(57)【要約】【課題】レーザ光の一部が支持基板に遮られるのを抑制しながら、製造工程が増加するのを抑制し、かつ、高い位置決め精度で半導体素子部と支持基板とを接合する必要がない半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】この窒化物系半導体レーザ素子１００（半導体レーザ素子）は、劈開面１２を有する支持基板１０と、支持基板１０に接合される半導体素子部３０とを備え、支持基板１０の光出射方向側の劈開面１２と支持基板１０の半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度は鈍角である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
劈開面を有する支持基板と、
前記支持基板に接合される半導体素子部とを備え、
前記支持基板の光出射方向側の劈開面と、前記支持基板の前記半導体素子部に対する接合面とのなす角度は、鈍角である、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記支持基板の前記半導体素子部に対する接合面は、前記支持基板の結晶面から所定の角度傾斜している、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記支持基板の前記光出射方向側の劈開面の前記半導体素子部側の端部は、光出射方向に対して、前記半導体素子部の光出射面よりも後方に配置されている、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記支持基板と前記半導体素子部とは、接着層を介して接合されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記半導体素子部は、窒化物系半導体からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記支持基板は、導電性を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
成長用基板に半導体素子部を成長させる工程と、
結晶面から所定の角度傾斜した接合面を有する支持基板の前記接合面と、前記半導体素子部とを貼り合わせる工程と、
前記支持基板の光出射方向側の劈開面と、前記支持基板の前記半導体素子部に対する接合面とのなす角度が鈍角になるように、前記半導体素子部および前記支持基板の両方を劈開する工程とを備える、半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体素子部および前記支持基板の両方を劈開する工程に先立って、前記半導体素子部および前記支持基板の両方に劈開導入溝を形成する工程をさらに備える、請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記半導体素子部および前記支持基板の両方を劈開する工程に先立って、前記成長用基板を前記半導体素子部から除去する工程をさらに備える、請求項７または８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、半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法に関し、特に、支持基板に接合される半導体素子部を備えた半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板に接合される半導体素子部を備えた半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、保持基板（支持基板）と、保持基板に接合される窒化物多層体（半導体素子部）とを備えた半導体レーザ素子が開示されている。この半導体レーザ素子では、保持基板の窒化物多層体に対する接合面に切削部を設けるとともに、窒化物多層体の光出射部を保持基板の切削部近傍に配置することによって、所定の放射角を有するレーザ光の一部が保持基板によって遮られてしまうのを抑制することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２９９７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体レーザ素子では、保持基板を劈開する工程に加えて、保持基板（支持基板）に切削部を形成する工程が必要となるので、半導体レーザ素子の製造工程が増加するという問題点がある。また、窒化物多層体（半導体素子部）の光出射部を保持基板の切削部近傍に配置するため、窒化物多層体と保持基板とを接合する際に、高精度で位置決めを行う必要があるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、レーザ光の一部が支持基板に遮られるのを抑制しながら、製造工程が増加するのを抑制し、かつ、高い位置決め精度で半導体素子部と支持基板とを接合する必要がない半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ素子は、劈開面を有する支持基板と、支持基板に接合される半導体素子部とを備え、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度は鈍角である。なお、本発明において、光出射方向側とは、一対の共振器面から出射されるレーザ光のうち、相対的に光強度の大きいレーザ光が出射される方向側である。
【０００８】
この発明の第１の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が鈍角になるように支持基板を構成することによって、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が直角である場合に比べて、支持基板の劈開面の半導体素子部側の部分を、所定の放射角を有するレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板により遮られるのを抑制することができる。これにより、レーザ光の一部が遮られないように支持基板に切削部などを設ける必要がないので、製造工程が増加するのを抑制することができる。また、半導体素子部の光出射部を支持基板の切削部などに合わせて配置する必要がないので、高い位置決め精度で半導体素子部と支持基板とを接合する必要がない。
