TW201143238A

TW201143238A - Group iii nitride semiconductor laser element, and method of manufacturing group iii nitride semiconductor laser element

Info

Publication number: TW201143238A
Application number: TW099140585A
Authority: TW
Inventors: Yusuke Yoshizumi; Shimpei Takagi; Takatoshi Ikegami; Masaki Ueno; Koji Katayama
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2011-12-01
Also published as: CN102668279B; WO2011077856A1; US20110158275A1; KR20120099138A; US8265113B2; JP5131266B2; JP2011135016A; US20120135554A1; US8389312B2; EP2518839A1; CN102668279A; EP2518839A4

Description

201143238 六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種第π〗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。【先前技術】專利文獻1中記載有雷射裝置。若將自{〇〇〇1}面向等價於[1-100]方向的方向以28」度傾斜之面作為基板之主面， 2次解理面係成為與主面及光共振器面該兩者垂直之{11_ 2〇}面’雷射裝置成為長方體狀。專利文獻2中記載有氮化物半導體裝置。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100 μηι& 右。將介電體多層膜堆積於解理面。專利文獻3中記載有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3M〇6 Cm·2以下自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中記载有氮化物系半導體雷射元件。氣化物系半導體雷射元件中，如下所示形成解理面。對於以自半導體雷射元件層及於n型⑽基板之方式藉由餘刻加工而 $成的凹’-方面避開η型GaN基板之共振器面之蝕刻力時所形成的凸部，_方面使用雷射刻劃器，於與脊狀 -t* 同止父的方向以虛線狀（約40 μπι之間隔）形成刻劃槽。而且對晶圓於刻劃槽之位置劈開。而且，此時，凸部 152255.doc 201143238 妗〈成畫】槽之區域係以鄰接之刻劃槽為起點而劈開。、。果凡件分離面分別形成為包含n型GaN基板之（〇〇〇1)面的解理面。專利文獻5中記載有發光元件。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。專利文獻6中記載有氮化物系半導體雷射。該半導體雷射中，具有發光層之氮化物系半導體元件層形成於基板之主表面上。共振器面係形成於氮化物系半導體元件層之發光層的區域之端部，且於大致垂直於上述基板之主表面的方向延伸。元件分離面包含基板之解理面，相對於共振器面以某一角度傾斜地延伸。非專利文獻1中記載有，於半極性（10-11)面上，將波導設於傾斜方向，而利用反應性離子蝕刻法形成鏡面的半導體雷射》而且，非專利文獻2中對於雷射波導之角度有所記載。先行技術文獻專利文獻專利文獻1:曰本專利特開2001-230497號公報專利文獻2:曰本專利特開2005-353690號公報專利文獻3:曰本專利特開2007-184353號公報專利文獻4:曰本專利特開2009-08 1336號公報專利文獻5:曰本專利特開2008-235804號公報專利文獻6 :曰本專利特開2009-08 1336號公報非專利文獻 152255.doc 201143238 非專利文獻 1 : Jpn. J· Appl. Phys. Vol. 46 No. 19(2007) L444 非專利文獻2 :第III族氮化物半導體，1999年，培風館、 264頁、赤崎勇編著【發明内容】發明所欲解決之問題根據氮化鎵糸半導體之能帶構造，存在可實現雷射振盪之若干躍遷。根據發明者之觀點，認為，於使用c軸向爪軸之方向傾斜的半極性面之支持基體的第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件中，當使雷射波導沿由c軸及m軸所界定之面延伸時，可降低閾值電流。該雷射波導之方向下，其中之躍遷月&量（傳導帶能量與價帶能量之差）最小的模式能實現雷射振盈’當該模式之振盪可實現時，可降低閾值電流。然而，該雷射波導之方向下，因共振鏡之緣故，無法利用c面、a面或者m面等先前之解理面。因此，為了製作共振鏡’使用反應性離子钮刻（Reactive Ion Etching，RIE)而形成有半導體層之乾式蝕刻面。作為利用RIE法形成之共振鏡’期望在對於雷射波導之垂直性、乾式蝕刻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蝕刻面之製程條件的導出成為較大的負擔。於使用c面之第πι族氮化物半導體雷射元件的製作中，當利用先前之解理面形成共振鏡時，藉由在磊晶面側之薄膜上形成刻劃槽且刮刀對基板之背面之擠壓而製作解理面。據發明者所知’目前為止，在形成於上述半極性面上 152255.doc 201143238 之第III族氮化物半導體雷射元件中，延伸於C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共振鏡用端面該兩者均未實現。然而，如已有說明所述，在延伸於C轴之傾斜方向（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共振鏡。根據發明者之觀點，於使用c軸向m軸之方向傾斜之半極性面的基板之第ΠΙ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共振鏡。本申請案之申請人關於包含用於光共振器之割斷面的第ΙΠ族氮化物半導體雷射疋件進行專利申請（日本專利特願2〇〇9_144442號）。於因共振鏡而使用與解理面不同之端面的半導體雷射中，對半導體雷射之回饋光會大大影響半導體雷射之振盪特性’而導致半導體雷射之動作不穩定。因此，於氣化物系半導體雷射之模組中，需要遮光器。遮光器之追加會導致模組成本上升。而且，於來自氮化物系半導體雷射之雷射光穿過光零件（透鏡、濾光片 '平面鏡等）時亦產生回饋光。因該等回饋光返回至半導體雷射之波導内，故氮化物系半導體雷射之動作變得不穩定。根據發明者等人之實驗，回饋光中之大部分並非入射至 I1 生層之％面，而是經由基板之端面入射至半導體雷射内。若能排出返回至基板端面的該成分，則可降低氮化物系半導體雷射中回饋光之影響。專利文獻6中’藉由乾式姓刻製作共振器端面並且進行基板之劈開’而使c面露出於基板端面。該方·法及構造 152255.doc 201143238 中，製作步驟中需要乾式蝕刻與劈開該2個處理。而且，因利用解理面，故包含解理面之基板端面之角度係界定於由基板端面之解理面之法線與基板主面之法線所界定的平面上。本發明之目的在於提供一種第Hj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軸之方向傾斜的支持基體之半極性面上，具有可降低因回饋光產生之干擾的雷射共振器，且目的又在於提供一種製作第m族氮化物半導體雷射元件之方法。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中具有：（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的支持基體、及設於上述支持基體之上述半極性主面上的半導體區域；以及（b)電極，其設於上述雷射構造體之上述半導體區域上。上述半導體區域包含含有第1導電型氮化鎵系半導體之第丨披覆層 '含有第 2導電型氮化鎵系半導體之第2彼覆層、以及設於上述第i 披覆層與上述第2彼覆層之間的活性層，上述第1披覆層、 • 上述第2彼覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線 s 轴排列’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，相對於上述法線轴而向上述六方晶系第III族氮化物半導體之m轴之方向以有限的角度CALPHA傾斜，上述雷射構造體包含與 m-n面交又之第1及第2割斷面，該m-n面係由上述六方晶系 152255.doc 201143238 第III族氮化物半導體之m軸及上述法線軸所界定，該第ΠΙ 族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器包含上述第丨及第2 割斷面，上述雷射構造體包含第丨及第2面，上述第丨面係上述第2面之相反側之面’上述第丨及第2割斷面自上述第1 面之邊緣延伸至上述第2面之邊緣》上述法線轴與上述六方晶系第III族氮化物半導體之C轴所成之角度係於45度以上80度以下或者1〇〇度以上135度以下之範圍，上述雷射構造體包含於上述支持基體之上述半極性主面上延伸之雷射波導’上述雷射波導係於波導向量之方向上延伸，該波導向量之方向係自上述第1及第2割斷面之一者朝向另一者，上述第1割斷面係於與上述m-n面正交之第1平面内相對於與上述波導向量正交的基準面以角度β傾斜，上述角度p係界定在上述第1割斷面之上述支持基體之端面上，上述第1 割斷面係於與上述m-n面正交之第2平面内相對於上述基準面以角度α傾斜，上述角度α係界定在上述第丨割斷面之上述活性層之端面上，上述角度α與上述角度β不同，上述角度(X與上述角度β之差為οι度以上。根據該第III族氮化物半導體雷射元件，作為雷射共振器之第1及第2割斷面與m-η面交叉，該m-n面係由六方晶系第 ΙΠ族氮化物半導體之m軸及法線軸所界定，因此，可設置於m-n面與半極性面之交又線的方向延伸之雷射波導。而且，於小於45度及超過135度之角度内，藉由擠壓而形成之4面包含m面的可能性變高。而且，於超過度且小於 100度之角度内’存在無法獲得所需之平坦性及垂直性之 152255.doc 201143238 虞。第1割斷面係與解理面不同之面，故而，該割斷面於支持基體之端面上相對於上述基準面（與波導向量正交之面）以角度β傾斜，並且於活性層之端面上相對於該基準面以角度α傾斜。而且，作為該割斷面，與其為接近平面之面’不如為角度α與角度β之差為〇1度以上之曲面。因此’上述割斷面係關於界定在上述基準面内之角度而傾斜’該割斷面可減少因入射至割斷面（活性層端面及基板端面）之回饋光而產生的干擾之影響。本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上述角度β大於上述角度α。根據該第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件，可減少到達支持基體之端面且入射至基板内的回饋光之量’而且可減小活性層之端面之角度α。而且，本發明之第III族氮化物半導體雷射元件中，上述波導向量可與 a-n面的法線向量成〇.1度以上之角度，該a_n面係由上述六方晶系第III族氮化物半導體之a轴及上述法線轴所界定。根據該第III族氮化物半導體雷射元件，因雷射波導相對於 a-n面之法線向量而傾斜，故變得能更強地抵抗因回饋光之干擾而產生之影響。進而，本發明之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件中，上述角度α可為0.5度以下。當該角度過大時，雷射振盪特性下降。 .