(57)【要約】【課題】導波路メサを含む半導体光素子の作製において、へき開経路の乱れを低減可能な、半導体光素子を作製する方法を提供する。【解決手段】半導体バーＢＡＲ１及び基板生産物ＳＰ１は、それぞれ、単一のへき開動作により生成されたへき開面ＣＬ１、ＣＬ２を有する。へき開面ＣＬ１には転写マース及び残留マークが現れる。転写マース及び残留マークがしっかりと案内して、このへき開面が形成される。へき開により、残留マーク３５ａは第１窪み５１ａ及び第２窪み５３ａに分離され、残留マーク３５ｂは第１窪み５１ｂ及び第２窪み５３ｂに分離される。転写マーク３７ａは第１窪み５５ａ及び第２窪み５７ａに分離され、転写マークは３７ｂ第１窪み５５ｂ及び第２窪み５７ｂに分離される。半導体バーＢＡＲ１のへき開面ＣＬ１は、残留マークからの第１窪み５１ａ、５１ｂ及び転写マークからの第１窪み５５ａ、５５ｂを有する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光素子を作製する方法であって、
第１の方向にへき開可能な基板の上に、光導波路のためのへき開可能な半導体積層をエピタキシャルに成長する工程と、
前記第１の方向に配列された複数の開口を有する第１のマスクを前記半導体積層の上に形成する工程と、
前記第１のマスクを用いて前記半導体積層のエッチングを行って、前記開口の配列に対応するマーク配列を前記半導体積層の表面に形成する工程と、
前記マーク配列を形成した後に、前記第１のマスクを除去する工程と、
前記第１のマスクを除去した後に、前記第１の方向に交差する第２の方向に延在する第１及び第２の開口を有する第２のマスクを形成する工程と、
前記第２のマスクを用いたドライエッチングにより、前記第１及び第２の開口にそれぞれ、対応する第１及び第２の溝、並びに導波路メサを前記半導体積層に形成する工程と、
前記第１及び第２の溝を前記半導体積層に形成した後に、基板生産物のへき開を行って半導体バーを作製する工程と、
を備え、
前記第１の溝及び前記第２の溝は前記導波路メサを規定し、
前記基板生産物は、前記第１及び第２の溝並びに前記導波路メサを含み、
前記導波路メサは、第１のクラッド層、コア層及び第２のクラッド層を含み、
前記第２のマスクの前記第１の開口の第１縁と前記第２のマスクの前記第２の開口の第１縁との間隔は前記導波路メサの幅を規定し、
前記第２のマスクの前記第１の開口の前記第１縁は前記マーク配列のうちの第１のマークを横切り、
前記第２のマスクの前記第２の開口の前記第１縁は前記マーク配列のうちの第２のマークを横切り、
前記ドライエッチングにより前記導波路メサの上面には第１及び第２残留マークが形成され、前記第１及び第２残留マークは、それぞれ、前記ドライエッチングにより前記第１及び第２のマークの一部から形成され、
前記ドライエッチングにより前記第１の溝の底面には第１転写マークが形成され、前記第１転写マークは前記第１のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成り、
前記ドライエッチングにより前記第２の溝の底面には第２転写マークが形成され、前記第２転写マークは前記第２のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成る、半導体光素子を作製する方法。
【請求項２】
前記第１のマークの一部は前記第１の開口に現れ、前記第２のマスクは前記第１のマークの残り部分を覆い、
前記第２のマークの一部は前記第２の開口に現れ、前記第２のマスクは前記第２のマークの残り部分を覆い、
前記第１のマークの前記一部は前記第１の方向に向いた角を有すると共に、前記第１のマークの前記残り部分は、前記第１の方向と反対向きの第３の方向に向いた角を有し、
前記第２のマークの前記一部は前記第１の方向に向いた角を有すると共に、前記第２のマークの前記残り部分は、前記第３の方向に向いた角を有する、請求項１に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項３】
前記へき開により、前記第１転写マークは第１及び第２部分に分離され、
前記へき開により、前記第２転写マークは第１及び第２部分に分離され、
前記半導体バーのへき開面は、前記第１転写マークの前記第１部分及び前記第２の転写マークの前記第１部分を有し、
前記へき開により、前記第１残留マークは第１及び第２部分に分離され、
前記へき開により、前記第２残留マークは第１及び第２部分に分離され、
前記半導体バーのへき開面は、前記第１残留マークの前記第１部分及び前記第２の残留マークの前記第１部分を有する、請求項１又は請求項２に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項４】
前記第１の開口の第２縁は前記マーク配列のうちの第３のマークを横切り、
前記第２の開口の第２縁は前記マーク配列のうちの第４のマークを横切り、
前記第１の開口の前記第２縁は前記第１の開口の前記第１縁より前記第２の開口から離れており、
前記第２の開口の前記第２縁は前記第２の開口の前記第１縁より前記第１の開口から離れている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の溝を形成する工程では第１及び第２のテラスが形成され、
前記第１のテラス及び前記導波路メサは前記第１の溝を規定し、
前記第２のテラス及び前記導波路メサは前記第２の溝を規定し、
前記ドライエッチングにより前記第１及び第２のテラスの上面にはそれぞれ、第３及び第４残留マークが形成され、前記第３及び第４残留マークは、それぞれ、前記ドライエッチングにより前記第３及び第４のマークの一部から形成され、
前記ドライエッチングにより前記第１の溝の前記底面には第３転写マークが形成され、前記第３転写マークは前記第３のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成り、
前記ドライエッチングにより前記第２の溝の前記底面には第４転写マークが形成され、前記第４転写マークは前記第４のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成る、請求項４に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項６】
前記基板生産物のへき開を行う前に、前記マーク配列に合わせて前記基板生産物にスクライブを行って、スクライブ溝を形成する工程を更に備え、
前記スクライブは前記半導体積層の表面に行われ、
前記スクライブ溝の深さは、前記第１及び第２のマークの深さより大きい、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項７】
前記導波路メサは、コンタクト層を更に含み、
前記コンタクト層は、前記第１のクラッド層、前記コア層及び前記第２のクラッド層の上に設けられ、
前記第１及び第２のマークの深さは２５０ｎｍ以上である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の溝を形成した後に前記へき開を行う前に、前記第１及び第２残留マーク並びに前記第１及び第２転写マークを覆うように絶縁膜を成長する工程を更に備える、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項９】
前記へき開を行う前に、前記導波路メサの上面に位置する開口を前記絶縁膜に形成して、保護膜を形成する工程と、
前記へき開を行う前に、前記開口を介して前記導波路メサに接触を成す第１の電極を形成する工程を更に備え、
前記基板生産物は、前記第１の電極を更に含む、請求項８に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項１０】
前記コア層は、キャリアの注入に応答して光を発生する活性層を含む、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された半導体光素子を作製する方法。
【請求項１１】
半導体光素子であって、
へき開可能な基板と、
