the rear end portion of the heater 302, and is mechanically and electrically connected to the rear end portion of the heater 302.
  • the electrode portion 304A and the connection portion 304B of the second heater electrode 304 include a first metal film 431 formed on the surface of the insulating film 301, a second metal film 432 stacked on the entire surface of the first metal film 431, and The second metal film 432 and the third metal film 433 are laminated on the entire surface of the second metal film 432.
  • the first metal film 431 is made of Ti in this embodiment.
  • the thickness of the first metal film 431 is about 0.05 ⁇ m to 0.3 ⁇ m.
  • the second metal film 432 is made of Au in this embodiment.
  • the thickness of the second metal film 432 is about 0.1 ⁇ m to 0.4 ⁇ m.
  • the third metal film 433 is made of Au formed by a plating method in this embodiment. The thickness of the third metal film 433 is approximately 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the first heater electrode 303 and the second heater electrode 304 may be formed as follows, for example. That is, the second heater electrode 304 is formed on the insulating film 301 in an L shape in a plan view extending from the rear end of the heater 302 along the rear side and the left side of the insulating film 301. On the other hand, the first heater electrode 303 is formed in a region on the insulating film 301 surrounded by the heater 302 and the second heater electrode 304 so as to extend leftward from above the front end of the heater 302 and then extend rearward. To be done.
  • 26A to 26F are schematic plan views for explaining an example of the manufacturing process of the semiconductor laser device 300 described above.
  • the plan views of FIGS. 26A to 26F are plan views corresponding to the plan view of FIG. 24.
  • 27A to 27F are schematic sectional views for explaining an example of the manufacturing process of the semiconductor laser device 300 described above.
  • 27A to 27F are cross-sectional views corresponding to the cross section of FIG. 25.
  • the semiconductor laminated structure 50 is prepared. Then, as shown in FIGS. 26A and 27A, an insulating material film 501 which is a material film of the insulating film 301 is formed on the entire surface of the semiconductor laminated structure 50.
  • the insulating material film 501 is a SiN film.
  • the insulating material film 501 may be SiO 2 or an N type doped epi layer.
  • the insulating material film 501 is patterned by photolithography and etching.
  • the insulating film 301 having a rectangular shape in plan view is formed in the region of the surface of the semiconductor laminated structure 50 excluding the right side portion and the peripheral portion.
  • a heater 302 extending in the front-rear direction is formed near the right side of the surface of the insulating film 301 by a vacuum vapor deposition method.
  • the heater 302 is composed of a laminated film of a Ti film 411 formed on the insulating film 301 and a Pt film 412 laminated on the Ti film 411.
  • the first metal films 401, 421, 421, 421 are formed by a vacuum evaporation method while leaving a partial region on the exposed surface of the semiconductor laminated structure 50 and the surface of the insulating film 301.
  • a first metal material film 511 which is a material film of 431 and a second metal material film 512 which is a material film of the second metal films 402, 422 and 432 are sequentially formed.
  • a part of the region where the first metal material film 511 and the second metal material film 512 are not formed is a length intermediate region excluding both ends of the heater 302 in the region on the insulating film 301 and both sides thereof. It is a rectangular area including the neighborhood.
  • the first metal material film 511 is a Ti film and the second metal material film 512 is an Au film.
  • the third metal films 403, 423, 433 are formed on the second metal material film 512 by a plating method.
  • first metal material film 511 and the second metal material film 512 are patterned.
  • first metal films 401, 421, 431 made of the first metal material film 511 and second metal films 402, 422, 432 made of the second metal material film 512 are obtained.
  • the p-side electrode 4 having the first metal film 401, the second metal film 402, and the third metal film 403, the first metal film 421, the second metal film 422, and the third metal film 423 are provided. Further, the first heater electrode 303 and the second heater electrode 304 including the first metal film 431, the second metal film 432, and the third metal film 433 are obtained.
  • the first heater electrode 303 includes an electrode portion 303A and a connection portion 303B mechanically and electrically connected to the front end of the heater 302.
  • the second heater electrode 304 includes an electrode portion 304A and a connecting portion 304B mechanically and electrically connected to the rear end of the heater 302.
  • the semiconductor laser device 300 shown in FIGS. 23 to 25 is obtained.
  • the temperature of the semiconductor laser device 300 can be controlled by driving and controlling the heater 302.
  • the temperature of the semiconductor laser element 300 can be controlled so that the temperature of the semiconductor laser element 300 becomes substantially constant by controlling the heater 302 to be turned on and off as follows.
  • the heater 302 is turned on to heat the semiconductor laser device 300 a predetermined time before the semiconductor laser device 300 is first turned on. Then, when the semiconductor laser device 300 is turned on, the heater 302 is turned off. After that, when the semiconductor laser element 300 is turned off, the heater 302 is turned on, and when the semiconductor laser element 300 is turned on, the heater 302 is turned off.
  • the temperature of the semiconductor laser element 300 may be detected, and the heater 302 may be on/off controlled so that the temperature of the semiconductor laser element 300 falls within a predetermined temperature range.
  • the electrode portion (main portion) 303A of the first heater electrode 303 and the electrode portion (main portion) 304A of the second heater electrode 304 are respectively connected to the heater 302 by the p-side electrode 4 It is located on the opposite side of.
  • the electrode portion 303A of the first heater electrode 303, the electrode portion 304A of the second heater electrode 304, and the p-side electrode 4 each have a portion thicker than the thickness of the heater 302.
  • the thickness of the heater 302 is 0.15 ⁇ m, whereas the thickness of the portion of the p-side electrode 4 where the third metal film 403 is formed, the first heater electrode 303. And the thickness of the second heater electrode 304 are 1.30 ⁇ m. Therefore, when handling the semiconductor laser device 300, it is possible to prevent the heater 302 from being touched and damaged. Thereby, deterioration of the heater 302 can be suppressed. From such a viewpoint, the electrode portion 303A of the first heater electrode 303, the electrode portion 304A of the second heater electrode 304, and the p-side electrode 4 have a portion having a thickness five times or more the thickness of the heater 302. It is preferably provided.
  • the semiconductor laser device 300 is according to the first embodiment. The same effect as the semiconductor laser device 60 is obtained.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 300 may have the same structure as the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60A of FIG. 21 or the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60B of FIG.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 300 may have a structure other than the above-described structure as long as it can output the semiconductor laser light.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 300 is not limited to the configuration for generating TM mode polarized light, but may be a configuration for generating TE mode polarized light.
  • FIG. 29 is a schematic perspective view showing the appearance of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a schematic plan view of the semiconductor laser device of FIG. 31 is a schematic sectional view taken along the line XXXI-XXXI in FIG. 31, parts corresponding to the respective parts in FIG. 6 described above are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the semiconductor laser device 600 includes a semiconductor laminated structure 50 having a configuration similar to the broadly defined semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60 shown in FIGS. 1 to 7.
  • the structure of the semiconductor laminated structure 50 is simplified and shown.
  • the surface of the semiconductor laminated structure 50 opposite to the substrate 1 will be referred to as the front surface
  • the surface of the semiconductor laminated structure 50 on the substrate 1 side will be referred to as the back surface.
  • front means the lower side of the plane of FIG. 30
  • rear means the upper side of the plane of FIG. 30
  • left means the left side of the plane of FIG. 30
  • right means the side of FIG. The right side of the paper is referred to.
  • the semiconductor laminated structure 50 is a rectangle that has four sides in front, back, left, and right and is long in the left-right direction in a plan view.
  • a region separation groove 603 is formed in the center of the width of the surface of the semiconductor laminated structure 50 to separate the main semiconductor laser region E1 in the substantially right half part and the semiconductor laser region E2 for heat source in the substantially left half part.
  • the area separation groove 603 vertically cuts the surface of the semiconductor laminated structure 50 in the front-back direction in a plan view.
  • the region separation groove 603 reaches the substrate 1 in the semiconductor laminated structure 50.
  • the main semiconductor laser region E1 is used as the main semiconductor laser 601
  • the heat source semiconductor laser region E2 is used as the heat source semiconductor laser 602.
  • each ridge 30A, 30B has a ridge portion (second p-type clad layer) 18 in the p-type clad layers 16, 18, a p-type etching stop layer 19, and a p-type cap layer 20. Contains.
  • the upper portion (semiconductor laminated structure 2 in a narrow sense) of the substrate 1 in the semiconductor laminated structure 50 is rectangular in plan view.
  • the first ridge 30A extends in the front-rear direction.
  • the first ridge 30A is formed on the left side of the center (width center) of the main semiconductor laser region E1 in the left-right direction.
  • the first ridge 30A includes the ridge portion (first ridge portion) 18 of the p-type cladding layers 16 and 18 at the lowermost layer.
  • the first p-side electrode 4A for the main semiconductor laser 601 is formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50 in the main semiconductor laser region E1.
  • the first p-side electrode 4A includes, for example, a Ti film formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50, a first Au film laminated on the Ti film, and a second Au film laminated on the first Au film.
  • the Ti film and the first Au film are formed by, for example, a vacuum evaporation method, and the second Au film is formed by, for example, a plating method.
  • the upper portion (semiconductor laminated structure 2 in the narrow sense) of the substrate 1 in the semiconductor laminated structure 50 is rectangular in plan view.
  • the second ridge 30B extends in the front-rear direction.
  • the second ridge 30B is formed on the right side of the center (width center) in the left-right direction of the heat source semiconductor laser region E2.
  • the second ridge 30B includes the ridge portion (second ridge portion) 18 of the p-type cladding layers 16 and 18 at the lowermost layer.
  • a second p-side electrode 4B for the heat source semiconductor laser 602 is formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50 in the heat source semiconductor laser region E2.
  • the second p-side electrode 4B includes, for example, a Ti film formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50, a first Au film laminated on the Ti film, and a second Au film laminated on the first Au film.
  • the Ti film and the first Au film are formed by, for example, a vacuum evaporation method, and the second Au film is formed by, for example, a plating method.
  • the n-side electrode 3 is formed so as to extend over the main semiconductor laser region E1 and the heat source semiconductor laser region E2.
  • the n-side electrode 3 is an n-side electrode common to the main semiconductor laser 601 and the heat source semiconductor laser 602.
  • the semiconductor laser device 600 includes the main semiconductor laser 601 and the heat source semiconductor laser 602 arranged adjacent to the main semiconductor laser 601.
  • the main semiconductor laser 601 includes a portion corresponding to the main semiconductor laser region E1 in the semiconductor laminated structure 50, the first p-side electrode 4A, and the n-side electrode 3.
  • the semiconductor laser 602 for heat source is composed of a portion corresponding to the semiconductor laser region E2 for heat source in the semiconductor laminated structure 50, the first p-side electrode 4A, and the n-side electrode 3.
