JP3490229B2 - Method of manufacturing nitride semiconductor laser device - Google Patents

Method of manufacturing nitride semiconductor laser device

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JP3490229B2
JP3490229B2 JP25142096A JP25142096A JP3490229B2 JP 3490229 B2 JP3490229 B2 JP 3490229B2 JP 25142096 A JP25142096 A JP 25142096A JP 25142096 A JP25142096 A JP 25142096A JP 3490229 B2 JP3490229 B2 JP 3490229B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(InX
YGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)よりなるレ
ーザ素子とその製造方法に係り、特に共振面がエッチン
グにより形成されたレーザ素子とその製造方法に関す
る。
The present invention relates to a nitride semiconductor (In X A
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a laser element made of 1 Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) and a manufacturing method thereof, and more particularly to a laser element having a resonance surface formed by etching and a manufacturing method thereof.

【0002】[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、G
aAlAsP、GaAlInP等の材料よりなり、これ
らの材料はGaAs基板の上に成長される。GaAs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。
2. Description of the Related Art Generally, a laser device made of a compound semiconductor needs a resonance surface for resonating the light of the active layer inside the semiconductor layer. Infrared, red, etc. long-wavelength light emitting semiconductor lasers currently in practical use are, for example, GaAlAs and G
It is made of materials such as aAlAsP and GaAlInP, and these materials are grown on a GaAs substrate. Since GaAs has a cleavage property in the material itself, the resonance surface of the long wavelength semiconductor laser is often a cleavage surface utilizing the cleavage property of the GaAs substrate.

【0003】一方、窒化物半導体は例えばサファイア
(Al23)のような劈開性を有し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、基板を分割
すると、共振面から突出した基板の一部が出射光を反
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。レーザビームが斜めになると、レンズとの結
合が難しくなる。
On the other hand, nitride semiconductors are often grown on a substrate having no cleavage property, such as sapphire (Al 2 O 3 ), so that the substrate is cleaved to form a cleavage plane of the nitride semiconductor. It is difficult to make it a resonance surface. On the other hand, there is also a method of forming a resonance surface of a nitride semiconductor by etching, but if the substrate is divided after the resonance surface is formed by etching, part of the substrate protruding from the resonance surface reflects and transmits the emitted light. Therefore, there is a problem that the beam emitting direction of the emitted laser light is oblique to the horizontal plane of the substrate. When the laser beam becomes oblique, it becomes difficult to couple with the lens.

【0004】[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、基板に対してビーム
中心の出射方向が水平なレーザビームが得られるレーザ
素子と、そのレーザ素子の製造方法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to form a resonance surface on a nitride semiconductor grown on a substrate which is difficult to cleave, and to direct the emission direction of the beam center to the substrate. Is to provide a laser element capable of obtaining a horizontal laser beam and a method for manufacturing the laser element.

【0005】[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、基板の上に、n型コンタクト層
を有するn型層、活性層、p型コンタクト層を有するp
型層からなる窒化物半導体層を成長させた後、その窒化
物半導体層にマスクを用いてn型コンタクト層の平面が
露出するまでエッチングして、エッチング端面に共振面
を作成する第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の基板露出面
で基板を分割する第2の工程とを有し、前記第1の工程
と前記第2の工程の間で、前記マスクを除去後、共振器
長と平行な方向にあるn型コンタクト層の平面と最上層
のp型コンタクト層の平面とに連続したマスクを形成
し、共振面側のn型コンタクト層のみを基板が露出する
まで再度エッチングする工程とを有することを特徴とす
る。
According to a method of manufacturing a nitride semiconductor laser device of the present invention, an n-type layer having an n-type contact layer, an active layer and a p-type contact layer having an n-type contact layer are formed on a substrate.
First step of growing a nitride semiconductor layer made of a mold layer and then etching the nitride semiconductor layer using a mask until the plane of the n-type contact layer is exposed to form a resonance surface at the etching end face. And a second step of dividing the substrate at the exposed substrate surface between the resonance surfaces, which are formed by etching and are opposed to each other, of the first step and the second step. In between, after removing the mask, a continuous mask is formed on the plane of the n-type contact layer in the direction parallel to the cavity length and the plane of the uppermost p-type contact layer, and the n-type contact on the resonance surface side is formed. Etching again only the layer until the substrate is exposed.

【0006】本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方
法は、前記第1の工程は、共振面と同時にn電極形成面
が形成されることを特徴とする。
The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to the present invention is characterized in that, in the first step, an n-electrode forming surface is formed at the same time as a resonance surface.

