(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子の共振面を形成する劈開精度を飛躍的に改善し、半導体レーザ素子の特性の歩留を向上させる。【解決手段】本発明の半導体レーザ素子は、基板の上に、発光部を含む活性層と、該活性層に形成されたストライプ状の導波路２０４と、活性層に電流を供給する電極と、電極と電気的に接続された第１の上部電極２０６と、導波路２０４における互いに対向する一対の共振面とを有する。第１の上部電極２０６は、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、且つ、導波路２０４に対して垂直な方向の幅が共振面に接近するにつれて縮小する。また、各共振面は、活性層及び基板のうちの少なくとも活性層に形成された劈開ガイド溝２０３に沿って劈開されている。【選択図】図８
2008311547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、発光部を含む活性層と、該活性層に形成されたストライプ状の導波路と、前記活性層に電流を供給する電極と、該電極の上に形成され、前記電極と電気的に接続された上部電極と、前記導波路における互いに対向する一対の共振面とを有する半導体レーザ素子であって、
前記上部電極は、前記共振面の近傍領域において、前記導波路を軸として平面対称に形成され、且つ、前記導波路に対して垂直な方向の幅が前記共振面に接近するにつれて縮小しており、
前記各共振面は、前記活性層及び基板のうちの少なくとも前記活性層に形成された劈開ガイド溝に沿って劈開されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記上部電極における前記導波路に対して垂直な方向の幅は、各劈開面の端部において最小且つ同一であ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】
前記上部電極は、前記導波路に対して垂直な方向の中心線を軸として平面対称に形成されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記上部電極における前記導波路に対して垂直な方向の幅は、連続的に縮小していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記上部電極における前記導波路に対して垂直な方向の最小幅は、前記導波路の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記電極は、前記各劈開面の少なくとも一方の端部に、前記導波路を覆わない領域を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記劈開ガイド溝は、該劈開ガイド溝の底部が前記基板に達していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記劈開ガイド溝の深さは、２μｍ以上且つ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記劈開ガイド溝の前記導波路と平行な方向の幅は、１μｍ以上且つ３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記劈開ガイド溝の平面形状は、前記劈開ガイド溝における前記導波路と垂直な方向の少なくとも一方の端部が前記導波路に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記基板は窒化ガリウムであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１２】
ウェハ状態の基板の上に、発光部を含む活性層を形成する工程（ａ）と、
少なくとも前記活性層に対して、前記基板の劈開の補助となり且つ劈開面を含む領域に劈開ガイド溝を形成する工程（ｂ）と、
前記活性層にストライプ状の導波路を形成する工程（ｃ）と、
前記導波路の上に、前記活性層に電流を供給する電極を形成する工程（ｄ）と、
前記電極の上に前記電極と接続する上部電極を形成する工程（ｅ）と、
前記ウェハ状態の前記基板に対して前記劈開ガイド溝を補助として劈開を行い、前記導波路の共振面を形成する工程（ｆ）とを備え、
前記工程（ｅ）において、前記上部電極は、前記劈開面を含む領域において前記導波路を軸として平面対称に、且つ前記導波路に対して垂直な方向の幅が前記劈開面に接近するにつれて縮小するように形成す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１３】
前記工程（ｅ）において、前記上部電極は、前記劈開面を含む領域において前記導波路に対して垂直な方向の劈開面を軸として平面対称に形成することを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｂ）において、前記劈開ガイド溝の平面形状は、前記劈開ガイド溝における前記導波路と垂直な方向の端部が前記導波路に対して尖部を有するように形成することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の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、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】
