TW201134040A - Group-iii nitride semiconductor laser device, method of fabricating group-iii nitride semiconductor laser device, and epitaxial substrate - Google Patents

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201134040 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種第III族氮化物半導體雷射元件、製作 第III族氮化物半導體雷射元件之方法、及磊晶基板。 【先前技術】 專利文獻1中揭示有一種雷射裝置》若將自{0001}面向 與[1-100]方向等價之方向以28.1度傾斜之面作為基板之主 面’則2次解理面成為與主面及光諧振器面該兩者垂直之 {11-20}面，雷射裝置成為長方體狀。 專利文獻2中揭示有一種氮化物半導體裝置。對用於劈 開之基板之背面進行研磨，使總層厚薄膜化而成為1〇〇 μιη 左右。將介電體多層膜堆積於解理面。 專利文獻3中記載有一種氮化物系化合物半導體元件。 氮化物系化合物半導體元件中使用之基板中，包含貫通錯 位密度為3Χ106 cm-2以下之氮化物系化合物半導體貫通 錯位密度於面内大致均勻。 專利文獻4中記載有一種氮化物系半導體雷射元件。氮 化物系半導體雷射元件中，如下所述形成解理面。對於以 自半導體雷射元件層到達η型GaN基板之方式藉由姓刻加 工所形成的凹部，-方面避開η型GaN基板之諧振器面之 ^ xj加工時所形成的凸部，一方面使用雷射刻劃器，於與 脊狀部之延伸方向正交的方向以虛線狀（約4〇 μϊη之間隔） 形成刻劃溝。而且，f+ a 仏*丨金丨嚷 對a日圓，於刻劃溝之位置劈開。而 時凸。卩等未形成刻劃溝之區域係以鄰接之刻劃溝 152213.doc 201134040

