窒化物系半導体レーザ素子及び窒化物系半導体レーザ素子の作製方法
【課題】 本発明は、劈開を行なう際にリッジ部を損傷させない構成を備えた窒化物系半導体レーザ素子及びその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は、リッジ部１０上に形成される高さｄmのパッド電極１２と、高さｄpの保護部１１と、を備えたウエハ１を劈開及び分割することによって作製する。また、保護部１１の高さｄpがパッド電極１２の高さｄm以上となっているため、ウエハ１のｎ側電極１３に刃を押し付けるなど負荷を加えてウエハ１の劈開を行なったとしても、保護部１１がウエハ１を支持するため、リッジ部１０が破損することを防ぐことが可能となる。
【解決手段】 本発明による窒化物系半導体レーザ素子は、リッジ部１０上に形成される高さｄmのパッド電極１２と、高さｄpの保護部１１と、を備えたウエハ１を劈開及び分割することによって作製する。また、保護部１１の高さｄpがパッド電極１２の高さｄm以上となっているため、ウエハ１のｎ側電極１３に刃を押し付けるなど負荷を加えてウエハ１の劈開を行なったとしても、保護部１１がウエハ１を支持するため、リッジ部１０が破損することを防ぐことが可能となる。
【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及びレーザ素子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窒化物系半導体レーザ素子及びそ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素子の作製を行っていた。しかしながら、サファイア基板などの異種基板上に窒化物系半導体を成長させて得られるウエハは、基板とその上に形成される窒化物半導体層とにおいて結晶構造が異なることから劈開面が相違し、共振器端面を形成するためにウエハからバーへと劈開を行なうことが困難となっていた。
【０００４】
この問題に対して、近年になって窒化物系半導体層と劈開面が等しい良質な窒化ガリウム基板が得られるようになり、この基板を用いたウエハを作製することで、基板ごと容易に劈開を行なうことが可能となった。また、効率よく電流注入を行なうために、通常、窒化物系半導体レーザ素子にはリッジ部が設けられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２９１７１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に記載のようなリッジ部を備えた窒化物系半導体レーザ素子を作製する際に、基板側からウエハに刃を押し当てるなど負荷を加えて劈開する必要があるが、この劈開時に、突出したリッジ部が作業台などに接触して押し付けられてリッジ部が損傷してしまうことがある。そして、リッジ部が損傷することによって、窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりが低下したり、特性が悪化したりすることが大きな問題となる。
【０００６】
一方、リッジ部全てを覆うように電極を形成すれば、電極によってリッジ部が作業台などに接触して損傷することを防止することは可能となる。しかし、この構成では、劈開時にリッジ部上に形成した電極が押し付けられることによって塑性変形し、劈開によって得られるバーの共振器端面まで回り込み、共振器端面を汚染する可能性が増大する。
【０００７】
そこで本発明は、劈開を行なう際にリッジ部を損傷させない構成を備えた窒化物系半導体レーザ素子及びその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】
【０００８】
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とともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出する突出部を複数備えた積層構造を形成する第一工程と、前記第一工程の後に、前記積層構造上に絶縁体から成る層を積層し、一部の突出部上に形成される前記絶縁体を除去することでリッジ部を形成するとともに、他の突出部上に形成される前記絶縁体を保護部とする第二工程と、前記第二工程の後に、前記リッジ部上に前記所定の方向に沿って前記保護部の突出する高さを超えない第一電極を断続的に形成するとともに、前記基板の前記第一主面の反対側の面である第二主面に第二電極を形成してウエハを得る第三工程と、前記第三工程の後に、前記ウエハの前記第二電極側に負荷をかけて当該ウエハを分断し、チップを得る第四工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成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、前記リッジ部の前記所定の方向と略平行な方向に沿って、断続的となる前記保護部を形成するものであることとしても構わない。
【００１０】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第四工程が、前記保護部が形成されていない部分に溝を形成する第五工程と、前記第五工程の後に、前記溝に沿ってウエハを分断する第六工程と、を備えることとしても構わない。
【００１１】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板を窒化ガリウム基板としても構わないし、前記絶縁体を二酸化珪素としても構わない。
【００１２】
また、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、基板の第一主面上に形成され、所定の方向に延びるとともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するリッジ部を備える積層構造と、前記リッジ部上に、前記所定の方向に沿って断続的に形成される第一電極と、前記積層構造上に形成され、前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するとともに前記第一電極以上の高さとなる絶縁体から成る保護部と、を備える窒化物系半導体チップを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子において、前記リッジ部の周囲に形成される絶縁体層が、前記保護部を形成する前記絶縁体と同じ材料から成ることとしても構わない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法によれば、ウエハを分断してバーやチップを得る際に、第二電極側に負荷をかけて押し割ることとしても、保護部がリッジ部上の第一電極以上に突出しているため、第一電極が塑性変形したり、第一電極が形成されていないリッジ部が損傷したりすることを防ぐことが可能となる。したがって、窒化物系半導体レーザ素子の特性や歩留まりを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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９に基づき説明する。最初に、一連の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法について図１〜図６を用いて説明し、その後に、本発明の他の実施例について図７〜図９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、ウエハ作製方法の一例について図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いる。また、図１以降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し、この方位を用いてウエハやバーなどの構成を説明することとする。