前記基板の上にエピタキシャル成長された半導体積層と、
を備え、
前記基板及び前記半導体積層はへき開可能な半導体積層体を構成し、
前記半導体積層体は、基底面と、該基底面の法線に交差する第１の方向に延在し該基底面から突出する導波路メサとを含み、
前記導波路メサは、第１のクラッド層、コア層及び第２のクラッド層を含み、
前記第１のクラッド層、前記コア層及び前記第２のクラッド層は、前記基底面の法線方向の方向に配列されており、
前記半導体積層体は、前記第１の方向及び前記法線方向に延在し当該半導体光素子のためのへき開端面を有し、
前記導波路メサは前記へき開端面に到達し、
前記導波路メサは第１及び第２の側面並びに上面を有し、
前記半導体積層体は第１窪み、第２窪み、第３窪み及び第４窪みを有し、前記第１窪み、前記第２窪み、前記第３窪み及び前記第４窪みは前記へき開端面に設けられ、
前記第１窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第１の側面の上縁端から前記上面のエッジに沿って設けられ、
前記第２窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第１の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられ、
前記第３窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第２の側面の上縁端から前記上面のエッジに沿って設けられ、
前記第４窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第２の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられる、半導体光素子。
【請求項１２】
前記半導体積層体の前記導波路メサの前記上面の上に設けられた電極と、
前記半導体積層の表面を覆う保護膜と、
を更に備え、
前記半導体積層体は、第１の溝及び第２の溝、並びに第１及び第２のテラスを有し、
前記第１のテラス及び前記導波路メサは前記第１の溝を規定し、
前記第２のテラス及び前記導波路メサは前記第２の溝を規定し、
前記第１及び第２のテラスの各々は第１及び第２の側面並びに第１及び第２テラス上面を有し、
前記第１の溝の底面は前記基底面を含み、
前記第２の溝の底面は前記基底面を含み、
前記半導体積層体は第５窪み、第６窪み、第７窪み及び第８窪みを有し、前記第５窪み、前記第６窪み、前記第７窪み及び前記第８窪みは前記端面に設けられ、
前記第５窪みは、前記へき開端面において前記第１のテラスの前記第１の側面の上縁端から前記第１テラス上面のエッジに沿って設けられ、
前記第６窪みは、前記へき開端面において前記第１のテラスの前記第１の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられ、
前記第７窪みは、前記へき開端面において前記第２のテラスの前記第２の側面の上縁端から前記第２テラス上面のエッジに沿って設けられ、
前記第８窪みは、前記へき開端面において前記第２のテラスの前記第２の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられる、請求項１１に記載された半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子を作製する方法、及び半導体光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる半導体レーザはその素子製造工程において、へき開によって素子端面を形成する。へき開は半導体結晶の格子配列による原子間結合力の強弱を利用した加工方法である。へき開された結果、原子配列に係るオーダの精度で加工されたへき開面を得ることができる（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６７７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザでは、一対のへき開端面の各々で光を繰り返し反射する光共振器を用いて光強度を増幅して、増幅された光の一部が出射面から取り出される。
【０００５】
ウエハプロセスを完了して基板が得られる。多くの場合に実質的に円板状の基板上には、作製された多数の半導体レーザが配置されている。基板生産物は、まずへき開により、素子エリアの二次元アレイを含む基板片に加工される。このために、基板生産物における素子表面の一端に、半導体レーザの共振器長の整数倍の間隔でのスクライブを行う。この後に、基板表面を押厚して、基板片が形成される。この基板片から、半導体レーザの共振器長の間隔でスクライブを行い、スクライブ切り込みを起点にへき開を生じさせて、バーを形成する。このバーは、一次元に横並びに整列された複数の半導体レーザを含む。続いて、このバー内の半導体レーザエリアを個々に分離加工して、半導体レーザチップを得る。
【０００６】
しかしながら、へき開は起点から結晶内部を伝播するけれども、平坦ではない素子表面により、半導体結晶のへき開経路が乱される。その結果、半導体光素子の端面がへき開面から外れることがある。
【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、導波路メサを含む半導体光素子の作製において、へき開経路の乱れを低減可能な、半導体光素子を作製する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、導波路メサの近傍における端面の乱れが低減された半導体光素子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】
本発明は半導体光素子を作製する方法に係る。この方法は、（ａ）第１の方向にへき開可能な基板上に、光導波路のためのへき開可能な半導体積層をエピタキシャルに成長する工程と、（ｂ）前記第１の方向に配列された複数の開口を有する第１のマスクを前記半導体積層上に形成する工程と、（ｃ）前記第１のマスクを用いて前記半導体積層のエッチングを行って、前記開口の配列に対応するマーク配列を前記半導体積層の表面に形成する工程と、（ｄ）前記マーク配列を形成した後に、前記第１のマスクを除去する工程と、（ｅ）前記第１のマスクを除去した後に、前記第１の方向に交差する第２の方向に延在する第１及び第２の開口を有する第２のマスクを前記半導体積層に形成する工程と、（ｆ）前記第２のマスクを用いたドライエッチングにより前記第１及び第２の開口にそれぞれ対応する第１及び第２の溝を前記半導体積層に形成する工程と、（ｇ）前記第１及び第２の溝を前記半導体積層に形成した後に、基板生産物のへき開を行って半導体バーを作製する工程とを備える。前記第１の溝及び前記第２の溝は導波路メサを規定し、前記基板生産物は、前記第１及び第２の溝並びに前記導波路メサを含み、前記導波路メサは、第１のクラッド層、コア層及び第２のクラッド層を含み、前記第２のマスクの前記第１の開口の第１縁と前記第２のマスクの前記第２の開口の第１縁との間隔は前記導波路メサの幅を規定し、前記第２のマスクの前記第１の開口の前記第１縁は前記マーク配列のうちの第１のマークを横切り、前記第２のマスクの前記第２の開口の前記第１縁は前記マーク配列のうちの第２のマークを横切り、前記導波路メサの上面には第１及び第２残留マークが形成され、前記第１及び第２残留マークは、それぞれ、前記ドライエッチングにより前記第１及び第２のマークの一部から形成され、前記第１の溝の底面には第１転写マークが形成され、前記第１転写マークは前記第１のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成り、前記第２の溝の底面には第２転写マークが形成され、前記第２転写マークは前記第２のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成る。
【０００９】
