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JP2009164233A - 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 Download PDF

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慎一 好田
Yuji Ishida
祐士 石田
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Abstract

【課題】ワイヤボンディングの際にレーザ共振器が受けるダメージを抑制でき、また、組立工程における歩留まりの改善にも寄与することができる窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体レーザ素子３３は、基板１上にIII族窒化物半導体積層構造２を成長させて構成されている。III族窒化物半導体積層構造２は、ｎ型半導体層１１と、ｐ型半導体層１２と、これらに挟まれた発光層１０とを含み、リッジストライプ２０の部分にレーザ共振器が形成されている。リッジストライプ２０は、共振器方向に直交する素子幅方向に関する中央に対して、当該素子の一側縁３３ａ寄りにオフセットされて配置されている。これにより、リッジストライプ２０と当該素子の他の側縁３３ｂとの間に、電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域５５が形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、III族窒化物半導体基板上にｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層（たとえば、いずれもIII族窒化物半導体からなるもの）を形成した構成の窒化物半導体レーザ素子を製造するための方法に関する。III族窒化物半導体とは、III-Ｖ族半導体においてＶ族元素として窒素を用いた半導体であり、その代表例は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）である。一般には、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）と表わすことができる。
ＧａＮ基板上にIII族窒化物半導体層を成長させた構成の半導体発光素子が知られている。青色系の発光ダイオードや半導体レーザがその典型例である。半導体レーザの場合、III族窒化物半導体層は、たとえば、ＧａＮ基板側から、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮガイド層、活性層（発光層）、ｐ型ＧａＮガイド層、ｐ型ＧａＮ電子ブロック層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順に積層した積層構造を有している。活性層は、たとえば、ＩｎＧａＮ層からなる量子井戸層と、ノンドープＧａＮ層からなるバリア層とを交互に繰り返し積層した多重量子井戸構造を有している。この構成により、活性層で電子および正孔が再結合して発光が生じる。発光波長は、量子井戸層のＩｎ組成によって調整できる。
特開２００３−１０１１１３号公報 特開２００３−１２４５７２号公報
半導体レーザを作製するには、転位密度の低い半導体結晶が必要であるが、窒化物半導体基板は、半導体レーザを作製するには転位密度が大きいという問題がある。そこで、選択横方向成長を用いて、窒化物半導体基板上で結晶成長させる際に、意図的に転位の集中を図ることが提案されている。これにより、高転位密度領域と低転位密度領域とが交互に周期的に現れる窒化物半導体層を形成することができる。これを利用して、低転位密度領域をストライプ状に周期的に作製し、この低転位密度領域に半導体レーザ構造を形成することが提案されている。この場合、ストライプ状の低転位密度領域の幅方向中央にレーザ共振器が形成されるのが一般的である。
しかし、ストライプ状の低転位密度領域の幅が小さいため、ワイヤボンディングによる接続を行う際に、レーザ共振器の上部にボンディングワイヤが打たれるおそれがある。これにより、共振器構造にダメージが入り、素子特性悪化の原因となる。とくに、高転位密度領域をチップから排除して、低転位密度領域のみでチップを構成しようとすると、チップサイズが小さくなる。そのため、中央に配置されたレーザ共振器の側方にワイヤボンディング用領域を確保することが難しくなり、レーザ共振器上にボンディングワイヤが打たれる可能性が高まる。
また、チップをダイボンディングするときには、共振器構造にダメージを与えないように、レーザ共振器を避けて、チップ周縁部にダイボンディングのための外力を加える必要がある。そのため、チップ全体を均等に押さえることが困難である。このことが、組み立て工程における歩留まり改善を阻害する一因となっている。
そこで、この発明の目的は、ワイヤボンディングの際にレーザ共振器が受けるダメージを抑制でき、また、組立工程における歩留まりの改善にも寄与することができる窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することである。
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させた窒化物半導体レーザ素子であって、前記III族窒化物半導体積層構造が、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層（たとえばＩｎを含むもの）とを含むレーザ共振器を有しており、前記レーザ共振器が、共振器方向に直交する素子幅方向に関する中央に対して、当該素子の一側縁寄りにオフセットされて配置されており、前記レーザ共振器と当該素子の他の側縁との間に、当該素子に接合すべき電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域が形成されている、窒化物半導体レーザ素子である。
素子上に電極ワイヤを打つ場合、ワイヤ直径の約４倍の直径のボールが電極ワイヤ端に形成され、そのボール直径の半分の直径の円形領域が素子に接合される。したがって、結果的に、ワイヤ直径のほぼ２倍の直径の円形領域で電極ワイヤと素子とが接合されることになる。
この発明では、素子幅方向中央に対して素子一側縁寄りにオフセットされてレーザ共振器が配置されている。これにより、少なくとも電極ワイヤの直径の２倍の幅のワイヤ接合領域が、レーザ共振器と当該素子の他の側縁との間の素子表面に確保されている。このワイヤ接合領域に電極ワイヤを接合すれば、レーザ共振器にダメージを与えることなく、その接合を行うことができる。
しかも、窒化物半導体レーザ素子をダイボンディングするときには、レーザ共振器を避けつつも、その中央を押すことができる。これにより、素子全体を均等に押さえることができるので、組み立て工程における歩留まりを改善することができる。
前記レーザ共振器は、前記素子の一側縁寄りに、電極ワイヤの直径以上の距離だけオフセットされていることが好ましい。これにより、電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域を確保しやすくなる。
