JP2003046177A

JP2003046177A - 半導体レーザの製造方法

Info

Publication number: JP2003046177A
Application number: JP2001232788A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yajima; 浩義矢島; Keiichiro Yamanaka; 圭一郎山中; Makoto Kato; 真加藤; Akihiko Ishibashi; 明彦石橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザスクライブ法におけるクラックやチッ
ピング等の欠陥の発生が抑制され、化合物半導体積層物
の特性を変化させずに、良好な劈開面である光共振器を
得て、ひいては製品歩留を向上せしめた、半導体レーザ
の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】超短パルスレーザ光３１は、酸化物単結
晶基板１とストライプ状の発光領域を有する化合物半導
体積層物１０からなる積層体基板に対して、化合物半導
体積層物１０側からストライプと垂直な方向に照射され
る。超短パルスレーザ光３１の波長は、化合物半導体積
層物１０および酸化物単結晶基板１に対して透明な波長
である。これにより入射面あるいは入射面とは反対面に
スクライブ３２、３４を行ない、その後図示はしないが
劈開することにより、クラックやチッピング等の欠陥が
なく、かつ化合物半導体積層物の特性変化がない、半導
体レーザ素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザの製
造方法に関し、特に酸化物単結晶基板とストライプ状の
発光領域を有する化合物半導体積層物からなる積層体基
板において、良好な共振器を得るための半導体レーザ製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸化物単結晶基板とストライプ状
の発光領域を有する化合物半導体積層物からなる積層体
基板を劈開するためのスクライブ方法としては、ダイヤ
モンドスクライブ、ダイシング、エッチング、レーザス
クライブ等の方法が利用されている。このうち、ダイヤ
モンドスクライブは、ダイヤモンドポイントにより積層
体基板の表裏に溝入れ加工を行い、その後ブレーキング
用の刃を溝の一面に当接させた状態で刃に積層体基板方
向の力を加えて劈開する方法である。ダイシングは、ダ
イヤモンドホイールを用いて積層体基板に溝入れ加工す
ることで、積層体基板の劈開を行う方法である。エッチ
ングは、例えばイオンミリング法のようなドライエッチ
ング法により、エッチング材料と化合物半導体積層物を
構成する材料との反応性を利用して、化合物半導体積層
物に溝入れ加工を行い、積層体基板の劈開を行う方法で
ある。レーザスクライブも、基本的にダイヤモンドスク
ライブと同じ方法であり、例えば遠赤外光である炭酸ガ
スレーザ光や紫外光であるエキシマレーザ光や赤外光で
あるＹＡＧレーザの３次あるいは４次高調波光を積層体
基板に照射して積層体基板に溝入れ加工を行っていた。
レーザ光を用いたレーザスクライブ法は、特開平１０−
３２１９０８号明細書に開示されている。

