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JP4441220B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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JP4441220B2
JP4441220B2 JP2003315009A JP2003315009A JP4441220B2 JP 4441220 B2 JP4441220 B2 JP 4441220B2 JP 2003315009 A JP2003315009 A JP 2003315009A JP 2003315009 A JP2003315009 A JP 2003315009A JP 4441220 B2 JP4441220 B2 JP 4441220B2
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Description

本発明は、低出力時における雑音特性が向上する半導体発光装置、その製造方法及びその駆動方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor light emitting device with improved noise characteristics at low output, a manufacturing method thereof, and a driving method thereof.

図14は倉又他:ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス37(1998)L1373 (A. Kuramata et al., Jpn. J. Appl. Phys.37(1998) L1373)等に開示されている、従来の屈折率導波型の半導体レーザ素子を示している。   FIG. 14 shows a conventional method disclosed in Kuramata et al .: Japanese Journal of Applied Physics 37 (1998) L1373 (A. Kuramata et al., Jpn. J. Appl. Phys. 37 (1998) L1373), etc. 2 shows a refractive index waveguide type semiconductor laser device.

図14に示すように、サファイアからなる基板101上には、例えば、それぞれがIII-V族化合物半導体からなり、n型コンタクト層を含むn型半導体部102、活性層103、及びp型コンタクト層を含むp型半導体部104が結晶成長により形成されている。   As shown in FIG. 14, on a substrate 101 made of sapphire, for example, an n-type semiconductor unit 102, an active layer 103, and a p-type contact layer each made of a III-V compound semiconductor and including an n-type contact layer. A p-type semiconductor portion 104 containing is formed by crystal growth.

p型半導体部104におけるp型コンタクト層の上部はストライプ状にパターニングされたリッジ部を有し、該リッジ部上の全面にp側電極105が形成されている。ここで、活性層103におけるp側電極105の下側の領域がレーザ発振を起こす共振器となる。   An upper portion of the p-type contact layer in the p-type semiconductor portion 104 has a ridge portion patterned in a stripe shape, and a p-side electrode 105 is formed on the entire surface of the ridge portion. Here, the region below the p-side electrode 105 in the active layer 103 is a resonator that causes laser oscillation.

n型半導体部102のn型コンタクト層は、p側電極105の一方の側方領域が露出されており、該露出面上にはn側電極106がほぼ全面に形成されている。   In the n-type contact layer of the n-type semiconductor portion 102, one side region of the p-side electrode 105 is exposed, and the n-side electrode 106 is formed on the entire exposed surface.

p側電極105からn側電極106に向けて順方向に駆動電流を流し、該駆動電流の値が所定の発振閾電流値を超えると、活性層103の一方の端面からレーザ光が出射される。   When a drive current flows in the forward direction from the p-side electrode 105 toward the n-side electrode 106 and the value of the drive current exceeds a predetermined oscillation threshold current value, laser light is emitted from one end face of the active layer 103. .

図14に示したような半導体レーザ素子を用いて、光ディスク装置、例えば高密度デジタルバーサタイル(ビデオ)ディスク(HD−DVD)装置に対して書き込み動作を行なう際に、紫色レーザ光を用いる場合には30mW以上の出力値が必要となる。逆に、読み出し動作時の紫色レーザ光の出力値は1mW程度と小さくする必要がある。   When a violet laser beam is used when performing a writing operation on an optical disk apparatus, for example, a high-density digital versatile (video) disk (HD-DVD) apparatus, using the semiconductor laser element as shown in FIG. An output value of 30 mW or more is required. Conversely, the output value of the violet laser beam during the reading operation needs to be as small as about 1 mW.

ところが、読み出し動作時において、従来の半導体レーザ素子は、駆動電流に高周波を重畳したとしても、出力値を低下するに従って相対雑音強度が増大してしまうという問題がある。これは、レーザ発振をその発振閾値とほぼ同等の注入電流値で行なわせるため、レーザ発振の緩和振動の影響によって相対雑音強度が増大するためである。   However, during the read operation, the conventional semiconductor laser device has a problem that the relative noise intensity increases as the output value decreases even if a high frequency is superimposed on the drive current. This is because the relative noise intensity is increased by the influence of the relaxation oscillation of the laser oscillation because the laser oscillation is performed with an injection current value substantially equal to the oscillation threshold value.

また、レーザ発振の閾値電流と同程度の注入電流値で発振させることから、単一モード性が低下してしまい、マルチモード成分が生ずることにより、相対雑音強度が増大することにもなる。   In addition, since the oscillation is performed with an injection current value approximately equal to the threshold current of laser oscillation, the single mode property is lowered, and the multimode component is generated, thereby increasing the relative noise intensity.

相対雑音強度を低減するには、緩和振動周波数を大きくする必要がある。その方法の1つに微分利得を増大することが考えられる。レーザ発振の微分利得を増大するには、光吸収領域を形成することにより、発振閾値を大きくすれば良い。   In order to reduce the relative noise intensity, it is necessary to increase the relaxation oscillation frequency. One way to do this is to increase the differential gain. In order to increase the differential gain of laser oscillation, the oscillation threshold may be increased by forming a light absorption region.

また、他の方法として、スロープ効率(微分効率)を低下させて、1mW程度のレーザ出力に必要な電流値を増大させることにより、動作電流値を発振閾値よりも大きく設定するようにすれば良い。   As another method, the operating current value may be set to be larger than the oscillation threshold value by decreasing the slope efficiency (differential efficiency) and increasing the current value necessary for the laser output of about 1 mW. .

なお、半導体レーザ素子の雑音を低減するには、共振器端面の反射率を増大することによっても実現することができるが、この場合はレーザ光の出力(光出力)値も低下してしまう。従って、前述したように、HD−DVD装置が書き込み動作を行なう際には高出力な発光光が必要となるため、光出力値が低下してしまうような端面反射率を増大させるという手段を採ることはできない。   Note that the noise of the semiconductor laser element can be reduced by increasing the reflectance of the cavity end face. In this case, however, the output (light output) value of the laser light also decreases. Therefore, as described above, when the HD-DVD device performs a writing operation, a high output light emission is required, and therefore, a measure is taken to increase the end face reflectance so that the light output value decreases. It is not possible.

また、半導体レーザ素子に自励発振を生じさせる場合には、活性層103又はその近傍に半導体からなる光吸収層を設ける必要がある。しかしながら、このような光吸収層を半導体レーザ装置自体に設けると、高出力値を得にくいという問題がある。   Further, when self-excited oscillation is caused in the semiconductor laser element, it is necessary to provide a light absorption layer made of a semiconductor in the active layer 103 or in the vicinity thereof. However, when such a light absorption layer is provided in the semiconductor laser device itself, there is a problem that it is difficult to obtain a high output value.

本発明は、前記従来の問題を解決し、低出力時においても相対雑音強度が小さい半導体発光装置を実現できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to realize a semiconductor light emitting device having a small relative noise intensity even at a low output.

前記の目的を達成するため、本発明は、p側電極又はn側電極を分割して、低出力動作を要求される読み出し時には、分割した電極の一部にのみ駆動電流を印加する構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention divides the p-side electrode or the n-side electrode and applies a driving current only to a part of the divided electrodes at the time of reading that requires a low output operation. .

具体的に、本発明に係る半導体発光装置は、基板上にほぼ一様な膜厚に形成された第1導電型の第1の半導体層と、第1の半導体層の上にほぼ一様な膜厚に形成された第2導電型の第2の半導体層と、第1の半導体層と第2の半導体層との間にほぼ一様な膜厚に形成され、発光光を生成する活性層と、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給する第2の電極とを備え、第1の電極又は第2の電極は、互いに間隔をおいた複数の導電性部材からなる分割電極である。   Specifically, a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a first semiconductor layer of a first conductivity type formed in a substantially uniform thickness on a substrate, and a substantially uniform on the first semiconductor layer. A second conductivity type second semiconductor layer formed in a film thickness, and an active layer formed in a substantially uniform film thickness between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and generating emitted light A first electrode that supplies a driving current to the first semiconductor layer, and a second electrode that supplies a driving current to the second semiconductor layer, and the first electrode or the second electrode is mutually connected It is a divided electrode composed of a plurality of conductive members spaced from each other.

本発明の半導体発光装置によると、活性層を挟む第1の半導体層及び第2の半導体層と、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給する第2の電極とを備えており、第1の電極又は第2の電極が、互いに間隔をおいた複数の導電性部材からなる分割電極としている。このため、高出力動作時には、分割電極の全部に対して駆動電流を印加する。一方、低出力動作時には、分割電極のうちの一部に対して駆動電流を印加して、活性層に対して駆動電流を不均一に注入することにより、活性層に光吸収領域を形成する。これにより、発振閾電流値が大きくなるため、レーザ発振の微分利得が増大して、低出力時の相対雑音強度を小さくすることができる。   According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer sandwiching the active layer, the first electrode for supplying a driving current to the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer are driven. A second electrode for supplying a current, and the first electrode or the second electrode is a divided electrode made of a plurality of conductive members spaced from each other. For this reason, a drive current is applied to all the divided electrodes during a high output operation. On the other hand, at the time of low output operation, a drive current is applied to a part of the divided electrodes, and a drive current is non-uniformly injected into the active layer, thereby forming a light absorption region in the active layer. As a result, the oscillation threshold current value is increased, the differential gain of laser oscillation is increased, and the relative noise intensity at the time of low output can be reduced.

本発明の半導体発光装置において、分割電極が、基板上における活性層が形成されている主面側に設けられていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that the divided electrode is provided on the main surface side on which the active layer is formed on the substrate.

本発明の半導体発光装置において、第2の電極が活性層に共振器を形成するストライプパターンを有しており、分割電極が共振器における出射端面側と反射端面側とを分けるように分割されていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the second electrode has a stripe pattern that forms a resonator in the active layer, and the divided electrode is divided so as to separate the emission end face side and the reflection end face side in the resonator. Preferably it is.

本発明の半導体発光装置において、第1の電極及び第2の電極が、基板上における活性層が形成されている主面側に設けられていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, it is preferable that the first electrode and the second electrode are provided on the main surface side on which the active layer is formed on the substrate.

本発明の半導体発光装置において、分割電極が、活性層にホールを注入するp側電極であることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the divided electrode is preferably a p-side electrode that injects holes into the active layer.

この場合に、p側電極が第2の半導体層の上に形成されたストライプパターンを有し、p側電極における複数の導電性部材同士の間隔が約10μm以下であることが好ましい。   In this case, it is preferable that the p-side electrode has a stripe pattern formed on the second semiconductor layer, and the interval between the plurality of conductive members in the p-side electrode is about 10 μm or less.

本発明の半導体発光装置において、分割電極が活性層に電子を注入するn側電極であることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the divided electrode is preferably an n-side electrode that injects electrons into the active layer.

この場合に、n側電極が第1の半導体層におけるp側電極の一方の側方に露出した領域上に形成されており、n側電極における複数の導電性部材同士の間隔は約5μm以上であることが好ましい。   In this case, the n-side electrode is formed on a region exposed to one side of the p-side electrode in the first semiconductor layer, and the interval between the plurality of conductive members in the n-side electrode is about 5 μm or more. Preferably there is.

また、この場合に、第2の電極が第2の半導体層の上に形成されたストライプパターンを持つp側電極であり、n側電極が第1の半導体層におけるp側電極の一方の側方に露出した領域上に形成された第1電極部及び第2電極部からなり、、第1電極部及び第2電極部との間に形成される分割領域は、前記p側電極が延びる方向と基板面内で垂直な方向に対して0°よりも大きく且つ90°よりも小さい傾斜角度を持つように設けられていることが好ましい。   In this case, the second electrode is a p-side electrode having a stripe pattern formed on the second semiconductor layer, and the n-side electrode is one side of the p-side electrode in the first semiconductor layer. The divided region formed between the first electrode portion and the second electrode portion is formed in a direction in which the p-side electrode extends. It is preferable that the tilt angle is larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to a direction perpendicular to the substrate surface.

また、この場合に、第2の電極が第2の半導体層の上に形成されたストライプパターンを持つp側電極であり、第1の半導体層がp側電極の両側方に露出しており、n側電極が、第1の半導体層におけるp側電極の一方の側方の領域上に形成された第1電極部と、第1の半導体層におけるp側電極の他方の側方の領域上に形成された第2電極部とからなり、第1電極部と第2電極部とが、p側電極に対して各平面形状が非対称となるように形成されていることが好ましい。   In this case, the second electrode is a p-side electrode having a stripe pattern formed on the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer is exposed on both sides of the p-side electrode, An n-side electrode is formed on a region on one side of the p-side electrode in the first semiconductor layer and on a region on the other side of the p-side electrode in the first semiconductor layer. It is preferable that the first electrode portion and the second electrode portion are formed so that each planar shape is asymmetric with respect to the p-side electrode.

