(57)【要約】【課題】特性の均一性や歩留まりを維持しつつ、半導体発光素子のサイズを小さくすることができる、あるいは、半導体発光素子のサイズを変更せずに、特性の均一性や歩留まりを向上させることができる半導体発光素子の製造方法を提供する。【解決手段】隣り合った２つの第１積層体ＳＴ１のストライプを複数並べて形成し、さらに、第１積層体ＳＴ１間の領域に、隣り合った２つの第２積層体ＳＴ２のストライプを形成する。すなわち、基板３０上に、第１積層体ＳＴ１のストライプと、第２積層体ＳＴ２のストライプとが２本ずつ並ぶように形成する。その後、隣り合った２つの第１積層体ＳＴ１のストライプ間、および隣り合った２つの第２積層体ＳＴ２のストライプ間において基板３０を分断することにより、第１積層体ＳＴ１および第２積層体ＳＴ２のストライプを備えた半導体発光素子が製造される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に発振波長の異なる２つの積層体のストライプを形成する半導体発光素子の製造方法であって、
前記基板上に、活性層を含む第１積層体を堆積させる工程と、
前記第１積層体を選択的にエッチングして、隣り合った２つの前記第１積層体のストライプを複数形成する工程と、
前記基板上および前記第１積層体上に、活性層を含む第２積層体を堆積させる工程と、
前記第２積層体を選択的にエッチングして、前記第１積層体間の前記基板上に、隣り合った２つの前記第２積層体のストライプを形成する工程と、
隣り合った２つの前記第１積層体のストライプ間、および隣り合った２つの前記第２積層体のストライプ間において前記基板を分断して、発振波長の異なる前記第１積層体および前記第２積層体のストライプを備えた半導体発光素子に分割する工程と
を有する半導体発光素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１積層体と前記第２積層体とで、互いに異なる材料の活性層を形成する
請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板上に第１積層体を堆積させる工程、および前記基板上に第２積層体を堆積させる工程において、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層を堆積させ、前記第１積層体と前記第２積層体とで、前記第１導電型のクラッド層、前記活性層、前記第２導電型クラッド層として異なる材料を用いる
請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項４】
前記第２積層体のストライプを形成する工程の後、前記半導体発光素子に分割する工程の前に、前記第１積層体および前記第２積層体に電流狭窄構造を形成する工程をさらに有する
請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項５】
基板の各半導体発光素子領域に発振波長の異なる複数の積層体のストライプを形成し、各半導体発光素子領域の境界において前記基板を分断して、複数の半導体発光素子を形成する半導体発光素子の製造方法であって、
前記複数の積層体のストライプを形成する工程において、前記基板上に活性層を含む積層体を堆積させる堆積工程と、前記積層体を加工して前記積層体のストライプを形成する加工工程とを繰り返し行い、
隣接する半導体発光素子領域間で発振波長の異なる複数の積層体のストライプの並びを逆にして、前記半導体発光素子領域の境界を挟んで２つの同じ発振波長の前記積層体のストライプを隣接して形成する
半導体発光素子の製造方法。
【請求項６】
前記複数の積層体のストライプを形成する工程において、発振波長の異なる積層体間で互いに異なる材料の活性層を形成する
請求項５記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項７】
前記基板上に活性層を含む積層体を堆積させる工程において、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層を堆積させ、発振波長の異なる積層体間で、前記第１導電型のクラッド層、前記活性層、前記第２導電型クラッド層として異なる材料を用いる
請求項５記載の半導体発光素子の製造方法。
【請求項８】
前記積層体のストライプを形成する工程の後、前記基板を分断する工程の前に、各積層体に電流狭窄構造を形成する工程をさらに有する
請求項５記載の半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子の製造方法に関し、特に、波長の異なる光を出射する複数の積層体を備えた半導体発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）あるいはＭＤ（ミニディスク）などの光学的に情報を記録する光学記録媒体（以下、光ディスクとも称する）に記録された情報の読み取り（再生）、あるいはこれらに情報の書き込み（記録）を行う装置（以下、光ディスク装置とも称する）には、光学ピックアップ装置が内蔵されている。
【０００３】
上記の光ディスク装置や光学ピックアップ装置においては、一般に、光ディスクの種類（光ディスクシステム）が異なる場合には、波長の異なるレーザ光を用いる。例えば、ＣＤの再生などには７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を、ＤＶＤの再生などには６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を用いる。