【０００３】以下、図６を参照して特開平１０−３２１
９０８号明細書に記載された窒化物系化合物半導体の分
離方法について説明する。この方法では、予め窒化物系
化合物半導体１０１が形成された半導体ウエハ１００が
準備されている。この半導体ウエハ１００は、サファイ
ア基板１０２上にＧａＮを低温で形成させたバッファ層
が形成されている。順次、Ｎ型コンタクト層としてＧａ
Ｎ、活性層としてノンドープのＩｎＧａＮ、Ｐ型クラッ
ド層としてＡｌＧａＮ、Ｐ型コンタクト層としてＧａＮ
を形成させた２インチ径の半導体ウエハ１００である。
なお、半導体には不示図の部分的なエッチングが施さ
れ、Ｐ型及びＮ型半導体がそれぞれ露出されている。露
出された半導体表面には電極が形成されており分離後は
発光素子として機能するよう形成されている。また、レ
ーザ照射される溝に沿って半導体接合部までエッチング
されている（図６（ａ））。このような半導体ウエハ１
００をＸＹステージ上に固定配置させる。エキシマレー
ザを照射させながら半導体ウエハ１００をＸ軸及びＹ軸
方向にそれぞれ移動させて縦横に第１の溝１０３を形成
させる。形成された第１の溝１０３は、半導体表面側か
らサファイア基板の一部まで形成されており、開口部が
巾の約４０μｍの逆三角形形状である（図１（ｂ））。
次に、レーザ照射により形成された第１の溝にダイシン
グの刃を当て第１の溝に沿ってダイシングの刃を走らせ
第２の溝１０４を形成させる（図１（ｃ））。その後、
第２の溝１０４に沿ってサファイア基板側からローラー
により圧力を加えて押し割ることにより、各半導体チッ
プ１０５ごとに分離させる（図１（ｄ））。これにより
各半導体チップの外形が等しい半導体素子を形成するこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術のうちレーザスクライブ法では、基本的に
酸化物単結晶基板と化合物半導体積層物に対して不透明
で吸収のある波長であるレーザ光を使用して半導体を分
離しており、以下のような問題があった。このレーザ光
は、遠赤外光の炭酸ガスレーザ光や紫外光のエキシマレ
ーザ光やＹＡＧレーザの３次あるいは４次高調波光であ
り、その光波形が連続波あるいは数１０ピコ秒以上の長
いパルス波を照射させて、積層体基板に溝入れ加工を行
っていた。この場合のレーザ光の吸収は、長波長側では
材料のフォノン振動バンド以下の光振動数で起こり、短
波長側では材料のエネルギーバンド以上のフォトンエネ
ルギーで起こる。この現象は、レーザ光の材料入射表面
近傍でのみ起こり、吸収された光エネルギーはピコ秒オ
ーダーで材料の熱エネルギーに変換される。しかし、レ
ーザ光の照射時間すなわち材料への熱注入時間は、積層
体基板材料の熱拡散速度に比べて長い時間であるため、
光エネルギーが吸収される集光スポット領域での温度上
昇は熱拡散量との差分であり、集光スポット外への熱拡
散は周囲の温度上昇を引き起こす。このため、集光スポ
ット周囲にクラックやチッピング等の欠陥を発生させ、
またこの温度上昇が化合物半導体積層物の特性を変化さ
せることで、所望の光共振器となる劈開面を得ることが
大変困難であり、半導体レーザの製品歩留が悪くなる問
題があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、レーザスクライブ法におけるクラックや
チッピング等の欠陥の発生を抑制し、化合物半導体積層
物の特性を変化させずに良好な劈開面である光共振器を
得ることができ、ひいては製品歩留を向上させることの
できる半導体レーザの製造方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、酸化物単結晶基板とストライプ状の発光領
域を有する化合物半導体積層物からなる積層体基板に対
して、少なくともそのストライプと垂直な方向に、少な
くとも酸化物単結晶基板に対して透明な波長の超短パル
スレーザ光を照射して積層体基板にレーザスクライブを
行い、このレーザスクライブ痕に沿って積層体基板を劈
開するようにしたものである。これにより、レーザスク
ライブによるクラックやチッピング等の欠陥の発生が抑
制され、化合物半導体積層物の特性を変化させずに良好
な劈開面である光共振器を得ることができ、ひいては製
品歩留を向上することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、酸化物単結晶基板とストライプ状の発光領域を有す
る化合物半導体積層物からなる積層体基板に対して、少
なくとも前記ストライプと垂直な方向に、少なくとも前
記酸化物単結晶基板に対して透明な波長の超短パルスレ
ーザ光を照射して前記積層体基板にレーザスクライブを
行い、前記レーザスクライブ痕に沿って前記積層体基板
を劈開することを特徴とする半導体レーザの製造方法で
あり、これによりクラックやチッピング等の欠陥のない
スクライブが可能になり、かつスクライブ時の化合物半
導体積層物の特性変化もないため、このスクライブ痕に
沿って積層体基板を劈開することで、良好な劈開面であ
る光共振器が得られ、製品歩留を向上することが可能に
なるという作用を有する。

【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光は前記酸化物単結晶基板側より照射さ
れ、前記超短パルスレーザ光の入射面とは反対面である
前記化合物半導体積層物層表面から前記レーザスクライ
ブすることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの
製造方法であり、これによりスクライブ時に発生飛散す
る除去物が化合物半導体積層物に再付着することによる
半導体レーザの特性低下を防止することが可能になると
いう作用を有する。

【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光の照射による前記レーザスクライブ
は、前記積層体基板内部のレーザスクライブであること
を特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザの製
造方法であり、これによりスクライブ時に発生する除去
物の飛散をなくすことが可能になり、除去物の化合物半
導体積層物への再付着することによる半導体レーザの特
性低下を防止することが可能になるという作用を有す
る。

