窒化物半導体ウェハ
【課題】共振器端面が平坦になるように分割されて成る窒化物半導体素子を提供することを目的とする。
【解決手段】ＧａＮｌ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、ＬＤ構造２５１の表面上からダイヤモンド刃で罫書きされて、劈開導入溝２５２が設けられる。この劈開導入溝２５２は、ウェハの＜１−１００＞方向に対して平行に設けられるストライプ状光導波路２５３間毎に設けられ、ウェハ＜１１−２０＞方向に対して破線状に設けられる。
【解決手段】ＧａＮｌ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、ＬＤ構造２５１の表面上からダイヤモンド刃で罫書きされて、劈開導入溝２５２が設けられる。この劈開導入溝２５２は、ウェハの＜１−１００＞方向に対して平行に設けられるストライプ状光導波路２５３間毎に設けられ、ウェハ＜１１−２０＞方向に対して破線状に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を発光するレーザダイオードや発光ダイオードに用いられる窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法に関するもので、特に、窒化物半導体を基板とする窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎ等のIII族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物で構成される窒化物III−Ｖ族半導体(以後、「ＧａＮ系半導体」と記す)は、そのバンド構造や化学的安定性から発光素子やパワーデバイスとして期待され、応用が試みられてきた。たとえば、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を積層して青色レーザを発光する窒化物半導体素子を作製する試みが盛んに行われている。ところで、一般にＡｌＧａＩｎＡｓ系やＡｌＧａＩｎＰ系の窒化物半導体素子では、レーザ発振に必要とされる共振器を劈開面を利用して作製している。
【０００３】
しかしながら、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層が積層されて構成される場合、サファイアが分割しにくいために該積層物端面における凹凸の平均が４〜１０ｎｍと大きくなり、良好な共振器を得ることが難しい。更に、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層が積層されて窒化物半導体素子が構成される場合、一般にサファイアの劈開方向と基板上に積層されたＧａＮ系半導体層の劈開方向が３０°ずれた関係にある。よって、分割方向を基板側、積層物側のいずれの層に合わせても端面の凹凸を小さくすることが難しい。
【０００４】
そこで、ＧａＮ系半導体層を積層する基板として、劈開性を有し、かつ、表面上に積層されたＧａＮ系半導体層と同一な劈開方向を持つＧａＮ系基板を使用し、端面を劈開で作製することが着目されている。ここで、ＧａＮ系基板とはＧａＮ系半導体により構成される基板のことである。このＧａＮ系基板を用いた場合、ＧａＮ系半導体層及びＧａＮ系基板それぞれの劈開方向が一致するので、端面が平坦になることが期待される。さらに、ＧａＮ系基板を用いた場合、積層したＧａＮ系半導体層とＧａＮ系基板との格子整合性が良く、熱膨張率差も存在しないため、窒化物半導体素子にかかる歪や欠陥等を減少させることができ、窒化物半導体素子の寿命が長くなることも期待されている。
【０００５】
上記のようにＧａＮ系半導体層をＧａＮ系基板上に積層した後、劈開により共振器端面を作製した窒化物半導体素子の例が、例えば特開平１１−４０４８号公報に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開平１１−４０４８号公報に示される、ＧａＮ系基板を用いた窒化物半導体素子の例では、共振器端面作製法およびチップ分割法に関しての詳細な記述はなかった。そこで、本発明者らがＧａＮ系基板を用いたウェハの劈開を種々試みたところ、実際には共振器長をばらつきなく一定の長さで歩留まり良く分割することは困難であった。
【０００８】
即ち、図１３のような、ストライプ状の光導波路１３１を有するとともにその端面において劈開方向に対して劈開導入溝１３２が設けられたウェハ１３０を分割する場合、共振器作製において、劈開導入溝１３２と同一方向の分割ライン１３３に沿って分割されることが理想である。このように分割ライン１３３に沿って分割されたとき、ストライプ状導波路１３１の分割面が平坦となるため、歩留まり良く、窒化物半導体素子が得られる。しかしながら、実際には、ライン１３４のようなうねった分割ラインや、ライン１３５で示すような割りたい方向と６０°の傾きを持った分割ラインが頻繁に発生してしまう。
【０００９】
ライン１３４やライン１３５の発生の原因の一つとして、その劈開方向である＜１１−２０＞方向（この方向については、後述する）に劈開導入溝１３２を設けた場合であっても、六方晶であるＧａＮ系基板では該劈開方向と６０°をなす角度も等価な劈開方向となるため、割りたい方向に対して６０°傾いた線で割れやすいことが挙げられる。このような割れが一度だけ起こる場合には図１３におけるライン１３５のような割れとなり、連続して起こるとライン１３４のような割れになると考えられる。更なる原因としては、ＧａＮ系基板がサファイア基板と異なり、非常にもろいために前記傾いた割れが起こりやすいことが挙げられ、場合によっては分割中に素子がばらばらになる。
【００１０】
本発明は、共振器端面が平坦になるように分割されて成る窒化物半導体素子を提供することを目的とする。又、本発明は、常に一定の劈開方向に分割することが可能な窒化物半導体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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の窒化物半導体素子は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に堆積されたIII族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層と、該窒化物半導体層内に形成されたストライプ状光導波路とを有し、前記窒化物半導体層を劈開した端面と前記ストライプ状光導波路とで共振器を構成する窒化物半導体素子において、前記端面に対して、前記ストライプ状光導波路の直上以外の位置に、前記窒化物半導体層の表面側から形成される劈開導入溝を有することを特徴とする。
【００１２】
このような窒化物半導体素子は、＜１１−２０＞方向に、前記劈開導入溝が設けられたウェハを分割することによって、得ることができる。このとき、前記劈開導入溝が、前記ストライプ状光導波路の直上以外の位置に設けられるため、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とすることができる。
【００１３】
又、このような窒化物半導体素子において、前記窒化物半導体基板の裏面側から形成される劈開補助溝を有するようにしても構わない。該劈開補助溝についても、前記劈開導入溝と同様、＜１１−２０＞方向に設けることで、ウェハから前記窒化物半導体素子を不具合なく分割して、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とするための補助の役割を果たすことができる。
【００１４】
又、本発明の窒化物半導体素子は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に堆積されたIII族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層と、該窒化物半導体層内に形成されたストライプ状光導波路とを有し、前記窒化物半導体層を劈開した端面と前記ストライプ状光導波路とで共振器を構成する窒化物半導体素子において、前記端面に対して、前記ストライプ状光導波路の直下の位置以外に、前記窒化物半導体基板の裏面側から形成される劈開導入溝を有することを特徴とする。
【００１５】
このような窒化物半導体素子は、＜１１−２０＞方向に、前記劈開導入溝が設けられたウェハを分割することによって、得ることができる。このとき、前記劈開導入溝が、前記ストライプ状光導波路の直下以外の位置に設けられるため、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とすることができる。
【００１６】
上述した窒化物半導体素子において、前記窒化物半導体素子の表面又は裏面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄが、１≦ｄ≦１０μｍの範囲にあるようにしても構わない。又、前記窒化物半導体層の厚さが薄く、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面まで罫書きすることが可能である場合、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄが、１≦ｄ≦１０μｍの範囲にあるようにしても構わない。
【００１７】
又、前記劈開導入溝が、前記窒化物半導体素子を前記窒化物半導体基板を下として２次元に投影したとき、前記ストライプ状光導波路に対して垂直な方向において、前記ストライプ状光導波路から少なくとも５０μｍ離れた位置に形成されているようにしも構わない。更に、前記劈開導入溝が、前記窒化物半導体素子を前記窒化物半導体基板を下として２次元に投影したとき、前記ストライプ状光導波路に対して垂直な方向において、前記ストライプ状光導波路から少なくとも１００μｍ離れた位置に形成されるようにすることで、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００１８】
更に、上述の窒化物半導体素子の厚さを８０〜１６０μｍとすることによって、ウェハからの分割をスムーズに行うことができる。
【００１９】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層において複数のストライプ状光導波路が等間隔に構成された窒化物半導体ウェハから窒化物半導体素子を得るための窒化物半導体素子の製造方法において、前記窒化物半導体ウェハを８０〜１６０μｍの厚さに調整する工程と、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体層の表面側から罫書きすることによって、断続的な破線状に複数の劈開導入溝を形成する工程と、前記劈開導入溝に沿って前記窒化物半導体ウェハを分割する工程と、を含み、前記劈開導入溝を形成する際、前記劈開導入溝が前記ストライプ状光導波路直上以外の位置に形成されることを特徴とする。
【００２０】
このとき、前記劈開導入溝を＜１１−２０＞方向に設けることによって、劈開方向に従って、前記窒化物半導体ウェハを分割させることができる。よって、前記ストライプ状導波路周辺の端面における表面粗度を低くして、鏡面とすることができ、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００２１】
このような製造方法において、前記窒化物半導体層において、前記窒化物半導体基板との界面に、窒化物半導体と劈開方向の異なる物質による半導体層が設けられるとき、まず、前記窒化物半導体層の表面側から罫書きすることによって、前記窒化物半導体層の表面側から前記窒化物半導体層の厚さの半分の深さまで、断続的な破線状に複数の劈開補助溝を形成した後、該劈開補助溝の底面から罫書きすることによって、前記劈開導入溝を形成するようにしても構わない。
【００２２】
又、前記窒化物半導体ウェハを分割する工程以前に、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体基板の裏面側から罫書きすることによって、劈開補助溝を形成する工程を設け、前記劈開補助溝の中心軸に、前記劈開導入溝が位置するように、前記劈開導入溝及び前記劈開補助溝を形成するようにしても構わない。
【００２３】
又、本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層において複数のストライプ状光導波路が等間隔に構成された窒化物半導体ウェハから窒化物半導体素子を得るための窒化物半導体素子の製造方法において、前記窒化物半導体ウェハを８０〜１６０μｍの厚さに調整する工程と、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体基板の裏面側から罫書きすることによって、断続的な破線状に複数の劈開導入溝を形成する工程と、前記劈開導入溝に沿って前記窒化物半導体ウェハを分割する工程と、を含み、前記劈開導入溝を形成する際、前記劈開導入溝が前記ストライプ状光導波路直下以外の位置に形成されることを特徴とする。
【００２４】
このとき、前記劈開導入溝を＜１１−２０＞方向に設けることによって、劈開方向に従って、前記窒化物半導体ウェハを分割させることができる。よって、前記ストライプ状導波路周辺の端面における表面粗度を低くして、鏡面とすることができ、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００２５】
上述のような製造方法において、前記窒化物半導体ウェハの表面側又は裏面側から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄを、１≦ｄ≦１０μｍの範囲としても構わない。又、前記窒化物半導体層の厚さが薄く、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面まで罫書きすることが可能である場合、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄを、１≦ｄ≦１０μｍの範囲としても構わない。
【００２６】
又、前記劈開導入溝が同一の破線上において、１ｍｍ以下の間隔毎に設けられるようにすることで、前記窒化物半導体ウェハを分割する際に発生する不具合を抑制することができる。更に、前記劈開導入溝が同一の破線状において、前記ストライプ状光導波路の間毎に設けられるようにすることで、前記窒化物半導体ウェハを分割する際に発生する不具合を抑制することができる。
【００２７】
上述した製造方法において、劈開導入溝自身が連続的な直線状に形成されるようにしても構わないし、劈開導入溝自身が断続的な破線状に形成されるようにしても構わない。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、光導波路近くに、劈開方向に対して、劈開導入溝が設けられるため、この劈開導入溝に従って分割されて劈開が起こり、窒化物半導体素子を得ることができる。よって、窒化物半導体素子の光導波路付近の端面において、その表面凹凸の粗度を低くすることができ、鏡面に仕上げることができる。故に、ＦＦＰを良好なものとし、窒化物半導体素子を作製する際の歩留まりを９０％以上と、発生する不具合を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】六方晶構造を説明するための図。
【図２】第１の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図３】第１の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図４】第１の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図５】第２の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図６】第２の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図７】第２の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図８】第３の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図９】第３の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図１０】第３の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図１１】第４の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図１２】第４の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図１３】従来のウェハの分割を説明するための上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、以下に説明する。まず、はじめに、本明細書に用いる用語の定義などを明確にする。
【００３１】
本明細書において、「ＧａＮ系半導体」とは、Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎ等のIII族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物で構成された六方晶構造をとる窒化物III−Ｖ族化合物半導体であって、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（但し、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、かつ０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の組成比で表される物質の他、そのIII族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した物質や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した物質を含む。
【００３２】
本明細書において、「ＧａＮ系基板」とは、ＧａＮ系半導体と同様、III族元素とＮとの化合物で構成された六方晶構造をとる窒化物III−Ｖ族化合物半導体を主たる構成要素とする基板であって、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（但し、０≦Ｘ≦１、 ０≦Ｙ≦１、 且つ０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の組成比で表される基板の他、そのIII族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した基板や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した基板を含む。なお、ＧａＮ系半導体以外の物質を主要構成要素とする異種基板上に、ＧａＮ系半導体を厚く堆積した後に後述するＬＤ構造を積層したウェハを作製し、以下の各実施形態においてウェハを分割する前に該異種基板を除去した場合も、本明細書で定義されたＧａＮ系基板の範疇に含まれる。
【００３３】
本明細書において、「ＬＤ構造」とは、発光部と、共振器以外の導波路構造を内部に含む主にＧａＮ系半導体により構成された構造体であり、上記ＧａＮ系基板上に堆積もしくはエピタキシャル成長された層構造であって、電極金属や、該電極とＧａＮ系半導体との間に挿入された絶縁体膜等を除く。また、このＬＤ構造には、一部異なる結晶構造をとるＧａＮ系半導体や、ＧａＮ系半導体以外の材料が混入していてもよい。
【００３４】
本明細書において、「ストライプ状光導波路」とは、発光部と、この発光部で発した光を閉じ込めて導波するための一体構造である。