請求項２記載の発明は、前記基板が、第１転位密度の領域と、前記第１転位密度よりも低い第２転位密度の領域とを表面に周期的に有するものであり、前記レーザ共振器が前記第２転位密度の領域に配置されている、請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子である。
この構成によれば、レーザ共振器が低転位密度領域に形成されているので、優れた発振効率を実現でき、低閾値電流密度の窒化物半導体レーザ素子を得ることができる。また、ワイヤ接合領域は、高転位密度領域を利用して確保することができる。このように、高転位密度領域をワイヤ接合領域として利用することで、低転位密度領域を利用したレーザ共振器の形成が容易になる。
請求項３記載の発明は、素子毎に分割前の前記基板が、第１転位密度の領域と、前記第１転位密度よりも低い第２転位密度の領域とを表面に周期的に有するものであり、前記レーザ共振器が前記第２転位密度の領域に配置されており、素子内に前記第１転位密度の領域を含まない、請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子である。この構成によれば、素子内に高転位密度領域を含まないので、より優れた素子特性を実現できる。
請求項４記載の発明は、前記共振器方向に直交する幅方向に関する中央部に、電極ワイヤ接合用メタルパターンが形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子である。レーザ共振器が素子中央からずれて配置されているので、電極ワイヤ接合用メタルパターンを幅方向中央部に設けることができる。これにより、電極ワイヤの接合を安定に行うことができる。
前記基板は、サブマウントまたはステムにダイボンディングされていてもよい。この構成によれば、レーザ共振器が素子幅方向中央からずれて配置されているので、サブマウントまたはステムに素子をダイボンディングする際に、素子中央を押して、当該素子をサブマウントまたはステムに押し付けることができる。これにより、素子全体をサブマウントまたはステムに均等に押し付けることができるので、組み立て工程における歩留まりを改善できる。
請求項５記載の発明は、素子側縁に基板分割用溝跡が形成されており、この基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈと、共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たす、請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子である。この構成によれば、基板分割用溝跡を除く素子厚さが、素子幅の１／１．４倍以下となっていることで、基板の分割を良好に行うことができる。これにより、素子サイズを小さくしても、基板からの分割を確実に行うことができる。その結果、基板から素子を切り出すときに素子に欠損が生じることを抑制できるので、歩留まりを向上できる。
前記基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈは、１００μｍ未満であることが好ましい。この構成により、基板の分割をより一層確実に行うことができ、より一層歩留まりの向上に寄与できる。
請求項６記載の発明は、基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させた窒化物半導体レーザ素子であって、前記III族窒化物半導体積層構造が、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層（たとえばＩｎを含むもの）とを含むレーザ共振器を有しており、素子側縁に基板分割用溝跡が形成されており、この基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈと、共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たす、窒化物半導体レーザ素子である。この構成によれば、基板分割用溝跡を除く素子厚さが、素子幅の１／１．４倍以下となっていることで、基板の分割を良好に行うことができる。これにより、素子サイズを小さくしても、基板からの分割を確実に行うことができる。その結果、基板から素子を切り出すときに素子に欠損が生じることを抑制できるので、歩留まりを向上できる。
前記基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈは、１００μｍ未満であることが好ましい。この構成により、基板の分割をより一層確実に行うことができ、より一層歩留まりの向上に寄与できる。
請求項７記載の発明は、基板上に、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体積層構造を形成する工程と、前記レーザ共振器が、共振器方向に直交する素子幅方向に関する中央に対して、当該素子の一側縁寄りにオフセットされて配置されるように基板を分割し、前記レーザ共振器と当該素子の他の側縁との間に、当該素子に接合すべき電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域を形成する工程とを含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法である。この方法により、請求項１の窒化物半導体素子を製造できる。
請求項８記載の発明は、基板上に、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体積層構造を形成する工程と、基板分割用溝を除いた残りの部分の素子厚さｈと、共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たすように、前記基板分割用溝を前記基板に形成する工程と、前記基板分割用溝に沿って前記基板を分割する工程とを含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法である。この方法により、請求項６記載の窒化物半導体レーザ素子を製造できる。
基板分割用溝の形成は、レーザ加工によって行うことができるほか、ダイヤモンドカッタを用いた罫書き傷によって形成したり、ダイサーによって形成したりすることができる。また、エッチング（たとえば、ドライエッチング）を併用してもよい。たとえば、ｎ型半導体層までエッチングして第１溝を形成し、この第１溝の底面に対してレーザ加工等を行うことにより第２溝を形成して、これらの第１および第２溝からなる基板分割用溝を形成してもよい。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体レーザの構成を説明するための図解的な縦断面図である。この半導体レーザは、光ディスクや光磁気ディスクのピックアップ用光源または書込用光源などとして用いられるステムタイプの半導体レーザである。この半導体レーザ３０は、ステム３１と、サブマウント３２と、窒化物半導体レーザ素子３３と、モニタ用受光素子３４と、キャップ３５と、ガラス板３６とを備えている。ステム３１は、ベース部３７と、ヒートシンク部３８と、リード３９，４１と、コモンリード４０とを有している。ベース部３７およびヒートシンク部３８は、たとえば、鉄や銅などの金属材料で一体形成されている。ベース部３７は、板状（たとえば円板状）に成形されており、その一方表面（以下では便宜上「上面」とする。）中央領域に直方体ブロック状のヒートシンク部３８が立設されている。一対のリード３９，４１は、ベース部３７に間隔を開けて形成された一対の貫通孔４２をそれぞれ挿通しており、これらの貫通孔４２内にそれぞれ配置された絶縁材料（たとえば、軟質ガラス）からなる固定材４３によってベース部３７に対して固定されている。コモンリード４０は、ベース部３７の他方表面（以下では便宜上「底面」とする。）に銀ロウ付けなどによって直接接合されている。