【００１６】
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）、（ｂ）に示すような、基板の＜１−１００＞方向と略平行な方向に延びた電流通路部（リッジ部１０）が＜１１−２０＞方向に対して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つの素子構造となり、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。
【００１７】
また、本例のウエハ作製方法では、それぞれのリッジ部１０の両側にリッジ部１０と略平行な方向である＜１−１００＞方向に延びた保護部１１が形成される。そのため、保護部１１は隣接するリッジ部１０間に２本ずつ備えられる。
【００１８】
また、図１（ｂ）に示すように、この保護部１１はリッジ部１０と同様に＜０００１＞方向に突出しており、保護部１１が突出する高さｄpは、リッジ部１０上に設けられるパッド電極１２が突出する高さｄm以上となっている。また、換言すると、パッド電極１２は、保護部１１の高さｄpを超えない高さｄmとなっている。
【００１９】
次に、ウエハ作製方法の一例について図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４は図１と同様の断面を示した模式的な断面図であり、図２及び図４はウエハの作製過程を示したものである。また、図３は活性層を拡大して示した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４００μｍ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８を形成する。そして、このコンタクト層８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１５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及び保護部１１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及び保護部１１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１５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１５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１５をマスクとして、ＳｉＯ2層１５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１５を除去する。すると、図４（ａ）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及び保護部１１の基になる突出部を複数備える構造が得られる。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示した構造の上に厚さ２．４μｍの例えばＳｉＯ2から成る絶縁体層を形成する。そして、フォトレジスト１６をリッジ部１０の基になる部分以外の部分に形成された絶縁体層の上に形成し、図４（ｂ）に示すような構造を得る。この絶縁体層は、リッジ部１０から電流が拡がって流れることを防ぐための電流ブロック層１４として、また、ウエハからバーに劈開する際にリッジ部１０を保護する保護部１１として機能する。なお、以下ではこの絶縁体層にＳｉＯ2を使用しているものとする。
【００２６】
図４（ｂ）の構造に対して、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上に形成された絶縁体層を除去する。そして、フォトレジスト１６を除去することによって、図４（ｃ）に示すような構造を得る。なお、保護部１１とリッジ部１０との間の絶縁体層が厚く堆積しすぎている場合は、リッジ部１０と保護部１１との上部にフォトレジストを形成し、リッジ部１０と保護部１１との間の絶縁体層をエッチングすることとしても構わない。また、絶縁体層の除去にバッファードフッ酸などのエッチャントを用いることとしても構わない。
【００２７】
そして、図４（ｃ）に示す構造の電流ブロック層１４で囲まれたリッジ部１０の上部を覆うように、Ａｕから成る厚さ２．２μｍのパッド電極１２を、一続きとなるリッジ部１０上に複数形成する。このとき、上述したように、パッド電極１２をリッジ部１０全体を覆うように形成してしまうと、ウエハからバーへと劈開を行なったときにパッド電極１２が共振器端面に回り込んで汚染してしまうおそれがある。そのため、パッド電極１２はリッジ部１０上に断続的に形成し、パッド電極１２が形成されていない部分に対して、後述するような劈開を行なう。
【００２８】
また、図４（ｄ）に示す構造に対して、上述したような積層構造が形成される基板２の面と反対側の面に対してラッピング、ポリッシングなどの物理的な研磨を施して基板２を削り、基板２の厚みを１００μｍまで減少させるとともに研磨面を平坦化する。そして、基板２の研磨面にｎ側電極１３を形成することによって、図１（ｂ）に示すようなウエハ１を得る。
【００２９】
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、スパッタ法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。
【００３０】
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、結晶方位を確認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。
【００３１】
また、図４（ａ）では、全ての突出部、即ち、リッジ部１０及び保護部１１の基になる全ての突出部からＳｉＯ2層１５を除去することとしたが、保護部１１の基になる突出部においては、ＳｉＯ2層１５を除去しないこととしても構わない。
【００３２】
また、このウエハ１の作製方法の例においては、基板の｛０００１｝面に積層構造を形成することとしているが、基板の｛１１−２０｝面や｛１−１００｝面に形成することとしても構わない。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及び保護部１１を形成する方向や劈開方向を適宜変更することとする。
【００３３】
また、上述したウエハ作製方法は一例であり、例えば、各層の厚みを変更したり、リッジ部１０の幅を変更したり、パッド電極１２の形状を変更したりするなど、適宜変更しても構わない。ただし、保護部１１の厚みｄpと、パッド電極１２の厚みｄmとについてはｄp≧ｄmの関係が保たれることが好ましい。
【００３４】
＜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５及び図６を用いて説明する。図５は、ウエハ、バー及びチップを示した模式的な平面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）に示したウエハの面と反対側の面について示している。そして、図５（ｃ）は、図１（ａ）のウエハと同じ側の面、即ち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すウエハ及びバーの面と反対側の面について示したものである。また、図６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。
