JP2005175247A

JP2005175247A - 窒化物半導体発光素子の位置決め方法と、この位置決め方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2005175247A
Application number: JP2003414323A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ishida; 真也石田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2023-12-12
Also published as: JP4601944B2

Abstract

【課題】認識エラーを頻発したり、発光素子搬送時に、コレットで窒化物半導体発光素子にダメージを与えたり、マウントアライメントずれが生じることのない窒化物半導体発光装置の製造方法を提案する。
【解決手段】基板１０と基板上に積層された窒化物半導体層１３とを備えた発光装置において、基板又は窒化物半導体層に、線状の欠陥集中領域１１と低欠陥領域１２を有し、発光装置の特性試験やダイボンド工程時に、線状欠陥集中領域で位置合わせすることを特徴とする。この方法により、発光装置の特性試験やダイボンド工程を行うときに、欠陥集中領域を画像認識させ、基準線とすることにより、形状が一定でない窒化物半導体発光素子でもエラーを出すこともなく、発光素子搬送に用いる吸着コレットの吸着位置を一定とすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、窒化物半導体レーザなどの窒化物半導体発光装置の製造方法に関する。

ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらの混晶に代表される窒化物半導体材料により、紫外から可視領域で発振する半導体レーザ素子が作製、試作が行われている。通常、基板材料にはＧａＮが用いられているが、十分な寿命をもつ半導体レーザ素子が得られておらず、更なる長寿命化が必要とされている。窒化物半導体レーザ素子の寿命は、ＧａＮ基板に元々存在する欠陥密度（尚、本明細書において、欠陥とは、結晶中の空孔、格子間原子、転位等を指す。）に強く依存することが知られている。しかし、長寿命化に効果がある欠陥密度の低い基板を作製する方法は確立されていない。

ＧａＮ基板の製造には、以下に述べる方法が報告されている（非特許文献１参照）。ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）により、サファイア基板上に２．０μｍ厚のＧａＮ層を成長させ、その上に０．１μｍの膜厚の周期的なストライプ状の開口部をもつＳｉＯ₂マスクパターンを形成し、再びＭＯＣＶＤ法により２０μｍ厚のＧａＮ層を形成し、ウエーハを得る。これは、ＥＬＯ法（Epitaxial Lateral Overgrowth）と呼ばれる技術であり、ラテラル成長の利用により欠陥を低減する手法である。

そして、ＨＶＰＥ法（Hydride Vapor Phase Epitaxy）により２００μｍ厚のＧａＮ層を形成し、下地であるサファイア基板を除去することで１５０μｍ厚のＧａＮ基板を作製した後、その表面を平坦に研磨する。このようにして得られたＧａＮ基板には、基板面内に欠陥集中領域と低欠陥領域とが含まれている。通常、ＳｉＯ₂上部分が欠陥を多く含む欠陥集中領域となる場合が多く、一方、ＳｉＯ₂上以外の部分が低欠陥領域となる場合が多い。尚、欠陥集中領域は線状となることが多い。

前記ＧａＮ基板上に窒化物半導体層成長させる場合は、通常、低欠陥領域に導波ストライプを形成する方法が提案されている(特許文献１参照)。これは、成長した窒化物半導体層にも欠陥集中領域と低欠陥領域が存在するので、低欠陥領域で導波ストライプを形成するほうが窒化物半導体素子特性が良いからである。

特許文献１で示すように、ＧａＮ基板上に窒化物半導体層を成長させて得たウエーハより窒化物半導体レーザ素子を作製するプロセスにおいて、端面を形成するのに、へき開を用いる場合が多い。通常、ＧａＮなど窒化物半導体はウルツ鉱型結晶であり、＜１１−２０＞方向には容易にへき開可能である。このため、＜１１−２０＞方向にへき開することにより、バー分割が行われる。バー分割後、端面コーティングが行われ、ストライプと平行方向、すなわちバー分割と垂直な方向でチップ分割が行われる。しかしながら、ＧａＮなど窒化物半導体は、＜１１−２０＞方向と垂直方向、すなわち＜１−１００＞方向にはへき開面が存在しない。このため、＜１−１００＞方向にへき開しても、直線的に分割できない場合があり、図１に示すように割れ方が一定でなく、窒化物半導体レーザ素子のチップ形状が同一とはならない。
Applied Physics Letter. Vol.73 No.6 (1998) pp.832-834 特開２００３−２７３４７０号公報

