半導体レーザ素子およびその製造方法
【課題】電気的特性が劣化するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】この半導体レーザ素子１００は、支持基板１と、支持基板１上に形成されたｐ側オーミック電極１５と、ｐ側オーミック電極１５上に形成され、活性層１２を含む半導体層１０ａとを備え、ｐ側オーミック電極１５は、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含む。
【解決手段】この半導体レーザ素子１００は、支持基板１と、支持基板１上に形成されたｐ側オーミック電極１５と、ｐ側オーミック電極１５上に形成され、活性層１２を含む半導体層１０ａとを備え、ｐ側オーミック電極１５は、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、支持基板を備える半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板を備える半導体レーザ素子およびその製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１の第２実施形態では、Ｓｉからなる支持基板上に窒化物系半導体層およびｐ側オーミック電極が融着層を介して接合されている発光ダイオードが開示されている。この発光ダイオードでは、製造プロセスにおいて、ＧａＮ基板上に窒化物系半導体層およびｐ側オーミック電極を形成したウェハを接合した後、ＧａＮ基板側から支持基板に向かってレーザ光を照射することにより窒化物系半導体層からＧａＮ基板を剥離する方法が用いられている。なお、ウェハ状態の発光ダイオードのｐ側オーミック電極は、活性層を有する窒化物系半導体層側から、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ａｕ層およびＮｉ層を順に積層することによって形成されており、融着層により、ｐ側オーミック電極が支持基板側に接合されている。
【０００４】
また、上記特許文献１の第１実施形態では、支持基板上に窒化物系半導体層およびｐ側電極が融着層を介して接合されている発光ダイオードが開示されている。この発光ダイオードのｐ側電極は、活性層を有する窒化物系半導体層側から、Ａｇ層、Ｐｔ層およびＡｕ層を順に積層することによって形成されており、ｐ側電極が融着層により、支持基板側に接合されている。なお、製造プロセスは、上記特許文献１の第２実施形態と同様である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の第２実施形態に開示された発光ダイオードでは、ｐ側オーミック電極として、光がある程度吸収されるＰｔ層およびＰｄ層を用いているため、製造プロセスにおいて、ＧａＮ基板と窒化物系半導体層とを剥離する際に、ｐ側オーミック電極において光が吸収されやすいという不都合がある。このため、ｐ側オーミック電極において光の吸収による温度上昇が起こりやすい。したがって、ｐ側オーミック電極において発生した熱によって、窒化物系半導体層が変質することにより発光ダイオードの電気的特性が劣化するという問題点があると考えられる。
【０００７】
また、上記特許文献１の第１実施形態に開示された発光ダイオードでは、ｐ側電極としてＡｇ層を用いているため、たとえば、Ａｇ層が湿気および印加電圧によってイオン化されて移動する場合がある。この場合、Ａｇ層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることになるため、ｐ側電極と他の電極との間を短絡する現象であるマイグレーションが発生するという不都合があると考えられる。このため、発光ダイオードの電気的特性が劣化する場合があるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電気的特性が劣化するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ素子は、支持基板と、支持基板上に形成された電極層と、電極層上に形成され、活性層を含む半導体層とを備え、電極層は、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む。
【００１０】
この第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、電極層を、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含むように構成することによって、たとえば、半導体層を成長させた成長用基板に光を照射することにより、半導体層から成長用基板を分離する場合に、電極層は、反射率が大きく分離の際に照射される光を略吸収しないＡｇを主成分とするＡｇ合金層を含むので、電極層がＰｔ層、Ｐｄ層またはＮｉ層のみからなる場合と比べて、電極層において光の吸収による温度上昇が起こりにくい。これによって、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金は、Ａｇの単体と比べて電極層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることによって電極同士を短絡する現象であるマイグレーションが発生しにくいので、電気的特性が劣化するのをより抑制することができる。さらに、Ａｇ合金層のＡｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べて合金化される分耐熱性に優れているので、半導体レーザ素子の製造時における半導体層の形成時や融着層に電極層側を接合する際などにおいて、電極層が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板と電極層との間に形成された融着層をさらに備える。このように構成すれば、たとえば、支持基板に融着層によって接合された電極層上に形成されている半導体層を成長させた成長用基板に光を照射することにより、半導体層から成長用基板を分離する場合に、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、電極層は、電極層の半導体層側に配置され、Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層の少なくともいずれか１層からなる島状または層状の金属層をさらに含む。このように構成すれば、この金属層によって、半導体層と電極層とのオーミック接触を良好にすることができるとともに、半導体層と電極層との密着性を向上させることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、金属層は、１０ｎｍ以下の厚みを有する。このように構成すれば、金属層において光を十分に透過させることができるので、より確実にＡｇ合金層において光を反射させることができる。
【００１４】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体層は、活性層を挟み込むように形成された第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とをさらに含み、電極層は、半導体層の第２導電型半導体層側に配置された電極である。このように構成すれば、活性層での発光効率を高めることができる。
【００１５】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法は、成長用基板上に、活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、支持基板に、半導体層上の電極層側を接合する工程と、半導体層から成長用基板を分離する工程とを備える。
【００１６】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、半導体層から成長用基板を分離する工程とを備えることによって、たとえば、成長用基板側から支持基板側に向かって光を照射する際に、反射率が大きく光を略吸収しないＡｇ合金層において光を反射させることができるので、電極層において光の吸収による温度の上昇を抑制することができる。これによって、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金層のＡｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べて耐熱性に優れているので、半導体層の形成時や融着層に電極層側を接合する際などにおいて、電極層が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子１００の構造について説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子１００では、図１に示すように、導電性を有するｐ型Ｇｅからなる支持基板１の上面上には、オーミック電極層２が形成されている。また、オーミック電極層２の上面上には、半導体レーザ素子部１０が、約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎの半田からなる融着層３を介して接合されている。なお、オーミック電極層２は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、ＣｏおよびＦｅなどの金属材料またはそれらの金属材料の積層構造からなる。
【００２０】
また、半導体レーザ素子部１０は、ｎ型半導体層１１の下面上に、各々が約１０ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる４層の障壁層と、各々が約５ｎｍの厚みを有するアンドープｌｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる３層の井戸層とが交互に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層１２と、ｐ型半導体層１３とがこの順に形成されている。なお、ｎ型半導体層１１と活性層１２とｐ型半導体層１３とによって、半導体層１０ａが形成されている。なお、活性層１２は、単層または単一量子井戸（ＳＱＷ）構造からなるように構成してもよい。なお、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１３は、それぞれ、本発明の「第１導電型半導体層」および「第２導電型半導体層」の一例である。
【００２１】
より詳細には、ｎ型半導体層１１は、約４μｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなるｎ型コンタクト層１１ａと、ｎ型コンタクト層１１ａの下面上に形成され、約１５０ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなるｎ型クラッド層１１ｂとからなる。ここで、ｎ型コンタクト層１１ａは、ｎ型クラッド層１１ｂよりもバンドギャップが小さくなるように構成されている。なお、ｎ型クラッド層１１ｂと活性層１２との間に、ｎ型クラッド層１１ｂよりもバンドギャップが小さく、活性層１２よりもバンドギャップが大きいｎ型光ガイド層を形成してもよい。
【００２２】
また、ｐ型半導体層１３は、ｐ型キャップ層１３ａとｐ型クラッド層１３ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとからなる。ｐ型キャップ層１３ａは、活性層１２の下面上に形成され、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる。また、ｐ型クラッド層１３ｂは、ｐ型キャップ層１３ａの下面上に形成され、約１００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる。また、ｐ型コンタクト層１３ｃは、ｐ型クラッド層１３ｂのＹ方向の略中央部の下面上に形成され、約５ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型ｌｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる。ここで、活性層１２は、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１３よりもバンドギャップが小さくなるように構成されている。なお、ｐ型キャップ層１３ａと活性層１２との間に、ｐ型キャップ層１３ａよりもバンドギャップが小さく、活性層１２よりもバンドギャップが大きいｐ型光ガイド層を形成してもよい。
【００２３】
また、ｐ型クラッド層１３ｂの一部とｐ型コンタクト層１３ｃと後述するｐ側オーミック電極１５とによって、半導体レーザ素子部１０のＹ方向の略中央部に形成されたストライプ状のリッジ１０ｂが形成されている。また、ｐ型クラッド層１３ｂは、リッジ１０ｂの両側（Ｙ方向）に延びる平坦部を有している。このリッジ１０ｂによって、リッジ１０ｂ直上の活性層１２の周辺に光導波路が形成される。また、リッジ１０ｂは、共振器方向（紙面に垂直な方向）である［１−１００］方向に沿って延びるように形成されているとともに、約１．５μｍのＹ方向の幅を有する。また、リッジ１０ｂは、半導体層１０ａの劈開面と垂直な方向に延びるように形成することが好ましい。
【００２４】
また、ｐ型クラッド層１３ｂの平坦部の下面と、リッジ１０ｂの側面とを覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層からなる電流ブロック層１４が形成されている。