この半導体光素子を作製する方法（以下、「製造方法」と記す）によれば、第２のマスクにおける第１の開口の第１縁がマーク配列のうちの第１のマークを横切ると共に、第２のマスクにおける第２の開口の第１縁がマーク配列のうちの第２のマークを横切る。これ故に、第１及び第２の溝をドライエッチングにより形成することによって、導波路メサの上面には第１及び第２残留マークが第１及び第２のマークの一部から形成され、また、第１及び第２の溝の底面にはそれぞれ第１及び第２転写マークが第１及び第２のマークの一部から形成される。したがって、第１及び第２残留マークがそれぞれ第１及び第２転写マークに位置合わせされている。第１及び第２転写マーク並びに第１及び第２転写マークはへき開を案内できる。
【００１０】
本発明の作製方法では、前記第１のマークの一部は前記第１の開口に現れ、前記第２のマスクは前記第１のマークの残りの部分を覆い、前記第２のマークの一部は前記第２の開口に現れ、前記第２のマスクは前記第２のマークの残りの部分を覆い、前記第１のマークの前記一部は前記第１の方向に向いた角を有すると共に、前記第１のマークの前記残りの部分は、前記第１の方向と反対向きの第３の方向に向いた角を有し、前記第２のマークの前記一部は前記第１の方向に向いた角を有すると共に、前記第２のマークの前記残りの部分は、前記第３の方向に向いた角を有することができる。
【００１１】
この作製方法によれば、第１及び第２のマークの一部がそれぞれ第２のマスクにおける第１及び第２の開口に現れるので、第１及び第２の開口に現れた領域の表面形状がエッチング中に保持されながら溝の底面に転写される。また、第２のマスクが第１及び第２のマークの残りの部分を覆うので、第２のマスクに覆われた領域の表面形状がエッチングされずに保たれる。第１及び第２のマークにおける角の向きは、へき開方向を案内できる。
【００１２】
本発明の作製方法では、前記へき開により、前記第１転写マークは第１及び第２部分に分離され、前記へき開により、前記第２転写マークは第１及び第２部分に分離され、前記半導体バーのへき開面は、前記第１転写マークの前記第１部分及び前記第２転写マークの前記第１部分を有し、前記へき開により、前記第１残留マークは第１及び第２部分に分離され、前記へき開により、前記第２残留マークは第１及び第２部分に分離され、前記半導体バーのへき開面は、前記第１残留マークの前記第１部分及び前記第２の残留マークの前記第１部分を有することができる。
【００１３】
この製造方法によれば、第１及び第２転写マーク並びに第１及び第２残留マークがへき開を案内して、第１及び第２転写マークの各々並びに第１及び第２残留マークの各々がへき開の局所的な起点として作用する。これ故に、へき開により、第１及び第２転写マークは第１及び第２部分に物理的に分離されると共に、第１及び第２残留マークは第１及び第２部分に物理的に分離される。
【００１４】
本発明の作製方法では、前記第１の開口の第２縁は前記マーク列のうちの第３のマークを横切り、前記第２の開口の第２縁は前記マーク列のうちの第４のマークを横切り、前記第１の開口の前記第２縁は前記第１の開口の前記第１縁より前記第２の開口から離れており、前記第２の開口の前記第２縁は前記第２の開口の前記第１縁より前記第１の開口から離れていることができる。
【００１５】
この製造方法によれば、第２のマスクにおける第１の開口の第２縁がマーク配列のうちの第３のマークを横切ると共に、第２のマスクにおける第２の開口の第２縁がマーク配列のうちの第４のマークを横切る。これ故に、第３及び第４のマークから、第１及び第２のマークと同様に、転写マーク及び残留マークが形成される。これらも、へき開を案内できる。
【００１６】
本発明の作製方法では、前記第１及び第２の溝を形成する工程では第１及び第２のテラスが形成され、前記第１のテラス及び前記導波路メサは前記第１の溝を規定し、前記第２のテラス及び前記導波路メサは前記第２の溝を規定し、前記第１及び第２のテラスの上面にはそれぞれ、第３及び第４残留マークが形成され、前記第３及び第４残留マークは、それぞれ、前記ドライエッチングにより前記第３及び第４のマークの一部から形成され、前記第１の溝の前記底面には第３転写マークが形成され、前記第３転写マークは前記第３のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成り、前記第２の溝の前記底面には第４転写マークが形成され、前記第４転写マークは前記第４のマークの一部が前記ドライエッチングにより転写されて成ることができる。
【００１７】
この製造方法によれば、第１及び第２転写マーク並びに第１及び第２残留マークに加えて、第３及び第４転写マーク並びに第３及び第４残留マークがへき開を案内して、第３及び第４転写マークの各々並びに第３及び第４残留マークの各々がへき開の局所的な起点として作用する。
【００１８】
本発明の作製方法は、前記基板生産物のへき開を行う前に、前記マーク列に合わせて前記基板生産物にスクライブを行って、スクライブ溝を形成する工程を更に備えることができる。前記スクライブは前記半導体積層の表面に行われ、前記スクライブ溝の深さは、前記第１及び第２のマークの深さより大きいことが好ましい。
【００１９】
この製造方法によれば、必要な場合には、へき開の最初の起点をスクライブにより所望の位置に形成できる。
【００２０】
本発明の作製方法では、前記導波路メサは、コンタクト層を更に含み、前記コンタクト層は、前記第１のクラッド、前記コア層及び前記第２のクラッド上に設けられ、前記第１及び第２のマークの深さは２５０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
この製造方法によれば、第１及び第２転写マーク並びに第１及び第２残留マークは、へき開の案内のために十分な深さを有する第１及び第２のマークから形成される。
【００２２】
本発明の作製方法は、前記第１及び第２の溝を形成した後であって前記へき開を行う前に、前記第１及び第２残留マーク並びに前記第１及び第２転写マークを覆うように絶縁膜を成長する工程を更に備えることができる。
【００２３】
この作製方法によれば、絶縁膜が、第１及び第２残留マーク並びに第１及び第２転写マークを覆うので、第１及び第２の溝の底面にそれぞれ設けられた第１及び第２転写マーク、並びに導波路メサの上面上の第１及び第２残留マークからのコンタミネーションを避けることができる。
【００２４】
本発明の作製方法は、前記へき開を行う前に、前記導波路メサの上面に位置する開口を前記絶縁膜に形成して、保護膜を形成する工程と、前記へき開を行う前に、前記開口を介して前記導波路メサに接触を成す第１の電極を形成する工程を更に備えることができる。前記基板生産物は、前記第１及び第２の電極を更に含む。
【００２５】
この製造方法によれば、絶縁膜が第１及び第２残留マーク並びに第１及び第２転写マークを覆うので、第１及び第２残留マーク並びに第１及び第２転写マークは保護膜によって覆われる。これ故に、第１の電極は、保護膜の開口を介して導波路メサに接触を成す。
【００２６】
本発明の作製方法は、前記コア層は、キャリアの注入に応答して光を発生する活性層を含むことができる。この製造方法によれば、発光素子に適切なへき開面を提供できる。
【００２７】
本発明の半導体光素子は、（ａ）へき開可能な基板と、（ｂ）前記基板上にエピタキシャル成長された半導体積層とを備える。前記基板及び前記半導体積層はへき開可能な半導体積層体を構成し、前記半導体積層体は、基底面と、該基底面の法線に交差する第１の方向に延在し該基底面から突出する導波路メサとを含み、前記導波路メサは、第１のクラッド層、コア層及び第２のクラッド層を含み、前記第１のクラッド層、前記コア層及び前記第２のクラッド層は、前記基底面の法線方向の方向に配列されており、前記半導体積層体は、前記第１の方向及び前記法線方向に延在し当該半導体光素子のためのへき開端面を有し、前記導波路メサは前記へき開端面に到達し、前記導波路メサは第１及び第２の側面並びに上面を有し、前記半導体積層体は第１窪み、第２窪み、第３窪み及び第４窪みを有し、前記第１窪み、前記第２窪み、前記第３窪み及び前記第４窪みは前記へき開端面に設けられ、前記第１窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第１の側面の上縁端から前記導波路メサの前記上面のエッジに沿って設けられ、前記第２窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第１の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられ、前記第３窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第２の側面の上縁端から前記導波路メサの前記上面のエッジに沿って設けられ、前記第４窪みは、前記へき開端面において前記導波路メサの前記第２の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられる。
