特許 7623263 半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、及び半導体レーザ素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-20

(45)【発行日】2025-01-28

(54)【発明の名称】半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、及び半導体レーザ素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20250121BHJP

   H01S 5/343 20060101ALI20250121BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 612

H01S5/343

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021166956

(22)【出願日】2021-10-11

(65)【公開番号】P2023057427

(43)【公開日】2023-04-21

【審査請求日】2024-05-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】杉山 厚志

(72)【発明者】

【氏名】柴田 公督

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２００５８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－１４１０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３２６６４６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２００４－０３９９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０５６０１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向において互いに対向する第１主面及び第２主面、前記第１方向に垂直な第２方向において互いに対向する第１側面及び第２側面、並びに、前記第１方向及び前記第２方向の両方向に垂直な第３方向において互いに対向する第３側面及び第４側面を有する半導体基板と、
前記第２方向において互いに対向する第１端面及び第２端面を構成し且つ活性層を含むリッジ部を有し、前記第１主面に形成された半導体積層体と、
前記リッジ部が埋め込まれた状態で前記半導体積層体上に形成された第１電極と、
前記第２主面に形成された第２電極と、を備え、
前記第１電極の側面は、前記第１側面側の第１領域、前記第２側面側の第２領域、前記第３側面側の第３領域、及び前記第４側面側の第４領域を含み、
前記第１領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第１側面の内側に位置しており、
前記第２領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第２側面の内側に位置しており、
前記第３領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第３側面の内側に位置しており、
前記第４領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第４側面の内側に位置しており、
前記第１領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第３方向において前記リッジ部から両側に遠ざかるほど前記第２方向において前記第１端面から遠ざかるように、前記第１端面から離れており、
前記第２方向における前記第１側面と前記第１領域との最短距離は、前記第３方向における前記第３側面と前記第３領域との最短距離、及び前記第３方向における前記第４側面と前記第４領域との最短距離のそれぞれよりも小さく、
前記第２方向における前記第１側面と前記第１領域との距離をＤ_１とし、前記第３方向における前記第３側面と前記第３領域との前記最短距離をＳ_１とし、前記第３方向における前記第４側面と前記第４領域との前記最短距離をＳ_２とすると、前記第１領域は、前記第１方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない、半導体レーザ素子。

【請求項2】

前記第３方向における前記リッジ部の幅をｗとし、前記第３方向における前記第１領域の幅をＷ_１とすると、前記第１領域は、前記第１方向から見た場合に、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない、請求項１に記載の半導体レーザ素子。

【請求項3】

前記第２方向における前記第１側面と前記第１領域との前記最短距離は５０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。

【請求項4】

前記第２領域は、前記第１方向から見た場合に、前記第３方向において前記リッジ部から両側に遠ざかるほど前記第２方向において前記第２端面から遠ざかるように、前記第２端面から離れており、
前記第２方向における前記第２側面と前記第２領域との最短距離は、前記第３方向における前記第３側面と前記第３領域との前記最短距離、及び前記第３方向における前記第４側面と前記第４領域との前記最短距離のそれぞれよりも小さく、
前記第２方向における前記第２側面と前記第２領域との距離をＤ_２とし、前記第３方向における前記第３側面と前記第３領域との前記最短距離をＳ_１とし、前記第３方向における前記第４側面と前記第４領域との前記最短距離をＳ_２とすると、前記第２領域は、前記第１方向から見た場合に、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない、請求項１～３のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。

【請求項5】

前記第３方向における前記リッジ部の幅をｗとし、前記第３方向における前記第２領域の幅をＷ_２とすると、前記第２領域は、前記第１方向から見た場合に、Ｗ_２≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない、請求項４に記載の半導体レーザ素子。

【請求項6】

前記第２方向における前記第２側面と前記第２領域との前記最短距離は５０μｍ以下である、請求項４又は５に記載の半導体レーザ素子。

【請求項7】

前記第１方向における前記リッジ部の高さは５μｍ以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。

【請求項8】

前記第１電極は、
前記半導体積層体上に形成された金属下地層と、
前記金属下地層上に形成された金属メッキ層と、を有し、
前記側面は、少なくとも前記金属メッキ層によって構成されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。

【請求項9】

前記活性層は、量子カスケード構造を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を駆動する駆動部と、を備える、半導体レーザ装置。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の半導体レーザ素子の製造方法であって、
それぞれが前記半導体基板となる複数の基板部分を含む半導体ウェハを用意し、それぞれが前記半導体積層体となる複数の積層体部分を含む半導体層を前記半導体ウェハの一方の主面に形成する第１工程と、
それぞれが前記第１電極となる複数の第１電極部分を含む第１電極層を前記半導体層上に形成する第２工程と、
それぞれが前記第２電極となる複数の第２電極部分を含む第２電極層を前記半導体ウェハの他方の主面に形成する第３工程と、
それぞれが前記半導体レーザ素子となる複数の素子部分を互いに仕切る複数のラインのそれぞれに沿って前記半導体ウェハ及び前記半導体層を劈開させる第４工程と、を備え、
前記第１工程においては、前記複数の積層体部分がマトリックス状に並ぶように、前記半導体層が前記半導体ウェハの前記一方の主面に形成され、
前記第２工程においては、前記複数の積層体部分に前記複数の第１電極部分が対応するように、前記第１電極層が前記半導体層上に形成され、
前記第３工程においては、前記複数の積層体部分に前記複数の第２電極部分が対応するように、前記第２電極層が前記半導体ウェハの前記他方の主面に形成され、
前記第４工程においては、前記複数のラインのうち前記第３方向に延在する複数の第１ラインのそれぞれに沿って前記半導体ウェハ及び前記半導体層が劈開させられ、その後に、前記複数のラインのうち前記第２方向に延在する複数の第２ラインのそれぞれに沿って前記半導体ウェハ及び前記半導体層が劈開させられる、半導体レーザ素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、及び半導体レーザ素子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の半導体レーザ素子として、互いに対向する第１主面及び第２主面を有する半導体基板と、互いに対向する第１端面及び第２端面を構成し且つ活性層を含むリッジ部を有し、半導体基板の第１主面に形成された半導体積層体と、リッジ部が埋め込まれた状態で半導体積層体上に形成された第１電極と、半導体基板の第２主面に形成された第２電極と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような半導体レーザ素子では、リッジ部が第１電極に埋め込まれているため、十分な放熱特性を確保することができる。しかも、リッジ部の両側に埋め込み成長層を形成する場合に比べて、半導体レーザ素子の製造工程を単純化することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開２０１８／０８３８９６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような半導体レーザ素子では、最も発熱するおそれがある第１端面及び第２端面のそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保するために、第１電極が第１端面及び第２端面のそれぞれの近傍に至っていることが好ましい。しかし、リッジ部が埋め込まれるような厚い第１電極が第１端面及び第２端面のそれぞれの近傍に至っていると、半導体レーザ素子の製造時に劈開不良が発生し、第１端面及び第２端面のそれぞれの品質が低下する場合がある。

