WO2022163237A1 - 半導体レーザ素子 - Google Patents

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WO2022163237A1
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semiconductor
laser device
semiconductor laser
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康光 久納
篤志 山田
洋希 永井
東吾 中谷
直人 柳田
雅幸 畑
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ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社
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    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor laser device.
  • the semiconductor laser device described in Patent Document 1 includes a semiconductor laminate including an N-type clad layer, an active layer, a P-type clad layer, and a P-type contact layer, and an insulator having an opening disposed on the semiconductor laminate. and a P-side electrode disposed on the insulating film. An opening is formed in the insulating film, and current is supplied from the P-side electrode to the semiconductor laminate via the opening. The opening is not formed near the facet forming the cavity of the semiconductor laser element. Accordingly, in the semiconductor laser device described in Patent Document 1, COD (catastrophic optical damage) in the vicinity of the facet is suppressed by suppressing current supply in the vicinity of the facet.
  • COD catastrophic optical damage
  • the P-type contact layer extends from one facet to the other facet. A current can be supplied through the layers to the vicinity of the end face. Therefore, in the semiconductor laser device described in Patent Document 1, COD may occur near the facet.
  • the present disclosure aims to solve such problems, and aims to provide a semiconductor laser device capable of suppressing COD near the facet.
  • one aspect of the semiconductor laser device is a semiconductor laser device that emits multi-lateral mode laser light, comprising: a substrate; and a semiconductor laminate disposed above the substrate.
  • the semiconductor laminate includes an N-side semiconductor layer arranged above the substrate, an active layer arranged above the N-side semiconductor layer, and a P-side semiconductor layer arranged above the active layer a semiconductor layer and a p-type contact layer disposed above the p-side semiconductor layer; the semiconductor laminate has two facets facing each other;
  • the semiconductor laminate includes a ridge portion extending in the resonance direction of the laser light and a part of the upper surface of the semiconductor laminate, wherein the ridge portion is seen in a top view of the semiconductor laminate.
  • a current injection window which is a region into which a current is injected, is formed only on the ridge portion of the upper surface of the semiconductor laminate, and the distance from the upper surface of the active layer to the bottom portion is uniform. is.
  • one aspect of the semiconductor laser device is a semiconductor laser device that emits multi-lateral mode laser light, comprising: a substrate; a stacked body, wherein the semiconductor stacked body includes an N-side semiconductor layer disposed above the substrate, an active layer disposed above the N-side semiconductor layer, and an active layer disposed above the active layer. It has a P-side semiconductor layer and a P-type contact layer arranged above the P-side semiconductor layer, the semiconductor laminate has two end faces facing each other, and the laser light Resonates between the end faces, and the semiconductor laminate includes a ridge portion extending in the resonance direction of the laser light and a part of the upper surface of the semiconductor laminate.
  • a current injection window which is a region into which a current is injected, is formed only on the ridge portion of the upper surface of the semiconductor laminate, and the P-type contact layer is exposed on the bottom portion. is doing.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic first cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic second cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic third cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an N-side semiconductor layer according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an active layer according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the P-side semiconductor layer according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic first cross-sectional view showing the overall configuration of the semiconductor laser device according to the
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the model used in the simulation of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing simulation results of current spread in the lateral direction of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a graph in which a part of FIG. 9 is enlarged.
  • FIG. 11 is a graph showing simulation results of the lateral width of the near-field pattern (NFP) of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing simulation results of current spread in the resonance direction of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the distance from the top surface to the bottom of the active layer and the effective refractive index difference.
  • FIG. 9 is a graph showing simulation results of current spread in the lateral direction of the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a graph in which a part of FIG. 9 is enlarged.
  • FIG. 11 is a graph showing simulation results of the lateral width of
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the first step of the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing the second step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a schematic first cross-sectional view showing the third step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic second cross-sectional view showing the third step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic first cross-sectional view showing the fourth step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic second cross-sectional view showing the fourth step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 20 is a schematic first cross-sectional view showing the fifth step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic second cross-sectional view showing the fifth step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 22 is a schematic first cross-sectional view showing the sixth step of the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic second cross-sectional view showing the sixth step of the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the embodiment.
  • 24 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 4.
  • FIG. 25 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 5.
  • FIG. 26 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 6.
  • FIG. 27 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 7.
  • FIG. 28 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 8.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of a semiconductor laser device according to Modification 8. As shown in FIG.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Therefore, the scales and the like are not always the same in each drawing.
  • symbol is attached
  • the terms “upper” and “lower” do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the stacking structure. It is used as a term defined by a relative positional relationship. Also, the terms “above” and “below” are used not only when two components are spaced apart from each other and there is another component between the two components, but also when two components are spaced apart from each other. It also applies when they are arranged in contact with each other.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device 10 according to this embodiment.
  • 2 to 4 are schematic cross-sectional views showing the overall configuration of the semiconductor laser device 10 according to this embodiment. 2, 3, and 4 show cross sections taken along lines II-II, III-III, and IV-IV of FIG. 1, respectively.
  • Each figure shows an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis that are orthogonal to each other.
  • the X, Y, and Z axes are a right-handed Cartesian coordinate system.
  • the stacking direction of the semiconductor laser element 10 is parallel to the Z-axis direction, and the main emission direction of light (laser light in this embodiment) is parallel to the Y-axis direction.
  • the semiconductor laser device 10 is a device that emits multi-lateral mode laser light.
  • the semiconductor laser device 10 includes a substrate 21 and a semiconductor laminate 10S.
  • the semiconductor laminate 10S has two end faces 10F and 10R that are perpendicular to the lamination direction (that is, the Z-axis direction) and face each other (see FIG. 1).
  • the two facets 10F and 10R form a resonator, and the semiconductor laminate 10S emits laser light from the facet 10F.
  • the semiconductor laminate 10S includes an optical waveguide positioned between the two end faces 10F and 10R for guiding laser light.
  • the waveguide characteristic of the semiconductor laser device 10 is of gain waveguide type.
  • the cavity length of the semiconductor laser device 10 (that is, the distance between the facets 10F and 10R) is 2 mm or more.
  • the cavity length of the semiconductor laser device 10 may be 4 mm or more, or may be less than 2 mm.
  • the end surface 10F is a front end surface that emits laser light
  • the end surface 10R is a rear end surface having a higher reflectance than the end surface 10F.
  • a first facet coating film 71 is arranged on the facet 10F, and a second facet coating film 72 is arranged on the facet 10R.
  • the first facet coating film 71 and the second facet coating film 72 are films for adjusting the reflectance of laser light on each facet.
  • the first facet coat film 71 and the second facet coat film 72 are multilayer films formed of dielectric multilayer films.
  • the first facet coating film 71 is a multilayer film including one or more Al 2 O 3 films and one or more Ta 2 O 5 films
  • the second facet coating film 72 is one or more Al 2 O 3 film, one or more layers of SiO 2 film, and one or more layers of Ta 2 O 5 film.
  • the reflectance of the first facet coating film 71 is 2%, and the reflectance of the second facet coating film 72 is 95%.
  • the two end faces of the substrate 21 in the resonance direction are on the same plane as the end faces 10F and 10R of the semiconductor laminate 10S, respectively (see FIG. 4).
  • a first facet coating film 71 and a second facet coating film 72 are also arranged on two facets of the substrate 21 in the resonance direction, respectively.
  • the reflectances of the first facet coating film 71 and the second facet coating film 72 are not limited to the reflectances described above.
  • the reflectance of the first facet coating film 71 may be 0.2% or less.
  • the kink is a phenomenon in which the power of the output laser light changes discontinuously with respect to changes in the current supplied to the semiconductor laser device 10 .
  • the kink is a phenomenon in which a graph showing the relationship between the current supplied to the semiconductor laser element 10 and the power of the output laser light has discontinuous changes.
  • the semiconductor laser device 10 emits laser light with a wavelength of 900 nm or more and 980 nm or less.
  • the semiconductor laminate 10S of the semiconductor laser device 10 is composed of, for example, a III-V group compound semiconductor made of AlGaInAs-based material.
  • the semiconductor laser element 10 emits laser light with a wavelength of 976 nm, for example.
  • the semiconductor laser device 10 has a facet window structure, the details of which will be described later.
  • the semiconductor laminate 10S of the semiconductor laser device 10 has a window region 10w adjacent to the laser beam emitting facet 10F (that is, the front facet) of the two facets, as shown in FIG.
  • window region 10w contacts end surface 10F.
  • the semiconductor laminate 10S may further have a window region 10w adjacent to the end surface 10R.
  • semiconductor laminate 10S has window region 10w adjacent to end surface 10R.
  • the semiconductor laser element 10 includes a substrate 21, a semiconductor laminate 10S, an insulating film 30, a first P-side electrode 41, a pad electrode 50, a second P-side electrode 42, and an N-side electrode 60 .
  • the substrate 21 is a plate-like member that serves as a base for the semiconductor laser element 10 .
  • the substrate 21 is a plate-like member having a principal surface that is uniformly flat.
  • the substrate 21 is a semiconductor substrate such as a GaAs substrate or an insulating substrate such as a sapphire substrate. In this embodiment, the substrate 21 is an N-type GaAs substrate.
  • the semiconductor laminate 10S is a laminate arranged above the substrate 21 .
  • the semiconductor laminate 10S has a plurality of semiconductor layers laminated in the lamination direction (that is, the Z-axis direction in each figure).
  • the semiconductor laminate 10S has an N-side semiconductor layer 22, an active layer 23, a P-side semiconductor layer 24, and a P-type contact layer 25.
  • the semiconductor laminate 10S has a ridge portion 20r extending in the resonance direction of the laser light, and a bottom portion 20b surrounding the ridge portion 20r in a top view of the semiconductor laminate 10S.
  • the bottom portion 20b is part of the upper surface of the semiconductor stacked body 10S.
  • the ridge portion 20r protrudes upward from the bottom portion 20b and includes at least a portion of the P-type contact layer 25, as shown in FIG. Also, as shown in FIGS. 1 and 4, the ridge portion 20r is separated from the two end surfaces 10F and 10R.
  • the ridge portion 20r of the semiconductor laminate 10S constitutes the optical waveguide of the semiconductor laser element 10. As shown in FIG. In this embodiment, the width of the ridge portion 20r (that is, the dimension in the X-axis direction) is 230 ⁇ m.
  • the distance Db in the stacking direction from the upper surface of the active layer 23 to the bottom portion 20b is uniform.
  • the bottom portion 20b lies on a plane perpendicular to the stacking direction. This allows the entire bottom portion 20b to be formed simultaneously by etching or the like.
  • the configuration in which the distance Db is uniform includes not only a configuration in which the distance Db is the same at any position on the bottom portion 20b, but also a configuration in which the distance Db is substantially the same. For example, a configuration in which the error of the distance Db is 5% or less is also included in the configuration in which the distance Db is uniform. In this embodiment, as shown in FIGS.
  • the P-side semiconductor layer 24 is exposed at the bottom portion 20b. That is, the distance Db is equal to or less than the film thickness of the P-side semiconductor layer 24 .
  • the structure of the bottom part 20b which concerns on this Embodiment is not limited to this. That is, the distance Db in the stacking direction from the upper surface of the active layer 23 to the bottom portion 20b may not be uniform.
  • the bottom portion 20b may have a region inclined with respect to the XY plane, or may have a stepped portion.
  • a current injection window 25a which is a region into which current is injected, is formed only on the ridge portion 20r of the upper surface of the semiconductor stacked body 10S.
  • the current injection window 25a is a region where the P-type contact layer 25 of the semiconductor laminate 10S and the first P-side electrode 41 are in contact.
  • the semiconductor laminate 10S has two wing portions 20w that include part of the P-type contact layer 25 and extend in the resonance direction. At least part of the ridge portion 20r is arranged between the two wing portions 20w in the top view of the semiconductor stacked body 10S. Each of the two wing portions 20w is adjacent to the ridge portion 20r via the bottom portion 20b. As shown in FIGS. 2 and 3, two wing portions 20w protrude upward from the bottom portion 20b. The height of the two wings 20w from the bottom 20b is equal to the height of the ridge 20r from the bottom 20b.
  • the stress applied to the semiconductor laser element 10 is dispersed to the wing portions 20w, so that the stress can be prevented from concentrating only on the ridge portion 20r. Therefore, it is possible to prevent the ridge portion 20r from being damaged.
  • the configuration in which the height of the two wing portions 20w from the bottom portion 20b is equal to the height of the ridge portion 20r from the bottom portion 20b includes not only a configuration in which each height is completely equal, but also a configuration in which the heights are substantially equal. be For example, a configuration in which each height has an error of 5% or less is also included in the configuration in which each height is equal.
  • Each of the two wing portions 20w extends to the two end faces 10F and 10R. In this embodiment, each of the two wing portions 20w extends from the end surface 10F to the end surface 10R.
  • the stress applied to the ridge portion 20r can be reduced in the vicinity of the end surfaces 10F and 10R where stress tends to concentrate. Therefore, it is possible to prevent the ridge portion 20r from being damaged.
  • the width of the bottom portion 20b between the ridge portion 20r and the wing portion 20w may be 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. Thereby, the shear stress outside the ridge portion 20r can be reduced. If the width of the bottom portion 20b is too large, the load during mounting concentrates on the ridge portion 20r, which serves as a current injection region. good too. As a result, it is possible to effectively suppress the rotation of the plane of polarization due to the shear stress, and reduce the influence of the shear stress on the laser light propagating through the optical waveguide.
  • separation grooves 20t are formed at both ends of the semiconductor laminate 10S in the X-axis direction.
  • the separation groove 20t is a groove used when singulating the semiconductor stacked body 10S.
  • the N-side semiconductor layer 22 is an example of a first conductivity type first semiconductor layer arranged above the substrate 21 and below the active layer 23 .
  • a configuration example of the N-side semiconductor layer 22 according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the N-side semiconductor layer 22 according to this embodiment.
  • the N-side semiconductor layer 22 includes an N-type buffer layer 22a, a first N-type composition graded layer 22b, an N-type cladding layer 22c, a second N-type composition and a sloped layer 22d.
  • the N-type buffer layer 22a, the first N-type composition gradient layer 22b, the N-type cladding layer 22c, and the second N-type composition gradient layer 22d are N-type semiconductor layers intentionally doped with impurities. Examples include an N-type GaAs layer and an N-type AlGaAs layer. Silicon (Si), for example, can be used as an impurity to be doped into each layer of the N-side semiconductor layer 22 .
  • the N-type buffer layer 22a is, for example, an N-type semiconductor layer with a thickness of 1.0 ⁇ m or less. By reducing the film thickness in this way, it is possible to suppress a decrease in the amount of energy shift in the window region 10w due to the influence of impurities contained in the N-type buffer layer when the window region 10w is formed by thermal diffusion. In order to increase the amount of energy shift in the window region 10w, the film thickness of the N-type buffer layer 22a may be 0.5 ⁇ m or less. In this embodiment, the N-type buffer layer 22a is an N-type GaAs layer with a thickness of 0.50 ⁇ m.
  • the N-type cladding layer 22c is an N-type semiconductor layer disposed above the first N-type compositionally graded layer 22b and having a lower refractive index than the active layer 23 .
  • the N-type cladding layer 22c is an N-type Al 0.32 Ga 0.68 As layer with a thickness of 3.00 ⁇ m.
  • the first N-type composition gradient layer 22b is a layer arranged above the N-type buffer layer 22a and having a different composition depending on the position in the stacking direction.
  • the bandgap energy of the first N-type composition gradient layer 22b is between the bandgap energy of the N-type buffer layer 22a and the bandgap energy of the N-type cladding layer 22c.
  • the bandgap energy of the first N-type composition gradient layer 22b approaches the bandgap energy of the N-type cladding layer 22c as the position in the stacking direction approaches the N-type cladding layer 22c, and the position in the stacking direction approaches the N-type buffer layer 22a. As it approaches, it approaches the bandgap energy of the N-type buffer layer 22a.
  • the N-side semiconductor layer 22 has the first N-type composition gradient layer 22b, the rapid change in bandgap energy between the N-type buffer layer 22a and the N-type cladding layer 22c is alleviated. Therefore, the device resistance of the semiconductor laser device 10 can be reduced.
  • the first N-type composition gradient layer 22b is an N-type Al x1 Ga 1-x1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x1 of the first N-type composition gradient layer 22b is 0.15 near the interface with the N-type buffer layer 22a and 0.32 near the interface with the N-type cladding layer 22c. increases as it approaches the N-type cladding layer 22c.
  • the second N-type composition gradient layer 22d is a layer that is arranged above the N-type clad layer 22c and whose composition changes according to the position in the stacking direction.
  • the bandgap energy of the second N-type composition gradient layer 22d is the magnitude between the bandgap energy of the N-type cladding layer 22c and the bandgap energy at the lower end of the active layer 23 (N-type guide layer 23a).
  • the bandgap energy of the second N-type composition gradient layer 22d approaches the bandgap energy of the N-type cladding layer 22c as the position in the stacking direction approaches the N-type cladding layer 22c, and approaches the active layer 23 in the stacking direction.
  • the second N-type composition gradient layer 22d is an N-type Al x2 Ga 1-x2 As layer with a thickness of 0.03 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x2 of the second N-type composition gradient layer 22d is 0.32 in the vicinity of the interface with the N-type cladding layer 22c and 0.285 in the vicinity of the interface with the active layer 23. It becomes smaller as the layer 23 is approached.
  • the N-side semiconductor layer 22 does not have to include the N-type buffer layer 22a, the first N-type composition gradient layer 22b, and the second N-type composition gradient layer 22d.
  • the N-side semiconductor layer 22 may have other semiconductor layers.
  • the N-side semiconductor layer 22 may have an undoped semiconductor layer.
  • the active layer 23 is a light-emitting layer arranged above the N-side semiconductor layer 22 .
  • active layer 23 in regions other than window region 10w has a quantum well structure.
  • the active layer 23 may have a single quantum well or multiple quantum wells.
  • the active layer 23 in the window region 10w will be described.
  • Eg1 be the bandgap energy measured by photoluminescence in the gain region of the active layer 23 other than the window region 10w.
  • Eg2 be the bandgap energy measured by photoluminescence in the region of the active layer 23 where the window region 10w is formed.
  • the bandgap energy measured by photoluminescence in the boundary region between the gain region and the region where the window region 10w is formed is Eg3. good too.
  • the bandgap energy of the active layer 23 near the facets 10F and 10R is greater than the bandgap energy measured by photoluminescence in the boundary region between the gain region and the region where the window region 10w is formed.
