特許 6491784 単結晶炭化ケイ素基板、単結晶炭化ケイ素基板の製造方法、および半導体レーザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6491784

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】単結晶炭化ケイ素基板、単結晶炭化ケイ素基板の製造方法、および半導体レーザ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20190318BHJP

   C30B 29/36 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   C30B29/36

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-146437(P2018-146437)

(22)【出願日】2018年8月3日

【審査請求日】2018年8月3日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹盛 英昭

(72)【発明者】

【氏名】青木 久

(72)【発明者】

【氏名】板垣 徹

【審査官】 島田 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１８８５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４３６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１３５８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２２０２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０９８６８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−２２５６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７８０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１９０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４４１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００５６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１７１４３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２９０８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００− ５／５０

Ｈ０１Ｌ２３／３４−２３／４７３

Ｃ３０Ｂ２９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

単結晶炭化ケイ素基板の一方の面に第一の配線膜および第二の配線膜を備え、
前記一方の面上の前記第一の配線膜と前記第二の配線膜との間を、当該一方の面の第一端部から第二端部まで断絶することなく連続した第一の間隙が形成されており、
前記第一の間隙内において、前記一方の面上の前記第一の配線膜と前記第二の配線膜との間を、前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の、ドライエッチングを用いて鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルのうち少なくとも何れかが付着して汚染されてなる表面汚染層を除去した地肌を露出してなる第一の絶縁部を備えること、
を特徴とする単結晶炭化ケイ素基板。

【請求項2】

単結晶炭化ケイ素基板の一方の面に配線膜を備え、
前記配線膜の周囲に、断絶することなく連続して前記単結晶炭化ケイ素基板の表面が露出しており、
露出した前記表面内、または、露出した前記表面の周囲において、前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の、ドライエッチングを用いて鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルのうち少なくとも何れかが付着して汚染されてなる表面汚染層を除去した地肌を露出してなる絶縁部を備えること、
を特徴とする単結晶炭化ケイ素基板。

【請求項3】

請求項１または２の単結晶炭化ケイ素基板と、
前記単結晶炭化ケイ素基板上に構成された半導体レーザ素子と、
を含んで構成される半導体レーザ。

【請求項4】

単結晶炭化ケイ素基板の製造方法であって、
前記単結晶炭化ケイ素基板の一方の面の表面全体に配線膜を成膜するステップと、
前記配線膜の上層部の一部に、パターニングにより第一のフォトレジスト層および当該第一のフォトレジスト層と所定の間隙で第二のフォトレジスト層を形成するステップと、
前記第一のフォトレジスト層および前記第二のフォトレジスト層以外のパターニングされていない領域の前記配線膜をドライエッチングにより除去するステップと、
前記第一のフォトレジスト層および前記第二のフォトレジスト層を剥離して第一の配線膜と第二の配線膜を露出させるステップと、
前記間隙内の前記単結晶炭化ケイ素基板の一部または全部の表面を削り取り、前記一方の面上の前記第一の配線膜と前記第二の配線膜との間を、当該一方の面の第一端部から第二端部まで所定幅で断絶することなく連続して、前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の地肌を露出してなる第一の絶縁部を形成するステップと、
を備えることを特徴とする単結晶炭化ケイ素基板の製造方法。

【請求項5】

前記一方の面上で、
前記間隙に接する辺を除く、前記第一の配線膜および前記第二の配線膜それぞれの周辺において、前記単結晶炭化ケイ素基板の表面の一部または全部を削り取り、前記第一の絶縁部に接続し、かつ断絶することなく連続して前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の地肌を露出してなる第二の絶縁部を形成するステップ、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の単結晶炭化ケイ素基板の製造方法。

【請求項6】

単結晶炭化ケイ素基板の製造方法であって、
前記単結晶炭化ケイ素基板の一方の面の表面全体に配線膜を成膜するステップと、
前記配線膜の上層部の一部に、パターニングによりフォトレジスト層を形成するステップと、
前記フォトレジスト層以外のパターニングされていない前記配線膜をドライエッチングにより除去するステップと、
前記フォトレジスト層を剥離するステップと、
前記配線膜の周囲に露出し、断絶することなく連続した前記単結晶炭化ケイ素基板の表面の更に周囲において、前記単結晶炭化ケイ素基板の一部または全部の表面を削り取り、前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の地肌を露出してなる絶縁部を形成するステップと、
を備えることを特徴とする単結晶炭化ケイ素基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、単結晶炭化ケイ素基板、単結晶炭化ケイ素基板の製造方法、および半導体レーザに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子機器の高速化、小型・軽量（高密度）化、高出力化、高信頼性化に対する要求は極めて強い。半導体素子は、急速に高集積化、大サイズ化、マルチチップ化、高出力化の方向に向かっている。また電子回路は、微細化、配線長の短縮化、低抵抗化の方向に向かっている。このような動きの中で、素子の発熱をいかに効率よく除去（放熱）するかが重要な問題となっている。