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，上述支持基體之厚度為400 μιη以下。該第III族氮化物半導體雷射元件中’適於獲得用於雷射共振器之優良之 152255.doc 201143238 割斷面。本發明之一態樣之第πι族氮化物半導體雷射元件中，更佳為’上述支持基體之厚度為50 μιη以上100 μιη以下。若厚度為50 μιη以上，則操作變得容易，且生產良率提高。若為100 μιη以下，則進一步適於獲得用於雷射共振器之優良之割斷面。本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，來自上述活性層之雷射光向上述六方晶系第族氮化物半導體之a軸的方向偏光。該第m族氮化物半導體雷射元件中’可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III族氮化物半導體雷射元件之led模式下的光於上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸之方向包含偏振分量 II、並於將上述六方晶系第m族氮化物半導體之^軸投影至主面之方向包含偏振分量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，可使用雷射共振器而雷射振盪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，更佳為，上述法線轴與上述六方晶系第III族氮化物半導體之 c軸所成之角度係於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度以下或者100度以上117度以下之範圍内，藉由擠壓而形成之 152255.doc • 10- 201143238 端面成為接近垂直於基板主面的面之可能性變高。而且，於超過80度且小於1〇〇度之角度内，存在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，較 * 佳為，上述半極性主面係{20-21}面、{10_11}面、{2〇_2_ . 1}面、及{10-1-1}面中之任一面。根據該第III族氮化物半導體雷射元件，該等典型之半極性面上’可k供具有能構成該第Hi族氣化物半導體雷射元件之雷射共振器之程度的充分之平坦性及垂直性之第^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、{2〇2_u 面、及{10-H}面中之任-半極性面^面方向具有_4度以上+4度以下之範圍之微傾斜的面亦可良好地作為上述主面。根據該第III族氮化物半導體雷射元件，於自該等典型半極性面偏離之微傾斜面，可提供具有能構成該第n' t 化物半導體雷射元件之雷射共振器之程度的充分之平坦性 ' 及垂直性之第1及第2端面。 — . 本發明之'態樣族I化物半導體雷射㈣中，較佳為，上述支持基體之積層缺陷密度為以根據該第m族氮化物半導體雷射元件，積層缺陷J ° 1X104 cnr1以下，故因偶發事件損壞割斷面之平扭性及^ 垂直性的可能性較低。良 152255.doc 201143238 本發明之一態樣之第in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。根據該第III族氮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，可獲得能用作共振器之第1及第2端面。當使用A1N基板或者AlGaN基板時，可提高偏光度’且可藉由低折射率而強化光束缚。當使用InGaN基板時，可減小基板與發光層之晶格失配率，且可提高結晶品質。本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，進而可含有設於上述第1及第2割斷面中之至少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，亦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III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36〇 nm以上60〇 nm以下之光的方式而設置之量子井構造。該第m族氮化物半導體雷射元件藉由半極性面之利用可獲得有效利用有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，上述活性層包含以產生波長為43〇 nm以上55〇下之光之方式而設置的量子井構造。該第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件係藉由半極性面之利用而可減小壓電電場且提 152255.doc -12· 201143238 高發光層區域之結晶品質’從而可提高量子效率，且可較佳地發出波長43 0 nm以上55 0 nm以下之光。本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上述第1及第2割斷面上分別出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父於包含上述六方晶系氮化物半導體的支持基體之爪轴之基準面所成之角度係，於由上述第ΙΠ族氮化物半導體之c軸及m轴所界定的第1平面中成（CalphA-5)度以上 (CALPHA+5)度以下之範圍的角度。該第III族氮化物半導體雷射元件中具有關於自（；軸及m 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丨平面及上述法線軸正交的第2 平面上處於·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中，具有關於與半極性面之法線軸垂直的面上所界定的角度滿足上述垂直性之端面。本發明之一態樣之第III族氮化物半導體雷射元件中，上述電極在規定的軸之方向延伸，上述第丨及第2割斷面與上述規定的轴交又。

本發明之另—態樣係一種製作第„ Ϊ族氮化物半導體雷射元件之方法。該方法中包括如下步驟：⑷準備包含六：晶系第III族氮化物半導體且具有半極性主面之基板；（b)Z 152255.doc 201143238 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與上述基板；（c)於上述六方晶系第III族氮化物半導體之a 轴之方向’對上述基板產物之第1面進行局部刻劃；以及 (d)藉由對上述基板產物之第2面之擠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2面與上述基板之間，上述雷射條自上述第丨面延伸至上述第2 面’且藉由上述分離而形成，且具有上述第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件的第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共振器，上述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上，上述半導體區域包含含有第1導電型氮化鎵系半導體之第丨披覆層、含有第 2導電型氣化鎵系半導體之第2披覆層、以及設於上述第1 披覆層與上述第2披覆層之間的活性層，上述第1披覆層、上述第2彼覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸排·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轴而向上述六方晶系第III族氮化物半導體之爪軸之方向以有限的角度CALPHA傾斜，上述第1及第2端面係與m_n 面交叉，該m-n面係由上述六方晶系第m族氮化物半導體之m軸及上述法線軸所界定。上述法線轴與上述六方晶系第III族氮化物半導體之c轴所成之角度係於45度以上8〇度以下或者100度以上135度以下之範圍，上述雷射構造體包 152255.doc 14 201143238 含於上述基板之上述半極性主面上延伸之雷射波導，上述雷射波導係於波導向量之方向上延H皮導向量之方向係自上述第1及第2端面之一者朝向另一者，上述第丨端面係於與上述m-n面正交之第1平面内相對於與上述波導向量正交之基準面以角度β傾斜，上述角度p係界定在上述第1 端面之上述基板之端面上，上述第丨端面係於與上述m_n面正父之第2平面内相對於上述基準面以角度〇1傾斜上述角度α係界定在上述第丨端面之上述活性層之端面上，上述角度α與上述角度β不同，上述角度α及上述角度ρ具有相同之符號，上述角度α與上述角度β之差為〇1度以上。根據該方法，於六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a軸之方向刻劃基板產物之第1面之後，藉由對基板產物之第2面之擠壓而進行基板產物的分離，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軸與法線轴所界定的m-n面交又之方式，於雷射條形成第1及第 2端面。藉由該端面形成，可對第1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共振器之程度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損壞的共振鏡面。而且’該方法中’雷射波導延伸於六方晶系第m族氮化物之c軸之傾斜方向，未使用乾式蝕刻面而形成能提供該雷射波導之共振鏡端面。第1割斷面係與解理面不同之面，故而該割斷面係於支持基體之端面上相對於上述基準面（與波導向量正交之面）以角度β傾斜’而且於活性層之端面上相對於該基準面以 152255.doc _ ι < _ 201143238 角度(X傾斜。而且，作為該割斷面，與其為接近於平面之面，不如為角度α與角度β之差為〇·〗度以上的曲面。因此，上述割斷面關於上述基準面内所界定之角度傾斜，因此該。彳斷面可減少因入射至割斷面（活性層端面及基板端面）之回饋光而產生之干擾的影響。本發明之另一態樣之方法中，上述角度ρ大於上述角度 α。根據該方法，可減少到達支持基體之端面且入射至基板内之回饋光的量，而且可減小活性層之端面之角度α。而且，本發明之另一態樣之方法中，上述波導向量可與& η面的法線向量成o.i度以上之角度，該a_n面係由上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸及上述法線軸所界定。根據該方法，因雷射波導對於a_n面之法線向量傾斜，故而變得能更強地抵抗因回饋光之干擾而產生之影響。進而，本發明之另一態樣之方法中，上述角度α可為0.5度以下。當該角度過大時，雷射振盪特性下降。。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，上述基板受到如切片或者研削之加工，使上述基板之厚度成為400 μιη以下，上述第2面可為藉由上述加工而形成之加工面。或者，可為包含上述加工面上所形成的電極之面。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，上述基板受到研磨，以使上述基板之厚度成為 50 μπι以上1〇〇以下，上述第2面可為藉由上述研磨而形成之研磨面。或者，可為包含上述研磨面上所形成的電極 152255.doc -16· 201143238 之面。如此之厚度之基板上，可以良好之良率而形成具有能構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器之程度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損壞的第1及第2端面。本發明之另一態樣之方法中，上述角度CALPHA可於45 度以上80度以下及1〇〇度以上135度以下之範圍。