用于制作iii族氮化物半导体激光器件的方法
【专利摘要】一种制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其通过利用半极性面使能实现稳定地供应具有低激光阈值电流的激光腔镜。刀片（5g）下压第一区域（ER1），以保持第一区域（ER1）连同与第一区域（ER1）接触的保护片材（TF）的一部分一起被挤压在支撑部件（H2）和可移动部件（H1）之间，同时利用可移动部件（H1）增加在与第一区域（ER1）接触的保护片材（TF）的区域中产生的张力，直至在第一区域（ER1）的端面（EG1）处半极性主面（SF）相对于第二区域（ER2）的半极性主面（SF）倾斜了偏转角THETA，并且从而在与朝向第一区域（ER1）的刀片（5g）的行进方向相反的方向上在第一区域（ER1）中产生力。例如，角度ALPHA在71度至79度的范围内，偏转角THETA在11度至19度的范围内。
【专利说明】用于制作111族氮化物半导体激光器件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法。
【背景技术】
[0002]专利文献I公开了与在包括其c轴朝向m轴倾斜的六方晶系III族氮化物半导体的支撑基体的半极性面上具有低阈值电流的III族氮化物半导体激光器件相关联的技术。构成激光腔的第一和第二断裂面与m-n面相交。III族氮化物半导体激光器件具有在m-n面和半极性面之间的相交线的方向上延伸的激光波导。因此，能够通过具有低阈值电流的带间跃迁来产生光。在激光结构中第一表面与第二表面相对。第一和第二断裂面从第一表面的边缘向第二表面的边缘延伸。第一和第二断裂面不是通过干法蚀刻得到的，并且与诸如c面、m面和a面常规解理面不同。与专利文献I相关联的技术，如在非专利文献I中公开了的技术是已知的。
[0003]引用文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本未审查专利申请公布N0.2011-3660
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1:Anurag TYAGI, Hong ZHONG, Roy B.CHUNG, Daniel F.FEEZELL,Makoto SAITO, Kenji FUJITOLJames S.SPECK, Steven P.DENBAARS 和 Shuji NAKAMURA 的“Semipolar (10-1-1) InGaN/GaN Laser Diodes on Bulk GaN substrate (GaN 块结构上的半极性(10-1-1 )InGaN/GaN 激光二极管)”，Japanese Journal of Applied Physics (日本应用物理学报)，Vol.46，N0.19,2007, pp.L444-L445
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]如专利文献I中描述的，在沿着c面中朝向m轴偏离的半极性面上形成利用半极性面的III族氮化物半导体激光器件的激光波导。在这种结构中，与激光波导正交的激光腔镜不能容易地难以通过常规的解理工艺来产生，因而通过断裂工艺(fracturingprocess)来产生。作为激光器件的激光腔镜来说，通过断裂形成用于激光腔镜的需求是符合要求的。换句话说，期望具有低激光阈值电流的激光腔镜的稳定供应。因此，鉴于上述情形完成的本发明的目的是提供一种用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其通过利用半极性面而能够稳定地供应具有低激光阈值电流的激光腔镜。
[0010]解决问题的方案
[0011]本发明的一方面提供了一种制作III族氮化物半导体激光器件的方法，包括以下步骤:准备具有衬底和半导体区域的衬底产品，该衬底包括六方晶系III族氮化物半导体并且包括半极性主面，该半导体区域被设置在半极性主面上并且包括有源层；对衬底产品的第一表面进行划线，以形成沿着六方晶系III族氮化物半导体的a轴延伸的多个划线标记；以及利用解理系统从衬底产品形成激光条和衬底产品残余物。该解理系统包括:支撑部件，其支撑衬底产品；可伸展的保护片材，当由支撑部件支撑衬底产品时，可伸展的保护片材保护面向支撑部件的衬底产品的第一表面；刀片，当由支撑部件支撑衬底产品时，从与第一表面相反侧的衬底产品的第二表面朝向支撑部件来对衬底产品下压刀片；以及可移动部件，其相对于支撑部件是可移动的并且用于调整保护片材的张力。保护片材在基准轴的方向上延伸，并且在保护片材的与基准轴相交的两个边缘都被固定到支撑部件的情况下将保护片材布置在衬底产品和支撑部件之间。衬底产品被布置在保护片材和支撑部件之上，以使得a轴与基准轴交叉，该衬底产品包括第一区域和第二区域。