制造iii族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法
制造iii族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法
【專利摘要】一種制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其可以穩(wěn)定地提供能降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。在刀片（5g）的行進(jìn)方向（PR）與支撐板（H）的正面（Ha）正交的狀態(tài)下，支撐板（H）在c-m面上從m軸朝向由行進(jìn)方向（PR）和a軸定義的參考面（Ab）以角度（THETA）傾斜，并且此外，定位刀片（5g），使得與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記（5b）之中的最末端刻劃標(biāo)記（5b1）和襯底產(chǎn)品（5）的正面（5a）之間的交叉部（P1）并沿方向（PR）延伸的面重疊。在角度（ALPHA）的定義范圍是從71至79度或從101至109度的情況下，角度（THETA）的范圍為從11至19度，并且因此沿行進(jìn)方向（PR）延伸的參考面（Ab）沿與c軸正交的c面延伸。
【專利說明】制造111族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開了一種用于使III族氮化物半導(dǎo)體激光器件在六方晶系III族氮化物的支撐基體的半極性面上實(shí)現(xiàn)低閾值電流的技術(shù)。六方晶系III族氮化物的C軸在半極性面上朝向m軸傾斜。構(gòu)成為激光諧振腔的第一和第二斷裂面(fractured face)與m-n面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件包括沿m-n面和半極性面之間的交叉線延伸的激光波導(dǎo)。具有這種結(jié)構(gòu)的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件可以發(fā)射引起能帶躍遷(bandtransition)的光，這可以實(shí)現(xiàn)低閾值電流。激光器結(jié)構(gòu)的第一面與第二面相反。第一和第二斷裂面從第一面的邊緣延伸至第二面的邊緣。第一和第二斷裂面的形成不涉及干法刻蝕。第一和第二斷裂面的形成與諸如c面、m面和a面的常規(guī)解理面不同。此外，已知與專利文獻(xiàn)I的技術(shù)關(guān)聯(lián)的技術(shù)，如在非專利文獻(xiàn)I中公開的。
[0003]引用文獻(xiàn)列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本未審專利申請公布N0.2011-3660
[0006]非專利文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn)1:Anurag TYAGI, Hong ZHONG, Roy B.CHUNG, DanielF.FEEZELL, Makoto SAITO, Kenji FUJITOI，James S.SPECK, Steven P.DENBAARS 和 ShujiNAKAMURA 的 “Semipolar (10-1-1) InGaN/GaN Laser Diodes on Bulk GaN Substrates，，，Japanese Journal of Applied Physics,第 46 卷，第 19 期，2007 年，L444-L445 頁。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]技術(shù)問題
[0009]如專利文獻(xiàn)I中所述，在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光波導(dǎo)具有沿從c面向m軸傾斜的半極性面延伸的半極性面的情況下，與激光波導(dǎo)正交的激光諧振腔反射鏡幾乎不能通過任何常規(guī)解理方法制造，并且因此通過斷裂方法制造。希望用于制造激光器諧振腔反射鏡的斷裂方法提供足以適用于激光器件的激光器諧振腔反射鏡，即穩(wěn)定地提供能降低激光閾值電流的共振鏡。鑒于這種情況完成的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，該方法能穩(wěn)定地提供可以降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。
[0010]解決問題的方法
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法包括如下步驟:制備具有襯底和半導(dǎo)體區(qū)域的襯底產(chǎn)品，襯底包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體并且包括半極性主面，半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在半極性主面上并包括有源層(active layer);刻劃襯底產(chǎn)品的第一面，以形成沿六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸延伸的多個(gè)刻劃標(biāo)記；以及利用劈裂系統(tǒng)來從襯底產(chǎn)品形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物。劈裂系統(tǒng)具有支撐襯底產(chǎn)品的支撐板，以及在襯底產(chǎn)品由支撐板支撐時(shí)通過襯底產(chǎn)品的與第一面相反的第二面朝向支撐板向下壓迫的刀片。支撐板具有正面、與正面相反的背面以及從正面延伸至背面的孔部。襯底產(chǎn)品被放置于正面上?？撞吭谂c沿支撐板的正面延伸并由支撐板限定的參考軸正交的方向上延伸?？撞吭谂c參考軸正交的方向上的跨距比第一面的直徑長。形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物的步驟包括:將襯底產(chǎn)品固定在支撐板上，使得在多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記位于孔部上方并沿孔部延伸；在刀片的行進(jìn)方向與支撐板的正面正交時(shí)，將支撐板在由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸和m軸定義的c-m面中，從m軸朝向由刀片的行進(jìn)方向和a軸定義的參考面以角度THETA傾斜；在與a軸正交的方向上定位刀片，使得刀片與包括了在最末端刻劃標(biāo)記和第一面之間的交叉部并沿刀片的行進(jìn)方向延伸的面重疊；并且使刀片通過襯底產(chǎn)品的第二面向下壓迫。使刀片向下壓迫通過的第二面的部分沿a軸延伸。指示c軸方向的c軸向量從半極性主面的法向向量以角度ALPHA傾斜。角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度。角度THETA的范圍是從11度至19度。激光棒從第一面延伸至第二面，并且具有通過分離形成的第一和第二端面。第一和第二端面與c-m面交叉。第一和第二端面用作III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。
[0012]根據(jù)制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，在刀片的行進(jìn)方向與支撐板的正面正交的同時(shí)，支撐板從m軸朝向由刀片的行進(jìn)方向和c-m面中的a軸定義的參考面以角度THETA傾斜。在與a軸正交的方向上定位刀片，以便與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記與襯底產(chǎn)品的正面之間的交叉部并沿刀片的行進(jìn)方向延伸的面重疊。在由c軸向量和半極性主面的法向向量定義的角度ALPHA處于從71度至79度或從101度至109度的任一范圍的情況下，角度THETA處于從11至19度的范圍，并且因此沿刀片的行進(jìn)方向的參考面沿與c軸正交的c面延伸。這種配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)沿c面的斷裂。因此，通過刀片的向下壓迫力而被分離的激光棒的第一和第二端面展現(xiàn)出適用于激光器諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。由激光棒制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件可以降低激光閾值電流。
[0013]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使刻劃標(biāo)記沿由a軸和法向向量定義的a-n面從第一面向第二面延伸。因?yàn)檠豠-n面設(shè)置刻劃標(biāo)記，因此通過刀片而被分離的激光棒的面沿a-n面延伸；因此，該面與c-m面正交，并且可以用作激光諧振腔反射鏡。從第一面向第二面延伸的刻劃標(biāo)記有助于激光棒的分離。
[0014]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的襯底產(chǎn)品制備步驟中，可能的是，使襯底經(jīng)受處理，以便具有從50 μ m至100 μ m范圍的厚度。可能的是，該處理是切片和研磨中的一種?？赡艿氖?，第二面是通過該處理形成的處理面和包括了在處理面上形成的電極的面中的一種。因此襯底具有高剛度。因?yàn)槭挂r底經(jīng)受諸如切片和研磨的處理，因此處理面展現(xiàn)出令人滿意的平整度。
[0015]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，利用激光刻劃器進(jìn)行刻劃，并且刻劃標(biāo)記包括刻劃槽。激光刻劃器可以形成精確的刻劃標(biāo)記。包括刻劃槽的刻劃標(biāo)記有助于激光棒的分離。
[0016]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使半極性主面從與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜。因此，制造方法可以被應(yīng)用于具有從{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜的半極性面的襯底產(chǎn)品。
[0017]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使半極性主面對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。因此，制造方法可以被特別應(yīng)用于具有與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面的襯底產(chǎn)品。
[0018]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，襯底包括GaN、AlGaN,AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底包括這種氮化物半導(dǎo)體。
[0019]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使在第一和第二端面中的有源層的端面在c-m面中從與襯底的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。因此，第一和第二端面可以展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0020]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，在與c-m面以及法向向量正交的平面中，有源層的端面從與在該平面和c-m面之間的交叉線正交的面以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。因此，有源層的端面展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0021]本發(fā)明的有益效果
[0022]根據(jù)上述實(shí)施例的制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法能夠穩(wěn)定地提供可以降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的主要步驟的流程圖；
[0024]圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的斷裂襯底產(chǎn)品以制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的示意圖；
[0025]圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的斷裂襯底產(chǎn)品以制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法以及劈裂系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖4是示出通過根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖5是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而示出端面的傾斜角度的示意圖；
[0028]圖6是示出根據(jù)實(shí)施例的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的典型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖7是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板的傾斜角度和激光閾值的平均值之間的相互關(guān)系的曲線圖；
[0030]圖8是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板的傾斜角度和端面的偏移角度之間的相互關(guān)系的曲線圖；以及
