JP5521352B2 - 窒化物半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。
窒化物半導体を用いた素子を製造する方法としては、基板上に窒化物半導体層及び電極等を形成したウェハを複数のチップに分割して素子を得る方法が一般に採用されている。
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)。
また、通常、窒化物半導体レーザ素子を製造するために、ウェハを一旦バー状に分割して共振器面を作製した後に、誘電体膜及び/又は保護膜等の形成等の工程を経て、個々にチップ化する方法が採用されている。そして、効率的にバー状及び個々のチップ化を行うために、予め分割予定箇所に溝が形成される。
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。
しかし、各バーに溝を形成する方法(特許文献3)では、個々のバーに対してそれぞれ位置決めを行う必要があり、工程数が多くなってしまい、効率的に窒化物半導体レーザ素子をチップ化することが困難である。
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。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ウェハからチップ化までの分割工程数を低減し、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子を効率的に製造して、歩留まりを飛躍的に改善することができる窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、(1)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
)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、
)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、
)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。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、ウェハからチップ化までの分割工程数を低減することができる。加えて、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子を効率的に製造して、歩留まりを飛躍的に改善することができる。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により形成する素子領域等のレイアウトを示す平面図A、a−a’線断面図B、b−b’線断面図Cである。 本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により形成する別の素子領域等のレイアウトを示す平面図A、a−a’線断面図B、b−b’線断面図Cである。 本発明の窒化物半導体レーザ素子における導波路領域等を説明するための平面図である。 本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法における分割工程を説明するための概略図である。
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法を行うために、まず、基板上に、窒化物半導体層を積層してウエハを形成する。
ここで用いる基板としては、サファイア、スピネル(MgA1)のような絶縁性基板でもよいし、炭化珪素、シリコン、ZnSe、ZnO、GaAs、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板でもよいが、窒化物半導体基板(GaN、AlN等)であることが好ましい。
基板の厚みは、例えば、50μmから10mm程度が挙げられる。
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。
基板は、例えば、第1主面及び/又は第2主面に0.03〜10°程度のオフ角を有する窒化物半導体基板であることがより好ましい。
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。
ここで、低転位密度領域とは、単位面積当たりの転位数が1×10/cm以下、好ましくは1×10/cm以下の領域であり、高転位密度領域とは、これよりも転位密度が高い領域であればよい。
第1領域と第2領域とが交互にストライプを形成する場合、第1領域の幅は10μm〜500μmが挙げられ、第2領域の幅は2μm〜100μmが挙げられる。ストライプ形状は、破線状に形成されているものを含む。
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。
