201251245 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種氮化物半導體雷射、及用於氮化物半 導體雷射之蟲晶基板0 【先前技術】 專利文獻1揭示一種氮化物半導體雷射元件。氮化物半 導體雷射元件可提高導引層及活性層等之結晶性，並且發 出長波長之雷射光。又，專利文獻2揭示一種氧化物半導 體雷射元件。該氧化物半導體雷射元件具有較窄之輻射角 及較低之振盪閾值電流之元件特性，且波導模式之穩定性 優異。 先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本專利特開2000-299532號公報 專利文獻2 :曰本專利特開2005-39107號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題 於專利文獻1中，p型包覆層包含具有AlaGai-aN(〇$a<1)之 第1氮化物半導體，且以該AlaGa〗.aN2Al組成隨著接近活性 層而變少之方式使組成傾斜。活性層為包含InbGai bN(〇$b<1) 而成之量子井構造’ p型導引層係以In之組成隨著接近活 性層而變多之方式使組成傾斜。因此，p型導引層之折射 率隨著接近活性層而變大，結果光自活性層向包覆層擴 散。又，p型包覆層之折射率亦隨著接近活性層而變大， I62063.doc 201251245 從而傳播光於包覆層透出。 於專利文獻2中，在"Zn〇單晶基板上設置有n型包覆 層及非播雜量子井活性層。η型包覆層包含具有厚度1吨 之η型包覆層、及厚度為〇1㈣之打型 Mgo.iZn^O第2包覆層（低折射率）此2層。折射率較低之第2 . 包覆層較第1包覆層更接近非摻雜量子井活性層。該氧化 物半導體雷射元件使波導模式穩定化。然而，專利文獻2 係關於與III族氮化物不同之半導體之雷射元件，又，完全 未涉及電氣特性之改善。接近活性層2MgZn〇層之折射率 小於遠離活性層之MgZnO層之折射率。 本發明之目的在於提供一種縮小光封閉之降低且可實現 驅動電壓之下降之氮化物半導體雷射。又，本發明之目的 在於提供一種用於該氮化物半導體雷射之磊晶基板。 [解決問題之技術手段] 本發明之一態樣之氮化物半導體雷射包括：（a)具有包含 氮化鎵系半導體之主面之導電性之支持基體；設置於上 述主面上之活性層；及（c)設置於上述主面上之p型包覆區 域。上述支持基體之上述主面相對於與在上述氮化鎵系半 導體之C軸方向上延伸之基準軸正交之基準面而傾斜，上 - 述活性層設置於上述支持基體與上述P型包覆區域之間， . 上述P型包覆區域包含第lp型III族氮化物半導體層及第2p 型III族氮化物半導體層，上述第lp型III族氮化物半導體層 包含InAlGaN層，上述第2p型III族氮化物半導體層包含與 該InAlGaN層之材料不同之半導體，上述InAlGaN層内含 162063.doc 201251245 各向異性之應變，上述第lp型III族氮化物半導體層設置於 上述第2p型III族氮化物半導體層與上述活性層之間，上述 第2p型III族氮化物半導體層之比電阻低於上述第lp型in族 氮化物半導體層之比電阻。 根據該氮化物半導體雷射，P型包覆區域包含材料彼此 不同之第1及第2p型III族氮化物半導體層，因此第1及第2p 型III族氮化物半導體層之各者並非組成傾斜，而可使p型 包覆區域成為光封閉性優異者。又，該第lp型III族氮化物 半導體層設置於第2p型III族氮化物半導體層與活性層之 間。電洞係於比電阻較第lp型III族氮化物半導體層低之第 2p型III族氮化物半導體層中傳導後，到達第化型⑴族氮化 物半導體層。 又’第lp型III族氣化物半導體層之In AlGaN層内含各向 異性之應變’因此與於c面上成長之inAlGaN相比，上述 InAlGaN層中之電洞具有較小之有效質量。因此，雖第邙 型III族氮化物半導體層之InAlGaN層之比電阻高於第2p型 III族氮化物半導體層之比電阻，但由有效質量較小之電洞 擔負InAlGaN層中之傳導。因此，於來自第印型ΙΠ族氮化 物半導體層之電洞到達第卜型ΙΠ族氮化物半導體層並於此 處進行傳導時，InAlGaN層之動態電阻成為較自第邙型⑴ 族氮化物半導體層之比電阻所期待之值優異者《其結果，. 順方向驅動電壓下降。 本發明之另一態樣之用於氮化物半導體雷射之磊晶基板 包括：（a)具有包含氮化鎵系半導體之主面之導電性之基 162063.doc 201251245 板；（b)設置於上述主面上之活性層；及（c)設置於上述主 面上之P型包覆區域。上述主面相對於與在上述氮化鎵系 半導體之c軸方向上延伸之基準軸正交之基準面而傾斜， 上述活性層設置於上述支持基體與上述p型包覆區域之 間，上述p型包覆區域包含第0型m族氮化物半導體層及 第2p型III族氮化物半導體層，上述第汴型⑴族氮化物半導 體層包含InAlGaN層，上述第2P型in族氮化物半導體層包 含與該InAlGaN層之材料不同之半導體，上述InA1GaJs^ 内含各向異性之應變，上述第^型⑴族氮化物半導體層設 置於上述第2p型III族氮化物半導體層與上述活性層之間， 上述第2p型III族氮化物半導體層之比電阻低於上述第I。型 III族氣化物半導體層之比電阻。 根據該磊晶基板，p型包覆區域包括包含彼此不同之材 料之第1及第2p型III族氮化物半導體層，因此第1及第2口型 III族氮化物半導體層之各者不含组成傾斜，因此可使p型 包覆區域之光封閉成為優異者。又’該第邙型ΠΙ族氮化物 半導體層設置於第2ρ型III族氮化物半導體層與活性層之 間。Ρ型包覆區域之電洞係於比電阻較第1{)型⑴族氮化物 半導體層低之第2ρ型III族氮化物半導體層中傳導後，到達 第lp型III族氮化物半導體層。 又，第ip型in族氮化物半導體層之InAiGaN層内含各向 異性之應變，因此與於c面上成長之InA1GaN相比，上述 InAlGaN層中之電洞具有較小之有效質量。因此，雖第 型III族氣化物半導體層之InAlGaN層之比電阻高於第2p型 162063.doc 201251245 III族氮化物半導體層之比電阻’但由有效質量較小之電洞 擔負InAlGaN層中之傳導。因此’於電洞自第邛型⑴族氮 化物半導體層到達第lp型III族氮化物半導體層並於此處進 行傳導時’ InAlGaN層之動.態電阻成為較自第1?)型m族氮 化物半導體層之比電阻所期待之值優異者^其結果，使用 有該县晶基板之氮化物半導體雷射之順方向驅動電壓會下 降。 於本發明之上述態樣中，較佳為上述第化型出族氮化物 半導體層之帶隙能大於上述第2p型ΙΠ族氮化物半導體層之 帶隙能。根據上述態樣，可使p側區域之光封閉變良好。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述第1?型⑴族 氮化物半導體層之帶隙為3.47電子伏特以上且3.63電子伏 特以下。根據上述態樣，第lp型III族氮化物半導體層較第 2p型III族氮化物半導體層更接近活性層，從而上述帶隙值 可使GaN系發光元件實現良好之光封閉。