WO2022181542A1 - 半導体デバイスの製造方法、半導体デバイスおよび半導体装置 - Google Patents
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- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
Definitions
- the laminate 10 When the laminate 10 has a single-sided electrode structure (see FIG. 3A), the laminate 10 is removed from the second semiconductor layer 13 side until the first semiconductor layer 11 is exposed.
- An n-type electrode 14 may be arranged on the surface.
- both the surface of the first semiconductor layer 11 connected to the n-type electrode 14 and the surface of the second semiconductor layer 13 connected to the p-type electrode 15 are the (0001) planes of the GaN-based semiconductor. becomes possible.
- one surface of the semiconductor layer is the (0001) plane and the other surface is the ( A double-sided electrode structure in which a p-type electrode is brought into contact with one surface that is the (0001) surface and an n-type electrode is brought into contact with the other surface that is the (000-1) surface while growing so as to be the (000-1) surface. good too.
- a current flows laterally between the p-type electrode and the n-type electrode. increases, and the driving voltage increases when the current path is longer than in the double-sided electrode structure, but this can be avoided.
- the first support 20 has a top surface 20a, a first side surface 20b and a second side surface 20c.
- the top surface 20 a , the first side surface 20 b and the second side surface 20 c are surfaces extending in the longitudinal direction of the first support 20 .
- the first side surface 20b continues to the top surface 20a.
- the second side surface 20c continues to the top surface 20a and is located on the opposite side of the first side surface 20b.
- the plurality of laminates 10 are arranged between the plurality of third recesses 31a and the plurality of fourth recesses 31b.
- the first cavity surface 10a and the second cavity surface 10b of each laminate 10 can be completely exposed between the first support 20 and the second support 30 .
- the laminate 10 is excellent in luminous efficiency, Moreover, it is possible to obtain a laminate having excellent reliability.
- the plurality of laminates 10 are arranged on the partially narrowed portion of the second support 30, the second support 30 as a whole has high mechanical strength and excellent handling properties. can be
- the second support 30 used in the formation step S3 may be removed, and only the first support 20 on which the multiple laminates 10 are arranged may be cut.
- the second support 30 may be reused in the next formation step S3.
- the ELO method is used to grow the semiconductor element layer 3, which is the precursor of the plurality of laminates 10, from the growth region 1a1 of the underlying substrate 1 to the linear portion 2a of the mask 2, as shown in FIG. Vapor-phase growth is applied to the top.
- Vapor-phase growth is applied to the top.
- HVPE Hydride Vapor Phase Epitaxy
- MOCVD metal organic chemical vapor deposition
- MBE molecular beam vapor deposition
- a plurality of recesses 41 are formed in the first support substrate 4, as shown in FIG. 12, for example.
- the plurality of recesses 41 are opened on one main surface 4 a of the first support substrate 4 and recessed in the thickness direction of the first support substrate 4 .
- the plurality of recesses 41 are arranged in a matrix in a third direction (vertical direction in FIG. 12) and in a fourth direction (horizontal direction in FIG. 12) intersecting the third direction when viewed in a direction orthogonal to one main surface 4a. are arranged in
- the opening shape of the plurality of recesses 41 may be rectangular, square, hexagonal, or any other shape.
- an external force is applied so as to peel off the semiconductor element layer 3 integrated with the first supporting substrate 4 from the underlying substrate 1, thereby removing the semiconductor element layer 3 from one main surface of the underlying substrate 1. Pull up from 1a. Thereby, the semiconductor element layer 3 can be transferred to the first support substrate 4 as shown in FIG. 15, for example.
- the manufacturing efficiency of semiconductor devices can be further improved.
- the method of manufacturing a semiconductor device described above is particularly effective when the size of the laminate 10 is too small to handle individually.
- the substrate 110 may have wiring 114 disposed on the top surface 110a, as shown in FIG. 18, for example.
- the wiring 114 may include a first wiring 114a and a second wiring 114b.
- the first wiring 114a and the second wiring 114b may be arranged apart from each other.
- the first wiring 114a is a joining member 114a electrically connected to the n-type electrode of the laminate 120. 1 may be included.
- the second wiring 114b may include a joining member 114b1 electrically connected to the p-type electrode of the laminate 120.
- an insulating layer may be placed on the upper surface 110a of the substrate 110 and the wiring 114 may be placed on the insulating layer. As a result, short-circuiting between the wirings 114 can be suppressed, so that the semiconductor device can be operated normally.
- the wiring 114 may have a metal layer made of Au, Ti, Ni, or the like, for example.
- the wiring 114 may consist of a single metal layer or may consist of multiple metal layers. When the wiring 114 is composed of multiple metal layers, the outermost surface may be a metal layer composed of Au. Corrosion of the wiring 114 can thereby be suppressed.
- Joining members 114a1, 114b1 is a conductive bonding material such as solder.
- the joining members 114a1 and 114b1 may be solder such as AuSi and AuSn, for example.
- the semiconductor device 100 has a configuration in which the first recess 111 tapers toward the first side surface 110b and the second recess 112 tapers toward the second side 110c. There may be.
- the semiconductor device 100 shown in FIG. 22 the light extraction efficiency can be improved, and the dielectric layer 130 can be formed satisfactorily.
- the wiring 114 can be easily arranged.
- the mechanical strength of the substrate 110 can be improved, the reliability of the semiconductor device 100 can be improved.
- a plurality of semiconductor devices 100 may be combined to form a composite semiconductor device 200.
- FIG. A composite semiconductor device 200 may be fabricated by combining a plurality of semiconductor devices 100 .
- the composite semiconductor device 200 may be produced by dividing the first support 20 such that one piece of the first support 20 includes a plurality of laminates 10 in the dividing step S4. In this case, the alignment accuracy of the plurality of semiconductor devices 100 in the composite semiconductor device 200 can be increased, which is advantageous when combining the composite semiconductor device 200 with another optical member.
- the bottom surface 110d of the substrate 110 may be connected to the mounting surface of the package 300, and the second side surface 110c of the substrate 110 may be connected to the mounting surface of the package 300.
- the semiconductor device 400 may have photodiodes arranged in the concave portions 111 and 112 of the substrate 110 .
- the photodiode may be configured to detect light emitted from the first cavity surface 120a, or may be configured to detect light leaked from the second cavity surface 120b. As a result, it is possible to control the driving current supplied to the stacked body 120 based on the detection result of the photodiode, so the reliability of the semiconductor device 400 can be improved.
- the first laser body L1 is arranged so that the direction orthogonal to the cavity length direction of the first laser body and the width direction (Y direction) of the first region M1 intersect.
- the second laser body L2 is arranged so that the direction orthogonal to the cavity length direction of the second laser body and the width direction (Y direction) of the second region M2 intersect.
- the cavity length direction of the first laser body L1 may be parallel to the width direction of the first region M1, and the cavity length direction of the second laser body L2 may be parallel to the width direction of the second region M2.
- FIG. 32 is a flow chart showing the method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment.
- FIG. 33 is a plan view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment.
- BS substrate for crystal growth
- a step of forming a two-dimensional laser substrate LF (a step of forming a two-dimensional laser substrate LF), and a step of obtaining a one-dimensional laser substrate LK (including first and second laser bodies L1 and L2) by dividing the two-dimensional laser substrate LF.
- a step of forming the first dielectric layers 7F and 7S (for example, reflector films) (the laser substrate LK may be inverted to form the second dielectric layers 8F and 8S); and a step of obtaining laser elements LS (semiconductor devices) by dividing the one-dimensional arrangement type laser substrate LK (semiconductor devices) including the layers 7F and 7S.
