JP3660570B2

JP3660570B2 - Cleavage method of crystalline substrate

Info

Publication number: JP3660570B2
Application number: JP2000247430A
Authority: JP
Inventors: 宗久田村; 哲奥
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: JP2002064236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザの製造などに利用される結晶性基板の劈開方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ，半導体光増幅器、半導体光変調器，光導波路素子などの半導体基板を用いた光素子において、劈開面を光入出力端面として用いることが提案されている。光入出力端面となる劈開面を作製する方法として、ダイヤモンドスクライバなどで所定の半導体層が積層された基板の一部に溝を形成し、この溝に沿って劈開を行う手法がある。また、エッチングにより上記基板の一部に溝を形成し、この溝をガイド溝として劈開を行う方法も提案されている。
【０００３】
この劈開方法では、図４に示すように、活性層４０２などの素子が形成された化合物半導体からなる基板４０１を用意し、まず、所望とする劈開面が形成される基板４０１の主表面上の線と、基板４０１の一方の端部とが交差する箇所に、溝４０３を形成する。次いで、溝４０３形成部の基板４０１裏面に、楔形の治具４０５の刃の部分を当て、基板４０１上部より治具４０５方向に所定の力を加えることで、基板４０１の劈開を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の劈開方法では、一度の劈開作業で形成される劈開面は、結晶面のそろった１つの平面しか形成されない。このため、例えば活性層４０２の光路方向の素子長が異なる複数の素子を形成することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、一度の劈開で複数の位置に劈開面が形成できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の結晶性基板の劈開方法は、結晶性を有する基板の主表面の端部から基板中央部に延在し、第１底辺が端部に重なる第１三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド溝を形成し、基板の裏面のガイド溝形成部に対向する位置に応力を加えたときに、ガイド溝の第１三角形の２つの第１隣辺が交わる第１頂点より開始される第１劈開面に第２底辺が交わるように配置された第２三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド孔を形成し、基板の裏面のガイド溝形成部に対向する位置に応力を加え、第１劈開面と、第２三角形の２つの第２隣辺が交わる第２頂点より開始される第２劈開面とで基板を劈開しようとしたものである。
この発明によれば、三角柱のガイド溝の基板中央側先端が、第１劈開面を形成する劈開の開始点となり、三角柱のガイド孔の先端が、第２劈開面を形成する劈開の開始点となる。なお、第２頂点が、第１劈開面の延長線上以外に配置されるようにすれば、第１劈開面と第２劈開面とが異なる位置に形成される。
【０００７】
上記発明において、第２劈開面に第３底辺が交わるように配置された第３三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形の追加ガイド孔を新たに形成し、第１劈開面と、第２劈開面と、第３三角形の２つの第３隣辺が交わる第３頂点より開始する第３劈開面とで基板を劈開してもよい。この発明において、第３頂点が、第２劈開面の延長線上以外に配置されるようにすれば、第２劈開面と第３劈開面とが異なる位置に形成される。また、ガイド溝とガイド孔とは、選択的なエッチングにより形成すればよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。本実施の形態１では、図１（ａ）に示すように、例えばｎ形のＩｎＰからなる結晶性の基板１０１上に、活性領域１０２などの素子を形成した後、平面視三角形（三角柱）のガイド溝１０３とガイド孔１０４を形成し、ガイド溝１０３形成部分の基板１０１裏面に楔形の治具１０５の刃の部分を当て、基板１０１上部より治具１０５方向に所定の力を加えることで、基板１０１に２つの劈開面１０６，１０６ａを同時に形成して基板１０１の劈開を行うようにしたものである。なお、図１において、基板１０１主表面は、１００面である。
【０００９】
なお、活性領域１０２は、図１（ｂ）に示すように、基板１０１上に形成されたｎ^-形のＩｎＰからなる下部クラッド層１２１と、バンドギャップ波長が１．５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１２２と、ｐ^-形のＩｎＰからなる上部クラッド層１２３とからなり、周囲が半絶縁性ＩｎＰからなる埋め込み層１２４で埋め込まれている。下部クラッド層１２１，活性層１２２，上部クラッド層１２３は、有機金属気相成長法により基板１０１上に各層を構成する化合物半導体を結晶成長し、これらを炭化水素系のエッチングガスを用いたドライエッチングで選択的にエッチングすることにより形成できる。
【００１０】
ここで、ガイド溝１０３とガイド孔１０４に関して説明する。
まず、ガイド溝１０３は、例えば、ストライプ状に形成された活性領域１０２に平行な基板１０１の辺（端部）の部分に底辺（第１底辺）がある二等辺三角形を底面とする三角柱である。なお、三角柱の底面の三角形（第１三角形）は、二等辺三角形である必要はなく、２つの隣辺の長さが異なっていてもよい。
また、ガイド溝１０３の底面の三角形は、例えば、三角形の底辺の中点と頂点とを結ぶ線分の頂点（第１頂点）側の延在方向が、劈開方向となっていればよい。三角柱の底面が二等辺三角形の場合、ＩｎＰからなる基板１０１の劈開方向は、ストライプ状に形成された活性領域１０２に平行な基板１０１の辺（端部）に直交する。
【００１１】
一方、ガイド孔１０４は、ガイド溝１０３の底面の三角形の底辺と略平行な底辺（第２底辺）を備えた二等辺三角形（第２三角形）を底面とする三角柱である。言い換えると、ガイド孔１０４は、ガイド溝１０３と同様の三角柱であり、この三角柱の底面は、ガイド溝１０３と同様の二等辺三角形（第２三角形）であり、ガイド孔１０４底面の三角形の底辺とガイド溝１０３底面の三角形の底辺とは、略平行な関係にある。また、ガイド孔１０４の深さは、ガイド溝１０３と同様である。なお以降では、ガイド溝１０３，ガイド孔１０４の底面の三角形の底辺を、単にガイド溝１０３もしくはガイド孔１０４の底辺と称し、また、底面の三角形の頂点を、単にガイド溝１０３もしくはガイド孔１０４の頂点と称する