また、窒化物半導体基板は、その一表面において、異なる結晶成長面が分布していてもよい。例えば、第1領域が(0001)面とすれば、第2領域は(0001)面と異なる(000−1)面、(10−10)面、(11−20)面、(10−14)面、(10−15)面、(11−24)面等の結晶成長面が挙げられる。特に、(000−1)面が好ましい。このように部分的に結晶成長面が異なる面を有する基板を用いることにより、基板内部に発生する応力や歪みを緩和させることができ、基板上に応力緩和層を形成することなく、半導体層を膜厚5μm以上で積層することが可能となる。
窒化物半導体基板として、例えば、特開2005−175056号公報、特開2004−158500号公報、特開2003−332244号公報等に記載されているものを利用してもよい。
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、AlGa1−xN(0≦x≦1)等)を設けてもよい。
この基板の第1主面上に形成する窒化物半導体層は、通常、第1導電型窒化物半導体層(以下、「n型半導体層」と記すことがある)、活性層及び第2導電型窒化物半導体層(以下、「p型半導体層」と記すことがある)を、この順に積層されて形成され、各層として、一般式がInAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)で示されるものを用いることができる。これに加えて、III族元素としてBが一部に置換されたものを用いてもよいし、V族元素としてNの一部をP、Asで置換されたものを用いてもよい。
第1導電型及び第2導電型は、上述したようにいずれか一方がn型、他方がp型を意味する。n型半導体層は、n型不純物として、Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr、CdなどのIV族元素又はVI族元素等を1種類以上含有していてもよい。また、p型半導体層は、p型不純物として、Mg、Zn、Be、Mn、Ca、Sr等を含有している。不純物は、例えば、5×1016/cm〜1×1021/cm程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。なお、第1導電型半導体層及び第2導電型半導体層を構成する半導体層の全てが必ずしも不純物を含有していなくてもよい。
窒化物半導体層は、第1導電型半導体層及び/又は第2導電型半導体層に光ガイド層を有していることが好ましく、さらにこれらの光ガイド層が活性層を挟んだ構造であるSCH(Separate Confinement Heterostructure)とすることが好ましい。第1導電型半導体層の光ガイド層と第2導電型半導体層の光ガイド層とは、互いに組成及び/又は膜厚が異なる構造であってもよい。
第1導電型窒化物半導体層及び第2導電型窒化物半導体層は、単一膜構造、多層膜構造又は組成比が互いに異なる2層からなる超格子構造を備えていてもよい。また、これらの層に組成傾斜層や濃度傾斜層を備えたものであってもよい。この窒化物半導体層中に共振器を形成することによって、活性層で発生した光を増幅、共振させることができる。
n型半導体層は、組成及び/又は不純物濃度が異なる2層以上の構造であってもよい。
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。
第2のn型半導体層は、光ガイド層として機能させることができ、InAlGa1−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る。膜厚は0.1〜5μmが適当である。第2のn型半導体層は省略可能である。
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。
活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともInを含有している一般式InAlGa1−x−yN(0<x≦1、0≦y<1、0<x+y≦1)を有することが好ましい。Al含有量を高くすることで紫外域の発光が可能となる。300nm〜650nm程度の波長域での発光が可能である。活性層を量子井戸構造で形成することにより、発光効率を向上させることができる。
活性層上にp型半導体層を積層する。
第1のp型半導体層は、p型不純物を含有したAlGa1−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、InAlGa1−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AlGa1−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AlGa1−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。
これらの半導体層にはInを混晶させてもよい。第1のp型半導体層、第2のp型半導体層は省略可能である。各層の膜厚は、3nm〜5μm程度が適当である。
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。
窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、MOVPE(有機金属気相成長法)、MOCVD(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハイドライド気相成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を用いることができる。特に、MOCVDは、減圧〜大気圧の条件で、結晶性良く成長させることができるので好ましい。