【0005】

本発明は、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、及び半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の半導体レーザ素子は、第１方向において互いに対向する第１主面及び第２主面、第１方向に垂直な第２方向において互いに対向する第１側面及び第２側面、並びに、第１方向及び第２方向の両方向に垂直な第３方向において互いに対向する第３側面及び第４側面を有する半導体基板と、第２方向において互いに対向する第１端面及び第２端面を構成し且つ活性層を含むリッジ部を有し、第１主面に形成された半導体積層体と、リッジ部が埋め込まれた状態で半導体積層体上に形成された第１電極と、第２主面に形成された第２電極と、を備え、第１電極の側面は、第１側面側の第１領域、第２側面側の第２領域、第３側面側の第３領域、及び第４側面側の第４領域を含み、第１領域は、第１方向から見た場合に、第１側面の内側に位置しており、第２領域は、第１方向から見た場合に、第２側面の内側に位置しており、第３領域は、第１方向から見た場合に、第３側面の内側に位置しており、第４領域は、第１方向から見た場合に、第４側面の内側に位置しており、第１領域は、第１方向から見た場合に、第３方向においてリッジ部から両側に遠ざかるほど第２方向において第１端面から遠ざかるように、第１端面から離れており、第２方向における第１側面と第１領域との最短距離は、第３方向における第３側面と第３領域との最短距離、及び第３方向における第４側面と第４領域との最短距離のそれぞれよりも小さく、第２方向における第１側面と第１領域との距離をＤ_１とし、第３方向における第３側面と第３領域との最短距離をＳ_１とし、第３方向における第４側面と第４領域との最短距離をＳ_２とすると、第１領域は、第１方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない。

【0007】

この半導体レーザ素子では、半導体基板の第１側面と第１電極の第１領域との最短距離が、半導体基板の第３側面と第１電極の第３領域との最短距離、及び半導体基板の第４側面と第１電極の第４領域との最短距離のそれぞれよりも小さい。これにより、第１電極の第１領域が第１端面に近づくことになるため、第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。更に、第１領域が、半導体基板の厚さ方向（第１方向）から見た場合に、リッジ部の幅方向（第３方向）においてリッジ部から両側に遠ざかるほどリッジ部の長さ方向（第２方向）において第１端面から遠ざかるように、第１端面から離れており、第１領域が、半導体基板の厚さ方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２（Ｄ_１：リッジ部の長さ方向における第１端面と第１領域との距離、Ｓ_１：リッジ部の幅方向における第３側面と第３領域との最短距離、Ｓ_２：リッジ部の幅方向における第４側面と第４領域との最短距離）を満たす範囲において角部を有していない。これにより、第１端面において良好な放熱特性を確保することができるように、第１側面と第１領域との最短距離を小さくしたとしても、半導体レーザ素子の製造時の劈開不良に起因する第１端面の品質の低下を抑制することができる。よって、この半導体レーザ素子によれば、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【0008】

本発明の半導体レーザ素子では、第３方向におけるリッジ部の幅をｗとし、第３方向における第１領域の幅をＷ_１とすると、第１領域は、第１方向から見た場合に、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していなくてもよい。これにより、リッジ部及びその近傍において、第１端面の品質の低下を確実に抑制することができる。

【0009】

本発明の半導体レーザ素子では、第２方向における第１側面と第１領域との最短距離は５０μｍ以下であってもよい。これにより、第１端面において良好な放熱特性を確実に確保することができる。

【0010】

本発明の半導体レーザ素子では、第２領域は、第１方向から見た場合に、第３方向においてリッジ部から両側に遠ざかるほど第２方向において第２端面から遠ざかるように、第２端面から離れており、第２方向における第２側面と第２領域との最短距離は、第３方向における第３側面と第３領域との最短距離、及び第３方向における第４側面と第４領域との最短距離のそれぞれよりも小さく、第２方向における第２側面と第２領域との距離をＤ_２とし、第３方向における第３側面と第３領域との最短距離をＳ_１とし、第３方向における第４側面と第４領域との最短距離をＳ_２とすると、第２領域は、第１方向から見た場合に、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していなくてもよい。この半導体レーザ素子では、半導体基板の第２側面と第１電極の第２領域との最短距離が、半導体基板の第３側面と第１電極の第３領域との最短距離、及び半導体基板の第４側面と第１電極の第４領域との最短距離のそれぞれよりも小さい。これにより、第１電極の第２領域が第２端面に近づくことになるため、第２端面において良好な放熱特性を確保することができる。更に、第２領域が、半導体基板の厚さ方向から見た場合に、リッジ部の幅方向においてリッジ部から両側に遠ざかるほどリッジ部の長さ方向において第２端面から遠ざかるように、第２端面から離れており、第２領域が、半導体基板の厚さ方向から見た場合に、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ２≦Ｓ_２（Ｄ_１：リッジ部の長さ方向における第１端面と第１領域との距離、Ｓ_１：リッジ部の幅方向における第３側面と第３領域との最短距離、Ｓ_２：リッジ部の幅方向における第４側面と第４領域との最短距離）を満たす範囲において角部を有していない。これにより、第２端面において良好な放熱特性を確保することができるように、リッジ部の長さ方向における第２端面と第２領域との最短距離を小さくしたとしても、半導体レーザ素子の製造時の劈開不良に起因する第２端面の品質の低下を抑制することができる。よって、この半導体レーザ素子によれば、少なくとも第２端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第２端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【0011】

本発明の半導体レーザ素子では、第３方向におけるリッジ部の幅をｗとし、第３方向における第２領域の幅をＷ_２とすると、第２領域は、第１方向から見た場合に、Ｗ_２≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していなくてもよい。これにより、リッジ部及びその近傍において、第２端面の品質の低下を確実に抑制することができる。

【0012】

本発明の半導体レーザ素子では、第２方向における第２側面と第２領域との最短距離は５０μｍ以下であってもよい。これにより、第２端面において良好な放熱特性を確実に確保することができる。

