(57)【要約】【課題】窓領域を正確に形成することができる半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板１上に半導体多層膜３を備えると共に光出射端部に窓領域５を備える半導体レーザ素子において、半導体多層膜３上の窓領域５近傍にマーカ部４を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に半導体多層膜を備えると共に光出射端部に窓領域を備える半導体レーザ素子において、半導体多層膜上の窓領域近傍にマーカ部を備えることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
半導体多層膜は、リッジ領域を備え、リッジ領域に隣接する隣接領域の外側にテラス領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
リッジ領域と隣接領域とが光導波路を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
マーカ部は、規則性を有する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
マーカ部は、半導体基板における相対的な位置情報を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
半導体多層膜上に、前記窓領域を電流非注入部とするための絶縁膜をさらに備える請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、マーカ部を形成する工程と形成したマーカ部を用いて窓領域を形成する工程が連続して行われることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、相対的な位置情報を有するマーカ部は、フォトマスクに形成されたパターンを転写して形成されることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、前記窓領域を電流非注入部とするための絶縁膜の形成は、前記マーカ部に対して位置合わせを行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓領域を有する半導体レーザ素子、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来の、窓領域を有する半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。この半導体レーザ素子は、基板５１上に第１クラッド層５３ａ、活性層５３ｂ、第２クラッド層５３ｃ及びキャップ層５３ｄからなる半導体多層膜５３を形成し、光出射端部になる位置に窓領域５５を形成し、半導体多層膜５３にリッジ領域５７を形成してなる。電流は、リッジ領域５７を通って活性層５３ｂに供給され、リッジ領域５７近傍に光導波路が形成される。また、リッジ領域５７に隣接する隣接領域の外側にテラス領域５７ａを備える。
【０００３】
窓領域を有する半導体レーザ素子では、この光出射面の薄い窓領域において、光の吸収が起こりにくい構造となっている。この光吸収が起こりにくい構造を持つ為、端面の劣化を防止する利点を有している。
【０００４】
このような半導体レーザ素子は、通常、同一の半導体基板上に複数の素子を並べて形成し、製造工程の最後に長方体上に分割して形成される。
【０００５】
以上の工程は、通常、レーザ素子形成領域以外に別途マーカ部形成領域を設け、その領域に形成されたマーカ部に対して位置合わせして行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
窓領域を有する半導体レーザ素子における窓領域は、レーザ光の発光に対してゲインが得られない領域であり、窓領域が長くなればレーザ光の発光の効率が低下する。一方、窓領域が１５μm以下では、窓領域として機能する事ができないと言われている。このため通常、窓領域は端面から２０〜３０μmの長さで作られる。
窓領域を設計値通りの長さで形成するためには、上記分割工程を極めて正確に行う必要があるが、従来の方法では、必ずしも十分に正確に行えていない。
【０００７】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、窓領域を正確に形成することができる半導体レーザ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に半導体多層膜を備えると共に光出射端部に窓領域を備える半導体レーザ素子において、半導体多層膜上の窓領域近傍にマーカ部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
従来は半導体レーザ素子形成領域以外に別途マーカ部形成領域を設け、その領域に形成されたマーカ部を用いて、分割工程が行われていた。この方法では、マーカ部と分割のためのけがき線との距離が離れている場合があり、けがき線を引く位置に誤差が生じる場合があった。本発明では、マーカ部は、窓領域近傍に設けられている。そして、けがき線は、通常、窓領域が半導体レーザ素子の光出射端部に位置するように引かれる。従って、本発明によれば、常にマーカ部とけがき線の距離が近くなり、けがき線を引く位置の誤差が小さくなり、窓領域を正確に形成することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、別途マーカ部形成領域を設ける必要がないので、その分、半導体レーザ素子の載り数を増加させることができる。
