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JP5862380B2 - Semiconductor laser element - Google Patents

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JP5862380B2
JP5862380B2 JP2012056085A JP2012056085A JP5862380B2 JP 5862380 B2 JP5862380 B2 JP 5862380B2 JP 2012056085 A JP2012056085 A JP 2012056085A JP 2012056085 A JP2012056085 A JP 2012056085A JP 5862380 B2 JP5862380 B2 JP 5862380B2
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Description

本発明は、半導体レーザ素子に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device.

従来の半導体レーザ素子は、出射端面と、出射端面に対して反対側に設けられた反射端面と、を有する。半導体レーザ素子内で生じた光は、両端面の間で共振され、出射端面からレーザ光が出射される。(例えば、特許文献1参照)   A conventional semiconductor laser element has an emission end face and a reflection end face provided on the opposite side to the emission end face. The light generated in the semiconductor laser element is resonated between both end faces, and laser light is emitted from the emission end face. (For example, see Patent Document 1)

平08−330628号Hei 08-330628

しかしながら、従来の半導体レーザ素子は、そのサイズを小さく設計すると、反射端面から出射端面までの距離(以下「共振器長」ともいう)も必然的に短くなってしまう。このため、素子サイズの小さな半導体レーザ素子では、素子内で生じた光を共振させても十分に増幅することができず、高出力の半導体レーザ素子を得ることが難しいという問題があった。   However, when the size of the conventional semiconductor laser element is designed to be small, the distance from the reflection end face to the emission end face (hereinafter also referred to as “resonator length”) is necessarily shortened. For this reason, in a semiconductor laser element having a small element size, there is a problem in that it is difficult to sufficiently amplify even if light generated in the element is resonated, and it is difficult to obtain a high-power semiconductor laser element.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、素子サイズが小さいにもかかわらず光出力の高い半導体レーザ素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a high light output even though the device size is small.

一態様に係る半導体レーザ素子は、基板と、基板上に形成されると共に3以上の側面を有する半導体構造と、を備えている。半導体構造の一側面には、半導体構造で生じた光を他の側面に反射させる反射面と、半導体構造で生じた光を出射させる出射面と、を有する溝が設けられている。そして、半導体構造で生じた光は、反射面と、溝が設けられていない2以上の側面と、出射面と、を結ぶ領域で共振する。   A semiconductor laser device according to one aspect includes a substrate and a semiconductor structure formed on the substrate and having three or more side surfaces. One side surface of the semiconductor structure is provided with a groove having a reflection surface that reflects light generated in the semiconductor structure to the other side surface and an emission surface that emits light generated in the semiconductor structure. The light generated in the semiconductor structure resonates in a region connecting the reflection surface, two or more side surfaces not provided with grooves, and the emission surface.

一態様に係る半導体レーザ素子は、基板と、基板上に形成されると共に3以上の側面を有する半導体構造と、を備えている。半導体構造の一側面には、半導体構造で生じた光を他の側面に反射させる反射面を有する反射側溝が設けられ、半導体構造の他の一側面には、半導体構造で生じた光を出射させる出射面を有する出射側溝が設けられている。そして、半導体構造で生じた光は、反射面と、反射側溝も出射側溝も設けられていない1以上の側面と、出射面と、を結ぶ領域で共振する。   A semiconductor laser device according to one aspect includes a substrate and a semiconductor structure formed on the substrate and having three or more side surfaces. One side surface of the semiconductor structure is provided with a reflection side groove having a reflection surface that reflects light generated in the semiconductor structure to the other side surface, and the other side surface of the semiconductor structure emits light generated in the semiconductor structure. An exit side groove having an exit surface is provided. The light generated in the semiconductor structure resonates in a region connecting the reflection surface, one or more side surfaces in which neither the reflection-side groove nor the emission-side groove is provided, and the emission surface.

本発明によれば、半導体レーザ素子を小型化しても光出力の高い半導体レーザ素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser device having a high optical output even if the semiconductor laser device is downsized.