  • the bandgap energy measured by photoluminescence in the boundary region between the region where the window region 10w is not formed and the region where the window region 10w is formed is the bandgap energy of the active layer 23 at the center in the resonance direction. may be greater than
  • a pair of side surfaces of the active layer 23 (both end surfaces in the X-axis direction in FIGS. 2 and 3) are inclined with respect to the stacking direction.
  • stray light traveling from the region of the active layer 23 located below the ridge 20r toward the side surface of the active layer 23 can be prevented from returning to the region located below the ridge 20r. Therefore, competition between the laser light resonating between the end faces 10F and 10R and the stray light can be suppressed, so that the operation of the semiconductor laser device 10 can be stabilized.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the active layer 23 according to this embodiment.
  • the active layer 23 includes an N-type guide layer 23a, a second N-side barrier layer 23b, a first N-side barrier layer 23c, a well layer 23d, a It has one P-side barrier layer 23e, a second P-side barrier layer 23f, and a P-type guide layer 23g.
  • active layer 23 has a single quantum well structure with a single quantum well.
  • the N-type guide layer 23 a is a layer arranged above the N-side semiconductor layer 22 and has a higher refractive index than the N-side semiconductor layer 22 .
  • the N-type guide layer 23a is an N-type Al 0.285 Ga 0.715 As layer with a thickness of 1.05 ⁇ m.
  • the N-type guide layer 23a is doped with silicon as an impurity.
  • the second N-side barrier layer 23b is a layer arranged above the N-type guide layer 23a and functioning as a quantum well barrier.
  • the second N-side barrier layer 23b may have a doped region that is intentionally doped with impurities and an undoped region that is not doped with impurities.
  • the second N-side barrier layer 23b has an N-type layer arranged above the N-type guide layer 23a and an undoped layer arranged above the N-type layer.
  • the N-type layer is an N-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer with a thickness of 0.0268 ⁇ m.
  • the N-type layer is doped with silicon as an impurity.
  • the undoped layer is an Al 0.15 Ga 0.85 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the first N-side barrier layer 23c is a layer arranged above the second N-side barrier layer 23b and functioning as a quantum well barrier.
  • the first N-side barrier layer 23c may have a doped region that is intentionally doped with impurities and an undoped region that is not doped with impurities. In this case, the undoped region is arranged closer to the well layer 23d than the doped region.
  • the film thickness of the undoped region of the first N-side barrier layer 23c is, for example, 5 nm or more. Doping an impurity into the region near the well layer 23d of the first N-side barrier layer 23c reduces the series resistance of the semiconductor laser device 10, but causes free carrier loss to increase the waveguide loss.
  • the film thickness of the undoped region increases.
  • the film thickness of the undoped region may be 5 nm or more and 40 nm or less.
  • the impurity doping concentration in the N-type guide layer 23a gradually increases with increasing distance from the well layer 23d, an increase in waveguide loss is suppressed even if the film thickness of the undoped region in the first N-side barrier layer 23c is set to 20 nm or less. can do.
  • the first N-side barrier layer 23c is an undoped Al 0.50 Ga 0.32 In 0.18 As layer with a thickness of 0.0018 ⁇ m.
  • the well layer 23d is a layer arranged above the first N-side barrier layer 23c and functioning as a quantum well.
  • the well layer 23d is arranged between the first N-side barrier layer 23c and the first P-side barrier layer 23e, and is in contact with each of the first N-side barrier layer 23c and the first P-side barrier layer 23e.
  • the film thickness of the well layer 23d may be 0.0060 nm or more.
  • the well layer 23d is an undoped In 0.135 Ga 0.865 As layer with a thickness of 0.0090 ⁇ m.
  • the first P-side barrier layer 23e is a layer arranged above the well layer 23d and functioning as a quantum well barrier.
  • the first P-side barrier layer 23e may have a doped region that is intentionally doped with impurities and an undoped region that is not doped with impurities. In this case, the undoped region is arranged closer to the well layer 23d than the doped region.
  • the film thickness of the undoped region of the first P-side barrier layer 23e is, for example, 5 nm or more. Doping an impurity into the region near the well layer 23d of the first P-side barrier layer 23e reduces the series resistance of the semiconductor laser device 10, but causes free carrier loss, thereby increasing the waveguide loss.
  • the film thickness of the undoped region increases.
  • the film thickness of the undoped region may be 5 nm or more and 40 nm or less.
  • the impurity doping concentration in the P-type guide layer 23g gradually increases with increasing distance from the well layer 23d, an increase in waveguide loss is suppressed even if the film thickness of the undoped region in the first P-side barrier layer 23e is set to 20 nm or less. can do.
  • the first P-side barrier layer 23e is an undoped Al 0.50 Ga 0.32 In 0.18 As layer with a thickness of 0.0018 ⁇ m.
  • the second P-side barrier layer 23f is a layer arranged above the first P-side barrier layer 23e and functioning as a quantum well barrier.
  • the second P-side barrier layer 23f may have a doped region that is intentionally doped with impurities and an undoped region that is not doped with impurities.
  • the second P-side barrier layer 23f has an undoped layer arranged above the first P-side barrier layer 23e and a P-type layer arranged above the undoped layer.
  • the undoped layer is an Al 0.15 Ga 0.85 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the P-type layer is a P-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer with a thickness of 0.025 ⁇ m.
  • the P-type layer is doped with carbon (C) as an impurity.
  • the P-type guide layer 23 g is a layer arranged above the second P-side barrier layer 23 f and has a higher refractive index than the P-side semiconductor layer 24 .
  • the P-type guide layer 23g is a P-type Al 0.28 Ga 0.72 As layer with a thickness of 0.22 ⁇ m.
  • the P-type guide layer 23g is doped with carbon as an impurity.
  • the P-side semiconductor layer 24 is an example of a second conductivity type second semiconductor layer disposed above the active layer 23 .
  • a configuration example of the P-side semiconductor layer 24 according to this embodiment will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the P-side semiconductor layer 24 according to this embodiment.
  • the P-side semiconductor layer 24 has a first P-type composition gradient layer 24a, a P-type cladding layer 24b, and a second P-type composition gradient layer 24c.
  • the first P-type compositionally graded layer 24a, the P-type cladding layer 24b, and the second P-type compositionally graded layer 24c are P-type semiconductor layers intentionally doped with impurities, such as P-type AlGaAs layers. be. Carbon, for example, can be used as an impurity to be doped into each layer of the P-side semiconductor layer 24 .
  • the impurity concentration of the P-side semiconductor layer 24 is, for example, less than 1.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 .
  • the P-side semiconductor layer 24 is exposed at the bottom portion 20b of the semiconductor laminate 10S.
  • the second P-type composition gradient layer 24c may be exposed, and the P-type cladding layer 24b may be exposed.
  • the bottom portion 20b may be located on the top surface of the second P-type composition gradient layer 24c, or may be located between the bottom and top surfaces of the second P-type composition gradient layer 24c.
  • the bottom portion 20b may be located on the top surface of the P-type clad layer 24b, or may be located between the bottom and top surfaces of the P-type clad layer 24b.
  • the P-type cladding layer 24b is a P-type semiconductor layer disposed above the first P-type compositionally graded layer 24a and having a lower refractive index than the active layer 23 .
  • the P-type clad layer 24b is a P-type Al 0.70 Ga 0.30 As layer with a thickness of 0.75 ⁇ m.
  • the first P-type composition gradient layer 24a is a layer arranged above the active layer 23 and having a different composition depending on the position in the stacking direction.
  • the bandgap energy of the first P-type composition gradient layer 24a is the magnitude between the bandgap energy at the upper end of the active layer (the P-type guide layer 23g) and the bandgap energy of the P-type cladding layer 24b. have.
  • the bandgap energy of the first P-type composition gradient layer 24a approaches the bandgap energy of the P-type cladding layer 24b as the stacking direction position approaches the P-type cladding layer 24b, and approaches the active layer 23 in the stacking direction position. Therefore, the bandgap energy of the upper end of the active layer 23 is approached.
  • the P-side semiconductor layer 24 has the first P-type composition gradient layer 24a, the rapid change in bandgap energy between the active layer 23 and the P-type cladding layer 24b is alleviated. Therefore, the device resistance of the semiconductor laser device 10 can be reduced.
  • the first P-type composition gradient layer 24a is a P-type Al y1 Ga 1-y1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio y1 of the first P-type composition gradient layer 24a is 0.28 near the interface with the active layer 23, 0.70 near the interface with the P-type cladding layer 24b, and the stacking direction position is P It becomes larger as it approaches the mold cladding layer 24b.
  • the second P-type composition gradient layer 24c is a layer arranged above the P-type cladding layer 24b and having a different composition depending on the position in the stacking direction.
  • the bandgap energy of the second P-type compositionally graded layer 24 c is between the bandgap energy of the P-type cladding layer 24 b and the bandgap energy of the P-type contact layer 25 .
  • the bandgap energy of the second P-type composition gradient layer 24c approaches the bandgap energy of the P-type cladding layer 24b as the position in the stacking direction approaches the P-type cladding layer 24b, and the position in the stacking direction approaches the P-type contact layer 25.
  • the second P-type composition gradient layer 24c is a P-type Al y2 Ga 1-y2 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio y2 of the second P-type composition gradient layer 24c is 0.70 near the interface with the P-type cladding layer 24b and 0.15 near the interface with the P-type contact layer 25. becomes smaller as the P-type contact layer 25 is approached.
  • the P-type contact layer 25 is a layer arranged above the P-side semiconductor layer 24 .
  • the P-type contact layer 25 is arranged below the first P-side electrode 41 and contacts the first P-side electrode 41 .
  • the P-type contact layer 25 is a P-type semiconductor layer intentionally doped with impurities, such as P-type GaAs. Carbon, for example, can be used as an impurity to be doped into the P-type contact layer 25 .
  • the doping concentration in the P-type contact layer 25 is, for example, 1.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more.
  • the P-type contact layer 25 is a P-type GaAs layer with a thickness of 0.25 ⁇ m.
  • the insulating film 30 is an electrically insulating film arranged above the semiconductor laminate 10S and functions as a current blocking film. As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the insulating film 30 is formed on a pair of side surfaces of the active layer 23 (that is, both end surfaces of the active layer 23 in the X-axis direction shown in FIGS. 2 and 3). cover the In this embodiment, the insulating film 30 covers side surfaces of the N-side semiconductor layer 22 , the active layer 23 , the P-side semiconductor layer 24 and the P-type contact layer 25 . Moreover, the insulating film 30 covers the entire upper surface of the semiconductor stacked body 10S other than the current injection window 25a.
  • the insulating film 30 covers the periphery of the current injection window 25a on the upper surface of the ridge portion 20r.
  • the insulating film 30 has an opening 30a in a region corresponding to the current injection window 25a.
  • the opening 30a is an opening formed in a portion of the insulating film 30 located above the ridge portion 20r.
  • the insulating film 30 is made of an insulating material such as SiN or SiO2 .
  • the insulating film 30 is arranged on the bottom portion 20b of the semiconductor laminate 10S.
  • a region of the bottom portion 20b where the insulating film 30 is arranged may be oxidized.
  • the oxygen concentration at the bottom portion 20b may be higher than the oxygen concentration inside the semiconductor stacked body 10S.
  • the inside of the semiconductor stacked body 10S means, for example, a region below the bottom portion 20b that is part of the upper surface of the semiconductor stacked body 10S.
  • Methods for promoting oxidation of the bottom portion 20b include forming a film containing oxygen such as SiO 2 as the insulating film 30, performing an oxygen plasma treatment on the bottom portion 20b before forming the insulating film 30, and using tartaric acid and peroxide. There is a method of treating with a chemical solution that promotes oxidation, such as a mixed solution with hydrogen oxide water.
  • the first P-side electrode 41 is a P-side electrode in contact with the P-type contact layer 25 .
  • the first P-side electrode 41 is arranged above the ridge portion 20r of the semiconductor laminate 10S and contacts the current injection window 25a of the P-type contact layer 25 through the opening portion 30a of the insulating film 30 .
  • the first P-side electrode 41 is also arranged above the bottom portion 20b and the wing portions 20w of the semiconductor laminate 10S with the insulating film 30 interposed therebetween.
  • the first P-side electrode 41 contains at least one metal of Pt, Ti, Cr, Ni, Mo and Au, for example.
  • the first P-side electrode 41 has a Ti layer in contact with the P-type contact layer 25, a Pt layer laminated on the Ti layer, and an Au layer laminated on the Pt layer.
  • the pad electrode 50 is a pad-shaped electrode arranged above the first P-side electrode 41 .
  • both ends of the pad electrode 50 in the resonance direction are located between the two end surfaces 10F and 10R and the ridge portion 20r.
  • the pad electrode 50 is not arranged on the two end surfaces 10F and 10R.
  • the pad electrode 50 is composed of, for example, an Au film.
  • the second P-side electrode 42 is a P-side electrode arranged above the pad electrode 50 .
  • the second P-side electrode 42 covers the pad electrode 50 .
  • the second P-side electrode 42 contains, for example, at least one metal of Pt, Ti, Cr, Ni, Mo and Au.
  • the second P-side electrode 42 has a Ti layer, a Pt layer laminated on the Ti layer, and an Au layer laminated on the Pt layer.
  • the N-side electrode 60 is an electrode arranged on the lower main surface of the substrate 21 (that is, the main surface on which the semiconductor laminate 10S is not arranged among the two opposing main surfaces of the substrate 21).
  • the N-side electrode 60 includes, for example, an AuGe film, a Ni film, an Au film, a Ti film, a Pt film, and an Au film that are laminated in order from the substrate 21 side.
  • the peak position of the light intensity distribution in the stacking direction is located in the N-side semiconductor layer 22 .
  • free carrier loss can be minimized, and the utilization efficiency of carriers injected into the active layer 23 can be maximized.
  • the semiconductor laser device 10 can be operated with low voltage drive, low threshold current, and high slope efficiency, and an optical output of several tens of watts can be realized with high efficiency and low current drive.
  • the semiconductor laser device 10 according to the present embodiment includes the semiconductor laminate 10S having the ridge portion 20r, and as shown in FIG. 1, the bottom portion 20b surrounds the ridge portion 20r. Also, the P-side semiconductor layer 24 is exposed at the bottom portion 20b. Effects of these configurations according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 12.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the model used in the simulation of the semiconductor laser device 10 according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing simulation results of current spread in the lateral direction (that is, the X-axis direction) of the semiconductor laser device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a graph in which a part of FIG. 9 is enlarged.
  • the horizontal axis in FIGS. 9 and 10 indicates the position in the horizontal direction, and the vertical axis indicates the normalized value of the current flowing through the active layer 23 .
  • FIG. 11 is a graph showing simulation results of the lateral width of the near-field pattern (NFP) of the semiconductor laser device 10 according to the present embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 11 indicates the remaining thickness of the P-type contact layer 25 in the bottom portion 20b, and the vertical axis indicates the width of the NFP in the horizontal direction.
  • FIG. 12 is a graph showing simulation results of current spread in the resonance direction (that is, Y-axis direction) of the semiconductor laser device 10 according to the present embodiment.
  • the remaining thickness of the P-type contact layer 25 at the bottom 20b of the semiconductor laser device 10 is Tr.
  • the remaining thickness of the P-type contact layer 25 is the distance from the lower surface of the P-type contact layer 25 to the bottom portion 20b.
  • 9 and 10 show simulation results when the residual thickness Tr of the P-type contact layer 25 is 0 nm, 10 nm, 20 nm, and 30 nm.
  • the width of the ridge portion 20r (that is, the dimension in the X-axis direction) was set to 230 ⁇ m, and the entire upper surface of the ridge portion 20r was used as the current injection window region.
  • the bottom portion 20b around the ridge portion 20r including the lateral direction, it is possible to suppress the current leaking from the ridge portion 20r in the lateral direction. Further, as the residual thickness of the P-type contact layer 25 is reduced, the current leaking laterally from the ridge portion 20r is reduced. In this embodiment, the P-side semiconductor layer 24 is exposed at the bottom portion 20b. In other words, since the residual thickness of the P-type contact layer 25 is zero, the current leaking laterally from the ridge portion 20r can be minimized. Therefore, according to the semiconductor laser device 10 according to the present embodiment, the reactive current during laser oscillation can be reduced, so that it is possible to improve the light emission efficiency and suppress the decrease in the laser light output.
  • a residual thickness Tr of the P-type contact layer 25 at the bottom portion 20b of the semiconductor laser device 10 may be greater than zero. That is, the P-type contact layer 25 may be exposed on the bottom portion 20b.
  • the NFP width of the semiconductor laser device 10 is reduced. That is, the NFP width can be reduced by providing the bottom portion 20b around the ridge portion 20r including the lateral direction and reducing the remaining thickness of the P-type contact layer 25.
  • the NFP width can be reduced to a value close to the width (230 ⁇ m) of the ridge portion 20r, and the divergence angle of laser light can be suppressed.
  • FIG. 12 shows simulation results with and without the P-type contact layer 25 on the bottom portion 20b located between the ridge portion 20r and the end faces 10F and 10R.
  • the residual thickness Tr of the P-type contact layer 25 when the P-type contact layer 25 is present on the bottom portion 20b is 50 nm.
  • the distance between the ridge portion 20r and the end surfaces 10F and 10R is set to 80 ⁇ m
  • the length of the window region 10w (that is, the dimension in the Y-axis direction) is set to 70 ⁇ m.
  • the current flowing from the ridge portion 20r to the vicinity of the end surfaces 10F and 10R can be suppressed. Also, by eliminating the P-type contact layer 25 in the bottom portion 20b, the current flowing from the ridge portion 20r to the vicinity of the end surfaces 10F and 10R can be further suppressed.
  • the P-side semiconductor layer 24 is exposed at the bottom portion 20b located between the ridge portion 20r and the end surfaces 10F and 10R.
  • the semiconductor laser device 10 of the present embodiment since there is no P-type contact layer 25 in the bottom portion 20b located between the ridge portion 20r and the end surfaces 10F and 10R, the current flowing from the ridge portion 20r to the vicinity of the end surfaces 10F and 10R can be minimized. Therefore, according to the semiconductor laser device 10 of the present embodiment, carrier diffusion into the window region 10w formed near the facets 10F and 10R can be suppressed, so that the occurrence of COD can be suppressed. Further, in the present embodiment, since carrier injection into the window region 10w that does not contribute to amplification of laser light can be reduced, light emission efficiency and laser light output can be increased.
