JP2017529700A - レーザチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザチップ（１４０）を製造する方法に関し、本方法は、上面（１０１）および下面（１０２）を有する半導体ウェハ（１００）を形成するステップであって、半導体ウェハが、定義された割断方向（１０）に沿って互いに前後に並んだ状態に配置され、集積化された複数のレーザダイオード構造（１４１）を有する、ステップと、半導体ウェハの上面に複数の凹部（２００）を形成するステップであって、これらの凹部が割断方向に沿って互いに前後に並んだ状態に配置され、凹部それぞれが、割断方向において連続する前側境界面（２１０）および後側境界面（２２０）を有し、少なくとも１つの凹部において、後側境界面が半導体ウェハの上面に対して９５゜〜１７０゜の範囲内の角度だけ傾斜している、ステップと、半導体ウェハの上面に垂直な向きにありかつ凹部を貫いて延びる割断平面において、半導体ウェハを割断方向に割断するステップと、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザチップを製造する方法に関する。

集積化されたレーザダイオードを備えた半導体レーザチップは、従来技術から公知である。複数のこのようなレーザチップを、一般的な語「工程」において同時に製造することが知られており、大きな半導体ウェハにおいて複数のレーザダイオード構造を規則的な行列配置状態に形成し、処理工程の終了後にはじめて半導体ウェハを分割することによって個片化する手順による。半導体ウェハは、半導体ウェハを制御式に割断することによって分割する。このようにして形成されるレーザチップの２つの向かい合う割断面それぞれが、レーザチップの鏡面を形成する。

割断平面（半導体ウェハをこの面に沿って割断する）を定義する目的で、半導体ウェハを割断する前に、半導体ウェハの表面に凹部（スキップ（skip））を形成することが知られている。しかしながら、半導体ウェハを割断するときに、この凹部を起点として半導体ウェハの結晶内に転位およびその他の結晶欠陥が広がることがあり、これらはレーザダイオード構造の活性領域の中まで達することがあり、最終的な鏡面の品質を低下させることが判明している。このことは、高いしきい値電流、低いスロープ効率、撮像品質の不良、低い効率、短い部品寿命につながりうる。

本発明の目的は、レーザチップを製造する方法を開示することである。この目的は、請求項１の特徴を備えた方法によって達成される。さまざまな発展形態は、従属請求項に開示されている。

レーザチップを製造する方法は、上面および下面を備えた半導体ウェハを形成するステップであって、半導体ウェハが、定義された割断方向に沿って互いに前後に並んだ状態に配置され、集積化された複数のレーザダイオード構造を備えている、ステップと、半導体ウェハの上面に、割断方向に沿って互いに前後に並んだ状態に配置される複数の凹部を形成するステップであって、凹部それぞれが、割断方向において連続する前側境界面および後側境界面を備えており、少なくとも１つの凹部において、後側境界面が半導体ウェハの上面に対して９５゜〜１７０゜の範囲内の角度だけ傾斜しており、少なくとも１つの凹部が、後側境界面に隣接する肩部を備えており、肩部が、半導体ウェハの上面に平行でありかつ後側境界面に隣接する肩面、を備えている、ステップと、半導体ウェハの上面に垂直な向きにありかつ凹部を貫いて延びる割断平面において、半導体ウェハを割断方向に割断するステップと、を含む。

この方法においては、半導体ウェハの上面に配置される凹部のうちの少なくとも１つの凹部の後側境界面が、半導体ウェハの上面に対してある角度だけ傾斜している効果として、凹部の後側境界面を起点とする転位およびその他の結晶欠陥が、半導体ウェハの結晶内で半導体ウェハの下面に向かって伝搬し、結果として、本方法によって得られるレーザチップの品質にとって重要である半導体ウェハの領域内には達せず、これは有利である。これにより、本方法によって得られるレーザチップの特性が、半導体ウェハを割断するときに形成される結晶欠陥によって損なわれる危険性が減少し、これは有利である。

半導体ウェハの上面に互いに前後に並んだ状態に配置される凹部のうちのできる限り多くの凹部またはすべての凹部の後側境界面が、半導体ウェハの上面に対して９５゜〜１７０゜の範囲内の角度だけ傾斜していることが好ましい。この結果として達成されることとして、半導体ウェハの上面における凹部すべてがこのように形成されている場合、半導体ウェハの重要な領域内に伝搬する結晶欠陥が形成される危険性が減少する。

本方法の一実施形態においては、２つの隣り合うレーザダイオード構造の間に、それぞれの凹部が配置される。結果として、過剰に多数の凹部によって本工程において半導体ウェハが過度に損傷することなく、半導体ウェハが割断される割断平面を高い信頼性で定義することが可能であることが判明した。