[0031]圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的支撐板的傾斜狀態(tài)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在【專利附圖】
【附圖說明】中，除非另外說明，否則在不贅述的情況下，向相同的部件分配相同的附圖標(biāo)記。根據(jù)實(shí)施例的方法用于制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的主要步驟的流程圖。圖2示出制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件所采用的襯底產(chǎn)品和激光棒。
[0033](步驟Spl)制備圖2的部分(A)中所不的襯底廣品5。襯底廣品5包括TK方晶系III族氮化物半導(dǎo)體、P側(cè)絕緣膜、P側(cè)電極和η側(cè)電極的激光器結(jié)構(gòu)。P側(cè)絕緣膜、P側(cè)電極以及η側(cè)電極被設(shè)置在激光器結(jié)構(gòu)上。“P側(cè)”對應(yīng)于六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)中的P型半導(dǎo)體區(qū)域所對準(zhǔn)的一側(cè)。“η側(cè)”對應(yīng)于六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)中的η型半導(dǎo)體區(qū)域所對準(zhǔn)的一側(cè)。
[0034]下文說明的圖4中所示的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11被從襯底產(chǎn)品5中分離。六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)是包括了襯底Sub (對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的支撐基體17)和半導(dǎo)體區(qū)域Ly (對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的半導(dǎo)體區(qū)域19)的晶片。
[0035]襯底Sub包括GaN、AlGaN, AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底Sub具有作為六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的半極性面的半極性主面SF(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的半極性主面17a)。
[0036]半極性主面SF以從-4度至+4度范圍的角度，從對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)的半極性面向襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m面傾斜。半極性主面SF可以對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。
[0037]半導(dǎo)體區(qū)域Ly外延沉積在襯底Sub的半極性主面SF上，并接觸半極性主面SF。
[0038]襯底產(chǎn)品5包括P側(cè)絕緣膜(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的絕緣膜31)、P側(cè)電極(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的P側(cè)電極15)以及η側(cè)電極(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的η側(cè)電極41)。P側(cè)電極被設(shè)置在襯底產(chǎn)品5的ρ側(cè)正面5a上(B卩，在第一面上，以及在ρ側(cè)絕緣膜的表面上)。η側(cè)電極被設(shè)置在襯底Sub的表面上以便覆蓋襯底Sub的表面。η側(cè)電極的表面用作襯底產(chǎn)品5的背面5e (第二面)。
[0039]使襯底Sub經(jīng)受處理以便具有從50 μ m至100 μ m的厚度。處理的實(shí)例包括切片和研磨。通過該處理形成的處理面以及具有形成在處理面上的η側(cè)電極的面中的一個(gè)可以用作襯底產(chǎn)品5的背面5e。
[0040]法線軸NX是半極性主面SF的法線，法線軸NX垂直于襯底產(chǎn)品5的正面5a。法向向量NV在襯底Sub的半極性主面SF的法線軸NX的方向上延伸，法向向量NV沿法線軸NX從半極性主面SF向半導(dǎo)體區(qū)域Ly延伸。法向向量NV垂直于正面5a和半極性主面SF。法線軸NX和法向向量NV平行于正交坐標(biāo)系S的z軸。法向向量NV向z方向延伸。正面5a和半極性主面SF平行于x-y平面。
[0041]圖2的部分(A)示出晶體坐標(biāo)系CR。代表襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量VC以角度ALPHA從半極性主面SF的法向向量NV傾斜。角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度。圖2的部分(A)中所示的實(shí)施例的角度ALPHA處于從71度至79度的范圍。襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸在與I軸的方向相反的方向上延伸。襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸、代表c軸方向的c軸向量VC、襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸、代表m軸方向的m軸向量VM、法向軸NX以及代表法向軸NX的方向的法向向量NV每一個(gè)都可以與y軸(a軸)正交，并且可以出現(xiàn)在z-x面中。
[0042](步驟Sp2)在步驟Spl之后對正面5a刻劃。利用激光刻劃器進(jìn)行刻劃。通過刻劃形成刻劃標(biāo)記5b?？虅潣?biāo)記5b從襯底產(chǎn)品5的正面5a沿由a軸方向和法向軸NX定義的a-n面向襯底產(chǎn)品5的背面5e延伸?？虅潣?biāo)記5b在a軸方向上從正面5a延伸至半導(dǎo)體區(qū)域Ly?？虅潣?biāo)記5b例如形成在襯底產(chǎn)品5的邊緣處?？虅潣?biāo)記5b包括刻劃槽?？虅潣?biāo)記5b通過利用激光束LB照射而形成在正面5a上。在圖2的部分(A)中，已經(jīng)形成了兩個(gè)刻劃標(biāo)記5b，并且正在進(jìn)行利用激光束LB形成刻劃標(biāo)記5c的處理?？虅潣?biāo)記5b的長度比a-n面和正面5a之間的交叉線短，并且利用激光束LB照射交叉線的一部分。
[0043]在步驟Sp2之后斷裂襯底產(chǎn)品5，并且由此形成激光棒5d和襯底產(chǎn)品殘留物51。步驟Sp3包括步驟Sp3-1至步驟Sp3-5。
[0044]通過劈裂系統(tǒng)斷裂襯底產(chǎn)品5。如圖2的部分(B)和圖3中所示，劈裂系統(tǒng)包括支撐板H、刀片5g、監(jiān)視照相機(jī)6a以及顯示單元6c。圖3是沿圖2的部分(B)中所示的線1-1截取的截面圖。在圖2的部分(B)中，激光棒5d從的襯底產(chǎn)品分離，而在圖3中，激光棒5d沒有從襯底產(chǎn)品分離。在圖2的部分(B)中，為了簡化說明，沒有示出在圖3中所示的、用于保護(hù)襯底產(chǎn)品5的保護(hù)片TF。在圖2的部分(B)以及圖3中都未示出保持襯底5的粘合片。
[0045]支撐板H支撐襯底產(chǎn)品5。支撐板H具有正面Ha、背面Hb以及孔部HL。襯底產(chǎn)品5被設(shè)置在正面Ha上。背面Hb與正面Ha相反?？撞縃L從正面Ha延伸穿過支撐板H至背面Hb?？撞縃L在與由支撐板H定義并沿正面Ha延伸的參考軸Aa正交的方向上延伸?？撞縃L在與參考軸Aa正交的方向上的跨距比襯底產(chǎn)品5的正面5a的直徑長。在襯底產(chǎn)品5由支撐板H支撐的同時(shí),迫使刀片5g通過襯底產(chǎn)品5的背面5e朝向支撐板H向下壓迫。
[0046]如圖3中所示，刀片5g設(shè)置在支撐板H的正面Ha上方，監(jiān)視照相機(jī)6a設(shè)置在支撐板H的背面Hb下方，并且孔部HL設(shè)置在它們之間。代表刀片5g的中心軸的方向的軸向向量VX在與從監(jiān)視照相機(jī)6a的透鏡6b向刀片5g的邊緣5h的方向相同的方向上延伸。軸向向量VX代表從邊緣5h的面至刀片5g的相反端面5i的方向，并與邊緣5h的面以及端面5i正交。邊緣5h在一個(gè)方向(圖2和3中的y軸方向和襯底5的a軸方向)上延伸。
[0047]監(jiān)視照相機(jī)6a具有透鏡6b。監(jiān)視照相機(jī)6a連接至顯示單元6c。顯示單元6c包括顯示器，其顯示通過透鏡6b由監(jiān)視照相機(jī)6a捕捉的圖像。刀片5g和監(jiān)視照相機(jī)6a處于固定位置。刀片5g的邊緣5h在襯底產(chǎn)品5未設(shè)置在支撐板H上時(shí)通過孔部HL連續(xù)出現(xiàn)在顯示單元6c的顯示器的中心。支撐板H的操作員在監(jiān)視顯示單元6c的同時(shí)，調(diào)整將要設(shè)置在支撐板H上的襯底產(chǎn)品5的位置，使得正面5a和刻劃標(biāo)記5b之間的交叉部Pl出現(xiàn)在顯示器中的邊緣5h的位置處。
[0048](步驟Sp3_l)如圖2的部分(B)中所示，將襯底產(chǎn)品5設(shè)置在支撐板H上，同時(shí)襯底產(chǎn)品5的正面5a接觸支撐板H。襯底產(chǎn)品5被固定到支撐板H，使得多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記(特別稱為刻劃標(biāo)記5bl)位于孔部HL上方并沿孔部HL延伸。
[0049](步驟Sp3_2)在步驟Sp3_l之后，在刀片5g向背面5e行進(jìn)的方向PR與支撐板H的正面Ha正交的位置處的支撐板H,在由c軸和m軸定義的c_m面中，從m軸朝向由刀片5g的行進(jìn)方向PR和a軸定義的參考面Ab傾斜，以定義角度THETA。m軸在從m軸朝向參考面Ab的方向上與a-n面定義了銳角。刀片5g朝背面5e的行進(jìn)方向PR與軸向向量VX相反。角度THETA的范圍是從11度至19度。
[0050]圖9以實(shí)施例示出在具體方向上傾斜的支撐板H。在圖9中，刀片5g向背面5e行進(jìn)的方向PR與支撐板H的正面Ha正交。刀片5g的行進(jìn)方向PR平行于半極性主面SF的法向向量NV。由刀片5g的行進(jìn)方向PR與a軸定義的參考面Ab平行于半極性主面SF的法向向量NV。圖9 (A)和9 (B)中所示的角度ALPHA的范圍是從71度至79度。圖9的部分(C)和部分9 (D)中所示的角度ALPHA的范圍是從101度至109度。
[0051](步驟Sp3_3)在步驟Sp3_2之后，在與a軸正交的方向(沿c_m面的方向)上定位刀片5g，以便與包括了在刻劃標(biāo)記5bl和正面5a之間的線性交叉部Pl并沿刀片5g的行進(jìn)方向PR延伸的面(該面對應(yīng)于包括了交叉部Pl的參考面Ab的面)重疊。
[0052](步驟Sp3_4)在步驟Sp3_5之后，使刀片5g通過襯底產(chǎn)品5的背面5e向下壓迫。
[0053](步驟Sp3_5)在步驟Sp3_4之后，通過以角度THETA從刀片5g的軸向向量VX向法向向量NV傾斜的刀片5g作用在襯底產(chǎn)品5的背面5e上的向下壓迫力斷裂襯底產(chǎn)品5，以分離激光棒5d。使刀片5g的邊緣5h通過背面5e的一部分向下壓迫,并且背面5e的該部分沿a軸和孔部HL延伸。c軸向量VC從半極性主面SF的法向向量NV以角度ALPHA傾斜。因此,通過斷裂從襯底產(chǎn)品5分離激光棒5d，并且通過激光棒5d的分離形成的端面5f(也稱為第一和第二端面，并且對應(yīng)于斷裂面27和29)用作半導(dǎo)體激光器的激光諧振腔反射鏡。激光棒5d包括通過斷裂形成的端面5f。端面5f從激光棒5d的正面(斷裂之前的正面5a)延伸至激光棒5d的背面(斷裂之前的背面5e)。
[0054]端面5f不同于諸如c面、m面和a面的解理面。端面5f沿刻劃標(biāo)記5b形成。端面5f沿a-n面延伸。端面5f構(gòu)成III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。端面5f與c-m面交叉。具有這種構(gòu)造的端面5f展現(xiàn)出用于共振鏡的足夠的垂直度和平整度。在端面5f中的半導(dǎo)體區(qū)域的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸和m軸定義的c-m面(第一平面)中以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度從與襯底Sub的m軸正交的m面傾斜。半導(dǎo)體區(qū)域的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在與c-m面和法向向量NV (法向軸NX)正交的平面(圖5中所示的第二平面和平面S2)中以從-5度至+5度范圍的偏移角度BETA從與在該平面和c_m面之間的交叉線(沿圖4中所示的波導(dǎo)Id延伸的交叉線LIX)正交的面(圖5中所示的面Si)傾斜。圖5是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而示出端面的偏移角度的示意圖。
[0055]在從襯底產(chǎn)品5分離至少一個(gè)激光棒5d之后，形成襯底產(chǎn)品殘留物51。有關(guān)襯底產(chǎn)品5和刻劃標(biāo)記5bl的上述說明也適用于襯底產(chǎn)品殘留物51。
[0056](步驟Sp4)隨后，電介質(zhì)多層膜被設(shè)置在激光棒5d的端面5f上以制造激光棒產(chǎn)品，并且激光棒產(chǎn)品隨后被分成分立的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11)。因此從激光棒5d制造了 III族氮化物半導(dǎo)體激光器件。
