KR101220555B1 - Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법 - Google Patents

Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101220555B1
KR101220555B1 KR1020117015354A KR20117015354A KR101220555B1 KR 101220555 B1 KR101220555 B1 KR 101220555B1 KR 1020117015354 A KR1020117015354 A KR 1020117015354A KR 20117015354 A KR20117015354 A KR 20117015354A KR 101220555 B1 KR101220555 B1 KR 101220555B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nitride semiconductor
iii nitride
group iii
degrees
plane
Prior art date
Application number
KR1020117015354A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110112314A (ko
Inventor
유스케 요시즈미
심페이 다카기
요헤이 엔야
다카시 교노
마사히로 아다치
마사키 우에노
다카미치 스미토모
신지 도쿠야마
고지 가타야마
다카오 나카무라
다카토시 이케가미
Original Assignee
스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Publication of KR20110112314A publication Critical patent/KR20110112314A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101220555B1 publication Critical patent/KR101220555B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2201—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure in a specific crystallographic orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3202—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth
    • H01S5/320275—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures grown on specifically orientated substrates, or using orientation dependent growth semi-polar orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/14—Semiconductor lasers with special structural design for lasing in a specific polarisation mode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0287—Facet reflectivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2009—Confining in the direction perpendicular to the layer structure by using electron barrier layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • H01S5/2018—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers
    • H01S5/2031—Optical confinement, e.g. absorbing-, reflecting- or waveguide-layers characterized by special waveguide layers, e.g. asymmetric waveguide layers or defined bandgap discontinuities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H01S5/3213—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities asymmetric clading layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

육방정계 III족 질화물의 c축이 m축 방향으로 경사진 지지 기체의 반극성면 상에서, 높은 발진 수율의 레이저 공진기를 갖는 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제공한다. 레이저 공진기가 되는 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 m-n면과 교차한다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, m-n면과 반극성면(17a)과의 교차선 방향으로 연장되어 있는 레이저 도파로를 갖는다. 이것 때문에, 저임계값 전류를 가능하게 하는 밴드 천이의 발광을 이용할 수 있다. 레이저 구조체(13)에서, 제1 면(13a)은 제2 면(13b)의 반대측의 면이다. 제1 및 제2 할단면(27, 29)은, 제1 면(13a)의 엣지(13c)로부터 제2 면(13b)의 엣지(13d)까지 연장되어 있다. 할단면(27, 29)은, 드라이 에칭에 의해 형성되지 않고, c면, m면 또는 a면 등의 지금까지의 벽개면과는 상이하다.

Description

Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법{GROUP-Ⅲ NITRIDE SEMICONDUCTOR LASER DEVICE, AND METHOD FOR FRBRICATING GROUP-Ⅲ NITRIDE SEMICONDUCTOR LASER DEVICE}
본 발명은, III족 질화물 반도체 레이저 소자 및 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법에 관한 것이다.
비특허문헌 1에는, c면 사파이어 기판 상에 제작된 반도체 레이저가 기재되어 있다. 드라이 에칭에 의해 반도체 레이저의 미러면이 형성된다. 레이저의 공진 미러면의 현미경 사진이 게재되고, 그 단부면의 거칠기가 약 50 nm인 것이 기재되어 있다.
비특허문헌 2에는, (11-22)면 GaN 기판 상에 제작된 반도체 레이저가 기재되어 있다. 드라이 에칭에 의해 반도체 레이저의 미러면이 형성된다.
비특허문헌 3에는, 질화갈륨계 반도체 레이저가 기재되어 있다. 벽개면(cleaved facets)으로서 m면을 레이저 공진기에 이용하기 위해, 기판의 c축의 오프 방향으로 편광된 레이저 광을 생성하는 것을 제안하고 있다. 이 문헌에는, 구체적으로, 무극성면에서는 우물폭을 넓히는 것, 반극성면에서는 우물폭을 좁히는 것이 기재되어 있다.
Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 35, (1996) L74-L76 Appl. Phys. Express 1 (2008) 091102 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 46, (2007) L789
질화갈륨계 반도체의 밴드 구조에 의하면, 레이저 발진 가능한 몇개의 천이가 존재한다. 발명자의 지견에 의하면, c축이 m축 방향으로 경사진 반극성면의 지지 기체를 이용하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, c축 및 m축에 의해 규정되는 면을 따라서 레이저 도파로를 연장시킬 때, 임계값 전류를 낮출 수 있다고 생각하고 있다. 이 레이저 도파로의 방향에서는, 이들 중 천이 에너지(전도대 에너지와 가전자대 에너지의 차이)의 가장 작은 모드가 레이저 발진 가능해져, 이 모드의 발진이 가능해질 때, 임계값 전류를 낮출 수 있다.
그러나, 이 레이저 도파로의 방향에서는, 공진기 미러 때문에, c면, a면 또는 m면과 같은 종래의 벽개면을 이용할 수는 없다. 이 때문에, 공진기 미러의 제작을 위해, 반응성 이온 에칭(RIE)을 이용하여 반도체층의 드라이 에칭면을 형성해 왔다. RIE법으로 형성된 공진기 미러는, 레이저 도파로에 대한 수직성, 드라이 에칭면의 평탄성 또는 이온 손상의 관점에서, 개선, 즉, 높은 발진 수율의 레이저 공진기의 개발이 요구되고 있다. 또, 현재의 기술 레벨에서의 양호한 드라이 에칭면을 얻기 위한 프로세스 조건의 도출이 큰 부담이 된다.
발명자가 알고 있는 한, 지금까지, 상기 반극성면 상에 형성된 동일한 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 있어서, c축의 경사 방향(오프 방향)으로 연장되어 있는 레이저 도파로와 드라이 에칭을 이용하지 않고 형성된 공진기 미러용 단부면이 모두 달성되지 않았다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 육방정계 III족 질화물의 c축으로부터 m축 방향으로 경사진 지지 기체의 반극성면 상에서, 높은 발진 수율의 레이저 공진기를 갖는 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제공하는 것이며, 또 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자는, 육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하고 반극성 주요면을 갖는 지지 기체 및 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면 상에 형성된 반도체 영역을 포함하는 레이저 구조체와, 상기 레이저 구조체의 상기 반도체 영역 상에 설치된 전극을 포함하고, 상기 반도체 영역은, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제1 클래드층과, 제2 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제2 클래드층과, 상기 제1 클래드층과 상기 제2 클래드층 사이에 형성된 활성층을 포함하고, 상기 제1 클래드층, 상기 제2 클래드층 및 상기 활성층은, 상기 반극성 주요면의 법선축을 따라서 배열되어 있고, 상기 활성층은 질화갈륨계 반도체층을 포함한다. 상기 지지 기체의 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향으로 상기 법선축에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있고, 상기 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 135도 이하의 범위이고, 상기 레이저 구조체는, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 m-n면과 교차하는 제1 및 제2 할단면을 포함하고, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기는 상기 제1 및 제2 할단면을 포함하고, 상기 레이저 구조체는 제1 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면은 상기 제2 면의 반대측의 면이고, 상기 제1 및 제2 할단면은, 각각 상기 제1 면의 엣지로부터 상기 제2 면의 엣지까지 연장되어 있고, 상기 제1 및 제2 할단면의 각각에는, 상기 지지 기체의 단부면 및 상기 반도체 영역의 단부면이 나타나 있고, 상기 제1 및 제2 할단면은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역을 포함한다. 따라서, 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 할단면이, 전술한 바와 같은 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는, 평탄성, 수직성을 갖게 되어, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 제1 및 제2 할단면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함한다. 따라서, 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 할단면이, 지지 기체의 육방정계 III족 질화물 반도체의 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 할단면이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 제1 및 제2 할단면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함한다. 따라서, 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 할단면 중 적어도 활성층에 포함되는 부분이, 전술한 바와 같은 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는, 평탄성, 수직성을 갖게 되어, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 제1 및 제2 할단면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함한다. 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 할단면 중 적어도 활성층에 포함되는 부분이, 지지 기체의 육방정계 III족 질화물 반도체의 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 할단면이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면이, 기판 주요면에 수직에 가까운 면을 얻을 수 있을 가능성이 높아진다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 지지 기체의 두께는 400 ㎛ 이하이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 레이저 공진기를 위한 양질의 할단면을 얻기 위해 이용할 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 지지 기체의 두께는 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이다. 두께 50 ㎛ 이상이면, 핸들링이 용이해져, 생산 수율이 향상된다. 100 ㎛ 이하이면, 레이저 공진기를 위한 양질의 할단면을 얻기 위해 이용할 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 활성층으로부터의 레이저 광은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 편광되어 있다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 저임계값 전류를 실현할 수 있는 밴드 천이는 편광성을 갖는다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서의 LED 모드에서의 광은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축을 주요면에 투영한 방향으로 편광 성분(I2)과, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 편광 성분(I1)을 포함하고, 상기 편광 성분(I1)은 상기 편광 성분(I2)보다 크다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 의하면, LED 모드에서 큰 발광 강도의 모드의 광을, 레이저 공진기를 이용하여 레이저 발진시킬 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나의 면으로부터 -4도 이상 +4도 이하의 범위에서 오프된 미(微)경사면이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 의하면, 이들 전형적인 반극성면으로부터의 미경사면에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성의 제1 및 제2 단부면을 제공할 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 의하면, 이들 전형적인 반극성면에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성의 제1 및 제2 단부면을 제공할 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 지지 기체의 적층 결함 밀도는 1×104 cm-1 이하이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 의하면, 적층 결함 밀도가 1×104 cm-1 이하이기 때문에, 우발적인 사정에 의해 할단면의 평탄성 및/또는 수직성이 흐트러질 가능성이 낮다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 지지 기체는, GaN, AlGaN, AlN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함한다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에 의하면, 이들 질화갈륨계 반도체를 포함하는 기판을 이용할 때, 공진기로서 이용할 수 있는 제1 및 제2 단부면을 얻을 수 있다. AlN 기판 또는 AlGaN 기판을 이용할 때, 편광도를 크게 할 수 있고, 또 저굴절률에 의해 광차폐를 강화시킬 수 있다. InGaN 기판을 이용할 때, 기판과 발광층의 격자 부정합율을 작게 할 수 있어, 결정 품질을 향상시킬 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 상기 제1 및 제2 할단면 중 어느 한쪽 이상에 형성된 유전체 다층막을 더 포함한다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서도, 파단면에도 단부면 코팅을 적용할 수 있다. 