JP2003258351A - 半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃によるウェハの破損を少なくするととも
に、劈開ラインの曲がりを防止して発光特性を損なうこ
とのないかつ劈開面が平滑な平面である半導体レーザ装
置を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ装置の発光領域となる第１
の平行面をＹ軸上、第２の平行面をＸ軸上に整列配置し
てチップ製造し、整列外領域に第１の平行面と平行にエ
ッチングにより基板面を露出後スクライブ加工を行い、
第２の平行面と平行には傷を形成し、ウェハの反対面か
ら力を加えて劈開し個別の半導体装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザ装置
に係るものであり、特に半導体ウェハの劈開を容易にか
つその劈開ラインが高精度に保つことが可能な製造方法
および劈開面をより平滑にした半導体レーザ装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から例えばダブルヘテロ構造を有す
るエピタキシャル成長されたウェハを劈開することによ
って半導体レーザ装置が製造されている。この劈開はカ
ッタでエピタキシャル成長層に傷を付けウェハの基板側
から力を加えて短冊状に劈開後、個々の半導体レーザ装
置に劈開する方法がとられている。しかしながらこの方
法ではカッタの傷のつけ方により所定の劈開ラインから
はずれて劈開されて半導体レーザの共振器長の品質にば
らつきが生じるとともに、劈開面が平面にならずその上
部分的にしわ状を呈し特性が悪化するという問題点があ
った。このような問題点を解決するために、例えば特開
平２−３９４８１号公報では、ダブルヘテロ構造を有す
るエピタキシャル成長面側の端部に半導体レーザの共振
器方向に垂直に溝を形成し、この溝を形成した面の反対
側から応力を加え劈開する方法が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの特開
平２−３９４８１号公報による方法では、エッチングに
よりＶ溝を形成しているため応力集中が起こりやすく劈
開工程に移る前の搬送中や製造装置へ載置時の衝撃等に
よってウェハが破壊されやすく、歩留りが悪くなった
り、また、Ｖ溝による劈開はスクライブ加工と比較して
大きな力を必要とするために劈開面にしわ状が発生し半
導体レーザ装置の性能に悪影響を与えるばかりでなくチ
ップが破断するという問題点があった。また特開２００
０−６８２４０号公報にも同様にエッチングでＶ溝を設
ける方法が示されており、これまた前記と同様な問題点
を有していた。またさらにウェハ上の半導体装置の製造
プロセスがほぼ完了した時点で実施されるエッチングで
あるので、より慎重なエッチング方法の採用が必要とな
り、コスト高とともに、製造工期が長くなるという問題
点もあった。

【０００４】この発明はこのような課題を解決しようと
するためになされたものであり、搬送中等の衝撃による
ウェハの破損を少なくし、劈開ラインの曲がりを防止
し、劈開面が平滑な平面である半導体レーザ装置および
その製造方法を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第１、第２の劈開面を有し発光領域となる
第１の劈開面が全面にわたり平滑な面である。

【０００６】また、半導体レーザ装置の製造方法であっ
て、次のステップを有する。 （１）ウェハ上の半導体レーザチップの外周辺であっ
て、発光領域となる第１の平行面がＹ軸上に、前記第１
の平行面と直交する第２の平行面がＸ軸上に整列配置す
るよう製造された後、基板上の結晶層を、整列配置され
たチップの一方の整列外領域で前記第１の平行面を延長
した面上にあって、かつ第１の平行面と平行にエッチン
グして筋状に基板面を露出する。 （２）露出した基板面に、第１の平行面と平行にスクラ
イブ加工を行う。 （３）整列配置された複数のチップ間でかつ第２の平行
面と平行にウェハ上に傷を形成する。 （４）反対面から力を加えウェハを劈開する。

【０００７】また、前記（１）のステップに取り代わ
り、次のステップ（１）とする。 （１）第１の平行面をＹ軸上に、第２の平行面をＸ軸上
に整列配置するよう製造後、整列配置されたチップのＸ
軸方向の一方の整列外領域に形成された前記結晶層をエ
ッチングして、前記基板面を露出する。

【０００８】またさらに、次のステップを有する。 （１）基板上に結晶層を形成する際、後工程で整列配置
される複数の半導体チップの発光領域となる第１の平行
面と平行にかつ一方の整列外領域にマスクを施し、前記
マスク下の基板上には結晶層を形成させることなく基板
面を筋状に露出させる。 （２）ウェハ上に複数の半導体レーザチップを、前記第
１の平行面が前記筋状の基板露出面と平行となるようＹ
軸上に、第２の平行面がＸ軸上に整列配置して製造す
る。 （３）露出した基板面に、第１の平行面と平行にスクラ
イブ加工を行う。 （４）ウェハ面上に複数のチップのＹ軸方向の列間でか
つ第２の平行面と平行に傷を形成する。 （５）反対面から力を加えてウェハを劈開する。