近年、窒化ガリウム系化合物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−Ｘ−ＹＮ、X＋Y≦1、０≦X、０≦Y）を材料とする、青色から紫外域の波長領域に発光波長を有する半導体レーザ素子（Laser Diode）の研究が活発に行われている。一般に、半導体レーザ素子は意図する発光波長に対応するバンドギャップを有する半導体物質を用いて、発光部となる活性層並びに活性層へのキャリア輸送及び光を閉じ込める働きをするクラッド層等の積層構造を作製する。積層構造は、シリコン（Ｓｉ）基板、サファイア単結晶（Ａｌ２Ｏ３）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板等の基板上に結晶成長させ、基板単位で、ストライプ状の導波路及び活性層に電流を注入する電極等を形成した後に、基板を劈開することによって個々の素子を形成している。
【０００３】
基板の劈開は、素子の分割に伴ってレーザ光の導波路の共振面を形成する。共振面を形成するために、導波路に垂直な方位で且つ、基板物質の結晶面が露出する方位を意図して行われる。一般的な劈開の方法は、スクライバを用いて、ウェハの共振面に沿って等間隔にドット状の傷（ポイントスクライブ）を意図的につけ、さらに共振面の端に極めて細いスクイライブラインを短く引き、スクライブラインを導入口、ポイントスクライブをガイドとして、共振面の位置にウェハ裏面側から外力をかけることにより実施していた。このため、すべての共振面に対してポイントスクライブをつける作業が、非常に繁雑な作業であった。特許文献１は、共振面となる位置に、基板まで到達する深さの劈開ガイド溝を、拡散工程においてあらかじめ形成する技術を開示している。この技術によって、ポイントスクライブをつける繁雑な作業をすることなく、基板の劈開を行うことは可能である。
【０００４】
また、基板の劈開が精度よく実施できた場合でも、劈開面に形成された素子の電極となる金属が基板の劈開面に沿って分割されずに、劈開面に電極ばりが残ったり、劈開面から導波路の内部方向に電極剥がれが生じたりしてしまう問題がある。劈開に伴って発生する電極の形状異常を防ぐために、例えば、特許文献２は、導波路上に形成するストライプ状の正電極を、共振面近傍だけを回避するパターンで形成し、正電極自体は分割せずに半導体レーザ素子を形成する方法を開示している。
【特許文献１】特開２００６−２８６７０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２７９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した劈開ガイド溝を共振面に設ける従来の基板の劈開方法によると、繁雑な作業をすることなく基板の劈開を行うことが可能であるが、サファイア基板及び窒化ガリウム基板の硬度が高いため、劈開に伴ってクラック又はチッピングが発生する。また、ウェハの裏面側から外力をかけた時に、劈開ガイド溝が存在するにもかかわらず、劈開面がねらいの結晶面から逸れ、別の結晶面が露出してしまう方向へとびが生じて、劈開面に凹凸が生じる等の問題が依然として存在する。このため、劈開を高精度に再現性よく実施する技術は、十分に確立されておらず、劈開は半導体レーザ素子の歩留まりを低くする主要因の一つとなっている。
【０００６】
また、共振面近傍のみを回避するパターンで電極を形成する方法も、劈開に伴う電極のばりや剥がれを防ぐことには効果的であるが、基板の劈開精度を向上させることに関しては効果を持たない。
【０００７】
劈開の精度の低さは、半導体レーザ素子の特性歩留まりに悪影響を及ぼす原因となる。特に、レーザ光の拡がり角は劈開面の精度と関係しており、劈開の精度が低いと、遠視野像（Far Field Pattern：ＦＦＰ）が対称な分布形から外れる異常を示す素子が多くなることがわかっている。
【０００８】
本発明は前記従来の問題に鑑み、製造工程を繁雑にすることなく、劈開を高精度に実施し、ＦＦＰ異常等を低減して特性歩留が向上する半導体レーザ素子を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体レーザ素子を、第１の上部電極が導波路を軸として平面対称且つ導波路に対して垂直な方向の幅が共振面に接近するにつれて縮小する構成とする。
【００１０】
具体的に、基板上に、発光部を含む活性層と、該活性層に形成されたストライプ状の導波路と、活性層に電流を供給する電極と、該電極の上に形成され、電極と電気的に接続された上部電極と、導波路における互いに対向する一対の共振面とを有する半導体レーザ素子を対象とし、上部電極は、共振面の近傍領域において、導波路を軸として平面対称に形成され、且つ、導波路に対して垂直な方向の幅が共振面に接近するにつれて縮小しており、各共振面は、基板における導波路と平行な方向に隣接する境界部に形成された劈開ガイド溝に沿って、劈開されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体レーザ素子によると、上部電極が導波路を軸として平面対称に形成され、且つ、導波路に対して垂直な方向の幅が共振面に接近するにつれて縮小しており、基板における導波路と平行な方向に隣接する境界部に劈開ガイド溝が形成されているため、劈開工程において、第１の上部電極がＧａＮ基板に及ぼす応力を共振面と導波路の交わる位置に集中させることができるため、結晶性が高い共振面を再現性良く得ることができ、ＦＦＰ異常等の特性歩留まりの低下を改善することができる。