次いで、窒化物半導体層に、共振器面(図1A及び図2Aの13a、13b参照)を形成する。
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。
また、共振器面は、例えば、M面(1−100)、A面(11−20)、C面(0001)又はR面(1−102)からなる群から選ばれる面で形成されることが好ましく、特に、M面であることが好ましい。ここでの共振器面とは、導波路領域を含み、レーザ光が出射及び/又は反射する面であることを意味する。また、素子領域を規定することにより形成される窒化物半導体レーザ素子の側面としては、M面(1−100)、A面(11−20)、C面(0001)又はR面(1−102)からなる群から選ばれる面で形成されることが好ましく、特に、A面であることが好ましい。なお、窒化物半導体レーザ素子の共振器面及び側面は、共に厳密にその結晶面で形成されていなくてもよい。
これらの層の除去は、所望のマスクパターンを形成し、それをマスクとして窒化物半導体層の厚み方向にエッチングすることにより実現できる。
マスクパターンは、例えば、SiO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、Cl、CCl、SiCl及び/又はBCl等のような塩素系のガス、CF、CHF、SiF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。
その後、マスクパターンを利用して、窒化物半導体層をエッチングすることにより、その一部を除去することができる。エッチングは、RIE法を用い、例えば、塩素系のガスを用いることが適している。また、エッチングの際の基板温度は、特に限定されないが、低温(例えば、60〜200℃程度)とすることが好ましい。
素子領域の平面形状は特に限定されないが、一般に、レーザ素子の平面形状が、四角形、平行四辺形、長方形、矩形またはこれらの形状に近似する形状であるため、これと同様の形状とすることが好ましい。また、共振器長が、例えば、200〜1200μm程度、共振器幅が、例えば、70〜500μm程度となるように、素子領域を規定することが好ましい。
なお、素子領域を規定するために、共振器面に垂直な方向に延びる窒化物半導体層の一部を除去した領域は、その幅を、上述したような特定の窒化物半導体基板において、第1領域及び/又は第2領域等の配置、転位密度、結晶欠陥密度、不純物濃度、凹凸の程度、結晶面等の差異に対応して適宜調整することができる。例えば、除去する領域の幅が、交互に異なるように配置してもよい。
このように除去する領域の幅を、第1領域及び/又は第2領域等の配置等に対応させて形成することにより、基板及びその上に積層された窒化物半導体層における結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域と、共振器を構成する活性層等とを分離することができ、活性層における転位、結晶欠陥等によるリーク電流等を防止することが可能となる。
また、素子領域の幅を変化させ、除去する領域を略一定の幅で形成してもよい。この場合も、除去する領域の幅が変化している場合と同様に、特定の窒化物半導体基板を用いた場合に特に有効である。つまり、基板の第1領域及び/又は第2領域等の配置、転位密度、結晶欠陥密度、不純物濃度、凹凸の程度、結晶面等の差異に対応して、素子領域の幅を適宜調整する。例えば、素子領域の幅が、周期的に異なるように配置することが好ましい。
このように素子領域の幅を、第1領域及び/又は第2領域等の配置等に対応させて形成することにより、基板及びその上に積層された半導体層における結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域と、共振器を構成する活性層等とを分離することができ、活性層における転位、結晶欠陥等によるリーク電流等を防止することが可能となる。
続いて、第1補助溝及び第2補助溝を形成する。第1補助溝及び第2補助溝は、先に設けた露出領域に窒化物半導体層側から形成されることが好ましい。補助溝の形成により、活性層側面が露出されることもないため、リーク電流が発生する懸念もなく、保護膜を新たに形成する必要もない。そのため、歩留まりの向上及び補助溝を形成する加工時間の短縮や工程の簡略化を図ることができる。これらの補助溝は、いずれを先に形成してもよいし、ウェハの領域によって交互に形成してもよい。第2補助溝は、第1補助溝よりも深く形成されるので、第2補助溝を先に形成すると、第1補助溝及び第2補助溝のいずれの溝も安定した深さで形成することができるという点で好ましい。また、第1補助溝を先に形成する場合は、第2補助溝のパターンや先に形成された第2補助溝の飛散物に影響を受けずに補助溝を形成することができるため好ましい。詳細は後述するが、第1補助溝は、共振器面と平行に設けられるという点で、より精度よく形成する必要がある。第1補助溝を形成した後で第2補助溝を形成することによって、共振器面と平行な第1補助溝に沿う方向の分割を好適に行うことができ、好ましい。