本発明の半導体発光装置において、基板が導電性を有しており、分割電極が、基板における活性層が形成されている主面と反対側の面上に設けられた第1電極部と、基板における活性層が形成されている主面側に設けられた第2電極部とから構成されていることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the substrate has conductivity, and the divided electrode is provided on the surface of the substrate opposite to the main surface on which the active layer is formed, and the substrate It is preferable that it is comprised from the 2nd electrode part provided in the main surface side in which the active layer in is formed.

この場合に、分割電極がn側電極であって、第1電極部が基板の主面と反対側の面上のほぼ全面に設けられ、第2電極部がp側電極の側方の領域の一部に設けられており、第2の電極が第2の半導体層の上に形成されたストライプパターンを持つp側電極であることが好ましい。   In this case, the divided electrode is an n-side electrode, the first electrode portion is provided on almost the entire surface on the side opposite to the main surface of the substrate, and the second electrode portion is formed in a region on the side of the p-side electrode. It is preferable that the second electrode is a p-side electrode having a stripe pattern formed on the second semiconductor layer.

本発明の半導体発光装置において、活性層がその組成に窒素を含む化合物半導体からなることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer is preferably made of a compound semiconductor containing nitrogen in its composition.

また、本発明の半導体発光装置において、活性層がその組成にリンを含む化合物半導体からなることが好ましい。   In the semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer is preferably made of a compound semiconductor containing phosphorus in its composition.

本発明に係る第1の半導体発光装置の製造方法は、基板上に、第1導電型の第1の半導体層、活性層及び第2導電型の第2の半導体層を、それぞれがほぼ一様な膜厚で順次成長する工程と、第1の半導体層の一部を露出した後、露出した第1の半導体層の上に第1の電極を形成する工程と、第2の半導体層の上に第2の電極を形成する工程と、第1の電極又は第2の電極を複数の電極に絶縁分離することにより分割電極を形成する工程とを備えている。   In the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, a first conductive type first semiconductor layer, an active layer, and a second conductive type second semiconductor layer are substantially uniform on a substrate. A step of sequentially growing the film thickness, a step of exposing a part of the first semiconductor layer, and then forming a first electrode on the exposed first semiconductor layer; A step of forming a second electrode, and a step of forming a split electrode by insulatingly separating the first electrode or the second electrode into a plurality of electrodes.

第1の半導体発光装置の製造方法によると、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給する第2の電極とを形成し、その後、第1の電極又は第2の電極を複数の電極に絶縁分離することにより、分割電極を形成する。このため、本発明の半導体発光装置を確実に得ることができる。   According to the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device, a first electrode for supplying a driving current to the first semiconductor layer and a second electrode for supplying a driving current to the second semiconductor layer are formed, and then The divided electrode is formed by insulating and separating the first electrode or the second electrode into a plurality of electrodes. For this reason, the semiconductor light-emitting device of this invention can be obtained reliably.

第1の半導体発光装置の製造方法において、分割電極を形成する工程はエッチング法を用いることが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device, it is preferable to use an etching method for forming the divided electrodes.

また、第1の半導体発光装置の製造方法において、分割電極を形成する工程はリフトオフ法を用いることが好ましい。   In the first method for manufacturing a semiconductor light emitting device, it is preferable to use a lift-off method for forming the divided electrodes.

本発明に係る第2の半導体発光装置の製造方法は、基板上に、第1導電型の第1の半導体層、活性層及び第2導電型の第2の半導体層を、それぞれがほぼ一様な膜厚で順次成長する工程と、第1の半導体層の一部を露出した後、露出した第1の半導体層の上に第1のn側電極を形成する工程と、基板における活性層と反対側の面上に第2のn側電極を形成する工程と、第2の半導体層の上にp側電極を形成する工程とを備えている。   In the second method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, the first conductive type first semiconductor layer, the active layer, and the second conductive type second semiconductor layer are substantially uniform on the substrate. Forming a first n-side electrode on the exposed first semiconductor layer after exposing a part of the first semiconductor layer, and an active layer in the substrate; The method includes a step of forming a second n-side electrode on the opposite surface and a step of forming a p-side electrode on the second semiconductor layer.

第2の半導体発光装置の製造方法によると、n側電極を、第1の半導体層上の第1のn側電極と、基板における活性層と反対側の面上に第2のn側電極を形成するため、n側電極が分割電極となる。これにより、本発明の半導体発光装置を確実に得ることができる。   According to the second method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the n-side electrode is formed on the first n-side electrode on the first semiconductor layer and the second n-side electrode on the surface of the substrate opposite to the active layer. Therefore, the n-side electrode becomes a split electrode. Thereby, the semiconductor light-emitting device of this invention can be obtained reliably.

第1又は第2の半導体発光装置の製造方法において、活性層がその組成に窒素を含む化合物半導体からなることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the active layer is preferably made of a compound semiconductor containing nitrogen in its composition.

第1又は第2の半導体発光装置の製造方法において、活性層がその組成にリンを含む化合物半導体からなることが好ましい。   In the first or second method for manufacturing a semiconductor light emitting device, the active layer is preferably made of a compound semiconductor containing phosphorus in its composition.

本発明に係る第1の半導体発光装置の駆動方法は、基板上に形成された第1導電型の第1の半導体層と、第1の半導体層の上に形成された第2導電型の第2の半導体層と、第1の半導体層と第2の半導体層との間に形成され、発光光を生成する活性層と、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給するストライプ形状を有する第2の電極とを備え、第1の電極又は第2の電極を第2の電極が延びる方向に分割された分割電極とする半導体発光装置を対象とし、分割電極は、出射端面側に位置する第1電極部と反射端面側に位置する第2電極部とからなり、レーザ光の発振出力値を相対的に大きくする場合には、第1電極部及び第2電極部に対して第1駆動電流を印加し、レーザ光の発振出力値を相対的に小さくする場合には、第1電極部に対して第1駆動電流を印加すると共に、第2電極部に対して第1駆動電流よりも値が小さい第2駆動電流を印加するか若しくは該第2駆動電流を印加せず、又は第2電極部に対して第1駆動電流を印加すると共に、第1電極部に対して第1駆動電流よりも値が小さい第2駆動電流を印加するか若しくは該第2駆動電流を印加しない。   A first semiconductor light emitting device driving method according to the present invention includes a first conductivity type first semiconductor layer formed on a substrate and a second conductivity type second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. Two semiconductor layers, an active layer that is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and generates emission light, a first electrode that supplies a driving current to the first semiconductor layer, And a second electrode having a stripe shape for supplying a driving current to the second semiconductor layer, and the semiconductor light emission using the first electrode or the second electrode as a divided electrode divided in a direction in which the second electrode extends In the case of the device, the split electrode is composed of a first electrode part located on the emission end face side and a second electrode part located on the reflection end face side, and when the oscillation output value of the laser light is relatively large, A first drive current is applied to the first electrode portion and the second electrode portion, and the oscillation output value of the laser beam is compared with each other. In the case where the first drive current is reduced, the first drive current is applied to the first electrode portion, and the second drive current having a value smaller than the first drive current is applied to the second electrode portion, or the Whether the second drive current is not applied, or the first drive current is applied to the second electrode portion and the second drive current having a value smaller than the first drive current is applied to the first electrode portion Alternatively, the second drive current is not applied.

第1の半導体発光装置の駆動方法によると、レーザ光の発振出力値を相対的に大きくする場合には、分割電極における第1電極部及び第2電極部に対して第1駆動電流を印加し、レーザ光の発振出力値を相対的に小さくする場合には、第1電極部(又は第2の電極部)に対して第1駆動電流を印加すると共に、第2電極部(又は第1電極部)に対して第1駆動電流よりも値が小さい第2駆動電流を印加するか若しくは該第2駆動電流を印加しない。これにより、低出力動作時には、活性層に対して不均一に電流を注入することができるため、活性層に光吸収領域が形成される。その結果、発振閾値電流の値が大きくなるので、レーザ発振の微分利得が増大して、低出力時の相対雑音強度を小さくすることができる。   According to the driving method of the first semiconductor light emitting device, when relatively increasing the oscillation output value of the laser beam, the first driving current is applied to the first electrode portion and the second electrode portion of the divided electrode. When the oscillation output value of the laser beam is made relatively small, the first drive current is applied to the first electrode part (or the second electrode part) and the second electrode part (or the first electrode). A second drive current having a value smaller than that of the first drive current is applied to the part), or the second drive current is not applied. As a result, a current can be injected non-uniformly into the active layer during a low output operation, so that a light absorption region is formed in the active layer. As a result, since the value of the oscillation threshold current increases, the differential gain of laser oscillation increases, and the relative noise intensity at low output can be reduced.

本発明に係る第2の半導体発光装置の駆動方法は、基板上に形成された第1導電型の第1の半導体層と、第1の半導体層の上に形成された第2導電型の第2の半導体層と、第1の半導体層と第2の半導体層との間に形成され、発光光を生成する活性層と、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給するストライプ形状を有する第2の電極とを備え、第1の電極又は第2の電極を基板の表裏方向に分割された分割電極とする半導体発光装置の駆動方法を対象とし、分割電極は、基板における活性層と反対側の面のほぼ全面を覆うように設けられた第1電極部と、第1の半導体層上における出射端面又は反射端面側に設けられた第2電極部とからなり、レーザ光の発振出力値を相対的に大きくする場合には、第1電極部に対して第1駆動電流を印加し、レーザ光の発振出力値を相対的に小さくする場合には、第1電極部に対して第1駆動電流よりも値が小さい第2駆動電流を印加するか又は該第2駆動電流を印加せず、且つ、第2電極部に対して第1駆動電流を印加する。   A second semiconductor light emitting device driving method according to the present invention includes a first conductivity type first semiconductor layer formed on a substrate and a second conductivity type second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. Two semiconductor layers, an active layer that is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and generates emission light, a first electrode that supplies a driving current to the first semiconductor layer, And a second electrode having a stripe shape for supplying a driving current to the second semiconductor layer, and driving the semiconductor light emitting device using the first electrode or the second electrode as a divided electrode divided in the front-back direction of the substrate For the method, the divided electrode is provided on the side of the emission end face or the reflection end face on the first electrode portion provided so as to cover almost the entire surface of the substrate opposite to the active layer. When the oscillation output value of the laser beam is relatively large When the first drive current is applied to the first electrode portion and the oscillation output value of the laser beam is relatively small, the first drive portion has a value smaller than the first drive current. Two drive currents are applied, or the second drive current is not applied, and the first drive current is applied to the second electrode portion.

第2の半導体発光装置の制御方法によると、レーザ光の発振出力値を相対的に小さくする場合には、第1電極部に対して第1駆動電流よりも値が小さい第2駆動電流を印加するか又は該第2駆動電流を印加せず、且つ第2電極部に対して第1駆動電流を印加する。このため、低出力動作時には、活性層に対して不均一に電流を注入することができるため、活性層に光吸収領域が形成される。その結果、発振閾値電流の値が大きくなるので、レーザ発振の微分利得が増大して、低出力時の相対雑音強度を小さくすることができる。   According to the control method of the second semiconductor light emitting device, when the oscillation output value of the laser beam is relatively small, the second drive current having a value smaller than the first drive current is applied to the first electrode portion. Alternatively, the first drive current is applied to the second electrode portion without applying the second drive current. For this reason, since a current can be injected non-uniformly into the active layer during a low output operation, a light absorption region is formed in the active layer. As a result, since the value of the oscillation threshold current increases, the differential gain of laser oscillation increases, and the relative noise intensity at low output can be reduced.

第1又は第2の半導体発光装置の駆動方法において、第2駆動電流は第1駆動電流を抵抗可変手段に通すことにより生成することが好ましい。   In the driving method of the first or second semiconductor light emitting device, the second driving current is preferably generated by passing the first driving current through the resistance variable means.

また、第1又は第2の半導体発光装置の駆動方法において、第2駆動電流のピーク値が、第1駆動電流のピーク値のほぼ2分の1以下であることが好ましい。   In the driving method of the first or second semiconductor light emitting device, it is preferable that the peak value of the second driving current is approximately half or less than the peak value of the first driving current.