【００３５】
本明細書において、「表面凹凸の平均値Ｒａ」とは、段差計を用いて測定した粗度曲線の、中心線を基準とした平均値である。
【００３６】
本明細書において、「ＲＭＳ値」あるいは単に「凹凸の平均」とは表面凹凸の大きさを表し、成長層表面に平行方向に、長さ４μｍにわたってＡＦＭ(AtomicForce Microscope)にて粗さ曲線を測定し、ＲＭＳ(Root Mean Square:中心線から粗さ曲線までの偏差の二乗の平方根)として計算された値である。
【００３７】
本明細書において、「溝の深さ」とは、ＧａＮ系半導体レーザ素子をＧａＮ系基板とＬＤ構造との界面の中心線を水平に置いたとき、劈開導入溝もしくは劈開補助溝の縁から垂直に該溝の谷間の深さを測った値を示す。そして、この「溝の深さ」は、３つの種類があり、１つ目は「ＬＤ構造として積層されたＧａＮ系半導体表面を基準とした深さ」であり、２つ目は「ＧａＮ系基板とＬＤ構造との界面の中心線を基準とした深さ」であり、３つ目は「ＧａＮ系基板裏面を基準とした深さ」である。
【００３８】
又、図１のような六方晶構造において、＜０００１＞が全てのＡで表される面の法線方向即ち［０００１］及び［０００−１］方向を表し、＜１−１００＞が全てのＢで表される面の法線方向即ち［１−１００］、［１０−１０］、［０１−１０］、［−１１００］、［−１０１０］及び［０−１１０］方向を表し、＜１１−２０＞が全てのＣで表される面の法線方向即ち［１１−２０］、［１−２１０］、［−２１１０］、［−１−１２０］、［−１２−１０］及び［２−１−１０］方向を表しているものとする。
【００３９】
又、以下の各実施形態では、窒化物半導体素子に、ＧａＮ系半導体レーザ素子を代表として、説明を行う。
【００４０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図２は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図３は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図４は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【００４１】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法(ウェハの形成)
まず、図２を用いてウェハの形成について説明する。
【００４２】
最初に（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００を有機洗浄する。尚、本実施形態では、このｎ−ＧａＮ系基板２００の膜厚が１３５μｍの厚さに調整されている。
【００４３】
洗浄したｎ−ＧａＮ系基板をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に搬入し、水素（Ｈ2）雰囲気の中で、約１１００℃の高温でクリーニングを行う。その後、降温して、キャリアガスとしてＨ2を１０l/min流しながら、シラン（ＳｉＨ4）を１０nmol/min導入するとともに、６００℃でアンモニア（ＮＨ3）およびトリメチルガリウム(ＴＭＧ)をそれぞれ５ｌ/minおよび２０mol/min導入することによって、１０ｎｍ以上１０μｍ以下（例えば１００ｎｍ）の厚みのｎ−ＧａＮ系バッファ層２０１を成長させる。
【００４４】
尚、このバッファ層２０１としては、ＳｉＨ4の導入量を０mol/minとして形成されたＧａＮバッファ層でも良い。又、ＡｌやＩｎを含むＧａＮバッファ層としても構わない。このとき、バッファ層にＡｌを含むときはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、又、バッファ層にＩｎを含むときはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を成膜時に適量導入すればよい。又、バッファ層２０１はｎ−ＧａＮ系基板の表面歪の緩和、表面モフォロジや凹凸の改善(平坦化)を目的に設けた層であり、ｎ−ＧａＮ系基板において、結晶成長用ｎ−ＧａＮの結晶性が優れている場合にはバッファ層２０１がなくても良い。
【００４５】
次に、窒素（Ｎ2）とアンモニア（ＮＨ3）をそれぞれ５ｌ/min流しながら約１０５０℃まで昇温する。その後キャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭＧを１００μmol/min、ＳｉＨ4を１０nmol/min導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２を０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）成長させる。
【００４６】
次に、ＴＭＧの流量を５０μmol/minに調整し、ＴＭＡを一定量導入してｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ｎ層（例えばｘ１＝０．２）を積層することで、例えば、総膜厚０．８μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３を形成する。尚、このｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３は、後述するｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４に比べて、屈折率が小さくかつバンドギャップが大きな材料であれば他材料からなる膜でも構わない。又、何層かの層を組み合わせて、その平均屈折率と平均バンドギャップとが、上述のｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４との比較条件を満たすようにしても良い。
【００４７】
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３の形成後、ＴＭＡの供給を停止するとともに、ＴＭＧを１００μmol/minに調整して、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４を５０〜２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さになるように成長させる。その後、ＴＭＧの供給を停止し、キャリアガスをＨ2からＮ2に再び代えて７００℃まで降温する。そして、ＴＭＩを一定量、ＴＭＧを１５μmol/min導入し、ＩｎvＧａ1-vＮ（０＜ｖ＜１）よりなる障壁層を成長させる。所定時間経過後、ＴＭＩの供給をある一定量にまで増加し、ＩｎWＧａ1-WＮ（０＜ｗ＜１）よりなる井戸層を成長させる。
【００４８】
このＴＭＩの供給量の変化を繰り返しすことによって、ＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との交互積層構造からなるＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５形成する。障壁層および井戸層を形成するＩｎＧａＮの組成比および膜厚は、発光波長が３７０〜４３０ｎｍの範囲になるように設計し、成長時に導入するＴＭＩの流量は、その設計値に等しいＩｎ組成の膜が得られるように調整する。
【００４９】
このＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５において、井戸層の層数が２〜６層であることが望ましく、特に３層であることが望ましい。ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５の形成が終了すると、ＴＭＩおよびＴＭＧの供給を停止して、再び１０５０℃まで昇温する。そして、キャリアガスを再びＮ2からＨ2に代えた後、ＴＭＧを５０μmol/min、ＴＭＡを適量、ｐ型ドーピング原料であるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を１０nmol/min流すことによって、０〜２０ｎｍ厚のｐ−ＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．３）蒸発防止層２０６を成長させる。このｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６の成長が終了すると、ＴＭＡの供給を停止するとともに、ＴＭＧの供給量を１００μmol/minに調整して、５０〜２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さのｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７を成長させる。
【００５０】
次に、ＴＭＧの流量を５０μmol/minに調整するとともに、ＴＭＡを一定量導入することによって、ｐ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ｎ層（例えばｘ２＝０．２）)を積層することで、例えば総膜厚０．８μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８を形成する。尚、このｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８は、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７に比べて、屈折率が小さくかつバンドギャップが大きな材料であれば他材料からなる膜でも構わない。又、何層かの層を組み合わせて、その平均屈折率と平均バンドギャップが、上述のｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７との条件を満たすようにしても良い。
【００５１】
最後に、ＴＭＧの供給量を１００μmol/minに調整し、ＴＭＡの供給を停止し、膜厚０．０１〜１０μｍ（例えば０．１μｍ）のｐ−ＧａＮコンタクト層２０９の成長を行う。このようにすることで、ＧａＮ系基板２００上に対するＬＤ構造の成長を終了する。成長が終了すると、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇの供給を停止して降温した後、ウェハを室温でＭＯＣＶＤ装置より取り出す。このようにして形成されたウェハの表面の平坦度を測定したところ、表面凹凸の平均値でＲａ＝１００Å以下であった。
【００５２】
続いて、該ウェハを、レーザ素子にするため加工する。まず、ｐ電極部分の形成にあたり、ＧａＮ系基板２００の＜１−１００＞方向（図３参照）に沿ってストライプ状にエッチングを行い、リッジストライプ部２１１を形成する。その後、ＳｉＯ2誘電体膜２１２を蒸着させ、次いでｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順で蒸着してｐ電極２１３を形成する。尚、ｐ電極２１３として、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｐｄ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｎｉ／Ａｕの順に形成したもののいずれかを用いるようにしても良い。
【００５３】
次に、研磨等の物理的手法や、ウェットエッチング又はドライエッチング等の化学的手法を用いることで、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側を削って、ウェハの厚さを８０〜１６０μｍに調整する。このようにすることで、ウェハを分割しやすい厚さに調整する。即ち、ウェハの厚みがこの範囲よりも薄くなると、素子形成時のハンドリング等に支障をきたし、逆に、この範囲よりも厚くなると、ウェハの分割が難しくなる。
【００５４】
次に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側からＨｆ／Ａｌの順序でｎ電極２１０を形成する。このように、ｎ電極２１０にＨｆをもちいるとｎ電極のコンタクト抵抗を下げられるため有効である。又、ｎ電極２１０として、Ｔｉ／Ａｌの順に形成したもの、又は、Ｔｉ／Ｍｏの順に形成したもの、又は、Ｈｆ／Ａｕの順に形成したもの等を用いるようにしても良い。
【００５５】
尚、ｎ電極２１０の形成にあたり、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側から電極形成を行う代わりに、ドライエッチング法を用いて、ウェハの表側からｎ−ＧａＮ層２０２を露出させてｎ電極を形成しても構わない。
【００５６】
（ウェハの分割）次に、図３を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図３（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図３（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【００５７】
尚、図３において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板２５０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造２５１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【００５８】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、図３（ｂ）のように、ＬＤ構造２５１に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。このストライプ状導波路２５３は、＜１−１００＞方向に平行となるようにして設けられる。このストライプ状導波路２５３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開導入溝２５２が設けられる。この劈開導入溝２５２が設けられた部分の断面図が、図３（ａ）のようになる。
【００５９】
劈開導入溝２５２は、ＬＤ構造２５１表面上において、図３（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３間にダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、設けられる。このとき、ＬＤ構造２５１の表面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄは、少なくとも、１μｍ≦ｄ≦１０μｍの深さとなるようにする。このようにすることで、ウェハの分割してバーを得る際に、折れの無いバーを得られる割合となる「バーの歩留まり」を良くすることができる。
【００６０】
更に、ＬＤ構造２５１の厚さがあまり厚くなく、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面に劈開導入溝２５２が到達可能である場合、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄ１を、１μｍ≦ｄ１≦１０μｍの深さとなるようにすることができる。このようにすることで、分割したバーより得られる素子が、ＲＭＳ値が０．５ｎｍ以下となるレーザ光の共振器端面が平坦な素子であり、且つ、共振器長のばらつきが一定範囲に収まっている素子が得られる割合となる「素子の歩留まり」を向上させることができる。
【００６１】
これは、ＬＤ構造２５１の一部に劈開性がないか、又は、劈開方向が異なっている物質が含まれていて分割圧力が分散されるかするために、望まない荒れが生じて出射光のファーフィールド・パターン（ＦＦＰ）が悪化したり、共振器端面の反射率低下がおきるのを防止できるからである。
【００６２】
そして、この劈開導入溝２５２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板２５０の＜１１−２０＞である。又、劈開導入溝２５２の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、図３（ａ）のように、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開導入溝２５２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。
【００６４】
又、このようにして劈開導入溝２５２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に直線形状で長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝２５２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥ（Reactive Ion etching）などのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【００６５】
更に、この劈開導入溝２５２を、図３（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３の間毎に設けるようにしたが、各劈開導入溝２５２の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路２５３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路２５３の間毎に設ける必要はない。
【００６６】
次に、このようにして劈開導入溝２５２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、劈開導入溝２５２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板２５０の裏面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【００６７】
このようにして分割することによって、図３のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％、素子の歩留まりが９０％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝２５２間における端面の凹凸の平均を測定した。この結果、劈開導入溝２５２から５０μｍ以内の距離ではＲＭＳ値で最大１０ｎｍと大きかったが、劈開導入溝から１００μｍ以上離れた地点では最大でも０．５ｎｍと非常に平坦な面を備えていた。サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合、この半導体部のＲＭＳ値は平均して３．５ｎｍであることから、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【００６８】
このように図３のようなウェハから分割して得られたバーは、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧（ウェハに針を押し当てる時の荷重）を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【００６９】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図４を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子１の構成について説明する。
【００７０】
