(57)【要約】【課題】劈開時に、溝への応力集中性を高めることができ、狙った位置で割れやすくすることが可能で、微細な断層が発光面に伝播することを防止することが可能で、歩留まりを向上させることができ、しかも工程数の削減を図ることができる半導体レーザおよびその製造方法を提供する。【解決手段】レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、半導体層および半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、劈開補助溝は、共振器面に沿った第１パターン溝と、第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む。【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、積層半導体層を有する半導体素子で、
上記積層半導体層は、共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を有し、
上記レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、上記半導体層および上記半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、
上記劈開補助溝は、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む
半導体レーザ。
【請求項２】
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝は、溝の深さが同じである
請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
上記第２パターン溝の端部より上記第１パターン溝の端部のほうが光出射領域または光入射領域に近い
請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
上記第２パターン溝は、
光出射領域または光入射慮域にある部分から３０μｍ以内にある
請求項１から３のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
上記半導体素子は、
ウルツ鉱ｃ面基板（微斜基板を含む）上の窒化物により形成され、
上記劈開補助溝が、＜１１−２０＞方向に平行に形成されている
請求項１から４のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
上記第１パターン溝が＜２０＞方向に平行に形成され、
上記第２パターン溝が＜１１＞方向に平行に形成されている
請求項５記載の半導体レーザ。
【請求項７】
上記半導体素子は、
００１面のＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板により形成され、
上記劈開補助溝が、＜０１１＞または＜０１−１＞に平行な方向に形成されている
請求項１から４のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
上記第２パターン溝は、
劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている
請求項１から７のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項９】
マルチビーム型レーザであって、前記劈開補助溝が光出射領域間に形成されている
請求項１から８のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
半導体基板上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層が積層される半導体装置を製造するに際し、
上記半導体基板上に上記半導体層を積層する工程と、
上記半導体層に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成し、
上記半導体層のうち、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外の上記リッジストライプ部から上記リッジストライプ部以外の部分にまたがって劈開補助溝を形成する工程と、
上記劈開補助溝から上記半導体層および上記半導体基板を劈開することにより、上記半導体層に上記端面を形成する工程と、を有し、
上記劈開補助溝を形成する工程では、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を形成する
半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝が同時並列的に加工される
請求項１０記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、劈開により形成された共振器端面を有する半導体レーザおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物半導体は、ＡｌＧａＩＮＡｓやＡｌＧａＩｎＰなどの、すでに実用化されている半導体レーザに用いられている半導体よりも、大きなバンドギャップを持っている。
そのため、窒化物半導体レーザは、高密度光ディスク装置や、レーザビームプリンタ、フルカラーディスプレイなどの光源などの広い応用が期待されているレーザである。
【０００３】
ところで、窒化物半導体レーザに使用されるＧａＮは、赤外から赤色の半導体レーザに使用されるＧａＡｓと比べて劈開性が低い。そのため、製造工程において、劈開ラインずれによる不良が１〜２％程度発生している。
また、劈開により形成された断面には、積層方向に微小な段差が存在することが走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）による観察からわかっている。
この微小な段差は、クラッド層に使用されるＡｌＧａＮ層と、Ｉｎを含む活性層との材質の固さの違いに起因していると考えられる。
このような微細な断層が劈開面の活性層部分に生じると、この断層によって光の射出方向が変化してしまうという問題があった。
【０００４】
