Iii族氮化物半导体激光器元件及制作iii族氮化物半导体激光器元件的方法

专利名称：Iii族氮化物半导体激光器元件及制作iii族氮化物半导体激光器元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种III族氮化物半导体激光器元件及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法。
背景技术：
专利文献I中记载有激光器装置。若将自{0001}面向等价于[1-100]方向的方向以28. I度倾斜的面作为基板的主面，则2次解理面成为相对于主面及光谐振器面这两者垂直的{11-20}面，激光器装置成为长方体状。
专利文献2中记载有氮化物半导体装置。对用于解理的基板的背面进行研磨，使总层厚薄膜化为100 μ m左右。将电介质多层膜堆积在解理面。专利文献3中记载有氮化物系化合物半导体元件。氮化物系化合物半导体元件中使用的基板，由穿透位错密度为3 X IO6CnT2以下的氮化物系化合物半导体构成，穿透位错密度在面内大致均匀。专利文献4中记载有氮化物系半导体激光器元件。氮化物系半导体激光器元件中，如下所示形成解理面。对于以自半导体激光器元件层到达η型GaN基板的方式通过蚀刻加工而形成的凹部，开η型GaN基板的谐振器面的蚀刻加工时所形成的凸部，同时使用激光刻划器，在与隆脊部的延伸方向正交的方向以虚线状(约40μπι间隔)形成刻划槽。而且，在刻划槽的位置将晶圆解理。另外，此时，凸部等未形成刻划槽的区域，以相邻的刻划槽为起点而被解理。结果，元件分离面分别形成为由η型GaN基板的(0001)面构成的解理面。专利文献5中记载有发光元件。根据发光元件，容易实现长波长的发光，而无损发光层的发光效率。专利文献6中记载有具有接触阻抗降低的相对电极构造的氮化物半导体元件。氮化物半导体基板具有第I主面及第2主面。氮化物半导体基板包含结晶生长面由(0001)面构成的区域。氮化物半导体层层叠在该氮化物半导体基板的第I主面上。上述第2主面的第2区域内形成凹部槽。上述氮化物半导体基板的第I主面的上部具有隆脊形状的条纹。通过解理而制作谐振器。非专利文献I中，记载有在半极性(10-11)面上将波导路设于倾斜方向，而利用反应性离子蚀刻法形成镜面的半导体激光器。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2001-230497号公报专利文献2 :日本专利特开2005-353690号公报专利文献3 :日本专利特开2007-184353号公报专利文献4 :日本专利特开2009-081336号公报专利文献5 :日本专利特开2008-235804号公报
专利文献6 :日本专利特开2005-159278号公报非专利文献非专利文献I Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 10(2007)L44
发明内容
发明要解决的问题根据氮化镓系半导体的能带构造，存在可实现激光振荡的若干跃迁。根据发明人的观点，认为在使用c轴向m轴的方向倾斜的半极性面的支撑基体的III族氮化物半导体激光器元件中，当使激光波导路沿由c轴及m轴所界定的面延伸时，可降低阈值电流。该激 光波导路的方向下，其中的跃迁能量(导带能量与价带能量的差)最小的模式可实现激光振荡，当可实现该模式的振荡时，可降低阈值电流。然而，该激光波导路的方向下，因谐振镜的缘故，无法利用c面、a面或者m面等现有的解理面。因此，为了制作谐振镜，使用反应性离子蚀刻(RIE)而形成有半导体层的干式蚀刻面。作为利用RIE法形成的谐振镜，期望在对于激光波导路的垂直性、干式蚀刻面的平坦性或者离子损伤等方面进行改善。而且，当前的技术水平下用于获得良好的干式蚀刻面的工艺条件的导出成为较大的负担。据发明人所知，目前为止，在形成于上述半极性面上的III族氮化物半导体激光器元件中，在c轴的倾斜方向(OFF方向)延伸的激光波导路及不使用干式蚀刻而形成的谐振镜用端面这两者均未实现。另一方面，在c面上制作III族氮化物半导体激光器元件时，当利用现有的解理面而形成谐振镜时，在外延面侧的薄膜上形成刻划槽，并且通过刮刀对基板背面的挤压而制作解理面。然而，如已有说明所述，在c轴的倾斜方向(OFF方向)延伸的激光波导路的方向下，无法利用现有的解理面制作谐振镜。根据发明人的观点，在使用c轴向m轴的方向倾斜的半极性面的基板的III族氮化物半导体激光器元件中，可将与解理面不同的端面用作谐振镜。该端面通过在薄膜的外延面侧上形成刻划槽且对基板的背面侧的挤压而制作。发明人等人关于将利用该方法的端面改善成适于谐振镜的更佳质量进行讨论。本发明鉴于上述情况而研制。本申请的申请人关于包含用于光谐振器的切断面的III族氮化物半导体激光器元件进行专利申请(日本专利特愿2009-144442号)。本发明的目的在于，提供一种III族氮化物半导体激光器元件以及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，该III族氮化物半导体激光器元件在自六方晶系III族氮化物的C轴向m轴的方向倾斜的支撑基体的半极性面上，具有表现出用于谐振镜的高质量且可实现低阈值电流的激光谐振器。用于解决问题的手段本发明的一个方式的III族氮化物半导体激光器元件具有(a)激光器构造体，其包含由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面的支撑基体、及设于上述支撑基体的上述半极性主面上的半导体区域；(b)电极，其设于上述激光器构造体的上述半导体区域上。上述半导体区域包含由第I导电型氮化镓系半导体构成的第I包覆层、由第2导电型氮化镓系半导体构成的第2包覆层、以及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I包覆层、上述第2包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴排列，上述活性层包含氮化镓系半导体层，上述支撑基体的上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴，相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围，上述激光器构造体包含与由上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及上述法线轴所界定的m-n面交叉的第I及第2切断面，该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含上述第I及第2切断面，上述激光器构造体包含第I及第2面，上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述支撑基体之间，上述第I及第2切断面分别自上述第I面的边缘延伸至上述第2面的边缘，上述激光器构造体的上述支撑基体在上述第I切断面具有设于上述第I面的上述边缘的一部分上的凹部，该凹部自上述支撑基体的背面延伸，且该凹部的末端与上述半导体区域的上述第2面的边缘相隔。根据该III族氮化物半导体激光器元件，作为激光谐振器的第I及第2切断面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴所界定的m-n面交叉，因此，可设置在m_n面与半极性面的交叉线的方向延伸的激光波导路。因此，可提供一种具有能实现低阈值电流的激光谐振器的III族氮化物半导体激光器元件。
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而且，在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。进而，与刻划痕迹相对应的凹部自支撑基体的背面延伸，并且该凹部的末端与半导体区域的第2面(外延面)的边缘相隔。因此，露出于切断面的活性层端面具有良好的平坦性。而且，该凹部对切断进行导引，切断中较大的弯曲力矩产生在包含活性层的半导体积层的外延面侧的半导体上，从而认为该力矩分布使切断面的质量变得良好。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，优选，上述支撑基体的厚度为400μπι以下。该III族氮化物半导体激光器元件中，适于获得用于激光谐振器的优良的切断面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，更优选，上述支撑基体的厚度为50 μ m以上IOOym以下。若厚度为50 μ m以上，则操作变得容易，且生产合格率提高。若为100 μ m以下，则进一步适于获得用于激光谐振器的优良的切断面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述激光器构造体的上述凹部可到达上述半导体区域。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，更优选，上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴所成的角度在63度以上80度以下或100度以上117度以下的范围。该III族氮化物半导体激光器元件中，在63度以上80度以下或者100度以上117度以下的范围内，通过挤压而形成的端面成为接近垂直于基板主面的面的可能性变高。而且，在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，来自上述活性层的激光向上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向偏光。该III族氮化物半导体激光器元件中，可实现低阈值电流的能带跃迁具有偏光性。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，该III族氮化物半导体激光器元件的LED模式下的光在上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向包含偏光分量II、并在将上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴投影至主面的方向包含偏光分量12，且上述偏光分量Il大于上述偏光分量12。根据该III族氮化物半导体激光器元件，可使用激光谐振器而激光振荡LED模式下发光强度较大的模式的光。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，优选，上述半极性主面是{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一面。根据该III族氮化物半导体激光器元件，这些典型的半极性面上，可提供具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，作为上述半极性主面，自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一半极性面向m面方向具有-4度以上 +4度以下的范围的微倾斜的面也适于作为上述主面。