ヒートシンク部３８は、平坦なマウント面３８ａを有している。このマウント面３８ａにサブマウント３２が接合されている。サブマウント３２は、シリコン基板などからなる。このサブマウント３２には、半導体レーザ素子３３およびモニタ用受光素子３４が実装されている。半導体レーザ素子３３の裏面電極（ｎ型電極）は、サブマウント３２の表面に設けられた中継部４４に接合されている。この中継部４４は、ベース部３７の上面側において、ボンディングワイヤ４５により、一方のリード３９に接続されている。これにより、半導体レーザ素子３３の裏面電極は、リード３９に電気的に接続されている。半導体レーザ素子３３の他方の電極（ｐ型電極）は、ボンディングワイヤ４６（電極ワイヤ）を介してサブマウント３２に接続されている。このサブマウント３２は、ヒートシンク部３８およびベース部３７を介してコモンリード４０に電気的に接続されている。したがって、半導体レーザ素子３３の他方の電極は、コモンリード４０に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４５，４６は、たとえば、金線からなる。
モニタ用受光素子３４は、その一方の電極がボンディングワイヤ４７を介して他方のリード４１に接続されている。モニタ用受光素子３４の他方の電極は、サブマウント３２、ヒートシンク部３８およびベース部３７を介してコモンリード４０に電気的に接続されている。
キャップ３５は、サブマウント３２、半導体レーザ素子３３、モニタ用受光素子３４、ボンディングワイヤ４５〜４７、ヒートシンク部３８、およびリード３９，４１の上端部を包囲するように、ベース部３７の上面に固定されている。キャップ３５の天井部には、貫通孔４８が形成されている。この貫通孔４８にはガラス板３６が配置されている。このガラス板３６は、低融点ガラス等の固定材５０によってキャップ３５の天面に固定されている。
半導体レーザ素子３３は、出射端面を貫通孔４８に向けて、共振器方向がベース部３７の上面に垂直な上下方向に沿っている。これにより、半導体レーザ素子３３から出射されたレーザ光は、ガラス板３６および貫通孔４８を通過し、ベース部３７に対して垂直な方向に向けてキャップ３５外へと出射される。出射端面とは反対側の端面は、モニタ用受光素子３４の受光面に向けられており、この端面から漏れ出てくる光がモニタ用受光素子３４によって受光されるようになっている。
図２は、半導体レーザ素子３３の電気的接続構造を拡大して示す図解的な横断面図である。サブマウント３２上に金属配線層５１が形成されており、この金属配線層５１に連設して中継部４４（図１参照）がサブマウント３２上に形成されている。金属配線層５１上に、半導体レーザ素子３３がダイボンディングされており、これにより、半導体レーザ素子３３のｎ型電極３が金属配線層５１に接続されている。
半導体レーザ素子３３の上面側には、レーザ共振器を形成するリッジストライプ２０が形成されており、このリッジストライプ２０を覆うようにｐ型電極４が形成されている。このｐ型電極４は、「パッドメタル」と呼ばれ、リッジストライプ２０の領域のみならず、リッジストライプ２０の側方の平坦な素子表面部分まで覆うように形成されている。この実施形態では、リッジストライプ２０は、半導体レーザ素子３３の素子幅方向（共振器方向と垂直でサブマウント３２と平行な方向）に関して、中央位置Ｃから所定のオフセット距離ｄだけ素子一側縁３３ａ側にオフセットされて配置されている。これにより、リッジストライプ２０と半導体レーザ素子３３の他の側縁３３ｂとの間には、ボンディングワイヤ４６を接合するためのワイヤ接合領域５５が形成されている。パッドメタルとしてのｐ型電極４は、このワイヤ接合領域５５を覆うように形成されている。ワイヤ接合領域５５は、幅Ｗjを有する領域である。
ワイヤボンディングは、ボンディングワイヤ４６の端部にボール５６を形成する工程と、この形成されたボール５６をパッドメタルとしてのｐ型電極４に押し付けて融着する工程とを含む。ボール５６の径ΦBは、ボンディングワイヤ４６のワイヤ径ΦWの約４倍である。また、ボール５６とｐ型電極４との接合部５７は、ボール径ΦBのほぼ半分の径Φjをもつほぼ円形の領域である。したがって、Φj≒ΦB／２≒２ΦWなる関係が成り立っている。
そこで、この実施形態では、ワイヤ接合領域５５の幅Ｗjに関して、Ｗj≧２ΦWなる関係が成立するように、前記オフセット距離ｄが設定されている。たとえば、半導体レーザ素子３３の素子幅Ｗがボール径ΦB程度である場合、すなわち、Ｗ≒ΦBの場合には、オフセット距離ｄは、ワイヤ径ΦW以上、すなわち、ｄ≧ΦWが成立するように定めるとよい。これにより、リッジストライプ２０と半導体レーザ素子３３の側縁３３ｂとの間に、ワイヤ径ΦWの２倍以上の幅Ｗjをもつワイヤ接合領域５５を確保できる。このようなワイヤ接合領域５５が確保されることによって、リッジストライプ２０に衝撃を与えることなく、半導体レーザ素子３３に対するワイヤボンディングを行うことができる。
たとえば、素子幅Ｗ＝１００μｍ、ワイヤ径ΦW＝２５μｍの場合、オフセット距離ｄ＝２５μｍとすることにより、リッジストライプ２０の幅が１μｍ〜３μｍであるとすると、幅Ｗj＝７３μｍ〜７４μｍのワイヤ接合領域５５を確保できる。ボール径ΦB≒１００μｍであるが、接合部の径Φj≒５０μｍであるから、ワイヤ接合領域５５は充分な幅を有することになる。
図３は、半導体レーザ素子３３のより詳しい構成を説明するための斜視図であり、図４は、図３のIV−IV線に沿う縦断面図であり、図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う横断面図である。
この半導体レーザ素子３３は、III族窒化物半導体基板１と、III族窒化物半導体基板１上に結晶成長によって形成されたIII族窒化物半導体積層構造２（III族窒化物半導体層）と、III族窒化物半導体基板１の裏面（III族窒化物半導体積層構造２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極３と、III族窒化物半導体積層構造２の表面に接触するように形成されたｐ型電極４とを備えたファブリペロー型のものである。
III族窒化物半導体基板１は、この実施形態では、ＧａＮ単結晶基板で構成されている。このIII族窒化物半導体基板１の主面上における結晶成長によって、III族窒化物半導体積層構造２が形成されている。
III族窒化物半導体積層構造２は、発光層１０と、ｎ型半導体層１１と、ｐ型半導体層１２とを備えている。ｎ型半導体層１１は発光層１０に対してIII族窒化物半導体基板１側に配置されており、ｐ型半導体層１２は発光層１０に対してｐ型電極４側に配置されている。こうして、発光層１０が、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２によって挟持されていて、ダブルヘテロ接合が形成されている。発光層１０には、ｎ型半導体層１１から電子が注入され、ｐ型半導体層１２から正孔が注入される。これらが発光層１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
