JP5521352B2 - 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
窒化物半導体レーザ素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5521352B2 JP5521352B2 JP2009045420A JP2009045420A JP5521352B2 JP 5521352 B2 JP5521352 B2 JP 5521352B2 JP 2009045420 A JP2009045420 A JP 2009045420A JP 2009045420 A JP2009045420 A JP 2009045420A JP 5521352 B2 JP5521352 B2 JP 5521352B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- auxiliary groove
- nitride semiconductor
- semiconductor layer
- substrate
- wafer
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 191
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 144
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 82
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 76
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 31
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 180
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 60
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 24
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 20
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 18
- 229910018885 Pt—Au Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 241000270281 Coluber constrictor Species 0.000 description 5
- OQZCSNDVOWYALR-UHFFFAOYSA-N flurochloridone Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(N2C(C(Cl)C(CCl)C2)=O)=C1 OQZCSNDVOWYALR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical group [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical group [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002710 Au-Pd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015365 Au—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015363 Au—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001050985 Disco Species 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- -1 and / or BCl 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Chemical group 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000007716 flux method Methods 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N magnesium;cyclopenta-1,3-diene Chemical compound [Mg+2].C1C=CC=[C-]1.C1C=CC=[C-]1 QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical group [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Chemical group 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical group [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
ウェハを分割する方法として、ダイサー、スクライバー、エッチング等の方法で溝を形成し、溝に沿ってブレイカー等で加圧して分割する方法がある(例えば、特許文献1:特開2002−252185号公報、特許文献2:特開平10−214997号公報等)。
このような溝を形成する方法としては、バー状に分割した後、各バーに溝を形成する方法(例えば、特許文献3:特開2003−17791号公報)、ウェハの状態でチップ化用の溝を形成する方法(例えば、特許文献4:特開2008−244080号公報)等が提案されている。
また、ウェハ状態で予めチップ化用の溝を形成する方法(特許文献4)では、溝を形成する工程数を削減することはできるが、ウェハからバーへの分割の際に又はその後の工程でのハンドリングの際に、先に設けたチップ化用の溝で意図せず分割されてしまうことがある。このようなことが起こると確実に共振器面を形成することができず、この方法では歩留まりを著しく低下させるという課題がある。
