CN101984774B - Ⅲ族氮化物半导体激光器元件及ⅲ族氮化物半导体激光器元件的制作方法 - Google Patents

Ⅲ族氮化物半导体激光器元件及ⅲ族氮化物半导体激光器元件的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种III族氮化物半导体激光器元件，其中，具有可在六方晶系III族氮化物的c轴向m轴方向倾斜的支撑基体的半极性面上实现低阈值电流的激光谐振器。作为激光谐振器的第一及第二断裂面(27)、(29)与m-n面交叉。III族氮化物半导体激光器元件(11)具有沿m-n面与半极性主面(17a)的交叉线方向延伸的激光波导。因此，可利用实现低阈值电流的能带跃迁的发光。在激光器结构体(13)中，第一面(13a)为第二面(13b)的相反侧的面。第一及第二断裂面(27)、(29)从第一面(13a)的边缘(13c)延伸至第二面(13b)的边缘(13d)。断裂面(27)、(29)不通过干蚀刻形成，与c面、m面或a面等现有的解理面不同。

Description

Ⅲ族氮化物半导体激光器元件及Ⅲ族氮化物半导体激光器元件的制作方法
技术领域
本发明涉及III族氮化物半导体激光器元件及III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。
背景技术
在非专利文献1中，记载了一种在c面蓝宝石衬底上制作的半导体激光器。通过干蚀刻形成半导体激光器的镜面。刊载了激光器的谐振镜面的显微镜照片，并记载了其端面的粗度为约50nm。
在非专利文献2中，记载了一种在(11-22)面GaN衬底上制作的半导体激光器。通过干蚀刻形成半导体激光器的镜面。
在非专利文献3中，记载了一种氮化镓基半导体激光器。为了将m面作为解理面(cleaved facets)用于激光谐振器，提出了生成向衬底的c轴的偏斜方向偏振的激光的方案。在该文献中，具体地记载了在无极性面中扩大阱宽度，在半极性面中缩窄阱宽度的方案。
非专利文献1：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35，(1996)L74-L76
非专利文献2：Appl.Phys.Express 1(2008)091102
非专利文献3：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46，(2007)L789
发明内容
根据氮化镓基半导体的能带结构，存在可产生激光振荡的数个跃迁。根据本发明人的见解，在使用c轴向m轴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，认为使激光波导沿着由c轴及m轴规定的面延伸时，可以降低阈值电流。该激光波导的方向中，其中跃迁能量(导带能量与价带能量之差)最小的模式可产生激光振荡，可产生该模式的振荡时，可以降低阈值电流。
但是，该激光波导的方向，为了谐振器镜，无法利用c面、a面或m面等以往的解理面。因此，为了制作谐振器镜，利用反应性离子蚀刻(RIE)形成半导体层的干蚀刻面。利用RIE法形成的谐振器镜在对激光波导的垂直性、干蚀刻面的平坦性或离子损伤方面有待改善。另外，在目前的技术水平下导出用以获得良好的干蚀刻面的工艺条件成为很大的负担。
就本发明人所知，迄今在形成于上述半极性面上的同一III族氮化物半导体激光器元件中，并未同时实现沿c轴的倾斜方向(偏斜方向)延伸的激光波导和不利用干蚀刻而形成的谐振器镜用端面。
本发明鉴于上述情况而完成。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，其中，具有可在从六方晶系III族氮化物的c轴向m轴方向倾斜的支撑基体的半极性面上实现低阈值电流的激光谐振器，并且提供该III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。
本发明的一个方面的III族氮化物半导体激光器元件包含：(a)激光器结构体，其包含：支撑基体，由六方晶系III族氮化物半导体构成，且具有半极性主面；及半导体区域，设置在所述支撑基体的所述半极性主面上；及(b)电极，设置在所述激光器结构体的所述半导体区域上。所述半导体区域包含：第一包覆层，由第一导电型氮化镓基半导体构成；第二包覆层，由第二导电型氮化镓基半导体构成；及有源层，设置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；所述第一包覆层、所述第二包覆层及所述有源层沿着所述半极性主面的法线轴排列；所述有源层包含氮化镓基半导体层；所述支撑基体的所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于所述法线轴以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜；所述激光器结构体包含第一及第二断裂面，这些面与由所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及所述法线轴规定的m-n面交叉；该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含所述第一及第二断裂面；所述激光器结构体包含第一及第二面，所述第一面为所述第二面的相反侧的面；所述第一及第二断裂面各自从所述第一面的边缘延伸至所述第二面的边缘。
根据该III族氮化物半导体激光器元件，由于作为激光谐振器的第一及第二断裂面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴规定的m-n面交叉，因此可以设置沿m-n面与半极性面的交叉线方向延伸的激光波导。因此，可以提供具有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。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述法线轴与所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度优选在45度以上、80度以下或100度以上、135度以下的范围内。
在该III族氮化物半导体激光器元件中，在小于45度及超过135度的角度时，通过按压所形成的端面由m面构成的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，有无法获得期望的平坦性及垂直性的可能。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述法线轴与所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度更优选在63度以上、80度以下或100度以上、117度以下的范围内。
在该III族氮化物半导体激光器元件中，在63度以上、80度以下或100度以上、117度以下的范围内时，通过按压所形成的端面获得与衬底主面接近垂直的面的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，可能无法获得期望的平坦性及垂直性。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述支撑基体的厚度为400μm以下，对于在该III族氮化物半导体激光器元件中得到用于形成激光谐振器的优良的断裂面是优选的。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述支撑基体的厚度更优选为50μm以上、100μm以下。如果厚度为50μm以上，则容易进行处理，生产成品率提高。如果为100μm以下，则对于得到用于形成激光谐振器的优良断裂面是更优选的。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，来自所述有源层的激光向所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向偏振。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振性。