於小於45 度及超過135度之角度内，藉由擠壓而形成之端面包含111面的可能性變高。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。本發明之另一態樣之方法中，更佳為，上述角度 CALPHA係於63度以上80度以下及1〇〇度以上117度以下之範圍。於小於63度及超過117度之角度内’於藉由擠壓而形成之端面之一部分可能會出現爪面。而且，於超過8〇度且小於100度之角度内，無法獲得所需之平坦性及垂直性。本發明之另一態樣之方法中，較佳為，上述半極性主面係{20-21}面、{10-11}面 ' {2〇_21}面、及{1〇1 ”面中之任一面0 於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共振器之程度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損壞的第丨及第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 {2〇_21}面、{1(M1}面、{20-2-1}面、及{ι〇·ι·ι}面中之任一半極性面向m面方向具有·4度以上+4度以下之範圍的微 152255.doc •17· 201143238 傾斜之面亦可良好地作為上述主面。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共振器之程度的充分之平坦性、垂直性或者無離子損壞的第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槽，上述刻劃槽之長度係短於由上述六方晶系第m族氮化物半導體之a軸及上述法線軸所界定的a_n面與上述第1面之交又線的長度。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的刻劃槽而產生。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之m轴正交的基準面，於由上述六方晶系第III族氮化物半導體之c軸及m軸所界定之平面中成 (CALPHA-5)度以上（CALPHA+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—者獲取的角度而具有上述垂直性之端面。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，當使用包含該等氮化鎵系半導體之基板時，可獲得能用作共振器之第1及第2端面。本發明之上述目的以及其他目的、特徵、以及優點，可 152255.doc -18- 201143238 根據參照隨附圖式描述之本發明之較佳實施形態的以下詳細描述而容易地明瞭。發明之效果如以上說明所述，根據本發明，提供一種第m族氮化物半導體雷射元件，其於六方晶系第πι族氮化物之C軸向m 軸之方向傾斜的支持基體之半極性面上’具有不僅能減少因回饋光而產生之干擾而且能實現低閾值電流的雷射共振器，而且根據本發明，又可提供一種製作該第m族氮化物半導體雷射元件之方法。【實施方式】本發明之觀點可參照作為例示而表示的隨附圖式且考慮到以下详細描述而容易地理解。繼而，參照隨附圖式，對第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件、及製作第m族氮化物半導體雷射儿件之方法的實施形態進行說明。可能的情況下，對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1J 雖具有增益導引型之構造，但本實施形態並不限於增益導引型之構造。第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件U具有雷射構造體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設於支持基體17之半極性主面17a上。電極15設於雷射構造體13之半導體區域19上。半導體區域19包含第1彼覆層21、第2披 152255.doc 19 201143238 覆層23、及活性層25。第1彼覆層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彼覆層23包含第2導電型氮化鎵系半導體，例如包含p型 AlGaN、p型InAlGaN等。活性層25設於第1彼覆層21與第2 彼覆層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25a。活性層25包含含有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360 nm以上 600 nm以下之光的方式而設置之量子井構造。藉由半極性面之利用，有利於產生波長43 0 nm以上550 nm以下之光。第1披覆層21、第2披覆層23及活性層25係沿半極性主面 17a之法線軸NX而排列。第111族氮化物半導體雷射元件u 中，雷射構造體13包含與m-n面交又之第1割斷面27及第2 割斷面29 ’該m-n面係由六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之 m軸及法線轴NX所界定。參照圖1可知，描繪有正交座標系S及結晶座標系CR。法線軸NX係朝向正交座標系S之Z軸的方向。半極性主面 17a係平行於由正交座標系S之X轴及Y軸所界定之規定的平面而延伸。而且，圖1中描繪有代表性之c面Sc。支持基體1 7之六方晶系第III族氮化物半導體之c軸係相對於法線轴NX而向六方晶系第III族氮化物半導體之m轴的方向以有限的角度CALPHA傾斜。第III族氮化物半導體雷射元件11進而具有絕緣膜3 1。絕 152255.doc -20- 201143238 緣膜3!覆蓋於雷射構造㈣之半導體區域i9之表面ΐ9” 丰導體區域19位於絕緣膜31與支持基體i7之間。支持基體 17包含六方晶系第職氮化物半導體。絕緣膜心有開口 3」a開口31&係於半導體區域19之表面心與上述^面的交又線UX之方向延伸，形成為例如條紋形狀。電極⑽ 由開口 3U而與半導體區域19之表面i9a(例如第2導電型接觸層33)形成接觸，且於上述交又線[ιχ之方向延伸。第Μ 、氮化物半導體雷射元件"中，雷射波導包含第i披覆層 21、第2彼覆層23及活性層25，且於上述交叉線ux之方向延伸。例如’於增益導引型雷射下，絕緣膜31之開口 3u 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，脊型雷射下，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11中，第工割斷面及第2 割斷面29係與由六方晶系第m族氮化物半導體之m軸及法線軸NX所界定的m_n面交又。第m族氮化物半導體雷射元件11之雷射共振器包含第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包含苐1面13a及第2面13b，第}面i3a係第2面 13b之相反側之面。第1及第2割斷面27、29自第1面13&之邊緣13c延伸至第2面13b之邊緣13(^第1及第2割斷面27、 29與c面、m面或者a面等目前為止之解理面不同。圖1中，為了不使圖式變得複雜，而簡單地描繪割斷面2 7之形狀。 152255.doc -21- 201143238 根據該第III族氮化物半導體雷射元件11，構成雷射共振器之第1及第2割斷面27、29與m-n面交叉。因此，可設置於m-n面與半極性面17a之交又線的方向延伸之雷射波導。因此’第III族氮化物半導體雷射元件11變得具有可實現低閾值電流之雷射共振器。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軸所成的角度CALPHA係與45度以上80度以下或者1〇〇度以上135度以下之範圍，雷射構造體13中包含延伸於支持基體17之半極性主面17a上的雷射波導。該雷射波導係於波導向量LGV之方向延伸，該波導向量LGV之方向係自上述第！及第2割斷面27、29中之一者朝向另一者。圖2係表示割斷面之形狀之一例的圖式。圖2中，為了不使圖式變得複雜’未描繪刻劃痕。而且，為了表示角度 α、β之大小的關係’圖2之⑷部〜圖2之⑷部所示之剖面上表不割斷面的線係以直線描繪’而實際之割斷面上並不限於直線°圖2之（a)部係表示第III族氮化物半導體雷射元件 11之剖面圖。圖2之（b)部係表示第ΠΙ族氮化物半導體雷射疋件11之活性層之剖面圖。圖2之（c)部係表示第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件丨丨之背面之平面圖。圖2之（a)部之剖面圖係沿圖2之（c)部所示的II-II線而獲得。圖2之（b)部之刮面圖係/σ圖2之（a)部所示的I-Ι線而獲得。參照圖2之（a)部可知，割斷面27相對於a-n面以角度Θ傾斜。參照圖2之（b)部可知’割斷面27相對於a-n面以角度α傾斜。參照圖2之（c) 152255.doc •22· 201143238 部可知，割斷面27相對於a_n面以角度p傾斜。如圖2所不，割斷面成傾斜。角度α及角度P具有相同之符號。第i J斷面27係與解理面不同之面，故而，該割斷面27於支持基體17之端面上以角度β傾斜，而且於活性層之端面上以角度α傾斜。而且，割斷面27整體相對於a_n面傾斜。而且，作為割斷面27,與其為接近於平面之面，不如為角度 α與角度β之差為〇丨度以上之曲面。割斷面27係關於上述基準面内所界定之角度α、β傾斜，故而，該割斷面27可降低因入射至割斷面（例如活性層端面及基板端面）之回饋光而產生的干擾之影響。角度α係例如大於〇度，而且角度α 例如為0 · 5度以下。角度β係例如大於〇度，而且角度β例如為5度以下。再次參照圖1 ’雷射構造體13之支持基體17具有設於一個割斷面（例如第1割斷面27)上之凹部。圖1中，表示有具有例示之形狀的凹部28、30 »凹部28、30自支持基體1 7之背面17b延伸。凹部28、30設於第1面13a之邊緣13c之一部分。而且，凹部28、30之末端28a、30a與第2面13b之邊緣 13d相隔。凹部28、30係沿由六方晶系第in族氮化物半導體之3軸及法線軸NX所界定之a-n面延伸。因此，露出於割斷面27 之活性層端面可具有更優良之平坦性。凹部28、30係與割斷前之刻劃槽相對應，故為刻劃痕。凹部28係自側面20b 沿a_n面延伸。凹部28位於側面20b之一端。凹部30係自側面20a沿a-n面延伸。凹部30位於側面20a之一端。如此，於 152255.doc -23- 201143238 支持基體17之背面17b設有刻劃痕，因此，刻劃槽設於基板背面17b。藉由刮刀對基板背面之相反側之薄膜側的掛壓可能引起斷裂。如此所設之割斷面具有可用作用於光共振器之端面的程度之優良之平坦性、垂直性。凹部28、30係與刻劃槽相關聯。為了向雷射構造體丨3提供用於共振器之割斷面，刻劃槽有利於導引割斷行進之方向。刻劃槽形成於基板（支持基體17)之背面，而且對雷射構造體13之第2面13b進行擠壓。用於割斷之擠壓力係對準刻劃槽之排列而施加於第2面（蟲晶面）i3b，故而，與第1面 13a之邊緣13C相比，第2面13b之邊緣13d形成為更靠近刻劃槽之排列線及a-n面’且與排列線（a-n面）之偏離較小。另一方面，第1面13a之邊緣13c亦同樣沿刻劃槽之排列線形成，但與第2面13 b之邊緣13 c相比，該邊緣13 c與排列線 (a-n面）之偏離較大。割斷面27包含將邊緣13(J、nd及凹部 28、30之邊緣連接之面。於邊緣nd與凹部28之邊緣之間’延伸有割斷面之一部分。於邊緣13d與凹部3〇之邊緣之間’延伸有割斷面之一部分。於凹部2 8、3 0之邊緣之間’延伸有割斷面之一部分。