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Abstract
Description
のハンドリングが困難になることへの対策が提案されている(特許文献1を参照)。
する工程と、前記積層体を、前記第1支持体の前記上面に接合して配する工程と、前記積層体に第1端面を形成する工程と、前記第1端面に第1誘電体層を形成する工程と、を備える。
チャートである。図2は、積層体の構成を模式的に示す斜視図であり、図3Aは、積層体の一例を模式的に示す断面図であり、図3Bは、積層体の他の例を模式的に示す断面図で
あり、図4Aは、第1支持体の一例を模式的に示す斜視図であり、図4Bは、第1支持体の一例を模式的に示す平面図である。図5Aは、第1支持体上に配置された積層体の一例
を模式的に示す断面図であり、図5Bは、第1支持体上に配置された積層体の他の例を模式的に示す断面図である。図6は、第1支持体および第2支持体の一例を模式的に示す斜
視図であり、図7は、本開示の一実施形態に係る半導体デバイスの製造方法の形成工程を説明する平面図であり、図8は、本開示の一実施形態に係る半導体デバイスの製造方法の
分割工程を説明する平面図である。なお、本開示において、「上方」、「下方」等の用語は説明の便宜上使用されるものであり、任意の方向を上方としてよい。また、各図には、
説明の便宜のために、直交座標系XYZを付している。
準備工程S1は、複数の積層体10と、第1支持体20とを準備する工程である。
の半導体デバイスの製造方法は、積層体10が、端面発光型のLD素子であり、端面に誘電体層等を成膜する必要がある場合に、顕著な効果を発揮する。以下では、複数の積層体
10がLD素子である場合について説明する。積層体10は、LD素子の前駆体であってもよい。
積層体10は、例えば図2に示すように、複数の半導体層11,12,13を有している。複数の半導体層11,12,13は、積層体10の長手方向に直交する方向に積層され
ている。各半導体層11,12,13は、第1端面11a,12a,13aを含んでいる。複数の第1端面11a,12a,13aは、積層体10の第1共振器面10aを構成し
てもよい。各半導体層11,12,13は、第1端面11a,12a,13aとは反対側の第2端面11b,12b,13bをさらに含んでいる。複数の第2端面11b,12b
,13bは、積層体10の第2共振器面10bを構成してもよい。ここで、共振器面とは、半導体層で誘導放出された光が導波する範囲において、光を繰り返し反射させることに
より、光を積層体10の内部に閉じ込める機能を有するものである。なお、図2では、積層体10が3つの半導体層11,12,13を有する例を示したが、積層体10は4つ以
上の半導体層を有していてもよい。また、積層体10は、例えば、共振方向の長さが20~200μmであってもよい。積層体10の共振方向の長さは共振器長に相当する。半導
体レーザ素子は、共振器長が短い場合、ハンドリングが困難となる。従来実用化されている半導体レーザ素子の共振器長は、発明者等が知る限り、300μm以上である。本実施
形態の半導体デバイスの製造方法によれば、共振器長が短い(共振器長が、例えば200μm以下)積層体10を搭載した半導体デバイスを効率良く製造することが可能となる。
開によって共振器面を形成するときに、共振器長を短くし易くなる。また、積層体10のチップ幅は、例えば、30~400μmであってもよい。チップ幅とは、積層体10の、
共振方向および積層方向の両方に直交する方向(図2におけるX方向)における長さを意味する。チップ幅が短い場合、1枚のウエハからの積層体10の取れ数を多くできるので
、積層体10の生産効率を向上させることができる。しかしながら、チップ幅を短くする場合、共振器長を短くする場合と同様に、半導体レーザ素子のハンドリングが困難となる
ため、従来の半導体レーザ素子は100μm程度のチップ幅を有している。本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、チップ幅が短い(例えば30~100μm)積層体
10を搭載した半導体デバイスを効率よく製造することが可能となる。
このため、積層体10の作製において、1枚のウエハからの積層体10の取れ数を多くできるので、積層体10の生産効率を向上させることができ、ひいては、半導体デバイスの
生産効率を向上させることができる。なお、積層体10は、共振器長がチップ幅よりも短くてもよく、この場合、チップ幅の方向が積層体10の長手方向となる。
13は、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)、窒化インジウムガリウム(InGaN)、窒化アルミニウムインジウムガリウム(AlInGaN
)等のGaN系半導体から成っていてもよい。ここで、「GaN系半導体」とは、例えば、AlxGayInzN(0≦x≦1;0≦y≦1;0≦z≦1;x+y+z=1)によって構成されるものを指す。
ていてもよい。n型不純物としては、例えば、Si、Ge、Sn、S、O、Ti、Zr、Cd等を用いることができる。p型不純物としては、例えば、Mg、Zn、Be、Mn、
Ca、Sr等を用いることができる。
成または組成比が異なっていてもよい。
3Bに示すように、第1半導体層11と接続された第1電極(n型電極ともいう)14、および第2半導体層13と接続された第2電極(p型電極ともいう)15を有していても
よい。
6の側面には、SiO2等から成る絶縁膜19が設けられていてもよい。積層体10は、第1半導体層11側に設けられたリッジ導波路を有していてもよい。
た表面にn型電極14が配置されていてもよい。この場合、第1半導体層11におけるn型電極14と接続される面、および、第2半導体層13におけるp型電極15と接続され
る面の両方を、GaN系半導体の(0001)面とすることが可能となる。
方面が(000-1)面であるように成長させるとともに、(0001)面である一方面にp型電極を接触させ、(000-1)面である他方面にn型電極を接触させる両面電極
構造としてもよい。これにより、片面電極構造の半導体レーザ素子では、p型電極とn型電極との間を横方向に電流を流すことになり、その結果、リッジ導波路内で電流が不均一
となるため閾値電流が上昇したり、両面電極構造よりも電流経路が長くなる際には駆動電圧が上昇したりする問題があるが、それを回避することができる。
め、(000-1)面である裏面にエッチング等の処理を施して、(000-1)面と異なる種々の面を露出させてもよい。
なわち、本実施形態の半導体デバイスの製造方法では、従来の半導体レーザ素子に比べてチップ幅が短い積層体10のハンドリングを可能とする。そのため、片面電極構造の積層
体10であっても、n型電極14とp型電極15との間の電流経路を短くできる。従来の両面電極構造の半導体レーザ素子において、n型電極とp型電極との間の電流経路の長さ
は、半導体レーザ素子のチップ厚と同程度であり、100μm程度である。本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、積層体10のチップ幅を30~100μmとするこ
とが可能となるため、片面電極構造の積層体10であっても、従来の両面電極構造の半導体レーザ素子と同等以下の電流経路長とすることができる。また、仮に、片面電極構造の
積層体10の電流経路長が、従来の両面電極構造の半導体レーザ素子の電流経路長より長かったとしても、電流経路長は、積層体10のシリーズ抵抗に影響する長さである。積層
体10は、共振器長が短いため、駆動電流が小さく、また、高い光出力が要求されない限り、閾値電流付近で駆動することができる。したがって、駆動電流値に応じた電圧上昇を
もたらすシリーズ抵抗は、積層体10において大きな問題とならない。さらに、片面電極構造の積層体10では、n型電極14と接続される面およびp型電極15と接続される面
の両方を、(0001)面とすることが可能となるため、接触抵抗を低減することができる。
面等、一般にGaN系半導体で知られている結晶方位の表面を有することができる。積層体10の表面を(0001)面とすることにより、半導体デバイスの生産効率を向上させ
ることができる。
配置工程S2では、複数の積層体10を第1支持体20上に配置する。第1支持体20は、その形状が、略四角柱形状(略直方体形状)、略五角柱形状、略六角柱形状等であっ
てもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態では、例えば図4A,4Bに示すように、第1支持体20の形状は、略直方体形状とされている。第1支持体20は、絶縁材
料または半絶縁材料から成っていてもよく、導電材料から成っていてもよい。第1支持体20に用いられる絶縁材料または半絶縁材料としては、例えば、Si、SiC、AlN等
が挙げられる。第1支持体20に用いられる導電材料としては、例えば、Cu、Al等を含む金属材料が挙げられる。
びる面である。第1側面20bは、上面20aに連なっている。第2側面20cは、上面20aに連なるとともに、第1側面20bの反対側に位置している。
