(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性を有する基板の主表面の端部から前記基板中央部に延在し、第１底辺が前記端部に重なる第１三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド溝を形成し、
前記基板の裏面の前記ガイド溝形成部に対向する位置に応力を加えたときに、  前記ガイド溝の前記第１三角形の２つの第１隣辺が交わる第１頂点より開始される第１劈開面に第２底辺が交わるように配置された第２三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド孔を形成し、
前記基板の裏面の前記ガイド溝形成部に対向する位置に応力を加え、
前記第１劈開面と、前記第２三角形の２つの第２隣辺が交わる第２頂点より開始される第２劈開面とで前記基板を劈開する
ことを特徴とする結晶性基板の劈開方法。
【請求項２】
請求項１記載の結晶性基板の劈開方法において、
前記第２頂点は、前記第１劈開面の延長線上以外に配置されることを特徴とする結晶性基板の劈開方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の結晶性基板の劈開方法において、
前記第２劈開面に第３底辺が交わるように配置された第３三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形の追加ガイド孔を形成し、
前記第１劈開面と、前記第２劈開面と、前記第３三角形の２つの第３隣辺が交わる第３頂点より開始される第３劈開面とで前記基板を劈開する
ことを特徴とする結晶性基板の劈開方法。
【請求項４】
請求項３記載の結晶性基板の劈開方法において、
前記第３頂点は、前記第２劈開面の延長線上以外に配置されることを特徴とする結晶性基板の劈開方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の結晶性基板の劈開方法において、
前記ガイド溝とガイド孔とは、選択的なエッチングにより形成することを特徴とする結晶性基板の劈開方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザの製造などに利用される結晶性基板の劈開方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ，半導体光増幅器、半導体光変調器，光導波路素子などの半導体基板を用いた光素子において、劈開面を光入出力端面として用いることが提案されている。光入出力端面となる劈開面を作製する方法として、ダイヤモンドスクライバなどで所定の半導体層が積層された基板の一部に溝を形成し、この溝に沿って劈開を行う手法がある。また、エッチングにより上記基板の一部に溝を形成し、この溝をガイド溝として劈開を行う方法も提案されている。
【０００３】
この劈開方法では、図４に示すように、活性層４０２などの素子が形成された化合物半導体からなる基板４０１を用意し、まず、所望とする劈開面が形成される基板４０１の主表面上の線と、基板４０１の一方の端部とが交差する箇所に、溝４０３を形成する。次いで、溝４０３形成部の基板４０１裏面に、楔形の治具４０５の刃の部分を当て、基板４０１上部より治具４０５方向に所定の力を加えることで、基板４０１の劈開を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の劈開方法では、一度の劈開作業で形成される劈開面は、結晶面のそろった１つの平面しか形成されない。このため、例えば活性層４０２の光路方向の素子長が異なる複数の素子を形成することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、一度の劈開で複数の位置に劈開面が形成できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の結晶性基板の劈開方法は、結晶性を有する基板の主表面の端部から基板中央部に延在し、第１底辺が端部に重なる第１三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド溝を形成し、基板の裏面のガイド溝形成部に対向する位置に応力を加えたときに、ガイド溝の第１三角形の２つの第１隣辺が交わる第１頂点より開始される第１劈開面に第２底辺が交わるように配置された第２三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形のガイド孔を形成し、基板の裏面のガイド溝形成部に対向する位置に応力を加え、第１劈開面と、第２三角形の２つの第２隣辺が交わる第２頂点より開始される第２劈開面とで基板を劈開しようとしたものである。
この発明によれば、三角柱のガイド溝の基板中央側先端が、第１劈開面を形成する劈開の開始点となり、三角柱のガイド孔の先端が、第２劈開面を形成する劈開の開始点となる。なお、第２頂点が、第１劈開面の延長線上以外に配置されるようにすれば、第１劈開面と第２劈開面とが異なる位置に形成される。
【０００７】