尚、図４において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板１０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ−ＧａＮバッファ層２０１を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造１１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【００７１】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子１は、ＧａＮ系基板１０上に構成されたＬＤ構造１１に、劈開によりミラー端面１２が形成されている。又、このＬＤ構造１１内部に、ストライプ状導波路１３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【００７２】
又、ＧａＮ系基板１０の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造１１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子１の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子１の表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造１１側に溝入れ部１４が形成されている。
【００７３】
この溝入れ部１４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面１２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２（図３）に相当し、本実施形態ではＧａＮ系基板１０とＬＤ構造１１との界面から溝入れ部１４の最深部までの深さを１μｍとする。又、溝入れ部１４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子１をＧａＮ系基板１０を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路１３から１２５μｍ離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子１に対する溝入れ部１４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【００７４】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図５は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図６は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図７は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【００７６】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
まず、図５を用いてウェハの形成について説明する。尚、図５において、図２に示すウェハにおける同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、第１の実施形態（図２）と異なり、まず、（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００の表面上に、電子ビーム法やスパッタリング法を用いて、ＳｉＯ2で蒸着することによって、成長抑制膜を形成する。その後、光硬化性の樹脂を用いたリソグラフィー技術を用いることによって、ｎ−ＧａＮ系基板２００の＜１−１００＞方向に沿って、ｎ−ＧａＮ系基板２００上に形成された成長抑制膜より、ストライプ状のＳｉＯ2マスク５０１を形成する。
【００７８】
このマスク５０１は、そのマスク幅が１３μｍとされるとともに、又、各マスク５０１間の窓部幅が７μｍとされる。尚、成長抑制膜は、上述したＳｉＯ2以外に、ＳｉＮx、Ａｌ2Ｏ3、又は、ＴｉＯ2などで構成されても構わない。又、マスクが空洞となっても構わない。
【００７９】
このようにして、表面上にマスク５０１が形成されたｎ−ＧａＮ系基板２００を、有機洗浄した後、ＭＯＣＶＤ装置内に搬入し、キャリアガスＨ2を流すとともに、ＴＭＧを１００μmol/min、ＳｉＨ4を１０nmol/min導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２を２５μｍ成長させる。
【００８０】
このｎ−ＧａＮコンタクト層５０２を形成させた後、第１の実施形態と同様に、ＴＭＡを導入することによってｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３を形成し、次に、ＴＭＡの供給を停止してｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４を形成する。その後、キャリアガスをＨ2からＮ2に再び代えて７００℃まで降温した後、ＴＭＩ、ＴＭＧを導入することでＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との交互積層構造から成るＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５を形成する。
【００８１】
そして、ＴＭＩおよびＴＭＧの供給を停止して、再び１０５０℃まで昇温した後、キャリアガスを再びＮ2からＨ2に代え、ＴＭＧ、ＴＭＡ、Ｃｐ2Ｍｇを流すことによって、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６を成長させる。その後、ＴＭＡの供給を停止して、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７を成長させる。更に、再び、ＴＭＡを導入してｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８を形成すると、最後に、このＴＭＡの供給を停止して、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９の成長を行って、ＧａＮ系基板２００上に対するＬＤ構造の成長を終了する。
【００８２】
このように表面上にＬＤ構造が形成されたウェハを、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇの供給を停止して降温した後、ＭＯＣＶＤ装置より取り出すと、レーザ素子にするため加工する。まず、エッチングを行って、リッジストライプ部２１１を形成した後、ＳｉＯ2誘電体膜２１２を蒸着させ、次いでｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順で蒸着してｐ電極２１３を形成する。尚、第１の実施形態と同様、ｐ電極２１３として、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｐｄ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｎｉ／Ａｕの順に形成したもののいずれかを用いるようにしても良い。
【００８３】
次に、研磨等の物理的手法や、ウェットエッチング又はドライエッチング等の化学的手法を用いることで、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側を削って、ウェハの厚さを８０〜１６０μｍに調整する。そして、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側からＨｆ／Ａｌの順序でｎ電極２１０を形成する。又、第１の実施形態と同様、ｎ電極２１０として、Ｔｉ／Ａｌの順に形成したもの、又は、Ｔｉ／Ｍｏの順に形成したもの、又は、Ｈｆ／Ａｕの順に形成したもの等を用いてるようにしても良い。
【００８４】
尚、ｎ電極２１０の形成にあたり、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側から電極形成を行う代わりに、ドライエッチング法を用いて、エピタキシャルウェハの表側からｎ−ＧａＮ層２０２を露出させてｎ電極を形成しても構わない。
【００８５】
（ウェハの分割）
次に、図６を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図６（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図６（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【００８６】
尚、図６において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板５１０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造５１１が、マスク５０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【００８７】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板５１０上にＬＤ構造５１１が構成されるとき、第１の実施形態と同様、図６（ｂ）のように、ＬＤ構造５１１内に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。このストライプ状導波路２５３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられる。この劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられた部分の断面図が、図６（ａ）のようになる。
【００８８】
まず、劈開補助溝５１２が、ＬＤ構造５１１表面上において、図６（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３間にＲＩＥが施されることによって、設けられる。この劈開補助溝５１２は、その深さが、ＬＤ構造５１１のエピタキシャル層厚の半分となるように形成される。即ち、劈開補助溝５１２が、ＬＤ構造５１１内に構成されるマスク５０１よりも上側に構成されることとなる。
【００８９】
このように劈開補助溝５１２が構成されると、劈開補助溝５１２の中央側に、ダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、劈開導入溝５１３が設けられる。この劈開導入溝５１３は、劈開方向が他の部分と異なるＬＤ構造５１１内におけるマスク５０１に達するように設けられる。このとき、ＬＤ構造５１１の表面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さをｄ２とすると、少なくともＬＤ構造５１１の表面を基準として１μｍ≦ｄ２≦１０μｍとなるようにする。このようにすることで、バーの歩留まりを良くすることができる。
【００９０】
更に、ＬＤ構造５１１の厚さがあまり厚くなく、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面に劈開導入溝５１３が到達可能である場合、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さｄ３が、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面の中心線を基準として１μｍ≦ｄ３≦１０μｍとなるようにして、素子の歩留まりを向上させることができる。
【００９１】
これは、特にマスク５０１などのように、ＬＤ構造５１１の一部に劈開性がないか、又は、劈開方向が異なっている物質が含まれていて分割圧力が分散されるかするために、望まない荒れが生じて出射光のＦＦＰが悪化したり、共振器端面の反射率低下がおきるのを防止できるからである。
【００９２】
そして、この劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板５１０の＜１１−２０＞である。又、劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【００９３】
尚、本実施形態では、図６（ａ）のように、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。
【００９４】
又、このようにして劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝５１３の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【００９５】
更に、劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３を、図６（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３の間毎に設けるようにしたが、各劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路２５３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路２５３の間毎に設ける必要はない。
【００９６】
次に、このようにして劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、第１の実施形態と同様、劈開導入溝５１３の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板５１０の裏面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【００９７】
このようにして分割することによって、図６のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％、素子の歩留まりが９６％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開補助溝５１２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【００９８】
このように図６のようなウェハから分割して得られたバーは、第１の実施形態と同様に、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【００９９】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図７を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子２の構成について説明する。
【０１００】
尚、図７において、簡単に説明するため、ＬＤ構造２１が、マスク５０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【０１０１】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子２は、ＧａＮ系基板２００上に構成されたＬＤ構造２１に、劈開によりミラー端面２２が形成されている。又、このＬＤ構造２１内部に、ストライプ状導波路２３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【０１０２】
又、ＧａＮ系基板２００の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造２１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子２の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子２の表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造２１側に溝入れ部２４が形成されている。この溝入れ部２４は、その深さがＬＤ構造２１の中央部分までの溝入れ部２４ａと、その深さが溝入れ部２４ａの底面からＧａＮ系基板２００に達するまでの溝入れ部２４ｂとで構成される。
【０１０３】
この溝入れ部２４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面２２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３（図６）に相当し、溝入れ部２４ａが劈開補助溝５１２に、溝入れ部２４ｂが劈開導入溝５１３に相当する。このとき、本実施形態では、ＧａＮ系基板２００とＬＤ構造２１との界面から溝入れ部２４の最深部までの深さは、１μｍとされる。
【０１０４】
又、溝入れ部２４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子２をＧａＮ系基板２００を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路２３から１２５μｍ離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子２に対する溝入れ部２４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１０５】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図８は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図９は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図１０は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【０１０７】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
まず、図８を用いてウェハの形成について説明する。尚、図８において、図２に示すウェハにおける同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１０８】
本実施形態では、第１の実施形態（図２）と同様、まず、（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００を有機洗浄した後、ＭＯＣＶＤ装置内に搬入し、Ｈ2雰囲気の中で、約１１００℃の高温でクリーニングを行う。そして、第１の実施形態と異なり、Ｎ2とＮＨ3とをそれぞれ５ｌ/min流しながら約１０５０℃まで降温した後、キャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭＧ及びＳｉＨ4を導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２を０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）成長させる。
【０１０９】
その後のＬＤ構造及びｎ電極及びｐ電極の形成方法については、第１及び第２の実施形態と同様になる。即ち、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２上に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、及び、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９が順に形成されて、ＬＤ構造の成長が終了される。そして、室温で、ＭＯＣＶＤ装置よりＬＤ構造が形成されたウェハが取り出される。
【０１１０】