  • the distance Db from the upper surface of the active layer 23 to the bottom portion 20b may be less than the film thickness of the P-side semiconductor layer 24, like the bottom portion 20b according to the present embodiment. That is, part of the P-side semiconductor layer 24 may be removed at the bottom portion 20b. Thereby, the current flowing from the ridge portion 20r to the vicinity of the end surfaces 10F and 10R can be further suppressed.
  • the effective refractive index difference ( ⁇ n) between the inner side and the outer side of the ridge portion 20r increases, as shown in FIG.
  • the semiconductor laser element 10 oscillates not as a gain-guided type but as a refractive index-guided type, so that the horizontal divergence angle increases. For this reason, when the semiconductor laser device 10 is used in a system using an optical lens, the light capturing efficiency is lowered. Therefore, the distance Db of the bottom portion 20b inside the resonator is set within a range in which an increase in the effective refractive index difference can be suppressed.
  • the distance Db may be set to a value within a range where the change in the effective refractive index difference is small (0.4 ⁇ m or more and 0.6 ⁇ m or less). Further, the distance Db may be set to 0.15 ⁇ m or more so that the effective refractive index difference is 2.0 ⁇ 10 ⁇ 4 or less. This makes it possible to suppress current spread while suppressing an increase in the horizontal spread angle of the laser light.
  • the window region 10w in the resonance direction is greater than the length of the bottom portion 20b positioned between the end face 10F and the ridge portion 20r in the resonance direction, the window region 10w is also formed immediately below the ridge portion 20r. . Since the window region 10w positioned directly below the ridge portion 20r is positioned relatively far from the end faces 10F and 10R, the effect of suppressing the generation of COD on the end faces 10F and 10R is not large. In addition, since a relatively large current flows through the window region 10w located directly below the ridge portion 20r, carrier injection into the window region 10w, which does not contribute to amplification of the laser light, increases due to the laser light.
  • the length in the resonance direction of the window region 10w may be smaller than the length in the resonance direction of the bottom portion 20b located between the end surface 10F and the ridge portion 20r.
  • the length in the resonance direction of the bottom portion 20b located between the end face 10F and the ridge portion 20r may be 80 ⁇ m or more.
  • the length of the window region 10w in the resonance direction may be, for example, 70 ⁇ m or more.
  • both ends of the pad electrode 50 in the resonance direction are located between the two end faces 10F and 10R and the ridge portion 20r. That is, since the pad electrode 50 is not arranged on the end faces, the mounting stress applied near the end faces 10F and 10R can be reduced when the upper surface of the P-side semiconductor layer 24 is mounted on the mounting base via solder. Moreover, since a portion of the pad electrode 50 is located on the bottom portion 20b near the end surfaces 10F and 10R, the pad electrode 50 can cover the top and side surfaces of the ridge portion 20r and the bottom portion 20b near the ridge portion 20r. As a result, heat generated by Joule heat in the ridge due to current injection and heat generated by non-radiative recombination of carriers can be effectively dissipated through the pad electrode 50 .
  • the heat dissipation of the end faces 10F and 10R can be improved.
  • the distance between the end of the pad electrode 50 in the resonance direction and the end surfaces 10F and 10R may be 15 ⁇ m or less. Thereby, heat dissipation can be further improved.
  • FIGS. 2 and 3 and FIGS. 14 to 23 are schematic cross-sectional views showing each step of the method of manufacturing the semiconductor laser device 10 according to this embodiment.
  • 14, 16, 18, 20, and 22 show cross sections of the semiconductor laser device 10 taken along line II-II in FIG. 1 during the manufacturing process.
  • 15, 17, 19, 21 and 23 show cross sections of the semiconductor laser device 10 taken along line III-III in FIG. 1 during the manufacturing process.
  • an N-side semiconductor layer 22 is formed on the upper surface of a substrate 21, an active layer 23 is formed above the N-side semiconductor layer 22, and a P-side semiconductor layer is formed above the active layer 23. 24 is formed, and a P-type contact layer 25 is formed above the P-side semiconductor layer 24 .
  • the N-side semiconductor layer 22, the active layer 23, the P The side semiconductor layer 24 and the P-type contact layer 25 are laminated by sequentially growing crystals.
  • an N-type buffer layer 22a, a first N-type compositionally graded layer 22b, an N-type cladding layer 22c, and a second N-type compositionally graded layer 22d are crystal-grown in order on the substrate 21.
  • the second P-side barrier layer 23f and the P-type guide layer 23g are sequentially crystal-grown.
  • a first P-type compositionally graded layer 24a, a P-type cladding layer 24b, and a second P-type compositionally graded layer 24c are sequentially crystal-grown on the active layer .
  • window regions 10w are formed near the end faces 10F and 10R. Specifically, window regions 10w are formed in the end surfaces 10F and 10R of the semiconductor stacked body 10S.
  • a method of forming the window region 10w there are generally an impurity diffusion method and a hole diffusion method.
  • windows are formed by a hole diffusion method. This is because it is important to reduce the amount of light absorption by reducing the loss in the ultra-high output semiconductor laser device 10 that exceeds 10 W per emitter.
  • the window region 10w is formed by the impurity diffusion method, the light absorption increases due to the impurities, making it difficult to reduce the light absorption loss.
  • the hole diffusion method does not use impurities, the light absorption loss caused by the introduction of impurities can be reduced by forming the window region 10w by the hole diffusion method.
  • the window region 10w can be formed by subjecting the semiconductor laminate 10S to a rapid high temperature treatment. For example, after a protective film that generates Ga vacancies during high-temperature treatment is formed on the semiconductor laminate 10S in the region where the window region is formed, it is exposed to extremely high heat of 750° C. or more and 950° C. or less near the crystal growth temperature. By further diffusing the Ga vacancies, the quantum well structure of the active layer 23 can be disordered and made windowed (transparent) by interdiffusion between the vacancies and the group III element. As a result, the bandgap of the active layer 23 can be increased, and the region in which the quantum well structure is disordered can function as the window region 10w.
  • the window region 10w is formed by the hole diffusion method in the present embodiment, it may be formed by another method such as an impurity diffusion method.
  • recesses are formed in the P-type contact layer 25 to define the ridge portion 20r and the wing portions 20w.
  • the bottom surface of the formed concave portion is the bottom portion 20b.
  • a mask made of SiO 2 or the like is formed in a predetermined pattern on the P-type contact layer 25 by photolithography, and then recesses are formed by wet etching to form the ridge 20r and the A wing portion 20w is formed.
  • a bottom portion 20b is formed instead of the ridge portion 20r.
  • recesses may be formed at the positions where the separation grooves 20t for individualization are formed at both ends of the semiconductor laser element 10 in the X-axis direction. The recess extends in the resonance direction.
  • separation grooves 20t having inclined surfaces are formed at both ends of the semiconductor stacked body 10S in the X-axis direction.
  • a mask made of SiO 2 or the like is formed in a predetermined pattern on the P-side semiconductor layer 24 by photolithography, and then wet etching is performed to remove the N-side semiconductor from the P-side semiconductor layer 24 .
  • wet etching is performed to remove the N-side semiconductor from the P-side semiconductor layer 24 .
  • the separation groove 20t is a groove used when singulating the semiconductor laser element 10, and extends in the resonance direction.
  • a sulfuric acid-based etchant for example, can be used as an etchant for forming the separation grooves 20t.
  • the etching liquid is not limited to the sulfuric acid-based etching liquid, and may be an organic acid-based etching liquid or an ammonia-based etching liquid.
  • the separation groove 20t is formed by isotropic wet etching. This makes it possible to form a constricted structure (that is, an overhang structure) in the plurality of semiconductor layers by forming inclined surfaces on the side surfaces of the plurality of semiconductor layers.
  • the inclination angle of the side surface of the separation groove 20t differs according to the Al composition ratio of the AlGaAs material of each layer constituting the plurality of semiconductor layers.
  • the etching rate can be increased by increasing the Al composition ratio of the AlGaAs material. Therefore, in order to form the inclined side surfaces of the semiconductor stacked body 10S as shown in FIGS. , the etching rate in the lateral direction (X-axis direction) of the P-side semiconductor layer 24 can be maximized. As a result, the narrowest portion (the narrowest portion in the horizontal direction) of the semiconductor stacked body 10S can be formed in the vicinity of the P-side semiconductor layer 24 .
  • a SiN film is formed as an insulating film 30 on the entire upper surface of the substrate 21 as shown in FIGS. accumulate. After that, using photolithography technology and etching technology, the insulating film 30 is removed from a portion corresponding to the current injection window 25a to form an opening 30a. Note that the insulating film 30 is not removed from the portions corresponding to the current non-injection regions.
  • the etching of the insulating film 30 wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant or dry etching by reactive ion etching (RIE) can be used.
  • the insulating film 30 is a SiN film, it is not limited to this, and may be a SiO 2 film or the like.
  • plasma-enhanced chemical vapor deposition hereinafter referred to as PCVD
  • Mixed gases such as SiH 4 , CF 4 , NH 3 , N 2 O, and N 2 can be used as source gases for forming the insulating film 30 .
  • the film forming technique is the PCVD method, and a mixed gas of SiH 4 , NH 3 and N 2 is used as the material gas.
  • the volume content of SiH 4 in the mixed gas is 5% or more and 18% or less
  • the temperature of the lower electrode on which the semiconductor substrate is placed is 150° C. or more and 350° C. or less
  • the pressure in the chamber is 50 Pa or more and 200 Pa or less.
  • the RF power can be 100 W or more and 400 W or less, but it is not limited to this and may be selected as appropriate.
  • the surface of the bottom portion 20b is less likely to be oxidized because the source gas does not contain O.sub.2 .
  • a SiO 2 film is used as the insulating film 30
  • a mixed gas of SiH 4 , N 2 O, and N 2 is used as the material gas.
  • a P-side electrode is formed on the semiconductor laminate 10S.
  • a first P-side electrode 41, a pad electrode 50, and a second P-side electrode 42 are formed in this order on the P-type contact layer 25 as P-side electrodes.
  • the first P-side electrode 41 made of a laminated film of a Ti film, a Pt film and an Au film is formed as a base electrode by an electron beam vapor deposition method.
  • a pad electrode 50 made of an Au plating film is formed by electroplating.
  • the pad electrode 50 near the end surface is selectively removed using photolithography technology, etching technology, and lift-off technology.
  • An iodine solution can be used as an etchant for etching the pad electrode 50 made of the Au plating film.
  • a second P-side electrode 42 made of a laminated film of a Ti film, a Pt film and an Au film is formed on the pad electrode 50 by electron beam evaporation.
  • the first P-side electrode 41 and the second P-side electrode 42 are formed over substantially the entire length in the resonance direction, but the pad electrode 50 is not formed near the end surfaces 10F and 10R.
  • an N-side electrode 60 is formed on the lower main surface of the substrate 21 .
  • the N-side electrode 60 is formed by sequentially forming an AuGe film, a Ni film, an Au film, a Ti film, a Pt film, and an Au film from the substrate 21 side.
  • the substrate 21 on which the semiconductor laminate 10S is formed is separated into bars by dicing or cleavage using a blade, and then the chips are separated by cutting using the separation grooves 20t as cutting portions. conduct. As a result, individual pieces of the semiconductor laser device 10 can be manufactured.
  • semiconductor laser devices 10 according to modified examples 1 to 8 will be described.
  • the semiconductor laser devices according to Modifications 1 to 3 have the same semiconductor layered body 10S as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment, but the semiconductor layered body 10S is partially different in layer configuration.
  • the semiconductor laser devices according to Modifications 4 to 8 differ from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment in the configuration of the ridge portion 20r, the wing portions 20w, and the bottom portion 20b of the semiconductor laminate 10S.
  • the configuration different from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment will be mainly described.
  • the first N-type composition gradient layer 22b of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an N-type Al x1 Ga 1-x1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x1 of the first N-type composition gradient layer 22b is 0.15 near the interface with the N-type buffer layer 22a and 0.353 near the interface with the N-type cladding layer 22c. increases as it approaches the N-type cladding layer 22c.
  • the N-type cladding layer 22c of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an N-type Al 0.353 Ga 0.647 As layer with a thickness of 2.40 ⁇ m.
  • the second N-type compositionally graded layer 22d of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an N-type Al x2 Ga 1-x2 As layer with a thickness of 0.03 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x2 of the second N-type composition gradient layer 22d is 0.353 in the vicinity of the interface with the N-type cladding layer 22c and 0.323 in the vicinity of the interface with the active layer 23. It becomes smaller as the layer 23 is approached.
  • the N-type guide layer 23a of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an N-type Al 0.323 Ga 0.677 As layer with a thickness of 0.95 ⁇ m.
  • the second N-side barrier layer 23b of the semiconductor laser device according to Modification 1 has an N-type layer arranged above the N-type guide layer 23a and an undoped layer arranged above the N-type layer.
  • the N-type layer is an N-type Al 0.18 Ga 0.82 As layer with a thickness of 0.0250 ⁇ m.
  • the N-type layer is doped with silicon as an impurity.
  • the undoped layer is an Al 0.18 Ga 0.82 As layer with a thickness of 0.0065 ⁇ m.
  • the first N-side barrier layer 23c of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an undoped Al 0.35 Ga 0.55 In 0.10 As layer with a thickness of 0.0035 ⁇ m.
  • the well layer 23d of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an undoped In 0.11 Ga 0.89 As layer with a thickness of 0.0060 ⁇ m.
  • the first P-side barrier layer 23e of the semiconductor laser device according to Modification 1 is an undoped Al 0.35 Ga 0.55 In 0.10 As layer with a thickness of 0.0035 ⁇ m.
  • the second P-side barrier layer 23f of the semiconductor laser device according to Modification 1 has an undoped layer arranged above the first P-side barrier layer 23e and a P-type layer arranged above the undoped layer.
  • the undoped layer is an Al 0.18 Ga 0.82 As layer with a thickness of 0.0065 ⁇ m.
  • the P-type layer is a P-type Al 0.18 Ga 0.82 As layer with a thickness of 0.025 ⁇ m.
  • the P-type layer is doped with carbon (C) as an impurity.
  • the P-type guide layer 23g of the semiconductor laser device according to Modification 1 is a P-type Al 0.32 Ga 0.68 As layer with a thickness of 0.1825 ⁇ m.
  • the first P-type compositionally graded layer 24a of the semiconductor laser device according to Modification 1 is a P-type Al y1 Ga 1-y1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio y1 of the first P-type composition gradient layer 24a is 0.32 near the interface with the active layer 23 and 0.70 near the interface with the P-type cladding layer 24b. It becomes larger as it approaches the mold cladding layer 24b.
  • the semiconductor laser device according to Modification 1 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment. According to the semiconductor laser device according to Modification 1, laser light in the wavelength band of 915 nm can be obtained.
  • the N-type buffer layer 22a of the semiconductor laser device according to Modification 2 is an N-type GaAs layer with a thickness of 0.10 ⁇ m.
  • the first N-type composition gradient layer 22b of the semiconductor laser device according to Modification 2 is an N-type Al x1 Ga 1-x1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x1 of the first N-type composition gradient layer 22b is 0.15 near the interface with the N-type buffer layer 22a and 0.25 near the interface with the N-type cladding layer 22c. increases as it approaches the N-type cladding layer 22c.
  • the N-type cladding layer 22c of the semiconductor laser device according to Modification 2 is an N-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer with a thickness of 1.80 ⁇ m.
  • the N-side semiconductor layer 22 of the semiconductor laser device according to Modification 2 does not have the second N-type composition gradient layer 22d.
  • the N-type guide layer 23a of the active layer 23 of the semiconductor laser device according to Modification 2 includes a third N-type guide layer, a second N-type guide layer disposed above the third N-type guide layer, and It has a first N-type guide layer positioned above the second N-type guide layer.
  • the third N-type guide layer is an N-type Al 0.25 Ga 0.75 As layer with a thickness of 0.20 ⁇ m.
  • the second N-type guide layer is an N-type Al 0.23 Ga 0.77 As layer with a thickness of 0.60 ⁇ m.
  • the first N-type guide layer is an N-type Al 0.21 Ga 0.79 As layer with a thickness of 0.46 ⁇ m.
  • the second N-side barrier layer 23b of the semiconductor laser device according to Modification 2 has an N-type layer arranged above the N-type guide layer 23a and an undoped layer arranged above the N-type layer.
  • the N-type layer is an N-type Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0268 ⁇ m.
  • the N-type layer is doped with silicon as an impurity.
  • the undoped layer is an Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the second P-side barrier layer 23f of the semiconductor laser device according to Modification 2 is an Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the P-type guide layer 23g of the semiconductor laser device according to Modification 2 is a P-type Al z1 Ga 1-z1 As layer with a thickness of 0.29 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x1 of the P-type guide layer 23g is 0.19 in the vicinity of the interface with the second P-side barrier layer 23f and 0.21 in the vicinity of the interface with the P-side semiconductor layer 24. It becomes larger as it approaches the P-side semiconductor layer 24 .
  • the first P-type compositionally graded layer 24a of the semiconductor laser device according to Modification 2 is a P-type Al y1 Ga 1-y1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio y1 of the first P-type composition gradient layer 24a is 0.21 near the interface with the active layer 23, 0.70 near the interface with the P-type cladding layer 24b, and the stacking direction position is P It becomes larger as it approaches the mold cladding layer 24b.
  • the P-type cladding layer 24b of the semiconductor laser device according to Modification 2 is a P-type Al 0.70 Ga 0.30 As layer with a thickness of 0.70 ⁇ m.
  • the semiconductor laser device according to Modification 2 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment.
  • the N-type buffer layer 22a of the semiconductor laser device according to Modification 3 is an N-type GaAs layer with a thickness of 0.10 ⁇ m.
  • the first N-type composition gradient layer 22b of the semiconductor laser device according to Modification 3 is an N-type Al x1 Ga 1-x1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x1 of the first N-type composition gradient layer 22b is 0.15 near the interface with the N-type buffer layer 22a and 0.24 near the interface with the N-type cladding layer 22c. increases as it approaches the N-type cladding layer 22c.
  • the N-type cladding layer 22c of the semiconductor laser device according to Modification 3 is an N-type Al 0.24 Ga 0.76 As layer with a thickness of 1.80 ⁇ m.
  • the second N-type compositionally graded layer 22d of the semiconductor laser device according to Modification 3 is an N-type Al x2 Ga 1-x2 As layer with a thickness of 1.00 ⁇ m.
  • the Al composition ratio x2 of the second N-type composition gradient layer 22d is 0.24 in the vicinity of the interface with the N-type cladding layer 22c and 0.22 in the vicinity of the interface with the active layer 23. It becomes smaller as the layer 23 is approached.
