WO2014061328A1 - Iii族窒化物半導体レーザ素子、iii族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法、iii族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法、スクライブ溝を評価する方法 - Google Patents

Iii族窒化物半導体レーザ素子、iii族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法、iii族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法、スクライブ溝を評価する方法 Download PDF

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高木 慎平
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    • H01S5/1085Oblique facets

Definitions

  • the present invention relates to a group III nitride semiconductor laser device, a method for manufacturing a group III nitride semiconductor laser device, a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device, and a scribe groove Regarding the method.
  • Patent Document 1 discloses a nitride semiconductor laser element having both a cleavage plane and a dry etch plane.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose a group III nitride semiconductor laser device fabricated on a semipolar surface.
  • a nitride-based semiconductor laser device disclosed in Patent Document 1 includes an n-type GaN substrate having a main surface made of a (11-22) plane, and a semiconductor laser device including an active layer formed on the (11-22) plane. Including layers.
  • One end face of the semiconductor laser element layer is provided with an end face for the resonator, and this end face extends in a direction substantially perpendicular to the main surface of the n-type GaN substrate.
  • the n-type GaN substrate is provided with an element isolation surface composed of a (0001) cleavage plane of the n-type GaN substrate, and this element isolation surface is inclined at an angle of about 30 degrees with respect to the end face of the resonator.
  • the end face for the resonator is formed by dry etching, and then the (0001) cleavage plane of the n-type GaN substrate is formed by cleavage. Therefore, the process for producing the nitride semiconductor laser element is complicated.
  • Patent Document 2 discloses a group III nitride semiconductor laser device.
  • This group III nitride semiconductor laser device has a laser resonator that enables a low threshold current on the semipolar plane of the substrate in which the c-axis of group III nitride is inclined in the direction of the m-axis.
  • Patent Document 3 discloses a group III nitride semiconductor laser device.
  • This group III nitride semiconductor laser device uses a semipolar surface of a substrate in which the c-axis of group III nitride is inclined in the direction of the m-axis, and a laser resonator in a plane parallel to the semipolar surface of the substrate
  • the laser resonator end face is formed so that the angles at the upper end edge and the lower end edge of the end face are different from each other and the angles at the upper end edge and the lower end edge are different.
  • the ⁇ 0001> axis (or ⁇ 000-1> axis)
  • the aspect of the end face and the quality of the end face are different and can be controlled.
  • One aspect of the present invention is a group III nitride semiconductor having a laser resonator that enables reduction of disturbance due to return light on a semipolar plane of a substrate in which the c-axis of group III nitride is inclined in the direction of the m-axis.
  • An object is to provide a laser.
  • Another object of the present invention is to provide a method for producing the group III nitride semiconductor laser.
  • the present invention provides a method for manufacturing a group III nitride semiconductor laser device capable of adjusting the quality of an end surface that emits, reflects and / or transmits laser light. With the goal.
  • Still another aspect of the present invention aims to provide a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device. Furthermore, still another aspect of the present invention aims to provide a method for evaluating a scribe groove used for forming an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device.
  • a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) a support base made of a hexagonal group III nitride semiconductor and having a semipolar main surface; and the semipolar main surface of the support base And (b) an electrode provided on the semiconductor region of the laser structure, and the c of the hexagonal group III nitride semiconductor of the support base.
  • the axis is oriented in the ⁇ 0001> axis direction, the ⁇ 0001> axis direction is represented by a c + axis vector, the semiconductor region has an active layer including a gallium nitride based semiconductor layer, In the direction from the c-axis of the group III nitride semiconductor to the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor, the c-axis forms an angle ALPHA with respect to the normal axis of the semipolar principal surface, and the angle ALPHA Is in the range of 71 degrees to 79 degrees
  • the laser structure includes a first end face and a second end face, and the first end face and the second end face are mn planes defined by the m-axis and the normal axis of the group III nitride semiconductor.
  • the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes the first end surface and the second end surface, the laser structure includes a first surface and a second surface, and the first surface is A surface opposite to the second surface, wherein the semiconductor region is located between the first surface and the support base, and a first normal vector of the first end surface is the first end surface and the first surface
  • the c + axis vector is inclined at an angle ⁇ 1 with respect to the first normal vector in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis to the c axis.
  • the angle ⁇ 1 is in the range of 10 degrees to 25 degrees
  • a second normal vector of one end face is defined on the first end face and the second edge of the second face
  • the c + axis vector is the m ⁇ in the direction from the [ ⁇ 1010] axis toward the c axis.
  • the angle ⁇ 1 is inclined with respect to the second normal vector in the n-plane, and the angle ⁇ 1 is in the range of 0 degree to 5 degrees
  • each of the first end face and the second end face has The end surface of the support base and the end surface of the semiconductor region appear.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed by the first normal line and the c axis in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, in the range of 10 degrees to 25 degrees).
  • Angle The angle in this range is such that the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less, so that a good angle for the optical resonator is given to the first end face near the first face.
  • the angle formed between the second normal line and the c axis in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, an angle in the range of 0 to 5 degrees).
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 have the same sign, and the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the absolute value. Therefore, an angle larger than a good angle for the optical resonator is given to the first end surface near the second surface.
  • Light reflection at the first end face near the first face close to the epi face end face area near the end face of the active layer
  • the light reflection at the first end face away from the first surface hardly acts as noise light.
  • a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) a support base made of a hexagonal group III nitride semiconductor and having a semipolar main surface; and the semipolar main surface of the support base And (b) an electrode provided on the semiconductor region of the laser structure, and the c-axis of the group III nitride semiconductor of the support base is Directed to the ⁇ 0001> axial direction, wherein the ⁇ 0001> axial direction is represented by a c + -axis vector, the semiconductor region includes an active layer including a gallium nitride based semiconductor layer, and the group III nitride of the support base
  • the c-axis forms an angle ALPHA with respect to the normal axis of the semipolar principal surface in the direction from the c-axis of the semiconductor to the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor, and the angle ALPHA is 71 degrees or more.
  • the laser structure includes a first end face and a second end face, and the first end face and the second end face intersect an mn plane defined by the m-axis and the normal axis of the group III nitride semiconductor.
  • the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes the first end surface and the second end surface, the laser structure includes a first surface and a second surface, and the first surface is the second surface.
  • the semiconductor region is located between the first surface and the support base, and the first normal vector of the first end surface is the first surface of the first end surface and the first surface.
  • the c + axis vector is inclined at an angle ⁇ 1 with respect to the first normal vector in the mn plane in a direction from the [ ⁇ 1010] axis toward the c axis
  • the second normal vector of the first end face is the second end face of the first end face and the second face.
  • the c + axis vector is inclined at an angle ⁇ 1 with respect to the second normal vector in the mn plane in a direction from the [ ⁇ 1010] axis toward the c axis,
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1, and the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 have the same sign, and the absolute value of the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1, and the first end face has the c-axis and the m
  • Each of the first end face and the second end face has an end face of the support base and an end face of the semiconductor region.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed by the first normal line and the c axis in the mn plane has a value close to the angle ⁇ 1.
  • the angle formed between the second normal line and the c axis in the mn plane has a value close to the angle ⁇ 1.
  • the light reflection at the first end surface near the first surface close to the epi surface can contribute more favorably to laser oscillation than the light reflection at the first end surface away from the first surface,
  • the light reflection at the first end face away from the first surface hardly acts as noise light.
  • the c + axis vector includes a normal component in the direction of the normal axis of the semipolar principal surface and a parallel component in a direction parallel to the semipolar principal surface.
  • the laser structure includes a laser waveguide structure extending on the semipolar principal surface of the support base, and the parallel component of the c + axis vector is from the second end surface to the first end surface.
  • the laser waveguide structure can extend in the direction of the parallel component of the c + axis vector.
  • the parallel component of the c + axis vector faces the direction from the second end surface to the first end surface, the end surface of the supporting substrate and the parallel component of the c + axis vector at the first end surface.
  • the angle formed can be larger than the angle formed between the epi end face and the parallel component of the c + axis vector.
  • the c + axis vector includes a normal component in the direction of the normal axis of the semipolar principal surface and a parallel component in a direction parallel to the semipolar principal surface.
  • the semiconductor region includes a first cladding layer made of a group III nitride semiconductor of a first conductivity type and a second cladding layer made of a group III nitride semiconductor of a second conductivity type,
  • An active layer is provided between the first clad layer and the second clad layer, and the first clad layer, the second clad layer, and the active layer are on the semipolar main surface.
  • the first cladding layer, the second cladding layer, and the active layer are epitaxially grown on the semipolar principal surface in the direction of the normal component of the c + axis vector VC.
  • the crystal axes of the semiconductor region are related to the crystal axes of the support substrate.
  • the orientation of the c + axis vector is related in the semiconductor region and the support substrate. The fracture of the semiconductor region and the substrate proceeds based on the relationship with the crystal axis.
  • the c-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor of the support base is oriented in a direction opposite to the ⁇ 000-1> axis direction
  • the ⁇ 000-1> axial direction is represented by a c-axis vector
  • a third normal axis of the second end surface is defined on the second end surface and a third edge of the second surface
  • the c-axis The vector is inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the third normal axis in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis toward the c-axis, and the angle ⁇ 2 ranges from 0 degrees to +5 degrees.
  • the fourth normal axis of the second end face is defined on the second end face and the fourth edge of the first face, and the c-axis vector is calculated from the [ ⁇ 1010] axis to the c An angle ⁇ with respect to the fourth normal axis in the mn plane in a direction toward the axis
  • the angle ⁇ 2 is in the range of +10 degrees to +25 degrees, and the first end face and the second end face can be provided so that the first end face becomes the light emitting face.
  • the angle ⁇ 2 is different from the angle ⁇ 2.
  • the angle formed by the third normal line and the c-axis in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 2 (for example, an angle in the range of 0 ° or less + 5 ° or more) ). Since the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less in this range of angles, a good angle is given to the second end face in the vicinity of the second face for reflection of the return light from the outside to the outside. For this reason, light reflection at the second end face (end face area near the end face of the substrate) near the second face far from the epi plane can contribute to improvement of the stability of laser oscillation.
  • the thickness of the support base is preferably 100 ⁇ m or less.
  • the substrate having such a thickness has a first end face having sufficient flatness and perpendicularity that can constitute a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device. Can be formed with high yield.
  • the laser light from the active layer may be polarized in the a-axis direction of the group III nitride semiconductor.
  • a band transition capable of realizing a low threshold current has polarization.
  • light in the LED mode in the group III nitride semiconductor laser device is polarized with the polarization component I1 in the direction of the a-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor.
  • the polarization component I2 may be included in a direction in which the c-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor is projected onto the principal surface, and the polarization component I1 may be larger than the polarization component I2.
  • light having a large emission intensity in the LED mode can be laser-oscillated using the laser resonator.
  • the semipolar principal surface is preferably in the range of ⁇ 4 degrees to +4 degrees from the ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the flatness and perpendicularity sufficient to constitute the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device on the slight inclined surface from the typical semipolar plane.
  • the first and second end surfaces of the first and second end surfaces can be provided.
  • the semipolar main surface preferably includes a ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the first and second flatness and perpendicularity sufficient to constitute a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device on the typical semipolar plane. Two end faces can be provided.
  • the stacking fault density of the support substrate is preferably 1 ⁇ 10 4 cm ⁇ 1 or less. According to this group III nitride semiconductor laser device, since the stacking fault density is 1 ⁇ 10 4 cm ⁇ 1 or less, there is a low possibility that the flatness and / or perpendicularity of the end-face resonator is disturbed due to accidental circumstances. .
  • the support base may be made of any one of GaN, AlGaN, AlN, InGaN, and InAlGaN.
  • the first and second end faces that can be used as a resonator can be obtained.
  • the degree of polarization can be increased, and light confinement can be enhanced by a low refractive index.
  • an InGaN substrate is used, the lattice mismatch rate between the substrate and the light emitting layer can be reduced, and the crystal quality can be improved.
  • the group III nitride semiconductor laser device may further include a dielectric multilayer film provided on at least one of the first and second end faces. Also in this group III nitride semiconductor laser device, an end face coat can be applied to the fracture surface. The reflectance can be adjusted by the end face coating.
  • the active layer may include a light emitting region provided to generate light having a wavelength of 360 nm to 600 nm.
  • This group III nitride semiconductor laser device can obtain a group III nitride semiconductor laser device that effectively utilizes polarized light in the LED mode by utilizing a semipolar plane, and can obtain a low threshold current.
  • the active layer may include a quantum well structure provided to generate light having a wavelength of 430 nm or more and 550 nm or less.
  • This group III nitride semiconductor laser device can improve quantum efficiency by reducing the piezoelectric field and improving the crystal quality of the light emitting layer region by utilizing a semipolar plane, and can generate light with a wavelength of 430 nm to 550 nm. good.
  • the group III nitride semiconductor laser device may have a gain waveguide structure.
  • the group III nitride semiconductor laser device may further include an insulating film provided on the semiconductor region.
  • the electrode contacts the semiconductor region through an opening in the insulating film, and the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 pass through the center of the width of the opening in the insulating film that defines the gain waveguide structure. It is defined on an axis orthogonal to the semipolar principal surface of the substrate.
  • This group III nitride semiconductor laser device is applied to a laser device having a gain waveguide structure.
  • the semiconductor region of the laser structure may have a ridge structure.
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 are defined on an axis passing through the center of the width of the upper surface of the ridge structure and orthogonal to the semipolar principal surface of the support base.
  • This group III nitride semiconductor laser device is applied to a laser device having a ridge structure.
  • each of the first and second end faces extends from the first edge of the first face to the second edge of the second face.
  • an end face of the active layer in each of the first and second end faces is perpendicular to the first plane defined by the c-axis and the m-axis of the group III nitride semiconductor and the normal axis.
  • An angle in a range of ⁇ 5 degrees or more and +5 degrees or less can be formed in two planes.
  • the angle defined in the plane perpendicular to the normal axis of the semipolar plane It has an end face that satisfies the above-mentioned perpendicularity.
  • a method for producing a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) preparing a substrate made of a hexagonal group III nitride semiconductor and having a semipolar main surface; ) Forming a substrate product having a laser structure and an electrode including a semiconductor region formed on the semipolar main surface and the substrate; and (c) separating the substrate product.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is oriented in the ⁇ 0001> axis direction, the ⁇ 0001> axis direction is represented by a c + axis vector, and the scribe intersects the c + axis vector.
  • the first surface of the substrate product is scribed and a pressure is applied to the second surface of the substrate product so that the angle ⁇ 1 is The angle is in the range of 10 degrees to 25 degrees.
  • the laser bar has a first end surface and a second end surface, and the first end surface and the second end surface extend from the first surface to the second surface.
  • the first end face and the second end face are formed by the separation, and constitute a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element, and the first end face and the second end face are made of the group III nitride semiconductor.
  • a first normal vector of the first end face is defined on the first edge and the first edge of the first face, and the c + axis
  • the vector is in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis to the c axis.
  • the second normal vector of the first end face is defined on the first end face and the second edge of the second face, and the c + is inclined with respect to the first normal vector.
  • the axis vector is inclined at the angle ⁇ 1 with respect to the second normal vector in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis toward the c-axis, and the semiconductor region includes an active layer
  • the active layer includes a gallium nitride based semiconductor layer
  • the semiconductor region is located between the first surface and the substrate
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is the group III nitride
  • An angle ALPHA greater than zero with respect to the normal axis is formed in the direction of the [ ⁇ 1010] axis of the semiconductor, the angle ALPHA is not less than 71 degrees and not more than 79 degrees
  • the electrode is formed on the laser structure.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed between the first normal line and the c axis in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, an angle in the range of 10 degrees to 25 degrees). ).
  • the angle in this range is such that the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less, so that a good angle for the optical resonator is given to the first end face near the first face.
  • the angle formed between the second normal line and the c-axis in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, an angle in the range of 0 ° to 5 °).
  • the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less, the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 have the same sign and the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1, so that an angle larger than a good angle for the optical resonator is set to the second angle. It gives to the 1st end face near the surface.
  • light reflection at the first end face near the first face close to the epi face contributes more to laser oscillation than light reflection at the first end face away from the first face.
  • light reflection at the first end face away from the first surface hardly acts as noise light.
  • the scribe is performed using a laser scriber, a scribe groove is formed by the scribe, and the length of the scribe groove is: It is preferable that the length of the intersection line between the an plane and the first plane defined by the a axis and the normal axis of the hexagonal group III nitride semiconductor is shorter.
  • another substrate product and a laser bar are formed by separating the substrate product. This separation is caused by using a short scribe groove compared to the separation line for the laser bar.
  • a scribe groove is formed by the scribe, and the scribe groove reaches the substrate from the surface of the semiconductor region, and the scribe groove Has an opening in the surface of the semiconductor region and a bottom reaching the substrate, and a reference plane defined by an end of the opening of the scribe groove and an end of the bottom of the scribe groove is the group III nitride It can extend in the direction of the an plane defined by the a axis of the physical semiconductor and the normal axis.
  • the reference plane defined by the end of the scribe groove opening and the bottom end of the scribe groove is substantially parallel to the an surface.
  • the extending direction of the scribe groove may bend due to the inclination of the c-axis with respect to the main surface of the substrate, the reduction of the bend of the scribe groove contributes to defining the shape of the end face.
  • the substrate in the step of forming the substrate product, is polished so that the thickness of the substrate is 100 ⁇ m or less.
  • the second surface may be a processed surface formed by the processing or a surface including an electrode formed on the processed surface.
  • the substrate having such a thickness has the first and second end faces satisfying sufficient flatness and perpendicularity sufficient to constitute a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element. It can be formed with good yield.
  • the semipolar principal surface preferably includes a ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the first and second end faces satisfying sufficient flatness and perpendicularity sufficient to constitute a laser resonator are provided to the group III nitride semiconductor laser element using the typical semipolar plane. it can.
  • the substrate can be made of any one of GaN, AlGaN, AlN, InGaN, and InAlGaN. According to this manufacturing method, when the substrate made of these gallium nitride semiconductors is used, the first and second end faces usable as a resonator can be obtained.
  • a method for producing a group III nitride semiconductor laser device includes (a) a hexagonal system having a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • the laser bar has a first end surface and a second end surface formed by the processing, and a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes the first end surface and the second end surface, and the group III nitride
  • the crystal of the physical semiconductor is exposed at the processing end face, and in the evaluation of the first processing end face, a processing end face angle along the direction of the axis is obtained from a scanning result of the laser beam, and the processing end face is obtained.
  • Angle is front It is defined as the angle formed by the first working end face with respect to the reference plane extending along the first surface.
  • the first processing end surface is formed.
  • the relative scanning of the laser beam is performed on the first surface and the first processing end surface, and the first processing end surface is evaluated using the laser beam scanning. According to this evaluation, the tendency of the angle of the first processed end surface with respect to the first surface (that is, the perpendicularity of the first processed end surface) can be obtained from the reflected laser beam. Based on this evaluation result, desired machining conditions can be found based on a plurality of machining conditions.
  • the substrate product can be processed and another substrate product and laser bar can be formed from the substrate product.
  • a method for manufacturing a resonator end face is provided, and according to this manufacturing method, a characteristic distribution can be realized at a location close to a desired quality.
  • the step of forming the first processed end surface includes scribing the first surface of the object under a plurality of scribing conditions. And a first fracture that extends in a direction from the first surface to the second surface of the object by pressing the second surface of the object after scribing the first surface of the object. Forming a first portion having a cross section and a second portion having a second fractured surface extending in a direction from the first surface of the object to the second surface; and the second surface of the object.
  • the step of choosing a factory condition can include a step of selecting one of the scribe condition from the plurality of scribing conditions.
  • the step of forming the another substrate product and the laser bar includes the step of scribing a first surface of the substrate product using the selected scribe condition, and a step of forming a second surface of the substrate product. Separating the substrate product by pressing to form the another substrate product and the laser bar.
  • the step of evaluating the first processed end face can include a step of evaluating the first fractured surface as the first processed end face.
  • the first surface is a surface opposite to the second surface, and each of the first end surface and the second end surface extends from the first surface of the laser bar to the second surface, and the semiconductor A region may be located between the first surface and the substrate.
  • the first processing end face is formed.
  • the relative scanning of the laser beam is performed on the first surface and the first processing end surface, and the first processing end surface is evaluated using the laser beam scanning. According to this evaluation, the tendency of the angle of the first processing end surface with respect to the first surface (that is, the perpendicularity of the first processing end surface) can be obtained from the laser beam scanning.
  • a desired scribe condition can be found based on a plurality of scribe conditions.
  • the desired scribe conditions can be used to process the substrate product and form another substrate product and laser bar from the substrate product. According to this manufacturing method, a manufacturing method having a characteristic distribution near a desired quality is provided.
  • the scanning of the laser beam can be performed using a laser microscope.
  • the laser microscope facilitates evaluation of the end face.
  • the scribe can be performed using a laser scriber. According to this manufacturing method, the laser scriber facilitates scribe control.
  • the scribe condition may include a scanning speed in the laser scriber. According to this manufacturing method, the adjustment of the scanning speed is effective for controlling the scribe according to the present case.
  • the main surface of the substrate is in relation to a reference plane perpendicular to the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate. Can be inclined. This manufacturing method is applied to a form in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • the main surface of the substrate is relative to a reference plane orthogonal to the a-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • This manufacturing method is applied to a form in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the a-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • the main surface of the substrate is relative to a reference plane orthogonal to the m-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • This manufacturing method can be applied to a form in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the m-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • the substrate is made of a group III nitride semiconductor and has a semipolar main surface, and the group III nitride of the substrate
  • the c-axis of the semiconductor is oriented in the ⁇ 0001> axis direction, the ⁇ 0001> axis direction is represented by a c + axis vector, and the substrate product is on the laser structure and the laser structure.
  • the c + axis vector includes a normal component in the direction of the normal axis of the semipolar principal surface and a parallel component in a direction parallel to the semipolar principal surface;
  • the semiconductor region includes a first cladding layer made of a group III nitride semiconductor of a first conductivity type, and a second cladding layer made of a group III nitride semiconductor of a second conductivity type, and the active layer comprises: The first cladding layer and the second cladding layer; The first clad layer, the second clad layer, and the active layer are epitaxially grown on the semipolar principal surface and the normal line of the c-axis vector VC is provided.
  • the first cladding layer, the second cladding layer, and the active layer are arranged along a component direction, and extend in a direction of the parallel component of the c + -axis vector, and the first cladding layer
  • the layer, the second cladding layer, and the active layer may constitute a laser waveguide structure extending on the semipolar main surface of the support base.
  • the first cladding layer, the second cladding layer, and the active layer are epitaxially grown on the semipolar main surface and arranged along the direction of the normal component of the c + axis vector.
  • the crystal axis of the semiconductor region is related to the crystal axis of the support substrate.
  • the orientation of the c + axis vector is related in the semiconductor region and the support substrate.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is in the direction of the m-axis of the group III nitride semiconductor.
  • the first end face and the second end face are inclined at an angle with respect to a normal axis, and the first end face and the second end face may intersect an mn plane defined by the m-axis and the normal axis of the group III nitride semiconductor.
  • This manufacturing method can be applied to a form in which the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is inclined at an angle with respect to the normal axis in the direction of the m-axis of the group III nitride semiconductor.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate extends from the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor.
  • the c-axis is inclined at an angle ALPHA with respect to the normal axis of the main surface, and the angle ALPHA may be in a range of 71 degrees to 79 degrees.
  • the c-axis is inclined at the above angle ALPHA with respect to the normal axis of the main surface in the direction from the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate to the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor. Applicable to form.
  • the main surface of the substrate is in a range of ⁇ 4 degrees or more and +4 degrees or less from the ⁇ 20-21 ⁇ plane. Can do.
  • a sufficiently flat and vertical end face capable of forming a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device can be formed on the slightly inclined plane from the typical semipolar plane.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is in the direction of the a axis of the group III nitride semiconductor.
  • the first and second end faces are inclined at an angle with respect to a normal axis, and the first and second end faces may intersect an a-plane defined by the a-axis and the normal axis of the group III nitride semiconductor.
  • This manufacturing method can be applied to a form in which the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is inclined at an angle larger than zero with respect to the normal axis in the direction of the a-axis of the group III nitride semiconductor.
  • the main surface of the substrate is formed of c-plane, a-plane, and m-plane of the group III nitride semiconductor of the substrate. It can extend along a reference plane parallel to any plane orientation.
  • This manufacturing method can be applied to a form in which the main surface of the substrate extends along a reference plane parallel to any one of the c-plane, a-plane, and m-plane orientation of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • the object includes a group III nitride substrate, and the thickness of the group III nitride substrate is 400 ⁇ m or less. it can.
  • this manufacturing method not only the processing conditions of the end face, but also the relationship between the structure of the laser structure and the quality of the end face can be evaluated.
  • a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) a first surface and a second surface opposite to the first surface; And (b) preparing the object including a hexagonal group III nitride semiconductor crystal, and (b) providing the edge in the direction of the axis from one of the first surface and the processed end surface of the object to the other. And scanning the laser beam across the first surface and the processing end surface, and evaluating the processing end surface using the laser beam scanning, and the object includes a group III nitride semiconductor laser.