【０００９】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板の半導体素子部に対する接合面は、支持基板の結晶面から所定の角度傾斜している。このように構成すれば、支持基板の半導体素子部に対する接合面に対して所定の角度傾斜するように、支持基板を結晶面に沿って容易に劈開することができるので、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が鈍角になるように、容易に、支持基板を形成することができる。その結果、容易に、レーザ光の一部が支持基板によって遮られるのを抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板の光出射方向側の劈開面の半導体素子部側の端部は、光出射方向に対して半導体素子部の光出射面よりも後方に配置されている。このように構成すれば、支持基板の劈開面をレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板により遮られるのをより抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板と半導体素子部とは、接着層を介して接合されている。このように構成すれば、支持基板と半導体素子部とを接着層により容易に接合することができる。
【００１２】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、半導体素子部は窒化物系半導体からなる。このように構成すれば、レーザ光の一部が支持基板によって遮られるのを抑制することが可能な窒化物系半導体レーザ素子を得ることができる。
【００１３】
上記第１の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、支持基板は導電性を有する。このように構成すれば、半導体素子部を支持基板を介して電極に接続することができる。
【００１４】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法は、成長用基板に半導体素子部を成長させる工程と、結晶面から所定の角度傾斜した接合面を有する支持基板の接合面と半導体素子部とを貼り合わせる工程と、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が鈍角になるように、半導体素子部および支持基板の両方を劈開する工程とを備える。
【００１５】
この発明の第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法では、上記のように、結晶面から所定の角度傾斜した接合面を有する支持基板の接合面と半導体素子部とを貼り合わせる工程と、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が鈍角になるように半導体素子部および支持基板の両方を劈開する工程とを設けることによって、支持基板の光出射方向側の劈開面と支持基板の半導体素子部に対する接合面とのなす角度が直角である場合に比べて、支持基板の光出射方向側の劈開面の半導体素子部側の部分を、所定の放射角を有するレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板により遮られるのを抑制することができる。これにより、レーザ光の一部が遮られないように支持基板に切削部などを設ける必要がないので、製造工程が増加するのを抑制することができる。また、半導体素子部の光出射部を支持基板の切削部などに合わせて配置する必要がないので、高い位置決め精度で半導体素子部と支持基板の接合面とを貼り合わせる必要がない。
【００１６】
上記第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、半導体素子部および支持基板の両方を劈開する工程に先立って、半導体素子部および支持基板の両方に劈開導入溝を形成する工程をさらに備える。このように構成すれば、半導体素子部および支持基板のそれぞれに形成される劈開導入溝によって、半導体素子部および支持基板をそれぞれ容易に劈開することができる。
【００１７】
上記第２の局面による半導体レーザ素子の製造方法において、好ましくは、半導体素子部および支持基板の両方を劈開する工程に先立って、成長用基板を半導体素子部から除去する工程をさらに備える。このように構成すれば、成長用基板が劈開されることなく半導体素子部から除去されるので、除去した成長用基板を他の半導体素子部の成長用基板として繰り返し用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した斜視図である。また、図２は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。また、図３および図４は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成を説明するための図である。図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００について説明する。なお、第１実施形態では、半導体レーザ素子の一例である窒化物系半導体レーザ素子に本発明を適用した場合について説明する。
【００２０】
第１実施形態では、図１および図２に示すように、窒化物系半導体レーザ素子１００は、約１００μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなる支持基板１０と、窒化物半導体からなる半導体素子層２０が形成された半導体素子部３０とを備えている。また、支持基板１０の半導体素子部３０に対する接合面１１と半導体素子部３０とは、ＡｕＳｎ半田などからなる導電性接着層４０（図２参照）を介して接合されている。具体的には、図３に示すように、支持基板１０は、後述するｐ側電極２８と、半導体素子部３０側のｐ側電極２６との間に形成された導電性接着層４０を介して半導体素子部３０に接合されている。なお、導電性接着層４０は、本発明の「接着層」の一例である。
【００２１】