  • the main semiconductor laser 601 and the heat source semiconductor laser 602 have a common substrate 1.
  • Main semiconductor laser 601 is used as a semiconductor laser.
  • the heat source semiconductor laser 602 is used as a heat source for controlling the temperature of the main semiconductor laser 601. This heat source utilizes that energy that is not converted into light is converted into heat when a semiconductor laser is driven.
  • Such a semiconductor laser device 600 is manufactured, for example, as follows. First, the semiconductor laminated structure 50 having the first ridge portion 30A and the second ridge portion 30B is prepared. Next, the first p-side electrode 4A and the second p-side electrode 4B are formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50. Next, a region separation groove 603 for separating the main semiconductor laser region E1 and the heat source semiconductor laser region E2 is formed on the surface of the semiconductor laminated structure 50. Finally, the n-th side electrode 3 is formed on the back surface of the semiconductor laminated structure 50.
  • the semiconductor laser device 600 includes the main semiconductor laser 601 and the heat source semiconductor laser 602, the temperature of the main semiconductor laser 601 (semiconductor laser device 600) is controlled by driving and controlling the heat source semiconductor laser 602. It becomes possible to control.
  • the temperature of the semiconductor laser device 600 can be controlled so that the temperature of the semiconductor laser device 600 (main semiconductor laser 601) becomes substantially constant by controlling the on/off of the semiconductor laser 602 for heat source as follows. Becomes
  • the heat source semiconductor laser 602 is turned on to heat the main semiconductor laser 601 a predetermined time before the main semiconductor laser 601 is first turned on.
  • the heat source semiconductor laser 602 is turned off. After that, when the main semiconductor laser 601 is turned off, the heat source semiconductor laser 602 is turned on, and when the main semiconductor laser 601 is turned on, the heat source semiconductor laser 602 is turned off.
  • the temperature of the main semiconductor laser 601 may be detected, and the heat source semiconductor laser 602 may be on/off controlled so that the temperature of the main semiconductor laser 601 falls within a predetermined temperature range.
  • the semiconductor laser device 600 since the configuration of the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 600 is the same as the configuration of the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60 according to the first embodiment, the semiconductor laser device 600 relates to the first embodiment. The same effect as the semiconductor laser device 60 is obtained.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 600 may have the same structure as the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60A of FIG. 21 or the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 60B of FIG.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 600 may have a structure other than the above-described structure as long as it can output the semiconductor laser light.
  • the semiconductor laminated structure 50 of the semiconductor laser device 600 is not limited to the configuration that generates TM mode polarized light, but may be a configuration that generates TE mode polarized light.
  • the ridge 30 (second ridge 30B) formed in the semiconductor laser region E2 for heat source is linear, but as shown in FIG.
  • the two ridges 30B may be composed of a plurality of rectangular ridges 30b linearly arranged at intervals in a plan view.
  • each rectangular ridge 30b includes a rectangular ridge portion formed of the first p-type cladding layer 18 in the lowermost layer.

Landscapes

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Abstract

半導体レーザ素子６０は、基板１と、基板１の表面側に配置されたｎ型クラッド層１５と、ｎ型クラッド層１５の基板１とは反対側に配置された活性層１０と、活性層１０のｎ型クラッド層１５とは反対側に配置されたｐ型クラッド層１６，１８とを有する半導体積層構造５０を含む。活性層１０は、ＴＭモード発振を生じさせるための引っ張り歪みを有する量子井戸層２２１を含み、ｎ型クラッド層１５およびｐ型クラッド層１６，１８は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなる。

Description

半導体レーザ素子
　この発明は、半導体レーザ素子に関する。
　ハードディスク装置（ＨＤＤ；Hard disc Drive）の記録容量を増大させるためには、ディスクの微小領域に信号を書き込む必要がある。信号の熱安定性を確保しつつ微小領域に信号を記録するためには、熱的に安定した記録媒体が必要となるが、そうすると書き込みには強い磁場が必要となるというジレンマが生じる。現行のＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）方式では記録密度が飽和しつつある今、「熱アシスト記録」方式の実現が希求されている。「熱アシスト記録」方式は、レーザダイオード（半導体レーザ素子）を熱源とすることで、一時的に磁界を保持する力を弱めて書き込みを行う方式である。
特開平７－１１１３６７号公報 特開２０１１－１８７１４９号公報
　現行のスライダ作製工程と親和性を持たせるためには、「熱アシスト記録」方式の記録装置に用いられる半導体レーザ素子は、従来の光ピックアップ用の半導体レーザ素子とは異なり、小さいチップサイズで高い出力を得る必要がある。
　また、半導体レーザ素子の実装空間には制限があるため、光学系設計によっては従来の半導体レーザ素子での一般的なＴＥ（Transverse Electric）偏光だけではなく、ＴＭ（Transverse Magnetic）偏光を実現する必要が生じる場合もある。例えば、前記特許文献２には、特許文献２に開示されている熱アシスト磁気記録ヘッドに用いられるレーザダイオードとして、ＴＭモードの偏光を発生するチップであることが好ましいことが開示されている。
　この発明の目的は、ＴＭモード発振が得られ、高出力でかつ信頼性の高い半導体レーザ素子を提供することにある。
　この発明の一実施形態は、ＴＭモードで発振する半導体レーザ素子であって、基板と、前記基板の表面側に配置されたｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層の前記基板とは反対側に配置された活性層と、前記活性層の前記ｎ型クラッド層とは反対側に配置されたｐ型クラッド層とを有する半導体積層構造を含み、前記活性層は、ＴＭモード発振を生じさせるための引っ張り歪みを有する量子井戸層を含み、前記ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなる、半導体レーザ素子を提供する。
　この構成では、量子井戸層は、ＴＭモード発振を生じさせるための引っ張り歪みを有しているので、半導体レーザ素子をＴＭモードで発振させることができる。
