半导体激光元件及其制造方法

专利名称：半导体激光元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光元件及其制造方法，特别是涉及通过粘接 半导体激光元件部和支撑基板而形成的半导体激光元件及其制造方 法。相关申请的参考优先权申请号为JP2007-94738，名为半导体激光元件及其制造方 法，是由MasayuldHata于2007年3月30日提出的。本专利申请是在 其基础上提出的，引入其内容作为参考。
背景技术：
一直以来，公知有在粘接半导体激光元件部和支撑基板之后，通 过将形成有半导体激光元件部的基板分割为各元件而形成的半导体激 光元件及其制造方法。例如在电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中公幵有这种半导体激光元件及其制造方法。在所述电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中记载有利用激光发射(LLO)法制造的半导体激光元件和半导 体激光元件的制造方法。参照图28，在现有的半导体激光元件中，在作为支撑基板的GaAs 基板301上，从下层向上层，形成由Ti层和Au层构成的接触金属层 302。在接触金属层302上，形成由Sn构成的第一融着层303。在第一 融着层303上形成由Au构成的第二融着层304。在第二融着层304上 形成具有向下侧突出的隆起部305的半导体元件层306。在半导体元件 层306上形成GaN层307。另外，GaAs基板301和GaN层307，形 成为各自的解理面相一致。在GaN层307上形成由Ti层、Al层、Ti 层和Au层构成的电极308。另外，在GaAs基板301的背面形成由Ti 层和Au层构成的电极309。参照图28 图31，在现有的半导体激光元件的制造方法中，如图29所示，首先利用MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition:金属有机化学气相沉积)法，在作为成长用基板的蓝宝石基板310的 (0001)表面上，使GaN层307成长。接着，在GaN层307上，使具 有隆起部305的半导体元件层306成长。然后，在半导体元件层306 上形成由Au构成的第二融着层304。接着，如图30所示，在GaAs基板301上形成由Ti层和Au层构 成的接触金属层302。在接触金属层302上形成由Sn构成的第一融着 层303。并且，将第一融着层303和第二融着层304粘接。这时，使 GaAs基板301的解理面和GaN层307的解理面相一致地进行粘接。 然后，将粘接的半导体激光元件在氮气环境中，在约31(TC温度下，大 约保持10分钟。由此，使第一融着层303的Sn和第二融着层304的 Au合金化，如图31所示，蓝宝石基板310上的GaN层307和GaAs 基板301被粘合。然后，通过从蓝宝石基板310侧照射波长为266nm的Nd-YAG激 光第四高次谐波，利用照射吋产生的热，将蓝宝石基板310和GaN层 307的界面的GaM分解为Ga金属和氮。由此，从GaN层307除去蓝 宝石基板310。另外，利用盐酸洗涤除去附着在除去蓝宝石基板310 后的GaN层307表面上的Ga金属。并且，如图28所示，在GaN层 307侦ij，从下层向上层形成由Ti层、Al层、Ti层和Au层构成的电极 308。同时，在GaAs基板301的背面侧，从上层向下层，形成由Ti层 和Au层构成的电极309。最后，通过沿着GaN层307的解理面进行解理，来分割半导体激 光元件。由此，形成半导体激光元件的共振器面。这样，能够制成电 子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中所公开 的现有的半导体激光元件。在这种制造方法中，由于能够除去作为成 长用基板的缺乏解理性的蓝宝石基板310，所以能够提高氮化物系半导 体激光元件的解理性。另外，在使用GaN基板代替蓝宝石基板310作 为成长用基板的情况下，由于GaN基板价格高，所以通过分离GaN基 板再利用，来实现成本的降低。因此，在半导体激光元件的制造方法中使用粘接半导体激光元件部和支撑基板的技术是有效的。但是，在电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102LQE2002-85 pp.55-57中所公开的现有的半导激光元件中，由于借助没有解理性的由 Au构成的第二融着层304，将半导体元件层306粘接在GaAs基板301 上，所以即使GaAs基板301具有解理性，由于在GaAs基板301和 GaN层307之间形成的没有解理性的由Au构成的第二融着层304的存 在，而具有使半导体激光元件的波导路的解理面的平坦性降低的问题。 另夕卜，在利用没有解理性的Cu-W等金属代替具有解理性的GaAs基板 301作为支撑基板的情况下，存在使半导体激光元件的波导路的解理面 的平坦性进一步降低的问题。发明内容本发明的第一方面的半导体激光元件，包括支撑基板；具有设 有沿第一方向延伸的波导路的端部的一对共振器面的半导体激光元件 部；以及粘接支撑基板和半导体激光元件部的粘接层。粘接层在所述 共振器面附近具有在波导路的至少是端部附近的区域上形成的空隙 部。本发明的第二方面的半导体激光元件的制造方法，包括借助粘 接层，粘接支撑基板和具有沿第一方向延伸的波导路的半导体激光元 件部的工序；以及在成为波导路端部的区域上形成一对共振器面的工 序。粘接工序包括在支撑基板和半导体激光元件部之间的成为共振器面的区域附近，在波导路的至少是端部的区域的附近的区域上，形成具有空隙部的粘接层的工序；以及借助粘接层，粘接支撑基板和半 导体激光元件部的工序。