本発明に係る第3の半導体発光装置の駆動方法は、基板上に形成された第1導電型の第1の半導体層と、第1の半導体層の上に形成された第2導電型の第2の半導体層と、第1の半導体層と第2の半導体層との間に形成され、発光光を生成する活性層と、第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、第2の半導体層に駆動電流を供給するストライプ形状を有する第2の電極とを備え、第1の電極又は第2の電極を第2の電極が延びる方向に分割された分割電極とする半導体発光装置を対象とし、分割電極は、出射端面側に位置する第1電極部と反射端面側に位置する第2電極部とからなり、第1電極部と第2電極部とに対して、互いに値が異なる駆動電流を自励発振が生じるように印加する。   A third semiconductor light emitting device driving method according to the present invention includes a first conductivity type first semiconductor layer formed on a substrate and a second conductivity type second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. Two semiconductor layers, an active layer that is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and generates emission light, a first electrode that supplies a driving current to the first semiconductor layer, And a second electrode having a stripe shape for supplying a driving current to the second semiconductor layer, and the semiconductor light emission using the first electrode or the second electrode as a divided electrode divided in a direction in which the second electrode extends For the apparatus, the divided electrode is composed of a first electrode part located on the emission end face side and a second electrode part located on the reflection end face side, and is mutually valued with respect to the first electrode part and the second electrode part. Are applied so that self-oscillation occurs.

第3の半導体発光装置の駆動方法によると、分割電極における第1電極部と第2電極部とに対して、互いに値が異なる駆動電流を自励発振が生じるように印加するため、高周波信号を重畳しなくても相対雑音強度が低下するので、レーザ素子における駆動回路を簡略化することができる。   According to the driving method of the third semiconductor light emitting device, since the driving currents having different values are applied to the first electrode portion and the second electrode portion of the divided electrode so that self-excited oscillation occurs, a high frequency signal is applied. Since the relative noise intensity is reduced without superimposing, the driving circuit in the laser element can be simplified.

第3の半導体発光装置の駆動方法において、自励発振時には、第1電極部及び第2電極部のうちのいずれか一方に駆動電流を印加しないことが好ましい。   In the third method for driving a semiconductor light emitting device, it is preferable not to apply a driving current to one of the first electrode portion and the second electrode portion during self-excited oscillation.

本発明に係る第4の半導体発光装置の駆動方法は、レーザ光を発振する共振器を持つ半導体発光装置により出射されるレーザ光の反射光を用いて、記録媒体に記録された記録情報を読み出す半導体発光装置の駆動方法を対象とし、記録情報の読み出し時には、共振器に対して不均一に駆動電流を注入する。   The fourth method for driving a semiconductor light emitting device according to the present invention reads the recorded information recorded on the recording medium using the reflected light of the laser light emitted from the semiconductor light emitting device having a resonator that oscillates the laser light. The driving method of the semiconductor light emitting device is targeted, and when reading recorded information, a driving current is injected non-uniformly into the resonator.

第4の半導体発光装置の駆動方法によると、活性層に対して不均一に電流を注入するため、活性層に光吸収領域が形成される。その結果、発振閾値電流の値が大きくなるため、レーザ発振の微分利得が増大して、低出力時の相対雑音強度を小さくすることができる。   According to the fourth method for driving a semiconductor light emitting device, a current absorption region is formed in the active layer because current is injected non-uniformly into the active layer. As a result, since the value of the oscillation threshold current increases, the differential gain of laser oscillation increases, and the relative noise intensity at low output can be reduced.

第4の半導体発光装置の駆動方法において、半導体発光装置が自励発振することが好ましい。   In the fourth method for driving a semiconductor light emitting device, it is preferable that the semiconductor light emitting device self-oscillates.

また、第4の半導体発光装置の駆動方法において、駆動電流が高周波電流であることが好ましい。   In the fourth method for driving a semiconductor light emitting device, the drive current is preferably a high frequency current.

この場合に、高周波電流の周波数が約100MHz以上であることが好ましい。   In this case, the frequency of the high frequency current is preferably about 100 MHz or more.

なお、従来の半導体発光装置には、例えばブラッグ反射器(DBR)レーザ素子等の集積レーザ素子のように、電極が分割されたレーザ素子も存在するが、分割された各電極に対応する素子は互いに異なる機能を有しており、発光領域における結晶構造等が電極ごとに異なっている。   In the conventional semiconductor light emitting device, there are laser elements with divided electrodes, such as integrated laser elements such as Bragg reflector (DBR) laser elements, but the elements corresponding to the divided electrodes are They have different functions, and the crystal structure and the like in the light emitting region are different for each electrode.

また、電極が分離された従来のレーザ素子に変調電流を印加する場合には、強度、周波数又は位相等が異なる電流を印加している。さらに、p側電極の両側にn側電極を設けるレーザ構造は公知であるが、n側電極における共振器の共振方向の長さは同一となっている。   In addition, when a modulation current is applied to a conventional laser element with electrodes separated, currents having different intensities, frequencies or phases are applied. Furthermore, although a laser structure in which an n-side electrode is provided on both sides of a p-side electrode is known, the length of the resonator in the resonance direction of the n-side electrode is the same.

本発明に係る半導体発光装置及びその駆動方法によると、p側電極又はn側電極を分割してなる分割電極を有しているため、該分割電極のうちの一部に対して駆動電流を印加して、活性層に対して駆動電流を不均一に注入することにより、発振閾値が大きくなるため、低出力時の相対雑音強度を小さくすることができる。   According to the semiconductor light emitting device and the driving method thereof according to the present invention, since the divided electrode formed by dividing the p-side electrode or the n-side electrode is provided, a driving current is applied to a part of the divided electrode. Then, by injecting the drive current non-uniformly into the active layer, the oscillation threshold value is increased, so that the relative noise intensity at the time of low output can be reduced.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子を示している。   FIG. 1 shows a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、例えば窒化ガリウム(GaN)からなり、導電性を有する半導体基板11の主面上には、n型半導体部12、活性層(発光層)13及びp型半導体部14が、有機金属気相成長(MOVPE)法等のエピタキシャル成長法により形成されている。   As shown in FIG. 1, an n-type semiconductor portion 12, an active layer (light emitting layer) 13, and a p-type semiconductor portion 14 are formed on a main surface of a semiconductor substrate 11 made of, for example, gallium nitride (GaN). And an epitaxial growth method such as a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.

n型半導体部12は、半導体基板11側から、n型窒化ガリウム(GaN)からなるn型コンタクト層、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるn型クラッド層、及びn型窒化ガリウム(GaN)からなるn型ガイド層を含んでいる。なお、n型半導体部12の最下層に、窒化ガリウム(GaN)からなるバッファ層を設けてもよい。   The n-type semiconductor unit 12 includes an n-type contact layer made of n-type gallium nitride (GaN), an n-type cladding layer made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and an n-type gallium nitride (GaN) from the semiconductor substrate 11 side. And an n-type guide layer. A buffer layer made of gallium nitride (GaN) may be provided in the lowermost layer of the n-type semiconductor unit 12.

p型半導体部14は、活性層13側から、p型窒化ガリウム(GaN)からなるp型ガイド層、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるp型クラッド層、及びp型窒化ガリウム(GaN)からなるp型コンタクト層を含んでいる。   The p-type semiconductor unit 14 includes, from the active layer 13 side, a p-type guide layer made of p-type gallium nitride (GaN), a p-type cladding layer made of p-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and p-type gallium nitride (GaN). A p-type contact layer is included.

活性層13は、例えば窒化インジウムガリウム(InGaN)のように、エネルギーギャップがn型ガイド層及びp型ガイド層よりも小さいIII −V族窒化物半導体を用いる。なお、活性層13は多重量子井戸構造を有していてもよい。   The active layer 13 uses a group III-V nitride semiconductor having an energy gap smaller than that of the n-type guide layer and the p-type guide layer, such as indium gallium nitride (InGaN). The active layer 13 may have a multiple quantum well structure.

p型半導体部14の上には、例えばニッケル(Ni)と金(Au)との積層体からなり、幅が約1.8μm〜2.5μmのストライプ形状を持つp側電極15が形成されている。p側電極15は、活性層13における出射端面13a側を第1電極部15aとし、反射端面13b側を第2電極部15bとする、例えばエッチングにより分割されてなる分割電極である。   On the p-type semiconductor portion 14, for example, a p-side electrode 15 made of a laminate of nickel (Ni) and gold (Au) and having a stripe shape with a width of about 1.8 μm to 2.5 μm is formed. Yes. The p-side electrode 15 is a divided electrode that is divided by etching, for example, with the emission end face 13a side of the active layer 13 as the first electrode part 15a and the reflection end face 13b side as the second electrode part 15b.

p型半導体部14のp型コンタクト層におけるp側電極15の側方部分は、エッチングにより膜厚を小さくして、活性層13に導波路(共振器)を形成している。従って、p型コンタクト層における第1電極部15aと第2電極部15bとの間の領域はエッチングされていない。   The side portion of the p-side electrode 15 in the p-type contact layer of the p-type semiconductor portion 14 is reduced in thickness by etching to form a waveguide (resonator) in the active layer 13. Therefore, the region between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b in the p-type contact layer is not etched.

p側電極15の第1電極部15aと第2電極部15bとの間隔は約1μmとしている。また、レーザ光の閾値電流が高出力動作時の2倍〜3倍となるように、例えば100mA程度となるように、第2電極部15bの長さを調整する。ここでは、導波路の長さを0.5mm程度とする場合には、第2電極部15bの長さを0.1mm程度とすれば良い。   The distance between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 is about 1 μm. In addition, the length of the second electrode portion 15b is adjusted so that the threshold current of the laser light is, for example, about 100 mA so that the threshold current of the laser light is 2 to 3 times that in the high output operation. Here, when the length of the waveguide is about 0.5 mm, the length of the second electrode portion 15b may be about 0.1 mm.

半導体基板11における活性層13が形成されている主面と反対側の面(裏面)上には、例えばチタン(Ti)とアルミニウム(Al)との積層体からなるn側電極16が形成されている。   An n-side electrode 16 made of a laminate of, for example, titanium (Ti) and aluminum (Al) is formed on the surface (back surface) opposite to the main surface on which the active layer 13 is formed in the semiconductor substrate 11. Yes.

活性層13は、導波路の全領域においてほぼ均一な膜厚を有している。窒化物半導体は微分利得が大きいため、活性層13の膜厚が不均一であると、p側電極15及びn側電極16に電流を注入して高出力動作を行なう場合に、得られる発光光が不均一となる。その結果、所望の発光強度を得られなくなるので、活性層13の膜厚は均一とする必要がある。   The active layer 13 has a substantially uniform film thickness in the entire region of the waveguide. Since a nitride semiconductor has a large differential gain, if the film thickness of the active layer 13 is not uniform, a light emission light obtained when a high output operation is performed by injecting current into the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16. Becomes non-uniform. As a result, the desired light emission intensity cannot be obtained, and the film thickness of the active layer 13 needs to be uniform.

また、n型半導体部12及びp型半導体部14においても、これらに含まれる各半導体層の膜厚は導波路が延びる方向(出射方向)において、ほぼ一様としている。特に、窒化物半導体の場合には、p型半導体の抵抗値が大きいため、p型半導体部14の膜厚が出射方向において不均一であると、駆動電流の注入が不均一となってしまう。その結果、p側電極15及びn側電極16に電流を注入して高出力動作を行なう場合に、所望の光出力を充分に得られなくなる。これを避けるために、n型半導体部12及びp型半導体部14を構成する各半導体層の膜厚は、出射方向においてほぼ均一としている。   Also in the n-type semiconductor portion 12 and the p-type semiconductor portion 14, the film thickness of each semiconductor layer included in these is substantially uniform in the direction in which the waveguide extends (outgoing direction). In particular, in the case of a nitride semiconductor, since the resistance value of the p-type semiconductor is large, if the film thickness of the p-type semiconductor portion 14 is non-uniform in the emission direction, the injection of drive current becomes non-uniform. As a result, when a high output operation is performed by injecting current into the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16, a desired light output cannot be sufficiently obtained. In order to avoid this, the film thickness of each semiconductor layer constituting the n-type semiconductor portion 12 and the p-type semiconductor portion 14 is substantially uniform in the emission direction.

ところで、前述したように、p側電極15の第1電極部15aと第2電極部15bとの間隔は1μm程度である。この間隔を10μm以上と大きくした場合には、高出力時動作に、第1電極部15aと第2電極部15bとに同時に駆動電流を注入したとしても、活性層13に駆動電流が注入されない領域が形成されてしまい、所望のレーザ発振特性を得ることができなくなる。従って、第1電極部15aと第2電極部15bとの間隔は、大電流を流さない範囲において小さい方が好ましい。   Incidentally, as described above, the distance between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 is about 1 μm. When this interval is increased to 10 μm or more, even if a drive current is simultaneously injected into the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b in a high output operation, the drive current is not injected into the active layer 13 As a result, a desired laser oscillation characteristic cannot be obtained. Therefore, it is preferable that the distance between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b is small in a range in which a large current does not flow.