また、第１実施形態では、支持基板１０は、図１および図２に示すように、一対の劈開面１２および１３を有しており、光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）に配置された（１１０）面からなる劈開面１２と半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように構成されている。具体的には、図４に示すように、支持基板１０は、半導体素子部３０に対する接合面１１が結晶面（００１）面から［１１０］方向に約１０度オフするように形成されている。これにより、接合面１１に対して約８０度傾斜している劈開面（（１１０）面）で、支持基板１０を容易に劈開することが可能であるので、容易に、光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）に配置された劈開面１２と半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように支持基板１０を形成することが可能である。また、支持基板１０は導電性を有するとともに、図３に示すように、支持基板１０の上面上（矢印Ｚ１方向側の表面上）および下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）には、それぞれ、ｐ側電極２８およびｐ側電極２９が形成されている。
【００２２】
半導体素子層２０は、図１〜図３に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１と、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２２と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３とを含んでいる。具体的には、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）に、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２２が形成されている。なお、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１とＭＱＷ活性層２２との間に、光ガイド層（図示せず）やキャリアブロック層（図示せず）などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、ＭＱＷ活性層２２は、単層または単一量子井戸構造で形成してもよい。
【００２３】
また、ＭＱＷ活性層２２の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）には、平坦部とその平坦部の略中央部から下方（矢印Ｚ２方向）に突出するように形成された凸部とを有するｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３が形成されている。なお、ＭＱＷ活性層２２とｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３との間に、光ガイド層（図示せず）やキャリアブロック層（図示せず）などの他の半導体層が形成されていてもよい。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３の凸部によって、半導体素子部３０の光導波路として共振器方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に延びるリッジ部２４が構成されている。
【００２４】
また、図３に示すように、半導体素子層２０のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３の凸部以外の平坦部の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）には、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層２５が形成されている。
【００２５】
また、半導体素子層２０のリッジ部２４および電流ブロック層２５の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）の所定領域には、ｐ側電極２６が形成されている。なお、リッジ部２４とｐ側電極２６との間には、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層（図示せず）やオーミック電極などが形成されていてもよい。また、半導体素子層２０のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１の上面上（矢印Ｚ１方向側の表面上）には、ｎ側電極２７が形成されている。
【００２６】
また、半導体素子部３０には、図２に示すように、矢印Ｘ１方向側の端部に（−１１００）面からなる光出射面３０ａが形成されるとともに、矢印Ｘ２方向側の端部に光反射面３０ｂが形成されている。なお、第１実施形態では、光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂは、それぞれの共振器面から出射されるレーザ光強度の大小関係により区別される。すなわち、相対的にレーザ光の出射強度の大きい光出射面３０ａ側が光出射面であり、相対的にレーザ光の出射強度の小さい光反射面３０ｂ側が光反射面である。また、窒化物系半導体レーザ素子１００の光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂには、製造プロセスにおける端面コート処理により、窒化アルミ（ＡｌＮ）膜やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜などからなる誘電体多層膜（図示せず）が、それぞれ形成されている。
【００２７】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、半導体素子部３０の光出射面３０ａは、支持基板１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面１２の半導体素子部３０側（矢印Ｚ１方向側）の端部１４よりも所定距離Ｄ１（約１８μｍ）だけ光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）に配置されている。また、光出射面３０ａに対して、支持基板１０の劈開面１２は所定の角度（約１０度）傾斜している。これにより、支持基板１０の劈開面１２の位置が多少（約±１５μｍ）ずれた場合にも、劈開面１２の半導体素子部３０側の端部１４が、半導体素子部３０の光出射面３０ａよりも光出射方向側に突出してしまうのを抑制することが可能である。
【００２８】
図５〜図１３は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図１および図５〜図１３を参照して、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００の製造プロセスについて説明する。
【００２９】