【００１２】
ガイド溝１０３の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４は、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面にガイド孔１０４の底辺が交わるように配置する。また、特定のガイド孔１０４の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４は、特定のガイド孔１０４の頂点より開始される劈開面に隣のガイド孔１０４の底辺が交わるように配置する。ただし、本実施の形態のＩｎＰからなる基板１０１の場合、主表面が１００面であるので、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ直線とガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面とが重なる。同様に、ガイド孔１０４底辺の中点と頂点とを結ぶ直線と、ガイド孔１０４の頂点より開始される劈開面とが重なる。
【００１３】
治具１０５による劈開作業によって形成される劈開面は、ガイド溝１０３が形成された表面において、応力が最も強く係る部位を結びながら誘導される。三角柱のガイド溝１０３では、三角形の辺（溝の側面と底面の交線）に沿って応力が集中し、三角形の頂点（２つの溝側面が交わる箇所の上端部）において最も応力が強くなる。この結果、劈開は、三角柱のガイド溝１０３の辺（第１隣辺）に沿って誘導され、三角形の頂点（第１頂点）から劈開面１０６が誘起される。
【００１４】
この、三角形の頂点で誘起された劈開位置（劈開面１０６）は、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ線（第１線分）上を進行し、ガイド溝１０３の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４の底辺に到達する。劈開位置が、頂点方向に隣のガイド孔１０４の底辺に到達することで、隣のガイド孔１０４においては、ガイド溝１０３の場合と同様に、ガイド孔１０４の三角形の隣辺（第２隣辺）に沿って応力が集中し、ガイド孔１０４の三角形の頂点において最も応力が集中する。この結果、劈開は、ガイド孔１０４の三角形の隣辺に沿って誘導され、ガイド孔１０４の頂点から新たな劈開面１０６ａが誘起される。
【００１５】
ここで、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ線上、すなわち、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面の延長線上から、頂点方向に隣のガイド孔１０４の頂点の位置をずらしておけば、ガイド溝１０３により誘起される劈開面１０６と隣のガイド孔１０４により誘起される劈開面１０６ａとを、異なる位置に形成することができる。したがって、例えば、ガイド溝１０３，ガイド溝１０３の頂点方向に隣のガイド孔（第１ガイド孔）１０４，このガイド孔１０４の頂点方向に隣の他のガイド孔（第２ガイド孔，図示せず）を、各々同一の直線上にないように配置すれば、３つの異なる位置に劈開面を形成することができる。
【００１６】
以下、複数のガイド孔により複数の劈開面を形成する劈開方法に関して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、基板１０１上に、活性領域１０２からなるダブルへテロ埋め込みレーザ構造（半導体レーザ）が、埋め込み層１２４で埋め込まれ、基板１０１の端面２０１から４００μｍ間隔で複数形成されたものを用意する。
つぎに、基板１０１の埋め込み層１２４上に、厚さ０．２μｍ程度のシリコン酸化膜を形成し、この上に、公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成する。レジストパターンには、図２（ａ）に示すガイド溝１０３，ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを形成するための、底辺の長さが約７μｍ，底辺から頂点までの長さが２００μｍの二等辺三角形の開口領域を複数備えている。
【００１７】
また、ガイド溝１０３を形成するための開口領域は、各々の頂点位置が３００μｍ間隔となるように配置し（図２紙面横方法）、ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを形成するための開口領域は、各々の頂点位置が６００μｍ間隔となるように配置した。また、基板１０１平面上で、端面２０１に垂直な方向には、ガイド溝１０３の頂点とガイド孔１０４ａの頂点，ガイド孔１０４ａの頂点とガイド孔１０４ｂの頂点，ガイド孔１０４ｂの頂点とガイド孔１０４ｃの頂点とが、４００μｍ間隔となるように各々の開口領域を配置した。
【００１８】
また、ガイド孔１０４ａは、このガイド孔１０４ａの端面２０１側（図２紙面下側）にあるガイド溝１０３より、端面２０１と平行な方向（図２紙面右側）に２μｍずれている。また、ガイド孔１０４ｂは、このガイド孔１０４ｂの端面２０１側にあるガイド孔１０４ａより、端面２０１と平行な方向に２μｍずれている。同様に、ガイド孔１０４ｃは、このガイド孔１０４ｃの端面２０１側にあるガイド孔１０４ｂより、端面２０１と平行な方向に２μｍずれている。したがって、例えば、ガイド孔１０４ｃは、このガイド孔１０４ｃの端面２０１側（図２紙面下側）にあるガイド溝１０３より、端面２０１と平行な方向（図２紙面右側）に６μｍずれていることになる。
【００１９】
つぎに、上記レジストパターンをマスクに下層のシリコン酸化膜を、ＣＦ₄をエッチングガスとした反応性イオンエッチングにより選択的にエッチングし、レジストパターンの開口領域を、シリコン酸化膜に転写してエッチングマスクを形成した。次いで、レジストパターンを除去した後、上記エッチングマスクを用い、ハロゲン系混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、埋め込み層１２４および基板１０１を、約３μｍの深さまでエッチングした。この後、エッチングマスクを除去し、図示していないが、活性領域１０２上にリフトオフ法を用いて電極を形成し、基板裏面に電極を形成した。
【００２０】
以上のことにより、図２（ａ）に示すように、基板１０１（埋め込み層１２４）上には、ガイド溝１０３，ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，が各々形成される。前述したように、ガイド溝１０３は、各々の頂点位置が３００μｍ間隔となるように配置（図２紙面横方向）され、ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、各々の頂点位置が６００μｍ間隔となるように配置される。また、基板１０１平面上で、端面２０１に垂直な方向には、ガイド溝１０３の頂点とガイド孔１０４ａの頂点，ガイド孔１０４ａの頂点とガイド孔１０４ｂの頂点，ガイド孔１０４ｂの頂点とガイド孔１０４ｃの頂点とが、４００μｍ間隔となるように各々配置される。
