窒化物系半導体レーザ素子の作製方法
【課題】本発明は、ウエハを劈開する際に電極剥がれが発生することを防止して、歩留まりの高い窒化物系半導体レーザ素子の作製方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による窒化物系半導体レーザ素子の作製方法では、ウエハ１からバー１５に劈開する前に、基板に形成されるｎ側電極１３のうち、基板と密着性の悪い部分をレーザ光の照射によって除去することとする。そのため、ウエハ１を劈開する際に、基板と密着性の悪いｎ側電極１３を起点とした電極剥がれが発生することを抑制することが可能となる。
【解決手段】本発明による窒化物系半導体レーザ素子の作製方法では、ウエハ１からバー１５に劈開する前に、基板に形成されるｎ側電極１３のうち、基板と密着性の悪い部分をレーザ光の照射によって除去することとする。そのため、ウエハ１を劈開する際に、基板と密着性の悪いｎ側電極１３を起点とした電極剥がれが発生することを抑制することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物系半導体レーザ素子の作製方法に関するものであり、特に窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体を積層することによって作製されるレーザ素子の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族元素とＶ族元素とから成る所謂ＩＩＩ−Ｖ族半導体である窒化物系半導体（例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）は、そのバンド構造より、青や青紫の光を発する発光素子としての利用が期待され、既に発光ダイオードやレーザ素子などに利用されている。
【０００３】
また、これまでは良質な窒化物系半導体の基板が得られなかったため、サファイア基板などの異種基板を用いて窒化物系半導体レーザ素子などの作製が行われてきた。しかし、サファイア基板などの異種基板は窒化物系半導体との格子不整合が大きいため、異種基板上に積層される窒化物系半導体には転位などの結晶欠陥が多数存在し、結果として素子が低出力かつ短寿命となる問題があった。また、窒化物系半導体と異種基板との劈開方向が異なるため、ウエハの分割が困難となる問題も生じていた。
【０００４】
これらの問題に対して、近年になって良質な窒化ガリウム基板が得られるようになり、これらの基板を利用することで、上述した問題が解決された窒化物系半導体レーザ素子が得られるようになった（特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３２８２号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の方法によって作製される基板は、基板の主面と平行な方向の成長を促進させることで転位を局所的に集中させるものであるため、成長面が衝突する領域であり転位が集中される領域（以下、ストライプコアとする）と、転位が低減される他の領域と、の結晶性が異なる問題が生じる。
【０００６】
特に、図８（ａ）の基板の模式図と、図８（ｂ）の図８（ａ）における破線領域Ｂの拡大図に示すように、基板３０のストライプコア３１と他の領域３２とは、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などのドライエッチングによる腐食性が異なる。具体的には、ウエハを作製するときの基板３０の前処理などで基板３０にドライエッチングを施す際、基板３０のストライプコア３１以外の他の領域３２には突起３３が形成されやすくなるが、ストライプコア３１には突起３３が形成されにくく平坦なものとなる。そのため、ストライプコア３１以外の他の領域３２では、この突起３３のために電極３４の密着性が良好なものとなるが、突起３３の無いストライプコア３１上における電極３４の密着性は悪くなる。
【０００７】
そして、このように電極３４の密着性が悪い領域が存在すると、その領域上の電極３４を起点として、密着性が良い他の領域上の電極３４までも剥がれてしまうことがある。特に、図８（ｃ）のバー３５の模式図に示すように、ストライプコア３１と垂直な方向にウエハを劈開してバー３５を作製する際にこの電極剥がれが発生しやすく、このような電極剥がれが生じることによって歩留まりが極端に低下する。
【０００８】
そこで本発明は、ウエハを劈開する際に電極剥がれが発生することを防止して、歩留まりの高い窒化物系半導体レーザ素子の作製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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法は、基板の第一主面上に、所定の方向に延びる電流通路部を備えた素子構造を、当該電流通路部が平行となるように複数形成する第一工程と、当該第一工程の後に、当該複数の素子構造が形成された前記基板の前記第一主面と反対側の第二主面上に、一部を除いた当該第二主面を覆う電極を形成してウエハを得る第二工程と、当該第二工程の後に、前記ウエハを前記電流通路部と略垂直な方向に分断してバーを得る第三工程と、当該第三工程の後に、前記バーを前記電流通路部と略平行な方向に分断してチップを得る第四工程と、を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【００１０】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、前記第二工程が、前記第二主面の前記第二領域上に前記電極を形成することとしても構わない。
【００１１】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、前記第二工程が、前記第一領域と、前記第三工程において分断する線と、の交差した領域近傍を除いた前記第二主面上に前記電極を形成するものであるとしても構わない。
【００１２】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第二工程が、前記基板の前記第二主面を覆う前記電極を形成する第五工程と、当該第五工程によって形成される前記電極の一部を除去する第六工程と、を備えることとしても構わない。
【００１３】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第六工程が、前記第五工程によって形成される前記電極の一部にレーザ光を照射して、当該電極の一部を除去するものであるとしても構わない。
【００１４】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第二工程が、前記基板の前記第二主面上の一部にマスクを形成する第七工程と、当該第七工程の後に、前記基板の前記第二主面を覆う電極を形成する第八工程と、当該第八工程の後に、前記マスクを除去する第九工程と、を備えることとしても構わない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法によれば、第三工程でウエハを分断する前に、基板の第二主面上の一部に電極が無い状態にすることができる。そのため、ウエハを分断する際に一部の電極が剥がれることによって広範囲の電極が剥がれてしまう電極剥がれの発生を抑制することが可能となり、バーの歩留まりを高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法について図１〜図７に基づき説明する。最初に、窒化物系半導体レーザ素子の作製方法の概要について図１〜図５を用いて説明し、その後に、本発明の実施例について図６及び図７を用いて説明する。
＜＜窒化物系半導体レーザ素子の作製方法＞＞
＜ウエハ作製方法＞
最初に、作製されるウエハの一例について図１（ａ）、（ｂ）のウエハの模式図を用いて説明する。図１（ａ）はウエハの模式的な平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示した模式的な断面図である。なお、図１（ａ）、（ｂ）には基板の結晶方位をあわせて示しており、以下の図においても同様に基板の結晶方位をあわせて示すこととする。
【００１７】
本例のウエハ作製方法によると、基板２上に種々の層を積層することによって図１（ａ）に示すような電流通路部（リッジ部１０）が基板の＜１−１００＞方向と略平行になるように複数整列した構成のウエハ１が作製される。ここで、パッド電極１２はリッジ部１０に沿った方向と、リッジ部１０と略垂直な方向とにそれぞれ整列している。また、パッド電極１２の１つ分が１つの素子構造を示しており、後述するようにウエハ１をパッド電極１２毎に分断することで複数のチップが得られる。
【００１８】