まず、図５に示すように、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、（０００１）面からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板５０の上面上に、所定の厚みのＩｎＧａＮ剥離層６０を積層する。そして、ＩｎＧａＮ剥離層６０上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１、ＭＱＷ活性層２２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３を、それぞれ所定の厚みを有するように順に積層することによって半導体素子層２０を形成する。なお、ｎ型ＧａＮ基板５０は、本発明の「成長用基板」の一例である。
【００３０】
そして、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３の上面上に、リソグラフィによるレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとしてドライエッチングなどを行うことにより、［１−１００］方向（図１の矢印Ｘ２方向）に延びるリッジ部２４を形成する。
【００３１】
また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２３のリッジ部２４以外の上面上およびリッジ部２４の両側面上に、所定の厚みを有するＳｉＯ２からなる電流ブロック層２５を形成する。その後、電流ブロック層２５上の所定領域に、リッジ部２４の上面に接触するように、真空蒸着法により所定の厚みを有するｐ側電極２６を形成する。このようにして、成長基板側の半導体素子部３０の構造が形成される。
【００３２】
その後、図６に示すように、半導体素子部３０を所望の位置で劈開するために、［１−１００］方向（矢印Ｘ２方向）の各半導体素子部３０の境界部で、リッジ部２４の近傍を除く領域に、エッチングやスクライバー（たとえば、ダイヤモンドポイントやレーザ光を用いたもの）などにより、矢印Ｙ１およびＹ２方向に延びる劈開導入溝３０ｃを形成する。
【００３３】
次に、図７に示すように、半導体素子部３０に対する接合面１１が（１００）面から［１１０］方向に約１０度オフした厚さ約４００μｍの支持基板１０（ｐ型ＧａＡｓ基板）の接合面１１上に、真空蒸着法により所定の厚みを有するｐ側電極２８およびＡｕＳｎ半田などからなる導電性接着層４０を形成する。このようにして、支持基板側の構造が形成される。
【００３４】
次に、図８に示すように、図５に示したｎ型ＧａＮ基板５０側に形成された半導体素子部３０のｐ側電極２６側と、図７に示した支持基板１０のｐ側電極２８側とを対向させるように接合する。
【００３５】
その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第２高調波（波長：約５３２ｎｍ）を、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度に調整した上で、ｎ型ＧａＮ基板５０の裏面側（図８の矢印Ｚ１方向側）からｎ型ＧａＮ基板５０に向けて照射する。なお、レーザ光は、ｎ型ＧａＮ基板５０の下面側（図８の矢印Ｚ２方向側）の全域にわたり照射される。そして、レーザ光の照射により、内部に積層されたＩｎＧａＮ剥離層６０の結晶結合が全面的にまたは局所的に破壊される。これにより、ｎ型ＧａＮ基板５０を、ＩｎＧａＮ剥離層６０の破壊領域に沿って、半導体素子部３０から分離（剥離）することが可能である。なお、レーザ光は、ＧａＮを透過し、ＩｎＧａＮ剥離層６０で吸収される波長であれば、ＹＡＧレーザ光以外の他のレーザ光源を用いてもよい。また、分離されたｎ型ＧａＮ基板５０は、表面処理を行うことにより再利用が可能となる。
【００３６】
次に、図９および図１０に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５０が除去された半導体素子層２０（ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２１）の上面上（矢印Ｚ１方向側の表面上）に、真空蒸着法により所定の厚みを有するｎ側電極２７を形成する。また、研磨やエッチング加工などにより約１００μｍの厚みに調整された支持基板１０の裏面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）に、所定の厚みを有するｐ側電極２９を真空蒸着法により形成する。このようにして、ウェハ状態の窒化物系半導体レーザ素子１００が形成される。
【００３７】
そして、図１１に示すように、支持基板１０の裏面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）のウェハの端部近傍で、半導体素子部３０に形成された劈開導入溝３０ｃに対応する位置に、矢印Ｙ１およびＹ２方向に延びるように劈開導入溝１０ａを形成する。
【００３８】
その後、図１２に示すように、楔形状の押圧部材７０の刃先をウェハ状態の半導体素子部３０に形成された劈開導入溝３０ｃに沿わせた状態で、押圧部材７０をウェハに押圧する。これにより、支持基板１０が（１１０）面で劈開され、バー状の窒化物系半導体レーザ素子１００が形成される。また、バー状の窒化物系半導体レーザ素子１００に対して、端面コート処理を行う。これにより、窒化物系半導体レーザ素子１００の光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂ（図２参照）には、窒化アルミ（ＡｌＮ）膜やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜などからなる誘電体多層膜（図示せず）がそれぞれ形成される。
【００３９】
さらに、図１２に示したバー状の窒化物系半導体レーザ素子１００に対して、図１３に示すように、共振器の延びる方向（図１０の矢印Ｘ１およびＸ２方向）に沿って順次素子分割（チップ化）を行う。このようにして、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００が製造される。
【００４０】
