(57)【要約】【課題】ウェハからチップ化までの分割工程数を低減し、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子を効率的に製造して、歩留まりを改善することができる窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１０上に積層され、共振器を備える窒化物半導体層からなるウエハを分割して窒化物半導体レーザ素子を得る窒化物半導体レーザ素子の製造方法であって、前記ウエハに、エッチングによって共振器面１３ａ、１３ｂを形成し、共振器面１３ａ、１３ｂと平行な方向に破線状の第１補助溝２１及び共振器面１３ａ、１３ｂと略垂直な方向に第２補助溝２２を第１補助溝２１よりも深く形成し、第１補助溝２１及び第２補助溝２２に沿って分割してチップ状の窒化物半導体レーザ素子を得る工程を備える窒化物半導体レーザ素子の製造方法。【選択図】図１
2010199482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に窒化物半導体層が積層されたウェハを形成し、
前記窒化物半導体層に共振器面を形成し、
該共振器面と平行な方向に設けられる破線状の第１補助溝を窒化物半導体層側から形成し、前記共振器面と略垂直な方向に前記第１補助溝よりも深い第２補助溝を窒化物半導体層側から形成し、
前記第１補助溝及び第２補助溝に沿ってウェハを分割する工程を備える窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１補助溝及び第２補助溝は、基板が露出するように形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板上に、第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、第１導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成することによって共振器面を形成し、前記露出領域に前記第１補助溝を形成する請求項１又は２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４】
前記基板上に、第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、前記第１補助溝及び第２補助溝を形成する前に、前記レーザ素子の素子領域の外周において前記第１導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成し、該露出領域に前記第１補助溝及び第２補助溝を形成する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記露出領域を、前記ウェハをエッチングすることにより形成する請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１補助溝と第２補助溝は、窒化物半導体レーザ素子の隅部で交わるように形成する請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記窒化物半導体層は導波路領域を備えており、前記第１補助溝を、上面視において、前記導波路領域の延長線から離間するように破線状に形成する請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記第２補助溝を、前記第１補助溝の深さの２倍以上の深さで形成する請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記第１補助溝及び第２補助溝を、溝表面において略同じ幅で形成する請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記第１補助溝を、前記ウェハの全厚の３０％以下の深さで形成する請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記第１補助溝を形成した後に第２補助溝を形成する請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記第１補助溝及び第２補助溝を、レーザ加工により形成する請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記第１補助溝及び第２補助溝は、断面がＶ字形状であり、第２補助溝のＶ字のなす角度は、第１補助溝のＶ字のなす角度より小さい請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
さらに、共振器面の形成と、第１補助溝及び第２補助溝の形成との間に、前記共振器面に誘電体膜を形成する工程を含む請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記第１補助溝及び第２補助溝に沿う分割を、ローラーを用いた加圧によって行う請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体を用いた素子を製造する方法としては、基板上に窒化物半導体層及び電極等を形成したウェハを複数のチップに分割して素子を得る方法が一般に採用されている。
ウェハを分割する方法として、ダイサー、スクライバー、エッチング等の方法で溝を形成し、溝に沿ってブレイカー等で加圧して分割する方法がある（例えば、特許文献１：特開２００２−２５２１８５号公報、特許文献２：特開平１０−２１４９９７号公報等）。
【０００３】
また、通常、窒化物半導体レーザ素子を製造するために、ウェハを一旦バー状に分割して共振器面を作製した後に、誘電体膜及び／又は保護膜等の形成等の工程を経て、個々にチップ化する方法が採用されている。そして、効率的にバー状及び個々のチップ化を行うために、予め分割予定箇所に溝が形成される。
このような溝を形成する方法としては、バー状に分割した後、各バーに溝を形成する方法（例えば、特許文献３：特開２００３−１７７９１号公報）、ウェハの状態でチップ化用の溝を形成する方法（例えば、特許文献４：特開２００８−２４４０８０号公報）等が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、各バーに溝を形成する方法（特許文献３）では、個々のバーに対してそれぞれ位置決めを行う必要があり、工程数が多くなってしまい、効率的に窒化物半導体レーザ素子をチップ化することが困難である。
また、ウェハ状態で予めチップ化用の溝を形成する方法（特許文献４）では、溝を形成する工程数を削減することはできるが、ウェハからバーへの分割の際に又はその後の工程でのハンドリングの際に、先に設けたチップ化用の溝で意図せず分割されてしまうことがある。このようなことが起こると確実に共振器面を形成することができず、この方法では歩留まりを著しく低下させるという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ウェハからチップ化までの分割工程数を低減し、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子を効率的に製造して、歩留まりを飛躍的に改善することができる窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、（１）基板上に窒化物半導体層が積層されたウェハを形成し、
前記窒化物半導体層に共振器面を形成し、
該共振器面と平行な方向に設けられる破線状の第１補助溝を窒化物半導体層側から形成し、前記共振器面と略垂直な方向に前記第１補助溝よりも深い第２補助溝を窒化物半導体層側から形成し、
前記第１補助溝及び第２補助溝に沿ってウェハを分割する工程を備えることを特徴とする。
この窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、以下の１以上を備えることが好ましい。