【０００４】
上記のように光ディスクの種類によってレーザ光の波長が異なる状況において、例えばＤＶＤ用の光ディスク装置でＣＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置が望まれている。
【０００５】
上記のＣＤとＤＶＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置を構成するのに好適なＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）と、ＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載するモノリシック２波長レーザが広く使われており、ますますチップの小型化、低コスト化が求められている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００６】
上記のモノリシック２波長レーザでは、平坦な基板上に第１の波長の光を発する第１積層体材料の結晶成長を行った後、周期的にエッチング除去して、第１積層体のストライプを形成する。その後、第１積層体のストライプが形成された凹凸をもつ基板上に、第２の波長の光を発する第２積層体材料の結晶成長を行い、不要部分をエッチング除去することによって、第１積層体のストライプ間に第２積層体のストライプが作製される。
【特許文献１】特開２０００−２４４０６０号公報
【特許文献２】特開２００１−７７４５７号公報
【特許文献３】特開２００１−２４４５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の第２の積層体材料の結晶成長では、第１の積層体のストライプ間(谷間)に成長させる結晶の品質や均一性等が、第２の光を発する機能にとって極めて重要となる。
【０００８】
通常、この谷間の部分の面積が狭くなると、結晶の品質や均一性等が損なわれるため，レーザの歩留りや特性の均一性を考慮すると、ある程度の面積が必要になり、チップサイズ(幅)をさらに小さくすることが難しいのが現状である。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特性の均一性や歩留まりを維持しつつ、半導体発光素子のサイズを小さくすることができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、半導体発光素子のサイズを変更せずに、特性の均一性や歩留まりを向上させることができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板に発振波長の異なる２つの積層体のストライプを形成する半導体発光素子の製造方法であって、前記基板上に、活性層を含む第１積層体を堆積させる工程と、前記第１積層体を選択的にエッチングして、隣り合った２つの前記第１積層体のストライプを複数形成する工程と、前記基板上および前記第１積層体上に、活性層を含む第２積層体を堆積させる工程と、前記第２積層体を選択的にエッチングして、前記第１積層体間の前記基板上に、隣り合った２つの前記第２積層体のストライプを形成する工程と、隣り合った２つの前記第１積層体のストライプ間、および隣り合った２つの前記第２積層体のストライプ間において前記基板を分断して、発振波長の異なる前記第１積層体および前記第２積層体のストライプを備えた半導体発光素子に分割する工程とを有する。
【００１２】
上記の本発明の半導体発光素子の製造方法では、隣り合った２つの第１積層体のストライプを複数並べて形成し、さらに、第１積層体間の領域に、隣り合った２つの第２積層体のストライプを形成している。すなわち、基板上に、第１積層体のストライプと、第２積層体のストライプとが２本ずつ並ぶように形成する。これにより、例えば、第１積層体および第２積層体のストライプを１本ずつ交互に形成する場合に比べて、第２積層体が堆積する面積、すなわち、第１積層体のストライプ間の面積が大きくなる。第１積層体および第２積層体のストライプを形成した後に、隣り合った２つの第１積層体のストライプ間、および隣り合った２つの第２積層体のストライプ間において基板を分断することにより、第１積層体および第２積層体のストライプを備えた半導体発光素子が製造される。
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明の半導体発光素子の製造方法は、基板の各半導体発光素子領域に発振波長の異なる複数の積層体のストライプを形成し、各半導体発光素子領域の境界において前記基板を分断して、複数の半導体発光素子を形成する半導体発光素子の製造方法であって、前記複数の積層体のストライプを形成する工程において、前記基板上に活性層を含む積層体を堆積させる堆積工程と、前記積層体を加工して前記積層体のストライプを形成する加工工程とを繰り返し行い、隣接する半導体発光素子領域間で発振波長の異なる複数の積層体のストライプの並びを逆にして、前記半導体発光素子領域の境界を挟んで２つの同じ発振波長の前記積層体のストライプを隣接して形成するものである。
【００１４】
