JP6520527B2 - Semiconductor laser device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser device.

半導体レーザ素子の製造方法としては、半導体層に劈開を補助する溝を形成し、その溝に沿ってウエハを劈開する手法がある(例えば、特許文献1、2)。また、半導体レーザ素子の遠視野像(Far Field Pattern:FFP)におけるリップルの発生を抑制するために、半導体レーザ素子の光導波路領域の両脇に溝を設けた構造がある(例えば、特許文献3)。このような溝は、半導体レーザ素子の内部の迷光を反射ないしは散乱することで、水平方向(半導体層の面方向)のFFPのリップルを低減している。   As a method of manufacturing a semiconductor laser device, there is a method of forming a groove for assisting cleavage in a semiconductor layer and cleaving the wafer along the groove (for example, Patent Documents 1 and 2). Further, there is a structure in which grooves are provided on both sides of an optical waveguide region of a semiconductor laser device in order to suppress the occurrence of ripples in a far field pattern (FFP) of the semiconductor laser device (for example, Patent Document 3) ). Such a groove reflects or scatters the stray light in the semiconductor laser device, thereby reducing the ripple of the FFP in the horizontal direction (the surface direction of the semiconductor layer).

特開2009−200478号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-200478 特開2011−211244号公報JP 2011-211244 A 特開2010−003806号公報JP, 2010-003806, A

しかしながら、さらなる歩留り向上ためには未だ改善の余地がある。例えば、劈開を補助する溝を用いて劈開を行う場合、溝の終端同士を結ぶ線に沿って割れやすくなるものの、溝には幅があるため、溝の終端同士を結ぶ線が劈開面と一致するとは限らない。したがって、劈開面以外の方向にクラックが生じたり、劈開面からずれた方向で割断される虞がある。また、リップル低減用の溝は劈開位置の近くに設けるため、劈開の際に悪影響を及ぼし、形成する位置によっては、安定した劈開端面が得られにくくなる。   However, there is still room for improvement to further improve the yield. For example, when cleavage is performed using a groove that assists cleavage, although it is likely to be broken along the line connecting the ends of the groove, since the groove has a width, the line connecting the ends of the grooves coincides with the cleavage plane It is not always the case. Therefore, there is a possibility that a crack may occur in a direction other than the cleavage plane, or cutting may occur in a direction deviated from the cleavage plane. Further, since the ripple reduction groove is provided near the cleavage position, it has an adverse effect on cleavage, and depending on the position to be formed, it becomes difficult to obtain a stable cleavage facet.

本開示は、以下の発明を含む。
基板の上に活性層を有する半導体積層体が形成されたウェハを準備する工程と、
前記半導体積層体に、X方向に延伸するリッジと、前記リッジから離間し、前記X方向と交差するY方向に延伸する複数の第1凹部と、前記第1凹部よりも前記リッジに接近して配置される複数の第2凹部と、を形成する工程と、
前記ウェハを、複数の前記第1凹部に沿って劈開することで光出射面を形成する劈開工程と、
を備える半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記第2凹部は、前記光出射面の近傍に位置するように形成し、
前記第2凹部の前記Y方向の長さをL、前記第2凹部の、前記Y方向における座標であるY座標が前記第1凹部と一致する部分の前記Y方向の長さをL(0<L)としたときに、L<(L−L)の関係を満たす半導体レーザ素子の製造方法。
The present disclosure includes the following inventions.
Preparing a wafer having a semiconductor laminate having an active layer formed on a substrate;
In the semiconductor laminate, a ridge extending in the X direction, a plurality of first recesses spaced apart from the ridge and extending in the Y direction intersecting the X direction, and the ridge closer to the ridge than the first recess Forming a plurality of second recesses to be arranged;
Cleaving the wafer to form a light emitting surface by cleaving the wafer along the plurality of first recesses;
A method of manufacturing a semiconductor laser device comprising
The second recess is formed in the vicinity of the light exit surface,
The length in the Y direction of the second recess is L, and the length in the Y direction of a portion of the second recess where the Y coordinate, which is the coordinate in the Y direction, matches the first recess is L a (0 <when the L a), a method of manufacturing a semiconductor laser element to satisfy the relation of L a <(L-L a ).

上記の製造方法によれば、良好な劈開面を得ることができ、また、得られる半導体レーザ素子のFFPのリップルを低減することができる。   According to the above manufacturing method, a good cleavage plane can be obtained, and the ripple of FFP of the obtained semiconductor laser device can be reduced.

図1Aは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式的な平面図である。FIG. 1A is a schematic plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図1Bは、図1AのA−A線における断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AA of FIG. 1A. 図2Aは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式的な平面図である。FIG. 2A is a schematic plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図2Bは、図2AのB−B線における断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 2A. 図2Cは、図2AのC−C線における断面図である。FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 2A. 図3Aは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式的な平面図である。FIG. 3A is a schematic plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図3Bは、図3AのD−D線における断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 3A. 図4は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式的な平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図5Aは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式的な平面図である。FIG. 5A is a schematic plan view illustrating a method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 図5Bは、図5AのE−E線における断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 5A. 図6は、実施例及び比較例の半導体レーザ素子群における水平方向のFFP光軸ずれ角度のばらつきを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the dispersion of the FFP optical axis misalignment angle in the horizontal direction in the semiconductor laser device groups of the example and the comparative example. 図7は、実施例及び比較例の半導体レーザ素子群における垂直方向のFFP光軸ずれ角度のばらつきを示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the dispersion of the FFP optical axis misalignment angle in the vertical direction in the semiconductor laser device groups of the example and the comparative example.

以下、本件発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための方法を例示するものであって、本発明を以下の実施形態に特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below illustrate methods for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not specified in the following embodiments. Further, in the following description, the same names and reference numerals indicate the same or the same members, and the detailed description will be appropriately omitted.