【0013】

本発明の半導体レーザ素子では、第１方向におけるリッジ部の高さは５μｍ以上であってもよい。これにより、第１電極の厚さが５μｍ以上となるため、良好な放熱特性を確保し得る一方で、半導体レーザ素子の製造時に劈開不良が発生するリスクが高まるが、上記構成により、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【0014】

本発明の半導体レーザ素子では、第１電極は、半導体積層体上に形成された金属下地層と、金属下地層上に形成された金属メッキ層と、を有し、側面は、少なくとも金属メッキ層によって構成されていてもよい。これにより、良好な放熱特性を確保し得る厚さを有する第１電極を容易に且つ確実に得ることができる。その一方で、半導体レーザ素子の製造時に劈開不良が発生するリスクが高まるが、上記構成により、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【0015】

本発明の半導体レーザ素子では、活性層は、量子カスケード構造を有してもよい。これにより、高品質な量子カスケードレーザ素子を得ることができる。

【0016】

本発明の半導体レーザ装置は、上記半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を駆動する駆動部と、を備える。

【0017】

この半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子において、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【0018】

本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、上記半導体レーザ素子の製造方法であって、それぞれが半導体基板となる複数の基板部分を含む半導体ウェハを用意し、それぞれが半導体積層体となる複数の積層体部分を含む半導体層を半導体ウェハの一方の主面に形成する第１工程と、それぞれが第１電極となる複数の第１電極部分を含む第１電極層を半導体層上に形成する第２工程と、それぞれが第２電極となる複数の第２電極部分を含む第２電極層を半導体ウェハの他方の主面に形成する第３工程と、それぞれが半導体レーザ素子となる複数の素子部分を互いに仕切る複数のラインのそれぞれに沿って半導体ウェハ及び半導体層を劈開させる第４工程と、を備え、第１工程においては、複数の積層体部分がマトリックス状に並ぶように、半導体層が半導体ウェハの一方の主面に形成され、第２工程においては、複数の積層体部分に複数の第１電極部分が対応するように、第１電極層が半導体層上に形成され、第３工程においては、複数の積層体部分に複数の第２電極部分が対応するように、第２電極層が半導体ウェハの他方の主面に形成され、第４工程においては、複数のラインのうち第３方向に延在する複数の第１ラインのそれぞれに沿って半導体ウェハ及び半導体層が劈開させられ、その後に、複数のラインのうち第２方向に延在する複数の第２ラインのそれぞれに沿って半導体ウェハ及び半導体層が劈開させられる。

【0019】

この半導体レーザ素子の製造方法によれば、製造された半導体レーザ素子において、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、少なくとも第１端面の品質の低下を抑制しつつ、少なくとも第１端面において良好な放熱特性を確保することができる半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、及び半導体レーザ素子の製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施形態の半導体レーザ素子の斜視図である。

【図2】図１に示される半導体レーザ素子の断面図である。

【図3】図１に示される半導体レーザ素子の断面図である。

【図4】図１に示される半導体レーザ素子の一部分の平面図である。

【図5】図１に示される半導体レーザ素子の一部分の平面図である。

【図6】図１に示される半導体レーザ素子の製造方法を示す図である。

【図7】図１に示される半導体レーザ素子の製造方法を示す図である。

【図8】マトリクス状に並んだ状態で一体化された複数の素子部分の平面図である。

【図9】一次元に並んだ状態で一体化された複数の素子部分の劈開面の写真を示す図である。

【図10】図１に示される半導体レーザ素子を備える半導体レーザ装置の断面図である。

【図11】変形例の半導体レーザ素子の一部分の平面図である。

【図12】変形例の半導体レーザ素子の一部分の平面図である。

【図13】変形例の半導体レーザ素子の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［半導体レーザ素子の構成］

【0023】

図１、図２及び図３に示されるように、半導体レーザ素子１は、半導体基板２と、半導体積層体３と、絶縁膜４と、第１電極５と、第２電極６と、を備えている。半導体基板２は、第１主面２ａ及び第２主面２ｂ、並びに、第１側面２１、第２側面２２、第３側面２３及び第４側面２４を有している。第１主面２ａ及び第２主面２ｂは、Ｚ軸方向（第１方向）において互いに対向している。第１側面２１及び第２側面２２は、Ｙ軸方向（第１方向に垂直な第２方向）において互いに対向している。第３側面２３及び第４側面２４は、Ｘ軸方向（第１方向及び第２方向の両方向に垂直な第３方向）において互いに対向している。半導体基板２は、Ｚ軸方向を厚さ方向とし且つＸ軸方向を幅方向とし且つＹ軸方向を長さ方向とする板状を呈している。半導体基板２は、例えば、長方形板状のＮ型ＩｎＰ単結晶基板である。一例として、半導体基板２の長さは４ｍｍ程度であり、半導体基板２の幅は５００μｍ程度であり、半導体基板２の厚さは１５０μｍ程度である。

【0024】

半導体積層体３は、半導体基板２の第１主面２ａに形成されている。半導体積層体３は、量子カスケード構造を有する活性層３１を含んでいる。半導体積層体３は、所定の中心波長（例えば、中赤外領域の波長であって、４～１１μｍのいずれかの値の中心波長）を有するレーザ光を発振するように構成されている。本実施形態では、半導体積層体３は、下部クラッド層３２、下部ガイド層（図示省略）、活性層３１、上部ガイド層（図示省略）、上部クラッド層３３及びコンタクト層（図示省略）が半導体基板２側からこの順序で積層されることで構成されている。上部ガイド層は、分布帰還（ＤＦＢ：distributed feedback）構造として機能する回折格子構造を有していてもよい。

【0025】

活性層３１は、例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓの多重量子井戸構造を有する層である。下部クラッド層３２及び上部クラッド層３３のそれぞれは、例えば、ＳｉドープＩｎＰ層である。下部ガイド層及び上部ガイド層のそれぞれは、例えば、ＳｉドープＩｎＧａＡｓ層である。コンタクト層は、例えば、ＳｉドープＩｎＧａＡｓ層である。