【０００９】また、前記（１）、（２）ステップに取り
代わり、次のステップ（１）とする。 （１）基板上に結晶層を形成する際、後工程で複数の半
導体チップの発光領域となる第１の平行面がＹ軸上に、
第２の平行面がＸ軸上に整列配置されるとき、前記Ｘ軸
方向であってかつ一方の整列外領域にマスクを施し、前
記マスク下の基板上には結晶層を形成させることなく基
板面を露出させる。 （２）ウェハ上に複数の半導体レーザチップを第１の平
行面がＹ軸上に、第２の平行面がＸ軸上となるよう整列
配置して製造する。

【００１０】またさらに、スクライブ加工が配置された
チップの整列外領域からウェハ周辺に向かってなされる
ものである。

【００１１】また、スクライブ加工がダイヤモンド針
を、傷はカッタを用いて形成されるものである。

【００１２】また、スクライブ加工の速度を約１００μ
ｍ／秒とするものである。

【００１３】またさらに、基板面のスクライブ加工とウ
ェハ面上にカッタで傷を形成する加工が同時に行われる
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１の半導体レーザ装置を図によって説明す
る。図１はウェハ１上に整列配置された複数の半導体レ
ーザチップ４とスクライブ加工６およびカッタ加工７を
示す平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、
前記ウェハ１は例えばＩｎＰまたはＧａＡｓ等の基板２
上にエピタキシャル成長層３を有したいわゆるヘテロ構
造をもつ。図１に示すように複数の半導体レーザチップ
４は、その発光領域４ｃを有する第１の平行面４ａをウ
ェハ１上でのＹ軸上に、そして前記第１の平行面４ａと
直交する第２の平行面４ｂをＸ軸上に整列するよう配置
されている。そして前記複数のチップ４の一方の整列配
置外のウェハ領域１ａにおいて、前記第１の平行面４ａ
を延長した面内にあって、かつ前記第１の平行面４ａと
平行につまり図１においてＸ軸方向に前記エピタキシャ
ル層３をエッチングした溝５が筋状に配置されて形成さ
れている。このエッチング溝５の底面には前記基板２が
露出して露出面５ａを形成しており、さらにこの露出面
５ａを含む基板２に、前記第１の平行面４ａと平行に、
つまりＸ軸方向にダイヤモンド針でスクライブ加工が施
され前記露出面５ａにスクライブ加工傷６と基板２内に
微細クラック６ａを形成している。この整列配置外のウ
ェハ領域１ａの前記エッチング溝５を含む拡大平面図を
図３に示す。前記ダイヤモンド針によるスクライブ加工
は図３のＢ点つまり整列配置されたチップの整列外領域
からウェハ１の周辺に向かって加工されている。また、
図１に示すように、整列配置された複数のチップ４のＹ
軸方向の列間であって前記第２の平行面４ｂと平行にカ
ッタ加工による傷７が、ウェハ１の面上つまりエピタキ
シャル成長層３および基板２に形成されている。このウ
ェハ１に傷を設ける工程において、Ｘ軸に沿うスクライ
ブ加工は約１００μｍ／秒の加工速度であり、Ｙ軸に沿
うカッタ加工はその約１０倍の加工速度である。この加
工はそれぞれ単独に行われてもよく、また同時に行われ
てもよい。後者の場合、製造工程が短縮されるという利
点がある。このような半導体レーザ装置の発光領域４ｃ
と平行に形成されたＸ軸方向のスクライブ加工傷および
Ｙ軸方向のカッタ加工傷を形成したウェハ１を、前記傷
が形成されている反対面から力を加えてウェハ１を劈開
して、複数の半導体レーザチップを個別の半導体レーザ
装置となるよう分離を行う。この実施の形態１のように
半導体レーザ装置の発光領域４ｃである第１の平行面４
ａと平行にダイヤモンドカッタによる傷６および微細ク
ラック６ａが形成されたウェハ１を劈開すると微細クラ
ック６ａを起点として劈開されることになり、結晶成長
層の影響を受けることなく所望の劈開ラインＬが得られ
る。その結果従来技術のようなＶ溝の先端を起点として
劈開がはじまり、Ｖ溝の応力や結晶成長層界面に発生し
ている結晶方位と無関係な割れの発生により劈開ライン
Ｌが曲がり、半導体レーザ装置の共振器長がばらつき性
能への悪影響を発生させたり、あるいはチップを破断す
るというような事態の発生が少なくなる。このようにこ
の実施の形態１では、精度の向上した劈開ラインＬを得
ることが可能となり、半導体レーザ装置の性能が保持さ
れるとともに歩留りが向上する。

