JP2002270968A

JP2002270968A - 窒化物半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2002270968A
Application number: JP2002034969A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Sugimoto; 康宜杉本; Shuji Nakamura; 修二中村
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】劈開の難しいサファイア基板の上に成長され
た窒化物半導体に共振面が形成されて、楕円状のファー
フィールドパターン形状を有するレーザビームが得られ
るレーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】サファイア基板の上に、窒化物半導体層
を成長させてｎ型層、活性層、ｐ型層を積層し、窒化物
半導体層の総膜厚６μｍ以上とした後、エッチングする
ことにより、ｎ型層の表面を露出させて共振面を作製す
る第１の工程と、エッチングにより連続してできた互い
に対向する共振面と共振面との間であって、一方のレー
ザ素子の共振面と、もう一方のレーザ素子の共振面との
間を分割位置とし、共振面より突出した基板を含む部分
が共振面より出射されるレーザ光を遮らないように、該
分割位置を一方の共振面に接近した位置に設定して、サ
ファイア基板を分割する第２の工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体（Ｉｎ
_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦
１）よりなるレーザ素子の製造方法に係り、特に少なく
とも一方の共振面がエッチングにより形成されたレーザ
素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に化合物半導体よりなるレーザ素子
には、活性層の発光を半導体層内部で共振させるための
共振面が必要である。現在実用化されている赤外、赤色
等の長波長発光半導体レーザは、例えばＧａＡｌＡｓ、
ＧａＡｌＡｓＰ、ＧａＡｌＩｎＰ等の材料よりなり、こ
れらの材料は例えばＧａＡｓ基板の上に成長される。Ｇ
ａＡｓは材料自体に劈開性があるので、前記長波長半導
体レーザの共振面はこのＧａＡｓ基板の劈開性を利用し
た劈開面とされることが多い。

【０００３】一方、窒化物半導体は例えばサファイア
（Ａｌ_２Ｏ_３）のような劈開性がほとんどない基板の上
に成長されることが多いため、基板を劈開して、窒化物
半導体の劈開面を共振面とすることは難しい。一方、エ
ッチングにより窒化物半導体の共振面を形成する方法も
あるが、エッチングにより共振面を形成した後、基板を
ダイシング、スクライビング等で分割すると、共振面か
ら突出した基板の平面が出射光を反射、及び透過させる
ため、出射レーザ光のビーム出射方向が、基板水平面に
対して斜めになってしまうという問題がある。つまりレ
ーザ光のファーフィールドパターンが乱されてしまい、
例えば楕円形状のレーザビームが得られない。ファーフ
ィールドパターンが乱れると、レーザ光とレンズとの結
合が難しくなり、光源として使いにくい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
とするところは、劈開の難しいサファイア基板の上に成
長された窒化物半導体に共振面が形成されて、楕円状の
ファーフィールドパターン形状を有するレーザビームが
得られるレーザ素子の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、サファイア基板の上に、窒化物
半導体層を成長させてｎ型層、活性層、ｐ型層を積層
し、窒化物半導体層の総膜厚６μｍ以上とした後、エッ
チングすることにより、ｎ型層の表面を露出させて共振
面を作製する第１の工程と、該第１の工程のエッチング
により連続してできた互いに対向する共振面と共振面と
の間であって、一方のレーザ素子の共振面と、もう一方
のレーザ素子の共振面との間を分割位置とし、共振面よ
り突出した基板を含む部分が共振面より出射されるレー
ザ光を遮らないように、該分割位置を一方の共振面に接
近した位置に設定して、サファイア基板を分割する第２
の工程とを備えることを特徴とする。

【０００６】共振面と共振面との間で基板を分割する第
２の工程はサファイア基板の劈開工程であることが好ま
しい。またこの方法では、分割と同時に、エッチングに
よりできた共振面より突出した基板を含む部分が、共振
面より出射されるレーザ光を遮らないようにする。

【０００７】また本発明の他の窒化物半導体レーザ素子
の製造方法は、サファイア基板の上に、窒化物半導体層
を成長させてｎ型層、活性層、ｐ型層を積層し、窒化物
半導体層の総膜厚６μｍ以上とした後、エッチングする
ことにより、ｎ型層の表面を露出させて共振面を作製す
る第１の工程と、該第１の工程のエッチングにより連続
してできた互いに対向する共振面と共振面との間であっ
て、一方の分割位置を、一方のレーザ素子の共振面と、
もう一方のレーザ素子の共振面との間とし、もう一方の
分割位置を活性層が含まれる窒化物半導体層として、サ
ファイア基板を分割する第２の工程とを備えることを特
徴とする。