前記窒化物半導体層に共振器面を形成する工程と、
前記窒化物半導体層の表面にリッジを形成する工程と、
該共振器面と平行な方向に破線状の第1補助溝を、窒化物半導体層側から、上面視において前記リッジの延長線から離間するように形成し、前記共振器面と略垂直な方向に前記第1補助溝よりも深い第2補助溝を窒化物半導体層側から形成する工程と、
前記第1補助溝及び第2補助溝に沿ってウェハを分割する工程を備えることを特徴とする。
この窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、以下の1以上を備えることが好ましい。
(2)前記第1補助溝及び第2補助溝は、基板が露出するように形成する、
(3)前記基板上に、第1導電型窒化物半導体層、活性層及び第2導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、第1導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成することによって共振器面を形成し、前記露出領域に第1補助溝を形成する、
(4)前記基板上に、第1導電型窒化物半導体層、活性層及び第2導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、前記第1補助溝及び第2補助溝を形成する前に、前記レーザ素子の素子領域の外周において前記第1導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成し、該露出領域に第1補助溝及び第2補助溝を形成する、
(5)前記露出領域を、前記ウェハをエッチングすることにより形成する、
(6)前記第1補助溝と前記第2補助溝とを、前記リッジの片側においてT字状に交わるように形成する、
(7)前記第2補助溝を、前記第1補助溝の深さの2倍以上の深さで形成する、
(8)前記第1補助溝及び第2補助溝を、溝表面において略同じ幅で形成する、
(9)前記第1補助溝を、前記ウェハの全厚の30%以下の深さで形成する、
(10)前記第1補助溝を形成した後に第2補助溝を形成する、
(11)前記第1補助溝及び第2補助溝を、レーザ加工により形成する、
(12)前記第1補助溝及び第2補助溝は、断面がV字形状であり、第2補助溝のV字のなす角度は、第1補助溝のV字のなす角度より小さい、
(13)さらに、共振器面の形成と、第1補助溝及び第2補助溝の形成との間に、前記共振器面に誘電体膜を形成する工程を含む、
(14)前記第1補助溝及び第2補助溝に沿う分割を、ローラーを用いた加圧によって行う。
窒化物半導体基板は、MOCVD法、HVPE法、MBE法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。また、市販のものを用いてもよい。
窒化物半導体基板は、その一表面において、転位密度が面内でストライプ状に周期的に分布しているものでもよい。例えば、ELO法を用いて低転位密度領域(例えば、第1領域)と高転位密度領域(例えば、第2領域)とを交互にストライプ状に形成したもの、基板上にラテラル成長により半導体層を形成し、この半導体層を基板として用いることにより、結晶欠陥密度、結晶方向等が異なる領域がストライプ状に配置したもの等が挙げられる。また、極性が異なる領域が分布しているものでもよい。例えば、第1領域と第2領域とで、ストライプ状に極性が分断されていてもよい。特に、高転位密度領域は、ストライプ状に限られず、円形、楕円形、四角形等で形成されていてもよい。
第2領域が円形の場合、直径は2μm〜100μm程度、楕円形の場合、長径が2μm〜100μm程度及び短径が2μm〜100μm程度のものが挙げられる。
これらの転位測定はCL観察やTEM観察等で行うことができる。
なお、基板上には、窒化物半導体レーザ素子として機能する窒化物半導体層を形成する前に、バッファ層、中間層等(例えば、AlxGa1−xN(0≦x≦1)等)を設けてもよい。
例えば、第1のn型半導体層は、AlxGa1-xN(0≦x≦0.5)、好ましくはAlxGa1-xN(0<x≦0.3)によって形成することができる。具体的な成長条件としては、反応炉内での成長温度を900℃以上で形成することが好ましい。また、第1のn型半導体層はクラッド層として機能させることができる。膜厚は0.5〜5μm程度が適当である。
なお、n型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
第1のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlxGa1−xN(0≦x≦0.5)によって形成することができる。第1のp型半導体層はp側電子閉じ込め層として機能する。
第2のp型半導体層は、InxAlyGa1−x−yN(0<x≦1、0≦y<1、0<x+y≦1)によって形成することができ、光ガイド層として機能させることができる。
第3のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlxGa1−xN(0≦x≦0.5)で形成することができる。第3のp型半導体層はGaNとAlGaNとからなる超格子構造であることが好ましく、クラッド層として機能する。
第4のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlxGa1−xN(0≦x≦1)で形成することができ、コンタクト層として機能させることができる。
なお、p型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
共振器面は、エッチングにより形成されることが好ましい。これにより、所望の領域に自由に素子領域及び露出領域を形成することができる。このエッチングでは、共振器面を形成するための領域のみ、窒化物半導体層の一部を除去して露出領域を形成すればよいが、同時に、窒化物半導体レーザ素子の素子領域として機能する領域を規定するように露出領域を形成することが好ましい。
