專利名稱：Iii族氮化物半導(dǎo)體激光器元件、制作iii族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法及外延基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件、制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法及外延基板。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)I中記載有一種激光器裝置。若將自{0001}面向與[1-100]方向等價(jià)的方向以28. I度傾斜的面作為基板的主面，則2次解理面成為與主面及光諧振器面這兩者垂直的{11-20}面，激光器裝置成為長(zhǎng)方體狀。專利文獻(xiàn)2中記載有ー種氮化物半導(dǎo)體裝置。對(duì)用于解理的基板的背面進(jìn)行研磨，使總層厚薄膜化為100 左右。將電介質(zhì)多層膜堆積在解理面上。
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專利文獻(xiàn)3中記載有ー種氮化物系化合物半導(dǎo)體元件。氮化物系化合物半導(dǎo)體元件中使用的基板，由穿透位錯(cuò)密度為3 X IO6CnT2以下的氮化物系化合物半導(dǎo)體構(gòu)成，穿透位錯(cuò)密度在面內(nèi)大致均勻。專利文獻(xiàn)4中記載有ー種氮化物系半導(dǎo)體激光器元件。氮化物系半導(dǎo)體激光器元件中，如下所述形成解理面。對(duì)于以自半導(dǎo)體激光器元件層到達(dá)n型GaN基板的方式通過蝕刻加工形成的凹部，避開n型GaN基板的諧振器面的蝕刻加工時(shí)所形成的凸部，同時(shí)使用激光刻劃器在與隆隆脊部的延伸方向正交的方向以虛線狀(約40 的間隔)形成刻劃槽。而且，對(duì)晶圓在刻劃槽的位置進(jìn)行解理。此時(shí)，凸部等未形成刻劃槽的區(qū)域以相鄰的刻劃槽為起點(diǎn)而被解理。結(jié)果，元件分離面分別形成為由n型GaN基板的(0001)面構(gòu)成的解理面。專利文獻(xiàn)5中記載有ー種發(fā)光元件。根據(jù)發(fā)光元件，容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波長(zhǎng)的發(fā)光，而無損在發(fā)光層的發(fā)光效率。非專利文獻(xiàn)I中記載有一種半導(dǎo)體激光器，其在半極性(10-1-1)面上，將波導(dǎo)路設(shè)于傾斜方向，而利用反應(yīng)性離子蝕刻法形成鏡面。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特開2001-230497號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開2005-353690號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本專利特開2007-184353號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :日本專利特開2009-081336號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 :日本專利特開2008-235804號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)I Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 46No. 19 (2007) L444發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題根據(jù)氮化鎵系半導(dǎo)體的能帶構(gòu)造，存在若干能實(shí)現(xiàn)激光振蕩的躍遷。根據(jù)發(fā)明人的觀點(diǎn)，認(rèn)為在使用c軸向m軸方向傾斜的半極性面的支撐基體的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，當(dāng)使激光波導(dǎo)路沿由c軸及m軸所界定的面延伸時(shí)，可降低閾值電流。該激光波導(dǎo)路的方向下，其中的躍遷能量(導(dǎo)帶能量與價(jià)帶能量的差)最小的模式能實(shí)現(xiàn)激光振蕩，當(dāng)該模式 的振蕩能實(shí)現(xiàn)時(shí)，可降低閾值電流。然而，該激光波導(dǎo)路的方向下，因諧振鏡的緣故，無法利用c面、a面或者m面等現(xiàn)有的解理面。因此，為了制作諧振鏡，使用反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etching, RIE)而形成半導(dǎo)體層的干式蝕刻面。作為利用RIE法形成的諧振鏡，期望在對(duì)于激光波導(dǎo)路的垂直性、干式蝕刻面的平坦性或者離子損傷等方面進(jìn)行改善。而且，當(dāng)前的技術(shù)水平下用于獲得良好的干式蝕刻面的エ藝條件的導(dǎo)出成為較大的負(fù)擔(dān)。在使用c面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作中，當(dāng)利用現(xiàn)有的解理面形成諧振鏡時(shí)，在外延面?zhèn)鹊谋∧ど闲纬煽虅澆?，并且通過刮刀對(duì)基板的背面的擠壓而制作解理面。據(jù)發(fā)明人所知，目前為止，在形成于上述半極性面上的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，在c軸的傾斜方向(OFF方向)延伸的激光波導(dǎo)路及不使用干式蝕刻而形成的諧振鏡用端面這兩者均未實(shí)現(xiàn)。然而，在c軸的傾斜方向(OFF方向)延伸的激光波導(dǎo)路的方向下，無法利用現(xiàn)有的解理面制作諧振鏡。根據(jù)發(fā)明人的觀點(diǎn)，在使用c軸向m軸方向傾斜的半極性面的基板的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，可將與解理面不同的端面用作諧振鏡。然而，根據(jù)發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，在因諧振鏡的緣因此使用與解理面不同的端面的半導(dǎo)體激光器中，用于半導(dǎo)體激光器的波導(dǎo)路的方向與c軸的傾斜方向的偏移會(huì)大大影響半導(dǎo)體激光器的振蕩特性。本申請(qǐng)的申請(qǐng)人進(jìn)行了與包含用于光諧振器的切斷面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件相關(guān)的專利申請(qǐng)(日本專利特愿2009-144442號(hào))。本發(fā)明的目的在于提供ー種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件以及制作該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件在自六方晶系III族氮化物的c軸向m軸方向傾斜的支撐基體的半極性面上，具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器且具有能提高振蕩合格率的構(gòu)造。進(jìn)而，本發(fā)明的目的在于提供用于該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的外延基板。用于解決問題的手段本發(fā)明的ー個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件包括(a)激光器構(gòu)造體，其包括由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的支撐基體、及設(shè)于上述支撐基體的上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域；及(b)電極，其設(shè)于上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域上。上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列，上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，上述支撐基體的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜，上述激光器構(gòu)造體包括與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉的第I及第2切斷面，該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器包含上述第I及第2切斷面，上述激光器構(gòu)造體包含第I及第2面，上述第I面為上述第2面的相反側(cè)的面，上述第I及第2切斷面自上述第I面的邊緣延伸至上述第2面的邊緣。而且，該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，上述激光器構(gòu)造體包含在上述支撐基體的上述半極性主面上延伸的激光波導(dǎo)路，上述激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向，表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量，包括與上述半極性主面平行的投影分量、及與上述法線軸平行的垂直分量，上述波導(dǎo)路向量與上述投影分量所成的偏移角可在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍?；蛘撸揑II族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，上述激光器構(gòu)造體包含在上述支撐基體的上述半極性主面上延伸的激光波導(dǎo)路，上述激光波 導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向，上述激光器構(gòu)造體在由水銀燈的光激發(fā)所得的熒光顯微鏡像中，示出在預(yù)定軸的方向延伸的條狀發(fā)光像，上述波導(dǎo)路向量與正交于上述預(yù)定軸的正交方向所成的偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，成為激光諧振器的第I及第2切斷面，與由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸所界定的m-n面交叉，因此，可設(shè)置在m_n面與半極性面的交叉線的方向延伸的激光波導(dǎo)路。因此，可提供具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，在小于45度及超過135度的角度內(nèi)，通過擠壓而形成的端面由m面構(gòu)成的可能性升高。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，當(dāng)偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍時(shí)，振蕩合格率提高。而且，當(dāng)偏移角在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍時(shí)，閾值偏差提聞。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，更優(yōu)選，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸所成的角度在63度以上80度以下或100度以上117度以下的范圍。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，在63度以上80度以下或100度以上117度以下的范圍內(nèi)，通過擠壓而形成的端面獲得接近垂直于基板主面的面的可能性升高。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述支撐基體的厚度優(yōu)選400 μ m以下。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)良的切斷面。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述支撐基體的厚度更優(yōu)選50 μ m以上100 μ m以下。若厚度為50 μ m以上，則操作變得容易，生產(chǎn)合格率提高。若為IOOym以下，則更適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)良的切斷面。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，來自上述活性層的激光向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向偏光。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的能帶躍遷具有偏光性。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的LED模式下的光包含上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向上的偏光分量II、及將上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸投影至主面的方向上的偏光分量12，上述偏光分量Il大于上述偏光分量12。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，使用激光器諧振器可激光振蕩LED模式下發(fā)光強(qiáng)度較大的模式的光。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述半極性主面優(yōu)選{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一個(gè)。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，這些典型的半極性面上，可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，作為上述半極性主面，自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10_1_1}面中的任一半極性面向m面方向具·有-4度以上+4度以下的范圍的微傾斜的面也適于作為上述主面。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，在自這些典型的半極性面的微傾斜面上，可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述支撐基體的堆垛層錯(cuò)密度優(yōu)選I X IO4CnT1以下。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，堆垛層錯(cuò)密度為IXlO4cnT1以下，因此，因偶發(fā)事件而損壞切斷面的平坦性及/或垂直性的可能性較低。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述支撐基體可由GaN、AlGaN、AIN、InGaN 及 InAlGaN 中的任一個(gè)構(gòu)成。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，當(dāng)使用由這些氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的基板時(shí)，可獲得能用作諧振器的第I及第2端面。當(dāng)使用AlN基板或者AlGaN基板時(shí)，可增大偏光度，且通過低折射率可強(qiáng)化光束縛。當(dāng)使用InGaN基板時(shí)，可減小基板與發(fā)光層的晶格失配率，從而可提聞結(jié)晶品質(zhì)。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，可還包含設(shè)于上述第I及第2切斷面中的至少任一面上的電介質(zhì)多層膜。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，可對(duì)斷裂面也適用端面涂布。通過端面涂布,可調(diào)整反射率。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述活性層可包含以發(fā)出波長(zhǎng)為360nm以上600nm以下的光的方式而設(shè)置的量子阱構(gòu)造。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，通過利用半極性面，可獲得有效利用了 LED模式的偏光的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，從而可獲得低閾值電流。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，更優(yōu)選，上述活性層包含以發(fā)出波長(zhǎng)為430nm以上550nm以下的光的方式而設(shè)置的量子阱構(gòu)造。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，通過利用半極性面，可減小壓電電場(chǎng)且提高發(fā)光層區(qū)域的結(jié)晶質(zhì)量，從而可提高量子效率，適于產(chǎn)生波長(zhǎng)430nm以上550nm以下的光。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述第I及第2切斷面各自顯現(xiàn)上述支撐基體的端面及上述半導(dǎo)體區(qū)域的端面，上述半導(dǎo)體區(qū)域的上述活性層的端面與正交于由上述六方晶系氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的支撐基體的m軸的基準(zhǔn)面所成的角度，在由上述III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的第I平面中成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍的角度。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件具有關(guān)于自c軸及m軸中的一方向另一方獲取的角度而滿足上述垂直性的端面。