[0057]如上所述，在刀片5g的行進(jìn)方向PR與支撐板H的正面Ha正交的位置處的支撐板H在c-m面中從m軸朝由方向PR和a軸定義的參考面Ab以角度THETA傾斜，并且刀片5g位于與a軸正交的方向上，以便與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記5bl和襯底產(chǎn)品5的正面5a之間的交叉線(交叉部Pl)并沿方向PR延伸的面對準(zhǔn)。在由半極性主面SF的c軸向量VC和法向向量NV定義的角度ALPHA處于從71度至79度或從101度至109度范圍中的任一范圍的情況下，角度THETA處于從11度至19度的范圍，并且因此沿方向PR的參考面Ab沿與c軸正交的c面延伸，這能得能夠沿c面斷裂。因此，通過刀片5g的向下壓迫力分離的激光棒5d的端面5f展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。因此，由激光棒5d制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11可以降低激光閾值電流 Ith。
[0058]因?yàn)檠豠-n面提供刻劃標(biāo)記5b,因此通過刀片5g分離的激光棒5d的面沿a_n面延伸；因此與c-m面正交的面可用作激光諧振腔反射鏡。從正面5a向背面5e延伸的刻劃標(biāo)記5b有助于激光棒5d的分離。
[0059]襯底Sub具有從50 μ m至100 μ m范圍的厚度，以便具有高剛度。使襯底Sub經(jīng)受諸如切片和研磨的處理以提供展現(xiàn)足夠平整度的處理面。
[0060]用于切片的激光刻劃器可以形成精確的刻劃標(biāo)記。包括刻劃槽的刻劃標(biāo)記有助于激光棒5d的分離。
[0061]根據(jù)該實(shí)施例的制造方法可以應(yīng)用于具有從{20-21}和{20-2-1}面中任一個(gè)向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜的半極性主面SF的襯底產(chǎn)品5。
[0062]根據(jù)該實(shí)施例的制造方法可以特別應(yīng)用于具有與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性主面SF的襯底產(chǎn)品5。
[0063]襯底Sub包括GaN、AlGaN, AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底Sub包括上述氮化物基半導(dǎo)體。
[0064]端面5f中的有源層的端面在c-m面中從m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。因此，端面5f可以展現(xiàn)用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0065]襯底產(chǎn)品5的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在與c-m面和法向向量NV正交的平面(圖5中所示的平面S2)中從與在該平面(圖5中所示的平面S2)和c-m面之間的交叉線正交的面(圖5中所示的面Si)以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。因此，有源層的端面(端面SE)展現(xiàn)出適于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0066]以下將說明通過上述步驟Spl至Sp4制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的結(jié)構(gòu)。圖4是示出通過根據(jù)該實(shí)施例的方法制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的結(jié)構(gòu)的示意圖。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11具有但不限于增益導(dǎo)引結(jié)構(gòu)。
[0067]法向軸NX是激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a的法線(支撐基體17的半極性主面17a的法線)，并且向z軸方向延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的支撐基體17的半極性主面17a平行于x-y面延伸。
[0068]圖4示出示例性c面SC。支撐基體17的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸對應(yīng)于軸CX。C軸(軸CX)從法向軸NX向支撐基體17的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸以有限的角度ALPHA傾斜。c軸向量VC以及法向向量NV定義角度ALPHA。c軸向量VC代表c軸的方向。法向向量NV沿法向軸NX并向激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a延伸，并且垂直于面13a以及半極性主面17a。
[0069]角度ALPHA可以是從71度至79度或從101度至109度中的任一范圍。圖4中所示的角度ALPHA的范圍從71度至79度，但其可以是從101度至109度的范圍。
[0070]對應(yīng)于激光棒5d的端面5f的斷裂面27和29與c_m面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔包括斷裂面27和29。激光波導(dǎo)在斷裂面27和斷裂面29之間的延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔例如具有約600 μ m的高度。
[0071]激光器結(jié)構(gòu)13包括面13a和背面13b，面13a與背面13b相反。斷裂面27和29在面13a的邊緣13c和背面13b的邊緣13d之間延伸。斷裂面27和29不同于諸如c面、m面和a面的常規(guī)解理面。
[0072]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，構(gòu)成激光諧振腔的斷裂面27和29與c_m面交叉。這允許激光波導(dǎo)沿在c-m面和半極性主面17a之間的交叉線延伸。因此，III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11包括實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振腔。
[0073]III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11包括激光器結(jié)構(gòu)13、絕緣膜31、n側(cè)電極41以及P側(cè)電極15。激光器結(jié)構(gòu)13包括支撐基體17和半導(dǎo)體區(qū)域19。支撐基體17包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體。支撐基體17具有半極性主面17a和背面17b。支撐基體17具有從50μπι至 10(^111范圍的厚度05?。支撐基體 17 包括 GaN、AlGaN、AlN、InGaN 以及 InAlGaN中的任一種。半極性主面17a以從-4度至+4度范圍的角度從與{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面向m面方向傾斜。半極性主面17a可對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)。
[0074]半導(dǎo)體區(qū)域19被設(shè)置在支撐基體17的半極性主面17a上面。半導(dǎo)體區(qū)域19包括半導(dǎo)體層20、η側(cè)披覆層(clading layer) 21、η側(cè)光導(dǎo)層35a、η側(cè)光導(dǎo)層35b、有源層25、ρ側(cè)光導(dǎo)層37、ρ側(cè)阻擋層39、ρ側(cè)光導(dǎo)層38、披覆層23以及接觸層33。
[0075]半導(dǎo)體層20被設(shè)置在支撐基體17的半極性主面17a上。半導(dǎo)體層20包括諸如η型GaN的η型氮化嫁基半導(dǎo)體(氮化嫁基半導(dǎo)體:GaN_based semiconductor)。 [0076]η側(cè)披覆層21被設(shè)置在半導(dǎo)體層20上。η側(cè)披覆層21包括諸如η型AlGaN和η型InAlGaN的η型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0077]η側(cè)光導(dǎo)層35a被設(shè)置在η側(cè)披覆層21上。η側(cè)光導(dǎo)層35b被設(shè)置在η側(cè)光導(dǎo)層35a上。η側(cè)光導(dǎo)層35a和η側(cè)光導(dǎo)層35b例如包括GaN和InGaN中的一種。
[0078]有源層25被設(shè)置在η側(cè)披覆層21和披覆層23之間。具體而言，有源層25被設(shè)置在η側(cè)光導(dǎo)層35b和ρ側(cè)光導(dǎo)層37之間。有源層25包括氮化鎵基半導(dǎo)體層，氮化鎵基半導(dǎo)體層例如是阱層25a。有源層25包括氮化鎵基半導(dǎo)體的勢壘層25b。阱層25a和勢壘層25b被交替沉積。阱層25a例如包括InGaN，而勢壘層25b例如包括GaN和InGaN中的一種。有源層25可以包括量子阱結(jié)構(gòu)，以發(fā)射具有從360nm至600nm范圍波長的光。半極性面的使用可以優(yōu)選地用于發(fā)射具有從430nm至550nm范圍波長的光。
[0079]ρ側(cè)光導(dǎo)層37被設(shè)置在有源層25上。ρ側(cè)光導(dǎo)層37被設(shè)置在有源層25和ρ側(cè)阻擋層39之間。ρ側(cè)光導(dǎo)層37包括諸如GaN和InGaN的非摻雜的氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0080]ρ側(cè)阻擋層39被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層37和ρ側(cè)光導(dǎo)層38之間。ρ側(cè)阻擋層39包括諸如P型AlGaN的P型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0081]ρ側(cè)光導(dǎo)層38被設(shè)置在P側(cè)阻擋層39上。ρ側(cè)光導(dǎo)層38被設(shè)置在P側(cè)阻擋層39和披覆層23之間。ρ側(cè)光導(dǎo)層38包括諸如ρ型GaN和ρ型InGaN的ρ型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0082]披覆層23被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層38上。披覆層23被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層38和接觸層33之間。披覆層23包括諸如ρ型AlGaN和ρ型InAlGaN的ρ型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0083]接觸層33被設(shè)置在披覆層23上。接觸層包括諸如P型GaN的ρ型氮化鎵半導(dǎo)體。[0084]半導(dǎo)體層20、η側(cè)披覆層21、η側(cè)光導(dǎo)層35a、η側(cè)光導(dǎo)層35b、有源層25、ρ側(cè)光導(dǎo)層37、ρ側(cè)阻擋層39、ρ側(cè)光導(dǎo)層38、披覆層23以及接觸層33順序地沿半極性主面17a(激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a)的法向軸NX對準(zhǔn)。
[0085]絕緣膜31和ρ側(cè)電極15被設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域19的ρ側(cè)表面19a(激光器結(jié)構(gòu)13的P側(cè)面13a)上。絕緣膜31覆蓋半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a，半導(dǎo)體區(qū)域19位于絕緣膜31和支撐基體17之間。絕緣膜31包括開口 31a，開口 31a沿著在半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a和c-m面之間的交叉線LIX延伸，并且例如具有條狀形狀。ρ側(cè)電極15通過開口 31a接觸半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a (或接觸層33)，并且沿交叉線LIX延伸。η側(cè)電極41被設(shè)置在激光器結(jié)構(gòu)13的η側(cè)背面13b (或支撐基體17的背面17b)上，并覆蓋背面13b (或背面17b)。
[0086]絕緣膜31例如包括Si02。η側(cè)電極41例如包括Ti/Al/Ti/Au。ρ側(cè)電極15例如包括Ni/Au。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11還包括焊盤電極。焊盤電極連接至P側(cè)電極15，并且例如包括Ti/Al。
[0087]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，激光器結(jié)構(gòu)13包括與C_m面交叉的斷裂面27和29。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光波導(dǎo)包括η側(cè)披覆層21、披覆層23以及有源層25，并沿交叉線LIX延伸。分別位于斷裂面27和29中的有源層25的端面SE(參見圖5)在c-m面中從與支撐基體17的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。有源層25的端面SE在與c-m面和法向軸NX正交的平面S2中，從與在平面S2 (或圖5中所示的襯底產(chǎn)品5的正面5a)和c_m面之間的交叉線(或沿圖5中所示的波導(dǎo)Id延伸的交叉線LIX)正交的面Si以從-5度至+5度范圍的偏移角度BETA傾斜。