為起點而劈開 纟士里 -,» X 才開、…果，兀件分離面分別形成為包含11型

GaN基板之（0001)面的解理面。 專利文獻5中記載有一種發光元件。根據發光元件，容 易實現長波長之發光，而無損於發光層之發光效率。 非專利文獻1中才昌示有一種半導體㈣，其係、於半極性 (10-1-1)面上，將波導設於傾斜方向，而利用反應性離子 钱刻法形成鏡面。 先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本專利特開2001_23〇497號公報 專利文獻2:日本專利特開2005_353690號公報 專利文獻3:曰本專利特開2〇〇7·184353號公報 專利文獻4 :曰本專利特開2009-081336號公報 專利文獻5:日本專利特開2〇〇8_2358〇4號公報 非專利文獻 非專利文獻 1 . Jpn· J. Appl. Phys. Vol.46 No,19 (2007) L444 【發明内容】 發明所欲解決之問題 根據氮化鎵系半導體之能帶構造，存在若干能實現雷射 振盪之躍遷。根據發明者之觀點，認為，於使用c軸向m軸 方向傾斜的半極性面之支持基體的第III族氮化物半導體雷 射元件中，當使雷射波導沿由c轴及m軸所規定之面延伸 時’可降低閾值電流》該雷射波導之方向下，其中之躍遷 能量（傳導帶能量與價帶能量之差）最小的模式能實現雷射 152213.doc 201134040 振盈，當該模式之振i能實現時，可降低間值電流 然而’該雷射波導之方向下，_振鏡之緣故，無法利 用C面、a面或者m面等先前之解理面。因此，為了製作諧 振鏡，使用反應性離子蝕刻（Reactive I〇n Etching，幻幻而6 形成半導體層之乾式钮刻面。作為利用RIE法形成之讀振 鏡’期望在對於雷射波導之垂直性、乾式㈣面之平坦性 或者離子損傷等方面進行改善。而且，當前之技術水平下 用於獲得良好的乾式㈣面之製程條件之導出成為較大的 負擔。 於使用C面之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件之製作中， 當利用先前之解理面形成諧振鏡時，於蟲晶面側之薄膜上 形成刻劃溝’並且藉由到刀對基板之背面之按壓而製作解 理面。據發明者所知’目前為止，在形成於上述半極性面 上之第III族氮化物半導體雷射元件中’延伸於^^軸之傾斜 方向（傾斜方向）的雷射波導及不使用乾式蝕刻而形成的諧 振鏡用端面該兩者均未實現β 然而，在延伸於C軸之傾斜方向（傾斜方向）的雷射波導之 方向下，無法利用先前之解理面製作諧振鏡。根據發明者 之觀點，於使用c轴向m軸方向傾斜之半極性面之基板的第 ΙΠ族氮化物半導體雷射元件中，可將與解理面不同之端面 用作諧振鏡。然而，根據發明者之實驗，於因諧振鏡之緣 故而使用與解理面不同的端面之半導體雷射中，用於半導 體雷射之波導之方向與c軸之傾斜方向的偏差會大大影響 半導體雷射之振盪特性。本申請案之申請人係關於包含用 152213.doc 201134040 於光諧振器之割斷面的第III族氮化物半導體雷射元件而進 行專利申請（日本專利特願2009-144442號）。 本發明之目的在於提供一種第III族氮化物半導體雷射元 件，其於自六方晶系第III族氮化物之c軸向m軸方向傾斜 的支持基體之半極性面上，具有能實現低閾值電流之雷射 諧振器且具有能提高振盪良率之構造，而且目的亦在於提 供製作該第III族氮化物半導體雷射元件之方法。進而，本 發明之目的在於，提供用於該第III族氮化物半導體雷射元 件之蟲晶基板。 解決問題之技術手段 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件包括： (a)雷射構造體，其包括包含六方晶系第ΙΠ族氮化物半導 體且具有半極性主面之支持基體、及設於上述支持基體之 上述半極性主面上之半導體區域；及（b)電極，其設於上述 雷射構造體之上述半導體區域上。上述半導體區域包括包 含第1導電型氮化鎵系半導體之第i包覆層、包含第2導電 型氣化鎵系半導體之第2包覆層、及設於上述第1包覆層與 上述第2包覆層之間的活性層，上述第1包覆層、上述第2 包覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸而排 列，上述活性層包含氮化鎵系半導體層，上述支持基體之 上述六方晶系第III族氮化物半導體之C軸，係相對於上述 法線軸而向上述六方晶系第m族氮化物半導體的爪軸方向 以角度ALPHA傾斜，上述雷射構造體包括與由上述六方晶 系第ΠΙ族氮化物半導體之m軸及上述法線軸所規定的 152213.doc 201134040 面交又之第1及第2割斷面，該第in族氮化物半導體雷射元 件之雷射諧振器包含上述第1及第2割斷面，上述雷射構造 體包含第1及第2面’上述第1面係上.述第2面之相反側之 面，上述第1及第2割斷面自上述第1面之邊緣延伸至上述 第2面之邊緣》 而且，該第III族氮化物半導體雷射元件中，上述法線軸 與上述六方晶系第III族氮化物半導體之c轴所成角度係於 45度以上80度以下或1〇〇度以上135度以下之範圍，上述雷 射構造體包含延伸於上述支持基體之上述半極性主面上之 雷射波導’上述雷射波導延伸於波導向量之方向，該波導 向量朝向自上述第1及第2割斷面之一者指向另一者之方 向，表示上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸方向之c 軸向量，包括與上述半極性主面平行之投影分量、及與上 述法線軸平行之垂直分量，上述波導向量與上述投影分量 所成之偏移角可於-0.5度以上+0.5度以下之範圍。 或者’該第III族氮化物半導體雷射元件中，上述法線轴 與上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之c轴所成角度係於 45度以上80度以下或1〇〇度以上135度以下之範圍，上述雷 射構造體包含延伸於上述支持基體之上述半極性主面上之 雷射波導，上述雷射波導延伸於波導向量之方向，該波導 向量朝向自上述第1及第2割斷面之一者指向另一者之方 向’上述雷射構造體係，於由水銀燈之光激發所得之螢光 顯微鏡像中’呈現出於既定軸方向延伸之條狀發光像，上 述波導向量與正交於上述既定軸方向所成偏移角係於-0.5 1522l3.doc 201134040 度以上+0.5度以下之範圍。 根據該第III族氮化物半導體雷射元件，成為雷射諧振器 之第1及第2割斷面，與由六方晶系第m族氮化物半導體之 m軸及法線軸所規定的m-n面交又，因此，可設置延伸於 m-n面與半極性面之交又線的方向之雷射波導。因此，可 提供具有能實現低閾值電流之雷射諧振器之第爪族氮化物 半導體雷射元件。 該第III族氮化物半導體雷射元件中，在小於45度及超過 135度之角度内，藉由按壓而形成之端面包含m面的可能性 升高。而且’於超過80度且小於1〇〇度之角度内，有無法 獲得所需之平坦性及垂直性之虞。 該第III族氮化物半導體雷射元件中，當偏移角於·〇5度 以上+0_5度以下之範圍時，振盪良率提高。而且，當偏移 角於-0.3度以上+0.3度以下之範圍時，閾值差異提高。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，更 佳為，上述法線軸與上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之 c轴所成角度於63度以上80度以下或100度以上117度以下 之範圍。 該第III族氮化物半導體雷射元件中’於63度以上80度以 下或100度以上117度以下之範圍内’藉由按壓而形成之端 面獲得接近垂直於基板主面的面之可能性升高。而且，於 超過80度且小於1〇〇度之角度内，有無法獲得所需之平坦 性及垂直性之虞。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上 152213.doc 201134040 述支持基體之厚度較佳為4GG㈣以下。該第m族氮化物半 導體雷射元件中’適於獲得用於雷射諧振器之優良之割斷 面。 本發明之一態樣之第m族氮化物半導體雷射元件中，上 述支持基體之厚度更佳為50 μιη以上1〇〇 以下。若厚度 為50 μιπ以上，則操作變得容易，生產良率提高。若為ι〇〇 μηι以下，則更適於獲得用於雷射諧振器之優良之割斷 面。 本發明之一態樣之第m族氮化物半導體雷射元件中，來 自上述活性層之雷射光係向上述六方晶系第爪族氮化物半 導體之a軸方向偏光。該第m族氮化物半導體雷射元件 中’能實現低閾值電流之能帶躍遷具有偏光性。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，該 第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件之led模式下的光包含上述 六方晶系第III族氮化物半導體之a軸方向上的偏振分量 II、及將上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸投影至 主面之方向上的偏振分量12，上述偏振分量Π大於上述偏 振分量12。根據該第III族氮化物半導體雷射元件，使用雷 射共振器可雷射振盪LED模式下發光強度較大之模式下的 光。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上 述半極性主面較佳為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1} 面、及{10-1-1}面中之任一者。 根據該第III族氮化物半導體雷射元件，該等典型之半極 152213.doc • 10- 201134040 性面上，可提供具有能構成該第m族氮化物半導體雷射元 件之雷射諧振器之程度的充分之平坦性及垂直性的第i及 第2端面。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，作 為上述半極性主面，自{20-21}面、{1〇_11}面、{2〇·21} 面、及{io-1-i}面中之任一半極性面向111面方向具有·4度 以上+ 4度以下之範圍的微傾斜之面亦可較佳地作為上述主 面。 根據a亥第III族氮化物半導體雷射元件，於自該等典型之 半極性面偏離之微傾斜面上，可提供具有能構成該第ιπ族 氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器之程度的充分之平坦 性及垂直性的第1及第2端面。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上 述支持基體之積層缺陷密度較佳為lxl04cm·〗以下。 根據該第III知氮化物半導體雷射元件，積層缺陷密度為 lxio4 cm-1以下，故而，因偶發事件而損壞割斷面之平坦 性及/或垂直性的可能性較低。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上 述支持基體可包含GaN、AlGaN、AIN、InGaN及InAlGaN 中之任一者。 根據§玄第III族It化物半導體雷射元件，當使用包含該等 氮化鎵系半導體之基板時，可獲得能用作諧振器之第i及 第2端面。當使用A1N基板或者AlGaN基板時，可增大偏光 度，且藉由低折射率可強化光束缚。當使用InGaN基板 152213.doc 201134040 時，可減小基板與發光層之晶格失配率，從而可提高結晶 品質。 本發明之一態樣之第m族氮化物半導體雷射元件中，可 進而包含設於上述第丨及第2割斷面中之至少任一面上的介 電體多層膜。 該第III族氮化物半導體雷射元件中，可對斷裂面亦適用 端面塗佈。藉由端面塗佈，可調整反射率。 本發明之一態樣之第m族氮化物半導體雷射元件中，上 述活性層可包含以發出波長為360 nm以上600 nm以下之光 的方式而設置之量子井構造。該第ΠΙ族氮化物半導體雷射 元件’藉由利用半極性面，可獲得有效利用有led模式之 偏光的第III族氮化物半導體雷射元件，從而可獲得低閾值 電流。 本發明之一態樣之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件中，更 佳為’上述活性層包含以發出波長為43〇 nm以上550 nm以 下之光的方式而設置之量子井構造。該第ΙΠ族氮化物半導 體雷射元件’藉由利用半極性面，可減小壓電電場且提高 發光層區域之結晶品質，從而可提高量子效率，且可較佳 地產生波長430 nm以上550 nm以下之光。 本發明之一態樣之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件中，上 述第1及第2割斷面各自顯現上述支持基體之端面及上述半 導體區域之端面，上述半導體區域之上述活性層的端面與 正交於包含上述六方晶系氮化物半導體之支持基體的111軸 之基準面所成角度，係於由上述第HI族氮化物半導體之c 152213.doc •12· 201134040 軸及m軸所規定的第1平面中成（ALpHA_5)度以上 (ALPHA+5)度以下之範圍的角度。 該第III族氮化物半導體雷射元件具有關於自c軸及爪軸 中之一者向另一者獲取之角度而滿足上述垂直性的端面。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，較 佳為，上述角度於與上述第1平面及上述法線轴正交之第2 平面中於-5度以上+5度以下之範圍。 該第III族氮化物半導體雷射元件具有關於與半極性面之 法線軸垂直的面上所規定之角度而滿足上述垂直性的端 面。 本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上 述電極延伸於既定之軸方向，上述第i及第2割斷面與上述 既定之軸交又。 本發明之另一態樣係製作第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件 之方法。該方法包括如下步驟：（a)準備包含六方晶系第 III族氮化物半導體且具有半極性主面之基板；（b)形成具 有雷射構造體、陽極電極及陰極電極之基板產物，該雷射 構造體包含形成於上述半極性主面上之半導體區域及上述 基板；（C)於上述六方晶系第m族氮化物半導體之a軸方 向’對上述基板產物之第1面局部地進行刻劃；以及（d)藉 由對上述基板產物之第2面之按壓而進行上述基板產物之 分離’形成另一基板產物及雷射條。上述第1面係上述第2 面之相反側之面，上述半導體區域位於上述第1面與上述 基板之間’上述雷射條具有自上述第1面延伸至上述第2面 152213.doc •13· 201134040 且藉由上述分離而形成之第1及第2端面，上述第丨及第2端 面構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器，上 述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上，上述半 導體區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體之第1包覆 層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包覆層、及設於 上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1 包覆層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上述半極性主 面之法線軸而排列，上述活性層包含氮化鎵系半導體層， 上述基板之上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸，係 相對於上述法線軸而向上述六方晶系第m族氮化物半導體 的m轴方向以角度ALPHA傾斜’上述第1及第2端面與由上 述六方晶系第III族氮化物半導體之m軸及上述法線軸所規 定的m-n面交叉。上述法線軸與上述六方晶系第m族氮化 物半導體之c軸所成角度係於45度以上80度以下或1〇〇度以 上135度以下之範圍’上述雷射構造體包含延伸於上述基 板之上述半極性主面上之雷射波導，上述雷射波導延伸於 波導向量之方向’該波導向量朝向自上述第1及第2割斷面 之一者指向另一者之方向，表示上述六方晶系第m族氮化 物半導體之c軸方向之c軸向量，包括與上述半極性主面平 行之投影分量、及與上述法線軸平行之垂直分量，上述波 導向量與上述投影分量所成之偏移角係於_〇5度以上+〇5 度以下之範圍，上述基板產物之上述半導體區域包含表示 上述六方晶系第III族氮化物半導體的a軸方向之標記，上 述基板產物包含延伸於上述基板之上述半極性主面上之雷 152213.doc 201134040 射波導，上述雷射波導延伸於波導向量之方向，該波導向 量朝向自上述第1及第2割斷面之一者指向另一者之方向， 於形成上述基板產物之步驟中，上述雷射波導之方向係以 上述標έ己為基準而決定。 根據該方法，於六方晶系第III族氮化物半導體之a抽方 向刻劃基板產物之第1面之後，藉由對基板產物之第2面之 按麼而進行基板產物之分離，形成另一基板產物及雷射 條。因此，以與由六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之m軸及 法線轴所規定之m-n面交叉的方式，於雷射條形成第丨及第 2端面。藉由該端面形成，可對第丨及第2端面提供具有能 構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器之程度 的充分之平坦性、垂直性或者無離子損傷的諧振鏡面。而 且，該方法中，雷射波導係於六方晶系第m族氮化物之c 軸之傾斜方向延伸，不使用乾式蝕刻面而形成能提供該雷 射波導之譜振鏡端面。 藉由按 於超過80 該方法中，在小於45度及超過135度之角度内 壓而形成之端面包含m面的可能性升高。而且， 度且小於1GG度之角度内’無法獲得所需之平坦性及垂直 性。 ，人π丄「υ·)厌从卜之範ί 時’振盪良率提高。而且’當偏移角於-0.3度以上+0.” 以下之範圍時，閾值差異提高。 本發明之另-態樣之方法中，於形成上述基板產物之 述步驟巾，上述基板可經W或研肖彳加卫錢上述基板 152213.doc -15. 201134040 厚度成為400 μηι以下，上述第2面可為藉由上述加工所形 成之加工面。或者’可為包含形成於上述加工面之上的電 極之面0 本發明之另一態樣之方法中，於形成上述基板產物之上 述步驟中，上述基板經研磨，以使上述基板之厚度成為5〇 μηι以上100 μηι以下，上述第2面可為藉由上述研磨而形成 之研磨面。或者，可為包含形成於上述研磨面上的電極之 面0 具有如此之厚度之基板上，可以良好之良率而形成具有 月b構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射諸振器之程 度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損傷的第丨及第2端 面。 本發明之另一態樣之方法中，較佳為，上述角度ALPHA 於63度以上80度以下及100度以上117度以下之範圍。在小 於63度及超過117度之角度内，於藉由按壓而形成之端面 的。卩为可能會顯現111面。