割斷面27與m-n面之交叉線（於割斷面27上、自第2面13b 之邊緣13d之一點直至第1面13a之邊緣13c之一點、與主面 17a正交之方式而界定的列丨與^口面之間隔（界定於X軸方向之距離）係自邊緣13d向邊緣13c之方向增加。換而言之，邊緣13c上之一點（例如某γ座標Y1)與邊緣13d上之一點（γ 座標Y1)所連成之線段係相對於a_n面傾斜。該線段上之一 152255.doc •24· 201143238 點與自該一點向a—n面之垂線的底部之距離（垂線之長度）係向Z軸之負方向增加。而且，當上述γ座標γι位於刻劃痕 28之侧緣28b附近之位置' 刻劃痕3〇之側緣3〇1)附近之位置、及側緣28b與側緣3Ob之中央之位置時，界定有3根線段。該等線段並非平行，於邊緣13d上，該等3線段之上述距離（垂線之長度）係例如自側面20a及側面2〇b甲之一者向另一者增加。而且，於邊緣13c上，該等3點之上述距離 (垂線之長度）係於同一 z座標上自例如侧面2〇a及側面2〇b 中之一者向另一者增加。該增加之方向對應於割斷之行進方向凹部28、30之側緣28b、30b係與穿過絕緣膜31之開口 31a及活性層25之發光區域且界定於法線軸Νχ之方向的基準面相隔。本實施例十，雷射構造體13之支持基體17可具有設於另一割斷面（例如第2割斷面29)且對應於刻劃槽之凹部32。凹部32係例如沿第m族氮化物半導體雷射元件u之側面2〇a 延伸。凹部32亦與凹部30同樣包含刻劃痕。凹部32亦可具有與例如凹部30相同之形狀。凹部32亦與凹部3〇同樣沿 π面延伸。刻劃槽有利於導引割斷行進之方向。例如支持基體17之厚度比刻劃槽之深度更薄之情形時，凹部有時到達半導體區域19。割斷面29亦可具有與割斷面27相同之形狀。第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件u包含n側導光層35及口側 152255.doc -25- 201143238 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35包含例如GaN、InGaN等^ p側導光層37包含第 1部分37a及第2部分37b ’ p側導光層37包含例如GaN、 InGaN等。載體阻擋層39設於例如第1部分37a與第2部分 37b之間。支持基體17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17b。圖3係表示第III族氮化物半導體雷射元件之活性層的能帶構造之圖式。圖4係表示第III族氮化物半導體雷射元件 11之活性層25的發光之偏光之圖式。圖5係示意性地表示c 軸及m軸所界定之剖面之圖式。參照圖3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的躍遷為3個。A能帶及B能帶係比較小的能量差。傳導帶與a 能帶之躍遷Ea所產生之發光向a軸方向偏光，傳導帶與b能帶之躍遷Eb所產生之發光向將c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3之（b)部可知，表示有第III族氮化物半導體雷射元件11之LED模式下的光之光譜。LED模式之光係包含六方晶系第III族氮化物半導體之a軸之方向的偏振分量II、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的偏振分量12，偏振分量II大於偏振分量12。偏光度p係由（11-12)/(11+12)所界定《使用該第III族氮化物半導體雷射元件11之雷射共振器，可雷射振盪LED模式下發光強度較大的模式下之光。如圖4所示，可進而包含介電體多層膜43 a、43 b，該介 152255.doc .26· 201143238 電體多層膜43a、43b設於第1及第2割斷面27、29中之至少一者、或者兩者上。斷裂面27、29上均可使用端面塗佈。藉由端面塗佈，可調整反射率。如圖4之（b)部所示，來自活性層25之雷射光L向六方晶系第III族氮化物半導體之a軸的方向偏光。該第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件1丨中，可實現低閾值電流之能帶躍遷具有偏光性。用於雷射共振器之第i及第2割斷面27、29與£；面、m面或者a面等目前為止之解理面不同。然而，第1及第2割斷面27、29具有用於共振器之、作為平面鏡之平坦桂·垂直性。因此’使用第1及第2割斷面27、29與延伸於該等割斷面27、29間的雷射波導，如圖4之（b)部所示，利用躍遷Ea之發光’可實現低閾值之雷射振盪，該躍遷以之發光比向將c軸投影至主面的方向偏光之躍遷Eb的發光更強。第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件丨丨中，第1及第2割斷面 27、29各自出現支持基體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17之端面17c及活性層25之端面25c之法線向量NA 與活性層25之m軸向量MA所成的角度GAMMA，係由成分 (GAMMA),與成分（GAMMA)2所界定，該成分（GAMMA), 界定於由第III族氮化物半導體之c軸及m軸所界定之平面 S1上’該成分（GAMMA)2界定於與平面si及法線轴NX正交之平面S2上。較佳為，成分（GAMMA)!於由第III族氮化物半導體之c軸及m轴所界定之平面S1中處於（CALPHA-5)度 152255.doc •27· 201143238 以上（CALPHA+5)度以下之範圍。於圖5中，該角度範圍表示為代表性之m面SM與參照面FA所成之角度。為了便於理解，圖5中，代表性之m面SM係自雷射構造體之内側跨及外側而描繪。參照面FA沿活性層25之端面25c延伸。該第 III族氮化物半導體雷射元件11具有關於自c軸及m轴中之一者向另一者獲取的角度GAMMA滿足上述垂直性之端面。而且，較佳為，成分（GAMMA)2於平面S2中處於-5度以上 +5度以下之範圍。此處，gammaLcgamma)!2— (GAMMA)22。此時，第III族氮化物半導體雷射元件η之端面27、29係關於與半極性面17a之法線轴NX垂直之面上所界定之角度滿足上述垂直性。再次參照圖1可知，較佳為，第III族氮化物半導體雷射元件11中，支持基體17之厚度DSUB為400 μιη以下。該第 ΠΙ族氮化物半導體雷射元件中，適於獲得用於雷射共振器之優良之割斷面。第III族氮化物半導體雷射元件1;1中，更佳為，支持基體17之厚度DSUB為50 μιη以上1〇〇 μ„ι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共振器之優良之割斷面。而且，操作變得容易，且可提高生產良率。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轴所成的角度CALPHA較佳為45度以上，而且較佳為80度以下。而且，角度CALpHA 較佳為100度以上，而且較佳為135度以下。於小於45度及超過135度之角度内，藉由擠壓而形成之端面包含爪面的可 152255.doc •28- 201143238 能性變尚。而且，於超過80度且小於100度之角度内，存在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Η中，進而，法線軸NX 與六方晶系第III族氮化物半導體之c軸所成的角度 CALPHA較佳為63度以上，而且較佳為8〇度以下。而且，角度CALPHA較佳為1〇〇度以上’而且較佳為117度以下。於小於63度及超過117度之角度内，於藉由擠壓而形成之端面之一部分可能會出現爪面。而且，於超過8〇度且小於 100度之角度内，存在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{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的面亦可良好地作為上述主面。該等典型之半極性面l7a中，可提供具有能夠構成該第ιπ 族氮化物半導體雷射元件丨丨之雷射共振器之程度的充分之平坦性及垂直性之第i及第2端面27、29。而且，於跨及該等典型之面方位的角度之範圍内，可獲得表現出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丨丨中，支持基體之積層缺陷密度可為lxio4 cm·〗以下。積層缺陷密度為ixi〇4 以下，故因偶發事件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17可包含GaN、A旧、 AlGaN、InGaN&InA1GaN中之任一者。當使用包含該等氮化鎵系半導體之基板時，可獲得能用作共振器之端面^、 152255.doc -29- 201143238 29。當使用AIN或者AlGaN基板時，可提高偏光度，且可藉由低折射率而強化光束縛。當使用InGaN基板時，可減小基板與發光層之晶格失配率，且可提高結晶品質。圖ό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7之（a)部可知，表不有基板51。步驟S101中，準備用於製作第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件之基板51。基板51之六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之c軸（向量VC)係相對於法線軸Νχ而向六方晶系第 ΠΙ知氮化物半導體之m軸方向（向量VM)以有限的角度 CALPHA傾斜。因此，基板51具有包含六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之半極性主面51a。

步驟S102中，形成基板產物8?。圖7之（a)部中，基板產物sp係描繪成大致圓板形之構件，但基板產物81>之形狀並不限於此。為了獲得基板產物SP，首先，於步驟si 〇3中，形成雷射構造體55。雷射構造體55包含半導體區域53及基板51 ’於步驟S103中’於半極性主面513上形成半導體區域53。為了形成半導體區域53 ’於半極性主面51a上依序成長第1導電型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。氮化鎵系半導體區域57可包含例如η型彼覆層’氮化鎵系半導體區域61可包含例如p 型彼覆層。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，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5 1 a之法線軸NX 152255.doc _30· 201143238 排列。該等半導體層係蟲晶成長。半導體區域5 3上被絕緣膜5 4覆蓋。絕緣膜5 4包含例如>6夕氧化物。絕緣膜5 4具有開口 54a。開口 54a形成為例如條紋形狀。步驟S104中’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5 1之背面形成電極之間，對結晶成長中所使用之基板的背面進行研磨，形成所需之厚度D S UB的基板產物SP。形成電極時’例如，陽極電極58a 形成於半導體區域53上，而且陰極電極58b形成於基板51 之背面（研磨面）5 lb上。陽極電極58a於X軸方向延伸，陰極電極58b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、及位於其之相反側之第 2面63b。半導體區域53位於第2面63b與基板51之間。步驟S105中，如圖7之（b)部所示，於基板產物sp之第i 面63a作刻劃。該刻劃係使用雷射刻劃器10a進行。藉由刻劃而形成刻劃槽65a。圖7之（b)部中，已經形成5個刻劃槽’再使用雷射光束LB形成刻劃槽65b。刻劃槽65a之長度比由六方晶系第III族氮化物半導體之a軸及法線軸Νχ所界定之a-n面與第1面63a的交又線AIS之長度更短，交又線 AIS之一部分受到雷射光束！