そして、このようにＬＤ構造が形成されたウェハは、ＬＤ構造表面がストライプ状にエッチングされて、リッジストライプ部２１１が形成され、ＳｉＯ2誘電体膜２１２が蒸着された後、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させる。そして、その表面上にｐ電極材料が蒸着されて、ｐ電極２１３が形成される。更に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面が削られて、ウェハの厚さが調整されると、ｎ−ＧａＮ系基板の裏面側に、ｎ電極材料が蒸着されて、ｎ電極２１０が形成される。
【０１１１】
（ウェハの分割）
次に、図９を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図９（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図９（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【０１１２】
尚、図９において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板７００が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造７０１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【０１１３】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板７００上にＬＤ構造７０１が構成されるとき、第１の実施形態と同様、図９（ｂ）のように、ＬＤ構造７０１に、ストライプ状導波路７０３が設けられる。このストライプ状導波路７０３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開導入溝７０２が設けられる。この劈開導入溝７０２が設けられた部分の断面図が、図９（ａ）のようになる。
【０１１４】
この劈開導入溝７０２は、ＧａＮ系基板７００の裏面に、ダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、設けられる。このとき、ＧａＮ系基板７００の裏面から劈開導入溝７０２の最深部までの深さをｄ４とすると、少なくとも１μｍ≦ｄ４≦１０μｍとなるようにする。そして、この劈開導入溝７０２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板７００の＜１１−２０＞である。又、劈開導入溝７０２の始点及び終点は、ストライプ状導波路７０３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【０１１５】
尚、本実施形態では、図９（ａ）のように、ＧａＮ系基板７００の裏面から劈開導入溝７０２までの深さｄ４を、４μｍの深さで一定とした。又、ストライプ状導波路７０３から劈開導入溝７０２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。又、このようにして劈開導入溝７０２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開補助溝７０２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【０１１６】
更に、劈開導入溝７０２を、図９（ｂ）のように、ストライプ状導波路７０３の間毎に設けるようにしたが、各劈開導入溝７０２の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路７０３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路７０３の間毎に設ける必要はない。
【０１１７】
次に、このようにして劈開導入溝７０２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、第１の実施形態と異なり、劈開導入溝７０２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＬＤ構造７０１の表面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路７０３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【０１１８】
このようにして分割することによって、図９のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝７０２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【０１１９】
このように図９のようなウェハから分割して得られたバーは、第１の実施形態と同様に、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路７０３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【０１２０】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図１０を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子３の構成について説明する。
【０１２１】
尚、図１０において、簡単に説明するため、ＬＤ構造３１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【０１２２】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子３は、ＧａＮ系基板２００上に構成されたＬＤ構造３１に、劈開によりミラー端面３２が形成されている。又、このＬＤ構造３１内部に、ストライプ状導波路３３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【０１２３】
又、ＧａＮ系基板２００の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造３１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子３の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子３の裏面上の４隅に位置する部分において、ＧａＮ系基板２００側に溝入れ部３４が形成されている。
【０１２４】
この溝入れ部３４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面３２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝７０２（図９）に相当する。このとき、本実施形態では、ＧａＮ系基板２００裏面から溝入れ部３４の最深部までの深さｄ４は、１μｍ≦ｄ４＜１０μｍとされる。
【０１２５】
又、溝入れ部３４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子３をＧａＮ系基板２００を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路３３から１００μｍ以上離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子３に対する溝入れ部３４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ下面に予め形成された劈開導入溝７０２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１２６】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１２７】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図１１は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図１２は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【０１２８】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
本実施形態において形成されるウェハは、第１の実施形態と同様、図２のような断面図で表されるウェハであるものとする。よって、その形成方法については、第１の実施形態を参照するものとして、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
即ち、ｎ−ＧａＮ系基板２００上に、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、及び、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９が順に成長されて、ＬＤ構造が形成される。又、ＬＤ構造の表面上に、リッジストライプ部２１１が形成され、ＳｉＯ2誘電体膜２１２が蒸着された後、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させる。そして、その表面上にｐ電極材料が蒸着されて、ｐ電極２１３が形成される。更に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面が削られて、ウェハの厚さが調整されると、ｎ−ＧａＮ系基板の裏面側に、ｎ電極材料が蒸着されて、ｎ電極２１０が形成される。
【０１３０】
（ウェハの分割）
次に、図１１を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図１１（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図１１（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【０１３１】
尚、図１１において、簡単に説明するため、図３と同様、ＧａＮ系基板２５０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造２５１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【０１３２】
又、第１の実施形態と同様に、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、図１１（ｂ）のように、ＬＤ構造２５１内に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。
【０１３３】
このようなウェハを、ダイヤモンド刃を備え半導体ウェハに溝を切るための装置であるダイサーにＧａＮ系基板２５０の裏面が上になるように設置し、深さｄ５（０＜ｄ５≦４０μｍ）、線幅ｗ（０＜ｗ≦３０μｍ）となるような劈開補助溝２５４を、図１１（ｂ）のように、＜１１−２０＞方向に沿って、直線状に設ける。更に、ウェハの表裏を逆にして、第１の実施形態と同様、ＬＤ構造２５１表面上において、ストライプ状導波路２５３間にダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、図１１（ｂ）のように、破線状の劈開導入溝２５２が設けられる。よって、劈開導入溝２５２が断続的であるのに対して、劈開補助溝２５４が連続的である。
【０１３４】
このように劈開導入溝２５２が設けられるとき、ＬＤ構造２５１の表面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄは、少なくとも、１μｍ≦ｄ≦１０μｍの深さとなるようにする。このようにすることで、バーの歩留まりを良くすることができる。このとき、更に、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄ１を、１μｍ≦ｄ１≦１０μｍの深さとなるようにすると、素子の歩留まりを向上させることができる。
【０１３５】
そして、この劈開導入溝２５２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板２５０の＜１１−２０＞であるとともに、劈開補助溝２５４の中心軸付近に一致するように整合される。又、劈開導入溝２５２の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【０１３６】
尚、本実施形態では、図１１（ａ）のように、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開導入溝２５２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。又、劈開補助溝２５４については、その深さｄ５を２０μｍ、線幅ｗを２０μｍ、＜１−１００＞方向における各劈開補助溝２５４毎のピッチｐを５００μｍとした。
【０１３７】
又、このようにして劈開導入溝２５２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝２５２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【０１３８】
次に、このようにして劈開導入溝２５２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、劈開導入溝２５２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板２５０の裏面側の劈開補助溝２５４から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【０１３９】
このようにして分割することによって、図１１のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９６％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝２５２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【０１４０】
このように図１１のようなウェハから分割して得られたバーは、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【０１４１】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図１２を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子１ａの構成について説明する。尚、図１２のＧａＮ系半導体レーザ素子１ａは、図４のＧａＮ系半導体レーザ素子１と同一の部分については、同一の符号付して、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態の製造方法によって製造されたＧａＮ系半導体レーザ素子１ａは、第１の実施形態と同様、その表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造１１側に、劈開導入溝２５２（図１１）に相当する溝入れ部１４が形成されている。更に、そのＧａＮ系基板１０の裏面側におけるミラー端面側の２カ所に、溝入れ部１５が形成されている。この溝入れ部１５は、ウェハ下面に予め形成された劈開補助溝２５４（図１１）に相当する。
【０１４３】
このとき、ＧａＮ系半導体レーザ素子１ａに対する溝入れ部１４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。又、溝入れ部１５の数についても同様、本実施形態では２つとされているが、ウェハ下面に予め形成された劈開補助溝２５４の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１４４】
尚、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１４５】
又、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成のウェハに対して、劈開導入溝及び劈開補助溝をそれぞれ、ウェハの上面と下面に設けるようにして、ＧａＮ系半導体レーザ素子を分割するようにしたが、第２の実施形態（図５）と同様の構成のウェハに対して、劈開導入溝及び劈開補助溝をそれぞれ、ウェハの上面と下面に設けるようにして、ＧａＮ系半導体レーザ素子を分割するようにしても構わない。
【０１４６】
上記各実施形態において、ミラー端面の形成方位として特定の面を選定して説明したが、六方晶のＧａＮ系半導体固有の劈開面である｛０００１｝面、｛１１−２０｝面、および｛１−１００｝面のうちの任意の面に平行な面を選定してもよい。ただし、中でも｛１−１００｝面が劈開性が良好なことから好ましい。即ち、（１−１００）、（１０−１０）、（０１−１０）、（−１１００）、（−１０１０）、及び（０−１１０）各面のいずれかをミラー端面とするのが好ましい。
【０１４７】
又、本発明が適用される半導体レーザ素子の光導波路構造は、上記各実施の形態に示した例に限られるものではない。上記した各実施形態に示したリッジ構造を始めとして、セルフ・アラインド・ストラクチャ（ＳＡＳ）構造、電極ストライプ構造、埋め込みヘテロ（ＢＨ）構造、チャネルド・サブストレイト・プレイナ（ＣＳＰ）構造など、他の構造としても、本発明の本質にかかわるものではなく、上述と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１４８】
１，１ａ，２，３ ＧａＮ系半導体レーザ素子
１０，２００ ＧａＮ系基板
１１，２１，３１ ＬＤ構造
１２，２２，３２ ミラー端面
１３，２３，３３ ストライプ状導波路
１４，１５，２５，３５ 溝入れ部
２０１ ｎ−ＧａＮバッファ層
２０２ ｎ−ＧａＮコンタクト層
２０３ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
２０４ ｎ−ＧａＮ光ガイド層
２０５ ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
２０６ ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層
２０７ ｐ−ＧａＮ光ガイド層
２０８ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２０９ ｐ−ＧａＮコンタクト層
２１０ ｎ電極
２１１ リッジストライプ部
２１２ ＳｉＯ2誘電体膜
２１３ ｐ電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を発光するレーザダイオードや発光ダイオードに用いられる窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法に関するもので、特に、窒化物半導体を基板とする窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌ、Ｇａ、及びＩｎ等のIII族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物で構成される窒化物III−Ｖ族半導体(以後、「ＧａＮ系半導体」と記す)は、そのバンド構造や化学的安定性から発光素子やパワーデバイスとして期待され、応用が試みられてきた。たとえば、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を積層して青色レーザを発光する窒化物半導体素子を作製する試みが盛んに行われている。ところで、一般にＡｌＧａＩｎＡｓ系やＡｌＧａＩｎＰ系の窒化物半導体素子では、レーザ発振に必要とされる共振器を劈開面を利用して作製している。
【０００３】