图1为本发明的第一实施方式的半导体激光元件的俯视图。图2为沿着图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的 1000-1000线的截面图。图3为沿着图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的 1500-1500线的截面图。图4为沿着图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的 2000-2000线的截面图。图5为沿着图]所示的第一实施方式的半导体激光元件的2500-2500线的截面图。图6为表示图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的发光层图7为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着2000-2000线的截面图。图8为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的三 角格子状图形的俯视图。图9为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着2000-2000线的截面图。图IO为用于说明图]所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着2000-2000线的截面图。图11为用于说明图1所示的第一-实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着1000-1000线的截面图。图12为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着2500-2500线的截面图。图13为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着2000-2000线的截而图。图14为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的俯视图。图15为用于说明图1所示的第一实施方式的半导体激光元件的制 造过程的沿着1000-1000线的截面图。图16为本发明的第二实施方式的半导体激光元件的俯视图。图17为沿着图16所示的第二实施方式的半导体激光元件的 3000-3000线的截面图。图18为沿着图16所示的第二实施方式的半导休激光元件的 3500-3500线的截面图。图19为图16所示的第二实施方式的半导体激光元件分割前的俯 视图。图20为本发明的第三实施方式的半导体激光元件的俯视图。图21为沿着图20所示的第三实施方式的半导体激光元件的4000-4000线的截面图。图22为沿着图20所示的第三实施方式的半导体激光元件的 4500-4500线的截面图。图23为用于说明图20的第三实施方式的半导体激光元件的制造 过程的沿着4000-4000线的截面图。图24为本发明的第四实施方式的半导体激光元件的俯视图。图25为沿着图24所示的第四实施方式的半导体激光元件的 5000-5000线的截面图。图26为图24所示的第四实施方式的半导体激光元件的沿着 5500-5500线的截面图。图27为用于说明图24所示的第四实施方式的半导体激光元件的 制造过程的沿着5000-5000线的截面图。图28为表示电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中所公开的现有的半导体激光元件的截面图。图29为用于说明电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中所公开的现有的半导体激光元件的制造方法 (LLO法)的截面图。图30为用于说明电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中所公开的现有的半导体激光元件的制造方法 (LLO法)的截面图。图31为用于说明电子信息通信学会技术研究报告Vol. 102 LQE2002-85 pp. 55-57中所公开的现有的半导体激光元件的制造方法 (LLO法)的截面图。
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。 (第一实施方式)首先，参照图1 图6，对第一实施方式的半导体激光元件的结构 进行说明。如图1和图2所示，在第一实施方式的半导体激光元件中，没有 解理性的由Cu-W构成的导电性支撑基板1和半导体激光元件部50，借助由AuSn构成的导电性焊料层14进行粘接。焊料层14为本发明的 "粘接层"的一个示例。并且，在半导体激光元件部50上形成由在A 方向延伸的解理面构成的一对共振器面60。另外，A方向是本发明的 "第二方向"的一个示例。又如图1所示，B方向的半导体激光元件 的长度(共振器长)Ll约为600 U m， A方向的宽度Wl约为400 u m。 另外，B方向是本发明的"第一方向"的一个示例。如图2和图5所示，在第一实施方式中，在支撑基板l和半导体 激光元件部50之间的半导体激光元件部50的共振器面60附近，在后 述的波导路80 (参照图l)的端部80a附近的区域，在位于波导路80 的端部80a的上方(箭头U方向)的平面区域Rl中，形成有空隙部 70。另夕卜，如图1所示，作为不存在焊料层1.4的区域的空隙部70，相 对于共振器面60的延长线向内侧隔开有约25 u m的间隔(L2)，并且， 以波导路80为中心，在约50iim的宽度(Cl)上形成。即，在第一 实施方式中，空隙部70的A方向的宽度(Ct约50um)比波导路80 的A方向的后述的宽度(C2-约1.5um)大。Cl为本发明的"空隙部 的宽度"的一个示例，C2为"波导路的端部宽度"的一个示例。