【００１１】
また、従来は、マーカ部は半導体基板の一部にしかない為、半導体基板の割れ等により、そのマーカが消失した場合には、それ以降のアライメントが出来なくなりその半導体基板は不良品となっていたが、本発明によれば、半導体基板上の全ての半導体レーザ素子にマーカ部を形成することができ、半導体基板の割れ等が発生した場合でも、それ以降の工程を進めることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に半導体多層膜を備えると共に光出射端部に窓領域を備える半導体レーザ素子において、半導体多層膜上の窓領域近傍にマーカ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
１．半導体基板
本発明の半導体基板としては、通常の半導体レーザ素子に用いられるものを用いることができ、ＧａＡｓ基板などを用いることができる。
【００１４】
２．半導体多層膜
半導体多層膜は、発光層となる活性層を含み、好ましくは、第１クラッド層、活性層及び第２クラッド層を含むが、レーザを発することができる何れの構造であってもよい。
【００１５】
また、半導体多層膜は、好ましくは、リッジ領域を備え、リッジ領域に隣接する隣接領域の外側にテラス領域を備える。このように、レーザ素子内にテラス領域があると、レーザ素子のリッジ領域側をダイボンドする場合に、実装時にレーザ素子を押さえつける力がリッジ部に集中することなくレーザ素子にダメージを与えないという利点がある。また、このリッジ領域と隣接領域とが光導波路を形成することが好ましい。レーザ素子において、光出力を増していくと光がリッジ領域より外側に染み出すため、リッジ領域と隣接領域を含めて光導波路を形成する事により、光学特性や電気特性を向上させることができる利点がある。
【００１６】
３．窓領域
窓領域とは、活性層の本来のバンドギャップよりも、バンドギャップを大きくした領域であり、光出射端部に形成される。窓領域は、２つの光出射端部のうちの一方にのみ設けられてもよく、両方に設けられてもよい。また、両方に設けられる場合、窓領域の長さ又は構成は、互いに異なっていてもよい。窓領域は、種々の公知の方法で形成することができるが、例えば、窓領域を形成する部分に亜鉛などの不純物を拡散させることにより形成することができる。
【００１７】
窓領域を形成する工程は、後述するマーカ部を形成する工程の後に、連続して行われることが好ましい。マーカ部形成後続けて窓領域の工程へ進む事でマーカの形状が崩れることなく精度の高い窓領域の位置合わせが可能となるからである。
【００１８】
４．マーカ部
マーカ部は、半導体基板とフォトマスク、又は半導体基板とけがき線描画機（ダイアモンドカッタなど）などの間のアライメントに用いることができる何れの形状であってもよい。マーカ部は、半導体多層膜上の窓領域近傍に形成され、窓領域を正確に形成することを可能にする。
【００１９】
マーカ部は、好ましくは、規則性を有する形状を有する。この場合、マーカ部は、好ましくは、窓領域上方に形成される。その理由は、以下の通りである。窓領域の長さは半導体レーザの特性に大きな影響を与えるが、チップを分割した後で窓領域の長さを測定しようとした場合、測長機能のついた顕微鏡を準備し、電極の端からチップの端までの距離を測定しなければならない。従来の方法でチップの分割を行う場合は、窓領域の長さ検査を行う際に測長機能のついた顕微鏡を準備し、電極の端からチップの端までの距離を測定しなければならず、設備の費用が増すことと、測定に時間がかかる為チップのコストアップ要因となっていた。本発明では、マーカ部が規則性を有する形状を有しているので、この形状を観察することにより、容易に窓領域の長さを検査することができる。なお、「規則性を有する形状」には、例えば、図２（ａ）に例示する階段状の形状や、図２（ｂ）に例示する格子状の形状などが含まれる。なお、各図において、斜線部がマーカ部である。
マーカ部は、斜線部の半導体多層膜を除去して形成してもよく、斜線部以外の半導体多層膜を除去して（斜線部のみを残して）形成してもよい。
【００２０】
また、マーカ部は、半導体基板における相対的な位置情報を有することが好ましい。
「半導体基板における相対的な位置情報」とは、例えば、半導体基板の中心部や、半導体基板の上端部など、半導体レーザ素子が半導体基板のどの位置で形成されたのかに関する情報である。具体的には、例えば、図３に例示する「ＡＢ−１２」である。これは、例えば、ＡＢ行第１２列に形成された半導体レーザ素子であることを示している。なお、位置情報部分の半導体多層膜を除去してマーカ部を形成してもよく、位置情報部分以外の半導体多層膜を除去して（位置情報部分のみを残して）マーカ部を形成してもよい。
【００２１】
マーカ部に位置情報を形成することで、不良発生時に半導体基板のどの部分で異常が発生したか追跡することができ、工程の改善を行うことで品質を向上させることができる。
なお、従来は電極形成工程で位置情報が形成されることがあったが、マーカ部に位置情報を形成する場合、電極工程で位置情報を形成する場合と比べて、途中の工程での割れ欠けや、ウェハ上の汚れ等によるアライメントずれの影響がない為、位置情報が正確であるという利点がある。