在本发明的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在LED模式下的光包含在所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向上的偏振分量I1，和在所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴的主面投影方向上的偏振分量I2；所述偏振分量I1大于所述偏振分量I2。根据该III族氮化物半导体激光器元件，可以使用激光谐振器在LED模式下使发光强度大的模式的光进行激光振荡。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述半极性主面优选为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。
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，能够提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分平坦性及垂直性的第一及第二端面。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，就所述半极性主面而言，从{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任何一个半极性面起，向m面方向具有-4度以上、+4度以下的范围的微倾斜的面，也可作为所述主面良好地应用。
根据该III族氮化物半导体激光器元件，从这些典型的半极性面起微倾斜的面，能够提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分平坦性及垂直性的第一及第二端面。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述支撑基体的堆垛层错密度优选为1×104cm-1以下。
根据该III族氮化物半导体激光器元件，由于堆垛层错密度为1×104cm-1以下，因此由偶然事件引起断裂面的平坦性和/或垂直性紊乱的可能性低。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述支撑基体可以由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。
根据该III族氮化物半导体激光器元件，使用由这些氮化镓基半导体构成的衬底时，能够获得可作为谐振器利用的第一及第二端面。使用AlN衬底或AlGaN衬底时，可增大偏振度，而且通过低折射率可增强光封闭。使用InGaN衬底时，可缩小衬底与发光层的晶格不匹配率，可提高结晶品质。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，可进一步包含设置在所述第一及第二断裂面中至少任一个面上的介电体多层膜。
在该III族氮化物半导体激光器元件中，断裂面上也可应用端面覆膜。通过端面覆膜可调节反射率。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述有源层可以包含以发生波长360nm以上、600nm以下的光的方式设置的量子阱结构。该III族氮化物半导体激光器元件，通过利用半极性面，可获得有效利用LED模式的偏振的III族氮化物半导体激光器元件，可获得低阈值电流。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述有源层更优选包含以发生波长430nm以上、550nm以下的光的方式设置的量子阱结构。该III族氮化物半导体激光器元件，通过利用半极性面，可以通过降低压电电场及提高发光层区域的结晶品质来提高量子效率，从而可以良好地应用于发生波长430nm以上、550nm以下的光。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，在所述第一及第二断裂面各面中，出现所述支撑基体的端面及所述半导体区域的端面；所述半导体区域的所述有源层的端面和与由所述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴正交的基准面所成的角度，在由所述III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的第一平面内，构成(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，关于从c轴及m轴的一个轴向另一个轴可取的角度，具有满足上述垂直性的端面。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述角度优选在与所述第一平面及所述法线轴正交的第二平面内，为-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，在与半极性面的法线轴垂直的面内规定的角度方面，具有满足上述垂直性的端面。
在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述电极沿预定轴的方向延伸，所述第一及第二断裂面与所述预定轴交叉。
本发明的另一个方面涉及III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。该方法包含以下步骤：(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衬底的步骤；(b)形成衬底产品的步骤，所述衬底产品具有：包含在所述半极性主面上形成的半导体区域和所述衬底的激光器结构体、阳极及阴极；(c)沿所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向对所述衬底产品的第一面部分地进行划线的步骤；及(d)通过按压所述衬底产品的第二面，进行所述衬底产品的分离，形成另一衬底产品及激光棒的步骤。所述第一面为所述第二面的相反侧的面；所述半导体区域位于所述第一面与所述衬底之间；所述激光棒具有从所述第一面延伸至所述第二面、通过所述分离而形成的第一及第二端面；所述第一及第二端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器；所述阳极及阴极形成在所述激光器结构体上；所述半导体区域包含：第一包覆层，由第一导电型氮化镓基半导体构成；第二包覆层，由第二导电型氮化镓基半导体构成；及有源层，设置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；所述第一包覆层、所述第二包覆层及所述有源层沿着所述半极性主面的法线轴排列；所述有源层包含氮化镓基半导体层；所述衬底的所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴，相对于所述法线轴以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜；所述第一及第二端面与由所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及所述法线轴规定的m-n面交叉。
根据该方法，沿六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向对衬底产品的第一面进行划线后，通过按压衬底产品的第二面进行衬底产品的分离，形成另一衬底产品及激光棒。因此，在激光棒上形成第一及第二端面，使其与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴规定的m-n面交叉。通过形成该端面，可以在第一及第二端面上提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性、垂直性、或无离子损伤的谐振镜面。
另外，在该方法中，激光波导沿六方晶系III族氮化物的c轴的倾斜方向延伸，从而在不使用干蚀刻面的情况下形成可提供该激光波导的谐振器镜端面。
在本发明的方法中，在形成所述衬底产品的所述步骤中，对所述衬底进行切割或磨削加工，使所述衬底的厚度为400μm以下；所述第二面可以是通过所述加工形成的加工面。或者，可以是包含所述加工面和形成在其上的电极的面。
在本发明的方法中，在形成所述衬底产品的所述步骤中，对所述衬底进行研磨，使所述衬底的厚度为50μm以上、100μm以下；所述第二面可以是通过所述研磨形成的研磨面。或者，可以是包含所述研磨面和形成在其上的电极的面。