【０００８】さらに、本発明の他の窒化物半導体レーザ
素子の製造方法は、前記第２の工程において、基板を分
割する前に、基板の厚さを１００μｍ以下にすることを
特徴とする。

【０００９】さらにまた、本発明の他の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、前記基板の裏面を研磨した後、
鏡面状として、スクライブすることを特徴とする。

【００１０】さらにまた、本発明の他の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、前記第１の工程において、露出
させるｎ型層が、ｎ電極を形成するｎ型コンタクト層で
あることを特徴とする。

【００１１】さらにまた、本発明の他の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、前記ｎ型コンタクト層が、膜厚
６μｍ以上であることを特徴とする。

【００１２】さらにまた、本発明の他の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、前記第１の工程により、露出し
た前記ｎ型層の共振面側をエッチングして、サファイア
基板を露出させた後、第２の工程を行うことを特徴とす
る。

【００１３】さらにまた、本発明の他の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法は、前記第１の工程において、サフ
ァイア基板がＣ面を主面とし、前記第２の工程におい
て、サファイア基板をＡ面若しくはＭ面で分割すること
を特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の工程では、窒化物
半導体をエッチングして、活性層のエッチング端面に共
振面を形成する。エッチング端面は基板に対してほぼ垂
直となるようにすることが望ましい。エッチング手段と
しては、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、反
応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）、イオンミリ
ング等のドライエッチング手段を好ましく用いることが
でき、エッチングガスを適宜選択することにより、エッ
チングレートを制御して、エッチング端面が平滑で、互
いにほぼ平行な共振面を作製できる。図１は本発明の第
１の工程による窒化物半導体ウェーハの構造を示す模式
的な断面図であり、１はＣ面を主面とするサファイア基
板、２はｎ型窒化物半導体層（以下、ｎ型層とい
う。）、３は活性層、４はｐ型窒化物半導体層（以下、
ｐ型層という。）を示している。この図はＣ面を主面と
するサファイア基板１の上に窒化物半導体層を積層した
ウェーハをレーザの共振方向に平行な方向で切断した際
の構造を示す模式図である。

【００１５】このように第１の工程において、窒化物半
導体をエッチングすることにより活性層の端面に共振面
が形成できる。なお、共振面とは活性層の端面に形成す
るレーザ光を共振させるための面を指す。図１に示すよ
うに、エッチングにより共振面を形成すると、窒化物半
導体層のエッチング端面と連続したｎ型層の表面が露出
され、一方のレーザ素子の共振面と、もう一方のレーザ
素子の共振面とが互いに対向した構造となる。つまり、
エッチングにより、互いに対向する共振面と共振面とが
連続してできる。

【００１６】次に本発明の第２の工程では、このように
連続して形成された対向する共振面と共振面との間にあ
る、サファイア基板をＡ面若しくはＭ面で分割する。図
１ではサファイア基板１の分割位置を一点鎖線でもって
示している。図３はサファイア、および窒化物半導体の
結晶構造を示すブロックセル図である。このように、サ
ファイア、及び窒化物半導体結晶は六方晶系で近似でき
る。Ｃ面とはこの図で示す（０００１）面に相当する面
方位を指し、Ａ面とは

【外１】面に相当する面方位を指し、Ｍ面とは

【外２】面に相当する面方位を指す。

【００１７】Ａ面、Ｍ面ともそれぞれ六角柱の辺、ある
いは頂点に沿ってそれぞれ６種類の面方位で示すことが
できるが、いずれも同じ面方位を示しているため、（外
１）面、（外２）面がそれぞれの面方位を代表して示し
ているものとする。