【００２５】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ｐ型コンタクト層１３ｃの下面上で、かつ、リッジ１０ｂの下端面上には、ｐ側オーミック電極１５が形成されている。ｐ側オーミック電極１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとがこの順に積層された構造を有している。また、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層１３ｃの下面上に島状に分布した状態で形成されている。ここで、Ｐｄ層１５ａが島状に配置されることによって、層状に配置される場合と異なり、島と島との間に、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとが直接接触する部分１５ｃが形成されるので、半導体層１０ａ（ｎ型半導体層１１、活性層１２およびｐ型半導体層１３）を透過して外部から入射する光を、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとが直接接触する部分１５ｃに位置するＡｇ合金層１５ｂの部分で確実に反射させることが可能である。なお、ｐ側オーミック電極１５は、本発明の「電極層」および「電極」の一例であり、Ｐｄ層１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００２６】
また、第１実施形態では、Ａｇ合金層１５ｂは、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなる。ここで、Ａｇ合金材料は、含有されているＰｄおよびＣｕによりＡｇ表面に不動体層を形成することによって、電極層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることによって電極同士を短絡する現象であるマイグレーションが発生しにくいと考えられている。ここで、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、約０．５質量％〜約３．０質量％のＰｄと、約０．１質量％〜約３．０質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるように構成してもよい。また、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、約０．１質量％〜約３．０質量％のＰｄを含有するとともに、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＣｏおよびＳｉの内の複数の元素を合計で約０．１質量％〜約３．０質量％含有するＡｇ合金材料からなるように構成してもよい。また、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、ＢｉおよびＳｎの内の少なくとも１種類の元素を約０．１質量％以上含有するように構成してもよい。この際、Ａｇは、約９２．０質量％以上であることが好ましい。
【００２７】
また、図１に示すように、ｐ側オーミック電極１５と電流ブロック層１４の一部との下面上には、ｐ側オーミック電極１５側から、約３０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２μｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に積層されたｐ側パッド電極１６が形成されている。また、ｐ側パッド電極１６の下面上には、融着層３が形成されている。また、融着層３およびオーミック電極層２を介して、ｐ側パッド電極１６は支持基板１に接合されている。また、ｎ型コンタクト層１１ａの上面上には、ｎ型コンタクト層１１ａ側から、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約６００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に積層されたｎ側オーミック電極１７が形成されている。また、支持基板１の下面上には、裏面電極４が形成されている。
【００２８】
また、共振器方向（紙面に垂直な方向）の両端部には、それぞれ、（１−１００）面および（−１１００）面により構成される一対の共振器端面（図示せず）が形成されている。また、一対の共振器端面の表面上には、それぞれ、誘電体からなる反射側多層膜（図示せず）および出射側多層膜（図示せず）が形成されている。また、出射側多層膜の厚みは、反射側多層膜の厚みよりも小さくなるように構成されるとともに、出射側多層膜のレーザ発振波長に対する反射率は、反射側多層膜のレーザ発振波長に対する反射率よりも小さくなるように構成されている。
【００２９】
図３〜図５は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図１〜図５を参照して、第１実施形態による半導体レーザ素子１００の製造プロセスについて説明する。
【００３０】
第１実施形態による半導体レーザ素子１００の製造プロセスでは、まず、図３に示すように、ＧａＮからなる成長用基板２０の上面上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープｌｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる剥離層２１を成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、剥離層２１の上面上に、ｎ型半導体層１１と、活性層１２と、ｐ型半導体層１３とを順次成長させた後、熱処理または電子線処理によって、ｐ型半導体層１３のｐ型キャップ層１３ａ、ｐ型クラッド層１３ｂおよびｐ型コンタクト層１３ｃをｐ型化する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、ｐ型コンタクト層１３ｃに、［１−１００］方向に沿って延びるとともに、約１．５μｍの幅を有するストライプ状のリッジ１０ｂを形成する。その後、プラズマＣＶＤとフォトリソグラフィとを用いて、リッジ１０ｂ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）の上面と、リッジ１０ｂの側面と、リッジ１０ｂの両側に延びる平坦部とを覆うように、ＳｉＯ２層からなる電流ブロック層１４を形成する。
【００３１】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、真空蒸着法を用いて、リッジ１０ｂ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）の上面上に、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａ（図２参照）を形成する。この際、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層１３ｃの上面で島状（図２参照）になるように形成される。そして、スパッタリング法を用いて、Ｐｄ層１５ａの上面上に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂ（図２参照）を形成する。これにより、Ｐｄ層１５ａとＡｇ合金層１５ｂとからなるｐ側オーミック電極１５が形成される。この際、Ａｇ合金層１５ｂの一部は、Ｐｄ層１５ａの島と島との間の部分１５ｃ（図２参照）で、ｐ型コンタクト層１３ｃと直接に接触する。なお、Ｐｄ層１５ａとＡｇ合金層１５ｂとは、スパッタリング法を用いて連続的に形成してもよい。
【００３２】
その後、真空蒸着法を用いて、ｐ側オーミック電極１５と電流ブロック層１４の一部との上面上に、ｐ側パッド電極１６（図１参照）を形成する。そして、ｐ側パッド電極１６の上面上に、融着層を形成する。
【００３３】
次に、図４に示すように、真空蒸着法を用いて、支持基板１の上面上に、オーミック電極層２を形成するとともに、オーミック電極層２の上面上の一部の領域に、融着層を形成する。そして、成長用基板２０の融着層側と支持基板１の融着層側とを、それぞれ対向させながら熱圧着する。これによって、融着層３が形成されるとともに、融着層３によって、支持基板１およびオーミック電極層２と成長用基板２０のｐ側パッド電極１６とが接合される。
【００３４】
ここで、第１実施形態の製造プロセスでは、レーザ光照射処理によって、成長用基板２０上の剥離層２１を分解する。具体的には、成長用基板２０側から支持基板１側に向かって、約５３２ｎｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザ光の第２高調波を約２００ｍＪ／ｃｍ２〜約１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度で照射することによって、剥離層２１にレーザ光を吸収させる。ここで、レーザ光のフォトンエネルギは、半導体層１０ａのバンドギャップよりも小さくなるように構成されている。これによって、剥離層２１が、Ｉｎ、ＧａおよびＮ２などに分解される。この際、一部のレーザ光は、半導体層１０ａを透過してｐ側オーミック電極１５まで到達するが、約９７％の反射率を有するとともに光を略吸収しないｐ側オーミック電極１５のＡｇ合金層１５ｂの部分で、レーザ光は反射される。また、一部のレーザ光は、電流ブロック層１４に到達するものの、電流ブロック層１４はＳｉＯ２からなるので、レーザ光は吸収されずに透過する。
【００３５】
次に、支持基板１に接合されたウェハを２００℃に加熱する（熱処理）ことによって、変質した剥離層２１のＩｎおよびＧａなどを溶融状態にする。そして、図５に示すように、半導体層１０ａから成長用基板２０を剥離する。その後、研磨やエッチングなどにより、清浄化されたｎ型コンタクト層１１ａの表面を露出させる。
【００３６】
その後、真空蒸着法を用いて、ｎ型コンタクト層１１ａの上面上に、ｎ側オーミック電極１７（図１参照）を形成するとともに、支持基板１の下面上に、裏面電極４（図１参照）を形成する。
【００３７】
そして、所定の位置をスクライブして、Ｙ方向に劈開（バー状劈開）する。これにより、共振器方向（紙面に垂直な方向）の両端部に、図示しない一対の共振器端面が形成される。なお、一対の共振器端面を、ドライエッチングにより形成してもよい。その後、端面コート処理によって、一対の共振器端面の表面上に、反射側多層膜および出射側多層膜をそれぞれ形成する。そして、紙面に垂直な方向に素子分割（チップ化）を行う。これにより、図１に示す半導体レーザ素子１００が多数形成される。
【００３８】
第１実施形態では、上記のように、ｐ側オーミック電極１５を、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含むように構成することによって、半導体層１０ａを成長させた成長用基板２０に約５３２ｎｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、半導体層１０ａから成長用基板２０を分離する際に、ｐ側オーミック電極１５は、反射率（約９７％）が大きくＮｄ：ＹＡＧレーザ光を略吸収しないＡｇを主成分とするＡｇ合金層１５ｂを含むので、ｐ側オーミック電極１５がＰｔ層、Ｐｄ層またはＮｉ層のみからなる場合と比べて、ｐ側オーミック電極１５においてレーザ光の吸収による温度上昇が起こりにくい。これによって、半導体層１０ａが変質するのを抑制することができるので、半導体層１０ａの変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金材料は、Ａｇの単体と比べてマイグレーションが発生しにくいので、電気的特性が劣化するのをより抑制することができる。
【００３９】
また、第１実施形態では、ｐ側オーミック電極１５に、ｐ側オーミック電極１５の半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）側に配置された島状のＰｄ層１５ａを設けることによって、このＰｄ層１５ａによって、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極１５とのオーミック接触を良好にすることができるとともに、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極１５との密着性を向上させることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、Ｐｄ層１５ａの厚みを約２ｎｍにすることによって、Ｐｄ層１５ａにおいて光を十分に透過させることができるので、より確実にＡｇ合金層１５ｂにおいて光を反射させることができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、半導体層１０ａ上に、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含むｐ側オーミック電極１５を形成する工程と、成長用基板２０側から支持基板１側に向かってＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することによって、半導体層１０ａから成長用基板２０を分離する工程とを備えることによって、成長用基板２０側から支持基板１側に向かって光を照射する際に、反射率が大きくＮｄ：ＹＡＧレーザ光を略吸収しないＡｇ合金層１５ｂにおいてレーザ光を反射させることができるので、ｐ側オーミック電極１５においてレーザ光の吸収による温度の上昇を抑制することができる。これによって、半導体層１０ａが変質するのを抑制することができるので、半導体層１０ａの変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。さらに、Ａｇ合金材料は、Ａｇの単体と比べて耐熱性に優れているので、半導体層１０ａの形成時や融着層３にｐ側オーミック電極１５側を接合する際などにおいて、ｐ側オーミック電極１５が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図６を参照して、この第２実施形態による半導体レーザ素子２００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｐｔ層２１５ａを用いた場合について説明する。なお、Ｐｔ層２１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００４３】