前述したように、p型コンタクト層の第1電極部15a及び第2電極部15bの間の領域を除去せずに残している。これは、第1電極部15a及び第2電極部15bの双方に駆動電流を注入する場合に、活性層13における第1電極部15aと第2電極部15との間の下側の領域に非発光領域を形成しないようにするためである。   As described above, the region between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-type contact layer is left without being removed. This is because when the drive current is injected into both the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b, the lower region of the active layer 13 between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15 is not. This is to prevent the light emitting region from being formed.

以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の動作について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

(第1の駆動方法)
まず、半導体レーザ素子を、例えばHD−DVD装置におけるピックアップ部に用いるような場合に、その書き込み動作に相当する高出力動作の駆動方法を説明する。図2(a)に示すように、高出力動作時には、p側電極15の第1電極部15a及び第2電極部15bとn側電極16とに対してパルス状の駆動電流を印加する。これにより、活性層13には駆動電流がほぼ均一に注入される。
(First driving method)
First, a driving method of a high output operation corresponding to the writing operation when the semiconductor laser element is used in, for example, a pickup unit in an HD-DVD device will be described. As shown in FIG. 2A, a pulsed drive current is applied to the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16 during high output operation. As a result, the drive current is almost uniformly injected into the active layer 13.

次に、HD−DVD装置における読み出し動作に相当する低出力動作の駆動方法を説明する。図2(b)に示すように、低出力動作時には、p側電極15の第1電極部15aとn側電極16とに対して、高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を信号源20により印加する。すなわち、p側電極15の第2電極部15bには駆動電流を印加しない。ここで、重畳する高周波信号の周波数は100MHz以上が好ましく、これは他の実施形態においても同様である。   Next, a driving method of a low output operation corresponding to a read operation in the HD-DVD device will be described. As shown in FIG. 2 (b), during a low output operation, a pulsed drive current in which a high-frequency signal is superimposed is applied to the first electrode portion 15 a and the n-side electrode 16 of the p-side electrode 15 by the signal source 20. Apply. That is, no drive current is applied to the second electrode portion 15 b of the p-side electrode 15. Here, the frequency of the high-frequency signal to be superimposed is preferably 100 MHz or more, and this is the same in other embodiments.

このような活性層13に対する不均一な電流注入によって、活性層13における第1電極部15aの下側部分のみが発光する一方、活性層13における第2電極部15bの下側部分は光吸収領域として機能する。この光吸収領域が形成されることにより、スーパールミネッセンスダイオード素子のように、マルチモードのスペクトル線幅が広くなり、その結果、発光光の干渉性が低減して、低雑音化が可能となる。   By such non-uniform current injection into the active layer 13, only the lower portion of the first electrode portion 15a in the active layer 13 emits light, while the lower portion of the second electrode portion 15b in the active layer 13 is a light absorption region. Function as. By forming this light absorption region, the multi-mode spectral line width is widened like the super luminescence diode element, and as a result, the coherence of the emitted light is reduced and the noise can be reduced.

なお、第1の実施形態においては、半導体結晶に、発振波長が約400nmのIII −V族窒化物半導体を用いたが、これに限られず、発振波長が670nm程度の燐化インジウムガリウム(InGaP)のような、III −V族燐化物半導体を用いても良い。   In the first embodiment, a III-V group nitride semiconductor having an oscillation wavelength of about 400 nm is used as the semiconductor crystal. However, the present invention is not limited to this, and indium gallium phosphide (InGaP) having an oscillation wavelength of about 670 nm is used. Such III-V phosphide semiconductors may be used.

しかしながら、窒化物半導体を用いたレーザ素子の場合には、以下に示すような種々の好ましい特徴を有している。   However, a laser device using a nitride semiconductor has various preferable features as described below.

すなわち、窒化物半導体におけるp型結晶はその抵抗率が大きいため、p型コンタクト層等のp型半導体部14を絶縁分離しなくても、p側電極15を分割するだけで、注入電流を活性層13に対してその基板面に垂直な方向に不均一に注入することができる。   That is, since the resistivity of the p-type crystal in the nitride semiconductor is large, the injection current can be activated only by dividing the p-side electrode 15 without isolating the p-type semiconductor portion 14 such as the p-type contact layer. The layer 13 can be injected non-uniformly in a direction perpendicular to the substrate surface.

さらに、燐化物半導体又は砒化物半導体結晶が閃亜鉛鉱型の結晶構造を採るのに対して、窒化物半導体結晶は六方晶系の結晶構造を採るため、基板の主面に対する平行な方向と垂直な方向とでは、互いの電気的特性が異なる。例えば、キャリアの移動度は、基板の主面に垂直な方向よりも平行な方向の方が小さくなる。その結果、窒化物半導体結晶の場合は、分割電極である第1電極部15aと第2電極部15bとの間で電流が流れにくくなるため、電極分割を行なう効果が大きい。   Furthermore, phosphide semiconductors or arsenide semiconductor crystals have a zinc blende type crystal structure, whereas nitride semiconductor crystals have a hexagonal crystal structure, so that they are perpendicular to the direction parallel to the main surface of the substrate. Electrical directions differ from each other. For example, the carrier mobility is smaller in the direction parallel to the direction perpendicular to the main surface of the substrate. As a result, in the case of a nitride semiconductor crystal, since it becomes difficult for current to flow between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b, which are divided electrodes, the effect of performing electrode division is great.

また、窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体は、燐化インジウム(InP)又は砒化ガリウム(GaAs)を主成分とする化合物半導体と比べて、微分利得が極めて大きい。これは、窒化ガリウムが六方晶系に属しており、ホールが縮退していないことによる。このように、窒化ガリウム系化合物半導体は、微分利得が大きいことから、電流の分布にわずかな偏りがあると、結晶が利得を有するか損失となるかが変化する。その結果、窒化ガリウム系化合物半導体を用いたレーザ素子においては、活性層13に対して駆動電流をわずかでも不均一に注入することにより、導波路における光密度分布の変化を効果的に誘発させることができる。   In addition, a gallium nitride (GaN) -based compound semiconductor has an extremely large differential gain compared to a compound semiconductor containing indium phosphide (InP) or gallium arsenide (GaAs) as a main component. This is because gallium nitride belongs to the hexagonal system and holes are not degenerated. Thus, since the gallium nitride compound semiconductor has a large differential gain, if the current distribution is slightly biased, whether the crystal has gain or loss changes. As a result, in a laser device using a gallium nitride-based compound semiconductor, a change in the light density distribution in the waveguide can be effectively induced by injecting a drive current even slightly evenly into the active layer 13. Can do.

(第2の駆動方法)
次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の第2の駆動方法を説明する。
(Second driving method)
Next, a second driving method of the semiconductor laser element according to the first embodiment of the present invention will be described.

図3に示すように、p側電極15の第2電極部15bと信号源20との間に、可変抵抗器21を接続し、信号源20から高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を、p側電極15の第1電極部15a及び第2電極15bとn側電極16に印加する。   As shown in FIG. 3, a variable resistor 21 is connected between the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 and the signal source 20, and a pulsed drive current in which a high frequency signal is superimposed from the signal source 20 is This is applied to the first electrode portion 15 a and the second electrode 15 b of the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16.

高出力動作時には、可変抵抗器21の抵抗値をほぼ0に設定し、低出力動作時には、可変抵抗器21の抵抗値を有限値に設定する。その結果、高出力動作時には、活性層13に対して駆動電流が均一に注入され、低出力動作時には、活性層13に対して駆動電流が不均一に注入される。このように、第2電極部15bに印加する駆動電流量を可変抵抗器21の抵抗値を調整することによって、活性層13における発光光の吸収量を調節することができる。   At the time of high output operation, the resistance value of the variable resistor 21 is set to almost zero, and at the time of low output operation, the resistance value of the variable resistor 21 is set to a finite value. As a result, a drive current is uniformly injected into the active layer 13 during a high output operation, and a drive current is injected non-uniformly into the active layer 13 during a low output operation. Thus, by adjusting the resistance value of the variable resistor 21 for the amount of drive current applied to the second electrode portion 15b, the absorption amount of the emitted light in the active layer 13 can be adjusted.

すなわち、第2の電極部15bを適当な長さに形成し、その後、可変抵抗器21の抵抗値を調整して、レーザ発振の閾値電流を変化させることにより、低出力動作時の相対強度雑音を低下させることができる。   That is, the second electrode portion 15b is formed to an appropriate length, and then the resistance value of the variable resistor 21 is adjusted to change the laser oscillation threshold current, thereby making it possible to reduce the relative intensity noise during the low output operation. Can be reduced.

なお、低出力動作時における第2電極部15bに印加する駆動電流の値は、第1電極部15aに印加する駆動電流の値の2分の1程度以下とすることが好ましい。   In addition, it is preferable that the value of the drive current applied to the second electrode portion 15b during the low output operation is about half or less of the value of the drive current applied to the first electrode portion 15a.

また、第2電極部15bに駆動電流を印加しない第1の駆動方法は、第2の駆動方法における可変抵抗器21の抵抗値を無限大に設定したことに相当する。   Further, the first driving method in which the driving current is not applied to the second electrode portion 15b corresponds to setting the resistance value of the variable resistor 21 to infinity in the second driving method.

また、第1の実施形態においては、可変抵抗器21を信号源20と第2電極部15bとの間に接続したが、これに代えて、信号源20と第1電極部15aとの間に接続してもよい。   In the first embodiment, the variable resistor 21 is connected between the signal source 20 and the second electrode unit 15b. Instead, the variable resistor 21 is connected between the signal source 20 and the first electrode unit 15a. You may connect.

また、p側電極15の第2電極部15bに対する駆動電流量を低減する手段を可変抵抗器21としたが、これに限られず、可変抵抗器21と同等の機能を有する素子又は回路構成であってもよい。   Further, the means for reducing the drive current amount for the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 is the variable resistor 21, but it is not limited to this, and the element or circuit configuration has the same function as the variable resistor 21. May be.

また、直流信号にバイアス電流を印加することによっても、活性層13における発光光の吸収量を調整することができる。   Also, the amount of emitted light absorbed in the active layer 13 can be adjusted by applying a bias current to the DC signal.

(第3の駆動方法)
次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の第3の駆動方法を説明する。
(Third driving method)
Next, a third driving method of the semiconductor laser element according to the first embodiment of the present invention will be described.

図4に示すように、第3の駆動方法は、第1電極部15aに駆動電流を印加する代わりに、第2電極部15bに対して、高周波信号を重畳した駆動電流を印加する。これにより、活性層13における出射端面13a側の発光光の出力強度が低下するため、出射端面13aの劣化を抑えることができる。   As shown in FIG. 4, in the third driving method, instead of applying a driving current to the first electrode portion 15a, a driving current superimposed with a high-frequency signal is applied to the second electrode portion 15b. Thereby, since the output intensity of the emitted light on the emission end face 13a side in the active layer 13 is lowered, the deterioration of the emission end face 13a can be suppressed.

その上、反射端面13bにおいて発光光の強度が大きくなるため、レーザの発振モードが安定する。   In addition, since the intensity of the emitted light is increased at the reflection end face 13b, the laser oscillation mode is stabilized.

また、燐化インジウムガリウム系赤色半導体レーザ素子と異なり、窒化ガリウム系青色半導体レーザ素子は、基板が透明であるため、基板からの散乱光が出射光に混ざり、雑音が増大する傾向にある。第3の駆動方法のように、出射端面13a側から離れた第2電極部15bに駆動電流を印加して、出射端面13a側の注入電流を減少することにより、基板からの散乱光を低下させることができる。その結果、基板からの散乱光が出射光に混入されにくくなるので、雑音を低減することができる。   Further, unlike the indium gallium phosphide-based red semiconductor laser device, the gallium nitride-based blue semiconductor laser device has a transparent substrate, so that scattered light from the substrate is mixed with the emitted light and noise tends to increase. As in the third driving method, a scattered current from the substrate is reduced by applying a driving current to the second electrode portion 15b away from the emission end face 13a side to reduce the injection current on the emission end face 13a side. be able to. As a result, the scattered light from the substrate is less likely to be mixed into the outgoing light, and noise can be reduced.

(第4の駆動方法)
次に、本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の第4の駆動方法を説明する。
(Fourth driving method)
Next, a fourth driving method of the semiconductor laser element according to the first embodiment of the present invention will be described.