また、本例では、図１（ｂ）に示すように基板２に上述したような転位密度の大きなストライプコア領域２ａと、転位密度の小さなその他の領域２ｂと、が含まれる。このとき、ストライプコア領域２ａは、基板の＜１−１００＞方向と略平行な方向に延びており、＜１１−２０＞方向にほぼ等間隔で整列している。
【００１９】
次に、ウエハ作製方法の一例について図２及び図３を用いて説明する。図２は図１と同様の断面を示した模式的な断面図であり、図３は活性層の模式的な断面図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、まず厚さ約１００μｍのｎ型ＧａＮ基板２の｛０００１｝面上に、ｎ型ＡｌＧａＮから成るｎ型クラッド層３を約１．５μｍ形成し、さらにこのｎ型クラッド層３の上に活性層４を形成する。このとき活性層４を、図３に示すようにアンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約３．２ｎｍの井戸層４ａと、アンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約２０ｎｍの障壁層４ｂと、を交互に複数層積層することによって形成した多重量子井戸構造とする。なお、図３の例においては、井戸層４ａを三層、障壁層４ｂを四層積層した場合について示している。
【００２１】
また、この多重量子井戸構造となる活性層４の上に、アンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約５０ｎｍの光ガイド層５を形成し、この光ガイド層５の上にアンドープのＡｌＧａＮから成る厚さ約２０ｎｍキャップ層６を形成する。なお、図２（ａ）は、このキャップ層６まで基板２上に積層した状態について示している。
【００２２】
そして、図２（ａ）に示すキャップ層６の上にｐ型ＡｌＧａＮから成る厚さ約４００ｎｍのｐ型クラッド層７を形成する。そして、このｐ型クラッド層７の上にアンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約３ｎｍのコンタクト層７を形成する。そして、このコンタクト層７の上に、厚さ約１ｎｍのＰｔ層と厚さ約１０ｎｍのＰｄ層とから成るｐ側オーミック電極９を形成し、このｐ側オーミック電極９の上に厚さ約２４０ｎｍのＳｉＯ２層１４を形成する。このように各層を形成し、図２（ｂ）に示すような構造を得る。
【００２３】
次に、リッジ部１０を形成するために、図２（ｂ）に示す積層構造をエッチングする。このとき、幅約１．５μｍであるとともに基板の＜１−１００＞方向に延びたストライプ状のフォトレジスト（不図示）を、リッジ部１０を形成する予定の部分に形成する。そして、ＣＦ４系のガスを用いてＲＩＥ法によるエッチングを行なう。すると、フォトレジストを形成した部分のＳｉＯ２層１４及びオーミック電極９のみが残り、フォトレジストを形成していない部分のＳｉＯ２層１４及びオーミック電極９は除去される。
【００２４】
また、ここでフォトレジストを除去し、Ｃｌ２やＳｉＣｌ４などの塩素系のガスを用いたＲＩＥ法によるエッチングを行なう。このとき、ＳｉＯ２層１４をマスクとして、ＳｉＯ２層１４が無い部分のコンタクト層８及びｐ型クラッド層７をエッチングする。そして、ｐ型クラッド層７が約８０ｎｍ残った状態となったときにエッチングを停止し、ＳｉＯ２層１４を除去する。すると、図２（ｃ）に示すような、ｐ型クラッド層７の一部が突出し、そのｐ型クラッド層７の突出した部分の上にコンタクト層８、オーミック電極９が順に形成されたリッジ部１０を備える構造が得られる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示した構造の上に厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２層を形成し、フォトレジストをリッジ部１０以外の部分に形成されたＳｉＯ２層の上に形成する。そして、ＣＦ４系のガスを用いたＲＩＥ法によるエッチングを行ない、リッジ部１０上に形成されたＳｉＯ２層を除去することでＳｉＯ２層から成る電流ブロック層１１を形成する。すると、図２（ｄ）に示すような構造が得られ、この後、電流ブロック層１１で囲まれたリッジ部１０を覆うように、Ａｕから成る厚さ３μｍのパッド電極１２を一続きとなるリッジ部１０に複数形成する。
【００２６】
また、上述した積層構造が形成される基板２の面と反対側の面に、ｎ側電極１３を形成して図１（ａ）、（ｂ）に示すようなウエハ１を得る。なお、このｎ側電極１３の形成方法や、それによって得られる効果などについては、後述するｎ側電極１３の形成方法の実施例において詳述する。また、図１（ｂ）では一例として、ｎ側電極１３をストライプコア２ａの領域上には形成せずに他の領域２ｂ上にのみ形成した場合について示している。そして、以上説明した作製方法によって、図１（ｂ）に示すようなウエハを得ることができる。
【００２７】
なお、以上説明したウエハ作製方法において、各窒化物系半導体層の形成に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いても構わないし、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、その他の方法を用いても構わない。また、電極の形成に、スパッタリングや蒸着などの形成方法を用いることとしても構わなく、蒸着として、電子ビーム蒸着を用いても構わないし、抵抗加熱蒸着を用いても構わない。また、ＳｉＯ２層の形成に、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法などの方法を用いても構わない。
【００２８】
また、図１（ａ）に示すウエハの一例においては、リッジ部１０が基板２の隣接するストライプコア２ａの間に２本備えられる構成としているが、この部分に１つのリッジ部を備える構成としても構わないし、反対に多数のリッジ部１０を備える構成としても構わない。
【００２９】
このような構成にすることによって、転位密度の高いストライプコア２ａの直上の領域を避けてリッジ部１０が形成される。そのため、このストライプコア２ａの直上の領域にリッジ部１０を形成した場合と比較して、基板からリッジ部に伝播する転位を低減させることが可能となり、素子寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、基板２の作製方法によっては、基板２の隣接するストライプコア２ａの間の略中央の部分に抵抗率が大きい領域が存在する場合がある。そのため、このような基板２を使用する場合は、リッジ部１０を、ストライプコア２ａの略中央の部分を避けて形成することとしても構わない。
【００３１】
また、図１（ａ）では簡単のためにウエハ１を四角形のものとして表しているが、結晶方位を特定するためのオリエンテーションフラット面や切り欠き部を含む略円形の基板上に積層構造を形成し、ウエハを作製するものであっても構わない。
【００３２】
また、このウエハの作製方法の例においては、基板２の｛０００１｝面上に積層構造を形成することとしているが、｛１１−２０｝面や｛１−１００｝面上に積層構造を形成することしても構わない。また、このように積層構造を形成する基板２の面を変更する場合は、リッジ部１０を形成する方向や劈開方向を適宜変更することとする。また、上述したウエハ作製方法は一例であり、他のどのような作製方法を用いてウエハを作製しても構わない。例えば、パッド電極１２や基板２上に形成する積層構造の形状が図１（ａ）、（ｂ）に示す形状と異なることとしても構わない。
【００３３】
＜ウエハの分断＞
次に、得られたウエハ１を劈開及び分割してチップを得るとともに、このチップを用いた窒化物系半導体レーザ素子の作製方法の一例について図４及び図５を用いて説明する。図４は、バー及びチップを示した模式的な平面図であり、バー及びチップの図１（ａ）と同様の平面について示したものである。また、図５は、窒化物系半導体レーザ素子の模式的な斜視図である。なお、以下では上述したウエハ作製方法の一例によって得られたウエハを用いる場合について説明する。
【００３４】
まず、図４（ａ）に示すように、基板２の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１を劈開してバー１５を得る。このとき得られるバー１５は、劈開することによって得られる２つの端面（｛１−１００｝面）が共振器端面となり、素子構造が＜１１−２０＞方向に一列に整列する構成となる。
【００３５】
そして、得られたバー１５の共振器端面に、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３から成るコーティングを施しても構わない。また、いずれか一方の端面に形成するコーティングを１０層程度の多数の層から成るものとして反射率を高くするとともに、いずれか一方の端面に形成するコーティングを１層程度の少数の層から成るものとして反射率を低くしても構わない。
