JP5803457B2 - レーザダイオード素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、産業用機器などに用いられるレーザダイオード素子の製造方法に関する。

特許文献１には、半導体レーザーバーを所望の位置で割り、レーザダイオード素子を形成する技術が開示されている。この技術ではまず、半導体レーザーバーの短手方向を横断する分離溝を形成することで、メサストライプを形成する。そして、分離溝に沿うように罫書きして形成したスクライブ溝を起点に半導体レーザーバーを割る。

特開２００９−７１１６２号公報

ところで、罫書きにはダイヤモンド針などの先の尖った治具が用いられるため、半導体レーザーバーの端面付近には当該針を突き刺して罫書きすることができない。そのため、半導体レーザーバーの端面付近はスクライブ溝なしで割らなければならない。この場合、劈開面にクラックやチッピング（欠けという）が大規模に発生し歩留りを低下させることがあった。特に、欠けが発生して劈開面がメサストライプにまで及び歩留りを低下させることがあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、歩留りを高めることができるレーザダイオード素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るレーザダイオード素子の製造方法は、メサストライプを形成するように半導体レーザーバーを短手方向に横断し、該半導体レーザーバーの端部で広幅部を有し該半導体レーザーバーの中央部で狭幅部を有する分離溝を形成する工程と、該半導体レーザーバーに、該半導体レーザーバーの端部を避けて該分離溝と平行にスクライブ溝を形成する工程と、該スクライブ溝を起点として該半導体レーザーバーを割り、該半導体レーザーバーの該分離溝が形成された面と反対の面である裏面から該分離溝の底面に至る劈開面を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、半導体レーザーバーを割るときに生じる欠けがメサストライプに及ぶことを防止できる。

本発明の実施の形態１に係る分離溝を形成することを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザーバーの裏面にスクライブ溝を形成することを示す図である。 図２のIII−III線における断面図である。 図２のIV−IV線における断面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザーバーを割った後の狭幅部における断面を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザーバーを割った後の広幅部における断面を示す図である。 分離溝の底面にスクライブ溝を形成したことを示す図である。 本発明の実施の形態２に係るＶ溝を形成することを示す図である。 図８のIX−IX線における断面図である。

実施の形態１．
図を参照して本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法を説明する。まず、半導体レーザーバーに分離溝を形成する。図１は、本発明の実施の形態１に係る分離溝を形成することを示す図である。分離溝１２は、半導体レーザーバー１０を短手方向に横断するように形成する。分離溝１２は、半導体レーザーバー１０の端部（端面１０ａに接する部分をいう、以下同じ）で広幅部１２ａを有し、半導体レーザーバー１０の中央部で狭幅部１２ｂを有する。狭幅部１２ｂは２箇所の広幅部１２ａに挟まれている。

広幅部１２ａの幅はａで表され、狭幅部１２ｂの幅はｂで表されている。広幅部１２ａは端面１０ａから数十μｍ半導体レーザーバー１０の中央部分に進入するように形成されている。分離溝１２が形成されることで、半導体レーザーバー１０にメサストライプが形成される。図１には、メサストライプのうち電極１６とコンタクト層１８が示されている。

次いで、半導体レーザーバー１０の裏面にスクライブ溝を形成する。半導体レーザーバー１０の裏面とは、半導体レーザーバー１０の分離溝１２が形成された面と反対の面である。図２は、本発明の実施の形態1に係る半導体レーザーバーの裏面にスクライブ溝を形成することを示す図である。スクライブ溝２２は、半導体レーザーバーの裏面２０のうち前述した分離溝１２の直下部分に、例えば先端がダイヤモンドで形成されたダイヤモンド針で罫書きすることで形成する。半導体レーザーバー１０の短手方向のスクライブ溝２２の長さと狭幅部１２ｂの長さは等しい。また、スクライブ溝２２は分離溝１２と平行に伸びるように形成する。半導体レーザーバー１０の端部にはダイヤモンド針を突き刺すことができないので、スクライブ溝２２は半導体レーザーバー１０の端部を避けて形成する。