ｎ型半導体層１１は、III族窒化物半導体基板１側から順に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３（たとえば２μｍ厚）、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４（１．５μｍ厚以下。たとえば１．０μｍ厚）およびｎ型ＧａＮガイド層１５（たとえば０．１μｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｐ型半導体層１２は、発光層１０の上に、順にｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６（たとえば２０ｎｍ厚）、ｐ型ＧａＮガイド層１７（たとえば０．１μｍ厚）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８（１．５μｍ厚以下。たとえば０．４μｍ厚）およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９（たとえば０．３μｍ厚）を積層して構成されている。
ｎ型ＧａＮコンタクト層１３およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、それぞれIII族窒化物半導体基板１およびｐ型電極４とのオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０18ｃｍ-3）することによってｎ型半導体とされている。また、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９は、ｐ型ドーパントとしてのＭｇを高濃度にドープ（ドーピング濃度は、たとえば、３×１０19ｃｍ-3）することによってｐ型半導体層とされている。
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、発光層１０からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４は、ＡｌＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０18ｃｍ-3）することによってｎ型半導体とされている。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８は、ｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０19ｃｍ-3）することによってｐ型半導体層とされている。
ｎ型ＧａＮガイド層１５およびｐ型ＧａＮガイド層１７は、発光層１０にキャリア（電子および正孔）を閉じ込めるためのキャリア閉じ込め効果を生じる半導体層である。これにより、発光層１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。ｎ型ＧａＮガイド層１５は、ＧａＮにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、１×１０18ｃｍ-3）することによりｎ型半導体とされており、ｐ型ＧａＮガイド層１７は、ＧａＮにたとえばｐ型ドーパントとしてのＭｇをドープする（ドーピング濃度は、たとえば、５×１０18ｃｍ-3）ことによってｐ型半導体とされている。
ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１６は、ＡｌＧａＮにｐ型ドーパントとしてのたとえばＭｇをドープ（ドーピング濃度は、たとえば、５×１０18ｃｍ-3）して形成されたｐ型半導体であり、発光層１０からの電子の流出を防いで、電子および正孔の再結合効率を高めている。
発光層１０は、たとえばＩｎＧａＮを含むＭＱＷ(multiple-quantum well)構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。発光層１０は、具体的には、ＩｎＧａＮ層（たとえば３ｎｍ厚）とＧａＮ層（たとえば９ｎｍ厚）とを交互に複数周期繰り返し積層して構成されている。この場合に、ＩｎＧａＮ層は、Ｉｎの組成比が５％以上とされることにより、バンドギャップが比較的小さくなり、量子井戸層を構成する。一方、ＧａＮ層は、バンドギャップが比較的大きなバリア層として機能する。たとえば、ＩｎＧａＮ層とＧａＮ層とは交互に２〜７周期繰り返し積層されて、ＭＱＷ構造の発光層１０が構成されている。発光波長は、量子井戸層（ＩｎＧａＮ層）におけるＩｎの組成を調整することによって、たとえば、４００ｎｍ〜５５０ｎｍとされている。
ｐ型半導体層１２は、その一部が除去されることによって、リッジストライプ２０を形成している。より具体的には、ｐ型コンタクト層１９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮガイド層１７の一部がエッチング除去され、横断面視ほぼ台形形状のリッジストライプ２０が形成されている。このリッジストライプ２０は、前述のとおり（図２参照）、素子幅方向中央位置Ｃに対して、オフセット距離ｄだけ一側縁３３ａ側にオフセットされた位置に形成されている。
III族窒化物半導体積層構造２は、リッジストライプ２０の長手方向両端における劈開により形成された一対の端面２１，２２を有している。この一対の端面２１，２２は、互いに平行な劈開面である。こうして、ｎ型ＧａＮガイド層１５、発光層１０およびｐ型ＧａＮガイド層１７によって、端面２１，２２を共振器端面とするファブリペロー共振器（レーザ共振器）が形成されている。すなわち、発光層１０で発生した光は、共振器端面２１，２２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面２１，２２からレーザ光として素子外に取り出される。
ｎ型電極３およびｐ型電極４は、たとえばＡ１金属からなり、それぞれｐ型コンタクト層１９およびIII族窒化物半導体基板１にオーミック接続されている。ｐ型電極４がリッジストライプ２０の頂面のｐ型ＧａＮコンタクト層１９だけに接触するように、ｎ型ＧａＮガイド層１７およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８の露出面を覆う絶縁層６が設けられている。これにより、リッジストライプ２０に電流を集中させることができるので、効率的なレーザ発振が可能になる。半導体レーザ素子３３では、この電流が集中するリッジストライプ２０の直下の部分が、光を伝送するための導波路２５（光導波路）となっている。つまり、導波路２５も、リッジストライプ２０と同様に、共振器端面２１，２２と直交している。導波路２５は、たとえば、１μｍ〜２μｍ幅で形成されている。
共振器端面２１，２２には、それぞれ反射率の異なる絶縁膜２３，２４（図４参照）が形成されている。より具体的には、一方の共振器端面２１に反射率が小さい絶縁膜２３が形成され、反対側の共振器端面２２に反射率が大きい絶縁膜２４が形成されている。したがって、一方の共振器端面２１から、より大きなレーザ出力が出射されることになる。すなわち、この半導体レーザ素子３３では、共振器端面２１が、レーザ出射端面とされている。