（２）前記第１補助溝及び第２補助溝は、基板が露出するように形成する、
（３）前記基板上に、第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、第１導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成することによって共振器面を形成し、前記露出領域に第１補助溝を形成する、    （４）前記基板上に、第１導電型窒化物半導体層、活性層及び第２導電型窒化物半導体層を順に積層して前記ウェハを形成した後、前記第１補助溝及び第２補助溝を形成する前に、前記レーザ素子の素子領域の外周において前記第１導電型窒化物半導体層又は基板に露出領域を形成し、該露出領域に第１補助溝及び第２補助溝を形成する、
（５）前記露出領域を、前記ウェハをエッチングすることにより形成する、
（６）前記第１補助溝と第２補助溝は、窒化物半導体レーザ素子の隅部で交わるように形成する、
（７）前記窒化物半導体層は導波路領域を備えており、前記第１補助溝を、上面視において、前記導波路領域の延長線から離間するように破線状に形成する、
（８）前記第２補助溝を、前記第１補助溝の深さの２倍以上の深さで形成する、
（９）前記第１補助溝及び第２補助溝を、溝表面において略同じ幅で形成する、
（１０）前記第１補助溝を、前記ウェハの全厚の３０％以下の深さで形成する、
（１１）前記第１補助溝を形成した後に第２補助溝を形成する、
（１２）前記第１補助溝及び第２補助溝を、レーザ加工により形成する、
（１３）前記第１補助溝及び第２補助溝は、断面がＶ字形状であり、第２補助溝のＶ字のなす角度は、第１補助溝のＶ字のなす角度より小さい、
（１４）さらに、共振器面の形成と、第１補助溝及び第２補助溝の形成との間に、前記共振器面に誘電体膜を形成する工程を含む、
（１５）前記第１補助溝及び第２補助溝に沿う分割を、ローラーを用いた加圧によって行う。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、ウェハからチップ化までの分割工程数を低減することができる。加えて、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子を効率的に製造して、歩留まりを飛躍的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により形成する素子領域等のレイアウトを示す平面図Ａ、ａ−ａ’線断面図Ｂ、ｂ−ｂ’線断面図Ｃである。
【図２】本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法により形成する別の素子領域等のレイアウトを示す平面図Ａ、ａ−ａ’線断面図Ｂ、ｂ−ｂ’線断面図Ｃである。
【図３】本発明の窒化物半導体レーザ素子における導波路領域等を説明するための平面図である。
【図４】本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法における分割工程を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法を行うために、まず、基板上に、窒化物半導体層を積層してウエハを形成する。
【００１０】
ここで用いる基板としては、サファイア、スピネル（ＭｇＡ１２Ｏ４）のような絶縁性基板でもよいし、炭化珪素、シリコン、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、ダイヤモンド及び窒化物半導体と格子接合するニオブ酸リチウム、ガリウム酸ネオジウム等の酸化物基板でもよいが、窒化物半導体基板（ＧａＮ、ＡｌＮ等）であることが好ましい。
【００１１】
基板の厚みは、例えば、５０μｍから１０ｍｍ程度が挙げられる。
窒化物半導体基板は、ＭＯＣＶＤ法、ＨＶＰＥ法、ＭＢＥ法等の気相成長法、超臨界流体中で結晶育成させる水熱合成法、高圧法、フラックス法、溶融法等により形成することができる。また、市販のものを用いてもよい。
【００１２】
基板は、例えば、第１主面及び／又は第２主面に０．０３〜１０°程度のオフ角を有する窒化物半導体基板であることがより好ましい。
窒化物半導体基板は、その一表面において、転位密度が面内でストライプ状に周期的に分布しているものでもよい。例えば、ＥＬＯ法を用いて低転位密度領域（例えば、第１領域）と高転位密度領域（例えば、第２領域）とを交互にストライプ状に形成したもの、基板上にラテラル成長により半導体層を形成し、この半導体層を基板として用いることにより、結晶欠陥密度、結晶方向等が異なる領域がストライプ状に配置したもの等が挙げられる。また、極性が異なる領域が分布しているものでもよい。例えば、第１領域と第２領域とで、ストライプ状に極性が分断されていてもよい。特に、高転位密度領域は、ストライプ状に限られず、円形、楕円形、四角形等で形成されていてもよい。
【００１３】
ここで、低転位密度領域とは、単位面積当たりの転位数が１×１０７／ｃｍ２以下、好ましくは１×１０６／ｃｍ２以下の領域であり、高転位密度領域とは、これよりも転位密度が高い領域であればよい。
【００１４】
第１領域と第２領域とが交互にストライプを形成する場合、第１領域の幅は１０μｍ〜５００μｍが挙げられ、第２領域の幅は２μｍ〜１００μｍが挙げられる。ストライプ形状は、破線状に形成されているものを含む。
第２領域が円形の場合、直径は２μｍ〜１００μｍ程度、楕円形の場合、長径が２μｍ〜１００μｍ程度及び短径が２μｍ〜１００μｍ程度のものが挙げられる。
これらの転位測定はＣＬ観察やＴＥＭ観察等で行うことができる。
【００１５】
また、窒化物半導体基板は、その一表面において、異なる結晶成長面が分布していてもよい。例えば、第１領域が（０００１）面とすれば、第２領域は（０００１）面と異なる（０００−１）面、（１０−１０）面、（１１−２０）面、（１０−１４）面、（１０−１５）面、（１１−２４）面等の結晶成長面が挙げられる。特に、（０００−１）面が好ましい。このように部分的に結晶成長面が異なる面を有する基板を用いることにより、基板内部に発生する応力や歪みを緩和させることができ、基板上に応力緩和層を形成することなく、半導体層を膜厚５μｍ以上で積層することが可能となる。
【００１６】
窒化物半導体基板として、例えば、特開２００５−１７５０５６号公報、特開２００４−１５８５００号公報、特開２００３−３３２２４４号公報等に記載されているものを利用してもよい。
なお、基板上には、窒化物半導体レーザ素子として機能する窒化物半導体層を形成する前に、バッファ層、中間層等（例えば、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）等）を設けてもよい。
【００１７】
この基板の第１主面上に形成する窒化物半導体層は、通常、第１導電型窒化物半導体層（以下、「ｎ型半導体層」と記すことがある）、活性層及び第２導電型窒化物半導体層（以下、「ｐ型半導体層」と記すことがある）を、この順に積層されて形成され、各層として、一般式がＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で示されるものを用いることができる。これに加えて、III族元素としてＢが一部に置換されたものを用いてもよいし、Ｖ族元素としてＮの一部をＰ、Ａｓで置換されたものを用いてもよい。
【００１８】
第１導電型及び第２導電型は、上述したようにいずれか一方がｎ型、他方がp型を意味する。ｎ型半導体層は、ｎ型不純物として、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ、Ｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｄなどのＩＶ族元素又はＶＩ族元素等を１種類以上含有していてもよい。また、ｐ型半導体層は、ｐ型不純物として、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｓｒ等を含有している。不純物は、例えば、５×１０１６／ｃｍ３〜１×１０２１／ｃｍ３程度の濃度範囲で含有されていることが好ましい。なお、第１導電型半導体層及び第２導電型半導体層を構成する半導体層の全てが必ずしも不純物を含有していなくてもよい。