通常、分割した窒化物半導体レーザ素子を、チップテスタにかけてチップテストを行うときやダイボンダにかけてダイボンドするときに、窒化物半導体レーザ素子のへき開端面や共振器方向などが、画像認識による窒化物半導体レーザ素子形状から確認されている。このため、上述のように窒化物半導体レーザ素子の形状が一定でないと、認識エラーを頻発したり、窒化物半導体レーザ素子搬送に用いる吸着コレットの吸着位置が一定でなく、コレットで窒化物半導体レーザ素子のストライプ部分にダメージを与える場合が発生していた。さらに、マウントアライメントずれを生じ、チップテスト歩留まり、マウント歩留まりが悪化するという問題があった。

チップテストにおけるチップ認識方法として、上述のようなチップ形状認識方法を採用したとき、チップの認識エラーがテストした窒化物半導体レーザ素子の約６％で発生し、チップテストを実施できなかった。また、チップテストにおいて、約１１％の窒化物半導体レーザ素子に特性の劣化を生じた。そこで、劣化した窒化物半導体レーザ素子のリッジ部を顕微鏡で観察したところ、リッジ部に傷が生じていることが判明した。これは、従来方法のチップ形状認識方法では窒化物半導体レーザ素子形状が一定でないため、搬送コレットの吸着位置がばらつき、吸着のとき、コレットがリッジ部にダメージを与えるためである。

また、同様に、従来方法のチップ形状認識方法を用いてダイボンドを行った場合、認識エラーが、ダイボンドした窒化物半導体レーザ素子の約５％の割合で発生し、ダイボンドを実施できなかった。また、窒化物半導体レーザ装置の特性測定では約１０％が、ダイボンド前に行ったチップテストのデータに比べ、特性が劣化していた。また、約1６％の窒化物半導体レーザ素子でレーザのビームずれが生じ、不良と判断された。

このとき、特性劣化が生じた窒化物半導体レーザ装置のキャップを開け、窒化物半導体レーザ素子のリッジ部を顕微鏡で観察したところ、リッジ部に傷が生じていた。これは、従来のチップ形状認識方法では、窒化物半導体レーザ素子形状が一定でないために搬送コレットの吸着位置がばらつき、吸着のときコレットでリッジ部にダメージを与えたためである。

また、レーザビームずれを生じた窒化物半導体レーザ装置のキャップを開け、顕微鏡で観察したところ、窒化物半導体レーザ素子がヒートシンクに対して、斜めにダイボンドされていた。これは、従来のチップ形状認識方法では、窒化物半導体レーザ素子形状が一定でないために搬送コレットの吸着位置がばらつき、窒化物半導体レーザ素子が回転して吸着されていたためである。

上記問題を解決するために、本発明の窒化物半導体発光素子の位置決め方法は、線状の欠陥集中領域を備えた窒化物半導体発光素子の位置決め方法において、前記線状の欠陥集中領域を基準線とすることを特徴とする。

このような位置決め方法において、前記窒化物半導体発光素子にランプ光を当て、その反射光に基づいて、前記欠陥集中領域を認識する。このとき、反射光を画像処理することで、前記線状の欠陥集中領域を確認し、確認した欠陥集中領域を基準線として、前記窒化物半導体発光素子のへき開端面などを確認することができる。

また、本発明の前記位置決め方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法は、前記窒化物半導体発光素子の特性検査を行う検査工程を備えた窒化物半導体発光装置の製造方法において、前記検査工程が、上述の窒化物半導体発光素子の位置決め方法によって前記窒化物半導体発光素子の認識を行う第１ステップと、該第1ステップで認識された前記窒化物半導体発光素子を、特性検査を行う検査位置に搬送する第２ステップと、前記窒化物半導体発光素子の特性検査をする第３ステップと、を備えることを特徴とする。

このような方法によると、前記窒化物半導体発光素子の特性試験を行うときに、前記欠陥集中領域を画像認識させ、基準線とすることにより、形状が一定でない窒化物半導体発光素子でもエラーを出すこともなく、窒化物半導体発光素子搬送に用いる吸着コレットの吸着位置を一定とすることができる。これは、前記窒化物半導体発光素子のストライプの位置が、前記窒化物半導体レーザ素子形状によらず前記欠陥集中領域から一定の距離に存在するためである。前記吸着コレットの吸着位置の位置調整は、前記窒化物半導体発光素子を配置したステージを回転、上下動させたり、又は前記吸着コレットをロボットアームなどを用いて動作させることにより、実施することができる。