本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子２００では、図６に示すように、半導体レーザ素子部２１０のｐ側オーミック電極２１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｔ層２１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとが順に積層された構造を有している。また、Ｐｔ層２１５ａは、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状になるように形成されている。なお、第２実施形態による半導体レーザ素子２００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００４４】
第２実施形態では、上記のように、Ｐｔ層２１５ａを設けることによって、上記第１実施形態のＰｄ層１５ａ（図２参照）を設ける場合と比べて、Ｐｔ層２１５ａにおける光の吸収が若干大きくなることに起因して、ｐ側オーミック電極２１５での温度上昇は若干起こりやすい。しかしながら、Ａｇ合金層１５ｂと半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性をより向上させることができるので、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極２１５との間での剥がれの発生を抑制することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４５】
（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図７を参照して、この第３実施形態による半導体レーザ素子３００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｎｉ層３１５ａを用いた場合について説明する。なお、Ｎｉ層３１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００４６】
本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子３００では、図７に示すように、半導体レーザ素子部３１０のｐ側オーミック電極３１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＮｉ層３１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂと、約１００ｎｍの厚みを有するＮｉからなるバリアメタル層３１５ｄとが順に積層された構造を有している。また、Ｎｉ層３１５ａは、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状になるように形成されている。また、バリアメタル層３１５ｄは、ｐ側オーミック電極３１５のマイグレーションを抑制する機能を有する。なお、第３実施形態による半導体レーザ素子３００のその他の構造、製造プロセスおよび効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４７】
［実施例］
以下、上記した第１〜第３実施形態の効果を確認するために行った反射率測定について説明する。
【００４８】
まず、上記した第１実施形態に対応する実施例１、第２実施形態に対応する実施例２および第３実施形態に対応する実施例３のそれぞれにおける試料の作製について説明する。
【００４９】
実施例１の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＰｄ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。また、実施例２の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＰｔ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。また、実施例３の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＮｉ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。
【００５０】
図８は、本発明の第１〜第３実施形態に対応する実施例１〜３による半導体レーザ素子の金属層の厚みに対するｐ側オーミック電極での光の反射率を示したグラフである。次に、図８を参照して、上記実施例１〜３による光の反射率の測定について説明する。
【００５１】
上記実施例１〜３による光の反射率の測定では、それぞれの試料のガラスの下面から５３２ｎｍの波長を有するある強度のレーザ光を照射させた際の反射された光の強度を測定することにより、光の強度の比から反射率のデータを取得した。
【００５２】
図８では、縦軸に５３２ｎｍの光に対する反射率（％）をとるとともに、横軸に金属層（Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層）の厚み（ｎｍ）をとっている。図８に示すように、実施例１では、Ｐｄ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５８％〜約６０％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｐｄ層の厚みが大きいため、Ｐｄ層において光が吸収されるために生じると考えられる。
【００５３】
これに対して、Ｐｄ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約６０％〜約９７％であり、Ｐｄ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｐｄ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｐｄ層が層状から島状に変化したことにより、Ｐｄ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５４】
同様に、実施例２では、Ｐｔ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５５％〜約５８％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｐｔ層の厚みが大きいため、Ｐｔ層において光が吸収されるために生じると考えられる。これに対して、Ｐｔ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５８％〜約９７％であり、Ｐｔ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｐｔ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｐｔ層が層状から島状に変化したことにより、Ｐｔ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５５】
同様に、実施例３では、Ｎｉ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５２％〜約５５％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｎｉ層の厚みが大きいため、Ｎｉ層において光が吸収されるために生じると考えられる。これに対して、Ｎｉ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５５％〜約９７％であり、Ｎｉ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｎｉ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｎｉ層が層状から島状に変化したことにより、Ｎｉ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５６】
これらの結果から、Ｐｄ層１５ａ、Ｐｔ層２１５ａおよびＮｉ層３１５ａの厚みを１０ｎｍ以下にすることによって、ｐ側オーミック電極１５、２１５および３１５（Ａｇ合金層１５ｂ）においてより光を反射させることができることが確認できた。
【００５７】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図９を参照して、この第４実施形態による半導体レーザ素子４００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｐｔ層４１５ｅとＰｄ層４１５ｆとの２層を用いる場合について説明する。なお、Ｐｔ層４１５ｅおよびＰｄ層４１５ｆは、それぞれ、本発明の「金属層」の一例である。
【００５８】
本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子４００では、図９に示すように、半導体レーザ素子部４１０のｐ側オーミック電極４１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層４１５ｅおよび約１ｎｍの厚みを有するＰｄ層４１５ｆと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとが順に積層された構造を有している。この際、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状に形成されたＰｔ層４１５ｅの間に、Ｐｄ層４１５ｆが島状に配置されるような構造になると考えられる。また、一部では、Ｐｔ層４１５ｅの上に、Ｐｄ層４１５ｆが積層した構造になると考えられる。なお、第４実施形態による半導体レーザ素子４００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
第４実施形態では、上記のように、Ｐｔ層４１５ｅおよびＰｄ層４１５ｆとを順に積層することによって、第２実施形態と同様に、ｐ型コンタクト層１３ｃ側のＰｔ層４１５ｅによって、Ａｇ合金層１５ｂと半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性をより向上させることができるとともに、Ｐｔ層が１層のみの場合よりも、Ｐｄ層４１５ｆによって光の吸収が大きくなるのを抑制することができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図８および図１０を参照して、この第５実施形態による半導体レーザ素子５００では、上記第１実施形態と異なり、半導体レーザ素子部５１０のｐ側オーミック電極５１５が、Ａｇ合金材料のみからなる場合について説明する。
【００６１】
本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子５００では、図１０に示すように、半導体レーザ素子部５１０のｐ側オーミック電極５１５は、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなる。なお、第５実施形態による半導体レーザ素子５００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
第５実施形態では、上記のように、ｐ側オーミック電極５１５をＡｇ合金材料のみからなるように構成することによって、上記第１〜第４実施形態の金属層を設ける場合と比べて、ｐ側オーミック電極５１５と半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性およびオーミック接触性は低下するものの、ｐ側オーミック電極５１５において光をより多く反射させることができる。この効果は、図８のグラフ（金属層の厚み０ｎｍ）からも明らかである。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図１、図２および図１１を参照して、この第６実施形態による半導体レーザ装置６００では、上記第１実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０とが上面に形成されているｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面に、第１実施形態の半導体レーザ素子部１０と同様の構造を有する青紫色半導体レーザ素子部６１０が接合されている場合について説明する。
【００６４】
本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置６００では、図１１に示すように、導電性を有するｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面に、ＡｌＩｎＧａＰ系の赤色半導体レーザ素子部６３０およびＡｌＧａＡｓ系の赤外半導体レーザ素子部６４０が形成されており、モノリシックの赤色・赤外２波長半導体レーザ素子として構成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上、赤色半導体レーザ素子部６３０の一部および赤外半導体レーザ素子部６４０の一部には、第１絶縁膜６０５が形成されている。また、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０との間には、ｐ側電極６０４が形成されており、ｐ側電極６０４の上面には、青紫色半導体レーザ素子部６１０が融着層６０３を介して接合されている。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１は、本発明の「支持基板」の一例である。