上記の本発明の半導体発光素子の製造方法では、隣接する半導体発光素子領域間で発振波長の異なる複数の積層体のストライプの並びを逆になるように、積層体のストライプを形成する。これにより、半導体発光素子領域の境界を挟んで、２つの同じ発振波長の前記積層体のストライプが隣接して形成される。このため、２つのストライプが並んで形成される部分の面積が確保される。全ての積層体のストライプを形成した後に、半導体発光素子領域の境界において基板を分断する。これにより、発振波長の異なる積層体のストライプを１つずつ備えた半導体発光素子が製造される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、特性の均一性や歩留まりを維持しつつ、半導体発光素子のサイズを小さくすることができる。あるいは、本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、半導体発光素子のサイズを変更せずに、特性の均一性や歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の半導体発光素子の製造方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【００１８】
本実施形態に係る半導体発光素子１は、ＣＤ用のレーザダイオードＬＤ１（発光波長７８０ｎｍ）と、ＤＶＤ用のレーザダイオードＬＤ２（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードであり、ＣＤとＤＶＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置を構成するのに好適な半導体発光素子である。
【００１９】
第１レーザダイオードＬＤ１として、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１と、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２と、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３と、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４と、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５とが積層されて、第１積層体ＳＴ１が形成されている。
【００２０】
ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４１が形成されており、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプが形成されている。
【００２１】
第２レーザダイオードＬＤ２として、ｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１と、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６と、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７と、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造）３８と、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９と、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層４０とが積層されて、第２積層体ＳＴ２が形成されている。
【００２２】
ｐ型キャップ層４０表面からｐ型クラッド層３９の途中の深さまで、電流注入領域となる部分を除く領域が除去されて電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤとなるように加工され、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプが形成されている。また、リッジ深さや形状などの制御によって、インデックスガイドやセルフパルセーションタイプなどを作製することも容易に可能である。
【００２３】
さらに、上記の第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を被覆して、酸化シリコンなどの絶縁膜４４が形成されている。絶縁膜４４には、ｐ型キャップ層３５，４０を露出させるコンタクト開口が形成されており、ｐ型キャップ層３５，４０上にはｐ側電極４２が、ｎ型基板３０の裏面側にはｎ側電極４３が形成されている。なお、ストライプ以外の部分でオーミックコンタクトがとれない構造になってさえいれば、絶縁膜４４は必ずしも必要ではない。
【００２４】
上記の構造の半導体発光素子１は、第１レーザダイオードＬＤ１のレーザ光出射部と第２レーザダイオードＬＤ２のレーザ光出射部の間隔は例えば２００μｍ以下程度の範囲（１００μｍ程度）に設定される。各レーザ光出射部からは、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光および６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光が基板と平行であってほぼ同一の方向（ほぼ平行）に出射される。
【００２５】
次に、上記構成の半導体発光素子の製造方法について、図２〜図５を参照して説明する。