　また、この構成では、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなる。ＡｌＧａＡｓは、ＴＭモードで発振する半導体レーザ素子のクラッド層として一般的に使用されるＩｎＧａＡｌＰに比べて抵抗が低い。このため、この構成では、クラッド層がＩｎＧａＡｌＰ層からなる半導体レーザ素子に比べて直列抵抗を低下させることができる。これにより、クラッド層がＩｎＧａＡｌＰ層からなる半導体レーザ素子に比べて、発熱を抑制することができるので、高出力でかつ信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる。
　この発明の一実施形態では、レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されている。この構成では、レーザ共振器の端面部分においてレーザ光が吸収されるのを抑制することができる。これにより、端面光学損傷（COD; catastrophic Optical Damage）を抑制することができるので、半導体レーザ素子の延命化が図れる。
　この発明の一実施形態では、前記活性層は、複数の前記量子井戸層と、隣接する前記量子井戸層に挟まれ、圧縮歪みを有する障壁層とを含む。
　この発明の一実施形態では、前記基板がＧａＡｓ基板からなり、前記量子井戸層が、ＧａＡｓＰ層からなる。
　この発明の一実施形態では、前記基板がＧａＡｓ基板からなり、前記障壁層が、ＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる。
　この発明の一実施形態では、前記ｐ型クラッド層に対して前記活性層とは反対側に形成され、前記活性層に流れる電流を狭窄するための電流狭窄層をさらに含む。
　この発明の一実施形態では、共振器長方向から見て、前記ｐ型クラッド層における前記活性層とは反対側の表面は、前記活性層の表面と平行な平坦部と、前記平坦部の両側にそれぞれ形成されかつ前記活性層の表面に対して傾斜した傾斜面とを含んでおり、前記ｐ型クラッド層の前記平坦部上には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層が形成されており、前記電流狭窄層は、前記ｐ型クラッド層の前記傾斜面と前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層の側面とを覆うように形成されている。
　この発明の一実施形態では、前記電流狭窄層は、ＡｌＧａＡｓ層と、前記ＡｌＧａＡｓ層上に形成されたＧａＡｓ層との積層膜からなる。
　この発明の一実施形態では、前記電流狭窄層の表面および前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層の表面を覆うように形成されたＧａＡｓコンタクト層と、前記ＧａＡｓコンタクト層上に形成されたｐ側電極と、前記基板の裏面に形成されたＮ側電極を含む。
　この発明の一実施形態では、前記半導体積層構造が、前記レーザ共振器の共振面を構成する一対の端面と、一対の側面と、前記一対の側面において、前記半導体積層構造の表面に連なる上縁領域に形成された第１分離溝痕とを有する。
　この発明の一実施形態では、前記第１分離溝痕が、前記半導体積層構造の長さ方向全域にわたって形成されている。
　この発明の一実施形態では、前記半導体積層構造が、前記一対の側面において、前記半導体積層構造の裏面に連なる下縁領域に形成された第２分離溝痕をさらに有する。
　この発明の一実施形態では、前記第２分離溝痕が、前記半導体積層構造の長さ方向中間部に形成されている。
　この発明の一実施形態は、基板と、前記基板の表面側に配置されたｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層に対して前記基板とは反対側に配置された活性層と、前記活性層に対して前記ｎ型クラッド層とは反対側に配置されたｐ型クラッド層とを有する半導体積層構造と、前記半導体積層構造における前記基板側とは反対側の表面の一部に形成された半導体レーザ用ｐ側電極と、前記半導体積層構造の前記表面の一部に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたヒータと、前記絶縁膜上に形成され、前記ヒータの一端に接続された第１ヒータ電極および前記ヒータの他端に接続された第２ヒータ電極とを含む、半導体レーザ素子を提供する。
　この構成では、ヒータを備えているので、ヒータを駆動制御することによって、半導体レーザ素子の温度を制御することが可能となる。したがって、例えば、半導体レーザ素子の温度がほぼ一定となるように、半導体レーザ素子の温度を制御することが可能となる。
　この発明の一実施形態では、前記第１ヒータ電極の主要部および前記第２ヒータ電極の主要部は、それぞれ、前記ヒータに対して、前記半導体レーザ用ｐ側電極とは反対側に配置されており、前記第１ヒータ電極の主要部、前記第２ヒータ電極の主要部および前記半導体レーザ用ｐ側電極は、それぞれ、前記ヒータの厚さよりも厚い部分を有している。
　この発明の一実施形態では、前記ヒータの厚さよりも厚い部分は、前記ヒータの厚さの５倍以上の厚さを有している。
　この発明の一実施形態では、前記ｐ型クラッド層は、直線状のリッジ部を有しており、前記半導体レーザ用ｐ側電極は、平面視において、前記リッジ部を含む領域に形成されている。
　この発明の一実施形態では、前記ヒータは、平面視において、前記リッジ部と平行に配置されている。
　この発明の一実施形態では、前記ヒータは、平面視において、直線状に延びている。
　この発明の一実施形態では、前記ヒータは、平面視において、蛇行状に延びている。
　この発明の一実施形態では、前記ヒータは、前記絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に積層されたＰｔ膜との積層膜から構成されている。
　この発明の一実施形態は、基板と、前記基板の表面側に配置されたｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層に対して前記基板とは反対側に配置された活性層と、前記活性層に対して前記ｎ型クラッド層とは反対側に配置されたｐ型クラッド層とを有する半導体積層構造を含み、前記半導体積層構造における前記基板側とは反対側の表面には、主半導体レーザとして使用される主半導体レーザ領域と、熱源用半導体レーザとして使用される熱源用半導体レーザ領域とを分離する領域分離溝が形成されており、前記主半導体レーザ領域において、前記半導体積層構造の前記表面には、前記主半導体レーザのための第１ｐ側電極が形成され、前記熱源用半導体レーザ領域において、前記半導体積層構造の前記表面には、前記熱源用半導体レーザのための第２ｐ側電極が形成されている、半導体レーザ素子を提供する。
　この構成では、主半導体レーザと熱源用半導体レーザとを備えているので、熱源用半導体レーザを駆動制御することによって、主半導体レーザ（半導体レーザ素子）の温度を制御することが可能となる。したがって、例えば、主半導体レーザの温度がほぼ一定となるように、半導体レーザ素子の温度を制御することが可能となる。
　この発明の一実施形態では、前記領域分離溝は、前記基板に達している。
　この発明の一実施形態では、前記半導体積層構造における前記表面とは反対側の裏面には、前記主半導体レーザおよび前記熱源用半導体レーザのためのｎ側電極が形成されている。
　この発明の一実施形態では、前記主半導体レーザ領域において、前記ｐ型クラッド層は、直線状の第１リッジ部を有しており、前記熱源用半導体レーザ領域において、前記ｐ型クラッド層は、直線状の第２リッジ部を有している。
　この発明の一実施形態では、前記第２リッジ部は、平面視において、間隔をおいて直線状に配置された複数の矩形リッジ部から構成されている。
　本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、この発明の第１実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す斜視図である。 図２は、図１の半導体レーザ素子の正面図である。 図３は、図１の半導体レーザ素子の平面図である。 図４は、図１の半導体レーザ素子の底面図である。 図５は、図３のV-V線に沿う図解的な断面図である。 図６は、図３のV1-VI線に沿う図解的な断面図である。 図７は、図１の半導体レーザ素子の活性層の構成を説明するための図解的な断面図である。 図８は、半導体レーザ素子の製造工程を示す図解的な断面図である。 図９は、半導体レーザ素子の製造工程を示す図解的な断面図である。 図１０は、半導体レーザ素子の製造工程を示す図解的な断面図である。 図１１は、半導体レーザ素子の製造工程を示す図解的な断面図である。 図１２は、半導体レーザ素子の製造工程を示す図解的な断面図である。 図１３は、半導体レーザ素子の製造工程を示す平面図である。 図１４は、複数の個別素子が形成された状態のウエハの一部を示す図解的な平面図である。 図１５は、半導体積層構造の表面に形成された第１分離溝を示す図解的な平面図である。 図１６Ａは、図１５のXVI-XVI線に沿う部分拡大断面図である。 図１６Ｂは、第１分離溝の断面形状の変形例を示す断面図である。 図１７は、一次劈開によって得られるバー状体を示す図解的な斜視図である。 図１８は、バー状体の裏面に形成された第２分離溝を示す図解的な底面図である。 図１９は、二次劈開によりバー状体から得られる個別素子を示す図解的な斜視図である。 図２０Ａは、第１実施形態の印加電流－光出力特性を示すグラフである。 図２０Ｂは、比較例の印加電流－光出力特性を示すグラフである。 図２１は、この発明の第２実施形態に係る半導体レーザ素子の図解的な断面図であって、図６の切断面に対応する断面図である。 図２２は、この発明の第３実施形態に係る半導体レーザ素子の図解的な断面図であって、図６の切断面に対応する断面図である。 図２３は、この発明の第４実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す図解的な斜視図である。 図２４は、図２３の半導体レーザ素子の図解的な平面図である。 図２５は、図２４のXXV- XXV線に沿う図解的な断面図である。 図２６Ａは、図２３の半導体レーザ素子の製造工程の一例を示す図解的な平面図である。 図２６Ｂは、図２６Ａの次の工程を示す図解的な平面図である。 図２６Ｃは、図２６Ｂの次の工程を示す図解的な平面図である。 図２６Ｄは、図２６Ｃの次の工程を示す図解的な平面図である。 図２６Ｅは、図２６Ｄの次の工程を示す図解的な平面図である。 図２６Ｆは、図２６Ｅの次の工程を示す図解的な平面図である。 図２７Ａは、図２３の半導体レーザ素子の製造工程の一例を示す図解的な断面図である。 図２７Ｂは、図２７Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。 図２７Ｃは、図２７Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。 図２７Ｄは、図２７Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。 図２７Ｅは、図２７Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。 図２７Ｆは、図２７Ｅの次の工程を示す図解的な断面図である。 図２８は、ヒータの他の例を示す図解的な平面図である。 図２９は、この発明の第５実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す図解的な斜視図である。 図３０は、図２９の半導体レーザ素子の図解的な平面図である。 図３１は、図２９のXXXI- XXXI線に沿う図解的な断面図である。 図３２は、熱源用半導体レーザ領域に形成されているリッジの他の例を示す図解的な平面図である。
［１］第１実施形態
　図１は、この発明の第１実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す斜視図である。図２は、図１の半導体レーザ素子の正面図である。図３は、図１の半導体レーザ素子の平面図である。図４は、図１の半導体レーザ素子の底面図である。図５は、図３のV-V線に沿う図解的な断面図である。図６は、図３のV1-VI線に沿う図解的な断面図である。