【００１８】窒化物半導体が成長されたサファイア基板
を分割する手段には、例えば基板裏面をスクライビング
して割る手段、同じく基板裏面をダイシングでハーフカ
ットして割る手段、あるいはダイシングでフルカットす
る手段等があるが、何らかの手段で基板表面、裏面にカ
ットラインを設けて基板を割る、即ち、基板を劈開して
分割する手段を選択することが好ましい。なぜなら、サ
ファイアはダイヤモンドと同じくらいに硬い物質である
ので、フルカットすると長時間を要し、さらに切断面に
ある窒化物半導体層に割れ、欠け等の欠陥が生じやすい
傾向にあるからである。さらにサファイアをＡ面若しく
はＭ面で割ると、劈開性がないといわれているサファイ
アでも、劈開したのと同様に正確な位置でまっすぐに割
れやすい。このようにサファイアをＡ面若しくはＭ面で
分割する際、基板の厚さを１００μｍ以下に調整するこ
とが望ましい。１００μｍよりも厚いと劈開により正確
な位置で分割するのが難しい傾向にある。好ましくは窒
化物半導体層の総膜厚を６μｍ以上積層するか、または
基板の上に成長させるｎ型コンタクト層を６μｍ以上積
層して、基板の厚さを６０μｍ以下まで薄くすると、レ
ーザ素子では放熱性が良くなり長寿命となり、さらに劈
開でも正確な位置で割りやすくなるという利点がある。

【００１９】図４は窒化物半導体ウェーハの平面図であ
り、具体的にはサファイアＣ面上に窒化物半導体を積層
して、エッチングにより共振面を形成した後、窒化物半
導体層側から見たウェーハの形状を模式的に示す図であ
る。図４に示すようにサファイアＣ面を主面とし、Ａ面
若しくはＭ面をオリフラ（オリエンテーションフラッ
ト）面とした基板では、図４の一点鎖線で示すように、
オリフラ面に対して垂直な位置で基板を分割すれば、基
板のＡ面若しくはＭ面でバー状のレーザ素子が得られ
る。そのため、エッチングにより共振面を形成する場合
には、レーザの共振方向がオリフラ面に対して平行とな
るように、予め素子形状を設計する必要があることは言
うまでもない。

【００２０】次に本発明の製造方法の第３の工程では、
共振面より突出した基板を含む部分が、共振面より出射
されるレーザ光を遮らないようにすることを特徴として
いる。エッチングにより共振面を形成した場合、前にも
説明したように、共振面と共振面との間で平面が現れ
る。通常はその平面部で分割するのであるが、平面部で
分割すると共振面よりも外側に突出した部分が残る。図
２は窒化物半導体レーザ素子の構造を示す模式的な断面
図であり、レーザ光の共振方向に平行な方向で素子を切
断した際の図を示している。図１の一点鎖線で示すよう
な位置で素子を分割した場合、図２のＢ方向に示すよう
に突出部の平面がレーザ光を反射させて、ファーフィー
ルドパターンを乱す。第３の工程では少なくとも一方の
共振面より突出した基板を含む部分がＡ方向のようにレ
ーザ光を遮らないようにするのである。そのための手段
としては、例えば第１に、図１の一点鎖線で示すよう
に、いずれか一方の分割位置を共振面に接近した位置に
設定しておき、基板の分割と同時に、突出部がレーザ光
を遮らないようにする手段がある。そのためには、基板
を劈開することが最も好ましい。また第２に分割後に基
板より突出した部分をエッチング、若しくは研磨により
除去する手段がある。エッチングにはウエットエッチン
グ、ドライエッチングの両方があるが、いずれを用いて
も良い。ウェットエッチングでは例えばリン酸、硫酸の
混酸によるエッチング、ドライエッチングは上記したよ
うに、ＲＩＥ等によるエッチングがある。

【００２１】なお、本発明の第３の工程では共振面の少
なくとも一方のレーザ光が、突出部に遮られないように
されていればよく、必ずしも両方ではない。例えば図２
に示すように、一方の共振面側に突出部があっても、そ
の突出部をレーザ光の取出側として用いず、単にフォト
ディテクターの検出側として用いる場合には、ファーフ
ィールドパターン形状は特に問われない。

【００２２】また、図５は本発明の第１の工程による窒
化物半導体ウェーハの構造を示す模式的な断面図であ
り、図６は図５のウェーハを一点鎖線で分割した際のレ
ーザ素子の構造を示す模式的な断面図である。図５、６
は本発明の製造方法に係る他の態様を示しており、図
１、２と同一符号は同一部材を示すものとする。