このような構成によって、ｎ型電極３およびｐ型電極４を電源に接続し、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１２から電子および正孔を発光層１０に注入することによって、この発光層１０内で電子および正孔の再結合を生じさせ、波長４００ｎｍ〜５５０ｎｍの光を発生させることができる。この光は、共振器端面２１，２２の間をガイド層１５，１７に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面２１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
次に、この半導体レーザ素子３３の製造方法について説明する。
半導体レーザ素子３３を製造するには、まず、図６に図解的に示すように、ＧａＮ単結晶基板等からなるIII族窒化物半導体基板１を構成するウエハ５の上に、半導体レーザ素子３３を構成する個別素子８０が形成される。
より具体的には、ウエハ５（ＧａＮ単結晶基板の状態）の上に、ｎ型半導体層１１、発光層１０およびｐ型半導体層１２がエピタキシャル成長させられることによって、III族窒化物半導体積層構造２が形成される。III族窒化物半導体積層構造２が形成された後には、たとえばドライエッチングによりリッジストライプ２０が形成される。次いで、絶縁層６、ｐ型電極４およびｎ型電極３が形成される。こうして、個別素子８０が形成された状態のウエハ５が得られる。必要に応じて、ｎ型電極３の形成に先だって、ウエハ５を薄型化するために、その裏面側からの研削・研磨処理（たとえば、化学的機械的研磨）が行われる。たとえば、基板１からIII族窒化物半導体積層構造２までを含む素子厚さが９０μｍ以下となるように、ウエハ５の薄型化が行われる。
各個別素子８０は、ウエハ５上に仮想される碁盤目状の切断予定ライン７１，７２（仮想的な線）によって区画される各矩形領域に形成されている。このような切断予定ライン７１，７２に沿って、ウエハ５が各個別素子８０へと分割される。すなわち、ウエハ５を切断予定ライン７１，７２に沿って劈開して、個別素子８０が切り出される。
図７は、ウエハ５を個別素子８０に分割する手順の概略を説明するための図解的な斜視図である。ウエハ５は、まず、共振器方向に直交する切断予定ライン７１に沿って劈開される。これにより、図７(a)に示すように、複数本のバー状体９０が得られる。このバー状体９０の両側面９１は、共振器端面２１，２２となる結晶面である。このバー状体９０の側面９１に、前述の絶縁膜２３，２４（図４参照）が形成される。
次に、各バー状体９０は、共振器方向に平行な切断予定ライン７２に沿って切断される。これにより、図７(b)に示すように、バー状体９０が個別素子８０毎に分割され、複数のチップが得られる。
図８は、ウエハ５の個別素子８０への分割方法を説明するための図解的な斜視図であり、共振器方向に平行な切断予定ライン７２における切断工程が示されている。ただし、図８では、ｐ型電極４および絶縁層６の図示を省略してある。なお、後述のとおり、ｐ型電極４は、切断予定ライン７１，７２の領域には形成せずに、切断予定ライン７１，７２よりも内側の素子表面領域に選択的に形成される。
まず、図８(a)に示すように、切断予定ライン７２に沿う分割ガイド溝６０が形成される。切断予定ライン７２は、リッジストライプ２０と半導体レーザ素子３３の一側縁３３ａとの間にワイヤ接合領域５５が確保されるように予め設定されている。すなわち、隣り合う切断予定ライン７２間の中央位置Ｃ（図２参照）に対してオフセット距離ｄ（図２参照）だけリッジストライプ２０がオフセットされるように、切断予定ライン７２が設定されている。
分割ガイド溝６０は、切断予定ライン７２に沿う幅広の第１溝６１と、この第１溝６１の底面からさらに彫り込まれた幅狭の第２溝６２とで形成されている。第１溝６１の形成は、ｐ型電極４の形成後ｎ型電極３の形成前（裏面研削・研磨処理を行う場合には、ｐ型電極４の形成後裏面研削・研磨処理の前）に、ドライエッチングによって行われる。この第１溝６１は、たとえば、ｎ型半導体層１１に到達する深さに形成される。ｐ型電極４は、第１溝６１よりも幅広で切断ライン７２に沿う帯状開口４ａを有するパターンとなるように、たとえば蒸着によって予め形成される（図５参照）。
第２溝６２は、ｎ型電極４の形成後に、たとえば、レーザ加工機によって形成される。具体的には、まず、複数の個別素子８０を含むウエハ５が支持シート８に貼り付けられる。この支持シート８は、ウエハ５から個別素子８０を切り出したときに、個別素子８０が散乱しないようにするための粘着シートである。
支持シート８に支持されたウエハ５の姿勢は、III族窒化物半導体積層構造２とは反対側の表面（ｎ型電極３側）を支持シート８に対向させた上向き姿勢である。
次いで、レーザ加工機を用いて、切断予定ライン７２に沿って、III族窒化物半導体積層構造２において第１溝６１の底面部に第２溝６２が形成される。詳細な構成の図示は省略するが、レーザ加工機は、レーザ光発生ユニットと、このレーザ光発生ユニットから発生したレーザ光を集光する集光レンズ５８を含むレーザ照射ヘッドと、ＸＹステージ機構とを備えている。これらのうち、図８には、集光レンズ５８のみが示されている。レーザ光発生ユニットとしては、たとえば、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどを用いることができる。ＸＹステージ機構は、支持シート８を介してウエハ５を保持するステージと、このステージを直交する２つの方向（たとえば水平方向）であるＸ方向およびＹ方向に二次元移動させる移動機構とを備えている。ＸＹステージ機構は、必要に応じて、集光レンズ５８に接近／離反する方向であるＺ方向（たとえば上下方向）に沿ってステージを移動させる機構をさらに備えていてもよい。集光レンズ５８は、レーザ光９を集光させることができ、また、必要に応じて、その焦点距離を調整することができるものとされていてもよい。集光レンズ５８とウエハ５との距離の調整は、集光レンズ５８をＸＹステージ機構のステージに対して接近／離反させて行ってもよいし、ＸＹステージ機構のステージを集光レンズ５８に対して接近／離反させて行ってもよい。これにより、集光レンズ５８の集光点とウエハ５との位置関係を調整できる。この位置関係の調整は、むろん、集光レンズ５８の焦点距離の調整によっても行える。
このような構成のレーザ加工機を用いて、ウエハ５に対してレーザ光９が走査される。より具体的には、切断予定ライン７２に沿って、レーザ光９が走査され、第１溝６１の底面部に第２溝６２が形成される。こうして、第１および第２溝６１，６２からなる分割ガイド溝６０が形成される。
走査の過程において、レーザ光９は常時照射されていてもよいし、レーザ光発生ユニットをオン／オフすることによって、間欠的にレーザ光９が照射されるようにしてもよい。
レーザ光９が照射される位置においては、III族窒化物半導体積層構造２の表面にレーザ光９が集光されて、その集光点で多光子吸収が発生する。そして、集光点が走査されることによって、個別素子８０の境界領域に、切断予定ライン７２に沿って、第２溝６２が形成される。走査時にレーザ光９を常時照射していれば、第２溝６２は連続形状の溝となり、走査時に間欠的にレーザ光９を照射すれば走査方向に所定の間隔を隔ててミシン目状に分割された第２溝６２が形成されることになる。ただし、図８には連続形状の第２溝６２を示してある。