しかしながら、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層が積層されて構成される場合、サファイアが分割しにくいために該積層物端面における凹凸の平均が４〜１０ｎｍと大きくなり、良好な共振器を得ることが難しい。更に、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層が積層されて窒化物半導体素子が構成される場合、一般にサファイアの劈開方向と基板上に積層されたＧａＮ系半導体層の劈開方向が３０°ずれた関係にある。よって、分割方向を基板側、積層物側のいずれの層に合わせても端面の凹凸を小さくすることが難しい。
【０００４】
そこで、ＧａＮ系半導体層を積層する基板として、劈開性を有し、かつ、表面上に積層されたＧａＮ系半導体層と同一な劈開方向を持つＧａＮ系基板を使用し、端面を劈開で作製することが着目されている。ここで、ＧａＮ系基板とはＧａＮ系半導体により構成される基板のことである。このＧａＮ系基板を用いた場合、ＧａＮ系半導体層及びＧａＮ系基板それぞれの劈開方向が一致するので、端面が平坦になることが期待される。さらに、ＧａＮ系基板を用いた場合、積層したＧａＮ系半導体層とＧａＮ系基板との格子整合性が良く、熱膨張率差も存在しないため、窒化物半導体素子にかかる歪や欠陥等を減少させることができ、窒化物半導体素子の寿命が長くなることも期待されている。
【０００５】
上記のようにＧａＮ系半導体層をＧａＮ系基板上に積層した後、劈開により共振器端面を作製した窒化物半導体素子の例が、例えば特開平１１−４０４８号公報に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−４０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開平１１−４０４８号公報に示される、ＧａＮ系基板を用いた窒化物半導体素子の例では、共振器端面作製法およびチップ分割法に関しての詳細な記述はなかった。そこで、本発明者らがＧａＮ系基板を用いたウェハの劈開を種々試みたところ、実際には共振器長をばらつきなく一定の長さで歩留まり良く分割することは困難であった。
【０００８】
即ち、図１３のような、ストライプ状の光導波路１３１を有するとともにその端面において劈開方向に対して劈開導入溝１３２が設けられたウェハ１３０を分割する場合、共振器作製において、劈開導入溝１３２と同一方向の分割ライン１３３に沿って分割されることが理想である。このように分割ライン１３３に沿って分割されたとき、ストライプ状導波路１３１の分割面が平坦となるため、歩留まり良く、窒化物半導体素子が得られる。しかしながら、実際には、ライン１３４のようなうねった分割ラインや、ライン１３５で示すような割りたい方向と６０°の傾きを持った分割ラインが頻繁に発生してしまう。
【０００９】
ライン１３４やライン１３５の発生の原因の一つとして、その劈開方向である＜１１−２０＞方向（この方向については、後述する）に劈開導入溝１３２を設けた場合であっても、六方晶であるＧａＮ系基板では該劈開方向と６０°をなす角度も等価な劈開方向となるため、割りたい方向に対して６０°傾いた線で割れやすいことが挙げられる。このような割れが一度だけ起こる場合には図１３におけるライン１３５のような割れとなり、連続して起こるとライン１３４のような割れになると考えられる。更なる原因としては、ＧａＮ系基板がサファイア基板と異なり、非常にもろいために前記傾いた割れが起こりやすいことが挙げられ、場合によっては分割中に素子がばらばらになる。
【００１０】
本発明は、共振器端面が平坦になるように分割されて成る窒化物半導体素子を提供することを目的とする。又、本発明は、常に一定の劈開方向に分割することが可能な窒化物半導体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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の窒化物半導体素子は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に堆積されたIII族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層と、該窒化物半導体層内に形成されたストライプ状光導波路とを有し、前記窒化物半導体層を劈開した端面と前記ストライプ状光導波路とで共振器を構成する窒化物半導体素子において、前記端面に対して、前記ストライプ状光導波路の直上以外の位置に、前記窒化物半導体層の表面側から形成される劈開導入溝を有することを特徴とする。
【００１２】
このような窒化物半導体素子は、＜１１−２０＞方向に、前記劈開導入溝が設けられたウェハを分割することによって、得ることができる。このとき、前記劈開導入溝が、前記ストライプ状光導波路の直上以外の位置に設けられるため、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とすることができる。
【００１３】
又、このような窒化物半導体素子において、前記窒化物半導体基板の裏面側から形成される劈開補助溝を有するようにしても構わない。該劈開補助溝についても、前記劈開導入溝と同様、＜１１−２０＞方向に設けることで、ウェハから前記窒化物半導体素子を不具合なく分割して、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とするための補助の役割を果たすことができる。
【００１４】
又、本発明の窒化物半導体素子は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板と、該窒化物半導体基板上に堆積されたIII族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層と、該窒化物半導体層内に形成されたストライプ状光導波路とを有し、前記窒化物半導体層を劈開した端面と前記ストライプ状光導波路とで共振器を構成する窒化物半導体素子において、前記端面に対して、前記ストライプ状光導波路の直下の位置以外に、前記窒化物半導体基板の裏面側から形成される劈開導入溝を有することを特徴とする。
【００１５】
このような窒化物半導体素子は、＜１１−２０＞方向に、前記劈開導入溝が設けられたウェハを分割することによって、得ることができる。このとき、前記劈開導入溝が、前記ストライプ状光導波路の直下以外の位置に設けられるため、前記ストライプ状光導波路周辺の端面を鏡面とすることができる。
【００１６】
上述した窒化物半導体素子において、前記窒化物半導体素子の表面又は裏面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄが、１≦ｄ≦１０μｍの範囲にあるようにしても構わない。又、前記窒化物半導体層の厚さが薄く、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面まで罫書きすることが可能である場合、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄが、１≦ｄ≦１０μｍの範囲にあるようにしても構わない。
【００１７】
又、前記劈開導入溝が、前記窒化物半導体素子を前記窒化物半導体基板を下として２次元に投影したとき、前記ストライプ状光導波路に対して垂直な方向において、前記ストライプ状光導波路から少なくとも５０μｍ離れた位置に形成されているようにしも構わない。更に、前記劈開導入溝が、前記窒化物半導体素子を前記窒化物半導体基板を下として２次元に投影したとき、前記ストライプ状光導波路に対して垂直な方向において、前記ストライプ状光導波路から少なくとも１００μｍ離れた位置に形成されるようにすることで、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００１８】
更に、上述の窒化物半導体素子の厚さを８０〜１６０μｍとすることによって、ウェハからの分割をスムーズに行うことができる。
【００１９】
本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層において複数のストライプ状光導波路が等間隔に構成された窒化物半導体ウェハから窒化物半導体素子を得るための窒化物半導体素子の製造方法において、前記窒化物半導体ウェハを８０〜１６０μｍの厚さに調整する工程と、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体層の表面側から罫書きすることによって、断続的な破線状に複数の劈開導入溝を形成する工程と、前記劈開導入溝に沿って前記窒化物半導体ウェハを分割する工程と、を含み、前記劈開導入溝を形成する際、前記劈開導入溝が前記ストライプ状光導波路直上以外の位置に形成されることを特徴とする。
【００２０】
このとき、前記劈開導入溝を＜１１−２０＞方向に設けることによって、劈開方向に従って、前記窒化物半導体ウェハを分割させることができる。よって、前記ストライプ状導波路周辺の端面における表面粗度を低くして、鏡面とすることができ、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００２１】
このような製造方法において、前記窒化物半導体層において、前記窒化物半導体基板との界面に、窒化物半導体と劈開方向の異なる物質による半導体層が設けられるとき、まず、前記窒化物半導体層の表面側から罫書きすることによって、前記窒化物半導体層の表面側から前記窒化物半導体層の厚さの半分の深さまで、断続的な破線状に複数の劈開補助溝を形成した後、該劈開補助溝の底面から罫書きすることによって、前記劈開導入溝を形成するようにしても構わない。
【００２２】
又、前記窒化物半導体ウェハを分割する工程以前に、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体基板の裏面側から罫書きすることによって、劈開補助溝を形成する工程を設け、前記劈開補助溝の中心軸に、前記劈開導入溝が位置するように、前記劈開導入溝及び前記劈開補助溝を形成するようにしても構わない。
【００２３】
又、本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、III族元素と窒素を含む化合物で構成される窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層において複数のストライプ状光導波路が等間隔に構成された窒化物半導体ウェハから窒化物半導体素子を得るための窒化物半導体素子の製造方法において、前記窒化物半導体ウェハを８０〜１６０μｍの厚さに調整する工程と、前記窒化物半導体ウェハに対して、前記窒化物半導体基板の裏面側から罫書きすることによって、断続的な破線状に複数の劈開導入溝を形成する工程と、前記劈開導入溝に沿って前記窒化物半導体ウェハを分割する工程と、を含み、前記劈開導入溝を形成する際、前記劈開導入溝が前記ストライプ状光導波路直下以外の位置に形成されることを特徴とする。
【００２４】
このとき、前記劈開導入溝を＜１１−２０＞方向に設けることによって、劈開方向に従って、前記窒化物半導体ウェハを分割させることができる。よって、前記ストライプ状導波路周辺の端面における表面粗度を低くして、鏡面とすることができ、前記窒化物半導体素子の歩留まりを良くすることができる。
【００２５】
上述のような製造方法において、前記窒化物半導体ウェハの表面側又は裏面側から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄを、１≦ｄ≦１０μｍの範囲としても構わない。又、前記窒化物半導体層の厚さが薄く、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面まで罫書きすることが可能である場合、前記窒化物半導体基板と前記窒化物半導体層との界面から前記劈開導入溝の最深部分までの深さｄを、１≦ｄ≦１０μｍの範囲としても構わない。
【００２６】
又、前記劈開導入溝が同一の破線上において、１ｍｍ以下の間隔毎に設けられるようにすることで、前記窒化物半導体ウェハを分割する際に発生する不具合を抑制することができる。更に、前記劈開導入溝が同一の破線状において、前記ストライプ状光導波路の間毎に設けられるようにすることで、前記窒化物半導体ウェハを分割する際に発生する不具合を抑制することができる。
【００２７】
上述した製造方法において、劈開導入溝自身が連続的な直線状に形成されるようにしても構わないし、劈開導入溝自身が断続的な破線状に形成されるようにしても構わない。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、光導波路近くに、劈開方向に対して、劈開導入溝が設けられるため、この劈開導入溝に従って分割されて劈開が起こり、窒化物半導体素子を得ることができる。よって、窒化物半導体素子の光導波路付近の端面において、その表面凹凸の粗度を低くすることができ、鏡面に仕上げることができる。故に、ＦＦＰを良好なものとし、窒化物半導体素子を作製する際の歩留まりを９０％以上と、発生する不具合を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】六方晶構造を説明するための図。
【図２】第１の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図３】第１の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図４】第１の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図５】第２の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図６】第２の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図７】第２の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図８】第３の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図。
【図９】第３の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図１０】第３の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図１１】第４の実施形態におけるウェハの分割を説明するための断面図及び上面図。
【図１２】第４の実施形態のＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図。
【図１３】従来のウェハの分割を説明するための上面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態について、以下に説明する。まず、はじめに、本明細書に用いる用語の定義などを明確にする。
【００３１】
本明細書において、「ＧａＮ系半導体」とは、Ａｌ、Ｇａ、およびＩｎ等のIII族元素と、Ｖ族元素であるＮとの化合物で構成された六方晶構造をとる窒化物III−Ｖ族化合物半導体であって、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（但し、０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、かつ０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の組成比で表される物質の他、そのIII族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した物質や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した物質を含む。
【００３２】
本明細書において、「ＧａＮ系基板」とは、ＧａＮ系半導体と同様、III族元素とＮとの化合物で構成された六方晶構造をとる窒化物III−Ｖ族化合物半導体を主たる構成要素とする基板であって、ＡｌXＧａYＩｎ1-X-YＮ（但し、０≦Ｘ≦１、 ０≦Ｙ≦１、 且つ０≦Ｘ＋Ｙ≦１）の組成比で表される基板の他、そのIII族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した基板や、そのＶ族元素の一部（２０％程度以下）を他の元素で置換した基板を含む。なお、ＧａＮ系半導体以外の物質を主要構成要素とする異種基板上に、ＧａＮ系半導体を厚く堆積した後に後述するＬＤ構造を積層したウェハを作製し、以下の各実施形態においてウェハを分割する前に該異種基板を除去した場合も、本明細書で定義されたＧａＮ系基板の範疇に含まれる。
【００３３】
本明細書において、「ＬＤ構造」とは、発光部と、共振器以外の導波路構造を内部に含む主にＧａＮ系半導体により構成された構造体であり、上記ＧａＮ系基板上に堆積もしくはエピタキシャル成長された層構造であって、電極金属や、該電極とＧａＮ系半導体との間に挿入された絶縁体膜等を除く。また、このＬＤ構造には、一部異なる結晶構造をとるＧａＮ系半導体や、ＧａＮ系半導体以外の材料が混入していてもよい。
【００３４】
本明細書において、「ストライプ状光導波路」とは、発光部と、この発光部で発した光を閉じ込めて導波するための一体構造である。
【００３５】
本明細書において、「表面凹凸の平均値Ｒａ」とは、段差計を用いて測定した粗度曲線の、中心線を基準とした平均値である。
【００３６】
本明細書において、「ＲＭＳ値」あるいは単に「凹凸の平均」とは表面凹凸の大きさを表し、成長層表面に平行方向に、長さ４μｍにわたってＡＦＭ(AtomicForce Microscope)にて粗さ曲線を測定し、ＲＭＳ(Root Mean Square:中心線から粗さ曲線までの偏差の二乗の平方根)として計算された値である。
【００３７】
本明細書において、「溝の深さ」とは、ＧａＮ系半導体レーザ素子をＧａＮ系基板とＬＤ構造との界面の中心線を水平に置いたとき、劈開導入溝もしくは劈開補助溝の縁から垂直に該溝の谷間の深さを測った値を示す。そして、この「溝の深さ」は、３つの種類があり、１つ目は「ＬＤ構造として積層されたＧａＮ系半導体表面を基準とした深さ」であり、２つ目は「ＧａＮ系基板とＬＤ構造との界面の中心線を基準とした深さ」であり、３つ目は「ＧａＮ系基板裏面を基準とした深さ」である。
【００３８】
又、図１のような六方晶構造において、＜０００１＞が全てのＡで表される面の法線方向即ち［０００１］及び［０００−１］方向を表し、＜１−１００＞が全てのＢで表される面の法線方向即ち［１−１００］、［１０−１０］、［０１−１０］、［−１１００］、［−１０１０］及び［０−１１０］方向を表し、＜１１−２０＞が全てのＣで表される面の法線方向即ち［１１−２０］、［１−２１０］、［−２１１０］、［−１−１２０］、［−１２−１０］及び［２−１−１０］方向を表しているものとする。
【００３９】
又、以下の各実施形態では、窒化物半導体素子に、ＧａＮ系半導体レーザ素子を代表として、説明を行う。
【００４０】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図２は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図３は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図４は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【００４１】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法(ウェハの形成)
まず、図２を用いてウェハの形成について説明する。
【００４２】
最初に（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００を有機洗浄する。尚、本実施形態では、このｎ−ＧａＮ系基板２００の膜厚が１３５μｍの厚さに調整されている。