第一区域和第二区域依次布置在与a轴交叉的方向上。第一区域和第二区域的分界面沿着a轴延伸。第一区域包括在划线标记中的位于最远端的划线标记。形成激光条和衬底产品残余物的步骤包括以下步骤:利用支撑部件保持衬底产品，以使得第一区域从支撑部件的边缘突出，并且第二区域布置在支撑部件之上；在沿着衬底的半极性主面的法线轴延伸的法线向量的方向上，使刀片与在第二表面中的包含于第一区域的区域接触；以及对第一区域下压刀片，以使得第一区域连同于与第一区域相接触的保护片材的一部分一起被压在支撑部件和可移动部件之间，同时使用可移动部件增加在保护片材的区域中产生的张力，以在与朝向第一区域的刀片的行进的方向相反的方向上在第一区域中产生力，直至在第一区域的端面处的半极性主面相对于第二区域的半极性主面倾斜偏转角THETA。激光条从第一表面延伸至第二表面，并且具有通过分离形成的第一端面和第二端面。第一端面和第二端面构成III族氮化物半导体激光器件的激光腔。表示六方晶系III族氮化物半导体的c轴的方向的c轴向量相对于衬底的半极性主面的法线向量倾斜角度ALPHA。第一区域中的与刀片接触的区域沿着a轴延伸。偏转角THETA被定义在由六方晶系III族氮化物半导体的c轴和m轴定义的c_m面内的角度，当衬底产品在从m轴到c轴的方向上弯曲时偏转角THETA具有正值，当衬底产品在从c轴到m轴的方向上弯曲时偏转角THETA具有负值，如果角度ALPHA在71度至79度的范围内，则偏转角THETA在11度至19度的范围内，如果角度ALPHA在101度至109度的范围内，则偏转角THETA在-19度至-11度的范围内。第一端面和第二端面与c-m面相交。
[0012]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，对第一区域下压刀片，以保持第一区域连同于与第一区域相接触的保护片材的一部分一起被挤压在支撑部件和可移动部件之间，直至在第一区域的端面处的半极性主面相对于第二区域中的半极性主面倾斜偏转角THETA，同时，使用可移动部件来增加在与第一区域接触的保护片材的区域中产生的张力，以在与朝向第一区域的刀片的行进的方向相反的方向上在第一区域中产生力。如果角度ALPHA在71度至79度的范围内，则衬底产品在从m轴到c轴的方向上弯曲，并且偏转角THETA在11度至19度的范围内，或者如果角度ALPHA在101度至109度的范围内，则衬底产品在从c轴到m轴的方向上弯曲，并且偏转角THETA在-19度至-11度的范围内，由于衬底产品的弯曲，在沿着c面的方向上对衬底产品的第一区域下压刀片。在这种状态下，通过增加保护片材的张力和在对第一区域下压刀片的方向相反的方向上在第一区域中产生力，激光条能够容易地与具有半极性主面的衬底产品分离。作为分离的结果形成的表面具有充分的平坦性和垂直性，以用作激光腔镜。这能够稳定地供应减小激光阈值电流的激光腔镜。
[0013]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，划线标记能够沿着由a轴和法线轴定义的a-n面在从第一表面到第二表面的方向上延伸。由于划线标记沿着a-n面形成，所以通过由刀片分离激光条所形成的端面也沿着a-n面延伸。因此，将要用作激光腔镜的端面与c-m面正交。
[0014]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，在用于准备衬底产品的步骤中，能够对衬底进行加工以使其具有从50 μ m到100 μ m范围的厚度。该加工是切片和研磨中的一种。第二表面是通过加工形成的已加工的表面和包括有在该已加工的表面上布置的电极的表面之一。因此，衬底具有高的刚性。通过切片或抛光加工的衬底的已加工的表面具有足够高的平坦性。
[0015]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，划线可以是利用激光划线器进行的，并且划线标记可以包括划线沟槽。利用激光划线器划线能够精确地划出将要形成的标记。由于划线标记包括划线沟槽，所以能够容易地分离激光条。
[0016]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，半极性主面可以从对应于{20-21}面和{20-2-1}面中的任一个面的半极性面朝向m面在-4度至+4度的范围内倾斜。因此，该方法可以应用于具有从{20-21}面和{20-2-1}面中的任一个面朝向m面在-4度至+4度的范围内倾斜的半极性面的衬底产品。
[0017]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，半极性主面可以对应于{20-21}面和{20-2-1}面中的任一个面。因此，该方法可以应用于具有对应于{20-21}面和{20-2-1}面中的任一个面的半极性面的衬底产品。