【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光の照射による前記レーザスクライブ
は、前記酸化物単結晶基板をスクライブする第１のレー
ザスクライブと、前記化合物半導体積層体物と前記酸化
物単結晶基板をまたいでスクライブする第２のレーザス
クライブからなることを特徴とする請求項１から３のい
ずれかに記載の半導体レーザの製造方法であり、これに
より積層体基板の劈開をする際の位置精度の向上ならび
に酸化物単結晶基板の劈開性が向上するという作用を有
する。

【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光の偏光方向は、前記レーザスクライブ
方向に対して平行な直線偏光であることを特徴とする請
求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザの製造方
法であり、これにより積層体基板の劈開をする際の、位
置精度の向上ならびに劈開面の品質向上が得られるとい
う作用を有する。

【００１２】本発明の請求項６に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光の前記積層体基板への集光スポット
は、前記レーザスクライブ方向と垂直な方向に比べて平
行な方向に広いことを特徴とする請求項１から５のいず
れかに記載の半導体レーザの製造方法であり、これによ
りレーザスクライブする際の加工速度の向上が図られ、
生産性の向上が得られるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項７に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光の前記積層体基板への集光スポットの
焦点深度は、前記積層体基板の厚さ以下であることを特
徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体レー
ザの製造方法であり、これにより積層体基板厚さ方向の
加工位置精度の向上が得られるという作用を有する。

【００１４】本発明の請求項８に記載の発明は、前記超
短パルスレーザ光のパルス幅は１０ピコ秒以下であるこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導
体レーザの製造方法であり、これにより積層体基板の超
短パルスレーザ光照射スポット外での熱拡散による温度
上昇を低減させやすいという作用を有する。

【００１５】以下、本発明の実施に形態について図面を
用いて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の実施
の形態１における積層体基板の構造を示す。図１(ａ)は
積層体基板の断面図であり、１は酸化物単結晶基板であ
り、例えばサファイア基板である。２はバッファ層、３
はｎ型コンタクト層、４はｎ型クラッド層、５は活性
層、６はｐ型クラッド層、７はｐ型コンタクト層、８は
ｐ側電極、９はｎ側電極であり、これら２から９により
化合物半導体積層物１０が構成される。化合物半導体積
層物１０は、図１(ｂ)のようにストライプ状の形状を有
し、例えばＧａＮ, ＡlＧａＮ，ＧａＩｎＮなどの窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、またｐｎ接合
を含んでいる。

【００１６】図１(ｂ)は図１(ａ)の断面を有する積層体
基板を、化合物半導体積層物１０側から見た図である。
この方向から見た場合、ｐ側電極８とｎ側電極９、およ
びｎ側コンタクト層３が見え、ｐ側電極８とｎ側電極９
がストライプ状の形状を成す。ストライプ形状と垂直な
方向１１ａおよび１１ｂに劈開用のスクライブを形成
し、このスクライブに沿って劈開することで、少なくと
も活性層５を中心として、ｎ型クラッド層４、ｐ型クラ
ッド層６に良好な劈開面を形成して、両劈開面間にファ
ブリペロー型光共振器を形成する。その後、ストライプ
形状と平行な方向１２ａおよび１２ｂに劈開用のスクラ
イブを形成し、このスクライブに沿って劈開することで
半導体レーザ素子を得る。図１(ａ)は、得られた半導体
レーザ素子をストライプ形状と垂直な方向１１ａあるい
は１１ｂの方向より見た断面図である。

【００１７】化合物半導体積層物１０として例示した窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は六方晶の構造であ
り、これのｃ面に垂直な劈開性のある方向は(１１−２
０)面あるいは(１−１００)面である。また、酸化物単
結晶基板１である例示したサファイア基板も六方晶の構
造であるが、強い劈開性を示す面が存在していない。化
合物半導体積層物１０は、例えばＭＯＣＶＤ法により酸
化物単結晶基板１の上に順次積層されて構造化される。
例示した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる化
合物半導体積層物１０との格子定数整合性のため、酸化
物単結晶基板１は強い劈開性を有していないもののサフ
ァイア基板が選択される。この時、サファイア基板のｃ
面上に化合物半導体積層物１０の劈開性のある方向が、
化合物半導体積層物１０のストライプ形状と垂直な方向
と一致するように構成されている。