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述p型包覆 區域之厚度為300 nm以上且1〇〇〇 ηιη以下，且上述第 第2p型III族氮化物半導體層分別具有厚度^丨及“，上述 第2p型ΙΠ族氮化物半導趙層之厚度d2滿足 0.2$ d2/(dl+d2)S 0.6。 根據上述態樣，於第2p型III族氮化物半導體層之厚度具 有上述範圍之值時，第2p型III族氮化物半導體層與具有剩 餘厚度之第lp型III族氮化物半導體層一起可提供良好之光 封閉及較低之驅動電壓。例如，具有上述範圍之厚度之第 162063.doc 201251245 2p型III族氮化物半導遨層係因其低比電阻而對驅動電壓之 下降有益，又，具有上述範圍之剩餘厚度之第Ip型Πΐ族氮 化物半導體層係因其較低之有效質量而對驅動電壓之下降 有益。分別具有上述範圍内之厚度之第1及第2p型ΙΠ族氮 化物半導體層較與電極形成良好之接觸所需之接觸層之厚 度厚。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為在上述第1及第 2p型III族氮化物半導體層中添加有鎂（Mg)，且上述第1?)型 III族氮化物半導體層之鎂濃度小於上述第2p型m族氮化物 半導體層之鎂濃度。 根據上述態樣，接近活性層之第Ip型11〖族氮化物半導體 層之鎂濃度小於第2p型III族氮化物半導體層之鎂濃度，因 此可抑制因摻雜物之光吸收引起之吸收損失之增大、及因 摻雜物之離子散射引起之遷移率之下降。 於本發明之上述態樣之發明中，上述第1{)型ΙΠ族氮化物 半導體層之鎂濃度可為8Μ017 cm·3以上。於鎂濃度為該範 圍時’第lp型III族氮化物半導體層之比電阻變低。又，上 述第lp型III族氮化物半導體層之鎂濃度可為2xl〇19 以 下。於鎮濃度超過該範圍時，因換雜物之光吸收引起之吸 收損失會對閾值電流之增大產生顯著影響。又，因摻雜物 之離子散射引起之遷移率之下降變得明顯。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述支持基體之 上述主面與上述基準軸所成之角度為1〇度以上且8〇度以 下、或100度以上且170度以下。根據上述態樣，於支持基 162063.doc •10· 201251245 體或基板之主面之傾斜為該角度範圍時，電洞之有效質量 充分變小’有效地表現出包含第1及第2?>型ΙΠ族氮化物半 導體層之Ρ型包覆區域之效果。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述支持基體之 上述主面與上述基準軸所成之角度為63度以上且80度以 下 '或100度以上且117度以下。又，此時較佳為上述氮化 鎵系半導體之c轴於自該c軸向上述氮化鎵系半導體之爪軸 之方向上傾斜。根據上述態樣，於支持基體或基板之主面 之傾斜為該角度範圍時，用於ΙηΑ丨GaN層之成長之基底之 半極性面係該In AlGaN成長中之铜取入優異。因優異之& 取入，可成長結晶性良好之InAlGaN，從而易於將電氣傳 導良好之InAIGaN層提供給2層包覆區域。 本發明之上述態樣之發明可更包括：P型接觸區域，其 以與上述P型包覆區域形成接合之方式設置；及電極，其 以與上述p型接觸區域形成接合之方式設置。上述p型接觸 區域之厚度可未達300 nm，上述p型包覆區域之帶隙能可 為上述p型接觸區域之帶隙能以上。根據上述態樣，自帶 隙能較小且受體之活化能較小之卩型接觸區域向低比電阻 之第2P型ΙΠ族氮化物半導體層供給電洞’從而對驅動電壓 之下降有益。 本發明之上述態樣之發明可更包括：p型接觸區域，其 以與上述p型包覆區域形成接合之方式設置；及電極，其 以與上述p型接觸區域形成接合之方式設置。上述p型接觸 區域之厚度可未達300 nm，上述p型包覆區域之p型摻雜物 I62063.doc 201251245 濃度可低於上述P型接觸區域之P型摻雜物濃度。根據上述 態樣，自P型接觸區域向低比電阻之第2p型III族氮化物半 導體層供給電洞，從而對驅動電壓之下降有益。又，可降 低電極之接觸電阻。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述第2p型III族 氮化物半導體層為内含應變之InAlGaN層及内含應變之 AlGaN層中之任一者。 根據上述態樣，於第2p型III族氮化物半導體層包含 AlGaN層時，該AlGaN層與InAlGaN層形成接合，又，内 含各向異性之應變。藉由該應變，可使第2p型III族氮化物 半導體層之AlGaN層中之電洞之有效質量變小。因此，可 使電洞向第lp型III族氮化物半導體層之流入變得容易。 又，根據上述態樣，於第2p型III族氮化物半導體層包含 InAlGaN層時，該InAlGaN層與基底之InAlGaN層形成接 合，又，内含各向異性之應變。藉由該應變，可使第2p型 III族氮化物半導體層之InAlGaN層中之電洞之有效質量變 小。又，可與第1及第2p型III族氮化物半導體層間之晶格 匹配獨立地將所期望之帶隙提供給第2p型III族氮化物半導 體層。 於本發明之上述態樣之發明中，上述第2p型III族氮化物 半導體層可包含GaN層。根據上述態樣，可獲得基於GaN 之較低之比電阻與基於InAlGaN層之較小之有效質量的技 術貢獻。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述活性層以產 I62063.doc 201251245 生480 nm以上且550 nm以下之光之方式設置。根據上述態 樣’可於上述波長範圍内提供良好之光封閉及較低之驅動 電壓。 於本發明之上述態樣之發明中，較佳為上述〇軸於自該C 轴向上述氮化鎵系半導體之m軸之方向上傾斜，且上述活 性層包含InGaN層。根據上述態樣，於活性層之發光中， 選擇可實現低閾值之雷射振盪之帶間躍遷。 本發明之上述態樣之發明可更包括：η側InGaN光導層， 其設置於上述活性層與上述支持基體之間；及口側InGaN光 導層’其設置於上述活性層與上述p型包覆層之間。較佳 為上述η側InGaN光導層之厚度大於上述？側InGaN光導層 之厚度。 根據上述態樣’使n側InGaN光導層之厚度大於p側
InGaN光導層之厚度，因此於包含活性層之光波導路徑上 傳播之光之電場分佈的峰值靠近n型區域，從而即便於為 使驅動電壓較低而ρ型包覆區域之折射率較光封閉所期望 之值略高時，亦可將光波導路徑整體上良好之光封閉提供 給發光元件-。 :η側InGaN光導層，
層之銦組成。 本發明之上述態樣之發明可更包括：η側 其設置於上述活性層與上述支持基體之間； 導層，其設置於上械法，Μ：思命ι_ ^ β 根據上述態樣， 使η側InGaN光導層之銦組成大於p側 162063.doc -13- 201251245