【００１２】
本発明の半導体レーザ素子において、第１の上部電極の幅は、各劈開面の上部において最小且つ同一であることが好ましい。
【００１３】
このようにすると、半導体レーザ素子に形成される両端の共振面を出射面としても反射面としても利用することが可能である。
【００１４】
また、本発明の半導体レーザ素子において、上部電極は、導波路に対して垂直な方向の中心線を軸として平面対称に形成されていることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、劈開工程において、第１の上部電極がＧａＮ基板に及ぼす応力を共振面と導波路の交わる位置に一層集中させることができるため、結晶性が高い共振面を再現性良く得ることができ、ＦＦＰ異常等の特性歩留まりの低下を改善することができる。
【００１６】
また、本発明の半導体レーザ素子において、上部電極における導波路に対して垂直な方向の幅は、連続的に縮小していることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の半導体レーザ素子において、上部電極における導波路に対して垂直な方向の最小幅は、導波路の幅よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の半導体レーザ素子において、電極は、各劈開面の少なくとも一方の端部に、導波路を覆わない領域を有していることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の半導体レーザ素子において、劈開ガイド溝は、該劈開ガイド溝の底部が基板に達していることが好ましい。
【００２０】
このようにすると、半導体基板の劈開を精度良く行うことができる。
【００２１】
また、本発明の半導体レーザ素子において、劈開ガイド溝の深さは、２μｍ以上且つ２０μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の半導体レーザ素子において、劈開ガイド溝の導波路と平行な方向の幅は、１μｍ以上且つ３０μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の半導体レーザ素子において、劈開ガイド溝の平面形状は、劈開ガイド溝における導波路と垂直な方向の少なくとも一方の端部が導波路に対して傾斜していることが好ましい。
【００２４】
また、本発明の半導体レーザ素子において、基板は窒化ガリウムであることが好ましい。
【００２５】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法によると、ウェハ状態の基板の上に、発光部を含む活性層を形成する工程（ａ）と、少なくとも活性層に対して、基板の劈開の補助となり且つ劈開面を含む領域に劈開ガイド溝を形成する工程（ｂ）と、活性層にストライプ状の導波路を形成する工程（ｃ）と、導波路の上に、活性層に電流を供給する電極を形成する工程（ｄ）と、電極の上に電極と接続する上部電極を形成する工程（ｅ）と、ウェハ状態の基板に対して劈開ガイド溝を補助として劈開を行い、導波路の共振面を形成する工程（ｆ）とを備え、工程（ｅ）において、上部電極は、劈開面を含む領域において、導波路を軸として平面対称に且つ前記導波路に対して垂直な方向の幅が劈開面に接近するにつれて縮小するように形成することを特徴とする。
【００２６】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法によると、繁雑な作業をすることなく、劈開に伴う電極のばり及び剥がれを防止すると共に、結晶性が高い劈開面を精度良く再現することができる。
【００２７】
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、工程（ｅ）において、上部電極は、劈開面を含む領域において、導波路に対して垂直な方向の劈開面を軸として平面対称に形成することが好ましい。
【００２８】
このようにすると、劈開工程（ｆ）において、第１の上部電極がＧａＮ基板に及ぼす応力を共振面と導波路の交わる位置に一層集中させることができるため、結晶性が高い共振面を再現性良く得ることができ、ＦＦＰ異常等の特性歩留まりの低下を改善することができる。
【００２９】
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、工程（ｂ）において、劈開ガイド溝の平面形状は、劈開ガイド溝における導波路と垂直な方向の端部が導波路に対して尖部を有するように形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る半導体レーザ素子によると、製造工程を繁雑にすることなく、結晶性が高い共振面が再現性良く得られるため、ＦＦＰ異常等の特性歩留まりの低下を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（一実施形態）