第１実施形態では、上記のように、支持基板１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面１２と支持基板１０の半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように支持基板１０を構成することによって、図２に示すように、支持基板１０の光出射方向側の劈開面１２と支持基板１０の半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度が直角である場合に比べて、支持基板１０の劈開面１２の半導体素子部３０側の部分を、所定の放射角を有するレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板１０により遮られるのを抑制することができる。これにより、レーザ光の一部が遮られないように支持基板１０に切削部などを設ける必要がないので、製造工程が増加するのを抑制することができる。また、半導体素子部３０の光出射部を支持基板１０の切削部などに合わせて配置する必要がないので、高い位置決め精度で半導体素子部３０と支持基板１０とを接合する必要がない。
【００４１】
図１４は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の比較例を示した側面図である。図１５は、図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子および比較例の遠視野像を示したグラフである。ここで、図１４および図１５を参照して、比較例としての窒化物系半導体レーザ素子１１０について、第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００と比較しながら説明する。
【００４２】
窒化物系半導体レーザ素子１１０の支持基板１０は、図１４に示すように、支持基板１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面１２と支持基板１０の半導体素子部３０に対する接合面１１とのなす角度αが直角になるように構成されている。このため、支持基板１０の劈開面１２の位置が多少（約±１５μｍ）ずれた場合、劈開面１２の半導体素子部３０側の端部１４が、半導体素子部３０の光出射面３０ａよりも光出射方向側に突出してしまう。その結果、所定の放射角を有するレーザ光の一部が支持基板１０により遮られてしまい、図１５に示すように、支持基板１０側（矢印Ｚ２方向側）に照射されるレーザ光の光強度分布が異常となる。これに対し、本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子１００では、レーザ光の一部が支持基板１０により遮られるのを抑制することができるので、図１５に示すように、レーザ光の光強度のグラフが単峰形状を示す。
【００４３】
また、第１実施形態では、支持基板１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面１２の半導体素子部３０側の端部１４を、光出射方向に対して半導体素子部３０の光出射面３０ａよりも後方（矢印Ｘ２方向）に配置することによって、支持基板１０の劈開面１２をレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板１０により遮られるのをより抑制することができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図１６は、本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した斜視図である。図１７は、図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した正面図である。図１６および図１７を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、半導体素子部２３０のリッジ部２２４が支持基板１０とは反対側（矢印Ｚ１方向側）に突出するように形成された窒化物系半導体レーザ素子２００について説明する。なお、第２実施形態では、半導体レーザ素子の一例である窒化物系半導体レーザ素子に本発明を適用した場合について説明する。
【００４５】
第２実施形態では、図１６および図１７に示すように、窒化物系半導体レーザ素子２００は、約１００μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなる支持基板１０と、窒化物半導体からなる半導体素子層２２０が形成された半導体素子部２３０とを備えている。
【００４６】
半導体素子層２２０は、図１７に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１と、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２２２と、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２３とを含んでいる。具体的には、平坦部とその平坦部の略中央部から上方（矢印Ｚ１方向）に突出するように形成された凸部とを有するｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）に、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２２２が形成されている。また、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１の凸部によって、半導体素子部２３０の光導波路として共振器方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に延びるリッジ部２２４が構成されている。また、ＭＱＷ活性層２２２の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）には、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２３が形成されている。
【００４７】
また、半導体素子層２２０のｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１の凸部以外の平坦部の上面上（矢印Ｚ１方向側の表面上）には、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層２２５が形成されている。
【００４８】
また、半導体素子層２２０のリッジ部２２４および電流ブロック層２２５の上面上（矢印Ｚ１方向側の表面上）の所定領域には、ｎ側電極２２６が形成されている。また、半導体素子層２２０のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２３の下面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）には、ｐ側電極２２７が形成されている。
【００４９】