窒化物半導体基板等の劈開性を有する基板を用いる場合には、窒化物半導体層及び基板の劈開方向を考慮して第1補助溝及び第2補助溝を形成することによって、特に、第1補助溝に沿った方向において、意図しない位置で劈開されることを防ぐことができる。具体的には、第1補助溝に沿って分割される方向としてM面で劈開されるようにすることが好ましい。この際、第2補助溝に沿って分割される方向は劈開性を有しないことが多い。そのため、第2補助溝を第1補助溝よりも深く設けることが、確実にチップ化する上で有効になる。
また、窒化物半導体層及び基板の劈開よりも先に共振器面を形成するため、基板及び窒化物半導体層の分割位置は、共振器面より外側に突出して設けられることになる(図1C中の21で分割される)。この際、意図した位置よりも外側で基板が分割されると、窒化物半導体層の底面(図1C中の11a)でレーザ光が反射し、ファーフィールドパターンにリップルが出現し、ビーム形状が悪化する。一方、意図した位置よりも内側で分割された場合には、劈開時の共振器面への衝撃によりクラックが生じ、窒化物半導体レーザ素子の駆動が困難になる場合がある。この劈開の位置は、第1補助溝の形成位置で調整できるものではなく、第1補助溝を共振器面と略平行に形成したとしても、補助溝内での微細な屈曲や歪みで劈開方向がずれることがある。そのため、第1補助溝は、劈開の方向を支配しないような程度に、後述するような深さ、長さ、幅等で形成する必要がある。つまり、第1補助溝は、ウエハを劈開するきっかけとなるように形成することが好ましい。
本発明では、共振器面を素子分割の前に形成することによって、ウェハ状態で1次補助溝方向と2次補助溝方向との両方向への分割用の補助溝を形成することができ、工程を大幅に簡略化することができる。一方、素子分割時に、共振器面の形成と同時に基板及び窒化物半導体層を劈開した場合では起こり得ないような問題を含んでいるため、より慎重に基板を分割する必要がある。そのため、本発明のように補助溝を設けることが効果的である。
第1補助溝は、共振器面に略平行な方向、つまり、共振器方向に略垂直な方向に破線状に形成される(図1A中21及び図2A中31参照)。また、第1補助溝を、平面視において、導波路領域の延長線(例えば、図3に示したように、窒化物半導体層がその表面にストライプ状のリッジ14を備えている場合にはその延長線14a)から離間するように形成することが好ましい。このように形成すると、第1補助溝形成により飛散物が発生した場合にも光出射領域への付着を軽減することができるので、共振器面に変質等の影響を与えずに安定して第1補助溝を形成することができると共に、得られた窒化物半導体レーザ素子も安定して駆動させることができる。また、共振器端面に誘電体膜が形成されている場合にも、誘電体膜の変質や剥がれを抑制することができるため好ましい。離間距離は特に限定されないが、例えば、第1補助溝の端部から導波路領域の延長線(図3中、14a)までの最短距離m(図3参照)を、1〜10μm程度、さらに2〜8μm程度とすることが好ましい。
第2補助溝は、共振器面に垂直な方向、つまり、共振器方向に平行な方向に形成される(図1A中22及び図2A中32参照)。窒化物半導体層がその表面にストライプ状のリッジを備えている場合には、第2補助溝は、その両側に形成されることとなる。
第1補助溝と第2補助溝とは、少なくとも一部が略垂直に交わることが好ましく(図1A参照)、両者が交差するように形成することがより好ましい(図2A参照)。また、第1補助溝と第2補助溝とは、窒化物半導体レーザ素子の隅部で交わるように形成されることが好ましい。これにより、補助溝を用いて確実にウエハを分割することが可能になる。また、図1のように、窒化物半導体レーザ素子の共振器方向における片側のみ交差するようにしてもよい。このように、片側のみ交差するようにすることで、詳細は後述するが、素子が小型化した際にも対応でき有効である。
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。
また、別の観点から言い換えると、第1補助溝の深さは、ウエハの全厚、つまり、共振器等を形成する前の、素子領域における基板と、全窒化物半導体層との合計の厚みの30%程度以下、20%程度以下の深さが適している。上述したように、共振器面と平行な第1補助溝に沿う方向の分割を好適に行うことができる。また、少なくとも10%以上の深さで第1補助溝を形成することが必要である。第2補助溝の深さは、ウエハ厚の40%程度以上、50%程度以上、さらに60%程度以上の深さが適している。
第1補助溝及び第2補助溝の幅は、特に限定されるものではないが、同程度であることが適している。後の分割工程において、加圧条件等の調整が容易になり分割工程を簡略化することができる。例えば、1〜20μm程度が挙げられ、10μm程度以下が好ましく、3〜6μm程度がより好ましい。
第1補助溝及び第2補助溝は、窒化物半導体層側から形成され、基板が露出するように補助溝を形成することができる方法であれば、どのような方法によって形成してもよい。なかでも、レーザスクライバー(DISCO社製装置、レーザソリューション社製装置、オプト・システム社製装置、ダイトロンテクノロジー社製装置等)等によって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。