図1Aから図5Bは本実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する模式図である。図1A、図2A、図3A、図4、図5Aはウェハの上面図である。なお、図2A及び図3Aは図1Aと同様にウェハ1の一部を拡大した図である。図1Bは図1AのA−A線における断面図である。図2Bは図2AのB−B線における断面図であり、図2Cは図2AのC−C線における断面図である。図3Bは図3AのD−D線における断面図である。図5Bは図5AのE−E線における断面図である。   1A to 5B are schematic views for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present embodiment. 1A, 2A, 3A, 4 and 5A are top views of the wafer. 2A and 3A are enlarged views of a part of the wafer 1 as in FIG. 1A. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A. 2B is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG. 2A, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 2A. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 3A. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 5A.

図1Aから図5Bに示すように、本実施形態に係る半導体レーザ素子100の製造方法は、基板10の上に活性層22を有する半導体積層体20が形成されたウェハ1を準備する工程と、半導体積層体20に、X方向に延伸するリッジ20aと、リッジ20aから離間し、X方向と交差するY方向に延伸する複数の第1凹部31と、第1凹部31よりもリッジ20aに接近して配置される複数の第2凹部32と、を形成する工程と、ウェハ1を、複数の第1凹部31に沿って劈開することで光出射面71を形成する劈開工程と、を備える。第2凹部32は、光出射面71の近傍に位置するように形成する。第2凹部32のY方向の長さをL、第2凹部32の、Y方向における座標であるY座標が第1凹部31と一致する部分のY方向の長さをL(0<L)としたときに、L<(L−L)の関係を満たす。以下、詳細に説明する。 As shown in FIGS. 1A to 5B, the method of manufacturing a semiconductor laser device 100 according to this embodiment includes the steps of preparing a wafer 1 on which a semiconductor laminate 20 having an active layer 22 is formed on a substrate 10; In the semiconductor laminate 20, the ridge 20a extending in the X direction, the plurality of first recesses 31 extending in the Y direction separated from the ridge 20a and intersecting the X direction, and the ridge 20a closer to the ridge 20a than the first recess 31 And forming a light emitting surface 71 by cleaving the wafer 1 along the plurality of first recesses 31. As shown in FIG. The second concave portion 32 is formed to be located in the vicinity of the light emitting surface 71. The length in the Y direction of the second recess 32 is L, and the length in the Y direction of the portion where the Y coordinate of the second recess 32 in the Y direction coincides with the first recess 31 is L a (0 <L a ) and was at the time, satisfy the relationship of L a <(L-L a ). The details will be described below.

(第1工程)
まず、図1A及び図1Bに示すように、ウェハ1を準備する。ウェハ1は、基板10と、基板10の上に形成された半導体積層体20を有する。半導体積層体20は、少なくとも活性層22を有し、例えば基板10側からn側半導体層21、活性層22、p側半導体層23の順に形成されている。後述する工程でウェハ1を劈開するため、基板10には劈開性を有する材料を用いることが好ましい。劈開性を有する基板としては、例えばGaN等の窒化物半導体基板など、半導体積層体20と同様の結晶構造を有するものを用いることができる。n側半導体層21、活性層22、p側半導体層23は例えばGaN、InGaN、AlGaN等の窒化物半導体を用いて形成される。n側半導体層21はn型半導体層を含み、アンドープの層を含んでもよい。p側半導体層23はp型半導体層を含み、アンドープの層を含んでもよい。活性層22は、多重量子井戸構造または単一量子井戸構造とすることができる。半導体積層体20は、例えば、基板10側から順に、n側クラッド層、n側光ガイド層、活性層22、p側電子閉じ込め層、p側光ガイド層、p側クラッド層、p側コンタクト層を有する。
(Step 1)
First, as shown in FIGS. 1A and 1B, the wafer 1 is prepared. The wafer 1 has a substrate 10 and a semiconductor laminate 20 formed on the substrate 10. The semiconductor stack 20 includes at least an active layer 22. For example, the n-side semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-side semiconductor layer 23 are formed in this order from the substrate 10 side. In order to cleave the wafer 1 in a process to be described later, it is preferable to use a material having cleavage properties for the substrate 10. As the substrate having cleavage property, for example, a nitride semiconductor substrate such as GaN can be used that has the same crystal structure as that of the semiconductor stacked body 20. The n-side semiconductor layer 21, the active layer 22, and the p-side semiconductor layer 23 are formed using, for example, a nitride semiconductor such as GaN, InGaN, or AlGaN. The n-side semiconductor layer 21 includes an n-type semiconductor layer and may include an undoped layer. The p-side semiconductor layer 23 includes a p-type semiconductor layer and may include an undoped layer. The active layer 22 can have a multiple quantum well structure or a single quantum well structure. The semiconductor laminate 20 includes, for example, an n-side cladding layer, an n-side light guide layer, an active layer 22, a p-side electron confinement layer, a p-side light guide layer, a p-side cladding layer, and a p-side contact layer in this order from the substrate 10 side. Have.

(第2工程)
次に、図2A〜図2Cに示すように、半導体積層体20に、X方向に延伸するリッジ20aと、第1凹部31と、第2凹部32と、を形成する。ここで、リッジ20aは、後にリッジとなる部分を残してp側半導体層23の一部をウェハ1の上方から除去することにより得ることができる。また、第1凹部31と第2凹部32とはそれぞれ、後に第1凹部と第2凹部となる部分以外を残して、ウェハ1の上方からp側半導体層23、活性層22、一部のn側半導体層21を除去することにより得ることができる。
(Step 2)
Next, as shown in FIGS. 2A to 2C, a ridge 20 a extending in the X direction, a first recess 31, and a second recess 32 are formed in the semiconductor stack 20. Here, the ridge 20 a can be obtained by removing a part of the p-side semiconductor layer 23 from the upper side of the wafer 1 while leaving a part to be a ridge later. In addition, the p-side semiconductor layer 23, the active layer 22, and a portion of n from the upper side of the wafer 1 except for the portions to be the first and second recesses after the first recess 31 and the second recess 32 respectively. It can be obtained by removing the side semiconductor layer 21.