[0088]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，支撐基體17可以具有400 μ m以下的厚度DSUB,以便制造用于激光器諧振腔的令人滿意的斷裂面。在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，支撐基體17的厚度DSUB的范圍可以是從50μπι至ΙΟΟμπι，這可以有助于器件的操作并提聞廣品良率。
[0089]半極性主面17a可以對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)。半極性主面17a可以是以從-4度至+4度范圍的角度從{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)略微傾斜的面。這種典型的半極性主面17a可以提供展現(xiàn)適于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔的足夠的平整度和垂直度的斷裂面27和29。此外，在典型面取向上以這個(gè)角度傾斜的面可以展現(xiàn)足夠的平整度和垂直度。
[0090]支撐基體17的堆疊缺陷密度可以是IXlO4CnT3以下。具有IXlO4CnT3以下的堆疊缺陷密度的這種支撐基體17允許斷裂面展現(xiàn)出相對低的平整度和/或垂直度的偶然混舌L。支撐基體17的材料是選自GaN、AIN、AlGaN, InGaN以及InAlGaN的氮化鎵基半導(dǎo)體。包括這種氮化鎵基半導(dǎo)體的襯底可以提供激光諧振腔可使用的斷裂面27和29。AlN襯底和AlGaN襯底中的一種可以提供大極性和低折射率，從而增強(qiáng)光限制。InGaN襯底可以提供在襯底和發(fā)光層之間的低程度晶格失配以及高晶體質(zhì)量。
[0091](實(shí)例)圖6中所示的激光二極管通過下述有機(jī)金屬氣相外延來制造。圖6中所示的激光二極管對應(yīng)于圖4中所示的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11。用于激光二極管的原料是三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMA1、三甲基銦TMIn、氨氣NH3以及硅烷SiH4。襯底是具有(20-21)面作為主面的GaN襯底(對應(yīng)于襯底Sub和支撐基體17)。沿m軸以75度的角度從通過HVPE沉積的厚(OOOl)GaN晶錠上切割GaN襯底。襯底被設(shè)置在反應(yīng)器中的基座上以在下述沉積步驟中在其上面沉積外延層(對應(yīng)于半導(dǎo)體區(qū)域Ly和半導(dǎo)體區(qū)域19)。
[0092]沉積具有約IOOOnm厚度的η型GaN層(對應(yīng)于半導(dǎo)體層20)。隨后，在其上沉積具有約1200nm厚度、用作η型第一披覆層的η型InAlGaN層(對應(yīng)于η側(cè)披覆層21)。在其上沉積具有約200nm厚度的η型GaN層(對應(yīng)于η側(cè)光導(dǎo)層35a)以及具有約65nm厚度的非摻雜InGaN層(對應(yīng)于η側(cè)光導(dǎo)層35b)，并且隨后生長三周期多層量子阱層(對應(yīng)于有源層25)，其包括交替沉積的具有約15nm厚度的GaN層以及具有約3nm厚度的InGaN層。
[0093]順序沉積具有約65nm厚度的非摻雜InGaN層(對應(yīng)于ρ側(cè)光導(dǎo)層37)、具有約20nm厚度的P型AlGaN層(對應(yīng)于P側(cè)阻擋層39)以及具有約200nm厚度的ρ型GaN (對應(yīng)于ρ側(cè)光導(dǎo)層38)。隨后，沉積具有約400nm厚度并用作ρ型第二披覆層的ρ型InAlGaN層(對應(yīng)于披覆層23)。隨后沉積具有約50nm厚度的ρ型GaN層(接觸層33)。
[0094]SiO2的絕緣膜(對應(yīng)于絕緣膜31)沉積在具有約50nm厚度的ρ型GaN層上，并且隨后通過濕法光刻工藝被蝕刻，以形成具有約ΙΟμπι寬度的條狀窗口。在形成條狀窗口之后，沉積Ni/Au的ρ側(cè)電極(對應(yīng)于ρ側(cè)電極15)以及Ti/Al的焊盤電極。利用金剛石研磨漿料鏡面拋光GaN襯底(對應(yīng)于襯底Sub和支撐基體17)的背面(對應(yīng)于背面17b)。Ti/Al/Ti/Au的η側(cè)電極通過氣相沉積形成在鏡面背面(拋光面)上。通過上述步驟制成襯底產(chǎn)品(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5)。
[0095]利用激光刻劃器制造激光諧振腔反射鏡。以IOOmW的輸出以及5mm/s的激光掃描速度來采用具有355nm波長的YAG。以400 μ m間距形成刻劃標(biāo)記(對應(yīng)于刻劃標(biāo)記5b)。在形成刻劃標(biāo)記之后，通過根據(jù)該實(shí)施例的劈裂系統(tǒng)斷裂襯底產(chǎn)品(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5)以制造激光棒(對應(yīng)于激光棒5d)。通過斷裂形成激光諧振腔反射鏡。
[0096]通過以下步驟斷裂襯底產(chǎn)品。襯底產(chǎn)品被設(shè)置在支撐板H上以便支撐板H的正面Ha與刀片5g的行進(jìn)方向PR正交。隨后，襯底產(chǎn)品被固定在支撐板H上，以便在多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記位于孔部HL上方并沿支撐板H的孔部HL延伸。在刀片5g的中心(對準(zhǔn)刀片5g的邊緣5h的參考面Ab)與孔部HL的兩個(gè)內(nèi)壁中的每一個(gè)之間的距離都約為450 μ m。兩個(gè)內(nèi)壁都沿參考面Ab延伸并與參考軸Aa正交。隨后，襯底產(chǎn)品和支撐板H在c-m面中從m軸朝參考面Ab以角度THETA傾斜。參考面Ab由刀片5g的行進(jìn)方向PR和a軸定義。隨后，定位刀片5g和襯底產(chǎn)品，使得在顯示單元6c監(jiān)視期間，形成在正面5a上的刻劃標(biāo)記5b在顯示器中出現(xiàn)在刀片5g的邊緣5h的位置處。隨后，使刀片5g通過襯底產(chǎn)品的背面(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5的背面5e)向下壓迫以斷裂襯底產(chǎn)品，因此激光棒(對應(yīng)于激光棒5d)從襯底產(chǎn)品分離。通過斷裂形成的端面5f用作激光諧振腔反射鏡。激光棒隨后被分離成分立的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11)。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件具有斷裂面的激光諧振腔反射鏡。
[0097]在室溫下對根據(jù)該實(shí)施例的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件通電以進(jìn)行它們的評估。使用具有500ns脈沖寬度和0.1%占空比的脈沖電源，并且通過接觸正面電極的探針實(shí)現(xiàn)通電。在光輸出測量中，利用光電二極管檢測來自激光棒的端面的發(fā)射，從而獲得電流-光輸出特性(1-L特性)。圖7是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板H的傾斜角度(角度THETA)和激光閾值Ith的平均值(mA)之間相互關(guān)系的曲線圖。圖8是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板H的傾斜角度(THETA)和通過分離激光棒制成的端面的平均偏移角度(BETA)之間相互關(guān)系的曲線圖。
[0098]圖7表示用于最小化激光閾值電流Ith的平均值的最佳角度THETA。最佳角度THETA接近于圖8中所示的、激光諧振腔反射鏡的平均偏移角度BETA在此時(shí)為零的角度THETA。隨著共振鏡的偏移角度BETA增大，激光閾值電流Ith也增大。換言之，在共振鏡的最佳角度THETA下，偏移角度BETA近似為零且激光閾值電流Ith具有最小值。[0099]以下將從晶體學(xué)方面解釋這種最佳角度THETA的原因。參考圖7和8，最佳角度THETA約為15度，并且更具體而言，為從11度至19度的范圍?；趫D8中所示的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并通過最小二乘法獲得近似曲線。近似曲線由X2=_0.11 X X1+1.89表達(dá)，其中角度THETA(圖8的橫軸)是XI，而平均偏移角度BETA (圖8的垂直軸)是X2。近似曲線和橫軸的交叉點(diǎn)(由Xl表示)，即在X2=0時(shí)的Xl是17.2度。這證明，如圖7中所示，在角度THETA約為15度時(shí)，激光諧振腔反射鏡的偏移角度BETA近似為零。在以15度傾斜的(20-21)襯底中，c面平行于刀片(參見圖3)。這種配置有助于沿c面的斷裂。換言之，通過以約15度的角度THETA傾斜襯底來促進(jìn)沿c面的斷裂，可以穩(wěn)定地提供高質(zhì)量的激光諧振腔反射鏡。如上所述，圖7證明了，通過斷裂以從11度至19度范圍的角度THETA傾斜的襯底來制造的激光諧振腔反射鏡實(shí)現(xiàn)了激光脈沖，并且因此，這種激光諧振腔反射鏡能展現(xiàn)足夠的垂直度和平整度。
[0100]圖7中所示的測量如下:
[0101]
角度THETA (度)激光閾值電流Ith (mA)
11.3648
13.1566
14.9517
18.4737
21.8796
[0102]圖8中所示的測量如下:
[0103]
【權(quán)利要求】
1.一種制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，包括如下步驟: 制備具有襯底和半導(dǎo)體區(qū)域的襯底產(chǎn)品，所述襯底包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體并且包括半極性主面，所述半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述半極性主面上并包括有源層； 刻劃所述襯底產(chǎn)品的第一面，以形成沿所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸延伸的多個(gè)刻劃標(biāo)記；以及 利用劈裂系統(tǒng)來從所述襯底產(chǎn)品形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物， 其中所述劈裂系統(tǒng)具有:支撐所述襯底產(chǎn)品的支撐板；以及在所述襯底產(chǎn)品由所述支撐板支撐時(shí)，通過所述襯底產(chǎn)品的與所述第一面相反的第二面朝向所述支撐板向下壓迫的刀片， 所述支撐板具有正面、與所述正面相反的背面、以及從所述正面延伸至所述背面的孔部， 所述襯底產(chǎn)品被放置于所述正面上， 所述孔部在與沿所述支撐板的所述正面延伸并由所述支撐板限定的參考軸正交的方向上延伸， 所述孔部在與所述參考軸正交的方向上的跨距比所述第一面的直徑長，并且 形成所述激光棒和所述襯底產(chǎn)品殘留物的步驟包括: 將所述襯底產(chǎn)品固定在所述支撐板上，使得在所述多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記位于所述孔部上方并沿所述孔部延伸； 在所述刀片的行進(jìn)方向與所述支撐板的所述正面正交時(shí)，將所述支撐板在由所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸和m軸`定義的c-m面中，從所述m軸朝向由所述刀片的所述行進(jìn)方向和所述a軸定義的參考面以角度THETA傾斜； 在與所述a軸正交的方向上定位所述刀片，使得所述刀片與包括了在所述最末端刻劃標(biāo)記和所述第一面之間的交叉部并沿所述刀片的所述行進(jìn)方向延伸的面重疊；并且使所述刀片通過所述襯底產(chǎn)品的所述第二面向下壓迫， 其中，使刀片向下壓迫通過的所述第二面的部分沿a軸延伸， 指示所述c軸方向的c軸向量從所述半極性主面的法向向量以角度ALPHA傾斜， 所述角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度， 所述角度THETA的范圍是從11度至19度， 所述激光棒從所述第一面延伸至所述第二面，并且具有通過分離形成的第一和第二端面， 所述第一和第二端面與所述c-m面交叉，并且 所述第一和第二端面用作所述III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述刻劃標(biāo)記沿由所述a軸和所述法向向量定義的a-n面從所述第一面向所述第二面延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法， 其中在制備所述襯底產(chǎn)品的步驟中，使所述襯底經(jīng)受處理，以便具有從50μπι至IOOym范圍的厚度， 所述處理是切片和研磨中的一種，以及 所述第二面是通過所述處理形成的處理面和包括了在所述處理面上形成的電極的面中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法， 其中利用激光刻劃器進(jìn)行所述刻劃，并且 所述刻劃標(biāo)記包括刻劃槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述半極性主面從與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面朝向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述半極性主面對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述襯底包括GaN、AlGaN、AlN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中在所述第一和第二端面中的 所述有源層的端面在所述c-m面中從與所述襯底的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中，在與所述c-m面以及所述法向向量正交的平面中，所述有源層的端面從與在所述平面和所述c-m面之間的交叉線正交的面以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。
【文檔編號】H01S5/323GK103828148SQ201280044581