上記発明において、第２劈開面に第３底辺が交わるように配置された第３三角形を底面とする三角柱に構成された平面視三角形の追加ガイド孔を新たに形成し、第１劈開面と、第２劈開面と、第３三角形の２つの第３隣辺が交わる第３頂点より開始する第３劈開面とで基板を劈開してもよい。この発明において、第３頂点が、第２劈開面の延長線上以外に配置されるようにすれば、第２劈開面と第３劈開面とが異なる位置に形成される。また、ガイド溝とガイド孔とは、選択的なエッチングにより形成すればよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。本実施の形態１では、図１（ａ）に示すように、例えばｎ形のＩｎＰからなる結晶性の基板１０１上に、活性領域１０２などの素子を形成した後、平面視三角形（三角柱）のガイド溝１０３とガイド孔１０４を形成し、ガイド溝１０３形成部分の基板１０１裏面に楔形の治具１０５の刃の部分を当て、基板１０１上部より治具１０５方向に所定の力を加えることで、基板１０１に２つの劈開面１０６，１０６ａを同時に形成して基板１０１の劈開を行うようにしたものである。なお、図１において、基板１０１主表面は、１００面である。
【０００９】
なお、活性領域１０２は、図１（ｂ）に示すように、基板１０１上に形成されたｎ-形のＩｎＰからなる下部クラッド層１２１と、バンドギャップ波長が１．５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる活性層１２２と、ｐ-形のＩｎＰからなる上部クラッド層１２３とからなり、周囲が半絶縁性ＩｎＰからなる埋め込み層１２４で埋め込まれている。下部クラッド層１２１，活性層１２２，上部クラッド層１２３は、有機金属気相成長法により基板１０１上に各層を構成する化合物半導体を結晶成長し、これらを炭化水素系のエッチングガスを用いたドライエッチングで選択的にエッチングすることにより形成できる。
【００１０】
ここで、ガイド溝１０３とガイド孔１０４に関して説明する。
まず、ガイド溝１０３は、例えば、ストライプ状に形成された活性領域１０２に平行な基板１０１の辺（端部）の部分に底辺（第１底辺）がある二等辺三角形を底面とする三角柱である。なお、三角柱の底面の三角形（第１三角形）は、二等辺三角形である必要はなく、２つの隣辺の長さが異なっていてもよい。
また、ガイド溝１０３の底面の三角形は、例えば、三角形の底辺の中点と頂点とを結ぶ線分の頂点（第１頂点）側の延在方向が、劈開方向となっていればよい。三角柱の底面が二等辺三角形の場合、ＩｎＰからなる基板１０１の劈開方向は、ストライプ状に形成された活性領域１０２に平行な基板１０１の辺（端部）に直交する。
【００１１】
一方、ガイド孔１０４は、ガイド溝１０３の底面の三角形の底辺と略平行な底辺（第２底辺）を備えた二等辺三角形（第２三角形）を底面とする三角柱である。言い換えると、ガイド孔１０４は、ガイド溝１０３と同様の三角柱であり、この三角柱の底面は、ガイド溝１０３と同様の二等辺三角形（第２三角形）であり、ガイド孔１０４底面の三角形の底辺とガイド溝１０３底面の三角形の底辺とは、略平行な関係にある。また、ガイド孔１０４の深さは、ガイド溝１０３と同様である。なお以降では、ガイド溝１０３，ガイド孔１０４の底面の三角形の底辺を、単にガイド溝１０３もしくはガイド孔１０４の底辺と称し、また、底面の三角形の頂点を、単にガイド溝１０３もしくはガイド孔１０４の頂点と称する
【００１２】
ガイド溝１０３の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４は、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面にガイド孔１０４の底辺が交わるように配置する。また、特定のガイド孔１０４の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４は、特定のガイド孔１０４の頂点より開始される劈開面に隣のガイド孔１０４の底辺が交わるように配置する。ただし、本実施の形態のＩｎＰからなる基板１０１の場合、主表面が１００面であるので、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ直線とガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面とが重なる。同様に、ガイド孔１０４底辺の中点と頂点とを結ぶ直線と、ガイド孔１０４の頂点より開始される劈開面とが重なる。
【００１３】
治具１０５による劈開作業によって形成される劈開面は、ガイド溝１０３が形成された表面において、応力が最も強く係る部位を結びながら誘導される。三角柱のガイド溝１０３では、三角形の辺（溝の側面と底面の交線）に沿って応力が集中し、三角形の頂点（２つの溝側面が交わる箇所の上端部）において最も応力が強くなる。この結果、劈開は、三角柱のガイド溝１０３の辺（第１隣辺）に沿って誘導され、三角形の頂点（第１頂点）から劈開面１０６が誘起される。
【００１４】
この、三角形の頂点で誘起された劈開位置（劈開面１０６）は、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ線（第１線分）上を進行し、ガイド溝１０３の底辺から頂点方向に隣のガイド孔１０４の底辺に到達する。劈開位置が、頂点方向に隣のガイド孔１０４の底辺に到達することで、隣のガイド孔１０４においては、ガイド溝１０３の場合と同様に、ガイド孔１０４の三角形の隣辺（第２隣辺）に沿って応力が集中し、ガイド孔１０４の三角形の頂点において最も応力が集中する。この結果、劈開は、ガイド孔１０４の三角形の隣辺に沿って誘導され、ガイド孔１０４の頂点から新たな劈開面１０６ａが誘起される。
【００１５】