而且，於超過80度且小於1〇〇度 之角度内，無法獲得所需之平坦性及垂直性β 本發明之另一態樣之方法中，較佳為，上述半極性主面 為{20-21}面、{10-11}面、{20_2_”面、及{1〇11}面中之 任一者。 該等典型之半極性面上，亦可提供具有能構成該第m族 氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器之程度的充分之平坦 性、垂直性或者無離子損傷的第1及第2端面。 本發明之另一態樣之方法中，作為上述半極性主面自 152213.doc • 16 - 201134040 {20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{i〇_ 卜 1}面中之任 一半極性面向m面方向具有_4度以上+4度以下之範圍之微 傾斜的面亦可較好地作為上述主面。 於自該等典型之半極性面偏離之微傾斜面上，亦可提供 具有能構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器 之程度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損傷的第1及 第2端面。 本發明之另一態樣之方法中，上述刻劃係使用雷射刻劃 器而進行’藉由上述刻劃而形成刻劃溝，上述刻劃溝之長 度係比由上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之&軸及上述 法線軸所規定之a-n面與上述第1面的交叉線之長度更短。 根據該方法，藉由基板產物之割斷，形成另一基板產物 及雷射條。該割斷係使用比雷射條之割斷線更短之刻劃溝 而產生。 本發明之另一態樣之方法中，上述第丨及第2端面各自之 上述活性層之端面，可相對於與包含上述六方晶系氮化物 半導體之支持基體的m軸正交之基準面，於由上述六方晶 系第III族氮化物半導體之c軸及m軸所規定之平面中成 (ALPHA-5)度以上（ALPHA+5)度以下之範圍的角度。 根據該方法，可形成關於自c軸及m軸中之一者向另一者 獲取之角度而具有上述垂直性的端面。 本發明之另一態樣之方法中，上述基板可包含GaN、 AIN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中之任一者。根據該方 法▲使用包含氮化鎵糸半導體之基板時，可獲得能用作 152213.doc -17· 201134040 諧振器之第1及第2端面。 本發明之另一態樣之方法中，上述基板中可包含表示上 述六方晶系第III族氮化物半導體之a面的定向平面，上述 標記可包含上述定向平面。而且，本發明之方法中，上述 基板可包含上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a面之解 理面’上述標記可包含上述解理面。進而，本發明之方法 中，於形成上述基板產物之步驟中，將雷射光照射至上述 基板產物，形成排列於上述六方晶系第⑴族氮化物半導體 之a軸方向上之雷射標記’上述標記可包含上述雷射標記 之排列。本發明之方法中，上述雷射構造體可為，於由水 銀燈之光激發所得之螢光顯微鏡像中，呈現出於既定軸方 向延伸之條狀發光像’上述雷射標記之排列方向係以上述 條狀發光像之上述既定之軸方向為基準而決定，上述波導 向量與正交於上述既定軸方向所成偏移角係於_〇5度以上 + 0.5度以下之範圍。 本發明之又一另一態樣係用於第m族氮化物半導體雷射 元件之蟲晶基板。該蟲晶基板包括：（a)基板，其包含六方 系第III族氮化物半導體且具有半極性主面；以及（b)半 導體積層’其設於上述基板之上述半極性主面上。上述半 導體積層包含用於雷射構造體之半導體區域，上述半導體 區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體之第i包覆層、包 含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包覆層、及設於上述第 1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1包覆 層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之 152213.doc -18 - 201134040 法線軸而排列’上述活性層包含氮化鎵系半導體層，上述 基板之上述六方晶系第III族氛化物半導體之C轴，係相對 於上述法線轴而向上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體的m 軸方向以角度ALPHA傾斜，上述法線轴與上述六方晶系第 ΠΙ族氮化物半導體之0軸所成角度係於45度以上8〇度以下 或100度以上135度以下之範圍，上述半導體積層包含沿表 示上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸方向的基準轴 延伸之構造物。 該蟲晶基板可較佳地用於包含雷射條紋之第Ιπ族氮化物 半導體雷射元件，該雷射條紋係沿由六方晶系第m族氮化 物半導體之m軸及法線軸所規定的m-n面之方向。而且， 該蟲晶基板上，法線轴與六方晶系第m族氮化物半導體之 c轴所成角度係45度以上80度以下或1〇〇度以上135度以下 之範圍。然而’半導體積層包含沿基準轴延伸之帶狀之構 造物，該基準軸表現為六方晶系第m族氮化物半導體之a 軸方向，該構造物可對使用該磊晶基板而製作之第出族氮 化物半導體雷射元件，提供用於雷射條紋之定向或雷射模 腔之定向的基準標記。 本發明之又一另一態樣中，較佳為，上述構造物於上述 a軸方向具有230 μηι以上之長度。根據該磊晶基板，長度 為230 μιη以上之構造物，適於第ΠΙ族氮化物半導體雷射元 件之製作時的光罩對準。 本發明之進而又一另一態樣中，上述構造物可具有在上 述半導體積層之上表面於上述3軸方向延伸之表面形態。 152213.doc -19- 201134040 根據該磊晶基板，構造物為磊晶基板之磊晶面之表面形 態’故而’藉由觀察遙晶基板之外觀，可確定構造物之位 置。 本發明之進而又一另一態樣中，上述構造物可包含上述 半導體積層之上表面上的凹陷。根據該磊晶基板，構造物 含有凹陷，因此可藉由紫外線〜可見光〜紅外線等所產生之 反射像或穿透層而找出凹陷之位置。 本發明之進而又一另一態樣中，上述構造物可設於到達 上述半導體積層之上表面的積層缺陷之位置。根據該蟲晶 基板’構造物形成於到達半導體積層之上表面的積層缺陷 之位置上，因此結晶學上之資訊反映為構造物之形狀及方 向等。 本發明之進而又一另一態樣中，較佳為，上述構造物相 對於上述a軸方向而形成·〇.5度以上及+〇 5度以下之範圍的 偏移角。進而，本發明之又一另一態樣中，更佳為，上述 構造物相對於上述a軸方向而形成·〇 3度以上及+〇 3度以下 之範圍的偏移角。根據該磊晶基板，例如上述積層缺陷具 有上述角度範圍程度之差異。 本發明之另一態樣中，上述構造物可包含缺陷區域，於 由水銀燈激發之發光像十可觀察到該缺陷區域為暗區域。 根據該磊晶基板，缺陷區域為結晶成長之缺陷，故而，結 B曰學上之資訊反映於構造物之形狀及方向等上。而且，本 發明之進而另一態樣中，上述暗區域具有可藉由攝氏8〇〇 度以上之咼溫下的熱處理而擴大之特徵。 152213.doc -20· 201134040 本發明之進而另一態樣中，較佳為，上述發光像中之暗 區域之長邊延伸於上述基準軸方向，上述長邊具有23〇 以上之長度。根據該磊晶基板，長度為23〇 μηι以上之構造 物適於第III族氮化物半導體雷射元件之製作時之光罩對 準。 本發明之進而另一態樣中，較佳為，上述長邊與上述a 轴方向所成偏移角係於_〇5度以上+〇5度以下之範圍。進 而，本發明之進而另一態樣中，更佳為，上述長邊與上述 a軸方向所成偏移角係於_〇 3度以上+〇3度以下之範圍。根 據該磊晶基板，上述之暗區域具有上述角度範圍程度之差 異。 本發明之進而另一態樣中，上述暗區域可包含設於上述 活性層之結晶缺陷。根據該磊晶基板，因成長溫度或量子 井構造，活性層容易導入有結晶缺陷，但可對該結晶缺陷 進行光罩對準。 本發明之進而另一態樣中，與上述a軸正交之平面的剖 面形狀，於上述結晶缺陷之至少一部分可為六邊形。根據 該磊晶基板，因成長溫度或量子井構造，活性層容易導入 有結晶缺陷，但該結晶缺陷之形狀反映出結晶學上之資 訊。 本發明之另一態樣係製作第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件 之方法。該方法包括如下步驟：（a)準備上述磊晶基板； (b)使用上述磊晶基板，形成具有陽極電極及陰極電極之基 板產物，（c)於上述基板產物上形成以上述構造物為基準而 152213.doc •21· 201134040 規定方向的刻劃標記；及（d)藉由上述基板產物之按壓而進 行上述基板產物之分離，形成另一基板產物及雷射條。上 述雷射條具有藉由上述分離而形成之第1及第2端面，上述 第1及第2端面構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射 諧振器’上述基板產物包括雷射構造體，該雷射構造體包 括包含六方晶系第III族氮化物半導體且具有半極性主面之 上述基板、及形成於上述半極性主面上之半導體區域，上 述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上，上述第 1及第2端面與由上述六方晶系第m族氮化物半導體之m軸 及上述法線轴所規定的m-n面交叉。 根據該方法’法線軸與六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之 c軸所成角度雖為45度以上80度以下或1〇〇度以上135度以 下之範圍’但可於基板產物上形成刻劃標記，其係以製作 磊晶基板時於磊晶區域形成之構造物為基準而規定方向。 本發明之另一態樣之方法中，形成上述基板產物之步驟 包含形成覆蓋上述雷射構造體之上述半導體區域的絕緣臈 之步驟，於上述絕緣膜上形成有以上述構造物為基準而規 定方向的條紋形狀之開口，上述陽極電極及陰極電極中之 任一者可經由上述絕緣膜之上述開口而與上述雷射構造體 接觸。根據該方法，可於絕緣膜上形成以蟲晶基板中之構 造物為基準而規定方向的條紋形狀之開口。 本發明之另—態樣之方法_，上述雷射構造體之上述半 導體區域具有脊狀構造、上述脊狀構造具有.條紋形狀，形 成上述脊狀構造時’上述脊狀構造之條紋形狀之方向可以 152213.doc •22- 201134040 上述構造物為基準而規定。根據該方法，可形成以蠢晶基 板中之構造物為基準而規定方向之脊狀構造。 本發明之進而另一態樣中’第III族氮化物半導體磊晶基 板包括（a)雷射構造體，其包含含有六方晶系第族氮化 物半導體且具有半極性主面之支持基體、及設於上述支持 基體之上述半極性主面上之半導體區域。上述半導體區域 包括包含第1導電型氮化鎵系半導體之第1包覆層、包含第 2導電型氮化鎵系半導體之第2包覆層、及設於上述第1包 覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1包覆層、上 述第2包覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸 而排列，上述活性層包含氮化鎵系半導體層，上述支持基 體之上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之〇轴，係相對於 上述法線軸而向上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體的爪轴 方向以角度ALPHA傾斜，上述法線軸與上述六方晶系第 III族氮化物半導體之c軸所成角度係於45度以上8〇度以下 或100度以上135度以下之範圍，且具有於磊晶基板内平行 於a轴方向而伸展之表面形態。該磊晶基板上上述表面 形態較佳為，於a軸方向具有230 μπι以上之長度。該磊晶 基板上，較佳為，上述表面形態與a轴方向所成之偏移角 於-0.5度以上+0·5度以下之範圍。該磊晶基板上，較佳 為’上述表面形態與3軸方向所成之偏移角於度以上 +0.3度以下之範圍。該磊晶基板上，較佳為，於自&軸方 向觀察剖面時上述表面形態為凹陷。 本發明之進而另一態樣中，第ΠΙ族氮化物半導體磊晶基 152213.doc -23- 201134040 板包括（a)雷射構造體，其包含含有六方晶系第m族氮化 物半導體且具有半極性主面之支持基體、及設於上述支持 基趙之上述半極性主面上之半導體區域。上述半導體區域 包括包含第1導電型氮化鎵系半導體之第！包覆層、包含第 2導電型氮化鎵系半導體之第2包覆層、及設於上述第1包 覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第！包覆層、上 述第2包覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸 而排列’上述活性層包含氮化鎵系半導體層，上述支持基 體之上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸，係相對於 上述法線軸而向上述六方晶系第III族氮化物半導體的爪轴 方向以角度ALPHA傾斜，上述法線軸與上述六方晶系第 ΠΙ族氮化物半導體之c軸所成角度係於45度以上8〇度以下 或100度以上135度以下之範圍，於水銀燈所激發所得之發 光像中，可觀察到關於c軸呈線對稱之三角形或者五邊形 之暗區域〇該蟲晶基板上，上述發光像中之暗區域之長邊 係於a轴方向伸展，且於a軸方向具有230 μιη以上之長度。 該遙晶基板上’上述長邊與a轴方向所成之偏移角係於_〇 5 度以上+0.5度以下之範圍。該磊晶基板上，上述長邊與α 軸方向所成之偏移角係於-0.3度以上+〇·3度以下之範圍。 該蟲晶基板上，上述暗區域中’自a軸方向觀察剖面時， 於井層之結晶構造之一部分可觀察到六邊形。該磊晶基板 上’當於攝氏800度以上高溫實施熱處理時，上述暗區域 擴大。 本發明之上述之目的及其他目的、特徵、以及優點，可 152213.doc -24- 201134040 根據參照隨附圖式說明之本發明的較佳實施形態之以下詳 細描述而容易地瞭解。 發明之效果 如以上之說明所述，根據本發明，可提供一種第⑴族氮 化物半導體雷射元件，其於六方晶系第m族氮化物之〇軸 向m軸方向傾斜的支持基體之半極性面上，具有能實現低 間值電流之雷射諧振器並且具有能提高振盪良率之構造。 而且，根據本發明，可提供製作該第m族氮化物半導體雷 射元件之方法。進而，根據本發明，可提供用於上述第ΙΠ 族氮化物半導體雷射元件之磊晶基板。 【實施方式】 本發明之觀點可藉由參照作為例示所示之隨附圖式且考 慮到以下之詳細描述而容易地理解。接著，參照隨附圖 式’對本發明之第III族氮化物半導體雷射元件、及製作第 III族氮化物半導體雷射元件之方法的實施形態進行說明。 可能的情況下’對於相同之部分標註相同之符號。 圖1係概略性地表示本實施形態之第ΙΠ族氮化物半導體 雷射元件的構造之圖式。第m族氮化物半導體雷射元件u 具有增益導引型之構造，但本發明之實施形態並不限於增 益導引型之構造。第in族氮化物半導體雷射元件η包含雷 射構造體13及電極15。雷射構造體13包含支持基體17及半 導體區域19。支持基體17包含六方晶系第III族氮化物半導 體’且具有半極性主面17a及背面17b。半導體區域19設置 於支持基體17之半極性主面17a上。電極15設置於雷射構 152213.doc -25- 201134040 造體13之半導體區域19上。半導體區域19包含第1包覆層 21、第2包覆層23、及活性層25。第1包覆層21包含第1導 電型氮化鎵系半導體，例如包含n型AlGaN、η型InAlGaN 等。第2包覆層23包含第2導電型氮化鎵系半導體，例如包 含p型AlGaN、p型InAlGal·^。活性層25設置於第1包覆層 21與第2包覆層23之間。活性層25包含氮化鎵系半導體 層，該氮化鎵系半導體層例如為井層2 5 a。活性層2 5包括 包含氮化鎵系半導體之障壁層25b，井層25a及障壁層25b 係交替排列。井層25a包含例如inGaN等，障壁層25b包含 例如GaN、InGaN等。活性層25可包含以發出波長為360 nm以上600 nm以下之光的方式而設之量子井構造。藉由利 用半極性面’可較佳地產生波長為430 nm以上550 nm以下 之光。第1包覆層21、第2包覆層23及活性層25係沿半極性 主面1 7a之法線軸NX而排列。第in族氮化物半導體雷射元 件11中，雷射構造體13包含與m-n面交叉之第1割斷面27及 第2割斷面29 ’該m-n面係由六方晶系第m族氮化物半導體 之m軸及法線軸NX而規定。 參照圖1可知’描繪有正交座標系S及結晶座標系CR。 法線轴NX係朝向正父座標系s之Z軸方向。半極性主面pa 係平行於由正交座標系S之X軸及γ軸所規定的既定之平面 而延伸。而且，圖1中，描繪有代表性之(：面以。支持基體 1 7之✓、方晶系第III族氮化物半導體之^轴，係相對於法線 軸NX而向六方晶系第III族氮化物半導體之m軸方向以大於 零度之角度ALPHA而傾斜。該c軸方向係由c轴向量乂€表 152213.doc •26· 201134040 示。C軸向量vc包含與半極性主面17a平行之投影分量 VCP、及與法線軸NX平行之垂直分量VCN。 第πι族氮化物半導體雷射元件丨丨進而包括絕緣膜31。絕 緣膜31覆蓋於雷射構造體π之半導體區域19之表面19&， 半導體區域19位於絕緣膜31與支持基體17之間。支持基體 17包含六方晶系第III族氮化物半導體。絕緣膜31具有開口 31a，開口31a係於半導體區域19之表面19a與上述mn面的 交叉線LIX之方向延伸，例如形成為條紋形狀。電極1 $經 由開口 31a而與半導體區域19之表面i9a(例如第2導電型之 接觸層33)接觸’且延伸於上述交又線LIX之方向。第族 氮化物半導體雷射元件11中，雷射波導包含第1包覆層 21、第2包覆層23及活性層25’而且，延伸於上述交叉線 LIX之方向。例如，增益導引型雷射中，絕緣膜3丨之開口 3 la具有例如條紋形狀，雷射波導之方向係朝向該條紋開 口之延伸方向。而且，脊狀型雷射中，雷射構造體13之半 導體區域19具有脊狀構造，雷射波導之方向係朝向該脊狀 構造之延伸方向。波導向量LGV表示雷射波導之方向。 第III族氮化物半導體雷射元件丨i中，第1割斷面27及第2 割斷面29與由六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之爪軸及法線 轴NX所規定的m_n面交又。第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件 11之雷射諧振器包含第1及第2割斷面27、29，雷射波導自 第1割斷面27及第2割斷面29中之一者向另一者延伸。雷射 構造體13包含第1面13a及第2面13b，第1面13a為第2面13b 之相反側之面。第1及第2割斷面27、29自第1面na之邊緣 152213.doc •27- 201134040 13c延伸至第2面13b之邊緣13d »第1及第2割斷面27、29與 c面、m面或者a面等解理面不同。 根據該第III族氮化物半導體雷射元件11，構成雷射諧振 器之第1及第2割斷面27、29與m-n面交叉。因此，可設置 延伸於m-n面與半極性面17a之交叉線的方向上之雷射波 導。