さらに、半導体レーザーバー１０の裏面２０に電極２４を形成する。電極２４はスクライブ溝２２が形成されていない部分に形成する。電極２４は電極１６と同時に形成してもよい。図３は、図２のIII−III線における断面図である。半導体基板１４の上には、下クラッド層３０が形成されている。下クラッド層３０の上には活性層３２が形成されている。活性層３２の上には上クラッド層３４が形成されている。上クラッド層３４の上にはコンタクト層１８が形成されている。コンタクト層１８の上には電極１６が形成されている。そして、分離溝１２の広幅部１２ａによってメサストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃが形成されている。メサストライプ間には広幅部１２ａが形成されているので、メサストライプ間の間隔は広くなっている。

図４は、図２のIV−IV線における断面図である。半導体レーザーバー１０の中央部では、メサストライプ３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、分離溝１２の狭幅部１２ｂによって形成されるので、メサストライプ間の間隔が狭くなっている。図３、４から分かるように、分離溝１２は、コンタクト層１８から下クラッド層３０までをエッチングして形成する。

次いで、半導体レーザーバーを割り、劈開面を形成する。図５は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザーバーを割った後の狭幅部における断面を示す図である。スクライブ溝２２を起点として半導体レーザーバー１０を割り、半導体レーザーバー１０の裏面２０から分離溝１２の底面に至る劈開面を形成する。劈開が成功した場合、平坦な劈開面４０が形成される。一方、一定の確率で欠けを有する劈開面４２が生じることは避けられない。しかしながら狭幅部１２ｂを含む部分ではスクライブ溝２２を起点に劈開するため、劈開面が大きく傾斜することはなく欠けの程度も軽微である。

図６は、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザーバーを割った後の広幅部における断面を示す図である。劈開が成功した場合、平坦な劈開面４０が形成される。一方、一定の確率で欠けを有する劈開面４４が生じる。しかも、広幅部１２ａが形成された半導体レーザーバー１０の端部にはスクライブ溝が形成されないので、この部分では劈開の起点となるものがない。そのため、劈開面が大きく傾斜することがある。しかしながら、広幅部１２ａは、前述の狭幅部１２ｂよりも幅が広いので劈開面が傾いても劈開面がメサストライプに及ぶことを防止できる。

本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法によれば、スクライブ溝２２を形成できない半導体レーザーバー１０の端部における分離溝１２は広幅部１２ａで形成する。そのため、劈開面が傾斜しても劈開面がメサストライプに及ぶことを防止できる。よって、素子の分割不良を防止し、歩留りを高めることができる。

ところで、電極１６はダイボンドされたりワイヤボンドされたりする電極であるため、大面積で形成することが好ましい。ところが分離溝１２の面積を大きくとると電極１６の面積を小さくしなくてはならないため、分離溝１２の面積はできるだけ小さくすることが好ましい。本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法によれば、分離溝１２の面積を増加させる広幅部１２ａは半導体レーザーバー１０の端部にのみ形成するので、分離溝１２の面積を小さくできる。

本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法は、様々な変形が可能である。スクライブ溝は、分離溝に沿うように形成されていればどこに形成されてもよい。例えば、スクライブ溝を分離溝の底面に形成してもよい。図７は、分離溝の底面にスクライブ溝を形成したことを示す図である。スクライブ溝２３は、分離溝１２に沿って狭幅部１２ｂと同じ長さで形成する。

本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法では、スクライブ溝２２,２３と狭幅部１２ｂの長さを一致させたが、本発明はこれに限定されない。例えば、広幅部１２ａをスクライブ溝２２の直上（又は直下）に及ぶように形成してもよい。この場合、広幅部１２ａの面積が広がるため、劈開面がメサストライプに達する分割不良を抑制する効果を高めることができる。

半導体レーザーバーを割る工程の前の各工程の順序は特に限定されない。例えば、電極１６、２４はスクライブ溝２２を形成した後に形成してもよい。また、分離溝１２は、活性層３２をエッチングして形成するものであれば特に限定されない。例えば、当該エッチングを下クラッド層３０の途中でストップし、分離溝の底面に下クラッド層３０があらわれるようにしてもよい。