また、本発明の前記位置決め方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法は、前記窒化物半導体発光素子のダイボンドを行うダイボンド工程を備えた窒化物半導体発光装置の製造方法において、前記ダイボンド工程が、上述の窒化物半導体発光素子の位置決め方法によって前記窒化物半導体発光素子の認識を行う第１ステップと、該第1ステップで認識された前記窒化物半導体発光素子を、ダイボンドを行うダイボンド位置に搬送する第２ステップと、前記窒化物半導体素子をヒートシンクの所定の位置に載置して窒化物半導体装置を製造する第３ステップと、を備えることを特徴とする。

このような方法によると、前記窒化物半導体発光装置のダイボンド工程においても、同様に、前記欠陥集中領域を画像認識させ、基準線とすることにより、形状が一定でない前記窒化物半導体発光素子でもエラーを出すこともなく、窒化物半導体発光素子搬送に用いる前記吸着コレットの吸着位置を一定とすることができる。

また、本発明の前記位置決め方法を用いた窒化物半導体装置の製造方法は、前記第３ステップにおいて、前記ヒートシンク上のハンダを加熱して前記ハンダを融解した後、前記ハンダの上に前記窒化物半導体発光素子を載置し、前記窒化物半導体発光素子が載置されて構成される前記窒化物半導体発光装置を冷却することを特徴とする。

このような方法によると、前記ダイボンド工程において、前記窒化物半導体素子を前記ヒートシンク上の正規の位置に、前記ハンダを冷却固化させ、固定することができる。

前記ＧａＮ基板又は前記窒化物半導体層が、前記欠陥集中領域と欠陥集中領域を除いた領域を有する前記窒化物半導体発光素子を特性検査およびダイボンドするとき、前記欠陥集中領域を画像認識させ、基準線とすることにより、形状が一定でない前記窒化物半導体発光素子でもチップ認識エラーが出ることなく、窒化物半導体発光素子搬送に用いる前記吸着コレットでの吸着位置も一定とすることができること。よって、前記吸着コレットが前記窒化物半導体発光素子を傷つけることも無く、検査工程のチップテスト歩留まり、及びダイボンド工程のマウント歩留まりが向上する。

本発明の実施形態を、図面を参照し説明する。図２（ａ）は窒化物半導体レーザ素子の概略断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の上面図である。

図２の窒化物半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＮ基板１０と、該ｎ型ＧａＮ基板１０の表面に積層されるとともにその表面にレーザ光導波路構造であるリッジ部１４を備えた窒化物半導体層１３と、該窒化物半導体層１３の前記リッジ部１４以外の表面に形成される電流狭窄を目的とした絶縁膜１５と、前記ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面に設置されるｎ型電極１７と、前記絶縁膜１５及び前記窒化物半導体層１３の前記リッジ部１４表面に設置されるｐ型電極１６と、を備える。前記ｎ型ＧａＮ基板１０中には、前記欠陥集中領域１１が存在し、前記欠陥集中領域１１以外の部分は低欠陥領域１２となっている。尚、図２において、面方位も併せて表示する。

前記欠陥集中領域１１は、前記ｎ型ＧａＮ基板１０又はｎ型ＧａＮ基板１０上に作製された前記窒化物半導体層１３を、硫酸、燐酸の混合酸を２５０℃に加熱した液に浸してエッチングを行った結果、多数のエッチピットが現れ、欠陥あるいは転位等が極めて集中している領域である。一方、前記低欠陥領域１２は、ＥＰＤ（エッチピット密度）が１０⁴〜１０⁶／ｃｍ²台となる領域を示す。前記欠陥集中領域１１のＥＰＤは、通常、前記低欠陥領域１２よりも２桁以上大きい。尚、ＥＰＤを測定する方法として、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の気相エッチングを用いても構わない。また、ＭＯＣＶＤ炉中で成長を止めて、高温（１０００℃程度）に晒すことによっても測定できる。測定手段としては、ＡＦＭ（Atomic Force Microscope）、ＣＬ（Cathode Luminescence）、顕微ＰＬ（Photo Luminescence）等を用いることができる。