面20cに開口していてもよい。言い換えれば、凹部21は、上面20aおよび第1側面20bに隣接していてもよく、上面20aおよび第2側面20cに隣接していてもよい。
第1支持体20は、複数の凹部21を有していてもよい。
20の長手方向に沿って一列に並んでいてもよい。複数の第2凹部21bは、上面20aおよび第2側面20cに開口し、第1支持体20の長手方向に沿って一列に並んでいても
よい。複数の第1凹部21aと複数の第2凹部21bとは、側面視において(第1側面20bに直交する方向で見たときに)、それぞれ重なっていてもよい。
方体形状、略直方体形状等であってもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態では、各基板領域22の形状は、略直方体形状とされている。
面22cは、外部に露出した露出面である。各基板領域22の第1面22a、第2面22bおよび第3面22cは、第1支持体20の上面20a、第1側面20bおよび第2側面
20cにそれぞれ含まれる。各基板領域22は、少なくとも1つの凹部21を有する。各基板領域22は、少なくとも1つの第1凹部21aおよび少なくとも1つの第2凹部21
bを含んでいてもよい。
た配線であってもよい。配線24は、各基板領域22の第1面22a上に配された第1配線24aおよび第2配線24bを含んでいてもよい。第1配線24aおよび第2配線24
bは、互いに離隔して配されていてもよい。第1配線24aは、積層体10のn型電極14と電気的に接続される接合部材24a1を含んでいてもよい。第2配線24bは、積層
体10のp型電極15と電気的に接続される接合部材24b1を含んでいてもよい。第1支持体20が導電材料から成る場合、第1支持体20の上面20aに絶縁層を配置し、該
絶縁層上に配線24を配してもよい。これにより、配線24同士の短絡を抑制できるため、半導体デバイスを正常に動作させることが可能になる。配線24は、1つの基板領域2
2の第1配線24aと、該1つの基板領域22と隣り合う基板領域22の第2配線24bとが互いに接続されている構成であってもよい。
4が多層の金属層から成る場合、最表面はAuから成る金属層であってもよい。これにより、配線24の腐食を抑制することができる。接合部材24a1,24a2は、はんだ等
の導電性接合材である。接合部材24a1,24a2は、例えば、AuSi、AuSn等のはんだであってもよい。接合部材24a1,24b1を設けずに、積層体10のn型電
極14およびp型電極15と、第1配線24aおよび第2配線24bとを、Au-Au接合等の金属-金属接合、表面活性化接合等を用いて、それぞれ接合してもよい。
において、第1共振器面10aに第1誘電体層を良好に形成することが可能となる。その結果、第1共振器面10aがレーザ光の反射面である場合、第1共振器面10aにおける
反射効率を高め、発光効率に優れた積層体10とすることが可能となる。また、第1共振器面10aがレーザ光の出射面である場合、端面光学損傷を抑制し、信頼性に優れた積層
体10とすることが可能となる。
必要がある。通常、複数の半導体レーザ素子前駆体をバー状に連結した状態で、端面コートを実施する。本実施形態の半導体デバイスの製造方法では、複数の積層体10が個片化
されている場合であっても、第1支持体20を利用することで、端面コートを適切に行うことができる。なお、反射面と出射面とは、反射率が異なっており、反射率が低い方の共
振器面をレーザ光の出射面とし、該出射面から出射されるレーザ光を外部機器で利用する。反射面および出射面の反射率は、誘電体層の構造および膜厚、ならびに誘電体層を構成
する誘電材料の種類等によって制御できる。
有している。帯状の搭載領域20aaは、第1支持体20に凹部21が形成されることによって、第1支持体20の短手方向の幅が狭くなっており、その結果、帯状の形状になっ
ている。このとき、例えば図4A,4Bに示すように、複数の積層体10は、上面20aの帯状の搭載領域20aaにそれぞれ配置されてもよい。これにより、複数の積層体10
を、第1端面11a,12a,13aを露出させつつ、第1支持体20上に配置することが容易になる。また、複数の積層体10は第1支持体20の部分的に細くなった部位に配
置されるので、第1支持体20を、全体として高い機械的強度を有し、優れたハンドリング性を有するものとすることができる。なお、このとき、第1側面20bに直交する方向
で見たときに、凹部21の上方に第1端面11a,12a,13aが位置している。
してもよい。これにより、複数の積層体10を、第1共振器面10aおよび第2共振器面10bを露出させつつ、第1支持体20上に配置することが容易になる。また、複数の積
層体10は第1支持体20の部分的に細くなった部位に配置されるので、第1支持体20を、全体として高い機械的強度を有し、優れたハンドリング性を有するものとすることが
できる。
の積層体10を、平面視において、各積層体10の第1共振器面10aおよび第2共振器面10bが、搭載領域20aaよりも外方に突出するように配置してもよい。配置工程S
2では、積層体10から出射される光が上面20aに当たらず、また形成工程S3における端面コートが適切に行える限りにおいて、積層体10を、第1端面11a,12a,1
3aが搭載領域20aa上に位置するように配置してもよい。
に配された第1配線24aおよび第2配線24bにそれぞれ電気的に接続してもよい。積層体10は、n型電極14を第1配線24aに接続し、p型電極15を第2配線24bに
接続することによって、第1支持体20に機械的に固定されてもよい。
サブマウントとしての機能を有することになる。通常の半導体デバイスの製造方法では、個々の積層体をハンドリングして、サブマウントに搭載する必要があり、そのため、積層
体は、コレットで吸着できる程度のサイズ(共振器長およびチップ幅)を有している必要があり、小型化が困難であった。本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、積層
体を極めて小型化することが可能となる。
を接合部材24b1によって接合してもよい。
4b1の厚さとを同程度にすることも可能である。また、基板領域22の第1面22aに段差を形成し、第1配線24aが設けられる部位の高さ位置を第2配線24bが設けられ
る部位の高さ位置よりも高くしてもよい。この場合、接合部材24a1と接合部材24b1とが短絡する虞を低減することができる。
を配線電極27によって接続してもよい。複数の半導体層11,12,13および接合部材24a1と配線電極27との間には、絶縁材料から成る絶縁膜28が配置されていても
よい。この場合、複数の半導体層11,12,13および接合部材24a1と配線電極27とが短絡する虞を低減することができる。また、この場合、積層体10における第1支
持体20と接合される側を第2半導体層13とし、リッジ導波路16は第1半導体層11側に設けてもよい。
れにより、形成工程S3において、積層体10が第1支持体20および第2支持体30にしっかりと固定された状態で、第1共振器面10aに第1誘電体層17を形成することが
できるため、層厚が高精度に制御された第1誘電体層17とすることが可能となる。その結果、積層体10を、発光効率に優れた積層体、または信頼性に優れた積層体とすること
が可能となる。さらに、積層体10の発光特性のばらつきを抑えて、半導体デバイスの製造の歩留りを改善できる。
に示すように、第2支持体30の形状は、略直方体形状とされている。また第2支持体30の形状は、第1支持体と同一であってよい。第2支持体30は、絶縁材料または半絶縁
材料から成っていてもよく、導電材料から成っていてもよい。絶縁材料または半絶縁材料としては、例えば、Si、SiC、AlN等を用いることができる。導電材料としては、
例えば、Cu、Al等の金属材料を用いることができる。また、第2支持体30は、第1支持体10と同一の材料を有していていもよい。
ている。第1側面30bおよび第2側面30cは、下面30aに連なっており、第2側面30cは、第1側面30bの反対側に位置している。
していてもよい。言い換えれば、複数の凹部31は、下面30aおよび第1側面30bに隣接していてもよく、下面30aおよび第2側面30cに隣接していてもよい。複数の凹
部31は、複数の第3凹部31aおよび複数の第4凹部31bを含んでいてもよい。複数の第3凹部31aは、下面30aおよび第1側面30bに開口し、第2支持体30の長手
方向に沿って一列に並んでいてもよい。複数の第4凹部31bは、下面30aおよび第2側面30cに開口し、第2支持体30の長手方向に沿って一列に並んでいてもよい。複数
の第3凹部31aと複数の第4凹部31bとは、側面視したときに(第1側面30bに直交する方向に視たときに)、それぞれ重なっていてもよい。
凹部31が形成され短手方向の幅が狭くなった複数の部位にそれぞれ配置してもよい。このとき、第1支持体20および第2支持体30を、複数の積層体10の第1共振器面10