このような共振器面の形成及び/又は素子領域の規定は、少なくとも第2導電型窒化物半導体層及び活性層を除去することによって行ってもよいし、任意に第1導電型窒化物半導体層及び/又は基板の一部を除去して露出領域を形成してもよい。好ましくは、第1導電型窒化物半導体層が露出するように除去することが好ましい。
マスクパターンは、例えば、SiO2等の酸化膜、SiN等の窒化膜を、CVD装置等を用いて形成し、この膜をフォトリソグラフィ及びエッチング工程等の公知の方法を利用して、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。マスクパターンの膜厚は、例えば、0.1〜5.0μm程度が挙げられる。パターニングは、RIE法等を用いることが好ましく、この際のエッチングは、ハロゲン系ガスを用いて行うことが適している。例えば、Cl2、CCl4、SiCl4及び/又はBCl3等のような塩素系のガス、CF4、CHF3、SiF4等のようなフッ素系等のガスを用いて行うことが適している。
第1補助溝及び第2補助溝の深さは、第2補助溝を第1補助溝よりも深く形成すれば、特に限定されない。通常、第1補助溝及び第2補助溝を形成するウエハは、先の露出領域の形成により第1導電型窒化物半導体層が露出されていることから、基板の一部が露出する以上の深さであればよい。これにより、厚み方向においてウエハの大部分を占める基板を確実に劈開することができる。特に、第2補助溝を、第1補助溝の深さの2倍以上深く形成することが好ましい。第2補助溝は、ウエハが、共振器面に垂直な方向に完全に分離するように形成されていてもよい。
具体的な深さとしては、補助溝を形成する際のウェハの厚さが70〜90μm程度の場合、第1補助溝の深さは、5〜35μm程度が適している。第1補助溝の深さが5μmより浅い場合には、補助溝として機能しないことに加えて、溝を安定して形成することが困難になる。また、35μm以上の深さで形成された場合には、形成された溝に沿って分割され、意図した方向に劈開されない場合がある。好ましくは15〜20μmで形成されることが挙げられる。また、第2補助溝の深さは、40〜90μm程度が適している。これ以上浅い場合には、確実にチップ化することが難しくなる。また、ウェハを完全に分離するように形成された場合は、溝を形成する際に基板の裏面に飛散物が発生することがあり、その対策を考慮する必要がある。そのため、基板が残るように形成することが好ましく、具体的な範囲としては、50〜80μm程度で形成することが好ましい。
この方法では、第1補助溝及び第2補助溝をそれぞれ独立したレーザ光の走査工程によって形成してもよいし、連続的に1回又は複数回のレーザ光の走査工程によって形成してもよい。
特に、ウェハに窒化物半導体レーザ素子の素子領域が、共振器方向又は共振器方向に直交する方向にあるいはマトリクス状に複数形成される場合には、第1補助溝及び第2補助溝は、基板全体にわたって、この工程で一度期に形成することが好ましい。このように、双方の補助溝を形成する場合には、ウェハ全体の溝形成部分を、ウェハ単位で画像認識することができるために、一回又は一連の操作によって、ウェハ上の全部の素子領域に対して効率的に補助溝を形成することができる。そのため、加工工程を簡略化し、ウェハ全体に補助溝を形成するのにかかる加工時間の短縮を図ることが可能となる。
しかも、第1補助溝及び第2補助溝を、共振器面を形成した後に形成することができるため、共振器面に対する処理及び加工、その他の工程などを、ウェハ単位で行うことができるため、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子をより簡略化した製造工程によって、より効率的に、製造することができ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。
さらに、特に分割不良が発生しやすい二次劈開に対する第2補助溝を、相当深く形成したとしても、その後に、共振器面に対する処理及び加工等を行わなくてよいために、これらの工程における意図しない分割又は分割不良を回避することができ、より歩留まりの向上を図ることができる。
ここでの分割は、公知の方法により行うことができる。例えば、ブレードブレイク、ローラーブレイク又はプレスブレイク等、種々の方法を利用することができる。具体的には、第1補助溝及び第2補助溝を形成したのと反対側、つまり基板側に円形ローラー又は刃物等を当てて、第1補助溝及び第2補助溝に応力集中を与えて加圧することにより、ウエハを劈開して分割し、チップ状にすることができる。
リッジの幅は1.0μm〜50.0μm程度が適当である。さらに、ビーム形状をシングルモードとする場合にはリッジの幅は1.0μm〜3.0μm程度が好ましい。その高さ(エッチングの深さ)は、p型半導体層を構成する層の膜厚、材料等によって適宜調整することができ、例えば、0.1〜2μmが挙げられる。なお、リッジは、共振器の延長方向の長さが100μm〜2000μm程度になるように設定することが好ましい。リッジは、共振器の延長方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、60〜90°程度の角度を有するテーパー状であってもよい。
リッジは、共振器面に対して垂直に配置するように形成することが好ましい。これにより、先に形成した共振器面を、好適な光出射共振面とすることができる。
リッジを形成した場合には、上述したリッジの形成の際に用いたマスクパターンをそのまま存在させた状態で、窒化物半導体層上に第1の保護膜を形成することが好ましい。
また、第1の保護膜形成後にアニールしてもよい。例えば、窒素及び/又は酸素含有雰囲気下、300℃程度以上、好ましくは400℃程度以上の条件が適当である。
n電極は、第1補助溝及び第2補助溝等を除く領域に形成することが好ましい。
その後又は任意の段階で、反応容器内において、ウェハを窒素雰囲気中、700℃程度以上の温度でアニールして、p型半導体層を低抵抗化してもよい。
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法の実施例を詳細に説明する。
この実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法を以下に示す。
