JPS6129119A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野〕 本発明は半導体装置、特に、端面の共振器端がらレーザ
光を出射（発光）する半導体レーザ素子、あるいはこの
ような半導体レーザ素子部を有する集積化光デバイス（
ＯＥＩＣ素子）等の発光素子を組み込んだ半導体装置お
よびその製造方法に関する。

〔背景技術〕

光通信用光源あるいはディジタルオーディオディスク、
ビデオディスク等の情報処理装置用光源として半導体レ
ーザ素子が使用されている。

たとえば、日経マグロウヒル社発行１日経エレクトロニ
クス、１９８１年、９月１４日号１３８〜１５２頁、に
おける伐木による″オーディオ・ディスクの要求に応え
る半導体レーザ″′と題する文献において記載されてい
るように、半導体レーザ素子（以下、単にレーザチップ
とも称する。）はその端面からレーザ光を発光する構造
となっているため、レーザチップが作りださけるウェハ
の状態ではレーザチップの特性検査ができない。このた
め、特性検査は、ウェハを短冊状に分断して両側から定
間隔にレーザ光を発光させる状態あるいは単品となった
レーザチップの状態で行なわれている。

また、出荷に先立って不良品および短期故障品を排除す
るために行うスクリーニングにあっては、当然のことと
してチップの状態で行なわれている。

このような特性検査およびスクリーニング等の検査情報
は、分布データ等にまとのられ、不良原因の究明に利用
される。そしてその不良対策が製造工程等にフィードバ
ックされ歩留の向上に役立てられる。しかし、前記のよ
うなウェハを分断化した短冊体あるいは個々のチップの
状態で行われるため、欠陥品のウェハにおける分布や相
関が分からす、不良解析、特性改善に有効な対策が取り
難いことがわかった。

本願出願人は、先に活性層に平行なスクライブライン上
に電極を形成しない電極構造を開発し、電極上の所望領
域に数字によりウェハ内番地を表示していた。しかし、
電極となる材料たとえば金（Ａ　ｕ　）が展延性がある
ため、襞間面形成時にその部分の電極が延びたりたれ下
がることがある。

このたれ下がった金電極がｐｎ接合面、活性層に接触し
２発光不良等の不良の原因となってしまう。

そこで、活性層上の電極はそのまま残し、活性層上以外
の電極部をチップ周縁より内側に形成する構造を開発し
、採用している。さらに、チップ分割時にチップ角部が
かけても上記電極のだれが発生しないように、電極の角
部を面取りした構造を開発、採用し、上記述べたチップ
周縁より内側に形成された電極構造と併用し採用してい
る。

この電極構造では、上記したような数字によるウェハ内
番地表示を行なうと電極面積が小さいため、ワイヤボン
ディングスペース（１００μｍ×１００　Ｐｍ）が確保
出来なくなるということがわかった。

本発明は上記問題を解決するためになされた発明である
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は不良解析、特性改善が行い易い半導体装
置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

Ｃ発明の概要〕 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、下記のとおりである。

すなわち、本発明は、半導体レーザ素子の製造において
、ウェハを分断して半導体レーザ索子とする前に、ウェ
ハの各半導体レーザ素子となる単位ブロックの表面の電
極の周縁に２進法表示によるノツチを設けて各半導体レ
ーザ索子のウェハにおける番地を表示しておくものであ
り、この結果、分断されて半導体レーザ素子となった状
態で特性検査、スクリーニングがなされても、各半導体
レーザ素子はどの位置のものであったかを番地の確認に
より容易に確認できるため、半導体レーザ素子製造およ
び半導体レーザ装置製造にフィードバックでき、半導体
レーザ装置の信頼度および歩留り向上を達成するもので
ある。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ素子の概
念的な平面図、第２図は同じく概念的なウェハの平面図
、第３図は同じく半導体レーザ素子を示す斜視図、第４
図は同じく本発明の半導体レーザ装置を示す断面図であ
る。

この実施例では、埋め込みへテロ構造（ＢＨ）の長波長
半導体レーザ素子に本発明を適用した例について説明す
る。

第１図および第３図に示されるような半導体レーザ素子
（以下、単にレーザチップとも称する。）１は、第２図
に示されるような素子パターンおよび電極形成が終了し
た化合物半導体薄板（ウェハ）２を襞間した後、この襞
間方向に沿ってスクライビングおよびクランキングを施
してウェハを縦横に格子状に分断することによって形成
される。第２図で示されるように、襞間は二点鎖線に沿
って、スクライビングおよびクランキングは実線に沿っ
てそれぞれ加えられる。