^8之照射。藉由雷射光束lB之照射，於第1面63a上形成於特定之方向延伸且及於半導體區域之槽。刻劃槽65a可形成於例如基板產物sp之一個邊緣。而且’可形成沿交又線AIS排列之複數個刻劃槽。為了形成各個刻劃槽，雷射光束LB大致垂直地入射至第1面 63a。 152255.doc -31 - 201143238 刻劃槽65a有利於導引割斷行進之方向。刻劃槽仏且有深度軸方向之值）、寬度（Y轴方向之值）及長度㈣W 之值），而且，關於深度及長度方向沿a_n面延伸。為了向雷射構造體55提供用於共振器之割斷面，刻劃槽—係有利於導引割斷行進之方向，而且形成於基板（支持基體 17)51之背面5U且對雷射構造體55之第2面65b進行擠壓。割斷係於以刻劃槽65a為起點自第1面633朝向第2面63b之方向行進，且亦可於與其交又之方向行進。步驟S106中，如圖7之（c)部所示，藉由對基板產物”之第2面63b之擠壓而進行基板產物卯之分離，形成基板產物 SP1及雷射條LB 1。擠壓係使用例如刮刀69等致斷裝置而進行。刮刀69包含於一個方向延伸之邊緣69a、以及界定邊緣69a之至少2個刮刀面69b、69c。而且，基板產物SP1 之擠壓係於支持裝置70上進行。支持裝置70包含支持面 70a與凹部70b ’凹部70b係於一個方向延伸。凹部7〇b形成於支持面70a 使基板產物SP1之刻劃槽65a之朝向及位置對準支持裝置70之凹部70b的延伸方向，從而使基板產物 SP1定位於支持裝置70上的凹部7〇b。使致斷裝置之邊緣之朝向對準凹部70b之延伸方向，而自與第2面63b交叉之方向使致斷裝置之邊緣抵壓於基板產物SP1。交又方向較佳為與第2面63b大致垂直之方向。藉此，進行基板產物SP之分離，形成基板產物SP1及雷射條LB1。藉由抵壓，形成具有第1及第2端面67a、67b之雷射條LB1，該等端面67a、 67b ’係於至少發光層之一部分具有可適用於半導體雷射 152255.doc 32· 201143238 之共振鏡之程度的垂直性及平坦性。為了導引割斷行進之方向，於基板51之背面51b形成刻劃槽之排列’而且對雷射構造體55之第2面63b進行擠壓。割斷係以刻劃槽為起點而於自第1面63a朝向第2面63b之方向（例如Z轴方向）行進，而且亦於與其交又之方向（例如γ 軸方向）行進。虽沿著由a軸及法線軸所界定之平面而於基板背面形成刻劃槽及其排列’並且藉由刮刀對薄膜側之擠壓而形成斷裂時，可一方面保持可適用於雷射共振器之平坦性及垂直性，一方面向割斷面提供略微之傾斜，且可提高半極性面上之半導體雷射中對回饋光之耐性。於刻劃基板產物SP1之步驟中，可以與第m族氮化物半導體雷射元件之元件寬度等值的間距形成刻劃槽。因以元件寬度之間距形成刻劃槽，故於γ軸方向之割斷之行進中，以每個元件之距離而進行割斷之導引。因此，可期待於斷之生成方向進行切實之導引。以與元件寬度相等之間距而排列之刻劃槽係有利於導引割斷行進之方向，且控制用於割斷面之略微之傾斜。而且，可使位於該等刻劃槽間之雷射條紋之端面的品質變得良好。所形成之雷射條LB1具有藉由上述分離而形成之第i及第2端面67a、67b，端面67a、67b各自係自第ΐφ63&延伸至第2面63b〇因此，端面67a、67]3構成該第m族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器，且與ΧΖ面交又。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Νχ所界 152255.doc •33- 201143238 定之m-n面相對應。根據該方法’於六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a軸之方向刻劃基板產物SP之第1面63a之後，藉由對基板產物SP 之第2面63b之擠壓而進行基板產物sp的分離，形成新的基板產物SP1及雷射條LB 1。因此，以與m-n面交叉之方式，於雷射條LB1形成第1及第2端面67a、67b。藉由該端面形成，第1及第2端面67a、67b可具有能夠構成該第in族氮化物半導體雷射元件之雷射共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ΠΙ 族氮化物之c軸之傾斜的方向延伸。不使用乾式蝕刻面，形成可提供該雷射波導之共振鏡端面。根據該方法’藉由基板產物SPi之割斷，形成新的基板產物SP1及雷射條LB1。步驟S107中，反覆藉由擠壓進行分離’而製作多個雷射條。該割斷係使用比雷射條LB 1之割斷線BREAK更短之刻劃槽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，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。半導體雷射之晶片上形成用於該半導體雷射之一對側面。本實施形態之製造方法中，角度CALPHA可於45度以上 80度以下及100度以上135度以下之範圍。於小於45度及超過135度之角度内，藉由擠壓而形成之端面包含爪面的可能性變高。而且，於超過8〇度且小於ι00度之角度内，存在 152255.doc •34· 201143238 無法獲得所需之平坦性及垂直性之虞。角度CALPHA較佳為63度以上80度以下及1〇〇度以上117度以下之範圍。於小於45度及超過135度之角度内’於藉由擠壓而形成之端面之。卩为可此會出現m面。而且，於超過go度且小於1〇〇度之角度内’存在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、{i〇_u}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良好地作為上述主面。該等典型之半極性面上，可提供具有充分之平坦性及垂直性的用於雷射共振器之端面，其程度能夠構成該第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器。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基板時，可獲得能做為雷射共振器之端面。較佳為，基板 51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受到如切片或者研削之加工，以使基板厚成為 400 μπι以下，且第2面63b可為藉由研磨而形成之加工面。於該基板厚度，可以良好之良率形成具有充分平坦性、垂直性或者無離子損壞的端面67a、67b，其程度足夠能構成該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器。第2面63b 為藉由研磨而形成之研磨面，研磨後若基板厚為100 μη1& 下則更佳。而且，為了能比較容易地處理基板產物sp，基板厚較佳為5 0 μπι以上。 152255.doc •35· 201143238

本貫施形態之雷射端面之製造方法中’雷射條lB1上亦界疋有角度GAMMA ’其已於參照圖4時說明。雷射條lb 1 中，角度GAMMA之成分（GAMMA)丨較佳為，於第hj族氮化物半導體之c抽及m軸所界定之第1平面（與參照圖*之說明中的平面si相對應之面）中於（CALPHA5)度以上 (CALPHA+5)度以下之範圍。雷射條LB !之端面67a、67b 係關於自c軸及m軸中之一者向另一者獲取的角度GAMMA 之角度成分而滿足上述垂直性。而且，角度GAMMA之成分（GAMMA)2較佳為，於第2平面（與圖4所示之第2平面S2 相對應的面）中於-5度以上+5度以下之範圍。此時，雷射條LB1之端面67a、67b係關於與半極性面51a之法線轴NX 垂直之面上所界定的角度GAMMA之角度成分而滿足上述垂直性。端面67a、67b係藉由因對半極性面5 la上所磊晶成長之複數個氮化鎵系半導體層的擠壓所產生的斷裂而形成。因半極性面51a上之磊晶膜之緣故，端面67a、67b並非目前為止用作共振鏡之c面、m面、或者a面等低面指數之解理面。然而’於半極性面5 la上之磊晶膜之積層的斷裂中，端面67a、67b具有可適用於共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HVPE法而較厚地成長之（〇〇〇l)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 152255.doc -36· 201143238 為緞紋狀態。基板之厚度為 370 μιη 〇於緞紋狀態之背面側，使用鑽石筆與於將c軸投影至基板主面之方向垂直地施加劃線之後，進行擠壓而割斷^ 板。為了觀察所得之割斷面之垂直性，使用掃描型電子‘ 微鏡自a面方向觀察基板。 ” 圖8之⑷部係自a面方向觀察割斷面之掃描型電子顯微鏡 (SEM)像，右側之端面為割斷面。該割斷面上，於該樣本之剖面上具有平坦性及垂直性。 (實施例2 )

實施m中，可知，於具有半極性{2〇_21}面之⑽基板上，與將c軸投影至基板主面之方向垂直地施加劃線而進行擠壓後所得之割斷面，相對於基板主面具有平坦性及垂直性。因此’為了調查該割斷面作為雷射之共振器之有用性，如下所述，利用有機金屬氣相成長法成長圖9所示之雷射二極體。原料係使用三甲基鎵（TMGa)、三甲基鋁 (TMA1)、三甲基銦（TMIn)、氨（ΝΑ)、石夕烧⑼叫。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裳置進行切取，製作具有e軸向_方向之傾斜角度CALPHA為0度〜90度之範圍的所需之傾斜角的GaN基板。例如，當以75度之角度切取時，可獲得{2〇_21}面GaN 基板，於圖8之（b)部所示之六方晶系之晶格中由參照符號 71 a表示。於成長之則，為了調查基板之積層缺陷密度，藉由陰極 152255.doc •37· 201143238 發光法觀察基板。陰極發光中，觀察藉由電子束所激發之載體之發光過程，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軸方向觀察試樣剖面時，自基板於m軸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蟲晶層。首先，成長厚度為1〇〇〇 nm之η型 GaN72 °繼而’成長厚度為12〇〇 ηηι之η型InAlGaN披覆層 73。繼而’成長厚度為2〇〇 nm之η型GaN導引層74 a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構成之3週期MQW75。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77a及厚度為200 nm之p型GaN導引層76b »接著’成長厚度為4〇〇 nm之p型InAlGaN披覆層 77b°最後’成長厚度為5〇nm之p型GaN接觸層78。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而形成寬度為10 μιη之條紋孔。此處，以如下之2種方式形成條紋方向之接觸孔。即，雷射條紋為（1)Μ方向（接觸孔沿著由c軸及m軸所界定之規定的面之方向）者’以及為（2)A方向：<11-20>方向者。 I52255.doc • 38 - 201143238 形成條紋孔之後，蒸鍍包含Ni/Au之p側電極8〇a及包含 TVA1之焊塾電極。繼而，纟用鑽石襞料而研磨㈣基板 (GaN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。厚度之測疋亦可自”式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。於GaN基板晶圓)之背面（研磨面），藉由蒸鍍而形成包含Ti/A1/Ti/Au2n側電極 80b ° 針對該等2種雷射條紋製作共振鏡時，使用採用有波長為，5 nm之YAG雷射之雷射刻劃器。