[發(fā)明專利]Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體激光器元件及Ⅲ族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980104006.0
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101984774A
• 公開（公告）日: 2011-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 善積祐介;鹽谷陽平;京野孝史;足立真寬;秋田勝史;上野昌紀(jì);住友隆道;德山慎司;片山浩二;中村孝夫;池上隆俊
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號: H01S5/323
• 分類號: H01S5/323;H01S5/343
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 王海川;穆德駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件及III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作方法。

背景技術(shù)

在非專利文獻(xiàn)1中，記載了一種在c面藍(lán)寶石襯底上制作的半導(dǎo)體激光器。通過干蝕刻形成半導(dǎo)體激光器的鏡面?？d了激光器的諧振鏡面的顯微鏡照片，并記載了其端面的粗度為約50nm。

在非專利文獻(xiàn)2中，記載了一種在(11-22)面GaN襯底上制作的半導(dǎo)體激光器。通過干蝕刻形成半導(dǎo)體激光器的鏡面。

在非專利文獻(xiàn)3中，記載了一種氮化鎵基半導(dǎo)體激光器。為了將m面作為解理面(cleaved?facets)用于激光諧振器，提出了生成向襯底的c軸的偏斜方向偏振的激光的方案。在該文獻(xiàn)中，具體地記載了在無極性面中擴(kuò)大阱寬度，在半極性面中縮窄阱寬度的方案。

非專利文獻(xiàn)1：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35，(1996)L74-L76

非專利文獻(xiàn)2：Appl.Phys.Express?1(2008)091102

非專利文獻(xiàn)3：Jpn.J.Appl.Phys.Vol.46，(2007)L789

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)氮化鎵基半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，存在可產(chǎn)生激光振蕩的數(shù)個(gè)躍遷。根據(jù)本發(fā)明人的見解，在使用c軸向m軸方向傾斜的半極性面的支撐基體的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，認(rèn)為使激光波導(dǎo)沿著由c軸及m軸規(guī)定的面延伸時(shí)，可以降低閾值電流。該激光波導(dǎo)的方向中，其中躍遷能量(導(dǎo)帶能量與價(jià)帶能量之差)最小的模式可產(chǎn)生激光振蕩，可產(chǎn)生該模式的振蕩時(shí)，可以降低閾值電流。

但是，該激光波導(dǎo)的方向，為了諧振器鏡，無法利用c面、a面或m面等以往的解理面。因此，為了制作諧振器鏡，利用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)形成半導(dǎo)體層的干蝕刻面。利用RIE法形成的諧振器鏡在對激光波導(dǎo)的垂直性、干蝕刻面的平坦性或離子損傷方面有待改善。另外，在目前的技術(shù)水平下導(dǎo)出用以獲得良好的干蝕刻面的工藝條件成為很大的負(fù)擔(dān)。

就本發(fā)明人所知，迄今在形成于上述半極性面上的同一III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，并未同時(shí)實(shí)現(xiàn)沿c軸的傾斜方向(偏斜方向)延伸的激光波導(dǎo)和不利用干蝕刻而形成的諧振器鏡用端面。

本發(fā)明鑒于上述情況而完成。本發(fā)明的目的在于提供一種III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，其中，具有可在從六方晶系III族氮化物的c軸向m軸方向傾斜的支撐基體的半極性面上實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器，并且提供該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的制作方法。

本發(fā)明的一個(gè)方面的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件包含：(a)激光器結(jié)構(gòu)體，其包含：支撐基體，由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成，且具有半極性主面；及半導(dǎo)體區(qū)域，設(shè)置在所述支撐基體的所述半極性主面上；及(b)電極，設(shè)置在所述激光器結(jié)構(gòu)體的所述半導(dǎo)體區(qū)域上。所述半導(dǎo)體區(qū)域包含：第一包覆層，由第一導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成；第二包覆層，由第二導(dǎo)電型氮化鎵基半導(dǎo)體構(gòu)成；及有源層，設(shè)置在所述第一包覆層與所述第二包覆層之間；所述第一包覆層、所述第二包覆層及所述有源層沿著所述半極性主面的法線軸排列；所述有源層包含氮化鎵基半導(dǎo)體層；所述支撐基體的所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸相對于所述法線軸以有限的角度ALPHA向所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸方向傾斜；所述激光器結(jié)構(gòu)體包含第一及第二斷裂面，這些面與由所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及所述法線軸規(guī)定的m-n面交叉；該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件的激光諧振器包含所述第一及第二斷裂面；所述激光器結(jié)構(gòu)體包含第一及第二面，所述第一面為所述第二面的相反側(cè)的面；所述第一及第二斷裂面各自從所述第一面的邊緣延伸至所述第二面的邊緣。

根據(jù)該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件，由于作為激光諧振器的第一及第二斷裂面與由六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的m軸及法線軸規(guī)定的m-n面交叉，因此可以設(shè)置沿m-n面與半極性面的交叉線方向延伸的激光波導(dǎo)。因此，可以提供具有可實(shí)現(xiàn)低閾值電流的激光諧振器的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件。

在本發(fā)明的III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，所述法線軸與所述六方晶系III族氮化物半導(dǎo)體的c軸所成的角度優(yōu)選在45度以上、80度以下或100度以上、135度以下的范圍內(nèi)。

在該III族氮化物半導(dǎo)體激光器元件中，在小于45度及超過135度的角度時(shí)，通過按壓所形成的端面由m面構(gòu)成的可能性變高。另外，在超過80度、小于100度的角度時(shí)，有無法獲得期望的平坦性及垂直性的可能。