【００２３】図５が図１のウェーハと異なる点は、共振
面の一方の分割位置を活性層が含まれる窒化物半導体層
側としているところにある。このように一方の分割位置
をエッチングにより露出した窒化物半導体層の平面と
し、もう一方の分割位置を活性層が含まれる窒化物半導
体層とすると、互いの共振面でそれぞれ反射率が異な
り、反射率の小さい方の共振面側をレーザ光の取出側と
すると、非常に高出力なレーザ素子が得られる。この場
合、活性層が含まれる窒化物半導体を分割する場合、劈
開で分割する必要がある。劈開により分割すると窒化物
半導体層の活性層の端面には窒化物半導体の劈開による
反射率の低い共振面が作製できる。

【００２４】［実施例］以下、図面を元に本発明の実施
例について説明する。図７は本発明の方法によるレーザ
素子の構造を示す模式的な断面図である。

【００２５】［実施例１］（１）１）厚さ３００μｍ、２インチφのＣ面を主面とし、
オリフラ面をＭ面とするサファイア基板１の上に２）ＧａＮよりなるバッファ層２１を２００オングス
トローム３）Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるコンタクト層２２
を６μｍ４）Ｓｉドープｎ型Ｉｎ_０．１Ｇａ_０．９Ｎよりなる
クラック防止層２３を５００オングストローム５）Ｓｉドープｎ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりなる
ｎ型クラッド層２４を０．５μｍ６）ＳｉドープＧａＮよりなるｎ型光ガイド層２５を
０．２μｍ（以上、ｎ型層２）７）ＳｉドープＩｎ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりなる井戸
層を２５オングストロームと、ＳｉドープＩｎ_０．０１
Ｇａ_０．９５Ｎよりなる障壁層を５０オングストローム
と３ペア積層して最後に井戸層を積層した活性層３（活
性層総厚、２５０オングストローム）８）Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ｎよりなる
ｐ型キャップ層４１を３００オングストローム、９）Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層４
２を０．２μｍ１０）Ｍｇドープｐ型Ａｌ_０．２Ｇａ_０．８Ｎよりな
るｐ型クラッド層４３を０．５μｍ１１）Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト
層４４を０．２μｍ（以上、ｐ型層４）の膜厚で順に積層する。

【００２６】（２）バッファ層２１はＡｌＮ、ＧａＮ、
ＡｌＧａＮ等を９００℃以下の温度で成長させ、膜厚１
０オングストローム〜０．５μｍ以下、さらに好ましく
は２０オングストローム〜０．２μｍ以下の膜厚で成長
できる。

【００２７】（３）ｎ型コンタクト層２２はＩｎ_ＸＡｌ
_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、
さらに好ましくはＹ値が０．５以下のＡｌ_ＹＧａ_１−Ｙ
Ｎで構成することが好ましく、その中でもＳｉ若しくは
ＧｅをドープしたＧａＮで構成することにより、キャリ
ア濃度の高いｎ型層が得られ、またｎ電極と好ましいオ
ーミック接触が得られる。この層は６μｍ以上で成長さ
せ、さらに好ましくは７μｍ以上の膜厚で成長させるこ
とによりサファイア基板を６０μｍ以下まで研磨でき
て、基板を劈開で割りやすくすると共に、レーザ素子の
放熱性を向上させる作用がある。

【００２８】（４）クラック防止層２３はＩｎを含むｎ
型の窒化物半導体、好ましくはＩｎＧａＮで成長させる
ことにより、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層
を厚膜で成長させることが可能となり、非常に好まし
い。ＬＤの場合は、光閉じ込め層となる層を、好ましく
は０．１μｍ以上の膜厚で成長させる必要がある。従来
ではＧａＮ、ＡｌＧａＮ層の上に直接、厚膜のＡｌＧａ
Ｎを成長させると、後から成長させたＡｌＧａＮにクラ
ックが入るので素子作製が困難であったが、このクラッ
ク防止層が、次に成長させるＡｌを含むｎ型クラッド層
にクラックが入るのを防止することができる。クラック
防止層は１００オングストローム以上、０．５μｍ以下
の膜厚で成長させることが好ましい。１００オングスト
ロームよりも薄いと前記のようにクラック防止として作
用しにくく、０．５μｍよりも厚いと、結晶自体が黒変
する傾向にある。なお、このクラック防止層は成長方
法、成長装置等の条件によっては省略することもできる
がＬＤを作製する場合には成長させる方が望ましい。な
お、このクラック防止層はｎ型コンタクト層内に成長さ
せても良い。

