(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に半導体積層構造を有し、Ｖ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を設置部側としてＡｕ−Ｓｎろう材を介して所定の設置部にボンディングされ、端面からレーザ光を出射する半導体レーザ素子の製造方法であって、
ウェハー基板上に複数の半導体層からなる半導体積層構造を形成する工程と、
該半導体積層構造にエッチングを施して、活性層を含むｐｎ接合部に達するとともに、両側の露出面が（１１１）Ａ面の結晶面と、断面視で前記ウエハ基板の前記半導体積層構造が形成された面に対して前記（１１１）Ａ面の結晶面がなす角度と同じ角度で該（１１１）Ａ面の結晶面と反対側に傾斜する（１１１）面の結晶面となったＶ溝を形成する工程と、
各Ｖ溝の両側の露出面をＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材によって覆う工程と、
該絶縁材で覆われたＶ溝と交差する方向に基板分割すると共に該絶縁材で覆われた各Ｖ溝で基板分割し、半導体積層構造の両縁部に、該絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有するチップ状にする工程とを含む半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
基板分割するに際し、該絶縁材で覆われたＶ溝とは反対側にけがき線を予め入れておいた上で基板分割する請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
所定の設置部に半導体レーザ素子が設置されてなる半導体レーザ装置であって、
請求項１または２に記載の半導体レーザ素子の製造方法により製造された半導体レーザ素子が、前記絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を前記設置部側として、Ａｕ−Ｓｎろう材を介してダイボンディングされている半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＶＤ（デジタル  ビデオ  ディスク）やレーザポインタ等に使用される赤色発光などの半導体レーザ素子の製造方法およびその半導体レーザ素子を用いた半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した赤色発光の半導体レーザ素子として、図３（ａ）に示すものが知られている（特開平５−７０５０号）。この半導体レーザ素子は、ここでは詳述を避けるが、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる多重量子井戸層により構成される活性層３４がｐ型半導体層３５およびｎ型半導体層３６により挟まれている。基板４５側には電極４２ａが設けられ、半導体積層構造側には電極４２ｂが設けられている。この半導体レーザ素子３１の取付けは、半導体積層構造側をＳｉＣサブマウント３３側に配し、かつ、ＡｕＳｎろう材３２を介してＳｉＣサブマウント３３上にダイボンディングされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この半導体レーザ素子３１においては、各半導体層を分子線成長法（ＭＢＥ法）または有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により成長させているので薄膜の層厚制御には優れているが、液相成長法に比べて成長速度が遅いため、厚い層を成長させるのに時間を要する。また、放熱効果を高めるために活性層３４からダイボンド面３７までの厚みを薄くする必要があり、約２μｍという薄さになっているため、サブマウント３３上にろう材３２を介してダイボンディングする際に、ろう材３２が加熱処理によりチップ側面の活性層３４を含むｐｎ接合面まではい上がり、電気的に短絡状態になる。このことは、半導体レーザ素子の実装工程における歩留り低下の要因の１つになる。
【０００４】
また、従来の他の半導体レーザ素子として、図３（ｂ）に示すものが知られている（特開平７−２８３４３９号）。この半導体レーザ素子の場合は、活性層４４を含む領域４９の側面に設けた溝に絶縁材４８を形成し、この絶縁材４８にて活性層４４を挟むｐ層とｎ層との間の電気的短絡を防止している。その絶縁材４８を設ける溝は、ダイヤモンドブレード等を使用して形成され、幅が約５０μｍ乃至８０μｍ、深さ５０μｍ乃至１５０μｍとなっている。
【０００５】
ところで、絶縁材により電気的短絡の防止を図るべく、前記ダイヤモンドブレード等を用いる力学的な溝形成方法を、特開平５−７０５０号の赤色半導体レーザ素子に適用する場合は、チップの厚さが約１００μｍ、チップ幅が約２５０μｍ乃至３００μｍの小さなチップであり、活性層およびその活性層を構成する多重量子井戸の各層の厚みが極めて薄いため、それらの結晶性が破壊され、素子信頼性の低下につながるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、信頼性を低下させることなくダイボンディングの際の電気的短絡を防ぐことができる半導体レーザ素子の製造方法および半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に半導体積層構造を有し、Ｖ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を設置部側としてＡｕ−Ｓｎろう材を介して所定の設置部にボンディングされ、端面からレーザ光を