また、図１６に示すように、半導体素子部２３０には、矢印Ｘ１方向側の端部に光出射面２３０ａが形成されるとともに、矢印Ｘ２方向側の端部に光反射面２３０ｂが形成されている。
【００５０】
図１８〜図２１は、図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図７、図１６および図１８〜図２１を参照して、第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子２００の製造プロセスについて説明する。
【００５１】
まず、図１８に示すように、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、（０００１）面からなる主表面を有するｎ型ＧａＮ基板２５０の上面上に、所定の厚みのＩｎＧａＮ剥離層２６０を積層する。そして、ＩｎＧａＮ剥離層２６０上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１、ＭＱＷ活性層２２２およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２３を、それぞれ所定の厚みを有するように順に積層することによって半導体素子層２２０を形成する。なお、ｎ型ＧａＮ基板２５０は、本発明の「成長用基板」の一例である。
【００５２】
そして、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２２３の上面上の所定領域に、真空蒸着法により所定の厚みを有するｐ側電極２２７を形成する。
【００５３】
その後、図１９に示すように、半導体素子部２３０を所望の位置で劈開するために、［１−１００］方向（矢印Ｘ２方向）の各半導体素子部２３０の境界部で、リッジ部２２４が形成されない領域に、エッチングやスクライバー（たとえば、ダイヤモンドポイントやレーザ光を用いたもの）などにより、矢印Ｙ１およびＹ２方向に延びる劈開導入溝２３０ｃを形成する。
【００５４】
次に、図２０に示すように、図１８に示したｎ型ＧａＮ基板２５０側に形成された半導体素子部２３０のｐ側電極２２７側と、図７に示した支持基板１０のｐ側電極２８側とを対向させるように接合する。
【００５５】
その後、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光の第２高調波（波長：約５３２ｎｍ）を、約５００ｍＪ／ｃｍ２〜約１０００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギ密度に調整した上で、ｎ型ＧａＮ基板２５０の裏面側（図２０の矢印Ｚ１方向側）からｎ型ＧａＮ基板２５０に向けて照射する。なお、レーザ光は、ｎ型ＧａＮ基板２５０の下面側（図２０の矢印Ｚ２方向側）の全域にわたり照射される。そして、レーザ光の照射により、内部に積層されたＩｎＧａＮ剥離層２６０の結晶結合が全面的にまたは局所的に破壊される。これにより、ｎ型ＧａＮ基板２５０を、ＩｎＧａＮ剥離層２６０の破壊領域に沿って、半導体素子部２３０から分離（剥離）することが可能である。
【００５６】
そして、図２１に示すように、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１の上面上に、リソグラフィによるレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとしてドライエッチングなどを行うことにより、［１−１００］方向（図１６の矢印Ｘ２方向）に延びるリッジ部２２４を形成する。
【００５７】
また、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２２１のリッジ部２２４以外の上面上およびリッジ部２２４の両側面上に、所定の厚みを有するＳｉＯ２からなる電流ブロック層２２５を形成する。その後、電流ブロック層２２５上の所定領域に、リッジ部２２４の上面に接触するように、真空蒸着法により所定の厚みを有するｎ側電極２２６を形成する。
【００５８】
次に、研磨やエッチング加工などにより約１００μｍの厚みに調整された支持基板１０の裏面上（矢印Ｚ２方向側の表面上）に、所定の厚みを有するｐ側電極２９を真空蒸着法により形成する。このようにして、ウェハ状態の窒化物系半導体レーザ素子２００が形成される。
【００５９】
なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
第２実施形態では、上記のように、半導体素子部２３０のリッジ部２２４を、支持基板１０とは反対側（矢印Ｚ１方向側）に突出するように形成することによって、半導体素子部２３０の支持基板１０に対する接合面からリッジ部２２４を離間させることができるので、半導体素子部２３０と支持基板１０とを接合する際に、リッジ部２２４に加わる負荷を軽減することができる。
【００６１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
（第３実施形態）
図２２は、本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。図２２を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、光出射方向側とは反対側（矢印Ｘ２方向側）の支持基板３１０の端面３１３と半導体素子部３０に対する接合面３１１とのなす角度βが鈍角である窒化物系半導体レーザ素子３００について説明する。なお、第３実施形態では、半導体レーザ素子の一例である窒化物系半導体レーザ素子に本発明を適用した場合について説明する。
【００６３】
第３実施形態では、図２２に示すように、窒化物系半導体レーザ素子３００は、約１００μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなる支持基板３１０と、窒化物半導体からなる半導体素子層２０が形成された半導体素子部３０とを備えている。
【００６４】
支持基板３１０は、光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）に劈開面３１２を有し、劈開面３１２と半導体素子部３０に対する接合面３１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように構成されている。また、支持基板３１０は、光出射方向側とは反対側（矢印Ｘ２方向側）にエッチングなどにより形成された端面３１３を有し、端面３１３と半導体素子部３０に対する接合面３１１とのなす角度βが約１００度の鈍角になるように構成されている。
【００６５】
