III族氮化物半导体激光器元件及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法技术

本发明专利技术提供一种III族氮化物半导体激光器元件，其在六方晶系III族氮化物的c轴向m轴的方向倾斜的支撑基体的半极性面上，具有表现出用于谐振镜的高质量且可实现低阈值电流的激光谐振器。成为激光谐振器的切断面(27、29)与m-n面交叉。III族氮化物半导体激光器元件11具有在m-n面与半极性面(17a)的交叉线方向延伸的激光波导路。因此，可利用能实现低阈值电流的能带跃迁的发光。切断面(27、29)自第1面(13a)的边缘(13c)延伸至第2面(13b)的边缘(13d)。切断面(27、29)通过在支撑基体背面具有刻划痕迹、以及来自外延面的挤压而形成。切断面(27、29)并非通过干式蚀刻而形成，与c面、m面或者a面等目前为止的解理面不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种III族氮化物半导体激光器元件及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法。
技术介绍
专利文献I中记载有激光器装置。若将自{0001}面向等价于方向的方向以28. I度倾斜的面作为基板的主面，则2次解理面成为相对于主面及光谐振器面这两者垂直的{11-20}面，激光器装置成为长方体状。 专利文献2中记载有氮化物半导体装置。对用于解理的基板的背面进行研磨，使总层厚薄膜化为100 μ m左右。将电介质多层膜堆积在解理面。专利文献3中记载有氮化物系化合物半导体元件。氮化物系化合物半导体元件中使用的基板，由穿透位错密度为3 X IO6CnT2以下的氮化物系化合物半导体构成，穿透位错密度在面内大致均匀。专利文献4中记载有氮化物系半导体激光器元件。氮化物系半导体激光器元件中，如下所示形成解理面。对于以自半导体激光器元件层到达η型GaN基板的方式通过蚀刻加工而形成的凹部，开η型GaN基板的谐振器面的蚀刻加工时所形成的凸部，同时使用激光刻划器，在与隆脊部的延伸方向正交的方向以虚线状(约40μπι间隔)形成刻划槽。而且，在刻划槽的位置将晶圆解理。另外，此时，凸部等未形成刻划槽的区域，以相邻的刻划槽为起点而被解理。结果，元件分离面分别形成为由η型GaN基板的(0001)面构成的解理面。专利文献5中记载有发光元件。根据发光元件，容易实现长波长的发光，而无损发光层的发光效率。专利文献6中记载有具有接触阻抗降低的相对电极构造的氮化物半导体元件。氮化物半导体基板具有第I主面及第2主面。氮化物半导体基板包含结晶生长面由(0001)面构成的区域。氮化物半导体层层叠在该氮化物半导体基板的第I主面上。上述第2主面的第2区域内形成凹部槽。上述氮化物半导体基板的第I主面的上部具有隆脊形状的条纹。通过解理而制作谐振器。非专利文献I中，记载有在半极性(10-11)面上将波导路设于倾斜方向，而利用反应性离子蚀刻法形成镜面的半导体激光器。在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利特开2001-230497号公报专利文献2 :日本专利特开2005-353690号公报专利文献3 :日本专利特开2007-184353号公报专利文献4 :日本专利特开2009-081336号公报专利文献5 :日本专利特开2008-235804号公报专利文献6 :日本专利特开2005-159278号公报非专利文献非专利文献I Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 10(2007)L44
技术实现思路
专利技术要解决的问题根据氮化镓系半导体的能带构造，存在可实现激光振荡的若干跃迁。根据专利技术人的观点，认为在使用c轴向m轴的方向倾斜的半极性面的支撑基体的III族氮化物半导体激光器元件中，当使激光波导路沿由c轴及m轴所界定的面延伸时，可降低阈值电流。该激 光波导路的方向下，其中的跃迁能量(导带能量与价带能量的差)最小的模式可实现激光振荡，当可实现该模式的振荡时，可降低阈值电流。然而，该激光波导路的方向下，因谐振镜的缘故，无法利用c面、a面或者m面等现有的解理面。因此，为了制作谐振镜，使用反应性离子蚀刻(RIE)而形成有半导体层的干式蚀刻面。作为利用RIE法形成的谐振镜，期望在对于激光波导路的垂直性、干式蚀刻面的平坦性或者离子损伤等方面进行改善。而且，当前的技术水平下用于获得良好的干式蚀刻面的工艺条件的导出成为较大的负担。