第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。1 is a top view of a semiconductor laser device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体レーザ素子の断面図である。(a)は図1のA−Aの断面図である。(b)は図1のB−Bの断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment. (A) is sectional drawing of AA of FIG. (B) is sectional drawing of BB of FIG. 第1の実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の上面図である。FIG. 6 is a top view of a semiconductor laser device according to a modification of the first embodiment. 第2の実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。FIG. 6 is a top view of a semiconductor laser device according to a second embodiment. 第2の実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の上面図である。It is a top view of the semiconductor laser element which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 本発明の半導体レーザ素子を得るための劈開方向を示す上面図である。It is a top view which shows the cleavage direction for obtaining the semiconductor laser element of this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体レーザ素子を実施するための形態について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の位置や大きさ等は、説明を明確にするため誇張していることがある。同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は省略する。
(第1の実施形態)
Hereinafter, embodiments for implementing a semiconductor laser device according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the form shown below is the illustration for materializing the technical idea of this invention, Comprising: This invention is not limited to the following. In addition, the positions, sizes, and the like of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. About the same name and code | symbol, the same or the same member is shown in principle, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
(First embodiment)

図1に、第1の実施形態に係る半導体レーザ素子100の上面図を示す。図2に、半導体レーザ素子100の断面図を示す。図2(a)は図1のA−Aの断面図であり、図2(b)は図1のB−Bの断面図である。また、図3に、第1の実施形態の変形例の上面図を示す。   FIG. 1 is a top view of the semiconductor laser device 100 according to the first embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the semiconductor laser device 100. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 3 shows a top view of a modification of the first embodiment.

図1に示すように、半導体レーザ素子100は、基板10と、基板10上に形成されると共に3以上の側面30(30a〜f)を有する半導体構造20と、を備えている。半導体構造20の一側面30aには、半導体構造20で生じた光を他の側面30bに反射させる反射面50と、半導体構造20で生じた光を出射させる出射面60と、を有する溝40が設けられている。そして、半導体構造20で生じた光は、反射面50と、溝40が設けられていない2以上の側面30b〜fと、出射面60と、を結ぶ領域で共振する。   As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 100 includes a substrate 10 and a semiconductor structure 20 formed on the substrate 10 and having three or more side surfaces 30 (30a to f). On one side surface 30 a of the semiconductor structure 20, there is a groove 40 having a reflection surface 50 that reflects light generated in the semiconductor structure 20 to the other side surface 30 b and an emission surface 60 that emits light generated in the semiconductor structure 20. Is provided. The light generated in the semiconductor structure 20 resonates in a region connecting the reflection surface 50, the two or more side surfaces 30 b to f in which the groove 40 is not provided, and the emission surface 60.

これにより、素子のサイズを小さくしても、高出力の半導体レーザ素子100を得ることができる。   Thereby, even if the element size is reduced, the high-power semiconductor laser element 100 can be obtained.

つまり、反射面と出射面とが互いに反対側に設けられた従来の半導体レーザ素子は、反射面と出射面とを直線で結ぶ距離が共振器長となり、素子サイズが小さくなる分だけ共振器長が短くなってしまう。これに対して、半導体レーザ素子100では、反射面50と出射面60との間を共振する光が、溝40が設けられていない2以上の側面30b〜fを経由するため、反射面と出射面との間の直線上を共振する従来技術に比べて、共振器長を長くすることができる。これにより、素子サイズを小さくしても、十分長い共振器長を形成することができ、高出力のレーザ光を出射させることができる。   In other words, in a conventional semiconductor laser device in which the reflecting surface and the emitting surface are provided on opposite sides, the distance connecting the reflecting surface and the emitting surface with a straight line is the resonator length, and the resonator length is reduced by the element size. Will be shorter. On the other hand, in the semiconductor laser element 100, the light resonating between the reflecting surface 50 and the emitting surface 60 passes through the two or more side surfaces 30b to f where the groove 40 is not provided. The resonator length can be increased as compared with the prior art that resonates on a straight line with the surface. Thereby, even if the element size is reduced, a sufficiently long resonator length can be formed, and a high-power laser beam can be emitted.

基板10は、後述する半導体構造20を積層させるためのものである。基板10は、基板10を劈開により分割できるように劈開面を有する材料であることが好ましい。例えば、六方晶の結晶構造を有する窒化物半導体が挙げられる。   The substrate 10 is for laminating semiconductor structures 20 to be described later. The substrate 10 is preferably a material having a cleavage plane so that the substrate 10 can be divided by cleavage. For example, a nitride semiconductor having a hexagonal crystal structure can be given.

