JP4535997B2 - 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4535997B2
JP4535997B2 JP2005355574A JP2005355574A JP4535997B2 JP 4535997 B2 JP4535997 B2 JP 4535997B2 JP 2005355574 A JP2005355574 A JP 2005355574A JP 2005355574 A JP2005355574 A JP 2005355574A JP 4535997 B2 JP4535997 B2 JP 4535997B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
nitride semiconductor
layer
semiconductor laser
waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005355574A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007165344A (ja
Inventor
晋 近江
邦啓 高谷
文雄 山下
元隆 種谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2005355574A priority Critical patent/JP4535997B2/ja
Priority to KR1020060120850A priority patent/KR100882833B1/ko
Priority to CNB2006101531535A priority patent/CN100477423C/zh
Priority to US11/636,570 priority patent/US7842956B2/en
Publication of JP2007165344A publication Critical patent/JP2007165344A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4535997B2 publication Critical patent/JP4535997B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/32308Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00Functional characteristics
    • H01S2301/17Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202Cleaving
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04252Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本発明は、共振器端面近傍の電流不均一注入とそれに伴う電流‐光出力特性の異常が発生しにくい窒化物半導体レーザ素子に関する。
リッジストライプ状の導波路を有する窒化物半導体レーザ素子において、基板上に形成された窒化物半導体積層部の上面に形成した導波路と、この導波路の上面に開口部を設けた絶縁性保護膜を介して、窒化物半導体積層部上に電極を形成することが一般的に行われる。このような構造の窒化物半導体レーザ素子としては、例えば特許文献1で提案された、図20に示すものが挙げられる。
図20は、窒化物半導体レーザ素子100を、リッジストライプ状の導波路領域115に対して垂直方向、すなわち共振器端面に対して平行な方向で切断した断面図である。窒化物半導体レーザ素子100は、n型導電性を示す窒化物半導体基板106上に、n型クラック防止層107、n型クラッド層108、光ガイド層109、活性層110、p型キャップ層111、光ガイド層112、p型クラッド層113、p型コンタクト層114を積層し、これらの層および窒化物半導体基板106の一部をエッチングして凸型ストライプ状の導波路領域115が形成されている。窒化物半導体基板106の上面および導波路領域115の側面には、絶縁性保護膜として、導波路領域115の上面に開口部を有する第1の保護膜104が形成されており、導波路領域115およびその近傍はp型電極101で被覆され、さらに窒化物半導体基板106の上面のp型電極101以外の部分は第2の保護膜105が形成され、p型電極101および第2の保護膜105の上にパッド電極102が形成され、窒化物半導体基板106の裏面にはn型電極103が形成されている。
特開平11‐330610号公報(第5頁、図1)
この従来の半導体レーザ素子100は、窒化物半導体基板106をその上に形成された各層ともども劈開して共振器端面が作製される。この際、p型電極101が共振器端面においてp型コンタクト層114から剥がれることがある。このp型電極101が剥がれた部分では、p型電極101から電流が窒化物半導体基板106上に形成された各層中に注入されなくなり、電流不均一注入が発生するため、電流‐光出力特性の不良が発生する可能性がある。
そこで本発明は、p側電極、窒化物半導体層等を形成した窒化物半導体基板を劈開する際に、p型電極が窒化物半導体層から剥がれにくく、電流不均一注入が発生しにくい窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、基板と、この基板上に複数の窒化物半導体層が積層されてなり、リッジストライプ状の導波路が設けられた窒化物半導体積層部と、前記窒化物半導体積層部上に形成され、前記導波路の上部に開口部を有する絶縁層と、前記導波路および前記絶縁層の上部に設けられた第1の電極と、前記導波路の長手方向に対して垂直な共振器端面を備える窒化物半導体レーザ素子において、前記第1の電極の上部に、前記共振器端面と同一面上に端面を有する端部電極保護層を備えることを特徴とする。ここで、第1の電極をp側電極やp側コンタクト電極などに用いることができる。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記端部電極保護層が、前記第1の電極と接し、さらに前記第1の電極の、前記導波路の長手方向に対して垂直な方向の少なくとも片側で前記絶縁層に接することを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記端部電極保護層および前記絶縁層が1以上の層からなり、それぞれの前記第1の電極に接する層が同一の材料からなるものであることを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記端部電極保護層および前記絶縁層が、2以上の層からなり、かつ、その積層方向の構造が前記第1の電極に関して対称であることを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記第1の電極の厚さが30Å以上1000Å以下であることを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を備えることを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を備えることを特徴とする。ここで、第2の電極をパッド電極として用いることができる。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記第2の電極が、端面を前記共振器端面よりも内側に有することを特徴とする。
また本発明は、上記構成の窒化物半導体レーザ素子において、前記第2の電極が窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合に用いるワイヤを接合するワイヤ接合部を有し、前記ワイヤ接合部において前記第2の電極の下部に前記端部電極保護層と同一の構成の補強層を備えることを特徴とする。