【００２８】
本発明の半導体光素子は、前記半導体積層体の前記導波路メサの前記上面の上に設けられた電極と、前記半導体積層の表面を覆う保護膜とを更に備えることができる。前記半導体積層体は、第１の溝及び第２の溝、並びに第１及び第２のテラスを有し、前記第１のテラス及び前記導波路メサは前記第１の溝を規定し、前記第２のテラス及び前記導波路メサは前記第２の溝を規定し、前記第１及び第２のテラスの各々は第１及び第２の側面並びに第１及び第２テラス上面を有し、前記第１の溝の底面は前記基底面を含み、前記第２の溝の底面は前記基底面を含み、前記半導体積層体は第５窪み、第６窪み、第７窪み及び第８窪みを有し、前記第５窪み、前記第６窪み、前記第７窪み及び前記第８窪みは前記へき開端面に設けられ、前記第５窪みは、前記へき開端面において前記第１のテラスの前記第１の側面の上縁端から前記第１テラス上面のエッジに沿って設けられ、前記第６窪みは、前記へき開端面において前記第１のテラスの前記第１の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられ、前記第７窪みは、前記へき開端面において前記第２のテラスの前記第２の側面の上縁端から前記第２テラス上面のエッジに沿って設けられ、前記第８窪みは、前記へき開端面において前記第２のテラスの前記第２の側面の下縁端から前記基底面のエッジに沿って設けられる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、導波路メサを含む半導体光素子の作製において、へき開経路の乱れを低減可能な、半導体光素子を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、導波路メサの近傍における端面の乱れが低減された半導体光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、半導体バーＢＡＲ及びへき開面ＣＬを示す図面である。
【図９】図９は、半導体バーＢＡＲの形成のための基板生産物を示す図面である。
【図１０】図１０は、へき開により作製された半導体バーＢＡＲ１及び新たな基板生産物ＳＰ１を示す図面である。
【図１１】図１１は、本実施の形態に係る半導体光素子の構造を概略的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体光素子を作製する方法、及び半導体光素子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。
【００３２】
図１〜図７は、本発明の実施の形態に係る半導体光素子を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図１〜図７の各々において、（ａ）部は平面図を示し、（ｂ）部は（ａ）部に示されたI−I線に沿ってとられた断面を示し、（ｃ）部は（ａ）部に示されたII−II線に沿ってとられた断面を示す。（ｂ）部に示された断面は半導体光素子の端面を形成する位置を示し、（ｃ）部に示された断面は半導体光素子の端面から離れた素子内部を示す。
【００３３】
工程Ｓ１００では、基板（図１の（ｂ）部及び（ｃ）部における参照符号「１１」）を準備する。基板１１は、所定の方向にへき開可能な結晶構造を有する。基板１１の材料は、例えばＩｎＰ、ＧａＡｓ等であることができる。工程Ｓ１０１では、図１に示されるように、基板１１の主面１１ａ上に、光導波路のためのへき開可能な半導体積層１３をエピタキシャルに成長する。成長法は例えば有機金属気相成長法である。半導体積層１３は、第１のクラッド層１５、コア層１７及び第２のクラッド層１９を含み、コア層１７は、第１のクラッド層１５と第２のクラッド層１９との間に設けられる。第１のクラッド層１５、コア層１７及び第２のクラッド層１９は、基板１１の主面１１ａの法線方向の方向に配列されている。半導体光素子が、半導体レーザといった発光素子であるとき、コア層は例えば活性層を含む。引き続く説明では、半導体光素子の一例として半導体レーザを作製する。半導体光素子は、半導体レーザに限定されるものではなく、半導体光増幅器、変調器、光受光器、それらが含まれる集積化素子、等であってもよい。
【００３４】
半導体積層１３の一例。
基板１１：ｎ型ＩｎＰ。
第１のクラッド層１５：ｎ型ＩｎＰ、厚さ５００ｎｍ。
活性層１７：ＧａＩｎＡｓＰ（ＭＱＷ構造）、厚さ７５ｎｍ。
第２のクラッド層１９：ｐ型ＩｎＰ、厚さ５００ｎｍ。
コンタクト層２１：ｐ型ＧａＩｎＡｓ及び／又はｐ型ＧａＩｎＡｓＰ、厚さ２００ｎｍ／２００ｎｍ。
基板１１及び半導体積層１３は半導体積層体１２を構成する。
【００３５】
工程Ｓ１０２では、半導体積層１３上に、絶縁体からなる第１のマスク（図２における「２３」）を形成する。第１のマスク２３は例えばＳｉＮからなることができる。第１のマスク２３は例えば以下のように作製される。まず、半導体積層１３上に絶縁膜を堆積した後に、この絶縁膜上にレジストマスクを形成する。このレジストマスクは、矢印Ａ１で示される第１の方向に配列された複数の開口を有する。第１の方向は、基板１１及び半導体積層１３のへき開可能な方向の１つに合わされる。レジストマスクを用いて絶縁膜をエッチングして、絶縁体からなる第１のマスク２３を形成する。絶縁膜がＳｉＮからなるときは、このエッチングは例えばエッチャントとしてフッ化水素酸を用いるウエットエッチングによりで行われる。第１のマスク２３は、矢印Ａ１で示される第１の方向に配列された複数の開口２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを有する。
【００３６】
次いで、工程Ｓ１０３では、第１のマスク２３を用いて半導体積層１３をエッチングして、マーク配列２５、２７を形成する。エッチングは例えばエッチャントとしてＣＨ４／Ｈ２系ガスを用いる反応性イオンエッチング法で行われる。マーク配列２５、２７は、図２の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるマーク２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ及びマーク２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを含む。マーク２５ａ〜２５ｄ、２７ａ〜２７ｄの各々は、半導体積層体１２の表面１２ａ（半導体積層１３の表面１３ａ）に設けられた凹部を含む。凹部段差が大きすぎるとレジストの厚さが大きく変化し、後続する工程でマスク幅を精度良く形成することが難しくなることがあるので、マーク２５ａ〜２５ｄ、２７ａ〜２７ｄの深さは例えば２５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることができる。また、この深さは、導波路メサの高さの１０％から２０％の範囲であることができる。マーク配列２５とマーク配列２７との間隔は、半導体光素子をへき開するピッチを示す。これ故に、マーク２５ａ〜２５ｄの配列とマーク２７ａ〜２７ｄの配列との間隔は、素子の長さを示す。半導体積層１３のエッチングが完了した後に、第１のマスク２３を除去する。第１のマスク２３がＳｉＮからなるときは、この除去はフッ化水素酸によるエッチングで行われる。
【００３７】