【００１８】本実施の形態１で例示したサファイア基板
である酸化物単結晶基板１と、化合物半導体積層物１０
を構成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、非常
に高いモース硬度を有する。このため、良好な劈開面を
得るためのスクライブにも高い品質が要求され、接触方
式であるダイヤモンドスクラバーやダイシングでは、ス
クライブの際に発生するクラックやチッピングが引き金
となり、良好な劈開面が得られず半導体レーザ素子の製
品歩留や品質、寿命等の低下要因となっていた。一方、
非接触方式であるレーザスクライビングでも、従来の基
板に吸収のある波長での連続波照射や、ナノ秒以上の長
いパルス波の照射では、照射領域以外への熱拡散によ
り、温度上昇に起因するクラックやチッピングが引き金
となり、良好な劈開面が得られなかった。また、クラッ
クやチッピングは化合物半導体積層物１０の後の温度上
昇に起因する転移を増殖する要因となり、化合物半導体
１０の特性を変化させ、品質や寿命の低下要因となる。

【００１９】図２は超短パルスレーザによるレーザスク
ライブ装置の概略構成図である。２１は超短パルスレー
ザ発振器、２２はパルスエネルギー減衰器、２３はレー
ザビーム変換器、２４はレーザビーム集光装置、２５は
積層体基板、２６は基板保持移動機構である。超短パル
スレーザ発振器２１は、被励起媒質が遷移金属イオンで
あるＣr³⁺, Ｔi³⁺, Ｃr⁴⁺や、希土類イオンであるＮｄ
³⁺,Ｙｂ³⁺, Ｈo³⁺,Ｅr³⁺を有する固体媒質であり、
分散補償素子を有するモードロック化された光共振器よ
り発振される。この光発振器のパルス周波数は数１０Ｍ
Ｈzであり、場合によってはレーザスクライブに十分な
パルスエネルギーでないため、パルス伸張圧縮器を有し
た再生増幅器や多段増幅器によって増幅される。パルス
波形は、ｓｅｃｈ波形であるため同一パルスエネルギー
で比較した際、高いピーク光強度を有するパルスであ
る。

【００２０】超短パルスレーザ発振器２１から発振され
た超短パルスレーザ光は、パルスエネルギー減衰器２２
で必要に応じてレーザスクライブに適したパルスエネル
ギーに減衰される。具体的には、例えば波長板を複数枚
組み合わせた機構により超短パルス光の偏光を利用して
減衰される。さらに必要に応じてレーザビーム変換器２
３によって、超短パルスレーザ光の空間分布や偏光状態
を変換する。具体的には、例えばレンズやレンズ群、マ
スクにより空間分布を変換し、例えば波長板により偏光
状態を変換する。このようにして変換された超短パルス
レーザ光３１は、レーザビーム集光装置２４により集光
される。具体的には単レンズやレンズ群といった透過型
や、球面あるいは放物面や非球面鏡といった反射型であ
る。集光スポットサイズは、入射する超短パルスレーザ
光の大きさと伝播時に発生する発散角と焦点距離で決ま
り、そのスポットサイズの伝播方向での広がり距離であ
る焦点深度は、波長と集光スポットサイズ、あるいは焦
点距離と波長と集光装置２４への入射サイズで決まる。
酸化物単結晶基板と化合物半導体積層物からなる積層体
基板２５は、基板保持移動機構２６に保持されており、
また基板保持移動機構２６は、例えばＸＹＺステージに
よる移動機構を備えている。以上により、超短パルスレ
ーザ光３１は積層体基板２５に照射され、レーザスクラ
イブを行う。

【００２１】次に、超短パルスレーザ光の積層体基板２
５へのレーザスクライブ機構について説明する。超短パ
ルスレーザ光の金属物質との相互作用は、金属物質中の
自由電子により光エネルギーが吸収され、ピコ秒オーダ
ーでフォノンとして放出され固体系へ移乗され、熱とし
て金属物質の温度上昇になり、ある温度以上で気化と蒸
発が始まり、スクライブできる。また、誘電体では価電
子帯に束縛された束縛電子をピーク光強度に依存する多
光子吸収過程によりイオン化して自由電子を生成し、金
属物質と同様な過程によりスクライブできる。物質中で
の熱拡散距離は、熱伝導率、密度、熱容量によって求め
られる熱拡散係数とパルスレーザ光の照射時間によって
決まる。すなわち、短いレーザパルス光であるほど周囲
への熱拡散が抑制でき、好ましくは１０ピコ秒以下であ
る。先の多光子吸収過程は、そのピーク光強度に依存す
る現象である。すなわち、超短パルスレーザ光の波長に
対して透明な材料でもスクライブが可能になる。また、
透明な材料内部にのみこの多光子吸収過程が起こり得る
領域を形成すれば、透明材料内部にスクライブ可能にな
る。また、超短パルスレーザ光がガウス分布的な空間分
布を有していれば、その多光子吸収過程が起こり得るピ
ーク光強度の空間領域のみスクライブ可能となり、一般
的な集光スポットサイズを表すｅ^-2幅や半値幅以下の
微細なスクライブも可能である。以上により、超短パル
スレーザ光によるレーザスクライブでは、熱拡散による
周囲の温度上昇によるクラックやチッピングのないスク
ライブが可能になり、かつ積層体基板２５に透明な波長
であれば表面のみならず任意の内部にレーザスクライブ
が可能である。これにより、良好な劈開面を得られるス
クライブが達成できる。

【００２２】図３は超短パルスレーザ光の照射によるレ
ーザスクライブ方法の工程を示す図であり、(ａ)は超短
パルスレーザ光の照射方向における積層体基板の断面図
であり、３１は超短パルスレーザ光である。(ｂ),
(ｃ), (ｄ)の左端の図は超短パルスレーザ光３１の入射
方向より見た積層体基板の平面図であり、中央が積層体
基板のＡ−Ａ断面図、右端がＢ−Ｂ断面図である。３２
は超短パルスレーザ光３１の入射面側レーザスクライ
ブ、３４は超短パルスレーザ光３１の入射面と反対面側
のレーザスクライブである。

【００２３】超短パスルレーザ光３１は、積層体基板の
化合物半導体積層物１０側より照射される。超短パルス
レーザ光３１の波長は化合物半導体積層物１０および酸
化物単結晶基板１に対して透明な波長である。例えば、
化合物半導体積層物１０として窒化物化合物半導体であ
るＧａＮの場合、短波長側の吸収端は３６０ｎｍであり
可視・近赤外光に対して透明である。また、酸化物単結
晶基板であるサファイア基板の場合、短波長側の吸収端
は１９０ｎｍであり可視・近赤外光に対して透明であ
る。

【００２４】図３(ｂ)では、Ａ−Ａ断面を含むストライ
プ部を除いて、化合物半導体積層物１０のストライプ部
に垂直な方向にスクライブを行い、Ｂ−Ｂ断面図のよう
に酸化物単結晶基板１に至るまでスクライブ３２を行
う。さらに、図３(ｃ)では(ｂ)のスクライブに加え、化
合物半導体積層物１０のストライプ部にそれと垂直な方
向に、ｐ型コンタクト層７に至るまでスクライブ３２を
行う。図３(ｄ)では(ｃ)のスクライブに加え、化合物半
導体積層物１０のストライブ部に垂直な方向に、化合物
半導体積層物１０のストライプ部ならびにｎ側電極９を
除いた領域に、超短パルスレーザ光３１の入射面とは反
対面の酸化物単結晶基板１にスクライブ３４を行う。ス
クライブの品質は図３(ｂ)から(ｄ)に差がないが、次の
工程である劈開は図３の(ｄ), (ｃ), (ｂ)の順に少ない
力で劈開可能となる。平面内のスクライブ個所ならびに
積層体基板内のスクライブ個所は、積層体基板の移動に
よる超短パルスレーザ光の集光スポット位置であり、誘
電体材料である酸化物単結晶基板１に対しては、その多
光子吸収過程が実現可能なピーク光強度位置に合わせる
ことで行う。

【００２５】スクライブ３２, ３４は連続ではなく非連
続でもよい。また、超短パルスレーザ光３１の偏光を直
線偏光でスクライブ方向と一致するようにすると好まし
い。さらに、超短パルスレーザ光３１の空間分布をスク
ライブ方向に楕円あるいは矩形にすることで、一度にス
クライブできる領域が拡大し生産性が向上できる。また
超短パルスレーザ光３１のパルス幅は１０ピコ秒以下で
あることが望ましい。