【００３６】
また、図４（ｂ）に示すように、得られたバー１５を＜１−１００＞方向に沿って分割することでチップ１６得る。このとき、１つのチップ１６には１つの素子構造が含まれることとなり、このチップ１６を用いて、図５に示すような窒化物系半導体レーザ素子２０が作製される。
【００３７】
なお、ウエハ１からバー１５への劈開及びバー１５からチップ１６への分割において、それぞれの劈開方向及び分割方向に沿った溝をウエハ１またはバー１５に形成するとともに、この溝に沿って劈開及び分割を行なうこととしても構わない。また、この溝は実線状であっても破線状であっても構わない。また、ウエハ１やバー１５においてパッド電極１２や電流ブロック層１１が形成される方の面に溝を形成することとしても構わないし、ｎ側電極１３が形成される方の面に溝を形成しても構わない。
【００３８】
＜チップのマウント＞
図５に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２０は、チップ１６がはんだによって接続及び固定（マウント）されるサブマウント２３と、サブマウント２３と接続するヒートシンク２２と、ヒートシンク２２がある面に接続するステム２１と、ステム２１のヒートシンク２２が接続するある面とある面の反対側の面とを貫通するとともにステム２１と絶縁されるピン２４ａ、２４ｂと、一方のピン２４ａとチップ１６のパッド電極１２とを電気的に接続するワイヤ２５ａと、他方のピン２４ｂとサブマウント２３とを電気的に接続するワイヤ２６ｂと、を備えている。
【００３９】
また、窒化物系半導体レーザ素子２０の構成をわかりやすく表示するため図示していないが、ステム２１のヒートシンク２２が接続するある面に接続するとともに、チップ１６と、サブマウント２３と、ヒートシンク２２と、ピン２４ａ、２４ｂのある面から突出する部分と、ワイヤ２５ａ、２５ｂと、を封止するキャップを備える。
【００４０】
そして、この２本のピン２４ａ、２４ｂを介してチップ１６に電流が供給されることで発振し、チップ１６からレーザ光が出射される。このとき、キャップには出射されるレーザ光に対して透明な物質から成る窓が備えられており、この窓を透過してレーザ光が出射される。
【００４１】
なお、図５に示す窒化物系半導体レーザ素子２０の構成は一例であり、ヒートシンク２２や、サブマウント２３、ピン２４ａ、２４ｂ、ワイヤ２５ａ、２５ｂなどの構成について、他の構成であっても構わない。
＜＜実施例＞＞
以上、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の一連の作製方法について説明したが、以下では上述したウエハの作製方法におけるｎ側電極の形成方法の実施例について、図６及び図７を用いて詳述する。
【００４２】
＜第１実施例＞
最初に、ｎ側電極の形成方法の第１実施例について図６を用いて説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）の平面図に示したウエハの面と反対側の面を示した平面図である。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）、（ｂ）において示した面と同じ側の面を示す平面図であり、図６（ａ）、（ｂ）に示すウエハを劈開して得られるバーを示したものである。
【００４３】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法によってｎ側電極１３を形成する場合、まず図６（ａ）に示すように、基板の積層構造が形成される面と反対側の面の全体にｎ側電極１３を形成する。なお、図６（ａ）では、ｎ側電極１３で覆われる基板のストライプコア２ａの部分を破線で示している。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、基板のストライプコア２ａ上に形成されたｎ側電極１３にレーザ光を照射することで、当該部分のｎ側電極１３を除去する。このとき、基板のストライプコア２ａ上に形成したｎ側電極１３と、他の領域２ｂ上に形成したｎ側電極１３と、は電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて観察することによって容易且つ明確に区別することができる。
【００４５】
そして、ウエハ１を基板の＜１１−２０＞方向に沿って劈開することで、図６（ｃ）に示すようなバー１５を得て、上述したようにバー１５を分割することでチップを得ることができる。
【００４６】
このように、ウエハ１を劈開してバー１５を得る前にストライプコア２ａ上のｎ側電極１３の一部を除去することで、ウエハ１からバー１５に劈開する際のｎ側電極１３の剥がれを防止することが可能となる。特に、ストライプコア２ａ上に形成される電極は基板２との密着性が悪いために電極剥がれの起点になり易い。そのため、ストライプコア２ａ上のｎ側電極１３を除去するだけで電極剥がれの起点を除去することができるため、効果的に電極剥がれの発生を抑制することができる。そして、これによってバーの歩留まり、ひいてはチップ及び窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。
【００４７】
また、レーザ光の照射による熱や、周囲に飛散する電極や基板の一部によって、ｎ側電極１３の膜質を向上させることができる。これにより、ウエハ１を劈開及び分割して得られるチップ１６を、上述したようにサブマウント２３に取り付ける際に用いるはんだが、ｎ側電極１３に浸透することを防ぐことができる。また、これによって窒化物系半導体レーザ素子を継続して駆動させたときの駆動電圧の上昇を抑制することが可能となり、窒化物系半導体レーザ素子の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
なお、このストライプコア２ａを覆うｎ側電極１３を区別するために、電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて視認することとしても構わないし、ウエハ１にオリエンテーションフラット面などの目印となるものがあれば、その目印からの距離によってレーザ光を照射して除去するｎ側電極１３の位置を特定することとしても構わない。また、このような目印を予め基板に形成することとしても構わない。
【００４９】
また、ｎ側電極１３の一部を除去するために使用するレーザ装置として、Ｎｄ−ＹＡＧ（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザなどの固体レーザや、炭酸ガスレーザやＡｒＦエキシマレーザなどの気体レーザなど、どのようなレーザ装置を用いても構わない。
【００５０】
また、ウエハ１を劈開してバー１５を得る前にウエハ１にレーザ光を照射して劈開または分割用の溝を形成する場合、この溝を形成する工程と同じ工程において、ストライプコア２ａ上のｎ側電極１３を除去することとしても構わない。さらに、ｎ側電極１３を除去する際に照射するレーザ光の出力を、溝を形成する際に照射するレーザ光の出力よりも小さいものとしても構わない。
【００５１】
また、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３の一部を除去するだけでなく、同時に基板をある程度の深さまで削り取ることとしても構わない。このように構成することによって、バー１５からチップへ分割するための溝の形成と、電極剥がれを防止するためのｎ側電極１３の除去と、を同時に行なうことができる。
【００５２】
また、ｎ側電極１３の除去については、例えばダイヤモンドポイントなどのスクライバで直接的に削りとるような物理的な方法を採用しても構わないし、所定のエッチャントを用いるなどしてストライプコア２ａ上のｎ側電極１３のみを選択的に除去する化学的な方法を採用することとしても構わない。
【００５３】
＜第２実施例＞
次に、ｎ側電極の形成方法の第二実施例について図７を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１実施例について示した図６（ｂ）、（ｃ）に相当するものであり、図７（ａ）は図６（ｂ）と同じ側の面を示したウエハの平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すウエハを劈開して得られるバーの平面図である。
【００５４】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法は、第１実施例と同様のものであり、図６（ａ）に示すように基板にｎ側電極１３を形成した後に、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３の一部を除去するものである。そして、相違点はレーザ光の照射によって除去するｎ側電極１３の形状のみであるため、第１実施例と同様であるものに関しては説明を省略する。
