專利名稱：Iii族氮化物半導體激光器元件及iii族氮化物半導體激光器元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種III族氮化物半導體激光器元件及III族氮化物半導體激光器元件的制作方法。
背景技術：
在非專利文獻1中記載有在m面GaN基板上制作的激光二極管。激光二極管具有用于諧振器的2個解理端面。其中一個解理端面為+c面，另一解理端面為-C面。在該激光二極管中，前側端面(出射面)的電介質多層膜的反射率為70%，后側端面的電介質多層膜的反射率為99%。
在非專利文獻2中記載有在自m面向-C軸方向以1度的角度傾斜的GaN基板上制作的激光二極管。激光二極管具有用于諧振器的2個解理端面。其中一個解理端面為+c 面，另一解理端面為-C面。在該激光二極管中，前側端面(出射面)的電介質多層膜的反射率為90 %，后側端面的電介質多層膜的反射率為95 %。
在先技術文獻
非專利文獻
非專利文獻1 iAPPLIED PHYSICS LETTERS 94，(2009),071105o
非專利文獻2 :Applied Physics Express 2，(2009)，082102。發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題
可在氮化鎵基板的半極性面上制作發(fā)光元件。在表現半極性的氮化鎵面上，氮化鎵的c軸相對于氮化鎵基板的半極性面的法線傾斜。在使用氮化鎵的半極性面的半導體激光器制作中，當使氮化鎵的c軸向半導體激光器的波導路的延伸方向傾斜時，可形成能夠用于諧振器的端面。在這些端面上形成具有預期的反射率的電介質多層膜，而形成諧振器。 為了獲得具有互不相同的反射率的電介質多層膜，兩端面上的電介質多層膜的厚度互不相同。將前側的端面的電介質多層膜的反射率制作成小于后側的端面的電介質多層膜的反射率，而使激光自前側的端面射出。
在氮化物半導體激光器元件中也產生端面破壞(COD catastrophic optical damage，災變性光學損傷)。根據發(fā)明人的實驗，當制作如上所述的若干半導體激光器時，這些半導體激光器達到端面破壞的光強度為多種值，達到端面破壞的光強度的分布較大的原因不明。發(fā)明人針對此點進行研究后發(fā)現，與用于諧振器的半導體端面的結晶取向及電介質多層膜層的厚度有關。
本發(fā)明的一個目的為提供一種對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件。此外，本發(fā)明的另一目的為提供一種對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法。
用于解決問題的技術手段
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件包括(a)激光器構造體， 其包含支撐基體和半導體區(qū)域，所述支撐基體具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面，所述半導體區(qū)域設于上述支撐基體的上述半極性主面上；以及(b)第1及第2電介質多層膜，其分別設于上述半導體區(qū)域的第1及第2端面上，用于該氮化物半導體激光二極管的諧振器。上述半導體區(qū)域包括由第1導電型的氮化鎵系半導體構成的第1包覆層、由第 2導電型的氮化鎵系半導體構成的第2包覆層、及設于上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1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體層，表示上述支撐基體的上述III族氮化物半導體的<0001〉軸的方向的c+軸向量系相對于表示上述法線軸的方向的法線向量而向上述III 族氮化物半導體的m軸及a軸中的任一結晶軸的方向以45度以上80度以下及100度以上 135度以下的范圍的角度傾斜，上述第1及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導體的上述結晶軸及上述法線軸規(guī)定的基準面交叉，上述c+軸向量與表示自上述第2端面朝向上述第1端面的方向的波導路向量成銳角，上述第1電介質多層膜的厚度比上述第2電介質多層膜的厚度薄。
根據該III族氮化物半導體激光器元件，C+軸向量與波導路向量成銳角，該波導路向量朝向自第2端面朝第1端面的方向。此外，第2端面的法線向量與c+軸向量所成的角大于第1端面的法線向量與c+軸向量所成的角。此時，第1端面上的第1電介質多層膜的厚度比第2端面上的第2電介質多層膜的厚度薄，因此，第1端面上的第1電介質多層膜成為前側，自該前側射出激光。第2端面上的第2電介質多層膜成為后側，激光的大部分在該后側受到反射。半極性面上的激光器元件中，當前側的第1電介質多層膜的厚度比后側的第2電介質多層膜的厚度薄時，對于COD的端面破壞的耐性變大，因端面上的電介質多層膜而引起的元件劣化減少。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中優(yōu)選，上述激光器構造體含有第1及第2面，上述第1面為上述第2面的相反側的面，上述半導體區(qū)域位于上述第1 面與上述支撐基體之間，上述第1及第2端面各自包含在自上述第1面的邊緣延伸至上述第2面的邊緣的切斷面中。
根據III族氮化物半導體激光器元件，激光器構造體的第1及第2端面與由六方晶系III族氮化物半導體的a軸或m軸和主面的法線軸規(guī)定的基準面交叉，因此可將第1 及第2端面形成為切斷面，該切斷面自第1面的邊緣延伸至第2面的邊緣。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述III族氮化物半導體的c軸可向上述氮化物半導體的m軸的方向傾斜?；蛘?，本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述III族氮化物半導體的c軸可向上述氮化物半導體的a軸的方向傾斜。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述支撐基體的主面可自{10-11}面、{20-21}面、120-2-1}面、及{10_1_1}面中的任一面在_4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述支撐基體的主面可為{10-11}面、{20-21}面、{20-2-1}面、及{10_1_1}面中的任一面。
該III族氮化物半導體激光器元件中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的m軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包含上述面取向及角度范圍。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述支撐基體的主面可自{11-22}面、{11-21}面、{11-2-1}面、及{11_2_2}面中的任一面在_4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述支撐基體的主面可為{11-22}面、{11-21}面、{11-2-1}面、及{11_2_2}面中的任一面。
該III族氮化物半導體激光器元件中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的a軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包含上述面取向及角度范圍。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述活性層可含有由氮化鎵系半導體構成的阱層，該氮化鎵系半導體中作為構成元素含有^且內含應變。此外， 本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述活性層可含有由InGaN構成的阱層，該hGaN內含應變。
根據該III族氮化物半導體激光器元件，可觀察到作為III族構成元素含有h的氮化鎵系半導體自身的劣化。此外，劣化的程度隨著銦組成的增加而變得顯著。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述活性層可設置成生成波長430 550nm的振蕩光。
根據該III族氮化物半導體激光器元件，可使用由氮化鎵系半導體構成的阱層而提供上述波長范圍的發(fā)光，該氮化鎵系半導體中作為III族構成元素含有例如^且內含應變。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述III族氮化物半導體可為GaN。根據該III族氮化物半導體激光器元件，通過使用GaN主面的激光器構造體的實現，可實現例如上述波長范圍(自藍色至綠色為止的波長范圍)的發(fā)光。
本發(fā)明的一個方式的III族氮化物半導體激光器元件中，上述第1電介質多層膜內的電介質層可由如下物質中的至少一種構成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓。上述第2電介質多層膜內的電介質層可由如下物質中的至少一種構成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、 氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、 氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓。