  • the N-type guide layer 23a of the semiconductor laser device according to Modification 3 has a second N-type guide layer and a first N-type guide layer arranged above the second N-type guide layer.
  • the second N-type guide layer is an N-type Al z2 Ga 1-z2 As layer with a thickness of 0.40 ⁇ m.
  • the Al composition ratio z2 of the second N-type guide layer is 0.22 in the vicinity of the interface with the N-side semiconductor layer 22 and 0.19 in the vicinity of the interface with the first N-side guide layer. It becomes smaller as it approaches the first N-side guide layer.
  • the first N-type guide layer is an N-type Al 0.19 Ga 0.81 As layer with a thickness of 0.09 ⁇ m.
  • the second N-side barrier layer 23b of the semiconductor laser device according to Modification 3 has an N-type layer arranged above the N-type guide layer 23a and an undoped layer arranged above the N-type layer.
  • the N-type layer is an N-type Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0268 ⁇ m.
  • the N-type layer is doped with silicon as an impurity.
  • the undoped layer is an Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the second P-side barrier layer 23f of the semiconductor laser device according to Modification 3 is an Al 0.16 Ga 0.84 As layer with a thickness of 0.0083 ⁇ m.
  • the P-type guide layer 23g of the semiconductor laser device according to Modification 3 has a first P-type guide layer and a second P-type guide layer arranged above the first P-type guide layer.
  • the first P-type guide layer is a P-type Al 0.19 Ga 0.81 As layer with a thickness of 0.01 ⁇ m.
  • the second P-type guide layer is a P-type Al z1 Ga 1-z1 As layer with a thickness of 0.28 ⁇ m.
  • the Al composition ratio z1 of the second P-type guide layer is 0.19 in the vicinity of the interface with the first P-side guide layer, 0.21 in the vicinity of the interface with the P-side semiconductor layer 24, and the stacking direction position is It becomes larger as it approaches the P-side semiconductor layer 24 .
  • the first P-type compositionally graded layer 24a of the semiconductor laser device according to Modification 3 is a P-type Al y1 Ga 1-y1 As layer with a thickness of 0.05 ⁇ m.
  • the Al composition ratio y1 of the first P-type composition gradient layer 24a is 0.21 near the interface with the active layer 23, 0.70 near the interface with the P-type cladding layer 24b, and the stacking direction position is P It becomes larger as it approaches the mold cladding layer 24b.
  • the P-type cladding layer 24b of the semiconductor laser device according to Modification 3 is a P-type Al 0.70 Ga 0.30 As layer with a thickness of 0.70 ⁇ m.
  • the semiconductor laser device according to Modification 3 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device 110 according to Modification 4.
  • the semiconductor laser device 110 according to Modification 4 differs from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment in that it does not have wing portions 20w.
  • the region where the wing portions 20w are arranged in the semiconductor laser device 10 according to the embodiment is replaced with the bottom portion 20b in the semiconductor laser device according to the fourth modification.
  • the semiconductor laser device 110 according to Modification Example 4 having the configuration described above also exhibits the same effects as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment, except for the effects of the wing portions 20w.
  • FIG. 25 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device 210 according to Modification 5. As shown in FIG. As shown in FIG. 25, the semiconductor laser device 210 according to Modification 5 differs from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment in that the bottom portion 20b is provided laterally outside the wing portions 20w.
  • the semiconductor laser device 210 according to Modification 5 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment. Furthermore, according to the semiconductor laser element 210 according to Modification 5, the bottom portions 20b are arranged on both sides of the wing portions 20w in the lateral direction, so that the adhesion of the insulating film 30 to the semiconductor stacked body 10S can be enhanced. .
  • FIG. 26 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device 310 according to Modification 6.
  • the bottom portion 20b surrounds the wing portions 20w. That is, the bottom portion 20b is arranged laterally outside the wing portion 20w and between the wing portion 20w and the end surfaces 10F and 10R.
  • the wing portions 20w are separated from the end surfaces 10F and 10R. Also, each distance from the wing portion 20w to the end surfaces 10F and 10R may be greater than each distance from the ridge portion 20r to the end surfaces 10F and 10R.
  • the semiconductor laser device 310 according to Modification Example 6 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment. Furthermore, according to the semiconductor laser element 310 according to Modification 6, the bottom portion 20b is arranged around the wing portion 20w, so that the adhesion of the insulating film 30 to the semiconductor stacked body 10S can be enhanced.
  • FIG. 27 is a schematic plan view showing the overall configuration of a semiconductor laser device 410 according to Modification 7.
  • the semiconductor laser device 410 according to Modification Example 7 differs from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment in that dummy ridge portions 420r are arranged between the ridge portion 20r and the end faces 10F and 10R. do.
  • the dummy ridge portion 420r is a portion that protrudes upward from the bottom portion 20b similarly to the ridge portion 20r.
  • the dummy ridge portion 420r is adjacent to the ridge portion 20r via the bottom portion 20b.
  • the height of the dummy ridge portion 420r from the bottom portion 20b is equal to the height of the ridge portion 20r from the bottom portion 20b.
  • the width of the dummy ridge portion 420r (that is, the dimension in the X-axis direction) is equal to the width of the ridge portion 20r, and has a rectangular shape when viewed from above.
  • the dummy ridge portion 420r is in contact with the end surface 10F or 10R.
  • the semiconductor laser device 410 according to Modification Example 7 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment. Furthermore, according to the semiconductor laser device according to Modification 7, by providing the dummy ridge portion 420r, stress applied to the semiconductor laser device 410 when the semiconductor laser device 10 is mounted, for example, is dispersed to the dummy ridge portion 420r. Therefore, it is possible to suppress concentration of stress only on the ridge portion 20r. Therefore, it is possible to prevent the ridge portion 20r from being damaged.
  • the insulating film 30 is likely to peel off in the region where the insulating film 30 is in contact with the bottom portion 20b because the adhesion between the insulating film 30 and the bottom portion 20b is poor.
  • the semiconductor laser device 410 according to Modification 7 since a part of the region where the AlGaAs layer is exposed between the facets 10F and 10R and the ridge portion 20r can be replaced with the dummy ridge portion 420r made of GaAs, insulation is achieved. Adhesion between the film 30 and the semiconductor stack 10S can be enhanced.
  • FIGS. 28 and 29 are a schematic plan view and a cross-sectional view, respectively, showing the overall configuration of a semiconductor laser device 510 according to Modification 8.
  • FIG. 29 shows a cross section along line XXIX-XXIX near the end face 10F in FIG.
  • dummy ridge portions 520r are arranged between the ridge 20r and the end surfaces 10F and 10R, as in Modification 7. is different from the semiconductor laser device 10 according to the embodiment.
  • the dummy ridge portion 520r according to Modification 8 is integrated with the wing portion 20w.
  • the regions adjacent to the end faces 10F and 10R of the bottom portion 20b between the dummy ridge portion 420r and the wing portion 20w according to Modification 7 are replaced with the dummy ridge portion 520r. That is, the bottom portion 20b does not contact the end surfaces 10F and 10R (see FIG. 29).
  • the semiconductor laser device according to Modification Example 8 having the configuration described above also exhibits the same effect as the semiconductor laser device 10 according to the embodiment. Furthermore, according to the semiconductor laser device according to Modification 8, by providing the dummy ridge portion 520r, stress applied to the semiconductor laser device 510 when the semiconductor laser device 10 is mounted, for example, is dispersed to the dummy ridge portion 520r. Therefore, it is possible to suppress concentration of stress only on the ridge portion 20r. Therefore, it is possible to prevent the ridge portion 20r from being damaged.
  • the insulating film 30 is likely to peel off in the region where the insulating film 30 is in contact with the bottom portion 20b because the adhesion between the insulating film 30 and the bottom portion 20b is poor.
  • the semiconductor laser device 410 according to Modification 7 since a part of the region where the AlGaAs layer is exposed between the facets 10F and 10R and the ridge portion 20r can be replaced with the dummy ridge portion 520r made of GaAs, insulation is achieved. Adhesion between the film 30 and the semiconductor stack 10S can be enhanced.
  • the semiconductor laser device 510 according to Modification 8 since the bottom portion 20b does not come into contact with the end surfaces 10F and 10R, the contact surface between the insulating film 30 with poor adhesion and the bottom portion 20b is not exposed from the end surfaces 10F and 10R. Therefore, peeling of the insulating film 30 can be further suppressed.
  • the distance Db from the upper surface of the active layer 23 of the bottom portion 20b may be equal to or greater than the film thickness of the P-side semiconductor layer 24 or less than the film thickness of the P-side semiconductor layer 24. may be In other words, the P-type contact layer 25 or the P-side semiconductor layer 24 may be exposed at the bottom portion 20b.
  • the semiconductor laser device and the like of the present disclosure can be applied, for example, as a light source for processing machines as a highly efficient light source.

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Abstract

半導体レーザ素子（１０）は、基板（２１）と、半導体積層体（１０Ｓ）とを備え、半導体積層体（１０Ｓ）は、Ｎ側半導体層（２２）と、活性層（２３）と、Ｐ側半導体層（２４）と、Ｐ型コンタクト層（２５）とを有し、半導体積層体（１０Ｓ）は、二つの端面を有し、レーザ光は、二つの端面の間で共振し、半導体積層体（１０Ｓ）は、共振方向に延在するリッジ部（２０ｒ）と、半導体積層体（１０Ｓ）の上面視において、リッジ部（２０ｒ）の周囲を取り囲む底部（２０ｂ）とを有し、リッジ部（２０ｒ）は、底部（２０ｂ）から上方に向かって突出し、かつ、二つの端面から離間し、かつ、Ｐ型コンタクト層（２５）の少なくとも一部を含み、半導体積層体（１０Ｓ）の上面のうち、リッジ部（２０ｒ）上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓（２５ａ）が形成され、活性層（２３）の上面から底部（２０ｂ）までの距離は、一様である。