尚、本実施形態において、隣接する前記欠陥集中領域１１の間隔は４００μｍであるものとするが、前記欠陥集中部１１の間隔は、４００μｍに限定されるものではない。また、前記リッジ部１４の中心と前記欠陥集中領域１１の中心との間隔は１５０μｍであるものとするが、また前記リッジ部１４の中心と前記欠陥集中領域１１の中心との間隔も１５０μｍに限定されるものではなく、前記リッジ部１４が前記低欠陥領域１２に作製されれば、他の値でも構わない。

前記窒化物半導体層１３は、例えば、図３に示すように、層厚３５０μｍの前記ｎ型ＧａＮ基板１０の表面に、層厚３．５μｍのｎ型ＧａＮ層２０と、層厚２．３μｍのｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第１クラッド層２１と、層厚０．２μｍのｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ第２クラッド層２２と、層厚０．１μｍのｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第３クラッド層２３と、層厚０．１μｍのｎ型ＧａＮガイド層２４と、層厚４ｎｍのＩｎＧａＮ層及び層厚８ｎｍＧａＮ層それぞれ３層から成る多重量子井戸構造活性層２５と、層厚２０ｎｍのｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ蒸発防止層２６、層厚０．０５μｍのｐ型ＧａＮガイド層２７と、層厚０．５μｍのｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８と、層厚０．１μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層２９と、が順に積層されて構成される。

前記ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８および前記ｐ型ＧａＮコンタクト層２９には、共振器方向に延伸したストライプ状の前記リッジ部１４（図２）が設けられ、前記ｐ電極１６と前記ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８及び前記ｐ型ＧａＮコンタクト層２９との間には前記リッジ部分１４を除いて絶縁膜１５が設けられている。

図２（ｂ）に示すように、前記欠陥集中領域１１は、＜１−１００＞方向に線状に伸びている。上面から見た線状の欠陥は欠陥集中密度や種類によって形状が異なる。該欠陥集中領域１１の形状の例を、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に図示する。即ち、該欠陥集中領域１１の形状としては、図４（ａ）のような線状のものや、図４（ｂ）のような穴状のものや、図４（ｃ）のような微細な穴が密集した状態のもの等がある。ここでの穴や線状コアの大きさは、１ｎｍ程度から数十μｍ程度である。尚、本実施形態においては、前記欠陥集中領域１１が図４（ａ）のような形状となる場合について、説明する。

次に、前記ｎ型ＧａＮ基板１０の製造方法について説明する。前記欠陥集中領域１１が線状になっている前記ｎ型ＧａＮ基板１０の製造方法は、背景技術で説明した通り、ＭＯＣＶＤ法によりサファイア基板上に２．５μｍ厚の下地ＧａＮ層を成長させ、その上に周期的なストライプ状の開口部をもつＳｉＯ₂マスクパターンを形成し、再びＭＯＣＶＤ法により１５μｍ厚のＧａＮ層を成長させ、ウエーハを得る。ＳｉＯ₂上は膜が成長しないため、マスク開口部よりＧａＮの成長が始まる。膜厚がＳｉＯ₂より厚くなると、ＳｉＯ₂上でマスク開口部から横方向に成長する。ＳｉＯ₂の中心部で左右から各々から成長してきたＧａＮ膜が会合し、会合した部分は高い欠陥密度を有する前記欠陥集中領域１１となる。ＳｉＯ₂が線状に形成されるため、当該欠陥集中領域１１も線状に形成される。ここで、前記欠陥集中領域１１の幅は約４０μｍであり、隣接する前記欠陥集中領域１１の間隔は約４００μｍである。

尚、ここでは、ＥＬＯ法を用いた基板の作製方法を示したが、他の作製方法を用いても構わない。前記欠陥集中領域１１と前記低欠陥領域１２が存在する前記ｎ型Ｇａｎ基板１０を用いて、前記ｎ型Ｇａｎ基板１０上に前記窒化物半導体層１３を成長させる方法であれば、ＥＬＯ法以外でも構わない。また、本実施形態では前記ｎ型ＧａＮ基板１０を用いるものとしたが、サファイア基板であっても、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉ基板、またスピネル基板、ＺｎＯ基板等であっても構わない。

