(57)【要約】【課題】実際の製品の動作を実質的に再現することが可能な、半導体光素子からのエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）を観察する方法を提供する。【解決手段】半導体光素子１３を実装部材から取り外した後に、半導体光素子１３の側面を研磨して研磨面１３ｄを形成する。研磨された半導体光素子１３を別の搭載部材３３に取り付ける。研磨された半導体光素子１３を搭載部材３３に取り付けた後に、研磨された半導体光素子１３のためのワイヤボンディングを行う。電極２１と電極２３との間に電源３５を接続して半導体光素子１３に電流を印加して、この電流の印加に応答して半導体光素子１３により発生されたエレクトロルミネッセンスＩＥＬを研磨面１３ｄを介して観測する。ＥＬ観測は、基準面ＳＲＥＦから傾斜した角度に出射するＥＬをビジコンを用いて得る。【選択図】図３
2008066469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法であって、
基板と、該基板の主面上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層を含む積層と、該積層上に設けられた第１の電極と、前記基板の裏面上に設けられた第２の電極とを含み搭載部材に取り付けられた半導体発光デバイスの側面を研磨して、前記半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電源を接続して前記半導体発光デバイスに電流を印加して、前記電流の印加に応答して発生されたエレクトロルミネッセンスを前記研磨面を介して観測する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法であって、
基板と、該基板の主面上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層を含む積層と、該積層上に設けられた第１の電極と、前記基板の裏面上に設けられた第２の電極とを含み所定の実装形態で実装用の搭載部材に実装された半導体発光デバイスを該搭載部材から取り外す工程と、
前記半導体発光デバイスを取り外した後に、支持体に前記半導体発光デバイスを取り付ける工程と、
前記半導体発光デバイスの側面を研磨して、前記半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、
前記研磨された半導体発光デバイスを、前記所定の実装形態と同様の実装形態で別の搭載部材に取り付ける工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電源を接続して前記半導体発光デバイスに電流を印加して、前記電流の印加に応答して発生されたエレクトロルミネッセンスを前記研磨面を介して観測する工程と
を備える、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記半導体発光デバイスは、所定の面に沿って順に配置された第１のトレンチ、埋め込まれた半導体メサおよび第２のトレンチを含み、前記半導体メサは活性層を有し、
前記研磨面を介して前記エレクトロルミネッセンスを観測するために、前記所定の面に対して傾斜した方向に向いた撮像デバイスが用いられる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）観測によれば、半導体レーザ等の発光素子の不具合箇所（例えば、破壊箇所）を見つけることができる。
【０００３】
非特許文献１には、ＥＬ像を得ることにより半導体レーザを観察することが記載されている。ＥＬ観測のために、商業用の製品としての半導体レーザの電極とは異なる形状の電極を半導体レーザの基板の裏面に作製する。この電極に電流を印加して、ＥＬ観測を行う。
【非特許文献１】Mitsuo  Fukuda,  ”Reliability  and  Degradation  of  Semiconductor  Lasers  and  LEDs,”  Artsch  House  Boston  London