【００２９】（５）ｎ型クラッド層２４はキャリア閉じ
込め層、及び光閉じ込め層として作用し、Ａｌを含む窒
化物半導体、好ましくはＡｌＧａＮを成長させることが
望ましく、１００オングストローム以上、２μｍ以下、
さらに好ましくは５００オングストローム以上、１μｍ
以下で成長させることにより、結晶性の良いキャリア閉
じ込め層が形成できる。

【００３０】（６）ｎ型光ガイド層２５は、活性層の光
ガイド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成長させ
ることが望ましく、通常１００オングストローム〜５μ
ｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜１μｍ
の膜厚で成長させることが望ましい。

【００３１】（７）活性層３は膜厚７０オングストロー
ム以下のＩｎを含む窒化物半導体よりなる井戸層と、膜
厚１５０オングストローム以下の井戸層よりもバンドギ
ャップエネルギーが大きい窒化物半導体よりなる障壁層
とを積層した多重量子井戸構造とするとレーザ発振しや
すい。

【００３２】（８）キャップ層４１はｐ型としたが、膜
厚が薄いため、ｎ型不純物をドープしてキャリアが補償
されたｉ型としても良く、最も好ましくはｐ型とする。
ｐ型キャップ層の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好まし
くは５００オングストローム以下、最も好ましくは３０
０オングストローム以下に調整する。０．１μｍより厚
い膜厚で成長させると、ｐ型キャップ層中にクラックが
入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長し
にくいからである。またキャリアがこのエネルギーバリ
アをトンネル効果により通過できなくなる。Ａｌの組成
比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子は発振
しやすくなる。例えば、Y値が０．２以上のＡｌ_ＹＧａ
_１−ＹＮであれば５００オングストローム以下に調整す
ることが望ましい。ｐ型キャップ層１８の膜厚の下限は
特に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で
形成することが望ましい。

【００３３】（９）ｐ型光ガイド層４２は、ｎ型光ガイ
ド層と同じくＧａＮ、ＩｎＧａＮで成長させることが望
ましい。また、この層はｐ型クラッド層を成長させる際
のバッファ層としても作用し、１００オングストローム
〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜
１μｍの膜厚で成長させることにより、好ましい光ガイ
ド層として作用する。

【００３４】（１０）ｐ型クラッド層４３はｎ型クラッ
ド層と同じく、キャリア閉じ込め層、及び光閉じ込め層
として作用し、Ａｌを含む窒化物半導体、好ましくはＡ
ｌＧａＮを成長させることが望ましく、１００オングス
トローム以上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オ
ングストローム以上、１μｍ以下で成長させることによ
り、結晶性の良いキャリア閉じ込め層が形成できる。さ
らに前記のようにこの層をＡｌを含む窒化物半導体層と
することにより、ｐ型コンタクト層と、ｐ電極との接触
抵抗差ができるので好ましい。

【００３５】本実施例のようにＩｎＧａＮよりなる井戸
層を有する量子構造の活性層の場合、その活性層に接し
て、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物半導体より
なるｐ型キャップ層を設け、そのｐ型キャップ層よりも
活性層から離れた位置に、ｐ型キャップ層よりもバッド
ギャップエネルギーが小さいｐ型光ガイド層を設け、そ
のｐ型光ガイド層よりも活性層から離れた位置に、ｐ型
光ガイド層よりもバンドギャップが大きいＡｌを含む窒
化物半導体よりなるｐ型クラッド層を設けることは非常
に好ましい。しかもｐ型キャップ層の膜厚を０．１μｍ
以下と薄く設定してあるため、キャリアのバリアとして
作用することはなく、ｐ層から注入された正孔が、トン
ネル効果によりｐ型キャップ層を通り抜けることができ
て、活性層で効率よく再結合し、ＬＤの出力が向上す
る。つまり、注入されたキャリアは、ｐ型キャップ層の
バンドギャップエネルギーが大きいため、半導体素子の
温度が上昇しても、あるいは注入電流密度が増えても、
キャリアは活性層をオーバーフローせず、ｐ型キャップ
層で阻止されるため、キャリアが活性層に貯まり、効率
よく発光することが可能となる。従って、半導体素子が
温度上昇しても発光効率が低下することが少ないので、
閾値電流の低いＬＤを実現することができる。