【0026】

半導体積層体３は、Ｙ軸方向に延在するリッジ部３０を有している。リッジ部３０は、下部クラッド層３２における半導体基板２とは反対側の部分、並びに、下部ガイド層、活性層３１、上部ガイド層、上部クラッド層３３及びコンタクト層によって構成されている。つまり、リッジ部３０は、活性層３１を含んでいる。Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の幅は、Ｘ軸方向における半導体基板２の幅よりも小さい。Ｙ軸方向におけるリッジ部３０の長さは、Ｙ軸方向における半導体基板２の長さに等しい。一例として、リッジ部３０の長さは４ｍｍ程度であり、リッジ部３０の幅は１０μｍ～５０μｍ程度であり、リッジ部３０の高さは５μｍ～２０μｍ程度である。リッジ部３０は、Ｘ軸方向において半導体基板２の中央に位置している。Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の両側には、半導体積層体３を構成する各層が存在していない。

【0027】

半導体積層体３は、Ｙ軸方向において互いに対向する第１端面３ａ及び第２端面３ｂを有している。つまり、リッジ部３０は、Ｙ軸方向において互いに対向する第１端面３ａ及び第２端面３ｂを構成している。Ｙ軸方向は、リッジ部３０の延在方向であり且つリッジ部３０の光導波方向である。第１端面３ａ及び第２端面３ｂは、光出射端面として機能する。第１端面３ａは、半導体基板２の第１側面２１と同一平面上に位置している。第２端面３ｂは、半導体基板２の第２側面２２と同一平面上に位置している。Ｘ軸方向において互いに対向する半導体積層体３の両側面は、半導体基板２の第３側面２３及び第４側面２４のそれぞれと同一平面上に位置している。

【0028】

絶縁膜４は、リッジ部３０における半導体基板２とは反対側の表面３０ａが露出するように、リッジ部３０の側面３０ｂ及び下部クラッド層３２の表面３２ａに形成されている。リッジ部３０の側面３０ｂは、Ｘ軸方向において互いに対向するリッジ部３０の両側面のそれぞれである。下部クラッド層３２の表面３２ａは、下部クラッド層３２のうちリッジ部３０を構成していない部分における半導体基板２とは反対側の表面である。絶縁膜４は、例えば、ＳｉＮ膜又はＳｉＯ_２膜である。

【0029】

第１電極５は、半導体積層体３における半導体基板２とは反対側の表面３ｃに形成されている。半導体積層体３の表面３ｃは、リッジ部３０の表面３０ａ、リッジ部３０の側面３０ｂ及び下部クラッド層３２の表面３２ａによって構成された面である。Ｚ軸方向から見た場合に、第１電極５の外縁は、半導体基板２及び半導体積層体３の外縁の内側に位置している。第１電極５は、リッジ部３０の表面３０ａ上においてはリッジ部３０の表面３０ａに接触しており、リッジ部３０の側面３０ｂ上及び下部クラッド層３２の表面３２ａ上においては絶縁膜４に接触している。これにより、第１電極５は、コンタクト層を介して上部クラッド層３３に電気的に接続されている。

【0030】

第１電極５は、金属下地層５１と、金属メッキ層５２と、を有している。金属下地層５１は、半導体積層体３の表面３ｃに沿って延在するように形成されている。つまり、金属下地層５１は、半導体積層体３上に形成されている。金属下地層５１は、例えば、Ｔｉ／Ａｕ層である。金属メッキ層５２は、リッジ部３０が金属メッキ層５２に埋め込まれるように金属下地層５１上に形成されている。つまり、第１電極５は、リッジ部３０が埋め込まれた状態で半導体積層体３上に形成されている。金属メッキ層５２は、例えば、Ａｕメッキ層である。金属メッキ層５２における半導体基板２とは反対側の表面５２ａは、Ｚ軸方向に垂直な平坦面である。一例として、金属メッキ層５２の表面５２ａは、化学機械研磨によって平坦化された研磨面であり、金属メッキ層５２の表面５２ａには、研磨痕が形成されている。なお、リッジ部３０が第１電極５に埋め込まれた状態とは、第１電極５のうちＸ軸方向においてリッジ部３０の両側に位置する部分の厚さ（Ｚ軸方向における当該部分の厚さ）がリッジ部３０の高さ（Ｚ軸方向におけるリッジ部３０の厚さ）よりも大きい状態で、リッジ部３０が第１電極５に覆われた状態である。

【0031】

第２電極６は、半導体基板２の第２主面２ｂに形成されている。第２電極６は、例えば、ＡｕＧｅ／Ａｕ膜、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ膜又はＡｕ膜である。第２電極６は、半導体基板２を介して下部クラッド層３２に電気的に接続されている。

【0032】

以上のように構成された半導体レーザ素子１では、第１電極５及び第２電極６を介して活性層３１にバイアス電圧が印加されると、活性層３１から光が発せられ、当該光のうち所定の中心波長を有する光が分布帰還構造において共振させられる。これにより、所定の中心波長を有するレーザ光が第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれから出射される。なお、第１端面３ａ及び第２端面３ｂの一方の端面に低反射膜が形成されている場合には、所定の中心波長を有するレーザ光が第１端面３ａ及び第２端面３ｂの他方の端面からも出射されるが、所定の中心波長を有するレーザ光は、低反射膜が形成された一方の端面から高出力で出射される。また、第１端面３ａ及び第２端面の一方の端面に高反射膜が形成されていてもよい。その場合には、所定の中心波長を有するレーザ光が第１端面３ａ及び第２端面の他方の端面から出射される。
［第１電極の構成］

【0033】

図１に示されるように、第１電極５は、側面５３を有している。側面５３は、半導体基板２の第１主面２ａ及び金属メッキ層５２の表面５２ａのそれぞれと交差する関係にある。本実施形態では、側面５３は、金属下地層５１及び金属メッキ層５２によって構成されている。Ｚ軸方向における側面５３の幅は、Ｚ軸方向におけるリッジ部３０の高さの５０％以上である。なお、金属下地層５１の厚さは数百ｎｍ程度であり、金属メッキ層５２の厚さは５μｍ以上であり、リッジ部３０の高さは５μｍ以上である。

【0034】

図４及び図５に示されるように、第１電極５の側面５３は、第１側面２１側の第１領域５３ａ、第２側面２２側の第２領域５３ｂ、第３側面２３側の第３領域５３ｃ、及び第４側面２４側の第４領域５３ｄを含んでいる。第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、第１側面２１の内側に位置している。第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、第２側面２２の内側に位置している。第３領域５３ｃは、Ｚ軸方向から見た場合に、第３側面２３の内側に位置している。第４領域５３ｄは、Ｚ軸方向から見た場合に、第４側面２４の内側に位置している。本実施形態では、第３領域５３ｃ及び第４領域５３ｄのそれぞれは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｙ軸方向に沿って直線状に延在している。