InGaN光導層之銦組成，因此於包含活性層之光波導路徑 上傳播之光之電場分佈的峰值靠近n型區域，從而即便於 為使驅動電壓較低而ρ型包覆區域之折射率較光封閉所期 望之值略高時，亦可將光波導路徑整體上良好之光封閉提 供給發光元件。 本發明之上述態樣之發明可更包括：InGaN光導層， 其設置於上述活性層與上述支持基體之間；及？側111(}&>|光 導層，其設置於上述活性層與上述P型包覆層之間。較佳 為上述η側InGaN光導層之銦組成為0.04以上。 根據上述態樣’ η側及ρ側inGaN光導層之銦組成均為 0.04以上，因此可使該等InGaN光導層之折射率變高。因 此，可將光波導路徑整體上良好之光封閉提供給發光元 件。 本發明之上述態樣之發明可更包括：n側111(5&]^光導層， 其設置於上述活性層與上述支持基體之間；側111(}&1^光 導層，其設置於上述活性層與上述ρ型包覆區域之間。上 述η側InGaN光導層之厚度與上述InGaN光導層之銦組 成之乘積大於上述ρ侧InGaN光導層之厚度與上述ρ側 InGaN光導層之銦組成之乘積，上述11側111(}&1^光導層之厚 度與上述η側InGaN光導層之銦組成之乘積為2以上且1〇以 下’此處上述η側InGaN光導層之厚度之單位表示， 上述η側InGaN光導層之銦組成以相對於ΙΠ族構成元素之 莫耳比表示。 根據上述態樣，使!!側InGaN光導層之厚度與銦組成之乘 162063.doc 201251245 積大於p側InGaN光導層之厚度與銦組成之乘積，因此於包 含活性層之光波導路徑上傳播之光之電場分佈的峰值靠近 η型區域’從而即便於為使驅動電壓較低而p型包覆區域之 折射率較光封閉所期望之值略高時，亦可將光波導路徑整 體上良好之光封閉提供給發光元件。 於本發明之上述態樣之發明中，上述支持基體為GaN基 板，上述GaN基板之c軸之晶格常數Dl(GaN)包含平行於上 述支持基體之上述主面之成分Dl(GaN)p、及垂直於上述支 持基體之上述主面之成分Dl(GaN)n，上述InAlGaN層之c 軸之晶格常數D1 (In AlGaN)包含平行於上述支持基體之上 述主面之成分D1 (InAlGaN)p、及垂直於上述支持基體之上 述主面之成分D1 (InAlGaN)n，上述InAlGaN層之晶格失配 度 Rip 係藉由（Dl(InAlGaN)p-Dl(GaN)p)/Dl(GaN)p 而規 定’上述晶格失配度Rip為-0,1 5%以上且+0.2%以下。 根據上述態樣，失配位錯不會進入具有較大帶隙之第lp 型III族氮化物半導體層。意圖使與晶格匹配相關之2個晶 轴中之c轴之晶格常數進行晶格匹配，而另一軸（a軸或m 軸）發生應變。藉由該各向異性之應變，而表現出上述有 效質量下降之效果。
於本發明之上述態樣之發明中，上述支持基體為GaN基 板，上述c軸向上述氮化鎵系半導體之a軸及m軸中之任一 晶軸傾斜，上述GaN基板之c轴之晶格常數Dl(GaN)包含平 行於上述支持基體之上述主面之成分D1(GaN)p、及垂直於 上述支持基體之上述主面之成分D1(GaN)n’上述InAmaN 162063.doc 201251245 層之c軸之晶格常數D1 (inAlGaN)包含平行於上述支持基體 之上述主面之成分Dl(InAlGaN)p、及垂直於上述支持基體 之上述主面之成分Dl(InAlGaN)n，上述InAlGaN層之晶格 失配度 Rip係藉由（Dl(InAlGaN)p-Dl(GaN)p)/Dl(GaN)p 而 規定’上述晶格失配度Rip為-0.15%以上且〇%以下，關於 上述a軸及m軸中之任意另一晶軸，上述InAlGaN層之晶格 失配度 R2p 係藉由（D2(inAlGaN)p-D2(GaN)p)/D2(GaN)p 而 規定，上述晶格失配度R2p滿足0%以上且0.2%以下，上述 D2(InAlGaN)p與上述 Dl(InAlGaN)p正交，上述D2(GaN)p 與上述Dl(GaN)p正交。 根據上述態樣，不使與晶格匹配相關之2個晶轴中之任 一晶軸進行晶格匹配。即，2個晶軸均於較小之某種程度 之範圍内發生應變。帶隙較大之InAlGaN於進行與晶軸之 一者相關之晶格匹配時，有另一者之晶格失配度變大，第 lp型III族氮化物半導體層之InAlGaN發生緩和的可能性。 於使用此種InAlGaN時’兩晶轴均不進行晶格匹配’且為 避免緩和，向InAlGaN提供晶格失配度較低之組成較為有 效。藉由與兩轴相關之應變’可提供上述有效質量下降。 發明之效果 如以上說明’根據本發明之一態樣，提供一種縮小光封 閉性之降低且可實現驅動電壓之下降之氮化物半導體雷 射。又，根據本發明之另一態樣’提供一種用於該乳化物 半導體雷射之磊晶基板° 【實施方式】 162063.doc 16· 201251245 繼而’ 一面參照隨附圖式，一面對本發明之氮化物半導 體雷射、磊晶基板、及製造氮化物半導體雷射及磊晶基板 之方法之實施形態進行說明。於可能之情形時，對相同之 部分標示相同之符號。 圖1係概略性地表示本實施形態之III族氮化物半導體雷 射之構造之圖式。III族氮化物半導體雷射U具有增益導引 型之構造’但本發明之實施形態並不限定於增益導引型之 構造，例如亦可具有脊型構造。ΙΠ族氮化物半導體雷射u 包含支持基體17及半導體區域19。用於III族氮化物半導體 雷射11之遙晶基板EP係包含基板來代替支持基體17，並且 具有半導體積層來代替半導體區域19。該半導體積層之層 構造與半導體區域19之層構造相同。磊晶基板EP不包含電 極。 繼而，對III族氮化物半導體雷射丨丨進行說明，該記述亦 適用於用於ΠΙ族氮化物半導體雷射u之磊晶基板EP。支持 基體17具有導電性’該導電性為例如於該半導體雷射丨i中 流通電流所需之程度之值。支持基體17具有主面17a及背 面17b。主面l7a包含氮化鎵系半導體，例如包含六方晶系
GaN。於適當之實施例中，支持基體17可包含六方晶系出 族氮化物半導體，進而可包含氮化鎵系半導體❶主面^ & 相對於與在氮化鎵系半導體軸方向（c軸向量vc之方向） 上延伸之基準軸正交之基準面（例如，代表性之c面Sc)而傾 斜。又，主面17a呈現半極性。半導體區域19設置於支持 基體17之主面i7a上。 162063.doc 201251245 半導體區域19包含發光層13、第1包覆區域21、及第2包 覆區域23。發光層13可包含活性層25，活性層25設置於主 面17a上。第1包覆區域（η型包覆區域）21及第2包覆區域（p 型包覆區域）23設置於主面17a上。活性層25設置於支持基 體17與第2包覆區域23之間。第1包覆區域21包含一層或複 數層氣化嫁系半導體層’例如包含η型G aN、η型A1G aN、η 型InAlGaN等。第2包覆區域23包含第1Ρ型πι族氮化物半 導體層27、及第2p型III族氛化物半導體層29。第lp型III族 氮化物半導體層27包含InAlGaN層，該InAlGaN層内含各 向異性之應變。第2p型III族氮化物半導體層29包含與該 InAlGaN層之材料不同之半導體，例如可包含構成元素相 同而組成不同之材料、或構成元素數不同之材料。於第2 包覆區域23中’第2p型III族氮化物半導體層29包含p型氮 化鎵系半導體’例如包含P型GaN、p型AlGaN、p型 InAlGaN等。第1P型in族氮化物半導體層27設置於第2?型 in族氮化物半導體層29與活性層25之間◊第邛型⑴族氮化 物半導體層29之比電阻P29低於第lp型III族氮化物半導體 層27之比電阻p27 » 根據該氮化物半導體雷射11，第2包覆區域23包含材料 彼此不同之第1及第2p型ΙΠ族氮化物半導體層27、29，因 此第1及第2p型III族氮化物半導體層η ' 29之各者並非組 成傾斜，而可使第2包覆區域23成為光封閉性優異者。 又，該第lp型III族氮化物半導體層27設置於第邛型⑴族氮 化物半導體層29與活性層25之間。