[发明专利]Ⅲ族氮化物半导体激光器元件及Ⅲ族氮化物半导体激光器元件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及III族氮化物半导体激光器元件及III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。

背景技术

在非专利文献1中，记载了一种在c面蓝宝石衬底上制作的半导体激光器。通过干蚀刻形成半导体激光器的镜面。刊载了激光器的谐振镜面的显微镜照片，并记载了其端面的粗度为约50nm。

在非专利文献2中，记载了一种在(11-22)面GaN衬底上制作的半导体激光器。通过干蚀刻形成半导体激光器的镜面。

在非专利文献3中，记载了一种氮化镓基半导体激光器。为了将m面作为解理面(cleaved facets)用于激光谐振器，提出了生成向衬底的c轴的偏斜方向偏振的激光的方案。在该文献中，具体地记载了在无极性面中扩大阱宽度，在半极性面中缩窄阱宽度的方案。

非专利文献1：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35，(1996)L74-L76

非专利文献2：Appl.Phys.Express 1(2008)091102

非专利文献3：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46，(2007)L789

发明内容

根据氮化镓基半导体的能带结构，存在可产生激光振荡的数个跃迁。根据本发明人的见解，在使用c轴向m轴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，认为使激光波导沿着由c轴及m轴规定的面延伸时，可以降低阈值电流。该激光波导的方向中，其中跃迁能量(导带能量与价带能量之差)最小的模式可产生激光振荡，可产生该模式的振荡时，可以降低阈值电流。

但是，该激光波导的方向，为了谐振器镜，无法利用c面、a面或m面等以往的解理面。因此，为了制作谐振器镜，利用反应性离子蚀刻(RIE)形成半导体层的干蚀刻面。利用RIE法形成的谐振器镜在对激光波导的垂直性、干蚀刻面的平坦性或离子损伤方面有待改善。另外，在目前的技术水平下导出用以获得良好的干蚀刻面的工艺条件成为很大的负担。

就本发明人所知，迄今在形成于上述半极性面上的同一III族氮化物半导体激光器元件中，并未同时实现沿c轴的倾斜方向(偏斜方向)延伸的激光波导和不利用干蚀刻而形成的谐振器镜用端面。

本发明鉴于上述情况而完成。本发明的目的在于提供一种III族氮化物半导体激光器元件，其中，具有可在从六方晶系III族氮化物的c轴向m轴方向倾斜的支撑基体的半极性面上实现低阈值电流的激光谐振器，并且提供该III族氮化物半导体激光器元件的制作方法。

本发明的一个方面的III族氮化物半导体激光器元件包含：(a)激光器结构体，其包含：支撑基体，由六方晶系III族氮化物半导体构成，且具有半极性主面；及半导体区域，设置在所述支撑基体的所述半极性主面上；及(b)电极，设置在所述激光器结构体的所述半导体区域上。所述半导体区域包含：第一包覆层，由第一导电型氮化镓基半导体构成；第二包覆层，由第二导电型氮化镓基半导体构成；及有源层，设置在所述第一包覆层与所述第二包覆层之间；所述第一包覆层、所述第二包覆层及所述有源层沿着所述半极性主面的法线轴排列；所述有源层包含氮化镓基半导体层；所述支撑基体的所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴相对于所述法线轴以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴方向倾斜；所述激光器结构体包含第一及第二断裂面，这些面与由所述六方晶系III族氮化物半导体的m轴及所述法线轴规定的m-n面交叉；该III族氮化物半导体激光器元件的激光谐振器包含所述第一及第二断裂面；所述激光器结构体包含第一及第二面，所述第一面为所述第二面的相反侧的面；所述第一及第二断裂面各自从所述第一面的边缘延伸至所述第二面的边缘。

根据该III族氮化物半导体激光器元件，由于作为激光谐振器的第一及第二断裂面与由六方晶系III族氮化物半导体的m轴及法线轴规定的m-n面交叉，因此可以设置沿m-n面与半极性面的交叉线方向延伸的激光波导。因此，可以提供具有可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。

在本发明的III族氮化物半导体激光器元件中，所述法线轴与所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴所成的角度优选在45度以上、80度以下或100度以上、135度以下的范围内。

在该III族氮化物半导体激光器元件中，在小于45度及超过135度的角度时，通过按压所形成的端面由m面构成的可能性变高。另外，在超过80度、小于100度的角度时，有无法获得期望的平坦性及垂直性的可能。