  • a processing end surface formed under processing conditions for an optical resonator of the element, the processing end surface extending along a plane intersecting the first surface and the second surface, and the III-nitride semiconductor The crystal is exposed on the processed end face, and the evaluation of the processed end face is performed. Then, a machining end face angle along the direction of the axis is obtained from a result of scanning of the laser beam, and the machining end face angle is an angle formed by the machining end face with respect to a reference plane extending along the first surface.
  • This manufacturing method can evaluate the processing end face in relation to the structure of the object and / or processing conditions.
  • a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) a first surface and a second surface opposite to the first surface; And (b) a processing process for forming an end face for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device.
  • a processing process for forming an end face for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device To the object under a certain processing condition to form a first processed end surface extending from the edge of the first surface, and (c) from one of the first surface and the first processed end surface to the other.
  • Laser beam scanning is performed relative to the first surface and the first processing end surface so as to cross the edge in the axial direction, and the first processing end surface is evaluated using the scanned laser beam.
  • the crystal of the group III nitride semiconductor is exposed at the processing end face, and in the evaluation of the first processing end face, the processing end face angles at a plurality of positions along the axial direction are determined by scanning the laser beam.
  • the processing end surface angle obtained from the result is defined as an angle formed by the first processing end surface with respect to a reference surface extending along the first surface.
  • the processing for forming the end face for the optical resonator is performed on the object (for example, a sample) under the processing conditions, and the above-described first facet.
  • the first machining end face is evaluated using the laser beam reflected light by performing relative scanning of the laser beam on the first face and the first machining end face as described above. According to this evaluation, the tendency of the angle of the first processing end surface with respect to the first surface (that is, the perpendicularity of the first processing end surface) can be obtained from the scanning result of the laser beam. According to this evaluation method, the quality of the end face can be examined in association with the processing conditions.
  • a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device includes: (d) preparing a substrate having a main surface made of a group III nitride semiconductor And (e) preparing a substrate product having a semiconductor region grown on the main surface of the substrate, the substrate and electrodes, and (f) determining based on the processing conditions after the evaluation. Performing the processing of the substrate product using the desired processing conditions, and further forming another substrate product and a laser bar from the substrate product.
  • the laser bar has a first end face formed by the processing, and a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes the first end face.
  • the substrate product is processed using the desired processing conditions determined based on the processing conditions, and separated from the substrate product.
  • Substrate products and laser bars can be formed.
  • this evaluation method in the manufacture of a group III nitride semiconductor laser device, a characteristic distribution matched to a desired quality can be obtained.
  • a method for evaluating a scribe groove used for forming an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device includes: (a) a group III nitride semiconductor laser device (B) irradiating the surface of an object including a hexagonal group III nitride semiconductor crystal with a laser beam under the scribe processing conditions for the optical resonator in (b) Observing the cross-sectional shape of the scribe groove, (c) estimating the extending direction of the scribe groove from the cross-sectional shape, and (d) extending the scribe groove and scribing based on the estimated result. Obtaining a relationship with a condition.
  • the method for evaluating the scribe groove includes (e) a step of preparing a substrate having a main surface made of a group III nitride semiconductor, (f) a semiconductor region grown on the main surface of the substrate, and the substrate And (g) forming a scribe groove on the substrate product using desired scribe processing conditions determined based on the scribe processing conditions, and (h) After the scribe groove is formed, another substrate product and a laser bar may be formed by pressing the substrate product.
  • the laser bar has a first end face formed by the processing, and a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes the first end face.
  • a laser capable of reducing disturbance caused by return light using a semipolar surface of a substrate in which the c-axis of group III nitride is inclined in the direction of the m-axis.
  • a III-nitride semiconductor laser having a resonator is provided.
  • a method for producing the group III nitride semiconductor laser is provided.
  • a method for producing a group III nitride semiconductor laser device capable of adjusting the quality of an end face that emits, reflects and / or transmits laser light.
  • a method for evaluating an end surface for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device is provided.
  • a method for evaluating a scribe groove used for forming an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device is provided.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a structure of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a drawing showing the polarization of light emission in the active layer of the group III nitride semiconductor laser device.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing a device cross section defined by the c-axis and the m-axis.
  • FIG. 4 is a drawing showing the main steps of a method for producing a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a drawing schematically showing main steps of a method for producing a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a drawing showing the structure of a laser structure and an epitaxial substrate according to an example.
  • FIG. 7 is a drawing showing the formation of scribe grooves.
  • FIG. 8 is a drawing showing the relationship between the scanning speed of the processing laser and the bending of the scribe groove.
  • FIG. 9 is a view showing the angle evaluation of the resonator mirror of the manufactured laser bar.
  • FIG. 10 is a drawing showing an image obtained by observing the cavity mirror end face of the laser bar manufactured under the condition B with a laser microscope.
  • FIG. 11 is a view showing the perpendicularity of the end face of the laser bar manufactured under the condition (B), which was obtained by the evaluation method described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a drawing showing a hexagonal crystal lattice which is a crystal structure of gallium nitride.
  • FIG. 13 shows the results of calculating a list of plane orientations (directions different from the a-plane) that form an angle near 90 degrees with the ⁇ 20-21 ⁇ plane of the GaN substrate for epi growth.
  • FIG. 14 is a drawing schematically showing an arrangement relating to laser return light.
  • FIG. 15 is a drawing showing the main steps in the method for fabricating a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a drawing showing main steps in a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a drawing showing main steps in a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 18 is a drawing showing main steps in a method for evaluating a scribe groove for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a structure of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 includes a laser structure 13 and an ohmic electrode 15.
  • the laser structure 13 includes a support base 17 and a semiconductor region 19.
  • the support base 17 has a semipolar main surface 17a made of a hexagonal group III nitride semiconductor and a back surface 17b.
  • the semiconductor region 19 is provided on the semipolar main surface 17 a of the support base 17.
  • the electrode 15 is provided on the semiconductor region 19 of the laser structure 13.
  • the semiconductor region 19 includes an active layer 25, and the active layer 25 includes a gallium nitride based semiconductor layer.
  • FIG. 1 an orthogonal coordinate system S and a crystal coordinate system CR are drawn.
  • the normal axis NX is directed in the direction of the Z axis of the orthogonal coordinate system S.
  • the semipolar principal surface 17a extends in parallel to a predetermined plane defined by the X axis and the Y axis of the orthogonal coordinate system S.
  • FIG. 1 also shows a representative c-plane Sc.
  • the c + axis vector (unit vector) indicating the direction of the ⁇ 0001> axis of the group III nitride semiconductor of the support base 17 is the crystal axis of either the m axis or the a axis of the group III nitride semiconductor.
  • the direction is inclined with respect to the normal vector NV (unit vector).
  • the c + axis vector is represented as a c + axis vector VC +, the direction of the ⁇ 000-1> axis is opposite to the c + axis vector, and is represented by a c-axis vector VC ⁇ (unit vector).
  • the c + axis vector VC + of the hexagonal group III nitride semiconductor of the support base 17 is in the direction of the [ ⁇ 1010] axis of the hexagonal group III nitride semiconductor with respect to the normal axis NX.
  • the laser structure 13 includes a first end face 27 and a second end face 29 for a resonator.
  • the laser waveguide for the resonator extends along the semipolar surface 17a from the second end face 29 to the first end face 27, and the waveguide vector WV is a direction from the second end face 29 to the first end face 27.
  • the first and second end faces 27 and 29 of the laser structure 13 intersect a reference plane defined by the crystal axis (for example, m axis) of the group III nitride semiconductor and the normal axis NX.
  • the first and second end faces 27 and 29 intersect the mn plane (an plane) defined by the m-axis (a-axis) and the normal axis NX of the hexagonal group III nitride semiconductor. ing.
  • the c + axis vector indicating the direction of the ⁇ 0001> axis of the group III nitride semiconductor of the support base 17 is the direction of the m-axis crystal axis of the group III nitride semiconductor with respect to the normal vector NV indicating the direction of the normal axis NX.
  • the tilt angle is in the range of 63 degrees to 80 degrees, the semipolar plane in this angle range can provide the spatial uniformity of the indium composition in the group III nitride semiconductor containing indium, and high. Allows indium composition.
  • a first reflection film 43 a for the optical resonator of the nitride semiconductor laser diode 11 is provided on the first end face 19 c of the semiconductor region 19.
  • a second reflective film 43 b for the optical resonator of the nitride semiconductor laser diode 11 is provided on the second end face 19 d of the semiconductor region 19.
  • the laser structure 13 includes a first surface (epi surface) 13a and a second surface (substrate back surface) 13b.
  • the first surface 13a is a surface opposite to the second surface 13b.
  • the semiconductor region 19 is located between the first surface 13 a and the support base 17.
  • a first normal vector ENV1 (unit vector) of the first end face 27 is defined on the first end face 27 and the first edge 13c of the first face (epi face) 13a.
  • the c + axis vector VC + is inclined at an angle ⁇ 1 with respect to the first normal vector ENV1 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor toward the c axis.
  • a second normal vector ENV2 (unit vector) of the first end surface 27 is defined on the first end surface 27 and the second edge 13d of the second surface (substrate back surface) 13b.
  • the c + axis vector VC + is inclined at an angle ⁇ 1 with respect to the second normal vector ENV2 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor toward the c axis.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • Angle ⁇ 1 and angle ⁇ 1 have the same sign.
  • the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the absolute value.
  • the second end surface 29 can also define the above-mentioned angles defined at the edges of the first surface 13a and the second surface 13b, and these angles can satisfy the same angle relationship as described above. .
  • the first end surface 27 has a streak-like structure extending in the direction of the outer product of the c-axis and the m-axis.
  • the streak structure is a step formed by the intersection of a low index surface and a non-low index surface, or non-low index surfaces. According to the observations by the inventors, the streak structure has a step of 20 nm or less, for example.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed by the first normal line ENV1 and the c + axis vector VC + in the mn plane has a value close to the angle ⁇ 1.
  • the angle formed between the second normal line ENV2 and the c + axis vector VC + in the mn plane has a value close to the angle ⁇ 1.
  • the angle ALPHA When the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less, the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 have the same sign, and when the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the absolute value, the laser that can reduce disturbance due to the return light A resonator can be fabricated.
  • the angle ⁇ 1 is in the range of 10 degrees to 25 degrees and the angle ⁇ 1 is in the range of 0 degrees to 5 degrees. Is good.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed by the first normal vector ENV1 and the c + axis vector VC + in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, 10 degrees or more).
  • the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less in this range, a good angle for the optical resonator is given to the first end face 27 in the vicinity of the first face 13a.
  • the angle formed by the second normal vector ENV2 and the c + axis vector VC + in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 1 (for example, 0 degrees or more and 5 degrees).
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 have the same sign and the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1 with respect to the absolute value.
  • an angle larger than a good angle for the optical resonator is set near the second surface 13b. This is applied to the first end face 27. Therefore, the light reflection at the first end surface (end surface area near the end surface of the active layer) 27 in the vicinity of the first surface 13a close to the epi surface is more lasing than the light reflection at the first end surface 27 far from the first surface 13a.
  • the light reflection at the first end face 27 away from the first surface 13a proceeds in a different direction from the laser waveguide and does not become a noise source.
  • the angle ( ⁇ 1 + ALPHA) can be in the range of 81 to 104 degrees, and the angle ( ⁇ 1 + ALPHA) can be in the range of 71 to 84 degrees.
  • the second end surface 29 can also define the above-mentioned angles defined at the edges of the first surface 13a and the second surface 13b, and these angles can satisfy the same angle relationship as described above. .
  • the semiconductor region 19 includes a first cladding layer 21 and a second cladding layer 23.
  • the active layer 25 is provided between the first cladding layer 21 and the second cladding layer 23.
  • the first cladding layer 21 is made of a first conductivity type gallium nitride semiconductor, and is made of, for example, n-type AlGaN, n-type InAlGaN, or the like.
  • the second cladding layer 23 is made of a second conductivity type gallium nitride based semiconductor, for example, p-type AlGaN, p-type InAlGaN, or the like.
  • the gallium nitride based semiconductor layer of the active layer 25 is, for example, a well layer 25a.
  • the active layer 25 includes a barrier layer 25b made of a gallium nitride semiconductor, and the well layers 25a and the barrier layers 25b are alternately arranged in the z-axis direction.
  • the well layer 25a is made of, for example, InGaN
  • the barrier layer 25b is made of, for example, GaN, InGaN, or the like.
  • the active layer 25 may include a light emitting region provided to generate light having a wavelength of 360 nm to 600 nm, for example, a quantum well structure. By using the semipolar plane, the active layer 25 is good for generating light having a wavelength of 430 nm or more and 550 nm or less.
  • the active layer 25 is good for generating light in the wavelength region of green light, for example, in the wavelength range of 500 nm to 550 nm.
  • the first cladding layer 21, the second cladding layer 23, and the active layer 25 are arranged along the normal axis NX of the semipolar principal surface 17a.
  • the normal axis NX extends in the direction of the normal vector NV.
  • the c-axis Cx of the group III nitride semiconductor of the support base 17 extends in the direction of the c + -axis vector VC +.
  • the c + axis vector VC + has a normal component in the direction of the normal axis NX of the semipolar principal surface 17a and a parallel component in a direction parallel to the semipolar principal surface 17a.
  • the laser structure 13 includes a laser waveguide structure extending on the semipolar main surface 17 a of the support base 17.
  • the parallel component of the c + axis vector VC + faces the direction from the second end face 29 to the first end face 27, and the laser waveguide structure extends in the direction of the parallel component of the c + axis vector VC +.
  • the parallel component of the c + axis vector VC + faces the direction from the second end face 29 to the first end face 27, the support base end face 17 a and the c + axis at the first end face 27.
  • the angle formed by the parallel component of the vector VC + is larger than the angle formed by the epi end surface and the parallel component of the c + axis vector.
  • the first cladding layer 21, the second cladding layer 23, and the active layer 25 are epitaxially grown on the semipolar main surface 17a and arranged along the direction of the normal component of the c + axis vector VC +. .
  • the first cladding layer 21, the second cladding layer 23, and the active layer 25 extend in the direction of the parallel component of the c + axis vector VC +.
  • the first clad layer 21, the second clad layer 23, and the active layer 25 can form a laser waveguide structure that extends on the semipolar principal surface 17 a of the support base 17.
  • the first cladding layer 21, the second cladding layer 23, and the active layer 25 are epitaxially grown on the semipolar main surface 17a and arranged along the direction of the normal component of the c + axis vector VC +. Therefore, the crystal axis of the semiconductor region 19 is related to the crystal axis of the support base 17. The orientation of the c + axis vector VC + is related in the semiconductor region 19 and the support substrate 17 to provide good end face formation.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 further includes an insulating film 31.
  • the insulating film 31 is provided on the surface 19a of the semiconductor region 19 of the laser structure 13 and covers the surface 19a.
  • the semiconductor region 19 is located between the insulating film 31 and the support base 17.
  • the support base 17 is made of a hexagonal group III nitride semiconductor.
  • the insulating film 31 has an opening 31a.
  • the opening 31a has, for example, a stripe shape.
  • the electrode 15 is in contact with the surface 19a (for example, the second conductivity type contact layer 33) of the semiconductor region 19 through the opening 31a, and extends in the direction of the intersection line.
  • the laser waveguide includes first clad layer 21, second clad layer 23, and active layer 25, and extends in the direction of the intersection line.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 can have a gain waveguide structure.
  • the electrode 15 makes contact with the surface of the semiconductor region 19 through the opening 31 a of the insulating film 31.
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 1 are defined on an axis that passes through the center of the width of the electrode 15 that defines the gain waveguide structure and the width of the opening 31a of the insulating film 31 and is orthogonal to the semipolar principal surface 17a of the support base 17.
  • the direction of the opening 31a or the direction of the electrode 15 can define the direction of the gain waveguide.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 can be applied to a laser device having the ridge structure 24.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 is configured such that the semiconductor region 19 of the laser structure 13 has a ridge structure 24, for example.
  • the electrode 15 is in contact with the upper surface 24 a of the ridge structure 24.
  • the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 are defined on an axis passing through the center of the width of the upper surface 24a of the ridge structure 24 and orthogonal to the semipolar principal surface 17a of the support base 17.
  • the ridge structure 24 can control the distribution width of the current supplied to the active layer 25 and can control the confinement of light, and can adjust the degree of interaction between the light propagating through the laser waveguide and the carrier.
  • the semiconductor region 19 includes a contact layer 33 made of group III nitride and a light guide layer 37 made of group III nitride.
  • the light guide layer 37 is provided between the active layer 25 and the contact layer 33, and is provided between the active layer 25 and the cladding layer 23.
  • the ridge structure 24 preferably has a height HR provided so as to include a part of the contact layer 33 and the light guide layer 37. The height HR of the ridge structure 24 guides the current supplied to the active layer 25 to facilitate adjustment of the current distribution width in the active layer 25.
  • the group III nitride semiconductor laser device 15 can further include a pad electrode 42 provided on the ohmic electrode 15.
  • the pad electrode 42 can be made of, for example, gold, and the ohmic electrode 15 is in contact with the upper surface 19a of the semiconductor region 19 and preferably includes, for example, a Pd electrode.
  • the support base 17 has a first base end face 17 c, and the base end face 17 c is connected to the end face 19 c of the semiconductor region 19.
  • the first reflective film 43a is provided on the first substrate end surface 17c.
  • the support base 17 has a second base end face 17 d, and the base end face 17 d is connected to the end face 19 d of the semiconductor region 19.
  • the second reflective film 43b is provided on the second substrate end face 17d.
  • the first reflective film 43a and the second reflective film 43b are respectively formed on the first base end face 17c and the second base end face 17d continuously from the first end face 19c and the second end face 19d of the semiconductor region 19. It reaches.
  • Each of the first reflective film 43a and the second reflective film 43b can be composed of, for example, a dielectric multilayer film.
  • the first reflective film 43a and the second reflective film 43b are referred to as a first dielectric multilayer film 43a and a second dielectric multilayer film 43b, respectively.
  • each of the first end face 27 and the second end face 29 may be an end face that is not formed by cleavage.
  • the first end face 27 and the second end face 29 may also be referred to as the first fractured face 27 and the second fractured face 29. is there.
  • the first fracture surface 27 and the second fracture surface 29 intersect the mn plane (am plane) defined by the m-axis (a-axis) and the normal axis NX of the hexagonal group III nitride semiconductor.
  • the laser resonator of group III nitride semiconductor laser element 11 includes first and second fractured sections 27 and 29, and a laser waveguide extends from one of the first fractured section 27 and the second fractured section 29 to the other.
  • the laser structure 13 includes a first surface 13a and a second surface 13b, and the first surface 13a is a surface opposite to the second surface 13b.
  • the first and second fractured surfaces 27 and 29 extend from the edge 13c of the first surface 13a to the edge 13d of the second surface 13b.
  • the first and second split sections 27 and 29 are different from the conventional cleavage planes such as the c-plane, m-plane, or a-plane.
  • the first and second fractured faces 27 and 29 constituting the laser resonator intersect with the mn plane. Therefore, it is possible to provide a laser waveguide extending in the direction of the intersecting line between the mn plane and the semipolar plane 17a. Therefore, the group III nitride semiconductor laser device 11 has a laser resonator that enables a low threshold current.
  • the optical waveguide structure in the group III nitride semiconductor laser device 11 will be described.
  • the group III nitride semiconductor laser device 11 includes an n-side light guide layer 35 and a p-side light guide layer 37.
  • the n-side light guide layer 35 includes a first portion 35a and a second portion 35b, and the n-side light guide layer 35 is made of, for example, GaN, InGaN, or the like.
  • the p-side light guide layer 37 includes a first portion 37a and a second portion 37b, and the p-side light guide layer 37 is made of, for example, GaN, InGaN, or the like.
  • the carrier block layer 39 is provided, for example, between the first portion 37a and the second portion 37b.
  • FIG. 2 is a drawing showing the polarization of light emission in the active layer 25 of the group III nitride semiconductor laser device 11. As shown in FIG. 2, the dielectric multilayer films 43a and 43b are provided on the first and second end faces 27 and 29, respectively.
  • the laser light L from the active layer 25 of the laser waveguide oriented in the direction of the crystal axis (along the mn plane) of this embodiment is hexagonal. It is polarized in the direction of the a-axis of the crystal group III nitride semiconductor.
  • the band transition capable of realizing a low threshold current has polarization.
  • the first and second end faces 27 and 29 for the laser resonator are different from the conventional cleavage faces such as c-plane, m-plane or a-plane. However, the first and second end faces 27 and 29 have flatness and perpendicularity as mirrors for the resonator.
  • the c-axis is made to be the main surface as shown in FIG.
  • the light in the LED mode in the group III nitride semiconductor laser device 11 is polarized component I1 in the direction of the a-axis of the group III nitride semiconductor and polarized component I2 in the direction of projecting the c-axis of the group III nitride semiconductor on the main surface.
  • the polarization component I1 is preferably larger than the polarization component I2.
  • the end face 17c of the support base 17 and the end face 19c of the semiconductor region 19 appear on each of the first and second end faces 27 and 29, and the end face 17c and the end face 19c are dielectrics. It is covered with a multilayer film 43a.
  • An angle GAMMA formed by the normal vector NA of the end face 17c of the support substrate 17 and the end face 25c of the active layer 25 and the m-axis vector MA of the active layer 25 is defined by the c-axis and m-axis of the group III nitride semiconductor.
  • the component (GAMMA) 1 is preferably in the range of (ALPHA-5) degrees to (ALPHA + 5) degrees in the first plane S1 defined by the c-axis and m-axis of the group III nitride semiconductor. This angular range is understood as an angle formed by the reference plane extending along the end face 25c of the active layer 25 and the m-plane.
  • This group III nitride semiconductor laser device 11 has an end face that satisfies the above-described perpendicularity with respect to the angle GAMMA taken from one of the c-axis and the m-axis to the other.
  • the component (GAMMA) 2 is preferably in the range of not less than ⁇ 5 degrees and not more than +5 degrees on the second plane S2.
  • GAMMA 2 (GAMMA) 1 2 + (GAMMA) 2 2 .
  • the end faces 27 and 29 of the group III nitride semiconductor laser device 11 satisfy the above-described perpendicularity with respect to an angle defined in a plane perpendicular to the normal axis NX of the semipolar surface 17a.
  • FIG. 3 is a drawing schematically showing a cross section taken in the extending direction of the laser waveguide along a line defined by the c-axis and the m-axis.
  • FIG. 3 shows the relationship between the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1 in the first end face 27 already described.
  • the angle ⁇ 1 is related to the inner product of the vector ENV1 and the c + axis vector VC +.
  • the angle ⁇ 1 is related to the inner product of the vector ENV2 and the c + axis vector VC +.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the support base 17 is oriented in the direction opposite to the ⁇ 000-1> axis direction.
  • the third normal vector ENV3 (unit vector) of the second end face 29 is changed to the second end face 29 and the first face (epi-plane) 13a. On the third edge 13e.
  • the c-axis vector VC ⁇ is inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the third normal vector ENV3 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor of the support base 17 toward the c-axis.
  • the angle ⁇ 2 is preferably in the range of +10 degrees or more and +25 degrees or less, for example.
  • a fourth normal vector ENV4 (unit vector) of the second end face 29 is defined on the second end face 29 and the fourth edge 13f of the second face (substrate back face) 13b.
  • the c-axis vector VC ⁇ is inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the fourth normal vector ENV4 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis of the group III nitride semiconductor of the support base 17 toward the c-axis.
  • the angle ⁇ 2 is preferably in the range of, for example, 0 degrees or more and +5 degrees or less.
  • the angle ⁇ 2 is different from the angle ⁇ 2.
  • the angle formed by the third normal vector ENV3 and the c-axis vector VC- in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 2 (for example, 10 degrees).
  • the angle formed by the fourth normal vector ENV4 and the c-axis vector VC- in the mn plane is a value close to the angle ⁇ 2 (for example, 0 degree or more and 5 An angle in the range of less than or equal to degrees.
  • the light reflection at the second end surface (end surface area near the end surface of the active layer) 29 near the first surface 13a close to the epi surface contributes more to laser oscillation than the light reflection at the second end surface 29 away from the first surface 13a. To do.
  • the angle ALPHA described above has an angle larger than a good angle for the optical resonator, and the second angle near the second surface 13b. Two end faces 29 are provided.
  • the thickness of the support base 17 is preferably 400 ⁇ m or less. This group III nitride semiconductor laser device is good for obtaining a high-quality fractured surface for the laser resonator. In the group III nitride semiconductor laser device 11, the thickness of the support base 17 is further preferably 100 ⁇ m or less. This group III nitride semiconductor laser device 11 is better for obtaining a high-quality fractured surface for the laser resonator. On the other hand, when the thickness is 50 ⁇ m or more, handling becomes easy and the production yield can be improved.
  • the cleavage plane indicated by the low plane index is not used as an end face for the resonator.
  • Such end faces are referred to herein as split sections to distinguish them from cleavage planes.
  • the angle formed between the normal axis NX and the c-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor is preferably 45 degrees or more, and 80 degrees. The following is good. Further, this angle is preferably 100 degrees or more, and preferably 135 degrees or less. If the angle is less than 45 degrees or more than 135 degrees, there is a high possibility that the end face formed by pressing is an m-plane. Further, when the angle is more than 80 degrees and less than 100 degrees, the desired flatness and perpendicularity may not be obtained.