基板10の上面(つまり、半導体構造20を積層させる面)は、c面であることが好ましい。これにより、基板10の側面30をm面で構成することができる。基板10をm面に沿って劈開すると劈開不良が生じにくいため、基板10の側面を劈開で形成したm面で構成することにより、量産性に優れる半導体レーザ素子を得ることができる。   The upper surface of the substrate 10 (that is, the surface on which the semiconductor structure 20 is stacked) is preferably a c-plane. Thereby, the side surface 30 of the board | substrate 10 can be comprised by m surface. If the substrate 10 is cleaved along the m-plane, it is difficult for cleavage defects to occur. Therefore, by forming the side surface of the substrate 10 with the m-plane formed by cleaving, a semiconductor laser device having excellent mass productivity can be obtained.

図2(a)及び(b)に示すように、基板10上には半導体構造20が設けられている。半導体構造20は、基板側から第1半導体層21、活性層22、第2半導体層23の順に積層された積層体である。半導体構造20は、p型半導体である第1半導体層21とn型半導体である第2半導体層23から移動した電子や正孔が活性層22で再結合することで発光する。半導体構造20で生じた光は、その平面内で共振することにより、最終的には、半導体構造20の出射面60から外部に放出される。半導体構造20の材料は、InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)からなる窒化物半導体などが挙げられる。窒化物半導体であれば、後述するように半導体構造20の側面30にm面を形成することができる。 As shown in FIGS. 2A and 2B, a semiconductor structure 20 is provided on the substrate 10. The semiconductor structure 20 is a stacked body in which a first semiconductor layer 21, an active layer 22, and a second semiconductor layer 23 are stacked in this order from the substrate side. The semiconductor structure 20 emits light when electrons and holes moved from the first semiconductor layer 21 which is a p-type semiconductor and the second semiconductor layer 23 which is an n-type semiconductor are recombined in the active layer 22. The light generated in the semiconductor structure 20 resonates in the plane, and is finally emitted to the outside from the emission surface 60 of the semiconductor structure 20. Examples of the material of the semiconductor structure 20 include a nitride semiconductor made of In x Al y Ga 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). In the case of a nitride semiconductor, an m-plane can be formed on the side surface 30 of the semiconductor structure 20 as will be described later.

半導体構造20は、3以上の側面30を有しており、図1では6つの側面30a〜fを有する。半導体構造20の側面30a〜fは、半導体構造20の積層方向に沿って形成される。また、半導体構造20の側面30a〜fは、エッチングによって形成されるのが好ましい。これにより、半導体構造20の側面30a〜fを同時に形成することができ、劈開で半導体構造20の各側面30a〜fを一面ずつ形成する場合に比べて生産性が向上する。なお、半導体構造20の側面30a〜fを形成するためのエッチングは、ドライエッチングでもウェットエッチングのどちらでもよい。   The semiconductor structure 20 has three or more side surfaces 30 and in FIG. 1 has six side surfaces 30a-f. Side surfaces 30 a-f of the semiconductor structure 20 are formed along the stacking direction of the semiconductor structure 20. Also, the side surfaces 30a-f of the semiconductor structure 20 are preferably formed by etching. Thereby, the side surfaces 30a to f of the semiconductor structure 20 can be formed at the same time, and the productivity is improved as compared with the case where the side surfaces 30a to f of the semiconductor structure 20 are formed one by one by cleavage. Note that the etching for forming the side surfaces 30a to 30f of the semiconductor structure 20 may be either dry etching or wet etching.

図2(a)又は(b)に示すように、半導体構造20の側面30は、第2半導体層23の上面から第1半導体層21の下面までが連続して露出することにより形成されている。但し、例えば、第2半導体層23の上面から第1半導体層21の途中(第1半導体層21の上面と下面との間)まで、又は、第2半導体層23の上面から基板10の途中まで露出させて、側面30としても良い。   As shown in FIG. 2A or 2B, the side surface 30 of the semiconductor structure 20 is formed by continuously exposing the upper surface of the second semiconductor layer 23 to the lower surface of the first semiconductor layer 21. . However, for example, from the upper surface of the second semiconductor layer 23 to the middle of the first semiconductor layer 21 (between the upper surface and the lower surface of the first semiconductor layer 21) or from the upper surface of the second semiconductor layer 23 to the middle of the substrate 10 The side surface 30 may be exposed.

また、図1に示すように上方から見て半導体構造20の側面30a〜fで正六角形が形成される場合、半導体構造20の側面30a〜fがm面であることが好ましい。側面30a〜fを安定なm面とすることで、より平坦な側面30a〜fを得ることができるからである。   Further, when a regular hexagon is formed on the side surfaces 30a to 30f of the semiconductor structure 20 as viewed from above as shown in FIG. 1, the side surfaces 30a to f of the semiconductor structure 20 are preferably m-planes. It is because flatter side surfaces 30a-f can be obtained by making the side surfaces 30a-f into stable m-planes.