【0003】

電子回路には、発熱以外にも、配線密度の増大や高電力化による基板の絶縁破壊等の問題点が指摘されている。基板用の素材には、熱伝導性がよいこと、電気絶縁性が優れること、高周波特性が良いこと、熱膨張係数がＳｉやＧａＡｓに近いこと、化学的に安定していること、機械的強度が大きいこと、回路形成が容易であること、気密封止ができることが求められる。また、製造面からは、安価であること、技術完成度が高いこと、原料が入手しやすいこと、単純かつ廉価な製造プロセスが適用可能なこと、公害物質など毒性物質を含まないことが求められる。

【0004】

セラミックス製の基板材料としては、一般的に多結晶アルミナ（熱伝導率：約23W/m・K）、多結晶窒化アルミニウム（熱伝導率：約170W/m・K）、多結晶炭化ケイ素（熱伝導率：約300W/m・K）等が用いられている。
しかし近年、熱伝導率300W/m・Kの多結晶炭化ケイ素を基板材料として使った場合でも放熱特性が不十分となる半導体レーザが増えてきている。そこで、熱伝導率が約490W/m・Kの単結晶炭化ケイ素が基板材料として注目されている。

【0005】

特許文献１には、炭化ケイ素の表面に反応性イオンエッチングにより微細加工を施す際に、炭化ケイ素の表面を任意形状かつ高精細に微細加工することができ、特に、ナノメートル級の寸法公差による微細加工を行うことができる炭化ケイ素の表面処理方法に関する発明が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２９０８８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、半導体レーザの高出力化、半導体素子の高集積化および電子回路の微細化等が進む中、単結晶炭化ケイ素基板を使用する上で、多結晶の基板では起きなかった課題が発生した。それは、基板の製造工程において基板の絶縁特性が低下することである。このような課題やその解決手段は、特許文献１には何ら記載されていない。

【0008】

本発明者らは、上記課題について検討し、まず、基板製造工程においてドライエッチングを用いた多結晶および単結晶炭化ケイ素基板の表面を、オージェ電子分光法（AES:Auger Electron Spectroscopy）、飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS:Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry）の２つの方法にて調査した。なお、オージェ電子分光法に比べて、飛行時間型二次イオン質量分析法の方がより精度よく詳細に基板表面を調査できる。

【0009】

《検証結果１》
調査の結果、単結晶炭化ケイ素基板の表面に、基板の絶縁特性に悪影響を及ぼす元素である鉄、クロム、ニッケル、アルミニウムが付着して、表面汚染層を形成していた。これらの元素は基板製造装置を構成する元素と考えられる。なお、鉄、クロム、ニッケルは、チャンバーの成分であり、アルミニウムは治具の成分である。多結晶炭化ケイ素基板の表面には、単結晶炭化ケイ素基板で確認された付着は確認されなかった。この表面汚染層は、オージェ電子分光法では確認されず、より詳細に分析できる飛行時間型二次イオン質量分析法によって確認された。

【0010】

《検証結果２》
次に、発明者らは、製造工程面から検討を行った。メタルマスクを用いて配線膜を形成した単結晶炭化ケイ素基板と、ドライエッチングを用いて配線膜を形成した単結晶炭化ケイ素基板の表面を、飛行時間型二次イオン質量分析法によって調査した。
メタルマスクを用いた製造方法では、基板表面に絶縁特性に悪影響を及ぼす元素の付着は確認されなかった。しかし、メタルマスクを用いた製造方法では、配線膜の寸法精度と位置精度が悪いため、半導体レーザの基板として利用できない。ドライエッチングを用いた製造方法は、配線膜の寸法精度と位置精度が良いが、基板表面に絶縁特性に悪影響を及ぼす元素の付着が確認され、表面汚染層の形成が確認された。

【0011】

上記の検証結果１，２より、単結晶炭化ケイ素基板の製造工程において、ドライエッチングを用いた場合、基板の表面に、基板の絶縁特性に悪影響を及ぼす元素が付着し、表面汚染層が形成されることがわかった。

【0012】

そこで、本発明は、単結晶炭化ケイ素基板の製造工程において、ドライエッチングを用いた場合、基板の絶縁特性を確保することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記した課題を解決するため、本発明の単結晶炭化ケイ素基板は、単結晶炭化ケイ素基板の一方の面に第一の配線膜および第二の配線膜を備え、前記一方の面上の前記第一の配線膜と前記第二の配線膜との間を、当該一方の面の第一端部から第二端部まで断絶することなく連続した第一の間隙が形成されており、前記第一の間隙内において、前記一方の面上の前記第一の配線膜と前記第二の配線膜との間を、前記単結晶炭化ケイ素基板の前記一方の面の、ドライエッチングを用いて鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルのうち少なくとも何れかが付着して汚染されてなる表面汚染層を除去した地肌を露出してなる第一の絶縁部を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、単結晶炭化ケイ素基板の製造工程において、ドライエッチングを用いた場合に基板の絶縁特性を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第一の加工前の単結晶炭化ケイ素基板の側面図である。