【００６５】
また、青紫色半導体レーザ素子部６１０は、第１実施形態の半導体レーザ素子部１０（図１および図２参照）と同様の構造を有しており、ｎ型半導体層６１１の下面上に、活性層６１２と、ｐ型半導体層６１３とがこの順に形成されている。なお、ｎ型半導体層６１１と活性層６１２とｐ型半導体層６１３とによって、半導体層６１０ａが形成されている。
【００６６】
また、ｐ型半導体層６１３によって、青紫色半導体レーザ素子部６１０のＹ方向の略中央部にストライプ状のリッジ６１０ｂが形成されている。また、ｐ型半導体層６１３の平坦部の下面と、リッジ６１０ｂの側面とを覆うように、電流ブロック層６１４が形成されている。
【００６７】
ここで、第６実施形態では、ｐ型半導体層６１３のｐ型コンタクト層６１３ｃの下面上で、かつ、リッジ６１０ｂの下端面上には、ｐ側オーミック電極６１５が形成されている。ｐ側オーミック電極６１５は、図２に示すように、ｐ型コンタクト層６１３ｃ（図１１参照）側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとがこの順に積層された構造を有している。また、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層６１３ｃの下面上に島状に分布した状態で形成されている。
【００６８】
また、図１１に示すように、ｐ側オーミック電極６１５と電流ブロック層６１４の下面上には、ｐ側パッド電極６１６が形成されている。また、ｐ側パッド電極１６の下面上には、融着層６０３が形成されている。また、融着層６０３を介して、ｐ側パッド電極６１６はｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上のｐ側電極６０４に接合されている。また、ｎ型半導体層６１１の上面上には、ｎ側オーミック電極６１７が形成されている。
【００６９】
また、青紫色半導体レーザ素子部６１０の側面、赤色半導体レーザ素子部６３０の上およびｎ型ＧａＡｓ基板６０１の一部の上面上には、第２絶縁膜６０６が形成されている。また、第２絶縁膜６０６およびｎ側オーミック電極６１７の上面上には、導電膜６０７が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の一部の上面上に形成された第２絶縁膜６０６には、孔が形成されており、第２絶縁膜６０６の孔に導電部材が埋め込まれることによって、導電膜６０７とｎ型ＧａＡｓ基板６０１とを電気的に接続するための導電部６０８が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面上には、ｎ側電極６０９が形成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子部６１０のｎ側オーミック電極６１７は、導電膜６０７、導電部６０８およびｎ型ＧａＡｓ基板６０１を介して、ｎ側電極６０９と接続されるので、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０と青紫色半導体レーザ素子部６１０とのｎ側電極６０９を共通化（カソードコモン）することが可能である。
【００７０】
なお、第６実施形態による半導体レーザ装置６００の製造方法においては、青紫色半導体レーザ素子部６１０を、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０との間のｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面上に接合した後に、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面を研磨するなどによってｎ型ＧａＡｓ基板６０１の厚みを約１００μｍにする。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面上にｎ側電極６０９を形成した後に、電極形成時の金属層の合金化工程である熱処理工程を行ってもよい。この際、青紫色半導体レーザ素子部６１０のｐ側オーミック電極６１５のＡｇ合金層１５ｂ（図２参照）は、Ａｇの単体と比べて耐熱性に優れているＡｇ合金材料からなるので、ｐ側オーミック電極６１５が熱の影響を受けるのを抑制することが可能である。
【００７１】
なお、第６実施形態による半導体レーザ装置６００のその他の構造および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７３】
たとえば、上記第１〜第６実施形態では、ｐ側オーミック電極に本発明の「電極層」を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ｎ型半導体層側に形成されるｎ側オーミック電極に本発明の「電極層」を用いてもよい。
【００７４】
また、上記第１〜第６実施形態では、半導体レーザ素子を、リッジ導波型の半導体レーザ素子であるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザ素子や、インナーストライプ構造を有する半導体レーザ素子であってもよい。
【００７５】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層を島状に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように、ｐ側オーミック電極の金属層は層状に形成されてもよい。
【００７６】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層（Ｐｄ層、Ｐｔ層、Ｎｉ層、または、Ｐｔ層およびＰｄ層の積層構造）を、約２ｎｍの厚みを有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ側オーミック電極の金属層の厚みは、１０ｎｍ以下であればよい。ここで、ｐ側オーミック電極の金属層は、１０ｎｍ以下で１０ｎｍ近傍の厚みを有する場合には、層状に形成されやすいと考えられる一方、２ｎｍ程度の厚みを有する場合には、島状に形成されやすいと考えられる。また、実施例１〜３から確認できるように、ｐ側オーミック電極の金属層の厚みを小さくする方がｐ側オーミック電極での光の反射率を高くするのに好ましい。しかしながら、金属層の厚みが０．５ｎｍ未満ではオーミック接触性が低下するので、金属層の厚みは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。
【００７７】
また、上記第１〜第６実施形態では、レーザ光照射処理および熱処理によって、半導体層から成長用基板を分離した例を示したが、本発明はこれに限らず、ウェットエッチングや研磨によって、半導体層から成長用基板を分離してもよい。この際、Ａｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べてマイグレーションが発生しにくいので、ウェットエッチングや研磨によって電気的特性が劣化するのを抑制することが可能である。
【００７８】
また、上記第１〜第５実施形態では、支持基板がｐ型Ｇｅからなる例について示したが、本発明はこれに限らず、支持基板を、Ｃｕ−Ｗ、ＡｌおよびＦｅ−Ｎｉなどの金属基板や、単結晶のＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓおよびＺｎＯなどの半導体基板からなるように構成してもよい。また、支持基板を、金属などの導電性の微粒子を分散させた導電性樹脂フィルムや、金属および金属酸化物の複合材料や、金属を含浸された黒鉛粒子焼結体によって構成される炭素および金属の複合材料などからなるように構成してもよい。
【００７９】
また、上記第１〜第６実施形態では、融着層がＡｕＳｎの半田からなる例について示したが、本発明はこれに限らず、融着層を、他の半田や導電性ペーストなどからなるように構成してもよい。たとえば、融着層を、ＡｕＧｅ、ＩｎＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＢｉ、ＳｎＡｇＣｕＢｉ、ＳｎＡｇＢｉＩｎ、ＳｎＺｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉおよびＳｎＺｎＢｉなどの半田またはそれらの半田の積層構造からなるように構成してもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第６実施形態では、電流ブロック層がＳｉＯ２層からなる例について示したが、本発明はこれに限らず、電流ブロック層を、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｓｉ、ＡｌＮおよびＳｉＮなどの材料またはそれらの材料の積層構造からなるように構成してもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第５実施形態および第６実施形態の青紫色半導体レーザ素子部では、半導体層をＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮおよびＧａＮの窒化物系半導体によって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体層を、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＡｌＩｎＧａＮＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＭｇＺｎＳＳｅ系およびＺｎＯ系などによって形成してもよい。また、窒化物系半導体として、上記以外にＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮおよびこれらの混晶を用いて半導体層を形成してもよい。
【００８２】
また、上記第１〜第６実施形態では、成長用基板上および支持基板上にそれぞれ融着層を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、成長用基板上および支持基板上のいずれか一方のみに融着層を形成してもよい。
【００８３】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層をＰｄ、ＰｔおよびＮｉによって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ｐ側オーミック電極の金属層をＡｕによって形成してもよい。
【００８４】
また、上記第３実施形態では、バリアメタル層をＮｉによって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、バリアメタル層をＨｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔなどの高融点を有する金属によって形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図８】本発明の第１〜第３実施形態に対応する実施例１〜３による半導体レーザ素子の金属層の厚みに対するｐ側オーミック電極での光の反射率を示したグラフである。
【図９】本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図１２】本発明の変形例による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 支持基板
３ 融着層
１０ａ 半導体層
１１ ｎ型半導体層（第１導電型半導体層）
１２ 活性層
１３ ｐ型半導体層（第２導電型半導体層）
１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５ ｐ側オーミック電極（電極層、電極）
１５ａ Ｐｄ層（金属層）
１５ｂ Ａｇ合金層
２０ 成長用基板
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 半導体レーザ素子
２１５ａ Ｐｔ層（金属層）
３１５ａ Ｎｉ層（金属層）
４１５ｅ Ｐｔ層（金属層）
４１５ｆ Ｐｄ層（金属層）
６０１ ｎ型ＧａＡｓ基板（支持基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に関し、特に、支持基板を備える半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板を備える半導体レーザ素子およびその製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１の第２実施形態では、Ｓｉからなる支持基板上に窒化物系半導体層およびｐ側オーミック電極が融着層を介して接合されている発光ダイオードが開示されている。この発光ダイオードでは、製造プロセスにおいて、ＧａＮ基板上に窒化物系半導体層およびｐ側オーミック電極を形成したウェハを接合した後、ＧａＮ基板側から支持基板に向かってレーザ光を照射することにより窒化物系半導体層からＧａＮ基板を剥離する方法が用いられている。なお、ウェハ状態の発光ダイオードのｐ側オーミック電極は、活性層を有する窒化物系半導体層側から、Ｐｔ層、Ｐｄ層、Ａｕ層およびＮｉ層を順に積層することによって形成されており、融着層により、ｐ側オーミック電極が支持基板側に接合されている。
【０００４】
