(57)【要約】      （修正有）【課題】発振歩留まりを改善可能な構造のIII族窒化物半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】第１及び第２の割断面２７、２９の各々には、支持基体１７の端面１７ｃ及び半導体領域１９の端面１９ｃが現れる。レーザ構造体１３は第１及び第２の面１３ａ、１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。第１及び第２の割断面２７、２９の各々は、第１の面１３ａのエッジから第２の面１３ｂのエッジまで延在する。半導体領域１９はＩｎＧａＮ層２４を含む。半導体領域１９は、ＩｎＧａＮ層２４を含むことができる。割断面２９は、ＩｎＧａＮ層２４の端面２４ａに設けられた段差２６を含む。段差２６は、当該III族窒化物半導体レーザ素子１１の一方の側面２２ａから他方の側面２２ｂへの方向に延在する。段差２６は、割断面２７、２９において、ＩｎＧａＮ層２４の端面２４ａの一部分又は全体的に形成されることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
III族窒化物半導体レーザ素子であって、
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支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面の上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、
当該III族窒化物半導体レーザ素子における導波路の方向を示す導波路軸の方向に延在し、前記半導体領域の上に設けられた電極と、
を備え、
前記半導体領域では、第１の窒化ガリウム系半導体層、第２の窒化ガリウム系半導体層、及び活性層が前記半極性主面の法線軸に沿って配列されており、
前記第１の窒化ガリウム系半導体層は第１導電型を示し、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層は第２導電型を示し、
前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、前記導波路軸の方向に前記法線軸に対して角度ＡＬＰＨＡで傾斜しており、
前記レーザ構造体は、前記導波路軸に交差する第１及び第２の割断面を含み、
当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第１及び第２の割断面を含み、
前記第１及び第２の割断面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れており、
前記レーザ構造体は第１及び第２の面を含み、前記第１の面は前記第２の面の反対側の面であり、
前記第１及び第２の割断面は、それぞれ前記第１の面のエッジから前記第２の面のエッジまで延在し、
前記半導体領域はＩｎＧａＮ層を含み、
前記第１の割断面は、前記ＩｎＧａＮ層の端面に設けられた段差を含み、
前記段差は、当該III族窒化物半導体レーザ素子の一方の側面から他方の側面への方向に延在する、III族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記段差の幅は、１８０ｎｍ以下であり、
前記段差の幅は、前記導波路軸の方向に規定される、請求項１に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記法線軸と前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の範囲である、請求項１又は請求項２に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記ＩｎＧａＮ層のインジウム組成は０．１０以上であり、０．５０以下である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上であり、１０ｎｍ以下である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記第１の割断面の上に設けられた誘電体多層膜を更に備え、
前記段差の幅は８０ｎｍ以下である、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記III族窒化物半導体のｃ軸は、前記III族窒化物半導体のｃ軸及び前記導波路軸によって規定される第１平面において基準軸に直交し、
前記半導体領域における光出射の端面と前記基準軸に直交する基準面との成す角度は、前記第１平面及び前記法線軸の両方に直交する第２平面において−５度以上＋５度以下の範囲になる、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記III族窒化物半導体のｃ軸は、前記III族窒化物半導体のｃ軸及び前記導波路軸の両方によって規定される第１平面において基準軸に直交し、
前記半導体領域における光出射の端面と前記基準軸に直交する基準面との成す角度は、前記第１平面において（ＡＬＰＨＡ−５）度以上（ＡＬＰＨＡ＋５）度以下の範囲の角度を成す、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記ＩｎＧａＮ層は、前記支持基体と前記活性層との間に設けられる、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記活性層は、前記支持基体と前記ＩｎＧａＮ層との間に設けられる、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記ＩｎＧａＮ層は前記活性層のＩｎＧａＮ井戸層である、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１２】
前記法線軸と前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の範囲であり、
前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、前記六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に傾斜する、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１３】
前記半極性主面は、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかの面から−４度以上＋４度以下の範囲でオフした傾斜面である、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１４】
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１３のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１５】
前記活性層は、波長４８０ｎｍ以上、５５０ｎｍ以下の光を発生するように設けられた発光領域を含む、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子。
【請求項１６】
III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法であって、
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、
前記半極性主面の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、第１の電極、及び第２の電極を有する基板生産物を形成する工程と、
前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸の前記半極性主面への投影方向と垂直な方向に前記基板生産物をスクライブする工程と、
前記基板生産物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、
前記半導体領域では、第１の窒化ガリウム系半導体層、活性層、及び第２の窒化ガリウム系半導体層が前記半極性主面の法線軸に沿って配列されており、
前記第１の窒化ガリウム系半導体層は第１導電型を示し、
前記第２の窒化ガリウム系半導体層は第２導電型を示し、
前記基板の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、当該III族窒化物半導体レーザ素子における導波路の方向を示す導波路軸の方向に前記半極性主面の前記法線軸に対して角度ＡＬＰＨＡで傾斜しており、
前記第１の電極は、前記レーザ構造体の上において前記導波路軸の方向に延在し、
前記レーザバーは前記分離により形成された第１及び第２の端面を有し、
前記導波路軸は前記第１の端面から前記第２の端面への方向に向き、
前記レーザ構造体は第１及び第２の面を含み、前記第１の面は前記第２の面の反対側の面であり、
前記半導体領域は前記第１の面と前記基板との間に位置し、
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のために設けられており、
前記半導体領域はＩｎＧａＮ層を含み、
前記第１の端面は、前記ＩｎＧａＮ層の端面に設けられた段差を含み、
前記段差は、前記導波路軸及び前記法線軸に交差する方向に延在する、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【請求項１７】
前記角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の範囲である、請求項１６に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【請求項１８】
前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上であり、１０ｎｍ以下であり、
前記ＩｎＧａＮ層は、前記基板と前記活性層との間に設けられ、
前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第２の面をスクライブし、
別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第１の面へ押圧する、請求項１６又は請求項１７に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【請求項１９】
前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上であり、１０ｎｍ以下であり、
前記ＩｎＧａＮ層は前記基板と前記活性層との間に設けられ、
前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、