なお、前記窒化物半導体層１３は、図３に示されている材料に限定されることはなく、他の材料を用いても構わない。例えば、前記ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８に用いる材料をｐ型ＡｌＧａＩｎＮに、また、前記多重量子井戸活性層２５に用いられている材料であるＧａＩｎＮを、ＧａＩｎＮＡｓやＧａＩｎＮＰ等に置き換えても構わない。また、前記ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第１クラッド層２１、前記ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ第２クラッド層２２、前記ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第３クラッド層２３、は単層構造でも構わない。また、前記ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第１クラッド層２１、前記ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ第２クラッド層２２、前記ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第３クラッド層２３、前記ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８は多層構造でも、多重量子井戸構造を用いても構わない。更に、前記ｎ型ＧａＮ層２０と前記ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第１クラッド層２１の間に、ＩｎＧａＮ等のクラック防止層を挿入しても構わない。前記ｎ型ＧａＮ基板１０と前記ｎ型ＧａＮ層２０との間にバッファ層を挿入しても構わない。共振器方向に延伸したストライプ状の前記リッジ部１４は、前記ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層２８及び前記ｐ型ＧａＮコンタクト層２９だけでなく、前記多重量子井戸構造活性層２５、前記ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ蒸発防止層２６、前記ｐ型ＧａＮガイド層２７まで掘り込んだ形状でもよい。

このようにリッジストライプ型構造を有する本実施形態の窒化物半導体レーザ素子の製造方法について、以下に、図２及び図３を参照して説明する。

まず、窒化物半導体レーザ素子の製造に一般的に用いられている周知の技術を適宜適用して、前記ＧａＮ基板１０上に、図３に示したような前記窒化物半導体層１３を形成する。尚、前記ｐ電極１６の材料は、前記ｐ型ＧａＮコンタクト層２９に近い側からＰｄ（１５ｎｍ）／Ｍｏ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）とする。

次に、前記窒化物半導体層１３の各層を積層するために前記ｎ型ＧａＮ基板１０に結晶成長を行う際の前記ｎ型ＧａＮ基板１０の層厚は３５０μｍであるが、前記ｎ型電極１７の形成前に前記ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面側から、研磨もしくはエッチングを行うことにより基板の一部を除去し、ウエーハの厚みを通常４０〜１５０μｍ程度まで薄くする。その後、前記ｎ型電極１７として前記ｎ型ＧａＮ層２０に近い側から、Ｔｉ（３０ｎｍ）／Ａｌ（１５０ｎｍ）を形成し、さらに金属多層膜としてＭｏ（８ｎｍ）／Ｐｔ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２５０ｎｍ）を形成する。

尚、本実施形態において、前記ｐ型電極１６の材料にＰｄ／Ｍｏ／Ａｕを用いたが、Ｐｄ以外にＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉとその化合物を用いて構わない。また、Ａｕ以外にＮｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌとその化合物を用いても構わない。前記ｐ型電極１６の材料それぞれ膜厚も上述の厚さ、Ｐｄ（１５ｎｍ）／Ａｕ（２００ｎｍ）に限定されるものではない。また、前記ｎ型電極１７はＴｉ／Ａｌを用いたが、Ｔｉ以外にＨｆを用いて構わない。前記ｎ型電極１７の膜厚も上述の厚さ（３０ｎｍ）に限定されるものではない。

このようにして前記ｐ型電極１６及び前記ｎ型電極１７が設けられた前記窒化物半導体層１３の各層が積層されたウエーハをへき開することにより、窒化物半導体レーザ素子のへき開端面を形成する。尚、このへき開端面形成はエッチングによって形成してもよい。このとき、窒化物半導体レーザ素子の共振器長が６００μｍとなるように、ウエーハのへき開が行われる。このようにウエーハをへき開することで得られたバーをシートに貼り付け、更にへき開することによりレーザチップである窒化物半導体レーザ素子に分割する。

次に、拡大器でシートを拡大し、窒化物半導体レーザ素子が貼りついているシートをチップテスタに装着し、窒化物半導体レーザ素子のレーザ特性を測定するチップテストを行う。このチップテストを行う際において、窒化物半導体レーザ素子のへき開端面の面方向や共振器方向などを確認するためのチップ認識が行われる。このとき、チップテストを行う窒化物半導体レーザ素子にハロゲンランプを当て、その反射光をＣＣＤカメラで取り込んで、画像処理を行うことにより、前記欠陥集中領域１１を認識させ、前記欠陥集中領域１１をアライメントラインとして用いることで、チップ認識を行い、測定ステージへの窒化物半導体レーザ素子搬送のため、コレット吸着位置を決定する。