단부면 코팅에 의해 반사율을 조정할 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 활성층은, 파장 360 nm 이상 600 nm 이하의 광을 발생하도록 형성된 발광 영역을 포함한다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자는, 반극성면을 이용하여, LED 모드의 편광을 유효하게 이용한 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 얻을 수 있고, 저임계값 전류를 얻을 수 있다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서, 상기 활성층은, 파장 430 nm 이상 550 nm 이하의 광을 발생하도록 형성된 양자 우물 구조를 포함한다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자는, 반극성면을 이용하여, 피에조 전계의 저감과 발광층 영역의 결정 품질 향상에 의해 양자 효율을 향상시키는 것이 가능해져, 파장 430 nm 이상 550 nm 이하의 광의 발생에 이용할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법은, 육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하고 반극성 주요면을 갖는 기판을 준비하는 공정과, 상기 반극성 주요면 상에 형성된 반도체 영역과 상기 기판을 포함하는 레이저 구조체, 애노드 전극 및 캐소드 전극을 갖는 기판 생산물을 형성하는 공정과, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 상기 기판 생산물의 제1 면을 부분적으로 스크라이브하는 공정과, 상기 기판 생산물의 제2 면으로의 압박에 의해 상기 기판 생산물의 분리를 행하여, 별도의 기판 생산물 및 레이저 바를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 제1 면은 상기 제2 면의 반대측의 면이고, 상기 반도체 영역은 상기 제1 면과 상기 기판 사이에 위치하고, 상기 레이저 바는, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면까지 연장되어 있고 상기 분리에 의해 형성된 제1 및 제2 단부면을 가지며, 상기 제1 및 제2 단부면은 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성하고, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 상기 레이저 구조체 상에 형성되고, 상기 반도체 영역은, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제1 클래드층과, 제2 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제2 클래드층과, 상기 제1 클래드층과 상기 제2 클래드층 사이에 형성된 활성층을 포함하고, 상기 제1 클래드층, 상기 제2 클래드층 및 상기 활성층은, 상기 반극성 주요면의 법선축을 따라서 배열되어 있고, 상기 활성층은 질화갈륨계 반도체층을 포함하고, 상기 기판의 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향으로 상기 법선축에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있고, 상기 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 135도 이하의 범위이고, 상기 제1 및 제2 단부면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 m-n면과 교차하고, 상기 제1 및 제2 단부면은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역을 포함한다. 따라서, 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 단부면이, 전술한 바와 같은 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는, 평탄성, 수직성을 갖게 되어, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 방법에서, 상기 제1 및 제2 단부면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함한다. 따라서, 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 단부면이, 지지 기체의 육방정계 III족 질화물 반도체의 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 단부면이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 방법에서, 상기 제1 및 제2 단부면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함한다. 따라서, 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 단부면 중 적어도 활성층에 포함되는 부분이, 전술한 바와 같은 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는, 평탄성, 수직성을 갖게 되어, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 방법에서, 상기 제1 및 제2 단부면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함한다. 공진기 미러가 되는 제1 및 제2 단부면 중 적어도 활성층에 포함되는 부분이, 지지 기체의 육방정계 III족 질화물 반도체의 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 단부면이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 방법에서는, 상기 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면이, 기판 주요면에 수직에 가까운 면을 얻을 수 있을 가능성이 높아진다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
이 방법에서는, 상기 기판 생산물을 형성하는 상기 공정에서, 상기 기판은, 상기 기판의 두께가 400 ㎛ 이하가 되도록 슬라이스 또는 연삭과 같은 가공이 실시되고, 상기 제2 면은 상기 가공에 의해 형성된 가공면 또는 상기 가공면 상에 형성된 전극을 포함하는 면이다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 레이저 공진기를 위한 양질의 단부면을 얻기 위해 이용할 수 있다.
이 방법에서는, 상기 기판 생산물을 형성하는 상기 공정에서, 상기 기판은, 상기 기판의 두께가 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 되도록 연마되고, 상기 제2 면은 상기 연마에 의해 형성된 연마면 또는 상기 연마면 상에 형성된 전극을 포함하는 면이다. 두께 50 ㎛ 이상이면, 핸들링이 용이해져, 생산 수율이 향상된다. 100 ㎛ 이하이면, 레이저 공진기를 위한 양질의 단부면을 얻기 위해 이용할 수 있다.
이 방법에서는, 상기 스크라이브는 레이저 스크라이버를 이용하여 행해지고, 상기 스크라이브에 의해 스크라이브 홈이 형성되고, 상기 스크라이브 홈의 길이는, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 a-n면과 상기 제1 면의 교차선의 길이보다 짧다. 이 방법에 의하면, 기판 생산물의 할단에 의해, 별도의 기판 생산물 및 레이저 바가 형성된다. 이 할단은, 레이저 바의 할단선에 비해 짧은 스크라이브 홈을 이용하여 일어난다.
이 방법에서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나이다. 이 방법에 의하면, 이들 전형적인 반극성면에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성의 제1 및 제2 단부면을 제공할 수 있다.
이 방법에서, 상기 기판은, GaN, AlGaN, AlN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함한다. 이 방법에 의하면, 이들 질화갈륨계 반도체를 포함하는 기판을 이용할 때, 공진기로서 이용할 수 있는 제1 및 제2 단부면을 얻을 수 있다. AlN 기판 또는 AlGaN 기판을 이용할 때, 편광도를 크게 할 수 있고, 또 저굴절률에 의해 광차폐를 강화할 수 있다. InGaN 기판을 이용할 때, 기판과 발광층의 격자 부정합율을 작게 할 수 있어, 결정 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 각 측면에 따른 상기 목적 및 다른 목적, 특징, 그리고 이점은, 첨부 도면을 참조하여 진행되는 본 발명의 바람직한 실시형태의 이하의 상세한 설명에서 보다 용이하게 밝혀진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 각 측면에 의하면, 육방정계 III족 질화물의 c축이 m축 방향으로 경사진 지지 기체의 반극성면 상에서, 높은 발진 수율의 레이저 공진기를 갖는 III족 질화물 반도체 레이저 소자가 제공되고, 또, 본 발명의 각 측면에 의하면, 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법이 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서의 활성층에서의 밴드 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 활성층에서의 발광의 편광을 나타낸 도면이다.
도 4는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 단부면과 활성층의 m면의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법의 주요 공정을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법의 주요 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 결정 격자에서의 {20-21}면을 나타내고, 공진기 단부면의 주사형 전자 현미경 이미지를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 1에 나타난 레이저 다이오드의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 구해진 편광도(ρ)와 임계값 전류 밀도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 GaN 기판의 m축 방향에 대한 c축의 경사각과 발진 수율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 적층 결함 밀도와 발진 수율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 12는 기판 두께와 발진 수율의 관계를 나타낸 도면이다.
도 13은 (20-21)면과 다른 면방위(지수)가 이루는 각도를 나타낸 도면이다.
도 14는 (20-21)면과 (-101-6)면 및 (-1016)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다.
도 15는 (20-21)면과 (-101-7)면 및 (-1017)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다.
도 16은 (20-21)면과 (-101-8)면 및 (-1018)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다.
도 17은 GaN의 원자 배치를 나타낸 도면이다.
도 18은 GaN 기판의 오프각과, 발진 수율과, 면지수의 관계를 나타낸 도면이다.
도 19는 면지수와, 면지수와 m면이 이루는 각도와, 주요면과 c면이 이루는 각도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 20은 GaN 기판의 오프각과, 발진 수율과, GaN 기판의 오프각이 70.53±10도의 범위의 관계를 나타낸 도면이다.
도 21은 기판 주요면으로부터의 c축의 경사 각도와 편광도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 22는 전류 밀도와 편광도의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 지견은, 예시로서 나타낸 첨부 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해할 수 있다. 이어서, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 III족 질화물 반도체 레이저 소자 및 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법에 따른 실시형태를 설명한다. 가능한 경우에는, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, 이득 가이드형의 구조를 갖지만, 본 발명의 실시형태는, 이득 가이드형의 구조로 한정되지 않는다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, 레이저 구조체(13) 및 전극(15)을 포함한다. 레이저 구조체(13)는, 지지 기체(17) 및 반도체 영역(19)을 포함한다. 지지 기체(17)는, 육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하고, 또 반극성 주요면(17a) 및 이면(17b)을 갖는다. 반도체 영역(19)은, 지지 기체(17)의 반극성 주요면(17a) 상에 형성된다. 전극(15)은, 레이저 구조체(13)의 반도체 영역(19) 상에 설치되어 있다. 반도체 영역(19)은, 제1 클래드층(21)과, 제2 클래드층(23)과, 활성층(25)을 포함한다. 제1 클래드층(21)은, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하고, 예를 들어 n형 AlGaN, n형 InAlGaN 등을 포함한다. 제2 클래드층(23)은, 제2 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하고, 예를 들어 p형 AlGaN, p형 InAlGaN 등을 포함한다. 활성층(25)은, 제1 클래드층(21)과 제2 클래드층(23) 사이에 형성되어 있다. 활성층(25)은 질화갈륨계 반도체층을 포함하고, 이 질화갈륨계 반도체층은 예를 들어 웰층(25a)이다. 활성층(25)은 질화갈륨계 반도체를 포함하는 장벽층(25b)을 포함하고, 웰층(25a) 및 장벽층(25b)은 교대로 배열되어 있다. 웰층(25a)은, 예를 들어 InGaN 등을 포함하고, 장벽층(25b)은 예를 들어 GaN, InGaN 등을 포함한다. 활성층(25)은, 파장 360 nm 이상 600 nm 이하의 광을 발생하도록 형성된 양자 우물 구조를 포함할 수 있다. 반극성면을 이용하여, 파장 430 nm 이상 550 nm 이하의 광을 발생시킬 수 있다. 제1 클래드층(21), 제2 클래드층(23) 및 활성층(25)은, 반극성 주요면(17a)의 법선축(NX)을 따라서 배열되어 있다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서, 레이저 구조체(13)는, 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 법선축(NX)에 의해 규정되는 m-n면과 교차하는 제1 할단면(27) 및 제2 할단면(29)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 직교 좌표계(S) 및 결정 좌표계(CR)가 그려져 있다. 법선축(NX)은, 직교 좌표계(S)의 Z축 방향을 향한다. 반극성 주요면(17a)은, 직교 좌표계(S)의 X축 및 Y축에 의해 규정되는 정해진 평면과 평행하게 연장되어 있다. 또, 도 1에는, 대표적인 c면(Sc)이 그려져 있다. 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축은, 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향으로 법선축(NX)에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, 절연막(31)을 더 포함한다. 절연막(31)은 레이저 구조체(13)의 반도체 영역(19)의 표면(19a)을 덮고 있고, 반도체 영역(19)은 절연막(31)과 지지 기체(17) 사이에 위치한다. 지지 기체(17)는 육방정계 III족 질화물 반도체를 포함한다. 절연막(31)은 개구(31a)를 가지며, 개구(31a)는 반도체 영역(19)의 표면(19a)과 상기 m-n면의 교차선(LIX)의 방향으로 연장되어 있고, 예를 들어 스트라이프 형상을 이룬다. 전극(15)은, 개구(31a)를 통해 반도체 영역(19)의 표면(19a)(예를 들어, 제2 도전형 컨택트층(33))과 접촉하고 있고, 상기 교차선(LIX)의 방향으로 연장되어 있다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서, 레이저 도파로는, 제1 클래드층(21), 제2 클래드층(23) 및 활성층(25)을 포함하고, 또 상기 교차선(LIX)의 방향으로 연장되어 있다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서, 제1 할단면(27) 및 제2 할단면(29)은, 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 법선축(NX)에 의해 규정되는 m-n면과 교차한다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)의 레이저 공진기는 제1 및 제2 할단면(27, 29)을 포함하고, 제1 할단면(27) 및 제2 할단면(29)의 한쪽으로부터 다른 한쪽으로 레이저 도파로가 연장되어 있다. 레이저 구조체(13)는 제1 면(13a) 및 제2 면(13b)을 포함하고, 제1 면(13a)은 제2 면(13b)의 반대측의 면이다. 제1 및 제2 할단면(27, 29)은, 제1 면(13a)의 엣지(13c)로부터 제2 면(13b)의 엣지(13d)까지 연장되어 있다. 제1 및 제2 할단면(27, 29)은, c면, m면 또는 a면과 같은 지금까지의 벽개면과는 상이하다.