【0007】 また、本発明の窒化物半導体レーザ素子
の製造方法は、前記第2の工程は、基板を分割すると同
時に、分割後にできた共振面より突出した基板のうち、
少なくとも一方の突出長を、共振面より出射されるレー
ザ光を遮らない長さにすることを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to the present invention, in the second step, at the same time when the substrate is divided, at least one of the substrates protruding from the resonance surface formed after the division is
At least one of the protrusion lengths is set to the laser emitted from the resonance surface.
The feature is that the length does not block the light .

【0008】 また、本発明の窒化物半導体レーザ素子
の製造方法は、前記第2の工程後、共振面より突出した
基板を含む部分の一部を除去することにより、共振面よ
り出射されるレーザ光を遮らないようにする第3の工程
を有することを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to the present invention, after the second step, a part of the portion including the substrate protruding from the resonance surface is removed so that
It is characterized by having a third step of not blocking the laser light emitted from the laser .

【0009】また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の
製造方法5は、前記第2の工程または前記第3の工程
後、前記共振面側端面に誘電体多層膜を形成することを
特徴とする。
Further, the manufacturing method 5 of the nitride semiconductor laser device of the present invention is characterized in that after the second step or the third step, a dielectric multilayer film is formed on the end surface on the resonance surface side. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は本発明のレーザ素子の一構
造を示す模式的な断面図であり、レーザの共振方向に平
行な方向で素子を切断した際の図を示している。図1に
おいて、1は基板、2はn型層、3は活性層、4はp型
層を示しており、図に示すようにレーザ光はエッチング
により形成された互いに対向する窒化物半導体層の共振
面で共振して、A方向と、A方向と反対側の方向のB方
向とに、それぞれθの角度で活性層3から出射される。
1 is a schematic cross-sectional view showing one structure of a laser device of the present invention, showing a view when the device is cut in a direction parallel to the resonance direction of the laser. In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 is an n-type layer, 3 is an active layer, 4 is a p-type layer, and as shown in the figure, laser light is formed by etching of nitride semiconductor layers facing each other. It resonates on the resonance plane, and is emitted from the active layer 3 at an angle of θ in each of the A direction and the B direction opposite to the A direction.

【0011】本発明のレーザ素子はA方向にある共振面
よりも突出した基板を含む部分が除去されている。つま
り、θの角度で出射されたレーザ光が、共振面よりも突
出した基板1の端部に遮られないようにされている。一
方、B方向にある共振面より出射されたレーザ光は、基
板1の端部でその一部が遮られているが、本発明のレー
ザ素子ではいずれか一方の共振面から出射されるレーザ
光が、共振面より突出した部分で遮られないようにされ
ていればよい。なぜなら、実際のレーザ素子では一方か
ら出るレーザ光は、書き込み、読みとり光源として使用
されるが、もう一方のレーザ光が出る方向にはレーザ光
を制御するための検出器(フォトディテクター)が設置
される。従って検出器ではレーザ光の強弱等の信号を読
みとるだけでよいので、特にビームの中心が基板に対し
て水平である必要はない。但し、共振面から出射される
2方向のレーザ光が、両方とも共振面よりも突出した基
板を含む部分に遮られないようにされていることが望ま
しい。従って、本願の請求項では、図1のようにいずれ
か一方のレーザ光が遮られないようにされているものも
含む。
In the laser element of the present invention, the portion including the substrate protruding from the resonance surface in the A direction is removed. That is, the laser light emitted at the angle of θ is prevented from being blocked by the end portion of the substrate 1 protruding from the resonance surface. On the other hand, the laser light emitted from the resonance surface in the B direction is partially blocked by the end portion of the substrate 1. However, in the laser element of the present invention, the laser light emitted from any one of the resonance surfaces. However, it suffices that the portion protruding from the resonance plane is not blocked. This is because the laser light emitted from one of the actual laser elements is used as a writing and reading light source, but a detector (photodetector) for controlling the laser light is installed in the direction from which the other laser light is emitted. It Therefore, the detector need only read the signal such as the intensity of the laser beam, and the center of the beam does not need to be horizontal with respect to the substrate. However, it is desirable that the two directions of laser light emitted from the resonance surface are not blocked by the portion including the substrate protruding from the resonance surface. Therefore, the claims of the present application include one in which one of the laser beams is not blocked as shown in FIG.