この微小な断層の対策として、たとえば、特許文献１に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の半導体装置は、レーザダイオードの端面形成において、劈開性の優れたチップ構造を有する。
この技術は、劈開位置にあらかじめ補助溝を形成しておくことで、劈開時に応力を集中させ、劈開性を改善させる。
【０００５】
しかしながら、大量生産のばらつきのなかで、補助溝から外れて劈開させるものが存在する。こうしたとき、上記技術では、歪が加わっている活性層付近に微細な断層が発生し、発光面にまで、断層が及ぶことがある。発光面の平坦性を損なうと、レーザ特性が劣化する。
【０００６】
そこで、特許文献２に、劈開位置がずれることを抑制し、微細な断層が活性層にまでに及ぶことを抑制する構造を有する技術が提案されている。
この構造は、発光面を挟み込むように溝を掘り込んでおり、かつ、劈開の起点となる補助溝を形成することが特徴である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８２２９７６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２９７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記特許文献２に記載された半導体レーザ構造では、生産効率を上げるため収率を増やす検討をしてゆくなかで、チップ幅を狭幅化すると、劈開性が劣化し、狙いの位置で劈開できない不良が増えることがわかった。
【０００９】
劈開時の溝にかかる応力を算出したとこる、２段階状では応力が分散することが判明した。
また、チップ幅に対してこの２段階状の割合が増えた結果として、劈開補助溝へかかる応力の分散が、劈開不良が発生原因の一つであった。
また、２段階状の溝を形成するには、二つの工程が必要となり、生産リードタイムが長くなってしまうことも問題であった。
【００１０】
本技術は、劈開時に、溝への応力集中性を高めることができ、狙った位置で割れやすくすることが可能で、微細な断層が発光面に伝播することを防止することが可能で、歩留まりを向上させることができ、しかも工程数の削減を図ることができる半導体レーザ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】
【００１１】
本技術の第１の観点の半導体レーザは、半導体基板上に、積層半導体層を有する半導体素子で、上記積層半導体層は、共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を有し、上記レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、上記半導体層および上記半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、上記劈開補助溝は、共振器面に沿った第１パターン溝と、上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む。
【００１２】
本技術の第２の観点の半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層が積層される半導体装置を製造するに際し、上記半導体基板上に上記半導体層を積層する工程と、上記半導体層に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成し、上記半導体層のうち、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外の上記リッジストライプ部から上記リッジストライプ部以外の部分にまたがって劈開補助溝を形成する工程と、上記劈開補助溝から上記半導体層および上記半導体基板を劈開することにより、上記半導体層に上記端面を形成する工程と、を有し、上記劈開補助溝を形成する工程では、共振器面に沿った第１パターン溝と、上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を形成する。
【発明の効果】
【００１３】
本技術によれば、劈開時に、溝への応力集中性を高めることができ、狙った位置で割れやすくすることが可能で、微細な断層が発光面に伝播することを防止することが可能で、歩留まりを向上させることができ、しかも工程数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る半導体レーザの概略構成を示す斜視的図である。
【図２】本実施形態に係る劈開補助溝の第１の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る劈開補助溝の第２の構成例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る劈開補助溝の第３の構成例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る劈開補助溝の第４の構成例を示す図である。
【図６】本実施形態に係る劈開補助溝の第５の構成例を示す図である。
【図７】本実施形態に係る劈開補助溝の第６の構成例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る劈開補助溝の第７の構成例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る劈開補助溝の第８の構成例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る劈開補助溝の第９の構成例を示す図である。
【図１１】本実施形態に係る劈開補助溝の第１０の構成例を示す図である。
【図１２】本実施形態に係る劈開補助溝における劈開ライン上における応力の応力分布および分散状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】比較例として２段溝を有する劈開補助溝における劈開ライン上における応力の応力分布および分散状態のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る劈開補助溝および比較例の劈開補助溝の応力増強係数をグラフとして示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．半導体レーザの構成例
２．劈開補助溝の構成例
３．半導体レーザの製造方法
【００１６】
＜１．半導体レーザの構成例＞
図１は、本実施形態に係る半導体レーザの概略構成を示す斜視的図である。
なお、図１は、模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。
【００１７】
本実施形態の半導体レーザ１は、帯状のリッジストライプ部（光導波路に相当し、以下リッジ部という場合もある）２０Ａを共振器方向（リッジ部２０Ａの延在方向）から一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２によって挟み込んだ構造を有している。
すなわち、半導体レーザ１は、いわゆる端面発光型の半導体レーザとして構成されている。
この半導体レーザ１は、たとえば、半導体基板（以下、単に基板）１０上に、レーザ構造を含む積層半導体層２０を有する。
半導体装置２０は、下部クラッド層２１、活性層２２、上部クラッド層２３およびコンタクト層２４を基板１０側からこの順に含む。
なお、半導体層２０には、上記した層以外の層（たとえば、バッファ層やガイド層など）がさらに設けられていてもよい。
【００１８】
基板１０は、たとえばＧａＮなどのＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体により形成される。
ここで、「ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体」とは、短周期型周期率表における３Ｂ族元素群のうちの少なくとも１種と、短周期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくともＮとを含むものを指している。
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体としては、たとえば、ＧａとＮとを含んだ窒化ガリウム系化合物が挙げられる。窒化ガリウム系化合物には、たとえば、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどが含まれる。
ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体には、必要に応じてＳｉ、Ｇｅ、Ｏ、ＳｅなどのＩＶ族またはＶＩ族元素のｎ型不純物、または、Ｍｇ、Ｚｎ、ＣなどのＩＩ族またはＩＶ族元素のｐ型不純物がドープされている。
【００１９】
半導体層２０は、たとえば、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体を主に含んで構成されている。  下部クラッド層２１は、たとえばＡｌＧａＮにより形成されている。
活性層２２は、たとえば、組成比の互いに異なるＧａＩｎＮによりそれぞれ形成された井戸層およびバリア層を交互に積層した多重量子井戸構造を有する。
上部クラッド層２３は、たとえばＡｌＧａＮにより形成されている。
コンタクト層２４は、たとえばＧａＮにより形成されている。
【００２０】
半導体層２０の上部、具体的には、上部クラッド層２３の上部およびコンタクト層２４には、帯状のリッジ部２０Ａが形成されている。このリッジ部２０Ａは、半導体層２０のうち、リッジ部２０Ａの両脇の部分と共に、光導波路を構成しており、横方向（共振器方向と直交する方向）の屈折率差を利用して横方向の光閉じ込めを行うと共に、半導体層２０へ注入される電流を狭窄するものである。活性層２２のうち上述の光導波路の直下の部分が、電流注入領域に対応しており、この電流注入領域が発光領域２２Ａとなる。
【００２１】
半導体層２０には、リッジ部２０Ａをリッジ部２０Ａの延在方向から挟み込む一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２（一対の劈開面）が形成されている。
これら前端面Ｓ１および後端面Ｓ２は、たとえば劈開によって形成された劈開面であり、これら前端面Ｓ１および後端面Ｓ２、並びに端面間のストライプ部によって共振器が構成されている。
前端面Ｓ１はレーザ光を射出する面であり、前端面Ｓ１の表面には多層反射膜（図示せず）が形成されている。
一方、後端面Ｓ２はレーザ光を反射する面であり、後端面Ｓ２の表面にも多層反射膜（図示せず）が形成されている。
後端面Ｓ２側の多層反射膜は、当該多層反射膜と後端面Ｓ２とにより構成される射出側端面の反射率がたとえば１０％程度となるように調整された低反射率膜である。
一方、後端面Ｓ２側の多層反射膜は、この多層反射膜と後端面Ｓ２とにより構成される反射側端面の反射率がたとえば９５％程度となるように調整された高反射率膜である。
【００２２】
リッジ部２０Ａの上面（コンタクト層２４の表面）には上部電極３２が設けられている。
この上部電極３２は、たとえばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して形成されており、コンタクト層２４と電気的に接続されている。
一方、基板１０の裏面には下部電極３３が設けられている。この下部電極３３は、たとえばＡｕとＧｅとの合金，ＮｉおよびＡｕを基板１０側から順に積層して構成されており、基板１０と電気的に接続されている。
また、リッジ部２０Ａの側面および裾野には、絶縁層３１が形成されている。この絶縁層３１は、たとえば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＺｒＯ２などによって構成されている。
【００２３】
また、半導体レーザ１では、前端面Ｓ１および後端面Ｓ２のそれぞれに、半導体層２０および基板１０を劈開するための劈開補助溝（切欠き）４０が形成されている。
劈開補助溝４０は、リッジ部２０Ａの両脇に設けられており、基板１０にまで達する深さを有している。
劈開補助溝４０は、基板１０内において、２つのパターン溝を有している。
たとえば、劈開補助溝４０は、図１に示すように、基板１０にまで達する端面Ｓ１（Ｓ２）に平行な方向に沿った第１パターン溝４１と、第１パターン溝４１と交差する第２パターン溝４２とを含んで構成されている。
【００２４】
劈開補助溝４０は、たとえばその深さが２〜４μｍ程度である。
劈開補助溝４０の深さの最適値は、ペレットサイズや研磨後のウェハ厚み、劈開条件によって異なるが、１μｍ〜１０μｍ程度の設計がよく、好ましくは２〜４μｍ程度である。
劈開補助溝４０においては、基本的に溝への応力集中性を高め、狙った位置で割れやすくし、劈開を効率よく行わせるために、第１パターン溝４１の深さが第２パターン溝４２より深いか、両パターン溝が同じであることが望ましい。
ただし、本実施形態では、第１パターン溝４１と第２パターン溝４２は、溝の深さが同じである。
第１パターン溝４１と第２パターン溝４２は、溝の深さが同じであることは、両パターン溝４１，４２を同時並列的に加工することが可能となり、工程数の削減を図れ、生産性の向上を図ることができる。
【００２５】
劈開補助溝４０は、後述するように、第２パターン溝４２の端部より第１パターン溝４１の端部のほうが光出射領域に近くなるように形成される。
また、第２パターン溝４２は、劈開を確実に行わせるためには、光出射領域または光入射領域にある部分であるリッジ部２０から３０μｍ以内にあるように形成される。
また、第２パターン溝４２は、劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている。
【００２６】
図１に示すように、第１パターン溝４１および第２パターン溝４２は共に、積層方向から見たときに、共振器方向に延在する多角形状に形成されている。
第１パターン溝４１のうちリッジ部２０Ａ側の端部は、たとえば、共振器方向と交差する方向に切り欠かれたテーパー状に形成されている。
基板１０内において、第１パターン溝４１の深さは、たとえば、第２パターン溝４２の深さとほぼ等しくなっている。
【００２７】
＜２．劈開補助溝の構成例＞
以下に、劈開補助溝４０の具体的な構成例について説明する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る劈開補助溝の第１の構成例を示す図である。
図２の例は、半導体レーザ１が、ウルツ鉱ｃ面基板（微斜基板を含む）上の窒化物により形成されている例である。なお、Ｃ軸からやや傾斜させるエピキタシャル成長層も含む。
【００２９】
すなわち、図２は、ウルツ鉱（六方晶）構造のＧａＮ基板を例に示す構成例である。
図２の劈開補助溝４０Ａは、図２に示すように、端面Ｓ１（Ｓ２）に平行な方向に沿った第１パターン溝４１Ａと、第１パターン溝４１Ａと交差する第２パターン溝４２とを含んで構成されている。
劈開補助溝４０Ａにおいては、図２に示すように、第１パターン溝４１Ａが、＜１１２０＞方向に平行に形成され、第２パターン溝４２Ａが＜１１００＞方向に平行な方向に形成されている。
この例では、第１パターン溝４１Ａと第２パターン溝４２Ａの溝幅は、たとえば１μｍ程度に設定される。
劈開補助溝４０Ａは、第１パターン溝４１Ａと第２パターン溝４２Ａの交差部分のいわゆる十字溝幅が１μｍ程度となるように形成されている。
劈開補助溝４０Ａは、前述したように、溝への応力集中性を高め、狙った位置で割れやすくし、劈開を効率よく行わせるために、第１パターン溝４１Ａの深さが第２パターン溝４２Ａより深いか、両パターン溝が同となるように形成される。
本実施形態では、第１パターン溝４１Ａと第２パターン溝４２Ａは、溝の深さが同じである。
第１パターン溝４１Ａと第２パターン溝４２Ａは、溝の深さが同じであることは、両パターン溝４１，４２を同時並列的に加工することが可能となり、工程数の削減を図れ、生産性の向上を図ることができる。
【００３０】
劈開補助溝４０は、図２に示すように、第２パターン溝４２Ａの端部４２１より第１パターン溝４１Ａの端部４１１のほうが光出射領域または光入射領域ＯＰＡに近くなるように形成される。
また、第２パターン溝４２Ａは、劈開を確実に行わせるためには、光出射領域または光入射領域にある部分であるリッジ部２０から距離ｄが３０μｍ以内にあるように形成される。
第２パターン溝４２Ａは、劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている。
【００３１】
図２の劈開補助溝４０Ａを有する半導体レーザ１Ａによれば、劈開時に、溝への応力集中性が高まり、狙った位置で割れやすくすることができ、微細な断層が発光面に伝播することを防止することが可能で、歩留まりを向上させることができる。
また、劈開補助溝は、第１パターン溝４１Ａと第２パターン溝４２Ａの溝の深さを同じ構造とすることで、１工程で加工できることから、工程数が削減され、生産性を向上させることができる。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る劈開補助溝の第２の構成例を示す図である。
【００３３】
図３の劈開補助溝４０Ｂが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、第１パターン溝４１Ｂおよび第２パターン溝４２Ｂの幅と、第２パターン溝４２Ｂの形状にある。
図３の劈開補助溝４０Ｂにおいて、第１パターン溝４１Ｂおよび第２パターン溝４２Ｂの幅が１μｍより大きく、たとえば３μｍ程度に設定されている。
そして、第２パターン溝４２Ｂが、光平面視して、図中左側に頂点が位置するような三角形となるように形成されている。これにより、劈開補助溝４０Ｂは、第１パターン溝４１Ｂと第２パターン溝４２Ｂの交差部分のいわゆる十字溝幅が５μｍ程度となるように形成されている。
【００３４】
図３の劈開補助溝４０Ｂを有する半導体レーザ１Ｂによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
図４は、本実施形態に係る劈開補助溝の第３の構成例を示す図である。
【００３６】
図４の劈開補助溝４０Ｃが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、第２パターン溝４２Ｃの幅が異なり、結果として、第１パターン溝４１Ｃと第２パターン溝４２Ｃの交差部分のいわゆる十字溝幅が異なることにある。
図４の劈開補助溝４０Ｃにおいて、第１パターン溝４１Ｃの幅が１μｍに設定されている。
そして、第２パターン溝４２Ｃが平面視して方形で、幅が１０μｍ程度となるように形成されている。これにより、劈開補助溝４０Ｃは、第１パターン溝４１Ｃと第２パターン溝４２Ｃの交差部分のいわゆる十字溝幅が１０μｍ程度となるように形成されている。
【００３７】
図４の劈開補助溝４０Ｃを有する半導体レーザ１Ｂによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図５は、本実施形態に係る劈開補助溝の第４の構成例を示す図である。
【００３９】
図５の劈開補助溝４０Ｄが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、第２パターン溝４２Ｄの幅と、第２パターン溝４２Ｄの形状にある。
図５の劈開補助溝４０Ｄにおいて、第１パターン溝４１Ｄの幅が１μｍ程度に設定されている。
そして、第２パターン溝４２Ｂが平面視して、光出射領域または光入射領域ＯＰＡから離れた位置に頂点がある三角形となるように形成されている。これにより、劈開補助溝４０Ｄは、第１パターン溝４１Ｄと第２パターン溝４２Ｄの交差部分のいわゆる十字溝幅が５μｍ程度となるように形成されている。
【００４０】
図５の劈開補助溝４０Ｄを有する半導体レーザ１Ｄによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
図６は、本実施形態に係る劈開補助溝の第５の構成例を示す図である。
【００４２】
図６の劈開補助溝４０Ｅが図５の劈開補助溝４０Ｄと異なる点は、第２パターン溝４２Ｅの形状にある。
図６の劈開補助溝４０Ｅにおいて、第１パターン溝４１Ｅの幅が１μｍ程度に設定されている。
そして、第２パターン溝４２Ｅが平面視して、光出射領域または光入射領域ＯＰＡから離れた位置に頂点がある三角形と領域ＯＰＡの近くに頂点がある三角形を重ね合わせたように形成されている。これにより、劈開補助溝４０Ｄは、第１パターン溝４１Ｄと第２パターン溝４２Ｄの交差部分のいわゆる十字溝幅が５μｍ程度となるように形成されている。
【００４３】
図６の劈開補助溝４０Ｅを有する半導体レーザ１Ｅによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る劈開補助溝の第６の構成例を示す図である。
【００４５】
図７の劈開補助溝４０Ｆが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、第２パターン溝４２Ｆの形状にある。
図７の劈開補助溝４０Ｆにおいて、第１パターン溝４１Ｆの幅が１μｍ程度に設定されている。
そして、第２パターン溝４２Ｆが平面視して、共振器方向に延びる楕円形状となるように形成されている。これにより、劈開補助溝４０Ｄは、第１パターン溝４１Ｄと第２パターン溝４２Ｄの交差部分のいわゆる十字溝幅が５μｍ程度となるように形成されている。
【００４６】
図７の劈開補助溝４０Ｆを有する半導体レーザ１Ｆによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図８は、本実施形態に係る劈開補助溝の第７の構成例を示す図である。
【００４８】
図８の劈開補助溝４０Ｇが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、第１パターン溝４１Ｇおよび第２パターン溝４２Ｇの幅にある。
図８の劈開補助溝４０Ｇにおいて、第１パターン溝４１Ｇおよび第２パターン溝４２Ｇの幅が１μｍより大きく、たとえば５μｍ程度に設定されている。
そして、劈開補助溝４０Ｇは、第１パターン溝４１Ｇと第２パターン溝４２Ｇの交差部分のいわゆる十字溝幅が５μｍ程度となるように形成されている。
【００４９】
図８の劈開補助溝４０Ｇを有する半導体レーザ１Ｇによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
図９は、本実施形態に係る劈開補助溝の第８の構成例を示す図である。
【００５１】
図９の劈開補助溝４０Ｈが図２の劈開補助溝４０Ａと異なる点は、光出射領域または光入射領域ＯＰＡが複数（図９の例では４）並列に形成されたマルチビーム型半導体レーザ１Ｈに本劈開補助溝４０Ｈが適用されていることにある。
換言すれば、図９の半導体レーザ１Ｈは、複数のリッジストライプ部２０Ａ−１〜２０Ａ−４を有する。換言すれば、光出射領域または光入射領域ＯＰＡ１〜ＯＰＡ４を有する。
【００５２】
図９のマルチビーム型半導体レーザ１Ｈは、共振器方向に直交する方向で最外部に位置する光出射領域または光入射領域ＯＰＡ１、ＯＰＡ４の近傍のみに第１パターン溝４１Ｈおよび第２パターン溝４２Ｈが形成されている。
【００５３】
図９の劈開補助溝４０Ｈを有する半導体レーザ１Ｈによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
図１０は、本実施形態に係る劈開補助溝の第９の構成例を示す図である。
【００５５】
図１０の劈開補助溝４０Ｉが図９の劈開補助溝４０Ｈと異なる点は、最外部に位置する光出射領域または光入射領域ＯＰＡ１、ＯＰＡ４の外部近傍のみでなくすべての領域間に第１パターン溝４１Ｉおよび第２パターン溝４２Ｉが形成されている。
すなわち、領域ＯＰＡ１、ＯＰＡ４の近傍外部に加えて、領域ＯＰＡ１とＯＰＡ２間、領域ＯＰＡ２とＯＰＡ３間、領域ＯＰＡ３とＯＰＡ４間に、第１パターン溝４１Ｉおよび第２パターン溝４２Ｉが形成されている。
【００５６】
図１０の劈開補助溝４０Ｉを有する半導体レーザ１Ｉによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図１１は、本実施形態に係る劈開補助溝の第１０の構成例を示す図である。
【００５８】
図１１の劈開補助溝４０Ｊが図９の劈開補助溝４０Ｈと異なる点は、最外部に位置する光出射領域または光入射領域ＯＰＡ１、ＯＰＡ４の外部近傍のみでなくすべての領域間に第１パターン溝４１Ｊが形成されている。
すなわち、領域ＯＰＡ１、ＯＰＡ４の近傍外部に加えて、領域ＯＰＡ１とＯＰＡ２間、領域ＯＰＡ２とＯＰＡ３間、領域ＯＰＡ３とＯＰＡ４間に、第１パターン溝４１Ｊが形成されている。
【００５９】
図１１の劈開補助溝４０Ｊを有する半導体レーザ１Ｊによれば、上述した図２の劈開補助溝４０Ａを半導体レーザ１Ａの効果と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に係る劈開補助溝における劈開ライン上における応力の応力分布および分散状態のシミュレーション結果を示す図である。
図１２（Ａ）は第１パターン溝と第２パターン溝による十字幅が１．１μｍの場合のシミュレーション結果である。図１２（Ｂ）は第１パターン溝と第２パターン溝による十字幅が５μｍの場合のシミュレーション結果である。図１２（Ｃ）は第１パターン溝と第２パターン溝による十字幅が１０μｍの場合のシミュレーション結果である。
図１３は、比較例として２段溝を有する劈開補助溝における劈開ライン上における応力の応力分布および分散状態のシミュレーション結果を示す図である。
図１４は、本実施形態に係る劈開補助溝および比較例の劈開補助溝の応力増強係数をグラフとして示す図である。
【００６１】
比較例では、図１４に示すように、応力増強係数が２．８２であり、図１３に示すように、２段階状では応力が分散することが判明した。
また、チップ幅に対してこの２段階状の割合が増えた結果として、劈開補助溝へかかる応力の分散が、劈開不良が発生原因の一つとなっている。
【００６２】
これに対して、本実施形態に係る劈開補助溝４０によれば、図１２に示すように、応力分散がほとんど現出していない。
そして、十字幅が１．１μｍの場合の応力増強係数が３．０９となり、十字幅が５μｍの場合の応力増強係数が３．００となり、十字幅が１０μｍの場合の応力増強係数が２．８８となっている。
このことから、第１パターン溝４１と第２パターン溝４２との十字の幅が小さいほど、劈開ライン上の応力増強係数は増大することがわかる。
【００６３】
＜３．半導体レーザ１の製造方法＞
次に、本実施形態に係る半導体レーザ１の製造方法について説明する。
基本的に、基板１０上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層２０が積層される半導体装置を製造するに際し、まず、基板１０上に半導体層２０を積層する。
半導体層２０に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成する。
このとき、半導体層２０のうち、端面Ｓ１（Ｓ２）の光出射領域または光入射領域となる部分以外のリッジ部からリッジ部以外の部分にまたがって劈開補助溝４０を形成する。
劈開補助溝４０から半導体層２０および基板１０を劈開することにより、半導体層２０に端面Ｓ１、Ｓ２を形成する。
ただし、劈開補助溝４０を形成するに際し、共振器面に沿った第１パターン溝４１と、第１パターン溝４１と交差する第２パターン溝４２と、を形成する。
このとき、たとえば第１パターン溝４１と第２パターン溝４２が同時並列的に加工される。
【００６４】
窒化物半導体レーザのより具体的な製造方法を以下に説明する。
ＧａＮ基板１０の表面をたとえばサーマルクリーニングにより清浄する。
次に、清浄されたＧａＮ基板１０上に、たとえばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型下部クラッド層２１、活性層２２、ｐ型上部クラッド層２３およびコンタクト層２４を順次成長させて、半導体層２０を形成する。
ｐオーミック電極をストライプ状に成膜する。
ｐ電極をエッチングマスクとしてｐ型コンタクト層２４、ｐ型クラッド層２３を反応性イオエッチング（ＲＩＥ）にて加工し、光導波路となるリッジストライプを形成する。
【００６５】
次に、劈開補助溝４０をＲＩＷにてエッチングする、溝の深さは３μｍ程度とする。浅すぎると劈開しずらく、深すぎるとウェハ工程での割れ不良となりやすくなる。
電流狭窄膜としてＳｉＯ２やＳｉＮを成膜する。
リッジ上部のみ開口するように加工し、ｐ電極を露出させる。
そして、リッジストライプ部の側部にパッド電極を成膜する。
【００６６】
ＧａＮ基板１０の裏面を研磨し、たとえば９０μｍの厚みにする。
裏面にｎオーミック電極を成膜する。
ｐ面の劈開補助溝に沿って、ウェハエッジにケガキ加工する。
ｎ面側から劈開補助溝に合わせてスクライバーを当て、ケガキ位置を起点として劈開し、端面Ｓ１，Ｓ２を形成する。ウェハをバー状態になる。
バー端面は片側に低反射率の絶縁膜を成膜し、もう一方には高反射率の絶縁膜を成膜する。
バーをペレット化する。
以降は、一般的な半導体レーザの作製方法に従ってかまわない。
このようにして、本実施形態の半導体レーザ１が製造される。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態によれば、劈開時に、溝への応力集中性が高まり、狙った位置で割れやすくすることができ、微細な断層が発光面に伝播することを防止することが可能で、歩留まりを向上させることができる。
また、劈開補助溝は１工程で加工できる構造であることから、工程数が削減され、生産性を向上させることができる。
【００６８】
以上、実施形態およびを挙げて本技術を説明したが、本技術は上記の実施形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００６９】
また、上記実施形態では、窒化ガリウム系の半導体レーザを例にして本技術を説明したが、他の化合物半導体レーザ、たとえば、ＧａＩｎＡｓＰ系などの赤色半導体レーザ、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族の半導体レーザにも適用可能である。
また、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザにも適用可能である。
たとえば、半導体素子は、００１面のＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板により形成される。
この場合、記劈開補助溝が、＜０１１＞または＜０１−１＞に平行な方向に形成される。
【００７０】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）半導体基板上に、積層半導体層を有する半導体素子で、
上記積層半導体層は、共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を有し、
上記レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、上記半導体層および上記半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、
上記劈開補助溝は、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む
半導体レーザ。
（２）上記第１パターン溝と上記第２パターン溝は、溝の深さが同じである
上記（１）記載の半導体レーザ。
（３）上記第２パターン溝の端部より上記第１パターン溝の端部のほうが光出射領域または光入射領域に近い
上記（１）または（２）記載の半導体レーザ。
（４）上記第２パターン溝は、
光出射領域または光入射慮域にある部分から３０μｍ以内にある
上記（１）から（３）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（５）上記半導体素子は、
ウルツ鉱ｃ面基板（微斜基板を含む）上の窒化物により形成され、
上記劈開補助溝が、＜１１−２０＞方向に平行に形成されている
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（６）上記第１パターン溝が＜２０＞方向に平行に形成され、
上記第２パターン溝が＜１１＞方向に平行に形成されている
上記（５）記載の半導体レーザ。
（７）上記半導体素子は、
００１面のＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板により形成され、
上記劈開補助溝が、＜０１１＞または＜０１−１＞に平行な方向に形成されている
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（８）上記第２パターン溝は、
劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている
上記（１）から（７）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（９）マルチビーム型レーザであって、前記劈開補助溝が光出射領域間に形成されている
上記（１）から（８）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（１０）半導体基板上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層が積層される半導体装置を製造するに際し、
上記半導体基板上に上記半導体層を積層する工程と、
上記半導体層に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成し、
上記半導体層のうち、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外の上記リッジストライプ部から上記リッジストライプ部以外の部分にまたがって劈開補助溝を形成する工程と、
上記劈開補助溝から上記半導体層および上記半導体基板を劈開することにより、上記半導体層に上記端面を形成する工程と、を有し、
上記劈開補助溝を形成する工程では、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を形成する
半導体レーザの製造方法。
（１１）
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝が同時並列的に加工される
上記（１０）記載の半導体レーザの製造方法。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・半導体レーザ、１０・・・半導体基板、２０・・・半導体層、２０Å・・・リッジストライプ部、２１・・・下部クラッド層、２２・・・活性層、２２Ａ・・・発光領域、２３・・・上部ガイド層、２４・・・コンタクト層、３１・・・絶縁層、３２・・・上部電極、３３・・・下部電極、４０・・・劈開補助溝、４１，４１Ａ〜４１Ｊ・・・第１パターン溝、４２，４２Ａ〜４２Ｊ・・・パターン溝、Ｓ１・・・前端面、Ｓ２・・・後端面。
【図１】
2013171883.tif 000003
【図２】
2013171883.tif 000004
【図３】
2013171883.tif 000005
【図４】
2013171883.tif 000006
【図５】
2013171883.tif 000007
【図６】
2013171883.tif 000008
【図７】
2013171883.tif 000009
【図８】
2013171883.tif 000010
【図９】
2013171883.tif 000011
【図１０】
2013171883.tif 000012
【図１１】
2013171883.tif 000013
【図１４】
2013171883.tif 000014
【図１２】
2013171883.tif 000015
【図１３】
2013171883.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月25日(2012.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
リッジ部２０Ａの上面（コンタクト層２４の表面）には上部電極３２が設けられている。
この上部電極３２は、たとえばＮｉ、Ｐｔ、Ａｕをこの順に積層して形成されており、コンタクト層２４と電気的に接続されている。
一方、基板１０の裏面には下部電極３３が設けられている。この下部電極３３は、たとえばＡｕとＧｅとの合金，ＴｉおよびＡｕを基板１０側から順に積層して構成されており、基板１０と電気的に接続されている。
また、リッジ部２０Ａの側面および裾野には、絶縁層３１が形成されている。この絶縁層３１は、たとえば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＺｒＯ２などによって構成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
次に、劈開補助溝４０をＲＩＥにてエッチングする、溝の深さは３μｍ程度とする。浅すぎると劈開しずらく、深すぎるとウェハ工程での割れ不良となりやすくなる。
電流狭窄膜としてＳｉＯ２やＳｉＮを成膜する。
リッジ上部のみ開口するように加工し、ｐ電極を露出させる。
そして、リッジストライプ部の側部にパッド電極を成膜する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
なお、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）半導体基板上に、積層半導体層を有する半導体素子で、
上記積層半導体層は、共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を有し、
上記レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、上記半導体層および上記半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、
上記劈開補助溝は、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む
半導体レーザ。
（２）上記第１パターン溝と上記第２パターン溝は、溝の深さが同じである
上記（１）記載の半導体レーザ。
（３）上記第２パターン溝の端部より上記第１パターン溝の端部のほうが光出射領域または光入射領域に近い
上記（１）または（２）記載の半導体レーザ。
（４）上記第２パターン溝は、
光出射領域または光入射慮域にある部分から３０μｍ以内にある
上記（１）から（３）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（５）上記半導体素子は、
ウルツ鉱ｃ面基板（微斜基板を含む）上の窒化物により形成され、
上記劈開補助溝が、＜１１−２０＞方向に平行に形成されている
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（６）上記半導体素子は、
００１面のＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板により形成され、
上記劈開補助溝が、＜０１１＞または＜０１−１＞に平行な方向に形成されている
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（７）上記第２パターン溝は、
劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている
上記（１）から（６）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（８）マルチビーム型レーザであって、前記劈開補助溝が光出射領域間に形成されている
上記（１）から（７）のいずれか一に記載の半導体レーザ。
（９）半導体基板上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層が積層される半導体装置を製造するに際し、
上記半導体基板上に上記半導体層を積層する工程と、
上記半導体層に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成し、
上記半導体層のうち、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外の上記リッジストライプ部から上記リッジストライプ部以外の部分にまたがって劈開補助溝を形成する工程と、
上記劈開補助溝から上記半導体層および上記半導体基板を劈開することにより、上記半導体層に上記端面を形成する工程と、を有し、
上記劈開補助溝を形成する工程では、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を形成する
半導体レーザの製造方法。
（１０）
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝が同時並列的に加工される
上記（９）記載の半導体レーザの製造方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、積層半導体層を有する半導体素子で、
上記積層半導体層は、共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を有し、
上記レーザ構造は、劈開面により形成された端面を有し、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外にまたがって、上記半導体層および上記半導体基板を劈開するための劈開補助溝が形成され、
上記劈開補助溝は、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を含む
半導体レーザ。
【請求項２】
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝は、溝の深さが同じである
請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
上記第２パターン溝の端部より上記第１パターン溝の端部のほうが光出射領域または光入射領域に近い
請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
上記第２パターン溝は、
光出射領域または光入射慮域にある部分から３０μｍ以内にある
請求項１から３のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
上記半導体素子は、
ウルツ鉱ｃ面基板（微斜基板を含む）上の窒化物により形成され、
上記劈開補助溝が、＜１１−２０＞方向に平行に形成されている
請求項１から４のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
上記半導体素子は、
００１面のＧａＡｓ、ＩｎＡｓ基板により形成され、
上記劈開補助溝が、＜０１１＞または＜０１−１＞に平行な方向に形成されている
請求項１から４のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
上記第２パターン溝は、
劈開性のある結晶方位に沿わないように配置されている
請求項１から６のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
マルチビーム型レーザであって、前記劈開補助溝が光出射領域間に形成されている
請求項１から７のいずれか一に記載の半導体レーザ。
【請求項９】
半導体基板上に、劈開性を有し、劈開面からなる端面を有する半導体層が積層される半導体装置を製造するに際し、
上記半導体基板上に上記半導体層を積層する工程と、
上記半導体層に共振器として機能するリッジストライプ状の光導波路を含むレーザ構造を形成し、
上記半導体層のうち、上記端面の光出射領域または光入射領域となる部分以外の上記リッジストライプ部から上記リッジストライプ部以外の部分にまたがって劈開補助溝を形成する工程と、
上記劈開補助溝から上記半導体層および上記半導体基板を劈開することにより、上記半導体層に上記端面を形成する工程と、を有し、
上記劈開補助溝を形成する工程では、
共振器面に沿った第１パターン溝と、
上記第１パターン溝と交差する第２パターン溝と、を形成する
半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
上記第１パターン溝と上記第２パターン溝が同時並列的に加工される
請求項９記載の半導体レーザの製造方法。