根据该III族氮化物半导体激光器元件，在自这些典型的半极性面的微倾斜面中，可提供具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，优选，上述支撑基体的堆垛层错密度为I X 104cm 1以下。根据该III族氮化物半导体激光器元件，因堆垛层错密度为I X IO4CnT1以下，从而因偶发事件损坏切断面的平坦性及/或垂直性的可能性较低。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述支撑基体可由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。根据该III族氮化物半导体激光器元件，当使用由这些氮化镓系半导体构成的基板时，可获得能用作谐振器的第I及第2端面。当使用AlN基板或者AlGaN基板时，可提高偏光度，且可通过低折射率而强化光束缚。当使用InGaN基板时，可减小基板与发光层的晶格失配率，且可提闻结晶品质。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，可还包含设于上述第I及第2切断面中的至少一面上的电介质多层膜。该III族氮化物半导体激光器元件中，也可对断裂面也适用端面涂布。通过端面涂布，可调整反射率。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述活性层可包含以发出波长360nm以上600nm以下的光的方式而设置的量子讲构造。该III族氮化物半导体激光器兀件通过半极性面的利用可获得有效利用了 LED模式的偏光的III族氮化物半导体激光器元件，从而可获得低阈值电流。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，更优选，上述活性层包含以产生波长为430nm以上550nm以下的光的方式而设置的量子阱构造。该III族氮化物半导体激光器元件通过半极性面的利用而减小压电电场且提高发光层区域的结晶质量，从而可提高量子效率，有利于发出波长430nm以上550nm以下的光。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述第I及第2切断面上分别呈现出上述支撑基体的端面及上述半导体区域的端面，上述半导体区域的上述活性层的端面与正交于由上述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴的基准面所成的角度，在由上述III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的第I平面上成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度。该III族氮化物半导体激光器元件具有关于自c轴及m轴中的一方向另一方获取的角度而满足上述垂直性的端面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，优选，上述角度在与上述第I平面及上述法线轴正交的第2平面上处于-5度以上+5度以下的范围。该III族氮化物半导体激光器元件具有关于与半极性面的法线轴垂直的面上所界定的角度满足上述垂直性的端面。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述电极在预定轴的方向延伸，上 述第I及第2切断面与上述预定轴交叉。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述激光器构造体可具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面，上述凹部可位于上述一对侧面的上述一端。根据该III族氮化物半导体激光器元件，凹部为刻划痕迹，该凹部位于一对侧面的一端，因此，激光器构造体的激光条纹与刻划线相隔。本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，上述激光器构造体可具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面，上述凹部位于上述一对侧面的上述一端，上述激光器构造体的上述支撑基体具有与上述凹部相隔的另一凹部，该另一凹部自上述支撑基体的背面延伸，该另一凹部在上述第I及第2切断面中的任一个上设于上述第I面的上述边缘的一部分，该另一凹部的末端与上述半导体区域的上述第2面相隔。根据该III族氮化物半导体激光器元件，当另一凹部及凹部分别设于第I及第2切断面时，可在用于激光器构造体的激光条纹的第I及第2切断面的附近分别设置刻划槽。因此，这些切断面可向激光条纹提供用于谐振镜的更高质量的端面。根据该III族氮化物半导体激光器元件，当另一凹部及凹部设于第I切断面时，用于激光器构造体的激光条纹的切断面由2个刻划槽界定。因此，该切断面可向激光条纹提供用于谐振镜的更高质量的端面。本发明的另一个方式涉及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法。该方法包括如下步骤(a)准备由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面的基板；(b)形成具有激光器构造体、阳极电极及阴极电极的基板产物，该激光器构造体包含形成于上述半极性主面上的半导体区域与上述基板；(C)在上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向，对上述基板产物的第I面进行局部刻划；以及(d)通过对上述基板产物的第2面的挤压而进行上述基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条。上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述基板之间，上述激光条具有自上述第I面延伸至上述第2面且通过上述分离而形成的第I及第2端面，上述第I及第2端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器，上述阳极电极及阴极电极形成于上述激光器构造体上，上述半导体区域包含由第I导电型氮化镓系半导体构成的第I包覆层、由第2导电型氮化镓系半导体构成的第2包覆层、以及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I包覆层、上述第2包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴排列，上述活性层包含氮化镓系半导体层，上述基板的上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述第I及第2端面与由上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及上述法线轴所界定的m-n面交叉。根据该方法，在六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向刻划基板产物的第I面之后，通过对基板产物的第2面的挤压而进行基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条。因此，以与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴与法线轴所界定的m-n面交叉的方式，在激光条形成第I及第2端面。通过该端面形成，可向第I及第2端面提供具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者无离子损坏的谐振镜面。 而且，该方法中，在小于45度及超过135度的角度ALPHA内，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。而且，在超过80度且小于100度的角度，无法获得所需的平坦性及垂直性。激光波导路在六方晶系III族氮化物的c轴的倾斜方向延伸，不使用干式蚀刻面而形成可提供该激光波导路的谐振镜端面。刻划槽导引激光条的端面生成，由用于端面生成的挤压而产生的弯曲力矩产生在·包含活性层的半导体积层的外延面侧的半导体上。该弯曲力矩在因挤压而产生断裂的面的附近表现为极大。通过挤压，在激光条形成第I及第2端面。该较大的弯曲力矩可对露出于这些端面的活性层端面提供良好的平坦性，因此优选。通过基板产物的分离，刻划槽作为刻划痕迹而残留在激光条。本发明的方法中，在形成上述基板产物的上述步骤中，上述基板被施以切片或者研削加工，以使上述基板的厚度成为400 以下，上述第I面可为通过上述加工而形成的加工面。或者，可为包含上述加工面上所形成的电极的面。本发明的方法中，在形成上述基板产物的上述步骤中，上述基板被施以研磨而使上述基板的厚度为50 m以上100 u m以下，上述第I面可为通过上述研磨而形成的研磨面。或者，可为包含上述研磨面上所形成的电极的面。这种厚度的基板上，可以良好的合格率形成具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者无离子损坏的第I及第2端面。本发明的方法中，上述优选，角度ALPHA在63度以上80度以下及100度以上117度以下的范围。在小于63度及超过117度的角度，通过挤压而形成的端面的一部分可能会出现m面。而且，在超过80度且小于100度的角度，无法获得所需的平坦性及垂直性。本发明的方法中，优选，上述半极性主面是{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一面。这些典型的半极性面上，也可提供具有能够构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者无离子损坏的第I及第2端面。本发明的方法中，作为上述半极性主面，自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一半极性面向m面方向具有-4度以上+4度以下的范围的微倾斜的面也适于作为上述主面。自这些典型的半极性面的微倾斜面上，也可提供具有能够构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者无离子损坏的第I及第2端面。