根據該III族氮化物半導體激光器元件，實用性的電介質膜的材料可包含氧化硅(例如SiO2)、氮化硅(例如Si3N4)、氮氧化硅(例如SiOxNh)、氧化鈦(例如TiO2)、氮化鈦(例如TiN)、氮氧化鈦(例如TiOxN1J、氧化鋯(例如、氮化鋯(例如&N)、氮氧化鋯(例如ZrOxN1J、氟化鋯(例如ZrF4)、氧化鉭(例如Ta2O5)、氮化鉭(例如Ta3N5)、氮氧化鉭(例如TaOxN1J、氧化鉿(例如HfO2)，氮化鉿(例如HfN)、氮氧化鉿(例如HfOxN1J、氟化鉿(例如HfF4)、氧化鋁(例如Al2O3)、氮化鋁(例如AlN)、氮氧化鋁(例如AlOxN1J、氟化鎂(例如MgF2)、氧化鎂(例如MgO)、氮化鎂(例如Mg3N2)、氮氧化鎂(例如MgOxN1J、氟化鈣(例如CaF2)、氟化鋇(例如BaF2)、氟化鈰(例如Cei^3)、氧化銻(例如SId2O3)、氧化鉍 (例如Bi2O3)、氧化釓(例如Gd2O3)。CN 102549860 A
本發(fā)明的另一個方式的發(fā)明涉及一種III族氮化物半導體激光器元件的制作方法。該方法包括如下步驟(a)準備具有由六方晶系III族氮化物半導體構成的半極性主面的基板；(b)形成具有激光器構造體、陽極電極及陰極電極的基板產物，所述激光器構造體包含形成在上述半極性主面上的半導體區(qū)域與上述基板；(c)在上述基板產物形成之后， 形成第1及第2端面；(d)在上述第1及第2端面分別形成用于該氮化物半導體激光器元件的諧振器的第1及第2電介質多層膜。上述第1及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導體的a軸及m軸中的任一結晶軸及上述半極性主面的法線軸規(guī)定的基準面交叉，上述半導體區(qū)域包括由第1導電型的氮化鎵系半導體構成的第1包覆層、由第2導電型的氮化鎵系半導體構成的第2包覆層、及設于上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層， 上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述法線軸的方向排列，上述活性層含有氮化鎵系半導體層，上述基板的上述半極性主面相對于與表示該氮化物半導體的<0001〉 軸的方向的c+軸向量正交的平面以45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍的角度交叉，上述c+軸向量與表示自上述第2端面朝向上述第1端面的方向的波導路向量成銳角，上述第1電介質多層膜的厚度比上述第2電介質多層膜的厚度薄。
根據該方法，與C+軸向量成銳角的波導路向量與自第2端面朝向第1端面的方向對應，此外，使第1端面上的第1電介質多層膜(C+側)的厚度形成為比第2端面上的第2 電介質多層膜(C-側)的厚度薄，因此，端面上的因電介質多層膜與半導體的界面引起的光吸收減少，而使得對于COD的端面破壞的耐性變大。該III族氮化物半導體激光器元件中， 第2端面的法線向量與c+軸向量所成的角大于第1端面的法線向量與c+軸向量所成的角。 當前側的第1電介質多層膜(C-側)的厚度比后側的第2電介質多層膜(C+側)的厚度薄時，第1端面上的第1電介質多層膜成為前側，激光自該前側射出。第2端面上的第2電介質多層膜成為后側，激光的大部分在該后側受到反射。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，在形成上述第1及第2電介質多層膜之前，還包括判斷上述第1及第2端面的面取向的步驟。根據該方法，可按照該判斷，針對各個端面選擇適當的電介質多層膜且使其在端面生長。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，形成第1及第2端面的上述步驟可包括如下步驟 對上述基板產物的第1面進行刻劃；及通過向上述基板產物的第2面的擠壓而進行上述基板產物的分離，而形成具有上述第1及第2端面的激光條(laser bar)。上述激光條的上述第1及第2端面通過上述分離而形成，上述第1面為上述第2面的相反側的面，上述半導體區(qū)域位于上述第1面與上述基板之間，上述激光條的上述第1及第2端面各自包含在自上述第1面延伸至上述第2面且通過上述分離而形成的切斷面中。
根據該方法，激光條的第1及第2端面與由六方晶系III族氮化物半導體的a軸或m軸和主面的法線軸規(guī)定的基準面交叉，因此，第1及第2端面可通過刻劃形成及擠壓而形成為切斷面，該切斷面自第1面的邊緣延伸至第2面的邊緣。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述III族氮化物半導體的c軸可向上述氮化物半導體的m軸的方向傾斜?；蛘?，本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述III族氮化物半導體的c軸可向上述氮化物半導體的a軸的方向傾斜。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述基板的主面可自{10-11}面、{20-21}面、 {20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一面在-4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述基板的主面可為{10-11}面、{20-21}面、120-2-1}面、及 {10-1-1}面中的任一面。
該方法中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的m軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包含上述面取向及角度范圍。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述基板的主面可自{11-22}面、{11-21}面、 {11-2-1}面、及{11-2-2}面中的任一面在-4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述基板的主面可為{11-22}面、{11-21}面、{11-2-1}面、及 {11-2-2}面中的任一面。
該基板中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的a軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包含上述面取向及角度范圍。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述活性層的形成中，優(yōu)選生長由氮化鎵系半導體構成的阱層，該氮化鎵系半導體中作為構成元素包含^且內含應變。此外，本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述活性層的形成中所生長的阱層由內含應變的^iGaN構成。該應變起因于來自與阱層相鄰的半導體層的應力。根據該方法，觀察到作為III族構成元素含有 In的氮化鎵系半導體自身的劣化。此外，劣化的程度隨著銦組成的增加而變得顯著。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述活性層可以生成波長430 550nm的振蕩光的方式構成。根據該方法，根據該方法，可使用由氮化鎵系半導體構成的阱層而提供上述波長范圍的發(fā)光，該氮化鎵系半導體中作為構成元素包含^且內含應變。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，優(yōu)選上述III族氮化物半導體為GaN。根據該方法，通過使用GaN主面的激光器構造體的實現，可實現例如上述波長范圍(自藍色至綠色為止的波長范圍)的發(fā)光。
本發(fā)明的另一個方式的方法中，上述第1電介質多層膜內的電介質層可使用如下物質中的至少一種而形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、 氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、 氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓。此外，上述第2電介質多層膜內的電介質層可使用如下物質中的至少一種而形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、 氧化釓。
根據該方法，實用性的電介質膜可包含氧化硅(例如Si02)、氮化硅(例如 Si3N4)、氮氧化硅(例如SiOxN1J、氧化鈦(例如TiO2)、氮化鈦(例如TiN)、氮氧化鈦(例如 TiOxN1J、氧化鋯(例如、氮化鋯(例如&N)、氮氧化鋯(例如ZrOxN1J、氟化鋯(例如&F4)、氧化鉭(例如Tii2O5)、氮化鉭(例如Tii3N5)、氮氧化鉭(例如TaOxN1J、氧化鉿(例如HfO2)、氮化鉿(例如HfN)、氮氧化鉿(例如HfOxN1J、氟化鉿(例如HfF4)、氧化鋁(例如Al2O3)、氮化鋁(例如AlN)、氮氧化鋁(例如AlOxNh)、氟化鎂(例如MgF2)、氧化鎂(例如MgO)、氮化鎂(例如Mg3N2)、氮氧化鎂(例如MgOxN1J、氟化鈣(例如CaF2)、氟化鋇(例如BaF2)、氟化鈰(例如CeF3)、氧化銻(例如Sb2O3)、氧化鉍(例如Bi2O3)、氧化釓(例如 Gd2O3)。
本發(fā)明的上述目的及其它目的、特征、以及優(yōu)點可通過參照


的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的以下詳細描述而更加明確。