つぎに、レーザチップの構造について説明する。

第３図で示されるように、レーザチップ１はｎ形のＩｎ
Ｐの基板３の主面〔上面：　　（１００）結晶面〕にｎ
形ＩｎＰからなるバッファ層４　、ＩｎＧａＡｓＰから
なる活性層（共振器）５．Ｐ形１ｎＰからなるクラッド
層６ｙＰ形ｒｎＧａＡｓＰからなるキャップ層７を順次
形成した多層成長層８がストライプ状に形成されている
。この多層成長層８は断面形状が逆三角形となり、いわ
ゆる逆メサ構造となっている。また、この逆メサ面部分
の下端から下方の部分は緩やかに広がる順メサ構造とな
っている。

そして、この多層成長層８の両側にはＰ形のＩｎＰから
なる埋め込み層１０　、　’ＩｎＧａＡｓＰからなるキ
ャ多層成長層８の電極コンタクト領域を除く基板３の主
面側は絶縁膜１２で被われている。そして、４基板３の
主面□側には下層がＣｒ層、上層がＡｕ層からなるアノ
ード電極１３が形成されている。

また、基板３の裏面にはＡｕＧｅＮｉ／　Ｐｄ／　Ａｕ
と順次積層されたカソード電極１４が設けられている。

また、前記キャップ層１１およびクラッド層６の表層部
分峠は亜鉛（Ｚｎ）が拡散されてｐ４形の亜鉛拡散領域
からなるオーミック・コンタクト層１５（点点が施され
ている領域）が設けられている。

このようなレーザチップの寸法は、たとえば、幅が４０
０μｍ、長さが３００μｍ、高さが１００μｍとなり、
共振器の幅は２μｍ程度、厚さは０．１５μｍ程度とな
っている。そして、とのようなレーザチップは一対のア
ノード電極１３およ　　　　　　　１びカソード電極１
４に所定の電圧が印加されると、活性層（共振器）５の
端面からレーザ光１６を発光する。

一方、前記アノード電極１３はウェハ２を分断してチッ
プ化した際、アノード電極１３に基づくショート不良が
発生し難い構造となっている。すなわち、アノード電極
１３は共振器５の全長に渡−て設けられているが、共振
器５の端部に亘る１０６μｍの幅以外のレーザチップ１
の各辺に沿う部分は周縁から、たとえば、５０μｍ程度
離れ、あう四隅は面取り部１７が設けられた構造となっ
ている。このように、レーザチップ１の各辺からアノー
ド電極１３が遠ざけられた結果、アノード電極１３が外
力等によって延びて□もアノード電極１３の先端がレー
ザチップ１の局面に存在するｐｎ接合に接触し難くなる
。また、面取り部】６が設けられた結果、ウェハ２のチ
ップ化の際、′ｆ−ツブの隅がある程度欠けてもアノー
ド電極１３部分にまで欠けが及ばなくなり、引き千切れ
たアノード電極１３部分のｐｎ接合への接触が防止でき
る。なお、共振器端に対応するアノード電極１３部分（
くびれ部）の幅は、１００μｍとなっているが、面のキ
ャリヤ注入効率および発光効率が低下しないように、か
つまたパルセーション（自励パルス発振）が発注しない
こと等を一由にして決定され、　　たちのである。

□他方、前記アノード電極１３のレーザチップ１の３辺
に対応する周縁には１幅、深さがそれぞれ５〜１０μｍ
程度、１０μｍ程度のノツチ（切り欠き）からなるマー
ク１ｉが複数設けられている。

この値は、実体顕Ｉｌｆ鏡でチップ全体を見る場合に容
易に確認でき色値となっている。このマーク１８は、第
１図で示されるように、上方のくびれ部で分断される両
側の辺部分にそれぞれ３個ずつ設けへれ、ａ　−ｆで示
す６個のマーク１８の有無によって、２進法表示による
１〜６３の行を示し、活性層（共振器）５に沿うアノー
ド電極１３の両側にそれぞれ３個ずつ設けられた１〜６
で示す６個のマーク１８の有無によって、２進法表示に
よる１〜６３の列を示すようになっている。前記マーク
１８はそれぞれの辺にあって、辺の中央と両側１１．１
１１し１１−曽−１−１，し−−−□−−烏鴫噌１１＾
ｒＪ−Ｍｕ評「＋１−一〇認が間違いなく正確に行える
ように配慮されている。すなわち、マーク１８の６個の
ａ　−ｆを第１図に示されるマーク１８のａ　−ｃの領
域に形成しても支障はない。しかしａ　−ｆをａ　−ｃ
の領域に形成すると、ひと目見ただけで読み取れないば
かりか、読誤まりも多発すると考えられるからである。