ウェハ1を上方から見た場合、第1凹部31と第2凹部32はリッジ20aから離間して形成され、第1凹部31はX方向と交差するY方向に延伸しており、第2凹部32は第1凹部31よりもリッジ20aに接近して配置される。後述するように第1凹部31をガイドとして劈開するため、第1凹部31は劈開予定位置に形成される。第2凹部32は、後に得られる半導体レーザ素子それぞれの光出射面の近傍に位置するように形成する。なお、後述するようにウェハ1を劈開方向と垂直な方向に分割して個片化することができるが、ウェハ1における分割する位置に第3凹部33を形成してもよい。第3凹部33はリッジ20aと平行な方向に伸びる線状の凹部である。   When the wafer 1 is viewed from above, the first recess 31 and the second recess 32 are formed apart from the ridge 20 a, and the first recess 31 extends in the Y direction intersecting the X direction. Are disposed closer to the ridge 20 a than the first recess 31. The first recess 31 is formed at a cleavage cleavage position in order to cleave the first recess 31 as a guide as described later. The second recess 32 is formed in the vicinity of the light emitting surface of each of the semiconductor laser elements to be obtained later. Although the wafer 1 can be divided and singulated in a direction perpendicular to the cleavage direction as described later, the third concave portion 33 may be formed at the dividing position in the wafer 1. The third recess 33 is a linear recess extending in a direction parallel to the ridge 20a.

第2凹部32のY方向の長さをL、第2凹部32のY座標が第1凹部31と一致する部分のY方向の長さをL(0<L)としたときに、L<(L−L)の関係を満たす。すなわち、第2凹部32のY座標が第1凹部31と一致する部分の長さ(Y方向に垂直をなす方向において第2凹部32が第1凹部31と重複する部分の長さ)は、第2凹部32の長さの半分以下であることが好ましい。 When the length in the Y direction of the second recess 32 is L and the length in the Y direction of the portion where the Y coordinate of the second recess 32 matches the first recess 31 is L a (0 <L a ), L The relationship of a <(L−L a ) is satisfied. That is, the length of the portion where the Y coordinate of the second recess 32 coincides with the first recess 31 (the length of the portion where the second recess 32 overlaps the first recess 31 in the direction perpendicular to the Y direction) It is preferable that it is half or less of the length of 2 concave part 32.

第1凹部31のリッジ20aからの離間距離は第2凹部32のリッジ20aからの離間距離よりも大きい。したがって、劈開に用いる第1凹部31を第2凹部32との重なりが小さくなるように配置することで、リッジ20aを挟んだ2つの第1凹部31間の距離を大きくできる。これにより、ウェハ1を構成する結晶の劈開面(典型的には基板10の劈開面)に沿って割断しやすくなる。これは、第1凹部31には一定の幅があるため、実際に割れる面が必ずしも劈開面と一致するとは限らないからである。そこで、リッジ20aを挟んで隣り合う第1凹部31同士を離すことにより、実際に割れる面と劈開面とのずれを小さくできる。加えて、第2凹部32は第1凹部31とY座標が一致する部分があると劈開の際に悪影響を及ぼし、劈開端面に段差が生じたり、第1凹部31と第2凹部32の間にクラックが発生することがある。L<(L−L)とすることで、これを抑制することができる。このように劈開面に段差を伴う異常が発生しにくくなり、平坦な劈開端面を得ることが可能となることで、垂直方向の光軸ずれを低減することができ、また、発光効率を向上させることができる。また、上面視においてリッジ20aに対して安定して略垂直に割れることにより、水平方向のFFPの光軸ずれを小さくすることができる。 The separation distance of the first recess 31 from the ridge 20a is larger than the separation distance of the second recess 32 from the ridge 20a. Therefore, the distance between the two first recesses 31 sandwiching the ridge 20 a can be increased by arranging the first recesses 31 used for cleavage so as to reduce the overlap with the second recesses 32. Thereby, it becomes easy to cut along the cleavage plane (typically, the cleavage plane of the substrate 10) of the crystal constituting the wafer 1. This is because the first concave portion 31 has a fixed width, so the surface that is actually broken does not necessarily coincide with the cleavage surface. Therefore, by separating the first recesses 31 adjacent to each other across the ridge 20a, it is possible to reduce the deviation between the surface that is actually broken and the cleavage surface. In addition, if there is a portion where the first concave portion 31 and the Y coordinate coincide with each other, the second concave portion 32 adversely affects the cleavage and a step is generated on the cleavage end surface, or between the first concave portion 31 and the second concave portion 32. Cracks may occur. By setting L a <(L−L a ), this can be suppressed. As described above, an abnormality with a step is less likely to occur on the cleavage surface, and it becomes possible to obtain a flat cleavage facet, so that the optical axis deviation in the vertical direction can be reduced, and the light emission efficiency is improved. be able to. Further, the optical axis deviation of the FFP in the horizontal direction can be reduced by stably and substantially vertically splitting the ridge 20a in the top view.