【００２１】
この後、ガイド溝１０３が形成された端面２０１の基板１０１裏面に、図１（ａ）に示した治具１０５の刃の部分を当て、基板１０１裏面より応力を加えることで基板１０１の劈開を行う。この劈開では、まず、ガイド溝１０３の頂点位置から劈開され、劈開面１０６が形成される。この劈開面１０６の先端は、ガイド孔１０４ａの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ａの側面に誘導されガイド孔１０４ａの頂点から新たな劈開面１０６ａを形成する。次いで、この劈開面１０６ａの先端は、ガイド孔１０４ｂの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ｂの側面に誘導されガイド孔１０４ｂの頂点から新たな劈開面１０６ｂを形成する。次いで、この劈開面１０６ｂの先端は、ガイド孔１０４ｃの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ｃの側面に誘導されガイド孔１０４ｃの頂点から新たな劈開面１０６ｃを形成する。
【００２２】
また、端面２０１に垂直な方向にガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃのないガイド溝１０３における劈開では、ガイド溝１０３の頂点より誘起された劈開面１０７は、他のガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと交差することなく、反対側の端面に到達する。
以上のことにより、劈開により形成されたレーザアレイバー形状には、素子長が３０６μｍ，３０４μｍ，３０２μｍ，３００μｍ，２９８μｍ，２９６μｍ，２９４μｍの複数種類が存在することになる。
【００２３】
例えば、領域２１１に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３００μｍとなる。また、領域２１２に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９８μｍとなる。領域２１３に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９６μｍとなる。領域２１４に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９４μｍとなる。
また、領域２１４の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０６μｍとなる。領域２１３の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０４μｍとなる。領域２１２の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０２μｍとなる。領域２１１の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０μｍとなる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態による劈開方法によれば、各々素子長が異なった複数の素子を同時に形成することができる。また、本実施の形態の劈開方法では、形成した各素子の素子長を測定したところ、設計値に対して±１μｍ以内となっていた。このように、本実施の形態によれば、±１μｍ以内の位置精度で劈開を行うことができる。
【００２５】
なお、上述では、図２，３に示すように、ガイド孔１０４の底辺が基板１０１の端面２０１と平行で、また、劈開の面が進行する方向を示す線分が、端面２０１およびガイド孔１０４の底辺と直交する場合を示したが、これに限るものではない。例えば、図３に示すように、結晶性基板１０１上に、ガイド溝１０３とともに底辺が端面２０１と平行ではない三角形を底面とする三角柱のガイド孔３０４ａ，３０４ｂを形成し、劈開を行うようにしてもよい。
【００２６】
この場合、例えば、ガイド孔３０４ａは、底辺がガイド溝１０３からの劈開面１０６による線分と交わるように配置しているが、垂直な関係とはなっていない。同様に、ガイド孔３０４ｂは、底辺がガイド孔３０４ａからの劈開面３０６ａによる線分と交わるように配置しているが、垂直な関係とはなっていない。このように、ガイド孔を構成する三角形の底辺は、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面に直交している必要はない。ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面に、ガイド孔の底辺が交わるように配置されていればよい。
また、上述では、ＩｎＰを基板とした半導体レーザを形成する場合を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばＧａＡｓを基板とした半導体レーザの出射端面を形成するための劈開に適用できることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、結晶性を有する基板の端面より形成する劈開面の位置を、基板状の途中で変更できるようにしたので、一度の劈開で複数の位置に劈開面が形成できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の他の形態における劈開方法を説明するための平面図である。
【図４】従来の劈開方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０２…活性領域、１０３…ガイド溝、１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…ガイド孔、１０５…治具，１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０７…劈開面、１２１…下部クラッド層、１２２…活性層、１２３…上部クラッド層、１２４…埋め込み層、２０１…端面、２１１，２１２，２１３，２１４…領域。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cleaving a crystalline substrate used for manufacturing a semiconductor laser.
[0002]
[Prior art]