【００５５】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法では、基板にｎ側電極１３を形成した後に、図７（ａ）に示すように、ストライプコア２ａとウエハ１ａを劈開するラインとの交点近傍上に形成されるｎ側電極１３をレーザ光の照射によって除去する。そして、ウエハ１ａに対して基板の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１ａを劈開することで、図７（ｂ）に示すようなバー１５ａを得る。
【００５６】
このように、ウエハ１ａを劈開してバー１５ａを得る前に、ストライプコア２ａとウエハ１ａを劈開するラインとの交点近傍上に形成されるｎ側電極１３を除去することで、第１実施例と同様に、電極剥がれの起点となる部分を除去することが可能となり、ウエハ１ａの劈開時におけるｎ側電極１３の剥がれの発生を効果的に抑制することができる。そのため、バー１５ａの歩留まり、ひいてはチップ及び窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。また、除去するｎ側電極１３を最小限に抑えることが可能となり、レーザ装置の稼動時間を短くすることが可能となる。
【００５７】
なお、第１実施例と同様に、除去するｎ側電極１３の位置を、視認や目印からの距離によって特定することとしても構わなく、どのような種類のレーザ装置を使用して除去することとしても構わない。また、ウエハ１ａを劈開してバー１５ａ得る前にウエハ１ａにレーザ光を照射して劈開または分割用の溝を形成する場合、溝を形成する工程と同じ工程においてｎ側電極１３の除去を行なうこととしても構わない。さらに、ｎ側電極１３を除去する際に照射するレーザ光の出力を、溝を形成する際に照射するレーザ光の出力よりも小さいものとしても構わない。
【００５８】
また、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３を除去するだけでなく、同時に基板をある程度の深さまで削り取ることとして、ウエハ１ａからバー１５ａに劈開を行なうための溝を形成することとしても構わない。このように構成することで、劈開を行なうための溝の形成と、電極剥がれを防止するために行なうｎ側電極１３の除去と、を同時に行なうことができる。
【００５９】
また、第１実施例と同様に、ｎ側電極１３の除去について、例えばダイヤモンドポイントなどのスクライバで直接的に削りとるような物理的な方法を採用しても構わないし、所定のエッチャントを用いるなどして所定のｎ側電極１３のみを選択的に除去する化学的な方法を採用することとしても構わない。
【００６０】
＜第３実施例＞
次に、ｎ側電極の形成方法の第３実施例について説明する。この第三実施例は、第１及び第２実施例において除去することとしたｎ側電極１３の一部を、基板にｎ側電極１３を形成する際に既に形成されていないこととするｎ側電極１３の形成方法である。具体的には、第１実施例について示した図６（ｂ）や第２実施例について示した図７（ａ）のｎ側電極１３が除去される部分に、ｎ側電極１３形成時に予めマスクを形成しておき、ｎ側電極１３を形成した後にマスクを除去する方法である。
【００６１】
本実施例によってウエハに形成されるｎ側電極１３は、図６（ｂ）や、図７（ａ）におけるｎ側電極と同様の形状となる。そのため、第１及び第２実施例におけるｎ側電極１３の形成方法と同様に、ウエハ１、１ａを劈開してバー１５、１５ａを得る際に、ｎ側電極１３の一部が除去された状態となる。そのため、上述したような劈開時のｎ側電極１３の剥がれを防止することが可能となり、バー１５、１５ａの歩留まりを高くする効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、ｎ側電極１３を形成する際にマスクを施すだけであるので、第１及び第２実施例のようなｎ側電極１３の形成後にレーザ光を照射してｎ側電極１３の一部を除去する工程が不要となるため、工程を簡略化することが可能となる。
【００６３】
また、本発明は、ウエハ１、１ａのｎ側電極１３の一部を除去するか、ｎ側電極１３の形成時に一部が形成されないようにマスクを施すものであるため、非常に簡易な工程を追加するだけである。そのため、既存の窒化物系半導体レーザ素子の作製工程に容易に組み込むことが可能である。
【００６４】
なお、このマスクとしてフォトレジストや他の材料を使用しても構わない。また、マスクを形成する位置を特定するために、第１及び第２実施例と同様に電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて視認することとしても構わないし、ウエハ１、１ａ上の所定の目印からの距離によって、マスクを形成する位置を特定することとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子の作製方法に関するものであり、特に、窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体を積層することによって作製される半導体レーザ素子の作製方法に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】は、ウエハの一例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図２】は、ウエハの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】は、活性層について示した模式的な断面図である。
【図４】は、バー及びチップの一例を示した模式的な平面図である。
【図５】は、窒化物系半導体レーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】は、第１実施例におけるｎ側電極の形成方法を示すウエハ及びバーの模式的な平面図である。
【図７】は、第２実施例におけるｎ側電極の形成方法を示すウエハ及びバーの模式的な平面図である。
【図８】は、従来の基板及びバーの模式的な平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ ウエハ
２ 基板
２ａ ストライプコア
２ｂ 他の領域
３ ｎ型クラッド層
４ 活性層
４ａ 井戸層
４ｂ 障壁層
５ 光ガイド層
６ キャップ層
７ ｐ型クラッド層
８ コンタクト層
９ ｐ側オーミック電極
１０ リッジ部
１１ 電流ブロック層
１２ パッド電極
１３ ｎ側電極
１４ ＳｉＯ２層
１５ バー
１６ チップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は窒化物系半導体レーザ素子の作製方法に関するものであり、特に窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体を積層することによって作製されるレーザ素子の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族元素とＶ族元素とから成る所謂ＩＩＩ−Ｖ族半導体である窒化物系半導体（例えば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなど）は、そのバンド構造より、青や青紫の光を発する発光素子としての利用が期待され、既に発光ダイオードやレーザ素子などに利用されている。
【０００３】
また、これまでは良質な窒化物系半導体の基板が得られなかったため、サファイア基板などの異種基板を用いて窒化物系半導体レーザ素子などの作製が行われてきた。しかし、サファイア基板などの異種基板は窒化物系半導体との格子不整合が大きいため、異種基板上に積層される窒化物系半導体には転位などの結晶欠陥が多数存在し、結果として素子が低出力かつ短寿命となる問題があった。また、窒化物系半導体と異種基板との劈開方向が異なるため、ウエハの分割が困難となる問題も生じていた。
【０００４】
これらの問題に対して、近年になって良質な窒化ガリウム基板が得られるようになり、これらの基板を利用することで、上述した問題が解決された窒化物系半導体レーザ素子が得られるようになった（特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３２８２号公報
【特許文献２】特開２００１−１０２３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の方法によって作製される基板は、基板の主面と平行な方向の成長を促進させることで転位を局所的に集中させるものであるため、成長面が衝突する領域であり転位が集中される領域（以下、ストライプコアとする）と、転位が低減される他の領域と、の結晶性が異なる問題が生じる。