また、上方から見て、半導体構造20の外縁を、基板10の外縁よりも内側に設けることができる(図1参照)。これにより、基板10を劈開する際に半導体構造20の側面30にダメージが発生するのを抑制することができる。   Further, when viewed from above, the outer edge of the semiconductor structure 20 can be provided inside the outer edge of the substrate 10 (see FIG. 1). Thereby, it is possible to prevent the side surface 30 of the semiconductor structure 20 from being damaged when the substrate 10 is cleaved.

図1に基づいて、光の共振について説明する。半導体構造20で生じた光は、側面30aの溝40に設けられた反射面50で、側面30aと隣接する他の側面30bに向かって反射される。そして、側面30bに到達した光は、側面30bと隣接する側面30cに向かって反射される。このように隣接する側面で順番に反射されていき、最終的に反射面50を有する側面30aを除く側面30b〜fで反射された後、側面30aの溝40に設けられた出射面60で今度は逆方向に再度反射される。そして、これが繰り返されることで光が増幅して最終的には出射面60からレーザ光が出射する。つまり、半導体構造20で生じた光は、図1の矢印に示すように半導体構造20の側面で構成される正六角形とは60度傾いた正六角形の経路を共振する。このような経路で共振するために、反射面50及び出射面60は、溝40が設けられる側面30aと平行ではなく、互いに異なる面に配置することが好ましい。   The resonance of light will be described with reference to FIG. The light generated in the semiconductor structure 20 is reflected by the reflecting surface 50 provided in the groove 40 of the side surface 30a toward the other side surface 30b adjacent to the side surface 30a. The light reaching the side surface 30b is reflected toward the side surface 30c adjacent to the side surface 30b. In this way, the light is sequentially reflected by the adjacent side surfaces, and finally reflected by the side surfaces 30b to f excluding the side surface 30a having the reflective surface 50, and then is reflected by the exit surface 60 provided in the groove 40 of the side surface 30a. Is reflected again in the opposite direction. By repeating this, the light is amplified and finally the laser light is emitted from the emission surface 60. That is, the light generated in the semiconductor structure 20 resonates on a regular hexagonal path inclined by 60 degrees from the regular hexagon formed on the side surface of the semiconductor structure 20 as indicated by an arrow in FIG. In order to resonate along such a path, it is preferable that the reflection surface 50 and the emission surface 60 are not parallel to the side surface 30a where the groove 40 is provided, but are arranged on different surfaces.

例えば、図1に示すように、上方から見た溝40の形状を2面からなる切欠き(V字)にして、溝40の一方の側面を反射面50、溝40の他方の側面を出射面60とし、共に光の経路に対して垂直をなすように形成すれば、上記のとおり効率よく光を導波させることができる。   For example, as shown in FIG. 1, the shape of the groove 40 viewed from above is a notch (V-shape) formed of two surfaces, and one side surface of the groove 40 is emitted from the reflecting surface 50 and the other side surface of the groove 40 is emitted. If the surface 60 is formed so as to be perpendicular to the light path, the light can be efficiently guided as described above.

溝40は、エッチングで形成されるのが好ましい。これにより、任意の形状で溝40を形成することができる。工程数を削減するために、溝40及び半導体構造20の側面30a〜fを同時に形成してもよい。   The groove 40 is preferably formed by etching. Thereby, the groove | channel 40 can be formed in arbitrary shapes. In order to reduce the number of steps, the trench 40 and the side surfaces 30a-f of the semiconductor structure 20 may be formed simultaneously.

溝40に設けられる反射面50には、図2(b)に示すように、半導体構造20で生じた光を反射面50で確実に他の側面30bに向かって反射させるために、反射膜80を設けることができる。反射膜80の材料としては、Al、SiO、Nb、TiO、ZrO等の酸化物、又は、AlN、AlGaN、BN、SiN等の窒化物が挙げられ、これらの2種類以上の組合せによって誘電体多層膜とすることもできる。 As shown in FIG. 2B, the reflective surface 50 provided in the groove 40 is provided with a reflective film 80 in order to reflect the light generated in the semiconductor structure 20 toward the other side surface 30 b with certainty. Can be provided. Examples of the material of the reflective film 80 include oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , and ZrO 2 , and nitrides such as AlN, AlGaN, BN, and SiN. A dielectric multilayer film can be formed by combining two or more kinds.