因此’第III族氮化物半導體雷射元件11具有能實現低 閾值電流之雷射諧振器。 該第III族氮化物半導體雷射元件11中，法線軸NX與六 方晶系第III族氮化物半導體之c轴所成之角度ALPHA係於 45度以上80度以下或100度以上135度以下之範圍，雷射構 造體13包含延伸於支持基體17之半極性主面17a上之雷射 波導。該雷射波導係延伸於波導向量LGV之方向，該波導 向量LGV朝向自第1及第2割斷面27、29中之一者指向另一 者之方向。表示六方晶系第III族氮化物半導體之c軸方向 之c軸向量VC由與半極性主面17a平行之投影分量VCP、及 與法線軸NX平行之垂直分量VCN而規定。圖1所示之波導 向量LGV與投影分量VCP所成之偏移角AV可於-0.5度以上 + 〇·5度以下之範圍。 而且’該第III族氮化物半導體雷射元件丨丨中，雷射構造 體13在由水銀燈之光激發所得之螢光顯微鏡像_，表示出 延伸於既定之軸方向的條狀發光像。波導向量LGV與正交 於既定之轴PG的正交方向所成之偏移角係於·〇5度以上 +0.5度以下之範圍。換而言之，波導向量lgv與既定之軸 方向PG所成之偏移角係於_89.5度以上+90.5度以下之範 152213,doc • 28 · 201134040 圍。 當上述偏移角八¥於_05度以上+〇5度以下之範圍時，振 盪良率提高。而且，當偏移角八乂於_〇 3度以上+〇 3度以下 之範圍時’閾值差異提高。 因雷射諧振器之緣故，端面之方向與雷射波導之方向之 不一致使得雷射特性下降。若e軸向量之投影分量vcp與 波導向量LGV之間存在偏移角度Av，則藉由割斷而製作之 端面難以垂直於雷射波導。垂直性之下降使得雷射特性下 降，或者使得特性差異增加。當表示雷射波導之方向之波 導向量LGV與c軸投影分量vcp的平行度較高時，可提高 雷射特性且可降低特性差異。例如，若偏移角AV於_〇 5度 以上+0.5度以下之範圍，則可使振盪良率成為5〇%以上。 而且’當偏移角AV為-0.3度以上+0.3度以下之範圍時，可 將閾值差異改善至15 %以下。 第in族氮化物半導體雷射元件u包含11側導光層35及卩側 導光層37 ^ η側導光層35包含第1部分35a及第2部分35b，n 側導光層3 5例如包含GaN、InGaN等。ρ側導光層3 7包含第 1部分3 7a及第2部分3 7b，ρ側導光層37例如包含GaN、 InGaN等。載體阻擋層39設置於例如第丨部分37a與第2部分 37b之間。支持基體π之背面17b設有另一電極41，電極41 覆蓋於例如支持基體17之背面1 7b。 圖2係表示第III族氮化物半導體雷射元件中之活性層的 能帶構造的圖式。圖3係表示第III族氮化物半導體雷射元 件11之活性層25之發光的偏光之圖式。圖4係示意性地表 152213.doc -29· 201134040 示由c轴及m軸所規定的剖面之圖式。參照圖2之（a)部可 知’於能帶構造BAND之Γ點附近，傳導帶與價帶之間的可 能之躍遷有3個。A能帶及B能帶具有比較小的能量差。傳 導帶與A能帶之躍遷Ea而產生之發光向a轴方向偏光，傳導 帶與B能帶之躍遷Eb而產生之發光係向將〇軸投影至主面的 方向偏光。關於雷射振盪，躍遷Ea之閾值小於躍遷Eb之閾 值。 參照圖2之（b)部’其表示第in族氮化物半導體雷射元件 11之LED模式下的光之光譜。Led模式下之光包含六方晶 系第III族氮化物半導體之a軸方向之偏振分量I〗、及將六 方晶系第III族氮化物半導體之C軸投影至主面之方向之偏 振分量12 ’偏振分量II大於偏振分量12 ^偏光度p係由（n_ 12)/(11+12)而規定。使用該第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件 11之雷射諧振器’可雷射振盪LED模式下發光強度較大之 模式下的光。 如圖3所示’可進而包括設置於第1及第2割斷面27、29 中之至少一者、或者兩者上的介電體多層膜43 a、43b。斷 裂面27、29均可適用端面塗佈。藉由端面塗佈，可調整反 射率》 如圖3之（b)部所示，來自活性層25之雷射光[向六方晶 系第III族氮化物半導體之a軸方向偏光。該第m族氮化物 半導體雷射元件11中，能實現低閾值電流之能帶躍遷具有 偏光性。用於雷射諧振器之第1及第2割斷面27、29與〇 面、m面或者a面等目前為止之解理面不同。然而，第1及 152213.doc •30· 201134040 第2割斷面27、29具有用於諧振器之、作為鏡面之平坦 性、垂直性。因此，使用第1以及第2割斷面27、29及延伸 於該等割斷面27、29間的雷射波導，如圖3之（b)部所示， 利用躍遷Ea之發光可實現低閾值之雷射振盪，該躍遷Ea之 發光比向將c軸投影至主面之方向偏光的躍遷Eb之發光更 強。 第III族氮化物半導體雷射元件11中，第1及第2割斷面 27、29各自顯現支持基體17之端面17c及半導體區域19之 端面19c，端面17c及端面19c被介電體多層膜43 a覆蓋。支 持基體1 7之端面1 7c及活性層25之端面25c的法線向量NA 與活性層25之m軸向量MA所成角度BETA係由分量（BETA)丨 及分量（BETA)2而規定’該分量（BETA)l係規定於由第m族 氮化物半導體之c軸以及m軸所規定之第1平面si上，該分 量（BETA)2係規定於與第1平面si(為了便於理解而未圖 示’但可參照為「S1」）以及法線轴NX正交的第2平面 S2(為了便於理解而未圖示’但可參照為「S2」）上。分量 (BETA；h較佳為，在由第族氮化物半導體之c軸及爪軸所 規定之第1平面S1中於（ALPHA-5)度以上（ALPHA+5)度以 下之範圍。該角度範圍於圖4中表示為代表性之111面Sm與 參照面Fa所成之角度。為了便於理解，圖4中，代表性之m 面SM係自雷射構造體之内側跨於外側而描繪。參照面Fa沿 活性層25之端面25c延伸。該第m族氮化物半導體雷射元 件11具有關於自c轴及m轴中之一者向另一者獲取之角度 BETA而滿；i上述垂直性的端自。而且，較佳為，分量 152213.doc -31· 201134040 (ΒΕΤΑ)2在第2平面S2上於-0.5度以上+0.5度以下之範圍， 更佳為，-0·3度以上+0.3度以下之範圍。此處，BETA2 = (BETA^+CBETA)/。此時，第III族氮化物半導體雷射元 件11之端面27、29關於與半極性面17a之法線軸NX垂直之 面上所規定的角度具有上述垂直性。 再次參照圖1可知，第III族氮化物半導體雷射元件11 中，較佳為，支持基體17之厚度DSUB為400 μιη以下。該 第III族氮化物半導體雷射元件中，適於獲得用於雷射諧振 器之優良之割斷面。第III族氮化物半導體雷射元件11中， 更佳為，支持基體17之厚度DSUB為50 μιη以上100 μιη以 下。該第III族氮化物半導體雷射元件11中，更適於獲得用 於雷射諧振器之優良之割斷面。而且，操作變得容易，從 而可提高生產良率。 第III族氮化物半導體雷射元件11中，法線軸NX與六方 晶系第III族氮化物半導體之c軸所成角度ALPHA較佳為45 度以上，且較佳為80度以下。而且，角度ALPHA較佳為 100度以上，且較佳為135度以下。在小於45度及超過135 度之角度内’藉由按壓而形成之端面包含m面的可能性升 高。而且’於超過80度且小於1〇〇度之角度内，有無法獲 得所需之平坦性及垂直性之虞。 第III族氮化物半導體雷射元件丨丨中，法線軸NX與六方 晶系第III族氮化物半導體之c軸所成之角度ALPHA更佳為 63度以上’且較佳為80度以下。而且，角度ALPHA較佳為 100度以上，且較佳為117度以下。在小於63度及超過ι17 152213.doc •32· 201134040 度之角度内，於藉由按壓而形成之端面的一部分可能會顯 現出m面。而且，於超過8〇度且小於1〇〇度之角度内，有無 法獲得所需之平坦性及垂直性之虞。 半極性主面17a可為{20-21}面、{1〇_11}面、{2〇_2_1} 面、及{1CM-1}面中之任一者。進而，自該等面於_4度以 上+4度以下之範圍微傾斜之面亦可較佳地作為上述主面。 該等典型之半極性面17a上，可提供具有能構成該第m族 氮化物半導體雷射元件1;1之雷射諧振器之程度的充分之平 坦性及垂直性之第1及第2端面27、29。而且，在跨於該等 典型之面方位的角度之範圍内，可獲得表現充分之平坦性 及垂直性之端面。 第III族氮化物半導體雷射元件11中，支持基體17之積層 缺陷密度可為lxl 〇4 cm·1以下。因積層缺陷密度為1χ1〇4 cm以下’故而’因偶發事件而損壞割斷面之平坦性及/或 垂直性的可能性較低。而且，支持基體丨7可包含GaN、 AIN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中之任一者。當使用包含 該等氮化鎵系半導體之基板時，可獲得能用作諧振器之端 面27、29。當使用A1N或者AlGaN基板時，可增大偏光 度’且藉由低折射率可強化光束缚。當使用InGaN基板 時’可減小基板與發光層之晶格失配率，從而可提高結晶 品質。 圖5係表示本實施形態之製作第ΙΠ族氮化物半導體雷射 元件之方法的主要步驟之圖式。參照圖6之（a)部，其表示 基板51。步驟S101中，準備用於製作第in族氮化物半導體 152213.doc -33- 201134040 雷射元件之基板51。基板51之六方晶系第πΐ族氮化物半導 體之c軸（向量VC) ’係相對於法線軸NX而向六方晶系第in 族氮化物半導體之m軸方向（向量VM)以有限的角度ALPHA 傾斜。因此’基板5 1具有包含六方晶系第in族氮化物半導 體之半極性主面51a。 步驟S102中’形成基板產物SP。圖6之（a)部中，基板產 物SP描續·成大致圓板形之構件，但基板產物Sp之形狀並不 限定於此。為了獲得基板產物SP，首先，於步驟S103中形 成雷射構造體55。雷射構造體55包含半導體區域53以及基 板51 ’步驟S103中，半導體區域53形成於半極性主面51a 上。為了形成半導體區域53，於半極性主面51 a上依序成 長第1導電型氮化鎵系半導艘區域57、發光層59、以及第2 導電型氮化鎵系半導體區域61。氮化鎵系半導體區域5 7可 包含例如η型包覆層’氮化鎵系半導體區域6丨可包含例如p 型包覆層。發光層59可設於氮化鎵系半導體區域57與氮化 鎵系半導體區域61之間，而且，可包含活性層、導光層及 電子阻擋層等。氮化鎵系半導體區域57、發光層59、及第 2導電型氮化鎵系半導體區域61沿半極性主面51a之法線軸 NX而排列。該等半導體層係磊晶成長。 基板產物SP包含表示六方晶系第in族氮化物半導體之m 轴或者a軸方向的標記。作為該標記，可使用例如GaN基 板之定向平面（記作「OF」，Orientation Flat)。於形成基板 產物SP之步驟中，在半導體區域53形成於半極性主面51a 上之後’必要之情形時，可於包含半導體區域53之磊晶基 152213.doc •34· 201134040 板上，使用雷射標號器而形成表示3轴方向或者〇1轴方向之 雷射標記之排列（例如藉由雷射光束之照射而形成之溝的 行）。雷射標記之排列較佳為，例如平行於晶圓之〇F而形 成。該定向平面之方向表示a軸方向或者m軸方向。雷射標 S己之排列係用作對準標記。於之後的使用光罩對準曝光機 之光微影技術製程令，有助於使波導條紋與01?以良好之精 度而平行。 半導體區域53上被絕緣膜54覆蓋。絕緣膜54包含例如矽 氧化物。絕緣膜54具有開口 54a。開口 54a形成為例如條紋 形狀。開口 54a係於例如使用有雷射標記之排列的光微影 技術製程中形成。而且，當於磊晶基板之半導體區域53形 成用於半導體雷射之脊狀構造時，可在使用有對於雷射標 記之排列之對準的光微影技術製程中形成用於脊狀構造之 光罩。形成基板產物SP時，雷射波導之方向（波導向量 LGV之方向）係以上述標記為基準而決定。例如，絕緣膜 54之開口 54a之延伸方向及脊狀構造之延伸方向係由以標 記為基準之光微影技術而決定。該延伸方向與波導向量之 方向一致。 步驟S1〇4中，使用標記形成脊狀構造及/或者電極（及條 紋孔）。例如，於雷射構造體55上形成陽極電極58a及陰極 電極58b。而且，於在基板51之背面形成電極之前，對結 晶成長中所使用之基板之背面進行研磨’形成具有所需之 厚度DSUB的基板產物SP。形成電極時，例如使陽極電極 58a形成於半導體區域53上，且使陰極電極挪形成於基板 152213.doc •35- 201134040 51之背面（研磨面）51b上。陽極電極58a於X轴方向延伸， 陰極電極5 8b覆蓋於整個背面51b。藉由該等步驟，形成基 板產物SP。基板產物SP包含第1面63a、及位於其相反側之 第2面63b»半導體區域53位於第1面63a與基板51之間。 步驟S105中’如圖6之（b)部所示’對基板產物SP之第1 面63a進行刻劃。該刻劃係使用雷射刻劃器i〇a進行。藉由 刻劃’形成刻劃溝65a。圖6之⑻部中，已形成有5個刻劃 溝，使用雷射光束LB形成刻劃溝65b。刻劃溝65a之長度 係，比由六方晶系第III族氮化物半導體之a轴及法線轴Νχ 所規定之a-n面與第1面63a的交叉線AIS之長度更短，對交 叉線AIS之一部分照射雷射光束lb。藉由雷射光束LB之照 射，使第1面63a上形成延伸於特定之方向且到達半導體區 域的溝。刻劃溝65a可形成於例如基板產物sp之一個邊 緣。 步驟S106中’如圖6之（c)部所示，藉由對基板產物51>之 第2面63b之按壓而進行基板產物“之分離，形成基板產物 SP 1及雷射條LB 1 ^按壓係使用例如到刀69等致斷裝置進 行。刮刀69包括向一個方向延伸之邊緣69a、及規定邊緣 69a之至少2個刮刀面69b、69c。而且，基板產物SP1之按 壓係於支持裝置70上進行。支持裝置7〇包含支持面7〇a及 凹部70b，凹部70b延伸於一個方向。凹部7〇b形成於支持 面7〇8上。使基板產物SP1之刻劃溝65a之方向及位置與支 持裝置70之凹部7〇b之延伸方向一致，而將基板產物spi定 位於支持裝置7 0上之凹部7 〇 b。使致斷裝置之邊緣之方向 152213.doc •36· 201134040 與凹部70b之延伸方向一致，而自與第2面63b交又之方向 將致斷裝置之邊緣低壓於基板產物SP1。交叉方向較佳 為，與第2面63b大致垂直之方向。藉此進行基板產物8]?之 分離’形成基板產物SP1及雷射條LB1。藉由抵押，形成 具有第1及第2端面67a、67b之雷射條LB1，該等端面67a、 67b上’至少發光層之一部分具有可適用於半導體雷射之 諧振鏡之程度的垂直性及平坦性。 所形成之雷射條LB1具有藉由上述之分離而形成之第1 及第2端面67a、67b ’端面67a、67b各自係自第1面63a延 伸至第2面63b。因此，端面67a、67b構成該第III族氮化物 半導體雷射元件之雷射諧振器，且與XZ面交叉。該χζ面 係與由六方晶系第III族氮化物半導體之m軸及法線轴NX所 規定之m-n面相對應。 根據該方法’於六方晶系第III族氮化物半導體之a軸方 向對基板產物SP之第1面63a進行刻劃之後，藉由對基板產 物SP之第2面63b之按壓而進行基板產物SP之分離，形成新 的基板產物SP 1及雷射條LB 1。因此，以與m_n面交叉之方 式，於雷射條LB1上形成第1及第2端面67a、67b。藉由該 端面形成’可對第1及第2端面67a、67b提供能構成該第in 族氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器之程度的充分之平 坦性及垂直性。 而且，該方法中，所形成之雷射波導係於六方晶系第m 族氮化物之c軸之傾斜方向延伸。不使用乾式蝕刻面，形 成能提供該雷射波導之諧振鏡端面。 152213.doc -37- 201134040 根據該方法，藉由基板產物SP1之割斷，形成新的基板 產物SP1及雷射條LB1»步驟S107中，反覆藉由按壓而進 行分離，從而製作多個雷射條。該割斷係使用比雷射條 LB1之割斷線BREAK短的刻劃溝65a而產生。 步驟S108中，於雷射條LB1之端面67a、67b形成介電體 多層膜，從而形成雷射條產物。步驟S109中，將該雷射條 產物分離成各個半導體雷射之晶片。 本實施形態之製造方法中，角度ALPHA可於45度以上80 度以下及100度以上135度以下之範圍》在小於45度及超過 135度之角度内，藉由按壓而形成之端面包含m面的可能性 升高。而且，於超過80度且小於100度之角度内，有無法 獲得所需之平坦性及垂直性之虞。角度ALPHA更佳為，於 63度以上80度以下及1〇〇度以上117度以下之範圍。在小於 45度及超過135度之角度内，於藉由按壓而形成之端面的 一部分可能會顯現出m面。而且，於超過80度且小於1〇〇度 之角度内，有無法獲得所需之平坦性及垂直性之虞。半極 性主面 51a 可為{20-21}面、{ίο-ll}面、{20-2-1}面、及 {10-1-1}面中之任一者。進而，自該等面於_4度以上+4度 以下之範圍微傾斜之面，亦可較佳地作為上述主面。於該 等典型之半極性面上，可提供具有能構成該第Ιπ族氮化物 半導體雷射元件之雷射譜振器之程度的充分之平坦性及垂 直性、且用於雷射諧振器之端面。 而且’基板51可包含GaN、AIN、AlGaN、InGaN及 InAlGaN中之任一者》當使用包含該等氮化鎵系半導體之 152213.doc -38- 201134040 基板時，可獲得能用作雷射諧振器之端面。基板51較佳為 包含GaN。 於形成基板產物SP之步驟S104中，結晶成長中所使用之 半導體基板經切片或研削加工，以使基板厚度成為400 μιη 以下，第2面63 b可為藉由研磨而形成之加工面。該基板厚 度下，可以良好之良率而形成具有能構成該第m族氮化物 半導體雷射元件之雷射諧振器之程度的充分之平坦性、垂 直性或者無離子損傷的端面67a、67b »第2面63b為藉由研 磨而形成之研磨面，若研磨後基板厚度為1〇〇 μιηα下則更 加。而且，為了比較容易地對基板產物§卩進行處理，基板 厚度較佳為5 Ο μηι以上。 本貫紅形態之雷射端面之製造方法中，雷射條Lb 1上， 亦規定有參照圖3說明之角度BETA。雷射條LB 1上，角度 BETA之分量（BETA)!較佳為，於由第πΐ族氮化物半導體之 c轴及m轴所規定之第1平面（與參照圖3之說明中之第1平面 S 1相對應的面）中於（ALPHA-5)度以上（ALPHA+5)度以下之 範圍。雷射條LB1之端面67a、67b，關於自c軸及m軸中之 一者向另一者而獲取之角度BETA的角度分量而滿足上述 垂直性。而且’角度BETA之分量（BETA)2較佳為，於第2 平面（與圖3所示之第2平面S2相對應之面）中於_5度以上+5 度以下之範圍。此時，雷射條LB1之端面67a、67b，關於 與半極性面51a之法線轴NX垂直之面中所規定的角度beta 之角度分量而滿足上述垂直性。 端面67a、67b係藉由對半極性面51 a上磊晶成長之複數 152213.doc •39- 201134040 個氮化鎵系半導體層的按壓而產生之斷裂而形成。因半極 性面51a上之磊晶膜之緣故，端面67a、67b並非為目前為 止用作諧振鏡之c面、m面、或者a面等低面指數的解理 面。然而，半極性面51a上之磊晶膜之積層的斷裂中，端 面67a、67b具有可適用於諧振鏡之平坦性及垂直性。 (實施例1) 如下所述，準備半極性面GaN基板，觀察割斷面之垂直 性。基板係使用自利用氫化物氣相磊晶法（Hydride Vapor