  • the angle ALPHA formed by the normal axis NX and the c axis of the hexagonal group III nitride semiconductor is preferably 71 degrees or more from the viewpoint of forming a fracture surface. It is good that it is below. If the angle is less than 71 degrees, the guide action by c-plane cleavage cannot be used for cleaving, so that the flatness and perpendicularity of the fractured surface may deteriorate. On the other hand, if the angle exceeds 79 degrees, there is a possibility that a laser resonator that can reduce disturbance caused by return light cannot be obtained.
  • the practical plane orientation and angle range are at least the following plane orientation and angle range.
  • the main surface 17a of the support base 17 can be inclined in a range of ⁇ 4 degrees or more and +4 degrees or less from the ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the main surface 17a of the support base 17 can be a ⁇ 20-21 ⁇ plane.
  • the inclination angle ALPHA is preferably 71 degrees or more. If the inclination angle is less than ALPHA, the guide action by c-plane cleavage cannot be used for cleaving, and the flatness and perpendicularity of the fractured surface may deteriorate.
  • the inclination angle ALPHA is preferably 79 degrees or more. If the inclination angle ALPHA is exceeded, there is a possibility that a laser resonator that can reduce disturbance due to the return light cannot be obtained.
  • the support base 17 can be made of any one of GaN, AlN, AlGaN, InGaN, and InAlGaN. When these gallium nitride based semiconductor substrates are used, it is possible to obtain split sections 27 and 29 that can be used as resonators.
  • the main surface 17a of the support base 17 can be GaN, and the support base 17 can be a GaN single crystal.
  • this group III nitride semiconductor laser device light emission in the above wavelength range (wavelength range from blue to green) can be realized, for example, by realizing a laser structure using the GaN main surface.
  • the degree of polarization can be increased, and light confinement can be enhanced by a low refractive index.
  • an InGaN substrate is used, the lattice mismatch rate between the substrate and the light emitting layer can be reduced, and the crystal quality can be improved.
  • the stacking fault density of the support base 17 can be 1 ⁇ 10 4 cm ⁇ 1 or less. Since the stacking fault density is 1 ⁇ 10 4 cm ⁇ 1 or less, there is a low possibility that the flatness and / or perpendicularity of the fractured section will be disturbed due to accidental circumstances.
  • FIG. 4 is a drawing showing the main steps of a method for producing a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • a substrate 51 is shown.
  • the c-axis of the substrate 51 is inclined in the m-axis direction.
  • step S101 a substrate 51 for preparing a group III nitride semiconductor laser device is prepared.
  • the c-axis (vector VC +) of the hexagonal group III nitride semiconductor of the substrate 51 is an angle ALPHA larger than zero with respect to the normal axis NX in the m-axis direction (vector VM) direction of the hexagonal group III nitride semiconductor. It is inclined at.
  • the substrate 51 has a semipolar main surface 51a made of a hexagonal group III nitride semiconductor.
  • the angle ALPHA of the main surface 51a can be in the range of 71 degrees to 79 degrees, for example.
  • a substrate product SP is formed.
  • the substrate product SP is depicted as a substantially disk-shaped member, but the shape of the substrate product SP is not limited to this.
  • the laser structure 55 is formed.
  • the laser structure 55 includes a semiconductor region 53 and a substrate 51.
  • the semiconductor region 53 is formed on the semipolar main surface 51a.
  • a first conductivity type gallium nitride based semiconductor region 57, a light emitting layer 59, and a second conductivity type gallium nitride based semiconductor region 61 are sequentially grown on the semipolar main surface 51a.
  • the gallium nitride based semiconductor region 57 can include, for example, an n-type cladding layer
  • the gallium nitride based semiconductor region 61 can include, for example, a p-type cladding layer.
  • the light emitting layer 59 is provided between the gallium nitride based semiconductor region 57 and the gallium nitride based semiconductor region 61, and may include an active layer, a light guide layer, an electron blocking layer, and the like.
  • the gallium nitride based semiconductor region 57, the light emitting layer 59, and the second conductivity type gallium nitride based semiconductor region 61 are arranged along the normal axis NX of the semipolar principal surface 51a. These semiconductor layers are epitaxially grown on the main surface 51a.
  • the semiconductor region 53 is covered with an insulating film 54.
  • the insulating film 54 is made of, for example, silicon oxide. An opening 54 a of the insulating film 54 is provided.
  • the opening 54a has, for example, a stripe shape.
  • a waveguide vector WV is drawn. In this embodiment, this vector WV extends parallel to the mn plane.
  • a ridge structure may be formed in the semiconductor region 53 prior to the formation of the insulating film 54, and a ridge structure may be formed in the semiconductor region 53 together with the formation of the insulating film 54.
  • a ridge structure may be formed in the semiconductor region 53 together with the formation of the electrode and the electrode.
  • the ridge structure thus formed can include a gallium nitride based semiconductor region 61 processed into a ridge shape.
  • the thickness of the semiconductor region 53 can be, for example, 3 to 4 ⁇ m.
  • the anode electrode 58a and the cathode electrode 58b are formed on the laser structure 55.
  • the back surface of the substrate used for crystal growth is polished to form a substrate product SP having a desired thickness DSUB.
  • the anode electrode 58a is formed on the semiconductor region 53
  • the cathode electrode 58b is formed on the back surface (polishing surface) 51b of the substrate 51.
  • the anode electrode 58a extends in the X-axis direction
  • the cathode electrode 58b covers the entire back surface 51b.
  • a laser bar having an end face for the laser resonator is formed.
  • the end face has an end face angle within a predetermined range.
  • a laser bar is produced from the substrate product SP.
  • the laser bar has a pair of end faces on which a dielectric multilayer film can be formed. Subsequently, an example of manufacturing the laser bar and the end face will be described.
  • a scribe groove is formed in the first surface 63a of the substrate product SP, as shown in FIG.
  • the c-axis of the hexagonal group III nitride semiconductor of the substrate 51 is oriented in the ⁇ 0001> axis direction.
  • This ⁇ 0001> axis direction is represented by a c + axis vector.
  • scribing is preferably performed in a direction intersecting the c + axis vector. This scribing is performed using a laser scriber 10a.
  • a scribe groove 65a is formed by scribing. In part (b) of FIG. 5, five scribe grooves have already been formed, and the formation of the scribe groove 65b has been advanced using the laser beam LB.
  • the length of the scribe groove 65a is shorter than the length of the intersection line AIS between the an plane and the first plane 63a defined by the a-axis and the normal axis NX of the hexagonal group III nitride semiconductor. Irradiation with a laser beam LB is performed on a part of. By irradiation with the laser beam LB, a groove extending in a specific direction and reaching the substrate is formed in the first surface 63a.
  • the scribe grooves 65a can be formed at one edge of the substrate product SP, for example, and the scribe grooves may be arranged at a pitch according to the width of the laser chip.
  • a scribe groove 65 a is formed by scribing, and the scribe groove 65 a reaches the substrate 51 from the surface of the semiconductor region 53.
  • the scribe groove 65 a has an opening 66 a on the surface of the semiconductor region 53 and a bottom 66 b reaching the substrate 51.
  • the reference plane defined by the end of the opening 66a of the scribe groove 65a and the deepest end of the bottom 66b of the scribe groove 65a extends in the direction of the an plane defined by the a-axis and the normal axis NX of the group III nitride semiconductor. Can exist.
  • the scribe grooves 65a are preferably substantially parallel without being bent in the depth direction.
  • the bending direction of the scribe groove 65a is related to the inclination direction of the c-axis.
  • the reduction in the bending of the scribe groove 65a contributes to defining the shapes of the end faces 67a and 67b.
  • step S107 as shown in part (c) of FIG. 5, after the substrate product SP is sandwiched between the sheets 12a and 12b, the substrate product SP is separated by pressing the substrate product SP against the second surface 63b. To form the substrate product SP1 and the laser bar LB1.
  • the pressing is performed using a breaking device such as a blade 69.
  • the blade 69 includes an edge 69a extending in one direction and at least two blade surfaces 69b and 69c defining the edge 69a.
  • the substrate product SP1 is pressed on the support device 71.
  • the support device 71 includes a support surface 71a and a recess 71b, and the recess 71b extends in one direction.
  • the recess 71b is formed in the support surface 71a.
  • the substrate product SP1 is positioned on the recess 71b on the support device 71 by aligning the direction and position of the scribe groove 65a of the substrate product SP1 with the extending direction of the recess 71b of the support device 71.
  • the edge of the breaking device is aligned with the extending direction of the recess 71b, and the edge of the breaking device is pressed against the substrate product SP1 from the direction intersecting the second surface 63b.
  • the intersecting direction is preferably substantially perpendicular to the second surface 63b.
  • the substrate product SP is separated to form the substrate product SP1 and the laser bar LB1.
  • the laser bar LB1 having the first and second end faces 67a and 67b is formed. At these end faces 67a and 67b, at least a part of the light emitting layer is perpendicular to the semiconductor laser and can be applied to the resonant mirror. It has flatness.
  • the formed laser bar LB1 has first and second end surfaces 67a and 67b formed by the above separation, and each of the end surfaces 67a and 67b extends from the first surface 63a to the second surface 63b.
  • the end faces 67a and 67b can constitute a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element and intersect the XZ plane.
  • This XZ plane corresponds to the mn plane defined by the m-axis and the normal axis NX of the group III nitride semiconductor.
  • a waveguide vector WV is shown in each of the laser bars LB0 and LB1.
  • the waveguide vector WV is directed from the end face 67b to the end face 67a.
  • the laser bar LB0 is shown partially broken to show the direction of the c-axis vector VC.
  • the waveguide vector WV forms an acute angle with the c-axis vector VC +.
  • the first and second end surfaces 67a and 67b extend from the edge of the first surface 63a to the edge of the second surface 63b, respectively.
  • a first normal vector ENV1 of the first end face 67a is defined on the edges of the first end face 67a and the first face (epi face) 63a.
  • the c + axis vector VC + forms an angle ⁇ 1 with the first normal vector ENV1 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis to the c axis of the group III nitride semiconductor.
  • the second normal vector ENV2 of the first end surface 67a is defined on the edges of the first end surface 67a and the second surface (substrate back surface) 63b.
  • the c + axis vector VC + forms an angle ⁇ 1 with respect to the second normal vector ENV2 in the mn plane in the direction from the [ ⁇ 1010] axis to the c axis of the group III nitride semiconductor.
  • the scribing and breaking may be performed so that the angle ⁇ 1 is in the range of 10 degrees to 25 degrees and the angle ⁇ 1 is in the range of 0 degrees to 5 degrees.
  • the angle ⁇ 1 is different from the angle ⁇ 1.
  • the angle formed between the normal vector ENV1 and the c-axis is a value close to the angle ⁇ 1 in the mn plane (for example, in the range of 10 degrees to 25 degrees).
  • Angle Since the angle ALPHA is in the range of 71 degrees or more and 79 degrees or less in this range, a good angle for the optical resonator is given to the first end face 67a in the vicinity of the first face 63a.
  • the angle formed between the second normal vector ENV2 and the c-axis is a value close to the angle ⁇ 1 in the mn plane (for example, in the range of 0 ° to 5 °). Angle).
  • the light reflection at the first end face (the end face area near the end face of the active layer) 67a near the first face 63a close to the epi face is larger than the light reflection at the first end face 67a close to the second face 63b away from the first face 63a. It greatly contributes to laser oscillation.
  • the angle ALPHA in this range has the same sign as the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1, and the angle ⁇ 1 is larger than the angle ⁇ 1, so that an angle larger than a good angle for the optical resonator is set to the first end surface near the second surface 63b. Is given to 67a.
  • the substrate product SP is pressed against the second surface 63b.
  • the product SP is separated to form a new substrate product SP1 and a laser bar LB1. Therefore, the first and second end faces 67a and 67b are formed on the laser bar LB1 so as to intersect the mn plane.
  • This end face formation provides sufficient flatness and perpendicularity to the extent that a laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element can be formed on the first and second end faces 67a and 67b.
  • the formed laser waveguide extends in the direction of inclination of the c-axis of the hexagonal group III nitride.
  • an end face of a resonator mirror that can provide this laser waveguide is formed.
  • a new substrate product SP1 and a laser bar LB1 are formed by cleaving the substrate product SP1.
  • separation by pressing is repeated to produce a large number of laser bars.
  • This cleaving is caused by using a scribe groove 65a shorter than the breaking line BRAK of the laser bar LB1.
  • a dielectric multilayer film is formed on the end faces 67a and 67b of the laser bar LB1 to form a laser bar product.
  • This process is performed as follows, for example. First, a dielectric multilayer film is formed on either one of the end faces 67a and 67b of the laser bar LB1. Next, a dielectric multilayer film is formed on either one of the end faces 67a and 67b of the laser bar LB1.
  • the reflectance of the dielectric multilayer on the front side is smaller than the reflectance of the dielectric multilayer on the rear side, most of the laser light is emitted from the front side, and most of the laser light is reflected on the rear side.
  • step S109 the laser bar product is separated into individual semiconductor laser chips.
  • the substrate 51 can be made of any one of GaN, AlN, AlGaN, InGaN, and InAlGaN. When these gallium nitride semiconductor substrates are used, an end face that can be used as a laser resonator can be obtained.
  • the substrate 51 is preferably made of GaN.
  • the semiconductor substrate used for crystal growth is subjected to processing such as slicing or grinding so that the substrate thickness is 400 ⁇ m or less, and the second surface 63b is formed by polishing.
  • the second surface 63b is preferably a polished surface formed by polishing.
  • the substrate thickness is preferably 50 ⁇ m or more.
  • the angle GAMMA described with reference to FIG. 2 is defined also in the laser bar LB1.
  • the component of the angle GAMMA (GAMMA) 1 is in the first plane defined by the c-axis and the m-axis of the group III nitride semiconductor (the plane corresponding to the first plane S1 in the description with reference to FIG. 2). It is preferable that the range is not less than (ALPHA-5) degrees and not more than (ALPHA + 5) degrees.
  • the end faces 67a and 67b of the laser bar LB1 satisfy the above-described perpendicularity with respect to the angle component of the angle GAMMA taken from one of the c-axis and the m-axis to the other.
  • the component (GAMMA) 2 of the angle GAMMA is preferably in the range of ⁇ 5 degrees or more and +5 degrees or less on the second plane (the plane corresponding to the second plane S2 shown in FIG. 2).
  • the end faces 67a and 67b of the laser bar LB1 satisfy the above-described perpendicularity with respect to the angle component of the angle GAMMA defined in the plane perpendicular to the normal axis NX of the semipolar surface 51a.
  • the end faces 67a and 67b are formed by a break by pressing against a plurality of gallium nitride based semiconductor layers epitaxially grown on the semipolar surface 51a. Because of the epitaxial film on the semipolar surface 51a, the end surfaces 67a and 67b are not cleaved surfaces with a low index such as the c-plane, m-plane, or a-plane that have been used as resonator mirrors. However, in the break of the lamination of the epitaxial film on the semipolar surface 51a, the end surfaces 67a and 67b have flatness and perpendicularity applicable as resonator mirrors.
  • the group III nitride semiconductor laser device uses a support base having a c-axis inclined in the m-axis direction.
  • this III-nitride semiconductor laser device includes a laser waveguide extending along a plane defined by the c-axis and the m-axis, it exhibits a low threshold current.
  • a resonator mirror using a cleavage plane cannot be produced.
  • the ⁇ 0001> axis (or ⁇ 000 The quality of the end face can be adjusted according to the direction of (-1> axis).
  • the inventors when forming a scribe groove in a substrate product with a laser scriber, increase the scanning speed of the processing laser, thereby making the scribe groove perpendicular to the main surface of the substrate product. And it has been found that the flatness can be improved.
  • the resonator mirror obtained by the method according to the present embodiment is composed of a plurality of cleavage planes different from the conventional cleavage plane, and is completely different from the conventional cavity mirrors. Therefore, since the component incident on the laser through the end face of the support base in the return light to the semiconductor laser can be eliminated, the influence of the return light on the semiconductor laser can be reduced.
  • resonator mirrors are fabricated using dry etching such as reactive ion etching (RIE).
  • RIE reactive ion etching
  • the resonator mirror is manufactured by scribing and pressing.
  • the end face of the resonator is often determined by observing the appearance of the end face, measuring / evaluating the geometric angle, whether laser oscillation is possible, and the threshold current. Estimating the quality of the. Therefore, there has been a potential demand for an appropriate evaluation method that finds manufacturing conditions that are satisfactory in terms of verticality and flatness.
  • the laser diode was grown by metal organic vapor phase epitaxy as follows. Trimethylgallium (TMGa), trimethylaluminum (TMAl), trimethylindium (TMIn), ammonia (NH 3 ), silane (SiH 4 ), and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) were used as raw materials.
  • TMGa Trimethylgallium
  • TMAl trimethylaluminum
  • TMIn trimethylindium
  • NH 3 ammonia
  • SiH 4 silane
  • Cp 2 Mg biscyclopentadienyl magnesium
  • This GaN substrate can be produced by cutting out from a (0001) GaN ingot grown thick by the HVPE method using a wafer slicing device at an angle in the range of 75 degrees in the m-axis direction.
  • an epitaxial layer for the laser structure shown in FIG. 6 is grown by the following growth procedure. After placing the substrate 71 in the growth furnace, first, an n-type GaN layer (thickness: 500 nm) 72 was grown on the substrate 71. Next, an n-type cladding layer (for example, InAlGaN, thickness: 2000 nm) 73 is grown on the n-type GaN layer 72. Subsequently, a light emitting layer was produced.
  • an n-type light guide layer (for example, GaN, thickness: 200 nm) 74 a and an n-type light guide layer (for example, InGaN, thickness: 150 nm) 74 b were grown on the n-type cladding layer 73.
  • the active layer 75 is grown.
  • the active layer 75 is composed of InGaN (well layer, thickness: 3 nm) and GaN (barrier layer, thickness: 15 nm), and has, for example, a multiple quantum well structure having three periods.
  • an undoped light guide layer for example, InGaN, thickness: 50 nm
  • an electron block layer for example, p-type AlGaN, thickness 100 nm
  • a p-type light guide layer for example, GaN, thickness 200 nm
  • a p-type light guide layer for example, GaN, thickness 200 nm
  • a p-type cladding layer for example, InAlGaN and / or AlGaN, thickness: 400 nm
  • a p-type contact layer for example, GaN thickness: 50 nm
  • An epitaxial substrate EP is grown by these epitaxial growths.
  • a ridge structure is produced by photolithography and etching.
  • a positive resist mask having a width of 2 ⁇ m is formed by photolithography.
  • the laser waveguide direction was oriented so as to be parallel to the direction of the projection component projected on the principal surface with the c-axis.
  • chlorine gas for example, chlorine gas (Cl 2 ) was used.
  • a ridge structure is formed by dry etching using Cl 2 .
  • the etching depth for the ridge structure is 0.7 ⁇ m, for example, and in this embodiment, the semiconductor region of the epitaxial substrate is etched until the AlGaN block layer is exposed.
  • the resist mask was removed.
  • a stripe mask having a width of about 2 ⁇ m was left on the ridge structure using photolithography.
  • the direction of the stripe mask was adjusted to the direction of the ridge structure.
  • SiO 2 is formed on the side surface of the ridge by a vacuum deposition method.
  • the silicon oxide film (for example, SiO 2 film) on the ridge is removed by a lift-off method to form an insulating film 79 having a stripe-shaped opening.
  • An anode electrode and a cathode electrode are then formed to produce a substrate product.
  • the p-side electrode 80a and the n-side electrode 80b are produced to produce a substrate product.
  • the p-side electrode 80a is produced by a vacuum deposition method.
  • the p-side electrode 80a is, for example, Ni / Au.
  • the back surface of this epitaxial substrate is polished and thinned to 80 ⁇ m. The back surface was polished with diamond slurry.
  • An n-side electrode 80b is formed on the polished surface by vapor deposition.
  • the n-side electrode 80b is made of Ti / Al / Ti / Au.
  • a laser scriber capable of irradiating a YAG laser having a wavelength of 355 nm was used, but the laser light source is not limited to this.
  • a scribe groove was formed by directly irradiating the epitaxial surface with laser light through an insulating film of the substrate or an insulating film opening at a pitch of 400 ⁇ m.
  • the pitch of the scribe grooves is the element width of the semiconductor laser, and is, for example, 400 ⁇ m.
  • the scanning speed of the laser scriber is 5 mm / s, for example, and the laser power is 100 mW, for example.
  • a resonant mirror was prepared by cleaving.
  • a laser bar was produced by breaking by pressing the back surface of the substrate product. The pressing is performed using, for example, a breaking device.
  • the blade pressing amount of the breaking device is, for example, 60 ⁇ m.
  • end face coating a dielectric multilayer film in which a silicon oxide film (for example, SiO 2 ) / tantalum oxide film (for example, Ta 2 O 5 ) is combined was used.
  • the dielectric multilayer film is configured by alternately laminating, for example, SiO 2 and TiO 2 .
  • the respective film thicknesses are adjusted in the range of 50 to 100 nm and designed so that the central wavelength of the reflectance is in the range of 500 to 530 nm.
  • FIG. 7 is a drawing showing the formation of scribe grooves.
  • the cross-sectional shape of the scribe groove formed under the two types of conditions is observed in the cross section of the mn plane defined by the m-axis of the GaN substrate and the normal axis of the (20-21) plane.
  • the result of observing the groove shape in the cross section of the mn plane defined by the m-axis and the normal axis of the support base for the scribe groove formed under two kinds of conditions is shown. Part (a) of FIG.
  • 7 shows a cross section of a scribe groove formed under condition A (laser beam output 33 mW and scanning speed 3 mm / s), and the groove depth is approximately 18 ⁇ m.
  • 7B is a scribe groove formed under condition B (laser light output 100 mW, scanning speed 11 mm / s), and the groove depth is approximately 24 ⁇ m.
  • the scribe groove is bent with respect to the normal axis of the epi plane at the bottom of the scribe groove, and the perpendicularity is lowered.
  • the scribe groove changes the traveling direction of the groove from the normal axis direction of the epi surface to the c-axis direction of GaN of the substrate. According to the experiments by the inventors, this change in the traveling direction always bends in the same direction regardless of the scanning direction of the scribing laser, and this is a phenomenon depending on the crystal orientation.
  • the scribe groove shown in part (b) of FIG. 7 no decrease in the perpendicularity in the extending direction is observed. From these comparisons, the inventors can improve the perpendicularity of the scribe groove with respect to the epi surface and improve the flatness of the formed end surface by increasing the scanning speed of the processing laser during laser scribing. I have found that.
  • the relationship between the scanning speed of the processing laser and the perpendicularity of the scribe groove in each case of the laser light output of 33 mW and 100 mW is evaluated by the following method.
  • an image for example, SEM photograph
  • a reference straight line or a reference line segment passing through the position where the scribe mark is formed on the epi plane and the position where the scribe mark is formed on the bottom is drawn.
  • Draw a normal The angle formed by this straight line and the normal is obtained. Based on this angle, the perpendicularity of the scribe groove to the epi plane can be evaluated.
  • a scribe groove can be formed on the back surface of the substrate, and the perpendicularity of the groove with respect to the back surface of the substrate can be similarly evaluated.
  • FIG. 8 is a drawing showing the relationship between the scanning speed of the processing laser and the bending of the scribe groove. From the results shown in part (b) of FIG. 8 and other experimental results of the inventors, the bending of the scribe groove is more strongly related to the laser scanning speed than the laser light output. The bending of the scribe groove is defined by the angle formed by the reference line and the normal line as shown in FIG. 8 (a). Referring to part (b) of FIG. 8, when the scanning speed of the processing laser is 6 mm / s or higher, the deviation angle shown on the vertical axis can be made substantially zero. Regardless of the laser beam output, when the scanning speed of the processing laser is 8 mm / s or more, the deviation angle can be stably reduced to almost zero.
  • the scanning speed is preferably 6 mm / s or more, and the scanning speed is further preferably 8 mm / s or more. In consideration of the scanning speed at which the scribe groove can be stably formed intermittently, it is preferable that the speed is 30 mm / s or less.
  • the relationship between the scanning speed of the machining laser and the bending of the scribe groove is derived, and the desired scanning speed of the machining laser is derived from this relationship. It is good to decide. Also. It is preferable to derive the relationship between the scanning speed of the processing laser and the laser light output and the bending of the scribe groove, and to determine the desired scanning speed of the processing laser from this relationship.
  • Example 3 Scribe grooves are formed using Condition A and Condition B, and the manufactured laser bar is evaluated (energization test) at room temperature.
  • a power source a pulse power source having a pulse width of 500 ns and a duty ratio of 0.1% is used.
  • the metal needle for probe is brought into contact with the laser surface electrode (anode), and the back electrode (cathode electrode) of the laser bar is brought into contact with the metal stage. With this arrangement, the laser bar is energized.
  • the optical output measurement light emitted from the end face of the laser bar is received by a photodiode, and the photocurrent is measured. Based on this measurement, the current-light output characteristic (IL characteristic) is investigated.
  • IL characteristic current-light output characteristic
  • Example 4 The angle of the resonator mirror of the manufactured laser bar is evaluated. A laser microscope is used for this angle evaluation.
  • the laser microscope in the example is equipped with an Ar ion laser having a wavelength of 488 nm.