また、上記特許文献１の第１実施形態では、支持基板上に窒化物系半導体層およびｐ側電極が融着層を介して接合されている発光ダイオードが開示されている。この発光ダイオードのｐ側電極は、活性層を有する窒化物系半導体層側から、Ａｇ層、Ｐｔ層およびＡｕ層を順に積層することによって形成されており、ｐ側電極が融着層により、支持基板側に接合されている。なお、製造プロセスは、上記特許文献１の第２実施形態と同様である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の第２実施形態に開示された発光ダイオードでは、ｐ側オーミック電極として、光がある程度吸収されるＰｔ層およびＰｄ層を用いているため、製造プロセスにおいて、ＧａＮ基板と窒化物系半導体層とを剥離する際に、ｐ側オーミック電極において光が吸収されやすいという不都合がある。このため、ｐ側オーミック電極において光の吸収による温度上昇が起こりやすい。したがって、ｐ側オーミック電極において発生した熱によって、窒化物系半導体層が変質することにより発光ダイオードの電気的特性が劣化するという問題点があると考えられる。
【０００７】
また、上記特許文献１の第１実施形態に開示された発光ダイオードでは、ｐ側電極としてＡｇ層を用いているため、たとえば、Ａｇ層が湿気および印加電圧によってイオン化されて移動する場合がある。この場合、Ａｇ層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることになるため、ｐ側電極と他の電極との間を短絡する現象であるマイグレーションが発生するという不都合があると考えられる。このため、発光ダイオードの電気的特性が劣化する場合があるという問題点がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電気的特性が劣化するのを抑制することが可能な半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ素子は、支持基板と、支持基板上に形成された電極層と、電極層上に形成され、活性層を含む半導体層とを備え、電極層は、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む。
【００１０】
この第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、電極層を、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含むように構成することによって、たとえば、半導体層を成長させた成長用基板に光を照射することにより、半導体層から成長用基板を分離する場合に、電極層は、反射率が大きく分離の際に照射される光を略吸収しないＡｇを主成分とするＡｇ合金層を含むので、電極層がＰｔ層、Ｐｄ層またはＮｉ層のみからなる場合と比べて、電極層において光の吸収による温度上昇が起こりにくい。これによって、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金は、Ａｇの単体と比べて電極層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることによって電極同士を短絡する現象であるマイグレーションが発生しにくいので、電気的特性が劣化するのをより抑制することができる。さらに、Ａｇ合金層のＡｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べて合金化される分耐熱性に優れているので、半導体レーザ素子の製造時における半導体層の形成時や融着層に電極層側を接合する際などにおいて、電極層が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板と電極層との間に形成された融着層をさらに備える。このように構成すれば、たとえば、支持基板に融着層によって接合された電極層上に形成されている半導体層を成長させた成長用基板に光を照射することにより、半導体層から成長用基板を分離する場合に、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。
【００１２】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、電極層は、電極層の半導体層側に配置され、Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層の少なくともいずれか１層からなる島状または層状の金属層をさらに含む。このように構成すれば、この金属層によって、半導体層と電極層とのオーミック接触を良好にすることができるとともに、半導体層と電極層との密着性を向上させることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、金属層は、１０ｎｍ以下の厚みを有する。このように構成すれば、金属層において光を十分に透過させることができるので、より確実にＡｇ合金層において光を反射させることができる。
【００１４】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体層は、活性層を挟み込むように形成された第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とをさらに含み、電極層は、半導体層の第２導電型半導体層側に配置された電極である。このように構成すれば、活性層での発光効率を高めることができる。
【００１５】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法は、成長用基板上に、活性層を含む半導体層を成長させる工程と、半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、支持基板に、半導体層上の電極層側を接合する工程と、半導体層から成長用基板を分離する工程とを備える。
【００１６】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、半導体層から成長用基板を分離する工程とを備えることによって、たとえば、成長用基板側から支持基板側に向かって光を照射する際に、反射率が大きく光を略吸収しないＡｇ合金層において光を反射させることができるので、電極層において光の吸収による温度の上昇を抑制することができる。これによって、半導体層が変質するのを抑制することができるので、半導体層の変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金層のＡｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べて耐熱性に優れているので、半導体層の形成時や融着層に電極層側を接合する際などにおいて、電極層が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子１００の構造について説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子１００では、図１に示すように、導電性を有するｐ型Ｇｅからなる支持基板１の上面上には、オーミック電極層２が形成されている。また、オーミック電極層２の上面上には、半導体レーザ素子部１０が、約３μｍの厚みを有するＡｕＳｎの半田からなる融着層３を介して接合されている。なお、オーミック電極層２は、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｒｈ、ＣｏおよびＦｅなどの金属材料またはそれらの金属材料の積層構造からなる。
【００２０】
また、半導体レーザ素子部１０は、ｎ型半導体層１１の下面上に、各々が約１０ｎｍの厚みを有するアンドープＧａＮからなる４層の障壁層と、各々が約５ｎｍの厚みを有するアンドープｌｎ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる３層の井戸層とが交互に形成された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層１２と、ｐ型半導体層１３とがこの順に形成されている。なお、ｎ型半導体層１１と活性層１２とｐ型半導体層１３とによって、半導体層１０ａが形成されている。なお、活性層１２は、単層または単一量子井戸（ＳＱＷ）構造からなるように構成してもよい。なお、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１３は、それぞれ、本発明の「第１導電型半導体層」および「第２導電型半導体層」の一例である。
【００２１】
より詳細には、ｎ型半導体層１１は、約４μｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ｉｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなるｎ型コンタクト層１１ａと、ｎ型コンタクト層１１ａの下面上に形成され、約１５０ｎｍの厚みを有するＳｉドープｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなるｎ型クラッド層１１ｂとからなる。ここで、ｎ型コンタクト層１１ａは、ｎ型クラッド層１１ｂよりもバンドギャップが小さくなるように構成されている。なお、ｎ型クラッド層１１ｂと活性層１２との間に、ｎ型クラッド層１１ｂよりもバンドギャップが小さく、活性層１２よりもバンドギャップが大きいｎ型光ガイド層を形成してもよい。
【００２２】
また、ｐ型半導体層１３は、ｐ型キャップ層１３ａとｐ型クラッド層１３ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとからなる。ｐ型キャップ層１３ａは、活性層１２の下面上に形成され、約２０ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎからなる。また、ｐ型クラッド層１３ｂは、ｐ型キャップ層１３ａの下面上に形成され、約１００ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎからなる。また、ｐ型コンタクト層１３ｃは、ｐ型クラッド層１３ｂのＹ方向の略中央部の下面上に形成され、約５ｎｍの厚みを有するＭｇドープｐ型ｌｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる。ここで、活性層１２は、ｎ型半導体層１１およびｐ型半導体層１３よりもバンドギャップが小さくなるように構成されている。なお、ｐ型キャップ層１３ａと活性層１２との間に、ｐ型キャップ層１３ａよりもバンドギャップが小さく、活性層１２よりもバンドギャップが大きいｐ型光ガイド層を形成してもよい。
【００２３】
また、ｐ型クラッド層１３ｂの一部とｐ型コンタクト層１３ｃと後述するｐ側オーミック電極１５とによって、半導体レーザ素子部１０のＹ方向の略中央部に形成されたストライプ状のリッジ１０ｂが形成されている。また、ｐ型クラッド層１３ｂは、リッジ１０ｂの両側（Ｙ方向）に延びる平坦部を有している。このリッジ１０ｂによって、リッジ１０ｂ直上の活性層１２の周辺に光導波路が形成される。また、リッジ１０ｂは、共振器方向（紙面に垂直な方向）である［１−１００］方向に沿って延びるように形成されているとともに、約１．５μｍのＹ方向の幅を有する。また、リッジ１０ｂは、半導体層１０ａの劈開面と垂直な方向に延びるように形成することが好ましい。
【００２４】
また、ｐ型クラッド層１３ｂの平坦部の下面と、リッジ１０ｂの側面とを覆うように、約２００ｎｍの厚みを有するＳｉＯ２層からなる電流ブロック層１４が形成されている。
【００２５】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、ｐ型コンタクト層１３ｃの下面上で、かつ、リッジ１０ｂの下端面上には、ｐ側オーミック電極１５が形成されている。ｐ側オーミック電極１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとがこの順に積層された構造を有している。また、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層１３ｃの下面上に島状に分布した状態で形成されている。ここで、Ｐｄ層１５ａが島状に配置されることによって、層状に配置される場合と異なり、島と島との間に、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとが直接接触する部分１５ｃが形成されるので、半導体層１０ａ（ｎ型半導体層１１、活性層１２およびｐ型半導体層１３）を透過して外部から入射する光を、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとが直接接触する部分１５ｃに位置するＡｇ合金層１５ｂの部分で確実に反射させることが可能である。なお、ｐ側オーミック電極１５は、本発明の「電極層」および「電極」の一例であり、Ｐｄ層１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００２６】