發(fā)明效果
如上所述，根據本發(fā)明，可提供對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件。此外，根據本發(fā)明，可提供對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法。

圖1是概略地表示本實施方式的III族氮化物半導體激光器元件的構造的圖。
圖2是表示III族氮化物半導體激光器元件的活性層上的發(fā)光的偏光的圖。
圖3是表示III族氮化物半導體激光器元件的端面與活性層的m面的關系的圖。
圖4是表示本實施方式的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法中的主要步驟的步驟流程圖。
圖5是示意性表示本實施方式的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法中的主要步驟的圖。
圖6是表示晶格的{20-21}面并且表示諧振器端面的掃描型電子顯微鏡像的圖。
圖7是表示實施例1中所示的激光二極管的構造的圖。
圖8是表示實施例1中所示的激光二極管的構造的圖。
圖9是表示求出的偏光度P與閾值電流密度的關系的圖。
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系的圖。
圖11是表示與(0001)面主面垂直的(-1010)面及(10-10)面的原子排列、以及與(10-17)面主面垂直的(-2021)面及Q0-2-1)面的原子排列的圖。
圖12是表示與(10-12)面主面垂直的(_4047)面及面的原子排列、以及與(10-11)面主面垂直的(-2027)面及(20-2-7)面的原子排列的圖。
圖13是表示與(20-21)面主面垂直的(-1017)面及(10_1_7)面的原子排列、以及與(10-10)面主面垂直的(0001)面及(000-1)面的原子排列的圖。
圖14是表示與O0-2-1)面主面垂直的(10-17)面及(_101_7)面的原子排列、以及與(10-1-1)面主面垂直的(20-27)面及(-202-7)面的原子排列的圖。
圖15是表示與(10-1-2)面主面垂直的(40-47)面及(_404_7)面的原子排列、以及與(10-1-7)面主面垂直的(20-21)面及(-202-1)面的原子排列的圖。
圖16是表示與(000-1)面主面垂直的(10-10)面及(-1010)面的原子排列的圖。
標號說明
11 III族氮化物半導體激光器元件
13激光器構造體
13a 第 1 面
13b 第 2 面
13c、13d 邊緣
15 電極
17支撐基體0071]17a半極性主面0072]17b支撐基體背面0073]17c支撐基體端面0074]19半導體區(qū)域0075]19a半導體區(qū)域表面0076]19c半導體區(qū)域端面0077]21第1包覆層0078]23第2包覆層0079]25活性層0080]25a阱層0081]25b勢壘層0082]27,29 切斷面0083]ALPHA角度0084]ScC面0085]NX法線軸0086]31絕緣膜0087]31a絕緣膜開口0088]35η側導光層0089]37P側導光層0090]39載波阻擋層0091]41電極0092]43a’43b 電介質多層膜0093]MAm軸向量0094]BETA角度0095]DSUB支撐基體厚度0096]51基板0097]51a半極性主面0098]SP基板產物0099]57氮化鎵系半導體區(qū)域0100]59發(fā)光層0101]61氮化鎵系半導體區(qū)域0102]53半導體區(qū)域0103]54絕緣膜0104]54a絕緣膜開口0105]55激光器構造體0106]58a陽極電極0107]58b陰極電極0108]63a第1面0109]63b第2面
IOa激光刻劃器
65a刻劃槽
65b刻劃槽
LB激光束
SPl基板產物
LBl激光條
69 刮刀
69a 邊緣
69b、69c 刮刀面
71支撐裝置
71a支撐面
71b 凹部具體實施方式
本發(fā)明的觀點參考例示所示的附圖并考慮以下的詳細描述而容易理解。接下來， 參照附圖對III族氮化物半導體激光器元件及III族氮化物半導體激光器元件的制作方法的實施方式進行說明。在可能的情況下，對同一部分標注同一標號。
圖1是概略地表示本實施方式的III族氮化物半導體激光器元件的構造的圖。III 族氮化物半導體激光器元件11雖具有增益導引型的構造，但本發(fā)明的實施方式中并不限定為增益導引型的構造。III族氮化物半導體激光器元件11具有激光器構造體13及電極 15。激光器構造體13包括支撐基體17及半導體區(qū)域19。支撐基體17具有由六方晶系III 族氮化物半導體構成的半極性主面17a，且具有背面17b。半導體區(qū)域19設于支撐基體17 的半極性主面17a上。電極15設于激光器構造體13的半導體區(qū)域19上。半導體區(qū)域19 包含第1包覆層21、第2包覆層23、及活性層25。第1包覆層21由第1導電型的氮化鎵系半導體構成，例如由η型AWaN、n型IniUGaN等構成。第2包覆層23由第2導電型的氮化鎵系半導體構成，例如由P型AWaN、ρ型InMGaN等構成?；钚詫?5設于第1包覆層21 與第2包覆層23之間?；钚詫?5包含氮化鎵系半導體層，該氮化鎵系半導體層例如為阱層25a?；钚詫?5包括由氮化鎵系半導體構成的勢壘層25b，阱層2 及勢壘層2 交替排列。阱層25a由例如InGaN等構成，勢壘層25b由例如GaN, InGaN等構成?；钚詫觾群瑧儭；钚詫?5可包含以生成波長360nm以上600nm以下的光的方式而設置的量子阱構造。因利用半極性面，適于產生波長430nm以上550nm以下的光。第1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。法線軸NX向法線向量NV的方向延伸。支撐基體17的III族氮化物半導體的c軸Cx在c軸向量VC的方向延伸。
激光器構造體13包括用于諧振器的第1端面沈及第2端面觀。用于諧振器的波導路自第2端面觀延伸至第1端面沈，波導路向量WV表示自第2端面觀朝向第1端面沈的方向。激光器構造體13的第1及第2端面沈、觀與由六方晶系III族氮化物半導體的結晶軸(m軸或a軸)及法線軸NX規(guī)定的基準面交叉。圖1中，第1及第2端面沈、28與由六方晶系III族氮化物半導體的m軸及法線軸NX規(guī)定的m-n面交叉。然而，第1及第2 端面沈、觀也可與由六方晶系III族氮化物半導體的a軸及法線軸NX規(guī)定的a-n面交叉。
參照圖1，描繪有直角坐標系S及結晶坐標系CR。法線軸NX朝向直角坐標系S的 Z軸的方向。半極性主面17a平行于由直角坐標系S的X軸及Y軸規(guī)定的預定平面而延伸。 此外，圖1中描繪有代表性的c面&。表示支撐基體17的III族氮化物半導體的<0001〉 軸的方向的c+軸向量，相對于法線向量NV向III族氮化物半導體的m軸及a軸中的任一結晶軸的方向傾斜。該傾斜角度處于45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍。本實施例中，c+軸向量的朝向與向量VC的朝向一致。圖1所示的實施例中，支撐基體 17的六方晶系III族氮化物半導體的c+軸向量，相對于法線軸NX向六方晶系III族氮化物半導體的m軸的方向以有限的角度ALPHA傾斜。該角度ALPHA可處于45度以上80度以下的范圍內，此外可處于100度以上135度以下的范圍。
第1電介質多層膜(C+側)43a的厚度DREFl比第2電介質多層膜(C-側)43b的厚度DREF2薄。根據III族氮化物半導體激光器元件11，c+軸向量與波導路向量WV成銳角，該波導路向量WV與自第2端面觀朝向第1端面沈的方向對應。此時，第1端面^(C+ 側)上的第1電介質多層膜43a的厚度DREFl比第2端面(C-側)28上的第2電介質多層膜4 的厚度DREF2薄，因此，第1電介質多層膜43a成為前側，激光自該前側射出。第2 電介質多層膜4 成為后側，激光的大部分在該后側受到反射。當前側的第1電介質多層膜43a的厚度DREFl比后側的第2電介質多層膜43b的厚度DREF2薄時，端面上的因電介質多層膜與半導體端面的界面引起的光吸收減少，而可提高對COD的端面破壞的耐性。
III族氮化物半導體激光器元件11還具有絕緣膜31。絕緣膜31設于激光器構造體13的半導體區(qū)域19的表面19a上，且覆蓋表面19a。半導體區(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族氮化物半導體構成。絕緣膜31具有開口 31a。開口 31a成為例如條狀。當如本實施例所示c軸向m軸的方向傾斜時，開口 31a在半導體區(qū)域19的表面19a與上述m-n面的交叉線LIX的方向延伸。交叉線LIX向波導路向量WV的朝向延伸。另外，當c軸向a軸的方向傾斜時，開口 31a在a-n面與表面19a的交叉線LIX的方向延伸。
電極15經由開口 31a而與半導體區(qū)域19的表面19a(例如第2導電型的接觸層 33)形成接觸，在上述交叉線LIX的方向延伸。III族氮化物半導體激光器元件11中，激光波導路包括第1包覆層21、第2包覆層23及活性層25，且在上述交叉線LIX的方向延伸。
III族氮化物半導體激光器元件11中，第1端面沈及第2端面觀各自可為切斷面。后續(xù)說明中，將第1端面沈及第2端面觀作為第1切斷面27及第2切斷面四進行參照。第1切斷面27及第2切斷面四與由六方晶系III族氮化物半導體的m軸及法線軸 NX規(guī)定的m-n面交叉。III族氮化物半導體激光器元件11的激光諧振器包含第1及第2 切斷面27、29，激光波導路自第1切斷面27及第2切斷面四中的一方而向另一方延伸。激光器構造體13包含第1面13a及第2面13b，第1面13a為第2面13b的相反側的面。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。第1及第 2切斷面27、四與(面、m面或a面等目前的解理面不同。