【００２６】化合物半導体積層物１０の劈開性を示す面
は、化合物半導体積層物１０のストライプ部と直角で超
短パルスレーザの照射によるスクライブ３２, ３４と平
行である。スクライブ形成後、酸化物単結晶基板側に円
形ローラーや刃物等を当てて、スクライブに応力集中を
与えることで劈開し、半導体レーザの光共振器面を得て
かつバー状に分割する。その後、図示しないが化合物半
導体積層物１０のストライプと平行な方向に、望ましく
は先の超短パルスレーザ光の照射によるスクライブ、あ
るいはダイアモンドスクラバーやダイサーによりスクラ
イブを行い、その後酸化物単結晶基板側に円形ローラー
や刃物等を当てて、スクライブに応力集中を与えること
で劈開するか、ダイサーによる分割を行うことで半導体
レーザ素子を作製する。

【００２７】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。本実施の形態２は基本的には実
施の形態１と同様なので、以下の説明では実施の形態１
と異なる個所についてのみ説明する。図４は超短パルス
レーザ光の照射によるレーザスクライブの形態を示す図
であり、(ａ)は超短パルスレーザ光の照射方向における
積層体基板の断面図であり、３１は超短パルスレーザ光
である。(ｂ), (ｃ), (ｄ)の左端の図は超短パルスレー
ザ光３１の入射方向より見た積層体基板の平面図であ
り、中央が積層体基板のＡ−Ａ断面図、右端がＢ−Ｂ断
面図である。３２は超短パルスレーザ光３１の入射面側
レーザスクライブ、３３は積層体基板内のレーザスクラ
イブ、３４は超短パルスレーザ光３１の入射面と反対面
側のレーザスクライブである。超短パルスレーザ光３１
は、積層体基板の酸化物単結晶基板１側より照射され
る。超短パルスレーザ光３１の波長は化合物半導体積層
物１０および酸化物単結晶基板１に対して透明な波長で
ある。

【００２８】図４(ｂ)では、Ａ−Ａ断面を含むストライ
プ部およびｎ側電極９を除いた、化合物半導体積層物１
０のストライプ部に垂直な方向にスクライブを行い、Ｂ
−Ｂ断面図のように超短パルスレーザ光３１の入射面と
反対面である酸化物単結晶基板１にスクライブ３４を行
う。さらに、図４(ｃ)では(ｂ)のスクライブ３２に加
え、化合物半導体積層物１０のストライプ部に垂直な方
向に、Ａ−Ａ断面を含むストライプ部およびｎ側電極９
に、酸化物単結晶基板１とバッファ層２、ｎ型コンタク
ト層３に内部スクライブ３３を行う。図４(ｄ)では、
(ｃ)のスクライブに加え、化合物半導体積層物１０のス
トライプ部に垂直な方向に、超短パルスレーザ光３１の
入射面である酸化物単結晶基板１にスクライブ３２を行
う。スクライブの品質は図４(ｂ)から(ｄ)に差がない
が、次の工程である劈開は図４の(ｄ),(ｃ), (ｂ)の順
に少ない力で劈開可能となる。平面内のスクライブ個所
ならびに積層体基板内のスクライブ個所は、積層体基板
の移動による超短パルスレーザ光の集光スポット位置で
あり、誘電体材料である酸化物単結晶基板１に対して
は、その多光子吸収過程が実現可能なピーク光強度位置
に合わせることで行う。

【００２９】スクライブ３２, ３３, ３４は連続ではな
く非連続でもよい。また、超短パルスレーザ光３１の偏
光を直線偏光でスクライブ方向と一致するようにすると
好ましい。さらに、超短パルスレーザ光３１の空間分布
をスクライブ方向に楕円あるいは矩形にすることで、一
度にスクライブできる領域が拡大し生産性が向上でき
る。また超短パルスレーザ光３１のパルス幅は１０ピコ
秒以下であることが望ましい。

【００３０】化合物半導体積層物１０の劈開性を示す面
は、化合物半導体積層物１０のストライプ部と直角で超
短パルスレーザの照射によるスクライブ３２, ３３, ３
４と平行である。スクライブ形成後、酸化物単結晶基板
側に円形ローラーや刃物等を当てて、スクライブに応力
集中を与えることで劈開し、半導体レーザの光共振器面
を得てかつバー状に分割する。その後、図示しないが化
合物半導体積層物１０のストライプと平行な方向に、望
ましくは先の超短パルスレーザ光の照射によるスクライ
ブ、あるいはダイアモンドスクラバーやダイサーにより
スクライブを行い、その後酸化物単結晶基板側に円形ロ
ーラーや刃物等を当てて、スクライブに応力集中を与え
ることで劈開するか、ダイサーによる分割を行うことで
半導体レーザ素子を作製する。