また、第１実施形態では、Ａｇ合金層１５ｂは、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなる。ここで、Ａｇ合金材料は、含有されているＰｄおよびＣｕによりＡｇ表面に不動体層を形成することによって、電極層が本来形成された位置よりも広い範囲に広がることによって電極同士を短絡する現象であるマイグレーションが発生しにくいと考えられている。ここで、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、約０．５質量％〜約３．０質量％のＰｄと、約０．１質量％〜約３．０質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるように構成してもよい。また、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、約０．１質量％〜約３．０質量％のＰｄを含有するとともに、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＣｏおよびＳｉの内の複数の元素を合計で約０．１質量％〜約３．０質量％含有するＡｇ合金材料からなるように構成してもよい。また、Ａｇ合金層１５ｂを、Ａｇを主成分とし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、ＢｉおよびＳｎの内の少なくとも１種類の元素を約０．１質量％以上含有するように構成してもよい。この際、Ａｇは、約９２．０質量％以上であることが好ましい。
【００２７】
また、図１に示すように、ｐ側オーミック電極１５と電流ブロック層１４の一部との下面上には、ｐ側オーミック電極１５側から、約３０ｎｍの厚みを有するＴｉ層と、約１５０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約２μｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に積層されたｐ側パッド電極１６が形成されている。また、ｐ側パッド電極１６の下面上には、融着層３が形成されている。また、融着層３およびオーミック電極層２を介して、ｐ側パッド電極１６は支持基板１に接合されている。また、ｎ型コンタクト層１１ａの上面上には、ｎ型コンタクト層１１ａ側から、約６ｎｍの厚みを有するＡｌ層と、約１０ｎｍの厚みを有するＰｄ層と、約６００ｎｍの厚みを有するＡｕ層とがこの順に積層されたｎ側オーミック電極１７が形成されている。また、支持基板１の下面上には、裏面電極４が形成されている。
【００２８】
また、共振器方向（紙面に垂直な方向）の両端部には、それぞれ、（１−１００）面および（−１１００）面により構成される一対の共振器端面（図示せず）が形成されている。また、一対の共振器端面の表面上には、それぞれ、誘電体からなる反射側多層膜（図示せず）および出射側多層膜（図示せず）が形成されている。また、出射側多層膜の厚みは、反射側多層膜の厚みよりも小さくなるように構成されるとともに、出射側多層膜のレーザ発振波長に対する反射率は、反射側多層膜のレーザ発振波長に対する反射率よりも小さくなるように構成されている。
【００２９】
図３〜図５は、図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図１〜図５を参照して、第１実施形態による半導体レーザ素子１００の製造プロセスについて説明する。
【００３０】
第１実施形態による半導体レーザ素子１００の製造プロセスでは、まず、図３に示すように、ＧａＮからなる成長用基板２０の上面上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、約２０ｎｍの厚みを有するアンドープｌｎ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる剥離層２１を成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、剥離層２１の上面上に、ｎ型半導体層１１と、活性層１２と、ｐ型半導体層１３とを順次成長させた後、熱処理または電子線処理によって、ｐ型半導体層１３のｐ型キャップ層１３ａ、ｐ型クラッド層１３ｂおよびｐ型コンタクト層１３ｃをｐ型化する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、ｐ型コンタクト層１３ｃに、［１−１００］方向に沿って延びるとともに、約１．５μｍの幅を有するストライプ状のリッジ１０ｂを形成する。その後、プラズマＣＶＤとフォトリソグラフィとを用いて、リッジ１０ｂ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）の上面と、リッジ１０ｂの側面と、リッジ１０ｂの両側に延びる平坦部とを覆うように、ＳｉＯ２層からなる電流ブロック層１４を形成する。
【００３１】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、真空蒸着法を用いて、リッジ１０ｂ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）の上面上に、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａ（図２参照）を形成する。この際、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層１３ｃの上面で島状（図２参照）になるように形成される。そして、スパッタリング法を用いて、Ｐｄ層１５ａの上面上に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂ（図２参照）を形成する。これにより、Ｐｄ層１５ａとＡｇ合金層１５ｂとからなるｐ側オーミック電極１５が形成される。この際、Ａｇ合金層１５ｂの一部は、Ｐｄ層１５ａの島と島との間の部分１５ｃ（図２参照）で、ｐ型コンタクト層１３ｃと直接に接触する。なお、Ｐｄ層１５ａとＡｇ合金層１５ｂとは、スパッタリング法を用いて連続的に形成してもよい。
【００３２】
その後、真空蒸着法を用いて、ｐ側オーミック電極１５と電流ブロック層１４の一部との上面上に、ｐ側パッド電極１６（図１参照）を形成する。そして、ｐ側パッド電極１６の上面上に、融着層を形成する。
【００３３】
次に、図４に示すように、真空蒸着法を用いて、支持基板１の上面上に、オーミック電極層２を形成するとともに、オーミック電極層２の上面上の一部の領域に、融着層を形成する。そして、成長用基板２０の融着層側と支持基板１の融着層側とを、それぞれ対向させながら熱圧着する。これによって、融着層３が形成されるとともに、融着層３によって、支持基板１およびオーミック電極層２と成長用基板２０のｐ側パッド電極１６とが接合される。
【００３４】
ここで、第１実施形態の製造プロセスでは、レーザ光照射処理によって、成長用基板２０上の剥離層２１を分解する。具体的には、成長用基板２０側から支持基板１側に向かって、約５３２ｎｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザ光の第２高調波を約２００ｍＪ／ｃｍ２〜約１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度で照射することによって、剥離層２１にレーザ光を吸収させる。ここで、レーザ光のフォトンエネルギは、半導体層１０ａのバンドギャップよりも小さくなるように構成されている。これによって、剥離層２１が、Ｉｎ、ＧａおよびＮ２などに分解される。この際、一部のレーザ光は、半導体層１０ａを透過してｐ側オーミック電極１５まで到達するが、約９７％の反射率を有するとともに光を略吸収しないｐ側オーミック電極１５のＡｇ合金層１５ｂの部分で、レーザ光は反射される。また、一部のレーザ光は、電流ブロック層１４に到達するものの、電流ブロック層１４はＳｉＯ２からなるので、レーザ光は吸収されずに透過する。
【００３５】
次に、支持基板１に接合されたウェハを２００℃に加熱する（熱処理）ことによって、変質した剥離層２１のＩｎおよびＧａなどを溶融状態にする。そして、図５に示すように、半導体層１０ａから成長用基板２０を剥離する。その後、研磨やエッチングなどにより、清浄化されたｎ型コンタクト層１１ａの表面を露出させる。
【００３６】
その後、真空蒸着法を用いて、ｎ型コンタクト層１１ａの上面上に、ｎ側オーミック電極１７（図１参照）を形成するとともに、支持基板１の下面上に、裏面電極４（図１参照）を形成する。
【００３７】
そして、所定の位置をスクライブして、Ｙ方向に劈開（バー状劈開）する。これにより、共振器方向（紙面に垂直な方向）の両端部に、図示しない一対の共振器端面が形成される。なお、一対の共振器端面を、ドライエッチングにより形成してもよい。その後、端面コート処理によって、一対の共振器端面の表面上に、反射側多層膜および出射側多層膜をそれぞれ形成する。そして、紙面に垂直な方向に素子分割（チップ化）を行う。これにより、図１に示す半導体レーザ素子１００が多数形成される。
【００３８】
第１実施形態では、上記のように、ｐ側オーミック電極１５を、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含むように構成することによって、半導体層１０ａを成長させた成長用基板２０に約５３２ｎｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することにより、半導体層１０ａから成長用基板２０を分離する際に、ｐ側オーミック電極１５は、反射率（約９７％）が大きくＮｄ：ＹＡＧレーザ光を略吸収しないＡｇを主成分とするＡｇ合金層１５ｂを含むので、ｐ側オーミック電極１５がＰｔ層、Ｐｄ層またはＮｉ層のみからなる場合と比べて、ｐ側オーミック電極１５においてレーザ光の吸収による温度上昇が起こりにくい。これによって、半導体層１０ａが変質するのを抑制することができるので、半導体層１０ａの変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。また、Ａｇ合金材料は、Ａｇの単体と比べてマイグレーションが発生しにくいので、電気的特性が劣化するのをより抑制することができる。
【００３９】
また、第１実施形態では、ｐ側オーミック電極１５に、ｐ側オーミック電極１５の半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）側に配置された島状のＰｄ層１５ａを設けることによって、このＰｄ層１５ａによって、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極１５とのオーミック接触を良好にすることができるとともに、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極１５との密着性を向上させることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、Ｐｄ層１５ａの厚みを約２ｎｍにすることによって、Ｐｄ層１５ａにおいて光を十分に透過させることができるので、より確実にＡｇ合金層１５ｂにおいて光を反射させることができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、半導体層１０ａ上に、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなるＡｇ合金層１５ｂを含むｐ側オーミック電極１５を形成する工程と、成長用基板２０側から支持基板１側に向かってＮｄ：ＹＡＧレーザ光を照射することによって、半導体層１０ａから成長用基板２０を分離する工程とを備えることによって、成長用基板２０側から支持基板１側に向かって光を照射する際に、反射率が大きくＮｄ：ＹＡＧレーザ光を略吸収しないＡｇ合金層１５ｂにおいてレーザ光を反射させることができるので、ｐ側オーミック電極１５においてレーザ光の吸収による温度の上昇を抑制することができる。これによって、半導体層１０ａが変質するのを抑制することができるので、半導体層１０ａの変質に起因する電気的特性の劣化を抑制することができる。さらに、Ａｇ合金材料は、Ａｇの単体と比べて耐熱性に優れているので、半導体層１０ａの形成時や融着層３にｐ側オーミック電極１５側を接合する際などにおいて、ｐ側オーミック電極１５が熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図６を参照して、この第２実施形態による半導体レーザ素子２００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｐｔ層２１５ａを用いた場合について説明する。なお、Ｐｔ層２１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００４３】
本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子２００では、図６に示すように、半導体レーザ素子部２１０のｐ側オーミック電極２１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｔ層２１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとが順に積層された構造を有している。また、Ｐｔ層２１５ａは、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状になるように形成されている。なお、第２実施形態による半導体レーザ素子２００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００４４】
第２実施形態では、上記のように、Ｐｔ層２１５ａを設けることによって、上記第１実施形態のＰｄ層１５ａ（図２参照）を設ける場合と比べて、Ｐｔ層２１５ａにおける光の吸収が若干大きくなることに起因して、ｐ側オーミック電極２１５での温度上昇は若干起こりやすい。しかしながら、Ａｇ合金層１５ｂと半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性をより向上させることができるので、半導体層１０ａとｐ側オーミック電極２１５との間での剥がれの発生を抑制することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４５】