電洞係於比電阻較第lp 162063.doc 201251245 型III族氮化物半導體層27低之第2p型III族氮化物半導體層 29中傳導後’到達第lp型in族氮化物半導體層27 β 又’第lp型III族氮化物半導體層27之InAlGaN層内含各 向異性之應變，因此與於c面上成長之InAlGaN相比，上述 InAlGaN層中之電洞具有較小之有效質量。因此，雖第lp 型III族氮化物半導體層27之InAlGaN層之比電阻高於第2p 型III族氮化物半導體層29之比電阻，但由有效質量較小之 電洞擔負InAlGaN層中之傳導，因此於電洞到達第1?型ΙΠ 族氮化物半導體層27並於此處進行傳導時，inAiGaN層之 動態電阻成為較自第lp型III族氮化物半導體層27之比電阻 所期待之值優異者。其結果，順方向驅動電壓下降。 因此’根據本實施形態，提供一種縮小光封閉性之降低 且可實現驅動電壓之下降之氮化物半導體雷射11，又，提 供一種用於該氮化物半導體雷射11之磊晶基板EP。 圖2係表示p型包覆區域之2層包覆層之應變、比電阻、 帶隙Eg及p型摻雜物濃度之關係的圖式》參照圖2之（a)部 分，表示有應變及比電阻之關係。獲得起因於2層包覆層 之比電阻及有效質量之電氣傳導之技術貢獻，並且藉由2 層包覆層之採用亦確保光封閉。 於III族氮化物半導體雷射元件11中，半導體區域19包含 與由六方晶系III族氮化物半導體之m軸及法線軸NX所規定 之m-n面交又的第1端面28a及第2端面28b。又，電極15設 置於半導體區域19上，電極41設置於支持基體17之背面 17b 上。 162063.doc •19· 201251245 第1包覆層21、第2包覆層23及活性層25係沿半極性之主 面17a之法線軸NX排列》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25a ^活性層25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 地排列。井層25a例如包含InGaN等，障壁層25b例如包含 GaN、InGaN等。活性層25可包含以藉由半極性面之利用 而產生波長為430 nm以上且5 70 nm以下之光之方式設置的 量子井構造。又’半導體雷射元件11有利於波長為480 nm 以上且550 nm以下之光之產生。於上述波長範圍内，可提 供良好之光封閉及較低之驅動電壓。 參照圖1 ’描繪有正交座標系統S及結晶座標系統CR。 法線軸NX朝向正交座標系統S之Z轴之方向。主面i7a係與 由正交座標系統S之X軸及Y軸所規定之特定平面平行地延 伸。又’於圖1中’描繪有代表性之c面Sc。於圖1所示之 實施例中，支持基體17之III族氮化物半導體之〇軸向ΙΠ族 氮化物半導體之m軸之方向相對於法線軸Νχ以有限之角度 ALPHA傾斜。 III族氮化物半導體雷射11更包括絕緣膜31及卩型接觸區 域33。p型接觸區域33設置於p型包覆區域23上。p型包覆 區域23之帶隙能為p型接觸區域33之帶隙能以上。又，第 2P型III族氮化物半導體層29之p型摻雜物濃度低於p型接觸 區域33之P型摻雜物濃度。絕緣膜31覆蓋半導體區域190 型接觸區域33)之表面19a。絕緣膜31具有開口 31a，開口 162063.doc -20· 201251245 31a於半導體區域19之表面19a與上述m-n面之交又線LIX之 方向上延伸’例如形成條紋形狀。電極丨5經由開口 3丨a而 與半導體區域19之表面19a(例如p型接觸區域33)形成接 觸’並於上述交又線LIX之方向上延伸。於in族氮化物半 導體雷射11中，雷射波導路徑包含第1包覆層21、第2包覆 層23及活性層25，又，於上述交叉線LIX之方向上延伸。 於III族氮化物半導體雷射11中，第1端面28a及第2端面 28b與由六方晶系III族氮化物半導體之m軸及法線轴NX所 規定之m-n面交叉。III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端面28a、28b，雷射波導路徑自第1 及第2端面28a、28b中之一者向另一者延伸。第1及第2端 面28a、28b與c面、m面或a面等至此為止之解理面不同。 根據該III族氮化物半導體雷射11，構成雷射共振器之第i 及第2端面28a、28b與m-n面交叉。雷射波導路徑於m-n面 與半極性面17a之交叉線之方向上延伸。III族氮化物半導 體雷射11具有可實現低閾值電流之雷射共振器，於活性層 25之發光中，選擇可實現低閾值之雷射振盪之帶間躍遷。 又，如圖1所示，可於第1及第2端面28a、28b之各者設 置介電質多層膜43a、43b。亦可對端面28a、28b應用端面 塗敷。可藉由端面塗敷調整反射率。 III族氮化物半導體雷射元件11包含η側光導區域35及p側 光導區域37。η側光導區域35可包含一層或複數層η側光導 層^ ρ側光導區域3 7可包含一層或複數層ρ側光導層。η側 光導區域35例如包含η側第1光導層35a及η侧第2光導層 162063.doc 201251245 3 5b ’且η側光導區域35例如包含GaN、InGaN等。p側光導 區域37包含p側第1光導層37a及p側第2光導層37b，且p側 光導區域37例如包含GaN、InGaN等。電子阻擋層39例如 設置於p側第1光導層37a與p側第2光導層37b之間。 對第2包覆區域23進行說明。參照圖1之（b)部分，第ip 型III族氮化物半導體層27具有單一之帶隙能El，第2p型 III族氮化物半導體層29具有單一之帶隙能E2。較佳為帶隙 能E1大於帶隙能E2。第lp型III族氮化物半導體層27之折 射率nl小於第2p型III族氮化物半導體層29之折射率n2，因 此可使P側區域之光封閉變得良好。 第1及第2p型III族氣化物半導體層27、29中，添加有p型 摻雜物、例如鎂（Mg)，較佳為第ip型πΐ族氮化物半導體層 27之鎂濃度小於第2p型III族氮化物半導體層29之鎂濃度。 由於第lp型III族氮化物半導體層27之鎂濃度小於第2p型III 族氮化物半導體層29之鎮濃度’因此可抑制因掺雜物之光 吸收引起之吸收損失之增大、及因摻雜物離子之離子散射 引起之遷移率之下降。 使第lp型III族氮化物半導體層27之帶隙能E1大於第2p型 ΠΙ族氮化物半導體層29之帶隙能E2，而提高光封閉性。 又’使第lp型III族氣化物半導體層27之鎂濃度小於第2p型 ΠΙ族氮化物半導體層29之鎂濃度，而使第邙型⑴族氮化物 半導體層27之吸收損失之增大與遷移率之降低變小。 例如，第lp型III族氮化物半導體層27之帶隙較佳為347 電子伏特以上且3.63電子伏特以下。帶隙Eg之範圍相當於 162063.doc -22- 201251245 波長342 nm〜357 nm。若為該範圍，則可獲得有利於封閉 波長為480 nm〜5 5 0 nm之光之折射率。於該元件中，第lp 型III族氮化物半導體層27較第2p型in族氮化物半導體層29 更接近活性層25，從而上述帶隙值可使GaN系發光元件實 現良好之光封閉。 又，例如第lp型III族氮化物半導體層27之鎂濃度可為 8xlOw cm·3以上。