第２溝６２の深さは、たとえば、１０μｍ程度である。この場合、分割ガイド溝６０は、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４およびｎ型ＧａＮコンタクト層１３を貫通してIII族窒化物半導体基板１に達する。
こうして分割ガイド溝６０が形成された後には、図８(b)に示すように、ウエハ５に外力を加えることにより、ウエハ５が分割される（分割工程）。より具体的には、分割ガイド溝６０に沿って、支持シート８側からブレード５９をあてがい、ウエハ５に対して外部応力（ウエハ５の主面に垂直な方向の外力）を加える。これにより、分割ガイド溝６０から亀裂が発生して、ウエハ５が劈開分割される。
前述のとおり、まず、共振器方向に垂直な切断予定ライン７１での分割により、ウエハ５は複数のバー状体９０（図７(a)参照）に分割される。この複数のバー状体９０は、前述の反射膜としての絶縁膜２３，２４の形成処理を受けた後に、共振器方向に平行な切断予定ライン７２に沿って分割される（図７(b)参照）。こうして、ウエハ５から分離した半導体レーザ素子３３と同サイズの複数個の個別素子８０が得られる。
図９は、切断予定ライン７１，７２とリッジストライプ２０（レーザ共振器）との位置関係を説明するための図解的な平面図である。隣接する各一対の切断予定ライン７２の間に１本のリッジストライプ２０（斜線を付して示す。）が形成されている。リッジストライプ２０は、隣接する各一対の切断予定ライン７２の間の中央位置（素子幅方向中央位置）Ｃに対して、一方の切断予定ライン７２側に距離ｄだけオフセットされて配置されている。換言すれば、このような位置関係になるように、切断予定ライン７２が設定されている。したがって、切断予定ライン７２に沿ってウエハ５を切断することによって、素子幅中央位置Ｃに対して素子一側縁３３ａ側に距離ｄだけオフセットされた位置にリッジストライプ２０が配置されることになる。
図２に示されているように、ウエハ５から分離して得られる半導体レーザ素子３３の両側縁３３ａ，３３ｂには、分割ガイド溝６０に対応する分割用溝跡６０ａが形成されている。ウエハ５を分割するときの実質的な素子厚さは、分割用溝跡６０ａを除いた厚さｈ（以下「実質素子厚さｈ」という。）である。共振器方向に直交する切断予定ライン７１に沿う劈開によって良好な共振器端面２１，２２を得るためには、実質素子厚さｈと素子幅Ｗとの関係が、Ｗ≧１．４ｈを満たしていることが好ましい。
チップサイズが小さくなれば、ウエハ５の単位面積当たりのチップ取れ数を増やすことができ、コストダウンを有利に図ることができる。しかし、チップサイズを小さくすることにより、ウエハ５の劈開が困難になり、良好な共振器端面２１，２２を得難いという問題に遭遇する。
そこで、本件発明者は、厚さ９０μｍのウエハを用いて種々の幅（素子幅Ｗ）のバー状基板を作製し、各バー状基板に対し、レーザ加工機を用いて種々の深さ（すなわち、種々の実質素子厚さｈ）の分割ガイド溝を形成して、基板の劈開（ブレーク）が良好に行えるかどうかを検証した。その結果は、次のとおりである。
実質素子厚さ８０μｍ、素子幅 ８０μｍ、Ｗ／ｈ＝１．００ …… ブレークできず
実質素子厚さ８０μｍ、素子幅１００μｍ、Ｗ／ｈ＝１．２５ …… ブレークできず
実質素子厚さ８０μｍ、素子幅１２０μｍ、Ｗ／ｈ＝１．５０ …… ブレーク可能
実質素子厚さ７０μｍ、素子幅 ８０μｍ、Ｗ／ｈ＝１．１４ …… ブレークできず
実質素子厚さ７０μｍ、素子幅１００μｍ、Ｗ／ｈ＝１．４３ …… ブレーク可能
実質素子厚さ６０μｍ、素子幅 ８０μｍ、Ｗ／ｈ＝１．３３ …… ブレークできず
実質素子厚さ６０μｍ、素子幅１００μｍ、Ｗ／ｈ＝１．６７ …… ブレーク可能
この結果から、実質素子厚さｈと素子幅Ｗとの間に、Ｗ≧１．４ｈなる関係があれば、良好な劈開が可能であり、劈開面からなる共振器端面２１，２２の形成が可能であることが分かる。
また、実質素子厚さｈが１００μｍ以上である場合には、歩留まりが悪くなることもわかっている。したがって、実質素子厚さｈを１００μｍ未満とすることが好ましい。
以上のようにこの実施形態の半導体レーザ素子３３は、素子幅中央位置Ｃに対して距離ｄだけ一側縁３３ａにオフセットされてリッジストライプ２０（レーザ共振器）が配置されている。これにより、リッジストライプ２０と他の側縁３３ｂとの間の素子上面に幅Ｗjのワイヤ接合領域５５が形成されている。したがって、半導体レーザ素子３３のｐ型電極４との接続のためのボンディングワイヤ４６をワイヤ接合領域５５に圧着する際に、リッジストライプ２０の部分に形成された共振器構造が破壊されることを抑制または防止できる。
また、サブマウント３２の金属配線層５１に半導体レーザ素子３３をダイボンディングする際に、半導体レーザ素子３３のハンドリングが容易になり、かつ、ダイボンディングを良好に行うことができる。具体的には、自動実装装置の吸着ヘッドで半導体レーザ素子３３をハンドリングするときに、レーザ共振器の領域を回避しつつ、素子上面の中央領域を吸着して半導体素子を保持することができる。したがって、素子の保持が安定に行えるうえ、吸着ヘッドにより共振器構造に損傷を与えることを回避できる。また、半導体レーザ素子３３を金属配線層５１に押さえつけてダイボンディングする際に、共振器領域を回避しつつ、素子上面の中央領域をサブマウント３２に向けて押すことができる。したがって、素子全体に対して均等に押圧力を与えることができるので、ダイボンディングを良好に行うことができるうえ、このダイボンディングの際に共振器構造に損傷を与えることを回避できる。
図１０は、この発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を説明するための図解的な断面図である。この実施形態では、ＧａＮ単結晶基板からなる基板１に代えて、III族窒化物半導体の横方向成長(ELO: Epitaxial Lateral Overgrowth)を用いて作成したIII族窒化物半導体基板１００が用いられる。ＥＬＯ技術を用いたIII族窒化物半導体基板の作製には、たとえば、特許文献２に記載されている方法を用いることができる。このIII族窒化物半導体基板１００は、比較的転位密度の少ない低転位密度領域１０１と、転位の多い高転位密度領域１０２とを有している。高転位密度領域１０２は、リッジストライプ２０の長手方向（すなわち、共振器方向）に平行なストライプ状のパターンをなすように分布した複数本の帯状領域であり、それらの間に帯状の低転位密度領域１０１が位置している。
このようなIII族窒化物半導体基板１００上にエピタキシャル成長によってIII族窒化物半導体積層構造２が形成されている。このIII族窒化物半導体積層構造２は、III族窒化物半導体基板１００からの転位を受け継いで成長するので、低転位密度領域１０１上では転位密度が低く、高転位密度領域１０２上では転位密度が高い。そこで、低転位密度領域１０１に対応する領域に位置するようにリッジストライプ２０（レーザ共振器）が形成される。すなわち、このリッジストライプ２０は、帯状の低転位密度領域１０１において、この低転位密度領域１０１の長手方向と平行に形成されている。