  • the laser bar is tilted and observed on the support base. This inclination is about 45 degrees in this embodiment.
  • the relative scanning of the laser beam is performed in a direction from one of the processing end surface of the laser bar and the first surface of the laser bar to the other side so that the first surface and the processing end surface of the laser bar meet each other. Then, the processed end face is evaluated using the reflected light of the scanned laser beam.
  • a ZX cross-sectional view is created from observation data obtained by such laser beam scanning. In the ZX sectional view, the perpendicularity of the resonator mirror can be evaluated using the epi plane or the back surface of the substrate as a reference plane.
  • FIG. 9 (b) shows the result of evaluating a laser bar fabricated on a c-plane GaN substrate as an observation example.
  • This laser bar has a resonator mirror having an m-plane.
  • the horizontal axis of the part (b) in FIG. 9 relates to the scanning direction of the laser beam, and shows coordinates in the direction from one of the processing end surface of the laser bar and the first surface of the laser bar to the other.
  • the left vertical axis indicates the coordinates in the normal direction with respect to the support surface of the support base, and the right vertical axis indicates the angle of the machining end surface defined with reference to the first surface of the laser bar.
  • the vertical axis on the right side of part (b) of FIG. 9 indicates that the resonator mirror of this laser bar is formed substantially vertically from the epi surface to the back surface of the substrate.
  • FIG. 10 shows an image obtained by observing the cavity mirror end face of the laser bar manufactured under the condition B with a laser microscope.
  • the end surface below the scribe groove (on the support substrate side) has a streak shape in a direction inclined approximately 30 degrees from the edge direction that is the intersection line between the element surface (for example, the epi surface) and the end surface of the laser bar.
  • the pattern is formed.
  • a streak pattern is formed on the end face of the region where the scribe groove is not formed in the direction of the edge that is the intersection line between the element surface (for example, the epi face) and the end face of the laser bar. ing.
  • FIG. 11 is a drawing showing the evaluation result (verticality) of the end face of the laser bar produced under condition B, obtained by the evaluation method described with reference to FIG.
  • the observation data of the laser microscope shown in part (a) of FIG. 11 is measured in the arrangement shown in part (b) of FIG. 11, and the position corresponding to the laser waveguide (the line passing through the laser light emitting area).
  • the above shows the result of evaluating the laser bar based on the data of the laser microscope scanned along the mn plane.
  • the angle of the end face of the laser bar with respect to the epi plane as the reference plane in the mn plane shows a value of about 90 degrees at the edge position of the epi plane, and then from the epi plane to the back side of the substrate. It decreases almost monotonously in the direction of, and shows a value of about 80 degrees at the edge position on the back surface of the substrate.
  • the perpendicularity of the end face of the laser bar can be evaluated using the scanning of the laser beam.
  • this evaluation evaluates the laser bar end face formed by pressing using the scribe groove formed by the laser scriber in this embodiment
  • the evaluation object is not limited to this, and this evaluation method is
  • the present invention can be applied to the evaluation of the resonator end face formed by dry etching.
  • the attributes of the object to be evaluated are not limited to a specific plane orientation or off-angle range, but the influence of other factors such as the thickness of the substrate can also be used to evaluate the laser bar end face for an optical resonator. Applied.
  • Example 5 The experimental results shown in Example 4 will be considered based on a simple calculation using the crystal structure and lattice constant of a group III nitride semiconductor.
  • FIG. 12 shows a hexagonal crystal lattice which is a crystal structure of gallium nitride.
  • the streak pattern formed on the lower end surface of the scribe groove shown in Example 4 is formed by the intersection of the ( ⁇ 1-120) surface of the support base and the end surface of the laser bar. It can be considered that the step is made.
  • FIG. 13 shows the result of calculating a list of plane orientations (directions different from the a-plane) that form an angle of about 90 degrees with the ⁇ 20-21 ⁇ plane of the GaN substrate for epi growth.
  • the c-plane of GaN forms an angle of approximately 75.1 degrees with the (20-21) plane.
  • the step can be estimated to be 20 nm or less.
  • the laser bar end surface obtained in this example forms an angle of not less than 75 degrees and not more than 80 degrees with the epi plane at the edge position that is the intersection line between the substrate back surface and the laser bar end surface. It is estimated that Further, it is estimated that the laser bar end face obtained in the present embodiment forms an angle of 85 degrees or more and 100 degrees or less with the epi plane at the edge position that is the intersection line between the epi plane and the laser bar end face.
  • the laser bar obtained in this embodiment is used. Since the end face is inclined at an angle of about 10 degrees with respect to the back surface of the substrate at the position of the back surface of the substrate, it can contribute to the reduction of the influence of the return light in the nitride semiconductor laser. Furthermore, in the present embodiment, the laser bar end face satisfying the above angle quality can be formed by single separation of the laser bar from the substrate product, so that the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing cost is reduced accordingly. Suppression is also possible.
  • FIG. 14 is a drawing schematically showing an arrangement relating to laser return light.
  • the end surface of the laser bar on the c + axis vector side when used as a light emitting surface, a part of the return light incident on the semiconductor laser support base is reflected outwardly and incident on the semiconductor laser. Part of the returned light travels toward the back of the substrate away from the optical waveguide due to light refraction.
  • the direction of reflection and refraction of the return light can reduce the return light from reaching the semiconductor region located above the support base, and the end face structure of the present embodiment can contribute to the reduction of return light noise. It becomes.
  • FIG. 15 is a drawing showing the main steps in the method for fabricating a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • step S201 one or a plurality of objects including a group III nitride crystal are prepared.
  • the object has a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • step S202 a processing process for forming an end surface for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device is applied to the object to form a first processing end surface extending from the edge of the first surface of the object.
  • a plurality of machining conditions may be applied to form respective machining end faces.
  • the crystal of the group III nitride semiconductor is exposed at the processed end face.
  • step S203 relative scanning of the laser beam is performed on the first surface and the first processing end surface, and the first processing end surface is evaluated using the reflected light of the scanned laser beam.
  • the scanning is performed so that the laser beam is irradiated so as to cross the edge in the direction from one of the first surface and the processing end surface to the other.
  • the laser light source can be moved, or the object can be moved, and both the laser light source and the object can be moved.
  • the processed end surface angles at a plurality of positions along the axial direction from one of the first surface and the first processed end surface of the object to the other are obtained from the reflected light. .
  • the processing end surface angle is defined as an angle formed by a tangent plane at each position on the first processing end surface with respect to a reference surface extending along the first surface.
  • desired processing conditions are obtained based on a plurality of processing conditions from the evaluation result.
  • the end face is evaluated by the steps so far. This evaluation method is not limited to the evaluation of the resonator end face produced by scribing and breaking by pressing.
  • a substrate used for manufacturing a semiconductor laser is prepared.
  • the substrate can have a main surface made of a group III nitride semiconductor.
  • a substrate product is prepared.
  • the substrate product has a substrate, a semiconductor region grown on the substrate main surface, and an electrode. This preparation is achieved, for example, by the production of the substrate product already described in the examples.
  • another substrate product and a laser bar are formed from the substrate product.
  • the laser bar includes a first end face, and the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device includes a first end face.
  • the first processing end surface is formed.
  • the relative scanning of the laser beam is performed on the first surface and the first processing end surface, and the first processing end surface is evaluated using the laser beam reflected light. According to this evaluation, the tendency of the angle of the first processed end surface with respect to the first surface (that is, the perpendicularity of the first processed end surface) can be obtained from the reflected laser beam.
  • desired machining conditions can be found based on a plurality of machining conditions.
  • processing can be applied to the substrate product and another substrate product and laser bar can be formed from the substrate product. According to this manufacturing method, a manufacturing method having a characteristic distribution near a desired quality is provided. This contributes to yield improvement.
  • the first surface of the object is scribed under a plurality of scribe conditions in step S202-1.
  • the second surface of the object is pressed to form an end face by fracture extending in the direction from the first surface to the second surface of the object.
  • the first fracture surface is evaluated as the first machining end face in step S203-1.
  • Each of the first and second fracture surfaces in this embodiment extends from the first surface of the laser bar to the second surface.
  • a desired scribe condition is determined from a plurality of scribe conditions in step S204-1.
  • the first surface of the substrate product is scribed using the scribe condition determined in step S207-1.
  • the substrate product is separated by pressing the substrate product against the second surface to form another substrate product and a laser bar.
  • the processing for forming the end surface for the optical resonator is performed on an object (for example, a sample) under a plurality of scribing conditions to form the first processing end surface, and then the relative processing of the laser beam is performed as described above.
  • the first processing end surface is evaluated by using the laser beam reflected light by performing a general scan on the first surface and the first processing end surface. According to this evaluation, it is possible to obtain the tendency of the angle change of the first machining end surface with respect to the first surface (that is, the perpendicularity of the first machining end surface) from the reflected laser beam.
  • a desired scribe condition can be found based on a plurality of scribe conditions.
  • the desired scribe conditions can be used to process the substrate product and form another substrate product and laser bar from the substrate product.
  • a manufacturing method having a characteristic distribution near a desired quality is provided. This contributes to yield improvement.
  • Laser microscopes facilitate the evaluation of end faces for optical resonators.
  • a laser scriber can be applied to the scribe.
  • the laser scriber can facilitate scribe control. Scribe conditions can include the scanning speed at the laser scriber and can further include laser power. The adjustment of the scanning speed is effective in controlling the scribe according to the present case.
  • a substrate having a principal surface inclined with respect to a reference plane orthogonal to the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate may be applied.
  • the present invention is applied to a configuration in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • a substrate having a principal surface inclined with respect to a reference plane perpendicular to the a-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate may be applied.
  • the present invention is applied to a configuration in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the a-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • a substrate having a principal surface that is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the m-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate may be applied.
  • the present invention can be applied to a configuration in which the main surface of the substrate is inclined with respect to a reference plane orthogonal to the m-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • a substrate made of a group III nitride semiconductor and having a semipolar main surface may be applied.
  • the first cladding layer, the second cladding layer, and the active layer are epitaxially grown and arranged along the direction of the normal component of the c + axis vector, and the first cladding layer,
  • the second cladding layer and the active layer extend in the direction of the parallel component of the c + axis vector to constitute a laser waveguide structure extending on the semipolar main surface.
  • the first cladding layer, the second cladding layer, and the active layer are epitaxially grown on the semipolar main surface and arranged along the direction of the normal component of the c-axis vector VC.
  • the crystal axis of the semiconductor region is related to the crystal axis of the support substrate.
  • the orientation of the c + axis vector is related in the semiconductor region and the support substrate.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is inclined at an angle with respect to the normal axis of the main surface of the substrate in the direction of the m-axis of the group III nitride semiconductor.
  • the c-axis of the group III nitride semiconductor of the substrate is inclined at an angle with respect to the normal axis in the direction of the a-axis of the group III nitride semiconductor, and the first and second end faces are made of the group III nitride semiconductor.
  • the present invention can be applied to a form that intersects the an plane defined by the a axis and the normal axis of the main surface of the substrate. The an plane is orthogonal to the mn plane.
  • the above evaluation method is applied to a configuration in which the main surface of the substrate extends along a reference plane parallel to any one of the c-plane, a-plane, and m-plane orientations of the group III nitride semiconductor of the substrate. Can do.
  • This manufacturing method can be applied to a form in which the main surface of the substrate extends along a reference plane parallel to any one of the c-plane, a-plane, and m-plane orientation of the group III nitride semiconductor of the substrate.
  • the object to be evaluated includes a group III nitride substrate, and the thickness of the group III nitride substrate can be 400 ⁇ m or less. Processing conditions may include using substrates with different thicknesses.
  • the thickness of the group III nitride substrate can be, for example, 50 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Not only the processing conditions of the end face, but also the relationship between the structure of the laser structure and the end face can be evaluated.
  • FIG. 16 is a drawing showing main steps in a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • the substrate surface orientation described in the manufacturing method described with reference to FIG. 15 is also applied to this embodiment.
  • an object including a hexagonal group III nitride semiconductor crystal is prepared.
  • the object includes a processing end surface formed under processing conditions for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device, a first surface, and a second surface opposite to the first surface.
  • the processing end surface extends along a plane that intersects the first surface and the second surface.
  • the crystal of the group III nitride semiconductor is exposed at the processed end face.
  • the laser beam is scanned on the first surface and the processing end surface so as to cross the edge in the axial direction from one of the first surface and the processing end surface of the object to the other, and the reflected light of the scanned laser beam.
  • the machining end surface angle along the axial direction is obtained from the reflected light, and the processing end surface angle is defined as an angle formed by a tangential plane of the machining end surface with respect to a reference plane extending along the first surface.
  • the evaluation of the processing end surface is provided in relation to the structure of the object and / or processing conditions.
  • FIG. 17 is a drawing showing main steps in a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • the substrate surface orientation described in the manufacturing method described with reference to FIG. 15 is also applied to this embodiment.
  • step S401 an object including a hexagonal group III-nitride crystal is prepared.
  • the object includes a first surface and a second surface opposite to the first surface.
  • step S402 a processing process for forming an end surface for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device is performed on the object under a certain processing condition to form a first processing end surface extending from the edge of the first surface.
  • step S403 the laser beam is scanned on the first surface and the processing end surface so as to cross the edge in the axial direction from one of the first surface and the processing end surface of the object to the other, and the reflected light of the scanned laser beam.