Phase Epitaxy’ HVPE)較厚地成長的（〇〇〇i)GaN錠於m軸方 向以75度之角度切取的{20-21}面GaN基板。GaN基板之主 面經過鏡面精加工，背面經過研削加工後成為緞紋狀態。 基板之厚度為370 μηι 〇 於緞紋狀態之背面側，使用鑽石筆，與於將£；軸投影至 基板主面之方向垂直地施加劃線之後，進行按壓而割斷基 板。為了觀察所得之割斷面之垂直性，使用掃描型電子顯 微鏡自a面方向觀察基板。 圖7之（a)部係自a面方向觀察割斷面之掃描型電子顯微鏡 像，右側之端面為割斷面。可知，割斷面相對於半極性主 面具有平坦性以及垂直性。 (實施例2) 實施例1令’可知，於具有半極性{2〇叫面之㈣基板 ^與將e軸投影至基板主面之方向垂直地施加劃線而進 2應後所得之割斷面，相對於基板主面具有平坦性以及 性。因此，為了調查該割斷面作為雷射之共振器的有 152213.doc 201134040 用性，如下所述，利用有機金屬氣相成長法成長圖8所示 之雷射二極體。原料係使用三曱基鎵（TMGa)、三甲基鋁 (TMA1)、三曱基銦（TMIn)、氨（Nh3)、矽烷（SiH4)。準備基 板71。於基板71上’自利用HVPE法較厚地成長之 (OOOl)GaN錠於m軸方向以〇度〜9〇度之範圍的角度而使用 晶圓切片裝置進行切取，製作具有c軸向瓜軸方向之傾斜角 度ALPHA為〇度~90度之範圍的所需之傾斜角的QaN基板。 例如，當以75度之角度切取時，可獲得{2〇 21}面（}心基 板，於圖7之（b)部所示之六方晶系之晶格中由參照符號7u 表示。 於成長之前，為了調查基板之積層缺陷密度，藉由陰極 發光法觀察基板。陰極發光中，觀察藉由電子束所激發之 载體之發光過程，若存在積層缺陷，則因其附近之載體會 非發光再結合，故可觀察到暗線狀。求出該暗線之單位長 度之密度（線密度），定義為積層缺陷密度。此處，為了調 查積層缺陷密度，使用非破壞測定之陰極發光法，但亦可 使用破壞測定之穿透型電子顯微鏡。穿透型電子顯微鏡 中自a軸方向觀察S式樣剖面時，自基板於m轴方向向試樣 表面伸展之缺陷為支持基體中所含之積層缺陷，與陰極發 光法之情形相同，可求出積層缺陷之線密度。 將該基板71配置於反應爐内之晶座上之後，按照以下之 成長順序成長磊晶層。首先，成長厚度為1〇〇〇 GaN層72。繼而’於0心層72上成長厚度為12〇〇 1^之11型 InAlGaN包覆層73。接著，成長厚度為2〇〇 nm2n型GaN導 152213.doc •41· 201134040 引層74a及厚度為65 nm之無摻雜inGaN導引層74b，之後成 長由厚度為15 nm之GaN/厚度為3 nm之InGaN而構成的3週 期MQW 75。然後，成長厚度為65 nm之無摻雜InGaN導引 層76a、厚度為20 nm之p型AlGaN阻擋層77及厚度為200 nm之p型GaN導引層76b。繼而，成長厚度為4〇〇 nmip型 InAlGaN包覆層77。最後，成長厚度為5〇 nmip型GaN接 觸層7 _8 » 將Si〇2之絕緣膜79成膜於接觸層78上之後，使用光微影 技術藉由濕式蝕刻形成寬度為10 μηΐ2條紋孔。此處，以 如下之2種方式形成條紋方向之接觸孔。雷射條紋為（ι)μ 方向（接觸孔沿著由c軸及m軸所規定之既定的面之方向） 者’以及為（2)A方向：<11-2〇>方向者。 形成條紋孔之後，蒸鑛包含Ni/Au之p侧電極8〇a及包含 IVA1之焊墊電極。繼而，使用鑽石漿料研磨GaN基板⑴… 晶圓）之背面，而製作背面為鏡面狀態之基板產物。此 時，使用接觸式膜厚計測定基板產物之厚度。厚度之測定 亦可自試樣剖面利用顯微鏡而進行。顯微鏡可使用光學顯 微鏡、或掃描型電子顯微鏡。MGaN基板（GaN晶圓）之背 面（研磨面），藉由蒸鍍而形成包含Ti/A丨/Ti/Au之n側電極 80b。 針對該等2種雷射條紋製作諧振鏡時，使用採用有波長 為355 nm之YAG雷射之雷射刻劃器。當使用雷射刻劃器而 斷裂時，與使用鑽石刻劃時相比，可提高振盪晶片良率。 作為刻劃溝之形成條件，使用以下條件：雷射光輪出為 152213.doc •42· 201134040 100 mw;掃描速度為5 mm/p所形成之刻劃溝，例如係 長度為30 pm、寬度為10 μηι、深度為4〇 之溝。以8〇〇 μιη之間距穿過基板之絕緣獏開口部位對磊晶表面直接照 射雷射光，藉此形成刻劃溝。令諧振器長度為6〇〇 。 使用刮刀，藉由割斷而製作諧振鏡。於基板背側藉由按 壓而使其斷裂，藉此製作雷射條。更具體而言，針對{2〇_ 21}面之GaN基板表示結晶方位與割斷面之關係的圖係圖7 之（b)4及圖7之（c)部。圖7之（b)部表示雷射條紋設於⑴M 方向之情形，且表示出半極性面71a以及用於雷射諧振器 之端面81a、81b。端面81a、81b係與半極性面71a大致正 交，但與先前之c面、m面或者a面等目前為止之解理面不 同。圖7之（c)部表示雷射條紋設於（2)<η·2〇>>向之情 形，且表示出半極性面71a以及用於雷射諧振器之端面 81c、81d。端面81c、81d係與半極性面71a大致正交，且 由a面構成。 利用掃描型電子顯微鏡觀察因斷裂而形成的割斷面可 知，（1)以及（2)中，均未觀察到明顯之凹凸。因此，可推 斷割斷面之平坦性（凹凸之大小）為2〇 nm以下。進而，割 斷面對於試樣表面之垂直性為±5度之範圍内。 於雷射條之端面藉由真空蒸鍍法塗佈介電體多層膜。介 電體多層膜係由Si〇2與Ti〇2交替地積層而構成。膜厚分別 於50〜100 nm之範園調整，而設計成反射率之中心波長位 於5〇〇〜530 nm之範圍。將一側之反射面設計為1〇週期，將 反射率之設計值設計為約95%，將# 一側之㈣面設計為 152213.doc -43· 201134040 6週期，將反射率之設計值設為約8〇0/〇 β 於室溫下通電而進行評估。電源係使用脈寬為5〇〇 ns、 占空比為0.1之脈衝電源’使探針落於表面電極而通電。 進行光輸出測定時’利用光電二極體檢測出來自雷射條端 面之發光，調查電流-光輸出特性（I_L特性）^測定發光波 長時’使來自雷射條端面之發光穿過光纖，使用光譜分析 儀作為檢測器而進行光譜測定。調查偏光狀態時，使來自 雷射條之發光穿過偏光板而旋轉，從而調查偏光狀態。觀 測LED模式光時，將光纖配置於雷射條表面側，藉此測定 自表面放出之光。 於所有的雷射下確認振盪後之偏光狀態後可知，向&軸 方向偏光。振盪波長為500〜530 nm。 於所有的雷射下測定LED模式（自然放出光）之偏光狀 態。令a軸方向之偏振分量為π ’令將m轴投影至主面之方 向之偏振分量為12，將（IM2)/(I1+I2)定義為偏光度p。如 此，調查求得之偏光度p與閾值電流密度之最小值之關係 後’可獲得圖9。根據圖9可知，當偏光度為正時，（〖）雷射 條紋Μ方向之雷射中，閾值電流密度大幅下降。亦即，可 知，當偏光度為正（11>12)、且於傾斜方向設有波導時，閾 值電流密度大幅下降。 圖9所示之資料係以下内容。 閾值電流 閾值電流 偏光度 （Μ方向條紋） （<11-20>條紋） 0.08 64 20 152213.doc •44· 201134040 0.05 18 42 0.15 9 48 0.276 7 52 0.4 6 調查GaN基板之c軸向m軸方向之傾斜角與振盪良率的關 係後，可獲得圖10。本實施例中，關於振盪良率，定義為 (振盪晶片數）/(測定晶片數）。而且，圖i 〇中係對基板之積 層缺陷密度為以下之基板、且雷射條紋為（ι) Μ方向之雷射進行圖示。根據圖10可知，當傾斜角為μ度 以下時，振盪良率極低。利用光學顯微鏡觀察端面狀態後 可知，於小於45度之角度内，幾乎所有的晶片上均出現出 面’未獲得垂直性。而且，於傾斜角為63度以上8〇度以下 之Ιε圍内’垂直性提咼’振盈良率增加至5 〇%以上。根據 該等情況，GaN基板之傾斜角度之範圍最適宜為63度以上 80度以下。再者’於具有該結晶上等價之端面的角度範 圍、即100度以上117度以下之範圍内’亦可獲得相同之結 果。 圖10所示之資料係如下所述。 傾斜角 良率 10 0.1 43 0.2 58 50 63 65 66 80 152213.doc -45- 201134040 71 85 75 80 79 75 85 45 90 35 調查積層缺陷密度與振盪良率之關係後，可獲得圖11。 關於振盪良率之定義，與上述相同。根據圖11可知，若積 層缺陷密度超過lxl(^(cm·1)，則振盪良率急遽下降。而 且’利用光學顯微鏡觀察端面狀態之後可知，於振盪良率 下降之樣本中，端面之凹凸較激烈，未獲得平坦之割斷 面。因積層缺陷之存在，導致割斷難度存在差異。因此， 基板中所含之積層缺陷密度必需為lxl 〇4(cm-i)以下。 圖11所示之資料係如下所述。 積層缺陷密度（cm·1) 良率 500 80 1000 75 4000 70 8000 65 10000 20 50000 2 調查基板厚度與振盪良率之關係後，可獲得圖12。關於 振盈良率之定義’與上述相同。而且，圖12中係於基板之 積層缺陷密度為lx104(cm-i)以下、且雷射條紋為（1) Μ方 向之雷射之情形時進行圖示。根據圖12可知，當基板厚度 152213.doc -46 - 201134040 薄於100 μιη且厚於50 μπι時，振盪良率較高《其原因在 於，若基板厚度厚於100 μιη，則割斷面之垂直性會惡化。 而且，若薄於50 μιη，則操作困難，晶片容易破壞。因上 述原因，基板之厚度最適宜為50 μιη以上10 0 μιη以下。 圖12所示之資料係如下所述。 基板厚度 良率 48 10 80 65 90 70 110 45 150 48 200 30 400 20 (實施例3) 實施例2中，於具有{20-21}面之GaN基板上，成長用於 半導體雷射之複數個蟲晶膜。如上所述，藉由刻劃溝之形 成及按壓而形成光諧振器用之端面。為了找出該等端面之 候補，形成與（20-21)面呈90度左右之角度，藉由計算而求 出與a面不同的面方位。參照圖13可知，以下之角度及面 方位相對於（20-21)面具有90度左右之角度。 具體之面指數 相對於{20-21}面之角度 (-1016) ·· 92.46度 (-1017) ： 90.10度 (-1018) ： 88.29度 152213.doc •47· 201134040 (實施例4) 如下所述，藉由有機金屬氣相成長法成長雷射二極體。 原料係使用三甲基鎵（TMGa)、三甲基鋁（TMA1)、三甲基 銦（TMIn)、氨（NH3)、矽烷（SiH4)。基板係使用利用HVPE 法而成長之2英忖之{20-21}面GaN基板。GaN基板具有表 示a面之定向平面（記作「OF」）。利用面檢查器測定表示 OF面與a面之偏移角度的面精度，面精度為0.1度以下。因 此，將c軸投影至GaN基板主面之投影分量的方向與表示a 面之端面（例如OF或者、a面之解理面）係以-0.1度以上+0.1 度以下之角度範圍的精度而平行。 將該GaN基板配置於反應爐内之晶座上之後，按照以下 之成長順序，於GaN基板上成長如圖14所示之用於蟲晶基 板之蟲晶層。首先，成長厚度為1100 nm之η型GaN層。繼 而，成長厚度為1200 nm之η型InAlGaN包覆層。接著，成 長厚度為250 nm之η型GaN導引層及厚度為115 nm之η型 InGaN導引層。此後，成長由GaN(厚度為10 nm)/InGaN(厚 度為3 nm)構成之量子井構造（2週期MQW)。然後，成長厚 度為65 nm之無摻雜InGaN導引層、厚度為20 nm之p型 AlGaN阻擋層、厚度為50 nm之p型InGaN導引層、及厚度 為250 nm之p型GaN導引層。繼而，成長厚度為400 nm之p 型InAlGaN包覆層。最後，成長厚度為50 nm之p型GaN接 觸層。藉由該成長步驟而製作蠢晶基板。 於使用光罩對準曝光機而於後續之步驟中所進行之光微 影技術製程中，為了使波導條紋與OF以良好之精度平行， 152213.doc -48· 201134040 而使磊晶基板之表面上’平行於0F而排列之複數個雷射標 記形成於既定之線上。0F長度例如為約15 mm，雷射標記 時之定位精度例如約為2 μιη，故而，〇1?與雷射標記之平 行度成為-0.01度以上+0.01度以下之範圍之精度。該精度 係比OF之方向之精度低丨位。因此，〇F之方向精度大致反 映於波導條紋方向與軸投影至主面之投影分量之方向 的平行度之精度上。再者，當使用不具有〇1?之半極性GaN 基板時，可判斷該半極性基板之a軸方向。更具體而言， 可將磊晶基板劈開而顯現出GaN基板之&面，藉此判斷3軸 方向。以藉由該劈開而製作之邊緣為基準，可以_〇1度以 上+0.1度以下之角度且以良好之精度而決定雷射波導之方 向作為另一方法’有利於表面形態之方法。半極性面上 所成長之磊晶膜上，呈現出與a軸平行之直線狀之表面形 態。該表面形態係，反映出基板中之缺陷、或基板端部之 影響、或基板表面之粗糙程度而形成，而且可藉由水銀燈 之光激發而由螢光顯微鏡觀察。該顯微鏡像中呈現出直線 狀或者條狀之發光線。以使該形態之方向與雷射標號器之 掃描方向平行之方式，調整磊晶基板之方向之後，自此起 以90度之角度使蠢晶基板旋轉之後’可形成線狀雷射標 圮。藉由該方法’亦可以同樣之精度決定雷射波導方向 (條纹孔之方向或者脊部之方向）。雷射標記之排列方向可 以條狀發光像之軸方向為基準而決定。 雷射標記（例如刻劃標記）之排列方向、雷射波導方向（條 紋孔之方向或者脊部之方向）的決定係如已有說明所述， 152213.doc •49· 201134040 可使用與若干半導體層形成於基板上之時的結晶缺陷相關 之構造物而進行。 將Si〇2之絕緣膜成膜於接觸層上之後，使用光微影技術 藉由濕式触刻而形成寬度為1 〇 μηι之條纹孔。參照上述之 雷射標s己’決定條紋之方向。具體而言，為了使條紋與雷 射標記平行’可能有意地設置角度差，而進行條紋孔之圖 案形成。形成條紋孔之後’蒸鑛含有Ni/Au之ρ側電極 AND1及含有Ti/Au之焊墊電極。