III族窒化物半導体基板１００の作製には、たとえば、図１１に示す工程を適用できる。すなわち、下地基板６５上にバッファ層６６が形成され（図１１(a)）、このバッファ層６６上にIII族窒化物半導体からなる下地層６７が形成される（図１１(b)）。さらに、この下地層６７の表面に、フォトリソグラフィによって、周期的なストライプパターンでマスク６８が形成される（図１１(b)）。次いで、マスク６８から露出する下地層６７からの結晶成長（ＥＬＯ）によってIII族窒化物半導体層６９（図１１(c)）が形成される。このIII族窒化物半導体層６９を前述のIII族窒化物半導体基板１００として用いればよい。すなわち、たとえば、III族窒化物半導体積層構造２の成長後に、裏面からの研削・研磨処理によって、下地基板６５、バッファ層６６およびマスク６８を除去してIII族窒化物半導体層６９を露出させ、残されたIII族窒化物半導体層６９をIII族窒化物半導体基板１００とすればよい。下地基板６５としては、サファイア、炭化シリコンまたは窒化アルミニウム基板などを用いることができる。また、下地層６７としては、ＧａＮ層などのIII族窒化物半導体層を形成すればよい。マスク６８は、たとえば、酸化シリコンで形成することができる。
III族窒化物半導体層６９においてマスク６８の上方の領域に高転位密度領域１０２が形成され、隣り合うマスク６８間の領域の上方に低転位密度領域１０１が形成される。これは、マスク６８から露出する下地層６７を種結晶としてIII族窒化物半導体の選択縦方向成長を行った後、マスク６８を覆うようにIII族窒化物半導体の選択横方向成長を行うからである。すなわち、選択横方向成長によって、下地層６７から受け継がれた縦方向転位が横方向に曲げられ、この横方向転位がマスク６８の上方においてぶつかり合う。そのため、マスク６８の上方に転位が集中することになり、この領域が高転位密度領域１０２となる。
図１２は、III族窒化物半導体基板１００上における個別素子８０の配置を説明するための図解的な平面図である。III族窒化物半導体基板１００上には、マスク６８の周期に対応する周期で帯状の高転位密度領域１０２（斜線を付して示す。）が周期的に存在している。図１２の例では、高転位密度領域１０２の一周期の領域に２本のリッジストライプ２０Ａ，２０Ｂ（レーザ共振器）が形成されている。より具体的には、隣り合う帯状高転位密度領域１０２Ａ，１０２Ｂの間の帯状低転位密度領域１０１に、２本のリッジストライプ２０Ａ，２０Ｂが互いに平行に形成されている。これらの隣り合う帯状高転位密度領域１０２Ａ，１０２Ｂの間の低転位密度領域１０１には、共振器方向に沿う２本の切断予定ライン７２Ａ，７２Ｂが設定されている。そのうちの一方の切断予定ライン７２Ａは、２本のうちの１本のリッジストライプ２０Ａと一方の帯状高転位密度領域１０２Ａとの間に位置しており、他方の切断予定ライン７２Ｂは、２本のリッジストライプ２０Ａ，２０Ｂの間に位置している。リッジストライプ２０Ａを含む個別素子８０Ａは、素子内に低転位密度領域１０１のみを含むのに対して、リッジストライプ２０Ｂを含む個別素子８０Ｂは、素子内に低転位密度領域１０１および高転位密度領域１０２の両方を含むことになる。
前述の第１の実施形態の場合と同様に、リッジストライプ２０（２０Ａ，２０Ｂ）は、素子幅方向中央位置Ｃに対して一側縁３３ａ側に距離ｄだけオフセットされている。換言すれば、このような位置関係となるように、切断予定ライン７２が設定されている。オフセットの方向は、素子内に高転位密度領域１０２を含む個別素子８０Ｂにおいて、リッジストライプ２０が一側縁３３ａ側に位置し、他の側縁３３ｂ側に高転位密度領域１０２が位置するように定められる。つまり、高転位密度領域１０２とは反対側にリッジストライプ２０がオフセットされている。
このような構成によって、高転位密度領域１０２を含む個別素子８０Ｂにおいては、高転位密度領域１０２を利用してワイヤ接合領域５５を確保しつつ、低転位密度領域１０１に共振器構造を形成して、高効率のレーザ発振を生じさせることができる。むろん、低転位密度領域１０１のみを含む個別素子８０Ａにおいても、効率のよいレーザ発振が可能である。加えて、リーク電流の発生原因となる転位の少ない窒化物半導体レーザ素子を得ることができるから、素子寿命を向上することができる。
図１３は、III族窒化物半導体基板１０１上における個別素子８０の他の配置を説明するための図解的な平面図である。この例では、隣り合う一対の帯状高転位密度領域１０２の間の帯状低転位密度領域１０１に２本のリッジストライプ２０Ａ，２０Ｂ（レーザ共振器）が形成されている。さらに、これらの隣り合う帯状高転位密度領域１０２Ａ，１０２Ｂの間の低転位密度領域１０１には、共振器方向に沿う３本の切断予定ライン７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃが設定されている。第１の切断予定ライン７２Ａは、２本のうちの一方のリッジストライプ２０Ａと一方の帯状高転位密度領域１０２Ａとの間に位置しており、第２の切断予定ライン７２Ｂは、２本のリッジストライプ２０Ａ，２０Ｂの間に位置しており、第３の切断予定ライン７２Ｃは、他方のリッジストライプ２０Ｂと他方の帯状高転位密度領域１０２Ｂとの間に位置している。したがって、２つの個別素子８０Ａ，８０Ｂは、いずれも、素子内に低転位密度領域１０１のみを含む。これにより、リーク電流の発生原因となる転位の少ない窒化物半導体レーザ素子を得ることができ、素子寿命を向上することができる。
リッジストライプ２０（２０Ａ，２０Ｂ）は、素子幅方向中央位置Ｃに対して一側縁３３ａ側に距離ｄだけオフセットされている。換言すれば、このような位置関係となるように、切断予定ライン７２が設定されている。オフセットの方向は、図１３では第１の切断予定ライン７２Ａ側であるが、第３の切断予定ライン７２Ｃ側にオフセットの方向を選んでもよい。
このように、図１３の例では、チップ内に高転位密度領域１０２を含まない窒化物半導体レーザ素子が得られる。この場合、素子幅Ｗが小さくなるが、リッジストライプ２０を素子幅方向中央位置Ｃからオフセットすることによって、ワイヤ接合領域５５を確保することができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、半導体レーザ素子３３がサブマウント３２上に実装される構成の半導体レーザ３０について説明したが、半導体レーザ素子は、ステムに直づけしてもよい。
また、前述の実施形態では、ｐ型電極４を素子表面のほぼ全域に形成した例について説明したが、ワイヤ接合領域５５のほぼ全域を覆うようにｐ型電極４を形成する必要はなく、ボンディングワイヤ４６が接合される領域、たとえば、共振器方向中央付近の領域にｐ型電極４が形成してあればよい。さらに、III族窒化物半導体積層構造２に接合されるｐ型電極４とは別の金属でパッド電極を形成してもよい。
また、前述の実施形態では、レーザ加工機を用いて分割ガイド溝６０の第２溝６２を形成しているが、分割ガイド溝の形成には、ダイヤモンドカッタによる罫書き、ダイサーによる溝形成加工などの機械的な加工法を適用してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