根據該III族氮化物半導體激光器元件11，構成激光諧振器的第1及第2切斷面 27、四與!11-11面交叉。因此，可設置在m-n面與半極性面17a的交叉線的方向延伸的激光波導路。因此，III族氮化物半導體激光器元件11具有可實現低閾值電流的激光諧振器。
III族氮化物半導體激光器元件11包括η側導光層35及ρ側導光層37。η側導光層35包含第1部分3 及第2部分35b，η側導光層35由例如GaNUnGaN等構成。ρ側導光層37包含第1部分37a及第2部分37b，ρ側導光層37由例如GaN、InGaN等構成。載波阻擋層39設于例如第1部分37a與第2部分37b之間。在支撐基體17的背面17b設有另一電極41，電極41例如覆蓋支撐基體17的背面17b。
圖2為表示III族氮化物半導體激光器元件11的活性層25上的發(fā)光的偏光的圖。圖3為示意性表示由c軸及m軸規(guī)定的剖面的圖。如圖2所示，電介質多層膜43a、43b 分別設于第1及第2切斷面27、29。電介質多層膜43a、43b的電介質層各自的材料可由如下物質中的至少一種構成例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、 氧化銻、氧化鉍、氧化釓。根據該III族氮化物半導體激光器元件11，實用性的電介質膜可由如下物質中的至少一種構成氧化硅(例如SiO2)、氮化硅(例如Si3N4)、氮氧化硅(例如 SiOxN1J、氧化鈦(例如TiO2)、氮化鈦(例如TiN)、氮氧化鈦(例如TiOxNh)、氧化鋯(例如ZrO2)、氮化鋯(例如ZrN)、氮氧化鋯(例如ZrOxN1J、氟化鋯(例如ZrF4)、氧化鉭(例如Tii2O5)、氮化鉭(例如Tii3N5)、氮氧化鉭(例如TaOxN1J、氧化鉿(例如HfO2)、氮化鉿(例如HfN)、氮氧化鉿(例如HfOxNh)、氟化鉿(例如HfF4)、氧化鋁(例如Al2O3)、氮化鋁(例如AlN)、氮氧化鋁(例如AlOxNh)、氟化鎂(例如MgF2)、氧化鎂(例如MgO)、氮化鎂(例如 Mg3N2)、氮氧化鎂(例如MgOxN1J、氟化鈣(例如CaF2)、氟化鋇(例如BaF2)、氟化鈰(例如 CeF3)、氧化銻(例如Sb2O3)、氧化鉍(例如Bi2O3)、氧化釓(例如Gd2O3)。利用這些材料，斷裂面27、四均可應用端面涂布?？赏ㄟ^端面涂布而調整反射率。根據該經調整的反射率，當第1電介質多層膜(C-側)43a的反射率小于第2電介質多層膜(C+側)4 的反射率時， 對于COD而言，可減少端面上的因電介質多層膜與半導體的界面而引起的元件劣化。
如圖2的(b)部所示，來自活性層25的激光L向六方晶系III族氮化物半導體的 a軸的方向偏光。該III族氮化物半導體激光器元件11中，可實現低閾值電流的能帶躍遷能產生具有偏光性的光。用于激光諧振器的第1及第2切斷面27、四與c面、m面或a面等目前的解理面不同。然而，第1及第2切斷面27、四具有用于諧振器的作為鏡面的平坦性、垂直性。因此，使用第1及第2切斷面27J9與在這些切斷面27J9之間延伸的激光波導路，如圖2的(b)部所示，利用因躍遷而產生的發(fā)光Il可實現低閾值的激光振蕩，該發(fā)光 Il比向將c軸投影至主面的方向偏光的因躍遷而產生的發(fā)光12強。
III族氮化物半導體激光器元件11中，第1及第2切斷面27、四各自呈現出支撐基體17的端面17c及半導體區(qū)域19的端面19c，端面17c及端面19c由電介質多層膜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所成的角度BETA，由在III族氮化物半導體的c軸及m軸所規(guī)定的第1平面Sl上規(guī)定的分量(BETA) \以及在與第1平面Sl及法線軸NX正交的第2平面S2上規(guī)定的分量 (BETA)2而規(guī)定。分量(BETA)1優(yōu)選在III族氮化物半導體的c軸及m軸所規(guī)定的第1平面Sl上為(ALPHA-4)度以上(ALPHA+4)度以下的范圍。該角度范圍在圖3中表示為代表性的m面、與參照面Fa所成的角度。為便于理解，圖3中將代表性的m面、描繪成自激光器構造體的內側抵達外側。參照面Fa沿活性層25的端面25c延伸。該III族氮化物半導體激光器元件11中，具有關于自c軸及m軸的一方向另一方獲取的角度BETA滿足上述垂直性的端面。此外，分量(BETA)2優(yōu)選在第2平面S2上為-4度以上+4度以下的范圍。此處，BETA2= (BETA)/+(BETA)22.此時，III族氮化物半導體激光器元件11的端面27、29，關于在與半極性面17a的法線軸NX垂直的面上規(guī)定的角度，在光學含義上滿足垂直性。
再次參照圖1，III族氮化物半導體激光器元件11中優(yōu)選，支撐基體17的厚度 DSUB為400μπι以下。該III族氮化物半導體激光器元件中，適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)質的切斷面。III族氮化物半導體激光器元件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族氮化物半導體激光器元件11中，更適于獲得用于激光諧振器的優(yōu)質的切斷面。此外，處理變得容易，且可提高生產合格率。
III族氮化物半導體激光器元件11中，法線軸NX與六方晶系III族氮化物半導體的c軸所成的角度ALPHA優(yōu)選為45度以上，此外優(yōu)選為80度以下。此外，角度ALPHA優(yōu)選為100度以上，此外優(yōu)選為135度以下。若角度小于45度或大于135度，則通過擠壓而形成的端面由m面構成的可能性變大。此外，若角度大于80度而小于100度，則可能無法獲得預期的平坦性及垂直性。
III族氮化物半導體激光器元件11中，自形成斷裂面的觀點出發(fā)，更優(yōu)選的是，法線軸NX與六方晶系III族氮化物半導體的c軸所成的角度ALPHA為63度以上，此外優(yōu)選為80度以下。此外，角度ALPHA優(yōu)選為100度以上，此外優(yōu)選為117度以下。若角度小于 63度或大于117度，則在通過擠壓而形成的端面的一部分可能會出現m面。此外，若角度大于80度而小于100度，則可能無法獲得預期的平坦性及垂直性。
III族氮化物半導體激光器元件11中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的m軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包括以下的面取向及角度范圍。例如，支撐基體17的主面17a可自{10-11}面、{20-21}面、{20-2-1}面、{10-1-1}面中的任一面在-4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，支撐基體17的主面17a可為{10-11} 面、{20-21}面、{20-2-1}面、{10-1-1}面中的任一面。
III族氮化物半導體激光器元件11中，當III族氮化物半導體的c軸向氮化物半導體的a軸的方向傾斜時，實用性的面取向及角度范圍至少包括以下的面取向及角度范圍。支撐基體17的主面17a可自{11-22}面、{11-21}面、{11_2_1}面、{11_2_2}面中的任一面在-4度以上4度以下的范圍傾斜。此外，支撐基體17的主面17a可為{11-22}面、 {11-21}面、{11-2-1}面、{11-2-2}面中的任一面。
在這些典型的半極性面17a上，可提供具有能構成該III族氮化物半導體激光器元件11的激光諧振器的程度的充分的平坦性及垂直性的第1及第2端面沈、28。在跨及這些典型的面取向的角度范圍內，可獲得表現出充分的平坦性及垂直性的端面。當第1電介質多層膜(C-側)43a的厚度比第2電介質多層膜(C+側)4 的厚度薄時，可避免因電介質多層膜與半導體發(fā)光層的端面的界面而引起的劣化。此外，當第1電介質多層膜(C-側)43a 的反射率小于第2電介質多層膜(C+側)43b的反射率時，端面上的因電介質多層膜與半導體端面的界面而引起的光吸收減少，而可提高對COD的端面破壞的耐性。
支撐基體17可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN及InAlGaN中的任一種構成。當使用由這些氮化鎵系半導體構成的基板時，可獲得能作為諧振器使用的切斷面27、29。
支撐基體17可為GaN。根據該III族氮化物半導體激光器元件，通過使用GaN主面的激光器構造體的實現，可實現例如上述波長范圍(自藍色至綠色為止的波長范圍)的發(fā)光。此外，當使用AlN或AlGaN基板時，可增大偏光度，此外，可通過低折射率而加強光束縛。使用^GaN基板時，可減小基板與發(fā)光層的晶格失配率，而可提高結晶品質。此外，III 族氮化物半導體激光器元件11中，支撐基體17的堆垛層錯密度可為IXlO4cnT1以下。因堆垛層錯密度為IXlO4cnT1以下，從而因偶發(fā)事端而破壞切斷面的平坦性及/或垂直性的可能性較低。
圖4為表示本實施方式的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法的主要步驟的圖。參照圖5的(a)部，表示有基板51。本實施例中，基板51的<0001〉軸向m軸的方向傾斜，但本制作方法也可適用于<0001〉軸向a軸的方向傾斜的基板51。圖4的步驟SlOl 中，準備用于制作III族氮化物半導體激光器元件的基板51。基板51的六方晶系III族氮化物半導體的<0001〉軸(向量VC)相對于法線軸NX向六方晶系III族氮化物半導體的m 軸方向(向量VM)的方向以有限的角度ALPHA傾斜。因此，基板51具有由六方晶系III族氮化物半導體構成的半極性主面51a。