また本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に複数の窒化物半導体層を積層して窒化物半導体積層部を形成する第1ステップと、前記第1ステップで形成した前記窒化物半導体積層部の上面にストライプ状の第1のマスク層を形成する第2ステップと、前記窒化物半導体積層部の上部の、前記第2ステップで形成した前記第1のマスク層に覆われていない部分をエッチングすることによって前記窒化物半導体積層部にリッジストライプ状の導波路を形成する第3ステップと、前記第1のマスク層を含めた、前記第3ステップでエッチングした前記窒化物半導体の上部に絶縁層を形成する第4ステップと、前記第1のマスク層上の前記第4ステップで形成した前記絶縁層と前記第1のマスク層とを除去して前記絶縁層に開口部を設ける第5ステップと、前記第5ステップで開口部が設けられた前記絶縁層および前記窒化物半導体積層部の上部に第1の電極を形成する第6ステップと、前記絶縁層および前記第6ステップで形成した前記第1の電極の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍を除いて第2のマスク層を形成する第7ステップと、前記第2のマスク層、前記第1の電極および前記絶縁層の露出している部分に前記端部電極保護層を形成する第8ステップと、前記第8ステップで形成した前記第2のマスク層上の端部電極保護層と前記第2のマスク層とを除去する第9ステップと、前記第9ステップで前記第2のマスク層を除去した後、残った前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記第1の電極、前記絶縁層および前記端部電極保護層ともども劈開する第10ステップと、を備える。
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10ステップにおいて、前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を設け、前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記絶縁層、前記第1の電極および前記端部電極保護層ともども劈開する。
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10ステップにおいて、前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍を除いて第2の電極を設け、前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記絶縁層、前記第1の電極および前記端部電極保護層ともども劈開する。
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7ステップにおいて、前記絶縁層および前記第6ステップで形成した前記第1の電極の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍および、窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合に用いるワイヤを接合するワイヤ接合部となる位置の下方を除いて第2のマスク層を形成し、前記第10ステップにおいて、前記ワイヤ接合部となる位置にも前記第2の電極を形成する。
本発明によると、共振器端面を形成するために、基板上に窒化物半導体積層部、第1の電極(p側電極)等が形成されてなるウエハを劈開する際に、第1の電極の上部に設けられた端部電極保護層によって第1の電極が保護されるため、第1の電極は窒化物半導体積層部から剥がれにくくなり、よって、電流不均一注入が発生しにくい窒化物半導体レーザ素子を実現することができる。
また本発明によると、劈開時において端部電極保護層が、第1の電極の、導波路の長手方向に対して垂直な方向の少なくとも片側で絶縁層に接するため、端部電極保護層と絶縁層とで第1の電極を包むように保護することとなり、第1の電極を窒化物半導体積層部からより剥がれにくくすることができる。また、端部電極層と絶縁層とを、互いに接する面で同じ材料とすることにより、接合強度を向上させることができ、劈開時に第1の電極を窒化物半導体積層部からさらに剥がれにくくすることができる。
また本発明によると、第2の電極(パッド電極)を設けることにより、窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合に用いるワイヤ等を接合する強度を向上させることができる。
また本発明によると、第2の電極の、外部との電気的接合に用いるワイヤ等との接合部の直下に、端部電極保護層と同じ構成の補強層を設けることにより、新たな工程を設けたり、作業時間を増加させたりすることなく、ワイヤを接合する強度をより向上させることができる。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1〜10を用いて説明する。図1は第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図、図2は第1の実施形態に係る窒化物半導体積層部周辺の部分正面図、図3〜9は第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図および部分斜視図、図10は第1の実施形態に係るウエハの部分平面図である。
第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図1に示すようにn型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は、図2に示すようにn型GaN基板11側から順に、n型GaN層21、n型AlGaNクラッド層22、n型GaN光導波層23、InGaN多重量子井戸構造の活性層24、p型GaN光導波層25、p型AlGaNクラッド層26およびp型GaNコンタクト層27が積層されてなるものである。
窒化物半導体積層部20には、p型AlGaNクラッド層26の上層部およびp型GaNコンタクト層27の一部を図2に破線で示すように除去して形成した幅2μmのリッジストライプ状の導波路12が形成されている。また、窒化物半導体積層部20の上部には、導波路12の上面に相当する部位に開口部15aを有する絶縁膜15が設けられている。絶縁膜15は、厚さ1500ÅのSiO2と厚さ500ÅのTiO2を、窒化物半導体積層部20側からこの順に積層した構造を有する。絶縁膜15の上部および導波路12の上面には厚さ500ÅのPdよりなるp側電極16が設けられており、絶縁膜15の開口部15aを通じて導波路12の上面とオーミックコンタクトしている。また、劈開面13、14はそれぞれレーザ光の出射側の共振器端面および反射側の共振器端面である。また、劈開面13、14に沿って、厚さ500ÅのTiO2と厚さ1500ÅのSiO2からなる端部電極保護層18が形成されている。さらに、n型GaN基板11の裏面には、n型GaN基板11側から順に、厚さ500ÅのTiおよび厚さ2000ÅのAlを積層したn側電極17が設けられている。
次に、第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10の製造方法について図2〜10を用いて説明する。
まず、図2および図3に示すように、n型GaN基板11上(図3では不図示)に、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法、分子線エピタキシャル成長(Molecular Beam Epitaxy:MBE)法などの結晶成長法により、窒化物半導体積層部20を形成する。
次に、図4に示すように、窒化物半導体積層部20の表面に、幅2μmのストライプ状の第1のレジストマスク41を形成する。続いて図5に示すように、第1のレジストマスク41をマスクとして反応性イオンエッチング法によって窒化物半導体積層部20を上面からp型AlGaNクラッド層26の途中までエッチングし、導波路12を形成する(図2参照)。この場合のプロセスガスとしては、例えばCl2、SiCl4、BCl3などの塩素系ガスを用いる。
次に、図6に示すように、第1のレジストマスク41を含めた窒化物半導体積層部20の上面全体に、厚さ1500ÅのSiO2と厚さ500ÅのTiO2を電子ビーム蒸着法によりこの順に積層して絶縁膜15を形成する。続いて、図7に示すように、リフトオフ法によって第1のレジストマスク41の上部の絶縁膜15と第1のレジストマスク41とを除去し、絶縁膜15に開口部15aを設ける。開口部15aを設けた後、図8に示すように、絶縁膜15および導波路12の上面に厚さ500ÅのPdからなるp側電極16を形成する。
次に、図9に示すように、絶縁膜15の上部に、p側電極16を覆うように第2のレジストマスク42を形成する。このとき第2のレジストマスク42は、劈開後に劈開面13、14となる劈開位置31から50μm後退した位置に形成する。