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】高木慎平 申請人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
【專利摘要】一種制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其可以穩(wěn)定地提供能降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。在刀片（5g）的行進(jìn)方向（PR）與支撐板（H）的正面（Ha）正交的狀態(tài)下，支撐板（H）在c-m面上從m軸朝向由行進(jìn)方向（PR）和a軸定義的參考面（Ab）以角度（THETA）傾斜，并且此外，定位刀片（5g），使得與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記（5b）之中的最末端刻劃標(biāo)記（5b1）和襯底產(chǎn)品（5）的正面（5a）之間的交叉部（P1）并沿方向（PR）延伸的面重疊。在角度（ALPHA）的定義范圍是從71至79度或從101至109度的情況下，角度（THETA）的范圍為從11至19度，并且因此沿行進(jìn)方向（PR）延伸的參考面（Ab）沿與c軸正交的c面延伸。
【專利說明】制造111族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I公開了一種用于使III族氮化物半導(dǎo)體激光器件在六方晶系III族氮化物的支撐基體的半極性面上實(shí)現(xiàn)低閾值電流的技術(shù)。六方晶系III族氮化物的C軸在半極性面上朝向m軸傾斜。構(gòu)成為激光諧振腔的第一和第二斷裂面(fractured face)與m-n面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件包括沿m-n面和半極性面之間的交叉線延伸的激光波導(dǎo)。具有這種結(jié)構(gòu)的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件可以發(fā)射引起能帶躍遷(bandtransition)的光，這可以實(shí)現(xiàn)低閾值電流。激光器結(jié)構(gòu)的第一面與第二面相反。第一和第二斷裂面從第一面的邊緣延伸至第二面的邊緣。第一和第二斷裂面的形成不涉及干法刻蝕。第一和第二斷裂面的形成與諸如c面、m面和a面的常規(guī)解理面不同。此外，已知與專利文獻(xiàn)I的技術(shù)關(guān)聯(lián)的技術(shù)，如在非專利文獻(xiàn)I中公開的。
[0003]引用文獻(xiàn)列表
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本未審專利申請公布N0.2011-3660
[0006]非專利文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn)1:Anurag TYAGI, Hong ZHONG, Roy B.CHUNG, DanielF.FEEZELL, Makoto SAITO, Kenji FUJITOI，James S.SPECK, Steven P.DENBAARS 和 ShujiNAKAMURA 的 “Semipolar (10-1-1) InGaN/GaN Laser Diodes on Bulk GaN Substrates，，，Japanese Journal of Applied Physics,第 46 卷，第 19 期，2007 年，L444-L445 頁。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]技術(shù)問題
[0009]如專利文獻(xiàn)I中所述，在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光波導(dǎo)具有沿從c面向m軸傾斜的半極性面延伸的半極性面的情況下，與激光波導(dǎo)正交的激光諧振腔反射鏡幾乎不能通過任何常規(guī)解理方法制造，并且因此通過斷裂方法制造。希望用于制造激光器諧振腔反射鏡的斷裂方法提供足以適用于激光器件的激光器諧振腔反射鏡，即穩(wěn)定地提供能降低激光閾值電流的共振鏡。鑒于這種情況完成的本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，該方法能穩(wěn)定地提供可以降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。
[0010]解決問題的方法
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法包括如下步驟:制備具有襯底和半導(dǎo)體區(qū)域的襯底產(chǎn)品，襯底包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體并且包括半極性主面，半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在半極性主面上并包括有源層(active layer);刻劃襯底產(chǎn)品的第一面，以形成沿六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸延伸的多個(gè)刻劃標(biāo)記；以及利用劈裂系統(tǒng)來從襯底產(chǎn)品形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物。劈裂系統(tǒng)具有支撐襯底產(chǎn)品的支撐板，以及在襯底產(chǎn)品由支撐板支撐時(shí)通過襯底產(chǎn)品的與第一面相反的第二面朝向支撐板向下壓迫的刀片。支撐板具有正面、與正面相反的背面以及從正面延伸至背面的孔部。襯底產(chǎn)品被放置于正面上?？撞吭谂c沿支撐板的正面延伸并由支撐板限定的參考軸正交的方向上延伸?？撞吭谂c參考軸正交的方向上的跨距比第一面的直徑長。形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物的步驟包括:將襯底產(chǎn)品固定在支撐板上，使得在多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記位于孔部上方并沿孔部延伸；在刀片的行進(jìn)方向與支撐板的正面正交時(shí)，將支撐板在由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸和m軸定義的c-m面中，從m軸朝向由刀片的行進(jìn)方向和a軸定義的參考面以角度THETA傾斜；在與a軸正交的方向上定位刀片，使得刀片與包括了在最末端刻劃標(biāo)記和第一面之間的交叉部并沿刀片的行進(jìn)方向延伸的面重疊；并且使刀片通過襯底產(chǎn)品的第二面向下壓迫。使刀片向下壓迫通過的第二面的部分沿a軸延伸。指示c軸方向的c軸向量從半極性主面的法向向量以角度ALPHA傾斜。角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度。角度THETA的范圍是從11度至19度。激光棒從第一面延伸至第二面，并且具有通過分離形成的第一和第二端面。第一和第二端面與c-m面交叉。第一和第二端面用作III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。
[0012]根據(jù)制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，在刀片的行進(jìn)方向與支撐板的正面正交的同時(shí)，支撐板從m軸朝向由刀片的行進(jìn)方向和c-m面中的a軸定義的參考面以角度THETA傾斜。在與a軸正交的方向上定位刀片，以便與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記與襯底產(chǎn)品的正面之間的交叉部并沿刀片的行進(jìn)方向延伸的面重疊。在由c軸向量和半極性主面的法向向量定義的角度ALPHA處于從71度至79度或從101度至109度的任一范圍的情況下，角度THETA處于從11至19度的范圍，并且因此沿刀片的行進(jìn)方向的參考面沿與c軸正交的c面延伸。這種配置使得能夠?qū)崿F(xiàn)沿c面的斷裂。因此，通過刀片的向下壓迫力而被分離的激光棒的第一和第二端面展現(xiàn)出適用于激光器諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。由激光棒制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件可以降低激光閾值電流。
[0013]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使刻劃標(biāo)記沿由a軸和法向向量定義的a-n面從第一面向第二面延伸。因?yàn)檠豠-n面設(shè)置刻劃標(biāo)記，因此通過刀片而被分離的激光棒的面沿a-n面延伸；因此，該面與c-m面正交，并且可以用作激光諧振腔反射鏡。從第一面向第二面延伸的刻劃標(biāo)記有助于激光棒的分離。
[0014]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的襯底產(chǎn)品制備步驟中，可能的是，使襯底經(jīng)受處理，以便具有從50 μ m至100 μ m范圍的厚度。可能的是，該處理是切片和研磨中的一種?？赡艿氖?，第二面是通過該處理形成的處理面和包括了在處理面上形成的電極的面中的一種。因此襯底具有高剛度。因?yàn)槭挂r底經(jīng)受諸如切片和研磨的處理，因此處理面展現(xiàn)出令人滿意的平整度。
[0015]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，利用激光刻劃器進(jìn)行刻劃，并且刻劃標(biāo)記包括刻劃槽。激光刻劃器可以形成精確的刻劃標(biāo)記。包括刻劃槽的刻劃標(biāo)記有助于激光棒的分離。
[0016]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使半極性主面從與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜。因此，制造方法可以被應(yīng)用于具有從{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜的半極性面的襯底產(chǎn)品。
[0017]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使半極性主面對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。因此，制造方法可以被特別應(yīng)用于具有與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面的襯底產(chǎn)品。
[0018]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，襯底包括GaN、AlGaN,AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底包括這種氮化物半導(dǎo)體。
[0019]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，使在第一和第二端面中的有源層的端面在c-m面中從與襯底的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。因此，第一和第二端面可以展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0020]在制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法中，可能的是，在與c-m面以及法向向量正交的平面中，有源層的端面從與在該平面和c-m面之間的交叉線正交的面以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。因此，有源層的端面展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0021]本發(fā)明的有益效果
[0022]根據(jù)上述實(shí)施例的制造具有半極性面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法能夠穩(wěn)定地提供可以降低激光閾值電流的激光諧振腔反射鏡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的主要步驟的流程圖；
[0024]圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的斷裂襯底產(chǎn)品以制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的示意圖；
[0025]圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的斷裂襯底產(chǎn)品以制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法以及劈裂系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖4是示出通過根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0027]圖5是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而示出端面的傾斜角度的示意圖；
[0028]圖6是示出根據(jù)實(shí)施例的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的典型結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖7是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板的傾斜角度和激光閾值的平均值之間的相互關(guān)系的曲線圖；
[0030]圖8是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板的傾斜角度和端面的偏移角度之間的相互關(guān)系的曲線圖；以及