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の断面構成の一例を示している。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態の半導体レーザ素子は、ＧａＮからなる基板１０１の上に、ｎ−ＧａＮ層１０２、ｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮクラッド層（０＜ａ＜１）１０３及びｎ−ＧａＮ光ガイド層１０４を積層し、さらに、ＩｎＸＧａ１−ＸＮ井戸層及びＩｎＹＧａ１−ＹＮバリア層（０≦Ｘ＜Ｙ≦１）から構成される多重量子井戸活性層１０５、ｐ−ＧａＮ光ガイド層１０６、ｐ−ＡｌｂＧａ１−ｂＮ（０＜ｂ＜１）クラッド層１０７及びｐ−ＧａＮコンタクト層１０８を積層し、厚さが７〜８μｍとなるＬＤ（Laser Diode）構造１０９から形成される。ＬＤ構造１０９が形成される基板１０１は、ＧａＮに代えて、シリコン、サファイア又は炭化珪素（ＳｉＣ）等を用いてもよい。
【００３４】
このようにして、形成されたＬＤ構造１０９を有する基板１０１の劈開ガイド、導波路及び電極の形成工程について以下に説明する。
【００３５】
まず、劈開ガイドの形成工程について説明する。図２（ａ）及び（ｂ）はＬＤ構造１０９を有する基板１０１の平面構成であり、例として、半導体レーザ素子６個を示している。
【００３６】
図２（ａ）に示すように、基板１０１において個々の半導体レーザ素子は共振面ライン２０１と該共振面ライン２０１に垂直の方向に形成される２次劈開面ライン２０２とによって区画されている。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すように、共振面ライン２０１の上部に、劈開ガイド溝２０３を形成する。劈開ガイド溝２０３の形成手順は以下の通りである。
【００３８】
まず、基板１０１の上の全面にＳｉＯ２からなる絶縁膜を堆積し、さらに、レジストを塗布する。その後、フォトリソグラフィーによって劈開ガイド溝を形成する位置のレジストを除去して開口し、レジストの開口した部分の絶縁膜をエッチングする。次にレジストを除去し、開口部を有する絶縁膜をマスクにして塩素系ドライエッチングを行う。このようにすると、ＬＤ構造１０９及び基板１０１に対して５μｍ〜６μｍ程度の深さを有する劈開ガイド溝２０３を形成することができる。最後に、エッチングでウェハ全面の絶縁膜を除去する。
【００３９】
このように、塩素系ドライエッチングを行うことにより形成する劈開ガイド溝２０３の深さは、２μｍ以上且つ２０μｍ以下の範囲にあることが好ましい。劈開ガイド溝の深さが２μｍ以上且つ２０μｍ以下の範囲にあることが好ましい理由について以下に説明する。
【００４０】
まず、劈開ガイド溝２０３の底は、基板１０１の劈開に影響を及ぼすｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ＜１）クラッド層１０３まで到達していることが望ましい。一実施形態では、ｎ−ＧａＮ層１０２は基板の結晶性をほぼそのまま引き継ぎ、ｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮクラッド層１０３は基板及びｎ−ＧａＮ層１０２と整合するため、ｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ＜１）クラッド層１０３まで劈開ガイド溝２０３の底が到達していれば、基板１０１の劈開を精度良く行うことができる。また、ＬＤ構造１０９の中のｎ−ＧａＮ層１０２とｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮクラッド層１０３とがそれぞれ厚い層であり、合わせて５．５μｍほどの厚みを持つ。よって、劈開ガイド溝２０３の深さが２μｍ程度あれば、ｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮクラッド層１０３の底辺に近いあたりまで劈開ガイド溝の底が到達していることになり、自ずとｎ−ＧａＮ層まで劈開が及ぶことになる。このため、劈開ガイド溝２０３の深さが２μｍを下回るような浅い場合は、劈開ガイド溝２０３の底がｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮ（０＜ａ＜１）クラッド層１０３まで到達せず、劈開ガイド溝２０３が劈開をガイドする効果を得ることができない。逆に、劈開ガイド溝２０３が２０μｍよりも深い溝を有するように形成されると基板の強度を維持することができなくなり、劈開ガイド溝２０３を伝搬して劈開面が過剰に形成されやすくなってしまう。このため、その後の工程において意図しない状況で基板にクラックが発生し、致命的な傷となることが頻繁に発生することになってしまう。
【００４１】