第1補助溝及び第2補助溝をレーザスクライバー等によって形成する場合には、用いるレーザ光の集光スポットを、入射するレーザ光の大きさ、伝播時に発生する発散角、焦点距離などを調整するとともに、焦点深度を、波長、集光スポットサイズ、焦点距離等によって適宜調整することが好ましい。一例として、用いるレーザ光の波長を150μm〜600μm程度、エネルギーを0.1W〜10W程度とすることが挙げられる。
特に、第1補助溝及び第2補助溝を形成する際、それらの断面がV字形状となるように形成することが好ましい。また、第2補助溝のV字の底部の頂角の角度は、第1補助溝のそれよりも小さいことが好ましい。これにより、表面における第1補助溝及び第2補助溝の幅が同程度であっても、第2補助溝を第1補助溝より深く形成することができる。つまり、第2補助溝を深く形成するために、溝に要する幅を最小限にとどめることができるために、1つのウェハにおいて素子領域に対するマージンをより小さくすることができる。
通常、半導体レーザ素子では、共振器面と平行な方向への分割工程(一次劈開)と、共振器方向に分割する工程(素子の側面を形成する二次劈開)とを有し、各分割を補助するために、分割溝がそれぞれ形成される。しかし、二次劈開では、基板又は窒化物半導体層の結晶系などに起因して、意図しない方向にブレーキングされ、素子が破損することがある。特に、六方晶系の結晶構造を有する材料からなる基板及び窒化物半導体層において、M面及びC面以外の面(例えばA面、R面等)で窒化物半導体レーザ素子の側面を形成する場合には、劈開時のチップの欠け等が問題となりやすい。
これに対して、ウエハ状態で二次劈開をガイドするための分割溝を深く形成すると、その後の素子の製造工程において、意図しない分割が発生し、ハンドリングが極端に悪化し、歩留まりの低下を招く。一方、二次劈開の直前に分割溝を形成することが考えられるが、その場合には、一次劈開の分割溝の形成と異なる工程で分割溝を形成することが必要となり、製造工程の複雑化、製造コストの増大を招く。
しかし、上述した本発明のように、予めエッチングによって共振器面を形成した場合には、共振器面作成のための一次劈開を行う必要がなく、一次劈開及び二次劈開を同時に又は連続的に行うことができ、かつ個々の窒化物半導体レーザ素子への分割前に、第1補助溝及び第2補助溝の形成を同時に又は連続的に行うことができるために、製造工程を簡略化することができ、製造効率を著しく向上させることができる。
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。
また、深さの異なる第1補助溝及び第2補助溝を形成することにより、共振器側面に沿ったウェハの分割を所望の領域で、精度よく、確実に行うことができ、ウェハの分割工程における不良発生率を飛躍的に低減させることができる。
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。
窒化物半導体レーザ素子では、その出力と共振器長には密接な関係があり、一般的に出力が高くなるほど共振器長を長くする必要がある。つまり、窒化物半導体レーザ素子で所望の出力を得るためには、共振器長はある程度制限される。しかし、共振器長が長くなると、その面積は大きくなり、1ウェハから採れる窒化物半導体レーザ素子の個数は少なくなる。製造コストを維持・削減するために、1ウェハから採れる窒化物半導体レーザ素子の個数を維持するためには、そのチップ幅を狭くする必要がある。一方、近年においては、低出力の窒化物半導体レーザ素子では、チップサイズのより一層の小型化が図られ、共振器幅の方向におけるダウンサイズが進んでいる。このように、共振器幅方向のサイズの縮小にともない、従来の分割方法によっては、相当な押圧が必要であったり、それによるチップの欠け等の防止を図る工夫がなされるなど、その工程は複雑化しているが、素子製造工程のより最終段階において、相当深い第2補助溝を設けることができることにより、窒化物半導体レーザ素子のさらなる小型化にも容易に対応することができ、歩留まりのより一層の改善が可能となる。
また、結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域を有するような窒化物半導体基板を用い、その領域上に第2補助溝を形成する場合には、意図しない方向への劈開により素子が破損することがあるが、第2補助溝を相当深く設けることにより、このような破損を回避し、分割歩留まりをより向上させることができる。
本発明の製造方法においては、任意に、第1補助溝及び第2補助溝を形成した後、洗浄を行ってもよい。つまり、補助溝を形成した後、レーザ光のエネルギーにより、溝内部の表面又は溝周辺の領域等に、窒化物半導体層を構成する金属元素の飛散物等が付着していることがある。
従って、このような飛散物等を、例えば、硝酸、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、酢酸、過酸化水素等の酸の単独又は2種以上の混合液、アンモニア等のアルカリ溶液の単独又はアンモニアと過酸化水素等の混合液、各種界面活性剤等の適当なエッチャントを用いて、浸漬、リンシング、超音波洗浄又はこれらの組み合わせ等、公知の方法によって、洗浄することが好ましい。