【００１９】
窒化物半導体層は、第１導電型半導体層及び／又は第２導電型半導体層に光ガイド層を有していることが好ましく、さらにこれらの光ガイド層が活性層を挟んだ構造であるＳＣＨ(Separate Confinement Heterostructure）とすることが好ましい。第１導電型半導体層の光ガイド層と第２導電型半導体層の光ガイド層とは、互いに組成及び／又は膜厚が異なる構造であってもよい。
【００２０】
第１導電型窒化物半導体層及び第２導電型窒化物半導体層は、単一膜構造、多層膜構造又は組成比が互いに異なる２層からなる超格子構造を備えていてもよい。また、これらの層に組成傾斜層や濃度傾斜層を備えたものであってもよい。この窒化物半導体層中に共振器を形成することによって、活性層で発生した光を増幅、共振させることができる。
【００２１】
ｎ型半導体層は、組成及び／又は不純物濃度が異なる２層以上の構造であってもよい。
例えば、第１のｎ型半導体層は、ＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦０．５）、好ましくはＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦０．３）によって形成することができる。具体的な成長条件としては、反応炉内での成長温度を９００℃以上で形成することが好ましい。また、第１のｎ型半導体層はクラッド層として機能させることができる。膜厚は０．５〜５μｍ程度が適当である。
【００２２】
第２のｎ型半導体層は、光ガイド層として機能させることができ、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）によって形成することができる。膜厚は０．１〜５μｍが適当である。第２のｎ型半導体層は省略可能である。
なお、ｎ型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
【００２３】
活性層は、多重量子井戸構造又は単一量子井戸構造のいずれでもよい。井戸層は、少なくともＩｎを含有している一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）を有することが好ましい。Ａｌ含有量を高くすることで紫外域の発光が可能となる。３００ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の波長域での発光が可能である。活性層を量子井戸構造で形成することにより、発光効率を向上させることができる。
【００２４】
活性層上にｐ型半導体層を積層する。
第１のｐ型半導体層は、ｐ型不純物を含有したＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．５）によって形成することができる。第１のｐ型半導体層はｐ側電子閉じ込め層として機能する。
第２のｐ型半導体層は、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０＜ｘ＋ｙ≦１）によって形成することができ、光ガイド層として機能させることができる。
第３のｐ型半導体層は、ｐ型不純物を含有したＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦０．５）で形成することができる。第３のｐ型半導体層はＧａＮとＡｌＧａＮとからなる超格子構造であることが好ましく、クラッド層として機能する。
第４のｐ型半導体層は、ｐ型不純物を含有したＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ≦１）で形成することができ、コンタクト層として機能させることができる。
【００２５】
これらの半導体層にはＩｎを混晶させてもよい。第１のｐ型半導体層、第２のｐ型半導体層は省略可能である。各層の膜厚は、３ｎｍ〜５μｍ程度が適当である。
なお、ｐ型半導体層の層間に、単数又は複数の半導体層を追加形成してもよい。
【００２６】
窒化物半導体層の成長方法は、特に限定されないが、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長法）、ＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）、ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）など、窒化物半導体の成長方法として知られている全ての方法を用いることができる。特に、ＭＯＣＶＤは、減圧〜大気圧の条件で、結晶性良く成長させることができるので好ましい。
【００２７】
次いで、窒化物半導体層に、共振器面（図１Ａ及び図２Ａの１３ａ、１３ｂ参照）を形成する。
共振器面は、エッチングにより形成されることが好ましい。これにより、所望の領域に自由に素子領域及び露出領域を形成することができる。このエッチングでは、共振器面を形成するための領域のみ、窒化物半導体層の一部を除去して露出領域を形成すればよいが、同時に、窒化物半導体レーザ素子の素子領域として機能する領域を規定するように露出領域を形成することが好ましい。
このような共振器面の形成及び／又は素子領域の規定は、少なくとも第２導電型窒化物半導体層及び活性層を除去することによって行ってもよいし、任意に第１導電型窒化物半導体層及び／又は基板の一部を除去して露出領域を形成してもよい。好ましくは、第１導電型窒化物半導体層が露出するように除去することが好ましい。
【００２８】
また、共振器面は、例えば、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ面（１−１０２）からなる群から選ばれる面で形成されることが好ましく、特に、Ｍ面であることが好ましい。ここでの共振器面とは、導波路領域を含み、レーザ光が出射及び／又は反射する面であることを意味する。また、素子領域を規定することにより形成される窒化物半導体レーザ素子の側面としては、Ｍ面（１−１００）、Ａ面（１１−２０）、Ｃ面（０００１）又はＲ面（１−１０２）からなる群から選ばれる面で形成されることが好ましく、特に、Ａ面であることが好ましい。なお、窒化物半導体レーザ素子の共振器面及び側面は、共に厳密にその結晶面で形成されていなくてもよい。
【００２９】
これらの層の除去は、所望のマスクパターンを形成し、それをマスクとして窒化物半導体層の厚み方向にエッチングすることにより実現できる。
マスクパターンは、例えば、ＳｉＯ２等の酸化膜、ＳｉＮ等の窒化膜を、ＣＶＤ装置等を用いて形成し、この膜をフォトリソグラフィ及びエッチング工程等の公知の方法を利用して、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。マスクパターンの膜厚は、例えば、０．１〜５.０μｍ程度が挙げられる。パターニングは、ＲＩＥ法等を用いることが好ましく、この際のエッチングは、ハロゲン系ガスを用いて行うことが適している。例えば、Ｃｌ２、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４及び／又はＢＣｌ３等のような塩素系のガス、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳｉＦ４等のようなフッ素系等のガスを用いて行うことが適している。
【００３０】
その後、マスクパターンを利用して、窒化物半導体層をエッチングすることにより、その一部を除去することができる。エッチングは、ＲＩＥ法を用い、例えば、塩素系のガスを用いることが適している。また、エッチングの際の基板温度は、特に限定されないが、低温（例えば、６０〜２００℃程度）とすることが好ましい。