本方法の一実施形態においては、少なくとも１つの凹部は、割断方向においてその凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造よりも、割断方向においてその凹部の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造、の近くに配置される。すなわち、割断方向において凹部の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造とその凹部との間の距離が、その凹部と、割断方向においてその凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造との間の距離より小さい。結果として、凹部の後側境界面を起点とする結晶欠陥については、これらの欠陥が、割断方向においてその凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造の品質にとって重要である半導体ウェハの領域内に達することなく、半導体ウェハの下面の方向に半導体ウェハの基板内に達するのに十分な空間が残り、これは有利である。これにより、割断方向において凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造が、半導体ウェハを割断するときにその凹部を起点とする結晶欠陥によって損傷する危険性が減少し、これは有利である。

本方法の好ましい一実施形態においては、半導体ウェハの上面における複数の凹部またはすべての凹部は、割断方向においてそれぞれの凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造よりも、割断方向においてそれぞれの凹部の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造、の近くに配置される。

本方法の一実施形態においては、凹部と、割断方向においてその凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造との間の距離は、その凹部と、割断方向においてその凹部の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造との間の距離の大きさの少なくとも４倍であり、好ましくは後者の距離の大きさの少なくとも８倍である。凹部と、割断方向においてその凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造との間の距離がこのように大きいことによって、半導体ウェハを割断するときに凹部の後側境界面から結晶欠陥が進行する結果として凹部の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造に対する損傷が発生する危険性が、効果的に減少することが判明しており、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、レーザダイオード構造それぞれは、割断方向に垂直な向きにある共振器を備えている。結果として、このようにして個片化されるレーザチップの鏡面またはレーザ面は、半導体ウェハを割断平面において割断するときに形成される。これらの面は高い品質を有することができ、これは有利である。半導体ウェハの上面に配置される凹部の構造として、半導体ウェハの上面に対してある角度だけ傾斜している後側境界面を備えている結果として、半導体ウェハを割断するときに凹部から進行する結晶欠陥によって鏡面が損傷する危険性がわずかである。

本方法の一実施形態においては、凹部は、スクライビングによって、またはレーザによって形成される。いずれの方法でも、最終的な凹部の形状を正確に制御する（特に、凹部の後側境界面の傾きを正確に制御する）ことができ、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、本方法は、割断方向において前側に位置する半導体ウェハの縁部に、割断平面内に配置される縁部切欠き部を形成するさらなるステップ、を含む。この縁部切欠き部は、半導体ウェハを割断するときに、半導体ウェハの中を割断方向に割断平面に沿って伝搬する割断の起点としての役割を果たすことができ、これは有利である。縁部切欠き部は、例えば同様にスクライビングによって、またはレーザによって形成することができる。

本方法の一実施形態においては、本方法は、半導体ウェハの下面に、割断方向に延びかつ割断平面内に配置される溝を形成するさらなるステップ、を含む。半導体ウェハの下面に溝を形成することによって、半導体ウェハの割断を容易にすることができ、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、溝は、ソーイングによって、またはレーザによって、またはエッチング工程によって、形成される。これらの方法では、溝を、高い費用効果で正確かつ短時間で形成することができ、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、本方法は、半導体ウェハの下面に、割断平面内に割断方向に沿って互いに前後に並んだ状態に配置される複数の凹部、を形成するさらなるステップ、を含む。半導体ウェハの下面に配置されるこのような凹部も、割断平面における半導体ウェハの割断を容易にすることができ、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、半導体ウェハの下面における凹部は、半導体ウェハの上面における凹部に対して鏡面反転された状態に形成される。すなわち、半導体ウェハの下面における凹部のうちの少なくとも１つの凹部において、ただし好ましくは多数またはすべての凹部において、割断方向において後側の境界面が半導体ウェハの下面に対して９５゜〜１７０゜の範囲内の角度だけ傾斜している。この結果として、半導体ウェハの下面にこのようにして形成される凹部の後側境界面を起点とする結晶欠陥は、半導体ウェハの下面に実質的に垂直な方向に半導体ウェハ内を進み、本工程において、半導体ウェハの上面に配置されている凹部から進行する結晶欠陥を遮ることができる。この場合、半導体ウェハの下面に配置される凹部は、半導体ウェハの上面に配置される凹部の、割断方向において正確に直下に配置することができる。しかしながら、半導体ウェハの上面に配置される凹部と、半導体ウェハの下面に配置される凹部とが、割断方向において互いにずれた位置にあってもよい。

本方法の一実施形態においては、少なくとも１つの凹部において、後側境界面は、半導体ウェハの上面に対して１００゜〜１６０゜の範囲内の角度だけ、好ましくは１２０゜〜１４５゜の範囲内の角度だけ、傾斜している。実験によると、後側境界面が半導体ウェハの上面に対してこのように傾斜していることによって、凹部の後側境界面から進行する結晶欠陥の向きを、半導体ウェハの下面に向かう方向に特に効果的に逸らせることが可能になることが判明した。