제1 및 제2 할단면(27, 29)은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역(이하, 영역(R)이라고 함)을 포함한다. 그리고, 제1 및 제2 할단면(27, 29) 중 활성층(25)에 포함되는 부분은, 상기 영역(R)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 따라서, 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 이러한 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 가지며, 따라서, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
그리고, 제1 및 제2 할단면(27, 29)은, 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향(벡터(VC))으로부터 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열(벡터(NX)의 방향을 따라서 연장되는 배열)이 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함할 수도 있다(도 17 참조). 제1 및 제2 할단면(27, 29)에서 활성층(25)에 포함되는 부분은, 지지 기체(17)의 상기 N 원자-Ga 원자의 배열(벡터(NX)의 방향을 따라서 연장되는 배열)이 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 상기 영역의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 특히, 상기 영역(R)과, 지지 기체(17)의 벡터(NX)를 따라서 연장되어 있는 상기 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가, ±10도 이하의 범위 내에 있을 수 있다. 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 할단면(27, 29)이, 지지 기체(17)의 벡터(NX)를 따라서 연장되어 있는 상기 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
도 19에 나타내는 표는, 지지 기체(17)의 반극성 주요면(17a)이, 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)과 이루는 각도(각도(ALPHA))로 반극성 주요면(17a)과 직교하고, 제1 및 제2 할단면(27, 29)을 따라서 연장되는 면의 면지수의 대응을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 도 19를 참조하면, 본 실시형태에서, 지지 기체(17)의 반극성 주요면(17a)과, 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)이 이루는 각도(각도(ALPHA))는, 64.84±5도 이상 79.37±5도 이하의 범위내에 있을 수 있다. 이와 같이, 지지 기체(17)의 반극성 주요면(17a)과, 지지 기체(17)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)이 이루는 각도(각도(ALPHA))는, 64.84±5도 이상 79.37±5도 이하의 범위내에 있는 경우도, 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에 의하면, 레이저 공진기를 구성하는 제1 및 제2 할단면(27, 29)이 m-n면과 교차한다. 이 때문에, m-n면과 반극성면(17a)의 교차선 방향으로 연장되어 있는 레이저 도파로를 형성할 수 있다. 이 때문에, III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, 저임계값 전류를 가능하게 하는 레이저 공진기를 갖게 된다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, n측 광가이드층(35) 및 p측 광가이드층(37)을 포함한다. n측 광가이드층(35)은, 제1 부분(35a) 및 제2 부분(35b)을 포함하고, n측 광가이드층(35)은 예를 들어 GaN, InGaN 등을 포함한다. p측 광가이드층(37)은, 제1 부분(37a) 및 제2 부분(37b)을 포함하고, p측 광가이드층(37)은 예를 들어 GaN, InGaN 등을 포함한다. 캐리어 블록층(39)은, 예를 들어 제1 부분(37a)과 제2 부분(37b) 사이에 형성된다. 지지 기체(17)의 이면(17b)에는 별도의 전극(41)이 설치되고, 전극(41)은 예를 들어 지지 기체(17)의 이면(17b)을 덮고 있다.
도 2는 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서의 활성층에서의 밴드 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)의 활성층(25)에서의 발광의 편광을 나타낸 도면이다. 도 4는, c축 및 m축에 의해 규정되는 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 밴드 구조(BAND)의 Γ점 근방에서는, 전도대와 가전자대 사이의 가능한 천이는 3개 있다. A밴드 및 B밴드는 비교적 작은 에너지차이다. 전도대와 A밴드의 천이(Ea)에 의한 발광은 a축 방향으로 편광되어 있고, 전도대와 B밴드의 천이(Eb)에 의한 발광은 c축을 주요면에 투영한 방향으로 편광되어 있다. 레이저 발진에 관해, 천이(Ea)의 경계값은 천이(Eb)의 경계값보다 작다.
도 2의 (b)를 참조하면, III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서의 LED 모드에서의 광의 스펙트럼이 나타나 있다. LED 모드에서의 광은, 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향의 편광 성분(I1)과, 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축을 주요면에 투영한 방향의 편광 성분(I2)을 포함하고, 편광 성분(I1)은 편광 성분(I2)보다 크다. 편광도(ρ)는 (I1-I2)/(I1+I2)에 의해 규정된다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)의 레이저 공진기를 이용하여, LED 모드에서 큰 발광 강도의 모드의 광을 레이저 발진시킬 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 할단면(27, 29)의 하나 이상, 또는 각각에 형성된 유전체 다층막(43a, 43b)을 더 포함할 수 있다. 할단면(27, 29)에도 단부면 코팅을 적용할 수 있다. 단부면 코팅에 의해 반사율을 조정할 수 있다.
도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 활성층(25)으로부터의 레이저 광(L)은 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 편광되어 있다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서, 저임계값 전류를 실현할 수 있는 밴드 천이는 편광성을 갖는다. 레이저 공진기를 위한 제1 및 제2 할단면(27, 29)은, c면, m면 또는 a면과 같은 지금까지의 벽개면과는 상이하다. 그러나, 제1 및 제2 할단면(27, 29)은 공진기를 위한, 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖는다. 이 때문에, 제1 및 제2 할단면(27, 29)과 이들 할단면(27, 29) 사이에 연장되어 있는 레이저 도파로를 이용하여, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, c축을 주요면에 투영한 방향으로 편광되는 천이(Eb)의 발광보다 강한 천이(Ea)의 발광을 이용하여 저임계값의 레이저 발진이 가능해진다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 제1 및 제2 할단면(27, 29)의 각각에는, 지지 기체(17)의 단부면(17c) 및 반도체 영역(19)의 단부면(19c)이 나타나 있고, 단부면(17c) 및 단부면(19c)은 유전체 다층막(43a)으로 덮여 있다. 지지 기체(17)의 단부면(17c) 및 활성층(25)에서의 단부면(25c)의 법선 벡터(NA)와 활성층(25)의 m축 벡터(MA)가 이루는 각도(BETA)는, III족 질화물 반도체의 c축 및 m축에 의해 규정되는 제1 평면(S1)에서 규정되는 성분(BETA)1과, 제1 평면(S1)(이해를 쉽게 하기 위해 도시하지 않지만 「S1」로 하여 참조) 및 법선축(NX)과 직교하는 제2 평면(S2)(이해를 쉽게 하기 위해 도시하지 않지만 「S2」로 하여 참조)에서 규정되는 성분(BETA)2에 의해 규정된다. 성분(BETA)1은, III족 질화물 반도체의 c축 및 m축에 의해 규정되는 제1 평면(S1)에서 (ALPHA-5)도 이상 (ALPHA+5)도 이하의 범위일 수 있다. 이 각도 범위는, 도 4에서, 대표적인 m면(SM)과 참조면(FA)이 이루는 각도로서 표시되어 있다. 대표적인 m면(SM)이, 이해를 쉽게 하기 위해, 도 4에서, 레이저 구조체의 내측으로부터 외측에 걸쳐 그려져 있다. 참조면(FA)은, 활성층(25)의 단부면(25c)에 따라서 연장되어 있다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)는, c축 및 m축의 한쪽으로부터 다른 한쪽으로 취해지는 각도(BETA)에 관해, 상기 수직성을 만족하는 단부면을 갖는다. 또, 성분(BETA)2은 제2 평면(S2)에서 -5도 이상 +5도 이하의 범위일 수 있다. 여기서, BETA2=(BETA)1 2+(BETA)2 2이다. 이 때, III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)의 단부면(할단면(27, 29))은, 반극성면(17a)의 법선축(NX)에 수직인 면에서 규정되는 각도에 관해 상기 수직성을 만족한다.
다시 도 1을 참조하면, III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 지지 기체(17)의 두께(DSUB)는 400 ㎛ 이하일 수 있다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서는, 레이저 공진기를 위한 양질의 할단면을 얻을 수 있다. III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 지지 기체(17)의 두께(DSUB)는 또한 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하일 수 있다. 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 또한 레이저 공진기를 위한 양질의 할단면을 얻을 수 있다. 또, 핸들링이 용이해져, 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 법선축(NX)과 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축이 이루는 각도(ALPHA)는, 또한 45도 이상일 수 있고, 또 80도 이하일 수 있다. 또, 각도(ALPHA)는 100도 이상일 수 있고, 또 135도 이하일 수 있다. 45도 미만 및 135도를 넘는 각도에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면이 m면으로 이루어질 가능성이 높아진다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 법선축(NX)과 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축이 이루는 각도(ALPHA)는, 또한 63도 이상일 수 있고, 또 80도 이하일 수 있다. 또, 각도(ALPHA)는 100도 이상일 수 있고, 또 117도 이하일 수 있다. 63도 미만 및 117도를 넘는 각도에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면의 일부에, m면이 출현할 가능성이 있다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다.