【００３１】
素子領域の平面形状は特に限定されないが、一般に、レーザ素子の平面形状が、四角形、平行四辺形、長方形、矩形またはこれらの形状に近似する形状であるため、これと同様の形状とすることが好ましい。また、共振器長が、例えば、２００〜１２００μｍ程度、共振器幅が、例えば、７０〜５００μｍ程度となるように、素子領域を規定することが好ましい。
【００３２】
なお、素子領域を規定するために、共振器面に垂直な方向に延びる窒化物半導体層の一部を除去した領域は、その幅を、上述したような特定の窒化物半導体基板において、第１領域及び／又は第２領域等の配置、転位密度、結晶欠陥密度、不純物濃度、凹凸の程度、結晶面等の差異に対応して適宜調整することができる。例えば、除去する領域の幅が、交互に異なるように配置してもよい。
【００３３】
このように除去する領域の幅を、第１領域及び／又は第２領域等の配置等に対応させて形成することにより、基板及びその上に積層された窒化物半導体層における結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域と、共振器を構成する活性層等とを分離することができ、活性層における転位、結晶欠陥等によるリーク電流等を防止することが可能となる。
【００３４】
また、素子領域の幅を変化させ、除去する領域を略一定の幅で形成してもよい。この場合も、除去する領域の幅が変化している場合と同様に、特定の窒化物半導体基板を用いた場合に特に有効である。つまり、基板の第１領域及び／又は第２領域等の配置、転位密度、結晶欠陥密度、不純物濃度、凹凸の程度、結晶面等の差異に対応して、素子領域の幅を適宜調整する。例えば、素子領域の幅が、周期的に異なるように配置することが好ましい。
【００３５】
このように素子領域の幅を、第１領域及び／又は第２領域等の配置等に対応させて形成することにより、基板及びその上に積層された半導体層における結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域と、共振器を構成する活性層等とを分離することができ、活性層における転位、結晶欠陥等によるリーク電流等を防止することが可能となる。
【００３６】
続いて、第１補助溝及び第２補助溝を形成する。第１補助溝及び第２補助溝は、先に設けた露出領域に窒化物半導体層側から形成されることが好ましい。補助溝の形成により、活性層側面が露出されることもないため、リーク電流が発生する懸念もなく、保護膜を新たに形成する必要もない。そのため、歩留まりの向上及び補助溝を形成する加工時間の短縮や工程の簡略化を図ることができる。これらの補助溝は、いずれを先に形成してもよいし、ウェハの領域によって交互に形成してもよい。第２補助溝は、第１補助溝よりも深く形成されるので、第２補助溝を先に形成すると、第１補助溝及び第２補助溝のいずれの溝も安定した深さで形成することができるという点で好ましい。また、第１補助溝を先に形成する場合は、第２補助溝のパターンや先に形成された第２補助溝の飛散物に影響を受けずに補助溝を形成することができるため好ましい。詳細は後述するが、第１補助溝は、共振器面と平行に設けられるという点で、より精度よく形成する必要がある。第１補助溝を形成した後で第２補助溝を形成することによって、共振器面と平行な第１補助溝に沿う方向の分割を好適に行うことができ、好ましい。
【００３７】
窒化物半導体基板等の劈開性を有する基板を用いる場合には、窒化物半導体層及び基板の劈開方向を考慮して第１補助溝及び第２補助溝を形成することによって、特に、第１補助溝に沿った方向において、意図しない位置で劈開されることを防ぐことができる。具体的には、第１補助溝に沿って分割される方向としてＭ面で劈開されるようにすることが好ましい。この際、第２補助溝に沿って分割される方向は劈開性を有しないことが多い。そのため、第２補助溝を第１補助溝よりも深く設けることが、確実にチップ化する上で有効になる。
【００３８】
また、窒化物半導体層及び基板の劈開よりも先に共振器面を形成するため、基板及び窒化物半導体層の分割位置は、共振器面より外側に突出して設けられることになる（図１Ｃ中の２１で分割される）。この際、意図した位置よりも外側で基板が分割されると、窒化物半導体層の底面（図１Ｃ中の１１ａ）でレーザ光が反射し、ファーフィールドパターンにリップルが出現し、ビーム形状が悪化する。一方、意図した位置よりも内側で分割された場合には、劈開時の共振器面への衝撃によりクラックが生じ、窒化物半導体レーザ素子の駆動が困難になる場合がある。この劈開の位置は、第１補助溝の形成位置で調整できるものではなく、第１補助溝を共振器面と略平行に形成したとしても、補助溝内での微細な屈曲や歪みで劈開方向がずれることがある。そのため、第１補助溝は、劈開の方向を支配しないような程度に、後述するような深さ、長さ、幅等で形成する必要がある。つまり、第１補助溝は、ウエハを劈開するきっかけとなるように形成することが好ましい。
【００３９】
本発明では、共振器面を素子分割の前に形成することによって、ウェハ状態で１次補助溝方向と２次補助溝方向との両方向への分割用の補助溝を形成することができ、工程を大幅に簡略化することができる。一方、素子分割時に、共振器面の形成と同時に基板及び窒化物半導体層を劈開した場合では起こり得ないような問題を含んでいるため、より慎重に基板を分割する必要がある。そのため、本発明のように補助溝を設けることが効果的である。
【００４０】
第１補助溝は、共振器面に略平行な方向、つまり、共振器方向に略垂直な方向に破線状に形成される（図１Ａ中２１及び図２Ａ中３１参照）。また、第１補助溝を、平面視において、導波路領域の延長線（例えば、図３に示したように、窒化物半導体層がその表面にストライプ状のリッジ１４を備えている場合にはその延長線１４ａ）から離間するように形成することが好ましい。このように形成すると、第１補助溝形成により飛散物が発生した場合にも光出射領域への付着を軽減することができるので、共振器面に変質等の影響を与えずに安定して第１補助溝を形成することができると共に、得られた窒化物半導体レーザ素子も安定して駆動させることができる。また、共振器端面に誘電体膜が形成されている場合にも、誘電体膜の変質や剥がれを抑制することができるため好ましい。離間距離は特に限定されないが、例えば、第１補助溝の端部から導波路領域の延長線（図３中、１４ａ）までの最短距離ｍ（図３参照）を、１〜１０μｍ程度、さらに２〜８μｍ程度とすることが好ましい。
【００４１】
第２補助溝は、共振器面に垂直な方向、つまり、共振器方向に平行な方向に形成される（図１Ａ中２２及び図２Ａ中３２参照）。窒化物半導体層がその表面にストライプ状のリッジを備えている場合には、第２補助溝は、その両側に形成されることとなる。
【００４２】
第１補助溝と第２補助溝とは、少なくとも一部が略垂直に交わることが好ましく（図１Ａ参照）、両者が交差するように形成することがより好ましい（図２Ａ参照）。また、第１補助溝と第２補助溝とは、窒化物半導体レーザ素子の隅部で交わるように形成されることが好ましい。これにより、補助溝を用いて確実にウエハを分割することが可能になる。また、図１のように、窒化物半導体レーザ素子の共振器方向における片側のみ交差するようにしてもよい。このように、片側のみ交差するようにすることで、詳細は後述するが、素子が小型化した際にも対応でき有効である。
第１補助溝及び第２補助溝の深さは、第２補助溝を第１補助溝よりも深く形成すれば、特に限定されない。通常、第１補助溝及び第２補助溝を形成するウエハは、先の露出領域の形成により第１導電型窒化物半導体層が露出されていることから、基板の一部が露出する以上の深さであればよい。これにより、厚み方向においてウエハの大部分を占める基板を確実に劈開することができる。特に、第２補助溝を、第１補助溝の深さの２倍以上深く形成することが好ましい。第２補助溝は、ウエハが、共振器面に垂直な方向に完全に分離するように形成されていてもよい。