（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図７を参照して、この第３実施形態による半導体レーザ素子３００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｎｉ層３１５ａを用いた場合について説明する。なお、Ｎｉ層３１５ａは、本発明の「金属層」の一例である。
【００４６】
本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子３００では、図７に示すように、半導体レーザ素子部３１０のｐ側オーミック電極３１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約２ｎｍの厚みを有するＮｉ層３１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂと、約１００ｎｍの厚みを有するＮｉからなるバリアメタル層３１５ｄとが順に積層された構造を有している。また、Ｎｉ層３１５ａは、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状になるように形成されている。また、バリアメタル層３１５ｄは、ｐ側オーミック電極３１５のマイグレーションを抑制する機能を有する。なお、第３実施形態による半導体レーザ素子３００のその他の構造、製造プロセスおよび効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００４７】
［実施例］
以下、上記した第１〜第３実施形態の効果を確認するために行った反射率測定について説明する。
【００４８】
まず、上記した第１実施形態に対応する実施例１、第２実施形態に対応する実施例２および第３実施形態に対応する実施例３のそれぞれにおける試料の作製について説明する。
【００４９】
実施例１の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＰｄ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。また、実施例２の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＰｔ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。また、実施例３の試料は、それぞれ、ガラスの上面上に厚みの異なるＮｉ層を形成した後に、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層を形成することによって作製した。
【００５０】
図８は、本発明の第１〜第３実施形態に対応する実施例１〜３による半導体レーザ素子の金属層の厚みに対するｐ側オーミック電極での光の反射率を示したグラフである。次に、図８を参照して、上記実施例１〜３による光の反射率の測定について説明する。
【００５１】
上記実施例１〜３による光の反射率の測定では、それぞれの試料のガラスの下面から５３２ｎｍの波長を有するある強度のレーザ光を照射させた際の反射された光の強度を測定することにより、光の強度の比から反射率のデータを取得した。
【００５２】
図８では、縦軸に５３２ｎｍの光に対する反射率（％）をとるとともに、横軸に金属層（Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層）の厚み（ｎｍ）をとっている。図８に示すように、実施例１では、Ｐｄ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５８％〜約６０％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｐｄ層の厚みが大きいため、Ｐｄ層において光が吸収されるために生じると考えられる。
【００５３】
これに対して、Ｐｄ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約６０％〜約９７％であり、Ｐｄ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｐｄ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｐｄ層が層状から島状に変化したことにより、Ｐｄ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５４】
同様に、実施例２では、Ｐｔ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５５％〜約５８％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｐｔ層の厚みが大きいため、Ｐｔ層において光が吸収されるために生じると考えられる。これに対して、Ｐｔ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５８％〜約９７％であり、Ｐｔ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｐｔ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｐｔ層が層状から島状に変化したことにより、Ｐｔ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５５】
同様に、実施例３では、Ｎｉ層が１０ｎｍよりも大きい厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５２％〜約５５％であり、反射率があまり高くないことが確認できた。これは、Ｎｉ層の厚みが大きいため、Ｎｉ層において光が吸収されるために生じると考えられる。これに対して、Ｎｉ層が１０ｎｍ以下の厚みを有する場合には、ｐ側オーミック電極での光の反射率は、約５５％〜約９７％であり、Ｎｉ層の厚みが小さくなるに従って反射率が高くなることが確認できた。これは、Ｎｉ層の厚みが小さくなるにしたがって、Ｎｉ層が層状から島状に変化したことにより、Ｎｉ層において光が十分に透過されているために生じると考えられる。
【００５６】
これらの結果から、Ｐｄ層１５ａ、Ｐｔ層２１５ａおよびＮｉ層３１５ａの厚みを１０ｎｍ以下にすることによって、ｐ側オーミック電極１５、２１５および３１５（Ａｇ合金層１５ｂ）においてより光を反射させることができることが確認できた。
【００５７】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図９を参照して、この第４実施形態による半導体レーザ素子４００では、上記第１実施形態のｐ側オーミック電極１５のＰｄ層１５ａに代えて、Ｐｔ層４１５ｅとＰｄ層４１５ｆとの２層を用いる場合について説明する。なお、Ｐｔ層４１５ｅおよびＰｄ層４１５ｆは、それぞれ、本発明の「金属層」の一例である。
【００５８】
本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子４００では、図９に示すように、半導体レーザ素子部４１０のｐ側オーミック電極４１５は、ｐ型コンタクト層１３ｃ側から、約１ｎｍの厚みを有するＰｔ層４１５ｅおよび約１ｎｍの厚みを有するＰｄ層４１５ｆと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとが順に積層された構造を有している。この際、Ａｇ合金層１５ｂとｐ型コンタクト層１３ｃとの間で島状に形成されたＰｔ層４１５ｅの間に、Ｐｄ層４１５ｆが島状に配置されるような構造になると考えられる。また、一部では、Ｐｔ層４１５ｅの上に、Ｐｄ層４１５ｆが積層した構造になると考えられる。なお、第４実施形態による半導体レーザ素子４００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
第４実施形態では、上記のように、Ｐｔ層４１５ｅおよびＰｄ層４１５ｆとを順に積層することによって、第２実施形態と同様に、ｐ型コンタクト層１３ｃ側のＰｔ層４１５ｅによって、Ａｇ合金層１５ｂと半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性をより向上させることができるとともに、Ｐｔ層が１層のみの場合よりも、Ｐｄ層４１５ｆによって光の吸収が大きくなるのを抑制することができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。図８および図１０を参照して、この第５実施形態による半導体レーザ素子５００では、上記第１実施形態と異なり、半導体レーザ素子部５１０のｐ側オーミック電極５１５が、Ａｇ合金材料のみからなる場合について説明する。
【００６１】
本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子５００では、図１０に示すように、半導体レーザ素子部５１０のｐ側オーミック電極５１５は、約２００ｎｍの厚みを有するとともに、Ａｇを主成分とし、約０．６質量％のＰｄと、約０．９質量％のＣｕとを含有するＡｇ合金材料からなる。なお、第５実施形態による半導体レーザ素子５００のその他の構造および製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
第５実施形態では、上記のように、ｐ側オーミック電極５１５をＡｇ合金材料のみからなるように構成することによって、上記第１〜第４実施形態の金属層を設ける場合と比べて、ｐ側オーミック電極５１５と半導体層１０ａ（ｐ型コンタクト層１３ｃ）との密着性およびオーミック接触性は低下するものの、ｐ側オーミック電極５１５において光をより多く反射させることができる。この効果は、図８のグラフ（金属層の厚み０ｎｍ）からも明らかである。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６３】
（第６実施形態）
図１１は、本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。図１、図２および図１１を参照して、この第６実施形態による半導体レーザ装置６００では、上記第１実施形態と異なり、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０とが上面に形成されているｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面に、第１実施形態の半導体レーザ素子部１０と同様の構造を有する青紫色半導体レーザ素子部６１０が接合されている場合について説明する。
【００６４】
本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置６００では、図１１に示すように、導電性を有するｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面に、ＡｌＩｎＧａＰ系の赤色半導体レーザ素子部６３０およびＡｌＧａＡｓ系の赤外半導体レーザ素子部６４０が形成されており、モノリシックの赤色・赤外２波長半導体レーザ素子として構成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上、赤色半導体レーザ素子部６３０の一部および赤外半導体レーザ素子部６４０の一部には、第１絶縁膜６０５が形成されている。また、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０との間には、ｐ側電極６０４が形成されており、ｐ側電極６０４の上面には、青紫色半導体レーザ素子部６１０が融着層６０３を介して接合されている。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１は、本発明の「支持基板」の一例である。
【００６５】
また、青紫色半導体レーザ素子部６１０は、第１実施形態の半導体レーザ素子部１０（図１および図２参照）と同様の構造を有しており、ｎ型半導体層６１１の下面上に、活性層６１２と、ｐ型半導体層６１３とがこの順に形成されている。なお、ｎ型半導体層６１１と活性層６１２とｐ型半導体層６１３とによって、半導体層６１０ａが形成されている。
【００６６】
また、ｐ型半導体層６１３によって、青紫色半導体レーザ素子部６１０のＹ方向の略中央部にストライプ状のリッジ６１０ｂが形成されている。また、ｐ型半導体層６１３の平坦部の下面と、リッジ６１０ｂの側面とを覆うように、電流ブロック層６１４が形成されている。
【００６７】
ここで、第６実施形態では、ｐ型半導体層６１３のｐ型コンタクト層６１３ｃの下面上で、かつ、リッジ６１０ｂの下端面上には、ｐ側オーミック電極６１５が形成されている。ｐ側オーミック電極６１５は、図２に示すように、ｐ型コンタクト層６１３ｃ（図１１参照）側から、約２ｎｍの厚みを有するＰｄ層１５ａと、約２００ｎｍの厚みを有するＡｇ合金層１５ｂとがこの順に積層された構造を有している。また、Ｐｄ層１５ａは、ｐ型コンタクト層６１３ｃの下面上に島状に分布した状態で形成されている。
【００６８】
また、図１１に示すように、ｐ側オーミック電極６１５と電流ブロック層６１４の下面上には、ｐ側パッド電極６１６が形成されている。また、ｐ側パッド電極１６の下面上には、融着層６０３が形成されている。また、融着層６０３を介して、ｐ側パッド電極６１６はｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上のｐ側電極６０４に接合されている。また、ｎ型半導体層６１１の上面上には、ｎ側オーミック電極６１７が形成されている。
【００６９】