【図2】配線膜を成膜した基板の側面図である。

【図3】フォトレジストのパターニングを行った基板の側面図である。

【図4】ドライエッチングによってフォトレジスト層の無い箇所の配線膜を除去した基板の側面図である。

【図5】フォトレジスト層を剥離（除去）した基板の側面図である。

【図6】単結晶炭化ケイ素基板の表面に溝加工を施して、基板の表面地肌を露出してなる絶縁部を形成した基板を示す側面図である。

【図7】第二の加工前の単結晶炭化ケイ素基板の側面図である。

【図8】配線膜を成膜した基板の側面図である。

【図9】フォトレジストのパターニングを行った基板の側面図である。

【図10】ドライエッチングにてフォトレジスト層の無い箇所の配線膜を除去した基板の側面図である。

【図11】フォトレジスト層を剥離（除去）した基板の側面図である。

【図12】単結晶炭化ケイ素基板の表面に溝加工を施して、基板の表面地肌を露出してなる絶縁部を形成した状態を示す側面図である。

【図13】第一の配線膜と第二の配線膜との間に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。

【図14】第一の配線膜と第二の配線膜との間に、レーザ加工またはブラスト加工を施した例を示す図である。

【図15】配線間および配線膜の周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。

【図16】配線間および配線膜の周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。

【図17】配線膜の周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。

【図18】配線膜の周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。

【図19】ダイシングブレードの形状例を示す図である。

【図20】表面の第一の配線膜と第二の配線膜の間に溝加工を施し、裏面の配線膜の四辺に溝加工を施した場合の基板を示す図である。

【図21】表面に配線膜を備え、裏面の配線膜の四辺に溝加工を施した場合の基板を示す図である。

【図22】溝加工（施工前）の半導体レーザを示す斜視図である。

【図23】溝加工（施工後）の半導体レーザを示す側面図である。

【図24】第一の半導体レーザの加工例を示す斜視図である。

【図25】第二の半導体レーザの加工例を示す斜視図である。

【図26】第一、第二の半導体レーザを１つにパッケージ化する例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
図１から図６は、単結晶炭化ケイ素の基板１３ｆの製造方法を示す図である。

【0017】

図１は、第一の加工前の単結晶炭化ケイ素の基板１３ａの側面図である。
基板１３ａは、最初は平板状の単結晶炭化ケイ素基板１で構成される。炭化ケイ素（ＳｉＣ）とは、天然には存在しない人工化合物で、珪砂と炭素から合成される。炭化ケイ素は、高温（１５００℃）まで強度が持続するほか、軽量で耐食性も高く、耐熱材料として優れている。この単結晶炭化ケイ素基板１に対して、第一の加工を施すことで、図６に示した基板１３ｆを得ることができる。以下、この第一の加工について説明する。

【0018】

図２は、配線膜２を成膜した基板１３ｂの側面図である。
基板１３ｂは、単結晶炭化ケイ素基板１の一方の面の表面全体に、スパッタ、蒸着などにより配線膜２が形成されている。

【0019】

図３は、フォトレジスト層３のパターニングを行った基板１３ｃの側面図である。
フォトリソグラフィ技術とは、感光性の物質を塗布した物質の表面を、パターン状に露光（パターン露光、像様露光等とも言う）することで、露光された部分と露光されていない部分からなるパターンを生成する技術である。フォトリソグラフィ技術は、主に、半導体素子、プリント基板、液晶ディスプレィ、プラズマディスプレィパネル等の製造に用いられる。フォトレジスト層３は、フォトリソグラフィにおいて使用される、光や電子線等によって溶解性などの物性が変化する組成物である。フォトレジストが選択的に溶解される現象を現像という。物質の表面に塗布され、後に続くエッチングなどの処理から物質表面を保護することからレジストの名が付与されている。

【0020】

図２に示す基板１３ｂの表面側に、感光性の物質であるフォトレジストを塗布したのち（図示省略）、その配線膜２を剥き出しにしたい部位に露光すると、フォトレジストが反応して、その後の現像により図３に示すように回路パターンがフォトレジスト層３として焼き付けられる。

【0021】

図４は、ドライエッチングによってフォトレジスト層３の無い箇所の配線膜２を除去した基板１３ｄの側面図である。
ドライエッチングとは、反応性の気体（アルゴン等のエッチングガス）や、イオン、ラジカルによって材料をエッチングする方法である。半導体産業においては、ドライエッチングが主力となっている。エッチングの種類としては他に、液体によるエッチング（ウェットエッチング）、化学反応を伴わない物理エッチング等がある。図３に示したフォトレジスト層の無い箇所の配線膜２が剥き出している部位がエッチングされる。よって基板１３ｄは、配線膜２が剥き出している部位において基板表面１１が露出する。
基板表面１１は、この例では、配線膜２の周囲に断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面が露出している部位である。基板表面１１には、ドライエッチング工程により、鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルなどが付着して汚染されている。