　この半導体レーザ素子６０は、基板１と、基板１上に結晶成長によって形成された半導体積層構造（狭義の半導体積層構造）２と、基板１の裏面（半導体積層構造２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ側電極３と、半導体積層構造２の表面に接触するように形成されたｐ側電極４を備えたファブリぺロー型のものである。
　基板１は、この実施形態では、ＧａＡｓ単結晶基板で構成されている。ＧａＡｓ基板１の表面の面方位は、（１００）面である。半導体積層構造２を形成する各層は、基板１に対してエピタキシャル成長されている。エピタキシャル成長とは、下地層からの格子の連続性を保った状態での結晶成長をいう。下地層との格子不整合は、結晶成長される層の格子の歪によって吸収され、下地層との界面での格子の連続性が保たれる。
　半導体積層構造２は、活性層１０と、ｎ側ガイド層１１と、ｐ側ガイド層１２と、ｎ型半導体層１３と、ｐ型半導体層１４とを備えている。ｎ型半導体層１３は活性層１０に対して基板１側に配置されており、ｐ型半導体層１４は活性層１０に対してｐ側電極４側に配置されている。
　ｎ側ガイド層１１はｎ型半導体層１３と活性層１０との間に配置され、ｐ側ガイド層１２は活性層１０とｐ型半導体層１４との間に配置されている。こうして、ダブルヘテロ接合が形成されている。活性層１０には、ｎ型半導体層１３からｎ側ガイド層１１を介して電子が注入され、ｐ型半導体層１４からｐ側ガイド層１２を介して正孔が注入される。これらが活性層１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
　ｎ型半導体層１３は、基板１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５（例えば２００００Å～３５０００Å厚）を形成して構成されている。ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５は、例えば、ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）層からなる。
　一方、ｐ型半導体層１４は、ｐ側ガイド層１２上に、第１ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６（例えば１０００Å～２０００Å厚）、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７（例えば５０Å～３００Å厚）、第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１８（例えば８０００Å～１２０００Å厚）、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１９（例えば５０Å～３００Å厚）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０（例えば１０００Å～３０００Å厚）およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１（例えば３００００Å～６００００Å厚）を積層して構成されている。
　第１ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６は、例えば、ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）層からなる。第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１８は、例えば、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７上に形成されたｐ型ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）層（例えば８０００Å～１２０００Å厚）層からなる。
　ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１は、ｐ側電極４とオーミックをとるための低抵抗層である。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１は、ＧａＡｓに例えばｐ型ドーパントとしてのＢｅをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。
　ｎ型クラッド層１５と、第１および第２ｐ型クラッド層１６，１８とは、活性層１０にキャリア（電子および正孔）を閉じ込めるキャリア閉じ込め効果と、活性層１０からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果とを生じるものである。ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５は、ＡｌＧａＡｓに例えばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによって、ｎ型半導体層とされている。第１および第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６，１８は、ＡｌＧａＡｓに例えばｐ型ドーパントとしてのＢｅをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。
　ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５は、ｎ側ガイド層１１よりもバンドギャップが広く、第１および第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６，１８は、ｐ側ガイド層１２よりもバンドギャップが広い。これにより、良好なキャリア閉じ込めおよび光閉じ込めを行うことができ、高効率の半導体レーザ素子を実現できる。
　延命化および高出力化を可能とするためには、端面光学損傷を抑制することが重要である。そこで、後述するように、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散することにより、活性層１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造３５を作製することが好ましい。
　ｎ側ガイド層１１は、ＡｌＧａＡｓ層（例えば２００Å～５００Å厚）からなり、ｎ型半導体層１３上に積層されることにより構成されている。ｐ側ガイド層１２は、ＡｌＧａＡｓ（例えば２００Å～５００Å厚）からなり、活性層１０上に積層されることにより構成されている。ｎ側ガイド層１１およびｐ側ガイド層１２は、それぞれ、例えば、ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（０≦ｘ≦１）層からなる。
　ｎ側ＡｌＧａＡｓガイド層１１およびｐ側ＡｌＧａＡｓガイド層１２は、活性層１０に光閉じ込め効果を生じる半導体層であり、かつ、クラッド層１５，１６，１８とともに、活性層１０へのキャリア閉じ込め構造を形成している。これにより、活性層１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。
　活性層１０は、多重量子井戸（ＭＱＷ：multiple-quantum well）構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。
　活性層１０は、この実施形態では、図７に示すように、アンドープのＧａＡｓＰ層（例えば６０Å～１２０Å厚）からなる量子井戸（well）層２２１とアンドープのＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる障壁(barrier）層２２２とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸構造を有している。この実施形態では、活性層１０は、（ＡｌｘＧａ（１－ｘ））（１－ｙ)ＩｎｙＡｓ障壁層２２２（例えば２０Å～９０Å厚）と、ＧａＡｓ（１－ｘ）Ｐｘ量子井戸層２２１（例えば６０Å～１２０Å厚）と、（ＡｌｘＧａ（１－ｘ））（１－ｙ)ＩｎｙＡｓ障壁層２２２（例えば４０Å～１００Å厚）と、ＧａＡｓ（１－ｘ）Ｐｘ量子井戸層２２１（例えば６０Å～１２０Å厚）と、（ＡｌｘＧａ（１－ｘ））（１－ｙ)ＩｎｙＡｓ障壁層２２２（例えば２０Å～９０Å厚）とが、下から順に積層された積層膜からなる。
　ＧａＡｓＰ層の格子定数はＧａＡｓ基板１の格子定数より小さいので、ＧａＡｓ（１－ｘ）Ｐｘ層からなる量子井戸層２２１には引っ張り応力（引っ張り歪）が生じている。これにより、半導体レーザ素子６０は、ＴＭモードで発振することが可能となる。本明細書では、半導体レーザ素子の出力光の偏光比が５［ｄＢ］以上となる場合に、半導体レーザ素子がＴＭモードで発振しているというものとする。ただし、偏光比は、偏光比＝１０LOG（ＴＭ成分光出力／ＴＥ成分光出力）［ｄＢ］として定義される。なお、ＴＭモードでは、電界はヘテロ接合面に垂直な方向に偏っている。
　一方、ＩｎＡｌＧａＡｓ層の格子定数はＧａＡｓ基板１の格子定数より大きいので、（ＡｌｘＧａ（１－ｘ））（１－ｙ)ＩｎｙＡｓ層からなる障壁層２２２には圧縮応力（圧縮歪）が生じている。このように、量子井戸層２２１に引っ張り歪が生じているが、障壁層２２２には圧縮歪が生じているため、活性層１０全体の歪みが緩和される。これにより、通電中の結晶劣化が抑制されるので、半導体レーザ素子の信頼性を高めることができる。
　図６に示すように、ｐ型半導体層１４内の、第２ｐ型クラッド層１８、ｐ型エッチングストップ層１９およびｐ型キャップ層２０は、その一部が除去されることによって、直線状のリッジ３０を形成している。より具体的には、第２ｐ型クラッド層１８、ｐ型エッチングストップ層１９およびｐ型キャップ層２０の一部がエッチング除去され、横断面視が略台形形状（メサ形）のリッジ３０が形成されている。したがって、第２ｐ型クラッド層１８は、活性層１０の表面と平行な幅中央部の平坦部と、平坦部の両側にそれぞれ形成され外側方に向かって下方に傾斜する傾斜面とを含んでいる。
　リッジ３０の側面には、電流狭窄層（埋め込み層）５（例えば８０００Å～１５０００Å厚）が形成されている。より具体的には、ｐ型キャップ層２０の側面と、ｐ型エッチングストップ層１９の側面と、第２ｐ型クラッド層１８の露出面と、ｐ型エッチングストップ層１７の露出面は、電流狭窄層５によって覆われている。そして、電流狭窄層５およびｐ型キャップ層２０の露出面がコンタクト層２１によって覆われている。
　電流狭窄層５は、ｐ型エッチングストップ層１７上に形成された下部層５Ａと、下部層上に形成された上部層５Ｂとからなる。下部層５Ａは、例えばＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ層（例えば５０００Å～１００００Å厚）からなり、上部層５Ｂは、例えばＧａＡｓ層（例えば１５００Å～７０００Å厚）からなる。なお、電流狭窄層５の上部層５Ｂとコンタクト層２１との境界は、明確ではないため、一点鎖線で示している。
　半導体積層構造２は、リッジ３０の長手方向両端における劈開面により形成された鏡面からなる一対の端面（劈開面）３１，３２を有している。この一対の端面３１，３２は、互いに平行である。こうして、ｎ側ガイド層１１、活性層１０およびｐ側ガイド層１２によって、前記一対の端面３１，３２を共振器端面とするファブリペロー共振器が形成されている。すなわち、活性層１０で発生した光は、共振器端面３１，３２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面３１，３２からレーザ光として素子外に取り出される。
　また、基板１、半導体積層構造２および電流狭窄層５を含む半導体積層構造５０（広義の半導体積層構造）は、リッジ３０に平行な一対の側面３３，３４を有している。これらの一対の側面３３，３４において、表面側の上縁領域には、元基板としてのウエハ（正確には後述するバー状体１１０（図１７参照））から半導体積層構造５０を劈開して分割するために形成される第１分離溝（第１分割ガイド溝）８０（図１５、図１６Ａ参照）に起因する第１分離溝痕８が長さ方向全域にわたって形成されている。上縁領域とは、半導体積層構造５０の表面（ｐ型半導体層１４側の表面）に連なる領域である。また、長さ方向とは、リッジ３０の長手方向（共振器長方向）である。半導体積層構造５０は、本発明の半導体積層構造の一例である。