Description

半導体レーザ素子
　本開示は、半導体レーザ素子に関する。
　従来、共振器内においてレーザ光を生成する半導体レーザ素子が知られている（例えば、特許文献１など参照）。特許文献１に記載された半導体レーザ素子は、Ｎ型クラッド層、活性層、Ｐ型クラッド層、及びＰ型コンタクト層を含む半導体積層体と、半導体積層体上に配置され、開口部を有する絶縁膜と、絶縁膜上に配置されるＰ側電極とを備える。絶縁膜には、開口部が形成されており、開口部を介してＰ側電極から半導体積層体に電流が供給される。開口部は、半導体レーザ素子の共振器を形成する端面付近には形成されていない。これにより、特許文献１に記載された半導体レーザ素子においては、端面付近に電流が供給されることを抑制することで、端面付近でのＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ）を抑制しようとしている。
国際公開第２０２１／２０６０１２号
　しかしながら、特許文献１に記載された半導体レーザ素子では、Ｐ型コンタクト層が一方の端面から他方の端面にまで延在するため、絶縁膜の開口部に配置されたＰ側電極から、Ｐ型コンタクト層を経由して端面付近にまで電流が供給され得る。このため、特許文献１に記載された半導体レーザ素子では、端面付近でのＣＯＤが発生し得る。
　本開示は、このような課題を解決するものであり、端面付近でのＣＯＤを抑制できる半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、マルチ横モードのレーザ光を出射する半導体レーザ素子であって、基板と、前記基板の上方に配置される半導体積層体とを備え、前記半導体積層体は、前記基板の上方に配置されるＮ側半導体層と、前記Ｎ側半導体層の上方に配置される活性層と、前記活性層の上方に配置されるＰ側半導体層と、前記Ｐ側半導体層の上方に配置されるＰ型コンタクト層とを有し、前記半導体積層体は、互いに対向する二つの端面を有し、前記レーザ光は、前記二つの端面の間で共振し、前記半導体積層体は、前記レーザ光の共振方向に延在するリッジ部と、前記半導体積層体の上面の一部であって、前記半導体積層体の上面視において、前記リッジ部の周囲を取り囲む底部とを有し、前記リッジ部は、前記底部から上方に向かって突出し、前記リッジ部は、前記二つの端面から離間し、前記リッジ部は、前記Ｐ型コンタクト層の少なくとも一部を含み、前記半導体積層体の上面のうち、前記リッジ部上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓が形成され、前記活性層の上面から前記底部までの距離は、一様である。
　また、上記課題を解決するために、本開示に係る半導体レーザ素子の一態様は、マルチ横モードのレーザ光を出射する半導体レーザ素子であって、基板と、前記基板の上方に配置される半導体積層体とを備え、前記半導体積層体は、前記基板の上方に配置されるＮ側半導体層と、前記Ｎ側半導体層の上方に配置される活性層と、前記活性層の上方に配置されるＰ側半導体層と、前記Ｐ側半導体層の上方に配置されるＰ型コンタクト層とを有し、前記半導体積層体は、互いに対向する二つの端面を有し、前記レーザ光は、前記二つの端面の間で共振し、前記半導体積層体は、前記レーザ光の共振方向に延在するリッジ部と、前記半導体積層体の上面の一部であって、前記半導体積層体の上面視において、前記リッジ部の周囲を取り囲む底部と、を有し、前記リッジ部は、前記底部から上方に向かって突出し、前記リッジ部は、前記二つの端面から離間し、前記リッジ部は、前記Ｐ型コンタクト層の少なくとも一部を含み、前記半導体積層体の上面のうち、前記リッジ部上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓が形成され、前記底部には、前記Ｐ型コンタクト層が露出している。
　本開示によれば、端面付近でのＣＯＤを抑制できる半導体レーザ素子を提供できる。
図１は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な第一の断面図である。 図３は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な第二の断面図である。 図４は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な第三の断面図である。 図５は、実施の形態に係るＮ側半導体層の構成例を示す模式的な断面図である。 図６は、実施の形態に係る活性層の構成例を示す模式的な断面図である。 図７は、実施の形態に係るＰ側半導体層の構成例を示す模式的な断面図である。 図８は、実施の形態に係る半導体レーザ素子のシミュレーションにおいて用いたモデルの構造を示す断面図である。 図９は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の横方向における電流拡がりのシミュレーション結果を示すグラフである。 図１０は、図９の一部を拡大したグラフである。 図１１は、実施の形態に係る半導体レーザ素子のニアフィールドパターン（ＮＦＰ）の横方向の幅のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１２は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の共振方向における電流拡がりのシミュレーション結果を示すグラフである。 図１３は、活性層の上面から底部までの距離と実効屈折率差との関係を示すグラフである。 図１４は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第一工程を示す模式的な断面図である。 図１５は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第二工程を示す模式的な断面図である。 図１６は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第三工程を示す模式的な第一の断面図である。 図１７は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第三工程を示す模式的な第二の断面図である。 図１８は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第四工程を示す模式的な第一の断面図である。 図１９は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第四工程を示す模式的な第二の断面図である。 図２０は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第五工程を示す模式的な第一の断面図である。 図２１は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第五工程を示す模式的な第二の断面図である。 図２２は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第六工程を示す模式的な第一の断面図である。 図２３は、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の第六工程を示す模式的な第二の断面図である。 図２４は、変形例４に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２５は、変形例５に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２６は、変形例６に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２７は、変形例７に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２８は、変形例８に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な平面図である。 図２９は、変形例８に係る半導体レーザ素子の全体構成を示す模式的な断面図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。
　また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　また、本明細書において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに接する状態で配置される場合にも適用される。
　（実施の形態）
　実施の形態に係る半導体レーザ素子について説明する。
　［１．全体構成］
　本実施の形態に係る半導体レーザ素子の全体構成について図１～図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の全体構成を示す模式的な平面図である。図２～図４は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の全体構成を示す模式的な断面図である。図２、図３、及び図４には、それぞれ、図１のＩＩ－ＩＩ線、ＩＩＩ－ＩＩＩ線、及びＩＶ－ＩＶ線における断面が示されている。なお、各図には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、右手系の直交座標系である。半導体レーザ素子１０の積層方向は、Ｚ軸方向に平行であり、光（本実施の形態では、レーザ光）の主な出射方向は、Ｙ軸方向に平行である。
　半導体レーザ素子１０は、マルチ横モードのレーザ光を出射する素子である。半導体レーザ素子１０は、図２に示されるように、基板２１と、半導体積層体１０Ｓとを備える。半導体積層体１０Ｓは、積層方向（つまり、Ｚ軸方向）に垂直であり、かつ、互いに対向する二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒを有する（図１参照）。二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒは、共振器を形成し、半導体積層体１０Ｓは、端面１０Ｆからレーザ光を出射する。本実施の形態では、半導体積層体１０Ｓは、二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒの間に位置し、レーザ光を導波する光導波路を備える。本実施の形態では、半導体レーザ素子１０の導波特性は、利得導波型である。本実施の形態では、半導体レーザ素子１０の共振器長（つまり、端面１０Ｆと端面１０Ｒとの間の距離）は、２ｍｍ以上である。半導体レーザ素子１０の共振器長は、４ｍｍ以上であってもよいし、２ｍｍ未満であってもよい。端面１０Ｆは、レーザ光を出射するフロント端面であり、端面１０Ｒは、端面１０Ｆより反射率が高いリア端面である。
　端面１０Ｆには、第一端面コート膜７１が配置されており、端面１０Ｒには、第二端面コート膜７２が配置されている。第一端面コート膜７１及び第二端面コート膜７２は、各端面におけるレーザ光の反射率を調整するための膜である。本実施の形態では、第一端面コート膜７１及び第二端面コート膜７２は、誘電体多層膜によって構成された多層膜である。例えば、第一端面コート膜７１は、１層以上のＡｌ２Ｏ３膜と１層以上のＴａ２Ｏ５膜とを含む多層膜であり、第二端面コート膜７２は、１層以上のＡｌ２Ｏ３膜と１層以上のＳｉＯ２膜と１層以上のＴａ２Ｏ５膜とを含む多層膜である。一例として、第一端面コート膜７１の反射率は２％であり、第二端面コート膜７２の反射率は９５％である。なお、本実施の形態では、基板２１の共振方向における二つの端面は、それぞれ、半導体積層体１０Ｓの端面１０Ｆ及び１０Ｒと同一平面上にある（図４参照）。基板２１の共振方向における二つの端面にも、それぞれ、第一端面コート膜７１及び第二端面コート膜７２が配置される。第一端面コート膜７１及び第二端面コート膜７２の反射率は、上述した反射率に限定されない。例えば、半導体レーザ素子１０を、外部共振器内に配置する場合には、第一端面コート膜７１の反射率は０．２％以下であってもよい。これにより、半導体レーザ素子１０の二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒ間のレーザ発振モードと、外部共振器のレーザ発振モードとが競合することに起因するキンク発生等の問題を抑えることができる。ここで、キンクとは、半導体レーザ素子１０に供給する電流の変化に対して、出力されるレーザ光のパワーが不連続に変化する現象である。つまり、キンクとは、半導体レーザ素子１０に供給する電流と、出力されるレーザ光のパワーとの関係を示すグラフに不連続に変化する点が生じる現象である。
　本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０は、波長が９００ｎｍ以上９８０ｎｍ以下のレーザ光を出射する。半導体レーザ素子１０の半導体積層体１０Ｓは、例えば、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなるＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で構成されている。半導体レーザ素子１０は、例えば、波長９７６ｎｍ帯のレーザ光を出射する。また、詳細は後述するが、半導体レーザ素子１０は、端面窓構造を有する。つまり、半導体レーザ素子１０の半導体積層体１０Ｓは、図４に示されるように、二つの端面のうちレーザ光を出射する端面１０Ｆ（つまり、フロント端面）に隣接する窓領域１０ｗを有する。本実施の形態では、窓領域１０ｗは、端面１０Ｆに接する。なお、半導体積層体１０Ｓは、さらに、端面１０Ｒに隣接する窓領域１０ｗを有してもよい。本実施の形態では、半導体積層体１０Ｓは、端面１０Ｒに隣接する窓領域１０ｗを有する。
　図２に示されるように、半導体レーザ素子１０は、基板２１と、半導体積層体１０Ｓと、絶縁膜３０と、第一Ｐ側電極４１と、パッド電極５０と、第二Ｐ側電極４２と、Ｎ側電極６０とを備える。
　基板２１は、半導体レーザ素子１０の基台となる板状部材である。基板２１は、一様に平面である主面を有する平板状の部材である。基板２１は、ＧａＡｓ基板等の半導体基板又はサファイア基板等の絶縁基板である。本実施の形態では、基板２１は、Ｎ型ＧａＡｓ基板である。
　半導体積層体１０Ｓは、基板２１の上方に配置される積層体である。半導体積層体１０Ｓは、積層方向（つまり、各図のＺ軸方向）に積層された複数の半導体層を有する。本実施の形態では、半導体積層体１０Ｓは、Ｎ側半導体層２２と、活性層２３と、Ｐ側半導体層２４と、Ｐ型コンタクト層２５とを有する。半導体積層体１０Ｓは、図１に示されるように、レーザ光の共振方向に延在するリッジ部２０ｒと、半導体積層体１０Ｓの上面視において、リッジ部２０ｒの周囲を取り囲む底部２０ｂとを有する。ここで、底部２０ｂは、半導体積層体１０Ｓの上面の一部である。リッジ部２０ｒは、図２に示されるように、底部２０ｂから上方に向かって突出し、Ｐ型コンタクト層２５の少なくとも一部を含む。また、図１及び図４に示されるように、リッジ部２０ｒは、二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒから離間している。半導体積層体１０Ｓのリッジ部２０ｒが、半導体レーザ素子１０の光導波路を構成する。本実施の形態では、リッジ部２０ｒの幅（つまり、Ｘ軸方向における寸法）は、２３０μｍである。
　図２～図４に示されるように、本実施の形態では、活性層２３の上面から底部２０ｂまでの積層方向における距離Ｄｂが一様である。言い換えると、底部２０ｂは、積層方向に垂直な平面上にある。これにより、底部２０ｂ全体をエッチングなどによって同時に形成することができる。なお、距離Ｄｂが一様という構成には、距離Ｄｂが底部２０ｂのどの位置においても同一である構成だけでなく、距離Ｄｂが実質的に同一である構成も含まれる。例えば、距離Ｄｂの誤差が５％以下である構成も距離Ｄｂが一様である構成に含まれる。本実施の形態では、図２～図４に示されるように、底部２０ｂには、Ｐ側半導体層２４が露出している。つまり、距離Ｄｂは、Ｐ側半導体層２４の膜厚以下である。なお、本実施の形態に係る底部２０ｂの構成はこれに限定されない。つまり、活性層２３の上面から底部２０ｂまでの積層方向における距離Ｄｂが一様でなくてもよい。例えば、底部２０ｂは、ＸＹ平面に対して傾斜している領域を有してもよいし、段差部を有してもよい。
　図１、図２、及び図４に示されるように、半導体積層体１０Ｓの上面のうち、リッジ部２０ｒ上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓２５ａが形成されている。電流注入窓２５ａは、半導体積層体１０Ｓが有するＰ型コンタクト層２５と、第一Ｐ側電極４１とが接する領域である。
　また、半導体積層体１０Ｓは、図１に示されるように、Ｐ型コンタクト層２５の一部を含み、かつ、共振方向に延在する二つのウイング部２０ｗを有する。リッジ部２０ｒの少なくとも一部は、半導体積層体１０Ｓの上面視において、二つのウイング部２０ｗの間に配置される。二つのウイング部２０ｗの各々は、底部２０ｂを介してリッジ部２０ｒと隣り合う。図２及び図３に示されるように、二つのウイング部２０ｗは、底部２０ｂから上方に向かって突出する。二つのウイング部２０ｗの底部２０ｂからの高さは、リッジ部２０ｒの底部２０ｂからの高さと等しい。これにより、例えば、半導体レーザ素子１０を実装する際に、半導体レーザ素子１０に加わる応力がウイング部２０ｗに分散されるため、応力がリッジ部２０ｒだけに集中することを抑制できる。したがって、リッジ部２０ｒがダメージを受けることを抑制できる。
　なお、二つのウイング部２０ｗの底部２０ｂからの高さが、リッジ部２０ｒの底部２０ｂからの高さと等しい構成には、各高さが完全に等しい構成だけでなく、実質的に等しい構成も含まれる。例えば、各高さの誤差が５％以下である構成も、各高さが等しい構成に含まれる。
　二つのウイング部２０ｗの各々は、二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒまで延在する。本実施の形態では、二つのウイング部２０ｗの各々は、端面１０Ｆから端面１０Ｒまで延在する。これにより、半導体レーザ素子１０を実装する際に、応力が集中しやすい端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近において、リッジ部２０ｒに加わる応力を低減できる。したがって、リッジ部２０ｒがダメージを受けることを抑制できる。
　リッジ部２０ｒとウイング部２０ｗとの間にある底部２０ｂの幅（つまり、Ｘ軸方向における寸法）は、５μｍ以上３０μｍ以下としてもよい。これにより、リッジ部２０ｒの外部でのせん断応力を低減することができる。底部２０ｂの幅を大きくしすぎると電流注入領域となるリッジ部２０ｒに実装時の加重が集中するため、リッジ部２０ｒとウイング部２０ｗとの間にある底部２０ｂの幅は、１０μｍ以上２０μｍ以下としてもよい。これにより、せん断応力による偏光面の回転を効果的に抑制し、せん断応力の光導波路を伝搬するレーザ光への影響を低減することができる。
　また、半導体積層体１０ＳのＸ軸方向の両端部には、分離溝２０ｔが形成されている。分離溝２０ｔは、半導体積層体１０Ｓを個片化する際に使用される溝である。
　Ｎ側半導体層２２は、基板２１の上方であって、活性層２３の下方に配置される第一導電型の第一半導体層の一例である。以下、本実施の形態に係るＮ側半導体層２２の構成例について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係るＮ側半導体層２２の構成例を示す模式的な断面図である。図５に示されるように、本実施の形態では、Ｎ側半導体層２２は、Ｎ型バッファ層２２ａと、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂと、Ｎ型クラッド層２２ｃと、第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄとを有する。Ｎ型バッファ層２２ａ、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂ、Ｎ型クラッド層２２ｃ、及び第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄは、不純物が意図的にドーピングされたＮ型の半導体層であり、例えば、Ｎ型ＧａＡｓ層、Ｎ型ＡｌＧａＡｓ層などである。Ｎ側半導体層２２の各層にドーピングされる不純物として、例えば、シリコン（Ｓｉ）を用いることができる。
　Ｎ型バッファ層２２ａは、例えば、膜厚１．０μｍ以下のＮ型半導体層である。このように膜厚を小さくすることで、熱拡散による窓領域１０ｗの形成時に、窓領域１０ｗにおけるエネルギーシフト量がＮ型バッファ層に含まれる不純物の影響によって減少することを、抑制できる。窓領域１０ｗにおけるエネルギーシフト量を増大するために、Ｎ型バッファ層２２ａの膜厚を０．５μｍ以下としてもよい。本実施の形態では、Ｎ型バッファ層２２ａは、膜厚０．５０μｍのＮ型ＧａＡｓ層である。
　Ｎ型クラッド層２２ｃは、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂの上方に配置され、活性層２３より屈折率が低いＮ型の半導体層である。本実施の形態では、Ｎ型クラッド層２２ｃは、膜厚３．００μｍのＮ型Ａｌ０．３２Ｇａ０．６８Ａｓ層である。
　第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂは、Ｎ型バッファ層２２ａの上方に配置され、積層方向位置に応じて組成が異なる層である。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのバンドギャップエネルギーは、Ｎ型バッファ層２２ａのバンドギャップエネルギーと、Ｎ型クラッド層２２ｃのバンドギャップエネルギーとの間の大きさを有する。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのバンドギャップエネルギーは、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって、Ｎ型クラッド層２２ｃのバンドギャップエネルギーに近づき、積層方向位置がＮ型バッファ層２２ａに近づくにしたがって、Ｎ型バッファ層２２ａのバンドギャップエネルギーに近づく。Ｎ側半導体層２２が、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂを有することにより、Ｎ型バッファ層２２ａと、Ｎ型クラッド層２２ｃとの間の急激なバンドギャップエネルギーの変化が緩和される。したがって、半導体レーザ素子１０の素子抵抗を低減できる。本実施の形態では、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂは、膜厚０．０５μｍのＮ型Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ａｓ層である。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのＡｌ組成比ｘ１は、Ｎ型バッファ層２２ａとの界面付近において０．１５であり、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．３２であり、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって大きくなる。