活性層13において光吸収層となる第2電極部15bの下側部分の第1の抵抗値をRvとし、第1電極部15aと第2電極部15bとの間の領域の第2の抵抗値をRsとし、さらに素子容量をCとすると、レーザ素子の共振周波数fは以下の式(1)で表わされる。   In the active layer 13, the first resistance value of the lower part of the second electrode portion 15b that becomes the light absorption layer is Rv, and the second resistance value of the region between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b is used. Is Rs and the element capacitance is C, the resonance frequency f of the laser element is expressed by the following equation (1).

f=2π/{(Rv+Rs)C}1/2 …(1)
例えば、第1電極部15aと第2電極部15bとの間隔を1μmとする場合には、第2の抵抗値Rsが15Ωとなり、第2電極部15bの長さが0.1mmの場合には、素子容量Cが0.8fFとなるため、第1の抵抗値Rvを20Ωとし、p側電極15の第2電極部15bとn側電極16とに駆動電流を印加することにより、共振周波数fが37MHzとなる自励発振現象が生じる。
f = 2π / {(Rv + Rs) C} 1/2 (1)
For example, when the interval between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b is 1 μm, the second resistance value Rs is 15Ω, and the length of the second electrode portion 15b is 0.1 mm. Since the element capacitance C is 0.8 fF, the first resistance value Rv is set to 20Ω, and a drive current is applied to the second electrode portion 15b and the n-side electrode 16 of the p-side electrode 15 to thereby generate a resonance frequency f. A self-oscillation phenomenon occurs at 37 MHz.

自励発振現象を生じた場合には、駆動電流に高周波信号を重畳しなくても、相対雑音強度が低下するため、レーザ素子の駆動回路を簡略化することができる。   When the self-excited oscillation phenomenon occurs, the relative noise intensity is reduced without superimposing the high-frequency signal on the drive current, so that the laser element drive circuit can be simplified.

この自励発振動作をさせることにより、光出力を1mWとした場合の相対雑音強度が、−135dB/Hz〜−110dB/Hz以下に低減することを確認している。   By performing this self-excited oscillation operation, it has been confirmed that the relative noise intensity when the optical output is 1 mW is reduced to −135 dB / Hz to −110 dB / Hz or less.

なお、従来の自励発振を生じる半導体レーザ素子は、光が分布する領域に光を吸収する結晶層を有しており、駆動電流は本実施形態のような不均一に注入されていない。   Note that a conventional semiconductor laser element that generates self-excited oscillation has a crystal layer that absorbs light in a region where light is distributed, and the drive current is not injected nonuniformly as in this embodiment.

(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5(a)〜図5(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示している。   FIG. 5A to FIG. 5C show the order of steps in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

まず、図5(a)の断面図に示すように、サファイアからなる基板31上に、例えばMOVPE法により、n型半導体部12、活性層13及びp型半導体部14を順次成長する。ここでも、n型半導体部12は、下層から順次成膜された、n型窒化ガリウム(GaN)からなるn型コンタクト層、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるn型クラッド層、及びn型窒化ガリウム(GaN)からなるn型ガイド層を含んでいる。また、p型半導体部14は、下層から順次成膜された、p型窒化ガリウム(GaN)からなるp型ガイド層、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるp型クラッド層、及びp型窒化ガリウム(GaN)からなるp型コンタクト層を含んでいる。   First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5A, an n-type semiconductor portion 12, an active layer 13, and a p-type semiconductor portion 14 are sequentially grown on a substrate 31 made of sapphire, for example, by MOVPE. Here, the n-type semiconductor portion 12 is formed by sequentially forming an n-type contact layer made of n-type gallium nitride (GaN), an n-type clad layer made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and an n-type. An n-type guide layer made of gallium nitride (GaN) is included. The p-type semiconductor unit 14 is formed by sequentially forming a p-type guide layer made of p-type gallium nitride (GaN), a p-type cladding layer made of p-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and p-type nitride. A p-type contact layer made of gallium (GaN) is included.

活性層13は、例えば窒化インジウムガリウム(InGaN)、又は各クラッド層よりもアルミニウムの組成が小さい窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)を用いる。続いて、例えば蒸着法により、p型半導体部14の全面に、ニッケル(Ni)と金(Au)との積層体からなり、膜厚が約100nm以下の第1の金属膜を堆積する。   For the active layer 13, for example, indium gallium nitride (InGaN) or aluminum gallium nitride (AlGaN) whose aluminum composition is smaller than each cladding layer is used. Subsequently, a first metal film made of a laminate of nickel (Ni) and gold (Au) and having a thickness of about 100 nm or less is deposited on the entire surface of the p-type semiconductor portion 14 by, for example, vapor deposition.

次に、図5(b)の導波路(共振器)形成領域に対して平行な方向の断面図に示すように、フォトリソグラフィ法により、堆積した第1の金属膜上に、幅が1μm程度で且つ導波路形成領域に対してほぼ垂直な方向に開口部40aを持つp側電極形成用のレジストパターン40を形成する。その後、形成したレジストパターン40をマスクとして、第1の金属膜に対して塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングを行なうことにより、第1の金属膜から第1電極部15a及び第2電極部15bよりなるp側電極15を形成する。   Next, as shown in a cross-sectional view in a direction parallel to the waveguide (resonator) formation region in FIG. 5B, a width of about 1 μm is formed on the first metal film deposited by photolithography. In addition, a p-side electrode forming resist pattern 40 having an opening 40a in a direction substantially perpendicular to the waveguide forming region is formed. Thereafter, dry etching using an etching gas containing chlorine is performed on the first metal film using the formed resist pattern 40 as a mask, so that the first electrode portion 15a and the second electrode portion are formed from the first metal film. A p-side electrode 15 made of 15b is formed.

次に、図5(c)の平面図及び左側面図に示すように、p型半導体部12に対して塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、p側電極15の両側方の領域にp型ガイド層を露出することにより、ストライプ形状を持つ導波路を形成する。続いて、塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、p側電極15の一側方の領域にn型半導体部14のn型コンタクト層を露出する。続いて、蒸着法により、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)との積層体からなる第2の金属膜を堆積し、堆積した第2の金属膜にパターニングを行なって、第2の金属膜からn側電極16を形成する。   Next, as shown in the plan view and the left side view of FIG. 5C, the p-type semiconductor portion 12 is subjected to dry etching using an etching gas containing chlorine in the regions on both sides of the p-side electrode 15. A waveguide having a stripe shape is formed by exposing the p-type guide layer. Subsequently, the n-type contact layer of the n-type semiconductor portion 14 is exposed in a region on one side of the p-side electrode 15 by dry etching using an etching gas containing chlorine. Subsequently, a second metal film made of a laminate of titanium (Ti) and aluminum (Al) is deposited by an evaporation method, and the deposited second metal film is patterned, and the second metal film is patterned. An n-side electrode 16 is formed.

このように、第2の実施形態においては、分割電極であるp側電極15の第1電極部15a及び第2電極部15bの間隔を約1μmと比較的小さくする必要から、エッチングが容易となるように、p側電極15の厚さを100nm以下としている。従って、第2の実施形態に係る半導体レーザ素子をマウント部材に実装する場合において、はんだ材によるp側電極15の劣化を抑えるために、p側電極15上に厚さが10μm程度の金めっきを施して、p側電極15とはんだ材とが直接に接触しないようにしている。   As described above, in the second embodiment, since the interval between the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 that is the divided electrode needs to be relatively small, about 1 μm, etching becomes easy. As described above, the thickness of the p-side electrode 15 is set to 100 nm or less. Therefore, when mounting the semiconductor laser device according to the second embodiment on the mount member, in order to suppress deterioration of the p-side electrode 15 due to the solder material, gold plating having a thickness of about 10 μm is applied on the p-side electrode 15. Thus, the p-side electrode 15 and the solder material are prevented from coming into direct contact.

なお、第2の実施形態においては、基板に絶縁性の基板31を用いたが、第1の実施形態のように、導電性基板を用いる場合には、n側電極16を基板の裏面上に設ければよい。   In the second embodiment, the insulating substrate 31 is used as the substrate. However, when a conductive substrate is used as in the first embodiment, the n-side electrode 16 is placed on the back surface of the substrate. What is necessary is just to provide.

(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図6(a)及び図6(b)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ素子及びその駆動方法を模式的に表わしている。図6(a)及び図6(b)において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。   FIGS. 6A and 6B schematically show a semiconductor laser device and a driving method thereof according to the third embodiment of the present invention. 6 (a) and 6 (b), the same components as those shown in FIG.

図6(a)に示すように、第3の実施形態に係る半導体レーザ素子は、例えばサファイアからなる絶縁性を有する基板31を用いている。該基板31の主面上には、第1の実施形態と同様に、n型半導体部12、活性層(発光層)13及びp型半導体部14が、MOVPE法により形成されている。   As shown in FIG. 6A, the semiconductor laser device according to the third embodiment uses an insulating substrate 31 made of, for example, sapphire. On the main surface of the substrate 31, the n-type semiconductor portion 12, the active layer (light emitting layer) 13, and the p-type semiconductor portion 14 are formed by the MOVPE method, as in the first embodiment.

第3の実施形態においては、ストライプ形状を有するp側電極15は分割されていない。代わりに、n型半導体部12におけるp側電極15の一方の領域をエッチングしてn型コンタクト層を露出し、その露出領域にn側電極16を形成し、該n側電極16を分割電極としている。   In the third embodiment, the p-side electrode 15 having a stripe shape is not divided. Instead, one region of the p-side electrode 15 in the n-type semiconductor portion 12 is etched to expose the n-type contact layer, the n-side electrode 16 is formed in the exposed region, and the n-side electrode 16 is used as a divided electrode. Yes.

すなわち、n側電極16は、活性層13における出射端面13a側を第1電極部16aとし、反射端面13b側を第2電極部16bとする分割電極である。   That is, the n-side electrode 16 is a divided electrode in which the emission end face 13a side of the active layer 13 is the first electrode portion 16a and the reflection end face 13b side is the second electrode portion 16b.

n型半導体部12の方がp型半導体層部14よりも抵抗値が小さいため、p側電極15を分割する代わりにn側電極16を分割すると、第1電極部16aと第2電極部16bとの間隔を10μm程度に広げても、活性層13に対して駆動電流を均一に注入することができる。従って、第1の実施形態に係るp側電極15の第1電極部15a及び第2電極部15bのように、両電極部15a、15bの間隔寸法を1μmという極めて小さい値に設定する必要がない。これにより、レーザ素子における光学的且つ電気的な特性の劣化が生じにくくなると共に、分割電極の加工が容易となる。   Since the resistance value of the n-type semiconductor part 12 is smaller than that of the p-type semiconductor layer part 14, if the n-side electrode 16 is divided instead of dividing the p-side electrode 15, the first electrode part 16a and the second electrode part 16b The drive current can be uniformly injected into the active layer 13 even if the distance between the active layer 13 and the active layer 13 is increased. Therefore, unlike the first electrode portion 15a and the second electrode portion 15b of the p-side electrode 15 according to the first embodiment, it is not necessary to set the distance between the electrode portions 15a and 15b to an extremely small value of 1 μm. . This makes it difficult for optical and electrical characteristics of the laser element to deteriorate and facilitates the processing of the divided electrodes.

ここで、n型半導体層12におけるn型コンタクト層の抵抗率を0.015Ωcmとし、第1電極部16aと第2電極部16bとの間隔をd(μm)とし、第1電極部16aと第2電極部16bのうちの一方の電極部への注入電流をI(A)としたときの両電極部16a、16b間の電圧降下Vは以下の式(2)で表わされる。   Here, the resistivity of the n-type contact layer in the n-type semiconductor layer 12 is 0.015 Ωcm, the distance between the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b is d (μm), and the first electrode portion 16a and the first electrode portion The voltage drop V between the two electrode portions 16a and 16b when the injection current to one of the two electrode portions 16b is I (A) is expressed by the following equation (2).

V=0.6I・d …(2)
これは、n型半導体部12の厚さが2μm程度と小さいため、電極部16a、16b間で適当な電圧降下を生じることによる。従って、例えば、注入電流値が100mAで且つ電極部16a、16b同士の間隔が1μmの場合は、電圧降下Vの値が0.06Vとなり、この程度の値では低出力動作させるには充分な電圧降下量とはならない。
V = 0.6 I · d (2)
This is because an appropriate voltage drop is generated between the electrode portions 16a and 16b because the thickness of the n-type semiconductor portion 12 is as small as about 2 μm. Therefore, for example, when the injected current value is 100 mA and the distance between the electrode portions 16a and 16b is 1 μm, the value of the voltage drop V is 0.06V, and this value is sufficient to operate at a low output. It is not the amount of descent.