本发明的方法中，上述刻划使用激光刻划器而进行，通过上述刻划而形成刻划槽，上述刻划槽的长度短于由上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴及上述法线轴所界定的a-n面与上述第I面的交叉线的长度。根据该方法，通过基板产物的切断，形成另一基板产物及激光条。该切断使用比激光条的切断线更短的刻划槽而产生。本发明的方法中，上述第I及第2端面各自的上述活性层的端面，相对于与由上述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴正交的基准面，在由上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的平面可成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度。根据该方法，可形成关于自c轴及m轴中的一方向另一方获取的角度具有上述垂 直性的端面。本发明的方法中，上述基板可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。根据该方法，当使用由这些氮化镓系半导体构成的基板时，可获得能用作谐振器的第I及第2端面。本发明的方法中，在刻划上述基板产物的步骤中，可以与上述III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度等值的间距形成刻划槽。该方法可还包括如下步骤，即，进行上述激光条的分离而制作III族氮化物半导体激光器元件。上述III族氮化物半导体激光器元件的上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面。根据该方法，可使用以与元件宽度相等的间距形成的刻划槽而制作激光条。以与元件宽度相等的间距排列的刻划槽导引切断的行进方向。刻划槽可使位于这些刻划槽之间的激光条纹的端面的质量变得良好。本发明的方法中，在刻划上述基板产物的步骤中，可以与上述III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度的多倍等值的间距形成刻划槽。该方法可还包括如下步骤，即，进 行上述激光条的分离而制作III族氮化物半导体激光器元件。上述III族氮化物半导体激光器元件的上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面。根据该方法，可使用以与元件宽度的多倍等值的间距所形成的刻划槽而制作激光条。本发明的一个方式的III族氮化物半导体激光器元件具有(a)激光器构造体，其包含由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面及背面的支撑基体、及上述支撑基体的上述半极性主面上所设的半导体区域；以及(b)电极，其设于上述激光器构造体的上述半导体区域上。上述半导体区域包含第I导电型包覆层、第2导电型包覆层、及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I导电型包覆层、上述第2导电型包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴而排列，上述支撑基体的上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以角度ALPHA倾斜，上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围，上述激光器构造体包含第I及第2面，上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述支撑基体之间，上述激光器构造体的上述支撑基体，在上述激光器构造体的端部具有分别设于上述第I面的边缘的一端及另一端的第I及第2刻划痕迹，上述第I及第2刻划痕迹沿由上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴所界定的平面而延伸，上述第I及第2刻划痕迹自上述支撑基体的上述背面延伸，上述激光器构造体的上述端部具有将上述第I及第2刻划痕迹的上述边缘及上述激光器构造体的上述第2面的上述边缘连接的切断面，该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含上述切断面。根据该III族氮化物半导体激光器元件，因与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴所界定的m-n面交叉，因此可设置在m-n面与半极性面的交叉线的方向延伸的激光波导路。因此 ，可提供一种具有能实现低阈值电流的激光谐振器的III族氮化物半导体激光器元件。而且，在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。第I及第2刻划痕迹设于激光器构造体的端部。第I及第2刻划痕迹沿由六方晶系III族氮化物半导体的a轴及法线轴所界定的a-n面排列。第I及第2刻划痕迹的排列可导引用于激光谐振器的切断面的生成，因此，切断面设成将刻划痕迹的边缘与激光器构造体的第2面的边缘连接，结果，使露出于切断面的活性层端面具有良好的平坦性。刻划痕迹自支撑基体的背面延伸，切断中较大的弯曲力矩产生在包含活性层的半导体积层的外延面侧的半导体上，该力矩分布使切断面的质量变得良好。本发明的另一个方式涉及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法。该方法包括如下步骤(a)形成具有激光器构造体、阳极电极及阴极电极的基板产物，该激光器构造体包含由六方晶系III族氮化物半导体构成的基板及形成于上述基板的半极性主面上的半导体区域，该阳极电极及阴极电极形成于上述激光器构造体上；(b)刻划上述基板产物的第I面，形成多个刻划槽的排列；以及(C)通过对上述基板产物的第2面的挤压而进行上述基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条。上述基板的上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围，上述半导体区域包含第I导电型包覆层、第2导电型包覆层、及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I导电型包覆层、上述第2导电型包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴而排列，上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述基板之间，上述刻划槽各自沿由上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴与上述法线轴所界定的平面延伸，上述激光条具有通过上述分离而形成的第I及第2端面，上述第I及第2端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器。根据该方法，在六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向刻划基板产物的第I面之后，通过对基板产物的第2面的挤压而进行基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条。因此，以与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴所界定的m-n面交叉的方式，在激光条形成第I及第2端面形成。通过该端面形成，可对第I及第2端面提供具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者无离子损坏的谐振镜面。而且，该方法中，在小于45度及超过135度的角度ALPHA内，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。在超过80度且小于100度的角度，无法获得所需的平坦性及垂直性。激光波导路在六方晶系III族氮化物的c轴的倾斜方向延伸，不使用干式蚀刻面而形成能提供该激光波导路的谐振镜端面。
刻划槽关于深度方向及长度方向沿a-n面而形成。该刻划槽的排列导引激光条的端面生成，由用于端面生成的挤压而产生的弯曲力矩产生在包含活性层的半导体积层的外延面侧的半导体上。该弯曲力矩在由挤压而产生断裂的面的附近表现为极大。通过挤压而在激光条形成第I及第2端面。该较大的弯曲力矩可适于向露出于其等端面的活性层端面提供良好的平坦性。通过基板产物的分离，刻划槽作为刻划痕迹而残留在激光条。本发明的上述目的以及其它目的、特征、以及优点可根据参照


的本发明的优选实施方式的以下详细描述而容易明了发明效果如以上所说明，根据本发明，可提供一种在六方晶系III族氮化物的c轴向m轴的方向倾斜的支撑基体的半极性面上具有表现出用于谐振镜的高质量且可实现低阈值电流的激光谐振器的III族氮化物半导体激光器元件。而且，根据本发明，可提供制作该III族氮化物半导体激光器元件的方法。

图I是概略性地表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的构造的图。图2是表示III族氮化物半导体激光器元件的活性层的能带构造的图。图3是表示III族氮化物半导体激光器元件的活性层的发光的偏光的图。图4是表示III族氮化物半导体激光器元件的端面与活性层的m面的关系的图。图5是表示制作本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的方法的主要步骤的步骤流程图。图6是示意性表示制作本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的方法的主要步骤的图。图7是表示谐振器端面的扫描型电子显微镜像以及切断面上的刻划痕迹的图。图8是表示用于切断的支撑装置上抵着刮刀的基板产物及其弯曲力矩的分布的图。图9是示意性地表示支撑装置上正进行切断的基板产物的图。图10是表示刻划槽的间距与半导体激光器的刻划痕迹的关系的一例的图。图11是表示刻划槽的间距与半导体激光器的刻划痕迹的关系的另一例的图。图12是表示刻划槽的间距与半导体激光器的刻划痕迹的关系的又一例的图。图13是表示实施例I所示的激光二极管的构造的图。图14是表示晶格的{20-21}面、且表示用于谐振器的a面端面的图。图15是表示求得的偏光度P与阈值电流密度的关系的图。图16是表示GaN基板的c轴朝向m轴方向的倾斜角与振荡合格率的关系的图。图17是表示堆垛层错密度与振荡合格率的关系的图。图18是表不基板厚度与振荡合格率的关系的图。图19是表示(20-21)面与另一面取向(指数)所成的角度的图。图20是表示(20-21)面与(-101-6)面及(-1016)面的原子配置的图。图21是表示(20-21)面与(-101-7)面及(-1017)面的原子配置的图。图22是表示(20-21)面与(-101-8)面及(-1018)面的原子配置的图。
符号说明11III族氮化物半导体激光器元件13激光器构造体13a第 I 面13b 第2面13c、13d边缘15电极17支撑基体17a半极性主面17b支撑基体背面17c支撑基体端面19半导体区域19a半导体区域表面19c半导体区域端面21第I包覆层23第2包覆层25活性层25a阱层25b势垒层27、29切断面ALPHA角度Scc 面NX法线轴31绝缘膜31a绝缘膜开口35n侧导光层37P侧导光层39载流子阻挡层41电极43a,43b 电介质多层膜MAm轴向量BETA角度DSUB支撑基体厚度51基板51a半极性主面SP基板产物57氮化镓系半导体区域59发光层61氮化镓系半导体区域