本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法では、複数の半導体層（エピ層）の詳細構造の説明は省略したが、活性層を含む限り複数の半導体層の構造は限定されない。なお、活性層は、ＱＷ、ＭＱＷ、ＳＣＨ構造などで形成してもよい。本発明は活性層を有する全てのタイプのレーザダイオード素子に利用できる。

電極１６、２４の材料としては、特に限定されないが、金、白金、チタン、モリブデン、タンタル、ニッケル等、又はこれらの多層膜を用いることができる。また、電極１６、２４上に金メッキを形成してもよい。

実施の形態２．
図を参照して本発明の実施の形態２に係るレーザダイオード素子の製造方法を説明する。実施の形態１と同じ点は省略する。

まず、半導体レーザーバーにＶ溝を形成する。図８は、本発明の実施の形態２に係るＶ溝を形成することを示す図である。半導体レーザーバー５０に半導体レーザーバー５０を短手方向に横断するＶ溝５２を形成する。Ｖ溝５２はウエットエッチングで形成する。Ｖ溝５２によりメサストライプが形成される。

次いで、Ｖ溝５２を起点として半導体レーザーバー５０を割る。図９は、図８のIX−IX線における断面図である。メサストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃはＶ溝５２により形成されるため、メサストライプ５４ａ、５４ｂ、５４ｃの側面は斜面になっている。半導体レーザーバー５０は、Ｖ溝５２の先端部分から半導体レーザーバー５０の裏面２０に至る劈開面を形成するようにして割る。裏面とは、半導体レーザーバー５０のＶ溝５２が形成された面と反対の面である。Ｖ溝５２は半導体レーザーバー５０を短手方向に横断するように形成したため、レーザダイオード素子の全体で平坦な劈開面５６を得ることができる。

前述した本発明の実施の形態１に係るレーザダイオード素子の製造方法では分離溝とスクライブ溝を形成する必要があったが、本発明の実施の形態２に係るレーザダイオード素子の製造方法はＶ溝形成だけで高品質な劈開面を得ることができる点で優れる。なお本発明の実施の形態２に係るレーザダイオード素子の製造方法は、少なくとも実施の形態１と同程度の変形が可能である。

１０ 半導体レーザーバー、 １０ａ 端面、 １２ 分離溝、 １２ａ 広幅部、 １２ｂ 狭幅部、 １４ 半導体基板、 １６ 電極、 １８ コンタクト層、 ２０ 裏面、 ２２ スクライブ溝、 ２４ 電極、 ３０ 下クラッド層、 ３２ 活性層、 ３４ 上クラッド層、 ３６ａ,３６ｂ,３６ｃ メサストライプ、 ４０ 平坦な劈開面、 ４２,４４ 欠けを有する劈開面、 ５０ 半導体レーザーバー、 ５２ Ｖ溝

Claims (4)

1. メサストライプを形成するように半導体レーザーバーを短手方向に横断し、前記半導体レーザーバーの端部で広幅部を有し前記半導体レーザーバーの中央部で狭幅部を有する分離溝を形成する工程と、
   前記半導体レーザーバーに、前記半導体レーザーバーの端部を避けて前記分離溝と平行にスクライブ溝を形成する工程と、
   前記スクライブ溝を起点として前記半導体レーザーバーを割り、前記半導体レーザーバーの前記分離溝が形成された面と反対の面である裏面から前記分離溝の底面に至る劈開面を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とするレーザダイオード素子の製造方法。
2. 前記スクライブ溝は、前記裏面のうち前記分離溝の直下部分に形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード素子の製造方法。
3. 前記スクライブ溝は、前記分離溝の底面に形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザダイオード素子の製造方法。
4. 前記半導体レーザーバーの短手方向の前記スクライブ溝の長さと前記狭幅部の長さは等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザダイオード素子の製造方法。

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