具体的には、リッジ20aを挟んでY方向に隣り合う第1凹部31間の距離Dは、第1凹部31の長さLよりも大きいことが好ましい。さらには、距離Dは、第1凹部31の長さLの2倍よりも大きいことが好ましい。第1凹部31に劈開のガイドの役目を持たせるために、1つの半導体レーザ素子となる領域に第1凹部31が一方向において少なくとも1つ、好ましくは2つが含まれるように距離Dを設定することが好ましい。この場合、距離Dの上限は、1つの半導体レーザ素子のY方向の長さよりも小さい程度とすることができる。また、距離Dは、130μm以上であることが好ましい。また、第1凹部31のY方向の長さLは、第2凹部のY方向の長さLより小さいことが好ましい。長さLは例えば2μm以上とすることができる。第1凹部31は溝状であり、その平面視形状は、Y方向に延伸した形状であることが好ましい。このような形状としては、例えばY方向に沿った辺を長辺とする長方形が挙げられる。第1凹部31の幅(X方向の長さ)は、例えば0.5μm〜2μm程度である。第1凹部31のリッジ20aから遠い側の終端が、半導体レーザ素子の側面(上面視においてはY方向に延伸する辺)となる部分に位置していることが好ましい。図2Aに示すように第3凹部33を設ける場合は、第1凹部31と第3凹部33が連結されていることが好ましい。このようにすれば、距離Dを大きくしやすい。また、このとき、第3凹部33を挟んで隣り合う2つの第1凹部31の一端から他端までの長さ(図2Aに示す例においては第1凹部の長さLの2倍に第3凹部33の幅を加えたもの)が、第2凹部32の長さLより小さくなる程度に距離Dを大きくすることが好ましい。なお、Y方向はX方向に対して略垂直な方向であることが好ましい。 Specifically, the distance D 1 of the between the first recess 31 adjacent in the Y direction across the ridge 20a is preferably larger than the length L 1 of the first recess 31. Furthermore, it is preferable that the distance D 1 be larger than twice the length L 1 of the first recess 31. In order to make the first concave portion 31 have a role of a cleavage guide, the distance D 1 is set such that at least one, preferably two, of the first concave portions 31 are included in one direction in a region to be one semiconductor laser device. It is preferable to do. In this case, the upper limit of the distance D 1 may be a degree less than the length of the Y direction of one semiconductor laser element. The distance D 1 is preferably not less than 130 .mu.m. Also, Y-direction length L 1 of the first recess 31 is preferably smaller than the Y-direction of the length L 2 of the second recess. The length L 1 can be, for example, 2 μm or more. It is preferable that the first recess 31 be in the shape of a groove, and the shape in a plan view thereof be a shape extended in the Y direction. As such a shape, for example, a rectangle having a side along the Y direction as a long side can be mentioned. The width (length in the X direction) of the first recess 31 is, for example, about 0.5 μm to 2 μm. It is preferable that the end of the first recess 31 on the side far from the ridge 20a be located in a portion that is to be a side surface of the semiconductor laser device (a side extending in the Y direction in top view). When providing the 3rd recessed part 33 as shown to FIG. 2A, it is preferable that the 1st recessed part 31 and the 3rd recessed part 33 are connected. Thus, easily increase the distance D 1. At this time, the length from one end to the other end of two adjacent first recesses 31 with the third recess 33 interposed therebetween (in the example shown in FIG. 2A, twice the length L 1 of the first recess 3 plus the width of the recess 33), it is preferable to increase the distance D 1 of about smaller than the length L 2 of the second recess 32. The Y direction is preferably a direction substantially perpendicular to the X direction.

また、第1凹部31間の距離を大きくすることで第1凹部31がリッジ20aから遠ざかり、リップル低減用の溝と光出射面の間に凹部が存在しない隙間が生じると、水平方向のFFPにリップルが発生することが確認された。これは、凹部が存在しない隙間から漏れ出た迷光によるものと考えられる。このため、第2凹部32は、Y座標が第1凹部31と一致する部分の長さLが0<Lであることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子の光導波路領域(リッジ20a)からの光の漏出を第1凹部31と第2凹部32の両方によって抑制することができるので、リップルを低減することができる。 In addition, if the first concave portion 31 moves away from the ridge 20a by increasing the distance between the first concave portions 31 and a gap where there is no concave portion between the ripple reduction groove and the light emitting surface, a horizontal FFP is generated. It was confirmed that ripples occur. This is considered to be due to stray light leaking from the gap where there is no recess. For this reason, it is preferable that the length L a of the portion where the Y coordinate of the second concave portion 32 matches the first concave portion 31 be 0 <L a . As a result, leakage of light from the optical waveguide region (ridge 20 a) of the semiconductor laser device can be suppressed by both the first recess 31 and the second recess 32, so that ripples can be reduced.

長さLを0より大きくすることで、光の漏出をより確実に抑制することができる。一方で、長さLが大きくなると劈開端面に段差やずれが生じやすくなるため、第2凹部32の長さL(L)と長さLは、L<(L−L)の関係を満たすことが好ましい。また、長さLは10μm以下であることが好ましい。長さLの長さLに対する比率は14%以下であることが好ましい。 By making the length L a greater than 0, light leakage can be suppressed more reliably. On the other hand, if the length L a is large, a step or shift is easily generated on the cleavage end face, and therefore, the length L 2 (L) and the length L a of the second concave portion 32 satisfy L a <(L 2 −L a It is preferable to satisfy the relationship of Moreover, it is preferable that length La is 10 micrometers or less. The ratio of the length L a to the length L 2 is preferably 14% or less.

FFPのリップルを効果的に低減するためには、第2凹部32を光出射面の近傍に配置することが望ましい。したがって、第1凹部31と第2凹部32の距離(X方向の最短距離)は、30μm以下が好ましく、さらには10μm以下が好ましい。第1凹部31と第2凹部32の距離は例えば0.5μm以上とすることができる。図2Aに示すように、第2凹部32は、リッジ20aから遠い側の終端部がそれ以外の部分と比較して第1凹部31から遠くに位置するような形状としてもよい。第2凹部32は第1凹部31との距離が近いほど劈開端面に影響を及ぼしやすいが、このような形状とすることで劈開端面への影響を小さくすることができる。また、第2凹部32のリッジ20aから遠い側の終端は、半導体レーザ素子の側面(上面視においてはY方向に延伸する辺)となる部分に位置していてもよい。図2Aに示すように第3凹部33を設ける場合は、第2凹部32と第3凹部33が連結されていてもよい。   In order to effectively reduce the ripple of FFP, it is desirable to arrange the second recess 32 in the vicinity of the light exit surface. Therefore, the distance between the first recess 31 and the second recess 32 (the shortest distance in the X direction) is preferably 30 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The distance between the first recess 31 and the second recess 32 can be, for example, 0.5 μm or more. As shown in FIG. 2A, the second recess 32 may be shaped such that the end on the side far from the ridge 20a is located farther from the first recess 31 compared to the other portions. The second concave portion 32 is more likely to affect the cleavage end face as the distance to the first concave portion 31 becomes shorter, but such a shape can reduce the influence on the cleavage end face. Further, the end of the second recess 32 on the side far from the ridge 20a may be located at a portion that is to be a side surface of the semiconductor laser device (a side extending in the Y direction in top view). When providing the 3rd recessed part 33 as shown to FIG. 2A, the 2nd recessed part 32 and the 3rd recessed part 33 may be connected.