このように前記欠陥集中領域１１をアライメントラインとして用いたチップ認識を行うことで、認識エラーは発生することなくチップテストが行うことができる。また、チップテストでの窒化物半導体レーザ素子特性は、バー状態での測定のデータとほぼ一致し、チップテストで窒化物半導体レーザ素子が劣化することはなかった。尚、前記吸着コレットの吸着位置の位置調整は、前記窒化物半導体レーザ素子を配置したステージを回転、上下動させたり、又は前記吸着コレットをロボットアームなどを用いて動作させることにより、実施することができる。

次に、チップテストにより良品と判別された窒化物半導体レーザ素子を、ダイボンダでダイボンドを実施し、窒化物半導体レーザ装置を完成させる。図５は、本実施形態における窒化物半導体レーザ装置の概略断面図である。

図５に示すように、窒化物半導体レーザ装置は、前記ｎ型ＧａＮ基板１０と前記窒化物半導体層１３と前記ｐ形電極１６と前記ｎ型電極１７とを備えた窒化物半導体レーザ素子１００と、金属多層膜１０５ａと、金属多層膜１０５ｂと、ヒートシンンク１１０と、ピン１１１と、Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２と、Ｉｎハンダ１１３と、Ａｕワイヤ１１４ａと、Ａｕワイヤ１１４ｂと、ピン１１６と、支持基体１２０と、から構成されている。

このような窒化物半導体レーザ装置を製造する際、拡大器でシートを拡大し、前記窒化物半導体レーザ素子１００が貼りついているシートをチップテスタに装着し、前記窒化物半導体レーザ素子１００をダイボンダでダイボンドを実施し、窒化物半導体レーザ装置を完成させる。このダイボンドを行う際において、前記窒化物半導体レーザ素子１００のへき開端面の面方向や共振器方向などを確認するためのチップ認識が行われる。このとき、ダイボンドを行う前記窒化物半導体レーザ素子１００にハロゲンランプを当て、その反射光をＣＣＤカメラで取り込んで、画像処理を行うことにより、前記欠陥集中領域１１を認識させ、前記欠陥集中領域１１をアライメントラインとして用いることで、チップ認識を行い、ダイボンド位置への前記窒化物半導体レーザ素子１００の搬送のため、コレット吸着位置を決定する。

このように吸着位置が決定された前記窒化物半導体レーザ素子１００をコレットに吸着させ、前記窒化物半導体レーザ素子１００をダイボンド位置に搬送する。このダイボンド位置には、前記ヒートシンク１１０が既に搬送、設置されている。当該ヒートシンク１１０の表面及び裏面それぞれには、前記金属多層膜１０５ａ、１０５ｂが形成され、更に前記金属多層膜１０５ａ表面に、２００μｍ厚の前記Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２が蒸着されている。前記ヒートシンク１１０を前記Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２の融点よりも若干高い温度まで加熱し、当該ハンダ１１２が溶けたところで、コレット（図示せず）に吸着された前記窒化物半導体レーザ素子１００を載置し、さらに荷重を適宜加えながら前記窒化物半導体レーザ素子１００と前記ヒートシンンク１１０とを前記Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２によく馴染ませる。その後、前記ヒートシンク１１０を冷却し、前記Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２を冷却固化させる。

次に、別のダイボンダ装置を使用し、前記Ｉｎハンダ１１３が転写された前記支持基体１２０を、前記Ｉｎハンダ１１３の融点よりも若干高い温度まで加熱し、前記Ｉｎハンダ１１３が溶けたところで、前記窒化物半導体レーザ素子１００が積載された前記ヒートシンク１１０を設置し、前記ヒートシンク１１０と前記支持基体１２０とを前記Ｉｎハンダ１１３によく馴染ませ、前記Ｉｎハンダ１１３を冷却固化させる。

次に、ボールボンダで前記Ａｕワイヤ１１４ａ、１１４ｂをボンディングする。このとき、前記ｐ電極１６が前記ピン１１１と前記Ａｕワイヤ１１４ｂとで、前記ｎ電極１７が前記ピン１１６と前記Ａｕワイヤ１１４ａとで電気的に接続される。