【０００６】
特に、図８（ａ）の基板の模式図と、図８（ｂ）の図８（ａ）における破線領域Ｂの拡大図に示すように、基板３０のストライプコア３１と他の領域３２とは、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法などのドライエッチングによる腐食性が異なる。具体的には、ウエハを作製するときの基板３０の前処理などで基板３０にドライエッチングを施す際、基板３０のストライプコア３１以外の他の領域３２には突起３３が形成されやすくなるが、ストライプコア３１には突起３３が形成されにくく平坦なものとなる。そのため、ストライプコア３１以外の他の領域３２では、この突起３３のために電極３４の密着性が良好なものとなるが、突起３３の無いストライプコア３１上における電極３４の密着性は悪くなる。
【０００７】
そして、このように電極３４の密着性が悪い領域が存在すると、その領域上の電極３４を起点として、密着性が良い他の領域上の電極３４までも剥がれてしまうことがある。特に、図８（ｃ）のバー３５の模式図に示すように、ストライプコア３１と垂直な方向にウエハを劈開してバー３５を作製する際にこの電極剥がれが発生しやすく、このような電極剥がれが生じることによって歩留まりが極端に低下する。
【０００８】
そこで本発明は、ウエハを劈開する際に電極剥がれが発生することを防止して、歩留まりの高い窒化物系半導体レーザ素子の作製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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法は、基板の第一主面上に、所定の方向に延びる電流通路部を備えた素子構造を、当該電流通路部が平行となるように複数形成する第一工程と、当該第一工程の後に、当該複数の素子構造が形成された前記基板の前記第一主面と反対側の第二主面上に、一部を除いた当該第二主面を覆う電極を形成してウエハを得る第二工程と、当該第二工程の後に、前記ウエハを前記電流通路部と略垂直な方向に分断してバーを得る第三工程と、当該第三工程の後に、前記バーを前記電流通路部と略平行な方向に分断してチップを得る第四工程と、を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【００１０】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、前記第二工程が、前記第二主面の前記第二領域上に前記電極を形成することとしても構わない。
【００１１】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、前記第二工程が、前記第一領域と、前記第三工程において分断する線と、の交差した領域近傍を除いた前記第二主面上に前記電極を形成するものであるとしても構わない。
【００１２】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第二工程が、前記基板の前記第二主面を覆う前記電極を形成する第五工程と、当該第五工程によって形成される前記電極の一部を除去する第六工程と、を備えることとしても構わない。
【００１３】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第六工程が、前記第五工程によって形成される前記電極の一部にレーザ光を照射して、当該電極の一部を除去するものであるとしても構わない。
【００１４】
また、上記の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第二工程が、前記基板の前記第二主面上の一部にマスクを形成する第七工程と、当該第七工程の後に、前記基板の前記第二主面を覆う電極を形成する第八工程と、当該第八工程の後に、前記マスクを除去する第九工程と、を備えることとしても構わない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法によれば、第三工程でウエハを分断する前に、基板の第二主面上の一部に電極が無い状態にすることができる。そのため、ウエハを分断する際に一部の電極が剥がれることによって広範囲の電極が剥がれてしまう電極剥がれの発生を抑制することが可能となり、バーの歩留まりを高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の作製方法について図１〜図７に基づき説明する。最初に、窒化物系半導体レーザ素子の作製方法の概要について図１〜図５を用いて説明し、その後に、本発明の実施例について図６及び図７を用いて説明する。
＜＜窒化物系半導体レーザ素子の作製方法＞＞
＜ウエハ作製方法＞
最初に、作製されるウエハの一例について図１（ａ）、（ｂ）のウエハの模式図を用いて説明する。図１（ａ）はウエハの模式的な平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示した模式的な断面図である。なお、図１（ａ）、（ｂ）には基板の結晶方位をあわせて示しており、以下の図においても同様に基板の結晶方位をあわせて示すこととする。
【００１７】
本例のウエハ作製方法によると、基板２上に種々の層を積層することによって図１（ａ）に示すような電流通路部（リッジ部１０）が基板の＜１−１００＞方向と略平行になるように複数整列した構成のウエハ１が作製される。ここで、パッド電極１２はリッジ部１０に沿った方向と、リッジ部１０と略垂直な方向とにそれぞれ整列している。また、パッド電極１２の１つ分が１つの素子構造を示しており、後述するようにウエハ１をパッド電極１２毎に分断することで複数のチップが得られる。
【００１８】
また、本例では、図１（ｂ）に示すように基板２に上述したような転位密度の大きなストライプコア領域２ａと、転位密度の小さなその他の領域２ｂと、が含まれる。このとき、ストライプコア領域２ａは、基板の＜１−１００＞方向と略平行な方向に延びており、＜１１−２０＞方向にほぼ等間隔で整列している。
【００１９】
次に、ウエハ作製方法の一例について図２及び図３を用いて説明する。図２は図１と同様の断面を示した模式的な断面図であり、図３は活性層の模式的な断面図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、まず厚さ約１００μｍのｎ型ＧａＮ基板２の｛０００１｝面上に、ｎ型ＡｌＧａＮから成るｎ型クラッド層３を約１．５μｍ形成し、さらにこのｎ型クラッド層３の上に活性層４を形成する。このとき活性層４を、図３に示すようにアンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約３．２ｎｍの井戸層４ａと、アンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約２０ｎｍの障壁層４ｂと、を交互に複数層積層することによって形成した多重量子井戸構造とする。なお、図３の例においては、井戸層４ａを三層、障壁層４ｂを四層積層した場合について示している。
【００２１】
また、この多重量子井戸構造となる活性層４の上に、アンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約５０ｎｍの光ガイド層５を形成し、この光ガイド層５の上にアンドープのＡｌＧａＮから成る厚さ約２０ｎｍキャップ層６を形成する。なお、図２（ａ）は、このキャップ層６まで基板２上に積層した状態について示している。
【００２２】
そして、図２（ａ）に示すキャップ層６の上にｐ型ＡｌＧａＮから成る厚さ約４００ｎｍのｐ型クラッド層７を形成する。そして、このｐ型クラッド層７の上にアンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約３ｎｍのコンタクト層７を形成する。そして、このコンタクト層７の上に、厚さ約１ｎｍのＰｔ層と厚さ約１０ｎｍのＰｄ層とから成るｐ側オーミック電極９を形成し、このｐ側オーミック電極９の上に厚さ約２４０ｎｍのＳｉＯ２層１４を形成する。このように各層を形成し、図２（ｂ）に示すような構造を得る。
【００２３】
次に、リッジ部１０を形成するために、図２（ｂ）に示す積層構造をエッチングする。このとき、幅約１．５μｍであるとともに基板の＜１−１００＞方向に延びたストライプ状のフォトレジスト（不図示）を、リッジ部１０を形成する予定の部分に形成する。そして、ＣＦ４系のガスを用いてＲＩＥ法によるエッチングを行なう。すると、フォトレジストを形成した部分のＳｉＯ２層１４及びオーミック電極９のみが残り、フォトレジストを形成していない部分のＳｉＯ２層１４及びオーミック電極９は除去される。