於鎂濃度為該範圍時，第^型⑴族氮化 物半導體層27之比電阻變低《又，第1?型ΙΠ族氮化物半導 體層27之鎮濃度可為2x10〗9 cm-3以下。於鎂濃度為該範圍 時’因離子散射引起之遷移率降低並不大，又，不會對因 吸收損失引起之閾值電流之增大產生顯著影響。 第2p型III族氮化物半導體層29之鎂濃度可為7χ1〇18 cm·3 以上。於鎮濃度為該範圍時，可使自由霍爾濃度變高。 又，第lp型III族氮化物半導體層27之鎂濃度可為5X1019 cm-3 以下。於鎂濃度超過該範圍時，結晶性易於惡化，難以結 晶性良好地成長具有足以進行光封閉之膜厚之包覆層。 參照圖2之（b)部分，表示有應變 '比電阻及帶隙Eg之關 係。藉由2層包覆層之採用而獲得起因於比電阻及有效質 量之電氣傳導之技術貢獻，並且基於帶隙Eg(折射率）之分 佈亦確保光封閉》 參照圖2之（c)部分，表示有p型包覆區域之應變、比電 阻、帶隙Eg及p型掺雜物濃度之關係。藉由2層包覆層之採 用而獲得起因於比電阻及有效質量之電氣傳導之技術貢 獻’並且基於帶隙Eg(折射率）之分佈而確保光封閉，進而 I62063.doc • 23- 201251245 基於Mg摻雜物濃度分佈而抑制閾值電流之增加，再者且 實現驅動電壓之下降。 對第ip型III族氣化物半導體層27賦予高帶隙及低捧雜物 濃度。除該等以外’難以對第1ρ5ΠΙΙ族氣化物半導體層27 賦予較低之比電阻。其原因在於，於提高第族氣化 物半導體層27之電洞密度時，增加p型摻雜物濃度以降低 比電阻會增加因P型換雜物離子引起之載子散射。 雖第lp型III族氣化物半導體層27之比電阻較高，但内含 壓縮應變之InAlGaN層之遷移率較高，因此可藉由動態地 提高電洞濃度而降低動態電阻，提高電洞濃度可藉由如下 方式實現··於雷射驅動時，自比電阻較低之第2p型ΙΠ族氮 化物半導體層29向第lp型ΙΠ族氮化物半導體層27流入電 洞》於雷射驅動時，第lp型ΙΠ族氮化物半導體層27之電洞 濃度變高，電阻降低。 如以上說明，使第lp型III族氮化物半導體層27之p型摻 雜物濃度低於第2p型III族氮化物半導體層29之p型摻雜物 濃度，而使因p型摻雜物引起之離子散射下降。該情形對 遷移率之提高較為有效。該p型摻雜物濃度下降又使第lp 型III族氮化物半導體層27之光吸收下降。 圖3係表示p型包覆區域之第1及第2p型III族氮化物半導 體層之可實現之構造的圖式。認為於設置於半極性面上之 InAlGaN不發生緩和而内含各向異性之應變時，藉由該應 變而解除價带之退化，電洞之有效質量變小。 如圖3之（a)部分所示，於第2p型III族氮化物半導體層29 162063.doc •24· 201251245 包含GaN時，與三元系或四元系氮化物半導體相比，易於 減小第2p型III族氮化物半導體層29之比電阻。即，可獲得 基於GaN之較低之比電阻與基於InAlGaN層之較小之有效 質量的技術貢獻。 如圖3之（b)部分所示，第2p型III族氮化物半導體層29包 含AlGaN，且該AlGaN内含各向異性之應變。藉此，使自 第2p型III族氮化物半導體層29向第lp型III族氮化物半導體 層27之電洞流入變得容易。 於第2p型III族氮化物半導體層29包含内含應變之AlGaN 層時，該AlGaN層係與基底之InAlGaN層27形成接合， 又，内含各向異性之應變。藉由該應變，可使第2p型III族 氮化物半導體層29之AlGaN層中之電洞之有效質量變小。 因此，可使電洞向第lp型III族氮化物半導體層27之流入變 得容易。 如圖3之（c)部分所示，第2p型III族氮化物半導體層29包 含InAlGaN，且與基底之InAlGaN層27形成接合，於該 InAlGaN内含各向異性之應變時，第2p型III族氮化物半導 體層29中之電洞之有效質量亦變小。該有效質量下降於使 自第2p型III族氮化物半導體層29向第lp型III族氮化物半導 體層27之電洞流入變得容易的方面較為有效。即，可獲得 In AlGaN層之較低之比電阻與基於InAlGaN層之較小之有 效質量的技術貢獻。 四元系氮化物半導體與三元系氮化物半導體相比，可彼 此獨立地決定帶隙及晶格常數。其對晶格失配之調整有 162063.doc -25- 201251245 益。為使帶隙Eg變大，需要使InAlGaN之A1組成及In組成 變高，且第lp型III族氮化物半導體層27之InAlGaN中晶格 匹配較為複雜。設置於半極性面上之InAlGaN無法使c軸之 傾斜方向（以下記為「偏離方向」）與垂直於該偏離方向之 方向之兩者同時地相對於GaN晶格匹配。其原因在於，晶 格常數之比c/a於GaN、AIN、InN之各者中不同。因 InAlGaN之緩和，會變得無法獲得有效質量之下降效果。 第1及第2p型III族氮化物半導體層27、29均包含 InAlGaN之構造與其他2個構造相比，於光封閉及驅動電壓 之下降之方面較佳。 於圖3之（a)部分、（b)部分及（c)部分所示之p型包覆區域 中’在第1及第2p型III族氮化物半導體層27、29之界面， 未形成有引起緩和之程度之實質性之失配位錯。又，雖第 2包覆區域23於發光層13上成長，但於第2包覆區域23與發 光層13之界面，未形成有引起緩和之程度之實質性之失配 位錯。 支持基體17上之半導體區域19包含於支持基體17之主面 17a之法線軸NXi方向上排列的複數層ΙΠ族氮化物半導體 層（21、13、23、33)。於半導體區域19内，存在該等hi族 氣化物半導體層所形成之複數個接合（界面），於該等界 面，未形成有引起緩和之程度之失配位錯。因此，於支持 基體17之主面173例如包含GaN時，半導體區域…之⑴族 氮化物半導體層之各者内含對應於其晶格常數與GaN之晶 格常數之差異的應變。 162063.doc •26· 201251245 如上述說明，由於設置於半極性面上之In AlGaN之晶格 常數之比c/a於GaN、AIN、InN之各者中不同，故而無法 使c軸之傾斜方向（即，偏離方向）與垂直於該偏離方向之方 向之兩者同時地相對於GaN晶格匹配。對於該方面，以 GaN基板上之inAlGaN為例進行說明。 (晶格匹配之形態1) 於支持基體17為GaN基板時，該GaN基板之c轴之晶格常 數Dl(GaN)包含平行於支持基體17之主面17a之成分 Dl(GaN)p、及垂直於支持基體17之主面17a之成分 Dl(GaN)n。第lp型III族氮化物半導體層27之InAlGaN層之 c軸之晶格常數Dl(InAlGaN)包含平行於支持基體17之主面 17a之成分Dl(InAlGaN)p、及垂直於支持基體17之主面na 之成分Dl(InAlGaN)n。於將InAlGaN層之晶格失配度Rlp 以（Dl(InAlGaN)p-Dl(GaN)p)/Dl(GaN)p規定時，該晶格失 配度Rip為-0.1 5%以上且+0.2%以下。 於該構造中’失配位錯不會進入具有較大帶隙之第1?型 III族氮化物半導體層27中。上述條件係意圓使與晶格匹配 相關之2個晶軸中之c轴之晶格常數進行晶格匹配，而第^ 型III族氮化物半導體層27中，另一軸（a軸或〇1轴）發生應 變。藉由該各向異性之應變，可達成上述有效質量之下降 效果。 (晶格匹配之形態2) 於支持基體17為GaN基板時，與該GaN基板之e軸正交之 晶軸（a軸或m軸）之晶格常數D2(GaN)包含平行於支持基體 162063.doc •27· 201251245 17之主面17a之成分D2(GaN)p、及垂直於支持基體17之主 面17a之成分D2(GaN)n。與第lp型III族氮化物半導體層27 之InAlGaN層之c軸正交之晶軸之晶格常數D2(InAlGaN)包 含平行於支持基體17之主面17a之成分D2(InAlGaN)p、及 垂直於支持基體17之主面17a之成分D2(InAlGaN)n。於將 InAlGaN層之晶格失配度R2p以（D2(InAlGaN)p-D2(GaN)p)/D2(GaN)p規定時，該晶格失配度R2p為-0.15% 以上且+0.2°/。以下。再者，於偏離方向準確地為a轴或者m 軸時，D2(GaN)n與D2(InAlGaN)n為零。於偏離方向略微 自a軸或者m軸偏移時，D2(GaN)n與D2(InAlGaN)n為接近 零之非常小之值。 於該構造中，失配位錯不會進入具有較大帶隙之第lp型 III族氮化物半導體層27中。意圖使與關於晶格匹配之2個 晶軸中之c軸正交之晶格常數進行晶格匹配，且第lp型III 族氮化物半導體層27已於c轴方向上發生應變。藉由該各 向異性之應變，可達成上述有效質量之下降效果。 (晶格匹配之形態3) 支持基體17為GaN基板，該GaN基板之c軸向GaN基板之 a軸及m軸中之任一晶軸（此處為m轴）傾斜。GaN基板之c轴 之晶格常數Dl(GaN)包含平行於支持基體17之主面17a之成 分Dl(GaN)p、及垂直於支持基體17之主面17a之成分 Dl(GaN)n。第lp型III族氮化物半導體層27之InAlGaN層之 c軸之晶格常數D1 (InAlGaN)包含平行於支持基體17之主面 17a之成分Dl(InAlGaN)p、及垂直於支持基體17之主面17a 162063.doc • 28 · 201251245 之成分Dl(InAlGaN)n。該InAlGaN層之晶格失配度Rip係 以（Dl(InAlGaN)p-Dl(GaN)p)/Dl(GaN)p規定。該晶格失配 度Rip為-0.1 5%以上且〇%以下。於c軸向爪軸之方向傾斜之 形態中，關於a軸，第lp型ΠΙ族氮化物半導體層27之 InAlGaN層之晶格失配度R2p係以（D2(InAlGaN)p-D2(GaN)p)/D2(GaN)p規定。該晶格失配度R2p滿足0%以上 且 0.2%以下。此處，D2(InAlGaN)p 與 Dl(lnAlGaN)p正交， D2(GaN)p與 Dl(GaN)p正交。 於該構造中，不使與晶格匹配相關之2個晶轴中之任一 晶軸進行晶格匹配。即，2個晶軸均於較小之某種程度之 範圍内發生應變。具有較大帶隙之第1 p型III族氮化物半導 體層27之InAlGaN於進行與晶軸之一者相關之晶格匹配 時，有另一者之晶格失配度變大’第2p型ΙΠ族氮化物半導 體層29之InAlGaN發生緩和的可能性。於使用此種 InAlGaN時，兩晶軸均不進行晶格匹配，且為避免緩和， 向InAlGaN提供使晶格失配度變低之組成較為有效。藉由 與兩軸相關之各向異性之應變，可提供上述有效質量下 降。 包覆區域以於内側之光波導路徑内封閉光之方式發揮作 用。於第2包覆區域23(p型包覆區域）包含2層半導體層時， 僅藉由該p型包覆區域之一半導體層無法提供充分之光封 閉，但第2包覆區域23之2層半導體層之總厚度厚至足以進 行光封閉之程度，從而藉由該等2層而提供充分之光封閉。 例如，第2包覆區域23之厚度d23較佳為3〇〇 nm以上且 162063.doc -29· 201251245 1000 nm以下。於第2包覆區域23之厚度d23為300 nm以上 時，對發光層13之光封閉變得良好，抑制光向p型接觸區 域3 3及電極15之洩漏。又，於第2包覆區域23之厚度d23為 1000 nm以下時，伴隨串列電阻成分增加之驅動電壓之增 加得到抑制。 第1及第2P型III族氮化物半導體層27 ' 29分別具有厚度 dl及d2 ^第2p型III族氮化物半導體層29之厚度d2較佳為滿 足0.2$ d2/(dl+d2)S 0.6。於第2p型III族氮化物半導體層 29之厚度d2具有上述範圍之值時，第2p型III族氮化物半導 體層29與具有剩餘厚度dl之第lp型III族氮化物半導體層27 一起可提供良好之光封閉及較低之驅動電壓。例如，具有 上述範圍之厚度d2之第2p型III族氮化物半導體層29係因其 較低之比電阻而對驅動電壓之下降有益，又，具有上述範 圍之剩餘厚度之第lp型III族氮化物半導體層27係因其較低 的有效質量而對驅動電壓之下降有益。分別具有上述範圍 内之厚度之第1及第2p型III族氮化物半導體層27、29較與 電極15形成良好之接觸所需之接觸區域33之厚度大。 第lp型III族氮化物半導體層27之厚度小於基於其材料之 臨界膜厚。藉此，可避免第lp型III族氮化物半導體層27發 生緩和。又，第2p型III族氮化物半導體層29之厚度小於基 於其材料之臨界膜厚。藉此，可避免第2p型III族氮化物半 導體層29發生緩和。 如上述說明’支持基體17(磊晶基板EP之基板）之主面 17a呈現半極性《主面（磊晶基板ep之基板主面）17a與基準 162063.doc •30· 201251245 軸Cx所成之角度ALPHA較佳為10度以上且80度以下、或 100度以上且170度以下。於支持基體17之主面17a之傾斜 為該角度範圍時，電洞之有效質量充分變小，從而有效地 表現出包含第1及第2p型III族氮化物半導體層27、29之p型 • 包覆區域23之效果。 又’主面17a與基準軸Cx所成之角度ALPHA較佳為63度 以上且80度以下、或1〇〇度以上且117度以下。於主面17a 之傾斜為該角度範圍時，用於InAlGaN層之成長之基底之 半極性面（即’主面17a)係該InAlGaN成長中之銦取入優 異。因優異之In取入，可成長良好之結晶性之inAiGaN， 變得容易向2層包覆構造提供電氣傳導良好之:[nAlGaN層。 此時’ c軸較佳為於自該c軸向氮化鎵系半導體之m軸之方 向上傾斜。 再次參照圖1，p型接觸區域33以與第2包覆區域23形成 接合之方式設置，電極15以與p型接觸區域33形成接合之 方式設置。p型接觸區域33之厚度例如未達3〇〇 nm，p型接 觸區域33之厚度例如可為1〇 nm以上。 於第2包覆區域23中，第2p型III族氮化物半導體層29之 . 帶隙能E2較佳為P型接觸區域33之帶隙能Ec以上。根據該 構造，自帶隙能較小且受體之活化能較小之p型接觸區域 33向比電阻較低之第2p型ΠΙ族氮化物半導體層29供給電 洞，從而對驅動電壓之下降有益。 又，於第2包覆區域23中，較佳為ρ型接觸區域33之卩型 摻雜物濃度高於第2包覆區域23之ρ型摻雜物濃度。根據該 162063.doc ” 201251245 構造’自推雜物濃度較高之p型接觸區域33向比電阻較低 之第2p型III族氣化物半導體層29供給電洞，從而對驅動電 壓之下降有益。又’可使電極之接觸電阻變低。 (實施例1) 圖4係概略性地表示實施例1中所製作之ΙΠ族氮化物半導 體雷射之構造之圖式。該III族氮化物半導體雷射係依照圖 5所示之步驟流程而製作。 於步驟S101中’準備具有半極性主面之族氮化物基 板。