【００３５】
まず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板２の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１を劈開することによってバー１７を得る。このとき、上述したようにパッド電極１２を避けて劈開を行なう。そして、得られるバー１７は、劈開することによって得られる２つの端面（｛１−１００｝面）を共振器端面として、素子構造が＜１１−２０＞方向に一列に整列する構成となる。
【００３６】
このとき、図５（ａ）に示すウエハの面（ｎ側電極１３が形成された面）に対して、刃を押し付けるなど負荷を与えることによって劈開を行なう。そのため、作業台などの面と、リッジ部１０や保護部１１、パッド電極１２が備えられたウエハ１の面と、が対向することとなる。
【００３７】
そして、上述したようにウエハ１を劈開することによって、図５（ｂ）に示すバー１７が得られる。このとき、保護部１１がリッジ部１０上に設けられたパッド電極１２よりも突出しているため、ウエハ１にｎ側電極１３側から負荷を加えて壁開したとしても、保護部１１でウエハ１を支持することができる。そのため、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することを防ぐことが可能となり、特に、損傷しやすいパッド電極１２で覆われていないリッジ部１０の部分の損傷をも防ぐことが可能となる。また、パッド電極１２が塑性変形して、共振器端面を汚染することを防ぐことができる。
【００３８】
なお、この劈開を行なう前に、劈開を行なう予定である線上に直線状または破線状の溝を形成し、劈開が容易に行なわれるように構成しても構わない。また、この溝を、パッド電極１２や保護部１１が形成されている図５（ａ）に示す面と反対側の面に形成することとしても構わない。
【００３９】
また、保護部１１の材料として、ＳｉＯ2などの塑性変形が生じにくく硬い絶縁体材料を使用することができるため、塑性変形しやすく軟らかい金属などの材料と比較して、より確実にリッジ部１０の損傷やパッド電極１２の塑性変形を防いで劈開を行なうことができる。
【００４０】
また、これらの絶縁体はエピタキシャル成長をさせる必要がなく、スパッタなどで高速成膜をすることができるために、容易に保護部１１を作製することができる。また、成膜時の温度を低く抑えることができるために、成膜時にウエハ１に与えるダメージを低減させることができる。さらに、埋め込み層１４と同時に形成することができるため、工数の増加を防ぐことができる。
【００４１】
なお、ウエハ１を劈開して得られたバー１７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。これらのコーティングは、光の出射効率を良好なものとする効果と、共振器端面に不純物が付着することを防ぐ効果と、がある。
【００４２】
そして、図５（ｃ）に示すように、得られたバー１７を＜１−１００＞方向に沿って分割することでチップ１８得る。このとき、１つのチップ１８には１つの素子構造が含まれることとなり、このチップ１８を用いて、図６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。なお、チップ１８に保護部１１が含まれるようにバー１７を分割することとしても構わないし、保護部１１を含まないようにバー１７を分割することとしても構わない。
【００４３】
また、バー１７からチップ１８への分割においても、ウエハ１からバー１７への劈開と同様に、分割方向に沿った溝をバー１７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し、ウエハ１、バー１７のどちらの状態の時に溝を形成しても構わない。さらに、ウエハ１またはバー１７のパッド電極１２や保護部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。
【００４４】
また、上述したようにウエハ１の劈開やバー１７の分割の前に溝を形成する場合は、保護部１１を避けて形成することが好ましい。また、バーの分割を行なう線上に保護部１１を設けない構成とすることが好ましい。
【００４５】
＜チップのマウント＞
図６に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２０は、チップ１８がはんだによって電気的に接続及び固定（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、ヒートシンク２２が接続するステム２１のある面と当該ある面の反対側の面とを貫通するとともにステム２１と絶縁されているピン２４ａ、２４ｂと、一方のピン２４ａとチップ１８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。
【００４６】
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、ヒートシンク２２が接続するステム２１のある面に接続するとともに、チップ１８と、サブマウント２３と、ヒートシンク２２と、ピン２４ａ、２４ｂのステム２１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。
【００４７】
そして、この２本のピン２４ａ、２４ｂを介してチップ１８に電流が供給されることで発振し、チップ１８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。
【００４８】
なお、図６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やキャップなどの構成について、他の構成であっても構わない。
＜＜他の実施例＞＞
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及び作製される窒化物系半導体レーザ素子の一例について説明したが、以下では上述した保護部１１を備える窒化物系半導体レーザ素子の他の実施例について説明する。
【００４９】
＜第１実施例＞
最初に、本発明における保護部１１の形成方法の第１実施例について図７を用いて説明する。図７は、図１（ａ）と同じ平面について示したウエハの平面図である。
【００５０】
図１（ａ）に示したウエハ１においては、保護部１１を、リッジ部１０の両側に二本備えることとしており、隣接するリッジ部１０の間に二本備えられることとしていたが、本例のウエハ１ａでは、リッジ部１０の１本おきに保護部１１が１本備えられることとしている。即ち、＜１１−２０＞方向に沿って、リッジ部１０と保護部１１とが交互に整列する構成となる。
【００５１】
このように構成することによって、図１（ａ）に示したウエハ１と同様に、ウエハ１ａの劈開時やバーの分割時において、保護部１１が作業台などに接してウエハ１ａやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することや、パッド電極１２が塑性変形することを防ぐことができる。さらに、作成される保護部１１を少なくすることが可能となるために、保護部１１を略垂直に分断するウエハ１ａの劈開を、容易に行なうことができるようになる。