本方法の一実施形態においては、少なくとも１つの凹部は、半導体ウェハの上面に垂直な方向に、５μｍ〜８０μｍの範囲内の深さ、好ましくは１５μｍ〜７０μｍの範囲内の深さ、特に好ましくは２５μｍ〜５５μｍの範囲内の深さを備える。半導体ウェハの上面における複数の凹部またはすべての凹部が、このように形成されることが好ましい。実験によると、この深さの凹部においては、凹部を形成することによって半導体ウェハの結晶に対する過度に重大な損傷が引き起こされることなく、割断平面を特に効果的に定義することが可能になることが判明した。

本方法の一実施形態においては、少なくとも１つの凹部において、前側境界面は、半導体ウェハの上面に対して７５゜〜９５゜の範囲内の角度だけ、好ましくは８５゜〜９５゜の範囲内の角度だけ、傾斜している。すなわち、凹部の前側境界面は、半導体ウェハの上面に実質的に垂直に配置される。半導体ウェハの上面における複数の凹部またはすべての凹部がこのように形成されることが好ましい。半導体ウェハを割断するとき、凹部の前側境界面からは実質的にまったく結晶欠陥が進行せず、したがって前側境界面は半導体ウェハの上面に対して傾斜している必要がないことが判明した。前側境界面を半導体ウェハの上面に対して実質的に垂直に配置することは、特に簡単かつ高い費用効果で実施することができ、これは有利である。

本方法の一実施形態においては、少なくとも１つの凹部は、その底部において、割断方向に５μｍ〜１００μｍの範囲内の長さ、好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内の長さ、特に好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内の長さを備える。半導体ウェハの上面における複数の凹部またはすべての凹部がこのように形成されることが好ましい。実験によると、半導体ウェハの上面に上記の長さの凹部を形成することによって、凹部の形成に伴って半導体ウェハの結晶構造に対する過度に重大な損傷が引き起こされることなく、半導体ウェハを割断するための割断平面を特に効果的に定義できることが判明した。

少なくとも１つの凹部は、後側境界面に隣接する肩部を備えている。この場合、肩部は、半導体ウェハの上面に平行でありかつ後側境界面に隣接する肩面、を備えている。本方法の好ましい一実施形態においては、半導体ウェハの上面における複数の凹部またはすべての凹部が、このように形成される。半導体ウェハを割断平面において割断するとき、凹部の肩部の肩面から結晶欠陥が進行し、この結晶欠陥は、肩面に実質的に垂直な方向に（すなわち半導体ウェハの上面にも垂直な方向に）半導体ウェハの結晶内を伝搬する。したがって、肩面から進行する結晶欠陥は、本方法によって得られるレーザチップの品質にとって重要である半導体ウェハの領域内に達することなく、半導体ウェハの下面に向かう方向に伝搬する。むしろ、凹部の肩部の肩面から進行する結晶欠陥は、凹部の後側境界面から進行する結晶欠陥を遮ることができ、この結果として、凹部の後側境界面から進行する結晶欠陥が、本方法によって得られるレーザチップの品質にとって重要である半導体ウェハの領域内に達する危険性が、さらに減少する。

本方法の一実施形態においては、肩面は、割断方向に５μｍ〜１００μｍの範囲内の長さ、好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内の長さ、特に好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内の長さを備える。このような長さの肩面を形成することが、特に効果的であることが判明した。

本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、それぞれ概略的に示した図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する例示的な実施形態に基づいて、さらに明らかとなり明確に理解されるであろう。

半導体ウェハの一部分の斜視図を示している。 第１の上側凹部を有する半導体ウェハの断面図を示している。 第２の上側凹部を有する半導体ウェハの断面図を示している。 追加の下側凹部を有する半導体ウェハの断面図を示している。

図１は、半導体ウェハ１００の一部分の概略的な斜視図を示している。半導体ウェハ１００は、上面１０１と、上面１０１とは反対側の下面１０２とを備えた実質的に平坦なウェハとして形成されている。半導体ウェハ１００は、半導体ウェハ１００の下面１０２から上面１０１に延びる成長方向１２に、互いに重なるようにエピタキシャルに成長させた複数の異なる層を備えていることができる。半導体ウェハ１００は、図１の説明図と比較して、横方向にさらに大きい寸法を備えることができる。半導体ウェハ１００は、例えばウェハ全体によって、またはウェハの一部分によって、形成することができる。

半導体ウェハ１００を分割することによって、半導体ウェハ１００から複数のレーザチップ１４０を形成するように意図されている。この目的のため、半導体ウェハ１００は、集積化された複数のレーザダイオード構造１４１を備えている。個々のレーザダイオード構造１４１は、連続的に配置されており、これら一連のレーザダイオード構造１４１は、半導体ウェハ１００の割断方向１０（成長方向１２に垂直である）に互いに並んで配置されており、割断方向１０と成長方向１２とに垂直である長手方向１１に延在する。