步驟S102中形成基板產物SP。圖5的(a)部中，雖基板產物SP描繪成大致圓板形的構件，但基板產物SP的形狀并不限于此。為了獲得基板產物SP，首先，在步驟S103中， 形成激光器構造體陽。激光器構造體55包含半導體區(qū)域53及基板51，在步驟S103中，半導體區(qū)域53形成在半極性主面51a上。為形成半導體區(qū)域53，在半極性主面51a上依次生長第1導電型的氮化鎵系半導體區(qū)域57、發(fā)光層59、及第2導電型的氮化鎵系半導體區(qū)域 61。氮化鎵系半導體區(qū)域57可包含例如η型包覆層，氮化鎵系半導體區(qū)域61可包含例如ρ 型包覆層。發(fā)光層59設于氮化鎵系半導體區(qū)域57與氮化鎵系半導體區(qū)域61之間，此外可包含活性層、導光層及電子阻擋層等。氮化鎵系半導體區(qū)域57、發(fā)光層59、及第2導電型的氮化鎵系半導體區(qū)域61沿半極性主面51a的法線軸NX排列。這些半導體層在主面51a上外延生長。半導體區(qū)域53上覆蓋有絕緣膜M。絕緣膜M由例如氧化硅構成。絕緣膜M 具有開口 Ma。開口 5 成為例如條狀。參照圖5的(a)部，描繪有波導路向量WV，本實施例中，該向量WV平行于m-n面而延伸。根據需要，也可在形成絕緣膜M之前在半導體區(qū)域 53形成脊狀構造。該脊狀構造可包含加工成脊形狀的氮化鎵系半導體區(qū)域61。
步驟S104中，在激光器構造體55上形成陽極電極58a及陰極電極58b。此外，在基板51的背面形成電極之前，對用于結晶生長的基板的背面進行研磨，而形成預期厚度DSUB 的基板產物SP。形成電極時，例如使陽極電極58a形成在半導體區(qū)域53上，且使陰極電極 58b形成在基板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 覆蓋整個背面51b。通過這些步驟，形成基板產物SP?；瀹a物SP包含第1面63a、以及與其位于相反側的第2面63b。半導體區(qū)域53位于第1面63a與基板51之間。
繼而，在步驟S105中，形成用于激光諧振器的端面。本實施例中，由基板產物SP 制作激光條。激光條具有可形成電介質多層膜的一對端面。接著，對激光條及端面的制作的一例進行說明。
步驟S106中，如圖5的(b)部所示，對基板產物SP的第1面63a進行刻劃。該刻劃使用激光刻劃器IOa而進行。通過刻劃而形成刻劃槽65a。在圖5的(b)部中，已形成5 個刻劃槽，使用激光束LB促進刻劃槽65b的形成?？虅澆? 的長度比由六方晶系III族氮化物半導體的a軸及法線軸NX規(guī)定的a-n面與第1面63a的交叉線AIS的長度短，對交叉線AIS的一部分照射激光束LB。通過激光束LB的照射，在第1面63a上形成沿特定的方向延伸而到達半導體區(qū)域的槽?？虅澆? 可形成在例如基板產物SP的一邊緣。
步驟S107中，如圖5的(c)部所示，通過對基板產物SP的第2面63b的擠壓而進行基板產物SP的分離，從而形成基板產物SPl及激光條LBl。擠壓使用例如刮刀69等致斷 (breaking)裝置進行。刮刀69包含向一個方向延伸的邊緣69a、以及規(guī)定邊緣69a的至少 2個刮刀面69b、69c。此外，基板產物SPl的擠壓在支撐裝置71上進行。支撐裝置71包含支撐面71a及凹部71b，凹部71b向一個方向延伸。凹部71b形成在支撐面71a上。使基板產物SPl的刻劃槽65a的朝向及位置對準支撐裝置71的凹部71b的延伸方向，使基板產物SP 1定位于支撐裝置71上的凹部71b。使致斷裝置的邊緣的朝向對準凹部71b的延伸方向，自與第2面6 交叉的方向將致斷裝置的邊緣向基板產物SP 1擠壓。交叉方向優(yōu)選為與第2面6 大致垂直的方向。由此，進行基板產物SP的分離，而形成基板產物SPl及激光條LBl。通過擠壓，形成具有第1及第2端面67a、67b的激光條LBl，這些端面67a、67b 中至少發(fā)光層的一部分具有可適用于半導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1及第2端面67a、67b，端面 67a、67b分別自第1面63a延伸至第2面63b。因此，端面67a、67b構成該III族氮化物半導體激光器元件的激光諧振器，且與)(Z面交叉。該)(Z面與由六方晶系III族氮化物半導體的m軸及法線軸NX規(guī)定的m-n面對應。激光條LB0、LB1各自表示有波導路向量WV。波導路向量WV朝向自端面67a朝著端面67b的方向。在圖5的(c)部，為了表示c軸向量VC 的朝向，而使激光條LBO的一部分斷裂而表示。波導路向量WV與c軸向量VC成銳角。
根據該方法，在六方晶系III族氮化物半導體的a軸的方向對基板產物SP的第1 面63a進行刻劃之后，通過對基板產物SP的第2面6 的擠壓而進行基板產物SP的分離， 從而形成新的基板產物SPl及激光條LBl。因此，以與m-n面交叉的方式在激光條LBl形成第1及第2端面67a、67b。通過該端面的形成，第1及第2端面67a、67b可提供能構成該 III族氮化物半導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。所形成的激光波導路在六方晶系III族氮化物的c軸的傾斜方向延伸。該方法中，形成可提供該激光波導路的諧振器鏡面端面。
根據該方法，通過基板產物SPl的切斷，可形成新的基板產物SPl及激光條LB1。 步驟S108中，反復通過擠壓而進行分離，而制作多個激光條。該切斷使用比激光條LBl的切斷線BREAK短的刻劃槽6 而產生。
步驟S109中，在激光條LBl的端面67a、67b形成電介質多層膜，從而形成激光條產物。該步驟例如以如下方式進行。步驟SllO中，判斷激光條LBl的端面67a、67b的面取向。為進行判斷，可例如了解c+軸向量的朝向。或者，為進行判斷，當制作端面67a、67b時， 可進行使端面67a、67b與c+軸向量的朝向相關聯的例如以下的處理及/或操作在激光條上制作表示c+軸向量的朝向的標記；及/或，將所制作的激光條配置成表示c+軸向量的朝向。進行判斷之后，在激光條LBl上，第2端面67b的法線向量與c+軸向量所成的角大于第1端面67a的法線向量與c+軸向量所成的角。
進行判斷之后，在步驟Slll中，在激光條LBl的端面67a、67b形成電介質多層膜。 根據該方法，在激光條LBl上，與c+軸向量成銳角的波導路向量WV的朝向，與自第2端面 67a朝第1端面67b的方向對應。該激光條產物中，第1端面67b上的第1電介質多層膜 (C+側)的厚度DREFl形成為比第2端面67a上的第2電介質多層膜(C-側)的厚度DREF2薄，因此可提高對COD的端面破壞的耐性。當第1電介質多層膜(C+側)的厚度DREFl比第2電介質多層膜(C-側)的厚度DREF2薄時，第1端面上的第1電介質多層膜成為前側， 激光自該前側射出。第2端面上的第2電介質多層膜成為后側，激光的大部分在該后側受到反射。
在步驟Sl 12中，使該激光條產物分離成各個半導體激光器的芯片。
本實施方式的制造方法中，角度ALPHA可為45度以上80度以下及100度以上135 度以下的范圍。若角度小于45度或大于135度，則通過擠壓形成的端面由m面構成的可能性變大。此外，若角度大于80度而小于100度，則有無法獲得預期的平坦性及垂直性的可能。更優(yōu)選的是，角度ALPHA可為63度以上80度以下及100度以上117度以下的范圍。 若角度小于45度或大于135度，則可能在通過擠壓形成的端面的一部分形成m面。此外， 若角度大于80度而小于100度，則有無法獲得預期的平坦性及垂直性的可能。半極性主面 51a可為{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一面，或者，當c軸向 a軸的方向傾斜時可為{11-22}面、{11-21}面、{11_2_1}面、{11_2_2}面中的任一面。進而，自這些面以-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中，以能構成該III族氮化物半導體激光器元件的激光諧振器的程度的光學性平坦性及垂直性而可提供用于激光諧振器的端面。
此外，基板51可由GaN、AlN、AlGaN、InGaN&hAlfeiN中的任一種構成。當使用由這些氮化鎵系半導體構成的基板時，可獲得能用作激光諧振器的端面。基板51優(yōu)選由GaN 構成。
在形成基板產物SP的步驟S 106中，結晶生長中所使用的半導體基板受到切片或研削等加工以使基板厚度為400 μ m以下，第2面6 可為通過研磨而形成的加工面。在該基板厚度下，當進行切斷時，可以良好的合格率而獲得能構成該III族氮化物半導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。此外，當進行切斷時，可形成無離子損壞的端面67a、67b。第2面6 為通過研磨而形成的研磨面，若研磨后基板厚度為100 μ m 以下則更優(yōu)選。此外，為了容易對基板產物SP進行處理，優(yōu)選為基板厚度為50μπι以上。當不進行切斷時，端面67a、67b可為例如通過蝕刻而形成的蝕刻面。蝕刻面上呈現出發(fā)光層的端面。