【0035】

図４に示されるように、第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第１端面３ａから遠ざかるように、第１端面３ａから離れている。Ｙ軸方向における第１端面３ａと第１領域５３ａとの最短距離は５０μｍ以下である。第１端面３ａは、半導体基板２の第１側面２１と同一平面上に位置しているから、Ｙ軸方向における第１側面２１と第１領域５３ａとの最短距離も５０μｍ以下である。

【0036】

Ｙ軸方向における第１側面２１と第１領域５３ａとの最短距離は、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、及びＸ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離のそれぞれよりも小さい。本実施形態では、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、及びＸ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離は、互いに等しい。

【0037】

Ｙ軸方向における第１側面２１と第１領域５３ａとの距離をＤ_１とし、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離をＳ_１とし、Ｘ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離をＳ_２とすると、第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない。Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の幅をｗとし、Ｘ軸方向における第１領域５３ａの幅をＷ_１とすると、第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない。第１領域５３ａがＺ軸方向から見た場合に所定の範囲において角部を有していないとは、当該所定の範囲における「Ｚ軸方向に垂直な面と第１領域５３ａとの交線」について、当該交線が曲線からなる場合には当該曲線の接線の傾きが連続的に変化していることを意味し、当該交線が直線及び曲線からなる場合には当該直線の傾き及び当該曲線の接線の傾きが連続的に変化していることを意味する。つまり、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲においても、また、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲においても、Ｚ軸方向に垂直な面と第１領域５３ａとの交線は、滑らかに延在している。一例として、Ｚ軸方向から見た場合に、第１領域５３ａは、第１端面３ａ側に凸の円弧（半径２００μｍ程度の半円）状に延在しており、第３領域５３ｃ及び第４領域５３ｄのそれぞれに滑らかに接続されている。この場合、第３領域５３ｃと第４領域５３ｄとの間の距離は４００μｍ程度である。

【0038】

本実施形態では、Ｙ軸方向における第１側面２１と第１領域５３ａとの最短距離をｄ_１とすると、半導体レーザ素子１は、Ｄ_１－ｄ_１≦５００／ｄ_１を満たしている。半導体レーザ素子１は、ｄ_１≦ｗを満たしている。半導体レーザ素子１は、ｄ_１≦「金属メッキ層５２の厚さ」を満たしている。Ｚ軸方向から見た場合に、第１領域５３ａと第３領域５３ｃとは、角部を有していない状態で滑らかに接続されている。Ｚ軸方向から見た場合に、第１領域５３ａと第４領域５３ｄとは、角部を有していない状態で滑らかに接続されている。第１領域５３ａを含む領域であって且つ第３領域５３ｃと第４領域５３ｄとを接続する領域については、Ｘ軸方向における当該領域の幅の１／２の値は、Ｙ軸方向における当該領域の幅よりも大きい。

【0039】

図５に示されるように、第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第２端面３ｂから遠ざかるように、第２端面３ｂから離れている。Ｙ軸方向における第２端面３ｂと第２領域５３ｂとの最短距離は５０μｍ以下である。第２端面３ｂは、半導体基板２の第２側面２２と同一平面上に位置しているから、Ｙ軸方向における第２側面２２と第２領域５３ｂとの最短距離も５０μｍ以下である。

【0040】

Ｙ軸方向における第２側面２２と第２領域５３ｂとの最短距離は、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、及びＸ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離のそれぞれよりも小さい。本実施形態では、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、及びＸ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離は、互いに等しい。

【0041】

Ｙ軸方向における第２側面２２と第２領域５３ｂとの距離をＤ_２とし、Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離をＳ_１とし、Ｘ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離をＳ_２とすると、第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない。Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の幅をｗとし、Ｘ軸方向における第２領域５３ｂの幅をＷ_２とすると、第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_２≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない。第２領域５３ｂがＺ軸方向から見た場合に所定の範囲において角部を有していないとは、当該所定の範囲における「Ｚ軸方向に垂直な面と第２領域５３ｂとの交線」について、当該交線が曲線からなる場合には当該曲線の接線の傾きが連続的に変化していることを意味し、当該交線が直線及び曲線からなる場合には当該直線の傾き及び当該曲線の接線の傾きが連続的に変化していることを意味する。つまり、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲においても、また、Ｗ_２≦１０ｗを満たす範囲においても、Ｚ軸方向に垂直な面と第２領域５３ｂとの交線は、滑らかに延在している。一例として、Ｚ軸方向から見た場合に、第２領域５３ｂは、第２端面３ｂ側に凸の円弧（半径２００μｍ程度の半円）状に延在しており、第３領域５３ｃ及び第４領域５３ｄのそれぞれに滑らかに接続されている。

【0042】

本実施形態では、Ｙ軸方向における第２側面２２と第２領域５３ｂとの最短距離をｄ_２とすると、半導体レーザ素子１は、Ｄ_２－ｄ_２≦５００／ｄ_２を満たしている。半導体レーザ素子１は、ｄ_２≦ｗを満たしている。半導体レーザ素子１は、ｄ_２≦「金属メッキ層５２の厚さ」を満たしている。Ｚ軸方向から見た場合に、第２領域５３ｂと第３領域５３ｃとは、角部を有していない状態で滑らかに接続されている。Ｚ軸方向から見た場合に、第２領域５３ｂと第４領域５３ｄとは、角部を有していない状態で滑らかに接続されている。第２領域５３ｂを含む領域であって且つ第３領域５３ｃと第４領域５３ｄとを接続する領域については、Ｘ軸方向における当該領域の幅の１／２の値は、Ｙ軸方向における当該領域の幅よりも大きい。
［半導体レーザ素子の製造方法］

【0043】

図６に示されるように、複数の基板部分２１０を含む半導体ウェハ２００が用意され、複数の積層体部分３１０を含む半導体層３００が半導体ウェハ２００の一方の主面２００ａに形成される（第１工程）。複数の基板部分２１０のそれぞれは、半導体基板２となる部分である。複数の積層体部分３１０のそれぞれは、半導体積層体３となる部分である。第１工程においては、複数の積層体部分３１０がマトリックス状に並ぶように、半導体層３００が半導体ウェハ２００の一方の主面２００ａに形成される。第１工程においては、例えば、複数の積層体部分３１０を形成するためのエピタキシャル成長、複数のリッジ部３０を形成するためのドライエッチング等が実施される。