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載された方法では、ＥＬ観測における半導体レーザの電極の形状が実際の製品における形状と異なるので、半導体レーザの電流分布および放熱特性等の観点において、実際の製品の動作を再現することができない。
【０００５】
実際の製品としての半導体レーザにより近い形態でＥＬ観察を行うためには、半導体レーザの基板裏面からのＥＬを観察する方法がある。この方法では、基板の裏面の電極を部分的に残すように傾斜研磨し、裏面からのＥＬを観測する。この方法は、いわゆるエピダウンの実装形態の半導体レーザにのみ適用できる。しかしながら、電流を印加する電極を部分的に研磨により削り取るので、観察形態の半導体レーザにおける電流の分布が製品形態の半導体レーザにおける電流分布と異なる。やはり、実際の製品の実装状態を再現することはできない。
【０００６】
そこで、実際の製品の動作を実質的に再現するための観測方法の一つとして、半導体レーザの裏面とは異なる面からＥＬ観察を試みた。そして、本発明を為すに至った。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、実際の製品の動作を実質的に再現することが可能な、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法である。この方法は、（ａ）基板と、該基板の主面上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層を含む積層と、該積層上に設けられた第１の電極と、前記基板の裏面上に設けられた第２の電極とを含み実装用の搭載部材に取り付けられた半導体発光デバイスの側面を研磨して、前記半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、（ｂ）前記第１の電極と前記第２の電極との間に電源を接続して前記半導体発光デバイスに電流を印加して、前記電流の印加に応答して発生されたエレクトロルミネッセンスを前記研磨面を介して観測する工程とを備える。
【０００９】
この方法によれば、実装用の搭載部材に取り付けられた半導体発光デバイスの側面を研磨するので、エピアップ形態およびエピダウン形態のいずれかの実装形態においても半導体発光デバイスの実装形態が実質的に変更されない。また、側面に設けられた研磨面からのＥＬを観測するので、半導体チップ側面のキズが観察の妨げとなることはない。
【００１０】
本発明は、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法である。この方法は、（ａ）基板と、該基板の主面上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層を含む積層と、該積層上に設けられた第１の電極と、前記基板の裏面上に設けられた第２の電極とを含み所定の実装形態で実装用の搭載部材に実装された半導体発光デバイスを該搭載部材から取り外す工程と、（ｂ）前記半導体発光デバイスを取り外した後に、支持体に前記半導体発光デバイスを取り付ける工程と、（ｃ）前記半導体発光デバイスの側面を研磨して、前記半導体発光デバイスに研磨面を形成する工程と、（ｄ）前記研磨された半導体発光デバイスを、前記所定の実装形態と同様の実装形態で別の搭載部材に取り付ける工程と、（ｅ）前記第１の電極と前記第２の電極との間に電源を接続して前記半導体発光デバイスに電流を印加して、前記電流の印加に応答して発生されたエレクトロルミネッセンスを前記研磨面を介して観測する工程とを備える。
【００１１】
この方法によれば、実装用の搭載部材から取り外された半導体発光デバイスの側面を研磨して研磨面を形成した後に、研磨された半導体発光デバイスを所定の実装形態と同様の実装形態で別の搭載部材に搭載するので、元の実装形態が実質的に再現される。このため、エピアップ形態およびエピダウン形態のいずれかの実装形態においても半導体発光デバイスの実装形態が実質的に変更されない。また、側面に設けられた研磨面からのＥＬを観測するので、半導体チップ側面のキズが観察の妨げとなることはない。
【００１２】