aが、第1支持体20の複数の凹部21内にそれぞれ露出し、かつ第2支持体30の複数の凹部31内にそれぞれ露出するように位置付けてもよい。これにより、各積層体10の
第1共振器面10aが、第1支持体20と第2支持体30との間の奥まった位置に配されず、凹部21,31内に完全に露出する。その結果、積層体10の第1共振器面10aに
第1誘電体層を良好に形成することが可能となる。ひいては、積層体10を、発光効率に優れた積層体、または信頼性に優れた積層体とすることが可能となる。また、複数の積層
体10は第2支持体30の部分的に細くなった部位に配置されるので、第2支持体30を、全体として高い機械的強度を有し、優れたハンドリング性を有するものとすることがで
きる。
してもよい。これにより、各積層体10の第1共振器面10aおよび第2共振器面10bを、第1支持体20と第2支持体30との間で完全に露出させることができる。その結果
、第1共振器面10aに第1誘電体層を良好に形成し、かつ第2共振器面10bに第2誘電体層を良好に形成することが可能となる。ひいては、積層体10を、発光効率に優れ、
かつ信頼性に優れた積層体とすることが可能となる。また、複数の積層体10は第2支持体30の部分的に細くなった部位に配置されるので、第2支持体30を、全体として高い
機械的強度を有し、優れたハンドリング性を有するものとすることができる。
て、第2支持体30に固定してもよい。これにより、積層体10が配線に接触して破損する虞を低減することができる。なお、複数の積層体10を、第2支持体30に固定せず、
下面30aに配置された樹脂層を介して、第2支持体30に接触させてもよい。
なくとも一方は、複数の積層体10が配された領域よりも突出した領域を有していてもよい。配置工程S2では、第1支持体20と第2支持体30とを突出した領域において接触
させてもよい。突出した領域の高さは、積層体10の上面20aからの高さよりも高くてもよい。これにより、配置工程S2において、第1支持体20と第2支持体30とを互い
に近接させた際に積層体10を破損させる虞を低減することができる。
うことができるため、半導体デバイスを効率よく製造することが可能となる。
てもよい。この場合、下地基板に接続された複数の積層体10を第1支持体20に接着させた後、複数の積層体10を、第1支持体20を介して、下地基板から剥離してもよい。
これにより、複数の積層体10を第1支持体20上に同時に配することが可能となるため、半導体デバイスの製造効率を一層向上させることができる。また、複数の積層体10の
整列精度が向上するため、第1支持体20を半導体デバイスのサブマウントとして利用する場合、個々の積層体を個別にサブマウントに実装する場合と比べて、複数の積層体10
から出射される光の配向特性のばらつきを抑えることができる。このことは、複数の積層体10から出射される光の配向特性を高精度に制御することが求められる場合、または、
半導体デバイスを外部機器の導波路と結合させる場合に、大きなメリットとなる。なお、複数の積層体10を下地基板から剥離した場合、複数の半導体層10は、下地基板を有さ
ない構成となる。その結果、複数の積層体10の厚みを薄くすることができる。
形成工程S3では、積層体10の第1共振器面10aに第1誘電体層17を形成する。第1誘電体層17は、誘電材料から成る。第1誘電体層17に用いられる誘電材料として
は、例えば、SiO2、Al2O3、AlN、AlON、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2等が挙げられる。第1誘電体層17は、上記の誘電材料から成る多層膜であってもよい。第1誘電体層17は、例えば電子ビーム蒸着装置、電子サイクロトロン共鳴スパッタ、化学蒸着装置等の成膜装置を用いて形成することができる。
S3では、例えば図7に示すように、第1誘電体層17を第1共振器面10aに形成するだけでなく、第2誘電体層18を第2共振器面10b(複数の半導体層の第2端面11b
,12b,13b)にも形成してもよい。これにより、積層体10を、発光効率に優れ、かつ信頼性に優れた積層体とすることが可能となる。
本実施形態の半導体デバイスの製造方法は、形成工程S3を行った後に、分割工程S4を行ってもよい。分割工程S4は、第1支持体20を分割して、複数の積層体10のそれ
ぞれが配された複数の基板110(図8参照)を形成する工程である。基板110は、半導体デバイス100の基板(サブマウントともいう)として用いることができる。
0の任意の箇所を切断してよい。基板110は、1つの基板領域22を含んでいてもよく、2つ以上の基板領域22を含んでいてもよい。
持体30片を取り除いてもよい。第2支持体30片を取り除かず、第1支持体50片および第2支持体30片を備えた半導体デバイスとしてもよい。
程S3で再使用してもよい。
線24間に露出した領域で分割してもよい。配線24が連続した配線である場合、分割工程S4では、第1支持体20および配線24の両方を切断してよい。
ント)として用いるため、半導体デバイスを効率よく製造することができる。また、第1共振器面10aに第1誘電体層17が形成された積層体10を、第1支持体20から分離
し、第1支持体20とは別個に準備した基板上に積層体10を実装するダイボンド工程が不要となるため、積層体10を破損させる虞を低減することができる。その結果、信頼性
に優れた半導体デバイスを製造することができるとともに、製造の歩留りを向上させることができる。また、ダイボンド工程が不要となることで、積層体10を従来よりも小型化
することが可能となる。そのような積層体10は、1枚のウエハからの取れ数を多くできるので、積層体10の生産効率を向上させ、ひいては、半導体デバイスの生産効率を向上
させることができる。さらに、積層体10は、共振器長を短くすることで、低消費電力化することができるため、拡張現実(Augmented Reality;AR)グラス等の低光出力、低
消費電力等が要求される用途に適したものとなる。
断面図であり、図10,11は、本開示の他の実施形態に係る半導体デバイスの製造方法の成長工程を説明する断面図であり、図12は、第1支持基板を模式的に示す平面図であ
る。図13,14は、本開示の他の実施形態に係る半導体デバイスの製造方法の転写工程を説明する断面図であり、図15は、本開示の他の実施形態に係る半導体デバイスの製造
方法の転写工程を説明する平面図であり、図16は、本開示の他の実施形態に係る半導体デバイスの製造方法の劈開工程を説明する平面図であり、図17は、本開示の他の実施形
態に係る半導体デバイスの製造方法の切断工程を説明する斜視図である。
転写工程S14、劈開工程S15および切断工程S16に置き換えることができる。
準備工程S11は、下地基板1を準備する工程である。下地基板1は、積層体10の前駆体である半導体素子層3の成長起点を含む一方主面1aを有している。下地基板1は、
例えば、窒化ガリウム(GaN)基板、サファイア(Al2O3)基板、シリコン(Si)基板、炭化シリコン(SiC)基板等であってもよい。以下では、下地基板1として、
GaN基板を用いる例について説明する。本明細書において、GaN基板とは、半導体素子層3の成長起点を含む一方主面1aまたは一方主面1aを含む表面層が、GaN系半導
体で構成されているものを指す。したがって、GaN基板は、サファイア基板、Si基板、SiC基板等の表面にGaN系半導体から成る層を形成した基板であってもよい。特に
、下地基板1がSi基板である場合、大口径の下地基板を低コストで準備することができるため、半導体デバイスの製造コストを削減することが可能になる。
マスク形成工程S12は、下地基板1の一方主面1a上に、半導体素子層3の成長を抑制するマスク2を所定の周期的パターンで形成する工程である。半導体素子層3は、一方
主面1aにおけるマスク2で覆われていない成長領域1a1から成長する。マスク2は、例えば、SiO2、SiN等から成る。マスク2は、フォトリソグラフィー技術およびエ
ッチング技術を用いて形成することができる。
よい。複数の線状部2aの第2方向における周期は、例えば、30μm~300μmであってもよく、150μm~250μmであってもよい。
成長工程S13では、ELO法を用いて、例えば図10に示すように、複数の積層体10の前駆体である半導体素子層3を、下地基板1の成長領域1a1からマスク2の線状部
2a上にかけて気相成長させる。成長工程S13では、例えば、III族(第13族元素)原料に塩化物を用いるハイドライド気相成長(Hydride Vapor Phase Epitaxy;HVPE
)法、III族原料に有機金属を用いる有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;MOCVD)法、または分子線気相成長(Molecular Beam Epitaxy;MBE
)法等の気相成長法を用いることができる。
によれば、サファイア、Si等の異種基板を用いる場合であっても、高品質な半導体素子層を得ることができる。
素の混合ガスと、アンモニア等のV族原料(第15族元素含有)ガスを供給しながら、下地基板1を加熱して、所定温度(例えば、1050~1100℃)まで昇温させる。