最後に、窒素雰囲気中で前記支持基体１２０に、前記窒化物半導体レーザ素子１００の発振波長±１０ｎｍでの透過率が９８％以上のコーティング材が施されたガラス窓を有するキャップを装着し、窒化物半導体レーザ装置を得る。

尚、本実施形態では、前記ヒートシンク１１０に用いるハンダ材料として、前記Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ１１２を用いたが、混晶比はこれに限定されるものではなく、また、ＳｎＡｇＣｕハンダを用いても構わない。また、前記支持基体１２０と前記ヒートシンク１１０の間のハンダ材もＩｎに限定されるものではなく、ＳｎＡｇＣｕ又はＡｇペーストを用いても構わない。

また、本実施形態では、チップの位置決めの際に用いた光源はハロゲンランプであったが、光源はハロゲンランプに限定されるものではなく、ＬＥＤランプ、蛍光灯、水銀ランプ等でも構わない。

このようにして製造した窒化物半導体レーザ装置の特性を、自動特性測定装置を使用して測定したところ、その特性の測定結果は、ダイボンド前に行ったチップテストのデータとほぼ一致し、ダイボンド工程でチップ特性が劣化することはなかった。

窒化物半導体レーザチップの模式図である。本発明の実施形態における窒化物半導体レーザ素子の概略構成図である。本発明の実施形態における窒化物半導体層の概略断面図である。欠陥集中領域付近を拡大した上面図の例である。本発明の実施形態における窒化物半導体レーザ装置の概略断面図である。

符号の説明

１０ｎ型ＧａＮ基板
１１欠陥集中領域
１２低欠陥領域
１３窒化物半導体層
１４リッジ部
１５絶縁膜
１６ｐ型電極
１７ｎ型電極
２０ｎ型ＧａＮ層
２１ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第１クラッド層
２２ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ第２クラッド層
２３ｎ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎ第３クラッド層
２４ｎ型ＧａＮガイド層２４
２５多重量子井戸構造活性層
２６ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ蒸発防止層
２７ｐ型ＧａＮガイド層
２８ｐ型Ａｌ_0.062Ｇａ_0.938Ｎクラッド層
２９ｐ型ＧａＮコンタクト層
１００窒化物半導体レーザ素子
１０５a 金属多層膜
１０５b 金属多層膜
１１０ヒートシンンク
１１１ピン
１１２Ａｕ_0.8Ｓｎ_0.2ハンダ
１１３Ｉｎハンダ
１１４ａＡｕワイヤ
１１４ｂＡｕワイヤ
１１６ピン
１２０支持基体

Claims

線状の欠陥集中領域を備えた窒化物半導体発光素子の位置決め方法において、
前記線状の欠陥集中領域を基準線とすることを特徴とする窒化物半導体発光素子の位置決め方法。
前記窒化物半導体発光素子にランプ光を当て、その反射光に基づいて、前記欠陥集中領域を認識することを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体発光素子の位置決め方法。
前記窒化物半導体発光素子の特性検査を行う検査工程を備えた窒化物半導体発光装置の製造方法において、
前記検査工程が、
請求項１又は請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の位置決め方法によって前記窒化物半導体発光素子の認識を行う第１ステップと、
該第1ステップで認識された前記窒化物半導体発光素子を、特性検査を行う検査位置に搬送する第２ステップと、
前記窒化物半導体発光素子の特性検査をする第３ステップと、
を備えることを特徴とする前記窒化物半導体発光装置の製造方法。
前記窒化物半導体発光素子のダイボンドを行うダイボンド工程を備えた窒化物半導体発光装置の製造方法において、
前記ダイボンド工程が、
請求項１又は請求項２に記載の窒化物半導体発光素子の位置決め方法によって前記窒化物半導体発光素子の認識を行う第１ステップと、
該第1ステップで認識された前記窒化物半導体発光素子を、ダイボンドを行うダイボンド位置に搬送する第２ステップと、
前記窒化物半導体素子をヒートシンクの所定の位置に載置して窒化物半導体装置を製造する第３ステップと、
を備えることを特徴とする前記窒化物半導体発光装置の製造方法。
前記第３ステップにおいて、前記ヒートシンク上のハンダを加熱して前記ハンダを融解した後、前記ハンダの上に前記窒化物半導体発光素子を載置し、前記窒化物半導体発光素子が載置されて構成される前記窒化物半導体発光装置を冷却すること、を特徴とする請求項４に記載の前記窒化物半導体発光装置の製造方法。