具体的な深さとしては、補助溝を形成する際のウェハの厚さが７０〜９０μｍ程度の場合、第１補助溝の深さは、５〜３５μｍ程度が適している。第１補助溝の深さが５μｍより浅い場合には、補助溝として機能しないことに加えて、溝を安定して形成することが困難になる。また、３５μｍ以上の深さで形成された場合には、形成された溝に沿って分割され、意図した方向に劈開されない場合がある。好ましくは１５〜２０μｍで形成されることが挙げられる。また、第２補助溝の深さは、４０〜９０μｍ程度が適している。これ以上浅い場合には、確実にチップ化することが難しくなる。また、ウェハを完全に分離するように形成された場合は、溝を形成する際に基板の裏面に飛散物が発生することがあり、その対策を考慮する必要がある。そのため、基板が残るように形成することが好ましく、具体的な範囲としては、５０〜８０μｍ程度で形成することが好ましい。
【００４３】
また、別の観点から言い換えると、第１補助溝の深さは、ウエハの全厚、つまり、共振器等を形成する前の、素子領域における基板と、全窒化物半導体層との合計の厚みの３０％程度以下、２０％程度以下の深さが適している。上述したように、共振器面と平行な第１補助溝に沿う方向の分割を好適に行うことができる。また、少なくとも１０％以上の深さで第１補助溝を形成することが必要である。第２補助溝の深さは、ウエハ厚の４０％程度以上、５０％程度以上、さらに６０％程度以上の深さが適している。
【００４４】
第１補助溝及び第２補助溝の幅は、特に限定されるものではないが、同程度であることが適している。後の分割工程において、加圧条件等の調整が容易になり分割工程を簡略化することができる。例えば、１〜２０μｍ程度が挙げられ、１０μｍ程度以下が好ましく、３〜６μｍ程度がより好ましい。
【００４５】
第１補助溝及び第２補助溝は、窒化物半導体層側から形成され、基板が露出するように補助溝を形成することができる方法であれば、どのような方法によって形成してもよい。なかでも、レーザスクライバー（ＤＩＳＣＯ社製装置、レーザソリューション社製装置、オプト・システム社製装置、ダイトロンテクノロジー社製装置等）等によって形成することが好ましい。
この方法では、第１補助溝及び第２補助溝をそれぞれ独立したレーザ光の走査工程によって形成してもよいし、連続的に１回又は複数回のレーザ光の走査工程によって形成してもよい。
特に、ウェハに窒化物半導体レーザ素子の素子領域が、共振器方向又は共振器方向に直交する方向にあるいはマトリクス状に複数形成される場合には、第１補助溝及び第２補助溝は、基板全体にわたって、この工程で一度期に形成することが好ましい。このように、双方の補助溝を形成する場合には、ウェハ全体の溝形成部分を、ウェハ単位で画像認識することができるために、一回又は一連の操作によって、ウェハ上の全部の素子領域に対して効率的に補助溝を形成することができる。そのため、加工工程を簡略化し、ウェハ全体に補助溝を形成するのにかかる加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４６】
第１補助溝及び第２補助溝をレーザスクライバー等によって形成する場合には、用いるレーザ光の集光スポットを、入射するレーザ光の大きさ、伝播時に発生する発散角、焦点距離などを調整するとともに、焦点深度を、波長、集光スポットサイズ、焦点距離等によって適宜調整することが好ましい。一例として、用いるレーザ光の波長を１５０μｍ〜６００μｍ程度、エネルギーを０．１Ｗ〜１０Ｗ程度とすることが挙げられる。
【００４７】
特に、第１補助溝及び第２補助溝を形成する際、それらの断面がＶ字形状となるように形成することが好ましい。また、第２補助溝のＶ字の底部の頂角の角度は、第１補助溝のそれよりも小さいことが好ましい。これにより、表面における第１補助溝及び第２補助溝の幅が同程度であっても、第２補助溝を第１補助溝より深く形成することができる。つまり、第２補助溝を深く形成するために、溝に要する幅を最小限にとどめることができるために、１つのウェハにおいて素子領域に対するマージンをより小さくすることができる。
【００４８】
通常、半導体レーザ素子では、共振器面と平行な方向への分割工程（一次劈開）と、共振器方向に分割する工程（素子の側面を形成する二次劈開）とを有し、各分割を補助するために、分割溝がそれぞれ形成される。しかし、二次劈開では、基板又は窒化物半導体層の結晶系などに起因して、意図しない方向にブレーキングされ、素子が破損することがある。特に、六方晶系の結晶構造を有する材料からなる基板及び窒化物半導体層において、Ｍ面及びＣ面以外の面（例えばＡ面、Ｒ面等）で窒化物半導体レーザ素子の側面を形成する場合には、劈開時のチップの欠け等が問題となりやすい。
【００４９】
これに対して、ウエハ状態で二次劈開をガイドするための分割溝を深く形成すると、その後の素子の製造工程において、意図しない分割が発生し、ハンドリングが極端に悪化し、歩留まりの低下を招く。一方、二次劈開の直前に分割溝を形成することが考えられるが、その場合には、一次劈開の分割溝の形成と異なる工程で分割溝を形成することが必要となり、製造工程の複雑化、製造コストの増大を招く。
【００５０】
しかし、上述した本発明のように、予めエッチングによって共振器面を形成した場合には、共振器面作成のための一次劈開を行う必要がなく、一次劈開及び二次劈開を同時に又は連続的に行うことができ、かつ個々の窒化物半導体レーザ素子への分割前に、第１補助溝及び第２補助溝の形成を同時に又は連続的に行うことができるために、製造工程を簡略化することができ、製造効率を著しく向上させることができる。
しかも、第１補助溝及び第２補助溝を、共振器面を形成した後に形成することができるため、共振器面に対する処理及び加工、その他の工程などを、ウェハ単位で行うことができるため、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子をより簡略化した製造工程によって、より効率的に、製造することができ、製造コストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。
【００５１】
また、深さの異なる第１補助溝及び第２補助溝を形成することにより、共振器側面に沿ったウェハの分割を所望の領域で、精度よく、確実に行うことができ、ウェハの分割工程における不良発生率を飛躍的に低減させることができる。
さらに、特に分割不良が発生しやすい二次劈開に対する第２補助溝を、相当深く形成したとしても、その後に、共振器面に対する処理及び加工等を行わなくてよいために、これらの工程における意図しない分割又は分割不良を回避することができ、より歩留まりの向上を図ることができる。
【００５２】
窒化物半導体レーザ素子では、その出力と共振器長には密接な関係があり、一般的に出力が高くなるほど共振器長を長くする必要がある。つまり、窒化物半導体レーザ素子で所望の出力を得るためには、共振器長はある程度制限される。しかし、共振器長が長くなると、その面積は大きくなり、１ウェハから採れる窒化物半導体レーザ素子の個数は少なくなる。製造コストを維持・削減するために、１ウェハから採れる窒化物半導体レーザ素子の個数を維持するためには、そのチップ幅を狭くする必要がある。一方、近年においては、低出力の窒化物半導体レーザ素子では、チップサイズのより一層の小型化が図られ、共振器幅の方向におけるダウンサイズが進んでいる。このように、共振器幅方向のサイズの縮小にともない、従来の分割方法によっては、相当な押圧が必要であったり、それによるチップの欠け等の防止を図る工夫がなされるなど、その工程は複雑化しているが、素子製造工程のより最終段階において、相当深い第２補助溝を設けることができることにより、窒化物半導体レーザ素子のさらなる小型化にも容易に対応することができ、歩留まりのより一層の改善が可能となる。
【００５３】
また、結晶欠陥、転位密度等の比較的多い領域を有するような窒化物半導体基板を用い、その領域上に第２補助溝を形成する場合には、意図しない方向への劈開により素子が破損することがあるが、第２補助溝を相当深く設けることにより、このような破損を回避し、分割歩留まりをより向上させることができる。