一連のレーザダイオード構造１４１それぞれは、半導体ウェハ１００の上面１０１に、長手方向１１に延在するリブ１１０を備えている。リブ１１０は、リッジとも称する。リブ１１０は、半導体ウェハ１００の上面１０１において、リブ１１０の外側の領域における半導体ウェハ１００の部分を、例えばエッチング工程によって除去することによって形成される。この場合、半導体ウェハ１００の上面１０１において除去される半導体ウェハ１００の部分は、例えば上側クラッド層を備えていることができ、この結果として、リブ１１０の領域にのみ上側クラッド層が残る。リブ１１０は、割断方向１０に例えば１．８μｍ〜４０μｍの範囲内の幅を備えることができる。長手方向１１と成長方向１２とに平行に延在するリブ１１０の側面は、例えば窒化ケイ素によって不動態化することができる。割断方向１０と長手方向１１とに平行であるリブ１１０の上面には、メタライゼーションを配置することができ、このメタライゼーションは、半導体ウェハ１００から形成されるレーザチップ１４０を電気的に接触させる役割を果たし、例えば約１μｍの厚さを有することができる。

半導体ウェハ１００の上面１０１における、割断方向１０に互いに横に位置する２本のリブ１１０の間に、長手方向１１に延びるそれぞれのメサ溝１２０が配置されている。メサ溝１２０は、半導体ウェハ１００の上面１０１に水路状の凹部として形成され、成長方向１２とは反対の方向に、例えば半導体ウェハ１００のｐｎ接合部の下方まで達していてよい。メサ溝１２０は、例えば実質的に矩形断面を備えることができる。メサ溝１２０は、割断方向１０に例えば約５０μｍの幅を備えることができる。

半導体ウェハ１００を個々のレーザチップ１４０に細分する目的で、半導体ウェハ１００を、長手方向１１に垂直な割断平面２０と、割断方向１０に垂直なさらなる割断平面３０とにおいて、分割しなければならない。この場合、さらなる割断平面３０は、メサ溝１２０を貫いて延びる。半導体ウェハ１００を割断平面２０において分割することによって、割断方向１０に互いに並んで配置されている複数のレーザダイオード構造１４１をそれぞれが備えるレーザバー（laser bar）が形成される。次いで、レーザバーをさらなる割断平面３０において分割し、この結果として個々のレーザチップ１４０が形成される。

半導体ウェハ１００を割断平面２０において分割することによって、個々のレーザダイオード構造１４１の共振器１４２の鏡面が形成される。高い品質の鏡面を形成する目的で、半導体ウェハを割断することによって半導体ウェハ１００を割断平面２０において分割する。この場合、理想的には原子レベルで滑らかな割断縁を形成することができ、このことは共振器１４２の高品質の鏡面につながる。

半導体ウェハ１００は、割断方向１０において前側に位置しておりかつ割断方向１０に垂直である半導体ウェハ１００の側面から、割断方向１０において後側に位置しておりかつ割断方向１０に垂直である半導体ウェハ１００の側面まで、割断平面２０それぞれにおいて割断方向１０に割断される。したがって図１の概略図においては、例えば半導体ウェハ１００の、見えている前側の側面から、半導体ウェハ１００の、隠れている後側の側面まで、半導体ウェハ１００が割断される。

半導体ウェハ１００は、割断方向１０において前側に位置する半導体ウェハ１００の側面に、規定の方法で形成される所定の割断位置を起点として、割断平面２０それぞれにおいて割断される。それぞれの所望の割断平面２０における半導体ウェハ１００の割断の進行を、その所望の割断平面２０に沿ってガイドする目的で、半導体ウェハ１００の上面１０１にさらなる弱体部（weakenings）を設ける。

図２は、半導体ウェハ１００の一部分の概略的な側面断面図を示している。この場合、半導体ウェハ１００は、割断平面２０の１つに沿って切断されている。半導体ウェハ１００を割断平面２０において割断するための所望の割断方向１０は、図２の概略図において左から右に延びており、したがって図２の説明図において左側における半導体ウェハ１００の側面が、割断方向１０において前側に位置する半導体ウェハ１００の側面を形成している。

半導体ウェハ１００の割断の開始点として、割断方向１０において前側に位置する半導体ウェハ１００の側面と半導体ウェハ１００の上面１０１との間の遷移領域における、割断方向１０において前側の縁部１６０に、縁部切欠き部１７０が形成されている。縁部切欠き部１７０は、割断方向１０において前側に位置する半導体ウェハ１００の側面と半導体ウェハ１００の下面１０２との間の遷移領域に配置する、あるいは、半導体ウェハ１００の前側の側面全体にわたり延在させることも可能である。