53半导体区域54绝缘膜54a绝缘膜开口55激光器构造体58a阳极电极58b阴极电极
63a第 I 面63b第2面IOa激光刻划器65a刻划槽65b刻划槽LB激光束SPl基板产物LBl激光条69刮刀69a边缘69b、69c 刮刀面71支撑装置71a支撑面71b凹部
具体实施例方式本发明的观点可参照作为例示而表示的附图且考虑到以下详细描述而容易地理解。继而，参照附图，对本发明的III族氮化物半导体激光器元件、及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法的实施方式进行说明。可能的情况下，对相同的部分标注相同的符号。图I是概略性地表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的构造的图。III族氮化物半导体激光器元件11虽具有增益导引型的构造，但本发明的实施方式并不限于增益导引型的构造。III族氮化物半导体激光器元件11具有激光器构造体13及电极15。激光器构造体13包含支撑基体17及半导体区域19。支撑基体17由六方晶系III族氮化物半导体构成，且具有半极性主面17a及背面17b。半导体区域19设于支撑基体17的半极性主面17a上。电极15设于激光器构造体13的半导体区域19上。半导体区域19包含第I包覆层21、第2包覆层23、及活性层25。第I包覆层21由第I导电型氮化镓系半导体构成，例如由n型AlGaN、n型InAlGaN等构成。第2包覆层23由第2导电型氮化镓系半导体构成，例如由P型AlGaN、p型InAlGaN等构成。活性层25设于第I包覆层21与第2包覆层23之间。活性层25包含氮化镓系半导体层，该氮化镓系半导体层例如为阱层25a。活性层25包含由氮化镓系半导体构成的势垒层25b，阱层25a及势垒层25b交替排列。阱层25a由例如InGaN等构成，势垒层25b由例如GaN、InGaN等构成。活性层25可包含以发出波长360nm以上600nm以下的光的方式而设置的量子阱构造。通过半极性面的利用，有利于产生波长430nm以上550nm以下的光。第I包覆层21、第2包覆层23及活性层25沿半极性主面17a的法线轴NX而排列。III族氮化物半导体激光器元件11中，激光器构造体13包含与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴NX所界定的m-n面交叉的第I切断面27及第2切断面29。参照图I可知，描绘有直角坐标系S及结晶坐标系CR。法线轴NX朝向直角坐标系S的Z轴的方向。半极性主面17a平行于由直角坐标系S的X轴及Y轴所界定的预定平面而延伸。而且，图I中描绘有代表性的c面Sc。支撑基体17的六方晶系III族氮化物半导体的c轴，相对于法线轴NX而向六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜。III族氮化物半导体激光器元件11还具有绝缘膜31。绝缘膜31覆盖激光器构造体13的半导体区域19的表面19a，半导体区域19位于绝缘膜31与支撑基体17之间。支撑基体17由六方晶系III族氮化物半导体构成。绝缘膜31具有开口 31a，开口 31a在半导 体区域19的表面19a与上述m-n面的交叉线LIX的方向延伸，形成为例如条纹形状。电极15经由开口 31a而与半导体区域19的表面19a(例如第2导电型接触层33)形成接触，且在上述交叉线LIX的方向延伸。III族氮化物半导体激光器元件11中，激光波导路包含第I包覆层21、第2包覆层23及活性层25，且在上述交叉线LIX的方向延伸。III族氮化物半导体激光器元件11中，第I切断面27及第2切断面29与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴NX所界定的m-n面交叉。III族氮化物半导体激光器元件11的激光谐振器包含第I及第2切断面27、29，激光波导路自第I切断面27及第2切断面29中的一方向另一方延伸。激光器构造体13包含第I面13a及第2面13b，第I面13a为第2面13b的相反侧的面。半导体区域10设于第2面13b与支撑基体17之间。第I及第2切断面27、29自第I面13a的边缘13c延伸至第2面13b的边缘13d。第I及第2切断面27、29与c面、m面或者a面等目前为止的解理面不同。根据该III族氮化物半导体激光器元件11，构成激光谐振器的第I及第2切断面27、29与m-n面交叉。因此，可设置在m_n面与半极性面17a的交叉线的方向延伸的激光波导路。因此，III族氮化物半导体激光器元件11变得具有可实现低阈值电流的激光谐振器。激光器构造体13的支撑基体17具有设于一个切断面(例如第I切断面27)上的凹部。图I中表示出具有例示的形状的凹部30。凹部30自支撑基体17的背面17b延伸。凹部30设于第I面13a的边缘13c的一部分。而且，凹部30的末端30a与第2面13b的边缘13d相隔。凹部30与切断前的刻划槽相对应，故为刻划痕迹。如此在支撑基体的背面设有刻划痕迹，因此刻划槽设于基板背面。通过刮刀对基板背面的相反侧的薄膜侧的挤压可以引起断裂。如此设置的用于光谐振器的端面具有良好地切断面的平坦性、垂直性。这种谐振镜对于半极性面上的半导体激光器可提供较高的振荡合格率。凹部30与刻划槽相关联，因此，向激光器构造体13提供用于谐振器的切断面，因此，刻划槽有助于导引切断行进的方向。而且，刻划槽形成于基板(支撑基体17)的背面，而且激光器构造体13的第2面13b受到挤压。切断以刻划槽为起点而在自第I面13a朝向第2面13b的方向行进，而且也在与其交叉的方向行进。而且，由用于切断的挤压力而产生的弯曲力矩在第2面(外延面)13b的表层发生变化，且认为当施加用于切断的挤压力时，该弯曲力矩的值在由刻划槽的排列方向所界定的平面或者线上成为最大。另外认为，较大的弯曲力矩是形成良好的谐振镜的一个有利因素。进而，凹部30沿由六方晶系III族氮化物半导体的a轴及法线轴NX所界定的a_n面延伸。因此，可使露出于切断面27的活性层端面具有更优良的平坦性。凹部30自支撑基体17的背面17b延伸，而且该凹部30的末端30a与第2面(外延面)13b的边缘13d相隔。凹部30的侧缘30b沿III族氮化物半导体激光器元件11的侧面20a延伸。该侧缘30b经过绝缘膜31的开口 31a及活性层25的发光区域，且与法线轴NX的方向上所界定的基准面相隔。 第2面13b的边缘13d自激光器构造体13的一对侧面(20a、20b)中的一方(例如侧面20a)的一端延伸至另一方(例如侧面20b)的另一端。外延面的边缘上无刻划痕迹。或者，边缘13c自一对侧面(20a、20b)中的一方(例如侧面20a)的一端延伸至侧缘30b。凹部30自侧面20b沿a-n面延伸。凹部30位于侧面20a的一端。本实施例中，激光器构造体13的支撑基体17可具有设于另一切断面(例如第2切断面29)且与刻划槽相对应的凹部32。凹部32沿例如III族氮化物半导体激光器元件11的侧面20a延伸。凹部32也与凹部30同样含有刻划痕迹。凹部32也可具有与例如凹部30相同的形状。凹部32也与凹部30同样沿a-n面延伸。刻划槽有助于导引切断行进的方向。当例如支撑基体17的厚度比刻划槽的深度更薄的情形时，凹部30、32有时到达半导体区域19。III族氮化物半导体激光器元件11包含n侧导光层35及p侧导光层37。n侧导光层35包含第I部分35a及第2部分35b，n侧导光层35由例如GaN、InGaN等构成。p侧导光层37包含第I部分37a及第2部分37b，p侧导光层37由例如GaN、InGaN等构成。载流子阻挡层39设于例如第I部分37a与第2部分37b之间。在支撑基体17的背面17b设有另一电极41，电极41覆盖例如支撑基体17的背面17b。图2是表示III族氮化物半导体激光器元件的活性层的能带构造的图。图3是表示III族氮化物半导体激光器元件11的活性层25的发光的偏光的图。图4是示意性地表示由c轴及m轴所界定的剖面的图。参照图2的(a)部，在能带构造BAND的r点附近，导带与价带之间的可能的跃迁为3个。A能带及B能带是比较小的能量差。导带与A能带的跃迁Ea所产生的发光向a轴方向偏光,导带与B能带的跃迁Eb所产生的发光向将c轴投影至主面的方向偏光。关于激光振荡，跃迁Ea的阈值小于跃迁Eb的阈值。参照图2的(b)部，表现出III族氮化物半导体激光器元件11的LED模式下的光的光谱。LED模式下的光包括六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向的偏光分量II、及将六方晶系III族氮化物半导体的c轴投影至主面的方向的偏光分量12，偏光分量Il大于偏光分量12。偏光度P由(11-12)/(11+12)界定。使用该III族氮化物半导体激光器兀件11的激光谐振器，可激光振荡LED模式下的发光强度较大的模式的光。如图3所示，可还包括在第I及第2切断面27、29中的至少另一方或者双方上所设的电介质多层膜43a、43b。断裂面27、29上均可使用端面涂布。通过端面涂布，可调整反射率。
如图3的(b)部所示，来自活性层25的激光L向六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向偏光。该III族氮化物半导体激光器元件11中，可实现低阈值电流的能带跃迁具有偏光性。用于激光谐振器的第I及第2切断面27、29与c面、m面或者a面等目前为止的解理面不同。然而，第I及第2切断面27、29具有用于谐振器的、作为镜面的平坦性、垂直性。因此，使用第I及第2切断面27、29与在这些切断面27、29间延伸的激光波导路，如图3的(b)部所示，利用跃迁Ea的发光，可实现低阈值的激光振荡，该跃迁Ea的发光比向将c轴投影至主面的方向偏光的跃迁Eb的发光更强。III族氮化物半导体激光器元件11中，第I及第2切断面27、29各自呈现支撑基体17的端面17c及半导体区域19的端面19c，端面17c及端面19c被电介质多层膜43a覆盖。支撑基体17的端面17c及活性层25的端面25c的法线向量NA与活性层25的m轴向 量MA所成的角度BETA由分量(BETA)1以及分量(BETA)2界定，该分量(BETA)1W定在由III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的第I平面SI上，该分量(BETA)2界定在与第I平面SI (为了便于理解而未图示，但参照为「SI」)及法线轴NX正交的第2平面S2(为了便于理解而未图示，但参照为「S2」)上。优选,分量(BETA)1在由III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的第I平面SI上处于(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围。图4中，该角度范围是表示为代表性的m面Sm与参照面Fa所成的角度。为了便于理解，图4中，对于代表性的m面Sm自激光器构造体的内侧跨及外侧而进行描绘。参照面Fa沿活性层25的端面25c延伸。该III族氮化物半导体激光器元件11具有关于自c轴及m轴中的一方向另一方获取的角度BETA而满足上述垂直性的端面。