そこで、n側電極の第1電極部16a及び第2電極部16bの間隔を5μmとすると、電圧降下Vの値が0.3Vとなり、電極部16a、16b同士の間の領域を流れる電流を制限できる。その結果、駆動電流を活性層13に対してその基板面に垂直な方向に不均一に注入することができる。   Therefore, when the interval between the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b of the n-side electrode is 5 μm, the value of the voltage drop V becomes 0.3V, and the current flowing through the region between the electrode portions 16a and 16b is limited. it can. As a result, drive current can be injected non-uniformly into the active layer 13 in a direction perpendicular to the substrate surface.

さらに、第1電極部16a及び第2電極部16bの間隔を10μm以上に設定して、電圧降下Vの値を0.6V以上とすることが好ましい。また、第1電極部16a及び第2電極部16bのうちの一方に電流を注入しない場合には、両電極部16a、16b間の間隔を20μm以上として、電圧降下Vの値を1.2V以上に確保する必要がある。   Furthermore, it is preferable that the interval between the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b is set to 10 μm or more, and the value of the voltage drop V is set to 0.6V or more. When current is not injected into one of the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b, the distance between the electrode portions 16a and 16b is set to 20 μm or more, and the value of the voltage drop V is set to 1.2V or more. It is necessary to secure it.

以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の動作について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

まず、半導体レーザ素子の高出力動作時の駆動方法を説明する。図6(a)に示すように、高出力動作時には、p側電極15とn側電極16の第1電極部16a及び第2電極部16bとに対してパルス状の駆動電流を印加する。これにより、活性層に対して駆動電流がほぼ均一に注入される。   First, a driving method at the time of high output operation of the semiconductor laser element will be described. As shown in FIG. 6A, a pulsed drive current is applied to the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b of the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16 during high output operation. As a result, the drive current is almost uniformly injected into the active layer.

一方、図6(b)に示すように、低出力動作時には、n側電極16の第2電極部16bと信号源20との間に、可変抵抗器21を接続し、信号源20から高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を、p側電極15とn側電極16の第1電極部16a及び第2電極16bとに印加する。このとき、可変抵抗器21の抵抗値を有限値とし、第2電極部16bに対して、第1の電極部16aに印加する第1駆動電流よりも振幅が小さい第2駆動電流が印加される。但し、レーザ光の出力強度に応じて、第2駆動電流の電流量をほぼ0としてもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, during low output operation, a variable resistor 21 is connected between the second electrode portion 16 b of the n-side electrode 16 and the signal source 20, and a high frequency signal is transmitted from the signal source 20. Is applied to the first electrode portion 16 a and the second electrode 16 b of the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16. At this time, the resistance value of the variable resistor 21 is set to a finite value, and the second drive current having a smaller amplitude than the first drive current applied to the first electrode portion 16a is applied to the second electrode portion 16b. . However, the current amount of the second drive current may be set to almost zero according to the output intensity of the laser beam.

なお、図6(a)に示す構成は、図6(b)において可変抵抗器21の抵抗値を0とした場合に相当する。   The configuration shown in FIG. 6A corresponds to the case where the resistance value of the variable resistor 21 is 0 in FIG.

この構成により、第1の実施形態と同様に、低出力動作時における相対雑音強度を低下することができる。   With this configuration, as in the first embodiment, the relative noise intensity during the low output operation can be reduced.

なお、第3の実施形態においても、可変抵抗器21を信号源20と第1電極部16aとの間に接続してもよい。   In the third embodiment, the variable resistor 21 may be connected between the signal source 20 and the first electrode portion 16a.

また、n側電極16の第2電極部16bと信号源20との間に可変抵抗器21を設けたが、可変抵抗器21と同等の機能を有する素子又は回路構成であってもよい。また、駆動電流を交流信号とする代わりに、直流信号にバイアス電流を印加することによっても、活性層13における発光光の吸収量を調整することができる。   Further, although the variable resistor 21 is provided between the second electrode portion 16b of the n-side electrode 16 and the signal source 20, an element or a circuit configuration having the same function as the variable resistor 21 may be used. Further, the amount of light absorbed in the active layer 13 can be adjusted by applying a bias current to the DC signal instead of using the AC signal as the drive current.

また、低出力動作時に、第1電極部16aの代わりに第2電極部16bに駆動電流を印加する、第1の実施形態に示した第3の駆動方法を用いてもよい。   Further, the third driving method shown in the first embodiment in which a driving current is applied to the second electrode portion 16b instead of the first electrode portion 16a during the low output operation may be used.

さらには、第1の実施形態に示した第4の駆動方法を用いて、自励発振動作を行なってもよい。   Furthermore, the self-oscillation operation may be performed by using the fourth driving method shown in the first embodiment.

(製造方法)
以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Production method)
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図7(a)〜図7(e)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示している。   FIG. 7A to FIG. 7E show the order of steps in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

まず、図7(a)の断面図に示すように、サファイアからなる基板31上に、例えばMOVPE法により、n型半導体部12、活性層13及びp型半導体部14を順次成長する。ここでも、n型半導体部12は、下層から順次成膜された、n型窒化ガリウム(GaN)からなるn型コンタクト層、n型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるn型クラッド層、及びn型窒化ガリウム(GaN)からなるn型ガイド層を含んでいる。また、p型半導体部14は、下層から順次成膜された、p型窒化ガリウム(GaN)からなるp型ガイド層、p型窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)からなるp型クラッド層、及びp型窒化ガリウム(GaN)からなるp型コンタクト層を含んでいる。   First, as shown in the sectional view of FIG. 7A, an n-type semiconductor portion 12, an active layer 13, and a p-type semiconductor portion 14 are sequentially grown on a substrate 31 made of sapphire, for example, by MOVPE. Here, the n-type semiconductor portion 12 is formed by sequentially forming an n-type contact layer made of n-type gallium nitride (GaN), an n-type clad layer made of n-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and an n-type. An n-type guide layer made of gallium nitride (GaN) is included. The p-type semiconductor unit 14 is formed by sequentially forming a p-type guide layer made of p-type gallium nitride (GaN), a p-type cladding layer made of p-type aluminum gallium nitride (AlGaN), and p-type nitride. A p-type contact layer made of gallium (GaN) is included.

活性層13は、例えば窒化インジウムガリウム(InGaN)、又は各クラッド層よりもアルミニウムの組成が小さい窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)を用いる。   For the active layer 13, for example, indium gallium nitride (InGaN) or aluminum gallium nitride (AlGaN) whose aluminum composition is smaller than each cladding layer is used.

次に、図7(b)の平面図に示すように、塩素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、n型半導体部12のn型コンタクト層を導波路形成領域に沿って露出する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 7B, the n-type contact layer of the n-type semiconductor portion 12 is exposed along the waveguide formation region by dry etching using an etching gas containing chlorine.

次に、図7(c)の平面図及び左側面図に示すように、例えば蒸着法及びエッチング法を用いて、p型半導体部14上の導波路形成領域に、ニッケル(Ni)と金(Au)との積層体からなり、幅が約1.8μm〜2.5μmのp側電極15を形成する。なお、ここでは、n型コンタクト層を露出するエッチング工程の後に、p側電極形成用の第1の金属膜を蒸着したが、これに代えて、p側電極形成用の第1の金属膜を蒸着した後、p側電極15のパターニングとn型コンタクト層を露出するエッチングとを順次行なってもよい。   Next, as shown in the plan view and the left side view of FIG. 7C, nickel (Ni) and gold (gold) are formed in the waveguide formation region on the p-type semiconductor portion 14 by using, for example, a vapor deposition method and an etching method. A p-side electrode 15 having a width of about 1.8 μm to 2.5 μm is formed. In this case, the first metal film for forming the p-side electrode is deposited after the etching process for exposing the n-type contact layer. Instead, the first metal film for forming the p-side electrode is used instead. After the deposition, patterning of the p-side electrode 15 and etching for exposing the n-type contact layer may be sequentially performed.

次に、図7(d)の平面図に示すように、フォトリソグラフィ法により、n型半導体部12の露出領域上であって、反射端面13a側に第1の開口部41aを持ち、出射端面13b側に第2の開口部41bを持つn側電極形成用のレジストパターン41を形成する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 7D, the first end 41a is provided on the reflection end face 13a side on the exposed region of the n-type semiconductor portion 12 by photolithography, and the emission end face is formed. A resist pattern 41 for forming an n-side electrode having a second opening 41b on the 13b side is formed.

次に、図7(e)の平面図に示すように、レジストパターン41の上に、例えば蒸着法により、チタン(Ti)とアルミニウム(Al)との積層体からなる第2の金属膜を堆積し、レジストパターン41をリフトオフすることにより、堆積した第2の金属膜から、所定の間隔をおいて分割された第1電極部16a及び第2電極部16bよりなるn側電極16を形成する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 7E, a second metal film made of a laminate of titanium (Ti) and aluminum (Al) is deposited on the resist pattern 41 by, for example, vapor deposition. Then, by lifting off the resist pattern 41, the n-side electrode 16 composed of the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b divided from the deposited second metal film at a predetermined interval is formed.

このように、第3の実施形態に係る半導体レーザ素子においては、分割電極の各電極部16a、16b同士の間隔が10μm程度と比較的大きいため、製造が容易なリフトオフ法を用いている。   As described above, in the semiconductor laser device according to the third embodiment, since the distance between the electrode portions 16a and 16b of the divided electrodes is relatively large as about 10 μm, the lift-off method that is easy to manufacture is used.

(第3の実施形態の一変形例)
以下、第3の実施形態の一変形例に係るn側電極16の平面形状を図面に基づいて説明する。
(One Modification of Third Embodiment)
Hereinafter, the planar shape of the n-side electrode 16 according to a modification of the third embodiment will be described with reference to the drawings.

図8(a)は第3の実施形態の一変形例に係る半導体レーザ素子の平面構成を示している。図8(a)に示すように、n側電極16の第1電極部16aと第2電極部16bとの間に位置する分割領域16cが、p側電極15の長手方向(ストライプ方向)に対して基板面内で直交する方向、すなわちA−A線方向に対して所定の傾斜角度θ(但し、0<θ<90°)を有するように形成されている。   FIG. 8A shows a planar configuration of a semiconductor laser device according to a modification of the third embodiment. As shown in FIG. 8A, the divided region 16 c located between the first electrode portion 16 a and the second electrode portion 16 b of the n-side electrode 16 is in the longitudinal direction (stripe direction) of the p-side electrode 15. Thus, it is formed so as to have a predetermined inclination angle θ (where 0 <θ <90 °) with respect to the direction orthogonal to the substrate plane, that is, the AA line direction.

第3の実施形態に係る半導体レーザ素子は、n側電極16が導波路(共振器)の側方に設けられているため、図6(a)のように、n側電極16の両電極部16a、16b同士の間の分割領域16cを、p側電極15が延びる方向に対して直交するように設けると、高出力動作時において、n側電極16の第1電極部16a及び第2電極部16bの両電極部に駆動電流を印加する際に、活性層13(n型コンタクト層)に対して駆動電流が注入されない領域が生じる虞がある。   In the semiconductor laser device according to the third embodiment, since the n-side electrode 16 is provided on the side of the waveguide (resonator), both electrode portions of the n-side electrode 16 are provided as shown in FIG. When the divided region 16c between 16a and 16b is provided so as to be orthogonal to the direction in which the p-side electrode 15 extends, the first electrode portion 16a and the second electrode portion of the n-side electrode 16 during high output operation. When a drive current is applied to both electrode portions 16b, there is a possibility that a region where the drive current is not injected into the active layer 13 (n-type contact layer) may occur.

そこで、本変形例においては、n側電極16の第1及び第2電極部16a、16b同士の間の分割領域16cを、p側電極15の長手方向と基板面内で垂直な方向に対して0°よりも大きく且つ90°よりも小さい傾斜角度θを持つように設ける。これにより、分割領域16cにおいて、第1電極部16aと第2電極部16bとが、A−A線方向に沿って少なくとも1回ずつ現われるため、活性層13に駆動電流が注入されない領域が生じなくなる。   Therefore, in this modification, the divided region 16c between the first and second electrode portions 16a and 16b of the n-side electrode 16 is defined with respect to the longitudinal direction of the p-side electrode 15 and the direction perpendicular to the substrate surface. The inclination angle θ is larger than 0 ° and smaller than 90 °. As a result, in the divided region 16c, the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b appear at least once along the AA line direction, so that a region where no drive current is injected into the active layer 13 does not occur. .