また、より効果的にリップルを低減するために、第2凹部32はリッジ20aの近傍に設けることが好ましい。第2凹部32とリッジ20aの最短距離は、15μm以下、より好ましくは10μm以下、より一層好ましくは2μm以下であることが望ましい。第2凹部32はリッジ20aと接していてもよいが、第2凹部32とリッジ20aの距離は、例えば0.5μm以上とすることができる。第2凹部32の幅は、例えば0.5μm〜2μm程度である。   Further, in order to reduce the ripple more effectively, it is preferable to provide the second recess 32 in the vicinity of the ridge 20a. It is desirable that the shortest distance between the second recess 32 and the ridge 20a is 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and still more preferably 2 μm or less. The second recess 32 may be in contact with the ridge 20a, but the distance between the second recess 32 and the ridge 20a may be, for example, 0.5 μm or more. The width of the second recess 32 is, for example, about 0.5 μm to 2 μm.

第2凹部32の平面視形状は、光導波路領域から漏れて半導体レーザ素子内を導波している光をレーザ素子の主ビームと異なる方向に散乱/屈折しやすい形状が好ましい。具体的には、接線の方向が連続的に変化する円形や楕円形であるか、または光出射面に対して傾斜した構成辺を有する形状であることが好ましい。第2凹部32は、迷光の漏出を抑制しやすいように、連続した溝であることが好ましい。第2凹部32は、例えば、図2Aに示すように、その平面視形状が波線状である溝として形成することができる。このような波線状の溝である場合は、第1凹部31に最接近する角部の頂点と第1凹部31との間でクラックが発生しやすい。したがって、このような角部は、第1凹部31とY座標が一致する部分に設ける数を抑えることが好ましい。例えば図2Aに示すように2以下とする。また、第2凹部32は、リッジ20aに対して線対称な形状及び配置とすることができる。第2凹部32は、光出射面の近傍だけでなく、光反射面の近傍に設けてもよい。   The shape of the second concave portion 32 in plan view is preferably a shape which easily scatters / refracts light leaking from the optical waveguide region and guided in the semiconductor laser device in a direction different from the main beam of the laser device. Specifically, it is preferable that the direction of the tangent line is a circular or elliptical shape that changes continuously, or a shape having a side that is inclined with respect to the light emission surface. The second recess 32 is preferably a continuous groove so as to easily suppress the stray light leakage. For example, as shown in FIG. 2A, the second recess 32 can be formed as a groove whose plan view shape is a wavy line. In the case of such a wavy groove, a crack is likely to occur between the apex of the corner closest to the first recess 31 and the first recess 31. Therefore, it is preferable to suppress the number of such corner portions provided in the portion where the first concave portion 31 and the Y coordinate coincide. For example, as shown in FIG. 2A, it is 2 or less. Further, the second recess 32 can be shaped and disposed in line symmetry with respect to the ridge 20a. The second recess 32 may be provided not only in the vicinity of the light emission surface but also in the vicinity of the light reflection surface.

第2凹部32の深さは、光導波路から漏れ出た光を散乱できるような程度であることが好ましい。第1凹部31も同様の深さが好ましい。第1凹部31と第2凹部32は、例えば、p側半導体層23と活性層22の一部とを除去してn側半導体層21を露出させることにより形成することができる。第2凹部32は、その底面が少なくともn側半導体層21に達する深さとすることで、活性層22から横方向に漏れた光を効果的に散乱することができる。特に、分離光閉込型(SCH型)の半導体レーザ素子の場合は、第2凹部32の底面がn側光ガイド層の下面よりも下方に到達していることが好ましい。第2凹部32の深さは、第2凹部32が基板10に達しない程度が好ましい。第2凹部32の深さは、例えば0.5μm〜10μm程度とすることができ、さらには1μm〜5μm程度とすることができる。   Preferably, the depth of the second recess 32 is such that it can scatter light leaked from the optical waveguide. The same depth is preferable for the first recess 31 as well. The first recess 31 and the second recess 32 can be formed, for example, by removing the p-side semiconductor layer 23 and a part of the active layer 22 to expose the n-side semiconductor layer 21. The second concave portion 32 can effectively scatter the light leaked in the lateral direction from the active layer 22 by setting the bottom surface to a depth at least reaching the n-side semiconductor layer 21. In particular, in the case of a split light confinement type (SCH type) semiconductor laser device, it is preferable that the bottom surface of the second recess 32 reaches below the lower surface of the n-side light guide layer. The depth of the second recess 32 is preferably such that the second recess 32 does not reach the substrate 10. The depth of the second recess 32 can be, for example, about 0.5 μm to 10 μm, and further, can be about 1 μm to 5 μm.

第2凹部32は、パターニングされたマスクを用いてエッチングにより形成することが好ましい。具体的には、第2凹部32を形成する位置が開口したマスクを半導体積層体20の上に形成し、ドライエッチング等のエッチングを行うことができる。第1凹部31も同様であり、これによって、レーザ加工により溝を形成する場合と比較して、より精度よく凹部を形成することができる。   The second recess 32 is preferably formed by etching using a patterned mask. Specifically, a mask having an opening at a position where the second recess 32 is to be formed can be formed on the semiconductor stack 20, and etching such as dry etching can be performed. The same is applied to the first recess 31, which makes it possible to form the recess more accurately than in the case where the groove is formed by laser processing.

リッジ20aは、例えばp側半導体層23の一部を除去して形成される。例えば、p側コンタクト層およびp側クラッド層の一部がリッジ状の部分を残してエッチング除去されることにより、光導波路形成用のリッジ20aを形成する。リッジ20aの幅は1μm〜100μm程度とすることができ、例えば1μm〜3μm程度とすることができる。リッジ20aの高さ(エッチング等で除去する深さ)は、例えば、0.1μm〜2μmが挙げられる。リッジ20aの共振器方向の長さ(X方向の長さ)は、100μm〜2000μm程度になるように設定することが好ましい。   The ridge 20 a is formed, for example, by removing a part of the p-side semiconductor layer 23. For example, the p-side contact layer and a part of the p-side cladding layer are etched away leaving a ridge-like portion, to form a ridge 20a for forming an optical waveguide. The width of the ridge 20a can be about 1 μm to 100 μm, and can be about 1 μm to 3 μm, for example. The height of the ridge 20a (depth removed by etching or the like) is, for example, 0.1 μm to 2 μm. The length (length in the X direction) of the ridge 20 a in the resonator direction is preferably set to about 100 μm to 2000 μm.

リッジ20a、第1凹部31、第2凹部32の形成順序は問わないが、第1凹部31及び第2凹部32を一括で形成すれば工程の増加を抑制することができる。この場合、第1凹部31及び第2凹部32は同じ深さとなる。   Although the formation order of the ridge 20a, the first concave portion 31 and the second concave portion 32 does not matter, if the first concave portion 31 and the second concave portion 32 are formed collectively, it is possible to suppress an increase in the number of processes. In this case, the first recess 31 and the second recess 32 have the same depth.

後述する劈開工程を行う前に、半導体レーザ素子に必要な各部材を適宜形成してよい。例えば、図3Aおよび図3Bに示すように、絶縁膜40、p電極51、パッド電極52、n電極60、などを形成することができる。なお、図3Aにおいて各部材は絶縁膜40を透過した状態で示す。絶縁膜40は、例えばリッジ20aの上面を除く半導体積層体20の表面のほぼすべてに形成することができる。絶縁膜40は、第1凹部31及び第2凹部32の内部に形成してもよいが、第1凹部31及び第2凹部32を除く領域に形成してもよい。第1凹部31及び第2凹部32の内部には電極が形成されていないことが好ましい。p電極51は、例えばリッジ20aの絶縁膜40から露出した表面に接触するように形成することができる。p電極51の上にはパッド電極52を形成することができる。基板10の裏面にはn電極60を形成することができる。なお、本実施形態は基板10をn型半導体として説明したが、これに限るものではない。   Before performing the cleavage process described later, each member necessary for the semiconductor laser device may be appropriately formed. For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the insulating film 40, the p electrode 51, the pad electrode 52, the n electrode 60, and the like can be formed. In FIG. 3A, each member is shown in a state of being transmitted through the insulating film 40. The insulating film 40 can be formed, for example, on substantially all of the surface of the semiconductor stack 20 except for the top surface of the ridge 20a. The insulating film 40 may be formed inside the first recess 31 and the second recess 32, but may be formed in a region other than the first recess 31 and the second recess 32. Preferably, no electrode is formed inside the first recess 31 and the second recess 32. The p electrode 51 can be formed, for example, to be in contact with the surface of the ridge 20 a exposed from the insulating film 40. A pad electrode 52 can be formed on the p electrode 51. An n electrode 60 can be formed on the back surface of the substrate 10. In the present embodiment, the substrate 10 is described as an n-type semiconductor, but the present invention is not limited to this.

(第3工程;劈開工程)
次に、図4に示すように、ウェハ1を、複数の第1凹部31に沿って劈開することで光出射面71を形成する。ウェハ1は例えばバー状の小片に劈開される。光出射面71の反対側の面は光反射面72である。
(Third step; cleavage step)
Next, as shown in FIG. 4, the light emitting surface 71 is formed by cleaving the wafer 1 along the plurality of first recesses 31. The wafer 1 is cleaved into, for example, bar-like pieces. A surface opposite to the light emitting surface 71 is a light reflecting surface 72.

劈開は、例えば、第1凹部31内やウェハの端などに劈開面に沿った溝(例:レーザ照射により形成する溝)を形成し、基板10の下面に押圧部材を押し当てて圧力をかけることにより行う。押圧部材にはブレード(刃)やローラーなどを用いることができる。光出射面71や光反射面72には、誘電体多層膜等のミラーを形成することができる。   Cleavage forms, for example, a groove (for example, a groove formed by laser irradiation) along the cleavage surface in the first recess 31 or at the end of the wafer, and presses the pressing member against the lower surface of the substrate 10 to apply pressure. By doing. A blade (blade) or a roller can be used as the pressing member. A mirror such as a dielectric multilayer film can be formed on the light emitting surface 71 and the light reflecting surface 72.

(第4工程;個片化工程)
次に、図5A及び図5Bに示すように、劈開により得られたウェハの小片を劈開面と略垂直な方向(リッジ20aの延伸方向と略平行な方向)に分割し、個々の半導体レーザ素子100へと個片化する。このような分割はたとえばレーザスクライブやカッタースクライブを行いウェハの小片をブレイクすることにより行う。なお、第3工程と第4工程の順番は入れ替えることも可能である。すなわち、リッジ20aの延伸方向と略平行な方向に分割した後に劈開を行うこともできる。ミラーを形成する場合には、バー状の小片の状態で形成することが好ましい。したがって、劈開工程においてウェハ1を劈開してバー状の小片を得て、その後、小片をX方向に分離する個片化工程をさらに備えることが好ましい。
(The 4th process; individualization process)
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the small pieces of the wafer obtained by cleavage are divided in a direction substantially perpendicular to the cleavage plane (a direction substantially parallel to the extending direction of the ridge 20a) to form individual semiconductor laser devices Separate into 100 pieces. Such division is performed by, for example, laser scribing or cutter scribing and breaking small pieces of the wafer. The order of the third and fourth steps can be interchanged. That is, cleavage may be performed after being divided in a direction substantially parallel to the extending direction of the ridge 20a. When forming a mirror, it is preferable to form in the state of a bar-like small piece. Therefore, it is preferable to further include a singulation step of cleaving the wafer 1 in the cleaving step to obtain bar-shaped pieces and thereafter separating the pieces in the X direction.