【００１５】また次にこの実施の形態１による劈開面の
有する秀れた特性についても以下詳説する。ウェハ１上
の半導体レーザチップ４をウェハ１を劈開して個別の半
導体レーザ装置とした時、前記半導体レーザ装置の発光
領域４ｃに相当する劈開面４ｄの表面状態は、従来技術
においては劈開面４ｄが２つの面で構成されていた。こ
の２つの面を有するウェハ１の厚さ方向断面正面図を図
４に示す。図からわかるように基板２の劈開面４ｄには
鏡面状を呈する劈開面４ｅと、破断面４ｆが混在してい
る。前記破断面４ｆはしわ状や微細な凸状の集合体であ
ったりする。このような破断面４ｆは半導体レーザ装置
の光学特性のばらつきや特性劣化の要因をなすものであ
った。なお８はＹ軸方向の劈開ラインである。しかしな
がらこの実施の形態１による劈開では発光領域４ｃに相
当する劈開面４ｄが、前記した図４の従来技術のような
破断面４ｆの発生がきわめて少なく、劈開面４ｄの全面
にわたり鏡面状の平滑面である劈開面４ｅを備えてお
り、半導体レーザ装置の光学特性を損なうことが低減さ
れる。その上前記した高精度の劈開ラインＬで半導体レ
ーザチップ４がウェハ１から分離されるので歩留り向上
がはかれるというすぐれた効果を奏する。なお、Ｙ軸方
向の劈開面は半導体レーザ装置の光学特性に特に影響を
与えるものでなく、従来技術と同様に劈開ラインの曲が
りや破断面４ｆの発生があっても差し支えがない。従っ
てカッタ加工によるウェハ１上への傷を形成してよい。
勿論、他の要因によってＹ軸方向の高精度の劈開面が必
要とされる場合には、本実施の形態１のＸ軸方向に形成
した傷と同様なものを設けてもよい。

【００１６】実施の形態２．次に実施の形態２を図５に
基づいて説明する。前記した実施の形態１では、図１の
ように一方の整列配置外領域１ａにおいてＸ軸方向にエ
ピタキシャル層３をエッチングした溝５が筋状に配置形
成されていて、前記溝５の底面の基板露出面５ａにスク
ライブ加工６を施す例を示したが、この実施の形態２で
は図５に示すように、Ｘ軸方向つまり発光領域４ｃを延
長する方向であって、チップの一方の整列配置外の領域
１ａに形成された基板２上のエピタキシャル層３を前記
領域１ａ全面にわたってエッチングを施し基板２を露出
させて基板露出面５ａとする。その後前記実施の形態１
と同様に第１の平行面４ａと平行につまりＸ軸方向にダ
イヤモンド針でスクライブ加工を行い、スクライブ加工
傷６および基板２内に微細なクラック６ａを形成する。
この実施の形態２によるスクライブ加工や劈開法そして
劈開されたウェハの劈開面の品質は前記実施の形態１と
同様なものが得られるのは説明するまでもない。

【００１７】実施の形態３．前記した実施の形態１では
ウェハ１上に複数のチップ４が整列配置して製造された
後に、整列配置外領域１ａに第１の平行面４ａと平行に
エピタキシャル層３をエッチングし、筋状の溝５を形成
する例を示したが、この実施の形態３では、基板２上に
エピタキシャル成長層３を形成する際に、後工程でウェ
ハ１上に整列配置される複数の半導体レーザチップ４の
発光領域４ｃとなる第１の平行面４ａと平行にかつ一方
の整列配置外領域１ａにマスクを施してエピタキシャル
層３を成長させることなく、前記基板２の表面を筋状に
露出させるものである。その後半導体レーザチップ４を
所定の整列配置と工程でウェハ１上に製造後、前記筋状
に露出している基板面に前記第１の平行面と平行つまり
Ｘ軸方向にスクライブ加工を、Ｙ軸方向にカッタ加工を
行い傷６、６ａ、７を形成後、劈開を行うものである。