  • the machining end face angle along the axial direction is obtained from the reflected light, and the machining end face angle is defined as an angle formed by the machining end face with respect to a reference plane extending along the first surface.
  • the processing for forming the end face for the optical resonator is performed on an object (for example, a sample) under a plurality of processing conditions to form the first processing end face, and then the laser beam is used as described above.
  • the relative scanning is performed on the first surface and the first processing end surface, and the first processing end surface is evaluated using the laser beam reflected light.
  • the tendency of the angle of the first processed end surface with respect to the first surface that is, the perpendicularity of the first processed end surface
  • the quality of the end face can be examined in association with the processing conditions.
  • a substrate having a main surface made of a group III nitride semiconductor is prepared.
  • a substrate product having a semiconductor region, a substrate and an electrode grown on the main surface of the substrate is prepared.
  • the substrate product is processed using desired processing conditions determined based on the processing conditions to form another substrate product and a laser bar from the substrate product.
  • the laser bar has a first end surface formed by processing.
  • the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser device includes a first end face.
  • the substrate product is processed using the desired processing conditions determined based on the processing conditions, and separated from the substrate product.
  • Substrate products and laser bars can be formed. According to this evaluation method, a distribution matched to the desired quality can be obtained in the manufacture of the group III nitride semiconductor laser device.
  • the use of the evaluation method can improve the production yield.
  • FIG. 18 is a drawing showing main steps in a method for evaluating a scribe groove for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device according to the present embodiment.
  • the substrate surface orientation described in the manufacturing method described with reference to FIG. 15 is also applied to this embodiment.
  • step S501 the laser beam is included under the scribing conditions for the optical resonator of the group III nitride semiconductor laser device, and includes a hexagonal group III nitride semiconductor crystal.
  • the surface of the object is irradiated to form a scribe groove on the surface.
  • step S502 the cross-sectional shape of the scribe groove is obtained.
  • step S503 the extending direction of the scribe groove is estimated from the cross-sectional shape obtained by observation (for example, observation using an SEM or an optical microscope).
  • step S504 based on this estimation result, the relationship between the extending direction of the scribe groove and the scribe processing conditions is determined.
  • step S505 a substrate having a main surface made of a group III nitride semiconductor is prepared.
  • step S506 a substrate product having a semiconductor region, a substrate and an electrode grown on the main surface of the substrate is prepared.
  • step S507 after the evaluation, a scribe groove is formed in the substrate product using desired scribe processing conditions determined based on the scribe processing conditions.
  • step S508 after the scribe groove is formed, another substrate product and a laser bar are formed by pressing the substrate product. This laser bar has a first end face formed by the above processing.
  • the laser resonator of the group III nitride semiconductor laser element includes a first end face.
  • the present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment.
  • the laser resonator capable of reducing disturbance due to return light on the semipolar plane of the substrate in which the c-axis of the group III nitride is inclined in the m-axis direction.
  • a group III nitride semiconductor laser having: Further, according to the present invention, a method for producing this group III nitride semiconductor laser is provided.
  • a method for producing a group III nitride semiconductor laser device capable of adjusting the quality of an end face that emits, reflects and / or transmits laser light. Further, according to the present embodiment, a method for evaluating an end face for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device is provided.
  • a method for evaluating a scribe groove used for forming an end surface for an optical resonator of a group III nitride semiconductor laser device is provided.
  • SYMBOLS 11 Group III nitride semiconductor laser element, 13 ... Laser structure, 13a ... 1st surface, 13b ... 2nd surface, 13c, 13d ... Edge, 15 ... Electrode, 17 ... Support base

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Abstract

III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面上において戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体レーザでは、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるときには、角度α1は10度以上25度以下の範囲であり、角度β1は0度以上5度以下の範囲である。エピ面に近い第1面付近の第1端面では、m-n面内において第1法線ベクトルENV1とc+軸ベクトルVC+との成す角度は、角度α1に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲)を有する。基板裏面付近の第1端面では、m-n面内において第2法線ベクトルENV2とc+軸ベクトルVC+との成す角度は、角度β1に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲)を有する。

Description

III族窒化物半導体レーザ素子、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法、スクライブ溝を評価する方法
 本発明は、III族窒化物半導体レーザ素子、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法、及びスクライブ溝を評価する方法に関する。
 特許文献1は、劈開面及びドライエッチ面の両方を有する窒化物系半導体レーザ素子を開示する。特許文献2及び特許文献3は、半極性面上に作製されたIII族窒化物半導体レーザ素子を開示する。
特開2009-081336号公報 特開2011-003660号公報 特開2011-135016号公報
 特許文献1に示された窒化物系半導体レーザ素子は、(11-22)面からなる主表面を有するn型GaN基板と、(11-22)面上に形成され活性層を含む半導体レーザ素子層とを含む。半導体レーザ素子層の一端面には、共振器のための端面が設けられ、この端面は、n型GaN基板の主表面に対して略垂直な方向に延びる。一方、n型GaN基板は、該n型GaN基板の(0001)劈開面からなる素子分離面を備え、この素子分離面は、共振器の端面に対して約30度の角度で傾斜する。
 特許文献1に示された窒化物系半導体レーザ素子では、共振器のための端面をドライエッチングによって形成した後に、n型GaN基板の(0001)劈開面を劈開により形成する。これ故、窒化物系半導体レーザ素子の作製のための工程が煩雑である。
 特許文献2はIII族窒化物半導体レーザ素子を開示する。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面上において低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有する。また、特許文献3は、III族窒化物半導体レーザ素子を開示する。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面を用いており、また基板の半極性面に平行な平面内においてレーザ共振器のための端面の上端縁及び下端縁における角度を規定すると共に、上端縁及び下端縁における角度が異なるようにレーザ共振器端面を形成している。
 発明者らの知見によれば、m軸の方向にIII族窒化物のc軸が傾斜した基板の半極性面を利用する半導体素子では、<0001>軸(或いは<000-1>軸)の向きに応じて、端面の態様及び端面の品質が異なっており、これを制御できる。
 本発明の一側面は、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面上において、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体レーザを提供することを目的とする。また、本発明の別の側面は、このIII族窒化物半導体レーザを作製する方法を提供することを目的とする。また、本発明の更なる別の側面は、本発明は、レーザ光を出射、反射及び/又は透過させる端面の品質を調整可能な、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法を提供することを目的とする。本発明のまた更なる別の側面は、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法を提供することを目的とする。さらに、本発明の更なるまた別の側面は、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面の形成に用いられるスクライブ溝を評価する方法を提供することを目的とする。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子は、(a)六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、(b)前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられた電極とを備え、前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体の前記c軸は、<0001>軸方向に向いており、前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、前記半導体領域は、窒化ガリウム系半導体層を含む活性層を有し、前記支持基体の前記III族窒化物半導体のc軸から前記III族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が前記半極性主面の法線軸に対して角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下の範囲であり、前記レーザ構造体は第1端面及び第2端面を含み、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体の前記m軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、前記レーザ構造体は第1面及び第2面を含み、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、前記半導体領域は前記第1面と前記支持基体との間に位置し、前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して角度α1で傾斜しており、前記角度α1は、10度以上25度以下の範囲であり、前記第1端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して角度β1で傾斜しており、前記角度β1は、0度以上5度以下の範囲であり、前記第1端面及び前記第2端面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れている。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1の面付近の第1の端面では、m-n面内において第1法線とc軸との成す角度は、角度α1に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、光共振器のために良い角度を第1の面付近の第1の端面に与える。また、基板裏面面付近の第1の端面では、m-n面内において第2法線とc軸との成す角度は、角度β1に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に絶対値に関して角度α1が角度β1よりも大きい。これ故に、光共振器のために良い角度より大きな角度を第2面付近の第1端面に与える。エピ面に近い第1面付近の第1端面(活性層の端面辺りの端面エリア)における光反射は、第1の面から離れた第1の端面における光反射よりもレーザ発振に大きく寄与できると共に、第1の面から離れた第1の端面における光反射はノイズ光として作用し難い。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子は、(a)六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、(b)前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられた電極とを備え、前記支持基体の前記III族窒化物半導体の前記c軸は、<0001>軸方向に向いており、前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、前記半導体領域は、窒化ガリウム系半導体層を含む活性層を含み、前記支持基体の前記III族窒化物半導体のc軸から前記III族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が前記半極性主面の法線軸に対して角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下の範囲であり、前記レーザ構造体は第1端面及び第2端面を含み、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体の前記m軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、前記レーザ構造体は第1面及び第2面を含み、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、前記半導体領域は前記第1面と前記支持基体との間に位置し、前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して角度α1で傾斜しており、前記第1の端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して角度β1で傾斜しており、前記角度α1は前記角度β1と異なり、前記角度α1及び前記角度β1は同じ符号を有し、絶対値に関して前記角度α1は前記角度β1よりも大きく、前記第1端面は、前記c軸と前記m軸の外積の向きに延在する筋状の構造を有し、前記第1端面及び前記第2端面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れている。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1面付近の第1端面では、m-n面内において第1法線とc軸との成す角度が、角度α1に近い値を有する。また、基板裏面面付近の第1の端面では、m-n面内において第2法線とc軸との成す角度が、角度β1に近い値を有する。角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるとき、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に絶対値に関して角度α1が角度β1よりも大きい。エピ面に近い第1面付近の第1端面(活性層の端面辺りの端面エリア)における光反射は、第1面から離れた第1端面における光反射よりもレーザ発振に良好に寄与できると共に、第1面から離れた第1端面における光反射はノイズ光として作用しにくい。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の前記法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、前記レーザ構造体は、前記支持基体の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を含み、前記c+軸ベクトルの前記平行成分は、前記第2端面から前記第1端面への方向を向き、前記レーザ導波路構造は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在することができる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、c+軸ベクトルの平行成分が第2端面から第1端面への方向を向くとき、第1端面において、支持基体端面とc+軸ベクトルの平行成分との成す角度をエピ端面とc+軸ベクトルの平行成分との成す角度より大きくすることができる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の前記法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、前記半導体領域は、第1導電型のIII族窒化物半導体からなる第1のクラッド層と、第2導電型のIII族窒化物半導体からなる第2のクラッド層とを含み、前記活性層は、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層との間に設けられ、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記半極性主面上にエピタキシャルに成長されて前記c軸ベクトルVCの前記法線成分の方向に沿って配列されており、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在し、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記支持基体の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を構成することができる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、第1のクラッド層、第2のクラッド層及び活性層が半極性主面上にエピタキシャルに成長されてc+軸ベクトルVCの前記法線成分の方向に沿って配列されるので、半導体領域の結晶軸が支持基体の結晶軸に関連している。端面形成に際して、c+軸ベクトルの向きが半導体領域及び支持基体において関連づけられている。半導体領域及び基板の破断が、結晶軸との関連に基づいて進行する。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体の前記c軸は、<000-1>軸方向と逆方向に向いており、前記<000-1>軸方向は、c-軸ベクトルによって表され、前記第2端面の第3法線軸が前記第2端面と前記第2面の第3エッジ上において規定され、前記c-軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第3法線軸に対して角度β2で傾斜しており、前記角度β2は、0度から+5度の範囲であり、前記第2の端面の第4法線軸が前記第2端面と前記第1面の第4エッジ上において規定され、前記c-軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第4法線軸に対して角度α2で傾斜しており、前記角度α2は+10度から+25度の範囲であり、第1端面を光出射面となるように第1端面及び第2端面が設けられることができる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、角度α2が角度β2と異なる。エピ面に遠い第2面付近の第2端面では、m-n面内において第3法線とc軸との成す角度は、角度β2に近い値(例えば0度以下+5度以上の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、外部からの戻り光への外部への反射のために良い角度を第2面付近の第2端面に与える。これ故に、エピ面から遠い第2面付近の第2端面(基板端面辺りの端面エリア)における光反射はレーザ発振の安定性の向上に寄与できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記支持基体の厚さは100μm以下であることが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、このような厚さの基板では、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性、垂直性の第1の端面を歩留まりよく形成できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層からのレーザ光は、前記III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光していることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子において、低しきい値電流を実現できるバンド遷移は偏光性を有する。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、当該III族窒化物半導体レーザ素子におけるLEDモードにおける光は、前記六方晶系III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光成分I1と、前記六方晶系III族窒化物半導体のc軸を主面に投影した方向に偏光成分I2を含み、前記偏光成分I1は前記偏光成分I2よりも大きいことができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、LEDモードにおいて大きな発光強度のモードの光を、レーザ共振器を用いてレーザ発振させることができる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記半極性主面は、{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲になることが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、この典型的な半極性面からの微傾斜面において、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性及び垂直性の第1及び第2端面を提供できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記半極性主面は{20-21}面を含むことが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、この典型的な半極性面において、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性及び垂直性の第1及び第2端面を提供できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記支持基体の積層欠陥密度は1×10cm-1以下であることが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、積層欠陥密度が1×10cm-1以下であるので、偶発的な事情により端面共振器の平坦性及び/又は垂直性が乱れる可能性が低い。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記支持基体は、GaN、AlGaN、AlN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な第1及び第2端面を得ることができる。AlN基板又はAlGaN基板を用いるとき、偏光度を大きくでき、また低屈折率により光閉じ込めを強化できる。InGaN基板を用いるとき、基板と発光層との格子不整合率を小さくでき、結晶品質を向上できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記第1及び第2端面の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体多層膜を更に備えることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子においても、破断面に端面コートを適用できる。端面コートにより反射率を調整できる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層は、波長360nm以上600nm以下の光を発生するように設けられた発光領域を含むことができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、半極性面の利用により、LEDモードの偏光を有効に利用したIII族窒化物半導体レーザ素子を得ることができ、低しきい値電流を得ることができる。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層は、波長430nm以上550nm以下の光を発生するように設けられた量子井戸構造を含むことができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、半極性面の利用により、ピエゾ電界の低減と発光層領域の結晶品質向上によって量子効率を向上させることが可能となり、波長430nm以上550nm以下の光の発生に良い。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記III族窒化物半導体レーザ素子は利得導波路構造を有することができる。前記III族窒化物半導体レーザ素子は前記半導体領域上に設けられた絶縁膜を更に備えることができる。前記電極は、前記絶縁膜の開口を通して前記半導体領域に接触を成し、前記角度α1及び前記角度β1は、前記利得導波路構造を規定する前記絶縁膜の前記開口の幅の中心を通り前記支持基体の前記半極性主面に直交する軸上において規定される。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、利得導波路構造を有するレーザ素子に適用される。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記レーザ構造体の前記半導体領域はリッジ構造を有することができる。前記角度α1及び前記角度β1は、前記リッジ構造の上面の幅の中心を通り前記支持基体の前記半極性主面に直交する軸上において規定される。このIII族窒化物半導体レーザ素子は、リッジ構造を有するレーザ素子に適用される。
 本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記第1及び第2の端面は、それぞれ前記第1の面の前記第1エッジから前記第2の面の前記第2エッジまで延在しており、前記第1及び第2の端面の各々における前記活性層の端面は、前記III族窒化物半導体のc軸及びm軸によって規定される第1平面及び前記法線軸に直交する第2平面において-5度以上+5度以下の範囲の角度をなすことができる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子は、c軸及びm軸の一方から他方に取られる角度に関して端面が垂直性を満たすことに加えて、半極性面の法線軸に垂直な面において規定される角度に関して、上記の垂直性を満たす端面を有する。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法は、(a)六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板を準備する工程と、(b)前記半極性主面上に形成された半導体領域と前記基板とを含むレーザ構造体及び電極を有する基板生産物を形成する工程と、(c)前記基板生産物の分離を行う工程とを備え、前記基板の前記III族窒化物半導体の前記c軸は、<0001>軸方向に向いており、前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、前記スクライブは、c+軸ベクトルに交差する方向に行われ、前記基板生産物の分離を行う際に、前記基板生産物の第1の面にスクライブを行うと共に前記基板生産物の第2の面への押圧を加えて、角度α1が10度以上25度以下の範囲であり角度β1が0度以上5度以下の範囲であるレーザバー、及び別の基板生産物を形成し、前記レーザバーは第1の面及び第2の面を有し、前記第1の面は前記第2の面の反対側の面であり、前記レーザバーは、第1端面及び第2端面を有し、前記第1端面及び前記第2端面は前記第1の面から前記第2の面にまで延在し前記分離により形成され、前記第1端面及び前記第2端面は当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成し、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差し、前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して前記角度α1で傾斜しており、前記第1端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して前記角度β1で傾斜し、前記半導体領域は活性層を含み、前記活性層は窒化ガリウム系半導体層を含み、前記半導体領域は前記第1の面と前記基板との間に位置し、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体の[-1010]軸の方向に前記法線軸に対してゼロより大きな角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下であり、前記電極は、前記レーザ構造体上に形成される。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1面付近の第1端面では、m-n面内において第1法線とc軸との成す角度は、角度α1に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、光共振器のために良い角度を第1面付近の第1端面に与える。また、基板裏面面付近の第1端面では、m-n面内において第2法線とc軸との成す角度は、角度β1に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲の角度)を有する。角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に角度α1が角度β1よりも大きいので、光共振器のために良い角度より大きな角度を第2面付近の第1端面に与える。これ故に、エピ面に近い第1面付近の第1端面(活性層の端面辺りの端面エリア)における光反射は、第1面から離れた第1の端面における光反射よりもレーザ発振に大きく寄与できると共に、第1面から離れた第1の端面における光反射がノイズ光として作用しにくい。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記スクライブは、レーザスクライバを用いて行われ、前記スクライブによりスクライブ溝が形成され、前記スクライブ溝の長さは、前記六方晶系III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面と前記第1面との交差線の長さよりも短いことが良い。
 この作製方法によれば、基板生産物の分離により、別の基板生産物及びレーザバーが形成される。この分離は、レーザバーのための分離線に比べて短いスクライブ溝を用いて引き起こされる。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記スクライブによりスクライブ溝が形成され、前記スクライブ溝は、前記半導体領域の表面から前記基板に到達し、前記スクライブ溝は、前記半導体領域の表面における開口と前記基板に到達する底部とを有し、前記スクライブ溝の前記開口の端と前記スクライブ溝の前記底部の端とによって規定される基準平面は前記III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面の方向に延在することができる。
 この製造方法によれば、スクライブ溝の開口の端とスクライブ溝の底部の端とによって規定される基準平面がa-n面に対して実質的に平行であることが良い。基板の主面に対してc軸の傾斜に起因してスクライブ溝が延在方向が曲がることがあるけれども、このスクライブ溝の曲がりの低減は、端面の形状を規定するために寄与する。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板生産物を形成する前記工程において、前記基板は、前記基板の厚さが100μm以下になるように研磨され、前記第2面は前記加工により形成された加工面、又は前記加工面に上に形成された電極を含む面であることが良い。
 この作製方法によれば、このような厚さの基板では、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性、垂直性を満たす第1及び第2の端面を歩留まりよく形成できる。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記半極性主面は{20-21}面を含むことが良い。この作製方法によれば、この典型的な半極性面を用いるIII族窒化物半導体レーザ素子に、レーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性、垂直性を満たす第1及び第2端面を提供できる。