另外，如图1和图3所示，在第一实施方式中，在支撑基板1和 半导休激光元件部50之间的半导体激光元件部50的共振器面60附近， 在作为波导路80的端部80a附近的区域以外的区域的平面区域R2上， 支撑基板1和半导体激光元件部50借助焊料层14进行粘接。并且， 如图1和图2所示，在B方向与空隙部70相邻的部分和B方向与平面 区域R2相邻的部分中，支撑基板1和半导体激光元件部50借助焊料 层14进行粘接。另外，根据后述的元件分割时的切割，支撑基板1的侧端面相对 于共振器面60的延长线，在向内侧只错开约20um长度(L3)的位 置上形成。如图2和图4所示，在由GaN构成的n型接触层2上形成由 AlaQ7GaQ.93N构成的n型包覆层3 。该n型接触层2具有约5 " m的厚 度，并且掺杂了约5X10'8cm—3的Si，具有约5Xl()i8cm'3的载体浓度。 该n型包覆层3具有约400nm的厚度，并且掺杂了约5X 1018cm—3的 Si，具有约5X 10'8cm-3的载体浓度。在ii型包覆层3上形成比支撑基板1的宽度小的约4.5 ix m宽度的发光层4。如图6所示，该发光层4在n型包覆层3上形成由Alai6Gaa84N构 成的n型载体阻挡层4a。该n型载体阻挡层4a具有约5nm的厚度， 并且掺杂了约5 X 1018cm—3的Si，具有约5 X 1018cm—3的载体浓度。在n 型载体阻挡层4a上形成由GaN构成的n型光导向层4b，该n型光导 向层4b具有约100nm的厚度，并掺杂了 Si。在n型光导向层4b上形 成多量子阱(MQW)活性层4e。该多量子阱(MQW)活性层4e通过 对4层具有约20nm的厚度的没有掺杂的由In,Ga。.98N构成的障壁层 4C和三层具有约3nm的厚度的没有掺杂的由Inai5Gao.85N构成的量子 阱层4d交替地进行积层而获得。并且，通过n型载体阻挡层4a、 n型 光导向层4b和MQW活性层4e构成发光层4。又如图4和图6所示，在发光层4的障壁层4C上形成由GaN构 成的p型光导向层5，该p型光导向层5具有约lOOnm的厚度，并且 掺杂了约4X 1019cm—3的Mg。如图4所示，在p型光导向层5上形成 由Alo.16Gaa84N构成的p型覆盖层6，该p型覆盖层6具有约为20nm 的厚度，同时掺杂了约4X 10l9cm—3的Mg。另外，在p型覆盖层6上 形成由Alao7Gaa93N构成的p型包覆层7，该P型包覆层7具有凸部， 掺杂了约4X10。cn^的Mg，具有约5X10口cm^的载体浓度。该p型 包覆层7的凸部的膜厚约为400nm，P型包覆层7的凸部以外的平坦部 的膜厚约为80nm。在p型包覆层7的凸部的上表面上形成由 InM2GaQ.98N构成的p型接触层8。该P型接触层8具有约为10nm的厚 度，并且掺杂了约4X10WciTfS的Mg，具有约5X10"cm—3的载体浓度。 通过p型包覆层7的凸部和P型接触层8构成作为电流通路的隆起部9。 该隆起部9具有约1.5 u m的宽度，并具有约380nm的高度。在p型接 触层8上形成p侧电阻性电极10。该p侧电阻性电极10从下层向上层 由厚度约5nm的Pt层、厚度约100nm的Pd层以及厚度约l50mn的 Au层构成。在这里，在包括位于隆起部9的下方的发光层4和p型光 导向层5的约1.5 um宽度(C2)的区域的部分上形成在与共振器面 60垂直的方向(B方向)延伸的波导路80。又如图4所示，在n型包覆层3的上表面，和在发光层4、p型光 导向层5、 p型覆盖层6、隆起部9以及p侧电阻性电极10的侧面上，形成具有约250nm厚度的由SiNx构成的绝缘膜11。在绝缘膜11的上 表面和p侧面电阻性电极10的上表面上，形成约]25 y m宽度的p侧 衬垫电极12，该p侧衬垫电极12从下层向上层由厚度约为lOCtom的 Ti层、厚度约为lOOnm的Pd层和厚度约为3000nm的Au层构成。在 p侧衬垫电极12上形成厚度约为lOOnm的由Si02构成的绝缘膜13。 该绝缘膜13具有抑制焊料层14和p型电阻性电极10反应的功能。这 样，构成半导体激光元件部50，并且，半导体激光元件部50和支撑基 板1借助焊料层14进行粘接。另外，如图4所示，在n型接触层2的背面侦"从n型接触层2 侧，形成由n侧电阻性电极、n侧障壁金属以及n侧衬垫金属构成的n 侧电极15。另夕卜，构成n侧电极15的n侧电阻性电极使用Al， n侧障 壁金属使用Pt或Ti等。另外，n侧障壁金属具有抑制n侧电阻性电极 和n侧衬垫电极反应的功能。如上所述，在第一实施方式中，由于在粘接层14上，在共振器面 60附近，设置有形成于波导路SO的端部80a附近的区域的空隙部70， 由此，在与波导路80的端部80a对应的平面区域R.上，能够不借助 焊料层14在与支撑基板1分离的状态下配置半导体激光元件部50，因 此能够不受支撑基板1的解理性的影响，解理半导体激光元件部50的 波导路80。由此。能够提高半导体激光元件部50的波导路80的解理 面的平坦性。另外，在共振器面60附近，借助形成于波导路80的端 部80a附近以外的区域的焊料层14，粘接支撑基板1和半导体激光元 件部50。由此，即使在设置有空隙部的情况下，由于可抑制支撑基板 和半导体激光元件部的粘接面积的减少，因此，在后述的制造过程中， 当从半导体激光元件部50上剥离作为成长用基板的蓝宝石基板20时 等，能够抑制在半导体激光元件部50上产生裂纹。另外，在第一实施方式中，通过使空隙部70的A方向的宽度C1 形成为比波导路80的端部的A方向的宽度C2大，能够更加不受支撑 基板1的解理性的影响地解理半导体激光元件部50的波导路80。另外，在第一实施方式中，在与共振器面60平行的方向(A方向) 的面上使用没有解理性的支撑基板l，但是即便采用这种结构，半导体 激光元件部50也难以高半导体激光元件部50的波导路的解理面的平坦性。另外，在第一实施方式中，由于通过以具有导电性的方式构成支撑基板1和焊料层14，而够助借能具有导电性的焊料层14,粘接具有 导电性的支撑基板1和半导体激光元件部50，因此能够电连接半导体 激光元件部50和支撑基板1。