當使用雷射刻劃器而斷裂時’與使用鑽石刻劃之情形相比，可提高振盈晶片良率。作為刻劃槽之形成條件，使用以下條件：雷射光輸出為100 mw，掃描速度為5 mm/s。所形成之刻劃槽，例如係長度為3〇μΐη、寬度為1〇μιη '深度為扣μιη之槽。以8〇〇 μιη之間距穿過基板之絕緣膜開口部位向磊晶表面直接照射雷射光，藉此’形成刻劃槽。共振器長度設為嶋叩。使用刮刀，藉由割斷而製作共振鏡^於基板背側藉由擠壓而使其斷裂’藉此製作雷射條。更具體而言，關於{〕〇· 21}面之GaN基板表不結晶方位與割斷面之關係的圖係圖8 之（b)部與圖8之（c)部。圖8之（{3)部表示雷射條紋設於⑴μ 方向之情形，且表示有半極性面71a以及用於雷射共振器 =端面8U、81b。端面81a、川係與半極性面7u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8之（c) °卩係表示雷射條紋設於（])<〗丨_2〇>方向之情 152255.doc -39. 201143238 形，且表示有半極性面71a以及用於雷射共振器之端面 81c、81d。端面81c、81d係與半極性面7U大致正交且由a面構成。利用掃描$ t子顯M鏡觀察因斷裂而形成的割斷面可知，（1)及（2)是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s式樣表面之垂直性於土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交替積層而構成。膜厚分別於 5〇〜100 nm之範圍調整，而設計成反射率之中心波長處於 500〜530 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%，將另一側之反射面設計為6 週期，將反射率之設計值設計為約8〇0/〇。於室溫下通電而進行評估。電源係使用脈寬為5〇〇加、占空比為0.1%之脈衝電源，使探針落於表面電極而通電。進打光輸出測定時，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，從而調查出偏光狀態。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3軸方向偏光。振盪波長為5〇〇〜530 nm。 152255.doc •40- 201143238 於所有的雷射下測定LED模式（自然放出光）之偏光狀態。令a轴之方向之偏振分量為u，令將瓜軸投影至主面之方向之偏振分量為Π，將（11-12)/(11+12)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1 0。根據圖1 〇可知，當偏光度為正時，（j) 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（I1 >12)、且於傾斜方向設有波導時’閾值電流密度大幅下降。圖10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。 0.05 ' 18、 42。 0.15、 9、 48。 0.276、 7、 52 〇 0.4、 6。調查GaN基板之e軸向m軸方向之傾斜角與振i良率的關係後，可獲得圖11。本實施例中，關於振盪良率，定義為 (振堡晶片數）/(測定晶片數）。而且，圖"中係對基板之積層缺陷密度為以下之基板、且雷射條紋為⑴m 方向之雷射進行圖#。根據圖U可知，當傾斜角為45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，幾乎所有的晶片上出現m面，未獲得垂直性。而且可知’於傾斜角為63度以上8〇度以下 152255.doc -41 - 201143238 之範圍内’垂直性提高，，振盪良率增加至50%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，亦可獲得同樣之結果0 圖11所示之資料係以下内容。傾斜角良率 10、 0.1。 43、 0.2。 58 ' 50 〇 63、 65 ° 66 ' 80 〇 71、 85 〇 75、 8 0 〇 79 ' 75 〇 85、 45 〇 90 ' 35 〇調查積層缺陷密度與振盈良率之關係後，可獲得圖12。關於振盪良率之定義，與上述相同。根據圖12可知，若積層缺陷抢度超過，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，於振盈良率下降之樣本中’端面之凹凸較激烈，未獲得平坦之割斷面响為，因積層缺陷之存纟，導致割斷難度存在差異。因此基*中所含之積層缺陷密度必需為以 152255.doc -42- 201143238 下。圖12所示之資料係以下内容。積層缺陷密度（cnT1)、良率。 500 、 80 〇 1000、 75 〇 4000 、 7〇。 8000 、 65 。 10000 、 2〇〇 50000 、 2 。調查基板厚度與振盪良率之關係後’可獲得圖13。關於振盪良率之定義’與上述相同。而且，圖13中係於基板之積層缺陷密度lxlO'cm·1)以下、且雷射條紋為（1)M方向之雷射之情形時進行圖式。根據圖13可知，當基板厚度薄於 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1 〇〇 μπι，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 μηι以上10 Ο μιη以下。圖13所示之資料係以下内容。基板厚、良率。 48 、 1〇 0 80 、 65 〇 90 、 70 ° 110、 45 。 150 、 48 。 152255.doc -43- 201143238 200 ' 30 〇 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’藉由刻劃槽之形成及擠壓而形成光共振器用之端面。為了找出該等端面之候補，形成與（20-21)面成90度左右之角度，藉由計算而求出與a面不同之面方位。參照圖丨4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。 (實施例4) 於具有半極性{20-21}面之GaN基板上，與將c軸投影至基板主面之方向垂直地施加劃線進行掛壓而得之割斷面，相對於基板主面具有平坦性及垂直性。為了調查該割斷面用作雷射之共振器的有用性，如下所述，利用有機金屬氣相成長法成長雷射二極體《原料係使用三曱基鎵 (TMGa)、三甲基鋁（TMA1)、三曱基銦（TMIn)、氨（NH3)、矽烷（SiHO。基板係使用利用hvpe法而成長之{2〇_21}面 GaN基板。將該基板配置於反應爐内之晶座上之後，按照以下之成長順序成長蟲晶基板。該蟲晶基板含有如圖15所示之蟲晶 152255.doc -44 - 201143238 層。首先，成長厚度為1000 nm之η型GaN層。繼而，成長厚度為1200 nm之η型InAlGaN彼覆層。然而，成長厚度為 200 nm之η型GaN導引層及厚度為115 nm之無摻雜InGaN導引層，之後成長量子井構造。該量子井構造中包含由GaN 障壁層（厚度為15 nm)/InGaN井層（厚度為3 nm)構成的2週期MQW。接著，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200 nm之p型GaN導引層。繼而，成長厚度為400 nm之p型InAlGaN彼覆層。最後，成長厚度為50 nm之p型GaN接觸層。為了製作寬度為2 μηι之脊狀構造，利用光微影技術，藉由寬度為2 μηι之正型光阻劑設置光罩。雷射波導方向係平行於將c軸投影至主面之投影成分的方向。藉由使用Cl2之乾式蝕刻，製作脊狀構造。蝕刻深度設為0.7 μηι，對磊晶基板之半導體區域進行蝕刻，直至AlGaN阻擋層露出為止。蝕刻之後，除去光阻劑之光罩。使用光微影，使寬度約2 μιη之條紋光罩保留於脊狀構造上。條紋光罩之方向係與脊狀構造之方向一致。此後，於脊側面使用真空蒸鍍法蒸鍍Si02。蒸鍍絕緣膜之後，藉由剝離法除去脊上之 Si02，而形成具有條紋狀開口部之絕緣膜。繼而，形成陽極電極及陰極電極，製作基板產物。形成條紋孔之後，蒸鍍包含Ni/Au之p側電極AND及包含 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 152255.doc -45- 201143238 物。於GaN基板（GaN晶圓）之背面（研磨面），藉由蒸鍍而形成包含Ti/Al/Ti/Au之η側電極CTD。

針對該等雷射條紋製作共振鏡時，使用採用有波長為 3 55 nm之YAG雷射之雷射刻劃器。當使用雷射刻劃器形成刻劃槽而斷裂時，與使用鑽石刻劃之情形相比，可提高振盈晶片良率。作為刻劃槽之形成條件，係使用如下條件：雷射光輸出為100 mW 掃描速度為5 mm/s 〇於該條件下形成之刻劃槽係例如長度為3〇 μηι、寬度為1〇 μπι、深度為40 μηι之槽。以40〇 μηΐ2間隔於基板之表面穿過電極之開口部直接照射雷射光，藉此週期性地形成刻劃槽。共振長度設為600 μιη。如圖1 6之（a)部所示，使用刮刀，藉由割斷而製作共振鏡。於圖16之（a)部，虛線所示之LN1係表示自與{2〇_21} 面垂直之面即{10-1-7}有幾度傾斜之面，例如為{UK} 面，虛線LN2係表示刻劃槽之排列線。虛線LN2係於例如& 軸之方向延伸’而且’刻劃槽係沿由基板之主面之法線軸與基板之a轴所界定的a_n面延伸。於基板背面側之端部藉由擠壓而斷裂，藉此製作雷射條。圖16之⑻部示意性地^ 不割斷面。於半極性面上將與平行於將作投影至主面之方向而設之雷射波導垂直的端面作為鏡面，藉由該方法， =成用於雷射共振器之割斷面CVT^割斷面cvt係與先前之。面主面或m面主面上之雷射中因光共振器而成為端面的m面、a面或者c面等解理面不同。割斷面〔π上，呈現 152255.doc •46· 201143238 出因割斷而分離之刻劃槽的殘留部分（刻劃痕64a)。自刻劃槽65a之一端離開虛線LN2之割斷面藉由下—個刻劃槽而返回至虛線（刻劃線之排列線）LN2。因此’割斷面形成為成凸狀寶曲之形狀。因基板產物之磊晶面上被施加有擠壓，故基板下端之彎曲大於半導體區域上端之彎曲。與已說明之方法相同，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與丁 i〇2交替積層而構成。於50〜1〇〇 nm之範圍内調整膜厚，而使反射率之中心波長調整為500〜53〇 nm之波長範圍。將一彳則之反射面設計為H)週期’將反射率之設計值設計為約95%，將另側之反射面設計為6週期’將反射率之設計值設計為約 80%。"電體多層膜之表面成為反映基底之割斷面之形狀的v狀@此，對於已說明之割斷面之角度或形狀的相關界定，亦適用於介電體多層臈之表面。 :室溫下通電而進行評估。電源係使用脈寬為500 ns、為〇· 1 /〇之脈衝電源，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 '使來自雷射條端面之發光穿過光纖’使用光譜分析為檢測器而進行光譜測定。振虚波長為500〜530 nm。調查氮化物系丰導帝導體雷射下之回饋光之影響。對半導體 69射進行電性特性垂私A ° 之後，藉由掃描型電子顯微鏡調查 W射條之主面之端而路如成的角度。對波導向量與基板表面側之活性層端面 *線向量所成的角度α進行界定，而 152255.doc -47- 201143238 且，對波導向量與基板背面側之端面之法線向量所成的角度β進行界定。調查該等角度與相對強度雜訊（Relative Intensity Noise，rIN)之關聯。結果，因角度(1與p不同，表示相對強度雜訊得到改善。可知，當角度β與角度α之差為0.1度以上時，相對強度雜訊良好。進而，當角度ρ大於角度α時（β>α) ’相對強度雜訊良好。