なお、下方のくびれ部の両側の辺部分にマーク１８が設
けられない理由は、アノード電極１３の全周縁にマーク
１８を設けると、相互に異なる番地を表示するマーク配
列パターンが二つ発生してしまうことになり、正確な不
良解析ができなくなることを防いでいる。また、レーザ
チップ１の方向性を識別するためである。この結果、レ
ーザチップの高出力化のため１襞間面にパッシベーショ
ン膜を形成する場合、上記のように方向確認が容易に出
来るために間違いが発生しないという効果が得られる。

また、マーク１８が小さいのでボンデング領域１のが十
分大きくとれる。第１図の二点鎖線で示される円はワイ
ヤがボンディングされるボンディング領域１９である。

このようなレーザチップ１は、たとえば、第２図で示さ
れるようなウェハ２を分断して形成される。同図では説
明の便宜上、４行４列のウェハ２を示すものである。分
断前の各レーザチップ領域の中央に付記された番号は、
左の数値が行番号を、右の数値が列番号をそれぞわ示す
ものである。したがって、マーク１８の配列によってウ
ェハ２における位置が、単体となったレーザチップｌの
状態で確認でき、レーザチップ１の特性の良否の分布が
判る。マーク１８の配列状態は、実体顕微鏡等で行う。

なお、マーク１８はウェハ２に素子パターンが形成され
、電極パターンが形成される際にエツチングによって設
けられる。したがって、従来の半導体レーザ素子の製造
において、エツチングパターンのみを変更するだけで良
く、工数の増大等の不都合は生じない。

つぎに、このようなマーク１８を有する半導体レーザ素
子を組み込んだ半導体レーザ装置の製造方法について説
明する。すなわち、レーザチップ１は、第２図で示され
るようなパッケージ２０に組み込まれる。パッケージ２
）は円板状の鋼製のステム２１と、このステム２１の主
面に気密封止される金属製のキャップ２２とからなって
いる。

前記ステム２１の主面にはヒートシンク２３が固定され
、このヒートシンク２３の内側面にはサブマウント２４
を介して前記レーザチップ１が固定される。そして、レ
ーザチップ１の上端および下端からはレーザ光１６が発
光される。上方に発光されたレーザ光１６は、キャップ
２２の開口部に気密的に取付けられた透明ガラス板２５
によって形成された透明窓２６から外部に放出される。

また、ステム２１の主面には、下方に向かって発光され
たレーザ光１６の光出力をモニターする受光素子２７が
取付けられている。さらに、ステム２１には所定数のり
一ド２８が絶縁的に貫通固定されるとともに、リード２
８の内端には受光素子２７およびレーザチップ１の電極
と接続されるワイヤ２９が接続されている。

このような半導体レーザ装置の製造において、半導体レ
ーザ素子は特性検査されて良品のみが、パッケージ２０
に組み込まれる。また、パッケージングの後はスクリー
ニングを行って組立不良品および所期故障品の除去を行
う。

〔効果〕

１、本発明によれば、レーザチップの状態あるいは短冊
状態における特性検査の良品、不良品の結果を、レーザ
チップに表示したマーク配列から読み出した番地から容
易にウェハにおける位置分布として知ることができる。

このため、特性不良が前記ウェハの多層成長層を形成す
る際の液相エピタキシャル成長処理に深い相関を有する
ような場合には、液相エピタキシャル成長処理がウェハ
全域に均一に行われているか否かを知る目安ともなり、
これらの不良解析結果に基づいて液相エピタキシャル成
長条件の修正、使用治具等の変更等を行うことにより、
特性改善および特性改善に基づく信頼度および歩留りの
向上が達成できるという効果が得られる。

２、上記１と同様に、亜鉛の拡散層が活性層に達する結
果が生じる特性不良の場合にも、ウェハにおける不良分
布が一定の傾向を示すならば、前記実施例と同様に液相
エピタキシャル成長の処理条件の修正、亜鉛の拡散処理
条件の修正が可能となり、特性改善が図れる。

３、また、パッケージング後の完成された半導体レーザ
装置にエージングを施してスクリーニングを行った結果
の不良品のウェハにおける分布傾向を前記レーザチップ
の番地□の確認によって知ることができる。この結果、
前後の工程による不具合をも知ることができ、不良低減
対策も可能となり、特性不良品発注低減、所期故障品の
発生低減が図れ、歩留りおよび信頼度向上が達成できる
。