この洗浄により、飛散物等の除去を確実に行うことができるため、これらの飛散物等に起因する素子特性の低下を回避することができる。
その後、第1補助溝及び第2補助溝に沿って、得られたウェハ、つまり、基板及び/又はウエハを分割して、チップ状の窒化物半導体レーザ素子を得る。
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。
本発明の半導体レーザの製造方法では、任意の段階(好ましくは共振器面を形成した後の段階)において、ウエハの表面、つまり第2導電型半導体層の表面に、導波路領域として機能するリッジを形成することが好ましい。
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。
リッジは、窒化物半導体層上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いてエッチングすることにより形成することができる。マスクパターンの形成及びエッチングは、共振器面の形成における工程と同様に行うことができる。
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、リッジを形成せず、電流狭窄層を形成することによって、導波路領域を形成してもよい。この場合、まず、第1導電型窒化物半導体層を形成し、幅0.3〜20μm程度のストライプ状の開口を有した膜厚0.01μm〜5μm程度の電流狭窄層を形成する。
この電流狭窄層の開口に露出した第1導電型半導体層上に、例えば、量子井戸構造をした活性層を形成する。次に、活性層の上に第2導電型窒化物半導体層を形成する。このような電流狭窄層は、例えば、i型の窒化物半導体層又はSiO、Al等の絶縁材料で形成することができる。なお、電流狭窄層は、第1導電型半導体層又は第2導電型半導体層を形成し、その表面に電流狭窄層を成長させ、この電流狭窄層にストライプ状の開口を形成し、窒化物半導体層を再成長させることによって形成してもよい。
また、任意の段階で、第2導電型半導体層の表面に(リッジを形成した場合には、リッジの両側面及び第2導電型半導体層の表面に)、第1の保護膜を形成することが好ましい。第1の保護膜の材料はTi、Al、Zr、V、Nb、Hf、Ta、Ga、Si等の酸化物や窒化物が挙げられる。第1の保護膜の形成方法は、当該分野で公知、例えば、CVD法、蒸着法、ECR(電子サイクロトロン共鳴プラズマ)スパッタ法、マグネトロンスパッタ法等種々の方法によって単層又は積層構造で形成することができる。
単層の膜を、1回又は2回以上、製造方法又は条件を変化させることにより、組成は同じであるが、膜質の異なる膜として形成してもよいし、これらの材料の積層膜としてもよい。
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。
任意の段階で、第2導電型半導体層の表面(リッジが形成されている場合にはその表面)に、p電極を形成することが好ましい。p電極として、例えば、NiとAuとからなる2層構造を用いる場合には、まず、第4のp型半導体層上にNiを5〜20nm程度の膜厚で形成し、次に、Auを50〜300nm程度の膜厚で形成する。また、p電極を3層構造とする場合にはNi−Au−Pt又はNi−Au−Pdの順に形成する。
p電極の上には、任意にパッド電極を形成してもよい。パッド電極は、Ni、Ti、Au、Pt、Pd、W等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、p電極側からW−Pd−Au又はNi−Ti−Au、Ni−Pd−Auの順に形成した膜が挙げられる。パッド電極の膜厚は特に限定されないが、最終層のAuの膜厚を100nm程度以上とすることが好ましい。パッド電極の形状は、特に限定されない。
任意の段階で、例えば、p電極を形成した後に、オーミックアニールすることが好ましい。例えば、窒素及び/又は酸素含有雰囲気下で、300℃程度以上、好ましくは400℃程度以上の条件が適当である。
任意の段階で、例えば、第1の保護膜を形成した後、この第1の保護膜の上に、第2の保護膜を形成してもよい。第2の保護膜は、当該分野で公知の方法により形成することができ、上述した第1の保護膜と同様の材料の中から選択することができる。また、本発明では、第2の保護膜の形成と同時に、共振器端面にも保護膜を形成してもよい。
任意の段階で、例えば、n電極を形成する前に、基板の第2主面を研磨することが好ましい。さらに、p電極の形成前後に、基板の第2主面に、部分的又は全面に、n電極を形成することが好ましい。n電極は、例えば、スパッタ法、CVD、蒸着等で形成することができる。n電極の形成には、リフトオフ法を利用することが好ましく、n電極を形成した後、300℃程度以上でアニールを行うことが好ましい。