マーク２５ａ〜２５ｄ及びマーク２７ａ〜２７ｄの一部は矢印Ａ１で示される第１の方向に向いた角（先端）を有する。また、マーク２５ａ〜２５ｄ及びマーク２７ａ〜２７ｄの残りの部分は、第１の方向と反対向きの第３の方向に向いた角（先端）を有する。例えば、マーク２５ａは、第１の方向に向いた角２４ａ及び第３の方向に向いた角２４ｂを有する。マーク２５ａ〜２５ｄ及びマーク２７ａ〜２７ｄにおける角の向きは、へき開方向を案内する。マークの角の向きをへき開予定ラインに合わせることが好ましい。これらのマークについて、へき開予定ラインの方向の寸法（長さ）が０．２μｍ〜０．４μｍの範囲であることができ、へき開予定ラインに直交する方向の寸法（幅）が０．４μｍ以下であることができる。上記の長さは上記の幅以上の大きさであることが好ましい。マークの形状は、へき開予定ラインに関して対称であることができる。本実施例では、マーク２５ａ〜２５ｄ及びマーク２７ａ〜２７ｄの平面形状を菱形に描いているが、マークの形状はこれに限定されるものではなく、例えば六角形であってもよい。六角形では、一直線上に２つの頂点がのるので、該直線をへき開予定ラインに合わせることができる。
【００３８】
工程Ｓ１０４では、第１のマスク２３を除去した後に、第２のマスク（図３に示された「２９」）を形成する。第２のマスク２９は例えばＳｉＮからなることができる。第２のマスク２９は、導波路メサを規定するように設けられた第１及び第２の開口２９ａ、２９ｂを有する。第１及び第２の開口２９ａ、２９ｂの各々は、第１の方向Ａ１に直交する第２の方向Ａ２に延在する。第２のマスク２９の第１の開口２９ａは第１縁２９ｃ及び第２縁２９ｄによって規定される。第２のマスク２９の第２の開口２９ｂは第１縁２９ｅ及び第２縁２９ｆによって規定される。第２のマスク２９において、第１の開口２９ａの第１縁２９ｃと第２の開口２９ｂの第１縁２９ｅとの間隔は導波路メサの幅ＤＭＳを規定する。
【００３９】
図３の（ａ）部に示されるように、第２のマスク２９において、第１の開口２９ａの第１縁２９ｃはマーク配列２５のうちのマーク２５ａを横切り、第１の開口２９ａの第１縁２９ｃはマーク配列２７のうちのマーク２７ａを横切る。第２のマスクにおいて、第２の開口２９ｂの第１縁２９ｅはマーク配列２５のうちのマーク２５ｂを横切り、第２の開口２９ｂの第１縁２９ｅはマーク配列２５のうちのマーク２７ｂを横切る。
【００４０】
図３の（ａ）部に示されるように、第２のマスク２９において、第１の開口２９ａの第２縁２９ｄはマーク配列２５のうちのマーク２５ｃを横切り、第１の開口２９ａの第２縁２９ｄはマーク配列２７のうちのマーク２７ｃを横切る。第２の開口２９ｂの第２縁２９ｆはマーク配列２５のうちのマーク２５ｄを横切り、第２の開口２９ｂの第２縁２９ｆはマーク配列２５のうちのマーク２７ｄを横切る。
【００４１】
第１の開口２９ａの第１縁２９ｃがマーク２５ａ、２７ａを横切るので、マーク２５ａ、２７ａの一部は第１の開口２９ａに現れ、マーク２５ａ、２７ａの残り部分は第２のマスク２９に覆われる。第１の開口２９ａの第２縁２９ｄがマーク２５ｃ、２７ｃを横切るので、マーク２５ｃ、２７ｃの一部は第１の開口２９ａに現れ、マーク２５ｃ、２７ｃの残りの一部は第２のマスク２９に覆われる。
【００４２】
第２の開口２９ｂの第１縁２９ｅがマーク２５ｂ、２７ｂを横切るので、マーク２５ｂ。２７ｂの一部は第２の開口２９ｂに現れ、マーク２５ｂ、２７ｂの残り部分は第２のマスク２９に覆われる。第２の開口２９ｂの第２縁２９ｆがマーク２５ｄ、２７ｄを横切るので、マーク２５ｄ、３７ｄの一部は第２の開口２９ｂに現れ、マーク２５ｄ、２７ｄの残りは第２のマスク２９に覆われる。
【００４３】
工程Ｓ１０５では、図４に示されるように、第２のマスク２９を用いて半導体積層体１２（半導体積層１３）のドライエッチングにより、導波路メサ３３を形成する。このドライエッチングは例えばエッチャントとしてＣＨ４／Ｈ２系ガスを用いる反応性イオンエッチング法で行われる。導波路メサ３３は、第２のマスク２９の第１及び第２の開口２９ａ、２９ｂに対応して形成される。導波路メサ３３の高さは例えば３．５μｍであり、その幅は例えば１．２μｍであり、溝の幅は例えば５μｍであることができる。導波路メサ３３は、第１のクラッド層１５、コア層及び第２のクラッド層１９を含む。コア層は、キャリアの注入に応答して光を発生する活性層１７を含むことができる。この場合、発光素子に適切なへき開面を提供できる。また、導波路メサ３３は、コンタクト層２１を更に含むことができる。コンタクト層２１は、第１のクラッド層１５、活性層１７（コア層）及び第２のクラッド層１９上に設けられる。導波路メサ３３は、第１及び第２の開口２９ａ、２９ｂに露出した半導体積層体１２（半導体積層１３）のエッチングにより形成される。導波路メサ３３は、このエッチングにより形成された第１及び第２のエッチングされた面３３ａ、３３ｂ並びに上面３３ｃを有する。導波路メサ３３は、エッチングにより形成された基底面３２ｃ、３２ｄから突出している。エッチングの後に、第２のマスク２９を除去する。第２のマスク２９がＳｉＮからなるときは、この除去はフッ化水素酸を用いることができる。
【００４４】
導波路メサ３３の上面３３ｃには第１残留マーク３５ａ及び第２残留マーク３５ｂが形成される。第１及び第２残留マーク３５ａ、３５ｂは、それぞれ、ドライエッチングにより第１及び第２のマーク２５ａ、２５ｂの一部（マスク２９に覆われていた部分）から形成される。
【００４５】
基底面３２ｃには第１転写マーク３７ａが形成され、第１転写マーク３７ａについては、第１のマーク２５ａの一部（マスク２９に覆われていない部分）がドライエッチングされながら最終的に基底面３２ｃに転写されて第１転写マーク３７ａに変換される。
【００４６】
基底面３２ｄには第２転写マーク３７ｂが形成され、第２転写マーク３７ｂについては、第１のマーク２５ｂの一部（マスク２９に覆われていない部分）がドライエッチングされながら最終的に基底面３２ｄに転写されて第２転写マーク３７ｂに変換される。
【００４７】
導波路メサ３３の上面３３ｃには第３残留マーク３９ａ及び第４残留マーク３９ｂが形成される。第３及び第４残留マーク３９ａ、３９ｂは、それぞれ、ドライエッチングにより第１及び第２のマーク２７ａ、２７ｂの一部（マスク２９に覆われていた部分）から形成される。
【００４８】
基底面３２ｃには第１転写マーク４１ａが形成され、第１転写マーク４１ａについては、第１のマーク２７ａの一部（マスク２９に覆われていない部分）がドライエッチングされながら最終的に基底面３２ｃに転写されて第１転写マーク４１ａに変換される。
【００４９】
基底面３２ｄには第２転写マーク４１ｂが形成され、第２転写マーク４１ｂについては、第２のマーク２７ｂの一部（マスク２９に覆われていない部分）がドライエッチングされながら最終的に基底面３２ｄに転写されて第２転写マーク４１ｂに変換される。
【００５０】
これらの転写マーク及び残留マークは、後の工程で行われるへき開の方向を案内することができる。導波路メサ３３上の残留マークの深さは２５０ｎｍ以上であることが好ましい。基底面３２ｃ、３２ｄ上の転写マークの深さは２５０ｎｍ以上であることが好ましい。転写マーク及び残留マークは、へき開の案内のために十分な深さを有する第１及び第２のマークから形成される。
【００５１】
本実施例では、一素子のエリア内に第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂを形成する。第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂは、それぞれ、第２のマスク２９の第１及び第２の開口２９ａ、２９ｂに対応して形成される。第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂは、導波路メサ３３を規定する。第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂの底面３１ｃ、３１ｄは、それぞれ、基底面３２ｃ、３２ｄに対応する。ドライエッチングが完了した後に、第２のマスク２９を除去する。第２のマスク２９がＳｉＮからなるとき、この除去は例えばフッ化水素酸を用いるウエットエッチングで行われる。