また、劈開ガイド溝２０３の２次劈開面ライン２０２と平行な方向の幅は１μｍ以上且つ３０μｍ以下であることが望ましい。１μｍ未満の場合は、スクライブ用の当て刃の厚さが大きい（約１０μｍ）ために劈開の導入口となるスクライブラインを、劈開ガイド溝２０３の幅内におさまるように設けることが難しくなる。逆に３０μｍ以上の比較的太い溝を形成すると、露出する劈開面が劈開ガイド溝２０３の幅内で揺らぐために、共振面ライン２０１が凸凹に形成され、共振面に影響を及ぼす割合が高くなる。
【００４２】
劈開ガイド溝２０３の平面形状については、図３（ａ）に示すように、劈開ガイド溝２０３における２次劈開面ライン２０２と垂直な方向の両端部に何ら特別な形状を持たない四角形状、（ｂ）に示すように、劈開ガイド溝２０３における２次劈開面ライン２０２と垂直な方向の両端部が劈開ガイド溝２０３の外部へ向かって突き出た形状、（ｃ）に示すように、劈開ガイド溝２０３における２次劈開面ライン２０２と垂直な方向の両端部が劈開ガイド溝２０３の内部へ向かって突き出た形状、（ｄ）に示すように、劈開ガイド溝２０３における２次劈開面ライン２０２と垂直な方向の一方の端部が（ｂ）、他方の端部が（ｃ）のような形状、のように様々な形状が考えられる。劈開工程において、ウェハの裏面側から外力をかけるときに、該外力の加わる方向に応じて劈開ガイド溝の形状を選択すればよく、図３（ａ）〜（ｄ）に示した平面形状に限られない。本実施形態において（ｄ）のような形状の劈開ガイド溝２０３を選択し、共振面ライン２０１と２次劈開面ライン２０２との各交点に形成している。
【００４３】
なお、劈開ガイド溝２０３における共振面ライン２０１と平行な方向の長さ及び共振面ライン２０１の上における劈開ガイド溝２０３を形成する間隔は任意であるが、導波路２０４にかからないように形成する必要があることはいうまでもない。
【００４４】
次に、図４（ａ）及び（ｂ）を用いて、導波路及び電極の形成工程を説明する。
【００４５】
図４（ａ）に示すように、共振面ライン２０１に対して垂直となる方向にストライプ状の導波路（リッジ）２０４を形成する。導波路２０４の形成方法は、劈開ガイド溝２０３の形成方法と同一の方法である。
【００４６】
次に図４（ｂ）に示すように、基板１０１の上の全面にＳｉＯ２からなる絶縁膜を堆積し、導波路２０４及びその側壁部の絶縁膜をエッチングし、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０８を露出させ、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０８が露出した領域にパラジウム（Ｐｄ）及び白金（Ｐｔ）からなる正電極２０５を形成する。
【００４７】
なお、本実施形態においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層１０８の上にＰｄ及びＰｔを蒸着させて正電極２０５形成したが、正電極２０５はＰｄ及びＰｔに限定することなく他の材料から形成してもよい。
【００４８】
ここで、図５は、正電極２０５の変形例を示す。
【００４９】
図５に示すように、共振面ライン２０１の近傍に非被覆領域がある正電極２０５を形成してもよい。基板の劈開に伴う共振面で電極のばり及び剥がれ等の形状異常は、主として正電極で起きており、共振面に正電極を形成せず正電極の上部電極が導波路に直接接触するように形成すると基板の劈開に伴う形状異常がほとんど見られないことがわかっている。従って、図５に示すように、共振面ライン２０１の近傍に正電極２０５を形成しなければ、劈開に伴う電極のばり及び剥がれの発生を防止することができる。さらに、共振面近傍２０７内の正電極２０５が形成されていない領域を、ＳｉＯ２等の絶縁膜で被覆すると、共振面近傍２０７の正電極２０５が存在しない部分において、第１の上部電極２０６と絶縁膜とが接するため、密着性が向上し、劈開に伴う形状異常の防止に効果的である。また、素子の共振面近傍２０７で電流の注入が行われないため、レーザ光の出射に伴う共振面ライン２０１での発熱を抑制する効果も期待できる。
【００５０】
なお、導波路２０４はリッジ型に代えて、例えば結晶内部に埋め込まれてなる埋め込み型として形成されていてもよい。
【００５１】
次に、図６（ａ）及び（ｂ）を用いて、第１の上部電極及び第２の上部電極の形成工程を説明する。
【００５２】
図６（ａ）に示すように、正電極２０５の上に、正電極２０５よりも広い幅を有する第１の上部電極２０６を形成する。第１の上部電極２０６は、各半導体レーザ素子の共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小するように形成されている。また、共振面ライン２０１の上部においては、導波路２０４を覆い、その幅が最小となるように形成されている。ここでいう共振面近傍領域２０７は、共振面ライン２０１を中心として、導波路２０４に沿った方向に±５０μｍ以下の領域であることが望ましい。第１の上部電極２０６が幅を縮小させる領域が、共振面ライン２０１を中心とした±５０μｍの共振面近傍領域２０７であれば、１μｍ以上且つ３０μｍ以下の幅を有する劈開ガイド溝２０３も、共振面近傍領域２０７に含まれることになる。このため、劈開ガイド溝２０３に沿って、スムーズに劈開が行われることになり、一層高精度に劈開を実施できるので、半導体レーザ素子の歩留まりを向上させることができる。以下に、図面を用いてその理由を説明する。
【００５３】