別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧する、請求項１６又は請求項１７に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【請求項２０】
前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上であり、１０ｎｍ以下であり、
前記活性層は、前記基板と前記ＩｎＧａＮ層との間に設けられ、
前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、
別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧する、請求項１６又は請求項１７に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【請求項２１】
前記ＩｎＧａＮ層は前記活性層のＩｎＧａＮ井戸層であり、
前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、
別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧する、請求項１６又は請求項１７に記載されたIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法。
【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、及びIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、窒化物系半導体レーザが記載されている。この窒化物系半導体レーザでは、活性層が（１１−２２）面上に形成される。（１１−２２）面と垂直な（１−１００）面を共振器端面として使用して、ピエゾ分極による発光効率低下を防止すると同時にレーザ共振器を容易に作製する。これによって、低しきい値電流の半導体レーザを歩留まり良く作製する。
【０００３】
非特許文献１には、レーザダイオードが記載されている。このレーザはオフ角５８度のＧａＮ（１１−２２）面上に作製され、共振器端面はドライエッチング（ＲＩＥ）で形成される。非特許文献２には、レーザダイオードが記載されている。このレーザはオフ角７５度のＧａＮ（２０−２１）面上に作製され、共振器端面はドライエッチング（ＲＩＥ）で形成される。非特許文献３には、レーザダイオードが記載されている。このレーザはオフ角８０度のＧａＮ（３０−３１）面上に作製され、共振器端面はドライエッチング（ＲＩＥ）で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２８６６１号公報
【特許文献２】特許４４７５３５７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Hirokuni  Asamizu,  Makoto  Saito,  Kenji  Fujito,  James  S.  Speck,  Steven  P.  DenBaars,  and  Shuji  Nakamura,  ”Demonstration  of  426nm  InGaN/GaN  Laser  Diodes  Fabricated  on  Free-Standing  Semipolar  (11-22)  Gallium  Nitride  Substrates,”  Applied  Physics  Express  1  (2008)  091102
【非特許文献２】Anurag  Tyagi1,  Robert  M.  Farrell1,  Kathryn  M.  Kelchner1,  Chia-Yen  Huang,  Po  Shan  Hsu,  Daniel  A.  Haeger,  Matthew  T.  Hardy,  Casey  Holder,  Kenji  Fujito,  Daniel  A.  Cohen,  Hiroaki  Ohta,  James  S.  Speck,  Steven  P.  DenBaars,  and  Shuji  Nakamura,”AlGaN-Cladding  Free  Green  Semipolar  GaN  Based  Laser  Diode  with  a  Lasing  Wavelength  of  506.4  nm,”  Applied  Physics  Express  3  (2010)  011002
【非特許文献３】”InGaN/GaN  Blue  Laser  Diode  Grown  on  Semipolar  (30-31)  Free-Standing  GaN  Substrates,”  Po  Shan  Hsu1,  Kathryn  M.  Kelchner,  Anurag  Tyagi,  Robert  M.  Farrell,  Daniel  A.  Haeger,  Kenji  Fujito,  Hiroaki  Ohta1,  Steven  P.  DenBaars,  James  S.  Speck,  and  Shuji  Nakamura,  Applied  Physics  Express  3  (2010)  052702
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１〜３では、光共振器のための端面をドライエッチング（ＲＩＥ）で形成している。これ故に、端面にドライエッチングを適用することに起因するダメージが避けられない。特許文献１では、光共振器のための端面としてへき開面を用いている。これ故に、レーザストライプをへき開方向に合わせるので、レーザストライプの向きの選択が限定される。
【０００７】
発明者らが研究している半導体レーザでは、レーザ導波路の向きが、へき開可能な結晶軸と異なる方向に延在する。これ故に、この半導体レーザでは、光共振器のための端面としてへき開面を用いることができない。発明者らの試みによれば、光共振器のための端面としてドライエッチ面を用いることなく、へき開可能な結晶軸と異なる方向に延在するレーザ導波路を有する半導体レーザを作製できる（特許文献２）。上記の端面がへき開面ではないので、該端面の縁における直線性をより優れたものにすることが求められている。これによって、発振歩留まりを改善できる。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、発振歩留まりを改善可能な構造を有するIII族窒化物半導体レーザ素子を提供することを目的とし、また発振歩留まりを改善可能なIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する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】
【０００９】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子は、（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支持基体、及び前記支持基体の前記半極性主面の上に設けられた半導体領域を含むレーザ構造体と、（ｂ）当該III族窒化物半導体レーザ素子における導波路の方向を示す導波路軸の方向に延在し、前記半導体領域の上に設けられた電極とを備える。前記半導体領域では、第１の窒化ガリウム系半導体層、第２の窒化ガリウム系半導体層、及び活性層が前記半極性主面の法線軸に沿って配列されており、前記第１の窒化ガリウム系半導体層は第１導電型を示し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層は第２導電型を示し、前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、前記導波路軸の方向に前記法線軸に対して角度ＡＬＰＨＡで傾斜しており、前記レーザ構造体は、前記導波路軸に交差する第１及び第２の割断面を含み、当該III族窒化物半導体レーザ素子のレーザ共振器は前記第１及び第２の割断面を含み、前記第１及び第２の割断面の各々には、前記支持基体の端面及び前記半導体領域の端面が現れており、前記レーザ構造体は第１及び第２の面を含み、前記第１の面は前記第２の面の反対側の面であり、前記第１及び第２の割断面は、それぞれ前記第１の面のエッジから前記第２の面のエッジまで延在し、前記半導体領域はＩｎＧａＮ層を含み、前記第１の割断面は、前記ＩｎＧａＮ層の端面に設けられた段差を含み、前記段差は、当該III族窒化物半導体レーザ素子の一方の側面から他方の側面への方向に延在する。
【００１０】
このIII族窒化物半導体レーザ素子では、へき開面と異なる割断面において、半導体領域のＩｎＧａＮ層の端面に段差が設けられている。この段差は、割断面の作製の際に形成されたものであり、また当該III族窒化物半導体レーザ素子の一方の側面から他方の側面への方向に延在する。この段差は、割断面の延在方向が理想的な方向から大きく離れることを防ぐために役立ち、ＩｎＧａＮ層の延在方向を案内している。この段差により、多数のIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する際に、光共振器として割断面に求められる垂直性の分布が小さくなる。
【００１１】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記段差の幅は、１８０ｎｍ以下であることが好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子では、大きすぎる段差幅は、その段差に起因する反射を増大させる。
【００１２】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記法線軸と前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の範囲であることが好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子では、４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面あるいはａ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
【００１３】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記III族窒化物半導体のｃ軸は、前記法線軸及び前記導波路軸の両方によって規定される第１平面において基準軸に直交し、前記半導体領域における光出射の端面（但し段差を除く）と前記基準軸に直交する基準面との成す角度は、前記第１平面において（ＡＬＰＨＡ−５）度以上（ＡＬＰＨＡ＋５）度以下の範囲の角度を成すことが好ましい。