第2のレジストマスク42を形成した後、第2のレジストマスク42の上部および絶縁膜15の露出している部分に、厚さ500ÅのTiO2と厚さ1500ÅのSiO2とをこの順に形成し、有機溶剤を用いて第2のレジストマスク42とその上部に形成されたTiO2とSiO2とを除去することで、図10に示すように、ウエハ30が完成する。このようにしてp側電極16上に残ったTiO2とSiO2とを端部電極保護層18とする。この後、n型GaN基板11の裏面、すなわち窒化物半導体積層部20が形成されていない側の面を、厚みが100ミクロン程度になるまで研磨した上で、n型GaN基板11の裏面全体に、厚さ500ÅのTiおよび厚さ2000ÅのAlを順に電子ビーム蒸着法により形成して、図1に示したところのn側電極17とする。次に、劈開位置31で、窒化物半導体積層部20およびn型GaN基板11を、端部電極保護層18、絶縁膜15、p側電極16およびn側電極17ともども劈開することによって、ウエハ30をバー状に分割して、レーザ光の出射側の共振器端面である劈開面13および反射側の共振器端面である劈開面14を得る。最後に、得られたバーを分割位置32で分割して、図1に示す構造の窒化物半導体レーザ素子10を得る。
このような構造とすることにより、窒化物半導体積層部20、絶縁膜15、p側電極16およびn側電極17を形成したn型GaN基板11すなわちウエハ30を劈開する際に、p側電極16にはp型GaNコンタクト層27から引き剥がされる方向に応力が加わるが、p側電極16は端部電極保護層18に押さえられているために剥がれにくい。よって、窒化物半導体レーザ素子10は、電流不均一注入が発生しにくく、電流‐光出力特性の不良が発生する可能性が低い。
第1の実施形態では、端部電極保護層18を、絶縁膜15と同様にSiO2とTiO2とからなる2層構造とした。端部電極保護層18と絶縁膜15とを必ずしも同一の材料構成とする必要はない。しかし、同一の材料構成として、端部電極保護層18と絶縁膜15との硬さを同一とした方が、これらの間に挟まれるp側電極16が劈開面13、14に沿ってきれいに割れることを発明者は見出した。
ここで、「同一の材料構成」とは、(1)端部電極保護層18と絶縁膜15が、いずれも単層からなり、同一の材料から構成されていること、または、(2)端部電極保護層18と絶縁膜15のうち少なくとも一方が2層以上からなり、端部電極保護層18のp側電極16に接する層と絶縁膜15のp側電極16に接する層とが同一の材料から構成されていることを意味する。
これら(1)および(2)のいずれの場合も、そうでない場合と比べてp側電極16が劈開面13、14に沿ってきれいに割れる。特に、第1の実施形態のように絶縁膜15と端部電極保護層18とが材料、厚さともにp側電極16に関して対称となる構成とした場合に、p側電極16は劈開面13、14に沿って最もきれいに割れる。
なお、絶縁膜15と端部電極保護層18とをp側電極16に関して対称となる構成とする場合には、絶縁膜15とp側電極16との界面での密着性およびp側電極16と端部電極保護層18との界面での密着性に注意を払うことが好ましい。これらの界面の少なくとも一方の密着性が不十分な場合、劈開位置31で劈開した際に密着性すなわち接合強度が不十分な方の界面から上の構造が剥がれてしまい、p側電極16を絶縁膜15およびp型GaNコンタクト層27から剥がすことなく劈開面13、14に沿ってきれいに割るという意図した効果を得られないためである。
しかし、p側電極16を、図1に示すウエハ30の上面全体に形成する構造から、リッジストライプ状の導波路12上およびその近傍のみに形成する構造とすることで、このような絶縁膜15との相互関係にある制約を大きく軽減することが可能となる。この点について、第2の実施形態で説明する。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図11および図12を用いて説明する。図11は第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図、図12は第2の実施形態に係るウエハの部分平面図である。第2の実施形態は、p側電極が基板の上方の全面にではなく、導波路上およびその近傍にのみ設けられている点以外は第1の実施形態と同じであり、実質上同一の部分には同一の符号を付してある。また、製造方法も第1の実施形態とほぼ同じである。
第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図11に示すように、n型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は第1の実施形態と同様の図2に示す構成である。窒化物半導体積層部20には幅2μmのリッジストライプ状の導波路12が形成されており、窒化物半導体積層部20の上部には、導波路12の上面に相当する部位に開口部15aを有する絶縁膜15が設けられている。絶縁膜15は厚さ3500ÅのSiO2からなる。また、導波路12の上面およびその近傍には、厚さ500ÅのPdからなるp側電極16が設けられており、絶縁膜15の開口部15aを通じて導波路12の上面とオーミックコンタクトしている。また、n型GaN基板11の裏面には、n型GaN基板11側から順に、厚さ500ÅのTiおよび厚さ2000ÅのAlを積層したn側電極17が設けられている。
p側電極16の幅は、出射側の劈開面13および反射側の劈開面14近傍においては20μm、劈開面13、14から離れた窒化物半導体レーザ素子10の中央付近では200μmとなっている。p側電極16は、導波路12の上面とその両側9μmの領域はくまなく覆っているものの、図1に示す第1の実施形態の場合とは異なり窒化物半導体レーザ素子10の上面全体は覆っていない。窒化物半導体レーザ素子10の中央付近で幅の広がっている部分は、窒化物半導体レーザ素子10と外部との電気的接合のために、例えば金ワイヤをボンディングする領域として設けられている。このような形状のp側電極16は、リフトオフ法などを利用することで容易に形成することが可能である。
また、劈開面13、14に沿って、図11に示すように厚さ3500ÅのSiO2からなる端部電極保護層18が形成されている。端部電極保護層18の幅(図11のA)は劈開面13、14においてp側電極16の幅(図11のB)よりも広く、ここでは100μmに設定されている。よって、端部電極保護層18はp側電極16の外側で絶縁膜15と直接接合している。端部電極保護層18の導波路長手方向(図11の矢印Cで示す方向)の長さは出射側、反射側ともに50μmである。端部電極保護層18は、窒化物半導体積層部20、絶縁膜15、p側電極16およびn側電極17が形成されたn型GaN基板11、すなわち図12に示すウエハ30を、劈開位置31で劈開する前に形成されており、ウエハ30をバー状に劈開する際に、n型GaN基板11等とともに図11に示す形状に分割される。
第2の実施形態では、絶縁膜15および端部電極保護層18は第1の実施形態と異なり、いずれも単層のSiO2からなるものである。単層構造は、第1の実施形態のSiO2とTiO2のような2層構造と比べて製造の工程が簡単であるが、絶縁膜15とp側電極16との界面およびp側電極16と端部電極保護層18との界面が、いずれもSiO2とPdが接してなるものとなる点に注意する必要がある。
一般にSiO2とPdとは密着性に乏しく、容易に剥がれてしまう。そのため、上記2つの界面が、いずれもSiO2とPdが接してなる場合には、第1の実施形態のように端部電極保護層18がp側電極16としか接合していない構造とすると、劈開の際にこれらの二つの界面の少なくとも一方から上の構造が剥がれる可能性がある。絶縁膜15上にp側電極16を形成する際、成膜温度を例えば200℃程度にするなどして相互の拡散を促す事で、絶縁膜15とp側電極16の界面の接合強度は高める事がある程度可能である。しかし、p側電極16上に端部電極保護層18を形成する際には、第1の実施形態で図9を用いて説明したように第2のレジストマスク42が形成されている。したがって、成膜温度を上げると第2のレジストマスク42の焼きつきがおこるため、p側電極16と端部電極保護層18との密着性すなわち接合強度を十分確保できるような高温成膜ができない。このため、どちらかというと、p側電極16と端部電極保護層18との界面が問題となりやすい。
しかし、第2の実施形態では、端部電極保護層18が同じSiO2からなる絶縁膜15とp側電極16の外側で直接接合している。SiO2同士の接合強度は、絶縁膜15とp側電極16との界面およびp側電極16と端部電極保護層18との界面での接合強度のいずれよりも十分に高く、劈開の際にp側電極16がp型GaNコンタクト層27から剥がれる可能性は低い。
なお、第2の実施形態において、端部電極保護層18と絶縁膜15とは上述のSiO2のように同一の材料からなるものとすることが好ましいが、異なる材料からなるものとしてもよい。その場合、端部電極保護層18と絶縁膜15とが直接接合する界面での接合強度が、絶縁膜15とp側電極16との界面およびp側電極16と端部電極保護層18との界面での接合強度のいずれよりも高くなるような材料の組み合わせとする必要がある。