1a1から半導体素子層3を気相成長させる。その際、n型またはp型の不純物を含む原料ガスを供給し、かつ不純物のドープ量を調整することによって、所望の導電型を有する
半導体素子層3を得ることができる。原料ガスに添加する不純物を適宜選択し、不純物のドープ量を適宜調整することで、半導体素子層3を、複数の半導体層11,12,13が
積層されたものとすることができる。
体素子層3に外力を加えた際に、脆弱層に応力が集中し亀裂が発生し易くなるため、転写工程S14において半導体素子層3を下地基板1から分離させ易くなる。
層を形成してもよい。AlGaN層とGaN層を交互に積層した、超格子構造の脆弱層を形成してもよい。脆弱層は、半導体素子層の成長条件を周期的に変化させて、結晶粒が大
きい層と結晶粒が小さな層とを交互に積層したものであってもよい。脆弱層は、半導体素子層3の成長を終了させた後に、レーザ光を半導体素子層3における溝2b内に位置する
部位に照射し、当該部位の結晶構造を熱変性によって変化させることで形成されてもよい。
領域1a1を起点として成長する半導体素子層3同士が接触する前に終了させる。これにより、半導体素子層3同士が接触し、半導体素子層3同士の接触部分に、クラックまたは
貫通転位等の結晶欠陥が生じ易くなることを抑制できる。
的に侵さないエッチャントを用いて行われる。マスク2を除去することによって、例えば図11に示すように、接続部3aによって下地基板1と接続された複数の半導体素子層3
を得ることができる。
A参照)の前駆体としてもよい。以下では、半導体素子層3が片面電極構造の積層体10の前駆体である場合について説明するが、半導体素子層3は両面電極構造の積層体10(
図3B参照)の前駆体とされてもよい。
グ処理を施して第1半導体層11、活性層12および第2半導体層13を部分的に除去した後、n型電極、p型電極および絶縁膜を形成することによって、例えば図3Aに示す片
面電極構造の積層体10の前駆体とすることができる。
転写工程S14では、成長工程S13で得られた複数の半導体素子層3を、第1支持基板4に転写する。第1支持基板4は、絶縁材料または半絶縁材料から成っていてもよく、
導電材料から成っていてもよい。第1支持基板4に用いられる絶縁材料または半絶縁材料としては、例えば、Si、SiC、AlN等が挙げられる。第1支持基板4をサブマウン
トとして用いる場合、第1支持基板4をSi、SiC、AlN等の材料から作製することで、サブマウントの熱伝導性を高めることができるため、放熱性に優れた半導体デバイス
を製造することが可能となる。また、第1支持基板4をSiから作製する場合、第1支持基板4を、低コストであり、加工性に優れた大口径の基板とすることができるため、半導
体デバイスの製造コストを低減することが可能となる。第1支持基板4に用いられる導電材料としては、例えば、Cu、Al等を含む金属材料が挙げられる。
向に窪んでいる。複数の凹部41は、一方主面4aに直交する方向で見たときに、第3方向(図12における上下方向)および第3方向に交差する第4方向(図12における左右
方向)にマトリクス状に配列されている。複数の凹部41は、その開口形状が、長方形状、正方形状、六角形状等であってもよく、その他の形状であってもよい。第4方向におけ
る凹部41のピッチは、第2方向における半導体素子層3のピッチの略自然数倍であってもよい。複数の凹部41は、エッチング技術を用いて形成することができる。エッチング
は、ドライエッチングであってもよく、ウェットエッチングであってもよい。
の配線44は、第1支持基板4を切断し、複数の第1支持体20を作製した際に、第1支持体20の上面20aに引き回された複数の配線24となる。第1支持基板4が導電材料
から成る場合、第1支持基板4の一方主面4aに絶縁層を配置し、該絶縁層上に複数の配線44を配してもよい。これにより、配線44同士の短絡を抑制できるため、半導体デバ
イスを正常に動作させることが可能になる。
4が多層の金属層から成る場合、最表面はAuから成る金属層であってもよい。これにより、配線44の腐食を抑制することができる。また、配線44を、接合部材44a,44
bを介して、半導体素子層3のn型電極およびp型電極にそれぞれ接合する場合には、配線44と接合部材44a,44bとの接合性を向上させることができる。接合部材44a
,44bは、はんだ等の導電性接合材である。接合部材44a,44bは、例えば、AuSi、AuSn等のはんだであってもよい。接合部材44a,44bを設けずに、半導体
素子層3のn型電極およびp型電極と、配線44とを、Au-Au接合等の金属-金属接合、表面活性化接合等を用いて、接合してもよい。
致させる。続いて、例えば図13に示すように、下地基板1と接続されている半導体素子層3のn型電極およびp型電極を、はんだ等の導電性接合材を用いて、第1支持基板4の
一方主面4a上に配された接合部材44aおよび接合部材44bにそれぞれ接合する。その後、例えば図14に示すように、第1支持基板4と一体になった半導体素子層3を下地
基板1から引き剥がすように外力を加え、半導体素子層3を、下地基板1の一方主面1aから引き上げる。これにより、半導体素子層3を、例えば図15に示すように、第1支持
基板4に転写することができる。
より、転写工程S14を容易に行うことができ、半導体デバイスの製造の歩留りを向上させることができる。
5において、半導体素子層3を劈開し、短い共振器長を有する複数の半導体素子層3片とすることが可能となる。また、劈開工程S15を行う前に半導体素子層3を下地基板1から剥離する場合は、半導体素子層3を容易に劈開することができる。
材料系と下地基板1の材料系が異なる場合には、半導体素子層3の結晶系と下地基板1の結晶系とが異なるため、半導体素子層3の劈開が、下地基板1の一部が残存していること
によって、困難になることがある。また、半導体素子層3の材料系と下地基板1の材料系が同じ場合であっても、下地基板1が多くの欠陥を含むときに、欠陥が異常箇所となるこ
とで、半導体素子層3の劈開の品質が悪化することがある。下地基板1の残存物は、機械的研磨、エッチング等の公知の方法で除去することができる。下地基板1の残存物は、十
分に薄い場合、除去しなくてもよい。
半導体素子層3の第2方向のピッチが凹部41の第4方向のピッチよりも小さい場合、転写工程S14において、複数の半導体素子層3を、1列おきに、または複数列おきに、第
1支持基板4に転写してもよい。第1支持基板4に転写されず、下地基板1に残った半導体素子層3は、別の第1支持基板4に転写してもよい。
劈開工程S15は、第1支持基板4に転写された半導体素子層3を劈開して、共振器面(端面)が露出した積層体10とする工程である。劈開工程S15では、先ず、半導体素
子層3に劈開のためのスクライブキズを入れた後、半導体素子層3をブレークして(破断させて)、複数の半導体素子層3片とする。その後、配線44に固定されていない半導体
素子層3片を除去することで、例えば図16に示すように、第1支持基板4の複数の壁部42上にそれぞれ配された、第1共振器面10aおよび第2共振器面10bが露出した複
数の積層体10が得られる。なお、第1共振器面10aおよび第2共振器面10bは、劈開によって形成された劈開面でなくてもよい。第1共振器面10aおよび第2共振器面1
0bの少なくとも一方を、エッチングによって形成されたエッチドミラー面とすることもできる。なお、本実施形態では、凹部41の開口幅は、第1方向の長さが、第2方向の長
さが大きくなっているが、第1方向の長さが、第2方向の長さよりも小さくなっていてもよい。
なお、劈開工程S15は、第1支持基板4に転写する前に、半導体素子層3を劈開して、共振器面(端面)が露出した積層体10とする工程であってもよい。
切断工程S16は、第1支持基板4を切断して、複数の積層体10が配された第1支持体20を複数作製する工程である。切断工程S16では、複数の積層体10が配された第
1支持基板4を、例えば、平面視で隣り合う壁部42の間に位置する領域で、第4方向(図16における左右方向)に沿って切断する。これにより、複数の積層体10が配された
第1支持体20(図17参照)を複数作製することができる。
板4に転写されてもよい。保持部材は、例えば、AuSn、AuGe、NiSn等から成る接合層が一方主面4aに配された板状部材であってもよく、粘着剤から成る粘着層が樹
脂製基材の一方主面4aに配されたダイシングテープであってもよい。保持部材がダイシングテープである場合、半導体素子層3を保持部材から第1支持基板に転写するときに、
ダイシングテープを伸長させて、ダイシングテープに保持された複数の半導体素子層3のピッチを、複数の凹部41のピッチに略一致させることが可能になる。
バイスの製造効率を一層向上させることができる。上記の半導体デバイスの製造方法は、積層体10のサイズが個別にハンドリングできない程度に小さい場合に、特に有効である
。
施形態に係る半導体デバイスを模式的に示す平面図である。図20~27は、本開示の一実施形態に係る半導体デバイスの変形例を模式的に示す斜視図である。
