JPH06310800A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極形成に際しての煩雑なエッチング工程を
省略することができ、異なる厚みのコンタクト層を有す
る半導体レーザの製造に容易に対応し得る、半導体レー
ザの製造方法を提供する。 【構成】 ある結晶方位からずれた方向に配向された第
１の導電型のオフ基板上に、第１の導電型のクラッド
層、活性層及び第２の導電型のクラッド層４を成長さ
せ、上方にある第２の導電型のクラッド層４にエッチン
グによりメサ状リッジＡを形成し、該メサ状リッジＡの
上方に第２の導電型のコンタクト層１０を形成してなる
ウェハ１５を用意し、ウェハ１５の上面に形成されてい
るストライプ状部分１５ａにおけるコンタクト層１０の
厚みをｘとしたときに、ストライプ上部分１５ａから下
記の式（１）で決定される距離ｙだけ離れた部分に発振
領域を表示する位置決めマークを有するように電極を形
成する工程を有する半導体レーザの製造方法。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザの製造方
法に関し、特に、ある結晶方位からずれた方位に配向さ
れた基板を用いて構成されたリッジ埋め込み型半導体レ
ーザの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来より公知のリッジ埋め込み
型半導体レーザの一例を示す断面図である。ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２、アンド
ープのＡｌＧａＡｓ活性層３、及びｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層４が形成されている。このｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層４及びその上に形成されたｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層８は、図示のようにメサ状リッジＡを構成するよう
にエッチングされている。該メサ状リッジＡの両側に
は、ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９が形成されており、
さらにｐ−ＧａＡｓキャップ層８及びｎ−ＧａＡｓ電流
ブロック層９の上方にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０が
形成されている。上記のように基板１上に各層が積層さ
れたウェハの上面及び下面には、電極１１，１１’が形
成されている。 ところで、上記リッジ埋め込み型半導
体レーザの製造に際しては、通常、図３に平面図で示す
マザーのウェハ１３を作製し、その上面及び下面に電極
を形成した後、一点鎖線Ｂで示す部分でへき開し、一点
鎖線Ｃで示す部分で切断することにより、個々の半導体
レーザが製造されている。

【０００３】なお、上面に形成される電極は、図３にお
いて１個の半導体レーザチップの上面においてのみ参照
番号１１で示すように、へき開面及び隣合う半導体レー
ザとの間で分断される面には至らない大きさに形成され
ている。さらに、電極１１には、窓部１１ａ，１１ａが
形成されている。窓部１１ａ，１１ａは、その下方に上
述したメサ状リッジＡ、すなわち発振領域が位置するこ
とを表すために設けられている。すなわち、発振領域の
上方において電極１１にワイヤーボンディングを行うと
ワイヤーボンディング時の衝撃により発振領域に損傷を
与えるため、該発振領域を避けてワイヤーボンディング
を行うための位置決め用マークとして窓部１１ａ，１１
ａが形成されている。なお、図３において、メサ状リッ
ジが構成されている部分すなわち発振領域は、破線Ｄで
示されている。

【０００４】上記のように、電極１１の形成にあたって
は、窓部１１ａ，１１ａの下方に発振領域Ｄが位置する
ように、電極１１を形成しなければならない。通常、リ
ッジ埋め込み型半導体レーザでは、ウェハの上面におい
て、メサ状リッジＡが位置する部分が盛り上がった形状
となるため、該ウェハの上面の盛り上がった部分が窓部
１１ａ，１１ａ内に位置するように電極１１を形成すれ
ばよい。

【０００５】しかしながら、ｎ−ＧａＡｓ基板１とし
て、例えば（１００）面から＜０１１＞方向へオフして
いる方向に配向されたＧａＡｓ基板を用いた場合、ウェ
ハ上面の盛り上がった部分、すなわちストライプ状部分
を基準に電極１１を形成することはできなかった。これ
は、図４（ａ），（ｂ）に断面図及び部分切欠平面図で
示すように、ある結晶方位からずれた方向に配向された
基板（以下、オフ基板と称する。）を用いた場合、オフ
基板１の結晶性の影響により、基板１上において成長さ
れる各層の厚みが図２に示したようにはならないことに
よる。

【０００６】その結果、図４（ａ）及び（ｂ）に示され
ているように、ウェハ１５の表面において、メサ状リッ
ジＡが延びる方向と平行にストライプ状部分１５ａが形
成されるが、該ストライプ状部分１５ａは、発振領域が
延びる部分から側方にずれた位置に形成されていた。