在这种厚度的衬底中，能够以良好的成品率形成具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性、垂直性、或无离子损伤的第一及第二端面。
在本发明的方法中，所述角度ALPHA可以在45度以上、80度以下及100度以上、135度以下的范围内。在小于45度及超过135度的角度时，通过按压形成的端面由m面构成的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，无法获得期望的平坦性及垂直性。
在本发明的方法中，所述角度ALPHA更优选在63度以上、80度以下及100度以上、117度以下的范围内。在小于63度及超过117度的角度时，通过按压形成的端面的一部分中可能出现m面。另外，在超过80度、小于100度的角度时，无法获得期望的平坦性及垂直性。
在本发明的方法中，所述半极性主面优选为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。
这些典型的半极性面，能够提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性、垂直性、或无离子损伤的第一及第二端面。
在本发明的方法中，就所述半极性主面而言，从{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任何一个半极性面起，向m面方向具有-4度以上、+4度以下的范围的微倾斜的面，也可作为所述主面良好地应用。
从这些典型的半极性面起微倾斜的面，也能够提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性及垂直性、或无离子损伤的第一及第二端面。
在本发明的方法中，所述划线使用激光划线器进行；通过所述划线形成划线槽；所述划线槽的长度短于由所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴及所述法线轴规定的a-n面与所述第一面的交叉线的长度。
根据该方法，通过衬底产品的断裂，形成另一衬底产品及激光棒。该断裂利用比激光棒的断裂线短的划线槽来引起。
在本发明的方法中，所述第一及第二端面各端面中所述有源层的端面，相对于与由所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，在由所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的平面内，可构成(ALPHA-5)度以上、(ALPHA+5)度以下的范围的角度。
根据该方法，在从c轴及m轴的一个轴向另一个轴可取的角度方面，可形成具有上述垂直性的端面。
在本发明的方法中，所述衬底可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。根据该方法，使用由这些氮化镓基半导体构成的衬底时，能够获得可作为谐振器利用的第一及第二端面。
本发明的上述目的及其它目的、特征以及优点，从参考附图进行的本发明优选实施方式的以下详细描述中，更容易明确。
发明效果
如上所述，根据本发明，提供一种III族氮化物半导体激光器元件，其中，具有可在六方晶系III族氮化物的c轴向m轴方向倾斜的支撑基体的半极性面上实现低阈值电流的激光谐振器。另外，根据本发明，还提供该III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。
附图说明
图1是示意地表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的结构的图；
图2是表示III族氮化物半导体激光器元件的有源层的能带结构的图；
图3是表示III族氮化物半导体激光器元件的有源层的发光的偏振的图；
图4是表示III族氮化物半导体激光器元件的端面与有源层的m面的关系的图；
图5是表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的制作方法的主要步骤的步骤流程图；
图6是示意地表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的制作方法的主要步骤的图；
图7是表示晶格的{20-21}面、并且表示谐振器端面的扫描电镜像的图；
图8是表示实施例1所述的激光二极管的结构的图；
图9是表示求出的偏振度ρ与阈值电流密度的关系的图；
图10是表示GaN衬底的c轴向m轴方向的倾斜角与振荡产率的关系的图；
图11是表示堆垛层错密度与振荡产率的关系的图；
图12是表示衬底厚度与振荡产率的关系的图；
图13是表示(20-21)面与其它面取向(指数)所成的角度的图；
图14是表示(20-21)面与(-101-6)面及(-1016)面的原子配置的图；
图15是表示(20-21)面与(-101-7)面及(-1017)面的原子配置的图；
图16是表示(20-21)面与(-101-8)面及(-1018)面的原子配置的图。
标记说明
11          III族氮化物半导体激光器元件
13          激光器结构体
13a         第一面
13b         第二面
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          第一包覆层
23          第二包覆层
25          有源层
25a         阱层
25b         势垒层
27、29      断裂面
ALPHA       角度
Sc          c面
NX             法线轴
31             绝缘膜
31a            绝缘膜开口
35             n侧光导层
37             p侧光导层
39             载流子阻挡层
41             电极
43a、43b       介电体多层膜
MA             m轴向量
BETA           角度
DSUB           支撑基体厚度
51             衬底
51a            半极性主面
SP             衬底产品
57             氮化镓基半导体区域
59             发光层
61             氮化镓基半导体区域
53             半导体区域
54             绝缘膜
54a            绝缘膜开口
55             激光器结构体
58a            阳极
58b            阴极
63a            第一面
63b            第二面
10a            激光划线器
65a            划线槽
65b            划线槽
LB             激光束
SP1            衬底产品
LB1             激光棒
69              刀
69a             边缘
69b、69c        刀面
71              支撑装置
71a             支撑面
71b             凹部
具体实施方式
本发明的见解通过参考作为例示给出的附图来考虑以下的详细描述可以容易地理解。接着，一面参考附图，一面对本发明的III族氮化物半导体激光器元件及III族氮化物半导体激光器元件的制作方法的实施方式进行说明。在可能的情况下，同一部分标注同一符号。
