(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および下面を有する基板と、前記基板の上面に支持される積層構造とを備え、前記基板および積層構造が少なくとも２つのへき開面を有する窒化化合物半導体素子であって、
前記積層構造は、前記２つのへき開面のいずれかに接する少なくとも１つの空隙を備え、
前記積層構造内におけるレーザ光導波路部分と前記空隙との間にトレンチが形成されている、窒化化合物半導体素子。
【請求項２】
前記基板の上面は矩形の形状を有しており、前記空隙は、前記基板の上面における４隅の少なくとも１つに位置している、請求項１に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項３】
前記基板の上面に平行な面内における前記空隙の断面は、１０μｍ×１０μｍの矩形領域に収まる大きさおよび形状を有している、請求項１に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項４】
前記積層構造は、ｎ型窒化化合物半導体層およびｐ型窒化化合物半導体層と、前記ｎ型窒化化合物半導体層およびｐ型窒化化合物半導体層の間に挟まれた活性層とを含み、前記へき開面の少なくとも一部が共振器端面として機能するレーザ共振器構造を備えている、請求項３に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項５】
前記空隙の底部と前記基板との間隔は、前記活性層と前記基板との間隔よりも小さい、請求項４に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項６】
前記トレンチの底部と前記基板との間隔は、前記活性層と前記基板との間隔よりも小さい、請求項１に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項７】
前記基板は窒化化合物半導体である、請求項１に記載の窒化化合物半導体素子。
【請求項８】
前記基板の下面に形成された裏面電極を備えており、
前記裏面電極は、前記基板の下面から前記空隙を視認できる平面パターンを有している、請求項７に記載の窒化化合物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化化合物半導体素子およびその製造方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
組成が一般式ＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で示される窒化化合物半導体のバンドギャップは、各元素の組成比率を調節することにより、青色光や紫外光に対応する大きさを有することができる。このため、窒化化合物半導体を活性層として備える半導体レーザなどの発光素子が活発に研究されている。
【０００３】
図１は、窒化化合物半導体の結晶構造を示している。窒化化合物半導体は、図１に示すように、六方晶系の結晶構造を有している。このため、上面（主面）を（０００１）面とし、共振器端面をＭ面（１−１００）とする構成の半導体レーザを作製する場合、これらの面に垂直なＡ面ではなく、Ａ面から３０°だけ傾斜した結晶面に沿ってへき開が生じやすくなる。その結果、Ａ面に沿ったへき開を行うときだけでなく、Ｍ面（１−１００）に沿ったへき開を行って共振器端面を形成するときにも、Ｍ面（１−１００）から６０°だけ傾斜した方向に「へき開ずれ（端面クラック）」が発生しやすいという問題がある。
【０００４】
このような問題のため、従来、平滑な共振器端面を有する窒化化合物半導体素子を作製することが非常に困難であった。
【０００５】
従来、窒化化合物半導体素子の基板として広く用いられてきたサファイア基板は、へき開性を有していないため、サファイア基板を備えた半導体レーザを形成する場合は、サファイア基板上に成長させた窒化化合物半導体層の側から、Ｍ面に沿ってスクライブを行なうことにより、窒化化合物半導体層に傷を形成し、へき開面の形成を容易にする試みが行なわれてきた。
【０００６】
特許文献１は、窒化化合物半導体層にエッジスクライブを施した後、ブレーキングによってへき開を行なう方法を開示している。
【０００７】
なお、近年用いられているＧａＮ基板を備えた半導体レーザをへき開する場合も同様に、ＧａＮ基板上に成長させた窒化化合物半導体層の側からＭ面に沿ってスクライブ溝を形成し、それによって、へき開を容易化する試みがなされている。特許文献２は、窒化化合物半導体層にスクライブ溝を線状に形成した後、ブレーキングによってへき開を行なう方法を開示している。