(窒化物半導体層の形成)
まず、n型GaNからなる基板をMOVPE反応容器内にセットし、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アンモニア(NH3)、不純物ガスにシランガス(SiH4)を用い、SiドープしたAl0.04Ga0.96Nよりなる層を成長させる。
続いて、TMG及びアンモニアを用い、アンドープのGaNよりなる層を成長させる。
最後に、p型クラッド層の上に、Mgドープしたp型GaNよりなる最上層を成長させる。
このようにして、基板10上に積層され、第1導電型窒化物半導体層11、活性層12、第2導電型窒化物半導体層13からなるウエハを形成する(図1B〜図1C参照)。
次いで、基板上に窒化物半導体層を積層したウェハを、反応容器から取り出し、第2導電型窒化物半導体層上に所望の形状のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いて、第2導電型窒化物半導体層側から、第1導電型窒化物半導体層の途中まで、塩素系ガスによるRIE(反応性イオンエッチング)を用いてエッチングすることによって、共振器面を形成するとともに、窒化物半導体レーザ素子の素子領域の外周において、同様にエッチングして、素子領域及び露出領域を規定する。ここでは、共振器長を約400μm、共振器幅を約150μmの略四角形の素子領域を形成する。
続いて、最上層の表面に、幅2mのストライプ状のSiO2よりなるマスクパターンを形成する。その後、RIEを用いてエッチングを行い、ストライプ状のリッジ(図1A〜1C中、14)を形成する。
次に、マスクパターンが形成された状態で、リッジの側面及び窒化物半導体層の表面に膜厚200nm程度のZrO2からなる保護膜を形成する。
その後、アニールを行った後、最上層上に形成されているマスクパターンを除去し、リフトオフ法によりSiO2よりなるマスクパターンとともに、最上層上に形成されている保護膜を除去する。
続いて、最上層のリッジ最表面に、Ni(10nm)/Au(100nm)/Pt(100nm)からなるp側オーミック電極をストライプ状に形成する。
次いで、得られた窒化物半導体層の側面及び共振器面に、第2の保護膜としてAl2O3を膜厚10nmで形成する。
光出射側の端面(図1A中、13a)には、Al2O3からなる保護膜の上に、SiO2からなる誘電体膜を膜厚130nmで形成する。
反対側の端面(図1A中、13b)には、Al2O3を膜厚10nmで形成し、その上にZrO2を膜厚67nm、さらにその上に(SiO2/ZrO2)を67nm/45nmで、6周期成膜する。
その後、p側オーミック電極と電気的に接続する、Ni(8nm)/Pd(200nm)/Au(800nm)からなるp側パッド電極(図1A〜1C中、15)を形成する。
また、基板の裏面を、基板厚みが80μmとなるように研磨し、研磨したn型GaN基板の裏面に、Ti(15nm)/Pt(200nm)/Au(300nm)からなるn側オーミック電極を形成する。
続いて、このようにして得られたウェハに、第1補助溝21及び第2補助溝22を形成する。
まず、ウェハの基板側を支持部材上に載置し、レーザスクライバーを用いて、窒化物半導体層側からレーザ光を照射し、第1補助溝21を形成する。この第1補助溝21は、共振器面13a、13bと平行な方向に、120μm程度のピッチで破線状の溝を形成する。溝の長さは64μm程度、深さ(図1C中、x)は20μm程度で形成する。第1補助溝21は、共振器長と対応するように400μmの間隔をあけてウェハ全体に平行に形成する。
その後、ウェハを洗浄し、図4に示すように、ローラーブレイカー43を用いて、第1補助溝に沿う方向、第2補助溝に沿う方向の順にウェハ40の分割を行い、窒化物半導体レーザ素子を得る。この際、ウェハ40の窒化物半導体側に保護部材としてセパレータ41を、基板側にウェハを保護・固定するためダイシングテープ42を貼着する。
本発明の実施例との比較として、第1補助溝及び第2補助溝を同じ深さで形成する以外は実施例1と同様の方法で形成する。
まず、本実施例の第1補助溝と同じ20μmの深さで形成した場合は、第2補助溝に沿う方向の分割に分割されない箇所が多数発生した。
また、本実施例の第2補助溝と同じ50μmの深さで形成した場合は、第1補助溝に沿う方向の分割において、基板及び窒化物半導体層が劈開されずに分割されたり、共振器面に対して斜めの方向で分割され、多数のチップでチップの欠けが確認された。また、補助溝を形成してから分割を行うまでの間にウェハの割れが発生し、歩留まりが低下する。
この実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造においては、図2A〜2Cに示すように、リッジ14の位置を窒化物半導体レーザ素子の素子領域中央部分に形成し、それに伴ってp電極及びpパッド電極25の形状を若干変更し、共振器の光出射側の端面13aにおいて、破線状の第1補助溝31の端部を、リッジ14から離間するように形成するとともに、この第1補助溝31を、第2補助溝32と、窒化物半導体レーザ素子の4隅において確実に交差するように形成した以外は、実施例1と同様の方法で形成した。
この実施例2におけるレーサ素子の製造では、実施例1よりも歩留まりの向上が見られる。
この実施例では、第1補助溝の深さを30μmで形成し、第2補助溝の深さを60μmで形成する以外は、実施例1と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例3におけるレーサ素子の製造では、第2補助溝の方向の分割において精度が向上する。
この実施例では、補助溝形成時のウェハの厚みを70μmになるように研磨し、第1補助溝の深さを20μmで形成し、第2補助溝の深さを50μmで形成する以外は、実施例1と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例4における窒化物半導体レーサ素子の製造では、第1補助溝の方向の分割において精度が向上し、実施例1よりも歩留まりの向上が見られる。