【0012】図2も本発明のレーザ素子に係る他の構造
を示す模式的な断面図であり、図1と同一符号は同一部
材を示している。このレーザ素子が図1のレーザ素子と
異なるところは、まず第1に共振面のエッチングにおい
て、図1のように基板1までエッチングせずに、n型層
2の途中で止めていること(具体的にはn電極を形成す
べきn型コンタクト層を露出させるためのエッチング
と、共振面を作製するためのエッチングとを同時に行っ
ている。)と、第2にA方向だけでなく、B方向にある
共振面よりも突出した部分を除去して、レーザ光が基板
1の端部に遮られないようにされていることである。
FIG. 2 is also a schematic sectional view showing another structure related to the laser device of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same members. The difference between this laser device and the laser device of FIG. 1 is that in the etching of the resonance surface, first, the substrate 1 is not etched as in FIG. 1 but stopped in the middle of the n-type layer 2 (specifically, Specifically, the etching for exposing the n-type contact layer on which the n-electrode is to be formed and the etching for forming the resonance surface are simultaneously performed.) Second, not only the A direction but also the B direction. That is, the laser beam is prevented from being blocked by the end portion of the substrate 1 by removing the portion projecting from the resonance surface at.

【0013】図2に示すように、エッチングして共振面
を作製する際に、n型層2の途中でエッチングを止める
と、n電極を形成すべきn型コンタクト層へのエッチン
グと、共振面を形成するエッチングとが同時に行えると
いう利点がある。しかし、基板を分割する際に、n型層
が共振面側に残っていると、分割時の衝撃によりn型層
から共振面側にクラックが入る恐れがあるので、共振面
側のエッチングは図1に示すように基板に達するまで行
うことが望ましい。
As shown in FIG. 2, when the resonance surface is formed by etching, if the etching is stopped in the middle of the n-type layer 2, the etching to the n-type contact layer where the n electrode is to be formed and the resonance surface are formed. There is an advantage that the etching for forming the can be performed at the same time. However, when the substrate is divided, if the n-type layer remains on the resonance surface side, a shock during division may cause cracks from the n-type layer on the resonance surface side. It is desirable to carry out until the substrate is reached as shown in FIG.

【0014】図3も本発明のレーザ素子に係る他の構造
を示す斜視図であり、共振面付近のレーザ素子を部分的
に拡大して示す図である。この図が図1及び図2のレー
ザ素子と異なるところは、共振面から突出した部分のほ
とんどを除去しなくても、エッチングにより、部分的に
基板1の一部を除去して、共振面から出るレーザ光が基
板の一部で遮られないようにしているところである。ま
た、この図も共振面側のエッチングを基板に達するまで
行っている。
FIG. 3 is also a perspective view showing another structure of the laser device of the present invention, which is a partially enlarged view of the laser device near the resonance surface. The difference between this figure and the laser device of FIGS. 1 and 2 is that, even if most of the portion projecting from the cavity surface is not removed, a portion of the substrate 1 is partially removed by etching to remove the laser beam from the cavity surface. This is where the emitted laser light is not blocked by a part of the substrate. Also in this figure, the etching on the resonance surface side is performed until the substrate is reached.

【0015】これらの図に示すように、本発明のレーザ
素子では、エッチングにより形成した共振面を有するレ
ーザ素子で、共振面から出るレーザ光が共振面側より突
出した部分で遮られないようにされているので、ビーム
中心が基板に対して水平なレーザ素子が実現できる。な
お、レーザ光が遮られているかどうかは、レーザ光のフ
ァーフィールドパターンを観測することにより判断でき
る。具体的には、ファーフィールドパターンが基板水平
方向に対して、ほぼ上下対称であれば、レーザ光は基板
によって遮られていないと判断できる。なお、突出部の
長さは共振面より20μm以下、さらに好ましくは10
μm以下、最も好ましくは5μm以下にする。これは次
に述べる本発明の製造方法の第1の態様及び第2の態様
でも同じである。
As shown in these figures, the laser device of the present invention is a laser device having a resonance surface formed by etching so that laser light emitted from the resonance surface is not blocked by a portion protruding from the resonance surface side. Therefore, a laser element whose beam center is horizontal to the substrate can be realized. Whether or not the laser light is blocked can be determined by observing the far-field pattern of the laser light. Specifically, if the far field pattern is substantially vertically symmetrical with respect to the horizontal direction of the substrate, it can be determined that the laser light is not blocked by the substrate. The length of the protrusion is 20 μm or less from the resonance surface, and more preferably 10 μm.
It is set to be not more than μm, most preferably not more than 5 μm. This also applies to the first and second aspects of the production method of the present invention described below.