[0018]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，衬底可以包括GaN、AlGaN、AIN、InGaN和InAlGaN中的任一个。以这种方式，使用氮化物基半导体作为衬底。
[0019]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，在第一端面和第二端面中的有源层的端面可以在c-m面内相对于与m轴正交的m面倾斜(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)度的范围内的角度。因此，第一和第二端面实现了激光腔镜所需的高平坦性和垂直性。
[0020]在制作III族氮化物半导体激光器件的方法中，有源层的端面可以在与c-m面和法线轴正交的基准面内相对于在与c-m面和基准面之间的交线正交的面倾斜-5度至+5度的范围内的偏角。因此，有源层的端面可以实现激光腔镜所需的高平坦性和垂直性。
[0021]发明的有利效果
[0022]如上所述，根据本实施例，通过使用半极性面的III族氮化物半导体激光器件的制作方法能稳定地供应具有低激光阈值电流的激光腔镜。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1示出了在根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法中所使用的衬底产品的断裂方法。
[0024]图2是示出根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法的主要步骤的流程图。
[0025]图3示出了根据实施例的由支撑板支撑的衬底产品。
[0026]图4示出了在根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法中所使用的衬底产品的断裂方法和解理系统。
[0027]图5通过端面的偏角示出根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法的有利效果。[0028]图6示出了在根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法中所使用的衬底产品的断裂方法的功能。
[0029]图7示出了通过根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法制作的III族氮化物半导体激光器件。
[0030]图8通过衬底产品的偏转角和断裂面的偏离角之间的关系示出了根据实施例的III族氮化物半导体激光器件的制作方法的有利效果。
[0031]图9示出了根据示例的III族氮化物半导体激光器件的构造。
【具体实施方式】
[0032]现在将参考附图详细地描述本发明的实施例。在可能的情况下，相同的元件将指定相同的附图标记，并且将省略其重复的描述。根据本实施例的方法是用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法。图2示出了根据本实施例的制作III族氮化物半导体激光器件的方法中的主要步骤。图1示出了在III族氮化物半导体激光器件的制作中所使用的衬底产品和激光条。
[0033]步骤Spl:准备衬底广品5,其不于图1的部分(A)中。衬底广品5包括TK方晶系III族氮化物半导体的激光结构，其被设置有P侧绝缘膜、P侧电极和η侧电极。“ρ侧”对应于在六方晶系III族氮化物半导体的衬底产品5的激光结构中ρ型半导体区对齐的一侧。“η侧”对应于在六方晶系III族氮化物半导体的衬底产品5的激光结构中η型半导体区对齐的一侧。
[0034]III族氮化物半导体激光器件11，其示于图7中，从衬底产品5分离。衬底产品5的六方晶系III族氮化物半导体的激光结构是包括衬底Sub (对应于III族氮化物半导体激光器件11的支撑基体17)和半导体区域Ly (对应于III族氮化物半导体激光器件11中的半导体区域19)的晶片。
[0035]衬底Sub包括GaN、AlGaN、AIN、InGaN和InAlGaN中的任意一种。衬底Sub包括六方晶系III族氮化物半导体的半极性主面SF (对应于III族氮化物半导体激光器件11的半极性主面17a)。
[0036]半极性主面SF从对应于{20-21}面和{20_2_1}面的任一个的半极性面朝向衬底Sub的六方晶系III族氮化物半导体的m面在-4度至+4度的范围内倾斜。半极性主面SF可对应于{20-21}面和{20-2-1}面的任一个。
[0037]半导体区域Ly外延生长在衬底Sub的半极性主面SF之上并且与半极性主面SF接触。