出射する半導体レーザ素子の製造方法であって、ウェハー基板上に複数の半導体層からなる半導体積層構造を形成する工程と、該半導体積層構造にエッチングを施して、活性層を含むｐｎ接合部に達するとともに、両側の露出面が（１１１）Ａ面の結晶面と、断面視で前記ウエハ基板の前記半導体積層構造が形成された面に対して前記（１１１）Ａ面の結晶面がなす角度と同じ角度で該（１１１）Ａ面の結晶面と反対側に傾斜する（１１１）面の結晶面となったＶ溝を形成する工程と、各Ｖ溝の両側の露出面をＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材によって覆う工程と、該絶縁材で覆われたＶ溝と交差する方向に基板分割すると共に該絶縁材で覆われた各Ｖ溝で基板分割し、半導体積層構造の両縁部に、該絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有するチップ状にする工程とを含み、そのことにより上記目的が達成される。
【０００８】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、基板分割するに際し、該絶縁材で覆われたＶ溝とは反対側にけがき線を予め入れておいた上で基板分割するのが好ましい。
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置は、所定の設置部に半導体レーザ素子が設置されてなる半導体レーザ装置であって、上記半導体レーザ素子の製造方法により製造された半導体レーザ素子が、前記絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を前記設置部側として、Ａｕ−Ｓｎろう材を介してダイボンディングされ、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１１】
本発明の半導体レーザ素子にあっては、エッチングにより活性層を含むｐｎ接合部に達するＶ溝を形成しているので、活性層が薄層であってもその結晶性が破壊されない。このとき、けがき線を入れておくことにより、切断が容易になる。
さらに、Ｖ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を設置部側としてＡｕ−Ｓｎろう材を介して所定の設置部にボンディングされても、Ｖ溝の両側の露出面をＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材によって覆われるので、ｐ層とｎ層との電気的な短絡が生じない。
【００１２】
また、本発明の半導体レーザ装置は、このようにして作製された半導体レーザ素子を、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を前記設置部側として、Ａｕ−Ｓｎろう材を介してダイボンディングしているので、ダイボンディング用のＡｕ−Ｓｎろう材がはい上がっても、傾斜部がＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材で覆われているので、ｐ層とｎ層との電気的な短絡が生じない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る半導体レーザ装置を示す断面図である。
【００１５】
この半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１の半導体積層構造側がＳｉＣサブマウント３側に配され、かつ、半導体レーザ素子１がＡｕＳｎろう材２を介してＳｉＣサブマウント３上にダイボンディングされている。
【００１６】
上記半導体レーザ素子１は、ｎ型基板１５の上にｎ型バッファ層８ａ、８ｂが形成され、バッファ層８ｂの上にｎ型半導体層６、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる多重量子井戸層により構成される活性層４、ｐ型半導体層５、およびエッチングストップ層９ａが形成されている。エッチングストップ層９ａの上には、ｐ型クラッド層９ｂ、ｐ型中間層９ｃおよびｐ型コンタクト層９ｄからなるメサ部が形成され、そのメサ部の両側にｎ型電流阻止層９ｅが形成されている。また、基板１５と電流阻止層９ｅとの各々に電極１２ａ、１２ｂが形成されている。
【００１７】
また、半導体積層構造のレーザ出射端面と垂直な側面において、図下側の電極１２ｂから半導体層６までにわたって傾斜した結晶面１０ａ、１０ｂが形成されている。この結晶面１０ａ、１０ｂは、ｎ型半導体層６とｐ型半導体層５とで挟まれた活性層４を少なくとも含むように形成する。前記結晶面１０ａ、１０ｂには、共に絶縁膜１１がコーティングされ、ダイボンディングの際のろう材２のはい上がりによるｐｎ接合部の電気的短絡を、この絶縁膜１１が保護している。
【００１８】
この半導体レーザ素子１は、例えば以下のようにして作製される。
【００１９】
まず、図２（ａ）に示すように、ウェハー基板２５上に半導体積層構造を形成する。この半導体積層構造は、ｎ型バッファ層８ａおよび８ｂと、ｎ型半導体層６と、活性層４と、ｐ型半導体層５と、エッチングストップ層９ａと、ｐ型クラッド層９ｂ、ｐ型中間層９ｃおよびｐ型コンタクト層９ｄからなるメサ部と、そのメサ部の両側のｎ型電流阻止層９ｅとからなる。このときの成長法としては、ＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法等を用いることができる。
【００２０】
次に、基板側に電極１２ａを形成すると共に、半導体積層構造側に電極１２ｂを形成する。ダイボンディングされる側の電極１２ｂについては、後の工程で半導体積層構造をエッチング除去する部分を予め選択的に除去しておく。