下面，参照图1、图6 图15说明第一实施方式的半导体激光元 件的制造过程。另外，在图7、图9、图10、图12和图13中表示与图 4相同方向的截面，在图U和图]5中表示与图2相同方向的截面。首先，如图7所示，利用M:OCVD法，在作为成长用基板的蓝宝 石基板20上，使缓冲层21和GaN层22依次成长。蓝宝石基板20为 本发明的"成长用基板"的一个示例。具体而言，在将蓝宝石基板20保持在约60(TC的成长温度的状态 下，在蓝宝石基板20的(0001)面上，使厚度约为20nm的由GaN构 成的缓冲层21成长。接着，在将蓝宝石基板20保持在约105(TC的成 长温度的状态下，在缓冲层21上，使厚度约2 " m的GaN层22成长。 然后，在GaN层22上，形成由Si02膜构成的掩模23。如图8所示， 该掩模23，利用通常的光刻技术，通过以约10um的间隔的周期形成 三角格子状的图形，来构成直径约2^m的开口23a。并且，通过蓝宝 石基板20、缓冲层21、 GaN层22和掩模23构成选择成长衬底24。然后，如图9所示，利用MOCVD法，在选择成长衬底24上，在 将蓝宝石基板20保持在约600。C的成长温度的状态下，使厚度约20nm 的由In(U5Gaa65N构成的剥离层25成长。在这里，剥离层25由带间隙 比活性层4e (参照图6)小的材料构成。在第一实施方式中，更具体 地说，剥离层25由比活性层4e的InGaN的In成分高的InGaN构成。 并且，在将蓝宝石基板20保持在约IIO(TC的成长温度的状态下，在剥 离层25上依次使n型接触层2和n型包覆层3成长。接着，在将蓝宝 石基板20保持在约800°C的成长温度的状态下，在n型包覆层3上， 依次使发光层4、 p型光导向层5和p型覆盖层6成长。然后，在将蓝 宝石基板20保持在约IIO(TC的成长温度的状态下，在p型覆盖层6上 使厚度约400nm的p型包覆层7成长。继而，在将蓝宝石基板20保持在约8ocrc的成长温度的状态下，在p型包覆层7上使p型接触层8成长。在这里，从GaN层22至p型接触层8的各层，其蓝宝石基板 20侧具有氮面的极性，结晶成长进行的方向具有Ga面的极性。另外， 通过在掩模23上使剥离层25横向成长，可降低剥离层25的错位密度。 其结果，从形成于剥离层25上的n型接触层2降低p型接触层8的错 位密度。然后，在将蓝宝石基板20保持在约80(TC的成长温度的状态 下，通过在N2环境中退火，可激活p型氮化物半导体层的接受体，得 到预定的空穴浓度。接着，利用真空蒸镀法等，在p型接触层8的表面上依次形成p 侧电阻性电极10 (参照图10)和厚度约0.25 u m的由Si02构成的绝缘 膜(未图示)之后，通过形成图形，得到在p型接触层8的表面上的 预定区域上形成的p侧电阻性电极10和绝缘膜(未图示)。另外，p 侧电阻性电阻10通过从p型接触层8侦U，对厚度约5nm的Pt层、厚 度约100nm的Pd层和厚度约150nm的Au层进行积层而构成。然后，在将蓝宝石基板20保持在约200T:的状态下，以绝缘膜(未 图示)作为掩校，通过利用Cl2系气体进行千蚀刻，除去p型接触层8 和p型包覆层7的一部分，由此，形成隆起部9 (参照图]0)。该隆起 咅l〗9的宽度约为1.5"m，隆起部9的高度约为380nm。然后，利用光 刻技术和干蚀刻技术，对发光层4、光导向层5、 p型覆盖层6和p型 包覆层7的平坦部分的一部分进行蚀刻，由此，在宽度约4.5"m上使 发光层4、光导向层5、 p型覆盖层6和p型包覆层7形成图形。然后， 形成厚度约250nm的由SiNx构成的绝缘膜ll (参照图10)，以覆盖n 型包覆层3的上表面、发光层4的侧面、p型光导向层5的侧面、p型 覆盖层6的侧面和p型包覆层7的平坦部的侧面、p型包覆层7的平坦 部分的上表面、隆起部9的侧面和绝缘膜(未图示)的上表面，其后， 只除去p侧电阻性电极10上的绝缘膜11。接着，在p侧电阻性电极10和绝缘膜11 (参照图10)上形成p 侧衬垫电板12 (参照图10)，该p侧衬垫电板12从下层向上层由厚度 约100nm的Ti层、厚度约100nm的Pd层和厚度约3000nm的Au层 构成。接着，在p侧衬垫电极12上形成厚度约100nm的由Si02构成 的绝缘膜13 (参照图10)。然后，如图10所示，借助厚度约5um的 由AuSn构成的焊料层14，将半导体激光元件部50粘接在支撑基板1上。在这里，如图14所示，在第一实施方式中，在支撑基板l的半导体激光元件部50侧的表面上，焊料层14预先在作为波导路80的端部 80a (参照图1)的区域附近的区域的平面区域R1以外的区域(图14 的剖面线区域)上形成。另外，如图11和图12所示，当粘接(融着) 半导体激光元件部50和支撑基板1时，以作为没有焊料层14的区域 的空隙部70存在的方式进行粘接。另外，如图12所示，将半导体激 光元件部50粘接在支撑基板1上，使得空隙部70位于隆起部9的上 部。然后，将532nm的激光照射在剥离层25上，通过分解和蒸发剥离 层25,如图13所示，从半导体激光元件部50剥离选择成长衬底24(参 照图10)。另外，532mn的激光在剥离层25上被吸收，而在支撑基板 l或半导体激光元件部50上不吸收。另外，第一实施方式的剥离层25 由带间隙比半导体层小的材料制成，与半导体层相比容易分解。并且， 在剥离层25上，通过使用熔点或沸点比半导体层低的材料，也可以容 易从半导体激光元件部50剥离选择成长衬底24。这样，通过从蓝宝石基板20 (选择成长衬底24)(参照图10)剥离与支撑基板1接合的半 导体激光元件部50，使n型接触层2的与支撑基板1相反一侧的全部 表面露出，得到图13和图15所示的形状。在这里，如图12所示，由 于在A方向上与空隙部70相邻的平面区域R2上，支撑基板1和半导 体激光元件部50借助焊料层14进行粘接，因此当从蓝宝石基板20(选 择成长衬底24)剥离半导体激光元件部50时，能够抑制在半导体激光 元件部50上产生裂纹。然后，如图15所示，在n型接触层2的背面形成包括n侧电阻性 电极、n侧障壁金属和n侧衬垫电极的n侧电极15，该n侧电阻性电 极15具有约iOnm的厚度，由Al构成，该n侧障壁金属具有约20nm 的厚度，由Pt构成，该n侧衬垫电极具有约300nm的厚度，由Au构 成。接着，如图14所示，在共振器面60 (参照图l)的区域上，在具 有焊料层14的部分和空隙部70的一部分上，沿着长度Sl和S2，以贯 穿半导体激光元件部50的方式设置划线槽90。划线槽90利用激光划 线或机械式划线进行。然后利用超声波，在半导体激光元件部50的(1-100)面上进行解理。