【００４３】
洗浄したｎ−ＧａＮ系基板をＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に搬入し、水素（Ｈ2）雰囲気の中で、約１１００℃の高温でクリーニングを行う。その後、降温して、キャリアガスとしてＨ2を１０l/min流しながら、シラン（ＳｉＨ4）を１０nmol/min導入するとともに、６００℃でアンモニア（ＮＨ3）およびトリメチルガリウム(ＴＭＧ)をそれぞれ５ｌ/minおよび２０mol/min導入することによって、１０ｎｍ以上１０μｍ以下（例えば１００ｎｍ）の厚みのｎ−ＧａＮ系バッファ層２０１を成長させる。
【００４４】
尚、このバッファ層２０１としては、ＳｉＨ4の導入量を０mol/minとして形成されたＧａＮバッファ層でも良い。又、ＡｌやＩｎを含むＧａＮバッファ層としても構わない。このとき、バッファ層にＡｌを含むときはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、又、バッファ層にＩｎを含むときはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を成膜時に適量導入すればよい。又、バッファ層２０１はｎ−ＧａＮ系基板の表面歪の緩和、表面モフォロジや凹凸の改善(平坦化)を目的に設けた層であり、ｎ−ＧａＮ系基板において、結晶成長用ｎ−ＧａＮの結晶性が優れている場合にはバッファ層２０１がなくても良い。
【００４５】
次に、窒素（Ｎ2）とアンモニア（ＮＨ3）をそれぞれ５ｌ/min流しながら約１０５０℃まで昇温する。その後キャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭＧを１００μmol/min、ＳｉＨ4を１０nmol/min導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２を０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）成長させる。
【００４６】
次に、ＴＭＧの流量を５０μmol/minに調整し、ＴＭＡを一定量導入してｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ｎ層（例えばｘ１＝０．２）を積層することで、例えば、総膜厚０．８μｍのｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３を形成する。尚、このｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３は、後述するｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４に比べて、屈折率が小さくかつバンドギャップが大きな材料であれば他材料からなる膜でも構わない。又、何層かの層を組み合わせて、その平均屈折率と平均バンドギャップとが、上述のｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４との比較条件を満たすようにしても良い。
【００４７】
ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３の形成後、ＴＭＡの供給を停止するとともに、ＴＭＧを１００μmol/minに調整して、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４を５０〜２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さになるように成長させる。その後、ＴＭＧの供給を停止し、キャリアガスをＨ2からＮ2に再び代えて７００℃まで降温する。そして、ＴＭＩを一定量、ＴＭＧを１５μmol/min導入し、ＩｎvＧａ1-vＮ（０＜ｖ＜１）よりなる障壁層を成長させる。所定時間経過後、ＴＭＩの供給をある一定量にまで増加し、ＩｎWＧａ1-WＮ（０＜ｗ＜１）よりなる井戸層を成長させる。
【００４８】
このＴＭＩの供給量の変化を繰り返しすことによって、ＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との交互積層構造からなるＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５形成する。障壁層および井戸層を形成するＩｎＧａＮの組成比および膜厚は、発光波長が３７０〜４３０ｎｍの範囲になるように設計し、成長時に導入するＴＭＩの流量は、その設計値に等しいＩｎ組成の膜が得られるように調整する。
【００４９】
このＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５において、井戸層の層数が２〜６層であることが望ましく、特に３層であることが望ましい。ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５の形成が終了すると、ＴＭＩおよびＴＭＧの供給を停止して、再び１０５０℃まで昇温する。そして、キャリアガスを再びＮ2からＨ2に代えた後、ＴＭＧを５０μmol/min、ＴＭＡを適量、ｐ型ドーピング原料であるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）を１０nmol/min流すことによって、０〜２０ｎｍ厚のｐ−ＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．３）蒸発防止層２０６を成長させる。このｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６の成長が終了すると、ＴＭＡの供給を停止するとともに、ＴＭＧの供給量を１００μmol/minに調整して、５０〜２００ｎｍ（例えば１００ｎｍ）の厚さのｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７を成長させる。
【００５０】
次に、ＴＭＧの流量を５０μmol/minに調整するとともに、ＴＭＡを一定量導入することによって、ｐ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ｎ層（例えばｘ２＝０．２）)を積層することで、例えば総膜厚０．８μｍのｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８を形成する。尚、このｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８は、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７に比べて、屈折率が小さくかつバンドギャップが大きな材料であれば他材料からなる膜でも構わない。又、何層かの層を組み合わせて、その平均屈折率と平均バンドギャップが、上述のｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７との条件を満たすようにしても良い。
【００５１】
最後に、ＴＭＧの供給量を１００μmol/minに調整し、ＴＭＡの供給を停止し、膜厚０．０１〜１０μｍ（例えば０．１μｍ）のｐ−ＧａＮコンタクト層２０９の成長を行う。このようにすることで、ＧａＮ系基板２００上に対するＬＤ構造の成長を終了する。成長が終了すると、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇの供給を停止して降温した後、ウェハを室温でＭＯＣＶＤ装置より取り出す。このようにして形成されたウェハの表面の平坦度を測定したところ、表面凹凸の平均値でＲａ＝１００Å以下であった。
【００５２】
続いて、該ウェハを、レーザ素子にするため加工する。まず、ｐ電極部分の形成にあたり、ＧａＮ系基板２００の＜１−１００＞方向（図３参照）に沿ってストライプ状にエッチングを行い、リッジストライプ部２１１を形成する。その後、ＳｉＯ2誘電体膜２１２を蒸着させ、次いでｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順で蒸着してｐ電極２１３を形成する。尚、ｐ電極２１３として、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｐｄ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｎｉ／Ａｕの順に形成したもののいずれかを用いるようにしても良い。
【００５３】
次に、研磨等の物理的手法や、ウェットエッチング又はドライエッチング等の化学的手法を用いることで、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側を削って、ウェハの厚さを８０〜１６０μｍに調整する。このようにすることで、ウェハを分割しやすい厚さに調整する。即ち、ウェハの厚みがこの範囲よりも薄くなると、素子形成時のハンドリング等に支障をきたし、逆に、この範囲よりも厚くなると、ウェハの分割が難しくなる。
【００５４】
次に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側からＨｆ／Ａｌの順序でｎ電極２１０を形成する。このように、ｎ電極２１０にＨｆをもちいるとｎ電極のコンタクト抵抗を下げられるため有効である。又、ｎ電極２１０として、Ｔｉ／Ａｌの順に形成したもの、又は、Ｔｉ／Ｍｏの順に形成したもの、又は、Ｈｆ／Ａｕの順に形成したもの等を用いるようにしても良い。
【００５５】
尚、ｎ電極２１０の形成にあたり、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側から電極形成を行う代わりに、ドライエッチング法を用いて、ウェハの表側からｎ−ＧａＮ層２０２を露出させてｎ電極を形成しても構わない。
【００５６】
（ウェハの分割）次に、図３を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図３（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図３（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【００５７】
尚、図３において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板２５０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造２５１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【００５８】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、図３（ｂ）のように、ＬＤ構造２５１に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。このストライプ状導波路２５３は、＜１−１００＞方向に平行となるようにして設けられる。このストライプ状導波路２５３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開導入溝２５２が設けられる。この劈開導入溝２５２が設けられた部分の断面図が、図３（ａ）のようになる。
【００５９】
劈開導入溝２５２は、ＬＤ構造２５１表面上において、図３（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３間にダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、設けられる。このとき、ＬＤ構造２５１の表面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄは、少なくとも、１μｍ≦ｄ≦１０μｍの深さとなるようにする。このようにすることで、ウェハの分割してバーを得る際に、折れの無いバーを得られる割合となる「バーの歩留まり」を良くすることができる。
【００６０】
更に、ＬＤ構造２５１の厚さがあまり厚くなく、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面に劈開導入溝２５２が到達可能である場合、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄ１を、１μｍ≦ｄ１≦１０μｍの深さとなるようにすることができる。このようにすることで、分割したバーより得られる素子が、ＲＭＳ値が０．５ｎｍ以下となるレーザ光の共振器端面が平坦な素子であり、且つ、共振器長のばらつきが一定範囲に収まっている素子が得られる割合となる「素子の歩留まり」を向上させることができる。
【００６１】
これは、ＬＤ構造２５１の一部に劈開性がないか、又は、劈開方向が異なっている物質が含まれていて分割圧力が分散されるかするために、望まない荒れが生じて出射光のファーフィールド・パターン（ＦＦＰ）が悪化したり、共振器端面の反射率低下がおきるのを防止できるからである。
【００６２】
そして、この劈開導入溝２５２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板２５０の＜１１−２０＞である。又、劈開導入溝２５２の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【００６３】
尚、本実施形態では、図３（ａ）のように、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開導入溝２５２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。
【００６４】
又、このようにして劈開導入溝２５２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に直線形状で長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝２５２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥ（Reactive Ion etching）などのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【００６５】
更に、この劈開導入溝２５２を、図３（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３の間毎に設けるようにしたが、各劈開導入溝２５２の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路２５３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路２５３の間毎に設ける必要はない。
【００６６】
次に、このようにして劈開導入溝２５２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、劈開導入溝２５２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板２５０の裏面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【００６７】
このようにして分割することによって、図３のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％、素子の歩留まりが９０％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝２５２間における端面の凹凸の平均を測定した。この結果、劈開導入溝２５２から５０μｍ以内の距離ではＲＭＳ値で最大１０ｎｍと大きかったが、劈開導入溝から１００μｍ以上離れた地点では最大でも０．５ｎｍと非常に平坦な面を備えていた。サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合、この半導体部のＲＭＳ値は平均して３．５ｎｍであることから、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【００６８】
このように図３のようなウェハから分割して得られたバーは、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧（ウェハに針を押し当てる時の荷重）を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【００６９】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図４を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子１の構成について説明する。
【００７０】
尚、図４において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板１０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ−ＧａＮバッファ層２０１を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造１１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【００７１】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子１は、ＧａＮ系基板１０上に構成されたＬＤ構造１１に、劈開によりミラー端面１２が形成されている。又、このＬＤ構造１１内部に、ストライプ状導波路１３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【００７２】
又、ＧａＮ系基板１０の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造１１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子１の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子１の表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造１１側に溝入れ部１４が形成されている。
【００７３】
この溝入れ部１４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面１２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２（図３）に相当し、本実施形態ではＧａＮ系基板１０とＬＤ構造１１との界面から溝入れ部１４の最深部までの深さを１μｍとする。又、溝入れ部１４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子１をＧａＮ系基板１０を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路１３から１２５μｍ離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子１に対する溝入れ部１４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【００７４】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【００７５】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図５は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図６は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図７は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【００７６】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