本實施方式的激光器端面的制造方法中，在激光條LBl上也規(guī)定了參照圖2說明的角度BETA。激光條LBl中，角度BETA的分量(ΒΕΤΑ)^λ選在由III族氮化物半導體的c 軸及m軸規(guī)定的第1平面(與參照圖2說明的第1平面Sl對應的面)上為(ALPHA-4)度以上(ALPHA+4)度以下的范圍。激光條LBl的端面67a、67b關于在自c軸及m軸中的一方向另一方獲取的面上規(guī)定的角度BETA的角度分量，滿足上述垂直性。此外，角度BETA的分量(BETA)2優(yōu)選在第2平面(與圖2所示的第2平面S2對應的面)上為_4度以上+4度以下的范圍。此時，激光條LBl的端面67a、67b關于在與半極性面51a的法線軸NX垂直的面上規(guī)定的角度BETA的角度分量，滿足上述垂直性。
端面67a、67b通過對外延生長在半極性面51a上的多個氮化鎵系半導體層的擠壓而產生的斷裂(break)而形成。因為半極性面51a上的外延膜，故端面67a、67b并非之前用作諧振器鏡面的c面、m面、或a面等低晶面指數的解理面。然而，半極性面51a上的外延膜的積層的斷裂中，端面67a、67b具有可用作諧振器鏡面的平坦性及垂直性。
(實施例1)
如下所述，通過有機金屬氣相生長法生長激光二極管。原料可使用三甲基鎵(TMGa)、三甲基鋁(TMAl)、三甲基銦(TMh)、氨(NH3)、硅烷(SiH4)、雙環(huán)戊二烯基鎂 (Cp2Mg)。作為基板71，準備{20-21}GaN基板。該GaN基板通過自利用HVPE法生長的較厚的(OOOl)GaN結晶塊向m軸方向以75度的范圍的角度使用晶圓切片裝置切取而制作。
將該基板配置在反應爐內的基座上之后，按照以下生長順序生長圖7及圖8所示的用于激光器構造體的外延層。將基板71配置在生長爐之后，首先，在基板71上生長η型 GaN層(厚度IOOOnm) 72。繼而，使η型InAlGaN包覆層(厚度1200nm) 73生長在η型GaN 層72上。接著，制作發(fā)光層。首先，使η型GaN導引層(厚度200歷)7如及非摻雜^iGaN 導引層(厚度65nm) 74b生長在η型InAKiaN包覆層73上。繼而，生長活性層75。該活性層75具有由GaN(厚度15nm) AnfeiN(厚度3nm)構成的2周期的多重量子阱構造(MQW)。 此后，使非摻雜InGaN導引層(厚度:65nm) 76a、ρ型AlGaN阻擋層(厚度20nm) 76d、ρ型 InGaN導引層(厚度50nm) 7 及ρ型GaN導引層(厚度200nm) 76c生長在活性層75上。 繼而，使P型IniUGaN包覆層(厚度400nm) 77生長在發(fā)光層上。最后，使ρ型GaN接觸層 (厚度50nm) 78生長在ρ型InAlGaN包覆層77上。
使用該外延基板，通過光刻法及蝕刻法而制作折射率導引型激光器。首先，使用光刻形成條狀掩模。掩模在將c軸投影至主面的方向延伸。使用該掩模進行干式蝕刻，而制作寬為2μπι的條狀脊狀構造。干式蝕刻中使用例如氯氣(Cl2)。在脊狀構造的表面形成具有條狀開口的絕緣膜79。作為絕緣膜79使用例如通過真空蒸鍍法所形成的Si02。絕緣膜79 形成之后，制作P側電極80a及η側電極80b，從而制作基板產物。通過真空蒸鍍法制作ρ 側電極80a。ρ側電極80a為例如Ni/Au。對該外延基板的背面進行研磨，直至薄成100 μ m 為止。背面的研磨使用金剛石研磨液進行。在研磨面上通過蒸鍍形成η側電極80b。η側電極80b由Ti/Al/Ti/Au構成。
為了自該基板產物通過刻劃而制作激光條，使用可照射波長355nm的YAG激光的激光刻劃器。作為刻劃槽的形成條件，使用以下條件。
激光輸出lOOmW。
掃描速度5mm/秒。
所形成的刻劃槽為例如長度30 μ m、寬度10 μ m、深度40 μ m的槽。以800 μ m的間距穿過基板的絕緣膜開口部位向外延表面直接照射激光，從而形成刻劃槽。諧振器長度為 600 μ Hl0使用刮刀，通過切斷而制作諧振鏡。通過基板產物的背面的擠壓而斷裂，從而制作激光條。
圖6為表示晶格的{20-21}面并且表示諧振器端面的掃描型電子顯微鏡像的圖。 更具體而言，在圖6的(b)部與圖6的(c)部中，對于{20-21}面的GaN基板，示出了結晶取向與切斷面的關系。圖6的(b)部表示將激光條紋(laser stripe)設于<11_20>方向的端面的面取向，將作為現有的氮化物半導體激光器的諧振器端面而使用的m面或c面上所示的解理面表示為端面81d或c面81。圖6的(c)部表示將激光條紋設于將c軸投影至主面的方向(以下，稱作M方向)的端面的面取向，示出了半極性面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，但與現有的c面、m面或a面等之前的解理面不同。CN 102549860 A
本實施例的{20-21}面GaN基板上的激光二極管中，用于諧振器的端面相對于具有極性的方向(例如c+軸向量的方向)傾斜，這些端面的晶面的化學性質并不相同。后續(xù)說明中，將靠近+c面的端面81a作為{-1017}端面參照，且將靠近_c面的端面81b作為 {10-1-7}端面參照。此外，作為這些端面的法線向量，可方便地使用大致成為法線向量的 <-1014> 及 <10-1-4> 方向。
在激光條的端面通過真空蒸鍍法涂布電介質多層膜82a、82b。電介質多層膜由折射率互不相同的2層、例如Sih與TiA交替層積而構成。膜厚分別在50 IOOnm的范圍內調整，設計成反射率的中心波長為500 530nm的范圍。預先將同一晶圓分割成3份，制作以下3種試樣。
器件A。
在{10-1-7}端面上形成反射膜G周期，反射率60%)。將{10_1_7}端面作為光出射面(前)。
在{-1017}端面上形成反射膜(10周期，反射率95% )。將{-1017}端面作為反射面(后)。
器件B。
在{10-1-7}端面上形成反射膜(10周期，反射率95% )。將{10_1_7}端面作為反射面(后)。
在{-1017}端面上形成反射膜G周期，反射率60%)。將{-1017}端面作為光出射面(前)。
器件C。
不考慮晶面(通過條而混雜的狀態(tài)下)形成光出射面(前)反射面(后)。反射膜的膜厚與上述相同。
將這些激光器元件安裝在TO頭之后，對該安裝器件通電而對元件壽命進行評估。 電源使用DC電源。所制作的激光二極管中，對振蕩波長為520 530nm的器件的電流-光輸出特性進行評估。測定光輸出時，通過光電二極管檢測來自激光器元件的端面的發(fā)光。對激光器元件通電，最大至400mA為止，調查產生COD破壞的電流值。關于判定為COD破壞的基準，本實施例中，根據電流-光輸出特性的高電流域內的光輸出下降的有無、及通電后的端面上物理性破壞的有無來判斷。
器件A C的數值表示通電直至400mA為止時的最大光輸出值(單位毫瓦mW)。
器件種類器件A，器件B，器件試樣C。SUB1148，(163)，133。SUB2120，(126),(124)SUB3150,(218)，(163)SUB4132，(204)，153。SUB 5(137)，(140)，142。SUB 6140，(163)，(210)SUB 7162，(169)，143。SUB 8162，(189)，(220)SUB9(124)，(135)，(132)SUB10(105)，(105)，(105)
標注圓括號的表述表示在最大電流400mA下也未出現COD破壞，為400mA下的光輸出。
根據上述結果，預估每個器件產生COD破壞的光輸出值(COD閾值)，得出以下結^ ο
器件A:
10個芯片中有7個芯片出現COD破壞。
7個芯片的平均值144mW。
器件B:
10個芯片中0個芯片出現COD破壞。
器件C:
10個芯片中有4個芯片出現COD破壞。
4個芯片的平均值142mW。
上述結果表示，由同一外延基板所制作的激光二極管芯片上，通過考慮晶面與反射膜總數的關系，而獲得良好的元件壽命?？芍?，即便是自同一外延晶圓切取的激光器芯片，若未考慮到晶面與光出射面的關系，則COD閾值(COD level)較低。認為，當如器件A 那樣將化學性質較弱的{10-1-7}面?zhèn)茸鳛楣獬錾涿鏁r，COD閾值較低。工作電流越高、工作電壓越高，則COD閾值越會下降。因此，元件的發(fā)熱越大、元件的散熱越小，則COD閾值越下降。此外，在發(fā)光的阱層的總厚度為6nm以下、每個單一阱層的光密度提高的構造中，COD 閾值進而下降。
激光條的端面的極性(C軸朝向哪里的面取向)的判斷可例如以如下方式進行 利用集束離子束(FIB)法切取平行于波導路的面而利用透過型電子顯微鏡(TEM)法進行觀察，通過收束電子線衍射(CBED評估)進行判斷。膜總數可通過利用透過型電子顯微鏡觀察電介質多層膜的部位而調查。元件劣化的原因推測為與反射膜接觸的高^組成的阱層的結晶質量劣化。為了抑制該劣化而獲得長壽命的元件，優(yōu)選較厚地形成靠近-C面的端面的反射膜厚，而較薄地形成靠近+C面的端面的反射膜厚。
為了評估所制作的激光器的基本特性，在室溫下通電進行評估。電源使用脈沖寬度500ns、占空比0. 的脈沖電源。測定光輸出時，通過光電二極管檢測來自激光器端面的發(fā)光，調查電流-光輸出特性(I-L特性)。測定發(fā)光波長時，使來自激光器端面的發(fā)光通過光纖，使用光譜分析儀作為檢測器進行光譜測定。調查偏光狀態(tài)時，使來自激光器的發(fā)光通過偏光板而進行觀測并且使偏光板旋轉，從而調查激光的偏光狀態(tài)。觀測LED模式光時， 將光纖配置在激光器的上表面?zhèn)?，對自激光器元件的上表面放射的光進行測定。
對所有激光器中振蕩后的偏光狀態(tài)進行確認后發(fā)現，向a軸方向偏光。振蕩波長為 500 530nm。
對所有激光器中LED模式(自然放射光)的偏光狀態(tài)進行測定。將a軸的方向的偏光分量定義為II，將使m軸投影至主面的方向的偏光分量定義為12，將(11-12)/(11+12) 定義為偏光度P。以此，調查求出的偏光度P與閾值電流密度的最小值的關系，獲得圖9。 自圖9可知，當偏光度為正時，激光條紋M方向的激光器中，閾值電流密度大幅下降。即，可知當偏光度為正(II > 12)、且在偏離方向設有波導路時，閾值電流密度大幅下降。圖9所示的數據如下所示。