本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，優(yōu)選，上述角度在與上述第I平面及上述法線軸正交的第2平面中在-5度以上+5度以下的范圍。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件具有關(guān)于與半極性面的法線軸垂直的面上所界定的角度而滿足上述垂直性的端面。本發(fā)明的一個(gè)方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，上述電極在預(yù)定軸方向延伸，上述第I及第2切斷面與上述預(yù)定軸交叉。本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法。該方法包括如下步驟(a)準(zhǔn)備由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的基板；(b)形成具有激光器構(gòu)造體、陽極電極及陰極電極的基板產(chǎn)物，該激光器構(gòu)造體包含形成于上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域及上述基板；(C)在上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向，對(duì)上述基板產(chǎn)物的第I面局部地進(jìn)行刻劃；以及(d)通過對(duì)上述基板產(chǎn)物的第2面的擠壓而進(jìn)行上述基板產(chǎn)物的分離，形成另一基板產(chǎn)物及激光條。上述第I面為上述第2面的相反側(cè)的面，上述半導(dǎo)體區(qū)域位于上述第I面與上述基板之間，上述激光條具有自上述第I面延伸至上述第2面且通過上述分離而形成的第I及第2端面，上述第I及第2端面構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器，上述陽極電極及陰極電極形成于上述激光器構(gòu)造體上，上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列，上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，上述基板的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系111族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜，上述第I及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉。上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，上述激光器構(gòu)造體包含在上述基板的上述半極性主面上延伸的激光波導(dǎo)路，上述激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向，表不上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量，包括與上述半極性主面平行的投影分量、及與上述法線軸平行的垂直分量，上述波導(dǎo)路向量與上述投影分量所成的偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍，上述基板產(chǎn)物的上述半導(dǎo)體區(qū)域包含表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的標(biāo)記，上述基板產(chǎn)物包含延伸在上述基板的上述半極性主面上的激光波導(dǎo)路，上述激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向，在形成上述基板產(chǎn)物的步驟中，上述激光波導(dǎo)路的方向以上述標(biāo)記為基準(zhǔn)而決定。根據(jù)該方法，在六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向刻劃基板產(chǎn)物的第I面之后，通過對(duì)基板產(chǎn)物的第2面的擠壓而進(jìn)行基板產(chǎn)物的分離，形成另一基板產(chǎn)物及激光條。因此，以與由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸所界定的m-n面交叉的方式，在激光條形成第I及第2端面。通過該端面形成，可對(duì)第I及第2端面提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者無離子損傷的諧振鏡面。而且，該方法中，激光波導(dǎo)路在六方晶系III族氮化物的c軸的傾斜方向延伸，不使用干式蝕刻面而形成能提供該激光波導(dǎo)路的諧振鏡端面。該方法中，在小于45度及超過135度的角度內(nèi)，通過擠壓而形成的端面由m面構(gòu)成的可能性升高。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，無法獲得所需的平坦性及垂 直性。該方法中，當(dāng)偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍時(shí)，振蕩合格率提高。而且，當(dāng)偏移角在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍時(shí)，閾值偏差提高。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，在形成上述基板產(chǎn)物的上述步驟中，上述基板可經(jīng)切片或研削加工以使上述基板的厚度成為400 μ m以下，上述第2面可為通過上述加工所形成的加工面?；蛘?，可為包含形成于上述加工面上的電極的面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，在形成上述基板產(chǎn)物的上述步驟中，上述基板經(jīng)研磨以使上述基板的厚度成為50 μ m以上100 μ m以下，上述第2面可為通過上述研磨而形成的研磨面?；蛘撸蔀榘纬捎谏鲜鲅心ッ嫔系碾姌O的面。具有這種厚度的基板上，能以良好的合格率形成具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者無離子損傷的第I及第2端面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，優(yōu)選，上述角度ALPHA在63度以上80度以下及100度以上117度以下的范圍。在小于63度及超過117度的角度內(nèi)，在通過擠壓而形成的端面的一部分可能會(huì)出現(xiàn)m面。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，無法獲得所需的平坦性及垂直性。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，優(yōu)選，上述半極性主面為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一個(gè)。這些典型的半極性面上，也可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者無離子損傷的第I及第2端面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，作為上述半極性主面，自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一半極性面向m面方向具有-4度以上+4度以下的范圍的微傾斜的面也適于作為上述主面。在自這些典型的半極性面的微傾斜面上，也可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者無離子損傷的第I及第2端面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，上述刻劃使用激光刻劃器進(jìn)行，通過上述刻劃而形成刻劃槽，上述刻劃槽的長(zhǎng)度比由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸及上述法線軸所界定的a-n面與上述第I面的交叉線的長(zhǎng)度更短。
根據(jù)該方法，通過基板產(chǎn)物的切斷，形成另一基板產(chǎn)物及激光條。該切斷使用比激光條的切斷線更短的刻劃槽而產(chǎn)生。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，上述第I及第2端面各自的上述活性層的端面，可相對(duì)于與由上述六方晶系氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的支撐基體的m軸正交的基準(zhǔn)面，在由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的平面中成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍的角度。根據(jù)該方法，可形成關(guān)于自c軸及m軸中的一方向另一方獲取的角度而具有上述垂直性的端面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，上述基板可由GaN、AIN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一個(gè)構(gòu)成。根據(jù)該方法，當(dāng)使用由氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的基板時(shí)，可獲得能用作諧振器的第I及第2端面。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，上述基板中可包含表示上述六方晶系III族氮化·物半導(dǎo)體的a面的定向平面，上述標(biāo)記可包含上述定向平面。而且，本發(fā)明的方法中，上述基板可包含上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a面的解理面，上述標(biāo)記可包含上述解理面。進(jìn)而，本發(fā)明的方法中，在形成上述基板產(chǎn)物的步驟中，將激光照射至上述基板產(chǎn)物，形成在上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向上排列的激光標(biāo)記，上述標(biāo)記可包含上述激光標(biāo)記的排列。本發(fā)明的方法中，上述激光器構(gòu)造體可在由水銀燈的光激發(fā)所得的熒光顯微鏡像中示出在預(yù)定軸的方向延伸的條狀發(fā)光像，上述激光標(biāo)記的排列方向以上述條狀發(fā)光像的上述預(yù)定軸的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)而決定，上述波導(dǎo)路向量與正交于上述預(yù)定軸的正交方向所成的偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍。本發(fā)明的又一個(gè)方式涉及用于III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的外延基板。該外延基板包括(a)基板，其具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面；以及(b)半導(dǎo)體積層，其設(shè)于上述基板的上述半極性主面上。上述半導(dǎo)體積層包含用于激光器構(gòu)造體的半導(dǎo)體區(qū)域，上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列，上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，上述基板的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，上述半導(dǎo)體積層包含沿表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的基準(zhǔn)軸延伸的構(gòu)造物。該外延基板適用于包含激光條紋的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，該激光條紋沿由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸所界定的m-n面的方向。而且，該外延基板上，法線軸與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍。然而，半導(dǎo)體積層包含沿基準(zhǔn)軸延伸的帶狀的構(gòu)造物，該基準(zhǔn)軸表示六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向，因此該構(gòu)造物可對(duì)使用該外延基板制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，提供用于激光條紋的定向或激光腔的定向的基準(zhǔn)
T 己 O本發(fā)明的又一個(gè)方式中，優(yōu)選，上述構(gòu)造物在上述a軸方向具有230μπι以上的長(zhǎng)度。根據(jù)該外延基板，長(zhǎng)度為230 μ m以上的構(gòu)造物，適于III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作時(shí)的掩模對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述構(gòu)造物可在上述半導(dǎo)體積層的上表面具有在上述a軸方向延伸的表面形態(tài)。根據(jù)該外延基板，構(gòu)造物為外延基板的外延面的表面形態(tài)，因此，通過觀察外延基板的外觀，可確定構(gòu)造物的位置。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述構(gòu)造物可包含上述半導(dǎo)體積層的上表面上的凹陷。根據(jù)該外延基板，構(gòu)造物含有凹陷，因此可通過紫外線 可見光 紅外線等所產(chǎn)生的反射像或透射層而找出凹陷的位置。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述構(gòu)造物可設(shè)于到達(dá)上述半導(dǎo)體積層的上表面的堆垛層錯(cuò)的位置。根據(jù)該外延基板，構(gòu)造物形成于到達(dá)半導(dǎo)體積層的上表面的堆垛層錯(cuò)的位置上，因此結(jié)晶學(xué)上的信息反映到構(gòu)造物的形狀及方向等。 本發(fā)明的又一個(gè)方式中，優(yōu)選，上述構(gòu)造物相對(duì)于上述a軸方向形成-O. 5度以上及+0.5度以下的范圍的偏移角。進(jìn)而，本發(fā)明的又一個(gè)方式中，更優(yōu)選，上述構(gòu)造物相對(duì)于上述a軸方向形成-O. 3度以上及+0. 3度以下的范圍的偏移角。根據(jù)該外延基板，例如上述堆垛層錯(cuò)具有上述角度范圍程度的偏差。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述構(gòu)造物可包含在由水銀燈激發(fā)的發(fā)光像中被觀察為暗區(qū)域的缺陷區(qū)域。根據(jù)該外延基板，缺陷區(qū)域?yàn)榻Y(jié)晶生長(zhǎng)的缺陷，因此，結(jié)晶學(xué)上的信息反映到構(gòu)造物的形狀及方向等上。而且，本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述暗區(qū)域具有可通過攝氏800度以上的高溫下的熱處理而擴(kuò)大的特征。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，優(yōu)選，上述發(fā)光像中的暗區(qū)域的長(zhǎng)邊在上述基準(zhǔn)軸方向延伸，上述長(zhǎng)邊具有230 μ m以上的長(zhǎng)度。根據(jù)該外延基板，長(zhǎng)度為230 μ m以上的構(gòu)造物適于III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作時(shí)的掩模對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，優(yōu)選，上述長(zhǎng)邊與上述a軸方向所成的偏移角在-O. 5度以上+0.5度以下的范圍。進(jìn)而，本發(fā)明的又一個(gè)方式中，更優(yōu)選，上述長(zhǎng)邊與上述a軸方向所成的偏移角在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍。根據(jù)該外延基板，上述暗區(qū)域具有上述角度范圍程度的偏差。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，上述暗區(qū)域可包含設(shè)于上述活性層的結(jié)晶缺陷。根據(jù)該外延基板，因生長(zhǎng)溫度或量子阱構(gòu)造，活性層容易導(dǎo)入有結(jié)晶缺陷，但可將該結(jié)晶缺陷用于進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，與上述a軸正交的平面的剖面形狀，在上述結(jié)晶缺陷的至少一部分可為六邊形。根據(jù)該外延基板，因生長(zhǎng)溫度或量子阱構(gòu)造，活性層容易導(dǎo)入有結(jié)晶缺陷，但該結(jié)晶缺陷的形狀反映出結(jié)晶學(xué)上的信息。本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法。該方法包括如下步驟(a)準(zhǔn)備上述外延基板；(b)使用上述外延基板，形成具有陽極電極及陰極電極的基板產(chǎn)物；(C)在上述基板產(chǎn)物上形成以上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)界定了方向的刻劃標(biāo)記；及(d)通過上述基板產(chǎn)物的擠壓而進(jìn)行上述基板產(chǎn)物的分離，形成另一基板產(chǎn)物及激光條。