これに加えて、割断方向１０において後側に位置する半導体ウェハ１００の側面にも縁部切欠き部を配置することができ、ただしこれは必須ではない。いずれの場合にも、半導体ウェハ１００は、割断方向１０に半導体ウェハ１００の前側の側面から後側の側面まで割断される。

割断平面２０における半導体ウェハ１００の割断をガイドする目的で、半導体ウェハ１００は、その上面１０１に、割断方向１０において割断平面２０に沿って互いに前後に並んだ状態に配置される複数の第１の上側凹部２００をさらに備える。これらの凹部２００は、スキップとも称する。

縁部切欠き部１７０および第１の上側凹部２００は、例えばスクライビングによって（例えばダイヤモンドスクライバを使用する）、またはレーザによって、形成することができる。

縁部切欠き部１７０および第１の上側凹部２００は、各割断平面２０に、長手方向１１に互いに前後に並んだ状態に設けられることが好ましい。

各割断平面２０において、割断方向１０において互いに連続する２つのレーザダイオード構造の間、したがって割断方向１０において互いに連続する２本のリブ１１０の間に、それぞれの第１の上側凹部２００が配置されることが好ましい。この場合、第１の上側凹部２００それぞれは、割断方向１０においてそれぞれの第１の上側凹部２００の上流に配置されているレーザダイオード構造１４１のリブ１１０と、それぞれの第１の上側凹部２００に隣接する２つのレーザダイオード構造１４１の間に位置するメサ溝１２０との間に配置されることが好ましい。したがって、第１の上側凹部２００それぞれは、割断方向１０においてそれぞれの第１の上側凹部２００の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造１４１よりも、割断方向においてそれぞれの第１の上側凹部２００の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造１４１の近くに配置される。第１の上側凹部２００それぞれにおいて、第１の上側凹部２００と、割断方向１０において第１の上側凹部２００の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造１４１との間の後側距離２４５は、第１の上側凹部２００と、割断方向１０において第１の上側凹部２００の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造１４１との間の前側距離２４０の大きさの少なくとも４倍、特に好ましくは後者の大きさの少なくとも８倍、であることが好ましい。第１の上側凹部２００の上流に配置されているレーザダイオード構造１４１の共振器１４２と、第１の上側凹部２００との間の前側距離２４０は、例えば約２０μｍとすることができる。第１の上側凹部２００と、割断方向１０において第１の上側凹部２００の下流における最も近いレーザダイオード構造１４１の共振器１４２との間の後側距離２４５は、例えば約２００μｍとすることができる。

割断方向１０において互いに連続する２つのレーザダイオード構造の間に、２つ以上の凹部２００を設けることも可能である。

第１の上側凹部２００それぞれは、割断方向１０において前側の境界面２１０と、割断方向１０において後側の境界面２２０とを備えている。第１の上側凹部２００それぞれの前側境界面２１０および後側境界面２２０は、半導体ウェハ１００の長手方向１１に平行な向きにある。

第１の上側凹部２００それぞれは、その底部に、前側境界面２１０を後側境界面２２０に結合する底面２３０を備えており、この底面２３０は、半導体ウェハ１００の上面１０１に実質的に平行な（すなわち割断方向１０と長手方向１１とに平行な）向きにある。

第１の上側凹部２００それぞれにおいて、前側境界面２１０は、底面２３０に対する前側角度２１２を形成している。前側角度２１２は、好ましくは７５゜〜９５゜の範囲内、特に好ましくは８５゜〜９５゜の範囲内である。すなわち、前側境界面２１０は、半導体ウェハ１００の上面１０１を起点として、好ましくは実質的に垂直に半導体ウェハ１００の中に延在している。

第１の上側凹部２００それぞれにおいて、割断方向１０において後側の境界面２２０は、底面２３０に対する後側角度２２１を形成している。後側角度２２１は、９５゜〜１７０゜の範囲内である。すなわち後側境界面２２０は、底面２３０および半導体ウェハ１００の上面１０１に対して、傾斜している。この結果として、第１の上側凹部２００それぞれは、その底面２３０から半導体ウェハ１００の上面１０１に向かって広がっている。第１の上側凹部２００それぞれにおける後側角度２２１は、好ましくは１００゜〜１６０゜の範囲内の大きさ、特に好ましくは１２０゜〜１４５゜の範囲内の大きさを備える。

第１の上側凹部２００それぞれは、成長方向１２における深さ２１１を備える。第１の上側凹部２００それぞれにおける深さ２１１は、好ましくは５μｍ〜８０μｍの範囲内、特に好ましくは１５μｍ〜７０μｍの範囲内、極めて好ましくは２５μｍ〜５５μｍの範囲内である。

第１の上側凹部２００それぞれの底面２３０は、割断方向１０における長さ２３１を備える。第１の上側凹部２００それぞれにおける長さ２３１は、好ましくは５μｍ〜１００μｍの範囲内、特に好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内、極めて好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内である。