据专利技术人所知，目前为止，在形成于上述半极性面上的III族氮化物半导体激光器元件中，在c轴的倾斜方向(OFF方向)延伸的激光波导路及不使用干式蚀刻而形成的谐振镜用端面这两者均未实现。另一方面，在c面上制作III族氮化物半导体激光器元件时，当利用现有的解理面而形成谐振镜时，在外延面侧的薄膜上形成刻划槽，并且通过刮刀对基板背面的挤压而制作解理面。然而，如已有说明所述，在c轴的倾斜方向(OFF方向)延伸的激光波导路的方向下，无法利用现有的解理面制作谐振镜。根据专利技术人的观点，在使用c轴向m轴的方向倾斜的半极性面的基板的III族氮化物半导体激光器元件中，可将与解理面不同的端面用作谐振镜。该端面通过在薄膜的外延面侧上形成刻划槽且对基板的背面侧的挤压而制作。专利技术人等人关于将利用该方法的端面改善成适于谐振镜的更佳质量进行讨论。本专利技术鉴于上述情况而研制。本申请的申请人关于包含用于光谐振器的切断面的III族氮化物半导体激光器元件进行专利申请(日本专利特愿2009-144442号)。本专利技术的目的在于，提供一种III族氮化物半导体激光器元件以及制作III族氮化物半导体激光器元件的方法，该III族氮化物半导体激光器元件在自六方晶系III族氮化物的C轴向m轴的方向倾斜的支撑基体的半极性面上，具有表现出用于谐振镜的高质量且可实现低阈值电流的激光谐振器。用于解决问题的手段本专利技术的一个方式的III族氮化物半导体激光器元件具有(a)激光器构造体，其包含由六方晶系III族氮化物半导体构成且具有半极性主面的支撑基体、及设于上述支撑基体的上述半极性主面上的半导体区域；(b)电极，其设于上述激光器构造体的上述半导体区域上。上述半导体区域包含由第I导电型氮化镓系半导体构成的第I包覆层、由第2导电型氮化镓系半导体构成的第2包覆层、以及设于上述第I包覆层与上述第2包覆层之间的活性层，上述第I包覆层、上述第2包覆层及上述活性层沿上述半极性主面的法线轴排列，上述活性层包含氮化镓系半导体层，上述支撑基体的上述六方晶系III族氮化物半导体的C轴，相对于上述法线轴而向上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴的方向以有限的角度ALPHA倾斜，上述法线轴与上述六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的上述角度ALPHA在45度以上80度以下或100度以上135度以下的范围，上述激光器构造体包含与由上述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及上述法线轴所界定的m-n面交叉的第I及第2切断面，该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含上述第I及第2切断面，上述激光器构造体包含第I及第2面，上述第I面为上述第2面的相反侧的面，上述半导体区域位于上述第2面与上述支撑基体之间，上述第I及第2切断面分别自上述第I面的边缘延伸至上述第2面的边缘，上述激光器构造体的上述支撑基体在上述第I切断面具有设于上述第I面的上述边缘的一部分上的凹部，该凹部自上述支撑基体的背面延伸，且该凹部的末端与上述半导体区域的上述第2面的边缘相隔。根据该III族氮化物半导体激光器元件，作为激光谐振器的第I及第2切断面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴所界定的m-n面交叉，因此，可设置在m_n面与半极性面的交叉线的方向延伸的激光波导路。因此，可提供一种具有能实现低阈值电流的激光谐振器的III族氮化物半导体激光器元件。·而且，在小于45度及超过135度的角度，通过挤压而形成的端面由m面构成的可能性变高。在超过80度且小于100度的角度，有无法获得所需平坦性及垂直性的担忧。进而，与刻划痕迹相对应的凹部自支撑基体的背面延伸，并且该凹部的末端与半导体区域的第2面(外延面)的边缘相隔。因此，露出于切断面的活性层端面具有良好的平坦性。而且，该凹部对切断进行导引，切断中较大的弯曲力矩产生在包含活性层的半导体积层的外延面侧的半导体上，从而认为该力矩分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木慎平，善积祐介，片山浩二，上野昌纪，池上隆俊，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：