【００３６】（１１）ｐ型コンタクト層４４はｐ型のＩ
ｎ_ＸＡｌ_ＹＧａ_{１−Ｘ−Ｙ}Ｎ（０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ
≦１）で構成することができ、好ましくはＭｇをドープ
したＧａＮとすれば、ｐ電極５０と最も好ましいオーミ
ック接触が得られる。

【００３７】以上の構成でサファイア基板１の上にｎ型
層２、活性層３、ｐ型層４よりなる窒化物半導体層を積
層後、窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、
アニーリングを行い、ｐ型層中に含まれる水素の一部を
除去し、ｐ型層をさらに低抵抗化する。

【００３８】次に、最上層のｐ型コンタクト層の表面に
所定の形状のマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性イオンエ
ッチング）装置で、図７に示すように、最上層のｐ型コ
ンタクト層２１と、ｐ型クラッド層２０とをメサエッチ
ングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形状と
する。

【００３９】リッジ形成後、露出しているｐ型層の平面
にマスクを形成し、ストライプ状のリッジに対して左右
対称にして、ｎ型コンタクト層２２の平面を露出させる
と同時に、ストライプ状のリッジに対してほぼ垂直な位
置に共振面を形成する。共振面形成後のウェーハの構造
を示す図が図１である。なお、マスクの形状は図４に示
すように、エッチング後に露出する凸部の窒化物半導体
のストライプ方向がオリフラ面に対して平行となるよう
にする。また、ｎ電極５２を形成すべきｎ型コンタクト
層２２をリッジストライプに対して左右対称に露出させ
ると同時に共振面を形成することにより、ｎ層から注入
される電流が活性層に対して均一に係るようになり、閾
値が低下する。

【００４０】次に、リッジ最上部のｐ型コンタクト層４
４に、ＮｉとＡｕよりなるオーミック用のｐ電極５０を
ほぼ全面に形成する。一方、ＴｉとＡｌよりなるオーミ
ック用のｎ電極５２をストライプ状のｎ型コンタクト層
のほぼ全面に形成する。なお、ほぼ全面とは８０％以上
の面積をいう。このようにｎ電極も全面に形成し、さら
にリッジに対して左右対称に形成することにより閾値が
低下する。

【００４１】次に、電極形成後、電極側の窒化物半導体
層、及びｐ電極５０、ｎ電極５２全面に渡って、ＳｉＯ
_２よりなる絶縁膜６０を形成した後、ｐ電極５０、ｎ電
極５２が形成された上部に相当する絶縁膜６０にエッチ
ングにより開口部を設ける。次いで、図７に示すよう
に、この絶縁膜６０を介してｐ電極５０、及びｎ電極５
２と電気的に接続したｐパッド電極５１、ｎパッド電極
５３を形成する。ｐパッド電極５１は実質的なｐ電極５
０の表面積を広げて、ｐ電極側をワイヤーボンディング
できるようにする作用がある。ｎパッド電極５３もｎ電
極のはがれを少なくして、ｎ電極より注入できる電流を
大きくできる作用がある。

【００４２】以上のようにして、両電極を形成したウェ
ーハを研磨装置に移送し、ダイヤモンド研磨剤を用い
て、窒化物半導体を形成していない側のサファイア基板
１をラッピングし、基板の厚さを２０μｍとする。ラッ
ピング後、さらに細かい研磨剤で１μｍポリシングして
基板表面を鏡面状とする。

【００４３】（第２の工程）次に、ウェーハの共振面と
共振面との中間をサファイア基板側からスクライブした
後、ウェーハを押し割りバー状のレーザチップを作製す
る。このスクライブ方向はサファイア基板のＡ面に相当
する。

【００４４】さらに、バー状のレーザチップの両共振面
に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２
よりなる誘電体多層膜を形成して反射鏡を形成する。

【００４５】（第３の工程）反射鏡形成後、バー状のレ
ーザチップの共振面側にある一方の突出した基板とｎ型
コンタクト層とを、ラッピングして５μｍの長さに調整
する。

【００４６】以上のようにして、研磨して突出部を除去
したバー状のレーザチップを、今度はｎ電極５２に平行
な位置で、スクライブにより分割して、矩形のレーザチ
ップを得る。