半導体ウェハ１００を割断平面２０の１つにおいて割断方向１０に割断するとき、第１の上側凹部２００に結晶欠陥１５０が形成されることがあり、この結晶欠陥は、半導体ウェハ１００の中を伝搬する。この結晶欠陥１５０は、例えば階段状の転位（stepped dislocations）である。半導体ウェハ１００を割断平面２０の１つにおいて割断するときにこのような結晶欠陥１５０が発生する結果として、半導体ウェハ１００を割断平面２０において割断することによって形成される鏡面の品質が低下する。結晶欠陥１５０が半導体ウェハ１００の中を１つのレーザダイオード構造１４１の活性領域まで伝搬するならば、半導体ウェハ１００の割断によって形成されるレーザチップ１４０の共振器１４２の最終的な鏡面の品質にとって、結晶欠陥１５０は特に有害である。

半導体ウェハ１００を割断平面２０の１つにおいて割断方向１０に割断するときに発生する結晶欠陥１５０は、主として第１の上側凹部２００の後側境界面２２０に形成され、そこから後側境界面２２０に垂直な方向に伝搬する。第１の上側凹部２００の後側境界面２２０は、半導体ウェハ１００の上面１０１に対して後側角度２２１（直角より大きい）だけ傾斜しているため、結晶欠陥１５０は、第１の上側凹部２００の後側境界面２２０から、半導体ウェハ１００の下面１０２に向かう方向に移動する。これによって、第１の上側凹部２００の後側境界面２２０に形成される結晶欠陥１５０が、割断方向１０においてそれぞれの第１の上側凹部２００の後方に位置するレーザダイオード構造１４１の活性領域まで、割断方向１０に伝搬する危険性が減少する。これに加えて、この危険性は、それぞれの第１の上側凹部２００と、割断方向１０においてそれぞれの第１の上側凹部２００の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造１４１との間の後側距離２４５が、前側距離２４０よりも大きいことによっても減少する。

半導体ウェハ１００の長手方向１１に互いに前後に並んで配置されているすべての割断平面２０における、すべての第１の上側凹部２００（割断方向１０に前後に並んだ状態に配置されている）が、上述したように形成されることが好ましい。しかしながら、複数の第１の上側凹部２００のうちの第１の部分のみを上述したように形成および配置し、その一方で、複数の第１の上側凹部２００のうちの第２の部分を、異なる形状に形成する、もしくは前側距離２４０および後側距離２４５に関して異なる位置関係に配置する、またはその両方であるようにすることも可能である。

図３は、代替実施形態による半導体ウェハ１００の一部分の概略的な側面断面図を示している。図３の説明図においても、半導体ウェハ１００は、割断平面２０の１つに沿って切断されている。図３の実施形態は、図２の実施形態と異なる点として、第１の上側凹部２００が第２の上側凹部３００に置き換わっている。

第２の上側凹部３００は、第１の上側凹部２００に類似する位置に配置されている。第２の上側凹部３００は、第１の上側凹部２００に類似する形状を有するが、前側境界面２１０と、底面２３０と、後側境界面２２０に加えて肩部３１０を有し、この肩部３１０は、それぞれの第２の上側凹部３００の（割断方向１０において）後側の端部において、それぞれの後側境界面２２０に隣接している。第２の上側凹部３００それぞれの肩部３１０は、半導体ウェハ１００の上面１０１に平行でありかつそれぞれの後側境界面２２０に隣接する肩面３２０、を備えている。この肩面３２０は、割断方向１０における長さ３２１を備える。第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０の長さ３２１は、好ましくは５μｍ〜１００μｍの範囲内、特に好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内、極めて好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内である。

半導体ウェハ１００を割断平面２０の１つにおいて割断方向１０に割断するとき、第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０にも結晶欠陥１５０が発生し、この結晶欠陥１５０は、それぞれの肩面３２０を起点として、それぞれの肩面３２０に垂直な方向に半導体ウェハ１００の中に伝搬する。第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０は、半導体ウェハ１００の上面１０１に平行な向きにあるため、第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０を起点とする結晶欠陥１５０は、成長方向１２とは実質的に反対方向に、半導体ウェハ１００の下面１０２に伝搬する。したがって、肩面３２０を起点とする結晶欠陥１５０が半導体ウェハ１００のレーザ構造１４１の活性領域に達する危険性は、わずかである。

これに加えて、第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０を起点とする結晶欠陥１５０は、第２の上側凹部３００の後側境界面２２０を起点としてそれぞれの後側境界面２２０に垂直な向きの方向に伝搬する結晶欠陥１５０とぶつかり、したがって後側境界面２２０を起点とする後者の結晶欠陥１５０を遮ることができる。結果として、第２の上側凹部３００の後側境界面２２０を起点とする結晶欠陥１５０が半導体ウェハ１００のレーザダイオード構造１４１の活性領域まで達する危険性を、第２の上側凹部３００の肩部３１０の肩面３２０を起点とする結晶欠陥１５０によって低減することができる。