【００２１】
続いて、図２（ｂ）に示すように、半導体積層構造のレーザ出射端面（図では紙面に平行な面）と交差する方向（図では紙面に垂直な方向）のストライプ状にエッチングして、活性層４を含むｐｎ接合部をＶ溝状に露出させる。このとき、ストライプ状のＶ溝１３内で露出した結晶面１０ａは（１１１）面であり、結晶面１０ｂは（１１１）Ａ面であり、結晶面１０ａと電極１２ｂとのなす角度と、結晶面１０ｂと電極１２ｂとのなす角度とを５４゜にした。したがって、結晶面１０ａの（１１１）面は、図２（ｂ）に示すように、断面視でウエハ基板２５の半導体積層構造が形成された面に対して、（１１１）Ａ面の結晶面１０ｂがなす角度と同じ角度で（１１１）Ａ面の結晶面１０ｂと反対側に傾斜するものである。
なお、Ｖ溝１３の深さは深いほど有効であるが、構造上、ダイボンド面７から活性層４を含むｐｎ接合部が露出される深さであれば、それ以上に深くする必要はない。本実施形態では、活性層４からダイボンド面７までの厚みが約２μｍ程度であったので、Ｖ溝１３の深さを約５μｍ程度とした。従って、前の工程でエッチングのために電極１２ｂを予め除去しておく幅は、２×５μｍ×ｔａｎ５４゜＝約７．３μｍとすればよい。
【００２２】
その後、Ｖ溝１３内の結晶面１０ａ、１０ｂを絶縁材１１でコーティングする。絶縁材１１としては、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＮからなるものを用い、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法またはＣＶＤ法等によりコーティングすることができる。
【００２３】
次に、ウェハー基板から複数の半導体レーザチップを含むバー状態に切り出し、つまり基板分割し、レーザ出射端面である（００１）へき開面に端面保護膜（図示せず）をコーティングする。
【００２４】
続いて、基板２５側にストライプ状のＶ溝１３に沿うように、バーをチップに分割するためのけがき線１４を入れ、このけがき線１４によって個々の半導体レーザチップに切り出し、つまり基板分割することにより図１に示した半導体レーザ素子１が完成する。
【００２５】
このようにして得られた半導体レーザ素子１は、エッチングにより活性層を含むｐｎ接合部に達するＶ溝１３を形成しているので、ｐｎ接合部の結晶性が破壊されず、結晶面１０ａ、１０ｂの状態が良好であった。
【００２６】
得られた半導体レーザ素子１を、ＤＶＤやレーザーポインタ等の半導体装置に実装するため、半導体積層構造側をＳｉＣサブマウント３側に配してＡｕＳｎろう材２を介してダイボンディングした。その結果、活性層４を含むｐｎ接合部が絶縁材１１によりコーティングされているので、ろう材２による電気的短絡が生じず、実装工程の歩留りを向上することができた。
【００２７】
なお、本実施形態では、特開平５−７０５０号公報に開示されているような赤色半導体レーザ素子の製造に本発明を適用した例について説明したが、半導体積層構造側を半導体レーザ装置の設置部側に配してダイボンドされる半導体レーザ素子であれば、どのような構造の半導体レーザ素子であっても本発明を適用することが可能である。
【００２８】
以上に詳述したように、本発明によれば、エッチングにより活性層を含むｐｎ接合部に達するＶ溝を形成しているので、ｐｎ接合部の結晶性が破壊されず、出射効率が高く信頼性の良好な半導体レーザ素子が得られる。このとき、けがき線を入れておくことにより、切断が容易になる。また、ダイボンド面からｐｎ接合部までの厚みを薄くすることができるので、放熱効果が高く信頼性が良好な半導体レーザ素子が得られる。
さらに、Ｖ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を設置部側としてＡｕ−Ｓｎろう材を介して所定の設置部にボンディングされても、Ｖ溝の両側の露出面をＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材によって覆われるので、ｐ層とｎ層との電気的な短絡が生じない。
【００２９】
また、本発明の半導体レーザ装置は、このようにして作製された半導体レーザ素子を、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材で覆われたＶ溝の半体からなる傾斜部を有する半導体積層構造側を前記設置部側として、Ａｕ−Ｓｎろう材を介してダイボンディングしているので、ダイボンディング用のＡｕ−Ｓｎろう材がはい上がっても、傾斜部がＡｌ2Ｏ3またはＳｉＮからなる絶縁材で覆われているので、ｐ層とｎ層との電気的な短絡が生じない。よって、実装工程における歩留りを向上させることができるので、半導体レーザ装置の低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明するための工程図（断面図）である。
【図３】従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ素子
２  ろう材
３  サブマウント
４  活性層
５  ｐ型半導体層
６  ｎ型半導体層
８ａ、８ｂ  バッファ層
９ａ  エッチングストップ層
９ｂ  クラッド層
９ｃ  中間層
９ｄ  コンタクト層
９ｅ  電流阻止層
１０ａ、１０ｂ  結晶面
１１  絶縁材
１２ａ、１２ｂ  電極
１３  溝
１４  けがき線
１５  基板
２５  ウェハー基板
【図１】
0003634538.tif 000002
【図２】
0003634538.tif 000003
【図３】
0003634538.tif 000004