【特許文献１】特開２０００−０５８９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術によると、スクライブやダイシングによって窒化化合物半導体層に傷を形成するため、「バリ」、「欠け」、「端面クラック」、「スクライブ屑」などが発生しやすく、製造歩留まりが低下するという問題がある。また、活性層の歪みや結晶欠陥が生じやすくなるため、共振器端面（光出射面）に傷や凹凸が生じ、光学特性や信頼性が低下するという問題もある。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、へき開を歩留まり良く行なうことができる窒化化合物半導体素子およびそ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】
【００１０】
本発明による窒化化合物半導体素子の製造方法は、上面および下面を有する基板と、前記基板の上面に支持される積層構造とを備えた窒化化合物半導体素子の製造方法であって、前記基板に分割されるべきウェハを用意する工程と、前記積層構造を構成する複数の半導体層を前記ウェハ上に成長させる工程と、前記ウェハおよび積層構造をへき開することにより、へき開面を形成する工程とを包含し、前記へき開面が形成されるべき位置に複数の空隙を配列する工程を更に含む。
【００１１】
好ましい実施形態において、前記ウェハに平行な面内における前記空隙の断面は、１０μｍ×１０μｍの矩形領域に収まる大きさおよび形状を有している。
【００１２】
好ましい実施形態において、前記複数の空隙を配列する工程は、針状部材の先端を前記積層構造の上面に押圧することにより、前記空隙として機能する凹部を前記積層構造に形成する工程を含む。
【００１３】
好ましい実施形態において、前記針状部材の先端を前記積層構造の上面に当接するとき、前記ウェハに対して垂直な方向と押圧方向との間に形成される角度を５°以上に設定する。
【００１４】
好ましい実施形態において、前記窒化化合物半導体素子は、前記押圧方向を含む平面に平行なへき開面を共振器端面として備える半導体レーザである。
【００１５】
本発明による窒化化合物半導体素子は、上面および下面を有する基板と、前記基板の上面に支持される積層構造とを備え、前記基板および積層構造が少なくとも２つのへき開面を有する窒化化合物半導体素子であって、前記積層構造は、前記２つのへき開面のいずれかに接する少なくとも１つの空隙を備える。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記基板の上面は矩形の形状を有しており、前記空隙は、前記基板の上面における４隅の少なくとも１つに位置している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記基板の上面に平行な面内における前記空隙の断面は、１０μｍ×１０μｍの矩形領域に収まる大きさおよび形状を有している。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記積層構造は、ｎ型窒化化合物半導体層およびｐ型窒化化合物半導体層と、前記ｎ型窒化化合物半導体層およびｐ型窒化化合物半導体層の間に挟まれた活性層とを含み、前記へき開面の少なくとも一部が共振器端面として機能するレーザ共振器構造を備えている。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記空隙の底部と前記基板との間隔は、前記活性層と前記基板との間隔よりも小さい。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記積層構造内におけるレーザ光導波路部分と前記空隙との間にトレンチが形成されている。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記トレンチの底部と前記基板との間隔は、前記活性層と前記基板との間隔よりも小さい。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記基板は窒化化合物半導体である。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記基板の下面に形成された裏面電極を備えており、前記裏面電極は、前記基板の下面から前記空隙を視認できる平面パターンを有している。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、空隙の配列がへき開面の正確な位置決めに寄与するため、へき開の難しい窒化化合物半導体の製造歩留まりを大きく向上させる。空隙は、スクライブ溝に比べ、へき開面方向におけるサイズが充分に小さい。このため、１次へき開および２次へき開の両方の場合にへき開面の位置決め精度を高めることができる。また、ドット状の空隙が離散的に配列されるため、ライン状のスクライブ溝に比べて、へき開面のずれを抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の窒化化合物半導体素子は、上面および下面を有する基板と、基板の上面に支持される積層構造とを備え、基板および積層構造が少なくとも２つのへき開面を有している。本発明では、製造工程中に行う結晶の「へき開」を容易にするために、基板となるウェハ上に設けた積層構造の上面に複数の「空隙」を配列する。へき開は、空隙の配列に沿って生じるため、最終的に得られる各半導体素子の大部分には空隙（の少なくとも一部）が存在することになる。