図１の概略的な斜視図において明らかであるように、半導体ウェハ１００の下面１０２において、各割断平面２０の領域に、割断方向１０に延びておりかつそれぞれの割断平面２０に配置されているそれぞれの下側溝１３０が形成されている。これらの下側溝１３０は、半導体ウェハ１００を割断平面２０において割断するステップを容易にすることができる。下側溝１３０は、例えばソーイングによって、またはレーザによって、または湿式あるいは乾式化学エッチングによって、形成することができる。この場合、上側凹部２００，３００を形成する前、かつ縁部切欠き部１７０を形成する前に、下側溝１３０がすでに形成されていることが好ましい。しかしながら、下側溝１３０を省くこともできる。

図４は、さらなる代替実施形態による半導体ウェハ１００の一部分の概略的な側面断面図を示している。図４に示した実施形態においては、半導体ウェハ１００は、その下面１０２に、割断平面２０に位置合わせされている下側溝１３０を備えていない。代わりに、割断平面２０それぞれに位置合わせされておりかつ割断方向１０に互いに前後に並んだ状態に配置される下側凹部４００が、半導体ウェハ１００の下面１０２に設けられている。

図４に示した例においては、下側凹部４００は、半導体ウェハ１００の上面１０１に配置されている第２の上側凹部３００に対して鏡面対称に配置および形成されている。半導体ウェハ１００が第２の上側凹部３００の代わりに図２における第１の上側凹部２００を備えている場合、下側凹部４００を、第１の上側凹部２００に対して鏡面反転された状態に形成することができる。しかしながら、半導体ウェハ１００の上面１０１に第１の上側凹部２００を形成し、半導体ウェハ１００の下面１０２に、第２の上側凹部３００に類似する下側凹部４００を形成することも可能である。当然ながら逆のケースも可能である。

図４の説明図においては、下側凹部４００それぞれは、成長方向１２とは反対方向において第２の上側凹部３００の正確に直下に配置されている。しかしながら、第２の上側凹部３００および下側凹部４００を、割断方向１０において互いにずれた状態に配置することも可能である。一例として、下側凹部４００それぞれを、対応する第２の上側凹部３００よりも割断方向１０において後方に配置することができる。

半導体ウェハ１００を割断平面２０の１つにおいて割断方向１０に割断するとき、下側凹部４００の後側境界面にも結晶欠陥１５０が形成されうる。下側凹部４００の後側境界面に形成されるこれらの結晶欠陥１５０は、それぞれの下側凹部４００の後側境界面に垂直な方向に半導体ウェハ１００の中を伝搬し、したがって半導体ウェハ１００の上面１０１に向かう方向に進む。この場合、これらの結晶欠陥１５０は、反対側の上側凹部３００の後側境界面２２０を起点とする結晶欠陥１５０とぶつかる。この場合、ぶつかった結晶欠陥１５０は、互いに相手を遮り、したがって結晶欠陥１５０が半導体ウェハ１００の中をそれ以上伝搬することが阻止される。これにより、凹部３００，４００を起点とする結晶欠陥１５０が半導体ウェハ１００のレーザダイオード構造１４１の活性領域に達する危険性が減少する。

ここまで、本発明について、好ましい例示的な実施形態に基づいて詳しく説明してきた。しかしながら本発明は、開示した例に制約されない。むしろ当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、これらの例から別の変形形態を導くことができるであろう。

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１４１１２９０２．４号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。

１０ 割断方向
１１ 長手方向
１２ 成長方向
２０ 割断平面
３０ さらなる割断平面
１００ 半導体ウェハ
１０１ 上面
１０２ 下面
１１０ リブ
１２０ メサ溝
１３０ 下側溝
１４０ レーザチップ
１４１ レーザダイオード構造
１４２ 共振器
１５０ 結晶欠陥
１６０ 前側縁部
１７０ 縁部切欠き部
２００ 第１の上側凹部
２１０ 前側境界面
２１１ 深さ
２１２ 前側角度
２２０ 後側境界面
２２１ 後側角度
２３０ 底面
２３１ 長さ
２４０ 前側距離
２４５ 後側距離
３００ 第２の上側凹部
３１０ 肩部
３２０ 肩面
３２１ 長さ
４００ 下側凹部

Claims (16)