【００２２】
このような相対的な位置情報を有するマーカ部は、フォトマスクに形成されたパターンを転写して形成されることが好ましい。
【００２３】
５．絶縁膜
半導体多層膜上に、前記窓領域を電流非注入部とするための絶縁膜をさらに備えることが好ましい。このように絶縁膜を形成することで、窓領域での発熱を抑えることができる。
また、この絶縁膜の形成は、前記マーカ部に対して位置合わせを行うことが好ましい。
【実施例１】
【００２４】
以下、図１を用いて本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の製造工程について説明する。
まず、半導体基板１上に第１クラッド層３ａ、活性層３ｂ、第１クラッド層３ａと導伝型の異なる第２クラッド層３ｃ、及びキャップ層３ｄを順次結晶成長を行うことにより半導体多層膜３を形成し、図１（ａ）に示す構造を得る。なお、第２クラッド層３ｃは、エッチングストッパ層６を含む３層構造になっている（便宜上、図１（ｄ）でのみ図示する）。
【００２５】
次に、半導体多層膜３の形成が完了した基板に窓領域の位置決めの基準となるマーカ部４を形成し、図１（ｂ）に示す構造を得る。ここでは、マーカ部４は、キャップ層３ｄの一部を切り欠いた形状にしているが、図２又は図３のような形状にしてもよい。これらの形状にする場合については、実施例２及び３で詳述する。
【００２６】
マーカ部形成の方法は、半導体多層膜３の形成後の半導体基板にレジストを塗布した後、フォトマスクのマーカ部形状を転写して、レジストマスクを形成し、この形成したレジストマスクを用いて、半導体基板の最上層であるキャップ層（例えば、ＧａＡｓ層）３ｄをエッチングし、レジストマスクを有機洗浄により除去することにより、半導体基板上にを形成することができる。
【００２７】
マーカ部形成が完了した後は、続けて窓領域を形成する処理に進める。赤色レーザ用の窓領域の作成方法の一つに不純物を活性層３ｂに拡散させる方法があるが、この場合は、最初に窓領域となる部分だけにＺｎＯ膜５ａを形成する工程となる。この工程では、先に作成したマーカを基準にレジストパターン形成し、窓領域以外の部分のＺｎＯ除去を行う（すなわち、窓領域にする部分にのみＺｎＯ膜を形成する）。次に、得られた基板の熱処理を行い、不純物（この場合はＺｎ）を活性層３ｂに拡散させて、窓領域５を形成し、図１（ｃ）に示す構造を得る。なお、この様な不純物の拡散工程では、ウェハは平坦であることが望ましく、光導波路や電流経路形成を行う前の方が不純物拡散の制御がし易い。この理由により、少なくとも光導波路となる領域では平坦であるほうが良い。
【００２８】
次に、半導体多層膜３の一部をエッチングによって除去することにより、リッジ領域７及びテラス領域７ａを形成し、図１（ｄ）に示す構造を得る。リッジ領域７を形成するエッチングは、第２のクラッド層３ｃにあるエッチングストッパ層６が露出するように行うことができる。さらに、この後、窓領域５部分を除くリッジ領域７に開口部を有する絶縁層を形成し、前記窓領域５を電流非注入部とし、さらに、得られた基板上に電極を形成する。
【００２９】
電極形成が完了すれば、窓領域近傍に形成したマーカ部４を基準にして基板の分割を行う。マーカ部４と分割位置との間の距離が短いので、分割位置に誤差が生じにくく、窓領域を設計値通りの長さで形成することができる。
【実施例２】
【００３０】
マーカ部が規則性を持った形状の例を図２に示す。図２（ａ）の例では、階段状の形を用いているが、１つのステップが５μm設計で、１０段とすることで窓の長さを５０μmとしてパターンを設計する事が出来る。また、図２（ｂ）の例では、格子状の形を用いているが、格子のピッチが５μｍ設計で、１０段とすることで窓の長さを５０μmとしてパターンを設計する事が出来る。このパターンをチップ分割した後で表面観察を行うことで、測長機能付きの顕微鏡等を用いることなく窓領域の長さを検査することができる。
【実施例３】
【００３１】
マーカ部に前記半導体基板における相対的な位置情報を有する例を図３に示す。図３の例では、ウェハ上にチップがマトリクス状に配列されている場合において、ＡＢが行の情報を示し、１２が列の情報を示している。例えば、ウェハ上にチップが１００行×１００列の合計１００００個のチップが乗っているとすると、行の情報はＡＡ〜ＡＺ，ＢＡ〜ＢＺ，ＣＡ〜ＣＺ，ＤＡ〜ＤＶとなり、列の情報は００〜９９となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の製造工程を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子の構造を示す平面図である。
【図４】従来の半導体レーザ素子の構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，５１：半導体基板  ３，５３：半導体多層膜  ４：マーカ部  ５，５５：窓領域  ５ａ：ＺｎＯ膜  ６：エッチングストッパ膜  ７，５７：リッジ領域  ７ａ，５７ａ：テラス領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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