【００１８】実施の形態４．前記した実施の形態３では
一方の整列配置外領域１ａにマスクを施してエピタキシ
ャル層３を成長させることなく筋状の基板露出面を設け
る例を示したが、この実施の形態４では、エピタキシャ
ル成長層３を形成する際、図５に示したように一方の整
列配置外の領域１ａの全面にわたってマスクを施して、
基板露出面を設けるものである。これ以外の工程は前記
した実施の形態３と同様である。

【００１９】なお以上述べた実施の形態１〜４におい
て、エッチングはウェットまたはドライエッチングのい
ずれを用いてもよい。また基板２上にエピタキシャル成
長による結晶層を形成することを示したが、エピタキシ
ャル成長に限らず他の方法で結晶層を設けてもよい。

【００２０】

【発明の効果】この発明は以上述べたような半導体レー
ザ装置およびその製造方法であるので以下に示すような
効果を奏する。

【００２１】半導体レーザ装置の発光領域に相当する劈
開面が全面にわたり鏡面状の平滑面を備えているので、
秀れた光学特性を備えた半導体レーザ装置を提供でき
る。

【００２２】また、基板上に形成された結晶層を備えた
ウェハ上に複数の半導体レーザチップの発光領域となる
第１の平行面がＹ軸上に、これと直交する第２の平行面
がＸ軸上に整列配置するよう製造した後、整列配置され
たチップの一方の整列外領域で前記第１の平行面と平行
に結晶層をエッチングして筋状に基板面を露出し、その
基板面に第１の平行面と平行にスクライブ加工を行い、
前記第２の平行面と平行に複数のＹ軸方向チップ列間に
傷を形成し、ウェハの裏面から力を加えて劈開する工程
を備えた製造方法を採用しているので、ウェハを劈開す
るとき発光領域つまりＸ軸方向の劈開ラインは所望のラ
インに沿って高精度のものが得られるとともに、チップ
の破断や共振器長のばらつき発生が少なくなり歩留りが
向上する。また、前記方向の劈開面は破断面の発生がき
わめて少なく、全面にわたり鏡面状の平滑面を備えてい
るので秀れた光学特性の半導体レーザ装置を製造できる
という効果を奏する。

【００２３】また、前記エッチングにより筋状に基板面
を露出するステップに代わり、一方の整列外領域の結晶
層をエッチングして基板面を露出後、前記と同様の製造
工程を採用しているので同様な効果を奏する。

【００２４】またさらに、基板に結晶層を形成する際に
マスクを施しこのマスク下の基板上に結晶層を形成させ
ることなく基板面を筋状に露出させ、その後複数の半導
体レーザチップの製造、スクライブ加工、劈開を行う工
程を採用しているので同様の効果を奏する。

【００２５】また前記基板に結晶層を形成する際に前記
一方の整列外領域にマスクを施し、このマスク下の基板
上に結晶層を形成させることなく基板面を露出させ、前
記と同様の工程を採用しているので同様な効果を奏す
る。

【００２６】またさらにスクライブ加工がチップ付近か
らウェハ周辺に向かって行われるので、劈開ラインの曲
がりが発生せず、チップの破断や共振器長のばらつきの
発生が少なく歩留りが向上するという秀れた効果を奏す
る。

【００２７】また、スクライブ加工とカッタ加工とを同
時に行う製造方法であるので前記に加えスループットが
向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１のスクライブ加工、
カッタ加工ラインを示す平面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の図１のＡ−Ａ断面
図である。

【図３】 この発明の実施の形態１のエッチング溝部の
拡大平面図である。

【図４】 従来技術の劈開法によるウェハの厚さ方向断
面正面図である。

【図５】 この発明の実施の形態２のエッチング領域を
示す図である。

【符号の説明】

１ ウェハ、１ａ チップの整列配置外領域、２ 基
板、３ 結晶成長層、４ 半導体レーザチップ、４ａ
第１の平行面、４ｂ 第２の平行面、４ｃ 発光領域、
４ｄ 劈開面、４ｅ 鏡面状劈開面、５ エッチング
溝、５ａ 基板露出面、６ スクライブ加工傷、６ａ
微細クラック、７ カッタ加工傷、Ｌ 劈開ライン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 俊憲 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 佐藤 民雄 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 Ｆターム(参考） 5F073 CB02 DA21 DA32 DA34 EA29