n電極としては、例えば、総膜厚が1μm程度以下で、基板側から、V(膜厚10nm)−Pt(膜厚200nm)−Au(膜厚300nm)、Ti(15nm)/Pt(200nm)/Au(300nm)、Ti(10nm)−Al(500nm)、Ti(6nm)−Pt(100nm)−Au(300nm)、Ti(6nm)−Mo(50nm)−Pt(100nm)−Au(210nm)、Ti(6nm)−Hf(6nm)−Pt(100nm)−Au(300nm)、Ti(6nm)−Mo(50nm)−Ti(50nm)−Pt(100nm)−Au(210nm)、W−Pt−Au、W−Al−W−Au、あるいは、窒化物半導体側からHf−Al、Ti−W−Pt−Au、Ti−Pd−Pt−Au、Pd−Pt−Au、Ti−W−Ti−Pt−Au、Mo−Pt−Au、Mo−Ti−Pt−Au、W−Pt−Au、V−Pt−Au、V−Mo−Pt−Au、V−W−Pt−Au、Cr−Pt−Au、Cr−Mo−Pt−Au、Cr−W−Pt−Au等の膜が例示される。
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。
n電極は、基板の第2主面でなく、この段階又はその前後の任意の段階で、第1導電型半導体層を露出させた領域に形成してもよい。例えば、基板が絶縁性基板である場合には、このような露出させた領域にn電極を形成してもよい。
さらに、任意に、n電極上にメタライズ電極を形成してもよい。メタライズ電極は、例えば、Ti−Pt−Au−(Au/Sn)、Ti−Pt−Au−(Au/Si)、Ti−Pt−Au−(Au/Ge)、Ti−Pt−Au−In、Au−Sn、In、Au−Si、Au−Ge等により形成することができる。メタライズ電極の膜厚は、特に限定されない。
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。
また、任意の段階(好ましくは、共振器面の形成後、第1補助溝及び第2補助溝の形成前の段階)に、得られた共振器面、つまり、共振器面の光反射側及び/又は光出射面に、誘電体膜を形成することが好ましい。誘電体膜はSiO2、ZrO2、TiO2、Al2、Nb2、AlN、AlGaN等からなる単層膜又は多層膜とすることが好ましい。上述した第2の保護膜を共振器面にも形成している場合にも、所望の反射率を得るためにさらに誘電体膜を形成することが好ましい。
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。
実施例1
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。
SiドープIn0.02Ga0.98Nよりなる障壁層を140Åの膜厚で成長させ、続いてアンドープIn0.07Ga0.93Nよりなる井戸層を80Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交互に積層し、最後にSiドープIn0.02Ga0.98Nよりなる層で終わり、総膜厚560Åの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を成長させる。
ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)を流し、Mgドープしたp型Al0.30Ga0.70Nよりなる層を成長させる。続いてCpMg、TMAを止め、1050℃で、アンドープAl0.06Ga0.94Nよりなる層を成長させる。
TMAを流し、アンドープAl0.13Ga0.87Nよりなる層を25Å成長させ、続いてCpMgを流し、MgドープしたAl0.09Ga0.91Nよりなる層を25Å成長させる。これを120回繰り返すことにより総膜厚0.6μmの超格子層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)。
(共振器面の形成)
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。
(リッジの形成)
続いて、最上層の表面に、幅2mのストライプ状のSiO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。
(保護膜の形成)
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ZrO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SiO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。
(p側電極の形成)
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。
(第2の保護膜及び誘電体膜の形成)
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Al2を膜厚10nmで形成する。
光出射側の端面(図1A中、13a)には、Al2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、Al2を膜厚10nmで形成し、その上にZrOを膜厚67nm、さらにその上に(SiO2/ZrO)を67nm/45nmで、6周期成膜する。
(p側パッド電極の形成)
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。
(n側電極の形成)
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。
(第1補助溝及び第2補助溝の形成)