また、青紫色半導体レーザ素子部６１０の側面、赤色半導体レーザ素子部６３０の上およびｎ型ＧａＡｓ基板６０１の一部の上面上には、第２絶縁膜６０６が形成されている。また、第２絶縁膜６０６およびｎ側オーミック電極６１７の上面上には、導電膜６０７が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の一部の上面上に形成された第２絶縁膜６０６には、孔が形成されており、第２絶縁膜６０６の孔に導電部材が埋め込まれることによって、導電膜６０７とｎ型ＧａＡｓ基板６０１とを電気的に接続するための導電部６０８が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面上には、ｎ側電極６０９が形成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子部６１０のｎ側オーミック電極６１７は、導電膜６０７、導電部６０８およびｎ型ＧａＡｓ基板６０１を介して、ｎ側電極６０９と接続されるので、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０と青紫色半導体レーザ素子部６１０とのｎ側電極６０９を共通化（カソードコモン）することが可能である。
【００７０】
なお、第６実施形態による半導体レーザ装置６００の製造方法においては、青紫色半導体レーザ素子部６１０を、赤色半導体レーザ素子部６３０と赤外半導体レーザ素子部６４０との間のｎ型ＧａＡｓ基板６０１の上面上に接合した後に、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面を研磨するなどによってｎ型ＧａＡｓ基板６０１の厚みを約１００μｍにする。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の下面上にｎ側電極６０９を形成した後に、電極形成時の金属層の合金化工程である熱処理工程を行ってもよい。この際、青紫色半導体レーザ素子部６１０のｐ側オーミック電極６１５のＡｇ合金層１５ｂ（図２参照）は、Ａｇの単体と比べて耐熱性に優れているＡｇ合金材料からなるので、ｐ側オーミック電極６１５が熱の影響を受けるのを抑制することが可能である。
【００７１】
なお、第６実施形態による半導体レーザ装置６００のその他の構造および効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７３】
たとえば、上記第１〜第６実施形態では、ｐ側オーミック電極に本発明の「電極層」を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ｎ型半導体層側に形成されるｎ側オーミック電極に本発明の「電極層」を用いてもよい。
【００７４】
また、上記第１〜第６実施形態では、半導体レーザ素子を、リッジ導波型の半導体レーザ素子であるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザ素子や、インナーストライプ構造を有する半導体レーザ素子であってもよい。
【００７５】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層を島状に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、図１２に示すように、ｐ側オーミック電極の金属層は層状に形成されてもよい。
【００７６】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層（Ｐｄ層、Ｐｔ層、Ｎｉ層、または、Ｐｔ層およびＰｄ層の積層構造）を、約２ｎｍの厚みを有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ側オーミック電極の金属層の厚みは、１０ｎｍ以下であればよい。ここで、ｐ側オーミック電極の金属層は、１０ｎｍ以下で１０ｎｍ近傍の厚みを有する場合には、層状に形成されやすいと考えられる一方、２ｎｍ程度の厚みを有する場合には、島状に形成されやすいと考えられる。また、実施例１〜３から確認できるように、ｐ側オーミック電極の金属層の厚みを小さくする方がｐ側オーミック電極での光の反射率を高くするのに好ましい。しかしながら、金属層の厚みが０．５ｎｍ未満ではオーミック接触性が低下するので、金属層の厚みは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。
【００７７】
また、上記第１〜第６実施形態では、レーザ光照射処理および熱処理によって、半導体層から成長用基板を分離した例を示したが、本発明はこれに限らず、ウェットエッチングや研磨によって、半導体層から成長用基板を分離してもよい。この際、Ａｇ合金は、一般的にＡｇの単体と比べてマイグレーションが発生しにくいので、ウェットエッチングや研磨によって電気的特性が劣化するのを抑制することが可能である。
【００７８】
また、上記第１〜第５実施形態では、支持基板がｐ型Ｇｅからなる例について示したが、本発明はこれに限らず、支持基板を、Ｃｕ−Ｗ、ＡｌおよびＦｅ−Ｎｉなどの金属基板や、単結晶のＧｅ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓおよびＺｎＯなどの半導体基板からなるように構成してもよい。また、支持基板を、金属などの導電性の微粒子を分散させた導電性樹脂フィルムや、金属および金属酸化物の複合材料や、金属を含浸された黒鉛粒子焼結体によって構成される炭素および金属の複合材料などからなるように構成してもよい。
【００７９】
また、上記第１〜第６実施形態では、融着層がＡｕＳｎの半田からなる例について示したが、本発明はこれに限らず、融着層を、他の半田や導電性ペーストなどからなるように構成してもよい。たとえば、融着層を、ＡｕＧｅ、ＩｎＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇＢｉ、ＳｎＡｇＣｕＢｉ、ＳｎＡｇＢｉＩｎ、ＳｎＺｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＢｉおよびＳｎＺｎＢｉなどの半田またはそれらの半田の積層構造からなるように構成してもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第６実施形態では、電流ブロック層がＳｉＯ２層からなる例について示したが、本発明はこれに限らず、電流ブロック層を、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、Ｓｉ、ＡｌＮおよびＳｉＮなどの材料またはそれらの材料の積層構造からなるように構成してもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第５実施形態および第６実施形態の青紫色半導体レーザ素子部では、半導体層をＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮおよびＧａＮの窒化物系半導体によって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、半導体層を、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＡｌＩｎＧａＰ系、ＡｌＩｎＧａＮＡｓ系、ＡｌＧａＳｂ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＭｇＺｎＳＳｅ系およびＺｎＯ系などによって形成してもよい。また、窒化物系半導体として、上記以外にＡｌＮ、ＩｎＮ、ＢＮ、ＴｌＮおよびこれらの混晶を用いて半導体層を形成してもよい。
【００８２】
また、上記第１〜第６実施形態では、成長用基板上および支持基板上にそれぞれ融着層を設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、成長用基板上および支持基板上のいずれか一方のみに融着層を形成してもよい。
【００８３】
また、上記第１〜第４および第６実施形態では、ｐ側オーミック電極の金属層をＰｄ、ＰｔおよびＮｉによって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、ｐ側オーミック電極の金属層をＡｕによって形成してもよい。
【００８４】
また、上記第３実施形態では、バリアメタル層をＮｉによって形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、バリアメタル層をＨｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔなどの高融点を有する金属によって形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図８】本発明の第１〜第３実施形態に対応する実施例１〜３による半導体レーザ素子の金属層の厚みに対するｐ側オーミック電極での光の反射率を示したグラフである。
【図９】本発明の第４実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【図１１】本発明の第６実施形態による半導体レーザ素子を示した断面図である。
【図１２】本発明の変形例による半導体レーザ素子のｐ側オーミック電極近傍を示した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 支持基板
３ 融着層
１０ａ 半導体層
１１ ｎ型半導体層（第１導電型半導体層）
１２ 活性層
１３ ｐ型半導体層（第２導電型半導体層）
１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５ ｐ側オーミック電極（電極層、電極）
１５ａ Ｐｄ層（金属層）
１５ｂ Ａｇ合金層
２０ 成長用基板
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 半導体レーザ素子
２１５ａ Ｐｔ層（金属層）
３１５ａ Ｎｉ層（金属層）
４１５ｅ Ｐｔ層（金属層）
４１５ｆ Ｐｄ層（金属層）
６０１ ｎ型ＧａＡｓ基板（支持基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に形成された電極層と、
前記電極層上に形成され、活性層を含む半導体層とを備え、
前記電極層は、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記支持基板と前記電極層との間に形成された融着層をさらに備える、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記電極層は、前記電極層の前記半導体層側に配置され、Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層の少なくともいずれか１層からなる島状または層状の金属層をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記金属層は、１０ｎｍ以下の厚みを有する、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記半導体層は、前記活性層を挟み込むように形成された第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とをさらに含み、
前記電極層は、前記半導体層の前記第２導電型半導体層側に配置された電極である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
成長用基板上に、活性層を含む半導体層を成長させる工程と、
前記半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、
支持基板に、前記半導体層上の前記電極層側を接合する工程と、
前記半導体層から前記成長用基板を分離する工程とを備える、半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に形成された電極層と、
前記電極層上に形成され、活性層を含む半導体層とを備え、
前記電極層は、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記支持基板と前記電極層との間に形成された融着層をさらに備える、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記電極層は、前記電極層の前記半導体層側に配置され、Ｐｄ層、Ｐｔ層およびＮｉ層の少なくともいずれか１層からなる島状または層状の金属層をさらに含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記金属層は、１０ｎｍ以下の厚みを有する、請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記半導体層は、前記活性層を挟み込むように形成された第１導電型半導体層と第２導電型半導体層とをさらに含み、
前記電極層は、前記半導体層の前記第２導電型半導体層側に配置された電極である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
成長用基板上に、活性層を含む半導体層を成長させる工程と、
前記半導体層上に、Ａｇを主成分とするＡｇ合金層を含む電極層を形成する工程と、
支持基板に、前記半導体層上の前記電極層側を接合する工程と、
前記半導体層から前記成長用基板を分離する工程とを備える、半導体レーザ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１０９０１３（Ｐ２０１０−１０９０１３Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７２８３（Ｐ２００８−２７７２８３）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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