 本発明の別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板は、GaN、AlGaN、AlN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなることができる。この作製方法によれば、これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な第1及び第2端面を得ることができる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法は、(a)第1面及び該第1面に反対側の第2面を有しており六方晶系のIII族窒化物半導体の結晶体を含む一又は複数の物体を準備する工程と、(b)前記III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を形成する加工処理を前記物体に複数の加工条件で行って、前記第1面のエッジから延在する第1加工端面を形成する工程と、(c)前記第1面及び前記第1加工端面の一方から他方へ向かう軸の方向に前記エッジを横切るようにレーザビームの相対的な走査を前記第1面及び前記第1加工端面に行って、該レーザビームの走査を用いて前記第1加工端面の評価を行う工程と、(d)前記評価の結果から、前記複数の加工条件に基づき所望の加工条件を得る工程と、(e)III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する工程と、(f)前記基板の前記主面上に成長された半導体領域、前記基板及び電極を有する基板生産物を準備する工程と、(g)前記所望の加工条件を用いて前記基板生産物の前記加工処理を行うと共に、前記基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程とを備え、前記レーザバーは、前記加工処理により形成された第1端面及び第2端面を有し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、前記III族窒化物半導体の前記結晶体は前記加工端面に露出されており、前記第1加工端面の前記評価では、前記レーザビームの走査の結果から前記軸の方向に沿った加工端面角度を求め、前記加工端面角度は、前記第1面に沿って延在する基準面に対する前記第1加工端面の成す角度として規定される。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に複数の加工条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、上記のようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビーム走査を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビーム反射光から得ることができる。この評価結果に基づき、複数の加工条件に基づき所望の加工条件を見出すことができる。所望の加工条件を用いて、基板生産物に加工処理を施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成できる。この作製方法によれば、共振器端面の製造方法が提供されて、この製造方法によれば、所望の品質に近いところに特性分布を実現できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記第1加工端面を形成する前記工程は、複数のスクライブ条件で前記物体の前記第1面のスクライブを行う工程と、前記物体の前記第1面をスクライブした後に、前記物体の前記第2面を押圧して、前記物体の前記第1面から前記第2面に至る方向に延在する第1破断面を有する第1部分と前記物体の前記第1面から前記第2面に至る方向に延在する第2破断面を有する第2部分とを形成する工程と、前記物体の前記第2面を押圧して、前記物体の前記第1面から前記第2面に至る方向に延在する第1破断面を有する第1部分と前記物体の前記第1面から前記第2面に至る方向に延在する第2破断面を有する第2部分とを形成する工程とを含み、前記一の加工条件を選ぶ前記工程は、前記複数のスクライブ条件から一のスクライブ条件を選ぶ工程を含むことができる。前記別の基板生産物及び前記レーザバーを形成する前記工程は、前記選択されたスクライブ条件を用いて前記基板生産物の第1の面をスクライブする工程と、前記基板生産物の第2面への押圧により前記基板生産物の分離を行って、前記別の基板生産物及び前記レーザバーを形成する工程とを含むことができる。前記第1加工端面の評価を行う前記工程は、前記第1加工端面として前記第1破断面の評価を行う工程を含むことができる。前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、前記第1端面及び前記第2端面の各々は、前記レーザバーの前記第1面から前記第2面にまで延在し、前記半導体領域は前記第1の面と前記基板との間に位置することができる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に複数のスクライブ条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、レーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビームの走査を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビーム走査から得ることができる。この評価結果に基づき、複数のスクライブ条件に基づき所望のスクライブ条件を見出すことができる。所望のスクライブ条件を用いて、基板生産物に加工処理を施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成できる。この作製方法によれば、所望の品質に近いところに特性分布を有する製造方法が提供される。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記レーザビームの前記走査はレーザ顕微鏡を用いて行われることができる。この作製方法によれば、レーザ顕微鏡は、端面の評価を容易にする。本発明に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記スクライブは、レーザスクライバを用いて行われることができる。この作製方法によれば、レーザスクライバはスクライブの制御を容易にする。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記スクライブ条件は、前記レーザスクライバにおける走査速度を含むことができる。この作製方法によれば、走査速度の調整は、本件に係るスクライブの制御に有効である。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸に直交する基準面に対して傾斜していることができる。この作製方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のc軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用される。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のa軸に直交する基準面に対して傾斜していることができる。この作製方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のa軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用される。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のm軸に直交する基準面に対して傾斜していることができる。この作製方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のm軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板は、III族窒化物半導体からなり半極性主面を有し、前記基板の前記III族窒化物半導体の前記c軸は、<0001>軸方向に向いており、前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、前記基板生産物は、前記レーザ構造体、並びに前記レーザ構造体上に形成されたアノード電極及びカソード電極を有し、前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の前記法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、前記半導体領域は、第1導電型のIII族窒化物半導体からなる第1のクラッド層と、第2導電型のIII族窒化物半導体からなる第2のクラッド層とを含み、前記活性層は、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層との間に設けられ、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記半極性主面上にエピタキシャルに成長されて前記c軸ベクトルVCの前記法線成分の方向に沿って配列されており、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在し、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記支持基体の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を構成することができる。
 この作製方法によれば、第1のクラッド層、第2のクラッド層及び活性層が半極性主面上にエピタキシャルに成長されてc+軸ベクトルの法線成分の方向に沿って配列されるので、半導体領域の結晶軸が支持基体の結晶軸に関連している。端面形成に際して、c+軸ベクトルの向きが半導体領域及び支持基体において関連づけられている。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体のm軸の方向に前記法線軸に対して角度で傾斜し、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差することができる。この作製方法は、基板のIII族窒化物半導体のc軸がIII族窒化物半導体のm軸の方向に法線軸に対して角度で傾斜する形態に適用できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸から前記III族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が前記主面の法線軸に対して角度ALPHAで傾斜しており、前記角度ALPHAは、71度以上79度以下の範囲であることができる。この作製方法は、基板のIII族窒化物半導体のc軸からIII族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が主面の法線軸に対して上記の角度ALPHAで傾斜する形態に適用できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記主面は、{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲になることができる。この作製方法では、この典型的な半極性面からの微傾斜面において、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性及び垂直性の端面を形成できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体のa軸の方向に前記法線軸に対して角度で傾斜し、前記第1及び第2端面は、前記III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面に交差することができる。この作製方法は、基板のIII族窒化物半導体のc軸がIII族窒化物半導体のa軸の方向に法線軸に対してゼロより大きい角度で傾斜する形態に適用できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のc面、a面及びm面のいずれかの面方位に平行な基準面に沿って延在することができる。この作製方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のc面、a面及びm面のいずれかの面方位に平行な基準面に沿って延在する形態に適用できる。
 本発明の更なる別の側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、前記物体はIII族窒化物基板を含み、前記III族窒化物基板の厚さは400μm以下であることができる。この作製方法では、端面の加工条件だけでなく、レーザ構造体の構造と端面の品質との関係についても評価可能である。
 本発明のまた更なる別の側面に係る、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法は、(a)第1面及び該第1面に反対側の第2面を有し六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体を準備する工程と、(b)前記物体の第1面及び前記加工端面の一方から他方へ向かう軸の方向に前記エッジを横切るようにレーザビームの走査を前記第1面及び前記加工端面に行って、該レーザビームの走査を用いて前記加工端面の評価を行う工程とを備え、前記物体は、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための加工条件で形成された加工端面を備え、前記加工端面は、前記第1面及び第2面に交差する平面に沿って延在し、前記III族窒化物半導体の前記結晶体は前記加工端面に露出されており、前記加工端面の前記評価では、前記軸の方向に沿った加工端面角度を前記レーザビームの走査の結果から求め、前記加工端面角度は、前記第1面に沿って延在する基準面に対して前記加工端面の成す角度として規定される。この製造方法は、物体の構造及び/又は加工条件に関連づけて加工端面の評価を行うことができる。
 本発明のまた更なる別の側面に係る、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法は、(a)第1面及び該第1面に反対側の第2面を有しており六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体を準備する工程と、(b)前記III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を形成する加工処理をある加工条件で前記物体に行って、前記第1面のエッジから延在する第1加工端面を形成する工程と、(c)前記第1面及び前記第1加工端面の一方から他方へ向かう軸の方向に前記エッジを横切るようにレーザビームの走査を相対的に前記第1面及び前記第1加工端面に行って、該走査されたレーザビームを用いて前記第1加工端面の評価を行う工程とを備える。前記III族窒化物半導体の前記結晶体は前記加工端面に露出されており、前記第1加工端面の前記評価では、前記軸方向に沿った複数の位置における加工端面角度を前記レーザビームの走査の結果から求め、前記加工端面角度は、前記第1面に沿って延在する基準面に対する前記第1加工端面の成す角度として規定される。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法では、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に加工条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、上記のようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビーム反射光を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビームの走査結果から得ることができる。この評価方法によれば、加工条件と対応づけて端面の品質を調べることができる。
 本発明のまた更なる別の側面に係る、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法は、(d)III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する工程と、(e)前記基板の前記主面上に成長された半導体領域、前記基板及び電極を有する基板生産物を準備する工程と、(f)前記評価の後に、前記加工条件に基づき決定された所望の加工条件を用いて前記基板生産物の前記加工処理を行うと共に、前記基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程とを更に備える。前記レーザバーは、前記加工処理により形成された第1端面を有し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1の端面を含む。
 上記の評価方法では、加工条件と対応づけて端面の品質を調べた後に、該加工条件に基づき決定された所望の加工条件を用いて基板生産物の加工処理を施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成することができる。この評価方法によれば、III族窒化物半導体レーザ素子の製造において、所望の品質に合わせた特性分布を得ることができる。
 本発明の更なるまた別の側面に係る、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面の形成に用いられるスクライブ溝を評価する方法は、(a)III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のためのスクライブ加工条件でレーザビームを、六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体の表面に照射して、該表面にスクライブ溝を形成する工程と、(b)該スクライブ溝の断面形状を観察する工程と、(c)前記断面形状から前記スクライブ溝の延在方向を見積もる工程と、(d)前記見積もり結果に基づき、前記スクライブ溝の延在方向とスクライブ加工条件との関係を得る工程とを備える。
 また、スクライブ溝を評価する方法は、(e)III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する工程と、(f)前記基板の前記主面上に成長された半導体領域、前記基板及び電極を有する基板生産物を準備する工程と、(g)前記スクライブ加工条件に基づき決定された所望のスクライブ加工条件を用いて前記基板生産物にスクライブ溝の形成を行う工程と、(h)前記スクライブ溝を形成した後に、前記基板生産物の押圧により別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程とを備えることができる。前記レーザバーは、前記加工処理により形成された第1端面を有し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面を含む。
 本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の良好な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
 以上説明したように、本発明の一側面によれば、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面を用いて、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体レーザが提供される。また、本発明の別の側面によれば、このIII族窒化物半導体レーザを作製する方法が提供される。
 本発明の更なる別の側面によれば、レーザ光を出射、反射及び/又は透過させる端面の品質を調整可能な、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法が提供される。また、本発明のまた更なる別の側面によれば、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法が提供される。
 本発明の更なるまた別の側面によれば、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面の形成に用いられるスクライブ溝を評価する方法が提供される。
図1は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す図面である。 図2は、III族窒化物半導体レーザ素子の活性層における発光の偏光を示す図面である。 図3は、c軸及びm軸によって規定される素子断面を模式的に示す図面である。 図4は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を示す図面である。 図5は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を模式的に示す図面である。 図6は、実施例に係るレーザ構造体及びエピタキシャル基板の構造を示す図面である。 図7は、スクライブ溝の形成を示す図面である。 図8は、加工用レーザの走査速度とスクライブ溝の曲がりとの関係を示す図面である。 図9は、作製したレーザバーの共振器ミラーの角度評価を示す図面である。 図10は、条件Bで作製したレーザバーの共振器ミラー端面をレーザ顕微鏡により観察した像を示す図面である。 図11は、図9を参照しながら説明された評価方法により求めた、条件(B)で作製されたレーザバー端面の垂直性を示す図面である。 図12は、窒化ガリウムの結晶構造である六方晶系の結晶格子を示す図面である。 図13は、エピ成長のためのGaN基板の{20-21}面に90度近傍の角度を成す面方位(a面とは異なる方位)のリストを計算により求めた結果を示す。 図14はレーザ戻り光に関する配置を模式的に示す図面である。 図15は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図16は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法における主要な工程を示す図面である。 図17は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法における主要な工程を示す図面である。 図18は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のためのスクライブ溝を評価する方法における主要な工程を示す図面である。
 本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、III族窒化物半導体レーザ素子、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法、及びスクライブ溝を評価する方法に係る本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
 (第1の実施形態)
図1は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す図面である。III族窒化物半導体レーザ素子11は、レーザ構造体13及びオーミック電極15を備える。レーザ構造体13は、支持基体17及び半導体領域19を含む。支持基体17は、六方晶系のIII族窒化物半導体からなる半極性主面17aを有し、裏面17bを有する。半導体領域19は、支持基体17の半極性主面17a上に設けられている。電極15は、レーザ構造体13の半導体領域19上に設けられる。半導体領域19は活性層25を含む、活性層25は窒化ガリウム系半導体層を含む。
 図1を参照すると、直交座標系S及び結晶座標系CRが描かれている。法線軸NXは、直交座標系SのZ軸の方向に向く。半極性主面17aは、直交座標系SのX軸及びY軸により規定される所定の平面に平行に延在する。また、図1には、代表的なc面Scが描かれている。本実施例では、支持基体17のIII族窒化物半導体の<0001>軸の方向を示すc+軸ベクトル(単位ベクトル)は、III族窒化物半導体のm軸及びa軸のいずれかの結晶軸の方向に、法線ベクトルNV(単位ベクトル)に対して傾斜する。c+軸ベクトルはc+軸ベクトルVC+として表されており、<000-1>軸の方向はc+軸ベクトルと逆方向であり、c-軸ベクトルVC-(単位ベクトル)で表される。図1に示される実施例では、支持基体17の六方晶系III族窒化物半導体のc+軸ベクトルVC+は、六方晶系III族窒化物半導体の[-1010]軸の方向に法線軸NXに対して角度ALPHAで傾斜している。この角度ALPHAは、71度以上79度以下であることが良い。
 レーザ構造体13は、共振器のための第1端面27及び第2端面29を含む。共振器のためのレーザ導波路は、第2端面29から第1端面27まで半極性面17aに沿って延在しており、導波路ベクトルWVは第2端面29から第1端面27への方向を示す。レーザ構造体13の第1及び第2の端面27、29は、III族窒化物半導体の結晶軸(例えばm軸)及び法線軸NXによって規定される基準面に交差する。図1では、第1及び第2端面27、29は六方晶系III族窒化物半導体のm軸(a軸)及び法線軸NXによって規定されるm-n面(a-n面)に交差している。
 支持基体17のIII族窒化物半導体の<0001>軸の方向を示すc+軸ベクトルは、法線軸NXの方向を示す法線ベクトルNVに対してIII族窒化物半導体のm軸の結晶軸の方向に63度以上80度以下の範囲の傾斜角で傾斜しているとき、この角度範囲の半極性面は、インジウムを含むIII族窒化物半導体においてインジウム組成の空間的均一性を提供でき、また高いインジウム組成を可能にする。
 半導体領域19の第1端面19c上に、窒化物半導体レーザダイオード11の光共振器のための第1反射膜43aが設けられる。半導体領域19の第2端面19d上に、該窒化物半導体レーザダイオード11の光共振器のための第2反射膜43bが設けられる。
 第1及び第2端面27、29の各々には、支持基体17の端面17c及び半導体領域19の端面19cが現れている。レーザ構造体13は第1面(エピ面)13a及び第2面(基板裏面)13bを含む。第1面13aは第2面13bの反対側の面である。半導体領域19は第1面13aと支持基体17との間に位置する。第1端面27の第1法線ベクトルENV1(単位ベクトル)が第1端面27と第1面(エピ面)13aの第1エッジ13c上において規定される。c+軸ベクトルVC+はIII族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第1法線ベクトルENV1に対して角度α1で傾斜する。第1端面27の第2法線ベクトルENV2(単位ベクトル)が第1端面27と第2面(基板裏面)13bの第2エッジ13d上において規定される。c+軸ベクトルVC+はIII族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第2法線ベクトルENV2に対して角度β1で傾斜する。角度α1は角度β1と異なる。角度α1及び角度β1は同じ符号を有する。絶対値に関して角度α1は角度β1よりも大きい。第2端面29においても、第1面13a及び第2面13bのエッジにおいて規定される上記のような角度を規定することができ、これらの角度は上記と同様な角度の関係を満たすことができる。第1端面27は、c軸とm軸の外積の向きに延在する筋状の構造を有する。筋状の構造は低指数面と非低指数面、もしくは非低指数面同士が交差することによって形成された段差である。また、発明者らの観察によれば、筋状の構造は例えば20nm以下の段差を有する。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子11によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1面13a付近の第1端面27では、m-n面内において第1法線ENV1とc+軸ベクトルVC+との成す角度は角度α1に近い値を有する。また、基板裏面面17b付近の第1端面27では、m-n面内において第2法線ENV2とc+軸ベクトルVC+との成す角度は角度β1に近い値を有する。角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるときには、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に絶対値に関して角度α1が角度β1よりも大きいとき、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器を作製することができる。
 また、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるときには、この角度範囲において、角度α1は10度以上25度以下の範囲であり、角度β1は0度以上5度以下の範囲であることが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子11によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1の面13a付近の第1端面27では、m-n面内において第1法線ベクトルENV1とc+軸ベクトルVC+との成す角度は、角度α1に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、光共振器のために良好な角度を第1の面13a付近の第1の端面27に与える。また、基板裏面面17b付近の第1の端面27では、m-n面内において第2法線ベクトルENV2とc+軸ベクトルVC+との成す角度は、角度β1に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度ALPHAでは、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に絶対値に関して角度α1が角度β1よりも大きいので、光共振器のために良好な角度より大きな角度を第2面13b付近の第1端面27に与える。これ故に、エピ面に近い第1面13a付近の第1端面(活性層の端面辺りの端面エリア)27における光反射は、第1面13aから離れた第1端面27における光反射よりもレーザ発振に大きく寄与できると共に、第1面13aから離れた第1端面27における光反射は、レーザ導波路と異なる方向に進み、ノイズ源とならない。本実施例では、角度(α1+ALPHA)は81~104度の範囲にあり、角度(β1+ALPHA)は71~84度の範囲にあることができる。第2端面29においても、第1面13a及び第2面13bのエッジにおいて規定される上記のような角度を規定することができ、これらの角度は上記と同様な角度の関係を満たすことができる。
 半導体領域19は、第1のクラッド層21及び第2のクラッド層23を含む。活性層25は、第1のクラッド層21と第2のクラッド層23との間に設けられる。第1のクラッド層21は、第1導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばn型AlGaN、n型InAlGaN等からなる。第2のクラッド層23は、第2導電型の窒化ガリウム系半導体からなり、例えばp型AlGaN、p型InAlGaN等からなる。活性層25の窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層25aである。活性層25は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層25bを含み、z軸の方向に井戸層25a及び障壁層25bは交互に配列されている。井戸層25aは、例えばInGaN等からなり、障壁層25bは例えばGaN、InGaN等からなる。活性層25は、波長360nm以上600nm以下の光を発生するように設けられた発光領域、例えば量子井戸構造を含むことができる。半極性面の利用により、活性層25は、波長430nm以上550nm以下の光の発生に良い。さらには、活性層25は、緑光の波長領域、例えば波長500nm以上550nm以下の波長範囲の光の発生に良い。第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25は、半極性主面17aの法線軸NXに沿って配列されている。法線軸NXは法線ベクトルNVの方向へ延びる。支持基体17のIII族窒化物半導体のc軸Cxはc+軸ベクトルVC+の方向に延びる。
 c+軸ベクトルVC+は、半極性主面17aの法線軸NXの方向の法線成分と半極性主面17aに平行な方向の平行成分とを有する。レーザ構造体13は、支持基体17の半極性主面17a上に延在するレーザ導波路構造を含む。c+軸ベクトルVC+の平行成分は第2端面29から第1端面27への方向を向き、レーザ導波路構造はc+軸ベクトルVC+の平行成分の方向に延在する。このIII族窒化物半導体レーザ素子11によれば、c+軸ベクトルVC+の平行成分が第2端面29から第1端面27への方向を向くとき、第1端面27において、支持基体端面17aとc+軸ベクトルVC+の平行成分との成す角度がエピ端面とc+軸ベクトルの平行成分との成す角度より大きくなる。
 また、第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25は、半極性主面17a上にエピタキシャルに成長されてc+軸ベクトルVC+の法線成分の方向に沿って配列されている。第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25は、c+軸ベクトルVC+の平行成分の方向に延在する。第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25は、支持基体17の半極性主面17a上に延在するレーザ導波路構造を構成することができる。この構造では、第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25が半極性主面17a上にエピタキシャルに成長されてc+軸ベクトルVC+の法線成分の方向に沿って配列されるので、半導体領域19の結晶軸が支持基体17の結晶軸に関連している。c+軸ベクトルVC+の向きが半導体領域19及び支持基体17において関連づけられて、良質な端面形成が提供される。
 III族窒化物半導体レーザ素子11は、絶縁膜31を更に備える。絶縁膜31は、レーザ構造体13の半導体領域19の表面19a上に設けられ、また表面19aを覆っている。半導体領域19は絶縁膜31と支持基体17との間に位置する。支持基体17は六方晶系III族窒化物半導体からなる。絶縁膜31は開口31aを有する。開口31aは、例えばストライプ形状を成す。本実施例のようにc軸がm軸(a軸)の方向に傾斜するとき、開口31aは半導体領域19の表面19aと上記のm-n面(a-n面)との交差線の方向に延在する。交差線は導波路ベクトルWVの向きに延在する。
 電極15は、開口31aを介して半導体領域19の表面19a(例えば第2導電型のコンタクト層33)に接触を成しており、上記の交差線の方向に延在する。III族窒化物半導体レーザ素子11では、レーザ導波路は、第1のクラッド層21、第2のクラッド層23及び活性層25を含み、また上記の交差線の方向に延在する。
 III族窒化物半導体レーザ素子11は利得導波路構造を有することができる。電極15は、絶縁膜31の開口31aを通して半導体領域19の表面に接触を成す。角度α1及び角度β1は、利得導波路構造を規定する電極15の幅及び絶縁膜31の開口31aの幅の中心を通り支持基体17の半極性主面17aに直交する軸上において規定される。開口31aの向き又は電極15の向きが、利得導波路の向きを規定することができる。
 また、III族窒化物半導体レーザ素子11は、リッジ構造24を有するレーザ素子に適用されることができる。III族窒化物半導体レーザ素子11は、例えばレーザ構造体13の半導体領域19がリッジ構造24を有するように構成される。電極15は、リッジ構造24の上面24aに接触を成す。角度α1及び角度β1は、リッジ構造24の上面24aの幅の中心を通り支持基体17の半極性主面17aに直交する軸上において規定される。リッジ構造24は、活性層25に供給される電流の分布幅を制御できると共に光の閉じ込めを制御でき、レーザ導波路を伝搬する光とキャリアとの相互作用の程度を調整できる。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、半導体領域19は、III族窒化物からなるコンタクト層33と、III族窒化物からなる光ガイド層37とを含む。光ガイド層37は活性層25とコンタクト層33との間に設けられ、また活性層25とクラッド層23との間に設けられる。リッジ構造24はコンタクト層33と光ガイド層37の一部を含むように設けられた高さHRを有することが良い。リッジ構造24の高さHRは活性層25に供給される電流をガイドして活性層25内での電流分布幅の調整を容易にする。
 支持基体17の裏面17bには別の電極41が設けられ、電極41は例えば支持基体17の裏面17bを覆っている。III族窒化物半導体レーザ素子15は、オーミック電極15上に設けられたパッド電極42を更に備えることができる。パッド電極42は例えば金からなることができ、オーミック電極15は半導体領域19の上面19aに接触を成しており、また例えばPd電極を含むことが良い。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、支持基体17は第1基体端面17cを有し、この基体端面17cは半導体領域19の端面19cに繋がれている。第1反射膜43aは第1基体端面17c上に設けられている。支持基体17は第2基体端面17dを有し、この基体端面17dは半導体領域19の端面19dに繋がれている。第2反射膜43bは第2基体端面17d上に設けられる。この形態においては、第1反射膜43a及び第2反射膜43bは、それぞれ、半導体領域19の第1端面19c及び第2端面19dから連続して第1基体端面17c及び第2基体端面17d上に至る。
 第1反射膜43a及び第2反射膜43bの各々は、例えば誘電体多層膜によって構成されることができる。引き続く説明では、第1反射膜43a及び第2反射膜43bは、それぞれ、第1誘電体多層膜43a及び第2誘電体多層膜43bとして参照する。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、第1端面27及び第2端面29の各々は、へき開では形成されない端面であることができる。本件では、第1端面27及び第2端面29を低指数のへき開面と区別するために、第1端面27及び第2端面29を第1割断面27及び第2割断面29として参照することもある。第1割断面27及び第2割断面29は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸(a軸)及び法線軸NXによって規定されるm-n面(a-m面)に交差する。III族窒化物半導体レーザ素子11のレーザ共振器は第1及び第2割断面27、29を含み、第1割断面27及び第2割断面29の一方から他方に、レーザ導波路が延在している。レーザ構造体13は第1面13a及び第2面13bを含み、第1面13aは第2面13bの反対側の面である。第1及び第2割断面27、29は、第1面13aのエッジ13cから第2面13bのエッジ13dまで延在する。第1及び第2割断面27、29は、c面、m面又はa面といったこれまでのへき開面とは異なる。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子11によれば、レーザ共振器を構成する第1及び第2割断面27、29がm-n面に交差する。これ故に、m-n面と半極性面17aとの交差線の方向に延在するレーザ導波路を設けることができる。これ故に、III族窒化物半導体レーザ素子11は、低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有することになる。
 III族窒化物半導体レーザ素子11における光導波構造について説明する。III族窒化物半導体レーザ素子11は、n側の光ガイド層35及びp側の光ガイド層37を含む。n側光ガイド層35は、第1の部分35a及び第2の部分35bを含み、n側光ガイド層35は例えばGaN、InGaN等からなる。p側光ガイド層37は、第1の部分37a及び第2の部分37bを含み、p側光ガイド層37は例えばGaN、InGaN等からなる。キャリアブロック層39は、例えば第1の部分37aと第2の部分37bとの間に設けられる。
 図2は、III族窒化物半導体レーザ素子11の活性層25における発光の偏光を示す図面である。図2に示されるように、誘電体多層膜43a、43bは、それぞれ、第1及び第2端面27、29に設けられる。
 図2の(b)部に示されるように、本実施の形態の結晶軸の(m-n面に沿った)方向に向きづけられたレーザ導波路の活性層25からのレーザ光Lは六方晶系III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光している。このIII族窒化物半導体レーザ素子11において、低しきい値電流を実現できるバンド遷移は偏光性を有する。レーザ共振器のための第1及び第2端面27、29は、c面、m面又はa面といったこれまでのへき開面とは異なる。しかしながら、第1及び第2の端面27、29は共振器のための,ミラーとしての平坦性、垂直性を有する。これ故に、第1及び第2端面27、29とこれらの端面27、29間に延在するレーザ導波路とを用いて、図2の(b)部に示されるように、c軸を主面に投影した方向に偏光する遷移による発光I2よりも強い遷移による発光I1を利用して低しきい値のレーザ発振が可能になる。III族窒化物半導体レーザ素子11におけるLEDモードにおける光は、III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光成分I1と、III族窒化物半導体のc軸を主面に投影した方向に偏光成分I2を含み、偏光成分I1は前記偏光成分I2よりも大きいことが良い。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、第1及び第2端面27、29の各々には、支持基体17の端面17c及び半導体領域19の端面19cが現れており、端面17c及び端面19cは誘電体多層膜43aで覆われている。支持基体17の端面17c及び活性層25における端面25cの法線ベクトルNAと活性層25のm軸ベクトルMAとの成す角度GAMMAは、III族窒化物半導体のc軸及びm軸によって規定される第1平面S1において規定される成分(GAMMA)と、第1平面S1及び法線軸NXに直交する第2平面S2において規定される成分(GAMMA)とによって規定される。成分(GAMMA)は、III族窒化物半導体のc軸及びm軸によって規定される第1平面S1において(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下の範囲であることが良い。この角度範囲は、活性層25の端面25cに沿って延在する参照面とm面との成す角度として理解される。このIII族窒化物半導体レーザ素子11は、c軸及びm軸の一方から他方に取られる角度GAMMAに関して、上記の垂直性を満たす端面を有する。また、成分(GAMMA)は第2平面S2において-5度以上+5度以下の範囲であることが良い。ここで、GAMMA=(GAMMA) +(GAMMA) である。このとき、III族窒化物半導体レーザ素子11の端面27、29は、半極性面17aの法線軸NXに垂直な面において規定される角度に関して上記の垂直性を満たす。
 図3は、c軸及びm軸によって規定される線に沿ってレーザ導波路の延在方向にとられる断面を模式的に示す図面である。図3は、既に説明した第1端面27における角度α1及び角度β1の関係を示す。角度α1はベクトルENV1とc+軸ベクトルVC+との内積に関連づけられている。角度β1はベクトルENV2とc+軸ベクトルVC+との内積に関連づけられている。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、支持基体17のIII族窒化物半導体のc軸は、<000-1>軸方向と逆方向に向いている。c-軸ベクトルVC-によって表される<000-1>軸方向を用いて、第2端面29の第3法線ベクトルENV3(単位ベクトル)が第2端面29と第1面(エピ面)13aの第3エッジ13e上において規定される。c-軸ベクトルVC-は、支持基体17のIII族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第3法線ベクトルENV3に対して角度α2で傾斜する。角度α2は例えば+10度以上+25度以下の範囲であることが良い。