對此，認為，回饋光中之、比活性層更接近基板背面側之成分’當返回至雷射晶片内時’於不平行於波導之方向散射，藉此，可減少回饋光之不良影響。為了變得更良好，使半導體雷射之端面與波導之交又角度α設定為於活性層端面之位置大致垂直，而且，於基板端面之位置設定大於交又角度α之交又角度β，藉此，可獲得得到進一步改善之相對強度雜訊。參照圖17說明回饋光之影響。圖17之（3)部表示具有向與專利文獻6同樣之方向傾斜的端面之半導體雷射。於雷射構造體之磊晶面形成有陽極電極AN 1，於雷射構造體之基板责面形成於陰極電極CT1。活性層AL1自端面CC1延伸至端面CC2。而且，表示有入射至相互不同之位置的3個回饋光LR1、LR2、LR3。回饋光lri大致入射至活性層之端面。回饋光LR1直接入射至活性層，故該光於波導内藉由形成於活性層上下之光束缚構造受到全反射且於波導内傳播。為了防止此現象，角度0必需為丨〇度以上之值。然而，當將角度0為10度以上之端面用於光共振器時，閾值電流會大幅增加。入射至與活性層端面相隔之端面之回饋光LR2、LR3於基板背面受到反射，使反射成分返回至活 152255.doc -48- 201143238 性層β 圖1 7之（b)部表示出具有向與本件實施例相同之方向傾斜的端面之半導體雷射。於雷射構造體之磊晶面形成有陽極電極AN2，於雷射構造體之基板背面形成有陰極電極。活性層AL2自端面BC1延伸至端面BC2。表示出3個回饋光 LR4、LR5 ' LR6，其等入射至與活性層AL2之高度大致相同但元件之寬度方向相互不同之位置。回饋光LR5入射至大致活性層之端面。回饋光Lr5直接入射至活性層，但橫向上未受到光束缚’在元件内’於與光波導WG之延伸方向不同之方向傳播。因此，藉由微小之傾斜角a、β,對於回饋光可獲得比較大的耐性。入射至與活性層端面相隔之端面之回饋光LR4、LR6，亦在元件内，與回饋光LR4同樣地，於與光波導WG之延伸方向不同之方向傳播。以下，對於實施形態中所說明之、具有以角度（θ、 α(α<β)、β(βΐ、β2))傾斜之割斷面之氮化物系半導體雷射下的回饋光之影響進行說明。參照圖丨8之（a)部可知，於雷射構造體之磊晶面形成有陽極電極AN3，於雷射構造體之基板为面形成有陰極電極CT3。活性層AL2自端面Bci延伸至端面BC2。與圖17之⑷部及圖17之⑻部同樣，回饋光 LR1〜LR3返回至端面。活性層位置接近於被擠壓之磊晶表面，因此，角度α較小。故而，回饋光LR1引起之閾值之上升較小並不疋笔無回饋光之影響，而是回饋光lri入射至極表面上。參照圖18之（b)部、圖18之（〇部及圖18之（^ 4，於回饋光LR2 ' [R3入射之位置，端面之傾斜度 152255.doc -49- 201143238 (β1<β2)比較大，因此，光之行進方向與波導方向不同。因此，入射之回饋光無法導波，因此，不會對閾值之上升造成相關影響。到達半導體雷射之側面之光幾乎全部不被反射，而使散射且衰減。該氮化物半導體雷射中，於在呈現雷射波導之端面上於自纟日曰曰面朝向基板背面的方向延伸之線，該傾斜角向該方向緩緩變大（(a<pi<p2))。 (實施例5) 自剖面觀察時，當端面之傾斜角度0為〇度時，對活性層位置上之端面之傾斜角度a、與光之共振器内之往返次數的關係進行調查。圖19係表示端面之偏離角度〇與回饋光之往返次數的關係之圖式。當角度a為〇2度以上時，光之彺返次數成為1次以下。因此，當角度θ=〇度時，若角度以小於0.2度’則對回饋光抵抗能力較弱，而間值較低。當角度a為0.2度以上時，對回饋光之抵抗能力變強。當角度 a為〇·5度以下時，因角度ot產生之閾值之上升係於實用中可接受之範圍内。以下，對於參照圖18說明之、具有以角度（θ、a、（3)傾斜之割斷面之氮化物系半導體雷射下的回饋光之影響進行 _ °在用於說明之氮化物系半導體雷射中’端面之縱傾斜角度θ、活性層位置上之端面之橫傾斜角度a、背面附近之基板端面之位置上的端面之橫傾斜角度β並非為零，角。角度Ρ不同（Θ/0度、α#β¥〇)。給出基板之厚度Τ、角度Θ、丰谋_辦曰u 守遐日日片之寬度W,調查角度a及角度β可取之值。活性廢仏32 , 尽位置上之端面的橫傾斜角度a以如下方式界 152255.doc -50- 201143238 定。 a=arctan(La/W)，此處，La=(磊晶膜之厚度）xtane。基板端面之位置上之端面的橫傾斜角度β以如下方式界定。 . P=arctan(LP/W)，此處，Lp=(整體厚度=磊晶膜之厚度+基 . 板刷）xtan0。作為典型之值’令自活性層至磊晶膜表面為止的距離 Lla=l μιη，自活性層至基板主面為止的距離L2a=2 μίη，磊晶膜之厚度La=Lla+L2a，基板厚度DSUB = 100 μπι '晶片寬度為200 μπι，此時，可獲得如圖2〇所示之依存性。再者，角度Θ係於披覆層與導引層之全反射角即約1〇度以下之範圍内調查。結果，當角度0=〇.4度時，可獲得角度α=〇〇〇3 度、角度β=0.2度。因此，當角度θ = 〇 4度以上時，角度α小於0_2度，角度β大於〇2度。此表示大致可製作需要之端面。具有該端面之氮化物半導體雷射對回饋光之抵抗能力較強，其閾值較低。參照圖21，對於實現該等端面之方法以於（2〇 2 1丨面上製作之半導體雷射為例進行說明。於設有平行於將c軸投影至主面之方向的波導之氮化物半導體雷射下，與基板主 . 面垂直之面係c軸之正方向所朝之端面上的面cpi (例如卜 101 7}面）。然而，{20-21}面上所製作之半導體雷射中，與該面cpi相比，斷裂時更容易出現靠近面cpi之另一面 CP2(例如{_1016}面或{1(M_6}面等面指數之結晶面卜於基板背面設有刻劃槽之後，如圖21之（&)部所示，將刮刀抵 152255.doc 201143238 於基板產物之表面（蟲晶面）而使基板產物之斷裂。虛線π 表不自到刀接觸於磊晶面之位置至沿{1〇_卜6丨面之位置。割斷時之㈣BK1係如圖21之（15)部所示，自關槽行進。與面指數{-1G17}所示之面相比，面指數{1()16}所示之面更容易割斷’因此，如圖21之⑷部所示，於出現容易割斷之面之方向，龜裂BK2自刻劃槽65a之排列之線離開而行進。而且，如圖2!之⑷部所示’龜裂靠近相鄰之槽。當龜裂BK3靠近相鄰之槽時’如圖21之⑷部所示，龜裂bk4與槽相連’完成基板產物之割斷。此時’蟲晶表面側係受到來自刮刀之擠壓力後而割斷，故割斷線接近於直線，而大致呈-直線狀’另一方面’肖其相&，基板背面之割斷線彎曲。因此，如圖2丨之⑴部所示，可實現本實施形態中所示之端面形狀。本實施形態並不限於上述形態之範圍，於本實施形態所揭示之半極性面之傾斜角度内，可對割斷面提供規定範圍之傾斜。於與{2〇·21}面不同之半極性面上所製作的半導體雷射中，於基板背面形成有沿a_n面延伸的刻劃槽之列之後，對基板產物之表面（磊晶面側）進行擠壓。在a-n面與基板產物之表面之交又線附近，出現容易割斷之面。與上述相同，於出現容易割斷之面的方向上，龜裂彎曲地行進。圖22係表示（20-21)面、（·ι〇1_6)面及（_1016)面之原子配置之圖式。圖23係表示（20-21)面、（-101-7)面及（-1017)面之原子配置之圖式。圖24係表示（20-21)面、（-101-8)面及 (-1018)面之原子配置之圖式。如圖22〜圖24所示，箭頭所 152255.doc -52· 201143238 示之局部之原子配置係表示電荷為中性之原子之排列，且週期性地出現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，因週期性地出現該電荷為中性之原子排列，故割斷面之生成變得比較穩定。藉由包含上述實施例1〜3之多種實驗，角度CALPHA可於45度以上80度以下及1〇〇度以上135度以下之範圍。為了提尚振蘯晶片良率，角度CALPHA可於63度以上80度以下及100度以上117度以下之範圍。典型之半極性主面可為 {20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及中之任一者。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、{10-H}面、{2〇_2_ 1}面、及{10-1-1}面中之任一面向m面方向於-4度以上+4 度以下之範圍傾斜的微傾斜面。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。本發明並不限定於本實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Ιπ 族氮化物半導體雷射元件，其於六方晶系第ΠΙ族氮化物之 c軸向m軸之方向傾斜的支持基體之半極性面上，具有可減少因回饋光而產生之干擾且可實現低閾值電流的雷射共振器，而且，根據本實施形態’又可提供一直製作該第m族 152255.doc -53- 201143238 氮化物半導體雷射元件之方法。【圖式簡單說明】圖1係概略性地表示本實施形態之第III族氮化物半導體雷射元件的構造之圖式；圖2(a)-(c)係表示割斷面之形狀之一例的圖式；圖3(a)、（b)係表示第III族氮化物半導體雷射元件之活性層的能帶構造之圖式；圖4(a)、（b)係表示第III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5係表示第in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6係表示製作本實施形態之第m族氮化物半導體雷射兀*件之方法的主要步驟之步驟流程圖；圖7(a)〜(c)係示意性表示製作本實施形態之第m族氮化物半導體雷射元件之方法的主要步驟之圖式；圖8(a)〜(c)係表示晶格之{20-21}面、以及共振器端面之掃描型電子顯微鏡像之圖式；圖9係表示實施例1所示之雷射二極體之構造的圖式；圖W係表示求得之偏光度p與閾值電流密度之關係的圖式；圖11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12係表示積層缺陷密度與振盪良率之關係的圖式；圖13係表不基板厚度與振盪良率之關係之圖式； 152255.doc -54· 201143238 圖14係表示（2〇_9丨p 度之圖式；（2G21)面與另—面方位（指幻所成的角圖1 5係示意括矣_ θ ‘ 數導引雷射之構造之裝置及割斷面之表不具有脊狀構造之指的圖式；圖16(a)、（b)係示意性表示進行割斷圖式；圖17(a)、（b)係表示第m族氣化物半導體雷射元件中對應於端面之傾斜而不同的回饋光之影響之圖式；，圖⑷⑷係、表不回饋光對本實施形態之第出族氮化物半導體雷射元件之影響的圖式；圖9係表示端面上之偏離角度以與回饋光之往返次數的關係之圖式；圖20係表不設定基板之厚度Τ、肖度Θ、+導體晶片寬度 W時所獲得的、角度㊀與端面之偏離角度以及ρ之關係的圖式；圖21 (a)〜（f)係示意性表示本實施形態之割斷面之形成過程的圖式；圖22係表示（2〇_21)面、卜ι〇ι幻面及（·1〇16)面之原子配置之圖式；圖23係表示（20_21)面、（_1〇17)面及（_1〇1?)面之原子配置之圖式；及圖24係表示（2〇_21)面、（_ι〇ι_8)面及（_ι〇ΐ8)面之原子配置之圖式。【主要元件符號說明】 152255.doc -55· 201143238 11 第in族氮化物半導體雷射元件 13 雷射構造體 13a 第1® 13b 第2面 13c 、 13d 邊緣 15、41 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 20a ' 20b 側面 21 第1披覆層 23 第2彼覆層 25 活性層 25a 井層 25b 障壁層 27、29 割斷面 28、30 凹部 28a、30a 末端 28b 、 30b 側緣 31 絕緣膜 152255.doc -56- 201143238 31a 絕緣膜開口 33 第2導電型接觸層 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 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 氣化錄糸半導體區域 58a 陽極電極 58b 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 刻劃槽 152255.doc -57- 201143238 65b 刻劃槽 67a、67b、81a、81b、 81c 、 81d 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 基板 72 η型GaN層 73 η型InAlGaN披覆層 74a η型GaN導引層 74b 無摻雜InGaN導引層 76a 無摻雜InGaN導引層 76b p型GaN導引層 77a p型AlGaN阻擋層 77b p型InAlGaN彼覆層 75 3週期MQW 78 p型GaN接觸層 79 絕緣膜 80a p側電極 80b η側電極 CR 結晶座標系 152255.doc -58- 201143238