In an optical device using a semiconductor substrate such as a semiconductor laser, a semiconductor optical amplifier, a semiconductor optical modulator, or an optical waveguide device, it has been proposed to use a cleavage plane as an optical input / output end surface. As a method for producing a cleavage plane serving as an optical input / output end face, there is a technique in which a groove is formed in a part of a substrate on which a predetermined semiconductor layer is laminated with a diamond scriber or the like, and cleavage is performed along this groove. There has also been proposed a method in which a groove is formed in a part of the substrate by etching, and this groove is used as a guide groove for cleavage.
[0003]
In this cleavage method, as shown in FIG. 4, a substrate 401 made of a compound semiconductor on which an element such as an active layer 402 is formed is prepared. First, on the main surface of the substrate 401 on which a desired cleavage surface is formed. A groove 403 is formed at a location where the line and one end of the substrate 401 intersect. Next, the blade 401 of the wedge-shaped jig 405 is applied to the back surface of the substrate 401 in the groove 403 formation portion, and the substrate 401 is cleaved by applying a predetermined force in the direction of the jig 405 from the top of the substrate 401.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional cleavage method, the cleavage plane formed by a single cleavage operation is only one plane having a uniform crystal plane. For this reason, for example, there is a problem that a plurality of elements having different element lengths in the optical path direction of the active layer 402 cannot be formed.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to allow cleavage surfaces to be formed at a plurality of positions by one cleavage.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for cleaving a crystalline substrate according to the present invention is configured as a triangular prism having a first triangle extending from the end of the main surface of the substrate having crystallinity to the center of the substrate and having a first triangle whose bottom is overlapped with the end. When the guide groove having a triangular shape in plan view is formed and stress is applied to the position facing the guide groove forming portion on the back surface of the substrate, the first apex at which the two first adjacent sides of the first triangle of the guide groove intersect A guide hole having a triangular shape in a plan view formed by a triangular prism having a second triangle as a bottom surface, which is arranged so that the second bottom side intersects with the first cleavage plane to be started, is opposed to the guide groove forming portion on the back surface of the substrate. Stress is applied to the position to be cleaved, and the substrate is cleaved by the first cleavage plane and the second cleavage plane starting from the second vertex where the two second adjacent sides of the second triangle intersect.