偏光度， 0.08，0.05，閾值電流， (M方向條紋)， 64，閾值電流。 (<11-20> 條紋)20 ο18，42 <
0.15， 0.276， 0.4，7，6o48< 52<
調查GaN基板的c軸向m軸方向的傾斜角與振蕩合格率的關系，獲得圖10。本實施例中，振蕩合格率定義為(振蕩芯片數)/(測定芯片數)。此外，圖10為描繪了基板的堆垛層錯密度為lXloYcnf1)以下的基板且包含M方向的激光條紋的激光器的測定值的圖。 根據圖10可知，當傾斜角為45度以下時，振蕩合格率極低。利用光學顯微鏡觀察端面狀態(tài)， 結果可知，當角度小于43度時，幾乎所有芯片上呈現出m面，未獲得垂直性。此外，可知，當偏離角處于63度以上80度以下的范圍時，垂直性提高，且振蕩合格率增加至50%以上。根據這些情況，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，在具有結晶性上等價的端面的角度范圍、即100度以上117度以下的范圍內，也可獲得同樣的結果。
圖10所示的數據如下所示。
傾斜角，合格率。 10， 0.1。 43， 0.2o 58， 50o 63， bD o
66，80o
71，85。
75，80o
79，75。
85，45o
90，35o(實施例2)以下表示氮化鎵的基板主面的晶面指數及與基板主面垂直且與將c軸投影至主 面的方向大致垂直的晶面指數。角度的單位為「度」。主面晶面指數與(0001)所成的角，與主面垂直的第1端面的晶面指數，與主面所 成的角。(0001) 0. 00, (-1010)，90. 00。圖 11 的(a)部。(10-17) 15. 01, (-2021) ,90. 10。圖 11 的(b)部。(10-12) 43. 19，(-4047) ,90. 20。圖 12 的(a)部。(10-11) 61. 96, (-2027) ,90. 17。圖 12 的(b)部。(20-21) 75. 09, (-1017) ,90. 10。圖 13 的(a)部。(10-10) 90. 00, (0001) ,90. OO0 圖 13 的(b)部。(20-2-1) :104. 91，(10-17)，89. 90。圖 14 的(a)部。(10-1-1) :118.04, (20-27) ,89. 83o 圖 14 的(b)部。(10-1-2) 136. 81, (40-47)，89. 80。圖 15 的(a)部。(10-1-7) 164. 99, (20-21)，89. 90。圖 15 的(b)部。(000-1) :180. 00，(10-10) ,90. 00。圖 16。圖11 圖16為示意性表示可成為作為與主面垂直的光諧振器的端面的晶面指 數的結晶表面的原子排列的圖。參照圖11的(a)部，示意性表示了與(0001)面主面垂直 的(-1010)面及(10-10)面的原子排列。參照圖11的(b)部，示意性表示了與(10-17)面 主面垂直的(-2021)面及Q0-2-1)面的原子排列。參照圖12的(a)部，示意性表示了與 (10-12)面主面垂直的(-4047)面及(40-4-7)面的原子排列。參照圖12的(b)部，示意性 表示了與(10-11)面主面垂直的(-2027)面及Q0-2-7)面的原子排列。參照圖13的(a) 部，示意性表示了與00-21)面主面垂直的(-1017)面及(10-1-7)面的原子排列。參照 圖13的(b)部，示意性表示了與(10-10)面主面垂直的(0001)面及(000-1)面的原子排 列。參照圖14的(a)部，示意性表示了與(20-2-1)面主面垂直的(10-17)面及(-101-7)面的原子排列。參照圖14的(b)部，示意性表示了與(10-1-1)面主面垂直的(20-27)面及(-202-7)面的原子排列。參照圖15的(a)部，示意性表示了與(10_1_2)面主面垂直的 (40-47)面及(-404-7)面的原子排列。參照圖15的(b)部，表示了與(10_1_7)面主面垂直的(20-21)面及(-202-1)面的原子排列。參照圖16，示意性表示了與(000-1)面主面垂直的(10-10)面及(-1010)面的原子排列。這些圖中，黑球表示氮原子，白球表示III族原子。
圖11 參照圖16可理解，即便是自c面以較小的傾斜角傾斜的面，構成原子的表面排列也有變化，表面的樣態(tài)有較大變化。例如，圖11的(b)部中，是基板主面為(10-17) 的情形，與(0001)面所成的角度約為15度。此時的第1端面為(-2021)，第2端面為 (20-2-1)，該2個晶面中最表面的構成元素的種類及與結晶結合的鍵數及角度大不相同， 因此，化學性質大不相同。以往，當廣泛用于氮化物半導體激光器中的基板主面為(0001) 面時，如圖11的(a)部所示，用于諧振器的端面為(10-10)面與(-1010)面，該2個晶面中最表面的構成元素的種類及與結晶結合的鍵數及角度相同，因此化學性質相同。隨著基板主面與(0001)面的傾斜角度變大，端面的表面的構成元素的種類及與結晶結合的鍵數及角度有較大變化。因此，基板主面為(0001)面的激光二極管中，即便不特別注意端面涂布的特性也可制作良好的激光器元件，但是基板主面為半極性面的激光二極管中，在端面涂布的形成時必需使端面的面取向統一，從而實現器件特性的改善。
COD破壞的原因認為如下半導體與電介質的界面上，帶隙中的缺陷等的能級吸收光、發(fā)熱、減小實效帶隙、進而增加吸收量等負的反饋而產生破壞。根據發(fā)明人的觀點推測構成元素的表面配置中，若以3個鍵與結晶結合的氮原子的數量連續(xù)配置在2處以上的比例提高，則會促進上述反應。此時，表示GaN基板的<0001〉軸的方向的c+軸向量，相對于表示GaN基板的主面的法線軸的方向的法線向量而向GaN基板的m軸及a軸中的任一結晶軸的方向以約45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍的角度傾斜。例如， 圖13的(a)部中，是基板主面為(20-21)面的情形，與(0001)面所成的角度約為75度。此時的第1端面為(-1017)面，第2端面為(10-1-7)面，在(10-1-7)面上以3個鍵與結晶結合的氮原子的數量連續(xù)配置在3處。因此，端面涂布膜與高h組成InGaN阱層之間容易產生界面能級，該界面能級的光吸收受到促進，發(fā)熱及吸收量增大的情況增加，最終導致產生 COD破壞。
該激光二極管中，與C+軸向量成銳角的波導路向量WV朝向自第2端面(例如圖 1的端面28)朝第1端面(例如圖1的端面沈)的方向時，若使第1端面(C+側)上的第1 電介質多層膜的厚度比第2端面(C-側)上的第2電介質多層膜的厚度薄，則第1電介質多層膜位于前側，激光自該前側射出。第2電介質多層膜位于后側，激光在該后側受到反射。 當第1電介質多層膜的厚度比第2電介質多層膜的厚度薄時，可避免產生COD破壞，而抑制對COD破壞的耐性的下降。
通過包含上述實施例在內的各種實驗，角度ALPHA可為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及提高元件壽命，角度ALPHA可為63 度以上80度以下及100度以上117度以下的范圍。<0001〉軸向m軸方向的傾斜中，可為典型的半極性主面，例如{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10+1}面中的任一面。 進而，可為自這些半極性面的微傾斜面。此外，半極性主面可為例如自{20-21}面、{10-11}面、{20-2-1}面、及{10-1-1}面中的任一面向m面方向以-4度以上+4度以下的范圍傾斜的微傾斜面。<0001〉軸向a軸方向的傾斜中，可為典型的半極性主面，例如{11-22}面、 {11-21}面、{11-2-1}面、{11-2-2}面中的任一面。進而，可為自這些半極性面的微傾斜面。 此外，半極性主面可為例如自{11-22}面、{11-21}面、{11-2-1}面、及{11_2_2}面中的任一面向a面方向以-4度以上+4度以下的范圍傾斜的微傾斜面。
在優(yōu)選的實施方式中圖示說明了本發(fā)明的原理，但本領域技術人員可知，本發(fā)明可在不脫離上述原理的范圍內對其配置及細節(jié)進行變更。本發(fā)明并不限于本實施方式中揭示的特定構成。因此，對于根據權利要求及其精神的范圍而進行的所有修正及變更請求權利。
產業(yè)利用性
如上所述，根據上述實施方式，可提供對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件。此外，根據上述實施方式，可提供對COD具有耐性的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法。
權利要求
1.一種III族氮化物半導體激光器元件，其特征在于，包括激光器構造體，其包含支撐基體及半導體區(qū)域，所述支撐基體具有由III族氮化物半導體構成的半極性主面，所述半導體區(qū)域設于上述支撐基體的上述半極性主面上；和第1及第2電介質多層膜，其分別設于上述半導體區(qū)域的第1及第2端面上，用于該氮化物半導體激光器元件的諧振器，上述半導體區(qū)域含有由第1導電型的氮化鎵系半導體構成的第1包覆層、由第2導電型的氮化鎵系半導體構成的第2包覆層、以及設于上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1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體層，表示上述支撐基體的上述III族氮化物半導體的<0001〉軸的方向的c+軸向量系，相對于表示上述法線軸的方向的法線向量而向上述III族氮化物半導體的m軸及a軸中的任一結晶軸的方向以45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍的角度傾斜，上述第1及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導體的上述結晶軸及上述法線軸規(guī)定的基準面交叉，上述c+軸向量與表示自上述第2端面朝向上述第1端面的方向的波導路向量成銳角， 上述第1電介質多層膜的厚度比上述第2電介質多層膜的厚度薄。