【０００７】従って、ウェハ１５の上面に形成されたス
トライプ１５ａを基準として図３に示した電極１１の窓
部１１ａを位置決めしたとしても、下方の発振領域がス
トライプ状部分１５ａの直下に位置していないため、窓
部１１ａ，１１ａは発振領域位置を特定するためのマー
クとして使用できなかった。

【０００８】そこで、オフ基板を用いたリッジ埋め込み
型半導体レーザを製造するに際しては、図５に部分拡大
平面図で示すように、ウェハ１５の上面から一部におい
てコンタクト層をエッチングにより除去し、下方のメサ
状リッジＡが形成されている発光領域部分を露出させ、
露出されたメサ状リッジＡを基に、ウェハ上の他の半導
体レーザ素子部分への電極パターンの形成を行ってい
た。すなわち、露出されているメサ状リッジＡを手掛か
りに、他の半導体レーザ素子上において、窓部の直下に
メサ状リッジＡが位置するようにしてウェハ１５の上面
に複数の電極をパターン形成していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、オフ基
板を用いたリッジ埋め込み型半導体レーザの従来の製造
方法では、メサ状リッジＡを露出させるために、煩雑な
エッチング工程を実施しなければならなかった。

【００１０】また、上記エッチングは、除去するコンタ
クト層の厚みによって調整しなければならないため、コ
ンタクト層の厚み及び材料が異なるウェハに対応するに
は、再度実験を繰り返し、最適のエッチング条件を見出
さねばならなかった。

【００１１】本発明の目的は、電極形成に際しての位置
決めのための煩雑な上記エッチング工程を省略すること
ができ、従って、異なる厚みのコンタクト層を有する半
導体レーザの製造にも容易に対応することができる、リ
ッジ埋め込み型の半導体レーザの製造方法を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の導電型
のオフ基板上に、直接又は間接に、少なくとも第１の導
電型のクラッド層、活性層、第２の導電型のクラッド層
及びコンタクト層を形成してなり、かつ前記第２の導電
型のクラッド層にメサ状リッジが形成されたウェハを用
意し、該ウェハの上面及び下面に電極を形成する工程を
備える半導体レーザの製造方法において、下記の構成を
備えることを特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明では、電極の形成にあた
り、ウェハ上面に形成されたストライプ状部分を基準と
して、該ストライプ状部分の形成されている位置におけ
るコンタクト層の厚みをｘとしたときに、

【００１４】

【数２】

【００１５】で決定される距離ｙだけ該ストライプ状部
分から離れた位置に、発振領域の中心位置が存在するこ
とを表示する電極パターンを形成することを特徴とす
る。

【００１６】

【作用】オフ基板を用いてその上に半導体レーザを構成
するための各層を結晶成長させた場合、コンタクト層の
上面すなわちウェハの上面にストライプ状部分が形成さ
れるが、このストライプ状部分は、前述したように下方
の発振領域とずれた位置に形成される。しかしながら、
ストライプ状部分と下方の発振領域の中心との間の距離
ｙは、上記式（１）で示される距離ｙだけ離れているこ
とが、本願発明者らにより実験的に確かめられた。

【００１７】従って、本発明のように、ストライプ状部
分の形成されている位置から上記距離ｙだけ離れた位置
に発振領域位置を表示するように構成された電極パター
ンを形成することにより、電極の下方に発振領域が存在
する位置が該電極に表示されることになる。よって、下
方に発振領域が位置する部分を確実に避けてワイヤーボ
ンディングを行うことができる。

【００１８】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を図面を参照し
つつ説明することにより、本発明を明らかにする。

【００１９】本実施例においては、オフ基板を用いたこ
とを除いては、図２に示したものと同様のウェハをまず
用意した。なお、ウェハの断面構造は、図２と同様であ
るので、図２に用いた参照番号を用いて各層を説明す
る。ウェハの作製は、以下のようにして行った。

【００２０】（１００）面から＜０１１＞方向へ４°オ
フしたｎ−ＧａＡｓ基板１を用意した。このｎ−ＧａＡ
ｓオフ基板１上に、２μｍの厚みのｎ−Ａｌ_0.4 Ｇａ
_0.6 Ａｓクラッド層２、０．０７μｍの厚みを有するア
ンドープのＡｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ａｓ活性層３、０．８μｍ
の厚みのｐ−Ａｌ_0.4 Ｇａ_0.6 Ａｓクラッド層４及び厚
み０．２μｍのｐ−ＧａＡｓキャップ層８を、ＭＯＣＶ
Ｄ法（有機金属気相成長法）を用いて順次成長させた。
次に、上記ｐ−Ａｌ_0.4 Ｇａ_0.6 Ａｓクラッド層４及び
ｐ−ＧａＡｓキャップ層８をエッチングすることによ
り、メサ状リッジＡを形成した。なお、メサ状リッジＡ
の両側のｐ−Ａｌ_0.4 Ｇａ_0.6 Ａｓクラッド層の厚みは
０．３μｍである。

【００２１】次に、同じくＭＯＣＶＤ法により、厚み
１．０μｍのｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層９及び厚み
６．０μｍのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０を成長さ
せ、ウェハを得た。

【００２２】なお、図２では、１個の半導体素子の断面
構造のみが示されているが、上記ウェハとしては複数の
半導体レーザ素子がマトリックス状に構成されたマザー
のウェハを用意した。

【００２３】図１に、上記のようにして用意されたマザ
ーのウェハ１５を部分切欠平面図で示す。ウェハ１５
は、後述の電極形成工程を経た後に、一点鎖線Ｂでへき
開し、一点鎖線Ｃに沿って分断することにより個々の半
導体レーザ素子に分割される。

【００２４】ウェハ１５の上面に、図１に参照番号２０
で示す電極形成用マスクを配置し、蒸着等の薄膜形成方
法により電極を形成した。なお、図１では、１個の半導
体レーザ素子部分の上面にのみ電極形成用マスク２０を
配置した状態が図示されているが、他の半導体レーザ素
子上にも電極形成用マスクが載置されており、これらは
相互に接続されて一体化されている。

【００２５】ところで、上記ウェハ１５の上面には、ス
トライプ状部分１５ａが形成されている。このストライ
プ状部分１５ａは、前述した図３に示したように、下方
のメサ状リッジが形成されている領域Ｄの直上から外れ
た位置に形成されている。他方、本実施例では、上記電
極用形成用マスク２０の側縁２０ａ，２０ｂにスケール
Ｅ，Ｆがそれぞれ形成されている。また、位置決めマー
クを形成するための貫通孔２０ｃ，２０ｃが形成されて
おり、上記スケールＥ，Ｆを利用して貫通孔２０ｃ，２
０ｃから側縁２０ａ，２０ｂの延びる方向において所定
距離離れた位置を決定し得るようにされている。

【００２６】本実施例では、上記貫通孔２０ｃ，２０ｃ
と、ストライプ状部分１５ａとの間の距離が、上述した
式（１）を満たす距離ｙだけ離れるように、スケール
Ｅ，Ｆを利用して電極形成用マスク２０が配置され、そ
の状態で電極が形成される。形成された電極を図６に示
す。電極１１は、上記電極形成用マスク２０を用いて形
成されているため、前述した位置決め用貫通孔２０ｃ，
２０ｃが位置していた部分に、電極材料が付与されてい
ない位置決めマーク１２ａ，１２ａを有する。この位置
決めマーク１２ａ，１２ａは、ストライプ状部分１５ａ
から距離ｙだけ離れた位置に形成されている。また、位
置決めマーク１２ａ，１２ａの下方に、発振領域Ｄが位
置することになる。この理由を、図７を参照して説明す
る。

【００２７】図７を参照して、表面のストライプ状部分
１５ａと、発振領域の中心との間の距離をｙ、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０の厚みをｘとする。本願発明者
は、上記距離ｙとｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０の厚み
ｘとの間に何らかの関係があるのではないかと考え、上
記ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０の厚みｘを異ならせ、
上述した実施例と同様の構造を有するウェハを作製し、
距離ｙを測定した。結果を図８に示す。図８から明らか
なように、距離ｙと、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０の
厚みｘとの間には、極めて高い相関がみられ、式（１）
においてａ＝約４．４〜５、０＜ｂ≦１０の関係の成立
することが確かめられた。また、オフ角度のみ異ならせ
たことを除いては、上記と全く同様にして複数種の半導
体レーザを構成し、距離ｙと厚みｘとの関係を調べたと
ころ、何れの場合にも、式（１）のａは、０＜ａ≦６の
範囲にあり、かつ０＜ｂ≦１０の範囲にあることが確か
められた。

【００２８】従って、図１に示した電極形成用マスク２
０を用い、位置決めマーク形成用の貫通孔２０ｃ，２０
ｃが、ストライプ部分１５ａから距離ｙだけ離れた位置
に位置するように電極形成用マスク２０を配置して電極
１１を形成した場合、図６に拡大して示すように、位置
決めマーク１２ａ（電極材料が付与されていない部分）
の下方に発振領域が確実に位置されることになる。よっ
て、本実施例の製造方法では、下方に発振領域を示す位
置決めマーク１２ａ，１２ａが電極１１に形成されてい
るため、発振領域が下方に存在する部分を避けてワイヤ
ーボンディングを行うことができる。

【００２９】なお、上述した実施例においては、位置決
めマークを付与するために図１に示した電極形成用マス
ク２０を用いたが、用い得る電極形成用マスクは、これ
に限定されない。例えば、図９（ａ）に示すように、ワ
イヤボンディングを行ってもよい位置を表示するため
に、角孔の位置決め用貫通孔２３ｃ，２３ｃが形成され
た電極形成マスク２３を用いてもよい。すなわち、本発
明は、メサ状リッジが形成されている部分の上方におい
てワイヤーボンディングを行うことを避けるために、ワ
イヤーボンディング位置を特定するように電極を形成す
ることに特徴を有するものであるため、図９（ａ）に示
すように、メサ状リッジが下方に位置する部分以外の領
域、すなわちワイヤーボンディングを行ってもよい領域
（図９（ａ）ではマーク２３ｃ，２３ｃ間の領域）を表
示するように位置決めマークを形成するように電極を形
成してもよい。

【００３０】また、図９（ｂ）に示すように、電極形成
用マスク２４において、角孔状の貫通孔２４ａ，２４ａ
を形成し、さらに、スケールについても、マスクに直接
スケールを形成せず、マスク２４の対をなすコーナー部
分に所定幅の階段状部分２４ｂ，２４ｂを形成し、該階
段状部分の各段差の幅をスケールとして用いてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、オフ基板を用いて構成
されたリッジ埋め込み型半導体レーザ用ウェハの上面
に、ウェハ上面に形成されたストライプ状部分から上記
距離ｙだけ離れた位置に発振領域が存在することを表示
する位置決め用表示部を有するように電極が形成され
る。従って、発振領域上を避けて電極にワイヤーボンデ
ィングを確実に行うことができる。よって、発振領域の
損傷が生じ難い、特性に優れたリッジ埋め込み型の半導
体レーザを得ることができる。

【００３２】しかも、上記のように電極に位置決めマー
クを形成するにあたり、従来法のような煩雑なエッチン
グ工程を実施する必要がないため、電極形成工程全体を
効率よく行うことができ、かつコンタクト層の厚みの異
なる半導体レーザの製造に対しても容易に対応すること
が可能となる。よって、リッジ埋め込み型半導体レーザ
の量産性を効果的に高め得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例においてウェハ上に電極形成用マスクを
配置した状態を説明するための部分切欠平面図。

【図２】リッジ埋め込み型半導体レーザの一例を説明す
るための断面図。

【図３】従来法においてウェハの上面に電極を形成した
状態を説明するための平面図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）はオフ基板を用いた場合のウ
ェハの要部を説明するための断面図及び部分切欠平面
図。

【図５】従来法においてウェハの上面側からエッチング
を行いメサ状リッジを露出させた状態を説明するための
部分切欠平面図。

【図６】実施例の製造方法においてウェハの上面に形成
された電極を説明するための部分切欠平面図。

【図７】ストライプ状部分と発振領域の中心との間の距
離ｙ及びコンタクト層の厚みｘを説明するための部分切
欠断面図。

【図８】距離ｙとコンタクト層の厚みｘとの関係を示す
図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本発明におい
て用いる電極形成用マスクの他の例を説明するための平
面図。

【符号の説明】

１…基板 ２…ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ３…活性層 ４…ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １０…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １１…電極 １２ａ，１２ａ…位置決めマーク １５…ウェハ １５ａ…ストライプ状部分 Ａ…メサ状リッジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある結晶方位からずれた方向に配向され
   た第１の導電型の基板上に、直接又は間接に、少なくと
   も第１の導電型のクラッド層、活性層、第２の導電型の
   クラッド層及びコンタクト層を積層してなり、かつ前記
   第２の導電型のクラッド層にメサ状リッジが形成されて
   いるウェハを用意し、前記ウェハの上面及び下面に電極
   を形成する工程を備える半導体レーザの製造方法におい
   て、 ウェハ上面に形成されているストライプ状部分を基準と
   して、該ストライプ状部分における前記コンタクト層の
   厚みをｘとしたときに、前記ストライプ状部分から、 【数１】 で決定される距離ｙだけ離れた位置に発振領域の中心位
   置があることを表示する電極を形成することにより前記
   ウェハの上面の電極を形成することを特徴とする、半導
   体レーザの製造方法。