上記の本発明では、前記半導体発光デバイスは、所定の面に沿って順に配置された第１のトレンチ、埋め込まれた半導体メサおよび第２のトレンチを含み、前記半導体メサは活性層を有し、前記研磨面を介して前記エレクトロルミネッセンスを観測するために、前記所定の面に対して傾斜した方向に向いた撮像デバイスが用いられることができる。
【００１３】
半導体レーザにおいて半導体メサの両側に設けられたトレンチの深さは、数マイクロメートル程度であり、一方、基板の厚さは数百マイクロメートル程度である。したがって、所定の面に関して傾斜した方向に向いた撮像デバイスを用いれば、これらのトレンチに遮られることなく、ＥＬ観測を行うことができる。
【００１４】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、実際の製品の動作を実質的に再現することが可能な、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００１７】
図１から図３を参照しながら、半導体発光デバイスからのエレクトロルミネッセンスを観察する方法の本実施の形態を説明する。半導体発光デバイスとしては、例えば、半導体光素子のための半導体チップ、或いはレーザーバーの全部または一部であることができる。図１を参照すると、搭載部材１１および半導体光素子（半導体発光デバイスとして）１３を含む部材１５が示されている。引き続く例示的な説明では、半導体光素子１３は半導体レーザである。半導体光素子１３は、レーザ光の提供に関係する第１の端面１３ａおよび第２の端面１３ｂと、側面１３ｃとを有する。半導体光素子１３は、図１に示されるように、支持基体１７と、支持基体１７上に設けられた複数のエピタキシャル半導体層（例えば、第１導電型クラッド層１９ａ、活性層１９ｂ、第２導電型クラッド層１９ｃ、埋め込み領域１９ｄ、第２導電型クラッド層１９ｅ）を含む積層１９と、積層１９上に設けられた第１の電極２１と、支持基体１７の裏面上に設けられた第２の電極２３とを含む。また、半導体光素子１３は、半導体メサ２５を含むことができ、また半導体メサ２５は、第１および第２のトレンチ２７ａ、２７ｂの間に位置している。半導体光素子１３は、所定の実装形態で実装用の搭載部材１３に搭載されている。実装用の搭載部材１１としては、例えばチップキャリア、ＣＡＮ等を使用できる。本実施例は、半導体光素子１３は、搭載部材１１の主面１１ａにエピタウン形態で搭載部材１３に搭載されているが、エピダウン形態で搭載部材１３に搭載された半導体光素子１３にも適用できることは、引き続く説明から当業者によって理解される。
【００１８】
エピダウン形態で搭載部材に実装された半導体光素子１１を搭載部材１３から取り外す。半導体光素子１３は搭載部材１１に半田等の導電性接着剤により取り付けられているので、半導体光素子１１および搭載部材１１を導電性接着剤の融点程度の温度まで加熱して、半導体光素子１３を搭載部材１１から取り外す。
【００１９】
この取り外しの後に、図２（Ａ）に示されるように、支持体２９に半導体光素子１３を取り付ける。半導体光素子１３の側面１３ｃの研磨を容易にするために、また研磨に際して端面１３ａ、１３ｂ等の損傷を避けるために、半導体光素子１３は、ワックス等の保護材３１を用いて支持体２９に固定される。研磨治具等を用いて、保護材３１を研磨により徐々に削り、さらに半導体光素子１３の側面１３ｃを保護材３１と共に削る。この結果、半導体光素子１３に研磨面１３ｄを形成する。この研磨量は、例えば、半導体光素子１３の側面１３ｃに既に形成されたキズ等の段差を除く程度の厚さであり、例えば１０マイクロメートル程度である。研磨には、例えば砥石等を用いることができる。図２（Ａ）および図２（Ｂ）では、半導体光素子１３の研磨面１３ｄが実線で描かれており、元の側面１３ｃが破線で描かれている。
【００２０】
研磨が終了した後に、図２（Ｂ）に示されるように、研磨済みの半導体光素子１３を支持体２９から取り外す。顕微鏡による観察では、研磨面１３ｄに目立つキズは観察されてなかった。半導体光素子１３の側面は僅かに削り取られているが、半導体光素子１３の電極は破損せず、研磨前の電極の形状と実質的に同じであると考えられる。
【００２１】