【００４７】以上のようにして得られたレーザチップ
を、フェースアップ（基板とヒートシンクとが対向した
状態）でヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイ
ヤーボンディングして、室温でレーザ発振を試みたとこ
ろ、閾値電流密度１．５ｋＡ／cm^２、閾値電圧６Ｖで、
発振波長４０５ｎｍの連続発振が確認され、研磨した側
の共振面から出射されるレーザ光のファーフィールドパ
ターンは基板水平方向に対して上下対称の楕円形を示
し、レーザ光の反射による干渉が現れていなかった。

【００４８】［実施例２］実施例１の第２の工程におい
て、図１の一点鎖線に示すように、エッチングにより形
成した共振面に接近した位置（およそ５μｍ）の位置
で、サファイア基板の裏側をスクライブした後、ウェー
ハを押し割りバー状のレーザチップを作製する。この工
程により実施例１における第２の工程と第３の工程とが
同時に行える。

【００４９】後は実施例１と同様にしてレーザ素子を作
製したところ、実施例１のレーザ素子と同様に連続発振
を示し、５μｍの突出部の共振面側から出るレーザ光の
ファーフィールドパターンは楕円形状を有しており、レ
ーザ光の反射による干渉が現れていなかった。

【００５０】［実施例３］実施例１の第２の工程におい
て、共振面と共振面との中間にあたるサファイア基板を
裏面からダイサーでハーフカットする。ハーフカット
後、ウェーハを押し割りバー状のレーザチップを作製す
る。後は実施例１と同様にして、一方の共振面の突出部
を研磨して５μｍに調整した後、レーザ素子としたとこ
ろ、実施例１と同様に、５μｍの突出部の共振面から出
るレーザ光のファーフィールドパターンは楕円形状を有
していた。

【００５１】［実施例４］実施例１において、基板１に
Ｃ面を主面とし、Ａ面をオリフラ面とする２インチφの
サファイアを用いる他は同様にして窒化物半導体を積層
する。

【００５２】さらに第２の工程において、図１に示すよ
うにウェーハの共振面に接近した位置（約５μｍ）でサ
ファイア基板側からスクライブした後、ウェーハを押し
割りバー状のレーザチップを作製する。このスクライブ
方向はサファイア基板のＭ面に相当する。その他は実施
例１と同様にしてレーザ素子を作製したところ、同様に
５μｍの突出部のある共振面から出るレーザ光のファー
フィールドパターンは楕円形状であった。

【００５３】［実施例５］実施例１の第２の工程におい
て、図５に示すように、一方は活性層を有する窒化物半
導体層の中心（つまり、レーザの共振器長の半分）、も
う一方は共振面に５μｍの距離で接近した位置に相当す
るサファイア基板の裏面側をスクライブした後、同様に
押し割ってバー状のレーザ素子を得る。このレーザ素子
の構造を示す模式的な断面図が図６であり、共振面の一
方はエッチング、もう一方は劈開により形成されてい
る。また反射鏡はエッチング面にのみ形成されてエッチ
ング面側の共振面の反射率が、劈開面よりも高く調整さ
れている。

【００５４】後は実施例１と同様にしてレーザ素子を作
製したところ、劈開面側の共振面から出射されるレーザ
光の出力は、実施例１のものに比べて１．５倍あった。

【００５５】［実施例６］実施例１において、エッチン
グによりｎ型コンタクト層２２の表面を露出させる工程
と、共振面を形成する工程とを同時に行った後、露出し
たｎ型コンタクト層の２２の表面にマスクを形成して、
さらに共振面側のｎ型コンタクト層をエッチングしてサ
ファイア基板１の表面を露出させる。このように共振面
側のエッチングをサファイア基板１が露出するまで行う
ことにより、基板劈開時に割る箇所がサファイア基板の
みとなるため、窒化物半導体層に分割時の衝撃が伝わり
にくくなる。このため窒化物半導体結晶（ｎ型層）に割
れ、欠け等を発生しにくくできるという利点がある。

【００５６】後は実施例２と同様に、第２の工程と第３
の工程とを同時に行い共振面側のサファイア基板がレー
ザ光を遮らないようにする。このレーザ素子も同様に楕
円状のレーザビーム形状を有していた。