まず、図５を用いてウェハの形成について説明する。尚、図５において、図２に示すウェハにおける同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
本実施形態では、第１の実施形態（図２）と異なり、まず、（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００の表面上に、電子ビーム法やスパッタリング法を用いて、ＳｉＯ2で蒸着することによって、成長抑制膜を形成する。その後、光硬化性の樹脂を用いたリソグラフィー技術を用いることによって、ｎ−ＧａＮ系基板２００の＜１−１００＞方向に沿って、ｎ−ＧａＮ系基板２００上に形成された成長抑制膜より、ストライプ状のＳｉＯ2マスク５０１を形成する。
【００７８】
このマスク５０１は、そのマスク幅が１３μｍとされるとともに、又、各マスク５０１間の窓部幅が７μｍとされる。尚、成長抑制膜は、上述したＳｉＯ2以外に、ＳｉＮx、Ａｌ2Ｏ3、又は、ＴｉＯ2などで構成されても構わない。又、マスクが空洞となっても構わない。
【００７９】
このようにして、表面上にマスク５０１が形成されたｎ−ＧａＮ系基板２００を、有機洗浄した後、ＭＯＣＶＤ装置内に搬入し、キャリアガスＨ2を流すとともに、ＴＭＧを１００μmol/min、ＳｉＨ4を１０nmol/min導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２を２５μｍ成長させる。
【００８０】
このｎ−ＧａＮコンタクト層５０２を形成させた後、第１の実施形態と同様に、ＴＭＡを導入することによってｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３を形成し、次に、ＴＭＡの供給を停止してｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４を形成する。その後、キャリアガスをＨ2からＮ2に再び代えて７００℃まで降温した後、ＴＭＩ、ＴＭＧを導入することでＩｎＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との交互積層構造から成るＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５を形成する。
【００８１】
そして、ＴＭＩおよびＴＭＧの供給を停止して、再び１０５０℃まで昇温した後、キャリアガスを再びＮ2からＨ2に代え、ＴＭＧ、ＴＭＡ、Ｃｐ2Ｍｇを流すことによって、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６を成長させる。その後、ＴＭＡの供給を停止して、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７を成長させる。更に、再び、ＴＭＡを導入してｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８を形成すると、最後に、このＴＭＡの供給を停止して、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９の成長を行って、ＧａＮ系基板２００上に対するＬＤ構造の成長を終了する。
【００８２】
このように表面上にＬＤ構造が形成されたウェハを、ＴＭＧおよびＣｐ2Ｍｇの供給を停止して降温した後、ＭＯＣＶＤ装置より取り出すと、レーザ素子にするため加工する。まず、エッチングを行って、リッジストライプ部２１１を形成した後、ＳｉＯ2誘電体膜２１２を蒸着させ、次いでｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させ、Ｐｄ／Ｍｏ／Ａｕの順で蒸着してｐ電極２１３を形成する。尚、第１の実施形態と同様、ｐ電極２１３として、Ｐｄ／Ｐｔ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｐｄ／Ａｕの順に形成したもの、又は、Ｎｉ／Ａｕの順に形成したもののいずれかを用いるようにしても良い。
【００８３】
次に、研磨等の物理的手法や、ウェットエッチング又はドライエッチング等の化学的手法を用いることで、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側を削って、ウェハの厚さを８０〜１６０μｍに調整する。そして、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側からＨｆ／Ａｌの順序でｎ電極２１０を形成する。又、第１の実施形態と同様、ｎ電極２１０として、Ｔｉ／Ａｌの順に形成したもの、又は、Ｔｉ／Ｍｏの順に形成したもの、又は、Ｈｆ／Ａｕの順に形成したもの等を用いてるようにしても良い。
【００８４】
尚、ｎ電極２１０の形成にあたり、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面側から電極形成を行う代わりに、ドライエッチング法を用いて、エピタキシャルウェハの表側からｎ−ＧａＮ層２０２を露出させてｎ電極を形成しても構わない。
【００８５】
（ウェハの分割）
次に、図６を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図６（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図６（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【００８６】
尚、図６において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板５１０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造５１１が、マスク５０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【００８７】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板５１０上にＬＤ構造５１１が構成されるとき、第１の実施形態と同様、図６（ｂ）のように、ＬＤ構造５１１内に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。このストライプ状導波路２５３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられる。この劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられた部分の断面図が、図６（ａ）のようになる。
【００８８】
まず、劈開補助溝５１２が、ＬＤ構造５１１表面上において、図６（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３間にＲＩＥが施されることによって、設けられる。この劈開補助溝５１２は、その深さが、ＬＤ構造５１１のエピタキシャル層厚の半分となるように形成される。即ち、劈開補助溝５１２が、ＬＤ構造５１１内に構成されるマスク５０１よりも上側に構成されることとなる。
【００８９】
このように劈開補助溝５１２が構成されると、劈開補助溝５１２の中央側に、ダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、劈開導入溝５１３が設けられる。この劈開導入溝５１３は、劈開方向が他の部分と異なるＬＤ構造５１１内におけるマスク５０１に達するように設けられる。このとき、ＬＤ構造５１１の表面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さをｄ２とすると、少なくともＬＤ構造５１１の表面を基準として１μｍ≦ｄ２≦１０μｍとなるようにする。このようにすることで、バーの歩留まりを良くすることができる。
【００９０】
更に、ＬＤ構造５１１の厚さがあまり厚くなく、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面に劈開導入溝５１３が到達可能である場合、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さｄ３が、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面の中心線を基準として１μｍ≦ｄ３≦１０μｍとなるようにして、素子の歩留まりを向上させることができる。
【００９１】
これは、特にマスク５０１などのように、ＬＤ構造５１１の一部に劈開性がないか、又は、劈開方向が異なっている物質が含まれていて分割圧力が分散されるかするために、望まない荒れが生じて出射光のＦＦＰが悪化したり、共振器端面の反射率低下がおきるのを防止できるからである。
【００９２】
そして、この劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板５１０の＜１１−２０＞である。又、劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【００９３】
尚、本実施形態では、図６（ａ）のように、ＧａＮ系基板５１０とＬＤ構造５１１との界面から劈開導入溝５１３の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。
【００９４】
又、このようにして劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝５１３の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【００９５】
更に、劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３を、図６（ｂ）のように、ストライプ状導波路２５３の間毎に設けるようにしたが、各劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路２５３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路２５３の間毎に設ける必要はない。
【００９６】
次に、このようにして劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、第１の実施形態と同様、劈開導入溝５１３の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板５１０の裏面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【００９７】
このようにして分割することによって、図６のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％、素子の歩留まりが９６％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開補助溝５１２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【００９８】
このように図６のようなウェハから分割して得られたバーは、第１の実施形態と同様に、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【００９９】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図７を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子２の構成について説明する。
【０１００】
尚、図７において、簡単に説明するため、ＬＤ構造２１が、マスク５０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【０１０１】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子２は、ＧａＮ系基板２００上に構成されたＬＤ構造２１に、劈開によりミラー端面２２が形成されている。又、このＬＤ構造２１内部に、ストライプ状導波路２３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【０１０２】
又、ＧａＮ系基板２００の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造２１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子２の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子２の表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造２１側に溝入れ部２４が形成されている。この溝入れ部２４は、その深さがＬＤ構造２１の中央部分までの溝入れ部２４ａと、その深さが溝入れ部２４ａの底面からＧａＮ系基板２００に達するまでの溝入れ部２４ｂとで構成される。
【０１０３】
この溝入れ部２４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面２２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３（図６）に相当し、溝入れ部２４ａが劈開補助溝５１２に、溝入れ部２４ｂが劈開導入溝５１３に相当する。このとき、本実施形態では、ＧａＮ系基板２００とＬＤ構造２１との界面から溝入れ部２４の最深部までの深さは、１μｍとされる。
【０１０４】
又、溝入れ部２４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子２をＧａＮ系基板２００を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路２３から１２５μｍ離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子２に対する溝入れ部２４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開補助溝５１２及び劈開導入溝５１３の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１０５】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１０６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図８は、本実施形態におけるＧａＮ系半導体レーザ素子を分割する前のウェハの構成を示す断面図である。図９は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図１０は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【０１０７】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
まず、図８を用いてウェハの形成について説明する。尚、図８において、図２に示すウェハにおける同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１０８】
本実施形態では、第１の実施形態（図２）と同様、まず、（０００１）面を結晶成長用の表面とする膜厚が１００〜５００μｍのｎ−ＧａＮ系基板２００を有機洗浄した後、ＭＯＣＶＤ装置内に搬入し、Ｈ2雰囲気の中で、約１１００℃の高温でクリーニングを行う。そして、第１の実施形態と異なり、Ｎ2とＮＨ3とをそれぞれ５ｌ/min流しながら約１０５０℃まで降温した後、キャリアガスをＮ2からＨ2に代えて、ＴＭＧ及びＳｉＨ4を導入して、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２を０．１〜１０μｍ（例えば４μｍ）成長させる。
【０１０９】
その後のＬＤ構造及びｎ電極及びｐ電極の形成方法については、第１及び第２の実施形態と同様になる。即ち、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２上に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、及び、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９が順に形成されて、ＬＤ構造の成長が終了される。そして、室温で、ＭＯＣＶＤ装置よりＬＤ構造が形成されたウェハが取り出される。
【０１１０】
そして、このようにＬＤ構造が形成されたウェハは、ＬＤ構造表面がストライプ状にエッチングされて、リッジストライプ部２１１が形成され、ＳｉＯ2誘電体膜２１２が蒸着された後、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させる。そして、その表面上にｐ電極材料が蒸着されて、ｐ電極２１３が形成される。更に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面が削られて、ウェハの厚さが調整されると、ｎ−ＧａＮ系基板の裏面側に、ｎ電極材料が蒸着されて、ｎ電極２１０が形成される。
【０１１１】
（ウェハの分割）
次に、図９を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図９（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図９（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【０１１２】
尚、図９において、簡単に説明するため、ＧａＮ系基板７００が、ｎ−ＧａＮ系基板２００及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造７０１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【０１１３】
上述のようにして、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板７００上にＬＤ構造７０１が構成されるとき、第１の実施形態と同様、図９（ｂ）のように、ＬＤ構造７０１に、ストライプ状導波路７０３が設けられる。このストライプ状導波路７０３の間に、＜１１−２０＞方向にウェハを分割して複数のバーを得るための補助となる劈開導入溝７０２が設けられる。この劈開導入溝７０２が設けられた部分の断面図が、図９（ａ）のようになる。
【０１１４】
この劈開導入溝７０２は、ＧａＮ系基板７００の裏面に、ダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、設けられる。このとき、ＧａＮ系基板７００の裏面から劈開導入溝７０２の最深部までの深さをｄ４とすると、少なくとも１μｍ≦ｄ４≦１０μｍとなるようにする。そして、この劈開導入溝７０２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板７００の＜１１−２０＞である。又、劈開導入溝７０２の始点及び終点は、ストライプ状導波路７０３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【０１１５】