溝40に設けられる出射面60には、反射膜80よりも低い所定の反射率を有する保護膜を設けることができる。保護膜としては、Al、SiO、Nb、TiO、ZrO等の酸化物、又は、AlN、AlGaN、BN、SiN等の窒化物が挙げられ、これらの2種類以上の組合せによって誘電体多層膜とすることもできる。 A protective film having a predetermined reflectance lower than that of the reflective film 80 can be provided on the emission surface 60 provided in the groove 40. Examples of the protective film include oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , Nb 2 O 5 , TiO 2 , and ZrO 2 , or nitrides such as AlN, AlGaN, BN, and SiN. A dielectric multilayer film can also be formed by a combination of the above.

図1及び図2(b)に示すように、半導体構造20の上部には、リッジ70を設けることもできる(すなわち、第2半導体層の上側の一部をリッジとすることもできる)。リッジ70は、半導体構造20で生じた光が反射面50から出射面60までに共振する領域に対応して設けられており、これにより横方向(半導体構造20平面方向)の光閉じ込め及びキャリア閉じ込めを向上させることができる。具体的には、図1に示すように、半導体構造20で生じた光は上面視で正六角形の経路で共振するため、リッジ70の上面視の形状はこの光の共振経路に対応した正六角形とすることができる。   As shown in FIGS. 1 and 2B, a ridge 70 may be provided on the upper portion of the semiconductor structure 20 (that is, a part of the upper side of the second semiconductor layer may be a ridge). The ridge 70 is provided corresponding to a region in which the light generated in the semiconductor structure 20 resonates from the reflection surface 50 to the emission surface 60, whereby light confinement and carrier confinement in the lateral direction (plane direction of the semiconductor structure 20). Can be improved. Specifically, as shown in FIG. 1, since the light generated in the semiconductor structure 20 resonates in a regular hexagonal path when viewed from above, the shape of the ridge 70 when viewed from above is a regular hexagon corresponding to the resonant path of this light. It can be.

また、図1に示すように、正六角形のリッジ70の外周側の角部は、主な光路となるリッジの幅の中心が側面30と一致するように形成することができる。これにより、半導体構造20の側面30で反射された光をリッジ70形成領域から逸らせることなく導波させることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the corners on the outer peripheral side of the regular hexagonal ridge 70 can be formed so that the center of the width of the ridge serving as the main optical path coincides with the side surface 30. Thereby, the light reflected by the side surface 30 of the semiconductor structure 20 can be guided without deviating from the ridge 70 formation region.

なお、図示していないが、第2半導体層23上面にp電極を設け、基板10の下面にn電極を設けることができる。これにより、p電極及びn電極を半導体構造上に配置する場合と比較して、素子のサイズを小さくすることができ、ウエハ1000からの半導体レーザ素子の取れ数が増加する。   Although not shown, a p-electrode can be provided on the upper surface of the second semiconductor layer 23 and an n-electrode can be provided on the lower surface of the substrate 10. Thereby, compared with the case where the p electrode and the n electrode are arranged on the semiconductor structure, the size of the element can be reduced, and the number of semiconductor laser elements taken from the wafer 1000 is increased.

側面30b〜fには、半導体構造20で生じた光を反射させるために反射膜(図示なし)を設けることができる。これにより、半導体構造20で生じる光が半導体構造20の側面30b〜fから外部に漏れることなく半導体構造20内へ反射するため、光損失を抑制することができる。この反射膜の材料は、反射面50に設けられる反射膜80と同一であることが好ましい。これにより、半導体構造20の側面30b〜f及び反射面50に反射膜を同時に形成することができ、生産性を向上させることができる。   A reflective film (not shown) can be provided on the side surfaces 30b to 30f in order to reflect light generated in the semiconductor structure 20. Thereby, light generated in the semiconductor structure 20 is reflected from the side surfaces 30b to 30f of the semiconductor structure 20 into the semiconductor structure 20 without leaking to the outside, so that light loss can be suppressed. The material of the reflective film is preferably the same as that of the reflective film 80 provided on the reflective surface 50. Thereby, a reflective film can be simultaneously formed on the side surfaces 30b to 30f and the reflective surface 50 of the semiconductor structure 20, and productivity can be improved.