この実施例では、補助溝形成時のウェハの厚みを90μmになるように研磨し、第1補助溝の深さを30μmで形成し、第2補助溝の深さを60μmで形成する以外は、実施例1と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例5における窒化物半導体レーサ素子の製造でも、実施例1と同様の効果を得ることができる。
この実施例では、素子領域及び露出領域の形成時に、共振器長を約300μm、共振器幅を約80μmの略四角形の素子領域を形成し、実施例1と比較してチップサイズを小型化する以外は、実施例1と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例6における窒化物半導体レーサ素子の製造では、分割工程における歩留まり低下が懸念されるが、実施例1と同程度の効果を得ることができる。
11 n型半導体層
12 活性層
13 p型半導体層
13a、13b 端面
14 リッジ
14a 延長線
15、25 pパッド電極
21、31 第1補助溝
22、32 第2補助溝
Claims (13)
- 基板上に窒化物半導体層が積層されたウェハを形成する工程と、
前記窒化物半導体層に共振器面を形成する工程と、
前記窒化物半導体層の表面にリッジを形成する工程と、
該共振器面と平行な方向に破線状の第1補助溝を、窒化物半導体層側から、上面視において前記リッジの延長線から離間するようにレーザ加工により形成し、前記共振器面と略垂直な方向に前記第1補助溝よりも深い第2補助溝を窒化物半導体層側からレーザ加工により形成する工程と、
前記第1補助溝及び第2補助溝に沿ってウェハを分割する工程を備える窒化物半導体レーザ素子の製造方法。 - 前記第1補助溝及び第2補助溝は、基板が露出するように形成する請求項1に記載の方法。
- 前記基板上に、第1導電型窒化物半導体層、活性層及び第2導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、第1導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成することによって共振器面を形成し、前記露出領域に前記第1補助溝を形成する請求項1又は2のいずれか1つに記載の方法。
- 前記基板上に、第1導電型窒化物半導体層、活性層及び第2導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、前記第1補助溝及び第2補助溝を形成する前に、前記レーザ素子の素子領域の外周において前記第1導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成し、該露出領域に前記第1補助溝及び第2補助溝を形成する請求項1又は2に記載の方法。
- 前記露出領域を、前記ウェハをエッチングすることにより形成する請求項3又は4に記載の方法。
- 前記第1補助溝と前記第2補助溝とを、前記リッジの片側においてT字状に交わるように形成する請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記第2補助溝を、前記第1補助溝の深さの2倍以上の深さで形成する請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1補助溝及び第2補助溝を、溝表面において略同じ幅で形成する請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1補助溝を、前記ウェハの全厚の30%以下の深さで形成する請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1補助溝を形成した後に第2補助溝を形成する請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1補助溝及び第2補助溝は、断面がV字形状であり、第2補助溝のV字のなす角度は、第1補助溝のV字のなす角度より小さい請求項1〜10のいずれか1つに記載の方法。
- さらに、共振器面の形成と、第1補助溝及び第2補助溝の形成との間に、前記共振器面に誘電体膜を形成する工程を含む請求項1〜11のいずれか1つに記載の方法。
- 前記第1補助溝及び第2補助溝に沿う分割を、ローラーを用いた加圧によって行う請求項1〜12のいずれか1つに記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009045420A JP5521352B2 (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009045420A JP5521352B2 (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010199482A JP2010199482A (ja) | 2010-09-09 |
JP5521352B2 true JP5521352B2 (ja) | 2014-06-11 |
Family
ID=42823877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009045420A Active JP5521352B2 (ja) | 2009-02-27 | 2009-02-27 | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5521352B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5451724B2 (ja) | 2011-12-08 | 2014-03-26 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58139487A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
JP3670768B2 (ja) * | 1996-07-17 | 2005-07-13 | 豊田合成株式会社 | 3族窒化物半導体レーザダイオードの製造方法 |