最后，如图14和图15所示，通过以大约40ym的宽度(L4), 只对支撑基板1进行切割，来进行半导体激光元件部50的元件分割。 这样，形成图1所示的第一实施方式的半导体激光元件。
如上所述，在第一实施方式的半导体激光元件的制造过程中，通 过形成具有空隙部70的焊料层14的工序包括在成为支撑基板1的表 面上的空隙部70的区域以外的区域上形成焊料层14的工序，可在支 撑基板1的表面上形成不存在焊料层14的区域(空隙部70)，因此， 当粘接支撑基板1和半导体激光元件部50时，能够在支撑基板1和半 导体激光元件部50之间，容易地形成空隙部70。
另外，在第一实施方式的半导体激光元件的制造过程中，具有利 用蓝宝石基板20形成半导体激光元件部50的工序；和在粘接支撑基 板1和半导体激光元件部50的工序之后，从半导体激光元件部50剥 离蓝宝石基板20的工序，由此，即使在蓝宝石基板20缺乏解理性的 情况下，也能够容易地解理半导体激光元件部50。另外，通过设有在 成为共振器面60的区域附近的波导路80的端部的区域以外的区域中， 借助焊料层14粘接支撑基板1和半导体激光元件部50的工序，即使 在设有空隙部70的情况下，也能够抑制支撑基板1和半导体激光元件 部50的粘接面积减少。由此，当从半导体激光元件部50剥离蓝宝石 基板20时，能够抑制在半导体激光元件部50上产生裂纹。
另外，在第一实施方式的半导体激光元件的制造过程中，与在形 成共振器面的工序之前具有分割支撑基板的工序的情况相比较，如上 所述，通过在半导体激光元件部50上形成一对共振器面60的工序之 后，具有分割支撑基板1的工序，由于在形成共振器面60时不将支撑 基板1分割成较窄，因此能够使形成划线槽90时的定位变得容易等， 使解理所必要的工序容易进行。 (第二实施方式)
参照图16 图19，在第二实施方式中，对下述示例进行说明，艮口， 与所述第一实施方式不同，使波导路81的端部附近的半导体激光元件 部50a的A方向的宽度W2比空隙部71的A方向的宽度Cl小，而且 比波导路81的端部的A方向的宽度C2大，由此，在形成壁开面的隆起部9和隆起部9的下方区域上，形成从半导体激光元件部50a的侧 端面突出的解理面(共振器面61)。第二实施方式的其他结构与所述第 一实施方式相同。
在第二实施方式中，除了共振器面60以外与所述第一实施方式的 半导体激光元件部50具有相同结构的半导体激光元件部50a借助由 AuSn构成的导电性焊料层14，粘接在没有解理性的由Cu-W构成的导 电性的支撑基板l上。
在这里，如图16所示，在第二实施方式中，包含有在半导体激光 元件部50a的侧端面的隆起部9的下方形成的波导路81的宽度W2的 区域形成为，从半导体激光元件部50a的侧端面向隆起部9的延伸方 向(图16的B方向)突出。这里，宽度W2约为10um，比宽度C2 大。并且，宽度W2比除去端部附近的半导体元件部的宽度Wl小。 另外，W2为本发明的"波导路的端部附近的半导体激光元件部的宽度" 的一个示例。又如图17和图19所示，通过解理半导体激光元件部50a 的隆起部9和隆起部9下方的区域，而在隆起部9和隆起部9下方的 区域的侧面上形成由解理面构成的共振器面61。又如图]6和图17所 示，在支撑基板1和半导体激光元件部50a之间的半导体激光元件部 50a的共振器面61的附近，在波导路81的端部81a附近的区域中，在 位于波导路81的端部81a的上方(箭头U方向)的平面区域R3上， 形成不存在焊料层14的空隙部71。该空隙部71相对于共振器面61 的延长线向内侧隔开有约30lim的间隔(L5)，并且，以波导路81为 中心，在约50ym的宽度(C])上形成。宽度W2比宽度C1小。又 如图16和图18所示，与第一实施方式同样，在支撑基板1和半导体 激光元件部50a之间的半导体激光元件部50a的共振器面61的附近， 在作为波导路81的端部81a附近区域以外的区域的平面区域R4上， 支撑基板1和半导体激光元件部50a借助焊料层14进行粘接。另外， 在B方向与空隙部71相邻的部分和在B方向与平面区域R4相邻的部 分上，支撑基板1和半导体激光元件部50a，借助焊料层14进行粘接。
第二实施方式的其他结构与第一实施方式相同。
如上所述，在第二实施方式中，使隆起部9和隆起部9下方的区 域从半导体激光元件部50a的侧端面向隆起部9的延伸方向突出，并且，在隆起部9和隆起部9的下方区域的侧端面上形成共振器面61，
由此，可以通过解理向隆起部9的延伸方向突出的解理的宽度狭窄的 隆起部9和隆起部9下方的区域，而容易在隆起部9的侧端面上形成
另外，第二实施方式的其他效果与所述第一实施方式同样。
下面，参照图16、图18和图19，对第二实施方式的半导体激光 元件的制造方法进行说明。