　第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄは、Ｎ型クラッド層２２ｃの上方に配置され、積層方向位置に応じて組成が変化する層である。第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄのバンドギャップエネルギーは、Ｎ型クラッド層２２ｃのバンドギャップエネルギーと、活性層２３の下方の端部（Ｎ型ガイド層２３ａ）におけるバンドギャップエネルギーとの間の大きさを有する。第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄのバンドギャップエネルギーは、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって、Ｎ型クラッド層２２ｃのバンドギャップエネルギーに近づき、積層方向位置が活性層２３に近づくにしたがって、活性層２３の下方の端部におけるバンドギャップエネルギーに近づく。Ｎ側半導体層２２が、第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄを有することにより、Ｎ型クラッド層２２ｃと、活性層２３との間の急激なバンドギャップエネルギーの変化が緩和される。したがって、半導体レーザ素子１０の素子抵抗を低減できる。本実施の形態では、第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄは、膜厚０．０３μｍのＮ型Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ａｓ層である。第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄのＡｌ組成比ｘ２は、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．３２であり、活性層２３との界面付近において０．２８５であり、積層方向位置が活性層２３に近づくにしたがって小さくなる。
　なお、Ｎ側半導体層２２は、Ｎ型バッファ層２２ａ、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂ、及び第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄを備えなくてもよい。また、Ｎ側半導体層２２は、他の半導体層を有してもよい。例えば、Ｎ側半導体層２２は、アンドープ半導体層を有してもよい。
　活性層２３は、Ｎ側半導体層２２の上方に配置される発光層である。本実施の形態では、窓領域１０ｗ以外の領域における活性層２３は、量子井戸構造を有する。活性層２３は、単一の量子井戸を有していてもよいし、複数の量子井戸を有していてもよい。ここで窓領域１０ｗにおける活性層２３について説明する。活性層２３のうち窓領域１０ｗ以外の領域である利得領域のフォトルミネッセンスで測定されるバンドギャップエネルギーをＥｇ１とする。活性層２３において窓領域１０ｗが形成された領域のフォトルミネッセンスで測定されるバンドギャップエネルギーＥｇ２とする。Ｅｇ１とＥｇ２との差をΔＥｇとすると、例えば、ΔＥｇ＝Ｅｇ２－Ｅｇ１＝１００ｍｅＶの関係になるように窓領域１０ｗが形成される。つまり、窓領域１０ｗにおける活性層２３のバンドギャップエネルギーは、窓領域１０ｗ以外の領域における（つまり、量子井戸構造を有する領域における）活性層２３のバンドギャップエネルギーより大きい。これにより、半導体積層体１０Ｓの端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近での活性層２３におけるレーザ光の吸収を抑制できるため、端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近におけるＣＯＤの発生を抑制することができる。
　また、窓領域１０ｗを形成する場合、利得領域と窓領域１０ｗが形成された領域との境界領域のフォトルミネッセンスで測定されるバンドギャップエネルギーをＥｇ３とすると、Ｅｇ２＞Ｅｇ３＞Ｅｇ１の関係が成り立ってもよい。具体的には、端面１０Ｆ近傍及び端面１０Ｒ近傍における活性層２３のバンドギャップエネルギーが、利得領域と窓領域１０ｗが形成された領域との境界領域のフォトルミネッセンスで測定されるバンドギャップエネルギーよりも大きく、かつ、窓領域１０ｗが形成されていない領域と窓領域１０ｗが形成された領域との境界領域のフォトルミネッセンスで測定されるバンドギャップエネルギーは、共振方向の中央部の活性層２３のバンドギャップエネルギーよりも大きくてもよい。
　図２及び図３に示されるように、活性層２３の一対の側面（図２及び図３のＸ軸方向における両端面）は、積層方向に対して傾斜している。これにより、活性層２３のうちリッジ部２０ｒの下方に位置する領域から活性層２３の側面に向かう迷光が、再度リッジ部２０ｒの下方に位置する領域に戻ることを抑制できる。したがって、端面１０Ｆ及び１０Ｒの間で共振するレーザ光と、迷光との競合を抑制できるため、半導体レーザ素子１０の動作を安定化することができる。
　以下、本実施の形態に係る活性層２３の構成例について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る活性層２３の構成例を示す模式的な断面図である。図６に示されるように、本実施の形態では、活性層２３は、Ｎ型ガイド層２３ａと、第二Ｎ側バリア層２３ｂと、第一Ｎ側バリア層２３ｃと、井戸層２３ｄと、第一Ｐ側バリア層２３ｅと、第二Ｐ側バリア層２３ｆと、Ｐ型ガイド層２３ｇとを有する。このように、活性層２３は、単一の量子井戸を有する単一量子井戸構造を有する。
　Ｎ型ガイド層２３ａは、Ｎ側半導体層２２の上方に配置される層であり、Ｎ側半導体層２２より屈折率が高い。本実施の形態では、Ｎ型ガイド層２３ａは、膜厚１．０５μｍのＮ型Ａｌ０．２８５Ｇａ０．７１５Ａｓ層である。Ｎ型ガイド層２３ａには、不純物としてシリコンがドーピングされている。
　第二Ｎ側バリア層２３ｂは、Ｎ型ガイド層２３ａの上方に配置され、量子井戸の障壁として機能する層である。第二Ｎ側バリア層２３ｂは、不純物が意図的にドーピングされたドープ領域と、不純物がドーピングされていないアンドープ領域とを有してもよい。本実施の形態では、第二Ｎ側バリア層２３ｂは、Ｎ型ガイド層２３ａの上方に配置されるＮ型層と、当該Ｎ型層の上方に配置されるアンドープ層とを有する。Ｎ型層は、膜厚０．０２６８μｍのＮ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層である。Ｎ型層には、不純物としてシリコンがドーピングされている。アンドープ層は、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層である。
　第一Ｎ側バリア層２３ｃは、第二Ｎ側バリア層２３ｂの上方に配置され、量子井戸の障壁として機能する層である。第一Ｎ側バリア層２３ｃは、不純物が意図的にドーピングされたドープ領域と、不純物がドーピングされていないアンドープ領域とを有していてもよい。この場合、アンドープ領域は、ドープ領域より井戸層２３ｄに近い位置に配置される。第一Ｎ側バリア層２３ｃのアンドープ領域の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上である。第一Ｎ側バリア層２３ｃの井戸層２３ｄ近傍の領域に不純物をドーピングすると、半導体レーザ素子１０の直列抵抗が低減するが、フリーキャリア損失が発生するため導波路損失が増大する。一方、アンドープ領域の膜厚が大きくなると半導体レーザ素子１０の直列抵抗が増大する。半導体レーザ素子１０の直列抵抗の増大を抑制しつつフリーキャリア損失の増大を抑制するために、アンドープ領域の膜厚は５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下としてもよい。Ｎ型ガイド層２３ａにおける不純物のドーピング濃度が井戸層２３ｄから遠ざかるにしたがって徐々に増大する場合は、第一Ｎ側バリア層２３ｃにおけるアンドープ領域の膜厚を２０ｎｍ以下としても導波路損失の増大を抑制することができる。本実施の形態では、第一Ｎ側バリア層２３ｃは、膜厚０．００１８μｍのアンドープＡｌ０．５０Ｇａ０．３２Ｉｎ０．１８Ａｓ層である。
　井戸層２３ｄは、第一Ｎ側バリア層２３ｃの上方に配置され、量子井戸として機能する層である。井戸層２３ｄは、第一Ｎ側バリア層２３ｃと、第一Ｐ側バリア層２３ｅとの間に配置され、第一Ｎ側バリア層２３ｃ、及び第一Ｐ側バリア層２３ｅの各々と接する。井戸層２３ｄの膜厚は、０．００６０ｎｍ以上であってもよい。本実施の形態では、井戸層２３ｄは、膜厚０．００９０μｍのアンドープＩｎ０．１３５Ｇａ０．８６５Ａｓ層である。
　第一Ｐ側バリア層２３ｅは、井戸層２３ｄの上方に配置され、量子井戸の障壁として機能する層である。第一Ｐ側バリア層２３ｅは、不純物が意図的にドーピングされたドープ領域と、不純物がドーピングされていないアンドープ領域とを有していてもよい。この場合、アンドープ領域は、ドープ領域より井戸層２３ｄに近い位置に配置される。第一Ｐ側バリア層２３ｅのアンドープ領域の膜厚は、例えば、５ｎｍ以上である。第一Ｐ側バリア層２３ｅの井戸層２３ｄ近傍の領域に不純物をドーピングすると、半導体レーザ素子１０の直列抵抗が低減するが、フリーキャリア損失が発生するため導波路損失が増大する。一方、アンドープ領域の膜厚が大きくなると半導体レーザ素子１０の直列抵抗が増大する。半導体レーザ素子１０の直列抵抗の増大を抑制しつつフリーキャリア損失の増大を抑制するために、アンドープ領域の膜厚は５ｎｍ以上、４０ｎｍ以下としてもよい。Ｐ型ガイド層２３ｇにおける不純物のドーピング濃度が井戸層２３ｄから遠ざかるにしたがって徐々に増大する場合は、第一Ｐ側バリア層２３ｅにおけるアンドープ領域の膜厚を２０ｎｍ以下としても導波路損失の増大を抑制することができる。本実施の形態では、第一Ｐ側バリア層２３ｅは、膜厚０．００１８μｍのアンドープＡｌ０．５０Ｇａ０．３２Ｉｎ０．１８Ａｓ層である。
　第二Ｐ側バリア層２３ｆは、第一Ｐ側バリア層２３ｅの上方に配置され、量子井戸の障壁として機能する層である。第二Ｐ側バリア層２３ｆは、不純物が意図的にドーピングされたドープ領域と、不純物がドーピングされていないアンドープ領域とを有してもよい。本実施の形態では、第二Ｐ側バリア層２３ｆは、第一Ｐ側バリア層２３ｅの上方に配置されるアンドープ層と、当該アンドープ層の上方に配置されるＰ型層とを有する。アンドープ層は、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層である。Ｐ型層は、膜厚０．０２５μｍのＰ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層である。Ｐ型層には、不純物として炭素（Ｃ）がドーピングされている。
　Ｐ型ガイド層２３ｇは、第二Ｐ側バリア層２３ｆの上方に配置される層であり、Ｐ側半導体層２４より屈折率が高い。本実施の形態では、Ｐ型ガイド層２３ｇは、膜厚０．２２μｍのＰ型Ａｌ０．２８Ｇａ０．７２Ａｓ層である。Ｐ型ガイド層２３ｇには、不純物として炭素がドーピングされている。
　Ｐ側半導体層２４は、活性層２３の上方に配置される第二導電型の第二半導体層の一例である。以下、本実施の形態に係るＰ側半導体層２４の構成例について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係るＰ側半導体層２４の構成例を示す模式的な断面図である。図７に示されるように、本実施の形態では、Ｐ側半導体層２４は、第一Ｐ型組成傾斜層２４ａと、Ｐ型クラッド層２４ｂと、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃとを有する。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａ、Ｐ型クラッド層２４ｂ、及び第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃは、不純物が意図的にドーピングされたＰ型の半導体層であり、例えば、Ｐ型ＡｌＧａＡｓ層などである。Ｐ側半導体層２４の各層にドーピングされる不純物として、例えば、炭素を用いることができる。Ｐ側半導体層２４の不純物濃度は、例えば、１．０×１０１９ｃｍ－３未満である。
　上述したように、半導体積層体１０Ｓの底部２０ｂには、Ｐ側半導体層２４が露出している。底部２０ｂにおいて、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃが露出していてもよいし、Ｐ型クラッド層２４ｂが露出していてもよい。底部２０ｂは、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃの最上面に位置してもよいし、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃの最下面と最上面との間に位置してもよい。また、底部２０ｂは、Ｐ型クラッド層２４ｂの最上面に位置してもよいし、Ｐ型クラッド層２４ｂの最下面と最上面との間に位置してもよい。
　Ｐ型クラッド層２４ｂは、第一Ｐ型組成傾斜層２４ａの上方に配置され、活性層２３より屈折率が低いＰ型の半導体層である。本実施の形態では、Ｐ型クラッド層２４ｂは、膜厚０．７５μｍのＰ型Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓ層である。
　第一Ｐ型組成傾斜層２４ａは、活性層２３の上方に配置され、積層方向位置に応じて組成が異なる層である。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのバンドギャップエネルギーは、活性層の上方の端部（Ｐ型ガイド層２３ｇ）におけるバンドギャップエネルギーと、Ｐ型クラッド層２４ｂのバンドギャップエネルギーとの間の大きさを有する。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのバンドギャップエネルギーは、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって、Ｐ型クラッド層２４ｂのバンドギャップエネルギーに近づき、積層方向位置が活性層２３に近づくにしたがって、活性層２３の上端のバンドギャップエネルギーに近づく。Ｐ側半導体層２４が、第一Ｐ型組成傾斜層２４ａを有することにより、活性層２３と、Ｐ型クラッド層２４ｂとの間の急激なバンドギャップエネルギーの変化が緩和される。したがって、半導体レーザ素子１０の素子抵抗を低減できる。本実施の形態では、第一Ｐ型組成傾斜層２４ａは、膜厚０．０５μｍのＰ型Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ａｓ層である。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのＡｌ組成比ｙ１は、活性層２３との界面付近において０．２８であり、Ｐ型クラッド層２４ｂとの界面付近において０．７０であり、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって大きくなる。
　第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃは、Ｐ型クラッド層２４ｂの上方に配置され、積層方向位置に応じて組成が異なる層である。第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃのバンドギャップエネルギーは、Ｐ型クラッド層２４ｂにおけるバンドギャップエネルギーと、Ｐ型コンタクト層２５のバンドギャップエネルギーとの間の大きさを有する。第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃのバンドギャップエネルギーは、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって、Ｐ型クラッド層２４ｂのバンドギャップエネルギーに近づき、積層方向位置がＰ型コンタクト層２５に近づくにしたがって、Ｐ型コンタクト層２５のバンドギャップエネルギーに近づく。Ｐ側半導体層２４が、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃを有することにより、Ｐ型クラッド層２４ｂとＰ型コンタクト層２５との間の急激なバンドギャップエネルギーの変化が緩和される。したがって、半導体レーザ素子１０の素子抵抗を低減できる。本実施の形態では、第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃは、膜厚０．０５μｍのＰ型Ａｌｙ２Ｇａ１－ｙ２Ａｓ層である。第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃのＡｌ組成比ｙ２は、Ｐ型クラッド層２４ｂとの界面付近において０．７０であり、Ｐ型コンタクト層２５との界面付近において０．１５であり、積層方向位置がＰ型コンタクト層２５に近づくにしたがって小さくなる。
　Ｐ型コンタクト層２５は、Ｐ側半導体層２４の上方に配置される層である。Ｐ型コンタクト層２５は、第一Ｐ側電極４１の下方に配置され、第一Ｐ側電極４１と接する。Ｐ型コンタクト層２５は、不純物が意図的にドーピングされたＰ型の半導体層であり、例えば、Ｐ型ＧａＡｓである。Ｐ型コンタクト層２５にドーピングされる不純物として、例えば炭素を用いることができる。Ｐ型コンタクト層２５におけるドーピング濃度は、例えば、１．０×１０１９ｃｍ－３以上である。本実施の形態では、Ｐ型コンタクト層２５は、膜厚０．２５μｍのＰ型ＧａＡｓ層である。
　絶縁膜３０は、半導体積層体１０Ｓの上方に配置される電気絶縁性の膜であり、電流ブロック膜として機能する。図１、図２、及び図４に示されるように、絶縁膜３０は、活性層２３の一対の側面（つまり、図２、及び図３に示される活性層２３のＸ軸方向における両端面）を覆う。本実施の形態では、絶縁膜３０は、Ｎ側半導体層２２、活性層２３、Ｐ側半導体層２４、及びＰ型コンタクト層２５の側面を覆う。また、絶縁膜３０は、半導体積層体１０Ｓの上面のうち、電流注入窓２５ａ以外の全面を覆う。また、図１、図２、及び図４に示されるように絶縁膜３０は、リッジ部２０ｒの上面の電流注入窓２５ａの周縁部を覆う。絶縁膜３０は、電流注入窓２５ａに対応する領域に開口部３０ａを有する。開口部３０ａは、絶縁膜３０のうち、リッジ部２０ｒの上方に配置される部分に形成された開口である。絶縁膜３０の開口部３０ａに第一Ｐ側電極４１が配置されることで、リッジ部２０ｒの上面に電流注入窓２５ａが形成される。絶縁膜３０は、ＳｉＮ、ＳｉＯ２などの絶縁材料で構成される。
　図２～図４に示されるように、絶縁膜３０は、半導体積層体１０Ｓの底部２０ｂ上に配置される。底部２０ｂのうち絶縁膜３０が配置される領域（つまり、底部２０ｂの絶縁膜３０との界面）は、酸化されていてもよい。言い換えると、底部２０ｂにおける酸素濃度は、半導体積層体１０Ｓの内部の酸素濃度より高くてもよい。半導体積層体１０Ｓの内部とは、例えば、半導体積層体１０Ｓの上面の一部である底部２０ｂより下方の領域を意味する。底部２０ｂを酸化することにより、絶縁膜３０と、底部２０ｂとの密着性が向上する。したがって、絶縁膜３０が剥がれることで、半導体レーザ素子１０が破損することを抑制できる。
　底部２０ｂの酸化を促進する方法としては、絶縁膜３０としてＳｉＯ２など酸素を含有する膜を形成する他に、絶縁膜３０を形成する前に底部２０ｂに酸素プラズマ処理を行う方法、酒石酸と過酸化水素水との混合液などの酸化を促す薬液で処理する方法などがある。
　第一Ｐ側電極４１は、Ｐ型コンタクト層２５に接するＰ側電極である。第一Ｐ側電極４１は、半導体積層体１０Ｓのリッジ部２０ｒの上方に配置され、絶縁膜３０の開口部３０ａを介して、Ｐ型コンタクト層２５の電流注入窓２５ａと接する。本実施の形態では、図１～図４に示されるように、第一Ｐ側電極４１は、絶縁膜３０を介して、半導体積層体１０Ｓの底部２０ｂ、ウイング部２０ｗの上方にも配置される。第一Ｐ側電極４１は、例えば、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとの一つの金属を含む。本実施の形態では、第一Ｐ側電極４１は、Ｐ型コンタクト層２５に接するＴｉ層と、Ｔｉ層上に積層されるＰｔ層と、Ｐｔ層上に積層されるＡｕ層とを有する。
　パッド電極５０は、第一Ｐ側電極４１の上方に配置されるパッド状の電極である。本実施の形態では、パッド電極５０の共振方向の両端は、それぞれ二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒとリッジ部２０ｒとの間に位置する。このように、パッド電極５０は、二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒには配置されない。パッド電極５０は、例えば、Ａｕ膜で構成される。
　第二Ｐ側電極４２は、パッド電極５０の上方に配置されるＰ側電極である。本実施の形態では、第二Ｐ側電極４２は、パッド電極５０を覆う。第二Ｐ側電極４２は、例えば、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＡｕの少なくとの一つの金属を含む。本実施の形態では、第二Ｐ側電極４２は、Ｔｉ層と、Ｔｉ層上に積層されるＰｔ層と、Ｐｔ層上に積層されるＡｕ層とを有する。
　Ｎ側電極６０は、基板２１の下方の主面（つまり、基板２１の対向する二つの主面のうち、半導体積層体１０Ｓが配置されていない方の主面）に配置される電極である。Ｎ側電極６０は、例えば、基板２１側から順に積層されたＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜を含む。
　以上のような構成を有する半導体レーザ素子１０では、積層方向における光強度分布のピーク位置がＮ側半導体層２２に位置する。これにより、自由キャリア損失を最小化することができ、活性層２３への注入キャリアの利用効率を最大限に向上させることができる。この結果、低電圧駆動、低閾値電流、及び高いスロープ効率で半導体レーザ素子１０を動作させることができ、数十Ｗ級の光出力を、高効率かつ低電流駆動で実現することができる。
　［２．効果］
　本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０による効果について説明する。上述したとおり、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０は、リッジ部２０ｒを有する半導体積層体１０Ｓを備え、図１に示されるように、底部２０ｂは、リッジ部２０ｒの周囲を取り囲む。また、底部２０ｂにおいて、Ｐ側半導体層２４が露出している。本実施の形態に係るこれらの構成による効果について、図８～図１２を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０のシミュレーションにおいて用いたモデルの構造を示す断面図である。図９は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の横方向（つまり、Ｘ軸方向）における電流拡がりのシミュレーション結果を示すグラフである。図１０は、図９の一部を拡大したグラフである。図９及び図１０の横軸は、横方向の位置を示し、縦軸は活性層２３に流れる電流値を規格化した値を示す。図１１は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０のニアフィールドパターン（ＮＦＰ）の横方向の幅のシミュレーション結果を示すグラフである。図１１の横軸は、底部２０ｂにおけるＰ型コンタクト層２５の残厚を示し、縦軸は、横方向におけるＮＦＰ幅を示す。図１２は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の共振方向（つまり、Ｙ軸方向）における電流拡がりのシミュレーション結果を示すグラフである。
　図８に示されるように、半導体レーザ素子１０の底部２０ｂにおけるＰ型コンタクト層２５の残厚をＴｒとする。Ｐ型コンタクト層２５の残厚は、Ｐ型コンタクト層２５の下面から、底部２０ｂまでの距離である。図９及び図１０には、Ｐ型コンタクト層２５の残厚Ｔｒを０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍ、及び３０ｎｍとした場合のシミュレーション結果が示されている。なお、シミュレーションにおいては、リッジ部２０ｒの幅（つまり、Ｘ軸方向の寸法）を２３０μｍとし、リッジ部２０ｒの上面全体を電流注入窓領域としている。
　図９及び図１０に示されるように、リッジ部２０ｒの横方向を含む周囲に底部２０ｂを設けることで、リッジ部２０ｒから横方向に漏れる電流を抑制することができる。また、Ｐ型コンタクト層２５の残厚を小さくするにしたがって、リッジ部２０ｒから横方向に漏れる電流が減少する。本実施の形態では、底部２０ｂには、Ｐ側半導体層２４が露出している。つまり、Ｐ型コンタクト層２５の残厚は、ゼロであるため、リッジ部２０ｒから横方向に漏れる電流を最小限に抑制できる。したがって、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０によれば、レーザ発振時の無効電流を低減できるため、発光効率の向上、及び、レーザ光出力の低下の抑制が可能となる。なお、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の構成は、これに限定されない。半導体レーザ素子１０の底部２０ｂにおけるＰ型コンタクト層２５の残厚Ｔｒは、ゼロより大きくてもよい。つまり、底部２０ｂには、Ｐ型コンタクト層２５が露出していてもよい。このような構成においても、図９及び図１０に示されるようにリッジ部２０ｒの周囲に底部２０ｂを設けることで、リッジ部２０ｒからリッジ部２０ｒの外部に漏れる電流を抑制することができる。