【００３１】（実施の形態３）次に、本発明の実施の形
態３について説明する。本実施の形態３は基本的には実
施の形態１と同様なので、以下の説明では実施の形態１
と異なる個所についてのみ説明する。図５は超短パルス
レーザ光の照射によるレーザスクライブの形態を示す図
であり、(ａ)は超短パルスレーザ光の照射方向における
積層体基板の断面図であり、３１は超短パルスレーザ光
である。(ｂ), (ｃ)の左端の図は超短パルスレーザ光３
１の入射方向より見た積層体基板の平面図であり、中央
が積層体基板のＡ−Ａ断面図、右端がＢ−Ｂ断面図であ
る。３２は超短パルスレーザ光３１の入射面側レーザス
クライブ、３３は積層体基板内のレーザスクライブ、３
４は超短パルスレーザ光３１の入射面と反対面側のレー
ザスクライブである。超短パルスレーザ光３１は、積層
体基板の酸化物単結晶基板１側より照射される。超短パ
ルスレーザ光３１の波長は化合物半導体積層物１０およ
び酸化物単結晶基板１に対して透明な波長である。

【００３２】図５(ｂ)では、化合物半導体積層物１０の
ストライプ部に垂直な方向にスクライブを行い、Ａ−Ａ
断面図およびＢ−Ｂ断面図のように、酸化物単結晶基板
１とバッファ層２、ｎ型コンタクト層３に内部スクライ
ブ３３を行う。図５(ｃ)では、(ｂ)のスクライブに加
え、化合物半導体積層物１０のストライプ部に垂直な方
向に、超短パルスレーザ光３１の入射面である酸化物単
結晶基板１にスクライブ３２を行う。スクライブの品質
は図５(ｂ)と(ｃ)に差がないが、次の工程である劈開は
図５の(ｃ)の方が少ない力で劈開可能となる。平面内の
スクライブ個所ならびに積層体基板内のスクライブ個所
は、積層体基板の移動による超短パルスレーザ光の集光
スポット位置であり、誘電体材料である酸化物単結晶基
板１に対しては、その多光子吸収過程が実現可能なピー
ク光強度位置に合わせることで行う。

【００３３】スクライブ３２, ３３, ３４は連続ではな
く非連続でもよい。また、超短パルスレーザ光３１の偏
光を直線偏光でスクライブ方向と一致するようにすると
好ましい。さらに、超短パルスレーザ光３１の空間分布
をスクライブ方向に楕円あるいは矩形にすることで、一
度にスクライブできる領域が拡大し生産性が向上でき
る。また超短パルスレーザ光３１のパルス幅は１０ピコ
秒以下であることが望ましい。

【００３４】化合物半導体積層物１０の劈開性を示す面
は、化合物半導体積層物１０のストライプ部と直角で超
短パルスレーザの照射によるスクライブ３２, ３３, ３
４と平行である。スクライブ形成後、酸化物単結晶基板
側に円形ローラーや刃物等を当てて、スクライブに応力
集中を与えることで劈開し、半導体レーザの光共振器面
を得てかつバー状に分割する。その後、図示しないが化
合物半導体積層物１０のストライプと平行な方向に、望
ましくは先の超短パルスレーザ光の照射によるスクライ
ブ、あるいはダイアモンドスクラバーやダイサーにより
スクライブを行い、その後酸化物単結晶基板側に円形ロ
ーラーや刃物等を当てて、スクライブに応力集中を与え
ることで劈開するか、ダイサーによる分割を行うことで
半導体レーザ素子を作製する。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸化物単
結晶基板とストライプ状の発光領域を有する化合物半導
体積層物からなる積層体基板に対して、少なくともスト
ライプと垂直な方向に、少なくとも酸化物単結晶基板に
対して透明な波長の超短パルスレーザ光を照射して積層
体基板にレーザスクライブを行い、このレーザスクライ
ブ痕に沿って積層体基板を劈開するようにしたので、レ
ーザスクライブによるクラックやチッピング等の欠陥の
発生が抑制され、化合物半導体積層物の特性を変化させ
ずに良好な劈開面である光共振器を得ることができ、ひ
いては製品歩留を向上することができるという有利な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１，２，３におけ
る積層体基板の断面図（ｂ）は本発明の実施の形態１，２，３における積層体
基板の平面図