【００１４】
このIII族窒化物半導体レーザ素子は、第１平面において規定される角度に関して、上記の垂直性を満たす端面を有する。
【００１５】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記III族窒化物半導体のｃ軸は、前記法線軸及び前記導波路軸によって規定される第１平面において基準軸に直交する。前記半導体領域における光出射の端面（但し段差を除く）と前記基準軸に直交する基準面との成す角度は、前記第１平面及び前記法線軸の両方に直交する第２平面において−５度以上＋５度以下の範囲になることができる。
【００１６】
このIII族窒化物半導体レーザ素子は、半極性面の法線軸に垂直な面において規定される角度に関して、上記の垂直性を満たす端面を有する。
【００１７】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層は歪みを内包することが好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、ひずみを内包するＩｎＧａＮ層は、段差の位置を規定するために好適である。
【００１８】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層のインジウム組成は０．１０以上にあることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、インジウム組成が０．１０以上であるとき、ＩｎＧａＮ層に内包されるひずみを大きくでき、段差を発生させることに好適である。
【００１９】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層のインジウム組成は０．５０以下であることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、インジウム組成が０．５０を超えると、ＩｎＧａＮ層の結晶性が悪化する。
【００２０】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上であることが好適である。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、ＩｎＧａＮ層の厚さが１ｎｍ以上であるとき、内包されるひずみを大きくでき、段差を発生させることに好適である。
【００２１】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１０ｎｍ以下であることが好適である。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、ＩｎＧａＮ層の厚さが１０ｎｍを超えるとき、良好な結晶品質のＩｎＧａＮを再現性よく形成することが容易ではなくなる可能性がある。
【００２２】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子は、前記第１の割断面の上に設けられた誘電体多層膜を更に備えることができる。前記段差の幅は８０ｎｍ以下であることが好適である。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、段差の幅は８０ｎｍ以下であるとき、誘電体多層膜の形状も非常に良好になる。
【００２３】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層は、前記支持基体と前記活性層との間に設けられることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、ＩｎＧａＮ層の位置を活性層から離すことができる。
【００２４】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層は、前記支持基体と前記ＩｎＧａＮ層との間に設けられることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、ＩｎＧａＮ層の位置を活性層から離すことができる。ＩｎＧａＮ層の追加が、支持基体と活性層との間のエピタキシャル膜の成長における結晶品質へ影響しない。
【００２５】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記ＩｎＧａＮ層は前記活性層のＩｎＧａＮ井戸層であることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、比較的長い波長の発光のための井戸層は段差の生成のためのＩｎＧａＮ層と兼用できる。
【００２６】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記支持基体の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、前記六方晶系III族窒化物半導体のｍ軸の方向に傾斜し、前記法線軸と前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度は、６３度以上８０度以下又は１００度以上１１７度以下の範囲であることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、この角度範囲の半極性面は、インジウム取り込みに優れ、ＩｎＧａＮ層の形成に好適である。また、上記の傾斜方向は、光学異方性に関して好適な方向である。
【００２７】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記半極性主面は、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかの面から−４度以上＋４度以下の範囲でオフした傾斜面であることができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、これら典型的な半極性面からの微傾斜面において、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及び垂直性の端面を提供できる。
【００２８】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、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ことができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、これら典型的な半極性面において、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及び垂直性の端面を提供できる。
【００２９】
本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層は、波長４８０ｎｍ以上の光を発生するように設けられた発光領域を含むことができる。このIII族窒化物半導体レーザ素子によれば、波長４８０ｎｍ以上の長波長の発光は、半極性を用いるIII族窒化物半導体レーザ素子において好適に実現できる。本発明の一側面に係るIII族窒化物半導体レーザ素子では、前記活性層は、波長５５０ｎｍ以下の光を発生するように設けられた発光領域を含むことができる。
【００３０】
本発明の別の側面は、III族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法である。この方法は、（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）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、第１の電極、及び第２の電極を有する基板生産物を形成する工程と、（ｃ）前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸の前記半極性主面への投影方向と垂直な方向に前記基板生産物をスクライブする工程と、（ｄ）前記基板生産物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ることができる。前記半導体領域では、第１の窒化ガリウム系半導体層、活性層及び第２の窒化ガリウム系半導体層が前記半極性主面の法線軸に沿って配列されており、前記第１の窒化ガリウム系半導体層は第１導電型を示し、前記第２の窒化ガリウム系半導体層は第２導電型を示し、前記基板の前記六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸は、当該III族窒化物半導体レーザ素子における導波路の方向を示す導波路軸の方向に前記半極性主面の前記法線軸に対して角度ＡＬＰＨＡで傾斜しており、前記第１の電極は、前記レーザ構造体の上において前記導波路軸の方向に延在し、前記レーザバーは前記分離により形成された第１及び第２の端面を有し、前記導波路軸は前記第１の端面から前記第２の端面への方向に向き、前記レーザ構造体は第１及び第２の面を含み、前記第１の面は前記第２の面の反対側の面であり、前記半導体領域は前記第１の面と前記基板との間に位置し、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のために設けられており、前記半導体領域はＩｎＧａＮ層を含み、前記第１の端面は、前記ＩｎＧａＮ層の端面に設けられた段差を含み、前記段差は、前記導波路軸及び前記法線軸に交差する方向に延在する。
【００３１】
この作製方法によれば、半導体領域はＩｎＧａＮ層を含み、第１及び第２の端面を有するレーザバーが分離により形成される。ＩｎＧａＮ層を半導体領域内に形成すると共に、このＩｎＧａＮ層の端面に、分離による端面の作製の際に段差を形成する。この段差は、当該III族窒化物半導体レーザ素子の一方の側面から他方の側面への方向に延在する。この段差の延在により端面生成の方向が案内されて、多数のIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する際に、光共振器としての端面に求められる垂直性の分布範囲を小さくできる。
【００３２】
本発明の別の側面に係る作製方法では、前記角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下又は１００度以上１３５度以下の範囲であることができる。この作製方法によれば、４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面あるいはａ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
【００３３】