【００２６】
空隙は、ウェハ面内において離散的に配列され、互いに平行な関係にある２つのへき開面の間隔に比べて充分に小さなサイズを有している。ウェハ面に平行な平面内における空隙のサイズは、好ましくは縦１０μｍ×横１０μｍの矩形領域に含まれる大きさである。このように小さな空隙の配列を利用してへき開を行うことにより、後に詳しく説明する種々の効果を得ることが可能になる。
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明による窒化化合物半導体素子の主要な特徴点を説明する。本発明の窒化物化合物半導体素子は、好適には、へき開面を共振器端面として利用する半導体レーザであるが、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの他の発光素子やトランジスタであってもよい。半導体レーザ以外の半導体素子は、へき開面を共振器端面として利用しないが、へき開により硬い窒化化合物を歩留まり良くチップに分離することができれば、製造が容易になるなどの利点がある。
【００２８】
まず、図２を参照する。図２は上面に積層構造が形成されたウェハの上面図である。
【００２９】
図２に示す例では、ライン２５とライン２６とが交差する点にドット状の空隙３が設けられている。ここでは、ライン２５に沿って１次へき開を行った後、ライン２６に沿って２次へき開を行う。隣接する２つのライン２５と、隣接する２つライン２６とによって囲まれた領域が個々の半導体レーザ（チップ）を構成することになる。
【００３０】
空隙３は、針状部材の先端を積層構造の上面に対して押圧することによって容易に形成することができる。例えばダイヤモンドから形成された針状部材の先端を直径数μｍ程度の大きさに加工しておけば、押圧により、積層構造の上面に２次元的に離散した微細な凹部を形成することができる。この凹部は、ウェハ面に平行な一方向に長く延びた「スクライブ溝」ではなく、相対的に「点」に近い形状を有しているため、ライン２５に沿った１次へき開のみならず、ライン２６に沿った２次へき開をも適切に案内することができる。
【００３１】
へき開は、へき開面を形成すべき位置のウェハ端面近傍にスクライブ傷を形成した後、スクライブ傷を形成した部分にブレーキング装置を用いてウェハ裏面から力を印加することにより開始させることができる。図２に示す太い３本の実線は、１次へき開のために設けたスクライブ傷を示している。
【００３２】
以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００３３】
（実施形態１）
まず、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照しながら、ウェハ１の上面に半導体層を積層する工程を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、部分断面図であり、図示されている部分は、実際には直径５０ｍｍ程度の大きさを有するウェハの一部に過ぎない。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、上面が（０００１）面であるＧａＮウェハ１を用意する。なお、図３に現れているＧａＮウェハ１の断面は、（１−１００）面であり、１次へき開によって露出することになる。＜１１−２０＞方向は、図の紙面上にあり、ＧａＮウェハ１の上面（０００１）に平行である。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＧａＮウェハ１上に窒化化合物半導体の積層構造４０を形成する。本実施形態では、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法により、ＩｎxＧａyＡｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で示される窒化化合物半導体の層を成長させる。具体的には、以下に説明するようにして積層構造４０の形成を行う。
【００３６】
まず、ＧａＮウェハ１を、ＭＯＶＰＥ装置の反応炉内のサセプタに保持する。そして、反応炉を約１０００℃にまで昇温し、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアンモニア（ＮＨ3）ガスと、キャリアガスである水素と窒素を同時に供給するとともに、ｎ型ドーパントとしてシラン（ＳｉＨ4）ガスを供給し、厚さが約１μｍでＳｉ不純物濃度が約５×１０17ｃｍ-3のｎ型ＧａＮ層１０を成長させる。
【００３７】