图1是示意地表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的结构的图。III族氮化物半导体激光器元件11具有增益导引型的结构，但本发明的实施方式不限于增益导引型的结构。III族氮化物半导体激光器元件11包含激光器结构体13及电极15。激光器结构体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，并且具有半极性主面17a及背面17b。半导体区域19设置在支撑基体17的半极性主面17a上。电极15设置在激光器结构体13的半导体区域19上。半导体区域19包含第一包覆层21、第二包覆层23及有源层25。第一包覆层21由第一导电型氮化镓基半导体构成，例如由n型AlGaN、n型InAlGaN等构成。第二包覆层23由第二导电型氮化镓基半导体构成，例如由p型AlGaN、p型InAlGaN等构成。有源层25设置在第一包覆层21与第二包覆层23之间。有源层25包含氮化镓基半导体层，该氮化镓基半导体层例如为阱层25a。有源层25包含由氮化镓基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例如由InGaN等构成，势垒层25b例如由GaN、InGaN等构成。有源层25可以包含以发生波长360nm以上、600nm以下的光的方式设置的量子阱结构，通过利用半极性面，可以良好地应用于发生波长430nm以上、550nm以下的光。第一包覆层21、第二包覆层23及有源层25沿着半极性主面17a的法线轴NX排列。在III族氮化物半导体激光器元件11中，激光器结构体13包含第一断裂面27及第二断裂面29，这些面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴NX规定的m-n面交叉。
参考图1，其中描绘有正交坐标系S及结晶坐标系CR。法线轴NX朝向正交坐标系S的Z轴方向。半极性主面17a与由正交坐标系S的X轴及Y轴规定的预定平面平行地延伸。另外，图1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以有限的角度ALPHA向六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜。
III族氮化物半导体激光器元件11还包含绝缘膜31。绝缘膜31覆盖激光器结构体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沿半导体区域19的表面19a与上述m-n面的交叉线LIX的方向延伸，构成例如条纹形。电极15通过开口31a与半导体区域19的表面19a(例如第二导电型接触层33)形成接触，并沿上述交叉线LIX的方向延伸。在III族氮化物半导体激光器元件11中，激光波导包含第一包覆层21、第二包覆层23及有源层25，并且沿上述交叉线LIX的方向延伸。
在III族氮化物半导体激光器元件11中，第一断裂面27及第二断裂面29与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴NX规定的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一及第二断裂面27、29，激光波导从第一断裂面27及第二断裂面29中的一个面延伸至另一个面。激光器结构体13包含第一面13a及第二面13b，第一面13a为第二面13b的相反侧的面。第一及第二断裂面27、29从第一面13a的边缘13c延伸至第二面13b的边缘13d。第一及第二断裂面27、29与c面、m面或a面等现有的解理面不同。
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一及第二断裂面27、29与m-n面交叉。因此，可以设置沿m-n面与半极性主面17a的交叉线方向延伸的激光波导。因此，III族氮化物半导体激光器元件11包含可实现低阈值电流的激光谐振器。
III族氮化物半导体激光器元件11包含n侧光导层35及p侧光导层37。n侧光导层35包含第一部分35a及第二部分35b，n侧光导层35例如由GaN、InGaN等构成。p侧光导层37包含第一部分37a及第二部分37b，p侧光导层37例如由GaN、InGaN等构成。载流子阻挡层39设置在例如第一部分37a与第二部分37b之间。在支撑基体17的背面17b设置有另一电极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有源层的能带结构的图。图3是表示III族氮化物半导体激光器元件11的有源层25的发光的偏振的图。图4是示意地表示由c轴及m轴规定的剖面的图。参考图2(a)，在能带结构BAND的「点附近，导带与价带之间的可能的跃迁有3种。A能带及B能带为能量差较小的能带。导带与A能带的跃迁Ea引起的发光向a轴方向偏振，导带与B能带的跃迁Eb引起的发光向c轴在主面上的投影方向偏振。在激光振荡方面，跃迁Ea的阈值小于跃迁Eb的阈值。
参考图2(b)，其中显示了III族氮化物半导体激光器元件11在LED模式下的光的光谱。LED模式下的光包含：六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向的偏振分量I1、及六方晶系III族氮化物半导体的c轴在主面上的投影方向的偏振分量I2；偏振分量I1大于偏振分量I2。偏振度ρ通过(I1-I2)/(I1+I2)来规定。使用该III族氮化物半导体激光器元件11的激光谐振器，可以在LED模式下使发光强度大的模式的光进行激光振荡。
如图3所示，可以进一步包含设置在第一及第二断裂面27、29中的至少一个面或分别设置在两个面上的介电体多层膜43a，43b。断裂面27、29上也可以应用端面覆膜。通过端面覆膜可调节反射率。
如图3(b)所示，来自有源层25的激光L向六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向偏振。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振性。用于形成激光谐振器的第一及第二断裂面27、29与c面、m面或a面等现有的解理面不同。但是，第一及第二断裂面27、29具有用于谐振器的、作为镜面的平坦性和垂直性。因此，使用第一及第二断裂面27、29及在这些断裂面27、29之间延伸的激光波导，如图3(b)所示，可以利用比向c轴在主面上的投影方向偏振的跃迁Eb的发光更强的跃迁Ea的发光，实现低阈值的激光振荡。
在III族氮化物半导体激光器元件11中，在第一及第二断裂面27、29各面中，出现支撑基体17的端面17c及半导体区域19的端面19c，端面17c及端面19c由介电体多层膜43a覆盖。支撑基体17的端面17c及有源层25的端面25c的法线向量NA与有源层25的m轴向量MA所成的角度BETA，通过分量(BETA)1及分量(BETA)2来规定，分量(BETA)1在由III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的第一平面S1内规定，分量(BETA)2在与第一平面S1(虽未图示，但为了容易理解，作为“S1”来参考)及法线轴NX正交的第二平面S2(虽未图示，但为了容易理解，作为“S2”来参考)内规定。分量(BETA)1在由III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的第一平面S1内，优选在(ALPHA-5)度以上、(ALPHA+5)度以下的范围内。该角度范围在图4中表示为代表性的m面SM与参考面FA所成的角度。为了容易理解，在图4中，代表性的m面SM从激光器结构体的内侧一直描绘至外侧。参考面FA沿有源层25的端面25c延伸。该III族氮化物半导体激光器元件11，在从c轴及m轴的一个轴向另一个轴可取的角度BETA方面，具有满足上述垂直性的端面。另外，分量(BETA)2在第二平面S2内优选在-5度以上、+5度以下的范围内。在此，BETA2＝(BETA)1 2+(BETA)2 2。此时，III族氮化物半导体激光器元件11的端面27、29在垂直于半极性主面17a的法线轴NX的面内所规定的角度方面，满足上述垂直性。
再次参考图1，在III族氮化物半导体激光器元件11中，支撑基体17的厚度DSUB优选为400μm以下。对于在该III族氮化物半导体激光器元件中得到用于激光谐振器的优良断裂面是优选的。在III族氮化物半导体激光器元件11中，支撑基体17的厚度DSUB更优选为50μm以上、100μm以下。对于在该III族氮化物半导体激光器元件11中得到用于激光谐振器的优良断裂面是更优选的。而且，容易处理，可提高生产成品率。
在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优选为45度以上，并且优选为80度以下。另外，角度ALPHA优选为100度以上，并且优选为135度以下。在小于45度及超过135度的角度时，通过按压形成的端面由m面构成的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，可能无法获得期望的平坦性及垂直性。