　さらに、一対の側面３３，３４において、裏面側の下縁領域の長さ方向中間部には、元基板としてのウエハ（正確には後述するバー状体１１０（図１７参照））から半導体積層構造５０を劈開して分割するために形成される第２分離溝（第２分割ガイド溝）９０（図１８参照）に起因する第２分離溝痕９が長さ方向全域にわたって形成されている。下縁領域とは、基板１の裏面に連なる領域である。
　ｎ側電極３は、例えばＡｕＧｅＮｉ／Ｔｉ／Ａｕ合金からなり、そのＡｕＧｅＮｉ側が基板１側に配されるように、基板１にオーミック接合されている。ｐ側電極４は、ｐ型コンタクト層２１上に形成された第１電極膜と、第１電極膜上に形成された第２電極膜（とからなる。第１電極膜は、例えばＴｉ／Ａｕ合金からなり、そのＴｉ側がｐ型コンタクト層２１側に配されるように、ｐ型コンタクト層２１にオーミック接合されている。第２電極膜は、例えばＡｕメッキからなる。
　図３、図４および図５に示すように、共振器の端面部分には、活性層１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造３５が形成されている。この端面窓構造３５は、例えば、共振器の端面部分に亜鉛（Ｚｎ）を拡散することによって形成される。
　なお、図１～図６においては、図示が省略されているが、共振器端面には、共振器端面を保護するための反射膜が形成されている。
　このような構成によって、ｎ側電極３およびｐ側電極４を電源に接続し、ｎ型半導体層１３およびｐ型半導体層１４から電子および正孔を活性層１０に注入することによって、この活性層１０内での電子および正孔の再結合を生じさせ、例えば、発振波長が７８０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の光を発生させることができる。この光は、共振器端面３１，３２の間をガイド層１１，１２に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面３１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
　図８～図１３は、図１～図６に示す半導体レーザ素子６０の製造方法を示す図解的な断面図である。ただし、図８、図１０～図１２は、図６に対応する中央部の図解的な断面図であり、図９は端部付近の図解的な断面図である。図１３は、平面図である。
　まず、図８に示すように、ＧａＡｓ基板１上に、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によって、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５、ｎ側ＡｌＧａＡｓガイド層１１、活性層１０、ｐ側ＡｌＧａＡｓガイド層１２、第１ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７、第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１８、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２０を順に成長させる。
　活性層１０は、ＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる障壁層２２２と、ＧａＡｓＰ層からなる量子井戸層２２１とを交互に複数周期繰り返し成長させることによって形成される。
　次に、図９および図１３に示すように、半導体レーザ素子６０の端面近傍に相当する領域において、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０上にＺｎＯ（酸化亜鉛）７１をパターニングする。そして、例えば、アニール処理を行うことにより、半導体レーザ素子６０の端面近傍に相当する領域にＺｎを拡散させる。これにより、半導体レーザ素子６０の端面近傍に相当する領域に、端面窓構造３５が形成される。
　次に、ＺｎＯ層７１を除去する。それから、図１０に示すように、ストライプ状のＳｉＯ２絶縁膜をマスク層７２として、エッチングにより、ｐ型キャップ層２０、ｐ型エッチングストップ層１９および第２ｐ型クラッド層１８の一部を除去する。そうすると、頂面にマスク層７２が積層されたリッジストライプ３０が形成される。
　次に、図１１に示すように、表面に電流狭窄層５の下部層５Ａおよび上部層５Ｂを順次成膜させた後、マスク層７２を除去する。そして、図１２に示すように、表面にｐ型コンタクト層２１を成長させる。最後に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１にオーミック接触するｐ側電極４を形成する。また、ＧａＡｓ基板１にオーミック接触するｎ側電極３を形成する。
　図８～図１３では、１つの半導体レーザ素子に対する製造方法が図示されているが、電極３，４が形成された時点では、図１４に示すように、複数の個別素子１００（６０）が形成された状態のウエハ６が作製されることになる。
　各個別素子１００は、ウエハ６上の碁盤目状の仮想的な切断ライン７によって区画される各矩形領域に形成される。切断ライン７は、リッジストライプ３０の長手方向（共振器長方向）に直交する方向に沿う端面切断ライン７ａと、リッジストライプ３０の長手方向に沿う側面切断ライン７ｂを有する。このような切断ライン７に沿って、ウエハ６が各個別素子１００へと分割される。すなわち、ウエハ６を、切断ライン７に沿って劈開することにより、各個別素子１００が切り出される。
　次に、ウエハ６を各個別素子１００に分割する方法について、具体的に説明する。
　図１５に示すように、半導体積層構造５０の表面に、エッチングによって、側面切断ライン７ｂに沿う第１分離溝（第１分割ガイド溝）８０が形成される。図１５においては、ｎ側電極３およびｐ側電極４は省略されている。
　第１分離溝８０の深さは、電流狭窄層５、ｐ型半導体層１４、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７、第１ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１６、ｐ側ガイド層１２、活性層１０、ｎ側ガイド層１１およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１５を貫通して、基板１に達する深さであることが好ましい。
　図１６Ａは、図１５のXVI-XVI線に沿う部分拡大断面図であり、第１分離溝８０の断面形状を示している。第１分離溝８０は、共振器長方向から見て、半導体積層構造５０の表面から下方に向かって互いの間隔が徐々に小さくなる一対の第１テーパ状側面８１と、これらのテーパ状側面８１に繋がりかつ下方に向かって互いの間隔が徐々に小さくなる一対の第２テーパ状側面８２と、一対の第２テーパ状側面８２の下縁どうしを連結する底面８３とを有する。第２テーパ状側面８２の勾配（半導体積層構造５０の表面に対する傾斜角）は、第１テーパ状側面８１の勾配よりも大きい。
　第１分離溝８０の深さＤは、１２μｍ程度である。第１分離溝８０の開口部における一対の第１テーパ状側面８１の間隔Ｗ１は、８μｍ程度である。第１分離溝８０の底面部における一対の第２テーパ状側面８２の間隔Ｗ２は、４μｍ程度である。
　第１分離溝８０が形成された後に、ウエハ６は、共振器長方向に直交する端面切断ライン７ａに沿って劈開される。これを「一次劈開」ということにする。この一次劈開は、例えば、半導体積層構造５０の裏面に端面切断ライン７ａに沿う分離溝（分割ガイド溝）を形成し、この分離溝を起点としてウエハ６をブレークすればよい。端面切断ライン７ａに沿う分離溝の形成には、レーザ加工の他、ダイヤモンドカッタによる罫書き、ダイサーによる溝形加工等を適用することができる。
　この一次劈開により、図１７に示すバー状体１１０が複数得られる。各バー状体１１０の両側面１１１は、レーザ共振面３１，３２となる結晶面である。このバー状体１１０の両側面１１１に、反射膜が形成される。
　次に、図１８に示すように、バー状体１１０の裏面に、各側面切断ライン７ｂの長さ方向中間部に沿う第２分離溝（第２分割ガイド溝）９０が形成される。バー状体１１０の裏面における各側面切断ライン７ｂの両端部に対応する領域には、第２分離溝９０は形成されない。側面切断ライン７ｂに沿う第２分離溝９０の形成には、レーザ加工の他、ダイヤモンドカッタによる罫書き、ダイサーによる溝形加工等を適用することができる。
　そして、バー状体１１０の裏面側から、第２分離溝９０に沿ってブレード（図示略）をあてがい、バー状体１１０に対して外部応力を加える。これにより、第１分離溝８０から亀裂が発生して、バー状体１１０が側面切断ライン７ｂに沿って劈開される。これを「二次劈開」ということにする。この二次劈開により、図１９に示すように、バー状体１１０が個別素子１００毎に分割され、複数のチップが得られる。
　二次劈開によって、個別素子１００の側面３３，３４の上縁領域には、側面切断ライン７ｂに沿って第１分離溝痕８が形成され、個別素子１００の側面３３，３４の下縁領域の長さ方向中間部には、側面切断ライン７ｂに沿って第２分離溝痕９が形成される。
　第１分離溝痕８は、第１分離溝８０を長手方向に沿って半割した形状（部分溝形状）となる。このため、第１分離溝痕８は、図２に示すように、第１分離溝８０における一対の第１テーパ状側面８１のうちの一方の側面８１と、一対の第２テーパ状側面８２のうちの一方の側面８２と、第１分離溝８０の底面８３の一部８３ａとを含む。第２分離溝痕９は、第２分離溝９０を長手方向に沿って半割した形状（部分溝形状）となる。
　前述の第１実施形態では、量子井戸層２２１は、ＴＭモード発振を生じさせるための引っ張り歪みを有しているので、半導体レーザ素子６０をＴＭモードで発振させることができる。
　また、前述の第１実施形態では、ｎ型クラッド層１５およびｐ型クラッド層１６，１８が、それぞれＡｌＧａＡｓ層から構成されているので、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層がＩｎＧａＡｌＰ層から構成された半導体レーザ素子に比べて、直列抵抗を低減することができる。これにより、クラッド層がＩｎＧａＡｌＰ層からなる半導体レーザ素子に比べて、発熱を抑制することができるので、高出力でかつ信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる。
　前述の第１実施形態に係る半導体レーザ素子６０に対して、図１に示す半導体レーザ素子６０におけるｎ型クラッド層１５およびｐ型クラッド層１６，１８を、ＩｎＧａＡｌＰ層によって構成した半導体レーザ素子を比較例ということする。
　第１実施形態および比較例を、それぞれパッケージに内蔵した。そして、第１実施形態および比較例それぞれに対して、パッケージ温度が２５℃、４５℃、６５℃および８５℃であるときの印加電流－光出力特性を測定した。パッケージ温度は、パッケージを加熱装置によって加熱することによって上昇させた。
　図２０Ａは、第１実施形態に対する印加電流－光出力特性の測定結果を示すグラフである。図２０Ｂは、比較例に対する印加電流－光出力特性の測定結果を示すグラフである。
　図２０Ｂに示すように、比較例では、パッケージ温度が８５℃である場合には、印加電流の増加に伴って光出力が約３３ｍＷまでは上昇するが、３３ｍＷを超えると印加電流を大きくしても光出力は低下する。言い換えれば、比較例では、パッケージ温度が８５℃である場合には、光出力が約３３ｍＷを超えると、印加電流－光出力特性が線形性を保持できなくなる。
　これに対して、第１実施形態では、図２０Ａに示すように、パッケージ温度が８５℃である場合においても、印加電流の増加に伴って光出力が約６０ｍＷまで上昇する。言い換えれば、第１実施形態では、パッケージ温度が８５℃である場合には、光出力が少なくとも５０ｍＷを超える範囲まで、印加電流－光出力特性が線形性を保持できる。このため、第１実施形態では、高出力でかつ信頼性の高い半導体レーザ素子が得られることがわかる。
　また、前述の第１実施形態では、レーザ共振器端面部分に活性層１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造３５が作製されているので、レーザ共振器端面部分においてレーザ光が吸収されるのを抑制することができる。これにより、端面光学損傷を抑制することができるので、半導体レーザ素子の延命化が図れる。