반극성 주요면(17a)은, 또한 {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 이들 면으로부터 -4도 이상 +4도 이하의 범위에서 미(微)경사진 면도 상기 주요면으로 할 수 있다. 이들 전형적인 반극성면(17a)에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성의 제1 및 제2 단부면(할단면(27, 29))을 제공할 수 있다. 또, 이러한 전형적인 면방위에 걸친 각도의 범위에서, 충분한 평탄성 및 수직성을 나타내는 단부면을 얻을 수 있다.
III족 질화물 반도체 레이저 소자(11)에서는, 지지 기체(17)의 적층 결함 밀도는 1×104 cm-1 이하일 수 있다. 적층 결함 밀도가 1×104 cm-1 이하이기 때문에, 우발적인 사정에 의해 할단면의 평탄성 및/또는 수직성이 흐트러질 가능성이 낮다. 또, 지지 기체(17)는, GaN, AlN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 질화갈륨계 반도체를 포함하는 기판을 이용할 때, 공진기로서 이용할 수 있는 단부면(할단면(27, 29))을 얻을 수 있다. AlN 또는 AlGaN 기판을 이용할 때, 편광도를 크게 할 수 있고, 또 저굴절률에 의해 광차폐를 강화할 수 있다. InGaN 기판을 이용할 때, 기판과 발광층의 격자 부정합율을 작게 할 수 있어, 결정 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5는, 본 실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법의 주요 공정을 나타낸 도면이다. 도 6의 (a)를 참조하면, 기판(51)이 나타나 있다. 공정 S101에서는, III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작을 위한 기판(51)을 준비한다. 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축(벡터(VC))은, 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향(벡터 VM)으로 법선축(NX)에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있다. 이 때문에, 기판(51)은, 육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하는 반극성 주요면(51a)을 갖는다.
공정 S102에서는, 기판 생산물(SP)을 형성한다. 도 6의 (a)에서는, 기판 생산물(SP)은 거의 원판형의 부재로서 그려져 있지만, 기판 생산물(SP)의 형상은 이것으로 한정되지 않는다. 기판 생산물(SP)을 얻기 위해, 우선, 공정 S103에서는, 레이저 구조체(55)를 형성한다. 레이저 구조체(55)는, 반도체 영역(53) 및 기판(51)을 포함하고 있고, 공정 S103에서, 반도체 영역(53)은 반극성 주요면(51a) 상에 형성된다. 반도체 영역(53)을 형성하기 위해, 반극성 주요면(51a) 상에, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(57), 발광층(59) 및 제2 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(61)을 순서대로 성장시킨다. 제1 도정형 질화갈륨계 반도체 영역(57)은 예를 들어 n형 클래드층을 포함하고, 제2 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(61)은 예를 들어 p형 클래드층을 포함할 수 있다. 발광층(59)은 제1 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(57)과 제2 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(61) 사이에 형성되고, 또 활성층, 광가이드층 및 전자 블록층 등을 포함할 수 있다. 제1 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(57), 발광층(59) 및 제2 도전형 질화갈륨계 반도체 영역(61)은, 반극성 주요면(51a)의 법선축(NX)을 따라서 배열되어 있다. 이러한 반도체층은 에피택셜 성장한다. 반도체 영역(53) 위에는 절연막(54)이 덮여 있다. 절연막(54)은 예를 들어 실리콘 산화물로 이루어진다. 절연막(54)의 개구(54a)를 갖는다. 개구(54a)는 예를 들어 스트라이프형상을 이룬다.
공정 S104에서는, 레이저 구조체(55) 위에, 애노드 전극(58a) 및 캐소드 전극(58b)이 형성된다. 또, 기판(51)의 이면에 전극을 형성하기 전에, 결정 성장에 이용한 기판의 이면을 연마하여, 원하는 두께(DSUB)의 기판 생산물(SP)을 형성한다. 전극의 형성에서는, 예를 들어 애노드 전극(58a)이 반도체 영역(53) 상에 형성되고, 캐소드 전극(58b)이 기판(51)의 이면(연마면; 51b) 상에 형성된다. 애노드 전극(58a)은 X축 방향으로 연장되어 있고, 캐소드 전극(58b)은 이면(51b)의 전체면을 덮고 있다. 이러한 공정에 의해, 기판 생산물(SP)이 형성된다. 기판 생산물(SP)은, 제1 면(63a)과, 이것과 반대측에 위치하는 제2 면(63b)을 포함한다. 반도체 영역(53)은 제1 면(63a)과 기판(51) 사이에 위치된다.
공정 S105에서는, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기판 생산물(SP)의 제1 면(63a)을 스크라이브한다. 이 스크라이브는, 레이저 스크라이버(10a)를 이용하여 행해진다. 스크라이브에 의해 스크라이브 홈(65a)이 형성된다. 도 6의 (b)에서는, 5개의 스크라이브 홈이 이미 형성되어 있고, 레이저 빔(LB)을 이용하여 스크라이브 홈(65b)의 형성이 진행되고 있다. 스크라이브 홈(65a)의 길이는, 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 및 법선축(NX)에 의해 규정되는 a-n면과 제1 면(63a)의 교차선(AIS)의 길이보다 짧고, 교차선(AIS)의 일부분에 레이저 빔(LB)의 조사가 행해진다. 레이저 빔(LB)의 조사에 의해, 특정 방향으로 연장되어 있고 반도체 영역에 도달하는 홈이 제1 면(63a)에 형성된다. 스크라이브 홈(65a)은 예를 들어 기판 생산물(SP)의 하나의 엣지에 형성될 수 있다.
공정 S106에서는, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판 생산물(SP)의 제2 면(63b)에 대한 압박에 의해 기판 생산물(SP)의 분리를 행하여, 기판 생산물(SP1) 및 레이저 바(LB1)를 형성한다. 압박은, 예를 들어 블레이드(69)와 같은 브레이킹 장치를 이용하여 행해진다. 블레이드(69)는, 한방향으로 연장되어 있는 엣지(69a)와, 엣지(69a)를 규정하는 2개 이상의 블레이드면(69b, 69c)을 포함한다. 또, 기판 생산물(SP1)의 압박은 지지 장치(71) 상에서 행해진다. 지지 장치(71)는, 지지면(71a)과 오목부(71b)를 포함하고, 오목부(71b)는 한방향으로 연장되어 있다. 오목부(71b)는, 지지면(71a)에 형성되어 있다. 기판 생산물(SP1)의 스크라이브 홈(65a)의 방향 및 위치를 지지 장치(71)의 오목부(71b)의 연장 방향에 맞춰, 기판 생산물(SP1)을 지지 장치(71) 상에서 오목부(71b)에 위치 결정한다. 오목부(71b)의 연장 방향에 브레이킹 장치의 엣지의 방향을 맞춰, 제2 면(63b)과 교차하는 방향으로부터 브레이킹 장치의 엣지를 기판 생산물(SP1)에 밀어붙인다. 교차 방향은 제2 면(63b)과 거의 수직 방향일 수 있다. 이것에 의해, 기판 생산물(SP)의 분리를 행하여, 기판 생산물(SP1) 및 레이저 바(LB1)를 형성한다. 밀어붙임으로써, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)을 갖는 레이저 바(LB1)가 형성되고, 이들 단부면(67a, 67b)은 적어도 발광층의 일부를 반도체 레이저의 공진 미러에 적용할 수 있는 정도의 수직성 및 평탄성을 갖는다.
형성된 레이저 바(LB1)는, 상기 분리에 의해 형성된 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)을 가지며, 단부면(67a, 67b)은 각각 제1 면(63a)으로부터 제2 면(63b)까지 연장되어 있다. 이 때문에, 단부면(67a, 67b)은, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성하고, XZ면과 교차한다. 이 XZ면은, 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 법선축(NX)에 의해 규정되는 m-n면에 대응한다.
제1 및 제2 단부면(67a, 67b)은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역[이하, 영역(R1)이라고 함]을 포함한다. 그리고, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b) 중 발광층(59)의 활성층에 포함되는 부분은, 상기 영역(R1)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 따라서, 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이, 이러한 면지수의 영역을 포함하기 때문에, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 가지며, 따라서, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
그리고, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)은, 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향(벡터(VC))으로부터 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열[벡터(NX)의 방향을 따라서 연장되는 배열]이 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함할 수도 있다(도 17 참조). 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)에서 발광층(59)의 활성층에 포함되는 부분은, 기판(51)의 상기 N 원자-Ga 원자의 배열[벡터(NX)의 방향을 따라서 연장되는 배열]이 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 상기 영역의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 특히, 상기 영역(R1)과, 기판(51)의 벡터(NX)를 따라서 연장되어 있는 상기 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가, ±10도 이하의 범위내에 있을 수 있다. 레이저 공진기에 포함되는 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이, 기판(51)의 벡터(NX)를 따라서 연장되어 있는 상기 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 경우라 하더라도, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
도 19에 나타내는 표는, 기판(51)의 반극성 주요면(51a)이, 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)과 이루는 각도(각도(ALPHA))와, 반극성 주요면(51a)과 직교하고, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)을 따라서 연장되는 면의 면지수의 대응을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 도 19를 참조하면, 본 실시형태에서, 기판(51)의 반극성 주요면(51a)과, 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)이 이루는 각도(각도(ALPHA))는, 64.84±5도 이상 79.37±5도 이하의 범위내에 있을 수 있다. 이와 같이, 기판(51)의 반극성 주요면(51a)과, 기판(51)의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면(면 Sc)이 이루는 각도(각도(ALPHA))는, 64.84±5도 이상 79.37±5도 이하의 범위내에 있는 경우도, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이 공진기 미러로서의 평탄성, 수직성을 갖게 되므로, 레이저 공진기의 발진 수율이 향상된다.
이 방법에 의하면, 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 기판 생산물(SP)의 제1 면(63a)을 스크라이브한 후에, 기판 생산물(SP)의 제2 면(63b)으로의 압박에 의해 기판 생산물(SP)의 분리를 행하여, 새로운 기판 생산물(SP1) 및 레이저 바(LB1)를 형성한다. 이 때문에, m-n면과 교차하도록, 레이저 바(LB1)에 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)이 형성된다. 이 단부면 형성에 의하면, 제1 및 제2 단부면(67a, 67b)에 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성이 제공된다.
또, 이 방법에서, 형성된 레이저 도파로는, 육방정계 III족 질화물의 c축의 경사 방향으로 연장되어 있다. 드라이 에칭면을 이용하지 않고, 이 레이저 도파로를 제공할 수 있는 공진기 미러 단부면을 형성하고 있다.