図6に示すように、基板10上に半導体構造20が複数配置されたウエハ1000を3方向(図6に示す点線)に劈開することで、正六角形の半導体レーザ素子100を得ることができる。この3方向の劈開は、m面に沿って行うのが好ましい。これにより、劈開時の歩留まりを向上させることができる。また、図6の点線に示す3方向のうち2方向のみを劈開することで、半導体構造20が正六角形であり、基板の最外縁が平行四辺形である半導体レーザ素子を得ることもできる。これにより、少ない回数の劈開により素子化することができ、生産性を向上させることができる。なお、図6では、説明を簡単にするため、溝40、リッジ70及び反射膜80を省略してある。   As shown in FIG. 6, a regular hexagonal semiconductor laser device 100 can be obtained by cleaving a wafer 1000 in which a plurality of semiconductor structures 20 are arranged on a substrate 10 in three directions (dotted lines shown in FIG. 6). The cleavage in these three directions is preferably performed along the m plane. Thereby, the yield at the time of cleavage can be improved. Further, by cleaving only two of the three directions indicated by the dotted lines in FIG. 6, it is possible to obtain a semiconductor laser device in which the semiconductor structure 20 is a regular hexagon and the outermost edge of the substrate is a parallelogram. Thereby, an element can be formed by a small number of cleavages, and productivity can be improved. In FIG. 6, the groove 40, the ridge 70, and the reflective film 80 are omitted for simplicity of explanation.

第1の実施形態に係る半導体レーザ素子100は、図3に示すような変形例にすることができる。すなわち、図3(a)のように、半導体構造20が上面視で正六角形であることは図1に示す半導体レーザ素子100と同じであるが、溝40の反射面50及び出射面60を所定の傾斜角度にすることで、反射面50と出射面60との間を光が共振する際に、溝40が設けられる側面aから一面飛ばしで側面c及び側面eを経由しても良い。また、図3(b)のように、半導体構造20の上面視の形状を正三角形にして、側面30gに設けられる反射面50と出射面60との間を光が共振する際に、側面30g及び30iを経由しても良い。半導体構造20の上面視の形状は、正n角形(n≧3)であれば良いが、特に正六角形又は正三角形とすれば、全ての側面をm面とすることができ、平坦な側面を形成することができる。
(第2の実施形態)
The semiconductor laser device 100 according to the first embodiment can be modified as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 3A, the semiconductor structure 20 has a regular hexagonal shape in a top view, which is the same as the semiconductor laser device 100 shown in FIG. 1, but the reflection surface 50 and the emission surface 60 of the groove 40 are predetermined. When the light resonates between the reflecting surface 50 and the emitting surface 60, the entire surface may be skipped from the side surface a where the groove 40 is provided and passed through the side surface c and the side surface e. Further, as shown in FIG. 3B, when the top view of the semiconductor structure 20 is an equilateral triangle, when the light resonates between the reflecting surface 50 and the emitting surface 60 provided on the side surface 30g, the side surface 30g. And 30i. The shape of the semiconductor structure 20 in a top view may be a regular n-gon (n ≧ 3), but in particular, if it is a regular hexagon or a regular triangle, all side surfaces can be m-planes, and flat side surfaces can be formed. Can be formed.
(Second Embodiment)

以下、第2の実施形態に係る半導体レーザ素子200について、図4及び図5を参照にしながら説明する。図4は、半導体レーザ素子200の上面図である。図5は、その変形例の上面図である。   Hereinafter, a semiconductor laser device 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a top view of the semiconductor laser element 200. FIG. 5 is a top view of the modification.

図4に示す半導体レーザ素子200は、反射面50及び出射面60が同一の側面30aに設けられている半導体レーザ素子100とは異なり、反射面50と出射面60が異なる側面30a及び30e(具体的には、側面30aの反射側溝41と側面30eの出射側溝42)に設けられている。それ以外の構成については、前記した半導体レーザ素子100と実質的に同様である。   4 is different from the semiconductor laser device 100 in which the reflection surface 50 and the emission surface 60 are provided on the same side surface 30a, the side surfaces 30a and 30e (specifically, the reflection surface 50 and the emission surface 60 are different). Specifically, it is provided in the reflection side groove 41 on the side surface 30a and the emission side groove 42 on the side surface 30e. Other configurations are substantially the same as those of the semiconductor laser device 100 described above.