於本實施例中’準備具有向m軸方向以75度之角度傾 斜之半極性主面之GaN基板51 ^該半極性主面之面方位與 (20-21)面對應。於該GaN基板51之半極性主面上，成長具 有於振盪波長為520 nm帶進行動作之LD(Laser Diode，雷 射二極體）構造LD1之半導體區域。 於步驟S102中’於在成長爐内配置GaN基板51後，進行 GaN基板51之前處理（熱清洗）。該前處理係於包含氨及氫 之環境中，在攝氏1050度之熱處理溫度、10分鐘之處理時 間之條件下進行。 於該前處理後，在步驟S1 〇3中，以攝氏1〇5〇度之成長溫 度於GaN基板51上成長n型GaN層53等氮化鎵系半導體層。 η型GaN層53之厚度例如為5〇〇 nm。於步锁中，在該 氮化鎵系半導體層上成長n型包覆區域。〇型包覆區域包含 例如以攝氏840度之成長溫度成長之ΙηΑ丨GaN層55 ^該η型 包覆區域之厚度例如為2 μιη。〇型111八丨(}3]^層55内含各向異 性之應變。於步驟S105中，成長包覆區域上之η側光導 162063.doc •32· 201251245 層。於本實施例中，η側光導層包含例如以攝氏84〇度之成 長溫度成長之η型InGaN層57。η型InGaN層57之厚度例如 為200 nm。η型InGaN層57内含壓縮應變。 於步驟S106中’在n側光導層上成長活性層59 ^活性層 59包含障壁層及井層。於本實施例中，障壁層包含例如以 攝氏840度之成長溫度成長之GaN層59a，該GaN層59a之厚 度例如為1 5 nm。井層包含例如以攝氏790度之成長溫度成 長之111。.3〇3〇.71^層591)，111〇&1^層5915之厚度例如為311111。 該InGaN層59b内含壓縮應變》 於步驟S107中’成長活性層59上之p侧光導層。於本實 施例中’ p側光導層包含例如以攝氏840度之成長溫度成長 之InGaN層61。p側InGaN層61之厚度例如為200 nm。p側 InGaN層61内含壓縮應變。 於步驟S108中，在p側光導層上成長電子阻擋層，於本 實施例中’電子阻擋層包含例如以攝氏1〇〇〇度之成長溫度 成長之p型Α1〇·丨2Ga〇.88N層63。Al〇」2Ga(),88N層63之厚度例 如為20 nm。Al0.12Ga〇.88N層63内含拉伸應變。 於步驟S109中’在電子阻擋層上成長p型包覆區域65。p -型包覆區域65之成長係於步驟sil〇中，首先在電子阻擋層 上成長第1包覆層。第1包覆層為？型Ιη〇 〇3A1() i4Ga() 83n層 67。該p型inG 〇3A1q i4Ga〇义…層67例如以攝氏84〇度之成長 溫度成長。該p型In()()3Al。丨4Ga〇83N層67之厚度例如為200 nm » P型ϊηο.ΜΑΙο.丨4Ga〇.83N層67係與電子阻擋層形成接合，又， 内含各向異性之應變。 162063.doc -33- 201251245 p型包覆區域之成長繼而於步驟Sill中，在第1包覆層上 共格地成長第2包覆層。第2包覆層係成長p型 In0.02Al0.07Ga0.91N層 69。該 p型 In〇 〇2a1〇 〇7Ga〇 9lN層 69例如 以攝氏840度之成長溫度成長。該卩型匕❹们八丨㈠山“卩以層 69之厚度例如為200 nm。p型In〇 〇2Ai〇 〇7Ga〇 9丨\層69係與第 1包覆層形成接合’又，内含各向異性之應變。 於本實施例中，第1包覆層iIn〇〇3A1〇 i4Ga〇83N之比電阻 例如為50 Ω · cm，第2包覆層之ln〇〇2A1〇〇7Ga〇9lN之比電阻 例如為8〇.<：111。第1包覆層之^^濃度例如為6><10丨8<^.3, 第2包覆層之Mg濃度例如為1 X 1 〇19 cm·3。第1包覆層之帶隙 能例如為3.54電子伏特（ev)，第2包覆層之比電阻例如為 3.48 eV。1 eV係以uobiow焦耳換算。第丄包覆層之 InAlGaN係關於a軸方向大致晶格匹配於GaN，關於c軸之 傾斜方向相對於GaN具有-0.24%之晶格失配度。第2包覆層 之InAlGaN係關於a軸方向相對於GaN具有+0.05%之晶格失 配度’關於c軸之傾斜方向具有-0.08%之晶格失配度。 於步驟S112中，在p型包覆區域65上成長p型接觸層71。 於本實施例中’ p型接觸層71包含例如以攝氏1 〇〇〇度之成 長溫度成長之GaN層。p型接觸層71之厚度例如為50 nm。 藉由該等步驟，製作磊晶基板Ερι。 於步驟S113中，在p型接觸層71上成膜絕緣膜，又，於 該絕緣膜上，藉由濕式蝕刻形成在雷射波導路徑之方向上 延伸之條紋窗，而形成保護絕緣層73。條紋窗之寬度例如 為1〇 μπι。於p型接觸層71及保護絕緣層73上形成陽極電極 I62063.doc • 34· 201251245 75，並且於GaN基板之背面形成陰極電極。陽極電極乃係 經由條紋窗而與ρ型接觸層71形成接觸。陽極電極乃包括 包含Ni/Au之歐姆電極、及包含Ti/Au之焊墊電極，且該等 係藉由蒸鍍而形成。陰極電極77包括包含丁丨/八丨之歐姆電 極、及包含Ti/Au之焊墊電極，且該等係藉由蒸鍍而形 成。藉由該等步驟，自磊晶基板EP1製作基板製品。 於步驟S114中，自基板製品製作雷射棒。雷射棒之共振 器長度為600 μιη。於雷射棒之雷射端面上，成膜介電質多 層膜。介電質多層膜包含例如Si02/Ti02之多層膜。 與上述LD構造之製作不同地，製作包括包含單一之p型 包覆層（P型In〇.〇3Al〇.i4Ga0.83N層，厚度為400 nm)之p包覆 區域之LD構造LC1。LD構造LC1除p型包覆區域之構造 外’具有與LD構造LD1相同之構造。 圖6係表示實施例1之半導體雷射LD1與半導體雷射LC1 之驅動特性（I-V曲線）之圖式。實施例1之半導體雷射ldi 之I-V曲線處於半導體雷射LC1之I-V曲線之下側，其表示 半導體雷射LD1之驅動電壓下降。半導體雷射LD1之驅動 電壓Vf(驅動電流為600 mA下之電壓）例如為7.3伏特，半 導體雷射LC1之驅動電壓Vf例如為8.4伏特。實施例1之半 導體雷射LD1與半導體雷射LC1之閾值電流均為600 mA〜700 mA左右，兩者未見顯著差異。參照圖6,表示有 實施例1之半導體雷射LD 1之2層包覆層之構造係光封閉不 惡化且可降低驅動電壓（Vf)。 於藉由剖面 TEM(Transmission Electron Microscope，穿 162063.doc •35· 201251245 透式電子顯微鏡）法觀察實施例1之磊晶基板時，在半導體 雷射LD1之電子阻擋層與第1包覆層之界面、第2包覆層與 接觸層之界面、第1及第2包覆層之界面中之任一界面處均 未發現失配位錯。因此，電子阻擋層以及第1及第2包覆層 中之任一者均内含應變。 根據發明者等人之認知，作為包覆層中使用之半導體之 比電阻’ 50 Ω · cm之值為相對較大之值。然而，雷射動作 時之驅動電壓（Vf)得以降低。認為其原因在於，於為半極 性面時，内含各向異性之應變之ln() 03Alo.uGao.83N之有效 質量得以降低，流入Ino.wAlo.MGaowN之電洞有效地進行傳 導。又’能夠以良好之結晶品質成長該In0.03Al0.14Ga0.33N 係均勻之銦取入之半極性面所提供之技術貢獻，於為c面 時無法獲得。 