而且，优选，分量(BETA)2在第2平面S2上处于-5度以上+5度以下的范围。此处，BETA2 = (BETA)1^(BETA)22O此时，III族氮化物半导体激光器元件11的端面27、29关于与半极性面17a的法线轴NX垂直的面上所界定的角度而满足上述垂直性。再次参照图1，III族氮化物半导体激光器元件11中，优选，支撑基体17的厚度DSUB为400 V- m以下。该III族氮化物半导体激光器兀件中，适于获得用于激光谐振器的优良的切断面。III族氮化物半导体激光器元件11中，更优选，支撑基体17的厚度DSUB为50 m以上100 m以下。该III族氮化物半导体激光器元件11中，进一步适于获得用于激光谐振器的优良的切断面。而且，操作变得容易，且可提高生产合格率。III族氮化物半导体激光器元件11中，法线轴NX与六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度ALPHA优选45度以上，而且优选80度以下。而且，角度ALPHA优选100度以上，而且优选135度以下。在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。而且，在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。III族氮化物半导体激光器元件11中，法线轴NX与六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度ALPHA更优选63度以上，而且优选80度以下。而且，角度ALPHA优选100度以上，而且优选117度以下。在小于63度及超过117度的角度，通过挤压而形成的端面的一部分可能会出现m面。而且，在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。半极性主面17a可为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一个。进而，自这些面在-4度以上+4度以下的范围微倾斜的面也优选作为上述主面。这些典型的半极性面17a上，可提供具有能够构成该III族氮化物半导体激光器元件11的激光谐振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面27、29。而且，在跨及这些典型的面取向的角度的范围内，可获得表现出充分的平坦性及垂直性的端面。III族氮化物半导体激光器元件11中，支撑基体17的堆垛层错密度可为1X10W1以下。因堆垛层错密度为IXlO4Cnr1以下，从而因偶发事件损坏切断面的平坦性及/或垂直性的可能性较低。而且，支撑基体17可由GaN、AIN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。当使用由这些氮化镓系半导体构成的基板时，可获得能用作谐振器的端面27、29。当使用AlN或者AlGaN基板时，可提高偏光度，且可通过低折射率而强化光束缚。当使用InGaN基板时，可减小基板与发光层的晶格失配率，且可提闻结晶品质。图5是表示制作本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的方法的主要步骤的图。参照图6的(a)部，表示有基板51。步骤SlOl中，准备用于制作III族氮化物半导体激光器元件的基板51。基板51的六方晶系III族氮化物半导体的c轴(向量VC)相对于法线轴NX而向六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向(向量VM)以有限的角度ALPHA倾斜。因此，基板51具有由六方晶系III族氮化物半导体构成的半极性主面51a。
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步骤S102中，形成基板产物SP。图6的(a)部中，基板产物SP描绘成大致圆板形的构件，但基板产物SP的形状并不限于此。为了获得基板产物SP，首先，在步骤S103中形成激光器构造体55。激光器构造体55包含半导体区域53及基板51，在步骤S103中，半导体区域53形成于半极性主面51a上。为了形成半导体区域53，在半极性主面51a上依序生长第I导电型氮化镓系半导体区域57、发光层59、及第2导电型氮化镓系半导体区域61。氮化镓系半导体区域57可包含例如n型包覆层，氮化镓系半导体区域61可包含例如p型包覆层。发光层59设于氮化镓系半导体区域57与氮化镓系半导体区域61之间，且可包含活性层、导光层及电子阻挡层等。氮化镓系半导体区域57、发光层59、及第2导电型氮化镓系半导体区域61沿半极性主面51a的法线轴NX排列。这些半导体层被外延生长。半导体区域53上被绝缘膜54覆盖。绝缘膜54由例如硅氧化物构成。绝缘膜54具有开口 54a。开口 54a形成为例如条纹形状。步骤S104中，在激光器构造体55上形成阳极电极58a及阴极电极58b。而且，在基板51的背面形成电极之前，对结晶生长中所使用的基板的背面进行研磨，形成所需的厚度DSUB的基板产物SP。形成电极时，例如，阳极电极58a形成于半导体区域53上，而且阴极电极58b形成于基板51的背面(研磨面)51b上。阳极电极58a在X轴方向延伸，阴极电极58b覆盖整个背面51b。通过这些步骤形成基板产物SP。基板产物SP包含第I面63a、及位于其相反侧的第2面63b。半导体区域53位于第2面63b与基板51之间。步骤S105中，如图6的(b)部所示，对基板产物SP的第I面63a进行刻划。该刻划使用激光刻划器IOa而进行。该步骤S105中，通过刻划而形成刻划槽65a。图6的(b)部中，已经形成5个刻划槽，使用激光束LB形成刻划槽65b。刻划槽65a的长度比由六方晶系III族氮化物半导体的a轴及法线轴NX所界定的a-n面与第I面63a的交叉线AIS的长度更短，交叉线AIS的一部分受到激光束LB的照射。通过激光束LB的照射，在第I面63a上形成在特定的方向延伸且到达半导体区域的槽。该刻划槽65a可形成于例如基板产物SP的一个边缘。而且，可形成沿交叉线AIS排列的多个刻划槽。为了形成各个刻划槽，优选，以激光束LB大致垂直地入射在第I面63a的方式，在步骤S105中，相对于第I面63a调整激光束LB的轴。激光束LB的轴的偏离范围例如可相对于第I面63a的法线轴为_5度以上+5度以下。刻划槽65a有助于导引切断行进的方向。刻划槽65a具有深度(Z轴方向的值)、宽度(X轴方向的值)及长度(Y轴方向的值)，而且，关于深度及长度方向沿a-n面延伸。为了向激光器构造体55提供用于谐振器的切断面，刻划槽65a有助于导引切断行进的方向，且形成于基板(支撑基体17)51的背面51a,而且,对激光器构造体55的第2面63b进行挤压。切断以刻划槽65a为起点在自第I面63a朝向第2面63b的方向行进，且也在与其交叉的方向行进。由用于切断的挤压力所产生的弯曲力矩分布在第2面(外延面)63b的表层，且认为，该弯曲力矩的分布在界定刻划槽65a的排列方向的平面或者线上为最大，优选，对准该平面或者线而施加用于切断的挤压力。另外认为，较大的弯曲力矩为形成优良的谐振镜的一个有利因素。
步骤S106中，如图6的(C)部所示，通过对基板产物SP的第2面63b的挤压而进行基板产物SP的分离，形成基板产物S Pl及激光条LBl。挤压使用例如刮刀69等致断装置而进行。刮刀69包含在一个方向延伸的边缘69a、以及界定边缘69a的至少2个刮刀面69b、69c。而且，基板产物SPl的挤压在支撑装置70上进行。支撑装置70包含支撑面70a与凹部70b，凹部70b在一个方向延伸。凹部70b形成于支撑面70a。使基板产物SPl的刻划槽65a的朝向及位置对准支撑装置70的凹部70b的延伸方向，从而使基板产物SPl定位于支撑装置70上的凹部70b。使致断装置的边缘的朝向对准凹部70b的延伸方向，而自与第2面63b交叉的方向使致断装置的边缘抵压在基板产物SP1。交叉方向优选为与第2面63b大致垂直的方向。由此，进行基板产物SP的分离，形成基板产物SPl及激光条LBl。通过抵压，形成具有第I及第2端面67a、67b的激光条LBl，这些端面67a、67b具有至少发光层的一部分可适于半导体激光器的谐振镜的程度的垂直性及平坦性。为了导引切断的行进方向，刻划槽的排列形成于基板51的背面51b，而且，在激光器构造体55的第2面63b进行挤压。切断以刻划槽为起点在自第I面63a朝向第2面63b的方向(例如Z轴方向)行进，且也在与其交叉的方向(例如Y轴方向)行进。在刻划基板产物SPl的步骤中，可以与III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度等值的间距形成刻划槽。因以元件宽度的间距而形成刻划槽，因此，在Y轴方向的切断的行进中，以各元件的距离而进行切断的导引。因此，可期待在切断的生成方向进行切实的导弓I。以与元件宽度等值的间距而排列的亥找Ij槽导引切断的行进方向。该排列可有利于位于这些刻划槽之间的激光条纹的端面的质量。或者，在刻划基板产物SPl的步骤中，可以与III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度的多倍等值的间距形成刻划槽。例如当以与元件宽度的2倍等值的间距而形成刻划槽时，在Y轴方向的切断的行进时，对切断进行导引。因此在切断的行进时可期待良好的导弓I。以与元件宽度的二倍等值的间距而排列的刻划槽对切断的行进方向进行导引。该排列可有利于位于这些刻划槽之间的2个激光条纹的端面的质量。当沿由a轴及法线轴所界定的平面而在基板背面形成刻划槽及其排列并且通过刮刀对薄膜侧进行挤压而断裂时，可制作具有优良的平坦性及垂直性的谐振镜，可提高半极性面上的半导体激光器的振荡合格率。
所形成的激光条LBl具有通过上述分离而形成的第I及第2端面67a、67b，端面67a、67b各自从第I面63a延伸至第2面63b。因此,端面67a、67b构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器，且与XZ面交叉。该XZ面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴NX所界定的m-n面相对应。根据该方法，在六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向刻划基板产物SP的第I面63a之后，通过对基板产物SP的第2面63b的挤压而进行基板产物SP的分离，形成新的基板产物SPl及激光条LBl。因此，以与m-n面交叉的方式，在激光条LBl形成第I及第2端面67a、67b。通过该端面形成,第I及第2端面67a、67b可具有能够构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性及垂直性。