図4に示すように、半導体レーザ素子200は、基板10と、基板10上に形成されると共に3以上の側面30(30a〜f)を有する半導体構造20と、を備えている。半導体構造20の一側面30aには、半導体構造20で生じた光を他の側面30bに反射させる反射面50を有する反射側溝41が設けられ、半導体構造20の他の一側面30eには、前記半導体構造20で生じた光を出射させる出射面60を有する出射側溝42が設けられている。そして、半導体構造20で生じた光は、反射面50と、反射側溝41も出射側溝42も設けられていない1以上の側面30b〜dと、出射面60と、を結ぶ領域で共振する。   As shown in FIG. 4, the semiconductor laser element 200 includes a substrate 10 and a semiconductor structure 20 formed on the substrate 10 and having three or more side surfaces 30 (30a to f). The one side surface 30a of the semiconductor structure 20 is provided with a reflection side groove 41 having a reflection surface 50 for reflecting the light generated in the semiconductor structure 20 to the other side surface 30b. An emission side groove 42 having an emission surface 60 for emitting light generated in the semiconductor structure 20 is provided. The light generated in the semiconductor structure 20 resonates in a region connecting the reflection surface 50, the one or more side surfaces 30 b to 30 d in which neither the reflection-side groove 41 nor the emission-side groove 42 is provided, and the emission surface 60.

これにより、共振器長を長くすることができることに加えて、共振器長を所望の長さに調整することができる。この結果、高出力でありながら任意の光出力を得ることができる。   Thereby, in addition to being able to lengthen the resonator length, the resonator length can be adjusted to a desired length. As a result, it is possible to obtain an arbitrary light output while having a high output.

つまり、図4に示すように、反射側溝41が側面30aに設けられ、出射側溝42が側面30eに設けられると、共振器長は側面30b〜dの3地点を経由する長さとなる。これに対して、図5(a)に示すように出射側溝42が側面30dに設けられると、共振器長は側面30b及び30cの2地点を経由する長さとなるため、共振器長を短くすることができる。一方、図5(b)に示すように出射側溝42が側面30fに設けられると、共振器長は側面30b〜eの4地点を経由する長さとなるため、共振器長を長くすることができる。このように出射側溝42の配置を変更し、反射側溝41も出射側溝42も設けられていない側面を経由する回数を変更させることで、半導体レーザ素子が小型の同一サイズであっても共振器長を任意に調整することができる。これにより、レーザ光を所望の出力とすることができる。   That is, as shown in FIG. 4, when the reflection-side groove 41 is provided on the side surface 30a and the emission-side groove 42 is provided on the side surface 30e, the resonator length is a length that passes through three points of the side surfaces 30b to 30d. On the other hand, when the exit side groove 42 is provided on the side surface 30d as shown in FIG. 5A, the resonator length becomes a length passing through two points of the side surfaces 30b and 30c. be able to. On the other hand, when the exit side groove 42 is provided on the side surface 30f as shown in FIG. 5 (b), the resonator length becomes a length passing through the four points of the side surfaces 30b to 30e, so that the resonator length can be increased. . In this way, by changing the arrangement of the emission side grooves 42 and changing the number of times of passing through the side surface on which neither the reflection side grooves 41 nor the emission side grooves 42 are provided, even if the semiconductor laser elements are small and the same size, the resonator length Can be adjusted arbitrarily. Thereby, a laser beam can be made into a desired output.

半導体レーザ素子200における半導体構造20の上面視の形状は、図4に示すように正六角形であると、半導体構造20の側面30をm面で構成することができるため、平坦な側面30を得ることができる。また、正三角形としても、半導体構造20の側面30をm面で構成することができ、正六角形の場合と同様の効果を得ることができるが、正六角形(つまり、より多角形)のほうが共振器長をより細かく調整することができる。なお、半導体レーザ素子200は、上記した形状に限定されず、上面視の形状を正n角形(n≧3)とすることができる。   If the shape of the semiconductor structure 20 in the semiconductor laser element 200 in a top view is a regular hexagon as shown in FIG. 4, the side surface 30 of the semiconductor structure 20 can be configured as an m-plane, so that a flat side surface 30 is obtained. be able to. In addition, even when the regular triangle is formed, the side surface 30 of the semiconductor structure 20 can be configured as an m-plane, and the same effect as in the case of the regular hexagon can be obtained, but the regular hexagon (that is, more polygonal) resonates. The instrument length can be adjusted more finely. The semiconductor laser element 200 is not limited to the above-described shape, and the shape of the top view can be a regular n-gon (n ≧ 3).