【００２４】
また、ここでフォトレジストを除去し、Ｃｌ２やＳｉＣｌ４などの塩素系のガスを用いたＲＩＥ法によるエッチングを行なう。このとき、ＳｉＯ２層１４をマスクとして、ＳｉＯ２層１４が無い部分のコンタクト層８及びｐ型クラッド層７をエッチングする。そして、ｐ型クラッド層７が約８０ｎｍ残った状態となったときにエッチングを停止し、ＳｉＯ２層１４を除去する。すると、図２（ｃ）に示すような、ｐ型クラッド層７の一部が突出し、そのｐ型クラッド層７の突出した部分の上にコンタクト層８、オーミック電極９が順に形成されたリッジ部１０を備える構造が得られる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示した構造の上に厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２層を形成し、フォトレジストをリッジ部１０以外の部分に形成されたＳｉＯ２層の上に形成する。そして、ＣＦ４系のガスを用いたＲＩＥ法によるエッチングを行ない、リッジ部１０上に形成されたＳｉＯ２層を除去することでＳｉＯ２層から成る電流ブロック層１１を形成する。すると、図２（ｄ）に示すような構造が得られ、この後、電流ブロック層１１で囲まれたリッジ部１０を覆うように、Ａｕから成る厚さ３μｍのパッド電極１２を一続きとなるリッジ部１０に複数形成する。
【００２６】
また、上述した積層構造が形成される基板２の面と反対側の面に、ｎ側電極１３を形成して図１（ａ）、（ｂ）に示すようなウエハ１を得る。なお、このｎ側電極１３の形成方法や、それによって得られる効果などについては、後述するｎ側電極１３の形成方法の実施例において詳述する。また、図１（ｂ）では一例として、ｎ側電極１３をストライプコア２ａの領域上には形成せずに他の領域２ｂ上にのみ形成した場合について示している。そして、以上説明した作製方法によって、図１（ｂ）に示すようなウエハを得ることができる。
【００２７】
なお、以上説明したウエハ作製方法において、各窒化物系半導体層の形成に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いても構わないし、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、その他の方法を用いても構わない。また、電極の形成に、スパッタリングや蒸着などの形成方法を用いることとしても構わなく、蒸着として、電子ビーム蒸着を用いても構わないし、抵抗加熱蒸着を用いても構わない。また、ＳｉＯ２層の形成に、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法などの方法を用いても構わない。
【００２８】
また、図１（ａ）に示すウエハの一例においては、リッジ部１０が基板２の隣接するストライプコア２ａの間に２本備えられる構成としているが、この部分に１つのリッジ部を備える構成としても構わないし、反対に多数のリッジ部１０を備える構成としても構わない。
【００２９】
このような構成にすることによって、転位密度の高いストライプコア２ａの直上の領域を避けてリッジ部１０が形成される。そのため、このストライプコア２ａの直上の領域にリッジ部１０を形成した場合と比較して、基板からリッジ部に伝播する転位を低減させることが可能となり、素子寿命を長くすることができる。
【００３０】
また、基板２の作製方法によっては、基板２の隣接するストライプコア２ａの間の略中央の部分に抵抗率が大きい領域が存在する場合がある。そのため、このような基板２を使用する場合は、リッジ部１０を、ストライプコア２ａの略中央の部分を避けて形成することとしても構わない。
【００３１】
また、図１（ａ）では簡単のためにウエハ１を四角形のものとして表しているが、結晶方位を特定するためのオリエンテーションフラット面や切り欠き部を含む略円形の基板上に積層構造を形成し、ウエハを作製するものであっても構わない。
【００３２】
また、このウエハの作製方法の例においては、基板２の｛０００１｝面上に積層構造を形成することとしているが、｛１１−２０｝面や｛１−１００｝面上に積層構造を形成することしても構わない。また、このように積層構造を形成する基板２の面を変更する場合は、リッジ部１０を形成する方向や劈開方向を適宜変更することとする。また、上述したウエハ作製方法は一例であり、他のどのような作製方法を用いてウエハを作製しても構わない。例えば、パッド電極１２や基板２上に形成する積層構造の形状が図１（ａ）、（ｂ）に示す形状と異なることとしても構わない。
【００３３】
＜ウエハの分断＞
次に、得られたウエハ１を劈開及び分割してチップを得るとともに、このチップを用いた窒化物系半導体レーザ素子の作製方法の一例について図４及び図５を用いて説明する。図４は、バー及びチップを示した模式的な平面図であり、バー及びチップの図１（ａ）と同様の平面について示したものである。また、図５は、窒化物系半導体レーザ素子の模式的な斜視図である。なお、以下では上述したウエハ作製方法の一例によって得られたウエハを用いる場合について説明する。
【００３４】
まず、図４（ａ）に示すように、基板２の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１を劈開してバー１５を得る。このとき得られるバー１５は、劈開することによって得られる２つの端面（｛１−１００｝面）が共振器端面となり、素子構造が＜１１−２０＞方向に一列に整列する構成となる。
【００３５】
そして、得られたバー１５の共振器端面に、例えばＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３から成るコーティングを施しても構わない。また、いずれか一方の端面に形成するコーティングを１０層程度の多数の層から成るものとして反射率を高くするとともに、いずれか一方の端面に形成するコーティングを１層程度の少数の層から成るものとして反射率を低くしても構わない。
【００３６】
また、図４（ｂ）に示すように、得られたバー１５を＜１−１００＞方向に沿って分割することでチップ１６得る。このとき、１つのチップ１６には１つの素子構造が含まれることとなり、このチップ１６を用いて、図５に示すような窒化物系半導体レーザ素子２０が作製される。
【００３７】
なお、ウエハ１からバー１５への劈開及びバー１５からチップ１６への分割において、それぞれの劈開方向及び分割方向に沿った溝をウエハ１またはバー１５に形成するとともに、この溝に沿って劈開及び分割を行なうこととしても構わない。また、この溝は実線状であっても破線状であっても構わない。また、ウエハ１やバー１５においてパッド電極１２や電流ブロック層１１が形成される方の面に溝を形成することとしても構わないし、ｎ側電極１３が形成される方の面に溝を形成しても構わない。
【００３８】
＜チップのマウント＞
図５に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２０は、チップ１６がはんだによって接続及び固定（マウント）されるサブマウント２３と、サブマウント２３と接続するヒートシンク２２と、ヒートシンク２２がある面に接続するステム２１と、ステム２１のヒートシンク２２が接続するある面とある面の反対側の面とを貫通するとともにステム２１と絶縁されるピン２４ａ、２４ｂと、一方のピン２４ａとチップ１６のパッド電極１２とを電気的に接続するワイヤ２５ａと、他方のピン２４ｂとサブマウント２３とを電気的に接続するワイヤ２６ｂと、を備えている。
【００３９】
また、窒化物系半導体レーザ素子２０の構成をわかりやすく表示するため図示していないが、ステム２１のヒートシンク２２が接続するある面に接続するとともに、チップ１６と、サブマウント２３と、ヒートシンク２２と、ピン２４ａ、２４ｂのある面から突出する部分と、ワイヤ２５ａ、２５ｂと、を封止するキャップを備える。
【００４０】
そして、この２本のピン２４ａ、２４ｂを介してチップ１６に電流が供給されることで発振し、チップ１６からレーザ光が出射される。このとき、キャップには出射されるレーザ光に対して透明な物質から成る窓が備えられており、この窓を透過してレーザ光が出射される。
【００４１】
なお、図５に示す窒化物系半導体レーザ素子２０の構成は一例であり、ヒートシンク２２や、サブマウント２３、ピン２４ａ、２４ｂ、ワイヤ２５ａ、２５ｂなどの構成について、他の構成であっても構わない。
＜＜実施例＞＞
以上、本発明における窒化物系半導体レーザ素子の一連の作製方法について説明したが、以下では上述したウエハの作製方法におけるｎ側電極の形成方法の実施例について、図６及び図７を用いて詳述する。
【００４２】
＜第１実施例＞