According to the present invention, the tip of the triangular guide groove on the center side of the substrate serves as a cleavage starting point for forming the first cleavage surface, and the leading edge of the triangular prism guide hole serves as a cleavage start point for forming the second cleavage surface. Become. If the second apex is arranged on a line other than the extended line of the first cleavage plane, the first cleavage plane and the second cleavage plane are formed at different positions.
[0007]
In the above invention, an additional guide hole having a triangular shape in a plan view formed in a triangular prism having a third triangle as a bottom surface disposed so that the third base is intersected with the second cleavage surface, the first cleavage surface, The substrate may be cleaved by the second cleavage plane and the third cleavage plane starting from the third vertex where two third adjacent sides of the third triangle intersect. In the present invention, if the third vertex is arranged other than on the extended line of the second cleavage surface, the second cleavage surface and the third cleavage surface are formed at different positions. The guide groove and the guide hole may be formed by selective etching.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view (a) and a sectional view (b) for explaining a cleavage method in an embodiment of the present invention. In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, after an element such as the active region 102 is formed on a crystalline substrate 101 made of, for example, n-type InP, a triangle (triangular prism) in plan view is formed. A guide groove 103 and a guide hole 104 are formed, a blade portion of a wedge-shaped jig 105 is applied to the back surface of the substrate 101 where the guide groove 103 is formed, and a predetermined force is applied in the direction of the jig 105 from above the substrate 101. Two cleaved surfaces 106 and 106a are simultaneously formed on the substrate 101 to cleave the substrate 101. In FIG. 1, the main surface of the substrate 101 is 100 planes.
[0009]
As shown in FIG. 1B, the active region 102 includes an n ⁻ -type InP lower clad layer 121 formed on the substrate 101 and an active layer made of InGaAsP having a band gap wavelength of 1.5 μm. 122 and an upper cladding layer 123 made of p ⁻ -type InP, and the periphery is buried with a buried layer 124 made of semi-insulating InP. The lower clad layer 121, the active layer 122, and the upper clad layer 123 are grown by crystal growth of compound semiconductors constituting each layer on the substrate 101 by metal organic vapor phase epitaxy, and these are dry-etched using a hydrocarbon-based etching gas. Can be formed by selective etching.
[0010]
Here, the guide groove 103 and the guide hole 104 will be described.
First, the guide groove 103 is, for example, a triangular prism having an isosceles triangle having a base (first base) at the side (end) of the substrate 101 parallel to the active region 102 formed in a stripe shape as a bottom surface. . Note that the triangle (first triangle) on the bottom surface of the triangular prism does not need to be an isosceles triangle, and the lengths of two adjacent sides may be different.
Further, for the triangle on the bottom surface of the guide groove 103, for example, the extending direction on the apex (first apex) side of the line segment connecting the midpoint and the apex of the base of the triangle may be the cleavage direction. When the bottom surface of the triangular prism is an isosceles triangle, the cleavage direction of the substrate 101 made of InP is orthogonal to the side (edge) of the substrate 101 parallel to the active region 102 formed in a stripe shape.