、SiC、AlN等が挙げられる。第1支持基板4に用いられる導電材料としては、例えば、Cu、Al等を含む金属材料が挙げられる。基板110は、その形状が、例えば、直
方体形状、立方体形状等であってもよく、その他の形状であってもよい。本実施形態では、例えば図20に示すように、基板110の形状は、略直方体形状とされている。
面110dを有している。基板110は、上面110aおよび第1側面110bに開口した凹部(第1凹部ともいう)111を有している。基板110は、上面110aおよび第
2側面110cに開口した凹部(第2凹部ともいう)112をさらに有していてもよい。
よい。第1配線114aおよび第2配線114bは、互いに離隔して配されていてもよい。第1配線114aは、積層体120のn型電極と電気的に接続される接合部材114a
1を含んでいてもよい。第2配線114bは、積層体120のp型電極と電気的に接続される接合部材114b1を含んでいてもよい。基板110が導電材料から成る場合、基板
110の上面110aに絶縁層を配置し、該絶縁層上に配線114を配してもよい。これにより、配線114同士の短絡を抑制できるため、半導体デバイスを正常に動作させるこ
とが可能になる。
線114が多層の金属層から成る場合、最表面はAuから成る金属層であってもよい。これにより、配線114の腐食を抑制することができる。接合部材114a1,114b1
は、はんだ等の導電性接合材である。接合部材114a1,114b1は、例えば、AuSi、AuSn等のはんだであってもよい。接合部材114a1,114b1を設けずに
、積層体10のn型電極およびp型電極と、第1配線114aおよび第2配線114bとを、Au-Au接合等の金属-金属接合、表面活性化接合等を用いて、それぞれ接合して
もよい。
積層体120は、GaN系の窒化物半導体LD素子であってもよい。第1共振器面120aは、積層体120における光の出射面であってもよい。第2共振器面120bは、積層
体120における光の反射面であってもよい。第1共振器面120aおよび第2共振器面120bの少なくとも一方は、劈開によって形成された劈開面であってよい。積層体12
0は、基板110の上面110aに配置されている。積層体120は、上面110aにおける、凹部111,112が形成されて幅が狭くなった帯状の搭載領域110aaに配置
してもよい。積層体120は、第1側面110bに直交する方向(図18におけるY方向)から見たときに、第1共振器面120aが第1凹部111の上方に位置するように配置
されていてもよい。積層体120は、第1共振器面120aが第1凹部111の上方に位置し、第2共振器面120bが第2凹部112の上方に位置していてもよい。積層体12
0は、第1共振器面120aから出射される光が上面110aに蹴られない限りにおいて、第1共振器面120aが搭載領域110aa上に位置していてもよい。
の上面とを有していてもよい。積層体120は、図3Aに示したような、片面電極構造の積層体であってもよく、図3Bに示したような、両面電極構造の積層体であってもよい。
積層体120が両面電極構造の積層体である場合、積層体120は、下面に配された第1電極(n型電極ともいう)と、上面に配された第2電極(p型電極ともいう)と、第2電
極を積層体の下方にまで引き回す配線電極(引き回し配線ともいう)とを有する。第1電極は、配線114の第1配線114aに接続される。第2電極は、引き回し配線を介して
、配線114の第2配線114bに接続される。半導体デバイス100をTO-CAN型パッケージ等の半導体パッケージに実装する場合、第1配線114aおよび第2配線11
4bを、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して、半導体パッケージの2本の端子ピンにそれぞれ接続すればよい。
、積層体120のサイズが小さく、積層体120にボンディングワイヤを直接接続できない場合であっても、配線114とパッケージ等の端子とを電気的に接続することで、積層
体120に駆動電流を供給することができる。配線114は、プローブ測定を行う際に、プローブ端子を接触させる検査パッドとして用いられてもよい。
は、図解を容易にするために、誘電体層130が第1共振器面120aに配された例を示している。誘電体層130は、側面111aの一部のみに形成されていてもよく、側面1
11aの全体に形成されていてもよい。誘電体層130は、例えばSiO2、Al2O3、AlN、AlON、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2等の誘電材料から成る。誘電体層130は、これらの誘電材料から成る多層膜であってもよい。なお、凹部111の側面111aとは、例えば図18に示すように、凹部111の側面のうち基板110の第1側面110bに略平行な面を指す。
の出射面)に配されている場合、端面光学損傷を抑制できるため、信頼性に優れた半導体デバイスとすることができる。誘電体層130が第2共振器面10b(光の反射面)に配
されている場合、第2共振器面10bにおける反射効率を高め、発光効率に優れた半導体デバイスとすることができるとともに、信頼性に優れた半導体デバイスとすることができ
る。
一構成の誘電体層130が形成されている。半導体デバイス100では、側面111aに形成された誘電体層130を分析することで、第1共振器面120aに形成された誘電体
層130の状態(反射率、屈折率、膜厚等)を知ることができるため、半導体デバイス100の生産管理を行い易くなる。
がれ等を抑制できる。
範囲に形成されていることで、誘電体層130の状態が目視でも判別し易くなる。
0の上面110aに略平行な面を指す。
ら出射された光を遮ることを抑制できるため、光の取り出し効率が向上された半導体デバイスとすることができる。
20aから出射された光を遮ることを抑制できるため、光の取り出し効率が向上された半導体デバイスとすることができる。なお、第1共振器面120aは、基板110の上面1
10a上に位置していてもよく、第1凹部111の側面と面一であってもよい。
ら漏れ出た光を検出するフォトダイオードを配置することが可能となる。これにより、フォトダイオードの検出結果に基づいて、積層体120に供給する駆動電流を制御すること
が可能となるため、半導体デバイス100の信頼性を向上させることができる。
部112の底面に配置することが容易になる。
ていてもよい。凸部113は、第1共振器面120a側に突出した第1凸部113aと、第2共振器面120b側に突出した第2凸部113bとを有していてもよい。第1凸部1
13aおよび第2凸部113bは、側面111aに直交する方向において、第1凸部113aの長さが第2凸部113bの長さよりも長くてもよく、第2凸部113bの長さが第
1凸部113aの長さよりも長くてもよい。図18に示す半導体デバイス100では、第1凸部113aおよび第2凸部113bの一方の上面に配された配線114を積層体12
0のエージング試験用の配線とし、第1凸部113aおよび第2凸部113bの他方の上面に配された配線114を積層体120の駆動用の配線とすることができる。これにより
、積層体120のエージング試験を行う際に積層体120の駆動用の配線を破損させる虞を低減できるため、半導体デバイス100の信頼性を向上させることができる。また、基
板110が凸部113を有することで、積層体120にボンディングワイヤを直接接続できない場合であっても、積層体120に駆動電流を供給することができる。
0では、第2凹部112のみが設けられており、基板110の上面110aにおける積層体120が配された領域が、基板110の第1側面110bと連なっている。これにより
、半導体デバイス100を、導波路を有する光学部材と組み合わせて使用する場合に、積層体120の発光点と導波路の入射面とを近づけることができ、光の損失を抑制できる。
また、フォトダイオード等の光検出器を第2凹部112内に配置し易くなる。
0は、例えば図21に示すように、上面110aから下面110dにかけて切欠かれた第1凹部111および第2凹部112を有する構成であってもよい。図21に示す半導体デ
バイス100によれば、半導体デバイス100の光取り出し効率を一層向上させることができる。さらに、半導体デバイス100の製造工程において、誘電体層130の形成を、
積層体120が基板110上に配された状態で行う場合に、誘電体層130の成膜を妨げる第1凹部111の底面および第2凹部112の底面が存在しないので、誘電体層130
を良好に形成することができる。また、積層体120から出射された光が基板110によって蹴られることを抑制できる。
パー状に広がっている構成であってもよい。図22に示す半導体デバイス100によれば、光の取り出し効率を向上させることができるとともに、誘電体層130を良好に形成す
ることができる。また、基板110の上面110aの面積が増大するため、配線114を配置し易くなる。さらに、基板110の機械的強度を向上させることができるため、半導
体デバイス100の信頼性を向上させることができる。