首先，利用与所述第一实施方式同样的制造过程，借助焊料层14 粘接半导体激光元件部50a和支撑基板]。继而，如图18和图19所示， 对半导体激光元件部50a的区域91 (参照图.9)进行蚀刻，直到绝缘 膜11 (参照图18)从电极15 (参照图18)侧露出。如图19所示，区 域91在形成于半导体激光元件部分50a的解理面的延长线的部分上， 由在A方向与空隙部71相邻的焊料层.4的下方区域9]a和空隙部71 的下方区域91b构成。然后，在区域91b上形成切口 91c。其结果，包 括波导路81的区域在W2宽度上形成，并且区域91a在W3宽度上形 成。然后，以与支撑基板1的主表面垂直的(1-100)面将半导体激光 元件部50a的宽度W2的区域解理。在这里，由于通过形成切口91c， 在形成切口 9.1c的部分容易解理，因此能够控制解理位置。
其次，与所述第一实施方式同样，通过以大约40iim的宽度只对 支撑基板1进行切割，来进行元件分割。这样，形成图！6所示的第二 实施方式的半导体激光元件。
第二实施方式的其他制造过程与所述第一实施方式相同 (第三实施方式)
图20为本发明的第三实施方式的半导体激光元件的俯视图。图21 为沿着图20所示的第三实施方式的半导体激光元件的4000-4000线的 截面图。图22为沿着图20所示的第三实施方式的半导体激光元件的 4500-4500线的截面图。参照图20 图22说明在第三实施方式中，与 所述第一 第二实施方式不同，通过蚀刻在半导体激光元件部150的 支撑基板101侧的表面上设置台阶差部150a (参照图21)的结构。台
阶差部150a为本发明的"第一台阶差部"的一个示例。
如图20 图22所示，在第三实施方式的半导体激光元件中，支撑基板101和半导体激光元件部150借助焊料层102粘接。另外，焊料 层102为本发明的"粘接层"的一个示例。又如图20和图21所示， 在半导体激光元件部150上形成由解理面构成的一对共振器面160。另 外，在半导体激光元件部150上形成有C2 (参照图20)的宽度的波导 路180。
在第三实施方式中，在支撑基板101和半导体激光元件部150之 间的半导体激光元件部150的共振器面]60附近，在波导路]80的端 部].80a附近的区域中，在位于波导路180的端部180a上方(箭头U 方向)的平面区域R5的半导体激光元件部150的支撑基板101侧的表 面上设置台阶差部150a。该台阶差部150a在与波导路180垂直的方向 (A方向)上的宽度为Cl。台阶差部150a相对于共振器面160的延长 线，在向内侧隔开L12的间隔的位置上形成。另外，台阶差部L50a以 位于波导路180的上方的方式形成。
在第三实施方式中，与所述第一实施方式同样，在平面区域R5」二， 在支撑基板101和半导体激光元件部150之间，形成作为不存在焊料 层102的区域的空隙部170。又如图20和图22所示，在支撑基板101 和半导体激光元件部150之间的半导体激光元件部150的共振器面160 附近，在作为波导路180的端部180a附近的区域以外的区域的平面区 域R6上，借助焊料层102粘接支撑基板101和半导体激光元件部150。 第三实施方式的其他结构与所述第一实施方式相同。 如上所述，在第三实施方式中，在平面区域R5中，在半导体激光 元件部150的支撑基板101侧的表面上，设置台阶差部150a。通过利 用台阶差部150a在支撑基板101和半导体激光元件部150之间，形成 作为不存在焊料层102的区域的空隙部170，即使在支撑基板101的半 导体激光元件部150侧的全体表面上形成焊料层102，也可以通过在半 导体激光元件部150的支撑基板101侧的表面上设置的台阶差部150a， 而在平面区域R5中，在支撑基板101和半导体激光元件部150之间， 容易地形成作为不存在焊料层102的区域的空隙部170。 第三实施方式的其他效果与所述第一实施方式同样。 下面，参照图20 图23说明第三实施方式的半导体激光元件的制 造过程。在图23中表示与图21同方向的截面。首先，与所述第一实施方式同样，在成长用基板(未图示)上制
造的半导体激光元件部150 (参照图21)上，以位于波导路180 (参照 图21)的上方的方式，形成作为台阶差部150a的凹部150b (参照图 23)。凹部150b为本发明的"第一凹部"的一个示例。另外，在支撑 基板101 (参照图21)的半导体激光元件部150侧的全体表面上形成 焊料层102 (参照图21)。然后，借助焊料层102粘接支撑基板101和 半导体激光元件部150。这吋，在平面区域R5 (参照图21.)附近，通 过凹部150b (台阶差部150a)，在支撑基板101和半导体激光元件部 150之间，形成不存在焊料层102的空隙部170。继而，通过从半导体 激光元件部150剥离成长用基板(未图示)，得到图23所示的截面形 状。
然后，在与支撑基板101的主表面垂直的半导体激光元件部150 的面上设置划线槽(未图示)，进行半导体激光元件部150的解理。最 后，与所述第一实施方式同样，通过只对支撑基板101进行切割来分 离，由此，实施半导体激光元件部]50的元件分割。这样，形成具有 图20 图22所示的台阶差部150a的第三实施方式的半导体激光元件。
第三实施方式的其他制造过程与第一实施方式同样。 (第四实施方式)
参照图24 图26，说明在第四实施方式中，与所述第三实施方式 不同，在支撑基板201的半导体激光元件部250侧的表面上设置台阶 差部201a的结构。台阶差部201a为本发明的"第二台阶差部"的一 个示例。
如图24 图26所示，在第四实施方式的半导体激光元件中，支撑 基板201和半导体激光元件部250借助焊料层202进行粘接。焊料层 202为本发明的"粘接层"的一个示例。另外，如图24和图25所示， 在半导体激光元件部250上形成由解理面构成的一对共振器面260。另 外，在半导体激光元件部250上形成具有C2 (参照图24)的宽度的波
导路2S0。