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成された結晶層
   とを備えた半導体レーザ装置であって、 前記半導体レーザ装置は、その外周辺に互いに直交する
   第１および第２の劈開面を有しており、前記第１の劈開
   面は前記半導体レーザ装置の発光領域であって、その全
   面にわたり平滑な面であることを特徴とする半導体レー
   ザ装置。
2. 【請求項２】 基板と、前記基板上に形成された結晶層
   とで構成されたウェハを備え、前記ウェハ上に設けられ
   た複数の半導体レーザチップを前記ウェハを劈開するこ
   とによって個別に分離するステップを有する半導体レー
   ザ装置の製造方法であって、前記劈開工程が次のステッ
   プを備えたことを特徴とする。 （１）ウェハ上の複数の半導体レーザチップ外周辺であ
   って、発光領域となる第１の平行面がＹ軸上に、前記第
   １の平行面と直交する第２の平行面がＸ軸上に整列配置
   するよう製造された後、前記基板上の結晶層を前記整列
   配置されたチップの一方の整列外領域で、前記第１の平
   行面を延長した面内にあってかつ前記第１の平行面と平
   行にエッチングして筋状に前記基板面を露出するステッ
   プ。 （２）前記露出した基板面に、前記第１の平行面と平行
   にスクライブ加工を行うステップ。 （３）前記ウェハ面上に、前記整列配置された複数のチ
   ップＹ軸方向の列間であってかつ第２の平行面と平行に
   傷を形成するステップ。 （４）前記スクライブ加工および傷が形成された面の反
   対面から力を加えてウェハを劈開するステップ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のステップ（１）に代わ
   り、次のステップ（１）を備えたことを特徴とする半導
   体レーザ装置の製造方法。 （１）ウェハ上に、複数の半導体レーザチップ外周辺で
   あって発光領域となる第１の平行面がＹ軸上に、前記第
   １の平行面と直交する第２の平行面がＸ軸上に整列配置
   するよう製造された後、前記整列配置されたチップのＸ
   軸方向の一方の整列外領域に形成された前記結晶層をエ
   ッチングして、前記基板面を露出するステップ。
4. 【請求項４】 基板と、前記基板上に形成された結晶層
   とで構成されたウェハを備え、前記ウェハ上に設けられ
   た複数の半導体レーザチップを、前記ウェハを劈開する
   ことによって個別に分離するステップを有する半導体レ
   ーザ装置の製造方法であって、次のステップを備えたこ
   とを特徴とする。 （１）基板上に結晶層を形成する際、後工程でウェハ上
   に整列配置される複数の半導体レーザチップの発光領域
   となる第１の平行面と平行にかつ一方の整列外領域にマ
   スクを施し、前記マスク下の基板上には結晶層を形成さ
   せることなく前記基板面を筋状に露出させるステップ。 （２）ウェハ上に複数の半導体レーザチップを、前記第
   １の平行面が前記筋状の基板露出面と平行となるようＹ
   軸上に、前記第１の平行面と直交する第２の平行面がＸ
   軸上に整列配置して製造するステップ。 （３）前記露出した基板面に、前記第１の平行面と平行
   にスクライブ加工を行うステップ。 （４）前記ウェハ面上に、前記整列配置された複数のチ
   ップのＹ軸方向の列間であってかつ第２の平行面と平行
   に、傷を形成するステップ。 （５）前記スクライブ加工および傷が形成された面の反
   対面から力を加えて前記ウェハを劈開するステップ。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のステップ（１）、
   （２）に代わり、次のステップ（１）、（２）を備えた
   ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 （１）基板上に結晶層を形成する際、後工程でウェハ上
   に複数の半導体レーザチップの発光領域となる第１の平
   行面がＹ軸上に、前記第１の平行面と直交する第２の平
   行面がＸ軸上に整列配置されるとき、前記整列配置され
   るチップの一方の整列外領域であってかつＸ軸方向にマ
   スクを施し、前記マスク下の基板上には結晶層を形成さ
   せることなく前記基板面を露出させるステップ。 （２）ウェハ上に複数の半導体レーザチップの前記第１
   の平行面がＹ軸上に、第２の平行面がＸ軸上に整列配置
   して製造するステップ。
6. 【請求項６】 第１の平行面と平行に基板面にスクライ
   ブ加工を行う際、整列配置されたチップ付近からウェハ
   周辺に向かってスクライブ加工が行われることを特徴と
   する請求項２または請求項４記載の半導体レーザ装置の
   製造方法。
7. 【請求項７】 基板面のスクライブ加工がダイヤモンド
   針を、傷はカッタを用いて形成されることを特徴とする
   請求項２または請求項４記載の半導体レーザ装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 基板面のスクライブ加工の速度を約１０
   ０μｍ／秒とすることを特徴とする請求項２または請求
   項４記載の半導体レーザ装置の製造方法。
9. 【請求項９】 基板面のスクライブ加工とウェハ面上に
   カッタで傷を形成する加工が同時に行われることを特徴
   とする請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。