在III族氮化物半导体激光器元件11中，更优选法线轴NX与六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度ALPHA为63度以上，并且优选为80度以下。另外，角度ALPHA优选为100度以上，并且优选为117度以下。在小于63度及超过117度的角度时，通过按压形成的端面的一部分中可能出现m面。另外，在超过80度、小于100度的角度时，可能无法获得期望的平坦性及垂直性。
半极性主面17a可以为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。进一步而言，从这些面起以-4度以上、+4度以下的范围微倾斜的面，也可作为所述主面。这些典型的半极性主面17a，能够提供具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件11的激光谐振器程度的充分平坦性及垂直性的第一及第二端面27、29。另外，在涉及这些典型的面取向的角度范围内，可以获得显示充分平坦性及垂直性的端面。
在III族氮化物半导体激光器元件11中，支撑基体17的堆垛层错密度可以为1×104cm-1以下。由于堆垛层错密度为1×104cm-1以下，因此由偶发事件引起断裂面的平坦性和/或垂直性紊乱的可能性低。另外，支撑基体17可以由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。使用由这些氮化镓基半导体构成的衬底时，能够获得可作为谐振器利用的端面27、29。使用AlN或AlGaN衬底时，可增大偏振度，另外通过低折射率可加强光封闭。使用InGaN衬底时，可缩小衬底与发光层的晶格不匹配率，可提高结晶品质。
图5是表示本实施方式的III族氮化物半导体激光器元件的制作方法的主要步骤的图。参考图6(a)，其中显示有衬底51。在步骤S101中，准备用于制作III族氮化物半导体激光器元件的衬底51。衬底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以有限的角度ALPHA向六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向(向量VM)倾斜。因此，衬底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。
在步骤S102中，形成衬底产品SP。在图6(a)中，衬底产品SP描绘为大致圆板形的构件，但衬底产品SP的形状不限定于此。为了得到衬底产品SP，首先，在步骤S103中形成激光器结构体55。激光器结构体55包含半导体区域53及衬底51，在步骤S103中，在半极性主面51a上形成半导体区域53。为了形成半导体区域53，在半极性主面51a上依次生长第一导电型氮化镓基半导体区域57、发光层59及第二导电型氮化镓基半导体区域61。氮化镓基半导体区域57可以包含例如n型包覆层，氮化镓基半导体区域61可以包含例如p型包覆层。发光层59设置在氮化镓基半导体区域57与氮化镓基半导体区域61之间，并且可以包含有源层、光导层及电子阻挡层等。氮化镓基半导体区域57、发光层59及第二导电型氮化镓基半导体区域61沿着半极性主面51a的法线轴NX排列。这些半导体层进行外延生长。半导体区域53上由绝缘膜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形成例如条纹形。
在步骤S104中，在激光器结构体55上形成阳极58a及阴极58b。另外，在衬底51的背面上形成电极前，对用于结晶生长的衬底的背面进行研磨，形成期望厚度DSUB的衬底产品SP。电极的形成时，例如在半导体区域53上形成阳极58a，并且在衬底51的背面(研磨面)51b上形成阴极58b。阳极58a沿X轴方向延伸，阴极58b覆盖背面51b的整面。通过这些步骤，形成衬底产品SP。衬底产品SP包含第一面63a及位于其相反侧的第二面63b。半导体区域53位于第一面63a与衬底51之间。
在步骤S105中，如图6(b)所示，对衬底产品SP的第一面63a进行划线。该划线使用激光划线器10a进行。通过划线形成划线槽65a。在图6(b)中，已经形成有5个划线槽，使用激光束LB继续进行划线槽65b的形成。划线槽65a的长度短于由六方晶系III族氮化物半导体的a轴及法线轴NX规定的a-n面与第一面63a的交叉线AIS的长度，对交叉线AIS的一部分进行激光束LB的照射。通过激光束LB的照射，在第一面63a上形成沿特定方向延伸并到达半导体区域的槽。划线槽65a例如可形成在衬底产品SP的一个边缘。
在步骤S106中，如图6(c)所示，通过按压衬底产品SP的第二面63b，进行衬底产品SP的分离，形成衬底产品SP1及激光棒LB1。按压使用例如刀69等断裂装置进行。刀69包含：沿一个方向延伸的边缘69a及规定边缘69a的至少2个刀面69b、69c。另外，衬底产品SP1的按压在支撑装置71上进行。支撑装置71包含支撑面71a及凹部71b，凹部71b沿一个方向延伸。凹部71b形成在支撑面71a上。使衬底产品SP1的划线槽65a的方向及位置与支撑装置71的凹部71b的延伸方向对齐，将衬底产品SP1在支撑装置71上定位于凹部71b。使断裂装置的边缘的方向与凹部71b的延伸方向对齐，从与第二面63b交叉的方向将断裂装置的边缘向衬底产品SP1按推。交叉方向优选为与第二面63b大致垂直的方向。由此，进行衬底产品SP的分离，形成衬底产品SP1及激光棒LB1。通过按推，形成具有第一及第二端面67a、67b的激光棒LB1，这些端面67a、67b中，至少发光层的一部分具有可应用于半导体激光器的谐振镜程度的垂直性及平坦性。
所形成的激光棒LB1具有通过上述分离所形成的第一及第二端面67a、67b，端面67a、67b各自从第一面63a延伸至第二面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，并与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规定的m-n面相对应。
根据该方法，沿六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向对衬底产品SP的第一面63a进行划线后，通过按压衬底产品SP的第二面63b进行衬底产品SP的分离，形成新的衬底产品SP1及激光棒LB1。因此，在激光棒LB1上形成第一及第二端面67a、67b，使这些端面与m-n面交叉。通过该端面形成，对第一及第二端面67a、67b提供可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性及垂直性。
另外，在该方法中，所形成的激光波导沿六方晶系III族氮化物的c轴的倾斜方向延伸。在不使用干蚀刻面的情况下形成可提供该激光波导的谐振器镜端面。
根据该方法，通过衬底产品SP1的断裂，形成新的衬底产品SP1及激光棒LB1。在步骤S107中，重复按压分离，制作许多激光棒。该断裂利用比激光棒LB1的断裂线BREAK短的划线槽65a引起。
在步骤S108中，在激光棒LB1的端面67a、67b上形成介电体多层膜，形成激光棒产品。在步骤S109中，将该激光棒产品分离为各个半导体激光器的芯片。
在本实施方式的制造方法中，角度ALPHA可以在45度以上、80度以下及100度以上、135度以下的范围内。在小于45度及超过135度的角度时，通过按压形成的端面由m面构成的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，可能无法获得期望的平坦性及垂直性。更优选角度ALPHA在63度以上、80度以下及100度以上、117度以下的范围内。在小于45度及超过135度的角度时，通过按压形成的端面的一部分中可能出现m面。另外，在超过80度、小于100度的角度时，可能无法获得期望的平坦性及垂直性。半极性主面51a可为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。另外，从这些面起以-4度以上、+4度以下的范围微倾斜的面，也可作为所述主面。这些典型的半极性面，能够以可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性及垂直性提供激光谐振器用的端面。