以上説明した実施形態に係る製造方法によれば、劈開に用いる第1凹部31を、第2凹部32との重なりが小さくなる程度にリッジ20aから離して設けるため、ウェハ1を構成する結晶の劈開面に沿って割断されやすく、良好な劈開面を得ることができる。また、第2凹部32によって半導体レーザ素子100の内部の迷光が外部に取り出されることを抑制できるため、得られる半導体レーザ素子100のFFPのリップルを低減することができる。   According to the manufacturing method of the embodiment described above, since the first recess 31 used for cleavage is provided away from the ridge 20 a to such an extent that the overlap with the second recess 32 becomes small, cleavage of crystals constituting the wafer 1 It is easy to be cut along the surface, and a good cleavage surface can be obtained. In addition, since stray light inside the semiconductor laser device 100 can be prevented from being extracted to the outside by the second concave portion 32, ripples of FFP of the obtained semiconductor laser device 100 can be reduced.

実施例の半導体レーザ素子として、以下のとおりに作製した。
まず、ウェハを準備する。ウェハは、n型GaN基板を有し、その上に、n側GaN系半導体層と、活性層と、p側GaN系半導体層が順に積層されている。
次に、リッジと、第1凹部と、第2凹部と、を形成する。第2凹部は、図2Aに示すように、波線状であり、リッジの延伸方向をX方向としたときにY方向の座標であるY座標が第1凹部と部分的に一致するように配置している。第1凹部の長さは10μmであり、第2凹部の長さは72μmである。第2凹部の第1凹部とY座標が一致する部分の長さは10μmであり、すなわち第2凹部全体の長さの約14%を占める。第1凹部と第2凹部の最短距離は0.5μmである。また、第1凹部間の距離は130μmである。
次に、ウェハを、第1凹部に沿って劈開する。劈開によって得られた劈開端面のうち、第2凹部が設けられている側が光出射面となり、その反対側が光反射面となる。その後、劈開面と略垂直な方向に割断し、個片化された半導体レーザ素子を得る。
The semiconductor laser device of the example was manufactured as follows.
First, prepare a wafer. The wafer has an n-type GaN substrate, on which an n-side GaN-based semiconductor layer, an active layer, and a p-side GaN-based semiconductor layer are sequentially stacked.
Next, a ridge, a first recess, and a second recess are formed. The second recess is wavy as shown in FIG. 2A, and is disposed so that the Y coordinate, which is the coordinate in the Y direction, partially coincides with the first recess when the extending direction of the ridge is the X direction. ing. The length of the first recess is 10 μm, and the length of the second recess is 72 μm. The length of the portion where the first recess of the second recess and the Y coordinate coincide is 10 μm, that is, occupies about 14% of the entire length of the second recess. The shortest distance between the first recess and the second recess is 0.5 μm. The distance between the first recesses is 130 μm.
Next, the wafer is cleaved along the first recess. Among the cleavage facets obtained by cleavage, the side provided with the second recess is the light emission surface, and the opposite side is the light reflection surface. Thereafter, the semiconductor laser element is cut in a direction substantially perpendicular to the cleavage plane to obtain a singulated semiconductor laser device.

また、比較例として、第1凹部の長さを60μm、第1凹部間の距離を10μmとし、第2凹部の長さを27μm、第2凹部の第1凹部とY座標が一致する長さを25μmとした以外は実施例と同様である半導体レーザ素子を作製した。   As a comparative example, the length of the first recess is 60 μm, the distance between the first recesses is 10 μm, the length of the second recess is 27 μm, and the length at which the Y coordinate of the second recess matches the first recess is The same semiconductor laser device as that of the example was manufactured except that it was 25 μm.

以上によって得られた実施例及び比較例の半導体レーザ素子の特性を図6及び図7に示す。図6及び図7は、1つのウェハから得られた複数の半導体レーザ素子についてそれぞれFFPを測定し、縦軸をFFPにおける光軸ずれ角度、横軸を累積分布確率としてプロットしたものである。すなわち、図6及び図7からは、1つのウェハから得られる複数の半導体レーザ素子についての光軸ずれ角度のばらつき度合を読み取ることができる。図6は水平方向のFFPにおける光軸ずれ角度を、図7は垂直方向のFFPにおける光軸ずれ角度を示す。図6及び図7において、実施例の半導体レーザ素子群を黒色の丸で示し、比較例の半導体レーザ素子群を灰色の三角で示す。   The characteristics of the semiconductor laser devices of the example and the comparative example obtained as described above are shown in FIG. 6 and FIG. FIGS. 6 and 7 respectively measure FFP for a plurality of semiconductor laser devices obtained from one wafer, and plot the vertical axis as the optical axis offset angle in FFP and the horizontal axis as cumulative distribution probability. That is, from FIGS. 6 and 7, it is possible to read the degree of variation of the optical axis misalignment angle for a plurality of semiconductor laser devices obtained from one wafer. FIG. 6 shows the optical axis misalignment angle in the horizontal direction FFP, and FIG. 7 shows the optical axis misalignment angle in the vertical direction FFP. In FIG. 6 and FIG. 7, the semiconductor laser device group of the example is shown by black circles, and the semiconductor laser device group of the comparative example is shown by gray triangles.