【００５７】

【発明の効果】共振面から突出した部分を有するレーザ
素子では、活性層から出射されるレーザ光の一部が、基
板が分割された後に残留するエッチング平面で反射、及
び透過されて遮られる。共振面側から出射されるレーザ
光の一部が、残留する基板、窒化物半導体等により反射
されると、出力が低下し、ビームが斜め方向に出射され
基板水平方向に対して、上下対称なファーフィールドパ
ターンが得られない。特に、半導体レーザの場合、レー
ザ光が出射される共振面の前にはレーザ光を集光する目
的でレンズが設けられる。出射光側にレーザ光を遮る他
の部材があると、例えば集光がうまく行えない可能性が
ある。しかし、本発明のレーザ素子によるとレーザ光が
水平に出射されるために、前記問題を解決でき、レーザ
光の集光が容易となる。またサファイア基板のＣ面上に
窒化物半導体を成長させて、Ｍ面、Ａ面で分割するの
で、真っ直ぐに正確な位置で分割することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の工程による窒化物半導体ウェー
ハの構造を示す模式断面図。

【図２】図１の一点鎖線でウェーハを分割した際のレー
ザ素子の構造を示す模式断面図。

【図３】サファイア、及び窒化物半導体の結晶構造を示
すブロックセル図。

【図４】窒化物半導体ウェーハの平面図。

【図５】本発明の第１の工程による窒化物半導体ウェー
ハの構造を示す模式断面図。

【図６】図５の一点鎖線でウェーハを分割した際のレー
ザ素子の構造を示す模式断面図。

【図７】本発明の方法によるレーザ素子の構造を示す模
式断面図。

【符号の説明】

１・・・サファイア基板２・・・ｎ型層３・・・活性層４・・・ｐ型層２１・・・バッファ層２２・・・ｎ型コンタクト層２３・・・クラック防止層２４・・・ｎ型クラッド層２５・・・ｎ型光ガイド層４１・・・キャップ層４２・・・ｐ型光ガイド層４３・・・ｐ型クラッド層４４・・・ｐ型コンタクト層５０・・・ｐ電極５１・・・ｐパッド電極５２・・・ｎ電極５３・・・ｎパッド電極６０・・・絶縁膜

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サファイア基板の上に、窒化物半導体層
を成長させてｎ型層、活性層、ｐ型層を積層し、窒化物
半導体層の総膜厚６μｍ以上とした後、エッチングする
ことにより、ｎ型層の表面を露出させて共振面を作製す
る第１の工程と、該第１の工程のエッチングにより連続してできた互いに
対向する共振面と共振面との間であって、一方のレーザ
素子の共振面と、もう一方のレーザ素子の共振面との間
を分割位置とし、共振面より突出した基板を含む部分が
共振面より出射されるレーザ光を遮らないように、該分
割位置を一方の共振面に接近した位置に設定して、サフ
ァイア基板を分割する第２の工程と、を備えることを特
徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】サファイア基板の上に、窒化物半導体層
を成長させてｎ型層、活性層、ｐ型層を積層し、窒化物
半導体層の総膜厚６μｍ以上とした後、エッチングする
ことにより、ｎ型層の表面を露出させて共振面を作製す
る第１の工程と、該第１の工程のエッチングにより連続してできた互いに
対向する共振面と共振面との間であって、一方の分割位
置を、一方のレーザ素子の共振面と、もう一方のレーザ
素子の共振面との間とし、もう一方の分割位置を活性層
が含まれる窒化物半導体層として、サファイア基板を分
割する第２の工程と、を備えることを特徴とする窒化物
半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】前記第２の工程において、基板を分割す
る前に、基板の厚さを１００μｍ以下にすることを特徴
とする請求項１又は２記載の窒化物半導体レーザ素子の
製造方法。
【請求項４】前記基板の裏面を研磨した後、鏡面状と
して、スクライブすることを特徴とする請求項１乃至３
記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】前記第１の工程において、露出させるｎ
型層が、ｎ電極を形成するｎ型コンタクト層であること
を特徴とする請求項１乃至４記載の窒化物半導体レーザ
素子の製造方法。
【請求項６】前記ｎ型コンタクト層が、膜厚６μｍ以
上であることを特徴とする請求項１乃至５記載の窒化物
半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】前記第１の工程により、露出した前記ｎ
型層の共振面側をエッチングして、サファイア基板を露
出させた後、第２の工程を行うことを特徴とする請求項
１乃至６記載の窒化物半導体素子の製造方法。
【請求項８】前記第１の工程において、サファイア基
板がＣ面を主面とし、前記第２の工程において、サファ
イア基板をＡ面若しくはＭ面で分割することを特徴とす
る請求項１乃至７記載の窒化物半導体素子の製造方法。