【0022】

図５は、フォトレジスト層３を剥離（除去）した基板１３ｅの側面図である。
図４に示した基板１３ｄに対し、薬品などでフォトレジスト層３を全て剥離（除去）することで、図５に示す基板１３ｅを得ることができる。基板１３ｅは、単結晶炭化ケイ素基板１の一方の面に配線膜２が形成され、かつ、この配線膜２は、フォトリソグラフィ技術により、ミクロンオーダで所望のパターンに形成されている。

【0023】

図６は、単結晶炭化ケイ素基板１の表面に溝加工を施して、基板の表面地肌を露出してなる絶縁部１２を形成した基板１３ｆを示す側面図である。
図６に示す基板１３ｆは、個々に切り分けられている。配線膜２の周囲に、断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の基板表面１１が露出している。露出した基板表面１１の周囲に、断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板の表面の地肌を露出してなる絶縁部１２が形成されている。すなわち、図５の基板表面１１の一部が溝加工により掘り下げられている。このように絶縁部１２が形成されているので、基板１３ｆの配線膜２と外部のグランド等との絶縁特性が確保されている。

【0024】

Dynamic-SIMS（Dynamic Secondary Ion Mass Spectrometry）の分析結果によれば、ドライエッチング工程により単結晶炭化ケイ素基板１に付着した鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルの深さ方向浸透量は０．１μｍ以下である。従って、単結晶炭化ケイ素の溝加工による加工量は、深さ方向に最大１μｍで十分であるが、実際は加工性を考え約３０μｍ程度加工される。表面汚染層の除去方法は、レーザ加工または機械加工であれば加工方法は問わない。加工方法と加工形状においては自由度がある。加工方法は、例えば、ブレードによる溝加工、レーザによる加工、ブラスト加工等がある。加工形状は、例えば、直線、折り曲げ、曲線等、任意の形状での加工等がある。

【0025】

図７から図１２は、単結晶炭化ケイ素の基板１４ｆの製造方法を示す図である。
図７は、第二の加工前の単結晶炭化ケイ素の基板１４ａの側面図である。
基板１４ａは、最初は平板状の単結晶炭化ケイ素基板１で構成される。この単結晶炭化ケイ素基板１に対して、第二の加工を施すことで、図１２に示した基板１４ｆを得ることができる。以下、この第二の加工について説明する。

【0026】

図８は、配線膜２を成膜した基板１４ｂの側面図である。
基板１４ｂは、単結晶炭化ケイ素基板１の一方の面に配線膜２が形成されている。

【0027】

図９は、フォトレジスト層３のパターニングを行った基板１４ｃの側面図である。
図８に示す基板１４ｂの表面側に、感光性の物質であるフォトレジストを塗布したのちに配線膜２を剥き出しにしたい部位に露光すると、フォトレジストが反応してその後の現像によりフォトレジスト層３ａ，３ｂからなる回路パターンが焼き付けられる。

【0028】

図１０は、ドライエッチングによってフォトレジスト層３ａ，３ｂの無い箇所の配線膜２を除去した基板１４ｄの側面図である。
図９に示したフォトレジスト層の無い箇所の配線膜２が剥き出している部位がエッチングされる。よって基板１４ｄは、配線膜２が剥き出している部位において基板表面１１が露出する。基板表面１１が露出することにより配線膜２ａ，２ｂに分離される。
基板表面１１は、配線膜２ａ，２ｂの周囲に断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面が露出している部位である。基板表面１１には、ドライエッチング工程により、鉄、アルミニウム、クロム、ニッケルなどが付着して汚染されている。

【0029】

図１１は、フォトレジスト層３ａ，３ｂを剥離（除去）した基板１４ｅの側面図である。
図１０に示した基板１４ｄに対し、薬品などでフォトレジスト層３ａ，３ｂを全て剥離（除去）することで、図１１に示す基板１４ｅを得ることができる。基板１４ｅは、単結晶炭化ケイ素基板１の一方の面に配線膜２ａ，２ｂが形成され、かつ、この配線膜２ａ，２ｂは、フォトリソグラフィ技術により所望のパターンに形成されている。