この発明の一実施形態に係る半導体レーザの構成を説明するための図解的な縦断面図である。 半導体レーザ素子の電気的接続構造を拡大して示す図解的な横断面図である。 半導体レーザ素子のより詳しい構成を説明するための斜視図である。 図３のIV−IV線に沿う縦断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う構断面図である。 個別素子が形成された状態のウエハを図解的に示す斜視図である。 ウエハを個別素子に分割する手順の概略を説明するための図解的な斜視図である。 ウエハを個別素子に分割する方法を説明するための図解的な斜視図である。 切断予定ラインとリッジストライプ（レーザ共振器）との位置関係を説明するための図解的な平面図である。 この発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ素子の構成を説明するための図解的な断面図である。 低転位密度領域および高転位密度領域を有するIII族窒化物半導体基板の製造工程を説明するための断面図である。 III族窒化物半導体基板上における個別素子の配置を説明するための図解的な平面図である。 III族窒化物半導体基板上における個別素子の他の配置を説明するための図解的な平面図である。
符号の説明
１ 基板
２ III族窒化物半導体積層構造
３ ｎ型電極
４ ｐ型電極（パッドメタル）
５ ウエハ
６ 絶縁層
８ 支持シート
９ レーザ光
１０ 発光層
１１ ｎ型半導体層
１２ ｐ型半導体層
１３ ｎ型ＧａＮコンタクト層
１４ ｎ型ＡＩＧａＮクラッド層
１５ ｎ型ＧａＮガイド層
１６ ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層
１７ ｐ型ＧａＮガイド層
１８ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１９ ｐ型ＧａＮコンタクト層
２０，２０Ａ，２０Ｂ リッジストライプ
２１，２２ 共振器端面
２３，２４ 絶縁膜
２５ 導波路
３０ 半導体レーザ
３１ ステム
３２ サブマウント
３３ 半導体レーザ素子
３３ａ 半導体レーザ素子の一側縁
３３ｂ 半導体レーザ素子の他の側縁
３４ モニタ用受光素子
３５ キャップ
３６ ガラス板
３７ ベース部
３８ ヒートシンク部
３８ａ マウント面
３９，４１ リード
４０ コモンリード
４２ 貫通孔
４３ 固定材
４４ 中継部
４５〜４７ ボンディングワイヤ
４８ 貫通孔
５０ 固定材
５１ 金属配線層
５５ ワイヤ接合領域
５６ ボール
５７ 接合部
５８ 集光レンズ
５９ ブレード
６０ 分割ガイド溝
６０ａ 分割用溝跡
６１ 第１溝
６２ 第２溝
７１，７２，７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ 切断予定ライン
８０，８０Ａ，８０Ｂ 個別素子
９０ バー状体
９１ 側面
１００ III族窒化物半導体基板
１０１ 低転位密度領域
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ 高転位密度領域
Ｃ 素子幅方向中央位置
ｄ オフセット距離
Ｗj ワイヤ接合領域の幅
ΦB ボールの径
φj 接合部の径
φW ワイヤ径
Ｗ 素子幅

Claims (8)

  1. 基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させた窒化物半導体レーザ素子であって、
    前記III族窒化物半導体積層構造が、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有しており、
    前記レーザ共振器が、共振器方向に直交する素子幅方向に関する中央に対して、当該素子の一側縁寄りにオフセットされて配置されており、前記レーザ共振器と当該素子の他の側縁との間に、当該素子に接合すべき電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域が形成されている、窒化物半導体レーザ素子。
  2. 前記基板が、第１転位密度の領域と、前記第１転位密度よりも低い第２転位密度の領域とを表面に周期的に有するものであり、
    前記レーザ共振器が前記第２転位密度の領域に配置されている、請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
  3. 素子毎に分割前の前記基板が、第１転位密度の領域と、前記第１転位密度よりも低い第２転位密度の領域とを表面に周期的に有するものであり、
    前記レーザ共振器が前記第２転位密度の領域に配置されており、
    素子内に前記第１転位密度の領域を含まない、請求項１記載の窒化物半導体レーザ素子。
  4. 前記共振器方向に直交する幅方向に関する中央部に、電極ワイヤ接合用メタルパターンが形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  5. 素子側縁に基板分割用溝跡が形成されており、この基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈと、共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たす、請求項１〜４のいずれか一項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  6. 基板上にIII族窒化物半導体積層構造を成長させた窒化物半導体レーザ素子であって、
    前記III族窒化物半導体積層構造が、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有しており、
    素子側縁に基板分割用溝跡が形成されており、この基板分割用溝跡を除いた残りの部分の素子厚さｈと、
    共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たす、窒化物半導体レーザ素子。
  7. 基板上に、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体積層構造を形成する工程と、
    前記レーザ共振器が、共振器方向に直交する素子幅方向に関する中央に対して、当該素子の一側縁寄りにオフセットされて配置されるように基板を分割し、前記レーザ共振器と当該素子の他の側縁との間に、当該素子に接合すべき電極ワイヤの直径の２倍以上の幅のワイヤ接合領域を形成する工程とを含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
  8. 基板上に、ｎ型半導体層と、ｐ型半導体層と、前記ｎ型半導体層およびｐ型半導体層に挟まれた発光層とを含むレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体積層構造を形成する工程と、
    基板分割用溝を除いた残りの部分の素子厚さｈと、共振器方向に直交する方向の素子幅Ｗとが、Ｗ≧１．４ｈを満たすように、前記基板分割用溝を前記基板に形成する工程と、
    前記基板分割用溝に沿って前記基板を分割する工程とを含む、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
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