本発明の別の側面に係る作製方法では、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲にあり、前記ＩｎＧａＮ層は前記基板と前記活性層との間に設けられ、前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第２の面をスクライブし、別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第１の面へ押圧することが好適である。
【００３４】
この作製方法によれば、第２の面（基板裏面）をスクライブすると共に第１の面（エピ面）へ押圧するとき、割断の方向の案内可能な段差を上記ＩｎＧａＮ層に形成できる。
【００３５】
本発明の別の側面に係る作製方法では、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲にあり、前記ＩｎＧａＮ層は前記基板と前記活性層との間に設けられ、前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧することが好適である。
【００３６】
この作製方法によれば、第１の面（エピ面）をスクライブすると共に第２の面（基板裏面）へ押圧するとき、割断の方向の案内可能な段差を上記ＩｎＧａＮ層に形成できる。
【００３７】
本発明の別の側面に係る作製方法では、前記ＩｎＧａＮ層の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲にあり、前記活性層は、前記基板と前記ＩｎＧａＮ層との間に設けられ、前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧することが好適である。
【００３８】
この作製方法によれば、第１の面（エピ面）をスクライブすると共に第２の面（基板裏面）へ押圧するとき、割断の方向の案内可能な段差をＩｎＧａＮ層に形成できる。
【００３９】
本発明の別の側面に係る作製方法では、前記ＩｎＧａＮ層は前記活性層のＩｎＧａＮ井戸層であり、前記基板生産物をスクライブする前記工程では、前記基板生産物の第１の面をスクライブし、別の基板生産物及びレーザバーを形成する前記工程では、前記基板生産物の第２の面へ押圧することが好適である。
【００４０】
この作製方法によれば、第１の面（エピ面）をスクライブすると共に第２の面（基板裏面）へ押圧するとき、割断の方向の案内可能な段差をＩｎＧａＮ層に形成できる。
【００４１】
本発明の上記の目的および他の目的、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好適な実施の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】
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、発振歩留まりを改善可能な構造を有するIII族窒化物半導体レーザ素子が提供される。また、本発明によれば、発振歩留まりを改善可能なIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す図面である。
【図２】図２は、III族窒化物半導体レーザ素子における活性層におけるバンド構造を示す図面である。
【図３】図３は、III族窒化物半導体レーザ素子の活性層における発光の偏光を示す図面である。
【図４】図４は、III族窒化物半導体レーザ素子の端面と活性層のｍ面との関係を示す図面である。
【図５】図５は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を示す工程フロー図である。
【図６】図６は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、ＩｎＧａＮ層の位置の関する実施例を示す図面である。
【図８】図８は、結晶格子における｛２０−２１｝面を示すと共に、共振器端面の走査型電子顕微鏡像を示す図面である。
【図９】図９は、実施例１におけるデバイス構造及びエピタキシャル構造を示す図面である。
【図１０】図１０は、実施例１におけるデバイス構造及びエピタキシャル構造を示す図面である。
【図１１】図１１は、実施例１におけるデバイス構造及びエピタキシャル構造を示す図面である。
【図１２】図１２は、ＩｎＧａＮ層を含む基板生産物を模式的に示す図面である。
【図１３】図１３は、ＩｎＧａＮ層を含まない基板生産物を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のIII族窒化物半導体レーザ素子、及びIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００４５】
図１は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子の構造を概略的に示す図面である。III族窒化物半導体レーザ素子１１は、利得ガイド型の構造を有するけれども、本発明の実施の形態は、利得ガイド型の構造に限定されるものではない。III族窒化物半導体レーザ素子１１は、レーザ構造体１３及び電極１５を備える。レーザ構造体１３は、支持基体１７及びエピタキシャル半導体領域１９（「半導体領域１９」と記す）を含む。支持基体１７は、六方晶系の窒化ガリウム系半導体からなる半極性主面１７ａと裏面１７ｂとを有する。半導体領域１９は、支持基体１７の半極性主面１７ａ上に設けられている。電極１５は、レーザ構造体１３の半導体領域１９上に設けられ、当該III族窒化物半導体レーザ素子１１における導波路の方向を示す導波路軸（導波路ベクトルＷＶ）の方向に延在する。半導体領域１９は、第１のクラッド層２１と、第２のクラッド層２３と、活性層２５とを含む。第１のクラッド層２１は、第１導電型III族窒化物半導体層を含み、例えばｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体層等からなる。第２のクラッド層２３は、第２導電型III族窒化物半導体層を含み、例えばｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮといった窒化ガリウム系半導体層からなる。活性層２５は、第１のクラッド層２１と第２のクラッド層２３との間に設けられ、発光領域を含む。活性層２５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２５ａである。活性層２５は窒化ガリウム系半導体からなる障壁層２５ｂを含み、井戸層２５ａ及び障壁層２５ｂは交互に配列されている。井戸層２５ａは、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなり、障壁層２５ｂは例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。活性層２５は量子井戸構造を含むことができる。実施例では、活性層２５の発振波長は例えば波長４８０ｎｍ以上であることができ、また５５０ｎｍ以下であることができるが、これに限定されるものではない。窒化ガリウム系半導体膜１８の半極性面の利用により、長波長の発光を可能にするＩｎＧａＮ層の成長に好適である。第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５は、半極性主面１７ａの法線軸ＮＸに沿って配列されている。また、半導体領域１９は、バッファ層３２及びコンタクト層３３を含むことができる。レーザ構造体１３は導波路軸に交差する方向に延在する第１の割断面２７及び第２の割断面２９を含む。例えばこれらの割断面２７、２９は、レーザ構造体１３の半導体領域１９の主面１９ａのエッジからレーザ構造体１３の支持基体１７の裏面まで延在する。第１及び第２の割断面２７、２９はへき開面と異なる。III族窒化物半導体レーザ素子１１の動作において、割断面２７、２９は光の反射や光の透過に関連する。
【００４６】
第１及び第２の割断面２７、２９の各々には、支持基体１７の端面１７ｃ及び半導体領域１９の端面１９ｃが現れている。レーザ構造体１３は第１及び第２の面１３ａ、１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。第１及び第２の割断面２７、２９の各々は、第１の面１３ａのエッジから第２の面１３ｂのエッジまで延在する。半導体領域１９はＩｎＧａＮ層２４を含む。図１の（ｂ）部及び（ｃ）部は割断面２９の近傍を示す側面図であり、割断面２７も、割断面２９と同様の構造を有することができる。半導体領域１９は、ＩｎＧａＮ層２４を含むことができる。割断面２９は、ＩｎＧａＮ層２４の端面２４ａに設けられた段差２６を含む。段差２６は、当該III族窒化物半導体レーザ素子１１の一方の側面２２ａから他方の側面２２ｂへの方向に延在する。段差２６は、割断面２７、２９において、ＩｎＧａＮ層２４の端面２４ａの一部分又は全体的に形成されることができる。図１の（ｂ）部に示される実施例では、ＩｎＧａＮ層２４は、第２のクラッド層２３及び活性層２５と絶縁膜３１との間に設けられ、より具体的には第２のクラッド層２３とコンタクト層３３との間に設けられる。また、図１の（ｃ）部に示される実施例では、ＩｎＧａＮ層２４は、活性層２５及び第１のクラッド層２１と支持基体１７との間に設けられ、より具体的には第１のクラッド層２１とバッファ層３２との間に設けられる。
【００４７】
このIII族窒化物半導体レーザ素子１１では、へき開面と異なる割断面２７、２９において、半導体領域１９のＩｎＧａＮ層２４の端面２４ａに段差２６が設けられている。この段差２６は、割断面２７、２９の作製の際に形成されたものであり、また当該III族窒化物半導体レーザ素子１１の一方の側面２２ａから他方の側面２２ｂへの方向に延在する。この段差２６は、割断面２７、２９の延在方向を案内するために役立つ。この段差２６により、多数のIII族窒化物半導体レーザ素子１１を作製する際に、光共振器として割断面２７、２９に求められる垂直性の分布範囲が小さくなる。
【００４８】
段差２６の幅ＷＳは、１８０ｎｍ以下であることが好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子では、大きすぎる段差幅は、その段差２６に起因する乱反射を増大させる。予備的な見積もりによれば、発振波長が４８０ｎｍであるとき、窒化ガリウム系半導体内における実効波長（屈折率２．５４として見積もる）は１８９ｎｍ程度である。また、発振波長が５５０ｎｍであるとき、窒化ガリウム系半導体内における実効波長は２１７ｎｍ程度である。窒化ガリウム系半導体内の実効波長よりも段差２６の幅が小さいとき、割断面を光は、屈折率の変化となる段差２６に実効的に影響されない。発振波長の範囲が青から緑であるとき、段差２６の幅は１８０ｎｍ以下であることが好適である。