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。
続いて、第1補助溝21と同様にレーザ光を照射して、共振器面13a、13bに垂直な方向、つまり、第1補助溝21に略垂直に延長するように、連続した第2補助溝22を形成する。溝の深さ(図1B中、y)は50μm程度で形成する。このとき、第2補助溝22は、共振器幅と対応するように150μmの間隔をあけてウェハ全体に平行に形成する。
このように形成された第1補助溝21及び第2補助溝22は、その断面がV字状に形成されており、その表面(第1導電型窒化物半導体層表面)においては、幅はいずれも5μm程度と、同程度である。また、第1補助溝21及び第2補助溝22は、深さが異なるために、第2補助溝22におけるV字がなす底部の頂角の角度が、第1補助溝21のV字角度よりも小さい。
(分割)
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。
このような方法で製造した窒化物半導体レーザ素子では、上述したように第1補助溝21及び相当深い第2補助溝22を設けているため、ウェハの分割工程における不良発生率を極端に低下させることができる。しかも、補助溝の形成後に、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。 さらに、ウェハの状態で共振器面13a、13bの形成、誘電体膜及び/又は保護膜の形成、第1補助溝及び第2補助溝21、22の形成を行うことができるため、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、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る。
また、チップへの分割を、ウェハの状態から2方向にブレイカーを操作するのみの簡略化された工程で行うことができるため、より短時間で、効率的に窒化物半導体レーザ素子を製造することができる。
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。
実施例2
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。
実施例3
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。
実施例4
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。
実施例5
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。
実施例6
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。
本発明は、窒化物半導体レーザ素子のみならず、発光ダイオード(LED)等の発光素子の製造方法に利用することができる。
10 基板
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
特開2002−252185号公報 特開平10−214997号公報 特開2003−17791号公報 特開2008−244080号公報

Claims (13)

  1. 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。
  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請求項1に記載の方法。
  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。
  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。
  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請求項3又は4に記載の方法。
  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請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  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請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
  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請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。
  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請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 前記第1補助溝を形成した後に第2補助溝を形成する請求項1〜9のいずれか1つに記載の方法。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
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