 また、第2端面29の第4法線ベクトルENV4(単位ベクトル)が第2端面29と第2面(基板裏面)13bの第4エッジ13f上において規定される。c-軸ベクトルVC-は、支持基体17のIII族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第4法線ベクトルENV4に対して角度β2で傾斜する。角度β2は、例えば0度以上+5度以下の範囲であることが良い。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子11によれば、角度α2が角度β2と異なる。エピ面に近い第1面13a付近の第2端面29では、m-n面内において第3法線ベクトルENV3とc-軸ベクトルVC-との成す角度は、角度α2に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、光共振器のために良好な角度を第1面13a付近の第2端面29に与える。また、基板裏面面17b付近の第2端面29では、m-n面内において第4法線ベクトルENV4とc-軸ベクトルVC-との成す角度は、角度β2に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲の角度)を有する。エピ面に近い第1面13a付近の第2端面(活性層の端面辺りの端面エリア)29における光反射が、第1面13aから離れた第2端面29における光反射よりもレーザ発振に大きく寄与する。角度α2及び角度β2は同じ符号を有すると共に絶対値において角度α2が角度β2よりも大きいので、上記の角度ALPHAは、光共振器のために良好な角度より大きな角度を第2面13b付近の第2端面29に与える。
 再び図1を参照すると、III族窒化物半導体レーザ素子11では、支持基体17の厚さは400μm以下であることが良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子では、レーザ共振器のための良質な割断面を得るために良い。III族窒化物半導体レーザ素子11では、支持基体17の厚さは100μm以下であることが更に良い。このIII族窒化物半導体レーザ素子11では、レーザ共振器のための良質な割断面を得るために更に良い。また、厚さ50μm以上では、ハンドリングが容易になり、生産歩留まりを向上させることができる。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、低面指数で示されるへき開面を共振器のための端面に利用しない。このような端面は、この明細書では、へき開面と区別するために割断面として参照される。発明者らの知見によれば、割断面の利用のためには、法線軸NXと六方晶系III族窒化物半導体のc軸との成す角度は45度以上であることが良く、また80度以下であることが良い。また、この角度は100度以上であることが良く、また135度以下であることが良い。45度未満及び135度を越える角度では、押圧により形成される端面がm面からなる可能性が高くなる。また、80度を越え100度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、破断面の形成の観点から、法線軸NXと六方晶系III族窒化物半導体のc軸との成す角度ALPHAは71度以上であることが良く、また79度以下であることが良い。71度未満の角度では、c面劈開によるガイド作用を割断に利用できないため割断面の平坦性及び垂直性が悪化する可能性がある。また、79度を越える角度では、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器が得られないおそれがある。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、III族窒化物半導体のc軸が窒化物半導体のm軸の方向に傾斜するとき、実用的な面方位及び角度範囲は、少なくとも以下の面方位及び角度範囲を含む。例えば、支持基体17の主面17aが、{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲で傾斜することができる。また、支持基体17の主面17aが、{20-21}面であることができる。
 III族窒化物半導体レーザ素子11では、傾斜角ALPHAは71度以上であることが良い。この傾斜角ALPHA未満だと、c面劈開によるガイド作用を割断に利用できないため割断面の平坦性及び垂直性が悪化する可能性がある。また、傾斜角ALPHAは79度以上であることが良い。この傾斜角ALPHAを超えると、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器が得られないおそれがある。
 支持基体17は、GaN、AlN、AlGaN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなることができる。これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な割断面27、29を得ることができる。
 支持基体17の主面17aはGaNであることができ、また支持基体17はGaN単結晶体であることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、GaN主面を用いたレーザ構造体の実現により、例えば上記の波長範囲(青色から緑色までの波長範囲)における発光を実現できる。また、AlN又はAlGaN基板を用いるとき、偏光度を大きくでき、また低屈折率により光閉じ込めを強化できる。InGaN基板を用いるとき、基板と発光層との格子不整合率を小さくでき、結晶品質を向上できる。また、III族窒化物半導体レーザ素子11では、支持基体17の積層欠陥密度は1×10cm-1以下であることができる。積層欠陥密度が1×10cm-1以下であるので、偶発的な事情により割断面の平坦性及び/又は垂直性が乱れる可能性が低い。
 図4は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を示す図面である。図5の(a)部を参照すると、基板51が示されている。本実施例では、基板51のc軸がm軸の方向に傾斜している。工程S101では、III族窒化物半導体レーザ素子の作製のための基板51を準備する。基板51の六方晶系III族窒化物半導体のc軸(ベクトルVC+)は、六方晶系III族窒化物半導体のm軸方向(ベクトルVM)の方向に法線軸NXに対してゼロより大きい角度ALPHAで傾斜している。これ故に、基板51は、六方晶系III族窒化物半導体からなる半極性主面51aを有する。本実施の形態に係る製造方法では、主面51aの角度ALPHAは例えば71度以上79度以下の範囲であることができる。
 工程S102では、基板生産物SPを形成する。図5の(a)部では、基板生産物SPはほぼ円板形の部材として描かれているけれども、基板生産物SPの形状はこれに限定されるものではない。
 基板生産物SPを得るために、まず、工程S103において、レーザ構造体55を形成する。レーザ構造体55は、半導体領域53及び基板51を含む。半導体領域53は半極性主面51a上に形成される。半導体領域53を形成するために、半極性主面51a上に、第1導電型の窒化ガリウム系半導体領域57、発光層59、及び第2導電型の窒化ガリウム系半導体領域61を順に成長する。窒化ガリウム系半導体領域57は例えばn型クラッド層を含み、窒化ガリウム系半導体領域61は例えばp型クラッド層を含むことができる。発光層59は窒化ガリウム系半導体領域57と窒化ガリウム系半導体領域61との間に設けられ、また活性層、光ガイド層及び電子ブロック層等を含むことができる。窒化ガリウム系半導体領域57、発光層59、及び第2導電型の窒化ガリウム系半導体領域61は、半極性主面51aの法線軸NXに沿って配列されている。これらの半導体層は主面51a上にエピタキシャル成長される。半導体領域53上は、絶縁膜54で覆われている。絶縁膜54は例えばシリコン酸化物からなる。絶縁膜54の開口54aを有する。開口54aは例えばストライプ形状を成す。図5の(a)部を参照すると、導波路ベクトルWVが描かれており、本実施例では、このベクトルWVはm-n面に平行に延在する。必要な場合には、絶縁膜54の形成に先立って、半導体領域53にリッジ構造を形成しても良く、絶縁膜54の形成と共に半導体領域53にリッジ構造を形成しても良く、絶縁膜54の形成及び電極の形成と共に半導体領域53にリッジ構造を形成しても良い。このように形成されたリッジ構造は、リッジ形状に加工された窒化ガリウム系半導体領域61を含むことができる。半導体領域53の厚みは例えば3~4μmであることができる。
 工程S104では、レーザ構造体55上に、アノード電極58a及びカソード電極58bが形成される。また、基板51の裏面に電極を形成する前に、結晶成長に用いた基板の裏面を研磨して、所望の厚さDSUBの基板生産物SPを形成する。電極の形成では、例えばアノード電極58aが半導体領域53上に形成されると共に、カソード電極58bが基板51の裏面(研磨面)51b上に形成される。アノード電極58aはX軸方向に延在し、カソード電極58bは裏面51bの全面を覆っている。これらの工程により、基板生産物SPが形成される。基板生産物SPは、第1面63aと、これに反対側に位置する第2面63bとを含む。半導体領域53は第1面63aと基板51との間に位置する。
 次いで、工程S105では、レーザ共振器のための端面を有するレーザバーを形成する。端面は所定範囲の端面角度を有する。本実施例では、基板生産物SPからレーザバーを作製する。レーザバーは、誘電体多層膜を形成可能な一対の端面を有する。引き続き、レーザバー及び端面の作製の一例を説明する。
 工程S106では、図5の(b)部に示されるように、基板生産物SPの第1の面63aにスクライブ溝を形成する。基板51の六方晶系III族窒化物半導体のc軸は<0001>軸方向に向く。この<0001>軸方向がc+軸ベクトルによって表される。本実施の形態においてスクライブは、c+軸ベクトルに交差する方向に行われることが良い。また、このスクライブは、レーザスクライバ10aを用いて行われる。スクライブによりスクライブ溝65aが形成される。図5の(b)部では、5つのスクライブ溝が既に形成されており、レーザビームLBを用いてスクライブ溝65bの形成が進められている。スクライブ溝65aの長さは、六方晶系III族窒化物半導体のa軸及び法線軸NXによって規定されるa-n面と第1面63aとの交差線AISの長さよりも短く、交差線AISの一部分にレーザビームLBの照射が行われる。レーザビームLBの照射により、特定の方向に延在し基板に到達する溝が第1面63aに形成される。スクライブ溝65aは例えば基板生産物SPの一エッジに形成されることができ、またスクライブ溝は、レーザチップの幅に合わせたピッチで配列されていてもよい。
 スクライブによりスクライブ溝65aが形成され、該スクライブ溝65aは半導体領域53の表面から基板51に到達する。図5の(d)部に示されるように、スクライブ溝65aは、半導体領域53の表面における開口66aと基板51に到達する底部66bとを有する。スクライブ溝65aの開口66aの端とスクライブ溝65aの底部66bの最深端とによって規定される基準平面はIII族窒化物半導体のa軸及び法線軸NXによって規定されるa-n面の方向に延在することができる。スクライブ溝65aは深さ方向に曲がらずにほぼ平行であることが良い。このスクライブ溝65aの曲がりの方向は、c軸の傾斜方向に関連している。このスクライブ溝65aの曲がりの低減は、端面67a、67bの形状を規定するために寄与する。
 工程S107では、図5の(c)部に示されるように基板生産物SPをシート12a、12bに挟んだ後に、基板生産物SPの第2の面63bへの押圧により基板生産物SPの分離を行って、基板生産物SP1及びレーザバーLB1を形成する。押圧は、例えばブレード69といったブレイキング装置を用いて行われる。ブレード69は、一方向に延在するエッジ69aと、エッジ69aを規定する少なくとも2つのブレード面69b、69cを含む。また、基板生産物SP1の押圧は支持装置71上において行われる。支持装置71は、支持面71aと凹部71bとを含み、凹部71bは一方向に延在する。凹部71bは、支持面71aに形成されている。基板生産物SP1のスクライブ溝65aの向き及び位置を支持装置71の凹部71bの延在方向に合わせて、基板生産物SP1を支持装置71上において凹部71bに位置決めする。凹部71bの延在方向にブレイキング装置のエッジの向きを合わせて、第2面63bに交差する方向からブレイキング装置のエッジを基板生産物SP1に押し当てる。交差方向は第2面63bにほぼ垂直方向であることが良い。これによって、基板生産物SPの分離を行って、基板生産物SP1及びレーザバーLB1を形成する。押し当てにより、第1及び第2端面67a、67bを有するレーザバーLB1が形成され、これらの端面67a、67bでは、少なくとも発光層の一部は半導体レーザの共振ミラーに適用可能な程度の垂直性及び平坦性を有する。
 形成されたレーザバーLB1は、上記の分離により形成された第1及び第2の端面67a、67bを有し、端面67a、67bの各々は、第1の面63aから第2の面63bにまで延在する。これ故に、端面67a、67bは、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成でき、XZ面に交差する。このXZ面は、III族窒化物半導体のm軸及び法線軸NXによって規定されるm-n面に対応する。レーザバーLB0、LB1の各々に、導波路ベクトルWVが示されている。導波路ベクトルWVは、端面67bから端面67aの方向に向いている。図5の(c)部において、レーザバーLB0は、c軸ベクトルVCの向きを示すために一部破断して示されている。導波路ベクトルWVはc軸ベクトルVC+と鋭角を成す。
 第1及び第2端面67a、67bは、それぞれ第1面63aのエッジから第2面63bのエッジまで延在する。第1端面67aの第1法線ベクトルENV1が第1端面67aと第1面(エピ面)63aのエッジ上において規定される。c+軸ベクトルVC+は、III族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第1法線ベクトルENV1に対して角度α1を成す。また、第1端面67aの第2法線ベクトルENV2が第1端面67aと第2面(基板裏面)63bのエッジ上において規定される。c+軸ベクトルVC+は、III族窒化物半導体の[-1010]軸からc軸に向かう方向にm-n面内において第2法線ベクトルENV2に対して角度β1を成す。
 スクライブ及びブレイキングは、角度α1が10度以上25度以下の範囲であると共に角度β1が0度以上5度以下の範囲であるように行われることが良い。
 この作製方法によれば、角度α1が角度β1と異なる。エピ面に近い第1面67a付近の第1端面67aでは法線ベクトルENV1とc軸との成す角度は、m-n面内において角度α1に近い値(例えば10度以上25度以下の範囲の角度)を有する。この範囲の角度は、角度ALPHAが71度以上79度以下の範囲であるので、光共振器のために良好な角度を第1面63a付近の第1端面67aに与える。また、基板裏面面63b付近の第1端面67aでは、第2法線ベクトルENV2とc軸との成す角度は、m-n面内において角度β1に近い値(例えば0度以上5度以下の範囲の角度)を有する。エピ面に近い第1面63a付近の第1端面(活性層の端面辺りの端面エリア)67aにおける光反射は、第1面63aから離れ第2面63bに近い第1端面67aにおける光反射よりもレーザ発振に大きく寄与する。この範囲の角度ALPHAは、角度α1及び角度β1は同じ符号を有すると共に角度α1が角度β1よりも大きいので、光共振器のために良好な角度より大きな角度を第2面63b付近の第1端面67aに与える。
 また、この方法によれば、六方晶系III族窒化物半導体のa軸の方向に基板生産物SPの第1面63aをスクライブした後に、基板生産物SPの第2面63bへの押圧により基板生産物SPの分離を行って、新たな基板生産物SP1及びレーザバーLB1を形成する。これ故に、m-n面に交差するように、レーザバーLB1に第1及び第2端面67a、67bが形成される。この端面形成によれば、第1及び第2端面67a、67bに当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性及び垂直性が提供される。形成されたレーザ導波路は、六方晶系III族窒化物のc軸の傾斜の方向に延在している。この方法では、このレーザ導波路を提供できる共振器ミラー端面を形成している。
 この方法によれば、基板生産物SP1の割断により、新たな基板生産物SP1及びレーザバーLB1が形成される。工程S107では、押圧による分離を繰り返して、多数のレーザバーを作製する。この割断は、レーザバーLB1の割断線BREAKに比べて短いスクライブ溝65aを用いて引き起こされる。
 工程S108では、レーザバーLB1の端面67a、67bに誘電体多層膜を形成して、レーザバー生産物を形成する。この工程は、例えば以下のように行われる。まず、レーザバーLB1の端面67a、67bのいずれか一方に誘電体多層膜を形成する。次いで、レーザバーLB1の端面67a、67bのいずれか他方に誘電体多層膜を形成する。フロント側の誘電体多層膜の反射率が、リア側の誘電体多層膜の反射率より小さいとき、このフロント側からレーザ光の多くは出射され、このリア側でレーザ光の大部分は反射される。
 工程S109において、このレーザバー生産物を個々の半導体レーザのチップに分離する。
 また、基板51は、GaN、AlN、AlGaN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなることができる。これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、レーザ共振器として利用可能な端面を得ることができる。基板51はGaNからなることが良い。
 基板生産物SPを形成する際に、結晶成長に使用された半導体基板は、基板厚が400μm以下になるようにスライス又は研削といった加工が施され、第2の面63bが研磨により形成された加工面であることができる。この基板厚では、割断を使用するとき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性、垂直性を歩留まりよく得られる。また、割断を使用するとき、イオンダメージの無い端面67a、67bを形成できる。第2の面63bが研磨により形成された研磨面であることが良い。また、基板生産物SPを比較的容易に取り扱うためには、基板厚が50μm以上であることが良い。
 本実施の形態に係るレーザ端面の製造方法では、レーザバーLB1においても、図2を参照しながら説明された角度GAMMAが規定される。レーザバーLB1では、角度GAMMAの成分(GAMMA)は、III族窒化物半導体のc軸及びm軸によって規定される第1平面(図2を参照した説明における第1平面S1に対応する面)において(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下の範囲であることが良い。レーザバーLB1の端面67a、67bは、c軸及びm軸の一方から他方に取られる角度GAMMAの角度成分に関して上記の垂直性を満たす。また、角度GAMMAの成分(GAMMA)は、第2平面(図2に示された第2平面S2に対応する面)において-5度以上+5度以下の範囲であることが良い。このとき、レーザバーLB1の端面67a、67bは、半極性面51aの法線軸NXに垂直な面において規定される角度GAMMAの角度成分に関して上記の垂直性を満たす。
 端面67a、67bは、半極性面51a上にエピタキシャルに成長された複数の窒化ガリウム系半導体層への押圧によるブレイクによって形成される。半極性面51a上へのエピタキシャル膜であるが故に、端面67a、67bは、これまで共振器ミラーとして用いられてきたc面、m面、又はa面といった低面指数のへき開面ではない。しかしながら、半極性面51a上へのエピタキシャル膜の積層のブレイクにおいて、端面67a、67bは、共振器ミラーとして適用可能な平坦性及び垂直性を有する。
 本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子は、m軸の方向に傾斜したc軸を有する支持基体を用いる。このIII窒化物半導体レーザ素子が、c軸及びm軸によって規定される面に沿って延在するレーザ導波路を備えるとき、低いしきい値電流を示す。しかし、この導波路の向きでは、劈開面を利用した共振器ミラーを作製することができない。
 発明者らの知見によれば、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面を利用する半導体素子では、製造方法の制御により、<0001>軸(或いは<000-1>軸)の向きに応じて端面の品質を調整できる。
 その制御の一例として、発明者らは、レーザスクライバで基板生産物にスクライブ溝を形成する際に、加工用レーザの走査速度を上昇させることにより、基板生産物の主面に対するスクライブ溝の垂直性および平坦性の向上が可能であることを見出している。
 このような制御により、低しきい値電流でレーザ発振を可能とする共振器ミラー面の作製が可能になる。本実施の形態に従う方法で得られる共振器ミラーは、いずれも従来の劈開面とは異なる複数の劈開面で構成されており、またこれまでの共振器ミラーとは全く異なる。それ故に、半導体レーザへの戻り光のうち、支持基体の端面を介してレーザ内に入射する成分を排除できるので、半導体レーザにおける戻り光の影響を低減できる。
 いくつかの先行技術においては、反応性イオンエッチング(RIE)といったドライエッチングを用いて共振器ミラーを作製している。一方、本実施の形態では、スクライブ及び押圧により共振器ミラーを作製している。これらの方法を用いる共振器ミラーの作製では、多くの場合、端面の外観の観察、幾何学的な角度の測定・評価、レーザ発振の可否、やしきい値電流の大小等によって、共振器端面の品質を見積もっている。これ故に、垂直性や平坦性の点において満足する製造条件を見いだす適切な評価方法が潜在的に求められていた。また、基板への押圧により作製した端面(割断面)を共振器ミラーとして利用するIII族窒化物半導体レーザ素子では、より安定な品質を提供できる共振器ミラーの作製方法が望まれており、この作製方法を見出すために有用な端面評価方法が望まれている。
 (実施例1)
以下の通り、レーザダイオードを有機金属気相成長法により成長した。原料にはトリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリメチルインジウム(TMIn)、アンモニア(NH)、シラン(SiH)、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CpMg)を用いた。基板71として、{20-21}GaN基板を準備した。このGaN基板は、HVPE法で厚く成長した(0001)GaNインゴットからm軸方向に75度の範囲の角度でウエハスライス装置を用いて切り出して作製可能である。
 この基板を反応炉内のサセプタ上に配置した後に、図6に示されるレーザ構造体のためのエピタキシャル層を以下の成長手順で成長する。基板71を成長炉に配置した後に、まず、基板71上にn型GaN層(厚さ:500nm)72を成長した。次に、n型クラッド層(例えばInAlGaN、厚さ:2000nm)73をn型GaN層72上に成長する。引き続き、発光層を作製した。まず、n型光ガイド層(例えばGaN、厚さ:200nm)74a及びn型光ガイド層(例えばInGaN、厚さ:150nm)74bをn型クラッド層73上に成長した。次いで、活性層75を成長する。この活性層75は、InGaN(井戸層、厚さ:3nm)及びGaN(障壁層、厚さ:15nm)から構成され、例えば3周期からなる多重量子井戸構造を有する。この後に、アンドープ光ガイド層(例えばInGaN、厚さ:50nm)76a、電子ブロック層(例えばp型AlGaN、厚さ100nm)76b及びp型光ガイド層(例えばGaN、厚さ200nm)76cを活性層75上に成長する。次に、p型クラッド層(例えばInAlGaN及び/又はAlGaN、厚さ:400nm)77を発光層上に成長する。最後に、p型コンタクト層(例えば、GaN厚さ:50nm)78をp型クラッド層77上に成長した。これらのエピタキシャル成長によりエピタキシャル基板EPを成長する。
 このエピタキシャル基板EPを用いて、フォトリソグラフィ法及びエッチング法によりリッジ構造を作製する。例えば、幅2μmのリッジ構造を作製するために、フォトリソグラフィによって幅2μmのポジ型レジストのマスクを形成する。レーザ導波路方向は、c軸を主面に投影した投影成分の方向に平行になるように向き付けした。ドライエッチングには、例えば塩素ガス(Cl)を用いた。Clを用いたドライエッチングによってリッジ構造を作製する。リッジ構造のためのエッチング深さは、例えば0.7μmであり、本実施例ではAlGaNブロック層が露出するまでエピタキシャル基板の半導体領域のエッチングを行う。エッチングの後に、レジストマスクを除去した。フォトリソグラフィを用いて約幅2μmのストライプマスクをリッジ構造上に残した。ストライプマスクの向きはリッジ構造の向きに合わせた。この後に、リッジ側面にSiOを真空蒸着法で形成する。絶縁膜の蒸着の後に、リフトオフ法によってリッジ上のシリコン酸化膜(例えばSiO膜)を除去して、ストライプ状開口部を有する絶縁膜79を形成する。次いで、アノード電極及びカソード電極を形成して、基板生産物を作製する。具体的には、絶縁膜79を形成した後、p側電極80a及びn側電極80bを作製して基板生産物を作製する。このために、p側電極80aを真空蒸着法によって作製する。p側電極80aは例えばNi/Auであった。このエピタキシャル基板の裏面を研磨して、80μmまで薄くする。裏面の研磨は、ダイヤモンドスラリーを用いて行われた。研磨面には、n側電極80bを蒸着により形成する。n側電極80bはTi/Al/Ti/Auから成る。
 この基板生産物からスクライブによってレーザバーを作製するために、波長355nmのYAGレーザを照射可能なレーザスクライバを用いたが、レーザ光源はこれに限定されるものではない。400μmピッチで基板の絶縁膜、もしくは絶縁膜開口箇所を通してエピ表面に直接レーザ光を照射することによって、スクライブ溝を形成した。スクライブ溝のピッチは、半導体レーザの素子幅であり、例えば400μmである。レーザスクライバのレーザビームの走査速度は例えば5mm/sであり、レーザパワーは例えば100mWである。ブレードを用いて、共振ミラーを割断により作製した。基板生産物の裏面の押圧によりブレイクすることによって、レーザバーを作製した。押圧は、例えばブレイキング装置を用いて行われる。ブレイキング装置のブレード押込み量は、例えば60μmである。
 この後に、端面コートを行った。端面コートとして、シリコン酸化膜(例えばSiO)/タンタル酸化膜(例えばTa)を組み合せた誘電体多層膜を用いた。レーザバーの端面に真空蒸着法によって誘電体多層膜をコーティングする際には、誘電体多層膜を例えばSiOとTiOを交互に積層して構成する。それぞれの膜厚は、50~100nmの範囲で調整して反射率の中心波長が500~530nmの範囲になるように設計する。
 (実施例2)
レーザスクライバでエピ表面(例えば第1面)にスクライブ溝を形成する条件の実験を説明する。図7は、スクライブ溝の形成を示す図面である。2種類の条件で形成したスクライブ溝の断面形状を、GaN基板のm軸及び(20-21)面の法線軸によって規定されるm-n面の断面で観察する。2種類の条件で形成したスクライブ溝について、支持基体のm軸及び法線軸によって規定されるm-n面の断面で溝形状を観察した結果を示す。図7の(a)部は、条件A(レーザ光出力33mW及び走査速度3mm/s)で形成したスクライブ溝の断面を示し、溝の深さはおよそ18μmである。また、図7の(b)部は、条件B(レーザ光出力100mW、走査速度11mm/s)で形成したスクライブ溝であり、溝の深さはおよそ24μmである。図7の(a)部を見ると、スクライブ溝の最底部で、エピ面の法線軸に対してスクライブ溝が曲がり、その垂直性が低下している。エピ面から基板裏面への方向に進むにつれて、スクライブ溝はエピ面の法線軸の方向から基板のGaNのc-軸の方向に溝の進行方向を変化させている。発明者らの実験によれば、この進行方向の変化は、スクライブ加工用レーザの走査方向に関係なく常に同じ向きに曲がり、このことから、結晶方位に依存した現象である。一方、図7の(b)部に示されるスクライブ溝では、延在方向の垂直性の低下は観察されない。これらの比較から、発明者らは、レーザスクライブ時の加工用レーザの走査速度を上昇させることにより、エピ面に対するスクライブ溝の垂直性の向上および形成された端面の平坦性の向上を可能にすることを見出している。
 レーザ光出力33mW、100mWの各場合での、加工用レーザの走査速度とスクライブ溝の垂直性との関係を以下の方法で評価する。まず、例えば走査型電子顕微鏡の像(例えばSEM写真)を準備する。このSEM写真上において、エピ面でスクライブ痕が形成されている位置と最底部でスクライブ痕が形成されている位置とを通過する参照直線又は参照線分(参照線)を描くと共に、エピ面の法線も描く。この直線と法線とのなす角度を求める。この角度に基づき、エピ面に対するスクライブ溝の垂直性を評価できる。必要な場合には、基板裏面にスクライブ溝を形成することができ、基板裏面に対するこの溝の垂直性も同様に評価できる。
 図8は、加工用レーザの走査速度とスクライブ溝の曲がりとの関係を示す図面である。図8の(b)部に示された結果、及び発明者らの他の実験結果から、スクライブ溝の曲がりは、レーザ光出力よりはレーザ走査速度に強く関係している。スクライブ溝の曲がりは、図8の(a)部に示されるように、参照線と法線との成す角度で規定される。図8の(b)部を参照すると、加工用レーザの走査速度が6mm/s以上であるとき、縦軸に示されるずれ角を実質的にゼロにできる。また、レーザ光出力に関わらず、加工用レーザの走査速度が8mm/s以上であるとき、安定してずれ角をほぼゼロにまで低減できる。これらの結果から、走査速度は6mm/s以上であることが良く、また走査速度は8mm/s以上であることが更に良い。また、間欠的にスクライブ溝を安定して形成できる走査速度を考慮するとき、30mm/s以下であることが良い。
 図8に示される結果は、レーザスクライバの機種に依存する可能性もあるので、加工用レーザの走査速度とスクライブ溝の曲がりとの関係を導くと共に、この関係から所望の加工用レーザの走査速度を決定することが良い。また。加工用レーザの走査速度及びレーザ光出力とスクライブ溝の曲がりとの関係を導くと共に、この関係から所望の加工用レーザの走査速度を決定することが良い。
 (実施例3)
条件A及び条件Bを用いてスクライブ溝を形成し、作製したレーザバーの評価(通電試験)を室温にて行う。電源として、パルス幅500ns、デューティ比0.1%のパルス電源を用いる。実験では、レーザ表面電極(アノード)にプローブ用金属針が接触されると共に、レーザバーの裏面電極(カソード電極)を金属製のステージに接触される。この配置により、レーザバーに通電を行う。光出力測定では、レーザバー端面からの発光をフォトダイオードで受光して、その光電流を測定する。この測定に基づき、電流-光出力特性(I-L特性)を調査する。条件A及び条件Bで作製したレーザバーの発振しきい値電流の平均値と標準偏差を以下に示す。
条件、発振チップ数、平均値(mA)、標準偏差(mA)。
条件A:191、  101.7、 37.1。
条件B:196、   82.2、 23.4。
この結果から、条件(B)でレーザバーを作製することにより、発振しきい値電流の平均値および標準偏差をともに低減できる。これは、条件(B)でスクライブ溝の垂直性および平坦性が改善したことにより、共振器ミラーの品質も安定化したことを示すと理解される。また、レーザ作製の歩留まりも向上する。
 (実施例4)
作製したレーザバーの共振器ミラーの角度評価を行う。この角度評価には、レーザ顕微鏡を使用する。実施例におけるレーザ顕微鏡は波長488nmのArイオンレーザを搭載する。
 図9の(a)部に模式的に示されるように、支持台上においてレーザバーを傾斜させて観察する。この傾斜は、本実施例ではおよそ45度の角度である。レーザバーの加工端面及びレーザバーの第1面の一方から他方へ向かう方向に、レーザバーの第1面及び加工端面が出会うエッジを横切るようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行って、該走査されたレーザビームの反射光を用いて加工端面の評価を行う。このようなレーザビームの走査により得られる観察データからZ-X断面図を作成する。Z-X断面図において、エピ面又は基板裏面を基準面として、共振器ミラーの垂直性を評価することができる。
 図9の(b)部に、観察例として、c面GaN基板上に作製されたレーザバーを評価した結果を示す。このレーザバーは、m面からなる共振器ミラーを有する。図9の(b)部の横軸は、レーザビームの走査方向に関連しており、レーザバーの加工端面及びレーザバーの第1面の一方から他方へ向かう方向における座標を示す。左側の縦軸は支持台の支持面に対する法線方向における座標を示し、右側の縦軸は、レーザバーの第1面を基準にして規定された加工端面の角度を示す。図9の(b)部の右側の縦軸は、このレーザバーの共振器ミラーがエピ面から基板裏面にわたって略垂直に形成されていることを示す。
 この評価方法を用いて、条件Bで作製したレーザバーの共振器ミラーを観察する。図10は、条件Bで作製したレーザバーの共振器ミラー端面をレーザ顕微鏡により観察した像を示す。図10を参照すると、スクライブ溝の下(支持基体側)の端面に、素子表面(例えばエピ面)とレーザバーの端面との交線であるエッジの方向からおよそ30度傾斜した方向に、筋状の模様が形成されている。また、図10を参照すると、スクライブ溝を形成していない領域の端面には、素子表面(例えばエピ面)とレーザバーの端面との交線であるエッジの方向に、筋状の模様が形成されている。
 次に、図11は、図9を参照しながら説明された評価方法により求めた、条件Bで作製されたレーザバー端面の評価結果(垂直性)を示す図面である。図11の(a)部に示されたレーザ顕微鏡の観察データは、図11の(b)部に示された配置において測定され、レーザ導波路に対応する位置(レーザ光出射エリアを通過するライン上)においてm-n面に沿って走査されたレーザ顕微鏡のデータに基づきレーザバーを評価した結果を示す。図11によれば、m-n面内での、エピ面を基準面にしたレーザバー端面の角度は、エピ面のエッジの位置で約90度の値を示した後に、エピ面から基板裏面への方向に概ね単調に減少していき、基板裏面のエッジの位置では約80度の値を示す。
 このように、レーザビームの走査を利用してレーザバー端面の垂直性を評価できる。この評価は、本実施例では、レーザスクライバにより形成されたスクライブ溝を用いて押圧により形成したレーザバー端面を評価しているけれども、評価の対象物はこれに限定されることなく、この評価方法は、例えばドライエッチングにより形成された共振器端面の評価に適用できる。また、評価の対象物の属性は、特定の面方位やオフ角範囲に限定されることなく、基板の厚さ等の他の要因の影響についても、光共振器のためのレーザバー端面の評価に適用される。
 (実施例5)
実施例4で示した実験結果について、III族窒化物半導体の結晶構造や格子定数を用いた簡単な計算に基づき考察する。図12は、窒化ガリウムの結晶構造である六方晶系結晶格子を示す。図12を参照しながら考察すると、実施例4に示したスクライブ溝の下の端面に形成される筋状模様は、支持基体の(-1-120)面とレーザバー端面とが交差することによって形成された段差であると考えることができる。
 次に、図13は、エピ成長のためのGaN基板の{20-21}面に90度近傍の角度を成す面方位(a面とは異なる方位)のリストを計算により求めた結果を示す。図13の(a)部は、(-101m)面(m=1、2、…)と(20-21)面との成す角度を、ミラー指数mの関数として図示したものである。図13の(b)部に示された配置において計算で求めた面方位では、GaNのc面は(20-21)面とおよそ75.1度の角度を成す。図13を参照すると、実施例4に示したエピ面とレーザバー端面との交線であるエッジの方向に走る筋状模様は、例えば(-101m)面と(-101(m+1))面とが交差することによって形成された段差であると考えることができる。また、レーザ顕微鏡による観察データから作成した断面(例えば図9を参照)の観察ではレーザバー端面に顕著な凹凸構造が確認できないことから、上記段差は20nm以下であると見積もることができる。
 他の複数の実験を重ねた結果、本実施例で得られるレーザバー端面は、基板裏面とレーザバー端面との交線であるエッジの位置では、エピ面と75度以上80度以下の角度を成していると見積もられる。また、本実施例で得られるレーザバー端面は、エピ面とレーザバー端面との交線であるエッジの位置では、エピ面と85度以上100度以下の角度を成すと見積もられる。
 また、半導体レーザへの戻り光のうちの大部分が、活性層の端面ではなく支持基体の端面で反射して半導体レーザの導波路内に入射することを考慮すると、本実施例で得られるレーザバー端面は、基板裏面の位置において基板裏面を基準にして10度程度の角度で傾いているので、窒化物系半導体レーザにおいて戻り光の影響の低減に寄与できる。さらに、本実施例においては上記の角度品質を満たすレーザバー端面を、基板生産物からのレーザバーの一回の分離によって形成できるので、製造工程を簡素にすることが可能となり、それに伴って製造コストの抑制も可能となる。
 図14は、レーザ戻り光に関する配置を模式的に示す図面である。図14に示されるように、c+軸ベクトル側のレーザバー端面を光出射面として用いるとき、半導体レーザの支持基体に入射する戻り光の一部が外向きに反射されると共に、半導体レーザ内に入射した戻り光の一部は光の屈折により光導波路から離れる基板裏面に向かって進行する。この戻り光の反射及び屈折の向きにより、戻り光が支持基体上方に位置する半導体領域に到達することを低減でき、本実施の形態の端面構造は、戻り光ノイズの低減に寄与することが可能となる。
 (第2の実施形態)
図15は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
 この作製方法においては、工程S201では、III族窒化物の結晶体を含む一又は複数の物体を準備する。該物体は、第1面及び該第1面に反対側の第2面を有している。工程S202では、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を形成する加工処理を物体に適用して、物体の第1面のエッジから延在する第1加工端面を形成する。複数の物体に対しては、それぞれ、複数の加工条件を適用して、それぞれの加工端面を形成してもよい。III族窒化物半導体の結晶体は加工端面に露出されている。工程S203では、レーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行って、該走査されたレーザビームの反射光を用いて第1加工端面の評価を行う。上記の走査は、レーザビームが上記の第1面及び加工端面の一方から他方への方向にエッジを横切るように照射されるように行われる。相対的な走査のために、レーザ光源を移動することができ、或いは物体を移動することができ、レーザ光源及び物体の両方を移動することができる。第1加工端面の評価では、実施例4の例示のように、物体の第1面及び第1加工端面の一方から他方へ向かう軸方向に沿った複数の位置における加工端面角度を反射光から求める。加工端面角度は、第1面に沿って延在する基準面に対して第1加工端面上の個々の位置における接平面が成す角度として規定される。工程S204では、評価の結果から複数の加工条件に基づき所望の加工条件を得る。これまでの工程により、端面の評価が行われる。この評価方法は、スクライブ形成及び押圧によるブレイクにより作製された共振器端面の評価に限定されるものではない。
 次いで、工程S205では、半導体レーザの作製に用いる基板を準備する。この基板は、III族窒化物半導体からなる主面を有することができる。工程S206では、基板生産物を準備する。この基板生産物は、基板、該基板主面上に成長された半導体領域、及び電極を有する。この準備は、例えば既に実施例において説明された基板生産物の作製により達成される。工程S207では、所望の加工条件を用いて基板生産物の加工処理を行った後に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成する。このレーザバーは、加工処理により形成された第1の端面を含む、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は第1の端面を備える。
 このIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法では、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に複数の加工条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、上記のようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビーム反射光を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビーム反射光から得ることができる。この評価結果に基づき、複数の加工条件に基づき所望の加工条件を見出すことができる。所望の加工条件を用いて、加工処理を基板生産物に施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成できる。この作製方法によれば、所望の品質に近いところに特性分布を有する製造方法が提供される。これは、歩留まり向上に寄与する。
 良い実施例としては、第1加工端面を形成する工程(工程S202)では、工程S202-1において、複数のスクライブ条件で物体の第1面のスクライブを行う。工程S202-2において、物体の第1面をスクライブした後に、物体の第2面を押圧して、物体の第1面から第2面に至る方向に延在する破断による端面を形成する。また、第1加工端面の評価を行う工程(工程S203)では、工程S203-1において、第1加工端面として第1破断面の評価を行う。この実施例における第1及び第2破断面の各々は、レーザバーの第1の面から第2の面にまで延在する。さらに、一の加工条件を選ぶ工程(工程S204)では、工程S204-1において複数のスクライブ条件から所望のスクライブ条件を決定する。別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程(工程S207)では、工程S207-1において、決定されたスクライブ条件を用いて基板生産物の第1面をスクライブする。工程S207-2において、基板生産物の第2面への押圧により基板生産物の分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する。