ところで、第2の実施形態では端部電極保護層18は、劈開面13、14に沿ってp側電極16の上とその両側の一部にだけ形成されているが、第1の実施形態のように劈開面13、14にそってくまなく形成されたものとしてもよい。いずれの場合もp側電極16を、絶縁膜15およびp型GaNコンタクト層27から剥がすことなく劈開面13、14に沿ってきれいに割るという本発明の効果に差はない。しかし、ウエハ30を劈開する前に、劈開位置31に針を用いて傷入れする工程がある場合、劈開位置31に端部電極保護層18があると針が絶縁膜15に十分な深さまで入らず、傷入れした劈開位置31にそってウエハ30を分割しても、劈開面13、14を平滑に形成できない可能性がある。このような場合、端部電極保護層18は、第2の実施形態のようにp側電極16の上部とその周囲に限定し、劈開面13、14近傍ではp側電極16を端部電極保護層18、絶縁膜15およびp型GaNコンタクト層27とで取り囲むようにして形成し、絶縁膜15の端部電極保護層18が形成されていない部分に針を入れるようにすればよい。
なお、図11に示した、第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子では、リッジストライプ状の導波路12の両側で端部電極保護層18と絶縁膜15とが直接接合している。しかし必ずしも、完成した素子において両側に当該接合部がある必要はなく、ウエハ30をバー状に分割する際に両側に当該接合部がありさえすればよい。
図13は、第2の実施形態に係る別のウエハの部分平面図である。図13に示すウエハ30は、既に説明した図12に示すウエハ30において破線で示した分割位置32の位置を、よりリッジリッジストライプ状の導波路12に近いところに変更した配置となっている。このような設計をした場合、図14に示す完成した窒化物半導体レーザ素子10は、端部電極保護層18と絶縁膜15とが直接接合している部分を、リッジストライプ状の導波路12の片側、−図14においてはリッジストライプ状の導波路12の、向かって左側−、のみにしか有しない。しかしながら、図13に破線で示した劈開位置31で、窒化物半導体積層部20およびn型GaN基板11を劈開する事でウエハ30をバー状に分割するのは、分割位置32における分割の前である。よって、劈開位置31で劈開する時点では、図11に示した第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子と同様に、リッジストライプ状の導波路12の両側で端部電極保護層18と絶縁膜15とが直接接合している。このため、p側電極16を、絶縁膜15およびp型GaNコンタクト層27から剥がすことなく劈開面13、14に沿ってきれいに割るという本発明の効果は、些かも損なわれていない。
なお、第1の実施形態および第2の実施形態では、p側電極16の厚さが500Åとなっている。p側電極16の厚さは500Åに限定されるものではなく、30〜1000Åが好ましい。30Åよりも薄い場合、p型GaNコンタクト層27とオーミック接合を確保するのが困難となるからであり、また、1000Åよりも厚い場合、劈開の際にp側電極16が端部電極保護層18を突き破り、端部電極保護層18がp型GaNコンタクト層27からp側電極16が剥がれるのを防ぐ役割を果たさない可能性があるからである。端部電極保護層18を、p側電極16で突き破れない程度に厚くすることは可能であるが、その場合、ウエハ30を劈開した際に、劈開面13、14の窒化物半導体積層部20部分と略同一平面となるように端部電極保護層18が割れる可能性は低いため、結局p側電極16がp型GaNコンタクト層27から剥がれるのを防ぐことができなくなる。
ところが、p側電極16の厚さが高々1000Åでは、窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合のために、例えば金ワイヤをp側電極16にボンディングする際、接合強度が十分に確保できず、金ワイヤが剥がれる可能性がある。この点は、p側電極16の上に、さらにパッド電極層を設けることによって解決できる。この点について次の第3の実施形態で説明する。
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態について、図15を用いて説明する。図15は第3の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。第3の実施形態は、p側電極をp側コンタクト電極とし、絶縁膜、p側コンタクト電極および端部電極保護層上にパッド電極が設けられている点以外は第2の実施形態と同じであり、実質上同一の部分には同一の符号を付してある。また、製造方法は第1の実施形態とほぼ同じである。
第3の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図15に示すように、n型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は第1の実施形態と同様の図2に示す構成である。窒化物半導体積層部20には幅2μmのリッジストライプ状の導波路12が形成されており、窒化物半導体積層部20の上部には、導波路12の上面に相当する部位に開口部15aを有する絶縁膜15が設けられている。絶縁膜15は厚さ1500ÅのSiO2と厚さ500ÅのTiO2からなる。また、導波路12の上面およびその近傍には、厚さ500ÅのPdからなるp側コンタクト電極16が設けられており、絶縁膜15の開口部15aを通じて導波路12の上面とオーミックコンタクトしている。p側コンタクト電極16は、第2の実施形態ではp側電極16として窒化物半導体レーザ素子10の中央付近で幅の広がっている部分が設けられていたが、第3の実施形態では全体に同じ幅であるものとしてよい。
また、図15に示すように、劈開面13、14に沿って厚さ500ÅのTiO2と厚さ1500ÅのSiO2からなる端部電極保護層18が形成されている。端部電極保護層18の幅は劈開面13、14においてp側電極16の幅よりも広く設定されている。よって、端部電極保護層18はp側電極16の外側で絶縁膜15と直接接合している。端部電極保護層18の導波路長手方向(図15の矢印Dで示す方向)の長さは出射側、反射側ともに50μmである。また、n型GaN基板11の裏面には、n型GaN基板11側から順に、厚さ500ÅのTiおよび厚さ2000ÅのAlを積層したn側電極17が設けられている。
第3の実施形態では、p側コンタクト電極16と端部電極保護層18の全体を覆うように、劈開面13から劈開面14まで厚さ500ÅのPdと厚さ6000ÅのAuを順に積層したパッド電極19が設けられている。パッド電極19は、窒化物半導体レーザ素子10の外部との電気的接合のために、例えば金ワイヤをボンディングするためのものである。金ワイヤの接合強度を十分に確保できる程度にパッド電極19を厚くすることにより、金ワイヤを剥がれにくくすることができ、窒化物半導体レーザ素子10の信頼性を高めることができる。端部電極保護層18は、パッド電極19、p側コンタクト電極16、n側電極17、絶縁膜15および窒化物半導体積層部20が形成されたn型GaN基板11すなわちウエハ(不図示)を劈開する前に形成されており、劈開の際にn型GaN基板11等とともに図15に示す形状に分割される。
パッド電極19は、図15に示すように絶縁膜15が露出する部分を残して形成してもよいし、窒化物半導体レーザ素子10の上面全体に形成してもよい。絶縁膜15が露出する部分を残す場合は、残す部分をレジストマスクで覆ってからパッド電極19を蒸着してリフトオフする方法や、一旦、残す部分も含めてパッド電極19を蒸着した後、残す部分上のパッド電極19のみをウェットエッチングで除去する方法などを利用することで容易に形成することが可能である。
第3の実施形態のように、比較的厚いパッド電極19が劈開面13、14まで配置されている場合、劈開時にパッド電極19が劈開面13、14の近傍で端部電極保護層18などから剥がれる可能性がある。ただし、パッド電極19が剥がれた場合でも、p側コンタクト電極16は劈開面13、14の近傍でもp型GaNコンタクト層27と密着しているため、電流の不均一注入は惹起されない。しかし、剥がれたパッド電極19の一部が劈開面13、14側に垂れ下がって窒化物半導体積層部20に接触し、ショートを惹起したり、劈開後に劈開面13、14に保護コートを行う際の障害となったりする可能性がある。この点は、パッド電極19を劈開面13、14の近傍に形成しないことで解決できる。この点について次の第4の実施形態で説明する。
<第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態について、図16を用いて説明する。図16は第4の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図である。第4の実施形態は、パッド電極が窒化物半導体レーザ素子の上面の中央部分にのみ設けられている点以外は第3の実施形態と同じであり、実質上同一の部分には同一の符号を付してある。また、製造方法も第3の実施形態とほぼ同じである。