その後、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）も供給しながら、厚さが約１．８μｍでＳｉ不純物濃度が約５×１０17ｃｍ-3のｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなるｎ型クラッド層１１を成長させる。その後、厚さが約１５０ｎｍでＳｉ不純物濃度が約５×１０17ｃｍ-3のｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層１２を成長させた後、温度を約８００℃まで降温し、キャリアガスを窒素のみに変更して、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧを供給して、膜厚が約３ｎｍのＩｎ0.10Ｇａ0.90Ｎからなる量子井戸（３層）と膜厚約９ｎｍのＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎバリア層（２層）からなる多重量子井戸活性層１３を成長させる。
【００３８】
再び反応炉内の温度を約１０００℃にまで昇温し、キャリアガスに水素を混合して、ｐ型ドーパントであるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）ガスを供給しながら、膜厚約１０ｎｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０19ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるキャップ層１４を成長させる。
【００３９】
次に、厚さが約１２０ｎｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０19ｃｍ-3のｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層１５を成長させる。その後、厚さが約０．５μｍで不純物濃度が約１×１０19ｃｍ-3のｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ型クラッド層１６を成長させる。最後に、厚さが約０．１μｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０20ｃｍ-3のｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１７を成長させる。
【００４０】
なお、本発明の実施にとって、積層構造４０の具体的構成や半導体層の成長方法は任意であり、上記の構成および成長方法は一例に過ぎない。
【００４１】
積層構造４０を形成した後は、電流狭窄のためのストライプ状リッジを形成する工程、電極を形成する工程、ウェハ１の裏面を研磨する工程などを経て、空隙３の形成工程を行なう。尚、ウェハ１の裏面を研磨する工程では、ウェハ１の厚さを約１００μｍ程度に薄くする。
【００４２】
以下、図４を参照しながら、空隙３の配置例と形成方法を説明する。図４では、簡単のため、積層構造４０の詳細な構成を記載していない。また、現実の積層構造４０の上面には、上述したリッジストライプや電極などが存在しており、図４に示すように平滑ではない。
【００４３】
本実施形態における空隙３は、＜１１−２０＞方向および＜１−１００＞に沿って行列状に離散的に配列されており、積層構造４０中に形成される光導波路１８とは交差していない。＜１１−２０＞方向において隣接する２つの空隙３の距離は、最終的に得られるレーザ素子の＜１１−２０＞方向サイズ（チップ幅）と略同じ値に設定されている。本実施形態では、各レーザ素子の＜１１−２０＞方向サイズは約２００μｍであるため、＜１１−２０＞方向における空隙３の配列ピッチも２００μｍに設定されている。一方、空隙３の＜１−１００＞方向における配列ピッチは、個々のレーザ素子の共振器長に等しい値に設定されている。本実施形態では、共振器長が約６００μｍであるため、空隙３の＜１−１００＞方向における配列ピッチも６００μｍに設定されている。なお、レーザ素子のサイズは上記の値に限定されず、空隙３の配列間隔は、レーザ素子のサイズに応じて適切な値に設定される。
【００４４】
各空隙３は、ウェハ１の上面に平行な面内において、１０μｍ×１０μｍ以下の大きさに設定される。空隙３は、ウェハ１の上面に平行な断面は、典型的には円形（直径３μｍ程度）の形状を有しているが、楕円形の形状を有していても良い。断面形状が楕円形の場合、その長軸方向のサイズは例えば５〜６μｍ程度、短軸方向サイズは例えば２〜３μｍ程度に設定される。なお、空隙３の深さは２〜７μｍ程度である。このように、個々のレーザ素子のサイズに比べて充分に小さな空隙３を図４に示すライン２５およびライン２６に沿って配列することにより、１次および２次へき開の両方を正確な位置で行うことが可能になる。
【００４５】