而且，该方法中，所形成的激光波导路在六方晶系III族氮化物的c轴的倾斜方向延伸。不使用干式蚀刻面，形成可提供该激光波导路的谐振镜端面。根据该方法，通过基板产物SPl的切断，形成新的基板产物SPl及激光条LBl。步骤S107中，反复通过挤压而进行分离，而制作多个激光条。该切断使用比激光条LBl的切断线BREAK更短的刻划槽65a而产生。步骤S108中，在激光条LBl的端面67a、67b形成电介质多层膜，而形成激光条产物。步骤S109中，将该激光条产物分离成各个半导体激光器的芯片。在半导体激光器的芯片上形成用于该半导体激光器的一对侧面。进行激光条LBl或者激光条产物的分离而制作III族氮化物半导体激光器元件。刻划基板产物SP时，当以与III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度相等的间距形成刻划槽时，刻划槽的位置可对准激光条上的分离位置。以使得用于半导体激光器的一对侧面对准刻划槽的位置的方式，进行激光条LBl或激光条产物的分离。可使激光条纹自用于半导体激光器的一对侧面分离，而且，可使刻划槽(刻划痕迹)的位置自激光条纹分离。如上所述，刻划基板产物SP时，可以与III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度的多倍等值的间距形成刻划槽。当例如以等于元件宽度2倍的间距形成刻划槽时，刻划槽的位置可定位于激光条的芯片分离的位置。以使得用于半导体激光器的侧面中的任一个对准刻划槽的位置的方式，进行激光条LBl或激光条产物的分离。本实施方式的制造方法中，角度ALPHA可为45度以上80度以下及100度以上135度以下的范围。在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。而且，在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。优选，角度ALPHA在63度以上80度以下及100度以上117度以下的范围。在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面的一部分可能会出现m面。而且，在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。半极性主面51a可为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一个。进而，自这些面在-4度以上+4度以下的范围微倾斜的面也适于作为上述主面。这些典型的半极性面上，可提供具有能够构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平坦性及垂直性的用于激光谐振器的端面。而且，基板51可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。当使用由这些氮化镓系半导体构成的基板时，可获得能用作激光谐振器的端面。优选基板51由GaN构成。
在形成基板产物SP的步骤S104中，结晶生长中所使用的半导体基板被施以切片或者研削加工，而使基板厚度成为400 y m以下，第I面63b可为通过研磨而形成的加工面。该基板厚度下，能以良好的合格率而形成具有能构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器的程度的充分的平 坦性、垂直性或者无离子损坏的端面67a、67b。第I面63b为通过研磨而形成的研磨面，若研磨后基板厚度为lOOym以下则更佳。而且，为了能比较容易地处理基板产物SP，基板厚度优选50 ii m以上。本实施方式的激光器端面的制造方法中，激光条LBl上也界定有参照图3而说明的角度BETA。激光条LBl上，优选，角度BETA的分量(BETA):在由III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的第I平面(与参照图3进行的说明中的第I平面SI相对应的面)上在(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围。激光条LBl的端面67a、67b关于自c轴及m轴中的一方向另一方所获取的角度BETA的角度分量满足上述垂直性。而且，优选，角度BETA的分量(BETA)2在第2平面(与图3所示的第2平面S2相对应的面)上在_5度以上+5度以下的范围。此时，激光条LBl的端面67a、67b关于在与半极性面51a的法线轴NX垂直的面上所界定的角度BETA的角度分量满足上述垂直性。端面67a、67b因对外延生长在半极性面51a上的多个氮化镓系半导体层的挤压所引起的断裂而形成。因是半极性面51a上的外延膜，因此端面67a、67b并非目前为止用作谐振镜的c面、m面、或者a面等低面指数的解理面。然而，当半极性面51a上的外延膜的积层产生断裂时，端面67a、67b具有可适用于谐振镜的平坦性及垂直性。(实施例I)如下所述，准备半极性面GaN基板，观察切断面的垂直性。基板使用自利用HVPE法较厚地生长的(OOOl)GaN结晶块向m轴方向以75度的角度切取的{20-21}面GaN基板。GaN基板的主面被施以镜面精加工，背面被施以研削精加工而成为梨皮面状态。基板的厚度为 370 u m。在梨皮面状态的背面侧，使用金刚石笔，垂直于将c轴投影至基板主面的方向而施加划线后，进行挤压而切断基板。为了观察所得的切断面的垂直性，使用扫描型电子显微镜自a面方向观察基板。图7的(a)部为自a面方向观察切断面的扫描型电子显微镜像，右侧的端面为切断面。可知，切断面相对于半极性主面具有平坦性及垂直性。图7的(b)部为观察切断面的表面的扫描型电子显微镜像，基板背面形成有刻划痕迹。图中的「表面」表示外延面，「背面」表不基板背面。该基板的厚度为90 y m。以下，对基板背面形成有刻划槽的基板产物SPl的断裂进行说明。参照图8的(a)部，基板产物SPl支撑在用于切断的支撑装置70的支撑面70a。基板产物SPl的刻划槽65a的排列方向与凹部70b的方向一致。刻划槽65a具有侧面64a、64b、底面64c、及一对端面64d。当对支撑装置70上的基板产物SPl的表面使用刮刀69进行挤压时，如图9的(a)部所示，基板产物SPl翘曲，外延表面成为凹状。因此，在激光器构造体55的半导体区域53中，如图8的(b)部所示，认为，由刻划槽65a的排列方向所界定的切断线的正下方的半导体区域53的表层的弯曲力矩表现为极大，而且，随着自切断线正下方朝两侧(X轴的正方向及负方向)分离，弯曲力矩减少。优选，使刮刀69的接触方向与该切断线一致。此时，弯曲力矩在刮刀正下方及切断线正下方为最大，因此，在半导体薄膜侧可沿其而获得如图7的(b)部所示的平坦的端面，激光条具有作为谐振镜的高质量的上述端面。而且，激光条包含多个半导体激光器元件的排列，每个半导体激光器元件的端面的质量偏差较小，因此，切断面的质量得以稳定化。根据该半导体激光器及其制造方法，可改善谐振镜的质量。继而，对在外延面上形成有刻划槽的基板产物的断裂进行说明。该基板产物与基板产物SPl不同。当使用刮刀69挤压支撑装置70上的基板产物时，如图9的(b)部所示，该基板产物向与基板产物SPl的翅曲相反的方向翅曲，从而外延表面成为凸状。由刻划槽66a的排列方向所界定的切断线的正下方的基板背面的表层的弯曲力矩表现为极大。图9的(C)部表示通过图9的(a)部所示的方法而制作的激光条。该激光条具有残留在基板背面的刻划痕迹68。刻划痕迹68位于通过2个半导体激光器的端面的发光区域的基准面ROP之间。为了制作激光条，刻划槽的排列可以半导体激光器的宽度的间距Pl形成。该排列下，如图10的(a)部所示，激光条LB2上，以半导体激光器的宽度的间距Pl而形成有刻划痕 迹SB1。当使该激光条LB2分离而形成半导体激光器元件LDl时，如图10的(b)部所示，半导体激光器LDl在支撑基体的底面的四个角具有刻划痕迹QBl。在激光器构造体的端部，切断面CAVl将一对刻划痕迹QBl的边缘EGl及激光器构造体的第2面的边缘EG2连接。切断面CAVl可适用于激光谐振器且具有特别优良的平坦性及垂直性。为了制作激光条，刻划槽的排列可以与半导体激光器的宽度的2倍相对应的间距P2而形成。该排列下，如图11的(a)部所示，激光条LB3上，以半导体激光器的宽度的间距P2而形成有刻划痕迹SB2。当将该激光条LB3分离而形成半导体激光器元件LD2时，如11的(b)部所示，半导体激光器LD2在支撑基体的底面的一边缘具有2个刻划痕迹QB2。在激光器构造体的端部，切断面CAV2将刻划痕迹QB2的边缘EG3及激光器构造体的第2面的边缘EG2连接。切断面CAV2可适用于激光谐振器且具有优良的平坦性及垂直性。为了制作激光条，刻划槽的排列可以与半导体激光器的宽度的2倍相对应的间距P2而形成。该排列下，如图12的(a)部所示，激光条LB4上，以半导体激光器的宽度的间距P2而形成有刻划痕迹SB3。当将该激光条LB4分离而形成半导体激光器元件LD3时，如图12的(b)部所示，半导体激光器LDl在支撑基体的底面的一个边缘具有单一的刻划痕迹QB3，而在另一个边缘具有单一的刻划痕迹QB3。在激光器构造体的端部，切断面CAV3将刻划痕迹QB3的边缘EG3及激光器构造体的第2面的边缘EG2连接。切断面CAV3可适用于激光谐振器且具有优良的平坦性及垂直性。(实施例2)实施例I中可知，在具有半极性{20-21}面的GaN基板上，垂直于将c轴投影至基板主面的方向地施加划线进行挤压而得的切断面，相对于基板主面具有平坦性及垂直性。因此，为了调查该切断面用作激光器的谐振器的有用性，如下所述，利用有机金属气相生长法而生长图13所示的激光二极管。原料使用三甲基镓(TMGa)、三甲基铝(TMAl)、三甲基铟(TMIn)、氨(NH3)、硅烷(SiH4) 0准备基板71。对基板71，自利用HVPE法较厚地生长的(0001) GaN结晶块向m轴方向以0度 90度的范围的角度使用晶圆切片装置切取，制作c轴向m轴方向的倾斜角度ALPHA具有0度 90度的范围的所需的倾斜角的GaN基板。例如，当以75度的角度切取时，获得{20-21}面GaN基板，在图8的(a)部所示的六方晶系的晶格中由参照符号71a表不。