이 방법에 의하면, 기판 생산물(SP1)의 할단에 의해, 새로운 기판 생산물(SP1) 및 레이저 바(LB1)가 형성된다. 공정 S107에서는, 압박에 의한 분리를 반복하여, 다수의 레이저 바를 제작한다. 이 할단은, 레이저 바(LB1)의 할단선(BREAK)에 비해 짧은 스크라이브 홈(65a)을 이용하여 일어난다.
공정 S108에서는, 레이저 바(LB1)의 단부면(67a, 67b)에 유전체 다층막을 형성하여, 레이저 바 생산물을 형성한다. 공정 S109에서는, 이 레이저 바 생산물을 개개의 반도체 레이저 칩으로 분리한다.
본 실시형태에 따른 제조 방법에서는, 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 및 100도 이상 135도 이하의 범위일 수 있다. 45도 미만 및 135도를 넘는 각도에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면이 m면으로 이루어질 가능성이 높아진다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 및 100도 이상 117도 이하의 범위일 수 있다. 45도 미만 및 135도를 넘는 각도에서는, 압박에 의해 형성되는 단부면의 일부에, m면이 출현할 가능성이 있다. 또, 80도 초과 100도 미만의 각도에서는, 원하는 평탄성 및 수직성을 얻을 수 없을 우려가 있다. 반극성 주요면(51a)은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 이들 면으로부터 -4도 이상 +4도 이하의 범위에서 미경사진 면도 상기 주요면으로 할 수 있다. 이들 전형적인 반극성면에서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성 및 수직성으로 레이저 공진기를 위한 단부면을 제공할 수 있다.
또, 기판(51)은, GaN, AlN, AlGaN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 질화갈륨계 반도체를 포함하는 기판을 이용할 때, 레이저 공진기로서 이용할 수 있는 단부면을 얻을 수 있다. 기판(51)은 GaN을 포함할 수 있다.
기판 생산물(SP)을 형성하는 공정 S104에서, 결정 성장에 사용된 반도체 기판에는, 기판 두께가 400 ㎛ 이하가 되도록 슬라이스 또는 연삭과 같은 가공이 실시되고, 제2 면(63b)이 연마에 의해 형성된 가공면일 수 있다. 이 기판 두께에서는, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성할 수 있을 정도의 충분한 평탄성, 수직성 또는 이온 손상이 없는 단부면(67a, 67b)을 양호한 수율로 형성할 수 있다. 제2 면(63b)이 연마에 의해 형성된 연마면이고, 또한 연마되어 기판 두께가 100 ㎛ 이하일 수 있다. 또, 기판 생산물(SP)을 비교적 용이하게 취급하기 위해서는, 기판 두께가 50 ㎛ 이상일 수 있다.
본 실시형태에 따른 레이저 단부면의 제조 방법에서는, 레이저 바(LB1)에서도, 도 3을 참조하면서 설명된 각도(BETA)가 규정된다. 레이저 바(LB1)에서는, 각도(BETA)의 성분(BETA)1은, III족 질화물 반도체의 c축 및 m축에 의해 규정되는 제1 평면[도 3을 참조한 설명에서의 제1 평면(S1)에 대응하는 면]에서 (ALPHA-5)도 이상 (ALPHA+5)도 이하의 범위일 수 있다. 레이저 바(LB1)의 단부면(67a, 67b)은, c축 및 m축의 한쪽으로부터 다른 한쪽으로 취해지는 각도(BETA)의 각도 성분에 관해 상기 수직성을 만족한다. 또, 각도(BETA)의 성분(BETA)2은, 제2 평면(도 3에 나타낸 제2 평면(S2)에 대응하는 면)에서 -5도 이상 +5도 이하의 범위일 수 있다. 이 때, 레이저 바(LB1)의 단부면(67a, 67b)은, 반극성면(51a)의 법선축(NX)에 수직인 면에서 규정되는 각도(BETA)의 각도 성분에 관해 상기 수직성을 만족한다.
단부면(67a, 67b)은, 반극성면(51a) 상에 에피택셜로 성장시킨 복수의 질화갈륨계 반도체층으로의 압박에 의한 브레이크에 의해 형성된다. 반극성면(51a) 상에 대한 에피택셜막이기 때문에, 단부면(67a, 67b)은, 지금까지 공진기 미러로서 이용되어 온 c면, m면 또는 a면과 같은 바닥면 지수의 벽개면이 아니다. 그러나, 반극성면(51a) 상에 대한 에피택셜막의 적층의 브레이크에서, 단부면(67a, 67b)은, 공진기 미러로서 적용 가능한 평탄성 및 수직성을 갖는다.
(실시예 1)
이하와 같이, 반극성면 GaN 기판을 준비하여 할단면의 수직성을 관찰했다. 기판으로는, HVPE법으로 두껍게 성장시킨 (0001) GaN 잉곳으로부터 m축 방향으로 75도의 각도로 잘라낸 {20-21}면 GaN 기판을 이용했다. GaN 기판의 주요면은 경면 마무리되고, 이면은 연삭 마무리된 체크무늬 상태였다. 기판의 두께는 370 ㎛였다.
체크무늬 상태의 이면측에, 다이아몬드 펜을 이용하여, c축을 기판 주요면에 투영한 방향으로 수직으로 금긋기선을 그은 후, 압박하여 기판을 할단했다. 얻어진 할단면의 수직성을 관찰하기 위해, 주사형 전자 현미경을 이용하여 a면 방향에서 기판을 관찰했다.
도 7의 (a)는, 할단면을 a면 방향에서 관찰한 주사형 전자 현미경 이미지이고, 우측의 단부면이 할단면이다. 할단면은 반극성 주요면에 대하여 평탄성 및 수직성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1에서는, 반극성{20-21}면을 갖는 GaN 기판에서, c축을 기판 주요면에 투영한 방향으로 수직으로 금긋기선을 긋고 압박하여 얻은 할단면은, 기판 주요면에 대하여 평탄성 및 수직성을 갖는다는 것을 알 수 있다. 따라서 이 할단면을 레이저의 공진기로서의 유용성을 조사하기 위해, 이하와 같이, 도 8에 나타낸 레이저 다이오드를 유기 금속 기상 성장법으로 성장시켰다. 원료로는 트리메틸갈륨(TMGa), 트리메틸알루미늄(TMAl), 트리메틸인듐(TMIn), 암모니아(NH3), 실란(SiH4)을 이용했다. 기판(71)을 준비했다. 기판(71)으로는, HVPE법으로 두껍게 성장시킨 (0001) GaN 잉곳으로부터 m축 방향으로 0도 내지 90도 범위의 각도로 웨이퍼 슬라이스 장치를 이용하여 잘라내고, m축 방향으로의 c축의 경사 각도(ALPHA)가 0도 내지 90도 범위인 원하는 오프각을 갖는 GaN 기판을 제작했다. 예를 들어, 75도의 각도로 잘라냈을 때, {20-21}면 GaN 기판을 얻을 수 있고, 도 7의 (b)에 나타내는 육방정계의 결정 격자에서 참조 부호 71a로 표시되어 있다.
성장전에, 기판의 적층 결함 밀도를 조사하기 위해, 캐소드 루미네센스법으로 기판을 관찰했다. 캐소드 루미네센스에서는, 전자선에 의해 여기된 캐리어의 발광 과정을 관찰하지만, 적층 결함이 존재하면, 그 근방에서는 캐리어가 비발광 재결합하기 때문에, 암선(暗線)형으로 관찰된다. 그 암선의 단위길이당 밀도(선밀도)를 구하여, 적층 결함 밀도라고 정의했다. 여기서는, 적층 결함 밀도를 조사하기 위해, 비파괴 측정의 캐소드 루미네센스법을 이용했지만, 파괴 측정의 투과형 전자 현미경을 이용해도 좋다. 투과형 전자 현미경에서는, a축 방향에서 시료 단면을 관찰했을 때, 기판으로부터 시료 표면을 향하여 m축 방향으로 신장되는 결함이, 지지 기체에 포함되는 적층 결함이며, 캐소드 루미네센스법의 경우와 마찬가지로, 적층 결함의 선밀도를 구할 수 있다.
이 기판(71)을 반응로 내의 서셉터 상에 배치한 후에, 이하의 성장 순서로 에피택셜층을 성장시켰다. 우선, 두께 1000 nm의 n형 GaN(72)을 성장시켰다. 다음으로, 두께 1200 nm의 n형 InAlGaN 클래드층(73)을 성장시켰다. 계속해서, 두께 200 nm의 n형 GaN 가이드층(74a) 및 두께 65 nm의 언도프 InGaN 가이드층(74b)을 성장시킨 후에, GaN 두께 15 nm/InGaN 두께 3 nm로 구성되는 3주기 MQW(75)를 성장시켰다. 계속해서, 두께 65 nm의 언도프 InGaN 가이드층(76a), 두께 20 nm의 p형 AlGaN 블록층(77a) 및 두께 200 nm의 p형 GaN 가이드층(76b)을 성장시켰다. 다음으로, 두께 400 nm의 p형 InAlGaN 클래드층(77b)을 성장시켰다. 마지막으로, 두께 50 nm의 p형 GaN 컨택트층(78)을 성장시켰다.
SiO2의 절연막(79)을 컨택트층(78) 상에 성막한 후에, 포토리소그래피를 이용하여 폭 10 ㎛의 스트라이프 창을 웨트 에칭에 의해 형성했다. 여기서, 이하의 2가지 스트라이프 방향의 컨택트 창을 형성했다. 레이저 스트라이프가 (1) M방향(컨택트 창이 c축 및 m축에 의해 규정되는 정해진 면을 따르고 있는 방향)인 것과, (2) A방향 : <11-20> 방향인 것이다.
스트라이프 창을 형성한 후에, Ni/Au를 포함하는 p측 전극(80a)과 Ti/Al을 포함하는 패드 전극을 증착했다. 이어서, GaN 기판(GaN 웨이퍼)의 이면을 다이아몬드 슬러리를 이용하여 연마하여, 이면이 미러 상태인 기판 생산물을 제작했다. 이 때, 접촉식 막두께계를 이용하여 기판 생산물의 두께를 측정했다. 두께의 측정은, 시료 단면으로부터의 현미경에 의해서 행해도 좋다. 현미경으로는, 광학 현미경이나, 주사형 전자 현미경을 이용할 수 있다. GaN 기판(GaN 웨이퍼)의 이면(연마면)에는 Ti/Al/Ti/Au를 포함하는 n측 전극(80b)을 증착에 의해 형성했다.