0によれば、製造工程を簡素化することができるため、半導体デバイスの製造効率を向上させることができる。
字状の形状を有していてもよく、例えば図26に示すように、略E字状の形状を有していてもよい。
イス100を結合して作製されてもよい。複合型の半導体デバイス200は、分割工程S4において、第1支持体20を、1つの第1支持体20片が複数の積層体10を含むよう
に分割することによって作製されてもよい。この場合、複合型の半導体デバイス200における複数の半導体デバイス100の整列精度を高いものとし得るので、複合型の半導体
デバイス200を他の光学部材と組み合わせる場合に有利である。
側面110cとの距離よりも小さい幅とされた搭載領域110aaに搭載されている。積層体120の共振方向(図18におけるY方向)における搭載領域110aaの長さが、
第1共振器面120aと第2共振器面120bとの距離で規定される、積層体120の共振器長と略同一とされている。ここで、搭載領域110aaの長さが共振器長と略同一で
あるとは、搭載領域110aaの長さが共振器長に対して±20%以内であることを意味する。例えば、共振器長が100μmである場合、搭載領域110aaの長さは、80~
120μmであってもよい。搭載領域110aaの長さは、共振器長に対して、±10%以内であってもよい。
2共振器面120bが、搭載領域110aaに連なる基板110の側面111cと略同一平面上に位置している。ここで、第1共振器面120aが側面111aと略同一平面上に
位置するとは、第1共振器面120aと側面111aとの距離が、共振器長に対して±20%以内であることを意味する。また、第2共振器面120bが側面111cと略同一平
面上に位置するとは、第2共振器面120bと側面111cとの距離が、共振器長に対して±20%以内であることを意味する。第1共振器面120aと側面111aとの距離、
および第2共振器面120bと側面111cとの距離は、共振器長に対して±10%以内であってもよい。半導体デバイス100は、第1共振器面120aが側面111aから突
出し、第2共振器面120bが側面111cから突出している構成であってもよいが、積層体120が基板110と接していないと放熱性が悪化するので、突出量は所定の範囲内
である必要がある。また、半導体デバイス100は、第1共振器面120aおよび第2共振器面120bが搭載領域110aa上に位置している構成であってもよい。言い換えれ
ば、半導体デバイス100は、第1共振器面120aが側面111aから奥まった位置にあり、第2共振器面120bが側面111cから奥まった位置にある構成であってもよい
。第1共振器面120aは、第1共振器面120aから出射される光が上面110aに蹴られない限りにおいて、側面111aから奥まっていてもよい。
4B,17参照)を分割することで効率的に製造することができる。
係る半導体装置の他の例を模式的に示す斜視図である。なお、図29では、図解を容易にするために、半導体デバイスとパッケージの端子とを接続する接続導体を省略して図示し
ている。
ってもよい。パッケージ300としては、公知のパッケージを用いることができる。パッケージ300は、例えば図28に示すように、TO-CAN型パッケージであってもよい
。半導体装置400によれば、積層体10の第1端面11a,12a,13aに誘電体層130を形成する際に用いた第1支持体20が、半導体装置400におけるサブマウント
を兼ねているため、第1支持体20上に配された複数の積層体10を個別にダイボンドする工程が不要になる。その結果、積層体を小型化した場合の課題を解決することができる
。半導体デバイス100は、TO-CAN型パッケージの他、表面実装タイプの種々のパッケージに実装できる。
してもよい。アレイ化された半導体デバイス200は、複数の積層体120の複数の発光点が精度良く位置付けられている必要がある。そのため、アレイ化された半導体デバイス
200としては、通常、バー状に連結された複数の半導体素子(例えば、バーレーザ)が用いられるが、バーレーザにおいては、複数の発光点の位置は、ウエハレベルでの設計に
よって確定してしまうため、隣り合う発光点間の間隔の設計自由度が低い。本実施形態の半導体装置400では、複数の積層体120が個別に分離されているので、基板110に
おける第1凹部111および第2凹部112のうちの少なくとも一方のデザインを変更し、積層体120が配される位置を変更するだけで、隣り合う発光点間の間隔を制御できる
。このため、半導体装置400は、設計自由度が高く、様々な用途に広く適用することが可能となる。また、半導体装置400では、複数の積層体120は、個別に分離されてい
るものの、第1支持体20上に位置精度良く転写されて整列している。このため、半導体装置400は、複数の積層体120の複数の発光点が精度良く配置されたものとなる。
面に接続されていてもよい。半導体装置400は、基板110の凹部111,112にフォトダイオードが配置されていてもよい。フォトダイオードは、第1共振器面120aか
ら出射された光を検出するように構成されていてもよく、第2共振器面120bから漏れ出た光を検出するように構成されていてもよい。これにより、フォトダイオードの検出結
果に基づいて、積層体120に供給する駆動電流を制御することが可能となるため、半導体装置400の信頼性を向上させることができる。また、凹部111,112にフォトダ
イオードを配置することで、フォトダイオードによるモニタ精度を向上させることができる。また、第1共振器面120aから出射された光がフォトダイオードによって蹴られる
ことを抑制できる。
第1誘電体層7F・7Sを形成した後に基材KZを短手方向(D1方向)に切断することで、それぞれが1個以上のレーザ体LTを含む複数のレーザ素子LS(半導体デバイス)を得てもよい。
能である。
1a 一方主面
1a1 成長領域
2 マスク
2a 線状部
2b 溝
3 半導体素子層
3a 接続部
4 第1支持基板
4a 一方主面
41 凹部
42 壁部
44 配線
44a n型電極パッド
44b p型電極パッド
10 積層体
10a 第1共振器面
10b 第2共振器面
11 第1半導体層
11a 第1端面
11b 第2端面
12 活性層
12a 第1端面
12b 第2端面
13 第2半導体層
13a 第1端面
13b 第2端面
14 第1電極(n型電極)
15 第2電極(p型電極)
16 リッジ導波路
17 第1誘電体層
18 第2誘電体層
19 絶縁膜
20 第1支持体
20a 上面
20aa 搭載領域
20b 第1側面
20c 第2側面
21 凹部
21a 第1凹部
21b 第2凹部
22 基板領域
22a 第1面
22b 第2面
22c 第3面
24 配線
24a 第1配線
24a1 接合部材
24b 第2配線
24b1 接合部材
27 配線電極
28 絶縁膜
30 第2支持体
30a 下面
30b 第1側面
30c 第2側面
31 凹部
31a 第3凹部
31b 第4凹部
100,200 半導体デバイス
110 基板
110a 上面
110aa 搭載領域
110b 第1側面
110c 第2側面
110d 下面
111 凹部(第1凹部)
111a 側面
111b 底面
111c 側面
112 凹部(第2凹部)
113 凸部
113a 第1凸部
113b 第2凸部
114 配線
114a 第1配線
114b 第2配線
120 積層体
120a 第1共振器面
120b 第2共振器面
121 本体
130 誘電体層
300 パッケージ
400 半導体装置
Claims (45)
- 複数の半導体層を有した積層体と、上面、側面、ならびに前記上面および前記側面に隣接した開口を含む凹部を有した第1支持体を準備する工程と、
前記積層体を、前記第1支持体の前記上面に接合して配置する工程と、
前記積層体に第1端面を形成する工程と、
前記第1端面に第1誘電体層を形成する工程と、を備える半導体デバイスの製造方法。 - 前記配置する工程は、前記端面を形成する工程より後の工程である、請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記積層体は、複数の積層体を含み、
前記凹部は、複数の凹部を含み、
前記配置する工程は、前記複数の積層体を、前記第1支持体の前記複数の凹部に対応して配置することを含む、請求項1または2に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記複数の凹部は、一列に並んだ複数の第1凹部と、一列に並んだ複数の第2凹部とを含み、
前記配置する工程は、前記複数の積層体を、前記複数の第1凹部と前記複数の第2凹部との間に配置することを含む、請求項3に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記配置する工程は、第2支持体を準備し、前記積層体を、前記第1支持体と前記第2支持体との間に挟持されるように配置することを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第2支持体は、複数の凹部を有しており、