[0011]
On the other hand, the guide hole 104 is a triangular prism whose bottom is an isosceles triangle (second triangle) having a base (second base) substantially parallel to the base of the triangle on the bottom of the guide groove 103. In other words, the guide hole 104 is a triangular prism similar to the guide groove 103, and the bottom surface of the triangular prism is an isosceles triangle (second triangle) similar to the guide groove 103, and the triangular base of the bottom surface of the guide hole 104 is The bottom side of the triangle on the bottom surface of the guide groove 103 has a substantially parallel relationship. The depth of the guide hole 104 is the same as that of the guide groove 103. In the following, the base of the triangle on the bottom surface of the guide groove 103 and the guide hole 104 is simply referred to as the bottom of the guide groove 103 or the guide hole 104, and the vertex of the triangle on the bottom surface is simply referred to as the guide groove 103 or the guide hole 104. Called the apex [0012]
The guide hole 104 adjacent in the vertex direction from the bottom side of the guide groove 103 is arranged so that the bottom side of the guide hole 104 intersects with the cleavage plane starting from the top of the guide groove 103. Further, the guide hole 104 adjacent to the apex direction from the bottom of the specific guide hole 104 is arranged so that the base of the adjacent guide hole 104 intersects with the cleavage plane starting from the apex of the specific guide hole 104. However, in the case of the substrate 101 made of InP according to the present embodiment, since the main surface is 100 planes, the cleavage plane starting from the vertex of the guide groove 103 and the straight line connecting the midpoint and the vertex of the bottom of the guide groove 103 And overlap. Similarly, a straight line connecting the midpoint and the apex of the bottom of the guide hole 104 and the cleavage plane starting from the apex of the guide hole 104 overlap.
[0013]
The cleaved surface formed by the cleaving operation by the jig 105 is guided while tying the parts where the stress is strongest on the surface where the guide groove 103 is formed. In the triangular guide groove 103, the stress concentrates along the triangle side (intersection line between the groove side surface and the bottom surface), and the stress is the strongest at the apex of the triangle (the upper end portion where the two groove side surfaces intersect). As a result, the cleavage is induced along the side (first adjacent side) of the guide groove 103 of the triangular prism, and the cleavage plane 106 is induced from the vertex (first vertex) of the triangle.
[0014]
The cleavage position (cleavage surface 106) induced by the apex of the triangle proceeds on a line (first line segment) connecting the midpoint and the apex of the bottom of the guide groove 103, and the apex from the base of the guide groove 103 It reaches the bottom of the adjacent guide hole 104 in the direction. When the cleavage position reaches the bottom side of the adjacent guide hole 104 in the apex direction, in the adjacent guide hole 104, as in the case of the guide groove 103, the triangular adjacent side (second adjacent side) of the guide hole 104. ) And the stress is most concentrated at the apex of the triangle of the guide hole 104. As a result, the cleavage is guided along the triangle adjacent to the guide hole 104, and a new cleavage surface 106 a is induced from the apex of the guide hole 104.
[0015]
Here, the position of the apex of the adjacent guide hole 104 in the apex direction is shifted from the line connecting the midpoint and the apex of the bottom of the guide groove 103, that is, the extended line of the cleavage plane starting from the apex of the guide groove 103. In this case, the cleavage plane 106 induced by the guide groove 103 and the cleavage plane 106a induced by the adjacent guide hole 104 can be formed at different positions. Therefore, for example, the guide groove 103, the guide hole adjacent to the apex direction of the guide groove 103 (first guide hole) 104, and another guide hole adjacent to the apex direction of the guide hole 104 (second guide hole, not shown) ) Are arranged so that they are not on the same straight line, cleaved surfaces can be formed at three different positions.
[0016]
Hereinafter, a cleavage method for forming a plurality of cleavage planes with a plurality of guide holes will be described.
First, as shown in FIG. 2A, a double hetero buried laser structure (semiconductor laser) composed of an active region 102 is buried on a substrate 101 with a buried layer 124 and spaced from the end face 201 of the substrate 101 at 400 μm intervals. Prepare a plurality of formed ones.
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 0.2 μm is formed on the buried layer 124 of the substrate 101, and a resist pattern is formed thereon by a known photolithography technique. In the resist pattern, an isosceles triangle having a base length of about 7 μm and a length from the base to the apex of 200 μm for forming the guide groove 103 and the guide holes 104a, 104b, 104c shown in FIG. A plurality of opening regions are provided.
[0017]
In addition, the opening regions for forming the guide grooves 103 are arranged so that the apex positions are at intervals of 300 μm (the lateral method in FIG. 2), and the opening regions for forming the guide holes 104a, 104b, 104c are , Each vertex position was arranged at an interval of 600 μm. In the direction perpendicular to the end surface 201 on the plane of the substrate 101, the apex of the guide groove 103 and the apex of the guide hole 104a, the apex of the guide hole 104a and the apex of the guide hole 104b, the apex of the guide hole 104b and the guide hole 104c Each opening area | region was arrange | positioned so that it might become a 400 micrometer space | interval with the vertex.