【0030】

図１２は、単結晶炭化ケイ素基板１の表面に溝加工を施して、基板の表面地肌を露出してなる絶縁部１２を形成した基板１４ｆを示す側面図である。
図１２に示す基板１４ｆは、個々に切り分けられている。配線膜２ａ，２ｂの間には、この基板１４ｆの第一端部から第二端部まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面が露出している。そして、露出した表面において、第一端部から第二端部まで断絶することなく連続して、単結晶炭化ケイ素の表面地肌を露出してなる絶縁部１２を備えている。この絶縁部１２は、機械加工またはレーザ加工によって、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成された部位である。
第一端部：基板の四辺のうち、いずれか一辺に存在する端部のことをいう。また第二端部とは、基板の四辺のうち、第一端部を含まない他辺に存在する端部のことをいう。
なお、基板の四辺を第一〜第四辺と定義すると、第一辺は、基板の上辺、右辺、下辺、左辺の４通りのいずれかが選択できる。第一端部および第二端部を含む辺となりうる組み合わせは、第一辺および第二辺、第一辺および第三辺、第一辺および第四辺の３通りであり、合計１２通りの組み合わせのうちいずれかが選択できる。
この絶縁部１２は配線部２ａ，２ｂを切断するように連続している。絶縁部１２の部位は、表面汚染層が除去されているので、基板１４ｆの配線膜２ａ，２ｂの間の絶縁特性が確保されている。
配線膜２ａ，２ｂの周囲は、断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の基板表面１１が露出している。

【0031】

具体的にいうと、発明者らは、ドライエッチング実施後に、それぞれＴｉ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．２μｍ）／Ａｕ（５μｍ）で成膜された配線膜２において、１５０μｍの配線間ギャップを形成した。更に基板の配線間ギャップに対して、幅３０μｍ、深さ３０μｍのブレードによる溝加工を行った。すると、表面加工前の配線間抵抗値が１０^９〜１０^１０Ωであったのに対して、表面加工後の配線間抵抗値は１０^１１Ωに改善した。このように、絶縁部１２の形成により、配線膜２ａ，２ｂの間の絶縁特性が確保される。

【0032】

以下の図１３から図１８と、図２０、図２１に示した基板は、ドライエッチングを実施して配線膜のパターニングを行っている。これにより高精度で基板上に配線膜を配置することができる。
図１３は、第一の配線膜２ａと第二の配線膜２ｂとの間に、ダイシングブレード４（図１９参照）によるスリット加工を施した例を示す図である。図１３から図１７は、平面図と側面図を同時に示している。
基板１５ａは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａ（第一の配線膜）と、矩形の配線膜２ｂ（第二の配線膜）が形成されている。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、長手方向にこれら配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を含むように間隙１０が形成され、基板表面１１が露出している。間隙１０（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、基板１５ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を除く各辺にも、所定幅で基板表面１１が露出している。

【0033】

この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むように直線状に形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１５ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。
この絶縁部１２は、後記するダイシングブレード４（図１９参照）による加工で機械的に形成される。絶縁部１２は、基板表面１１に対して幅約３０μｍ、深さ約３０μｍほどの溝が形成されている。これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。

【0034】

図１４は、第一の配線膜２ａと第二の配線膜２ｂとの間に、レーザ加工またはブラスト加工を施した例を示す図である。
基板１５ｂは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａ（第一の配線膜）と、Ｌ字型の配線膜２ｂ（第二の配線膜）が形成されている。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むようにクランク状の間隙１０が形成され、基板表面１１が露出している。間隙１０（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、基板１５ｂの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を除く各辺にも、所定幅で基板表面１１が露出している。

【0035】

この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含み、かつ、この対向部よりも長くクランク状に形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１５ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。この絶縁部１２は、レーザ加工、またはブラスト加工で機械的に形成される。絶縁部１２は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。
これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。

【0036】

図１５は、配線間および配線膜２ａ，２ｂの周辺に、ダイシングブレード４（図１９参照）によるスリット加工を施した例を示す図である。
基板１６ａは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａ（第一の配線膜）と、矩形の配線膜２ｂ（第二の配線膜）が形成されている。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、長手方向にこれら配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を含むように間隙１０が形成され、基板表面１１が露出している。間隙１０（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、基板１６ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を除く各辺にも、所定幅で基板表面１１が露出している。

【0037】

この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むように直線状に形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１５ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。
更に配線膜２ａ左側の基板表面１１の更に左側には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｌ１（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。配線膜２ｂ右側の基板表面１１の更に右側に、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｒ１（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。この絶縁部１２Ｌ１，１２Ｒ１は、後記するダイシングブレード４（図１９参照）による加工で機械的に形成されており、基板１６ａの上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続している。絶縁部１２Ｌ１，１２Ｒ１は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。

【0038】

絶縁部１２Ｌ１により、この基板１６ａの左側をグランド等に接触させた場合でも、配線膜２ａとグランド等との絶縁特性が確保できる。また、絶縁部１２Ｒ１により、この基板１６ａの右側をグランド等に接触させた場合でも、配線膜２ｂとグランド等との絶縁特性が確保できる。