【図２】本発明の実施の形態１，２，３における超短パ
ルスレーザによるレーザスクライブ装置の概略構成図

【図３】本発明の実施の形態１における超短パルスレー
ザ光の照射によるレーザスクライブ方法の工程を示し、
（ａ）は積層体基板の断面図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は平面図およびＡ−Ａ断面図お
よびＢ−Ｂ断面図

【図４】本発明の実施の形態２における超短パルスレー
ザ光の照射によるレーザスクライブ方法の工程を示し、
（ａ）は積層体基板の断面図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は平面図およびＡ−Ａ断面図お
よびＢ−Ｂ断面図

【図５】本発明の実施の形態３における超短パルスレー
ザ光の照射によるレーザスクライブ方法の工程を示し、
（ａ）は積層体基板の断面図（ｂ），（ｃ）は平面図およびＡ−Ａ断面図およびＢ−
Ｂ断面図

【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は従来例にお
けるレーザスクライブ方法の工程を示す化合物半導体の
断面図

【符号の説明】

１酸化物単結晶基板２バッファ層３ｎ型コンタクト層４ｎ型クラッド層５活性層６ｐ型クラッド層７ｐ型コンタクト層８ｐ側電極９ｎ側電極１０化合物半導体積層物１１ストライプ形状と垂直な方向１２ストライプ形状と平行な方向２１超短パルスレーザ発振器２２パルスエネルギー減衰器２３レーザビーム変換器２４レーザビーム集光装置２５積層体基板２６基板保持移動機構３１超短パルスレーザ光３２超短パルスレーザ光の入射面側レーザスクライブ３３積層体基板内のレーザスクライブ３４超短パルスレーザ光の入射面と反対面側のレーザ
スクライブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤真大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者石橋明彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 4E068 AD01 CA03 CA07 CB10 DA09 DA11 5F072 AB02 AB09 JJ20 MM08 MM09 RR01 RR03 SS08 YY06 YY08 5F073 CA02 CA07 CB05 DA32 DA34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化物単結晶基板とストライプ状の発光
領域を有する化合物半導体積層物からなる積層体基板に
対して、少なくとも前記ストライプと垂直な方向に、少
なくとも前記酸化物単結晶基板に対して透明な波長の超
短パルスレーザ光を照射して前記積層体基板にレーザス
クライブを行い、前記レーザスクライブ痕に沿って前記
積層体基板を劈開することを特徴とする半導体レーザの
製造方法。
【請求項２】前記超短パルスレーザ光は前記酸化物単
結晶基板側より照射され、前記超短パルスレーザ光の入
射面とは反対面である前記化合物半導体積層物層表面か
ら前記レーザスクライブすることを特徴とする請求項１
記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項３】前記超短パルスレーザ光の照射による前
記レーザスクライブは、前記積層体基板内部のレーザス
クライブであることを特徴とする請求項１または２記載
の半導体レーザの製造方法。
【請求項４】前記超短パルスレーザ光の照射による前
記レーザスクライブは、前記酸化物単結晶基板をスクラ
イブする第１のレーザスクライブと、前記化合物半導体
積層体物と前記酸化物単結晶基板をまたいでスクライブ
する第２のレーザスクライブからなることを特徴とする
請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザの製造
方法。
【請求項５】前記超短パルスレーザ光の偏光方向は、
前記レーザスクライブ方向に対して平行な直線偏光であ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
半導体レーザの製造方法。
【請求項６】前記超短パルスレーザ光の前記積層体基
板への集光スポットは、前記レーザスクライブ方向と垂
直な方向に比べて平行な方向に広いことを特徴とする請
求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザの製造方
法。
【請求項７】前記超短パルスレーザ光の前記積層体基
板への集光スポットの焦点深度は、前記積層体基板の厚
さ以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれ
かに記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】前記超短パルスレーザ光のパルス幅は１
０ピコ秒以下であることを特徴とする請求項１から７の
いずれかに記載の半導体レーザの製造方法。