 この作製法では、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に複数のスクライブ条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、上記のようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビーム反射光を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度変化の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビーム反射光から得ることができる。この評価結果に基づき、複数のスクライブ条件に基づき所望のスクライブ条件を見出すことができる。所望のスクライブ条件を用いて、基板生産物に加工処理を施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成できる。この作製方法によれば、所望の品質に近いところに特性分布を有する製造方法が提供される。これは歩留まり向上に寄与する。
 レーザビームの走査にレーザ顕微鏡を適用することが良い。レーザ顕微鏡は、光共振器のための端面の評価を容易にする。また、スクライブにレーザスクライバを適用することができる。レーザスクライバはスクライブの制御を容易にすることができる。スクライブ条件は、レーザスクライバにおける走査速度を含むことができ、レーザパワーを更に含むことができる。走査速度の調整は、本件に係るスクライブの制御に有効である。
 端面の評価を適用可能な対象物として、基板のIII族窒化物半導体のc軸に直交する基準面に対して傾斜する主面の基板を適用してもよい。基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のc軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用される。
 端面の評価を適用可能な対象物として、基板のIII族窒化物半導体のa軸に直交する基準面に対して傾斜する主面の基板を適用してもよい。基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のa軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用される。
 端面の評価を適用可能な対象物として、基板のIII族窒化物半導体のm軸に直交する基準面に対して傾斜する主面の基板を適用してもよい。基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のm軸に直交する基準面に対して傾斜している形態に適用できる。
 端面の評価を適用可能な対象物として、III族窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板を適用してもよい。この半極性面上に、第1のクラッド層、第2のクラッド層及び活性層がエピタキシャルに成長されてc+軸ベクトルの法線成分の方向に沿って配列されており、第1のクラッド層、第2のクラッド層及び活性層がc+軸ベクトルの平行成分の方向に延在して、半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を構成する。この作製方法によれば、第1のクラッド層、第2のクラッド層及び活性層が半極性主面上にエピタキシャルに成長されてc軸ベクトルVCの法線成分の方向に沿って配列されるので、半導体領域の結晶軸が支持基体の結晶軸に関連している。端面形成に際して、c+軸ベクトルの向きが半導体領域及び支持基体において関連づけられている。
 上記の評価方法は、基板のIII族窒化物半導体のc軸がIII族窒化物半導体のm軸の方向に基板主面の法線軸に対して角度で傾斜して、第1及び第2の端面がm-n面に交差する形態に適用されることができる。また、基板のIII族窒化物半導体のc軸がIII族窒化物半導体のa軸の方向に法線軸に対して角度で傾斜して、第1及び第2の端面が、III族窒化物半導体のa軸及び基板主面の法線軸によって規定されるa-n面に交差する形態に適用されることができる。a-n面はm-n面に直交する。
 上記の評価方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のc面、a面及びm面のいずれかの面方位に平行な基準面に沿って延在する形態に適用されることができる。この作製方法は、基板の主面が基板のIII族窒化物半導体のc面、a面及びm面のいずれかの面方位に平行な基準面に沿って延在する形態に適用できる。
 評価対象としての物体はIII族窒化物基板を含み、このIII族窒化物基板の厚さは400μm以下であることができる。加工条件は、基板が異なる厚さのものを用いることを含んでもよい。III族窒化物基板の厚さは、例えば50μm以上100μm以下であることができる。端面の加工条件だけでなく、レーザ構造体の構造と端面との関係についても評価可能である。
 図16は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法における主要な工程を示す図面である。図15を参照しながら説明された作製方法において説明された基板面方位は、本実施例にも適用される。
 図16に示される端面の評価方法では、工程S301では、六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体を準備する。この物体は、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための加工条件で形成された加工端面と、第1面と、該第1面に反対側の第2面とを備える。加工端面は、第1面及び第2面に交差する平面に沿って延在する。III族窒化物半導体の結晶体は加工端面に露出されている。工程S302では、物体の第1面及び加工端面の一方から他方へ向かう軸方向にエッジを横切るようにレーザビームの走査を第1面及び加工端面に行って、該走査されたレーザビームの反射光を用いて加工端面の評価を行う。この評価に際して、上記の軸方向に沿った加工端面角度を反射光から求め、この加工端面角度は第1面に沿って延在する基準面に対して加工端面の接平面の成す角度として規定される。この評価方法によれば、物体の構造及び/又は加工条件に関連づけて加工端面の評価が提供される。
 図17は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法における主要な工程を示す図面である。図15を参照しながら説明された作製方法において説明された基板面方位は、本実施例にも適用される。
 図17に示される端面の評価方法では、工程S401では、六方晶系III族窒化物の結晶体を含む物体を準備する。この物体は、第1面と、該第1面に反対側の第2面とを備える。工程S402では、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を形成する加工処理をある加工条件で物体に行って、第1面のエッジから延在する第1加工端面を形成する。工程S403では、物体の第1面及び加工端面の一方から他方へ向かう軸方向にエッジを横切るようにレーザビームの走査を第1面及び加工端面に行って、該走査されたレーザビームの反射光を用いて加工端面の評価を行う。この評価に際して、上記の軸方向に沿った加工端面角度を反射光から求め、この加工端面角度は第1面に沿って延在する基準面に対する加工端面の成す角度として規定される。
 この評価方法によれば、光共振器のための端面を形成する加工処理を物体(例えば試料)に複数の加工条件で行って上記の第1加工端面を形成した後に、上記のようにレーザビームの相対的な走査を第1面及び第1加工端面に行ってレーザビーム反射光を用いて第1加工端面の評価を行う。この評価によれば、第1面を基準にした第1加工端面の角度の傾向(つまり、第1加工端面の垂直性)をレーザビーム反射光から得ることができる。この評価方法によれば、加工条件と対応づけて端面の品質を調べることができる。
 必要な場合には、工程S404では、III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する。工程S405では、基板主面上に成長された半導体領域、基板及び電極を有する基板生産物を準備する。工程S406では、評価の後に、加工条件に基づき決定された所望の加工条件を用いて基板生産物の加工処理を行って、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成する。このレーザバーは、加工処理により形成された第1端面を有する。III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は第1端面を含む。
 上記の評価方法では、加工条件と対応づけて端面の品質を調べた後に、該加工条件に基づき決定された所望の加工条件を用いて基板生産物の加工処理を施すと共に、基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成することができる。この評価方法によれば、所望の品質に合わせた分布をIII族窒化物半導体レーザ素子の製造において得ることができる。また、評価方法の使用により、製造歩留まりの向上を可能にする。
 図18は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のためのスクライブ溝を評価する方法における主要な工程を示す図面である。図15を参照しながら説明された作製方法において説明された基板面方位は、本実施例にも適用される。
 図18に示される端面の評価方法では、工程S501では、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のためのスクライブ加工条件でレーザビームを、六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体の表面に照射して、該表面にスクライブ溝を形成する。工程S502では、該スクライブ溝の断面形状を得る。工程S503では、観察(例えばSEM又は光学顕微鏡を用いた観察)により得られた断面形状から、スクライブ溝の延在方向を見積もる。工程S504では、この見積もり結果に基づき、スクライブ溝の延在方向とスクライブ加工条件との関係を決定する。
 また、この評価方法では、必要な場合には、工程S505では、III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する。工程S506では、基板主面上に成長された半導体領域、基板及び電極を有する基板生産物を準備する。工程S507では、評価の後に、スクライブ加工条件に基づき決定された所望のスクライブ加工条件を用いて基板生産物にスクライブ溝の形成を行う。工程S508では、スクライブ溝を形成した後に、基板生産物の押圧により別の基板生産物及びレーザバーを形成する。このレーザバーは、上記の加工処理により形成された第1端面を有する。当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は第1端面を含む。
 本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。
 以上説明したように、本実施の形態によれば、III族窒化物のc軸がm軸の方向に傾斜した基板の半極性面上において、戻り光による撹乱の低減を可能にするレーザ共振器を有するIII族窒化物半導体レーザが提供される。また、本発明によれば、このIII族窒化物半導体レーザを作製する方法が提供される。
 本実施の形態によれば、レーザ光を出射、反射及び/又は透過させる端面の品質を調整可能な、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法が提供される。また、本実施の形態によれば、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法が提供される。
 本実施の形態によれば、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面の形成に用いられるスクライブ溝を評価する方法が提供される。
11…III族窒化物半導体レーザ素子、13…レーザ構造体、13a…第1の面、13b…第2の面、13c、13d…エッジ、15…電極、17…支持基体、17a…半極性主面、17b…支持基体裏面、17c…支持基体端面、19…半導体領域、19a…半導体領域表面、19c…半導体領域端面、21…第1のクラッド層、23…第2のクラッド層、25…活性層、25a…井戸層、25b…障壁層、27、29…端面、ALPHA…角度、Sc…c面、NX…法線軸、31…絶縁膜、31a…絶縁膜開口、35…n側光ガイド層、37…p側光ガイド層、39…キャリアブロック層、41…電極、43a、43b…誘電体多層膜、MA…m軸ベクトル、GAMMA…角度、51…基板、51a…半極性主面、SP…基板生産物、57…窒化ガリウム系半導体領域、59…発光層、61…窒化ガリウム系半導体領域、53…半導体領域、54…絶縁膜、54a…絶縁膜開口、55…レーザ構造体、58a…アノード電極、58b…カソード電極、63a…第1面、63b…第2面、10a…レーザスクライバ、65a…スクライブ溝、65b…スクライブ溝、LB…レーザビーム、SP1…基板生産物、LB1…レーザバー、69…ブレード、69a…エッジ、69b、69c…ブレード面、71…支持装置、71a…支持面、71b…凹部。

Claims (41)

  1.  III族窒化物半導体レーザ素子であって、
     六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、
     前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられた電極と、
    を備え、
     前記支持基体の前記III族窒化物半導体のc軸は、<0001>軸方向に向いており、
     前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、
     前記半導体領域は、窒化ガリウム系半導体層を含む活性層を有し、
     前記支持基体の前記III族窒化物半導体の前記c軸から前記III族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が前記半極性主面の法線軸に対して角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下の範囲であり、
     前記レーザ構造体は第1端面及び第2端面を含み、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、
     前記レーザ構造体は第1面及び第2面を含み、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、前記半導体領域は前記第1面と前記支持基体との間に位置し、
     前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して角度α1で傾斜しており、前記角度α1は、10度以上25度以下の範囲であり、
     前記第1端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して角度β1で傾斜しており、前記角度β1は、0度以上5度以下の範囲であり、
     前記第1端面及び前記第2端面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れている、ことを特徴とするIII族窒化物半導体レーザ素子。
  2.  III族窒化物半導体レーザ素子であって、
     六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、
     前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられた電極と、
    を備え、
     前記支持基体の前記III族窒化物半導体のc軸は、<0001>軸方向に向いており、
     前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、
     前記半導体領域は、窒化ガリウム系半導体層を含む活性層を含み、
     前記支持基体の前記III族窒化物半導体のc軸から前記III族窒化物半導体の[-1010]軸への方向に該c軸が前記半極性主面の法線軸に対して角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下の範囲であり、
     前記レーザ構造体は第1端面及び第2端面を含み、前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差し、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、
     前記レーザ構造体は第1面及び第2面を含み、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、前記半導体領域は前記第1面と前記支持基体との間に位置し、
     前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して角度α1で傾斜しており、
     前記第1の端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して角度β1で傾斜しており、
     前記角度α1は前記角度β1と異なり、前記角度α1及び前記角度β1は同じ符号を有し、絶対値に関して前記角度α1は前記角度β1よりも大きく、
     前記第1端面は、前記c軸と前記m軸の外積の向きに延在する筋状の構造を有し、
     前記第1端面及び前記第2端面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れている、ことを特徴とするIII族窒化物半導体レーザ素子。
  3.  前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の前記法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、
     前記レーザ構造体は、前記支持基体の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を含み、
     前記c+軸ベクトルの前記平行成分は、前記第2端面から前記第1端面への方向を向き、前記レーザ導波路構造は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  4.  前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の前記法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、
     前記半導体領域は、第1導電型のIII族窒化物半導体からなる第1のクラッド層と、第2導電型のIII族窒化物半導体からなる第2のクラッド層とを含み、前記活性層は、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層との間に設けられ、
     前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記半極性主面上にエピタキシャルに成長されて前記c+軸ベクトルの前記法線成分の方向に沿って配列されており、
     前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在し、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記支持基体の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を構成する、ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  5.  前記支持基体の前記III族窒化物半導体の前記c軸は、<000-1>軸方向と逆方向に向いており、
     前記<000-1>軸方向は、c-軸ベクトルによって表され、
     前記第2端面の第3法線ベクトルが前記第2の端面と前記第1面の第3エッジ上において規定され、前記c-軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第3法線ベクトルに対して角度α2で傾斜しており、前記角度α2は+10度から+25度の範囲であり、
     前記第2端面の第4法線ベクトルが前記第2端面と前記第2面の第4エッジ上において規定され、前記c-軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第4法線ベクトルに対して角度β2で傾斜しており、前記角度β2は0度から+5度の範囲であり、
     前記第1端面を光出射面となるように前記第1端面及び前記第2端面が設けられる、ことを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  6.  前記支持基体の厚さは100μm以下である、ことを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  7.  前記活性層からのレーザ光は、前記III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光している、ことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  8.  当該III族窒化物半導体レーザ素子におけるLEDモードにおける光は、前記III族窒化物半導体のa軸の方向に偏光成分I1と、前記III族窒化物半導体のc軸を主面に投影した方向に偏光成分I2を含み、
     前記偏光成分I1は前記偏光成分I2よりも大きい、ことを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  9.  前記半極性主面は、{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項1~請求項8のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  10.  前記半極性主面は{20-21}面を含む、ことを特徴とする請求項1~請求項9のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  11.  前記支持基体の積層欠陥密度は1×10cm-1以下である、ことを特徴とする請求項1~請求項10のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  12.  前記支持基体は、GaN、AlGaN、AlN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなる、ことを特徴とする請求項1~請求項11のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  13.  前記第1端面及び前記第2端面の少なくともいずれか一方に設けられた誘電体多層膜を更に備える、ことを特徴とする請求項1~請求項12のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  14.  前記活性層は、波長360nm以上600nm以下の光を発生するように設けられた発光領域を含む、ことを特徴とする請求項1~請求項13のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  15.  前記活性層は、波長430nm以上550nm以下の光を発生するように設けられた量子井戸構造を含む、ことを特徴とする請求項1~請求項14のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  16.  前記第1端面及び前記第2端面は、前記第1面の前記第1エッジから前記第2面の前記第2エッジまで延在しており、
     前記半導体領域の前記活性層における端面と前記窒化物半導体からなる支持基体のm軸に直交する基準面との成す角度は、前記III族窒化物半導体のc軸及びm軸によって規定される第1平面及び前記法線軸に直交する第2平面において、-5度以上+5度以下の範囲になる、ことを特徴とする請求項1~請求項15のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  17.  前記III族窒化物半導体レーザ素子は利得導波路構造を有し、
     前記III族窒化物半導体レーザ素子は前記半導体領域上に設けられた絶縁膜を更に備え、
     前記電極は、前記絶縁膜の開口を通して前記半導体領域に接触を成し、
     前記角度α1及び前記角度β1は、前記利得導波路構造を規定する前記絶縁膜の前記開口の幅の中心を通り前記支持基体の前記半極性主面に直交する軸上において規定される、ことを特徴とする請求項1~請求項16のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  18.  前記レーザ構造体の前記半導体領域はリッジ構造を有し、
     前記角度α1及び前記角度β1は、前記リッジ構造の上面の幅の中心を通り前記支持基体の前記半極性主面に直交する軸上において規定される、ことを特徴とする請求項1~請求項16のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
  19.  III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法であって、
     六方晶系のIII族窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板を準備する工程と、
     前記半極性主面上に形成された半導体領域と前記基板とを含むレーザ構造体及び電極を有する基板生産物を形成する工程と、
     前記基板生産物の分離を行う工程と、
    を備え、
     前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、<0001>軸方向に向いており、
     前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、
     前記基板生産物の分離を行う際に、前記基板生産物の第1の面にスクライブを行うと共に前記基板生産物の第2の面への押圧を加えて、角度α1が10度以上25度以下の範囲であり角度β1が0度以上5度以下の範囲であるレーザバー、及び別の基板生産物を形成し、
     前記スクライブは、c+軸ベクトルに交差する方向に行われ、
     前記レーザバーは第1面及び第2面を有し、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、
     前記レーザバーは、第1端面及び第2端面を有し、前記第1端面及び前記第2端面は前記第1面から前記第2面にまで延在し前記分離により形成され、
     前記第1端面及び前記第2端面は当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成し、
     前記第1端面及び前記第2端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記半極性主面の法線軸によって規定されるm-n面に交差し、
     前記第1端面の第1法線ベクトルが前記第1端面と前記第1面の第1エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記III族窒化物半導体の[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第1法線ベクトルに対して前記角度α1で傾斜しており、
     前記第1端面の第2法線ベクトルが前記第1端面と前記第2面の第2エッジ上において規定され、前記c+軸ベクトルは、前記[-1010]軸から前記c軸に向かう方向に前記m-n面内において前記第2法線ベクトルに対して前記角度β1で傾斜し、
     前記半導体領域は活性層を含み、前記活性層は窒化ガリウム系半導体層を含み、
     前記半導体領域は前記第1の面と前記基板との間に位置し、
     前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体の[-1010]軸の方向に前記法線軸に対してゼロより大きな角度ALPHAを成し、前記角度ALPHAは71度以上79度以下であり、
     前記電極は、前記レーザ構造体上に形成される、ことを特徴とするIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  20.  前記スクライブは、レーザスクライバを用いて行われ、
     前記スクライブによりスクライブ溝が形成され、前記スクライブ溝の長さは、前記III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面と前記第1の面との交差線の長さよりも短い、ことを特徴とする請求項19に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  21.  前記スクライブによりスクライブ溝が形成され、
     前記スクライブ溝は、前記半導体領域の表面から前記基板に到達し、
     前記スクライブ溝は、前記半導体領域の表面における開口と前記基板に到達する底部とを有し、
     前記スクライブ溝の前記開口の端と前記スクライブ溝の前記底部の端とによって規定される基準平面は前記III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面の方向に延在する、ことを特徴とする請求項19又は請求項20に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  22.  前記基板生産物を形成する前記工程において、前記基板は、前記基板の厚さが100μm以下になるように加工により研磨され、
     前記第2面は前記加工により形成された加工面、又は前記加工面に上に形成された電極を含む面である、ことを特徴とする請求項19~請求項21のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  23.  前記半極性主面は{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項19~請求項22のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  24.  前記基板は、GaN、AlGaN、AlN、InGaN及びInAlGaNのいずれかからなる、ことを特徴とする請求項19~請求項23のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  25.  III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法であって、
     第1面及び該第1面に反対側の第2面を有しており六方晶系のIII族窒化物半導体の結晶体を含む一又は複数の物体を準備する工程と、
     前記III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を形成する加工処理を前記物体に複数の加工条件で行って、前記第1面のエッジから延在する第1加工端面を形成する工程と、
     前記第1面及び前記第1加工端面の一方から他方へ向かう軸の方向に前記エッジを横切るようにレーザビームの相対的な走査を前記第1面及び前記第1加工端面に行って、該レーザビームの走査を用いて前記第1加工端面の評価を行う工程と、
     前記評価の結果から、前記複数の加工条件に基づき加工条件を決定する工程と、
     III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する工程と、
     前記基板の前記主面上に成長された半導体領域、前記基板及び電極を有する基板生産物を準備する工程と、
     前記決定された加工条件を用いて前記基板生産物の前記加工処理を行うと共に、前記基板生産物から別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、
    を備え、
     前記レーザバーは、前記加工処理により形成された第1端面及び第2端面を有し、
     当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面及び前記第2端面を含み、
     前記III族窒化物半導体の前記結晶体は前記加工端面に露出されており、
     前記第1加工端面の前記評価では、前記レーザビームの走査の結果から前記軸の方向に沿った加工端面角度を求め、
     前記加工端面角度は、前記第1面に沿って延在する基準面に対する前記第1加工端面の成す角度として規定される、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  26.  前記第1加工端面を形成する前記工程は、
     複数のスクライブ条件で前記物体の前記第1面のスクライブを行う工程と、
     前記物体の前記第1面をスクライブした後に、前記物体の前記第2面を押圧により分離して、前記物体の前記第1面から前記第2面に至る方向に延在する第1破断面を形成する工程と、
    を含み、
     前記別の基板生産物及び前記レーザバーを形成する前記工程は、
     前記決定されたスクライブ条件を用いて前記基板生産物の第1面をスクライブする工程と、
     前記基板生産物の第2面への押圧により前記基板生産物の分離を行って、前記別の基板生産物及び前記レーザバーを形成する工程と、
    を含み、
     前記第1加工端面の評価を行う前記工程は、前記第1加工端面として前記第1破断面の評価を行う工程を含み、
     前記レーザバーは第1面及び第2面を有し、前記第1面は前記第2面の反対側の面であり、
     前記第1端面及び前記第2端面は、前記レーザバーの前記第1面から前記第2面にまで延在し、
     前記半導体領域は前記第1面と前記基板との間に位置する、ことを特徴とする請求項25に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  27.  前記レーザビームの前記走査はレーザ顕微鏡を用いて行われる、ことを特徴とする請求項26に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  28.  前記スクライブは、レーザスクライバを用いて行われる、ことを特徴とする請求項26又は請求項27に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  29.  前記スクライブ条件は、レーザスクライバにおける走査速度を含む、ことを特徴とする請求項26~請求項28のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  30.  前記基板は、III族窒化物半導体からなり半極性主面を有し、
     前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、<0001>軸方向に向いており、
     前記<0001>軸方向は、c+軸ベクトルによって表され、
     前記基板生産物は、レーザ構造体、並びに前記レーザ構造体上に形成されたアノード電極及びカソード電極を有し、
     前記c+軸ベクトルは、前記半極性主面の法線軸の方向の法線成分と前記半極性主面に平行な方向の平行成分とを含み、
     前記半導体領域は、第1導電型のIII族窒化物半導体からなる第1のクラッド層と、活性層と、第2導電型のIII族窒化物半導体からなる第2のクラッド層とを含み、前記活性層は、前記第1のクラッド層と前記第2のクラッド層との間に設けられ、
     前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記半極性主面上にエピタキシャルに成長されて前記c+軸ベクトルの前記法線成分の方向に沿って配列されており、
     前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記c+軸ベクトルの前記平行成分の方向に延在し、前記第1のクラッド層、前記第2のクラッド層及び前記活性層は、前記基板の前記半極性主面上に延在するレーザ導波路構造を構成する、ことを特徴とする請求項25~請求項29のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  31.  前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸に直交する基準面に対して傾斜している、ことを特徴とする請求項25~請求項30のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  32.  前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のa軸に直交する基準面に対して傾斜している、ことを特徴とする請求項25~請求項31のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  33.  前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のm軸に直交する基準面に対して傾斜している、ことを特徴とする請求項25~請求項32のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  34.  前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体のm軸の方向に前記基板の前記主面の法線軸に対して角度で傾斜し、
     前記第1及び第2の端面は、前記III族窒化物半導体のm軸及び前記法線軸によって規定されるm-n面に交差する、ことを特徴とする請求項25~請求項33のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  35.  前記基板の前記主面は、{20-21}面から-4度以上+4度以下の範囲になる、ことを特徴とする請求項25~請求項33のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  36.  前記基板の前記III族窒化物半導体のc軸は、前記III族窒化物半導体のa軸の方向に前記基板の前記主面の法線軸に対して角度で傾斜し、
     前記第1及び第2の端面は、前記III族窒化物半導体のa軸及び前記法線軸によって規定されるa-n面に交差する、ことを特徴とする請求項25~請求項29のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  37.  前記基板の前記主面は、前記基板の前記III族窒化物半導体のc面、a面及びm面のいずれかの面方位に平行な基準面に沿って延在する、ことを特徴とする請求項25~請求項29のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  38.  前記物体はIII族窒化物基板を含み、
     前記III族窒化物基板の厚さは400μm以下である、ことを特徴とする請求項25~請求項37のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
  39.  III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法であって、
     第1面、第2面、及び前記第1面のエッジから延在するように形成された加工端面を有し六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体を準備する工程と、
     前記第1面及び前記加工端面の一方から他方へ向かう軸の方向に前記エッジを横切るようにレーザビームの走査を前記第1面及び前記加工端面に行って、該レーザビームの走査を用いて前記加工端面の評価を行う工程と、
    を備え、
     前記第2面は前記第1面に反対側にあり、
     前記加工端面は、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための加工条件で形成され、
     前記III族窒化物半導体の前記結晶体は前記加工端面に露出されており、
     前記加工端面の前記評価では、前記軸の方向に沿った加工端面角度を前記レーザビームの走査から求め、
     前記加工端面角度は、前記第1面に沿って延在する基準面に対する前記加工端面の成す角度として規定される、III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面を評価する方法。
  40.  III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のための端面の形成に用いられるスクライブ溝を評価する方法であって、
     III族窒化物半導体レーザ素子の光共振器のためのスクライブ加工条件でレーザビームを、六方晶系III族窒化物半導体の結晶体を含む物体の表面に照射して、該表面にスクライブ溝を形成する工程と、
     該スクライブ溝の断面形状を観察する工程と、
     前記断面形状から前記スクライブ溝の延在方向の見積もりを行う工程と、
     前記見積もりの結果に基づき、前記スクライブ溝の延在方向とスクライブ加工条件との関係を得る工程と、
    を備える、スクライブ溝を評価する方法。
  41.  III族窒化物半導体からなる主面を有する基板を準備する工程と、
     前記基板の前記主面上に成長された半導体領域、前記基板及び電極を有する基板生産物を準備する工程と、
     前記見積もりの後に、前記スクライブ加工条件に基づき決定されたスクライブ加工条件を用いて前記基板生産物にスクライブ溝の形成を行う工程と、
     前記スクライブ溝を形成した後に、前記基板生産物の押圧により別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、
    を備え、
     前記レーザバーは、前記押圧により形成された第1端面を有し、
     当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第1端面を含む、ことを特徴とする請求項40に記載されたスクライブ溝を評価する方法。
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