図７は、図６（ａ）に示した半導体レーザ素子のうち１つの半導体レーザ素子の周辺を拡大した図である。
【００５４】
図７に示すように、第１の上部電極２０６は、導波路２０４方向の両端にあるそれぞれの共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、導波路２０４に対して垂直な方向の幅を縮小させている。すなわち、一共振面近傍領域２０７において、導波路２０４の方向に隣り合う半導体レーザ素子の第１の上部電極は、互いに共振面ライン２０１に向かって導波路２０４に対して垂直な方向の幅を縮小させ、共振面ライン２０１の上で最小の幅となるように形成されている。このため、第１の上部電極２０６が基板１０１に及ぼす応力は、共振面ライン２０１と導波路２０４とが交差する部分に集中する。また、各共振面ライン２０１を中心として、劈開ガイド溝２０３の全体が、第１の上部電極２０６が幅を縮小させる範囲内に含まれるように形成されているため、劈開時にスクライブラインを導入口としてウェハ裏面に外力をかける際には、劈開面は、劈開ガイド溝２０３から、共振面ライン２０１により応力が集中した導波路位置へとスムーズに伝搬していき、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００５５】
また、図７に示す半導体レーザ素子は、導波路２０４方向の両端の第１の上部電極２０６の幅の縮小の仕方が、異なっている。このため劈開前の段階では、１つの共振面を挟んで、第１の上部電極２０６の幅が異なっているが、導波路２０４に対して垂直な方向の幅が導波路を軸として平面対称な形状であることには変わりはないため、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１にある導波路２０４の位置に集中させることができる。
【００５６】
図８は、結晶性に優れた劈開面を一層効率良く得るための第１の上部電極２０６の形状の一例を示した半導体レーザ素子である。
【００５７】
図８に示すように、第１の上部電極２０６は、導波路２０４方向の両端にあるそれぞれの共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成されていると共に、導波路２０４に対して垂直な方向の中央線を軸として平面対称に形成され、導波路２０４に対して垂直な方向の幅を連続的に縮小させている。このように、共振面近傍領域２０７において、第１の上部電極２０６が半導体レーザ素子内において対照的であることに伴って隣接する半導体レーザ素子とも対照的に形成されることになり、導波路２０４を軸とした対称性だけを有するように形成されているよりも、基板１０１に及ぼす応力を共振面ライン２０１と導波路２０４の交点に集中させることができる。このため、劈開工程において、劈開ガイド溝２０３の周辺から、意図した結晶面とは別の結晶面が露出する方位への劈開面のとびを防止することができるため、共振面ライン２０１に沿って劈開ガイド溝２０３をスムーズに伝搬した劈開面を一層精度良く得ることができる。
【００５８】
なお、図８に示した第１の上部電極２０６は、導波路２０４を軸として平面対称に形成されていると共に、導波路２０４に対して垂直な方向の中央線を軸として平面対称に形成したが、導波路２０４に対して垂直な方向の中央線を軸とすることに代えて、共振面ライン２０１を軸とする対称性を有するように第１の上部電極２０６を形成しても、各共振面近傍領域２０７において、共振面ライン２０１及び導波路２０４を軸として対照的な第１の上部電極２０６が形成されるため、劈開工程を行う際に、基板１０１に及ぼす応力を共振面ライン２０１と導波路２０４とが交わる部分に集中させることができるので、同様の効果を得ることができる。
【００５９】
なお、第１の上部電極２０６が、導波路２０４に対して垂直な方向の幅が共振面ライン２０１において同一の最小幅を有するようなレイアウトである場合、半導体レーザ素子に形成される両端の共振面ライン２０１を出射面としても反射面としても利用することが可能である。
【００６０】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１の上部電極２０６の上に第２の上部電極２０８を形成する。第２の上部電極２０８はボンディングパッド電極であり、第２の上部電極２０８と正電極２０５とを第１の上部電極２０６が接続する。次に、基板１０１の裏面を基板１０１が１００μｍ程度になるまで研磨し、研磨した側に負電極を形成する。なお、導電性を持たない物質で形成された基板であれば、研磨前の段階で、表面側からｎ型層が露出するまでエッチングをおこない、負電極を形成しておく必要がある。
【００６１】
次に劈開工程の説明をする。図９は、基板の劈開工程を説明する図である。
【００６２】
図９に示すように、スクライバを用いて、ウェハの共振面ライン２０１の端に、極めて細いスクライブラインを短く入れ、これを導入口として、裏面側から外力をかけることにより、ウェハを半導体レーザ素子が一列に並んだバー状に劈開する。この時、第１の上部電極２０６が、本発明が提供するような形状であれば、結晶性が高い劈開面を得ることができる。バー状に切り出されたウェハは２次劈開されて、チップが切り出される。
【００６３】
ここで、劈開工程における、劈開によるずれ量について説明する。