1. レーザチップ（１４０）を製造する方法であって、
   − 上面（１０１）および下面（１０２）を備えた半導体ウェハ（１００）を形成するステップであって、
   前記半導体ウェハ（１００）が、定義された割断方向（１０）に沿って互いに前後に並んだ状態に配置され、集積化された複数のレーザダイオード構造（１４１）を備えている、
   ステップと、
   − 前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に、前記割断方向（１０）に沿って互いに前後に並んだ状態に配置される複数の凹部（３００）を形成するステップであって、
   凹部（３００）それぞれが、前記割断方向（１０）において連続する前側境界面（２１０）および後側境界面（２２０）を備えており、
   少なくとも１つの凹部（３００）において、前記後側境界面（２２０）が前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に対して９５゜〜１７０゜の範囲内の角度（２２１）だけ傾斜しており、
   少なくとも１つの凹部（３００）が、前記後側境界面（２２０）に隣接する肩部（３１０）を備えており、前記肩部（３１０）が、前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に平行でありかつ前記後側境界面（２２０）に隣接する肩面（３２０）、を備えている、
   ステップと、
   − 前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に垂直な向きにありかつ前記凹部（３００）を貫いて延びる割断平面（２０）において、前記半導体ウェハ（１００）を前記割断方向（１０）に割断するステップと、
   を含む、方法。
2. ２つの隣り合うレーザダイオード構造（１４１）の間に、それぞれの凹部（３００）が配置される、
   請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１つの凹部（３００）が、前記割断方向（１０）において前記凹部（３００）の下流における最も近くに位置するレーザダイオード構造（１４１）よりも、前記割断方向（１０）において前記凹部（３００）の上流における最も近くに位置するレーザダイオード構造（１４１）、の近くに配置される、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記凹部（３００）と、前記割断方向（１０）において前記凹部（３００）の下流における最も近くに位置する前記レーザダイオード構造（１４１）との間の距離（２４５）が、前記凹部（３００）と、前記割断方向（１０）において前記凹部（３００）の上流における最も近くに位置する前記レーザダイオード構造（１４１）との間の距離（２４０）の大きさの少なくとも４倍であり、好ましくは前記距離（２４０）の大きさの少なくとも８倍である、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記レーザダイオード構造（１４１）それぞれが、前記割断方向（１０）に垂直な向きにある共振器（１４２）、を備えている、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記凹部（３００）が、スクライビングまたはレーザによって形成される、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記方法が、次のさらなるステップ、すなわち、
   − 前記割断方向（１０）において前側に位置する前記半導体ウェハ（１００）の縁部（１６０）に、前記割断平面（２０）内に配置される縁部切欠き部（１７０）を形成するステップ、
   を含む、
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記方法が、次のさらなるステップ、すなわち、
   − 前記半導体ウェハ（１００）の前記下面（１０２）に、前記割断方向（１０）に延びかつ前記割断平面（２０）内に配置される溝（１３０）を形成するステップ、
   を含む、
   請求項１から請求項７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記溝（１３０）が、ソーイング、レーザ、またはエッチング工程によって形成される、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記方法が、次のさらなるステップ、すなわち、
    − 前記半導体ウェハ（１００）の前記下面（１０２）に、前記割断平面（２０）内に前記割断方向（１０）に沿って互いに前後に並んだ状態に配置される複数の凹部（４００）、を形成するステップ、
    を含む、
    請求項１から請求項７の何れか１項に記載の方法。
11. 前記半導体ウェハ（１００）の前記下面（１０２）における前記凹部（４００）が、前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）における前記凹部（３００）に対して鏡面反転された状態に形成される、
    請求項１０に記載の方法。
12. 少なくとも１つの凹部（３００）において、前記後側境界面（２２０）が、前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に対して１００゜〜１６０゜の範囲内の角度（２２１）だけ、好ましくは１２０゜〜１４５゜の範囲内の角度（２２１）だけ、傾斜している、
    請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の方法。
13. 少なくとも１つの凹部（３００）が、前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に垂直な方向（１２）に、５μｍ〜８０μｍの範囲内の深さ（２１１）、好ましくは１５μｍ〜７０μｍの範囲内の深さ（２１１）、特に好ましくは２５μｍ〜５５μｍの範囲内の深さ（２１１）を備える、
    請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の方法。
14. 少なくとも１つの凹部（３００）において、前記前側境界面（２１０）が、前記半導体ウェハ（１００）の前記上面（１０１）に対して７５゜〜９５゜の範囲内の角度（２１２）だけ、好ましくは８５゜〜９５゜の範囲内の角度（２１２）だけ、傾斜している、
    請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の方法。
15. 少なくとも１つの凹部（３００）が、その底部において、前記割断方向（１０）に５μｍ〜１００μｍの範囲内の長さ（２３１）、好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内の長さ（２３１）、特に好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内の長さ（２３１）を備える、
    請求項１から請求項１４の何れか１項に記載の方法。
16. 前記肩面（３２０）が、前記割断方向（１０）に５μｍ〜１００μｍの範囲内の長さ（３２１）、好ましくは１５μｍ〜８０μｍの範囲内の長さ（３２１）、特に好ましくは２０μｍ〜５０μｍの範囲内の長さ（３２１）を備える、
    請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の方法。