認為於該半極性面上之包含内含各向異性之應變之 InAlGaN層、及比電阻較該層之比電阻小之氮化鎵系半導 體層之p型包覆區域中’藉由基於低比電阻之傳導與基於 高遷移率之傳導之組合，明顯地發揮對低驅動電壓之技術 貢獻。 (實施例2) 圖7係概略性地表示實施例2中所製作之ill族氮化物半導 體雷射之構造之圖式。實施例2之半導體雷射LD2係成長p 型GaN層68來代替半導體雷射LD1中之第2包覆層之 InAlGaN層69。第2包覆層之p型GaN層68之比電阻例如 為3 Ω · cm，p型GaN層68之Mg濃度例如為lx 1〇丨9 cm·3。半 162063.doc -36 - 201251245 導體雷射LD2之驅動電壓Vf較半導體雷射ldi之驅動電壓 Vf下降0.8伏特。半導體雷射ld2之閾值電流為800 mA〜900 mA左右0 (實施例3) 圖8係概略性地表示實施例3中所製作之ΠΙ族氮化物半導 體雷射之構造之圖式。參照圖8之（a)部分、（b)部分及（c)部 分’ P型包覆區域包含與發光層形成接合之卩型InAlGaN 層、及與該p型InAlGaN層形成接合之GaN層。 藉由自於第2包覆層使用p型GaN層之實施例2中之光導 層變更該光導層之構造’可獲得閾值電流下降之效果。如 圖8之（a)部分所示，較佳為將p側及„側之光導層之InGaN 之姻組成設為大於0.03之值’例如設為0.04以上》根據該 實施例，η側及p側InGaN光導層之銦組成均為上述值以 上，因此可使該等InGaN光導層之折射率變高。因此，可 將光波導路徑整體上良好之光封閉提供給發光元件。 於另一實施例中’如圖8之（b)部分所示，較佳為n側 InGaN光導層之銦組成大於j^innGaN光導層之銦組成。再 者’此處η側InGaN光導層之厚度與銦組成之乘積為8，p側 InGaN光導層之厚度與姻組成之乘積為4，η側InGaN光導 層之值較大。根據該實施例，使η侧InGaN光導層之銦組成 大於p側InGaN光導層之銦組成，因此於包含活性層之光波 導路徑上進行傳播之光之電場分佈的峰值靠近η型區域， 從而即便於為使驅動電壓較低而ρ型包覆區域之折射率較 光封閉所期望之值略高時，亦可將光波導路徑整體上良好 162063.doc -37- 201251245 之光封閉提供給發光元件。於該構造中，即便在p型包覆 區域之折射率稍高之情形時，亦可實現充分之光封閉。與 使光導層之銦組成變大之構造相比，將非對稱之銦組成用於 p側及η側之光導層可擴大關於自設計值之偏差之容許範圍。 於進而另一實施例中，如圖8之（c)部分所示，較佳為η側 InGaN光導層之厚度大於ρ側inGaN光導層之厚度。再者， 此處η側InGaN光導層之厚度與銦組成之乘積為7 5，p側 InGaN光導層之厚度與銦組成之乘積為4.5，η側InGaN光導 層之值較大。根據該實施例，使η側InGaN光導層之厚度大 於p側InGaN光導層之厚度，因此於包含活性層之光波導路 徑上進行傳播之光之電場分佈的峰值靠近η型區域，從而 即便於為使驅動電壓較低而ρ型包覆區域之折射率較光封 閉所期望之值略高時，亦可將光波導路徑整體上良好之光 封閉提供給發光元件。 對於實施例3 ’以第2包覆層為GaN層之情形為例進行說 明，但第2包覆層為AlGaN或InAlGaN時，亦可獲得相同之 技術貢獻。 以實施例3之圖8之（c)部分之構造為基礎，製作使p型包 覆區域之ρ型InAlGaN層與ρ型GaN層之膜厚比發生變化之 LD。圖9係表示實施例4中所製作之in族氮化物半導體雷 射之特性之圖式。圖9之（a)部分表示閾值電流Ith之膜厚比 d2/(dl+d2)依存性。根據圖9之（a)部分’可知隨著膜厚比 之增加’閾值電流Ith上升。認為其原因在於，因膜厚比之 增加而光封閉惡化，及Mg濃度較高之ρ型GaN層之比率增 162063.doc -38 - 201251245 加而吸收損失增加。若膜厚比為0 6以下，則閾值電流ith 相對於膜厚比為零之上升率可抑制為1成以下。又，圖9之 (b)部分係表不驅動電壓vf(驅動電流為6〇〇 mA)之膜厚比 d2/(dl+d2)依存性。根據圖9之部分，可知隨著膜厚比 之增加而vf下降。該效果即便於僅略微包含卩型GaN層時 亦可表現，若膜厚比為0.2以上，則可獲得明顯之Vf下降 效果。認為其係組合有用以向具有較小有效質量之p型 InAlGaN層注入電洞之p型GaN層的效果。 本發明並不限定於本實施形態中所揭示之特定構成。 產業上之可利用性 如以上說明’根據本發明之實施形態，提供一種縮小光 封閉性之降低且可實現驅動電壓之下降之氮化物半導體雷 射。又’根據本發明之實施形態，提供一種用於該氮化物 半導體雷射之蟲晶基板。 【圖式簡單說明】 圖1 (a)、（b)係概略性地表示本實施形態之ΠΙ族氮化物半 導體雷射之構造之圖式。 圖2(a)〜(c)係表示ρ型包覆區域之比電阻、帶隙Eg及ρ型 摻雜物濃度之關係之圖式》 圖3(a)~(c)係表示ρ型包覆區域之第1及第2psm族氮化 物半導體層之可實現之構造的圖式。 圖4係概略性地表示實施例i中所製作之m族氮化物半導 體雷射之構造之圖式》 圖5係表示製作實施例1之in族氮化物半導體雷射之步驟 162063.doc •39- 201251245 流程之圖式。 圖6係表示實施例1之半導體雷射LD1與半導體雷射LC1 之驅動特性（I-V曲線）之圖式。 圖7係概略性地表示實施例2中所製作之III族氮化物半導 體雷射之構造之圖式。 圖8(a)〜(c)係表示實施例3中所製作之IIU^氮化物半導體 雷射之構造之圖式。 【主要元件符號說明】 圖9(a)、（b)係表示實施例4中所製作之Iu族氤化物半導 體雷射之特性之圖式。 11 in族氮化物半導體雷射元件 13 發光層 15 電極 17 支持基體 17a 支持基體主面 17b 支持基體背面 19 半導體區域 19a 半導體區域表面 21 第1包覆層 23 第2包覆層 25 活性層 25a 井層 25b 障壁層 27 第lp型III族氮化物半導體層 162063.doc -40- 201251245 28a 端面 28b 端面 3 1 絕緣膜 31a 絕緣膜開口 33 P型接觸區域 35 η侧光導區域 35a η側第1光導層 35b η側第2光導層 37 ρ側光導區域 37a ρ側第1光導層 37b ρ側第2光導層 39 電子阻檔層 41 電極 43a 介電質多層膜 43b 介電質多層膜 51 基板 51a 半極性主面 53 緩衝層 55 η型包覆區域 57 InGaN 層 59 活性層 61 InGaN層 63 電子阻檔層 65 P型包覆區域 162063.doc 201251245 67 P型 In0.03Al0.14Ga0.83N層 69 p型 In〇.〇2Al〇.〇7Ga〇.9iN層 71 p型接觸層 ALPHA 角度 a 軸 CR 結晶座標系統 Cx 基準軸 c 軸 dl 厚度 d2 厚度 d23 第2包覆區域23之厚度 El 帶隙能 E2 帶隙能 EP 蟲晶基板 Eg 帶隙 LIX 交又線 m 軸 m-n 面 NX 法線軸 nl 折射率 n2 折射率 S 正交座標系統 Sc c面 VC C轴向量 162063.doc -42- 201251245 X 軸 Y 軸 ζ 軸 162063.doc -43