【0016】次に、本発明のレーザ素子の製造方法を図
面を元に説明する。図4は本発明の第1の態様を説明す
る模式的な断面図であり、第1の工程によるウェーハの
構造を示している。この図は、エッチングにより共振面
を作製したウェーハを、レーザ光の共振方向に平行な方
向で切断した際の構造を示している。図1乃至図3と同
一符号は同一部材を示している。
Next, a method for manufacturing a laser device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the first aspect of the present invention, showing the structure of the wafer in the first step. This figure shows the structure when a wafer having a resonance surface formed by etching is cut in a direction parallel to the resonance direction of laser light. The same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 denote the same members.

【0017】本発明の第1の工程では、基板の上に窒化
物半導体層を成長させた後、その窒化物半導体層をエッ
チングして、エッチング端面に共振面を作製する。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。
活性層を挟んで互いに垂直にエッチングされた端面同士
が共振面となる。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、これらドライエ
ッチング手段は適宜エッチングガスを選択することによ
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。このよう
に第1の工程で共振面を形成すると、共振面と連続した
n型層2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。
In the first step of the present invention, after the nitride semiconductor layer is grown on the substrate, the nitride semiconductor layer is etched to form a resonance surface on the etching end face. The etching end surface should be substantially perpendicular to the substrate.
The end faces that are etched perpendicularly to each other with the active layer in between serve as resonance surfaces. As the etching means, for example, dry etching means such as reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), and ion milling can be preferably used. These dry etching means can be selected by appropriately selecting an etching gas, By controlling the etching rate, it is possible to fabricate resonance planes whose etching end faces are smooth and are substantially parallel to each other. When the resonance surface is formed in the first step as described above, the surface of the n-type layer 2 continuous with the resonance surface is exposed, and the resonance surface of one laser element and the resonance surface of the other laser element face each other. It becomes the structure. That is, by etching, a resonance surface and a resonance surface facing each other can be formed continuously.

【0018】次に、第2の工程では、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
基板を分割する。例えば図4の一点鎖線に示す位置で基
板を分割する。基板を分割するには、例えばスクライ
ブ、ダイシング等の従来用いられている基板切断手段を
用いる。例えばサファイア基板の場合、スクライブで基
板を分割するにはスクライブ前に基板の厚さを150μ
m以下、さらに好ましくは100μm以下に研磨して薄
くすることにより、正確にスクライブラインから基板を
割ることができる。
Next, in the second step, the substrate is divided between the resonance surfaces which are successively formed by etching and which face each other and face each other. For example, the substrate is divided at the position shown by the alternate long and short dash line in FIG. To divide the substrate, conventionally used substrate cutting means such as scribing or dicing is used. For example, in the case of a sapphire substrate, to divide the substrate by scribing, the thickness of the substrate should be 150 μm before scribing.
The substrate can be accurately cut from the scribe line by polishing to a thickness of m or less, more preferably 100 μm or less to make the substrate thinner.

【0019】次に、第3の工程で共振面より突出した基
板を含む部分の一部若しくは全部を除去する。共振面よ
り突出した基板を含む部分とは、図4では突出したn型
層2と基板1とを示している。この第3の工程では、出
射角θを有するレーザ光が共振面から出射された際に、
下向きの光がエッチング平面(基板平面、若しくはn型
層平面)で反射、透過して遮られないようにしている。
具体的には、共振面よりも突出した部分を除去して、レ
ーザビームがエッチング平面に掛からないようにする。
このための具体的な手段としては、ラッピング、切断ま
たはエッチングより選択されたいずれか一つの手段が望
ましい。ラッピングは共振面より突出部を、例えばダイ
ヤモンド、SiC、アルミナ等の微粉末を用いて、突出
部全体の長さを短くする。ラッピングは分割面を平滑に
できるため都合がよい。またダイシングで突出部を切断
することも可能である。ラッピング、切断等の手段によ
り、例えば図1及び図2に示すようなレーザ素子が作製
できる。さらに、エッチングを用いて、例えば図3に示
すように、レーザ光が出射されて基板側に触れる不要な
部分のみを除去してもよい。
Next, in the third step, part or all of the portion including the substrate protruding from the resonance surface is removed. In FIG. 4, the portion including the substrate protruding from the resonance surface refers to the protruding n-type layer 2 and the substrate 1. In the third step, when laser light having an emission angle θ is emitted from the resonance surface,
The downward light is reflected and transmitted by the etching plane (substrate plane or n-type layer plane) so as not to be blocked.
Specifically, the portion projecting from the resonance surface is removed so that the laser beam does not strike the etching plane.
As a concrete means for this purpose, any one means selected from lapping, cutting or etching is desirable. The lapping is performed by using a fine powder such as diamond, SiC, or alumina for the protrusion from the resonance surface to shorten the entire length of the protrusion. Lapping is convenient because it can smooth the divided surface. It is also possible to cut the protruding portion by dicing. A laser element as shown in FIGS. 1 and 2, for example, can be produced by means such as lapping and cutting. Further, etching may be used to remove only an unnecessary portion where the laser beam is emitted and comes into contact with the substrate side, as shown in FIG.