最初に、ｎ側電極の形成方法の第１実施例について図６を用いて説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）の平面図に示したウエハの面と反対側の面を示した平面図である。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）、（ｂ）において示した面と同じ側の面を示す平面図であり、図６（ａ）、（ｂ）に示すウエハを劈開して得られるバーを示したものである。
【００４３】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法によってｎ側電極１３を形成する場合、まず図６（ａ）に示すように、基板の積層構造が形成される面と反対側の面の全体にｎ側電極１３を形成する。なお、図６（ａ）では、ｎ側電極１３で覆われる基板のストライプコア２ａの部分を破線で示している。
【００４４】
次に、図６（ｂ）に示すように、基板のストライプコア２ａ上に形成されたｎ側電極１３にレーザ光を照射することで、当該部分のｎ側電極１３を除去する。このとき、基板のストライプコア２ａ上に形成したｎ側電極１３と、他の領域２ｂ上に形成したｎ側電極１３と、は電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて観察することによって容易且つ明確に区別することができる。
【００４５】
そして、ウエハ１を基板の＜１１−２０＞方向に沿って劈開することで、図６（ｃ）に示すようなバー１５を得て、上述したようにバー１５を分割することでチップを得ることができる。
【００４６】
このように、ウエハ１を劈開してバー１５を得る前にストライプコア２ａ上のｎ側電極１３の一部を除去することで、ウエハ１からバー１５に劈開する際のｎ側電極１３の剥がれを防止することが可能となる。特に、ストライプコア２ａ上に形成される電極は基板２との密着性が悪いために電極剥がれの起点になり易い。そのため、ストライプコア２ａ上のｎ側電極１３を除去するだけで電極剥がれの起点を除去することができるため、効果的に電極剥がれの発生を抑制することができる。そして、これによってバーの歩留まり、ひいてはチップ及び窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。
【００４７】
また、レーザ光の照射による熱や、周囲に飛散する電極や基板の一部によって、ｎ側電極１３の膜質を向上させることができる。これにより、ウエハ１を劈開及び分割して得られるチップ１６を、上述したようにサブマウント２３に取り付ける際に用いるはんだが、ｎ側電極１３に浸透することを防ぐことができる。また、これによって窒化物系半導体レーザ素子を継続して駆動させたときの駆動電圧の上昇を抑制することが可能となり、窒化物系半導体レーザ素子の長寿命化を図ることができる。
【００４８】
なお、このストライプコア２ａを覆うｎ側電極１３を区別するために、電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて視認することとしても構わないし、ウエハ１にオリエンテーションフラット面などの目印となるものがあれば、その目印からの距離によってレーザ光を照射して除去するｎ側電極１３の位置を特定することとしても構わない。また、このような目印を予め基板に形成することとしても構わない。
【００４９】
また、ｎ側電極１３の一部を除去するために使用するレーザ装置として、Ｎｄ−ＹＡＧ（Ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ ｄｏｐｅｄ Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザなどの固体レーザや、炭酸ガスレーザやＡｒＦエキシマレーザなどの気体レーザなど、どのようなレーザ装置を用いても構わない。
【００５０】
また、ウエハ１を劈開してバー１５を得る前にウエハ１にレーザ光を照射して劈開または分割用の溝を形成する場合、この溝を形成する工程と同じ工程において、ストライプコア２ａ上のｎ側電極１３を除去することとしても構わない。さらに、ｎ側電極１３を除去する際に照射するレーザ光の出力を、溝を形成する際に照射するレーザ光の出力よりも小さいものとしても構わない。
【００５１】
また、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３の一部を除去するだけでなく、同時に基板をある程度の深さまで削り取ることとしても構わない。このように構成することによって、バー１５からチップへ分割するための溝の形成と、電極剥がれを防止するためのｎ側電極１３の除去と、を同時に行なうことができる。
【００５２】
また、ｎ側電極１３の除去については、例えばダイヤモンドポイントなどのスクライバで直接的に削りとるような物理的な方法を採用しても構わないし、所定のエッチャントを用いるなどしてストライプコア２ａ上のｎ側電極１３のみを選択的に除去する化学的な方法を採用することとしても構わない。
【００５３】
＜第２実施例＞
次に、ｎ側電極の形成方法の第二実施例について図７を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１実施例について示した図６（ｂ）、（ｃ）に相当するものであり、図７（ａ）は図６（ｂ）と同じ側の面を示したウエハの平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すウエハを劈開して得られるバーの平面図である。
【００５４】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法は、第１実施例と同様のものであり、図６（ａ）に示すように基板にｎ側電極１３を形成した後に、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３の一部を除去するものである。そして、相違点はレーザ光の照射によって除去するｎ側電極１３の形状のみであるため、第１実施例と同様であるものに関しては説明を省略する。
【００５５】
本実施例におけるｎ側電極１３の形成方法では、基板にｎ側電極１３を形成した後に、図７（ａ）に示すように、ストライプコア２ａとウエハ１ａを劈開するラインとの交点近傍上に形成されるｎ側電極１３をレーザ光の照射によって除去する。そして、ウエハ１ａに対して基板の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１ａを劈開することで、図７（ｂ）に示すようなバー１５ａを得る。
【００５６】
このように、ウエハ１ａを劈開してバー１５ａを得る前に、ストライプコア２ａとウエハ１ａを劈開するラインとの交点近傍上に形成されるｎ側電極１３を除去することで、第１実施例と同様に、電極剥がれの起点となる部分を除去することが可能となり、ウエハ１ａの劈開時におけるｎ側電極１３の剥がれの発生を効果的に抑制することができる。そのため、バー１５ａの歩留まり、ひいてはチップ及び窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりを高くすることができる。また、除去するｎ側電極１３を最小限に抑えることが可能となり、レーザ装置の稼動時間を短くすることが可能となる。
【００５７】
なお、第１実施例と同様に、除去するｎ側電極１３の位置を、視認や目印からの距離によって特定することとしても構わなく、どのような種類のレーザ装置を使用して除去することとしても構わない。また、ウエハ１ａを劈開してバー１５ａ得る前にウエハ１ａにレーザ光を照射して劈開または分割用の溝を形成する場合、溝を形成する工程と同じ工程においてｎ側電極１３の除去を行なうこととしても構わない。さらに、ｎ側電極１３を除去する際に照射するレーザ光の出力を、溝を形成する際に照射するレーザ光の出力よりも小さいものとしても構わない。
【００５８】
また、レーザ光を照射することによってｎ側電極１３を除去するだけでなく、同時に基板をある程度の深さまで削り取ることとして、ウエハ１ａからバー１５ａに劈開を行なうための溝を形成することとしても構わない。このように構成することで、劈開を行なうための溝の形成と、電極剥がれを防止するために行なうｎ側電極１３の除去と、を同時に行なうことができる。
【００５９】
また、第１実施例と同様に、ｎ側電極１３の除去について、例えばダイヤモンドポイントなどのスクライバで直接的に削りとるような物理的な方法を採用しても構わないし、所定のエッチャントを用いるなどして所定のｎ側電極１３のみを選択的に除去する化学的な方法を採用することとしても構わない。
【００６０】
＜第３実施例＞
次に、ｎ側電極の形成方法の第３実施例について説明する。この第三実施例は、第１及び第２実施例において除去することとしたｎ側電極１３の一部を、基板にｎ側電極１３を形成する際に既に形成されていないこととするｎ側電極１３の形成方法である。具体的には、第１実施例について示した図６（ｂ）や第２実施例について示した図７（ａ）のｎ側電極１３が除去される部分に、ｎ側電極１３形成時に予めマスクを形成しておき、ｎ側電極１３を形成した後にマスクを除去する方法である。