【００５２】
また、マスク２９を用いたドライエッチにより第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂを形成するとき、導波路メサ３３と共に、テラス３４、３６が形成される。テラス３４、３６は、それぞれ、エッチングされた側面３４ａ、３６ｂ及び上面３４ｃ、３６ｃを有する。導波路メサ３３及びテラス３４は第１の溝３１ａを規定し、導波路メサ３３及びテラス３６は第２の溝３１ｂを規定する。
【００５３】
テラス３４の上面３４ｃには第３残留マーク３５ｃが形成されると共にテラス３６の上面３６ｃには第４残留マーク３５ｄが形成される。テラス３４の上面３４ｃには第３残留マーク３９ｃが形成されると共にテラス３６の上面３６ｃには第４残留マーク３９ｄが形成される。
【００５４】
第１転写マーク３７ａは第１の溝３１ａの底面３１ｃに位置しており、第１転写マーク３７ａについては、第１のマーク２５ａの一部（マスク２９に覆われていない部分）が、ドライエッチングされながら最終的に溝３１ａの底面３１ｃに転写されて、第１転写マーク３７ａは底面３１ｃに形成される。
【００５５】
第２転写マーク３７ｂは第２の溝３１ｂの底面３１ｄに位置しており、第２転写マーク３７ｂについては、第１のマーク２５ｂの一部（マスク２９に覆われていない部分）が、ドライエッチングされながら最終的に溝３１ｂの底面３１ｄに転写されて、第２転写マーク３７ｂは底面３１ｄに形成される。
【００５６】
第１転写マーク４１ａは第１の溝３１ａの底面３１ｃに形成され、第１転写マーク４１ａについては、第１のマーク２７ａの一部（マスク２９に覆われていない部分）が、ドライエッチングされながら最終的に溝３１ａの底面３１ｃに転写されて、第１転写マーク４１ａは底面３１ｃに位置する。
【００５７】
第２転写マーク４１ｂは第２の溝３１ｂの底面３１ｄに形成され、第２転写マーク４１ｂについては、第２のマーク２７ｂの一部（マスク２９に覆われていない部分）が、ドライエッチングされながら最終的に溝３１ｂの底面３１ｄに転写されて、第２転写マーク４１ｂは底面３１ｄに位置する。
【００５８】
導波路メサ３３上の転写マーク並びに溝３１ａ、３１ｂの底面３１ｃ、３１ｄ上の残留マークに加えて、テラス３４、３６上の残留マーク及び底面３１ｃ、３１ｄ上の転写マークがへき開を案内して、これらの転写マーク並びに残留マークの各々がへき開の局所的な起点として作用する。
【００５９】
第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂを形成した後であって、へき開に先立って、工程Ｓ１０６では、図５に示されるように、絶縁膜４３を全面に成長する。絶縁膜４３は、例えばＳｉＮ等からなることができる。絶縁膜４３は、導波路メサ側面３３ａ、３３ｂ及び上面３３ｃ、溝底面３１ｃ、３１ｄ（基底面３２ｃ、３２ｄ）、並びにテラス側面３４ａ、３６ｂ上に成長される。絶縁膜４３は、残留マーク３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ及び残留マーク３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ並びに転写マーク３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ及び転写マーク４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを覆うことができる。絶縁膜４３が、残留マーク３５ａ〜３５ｄ及び３７ａ〜３７ｄ並びに転写マーク３９ａ〜３９ｄ及び４１ａ〜４１ｄを覆う場合には、導波路メサ３３の上面３３ｃ上の残留マーク３５ａ〜３５ｄ、３７ａ〜３７ｄ及び転写マーク３９ａ〜３９ｄ及び４１ａ〜４１ｄからのコンタミネーションを避けることができる。なお、第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂを形成した後であって。絶縁膜４３を形成する前に、ウェットエッチングを行ってもよい。このウエットエッチングにより、ドライエッチングで導入された半導体表面のドライエッチング損傷層を除去することができる。このウェットエッチングには、例えば、塩酸、酢酸、過酸化水素及び水の混合液をエッチャントとして用いることができる。
【００６０】
電極を形成する。工程Ｓ１０７では、へき開を行う前に、図６に示されるように、導波路メサ３３の上面３３ｃに位置する開口４５ａを絶縁膜４３に形成して、保護膜４５を形成する。絶縁膜４３に開口４５ａを形成する方法は、例えばフォトリソグラフィ及びエッチングにより行われる。この開口形成の後においても、保護膜４５は、残留マーク３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ及び残留マーク３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ並びに転写マーク３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ及び転写マーク４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを覆う。
【００６１】
次いで、工程Ｓ１０８では、図７に示されるように、開口４５ａを介して導波路メサ３３に接触を成す第１の電極４７を形成する。絶縁膜４３が残留マーク３５ａ〜３５ｄ及び３９ａ〜３９ｄ及び転写マーク３７ａ〜３７ｄ及び４１ａ〜４１ｄを覆うとき、残留マー３５ａ〜３５ｄ及び３９ａ〜３９ｄク並びに転写マーク３７ａ〜３７ｄ及び４１ａ〜４１ｄは保護膜４５によって覆われる。また、第１の電極４７は保護膜４５の開口４５ａを介して導波路メサ３３の上面３３ｃに接触を成す。
【００６２】
工程Ｓ１０９では、基板１１に接触を成す第２の電極４９を形成する。第２の電極４９の形成に先立って、必要な場合には、基板の裏面を研磨して、基板厚を薄くすることが好ましい。例えば、３５０μｍのＩｎＰ基板を研磨して、１００μｍ程度のＩｎＰ薄化基板を作製できる。基板生産物ＳＰは、半導体積層体１２に設けられた第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂ並びに導波路メサ３３を含み、また第１の電極４７及び第２の電極４９を更に含む。これらの工程によりウエハプロセスが完了して、ウエハプロセス済みの基板が作製される。
【００６３】
へき開手順の概略を説明する。ウエハプロセス済みの基板の有効部（素子アレイを含むエリア）を切り出して基板片を得る。基板片は、例えば正方形又は矩形であり、複数の半導体バー（レーザバー）を作製可能な素子エリアの二次元配列を含む。図８は、へき開予定ラインに沿ってとられた基板生産物ＳＰの断面を示す図面である。引き続く説明では、図８に示される基板生産物として、この基板片を参照する。
【００６４】
工程Ｓ１１０では、必要な場合には、基板生産物ＳＰのへき開を行う前に、残留マーク列及び転写マーク列に合わせて基板生産物ＳＰにスクライブを行って、スクライブ溝を形成することができる。このスクライブは半導体積層１３の表面１３ａに行われることができる。スクライブ溝の深さは、残留マーク及び転写マークの深さより大きいことが好ましい。へき開の最初の起点をスクライブにより所望の位置に形成できる。
【００６５】
工程Ｓ１１１では、基板生産物ＳＰのへき開を行って、図９に示される半導体バーＢＡＲを作製する。半導体バーＢＡＲはへき開面ＣＬを有する。図９には、図１〜図７に示された素子幅の２倍に相当する部分の半導体バーＢＡＲが示される。図９を参照すると、テラス、溝、導波路メサ、溝、テラス、溝、導波路メサ、溝、及びテラスの配列が示されている。半導体バーＢＡＲは、作製される半導体光素子が半導体レーザを含むときは、レーザバーと呼ばれる。一実施例では、へき開に先立って、可撓性を有するシートで基板生産物を挟むことが良い。半導体バーを形成するためにへき開では、基板生産物の裏面を粘着性テープで保護した後に、基板生産物の表面をＶ型ノッチのあるステージ表面に向けてステージ上に載せる。へき開位置の背面をツール（刃状ツール）で押圧する。