図４に示すライン２５は、＜１１−２０＞方向に配列された複数の空隙３の列によって規定され、このライン２５に沿って１次へき開を生じさせることになる。一方、ニ次へき開は、ライン２６に沿って生じさせることになる。このため、空隙３は、ライン２５とライン２６とが交差する交点（格子点）上に配置されることが好ましい。ただし、ライン２５とライン２６とが交差する交点の全ての位置に空隙３を設ける必要は無い。
【００４６】
図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ、空隙３の形成工程を模式的に示す図である。簡単のため、図５では、ストライプ状リッジや電極の記載は省略している。
【００４７】
図５（ａ）に示す例では、針状部材４５をウェハ１の上面に垂直な方向に上下させることにより、積層構造４０に凹部（空隙）を離散的に形成している。針状部材４５の上下動作に同期させて、ウェハ１を移動させることにより、図４に示す格子点の位置に微細な凹部（空隙）を形成することができる。図５（ａ）の下方には、形成される凹部（空隙３）の平面形状を模式的に記載している。図５（ａ）の下方に示す例では、簡単のため、ウェハ１の表面に平行な面内において空隙３が等方的な形状を有するように記載されているが、針状部材４５の先端部の断面形状を調整することにより、多様な形状を有する空隙３を形成することができる。へき開を所定方向に案内するためには、個々の空隙３がへき開方向に長軸を有する異方的な形状を有していることが好ましい。
【００４８】
図５（ｂ）に示す例では、針状部材４５をウェハ１の上面に垂直な方向から傾斜させている。このような傾斜を与えることにより、図５（ｂ）の下方に示すように、１次へき開の方向である＜１１−２０＞方向に幾分延びた形状の凹部が形成される。針状部材４５の先端が、例えば三角錐の形状を有する場合、三角錐の稜線（エッジ）をウェハ１に向けた傾斜状態で押圧動作を行うと、より小さな力により、積層構造４０の上面に凹部を形成することができる。針上部材４５を斜めに押圧することにより、針状部材の磨耗劣化を抑制することができる。押圧方向とウェハに垂直な方向との間に形成される角度は、５°以上に設定することが好ましく、例えば１０〜４５°の範囲に設定される。
【００４９】
以下、図６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、へき開工程を説明する。図６（ａ）は分割前の状態を示しており、図６（ｂ）は、分割された個々のチップの１つを示している。
【００５０】
上述した方法により空隙３を形成した後、図６（ａ）に示すライン２５に沿って１次へき開を行なう。このとき、不図示の装置を用いてウェハ１の裏面から応力を印加すると、＜１１−２０＞方向に平行なライン２５上に配列された複数の空隙３に沿ってへき開が進行する。このため、６０°方向への「へき開ずれ」（端面クラック）発生が抑制され、Ｍ面すなわち（１−１００）面の平滑な共振器端面を有するレーザバーが作製される。
【００５１】
本実施形態では、空隙３の存在により、上記クラック発生を原因とするレーザバーの分断が生じにくくなるため、レーザバーを長くすることが可能となり、製造効率改善に伴い製造コストを低くし、歩留まりを向上させることができる。
【００５２】
次に、１次へき開で得られたレーザバーの共振器端面の一方（出射側）に酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）からなる誘電体保護膜、他方（反射側）にＳｉＯxとＮｂ2Ｏ5からなる誘電体多層膜を形成した後、ライン２６に沿った２次へき開を行なうことにより、各レーザバーからレーザチップ（個々の半導体レーザ）を分離する。個々の半導体レーザは、ウェハ１から分割されたチップを基板として備えている。
【００５３】
こうしてへき開工程が終了した後は、次に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などからなるサブマウントの上面に各半導体レーザのn側部分を接触させるように半田を介して設置し、ワイヤーボンディングで配線する。このとき、空隙３がレーザ素子の特定の位置に存在することを利用して、実装工程時における位置決めマーカーとしての機能を空隙３に発揮させることもできる。
【００５４】
上記の方法によって製造されたレーザ素子は平滑な共振器面を有しており、室温において閾値電流３０ｍＡ、７５ｍＷ出力時に動作電流８０ｍＡで連続発振が確認され、１０００時間以上の寿命を示した。
【００５５】
なお、上記の例では、ライン２６に沿ってもへき開を行っているが、共振器端面以外の面はへき開面である必要はないので、ライン２６に沿ってはレーザなどによる切断を行っても良い。ただし、本発明における空隙３には、＜１１−２０＞方向のサイズが充分に小さいため、２次へき開を歩留まり良く行いやすいという利点がある。
【００５６】