[0031]圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的支撐板的傾斜狀態(tài)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在【專利附圖】
【附圖說明】中，除非另外說明，否則在不贅述的情況下，向相同的部件分配相同的附圖標(biāo)記。根據(jù)實(shí)施例的方法用于制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的主要步驟的流程圖。圖2示出制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件所采用的襯底產(chǎn)品和激光棒。
[0033](步驟Spl)制備圖2的部分(A)中所不的襯底廣品5。襯底廣品5包括TK方晶系III族氮化物半導(dǎo)體、P側(cè)絕緣膜、P側(cè)電極和η側(cè)電極的激光器結(jié)構(gòu)。P側(cè)絕緣膜、P側(cè)電極以及η側(cè)電極被設(shè)置在激光器結(jié)構(gòu)上。“P側(cè)”對應(yīng)于六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)中的P型半導(dǎo)體區(qū)域所對準(zhǔn)的一側(cè)。“η側(cè)”對應(yīng)于六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)中的η型半導(dǎo)體區(qū)域所對準(zhǔn)的一側(cè)。
[0034]下文說明的圖4中所示的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11被從襯底產(chǎn)品5中分離。六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的襯底產(chǎn)品5的激光器結(jié)構(gòu)是包括了襯底Sub (對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的支撐基體17)和半導(dǎo)體區(qū)域Ly (對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的半導(dǎo)體區(qū)域19)的晶片。
[0035]襯底Sub包括GaN、AlGaN, AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底Sub具有作為六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的半極性面的半極性主面SF(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的半極性主面17a)。
[0036]半極性主面SF以從-4度至+4度范圍的角度，從對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)的半極性面向襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m面傾斜。半極性主面SF可以對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。
[0037]半導(dǎo)體區(qū)域Ly外延沉積在襯底Sub的半極性主面SF上，并接觸半極性主面SF。
[0038]襯底產(chǎn)品5包括P側(cè)絕緣膜(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的絕緣膜31)、P側(cè)電極(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的P側(cè)電極15)以及η側(cè)電極(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的η側(cè)電極41)。P側(cè)電極被設(shè)置在襯底產(chǎn)品5的ρ側(cè)正面5a上(B卩，在第一面上，以及在ρ側(cè)絕緣膜的表面上)。η側(cè)電極被設(shè)置在襯底Sub的表面上以便覆蓋襯底Sub的表面。η側(cè)電極的表面用作襯底產(chǎn)品5的背面5e (第二面)。
[0039]使襯底Sub經(jīng)受處理以便具有從50 μ m至100 μ m的厚度。處理的實(shí)例包括切片和研磨。通過該處理形成的處理面以及具有形成在處理面上的η側(cè)電極的面中的一個(gè)可以用作襯底產(chǎn)品5的背面5e。
[0040]法線軸NX是半極性主面SF的法線，法線軸NX垂直于襯底產(chǎn)品5的正面5a。法向向量NV在襯底Sub的半極性主面SF的法線軸NX的方向上延伸，法向向量NV沿法線軸NX從半極性主面SF向半導(dǎo)體區(qū)域Ly延伸。法向向量NV垂直于正面5a和半極性主面SF。法線軸NX和法向向量NV平行于正交坐標(biāo)系S的z軸。法向向量NV向z方向延伸。正面5a和半極性主面SF平行于x-y平面。
[0041]圖2的部分(A)示出晶體坐標(biāo)系CR。代表襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸方向的c軸向量VC以角度ALPHA從半極性主面SF的法向向量NV傾斜。角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度。圖2的部分(A)中所示的實(shí)施例的角度ALPHA處于從71度至79度的范圍。襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸在與I軸的方向相反的方向上延伸。襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸、代表c軸方向的c軸向量VC、襯底Sub的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸、代表m軸方向的m軸向量VM、法向軸NX以及代表法向軸NX的方向的法向向量NV每一個(gè)都可以與y軸(a軸)正交，并且可以出現(xiàn)在z-x面中。
[0042](步驟Sp2)在步驟Spl之后對正面5a刻劃。利用激光刻劃器進(jìn)行刻劃。通過刻劃形成刻劃標(biāo)記5b?？虅潣?biāo)記5b從襯底產(chǎn)品5的正面5a沿由a軸方向和法向軸NX定義的a-n面向襯底產(chǎn)品5的背面5e延伸?？虅潣?biāo)記5b在a軸方向上從正面5a延伸至半導(dǎo)體區(qū)域Ly?？虅潣?biāo)記5b例如形成在襯底產(chǎn)品5的邊緣處?？虅潣?biāo)記5b包括刻劃槽?？虅潣?biāo)記5b通過利用激光束LB照射而形成在正面5a上。在圖2的部分(A)中，已經(jīng)形成了兩個(gè)刻劃標(biāo)記5b，并且正在進(jìn)行利用激光束LB形成刻劃標(biāo)記5c的處理?？虅潣?biāo)記5b的長度比a-n面和正面5a之間的交叉線短，并且利用激光束LB照射交叉線的一部分。
[0043]在步驟Sp2之后斷裂襯底產(chǎn)品5，并且由此形成激光棒5d和襯底產(chǎn)品殘留物51。步驟Sp3包括步驟Sp3-1至步驟Sp3-5。
[0044]通過劈裂系統(tǒng)斷裂襯底產(chǎn)品5。如圖2的部分(B)和圖3中所示，劈裂系統(tǒng)包括支撐板H、刀片5g、監(jiān)視照相機(jī)6a以及顯示單元6c。圖3是沿圖2的部分(B)中所示的線1-1截取的截面圖。在圖2的部分(B)中，激光棒5d從的襯底產(chǎn)品分離，而在圖3中，激光棒5d沒有從襯底產(chǎn)品分離。在圖2的部分(B)中，為了簡化說明，沒有示出在圖3中所示的、用于保護(hù)襯底產(chǎn)品5的保護(hù)片TF。在圖2的部分(B)以及圖3中都未示出保持襯底5的粘合片。
[0045]支撐板H支撐襯底產(chǎn)品5。支撐板H具有正面Ha、背面Hb以及孔部HL。襯底產(chǎn)品5被設(shè)置在正面Ha上。背面Hb與正面Ha相反?？撞縃L從正面Ha延伸穿過支撐板H至背面Hb?？撞縃L在與由支撐板H定義并沿正面Ha延伸的參考軸Aa正交的方向上延伸?？撞縃L在與參考軸Aa正交的方向上的跨距比襯底產(chǎn)品5的正面5a的直徑長。在襯底產(chǎn)品5由支撐板H支撐的同時(shí),迫使刀片5g通過襯底產(chǎn)品5的背面5e朝向支撐板H向下壓迫。
[0046]如圖3中所示，刀片5g設(shè)置在支撐板H的正面Ha上方，監(jiān)視照相機(jī)6a設(shè)置在支撐板H的背面Hb下方，并且孔部HL設(shè)置在它們之間。代表刀片5g的中心軸的方向的軸向向量VX在與從監(jiān)視照相機(jī)6a的透鏡6b向刀片5g的邊緣5h的方向相同的方向上延伸。軸向向量VX代表從邊緣5h的面至刀片5g的相反端面5i的方向，并與邊緣5h的面以及端面5i正交。邊緣5h在一個(gè)方向(圖2和3中的y軸方向和襯底5的a軸方向)上延伸。
[0047]監(jiān)視照相機(jī)6a具有透鏡6b。監(jiān)視照相機(jī)6a連接至顯示單元6c。顯示單元6c包括顯示器，其顯示通過透鏡6b由監(jiān)視照相機(jī)6a捕捉的圖像。刀片5g和監(jiān)視照相機(jī)6a處于固定位置。刀片5g的邊緣5h在襯底產(chǎn)品5未設(shè)置在支撐板H上時(shí)通過孔部HL連續(xù)出現(xiàn)在顯示單元6c的顯示器的中心。支撐板H的操作員在監(jiān)視顯示單元6c的同時(shí)，調(diào)整將要設(shè)置在支撐板H上的襯底產(chǎn)品5的位置，使得正面5a和刻劃標(biāo)記5b之間的交叉部Pl出現(xiàn)在顯示器中的邊緣5h的位置處。
[0048](步驟Sp3_l)如圖2的部分(B)中所示，將襯底產(chǎn)品5設(shè)置在支撐板H上，同時(shí)襯底產(chǎn)品5的正面5a接觸支撐板H。襯底產(chǎn)品5被固定到支撐板H，使得多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記(特別稱為刻劃標(biāo)記5bl)位于孔部HL上方并沿孔部HL延伸。
[0049](步驟Sp3_2)在步驟Sp3_l之后，在刀片5g向背面5e行進(jìn)的方向PR與支撐板H的正面Ha正交的位置處的支撐板H,在由c軸和m軸定義的c_m面中，從m軸朝向由刀片5g的行進(jìn)方向PR和a軸定義的參考面Ab傾斜，以定義角度THETA。m軸在從m軸朝向參考面Ab的方向上與a-n面定義了銳角。刀片5g朝背面5e的行進(jìn)方向PR與軸向向量VX相反。角度THETA的范圍是從11度至19度。
[0050]圖9以實(shí)施例示出在具體方向上傾斜的支撐板H。在圖9中，刀片5g向背面5e行進(jìn)的方向PR與支撐板H的正面Ha正交。刀片5g的行進(jìn)方向PR平行于半極性主面SF的法向向量NV。由刀片5g的行進(jìn)方向PR與a軸定義的參考面Ab平行于半極性主面SF的法向向量NV。圖9 (A)和9 (B)中所示的角度ALPHA的范圍是從71度至79度。圖9的部分(C)和部分9 (D)中所示的角度ALPHA的范圍是從101度至109度。
[0051](步驟Sp3_3)在步驟Sp3_2之后，在與a軸正交的方向(沿c_m面的方向)上定位刀片5g，以便與包括了在刻劃標(biāo)記5bl和正面5a之間的線性交叉部Pl并沿刀片5g的行進(jìn)方向PR延伸的面(該面對應(yīng)于包括了交叉部Pl的參考面Ab的面)重疊。
[0052](步驟Sp3_4)在步驟Sp3_5之后，使刀片5g通過襯底產(chǎn)品5的背面5e向下壓迫。
[0053](步驟Sp3_5)在步驟Sp3_4之后，通過以角度THETA從刀片5g的軸向向量VX向法向向量NV傾斜的刀片5g作用在襯底產(chǎn)品5的背面5e上的向下壓迫力斷裂襯底產(chǎn)品5，以分離激光棒5d。使刀片5g的邊緣5h通過背面5e的一部分向下壓迫,并且背面5e的該部分沿a軸和孔部HL延伸。c軸向量VC從半極性主面SF的法向向量NV以角度ALPHA傾斜。因此,通過斷裂從襯底產(chǎn)品5分離激光棒5d，并且通過激光棒5d的分離形成的端面5f(也稱為第一和第二端面，并且對應(yīng)于斷裂面27和29)用作半導(dǎo)體激光器的激光諧振腔反射鏡。激光棒5d包括通過斷裂形成的端面5f。端面5f從激光棒5d的正面(斷裂之前的正面5a)延伸至激光棒5d的背面(斷裂之前的背面5e)。
[0054]端面5f不同于諸如c面、m面和a面的解理面。端面5f沿刻劃標(biāo)記5b形成。端面5f沿a-n面延伸。端面5f構(gòu)成III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。端面5f與c-m面交叉。具有這種構(gòu)造的端面5f展現(xiàn)出用于共振鏡的足夠的垂直度和平整度。在端面5f中的半導(dǎo)體區(qū)域的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸和m軸定義的c-m面(第一平面)中以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度從與襯底Sub的m軸正交的m面傾斜。半導(dǎo)體區(qū)域的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在與c-m面和法向向量NV (法向軸NX)正交的平面(圖5中所示的第二平面和平面S2)中以從-5度至+5度范圍的偏移角度BETA從與在該平面和c_m面之間的交叉線(沿圖4中所示的波導(dǎo)Id延伸的交叉線LIX)正交的面(圖5中所示的面Si)傾斜。圖5是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而示出端面的偏移角度的示意圖。
[0055]在從襯底產(chǎn)品5分離至少一個(gè)激光棒5d之后，形成襯底產(chǎn)品殘留物51。有關(guān)襯底產(chǎn)品5和刻劃標(biāo)記5bl的上述說明也適用于襯底產(chǎn)品殘留物51。
[0056](步驟Sp4)隨后，電介質(zhì)多層膜被設(shè)置在激光棒5d的端面5f上以制造激光棒產(chǎn)品，并且激光棒產(chǎn)品隨后被分成分立的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11)。因此從激光棒5d制造了 III族氮化物半導(dǎo)體激光器件。