【0044】

続いて、各リッジ部３０の表面３０ａ（図２参照）が露出するように、複数の膜部分４１０を含む絶縁層４００が半導体層３００上に形成される。複数の膜部分４１０のそれぞれは、絶縁膜４となる部分である。続いて、複数の第１電極部分５１０を含む第１電極層５００が半導体層３００上に形成される（第２工程）。複数の第１電極部分５１０のそれぞれは、第１電極５となる部分である。第２工程においては、複数の積層体部分３１０に複数の第１電極部分５１０が対応するように、第１電極層５００が半導体層３００上に形成される。第２工程においては、例えば、複数の金属下地層５１を形成するためのＴｉ及びＡｕのスパッタ、複数の金属メッキ層５２を形成するためのＡｕのメッキ、複数の金属メッキ層５２の複数の表面５２ａを一括で形成するための化学機械研磨等が実施される。

【0045】

続いて、複数の第２電極部分６１０を含む第２電極層６００が半導体ウェハ２００の他方の主面２００ｂに形成される（第３工程）。複数の第２電極部分６１０のそれぞれは、第２電極６となる部分である。第３工程においては、複数の積層体部分３１０に複数の第２電極部分６１０が対応するように、第２電極層６００が半導体ウェハ２００の他方の主面２００ｂに形成される。第３工程においては、例えば、半導体ウェハ２００を薄化するための他方の主面２００ｂの研磨、第２電極層６００の合金熱処理等が実施される。これにより、マトリクス状に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００が得られる。複数の素子部分１００のそれぞれは、半導体レーザ素子１となる部分である。なお、第３工程は、第２工程の後に限定されず、他のタイミング（例えば、絶縁層４００の形成と第２工程との間、又は第２工程の途中）で実施されてもよい。

【0046】

続いて、複数の素子部分１００を互いに仕切る複数のラインのそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００を劈開させる（第４工程）。具体的には、図７の（ａ）に示されるように、当該複数のラインのうちＸ軸方向に延在する複数の第１ラインＬ１のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられる（一次劈開）。これにより、図７の（ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に一次元に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００が得られる。一次劈開の後に、当該複数のラインのうちＹ軸方向に延在する複数の第２ラインＬ２のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられる（二次劈開）。これにより、複数の半導体レーザ素子１が得られる。

【0047】

ここで、半導体レーザ素子１の製造時に発生する劈開不良について説明する。図８の（ａ）に示される比較例では、マトリクス状に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００のそれぞれにおいて、Ｚ軸方向から見た場合に第１電極部分５１０が長方形状を呈している。この場合、第１ラインＬ１を介して隣り合う一対の素子部分１００に着目すると、一方の素子部分１００では、Ｄ_１≦Ｓ_１Ｄ_１≦Ｓ_２を満たす範囲に一対の角部５４が存在することになり、他方の素子部分１００では、Ｄ_２≦Ｓ_１Ｄ_２≦Ｓ_２を満たす範囲に一対の角部５４が存在することになる。そのため、一方の素子部分１００が有する一対の角部５４と、他方の素子部分１００が有する一対の角部５４とが、近接した状態で向かい合うことになる。

【0048】

この状態で、複数の第１ラインＬ１のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられると（一次劈開）、図９の（ａ）に示されるように、一次元に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００の劈開面に複数のスジが現れ易くなる。図９の（ａ）に示される写真は、Ｚ軸方向おける側面５３の幅（図１参照）が９μｍ程度であり且つストリート幅（すなわち、ｄ_１＋ｄ_２）が１０μｍ程度であったものについて得られた写真である。このような複数のスジが現れるのは、一対の角部５４のそれぞれに対応する部分に一次劈開時に応力が集中するためと考えられる。このような複数のスジが現れた状態で、複数の第２ラインＬ２のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられると（二次劈開）、得られた半導体レーザ素子１の第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれに一対のスジが残り、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質が低下してしまう。

【0049】

一方、図８の（ｂ）に示される実施例では、マトリクス状に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００のそれぞれにおいて、Ｚ軸方向から見た場合に第１電極部分５１０がオーバル状（換言すれば、トラック状）を呈している。この場合、第１ラインＬ１を介して隣り合う一対の素子部分１００に着目すると、一方の素子部分１００では、Ｄ_１≦Ｓ_１Ｄ_１≦Ｓ_２を満たす範囲に角部が存在しておらず、他方の素子部分１００では、Ｄ_２≦Ｓ_１Ｄ_２≦Ｓ_２を満たす範囲に角部が存在していない。

【0050】

この状態で、複数の第１ラインＬ１のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられると（一次劈開）、図９の（ｂ）に示されるように、一次元に並んだ状態で一体化された複数の素子部分１００の劈開面に、上述したようなスジが現れ難くなる。図９の（ｂ）に示される写真は、Ｚ軸方向おける側面５３の幅（図１参照）が９μｍ程度であり且つストリート幅の最小値（すなわち、ｄ_１＋ｄ_２）が１０μｍ程度であったものについて得られた写真である。上述したようなスジが現れていない状態で、複数の第２ラインＬ２のそれぞれに沿って半導体ウェハ２００及び半導体層３００が劈開させられると（二次劈開）、得られた半導体レーザ素子１において、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下が抑制される。なお、ｄ_１及びｄ_２のそれぞれが５μｍ未満になると（すなわち、ｄ_１＋ｄ_２が１０μｍ未満になると）、第１ラインＬ１を介して隣り合う第１電極部分５１０同士が製造時の誤差で繋がってしまい、劈開不良が発生するおそれがある。そこで、ｄ_１及びｄ_２のそれぞれは５μｍ以上であることが好ましい。
［半導体レーザ装置の構成］

【0051】

図１０に示されるように、半導体レーザ装置１０は、上述した半導体レーザ素子１と、支持部１１と、接合部材１２と、駆動部１３と、を備えている。支持部１１は、本体部１１１と、電極パッド１１２と、を有している。支持部１１は、例えば、本体部１１１がＡｌＮによって形成されたサブマントである。支持部１１は、半導体積層体３が半導体基板２に対して支持部１１側に位置した状態（すなわち、エピサイドダウンの状態）で半導体レーザ素子１を支持している。

【0052】

接合部材１２は、エピサイドダウンの状態で、支持部１１の電極パッド１１２と半導体レーザ素子１の第１電極５とを接合している。接合部材１２は、例えば、ＡｕＳｎ部材等の半田部材である。接合部材１２のうち電極パッド１１２と第１電極５との間に配置された部分の厚さは、例えば、数μｍ程度である。