なお、分割領域16cの形状は、図8(b)に示すように、例えば傾斜角度θ1〜θ4を持つようなジグザグ状であってもよい。従って、図8(a)の場合をも含めると、分割領域16cの形状を折れ線状に設ける場合には、複数の傾斜角度θのうちの1つが0°よりも大きく且つ90°よりも小さければ良い。さらには、分割領域16cの形状は曲線状であってもよく、図8(a)及び図8(b)に限られない。   In addition, as shown in FIG.8 (b), the shape of the division | segmentation area | region 16c may be a zigzag shape which has inclination-angle (theta) 1-theta4, for example. Therefore, including the case of FIG. 8A, when the shape of the divided region 16c is provided in a polygonal line, if one of the plurality of inclination angles θ is larger than 0 ° and smaller than 90 °. good. Furthermore, the shape of the divided region 16c may be curved, and is not limited to FIGS. 8 (a) and 8 (b).

一般に、窒化ガリウム系化合物半導体を用いたレーザ素子は、半導体の結晶構造が六方晶系であるため、導波路に一軸性歪が導入された場合に、利得が増大して発振特性が向上する。   In general, a laser element using a gallium nitride-based compound semiconductor has a hexagonal crystal structure, so that when uniaxial strain is introduced into the waveguide, the gain is increased and the oscillation characteristics are improved.

従って、第3の実施形態のように、導波路の側方に電極を設けることにより、一軸性歪を効果的に導入することができるため、レーザ素子の光学的特性を向上することができる。   Therefore, by providing an electrode on the side of the waveguide as in the third embodiment, uniaxial strain can be effectively introduced, so that the optical characteristics of the laser element can be improved.

また、第3の実施形態のように、絶縁性を持つ基板31を用いてレーザ構造を形成する場合には、n型半導体部12の厚さは2μm程度となる。その結果、導電性基板を用いた場合と比べてn型半導体部12における注入電流の拡散を抑制することができる。このため、n側電極16を分割することによって、活性層13に対してその基板面に垂直な方向に不均一に注入することができる。   Further, when the laser structure is formed using the insulating substrate 31 as in the third embodiment, the thickness of the n-type semiconductor portion 12 is about 2 μm. As a result, it is possible to suppress the diffusion of the injection current in the n-type semiconductor unit 12 as compared with the case where the conductive substrate is used. Therefore, by dividing the n-side electrode 16, the active layer 13 can be injected non-uniformly in a direction perpendicular to the substrate surface.

(第4の実施形態)
以下、本発明の第4の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図9(a)、図9(b)及び図10は本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ素子及びその駆動方法を模式的に表わしている。図9(a)、図9(b)及び図10において、図6(a)に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。   FIGS. 9A, 9B and 10 schematically show a semiconductor laser device and a driving method thereof according to the fourth embodiment of the present invention. 9 (a), 9 (b) and 10, the same components as those shown in FIG. 6 (a) are denoted by the same reference numerals.

前述した第3の実施形態においては、n側電極16の第1電極部16aと第2電極部16bとをp側電極15の一方の側方の領域に形成している。   In the third embodiment described above, the first electrode portion 16 a and the second electrode portion 16 b of the n-side electrode 16 are formed in one side region of the p-side electrode 15.

第4の実施形態は、n側半導体部12におけるp側電極15の両側方の領域が露出されており、一方の露出領域にはそのほぼ全面に第1電極部16aが形成され、他方の露出領域にはその一部の領域、例えば反射端面13b側に第2電極部16bが形成されている。すなわち、第1電極部16aと第2電極部16bとが、p側電極15に対してその各平面形状が非対称となるように形成されている。   In the fourth embodiment, regions on both sides of the p-side electrode 15 in the n-side semiconductor portion 12 are exposed, and the first electrode portion 16a is formed on almost the entire surface in one exposed region, and the other exposed. In the region, a second electrode portion 16b is formed on a part of the region, for example, on the reflection end face 13b side. That is, the first electrode portion 16 a and the second electrode portion 16 b are formed so that their planar shapes are asymmetric with respect to the p-side electrode 15.

この構成は、基板にサファイア等からなる絶縁性の基板を用いており、p側電極15及びn側電極16が共に基板の同一面上に形成されることから可能となる。   This configuration is possible because an insulating substrate made of sapphire or the like is used as the substrate, and both the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16 are formed on the same surface of the substrate.

さらに、第3の実施形態のように、1つの露出領域上に成膜された導電膜から、第1電極部16aと第2電極部16bとからなるn側電極16を形成するための、分割領域16cの幅寸法及び形状を決定するパターニングを行なう必要がない。   Further, as in the third embodiment, the division for forming the n-side electrode 16 including the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b from the conductive film formed on one exposed region. It is not necessary to perform patterning for determining the width dimension and shape of the region 16c.

以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の動作について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

(第1の駆動方法)
まず、本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ素子の第1の駆動方法を説明する。図9(a)に示すように、高出力動作時には、p側電極15とn側電極16の第1電極部16aとに対してパルス状の駆動電流を印加する。これにより、活性層に対して駆動電流が均一に注入される。
(First driving method)
First, a first driving method of the semiconductor laser element according to the fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 9A, a pulsed drive current is applied to the p-side electrode 15 and the first electrode portion 16a of the n-side electrode 16 during a high output operation. As a result, the drive current is uniformly injected into the active layer.

一方、図9(b)に示すように、低出力動作時には、p側電極15とn側電極16の第2電極部16bとに対して、高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を信号源20により印加する。その結果、活性層に対して駆動電流が不均一に注入される。   On the other hand, as shown in FIG. 9B, at the time of low output operation, a pulsed drive current in which a high frequency signal is superimposed is applied to the p-side electrode 15 and the second electrode portion 16b of the n-side electrode 16 as a signal source. 20 is applied. As a result, drive current is injected non-uniformly into the active layer.

(第2の駆動方法)
次に、本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ素子の第2の駆動方法を説明する。
(Second driving method)
Next, a second driving method of the semiconductor laser element according to the fourth embodiment of the present invention will be described.

図10に示すように、信号源20とn側電極16の第1電極部16aとの間に、第1の可変抵抗器21を接続し、且つ信号源20とn側電極16の第2電極部16bとの間に、第2の可変抵抗器22を接続する。   As shown in FIG. 10, a first variable resistor 21 is connected between the signal source 20 and the first electrode portion 16 a of the n-side electrode 16, and the second electrode of the signal source 20 and the n-side electrode 16 is connected. The second variable resistor 22 is connected between the unit 16b.

高出力動作時には、第1の可変抵抗器21の抵抗値をほぼ0に設定し、第2の可変抵抗器22の抵抗値を第2の電極部16bに電流が流れない程度に設定して、信号源20から高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を流す。その結果、高出力動作時には、活性層13に対して駆動電流が均一に注入される。   At the time of high output operation, the resistance value of the first variable resistor 21 is set to approximately 0, the resistance value of the second variable resistor 22 is set to such an extent that current does not flow through the second electrode portion 16b, A pulsed drive current superimposed with a high frequency signal is supplied from the signal source 20. As a result, a drive current is uniformly injected into the active layer 13 during a high output operation.

一方、低出力動作時には、第1の可変抵抗器21の抵抗値を第1の電極部16aに電流が流れない程度に設定し、第2の可変抵抗器22の抵抗値をほぼ0に設定して、信号源20から高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流を流す。その結果、低出力動作時には、活性層13に対して駆動電流が不均一に注入される。   On the other hand, at the time of low output operation, the resistance value of the first variable resistor 21 is set so that no current flows through the first electrode portion 16a, and the resistance value of the second variable resistor 22 is set to almost zero. Thus, a pulsed drive current superimposed with a high-frequency signal is supplied from the signal source 20. As a result, the drive current is non-uniformly injected into the active layer 13 during the low output operation.

このように、第1電極部16aに印加する駆動電流量は第1の可変抵抗器21により調整し、第2電極部16bに印加する駆動電流量は第2の可変抵抗器22により調整することによって、活性層13における発光光の吸収量を調節することができる。これにより、低出力動作時の相対強度雑音を低下させることができる。   In this way, the amount of drive current applied to the first electrode portion 16a is adjusted by the first variable resistor 21, and the amount of drive current applied to the second electrode portion 16b is adjusted by the second variable resistor 22. By this, the amount of emitted light absorbed in the active layer 13 can be adjusted. Thereby, the relative intensity noise at the time of low output operation can be reduced.

なお、第1の駆動方法において、高出力動作は第2の可変抵抗器22の抵抗値を無限大とし、低出力動作は第1の可変抵抗器21の抵抗値を無限大に設定したことに相当する。ここで、第1及び第2の可変抵抗器21、22に代えて、それぞれにスイッチ素子を設けてもよい。   In the first driving method, the high output operation sets the resistance value of the second variable resistor 22 to infinity, and the low output operation sets the resistance value of the first variable resistor 21 to infinity. Equivalent to. Here, instead of the first and second variable resistors 21 and 22, a switch element may be provided for each.

また、駆動電流量を低減する手段に可変抵抗器を用いたが、可変抵抗器と同等の機能を有する素子又は回路構成であってもよい。また、駆動電流にパルス状の交流信号を用いる代わりに、直流信号にバイアス電流を印加することによっても、活性層における発光光の吸収量を調整することができる。   Further, although the variable resistor is used as means for reducing the drive current amount, an element or a circuit configuration having a function equivalent to that of the variable resistor may be used. Further, the amount of light emission absorbed in the active layer can be adjusted by applying a bias current to the DC signal instead of using the pulsed AC signal as the drive current.

また、第1の実施形態に示した第4の駆動方法を用いて、自励発振動作を行なってもよい。   Further, the self-oscillation operation may be performed using the fourth driving method shown in the first embodiment.

(第4の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第4の実施形態の一変形例について図面を参照しながら説明する。
(One Modification of Fourth Embodiment)
Hereinafter, a modification of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図11は本発明の第4の実施形態の一変形例に係る半導体レーザ素子及びその駆動方法を模式的に表わしている。図11において、図10に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。   FIG. 11 schematically shows a semiconductor laser device and a driving method thereof according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same components as those shown in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals.

本変形例は、n側電極16の第1電極部16aを、p側電極15を挟んで第2電極部16bと対向する部分には設けない構成としている。   In this modification, the first electrode portion 16a of the n-side electrode 16 is not provided in a portion facing the second electrode portion 16b with the p-side electrode 15 interposed therebetween.

これにより、第2電極部16bと信号源20との間には、第2の可変抵抗器22を設ける必要がなくなる。   This eliminates the need to provide the second variable resistor 22 between the second electrode portion 16b and the signal source 20.

本変形例に係る半導体レーザ素子の駆動方法は、高出力動作時には可変抵抗器21の抵抗値をほぼ0とし、低出力動作時には可変抵抗器21の抵抗値を有限値とし、信号源20から高周波信号を重畳したパルス状の駆動電流をp側電極15とn側電極16の第1電極部16a及び第2電極16bとに印加する。   In the driving method of the semiconductor laser device according to this modification, the resistance value of the variable resistor 21 is set to almost zero during high output operation, and the resistance value of the variable resistor 21 is set to a finite value during low output operation. A pulsed drive current superimposed with a signal is applied to the first electrode portion 16 a and the second electrode 16 b of the p-side electrode 15 and the n-side electrode 16.

本変形例においても、n側電極16の第1電極部16aと第2電極部16bとは、p側電極15に対してその各平面形状が非対称となるように形成されている。   Also in this modification, the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b of the n-side electrode 16 are formed so that their planar shapes are asymmetric with respect to the p-side electrode 15.

その上、第1電極部16aと第2電極部16bとは、p側電極15に対して面内で垂直な方向においてその隣接する端部同士が重なる重なり部16dを持つように形成されている。これにより、高出力動作時に、第1電極部16aと第2電極部16bとに同時に駆動電流を印加する場合であっても、活性層に対して駆動電流が注入されない領域を生じないようにすることができる。これにより、高出力動作時におけるレーザ光の均一性を確保することができる。   In addition, the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b are formed so as to have an overlapping portion 16d in which adjacent end portions overlap each other in a direction perpendicular to the p-side electrode 15 in the plane. . Thus, even when a driving current is applied to the first electrode portion 16a and the second electrode portion 16b at the time of a high output operation, a region where no driving current is injected into the active layer is prevented. be able to. Thereby, the uniformity of the laser beam at the time of high output operation can be ensured.