【００２６】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、第１積層体材料を堆積させる。第１積層体材料として、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１と、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２と、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３と、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４と、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５を順に積層させる。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１積層体材料を加工して、第１積層体ＳＴ１のストライプを形成する。本実施形態では、第１積層体ＳＴ１のストライプを２つずつ隣り合うように加工する。そして、第１積層体ＳＴ１と第１積層体ＳＴ１との間には、後に２つの第２積層体ＳＴ２のストライプが形成できるだけの間隔を確保する。上記の加工は、例えば、第１積層体ＳＴ１のストライプパターンのレジスト膜を形成し、硫酸系の無選択エッチング、および、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ１）により、レジスト膜で保護された領域以外の第１積層体材料をｎ型クラッド層３２まで除去することにより行う。
【００２８】
次に、図３（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、ｎ型バッファ層３１上および第１積層体ＳＴ１上に、第２積層体材料を積層させる。第２積層体材料として、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６と、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７と、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造）３８と、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９と、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層４０を順に積層させる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、第２積層体材料を加工して、第１積層体ＳＴ１の各ストライプ間に、第２積層体ＳＴ２のストライプを２つずつ形成する。本実施形態では、第２積層体ＳＴ２のストライプを２つずつ隣り合うように加工する。上記の加工は、例えば、第２積層体ＳＴ２のストライプパターンのレジスト膜を形成し、硫酸系のキャップエッチング、リン酸塩酸系の４元選択エッチング、塩酸系の分離エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ２）により、レジスト膜で保護された領域以外の第２積層体材料をｎ型バッファ層３６まで除去することにより行う。
【００３０】
次に、図４（ａ）に示すように、各第２積層体ＳＴ２に電流狭窄構造を形成する。例えば、第２積層体ＳＴ２において、ｐ型キャップ層４０表面からｐ型クラッド層３９の途中の深さまで、電流注入領域以外の領域を除去して、電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤに加工し、ゲインガイド型の電流狭窄構造を形成する。第２積層体ＳＴ２の加工は、除去対象となる領域を開口するレジスト膜を形成した後、当該レジスト膜をマスクとしたエッチング（ＥＣ３）により行う。その後、レジスト膜を除去する。
【００３１】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１積層体ＳＴ１に電流狭窄構造を形成する。例えば、第１積層体ＳＴ１の電流注入領域以外の領域に不純物Ｄ１をイオン注入などにより導入し、ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４１を形成し、ゲインガイド型の電流狭窄構造を形成する。当該工程は、イオン注入領域を開口するレジスト膜を形成した後に、イオン注入することにより行う。その後、レジスト膜を除去する。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法により全面に酸化シリコンを堆積させ、絶縁膜４４を形成し、ｐ型キャップ層３５，４０を露出させるコンタクト開口を形成する。続いて、ｐ型キャップ層３５，４０上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのｐ側電極４２を形成し、一方、ｎ型基板３０の裏面側に、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどのｎ側電極４３を形成する。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、へき開により各半導体発光素子１に分割する。隣り合った２つの第１積層体ＳＴ１のストライプ間、および隣り合った２つの第２積層体ＳＴ２のストライプ間を境界として、ｎ型基板３０をへき開することにより、第１積層体ＳＴ１と第２積層体ＳＴ２のストライプを備えた半導体発光素子１が形成される。
【００３４】
次に、上記の半導体発光素子の製造方法の効果について、比較例を参照して説明する。
【００３５】
図６は、上記特許文献１〜３に記載された従来の半導体発光素子の製造において、基板上の積層体の配置を示す図である。図７は、本実施形態に係る半導体発光素子の製造において、基板上の積層体の配置を示す図である。
【００３６】