図6に示すように、水平方向の光軸ずれについて、実施例の半導体レーザ素子群は、比較例の半導体レーザ素子群よりも0°に近いものが多く存在している。これは、リッジの延伸方向に対して垂直により近い角度で劈開できたためと考えられる。各半導体レーザ素子群から複数個抜き取り、リッジに対する光出射面の角度を測定したところ、比較例の半導体レーザ素子は85°〜87°の間でばらついていたが、実施例の半導体レーザ素子は89°〜90°の間に収まっていることが確認できた。   As shown in FIG. 6, with respect to the optical axis deviation in the horizontal direction, many semiconductor laser element groups of the embodiment are closer to 0 ° than the semiconductor laser element group of the comparative example. It is considered that this is because cleavage was performed at an angle closer to the perpendicular to the extending direction of the ridge. When a plurality of semiconductor laser device groups were extracted from each semiconductor laser device group and the angle of the light emitting surface with respect to the ridge was measured, the semiconductor laser device of the comparative example varied between 85 ° and 87 °. It could be confirmed that it was within between 90 ° and 90 °.

また、図7において、それぞれの半導体レーザ素子群について近似線を引き、その傾きと切片を求めた。実施例の半導体レーザ素子群は、傾きが0.40、切片が+0.34であり、比較例の半導体レーザ素子群は、傾きが0.61、切片が−0.23であった。実施例の半導体レーザ素子群は、比較例の半導体レーザ素子群よりもばらつきが小さいことがわかる。垂直方向のFFPにおける光軸ずれ角度は、劈開端面に段差等が生じることでばらつきが大きくなる。したがって、実施例の製造方法を用いることで、劈開端面における段差等の発生が抑制でき、その結果、垂直方向のFFPにおける光軸ずれのばらつきが小さくできたものと考えられる。   Further, in FIG. 7, an approximation line was drawn for each semiconductor laser element group, and the inclination and the intercept were obtained. The semiconductor laser device group of the example had an inclination of 0.40 and an intercept of +0.34, and the semiconductor laser device group of the comparative example had an inclination of 0.61 and an intercept of −0.23. It can be seen that the variation of the semiconductor laser device group of the example is smaller than that of the semiconductor laser device group of the comparative example. The optical axis misalignment angle in the FFP in the vertical direction has a large variation due to the occurrence of a step or the like on the cleavage facet. Therefore, by using the manufacturing method of the embodiment, it is possible to suppress the occurrence of a step or the like at the cleavage facet, and as a result, it is considered that the variation of the optical axis deviation in the FFP in the vertical direction can be reduced.

1 ウェハ
10 基板
20 半導体積層体
20a リッジ
21 n側半導体層
22 活性層
23 p側半導体層
31 第1凹部
32 第2凹部
33 第3凹部
40 絶縁膜
51 p電極
52 パッド電極
60 n電極
71 光出射面
72 光反射面
100 半導体レーザ素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 wafer 10 substrate 20 semiconductor laminated body 20a ridge 21 n side semiconductor layer 22 active layer 23 p side semiconductor layer 31 1st recessed part 32 2nd recessed part 33 3rd recessed part 40 insulating film 51 p electrode 52 pad electrode 60 n electrode 71 light emission Face 72 light reflecting face 100 semiconductor laser element

Claims (6)

基板の上に活性層を有する半導体積層体が形成されたウェハを準備する工程と、
前記半導体積層体に、X方向に延伸するリッジと、前記リッジから離間し、前記X方向と交差するY方向に延伸する複数の第1凹部と、前記第1凹部よりも前記リッジに接近して配置される複数の第2凹部と、を形成する工程と、
前記ウェハを、複数の前記第1凹部に沿って劈開することで光出射面を形成する劈開工程と、
を備える半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記第2凹部は、前記光出射面の近傍に位置するように形成し、
前記第2凹部の前記Y方向の長さをL、前記第2凹部の、前記Y方向における座標であるY座標が前記第1凹部と一致する部分の前記Y方向の長さをLa(0<La)としたときに、La<(L−La)の関係を満たし、
前記第2凹部は、前記リッジ側の終端部から前記リッジから遠い側の終端部まで連続的に設けられており、
前記リッジから遠い側の終端部は前記第2凹部の他の部分と比較して、前記第1凹部から遠くなるように配置されている半導体レーザ素子の製造方法。
Preparing a wafer having a semiconductor laminate having an active layer formed on a substrate;
In the semiconductor laminate, a ridge extending in the X direction, a plurality of first recesses spaced apart from the ridge and extending in the Y direction intersecting the X direction, and the ridge closer to the ridge than the first recess Forming a plurality of second recesses to be arranged;
Cleaving the wafer to form a light emitting surface by cleaving the wafer along the plurality of first recesses;
A method of manufacturing a semiconductor laser device comprising
The second recess is formed in the vicinity of the light exit surface,
The length in the Y direction of the second recess is L, and the length in the Y direction of the portion of the second recess where the Y coordinate, which is the coordinate in the Y direction, matches the first recess is La (0 < when the La), meet the relationship of La <(L-La),
The second recess is provided continuously from the end on the ridge side to the end on the side far from the ridge,
A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein a terminal end far from the ridge is arranged to be farther from the first recess as compared with the other portion of the second recess .
前記リッジを挟んで前記Y方向に隣り合う前記第1凹部間の距離は、前記第1凹部の長さよりも大きい請求項1に記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein a distance between the first recesses adjacent in the Y direction across the ridge is larger than a length of the first recess. 前記リッジを挟んで前記Y方向に隣り合う前記第1凹部間の距離は、130μm以上である請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein a distance between the first concave portions adjacent to each other in the Y direction across the ridge is 130 μm or more. 前記長さLaは、10μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein the length La is 10 μm or less. 前記劈開工程において前記ウェハを劈開してバー状の小片を得て、その後、前記小片を前記X方向に分離する個片化工程をさらに備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The semiconductor according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a singulation step of cleaving the wafer in the cleaving step to obtain bar-shaped pieces and thereafter separating the pieces in the X direction. Method of manufacturing a laser device 前記第1凹部の前記Y方向の長さは、前記第2凹部の前記Y方向の長さより小さい請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein a length of the first concave portion in the Y direction is smaller than a length of the second concave portion in the Y direction.
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