　図１６Ｂは、第１分離溝８０の断面形状の変形例を示す断面図であり、図１６に対応する部分拡大断面図である。この第１分離溝１８０は、共振器長方向から見て、半導体積層構造５０の表面から下方に向かって互いの間隔が徐々に小さくなる一対のテーパ状側面１８１と、一対のテーパ状側面１８１の下縁どうしを連結する底面１８２とを有する。
　第１分離溝１８０の深さＤは、１２μｍ程度である。第１分離溝１８０の開口部における一対のテーパ状側面１８１の間隔Ｗ１は、８μｍ程度である。第１分離溝１８０の底面部におけるテーパ状側面１８１の間隔Ｗ２は、４μｍ程度である。
［２］第２実施形態
　図２１は、この発明の第２実施形態に係る半導体レーザ素子の断面図であって、図６の切断面に対応する断面図である。図２１において、前述の図６の各部に対応する部分には図６と同じ符号付して示す。
　この半導体レーザ素子６０Ａでは、図１～図６の半導体レーザ素子６０に比べて、半導体レーザ素子６０におけるｐ型コンタクト層２１が設けられていない点のみが異なっている。つまり、この半導体レーザ素子６０Ａは、キャップ層２０および電流狭窄層５の表面に、ｐ側電極４が形成されている。
［３］第３実施形態
　図２２は、この発明の第３実施形態に係る半導体レーザ素子の断面図であって、図６の切断面に対応する断面図である。図２２において、前述の図６の各部に対応する部分には図６と同じ符号付して示す。
　この半導体レーザ素子６０Ｂでは、図１～図６の半導体レーザ素子６０に比べて、半導体レーザ素子６０におけるｐ型コンタクト層２１が設けられていない。さらに、この半導体レーザ素子６０Ｂでは、電流狭窄層５が、半導体レーザ素子６０の電流狭窄層５と異なっている。
　電流狭窄層５は、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層１７の表面に沿う第１部分５１と、リッジ３０の側面に沿う第２部分５２とからなる。電流狭窄層５は、ＳｉＮ層からなり、その厚さは、例えば１０００Å～２０００Å程度である。キャップ層２０および電流狭窄層５の表面に、ｐ側電極４が形成されている。
［４］第４実施形態
　半導体レーザ素子の電流－光出力特性は、温度依存性を有している。したがって、半導体レーザ素子の温度が変動すると、光出力が変動する。また、半導体レーザ素子の出力波長は、温度依存性を有している。したがって、半導体レーザ素子の温度が変動すると、出力光の波長が変動する。
　第４実施形態の目的は、半導体レーザ素子の温度を制御することが可能となる半導体レーザ素子を提供することにある。
　図２３は、本発明の第４実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す図解的な斜視図である。図２４は、図２３の半導体レーザ素子の図解的な平面図である。図２５は、図２４のXXV- XXV線に沿う図解的な断面図である。図２５において、前述の図６の各部に対応する部分には、図６と同じ符号を付して示す。
　半導体レーザ素子３００は、図１～図７に示した半導体レーザ素子６０の広義の半導体積層構造５０と同様な構成の半導体積層構造５０を含む。説明の便宜上、図２３および図２４においては、半導体積層構造５０の構成を簡略化して図示している。以下において、半導体積層構造５０における基板１とは反対側の表面を表面といい、半導体積層構造５０における基板１側の表面を裏面ということにする。
　半導体レーザ素子３００は、半導体積層構造５０の表面の一部に形成されたｐ側電極４と、導体積層構造５０の裏面のほぼ全域に形成されたｎ側電極３とをさらに含む。
　半導体レーザ素子３００は、半導体積層構造５０の表面の一部に形成された絶縁膜３０１と、絶縁膜３０１上に形成されたヒータ３０２と、絶縁膜３０１上に形成されかつヒータ３０２の一端に接続された第１ヒータ電極３０３と、絶縁膜３０１上に形成されかつヒータ３０２の他端に接続された第２ヒータ電極３０４とをさらに含む。
　図２３および図２４においては、半導体積層構造５０の厚さに比べて、ｐ側電極４、ヒータ３０２、第１ヒータ電極３０３および第２ヒータ電極３０４の厚さが誇張して描かれている。
　以下において、「前」とは図２４の紙面の下側を、「後」とは図２４の紙面の上側を、「左」とは図２４の紙面の左側を、「右」とは図２４の紙面の右側を、それぞれいうものとする。
　半導体積層構造５０は、平面視で前後左右の４つの辺を有し、かつ左右方向に長い矩形である。半導体積層構造５０の左右方向の長さＷは、３００μｍ～５００μｍ程度である。半導体積層構造５０の前後方向の長さＬは、２００μｍ～３５０μｍ程度である。半導体積層構造５０の構成は、図６の半導体積層構造５０の構成と同様であるので、その説明を省略する。
　リッジ３０は、前後方向に延びている。リッジ３０は、半導体積層構造５０の左右の幅中央よりも右側寄りに形成されている。リッジ３０は、図６に示されるように、ｐ型クラッド層１６，１８におけるリッジ部（第２ｐ型クラッド層）１８と、ｐ型エッチングストップ層１９と、ｐ型キャップ層２０とを含んでいる。
　ｐ側電極４は、平面視において、リッジ３０を覆うように、導体積層構造５０の表面の右側部の領域に形成されている。ｐ側電極４は、半導体積層構造５０の表面の右側部に形成された第１金属膜４０１と、第１金属膜４０１の表面のほぼ全域に積層された第２金属膜４０２と、第２金属膜４０２表面の左側部を除く領域のほぼ全域に形成された第３金属膜４０３とからなる。
　第１金属膜４０１は、平面視において、半導体積層構造５０表面の、リッジ３０より所定距離（例えば１０μｍ～５０μｍ程度）だけ左側位置から半導体積層構造５０の右辺よりも所定距離（例えば１０μｍ～２０μｍ程度）だけ左側位置までの領域全域に形成されている。第１金属膜４０１は、この実施形態では、Ｔｉからなる。第１金属膜４０１は、平面視で前後方向に長い矩形である。第１金属膜４０１の左右方向の長さは、１００μｍ～１８０μｍ程度である。第１金属膜４０１の前後方向の長さは、半導体積層構造５０の前後方向の長さＬと同じである。第１金属膜４０１の厚さは、０．０５μｍ～０．２μｍ程度である。
　第２金属膜４０２は、この実施形態では、Ａｕからなる。第２金属膜４０２は、平面視で、第１金属膜４０１と同じ矩形形状に形成されている。第２金属膜４０２の厚さは、０．１μｍ～０．３μｍ程度である。
　第３金属膜４０３は、この実施形態では、めっき法によって形成されたＡｕからなる。第３金属膜４０３は、平面視で前後方向に長い矩形である。第３金属膜４０３の左右方向長さは、５０μｍ～１５０μｍ程度であり、第２金属膜４０２の左右方向長さよりも短い。第３金属膜４０３の前後方向長さは、第２金属膜４０２の前後方向長さよりも若干短い。第３金属膜４０３の右辺は、平面視において、第２金属膜４０２の右辺と一致している。第３金属膜４０３の厚さは、１μｍ～５μｍ程度である。
　絶縁膜３０１は、半導体積層構造５０の表面のうち第１金属膜４０１よりも左側の領域において、半導体積層構造５０の周縁部を除く領域に形成されている。絶縁膜３０１は、前後方向に長い矩形である。絶縁膜３０１の左右方向長さは、１５０μｍ～３５０μｍ程度である。絶縁膜３０１の前後方向長さは、１８０μｍ～３３０μｍ程度である。絶縁膜３０１の厚さは、０．１μｍ～０．３μｍ程度である。絶縁膜３０１は、この実施形態では、ＳｉＮからなる。絶縁膜３０１は、ＳｉＯ２や、Ｎ型にドープしたエピ層であってもよい。
　ヒータ３０２は、平面視において、リッジ３０と平行に延びた直線状である。ヒータ３０２は、平面視において、第１金属膜４０１の左辺より所定距離（例えば１５μｍ～１００μｍ程度）だけ左側位置に形成されている。平面視において、ヒータ３０２とリッジ３０との間隔は、１０μｍ～７０μｍ程度である。ヒータ３０２は、絶縁膜３０１の前辺近くから絶縁膜３０１の後辺近くまで延びている。ヒータ３０２の幅は、５μｍ～２０μｍ程度である。
　ヒータ３０２は、絶縁膜３０１上に形成されたＴｉ膜４１１と、Ｔｉ膜４１１上に積層されたＰｔ膜４１２との積層膜からなる。Ｔｉ膜４１１の厚さは、０．０５μｍ～０．２μｍ程度である。Ｐｔ膜４１２の厚さは、０．０５μｍ～０．３μｍ程度である。なお、Ｐｔ膜４１２の代わりに、Ｗ膜またはＭｏ膜を用いてもよい。
　第１ヒータ電極３０３は、絶縁膜３０１表面の前側半分の領域内に配置されている。第１ヒータ電極３０３は、電極部（主要部）３０３Ａと、電極部３０３Ａと一体的に形成された接続部３０３Ｂとを有している。電極部３０３Ａは、ヒータ３０２に対して、ｐ側電極４とは反対側に配置されている。電極部３０３Ａは、平面視で、左右方向に長い矩形である。電極部３０３Ａの前後方向長さは、１００μｍ～１５０μｍ程度であり、絶縁膜３０１の前後方向長さの半分よりも少し短い。電極部３０３Ａの左右方向長さは、１００μｍ～２５０μｍ程度であり、絶縁膜３０１の左右方向長さよりも短い。電極部３０３Ａは、平面視において、その前辺が絶縁膜３０１の前辺と一致しかつその左辺が絶縁膜３０１の左辺と一致するように形成されている。電極部３０３Ａの右辺とヒータ３０２との間隔は、２０μｍ～８０μｍ程度である。
　接続部３０３Ｂは、電極部３０３Ａの右辺の前部から右方に延びている。接続部３０３Ｂの先端は、ｐ側電極４の第１金属膜４０１の左辺近くまで延びている。接続部３０３Ｂの長さ中間部は、ヒータ３０２の前端部を覆っており、ヒータ３０２の前端部に機械的かつ電気的に接続されている。
　第１ヒータ電極３０３の電極部３０３Ａおよび接続部３０３Ｂは、絶縁膜３０１表面に形成された第１金属膜４２１と、第１金属膜４２１表面の全域に積層された第２金属膜４２２と、第２金属膜４２２の表面の全域に積層された第３金属膜４２３との積層膜からなる。
　第１金属膜４２１は、この実施形態では、Ｔｉからなる。第１金属膜４２１の厚さは、０．０５μｍ～０．３μｍ程度である。第２金属膜４２２は、この実施形態では、Ａｕからなる。第２金属膜４２２の厚さは、０．１μｍ～０．４μｍ程度である。第３金属膜４２３は、この実施形態では、めっき法によって形成されたＡｕからなる。第３金属膜４２３の厚さは、１μｍ～３μｍ程度である。
　第２ヒータ電極３０４は、絶縁膜３０１表面の後側半分の領域内に配置されている。第２ヒータ電極３０４は、電極部（主要部）３０４Ａと、電極部３０４Ａと一体的に形成された接続部３０４Ｂとを有している。電極部３０４Ａは、ヒータ３０２に対して、ｐ側電極４とは反対側に配置されている。電極部３０４Ａは、平面視で、左右方向に長い矩形である。電極部３０４Ａの前後方向長さは、１００μｍ～１５０μｍ程度であり、絶縁膜３０１の前後方向長さの半分よりも少し短い。電極部３０４Ａの左右方向長さは、１００μｍ～２５０μｍ程度であり、絶縁膜３０１の左右方向長さよりも短い。電極部３０４Ａは、平面視において、その後辺が絶縁膜３０１の後辺と一致しかつその左辺が絶縁膜３０１の左辺と一致するように形成されている。電極部３０４Ａの右辺とヒータ３０２との間隔は、２０μｍ～８０μｍ程度である。
　接続部３０４Ｂは、電極部３０４Ａの右辺の後部から右方に延びている。接続部３０４Ｂの先端は、ｐ側電極４の第１金属膜４０１の左辺近くまで延びている。接続部３０４Ｂの長さ中間部は、ヒータ３０２の後端部を覆っており、ヒータ３０２の後端部に機械的かつ電気的に接続されている。
　第２ヒータ電極３０４の電極部３０４Ａおよび接続部３０４Ｂは、絶縁膜３０１表面に形成された第１金属膜４３１と、第１金属膜４３１表面の全域に積層された第２金属膜４３２と、第２金属膜４３２の表面の全域に積層された第３金属膜４３３との積層膜からなる。
　第１金属膜４３１は、この実施形態では、Ｔｉからなる。第１金属膜４３１の厚さは、０．０５μｍ～０．３μｍ程度である。第２金属膜４３２は、この実施形態では、Ａｕからなる。第２金属膜４３２の厚さは、０．１μｍ～０．４μｍ程度である。第３金属膜４３３は、この実施形態では、めっき法によって形成されたＡｕからなる。第３金属膜４３３の厚さは、１μｍ～５μｍ程度である。
　なお、第１ヒータ電極３０３と第２ヒータ電極３０４とは、例えば、次のように形成されていもよい。すなわち、第２ヒータ電極３０４は、絶縁膜３０１上において、ヒータ３０２の後端部上から絶縁膜３０１の後辺および左辺に沿って延びた平面視Ｌ字状に形成される。一方、第１ヒータ電極３０３は、ヒータ３０２と第２ヒータ電極３０４とに囲まれた絶縁膜３０１上の領域において、ヒータ３０２の前端部上から左方向に延びた後、後方に延びるように形成される。