上述激光條具有通過上述分離而形成的第I及第2端面，上述第I及第2端面構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器，上述基板產(chǎn)物包括激光器構(gòu)造體，該激光器構(gòu)造體包括具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面的上述基板、及形成于上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域，上述陽極電極及陰極電極形成于上述激光器構(gòu)造體上，上述第I及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉根據(jù)該方法，法線軸與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成角度雖為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，但可在基板產(chǎn)物上形成刻劃標(biāo)記，其以制作外延基板時(shí)在外延區(qū)域形成的構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定方向。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，形成上述基板產(chǎn)物的步驟包含形成覆蓋上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域的絕緣膜的步驟，在上述絕緣膜上形成有以上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定方向的條紋形狀的開口，上述陽極電極及陰極電極中的任一方可經(jīng)由上述絕緣膜的上述開口而與上述激光器構(gòu)造體接觸。根據(jù)該方法，可在絕緣膜上形成以外延基板中的構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定方向的條紋形狀的開口。本發(fā)明的另一個(gè)方式的方法中，上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域具有隆脊構(gòu)造，上述隆脊構(gòu)造具有條紋形狀，形成上述隆脊構(gòu)造時(shí)，上述隆脊構(gòu)造的條紋形狀的方向可以上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定。根據(jù)該方法，可形成以外延基板中的構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定方向的隆脊構(gòu)造。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，III族氮化物半導(dǎo)體外延基板包括(a)激光器構(gòu)造體，其包含由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的支撐基體、及設(shè)于上述支撐基體的上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域。上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列，上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，上述支撐基體的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，且在外延基板內(nèi)具有平行于a軸方向而伸展的表面形態(tài)。該外延基板上，上述表面形態(tài)優(yōu)選，在a軸方向具有230 μ m以上的長(zhǎng)度。該外延基板上，優(yōu)選，上述表面形態(tài)與a軸方向所成的偏移角在-O. 5度以上+0.5度以下的范圍。該外延基板上，優(yōu)選，上述表面形態(tài)與a軸方向所成的偏移角在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍。該外延基板上，優(yōu)選，在自a軸方向觀察剖面時(shí)上述表面形態(tài)為凹陷。本發(fā)明的又一個(gè)方式中，III族氮化物半導(dǎo)體外延基板包括(a)激光器構(gòu)造體，其包含由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的支撐基體、及設(shè)于上述支撐基體的上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域。上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列，上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，上述支撐基體的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，在水銀燈激發(fā)所得的發(fā)光像中，觀察到關(guān)于c軸而線對(duì)稱的三角形或者五邊形的暗區(qū)域。該外延基板上，上述發(fā)光像中的暗區(qū)域的長(zhǎng)邊在a軸方向伸展，且在a軸方向具有230 μ m以上的長(zhǎng)度。該外延基板上，上述長(zhǎng)邊與a軸方向所成的偏移角在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍。該外延基板上，上述長(zhǎng)邊與a軸方向所成的偏移角在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍。該外延基板上，上述暗區(qū)域中，自a軸方向觀察剖面時(shí)，在阱層的結(jié)晶構(gòu)造的一部分可觀察為六邊形。該外延基板上，當(dāng)在攝氏800度以上的高溫實(shí)施熱處理時(shí)，上述暗區(qū)域擴(kuò)大。本發(fā)明的上述目的及其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)參照


的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述而容易地了解。發(fā)明效果如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，可提供一種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其在六方晶系III族氮化物的C軸向m軸方向傾斜的支撐基體的半極性面上，具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器并且具有能提高振蕩合格率的構(gòu)造。而且，根據(jù)本發(fā)明，可提供制作該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法。進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，可提供用于上述III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的外延基板。

圖I是概略性地表示本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的構(gòu)造的圖。圖2是表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中的活性層的能帶構(gòu)造的圖。圖3是表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的活性層的發(fā)光的偏光的圖。圖4是表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的端面與活性層的m面的關(guān)系的圖。圖5是表示本實(shí)施方式的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法的主要步驟的步驟流程圖。圖6是示意性地表示本實(shí)施方式的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法的主要步驟的圖。圖7是表示晶格中的{20-21}面、以及諧振器端面的掃描型電子顯微鏡像的圖。圖8是表示實(shí)施例I中所示的激光二極管的構(gòu)造的圖。圖9是表示求得的偏光度P與閾值電流密度的關(guān)系的圖。圖10是表示GaN基板的c軸向m軸方向的傾斜角與振蕩合格率的關(guān)系的圖。圖11是表示堆垛層錯(cuò)密度與振蕩合格率的關(guān)系的圖。圖12是表不基板厚度與振蕩合格率的關(guān)系的圖。圖13是表示(20-21)面與其他面取向(指數(shù))所成角度的圖。圖14是示意性地表示增益導(dǎo)引激光器的構(gòu)造的圖。圖15是示意性地表示具有隆脊構(gòu)造的折射率導(dǎo)引激光器的構(gòu)造的圖。圖16是表示示出基板產(chǎn)物的外延面上的陽極電極附近的區(qū)域的Nomarski微分干涉顯微鏡像、由水銀燈所激發(fā)的發(fā)光像、以及條狀發(fā)光層與激光波導(dǎo)路的延伸方向的偏移的圖。圖17是表示刻意地具有較大偏移角的半導(dǎo)體激光器的上表面圖。圖18是表示激光波導(dǎo)路的方向與c軸投影分量的方向的偏移角度、和垂直于波導(dǎo)路的理想端面與實(shí)際的端面所成的偏移角度間的關(guān)系的圖。圖19是表示激光波導(dǎo)路的方向與c軸投影分量(將c軸投影至基板主面的方向)的偏移角度和振蕩合格率的關(guān)系、以及激光波導(dǎo)路與C軸投影分量的偏移角度和閾值電流密度的偏差的關(guān)系的圖。圖20是表示(20-21)面、(-101-6)面及(-1016)面的原子配置的圖。圖21是表示(20-21)面、(-101-7)面及(-1017)面的原子配置的圖。圖22是表示(20-21)面、(-101-8)面及(-1018)面的原子配置的圖。圖23是表示具有定向平面的基板的構(gòu)造的圖。圖24是表示嘗試a面解理的晶圓的平面圖。圖25是表示外延最表面的Nomarski微分干涉顯微鏡像的圖。圖26是表示圖25中的箭頭所示的區(qū)塊內(nèi)的區(qū)域的剖面的透射電子顯微鏡像的圖?！D27是示意性地表示氮化鎵系半導(dǎo)體中的堆垛層錯(cuò)SF與外延表面的缺陷G的圖。圖28是針對(duì)圖26所示的區(qū)域BOX表示高分辨率透射電子顯微鏡(HR-TEM)像的圖。圖29是表示使用水銀燈激發(fā)所得的外延基板的熒光像的圖。符號(hào)說明IlIII族氮化物半導(dǎo)體激光器元件13激光器構(gòu)造體13a 第 I 面13b 第 2 面13c、13d 邊緣15 電極17支撐基體17a半極性主面17b支撐基體背面17c支撐基體端面19半導(dǎo)體區(qū)域19a半導(dǎo)體區(qū)域表面19c半導(dǎo)體區(qū)域端面21第I包覆層23第2包覆層25活性層25a 阱層25b勢(shì)壘層27、29 切斷面ALPHA 角度Sc c 面NX法線軸31絕緣膜
31a絕緣膜開口35η側(cè)導(dǎo)光層37 ρ側(cè)導(dǎo)光層39載流子阻擋層41 電極43a、43b電介質(zhì)多層膜MA m軸向量BETA 角度DSUB支撐基體厚度51 基板51a半極性主面SP基板產(chǎn)物57氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域59發(fā)光層61氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域53半導(dǎo)體區(qū)域54絕緣膜54a絕緣膜開口55激光器構(gòu)造體58a陽極電極58b陰極電極63a 第 I 面63b 第 2 面IOa激光刻劃器65a刻劃槽65b刻劃槽LB激光束SPl基板產(chǎn)物L(fēng)Bl激光條69 刮刀69a 邊緣69b、69c 刮刀面71支撐裝置71a支撐面71b 凹部
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的觀點(diǎn)可通過參照作為例示所示的附圖且考慮到以下的詳細(xì)描述而容易地理解。接著，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件及制作111族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。可能的情況下，對(duì)于相同的部分標(biāo)注相同的符號(hào)。圖I是概略性地表示本實(shí)施方式的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的構(gòu)造的圖。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11具有增益導(dǎo)引型的構(gòu)造，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于增益導(dǎo)引型的構(gòu)造。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11包含激光器構(gòu)造體13及電極15。激光器構(gòu)造體13包含支撐基體17及半導(dǎo)體區(qū)域19。支撐基體17由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，且具有半極性主面17a及背面17b。半導(dǎo)體區(qū)域19設(shè)置于支撐基體17的半極性主面17a上。電極15設(shè)置于激光器構(gòu)造體13的半導(dǎo)體區(qū)域19上。半導(dǎo)體區(qū)域19包含第I包覆層21、第2包覆層23、及活性層25。第I包覆層21由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成，例如由η型AlGaN、n型InAlGaN等構(gòu)成。第2包覆層23由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成，例如由P型AlGaN、P型InAlGaN等構(gòu)成?；钚詫?5設(shè)于第I包覆層21與第2包覆層23之間。活性層25包含氮化鎵系半導(dǎo)體層，該氮化鎵系半導(dǎo)體層例如為阱層25a。 活性層25包括由氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的勢(shì)壘層25b，阱層25a及勢(shì)壘層25b交替排列。阱層25a由例如InGaN等構(gòu)成，勢(shì)壘層25b由例如GaN、InGaN等構(gòu)成?；钚詫?5可包含以發(fā)出波長(zhǎng)為360nm以上600nm以下的光的方式而設(shè)的量子阱構(gòu)造。通過利用半極性面，適于產(chǎn)生波長(zhǎng)為430nm以上550nm以下的光。第I包覆層21、第2包覆層23及活性層25沿半極性主面17a的法線軸NX排列。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，激光器構(gòu)造體13包含與m-n面交叉的第I切斷面27及第2切斷面29，該m_n面由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸NX界定。參照?qǐng)D1，描繪有直角坐標(biāo)系S及結(jié)晶坐標(biāo)系CR。法線軸NX朝向直角坐標(biāo)系S的Z軸方向。半極性主面17a平行于由直角坐標(biāo)系S的X軸及Y軸所界定的預(yù)定平面而延伸。圖I中描繪有代表性的c面Sc。支撐基體17的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于法線軸NX向六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以大于零度的角度ALPHA而傾斜。該c軸方向由c軸向量VC表示。c軸向量VC包含與半極性主面17a平行的投影分量VCP、及與法線軸NX平行的垂直分量VCN。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11還包括絕緣膜31。絕緣膜31覆蓋激光器構(gòu)造體13的半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a，半導(dǎo)體區(qū)域19位于絕緣膜31與支撐基體17之間。支撐基體17由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成。絕緣膜31具有開口 31a，開口 31a在半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a與上述m-n面的交叉線LIX的方向延伸，例如形成為條紋形狀。電極15經(jīng)由開口 31a而與半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a(例如第2導(dǎo)電型的接觸層33)接觸，且在上述交叉線LIX的方向延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，激光波導(dǎo)路包含第I包覆層21、第2包覆層23及活性層25，而且，在上述交叉線LIX的方向延伸。例如在增益導(dǎo)引型激光器中，絕緣膜31的開口 31a具有例如條紋形狀，激光波導(dǎo)路的方向朝向該條紋開口的延伸方向。而且，隆脊型激光器中，激光器構(gòu)造體13的半導(dǎo)體區(qū)域19具有隆脊構(gòu)造，激光波導(dǎo)路的方向朝向該隆脊構(gòu)造的延伸方向。波導(dǎo)路向量LGV表示激光波導(dǎo)路的方向。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，第I切斷面27及第2切斷面29與由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸NX所界定的m-n面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的激光諧振器包含第I及第2切斷面27、29，激光波導(dǎo)路自第I切斷面27及第2切斷面29中的一方向另一方延伸。激光器構(gòu)造體13包含第I面13a及第2面13b，第I面13a為第2面13b的相反側(cè)的面。第I及第2切斷面27、29自第I面13a的邊緣13c延伸至第2面13b的邊緣13d。第I及第2切斷面27、29與c面、m面或者a面等目前為止的解理面不同。根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11，構(gòu)成激光諧振器的第I及第2切斷面27、29與m-n面交叉。因此，可設(shè)置在m_n面與半極性面17a的交叉線的方向上延伸的激光波導(dǎo)路。因此，III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，法線軸NX與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度ALPHA為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍，激光器構(gòu)造體13包含在支撐基體17的半極性主面17a上延伸的激光波導(dǎo)路。該激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量LGV的方向延伸，該波導(dǎo)路向量LGV朝向自第I及第2切斷面27、29中的一 方指向另一方的方向。表不六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸方向的C軸向量VC,由與半極性主面17a平行的投影分量VCP、及與法線軸NX平行的垂直分量VCN界定。圖I所示的波導(dǎo)路向量LGV與投影分量VCP所成的偏移角AV可處于-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍。而且，該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，激光器構(gòu)造體13在由水銀燈的光激發(fā)所得的熒光顯微鏡像中，表示出在預(yù)定軸方向延伸的條狀發(fā)光像。波導(dǎo)路向量LGV與正交于預(yù)定軸PG的正交方向所成的偏移角處于-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍。換言之，波導(dǎo)路向量LGV與預(yù)定軸方向PG所成的偏移角處于-89. 5度以上+90. 5度以下的范圍。當(dāng)上述偏移角AV在-O. 5度以上+0.5度以下的范圍時(shí)，振蕩合格率提高。而且，當(dāng)偏移角AV在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍時(shí)，閾值偏差提高。用于激光諧振器的端面的方向與激光波導(dǎo)路的方向的不匹配使得激光器特性下降。若c軸向量的投影分量VCP與波導(dǎo)路向量LGV之間存在偏移角度AV，則通過切斷而制作的端面難以垂直于激光波導(dǎo)路。垂直性的下降使得激光器特性下降，或者使特性偏差增力口。當(dāng)表示激光波導(dǎo)路的方向的波導(dǎo)路向量LGV與c軸投影分量VCP的平行度提高時(shí)，可提高激光器特性且可降低特性偏差。例如，若偏移角AV在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍，則可使振蕩合格率為50%以上。而且，當(dāng)偏移角AV為-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍時(shí)，可將閾值偏差改善至15%以下。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11包含η側(cè)導(dǎo)光層35及ρ側(cè)導(dǎo)光層37。η側(cè)導(dǎo)光層35包含第I部分35a及第2部分35b，η側(cè)導(dǎo)光層35例如由GaN、InGaN等構(gòu)成。ρ側(cè)導(dǎo)光層37包含第I部分37a及第2部分37b，ρ側(cè)導(dǎo)光層37例如由GaN、InGaN等構(gòu)成。載流子阻擋層39設(shè)置于例如第I部分37a與第2部分37b之間。在支撐基體17的背面17b設(shè)有另一電極41，電極41覆蓋例如支撐基體17的背面17b。圖2是表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中的活性層的能帶構(gòu)造的圖。圖3是表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的活性層25的發(fā)光的偏光的圖。圖4是示意性地表示由c軸及m軸所界定的剖面的圖。參照?qǐng)D2的(a)部，在能帶構(gòu)造BAND的Γ點(diǎn)附近，導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的可能的躍遷有3個(gè)。A能帶及B能帶具有比較小的能量差。導(dǎo)帶與A能帶的躍遷Ea而產(chǎn)生的發(fā)光向a軸方向偏光，導(dǎo)帶與B能帶的躍遷Eb而產(chǎn)生的發(fā)光向?qū)軸投影至主面的方向偏光。關(guān)于激光振蕩，躍遷Ea的閾值小于躍遷Eb的閾值。
參照?qǐng)D2的(b)部，其表示III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的LED模式下的光的光譜。LED模式下的光包含六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的偏光分量II、及將六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸投影至主面的方向的偏光分量12，偏光分量Il大于偏光分量12。偏光度P由(11-12)/(11+12)界定。使用該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的激光諧振器，可激光振蕩LED模式下發(fā)光強(qiáng)度較大的模式的光。如圖3所示，可還包括設(shè)置于第I及第2切斷面27、29中的至少一方、或者兩者上的電介質(zhì)多層膜43a、43b。斷裂面27、29均可適用端面涂布。通過端面涂布，可調(diào)整反射率。
如圖3的(b)部所示，來自活性層25的激光L向六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向偏光。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的能帶躍遷具有偏光性。用于激光諧振器的第I及第2切斷面27、29與c面、m面或者a面等目前為止的解理面不同。然而，第I及第2切斷面27、29具有用于諧振器的、作為鏡面的平坦性、垂直性。因此，使用第I以及第2切斷面27、29及在這些切斷面27、29間延伸的激光波導(dǎo)路，如圖3的(b)部所示，利用躍遷Ea的發(fā)光可實(shí)現(xiàn)低閾值的激光振蕩，該躍遷Ea的發(fā)光比向?qū)軸投影至主面的方向偏光的躍遷Eb的發(fā)光更強(qiáng)。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，第I及第2切斷面27、29各自顯現(xiàn)支撐基體17的端面17c及半導(dǎo)體區(qū)域19的端面19c，端面17c及端面19c被電介質(zhì)多層膜43a覆蓋。支撐基體17的端面17c及活性層25的端面25c的法線向量NA與活性層25的m軸向量MA所成角度BETA由分量(BETA)1及分量(BETA)2而界定，該分量(BETA)1界定在由III族氮化物半導(dǎo)體的c軸以及m軸所界定的第I平面S I上，該分量(BETA)2界定在與第I平面SI (圖中參照為“SI”)以及法線軸NX正交的第2平面S2(圖中參照為“S2”)上。分量(BETA)1優(yōu)選，在由III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的第I平面S I中為(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍。該角度范圍在圖4中表示為代表性的m面Sm與參照面Fa所成的角度。為了便于理解，圖4中，代表性的m面Sm自激光器構(gòu)造體的內(nèi)側(cè)描繪至外偵U。參照面Fa沿活性層25的端面25c延伸。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11具有關(guān)于自c軸及m軸中的一方向另一方獲取的角度BETA而滿足上述垂直性的端面。而且優(yōu)選，分量(BETA)2在第2平面S2上為-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍，更優(yōu)選為-O. 3度以上+0.3度以下的范圍。此處，BETA2 = (BETA)12+(BETA)22。此時(shí)，III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的端面27、29關(guān)于與半極性面17a的法線軸NX垂直的面上所界定的角度滿足上述垂直性。再次參照?qǐng)D1，III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中優(yōu)選，支撐基體17的厚度DSUB為400 μ m以下。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器兀件中，適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)良的切斷面。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中更優(yōu)選，支撐基體17的厚度DSUB為50 μ m以上100 μ m以下。該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，更適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)良的切斷面。而且，操作變得容易，從而可提高生產(chǎn)合格率。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，法線軸NX與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成角度ALPHA優(yōu)選45度以上，且優(yōu)選80度以下。而且，角度ALPHA優(yōu)選100度以 上，且優(yōu)選135度以下。在小于45度及超過135度的角度內(nèi)，通過擠壓而形成的端面由m面構(gòu)成的可能性升高。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，法線軸NX與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度ALPHA更優(yōu)選63度以上，且優(yōu)選80度以下。而且，角度ALPHA優(yōu)選100度以上，且優(yōu)選117度以下。在小于63度及超過117度的角度內(nèi)，在通過擠壓而形成的端面的一部分可能會(huì)出現(xiàn)m面。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。半極性主面17a可為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一個(gè)。進(jìn)而，自這些面在-4度以上+4度以下的范圍微傾斜的面也適于作為上述主面。這些典型的半極性面17a上，可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第I及第2端面27、29。而且，在跨及這些典型的面取向的角度的范圍內(nèi)，可獲得表現(xiàn)充分的平坦性及垂直性的端面。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件11中，支撐基體17的堆垛層錯(cuò)密度可為 I X IO4CnT1以下。因堆垛層錯(cuò)密度為I X IO4CnT1以下，因此，因偶發(fā)事件而損壞切斷面的平坦性及/或垂直性的可能性較低。而且，支撐基體17可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一個(gè)構(gòu)成。當(dāng)使用由這些氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的基板時(shí)，可獲得能用作諧振器的端面27、29。當(dāng)使用AlN或者AlGaN基板時(shí)，可增大偏光度，且通過低折射率可強(qiáng)化光束縛。當(dāng)使用InGaN基板時(shí)，可減小基板與發(fā)光層的晶格失配率，從而可提聞結(jié)晶品質(zhì)。圖5是表示本實(shí)施方式的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法的主要步驟的圖。參照?qǐng)D6的(a)部，其表示基板51。步驟S 101中，準(zhǔn)備用于制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的基板51?；?1的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸(向量VC)，相對(duì)于法線軸NX向六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向(向量VM)以有限的角度ALPHA傾斜。因此，基板51具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面51a。步驟S102中，形成基板產(chǎn)物SP。圖6的(a)部中，基板產(chǎn)物SP描繪成大致圓板形的構(gòu)件，但基板產(chǎn)物SP的形狀并不限定于此。為了獲得基板產(chǎn)物SP，首先，在步驟S103中形成激光器構(gòu)造體55。激光器構(gòu)造體55包含半導(dǎo)體區(qū)域53以及基板51，步驟S103中，半導(dǎo)體區(qū)域53形成于半極性主面51a上。為了形成半導(dǎo)體區(qū)域53，在半極性主面51a上依序生長(zhǎng)第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域57、發(fā)光層59、以及第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域61。氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域57可包含例如η型包覆層，氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域61可包含例如P型包覆層。發(fā)光層59設(shè)于氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域57與氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域61之間，可包含活性層、導(dǎo)光層及電子阻擋層等。氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域57、發(fā)光層59、及第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體區(qū)域61沿半極性主面51a的法線軸NX排列。這些半導(dǎo)體層被外延生長(zhǎng)?；瀹a(chǎn)物SP包含表不六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸或者a軸方向的標(biāo)記。作為該標(biāo)記，可使用例如GaN基板的定向平面(記作“OF”, Orientation Flat)。在形成基板產(chǎn)物SP的步驟中，在半導(dǎo)體區(qū)域53形成于半極性主面51a上之后，必要的情形時(shí)，可在包含半導(dǎo)體區(qū)域53的外延基板上，使用激光標(biāo)記器形成表示a軸方向或者m軸方向的激光標(biāo)記的排列(例如通過激光束的照射而形成的槽的列)。激光標(biāo)記的排列優(yōu)選，例如平行于晶圓的OF而形成。該定向平面的方向表示a軸方向或者m軸方向。激光標(biāo)記的排列用作對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。在之后的使用掩模對(duì)準(zhǔn)器的光刻工藝中，有助于使波導(dǎo)路條紋與OF高精度地平行。
半導(dǎo)體區(qū)域53上被絕緣膜54覆蓋。絕緣膜54由例如硅氧化物構(gòu)成。絕緣膜54具有開口 54a。開口 54a形成為例如條紋形狀。開口 54a在例如使用了激光標(biāo)記的排列的光刻工藝中形成。而且，當(dāng)在外延基板的半導(dǎo)體區(qū)域53形成用于半導(dǎo)體激光器的隆脊構(gòu)造時(shí)，可在使用了對(duì)于激光標(biāo)記的排列的對(duì)準(zhǔn)的光刻工藝中形成用于隆脊構(gòu)造的掩模。形成基板產(chǎn)物SP時(shí)，激光波導(dǎo)路的方向(波導(dǎo)路向量LGV的方向)以上述標(biāo)記為基準(zhǔn)而決定。例如，絕緣膜54的開口 54a的延伸方向及隆脊構(gòu)造的延伸方向經(jīng)由以標(biāo)記為基準(zhǔn)的光刻法而決定。該延伸方向與波導(dǎo)路向量的方向一致。步驟S104中，使用標(biāo)記形成隆脊構(gòu)造及/或者電極(及條紋孔)。例如，在激光器構(gòu)造體55上形成陽極電極58a及陰極電極58b。而且，在基板51的背面形成電極之前，對(duì)結(jié)晶生長(zhǎng)中所使用的基板的背面進(jìn)行研磨，形成具有所需的厚度DSUB的基板產(chǎn)物SP。形成電極時(shí)，例如使陽極電極58a形成于半導(dǎo)體區(qū)域53上，且使陰極電極58b形成于基板51的背面(研磨面)51b上。陽極電極58a在X軸方向延伸，陰極電極58b覆蓋整個(gè)背面51b。通過這些步驟，形成基板產(chǎn)物SP?；瀹a(chǎn)物SP包含第I面63a、及位于其相反側(cè)的第2面63bο半導(dǎo)體區(qū)域53位于第I面63a與基板51之間。
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步驟S105中，如圖6的(b)部所示，對(duì)基板產(chǎn)物SP的第I面63a進(jìn)行刻劃。該刻劃使用激光刻劃器IOa進(jìn)行。通過刻劃，形成刻劃槽65a。圖6的(b)部中，已形成有5個(gè)刻劃槽，使用激光束LB形成刻劃槽65b?？虅澆?5a的長(zhǎng)度，比由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸及法線軸NX所界定的a-n面與第I面63a的交叉線AIS的長(zhǎng)度更短，對(duì)交叉線AIS的一部分照射激光束LB。通過激光束LB的照射，在第I面63a上形成在特定的方向延伸且到達(dá)半導(dǎo)體區(qū)域的槽。刻劃槽65a可形成于例如基板產(chǎn)物SP的一個(gè)邊緣。步驟S106中，如圖6的(C)部所示，通過對(duì)基板產(chǎn)物SP的第2面63b的擠壓而進(jìn)行基板產(chǎn)物SP的分離，形成基板產(chǎn)物SPl及激光條LBl。擠壓使用例如刮刀69等致斷裝置進(jìn)行。刮刀69包括向一個(gè)方向延伸的邊緣69a、及界定邊緣69a的至少2個(gè)刮刀面69b、69c。而且，基板產(chǎn)物SPl的擠壓在支撐裝置70上進(jìn)行。支撐裝置70包含支撐面70a及凹部70b，凹部70b在一個(gè)方向延伸。凹部70b形成于支撐面70a上。使基板產(chǎn)物S Pl的刻劃槽65a的方向及位置與支撐裝置70的凹部70b的延伸方向一致，而將基板產(chǎn)物SPl定位于支撐裝置70上的凹部70b。使致斷裝置的邊緣的方向與凹部70b的延伸方向一致，而自與第2面63b交叉的方向?qū)⒅聰嘌b置的邊緣抵壓于基板產(chǎn)物SP1。交叉方向優(yōu)選與第2面63b大致垂直的方向。由此進(jìn)行基板產(chǎn)物SP的分離，形成基板產(chǎn)物SPl及激光條LBl。通過抵壓，形成具有第I及第2端面67a、67b的激光條LB1，這些端面67a、67b上，至少發(fā)光層的一部分具有可適用于半導(dǎo)體激光器的諧振鏡的程度的垂直性及平坦性。所形成的激光條LBl具有通過上述分離而形成的第I及第2端面67a、67b，端面67a、67b各自從第I面63a延伸至第2面63b。因此,端面67a、67b構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器，且與XZ面交叉。該XZ面與由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸NX所界定的m-n面相對(duì)應(yīng)。根據(jù)該方法，在六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向?qū)瀹a(chǎn)物SP的第I面63a進(jìn)行刻劃之后，通過對(duì)基板產(chǎn)物SP的第2面63b的擠壓而進(jìn)行基板產(chǎn)物SP的分離，形成新的基板產(chǎn)物S Pl及激光條LBl。因此，以與m-n面交叉的方式在激光條LBl上形成第I及第2端面67a、67b。通過該端面形成，可對(duì)第I及第2端面67a、67b提供能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性。而且，該方法中，所形成的激光波導(dǎo)路在六方晶系III族氮化物的c軸的傾斜方向延伸。不使用干式蝕刻面，形成能提供該激光波導(dǎo)路的諧振鏡端面。根據(jù)該方法，通過基板產(chǎn)物SPl的切斷，形成新的基板產(chǎn)物S Pl及激光條LBl。步驟S107中，反復(fù)通過擠壓而進(jìn)行分離，從而制作多個(gè)激光條。該切斷使用比激光條LB I的切斷線BREAK短的刻劃槽65a產(chǎn)生。步驟S 108中，在激光條LB I的端面67a、67b形成電介質(zhì)多層膜，從而形成激光條產(chǎn)物。步驟S109中，將該激光條產(chǎn)物分離成各個(gè)半導(dǎo)體激光器的芯片。本實(shí)施方式的制造方法中，角度ALPHA可在45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍。在小于45度及超過135度的角度內(nèi)，通過擠壓而形成的端面由m面構(gòu)成的 可能性升高。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。角度ALPHA更優(yōu)選在63度以上80度以下及100度以上117度以下的范圍。在小于45度及超過135度的角度內(nèi)，在通過擠壓而形成的端面的一部分可能會(huì)出現(xiàn)m面。而且，在超過80度且小于100度的角度內(nèi)，有無法獲得所需的平坦性及垂直性的擔(dān)憂。半極性主面51a可為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一個(gè)。進(jìn)而，自這些面在-4度以上+4度以下的范圍微傾斜的面，也適于作為上述主面。在這些典型的半極性面上，可提供具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性、且用于激光諧振器的端面。而且，基板51可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一個(gè)構(gòu)成。當(dāng)使用由這些氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的基板時(shí)，可獲得能用作激光諧振器的端面?；?1優(yōu)選由GaN構(gòu)成。在形成基板產(chǎn)物SP的步驟S104中，結(jié)晶生長(zhǎng)中所使用的半導(dǎo)體基板經(jīng)切片或研削加工而使基板厚度成為400 μ m以下，第2面63b可為通過研磨而形成的加工面。該基板厚度下，能以良好的合格率形成具有能構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器的程度的充分的平坦性、垂直性或者無離子損傷的端面67a、67b。第2面63b為通過研磨而形成的研磨面，若研磨后基板厚度為IOOym以下則更佳。而且，為了比較容易地對(duì)基板產(chǎn)物SP進(jìn)行處理，基板厚度優(yōu)選50 μ m以上。本實(shí)施方式的激光器端面的制造方法中，在激光條LBl上也界定參照?qǐng)D3說明的角度BETA。在激光條LBl上，角度BETA的分量(BETA) i優(yōu)選，在由III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的第I平面(與參照?qǐng)D3的說明中的第I平面SI相對(duì)應(yīng)的面)中在(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍。激光條LBl的端面67a、67b，關(guān)于自c軸及m軸中的一方向另一方而獲取的角度BETA的角度分量，滿足上述垂直性。而且，角度BETA的分量(BETA)2優(yōu)選，在第2平面(與圖3所示的第2平面S2相對(duì)應(yīng)的面)中在_5度以上+5度以下的范圍。此時(shí)，激光條LB I的端面67a、67b，關(guān)于與半極性面51a的法線軸NX垂直的面中所界定的角度BETA的角度分量，滿足上述垂直性。端面67a、67b通過對(duì)半極性面51a上外延生長(zhǎng)的多個(gè)氮化鎵系半導(dǎo)體層的擠壓產(chǎn)生的斷裂而形成。由于是半極性面51a上的外延膜，因此端面67a、67b并不是目前為止用作諧振鏡的c面、m面、或者a面等低面指數(shù)的解理面。然而，半極性面51a上的外延膜的積層的斷裂中，端面67a、67b具有可適用作諧振鏡的平坦性及垂直性。
(實(shí)施例I)如下所述，準(zhǔn)備半極性面GaN基板，觀察切斷面的垂直性?；迨褂米岳肏VPE法較厚地生長(zhǎng)的(OOOl)GaN結(jié)晶塊向m軸方向以75度的角度切取的{20-21}面GaN基板。GaN基板的主面經(jīng)過鏡面精加工，背面經(jīng)過研削加工后成為梨皮面狀態(tài)?；宓暮穸葹?70 μ m。在梨皮面狀態(tài)的背面?zhèn)?，使用金剛石筆，與在將c軸投影至基板主面的方向垂直地施加劃線之后，進(jìn)行擠壓而切斷基板。為了觀察所得的切斷面的垂直性，使用掃描型電子顯微鏡自a面方向觀察基板。
圖7的(a)部為自a面方向觀察切斷面的掃描型電子顯微鏡像，右側(cè)的端面為切斷面?？芍?，切斷面相對(duì)于半極性主面具有平坦性以及垂直性。(實(shí)施例2)實(shí)施例I中可知，在具有半極性{20-21}面的GaN基板上與將c軸投影至基板主面的方向垂直地施加劃線并進(jìn)行擠壓后所得的切斷面，相對(duì)于基板主面具有平坦性以及垂直性。因此，為了調(diào)查該切斷面作為激光器的諧振器的有用性，如下所述，利用有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法生長(zhǎng)圖8所示的激光二極管。原料使用三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)、氨(NH3)、硅烷(SiH4)。準(zhǔn)備基板71。在基板71上，自利用HVPE法較厚地生長(zhǎng)的(OOOl)GaN結(jié)晶塊向m軸方向以O(shè)度 90度的范圍的角度而使用晶圓切片裝置進(jìn)行切取，制作具有c軸向m軸方向的傾斜角度ALPHA為O度 90度的范圍的所需的傾斜角的GaN基板。例如，當(dāng)以75度的角度切取時(shí)，可獲得{20-21}面GaN基板，在圖7的(b)部所示的六方晶系的晶格中由參照符號(hào)71a表示。在生長(zhǎng)之前，為了調(diào)查基板的堆垛層錯(cuò)密度，通過陰極發(fā)光法觀察基板。陰極發(fā)光中，觀察通過電子束所激發(fā)的載流子的發(fā)光過程，若存在堆垛層錯(cuò)，則因其附近的載流子會(huì)非發(fā)光再結(jié)合，從而可觀察到暗線狀。求出該暗線的單位長(zhǎng)度的密度(線密度)，定義為堆垛層錯(cuò)密度。此處，為了調(diào)查堆垛層錯(cuò)密度，使用非破壞測(cè)定的陰極發(fā)光法，但也可使用破壞測(cè)定的透射型電子顯微鏡。透射型電子顯微鏡中，自a軸方向觀察試樣剖面時(shí)，自基板向m軸方向朝向試樣表面延伸的缺陷為支撐基體中所含的堆垛層錯(cuò)，與陰極發(fā)光法的情形相同，可求出堆垛層錯(cuò)的線密度。將該基板71配置在反應(yīng)爐內(nèi)的基座上之后，按照以下的生長(zhǎng)順序生長(zhǎng)外延層。首先，生長(zhǎng)厚度為IOOOnm的η型GaN層72。繼而，在GaN層72上生長(zhǎng)厚度為1200nm的η型InAlGaN包覆層73。接著，生長(zhǎng)厚度為200nm的η型GaN導(dǎo)引層74a及厚度為65nm的無摻雜InGaN導(dǎo)引層74b，之后生長(zhǎng)由厚度為15nm的GaN/厚度為3nm的InGaN而構(gòu)成的3周期MQW75。然后，生長(zhǎng)厚度為65nm的無摻雜InGaN導(dǎo)引層76a、厚度為20nm的ρ型AlGaN阻擋層77及厚度為200nm的ρ型GaN導(dǎo)引層76b。繼而，生長(zhǎng)厚度為400nm的ρ型InAlGaN包覆層77。最后，生長(zhǎng)厚度為50nm的ρ型GaN接觸層78。將SiO2的絕緣膜79成膜在接觸層78上之后，使用光刻法通過濕式蝕刻形成寬度為10 μ m的條紋孔。此處，以如下的2種方式形成條紋方向的接觸孔。激光條紋為(1)M方向(接觸孔沿著由c軸及m軸所界定的預(yù)定面的方向)；以及(2)A方向〈11-20>方向。形成條紋孔之后，蒸鍍由Ni/Au構(gòu)成的ρ側(cè)電極80a及由Ti/Al構(gòu)成的焊盤電極。繼而，使用金剛石研磨液研磨GaN基板(GaN晶圓)的背面，而制作背面為鏡面狀態(tài)的基板產(chǎn)物。此時(shí)，使用接觸式膜厚計(jì)測(cè)定基板產(chǎn)物的厚度。厚度的測(cè)定也可自試樣剖面利用顯微鏡而進(jìn)行。顯微鏡可使用光學(xué)顯微鏡、或掃描型電子顯微鏡。在GaN基板(GaN晶圓)的背面(研磨面)，通過蒸鍍而形成由Ti/Al/Ti/Au構(gòu)成的η側(cè)電極80b。針對(duì)這2種激光條紋制作諧振鏡時(shí)，使用了采用波長(zhǎng)為355nm的YAG激光的激光刻劃器。當(dāng)使用激光刻劃器而斷裂時(shí)，與使用金剛石刻劃時(shí)相比，可提高振蕩芯片合格率。作為刻劃槽的形成條件，使用以下條件激光輸出為IOOmW ;掃描速度為5mm/s。所形成的刻劃槽，例如是長(zhǎng)度為30 μ m、寬度為10 μ m、深度為40 μ m的槽。以800 μ m的間距通過基板的絕緣膜開口部位對(duì)外延表面直接照射激光，由此形成刻劃槽。設(shè)諧振器長(zhǎng)度為600μπι。使用刮刀，通過切斷而制作諧振鏡。在基板背側(cè)通過擠壓而使其斷裂，由此制作激光條。更具體而言，針對(duì){20-21}面的GaN基板表示結(jié)晶取向與切斷面的關(guān)系的圖為圖7的(b)部及圖7的(c)部。圖7的(b)部表示激光條紋設(shè)于(I)M方向的情形，表示出半極性面71a以及用于激光諧振器的端面81a、81b。端面81a、81b與半極性面71a大致正交,但與現(xiàn)有的c面、m面或者a面等目前為止的解理面不同。圖7的(c)部表示激光條紋設(shè)于(2)〈11-20>方向的情形，表示出半極性面71a以及用于激光諧振器的端面81c、81d。端面 81c、81d與半極性面71a大致正交，且由a面構(gòu)成。利用掃描型電子顯微鏡觀察因斷裂而形成的切斷面可知，(I)以及(2)中均未觀察到明顯的凹凸。因此，可推斷切斷面的平坦性(凹凸的大小)為20nm以下。進(jìn)而，切斷面對(duì)于試樣表面的垂直性為±5度的范圍內(nèi)。 在激光條的端面通過真空蒸鍍法涂布電介質(zhì)多層膜。電介質(zhì)多層膜由SiO2與TiO2交替地積層而構(gòu)成。膜厚分別在5(Tl00nm的范圍調(diào)整，并設(shè)計(jì)成反射率的中心波長(zhǎng)位于50(T530nm的范圍。將一側(cè)的反射面設(shè)計(jì)為10周期，將反射率的設(shè)計(jì)值設(shè)計(jì)為約95%，將另一側(cè)的反射面設(shè)計(jì)為6周期，將反射率的設(shè)計(jì)值設(shè)為約80%。在室溫下通電而進(jìn)行評(píng)估。電源使用脈寬為500ns、占空比為O. 1%的脈沖電源，使探針落在表面電極而通電。進(jìn)行光輸出測(cè)定時(shí)，利用光電二極管檢測(cè)出來自激光條端面的發(fā)光，調(diào)查電流-光輸出特性(I-L特性)。測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)時(shí)，使來自激光條端面的發(fā)光通過光纖，使用光譜分析儀作為檢測(cè)器而進(jìn)行光譜測(cè)定。調(diào)查偏光狀態(tài)時(shí)，使來自激光條的發(fā)光通過偏光板而旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)查偏光狀態(tài)。觀測(cè)LED模式光時(shí),將光纖配置在激光條表面?zhèn)?，由此測(cè)定自表面放出的光。在所有的激光器中確認(rèn)振蕩后的偏光狀態(tài)后可知，向a軸方向偏光。振蕩波長(zhǎng)為500 530nm。在所有的激光器中測(cè)定LED模式(自然放出光)的偏光狀態(tài)。設(shè)a軸方向的偏光分量為II、將m軸投影至主面的方向的偏光分量為12，將(11-12)/(11+12)定義為偏光度P。如此，調(diào)查求得的偏光度P與閾值電流密度的最小值的關(guān)系后，可獲得圖9。根據(jù)圖9可知，當(dāng)偏光度為正時(shí)，(I)激光條紋M方向的激光器中，閾值電流密度大幅下降。S卩，可知當(dāng)偏光度為正(11>12)、且在傾斜方向設(shè)有波導(dǎo)路時(shí)，閾值電流密度大幅下降。圖9所示的數(shù)據(jù)如下。閾值電流閾值電流
偏光度 (M方向條紋)(<11-20>條紋)
0.08 6-1 200.05 1842
0.15 948
0.27C 752
0.4 6調(diào)查GaN基板的c軸向m軸方向的傾斜角與振蕩合格率的關(guān)系后，可獲得圖10。本實(shí)施例中，關(guān)于振蕩合格率，定義為(振蕩芯片數(shù))/(測(cè)定芯片數(shù))。而且，圖10中對(duì)基板的堆垛層錯(cuò)密度為I Xio4 (cnT1)以下的基板、且激光條紋為(I)M方向的激光器進(jìn)行描繪。根據(jù)圖10可知，當(dāng)傾斜角為45度以下時(shí)，振蕩合格率極低。利用光學(xué)顯微鏡觀察端面狀態(tài)后可知，在小于45度的角度內(nèi)，幾乎所有的芯片上出現(xiàn)m面，未獲得垂直性。而且，在傾斜角為63度以上80度以下的范圍內(nèi)，垂直性提高，振蕩合格率增加至50%以上。根據(jù)這些情況，GaN基板的傾斜角度的范圍最優(yōu)選為63度以上80度以下。另外，在具有該結(jié)晶性等價(jià)的端面的角度范圍、S卩100度以上117度以下的范圍內(nèi)，也可獲得相同的結(jié)果圖10所示的數(shù)據(jù)如下。
傾斜角合格率 10 0.1 430.2
5850
6365
66 80 7185
7580
7975
8545
9035調(diào)查堆垛層錯(cuò)密度與振蕩合格率的關(guān)系后，可獲得圖U。關(guān)于振蕩合格率的定義，與上述相同。根據(jù)圖11可知，若堆垛層錯(cuò)密度超過lXloYcnf1)，則振蕩合格率急劇下降。而且，利用光學(xué)顯微鏡觀察端面狀態(tài)之后可知，在振蕩合格率下降的樣本中，端面的凹凸較激烈，未獲得平坦的切斷面。認(rèn)為其原因是因堆垛層錯(cuò)的存在而導(dǎo)致切斷難度存在差異。因此，基板中所含的堆垛層錯(cuò)密度必需為lXloYcnf1)以下。圖11所示的數(shù)據(jù)如下。
堆垛層錯(cuò)密度(cm—^ 合格率
500SO
100075
400070
800065
1000020
500002調(diào)查基板厚度與振蕩合格率的關(guān)系后，可獲得圖12。關(guān)于振蕩合格率的定義，與上述相同。而且，圖12中在基板的堆垛層錯(cuò)密度為lXloYcnT1)以下、且激光條紋為(I)M方向的激光器中進(jìn)行描繪。根據(jù)圖12可知，當(dāng)基板厚度薄于100 μ m且厚于50 μ m時(shí)，振蕩合格率較高。其原因在于，若基板厚度厚于100 μ m，則切斷面的垂直性會(huì)惡化。而且，若薄于50 μ m，則操作困難，芯片容易破壞。因上述原因，基板的厚度最優(yōu)選為50 μ m以上IOOym以下。圖12所示的數(shù)據(jù)如下。
基板厚度合格率4810
8065
9070
I 1045
丨 5048
20030
40020(實(shí)施例3)實(shí)施例2中，在具有{20-21}面的GaN基板上，生長(zhǎng)用于半導(dǎo)體激光器的多個(gè)外延膜。如上所述，通過刻劃槽的形成及擠壓而形成光諧振器用的端面。為了找出這些端面的候補(bǔ)，形成與(20-21)面呈90度左右的角度，通過計(jì)算而求出與a面不同的面取向。參照?qǐng)D13，以下的角度及面取向相對(duì)于(20-21)面具有90度左右的角度。具體的面指數(shù)相對(duì)于{20-21}面的角度(-1016) 92. 46 度(-1017) 90. 10 M(-1018) 88. 29 度(實(shí)施例4) 如下所述，通過有機(jī)金屬氣相生長(zhǎng)法生長(zhǎng)激光二極管。原料使用三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMIn)、氨(NH3)、硅烷(SiH4)?；迨褂美肏VPE法而生長(zhǎng)的2英寸的{20-21}面GaN基板。GaN基板具有表示a面的定向平面(記作“OF”)。利用面檢查器測(cè)定表示OF面與a面的偏移角度的面精度，面精度為O. I度以下。因此，將c軸投影至GaN基板主面的投影分量的方向與表示a面的端面(例如OF或a面的解理面)以-O. I度以上+0. I度以下的角度范圍的精度而平行。將該GaN基板配置在反應(yīng)爐內(nèi)的基座上之后，按照以下的生長(zhǎng)順序，在GaN基板上生長(zhǎng)如圖14所示的用于外延基板的外延層。首先，生長(zhǎng)厚度為IlOOnm的η型GaN層。繼而，生長(zhǎng)厚度為1200nm的η型InAlGaN包覆層。接著，生長(zhǎng)厚度為250nm的η型GaN導(dǎo)引層及厚度為115nm的η型InGaN導(dǎo)引層。此后，生長(zhǎng)由GaN(厚度為IOnm)/InGaN(厚度為3nm)構(gòu)成的量子講構(gòu)造(2周期MQW)。然后，生長(zhǎng)厚度為65nm的無摻雜InGaN導(dǎo)引層、厚度為20nm的ρ型AlGaN阻擋層、厚度為50nm的ρ型InGaN導(dǎo)引層、及厚度為250nm的ρ型GaN導(dǎo)引層。繼而，生長(zhǎng)厚度為400nm的ρ型InAlGaN包覆層。最后，生長(zhǎng)厚度為50nm的ρ型GaN接觸層。通過該生長(zhǎng)步驟而制作外延基板。
在使用掩模對(duì)準(zhǔn)器而在后續(xù)的步驟中所進(jìn)行的光刻工藝中，為了使波導(dǎo)路條紋與OF高精度平行，而在外延基板的表面上，將平行于OF而排列的多個(gè)激光標(biāo)記形成于預(yù)定的線上。OF長(zhǎng)度例如為約15mm，激光標(biāo)記時(shí)的對(duì)位精度例如約為2 μ m,因此，OF與激光標(biāo)記的平行度成為-O. 01度以上+0. 01度以下的范圍的精度。該精度比OF的方向的精度低I位。因此，OF的方向精度大致反映到波導(dǎo)路條紋方向與將c軸投影至主面的投影分量的方向間的平行度的精度上。另外，當(dāng)使用不具有OF的半極性GaN基板時(shí)，可判斷該半極性基板的a軸方向。更具體而言，可將外延基板解理而顯現(xiàn)出GaN基板的a面，由此判斷a軸方向。以通過該解理而制作的邊緣為基準(zhǔn)，能以-O. I度以上+0. I度以下的角度高精度地決定激光波導(dǎo)路的方向。作為另一方法，有利用表面形態(tài)的方法。半極性面上所生長(zhǎng)的外延膜上，出現(xiàn)與a軸平行的直線狀的表面形態(tài)。該表面形態(tài)反映基板中的缺陷、基板端部的影響、基板表面的粗糙程度而形成，可通過水銀燈的光激發(fā)而由熒光顯微鏡觀察。該顯微鏡像中出現(xiàn)直線狀或者條狀的發(fā)光線。以使該形態(tài)的方向與激光標(biāo)記器的掃描方向平行的方式調(diào)整外延基板的方向之后，自此處起以90度的角度使外延基板旋轉(zhuǎn)之后，可形成線狀激光標(biāo)記。通過該方法，也可以同樣的精度決定激光波導(dǎo)路方向(條紋孔的方向或者隆脊部的方向)。激光標(biāo)記的排列方向能夠以條狀發(fā)光像的軸方向?yàn)榛鶞?zhǔn)而決定。激光標(biāo)記(例如刻劃標(biāo)記)的排列方向、激光波導(dǎo)路方向(條紋孔的方向或者隆脊部的方向)的決定如已有說明所述，可使用與在基板上生長(zhǎng)了若干半導(dǎo)體層時(shí)所形成的結(jié)晶缺陷相關(guān)的構(gòu)造物來進(jìn)行。將SiO2的絕緣膜成膜在接觸層上之后，使用光刻法通過濕式蝕刻而形成寬度為ΙΟμπι的條紋孔。參照上述激光標(biāo)記，決定條紋的方向。具體而言，以使條紋與激光標(biāo)記平行的方式，或者有意地設(shè)置角度差，而進(jìn)行條紋孔的圖案形成。形成條紋孔之后，蒸鍍由Ni/Au構(gòu)成的ρ側(cè)電極AND I及由Ti/Au構(gòu)成的焊盤電極。繼而,使用金剛石研磨液對(duì)GaN基板(GaN晶圓)的背面進(jìn)行研磨，制作背面為鏡面狀態(tài)的基板產(chǎn)物。在GaN基板(GaN晶圓)的背面(研磨面)，通過蒸鍍而形成由Ti/Al/Ti/Au構(gòu)成的η側(cè)電極CTD1。按照上述順序，可制作用于增益導(dǎo)引激光器的基板產(chǎn)物。而且，利用以下的方法，也可制作圖15所示的具有隆脊構(gòu)造的折射率導(dǎo)引激光器。為了制作寬度為2μπι的隆脊構(gòu)造，通過光刻法，設(shè)置由正型抗蝕劑構(gòu)成且具有寬度為2μπι的圖案的掩模。激光波導(dǎo)路方向定向?yàn)榕c將c軸向量投影至主面的投影分量的方向平行。通過使用Cl2的干式蝕刻，制作隆脊構(gòu)造。對(duì)外延基板的半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)行蝕刻，直至蝕刻深度為例如O. 7 μ m、露出AlGaN阻擋層為止。蝕刻之后，除去抗蝕劑掩模。使用光刻法，使寬度約為2μπι的條紋掩模殘留在隆脊構(gòu)造上。條紋掩模的方向與隆脊構(gòu)造的方向一致。此后，在脊?fàn)顐?cè)面使用真空蒸鍍法蒸鍍Si02。蒸鍍絕緣膜之后，通過剝離法除去隆脊部上的SiO2，形成具有條紋狀開口部的絕緣膜。繼而，形成陽極電極AND2及陰極電極CTD2，從而獲得基板產(chǎn)物。針對(duì)這些激光條紋制作諧振鏡時(shí)，使用了采用波長(zhǎng)為355nm的YAG激光的激光刻劃器。當(dāng)使用激光刻劃器形成刻劃槽而使其斷裂時(shí)，與使用金剛石刻劃的情形相比，能提高振蕩芯片合格率。作為刻劃槽的形成條件，使用以下的條件激光輸出IOOmW
掃描速度5mm/s。以該條件所形成的刻劃槽是例如長(zhǎng)度為100 μ m、寬度為10 μ m、深度為40 μ m的
槽。以與半導(dǎo)體芯片寬度相對(duì)應(yīng)的300 μ m間隔，在基板的表面上通過電極的開口部直接照射激光，由此周期性地形成刻劃槽。諧振器長(zhǎng)度設(shè)為600 μ m。使用刮刀，通過切斷而制作諧振鏡。在基板背面?zhèn)鹊亩瞬客ㄟ^擠壓而使其斷裂，由此制作激光條。在半極性面上將與平行于將c軸投影至主面的方向而設(shè)的激光波導(dǎo)路垂直的端面設(shè)為鏡面的方法中，形成用于激光諧振器的切斷面。該切斷面與在現(xiàn)有的c面主面或m面主面上的激光器中為了光諧振器而成為端面的m面、a面或者c面等解理面不同。與已說明的方法同樣地，在激光條的端面通過真空蒸鍍法而涂布電介質(zhì)多層膜。電介質(zhì)多層膜由SiO2與TiO2交替地積層而構(gòu)成。使膜厚在5(Tl00nm的范圍進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整成反射率的中心波長(zhǎng)在50(T530nm的波長(zhǎng)范圍。將一側(cè)的反射面設(shè)為10周期，將反射率的設(shè)計(jì)值設(shè)為約95%，將另一側(cè)的反射面設(shè)為6周期，將反射率的設(shè)計(jì)值設(shè)為約80%。在室溫下通電而進(jìn)行評(píng)估。電源使用脈寬為500ns、占空比為O. 1%的脈沖電源，使探針落在表面電極而通電。進(jìn)行光輸出測(cè)定時(shí)，利用光電二極管檢測(cè)出來自激光條端面的發(fā)光，調(diào)查電流-光輸出特性(I-L特性)。測(cè)定發(fā)光波長(zhǎng)時(shí)，使來自激光條端面的發(fā)光通過光纖，使用光譜分析儀作為檢測(cè)器進(jìn)行光譜測(cè)定。振蕩波長(zhǎng)為50(T530nm。使用作為激發(fā)光源具有水銀燈的熒光顯微鏡，觀察發(fā)光像。使用20倍以上的物鏡進(jìn)行觀察時(shí)，可獲得與a軸平行的條狀發(fā)光像。調(diào)查電極或者隆脊構(gòu)造等構(gòu)造物的形狀、與該a軸方向的條狀發(fā)光線的垂直性，由此預(yù)估出c軸與激光波導(dǎo)路的平行度。進(jìn)而，利用光學(xué)顯微鏡觀察裝置表面，由此預(yù)估出通過切斷所形成的端面與波導(dǎo)路的偏移角度。參照?qǐng)D16說明更具體的例。圖16的(a)部是表示基板產(chǎn)物的外延面上的陽極電極附近的區(qū)域的Nomarski微分干涉顯微鏡像的圖。圖16的(b)部是表示呈現(xiàn)圖16的(a)部中由虛線所示的區(qū)域的熒光像(水銀燈所激發(fā)的發(fā)光像)的圖。熒光像中，條狀發(fā)光線在a軸方向延伸。圖16的(C)部是表示圖16的(a)部所示的區(qū)域內(nèi)條狀發(fā)光線與激光波導(dǎo)路的延伸方向的偏移的圖?？芍?，當(dāng)不使用激光標(biāo)記的方法而進(jìn)行圖案化的情形時(shí)，條狀發(fā)光線的方向與波導(dǎo)路的方向所成的角的偏移角，以90度為中心是約4. O度。進(jìn)而，該半導(dǎo)體激光器中，激光波導(dǎo)路的方向與c軸的投影分量的方向所成偏移角度在切斷面中為
I.77度。圖17表示具有有意形成的較大偏移角的半導(dǎo)體激光器的上表面圖。參照?qǐng)D17的(a)部，其表示光學(xué)顯微鏡影像，該光學(xué)顯微鏡影像表示激光條的包含3個(gè)芯片的區(qū)域的上表面。參照?qǐng)D17的(b)部，其表示圖17的(a)部所示區(qū)塊BOXl中激光條端面附近的上表面的放大圖。當(dāng)偏移角較大時(shí)，由切斷產(chǎn)生的端面的上端相對(duì)于激光波導(dǎo)路的傾斜變大。圖18是表示激光波導(dǎo)路的方向與c軸投影分量的方向的偏移角度、和垂直于波導(dǎo)路的理想端面與實(shí)際的端面所成的偏移角度之間的關(guān)系的圖。橫軸表示激光波導(dǎo)路的方向與c軸投影分量的方向的偏移角度(參照為「偏移角I」)。縱軸表示理想端面與實(shí)際的端面所成的偏移角度(參照為「偏移角2」)。參照?qǐng)D18的圖表可知，通過減小偏移角1，可減小偏移角2。具體而言,若偏移角I的精度為-I度以上+1度以下的范圍，則偏移角2不會(huì)有大的偏差。當(dāng)偏移角I超過以絕對(duì)值所示的角度I度時(shí)，偏移角2有較大偏差。調(diào)查激光波導(dǎo)路的方向與c軸投影分量(將c軸投影至基板主面的方向)的偏移角度、和振蕩合格率的關(guān)系。結(jié)果，如圖19的(a)部所示，當(dāng)偏移角度的絕對(duì)值較小時(shí)，振蕩合格率提高。若偏移角度在-O. 5度以上+0. 5度以下的范圍，則可使振蕩合格率達(dá)到50%以上。而且，若偏移角度在-O. 25度以上+0. 25度以下的范圍，則可使振蕩合格率達(dá)到75%以上。若偏移角度在-O. 75度以上+0.75度以下的范圍，則可使振蕩合格率為15%以上。
·
調(diào)查激光波導(dǎo)路與c軸投影分量的偏移角度、和閾值電流密度的偏差。結(jié)果，如圖19的(b)部所示，當(dāng)偏移角度的絕對(duì)值較小時(shí)，閾值電流密度的偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差σ)降低。若偏移角度在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍，則可使該偏差為15%以下。因偏移角度為O度的半導(dǎo)體激光器的偏差約為10%，因此，當(dāng)偏移角度在-O. 3度以上+0. 3度以下的范圍時(shí)，可抑制到偏移角度為O度的半導(dǎo)體激光器的閾值電流密度的I. 5倍左右。而且，當(dāng)偏移角度在-O. 25度以上+0. 25度以下的范圍時(shí)，可使該偏差為13%以下。當(dāng)偏移角度的絕對(duì)值超過O. 3度時(shí)，閾值電流密度的偏差的變化變大。當(dāng)偏移角度在-O. 75度以上+0. 75度以下的范圍時(shí)，可使該偏差為40%以下。圖20是表示(20-21)面、(_101_6)面及(-1016)面的原子配置的圖。圖21是表示(20-21)面、(-101-7)面及(-1017)面的原子配置的圖。圖22是表示(20-21)面、(-101-8)面及(-1018)面的原子配置的圖。如圖20 圖22所示，箭頭所示的局部原子配置表示電荷性質(zhì)呈中性的原子的排列，周期性地呈現(xiàn)出電性為中性的原子配置。關(guān)于可獲得相對(duì)于生長(zhǎng)面比較垂直的面的理由，可能為，因周期性地呈現(xiàn)該電荷性質(zhì)呈中性的原子排列，因此切斷面的生成比較穩(wěn)定。通過包含上述實(shí)施例I 4的多種實(shí)驗(yàn)，角度ALPHA可在45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍。為了提高振蕩芯片合格率，角度ALPHA可在63度以上80度以下及100度以上117度以下的范圍。典型的半極性主面可為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一個(gè)。進(jìn)而，可為自這些半極性面的微傾斜面。例如，半極性主面可為，自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一個(gè)向m面方向在-4度以上+4度以下的范圍傾斜的微傾斜面。(實(shí)施例5)如上文所述，在半導(dǎo)體激光器中，通過使波導(dǎo)路與諧振器端面高精度垂直，可使半導(dǎo)體激光器的特性良好且穩(wěn)定化。因此，端面的切斷容易度較大地取決于結(jié)晶取向，因此，當(dāng)能找出準(zhǔn)確表示結(jié)晶取向的記號(hào)，且能以該記號(hào)為基準(zhǔn)而相對(duì)于該記號(hào)平行或者垂直地進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)時(shí)，可提高掩模對(duì)準(zhǔn)的精度。在半導(dǎo)體晶圓上，如圖23的(a)部所示，可設(shè)置表示例如稱作定向平面OF的結(jié)晶取向的缺口。如圖23的(b)部所示，為了避免意料外的晶圓破損，在該定向平面上形成斜面(倒角)CHF1、CHF2。在設(shè)有斜面的定向平面上，使用掩模對(duì)準(zhǔn)器進(jìn)行圖案化時(shí)不容易提高對(duì)焦的精度。在定向平面的倒角部分，設(shè)有相對(duì)于晶圓的主面傾斜的傾斜面，因此，關(guān)于與晶圓的主面垂直的方向，在傾斜面中，掩模對(duì)準(zhǔn)器與定向平面的距離產(chǎn)生變化。因該變化，使用掩模對(duì)準(zhǔn)器進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)時(shí)，也可使焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)定向平面的斜面的傾斜面上的任一位置。因此，對(duì)準(zhǔn)的精度取決于焦點(diǎn)是否對(duì)準(zhǔn)定向平面的倒角寬度的范圍內(nèi)的任一位置，結(jié)果，對(duì)準(zhǔn)的精度提高產(chǎn)生限 制。另一方面，在未設(shè)有斜面的半極性基板上，基板研磨時(shí)產(chǎn)生碎屑(碎片)，如圖23的(c)部所示，定向平面的邊緣并非為直線，而比較粗糙。因粗糙，結(jié)果，對(duì)準(zhǔn)的精度提聞廣生限制。根據(jù)發(fā)明人的觀點(diǎn)，在具有c面主面的GaN晶圓上，為了提高對(duì)準(zhǔn)精度，在外延生長(zhǎng)之后的步驟的處理之前，解理外延基板，形成出現(xiàn)了 m面的邊緣?？蓪⒃搈面邊緣用作掩模對(duì)準(zhǔn)的基準(zhǔn)。當(dāng)將該m面邊緣的形成方法適用于{20-21}面半極性等半極性外延基板時(shí)，代替m面而形成a面的邊緣。后續(xù)說明中，以具有{20-21}面作為半極性面的外延基板為一例而進(jìn)行說明。嘗試通過解理而形成與外延基板的主面垂直的a面，但如圖24所示，有時(shí)無法獲得直線性的斷裂邊緣。圖24是表示嘗試a面解理的晶圓的平面圖。例如斷裂邊緣存在直線性延伸的部分PLN，整體上的裂紋彎曲。關(guān)于其理由，認(rèn)為是在a面邊緣的形成中，與m面相比，GaN系半導(dǎo)體難以沿a面直線性地切斷。通過發(fā)明人的仔細(xì)觀察，可知半極性面基板上生長(zhǎng)的外延半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)，半極性方面形成有固有的缺陷。表面形態(tài)為其一例。例如在{20-21}面基板上外延生長(zhǎng)激光器構(gòu)造之后，使用Nomarski微分干涉顯微鏡觀察外延最表面。圖25是表示外延最表面的Nomarski微分干涉顯微鏡像的圖。如圖25所示，該表面上可觀察到與a軸方向大致平行的直線狀的形態(tài)。為了調(diào)查該形態(tài)，使用透射電子顯微鏡(TEM)觀察外延基板。圖26是表示圖25中箭頭所示的區(qū)塊(BOX)內(nèi)的區(qū)域的剖面的透射電子顯微鏡像的圖。參照?qǐng)D26，可觀察到外延表面上有凹陷，且可觀察到該凹陷為直線狀的形態(tài)。圖27是示意性地表示氮化鎵系半導(dǎo)體中的堆垛層錯(cuò)SF及外延表面的缺陷(例如槽)G的圖。如圖27的示意圖所示，可觀察到在凹陷部位的基板位置上存在自照片下部的基板傳遞的缺陷。為了更詳細(xì)地調(diào)查缺陷，使用高分辨率透射電子顯微鏡(HR-TEM)觀察圖26所示的區(qū)域BOX。其結(jié)果如圖28所示。圖28的(a)部、圖28的(b)部及圖28的(c)部表示倍率不同的圖像。對(duì)缺陷附近的積層構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)解析，結(jié)果可知，如圖28的(c)部所示，以缺陷為界，結(jié)晶面的積層構(gòu)造自ABABAB…變化為BCBCBC···。因此該缺陷為堆垛層錯(cuò)。而且，該堆垛層錯(cuò)存在于c面內(nèi)，因此在a軸方向(如圖28所示，準(zhǔn)確地沿[-12-10]方向)延伸。而且，在堆垛層錯(cuò)與外延表面交叉的部位，在外延表面上形成凹陷。因此，本實(shí)施方式的外延基板包含構(gòu)造體，該構(gòu)造體由設(shè)于c面內(nèi)的堆垛層錯(cuò)及與該堆垛層錯(cuò)相關(guān)的直線狀的凹陷構(gòu)成。因此，在外延基板上，該凹陷及堆垛層錯(cuò)的方向非常準(zhǔn)確地表示了 a軸方向。將該外延表面的凹陷用作標(biāo)記，從而能以與該標(biāo)記垂直的方式對(duì)波導(dǎo)路進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。因此，能高精度垂直于a軸方向、且高精度平行于與將c軸投影至主面的方向地進(jìn)行掩模的對(duì)準(zhǔn)。
上述堆垛層錯(cuò)在基板上的結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)偶爾發(fā)生，但優(yōu)選在晶圓面內(nèi)以O(shè). 2((3!^1)以上的密度含有該堆垛層錯(cuò)。當(dāng)為其以下的密度時(shí)，在用于激光器制作的外延生長(zhǎng)中使用的基板內(nèi)制作堆垛層錯(cuò)的可能性較低。而且，關(guān)于堆垛層錯(cuò)，優(yōu)選在晶圓面內(nèi)以KKcnT1)以下的密度含有。在超過該值的密度下，會(huì)影響激光器元件的合格率。而且，外延表面上的堆垛層錯(cuò)的長(zhǎng)度(凹陷的長(zhǎng)度)優(yōu)選230 μ m以上。當(dāng)標(biāo)記的長(zhǎng)度為230 μ m以上時(shí)，能高精度進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。(實(shí)施例6)在{20-21}面GaN基板上生長(zhǎng)用于激光器構(gòu)造的外延積層構(gòu)造。外延積層構(gòu)造包含η型半導(dǎo)體區(qū)域、活性層及ρ型半導(dǎo)體區(qū)域，活性層具有含有InGaN阱層的單一量子阱構(gòu)造。該生長(zhǎng)之后，使用水銀燈(波長(zhǎng)365nm)進(jìn)行激發(fā)，觀察外延基板的上表面的熒光像。圖29的(a)部是表示使用水銀燈激發(fā)時(shí)外延基板的上表面的熒光像的圖。如圖29的(a)部所示，可觀測(cè)到來自上表面的發(fā)光像中有暗區(qū)域(水銀燈的激發(fā)下未發(fā)光的區(qū)域)。暗區(qū)域形成為例如五邊形的形狀。五邊形的最長(zhǎng)的邊(長(zhǎng)邊)與a軸方向大致平行。而且，根據(jù) 發(fā)明人的觀察可知，暗區(qū)域的剖面具有圖29的(b)部、圖29的(c)部及圖29的(d)部所示的典型的剖面形狀，例如五邊形、等邊梯形等梯形、等腰三角形等三角形，這些剖面形狀關(guān)于與最長(zhǎng)的邊正交的軸而左右對(duì)稱。例如三角形及五邊形各自關(guān)于經(jīng)過一頂點(diǎn)并與長(zhǎng)邊正交的軸而左右對(duì)稱。為了進(jìn)一步調(diào)查該暗區(qū)域的原因，通過掃描型透射電子顯微鏡(STEM)觀察剖面。結(jié)果，在圖29的(e)部所示的良好部(剖面)中形成陡峭的阱層，另一方面，在圖29的(f)部所示的暗區(qū)域部(剖面)中，在阱層觀察到六邊形的析出物。對(duì)該析出物利用能量分散X射線光譜法(EDX)進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，析出區(qū)域富含In。該六邊形的一邊與平行于GaN基板的半極性主面的平面成75度的角度，為(0001)面。因此，該構(gòu)造物的形狀反映出結(jié)晶取向。根據(jù)發(fā)明人的觀察，該析出物向a軸方向延伸。而且，在析出物的縱深方向上，析出物的剖面具有大致相同的剖面形狀。因此，通過對(duì)自外延基板的表面觀察時(shí)平行于暗區(qū)域的長(zhǎng)邊的波導(dǎo)路進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)，能高精度垂直于a軸方向、且高精度平行于將c軸投影至主面的方向地進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。上述暗區(qū)域可包含設(shè)于活性層上的結(jié)晶缺陷，而且，在具有波長(zhǎng)為500nm以上的發(fā)光波長(zhǎng)的活性層上，因生長(zhǎng)溫度或量子阱構(gòu)造而導(dǎo)致阱層容易導(dǎo)入結(jié)晶缺陷，但可將該結(jié)晶缺陷用作對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。而且，當(dāng)發(fā)光層生長(zhǎng)之后P型半導(dǎo)體層的生長(zhǎng)溫度過高或生長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，容易產(chǎn)生暗區(qū)域。水銀燈所激發(fā)的發(fā)光像中的暗區(qū)域的長(zhǎng)邊例如在a軸方向延伸，長(zhǎng)邊優(yōu)選具有230 μ m以上的長(zhǎng)度。而且，水銀燈所激發(fā)的發(fā)光像中觀察為暗區(qū)域的缺陷區(qū)域?yàn)榻Y(jié)晶生長(zhǎng)的缺陷，因此，結(jié)晶學(xué)上的信息反映到構(gòu)造物的形狀及方向等上。而且，暗區(qū)域的特征為在攝氏800度以上的高溫下會(huì)因熱處理而擴(kuò)大。如以上所說明，用于III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的外延基板可具有以下的構(gòu)造。外延基板包括基板，其具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面；及半導(dǎo)體積層，其設(shè)于該基板的半極性主面上。該半導(dǎo)體積層包含用于激光器構(gòu)造體的半導(dǎo)體區(qū)域，該半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及活性層?；钚詫影壪蛋雽?dǎo)體層?；宓牧骄礗II族氮化物半導(dǎo)體的C軸，相對(duì)于法線軸向該六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜。半導(dǎo)體積層包含沿表示六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的基準(zhǔn)軸而延伸的上述構(gòu)造物。該外延基板適于包含激光條紋的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的形狀，該激光條紋沿著由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸所界定的m-n面的方向。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件形成于半極性面基板上。然而，半導(dǎo)體積層包含帶狀的構(gòu)造物，該構(gòu)造物具有沿著表示六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的基準(zhǔn)軸而延伸的邊緣，因此，該構(gòu)造物可對(duì)使用該外延基板制作的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件提供激光條紋的定向或激光腔的定向。法線軸與六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度ALPHA優(yōu)選45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍?；钚詫釉O(shè)于第I包覆層與第2包覆層之間，而且，第I包覆層、第2包覆層及活性層沿半極性主面的法線軸排列。構(gòu)造物在半導(dǎo)體積層的上表面可具有在a軸方向延伸的表面形態(tài)。此時(shí)，通過觀 察外延基板的外觀可確認(rèn)構(gòu)造物。這種構(gòu)造物包含半導(dǎo)體積層的上表面的凹陷時(shí)，可通過紫外線 可見光 紅外線等的反射光或透射光來確定凹陷的位置。而且，外延基板的上述構(gòu)造物(例如暗區(qū)域的長(zhǎng)邊或外延表面的槽)優(yōu)選，相對(duì)于a軸方向成-O. 5度以上及+0. 5度以下的范圍的偏移角。進(jìn)而，構(gòu)造物更優(yōu)選，相對(duì)于a軸方向成-O. 3度以上及+0. 3度以下的范圍的偏移角。而且，使用該外延基板，可按照以下步驟制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件。利用外延表面上所設(shè)的槽等直線狀形態(tài)，可進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)將半導(dǎo)體產(chǎn)物配置在掩模對(duì)準(zhǔn)器上時(shí)，可使用掩模對(duì)準(zhǔn)器的傳感器裝置或者通過目測(cè)而檢測(cè)出直線狀形態(tài)。當(dāng)進(jìn)行決定波導(dǎo)路的方向的掩模對(duì)準(zhǔn)時(shí)，以使波導(dǎo)路的方向與直線狀形態(tài)垂直的方式，決定掩模對(duì)準(zhǔn)器上的半導(dǎo)體產(chǎn)物的位置及方向?？衫糜伤y燈所得的激發(fā)像中的暗區(qū)域進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。準(zhǔn)備安裝有水銀燈的激光刻劃器裝置。將半導(dǎo)體產(chǎn)物設(shè)置于該激光刻劃器裝置上。激光刻劃器裝置中，使用水銀燈進(jìn)行激發(fā)而獲得發(fā)光像。利用發(fā)光像中的暗區(qū)域，在激光刻劃器裝置上進(jìn)行半導(dǎo)體產(chǎn)物的取向?qū)?zhǔn)。使用激光刻劃器裝置在半導(dǎo)體產(chǎn)物上制作標(biāo)記。以該標(biāo)記為基準(zhǔn)進(jìn)行掩模對(duì)準(zhǔn)。按照該步驟，能高精度地使波導(dǎo)路與結(jié)晶取向一致。在優(yōu)選實(shí)施方式中圖示說明了本發(fā)明的原理，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知本發(fā)明可在不脫離其原理的情況下對(duì)配置以及細(xì)節(jié)進(jìn)行變更。本發(fā)明并不限定于本實(shí)施方式中所公開的特定構(gòu)成。因此，對(duì)于由權(quán)利要求及其精神的范圍而來的所有修正以及變更申請(qǐng)專利權(quán)。產(chǎn)業(yè)利用性如以上所說明，根據(jù)本實(shí)施方式，可提供一種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其在六方晶系III族氮化物的C軸向m軸方向傾斜的支撐基體的半極性面上，具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器且具有能提高振蕩合格率的構(gòu)造。而且，根據(jù)本實(shí)施方式，可提供制作該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法。進(jìn)而，根據(jù)本實(shí)施方式，可提供用于上述III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的外延基板。
權(quán)利要求
1.ー種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其包括 激光器構(gòu)造體，其含有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的支撐基體、及設(shè)于上述支撐基體的上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域；以及電極，其設(shè)于上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域上， 上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層， 上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層， 上述支撐基體的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述激光器構(gòu)造體包括與m-n面交叉的第I及第2切斷面，該m-n面由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定， 該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器包含上述第I及第2切斷面， 上述激光器構(gòu)造體包含第I及第2面，上述第I面為上述第2面的相反側(cè)的面， 上述第I及第2切斷面分別自上述第I面的邊緣延伸至上述第2面的邊緣， 上述角度ALPHA為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍， 上述激光器構(gòu)造體包含在上述支撐基體的上述半極性主面上延伸的激光波導(dǎo)路，上述激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向， 表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量，包括與上述半極性主面平行的投影分量、及與上述法線軸平行的垂直分量， 上述波導(dǎo)路向量與上述投影分量所成偏移角在-0. 5度以上+0. 5度以下的范圍。
2.—種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其包括 激光器構(gòu)造體，其含有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的支撐基體、及設(shè)于上述支撐基體的上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域；以及電極，其設(shè)于上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域上， 上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層， 上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列， 上述活性層含有氮化鎵系半導(dǎo)體層， 上述支撐基體的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述激光器構(gòu)造體包括與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉的第I及第2切斷面， 該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器包含上述第I及第2切斷面， 上述激光器構(gòu)造體包含第I及第2面，上述第I面為上述第2面的相反側(cè)的面， 上述第I及第2切斷面分別自上述第I面的邊緣延伸至上述第2面的邊緣，上述角度ALPHA為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍， 上述激光器構(gòu)造體包含在上述支撐基體的上述半極性主面上延伸的波導(dǎo)路，上述波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另ー方的方向， 上述激光器構(gòu)造體在由水銀燈的光激發(fā)所得熒光顯微鏡像中，示出在預(yù)定軸的方向延伸的條狀發(fā)光像， 上述波導(dǎo)路向量與正交于上述預(yù)定軸的正交方向所成的偏移角在-0. 5度以上+0. 5度以下的范圍。
3.如權(quán)利要求I或2所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成角度為63度以上80度以下或100度以上117度以下的范圍。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述支撐基體的厚度為400 u m以下。
5.如權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述支撐基體的厚度為50 ii m以上100 ii m以下。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，來自上述活性層的激光向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向偏光。
7.如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中， 該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的LED模式下的光包含上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向上的偏光分量II、及將上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸投影至主面的方向上的偏光分量12, 上述偏光分量Il大于上述偏光分量12。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述半極性主面為自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-ト1}面中的任一面以-4度以上+4度以下的范圍傾斜的微傾斜面。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述半極性主面為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任ー個(gè)。
10.如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述支撐基體的堆垛層錯(cuò)密度為IXlO4cnT1以下。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述支撐基體由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN中的任ー個(gè)構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求I至11中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，還包含設(shè)于上述第I及第2切斷面中的至少任一方的電介質(zhì)多層膜。
13.如權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述活性層包含以發(fā)出波長(zhǎng)為360nm以上600nm以下的光的方式而設(shè)置的發(fā)光區(qū)域。
14.如權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述活性層包含以發(fā)出波長(zhǎng)為430nm以上550nm以下的光的方式而設(shè)置的量子阱構(gòu)造。
15.如權(quán)利要求I至14中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中， 上述第I及第2切斷面各自顯現(xiàn)上述支撐基體的端面及上述半導(dǎo)體區(qū)域的端面，上述半導(dǎo)體區(qū)域的上述活性層的端面與正交于由上述六方晶系氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的支撐基體的m軸的基準(zhǔn)面所成的角度，在由上述III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的第I平面中成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍的角度。
16.如權(quán)利要求I至14中任一項(xiàng)所述的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，上述偏移角在-0. 3度以上+0. 3度以下的范圍。
17.ー種制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其包括如下步驟 準(zhǔn)備由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成且具有半極性主面的基板； 形成具有激光器構(gòu)造體、陽極電極及陰極電極的基板產(chǎn)物，該激光器構(gòu)造體包含形成于上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域及上述基板； 在上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸的方向，對(duì)上述基板產(chǎn)物的第I面進(jìn)行局部刻劃；以及 通過對(duì)上述基板產(chǎn)物的第2面擠壓而進(jìn)行上述基板產(chǎn)物的分離，形成另ー基板產(chǎn)物及激光條， 上述第I面為上述第2面的相反側(cè)的面， 上述半導(dǎo)體區(qū)域位于上述第I面與上述基板之間， 上述激光條具有自上述第I面延伸至上述第2面且通過上述分離而形成的第I及第2端面， 上述第I及第2端面構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器， 上述陽極電極及陰極電極形成于上述激光器構(gòu)造體上， 上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層， 上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層， 上述基板的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述第I及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉， 上述角度ALPHA為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍， 上述激光器構(gòu)造體包含在上述基板的上述半極性主面上延伸的激光波導(dǎo)路，上述激光波導(dǎo)路在波導(dǎo)路向量的方向延伸，該波導(dǎo)路向量朝向自上述第I及第2切斷面的一方指向另一方的方向， 表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量，包括與上述半極性主面平行的投影分量、及與上述法線軸平行的垂直分量， 上述波導(dǎo)路向量與上述投影分量所成的偏移角在-0. 5度以上+0. 5度以下的范圍，上述基板產(chǎn)物的上述半導(dǎo)體區(qū)域包含表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的標(biāo)記， 在形成上述基板產(chǎn)物的步驟中，上述激光波導(dǎo)路的方向以上述標(biāo)記為基準(zhǔn)而決定。
18.如權(quán)利要求17所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中，上述偏移角在-0. 3度以上+0. 3度以下的范圍。
19.如權(quán)利要求17或18所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中，上述角度ALPHA為63度以上80度以下或100度以上117度以下的范圍。
20.如權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 在形成上述基板產(chǎn)物的上述步驟中，上述基板經(jīng)切片或研削加工以使上述基板的厚度成為400 u m以下， 上述第2面為通過上述加工所形成的加工面、或包含形成于上述加工面上的電極的面。
21.如權(quán)利要求17至20中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 在形成上述基板產(chǎn)物的上述步驟中，上述基板經(jīng)研磨以使上述基板的厚度成為50 y m以上IOOiim以下， 上述第2面為通過上述研磨所形成的研磨面、或包含形成于上述研磨面上的電極的面。
22.如權(quán)利要求17至21中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 上述刻劃使用激光刻劃器進(jìn)行， 通過上述刻劃而形成刻劃槽，上述刻劃槽的長(zhǎng)度比由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸及上述法線軸所界定的a-n面與上述第I面的交叉線的長(zhǎng)度更短。
23.如權(quán)利要求17至22中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中，上述半極性主面為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任ー個(gè)。
24.如權(quán)利要求17至23中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中，上述第I及第2端面各自的上述活性層的端面，相對(duì)于與由上述六方晶系氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的支撐基體的m軸正交的基準(zhǔn)面，在由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸及m軸所界定的平面中成(ALPHA-5)度以上(ALPHA+5)度以下的范圍的角度。
25.如權(quán)利要求17至24中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中，上述基板由GaN、AlGaN、AlN、InGaN及InAlGaN中的任ー個(gè)構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求17至25中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 上述基板包含表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a面的定向平面， 上述標(biāo)記包含上述定向平面。
27.如權(quán)利要求17至26中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 上述基板包含上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a面上的解理面， 上述標(biāo)記包含上述解理面。
28.如權(quán)利要求17至27中任一項(xiàng)所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 在形成上述基板產(chǎn)物的步驟中，將激光照射至上述基板產(chǎn)物，形成在上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向上排列的激光標(biāo)記， 上述標(biāo)記包含上述激光標(biāo)記的排列。
29.如權(quán)利要求28所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 上述激光器構(gòu)造體在由水銀燈的光激發(fā)所得熒光顯微鏡像中，示出在預(yù)定軸的方向延伸的條狀發(fā)光像， 上述激光標(biāo)記的排列方向以上述條狀發(fā)光像的上述預(yù)定軸的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)而決定， 上述波導(dǎo)路向量與正交于上述預(yù)定軸的正交方向所成的偏移角在-0. 5度以上+0. 5度以下的范圍。
30.ー種外延基板，其用于III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其包括 基板，其具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面；以及 半導(dǎo)體積層，其設(shè)于上述基板的上述半極性主面上， 上述半導(dǎo)體積層包含用于激光器構(gòu)造體的半導(dǎo)體區(qū)域， 上述半導(dǎo)體區(qū)域包括由第I導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第I包覆層、由第2導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體構(gòu)成的第2包覆層、及設(shè)于上述第I包覆層與上述第2包覆層之間的活性層， 上述第I包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述半極性主面的法線軸排列， 上述活性層包含氮化鎵系半導(dǎo)體層， 上述基板的上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸，相對(duì)于上述法線軸向上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向以角度ALPHA傾斜， 上述法線軸與上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度ALPHA為45度以上80度以下或100度以上135度以下的范圍， 上述半導(dǎo)體積層包含沿表示上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸方向的基準(zhǔn)軸延伸的構(gòu)造物。
31.如權(quán)利要求30所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物在上述a軸方向具有230iim以上的長(zhǎng)度。
32.如權(quán)利要求30或31所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物在上述半導(dǎo)體積層的上表面具有在上述a軸方向延伸的表面形態(tài)。
33.如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物包含上述半導(dǎo)體積層的上表面上的凹陷。
34.如權(quán)利要求30至33中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物設(shè)于到達(dá)上述半導(dǎo)體積層的上表面的堆垛層錯(cuò)的位置。
35.如權(quán)利要求30至34中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物相對(duì)于上述a軸方向形成-0. 5度以上及+0. 5度以下的范圍的偏移角。
36.如權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物相對(duì)于上述a軸方向形成-0. 3度以上及+0. 3度以下的范圍的偏移角。
37.如權(quán)利要求30所述的外延基板，其中，上述構(gòu)造物包含在由水銀燈激發(fā)的發(fā)光像中被觀察為暗區(qū)域的缺陷區(qū)域。
38.如權(quán)利要求37所述的外延基板，其中， 上述發(fā)光像中的暗區(qū)域的長(zhǎng)邊在上述基準(zhǔn)軸的方向延伸，上述長(zhǎng)邊具有230 u m以上的長(zhǎng)度。
39.如權(quán)利要求37或38所述的外延基板，其中，上述長(zhǎng)邊與上述a軸方向所成的偏移角在-0. 5度以上+0. 5度以下的范圍。
40.如權(quán)利要求37至39中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述長(zhǎng)邊與上述a軸方向所成的偏移角在-0. 3度以上+0. 3度以下的范圍。
41.如權(quán)利要求37至40中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述暗區(qū)域包含設(shè)于上述活性層的結(jié)晶缺陷。
42.如權(quán)利要求37至41中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，與上述a軸正交的平面上的剖面形狀在上述結(jié)晶缺陷的至少一部分中為六邊形。
43.如權(quán)利要求37至42中任一項(xiàng)所述的外延基板，其中，上述暗區(qū)域通過攝氏800度以上的溫度的熱處理而擴(kuò)大。
44.ー種制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其包括如下步驟 準(zhǔn)備權(quán)利要求30至42中任ー項(xiàng)的外延基板； 使用上述外延基板，形成具有陽極電極及陰極電極的基板產(chǎn)物； 在上述基板產(chǎn)物上形成以上述外延基板的上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)界定了方向的刻劃標(biāo)記；以及 通過上述基板產(chǎn)物的擠壓而進(jìn)行上述基板產(chǎn)物的分離，形成另一基板產(chǎn)物及激光條， 上述激光條具有通過上述分離而形成的第I及第2端面， 上述第I及第2端面構(gòu)成該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器， 上述基板產(chǎn)物包括激光器構(gòu)造體，該激光器構(gòu)造體包括具有由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成的半極性主面的上述基板、及形成于上述半極性主面上的半導(dǎo)體區(qū)域， 上述陽極電極及陰極電極形成于上述激光器構(gòu)造體上， 上述第I及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及上述法線軸所界定的m-n面交叉。
45.如權(quán)利要求44所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 形成上述基板產(chǎn)物的步驟，包含形成覆蓋上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域的絕緣膜的步驟， 在上述絕緣膜形成有條紋形狀的開ロ， 形成上述開ロ吋，上述開ロ的方向以上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定， 上述陽極電極及陰極電極中的任一方經(jīng)由上述絕緣膜的上述開ロ而與上述激光器構(gòu)造體接觸。
46.如權(quán)利要求44或45所述的制作III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的方法，其中， 上述激光器構(gòu)造體的上述半導(dǎo)體區(qū)域具有隆脊構(gòu)造， 上述隆脊構(gòu)造具有條紋形狀， 形成上述隆脊構(gòu)造時(shí)，上述隆脊構(gòu)造的條紋形狀的方向以上述構(gòu)造物為基準(zhǔn)而界定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其在六方晶系III族氮化物的c軸向m軸方向傾斜的支撐基體的半極性面上，具有能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器且具有能提高振蕩合格率的構(gòu)造。成為激光諧振器的第1及第2切斷面(27、29)與m-n面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件(11)中，激光波導(dǎo)路在m-n面與半極性面(17a)的交叉線的方向延伸，因此可利用能實(shí)現(xiàn)低閾值電流的能帶躍遷的發(fā)光。第1及第2切斷面(27、29)自第1面(13a)的邊緣(13c)延伸至第2面(13b)的邊緣(13d)。切斷面(27、29)并非通過干式蝕刻形成，且與c面、m面或者a面等目前為止的解理面不同。波導(dǎo)路向量(LGV)與投影分量(VCP)所成的偏移角(AV)可在-0.5度以上+0.5度以下的范圍。
文檔編號(hào)H01S5/343GK102668281SQ20108005906
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者上野昌紀(jì), 京野孝史, 住友隆道, 住吉和英, 善積祐介, 嵯峨宣弘, 德山慎司, 池上隆俊, 片山浩二, 鹽谷陽平, 足立真寬, 高木慎平 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社