另外，衬底51可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。使用由这些氮化镓基半导体构成的衬底时，能够获得可作为激光谐振器利用的端面。衬底51优选由GaN构成。
在形成衬底产品SP的步骤S104中，对用于结晶生长的半导体衬底进行切割或磨削加工，使衬底厚度为400μm以下，第二面63b可为通过研磨形成的加工面。在该衬底厚度时，能够以良好的成品率形成具有可构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器程度的充分的平坦性、垂直性、或无离子损伤的端面67a、67b。第二面63b为通过研磨形成的研磨面，更优选研磨后衬底厚度为100μm以下。另外，为了使衬底产品SP较易处理，衬底厚度优选为50μm以上。
在本实施方式的激光器端面的制造方法中，对于激光棒LB1也规定了参考图3进行说明的角度BETA。在激光棒LB1中，角度BETA的分量(BETA)1在由III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的第一平面(参考图3进行的说明中与第一平面S1对应的面)内，优选在(ALPHA-5)度以上、(ALPHA+5)度以下的范围内。激光棒LB1的端面67a、67b，在从c轴及m轴的一个轴向另一个轴可取的角度BETA的角度分量方面，满足上述垂直性。另外，角度BETA的分量(BETA)2在第二平面(与图3所示的第二平面S2对应的面)内优选在-5度以上、+5度以下的范围内。此时，激光棒LB1的端面67a、67b在与半极性主面51a的法线轴NX垂直的面内规定的角度BETA的角度分量方面，满足上述垂直性。
端面67a、67b通过对半极性主面51a上外延生长的多个氮化镓基半导体层进行按压所造成的断裂而形成。由于是半极性主面51a上的外延膜，因此端面67a、67b并不是迄今作为谐振器镜使用的c面、m面或a面等低面指数的解理面。但是，在半极性主面51a上的外延膜层叠的断裂中，端面67a、67b具有可作为谐振器镜应用的平坦性及垂直性。
(实施例1)
如下所述，准备半极性面GaN衬底，观察断裂面的垂直性。衬底使用从采用HVPE法厚层生长的(0001)GaN锭上沿m轴方向以75度的角度切出的{20-21}面GaN衬底。GaN衬底的主面为镜面加工状态，背面为磨削加工后的梨皮面状态。衬底厚度为370μm。
在梨皮面状态的背面侧，使用金刚石笔与c轴在衬底主面上的投影方向垂直地划上划线后，通过按压将衬底断裂。为了观察所得断裂面的垂直性，使用扫描电子显微镜，从a面方向观察衬底。
图7(a)是从a面方向观察断裂面的扫描电子显微镜像，右侧端面为断裂面。可知断裂面相对于半极性主面具有平坦性及垂直性。
(实施例2)
在实施例1可知，在具有半极性{20-21}面的GaN衬底中，与c轴在衬底主面上的投影方向垂直地划上划线并按压而得到的断裂面，相对于衬底主面具有平坦性及垂直性。因此，为了考察该断裂面作为激光器的谐振器的有用性，如下所述，通过金属有机化学气相沉积法生长图8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)。准备衬底71。作为衬底71，从采用HVPE法厚层生长的(0001)GaN锭上沿m轴方向以0度至90度范围的角度使用晶片切割装置进行切出，制作c轴对m轴方向的倾斜角度ALPHA具有0度至90度范围的期望偏倾角的GaN衬底。例如以75度的角度切出时，得到{20-21}面GaN衬底，在图7(b)所示的六方晶系的晶格中由参考标记71a表示。
在生长前，为了考察衬底的堆垛层错密度，通过阴极发光法观察衬底。阴极发光法中，对由电子射线所激发的载流子的发光过程进行观察，如果存在堆垛层错，则在其附近，载流子会进行非发光再结合，因此观察为暗线状。求出该暗线的每单位长度的密度(线密度)，定义为堆垛层错密度。在此，为了考察堆垛层错密度，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电子显微镜。透射电子显微镜的情况下，从a轴方向观察试样剖面时，从衬底开始朝向试样表面沿m轴方向延伸的缺陷为支撑基体所含的堆垛层错，可与阴极发光法的情况同样地求出堆垛层错的线密度。
将该衬底71配置在反应炉内的基座上后，采用以下生长顺序生长外延层。首先，生长厚度1000nm的n型GaN72。然后，生长厚度1200nm的n型InAlGaN包覆层73。接着，生长厚度200nm的n型GaN导引层74a及厚度65nm的无掺杂InGaN导引层74b后，生长由GaN厚度15nm/InGaN厚度3nm构成的3周期MQW75。然后，生长厚度65nm的无掺杂InGaN导引层76a、厚度20nm的p型AlGaN阻挡层77a及厚度200nm的p型GaN导引层76b。接着，生长厚度400nm的p型InAlGaN包覆层77b。最后，生长厚度50nm的p型GaN接触层78。
在接触层78上形成SiO2的绝缘膜79后，利用光刻法，通过湿蚀刻形成宽度10μm的条纹窗。在此，形成下述两种条纹方向的接触窗。激光条纹为(1)M方向(接触窗沿着由c轴及m轴规定的预定面的方向)的接触窗，及(2)A方向：<11-20>方向的接触窗。
形成条纹窗后，蒸镀由Ni/Au构成的p侧电极80a及由Ti/Al构成的焊盘电极。接着，使用金刚石浆料研磨GaN衬底(GaN晶片)的背面，制作背面为镜面状态的衬底产品。此时，使用接触式膜厚计测定衬底产品的厚度。厚度测定也可以从试样剖面使用显微镜进行。显微镜可以使用光学显微镜或扫描电子显微镜。在GaN衬底(GaN晶片)的背面(研磨面)上通过蒸镀形成由Ti/Al/Ti/Au构成的n侧电极80b。
这两种激光条纹的谐振器镜的制作，使用利用波长355nm的YAG激光的激光划线器。使用激光划线器进行断裂时，与使用金刚石划线器时相比，可提高振荡芯片成品率。作为划线槽的形成条件，利用以下的条件：激光输出100mW，扫描速度5mm/秒。形成的划线槽为例如长度30μm、宽度10μm、深度40μm的槽。以800μm的间距通过衬底的绝缘膜开口部位向外延表面直接照射激光，形成划线槽。谐振器长为600μm。
使用刀，通过断裂制作谐振镜。通过在衬底背面侧进行按压使其断裂来制作激光棒。更具体而言，对于{20-21}面的GaN衬底，晶向与断裂面的关系如图7(b)及图7(c)所示。图7(b)是将激光条纹设置在(1)M方向的情况，其中显示有支撑面71a及激光谐振器用的端面81a，81b。端面81a，81b大致与支撑面71a正交，与以往的c面、m面或a面等现有的解理面不同。图7(c)是将激光条纹设置在(2)<11-20>方向的情况，其中显示有支撑面71a及激光谐振器用的端面81c，81d。端面81c，81d大致与支撑面71a正交，由a面构成。
用扫描电子显微镜观察断裂所形成的断裂面，结果在(1)及(2)中均未观察到显著的凹凸。由此推测断裂面的平坦性(凹凸的大小)为20nm以下。另外，断裂面相对于试样表面的垂直性为±5度的范围内。
在激光棒的端面上通过真空蒸镀法包覆介电体多层膜。介电体多层膜通过SiO2与TiO2交替层叠而构成。膜厚分别在50～100nm的范围内调节，反射率的中心波长设计为500～530nm的范围内。单侧的反射面制成10周期，反射率的设计值设计为约95％，另外一侧的反射面制成6周期，反射率的设计值设为约80％。
在室温下进行通电评价。电源使用脉冲宽度500ns、占空比0.1％的脉冲电源，使针落到表面电极上而通电。测定光输出时，通过光电二极管检测来自激光棒端面的发光，考察电流-光输出特性(I-L特性)。测定发光波长时，使来自激光棒端面的发光通过光纤，使用光谱分析仪作为检测器进行光谱测定。考察偏振状态时，使来自激光棒的发光通过偏振片而旋转，由此考察偏振状态。观测LED模式光时，在激光棒表面侧配置光纤，由此测定从表面放出的光。
利用所有的激光确认振荡后的偏振状态，结果可知向a轴方向偏振。振荡波长为500～530nm。
利用所有的激光测定LED模式(自然放出光)的偏振状态。a轴方向的偏振分量定义为I1，m轴在主面上的投影方向的偏振分量定义为I2，(I1-I2)/(I1+I2)定义为偏振度ρ。如此，考察求出的偏振度ρ与阈值电流密度的最小值的关系，结果得到图9。从图9可知，在偏振度为正的情况下，在(1)激光条纹为M方向的激光器中，阈值电流密度大幅降低。即，可知在偏振度为正(I1＞I2)且沿偏斜方向设置波导的情况下，阈值电流密度大幅降低。以下为图9所示的数据。
                 阈值电流                阈值电流
偏振度         (M方向条纹)            (<11-20>条纹)
0.08               64                     20
0.05               18                     42
0.15                9                     48
0.276               7                     52
0.4                 6
考察GaN衬底的c轴向m轴方向的倾斜角与振荡产率的关系，结果得到图10。在本实施例中，振荡产率定义为(振荡芯片数)/(测定芯片数)。另外，图10是对衬底的堆垛层错密度为1×104(cm-1)以下、且激光条纹为(1)M方向的激光器所作的图。从图10可知，如果偏斜角为45度以下，则振荡产率极低。用光学显微镜观察端面状态，结果可知，在小于45度的角度时，大部分芯片中出现m面，得不到垂直性。另外，可知在偏斜角为63度以上、80度以下的范围内，垂直性提高，振荡产率增加至50％以上。从这些事实可知，GaN衬底的偏斜角度的范围在63度以上、80度以下最佳。另外，在结晶上具有等价端面的角度范围即100度以上、117度以下的范围内，也可以获得同样的结果。以下为图10所示的数据。
倾斜角                        产率
10                            0.1
43                            0.2
58                            50
63                            65
66                            80
71                            85
75                            80
79                            75
85                            45
90                            35
考察堆垛层错密度与振荡产率的关系，结果得到图11。关于振荡产率的定义与上述相同。从图11可知，当堆垛层错密度超过1×104(cm-1)时，振荡产率急剧降低。另外，用光学显微镜观察端面状态，结果可知，在振荡产率降低的样品中，端面的凹凸剧烈，得不到平坦的断裂面。考虑其原因是由于存在堆垛层错而在断裂难易度上出现差异。由此可知，衬底所包含的堆垛层错密度优选为1×104(cm-1)以下。
以下为图11所示的数据。
堆垛层错密度(cm-1)                产率
        500                        80
        1000                       75
        4000                       70
        8000                       65
        10000                      20
        50000                      2
考察衬底厚度与振荡产率的关系，结果得到图12。关于振荡产率的定义与上述相同。另外，图12是对衬底的堆垛层错密度为1×104(cm-1)以下、且激光条纹为(1)M方向的激光器所作的图。从图12可知，在衬底厚度薄于100μm、厚于50μm时，振荡产率高。这是因为衬底厚度厚于100μm时，断裂面的垂直性变差。另外，当薄于50μm时，难以处理，芯片容易破坏。由此可知，衬底厚度以50μm以上、100μm以下为最佳。以下为图12所示的数据。
衬底厚度                    产率
48                           10
80                           65
90                           70
110                          45
150                          48
200                          30
400                          20
(实施例3)
在实施例2中，在具有{20-21}面的GaN衬底上，生长半导体激光器用的多个外延膜。如上所述，通过形成划线槽及按压形成光谐振器用的端面。为了找出这些端面的候补，通过计算求出与(20-21)面形成接近90度的角度、且与a面不同的面取向。参考图13，以下角度及面取向相对于(20-21)面具有接近90度的角度。
具体面指数                相对于{20-21}面的角度
(-1016)：                        92.46度；
(-1017)：                        90.10度；
(-1018)：                        88.29度。
图14是表示(20-21)面、(-101-6)面及(-1016)面的原子配置的图。图15是表示(20-21)面、(-101-7)面及(-1017)面的原子配置的图。图16是表示(20-21)面、(-101-8)面及(-1018)面的原子配置的图。如图14～图16所示，箭头表示的局部原子配置显示出电荷上为中性的原子排列，并周期性地出现电中性的原子配置。推测相对于生长面可获得比较垂直的面的理由可能是由于该电荷上为中性的原子排列周期地出现，使断裂面的生成变得比较安定。
根据包含上述实施例1～3的各种实验可知，角度ALPHA可在45度以上、80度以下及100度以上、135度以下的范围内。为了提高振荡芯片成品率，角度ALPHA可在63度以上、80度以下及100度以上、117度以下的范围内。典型的半极性主面可为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。另外，可以是从这些半极性面起微倾斜的面。例如，半极性主面可以是从{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一面起，以-4度以上、+4度以下的范围向m面方向偏斜的微倾斜面。
在具体实施方式中对本发明的原理进行了图示说明，但本领域技术人员应当了解，本发明可在不脱离其原理的范围内对配置及细节加以变更。本发明并不限定于本实施方式中所公开的特定构成。因此，请求保护权利要求书请求的范围及根据其精神范围而得到的所有修正及变更。

Claims (20)

1.一种III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，包含：
激光器结构体，其包含：支撑基体，由六方晶系III族氮化物半导体构成，且具有半极性主面；及半导体区域，设置在所述支撑基体的所述半极性主面上；及
电极，设置在所述激光器结构体的所述半导体区域上；
所述半导体区域包含：第一包覆层，由第一导电型氮化镓基半导体构成；第二包覆层，由第二导电型氮化镓基半导体构成；及有源层，设置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；
所述第一包覆层、所述第二包覆层及所述有源层沿着所述半极性主面的法线轴排列；
所述有源层包含氮化镓基半导体层；
所述支撑基体的所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴，相对于所述法线轴以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜，所述角度ALPHA在45度以上80度以下或者100度以上135度以下的范围内；
所述激光器结构体包含第一及第二断裂面，所述第一及第二断裂面与由所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及所述法线轴规定的m-n面交叉；
该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含所述第一及第二断裂面；