이러한 2가지의 레이저 스트라이프에 대한 공진기 미러의 제작에는, 파장 355 nm의 YAG 레이저를 이용하는 레이저 스크라이버를 이용했다. 레이저 스크라이버를 이용하여 브레이크한 경우에는, 다이아몬드 스크라이브를 이용한 경우와 비교하여, 발진 칩 수율을 향상시키는 것이 가능하다. 스크라이브 홈의 형성 조건으로서 이하의 것을 이용했다: 레이저 광 출력 100 mW; 주사 속도는 5 mm/s. 형성된 스크라이브 홈은, 예를 들어, 길이 30 ㎛, 폭 10 ㎛, 깊이 40 ㎛의 홈이었다. 800 ㎛ 피치로 기판의 절연막 개구 개소를 통해 에피택셜 표면에 직접 레이저 광을 조사함으로써, 스크라이브 홈을 형성했다. 공진기 길이는 600 ㎛로 했다.
블레이드를 이용하여, 공진 미러를 할단에 의해 제작했다. 기판 이면에 압박에 의해 브레이크함으로써 레이저 바를 제작했다. 보다 구체적으로, {20-21}면의 GaN 기판에 관해, 결정 방위와 할단면의 관계를 나타낸 것이, 도 7의 (b)와 도 7의 (c)이다. 도 7의 (b)는 레이저 스트라이프를 (1) M방향으로 형성한 경우이며, 반극성면(71a)과 함께 레이저 공진기를 위한 단부면(81a, 81b)이 나타나 있다. 단부면(81a, 81b)은 반극성면(71a)과 거의 직교하고 있지만, 종래의 c면, m면 또는 a면 등의 현재까지의 벽개면과는 상이하다. 도 7의 (c)는 레이저 스트라이프를 (2) <11-20> 방향으로 형성한 경우이며, 반극성면(71a)과 함께 레이저 공진기를 위한 단부면(81c, 81d)이 나타나 있다. 단부면(81c, 81d)은 반극성면(71a)과 거의 직교하고 있고, a면으로 구성된다.
브레이크에 의해 형성된 할단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, (1) 및 (2)의 각각에서, 현저한 요철은 관찰되지 않았다. 이로부터, 할단면의 평탄성(요철의 크기)은 20 nm 이하로 추정된다. 또한, 할단면의 시료 표면에 대한 수직성은 ±5도의 범위내였다.
레이저 바의 단부면에 진공 증착법으로 유전체 다층막을 코팅했다. 유전체 다층막은, SiO2와 TiO2를 교대로 적층하여 구성했다. 막두께는 각각 50～100 nm의 범위에서 조정하여, 반사율의 중심 파장이 500～530 nm의 범위가 되도록 설계했다. 한쪽의 반사면을 10주기로 하여 반사율의 설계치를 약 95%로 설계하고, 다른 한쪽의 반사면을 6주기로 하여 반사율의 설계치를 약 80%로 했다.
통전에 의한 평가를 실온에서 행했다. 전원으로는, 펄스폭 500 ns, 듀티비 0.1%의 펄스 전원을 이용하고, 표면 전극에 바늘을 떨어뜨려 통전시켰다. 광출력 측정시에는, 레이저 바 단부면으로부터의 발광을 포토다이오드에 의해 검출하여, 전류-광출력 특성(I-L 특성)을 조사했다. 발광 파장을 측정할 때에는, 레이저 바 단부면으로부터의 발광을 광 파이버에 통과시키고, 검출기로 스펙트럼 애널라이저를 이용하여 스펙트럼 측정을 행했다. 편광 상태를 조사할 때에는, 레이저 바로부터의 발광에 편광판을 통과시켜 회전시킴으로써 편광 상태를 조사했다. LED 모드광을 관측할 때에는, 광 파이버를 레이저 바 표면측에 배치함으로써, 표면으로부터 방출되는 광을 측정했다.
모든 레이저에서 발진후의 편광 상태를 확인한 결과, a축 방향으로 편광되어 있다는 것을 알 수 있다. 발진 파장은 500～530 nm였다.
모든 레이저에서 LED 모드(자연 방출광)의 편광 상태를 측정했다. 전류 밀도는 7.4 A/㎠로 했다. a축 방향의 편광 성분을 I1, m축을 주요면에 투영한 방향의 편광 성분을 I2로 하고, (I1-I2)/(I1+I2)를 편광도(ρ)로 정의했다. 이렇게 하여, 구한 편광도(ρ)와 임계값 전류 밀도의 최소값의 관계를 조사한 결과, 도 9가 얻어졌다. 도 9에서, 편광도가 플러스인 경우에, (1) 레이저 스트라이프 M방향의 레이저에서는, 임계값 전류 밀도가 크게 저하된다는 것을 알 수 있다. 즉, 편광도가 플러스(I1>I2)이고 오프 방향으로 도파로를 형성한 경우에, 임계값 전류 밀도가 대폭 저하된다는 것을 알 수 있다. 도 9에 나타내는 데이터는 이하와 같다.
임계값 전류 임계값 전류
편광도, (M방향 스트라이프), (<11-20> 스트라이프)
0.08 64 20
0.05 18 42
0.15 9 48
0.276 67 52
0.4 6
높은 편광도를 얻는 방책을 얻는 것을 목적으로, GaN 기판의 절취 각도를 조정함으로써, {20-21}면으로부터 미경사져 있는 주요면을 갖는 GaN 기판을 제작하여, 이 GaN 기판의 주요면의 c축으로부터의 경사각과 편광도의 관계를 조사한 결과, 도 21에 나타내는 데이터가 얻어졌다. GaN 기판의 주요면이 {20-21}면인 경우, 이 주요면과 c면이 이루는 각도가 약 75도가 되었지만, 이 각도가 커져, 90도에 근접할수록 편광도가 커진다는 것을 알 수 있다. 즉, 큰 편광도를 얻기 위해서는, GaN 기판의 주요면과 c면이 이루는 각도를 가능한 한 90도에 가까운 주요면이며, {20-21}면으로부터 미경사져 있는 주요면을 갖는 기판을 사용하는 것이 유효하다.
도 21에 나타낸 데이터는 이하와 같다.
기판 각도 편광도
71 0.12
73 0.18
75 0.276
77 0.31
79 0.40
또, {20-21}면의 주요면을 갖는 GaN 기판을 이용한 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서의 레이저의 편광도의 안정성을 확인하기 위해, 편광도의 전류 밀도 의존성을, 0.74 kA/㎠까지 전류 밀도를 증가시켜 조사했다. 그 결과, 도 22의 데이터가 얻어졌다. 편광도(POLARIZATION RATIO)는 전류 밀도(CURRENT DENSITY)를 증가시켜도, 거의 일정하고 변화하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 레이저 발진 임계값 전류 밀도에 가까운 전류 밀도라 하더라도, 편광도가 저하되지 않고, 저임계값 발진에 효율적으로 유효하다.
GaN 기판의 m축 방향으로의 c축의 경사각(오프각)과 발진 수율의 관계를 조사한 결과, 도 10이 얻어졌다. 본 실시예에서는, 발진 수율에 관해서는, (발진 칩수)/(측정 칩수)로 정의했다. 또, 도 10은, 기판의 적층 결함 밀도가 1×104 (cm-1) 이하인 기판이고, 레이저 스트라이프가 (1) M방향의 레이저에서 플롯한 것이다. 도 10에서, 오프각이 45도 이하이면, 발진 수율이 매우 낮다는 것을 알 수 있다. 단부면 상태를 광학 현미경으로 관찰한 결과, 45도보다 작은 각도에서는 대부분의 칩에서 m면이 출현하여, 수직성을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다. 또, 오프각이 63도 이상 80도 이하의 범위이면, 수직성이 향상되고, 발진 수율이 50% 이상으로 증가한다는 것을 알 수 있다. 이러한 사실로부터, GaN 기판의 오프 각도의 범위는, 63도 이상 80도 이하를 이용할 수 있다. 또한, 이 결정적으로 등가인 단부면을 갖게 되는 각도 범위인 100도 이상 117도 이하의 범위에서도 동일한 결과가 얻어진다. 도 10에 나타내는 데이터는 이하와 같다.
경사각, 수율
10 0.1
43 0.2
58 50
63 65
66 80
71 85
75 80
79 75
85 45
90 35
GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 및 m축을 포함하는 면과 GaN 기판의 주요면과 직교하는 면(영역(R1, R2)에 대응)의 면지수와, GaN 기판의 오프 각도의 대응을, 도 18에 나타낸다. 도 18에 나타내는 그래프는, 도 10에 나타내는 것과 동일하다. 도 18에 나타낸 바와 같이, GaN 기판의 오프 각도가 45도 이상 80도 이하인 경우, 영역(R1, R2)에 대응하는 면의 면지수는, (-1,0,1,2), (-1,0,1,3), (-1,0,1,4), (-1,0,1,5), (-1,0,1,6), (-1,0,1,7), (-1,0,1,8), (-1,0,1,9), (-1,0,1,10) 중 어느 하나가 된다. 이에 비해, GaN 기판의 오프 각도가 63도 이상 80도 이하인 경우, 영역(R1, R2)에 대응하는 면의 면지수는, (-1,0,1,4), (-1,0,1,5), (-1,0,1,6), (-1,0,1,7), (-1,0,1,8), (-1,0,1,9), (-1,0,1,10) 중 어느 하나가 된다. 공진기 미러가 되는 면이, 이러한 면지수의 영역(R1, R2)을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는 평탄성, 수직성을 갖게 된다. 도 18에 의하면, 레이저 공진기의 발진 수율이 50% 이상으로 향상된다. 또한, 도 18에 나타내는 GaN 기판의 오프각은, 도 19에 나타내는 주요면과 c면이 이루는 각도에 대응하고, 도 18에 나타내는 면지수는, 도 19에 나타내는 면지수에 대응한다.
또, GaN 기판의 오프 각도의 범위(70.53±10도의 범위)를 도 10에 나타내는 그래프에 명기한 것을, 도 20에 나타낸다. 도 20에 나타낸 바와 같이, GaN 기판의 오프 각도는, 70.53±10도의 범위내, 즉, 60.53도 이상 80.53도의 범위내에 있는 경우, 영역(R1, R2)에 대응하는 면의 면지수는, (-1,0,1,4), (-1,0,1,5), (-1,0,1,6), (-1,0,1,7), (-1,0,1,8), (-1,0,1,9), (-1,0,1,10) 중 어느 하나가 된다. 공진기 미러가 되는 면이, 이러한 면지수의 영역(R1, R2)을 포함하기 때문에, 이 공진기 미러는 평탄성, 수직성을 갖게 된다. 도 20에 의하면, 레이저 공진기의 발진 수율이 50% 이상으로 향상된다.