繼而，使用鑽石漿料對 GaN基板（GaN晶圓）之背面進行研磨，製作背面為鏡面狀 態之基板產物。於GaN基板（GaN晶圓）之背面（研磨面），藉 由蒸锻而形成含有Ti/Al/Ti/Au之η側電極CTD1。按照順序 順序’可製作用於增益導引雷射之基板產物。 而且，利用以下之方法，亦可製作圖15所示之具有脊狀 構造之指數導引雷射。為了製作寬度為2 μηι之脊狀構造， 藉由光微影技術，設置含有正型抗蝕劑且具有寬度為2 之圖案的光罩。雷射波導方向係定向為，與將(;軸向量投 影至主面之投影分量的方向平行。藉由使用有Cl2之乾式 蝕刻，製作脊狀構造❶對磊晶基板之半導體區域進行蝕 亥J直至姓刻深度為例如0.7 μηι，露出A1 GaN阻檔層為 止。蝕刻之後，除去抗蝕劑遮罩。使用光微影技術，使寬 度約為2 μηι之條紋光罩殘留於脊狀構造上。條紋光罩之方 向係與脊狀構造之方向一致。此後，於脊狀側面使用真空 蒸鍍法蒸鍍Si〇2。蒸鍍絕緣膜之後，藉由剝離法除去脊部 上之SiCh，形成具有條紋狀開口部之絕緣膜。繼而，形成 1522l3.doc •50· 201134040 從而獲得基板產物。 時’採用使用有波長為 陽極電極AND2及陰極電極CTD2， 針對該等雷射條紋製作諧振鏡 355 nm之YAG雷射的雷射刻劃器。當使用雷射㈣器形成 刻劃溝而使其斷裂時，與使用鑽石刻劃之情形相比，能提 高振盈晶片良率。作為刻劃溝之形成條件，係使用以下之 條件： 雷射光輸出：1〇〇 mw 掃描速度：5 mm/s。 以該條件所形成之刻劃溝係例如長度為ι〇〇 _、寬度為 10 μπι、深度為40㈣之溝。以與半導體晶片寬度相對應之 300 μιη間隔，於基板之表面上穿過電極之開口部而直接照 射雷射光，藉此週期性地形成刻劃溝。諧振器長度設為 600 μιη 〇 使用刮刀’藉由割斷而製作諸振鏡。於基板背面側之端 部藉由按壓而使其斷裂，藉此製作雷射條。在半極性面上 將^平行於將e軸投影至主面之方向而設之雷射波導垂直 的端面成為鏡面之方法中，形成用於雷射諧振器之割斷 面該」斷面係，與先前之c面主面或爪面主面上之雷射下 、粕振器而成為端面的m面、a面或者c面等解理面不 同。 與已說明之方法同樣地，於雷射條之端面藉由真空蒸鍍 法而塗佈介電體多層膜。介電體多層膜係由Si。〗與加2交 替也積層而構成。將膜厚於5〇〜1〇〇⑽之範圍進行調整， 調整為反射率之中心波長於5〇〇〜530 nm之波長範圍。將 152213.doc •51· 201134040 一側之反射面設為1 〇週期，將反射率之設計值設為約 95%，將另一側之反射面設為6週期，將反射率之設計值 設為約80%。 於室溫下通電而進行評估。電源係使用脈寬為5〇〇 ns、 占空比為0.1 %之脈衝電源，使探針落於表面電極而通電。 進行光輸出測定時’利用光電二極體檢測出來自雷射條端 面之發光，調查電流-光輸出特性（PL特性）。測定發光波 長時，使來自雷射條端面之發光穿過光纖，使用光譜分析 儀作為檢測器進行光譜測定。振盪波長為5〇〇〜53〇 nrn。 使用作為激發光源而具有水銀燈之螢光顯微鏡，觀察發 光像。使用20倍以上之物鏡進行觀察時，可獲得與&軸平 行之條狀發光像。調查電極或者脊狀構造等構造物之形 狀、與該a軸方向之條狀發光線的垂直性，藉此預估出^軸 與雷射波導之平行度。進而，利用光學顯微鏡觀察裝置表 面’藉此預估出藉由割斷所形成之端面與波導的偏移角 參照圖16說明更具體之例。圖16之（a)部係表示基板產物 之蟲晶面上之陽極電極附近的區域之N〇marski微分干涉顯 微鏡像之圖式。圖16之（1))部係表示呈現圖16之0)部中由 虛線所不之區域的螢光像（水銀燈所激發之發光像）之圖 式°螢光像中，條狀發光線於a轴方向延伸。圖16之（c)部 係表不圖16之（a)部所示之區域内，條狀發光線與雷射波導 之延伸方向之偏移的圖式。可知，當不使用雷射標記之方 法而進行圖案化之情形時，條狀發光線之方向與波導之方 152213.doc •52· 201134040 向所成之角的偏移角係以90度為中心之約4 〇度。進而， 該半導體雷射下，雷射波導之方向與c軸之投影分量之方 向所成偏移角度係於割斷面中為丨.77度。圖17表示具有有 意形成之較大偏移角的半導體雷射之上表面圖。參照圖17 之（a)部，其表示光學顯微鏡影像，該光學顯微鏡影像係表 示雷射條之包含3個晶片之區域之上表面。參照圖1 7之（匕） 部，其表示圖17之（a)部所示區塊Β〇χι中雷射條端面附近 的上表面之放大圖。當偏移角較大時，由割斷產生之端面 之上端相對於雷射波導之傾斜變大。 圖18係表示雷射波導之方向與(：軸投影分量之方向的偏 移角度、與垂直於波導之理想的端面與實際之端面所成之 偏移角度之關係的圖式。橫軸表示雷射波導之方向與c轴 投影分量之方向的偏移角度（參照為「偏移角〖」）。縱轴表 不理想的端面與實際之端面所成之偏移角度（參照為「偏 移角2」）。參照圖18之圖表可知，藉由減小偏移角丨，可 減小偏移角2。具體而言，若偏移角i之精度為^度以上+ 1 度以下之範圍，則偏移角2不會有太大的偏差。當偏移角i 超過以絕對值所示之角度1度時，偏移角2有較大偏差。 調查雷射波導之方向與c軸投影分量（將c軸投影至基板 主面之方向）之偏移角度、與振盪良率之關係。結果，如 圖19之（a)部所示’當偏移角度之絕對值較小時，振盪良率 提高。若偏移角度於-0.5度以上+0.5度以下之範圍，則可 使振盪良率達到50%以上。而且，若偏移角度於_〇 25度以 上+0.25度以下之範圍，則可使振盪良率達到75%以上。若 152213.doc •53· 201134040 偏移角度於-0·75度以上+0.75度以下之範圍，則可使振盪 良率達到15%以上。 調查雷射波導與c軸投影分量之偏移角度、與閾值電流 密度的差異。結果，如圖19之（1))部所示，當偏移角度之絕 對值較小時，閾值電流密度之差異（標準偏差σ)降低。若 偏移角度於-0.3度以上+0.3度以下之範圍，則可使該差異 達到150/〇以下。因偏移角度為〇度之半導體雷射之差異約 為10°/❶’故而，當偏移角度於_〇 3度以上+〇 3度以下之範 圍時’可抑制為偏移角度為〇度之半導體雷射之閾值電流 密度的1.5倍左右。而且’當偏移角度於_〇25度以上+〇25 度以下之範圍時’可使該差異達到13〇/。以下。當偏移角度 之絕對值超過〇·3度時，閾值電流密度之差異之變化變 大。當偏移角度於_〇·75度以上+0.75度以下之範圍時，可 使該差異達到40°/。以下。 圖20係表示（20-21)面、（-ΐ〇ι·6)面及（·1016)面之原子配 置之圖式。圖21係表示（20-21)面、（-101-7)面及（-1017)面 之原子配置之圖式。圖22係表示（20-21)面、（-101-8)面及 (-1018)面之原子配置之圖式。如圖2〇〜圖22所示，箭頭所 示之局部原子配置表示電荷呈中性之原子之排列，週期性 地呈現出電性為中性之原子配置。關於可獲得相對於成長 面比較垂直之面的理由，可能為，因週期性地呈現該電荷 呈中性之原子排列，故割斷面之生成比較穩定。 藉由包含上述實施例1〜4之多種實驗，角度ALPHA可於 45度以上8〇度以下及1〇〇度以上B5度以下之範圍。為了提 152213.doc _54· 201134040 高振盪晶片良率，角度ALPHA可於63度以上80度以下及 1〇〇度以上117度以下之範圍。典型之半極性主面可為{2〇· 21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{1〇_ι·1}面中之任一 者。進而’可為自該等半極性面偏離之微傾斜面。例如， 半極性主面可為，自{20-21}面、{l〇-U}面、{2〇_21} 面、及{10-1-1}面中之任一者向111面方向於_4度以上+4度 以下之範圍傾斜的微傾斜面。 (實施例5) 如上文所述，半導體雷射下，藉由使波導與諧振器端面 以良好之精度垂直，可使半導體雷射之特性良好且穩定 化。因此，端面之割斷容易度較大地依存於結晶方位，故 而’當能找出準確表示結晶方位之記號，且能以該記號為 基準而相對於該記號平行或者垂直地進行光罩對準時，可 …罩對準之精度。半導體晶圓上，如圖23之_ 不’可設置表示例如稱作^向平面〇F之結晶方位的缺口 如圖23之（b)部所不，為了避免意料之外之晶圓破損 =該定向平面上斜面（倒角）CHF1、咖2。於設有斜面； 疋向平面上’使用光罩對準曝光機進行圖案化時不容易者 =聚焦之精度1向平面之㈣部分，設有相對於晶^ 主面傾斜的傾斜面’因&，關於與晶圓之主面垂直之力 向’傾斜面上’光罩對準曝光機與定向平面之距離產生變 ==，使用光罩對準曝光機進行對準時，亦可使 …點對準疋向平面之斜面的傾斜面上之任_位置。因此， 對準之精度依存於焦點是 了半疋向千面之倒角寬度之範 152213.doc •55- 201134040 圍内的任-位置’結果’對準之精度提高產生限制。另一 方面’於未設有斜面之半極性基板上，基板之研磨時產生 碎屑（碎片）’如圖23之（c)部所示，定向平面之邊緣並非為 直Λ巾比較粗^。因粗縫’結果’對準之精度提高產生 限制。 根據發明者之觀點，於具有c面主面之GaN晶圓上，為 了提高對準精度’於蠢晶成長之後之步驟的製程之前，劈 開磊晶基板成顯現出㈣之邊緣。可將該瓜面邊緣用 作光罩對準之基準。當將該m面邊緣之形成方法適用於 {20-21}面半極性等半極性磊晶基板時代替瓜面而形成& 面之邊緣。後續說明中’以具有{2〇_21}面作為半極性面 之蟲晶基板為一例而進行說明。嘗試藉由劈開而形成與磊 晶基板之主面垂直的a面’但如圖24所示，有時亦無法獲 得直線性之斷裂邊緣。圖24係表示嘗試劈開a面之晶圓之 平面圖。例如斷裂邊緣係存在直線性延伸之部分pLN，整 體上之龜裂係蛇行。關於其理由，認為係，a面邊緣之形 成中，與m面相比，GaN系半導體難以沿a面直線性地割 斷。 藉由發明者之仔細觀察，可知，半極性面基板上成長之 . 磊晶半導體區域内，半極性方面形成有固有之缺陷。 表面形態為其一例《例如於{2〇_21}面基板上磊晶成長 雷射構造之後，使用Nomarski微分干涉顯微鏡觀察磊晶最 表面。圖25係表示磊晶最表面之N〇marski微分干涉顯微鏡 像之圖式。如圖25所示，該表面上可觀察到與3軸方向大 1522I3.doc •56- 201134040 致平行之直線狀的n為了調查該形_，使肖穿透電子 顯微鏡（Transmission Electr〇n Mier〇sc〇pe，tem)觀察磊晶 基板》圖26係表示圖25中箭頭所示之區塊（臟）内之區域 的剖面之穿透電子顯微鏡像之圖式。參照圖26，可觀察到 >6* Β日表面上有凹陷’且可觀察到該凹陷係直線狀之形態。 圖27係示意性地表示氮化鎵系半導體中之積層缺陷sf及磊 晶表面之缺陷（例如溝）G的圖式。如圖27之模式圖所示， 可觀察到，凹陷部位之基板位置上存在自照片下部之基板 傳遞之缺陷。 為了更詳細地調查缺陷，使用高分解能穿透電子顯微鏡 (High-Resolution Transmission Electron Microscopy » HR-TEM)觀察圖26所示之區域Β〇χ。其結果如圖28所示。圖 28之⑷部、圖28之（b)部及圖28之⑷部表示倍率不同之圖 像。對缺陷附近之積層構造進行詳細解析，結果可知，如 圖28之⑷部所示，以缺陷為界，結晶面之積層構造自 ABABAB..·變化為BCBCBC ·。因此，該缺陷係、積層缺 I5»而且該積層缺陷係存在於c面内，因此，延伸於3軸 方向（如圖28所示，準確地沿[-12-10]方向）。而且，於積層 缺陷與蟲晶表面交又之部位，在蟲晶表面上形成凹陷。因 此，本貫施形態之磊晶基板包含構造體，該構造體包含設 於c面内之積層缺陷及與該積層缺陷相關之直線狀之凹 陷。 因此，磊晶基板上，該凹陷及積層缺陷之方向非常準確 地表示為a軸方向。將該磊晶表面之凹陷用作標記，藉 152213.doc -57- 201134040 此，能以與該標記垂直之方式對波導進行光罩對準。故 而’能以良好之精度垂直於a軸方向、且以良好之精度平 行於與將c軸投影至主面之方向地進行光罩之對準。 上述積層缺陷係於基板上之結晶成長時偶爾發生者，期 望晶圓面内以OJkm·1)以上之密度而含有該積層缺陷，當 為其以下之密度時’在用於雷射製作之磊晶成長中使用之 基板内製作積層缺陷的可能性較低。而且，關於積層缺 陷，期望晶圓面内以HHcm·1)以下之密度而含有，於超過 該值之密度下，會影響雷射元件之良率。而且，磊晶表面 上之積層缺陷之長度（凹陷之長度）較佳為230 μιη以上。當 標§己之長度為23 Ο μιη以上時’能以良好之精度進行光罩對 準》 (實施例6) 於{20-21}面GaN基板上成長用於雷射構造之磊晶積層構 造。蟲bb積層構造包含η型半導體區域、活性層及p型半導 體區域，活性層具有含有InGaN井層之單一量子井構造。 該成長之後’使用水銀燈（波長365 nm)進行激發，觀察蟲 晶基板之上表面之螢光像。圖29之（a)部係表示使用水銀燈 激發時磊晶基板之上表面的螢光像之圖式。如圖29之（&)部 所示’可觀測到來自上表面之發光像中有暗區域（水銀燈 之激發下未發光之區域）。暗區域形成為例如五邊形之形 狀。五邊形之最長之邊（長邊）係與a軸方向大致平行。而 且，根據發明者之觀察可知，暗區域之剖面具有圖Μ之（匕） 部、圖29之（c)部及圖29之（d)部所示的典型之剖面形狀， 152213.doc -58- 201134040 例如五邊形、等邊梯形等梯形、等腰三角形等三角形，該 等剖面形狀係關於與最長之邊正交的軸成左右對稱。例如 二角形及五邊形各自係經過一頂點而關於與長邊正交之軸 成左右對稱。 為了進一步調查該暗區域之原因，藉由掃描型穿透電子 顯微鏡（Scanning Transmissi〇n Electr〇n ， STEM)觀察剖面。結果，於圖29之⑷部所示之良好部（剖 面）’形成陡峭之井層，另一方面，於圖29之⑴部所示之 暗區域部（剖面），於井層觀察到六邊形之沈澱物。對該沈 殿物利用能量分散X線分光法（Energy Dispersive χ㈣