【００５２】
＜第２実施例＞
次に、第２実施例について図８を用いて説明する。図８は、第１実施例について示した図７に相当するウエハの平面図である。この第２実施例は、第１実施例よりも保護部１１の＜１１−２０＞方向における間隔を広くして、保護部１１の本数をより低減させたものである。具体的には、リッジ部１０の２本おきに保護部１１が１本備えられる構成となっている。
【００５３】
このように構成しても、第１実施例と同様に、ウエハ１ａの劈開時やバーの分割時において、保護部１１が作業台などに接してウエハ１ａやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することやパッド電極１２の塑性変形を防ぐことができる。さらに、第１実施例よりも作成される保護部１１を少なくすることが可能となるために、保護部１１を略垂直に分断するウエハ１ａの劈開を、さらに容易に行なうことができるようになる。
【００５４】
なお、第１実施例におけるはウエハ１ａではリッジ部１０の１本おきに保護部１１を形成し、第２実施例におけるウエハ１ｂではリッジ部１０の２本おきに保護部１１を形成することとしたが、保護部１１を、リッジ部１０の３本おき、４本おき、などで形成しても構わない。
【００５５】
＜第３実施例＞
次に、第３実施例について図９を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、第１実施例について示した図７や、第２実施例について示した図８に相当するウエハの平面図である。この第３実施例におけるウエハ１ｃ、１ｄは、保護部１１を＜１−１００＞方向に沿って断続的に形成している点で、図１（ａ）に示したウエハ１や、第１実施例における図７のウエハ１ａや、第２実施例における図８のウエハ１ｂと異なる。
【００５６】
図９（ａ）のウエハ１ｃでは、＜１１−２０＞方向については図１と同様に整列している。即ち、隣接するリッジ部１０間に保護部１１が２本ずつ形成されて整列した構造となっている。ただし、これらの保護部１１ａは＜１−１００＞方向に対して断続的となっており、保護部１１ａが途切れている部分と、パッド電極１２の＜１−１００＞方向における間と、が＜１１−２０＞方向に沿うように、保護部１１ａ及びパッド電極１２が配置されている。
【００５７】
そのため、ウエハ１ｃは、パッド電極１２の間と保護部１１ａの間とを通った直線で劈開を行うことができる。このとき、保護部１１ａが途切れる部分で劈開を行なうことができるため、保護部１１ａを形成したとしても容易に劈開を行うことが可能となる。さらに、劈開を行なうための溝を保護部１１ａの途切れた部分に形成することが可能となるため、この構成ではウエハ１ｃを劈開する際に形成する溝の制限を緩和することができる。
【００５８】
また、第１実施例や第２実施例と同様に、ウエハ１ｃの劈開時やバーの分割時において、保護部１１ａが作業台などに接してウエハ１ｃやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することや、パッド電極１２が塑性変形することを防ぐことができる。
【００５９】
なお、図９（ｂ）に示すように、保護部１１ａの本数を減少させても構わない。この図９（ｂ）に示すウエハ１ｄでは、第１実施例と同様に、＜１１−２０＞方向に沿ってリッジ部１０の１本おきに保護部１１ａが１本備えられる構成となっている。また、保護部１１ａを、リッジ部１０の２本おき、３本おき、などで形成しても構わない。
【００６０】
また、図９（ａ）、（ｂ）に示す保護部１１ａを備えたウエハ１ｃ、１ｄの構成を得るために、一度途切れのない保護部１１を形成した後に、エッチングによって途切れた部分を形成することとしても構わない。具体的には、図４（ｂ）におけるフォトレジスト１６を、保護部１１の途切れた部分を形成したい部分に形成しないこととすれば、エッチングによって途切れた部分を容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子及びその作製方法及び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やその作製方法に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【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、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５】は、ウエハ、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６】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７】は、第１実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【図８】は、第２実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【図９】は、第３実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ウエハ
２、２ａ 基板
２ｂ ストライプコア
２ｃ 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 保護部
１２ パッド電極
１３ ｎ側電極
１４ 電流ブロック層
１５ ＳｉＯ2層
１６ フォトレジスト
１７ バー
１８ 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及びレーザ素子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窒化物系半導体レーザ素子及びそ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素子の作製を行っていた。しかしながら、サファイア基板などの異種基板上に窒化物系半導体を成長させて得られるウエハは、基板とその上に形成される窒化物半導体層とにおいて結晶構造が異なることから劈開面が相違し、共振器端面を形成するためにウエハからバーへと劈開を行なうことが困難となっていた。
【０００４】
この問題に対して、近年になって窒化物系半導体層と劈開面が等しい良質な窒化ガリウム基板が得られるようになり、この基板を用いたウエハを作製することで、基板ごと容易に劈開を行なうことが可能となった。また、効率よく電流注入を行なうために、通常、窒化物系半導体レーザ素子にはリッジ部が設けられている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２９１７１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に記載のようなリッジ部を備えた窒化物系半導体レーザ素子を作製する際に、基板側からウエハに刃を押し当てるなど負荷を加えて劈開する必要があるが、この劈開時に、突出したリッジ部が作業台などに接触して押し付けられてリッジ部が損傷してしまうことがある。そして、リッジ部が損傷することによって、窒化物系半導体レーザ素子の歩留まりが低下したり、特性が悪化したりすることが大きな問題となる。
【０００６】
一方、リッジ部全てを覆うように電極を形成すれば、電極によってリッジ部が作業台などに接触して損傷することを防止することは可能となる。しかし、この構成では、劈開時にリッジ部上に形成した電極が押し付けられることによって塑性変形し、劈開によって得られるバーの共振器端面まで回り込み、共振器端面を汚染する可能性が増大する。