【0039】

図１６は、配線間および配線膜２ａ，２ｂの周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。
基板１６ｂは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａ（第一の配線膜）と、矩形の配線膜２ｂ（第二の配線膜）が形成されている。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、長手方向にこれら配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を含むように間隙１０が形成され、基板表面１１が露出している。間隙１０（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、基板１６ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を除く各辺にも、所定幅で基板表面１１が露出している。

【0040】

この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むように直線状に形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１６ｂの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。
更に配線膜２ａを囲う基板表面１１の上下の辺と左辺に、それぞれ単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｌ２（第２の絶縁部）が形成されている。配線膜２ｂを囲う基板表面１１の上下の辺と右辺に、それぞれ単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｒ２（第２の絶縁部）が形成されている。
これら絶縁部１２，１２Ｌ２，１２Ｒ２は、ダイシングブレードによるスリット加工で機械的に形成される。絶縁部１２，１２Ｌ２，１２Ｒ２は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。

【0041】

これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。更にこの基板１６ｂの上下左右の辺をグランド等に接触させた場合でも、配線膜２ａ，２ｂとグランド等との絶縁特性が確保できる。

【0042】

図１７は、配線膜２の周辺に、ダイシングブレード４（図１９参照）によるスリット加工を施した例を示す図である。
基板１７ａは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２が形成されている。配線膜２の四辺には、それぞれ基板表面１１が露出している。配線膜２を囲う基板表面１１の左辺には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｌ３（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。配線膜２を囲う基板表面１１の右辺には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｒ３（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。これら絶縁部１２Ｌ３，１２Ｒ３は、ダイシングブレード４（図１９参照）による加工で機械的に形成される。絶縁部１２Ｌ３，１２Ｒ３は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。
これにより、この基板１７ａの左右をグランド等に接触させた場合でも、配線膜２とグランド等との絶縁特性が確保できる。

【0043】

図１８は、配線膜２の周辺に、ダイシングブレードによるスリット加工を施した例を示す図である。
基板１７ｂは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２が形成されている。配線膜２の四辺には、それぞれ基板表面１１が露出している。配線膜２を囲う基板表面１１の四辺には、それぞれ単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が形成されている。この絶縁部１２は、ダイシングブレードによるスリット加工で機械的に形成される。絶縁部１２は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。
これにより、この基板１７ｂの上下左右をグランド等に接触させた場合でも、配線膜２とグランド等との絶縁特性が確保できる。

【0044】

図１９は、ダイシングブレード４の形状例を示す図である。
ダイシングブレード４は、円盤状であり、厚みが３０〜２００μｍであり、端部が次第に細くなっている。このダイシングブレード４を図示していないダイシングソーに装着して、例えば時計回りの方向に回転させながら単結晶炭化ケイ素基板１に接触させることで、単結晶炭化ケイ素基板１に約３０μｍほどの深さの溝を形成させることができる。

【0045】

図２０は、表面の第一の配線膜２ａと第二の配線膜２ｂの間に溝加工を施し、裏面の配線膜２ｃの二辺に溝加工を施した場合の基板１７ｃを示す図である。この図２０は、平面図と側面図と裏面図を同時に示している。
基板１７ｃは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａ（第一の配線膜）と、矩形の配線膜２ｂ（第二の配線膜）が形成されている。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、長手方向にこれら配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を含むように間隙１０が形成され、基板表面１１が露出している。間隙１０（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、基板１７ｃの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。配線膜２ａ，２ｂの間の対向部を除く各辺にも、所定幅で基板表面１１が露出している。

【0046】

この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むように直線状に形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１７ｃの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。
この絶縁部１２は、ダイシングブレード４（図１９参照）による加工で機械的に形成される。絶縁部１２は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。

【0047】

基板１７ｃは、単結晶炭化ケイ素基板１の裏面側に、矩形の配線膜２ｃが形成されている。配線膜２ｃの四辺には、所定幅で基板表面１１が露出している。配線膜２ｃを囲う基板表面１１の左辺と右辺には、所定幅で単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が直線状に形成されている。
基板１７ｃの裏面は、切断時のバリ対策のため、配線膜２ｃの外周の四辺が切り取られている。その後、基板１７ｃの裏面には、ダイシングブレード４（図１９参照）による溝加工が実施される。この際、配線膜２ｃを切断しないようにプルバックされる。これにより、基板裏面に形成された表面汚染層が除去され、基板１７ｃの左右いずれかをグランドに隣接させた場合でも、配線膜２ｃとグランド間の絶縁特性が確保できる。