【００４９】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、ＩｎＧａＮ層２４は歪みを内包することが好ましい。ＩｎＧａＮ層２４が歪みを内包することは、段差２６の形成に好適であり、歪み内包ＩｎＧａＮの使用は、段差２６の位置を規定するために好適である。
【００５０】
ＩｎＧａＮ層２４のインジウム組成は０．１０以上であることができる。このインジウム組成が０．１０以上であるとき、ＩｎＧａＮ層２４に内包されるひずみを大きくでき、段差２６を発生させることに好適である。また、ＩｎＧａＮ層２４のインジウム組成は０．５０以下であることができる。このインジウム組成が０．５０を超えると、ＩｎＧａＮ層の結晶性が悪化する。
【００５１】
ＩｎＧａＮ層２４の厚さＤは法線軸ＮＸの方向に規定され、１ｎｍ以上であることが好適である。このとき、ＩｎＧａＮ層２４に内包されるひずみを大きくでき、段差２６の発生を低減させることができる。また、ＩｎＧａＮ層２４の厚さＤは１０ｎｍ以下であることが好適である。この厚さＤが１０ｎｍを超えるとき、良好な結晶品質のＩｎＧａＮを再現性よく形成することが容易ではなくなる可能性がある。
【００５２】
既に説明したように、ＩｎＧａＮ層２４は支持基体１７と活性層２５との間に設けられるとき、ＩｎＧａＮ層２４の位置を活性層２５から離すことができる。また、活性層２５は、支持基体１７とＩｎＧａＮ層２４との間に設けられるとき、ＩｎＧａＮ層２４の位置を活性層２５から離すことができる。ＩｎＧａＮ層２４の追加が、支持基体１７上に成長される活性層２５といったエピタキシャル膜の成長における結晶品質へ影響しない。更には、ＩｎＧａＮ層２４は活性層２５のＩｎＧａＮ井戸層であることができる。このとき、比較的長い波長の発光のための井戸層は段差２６の生成のためのＩｎＧａＮ層と兼用できる。
【００５３】
図１を参照すると、直交座標系Ｓ及び結晶座標系ＣＲが描かれている。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１７ａ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。また、図１には、支持基体１７における代表的なｃ面Ｓｃが描かれている。また、ベクトルＶＣは、支持基体１７におけるｃ軸の方向を示す。一実施例では、支持基体１７におけるｃ軸（及び、半導体領域１９におけるIII族窒化物半導体のｃ軸）は、導波路軸の方向に法線軸ＮＸに対して、ゼロより大きい角度ＡＬＰＨＡで傾斜している。一実施例では、支持基体１７におけるｃ軸はｍ軸の方向に傾斜している。III族窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ構造体１３は、支持基体１７のｍ軸及び法線軸ＮＸによって規定されるｍ−ｎ面に交差する割断面２７、２９を含む。
【００５４】
III族窒化物半導体レーザ素子１１は、絶縁膜３１を更に備える。絶縁膜３１はレーザ構造体１３の半導体領域１９の表面１９ａを覆っており、半導体領域１９は絶縁膜３１と支持基体１７との間に位置する。絶縁膜３１は開口３１ａを有し、開口３１ａは、導波路ベクトルＷＶの示す方向に延在する。本実施例では、開口３１ａは、半導体領域１９の表面１９ａと上記のｍ−ｎ面との交差線ＬＩＸの方向に延在し、例えばストライプ形状を成す。電極１５は、開口３１ａを介して半導体領域１９の表面１９ａ（例えば第２導電型のコンタクト層３３）に接触を成しており、上記の交差線ＬＩＸの方向に延在する。III族窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ導波路は、第１のクラッド層２１、第２のクラッド層２３及び活性層２５を含み、また上記の交差線ＬＩＸの方向に延在する。
【００５５】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、第１の割断面２７及び第２の割断面２９は、導波路軸（導波路ベクトルＷＶ）及び法線軸ＮＸによって規定される基準面に交差する。本実施例では、第１の割断面２７及び第２の割断面２９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面に交差する。III族窒化物半導体レーザ素子１１のレーザ共振器は第１及び第２の割断面２７、２９を含み、第１の割断面２７及び第２の割断面２９の一方から他方に、レーザ導波路が延在する。レーザ構造体１３は第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂを含み、第１の面１３ａは第２の面１３ｂの反対側の面である。第１及び第２の割断面２７、２９は、第１の面１３ａのエッジ１３ｃから第２の面１３ｂのエッジ１３ｄまで延在する。第１及び第２の割断面２７、２９の各々は、半導体領域１９の端面１９ｃ及び支持基体１７の端面１７ｃを含む。半導体領域１９の端面１９ｃは、本実施例では、へき開面（ｃ面、ｍ面又はａ面といったこれまでのへき開面）とは異なる。
【００５６】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、図１に示されるように、割断面２７、２９の少なくともいずれか一方は、スクライブ跡２０を含むことができる。本実施例では、スクライブ跡２０は一方の側面２２ｂにおいて半導体領域１９の主面１９ａ（第１の面１３ａ）から支持基体１７にまで到達しており、また同様のスクライブ跡２０が別の側面２２ａに設けられることができる。別の実施例として、スクライブ跡が、側面２２ａ、２２ｂの少なくともいずれか一方において第２の面１３ｂから第１の面１３ａへの方向に支持基体１７の裏面１７ｂから延在することができる。スクライブ跡２０は、割断面の延在方向を規定する。
【００５７】
また、このIII族窒化物半導体レーザ素子１１によれば、レーザ共振器を構成する第１及び第２の割断面２７、２９がｍ−ｎ面に交差する。これ故に、ｍ−ｎ面と半極性面１７ａとの交差線の方向に延在するレーザ導波路を設けることができる。これ故に、III族窒化物半導体レーザ素子１１は、低しきい値電流を可能にするレーザ共振器を有することになる。
【００５８】
III族窒化物半導体レーザ素子１１は、ｎ側光ガイド層３５及びｐ側光ガイド層３７を含む。ｎ側光ガイド層３５は、第１の部分３５ａ及び第２の部分３５ｂを含み、ｎ側光ガイド層３５は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。ｐ側光ガイド層３７は、第１の部分３７ａ及び第２の部分３７ｂを含み、ｐ側光ガイド層３７は例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ等からなる。キャリアブロック層３９は、例えば第１の部分３７ａと第２の部分３７ｂとの間に設けられる。支持基体１７の裏面１７ｂには別の電極４１が設けられ、電極４１は例えば支持基体１７の裏面１７ｂに設けられる。
【００５９】
図２は、III族窒化物半導体レーザ素子における活性層におけるバンド構造を示す図面である。図３は、III族窒化物半導体レーザ素子１１の活性層２５における発光の偏光を示す図面である。図４は、ｃ軸及びｍ軸によって規定される断面を模式的に示す図面である。図２の（ａ）部を参照すると、バンド構造ＢＡＮＤのΓ点近傍では、伝導帯と価電子帯との間の可能な遷移は、３つある。Ａバンド及びＢバンドは比較的小さいエネルギ差である。伝導帯とＡバンドとの遷移Ｅａによる発光はａ軸方向に偏光しており、伝導帯とＢバンドとの遷移Ｅｂによる発光はｃ軸を主面に投影した方向に偏光している。レーザ発振に関して、遷移Ｅａのしきい値は遷移Ｅｂのしきい値よりも小さい。
【００６０】
図２の（ｂ）部を参照すると、III族窒化物半導体レーザ素子１１におけるＬＥＤモードにおける光のスペクトルが示されている。ＬＥＤモードにおける光は、六方晶系III族窒化物半導体のａ軸の方向の偏光成分Ｉ１と、六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸を主面に投影した方向の偏光成分Ｉ２を含み、偏光成分Ｉ１は偏光成分Ｉ２よりも大きい。偏光度ρは（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）によって規定される。このIII族窒化物半導体レーザ素子１１のレーザ共振器を用いて、ＬＥＤモードにおいて大きな発光強度のモードの光をレーザ発振させることができる。
【００６１】
図３に示されるように、第１及び第２の割断面２７、２９の少なくとも一方、又はそれぞれに設けられた誘電体多層膜４３ａ、４３ｂを更に備えることができる。破断面２７、２９にも端面コートを適用できる。端面コートにより反射率を調整できる。段差２６の幅ＷＳが８０ｎｍ以下であるとき、誘電体多層膜４３ａ、４３ｂの形状が非常に良好である。
【００６２】
図３の（ｂ）部に示されるように、活性層２５からのレーザ光Ｌは六方晶系III族窒化物半導体のａ軸の方向に偏光している。このIII族窒化物半導体レーザ素子１１において、低しきい値電流を実現できるバンド遷移は偏光性を有する。レーザ共振器のための第１及び第２の割断面２７、２９は、ｃ面、ｍ面又はａ面といったこれまでのへき開面とは異なる。しかしながら、第１及び第２の割断面２７、２９は共振器のための,ミラーとしての平坦性、垂直性を有する。これ故に、第１及び第２の割断面２７、２９とこれらの割断面２７、２９間に延在するレーザ導波路とを用いて、図３の（ｂ）部に示されるように、ｃ軸を主面に投影した方向に偏光する遷移Ｅｂの発光よりも強い遷移Ｅａの発光により低しきい値のレーザ発振が可能になる。
【００６３】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、第１及び第２の割断面２７、２９の各々には、支持基体１７の端面１７ｃ及び半導体領域１９の端面１９ｃが現れており、端面１７ｃ及び端面１９ｃは誘電体多層膜４３ａで覆われている。
【００６４】