　図１１に示されるように、Ｐ型コンタクト層２５の残厚を小さくするにしたがって、半導体レーザ素子１０のＮＦＰ幅が小さくなる。つまり、リッジ部２０ｒの横方向を含む周囲に底部２０ｂを設けて、Ｐ型コンタクト層２５の残厚を低減することで、ＮＦＰ幅を低減できる。本実施の形態では、Ｐ型コンタクト層２５の残厚は、ゼロであるため、ＮＦＰ幅をリッジ部２０ｒの幅（２３０μｍ）に近い値に低減でき、かつ、レーザ光の拡がり角を抑制できる。
　図１２には、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間に位置する底部２０ｂにＰ型コンタクト層２５がある場合、及び、ない場合のシミュレーション結果が示されている。底部２０ｂにＰ型コンタクト層２５がある場合のＰ型コンタクト層２５の残厚Ｔｒは、５０ｎｍである。また、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間の距離を８０μｍとし、窓領域１０ｗの長さ（つまり、Ｙ軸方向の寸法）を７０μｍとしている。
　図１２に示されるように、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間に底部２０ｂを設けることで、リッジ部２０ｒから端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に流れる電流を抑制することができる。また、底部２０ｂにおけるＰ型コンタクト層２５をなくすことで、リッジ部２０ｒから端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に流れる電流をより一層抑制できる。本実施の形態では、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間に位置する底部２０ｂには、Ｐ側半導体層２４が露出している。つまり、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間に位置する底部２０ｂにはＰ型コンタクト層２５がないため、リッジ部２０ｒから端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に流れる電流を最小限に抑制できる。したがって、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０によれば、端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に形成された窓領域１０ｗへのキャリア拡散を抑制できるため、ＣＯＤの発生を抑制できる。また、本実施の形態では、レーザ光の増幅に寄与しない窓領域１０ｗへのキャリア注入を低減できるため、発光効率及びレーザ光出力を高めることができる。
　また、本実施の形態に係る底部２０ｂのように、活性層２３の上面から底部２０ｂまでの距離Ｄｂは、Ｐ側半導体層２４の膜厚未満であってもよい。つまり、底部２０ｂにおいて、Ｐ側半導体層２４の一部が除去されていてもよい。これにより、リッジ部２０ｒから端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に流れる電流をより一層抑制することができる。
　距離Ｄｂが小さくなると、図１３に示されるように、リッジ部２０ｒの内側と外側との実効屈折率差（Δｎ）が増加する。実効屈折率差が大きくなると半導体レーザ素子１０が利得導波型でなく、屈折率導波型として発振するため、水平拡がり角が大きくなる。このため、光学レンズを用いるシステムにおいて半導体レーザ素子１０を用いる場合には、光の取り込み効率低下を引き起こす。そのため、共振器内部における底部２０ｂは、実効屈折率差が増加を抑制できる範囲に、距離Ｄｂを設定する。例えば、距離Ｄｂを、実効屈折率差の変化が小さい範囲（０．４μｍ以上０．６μｍ以下）の値に設定してもよい。また、実効屈折率差が２．０×１０－４以下となるように、距離Ｄｂを０．１５μｍ以上に設定してもよい。これにより、レーザ光の水平拡がり角の増大を抑制しつつ、電流拡がりを抑制することが可能となる。
　窓領域１０ｗの共振方向の長さの方が、端面１０Ｆとリッジ部２０ｒとの間に位置する底部２０ｂの共振方向の長さより大きい場合、リッジ部２０ｒの真下にも窓領域１０ｗが形成される。このようなリッジ部２０ｒの真下に位置する窓領域１０ｗは、端面１０Ｆ及び１０Ｒから比較的遠くに位置するため、端面１０Ｆ及び１０ＲにおけるＣＯＤ発生の抑制に対する効果が大きくない。また、リッジ部２０ｒの真下に位置する窓領域１０ｗには比較的大きい電流が流れるため、レーザ光により、レーザ光の増幅に寄与しない窓領域１０ｗへのキャリア注入が増大する。このため、窓領域１０ｗの共振方向の長さは、端面１０Ｆとリッジ部２０ｒとの間に位置する底部２０ｂの共振方向の長さより小さくてもよい。これにより、窓領域１０ｗへのキャリア注入を低減できるため、発光効率及びレーザ光出力を高めることができる。端面１０Ｆとリッジ部２０ｒとの間に位置する底部２０ｂの共振方向の長さは、８０μｍ以上であってもよい。
　窓領域１０ｗの共振方向の長さは、例えば、７０μｍ以上であってもよい。これにより、窓領域１０ｗを形成する際の熱負荷を低減できるため、活性層２３のうち窓領域１０ｗの外部の領域における結晶性の悪化を抑制できる。
　また、本実施の形態では、図４に示されるように、パッド電極５０の共振方向の両端は、それぞれ二つの端面１０Ｆ及び１０Ｒとリッジ部２０ｒとの間に位置する。つまり、パッド電極５０が端面に配置されないため、Ｐ側半導体層２４の上面を半田を介して実装基台に実装する際に、端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に加わる実装応力を低減できる。また、パッド電極５０の一部が端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近の底部２０ｂに位置することで、パッド電極５０がリッジ部２０ｒの上面及び側面、並びに、リッジ部２０ｒ近傍の底部２０ｂを覆うことができる。これにより、電流注入に伴うリッジ部でのジュール熱やキャリアの非輻射再結合などにより発生した熱をパッド電極５０を介して効果的に放散することができる。
　さらに、パッド電極５０の共振方向端を端面１０Ｆ及び１０Ｒに近接されることで、端面１０Ｆ及び１０Ｒの放熱性を向上させることができる。これにより、半導体レーザ素子１０の熱に起因する劣化を抑制できる。パッド電極５０の共振方向端と、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間隔は、１５μｍ以下であってもよい。これにより一層放熱性を高めることができる。
　［３．製造方法］
　本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法について、図２及び図３、並びに図１４～図２３を用いて説明する。図１４～図２３は、本実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法の各工程を示す模式的な断面図である。図１４、図１６、図１８、図２０、及び図２２には、製造過程における半導体レーザ素子１０の図１のＩＩ－ＩＩ線における断面が示されている。図１５、図１７、図１９、図２１及び図２３には、製造過程における半導体レーザ素子１０の図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面が示されている。
　まず、図１４に示されるように、基板２１の上面に、Ｎ側半導体層２２を形成し、Ｎ側半導体層２２の上方に活性層２３を形成し、活性層２３の上方にＰ側半導体層２４を形成し、Ｐ側半導体層２４の上方にＰ型コンタクト層２５を形成する。
　本実施の形態では、Ｎ型ＧａＡｓのウエハである基板２１の上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ；Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による結晶成長技術により、Ｎ側半導体層２２、活性層２３、Ｐ側半導体層２４、Ｐ型コンタクト層２５を順次結晶成長させることで積層する。
　Ｎ側半導体層２２として、基板２１の上に、Ｎ型バッファ層２２ａ、第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂ、Ｎ型クラッド層２２ｃ、及び、第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄを順次結晶成長させる。
　活性層２３として、Ｎ側半導体層２２の上に、Ｎ型ガイド層２３ａ、第二Ｎ側バリア層２３ｂ、第一Ｎ側バリア層２３ｃ、井戸層２３ｄ、第一Ｐ側バリア層２３ｅ、及び第二Ｐ側バリア層２３ｆ、Ｐ型ガイド層２３ｇを順次結晶成長させる。
　Ｐ側半導体層２４として、活性層２３の上に、第一Ｐ型組成傾斜層２４ａ、Ｐ型クラッド層２４ｂ、及び第二Ｐ型組成傾斜層２４ｃを順次結晶成長させる。
　続いて、図１５に示されるように、端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近に、窓領域１０ｗを形成する。具体的には、半導体積層体１０Ｓの端面１０Ｆ及び１０Ｒに窓領域１０ｗを形成する。窓領域１０ｗを形成する方法として、一般に不純物拡散法と空孔拡散法とがある。本実施の形態では、空孔拡散法によって窓形成を行っている。これは、１エミッタ当たり１０Ｗを超えるような超高出力の半導体レーザ素子１０においては、低損失化による光吸収量の低減が重要であるからである。例えば、不純物拡散法で窓領域１０ｗを形成すると、不純物によって光吸収が大きくなり、光吸収ロスを低減することが難しくなる。一方、空孔拡散法は不純物を使用しないため、空孔拡散法で窓領域１０ｗを形成することで、不純物導入に起因する光吸収ロスを低減することができる。
　空孔拡散法では、半導体積層体１０Ｓに急速高温処理を施すことで窓領域１０ｗを形成することができる。例えば、高温処理時にＧａ空孔を生成する保護膜を窓領域の形成を行う領域の半導体積層体１０Ｓ上に形成した後、結晶成長温度付近の７５０℃以上９５０℃以下の非常に高温な熱にさらしてＧａ空孔を拡散させることで、空孔とＩＩＩ族元素との相互拡散により活性層２３の量子井戸構造を無秩序化して窓化（透明化）することができる。この結果、活性層２３のバンドギャップを大きくすることができ、量子井戸構造を無秩序化した領域を、窓領域１０ｗとして機能させることができる。また、窓領域１０ｗ以外の領域においては、高温処理時にＧａ空孔の生成を抑制する保護膜を形成することで、量子井戸構造の無秩序化を抑えることができる。なお、本実施の形態では、窓領域１０ｗは、空孔拡散法によって形成したが、不純物拡散法などの他の方法で形成してもよい。
　続いて、図１６に示されるように、Ｐ型コンタクト層２５に、リッジ部２０ｒ及びウイング部２０ｗを画定するための凹部を形成する。形成された凹部の底面が底部２０ｂである。具体的には、Ｐ型コンタクト層２５の上に、フォトリソグラフィー技術によりＳｉＯ２などからなるマスクを所定のパターンで形成し、その後、ウェットエッチング技術によって、凹部を形成することで、リッジ部２０ｒ及びウイング部２０ｗを形成する。一方、図１７に示されるように、半導体レーザ素子１０の端面１０Ｆ付近においては、リッジ部２０ｒに代えて底部２０ｂが形成される。なお、半導体レーザ素子１０のＸ軸方向両端の個片化するための分離溝２０ｔが形成される位置に凹部が形成されてもよい。当該凹部は、共振方向に延在している。
　続いて、図１８及び図１９に示されるように、半導体積層体１０ＳのＸ軸方向両端に傾斜面を有する分離溝２０ｔを形成する。具体的には、Ｐ側半導体層２４の上に、フォトリソグラフィー技術を用いてＳｉＯ２などからなるマスクを所定のパターンで形成し、その後、ウェットエッチング技術によって、Ｐ側半導体層２４からＮ側半導体層２２の途中までをエッチングすることで、半導体積層体１０ＳのＸ軸方向両端において傾斜する分離溝２０ｔを形成することができる。分離溝２０ｔは、半導体レーザ素子１０を個片化する際に使用される溝であり、共振方向に延在している。
　なお、分離溝２０ｔを形成する際のエッチング液として、例えば、硫酸系のエッチング液を用いることができる。この場合、硫酸：過酸化水素水：水＝１：１：１０のエッチング液を用いることができる。また、エッチング液は、硫酸系のエッチング液に限らず、有機酸系のエッチング液又はアンモニア系のエッチング液であってもよい。
　また、分離溝２０ｔは、等方性のウェットエッチングにより形成される。これにより、複数の半導体層の側面に傾斜面を形成して、複数の半導体層にくびれ構造（つまりオーバーハング構造）を形成することができる。分離溝２０ｔの側面の傾斜角度は、複数の半導体層を構成する各層のＡｌＧａＡｓ材料のＡｌ組成比に応じて異なる。ＡｌＧａＡｓ材料のＡｌ組成比を高くすることで、エッチング速度を速めることができる。したがって、図１８及び図１９に示されるような傾斜を有する側面を半導体積層体１０Ｓに形成するためには、Ｐ側半導体層２４のＡｌ組成比を最も高くすることで、半導体積層体１０Ｓの中でＰ側半導体層２４の横方向（Ｘ軸方向）のエッチング速度を最も速くすることができる。これにより、Ｐ側半導体層２４付近に、半導体積層体１０Ｓの最狭部（水平方向において最も幅が狭い部分）を形成することができる。
　続いて、分離溝２０ｔを形成する際のマスクをフッ酸系のエッチング液で除去した後に、図２０及び図２１に示されるように、基板２１の上方の全面に、絶縁膜３０としてＳｉＮ膜を堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術及びエッチング技術を用いて、電流注入窓２５ａに対応する部分の絶縁膜３０を除去することで開口部３０ａを形成する。なお、電流非注入領域に対応する部分の絶縁膜３０は除去されない。
　絶縁膜３０のエッチングとしては、フッ酸系エッチング液を用いたウェットエッチング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるドライエッチングを用いることができる。また、絶縁膜３０は、ＳｉＮ膜としたが、これに限らず、ＳｉＯ２膜などであってもよい。ここで、本実施の形態で採用し得る絶縁膜３０の形成技術としては、プラズマ化学気相成長（以下ＰＣＶＤ）であればよい。また、絶縁膜３０を成膜する原料ガスとして、ＳｉＨ４、ＣＦ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、Ｎ２などの混合ガスが用いることができる。
　本実施の形態では、成膜技術はＰＣＶＤ法で、原料ガスとしては、ＳｉＨ４とＮＨ３とＮ２の混合ガスを用いている。成膜条件として、混合ガス中のＳｉＨ４体積含有率を５％以上１８％以下とし、半導体基板を設置する下部電極の温度を１５０℃以上３５０℃以下とし、チャンバー内圧力を５０Ｐａ以上２００Ｐａ以下とし、ＲＦパワーを１００Ｗ以上４００Ｗ以下とすることができるが、これに限るものではなく、適宜選定すればよい。
　なお、絶縁膜３０としてＳｉＮ膜を用いる場合は、原料ガスにＯ２を含まないため、底部２０ｂの表面が酸化されにくい。絶縁膜３０としてＳｉＯ２膜を用いる場合、原料ガスとしては、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｎ２の混合ガスが用いられる。
　続いて、図２２及び図２３に示されるように、半導体積層体１０Ｓの上に、Ｐ側電極を形成する。本実施の形態では、Ｐ型コンタクト層２５の上に、Ｐ側電極として、第一Ｐ側電極４１と、パッド電極５０と第二Ｐ側電極４２とをこの順で形成する。
　具体的には、電子ビーム蒸着法によってＴｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜からなる第一Ｐ側電極４１を下地電極として形成する。その後、電解めっき法によってＡｕめっき膜からなるパッド電極５０を形成する。そして、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術及びリフトオフ技術を用いて、端面付近のパッド電極５０を選択的に除去する。なお、Ａｕめっき膜からなるパッド電極５０をエッチングするためのエッチング液としては、ヨード液を用いることができる。その後、電子ビーム蒸着法によって、パッド電極５０の上に、Ｔｉ膜とＰｔ膜とＡｕ膜との積層膜からなる第二Ｐ側電極４２を形成する。このように、第一Ｐ側電極４１及び第二Ｐ側電極４２については、共振方向のほぼ全長にわたって形成されるが、パッド電極５０については、端面１０Ｆ及び１０Ｒ付近には形成されない。
　続いて、図２及び図３に示されるように、基板２１の下方の主面に、Ｎ側電極６０を形成する。具体的には、基板２１側から、ＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜を順に成膜することで、Ｎ側電極６０を形成する。
　その後、図示しないが、半導体積層体１０Ｓが形成された基板２１を、ブレードを用いたダイシング又は劈開等によってバー状に分離し、その後、さらに分離溝２０ｔを切断部として切断することでチップ分離を行う。これにより、個片状の半導体レーザ素子１０を製造することができる。
　［４．変形例］
　変形例１～変形例８に係る半導体レーザ素子１０について説明する。変形例１～変形例３に係る半導体レーザ素子は、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の半導体積層体１０Ｓを有するが、半導体積層体１０Ｓの一部の層構成が異なる。変形例４～変形例８に係る半導体レーザ素子は、半導体積層体１０Ｓのリッジ部２０ｒ、ウイング部２０ｗ、及び底部２０ｂの構成において、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と異なる。以下、変形例１～変形例８に係る半導体レーザ素子の構成のうち、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と異なる構成を中心に説明する。
　［４－１．変形例１］
　変形例１に係る半導体レーザ素子の構成について説明する。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂは、膜厚０．０５μｍのＮ型Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ａｓ層である。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのＡｌ組成比ｘ１は、Ｎ型バッファ層２２ａとの界面付近において０．１５であり、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．３５３であり、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって大きくなる。
　変形例１に係る半導体レーザ素子のＮ型クラッド層２２ｃは、膜厚２．４０μｍのＮ型Ａｌ０．３５３Ｇａ０．６４７Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄは、膜厚０．０３μｍのＮ型Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ａｓ層である。第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄのＡｌ組成比ｘ２は、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．３５３であり、活性層２３との界面付近において０．３２３であり、積層方向位置が活性層２３に近づくにしたがって小さくなる。
　変形例１に係る半導体レーザ素子のＮ型ガイド層２３ａは、膜厚０．９５μｍのＮ型Ａｌ０．３２３Ｇａ０．６７７Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第二Ｎ側バリア層２３ｂは、Ｎ型ガイド層２３ａの上方に配置されるＮ型層と、当該Ｎ型層の上方に配置されるアンドープ層とを有する。Ｎ型層は、膜厚０．０２５０μｍのＮ型Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓ層である。Ｎ型層には、不純物としてシリコンがドーピングされている。アンドープ層は、膜厚０．００６５μｍのＡｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第一Ｎ側バリア層２３ｃは、膜厚０．００３５μｍのアンドープＡｌ０．３５Ｇａ０．５５Ｉｎ０．１０Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の井戸層２３ｄは、膜厚０．００６０μｍのアンドープＩｎ０．１１Ｇａ０．８９Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第一Ｐ側バリア層２３ｅは、膜厚０．００３５μｍのアンドープＡｌ０．３５Ｇａ０．５５Ｉｎ０．１０Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第二Ｐ側バリア層２３ｆは、第一Ｐ側バリア層２３ｅの上方に配置されるアンドープ層と、当該アンドープ層の上方に配置されるＰ型層とを有する。アンドープ層は、膜厚０．００６５μｍのＡｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓ層である。Ｐ型層は、膜厚０．０２５μｍのＰ型Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓ層である。Ｐ型層には、不純物として炭素（Ｃ）がドーピングされている。
　変形例１に係る半導体レーザ素子のＰ型ガイド層２３ｇは、膜厚０．１８２５μｍのＰ型Ａｌ０．３２Ｇａ０．６８Ａｓ層である。
　変形例１に係る半導体レーザ素子の第一Ｐ型組成傾斜層２４ａは、膜厚０．０５μｍのＰ型Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ａｓ層である。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのＡｌ組成比ｙ１は、活性層２３との界面付近において０．３２であり、Ｐ型クラッド層２４ｂとの界面付近において０．７０であり、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって大きくなる。
　以上のような構成を有する変形例１に係る半導体レーザ素子においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。変形例１に係る半導体レーザ素子によれば、波長９１５ｎｍ帯のレーザ光を得ることができる。
　［４－２．変形例２］
　変形例２に係る半導体レーザ素子の構成について説明する。
　変形例２に係る半導体レーザ素子のＮ型バッファ層２２ａは、膜厚０．１０μｍのＮ型ＧａＡｓ層である。
　変形例２に係る半導体レーザ素子の第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂは、膜厚０．０５μｍのＮ型Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ａｓ層である。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのＡｌ組成比ｘ１は、Ｎ型バッファ層２２ａとの界面付近において０．１５であり、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．２５であり、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって大きくなる。
　変形例２に係る半導体レーザ素子のＮ型クラッド層２２ｃは、膜厚１．８０μｍのＮ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ層である。