第4の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図16に示すように、n型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は第1の実施形態と同様の図2に示す構成である。また、導波路12、絶縁膜15、端部電極保護層18、p側コンタクト電極16およびn側電極17が第3の実施形態と同様に設けられている。
第4の実施形態では、p側コンタクト電極16の中央部を覆うように、厚さ500ÅのPdと厚さ6000ÅのAuを順に積層したパッド電極19が設けられている。ただし、第3の実施形態とは異なり、端部電極保護層18の上部や、劈開面13、14の近傍には配置されていない。このようなパッド電極19のパターニングは、第3の実施形態の場合と同様、リフトオフ法などを利用することで容易に可能である。
このように構成することにより、パッド電極19は劈開の対象とはならない。よって、第3の実施形態のようにパッド電極19が劈開時に剥がれてショートを惹起したり、劈開面13、14に保護コートを行う際の障害となったりすることがない。
また、第4の実施形態では、パッド電極19には、窒化物半導体レーザ素子10の外部との電気的接合のための領域が導波路12のリッジストライプ形状直上の外側部分に設けられている。この領域は、例えば金ワイヤをボンディングする際のボールの直径よりも多少大きい程度、例えば約120μm四方であれば、ボンディングを行う上では問題ない。この点では、窒化物半導体レーザ素子10の共振器長すなわち劈開面13と劈開面14との間隔が、一般的な500μm程度である場合、図16に示すように端部電極保護層18にかからない窒化物半導体レーザ素子10の上面の中央部にのみ形成しても、この領域は十分な大きさを確保することができる。
しかし、このパッド電極19の配置では、以下に説明するようにボンディング以外の点で注意を要する場合がある。p側コンタクト電極16の厚さが、例えば50Åと非常に薄い場合、p側コンタクト電極16の内部抵抗が無視できない程度の大きさとなる。第4の実施形態では、端部電極保護層18とパッド電極19との間で、導波路12を覆うp側コンタクト電極16が露出しており、p側コンタクト電極16のパッド電極19で覆われていない部分が広い。このとき窒化物半導体レーザ素子10の外部からパッド電極19に供給された電流が、p側コンタクト電極16の内部抵抗によりp側コンタクト電極16の全体に十分に広がらず、パッド電極19に比較的近い部分のみで活性層24方向に注入されてしまう可能性がある。この場合、p側コンタクト電極16が露出している領域では、電流が注入されず利得が発生しないため、電流−光出力特性の異常を招来する危険性がある。より具体的には、p側コンタクト電極16のパッド電極19により覆われていない部分の導波路長手方向の長さが100μm以上で、その厚みが100Å以下である場合は、上記のような問題が発生する危険性を無視できなくなる。
また、導波路12を覆うp側コンタクト電極16が薄いと、外部から意図せずに加わる応力が導波路12および窒化物半導体積層部20に損傷を与え、窒化物半導体レーザ素子10の信頼性の劣化を招来する可能性がある。
これらのような懸念は、パッド電極19を図16に示す第4の実施形態に比べてより劈開面13、14の近傍まで広げ、端部電極保護層18とパッド電極19とでp側コンタクト電極16の上面全体を覆うようにすることで払拭することが可能である。これについて、次の第5の実施形態で説明する。
<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態について、図17を用いて説明する。図17は第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10の斜視図である。第5の実施形態は、パッド電極19が端部電極保護層18とともにp側コンタクト電極16の上面全体を覆うように設けられている点、およびp側コンタクト電極16の厚みが異なる以外は第4の実施形態と同様であり、実質上同一の部分には同一の符号を付してある。また、製造方法も第4の実施形態とほぼ同じである。
第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図17に示すように、n型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は第1の実施形態と同様の図2に示す構成である。また、導波路12および絶縁膜15が第4の実施形態と同様に設けられており、厚さ100Åのp側コンタクト電極16が第4の実施形態と同様の位置に、同様の形状で設けられている。n側電極17についても、第4の実施形態と同様である。
第5の実施形態では、図17に示すように、厚さ500ÅのPdと厚さ6000ÅのAuを順に積層したパッド電極19が、p側コンタクト電極16の端部電極保護層18で覆われていない部分と端部電極保護層18の一部とを覆うように設けられている。よって、p側コンタクト電極16の上面で露出している部分はない。端部電極保護層18の導波路長手方向の長さは出射側、反射側ともに50μmである。また、パッド電極19は、第4の実施形態と同様に劈開面13、14の近傍には配置されていない。このようなパッド電極19のパターニングは、第3の実施形態の場合と同様、リフトオフ法やウェットエッチング法などを利用することで容易に可能である。
このように構成することにより、第4の実施形態と同様に、パッド電極19が劈開時に剥がれて、ショートを惹起したり劈開後に劈開面13、14に保護コートを行う際の障害となったりするのを防ぐことができる。また、p側コンタクト電極16の導波路12を覆う部分は、出射側、反射側それぞれ導波路長手方向に50μmの部分は端部電極保護層18によって覆われており、それ以外の部分はパッド電極19によってくまなく覆われている。このため、p側コンタクト電極16が厚さ100Åと比較的薄く、内部抵抗が大きい場合でも、窒化物半導体レーザ素子10の外部からパッド電極19に供給された電流は、p側コンタクト電極16がパッド電極19によって覆われている部分では十分な厚みを有するパッド電極19およびp側コンタクト電極16を介して、またp側コンタクト電極16が端部電極保護層18によって覆われている部分でもその導波路長手方向の長さがたかだか50μmしかないためp側コンタクト電極16自体を介して、問題なく導波路12の全体に十分に広がることができる。さらに、外部から意図せずに応力が加わっても、p側コンタクト電極16が露出している場合と比べて導波路12および窒化物半導体積層部20に損傷を与えにくくすることができる事は言うまでもない。したがって、窒化物半導体レーザ素子10を、電流の不均一注入による電流−光出力特性の異常や、外部から応力が加わった際の信頼性の低下が、生じにくいものとすることができる。
以上述べてきた、本発明の第3〜第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子は、いずれも端部電極保護層18を出射側の劈開面13および反射側の劈開面14の近傍のみに形成し、また、外部との電気的接合のために例えば金ワイヤのボンディングをパッド電極19に行うものであった。しかし、端部電極保護層18を形成するのと同時に、同じ構造の膜を金ワイヤのボンディングを行う部位の直下にも形成することで、窒化物半導体レーザ素子の製造工程に新たな工程を増やすことなく、ボンディングの際に窒化物半導体積層部20に対して与える損傷を軽減することが可能となる。これについて、次の第6の実施の形態で説明する。
<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態について、図18および図19を用いて説明する。図18は第6の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図、図19は図18のE−E断面図である。第6の実施形態は、パッド電極19の、金ワイヤのボンディングを行う部位の直下に端部電極保護層18と同じ構成の膜が設けられている点が異なる以外は第5の実施形態と同様であり、実質上同一の部分には同一の符号を付してある。また、製造方法も第5の実施形態とほぼ同じである。
第6の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10は、図18および図19に示すように、n型GaN基板11上に窒化物半導体積層部20が形成されている。窒化物半導体積層部20は第1の実施形態と同様の図2に示す構成である。また、導波路12、絶縁膜15およびパッド電極19が第5の実施形態と同様に設けられており、厚さ100Åのp側コンタクト電極16が第5の実施形態と同様の位置に、同様の形状で設けられている。n側電極17についても、第5の実施形態と同様である。
