JPH0855891A - レーザ素子の光学特性試験の方法、レーザ素子用半導体ウェーハおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 活性層の損傷の防止 【構成】 レーザ素子を構成する半導体ウェーハ上に形
成された該レーザダイオードの光学特性を該半導体ウェ
ーハを各素子毎に分割することなく測定する方法におい
て、該レーザ素子の共振器方向の両端に２次回折格子を
形成し、この２次回折格子を光出射部として該レーザ素
子から出射光を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ素子の光学特性
試験方法等に係り、特に、各レーザ素子にダイシング
（分割）する前の半導体ウェーハの状態でレーザ光の光
強度あるいは光波長等の光学的特性の試験を行なうこと
のできるレーザ素子の光学特性試験方法等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザダイオードの光学特性の試
験は、たとえば図３に示すようにしてなされていた。

【０００３】まず、たとえばＧａＡｓからなる半導体ウ
ェーハ１が用意される。この半導体ウェーハ１は、その
主表面から近接する内部にいわゆる活性層２が既に形成
されたものとなっている。

【０００４】そして、この半導体ウェーハ１の主表面に
フォトレジスト膜３を形成し、選択露光および現像処理
を施すことにより、該半導体ウェーハ１の主表面の一部
を露呈させた所定のパターンからなるマスクを形成す
る。

【０００５】その後、このマスクから露呈された半導体
ウェーハ１の主表面をエッチングすることにより、前記
活性層２の側端面が露呈される凹陥部を形成する。この
凹陥部によって露呈された活性層２の側端面の一方は光
出射端面６となる。

【０００６】なお、前記エッチングとしては、たとえば
塩素系ガスのプラズマを雰囲気とするドライエッチング
等が適用される（図３（ａ））。

【０００７】その後、前記マスクが除去される。この除
去としては、たとえばＮ−メチルビロリドンからなる除
去液を用いて行なわれる。

【０００８】ここで、前記光出射端面６は、半導体ウェ
ーハ１をダイシングして個々のレーザダイオードに分割
された際、そのレーザダイオードのレーザ共振面として
の機能を有する部分となるものである（図３（ｂ））。

【０００９】さらに、このように加工された半導体ウェ
ーハ１の主表面にフォトレジスト膜３１を形成し、選択
露光および現像処理を施すことにより、該半導体ウェー
ハ１の主表面の一部を露呈させた所定のパターンからな
るマスクを形成する。

【００１０】すなわち、このように形成されたマスク
は、凹陥部における前記光出射端面６を含む側面を覆う
とともに、該光出射端面６と対向する他の側面とその近
傍の部分を露呈させるようにして残存される。

【００１１】その後、このマスクから露呈された半導体
ウェーハ１の主表面をプラズマエッチングする。このエ
ッチングは、半導体ウェーハ１をイオンビームに対して
所定の角度に傾斜させて接地した後、たとえば塩素系ガ
スのプラズマの雰囲気で行なう（図３（ｃ））。

【００１２】これにより、前記光出射端面６と対向する
他の面の側面が傾斜をもって形成され、光反射端面７が
加工されることになる。

【００１３】その後、残存されているマスクをたとえば
Ｎ−メチルビロリドンからなる除去液を用いて除去す
る。

【００１４】これにより、半導体ウェーハ１の主表面に
は、前記光出射端面６および光反射端面７をそれぞれ対
向する側面に形成された凹陥部からなる光出射領域５’
が形成されることになる。

【００１５】さらに、半導体ウェーハ１の表裏面のそれ
ぞれに電極１０ａ、１０ｂを形成し、これら各電極１０
ａ、１０ｂに電流を流すことにより、レーザ発振させる
ようにする。

【００１６】これにより、光出射端面６から出射された
出射光を光反射端面７で反射させることにより取り出せ
ることができ、このようにして取り出された出射光を図
示しない検出器を用いて観測することができるようにな
る（図３（ｄ））。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成されたレーザダイオードの光学特性試験方法
は、次のような問題点があることが指摘され、その改善
策が要望されていた。

【００１８】すなわち、出射光を取り出すためには、活
性層に充分に達成する凹陥部をエッチングにより形成
し、この凹陥部の側面に該活性層の端面を露呈させる構
成となっているため、該活性層の損傷が生じることを免
れ得なかった。

【００１９】また、光出射面および光反射面を備える凹
陥部を形成するのに、２回のマスク工程を必要としなけ
ればならなかった。

【００２０】それ故、本発明はこのような事情に基づい
てなされたものであり、その目的は、従来と同様に半導
体ウェーハのままの状態で、その後に分割される各レー
ザ素子の光学的特性を簡単な方法で測定できるレーザ素
子の光学特性試験の方法を提供することにある。

【００２１】また、他の目的は、活性層の損傷をもたら
すことのないレーザ素子用半導体ウェーハを提供するこ
とにある。

【００２２】さらに、他の目的は、マスク工程を低減さ
せたレーザ素子用半導体ウェーハの製造方法を提供する
ことにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
に示す手段のとおりである。

【００２４】手段１．レーザ素子を構成する半導体ウェ
ーハ上に形成された該レーザダイオードの光学特性を該
半導体ウェーハを各素子毎に分割することなく測定する
方法において、該レーザ素子の共振器方向の両端に２次
回折格子を形成し、この２次回折格子を光出射部として
該レーザ素子から出射光を取り出すことを特徴とするレ
ーザ素子の光学特性試験の方法にある。

【００２５】手段２．ダイシングされるレーザ素子のう
ち光学特性の測定対象となるレーザ素子を少なくとも一
つ含むレーザ素子用半導体ウェーハにおいて、測定対象
となる前記レーザ素子は、その活性層に至ることのない
複数の溝からなる２次回折格子を介して前記活性層から
の出射光を取り出せるようになっているレーザ素子用半
導体ウェーハにある。

【００２６】手段３．手段２記載のレーザ素子用半導体
ウェーハにおいて、そのレーザ素子はリッジ導波路型の
ものであって、そのリッジ構造を形成する際に同時に光
出射領域をも形成する工程と、前記光出射領域にマスク
を用いた選択エッチングによって２次回折格子を形成す
る工程とからなるレーザ素子用半導体ウェーハの製造方
法にある。

【００２７】

【作用】手段１の構成によれば、光出射面を２次回折格
子の形成によって構成していることから、従来と同様に
半導体ウェーハのままの状態で、その後に分割される各
レーザ素子の光学的特性の測定を簡単に行なうことがで
きるようになる。

【００２８】手段２の構成によれば、２次回折格子を光
出射面として形成しており、この２次回折格子の形成
は、活性層の形成領域にまで及んで形成する必要がない
ため、該活性層の損傷の惹起を免れることができる。

【００２９】手段３の構成によれば、光出射面領域をリ
ッジ構造の形成の際に同時に形成するようにしているこ
とから、その後に形成される光出射面である２次回折格
子を実質上一回のマスク工程で形成できるようになる。
したがって、レーザ素子の形成に要する工数の低減を図
ることができるようになる。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明によるレーザ素子、たとえば
リッジ導波路型レーザダイオードの光学特性試験方法を
該レーザダイオードの製造過程において示した説明図で
ある。

【００３１】まず、図２において、半導体ウェーハ１が
あり、この半導体ウェーハ１の主表面には、複数のレー
ザダイオード５０がマトリックス状に形成されている。

【００３２】レーザダイオード５０の周辺を除く中央部
はリッジ面１１となっており、その周辺は被エッチング
面１２となっている。

【００３３】そして、リッジ面１１の延在方向における
各両端の該被エッチング面１２には本実施例で改良され
た光出射面５が形成されるようになっている。

【００３４】以下、この光出射面５の形成工程を図２の
Ａ−Ａ線における断面図である図１（ａ）ないし（ｄ）
に基づいて説明する。

【００３５】工程１．（図１（ａ）） まず、半導体ウェーハ１の主表面において、各レーザダ
イオード５０のリッジ構造の形成の際に、それと同工程
で前記光出射面５を形成しようとする部分にもエッチン
グ段差を形成する。

【００３６】すなわち、図示していないが、フォトレジ
スト膜を全域に形成し、このフォトレジスト膜を露光お
よび現像処理によって所定のパターンからなるマスクを
形成する。図１（ａ）においては、リッジ面１１を除い
た被エッチング面１２が前記マスクから露呈され、該被
エッチング面１２には前記光出射面５を形成しようとす
る領域をも含まれたものとなっている。

【００３７】前記マスクから露呈された被エッチング面
１２は、たとえば塩素系ガスのプラズマ雰囲気を用いた
エッチング処理を施こすことによって、図示のようなエ
ッチング段差が形成されることになる。

【００３８】なお、残存したマスクはたとえばＮ−メチ
ルビロリドンからなる除去液を用いて除去する。

【００３９】工程２．（図１（ｂ）） このようにエッチング段差を形成した半導体ウェーハ１
の主表面に、たとえば電子線レジスト膜を全域に形成
し、このレジスト膜を電子線により露光および現像処理
を施すことにより、所定のパターンからなるマスク３を
形成する。

【００４０】このマスク３のパターンは、前記光出射面
５の領域において、図中紙面表から裏に延在する長孔が
その延在方向に並設されて形成されたものであり、これ
ら各長孔は、後述する活性層２の共振器方向に直交する
ように形成されたものとなっている。

【００４１】工程３．（図１（ｃ）） そして、このマスク３から露呈された半導体面を、たと
えば、硫酸と過酸化水素と水を１：１：２０の割合で混
合させた溶液からなるエッチング液を用いてエッチング
する。

【００４２】この場合のエッチングの深さは、活性層２
にまで至ることはなく、該活性層２を介在層としてその
表裏側にそれぞれ設けられたガイド層２１のうち主表面
側のガイド層２１に至る程度に設定することが重要とな
る。該活性層２をエッチングによって損傷させないため
の趣旨である。

【００４３】その後、残存しているマスク３を、たとえ
ばＮ−メチルビロリドンからなる除去液を用いて除去す
る。

【００４４】これにより、図示するように、光出射面５
における半導体面に、溝をその延在方向に直交して並設
させることによって構成される２次回折格子が形成され
ることになる。

【００４５】工程４．（図１（ｄ）） そして、半導体ウェーハ１の主表面におけるリッジ面１
１に一方の電極１０ａを、また裏面に他方の電極１０ｂ
を形成する。

【００４６】これにより、半導体ウェーハ１の主表面に
形成されたレーザダイオードは、それ自体でレーザダイ
オードの機能を有するようになり、この段階で、該レー
ザダイオードの光学的特性の測定を行なうようになる。

【００４７】すなわち、前記電極１０ａ、１０ｂに電圧
を印加することにより、活性層２およびガイド層２１に
レーザ光８が発生し、このレーザ光８は前記２次回折格
子がレーザ共振面となるとともに、この２次回折格子を
通して出射光９を取り出すことができる。

【００４８】そして、この出射光は、図示しない光学測
定器に導かれるようになって、所望の光学的測定がなさ
れるようになる。

【００４９】この場合、このように測定された光学特性
は、実際にレーザダイオード毎に分割する際にこの部分
をいわゆる劈開によって形成する場合と比べて、端面反
射率が変わってしまい、レーザダイオードの光強度とし
て両者の間に同一値が得られないことから、同一の半導
体ウェーハの他の部分を劈開して形成したレーザ共振面
からなるデータに基づく校正表を作成し、この校正表か
らその後に完成されるレーザダイオードの光強度等を推
定するようになっている。

【００５０】このようにして、光学特性の測定が終了し
た場合には、それぞれのレーザダイオードをその活性層
２の端面に劈開を形成するようにしてダイシングし、こ
れにより各レーザダイオードは個々に分割されて製品と
なる。

【００５１】このような実施例によれば、光出射面５を
２次回折格子の形成によって構成していることから、従
来と同様に半導体ウェーハ１のままの状態で、その後に
分割される各レーザダイオードの光学的特性の測定を簡
単に行なうことができるようになる。

【００５２】また、２次回折格子を光出射面５として形
成しており、この２次回折格子の形成は、活性層２の形
成領域にまで及んで形成する必要がないため、該活性層
２の損傷の惹起を免れることができる。

【００５３】さらに、光出射面領域をリッジ構造の形成
の際に同時に形成するようにしていることから、その後
に形成される光出射面である２次回折格子を実質上一回
のマスク工程で形成できるようになる。したがって、レ
ーザ素子の形成に要する工数の低減を図ることができる
ようになる。

【００５４】上述した実施例では、ダイシングされるレ
ーザダイオードの全てが光学特性の測定対象となってお
り、これによって良品と判断されたレーザダイオードを
選別するようにしたものである。しかし、これに限定さ
れず、各レーザダイオードのうち測定対象となるものを
散点的に形成する場合にも適用できることはいうまでも
ない。さらに、レーザ素子用半導体ウェーハにおいて、
そのうちの一個のレーザダイオードを測定対象とする場
合にも適用できることはもちろんである。要は、ダイシ
ングされるレーザ素子のうち光学特性の測定対象となる
レーザ素子を少なくとも一つ含むレーザ素子用半導体ウ
ェーハに適用できるものである。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によるレーザ素子の光学特性試験の方法によれ
ば、従来と同様に半導体ウェーハのままの状態で、その
後に分割される各レーザ素子の光学的特性を活性層の損
傷なく簡単な方法で測定できるようになる。

【００５６】また、本発明によるレーザ素子用半導体ウ
ェーハによれば、活性層の損傷をもたらすことなくレー
ザ素子の光学特性を測定することにができるようにな
る。

【００５７】そらに、本発明によるレーザ素子用半導体
ウェーハの製造方法によれば、その光出射面の形成にお
いてマスク工程を低減させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザ素子、たとえばリッジ導波
路型レーザダイオードの光学特性試験方法を該レーザダ
イオードの製造過程において示した説明図である。

【図２】本発明が適用される半導体ウェーハの一実施例
を示す平面図である。

【図３】従来のレーザ素子の光学特性試験方法を該レー
ザ素子の製造過程において示した説明図である。

【符号の説明】

１………………半導体ウェーハ ２………………活性層 ５………………光出射面（２次回折格子） １１……………リッジ面 １２……………被エッチング面

フロントページの続き (72)発明者 天明 二郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 玉村 敏昭 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ素子を構成する半導体ウェーハ上
   に形成された該レーザ素子の光学特性を該半導体ウェー
   ハを各素子毎に分割することなく測定する方法におい
   て、該レーザ素子の共振器方向の両端に２次回折格子を
   形成し、この２次回折格子を光出射部として該レーザ素
   子から出射光を取り出すことを特徴とするレーザ素子の
   光学特性試験の方法。
2. 【請求項２】 ダイシングされるレーザ素子のうち光学
   特性の測定対象となるレーザ素子を少なくとも一つ含む
   レーザ素子用半導体ウェーハにおいて、測定対象となる
   前記レーザ素子は、その活性層に至ることのない複数の
   溝からなる２次回折格子を介して前記活性層からの出射
   光を取り出せるようになっているレーザ素子用半導体ウ
   ェーハ。
3. 【請求項３】 請求項２記載のレーザ素子用半導体ウェ
   ーハにおいて、そのレーザ素子はリッジ導波路型のもの
   であって、そのリッジ構造を形成する際に同時に光出射
   領域をも形成する工程と、前記光出射領域にマスクを用
   いた選択エッチングによって２次回折格子を形成する工
   程とからなるレーザ素子用半導体ウェーハの製造方法。