　図２６Ａ～図２６Ｆは、前述の半導体レーザ素子３００の製造工程の一例を説明するための図解的な平面図である。図２６Ａ～図２６Ｆの平面図は、図２４の平面図に対応する平面図である。図２７Ａ～図２７Ｆは、前述の半導体レーザ素子３００の製造工程の一例を説明するための図解的な断面図である。図２７Ａ～図２７Ｆの断面図は、図２５の切断面に対応する断面図である。
　まず、半導体積層構造５０を用意する。そして、図２６Ａおよび図２７Ａに示すように、半導体積層構造５０の表面全域に、絶縁膜３０１の材料膜である絶縁材料膜５０１が形成される。この実施形態では、絶縁材料膜５０１はＳｉＮ膜である。絶縁材料膜５０１は、ＳｉＯ２や、Ｎ型にドープしたエピ層であってもよい。
　次に、図２６Ｂおよび図２７Ｂに示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、絶縁材料膜５０１がパターニングされる。これにより、半導体積層構造５０の表面の右側部および周縁部を除く領域に、平面視矩形状の絶縁膜３０１が形成される。
　次に、図２６Ｃおよび図２７Ｃに示すように、真空蒸着法によって、絶縁膜３０１表面の右辺寄りに、前後方向に延びたヒータ３０２を形成する。ヒータ３０２は、絶縁膜３０１上に形成されたＴｉ膜４１１と、Ｔｉ膜４１１上に積層されたＰｔ膜４１２との積層膜からなる。
　次に、図２６Ｄおよび図２７Ｄに示すように、半導体積層構造５０表面の露出面および絶縁膜３０１の表面に、一部の領域を残して、真空蒸着法によって、第１金属膜４０１，４２１，４３１の材料膜である第１金属材料膜５１１および第２金属膜４０２，４２２，４３２の材料膜である第２金属材料膜５１２が順次形成される。第１金属材料膜５１１および第２金属材料膜５１２が形成されない一部の領域は、平面視において、絶縁膜３０１上の領域のうち、ヒータ３０２の両端部を除いた長さ中間領域およびその両側近傍部分を含む矩形領域である。この実施形態では、第１金属材料膜５１１はＴｉ膜からなり、第２金属材料膜５１２はＡｕ膜からなる。
　次に、図２６Ｅおよび図２７Ｅに示すように、めっき法によって、第２金属材料膜５１２上に、第３金属膜４０３，４２３，４３３を形成する。
　次に、図２６Ｆおよび図２７Ｆに示すように、第１金属材料膜５１１および第２金属材料膜５１２をパターニングする。これにより、第１金属材料膜５１１からなる第１金属膜４０１，４２１，４３１および第２金属材料膜５１２からなる第２金属膜４０２，４２２，４３２が得られる。
　これにより、第１金属膜４０１と第２金属膜４０２と第３金属膜４０３とを備えたｐ側電極４と、第１金属膜４２１と第２金属膜４２２と第３金属膜４２３とを備えた第１ヒータ電極３０３と、第１金属膜４３１と第２金属膜４３２と第３金属膜４３３とを備えた第２ヒータ電極３０４とが得られる。第１ヒータ電極３０３は、電極部３０３Ａと、ヒータ３０２の前端に機械的および電気的に接続された接続部３０３Ｂとからなる。第２ヒータ電極３０４は、電極部３０４Ａと、ヒータ３０２の後端に機械的および電気的に接続された接続部３０４Ｂとからなる。
　最後に、半導体積層構造５０の裏面に、ｎ側電極３が形成されることにより、図２３～図２５に示される半導体レーザ素子３００が得られる。
　前述の半導体レーザ素子３００では、ヒータ３０２を備えているので、ヒータ３０２を駆動制御することによって、半導体レーザ素子３００の温度を制御することが可能となる。
　例えば、以下のようにヒータ３０２をオンオフ制御することにより、半導体レーザ素子３００の温度がほぼ一定となるように、半導体レーザ素子３００の温度を制御することが可能となる。
　半導体レーザ素子３００がオンとオフとを繰り返すように制御される場合、半導体レーザ素子３００が最初にオンされる所定時間前に、ヒータ３０２をオンさせて半導体レーザ素子３００を加熱する。そして、半導体レーザ素子３００がオンされると、ヒータ３０２をオフさせる。これ以後は、半導体レーザ素子３００がオフされるとヒータ３０２をオンさせ、半導体レーザ素子３００がオンされるとヒータ３０２をオフさせる。
　また、半導体レーザ素子３００の温度を検出し、半導体レーザ素子３００の温度が所定温度範囲内となるように、ヒータ３０２をオンオフ制御するようにしてもよい。
　また、半導体レーザ素子３００では、第１ヒータ電極３０３の電極部（主要部）３０３Ａおよび第２ヒータ電極３０４の電極部（主要部）３０４Ａ部は、それぞれ、ヒータ３０２に対して、ｐ側電極４とは反対側に配置されている。そして、第１ヒータ電極３０３の電極部３０３Ａ、第２ヒータ電極３０４の電極部３０４Ａおよびｐ側電極４は、それぞれ、ヒータ３０２の厚さよりも厚い部分を有している。
　具体的には、この実施形態では、ヒータ３０２の厚さが０．１５μｍであるのに対し、ｐ側電極４の第３金属膜４０３が形成されている部分の厚さ、第１ヒータ電極３０３の厚さおよび第２ヒータ電極３０４の厚さは、１．３０μｍである。このため、半導体レーザ素子３００を取り扱う際に、ヒータ３０２へ触れてキズが付くことを抑制できる。これにより、ヒータ３０２の劣化を抑制できる。このような観点から、第１ヒータ電極３０３の電極部３０３Ａ、第２ヒータ電極３０４の電極部３０４Ａおよびｐ側電極４は、ヒータ３０２の厚さの５倍以上の厚みを有している部分を備えていることが好ましい。
　また、半導体レーザ素子３００の半導体積層構造５０の構成は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子６０の半導体積層構造５０の構成と同様であるので、半導体レーザ素子３００は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子６０と同様な効果を奏する。
　なお、半導体レーザ素子３００の半導体積層構造５０は、図２１の半導体レーザ素子６０Ａの半導体積層構造５０または図２２の半導体レーザ素子６０Ｂの半導体積層構造５０と同様な構成であってもよい。
　また、半導体レーザ素子３００の半導体積層構造５０は、半導体レーザ光を出力できる構成であれば、前述した構成以外の構成であってもよい。半導体レーザ素子３００の半導体積層構造５０は、ＴＭモードの偏光を発生させる構成に限らず、ＴＥモードの偏光を発生させる構成であってもよい。
　前述の第４実施形態に係る半導体レーザ素子３００では、ヒータ３０２は直線状であったが、図２８に示すように、ヒータ３０２は、平面視で蛇行状の形状を有していてもよい。
［５］第５実施形態
　図２９は、本発明の第５実施形態に係る半導体レーザ素子の外観を示す図解的な斜視図である。図３０は、図２９の半導体レーザ素子の図解的な平面図である。図３１は、図３０のXXXI- XXXI線に沿う図解的な断面図である。図３１において、前述の図６の各部に対応する部分には、図６と同じ符号を付して示す。
　半導体レーザ素子６００は、図１～図７に示した半導体レーザ素子６０の広義の半導体積層構造５０と同様な構成の半導体積層構造５０を含む。説明の便宜上、図２９および図３１においては、半導体積層構造５０の構成を簡略化して図示している。以下において、半導体積層構造５０における基板１とは反対側の表面を表面といい、半導体積層構造５０における基板１側の表面を裏面ということにする。
　以下において、「前」とは図３０の紙面の下側を、「後」とは図３０の紙面の上側を、「左」とは図３０の紙面の左側を、「右」とは図３０の紙面の右側を、それぞれいうものとする。
　半導体積層構造５０は、平面視で前後左右の４つの辺を有し、かつ左右方向に長い矩形である。半導体積層構造５０の表面の幅中央部には、略右半部の主半導体レーザ領域Ｅ１と、略左半部の熱源用半導体レーザ領域Ｅ２とを分離する領域分離溝６０３が形成されている。領域分離溝６０３は、平面視において、半導体積層構造５０の表面を前後方向に縦断している。領域分離溝６０３は、半導体積層構造５０内の基板１に達している。主半導体レーザ領域Ｅ１は、主半導体レーザ６０１として使用され、熱源用半導体レーザ領域Ｅ２は、熱源用半導体レーザ６０２として使用される。
　この半導体レーザ素子６００においては、主半導体レーザ領域Ｅ１および熱源用半導体レーザ領域Ｅ２のそれぞれに、リッジ３０が形成されている。以下において、主半導体レーザ領域Ｅ１に形成されているリッジ３０を第１リッジ３０Ａといい、熱源用半導体レーザ領域Ｅ２に形成されているリッジ３０を第２リッジ３０Ｂということにする。各リッジ３０Ａ，３０Ｂは、図６に示されるように、ｐ型クラッド層１６，１８におけるリッジ部（第２ｐ型クラッド層）１８と、ｐ型エッチングストップ層１９と、ｐ型キャップ層２０とを含んでいる。
　主半導体レーザ領域Ｅ１において、半導体積層構造５０における基板１の上側部分（狭義の半導体積層構造２）は、平面視で矩形である。
　主半導体レーザ領域Ｅ１において、第１リッジ３０Ａは、前後方向に延びている。第１リッジ３０Ａは、主半導体レーザ領域Ｅ１の左右方向の中央（幅中央）よりも左側寄りに形成されている。第１リッジ３０Ａは、最下層にｐ型クラッド層１６，１８のリッジ部（第１リッジ部）１８を含んでいる。
　主半導体レーザ領域Ｅ１において、半導体積層構造５０の表面には、主半導体レーザ６０１のための第１ｐ側電極４Ａが形成されている。第１ｐ側電極４Ａは、例えば、半導体積層構造５０の表面に形成されたＴｉ膜と、Ｔｉ膜に積層された第１Ａｕ膜と、第１Ａｕ膜に積層された第２Ａｕ膜とからなる。Ｔｉ膜および第１Ａｕ膜は、例えば真空蒸着法によって形成され、第２Ａｕ膜は、例えば、めっき法によって形成される。
　熱源用半導体レーザ領域Ｅ２において、半導体積層構造５０における基板１の上側部分（狭義の半導体積層構造２）は、平面視で矩形である。
　熱源用半導体レーザ領域Ｅ２において、第２リッジ３０Ｂは、前後方向に延びている。第２リッジ３０Ｂは、熱源用半導体レーザ領域Ｅ２の左右方向の中央（幅中央）よりも右側寄りに形成されている。第２リッジ３０Ｂは、最下層にｐ型クラッド層１６，１８のリッジ部（第２リッジ部）１８を含んでいる。
　熱源用半導体レーザ領域Ｅ２において、半導体積層構造５０の表面には、熱源用半導体レーザ６０２のための第２ｐ側電極４Ｂが形成されている。第２ｐ側電極４Ｂは、例えば、半導体積層構造５０の表面に形成されたＴｉ膜と、Ｔｉ膜に積層された第１Ａｕ膜と、第１Ａｕ膜に積層された第２Ａｕ膜とからなる。Ｔｉ膜および第１Ａｕ膜は、例えば真空蒸着法によって形成され、第２Ａｕ膜は、例えば、めっき法によって形成される。
　半導体積層構造５０の裏面には、主半導体レーザ領域Ｅ１および熱源用半導体レーザ領域Ｅ２に跨るように、ｎ側電極３が形成されている。ｎ側電極３は、主半導体レーザ６０１および熱源用半導体レーザ６０２に共通したｎ側電極である。
　つまり、半導体レーザ素子６００は、主半導体レーザ６０１と、主半導体レーザ６０１に隣接して配置された熱源用半導体レーザ６０２とを備えている。主半導体レーザ６０１は、半導体積層構造５０における主半導体レーザ領域Ｅ１に対応した部分と、第１ｐ側電極４Ａと、ｎ側電極３とから構成されている。熱源用半導体レーザ６０２は、半導体積層構造５０における熱源用半導体レーザ領域Ｅ２に対応した部分と、第１ｐ側電極４Ａと、ｎ側電極３とから構成されている。主半導体レーザ６０１と、熱源用半導体レーザ６０２とは、共通した基板１を有している。
　主半導体レーザ６０１は半導体レーザとして使用される。熱源用半導体レーザ６０２は主半導体レーザ６０１の温度を制御するための熱源として使用される。この熱源は、半導体レーザを駆動すると、光変換されないエネルギーが熱に変換されることを利用したものである。
　このような半導体レーザ素子６００は、例えば、次のようにして製造される。まず、第１リッジ部３０Ａおよび第２リッジ部３０Ｂを有する半導体積層構造５０を用意する。次に、半導体積層構造５０の表面に、第１ｐ側電極４Ａおよび第２ｐ側電極４Ｂを形成する。次に、半導体積層構造５０の表面に、主半導体レーザ領域Ｅ１と熱源用半導体レーザ領域Ｅ２を分離するための領域分離溝６０３を形成する。最後に、半導体積層構造５０の裏面に、第ｎ側電極３を形成する。
　前述の半導体レーザ素子６００は、主半導体レーザ６０１と熱源用半導体レーザ６０２とを備えているので、熱源用半導体レーザ６０２を駆動制御することによって、主半導体レーザ６０１（半導体レーザ素子６００）の温度を制御することが可能となる。
　例えば、以下のように熱源用半導体レーザ６０２をオンオフ制御することにより、半導体レーザ素子６００（主半導体レーザ６０１）の温度がほぼ一定となるように、半導体レーザ素子６００の温度を制御することが可能となる。