【0020】また、図5は本発明の製造方法の第2の態
様を説明する模式的な断面図である。この図もエッチン
グにより共振面を作製したウェーハを、レーザ光の共振
方向に平行な方向で切断した際の構造を示している。な
お、図1乃至図4と同一符号は同一部材を示している。
FIG. 5 is a schematic sectional view for explaining the second embodiment of the manufacturing method of the present invention. This figure also shows the structure when a wafer having a resonance surface produced by etching is cut in a direction parallel to the resonance direction of laser light. The same reference numerals as those in FIGS. 1 to 4 denote the same members.

【0021】本発明の第2の態様では、第1の態様と同
じく、第1の工程で、基板1の上に窒化物半導体層が積
層されたウェーハから、窒化物半導体層をエッチングし
て、エッチング端面に共振面を作製している。さらに、
第2の態様の特徴は、次の第2の工程にある。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、具体的には、図5の一点鎖線に示すような位置
で基板1を分割して、分割と同時にできる共振面より突
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している。この第2の工程を行う
と、第1の態様のように、分割後に共振面側に突出した
部分をラッピング、切断、エッチング等を行う必要がな
く、第3の工程が不要となる。それは図5に示すよう
に、連続した共振面の内のいずれか一方に非常に接近し
た位置で基板を分割するからである。このようにいずれ
か一方の共振面に非常に接近した位置で基板を分割する
と、活性層を有する片方の共振面側は、共振面から突出
した部分を有してレーザ光を遮るようになるが、先にも
述べたように検出器が設置される側のレーザ光は遮られ
ても実用上は問題がない。
In the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect, in the first step, the nitride semiconductor layer is etched from the wafer in which the nitride semiconductor layer is laminated on the substrate 1, A resonance surface is formed on the etching end surface. further,
The feature of the second aspect lies in the following second step. Between the resonance surface and the resonance surface, which are continuously formed by etching, the substrate 1 is divided at a position shown by a chain line in FIG. The portion including the above substrate does not block the laser light emitted from the resonance surface. When the second step is performed, it is not necessary to perform lapping, cutting, etching or the like on the portion protruding toward the resonance surface side after the division as in the first aspect, and the third step is unnecessary. This is because, as shown in FIG. 5, the substrate is divided at a position very close to one of the continuous resonance surfaces. Thus, when the substrate is divided at a position very close to one of the resonance surfaces, one resonance surface side having the active layer has a portion protruding from the resonance surface to block the laser light. As described above, even if the laser beam on the side where the detector is installed is blocked, there is no practical problem.

【0022】さらに、本発明の製造方法の第1の態様、
及び第2の態様において、第1の工程、若しくは第1の
工程と第2の工程との間で、共振面側の窒化物半導体を
基板が露出するまでエッチングすることが望ましい。な
ぜなら、対向した共振面と共振面との間にn型層が存在
すると、分割時の衝撃により、仮に分割面の端部にある
n型層にクラックが入った場合に、そのクラックがレー
ザ素子本体、例えば活性層の下にあるn型層にまで伝搬
する恐れがある。しかし、基板までエッチングしている
と、割れる部分は基板のみとなり、n型層には何の損傷
も与えなくすることができるからである。
Furthermore, the first aspect of the manufacturing method of the present invention,
In the second aspect, it is desirable to etch the nitride semiconductor on the resonance surface side until the substrate is exposed, between the first step and the first step and the second step. This is because if there is an n-type layer between the facing resonance surfaces and the resonance surface, if a crack is generated in the n-type layer at the end of the division surface due to the impact during division, the crack is generated. It may propagate to the body, for example the n-type layer below the active layer. However, when the substrate is also etched, only the substrate is broken, and the n-type layer can be prevented from being damaged.