図６（ｂ）に示す例では、空隙３を横切る位置でへき開が生じているが、へき開面は、空隙３を常に横切る必要はなく、空隙３の近傍に形成される場合もある。図６（ｂ）に示すように、空隙３を横切るように１次および２次へき開が生じると、最終的に得られる半導体レーザの各チップには、空隙３の一部が四隅に含まれることになる。ただし、個々の半導体レーザは、空隙３の一部を四隅の全てに含む必要は無く、へき開面の位置によって、個々の半導体レーザに含まれる空隙３の（一部または全体の）個数は変動し得る。極端な場合、ある特定の半導体レーザは、最終的には１つの空隙３も含まない場合がありえる。そのような場合、その半導体レーザに隣接するいずれかの半導体レーザには、少なくとも１つの空隙３が含まれ得る。
【００５７】
空隙３の内部を、空気以外の材料で埋めてもよい。空隙３の内部が何らかの材料によって埋め込まれていたとしても、へき開を行うことは可能であるが、固体材料で埋め込まれていない方が、へき開は容易である。
【００５８】
次に、図７および図８を参照しながら、空隙がライン状空隙（スクライブ溝）に比べて優れている理由を説明する。
【００５９】
図７（ａ）は、本発明の実施形態における１次へき開の様子を示す平面図であり、図７（ｂ）は、比較例における１次へき開の様子を示す平面図である。本発明の実施形態では、空隙３の各々がへき開の起点になり得るため、１次へき開に際して角度θのずれが発生したとしても、へき開の進行に伴って空隙３の各々でへき開面の位置が補償される（へき開位置の自己回復）。このため、へき開面が予定位置から大きくはずれてしまうことはない。これに対し、長さが４０μｍを超えるようなスクライブ溝が配列された比較例では、図７（ｂ）に示すように、へき開面がずれ出すと、スクライブ溝３０にずれを補償する機能がないため、へき開面が予定位置から大きく外れることが多い。
【００６０】
図８（ａ）は、本発明の実施形態における２次へき開の様子を示す平面図であり、図８（ｂ）は、比較例における２次へき開の様子を示す平面図である。図８では、破線によってへき開面が示されている。＜１−１００＞方向に２次へき開を行う場合でも、本実施形態における空隙３はへき開面の位置決め機能を有効に発揮する（Ａ面精度向上）。これは、＜１−１００＞方向に垂直な方向における空隙３のサイズが充分に小さいからである。一方、比較例では、図８（ｂ）に示すように、＜１−１００＞方向に垂直な方向にスクライブ溝が長く延びているため、２次へき開面の位置を特定する機能が充分に発揮できず、へき開面が予定位置から大きくずれてしまいやすい。
【００６１】
上述してきたことから明らかなように、１次へき開（Ｍ面へき開）のみならず、２次へき開（Ａ面へき開）についても、へき開面の位置決め効果を充分に発揮させるためには、へき開を誘導または案内する空隙の形状をドット状にすることが好ましい。また、ドット状の空隙は、図６に示すライン２５、２６の各交点に配置することが最も好ましい。
【００６２】
以下、へき開を適切に行うために好ましい電極の形成方法を説明する。
【００６３】
ＧａＮは可視光線を透過するため、ＧａＮからなるウェハ１の裏面から空隙３を視認することができる。したがって、ウェハ１の裏面に電極層を形成する場合、図９（ａ）〜（ｃ）に示す形状に電極層２０をパターニングすることが好ましい。図９に示す例では、いずれの場合も、ウェハ１の下面（裏面）から空隙３を視認できる開口領域が電極層２０に形成されている。なお、図９（ｃ）に示すように、電流注入路となるリッジ位置においては、ウェハ１の裏面の電極層２０の上記開口領域が極力狭いことが好ましい。この理由は、リッジ位置で電流が注入された際に、リッジ下部の活性層付近での発熱が大きくなり、且つ高出力で動作させる場合はレーザ端面での局所発熱も大きくなるため、その下部に位置する上記電極層２０の面積を大きくすることにより、サブマウントへ効率良く放熱を行うためである。
【００６４】
次に、図１０〜図１２を参照しながら、本発明による半導体素子の更に好ましい実施形態を説明する。
【００６５】
図１０に示す半導体レーザ素子では、空隙３が活性層１３の位置よりも深く形成されている。へき開に際して、空隙３の底部から端面段差等の「へき開ずれ（端面クラック）」が発生する場合があるが、図１０の構成によれば、このような端面クラックがリッジストライプ下方の活性層１３を横切ることを効果的に防止することができる。端面クラックが活性層を横切ると、閾値電流が増加し、レーザビーム形状（遠視野像）が乱れるという問題が発生するが、図１０の構成を採用することにより、このような問題を解決することができる。活性層１３の深さは、結晶表面から０．６μｍ程度であるため、空隙３の底部を活性層１３の下方に位置させることも容易である。
【００６６】
図１１に示す半導体レーザ素子でも、空隙３が活性層１３の位置よりも深い位置に形成されている。図１０の構成と異なる点は、光導波路領域（発光領域）１８の両側が深くエッチングされ、空隙３の形成位置が活性層１３よりも下方である点にある。図１１の構成によれば、空隙３を起点とする端面クラックが活性層１３を横切ることがない。この場合、空隙３を浅く形成してもよい。
【００６７】