　変形例２に係る半導体レーザ素子のＮ側半導体層２２は、第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄを有さない。一方、変形例２に係る半導体レーザ素子の活性層２３のＮ型ガイド層２３ａは、第三Ｎ型ガイド層、第三Ｎ型ガイド層の上方に配置される第二Ｎ型ガイド層、及び、第二Ｎ型ガイド層の上方に配置される第一Ｎ型ガイド層を有する。第三Ｎ型ガイド層は、膜厚０．２０μｍのＮ型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ層である。第二Ｎ型ガイド層は、膜厚０．６０μｍのＮ型Ａｌ０．２３Ｇａ０．７７Ａｓ層である。第一Ｎ型ガイド層は、膜厚０．４６μｍのＮ型Ａｌ０．２１Ｇａ０．７９Ａｓ層である。
　変形例２に係る半導体レーザ素子の第二Ｎ側バリア層２３ｂは、Ｎ型ガイド層２３ａの上方に配置されるＮ型層と、当該Ｎ型層の上方に配置されるアンドープ層とを有する。Ｎ型層は、膜厚０．０２６８μｍのＮ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。Ｎ型層には、不純物としてシリコンがドーピングされている。アンドープ層は、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。
　変形例２に係る半導体レーザ素子の第二Ｐ側バリア層２３ｆは、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。
　変形例２に係る半導体レーザ素子のＰ型ガイド層２３ｇは、膜厚０．２９μｍのＰ型Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ａｓ層である。Ｐ型ガイド層２３ｇのＡｌ組成比ｘ１は、第二Ｐ側バリア層２３ｆとの界面付近において０．１９であり、Ｐ側半導体層２４との界面付近において０．２１であり、積層方向位置がＰ側半導体層２４に近づくにしたがって大きくなる。
　変形例２に係る半導体レーザ素子の第一Ｐ型組成傾斜層２４ａは、膜厚０．０５μｍのＰ型Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ａｓ層である。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのＡｌ組成比ｙ１は、活性層２３との界面付近において０．２１であり、Ｐ型クラッド層２４ｂとの界面付近において０．７０であり、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって大きくなる。
　変形例２に係る半導体レーザ素子のＰ型クラッド層２４ｂは、膜厚０．７０μｍのＰ型Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓ層である。
　以上のような構成を有する変形例２に係る半導体レーザ素子においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。
　［４－３．変形例３］
　変形例３に係る半導体レーザ素子の構成について説明する。
　変形例３に係る半導体レーザ素子のＮ型バッファ層２２ａは、膜厚０．１０μｍのＮ型ＧａＡｓ層である。
　変形例３に係る半導体レーザ素子の第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂは、膜厚０．０５μｍのＮ型Ａｌｘ１Ｇａ１－ｘ１Ａｓ層である。第一Ｎ型組成傾斜層２２ｂのＡｌ組成比ｘ１は、Ｎ型バッファ層２２ａとの界面付近において０．１５であり、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．２４であり、積層方向位置がＮ型クラッド層２２ｃに近づくにしたがって大きくなる。
　変形例３に係る半導体レーザ素子のＮ型クラッド層２２ｃは、膜厚１．８０μｍのＮ型Ａｌ０．２４Ｇａ０．７６Ａｓ層である。
　変形例３に係る半導体レーザ素子の第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄは、膜厚１．００μｍのＮ型Ａｌｘ２Ｇａ１－ｘ２Ａｓ層である。第二Ｎ型組成傾斜層２２ｄのＡｌ組成比ｘ２は、Ｎ型クラッド層２２ｃとの界面付近において０．２４であり、活性層２３との界面付近において０．２２であり、積層方向位置が活性層２３に近づくにしたがって小さくなる。
　変形例３に係る半導体レーザ素子のＮ型ガイド層２３ａは、第二Ｎ型ガイド層、及び、第二Ｎ型ガイド層の上方に配置される第一Ｎ型ガイド層を有する。第二Ｎ型ガイド層は、膜厚０．４０μｍのＮ型Ａｌｚ２Ｇａ１－ｚ２Ａｓ層である。第二Ｎ型ガイド層のＡｌ組成比ｚ２は、Ｎ側半導体層２２との界面付近において０．２２であり、第一Ｎ側ガイド層との界面付近において０．１９であり、積層方向位置が第一Ｎ側ガイド層に近づくにしたがって小さくなる。第一Ｎ型ガイド層は、膜厚０．０９μｍのＮ型Ａｌ０．１９Ｇａ０．８１Ａｓ層である。
　変形例３に係る半導体レーザ素子の第二Ｎ側バリア層２３ｂは、Ｎ型ガイド層２３ａの上方に配置されるＮ型層と、当該Ｎ型層の上方に配置されるアンドープ層とを有する。Ｎ型層は、膜厚０．０２６８μｍのＮ型Ａｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。Ｎ型層には、不純物としてシリコンがドーピングされている。アンドープ層は、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。
　変形例３に係る半導体レーザ素子の第二Ｐ側バリア層２３ｆは、膜厚０．００８３μｍのＡｌ０．１６Ｇａ０．８４Ａｓ層である。
　変形例３に係る半導体レーザ素子のＰ型ガイド層２３ｇは、第一Ｐ型ガイド層、及び、第一Ｐ型ガイド層の上方に配置される第二Ｐ型ガイド層を有する。第一Ｐ型ガイド層は、膜厚０．０１μｍのＰ型Ａｌ０．１９Ｇａ０．８１Ａｓ層である。第二Ｐ型ガイド層は、膜厚０．２８μｍのＰ型Ａｌｚ１Ｇａ１－ｚ１Ａｓ層である。第二Ｐ型ガイド層のＡｌ組成比ｚ１は、第一Ｐ側ガイド層との界面付近において０．１９であり、Ｐ側半導体層２４との界面付近において０．２１であり、積層方向位置がＰ側半導体層２４に近づくにしたがって大きくなる。
　変形例３に係る半導体レーザ素子の第一Ｐ型組成傾斜層２４ａは、膜厚０．０５μｍのＰ型Ａｌｙ１Ｇａ１－ｙ１Ａｓ層である。第一Ｐ型組成傾斜層２４ａのＡｌ組成比ｙ１は、活性層２３との界面付近において０．２１であり、Ｐ型クラッド層２４ｂとの界面付近において０．７０であり、積層方向位置がＰ型クラッド層２４ｂに近づくにしたがって大きくなる。
　変形例３に係る半導体レーザ素子のＰ型クラッド層２４ｂは、膜厚０．７０μｍのＰ型Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０Ａｓ層である。
　以上のような構成を有する変形例３に係る半導体レーザ素子においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。
　［４－４．変形例４］
　変形例４に係る半導体レーザ素子について図２４を用いて説明する。図２４は、変形例４に係る半導体レーザ素子１１０の全体構成を示す模式的な平面図である。図２４に示されるように、変形例４に係る半導体レーザ素子１１０は、ウイング部２０ｗを有さない点において、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と相違する。実施の形態に係る半導体レーザ素子１０においてウイング部２０ｗが配置されている領域は、変形例４に係る半導体レーザ素子では、底部２０ｂに代えられている。
　以上のような構成を有する変形例４に係る半導体レーザ素子１１０においても、ウイング部２０ｗによる効果を除いては、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。
　［４－５．変形例５］
　変形例５に係る半導体レーザ素子について図２５を用いて説明する。図２５は、変形例５に係る半導体レーザ素子２１０の全体構成を示す模式的な平面図である。図２５に示されるように、変形例５に係る半導体レーザ素子２１０は、ウイング部２０ｗの横方向における外側に底部２０ｂを有する点において、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と相違する。
　以上のような構成を有する変形例５に係る半導体レーザ素子２１０においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。さらに、変形例５に係る半導体レーザ素子２１０によれば、ウイング部２０ｗの横方向の両側に底部２０ｂが配置されることで、絶縁膜３０の半導体積層体１０Ｓとの密着性を高めることができる。
　［４－６．変形例６］
　変形例６に係る半導体レーザ素子について図２６を用いて説明する。図２６は、変形例６に係る半導体レーザ素子３１０の全体構成を示す模式的な平面図である。図２６に示されるように、変形例６に係る半導体レーザ素子３１０においては、底部２０ｂはウイング部２０ｗの周囲を取り囲む。つまり、ウイング部２０ｗの横方向における外側、及び、ウイング部２０ｗと端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間に底部２０ｂが配置される。変形例６では、ウイング部２０ｗは、端面１０Ｆ及び１０Ｒから離間している。また、ウイング部２０ｗから端面１０Ｆ及び１０Ｒまでの各距離は、リッジ部２０ｒから端面１０Ｆ及び１０Ｒまでの各距離より大きくてもよい。
　以上のような構成を有する変形例６に係る半導体レーザ素子３１０においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。さらに、変形例６に係る半導体レーザ素子３１０によれば、ウイング部２０ｗの周囲に底部２０ｂが配置されることで、絶縁膜３０の半導体積層体１０Ｓとの密着性を高めることができる。
　［４－７．変形例７］
　変形例７に係る半導体レーザ素子について図２７を用いて説明する。図２７は、変形例７に係る半導体レーザ素子４１０の全体構成を示す模式的な平面図である。変形例７に係る半導体レーザ素子４１０は、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間の各々に、ダミーリッジ部４２０ｒが配置されている点において、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と相違する。ダミーリッジ部４２０ｒは、リッジ部２０ｒと同様に底部２０ｂから上方に向かって突出する部分である。ダミーリッジ部４２０ｒは、底部２０ｂを介してリッジ部２０ｒと隣り合う。変形例７では、ダミーリッジ部４２０ｒの底部２０ｂからの高さは、リッジ部２０ｒの底部２０ｂからの高さと等しい。また、ダミーリッジ部４２０ｒの幅（つまり、Ｘ軸方向の寸法）は、リッジ部２０ｒの幅と等しく、上面視において矩形状の形状を有する。ダミーリッジ部４２０ｒは、端面１０Ｆ又は１０Ｒと接する。
　以上のような構成を有する変形例７に係る半導体レーザ素子４１０においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。さらに、変形例７に係る半導体レーザ素子によれば、ダミーリッジ部４２０ｒを備えることで、例えば、半導体レーザ素子１０を実装する際に、半導体レーザ素子４１０に加わる応力がダミーリッジ部４２０ｒに分散されるため、応力がリッジ部２０ｒだけに集中することを抑制できる。したがって、リッジ部２０ｒがダメージを受けることを抑制できる。また、底部２０ｂにＡｌＧａＡｓ層が露出している場合には、絶縁膜３０と底部２０ｂとの密着性がよくないため、絶縁膜３０が底部２０ｂと接する領域において絶縁膜３０の剥がれが発生しやすい。変形例７に係る半導体レーザ素子４１０によれば、端面１０Ｆ及び１０Ｒとリッジ部２０ｒとの間のＡｌＧａＡｓ層が露出した領域の一部をＧａＡｓからなるダミーリッジ部４２０ｒに置き換えることができるため、絶縁膜３０と半導体積層体１０Ｓとの密着性を高めることができる。
　［４－８．変形例８］
　変形例８に係る半導体レーザ素子について図２８及び図２９を用いて説明する。図２８及び図２９は、それぞれ、変形例８に係る半導体レーザ素子５１０の全体構成を示す模式的な平面図及び断面図である。図２９には、図２８の端面１０Ｆ付近のＸＸＩＸ－ＸＸＩＸ線における断面が示されている。図２８及び図２９に示されるように、変形例８に係る半導体レーザ素子５１０は、リッジ部２０ｒと、端面１０Ｆ及び１０Ｒとの間の各々に、変形例７と同様にダミーリッジ部５２０ｒが配置されている点において、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と相違する。また変形例８に係るダミーリッジ部５２０ｒは、ウイング部２０ｗと一体化されている。言い換えると、変形例７に係るダミーリッジ部４２０ｒとウイング部２０ｗとの間の底部２０ｂの端面１０Ｆ及び１０Ｒに隣接する領域がダミーリッジ部５２０ｒに置き換えられている。つまり、底部２０ｂは端面１０Ｆ及び１０Ｒと接しない（図２９参照）。
　以上のような構成を有する変形例８に係る半導体レーザ素子においても、実施の形態に係る半導体レーザ素子１０と同様の効果が奏される。さらに、変形例８に係る半導体レーザ素子によれば、ダミーリッジ部５２０ｒを備えることで、例えば、半導体レーザ素子１０を実装する際に、半導体レーザ素子５１０に加わる応力がダミーリッジ部５２０ｒに分散されるため、応力がリッジ部２０ｒだけに集中することを抑制できる。したがって、リッジ部２０ｒがダメージを受けることを抑制できる。また、底部２０ｂにＡｌＧａＡｓ層が露出している場合には、絶縁膜３０と底部２０ｂとの密着性がよくないため、絶縁膜３０が底部２０ｂと接する領域において絶縁膜３０の剥がれが発生しやすい。変形例７に係る半導体レーザ素子４１０によれば、端面１０Ｆ及び１０Ｒとリッジ部２０ｒとの間のＡｌＧａＡｓ層が露出した領域の一部をＧａＡｓからなるダミーリッジ部５２０ｒに置き換えることができるため、絶縁膜３０と半導体積層体１０Ｓとの密着性を高めることができる。さらに、変形例８に係る半導体レーザ素子５１０では、底部２０ｂが端面１０Ｆ及び１０Ｒと接しないため、密着性のよくない絶縁膜３０と底部２０ｂとの密着面が端面１０Ｆ及び１０Ｒから露出されない。したがって、絶縁膜３０の剥がれをより一層抑制できる。
　（変形例など）
　以上、本開示に係る半導体レーザ素子について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、上記変形例１～変形例８において、底部２０ｂの活性層２３の上面から距離Ｄｂは、Ｐ側半導体層２４の膜厚以上であってもよいし、Ｐ側半導体層２４の膜厚未満であってもよい。つまり、底部２０ｂには、Ｐ型コンタクト層２５が露出していてもよいし、Ｐ側半導体層２４が露出していてもよい。
　また、上記各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示の半導体レーザ素子などは、例えば、高効率な光源として加工機用の光源などに適用できる。
　１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０　半導体レーザ素子
　１０Ｆ、１０Ｒ　端面
　１０Ｓ　半導体積層体
　１０ｗ　窓領域
　２０ｂ　底部
　２０ｒ　リッジ部
　２０ｔ　分離溝
　２０ｗ　ウイング部
　２１　基板
　２２　Ｎ側半導体層
　２２ａ　Ｎ型バッファ層
　２２ｂ　第一Ｎ型組成傾斜層
　２２ｃ　Ｎ型クラッド層
　２２ｄ　第二Ｎ型組成傾斜層
　２３　活性層
　２３ａ　Ｎ型ガイド層
　２３ｂ　第二Ｎ側バリア層
　２３ｃ　第一Ｎ側バリア層
　２３ｄ　井戸層
　２３ｅ　第一Ｐ側バリア層
　２３ｆ　第二Ｐ側バリア層
　２３ｇ　Ｐ型ガイド層
　２４　Ｐ側半導体層
　２４ａ　第一Ｐ型組成傾斜層
　２４ｂ　Ｐ型クラッド層
　２４ｃ　第二Ｐ型組成傾斜層
　２５　Ｐ型コンタクト層
　２５ａ　電流注入窓
　３０　絶縁膜
　３０ａ　開口部
　４１　第一Ｐ側電極
　４２　第二Ｐ側電極
　５０　パッド電極
　６０　Ｎ側電極
　７１　第一端面コート膜
　７２　第二端面コート膜
　４２０ｒ、５２０ｒ　ダミーリッジ部

Claims (12)

  1. 　マルチ横モードのレーザ光を出射する半導体レーザ素子であって、
    　基板と、
    　前記基板の上方に配置される半導体積層体とを備え、
    　前記半導体積層体は、
    　前記基板の上方に配置されるＮ側半導体層と、
    　前記Ｎ側半導体層の上方に配置される活性層と、
    　前記活性層の上方に配置されるＰ側半導体層と、
    　前記Ｐ側半導体層の上方に配置されるＰ型コンタクト層とを有し、
    　前記半導体積層体は、互いに対向する二つの端面を有し、
    　前記レーザ光は、前記二つの端面の間で共振し、
    　前記半導体積層体は、前記レーザ光の共振方向に延在するリッジ部と、前記半導体積層体の上面の一部であって、前記半導体積層体の上面視において、前記リッジ部の周囲を取り囲む底部とを有し、
    　前記リッジ部は、前記底部から上方に向かって突出し、
    　前記リッジ部は、前記二つの端面から離間し、
    　前記リッジ部は、前記Ｐ型コンタクト層の少なくとも一部を含み、
    　前記半導体積層体の上面のうち、前記リッジ部上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓が形成され、
    　前記活性層の上面から前記底部までの距離は、一様である
    　半導体レーザ素子。
  2. 　前記底部には、前記Ｐ側半導体層が露出している
    　請求項１に記載の半導体レーザ素子。
  3. 　マルチ横モードのレーザ光を出射する半導体レーザ素子であって、
    　基板と、
    　前記基板の上方に配置される半導体積層体とを備え、
    　前記半導体積層体は、
    　前記基板の上方に配置されるＮ側半導体層と、
    　前記Ｎ側半導体層の上方に配置される活性層と、
    　前記活性層の上方に配置されるＰ側半導体層と、
    　前記Ｐ側半導体層の上方に配置されるＰ型コンタクト層とを有し、
    　前記半導体積層体は、互いに対向する二つの端面を有し、
    　前記レーザ光は、前記二つの端面の間で共振し、
    　前記半導体積層体は、前記レーザ光の共振方向に延在するリッジ部と、前記半導体積層体の上面の一部であって、前記半導体積層体の上面視において、前記リッジ部の周囲を取り囲む底部と、を有し、
    　前記リッジ部は、前記底部から上方に向かって突出し、
    　前記リッジ部は、前記二つの端面から離間し、
    　前記リッジ部は、前記Ｐ型コンタクト層の少なくとも一部を含み、
    　前記半導体積層体の上面のうち、前記リッジ部上のみに、電流が注入される領域である電流注入窓が形成され、
    　前記底部には、前記Ｐ型コンタクト層が露出している
    　半導体レーザ素子。
  4. 　前記半導体積層体は、前記Ｐ型コンタクト層の一部を含み、かつ、前記共振方向に延在する二つのウイング部を有し、
    　前記リッジ部の少なくとも一部は、前記半導体積層体の上面視において、前記二つのウイング部の間に配置され、
    　前記二つのウイング部の各々は、前記底部を介して前記リッジ部と隣り合い、
    　前記二つのウイング部は、前記底部から上方に向かって突出し、
    　前記二つのウイング部の前記底部からの高さは、前記リッジ部の前記底部からの高さと等しい
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  5. 　前記二つのウイング部の各々は、前記二つの端面まで延在する
    請求項４に記載の半導体レーザ素子。
  6. 　前記半導体積層体は、前記二つの端面のうち前記レーザ光を出射する端面であるフロント端面に隣接する窓領域を有し、
    　前記窓領域における前記活性層のバンドギャップエネルギーは、前記窓領域以外の領域における前記活性層のバンドギャップエネルギーより大きい
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  7. 　前記窓領域以外の領域における前記活性層は、量子井戸構造を有する
    　請求項６に記載の半導体レーザ素子。
  8. 　前記窓領域は、前記フロント端面に接し、
    　前記窓領域の前記共振方向の長さは、前記フロント端面と前記リッジ部との間に位置する前記底部の前記共振方向の長さより小さい
    　請求項６又は７に記載の半導体レーザ素子。
  9. 　前記半導体積層体の上方に配置される絶縁膜をさらに備え、
    　前記絶縁膜は、前記電流注入窓に対応する領域に開口部を有する
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  10. 　前記底部における酸素濃度は、前記半導体積層体の内部の酸素濃度より高い
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  11. 　前記Ｐ型コンタクト層に接するＰ側電極と、前記Ｐ側電極の上方に配置されるパッド電極とをさらに備え、
    　前記パッド電極の前記共振方向の両端は、それぞれ前記二つの端面と前記リッジ部との間に位置する
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
  12. 　前記半導体レーザ素子の導波特性は、利得導波型である
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332600A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Samsung Electronics Co Ltd 窒化物系半導体レーザダイオード及びその製造方法
JP2010074131A (ja) * 2008-08-21 2010-04-02 Panasonic Corp 半導体発光素子及びその製造方法
JP2010278131A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Panasonic Corp 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2011124442A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Panasonic Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2018098262A (ja) * 2016-12-08 2018-06-21 住友電気工業株式会社 量子カスケード半導体レーザ
JP2018152430A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 住友電気工業株式会社 半導体レーザ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332600A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Samsung Electronics Co Ltd 窒化物系半導体レーザダイオード及びその製造方法
JP2010074131A (ja) * 2008-08-21 2010-04-02 Panasonic Corp 半導体発光素子及びその製造方法
JP2010278131A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Panasonic Corp 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2011124442A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Panasonic Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2018098262A (ja) * 2016-12-08 2018-06-21 住友電気工業株式会社 量子カスケード半導体レーザ
JP2018152430A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 住友電気工業株式会社 半導体レーザ

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