生长之前，为了调查基板的堆垛层错密度，利用阴极发光法观察基板。阴极发光时，观察通过电子束而激发的载流子的发光过程，若存在堆垛层错，则在其附近，载流子进行非发光再结合，因此观察到呈暗线状。求出该暗线的单位长度的密度(线密度)，定义为堆垛层错密度。此处，为了调查堆垛层错密度而使用非破坏测定的阴极发光法，但也可使用破坏测定的透射型电子显微镜。透射型电子显微镜中，当自a轴方向观察试样断面时，自基板向试样表面在m轴方向伸展的缺陷支撑基体中所含的堆垛层错，与阴极发光法的情形相同，可求出堆垛层错的线密度。将该基板71配置在反应炉内的基座上之后，按照以下的生长顺序生长外延层，而在n型GaN基板71上形成半导体区域。首先，生长厚度为IOOOnm的n型GaN层72。继而，生长厚度为1200nm的n型InAlGaN包覆层73。然后，生长厚度为200nm的n型GaN导引 层74a及厚度为65nm的无掺杂InGaN导引层74b之后，生长由厚度为15nm的GaN/厚度为3nm的InGaN构成的3周期MQW75。然后，生长厚度为65nm的无掺杂InGaN导引层76a、厚度为20nm的p型AlGaN阻挡层77及厚度为200nm的p型GaN导引层76b。继而，生长厚度为400nm的p型InAlGaN包覆层77。最后，生长厚度为50nm的p型GaN接触层78。通过这些步骤形成激光器构造体。将SiO2的绝缘膜79成膜在接触层(激光器构造体的外延面)78上之后，使用光刻法及在湿式蚀刻而形成宽度为IOiim的条纹孔。此处，以如下的两种方式形成条纹方向的接触孔。激光条纹为(I)M方向(接触孔沿着由c轴及m轴所界定的预定面的方向)，(2)A方向:<11-20>方向。形成条纹孔之后，蒸镀由Ni/Au构成的p侧电极80a及由Ti/Al构成的焊盘电极。继而，在GaN基板(GaN晶圆)的背面使用金刚石研磨液进行研磨，而制作背面为镜面状态的基板产物。此时，使用接触式膜厚计测定基板产物的厚度。测定厚度时，也可通过显微镜自试样断面进行测定。显微镜可使用光学显微镜、或扫描型电子显微镜。在GaN基板(GaN晶圆)的背面(研磨面)通过蒸镀而形成由Ti/Al/Ti/Au构成的n侧电极80b。针对这2种激光条纹制作谐振镜时，使用采用波长为355nm的YAG激光的激光刻划器。当使用激光刻划器进行断裂时，与使用金刚石刻划的情形相比，可提高振荡芯片合格率。作为刻划槽的形成条件，可使用以下条件激光输出IOOmW;扫描速度为5mm/s。所形成的刻划槽是例如长度为30 u m、宽度为10 u m、深度为40 y m的槽。通过以800 u m的间距通过基板的绝缘膜开口部位而对外延表面直接照射激光，形成有刻划槽。谐振器长度设为600 u m0通过使用刮刀进行切断，而制作用于谐振镜的端面。此处，以如下的两种方式形成刻划槽。即，刻划槽形成于薄膜侧(方法A用)；以及刻划槽形成于背面侧(方法B用)。刻划槽的列的间隔为用于谐振器长度的值600 ym。当刻划槽形成于外延面侧(外延面侧)时，挤压基板背面(方法(A))。当刻划槽形成于背面侧时，挤压外延面(半导体区域侧)(方法(B))。通过这些挤压而引起基板产物的断裂，而制作各个激光条。关于{20-21}面的GaN基板，更具体而言，表示结晶取向与切断面的关系的图为图14的(a)部与图14的(b)部。图14的(a)部是表示将激光条纹设于(I)M方向的情形，表示有半极性面71a以及用于激光谐振器的端面81a、81b。端面81a、81b与半极性面71a大致正交，但与现有的c面、m面或者a面等目前为止的解理面不同。图14的(b)部是表示将激光条纹设于(2)〈11-20>方向的情形，表示有半极性面71a以及用于激光谐振器的端面81c、81d。端面81c、81d与半极性面71a大致正交，且由a面构成。当使用方法B时，对因断裂而形成的多个激光条的切断面利用扫描型电子显微镜进行观察发现，(I)及(2)各自均未观察到明显的凹凸，且激光条间的偏差较小。因此，切断面的生成较稳定。可推断，切断面的平坦性(凹凸的大小)在1.4X10_8平方米的区域内为20nm以下。进而，切断面相对于试样表面的垂直性在-5度以上+5度以下的范围内。在激光条的端面利用真空蒸镀法涂布有电介质多层膜。电介质多层膜例如将SiO2与TiO2交替层积而构成。设计成，膜厚分别在5(Tl00nm的范围调整，使反射率的中心波长在50(T530nm的范围。将一侧的反射面设为10周期，将反射率的设计值设计为约95%，将另一侧的反射面设为6周期，将反射率的设计值设为约80%。在室温下通电而进行评估。电源使用脉宽为500ns、占空比为0. 1%的脉冲电源，使 探针落在表面电极而通电。进行光输出测定时，利用光电二极管检测出来自激光条端面的发光，而调查电流-光输出特性(I-L特性)。测定发光波长时，使来自激光条端面的发光通过光纤，使用光谱分析仪作为检测器而进行光谱测定。调查偏光状态时，使来自激光条的发光通过偏光板而旋转，从而调查偏光状态。当观测LED模式光时,将光纤配置在激光条表面侦牝由此测定出自表面放出的光。在所有的激光器中确认振荡后的偏光状态后可知，向a轴方向偏光。振荡波长为500 530nm。在所有的激光器中测定LED模式(自然放出光)的偏光状态。设a轴的方向的偏光分量为11、将m轴投影至主面的方向的偏光分量为12，将(11-12)/(11+12)定义为偏光度P。如此，调查求得的偏光度P与阈值电流密度的最小值的关系之后，获得图9。根据图9可知，当偏光度为正时，(I)激光条纹M方向的激光器中，阈值电流密度大幅下降。SP，可知，当偏光度为正(11>12)、且在倾斜方向设有波导路时，阈值电流密度大幅下降。图15所示的数据如下。
权利要求
1.一种III族氮化物半导体激光器元件，其包括 激光器构造体，其包含由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面的支撑基体、及设于上述支撑基体的上述半极性主面上的半导体区域；以及电极，其设于上述激光器构造体的上述半导体区域上， 上述半导体区域包含由第I导电型氮化镓系半导体构成的第I包覆层、由第2导电型氮化镓系半导体构成的第2包覆层、及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层， 上述第I包覆层、上述第2包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴排列， 上述活性层包含氮化镓系半导体层， 上述支撑基体的上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围， 上述激光器构造体包含与由上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及上述法线轴所界定的m-n面交叉的第I及第2切断面， 该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含上述第I及第2切断面， 上述激光器构造体包含第I及第2面，上述第I面为上述第2面的相反侧的面， 上述半导体区域位于上述第2面与上述支撑基体之间， 上述第I及第2切断面分别自上述第I面的边缘延伸至上述第2面的边缘， 上述激光器构造体的上述支撑基体在上述第I切断面具有设于上述第I面的上述边缘的一部分上的凹部，该凹部自上述支撑基体的背面延伸，且该凹部的末端与上述激光器构造体的上述第2面的边缘相隔。
2.如权利要求I所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中， 在上述第I及第2切断面各自呈现上述支撑基体的端面及上述半导体区域的端面，上述半导体区域的上述活性层的端面与正交于由上述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴的基准面所成的角度，在由上述III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的第I平面上成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度。
3.如权利要求2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述角度在与上述第I平面及上述法线轴正交的第2平面上处于-5度以上+5度以下的范围。
4.如权利要求I至3中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述支撑基体的厚度为400 μ m以下。
5.如权利要求I至4中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述支撑基体的厚度为50 μ m以上100 μ m以下。
6.如权利要求4或5所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述激光器构造体的上述凹部到达上述半导体区域。
7.如权利要求I至6中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴所成的角度在63度以上80度以下或100度以上117度以下的范围。
8.如权利要求I至7中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，来自上述活性层的激光向上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向偏光。
9.如权利要求I至8中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中， 该III族氮化物半导体激光器元件的LED模式下的光在上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向包含偏光分量II、并在将上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴投影至主面的方向包含偏光分量12，且 上述偏光分量Il大于上述偏光分量12。
10.如权利要求I至9中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述半极性主面是自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10_1_1}面中的任一个以_4度以上+4度以下的范围倾斜的微倾斜面。
11.如权利要求I至10中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述半极性主面是{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10_1_1}面中的任一个。
12.如权利要求I至11中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述支撑基体的堆垛层错密度为IXlO4cnT1以下。
13.如权利要求I至12中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述支撑基体由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。
14.如权利要求I至13中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，还包含在上述第I及第2切断面中的至少一方设置的电介质多层膜。
15.如权利要求I至14中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述活性层包含以产生波长为360nm以上600nm以下的光的方式而设置的发光区域。
16.如权利要求I至15中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中，上述活性层包含以产生波长为430nm以上550nm以下的光的方式而设置的量子阱构造。
17.如权利要求I至16中任一项所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中， 上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面， 上述凹部位于上述一对侧面的上述一端。