【0048】

図２１は、表面に配線膜２ａの左右に溝加工を施し、裏面の配線膜２ｃの四辺に溝加工を施した場合の基板１７ｄを示す図である。この図２１は、平面図と側面図と裏面図を同時に示している。
基板１７ｄは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面側に、矩形の配線膜２ａが形成されている。配線膜２ａの周囲の四辺は、所定幅で基板表面１１が露出しており、更にその基板表面１１の左辺には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｌ４（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。この絶縁部１２Ｌ４は、基板表面１１において、基板１７ｄの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。
基板表面１１の右辺には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２Ｒ４（第２の絶縁部）が直線状に形成されている。この絶縁部１２Ｒ４は、基板表面１１において、基板１７ｄの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。
この絶縁部１２Ｌ４，１２Ｒ４は、ダイシングブレード４（図１９参照）による加工で機械的に形成される。絶縁部１２Ｌ４，１２Ｒ４は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。
これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、基板１７ｄの左右をグランドに隣接させた場合でも、配線膜２ａとグランド間の絶縁特性が確保できる。

【0049】

基板１７ｄは、単結晶炭化ケイ素基板１の裏面側に、矩形の配線膜２ｃが形成されている。配線膜２ｃの四辺には、所定幅で単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が形成されている。
基板１７ｄの裏面は、切断時のバリ対策のため、最初、配線膜２ｃの外周の四辺が切り取られる。その後、基板１７ｄの裏面には、溝加工が実施される。この際、配線膜２ｄが切断されないようにプルバックされる。これにより、基板裏面に形成された表面汚染層が除去され、基板１７ｄの上下左右いずれかをグランドに隣接させた場合でも、配線膜２ｃとグランド間の絶縁特性が確保できる。

【0050】

以下、図２２から図２６において、熱伝導率が約490W/m・Kの単結晶炭化ケイ素基板を半導体レーザの基板として用いた場合を説明する。

【0051】

《第１の実施形態の半導体レーザ》
図２２は、溝加工前の半導体レーザ１８を示す斜視図である。
半導体レーザ１８は、単結晶炭化ケイ素基板１と、裏面に形成された配線膜２ｃと、表面に形成された配線膜２ａ，２ｂと、配線膜２ｂ上の薄膜ハンダ５と、薄膜ハンダ５上の半導体レーザ素子６ａとを含んで構成される。これら配線膜２ａ，２ｂの間には、これら配線膜２ａ，２ｂの対向部を含むように間隙が形成され、基板表面１１が露出している。基板表面１１（第一の間隙）は、配線膜２ａ，２ｂの間を、表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して形成されている。
半導体レーザ素子６ａと配線膜２ａとの間には、金ワイヤ７が配線されている。熱伝導率が約490W/m・Kの単結晶炭化ケイ素基板１の上に半導体レーザ素子６ａが配置されているので、放熱性に優れており、高頻度動作や連続動作に適している。

【0052】

単結晶炭化ケイ素基板１の基板表面１１は、ドライエッチングにより表面汚染層が形成されている。これにより、配線膜２ａ，２ｂの間の絶縁特性が損なわれている。そこで、溝加工位置１２１に沿って、機械加工またはレーザ加工によってこの表面汚染層を除去する。

【0053】

図２３は、溝加工後の半導体レーザ１８を示す側面図である。
半導体レーザ１８は、配線膜２ａ，２ｂの間を、表面の上辺（第一端部）から下辺（第二端部）まで断絶することなく連続した間隙１０（第一の間隙）が形成される。更に半導体レーザ１８は、この間隙１０内において、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が形成されている。この絶縁部１２（第１の絶縁部）は、基板表面１１において、基板１５ａの表面の上端（第一端部）から下端（第二端部）まで断絶することなく連続して単結晶炭化ケイ素基板１の表面の地肌を露出した部位である。この絶縁部１２は、レーザ加工、ダイシングブレード４（図１９参照）による加工またはブラスト加工で機械的に形成される。絶縁部１２は、基板表面１１に対して深さ方向に約３０μｍほどの溝が形成されている。これにより、基板表面１１に形成された表面汚染層が除去され、配線膜２ａ，２ｂ間の絶縁特性が確保できる。

【0054】

《第２の実施形態の半導体レーザ》
第２の実施形態では、波長が異なる第１、第２の半導体レーザを１つにパッケージする例を示す。
図２４は、第一の半導体レーザ１８ａの加工例を示す斜視図である。
半導体レーザ１８ａ（第一の半導体レーザ）は、例えばコンパクトディスクやデジタル多用途ディスクの光ピックアップ用途であり、単結晶炭化ケイ素基板１と、裏面に形成された配線膜２ｃと、表面に形成された配線膜２ｄと、配線膜２ｄ上の薄膜ハンダ５と、薄膜ハンダ５上の半導体レーザ素子６ａとを含んで構成される。熱伝導率が約490W/m・Kの単結晶炭化ケイ素基板１の上に半導体レーザ素子６ａが配置されているので、放熱性に優れており、高頻度動作や連続動作に適している。

【0055】

単結晶炭化ケイ素基板１の基板表面１１は、ドライエッチングにより表面汚染層が形成されている。これにより、基板表面１１は、絶縁特性が損なわれている。そこで、溝加工位置１２１に沿って機械加工またはレーザ加工によって溝を加工し、この表面汚染層を除去する。