【００６１】
本実施例によってウエハに形成されるｎ側電極１３は、図６（ｂ）や、図７（ａ）におけるｎ側電極と同様の形状となる。そのため、第１及び第２実施例におけるｎ側電極１３の形成方法と同様に、ウエハ１、１ａを劈開してバー１５、１５ａを得る際に、ｎ側電極１３の一部が除去された状態となる。そのため、上述したような劈開時のｎ側電極１３の剥がれを防止することが可能となり、バー１５、１５ａの歩留まりを高くする効果を得ることができる。
【００６２】
さらに、ｎ側電極１３を形成する際にマスクを施すだけであるので、第１及び第２実施例のようなｎ側電極１３の形成後にレーザ光を照射してｎ側電極１３の一部を除去する工程が不要となるため、工程を簡略化することが可能となる。
【００６３】
また、本発明は、ウエハ１、１ａのｎ側電極１３の一部を除去するか、ｎ側電極１３の形成時に一部が形成されないようにマスクを施すものであるため、非常に簡易な工程を追加するだけである。そのため、既存の窒化物系半導体レーザ素子の作製工程に容易に組み込むことが可能である。
【００６４】
なお、このマスクとしてフォトレジストや他の材料を使用しても構わない。また、マスクを形成する位置を特定するために、第１及び第２実施例と同様に電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて視認することとしても構わないし、ウエハ１、１ａ上の所定の目印からの距離によって、マスクを形成する位置を特定することとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子の作製方法に関するものであり、特に、窒化物系半導体基板上に窒化物系半導体を積層することによって作製される半導体レーザ素子の作製方法に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】は、ウエハの一例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図２】は、ウエハの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】は、活性層について示した模式的な断面図である。
【図４】は、バー及びチップの一例を示した模式的な平面図である。
【図５】は、窒化物系半導体レーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】は、第１実施例におけるｎ側電極の形成方法を示すウエハ及びバーの模式的な平面図である。
【図７】は、第２実施例におけるｎ側電極の形成方法を示すウエハ及びバーの模式的な平面図である。
【図８】は、従来の基板及びバーの模式的な平面図及び断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ ウエハ
２ 基板
２ａ ストライプコア
２ｂ 他の領域
３ ｎ型クラッド層
４ 活性層
４ａ 井戸層
４ｂ 障壁層
５ 光ガイド層
６ キャップ層
７ ｐ型クラッド層
８ コンタクト層
９ ｐ側オーミック電極
１０ リッジ部
１１ 電流ブロック層
１２ パッド電極
１３ ｎ側電極
１４ ＳｉＯ２層
１５ バー
１６ チップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第一主面上に、所定の方向に延びる電流通路部を備えた素子構造を、当該電流通路部が平行となるように複数形成する第一工程と、
当該第一工程の後に、当該複数の素子構造が形成された前記基板の前記第一主面と反対側の第二主面上に、一部を除いた当該第二主面を覆う電極を形成してウエハを得る第二工程と、
当該第二工程の後に、前記ウエハを前記電流通路部と略垂直な方向に分断してバーを得る第三工程と、
当該第三工程の後に、前記バーを前記電流通路部と略平行な方向に分断してチップを得る第四工程と、
を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項２】
前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、
前記第二工程が、前記第二主面の前記第二領域上に前記電極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項３】
前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、
前記第二工程が、前記第一領域と、前記第三工程において分断する線と、の交差した領域近傍を除いた前記第二主面上に前記電極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項４】
前記第二工程が、
前記基板の前記第二主面を覆う前記電極を形成する第五工程と、
当該第五工程によって形成される前記電極の一部を除去する第六工程と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項５】
前記第六工程が、
前記第五工程によって形成される前記電極の一部にレーザ光を照射して、当該電極の一部を除去するものであることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項６】
前記第二工程が、
前記基板の前記第二主面上の一部にマスクを形成する第七工程と、
当該第七工程の後に、前記基板の前記第二主面を覆う電極を形成する第八工程と、
当該第八工程の後に、前記マスクを除去する第九工程と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項１】
基板の第一主面上に、所定の方向に延びる電流通路部を備えた素子構造を、当該電流通路部が平行となるように複数形成する第一工程と、
当該第一工程の後に、当該複数の素子構造が形成された前記基板の前記第一主面と反対側の第二主面上に、一部を除いた当該第二主面を覆う電極を形成してウエハを得る第二工程と、
当該第二工程の後に、前記ウエハを前記電流通路部と略垂直な方向に分断してバーを得る第三工程と、
当該第三工程の後に、前記バーを前記電流通路部と略平行な方向に分断してチップを得る第四工程と、
を備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項２】
前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、
前記第二工程が、前記第二主面の前記第二領域上に前記電極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項３】
前記基板が、前記電流通路部と略平行な方向に延びる第一領域と、当該第一領域以外の領域である第二領域と、を備え、
前記第二工程が、前記第一領域と、前記第三工程において分断する線と、の交差した領域近傍を除いた前記第二主面上に前記電極を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項４】
前記第二工程が、
前記基板の前記第二主面を覆う前記電極を形成する第五工程と、
当該第五工程によって形成される前記電極の一部を除去する第六工程と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項５】
前記第六工程が、
前記第五工程によって形成される前記電極の一部にレーザ光を照射して、当該電極の一部を除去するものであることを特徴とする請求項４に記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【請求項６】
前記第二工程が、
前記基板の前記第二主面上の一部にマスクを形成する第七工程と、
当該第七工程の後に、前記基板の前記第二主面を覆う電極を形成する第八工程と、
当該第八工程の後に、前記マスクを除去する第九工程と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２９４３４３（Ｐ２００８−２９４３４３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４０２９１（Ｐ２００７−１４０２９１）
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２８日（２００７．５．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）三洋電機コンシューマエレクトロニクス株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]