　主半導体レーザ６０１がオンとオフとを繰り返すように制御される場合、主半導体レーザ６０１が最初にオンされる所定時間前に、熱源用半導体レーザ６０２をオンさせて主半導体レーザ６０１を加熱する。そして、主半導体レーザ６０１がオンされると、熱源用半導体レーザ６０２をオフさせる。これ以後は、主半導体レーザ６０１がオフされると熱源用半導体レーザ６０２をオンさせ、主半導体レーザ６０１がオンされると熱源用半導体レーザ６０２をオフさせる。
　また、主半導体レーザ６０１の温度を検出し、主半導体レーザ６０１の温度が所定温度範囲内となるように、熱源用半導体レーザ６０２をオンオフ制御するようにしてもよい。
　また、半導体レーザ素子６００の半導体積層構造５０の構成は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子６０の半導体積層構造５０の構成と同様であるので、半導体レーザ素子６００は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子６０と同様な効果を奏する。
　なお、半導体レーザ素子６００の半導体積層構造５０は、図２１の半導体レーザ素子６０Ａの半導体積層構造５０または図２２の半導体レーザ素子６０Ｂの半導体積層構造５０と同様な構成であってもよい。
　また、半導体レーザ素子６００の半導体積層構造５０は、半導体レーザ光を出力できる構成であれば、前述した構成以外の構成であってもよい。半導体レーザ素子６００の半導体積層構造５０は、ＴＭモードの偏光を発生させる構成に限らず、ＴＥモードの偏光を発生させる構成であってもよい。
　前述の第５実施形態に係る半導体レーザ素子６００では、熱源用半導体レーザ領域Ｅ２に形成されているリッジ３０（第２リッジ３０Ｂ）は、直線状であったが、図３２に示すように、第２リッジ３０Ｂは、平面視において、間隔をおいて直線状に配置された複数の矩形リッジ３０ｂから構成されていてもよい。なお、各矩形リッジ３０ｂは、最下層に第１ｐ型クラッド層１８からなる矩形リッジ部を含んでいる。
　本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　この出願は、２０１８年１２月２８日に日本国特許庁に提出された特願２０１８－２４８０２９号および２０１９年２月１８日に日本国特許庁に提出された特願２０１９－０２６８２１号に対応しており、その出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
　１　基板
　２　半導体積層構造（狭義）
　３　ｎ側電極
　４，４Ａ，４Ｂ　ｐ側電極
　５　電流狭窄層
　６　ウエハ
　７　切断ライン
　７ａ　端面切断ライン
　７ｂ　側面切断ライン
　８　第１分離溝痕跡
　９　第２分離溝痕跡
　１０　活性層
　１１　ｎ側ガイド層
　１２　ｐ側ガイド層
　１３　ｎ型半導体層
　１４　ｐ型半導体層
　１５　ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
　１６　第１ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
　１７　ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層
　１８　第２ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
　１９　ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層
　２０　ｐ型ＧａＡｓキャップ層
　２１　ｐ型コンタクト層
　３０，３０Ａ，３０Ｂ　リッジ
　３０ｂ　矩形リッジ
　３１，３２　共振器端面
　３３，３４　側面
　３５　端面窓構造
　４１　第１電極膜
　４２　第２電極膜
　５０　半導体積層構造（広義）
　６０　半導体レーザ素子
　７１　ＺｎＯ層
　７２　マスク層
　８０　第１分離溝
　８１　第１テーパ状側面
　８２　第２テーパ状側面
　８３　底面
　９０　第２分離溝
　１００　個別素子
　１１０　バー状体
　２２１　量子井戸層
　２２２　障壁層
　３００，６００　半導体レーザ素子
　３０１　絶縁膜
　３０２　ヒータ
　３０３　第１ヒータ電極
　３０３Ａ　電極部
　３０３Ｂ　接続部
　３０４　第２ヒータ電極
　３０４Ａ　電極部
　３０４Ｂ　接続部
　４０１，４２１，４３１　第１金属膜
　４０２，４２２，４３２　第２金属膜
　４０３，４２３，４３３　第３金属膜
　４１１　Ｔｉ膜
　４１２　Ｐｔ膜
　５０１　絶縁材料膜
　５１２　第１金属材料膜
　６０１　主半導体レーザ
　６０２　熱源用半導体レーザ
　６０３　領域分離溝

Claims (26)

  1. 　ＴＭモードで発振する半導体レーザ素子であって、
    　基板と、前記基板の表面側に配置されたｎ型クラッド層と、前記ｎ型クラッド層に対して前記基板とは反対側に配置された活性層と、前記活性層に対して前記ｎ型クラッド層とは反対側に配置されたｐ型クラッド層とを有する半導体積層構造を含み、
    　前記活性層は、ＴＭモード発振を生じさせるための引っ張り歪みを有する量子井戸層を含み、
    　前記ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層は、それぞれＡｌＧａＡｓ層からなる、半導体レーザ素子。
  2. 　レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されている請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  3. 　前記活性層は、
    　複数の前記量子井戸層と、
    　隣接する前記量子井戸層に挟まれ、圧縮歪みを有する障壁層とを含む、請求項１または２に記載半導体レーザ素子。
  4. 　前記基板がＧａＡｓ基板からなり、
    　前記量子井戸層が、ＧａＡｓＰ層からなる、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記基板がＧａＡｓ基板からなり、
    　前記障壁層が、ＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる、請求項３または４に記載の半導体レーザ素子。
  6. 　前記ｐ型クラッド層に対して前記活性層とは反対側に形成され、前記活性層に流れる電流を狭窄するための電流狭窄層をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
  7. 　共振器長方向から見て、前記ｐ型クラッド層における前記活性層とは反対側の表面は、前記活性層の表面と平行な平坦部と、前記平坦部の両側にそれぞれ形成されかつ前記活性層の表面に対して傾斜した傾斜面とを含んでおり、
    　前記ｐ型クラッド層の前記平坦部上には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層が形成されており、
    　前記電流狭窄層は、前記ｐ型クラッド層の前記傾斜面と前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層の側面とを覆うように形成されている、請求項６に記載の半導体レーザ素子。
  8. 　前記電流狭窄層が、ＡｌＧａＡｓ層と、前記ＡｌＧａＡｓ層上に形成されたＧａＡｓ層との積層膜からなる、請求項７に記載の半導体レーザ素子。
  9. 　前記電流狭窄層の表面および前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層の表面を覆うように形成されたＧａＡｓコンタクト層と、
    　前記ＧａＡｓコンタクト層上に形成されたｐ側電極と、前記基板の裏面に形成されたＮ側電極を含む、請求項７に記載の半導体レーザ素子。
  10. 　前記半導体積層構造が、前記レーザ共振器の共振面を構成する一対の端面と、一対の側面と、前記一対の側面において、前記半導体積層構造の表面に連なる上縁領域に形成された第１分離溝痕とを有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
  11. 　前記第１分離溝痕が、前記半導体積層構造の長さ方向全域にわたって形成されている、請求項１０に記載の半導体レーザ素子。
  12. 　前記半導体積層構造が、前記一対の側面において、前記半導体積層構造の裏面に連なる下縁領域に形成された第２分離溝痕をさらに有する、請求項１０または１１に記載の半導体レーザ素子。
  13. 　前記第２分離溝痕が、前記半導体積層構造の長さ方向中間部に形成されている、請求項１２に記載の半導体レーザ素子。
  14. 　前記半導体積層構造における前記基板側とは反対側の表面の一部に形成された半導体レーザ用ｐ側電極と、
    　前記半導体積層構造の前記表面の一部に形成された絶縁膜と、
    　前記絶縁膜上に形成されたヒータと、
    　前記絶縁膜上に形成され、前記ヒータの一端に接続された第１ヒータ電極および前記ヒータの他端に接続された第２ヒータ電極とを含む、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  15. 　前記第１ヒータ電極の主要部および前記第２ヒータ電極の主要部は、それぞれ、前記ヒータに対して、前記半導体レーザ用ｐ側電極とは反対側に配置されており、
    　前記第１ヒータ電極の主要部、前記第２ヒータ電極の主要部および前記半導体レーザ用ｐ側電極は、それぞれ、前記ヒータの厚さよりも厚い部分を有している、請求項１４に記載の半導体レーザ素子。
  16. 　前記ヒータの厚さよりも厚い部分は、前記ヒータの厚さの５倍以上の厚さを有している、請求項１５に記載の半導体レーザ素子。
  17. 　前記ｐ型クラッド層は、直線状のリッジ部を有しており、
    　前記半導体レーザ用ｐ側電極は、平面視において、前記リッジ部を含む領域に形成されている、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
  18. 　前記ヒータは、平面視において、前記リッジ部と平行に配置されている、請求項１７に記載の半導体レーザ素子。
  19. 　前記ヒータは、平面視において、直線状に延びている、請求項１８に記載の半導体レーザ素子。
  20. 　前記ヒータは、平面視において、蛇行状に延びている、請求項１８に記載の半導体レーザ素子。
  21. 　前記ヒータは、前記絶縁膜上に形成されたＴｉ膜と、前記Ｔｉ膜上に積層されたＰｔ膜との積層膜から構成されている、請求項１４～２０のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
  22. 　前記半導体積層構造における前記基板側とは反対側の表面には、主半導体レーザとして使用される主半導体レーザ領域と、熱源用半導体レーザとして使用される熱源用半導体レーザ領域とを分離する領域分離溝が形成されており、
    　前記主半導体レーザ領域において、前記半導体積層構造の前記表面には、前記主半導体レーザのための第１ｐ側電極が形成され、
    　前記熱源用半導体レーザ領域において、前記半導体積層構造の前記表面には、前記熱源用半導体レーザのための第２ｐ側電極が形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  23. 　前記領域分離溝は、前記基板に達している、請求項２２に記載の半導体レーザ素子。
  24. 　前記半導体積層構造における前記表面とは反対側の裏面には、前記主半導体レーザおよび前記熱源用半導体レーザのためのｎ側電極が形成されている、請求項２２または２３に記載の半導体レーザ素子。
  25. 　前記主半導体レーザ領域において、前記ｐ型クラッド層は、直線状の第１リッジ部を有しており、
    　前記熱源用半導体レーザ領域において、前記ｐ型クラッド層は、直線状の第２リッジ部を有している、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。
  26. 　第２リッジ部は、平面視において、間隔をおいて直線状に配置された複数の矩形リッジから構成されている、請求項２５に記載の半導体レーザ素子。
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