【００６４】
図１０（ａ）は図８に示す第１の上部電極を有する半導体レーザ素子の劈開によるずれ量を示し、図１０（ｂ）は図１１に示す第１の上部電極を有する半導体レーザ素子の劈開によるずれ量を示している。縦軸は劈開によるずれ量を示し、横軸は素子の個数をそれぞれ示している。比較として示した図１１の第１の上部電極は、導波路２０４を軸として非対称であり、共振面近傍領域２０７において不連続に幅を縮小させた形状である。
【００６５】
図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る第１の上部電極を有する半導体レーザ素子において劈開によるずれ量は、ほとんどみられないが、図１１に示したような第１の上部電極を有する半導体レーザ素子の劈開では、素子の個数が多くなると共にずれ量が大きくなり歩留まりが悪化していることが分かる。
【００６６】
劈開工程の後の工程については、本発明とは直接関係がないため省略する。
【００６７】
従来より、基板の劈開に効果を持たせるためには基板自体に施す加工が必要とされてきたが、本発明は、共振面近傍領域２０７における第１の上部電極２０６を特徴ある形状に形成するだけで結晶性が高い劈開面を得ることができ、半導体レーザ素子の特性歩留まりを向上させることができる。なお、一般的な半導体レーザ素子の製造において、第１の上部電極は素子のほぼ全面を覆うほど広く、且つ、ある程度の厚さを有しているため、基板に及ぼす応力の影響が大きい。このため、本発明では第１の上部電極２０６の形状を介して応力を制御することにより、基板や積層構造の加工を複雑にすることなく、基板の劈開を高精度に再現性良く実施することができる。すなわち、本発明によれば、半導体レーザ素子の拡散工程を繁雑にすることなく、劈開精度を大幅に向上させることができる。
【００６８】
（一実施形態の第１変形例）
図１２（ａ）は、本実施形態の第１変形例を示している。
【００６９】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態の第１変形例は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小するように形成されているが、その縮小は連続的に変化した後に、一定の最小幅を有するように形成され、共振面ライン２０１で連続している。このように、本実施形態で示したような、共振面ライン２０１にむかって連続的に幅が縮小することに代わって、図１２（ａ）に示す第１の上部電極２０６の形状であっても、導波路２０４を軸とした対称性を有しており、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に集中する構造であるため、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００７０】
（一実施形態の第２変形例）
図１２（ｂ）は、本実施形態の第２変形例を示している。
【００７１】
図１２（ｂ）に示すように、本実施形態の第２変形例は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小するように形成されているが、その縮小は共振面ライン２０１に向かって連続的に変化するのではなく、複数回、有限の長さだけ段階的に縮小している。このように、図１２（ｂ）に示す第１の上部電極２０６の形状であっても、導波路２０４を軸とした対称性を有しており、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に集中する構造であるため、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００７２】
なお、共振面近傍領域２０７において、第１の上部電極２０６が段階的に幅を縮小する場合、共振面ライン２０１に応力を集中する効果を高めるには、段階的な幅の縮小がなるべく細かく施されることが望ましい。第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において一気に狭くなるような変化の大きい縮小をする場合は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に応力が集中する効果が得られにくい。
【００７３】
（一実施形態の第３変形例）
図１２（ｃ）は、本実施形態の第３変形例を示している。
【００７４】
図１２（ｃ）に示すように、本実施形態の第３変形例は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小し、共振面ライン２０１で一定の最小幅を有するように形成されている。このように、共振面ライン２０１における第１の上部電極２０６の最小幅が同一のレイアウトとなる場合、出射面としても反射面としても利用することが可能であることは、本実施形態で説明した通りである。また、本実施形態の第３変形例は、共振面ライン２０１に向かって縮小させる形状を連続的と段階的とを混在させている。このように、導波路２０４を軸とした対称性を有するように形成された、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に集中する構造であるため、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００７５】