ここで、ガイド溝１０３の底辺の中点と頂点とを結ぶ線上、すなわち、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面の延長線上から、頂点方向に隣のガイド孔１０４の頂点の位置をずらしておけば、ガイド溝１０３により誘起される劈開面１０６と隣のガイド孔１０４により誘起される劈開面１０６ａとを、異なる位置に形成することができる。したがって、例えば、ガイド溝１０３，ガイド溝１０３の頂点方向に隣のガイド孔（第１ガイド孔）１０４，このガイド孔１０４の頂点方向に隣の他のガイド孔（第２ガイド孔，図示せず）を、各々同一の直線上にないように配置すれば、３つの異なる位置に劈開面を形成することができる。
【００１６】
以下、複数のガイド孔により複数の劈開面を形成する劈開方法に関して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、基板１０１上に、活性領域１０２からなるダブルへテロ埋め込みレーザ構造（半導体レーザ）が、埋め込み層１２４で埋め込まれ、基板１０１の端面２０１から４００μｍ間隔で複数形成されたものを用意する。
つぎに、基板１０１の埋め込み層１２４上に、厚さ０．２μｍ程度のシリコン酸化膜を形成し、この上に、公知のフォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成する。レジストパターンには、図２（ａ）に示すガイド溝１０３，ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを形成するための、底辺の長さが約７μｍ，底辺から頂点までの長さが２００μｍの二等辺三角形の開口領域を複数備えている。
【００１７】
また、ガイド溝１０３を形成するための開口領域は、各々の頂点位置が３００μｍ間隔となるように配置し（図２紙面横方法）、ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを形成するための開口領域は、各々の頂点位置が６００μｍ間隔となるように配置した。また、基板１０１平面上で、端面２０１に垂直な方向には、ガイド溝１０３の頂点とガイド孔１０４ａの頂点，ガイド孔１０４ａの頂点とガイド孔１０４ｂの頂点，ガイド孔１０４ｂの頂点とガイド孔１０４ｃの頂点とが、４００μｍ間隔となるように各々の開口領域を配置した。
【００１８】
また、ガイド孔１０４ａは、このガイド孔１０４ａの端面２０１側（図２紙面下側）にあるガイド溝１０３より、端面２０１と平行な方向（図２紙面右側）に２μｍずれている。また、ガイド孔１０４ｂは、このガイド孔１０４ｂの端面２０１側にあるガイド孔１０４ａより、端面２０１と平行な方向に２μｍずれている。同様に、ガイド孔１０４ｃは、このガイド孔１０４ｃの端面２０１側にあるガイド孔１０４ｂより、端面２０１と平行な方向に２μｍずれている。したがって、例えば、ガイド孔１０４ｃは、このガイド孔１０４ｃの端面２０１側（図２紙面下側）にあるガイド溝１０３より、端面２０１と平行な方向（図２紙面右側）に６μｍずれていることになる。
【００１９】
つぎに、上記レジストパターンをマスクに下層のシリコン酸化膜を、ＣＦ4をエッチングガスとした反応性イオンエッチングにより選択的にエッチングし、レジストパターンの開口領域を、シリコン酸化膜に転写してエッチングマスクを形成した。次いで、レジストパターンを除去した後、上記エッチングマスクを用い、ハロゲン系混合ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、埋め込み層１２４および基板１０１を、約３μｍの深さまでエッチングした。この後、エッチングマスクを除去し、図示していないが、活性領域１０２上にリフトオフ法を用いて電極を形成し、基板裏面に電極を形成した。
【００２０】
以上のことにより、図２（ａ）に示すように、基板１０１（埋め込み層１２４）上には、ガイド溝１０３，ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，が各々形成される。前述したように、ガイド溝１０３は、各々の頂点位置が３００μｍ間隔となるように配置（図２紙面横方向）され、ガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃは、各々の頂点位置が６００μｍ間隔となるように配置される。また、基板１０１平面上で、端面２０１に垂直な方向には、ガイド溝１０３の頂点とガイド孔１０４ａの頂点，ガイド孔１０４ａの頂点とガイド孔１０４ｂの頂点，ガイド孔１０４ｂの頂点とガイド孔１０４ｃの頂点とが、４００μｍ間隔となるように各々配置される。
【００２１】
この後、ガイド溝１０３が形成された端面２０１の基板１０１裏面に、図１（ａ）に示した治具１０５の刃の部分を当て、基板１０１裏面より応力を加えることで基板１０１の劈開を行う。この劈開では、まず、ガイド溝１０３の頂点位置から劈開され、劈開面１０６が形成される。この劈開面１０６の先端は、ガイド孔１０４ａの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ａの側面に誘導されガイド孔１０４ａの頂点から新たな劈開面１０６ａを形成する。次いで、この劈開面１０６ａの先端は、ガイド孔１０４ｂの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ｂの側面に誘導されガイド孔１０４ｂの頂点から新たな劈開面１０６ｂを形成する。次いで、この劈開面１０６ｂの先端は、ガイド孔１０４ｃの底辺に到達し、劈開面はガイド孔１０４ｃの側面に誘導されガイド孔１０４ｃの頂点から新たな劈開面１０６ｃを形成する。