図３（Ａ）に示されるように、研磨された半導体光素子１３を別の搭載部材３３に取り付ける。この取り付けは、上記の所定の実装形態と同様の実装形態で行われる。本実施例では、エピダウン形態で別の搭載部材３３に半導体光素子１３を搭載する。このため、半導体光素子１３の研磨後においても、元の実装形態が実質的に再現される。つまり、エピアップ形態およびエピダウン形態のいずれかの実装形態においても半導体光素子１３の実装形態が、製品における実装形態から実質的に変更されない。研磨された半導体光素子１３を搭載部材３３に取り付けた後に、研磨された半導体光素子１３のための電気的な接続（例えば、ワイヤボンディング）を行う。
【００２２】
図３（Ｂ）に示されるように、第１の電極２１と第２の電極２３との間に電源３５に接続して半導体光素子１３に電流を印加して、この電流の印加に応答して半導体光素子１３により発生されたエレクトロルミネッセンスＩＥＬを研磨面１３ｄを介して観測する。半導体光素子１３の側面に設けられた研磨面１３ｄからのＥＬ光を観測するので、半導体チップ側面のキズが観察の妨げとなることはない。
【００２３】
図４は、本実施の形態の理解を容易にするためのいくつかの工程における半導体光素子１３の形態を示す図面である。図４（Ａ）は、半導体光素子１３の側面を示す図面である。半導体光素子１３の側面（研磨前）１３ｃには、図４（Ａ）に示されるように、多数のキズが形成されており、このラフネスによりＥＬ発光の大部分が散乱され、観測に支障を来す。図４（Ｂ）は、半導体光素子１３の上面を示す図面である。図４（Ｂ）に示されるように、半導体光素子１３の側面１３ｃの研磨量は非常に僅かであり、研磨は、上面の電極に実質的に影響しないことが理解される。図４（Ｃ）〜図４（Ｅ）は、半導体光素子１３からのＥＬ観測の結果を示す図面である。このＥＬ観測では、ビジコンといった撮像装置を用いている。半導体光素子１３では、図１および図３（Ｂ）に示されるように、トレンチ２７ａ、埋め込まれた半導体メサ２５、およびトレンチ２７ｂは、所定の面ＳＲＥＦに沿って順に配置されている。
【００２４】
図４（Ｃ）、図４（Ｄ）および図４（Ｅ）における角度は、それぞれ、ゼロ度、２０度、４０度である。活性層からのＥＬは、半導体光素子１３の支持基体内を通過した後に、該傾斜角に対応する角度で研磨面１３ｄから出射されて、この出射光が撮像装置に入射する。ＥＬ観測のために傾斜角を取ることにより、発光部分の像が鮮明になることが示される。小さい傾斜角で活性層から出射されたＥＬの一部は、トレンチによる散乱のため像の鮮明さが劣化すると考えられる。したがって、トレンチを持たない半導体光素子では、該傾斜角の違いにより、ＥＬ像の鮮明さに大きな違いが見られない。一例であるが好適な傾斜角は４０度以上である。また、傾斜角は６０度以下であることが好ましい。
【００２５】
これまでの説明では、エピダウン形態で実装された半導体光素子について説明したけれども、この説明は、図４（Ｆ）に示されるようなエピアップ形態で実装された半導体光素子にも適用され、これにより同様の技術的な寄与が得られる。
【００２６】
半導体光素子からのエレクトロルミネッセンスを観察する別の方法を図５を参照しながら説明する。図５（Ａ）を参照すると、搭載部材４１および半導体光素子（半導体発光デバイスとして）１３を含む部材４５が示されている。半導体光素子１３は、搭載部材４１に固定されている。この実施例では、エピアップ形態で、半導体光素子１３が搭載部材４１に搭載されている。搭載部材４１から半導体光素子１３を取り外すことなく、図５（Ｂ）に示されるように、搭載部材４１および半導体光素子１３を共に研磨する。研磨に先立って、半導体光素子１３の側面１３ｃの研磨を容易にするために、また研磨に際して端面１３ａ、１３ｂ等の損傷を避けるために、ワックス等の保護材４３を用いて半導体光素子１３を覆うことができる。研磨治具等を用いて、保護材４３および搭載部材４１を研磨により徐々に削り、さらに半導体光素子１３の側面１３ｃも削る。この結果、先の実施例と同様に、半導体光素子１３に研磨面１３ｄが形成される。この研磨量は、例えば、半導体光素子１３の側面１３ｃに既に形成されたキズ等の段差を除く程度の厚さであり、例えば１０マイクロメートル程度である。研磨には、搭載部材４１および半導体光素子１３を研磨すること可能な砥石等を用いることができる。図５（Ｂ）では、半導体光素子１３の研磨面１３ｄが実線で描かれており、元の側面１３ｃが破線で描かれている。また、搭載部材４１の研磨面４１ｄが実線で描かれており、元の搭載部材４１の形状を示すために破線が用いられている。顕微鏡による観察では、研磨面１３ｄに目立つキズは観察されてなかった。半導体光素子１３の側面は僅かに削り取られているが、この実施例においても、半導体光素子１３の電極は破損せず、研磨前の電極の形状と実質的に同じであると考えられる。必要な場合には、研磨の後に、研磨された半導体光素子１３のための電気的な接続（例えば、ワイヤボンディング）を行う。