【0023】[0023]

【実施例】[実施例1](第1の態様) 2インチφのサファイア基板の上に、n型GaNよりな
るn型コンタクト層と、n型AlGaNよりなるn型光
閉じこめ層と、n型AlGaNよりなる光ガイド層と、
InGaNよりなる活性層と、p型AlGaNよりなる
光ガイド層と、p型AlGaNよりなるp型光閉じこめ
層と、p型GaNよりなるp型コンタクト層とが積層さ
れたレーザウェーハを用意する。基板には、サファイア
のほか、SiC、スピネル、ZnO、MgO、Si等の
窒化物半導体を成長させるために提案されている基板を
用いることができ、特に限定されるものではない。さら
に窒化物半導体の積層構造は単にレーザ発振するための
一例を示したものであって、この構造に限定されるもの
ではない。
EXAMPLES Example 1 (First Mode) On a 2-inch φ sapphire substrate, an n-type contact layer made of n-type GaN, an n-type optical confinement layer made of n-type AlGaN, and an n-type An optical guide layer made of AlGaN,
A laser wafer is prepared in which an active layer made of InGaN, an optical guide layer made of p-type AlGaN, a p-type optical confinement layer made of p-type AlGaN, and a p-type contact layer made of p-type GaN are stacked. In addition to sapphire, a substrate proposed for growing a nitride semiconductor such as SiC, spinel, ZnO, MgO, or Si can be used as the substrate, and the substrate is not particularly limited. Further, the laminated structure of the nitride semiconductor is merely an example for laser oscillation, and is not limited to this structure.

【0024】(第1の工程) 次にこのウェーハの窒化物半導体の最上層に、図6に示
すようなマスク形状を有するマスクを形成する。なお、
図6において、斜線部で示すマスクの横方向の長さがレ
ーザ素子の共振器長に相当する。マスク形成後、SiC
4ガス、Cl2ガスを用いてRIE(反応性イオンエッ
チング)を行い、電極を形成すべきn型コンタクト層を
露出させると共に、マスクの縦方向に相当する部分に共
振面を形成する。このエッチングにより、電極を形成す
べきn型コンタクト層が露出されると同時に、マスクの
縦方向にあたる窒化物半導体層表面に共振面が形成され
る。マスク除去後、露出したn型コンタクト層にn電
極、最上層のp型コンタクト層にp電極を、互いに平行
なストライプ形状でそれぞれ形成する。
(First Step) Next, a mask having a mask shape as shown in FIG. 6 is formed on the uppermost layer of the nitride semiconductor of this wafer. In addition,
In FIG. 6, the horizontal length of the mask shown by the hatched portion corresponds to the cavity length of the laser element. After mask formation, SiC
RIE (reactive ion etching) is performed using l 4 gas and Cl 2 gas to expose the n-type contact layer on which an electrode is to be formed and to form a resonance surface in a portion corresponding to the vertical direction of the mask. By this etching, the n-type contact layer on which the electrode is to be formed is exposed, and at the same time, the resonance surface is formed on the surface of the nitride semiconductor layer which is in the vertical direction of the mask. After removing the mask, an n-electrode is formed on the exposed n-type contact layer and a p-electrode is formed on the uppermost p-type contact layer in stripes parallel to each other.

【0025】(第2の工程) 電極形成後、基板を80μmの厚さまでラッピング(研
磨)した後、図4の一点鎖線に示すように、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。
(Second Step) After the electrodes have been formed, the substrate is lapped (polished) to a thickness of 80 μm, and as shown by the alternate long and short dash line in FIG. After scribing from, the wafer is crushed to form bar-shaped laser chips.

【0026】さらに、バー状のレーザチップの共振面側
に、プラズマCVD装置を用いて、SiO2とTiO2
りなる誘電体多層膜を形成して反射鏡を形成する。
Further, a dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 is formed on the resonance surface side of the bar-shaped laser chip using a plasma CVD apparatus to form a reflecting mirror.

【0027】(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
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の長さになるまで除去する。なおラッピングにお
いて、ラッピング面は、先に形成した窒化物半導体の誘
電体多層膜面に触れない位置で止める。同様の操作を同
一バー状レーザチップのもう一方の共振面側にも行い、
共振面から突出した両側の部分を除去する。
(Third Step) After forming the reflecting mirror, the protruding substrate and the n-type contact layer on the resonance surface side of the bar-shaped laser chip are lapped and removed to a length of 5 μm. In the lapping, the lapping surface is stopped at a position where it does not touch the surface of the nitride semiconductor dielectric multilayer film formed previously. Perform the same operation on the other resonance surface side of the same bar-shaped laser chip,
The parts on both sides protruding from the resonance surface are removed.

【0028】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。このレーザチップの構造を示す模式的な断面図
が図2である。
As described above, the bar-shaped laser chip, which has been polished to remove the protruding portion, is divided by scribing at a position parallel to the n-electrode to obtain a rectangular laser chip. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of this laser chip.