18.如权利要求17所述的III族氮化物半导体激光器元件，其中， 上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面， 上述凹部位于上述一对侧面的上述一端， 上述激光器构造体的上述支撑基体具有与上述凹部相隔的另一凹部，该另一凹部自上述支撑基体的背面延伸，该另一凹部在上述第I切断面上设于上述第I面的上述边缘的一部分，该另一凹部的末端与上述半导体区域的上述第2面相隔。
19.一种制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其包括如下步骤 准备由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面的基板； 形成具有激光器构造体、阳极电极及阴极电极的基板产物，该激光器构造体包含形成于上述半极性主面上的半导体区域与上述基板； 在上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴的方向，对上述基板产物的第I面进行局部刻划；以及 通过对上述基板产物的第2面的挤压而进行上述基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条， 上述第I面为上述第2面的相反侧的面， 上述半导体区域位于上述第2面与上述基板之间，上述激光条具有自上述第I面延伸至上述第2面且通过上述分离而形成的第I及第2端面， 上述第I及第2端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器， 上述阳极电极及阴极电极形成于上述激光器构造体上， 上述半导体区域包含由第I导电型氮化镓系半导体构成的第I包覆层、由第2导电型氮化镓系半导体构成的第2包覆层、以及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层， 上述第I包覆层、上述第2包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴排列， 上述活性层含有氮化镓系半导体层， 上述基板的上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜， 上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围， 上述第I及第2端面与由上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及上述法线轴所界定的m-n面交叉。
20.如权利要求19所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中，上述第I及第2端面各自的上述活性层的端面，相对于与由上述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴正交的基准面，在由上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴及m轴所界定的平面成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度。
21.如权利要求19或20所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中，上述角度ALPHA在63度以上80度以下或100度以上117度以下的范围。
22.如权利要求19至21中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中， 在形成上述基板产物的上述步骤中，上述基板被施以切片或研削加工，以使上述基板的厚度成为400 μ m以下， 上述第I面为通过上述加工而形成的加工面、或包含在上述加工面上所形成的电极的面。
23.如权利要求19至22中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中， 在形成上述基板产物的上述步骤中，上述基板经研磨而使上述基板的厚度成为50 μ m以上100 μ m以下， 上述第I面为通过上述研磨而形成的研磨面、或包含在上述研磨面上所形成的电极的面。
24.如权利要求19至23中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中，上述激光器构造体的上述刻划槽到达上述半导体区域。
25.如权利要求19至24中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中， 上述刻划使用激光刻划器而进行， 通过上述刻划而形成刻划槽，上述刻划槽的长度短于由上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴及上述法线轴所界定的a-n面与上述第I面的交叉线的长度。
26.如权利要求19至25中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中，上述半极性主面是{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一个。
27.如权利要求19至26中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中，上述基板由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN中的任一个构成。
28.如权利要求19至27中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中， 在刻划上述基板产物的步骤中，以与上述III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度相等的间距形成刻划槽， 该方法还包括进行上述激光条的分离而制作III族氮化物半导体激光器元件的步骤，上述III族氮化物半导体激光器元件的上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面。
29.如权利要求19至27中任一项所述的制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其中， 在刻划上述基板产物的步骤中，以与上述III族氮化物半导体激光器元件的元件宽度的多倍等值的间距形成刻划槽， 该方法还包括进行上述激光条的分离而制作III族氮化物半导体激光器元件的步骤，上述III族氮化物半导体激光器元件的上述激光器构造体具有用于该III族氮化物半导体激光器元件的一对侧面。
30.一种III族氮化物半导体激光器元件，其包括 激光器构造体，其包含由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面及背面的支撑基体、及设于上述支撑基体的上述半极性主面上的半导体区域；以及电极，其设于上述激光器构造体的上述半导体区域上， 上述半导体区域包含第I导电型包覆层、第2导电型包覆层及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I导电型包覆层、上述第2导电型包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴而排列， 上述支撑基体的上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以角度ALPHA倾斜，上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围， 上述激光器构造体包含第I及第2面，上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述支撑基体之间， 上述激光器构造体的上述支撑基体在上述激光器构造体的端部具有分别设于上述第I面的边缘的一端及另一端的第I及第2刻划痕迹，上述第I及第2刻划痕迹沿由上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴所界定的平面而延伸，上述第I及第2刻划痕迹自上述支撑基体的上述背面延伸， 上述激光器构造体的上述端部具有将上述第I及第2刻划痕迹的上述边缘及上述激光器构造体的上述第2面的上述边缘连接的切断面， 该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含上述切断面。
31.一种制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，其包括如下步骤 形成具有激光器构造体、阳极电极及阴极电极的基板产物，该激光器构造体包含由六方晶系III族氮化物半导体构成的基板及形成于上述基板的半极性主面上的半导体区域，该阳极电极及阴极电极形成于上述激光器构造体上； 刻划上述基板产物的第I面，形成多个刻划槽的排列；以及 通过对上述基板产物的第I面的挤压而进行上述基板产物的分离，形成另一基板产物及激光条， 上述基板的上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围， 上述半导体区域包含第I导电型包覆层、第2导电型包覆层、及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I导电型包覆层、上述第2导电型包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴而排列， 上述第I面为上述第2面的相反侧的面， 上述半导体区域位于上述第2面与上述基板之间， 上述刻划槽各自沿由上述六方晶系III族氮化物半导体的a轴与上述法线轴所界定的平面延伸， 上述激光条具有通过上述分离而形成的第I及第2端面， 上述第I及第2端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器。
全文摘要
本发明提供一种III族氮化物半导体激光器元件，其在六方晶系III族氮化物的c轴向m轴的方向倾斜的支撑基体的半极性面上，具有表现出用于谐振镜的高质量且可实现低阈值电流的激光谐振器。成为激光谐振器的切断面(27、29)与m-n面交叉。III族氮化物半导体激光器元件11具有在m-n面与半极性面(17a)的交叉线方向延伸的激光波导路。因此，可利用能实现低阈值电流的能带跃迁的发光。切断面(27、29)自第1面(13a)的边缘(13c)延伸至第2面(13b)的边缘(13d)。切断面(27、29)通过在支撑基体背面具有刻划痕迹、以及来自外延面的挤压而形成。切断面(27、29)并非通过干式蚀刻而形成，与c面、m面或者a面等目前为止的解理面不同。
文档编号H01S5/343GK102668282SQ20108005908
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年12月25日
发明者上野昌纪, 善积祐介, 池上隆俊, 片山浩二, 高木慎平 申请人:住友电气工业株式会社