【0053】

駆動部１３は、半導体レーザ素子１がレーザ光を連続発振するように半導体レーザ素子１を駆動する。駆動部１３は、支持部１１の電極パッド１１２及び半導体レーザ素子１の第２電極６のそれぞれに電気的に接続されている。駆動部１３を電極パッド１１２及び第２電極６のそれぞれに電気的に接続するために、電極パッド１１２及び第２電極６のそれぞれに対してワイヤボンディングが実施される。

【0054】

以上のように構成された半導体レーザ装置１０では、支持部１１側にヒートシンク（図示省略）が設けられている。そのため、半導体レーザ素子１がエピサイドダウンの状態で支持部１１に実装されている構成は、半導体積層体３の放熱特性を確保し易い。したがって、半導体レーザ素子１がレーザ光を連続発振するように駆動される場合には、エピサイドダウンの構成が有効である。特に、中赤外領域における比較的短波長の中心波長（例えば、４～１１μｍのうちの４～６μｍのいずれかの値の中心波長）を有するレーザ光を発振するように半導体積層体３が構成されており、且つ半導体レーザ素子１がレーザ光を連続発振するように駆動される場合には、エピサイドダウンの構成が有効である。なお、エピサイドダウンの構成では、第１電極５の金属メッキ層５２の表面５２ａが平坦化されているため、支持部１１における半導体レーザ素子１の支持状態が安定する。
［作用及び効果］

【0055】

半導体レーザ素子１では、半導体基板２の第１側面２１と第１電極５の第１領域５３ａとの最短距離が、半導体基板２の第３側面２３と第１電極５の第３領域５３ｃとの最短距離、及び半導体基板２の第４側面２４と第１電極５の第４領域５３ｄとの最短距離のそれぞれよりも小さい。これにより、第１電極５の第１領域５３ａが第１端面３ａに近づくことになるため、第１端面３ａにおいて良好な放熱特性を確保することができる。更に、第１領域５３ａが、Ｚ軸方向（半導体基板２の厚さ方向）から見た場合に、Ｘ軸方向（リッジ部３０の幅方向）においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向（リッジ部３０の長さ方向）において第１端面３ａから遠ざかるように、第１端面３ａから離れており、第１領域５３ａが、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２（Ｄ_１：Ｙ軸方向における第１端面３ａと第１領域５３ａとの距離、Ｓ_１：リッジ部３０の幅方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、Ｓ_２：リッジ部３０の幅方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離）を満たす範囲において角部を有していない。これにより、第１端面３ａにおいて良好な放熱特性を確保することができるように、第１側面２１と第１領域５３ａとの最短距離を小さくしたとしても、半導体レーザ素子１の製造時の劈開不良に起因する第１端面３ａの品質の低下を抑制することができる。同様に、半導体基板２の第２側面２２と第１電極５の第２領域５３ｂとの最短距離が、半導体基板２の第３側面２３と第１電極５の第３領域５３ｃとの最短距離、及び半導体基板２の第４側面２４と第１電極５の第４領域５３ｄとの最短距離のそれぞれよりも小さい。これにより、第１電極５の第２領域５３ｂが第２端面３ｂに近づくことになるため、第２端面３ｂにおいて良好な放熱特性を確保することができる。更に、第２領域５３ｂが、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第２端面３ｂから遠ざかるように、第２端面３ｂから離れており、第２領域５３ｂが、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２（Ｄ_２：Ｙ軸方向における第２端面３ｂと第２領域５３ｂとの距離、Ｓ_１：リッジ部３０の幅方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離、Ｓ_２：リッジ部３０の幅方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離）を満たす範囲において角部を有していない。これにより、第２端面３ｂにおいて良好な放熱特性を確保することができるように、第２側面２２と第２領域５３ｂとの最短距離を小さくしたとしても、半導体レーザ素子１の製造時の劈開不良に起因する第２端面３ｂの品質の低下を抑制することができる。以上により、半導体レーザ素子１によれば、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下を抑制しつつ、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保することができる。

【0056】

半導体レーザ素子１では、Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の幅をｗとし、Ｘ軸方向における第１領域５３ａの幅をＷ_１とすると、第１領域５３ａが、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない。これにより、リッジ部３０及びその近傍において、第１端面３ａの品質の低下を確実に抑制することができる。同様に、半導体レーザ素子１では、Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の幅をｗとし、Ｘ軸方向における第２領域５３ｂの幅をＷ_２とすると、第２領域５３ｂが、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_２≦１０ｗを満たす範囲において角部を有していない。これにより、リッジ部３０及びその近傍において、第２端面３ｂの品質の低下を確実に抑制することができる。

【0057】

半導体レーザ素子１では、Ｙ軸方向における第１側面２１と第１領域５３ａとの最短距離が５０μｍ以下である。これにより、第１端面３ａにおいて良好な放熱特性を確実に確保することができる。同様に、半導体レーザ素子１では、Ｙ軸方向における第２側面２２と第２領域５３ｂとの最短距離が５０μｍ以下である。これにより、第２端面３ｂにおいて良好な放熱特性を確実に確保することができる。

【0058】

半導体レーザ素子１では、Ｚ軸方向におけるリッジ部３０の高さが５μｍ以上である。これにより、第１電極５の厚さが５μｍ以上となるため、良好な放熱特性を確保し得る一方で、半導体レーザ素子１の製造時に劈開不良が発生するリスクが高まるが、上記構成により、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下を抑制しつつ、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保することができる。

【0059】

半導体レーザ素子１では、第１電極５の側面５３が金属下地層５１及び金属メッキ層５２によって構成されている。これにより、良好な放熱特性を確保し得る厚さを有する第１電極５を容易に且つ確実に得ることができる。その一方で、半導体レーザ素子１の製造時に劈開不良が発生するリスクが高まるが、上記構成により、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下を抑制しつつ、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保することができる。

【0060】

半導体レーザ素子１では、活性層３１が量子カスケード構造を有している。これにより、高品質な量子カスケードレーザ素子を得ることができる。

【0061】

半導体レーザ装置１０によれば、半導体レーザ素子１において、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下を抑制しつつ、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保することができる。

【0062】

半導体レーザ素子１の製造方法によれば、製造された半導体レーザ素子１において、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれの品質の低下を抑制しつつ、第１端面３ａ及び第２端面３ｂのそれぞれにおいて良好な放熱特性を確保することができる。
［変形例］