【００６６】
この半導体光素子を作製する方法によれば、図３に示されるように、第２のマスク２９における第１の開口２９ａの第１縁２９ｃがマーク配列２５のうちのマーク２５ａを横切ると共に、第２の開口２９ｂの第１縁２９ｅがマーク配列２５のうちのマーク２５ｂを横切る。これ故に、第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂをドライエッチングにより形成することによって、図４に示されるように、導波路メサ３３の上面３３ｃには残留マーク３５ａ、３５ｂがマーク２５ａ、２５ｂの一部から形成され、また、第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂの底面３１ｃ、３１ｄにはそれぞれ転写マーク３７ａ、３７ｂがマーク２５ａ、２５ｂの一部から形成される。したがって、残留マーク３５ａ、３５ｂがそれぞれ転写マーク３７ａ、３７ｂに位置合わせされている。残留マーク３５ａ、３５ｂ及び転写マーク３７ａ、３７ｂはへき開を案内できる。導波路メサ３３の上端３におけるへき開の起点（残留マーク３５ａ、３５ｂ）が、それぞれ、第１及び第２の溝３１ａ、３１ｂの底３１ｃ、３１ｄにおけるへき開の起点（転写マーク３７ａ、３７ｂ）に一致する。マークの形成を理由に、導波路メサの幅が、コア層又は活性層の位置で狭められることはない。
【００６７】
図１０は、へき開により作製された半導体バーＢＡＲ１及び新たな基板生産物ＳＰ１を示す図面である。半導体バーＢＡＲ１及び新たな基板生産物ＳＰ１は、それぞれ、単一のへき開動作により生成されたへき開面ＣＬ１、ＣＬ２を有する。図１０を参照すると、テラス、溝、導波路メサ、溝、及びテラスの配列が示されている。個々の溝はへき開面ＣＬに到達しており、個々の導波路メサもへき開面ＣＬに到達しており、個々のテラスもへき開面ＣＬに到達している。へき開面ＣＬには、転写マース及び残留マークが現れており、このへき開面は転写マース及び残留マークがしっかりと案内して形成されている。この導波路メサでは、活性層又はコア層の高さにおける幅は、マークの配置により影響を受けず、変化しない。
【００６８】
このへき開により、残留マーク３５ａは第１部分（本実施例では第１窪み５１ａ）及び第２部分（本実施例では第２窪み５３ａ）に分離される。残留マーク３５ｂは第１窪み５１ｂ及び第２窪み５３ｂに分離される。転写マーク３７ａは第１窪み５５ａ及び第２窪み５７ａに分離される。転写マークは３７ｂ第１窪み５５ｂ及び第２窪み５７ｂに分離される。半導体バーＢＡＲ１のへき開面ＣＬ１は、残留マークからの第１窪み５１ａ、５１ｂ及び転写マークからの第１窪み５５ａ、５５ｂを有する。新たな基板生産物ＳＰ１のへき開面ＣＬ２は、残留マークからの第１窪み５３ａ、５３ｂ及び転写マークからの第１窪み５７ａ、５７ｂを有する。
【００６９】
また、このへき開により、残留マーク３５ｃは第１窪み５１ｃ及び第２窪み５３ｃに分離される。残留マーク３５ｄは第１窪み５１ｄ及び第２窪み５３ｄに分離される。第３転写マーク３７ｃは第１窪み５５ｃ及び第２窪み５７ｃに分離される。第４転写マークは３７ｄ第１窪み５５ｄ及び第２窪み５７ｄに分離される。半導体バーＢＡＲ１のへき開面ＣＬ１は、残留マークからの第１窪み５１ｃ、５１ｄ及び転写マークからの第１窪み５５ｃ、５５ｄを有する。新たな基板生産物ＳＰ１のへき開面ＣＬ２は、残留マークからの第１窪み５３ｃ、５３ｄ及び転写マークからの第１窪み５７ｃ、５７ｄを有する。
【００７０】
この製造方法によれば、転写マーク３７ａ、３７ｂの各々並びに残留マーク３５ａ、３５ｂの各々がへき開の局所的な起点として作用して、転写マーク３７ａ、３７ｂ並びに残留マーク３５ａ、３５ｂがへき開を案内する。これ故に、へき開により、転写マーク３７ａ、３７ｂは第１窪み５５ａ、５７ａ及び第２窪み５５ｂ、５７ｂに物理的に分離されると共に、残留マーク３５ａ、３５ｂは第１窪み５１ａ、５１ａ及び第２窪み５１ｂ、５１ｂに物理的に分離される。
【００７１】
図１１は、本実施の形態に係る半導体光素子の構造を概略的に示す図面である。図１１を参照すると、半導体光素子として半導体レーザＬＤが示されている。半導体レーザＬＤは、へき開可能な基板１１及び半導体積層１３を備える。半導体積層１３は、基板１１の主面１１ａ上にエピタキシャル成長される。基板１１及び半導体積層１３はへき開可能な半導体積層体１２を構成する。半導体積層体１２は、基底面３２ｃ、３２ｄ及び導波路メサ３３を含む。導波路メサ３３は該基底面３２ｃ、３２ｄから突出すると共に、基底面３２ｃ、３２ｄの法線Ｎｘに交差する軸方向Ａｘに基板１１の主面１１ａに沿って延在する。導波路メサ３３は、第１のクラッド層１５、活性層（コア層）１７、第２のクラッド層１９及びこんたくと層２１を含む。第１のクラッド層１５、活性層（コア層）１７、第２のクラッド層１９及びコンタクト層２１は、基底面３２ｃ、３２ｄの法線Ｎｘの方向に配列されている。半導体積層体１２は、当該半導体レーザのためのへき開端面ＣＬ０を有し、へき開端面ＣＬ０は、軸方向Ａｘ及び法線方向Ｎｘによって規定される平面に交差して延在する。導波路メサ３３はへき開端面ＣＬ０に到達する。導波路メサ３３は第１の側面３４ａ及び第２の側面３４ｂを有する。第１の側面３４ａと第２の側面３４ｂとの間隔は、活性層又はコア層の高さにおいて、マークの形成に起因して変更されない。半導体レーザＬＤは、半導体積層体１２の導波路メサ３３の上面の上に設けられた電極４７と、半導体積層１３の表面を覆う保護膜４５とを更に備えることができる。
【００７２】
半導体積層体１２は第１窪み５１ａ、第２窪み５５ａ、第３窪み５１ｂ及び第４窪み５５ｂを有する。第１窪み５１ａ、第２窪み５５ａ、第３窪み５１ｂ及び第４窪み５５ｂはへき開端面ＣＬ０に位置する。
【００７３】
第１窪み５１ａは、へき開端面ＣＬ０において、導波路メサ３３の第１の側面３３ａの上縁端からへき開端面ＣＬ０の上縁に沿って延在する。第１窪み５１ａの側面は、へき開端面ＣＬ０に対して鋭角Ａｎｇｌｅ１を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５２ａを有する。本実施例では、構成面５２ａは側面３３ａとへき開面ＣＬ０を繋ぐ。
【００７４】
第２窪み５５ａは、へき開端面ＣＬ０において導波路メサ３３の第１の側面３３ａの下縁端から基底面３２ｃのエッジに沿って延在する。第２窪み５５ａ側面は、へき開端面ＣＬ０に対して鋭角Ａｎｇｌｅ２を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５６ａを有する。本実施例では、構成面５６ａは側面３３ａとへき開面ＣＬ０を繋ぐ。
【００７５】
第３窪み５１ｂは、へき開端面ＣＬ０において、導波路メサ３３の第２の側面３３ｂの上縁端からへき開端面ＣＬ０の上縁に沿って延在する。第３窪み５１ｂの側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５２ｂを有する。本実施例では、構成面５２ｂは側面３３ｂとへき開面ＣＬ０を繋ぐ。
【００７６】
第４窪み５５ｂは、へき開端面ＣＬ０において導波路メサ３３の第２の側面３３ｂの下縁端から基底面３２ｄのエッジに沿って延在する。第４窪み５５ｂの側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５６ｂを有する。本実施例では、構成面５６ｂは側面３３ｂとへき開面ＣＬ０を繋ぐ。
【００７７】
この半導体レーザＬＤによれば、第１窪み５１ａは一方の導波路メサ側面の上縁端から延在すると共に第２窪み５５ａはこの導波路メサ側面の下縁端から延在し、第１窪み５１ａの延在方向は第２窪み５５ａの延在方向を逆向きである。これ故に、導波路メサ３３の上面上の第１窪み５１ａの起点及び基底面３２ｃ上の第２窪み５５ａの起点は、同一の導波路メサ側面上に位置する。また、導波路メサ３３の上面上の第１窪み５１ａの延在方向及び基底面３２ｃ上の第２窪み５５ａの延在方向が、導波路メサ側面を基準にして互い反対方向である。
【００７８】