[0057]如上所述，在刀片5g的行進(jìn)方向PR與支撐板H的正面Ha正交的位置處的支撐板H在c-m面中從m軸朝由方向PR和a軸定義的參考面Ab以角度THETA傾斜，并且刀片5g位于與a軸正交的方向上，以便與包括了在多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記5bl和襯底產(chǎn)品5的正面5a之間的交叉線(交叉部Pl)并沿方向PR延伸的面對準(zhǔn)。在由半極性主面SF的c軸向量VC和法向向量NV定義的角度ALPHA處于從71度至79度或從101度至109度范圍中的任一范圍的情況下，角度THETA處于從11度至19度的范圍，并且因此沿方向PR的參考面Ab沿與c軸正交的c面延伸，這能得能夠沿c面斷裂。因此，通過刀片5g的向下壓迫力分離的激光棒5d的端面5f展現(xiàn)出用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。因此，由激光棒5d制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11可以降低激光閾值電流 Ith。
[0058]因?yàn)檠豠-n面提供刻劃標(biāo)記5b,因此通過刀片5g分離的激光棒5d的面沿a_n面延伸；因此與c-m面正交的面可用作激光諧振腔反射鏡。從正面5a向背面5e延伸的刻劃標(biāo)記5b有助于激光棒5d的分離。
[0059]襯底Sub具有從50 μ m至100 μ m范圍的厚度，以便具有高剛度。使襯底Sub經(jīng)受諸如切片和研磨的處理以提供展現(xiàn)足夠平整度的處理面。
[0060]用于切片的激光刻劃器可以形成精確的刻劃標(biāo)記。包括刻劃槽的刻劃標(biāo)記有助于激光棒5d的分離。
[0061]根據(jù)該實(shí)施例的制造方法可以應(yīng)用于具有從{20-21}和{20-2-1}面中任一個(gè)向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜的半極性主面SF的襯底產(chǎn)品5。
[0062]根據(jù)該實(shí)施例的制造方法可以特別應(yīng)用于具有與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性主面SF的襯底產(chǎn)品5。
[0063]襯底Sub包括GaN、AlGaN, AIN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。襯底Sub包括上述氮化物基半導(dǎo)體。
[0064]端面5f中的有源層的端面在c-m面中從m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。因此，端面5f可以展現(xiàn)用于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0065]襯底產(chǎn)品5的有源層的端面(圖5中所示的端面SE)在與c-m面和法向向量NV正交的平面(圖5中所示的平面S2)中從與在該平面(圖5中所示的平面S2)和c-m面之間的交叉線正交的面(圖5中所示的面Si)以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。因此，有源層的端面(端面SE)展現(xiàn)出適于激光諧振腔反射鏡的足夠的平整度和垂直度。
[0066]以下將說明通過上述步驟Spl至Sp4制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的結(jié)構(gòu)。圖4是示出通過根據(jù)該實(shí)施例的方法制造的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的結(jié)構(gòu)的示意圖。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11具有但不限于增益導(dǎo)引結(jié)構(gòu)。
[0067]法向軸NX是激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a的法線(支撐基體17的半極性主面17a的法線)，并且向z軸方向延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的支撐基體17的半極性主面17a平行于x-y面延伸。
[0068]圖4示出示例性c面SC。支撐基體17的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸對應(yīng)于軸CX。C軸(軸CX)從法向軸NX向支撐基體17的六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸以有限的角度ALPHA傾斜。c軸向量VC以及法向向量NV定義角度ALPHA。c軸向量VC代表c軸的方向。法向向量NV沿法向軸NX并向激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a延伸，并且垂直于面13a以及半極性主面17a。
[0069]角度ALPHA可以是從71度至79度或從101度至109度中的任一范圍。圖4中所示的角度ALPHA的范圍從71度至79度，但其可以是從101度至109度的范圍。
[0070]對應(yīng)于激光棒5d的端面5f的斷裂面27和29與c_m面交叉。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔包括斷裂面27和29。激光波導(dǎo)在斷裂面27和斷裂面29之間的延伸。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔例如具有約600 μ m的高度。
[0071]激光器結(jié)構(gòu)13包括面13a和背面13b，面13a與背面13b相反。斷裂面27和29在面13a的邊緣13c和背面13b的邊緣13d之間延伸。斷裂面27和29不同于諸如c面、m面和a面的常規(guī)解理面。
[0072]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，構(gòu)成激光諧振腔的斷裂面27和29與c_m面交叉。這允許激光波導(dǎo)沿在c-m面和半極性主面17a之間的交叉線延伸。因此，III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11包括實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振腔。
[0073]III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11包括激光器結(jié)構(gòu)13、絕緣膜31、n側(cè)電極41以及P側(cè)電極15。激光器結(jié)構(gòu)13包括支撐基體17和半導(dǎo)體區(qū)域19。支撐基體17包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體。支撐基體17具有半極性主面17a和背面17b。支撐基體17具有從50μπι至 10(^111范圍的厚度05?。支撐基體 17 包括 GaN、AlGaN、AlN、InGaN 以及 InAlGaN中的任一種。半極性主面17a以從-4度至+4度范圍的角度從與{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面向m面方向傾斜。半極性主面17a可對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)。
[0074]半導(dǎo)體區(qū)域19被設(shè)置在支撐基體17的半極性主面17a上面。半導(dǎo)體區(qū)域19包括半導(dǎo)體層20、η側(cè)披覆層(clading layer) 21、η側(cè)光導(dǎo)層35a、η側(cè)光導(dǎo)層35b、有源層25、ρ側(cè)光導(dǎo)層37、ρ側(cè)阻擋層39、ρ側(cè)光導(dǎo)層38、披覆層23以及接觸層33。
[0075]半導(dǎo)體層20被設(shè)置在支撐基體17的半極性主面17a上。半導(dǎo)體層20包括諸如η型GaN的η型氮化嫁基半導(dǎo)體(氮化嫁基半導(dǎo)體:GaN_based semiconductor)。 [0076]η側(cè)披覆層21被設(shè)置在半導(dǎo)體層20上。η側(cè)披覆層21包括諸如η型AlGaN和η型InAlGaN的η型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0077]η側(cè)光導(dǎo)層35a被設(shè)置在η側(cè)披覆層21上。η側(cè)光導(dǎo)層35b被設(shè)置在η側(cè)光導(dǎo)層35a上。η側(cè)光導(dǎo)層35a和η側(cè)光導(dǎo)層35b例如包括GaN和InGaN中的一種。
[0078]有源層25被設(shè)置在η側(cè)披覆層21和披覆層23之間。具體而言，有源層25被設(shè)置在η側(cè)光導(dǎo)層35b和ρ側(cè)光導(dǎo)層37之間。有源層25包括氮化鎵基半導(dǎo)體層，氮化鎵基半導(dǎo)體層例如是阱層25a。有源層25包括氮化鎵基半導(dǎo)體的勢壘層25b。阱層25a和勢壘層25b被交替沉積。阱層25a例如包括InGaN，而勢壘層25b例如包括GaN和InGaN中的一種。有源層25可以包括量子阱結(jié)構(gòu)，以發(fā)射具有從360nm至600nm范圍波長的光。半極性面的使用可以優(yōu)選地用于發(fā)射具有從430nm至550nm范圍波長的光。
[0079]ρ側(cè)光導(dǎo)層37被設(shè)置在有源層25上。ρ側(cè)光導(dǎo)層37被設(shè)置在有源層25和ρ側(cè)阻擋層39之間。ρ側(cè)光導(dǎo)層37包括諸如GaN和InGaN的非摻雜的氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0080]ρ側(cè)阻擋層39被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層37和ρ側(cè)光導(dǎo)層38之間。ρ側(cè)阻擋層39包括諸如P型AlGaN的P型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0081]ρ側(cè)光導(dǎo)層38被設(shè)置在P側(cè)阻擋層39上。ρ側(cè)光導(dǎo)層38被設(shè)置在P側(cè)阻擋層39和披覆層23之間。ρ側(cè)光導(dǎo)層38包括諸如ρ型GaN和ρ型InGaN的ρ型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0082]披覆層23被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層38上。披覆層23被設(shè)置在P側(cè)光導(dǎo)層38和接觸層33之間。披覆層23包括諸如ρ型AlGaN和ρ型InAlGaN的ρ型氮化鎵基半導(dǎo)體。
[0083]接觸層33被設(shè)置在披覆層23上。接觸層包括諸如P型GaN的ρ型氮化鎵半導(dǎo)體。[0084]半導(dǎo)體層20、η側(cè)披覆層21、η側(cè)光導(dǎo)層35a、η側(cè)光導(dǎo)層35b、有源層25、ρ側(cè)光導(dǎo)層37、ρ側(cè)阻擋層39、ρ側(cè)光導(dǎo)層38、披覆層23以及接觸層33順序地沿半極性主面17a(激光器結(jié)構(gòu)13的ρ側(cè)面13a)的法向軸NX對準(zhǔn)。
[0085]絕緣膜31和ρ側(cè)電極15被設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域19的ρ側(cè)表面19a(激光器結(jié)構(gòu)13的P側(cè)面13a)上。絕緣膜31覆蓋半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a，半導(dǎo)體區(qū)域19位于絕緣膜31和支撐基體17之間。絕緣膜31包括開口 31a，開口 31a沿著在半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a和c-m面之間的交叉線LIX延伸，并且例如具有條狀形狀。ρ側(cè)電極15通過開口 31a接觸半導(dǎo)體區(qū)域19的表面19a (或接觸層33)，并且沿交叉線LIX延伸。η側(cè)電極41被設(shè)置在激光器結(jié)構(gòu)13的η側(cè)背面13b (或支撐基體17的背面17b)上，并覆蓋背面13b (或背面17b)。
[0086]絕緣膜31例如包括Si02。η側(cè)電極41例如包括Ti/Al/Ti/Au。ρ側(cè)電極15例如包括Ni/Au。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11還包括焊盤電極。焊盤電極連接至P側(cè)電極15，并且例如包括Ti/Al。
[0087]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，激光器結(jié)構(gòu)13包括與C_m面交叉的斷裂面27和29。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光波導(dǎo)包括η側(cè)披覆層21、披覆層23以及有源層25，并沿交叉線LIX延伸。分別位于斷裂面27和29中的有源層25的端面SE(參見圖5)在c-m面中從與支撐基體17的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。有源層25的端面SE在與c-m面和法向軸NX正交的平面S2中，從與在平面S2 (或圖5中所示的襯底產(chǎn)品5的正面5a)和c_m面之間的交叉線(或沿圖5中所示的波導(dǎo)Id延伸的交叉線LIX)正交的面Si以從-5度至+5度范圍的偏移角度BETA傾斜。
[0088]在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，支撐基體17可以具有400 μ m以下的厚度DSUB,以便制造用于激光器諧振腔的令人滿意的斷裂面。在III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11中，支撐基體17的厚度DSUB的范圍可以是從50μπι至ΙΟΟμπι，這可以有助于器件的操作并提聞廣品良率。