【0063】

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、活性層３１には、公知の量子カスケード構造を適用することができる。半導体積層体３には、公知の積層構造を適用することができる。一例として、半導体積層体３において、上部ガイド層は、分布帰還構造として機能する回折格子構造を有していなくてもよい。また、半導体積層体３は、例えば、レーザダイオードとして構成されていてもよい。本発明は、量子カスケードレーザ素子以外の半導体レーザ素子にも適用することが可能である。

【0064】

第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_１≦５ｗを満たす範囲において角部を有していなければよく、更には、Ｗ_１≦ｗを満たす範囲において角部を有していなければよい。同様に、第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_２≦５ｗを満たす範囲において角部を有していなければよく、更には、Ｗ_２≦ｗを満たす範囲において角部を有していなければよい。

【0065】

第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第１端面３ａから遠ざかるように、第１端面３ａから離れており、且つ、Ｚ軸方向から見た場合に、少なくともＤ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していないものであればよい。同様に、第２領域５３ｂは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第２端面３ｂから遠ざかるように、第２端面３ｂから離れており、且つ、Ｚ軸方向から見た場合に、少なくともＤ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していないものであればよい。なお、上述した実施形態では、Ｓ_１（Ｘ軸方向における第３側面２３と第３領域５３ｃとの最短距離）及びＳ_２（Ｘ軸方向における第４側面２４と第４領域５３ｄとの最短距離）が互いに等しかったが、Ｓ_１及びＳ_２は互いに異なっていてもよい。

【0066】

半導体レーザ素子１は、第１領域５３ａが「Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第１端面３ａから遠ざかるように、第１端面３ａから離れており、且つ、Ｚ軸方向から見た場合に、少なくともＤ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない」との構成を有するものであれば、第２領域５３ｂが「Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向においてリッジ部３０から両側に遠ざかるほどＹ軸方向において第２端面３ｂから遠ざかるように、第２端面３ｂから離れており、且つ、Ｚ軸方向から見た場合に、少なくともＤ_２≦Ｓ_１及びＤ_２≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない」との構成を有するものでなくてもよい。少なくとも第１領域５３ａが上記構成を有する半導体レーザ素子１であれば、第２領域５３ｂが角部を有していたとしても、半導体レーザ素子１の製造時における一次劈開前に角部同士が近接した状態で向かい合うことにならないため、劈開不良を抑制することが可能である。

【0067】

第１領域５３ａは、図１１に示されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｘ軸方向におけるリッジ部３０の両側において直線的に延在していてもよい。この場合にも、第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲において角部を有していない。なお、図１１に示される変形例では、第１領域５３ａは、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲においても角部を有していない。以上の事項は、第２領域５３ｂについても同様である。

【0068】

第１領域５３ａは、図１２に示されるように、Ｚ軸方向から見た場合に、Ｄ_１≦Ｓ_１及びＤ_１≦Ｓ_２を満たす範囲外に、角部５４を有するものであってもよい。なお、図１２に示される変形例では、Ｚ軸方向から見た場合に、角部５４が、Ｗ_１≦１０ｗを満たす範囲外に位置している。以上の事項は、第２領域５３ｂについても同様である。

【0069】

第１電極５の側面５３は、少なくとも金属メッキ層５２によって構成されていればよい。側面５３が金属メッキ層５２のみによって構成されている場合、金属下地層５１の外縁は、図１３に示されるように、Ｚ軸方向から見た場合に半導体基板２及び半導体積層体３の外縁に一致していてもよい。つまり、半導体レーザ素子１の製造方法では、金属下地層５１のうち第１ラインＬ１に沿った部分がエッチングによって除去されなくてもよい。その場合にも、半導体ウェハ２００及び半導体層３００を精度良く劈開させることができる。なお、金属下地層５１の外縁が、Ｚ軸方向から見た場合に少なくとも第１端面３ａ及び第２端面３ｂに一致していると、第１端面３ａ及び第２端面３ｂでの放熱特性を確保することができる。

【0070】

第１電極５は、金属下地層５１と、金属メッキ層５２と、を有しているものに限定されない。第１電極５は、積層された複数の金属層によって構成されていてもよいし、或いは、単一の金属層によって構成されていてもよい。

【0071】

駆動部１３は、半導体レーザ素子１がレーザ光を連続発振するように半導体レーザ素子１を駆動するものに限定されず、半導体レーザ素子１がレーザ光をパルス発振するように半導体レーザ素子１を駆動するものであってもよい。つまり、駆動部１３は、半導体レーザ素子１を駆動するものであればよい。

【0072】

支持部１１は、エピサイドダウンの状態で半導体レーザ素子１を支持しているものに限定されず、半導体基板２が半導体積層体３に対して支持部１１側に位置した状態（すなわち、エピサイドアップの状態）で半導体レーザ素子１を支持しているものであってもよい。つまり、支持部１１は、半導体レーザ素子１を支持しているものであればよい。なお、エピサイドアップの構成では、第１電極５の金属メッキ層５２の表面５２ａが平坦化されているため、第１電極５に対してワイヤボンディングを実施する際にその位置の自由度が大きくなる。

【0073】

絶縁膜４は、リッジ部３０の表面３０ａのうちの少なくとも一部が露出するように形成されていればよい。つまり、半導体レーザ素子１の製造方法では、リッジ部３０の表面３０ａのうちの少なくとも一部が露出するように絶縁層４００が形成されればよい。ただし、半導体レーザ素子１において、リッジ部３０の表面３０ａの全体が露出するように絶縁膜４が形成されていると、第１電極５とリッジ部３０との接触面積が増えるため、リッジ部３０において広い電流注入領域を確保することができ、高効率な光出力特性を得ることが可能となる。

【符号の説明】

【0074】

１…半導体レーザ素子、２…半導体基板、２ａ…第１主面、２ｂ…第２主面、３…半導体積層体、３ａ…第１端面、３ｂ…第２端面、５…第１電極、６…第２電極、１０…半導体レーザ装置、１３…駆動部、２１…第１側面、２２…第２側面、２３…第３側面、２４…第４側面、３０…リッジ部、３１…活性層、５１…金属下地層、５２…金属メッキ層、５３…側面、５３ａ…第１領域、５３ｂ…第２領域、５３ｃ…第３領域、５３ｄ…第４領域、１００…素子部分、２００…半導体ウェハ、２００ａ…一方の主面、２００ｂ…他方の主面、２１０…基板部分、３００…半導体層、３１０…積層体部分、５００…第１電極層、５１０…第１電極部分、６００…第２電極層、６１０…第２電極部分、Ｌ１…第１ライン、Ｌ２…第２ライン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】