４、上記１〜３により、歩留りの向上、信頼度の向上か
ら、品質の優れた製品を安価に提供できるという相乗効
果が得られる。

５、マークの面積が小さいので、十分に広いボンディン
グエリアの確保ができる。

６、実極の１つの辺にマークが形成されていないため光
出射面を簡単に確認できる。

７、マークを一辺に３個のマークしか形成しないため、
読み間違いがない。　　　　　□以上本発明者によって
なされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまで
もない、たとえば、マーク１８の一辺における数は前記
実施例よりもさらに多くして、情報量を多くしでもよい
。表示情報量を多くした例としては、第６図で示される
ようなものが考えられる。すなわち、この例では、アノ
ード電極１３の四隅の面取り部１７にマーク１８を設け
、表示情報量を４倍にした例である。また、マークの形
状は第７図に示されるマーク３１のような他の形状でも
よい。

また、第７図に示されるようなマーク３２をアノード電
極１３の周縁よりもやや内側に配列するような構造でも
前記実施例同様な効果が得られる。

記憶情報としては、第５図に示されるような例が考えら
れる。すなわち、液相エピタキシャル処　　　　　　　
１理が施されるウェハ２は、単結晶インゴットを薄くス
ライスした第５図で示されるような大型のウェハ素材３
０の分断によって得られる。したがって、各ウェハ２の
ウェハ素材３０における位置情報（Ａ−Ｄ）を前記マー
ク１８によって表示しても良い。さらに、単結晶インゴ
ットの高さく軸方向）位置の情報をも表示するようにす
れば、単結晶インゴットの製造系に品質情報をフィード
バックでき、半導体レーザ装置の品質向上、製造歩留り
向上が図れる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である長波長半導体レーザ
装置製造技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく。

たとえば、赤外光（含む近赤外光）、可視光等の各構造
の半導体レーザ装置および端面発光型ダイオードの製造
技術などに適用できる。特に、情報の表示に用いること
ができる部分（面積、周縁長）が少ない構造のものに対
して効果がある。

本発明は少なくとも分断化されて出処が明確でない物品
の出処表示技術に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体レーザ素子の概
念的な平面図、 第２図は同じく概念的なウェハの平面図、第３図は同じ
く半導体レーザ素子を示す斜視図、第４図は同じく本発
明の半導体レーザ装置を示す断面図、 第５図は本発明の他の実施例によるウェハを示す模式図
、 第６図は本発明の他の実施例による半導体レーザ索子の
概念的な平面図、 第７図は本発明の他の実施例による半導体レーザ素子の
部分平面図である。 １・・・レーザチップ、２・・・半導体薄板（ウェハ）
、３・・・−板、４・・・バッファ層、５・・・活性層
（共振器）、６・・・クラッド層、７・・・キャップ層
、８・・・多層成長層、９・・・ブロッキング層、１０
・・・埋め込み層、１１・・・キャップ層、１２・・・
絶縁膜、１３・・・アノード電極、１４・・・カソード
電極、１５・・・オーミック・コンタクト層、１６・・
・レーザ光、１７・・・面取り部、１８・・・マーク、
１９・・・ボンディング領域、２０・・・パッケージ、
２１・・・ステム、２２・・・キャップ、２３・・・ヒ
ートシンク、２４・・・サブマウント、２５・・・透明
ガラス板、２６・・・透明窓、２７・・・受光素子、２
８・・・リード、２９・・・ワイヤ、３０・・・ウエノ
１素材。 ３１．３２、・・・マーク。 第　　１　　　図 第　　２　　ド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体素子の主面の電極に半導体素子の出処を表示
   する２進法表示のマークが設けられていることを特徴と
   する半導体装置。 ２、前記マークはウェハにおける半導体素子の番地、単
   結晶インゴットにおけるウェハ位置、半導体素子製造に
   おけるロット番号の一部または全部を表示することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、前記半導体素子は端面から光を発光する半導体レー
   ザ素子あるいは端面発光型発光ダイオードであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ４、ウェハを細分化して半導体素子とする工程と、細分
   化された半導体素子の特性検査を行う工程と、を有する
   半導体装置の製造方法であって、ウェハを細分化する前
   に各半導体素子となる単一ブロック領域の主面に単一ブ
   ロック領域の出処を表示する２進法表示のマークを設け
   る工程と、特性検査工程後に特性検査情報と各半導体素
   子の出処との相関を前記マークを利用して分析し半導体
   装置製造系の製造条件を決定する工程と、を有する半導
   体装置の製造方法。