【００５４】
本発明の製造方法においては、任意に、第１補助溝及び第２補助溝を形成した後、洗浄を行ってもよい。つまり、補助溝を形成した後、レーザ光のエネルギーにより、溝内部の表面又は溝周辺の領域等に、窒化物半導体層を構成する金属元素の飛散物等が付着していることがある。
【００５５】
従って、このような飛散物等を、例えば、硝酸、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、酢酸、過酸化水素等の酸の単独又は２種以上の混合液、アンモニア等のアルカリ溶液の単独又はアンモニアと過酸化水素等の混合液、各種界面活性剤等の適当なエッチャントを用いて、浸漬、リンシング、超音波洗浄又はこれらの組み合わせ等、公知の方法によって、洗浄することが好ましい。
【００５６】
この洗浄により、飛散物等の除去を確実に行うことができるため、これらの飛散物等に起因する素子特性の低下を回避することができる。
【００５７】
その後、第１補助溝及び第２補助溝に沿って、得られたウェハ、つまり、基板及び／又はウエハを分割して、チップ状の窒化物半導体レーザ素子を得る。
ここでの分割は、公知の方法により行うことができる。例えば、ブレードブレイク、ローラーブレイク又はプレスブレイク等、種々の方法を利用することができる。具体的には、第１補助溝及び第２補助溝を形成したのと反対側、つまり基板側に円形ローラー又は刃物等を当てて、第１補助溝及び第２補助溝に応力集中を与えて加圧することにより、ウエハを劈開して分割し、チップ状にすることができる。
【００５８】
本発明の半導体レーザの製造方法では、任意の段階（好ましくは共振器面を形成した後の段階）において、ウエハの表面、つまり第２導電型半導体層の表面に、導波路領域として機能するリッジを形成することが好ましい。
リッジの幅は１．０μｍ〜５０．０μｍ程度が適当である。さらに、ビーム形状をシングルモードとする場合にはリッジの幅は１．０μｍ〜３．０μｍ程度が好ましい。その高さ（エッチングの深さ）は、ｐ型半導体層を構成する層の膜厚、材料等によって適宜調整することができ、例えば、０．１〜２μｍが挙げられる。なお、リッジは、共振器の延長方向の長さが１００μｍ〜２０００μｍ程度になるように設定することが好ましい。リッジは、共振器の延長方向においてすべて同じ幅でなくてもよいし、その側面が垂直であっても、６０〜９０°程度の角度を有するテーパー状であってもよい。
リッジは、共振器面に対して垂直に配置するように形成することが好ましい。これにより、先に形成した共振器面を、好適な光出射共振面とすることができる。
【００５９】
リッジは、窒化物半導体層上にマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いてエッチングすることにより形成することができる。マスクパターンの形成及びエッチングは、共振器面の形成における工程と同様に行うことができる。
【００６０】
また、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法では、リッジを形成せず、電流狭窄層を形成することによって、導波路領域を形成してもよい。この場合、まず、第１導電型窒化物半導体層を形成し、幅０．３〜２０μｍ程度のストライプ状の開口を有した膜厚０．０１μｍ〜５μｍ程度の電流狭窄層を形成する。
【００６１】
この電流狭窄層の開口に露出した第１導電型半導体層上に、例えば、量子井戸構造をした活性層を形成する。次に、活性層の上に第２導電型窒化物半導体層を形成する。このような電流狭窄層は、例えば、ｉ型の窒化物半導体層又はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成することができる。なお、電流狭窄層は、第１導電型半導体層又は第２導電型半導体層を形成し、その表面に電流狭窄層を成長させ、この電流狭窄層にストライプ状の開口を形成し、窒化物半導体層を再成長させることによって形成してもよい。
【００６２】
また、任意の段階で、第２導電型半導体層の表面に（リッジを形成した場合には、リッジの両側面及び第２導電型半導体層の表面に）、第１の保護膜を形成することが好ましい。第１の保護膜の材料はＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｇａ、Ｓｉ等の酸化物や窒化物が挙げられる。第１の保護膜の形成方法は、当該分野で公知、例えば、ＣＶＤ法、蒸着法、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴プラズマ）スパッタ法、マグネトロンスパッタ法等種々の方法によって単層又は積層構造で形成することができる。
【００６３】
単層の膜を、１回又は２回以上、製造方法又は条件を変化させることにより、組成は同じであるが、膜質の異なる膜として形成してもよいし、これらの材料の積層膜としてもよい。
リッジを形成した場合には、上述したリッジの形成の際に用いたマスクパターンをそのまま存在させた状態で、窒化物半導体層上に第１の保護膜を形成することが好ましい。
また、第１の保護膜形成後にアニールしてもよい。例えば、窒素及び／又は酸素含有雰囲気下、３００℃程度以上、好ましくは４００℃程度以上の条件が適当である。
【００６４】
任意の段階で、第２導電型半導体層の表面（リッジが形成されている場合にはその表面）に、ｐ電極を形成することが好ましい。ｐ電極として、例えば、ＮｉとＡｕとからなる２層構造を用いる場合には、まず、第４のｐ型半導体層上にＮｉを５〜２０ｎｍ程度の膜厚で形成し、次に、Ａｕを５０〜３００ｎｍ程度の膜厚で形成する。また、ｐ電極を３層構造とする場合にはＮｉ−Ａｕ−Ｐｔ又はＮｉ−Ａｕ−Ｐｄの順に形成する。
【００６５】
ｐ電極の上には、任意にパッド電極を形成してもよい。パッド電極は、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ等の金属からなる積層膜とすることが好ましい。具体的には、ｐ電極側からＷ−Ｐｄ−Ａｕ又はＮｉ−Ｔｉ−Ａｕ、Ｎｉ−Ｐｄ−Ａｕの順に形成した膜が挙げられる。パッド電極の膜厚は特に限定されないが、最終層のＡｕの膜厚を１００ｎｍ程度以上とすることが好ましい。パッド電極の形状は、特に限定されない。
【００６６】
任意の段階で、例えば、ｐ電極を形成した後に、オーミックアニールすることが好ましい。例えば、窒素及び／又は酸素含有雰囲気下で、３００℃程度以上、好ましくは４００℃程度以上の条件が適当である。
【００６７】
任意の段階で、例えば、第１の保護膜を形成した後、この第１の保護膜の上に、第２の保護膜を形成してもよい。第２の保護膜は、当該分野で公知の方法により形成することができ、上述した第１の保護膜と同様の材料の中から選択することができる。また、本発明では、第２の保護膜の形成と同時に、共振器端面にも保護膜を形成してもよい。
【００６８】
任意の段階で、例えば、ｎ電極を形成する前に、基板の第２主面を研磨することが好ましい。さらに、ｐ電極の形成前後に、基板の第２主面に、部分的又は全面に、ｎ電極を形成することが好ましい。ｎ電極は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ、蒸着等で形成することができる。ｎ電極の形成には、リフトオフ法を利用することが好ましく、ｎ電極を形成した後、３００℃程度以上でアニールを行うことが好ましい。
【００６９】