前記配置する工程は、前記第2支持体の前記複数の凹部に対応して、前記複数の積層体を配置することを含む、請求項3を引用する請求項5に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記第2支持体の前記複数の凹部は、一列に並んだ複数の第3凹部と、複数の第4凹部とを含み、
前記配置する工程は、前記複数の積層体を、前記複数の第3凹部と前記複数の第4凹部との間に配置することを含む、請求項6に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記配置する工程は、前記積層体を、樹脂層を介して、前記第2支持体に固定することを含む、請求項5~7のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第1支持体および前記第2支持体の少なくとも一方は、前記積層体が配された領域よりも突出した領域を有しており、
前記配置する工程は、前記第1支持体と前記第2支持体とを前記突出した領域において接触させることを含む、請求項5~8のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記配置する工程は、前記第1支持体および前記第2支持体を互いに接触するように位置付けることを含む、請求項5~8のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記配置する工程は、前記第1支持体および前記第2支持体を互いに離隔するように位置付けることを含む、請求項5~8のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記複数の半導体層は、各々、第2端面を有しており、
前記第1誘電体層を形成する工程は、前記第2端面に第2誘電体層を形成することを含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記第1支持体の上面には、配線が引き回されており、
前記配置する工程は、前記積層体を、前記配線上に配置することを含む、請求項1~12のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記配置する工程は、前記積層体を、はんだを介して前記第1支持体に固定することを含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記配置する工程は、前記積層体を、前記第1端面が前記第1支持体の前記凹部の外側に位置するように配置することを含む、請求項1~14のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記配置する工程は、ウエハ上にエピタキシャル横方向成長させた前記積層体を、前記第1支持基板に接着した後、前記ウエハから剥離することを含む、請求項1~15のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記配置する工程は、前記積層体の前記ウエハに対向していた面に、前記第2支持体を配置する、請求項5~11のいずれか1項を引用する請求項16に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記第1支持体を分割して、前記複数の積層体のそれぞれが配された複数の基板を形成する工程をさらに備える、請求項3を引用する請求項4~17のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記複数の基板を形成する工程は、前記第1支持基板および前記第2支持基板のうちの前記第1支持基板のみを分割する、請求項5を引用する請求項6~18のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記複数の基板を形成する工程は、前記第1支持基板および前記第2支持基板の両方を分割する、請求項5を引用する請求項6~18のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
- 前記配線は、互いに離隔した複数の配線を含み、
前記複数の基板を形成する工程は、前記第1支持体の、前記複数の配線間に露出した領域で分割することを含む、請求項13を引用する請求項18に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 前記配線は、連続した配線であり、
前記複数の基板を形成する工程は、前記第1支持体および前記配線の両方を分割することを含む、請求項13を引用する請求項18に記載の半導体デバイスの製造方法。 - 上面、側面、ならびに前記上面および前記側面に隣接した開口を含む凹部を有する基板と、
前記基板の前記上面に配された、互いに対向した第1端面および第2端面を有する積層体と、
前記第1端面に配された誘電体層と、を備え、
前記上面は、帯状の搭載領域を有しており、
前記積層体は、前記搭載領域上に位置している、半導体デバイス。 - 前記第1端面および前記第2端面の少なくとも一方は劈開面である、請求項23に記載の半導体デバイス。
- 前記誘電体層は、前記基板の側面にさらに配されている、請求項23または24に記載の半導体デバイス。
- 前記誘電体層は、前記凹部の底面にさらに配されている、請求項23~25のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記誘電体層が、前記積層体と前記基板とを接合する接合部材上に配されている、請求項23~26のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記凹部の底面の面積が、前記凹部の側面の面積よりも小さい、請求項23~27のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体の前記第1端面は、光の出射面である、請求項23~28のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体の前記第2端面は、光の反射面である、請求項23~29のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記基板は、前記第1端面側に位置した第1凹部と、前記第2端面側に位置した第2凹部とを有している、請求項23~30のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体の前記第1端面は、前記第1凹部の開口上に位置している、請求項31に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体の前記第2端面は、前記第2凹部の開口上に位置している、請求項31または31に記載の半導体デバイス。
- 前記第2凹部の底面は、前記第2端面の照射領域の外に位置している、請求項31~33のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体は、複数の半導体層を有した本体と、前記本体の上面に配された第1電極と、前記本体の下面に配された第2電極と、前記第1電極を前記本体の下方まで引き回す引
き回し配線と、を有する、請求項23~34のいずれか1項に記載の半導体デバイス。 - 前記基板の前記上面に配線が配されており、
前記第2電極は、前記配線に接続しており、
前記第1電極は、前記引き回し配線を介して、前記配線に接続している、請求項35に記載の半導体デバイス。 - 前記基板は、前記凹部の前記側面よりも外側に突出した凸部を有しており、前記配線は、前記凸部の上面に配されている、請求項36に記載の半導体デバイス。
- 前記基板の前記上面は、前記上面に直交する方向で見たときに、H字形状である、請求項23~37のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記基板の前記上面は、前記上面に直交する方向で見たときに、U字形状である、請求項23~37のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体は、半導体レーザ素子である、請求項23~39のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 前記積層体は、GaN系の窒化物半導体レーザ素子である、請求項23~40のいずれか1項に記載の半導体デバイス。
- 請求項23~41のいずれか1項に記載の半導体デバイスと、
前記半導体デバイスが実装されたパッケージと、を備える半導体装置。 - 前記半導体デバイスの前記基板の側面が、前記パッケージの実装面に接合されている、請求項42に記載の半導体装置。
- 前記パッケージは、表面実装型パッケージである、請求項42または43に記載の半導体装置。
- 前記積層体は、前記基板に複数個配されている、請求項42~44のいずれか1項に記載の半導体装置。
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