2.如權利要求1所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中，上述激光器構造體含有第1及第2面，上述第1面為上述第2面的相反側的面， 上述半導體區(qū)域位于上述第1面與上述支撐基體之間，上述第1及第2端面各自包含在自上述第1面的邊緣延伸至上述第2面的邊緣的切斷面中。
3.如權利要求1或2所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中， 上述III族氮化物半導體的C軸向上述氮化物半導體的m軸的方向傾斜。
4.如權利要求1至3中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中，上述支撐基體的主面自{10-11}、{20-21}、{20-2-1}、及{10+1}中的任一面以_4度以上4度以下的范圍傾斜。
5.如權利要求1或2所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中， 上述III族氮化物半導體的C軸向上述氮化物半導體的a軸的方向傾斜。
6.如權利要求1、2或5所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中，上述支撐基體的主面自{11-22}、{11-21}、{11-2-1}、及{11_2_2}中的任一面以_4度以上4度以下的范圍傾斜。
7.如權利要求1至6中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中，上述活性層含有由氮化鎵系半導體構成的阱層，該氮化鎵系半導體中作為構成元素含有化且內含應變。
8.如權利要求1至7中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中， 上述活性層被設置成產生波長430nm 550nm的振蕩光。
9.如權利要求1至8中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中， 上述III族氮化物半導體為GaN。
10.如權利要求1至9中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件，其中， 上述第1電介質多層膜內的電介質層由如下物質中的至少一種構成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、 氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、 氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓，上述第2電介質多層膜內的電介質層由如下物質中的至少一種構成氧化硅、氮化硅、 氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、 氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、 氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓。
11.一種III族氮化物半導體激光器元件的制作方法，其特征在于，包括如下步驟 準備具有由六方晶系III族氮化物半導體構成的半極性主面的基板；形成具有激光器構造體、陽極電極及陰極電極的基板產物，所述激光器構造體包含形成在上述半極性主面上的半導體區(qū)域與上述基板；在上述基板產物形成之后，形成第1及第2端面；及在上述第1及第2端面分別形成用于該氮化物半導體激光器元件的諧振器的第1及第 2電介質多層膜，上述第1及第2端面與由上述六方晶系III族氮化物半導體的a軸及m軸中的任一結晶軸及上述半極性主面的法線軸規(guī)定的基準面交叉，上述半導體區(qū)域包括由第1導電型的氮化鎵系半導體構成的第1包覆層、由第2導電型的氮化鎵系半導體構成的第2包覆層、及設于上述第1包覆層與上述第2包覆層之間的活性層，上述第1包覆層、上述第2包覆層及上述活性層沿上述法線軸的方向排列， 上述活性層含有氮化鎵系半導體層，上述基板的上述半極性主面相對于與表示該氮化物半導體的<0001〉軸的方向的c+軸向量正交的平面以45度以上80度以下及100度以上135度以下的范圍的角度交叉， 上述c+軸向量與表示自上述第2端面朝向上述第1端面的方向的波導路向量成銳角， 上述第1電介質多層膜的厚度比上述第2電介質多層膜的厚度薄。
12.如權利要求11所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法，其中，在上述第1及第2電介質多層膜形成之前，還包括判斷上述第1及第2端面的面取向的步驟。
13.如權利要求11或12所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法，其中， 形成第1及第2端面的上述步驟中包括如下步驟對上述基板產物的第1面進行刻劃；及通過向上述基板產物的第2面的擠壓而進行上述基板產物的分離，形成具有上述第1 及第2端面的激光條，上述激光條的上述第1及第2端面通過上述分離而形成，上述第1面為上述第2面的相反側的面，上述半導體區(qū)域位于上述第1面與上述基板之間，上述激光條的上述第1及第2端面各自包含在自上述第1面延伸至上述第2面且通過上述分離而形成的切斷面中。
14.如權利要求11至13中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述III族氮化物半導體的c軸向該氮化物半導體的m軸的方向傾斜。
15.如權利要求11至14中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述基板的主面自{10-11}、{20-21}、{20-2-1}、及{10-1-1}中的任一面在_4度以上 4度以下的范圍傾斜。
16.如權利要求11至13中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述III族氮化物半導體的c軸向上述氮化物半導體的a軸的方向傾斜。
17.如權利要求11至13及16中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法，其中，上述基板的主面自{11-22}、{11-21}、{11-2-1}、及{11_2_2}中的任一面在_4度以上 4度以下的范圍傾斜。
18.如權利要求11至17中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述活性層的形成包括如下步驟生長由氮化鎵系半導體構成的阱層的步驟，該氮化鎵系半導體中作為構成元素含有^且內含應變。
19.如權利要求11至18中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述活性層以生成波長430nm 550nm的振蕩光的方式構成。
20.如權利要求11至19中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述III族氮化物半導體為GaN。
21.如權利要求11至20中任一項所述的III族氮化物半導體激光器元件的制作方法， 其中，上述第1電介質多層膜內的電介質層使用如下物質中的至少一種而形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓，上述第2電介質多層膜內的電介質層使用如下物質中的至少一種而形成氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋯、氮化鋯、氮氧化鋯、氟化鋯、氧化鉭、氮化鉭、氮氧化鉭、氧化鉿、氮化鉿、氮氧化鉿、氟化鉿、氧化鋁、氮化鋁、氮氧化鋁、氟化鎂、氧化鎂、氮化鎂、氮氧化鎂、氟化鈣、氟化鋇、氟化鈰、氧化銻、氧化鉍、氧化釓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種對于COD具有較大耐性的III族氮化物半導體激光器元件。III族氮化物半導體激光器元件(11)具有在m-n面與半極性面(17a)的交叉線的方向延伸的激光波導路。在激光波導路的兩端，設有成為激光諧振器的第1及第2端面(26、28)。第1及第2端面(26、28)與m-n面(或a-n面)交叉。c+軸向量與波導路向量WV成銳角。該波導路向量WV與自第2端面(28)朝向第1端面(26)的方向對應。第1端面(C+側)(26)上的第1電介質多層膜(43a)的厚度比第2端面(C-側)(28)上的第2電介質多層膜(43b)的厚度薄。
文檔編號H01S5/343GK102549860SQ201080043448
公開日2012年7月4日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2009年9月30日
發(fā)明者上野昌紀, 中村孝夫, 京野孝史, 住友隆道, 善積祐介, 德山慎司, 池上隆俊, 片山浩二, 鹽谷陽平, 足立真寬 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社