DSUB 支持基體厚度 FA 參照面 11、12 偏振分量 LB 雷射光束 LB1 雷射條 LGV 波導向量 MA m軸向量 NX 法線轴 S 正交座.標系 Sc c面 SP 、 SP1 基板產物 VC、VM 向量 α、β、Θ、CALPHA、角度 GAMMA 152255.doc 59-

Claims

201143238 七、申請專利範圍： 1· 一種第in族氮化物半導體雷射元件，其包括：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含有包含第丨導電型氮化鎵系半導體之第1披覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2彼覆層、以及設於上述第1披覆層與上述第2彼覆層之間的活性層，上述第1披覆層、上述第2披覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸排列，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ΙΠ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族氮化物半導體之m軸的方向以角度CALPHA傾斜，上述雷射構造體包含與m_n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m族氮化物半導體之爪軸及上述法線軸所界定，該第III族氮化物半導體雷射元件之雷射共振器包含上述第1及第2割斷面，上述雷射構造體包含第丨及第2面，上述第1面係上述第2面之相反側之面， 152255.doc 201143238 上述第1及第2割斷面分別自上述第丨面之邊緣延伸至上述第2面之邊緣，上述法線軸與上述六方晶系第m族氮化物半導體之c 轴所成之角度係處於45度以上80度以下或者1〇〇度以上 135度以下之範圍，上述雷射構造體包含於上述支持基體之上述半極性主面上延伸之雷射波導，上述雷射波導係於波導向量之方向上延伸，該波導向量之方向係自上述第丨及第2割斷面之一者朝向另一者，上述第1割斷面係於與上述m_n面正交之第丨平面内相對於與上述波導向量正交的基準面以角度p傾斜，上述角度β係界定在上述第丨割斷面之上述支持基體之端面上，上述第1割斷面係於與上述m_n面正交之第2平面内相對於上述基準面以角度α傾斜，上述角度α係界定在上述第1割斷面之上述活性層之端面上，上述角度〇1與上述角度β不同，上述角度α及上述角度Ρ 具有相同之符號，上述角度α與上述角度ρ之差為〇1度以上。 2. 如請求項1之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件，其中上述角度β大於上述角度α。 3. 如明求項1或2之第πΐ族氮化物半導體雷射元件，其中上述波導向量係與a_n面之法線向量成〇丨度以上之角度，該a-n面係由上述六方晶系第m族氮化物半導體之& 152255.doc 201143238 轴及上述法線軸所界定。 4_如"青求項1至3中任一項之第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件，其中上述角度α為0.5度以下。 5. 如求項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4〇〇 μπι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，其中上述支持基體之厚度為5〇 μπι以上100 μπι以下。 7. 如請求項1至6中任一項之第ΠΙ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m族氮化物半導體之a軸的方向偏光。 8. 如請求項1至7中任一項之第Hi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模式下的光係包含上述六方晶系第ΠΙ族氮化物半導體之a軸方向上的偏振分量11、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II大於上述偏振分量12。 9·如請求項1至8中任一項之第ΠΙ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m族氮化物半導體之c 152255.doc 201143238 轴所成之角度係處於63度以上80度以下或100度以上117 度以下之範圍。 10.如請求項1至9中任一項之第III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} 面、及{10-1-1}面中之任一面於_4度以上+4度以下之範圍内傾斜的傾斜面。 11·如請求項1至1〇中任一項之第11]；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}面中之任一面。 12.如請求項1至11中任一項之第m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lxl〇4 cm·1以下。 13·如請求項！至12中任一項之第川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。 14. 如請求項1至13中任一項之第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件，其進而含有設於上述第1及第2割斷面中之至少一面上的介電體多層棋。 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 152255.doc 201143238 上述活性層係包含以產生波長為360 nm以上600 nm以下之光之方式而設置的發光區域。 16.如請求項！至15中任一項之第ΠΙ族氮化物半導體雷射元件’其中上述活性層係包含以產生波長為43〇 nm以上5 50 nm以下之光之方式而設置的量子井構造。 17·如請求項！至16令任一項之第ΙΠ族氮化物半導體雷射元件，其中上述第1及第2割斷面上分別出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的支持基體之m軸的基準面所成之角度，係於由上述III族氮化物半導體之c軸及m軸所界定的第1平面中成（CALPHA-5)度以上（CALPHA+5)度以下之範圍的角度。 18. 如請求項1至17中任一項之第m族氮化物半導體雷射元件，其中上述雷射構造體具有脊狀構造。 19. 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 152255.doc 201143238 導體區域與上述基板；於上述六方晶系第III族氮化物半導體之a軸之方向，對上述基板產物之第1面進行局部刻劃；以及藉由對上述基板產物之第2面之擠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2面與上述基板之間，上述雷射條自上述第1面延伸至上述第2面，且藉由上述分離而形成，且具有上述第III族氮化物半導體雷射元件的第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共振器，上述陽極電極及陰極電極形成於上述雷射構造體上，上述半導體區域含有包含第1導電型氮化鎵系半導體之第1彼覆層、包含第2導電型氮化鎵系半導體之第2披覆層、以及設於上述第1披覆層與上述第2彼覆層之間的活性層，上述第1披覆層、上述第2披覆層及上述活性層係沿上述半極性主面之法線軸排列，上述活性層含有氮化鎵系半導體層，上述基板之上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之c 轴’係相對於上述法線轴而向上述六方晶系第m族氮化物半導體之m軸的方向以角度CALPHA傾斜，上述第1及第2端面與由上述六方晶系第m族氮化物半 152255.doc 201143238 導體之m軸及上述法線轴所界定的m-n面交又，上述法線軸與上述六方晶系第III族氮化物半導體之c 軸所成之角度係處於45度以上80度以下或者ι〇〇度以上 13 5度以下之範圍， ' 上述雷射構造體包含於上述基板之上述半極性主面上延伸之雷射波導，上述雷射波導係於波導向量之方向上延伸’該波導向量之方向係自上述第1及第2端面之一者朝向另一者，上述第1端面係於與上述m-n面正交之第1平面内相對於與上述波導向量正交之基準面以角度β傾斜，上述角度β係界定在上述第1端面之上述基板之端面上，上述第1端面係於與上述m-n面正交之第2平面内相對於上述基準面以角度α傾斜’上述角度α係界定在上述第 1端面之上述活性層之端面上，上述角度α與上述角度β不同，上述角度α及上述角度ρ 具有相同之符號，上述角度α與上述角度β之差為〇1度以上。 20. 如請求項19之製作第in族氮化物半導體雷射元件之方 ' 法，其中 • 上述角度β大於上述角度(X。 21. 如請求項19或20之製作第πΐ族氮化物半導體雷射元件之方法，其中上述波導向量係與a_n面的法線向量成〇丨度以上之角度’該a-n面係由上述六方晶系第ΙΠ族氮化物半導體之a 152255.doc 201143238 軸及上述法線軸所界定。 22. 如請求項19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，其中上述角度CALPHA處於63度以上80度以下或1〇〇度以上 117度以下之範圍。 23. 如請求項19至22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，上述基板受到如切片或者研削之加工，以使上述基板之厚度成為400 μηι 以下，上述第2面係藉由上述加工而形成之加工面、或者係包含形成於上述加工面上的電極之面。 24. 如請求項19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，其中於形成上述基板產物之上述步驟中，上述基板受到研磨’以使上述基板之厚度成為50 μπι以上1〇〇 μηι以下，上述第2面係藉由上述研磨而形成之研磨面、或者係包含形成於上述研磨面上的電極之面。 25. 如請求項19至24中任一項之製作第πΐ族氮化物半導體雷射元件之方法，其中上述第1及第2端面各自之上述活性層之端面，係相對於與包含上述六方晶系氮化物半導體之支持基體之111軸正交的基準面，於由上述六方晶系第⑴族氮化物半導體之c轴及m軸所界定之平面中成（CALPHA_5)度以上 152255.doc 201143238 (CALPHA+5)度以下之範圍的角度。 26·如請求項19至25中任一項之製作第III族氮化物半導體雷射元件之方法，其中上述基板包含 GaN、AlGaN、AIN、InGaN及 InAlGaN • 中之任一者。 152255.doc -9-