【０００７】
そこで本発明は、劈開を行なう際にリッジ部を損傷させない構成を備えた窒化物系半導体レーザ素子及びその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】
【０００８】
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とともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出する突出部を複数備えた積層構造を形成する第一工程と、前記第一工程の後に、前記積層構造上に絶縁体から成る層を積層し、一部の突出部上に形成される前記絶縁体を除去することでリッジ部を形成するとともに、他の突出部上に形成される前記絶縁体を保護部とする第二工程と、前記第二工程の後に、前記リッジ部上に前記所定の方向に沿って前記保護部の突出する高さを超えない第一電極を断続的に形成するとともに、前記基板の前記第一主面の反対側の面である第二主面に第二電極を形成してウエハを得る第三工程と、前記第三工程の後に、前記ウエハの前記第二電極側に負荷をかけて当該ウエハを分断し、チップを得る第四工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記構成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、前記リッジ部の前記所定の方向と略平行な方向に沿って、断続的となる前記保護部を形成するものであることとしても構わない。
【００１０】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記第四工程が、前記保護部が形成されていない部分に溝を形成する第五工程と、前記第五工程の後に、前記溝に沿ってウエハを分断する第六工程と、を備えることとしても構わない。
【００１１】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法において、前記基板を窒化ガリウム基板としても構わないし、前記絶縁体を二酸化珪素としても構わない。
【００１２】
また、本発明の窒化物系半導体レーザ素子は、基板の第一主面上に形成され、所定の方向に延びるとともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するリッジ部を備える積層構造と、前記リッジ部上に、前記所定の方向に沿って断続的に形成される第一電極と、前記積層構造上に形成され、前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するとともに前記第一電極以上の高さとなる絶縁体から成る保護部と、を備える窒化物系半導体チップを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記構成の窒化物系半導体レーザ素子において、前記リッジ部の周囲に形成される絶縁体層が、前記保護部を形成する前記絶縁体と同じ材料から成ることとしても構わない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法によれば、ウエハを分断してバーやチップを得る際に、第二電極側に負荷をかけて押し割ることとしても、保護部がリッジ部上の第一電極以上に突出しているため、第一電極が塑性変形したり、第一電極が形成されていないリッジ部が損傷したりすることを防ぐことが可能となる。したがって、窒化物系半導体レーザ素子の特性や歩留まりを改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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９に基づき説明する。最初に、一連の窒化物系半導体レーザ素子の作製方法について図１〜図６を用いて説明し、その後に、本発明の他の実施例について図７〜図９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、ウエハ作製方法の一例について図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いる。また、図１以降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し、この方位を用いてウエハやバーなどの構成を説明することとする。
【００１６】
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）、（ｂ）に示すような、基板の＜１−１００＞方向と略平行な方向に延びた電流通路部（リッジ部１０）が＜１１−２０＞方向に対して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つの素子構造となり、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。
【００１７】
また、本例のウエハ作製方法では、それぞれのリッジ部１０の両側にリッジ部１０と略平行な方向である＜１−１００＞方向に延びた保護部１１が形成される。そのため、保護部１１は隣接するリッジ部１０間に２本ずつ備えられる。
【００１８】
また、図１（ｂ）に示すように、この保護部１１はリッジ部１０と同様に＜０００１＞方向に突出しており、保護部１１が突出する高さｄpは、リッジ部１０上に設けられるパッド電極１２が突出する高さｄm以上となっている。また、換言すると、パッド電極１２は、保護部１１の高さｄpを超えない高さｄmとなっている。
【００１９】
次に、ウエハ作製方法の一例について図２〜図４を用いて説明する。図２〜図４は図１と同様の断面を示した模式的な断面図であり、図２及び図４はウエハの作製過程を示したものである。また、図３は活性層を拡大して示した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４００μｍ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８を形成する。そして、このコンタクト層８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１５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及び保護部１１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及び保護部１１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１５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１５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１５をマスクとして、ＳｉＯ2層１５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１５を除去する。すると、図４（ａ）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及び保護部１１の基になる突出部を複数備える構造が得られる。
【００２５】
次に、図４（ａ）に示した構造の上に厚さ２．４μｍの例えばＳｉＯ2から成る絶縁体層を形成する。そして、フォトレジスト１６をリッジ部１０の基になる部分以外の部分に形成された絶縁体層の上に形成し、図４（ｂ）に示すような構造を得る。この絶縁体層は、リッジ部１０から電流が拡がって流れることを防ぐための電流ブロック層１４として、また、ウエハからバーに劈開する際にリッジ部１０を保護する保護部１１として機能する。なお、以下ではこの絶縁体層にＳｉＯ2を使用しているものとする。
【００２６】
図４（ｂ）の構造に対して、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上に形成された絶縁体層を除去する。そして、フォトレジスト１６を除去することによって、図４（ｃ）に示すような構造を得る。なお、保護部１１とリッジ部１０との間の絶縁体層が厚く堆積しすぎている場合は、リッジ部１０と保護部１１との上部にフォトレジストを形成し、リッジ部１０と保護部１１との間の絶縁体層をエッチングすることとしても構わない。また、絶縁体層の除去にバッファードフッ酸などのエッチャントを用いることとしても構わない。
【００２７】
そして、図４（ｃ）に示す構造の電流ブロック層１４で囲まれたリッジ部１０の上部を覆うように、Ａｕから成る厚さ２．２μｍのパッド電極１２を、一続きとなるリッジ部１０上に複数形成する。このとき、上述したように、パッド電極１２をリッジ部１０全体を覆うように形成してしまうと、ウエハからバーへと劈開を行なったときにパッド電極１２が共振器端面に回り込んで汚染してしまうおそれがある。そのため、パッド電極１２はリッジ部１０上に断続的に形成し、パッド電極１２が形成されていない部分に対して、後述するような劈開を行なう。
【００２８】
また、図４（ｄ）に示す構造に対して、上述したような積層構造が形成される基板２の面と反対側の面に対してラッピング、ポリッシングなどの物理的な研磨を施して基板２を削り、基板２の厚みを１００μｍまで減少させるとともに研磨面を平坦化する。そして、基板２の研磨面にｎ側電極１３を形成することによって、図１（ｂ）に示すようなウエハ１を得る。
【００２９】
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、スパッタ法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。
【００３０】
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、結晶方位を確認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。
【００３１】
また、図４（ａ）では、全ての突出部、即ち、リッジ部１０及び保護部１１の基になる全ての突出部からＳｉＯ2層１５を除去することとしたが、保護部１１の基になる突出部においては、ＳｉＯ2層１５を除去しないこととしても構わない。
【００３２】
また、このウエハ１の作製方法の例においては、基板の｛０００１｝面に積層構造を形成することとしているが、基板の｛１１−２０｝面や｛１−１００｝面に形成することとしても構わない。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及び保護部１１を形成する方向や劈開方向を適宜変更することとする。
【００３３】
また、上述したウエハ作製方法は一例であり、例えば、各層の厚みを変更したり、リッジ部１０の幅を変更したり、パッド電極１２の形状を変更したりするなど、適宜変更しても構わない。ただし、保護部１１の厚みｄpと、パッド電極１２の厚みｄmとについてはｄp≧ｄmの関係が保たれることが好ましい。
【００３４】
＜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５及び図６を用いて説明する。図５は、ウエハ、バー及びチップを示した模式的な平面図であり、図５（ａ）及び（ｂ）は図１（ａ）に示したウエハの面と反対側の面について示している。そして、図５（ｃ）は、図１（ａ）のウエハと同じ側の面、即ち、図５（ａ）及び（ｂ）に示すウエハ及びバーの面と反対側の面について示したものである。また、図６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。
【００３５】
まず、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板２の＜１１−２０＞方向に沿ってウエハ１を劈開することによってバー１７を得る。このとき、上述したようにパッド電極１２を避けて劈開を行なう。そして、得られるバー１７は、劈開することによって得られる２つの端面（｛１−１００｝面）を共振器端面として、素子構造が＜１１−２０＞方向に一列に整列する構成となる。
【００３６】
このとき、図５（ａ）に示すウエハの面（ｎ側電極１３が形成された面）に対して、刃を押し付けるなど負荷を与えることによって劈開を行なう。そのため、作業台などの面と、リッジ部１０や保護部１１、パッド電極１２が備えられたウエハ１の面と、が対向することとなる。
【００３７】
そして、上述したようにウエハ１を劈開することによって、図５（ｂ）に示すバー１７が得られる。このとき、保護部１１がリッジ部１０上に設けられたパッド電極１２よりも突出しているため、ウエハ１にｎ側電極１３側から負荷を加えて壁開したとしても、保護部１１でウエハ１を支持することができる。そのため、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することを防ぐことが可能となり、特に、損傷しやすいパッド電極１２で覆われていないリッジ部１０の部分の損傷をも防ぐことが可能となる。また、パッド電極１２が塑性変形して、共振器端面を汚染することを防ぐことができる。
【００３８】
なお、この劈開を行なう前に、劈開を行なう予定である線上に直線状または破線状の溝を形成し、劈開が容易に行なわれるように構成しても構わない。また、この溝を、パッド電極１２や保護部１１が形成されている図５（ａ）に示す面と反対側の面に形成することとしても構わない。
【００３９】
また、保護部１１の材料として、ＳｉＯ2などの塑性変形が生じにくく硬い絶縁体材料を使用することができるため、塑性変形しやすく軟らかい金属などの材料と比較して、より確実にリッジ部１０の損傷やパッド電極１２の塑性変形を防いで劈開を行なうことができる。
【００４０】
また、これらの絶縁体はエピタキシャル成長をさせる必要がなく、スパッタなどで高速成膜をすることができるために、容易に保護部１１を作製することができる。また、成膜時の温度を低く抑えることができるために、成膜時にウエハ１に与えるダメージを低減させることができる。さらに、埋め込み層１４と同時に形成することができるため、工数の増加を防ぐことができる。
【００４１】
なお、ウエハ１を劈開して得られたバー１７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。これらのコーティングは、光の出射効率を良好なものとする効果と、共振器端面に不純物が付着することを防ぐ効果と、がある。
【００４２】
そして、図５（ｃ）に示すように、得られたバー１７を＜１−１００＞方向に沿って分割することでチップ１８得る。このとき、１つのチップ１８には１つの素子構造が含まれることとなり、このチップ１８を用いて、図６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。なお、チップ１８に保護部１１が含まれるようにバー１７を分割することとしても構わないし、保護部１１を含まないようにバー１７を分割することとしても構わない。
【００４３】
また、バー１７からチップ１８への分割においても、ウエハ１からバー１７への劈開と同様に、分割方向に沿った溝をバー１７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し、ウエハ１、バー１７のどちらの状態の時に溝を形成しても構わない。さらに、ウエハ１またはバー１７のパッド電極１２や保護部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。
【００４４】
また、上述したようにウエハ１の劈開やバー１７の分割の前に溝を形成する場合は、保護部１１を避けて形成することが好ましい。また、バーの分割を行なう線上に保護部１１を設けない構成とすることが好ましい。
【００４５】
＜チップのマウント＞
図６に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２０は、チップ１８がはんだによって電気的に接続及び固定（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、ヒートシンク２２が接続するステム２１のある面と当該ある面の反対側の面とを貫通するとともにステム２１と絶縁されているピン２４ａ、２４ｂと、一方のピン２４ａとチップ１８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。
【００４６】
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、ヒートシンク２２が接続するステム２１のある面に接続するとともに、チップ１８と、サブマウント２３と、ヒートシンク２２と、ピン２４ａ、２４ｂのステム２１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。
【００４７】
そして、この２本のピン２４ａ、２４ｂを介してチップ１８に電流が供給されることで発振し、チップ１８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。
【００４８】
なお、図６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やキャップなどの構成について、他の構成であっても構わない。
＜＜他の実施例＞＞
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及び作製される窒化物系半導体レーザ素子の一例について説明したが、以下では上述した保護部１１を備える窒化物系半導体レーザ素子の他の実施例について説明する。
【００４９】
＜第１実施例＞
最初に、本発明における保護部１１の形成方法の第１実施例について図７を用いて説明する。図７は、図１（ａ）と同じ平面について示したウエハの平面図である。
【００５０】
図１（ａ）に示したウエハ１においては、保護部１１を、リッジ部１０の両側に二本備えることとしており、隣接するリッジ部１０の間に二本備えられることとしていたが、本例のウエハ１ａでは、リッジ部１０の１本おきに保護部１１が１本備えられることとしている。即ち、＜１１−２０＞方向に沿って、リッジ部１０と保護部１１とが交互に整列する構成となる。
【００５１】
このように構成することによって、図１（ａ）に示したウエハ１と同様に、ウエハ１ａの劈開時やバーの分割時において、保護部１１が作業台などに接してウエハ１ａやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することや、パッド電極１２が塑性変形することを防ぐことができる。さらに、作成される保護部１１を少なくすることが可能となるために、保護部１１を略垂直に分断するウエハ１ａの劈開を、容易に行なうことができるようになる。
【００５２】
＜第２実施例＞
次に、第２実施例について図８を用いて説明する。図８は、第１実施例について示した図７に相当するウエハの平面図である。この第２実施例は、第１実施例よりも保護部１１の＜１１−２０＞方向における間隔を広くして、保護部１１の本数をより低減させたものである。具体的には、リッジ部１０の２本おきに保護部１１が１本備えられる構成となっている。
【００５３】
このように構成しても、第１実施例と同様に、ウエハ１ａの劈開時やバーの分割時において、保護部１１が作業台などに接してウエハ１ａやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することやパッド電極１２の塑性変形を防ぐことができる。さらに、第１実施例よりも作成される保護部１１を少なくすることが可能となるために、保護部１１を略垂直に分断するウエハ１ａの劈開を、さらに容易に行なうことができるようになる。
【００５４】
なお、第１実施例におけるはウエハ１ａではリッジ部１０の１本おきに保護部１１を形成し、第２実施例におけるウエハ１ｂではリッジ部１０の２本おきに保護部１１を形成することとしたが、保護部１１を、リッジ部１０の３本おき、４本おき、などで形成しても構わない。
【００５５】
＜第３実施例＞
次に、第３実施例について図９を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、第１実施例について示した図７や、第２実施例について示した図８に相当するウエハの平面図である。この第３実施例におけるウエハ１ｃ、１ｄは、保護部１１を＜１−１００＞方向に沿って断続的に形成している点で、図１（ａ）に示したウエハ１や、第１実施例における図７のウエハ１ａや、第２実施例における図８のウエハ１ｂと異なる。
【００５６】
図９（ａ）のウエハ１ｃでは、＜１１−２０＞方向については図１と同様に整列している。即ち、隣接するリッジ部１０間に保護部１１が２本ずつ形成されて整列した構造となっている。ただし、これらの保護部１１ａは＜１−１００＞方向に対して断続的となっており、保護部１１ａが途切れている部分と、パッド電極１２の＜１−１００＞方向における間と、が＜１１−２０＞方向に沿うように、保護部１１ａ及びパッド電極１２が配置されている。
【００５７】
そのため、ウエハ１ｃは、パッド電極１２の間と保護部１１ａの間とを通った直線で劈開を行うことができる。このとき、保護部１１ａが途切れる部分で劈開を行なうことができるため、保護部１１ａを形成したとしても容易に劈開を行うことが可能となる。さらに、劈開を行なうための溝を保護部１１ａの途切れた部分に形成することが可能となるため、この構成ではウエハ１ｃを劈開する際に形成する溝の制限を緩和することができる。
【００５８】
また、第１実施例や第２実施例と同様に、ウエハ１ｃの劈開時やバーの分割時において、保護部１１ａが作業台などに接してウエハ１ｃやバーを支持することが可能となり、リッジ部１０が作業台などに接触して損傷することや、パッド電極１２が塑性変形することを防ぐことができる。
【００５９】
なお、図９（ｂ）に示すように、保護部１１ａの本数を減少させても構わない。この図９（ｂ）に示すウエハ１ｄでは、第１実施例と同様に、＜１１−２０＞方向に沿ってリッジ部１０の１本おきに保護部１１ａが１本備えられる構成となっている。また、保護部１１ａを、リッジ部１０の２本おき、３本おき、などで形成しても構わない。
【００６０】
また、図９（ａ）、（ｂ）に示す保護部１１ａを備えたウエハ１ｃ、１ｄの構成を得るために、一度途切れのない保護部１１を形成した後に、エッチングによって途切れた部分を形成することとしても構わない。具体的には、図４（ｂ）におけるフォトレジスト１６を、保護部１１の途切れた部分を形成したい部分に形成しないこととすれば、エッチングによって途切れた部分を容易に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、窒化物系半導体レーザ素子及びその作製方法及び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やその作製方法に適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【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、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５】は、ウエハ、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６】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７】は、第１実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【図８】は、第２実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【図９】は、第３実施例におけるウエハの模式的な平面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ ウエハ
２、２ａ 基板
２ｂ ストライプコア
２ｃ 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 保護部
１２ パッド電極
１３ ｎ側電極
１４ 電流ブロック層
１５ ＳｉＯ2層
１６ フォトレジスト
１７ バー
１８ 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とともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出する突出部を複数備えた積層構造を形成する第一工程と、
前記第一工程の後に、前記積層構造上に絶縁体から成る層を積層し、一部の突出部上に形成される前記絶縁体を除去することでリッジ部を形成するとともに、他の突出部上に形成される前記絶縁体を保護部とする第二工程と、
前記第二工程の後に、前記リッジ部上に前記所定の方向に沿って前記保護部の突出する高さを超えない第一電極を断続的に形成するとともに、前記基板の前記第一主面の反対側の面である第二主面に第二電極を形成してウエハを得る第三工程と、
前記第三工程の後に、前記ウエハの前記第二電極側に負荷をかけて当該ウエハを分断し、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】
前記第二工程が、前記リッジ部の前記所定の方向と略平行な方向に沿って、断続的となる前記保護部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】
前記第四工程が、前記保護部が形成されていない部分に溝を形成する第五工程と、
前記第五工程の後に、前記溝に沿ってウエハを分断する第六工程と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２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４】
基板の第一主面上に形成され、所定の方向に延びるとともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するリッジ部を備える積層構造と、
前記リッジ部上に、前記所定の方向に沿って断続的に形成される第一電極と、
前記積層構造上に形成され、前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するとともに前記第一電極以上の高さとなる絶縁体から成る保護部と、
を備える窒化物系半導体チップを備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記リッジ部の周囲に形成される絶縁体層が、前記保護部を形成する前記絶縁体と同じ材料から成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。
【請求項１】
基板の第一主面上に、所定の方向に延びるとともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出する突出部を複数備えた積層構造を形成する第一工程と、
前記第一工程の後に、前記積層構造上に絶縁体から成る層を積層し、一部の突出部上に形成される前記絶縁体を除去することでリッジ部を形成するとともに、他の突出部上に形成される前記絶縁体を保護部とする第二工程と、
前記第二工程の後に、前記リッジ部上に前記所定の方向に沿って前記保護部の突出する高さを超えない第一電極を断続的に形成するとともに、前記基板の前記第一主面の反対側の面である第二主面に第二電極を形成してウエハを得る第三工程と、
前記第三工程の後に、前記ウエハの前記第二電極側に負荷をかけて当該ウエハを分断し、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】
前記第二工程が、前記リッジ部の前記所定の方向と略平行な方向に沿って、断続的となる前記保護部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】
前記第四工程が、前記保護部が形成されていない部分に溝を形成する第五工程と、
前記第五工程の後に、前記溝に沿ってウエハを分断する第六工程と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２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４】
基板の第一主面上に形成され、所定の方向に延びるとともに前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するリッジ部を備える積層構造と、
前記リッジ部上に、前記所定の方向に沿って断続的に形成される第一電極と、
前記積層構造上に形成され、前記基板の前記第一主面と略垂直な方向に突出するとともに前記第一電極以上の高さとなる絶縁体から成る保護部と、
を備える窒化物系半導体チップを備えることを特徴とする窒化物系半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記リッジ部の周囲に形成される絶縁体層が、前記保護部を形成する前記絶縁体と同じ材料から成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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−４５２４（Ｐ２００９−４５２４Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６３３０４（Ｐ２００７−１６３３０４）
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【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２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【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）】
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