また、半導体素子部３０の光出射面３０ａは、支持基板３１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面３１２の半導体素子部３０側（矢印Ｚ１方向側）の端部３１４よりも外側（矢印Ｘ１方向側）に配置されている。また、半導体素子部３０の光反射面３０ｂは、支持基板３１０の光出射方向側とは反対側（矢印Ｘ２方向側）の端面３１３の半導体素子部３０側（矢印Ｚ１方向側）の端部３１５よりも外側（矢印Ｘ２方向側）に配置されている。
【００６６】
なお、第３実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
第３実施形態では、上記のように、端面３１３と半導体素子部３０に対する接合面３１１とのなす角度βが約１００度の鈍角になるように支持基板３１０を形成することによって、端面３１３と半導体素子部３０に対する接合面３１１とのなす角度βが直角である場合に比べて、支持基板３１０の劈開面の半導体素子部３０側の部分を、所定の放射角を有するレーザ光からより離間させることができるので、光反射面３０ｂ側から出射されるレーザ光の一部が支持基板３１０により遮られるのを抑制することができる。
【００６８】
また、第３実施形態では、半導体素子部３０の光出射面３０ａを、支持基板３１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の劈開面３１２の半導体素子部３０側（矢印Ｚ１方向側）の端部３１４よりも外側（矢印Ｘ１方向側）に配置するとともに、半導体素子部３０の光反射面３０ｂを、支持基板３１０の光出射方向側とは反対側（矢印Ｘ２方向側）の端面３１３の半導体素子部３０側（矢印Ｚ１方向側）の端部３１５よりも外側（矢印Ｘ２方向側）に配置することによって、光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂがより露出されるので、容易に、光出射面３０ａおよび光反射面３０ｂに端面コート処理を行うことができる。
【００６９】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７０】
（第４実施形態）
図２３は、本発明の第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。図２３を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、支持基板４１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の端面４１２の一部が劈開面４１２ａである窒化物系半導体レーザ素子４００について説明する。なお、第４実施形態では、半導体レーザ素子の一例である窒化物系半導体レーザ素子に本発明を適用した場合について説明する。
【００７１】
第４実施形態では、図２３に示すように、窒化物系半導体レーザ素子４００は、約１００μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなる支持基板４１０と、窒化物半導体からなる半導体素子層２０が形成された半導体素子部３０とを備えている。
【００７２】
支持基板４１０は、光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）に端面４１２を有し、端面４１２の半導体素子部３０側の一部が劈開面４１２ａである。また、支持基板４１０は、劈開面４１２ａと半導体素子部３０に対する接合面４１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように構成されている。
【００７３】
なお、第４実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
【００７４】
第４実施形態では、上記のように、支持基板４１０の光出射方向側（矢印Ｘ１方向側）の端面４１２の一部に劈開面４１２ａを設け、支持基板４１０を、劈開面４１２ａと半導体素子部３０に対する接合面４１１とのなす角度αが約１００度の鈍角になるように支持基板４１０を構成することによって、劈開面４１２ａと半導体素子部３０に対する接合面４１１とのなす角度αが直角である場合に比べて、支持基板４１０の劈開面４１２ａの半導体素子部３０側の部分を、所定の放射角を有するレーザ光からより離間させることができるので、レーザ光の一部が支持基板４１０により遮られるのを抑制することができる。
【００７５】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７６】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７７】
たとえば、上記第１実施形態〜第４実施形態では、ＧａＡｓからなる支持基板を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、Ｇｅ、Ｓｉ、およびＩｎＰなどの、劈開性が良好な他の材料からなる支持基板を用いてもよい。
【００７８】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、半導体素子部に対する接合面が（００１）面から［１１０］方向に約１０度オフするように、支持基板を形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、半導体素子部に対する接合面が（００１）面から［１１０］方向に約１０度以外の他の角度（好ましくは、約２度〜約２０度）オフするように、支持基板を形成してもよい。この場合、光出射方向側に配置された劈開面と半導体素子部に対する接合面とのなす角度が約１００度以外の他の角度（好ましくは、約９２度〜約１１０度）であってもよい。また、接合面が（００１）面以外の結晶面でもよく、傾斜方向も［１１０］以外でも構わない。
【００７９】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、導電性接着層としてＡｕＳｎ半田を用いたが、本発明はこれに限らず、Ａｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、ＰｂおよびＧｅなどの他の材料およびその合金材料からなる導電性接着層を用いてもよい。
【００８０】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、窒化物系半導体素子の共振器面（光出射面および光反射面）に形成した誘電体多層膜を、アルミニウム（Ａｌ）元素を含む窒化アルミ膜やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜などを適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＧａＮおよびＢＮや、これらの組成比の異なる材料であるＴｉ３Ｏ５やＮｂ２Ｏ３などからなる単層あるいは多層膜を用いてもよい。