Spectrometry，EDX)進行調查後發現，析出區域富含化^ 該六邊形之一邊係與平行於GaN基板之半極性主面的平面 成75度之角度’且為(0001)面。因此，該構造物之形狀反 映出結晶方位。根據發明者之觀察，豸沈澱物延伸於&轴 方向。而且，沈澱物之縱深方向±，沈澱物之剖面具有大 致相同之剖面形狀。故而，對於自蟲晶基板之表面觀察時 平行於暗區域之長邊的波導進行光㈣準，藉此，能以 好之精度垂直於a軸方向、且以良好之精度平行於將。軸^ 影至主面之地進行光罩對準。 上述暗區域可包含設於活性層上之結晶㈣，而且，於 具有波長為500 nm以上之發井嗆且 f九波長的活性層上，因成長溫 度或量子井構造導致井層容易導入有結晶缺陷，但可將該 結晶缺陷用作對準標記n當發光層成長之後p型半 導體層之成長溫度㈣或成長時間較長時，容易產生暗區 152213.doc -59· 201134040 域。 水銀燈所激發之發光像中的暗區域之長邊較佳為，例如 延伸於a軸方向，長邊具有230 μπι以上之長度。而且，水 銀燈所激發之發光像中觀察為暗區域之缺陷區域係結晶成 長之缺陷，因此，結晶學上之資訊反映於構造物之形狀及 方向等上。而且，暗區域之特徵係’於攝氏8〇〇度以上之 高溫下會因熱處理而擴大。 如以上之說明所述，用於第III族氮化物半導體雷射元件 之蠢晶基板可具有以下之構造。磊晶基板包括：基板，其 包含六方晶系第III族氮化物半導體且具有半極性主面；及 半導體積層，其設於該基板之半極性主面上。該半導體積 層包含用於雷射構造體之半導體區域，該半導體區域包括 包含第1導電型氣化嫁糸半導體之第1包覆層、包含第2導 電型氮化鎵系半導體之第2包覆層、及活性層。活性層包 含氮化鎵系半導體層。基板之六方晶系第HI族氮化物半導 體之c軸’係相對於法線轴而向該六方晶系第ΙΠ族氮化物 半導體之m軸方向以角度ALPHA傾斜。半導體積層包含沿 表示六方晶系第III族氮化物半導體之a軸方向的基準軸而 延伸之上述構造物。 該蟲晶基板適於包含雷射條紋之第ΠΙ族氮化物半導體雷 射元件之形狀’該雷射條紋係沿著由六方晶系第ΙΠ族氮化 物半導體之m袖及法線轴所規定之m-n面之方向。第hi族 氮化物半導體雷射元件形成於半極性面基板上。然而，半 導體積層包含帶狀之構造物’該構造物具有沿著表示六方 152213.doc •60· 201134040 晶系第III族氮化物半導體之a軸方向的基準軸而延伸之邊 緣，因此，該構造物可對使用該磊晶基板而製作之第III族 氮化物半導體雷射元件提供雷射條紋之定向或雷射模腔之 定向。法線軸與六方晶系第III族氮化物半導體之c軸所成 之角度ALPHA較佳為，45度以上80度以下或100度以上135 度以下之範圍。活性層設於第1包覆層與第2包覆層之間， 而且，第1包覆層、第2包覆層及活性層沿半極性主面之法 線軸排列。 構造物中，半導體積層之上表面可具有延伸於a軸方向 之表面形態。此時，藉由觀察磊晶基板之外觀可確認構造 物。如此之構造物包含半導體積層之上表面之凹陷時，可 藉由紫外線〜可見光〜紅外線等之反射光或穿透光而確定凹 陷之位置。而且，磊晶基板之上述構造物（例如暗區域之 長邊或磊晶表面之溝）較佳為，相對於a轴方向成-0.5度以 上及+0.5度以下之範圍之偏移角。進而，構造物更佳為， 相對於a軸方向成-0.3度以上及+0.3度以下之範圍之偏移 角。 而且，使用該磊晶基板，可按照以下步驟製作第ΠΙ族氮 化物半導體雷射元件。 利用磊晶表面上所設之溝等直線狀形態，可進行光罩對 準。當將半導體產物配置於光罩對準曝光機上時，可使用 光罩對準曝光機之感測裝置’或者藉由目測而檢測出直線 狀形態。當進行決定波導之方向的光罩對準時，以使波導 之方向與直線狀形態垂直之方式，決定光罩對準曝光機上 152213.doc •61 · 201134040 之半導體產物之位置及方向。 可利用纟水銀燈所得之激發像中之暗區域進行光罩對 準。準備安裝有水銀燈之雷射刻劃器裝置。將半導體產物 設置於該雷射刻劃器裝置上。雷射刻劃器裝置中，使用水 銀燈進行激發而獲得發光像。利用發光像中之暗區域’於 雷射刻劃器裝置上進行半導體產物之方位對準。使用雷射 刻劃器裝置於半導體產物上製作標記。以該標記為基準進 行光罩對準^按照該步驟，能以良好之精度使波導與結晶 方位一致。 較佳實施形態中已利用圖式說明了本發明之原理，但業 者瞭解，本發明可不脫離其原理而對配置以及細節進行變 更本發明並不限疋於本貫施形態中所揭示之特定之構 成。因此，對於由專利申請範圍及其精神之範圍而來之所 有修正以及變更申請專利權。 產業上之可利用性 如以上之說明所述，根據本實施形態，可提供一種第m 族氮化物半導體雷射元件，其於六方晶系第m族氮化物之 C軸向m軸方向傾斜的支持基體之半極性面上，具有能實現 低閾值電流之雷射諧振器且具有能提高振盪良率之構造。 而且’根據本實施形態，可提供製作該第m族氮化物半導 體雷射元件之方法。進而，根據本實施形態，可提供用於 上述第III族氮化物半導體雷射元件之磊晶基板。 【圖式簡單說明】 圖1係概略性地表示本實施形態之第⑴族氮化物半導體 152213.doc -62 - 201134040 雷射元件的構造之圖式。 圖2(a)、（b)係表示第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件中之活 性層的能帶構造的圖式。 圖3(a)、（b)係表示第πι族氮化物半導體雷射元件之活性 層之發光的偏光之圖式。 圖4係表示第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件之端面與活性 層之m面的關係之圖式。 圖5係表示本實施形態之製作第m族氮化物半導體雷射 元件之方法的主要步驟的步驟流程圖。 圖6(a)〜(c)係示意性地表示本實施形態之製作第ΠΙ族氣 ι 化物半導體雷射元件之方法的主要步驟之圖式β 圖7(a)〜(c)係表示晶格中之{2〇_21}面、以及諧振器端面 之掃描型電子顯微鏡像的圖式。 圖8係表示實施例1中所示之雷射二極體的構造之圖式。 圖9係表示求得之偏光度ρ與閾值電流密度之關係的圖 式。 圖1 〇係表示GaN基板之c軸向m軸方向之傾斜角與振盪良 率的關係之圖式。 圖11係表示積層缺陷密度與振盪良率之關係的圖式。 圖12係表示基板厚度與振盪良率之關係的圖式。 圖13係表示（20-21)面與另一面方位（指數）所成角度之圖 式。 圖14係示意性地表示增益導引雷射之構造的圖式。 圖15係示意性地表示具有脊狀構造之指數導引雷射的構 152213.doc •63· 201134040 造之圖式。 圖！6⑷〜⑷係表示呈現出基板產物之蟲晶面上的陽極電 極附近之區域之N〇marski微分干涉顯微鏡|、由水銀燈所 激發之發光像、及條狀發光層與雷射波導之延伸方向 移之圖式。 圖17(a)、（b)係表示刻意地具有較大偏移角之半導體雷 射的上表面圖。 圖18係表示雷射波導之方向與(：軸投影分量之方向的偏 移角度、與垂直於波導之理想的端面與實際之端面所成偏 移角度之關係之圖式。 圖19(a)、（b)係表示，雷射波導之方向與c軸投影分量 (將c軸投影至基板主面之方向)的偏移角度與振盪良率之關 係、及雷射波導與c軸投影分量的偏移角度與閾值電流密 度的差異之關係的圖式。 圖20係表示（20_21)面、㈠〇1_6)面及（1〇16)面之原子配 置之圖式。 _ 圖21係表示（20_21)面、（_1〇1·7)面及（1〇17)面之原子配 置之圖式。 圖22係表示（2〇-21)面、（-101-8)面及（-1018)面之原子配 置之圖式。 圖23(a)〜(c)係表示具有定向平面之基板之構造的圖式。 圖24係表示嘗試劈開a面之晶圓的平面圖。 圖25係表示為晶最表面之Nomarski微分干涉顯微鏡像之 圖式。 152213.doc -64- 201134040 圖26係表示圖25中之箭頭所示的區塊内之區域之剖面的 穿透電子顯微鏡像之圖式。 圖27係示意性地表示氮化鎵系半導體中之積層缺陷”與 磊晶表面之缺陷G的圖式。 圖28(a)〜(c)係針對圖26所示之區域BOX表示高分解能穿 透電子顯微鏡（HR-TEM)像之圖式。 圖29(a)〜（f)係表示使用水銀燈激發所得之磊晶基板之螢 光像的圖式。 【主要元件符號說明】 10a 雷射刻劃器 11 第in族氮化物半導體雷射元件 13 雷射構造體 13a 第1面 13b 第2面 13c 、 13d 邊緣 15 電極 17 支持基體 17a 半極性主面 17b 支持基體背面 17c 支持基體端面 19 半導體區域 19a 半導體區域表面 19c 半導體區域端面 21 第1包覆層 152213.doc 201134040 23 第2包覆層 25 活性層 25a 井層 25b 障壁層 27、29 割斷面 3 1 絕緣膜 31a 絕緣膜開口 33 接觸層 35 η側導光層 35a 第1部分 35b 第2部分 37 Ρ側導光層 37a 第1部分 37b 第2部分 39 載體阻擋層 41 電極 43a、43b 介電體多層膜 51 基板 51a 半極性主面 53 半導體區域 54 絕緣膜 54a 絕緣膜開口 55 雷射構造體 57 氮化鎵系半導體區域 152213.doc -66- 201134040 58a、AND2 陽極電極 58b、CTD2 陰極電極 59 發光層 61 氮化鎵系半導體區域 63a 第1面 63b 第2面 65a 、 65b 刻劃溝 67a 第1端面 67b 第2端面 69 刮刀 69a 邊緣 69b ' 69c 刮刀面 70 支持裝置 70a 支持面 70b 凹部 71 支持裝置 71a 支持面 71b 凹部 72 η型GaN層 73 η型InAlGaN包覆層 74a η型GaN導引層 74b 無摻雜InGaN導引層 75 3週期MQW 76a 無摻雜InGaN導引層 152213.doc -67- 201134040 76b 77 78 79 80a、AND1 80b、CTD1 81a ' 81b ' 81c 、 81d