また、第３窪み５１ｂは他方の導波路メサ側面の上縁端から延在すると共に第４窪み５５ａはこの導波路メサ側面の下縁端から延在し、第３窪み５１ｂの延在方向は第４窪み５５ｂの延在方向を逆向きである。これ故に、導波路メサ３３の上面上の第３窪み５１ｂの起点及び基底面３２ｄ上の第４窪み５５ｂの起点は、同一の導波路メサ側面上に位置する。また、導波路メサ３３の上面上の第３窪み５１ｂの延在方向及び基底面３２ｄ上の第４窪み５５ｂの延在方向が、導波路メサ側面を基準にして互い反対方向である。
【００７９】
したがって、第１窪み〜第４窪み５１ａ、５５ａ、５１ｂ、５５ｂは同一の基準平面に沿って設けられ、導波路メサ近傍の端面の生成の際に、第１窪み〜第４窪みの延在方向に関して案内されたへき開面が、導波路メサ近傍において提供される。
【００８０】
半導体積層体１２は、第１の溝３１ａ及び第２の溝３１ｂ、並びに第１のテラス３４及び第２のテラス３６を有する。第１のテラス３４及び導波路メサ３３は第１の溝３１ａを規定し、第２のテラス３６及び導波路メサ３３は第２の溝３１ｂを規定する。第１のテラス３４は第１テラス側面３４ａ並びに第１テラス上面３４ｃを有する。第２のテラス３６は第２テラス側面３６ｂ並びに第２テラス上面３６ｃを有する。
【００８１】
半導体積層体１２は第５窪み５１ｃ、第６窪み５５ｃ、第７窪み５１ｄ及び第８窪み５５ｄを有する。第５窪み５１ｃ、第６窪み５５ｃ、第７窪み５１ｄ及び第８窪み５５ｄはへき開端面ＣＬ０に位置する。
【００８２】
第５窪み５１ｃは、へき開端面ＣＬ０において、第１テラス３４の側面３４ａの上縁端からへき開端面ＣＬ０の上縁に沿って延在する。第５窪み５１ｃの側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５２ｃを有する。本実施例では、構成面５２ｃは側面３４ａとへき開端面ＣＬ０とを繋ぐ。
【００８３】
第６窪み５５ｃは、へき開端面ＣＬ０において第１テラス３４の側面３４ａの下縁端から底面３１ｃのエッジに沿って延在する。第６窪み５５ｃ側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５６ｃを有する。本実施例では、構成面５６ｃは側面３４ａとへき開端面ＣＬ０とを繋ぐ。
【００８４】
第７窪み５１ｄは、へき開端面ＣＬ０において、第２テラス３６の側面３６ｂの上縁端からへき開端面ＣＬ０の上縁に沿って延在する。第７窪み５１ｄの側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５２ｄを有する。本実施例では、構成面５２ｄは側面３６ｂとへき開端面ＣＬ０とを繋ぐ。
【００８５】
第８窪み５５ｄは、へき開端面ＣＬ０において第２テラス３６の側面３６ｂの下縁端から基底面３２ｄのエッジに沿って延在する。第８窪み５５ｄの側面は、へき開端面ＣＬ０に対してある鋭角を成して傾斜する基準平面に沿って延在する構成面５６ｄを有する。本実施例では、構成面５６ｄは側面３６ｂとへき開端面ＣＬ０とを繋ぐ。
【００８６】
この半導体レーザＬＤによれば、第５窪み５１ｃは一方のテラス側面の上縁端から延在すると共に第６窪み５５ｃはこのテラス側面の下縁端から延在し、第５窪み５１ｃの延在方法は第６窪み５５ｃの延在方向を逆向きである。これ故に、テラス３４の上面上の第５窪み５１ｃの起点及び基底面３２ｃ上の第６窪み５５ｃの起点は、同一のテラス側面上に位置する。また、第５窪み５１ｃの延在方向及び基底面３２ｃ上の第６窪み５５ｃの延在方向が、テラス側面を基準にして互い反対方向である。
【００８７】
また、第７窪み５１ｄは他方のテラス側面の上縁端から延在すると共に第８窪み５５ｄはこのテラス側面の下縁端から延在し、第７窪み５１ｄの延在方法は第８窪み５５ｄの延在方向を逆向きである。これ故に、テラス３６の上面上の第７窪み５１ｄの起点及び基底面３２ｄ上の第８窪み５５ｄの起点は、同一の導波路メサ側面上に位置する。また、テラス３６の上面上の第７窪み５１ｄの延在方向及び底面３１ｄ上の第８窪み５５ｄの延在方向が、テラス側面を基準にして互い反対方向である。
【００８８】
したがって、第５窪み〜第８窪み５１ｃ、５５ｃ、５１ｄ、５５ｄは同一の基準平面に沿って設けられる。テラス近傍の端面の生成の際に、第５窪み〜第８窪み５１ｃ、５５ｃ、５１ｄ、５５ｄの延在方向に関して案内されたへき開面が、導波路メサ近傍において提供される。
【００８９】
以上説明したように、へき開に際して、切り込み位置の背面から刃状ツールで押し込むと、切り込み位置を起点にして結晶がへき開する。へき開は起点から結晶内部を伝播し、素子表面の半導体結晶の凹凸によりへき開経路が乱されて、光発光部の端面がへき開面から外れることがある。その結果、半導体レーザにおいては、光出力等の特性不良を引き起こす。特に、へき開方位と結晶方位との方位ずれが大きい場合にその影響は顕著になる。これに対して、光導波路メサのへき開位置にウエハプロセス中に窪みマークを予め形成して、このマークを利用してへき開されやすくする。また、へき開は基板のスクライブ切り込み起点から結晶内部を伝播してエピ表面に到達するので、導波路メサの根本に割れを案内する窪みマークを設ける。窪みマークは導波路メサ形成前に形成する。導波路メサはドライエッチングにより形成される。窪みマークは導波路メサの上面及びボトムの両方に形成される。窪みマークを追加しても、導波路メサの幅方向の形状は変化しない。バー形成は、へき開したい方向に沿って裏面からブレードで押し込んだ機械的応力により、短冊の表面、端部に設けた切り込みを起点にしてへき開が始まり、結晶の性質であるへき開は結晶内部を伝播して他方の表面に抜けてへき開分離が完了する。へき開がメサ近傍に接近すると結晶表面形状の不均一の影響で伝播方向が乱されて、場合によっては、メサの光発光部のへき開面が揺らぎ、平坦ではない端面が形成されてしまう。その結果、半導体レーザ内部の光反射が効率的に行われず、光出力が低下するなどの不良が発生する。
【００９０】
本発明では、導波路メサの光出力部よりも基板裏面の近い結晶表面に、つまり、へき開が伝搬してくる上流に、へき開案内方向を向いた角（鋭角又は鈍角の角）を有するマーク（例えば、菱形の半分）を窪みとして形成する。この窪みは、ウエハプロセス中に形成される。これ故に、窪みの形成に起因して導波路メサの側面形状が変わることはない。したがって、この窪みの追加により、光導波路の光損失が追加されることはない。トレンチ底面への窪みの追加により、導波路メサが、よりへき開されやすくなる。へき開が導波路メサの近傍に到達したとき、まず窪みで割れが発生し、へき開ズレなどの不安定性さが修正される。そして、続けて導波路メサ内部のへき開が生じる。このため、へき開面の光出力エリアには平滑なへき開面が形成される。その結果、特性歩留まりが良好な素子を製造することができる。
【００９１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上説明したように、本発明によれば、導波路メサを含む半導体光素子の作製において、へき開経路の乱れを低減可能な、半導体光素子を作製する方法が提供される。また、本発明によれば、導波路メサの近傍における端面の乱れが低減された半導体光素子が提供される。
【符号の説明】
【００９３】
１１…基板、１２…半導体積層体、１３…半導体積層、１５…第１のクラッド層、１７…活性層、１９…第２のクラッド層、２１…コンタクト層、２３…第１のマスク、２５、２７…マーク配列、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ…マーク、２４ａ、２４ｂ…角、２９…第２のマスク、２９ａ、２９ｂ…第１及び第２の開口、３３…導波路メサ、３３ａ、３３ｂ…導波路メサ側面、３３ｃ…導波路メサ上面、３２ｃ、３２ｄ…基底面、３５ａ〜３５ｄ、３９ａ〜３９ｄ…残留マーク、３７ａ〜３７ｄ、４１ａ〜４１ｄ…転写マーク、４３…絶縁膜、４５…保護膜、４７…第１の電極、４９…第２の電極。
【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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