所述激光器结构体包含第一面及第二面，所述第一面为所述第二面的相反侧的面；
所述第一及第二断裂面各自从所述第一面的边缘延伸至所述第二面的边缘；
在所述第一及第二断裂面各面中，出现所述支撑基体的端面及所述半导体区域的端面；
所述半导体区域的所述有源层的端面和与由所述六方晶系氮化物半导体构成的支撑基体的m轴正交的基准面所成的角度，在由所述III族氮化物半导体的c轴及m轴所规定的第一平面内，构成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度，在与所述第一平面及所述法线轴正交的第二平面内，构成在-5度以上+5度以下的范围内的角度。
2.如权利要求1所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述角度ALPHA在63度以上80度以下或者100度以上117度以下的范围内。
3.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述支撑基体的厚度为400μm以下。
4.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述支撑基体的厚度为50μm以上100μm以下。
5.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，来自所述有源层的激光向所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向偏振。
6.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，该III族氮化物半导体激光器元件在LED模式下的光包含在所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向上的偏振分量I1、和在所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴的主面投影方向上的偏振分量I2；
所述偏振分量I1大于所述偏振分量I2。
7.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述半极性主面为从{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一面开始以-4度以上+4度以下的范围偏斜的微倾斜面。
8.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述半极性主面为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1)面的任一个。
9.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述支撑基体的堆垛层错密度为1×104cm-1以下。
10.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述支撑基体由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。
11.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，还包含设置在所述第一及第二断裂面中至少任一个面上的介电体多层膜。
12.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述有源层包含以发生波长360nm以上600nm以下的光的方式设置的发光区域。
13.如权利要求1或2所述的III族氮化物半导体激光器元件，其特征在于，所述有源层包含以发生波长430nm以上550nm以下的光的方式设置的量子阱结构。
14.一种III族氮化物半导体激光器元件的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：
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衬底的步骤；
形成衬底产品的步骤，所述衬底产品具有：包含在所述半极性主面上形成的半导体区域和所述衬底的激光器结构体、阳极及阴极；
沿所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴方向对所述衬底产品的第一面部分地进行划线的步骤；及
通过按压所述衬底产品的第二面，进行所述衬底产品的分离，形成另一衬底产品及激光棒的步骤；
所述第一面为所述第二面的相反侧的面；
所述半导体区域位于所述第一面与所述衬底之间；
所述激光棒具有从所述第一面延伸至所述第二面、通过所述分离而形成的第一及第二端面；
所述第一及第二端面构成该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器；
所述阳极及阴极形成在所述激光器结构体上；
所述半导体区域包含：第一包覆层，由第一导电型氮化镓基半导体构成；第二包覆层，由第二导电型氮化镓基半导体构成；及有源层，设置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；
所述第一包覆层、所述第二包覆层及所述有源层沿着所述半极性主面的法线轴排列；
所述有源层包含氮化镓基半导体层；
所述衬底的所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴，相对于所述法线轴以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜，所述角度ALPHA在45度以上80度以下或者100度以上135度以下的范围内；
所述第一及第二端面与由所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及所述法线轴规定的m-n面交叉；
所述第一及第二端面各端面中所述有源层的端面，相对于与由所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，在由所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴及m轴规定的平面内，构成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范围的角度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述角度ALPHA在63度以上80度以下或者100度以上117度以下的范围内。
16.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在形成衬底产品的步骤中，对所述衬底实施切割或磨削加工，使所述衬底的厚度为400μm以下；
所述第二面为通过所述加工形成的加工面、或包含所述加工面和形成在其上的电极的面。
17.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，在形成衬底产品的步骤中，对所述衬底进行研磨，使所述衬底的厚度为50μm以上100μm以下；
所述第二面为通过所述研磨形成的研磨面、或包含所述研磨面和形成在其上的电极的面。
18.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述划线使用激光划线器进行；
通过所述划线形成划线槽，所述划线槽的长度短于由所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴及所述法线轴规定的a-n面与所述第一面的交叉线的长度。
19.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述半极性主面为{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面及{10-1-1}面的任一个。
20.如权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述衬底由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN的任一种构成。
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