【００８１】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、支持基板（ｐ型ＧａＡｓ基板）側にｐ型クラッド層（ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層）が配置されている例について示したが、本発明はこれに限らず、支持基板側にｎ型クラッド層が配置されていてもよい。この場合、支持基板にｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。
【００８２】
また、上記第１実施形態および第２実施形態における窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスでは、成長基板であるｎ型ＧａＮ基板上にｎ型クラッド層（ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層）から順に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、成長基板上にｐ型クラッド層から順に形成してもよい。この場合、支持基板にｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。
【００８３】
また、上記第３実施形態では、光出射方向側とは反対側の支持基板の側面をエッチングなどにより形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、劈開することにより形成してもよい。
【００８４】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、半導体レーザ素子の製造プロセスにおいて、成長基板として（０００１）面からなる主表面を有するＧａＮ基板を用いたが、本発明はこれに限らず、（１−１００）面や（１１−２０）面を主表面とするＧａＮ基板を成長基板として用いてもよい。これらの基板を用いた場合、半導体レーザ素子の出射面を、前者では（１１−２０）、（−１−１２０）、（０００１）、（０００−１）面など、後者では（１−１００）、（−１１００）、（０００１）、（０００−１）面などとする構造が好ましい。さらに、（０００１）あるいは（０００−１）面から［１−１００］や［１１−２０］方向に数度から数十度傾斜した面を主表面とするＧａＮ基板を用いてもよく、以上の構造により（０００１）面を主表面とするＧａＮ基板を用いる場合に対して内部電界の影響を低減させ半導体レーザ素子の発光特性のさらなる向上が可能となる。
【００８５】
また、上記第１実施形態〜第４実施形態では、成長基板の材料としてＧａＮを例示したが、ＡｌＮ、ＩｎＮ、またはそれらの混晶からなる窒化物半導体を用いてもよく、また、Ｃ面窒化物半導体が成長されたＣ面サファイア基板、Ａ面窒化物半導体が成長されたＲ面サファイア基板やＡ面あるいはＭ面窒化物半導体が成長されたＡ面あるいはＭ面ＳｉＣ基板でも代用できる。また、Ａ面やＭ面窒化物半導体を有するＬｉＡｌＯ２−ＬｉＧａＯ２基板についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した斜視図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した正面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の構成を説明するための図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１１】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１２】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１３】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１４】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の比較例を示した側面図である。
【図１５】図１に示した第１実施形態による窒化物系半導体レーザ素子および比較例の遠視野像を示したグラフである。
【図１６】本発明の第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した斜視図である。
【図１７】図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した正面図である。
【図１８】図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図１９】図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図２０】図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図２１】図１６に示した第２実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。
【図２２】本発明の第３実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。
【図２３】本発明の第４実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した側面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０、３１０、４１０    支持基板
１１、３１１、４１１    接合面
１２、３１２、４１２ａ    劈開面
１４、３１４    端部
３０、２３０    半導体素子部
３０ａ、２３０ａ    光出射面
４０    導電性接着層（接着層）
５０、２５０    ｎ型ＧａＮ基板（成長用基板）
１００、２００、３００、４００    窒化物系半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
【図１】
2009212179.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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