図６に示すように、従来では、第１積層体ＳＴ１のストライプと、第２積層体ＳＴ２のストライプとを１本ずつ交互に形成している。このため、例えば、半導体発光素子のチップ幅をＷとした場合には、ストライプ幅が均一であると仮定すると、第２積層体材料が成長する第１積層体ＳＴ１間の幅は、Ｗ／２となる。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、図７に示すように、第１積層体ＳＴ１のストライプを２つずつ隣り合うように形成し、第１積層体ＳＴ１の各ストライプ間に、隣り合った２つの第２積層体ＳＴ２のストライプを形成している。このため、例えば、半導体発光素子のチップ幅をＷとした場合に、ストライプ幅が均一であると仮定すると、第２積層体材料が堆積する第１積層体ＳＴ１間の幅はＷとなり、従来の２倍の面積を確保できる。
【００３８】
以上のように、第１積層体ＳＴ１と第２積層体ＳＴ２の並び順序を従来とは変えることにより、第１積層体ＳＴ１のストライプ間の面積を実質的に２倍にでき、第２積層体材料の結晶の品質や均一性等を一層安定に確保しやすくなる。すなわち、結晶の品質や均一性等を損なうことなく、ひとつひとつの半導体発光素子１のチップサイズ（幅）を小さくすることが可能になり、１つのウエハ（ｎ型基板３０）からの収率を容易に向上させることができる。したがって、レーザの歩留りや特性の均一性を保ちながら、さらなる小型化、低コスト化が可能となる。
【００３９】
あるいは、半導体発光素子１のチップサイズ(幅)を変更せずに、第２積層体材料の面積、すなわち２つの第１積層体ＳＴ１のストライプ間の面積を大きくすることができる。このため、半導体発光素子１のチップサイズを従来と同じとした場合には、第１積層体ＳＴ１のストライプ間に結晶成長させる第２積層体材料の結晶の品質や均一性等をさらに向上させることが可能となり、歩留りや均一性の厳しいレーザをより安定に製造することが可能になる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、ウエハ（ｎ型基板３０）上での積層体のストライプの並び順の変更だけで、チップサイズを変更することができるため、設計が極めて容易であり、新たな開発コストがほとんどかからないという効果も有する。
【００４１】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
本実施形態では、最も一般的なモノリシック２波長レーザに関する実施形態を説明しているが、３波長以上のモノリシックレーザの場合にも適応可能である。３波長以上の場合には、隣接する半導体発光素子領域間で発振波長の異なる複数の積層体のストライプの並びを逆にして、半導体発光素子領域の境界を挟んで２つの同じ発振波長の積層体を隣接して形成すればよい。すなわち、発振波長の異なる積層体をＡ，Ｂ，Ｃとした場合に、Ａ，Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｂ，Ａ−Ａ，Ｂ，Ｃ…のような配列順序で積層体のストライプを形成する。これにより、最も面積を確保したい積層体材料のストライプ（例えば、Ａ，Ｃ）が、半導体発光素子領域の境界を挟んで連続する。そして、半導体発光素子領域の境界で基板をへき開することにより、発振波長の異なる積層体のストライプを１つずつ備えた半導体発光素子が製造される。
【００４２】
また、本発明に用いる半導体発光素子としては、レーザダイオードに限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることも可能である。また、第１および第２レーザダイオードの発光波長は、７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯に限定されるものではなく、その他の光ディスクシステムに採用されている波長とすることができる。
【００４３】
また、第１レーザダイオードＬＤ１をリッジタイプとし、第２レーザダイオードＬＤ２をイオン注入タイプとすることも可能であり、第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２ともに、リッジタイプあるいはイオン注入タイプの電流狭窄構造としてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る半導体発光素子の断面図である。
【図２】本実施形態に係る半導体発光素子の製造における工程断面図である。
【図３】本実施形態に係る半導体発光素子の製造における工程断面図である。
【図４】本実施形態に係る半導体発光素子の製造における工程断面図である。
【図５】本実施形態に係る半導体発光素子の製造における工程断面図である。
【図６】比較例の半導体発光素子の製造において、基板上の積層体の配置を示す図である。
【図７】本実施形態に係る半導体発光素子の製造において、基板上の積層体の配置を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…半導体発光素子、３０…ｎ型基板、３１…ｎ型バッファ層、３２…ｎ型クラッド層、３３…第１活性層、３４…ｐ型クラッド層、３５…ｐ型キャップ層、３６…ｎ型バッファ層、３７…ｎ型クラッド層、３８…第２活性層、３９…ｐ型クラッド層、４０…ｐ型キャップ層、４１…絶縁化領域、４２…ｐ側電極、４３…ｎ側電極、４４…絶縁膜、ＲＤ…リッジ形状、ＳＴ１…第１積層体、ＳＴ２…第２積層体、ＬＤ１…第１レーザダイオード、ＬＤ２…第２レーザダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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