また、図4に示す半導体レーザ素子200は、半導体構造20の上面視の形状が正六角形であり、反射面50と出射面60との間を共振する光が側面30b〜dを経由するが、この変形例として、反射側溝41の反射面50及び出射側溝42の出射面60を所定の傾斜角度にすることによって側面30cのみ経由することもできる。   Further, in the semiconductor laser device 200 shown in FIG. 4, the shape of the semiconductor structure 20 in a top view is a regular hexagon, and light that resonates between the reflecting surface 50 and the emitting surface 60 passes through the side surfaces 30b to 30d. As a modification, only the side surface 30c can be passed by setting the reflection surface 50 of the reflection side groove 41 and the emission surface 60 of the emission side groove 42 to a predetermined inclination angle.

100、200・・・半導体レーザ素子
10・・・基板
20・・・半導体構造
21・・・第1半導体層
22・・・活性層
23・・・第2半導体層
30、30a〜i・・・側面
40・・・溝
41・・・反射側溝
42・・・出射側溝
50・・・反射面
60・・・出射面
70・・・リッジ
80・・・反射膜
1000・・・ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 200 ... Semiconductor laser element 10 ... Substrate 20 ... Semiconductor structure 21 ... 1st semiconductor layer 22 ... Active layer 23 ... 2nd semiconductor layer 30, 30ai ... Side surface 40 ... groove 41 ... reflection side groove 42 ... emission side groove 50 ... reflection surface 60 ... emission surface 70 ... ridge 80 ... reflection film 1000 ... wafer

Claims (5)

基板と、前記基板上に形成されると共に3以上の側面を有する半導体構造と、を備える半導体レーザ素子において、
前記半導体構造の一側面には、前記半導体構造で生じた光を他の側面に反射させる反射面と、前記半導体構造で生じた光を出射させる出射面と、を有する溝が設けられ、
前記半導体構造で生じた光は、前記反射面と、前記溝が設けられていない2以上の側面と、前記出射面と、を結ぶ領域で共振することを特徴とする半導体レーザ素子。
In a semiconductor laser device comprising a substrate and a semiconductor structure formed on the substrate and having three or more side surfaces,
One side surface of the semiconductor structure is provided with a groove having a reflection surface that reflects light generated in the semiconductor structure to another side surface, and an emission surface that emits light generated in the semiconductor structure,
The light generated in the semiconductor structure resonates in a region connecting the reflecting surface, two or more side surfaces not provided with the groove, and the emitting surface.
基板と、前記基板上に形成されると共に3以上の側面を有する半導体構造と、を備える半導体レーザ素子において、
前記半導体構造の一側面には、前記半導体構造で生じた光を他の側面に反射させる反射面を有する反射側溝が設けられ、
前記半導体構造の他の一側面には、前記半導体構造で生じた光を出射させる出射面を有する出射側溝が設けられ、
前記半導体構造で生じた光は、前記反射面と、前記反射側溝も前記出射側溝も設けられていない1以上の側面と、前記出射面と、を結ぶ領域で共振することを特徴とする半導体レーザ素子。
In a semiconductor laser device comprising a substrate and a semiconductor structure formed on the substrate and having three or more side surfaces,
One side surface of the semiconductor structure is provided with a reflection side groove having a reflection surface that reflects light generated in the semiconductor structure to the other side surface.
The other side surface of the semiconductor structure is provided with an emission side groove having an emission surface for emitting light generated in the semiconductor structure,
The light generated in the semiconductor structure resonates in a region connecting the reflection surface, one or more side surfaces in which neither the reflection-side groove nor the emission-side groove is provided, and the emission surface. element.
前記半導体構造の上部には、リッジが設けられており、
前記リッジは、前記半導体構造で生じた光が前記反射面から前記出射面までに共振する領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子。
A ridge is provided on top of the semiconductor structure,
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the ridge is provided corresponding to a region where light generated in the semiconductor structure resonates from the reflection surface to the emission surface. 4.
前記半導体構造は、窒化物半導体からなり、
前記半導体構造の3以上の側面は、m面であり、
上方から見て、前記半導体構造の3以上の側面で正三角形又は正六角形が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
The semiconductor structure is made of a nitride semiconductor,
Three or more side surfaces of the semiconductor structure are m-planes;
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein when viewed from above, a regular triangle or a regular hexagon is formed on three or more side surfaces of the semiconductor structure.
前記基板は、窒化物半導体からなり、
前記基板の側面は、劈開により形成されたm面であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
The substrate is made of a nitride semiconductor,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the side surface of the substrate is an m-plane formed by cleavage.
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