図３に示されるように、第１平面Ｓ１は、法線軸及び導波路ベクトルＷＶ（図３においてＸ軸の方向に向く）によって規定される平面である。ｃ軸が導波路軸の方向に傾斜するとき、法線軸に替えて支持基体１７のIII族窒化物半導体のｃ軸を第１平面Ｓ１の規定に求めることができる。III族窒化物半導体のｃ軸は、第１平面Ｓ１においてある基準軸ＲＡＸに直交する。この基準軸ＲＡＸは、例えばｃ軸がｍ軸の方向に傾斜するとき、ｍ軸に等価である。この基準軸ＲＡＸに直交する基準面（上記の例ではｍ面）と半導体領域１９における光出射の端面（例えば、活性層２５における端面２５ｃ）との成す角度は、ＢＥＴＡとして参照する。例えば、上記のｃ軸がｍ軸の方向に傾斜するとき、角度ＢＥＴＡは、端面１９ｃ及び活性層２５における端面２５ｃの法線ベクトルＮＡとIII族窒化物半導体のｍ軸ベクトルＭＡとの成す角度によって規定されるものに一致する。角度ＢＥＴＡは、第１平面Ｓ１において規定される成分（ＢＥＴＡ）１と、第１平面Ｓ１及び法線軸ＮＸの両方に直交する第２平面Ｓ２において規定される成分（ＢＥＴＡ）２とによって規定される。成分（ＢＥＴＡ）１は、第１平面Ｓ１において（ＡＬＰＨＡ−５）度以上（ＡＬＰＨＡ＋５）度以下の範囲であることが好ましい。この角度範囲は、図４において、代表的なｍ面ＳＭと参照面ＦＡとの成す角度として示されている。代表的なｍ面ＳＭが、理解を容易にするために、図４において、レーザ構造体の内側から外側にわたって描かれている。参照面ＦＡは、活性層２５の端面２５ｃに沿って延在する。このIII族窒化物半導体レーザ素子１１は、ｃ軸及びｍ軸の一方から他方に取られる角度ＢＥＴＡに関して、上記の垂直性を満たす端面を有する。また、成分（ＢＥＴＡ）２は第２平面Ｓ２において−５度以上＋５度以下の範囲であることが好ましい。ここで、ＢＥＴＡ２＝（ＢＥＴＡ）１２＋（ＢＥＴＡ）２２である。このとき、III族窒化物半導体レーザ素子１１の割断面２７、２９は、半極性面１７ａの法線軸ＮＸに垂直な面において規定される角度に関して上記の垂直性を満たす。
【００６５】
再び図１を参照すると、III族窒化物半導体レーザ素子１１では、支持基体１７の厚さＤＳＵＢは４００μｍ以下であることが好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子では、レーザ共振器のための良質な割断面を得るために好適である。III族窒化物半導体レーザ素子１１では、支持基体１７の厚さＤＳＵＢは５０μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましい。このIII族窒化物半導体レーザ素子１１では、レーザ共振器のための良質な割断面を得るために更に好適である。また、ハンドリングが容易になり、生産歩留まりを向上させることができる。
【００６６】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、法線軸ＮＸと六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度ＡＬＰＨＡは４５度以上であることが好ましく、また８０度以下であることが好ましい。また、角度ＡＬＰＨＡは１００度以上であることが好ましく、また１３５度以下であることが好ましい。４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。
【００６７】
III族窒化物半導体レーザ素子１１では、更に好ましくは、法線軸ＮＸと六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸との成す角度ＡＬＰＨＡは６３度以上であることが好ましく、また８０度以下であることが好ましい。また、角度ＡＬＰＨＡは１００度以上であることが好ましく、また１１７度以下であることが好ましい。この角度範囲では、活性層におけるピエゾ分極が小さくできる。また、活性層の成長におけるＩｎ取り込みが良いので、活性層におけるＩｎ組成の可変範囲が広い。これ故に、長波長の発光を得るために好適である。また、Ｉｎ取り込みが良いので、ＩｎＧａＮ層２４の形成に好適である。
【００６８】
半極性主面１７ａ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。更に、これらの面から−４度以上＋４度以下の範囲で微傾斜した面も半極性の主面として好適である。これら典型的な半極性面１７ａにおいて、当該III族窒化物半導体レーザ素子１１のレーザ共振器を構成できる程度の十分な平坦性及び垂直性の第１及び第２の割断面２７、２９を提供できる。また、これらの典型的な面方位にわたる角度の範囲において、十分な平坦性及び垂直性を示す端面が得られる。
【００６９】
支持基体１７は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮのいずれかからなることができる。これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、共振器として利用可能な割断面２７、２９を得ることができる。
【００７０】
図５は、本実施の形態に係るIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法の主要な工程を示す図面である。図６の（ａ）部を参照すると、基板５１が示されている。工程Ｓ１０１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。
【００７１】
工程Ｓ１０２では、基板生産物ＳＰを形成する。図６の（ａ）部では、基板生産物ＳＰはほぼ円板形の部材として描かれているけれども、基板生産物ＳＰの形状はこれに限定されるものではない。基板生産物ＳＰを得るために、まず、工程Ｓ１０３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III族窒化物基板５１を含んでおり、工程Ｓ１０３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。窒化ガリウム系半導体領域５７は例えばｎ型クラッド層を含み、窒化ガリウム系半導体領域６１は例えば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。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。
【００７２】
半導体領域５３は、図６の（ａ）部に示されるように、レーザバーの端面に段差を形成する位置を規定するＩｎＧａＮ層５２を含む。一実施例では、半導体領域５３は、ＩｎＧａＮ層５２が基板５１と発光層５９との間に設けられるように形成されることができる。このとき、ＩｎＧａＮ層５２の位置を発光層５９から離すことができる。別の実施例では、半導体領域５３は、発光層５９が基板５１とＩｎＧａＮ層５２との間に設けられるように形成されることができる。このとき、ＩｎＧａＮ層５２の位置を発光層５９から離すことができる。ＩｎＧａＮ層５２の追加が、基板５１上に成長される発光層５９といったエピタキシャル膜の成長における結晶品質へ影響しない。更なる別の実施例では、半導体領域５３は、ＩｎＧａＮ層５２が発光層５９のＩｎＧａＮ井戸層であることができる。このとき、比較的長い波長の発光のための井戸層は段差２６の生成のためのＩｎＧａＮ層と兼用できる。必要な場合には、ＩｎＧａＮ層５２は第２導電型の窒化ガリウム系半導体領域６１内に位置することでき、及び／又は窒化ガリウム系半導体領域５７内に位置することできる。
【００７３】
工程Ｓ１０４では、レーザ構造体５５上に、導波路軸の方向に延在するアノード電極５８ａとカソード電極５８ｂとが形成される。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研磨して、所望の厚さＤＳＵＢの基板生産物ＳＰを形成する。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III族窒化物基板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のほぼ全面を覆っている。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III族窒化物基板５１との間に位置する。
【００７４】
工程Ｓ１０５では、図６の（ｂ）部に示されるように、基板生産物ＳＰの第１の面６３ａをスクライブする。このスクライブは、半極性主面への六方晶系III族窒化物半導体のｃ軸の投影方向に行われる。また、このスクライブは、レーザスクライバー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。スクライブ線６５ａは、導波路軸に交差する方向及び基板５１の主面の法線方向によって規定される平面に沿って延在する。図６の（ｂ）部では、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ＬＢ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面に沿っており、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ＬＢの照射が行われる。レーザビームＬＢ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。スクライブ溝６５ａは支持基体のへき開方向に延在する。
【００７５】
工程Ｓ１０６では、図６の（ｃ）部に示されるように、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、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。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、これらの端面６７ａ、６７ｂは少なくとも発光層の一部は半導体レーザの共振ミラーに適用可能な程度の垂直性及び平坦性を有する。
【００７６】
この方法によれば、六方晶系III族窒化物半導体のａ軸の方向に基板生産物ＳＰの第１の面６３ａをスクライブした後に、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、新たな基板生産物ＳＰ１及びレーザバーＬＢ１を形成する。これ故に、ｍ−ｎ面に交差するように、レーザバーＬＢ１に第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂが形成される。この端面形成によれば、第１及び第２の端面６７ａ、６７ｂに当該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及び垂直性が提供される。
【００７７】
また、この方法では、形成されたレーザ導波路は、六方晶系III族窒化物のｃ軸の傾斜の方向に延在している。ドライエッチング面を用いずに、このレーザ導波路を提供できる共振器ミラー端面を形成している。
【００７８】
この方法によれば、基板生産物ＳＰ１のブレイクにより、新たな基板生産物ＳＰ１及びレーザバーＬＢ１が形成される。工程Ｓ１０７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の分離線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。
【００７９】
次いで、割断によるレーザバーの形成方法を説明する。ＩｎＧａＮ層５２の位置に形成される段差はＩｎＧａＮのＩｎ組成や厚さに係る条件や、スクライブの条件によって制御できる。
【００８０】
製法方法は例えば以下のものを採用できる。図７において、実際の割断線４８及び理想的な割断線４６が示されている。図７の（ａ）部に示されるように、半導体領域５３においてＩｎＧａＮ層５２ａが発光層５９内の井戸層と基板５１との間にある（ＩｎＧａＮ層５２ａが井戸層より基板に近く位置する）基板生産物では、スクライブを第２の面６３ｂ（基板５１の裏側）に行うと共に、ブレード６５の押し当てを第１の面６３ａ（エピ面）に行うことができる。ＩｎＧａＮ層５２ａの位置に対応して、割断面において井戸層と基板５１との間のエリアに段差５４ａが形成される。発明者らの注意深い観察によれば、井戸層が、大きなインジウム組成のＩｎＧａＮ層を含むとき、この井戸層にも段差が形成されるけれども、井戸層における段差の幅は、ＩｎＧａＮ層５２ａを含まない場合より小さい。また、この形態では、スクライブを第１の面６３ａ（エピ面）に行うと共に、ブレード６５の押し当てを第２の面６３ｂ（基板５１の裏側）に行うことができる。このときにも、ＩｎＧａＮ層５２ａの位置に対応して、割断面において井戸層と基板５１との間のエリアに段差５４ａが形成される。
【００８１】
別の作製方法では、図７の（ｂ）部に示されるように、半導体領域５３において発光層５９の井戸層が、ＩｎＧａＮ層５２ｂと基板５１との間にある（ＩｎＧａＮ層５２ｂ井戸層より上に位置する）基板生産物では、スクライブを第１の面６３ａ（エピ面）に行うと共に、ブレード６５の押し当てを第２の面６３ｂ（基板５１の裏側）に行うことができる。ＩｎＧａＮ層５２ｂの位置に対応して、割断面において井戸層と基板５１との間のエリアに段差５４ｂが形成される。
【００８２】
さらに別の作製方法では、図７の（ｃ）部に示されるように、半導体領域５３において発光層５９の井戸層がＩｎＧａＮ層５２ｃを含む（ＩｎＧａＮ層５２ｃが井戸層に位置する）基板生産物では、スクライブを第１の面６３ａ（エピ面）に行うと共に、ブレード６５の押し当てを第２の面６３ｂ（基板５１の裏側）に行うことができる。ＩｎＧａＮ層５２ｃの位置に段差５４ｃが形成される。段差５４ｃが１８０ｎｍ以下であれば、導波する光への影響は小さい。また、段差５４ｃが８０ｎｍ以下であれば端面コートの異常が低減されなお好ましい。この形態では、ＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成や厚さは、レーザ発振の狙い波長で決まるので、段差５４ｃの形成はスクライブの条件によって制御することが良い。
【００８３】
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。
【００８４】
これらの作製方法によれば、半導体領域５３はＩｎＧａＮ層５２ａ〜５２ｃを含み、分離によりレーザバーＬＢ０、ＬＢ１が形成される。ＩｎＧａＮ層５２ａ〜５２ｃを半導体領域５３内に形成すると共に、このＩｎＧａＮ層５２ａ〜５２ｃの端面６７ａ、６７ｂに、分離による端面作製の際に段差５４ａ〜５４ｃを形成する。この段差５４ａ〜５４ｃは、レーザバーの端面６７ａ、６７ｂの一部分又は全体にわたって形成され、またレーザバーの端面６７ａ、６７ｂの一方の側面から他方の側面への方向に延在する。この段差５４ａ〜５４ｃの延在により端面生成の方向が案内されて、多数のIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する際に、光共振器としての端面６７ａ、６７ｂに求められる垂直性の分布を小さくできる。
【００８５】
工程Ｓ１０８では、レーザバーＬＢ１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Ｓ１０９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。
【００８６】
本実施の形態に係る製造方法では、角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下及び１００度以上１３５度以下の範囲であることができる。４５度未満及び１３５度を越える角度では、押圧により形成される端面がｍ面からなる可能性が高くなる。また、８０度を越え１００度未満の角度では、所望の平坦性及び垂直性が得られないおそれがある。更に好ましくは、角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度以下及び１００度以上１１７度以下の範囲であることができる。この角度範囲では、活性層におけるピエゾ分極が小さくできる。また、活性層の成長におけるＩｎ取り込みが良いので、活性層におけるＩｎ組成の可変範囲が広い。これ故に、長波長の発光を得るために好適である。また、Ｉｎ取り込みが良いので、ＩｎＧａＮ層２４の形成に好適である。半極性主面５１ａは、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかであることができる。更に、これらの面から−４度以上＋４度以下の範囲で微傾斜した面も前記主面として好適である。これら典型的な半極性面において、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及び垂直性でレーザ共振器のための端面を提供できる。
【００８７】
また、基板５１は、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮのいずれかからなることができる。これらの窒化ガリウム系半導体からなる基板を用いるとき、レーザ共振器として利用可能な端面を得ることができる。基板５１は好ましくはＧａＮからなる。
【００８８】
基板生産物ＳＰを形成する工程Ｓ１０４において、結晶成長に使用された半導体基板は、基板厚が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６３ｂが研磨により形成された加工面であることができる。この基板厚では、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、垂直性を有する端面６７ａ、６７ｂを歩留まりよく形成できる。第２の面６３ｂが研磨により形成された研磨面であり、研磨されて基板厚が１００μｍ以下であれば更に好ましい。また、基板生産物ＳＰを比較的容易に取り扱うためには、基板厚が５０μｍ以上であることが好ましい。
【００８９】
本実施の形態に係るレーザ端面の製造方法では、レーザバーＬＢ１においても、図３を参照しながら説明された角度ＢＥＴＡが規定される。レーザバーＬＢ１では、角度ＢＥＴＡの成分（ＢＥＴＡ）１は、III族窒化物半導体のｃ軸及びｍ軸によって規定される第１平面（図３を参照した説明における第１平面Ｓ１に対応する面）において（ＡＬＰＨＡ−５）度以上（ＡＬＰＨＡ＋５）度以下の範囲であることが好ましい。レーザバーＬＢ１の端面６７ａ、６７ｂは、ｃ軸及びｍ軸の一方から他方に取られる角度ＢＥＴＡの角度成分に関して上記の垂直性を満たす。また、角度ＢＥＴＡの成分（ＢＥＴＡ）２は、第２平面（図３に示された第２平面Ｓ２に対応する面）において−５度以上＋５度以下の範囲であることが好ましい。このとき、レーザバーＬＢ１の端面６７ａ、６７ｂは、半極性面５１ａの法線軸ＮＸに垂直な面において規定される角度ＢＥＴＡの角度成分に関して上記の垂直性を満たす。
【００９０】
端面６７ａ、６７ｂは、半極性面５１ａ上にエピタキシャルに成長された複数の窒化ガリウム系半導体層への押圧によるブレイクによって形成される。半極性面５１ａ上へのエピタキシャル膜であるが故に、端面６７ａ、６７ｂの半導体領域５３の端面は、これまで共振器ミラーとして用いられてきたｃ面、ｍ面、又はａ面といった低面指数のへき開面ではない。しかしながら、半極性面５１ａ上へのエピタキシャル膜の積層のブレイクにおいて、端面６７ａ、６７ｂは、共振器ミラーとして適用可能な平坦性及び垂直性を有する。
【００９１】
（実施例１）
以下の通り、半極性面ＧａＮ基板を準備し、割断面の垂直性を観察した。基板には、ＨＶＰＥ法で厚く成長した（０００１）ＧａＮインゴットからｍ軸方向に７５度の角度で切り出した｛２０−２１｝面ＧａＮ基板を用いた。ＧａＮ基板の主面は鏡面仕上げであり、裏面は研削仕上げされた梨地状態であった。基板の厚さは３７０μｍであった。
【００９２】
基板主面にエピ層を成長し、裏面研磨によって厚みを８０μｍにした。エピ面にレーザスクライバーを用いて、ｃ軸を基板主面に投影した方向に垂直にスクライブ溝を形成した後、基板裏面から押圧して基板を割断した。得られた割断面の垂直性を観察するため、走査型電子顕微鏡を用いてａ面方向から基板を観察した。
【００９３】
図８の（ａ）部は、割断面をａ面方向から観察した走査型電子顕微鏡像であり、右側の端面が割断面である。割断面は半極性主面に対して平坦性及び垂直性を有すると共に、段差が形成されていることがわかる。
【００９４】
この端面を有するレーザの共振器としての有用性を調べるために、以下の実施例のようにレーザーダイオードを有機金属気相成長法により成長した。原料にはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アンモニア（ＮＨ３）、シラン（ＳｉＨ４）、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用いた。ＧａＮ基板を準備した。このＧａＮ基板については、ＨＶＰＥ法で厚く成長した（０００１）ＧａＮインゴットからｍ軸方向に０度から９０度の範囲の角度でウェハスライス装置を用いて切り出し、ｍ軸方向へのｃ軸の傾斜角度ＡＬＰＨＡが、０度から９０度の範囲の所望のオフ角を有するＧａＮ基板を作製した。例えば、７５度の角度で切り出したとき、｛２０−２１｝面ＧａＮ基板が得られ、図８の（ｂ）部に示される六方晶系の結晶格子において参照符号７１ａによって示されている。図８の（ｃ）部はレーザストライプを＜１１−２０＞方向に設けた形態を示しており、半極性面７１ａと共にレーザ共振器のための端面８１ｃ、８１ｄが示される。端面８１ｃ、８１ｄは半極性面７１ａにほぼ直交しており、ａ面から構成される。
【００９５】
（実施例２）
図９の（ａ）部に示されるレーザダイオードＤＥＶ１を作製する。発振波長５２０ｎｍ帯のＬＤ構造を作製するために、ｍ７５度オフに相当する（２０−２１）面ＧａＮ基板を準備する。アンモニア及び水素を含む雰囲気、摂氏１０５０度の基板温度、１０分の期間の条件で、ＧａＮ基板に保持して、前処理（サーマルクリーニング）を行う。この後に、ＧａＮ基板上に摂氏１０５０度の基板温度でｎ型ＧａＮ層を成長する。基板温度を摂氏８４０度に下げた後に、ＧａＮ基板上にｎ型ＩｎＡｌＧａＮ（Ｉｎ組成０，０２、Ａｌ組成０．０９）クラッド層を成長する。クラッド層の厚さは１．５μｍである。クラッド層上にＩｎＧａＮ光ガイド層（Ｉｎ組成：０．０３）を成長する。光ガイド層上に、多重量子井戸発光層を成長する。ＩｎＧａＮ井戸層の厚さは３ｎｍであり、Ｉｎ組成は０．３０である。ＧａＮ障壁層の厚さは１５ｎｍである。井戸層の成長温度は摂氏７４０度であり、障壁層の成長温度は摂氏８４０度である。多重量子井戸発光層上に、摂氏８４０度の基板温度で、ＩｎＧａＮ光ガイド層（Ｉｎ組成：０．０３）を成長する。この後、基板温度を摂氏１０００度に上昇させて、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層（Ａｌ組成０．１２）を成長する。基板温度を摂氏８４０度に下げた後に、ｐ型ＩｎＡｌＧａＮ（Ｉｎ組成０．０２、Ａｌ組成０．０９）クラッド層を成長し、この上にｐ型ＧａＮコンタクト層を成長して、エピタキシャル半導体領域が改選する。
【００９６】
ＳｉＯ２といった絶縁膜を成膜した後に、この絶縁膜に幅１０μｍのストライプ窓をウェットエッチングにより形成する。ストライプ窓の方向により規定される導波路の方向はｃ軸のオフ方向に規定する。
【００９７】
Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側電極と、Ｔｉ／Ａｕから成るパッド電極とを蒸着により形成する。基板の裏面を研磨した後に、Ｔｉ／Ａｌから成るｎ側電極とＴｉ／Ａｕから成るパッド電極を蒸着により形成する。８００μｍの間隔で分離を行って端面（割断面）を形成する。端面にＳｉＯ２／ＴｉＯ２からなる誘電体多層膜を形成する。これらの工程によりゲインガイド型レーザが作製される。端面の形成は以下のように行う。エピタキシャル半導体領域の表面（エピ面）にレーザスクライバーでスクライブ溝を形成した後に、ブレーカーで基板の裏面からブレードを押し当てる。
【００９８】
比較のために、ＩｎＧａＮ井戸層のＩｎ組成が０．０７である波長４００ｎｍ帯のレーザダイオードを（２０−２１）面ＧａＮ基板上に作製する。このＩｎＧａＮ井戸層の成長温度は摂氏８４０度である。
【００９９】
実施例２の条件で作製されたレーザダイオードの端面には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察で、ＩｎＧａＮ井戸層の端面の位置に段差が観測される。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察によれば、段差の幅は１５ｎｍ〜６０ｎｍ程度である。光学顕微鏡を用いて、チップ表面を観察したとき、図９の（ｂ）部に示される角度ずれＶＡＲは０度〜１．５度以下の範囲内である。
【０１００】
比較例の条件で作製されたレーザダイオードの端面には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察で、段差が観測されない。図９の（ｂ）部に示される角度ずれは分布しており、０度〜１．５度以内の角度にある比率は、総数の約１０％であり、この値は実施例よりも悪い。
【０１０１】
実施例の条件で作製されたレーザダイオードでは、井戸層のインジウム組成が高く、これ故にＩｎＧａＮ井戸層にひずみが大きい。高い歪みのＩｎＧａＮを起点に段差が形成され、割れが進行する方向に関してスクライブラインからずれが抑制されたものと考えられる。
【０１０２】
（実施例３）
図１０に示されるレーザダイオードＤＥＶ２を作製する。実施例２のｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層の間に位置するようにｐ型ＩｎＧａＮ層（Ｉｎ組成０．２０）を形成する。このｐ型ＩｎＧａＮ層の厚さは５ｎｍである。ｐ型ＩｎＧａＮ層の成長温度は摂氏８６０度である。
【０１０３】
端面の形成のために、エピ面にレーザスクライバーでスクライブ溝を形成した後に、ブレーカーで基板裏面からブレードを押し当てた。
【０１０４】
実施例３の条件で作製されたレーザダイオードの端面には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で、ｐ型ＩｎＧａＮ層の端面の位置に段差が観測される。
また、発光層の近傍にも段差が観測された。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察によれば、発光層近傍の段差の幅０ｎｍ〜３０ｎｍ程度である。実施例２のおける値よりも低減される傾向にある。これは、端面形成の際の割れがエピ表面から進行するので、ｐ型ＩｎＧａＮ層で生じた段差によって、発光層近傍が割れる際の形状が理想的な割れの向きに近づいているためと考えられる。
【０１０５】
実施例２及び実施例３の条件で作製されたレーザダイオードにパルス幅５００ｎｓｅｃ及びｄｕｔｙ０．１％のでパルス通電を行うと、両者のしきい値電流は共に８００ｍＡ前後であり、初期特性に有意差は認められない。これは、段差の幅が半導体領域内波長よりも十分小さいので、光の増幅に及ぼす悪影響は小さいためと考えられる。また、実施例３の条件で作製されたレーザダイオードに関しては、ｐ型ＩｎＧａＮ層の配置位置がｐ型クラッド層よりも外側にあるので、導波路における電界分布に及ぼす悪影響も小さいと考えられる。
【０１０６】
実施例２及び実施例３の条件で作製されたレーザダイオードに長期の通電試験を行うと、実施例３の条件で作製されたレーザダイオードが優れている。実施例３は複数の段差が形成されているので、端面コートに対する負担が小さいと考えられる。
【０１０７】
（実施例４）
図１１に示されるレーザダイオードＤＥＶ３を作製する。実施例２のｐ型クラッド層とｎ型ＧａＮ層の間に位置するように、ｎ型ＩｎＧａＮ層（Ｉｎ組成０．２０）を形成する。このｎ型ＩｎＧａＮ層の厚さは５ｎｍである。ｎ型ＩｎＧａＮ層の成長温度は摂氏８６０度である。
【０１０８】
端面の形成のために、エピ面にレーザスクライバーでスクライブ溝を形成した後に、ブレーカーで基板裏面からブレードを押し当てた（方式１）。また、基板裏面にレーザスクライバーでスクライブ溝を形成した後に、ブレーカーで基板裏面にブレードを押し当てた（方式２）。
【０１０９】
これらの方式の条件で作製されたレーザダイオードの端面には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で、ｎ型ＩｎＧａＮ層の端面の位置に段差が観測される。また、発光層の近傍にも段差が観測される。方式１の作製における段差の幅は、方式２の作製における段差の幅より大きい。方式２で作製された端面においては、発光層における段差が小さい傾向にある。これは、方式２では、ｎ型ＩｎＧａＮ層よりも発光層が後に割れるためと考えられる。いずれの方式でも、発光層における段差はｎ型ＩｎＧａＮ層がない場合に比べて小さい。方式２の条件で作製されたレーザダイオードのレーザ特性は、実施例３の条件で作製されたレーザダイオードのレーザ特性とほぼ同等である。
【０１１０】
図１２及び図１３を参照しながら、本実施の形態を説明する。図１２の（ａ）部は、基板生産物を模式的に示す図面であり、図１２の（ｂ）部は、基板生産物における側面を示す図面である。図１２に示されるように、半導体領域５５が、上記説明のようなＩｎＧａＮ層５２を含む。ＩｎＧａＮ層５２が歪みを内包するので、端面の形成の際に、形成される端面に段差５４が形成される。この段差によって、実際の破断線とＡＩＳラインとのずれの拡大が低減され、発振歩留まりが向上する。
【０１１１】
図１３の（ａ）部は、基板生産物を模式的に示す図面であり、図１３の（ｂ）部は、基板生産物における側面を示す図面である。図１３に示されるように、半導体領域５６が、半導体領域５５のようなＩｎＧａＮ層５２を含まない。ブレード６９が当たる面では、割れＦＲＣの開始箇所がブレード６９で規定されるので、比較的まっすぐに割れが進行する。一方、スクライブ溝６５ａが形成される面では、割れがＡＩＳラインからずれる。一旦ずれると割れの進行とともにずれが拡大していき、次のスクライブ溝６５ａ付近でＡＩＳラインに戻る。半極性ＧａＮには光学異方性があり、ｃ軸を主面に投影した方向に導波路を形成することにより大きな光学利得が実現される。この構造では、光共振器のための端面がへき開面ではない。これ故に、端面の導波路に対する垂直性を得ることがへき開面に比べて難しい。
【０１１２】
上記の実施例を含めた様々な実験によって、角度ＡＬＰＨＡは、４５度以上８０度以下及び１００度以上１３５度以下の範囲であることが好ましい。
【０１１３】
発振チップ歩留を向上させるためには、ｃ軸の傾斜をｍ軸の方向に規定する角度ＡＬＰＨＡは、６３度以上８０度以下及び１００度以上１１７度以下の範囲であることができる。典型的な半極性主面は、｛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。更に、これらの半極性面からの微傾斜面であることができる。例えば、半極性主面は、｛２０−２１｝面、｛１０−１１｝面、｛２０−２−１｝面、及び｛１０−１−１｝面のいずれかの面から、ｍ面方向に−４度以上＋４度以下の範囲でオフした微傾斜面であることができる。成長面に対し比較的垂直な割断面が得られる理由は、この電荷的に中性な原子配列が周期的に現れることで、割断面の生成が比較的安定となっていることが考えられる可能性がある。
【０１１４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、発振歩留まりを改善可能な構造を有するIII族窒化物半導体レーザ素子が提供される。また、本実施の形態によれば、発振歩留まりを改善可能なIII族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【０１１６】
１１…III族窒化物半導体レーザ素子、１３…レーザ構造体、１３ａ…第１の面、１３ｂ…第２の面、１３ｃ、１３ｄ…エッジ、１５…電極、１７…支持基体、１７ａ…半極性主面、１７ｂ…支持基体裏面、１７ｃ…支持基体端面、１９…半導体領域、１９ａ…半導体領域表面、１９ｃ…半導体領域端面、２１…第１のクラッド層、２３…第２のクラッド層、２４…ＩｎＧａＮ層、２５…活性層、２５ａ…井戸層、２５ｂ…障壁層、２７、２９…割断面、ＡＬＰＨＡ…角度、Ｓｃ…ｃ面、ＮＸ…法線軸、３１…絶縁膜、３１ａ…絶縁膜開口、３５…ｎ側光ガイド層、３７…ｐ側光ガイド層、３９…キャリアブロック層、４１…電極、４３ａ、４３ｂ…誘電体多層膜、ＭＡ…ｍ軸ベクトル、ＢＥＴＡ…角度、ＤＳＵＢ…支持基体厚さ、５１…基板、５１ａ…半極性主面、５２…ＩｎＧａＮ層、５４…段差、ＳＰ…基板生産物、５７…窒化ガリウム系半導体領域、５９…発光層、６１…窒化ガリウム系半導体領域、５３…半導体領域、５４…絶縁膜、５４ａ…絶縁膜開口、５５…レーザ構造体、５８ａ…アノード電極、５８ｂ…カソード電極、６３ａ…第１の面、６３ｂ…第２の面、１０ａ…レーザスクライバー、６５ａ…スクライブ溝、６５ｂ…スクライブ溝、ＬＢ…レーザビーム、ＳＰ１…基板生産物、ＬＢ１…レーザバー、６９…ブレード、６９ａ…エッジ、６９ｂ、６９ｃ…ブレード面。
【図１】
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【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図８】
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