[0018]
Further, the guide hole 104a is displaced by 2 μm in a direction parallel to the end surface 201 (right side in FIG. 2) from the guide groove 103 on the end surface 201 side (lower side in FIG. 2) of the guide hole 104a. Further, the guide hole 104b is displaced by 2 μm in a direction parallel to the end face 201 from the guide hole 104a on the end face 201 side of the guide hole 104b. Similarly, the guide hole 104c is displaced by 2 μm in a direction parallel to the end face 201 from the guide hole 104b on the end face 201 side of the guide hole 104c. Therefore, for example, the guide hole 104c is shifted by 6 μm in a direction parallel to the end surface 201 (right side in FIG. 2) from the guide groove 103 on the end surface 201 side (lower side in FIG. 2) of the guide hole 104c. Become.
[0019]
Next, the lower silicon oxide film is selectively etched by reactive ion etching using CF ₄ as an etching gas using the resist pattern as a mask, and the opening area of the resist pattern is transferred to the silicon oxide film to etch the etching mask. Formed. Next, after removing the resist pattern, the buried layer 124 and the substrate 101 were etched to a depth of about 3 μm by reactive ion etching using a halogen-based mixed gas using the etching mask. Thereafter, the etching mask was removed, and although not shown, an electrode was formed on the active region 102 using a lift-off method, and an electrode was formed on the back surface of the substrate.
[0020]
As described above, as shown in FIG. 2A, the guide groove 103 and the guide holes 104a, 104b, and 104c are formed on the substrate 101 (the buried layer 124), respectively. As described above, the guide grooves 103 are arranged so that the vertex positions are spaced by 300 μm (in the horizontal direction in FIG. 2), and the guide holes 104a, 104b, and 104c are spaced by 600 μm. Placed in. In the direction perpendicular to the end surface 201 on the plane of the substrate 101, the apex of the guide groove 103 and the apex of the guide hole 104a, the apex of the guide hole 104a and the apex of the guide hole 104b, the apex of the guide hole 104b and the guide hole 104c Are arranged so as to have an interval of 400 μm.
[0021]
Thereafter, the blade 101 of the jig 105 shown in FIG. 1A is applied to the back surface of the substrate 101 of the end surface 201 where the guide groove 103 is formed, and the substrate 101 is cleaved by applying stress from the back surface of the substrate 101. Do. In this cleavage, first, the cleavage surface 106 is formed by cleavage from the apex position of the guide groove 103. The tip of the cleavage surface 106 reaches the bottom of the guide hole 104a, and the cleavage surface is guided to the side surface of the guide hole 104a to form a new cleavage surface 106a from the apex of the guide hole 104a. Next, the tip of the cleavage surface 106a reaches the bottom of the guide hole 104b, and the cleavage surface is guided to the side surface of the guide hole 104b to form a new cleavage surface 106b from the apex of the guide hole 104b. Next, the tip of the cleavage surface 106b reaches the bottom of the guide hole 104c, and the cleavage surface is guided to the side surface of the guide hole 104c to form a new cleavage surface 106c from the apex of the guide hole 104c.
[0022]
In the cleavage in the guide groove 103 without the guide holes 104a, 104b, 104c in the direction perpendicular to the end face 201, the cleavage surface 107 induced from the apex of the guide groove 103 intersects with the other guide holes 104a, 104b, 104c. Without reaching the opposite end face.
As described above, there are a plurality of types of laser array bar shapes formed by cleavage, having element lengths of 306 μm, 304 μm, 302 μm, 300 μm, 298 μm, 296 μm, and 294 μm.
[0023]
For example, in the laser array bar shape formed in the region 211, the element length is 300 μm. In the shape of the laser array bar formed in the region 212, the element length is 298 μm. In the laser array bar shape formed in the region 213, the element length is 296 μm. In the laser array bar shape formed in the region 214, the element length is 294 μm.
Further, in the laser array bar shape formed on the right side of the area 214 in FIG. 2, the element length is 306 μm. In the laser array bar shape formed on the right side of the area 213 in FIG. 2, the element length is 304 μm. In the laser array bar shape formed on the right side of the area 212 in FIG. 2, the element length is 302 μm. In the laser array bar shape formed on the right side of the area 211 in FIG. 2, the element length is 30 μm.
[0024]
As described above, according to the cleavage method according to the present embodiment, a plurality of elements having different element lengths can be formed simultaneously. Further, in the cleavage method of the present embodiment, when the element length of each formed element was measured, it was within ± 1 μm with respect to the design value. Thus, according to the present embodiment, cleavage can be performed with a positional accuracy within ± 1 μm.
[0025]
In the above description, as shown in FIGS. 2 and 3, the line segment indicating the direction in which the bottom of the guide hole 104 is parallel to the end surface 201 of the substrate 101 and the cleaved surface proceeds is the end surface 201 and the guide hole 104. Although the case where it is orthogonal to the bottom of the is shown, it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, triangular pillar guide holes 304a and 304b having a base whose bottom is not parallel to the end face 201 are formed on the crystalline substrate 101 together with the guide groove 103, and cleavage is performed. Also good.
[0026]
In this case, for example, the guide hole 304a is arranged so that the bottom side intersects with a line segment formed by the cleavage plane 106 from the guide groove 103, but is not in a vertical relationship. Similarly, the guide hole 304b is disposed so that the bottom side intersects with the line segment formed by the cleavage plane 306a from the guide hole 304a, but is not in a vertical relationship. Thus, the base of the triangle that forms the guide hole need not be orthogonal to the cleavage plane that starts from the apex of the guide groove 103. What is necessary is just to arrange | position so that the base of a guide hole may cross | intersect the cleavage surface started from the vertex of the guide groove 103. FIG.
In the above description, the case of forming a semiconductor laser using InP as a substrate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, cleavage for forming an emission end face of a semiconductor laser using GaAs as a substrate. Needless to say, it can be applied to the above.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the position of the cleavage plane formed from the end face of the substrate having crystallinity can be changed in the middle of the substrate shape, the cleavage plane can be divided into a plurality of positions by one cleavage. An excellent effect that can be formed is obtained.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are a perspective view and a cross-sectional view for explaining a cleavage method in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a process diagram for explaining a cleavage method in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view for explaining a cleavage method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view for explaining a conventional cleavage method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate, 102 ... Active region, 103 ... Guide groove, 104, 104a, 104b, 104c ... Guide hole, 105 ... Jig, 106, 106a, 106b, 106c, 107 ... Cleaved surface, 121 ... Lower clad layer, 122 ... active layer, 123 ... upper clad layer, 124 ... buried layer, 201 ... end face, 211, 212, 213, 214 ... region.

Claims

A guide groove having a triangular shape in a plan view is formed that extends from an end portion of the main surface of the substrate having crystallinity to the center portion of the substrate and is formed in a triangular prism whose first base is a first triangle that overlaps the end portion. And
A first cleavage plane that starts from a first vertex where two first adjacent sides of the first triangle of the guide groove intersect when stress is applied to a position of the back surface of the substrate facing the guide groove forming portion. Forming a guide hole having a triangular shape in a plan view configured as a triangular prism having a bottom surface of the second triangle arranged so that the second bases intersect,
Apply stress to the position on the back surface of the substrate facing the guide groove forming portion,
The method for cleaving a crystalline substrate, wherein the substrate is cleaved by the first cleaved surface and a second cleaved surface starting from a second vertex where two second adjacent sides of the second triangle intersect.

The method for cleaving a crystalline substrate according to claim 1,
The method for cleaving a crystalline substrate, wherein the second apex is disposed on a line other than an extension line of the first cleavage plane.

The method for cleaving a crystalline substrate according to claim 1 or 2,
Forming an additional guide hole having a triangular shape in a plan view configured as a triangular prism having a third triangle as a bottom surface arranged so that a third bottom side intersects the second cleavage plane;
The substrate is cleaved with the first cleaved surface, the second cleaved surface, and a third cleaved surface starting from a third vertex where two third adjacent sides of the third triangle intersect. A method for cleaving a crystalline substrate.

The method for cleaving a crystalline substrate according to claim 3,
The method for cleaving a crystalline substrate, wherein the third vertex is arranged on a line other than an extension line of the second cleavage plane.

The method for cleaving a crystalline substrate according to any one of claims 1 to 4,
The method for cleaving a crystalline substrate, wherein the guide groove and the guide hole are formed by selective etching.