(第5の実施形態)
以下、本発明の第5の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図12は本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ素子を表わしている。図12において、図1に示す構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付している。   FIG. 12 shows a semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention. 12, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

第5の実施形態は、基板に、窒化ガリウム(GaN)のように導電性を有する半導体基板11を用いている。半導体基板11が導電性を有することから、活性層13に対して均一な電流を注入するn側電極16の第1電極部16aを、半導体基板11の裏面のほぼ全面に形成している。これにより、第5の実施形態においては、分割電極が、半導体基板11の主面側に設けられた第2電極部16bと、半導体基板11の裏面上に設けられた第1電極部16aとに分割されている。   In the fifth embodiment, a conductive semiconductor substrate 11 such as gallium nitride (GaN) is used as the substrate. Since the semiconductor substrate 11 has conductivity, the first electrode portion 16 a of the n-side electrode 16 that injects a uniform current into the active layer 13 is formed on almost the entire back surface of the semiconductor substrate 11. Thus, in the fifth embodiment, the divided electrodes are divided into the second electrode portion 16b provided on the main surface side of the semiconductor substrate 11 and the first electrode portion 16a provided on the back surface of the semiconductor substrate 11. It is divided.

これにより、半導体基板11の主面側に形成される電極はp側電極15とn側電極16の第2電極部16bとの1つずつとなるため、図14に示した従来の半導体レーザ素子の構成とほぼ同等となる。その結果、従来のサブマウントを用いて、p側電極15をサブマウントの上面に搭載する、いわゆるpサイドダウン(ジャンクションダウン)方式により、半導体レーザ素子を実装することができる。従って、第5の実施形態に係る半導体レーザ素子を、pサイドダウン方式でサブマウント上に実装した後、半導体基板11の裏面上のn側電極16の第1電極部16aにも配線を施して、n側電極16が分割されてなる電極分割型構造を実現することができる。   As a result, the number of electrodes formed on the main surface side of the semiconductor substrate 11 is one each for the p-side electrode 15 and the second electrode portion 16b of the n-side electrode 16, so that the conventional semiconductor laser element shown in FIG. The configuration is almost the same. As a result, the semiconductor laser element can be mounted by a so-called p-side down (junction down) method in which the p-side electrode 15 is mounted on the upper surface of the submount using a conventional submount. Therefore, after mounting the semiconductor laser device according to the fifth embodiment on the submount by the p-side down method, wiring is also applied to the first electrode portion 16a of the n-side electrode 16 on the back surface of the semiconductor substrate 11. An electrode split type structure in which the n-side electrode 16 is split can be realized.

(製造方法)
以下、前記のように構成された半導体レーザ素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
(Production method)
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor laser device configured as described above will be described with reference to the drawings.

図13(a)〜図13(d)は本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示している。   FIG. 13A to FIG. 13D show the order of steps in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the fifth embodiment of the present invention.

まず、図13(a)の平面図及び左側面図に示すように、第3の実施形態と同様に、n型半導体部12における導波路形成領域の一側方の領域にn型コンタクト層を露出すると共に、p型半導体部12の上にp側電極15を、ストライプ状にパターニングする。   First, as shown in the plan view and the left side view of FIG. 13A, as in the third embodiment, an n-type contact layer is formed in a region on one side of the waveguide formation region in the n-type semiconductor unit 12. While being exposed, the p-side electrode 15 is patterned on the p-type semiconductor portion 12 in a stripe shape.

次に、図13(b)の平面図に示すように、フォトリソグラフィ法により、n型半導体部12の露出領域上の反射端面13b側に開口部42aを持つn側電極形成用のレジストパターン42を形成する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 13B, a resist pattern 42 for forming an n-side electrode having an opening 42a on the reflective end face 13b side on the exposed region of the n-type semiconductor portion 12 by photolithography. Form.

次に、図13(c)の平面図に示すように、レジストパターン42の上に、例えば蒸着法により、TiとAlとの積層体からなる金属膜を堆積し、レジストパターン42をリフトオフすることにより、堆積した金属膜からn側電極16の第2電極部16bを形成する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 13C, a metal film made of a laminate of Ti and Al is deposited on the resist pattern 42 by, for example, vapor deposition, and the resist pattern 42 is lifted off. Thus, the second electrode portion 16b of the n-side electrode 16 is formed from the deposited metal film.

次に、図13(d)の平面図に示すように、半導体発光素子11の裏面を厚さが約100μmになるまで研磨し、その後、蒸着法等により、裏面上の全面にわたって、TiとAlとの積層体を堆積して、n側電極16の第1電極部16aを形成する。   Next, as shown in the plan view of FIG. 13D, the back surface of the semiconductor light emitting device 11 is polished until the thickness becomes about 100 μm, and then Ti and Al are formed on the entire back surface by vapor deposition or the like. The first electrode portion 16a of the n-side electrode 16 is formed.

なお、第1〜第5の実施形態においては、半導体レーザ素子を光ディスク装置のピックアップ部に用いる場合についてその動作を説明したが、これに限られない。すなわち、半導体レーザ素子に対して、発光光の出力強度が大きい高出力動作と、出力強度が小さい低出力動作とが必要とされるような用途に用いるとよい。   In the first to fifth embodiments, the operation has been described for the case where the semiconductor laser element is used for the pickup unit of the optical disc apparatus, but the present invention is not limited to this. In other words, the semiconductor laser device may be used for applications that require a high output operation with a high output intensity of emitted light and a low output operation with a low output intensity.

本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. (a)及び(b)は本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子における第1の駆動方法を示し、(a)は高出力動作時の模式的な斜視図であり、(b)は低出力動作時の模式的な斜視図である。(A) And (b) shows the 1st drive method in the semiconductor laser element concerning the 1st Embodiment of this invention, (a) is a typical perspective view at the time of high output operation | movement, (b) FIG. 3 is a schematic perspective view during a low output operation. 本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子における第2の駆動方法を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the 2nd drive method in the semiconductor laser element concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ素子における第3の駆動方法を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows the 3rd drive method in the semiconductor laser element concerning the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示し、(a)及び(b)は断面図であり、(c)は平面図及び左側面図である。(A)-(c) shows the structure of the order of the process of the manufacturing method of the semiconductor laser element concerning the 2nd Embodiment of this invention, (a) and (b) are sectional drawings, (c) is a plane. It is a figure and a left view. (a)及び(b)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ素子とその駆動方法を示す模式的な斜視図である。(A) And (b) is a typical perspective view which shows the semiconductor laser element concerning the 3rd Embodiment of this invention, and its drive method. (a)〜(e)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示し、(a)は断面図であり、(b)は平面図であり、(c)は平面図及び左側面図であり、(d)及び(e)は平面図である。(A)-(e) shows the structure of the order of the process of the manufacturing method of the semiconductor laser element concerning the 3rd Embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is a top view, (C) is a plan view and a left side view, and (d) and (e) are plan views. 本発明の第3の実施形態の一変形例に係る半導体レーザ素子を示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor laser element which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. (a)及び(b)は本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ素子とその第1の駆動方法を示し、(a)は高出力動作時の模式的な平面図であり、(b)は低出力動作時の模式的な平面図である。(A) And (b) shows the semiconductor laser device concerning the 4th Embodiment of this invention, and its 1st drive method, (a) is a typical top view at the time of high output operation | movement, (b) ) Is a schematic plan view during low output operation. 本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ素子とその第2の駆動方法を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the semiconductor laser element concerning the 4th Embodiment of this invention, and its 2nd drive method. 本発明の第4の実施形態の一変形例に係る半導体レーザ素子とその駆動方法を示す模式的な平面図である。It is a typical top view which shows the semiconductor laser element concerning the modification of the 4th Embodiment of this invention, and its drive method. 本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the semiconductor laser element concerning the 5th Embodiment of this invention. (a)〜(d)は本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法の工程順の構成を示し、(a)は平面図及び左側面図であり、(b)及び(c)は平面図であり、(d)は左側面図である。(A)-(d) shows the structure of the order of the process of the manufacturing method of the semiconductor laser element concerning the 5th Embodiment of this invention, (a) is a top view and a left view, (b) and ( c) is a plan view, and (d) is a left side view. 従来の半導体レーザ素子を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional semiconductor laser element.

符号の説明Explanation of symbols

11 半導体基板
12 n型半導体部(第1の半導体層)
13 活性層(発光層)
13a 出射端面
13b 反射端面
14 p型半導体部(第2の半導体層)
15 p側電極
15a 第1電極部(分割電極)
15b 第2電極部(分割電極)
16 n側電極
16a 第1電極部(分割電極)
16b 第2電極部(分割電極)
16c 分割領域
16d 重なり部
20 信号源
21 (第1の)可変抵抗器(抵抗可変手段)
22 第2の可変抵抗器(抵抗可変手段)
31 基板
40 レジストパターン
40a 開口部
41 レジストパターン
41a 第1の開口部
42 レジストパターン
42a 開口部
11 Semiconductor substrate 12 n-type semiconductor part (first semiconductor layer)
13 Active layer (light emitting layer)
13a Emission end face 13b Reflective end face 14 p-type semiconductor part (second semiconductor layer)
15 p side electrode 15a 1st electrode part (divided electrode)
15b Second electrode part (divided electrode)
16 n side electrode 16a 1st electrode part (divided electrode)
16b 2nd electrode part (divided electrode)
16c division area 16d overlap part 20 signal source 21 (first) variable resistor (resistance variable means)
22 Second variable resistor (resistance variable means)
31 Substrate 40 Resist Pattern 40a Opening 41 Resist Pattern 41a First Opening 42 Resist Pattern 42a Opening

Claims (3)

基板上にほぼ一様な膜厚に形成された複数の窒化ガリウム系化合物半導体層から構成される第1導電型の第1の半導体層と、
前記第1の半導体層の上にほぼ一様な膜厚に形成された複数の窒化ガリウム系化合物半導体層から構成される第2導電型の第2の半導体層と、
前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との間にほぼ一様な膜厚に形成され、発光光を生成する活性層と、
前記第1の半導体層に駆動電流を供給する第1の電極と、
前記第2の半導体層に駆動電流を供給する第2の電極とを備え、
前記第1の電極又は前記第2の電極は、互いに間隔をおいた複数の導電性部材からなる分割電極であり、
前記分割電極より前記駆動電流が供給される、前記第1の半導体層又は前記第2の半導体層を構成する前記複数の窒化ガリウム系化合物半導体層における各層の膜厚は、前記分割電極が形成された領域及び前記分割電極の間の領域において均一であり、
前記分割電極は、前記活性層に電子を注入するn側電極であり、
前記第2の電極は、前記第2の半導体層の上に形成されたストライプパターンを持つp側電極であり、
前記n側電極は、前記第1の半導体層における前記p側電極の一方の側方に露出した領域上に形成された第1電極部及び第2電極部からなり、
前記第1電極部と前記第2電極部との間に位置する分割領域は、前記p側電極が延びる方向と基板面内で垂直な方向に対して0°よりも大きく且つ90°よりも小さい傾斜角度を持つように設けられていることを特徴とする半導体発光装置。
A first semiconductor layer of a first conductivity type composed of a plurality of gallium nitride compound semiconductor layers formed on a substrate with a substantially uniform film thickness;
A second conductivity type second semiconductor layer comprising a plurality of gallium nitride-based compound semiconductor layers formed on the first semiconductor layer with a substantially uniform film thickness;
An active layer that is formed between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer to have a substantially uniform thickness and generates emission light;
A first electrode for supplying a driving current to the first semiconductor layer;
A second electrode for supplying a driving current to the second semiconductor layer,
The first electrode or the second electrode is a divided electrode composed of a plurality of conductive members spaced from each other,
The thickness of each layer in the plurality of gallium nitride-based compound semiconductor layers constituting the first semiconductor layer or the second semiconductor layer to which the driving current is supplied from the divided electrode is such that the divided electrode is formed. uniform der in the region between the region and the divided electrode is,
The divided electrode is an n-side electrode that injects electrons into the active layer,
The second electrode is a p-side electrode having a stripe pattern formed on the second semiconductor layer;
The n-side electrode includes a first electrode portion and a second electrode portion formed on a region exposed to one side of the p-side electrode in the first semiconductor layer,
The divided region located between the first electrode portion and the second electrode portion is larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the direction in which the p-side electrode extends and the direction perpendicular to the substrate surface A semiconductor light emitting device provided with an inclination angle .
記n側電極における前記複数の導電性部材同士の間隔は約5μm以上であることを特徴とする請求項に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light emitting device according to claim 1, intervals of the plurality of conductive members to each other in front Symbol n-side electrode, characterized in that is about 5μm or more. 前記活性層は、その組成に窒素を含む化合物半導体からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体発光装置。 The active layer, a semiconductor light emitting device according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of a compound semiconductor containing nitrogen in its composition.
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