ｎ電極としては、例えば、総膜厚が１μｍ程度以下で、基板側から、Ｖ（膜厚１０ｎｍ）−Ｐｔ（膜厚２００ｎｍ）−Ａｕ（膜厚３００ｎｍ）、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ｐｔ（２００ｎｍ）／Ａｕ（３００ｎｍ）、Ｔｉ（１０ｎｍ）−Ａｌ（５００ｎｍ）、Ｔｉ（６ｎｍ）−Ｐｔ（１００ｎｍ）−Ａｕ（３００ｎｍ）、Ｔｉ（６ｎｍ）−Ｍｏ（５０ｎｍ）−Ｐｔ（１００ｎｍ）−Ａｕ（２１０ｎｍ）、Ｔｉ（６ｎｍ）−Ｈｆ（６ｎｍ）−Ｐｔ（１００ｎｍ）−Ａｕ（３００ｎｍ）、Ｔｉ（６ｎｍ）−Ｍｏ（５０ｎｍ）−Ｔｉ（５０ｎｍ）−Ｐｔ（１００ｎｍ）−Ａｕ（２１０ｎｍ）、Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｗ−Ａｌ−Ｗ−Ａｕ、あるいは、窒化物半導体側からＨｆ−Ａｌ、Ｔｉ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｐｄ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｔｉ−Ｗ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｍｏ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｍｏ−Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｖ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｖ−Ｍｏ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｖ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｃｒ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｐｔ−Ａｕ、Ｃｒ−Ｗ−Ｐｔ−Ａｕ等の膜が例示される。
ｎ電極は、第１補助溝及び第２補助溝等を除く領域に形成することが好ましい。
【００７０】
ｎ電極は、基板の第２主面でなく、この段階又はその前後の任意の段階で、第１導電型半導体層を露出させた領域に形成してもよい。例えば、基板が絶縁性基板である場合には、このような露出させた領域にｎ電極を形成してもよい。
【００７１】
さらに、任意に、ｎ電極上にメタライズ電極を形成してもよい。メタライズ電極は、例えば、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｎ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｓｉ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−（Ａｕ／Ｇｅ）、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕ−Ｉｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｉｎ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｇｅ等により形成することができる。メタライズ電極の膜厚は、特に限定されない。
その後又は任意の段階で、反応容器内において、ウェハを窒素雰囲気中、７００℃程度以上の温度でアニールして、ｐ型半導体層を低抵抗化してもよい。
【００７２】
また、任意の段階（好ましくは、共振器面の形成後、第１補助溝及び第２補助溝の形成前の段階）に、得られた共振器面、つまり、共振器面の光反射側及び／又は光出射面に、誘電体膜を形成することが好ましい。誘電体膜はＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ３、Ｎｂ2Ｏ５、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ等からなる単層膜又は多層膜とすることが好ましい。上述した第２の保護膜を共振器面にも形成している場合にも、所望の反射率を得るためにさらに誘電体膜を形成することが好ましい。
以下に、本発明の窒化物半導体レーザ素子の製造方法の実施例を詳細に説明する。
【００７３】
実施例１
この実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造方法を以下に示す。
（窒化物半導体層の形成）
まず、ｎ型ＧａＮからなる基板をＭＯＶＰＥ反応容器内にセットし、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ3）、不純物ガスにシランガス（ＳｉＨ4）を用い、ＳｉドープしたＡｌ０．０４Ｇａ０．９６Ｎよりなる層を成長させる。
続いて、ＴＭＧ及びアンモニアを用い、アンドープのＧａＮよりなる層を成長させる。
【００７４】
ＳｉドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる障壁層を１４０Åの膜厚で成長させ、続いてアンドープＩｎ０．０７Ｇａ０．９３Ｎよりなる井戸層を８０Åの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを２回交互に積層し、最後にＳｉドープＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎよりなる層で終わり、総膜厚５６０Åの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層を成長させる。
【００７５】
ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を流し、Ｍｇドープしたｐ型Ａｌ０．３０Ｇａ０．７０Ｎよりなる層を成長させる。続いてＣｐ２Ｍｇ、ＴＭＡを止め、１０５０℃で、アンドープＡｌ０．０６Ｇａ０．９４Ｎよりなる層を成長させる。
【００７６】
ＴＭＡを流し、アンドープＡｌ０．１３Ｇａ０．８７Ｎよりなる層を２５Å成長させ、続いてＣｐ２Ｍｇを流し、ＭｇドープしたＡｌ０．０９Ｇａ０．９１Ｎよりなる層を２５Å成長させる。これを１２０回繰り返すことにより総膜厚０．６μｍの超格子層よりなる層を成長させる。
最後に、ｐ型クラッド層の上に、Ｍｇドープしたｐ型ＧａＮよりなる最上層を成長させる。
このようにして、基板１０上に積層され、第１導電型窒化物半導体層１１、活性層１２、第２導電型窒化物半導体層１３からなるウエハを形成する（図１Ｂ〜図１Ｃ参照）。
【００７７】
（共振器面の形成）
次いで、基板上に窒化物半導体層を積層したウェハを、反応容器から取り出し、第２導電型窒化物半導体層上に所望の形状のマスクパターンを形成し、このマスクパターンを用いて、第２導電型窒化物半導体層側から、第１導電型窒化物半導体層の途中まで、塩素系ガスによるＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いてエッチングすることによって、共振器面を形成するとともに、窒化物半導体レーザ素子の素子領域の外周において、同様にエッチングして、素子領域及び露出領域を規定する。ここでは、共振器長を約４００μｍ、共振器幅を約１５０μｍの略四角形の素子領域を形成する。
【００７８】
（リッジの形成）
続いて、最上層の表面に、幅２ｍのストライプ状のＳｉＯ２よりなるマスクパターンを形成する。その後、ＲＩＥを用いてエッチングを行い、ストライプ状のリッジ（図１Ａ〜１Ｃ中、１４）を形成する。
【００７９】
（保護膜の形成）
次に、マスクパターンが形成された状態で、リッジの側面及び窒化物半導体層の表面に膜厚２００ｎｍ程度のＺｒＯ２からなる保護膜を形成する。
その後、アニールを行った後、最上層上に形成されているマスクパターンを除去し、リフトオフ法によりＳｉＯ２よりなるマスクパターンとともに、最上層上に形成されている保護膜を除去する。
【００８０】
（ｐ側電極の形成）
続いて、最上層のリッジ最表面に、Ｎｉ（１０ｎｍ）／Ａｕ（１００ｎｍ）／Ｐｔ（１００ｎｍ）からなるｐ側オーミック電極をストライプ状に形成する。
【００８１】
（第２の保護膜及び誘電体膜の形成）
次いで、得られた窒化物半導体層の側面及び共振器面に、第２の保護膜としてＡｌ2Ｏ３を膜厚１０ｎｍで形成する。