JP4710148B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2011-06-29 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体チップの製造方法 |
JP2003017791A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-17 | Sharp Corp | 窒化物半導体素子及びこの窒化物半導体素子の製造方法 |
JP2003086900A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法 |
JP2008251893A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sharp Corp | Iii族窒化物半導体の加工方法、iii族窒化物半導体発光素子の製造方法、iii族窒化物半導体発光素子、iii族窒化物半導体レーザ素子の製造方法およびiii族窒化物半導体レーザ素子 |
-
2009
- 2009-02-27 JP JP2009045420A patent/JP5521352B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010199482A (ja) | 2010-09-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5056142B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化物半導体レーザ素子 | |
US8062959B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor element | |
JP5245904B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
JP5028640B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP4986714B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
JP2006066869A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体素子 | |
CN111095483A (zh) | 利用切割技术移除衬底的方法 | |
JP5076746B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
JP2005340625A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
US8406264B2 (en) | Nitride semiconductor laser element | |
JP4665394B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2006165407A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP5521352B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 | |
JP2000058972A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP4131293B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体素子 | |
JP5277762B2 (ja) | 窒化物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2009277844A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP4224952B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
JP4973261B2 (ja) | 窒化物半導体素子およびその製造方法 | |
JP2006186025A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP4964026B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子の作製方法 | |
JP2001210913A (ja) | レーザ素子の製造方法 | |
JP2006303539A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子及び窒化物半導体素子 | |
JP2009283573A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
JP2010129581A (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130325 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130402 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130530 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140219 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140226 |
|
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: 20140311 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140324 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5521352 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |