(57)【要約】【課題】共振器ミラー用端面の垂直性の評価時間を短縮する。【解決手段】III族窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、半極性主面の基板を準備する工程Ｓ０１と、半極性主面上に形成された半導体領域と基板とを含むレーザ構造体を有する基板生産物を形成する工程Ｓ０２と、基板生産物の分離によりレーザバーを形成する工程Ｓ０３と、III族窒化物半導体レーザ素子の評価を行う工程Ｓ０５と、レーザバーをIII族窒化物半導体レーザ素子に分離する工程Ｓ０７とを備え、レーザバーに含まれるIII族窒化物半導体レーザ素子は、基板生産物の分離により形成されレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面を有し、工程Ｓ０５は、第１及び第２の端面の第２成分を測定する工程Ｓ５１と、第１成分と第２成分との間の相関関係を用いて第２成分に基づきIII族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する工程Ｓ５２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶系III族窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板を準備する工程と、
前記半極性主面上に形成された半導体領域と前記基板とを含むレーザ構造体、及び、前記レーザ構造体の前記半導体領域上に設けられた電極を有する基板生産物を形成する工程と、
前記基板生産物の分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、
前記レーザバーに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価を行う工程と、
前記複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価の後に、前記レーザバーを前記複数のIII族窒化物半導体レーザ素子に分離する工程と、
を備え、
前記レーザバーに含まれる前記複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々は、前記基板生産物の分離により形成された第１及び第２の端面を有するとともに、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するレーザ導波路を有し、
前記第１及び第２の端面は、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成し、
前記第１及び第２の端面の法線ベクトルと前記レーザ導波路の延在方向とが成す角度は、前記レーザ導波路の延在方向及び前記半極性主面の法線軸によって規定される第１平面において規定される第１成分と、前記法線軸に直交する第２平面において規定される第２成分と、を有し、
前記複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価を行う工程は、
前記複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々が有する前記第１及び第２の端面の前記第２成分を測定する工程と、
前記第１成分と前記第２成分との間の相関関係を用いて、前記第２成分に基づいて前記III族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する工程と、
を備えることを特徴とするIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記III族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する前記工程では、前記相関関係を用いて前記第２成分から前記第１成分を見積もり、前記第１成分の絶対値と前記第２成分の絶対値との和が予め定められた角度を超える場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断することを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記III族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する前記工程では、前記相関関係に基づいて予め定められた角度範囲に前記第２成分が含まれない場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断することを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記別の基板生産物及び前記レーザバーを形成する前記工程は、
前記基板生産物の第１の面を部分的にスクライブする工程と、
前記基板生産物の第２の面への押圧により前記基板生産物の分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、
を備え、
前記第１の面は前記第２の面の反対側の面であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
前記スクライブは、レーザスクライバを用いて行われ、
前記スクライブによりスクライブ溝が形成されることを特徴とする請求項４に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記基板生産物を形成する前記工程において、前記基板は、前記基板の厚さが４００μｍ以下になるようにスライス又は研削といった加工が施され、
前記第２の面は前記加工により形成された加工面、又は前記加工面の上に形成された電極を含む面である請求項４又は請求項５に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記基板生産物を形成する前記工程において、前記基板は、前記基板の厚さが５０μｍ以上１００μｍ以下になるように研磨され、
前記第２の面は前記研磨により形成された研磨面、又は前記研磨面の上に形成された電極を含む面である請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記半極性主面は、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかである請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記基板は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III族窒化物半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半極性面の支持基体を用いるIII族窒化物半導体レーザ素子がある。例えば、特許文献１には、（２０−２１）面のＧａＮ基板上に作製された半導体レーザが記載されている。この半導体レーザでは、レーザ導波路がｃ軸の傾斜方向（オフ方向）に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ｃ軸がｍ軸の方向に傾斜した半極性面の支持基体を用いるIII族窒化物半導体レーザ素子では、ｃ軸及びｍ軸によって規定される面に沿ってレーザ導波路を延在させるとき、しきい値電流を低減できることが報告されている。しかしながら、このレーザ導波路の向きでは、共振器ミラーのために、ｃ面、ａ面又はｍ面という従来の劈開面を利用することはできない。このため、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又は割断により共振器ミラーを作製している。
【０００５】
ＲＩＥ法又は割断により形成された共振器ミラー用端面は、レーザ導波路に対する垂直性の点で改善が望まれている。つまり、ＲＩＥ法又は割断により形成された共振器ミラーでは、素子毎に共振器ミラー用端面のレーザ導波路に対する垂直性（以下、「共振器ミラーの垂直性」という場合がある。）がばらつくので、動作電流も素子毎に大きくばらつく。したがって、動作電流が高い素子が作製されるおそれがある。このような素子が次工程に流出するのを防止するためには、レーザバーに含まれる全ての素子に対して共振器ミラー用端面の垂直性を評価する必要があるが、共振器ミラー用端面の垂直性を簡便に評価する方法はこれまで確立されていなかった。
【０００６】
共振器ミラー用端面の垂直性は、III族窒化物半導体レーザ素子の導波路方向を示す導波路ベクトルに垂直な面からのずれ角として表すことができる。このずれ角は、第１成分と第２成分とによって規定され得る。第１成分は、導波路ベクトル及び基板主面の法線ベクトルによって規定される第１平面において規定される成分である。第２成分は、第１平面及び基板主面の法線ベクトルに直交する第２平面において規定される成分である。レーザバーに含まれる各素子の第１成分は、素子ごとに異なる面内に存在しているので、第１成分の測定には、各素子の位置合わせ及び焦点合わせが必要となる。これ故に、全ての素子に対して共振器ミラー用端面の垂直性を評価するためには多くの時間を要する。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、共振器ミラー用端面の垂直性の評価時間を短縮可能なIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、（ａ）六方晶系III族窒化物半導体からなり半極性主面を有する基板を準備する工程と、（ｂ）半極性主面上に形成された半導体領域と基板とを含むレーザ構造体、及び、レーザ構造体の半導体領域上に設けられた電極を有する基板生産物を形成する工程と、（ｃ）基板生産物の分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、（ｄ）レーザバーに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価を行う工程と、（ｅ）複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価の後に、レーザバーを複数のIII族窒化物半導体レーザ素子に分離する工程と、を備える。レーザバーに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々は、基板生産物の分離により形成された第１及び第２の端面を有するとともに、第１の端面から第２の端面まで延在するレーザ導波路を有し、第１及び第２の端面は、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成し、第１及び第２の端面の法線ベクトルとレーザ導波路の延在方向とが成す角度は、レーザ導波路の延在方向及び半極性主面の法線軸によって規定される第１平面において規定される第１成分と、法線軸に直交する第２平面において規定される第２成分と、を有し、複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の評価を行う工程は、複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々が有する第１及び第２の端面の第２成分を測定する工程と、第１成分と第２成分との間の相関関係を用いて、第２成分に基づいてIII族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する工程と、を備える。
【０００９】
発明者らは、III族窒化物半導体レーザ素子における共振器ミラー用端面の垂直性に関して、第１成分と第２成分との間に、線形的な相関が現れることを見出した。そして、このIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、第１成分と第２成分との間の相関関係を利用することにより、第２成分に基づいて共振器ミラー用端面の垂直性を評価している。このため、第１成分の測定に要する時間を省略でき、III族窒化物半導体レーザ素子における共振器ミラー用端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００１０】
III族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する工程では、相関関係を用いて第２成分から第１成分を見積もり、第１成分の絶対値と第２成分の絶対値との和が予め定められた角度を超える場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断してもよい。
【００１１】
この場合、相関関係を用いて第２成分から第１成分を見積もり、第１成分の絶対値と第２成分の絶対値との和によってIII族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断している。このため、第１成分の測定に要する時間を省略でき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００１２】
III族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する工程では、相関関係に基づいて予め定められた角度範囲に第２成分が含まれない場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断してもよい。
【００１３】
この場合、第１成分を直接用いることなく、第２成分によってIII族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断している。このため、第１成分の測定に要する時間を省略でき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００１４】
別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程は、基板生産物の第１の面を部分的にスクライブする工程と、基板生産物の第２の面への押圧により基板生産物の分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する工程と、を備え、第１の面は第２の面の反対側の面であることができる。
【００１５】
スクライブは、レーザスクライバを用いて行われ、スクライブによりスクライブ溝が形成されてもよい。
【００１６】
この場合、基板生産物の割断により、別の基板生産物及びレーザバーが形成される。
【００１７】
基板生産物を形成する工程において、基板は、基板の厚さが４００μｍ以下になるようにスライス又は研削といった加工が施され、第２の面は加工により形成された加工面、又は加工面の上に形成された電極を含む面であることができる。
【００１８】
基板生産物を形成する工程において、基板は、基板の厚さが５０μｍ以上１００μｍ以下になるように研磨され、第２の面は研磨により形成された研磨面、又は研磨面の上に形成された電極を含む面であることができる。
【００１９】
このような厚さの基板では、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性、垂直性の第１及び第２の端面を歩留まりよく形成できる。この場合においても、第１成分の測定に要する時間を省略でき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００２０】
半極性主面は、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかであることができる。
【００２１】
これら典型的な半極性面においても、第１成分の測定に要する時間を省略でき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００２２】
基板は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮのいずれかからなることができる。
【００２３】
これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いる場合でも、第１成分の測定に要する時間を省略でき、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する第１及び第２の端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００２４】
本発明の上記の目的及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の実施形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、共振器ミラー用端面の垂直性の評価時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を示す図である。
【図２】本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を模式的に示す図である。
【図３】III族窒化物半導体レーザ素子のずれ角を説明するための図である。
【図４】本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を模式的に示す図である。
【図５】第２成分と第２成分及び第１成分の絶対値の和との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は第１成分の測定方法を示す図、（ｂ）は第２成分の測定方法を示す図である。
【図７】ｃ面ＧａＮ基板においてｍ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分と第２成分との関係を示す図である。
【図８】ｍ面ＧａＮ基板においてａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分と第２成分との関係を示す図である。
【図９】（２０−２１）面ＧａＮ基板においてａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分と第２成分との関係を示す図である。
【図１０】（２０−２１）面ＧａＮ基板において、第２平面に沿ってａ軸の方向に延在するように共振器を形成した場合の共振器ミラー用端面の第１成分と第２成分との関係を示す図である。
【図１１】（２０−２１）面ＧａＮ基板のａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。
【図１２】結晶格子におけるステップ／テラスモデルを示す図である。
【図１３】（ａ）はステップ／テラスモデルを用いた第２成分の模式図、（ｂ）はステップ／テラスモデルを用いた第１成分の模式図である。
【図１４】ｃ面ＧａＮ基板のｍ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。
【図１５】ｍ面ＧａＮ基板のａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。
【図１６】（２０−２１）面のＧａＮ基板において、第２平面に沿ってａ軸の方向に延在する共振器の共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。
【図１７】（ａ）は領域Ｒ１におけるステップ／テラスモデルを示す図、（ｂ）は領域Ｒ２におけるステップ／テラスモデルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を示す図である。図２は、本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を模式的に示す図面である。図３は、III族窒化物半導体レーザ素子のずれ角を説明するための図である。図４は、本実施形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法の主要な工程を模式的に示す図である。
【００２９】
図１に示されるように、III族窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、工程Ｓ０１〜工程Ｓ０８を備えている。図２の（ａ）を参照すると、基板５１が示されている。工程Ｓ０１では、III族窒化物半導体レーザ素子の作製のための基板５１を準備する。基板５１は、六方晶系III族窒化物半導体からなり、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮのいずれかからなる。また、基板５１は、半極性主面５１ａ及び裏面５１ｂを有する。半極性主面５１ａの法線軸ＮＸは、直交座標系ＳのＺ軸の方向に向く。半極性主面５１ａは、直交座標系ＳのＸ軸及びＹ軸により規定される所定の平面に平行に延在する。基板５１の六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸（ベクトルＶＣ）は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸方向（ベクトルＶＭ）に法線軸ＮＸに対して有限な角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。これ故に、基板５１は、六方晶系III族窒化物半導体からなる半極性主面５１ａを有する。角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の範囲であってもよく、６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の範囲であってもよい。また、半極性主面５１ａは、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面及び｛１０−１−１｝面のいずれかであってもよい。
【００３０】
工程Ｓ０２では、基板生産物ＳＰを形成する。図２の（ａ）では、基板生産物ＳＰはほぼ円板形の部材として描かれているが、基板生産物ＳＰの形状はこれに限定されない。基板生産物ＳＰを得るために、まず、工程Ｓ２１では、レーザ構造体５５を形成する。レーザ構造体５５は、半導体領域５３及び基板５１とを含んでおり、工程Ｓ２１では、半導体領域５３は半極性主面５１ａ上に形成される。半導体領域５３を形成するために、半極性主面５１ａ上に、第１導電型の窒化ガリウム系半導体領域５７、発光層５９、及び第２導電型の窒化ガリウム系半導体領域６１を順に成長する。
【００３１】
窒化ガリウム系半導体領域５７は、例えばｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ等のｎ型クラッド層を含む。窒化ガリウム系半導体領域６１は、例えばｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮ等のｐ型クラッド層を含むことができる。発光層５９は窒化ガリウム系半導体領域５７と窒化ガリウム系半導体領域６１との間に設けられ、また活性層、光ガイド層及び電子ブロック層等を含むことができる。活性層は窒化ガリウム系半導体層を含み、この窒化ガリウム系半導体層は例えば井戸層である。活性層は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層を含み、井戸層及び障壁層は交互に配列されている。井戸層は、例えばＩｎＧａＮ等からなり、障壁層は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。活性層は、波長３６０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を発生するように設けられた量子井戸構造を含むことができる。半極性面の利用により、波長４３０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の光の発生に好適である。窒化ガリウム系半導体領域５７、発光層５９、及び第２導電型の窒化ガリウム系半導体領域６１は、半極性主面５１ａの法線軸ＮＸに沿って配列されている。これらの半導体層はエピタキシャル成長される。半導体領域５３上は、絶縁膜５４で覆われている。絶縁膜５４は例えばシリコン酸化物からなる。絶縁膜５４の開口５４ａを有する。開口５４ａは例えばストライプ形状を成す。
【００３２】
工程Ｓ２２では、レーザ構造体５５上に、アノード電極５８ａ（電極）及びカソード電極５８ｂが形成される。また、基板５１の裏面に電極を形成する前に、結晶成長に用いた基板の裏面を加工して、所望の厚さＤＳＵＢの基板生産物ＳＰを形成する。基板５１は、基板５１の厚さＤＳＵＢが４００μｍ以下になるようにスライス又は研削といった加工が施されてもよく、基板５１の厚さＤＳＵＢが５０μｍ以上１００μｍ以下になるように研磨加工されてもよい。電極の形成では、例えばアノード電極５８ａが半導体領域５３上に形成されると共に、カソード電極５８ｂが基板５１の裏面（研磨面）５１ｂ上に形成される。アノード電極５８ａはＸ軸方向に延在し、カソード電極５８ｂは裏面５１ｂの全面を覆っている。これらの工程により、基板生産物ＳＰが形成される。基板生産物ＳＰは、第１の面６３ａと、これに反対側に位置する第２の面６３ｂとを含む。半導体領域５３は第１の面６３ａと基板５１との間に位置する。第２の面６３ｂは、研磨、スライスもしくは研削等の加工により形成された裏面５１ｂ、又は、裏面５１ｂの上に形成されたカソード電極５８ｂを含む面である。
【００３３】
工程Ｓ０３では、基板生産物ＳＰの分離を行って、別の基板生産物及びレーザバーを形成する。別の基板生産物及びレーザバーを得るために、まず、工程Ｓ３１では、図２の（ｂ）に示されるように、基板生産物ＳＰの第１の面６３ａを部分的にスクライブする。このスクライブは、レーザスクライバ１０ａを用いて行われる。スクライブによりスクライブ溝６５ａが形成される。図２の（ｂ）では、５つのスクライブ溝が既に形成されており、レーザビームＬＡを用いてスクライブ溝６５ｂの形成が進められている。スクライブ溝６５ａの長さは、六方晶系III族窒化物半導体のａ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるａ−ｎ面と第１の面６３ａとの交差線ＡＩＳの長さよりも短く、交差線ＡＩＳの一部分にレーザビームＬＡの照射が行われる。レーザビームＬＡの照射により、特定の方向に延在し半導体領域に到達する溝が第１の面６３ａに形成される。スクライブ溝６５ａは例えば基板生産物ＳＰの一エッジに形成されることができる。
【００３４】
工程Ｓ３２では、図２の（ｃ）に示されるように、基板生産物ＳＰの第２の面６３ｂへの押圧により基板生産物ＳＰの分離を行って、別の基板生産物ＳＰ１及びレーザバーＬＢ１を形成する。押圧は、例えばブレード６９といったブレイキング装置を用いて行われる。ブレード６９は、一方向に延在するエッジ６９ａと、エッジ６９ａを規定する少なくとも２つのブレード面６９ｂ、６９ｃを含む。また、基板生産物ＳＰ１の押圧は支持装置７１上において行われる。支持装置７１は、支持面７１ａと凹部７１ｂとを含み、凹部７１ｂは一方向に延在する。凹部７１ｂは、支持面７１ａに形成されている。基板生産物ＳＰ１のスクライブ溝６５ａの向き及び位置を支持装置７１の凹部７１ｂの延在方向に合わせて、基板生産物ＳＰ１を支持装置７１上において凹部７１ｂに位置決めする。凹部７１ｂの延在方向にブレイキング装置のエッジの向きを合わせて、第２の面６３ｂに交差する方向からブレイキング装置のエッジを基板生産物ＳＰ１に押し当てる。交差方向は好ましくは第２の面６３ｂにほぼ垂直方向である。これによって、基板生産物ＳＰの分離を行って、基板生産物ＳＰ１及びレーザバーＬＢ１を形成する。押し当てにより、第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂを有するレーザバーＬＢ１が形成される。
【００３５】
形成されたレーザバーＬＢ１は、上記の分離により形成された第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂを有し、端面６７ａ、６７ｂの各々は、第１の面６３ａから第２の面６３ｂにまで延在する。これ故に、端面６７ａ、６７ｂは、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成し、ＸＺ面に交差する。このＸＺ面は、六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に対応する。
【００３６】
工程Ｓ０４では、押圧による分離を繰り返して、多数のレーザバーを作製する。この割断は、レーザバーＬＢ１の割断線ＢＲＥＡＫに比べて短いスクライブ溝６５ａを用いて引き起こされる。これにより、ｋ個のレーザバーＬＢ０〜ＬＢ（ｋ−１）が作製される。
【００３７】
工程Ｓ０５では、各レーザバーＬＢに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子について、共振器ミラー用端面の垂直性を評価する。つまり、工程Ｓ０５では、各III族窒化物半導体レーザ素子における端面６７ａ、６７ｂが、半導体レーザの共振器ミラーに適用可能な程度の垂直性を有するか否かを判断する。各レーザバーＬＢに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々は、基板生産物ＳＰの分離により形成された第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂを有するとともに、第１の端面６７ａから第２の端面６７ｂまで延在するレーザ導波路ＬＷを有する。第２の端面６７ｂは、第１の端面６７ａの反対側に位置する。各III族窒化物半導体レーザ素子の第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂは、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器を構成する。
【００３８】
ここで、III族窒化物半導体レーザ素子の端面（共振器ミラー）の垂直性は、III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ導波路ＬＷの延在方向を示す導波路ベクトルＶＷに垂直な面と第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂとの成す角度β（ずれ角）により表すことができる。つまり、この角度βは、導波路ベクトルＶＷと端面の法線ベクトルＮＡとの成す角度である。図３の（ａ）に示されるように、角度βは、第１成分β１と第２成分β２とによって規定され得る。第１成分β１は、導波路ベクトルＶＷ及び半極性主面５１ａの法線軸ＮＸによって規定される第１平面Ｓ１において規定される成分である。第２成分β２は、第１平面Ｓ１及び法線軸ＮＸに直交する第２平面Ｓ２において規定される成分である。
【００３９】
図３の（ｂ）に示されるように、半極性主面５１ａが（２０−２１）面である場合、第１成分β１は、［２０−２１］軸から［０００１］軸に向かう方向を正とする。また、図３の（ｃ）に示されるように、半極性主面５１ａが（２０−２１）面である場合、第２成分β２は、割断の進行方向を示すベクトルから［０００１］軸を半極性主面５１ａに投影した斜影［０００１］軸に向かう方向を正とする。
【００４０】
各レーザバーＬＢに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子について、共振器ミラー用端面の垂直性を評価するために、まず、工程Ｓ５１では、レーザバーＬＢに含まれる複数のIII族窒化物半導体レーザ素子の各々が有する第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂの第２成分β２を測定する。
【００４１】
図４に示されるように、第２平面Ｓ２において規定される第２成分β２については、半極性主面５１ａの法線軸ＮＸと逆の方向から各レーザバーＬＢの半極性主面５１ａを観察することにより測定する。なお、第２成分β２の測定は、各レーザバーＬＢ内の全素子１１について行う。
【００４２】
工程Ｓ５２では、第１成分β１と第２成分β２との間の相関関係を用いて、第２成分β２に基づいてIII族窒化物半導体レーザ素子の良不良を判断する。第１成分β１と第２成分β２との間の相関関係の詳細については、後述する。第１成分β１及び第２成分β２の増大は、それぞれ独立に端面反射率の低下及びそれに伴う発振しきい値電流の増大をもたらす。このため、共振器ミラー用端面の垂直性評価において、III族窒化物半導体レーザ素子の不良を選別するための判断基準として、例えば第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和が用いられ得る。つまり、第１成分β１と第２成分β２との間の相関関係を用いて、第２成分β２から第１成分β１を見積もり、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和が予め定められた角度を超える場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断する。
【００４３】
ここで例として、半極性面である（２０−２１）面のＧａＮ基板を使用し、第２平面Ｓ２においてａ軸の方向に延在する共振器ミラー用端面を形成する場合を考える。後述するように、第２成分β２と第１成分β１との間には傾きが−５．８程度、切片が３．８程度の直線相関が存在する。この相関関係及び第２成分β２の実測値を用いれば、第１成分β１を実測することなく、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和を推定することができる。発明者らの知見によれば、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和が５度を超えると、発振しきい値電流は著しく増大する。このため、（２０−２１）面ＧａＮ基板上に形成され、第２平面Ｓ２においてａ軸の方向に延在する共振器ミラー用端面を有するIII族窒化物半導体レーザ素子の共振器ミラー用端面の垂直性評価においては、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和が５度以下の場合、共振器ミラー用端面を良品と判断し、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和が５度を超える場合、共振器ミラー用端面を不良と判断する。
【００４４】
また、第１成分β１と第２成分β２との間の相関関係に基づいて予め定められた角度範囲に第２成分β２が含まれない場合に、当該III族窒化物半導体レーザ素子を不良と判断してもよい。図５は、第２成分と第２成分及び第１成分の絶対値の和との関係を示す図である。図５において、横軸は第２成分β２を示し、縦軸は第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和の推定値を示す。図５によれば、第２成分β２が−０．２度以上１．２度以下の範囲であれば、第１成分β１の絶対値と第２成分β２の絶対値との和は５度以下になることが分かる。この結果より、（２０−２１）面ＧａＮ基板上に形成され、第２平面Ｓ２においてａ軸の方向に延在する共振器ミラー用端面を有するIII族窒化物半導体レーザ素子の共振器ミラー用端面の垂直性評価においては、第２成分β２が−０．２度以上１．２度以下の場合に共振器ミラー用端面を良品と判断し、第２成分β２が−０．２度より小さい、又は１．２度より大きい場合に、共振器ミラー用端面を不良と判断する。
【００４５】
工程Ｓ０６では、レーザバーＬＢの端面６７ａ、６７ｂに誘電体多層膜を形成して、レーザバー生産物を形成する。工程Ｓ０７では、このレーザバー生産物を個々の半導体レーザのチップに分離する。工程Ｓ０８では、工程Ｓ０５において不良と判断されたIII族窒化物半導体レーザ素子を除外する。以上のようにして、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する。
【００４６】
次に、第１成分β１と第２成分β２との相関関係について、詳細に説明する。第１成分β１及び第２成分β２をそれぞれ測定したところ、第１成分β１と第２成分β２との間に相関関係が見出された。以下、様々な面方位の基板を分離して形成された端面について、第１成分β１と第２成分β２との相関関係を説明する。
【００４７】
以下の通り、異なる面方位の複数のＧａＮ基板を準備し、共振器ミラー用端面の垂直性を観察した。これらの基板の裏面をダイヤモンドスラリーを用いて厚さ８０μｍになるまで研磨し、裏面がミラー状態の基板生産物を作製した。これらの基板生産物は、共振器ミラー用端面の垂直性の評価に関して、レーザ構造が形成されたウエハを代替可能であるので、これらの基板生産物を用いて共振器ミラー用端面の垂直性を評価した。
【００４８】
レーザバーに相当するバー状生産物の作製には、波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザを照射可能なレーザスクライバを用いた。なお、レーザ光源はこれに限定されない。レーザスクライバのレーザビームの走査速度は例えば５ｍｍ／ｓとし、レーザパワーは例えば１００ｍＷとした。４００μｍピッチで基板生産物の表面にレーザ光を照射することによって、破線状のスクライブ溝を形成した。互いに隣り合うスクライブライン間の間隔（レーザの場合の共振器長に相当）は例えば５００μｍとした。
【００４９】
ブレイキング装置を用いて、共振器ミラー用端面を作製した。基板生産物の裏面へのブレードの押圧によりブレイクすることによって、バー状生産物を作製した。ブレイキング装置のブレード押込み量は、例えば６０μｍであった。
【００５０】
図６の（ａ）は第１成分β１の測定方法を示す図、（ｂ）は第２成分β２の測定方法を示す図である。作製したバー状生産物ＢＰの垂直性評価には、共焦点レーザ顕微鏡を使用した。図６の（ａ）に示されるように、第１平面Ｓ１において規定される第１成分β１については、バー状生産物ＢＰの基板主面８１ａと共振器ミラー用端面との交線であるエッジを横切るようにレーザ光ＬＳを走査して断面形状を観察した。基板主面８１ａを基準面として測定した。共振器ミラー用端面の断面形状は、基板主面８１ａから２０μｍ程度の深さまで観察した。図６の（ｂ）に示されるように、第２平面Ｓ２において規定される第２成分β２については、基板主面８１ａの法線軸ＮＢと逆の方向からバー状生産物ＢＰの基板主面８１ａを観察することにより測定した。なお、第１成分β１及び第２成分β２の測定は、バー状生産物内の全素子８３について行った。
【００５１】
（評価１）
極性面であるｃ面を有するＧａＮ基板を準備し、ｍ面劈開により共振器ミラー用端面を形成した。図７は、ｃ面を有するＧａＮ基板において、ｍ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分β１と第２成分β２との関係を示す図である。図７に示されるように、第１成分β１が第２成分β２によらずほぼ一定の値を取っていることがわかる。つまり、ｃ面ＧａＮ基板のｍ面劈開においては、第２成分β２と第１成分β１との間には、傾きが０の直線である線形相関関数が存在することがわかる。
【００５２】
（評価２）
無極性面であるｍ面を有するＧａＮ基板を準備し、ａ面劈開により共振器ミラー用端面を形成した。図８は、ｍ面を有するＧａＮ基板において、ａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分β１と第２成分β２との関係を示す図である。図８に示されるように、第２成分β２が第１成分β１によらずほぼ一定の値を取っていることがわかる。つまり、ｍ面ＧａＮ基板のａ面劈開においては、第２成分β２と第１成分β１との間には、傾きが無限大の直線である線形相関関数が存在することがわかる。
【００５３】
（評価３）
半極性面である（２０−２１）面を有するＧａＮ基板を準備し、ａ面劈開により共振器ミラー用端面を形成した。図９は、（２０−２１）面を有するＧａＮ基板において、ａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の第１成分β１と第２成分β２との関係を示す図である。図９に示されるように、（２０−２１）面ＧａＮ基板のａ面劈開においては、第２成分β２と第１成分β１との間には、傾きが−２．６程度の直線である線形相関関数が存在することがわかる。
【００５４】
（評価４）
半極性面である（２０−２１）面を有するＧａＮ基板を準備し、第２平面Ｓ２においてａ軸の方向に延在するように共振器を形成した。図１０は、（２０−２１）面を有するＧａＮ基板において、第２平面Ｓ２に沿ってａ軸の方向に延在するように共振器を形成した場合の共振器ミラー用端面の第１成分β１と第２成分β２との関係を示す図である。図１０に示されるように、（２０−２１）面ＧａＮ基板で上記の方向に作製した端面においては、第２成分β２と第１成分β１との間には、傾きが−５．８程度、切片が３．８程度の直線である線形相関関数が存在することがわかる。このように、劈開面とは異なる割断面においては、第２成分β２と第１成分β１との間の相関関数が切片を有することがわかる。
【００５５】
ここで、第２成分β２から第１成分β１を見積もるためには、第２成分β２と第１成分β１とが相関を有し、その傾きが０でない有限の値である必要がある。図７〜図１０によれば、半極性面である（２０−２１）面上にレーザ構造を作製する場合にこの条件を満たすことがわかる。したがって、（２０−２１）面上に作製した半導体レーザ素子において、共振器ミラー用端面の垂直性を評価する場合には、第２成分β２の測定のみを行えばよいことがわかる。
【００５６】
次に、第２成分β２と第１成分β１との間に相関関係が存在する理由を考察する。この相関関係は、共振器ミラー用端面のステップ／テラスモデルによって説明することができる。ここでは、（２０−２１）面のＧａＮ基板を用いてａ面劈開により共振器ミラー用端面を形成する場合を例として説明する。
【００５７】
図１１は、（２０−２１）面ＧａＮ基板のａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。図１２は、結晶格子におけるステップ／テラスモデルを示す図である。図１３の（ａ）はステップ／テラスモデルを用いた第２成分β２の模式図、（ｂ）はステップ／テラスモデルを用いた第１成分β１の模式図である。図１１に示されるように、共振器ミラー用端面には、ｃ軸に沿って延びる筋状構造が現れる。図１２に示されるように、（２０−２１）面を主面９１としたＧａＮ基板のａ面劈開では、この筋状構造は、複数のａ面テラス９２とそれらを結ぶｍ面的なステップ９３によって形成されていると推測される。共振器ミラー用端面がこのようなステップ／テラスによって構成されているとすれば、第２成分β２は図１３の（ａ）に示される模式図で表され、第１成分β１は図１３の（ｂ）に示される模式図で表される。このように、第２成分β２と第１成分β１との間に相関関係が存在する理由を定性的に理解することができる。
【００５８】
幾何学的に計算すると、このステップ／テラスモデルにおける第２成分β２と第１成分β１との相関関数の傾きΔは、以下の式（１）によって算出されることがわかる。ここで角度Θは、レーザ導波路の延在方向に沿って共振器ミラー用端面を観察した場合の基板主面と筋状構造とが成す角度である。
Δ=1/tanΘ…(1)
【００５９】
（２０−２１）面ＧａＮ基板のａ面劈開の場合、図１１に示されるように、角度Θ＝１５度であるので、式（１）を用いた傾きΔの計算値は３．７となる。この値は、図９に示した実験値の２．６と比較的よく一致しているといえる。
【００６０】
続いて、このステップ／テラスモデルを用いて他の共振器ミラー用端面の例を説明する。
【００６１】
図１４は、ｃ面ＧａＮ基板のｍ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。図１４に示されるように、ｃ面ＧａＮ基板のｍ面劈開において、レーザ導波路の延在方向に沿って共振器ミラー用端面を観察すると、基板主面と直交する筋状構造が現れる。つまり、角度Θ＝９０度であるので、式（１）を用いた傾きΔの計算値は０となる。この値は、図７に示された実験結果と一致している。
【００６２】
図１５は、ｍ面ＧａＮ基板のａ面劈開により形成された共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。図１５に示されるように、ｍ面ＧａＮ基板のａ面劈開において、レーザ導波路の延在方向に沿って共振器ミラー用端面を観察すると、基板主面と平行な筋状構造が現れる。つまり、角度Θ＝０度であるので、式（１）を用いた傾きΔの計算値は無限大となる。この値は、図８に示された実験結果と一致している。
【００６３】
図１６は、（２０−２１）面のＧａＮ基板において、第２平面Ｓ２上でａ軸の方向に延在する共振器の共振器ミラー用端面の光学顕微鏡像を示す図である。図１６に示されるように、（２０−２１）面のＧａＮ基板において第２平面Ｓ２上でａ軸の方向に延在する共振器の共振器ミラー用端面をレーザ導波路の延在方向に沿って観察すると、基板主面と筋状構造とが成す角度は、基板の厚さ方向に沿って変化していることがわかる。第１成分β１の測定時に共焦点レーザ顕微鏡で観察している領域（基板主面から２０μｍ程度の深さまでの領域）において、基板主面と筋状構造とが成す角度を読み取り、式（１）により傾きΔを計算すると、２程度となる。これは、図１０に示された実験結果と一致しない。
【００６４】
実験結果と計算値との間に乖離が生じる原因を考察する。まず、基板主面と筋状構造とが成す角度が、基板の厚さ方向に沿って変化する理由を説明する。図１７の（ａ）は領域Ｒ１におけるステップ／テラスモデルを示す図、（ｂ）は領域Ｒ２におけるステップ／テラスモデルを示す図である。図１７に示されるように、共振器ミラー用端面の筋状構造は、基板裏面付近の領域Ｒ１では基板主面と平行であり、基板主面付近の領域Ｒ２では基板主面と５０〜６０度程度の角度を成していることがわかる。
【００６５】
領域Ｒ１においては、割断は基板主面９１から基板裏面に向かう方向（厚さ方向）に進行する。図１７の（ａ）に示されるように、領域Ｒ１に現れる筋状構造は、複数の高指数面（例えば、（−１０１７）面）テラス９４と（−１０１０）面的なステップ９５によって形成されていると推測される。なぜならば、このように形成される筋状構造は、基板主面９１に平行であるからである。
【００６６】
領域Ｒ２においては、割断は基板主面９１と共振器ミラー用端面との交線であるエッジの延在方向（レーザバーＬＢの長手方向）に進行する。図１７の（ｂ）に示されるように、領域Ｒ２に現れる筋状構造は、複数の高指数面（例えば、（−１０１７）面）テラス９４と（０−１１０）面的なステップ９６によって形成されていると推測される。なぜならば、このように形成される筋状構造は、基板主面と約６０度の角度を成すからである。
【００６７】
領域Ｒ１と領域Ｒ２との間の領域Ｒ３は、領域Ｒ１の筋状構造と領域Ｒ２の筋状構造とが合流する領域である。このため、図１６に示されるように、領域Ｒ１の筋状構造と領域Ｒ２の筋状構造とが結びつくことにより連続的な筋状構造が形成される。
【００６８】
以上のような筋状構造の形成過程を考慮した上で、再び図１６を見ると、領域Ｒ２には基板主面と５０〜６０度程度の角度を成す前述の筋状構造の他に、基板主面に平行な筋状構造も存在していることが確認できる。これは、高指数面テラスが例えば（−１０１ｎ）面、（−１０１（ｎ＋１））面などの複数の面で構成されていることを示唆する結果といえる。なぜならば、この場合には、例えば（−１０１ｎ）面と（−１０１（ｎ＋１））面とが交差することによって、基板主面に平行な筋状構造が形成されるからである。つまり、傾きΔを計算する際に、高指数面テラスが単一の面で構成されていると仮定していたので、実験結果と計算値との間に乖離が生じたと考えられる。しかし、高指数面テラスの交差により形成される筋状構造を考慮すると、傾きΔの計算値は式（１）によって求められる値より大きくなると考えられ、図１０に示された実験結果に近づくと考えられる。
【００６９】
以上の結果より、第２成分β２と第１成分β１との間に相関関係が存在する理由は、共振器ミラー用端面のステップ／テラスモデルによって説明され得ることがわかる。上述の通り、第２成分β２から第１成分β１を見積もるためには、第２成分β２と第１成分β１とが相関を有し、その傾きが０でない有限の値である必要がある。共振器ミラー用端面のステップ／テラスモデルに基づけば、半極性面上にレーザ構造体を作製した場合には、半極性面の面指数によらずこれらの条件を満たす。したがって、第２成分β２から第１成分β１を見積もることが可能である。なお、第２成分β２から第１成分β１を見積もるためには、第２成分β２と第１成分β１との間の相関関係を予め取得しておく必要がある。この相関関係の取得は、半導体レーザ素子の製造の初期段階において、作製したレーザ素子の端面の第１成分β１と第２成分β２とを測定し、データを蓄積してこれを解析することによって、半導体レーザ素子の製造と並行して行うことができる。
【００７０】
以上のように、発明者らは、III族窒化物半導体レーザ素子における共振器ミラー用端面の垂直性に関して、第１成分β１と第２成分β２との間に、線形的な相関が現れることを見出した。そして、上述のIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法によれば、第１成分β１と第２成分β２との間の相関関係を利用することにより、第２成分β２に基づいて共振器ミラー用端面の垂直性を評価している。このため、第１成分β１の測定に要する時間を省略でき、III族窒化物半導体レーザ素子における共振器ミラー用端面の垂直性評価に要する時間の短縮が可能となる。
【００７１】
また、発明者らは、特に半極性面上に作製された半導体レーザ素子に関しては、第２成分β２と第１成分β１との間の線形相関関数の傾きが有限の値を取ることを見出した。この線形相関関数を利用することにより、共振器ミラー用端面の垂直性評価において、所要時間の短い第２成分β２のみを測定することによって、第１成分β１の値を見積もることができる。このため、検査工程に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００７２】
なお、本発明に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の製造方法は上記実施形態に限定されない。例えば、III族窒化物半導体レーザ素子の製造方法は、劈開面を利用する半極性面上に作製される半導体レーザ素子においても、適用され得る。この場合、共振器ミラーの形成は比較的容易であるが、品質管理の観点で有効である。
【符号の説明】
【００７３】
１０ａ…レーザスクライバ、１１…III族窒化物半導体レーザ素子、５１…基板、５１ａ…半極性主面、５１ｂ…裏面、５３…半導体領域、５５…レーザ構造体、５８ａ…アノード電極、６３ａ…第１の面、６３ｂ…第２の面、６５ａ,６５ｂ…スクライブ溝、６７ａ…第１の端面、６７ｂ…第２の端面、ＬＢ…レーザバー、ＬＷ…レーザ導波路、ＮＡ…法線ベクトル、ＮＸ…法線軸、Ｓ１…第１平面、Ｓ２…第２平面、ＳＰ…基板生産物、ＶＷ…導波路ベクトル（レーザ導波路の延在方向）、β…角度、β１…第１成分、β２…第２成分。
【図１】
2015012121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１７】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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