光出射側の端面（図１Ａ中、１３ａ）には、Ａｌ2Ｏ３からなる保護膜の上に、ＳｉＯ2からなる誘電体膜を膜厚１３０ｎｍで形成する。
反対側の端面（図１Ａ中、１３ｂ）には、Ａｌ2Ｏ３を膜厚１０ｎｍで形成し、その上にＺｒＯ２を膜厚６７ｎｍ、さらにその上に（ＳｉＯ2／ＺｒＯ２）を６７ｎｍ／４５ｎｍで、６周期成膜する。
【００８２】
（ｐ側パッド電極の形成）
その後、ｐ側オーミック電極と電気的に接続する、Ｎｉ（８ｎｍ）／Ｐｄ（２００ｎｍ）／Ａｕ（８００ｎｍ）からなるｐ側パッド電極（図１Ａ〜１Ｃ中、１５）を形成する。
【００８３】
（ｎ側電極の形成）
また、基板の裏面を、基板厚みが８０μｍとなるように研磨し、研磨したｎ型ＧａＮ基板の裏面に、Ｔｉ（１５ｎｍ）／Ｐｔ（２００ｎｍ）／Ａｕ（３００ｎｍ）からなるｎ側オーミック電極を形成する。
【００８４】
（第１補助溝及び第２補助溝の形成）
続いて、このようにして得られたウェハに、第１補助溝２１及び第２補助溝２２を形成する。
まず、ウェハの基板側を支持部材上に載置し、レーザスクライバーを用いて、窒化物半導体層側からレーザ光を照射し、第１補助溝２１を形成する。この第１補助溝２１は、共振器面１３ａ、１３ｂと平行な方向に、１２０μｍ程度のピッチで破線状の溝を形成する。溝の長さは６４μｍ程度、深さ（図１Ｃ中、ｘ）は２０μｍ程度で形成する。第１補助溝２１は、共振器長と対応するように４００μｍの間隔をあけてウェハ全体に平行に形成する。
【００８５】
続いて、第１補助溝２１と同様にレーザ光を照射して、共振器面１３ａ、１３ｂに垂直な方向、つまり、第１補助溝２１に略垂直に延長するように、連続した第２補助溝２２を形成する。溝の深さ（図１Ｂ中、ｙ）は５０μｍ程度で形成する。このとき、第２補助溝２２は、共振器幅と対応するように１５０μｍの間隔をあけてウェハ全体に平行に形成する。
【００８６】
このように形成された第１補助溝２１及び第２補助溝２２は、その断面がＶ字状に形成されており、その表面（第１導電型窒化物半導体層表面）においては、幅はいずれも５μｍ程度と、同程度である。また、第１補助溝２１及び第２補助溝２２は、深さが異なるために、第２補助溝２２におけるＶ字がなす底部の頂角の角度が、第１補助溝２１のＶ字角度よりも小さい。
【００８７】
（分割）
その後、ウェハを洗浄し、図４に示すように、ローラーブレイカー４３を用いて、第１補助溝に沿う方向、第２補助溝に沿う方向の順にウェハ４０の分割を行い、窒化物半導体レーザ素子を得る。この際、ウェハ４０の窒化物半導体側に保護部材としてセパレータ４１を、基板側にウェハを保護・固定するためダイシングテープ４２を貼着する。
【００８８】
このような方法で製造した窒化物半導体レーザ素子では、上述したように第１補助溝２１及び相当深い第２補助溝２２を設けているため、ウェハの分割工程における不良発生率を極端に低下させることができる。しかも、補助溝の形成後に、共振器面に対する処理及び加工等を行わなくてよいために、これらの工程における意図しない分割又は分割不良を回避することができ、より歩留まりの向上を図ることができる。  さらに、ウェハの状態で共振器面１３ａ、１３ｂの形成、誘電体膜及び／又は保護膜の形成、第１補助溝及び第２補助溝２１、２２の形成を行うことができるため、共振器面に対する処理及び加工、その他の工程などを、ウェハ単位で行うことができ、安定した品質の窒化物半導体レーザ素子をより簡略化した製造工程によって、より効率的に、製造することができる。
【００８９】
また、チップへの分割を、ウェハの状態から２方向にブレイカーを操作するのみの簡略化された工程で行うことができるため、より短時間で、効率的に窒化物半導体レーザ素子を製造することができる。
本発明の実施例との比較として、第１補助溝及び第２補助溝を同じ深さで形成する以外は実施例１と同様の方法で形成する。
まず、本実施例の第１補助溝と同じ２０μｍの深さで形成した場合は、第２補助溝に沿う方向の分割に分割されない箇所が多数発生した。
また、本実施例の第２補助溝と同じ５０μｍの深さで形成した場合は、第１補助溝に沿う方向の分割において、基板及び窒化物半導体層が劈開されずに分割されたり、共振器面に対して斜めの方向で分割され、多数のチップでチップの欠けが確認された。また、補助溝を形成してから分割を行うまでの間にウェハの割れが発生し、歩留まりが低下する。
【００９０】
実施例２
この実施例の窒化物半導体レーザ素子の製造においては、図２Ａ〜２Ｃに示すように、リッジ１４の位置を窒化物半導体レーザ素子の素子領域中央部分に形成し、それに伴ってｐ電極及びｐパッド電極２５の形状を若干変更し、共振器の光出射側の端面１３ａにおいて、破線状の第１補助溝３１の端部を、リッジ１４から離間するように形成するとともに、この第１補助溝３１を、第２補助溝３２と、窒化物半導体レーザ素子の４隅において確実に交差するように形成した以外は、実施例１と同様の方法で形成した。
この実施例２におけるレーサ素子の製造では、実施例１よりも歩留まりの向上が見られる。
【００９１】
実施例３
この実施例では、第１補助溝の深さを３０μｍで形成し、第２補助溝の深さを６０μｍで形成する以外は、実施例１と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例３におけるレーサ素子の製造では、第２補助溝の方向の分割において精度が向上する。
【００９２】
実施例４
この実施例では、補助溝形成時のウェハの厚みを７０μｍになるように研磨し、第１補助溝の深さを２０μｍで形成し、第２補助溝の深さを５０μｍで形成する以外は、実施例１と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例４における窒化物半導体レーサ素子の製造では、第１補助溝の方向の分割において精度が向上し、実施例１よりも歩留まりの向上が見られる。
【００９３】
実施例５
この実施例では、補助溝形成時のウェハの厚みを９０μｍになるように研磨し、第１補助溝の深さを３０μｍで形成し、第２補助溝の深さを６０μｍで形成する以外は、実施例１と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例５における窒化物半導体レーサ素子の製造でも、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
実施例６
この実施例では、素子領域及び露出領域の形成時に、共振器長を約３００μｍ、共振器幅を約８０μｍの略四角形の素子領域を形成し、実施例１と比較してチップサイズを小型化する以外は、実施例１と同様に、窒化物半導体レーザ素子を形成する。
この実施例６における窒化物半導体レーサ素子の製造では、分割工程における歩留まり低下が懸念されるが、実施例１と同程度の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、窒化物半導体レーザ素子のみならず、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子の製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１０  基板
１１  ｎ型半導体層
１２  活性層
１３  ｐ型半導体層
１３ａ、１３ｂ  端面
１４  リッジ
１４ａ  延長線
１５、２５  ｐパッド電極
２１、３１  第１補助溝
２２、３２  第２補助溝
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【特許文献１】特開２００２−２５２１８５号公報
【特許文献２】特開平１０−２１４９９７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７７９１号公報
【特許文献４】特開２００８−２４４０８０号公報
【図１】
2010199482.tif 000003
【図２】
2010199482.tif 000004
【図３】
2010199482.tif 000005
【図４】
2010199482.tif 000006