【００２２】
また、端面２０１に垂直な方向にガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃのないガイド溝１０３における劈開では、ガイド溝１０３の頂点より誘起された劈開面１０７は、他のガイド孔１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃと交差することなく、反対側の端面に到達する。
以上のことにより、劈開により形成されたレーザアレイバー形状には、素子長が３０６μｍ，３０４μｍ，３０２μｍ，３００μｍ，２９８μｍ，２９６μｍ，２９４μｍの複数種類が存在することになる。
【００２３】
例えば、領域２１１に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３００μｍとなる。また、領域２１２に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９８μｍとなる。領域２１３に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９６μｍとなる。領域２１４に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が２９４μｍとなる。
また、領域２１４の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０６μｍとなる。領域２１３の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０４μｍとなる。領域２１２の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０２μｍとなる。領域２１１の図２紙面右側に形成されるレーザアレイバー形状では、素子長が３０μｍとなる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態による劈開方法によれば、各々素子長が異なった複数の素子を同時に形成することができる。また、本実施の形態の劈開方法では、形成した各素子の素子長を測定したところ、設計値に対して±１μｍ以内となっていた。このように、本実施の形態によれば、±１μｍ以内の位置精度で劈開を行うことができる。
【００２５】
なお、上述では、図２，３に示すように、ガイド孔１０４の底辺が基板１０１の端面２０１と平行で、また、劈開の面が進行する方向を示す線分が、端面２０１およびガイド孔１０４の底辺と直交する場合を示したが、これに限るものではない。例えば、図３に示すように、結晶性基板１０１上に、ガイド溝１０３とともに底辺が端面２０１と平行ではない三角形を底面とする三角柱のガイド孔３０４ａ，３０４ｂを形成し、劈開を行うようにしてもよい。
【００２６】
この場合、例えば、ガイド孔３０４ａは、底辺がガイド溝１０３からの劈開面１０６による線分と交わるように配置しているが、垂直な関係とはなっていない。同様に、ガイド孔３０４ｂは、底辺がガイド孔３０４ａからの劈開面３０６ａによる線分と交わるように配置しているが、垂直な関係とはなっていない。このように、ガイド孔を構成する三角形の底辺は、ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面に直交している必要はない。ガイド溝１０３の頂点より開始される劈開面に、ガイド孔の底辺が交わるように配置されていればよい。
また、上述では、ＩｎＰを基板とした半導体レーザを形成する場合を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えばＧａＡｓを基板とした半導体レーザの出射端面を形成するための劈開に適用できることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、結晶性を有する基板の端面より形成する劈開面の位置を、基板状の途中で変更できるようにしたので、一度の劈開で複数の位置に劈開面が形成できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための斜視図（ａ）と断面図（ｂ）である。
【図２】  本発明の実施の形態における劈開方法を説明するための工程図である。
【図３】  本発明の他の形態における劈開方法を説明するための平面図である。
【図４】  従来の劈開方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１０１…基板、１０２…活性領域、１０３…ガイド溝、１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…ガイド孔、１０５…治具，１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０７…劈開面、１２１…下部クラッド層、１２２…活性層、１２３…上部クラッド層、１２４…埋め込み層、２０１…端面、２１１，２１２，２１３，２１４…領域。
【図１】
0003660570.tif 000002
【図２】
0003660570.tif 000003
【図３】
0003660570.tif 000004
【図４】
0003660570.tif 000005