[0089]半極性主面17a可以對應(yīng)于{20-21}和{20_2_1}面中的任一個(gè)。半極性主面17a可以是以從-4度至+4度范圍的角度從{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)略微傾斜的面。這種典型的半極性主面17a可以提供展現(xiàn)適于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11的激光諧振腔的足夠的平整度和垂直度的斷裂面27和29。此外，在典型面取向上以這個(gè)角度傾斜的面可以展現(xiàn)足夠的平整度和垂直度。
[0090]支撐基體17的堆疊缺陷密度可以是IXlO4CnT3以下。具有IXlO4CnT3以下的堆疊缺陷密度的這種支撐基體17允許斷裂面展現(xiàn)出相對低的平整度和/或垂直度的偶然混舌L。支撐基體17的材料是選自GaN、AIN、AlGaN, InGaN以及InAlGaN的氮化鎵基半導(dǎo)體。包括這種氮化鎵基半導(dǎo)體的襯底可以提供激光諧振腔可使用的斷裂面27和29。AlN襯底和AlGaN襯底中的一種可以提供大極性和低折射率，從而增強(qiáng)光限制。InGaN襯底可以提供在襯底和發(fā)光層之間的低程度晶格失配以及高晶體質(zhì)量。
[0091](實(shí)例)圖6中所示的激光二極管通過下述有機(jī)金屬氣相外延來制造。圖6中所示的激光二極管對應(yīng)于圖4中所示的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11。用于激光二極管的原料是三甲基鎵TMGa、三甲基鋁TMA1、三甲基銦TMIn、氨氣NH3以及硅烷SiH4。襯底是具有(20-21)面作為主面的GaN襯底(對應(yīng)于襯底Sub和支撐基體17)。沿m軸以75度的角度從通過HVPE沉積的厚(OOOl)GaN晶錠上切割GaN襯底。襯底被設(shè)置在反應(yīng)器中的基座上以在下述沉積步驟中在其上面沉積外延層(對應(yīng)于半導(dǎo)體區(qū)域Ly和半導(dǎo)體區(qū)域19)。
[0092]沉積具有約IOOOnm厚度的η型GaN層(對應(yīng)于半導(dǎo)體層20)。隨后，在其上沉積具有約1200nm厚度、用作η型第一披覆層的η型InAlGaN層(對應(yīng)于η側(cè)披覆層21)。在其上沉積具有約200nm厚度的η型GaN層(對應(yīng)于η側(cè)光導(dǎo)層35a)以及具有約65nm厚度的非摻雜InGaN層(對應(yīng)于η側(cè)光導(dǎo)層35b)，并且隨后生長三周期多層量子阱層(對應(yīng)于有源層25)，其包括交替沉積的具有約15nm厚度的GaN層以及具有約3nm厚度的InGaN層。
[0093]順序沉積具有約65nm厚度的非摻雜InGaN層(對應(yīng)于ρ側(cè)光導(dǎo)層37)、具有約20nm厚度的P型AlGaN層(對應(yīng)于P側(cè)阻擋層39)以及具有約200nm厚度的ρ型GaN (對應(yīng)于ρ側(cè)光導(dǎo)層38)。隨后，沉積具有約400nm厚度并用作ρ型第二披覆層的ρ型InAlGaN層(對應(yīng)于披覆層23)。隨后沉積具有約50nm厚度的ρ型GaN層(接觸層33)。
[0094]SiO2的絕緣膜(對應(yīng)于絕緣膜31)沉積在具有約50nm厚度的ρ型GaN層上，并且隨后通過濕法光刻工藝被蝕刻，以形成具有約ΙΟμπι寬度的條狀窗口。在形成條狀窗口之后，沉積Ni/Au的ρ側(cè)電極(對應(yīng)于ρ側(cè)電極15)以及Ti/Al的焊盤電極。利用金剛石研磨漿料鏡面拋光GaN襯底(對應(yīng)于襯底Sub和支撐基體17)的背面(對應(yīng)于背面17b)。Ti/Al/Ti/Au的η側(cè)電極通過氣相沉積形成在鏡面背面(拋光面)上。通過上述步驟制成襯底產(chǎn)品(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5)。
[0095]利用激光刻劃器制造激光諧振腔反射鏡。以IOOmW的輸出以及5mm/s的激光掃描速度來采用具有355nm波長的YAG。以400 μ m間距形成刻劃標(biāo)記(對應(yīng)于刻劃標(biāo)記5b)。在形成刻劃標(biāo)記之后，通過根據(jù)該實(shí)施例的劈裂系統(tǒng)斷裂襯底產(chǎn)品(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5)以制造激光棒(對應(yīng)于激光棒5d)。通過斷裂形成激光諧振腔反射鏡。
[0096]通過以下步驟斷裂襯底產(chǎn)品。襯底產(chǎn)品被設(shè)置在支撐板H上以便支撐板H的正面Ha與刀片5g的行進(jìn)方向PR正交。隨后，襯底產(chǎn)品被固定在支撐板H上，以便在多個(gè)刻劃標(biāo)記5b之中的最末端刻劃標(biāo)記位于孔部HL上方并沿支撐板H的孔部HL延伸。在刀片5g的中心(對準(zhǔn)刀片5g的邊緣5h的參考面Ab)與孔部HL的兩個(gè)內(nèi)壁中的每一個(gè)之間的距離都約為450 μ m。兩個(gè)內(nèi)壁都沿參考面Ab延伸并與參考軸Aa正交。隨后，襯底產(chǎn)品和支撐板H在c-m面中從m軸朝參考面Ab以角度THETA傾斜。參考面Ab由刀片5g的行進(jìn)方向PR和a軸定義。隨后，定位刀片5g和襯底產(chǎn)品，使得在顯示單元6c監(jiān)視期間，形成在正面5a上的刻劃標(biāo)記5b在顯示器中出現(xiàn)在刀片5g的邊緣5h的位置處。隨后，使刀片5g通過襯底產(chǎn)品的背面(對應(yīng)于襯底產(chǎn)品5的背面5e)向下壓迫以斷裂襯底產(chǎn)品，因此激光棒(對應(yīng)于激光棒5d)從襯底產(chǎn)品分離。通過斷裂形成的端面5f用作激光諧振腔反射鏡。激光棒隨后被分離成分立的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件(對應(yīng)于III族氮化物半導(dǎo)體激光器件11)。III族氮化物半導(dǎo)體激光器件具有斷裂面的激光諧振腔反射鏡。
[0097]在室溫下對根據(jù)該實(shí)施例的III族氮化物半導(dǎo)體激光器件通電以進(jìn)行它們的評估。使用具有500ns脈沖寬度和0.1%占空比的脈沖電源，并且通過接觸正面電極的探針實(shí)現(xiàn)通電。在光輸出測量中，利用光電二極管檢測來自激光棒的端面的發(fā)射，從而獲得電流-光輸出特性(1-L特性)。圖7是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板H的傾斜角度(角度THETA)和激光閾值Ith的平均值(mA)之間相互關(guān)系的曲線圖。圖8是為了解釋根據(jù)實(shí)施例的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法的優(yōu)點(diǎn)而表示在支撐板H的傾斜角度(THETA)和通過分離激光棒制成的端面的平均偏移角度(BETA)之間相互關(guān)系的曲線圖。
[0098]圖7表示用于最小化激光閾值電流Ith的平均值的最佳角度THETA。最佳角度THETA接近于圖8中所示的、激光諧振腔反射鏡的平均偏移角度BETA在此時(shí)為零的角度THETA。隨著共振鏡的偏移角度BETA增大，激光閾值電流Ith也增大。換言之，在共振鏡的最佳角度THETA下，偏移角度BETA近似為零且激光閾值電流Ith具有最小值。[0099]以下將從晶體學(xué)方面解釋這種最佳角度THETA的原因。參考圖7和8，最佳角度THETA約為15度，并且更具體而言，為從11度至19度的范圍?；趫D8中所示的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并通過最小二乘法獲得近似曲線。近似曲線由X2=_0.11 X X1+1.89表達(dá)，其中角度THETA(圖8的橫軸)是XI，而平均偏移角度BETA (圖8的垂直軸)是X2。近似曲線和橫軸的交叉點(diǎn)(由Xl表示)，即在X2=0時(shí)的Xl是17.2度。這證明，如圖7中所示，在角度THETA約為15度時(shí)，激光諧振腔反射鏡的偏移角度BETA近似為零。在以15度傾斜的(20-21)襯底中，c面平行于刀片(參見圖3)。這種配置有助于沿c面的斷裂。換言之，通過以約15度的角度THETA傾斜襯底來促進(jìn)沿c面的斷裂，可以穩(wěn)定地提供高質(zhì)量的激光諧振腔反射鏡。如上所述，圖7證明了，通過斷裂以從11度至19度范圍的角度THETA傾斜的襯底來制造的激光諧振腔反射鏡實(shí)現(xiàn)了激光脈沖，并且因此，這種激光諧振腔反射鏡能展現(xiàn)足夠的垂直度和平整度。
[0100]圖7中所示的測量如下:
[0101]
角度THETA (度)激光閾值電流Ith (mA)
11.3648
13.1566
14.9517
18.4737
21.8796
[0102]圖8中所示的測量如下:
[0103]
【權(quán)利要求】
1.一種制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，包括如下步驟: 制備具有襯底和半導(dǎo)體區(qū)域的襯底產(chǎn)品，所述襯底包括六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體并且包括半極性主面，所述半導(dǎo)體區(qū)域被設(shè)置在所述半極性主面上并包括有源層； 刻劃所述襯底產(chǎn)品的第一面，以形成沿所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的a軸延伸的多個(gè)刻劃標(biāo)記；以及 利用劈裂系統(tǒng)來從所述襯底產(chǎn)品形成激光棒和襯底產(chǎn)品殘留物， 其中所述劈裂系統(tǒng)具有:支撐所述襯底產(chǎn)品的支撐板；以及在所述襯底產(chǎn)品由所述支撐板支撐時(shí)，通過所述襯底產(chǎn)品的與所述第一面相反的第二面朝向所述支撐板向下壓迫的刀片， 所述支撐板具有正面、與所述正面相反的背面、以及從所述正面延伸至所述背面的孔部， 所述襯底產(chǎn)品被放置于所述正面上， 所述孔部在與沿所述支撐板的所述正面延伸并由所述支撐板限定的參考軸正交的方向上延伸， 所述孔部在與所述參考軸正交的方向上的跨距比所述第一面的直徑長，并且 形成所述激光棒和所述襯底產(chǎn)品殘留物的步驟包括: 將所述襯底產(chǎn)品固定在所述支撐板上，使得在所述多個(gè)刻劃標(biāo)記之中的最末端刻劃標(biāo)記位于所述孔部上方并沿所述孔部延伸； 在所述刀片的行進(jìn)方向與所述支撐板的所述正面正交時(shí)，將所述支撐板在由所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的C軸和m軸`定義的c-m面中，從所述m軸朝向由所述刀片的所述行進(jìn)方向和所述a軸定義的參考面以角度THETA傾斜； 在與所述a軸正交的方向上定位所述刀片，使得所述刀片與包括了在所述最末端刻劃標(biāo)記和所述第一面之間的交叉部并沿所述刀片的所述行進(jìn)方向延伸的面重疊；并且使所述刀片通過所述襯底產(chǎn)品的所述第二面向下壓迫， 其中，使刀片向下壓迫通過的所述第二面的部分沿a軸延伸， 指示所述c軸方向的c軸向量從所述半極性主面的法向向量以角度ALPHA傾斜， 所述角度ALPHA的范圍是從71度至79度或從101度至109度， 所述角度THETA的范圍是從11度至19度， 所述激光棒從所述第一面延伸至所述第二面，并且具有通過分離形成的第一和第二端面， 所述第一和第二端面與所述c-m面交叉，并且 所述第一和第二端面用作所述III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的激光諧振腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述刻劃標(biāo)記沿由所述a軸和所述法向向量定義的a-n面從所述第一面向所述第二面延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法， 其中在制備所述襯底產(chǎn)品的步驟中，使所述襯底經(jīng)受處理，以便具有從50μπι至IOOym范圍的厚度， 所述處理是切片和研磨中的一種，以及 所述第二面是通過所述處理形成的處理面和包括了在所述處理面上形成的電極的面中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法， 其中利用激光刻劃器進(jìn)行所述刻劃，并且 所述刻劃標(biāo)記包括刻劃槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述半極性主面從與{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)對應(yīng)的半極性面朝向m面以從-4度至+4度范圍的角度傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述半極性主面對應(yīng)于{20-21}和{20-2-1}面中的任一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中所述襯底包括GaN、AlGaN、AlN、InGaN以及InAlGaN中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中在所述第一和第二端面中的 所述有源層的端面在所述c-m面中從與所述襯底的m軸正交的m面以從(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度范圍的角度傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造III族氮化物半導(dǎo)體激光器件的方法，其中，在與所述c-m面以及所述法向向量正交的平面中，所述有源層的端面從與在所述平面和所述c-m面之間的交叉線正交的面以從-5度至+5度范圍的角度傾斜。
【文檔編號】H01S5/323GK103828148SQ201280044581
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月13日
【發(fā)明者】高木慎平 申請人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
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