【0056】

図２５は、第二の半導体レーザ１８ｂの加工例を示す斜視図である。
半導体レーザ１８ｂ（第二の半導体レーザ）は、例えばブルーレイディスク（登録商標）の光ピックアップ用途であり、単結晶炭化ケイ素基板１と、裏面に形成された配線膜２ｃと、表面に形成された配線膜２ｅと、配線膜２ｅ上の薄膜ハンダ５と、薄膜ハンダ５上の半導体レーザ素子６ｂとを含んで構成される。半導体レーザ素子６ｂは、半導体レーザ素子６ａとは異なる波長で発振する。熱伝導率が約490W/m・Kの単結晶炭化ケイ素基板１の上に半導体レーザ素子６ｂが配置されているので、放熱性に優れており、高頻度動作や連続動作に適している。

【0057】

単結晶炭化ケイ素基板１の基板表面１１は、ドライエッチングにより表面汚染層が形成されている。これにより、基板表面１１は、絶縁特性が損なわれている。そこで、溝加工位置１２１に沿って、機械加工またはレーザ加工によって溝を加工し、この表面汚染層を除去する。

【0058】

図２６は、第一、第二の半導体レーザを１つにパッケージ化する例を示す図である。
このパッケージ９の内部には、前述した半導体レーザ１８ａと半導体レーザ１８ｂとが他部材８の上に設置されている。半導体レーザ１８ａは、パッケージ９の左側に設置されている。半導体レーザ１８ｂは、パッケージ９の右側に設置されている。

【0059】

パッケージ９は金属製であり、図示していないグランドに接続される。このとき、半導体レーザ１８ａの基板表面１１のうち、パッケージ９と接する部分には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が直線状に形成されている。これにより、パッケージ９と配線膜２ｄとの絶縁特性を確保することができる。

【0060】

同様に半導体レーザ１８ｂの基板表面１１のうち、パッケージ９と接する部分には、単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２が直線状に形成されている。これにより、パッケージ９と配線膜２ｅとの絶縁特性を確保することができる。

【0061】

（変形例）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

【0062】

本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｃ）のようなものがある。
（ａ） 絶縁部を形成する方法は、ダイシングブレードによる機械加工、ブラスト加工、レーザ加工のうちいずれであってもよい。
（ｂ） 配線膜２ａ，２ｂ間を、第一端部から第二端部まで断絶することなく連続した間隙が形成され、かつ間隙内において、第一端部から第二端部まで断絶することなく連続して、単結晶炭化ケイ素基板の表面地肌を露出してなる絶縁部を備える基板において、更に配線膜２ａ，２ｂの周囲に、断絶することなく連続して、単結晶炭化ケイ素基板の表面地肌を露出してなる絶縁部を備えてもよい。
（ｃ） 間隙や絶縁部は、上端と下端までを断絶することなく連続した形態に限定されない。上端と下端に代えて、左端と右端、左端と上端、左端と下端、右端と上端、右端と下端のうちいずれかを断絶することなく連続していればよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 単結晶炭化ケイ素基板
１０ 間隙 （第一の間隙）
１１ 基板表面
１２ 絶縁部 （第一の絶縁部）
１２Ｌ１，１２Ｒ１，１２Ｌ２，１２Ｒ２，１２Ｌ３，１２Ｒ３，１２Ｌ４，１２Ｒ４ 絶縁部 （第二の絶縁部）
１２１ 溝加工位置
１３ａ〜１３ｆ，１４ａ１４ｆ 基板
１５ａ〜１５ｃ 基板
１６ａ，１６ｂ 基板
１７ａ〜１７ｄ 基板
１８，１８ａ，１８ｂ 半導体レーザ
２，２ｃ〜２ｅ 配線膜
２ａ 配線膜 （第一の配線膜）
２ｂ 配線膜 （第二の配線膜）
３ フォトレジスト層
３ａ フォトレジスト層 （第一のフォトレジスト層）
３ｂ フォトレジスト層 （第二のフォトレジスト層）
４ ダイシングブレード
５ 薄膜ハンダ
６ａ，６ｂ 半導体レーザ素子
７ 金ワイヤ
８ 他部材
９ パッケージ

【要約】

【課題】単結晶炭化ケイ素基板の製造工程において、ドライエッチングを用いた場合の基板の絶縁特性を確保する。
【解決手段】単結晶炭化ケイ素の基板１５ａは、単結晶炭化ケイ素基板１の表面に配線膜２ａおよび配線膜２ｂを備え、この表面上の配線膜２ａ，２ｂの間に、表面の上端から下端まで断絶することなく連続した間隙が形成されており、この間隙内において、表面の上端から下端まで断絶することなく連続した単結晶炭化ケイ素基板１の表面地肌を露出してなる絶縁部１２を備える。
【選択図】図１３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】