【0029】以上のようにして得られたレーザチップ
を、ヒートシンクにフェースアップの状態で設置して実
際に発振させたところ、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基板水平方向に対して上下対称
であって、レーザ光の反射による干渉が現れていない形
状であり、レーザ光が基板によって遮られておらず、ビ
ーム中心が基板に対して水平であることを示した。
When the laser chip obtained as described above was placed on a heat sink in a face-up state and was actually oscillated, the far-field pattern of the laser light emitted from the resonance surface was above and below the horizontal direction of the substrate. It was symmetric and had no interference due to the reflection of the laser light, and it was shown that the laser light was not blocked by the substrate and the beam center was horizontal to the substrate.

【0030】[実施例2](第2の態様) 実施例1と同様にして、第1の工程まで行い、n型コン
タクト層の表面と、レーザ素子の共振面とを同時に露出
させる。
[Embodiment 2] (Second Mode) Similar to Embodiment 1, steps up to the first step are performed to expose the surface of the n-type contact layer and the resonance surface of the laser element at the same time.

【0031】マスク除去後、共振器長と平行な方向にあ
るn型コンタクト層の平面と最上層のp型コンタクト層
の平面とに連続したマスクを形成し、再度RIEを行
い、共振面側にあるn型コンタクト層のみを基板面が露
出するまでエッチングする。エッチング後、マスクを除
去し、実施例1と同様に最上層のp型コンタクト層と、
n型コンタクト層とに平行な電極を形成する。
After removing the mask, a continuous mask is formed on the plane of the n-type contact layer in the direction parallel to the cavity length and the plane of the uppermost p-type contact layer, and RIE is performed again to the resonance plane side. Only a certain n-type contact layer is etched until the substrate surface is exposed. After etching, the mask is removed, and the uppermost p-type contact layer is formed as in Example 1.
An electrode parallel to the n-type contact layer is formed.

【0032】(第2の工程) 電極形成後、実施例1と同様にして、基板をラッピング
した後、図5の一点鎖線に示すように、片方の共振面に
接近した位置(およそ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。
(Second Step) After the electrodes are formed, the substrate is lapped in the same manner as in Example 1 and then, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. After scribing from the sapphire substrate side, the wafer is pressed to produce bar-shaped laser chips.

【0033】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、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基板水
平方向に対して上下対称であって、レーザ光の反射によ
る干渉が現れていない状態であり、レーザ光が基板によ
って遮られておらず、ビーム中心が基板に対して水平で
あることを示した。
After that, a laser element was manufactured in the same manner as in Example 1. As with the laser element in Example 1, the far-field pattern of the laser light emitted from the resonance surface was vertically symmetrical with respect to the horizontal direction of the substrate. It was shown that interference due to reflection of laser light did not appear, the laser light was not blocked by the substrate, and the beam center was horizontal to the substrate.

【0034】[実施例3] 実施例2と同様にして第1の工程で共振面側のn型コン
タクト層を除去して基板を露出させた後、活性層からレ
ーザ光が出射される位置に対応した基板の平面を除い
て、所定の形状のマスクを形成する。
[Embodiment 3] In the same manner as in Embodiment 2, after the n-type contact layer on the resonance surface side is removed and the substrate is exposed in the first step, the laser light is emitted from the active layer. A mask having a predetermined shape is formed except for the plane of the corresponding substrate.

【0035】次に、RIEを行いマスクを形成していな
い基板を除去する。このようにして共振面と共振面との
間に穴が開いたような形状となったウェーハを、実施例
1と同様にして、共振面と共振面との間でスクライブし
てバー状のチップに分割する。分割後の共振面付近の形
状を示す斜視図が図3である。
Next, RIE is performed to remove the substrate on which the mask is not formed. A wafer having a shape in which holes are formed between the resonance surfaces in this way is scribed between the resonance surfaces in the same manner as in Example 1 to form bar-shaped chips. Split into. FIG. 3 is a perspective view showing the shape near the resonance surface after division.

【0036】以上のようにして、得られたバー状のチッ
プの共振面側に反射鏡を形成した後、実施例1と同様に
して、n電極に平行な位置で矩形状のチップに分割して
レーザ素子を作製する。このレーザ素子も実施例1、実
施例2のレーザ素子と同様に、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上下対称であり、レーザ
光が基板によって遮られていないことを示した。
After the reflecting mirror was formed on the resonance surface side of the obtained bar-shaped chip as described above, it was divided into rectangular chips at a position parallel to the n-electrode in the same manner as in Example 1. To produce a laser device. As with the laser elements of Examples 1 and 2, this laser element also had a far-field symmetry in the far-field pattern of the laser light emitted from the resonance surface, indicating that the laser light was not blocked by the substrate.