在第四实施方式中，在支撑基板201和半导体激光元件部250之 间的半导体激光元件部250的共振器面260附近，在波导路280的端 部280a附近的区域；在位于波导路280的端部280a的上方(箭头U方向)的平面区域R7的支撑基板201的半导体激光元件部250侧的表 面上，设有台阶差部201a。该台阶差部20]a在与波导路280垂直的方 向(A方向)上的宽度为Cl。另外，台阶差部201a相对于共振器面 260的延长线在向内侧隔开L12的间隔的位置上形成。由此，在支撑基 板201的半导体激光元件部250侧的焊料层202上形成台阶差部。另 外，台阶差部201a以位于波导路280的上方的方式进行配置。
另外，在第四实施方式中，与所述第一和第三实施方式同样，在 平面区域R7上，在支撑基板201和半导体激光元件部250之间，形成 作为不存在焊料层202的区域的空隙部270。又如图24和图26所示， 在支搾基板201和半导体激光元件部250之间的半导体激光元件部250 的共振共振器面260附近，在作为波导路280的端部280a附近的区域 以外的区域的平面区域R8上，支撑基板201和半导体激光元件部250 借助焊料层202进行粘接。
第四实施方式的其他结构与所述第一和第三实施方式相同。 如上所述，在第四实施方式中，在平面区域R7上，在支撑基板 201的半导休激光元件部250侧的表面上设置台阶差部201a。通过利 用台阶差部201a在支撑基板201和半导体激光元件部250之间形成作 为不存在焊料层202的区域的空隙部270，从而，即使在支撑基板201 的半导体激光元件部250侧的全体表面上形成焊料层202，也能够通过 设在支撑基板201的半导体激光元件部250侧的表面上的台阶差部 201a，在平面区域R7上，在支撑基板201和半导体激光元件部250之 间，容易地形成作为不存在焊料层202的区域的空隙部270。 第四实施方式的其他效果与所述第一和第三实施方式同样。 下面，参照图24 图27，说明第三实施方式的半导体激光元件的 制造过程。在图27中表示与图25相同方向的截而。
首先，在支撑基板201 (参照图25)的半导体激光元件部250侧 的全体表面上形成焊料层202 (参照图25)，该支撑基板201在其半导 体激光元件部250侧的表面上具有成为台阶差部201a的凹部201b(参 照图27)。凹部201b为本发明的"第二凹部"的一个示例。继而，借 助焊料层202，粘接支撑基板201和与所述第一实施方式同样在成长用 基板(未图示)上制作的半导体激光元件部250。这时，以使波导路280位于凹部201b (台阶差部201a)的下方的方式，使支撑基板201 和半导体激光元件部250的位置重合。由此，在平面区域R7 (参照图 25)附近，通过凹部201b (台阶差部20la)，在支撑基板201和半导 体激光元件部250之间形成不存在焊料层202的空隙部270。然后，通 过从半导体激光元件部250剥离成长用基板(未图示)，得到图27所 示的截面形状。然后，在与支撑基板201的主表面垂直的半导体激光元件部250 的面上设置划线槽(未图示)，进行半导体激光元件部250的解理。最 后，与所述第一和第三实施方式同样，通过只对支撑基板201进行切 割等来分离，由此，实施半导体激光元件部250的元件分割。这样， 形成具有图24 图26所示的台阶差部201a的第四实施方式的半导体 激光元件。第四实施方式的其他制造过程，与所述第一和第三实施方式相同。另外，此次公开的实施方式全部都是例示，不是限制。木发明的 范围不是所述实施方式所说明的，而是权利要求书所表示的范围，还 包括与权利耍求书的范围均等意义以及范ra内的全部变更。例如，在所述第一 第四实施方式中，表示在由氮化物系半导体 构成的元件上使用本发明的示例，但本发明并不限于此，在ZnO等氧 化物系半导体上也能够使用。另外，作为半导体的结晶结构，可以是 纤维锌矿型，也可以是闪锌矿型结构。进一步地，结晶成长的面方位 不限于[OOOl]，也可以是[11-20]和[1-100]。在所述第一 第四实施方式中，表示使用由Ausn构成的焊料层作 为粘接层的示例。但本发明不限于此，也可以使用由Ausn以外的材料 构成的焊料层作为粘接层。例如，也可以使用由InSn、SnAgCu、SnAgBi、 SnAgCuBi、 SnAgBiln、 SnZn、 SnCu、 SnBi、 SnZnBi等构成的焊料层 作为粘接层。另外，也可以使用导电性胶等材料作为粘接层。另外，在所述第一 第四实施方式中，表示利用没有解理性的由 Cu-W构成的导电性基板作为支撑基板的示例，但本发明并不限于此， 也可以使用具有解理性的导电性基板。例如，可以使用Si、 SiC、 GaAs、 ZnO等的半导体基板。也可以使用Al、 Fe-Ni等的金属板或使金属等 导电性的微粒子分散的导电性树脂薄膜、金属和金属氧化物的复合材料等。另外，在所述第一 第四实施方式中，表示使用具有MQW结构 的活性层的示例，但本发明并不限于此，也可以使用没有量子效果的厚膜的单层或具有单一量子肼(SQW)结构的活性层。另外，在所述第一 第四实施方式中，表示通过千蚀刻技术除去选择成长衬底的示例，但本发明并不限于此，也可以利用LLO法等的一 "另外，、在所述第:和第二实施方;中，表示在支撑基板的表面上，以形成图形来形成焊料层示例，但本发明并不限于此，也可以利用形 成图形以外的方法，在支撑基板的表面上形成焊料层。另外，在所述第一 第四实施方式中，表示在半导体激光元件部 的共振器面中的波导路附近的区域上形成不存在粘接层(焊料层)的 空隙部的示例，但本发明并不限于此，也可以在波导路附近区域以外 的共振器的全部区域(半导体激光元件部宽度方向的全部区域)上形 成空隙部。
权利要求
1.一种半导体激光元件，其特征在于，包括支撑基板；半导体激光元件部，其具有一对共振器面，该共振器面设有沿第一方向延伸的波导路的端部；以及粘接层，用于粘接所述支撑基板和所述半导体激光元件部，所述粘接层在所述共振器面附近具有在所述波导路的至少是端部附近的区域上形成的空隙部。
2. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于在所述共振器面附近，借助在形成所述波导路端部附近的所述空隙部的区域以 外的区域上形成的所述粘接层，粘接所述支撑基板和所述半导体激光 元件部。
3. 如权利耍求2所述的半导体激光元件，其特征在于所述空隙部的与所述第一方向垂直的第二方向的宽度比所述波导路的端部的所 述第二方向的宽度大。
4. 如权利要求3所述的半导体激光元件，其特征在于所述波导路端部附近的所述半导体激光元件部的所述第二方向的宽度，比所述 空隙部的所述第二方向的宽度小，而且比所述波导路端部的所述第二 方向的宽度大。
5. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于以所述半 导体激光元件部的所述波导路的端部相对于所述支撑基板的所述第一 方向的端部向所述第一方向突出的方式形成所述共振器面。
6. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于所述半导 体激光元件部包括氮化物系半导体层。
7. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于所述支撑 基板和所述粘接层具有导电性。
8. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于在所述半 导体激光元件部的所述空隙部附近的表面上设有第一台阶差部。
9. 如权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于在所述支 撑基板的所述空隙部附近的表面上设有第二台阶差部。
10. —种半导体激光元件的制造方法，其特征在于，包括 借助粘接层，粘接支撑基板和具有沿第一方向延仲的波导路的半导体激光元件部的工序；禾卩在成为所述波导路端部的区域上形成一对共振器面的工序， 所述进行粘接的工序具有，在所述支撑基板和所述半导体激光元件部之间的成为所述共振器 面的区域附近，在所述波导路的至少是端部的区域的附近的区域上，形成具有空隙部的所述粘接层的工序；和借助所述粘接层，粘接所述支撑基板和所述半导体激光元件部的 工序。
11. 如权利要求10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于所述进行粘接的工序还包括，在所述共振器面的区域附近的作为 所述波导路端部的具有所述空隙部的区域以外的区域上，借助所述粘 接层，粘接所述支撑基板和所述半导体激光元件部的工序。
12. 如权利要求10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于所述支撑基板和所述粘接层具有导电性。
13. 如权利要求10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于形成所述一对共振器面的工序包括，以所述半导体激光元件部的 所述波导路的端部相对于所述支撑基板的所述第一方向的端部向所述 第一方向突出的方式，形成所述共振器面的工序。
14. 如权利要求ll所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在 于所述空隙部的与所述第一方向垂直的第二方向的宽度比所述波导 路的端部的所述第二方向的宽度大。
15. 如权利要求ll所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在 于所述波导路端部附近的所述半导体激光元件部的所述第二方向的 宽度，比所述空隙部的所述第二方向的宽度小，而且比所述波导路端 部的所述第二方向的宽度大。
16. 如权利要求IO所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在 于形成具有所述空隙部的所述粘接层的工序包括在所述支撑基板的 表面上的所述空隙部区域以外的区域上形成所述粘接层的工序。
17. 如权利要求IO所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在 于，还包括利用成长用基板，形成所述半导体激光元件部的工序；禾口 在所述进行粘接的工序之后，剥离所述成长用基板和所述半导体 激光元件部的工序。
18. 如权利要求10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于还具有形成所述半导体激光元件部的工序，形成所述半导体激光元件部的工序包括在与所述支撑基板相对的 所述半导体激光元件部的波导路端部的区域上形成第一凹部的工序。
19. 如权利要求10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于还具有在所述支撑基板的与所述半导体激光元件部的波导路端部 区域相对的区域上形成第二凹部的工序。
20. 如权利要求IO所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于形成所述一对共振器面的工序包括通过解理形成所述共振器面的 工序。
全文摘要
本发明提供一种能够提高半导体激光元件的波导路的解理面的平坦性的半导体激光元件。该半导体激光元件具有支撑基板；具有设有沿第一方向延伸的波导路的端部的一对共振器面的半导体激光元件部；以及粘接支撑基板和半导体激光元件部的粘接层。粘接层在共振器面附近具有在所述波导路的至少是端部附近的区域上形成的空隙部。
文档编号H01S5/02GK101276990SQ200810086910
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月30日
发明者德永诚一, 畑雅幸, 竹内邦生 申请人:三洋电机株式会社