ALPHA

AV

a、c、m、X、 Y、Z、PG a-n ' m-n BETA

CHF1、CHF2 CR

DSUB

G

Fa II、12

LB LB1

LGV

LIX 角度 偏移角 軸 面 角度 斜面 結晶座標系 支持基體厚度 缺陷 參照面 偏振分量 雷射光束 雷射條 波導向量 交叉線 ρ型InAlGaN包覆層 p型GaN導引層 p型AlGaN阻擋層 p型GaN接觸層 絕緣膜 p側電極 n側電極 端面 152213.doc -68 - 201134040 ΜΑ m轴向量 NX 法線車由 OF 定向平面 PLN 直線性延伸之部分 SI 第1平面 S2 第2平面 S 正交座標系 Sc c面 SF 積層缺陷 Sm 代表性之m面 SP 基板產物 SP1 基板產物 VC c軸向量 VCN 垂直分量 VCP 投影分量 VM 向量 P 偏光度 152213.doc - 69 -

Claims (1)

1. 201134040 七、申請專利範圍： 1. 一種第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件，其包括： 雷射構造體，其含有包含六方晶系第m族氮化物半導 體且具有半極性主面之支持基體、及設於上述支持基體 之上述半極性主面上之半導體區域；以及 電極，其設於上述雷射構造體之上述半導體區域上； 並且 上述半導體區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體 之第1包覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包 覆層、及設於上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活 性層， 上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上 述半極性主面之法線軸而排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導體層， 上述支持基體之上述六方晶系第III族氮化物半導體之 c轴’係相對於上述法線軸而向上述六方晶系第ΠΙ族氮 化物半導體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述雷射構造體包括與m-η面交叉之第1及第2割斷 面’該m-n面係由上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之m 轴及上述法線軸所規定， 該第III族氤化物半導體雷射元件之雷射諧振器包含上 述第1及第2割斷面， 上述雷射構造體包含第1及第2面，上述第1面係上述 第2面之相反側之面， 152213.doc 201134040 上述第1及第2割斷面分別自上述第1面之邊緣延伸至 上述第2面之邊緣， 上述角度ALPHA係45度以上8〇度以下或1〇〇度以上135 度以下之範圍， 上述雷射構造體包含延伸於上述支持基體之上述半極 性主面上之雷射波導，上述雷射波導係延伸於波導向量 之方向，該波導向量朝向自上述第1及第2割斷面之一者 指向另一者之方向， 表示上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸方向之c 抽向量’包括與上述半極性主面平行之投影分量、及與 上述法線轴平行之垂直分量， 上述波導向量與上述投影分量所成偏移角係於_〇 5度 以上+0.5度以下之範圍。 2. 一種第III族氮化物半導體雷射元件，其包括： 雷射構造體，其含有包含六方晶系第III族氮化物半導 體且具有半極性主面之支持基體、及設於上述支持基體 之上述半極性主面上之半導體區域；以及 電極，其設於上述雷射構造體之上述半導體區域上； 並且 上述半導體區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體 之第1包覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包 覆層、及設於上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活 性層， 上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上 152213.doc Ί 201134040 述半極性主面之法線軸而排列， 上述活性層含有氮化鎵系半導體層， 上述支持基體之上述六方晶系第III族氮化物半導體之 C軸，係相對於上述法線軸而向上述六方晶系第III族氮 化物半導體的m軸方向以角度alpha傾斜， 上述雷射構造體包括與由上述六方晶系第III族氮化物 半導體之m軸及上述法線軸所規定的m-n面交叉之第1及 第2割斷面， 該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射諧振器包含上 述第1及第2割斷面， 上述雷射構造體包含第1及第2面，上述第1面係上述 第2面之相反側之面， 上述第1及第2割斷面分別自上述第1面之邊緣延伸至 上述第2面之邊緣， 上述角度ALPHA係45度以上80度以下或100度以上135 度以下之範圍， 上述雷射構造體包含延伸於上述支持基體之上述半極 性主面上之波導’上述波導延伸於波導向量之方向，該 波導向量朝向自上述第1及第2割斷面之一者指向另一者 之方向， 上述雷射構造體係’於由水銀燈之光激發所得螢光顯 微鏡像中’呈現出於既定軸方向延伸之條狀發光像， 上述波導向量與正交於上述既定軸方向所成的偏移角 係於-0.5度以上+0.5度以下之範圍。 152213.doc 201134040 3. 如請求項1或2之第III族氮化物半導體雷射元件，其中 上述法線軸與上述六方晶系第III族氮化物半導體之c 轴所成角度係63度以上80度以下或100度以上117度以下 之範圍。 4. 如請求項1至3中任一項之第III族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述支持基體之厚度為400 μπι以下》 5. 如請求項1至4中任一項之第III族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述支持基體之厚度為50 μιη以上100 μιη以下。 6.如請求項1至5中任一項之第III族氮化物半導體雷射元 件，其中 來自上述活性層之雷射光係向上述六方晶系第ΙΠ族氮 化物半導體之a軸方向偏光。 7. 如請求項1至6中任一項之第m族氮化物半導體雷射元 件，其中 該第III族氮化物半導體雷射元件之LED模式下的光包 含上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a軸方向上的偏 振分量Π、及將上述六方晶系第in族氮化物半導體之c轴 投影至主面之方向上的偏振分量12， 上述偏振分量II大於上述偏振分量12。 8. 如請求項1至7中任一項之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述半極性主面係自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1} 152213.doc 201134040 面、及{10-1-1}面中之任一面偏離_4度以上+4度以下的 範圍之微傾斜面。 9. 如請求項1至8中任一項之第出族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述半極性主面係{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1} 面、及{10-1-1}面中之任一者。 10. 如請求項1至9中任一項之第⑴族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述支持基體之積層缺陷密度為IxlO4 cm·1以下。 11. 如請求項1至10中任一項之第ΠΙ族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述支持基體包含GaN、AlGaN、AIN、InGaN及 InAlGaN中之任一者。 12. 如請求項1至π中任一項之第m族氮化物半導體雷射元 件，其中 進而包含設於上述第1及第2割斷面中之至少任一者的 介電體多層膜。 13. 如請求項1至12中任一項之第⑴族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述活性層包含以發出波長為360 nm以上600 nm以下 之光的方式而設之發光區域。 14. 如請求項1至π中任一項之第m族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述活性層中包含以發出波長為430 nm以上550 nm以 152213.doc 201134040 下之光的方式而設之量子井構造。 15. 如請求項1至14中任一項之第⑴族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述第1及第2割斷面各自顯現上述支持基體之端面及 上述半導體區域之端面， 上述半導體區域之上述活性層的端面與正交於包含上 述六方晶系氮化物半導體之支持基體的m軸之基準面所 成角度，係於由上述第III族氮化物半導體之c轴及m軸所 規定的第1平面令成（ALPHA-5)度以上（ALPHA+5)度以下 之範圍的角度。 16. 如請求項1至14中任一項之第爪族氮化物半導體雷射元 件，其中 上述偏移角係於-0.3度以上+0.3度以下之範圍。 17. —種製作第in族氮化物半導體雷射元件之方法，其包括 如下步驟： 準備包含六方晶系第III族氮化物半導體且具有半極性 主面之基板； 形成具有雷射構造體、陽極電極及陰極電極之基板產 物，該雷射構造體包含形成於上述半極性主面上之半導 體區域及上述基板； 於上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸的方向， 將上述基板產物之第1面局部刻劃；以及 藉由對上述基板產物之第2面按壓而進行上述基板產 物之分離，形成另一基板產物及雷射條；並且 152213.doc 201134040 上述第1面係上述第2面之相反側之面， 上述半導體區域位於上述第1面與上述基板之間， 上述雷射條具有自上述第1面延伸至上述第2面且藉由 上述分離而形成之第1及第2端面， 上述第1及第2端面構成該第III族氮化物半導體雷射元 件之雷射諧振器， 上述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上， 上述半導體區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體 之第1包覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包 覆層、及設於上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活 性詹， 上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上 述半極性主面之法線軸而排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導體層， 上述基板之上述六方晶系第III族氮化物半導體之c 軸，係相對於上述法線軸而向上述六方晶系第族氮化 物半導體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述第1及第2端面係與由上述六方晶系第1；[1族氮化物 半導體之m軸及上述法線軸所規定之m_n面交叉， 上述角度ALPHA係45度以上80度以下或1〇〇度以上135 度以下之範圍， 上述雷射構造體包含延伸於上述基板之上述半極性主 面上之雷射波導’上述雷射波導延伸於波導向量之方 向，該波導向量朝向自上述第1及第2割斷面之一者指向 152213.doc 201134040 另一者之方向， 表示上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸方向 軸向量，包括與上述半極性主面平行之投影分量、及與 上述法線轴平行之垂直分量， 上述波導向量與上述投影分量所成偏移角係於_〇. 5度 以上+0.5度以下之範圍， 上述基板產物之上述半導體區域包含表示上述六方晶 系第III族氮化物半導體的a軸方向之標記， 於形成上述基板產物之步驟中，上述雷射波導之方向 係以上述標記為基準而決定。 18. 如請求項17之製作第III族氮化物半導體雷射元件之方 法，其中 上述偏移角係於-0.3度以上+0.3度以下之範圍。 19. 如請求項17或18之製作第III族氮化物半導體雷射元件之 方法，其中 上述角度ALPHA係63度以上80度以下或100度以上117 度以下之範圍。 20. 如請求項17至19中任一項之製作第III族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 於形成上述基板產物之上述步驟中，上述基板經切片 或研削加工以使上述基板之厚度成為400 μιη以下， 上述第2面係藉由上述加工所形成之加工面、或係包 含形成於上述加工面之上的電極之面。 21. 如請求項17至20中任一項之製作第III族氮化物半導體雷 152213.doc 201134040 射元件之方法，其中 於形成上述基板產物之上述步驟中，上述基板經研磨 以使上述基板之厚度成為50 μηι以上100 μιη以下， 上述第2面係藉由上述研磨所形成之研磨面、或係包 含形成於上述研磨面之上的電極之面。 22. 如請求項17至21中任一項之製作第III族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 上述刻劃係使用雷射刻劃器而進行， 藉由上述刻劃而形成刻劃溝，上述刻劃溝之長度係比 由上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸及上述法線 軸所規定之a-n面與上述第1面的交又線之長度更短。 23. 如請求項17至22辛任一項之製作第ΙΠ族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 上述半極性主面係{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1} 面、及{10-1-1}面中之任一者。 24. 如請求項π至23中任一項之製作第ΙΠ族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 上述第1及第2端面各自之上述活性層之端面，相對於 與包含上述六方晶系氮化物半導體之支持基體的m軸正 交之基準面’係於由上述六方晶系第⑴族氮化物半導體 之c軸及m軸所規定之平面中成（AlphA-5)度以上 (ALPHA+5)度以下之範圍的角度。 25·如請求項17至24中任一項之製作第ΠΙ族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 152213.doc •9· 201134040 上述基板包含 GaN、AlGaN、AIN、InGaN及 InAlGaN 中之任一者。 26. 如請求項17至25中任一項之製作第in族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 上述基板包含表示上述六方晶系第III族氮化物半導體 之a面的定向平面， 上述標記包含上述定向平面。 27. 如請求項17至26中任一項之製作第ΠΙ族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 上述基板包含上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a 面上之解理面， 上述標記包含上述解理面。 28. 如請求項17至27中任一項之製作第πΐ族氮化物半導體雷 射元件之方法，其中 於形成上述基板產物之步驟中，將雷射光照射至上述 基板產物’形成排列於上述六方晶系第m族氮化物半導 體之a軸方向上之雷射標記， 上述標記包含上述雷射標記之排列。 29. 如請求項28之製作第in族氮化物半導體雷射元件之方 法，其中 上述雷射構造體係’於由水銀燈之光激發所得螢光顯 微鏡像中’呈現出於既定轴方向延伸的條狀發光像， 上述雷射標記之排列方向係以上述條狀發光像之上述 既定軸方向為基準而決定， 152213.doc 201134040 上述波導向量與正交於上述既定軸之方向所成的偏移 角係於-0.5度以上+〇_5度以下之範圍。 3〇. —種磊晶基板，其係用於第m族氮化物半導體雷射元件 者’其包括： 基板，其包含六方晶系第III族氮化物半導體且具有半 極性主面；以及 半導體積層，其設於上述基板之上述半極性主面上； 並且 上述半導體積層中包含用於雷射構造體之半導體區 域， 上述半導體區域包括包含第1導電型氮化鎵系半導體 之第1包覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2包 覆層、及設於上述第丨包覆層與上述第2包覆層之間的活 性層， 上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層係沿上 述半極性主面之法線軸而排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導體層， 上述基板之上述六方晶系第III族氮化物半導體之c 軸’係相對於上述法線軸而向上述六方晶系第m族氮化 物半導體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述法線軸與上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之c 軸所成角度ALPHA係45度以上80度以下或100度以上135 度以下之範圍， 上述半導體積層包含沿表示上述六方晶系第ΠΙ族氮化 152213.doc 11 201134040 物半導體之a軸方向的基準轴延伸之構造物。 3 1.如請求項3 0之蟲晶基板，其中 上述構造物於上述a軸方向具有230 μηι以上之長度。 32. 如請求項30或31之蟲晶基板，其中 上述構造物具有在上述半導體積層之上表面於上述& 軸方向延伸之表面形態。 33. 如請求項30至32中任一項之蟲晶基板，其中 上述構造物包含上述半導體積層之上表面上的凹陷。 34. 如請求項30至33中任一項之磊晶基板，其中 上述構造物設於到達上述半導體積層之上表面的積層 缺陷之位置。 35. 如請求項30至34中任一項之磊晶基板，其中 上述構造物相對於上述a軸方向形成-0.5度以上及+0.5 度以下之範圍的偏移角。 36. 如請求項30至35中任一項之磊晶基板，其中 上述構造物相對於上述a軸方向形成-0.3度以上及+0.3 度以下之範圍的偏移角。 37. 如清求項30之蟲晶基板，其中 上述構造物包含缺陷區域，於由水銀燈激發之發光像 中可觀察到該缺陷區域為暗區域》 38·如請求項37之磊晶基板，其中 上述發光像中之暗區域之長邊延伸於上述基準轴之方 向， 上述長邊具有230 μπι以上之長度。 152213.doc 12 201134040 39.如請求項37或38之磊晶基板，其中 上述長邊與上述a軸方向所成偏移角係於_〇 5度以上 +〇·5度以下之範圍。 4〇·如請求項37至39中任一項之磊晶基板，其中 上述長邊與上述a軸方向所成偏移角係於-0.3度以上 • +0·3度以下之範圍。 41. 如請求項37至40中任一項之磊晶基板，其中 上述暗區域包含設於上述活性層之結晶缺陷。 42. 如請求項37至41中任一項之磊晶基板，其中 與上述a軸正交之平面上之剖面形狀於上述結晶缺陷 之至少一部分中為六邊形。 43·如請求項37至42中任一項之磊晶基板，其中 上述暗區域藉由攝氏800度以上溫度的熱處理而擴 大。 44. 一種製作第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件之方法其包括 如下步驟： 準備請求項30至42中任一項之磊晶基板； . 使用上述磊晶基板，形成具有陽極電極及陰極電極之 基板產物； 於上述基板產物上形成以上述磊晶基板之上述構造物 為基準而規定方向之刻劃標記；以及 藉由上述基板產物之按壓而進行上述基板產物之分 離’形成另一基板產物及雷射條；並且 上述雷射條具有藉由上述分離而形成之第i及第2端 152213.doc -13- 201134040 面， 上述第1及第2端面構成該第πΐ族氮化物半導體雷射元 件之雷射諧振器， 上述基板產物包括雷射構造體，該雷射構造體包括包 含六方晶系第III族氮化物半導體且具有半極性主面之上 述基板、及形成於上述半極性主面上之半導體區域， 上述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上， 上述第1及第2端面與由上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半 導體之m軸及上述法線軸所規定的m_n面交叉。 45. 如請求項44之製作第出族氮化物半導體雷射元件之方 法，其中 形成上述基板產物之步驟，包含形成覆蓋上述雷射構 造體之上述半導體區域的絕緣膜之步驟， 於上述絕緣膜形成有條紋形狀之開口， 形成上述開口時’上述開口之方向係以上述構造物為 基準而規定， 上述陽極電極及陰極電極中之任一者經由上述絕緣膜 之上述開口而與上述雷射構造體接觸。 46. 如請求項44或45之製作第腿氮化物半導體雷射元件之 方法，其中 上述雷射構造體之上述半導體區域具有脊狀構造， 上述脊狀構造具有條紋形狀， :成上述脊狀構造時，上述脊狀構造之條紋形狀之方 向係以上述構造物為基準而規定。 I52213.doc