여기서, GaN 기판의 주요면과 GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도에 따른 공정 S106에서의 브레이킹의 양태에 관해 조사한 결과를 이하에 나타낸다. GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 0도인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은 양호한 수율로 m면으로 쪼개진다. GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 0도보다 크고 45도 미만인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은 m면으로 쪼개진다. GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 45도 이상 63도 미만인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은 m면으로 쪼개지는 것 또는 주요면에 수직으로 쪼개지는 것이 혼재한다. GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 63도 이상 80도 이하인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은, 주요면에 수직으로 쪼개지는 것이 많아진다. 이 브레이킹에 의해 형성된 단부면(단부면(63a) 등에 대응)은, 주요면에 수직인 고지수면[(-1, 0, 1, L)이고, L은 4 이상 10 이하의 정수]을 포함한다. GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 80도보다 크고 90도 미만인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은 쪼개지기 어려워지고, GaN 기판의 주요면과, GaN 기판의 육방정계 III족 질화물 반도체의 c면이 이루는 각도가 90도인 경우, 공정 S106에서의 브레이킹에 의해, 기판 생산물은 양호한 수율로 c면으로 쪼개진다.
적층 결함 밀도와 발진 수율의 관계를 조사한 결과, 도 11이 얻어졌다. 발진 수율의 정의에 관해서는 전술한 내용과 동일하다. 도 11에서, 적층 결함 밀도가 1×104 (cm-1)를 넘으면 급격하게 발진 수율이 저하된다는 것을 알 수 있다. 또, 단부면 상태를 광학 현미경으로 관찰한 결과, 발진 수율이 저하된 샘플에서는, 단부면의 요철이 심하여 평탄한 할단면을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다. 적층 결함의 존재에 의해, 쪼개지기 쉬움에 차이가 생긴 것이 원인이라고 생각된다. 이러한 점에서, 기판에 포함되는 적층 결함 밀도가 1×104 (cm-1) 이하일 필요가 있다. 도 11에 나타낸 데이터는 이하와 같다.
적층 결함 밀도(cm-1), 수율
500 80
1000 75
4000 70
8000 65
10000 20
50000 2
기판 두께와 발진 수율의 관계를 조사한 결과, 도 12가 얻어졌다. 발진 수율의 정의에 관해서는, 전술한 내용과 동일하다. 또, 도 12에서는, 기판의 적층 결함 밀도 1×104 (cm-1) 이하이고, 레이저 스트라이프가 (1) M방향의 레이저에서 플롯했다. 도 12에서, 기판 두께가 100 ㎛보다 얇고 50 ㎛보다 두꺼울 때 발진 수율이 높다. 이것은, 기판 두께가 100 ㎛보다 두꺼우면, 할단면의 수직성이 악화되기 때문이다. 또, 50 ㎛보다 얇으면, 핸들링이 어렵고, 칩이 파괴되기 쉬워지기 때문이다. 이러한 점에서, 기판의 두께는, 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 최적이다. 도 12에 나타낸 데이터는 이하와 같다.
기판 두께, 수율
48 10
80 65
90 70
110 45
150 48
200 30
400 20
(실시예 3)
실시예 2에서는, {20-21}면을 갖는 GaN 기판 상에, 반도체 레이저를 위한 복수의 에피택셜막을 성장시켰다. 전술한 바와 같이, 스크라이브 홈의 형성과 압박에 의해 광공진기용 단부면이 형성되었다. 이들 단부면의 후보를 발견하기 위해, (20-21)면에 90도 근방의 각도를 이루고, a면과는 상이한 면방위를 계산에 의해 구했다. 도 13을 참조하면, 이하의 각도 및 면방위가, (20-21)면에 대하여 90도 근방의 각도를 갖는다.
구체적인 면지수, {20-21}면에 대한 각도
(-1016) : 92.46도;
(-1017) : 90.10도;
(-1018) : 88.29도.
도 14는, (20-21)면과 (-101-6)면 및 (-1016)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다. 도 15는, (20-21)면과 (-101-7)면 및 (-1017)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다. 도 16은, (20-21)면과 (-101-8)면 및 (-1018)면에서의 원자 배치를 나타낸 도면이다. 도 14～도 16에 나타낸 바와 같이, 화살표에 의해 표시되는 국소적인 원자 배치는 전하적으로 중성인 원자의 배열을 나타내고, 전기적 중성인 원자 배치가 주기적으로 출현하고 있다. 성장면에 대하여 비교적 수직인 면이 얻어지는 이유는, 이 전하적으로 중성인 원자 배열이 주기적으로 나타남으로써, 할단면의 생성이 비교적 안정되어 있기 때문이라고 생각될 가능성이 있다.
상기 실시예 1～3을 포함한 여러가지 실험에 의해, 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 및 100도 이상 135도 이하의 범위일 수 있다. 발진 칩 수율을 향상시키기 위해서는, 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 및 100도 이상 117도 이하의 범위일 수 있다. 전형적인 반극성 주요면, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 이들 반극성면으로부터의 미경사면일 수 있다. 예를 들어, 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나의 면으로부터, m면 방향으로 -4도 이상 +4도 이하의 범위에서 오프된 미경사면일 수 있다.
바람직한 실시형태에서 본 발명의 원리를 나타내어 설명해 왔지만, 본 발명은, 그와 같은 원리에서 일탈하지 않고 배치 및 세부사향에서 변경될 수 있는 것은, 당업자에 의해 인식된다. 본 발명은, 본 실시형태에 개시된 특정 구성으로 한정되지 않는다. 따라서, 특허청구범위 및 그 정신의 범위에서 오는 모든 수정 및 변경에 권리를 청구한다.
육방정계 III족 질화물의 c축이 m축 방향으로 경사진 지지 기체의 반극성면 상에서, 높은 발진 수율의 레이저 공진기를 갖는 III족 질화물 반도체 레이저 소자이며, 이 III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법이다.
11 : III족 질화물 반도체 레이저 소자 13 : 레이저 구조체
13a : 제1 면 13b : 제2 면
13c, 13d : 엣지 15 : 전극
17 : 지지 기체 17a : 반극성 주요면
17b : 지지 기체 이면 17c : 지지 기체 단부면
19 : 반도체 영역 19a : 반도체 영역 표면
19c : 반도체 영역 단부면 21 : 제1 클래드층
23 : 제2 클래드층 25 : 활성층
25a : 웰층 25b : 장벽층
27, 29 : 할단면 ALPHA : 각도
Sc : c면 NX : 법선축
31 : 절연막 31a : 절연막 개구
35 : n측 광가이드층 37 : p측 광가이드층
39 : 캐리어 블록층 41 : 전극
43a, 43b : 유전체 다층막 MA : m축 벡터
BETA : 각도 DSUB : 지지 기체 두께
51 : 기판 51a : 반극성 주요면
SP : 기판 생산물 57 : 질화갈륨계 반도체 영역
59 : 발광층 61 : 질화갈륨계 반도체 영역
53 : 반도체 영역 54 : 절연막
54a : 절연막 개구 55 : 레이저 구조체
58a : 애노드 전극 58b : 캐소드 전극
63a : 제1 면 63b : 제2 면
10a : 레이저 스크라이버 65a : 스크라이브 홈
65b : 스크라이브 홈 LB : 레이저 빔
SP1 : 기판 생산물 LB1 : 레이저 바
69 : 블레이드 69a : 엣지
69b, 69c : 블레이드면 71 : 지지 장치
71a : 지지면 71b : 오목부

Claims (26)

  1. III족 질화물 반도체 레이저 소자로서,
    육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하고 반극성 주요면을 갖는 지지 기체 및 상기 지지 기체의 상기 반극성 주요면 상에 형성된 반도체 영역을 포함하는 레이저 구조체와,
    상기 레이저 구조체의 상기 반도체 영역 상에 설치된 전극을 포함하고,
    상기 반도체 영역은, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제1 클래드층과,
    제2 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제2 클래드층과,
    상기 제1 클래드층과 상기 제2 클래드층 사이에 형성된 활성층을 포함하고,
    상기 제1 클래드층, 상기 제2 클래드층 및 상기 활성층은, 상기 반극성 주요면의 법선축을 따라서 배열되어 있고,
    상기 활성층은 질화갈륨계 반도체층을 포함하고,
    상기 지지 기체의 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향으로 상기 법선축에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있고, 상기 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 135도 이하의 범위이고,
    상기 레이저 구조체는, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 m-n면과 교차하는 제1 및 제2 할단면을 포함하고,
    상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기는 상기 제1 및 제2 할단면을 포함하고,
    상기 레이저 구조체는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면은 상기 제2 면의 반대측의 면이고,
    상기 제1 및 제2 할단면은, 각각 상기 제1 면의 엣지로부터 상기 제2 면의 엣지까지 연장되어 있고,
    상기 제1 및 제2 할단면의 각각에는, 상기 지지 기체의 단부면 및 상기 반도체 영역의 단부면이 나타나 있고,
    상기 제1 및 제2 할단면은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 할단면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 할단면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 할단면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기체의 두께는 400 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기체의 두께는 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활성층으로부터의 레이저 광은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 편광되어 있는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자에서의 LED 모드에서의 광은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축을 주요면에 투영한 방향으로 편광 성분(I2)과, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 편광 성분(I1)을 포함하고,
    상기 편광 성분(I1)은 상기 편광 성분(I2)보다 큰 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나의 면으로부터 -4도 이상 +4도 이하의 범위에서 오프된 미(微)경사면인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기체의 적층 결함 밀도는 1×104 cm-1 이하인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 기체는, GaN, AlGaN, AlN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 할단면 중 어느 한쪽 이상에 형성된 유전체 다층막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활성층은, 파장 360 nm 이상 600 nm 이하의 광을 발생하도록 형성된 발광 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활성층은, 파장 430 nm 이상 550 nm 이하의 광을 발생하도록 형성된 양자 우물 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자.