尚、本実施形態では、図９（ａ）のように、ＧａＮ系基板７００の裏面から劈開導入溝７０２までの深さｄ４を、４μｍの深さで一定とした。又、ストライプ状導波路７０３から劈開導入溝７０２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。又、このようにして劈開導入溝７０２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開補助溝７０２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【０１１６】
更に、劈開導入溝７０２を、図９（ｂ）のように、ストライプ状導波路７０３の間毎に設けるようにしたが、各劈開導入溝７０２の間隔が１ｍｍ以内となるような間隔となるようにするとともに、その始点及び終点とストライプ状導波路７０３との距離が上述の条件を満たすようにすれば、ストライプ状導波路７０３の間毎に設ける必要はない。
【０１１７】
次に、このようにして劈開導入溝７０２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、第１の実施形態と異なり、劈開導入溝７０２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＬＤ構造７０１の表面側から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路７０３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【０１１８】
このようにして分割することによって、図９のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９２％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝７０２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【０１１９】
このように図９のようなウェハから分割して得られたバーは、第１の実施形態と同様に、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路７０３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【０１２０】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図１０を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子３の構成について説明する。
【０１２１】
尚、図１０において、簡単に説明するため、ＬＤ構造３１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９及びＳｉＯ2誘電体膜２１２を含んでいるものとする。
【０１２２】
上述のようにして、ＧａＮ系基板上にＬＤ構造が構成されたウェハが分割されて得たＧａＮ系半導体レーザ素子３は、ＧａＮ系基板２００上に構成されたＬＤ構造３１に、劈開によりミラー端面３２が形成されている。又、このＬＤ構造３１内部に、ストライプ状導波路３３が設けられ、レーザ光を導波する役割をはたす。
【０１２３】
又、ＧａＮ系基板２００の下面に設けられたｎ電極２１０及びＬＤ構造３１の上面に設けられたｐ電極２１３は、ＧａＮ系半導体レーザ素子３の動作時に外部から電力を供給するためのものである。更に、ＧａＮ系半導体レーザ素子３の裏面上の４隅に位置する部分において、ＧａＮ系基板２００側に溝入れ部３４が形成されている。
【０１２４】
この溝入れ部３４は、ウェハのバー分割する際にミラー端面３２の形成を目的とするため、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝７０２（図９）に相当する。このとき、本実施形態では、ＧａＮ系基板２００裏面から溝入れ部３４の最深部までの深さｄ４は、１μｍ≦ｄ４＜１０μｍとされる。
【０１２５】
又、溝入れ部３４は、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子３をＧａＮ系基板２００を下にして２次元的に投影したとき、上記ストライプ状導波路３３から１００μｍ以上離れた位置から形成されている。尚、ＧａＮ系半導体レーザ素子３に対する溝入れ部３４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ下面に予め形成された劈開導入溝７０２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１２６】
又、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１２７】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して以下に説明する。図１１は、ウェハの分割を説明するための断面図及び上面図である。図１２は、分割されたＧａＮ系半導体レーザ素子の外観斜視図である。
【０１２８】
１．ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
(ウェハの形成)
本実施形態において形成されるウェハは、第１の実施形態と同様、図２のような断面図で表されるウェハであるものとする。よって、その形成方法については、第１の実施形態を参照するものとして、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
即ち、ｎ−ＧａＮ系基板２００上に、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、及び、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９が順に成長されて、ＬＤ構造が形成される。又、ＬＤ構造の表面上に、リッジストライプ部２１１が形成され、ＳｉＯ2誘電体膜２１２が蒸着された後、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９を露出させる。そして、その表面上にｐ電極材料が蒸着されて、ｐ電極２１３が形成される。更に、ｎ−ＧａＮ系基板２００の裏面が削られて、ウェハの厚さが調整されると、ｎ−ＧａＮ系基板の裏面側に、ｎ電極材料が蒸着されて、ｎ電極２１０が形成される。
【０１３０】
（ウェハの分割）
次に、図１１を参照して本実施形態におけるウェハの分割方法を説明する。図１１（ａ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの断面図を、図１１（ｂ）には、上述のようにしてＬＤ構造がＧａＮ系基板２００上に形成されたウェハの上面図を、それぞれ示す。
【０１３１】
尚、図１１において、簡単に説明するため、図３と同様、ＧａＮ系基板２５０が、ｎ−ＧａＮ系基板２００、ｎ−ＧａＮバッファ層２０１及びｎ電極２１０を含んでいるものとして、又、ＬＤ構造２５１が、ｎ−ＧａＮコンタクト層２０２、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２０３、ｎ−ＧａＮ光ガイド層２０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層２０５、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層２０６、ｐ−ＧａＮ光ガイド層２０７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２０８、ｐ−ＧａＮコンタクト層２０９、ＳｉＯ2誘電体膜２１２及びｐ電極２１３を含んでいるものとする。
【０１３２】
又、第１の実施形態と同様に、ウェハにおいて、そのＧａＮ系基板２５０上にＬＤ構造２５１が構成されるとき、図１１（ｂ）のように、ＬＤ構造２５１内に、ストライプ状導波路２５３が設けられる。
【０１３３】
このようなウェハを、ダイヤモンド刃を備え半導体ウェハに溝を切るための装置であるダイサーにＧａＮ系基板２５０の裏面が上になるように設置し、深さｄ５（０＜ｄ５≦４０μｍ）、線幅ｗ（０＜ｗ≦３０μｍ）となるような劈開補助溝２５４を、図１１（ｂ）のように、＜１１−２０＞方向に沿って、直線状に設ける。更に、ウェハの表裏を逆にして、第１の実施形態と同様、ＬＤ構造２５１表面上において、ストライプ状導波路２５３間にダイヤモンド針で罫書きするスクライブが施されることによって、図１１（ｂ）のように、破線状の劈開導入溝２５２が設けられる。よって、劈開導入溝２５２が断続的であるのに対して、劈開補助溝２５４が連続的である。
【０１３４】
このように劈開導入溝２５２が設けられるとき、ＬＤ構造２５１の表面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄは、少なくとも、１μｍ≦ｄ≦１０μｍの深さとなるようにする。このようにすることで、バーの歩留まりを良くすることができる。このとき、更に、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さｄ１を、１μｍ≦ｄ１≦１０μｍの深さとなるようにすると、素子の歩留まりを向上させることができる。
【０１３５】
そして、この劈開導入溝２５２の溝入れ方向は、上述したように、ＧａＮ系基板２５０の＜１１−２０＞であるとともに、劈開補助溝２５４の中心軸付近に一致するように整合される。又、劈開導入溝２５２の始点及び終点は、ストライプ状導波路２５３から５０μｍ以上離れた点とすることによって、バーの歩留まり良く分割することができ、更に好ましくは、１００μｍ以上離れた点とすることで素子の歩留まりを上げることができる。
【０１３６】
尚、本実施形態では、図１１（ａ）のように、ＧａＮ系基板２５０とＬＤ構造２５１との界面から劈開導入溝２５２の最深部までの深さを、１μｍとなる深さで一定とした。又、ストライプ状導波路２５３から劈開導入溝２５２の始点及び終点への距離を１２５μｍとした。又、劈開補助溝２５４については、その深さｄ５を２０μｍ、線幅ｗを２０μｍ、＜１−１００＞方向における各劈開補助溝２５４毎のピッチｐを５００μｍとした。
【０１３７】
又、このようにして劈開導入溝２５２を設ける際、バーの歩留まり良く分割するために、上述した範囲内でできるだけ＜１１−２０＞方向に長く形成するのが望ましいが、破線形状としても構わない。又、劈開導入溝２５２の形成方法は、上述したスクライブ以外にＲＩＥなどのドライエッチングやウェットエッチングを用いても構わない。
【０１３８】
次に、このようにして劈開導入溝２５２が設けられたウェハを＜１１−２０＞方向に分割して、バーを得る。このウェハの分割では、劈開導入溝２５２の位置する位置に対して、ブレーキング刃をＧａＮ系基板２５０の裏面側の劈開補助溝２５４から当ててウェハを押し割る。このようにすることで、分割されたバーにおいて、ストライプ状導波路２５３が分割された部分に劈開面を使用した端面を形成することができる。尚、刃をぶつけることで与える衝撃によるクリービング、又は、局所的に罫書き線周辺のみを加熱して分割する手法、又は、音波や水流による衝撃等によるブレーキングなどを用いて、ウェハの分割を行うようにしても構わない。
【０１３９】
このようにして分割することによって、図１１のようなウェハから共振器長５００μｍのバーを多数得た。共振器長は設定値の５００μｍ±５μｍに収まっており、バーの歩留まりが９６％に収まった。このとき、分割したバーにおいて、劈開導入溝２５２間における端面の凹凸の平均を測定したところ、その結果が第１の実施形態のものと同等となった。よって、サファイア基板上にＧａＮ系半導体を堆積した場合と比べ、劈開した端面が更に平坦なものとして品質が向上していることが確認された。
【０１４０】
このように図１１のようなウェハから分割して得られたバーは、裏面あるいは表面を、ストライプ状導波路２５３の間毎に、＜１−１００＞方向に罫書きして分割することによって、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得る。このとき、罫書きする際の針圧を調整して＜１−１００＞方向に押し割るようにして分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わないし、又は、完全に切断して分割し、ＧａＮ系半導体レーザ素子を得るようにしても構わない。
【０１４１】
２．ＧａＮ系半導体レーザ素子の構成
図１２を参照して、上述のようにしてウェハから分割されて形成されたＧａＮ系半導体レーザ素子１ａの構成について説明する。尚、図１２のＧａＮ系半導体レーザ素子１ａは、図４のＧａＮ系半導体レーザ素子１と同一の部分については、同一の符号付して、その詳細な説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態の製造方法によって製造されたＧａＮ系半導体レーザ素子１ａは、第１の実施形態と同様、その表面上の４隅に位置する部分において、ＬＤ構造１１側に、劈開導入溝２５２（図１１）に相当する溝入れ部１４が形成されている。更に、そのＧａＮ系基板１０の裏面側におけるミラー端面側の２カ所に、溝入れ部１５が形成されている。この溝入れ部１５は、ウェハ下面に予め形成された劈開補助溝２５４（図１１）に相当する。
【０１４３】
このとき、ＧａＮ系半導体レーザ素子１ａに対する溝入れ部１４の数は、本実施形態では４つとされているが、ウェハ上面に予め形成された劈開導入溝２５２の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。又、溝入れ部１５の数についても同様、本実施形態では２つとされているが、ウェハ下面に予め形成された劈開補助溝２５４の状態により変化し、少なくとも１つ以上あればよい。
【０１４４】
尚、本実施形態において、ウェハを分割してＧａＮ系半導体レーザ素子を得る際、劈開導入溝部分によって発生する溝入れ部を切り落してしまっても構わない。これは、劈開導入溝形成時の塵などを除去できる等の効果がある。
【０１４５】
又、本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成のウェハに対して、劈開導入溝及び劈開補助溝をそれぞれ、ウェハの上面と下面に設けるようにして、ＧａＮ系半導体レーザ素子を分割するようにしたが、第２の実施形態（図５）と同様の構成のウェハに対して、劈開導入溝及び劈開補助溝をそれぞれ、ウェハの上面と下面に設けるようにして、ＧａＮ系半導体レーザ素子を分割するようにしても構わない。
【０１４６】
上記各実施形態において、ミラー端面の形成方位として特定の面を選定して説明したが、六方晶のＧａＮ系半導体固有の劈開面である｛０００１｝面、｛１１−２０｝面、および｛１−１００｝面のうちの任意の面に平行な面を選定してもよい。ただし、中でも｛１−１００｝面が劈開性が良好なことから好ましい。即ち、（１−１００）、（１０−１０）、（０１−１０）、（−１１００）、（−１０１０）、及び（０−１１０）各面のいずれかをミラー端面とするのが好ましい。
【０１４７】
又、本発明が適用される半導体レーザ素子の光導波路構造は、上記各実施の形態に示した例に限られるものではない。上記した各実施形態に示したリッジ構造を始めとして、セルフ・アラインド・ストラクチャ（ＳＡＳ）構造、電極ストライプ構造、埋め込みヘテロ（ＢＨ）構造、チャネルド・サブストレイト・プレイナ（ＣＳＰ）構造など、他の構造としても、本発明の本質にかかわるものではなく、上述と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１４８】
１，１ａ，２，３ ＧａＮ系半導体レーザ素子
１０，２００ ＧａＮ系基板
１１，２１，３１ ＬＤ構造
１２，２２，３２ ミラー端面
１３，２３，３３ ストライプ状導波路
１４，１５，２５，３５ 溝入れ部
２０１ ｎ−ＧａＮバッファ層
２０２ ｎ−ＧａＮコンタクト層
２０３ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層
２０４ ｎ−ＧａＮ光ガイド層
２０５ ＩｎＧａＮ多重量子井戸活性層
２０６ ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層
２０７ ｐ−ＧａＮ光ガイド層
２０８ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層
２０９ ｐ−ＧａＮコンタクト層
２１０ ｎ電極
２１１ リッジストライプ部
２１２ ＳｉＯ2誘電体膜
２１３ ｐ電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族元素と窒素とを含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、該窒化物半導体基板の劈開面と等しい劈開面を備えるとともにIII族元素と窒素とを含む化合物で構成される窒化物半導体からなる窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層に複数のストライプ状光導波路が構成された窒化物半導体ウェハにおいて、
前記窒化物半導体層の表面に前記窒化物半導体基板の＜１１−２０＞方向に沿って形成される劈開導入溝を有するとともに、前記窒化物半導体基板の裏面に補助溝を有し、
前記劈開導入溝は前記窒化物半導体層と前記窒化物半導体基板との界面に到達していることを特徴とする窒化物半導体ウェハ。
【請求項２】
前記補助溝は前記窒化物半導体基板の＜１１−２０＞方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項３】
前記補助溝は複数形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１】
III族元素と窒素とを含む化合物で構成される窒化物半導体基板上に、該窒化物半導体基板の劈開面と等しい劈開面を備えるとともにIII族元素と窒素とを含む化合物で構成される窒化物半導体からなる窒化物半導体層を堆積して構成されるとともに、前記窒化物半導体層に複数のストライプ状光導波路が構成された窒化物半導体ウェハにおいて、
前記窒化物半導体層の表面に前記窒化物半導体基板の＜１１−２０＞方向に沿って形成される劈開導入溝を有するとともに、前記窒化物半導体基板の裏面に補助溝を有し、
前記劈開導入溝は前記窒化物半導体層と前記窒化物半導体基板との界面に到達していることを特徴とする窒化物半導体ウェハ。
【請求項２】
前記補助溝は前記窒化物半導体基板の＜１１−２０＞方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項３】
前記補助溝は複数形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の窒化物半導体ウェハ。
【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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９３６１９（Ｐ２０１３−９３６１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２０７８７（Ｐ２０１３−２０７８７）
【出願日】平成２５年２月５日（２０１３．２．５）
【分割の表示】特願２００９−３２２１７（Ｐ２００９−３２２１７）の分割
【原出願日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月５日（２０１３．２．５）
【分割の表示】特願２００９−３２２１７（Ｐ２００９−３２２１７）の分割
【原出願日】平成１３年７月３日（２００１．７．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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