【0037】[0037]

【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。
In the laser device having the portion protruding from the resonance surface, a part of the laser light emitted from the active layer is reflected and transmitted by the etching plane remaining after the substrate is divided, and is blocked. When a part of the laser light emitted from the resonance surface side is reflected by the remaining substrate, nitride semiconductor, etc., the output is reduced and the beam is emitted obliquely and is vertically symmetrical with respect to the horizontal direction of the substrate. Far field pattern cannot be obtained. Particularly in the case of a semiconductor laser, a lens is provided in front of the resonance surface from which the laser light is emitted for the purpose of focusing the laser light. If there is another member that blocks the laser light on the side of the emitted light, for example, the light may not be collected well. However, according to the laser device of the present invention, since the laser light is emitted horizontally, the above-mentioned problems can be solved and the laser light can be easily condensed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のレーザ素子に係る一構造を示す模式
断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one structure of a laser device of the present invention.

【図2】 本発明のレーザ素子に係る他の構造を示す模
式断面図。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another structure according to the laser device of the present invention.

【図3】 本発明のレーザ素子の共振面付近の構造を示
す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a structure in the vicinity of a resonance surface of the laser device of the present invention.

【図4】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの構造を示す模式断面図。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図5】 本発明の製造方法の一工程において得られる
ウェーハの構造を示す模式断面図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a wafer obtained in one step of the manufacturing method of the present invention.

【図6】 最上層の窒化物半導体の表面に形成するマス
クの形状を示す部分的な平面図。
FIG. 6 is a partial plan view showing the shape of a mask formed on the surface of the uppermost nitride semiconductor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・基板 2・・・・n型層 3・・・・活性層 4・・・・p型層 1 ... substrate 2 ... N-type layer 3 ... Active layer 4 ... P-type layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−19891(JP,A) 特開 平4−255285(JP,A) 特開 平8−228025(JP,A) 特開 平7−249830(JP,A) 特開 昭63−318183(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-63-19891 (JP, A) JP-A-4-255285 (JP, A) JP-A-8-228025 (JP, A) JP-A-7- 249830 (JP, A) JP 63-318183 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の上に、n型コンタクト層を有する
n型層、活性層、p型コンタクト層を有するp型層から
なる窒化物半導体層を成長させた後、その窒化物半導体
層にマスクを用いてn型コンタクト層の平面が露出する
までエッチングして、エッチング端面に共振面を作成す
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
と共振面との間の基板露出面で基板を分割する第2の工
程とを有し、 前記第1の工程と前記第2の工程の間で、前記マスクを
除去後、共振器長と平行な方向にあるn型コンタクト層
の平面と最上層のp型コンタクト層の平面とに連続した
マスクを形成し、共振面側のn型コンタクト層のみを基
板が露出するまで再度エッチングする工程とを有するこ
とを特徴とする窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
1. A nitride semiconductor layer comprising an n-type layer having an n-type contact layer, an active layer and a p-type layer having a p-type contact layer is grown on a substrate, and then the nitride semiconductor layer is formed. Between the resonance surface and the resonance surface, which are formed by etching until the flat surface of the n-type contact layer is exposed to form a resonance surface at the etching end surface, and which are continuously formed by etching. And a second step of dividing the substrate at the exposed surface of the substrate, the n-type being parallel to the cavity length after the mask is removed between the first step and the second step. A step of forming a continuous mask on the plane of the contact layer and the plane of the uppermost p-type contact layer, and etching again only the n-type contact layer on the resonance surface side until the substrate is exposed. Nitride semiconductor laser device Production method.
【請求項2】 前記第2の工程は、基板を分割すると同
時に、分割後にできた共振面より突出した基板のうち、
少なくとも一方の突出長を、共振面より出射されるレー
ザ光を遮らない長さにすることを特徴とする請求項1記
載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
2. In the second step, at the same time when the substrate is divided, at least one of the substrates protruding from the resonance surface formed after the division is
At least one of the protrusion lengths is set to the laser emitted from the resonance surface.
2. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 1 , wherein the length is set so as not to block the light .
【請求項3】 前記第2の工程後、共振面より突出した
基板を含む部分の一部を除去することにより、共振面よ
り出射されるレーザ光を遮らないようにする第3の工程
を有することを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体
レーザ素子の製造方法。
3. After the second step, by removing a part of the portion including the substrate protruding from the resonance surface, the resonance surface is removed.
2. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a third step of not blocking the laser light emitted from the laser diode .
【請求項4】 前記第2の工程または前記第3の工程
後、前記共振面側端面に誘電体多層膜を形成することを
特徴とする請求項1乃至請求項3記載の窒化物半導体レ
ーザ素子の製造方法。
4. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein a dielectric multilayer film is formed on the end surface on the side of the resonance surface after the second step or the third step. Manufacturing method.
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