（一実施形態の第４変形例）
図１２（ｄ）は、本実施形態の第４変形例を示している。
【００７６】
図１２（ｄ）に示すように、本実施形態の第４変形例は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が連続的に縮小し、共振面ライン２０１付近で一定の最小幅を有すると共に、導波路２０４に対して垂直な方向の中心線を軸として平面対称に形成されている。図１２（ｄ）に示す形状は、図８の変形例と同様に、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に一層集中する構造であるため、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００７７】
（一実施形態の第５変形例）
図１２（ｅ）は、本実施形態の第５変形例を示している。
【００７８】
図１２（ｅ）に示すように、本実施形態の第５変形例は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が連続的に縮小し、さらに、共振面ライン２０１を軸として平面対称となるように形成されている。このように、図１２（ｅ）に示す形状は、図８の変形例と同様に、第１の上部電極２０６が基板に及ぼす応力は、共振面ライン２０１における導波路２０４の位置に一層集中する構造であるため、結晶性が高い劈開面を得ることができる。
【００７９】
なお、第１〜第５変形例を示したが、本発明は、第１の上部電極２０６が、共振面近傍領域２０７において、導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小するレイアウトであるが、上記の変形例だけでなく、斜面を有する段階状や段階状と連続的とを混在させるレイアウトであってもよい。少なくとも第１の上部電極が導波路２０４を軸として平面対称に形成され、共振面ライン２０１と同一方向の幅が縮小しておれば、共振面に応力が集中する効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る半導体レーザ素子は、製造工程を繁雑にすることなく、結晶性が高い共振面を再現性良く得ることができ、半導体レーザ素子及びその製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る劈開ガイド溝の形状を模式的に示す上面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の導波路及び正電極の製造工程の平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る正電極の変形例を示す平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の第１及び第２の上部電極の製造工程の平面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の周辺の平面図である。
【図８】本発明の一実施形態の他の変形例に係る半導体レーザ素子の周辺の平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る劈開工程を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は第１の上部電極の形状による劈開ずれ量を比較するグラフである。
【図１１】比較のための第１の上部電極の形状を示す平面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態の各変形例の第１の上部電極の形状を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０１    基板
１０２    ｎ−ＧａＮ層
１０３    ｎ−ＡｌａＧａ１−ａＮ（0＜ａ＜１）クラッド層
１０４    ｎ−ＧａＮ光ガイド層
１０５    多重量子井戸活性層
１０６    ｐ−ＧａＮ光ガイド層
１０７    ｐ−ＡｌｂＧａ１−ｂＮ（0＜ｂ＜１）クラッド層
１０８    ｐ−ＧａＮコンタクト層
１０９    ＬＤ構造
２０１    共振面ライン
２０２    ２次劈開面ライン
２０３    劈開ガイド溝
２０４    導波路
２０５    正電極
２０６    第１の上部電極
２０７    共振面近傍領域
２０８    第２の上部電極
【図１】
2008311547.tif 000003
【図２】
2008311547.tif 000004
【図３】
2008311547.tif 000005
【図４】
2008311547.tif 000006
【図５】
2008311547.tif 000007
【図６】
2008311547.tif 000008
【図７】
2008311547.tif 000009
【図８】
2008311547.tif 000010
【図９】
2008311547.tif 000011
【図１０】
2008311547.tif 000012
【図１１】
2008311547.tif 000013
【図１２】
2008311547.tif 000014