図１２に示す半導体レーザ素子では、空隙３と光導波路領域（発光領域）１８との間にトレンチ（分離溝）が形成されている。図１２の構成によれば、空隙３を起点とする端面クラックの進行がトレンチ３５によって遮断される。また、トレンチ３５が活性層１３を横切る深さに形成されていれば、トレンチ３５に起因する端面クラックも活性層１３を横切ることがない。このようなトレンチ３５は、空隙３と光導波路領域（発光領域）１８との間にのみ形成されていればよいが、図１２の破線で示す領域全体に形成されていてもよい。トレンチは、異方性の高いドライエッチング技術により好適に形成され得る。
【００６８】
図１０〜１２に示す構成は、チップ幅が縮小した場合に特に効果を発揮する。今後、一枚のウェハから可能な限り多数のチップを取り出すことが望まれるが、そのような場合、図示される構成を採用することにより、チップ幅を縮小することが好ましい。
【００６９】
（実施形態２）
図１３（ａ）は、本実施形態におけるウェハ１の端部近傍を示す平面図である。図１３（ａ）には、へき開開始位置を規定するための複数のエッジスクライブ２００が示されている。エッジスクライブ２００は、スクライブツールなどの公知の器具によってウェハ１の表面（周縁領域）に形成された直線的な溝である。エッジスクライブ２００は、ウェハ１の表面とへき開予定面とが交差する位置に形成され、その長さは例えば０．１〜１ｍｍに設定される。このようなエッジスクライブ２００の近傍に物理的な力を付与することにより、へき開が開始し、進行する。
【００７０】
本実施形態に特徴的な点は、ウェハ１の表面に平行な平面内における空隙３００の形状にある。図１３（ｂ）は、本実施形態における空隙３００の平面図である。この図に示されるように、各空隙３００は、へき開方向に長軸を有する異方的な形状を有し、しかも、両端部が尖っている。各空隙３００の長さ（長軸方向サイズ）は、例えば５〜６０μｍであり、短軸方向サイズ（幅および深さ）は例えば３μｍである。
【００７１】
このような空隙３００によれば、隣接する空隙３００と空隙３００との間においてへき開方向が目的とするラインから外れたとしても、次に生じるへき開の開始位置が目的のライン上に矯正される。空隙３００の幅を３μｍに設定した場合、へき開のズレ幅を３μｍ以下に抑制することができる。ただし、図８（ａ）および（ｂ）を参照しつつ説明した効果を得るためには、空隙３００のへき開方向における長さを制限する必要がある。この長さは、好ましくは４５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下に設定される。
【００７２】
なお、へき開は、エッジスクライブ２００が設けられた領域から一方向（図中右から左）に進行するため、空隙３００の形状は、図１３（ｃ）に示す「矢印形状」を有していることが好ましい。図１３（ｂ）に示す空隙３００は、図中の右側に隣接する空隙から延びてきたへき開面を受け入れる「２つのウィング部」を有している。このウィング部は、へき開面のズレを減少させる機能を発揮する。このような形状を有する空隙３００は、図５（ｂ）に示す方法では形成しにくいが、公知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて容易に形成することができる。
【００７３】
図１４（ａ）は、図１３（ａ）に示す例に比べて相対的に高い密度で空隙３００を配列した例を示す平面図である。個々の空隙３００は、全て同じ大きさを有していてもよいが、例えば図１４（ｂ）に示すように、形状および／または大きさの異なる複数の空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃによって１つの構成単位を形成してもよい。図１４（ｂ）に示す空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃは、それぞれ、隣接する空隙から延びてきたへき開面を受け入れる「２つのウィング部」を有している。このように、図１４（ｂ）に示すようにウィング部の大きさが異なる複数の空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃを、ウィング部の大きさの順番に配列すると、エッジスクライブ２００から延び始めるへき開面の位置を、目的とするライン上に高い精度で案内することが容易になる。
【００７４】
へき開面のズレは、隣接する空隙３００の間隔が広くなるほど、大きくなる傾向がある。このため、隣接する空隙３００の間隔、あるいは、空隙３００の配列ピッチに応じて、ウィング部のサイズを調整することが好ましい。図１５（ｂ）では、ウィング部の大きさが異なる空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃが配列されているが、１つのウェハ１に対して１種類の空隙（例えばウィング部が相対的に大きな空隙３００ｃ）のみを用いても良い。
【００７５】