【００２７】
図６に示されるように、第１の電極２１と第２の電極２３との間に電源３５を接続して半導体光素子１３にパワーを印加して、このパワーの印加に応答して半導体光素子１３により発生されたエレクトロルミネッセンスＩＥＬを研磨面１３ｄを介して観測する。この方法においても、実装用の搭載部材４１に取り付けられた半導体光素子１３の側面１３ｃを研磨するので、エピアップ形態およびエピダウン形態のいずれかの実装形態においても半導体光素子１３の実装形態が実質的に変更されない。また、半導体光素子１３の側面に設けられた研磨面１３ｄからのＥＬ光を観測するので、半導体チップ側面のキズが観察の妨げとなることはない。
【００２８】
この実施例においても、所定の面ＳＲＥＦを基準にして取られたいくつかの角度でＥＬ観測を行うことにより、より鮮明なＥＬ像を得ることができる。一例であるが好適な傾斜角は４０度以上である。また、傾斜角は６０度以下であることが好ましい。なお、本実施例でも、トレンチを持たない半導体光素子では、該傾斜角の違いにより、ＥＬ像の鮮明さに大きな違いが見られない。
【００２９】
この実施例では、搭載部材４１の側面も半導体光素子１３と共に研磨されるので、ある傾斜角の方向に出射したＥＬが搭載部材４１に遮られることが避けられ、比較的大きな傾斜角でもＥＬ観測が可能になる。
【００３０】
これまでの説明では、エピアップ形態で実装された半導体光素子について説明したけれども、この説明は、エピダウン形態で実装された半導体光素子にも適用され、これにより同様の技術的な寄与が得られる。
【００３１】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、搭載部材および半導体光素子を含む部材を示す図面である。
【図２】図２（Ａ）は、研磨のために半導体光素子を支持体に取り付ける工程を示す図面である。図２（Ｂ）は、研磨済みの半導体光素子を支持体から取り外す工程を示す図面である。
【図３】図３（Ａ）は、研磨された半導体光素子を別の搭載部材に取り付ける工程を示す図面である。図３（Ｂ）は、パワーの印加に応答して半導体光素子により発生されたエレクトロルミネッセンスＩＥＬを研磨面を介して観測する工程を示す図面である。
【図４】図４（Ａ）は、半導体光素子の側面を示す図面である。図４（Ｂ）は、半導体光素子の上面を示す図面である。図４（Ｃ）〜図４（Ｅ）は、半導体光素子１３からのＥＬ観測の結果を示す図面である。図４（Ｆ）はエピアップ形態で実装された半導体光素子を示す図面である。
【図５】図５は、半導体光素子からのエレクトロルミネッセンスを観察する別の方法を説明するための図面である。
【図６】図６は、パワーの印加に応答して半導体光素子により発生されたエレクトロルミネッセンスＩＥＬを研磨面を介して観測する工程を示す図面である。
【符号の説明】
【００３３】
１１…搭載部材、１３…半導体光素子（半導体発光デバイス）、１５…部材、１３ａ、１３ｂ…半導体光素子の端面、１３ｃ…半導体光素子の側面、１７…支持基体、１９ａ…第１導電型クラッド層、１９ｂ…活性層、１９ｃ…第２導電型クラッド層、１９ｄ…埋め込み領域、１９ｅ…第２導電型クラッド層、１９…積層、２１、２３…電極、２５…半導体メサ、２７ａ、２７ｂ…トレンチ、２９…支持体、３１…保護材、１３ｄ…研磨面、４１…搭載部材、４５…部材  
【図１】
2008066469.tif 000003
【図２】
2008066469.tif 000004
【図３】
2008066469.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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