第6の実施形態では、図18に示すように金ワイヤをボンディングするワイヤ接合部19aがパッド電極19を盛り上げて設けられている。ワイヤ接合部19aでは、図19に示すようにパッド電極19の直下に端部電極保護層18と同じ構造の補強層18aが設けられている。
このように構成することにより、金ワイヤなどの接合強度を高めて窒化物半導体レーザ素子10の信頼性を高めるために、パッド電極19のワイヤ接合部19aに金ワイヤなどをボンディングする際の超音波の出力や荷重を高めても、窒化物半導体積層部20に与える損傷およびそれに起因する窒化物半導体レーザ素子10の信頼性の低下を大幅に低減することができる。
補強層18aは、例えば図9に示した端部電極保護層18を形成するのに用いる第2のレジストマスク42を、補強層18aを形成する部分も開いた形状とするだけで、容易にリフトオフ法を用いて形成することができ、したがって、補強層18aを形成するために、新たな工程を設けたり、作業時間を増加させたりする必要もない。
また、第6の実施形態では、2つの端部電極保護層18と補強層18aを、それぞれ分離して形成しているが、これらのうち2つ以上を一体化させた構造としても、何ら問題はない。
なお、第6の実施形態は、図17に示す第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子10の変形として説明したが、図15に示す第3の実施形態、図16に示す第4の実施例に係る窒化物半導体レーザ素子10の変形としても実現可能である。
以上、本発明について第1〜第6の実施形態に基づいて説明したが、本発明の内容は、以上の実施形態の説明に記載した内容に限定されるものではない。
次に、本発明の変形例について説明する。本明細書において、「窒化物半導体」とは、窒化ガリウム(GaN)のGaが部分的に他のIII族元素に置き換えられた半導体、例えばGasAltIn1-s-tN(0<s≦1、0≦t<1、0<s+t≦1)を含み、各構成元素の一部が不純物元素に置き換えられた半導体や、他の不純物が添加された半導体をも含むものとする。
また、第1および第2の実施形態のp側電極16および第3〜第6の実施形態のp側コンタクト電極16は、厚さ100Åまたは500ÅのPdからなるものであったが、Pd代えてNiやTiなどでも、また、これらの上にAu、Moなどの別の金属が積層された構造であっても、さらに、厚さがこれらの実施形態の通りでなくてもよい。
また、第3〜第6の実施形態のパッド電極19は厚さ500ÅのPdと厚さ6000ÅのAuをこの順に積層した2層構造であったが、AuおよびPdはそれぞれNi、Ti、Rh、Moなどでも、また複数の金属が積層された構造であっても、また、厚さがこれらの実施形態の通りでなくてもよい。
また、第1〜第6の実施形態のn側電極17は、厚さ500ÅのTiおよび厚さ2000ÅのAlを順に積層したとの2層構造であったが、Tiに代えてHfやVでも、またAlに代えてAuでも、また厚さがこれらの実施形態の通りでなくても、またこれらの金属の上に、さらに別の金属層が形成された3層以上の構造を有する形態であってもよい。
また、第1〜第6の実施形態の絶縁膜15および端部電極保護層18はSiO2からなるものまたはSiO2とTiO2との2層構造であったが、TiO2の単層や、SiO、Ta25、SiNなど、他の無機誘電体や、AlGaNなどの窒化ガリウム系化合物半導体、およびそれらを組み合わせた積層構造などで置き換えても何ら問題はなく、その厚さも実施形態の説明に例示したものに限られない。また、その形成方法についても、実施形態の説明に例示した電子ビーム蒸着法によらずとも、スパッタリング法、プラズマCVD法などによるものであっても構わない。
また、本発明の第1〜第6の実施形態では、ドライエッチング法として反応性イオンエッチング法を用いたが、反応性イオンビームエッチング法や、誘導結合プラズマエッチング法、ECR(Electron Cyclotron Resonance;電子サイクロトロン)プラズマエッチング法などでも、同様のプロセスガスを使用することによって、同様のエッチングが可能である。
また、本発明の第1〜第6の実施形態では、リッジストライプ状の導波路を形成するための第1のマスク層、および、端部電極保護層を形成するための第2のマスク層に、レジストマスクを用いたが、AlNなどの無機誘電体やTiなどの金属や、それらを組み合わせた積層構造であっても構わない。
第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第1の実施形態に係る窒化物半導体積層部周辺の部分正面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分断面図 第1の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の製造方法を示す部分斜視図 第1の実施形態に係るウエハの部分平面図 第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第2の実施形態に係るウエハの部分平面図 第2の実施形態に係る別のウエハの部分平面図 第2の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第3の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第4の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第5の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 第6の実施形態に係る窒化物半導体レーザ素子の斜視図 図18のE−E断面図 従来の窒化物半導体レーザ素子の概略断面図
符号の説明
10 窒化物半導体レーザ素子
11 n型GaN基板
12 導波路
13 劈開面
14 劈開面
15 絶縁層
15a 開口部
16 p側電極、p側コンタクト電極
17 n側電極
18 端部電極保護層
18a 補強層
19 パッド電極
19a ワイヤ接合部
20 窒化物半導体積層部
30 ウエハ
31 劈開位置
32 分割位置
41 第1のレジストマスク
42 第2のレジストマスク

Claims (12)

  1. 基板と、この基板上に複数の窒化物半導体層が積層されてなり、リッジストライプ状の導波路が設けられた窒化物半導体積層部と、前記窒化物半導体積層部上に形成され、前記導波路の上部に開口部を有する絶縁層と、前記導波路および前記絶縁層の上部に設けられた第1の電極と、前記導波路の長手方向に対して垂直な共振器端面を備える窒化物半導体レーザ素子において、
    前記第1の電極の前記共振器の両端面側上部に、前記共振器端面と同一面上に端面を有する絶縁性の端部電極保護層をそれぞれ独立して設け、
    前記端部電極保護層および前記絶縁層が1以上の層からなり、それぞれの前記第1の電極に接する層が同一の材料からなるものであることを特徴とする窒化物半導体レーザ素子。
  2. 前記端部電極保護層および前記絶縁層が、2以上の層からなり、かつ、その積層方向の構造が前記第1の電極に関して対称であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  3. 前記第1の電極の厚さが30Å以上1000Å以下であることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  4. 前記端部電極保護層が、前記第1の電極と接し、さらに前記第1の電極の、前記導波路の長手方向に対して垂直な方向の少なくとも片側で前記絶縁層に接することを特徴とする請求項1〜3に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  5. 前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  6. 前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  7. 前記第2の電極が、端面を前記共振器端面よりも内側に有することを特徴とする請求項に記載の窒化物半導体レーザ素子。
  8. 前記第2の電極が窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合に用いるワイヤを接合するワイヤ接合部を有し、前記ワイヤ接合部において前記第2の電極の下方に前記端部電極保護層と同一の構成の補強層を備えることを特徴とする請求項のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子。