  17. III족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법으로서,
    육방정계 III족 질화물 반도체를 포함하고 반극성 주요면을 갖는 기판을 준비하는 공정과,
    상기 반극성 주요면 상에 형성된 반도체 영역과 상기 기판을 포함하는 레이저 구조체, 애노드 전극 및 캐소드 전극을 갖는 기판 생산물을 형성하는 공정과,
    상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 방향으로 상기 기판 생산물의 제1 면을 부분적으로 스크라이브하는 공정과,
    상기 기판 생산물의 제2 면으로의 압박에 의해 상기 기판 생산물의 분리를 행하여 별도의 기판 생산물 및 레이저 바를 형성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제1 면은 상기 제2 면의 반대측의 면이고,
    상기 반도체 영역은 상기 제1 면과 상기 기판 사이에 위치하고,
    상기 레이저 바는, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면까지 연장되어 있고 상기 분리에 의해 형성된 제1 및 제2 단부면을 가지며,
    상기 제1 및 제2 단부면은 상기 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 레이저 공진기를 구성하고,
    상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 상기 레이저 구조체 상에 형성되고,
    상기 반도체 영역은, 제1 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제1 클래드층과,
    제2 도전형 질화갈륨계 반도체를 포함하는 제2 클래드층과,
    상기 제1 클래드층과 상기 제2 클래드층 사이에 형성된 활성층을 포함하고,
    상기 제1 클래드층, 상기 제2 클래드층 및 상기 활성층은, 상기 반극성 주요면의 법선축을 따라서 배열되어 있고,
    상기 활성층은 질화갈륨계 반도체층을 포함하고,
    상기 기판의 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향으로 상기 법선축에 대하여 유한한 각도(ALPHA)로 경사져 있고, 상기 각도(ALPHA)는, 45도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 135도 이하의 범위이고,
    상기 제1 및 제2 단부면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 m-n면과 교차하고,
    상기 제1 및 제2 단부면은, L을 4 이상의 정수로 하여, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부면은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 면지수(-1, 0, 1, L) 또는 (1, 0, -1, -L)로 표시되는 면으로부터 ±5도의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부면 중 상기 활성층에 포함되는 부분은, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 c축 방향으로부터 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 m축 방향과 역방향으로 70.53도만큼 경사진 방향을 따라서 연장되어 있는 N 원자-Ga 원자의 배열과 이루는 각도가 ±10도 이하의 범위내에 있는 영역의 일부 또는 전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  21. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 각도(ALPHA)는, 63도 이상 80도 이하 또는 100도 이상 117도 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  22. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 기판 생산물을 형성하는 상기 공정에서, 상기 기판에는, 상기 기판의 두께가 400 ㎛ 이하가 되도록 슬라이스 또는 연삭과 같은 가공이 실시되고,
    상기 제2 면은 상기 가공에 의해 형성된 가공면 또는 상기 가공면 상에 형성된 전극을 포함하는 면인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  23. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 기판 생산물을 형성하는 상기 공정에서, 상기 기판은, 상기 기판의 두께가 50 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 되도록 연마되고,
    상기 제2 면은 상기 연마에 의해 형성된 연마면 또는 상기 연마면 상에 형성된 전극을 포함하는 면인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  24. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 스크라이브는 레이저 스크라이버를 이용하여 행해지고,
    상기 스크라이브에 의해 스크라이브 홈이 형성되고, 상기 스크라이브 홈의 길이는, 상기 육방정계 III족 질화물 반도체의 a축 및 상기 법선축에 의해 규정되는 a-n면과 상기 제1 면의 교차선의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  25. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 반극성 주요면은, {20-21}면, {10-11}면, {20-2-1}면 및 {10-1-1}면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
  26. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 기판은, GaN, AlGaN, AlN, InGaN 및 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 III족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법.
KR1020117015354A 2010-01-18 2010-12-28 Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법 KR101220555B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-008181 2010-01-18
JP2010008181A JP5206699B2 (ja) 2010-01-18 2010-01-18 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
PCT/JP2010/073723 WO2011086854A1 (ja) 2010-01-18 2010-12-28 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110112314A KR20110112314A (ko) 2011-10-12
KR101220555B1 true KR101220555B1 (ko) 2013-01-10

Family

ID=44304136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117015354A KR101220555B1 (ko) 2010-01-18 2010-12-28 Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20110228804A1 (ko)
EP (1) EP2528176A1 (ko)
JP (1) JP5206699B2 (ko)
KR (1) KR101220555B1 (ko)
CN (1) CN102714397A (ko)
TW (1) TW201140978A (ko)
WO (1) WO2011086854A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8805134B1 (en) 2012-02-17 2014-08-12 Soraa Laser Diode, Inc. Methods and apparatus for photonic integration in non-polar and semi-polar oriented wave-guided optical devices
JP5206699B2 (ja) * 2010-01-18 2013-06-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
US7933303B2 (en) * 2009-06-17 2011-04-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride semiconductor laser device, and method for fabricating group-III nitride semiconductor laser device
JP5333133B2 (ja) * 2009-06-19 2013-11-06 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザダイオード
JP4924681B2 (ja) * 2009-09-10 2012-04-25 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5387302B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-15 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5397136B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5201129B2 (ja) * 2009-12-25 2013-06-05 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5131266B2 (ja) * 2009-12-25 2013-01-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5054221B1 (ja) * 2011-08-26 2012-10-24 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030185268A1 (en) 2002-04-01 2003-10-02 Xiaobo Zhang Apparatus and method for improving electrical conduction structure of a vertical cavity surface emitting laser
US20050042787A1 (en) 2001-10-29 2005-02-24 Shigetoshi Ito Nitride semiconductor device, its manufacturing method, and semiconductor optical apparatus
US20070201527A1 (en) 2006-02-28 2007-08-30 Canon Kabushiki Kaisha Vertical cavity surface emitting laser
WO2008100504A1 (en) 2007-02-12 2008-08-21 The Regents Of The University Of California Cleaved facet (ga,al,in)n edge-emitting laser diodes grown on semipolar {11-2n} bulk gallium nitride substrates

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11274635A (ja) * 1998-03-19 1999-10-08 Hitachi Ltd 半導体発光装置
JP4601808B2 (ja) 1999-12-06 2010-12-22 パナソニック株式会社 窒化物半導体装置
US6653663B2 (en) * 1999-12-06 2003-11-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nitride semiconductor device
US6680959B2 (en) * 2000-07-18 2004-01-20 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and semiconductor laser
JP2005236024A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザ素子
JP3888374B2 (ja) * 2004-03-17 2007-02-28 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法
JP3833674B2 (ja) * 2004-06-08 2006-10-18 松下電器産業株式会社 窒化物半導体レーザ素子
JP4767020B2 (ja) 2006-01-05 2011-09-07 パナソニック株式会社 窒化物系化合物半導体素子の製造方法
JP2008235804A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Rohm Co Ltd 発光素子
JP2008311640A (ja) * 2007-05-16 2008-12-25 Rohm Co Ltd 半導体レーザダイオード
EP2003696B1 (en) * 2007-06-14 2012-02-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN substrate, substrate with epitaxial layer, semiconductor device and method of manufacturing GaN substrate
JP2009081336A (ja) 2007-09-27 2009-04-16 Sanyo Electric Co Ltd 窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方法
US7924898B2 (en) * 2007-09-28 2011-04-12 Sanyo Electric Co., Ltd. Nitride based semiconductor laser device with oxynitride protective coatings on facets
JP4807375B2 (ja) * 2008-04-09 2011-11-02 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザを作製する方法
JP4775455B2 (ja) * 2009-02-17 2011-09-21 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザを作製する方法
JP4375497B1 (ja) * 2009-03-11 2009-12-02 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体素子、エピタキシャル基板、及びｉｉｉ族窒化物半導体素子を作製する方法
US7933303B2 (en) * 2009-06-17 2011-04-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Group-III nitride semiconductor laser device, and method for fabricating group-III nitride semiconductor laser device
JP5206699B2 (ja) * 2010-01-18 2013-06-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP4978667B2 (ja) * 2009-07-15 2012-07-18 住友電気工業株式会社 窒化ガリウム系半導体レーザダイオード
JP4924681B2 (ja) * 2009-09-10 2012-04-25 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
US8355418B2 (en) * 2009-09-17 2013-01-15 Soraa, Inc. Growth structures and method for forming laser diodes on {20-21} or off cut gallium and nitrogen containing substrates
JP5397136B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-22 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5387302B2 (ja) * 2009-09-30 2014-01-15 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5515575B2 (ja) * 2009-09-30 2014-06-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体光素子、エピタキシャル基板、及びｉｉｉ族窒化物半導体光素子を作製する方法
JP4793489B2 (ja) * 2009-12-01 2011-10-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5327154B2 (ja) * 2009-12-25 2013-10-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5201129B2 (ja) * 2009-12-25 2013-06-05 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5131266B2 (ja) * 2009-12-25 2013-01-30 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5625355B2 (ja) * 2010-01-07 2014-11-19 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP4793494B2 (ja) * 2010-01-18 2011-10-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
KR101854419B1 (ko) * 2010-03-04 2018-05-03 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 ｃ－방향으로 ＋／－15도 미만의 미스컷들을 갖는 ｍ－면 기판들 위의 준극성 Ⅲ―질화물 광전자 소자들
JP5494259B2 (ja) * 2010-06-08 2014-05-14 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5206734B2 (ja) * 2010-06-08 2013-06-12 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP4971508B1 (ja) * 2011-01-21 2012-07-11 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5054221B1 (ja) * 2011-08-26 2012-10-24 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050042787A1 (en) 2001-10-29 2005-02-24 Shigetoshi Ito Nitride semiconductor device, its manufacturing method, and semiconductor optical apparatus
US20030185268A1 (en) 2002-04-01 2003-10-02 Xiaobo Zhang Apparatus and method for improving electrical conduction structure of a vertical cavity surface emitting laser
US20070201527A1 (en) 2006-02-28 2007-08-30 Canon Kabushiki Kaisha Vertical cavity surface emitting laser
WO2008100504A1 (en) 2007-02-12 2008-08-21 The Regents Of The University Of California Cleaved facet (ga,al,in)n edge-emitting laser diodes grown on semipolar {11-2n} bulk gallium nitride substrates

Also Published As

Publication number Publication date
EP2528176A1 (en) 2012-11-28
US8741674B2 (en) 2014-06-03
JP2011146634A (ja) 2011-07-28
US20130295704A9 (en) 2013-11-07
KR20110112314A (ko) 2011-10-12
TW201140978A (en) 2011-11-16
CN102714397A (zh) 2012-10-03
US20120142130A1 (en) 2012-06-07
US20110228804A1 (en) 2011-09-22
JP5206699B2 (ja) 2013-06-12
WO2011086854A1 (ja) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101238464B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
KR101220555B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
KR101285005B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자, 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자의 제작 방법
US8546163B2 (en) Group-III nitride semiconductor laser device, and method for fabricating group-III nitride semiconductor laser device
KR101285049B1 (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자, 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
KR20120075474A (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
JP4924681B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
KR20120099136A (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자, ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법, 및 에피택셜 기판
KR20120099124A (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자, 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
KR20120135301A (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
KR20120075473A (ko) Ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자 및 ⅲ족 질화물 반도체 레이저 소자를 제작하는 방법
JP2011211244A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5670040B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子
JP5152391B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子
JP5152393B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP5152392B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子
JP2011003880A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP2011216914A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee