JP7473839B2 - レーザダイオード素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の上に設けられた第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられた第2導電型半導体層と、を有する積層体を準備する工程であって、
前記積層体は、上面視で、複数の劈開予定線と、前記劈開予定線と交差する複数の分割予定線と、によって区画される、複数の素子領域を含み、
前記素子領域は、一方の前記劈開予定線と他方の前記劈開予定線とを繋ぐ第1側面及び第2側面と、上面視で前記第1側面及び第2側面の間に配置され、前記劈開予定線と交差する方向を長手方向とするリッジと、を含む、複数の凸部を有し、
前記第1側面の下端及び前記第2側面の下端は、前記活性層の下面よりも下方に位置し、
上面視で、前記劈開予定線における、前記第1側面から前記リッジまでの第1距離は、前記第2側面から前記リッジまでの第2距離とは異なっており、
1つの前記素子領域における複数の前記第1距離は等しい、工程と、
前記劈開予定線に沿って、前記積層体を劈開する工程であって、複数の前記凸部のそれぞれにおける劈開は、前記第1側面から開始し、前記第2側面に到達する、工程と、
前記分割予定線に沿って、前記積層体を分割する工程と、を備える、レーザダイオード素子の製造方法。
前記窒化物半導体基板の上に設けられた第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第2導電型半導体層と、
光出射側端面と、
光反射側端面と、
前記光出射側端面及び前記光反射側端面を繋ぐ第1側面及び第2側面と、上面視で、前記第1側面及び第2側面の間に配置され、前記光出射側端面と交差する方向を長手方向とするリッジと、を含む、複数の凸部と、を備え、
前記第1側面の下端及び前記第2側面の下端は、前記活性層の下面よりも下方に位置し、
上面視で、前記光出射側端面における、前記第1側面から前記リッジまでの第1距離は、前記第2側面から前記リッジまでの第2距離とは異なっており、
複数の前記凸部の前記第1距離は等しい、レーザダイオード素子。
まず、図2に示すように、積層体100を準備する。図2に示す積層体100は、ウエハである。積層体100は、上面視で、複数の劈開予定線200と、劈開予定線200と交差する複数の分割予定線300と、によって区画される、複数の素子領域400を含む。図2において、図中左右方向に延びる線が劈開予定線200であり、図中上下方向に延びる線が分割予定線300である。劈開予定線200と分割予定線300は、いずれも仮想線である。劈開予定線200と分割予定線300は、例えば垂直に交わっている。上面視において、素子領域400は例えば矩形である。図2では、すべての劈開予定線200及び分割予定線300の終端を積層体100の外縁と一致させているが、レーザダイオード素子として完成させない部分には劈開予定線200及び/又は分割予定線300が存在しなくてもよい。積層体100は、図2に示すようにウエハであってもよく、ウエハを複数の部分に分割した分割片であってもよい。
次に、図10に示すように、劈開予定線200に沿って、積層体100を劈開する。複数の凸部20のそれぞれにおける劈開は、第1側面21から開始し、第2側面22に到達する。すなわち、図10においては右から左に向かって劈開が進行する。劈開は、例えば、まず、劈開予定線200の一部に、レーザスクライブ装置を用いて溝を形成し、その後、ブレードによって積層体100を押すことによって行うことができる。レーザスクライブ装置を用いて形成する溝は、劈開予定線200と重なる位置であって、一方の素子領域400の第1側面21と、それと向かい合う他方の素子領域400の第2側面22との間に形成してもよい。
次に、図11に示すように、分割予定線300に沿って、積層体100を分割する。これによって、レーザダイオード素子500を得ることができる。分割は、例えば、まず、分割予定線300に重なる位置に、レーザスクライブ装置を用いて溝を形成し、その後、ブレードによって積層体100を押すことによって行うことができる。レーザスクライブ装置を用いて形成する分割用溝は、例えば、積層体100のリッジ23がある側の面に形成する。素子領域400が島部26を有する場合、分割用溝が島部26にまで達すると島部26が有するp型半導体層とn型半導体層とが短絡する可能性がある。第2凸部20bのp型半導体層および活性層が島部26のp型半導体層および活性層と繋がっていないことで、分割用溝によって第2凸部20bのp型半導体層とn型半導体層が短絡する可能性を低減することができる。島部27についても同様に、島部27のp型半導体層および活性層が第1凸部20aのp型半導体層および活性層と繋がっていないことで、分割用溝によって第1凸部20aのp型半導体層とn型半導体層が短絡する可能性を低減することができる。分割工程によって、複数の素子領域400が1つずつに分離される。なお、分割工程と劈開工程の順序は入れ替えることができる。光反射膜を形成する場合は、劈開工程を行った後に分割工程を行う本実施形態の順序であることが、作業効率を向上可能であるため、好ましい。
図12A及び図12Bに、本実施形態のレーザダイオード素子500を示す。図12Aは上面図であり、図12Bは図12AのXB-XB線における断面図である。レーザダイオード素子500は、窒化物半導体基板11と、第1導電型半導体層12と、活性層13と、第2導電型半導体層14と、光出射側端面71と、光反射側端面72と、複数の凸部20と、を有する。第1導電型半導体層12は窒化物半導体基板11の上に設けられており、活性層13は第1導電型半導体層12の上に設けられており、第2導電型半導体層14は活性層13の上に設けられている。凸部20は、それぞれ、光出射側端面71及び光反射側端面72を繋ぐ第1側面21及び第2側面22と、リッジ23とを有する。リッジ23は、上面視で、第1側面21及び第2側面22の間に配置され、光出射側端面71と交差する方向を長手方向とする。第1側面21の下端及び第2側面22の下端は、活性層13の下面よりも下方に位置する。上面視で、光出射側端面71における、第1側面21からリッジ23までの第1距離D1は、第2側面22からリッジ23までの第2距離D2とは異なっている。複数の凸部20の第1距離D1は等しい。第1距離D1及び第2距離D2は、光反射側端面72を基準としてもよい。上面視において、第1凸部20aは、リッジ23を境界として第1側面21の側に位置する第1領域と第2側面22の側に位置する第2領域とを有する。第1凸部20aの第1領域は、光出射側端面71を含む第1外側部と、光反射側端面72を含む第2外側部と、第1外側部及び第2外側部の間に位置する第1内側部と、を有する。光出射側端面71に沿った方向における幅について、第1内側部の幅は、第1外側部及び第2外側部の幅よりも大きい。上面視において、第2凸部20bは、リッジ23を境界として第1側面21の側に位置する第1領域と第2側面22の側に位置する第2領域とを有する。第2凸部20bの第2領域は、光出射側端面71を含む第3外側部と、光反射側端面72を含む第4外側部と、第3外側部及び第4外側部の間に位置する第2内側部と、を有する。光出射側端面71に沿った方向における幅について、第2内側部の幅は、第3外側部及び第4外側部の幅よりも大きい。上面視において、第2内側部と光出射側端面71との間に配置され、第2凸部20bから分離された島部を備える。
図13は、本実施形態の発光装置600を示す模式的な断面図である。発光装置600は、レーザダイオード素子500と、支持体610と、パッケージ620と、を有する。支持体610は、レーザダイオード素子500が固定されると共に電気的に接続される部材であり、例えばサブマウントである。支持体610は、本体611と、その表面に設けられた導電層612と、を有する。本体611は例えばセラミックス等の絶縁性の部材である。レーザダイオード素子500の第2導電層42が、導電性の接着剤630を介して支持体610の導電層612に接合されている。これにより、第2導電層42を介してレーザダイオード素子500が発する熱を支持体610へ放熱させることができる。また、レーザダイオード素子500の第3導電層43が、導電性の接着剤630を介して支持体610の導電層612に接合されていてもよい。これにより、第3導電層43を介してレーザダイオード素子500が発する熱を支持体610へ放熱させることができる。
実施例1のレーザダイオード素子及び比較例のレーザダイオード素子として、1つのリッジが形成された凸部を4つ有する点は同じであるが、第1距離D1及び第2距離D2が相違するレーザダイオード素子をそれぞれ作製した。実施例1のレーザダイオード素子は、4つの凸部における第1距離D1及び第2距離D2をいずれも34μm及び14μmとした。比較例のレーザダイオード素子は、4つの凸部における第1距離D1及び第2距離D2を、87μm及び14μm、34μm及び24μm、24μm及び34μm、14μm及び87μm、とした。実施例1及び比較例において、同じ条件で劈開工程及び分割工程を行い、レーザダイオード素子を得た。
実施例1のレーザダイオード素子及び比較例のレーザダイオード素子はそれぞれ複数個作製した。得られたレーザダイオード素子について、それぞれ、第1凸部のみをレーザ発振させたときの閾値電流値と、第2凸部のみをレーザ発振させたときの閾値電流値と、を測定した。図14は、その測定結果の正規確率分布を表すグラフである。図14では、縦軸を閾値電流とし、横軸を累積確率として各データをプロットした。図14において、黒色の円形が実施例1の第1凸部を示し、白色の円形が実施例1の第2凸部を示し、灰色の三角形が比較例の第1凸部を示し、白色の三角形が比較例の第2凸部を示す。図14に示す結果から、比較例と比べて実施例1は、第1凸部と第2凸部の閾値電流値の差が小さいサンプルの数が多いことがわかる。第1凸部及び第2凸部のレーザ光を出射する端面の形状の差異が、比較例と比べて実施例1の方が小さくなったことにより、このような結果が得られたと推測される。このことから、第1距離D1を等しくすることにより、複数のリッジにそれぞれ対応する複数のレーザ光の特性のばらつきが低減可能であるといえる。また、図14から、複数の実施例1のレーザダイオード素子の閾値電流値のばらつきは、複数の比較例のレーザダイオード素子の閾値電流値のばらつきよりも小さいことがわかる。このことから、第1距離D1を等しくすることにより、複数のレーザダイオード素子間のばらつきが低減可能であるといえる。
図7Aに示すように第2内側部と劈開予定線との間に島部を設けた以外は実施例1と同様にして、実施例2のレーザダイオード素子を複数個作製した。
まず、実施例1の複数個のレーザダイオード素子において、それぞれの凸部が出射するレーザ光のFFPにおけるリップルの大きさを確認し、リップルの大きさが所定の値以上であるものをリップルありとした。実施例1の複数個のレーザダイオード素子において、凸部ごとにリップルありの発生率を算出すると、第2凸部がリップルありの発生率が最も高かった。次に、実施例2の複数個のレーザダイオード素子において、第2凸部が出射するレーザ光のFFPにおけるリップルの大きさを確認し、実施例1のレーザダイオード素子と同じ基準でリップルありか否かを判定した。その結果、実施例2の複数個のレーザダイオード素子において、第2凸部のレーザ光にリップルありと判定されたものは無かった。
Claims (14)
- 窒化物半導体基板と、前記窒化物半導体基板の上に設けられた第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられた第2導電型半導体層と、を有する積層体を準備する工程であって、
前記積層体は、上面視で、複数の劈開予定線と、前記劈開予定線と交差する複数の分割予定線と、によって区画される、複数の素子領域を含み、
前記素子領域は、複数の凸部を有し、
複数の前記凸部は、それぞれ、側方に位置し、一方の前記劈開予定線と他方の前記劈開予定線とを繋ぐ第1側面及び前記第1側面とは反対側の側方に位置し、一方の前記劈開予定線と他方の前記劈開予定線とを繋ぐ第2側面と、上面視で前記第1側面及び第2側面の間に配置され、前記劈開予定線と交差する方向を長手方向とするリッジとを含み、
前記第1側面の下端及び前記第2側面の下端は、前記活性層の下面よりも下方に位置し、
上面視で、前記劈開予定線における、前記第1側面から前記リッジまでの第1距離は、前記第2側面から前記リッジまでの第2距離とは異なっており、
1つの前記素子領域における複数の前記第1距離は等しい、工程と、
前記劈開予定線に沿って、前記積層体を劈開する工程であって、複数の前記凸部のそれぞれにおける劈開は、前記第1側面から開始し、前記第2側面に到達する、工程と、
前記分割予定線に沿って、前記積層体を分割する工程と、を備え、
前記素子領域における複数の前記凸部は、劈開が開始する側に位置する第1凸部と、劈開が終了する側に位置する第2凸部と、前記第1凸部と前記第2凸部の間に位置する1以上の中間凸部と、を有し、
上面視において、前記凸部は、前記リッジを境界として前記第1側面の側に位置する第1領域と前記第2側面の側に位置する第2領域とを有し、
前記第1凸部の前記第1領域は、一方の前記劈開予定線が通過する第1外側部と、他方の前記劈開予定線が通過する第2外側部と、前記第1外側部及び前記第2外側部の間に位置する第1内側部と、を有し、
前記劈開予定線に沿った方向における幅について、前記第1内側部の幅は、前記第1外側部及び前記第2外側部の幅よりも大きい、
レーザダイオード素子の製造方法。 - 前記第1距離は、前記第2距離よりも長い、請求項1に記載のレーザダイオード素子の製造方法。
- 上面視において、前記凸部は、前記リッジを境界として前記第1側面の側に位置する第1領域と前記第2側面の側に位置する第2領域とを有し、
前記素子領域は、複数の前記凸部のそれぞれの前記リッジ及び前記第1領域の上方に配置され、前記第2導電型半導体層と電気的に接続された複数の第1導電層を有する、請求項1に記載のレーザダイオード素子の製造方法。 - 前記素子領域は、それぞれの前記第1導電層の上方に配置され、前記第1導電層と電気的に接続された複数の第2導電層を有し、
前記劈開予定線に沿った方向の幅について、前記第2導電層の幅は前記第1導電層の幅よりも小さい、請求項3に記載のレーザダイオード素子の製造方法。 - 前記第2凸部の上方に配置された前記第1導電層は、前記第2凸部の前記第2領域の上方にも配置されており、
前記素子領域は、前記第2凸部の前記第2領域の上方に配置された第3導電層を有する、請求項4に記載のレーザダイオード素子の製造方法。 - 上面視において、前記凸部は、前記リッジを境界として前記第1側面の側に位置する第1領域と前記第2側面の側に位置する第2領域とを有し、
前記第2凸部の前記第2領域は、一方の前記劈開予定線が通過する第3外側部と、他方の前記劈開予定線が通過する第4外側部と、前記第3外側部及び前記第4外側部の間に位置する第2内側部と、を有し、
前記劈開予定線に沿った方向における幅について、前記第2内側部の幅は、前記第3外側部及び前記第4外側部の幅よりも大きい、請求項1~5のいずれか一項に記載のレーザダイオード素子の製造方法。 - 上面視において、前記素子領域は、前記第2内側部と少なくとも1つの前記劈開予定線との間に、前記第2凸部から分離された島部を有する、請求項6に記載のレーザダイオード素子の製造方法。
- 上面視において、前記島部は、第1部分と、前記第1部分から分離され且つ前記第1部分と前記第2内側部との間に位置する第2部分と、を有する、請求項7に記載のレーザダイオード素子の製造方法。
- 窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板の上に設けられた第1導電型半導体層と、
前記第1導電型半導体層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第2導電型半導体層と、
光出射側端面と、
光反射側端面と、
複数の凸部とを備え、
複数の前記凸部は、側方に位置し、前記光出射側端面及び前記光反射側端面を繋ぐ第1側面と、前記第1側面とは反対側の側方に位置し、前記光出射側端面及び前記光反射側端面を繋ぐ第2側面と、上面視で、前記第1側面及び第2側面の間に配置され、前記光出射側端面と交差する方向を長手方向とするリッジと、を含み、
前記第1側面の下端及び前記第2側面の下端は、前記活性層の下面よりも下方に位置し、
上面視で、前記光出射側端面における、前記第1側面から前記リッジまでの第1距離は、前記第2側面から前記リッジまでの第2距離とは異なっており、
複数の前記凸部の前記第1距離は等しく、
複数の前記凸部は、第1凸部と、第2凸部と、前記第1凸部と前記第2凸部の間に位置する1以上の中間凸部と、を有し、
上面視において、前記第1凸部は、前記リッジを境界として前記第1側面の側に位置する第1領域と前記第2側面の側に位置する第2領域とを有し、
前記第1凸部の前記第1領域は、前記光出射側端面を含む第1外側部と、前記光反射側端面を含む第2外側部と、前記第1外側部及び前記第2外側部の間に位置する第1内側部と、を有し、
前記光出射側端面に沿った方向における幅について、前記第1内側部の幅は、前記第1外側部及び前記第2外側部の幅よりも大きい、
レーザダイオード素子。 - 前記第1距離は、前記第2距離よりも長い、請求項9に記載のレーザダイオード素子。
- 上面視において、前記第2凸部は、前記リッジを境界として前記第1側面の側に位置する第1領域と前記第2側面の側に位置する第2領域とを有し、
前記第2凸部の前記第2領域は、前記光出射側端面を含む第3外側部と、前記光反射側端面を含む第4外側部と、前記第3外側部及び前記第4外側部の間に位置する第2内側部と、を有し、
前記光出射側端面に沿った方向における幅について、前記第2内側部の幅は、前記第3外側部及び前記第4外側部の幅よりも大きい、請求項9に記載のレーザダイオード素子。 - 上面視において、前記第2内側部と前記光出射側端面との間に配置され、前記第2凸部から分離された島部を備える、請求項11に記載のレーザダイオード素子。
- 上面視で、前記第1凸部の面積は、前記中間凸部の面積とは異なる、請求項9~12のいずれか一項に記載のレーザダイオード素子。
- 前記第1凸部において、上面視で、前記第1側面から前記リッジまでの距離は、前記光出射側端面における、前記第1側面から前記リッジまでの前記第1距離とは異なる距離を含む、請求項9~12のいずれか一項に記載のレーザダイオード素子。
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