  9. 基板上に複数の窒化物半導体層を積層して窒化物半導体積層部を形成する第1ステップと、
    前記第1ステップで形成した前記窒化物半導体積層部の上面にストライプ状の第1のマスク層を形成する第2ステップと、
    前記窒化物半導体積層部の上部の、前記第2ステップで形成した前記第1のマスク層に覆われていない部分をエッチングすることによって前記窒化物半導体積層部にリッジストライプ状の導波路を形成する第3ステップと、
    前記第1のマスク層を含めた、前記第3ステップでエッチングした前記窒化物半導体の上部に1以上の層からなる絶縁層を形成する第4ステップと、
    前記第1のマスク層上の前記第4ステップで形成した前記絶縁層と前記第1のマスク層とを除去して前記絶縁層に開口部を設ける第5ステップと、
    前記第5ステップで開口部が設けられた前記絶縁層および前記窒化物半導体積層部の上部に第1の電極を形成する第6ステップと、
    前記絶縁層および前記第6ステップで形成した前記第1の電極の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍を除いて第2のマスク層を形成する第7ステップと、
    前記第2のマスク層、前記第1の電極および前記絶縁層の露出している部分に、1以上の層からなり、前記第1の電極に接する層が前記絶縁層の前記第1の電極に接する層と同一の材料からなる前記端部電極保護層を形成する第8ステップと、
    前記第8ステップで形成した前記第2のマスク層上の端部電極保護層と前記第2のマスク層とを除去する第9ステップと、
    前記第9ステップで前記第2のマスク層を除去した後、残った前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記第1の電極、前記絶縁層および前記端部電極保護層ともども劈開する第10ステップと、を備える、窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
  10. 前記第10ステップは、前記第9ステップで前記第2のマスク層を除去した後、前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に第2の電極を設けるステップと、前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記絶縁層、前記第1の電極および前記端部電極保護層ともども劈開するステップとからなる、請求項9に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
  11. 前記第10ステップは、前記第9ステップで前記第2のマスク層を除去した後、前記端部電極保護層、前記第1の電極および前記絶縁層の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍を除いて第2の電極を設けるステップと、前記端部電極保護層を含む、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置で、前記基板、前記窒化物半導体積層部を、前記絶縁層、前記第1の電極および前記端部電極保護層ともども劈開するステップとからなる、請求項に記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
  12. 前記第7ステップにおいて、前記絶縁層および前記第6ステップで形成した前記第1の電極の上部に、前記導波路の長手方向に垂直な劈開位置近傍および窒化物半導体レーザ素子の外部との電気的接合に用いるワイヤを接合するワイヤ接合部となる位置の下方を除いて第2のマスク層を形成し、
    前記第10ステップにおいて、前記ワイヤ接合部となる位置にも前記第2の電極を形成する、請求項9〜11のいずれかに記載の窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
JP2005355574A 2005-12-09 2005-12-09 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 Active JP4535997B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005355574A JP4535997B2 (ja) 2005-12-09 2005-12-09 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
KR1020060120850A KR100882833B1 (ko) 2005-12-09 2006-12-01 질화물 반도체 레이저 소자 및 그 제조 방법
CNB2006101531535A CN100477423C (zh) 2005-12-09 2006-12-05 氮化物半导体激光器元件及其制作方法
US11/636,570 US7842956B2 (en) 2005-12-09 2006-12-11 Nitride semiconductor laser element and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005355574A JP4535997B2 (ja) 2005-12-09 2005-12-09 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007165344A JP2007165344A (ja) 2007-06-28
JP4535997B2 true JP4535997B2 (ja) 2010-09-01

Family

ID=38131046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005355574A Active JP4535997B2 (ja) 2005-12-09 2005-12-09 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7842956B2 (ja)
JP (1) JP4535997B2 (ja)
KR (1) KR100882833B1 (ja)
CN (1) CN100477423C (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2198494B1 (en) * 2007-12-28 2019-10-02 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Waveguide device having delta doped active region
JP2009164233A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Rohm Co Ltd 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2010041035A (ja) * 2008-06-27 2010-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 半導体レーザ素子およびその製造方法ならびに光ピックアップ装置
JP2010267871A (ja) * 2009-05-15 2010-11-25 Sony Corp 半導体レーザおよびその製造方法
JP2011077339A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Sony Corp 半導体レーザ
GB201005696D0 (en) 2010-04-06 2010-05-19 Oclaro Technology Plc Semiconductor laser diodes
CN105490161B (zh) * 2011-07-05 2022-12-30 日亚化学工业株式会社 半导体激光元件
US10505072B2 (en) * 2016-12-16 2019-12-10 Nichia Corporation Method for manufacturing light emitting element
DE102018114133B4 (de) 2018-06-13 2024-05-08 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren für einen Halbleiterlaser

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0758410A (ja) * 1993-08-16 1995-03-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ素子の製造方法
JPH1187771A (ja) * 1997-09-11 1999-03-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2000114664A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2002171021A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 半導体レーザ、半導体レーザの製造方法および半導体レーザの実装方法
JP2005109291A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子
JP2005175056A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体基板および窒化物半導体レーザ素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6126280A (ja) 1984-07-17 1986-02-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ
JPH06209140A (ja) * 1993-01-11 1994-07-26 Matsushita Electron Corp 半導体レーザの製造方法
JPH11330610A (ja) 1998-05-11 1999-11-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザー
WO2000052796A1 (fr) * 1999-03-04 2000-09-08 Nichia Corporation Element de laser semiconducteur au nitrure
JP4060511B2 (ja) * 2000-03-28 2008-03-12 パイオニア株式会社 窒化物半導体素子の分離方法
JP2002335048A (ja) * 2001-03-06 2002-11-22 Sony Corp 窒化物系半導体レーザ素子及びその製造方法
EP1453158A4 (en) * 2001-10-26 2007-09-19 Ammono Sp Zoo NITRIDE SEMICONDUCTOR LASER ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
TWI303909B (en) * 2002-11-25 2008-12-01 Nichia Corp Ridge waveguide semiconductor laser diode
JP2006237475A (ja) 2005-02-28 2006-09-07 Toyoda Gosei Co Ltd 半導体レーザの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0758410A (ja) * 1993-08-16 1995-03-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザ素子の製造方法
JPH1187771A (ja) * 1997-09-11 1999-03-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体素子
JP2000114664A (ja) * 1998-10-06 2000-04-21 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体レーザ素子
JP2002171021A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Toshiba Corp 半導体レーザ、半導体レーザの製造方法および半導体レーザの実装方法
JP2005109291A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Nichia Chem Ind Ltd 半導体レーザ素子
JP2005175056A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体基板および窒化物半導体レーザ素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070061364A (ko) 2007-06-13
US7842956B2 (en) 2010-11-30
CN100477423C (zh) 2009-04-08
KR100882833B1 (ko) 2009-02-10
US20070131960A1 (en) 2007-06-14
CN1979984A (zh) 2007-06-13
JP2007165344A (ja) 2007-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4535997B2 (ja) 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法
JP4547933B2 (ja) 窒化物半導体素子
JP4272239B2 (ja) 半導体光素子の製造方法
JP2010067858A (ja) 窒化物系半導体素子およびその製造方法
TWI783475B (zh) 半導體發光元件以及半導體發光元件的製造方法
TW200830655A (en) Method for manufacturing semiconductor optical device
CN113675310B (zh) 半导体发光元件及半导体发光元件的制造方法
JP2010114430A (ja) 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2022014593A (ja) 半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法
JP2012094564A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2008205139A (ja) 窒化物系半導体レーザ素子
WO2009107621A1 (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP3693142B2 (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4889930B2 (ja) 窒化物半導体レーザ素子の製造方法
US20200251884A1 (en) Semiconductor laser element and method of manufacturing the same
JP4917031B2 (ja) 窒化物半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2000124540A (ja) 半導体発光素子
JP4973258B2 (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP2011258883A (ja) 半導体レーザ
JP4983398B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP2007258576A (ja) 半導体素子
WO2006112228A1 (ja) 半導体レーザ
WO2022201771A1 (ja) 半導体レーザ
JP7135482B2 (ja) 半導体発光装置
TWI766196B (zh) 半導體發光裝置

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20071108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100302

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100524

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100615

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100615

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4535997

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350