なお、エッジスクライブ２００に最も近い位置に設けられる空隙３００は、他の領域に形成される空隙に比べて相対的に大きなウィング部を有していることが好ましい。図１５（ａ）に示す例では、ウェハ１の大部分には図１５（ｂ）に示すような空隙部３００ａを配列する一方で、エッジスクライブ２００に最も近い位置には図１５（ｃ）に示すような空隙３００ｃを配置している。
【００７６】
なお、エッジスクライブ２００に近い領域内にのみ、図１４（ｂ）に示す空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃをこの順番で設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明による窒化化合物半導体レーザは、へき開が困難なＧａＮ基板を用いる短波長光源用レーザとして量産が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】窒化化合物半導体の結晶構造を示す斜視図である。
【図２】空隙３の配列とへき開方向との関係を示す平面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態においてウェハ上に積層構造を形成する工程を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１における空隙３の配列を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、空隙３の形成方法を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は、へき開工程前の状態を示す図であり、（ｂ）は、へき開後の個々のチップの１つを示す図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態における１次へき開の様子を示す平面図であり、（ｂ）は、比較例における１次へき開の様子を示す平面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態における２次へき開の様子を示す平面図であり、（ｂ）は、比較例における２次へき開の様子を示す平面図である。
【図９】（ａ）から（ｃ）は、本発明の好ましい実施形態における裏面電極のパターンを示す平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明による半導体素子の他の実施形態示す上面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明による半導体素子の更に他の実施形態示す上面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明による半導体素子の更に他の実施形態示す上面図であり、（ｂ）は、その断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施形態２における空隙３００の配列を示す上面図であり、（ｂ）は、空隙３００の形状を示す平面図であり、（ｃ）は、空隙３００の他の形状を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の実施形態２における空隙３００の他の配列を示す上面図であり、（ｂ）は、空隙３００ａ、３００ｂ、３００ｃの形状を示す平面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施形態２における空隙３００の他の配列を示す上面図であり、（ｂ）は、空隙３００ａによる構成単位を示す平面図であり、（ｃ）は、エッジスクライブに近い位置に設けられる空隙３００ｃを示す平面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１    ウェハ
１０    ｎ型ＧａＮ層
１１    ｎ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎからなるクラッド層
１２    ｎ型ＧａＮからなる第１の光ガイド層
１３    多重量子井戸活性層
１４    ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎからなるキャップ層
１５    ｐ型ＧａＮからなる第２の光ガイド層
１６    ｐ型Ａｌ0.05Ｇａ0.95Ｎからなるｐ型クラッド層
１７    ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層
２０    電極層（裏面電極）
３０    ライン状空隙（スクライブ溝）
３５    トレンチ
４５    空隙を形成するための針状部材
３００  空隙
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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