[0038]衬底产品5包括ρ侧绝缘膜(对应于III族氮化物半导体激光器件11的绝缘膜31)、p侧电极(对应于III族氮化物半导体激光器件11的P侧电极15)和η侧电极(对应于III族氮化物半导体激光器件11的η侧电极41)。ρ侧电极布置在衬底产品5的ρ侧正面5a (第一表面和绝缘膜的ρ侧正面)之上。η侧电极覆盖衬底Sub的正面。η侧电极的正面是衬底产品5的背面5e (第二表面)。
[0039]衬底Sub被加工成50 μ m以上且100 μ m以下的厚度。衬底是通过切片和研磨中之一加工的。衬底产品5的背面5e是已加工的表面或者是包含在已加工上布置的η侧电极的表面。[0040]法线轴NX是半极性主面SF的法线并且与衬底产品5的正面5a正交。法线向量NV在衬底Sub的半极性主面SF的法线轴NX的方向上延伸，并且沿着法线轴NX从半极性主面SF朝向半导体区域Ly延伸。法线向量NV与正面5a和半极性主面SF正交。法线轴NX和法线向量NV平行于正交坐标系S的z轴。法线向量NV在z方向上延伸。正面5a和半极性主面SF平行于x-y面。
[0041]图1的部分(A)示出了晶体坐标系CR。表示衬底Sub的六方晶系III族氮化物半导体的c轴的方向的c轴向量VC相对于半极性主面SF的法线向量NV具有倾斜角ALPHA。倾斜角ALPHA在71度至79度的范围内或者在101度至109度的范围内。图1的部分(A)中示例的角度ALPHA在71度至79度的范围内。衬底Sub的六方晶系III族氮化物半导体的a轴在与y轴相反的方向上延伸。衬底Sub的六方晶系III族氮化物半导体的c轴、表示c轴的方向的c轴向量VC、衬底Sub的六方晶系III族氮化物半导体的m轴、表示m轴的方向的m轴向量VM、法线轴NX和表示法线轴NX的方向的法线向量NV可以与y轴(a轴)正交并且在z-x面上延伸。
[0042]步骤Sp2:在步骤Spl之后，对正面5a划线。利用激光划线器进行这样的划线。划线标记5b是通过划线形成的。划线标记5b沿着由a轴和法线轴NX定义的a_n面从衬底产品5的正面5a延伸到衬底产品5的背面5e。划线标记5b在平行于a轴的方向上从正面5a延伸到半导体区域Ly。例如，划线标记5b可以形成在衬底产品5的边缘处。划线标记5b每个都包括划线沟槽。作为激光束LB照射的结果，划线标记5b形成在正面5a上。图1的部分(A)示出了已经形成的两个划线标记5b和正在由激光束LB形成的划线标记5c。划线标记5b的长度比a-n面和正面5a之间的相交线更短。利用激光束LB照射相交线的部分。
[0043]步骤Sp3:在步骤Sp2之后，将衬底产品5断裂成激光条5d和衬底产品残余物51。步骤Sp3包括步骤Sp3-1至Sp3-5。
[0044]用解理系统断裂衬底产品5。如图1的部分(B)和图3、4所示，解理系统包括支撑板H、刀片5g、监控摄影机6a、显示单元6c、保护片材TF、粘附带UF和带框FL。监控摄影机6a包括镜头6b。图4示出了沿着图1的部分(B)中的线1-1的截面结构。图1的部分(B)示出了在分离之后的激光条5d，而图4示出了分离之前的激光条5d。为了简化起见，图1的部分(B)和图4都没有绘出粘附带UF和带框FL，它们示于图3中。
[0045]支撑板H包括可移动部件Hl和支撑部件H2。可移动部件Hl和支撑部件H2限定间隙HL。可移动部件Hl的端面EGl和支撑部件H2的端面EG2限定间隙HL。端面EGl平行于端面EG2。
[0046]固定支撑部件H2 (例如，至空间的内部)以保持衬底产品5。可移动部件Hl可以相对于支撑部件H2移动，以调整保护片材TF的张力。可移动部件Hl的移位改变彼此平行布置的端面EGl和断面EG2之间的间隙HL的宽度(端面EGl和断面EG2之间的距离)。可移动部件Hl的表面和支撑部件H2的表面限定了上面放置有衬底产品5、保护片材TF和粘附带UF的支撑板H的表面。即使可移动部件Hl相对于支撑部件H2移位，可移动部件Hl的表面和支撑部件H2的表面也处于同一平面内(支撑板H的表面内)。
[0047]刀片5g布置在间隙HL上方且可以垂直于上面将要放置衬底产品5的支撑部件H2的表面移动。刀片5g可以朝向或远离间隙HL移动。[0048]保护片材TF是可伸展的并且保护面向支撑部件H2的衬底产品5的正面5a，而衬底产品5由支撑部件H2支撑。保护片材TF在基准轴的方向上延伸，具体是与a-n面正交的X轴的方向上。保护片材TF与基准轴相交的两端被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)并且布置在衬底产品5和支撑部件H2之间。例如，保护片材TF可以是厚度为大约25 μ m的PET膜。如果衬底产品5由支撑部件H2支撑使得正面5a面向支撑部件H2，则从衬底产品5的背面5e朝向支撑部件H2对衬底产品5下压刀片5g。背面5e面向与正面5a相对的一侧。
[0049]如图4所示，刀片5g和监控摄像机6a布置在间隙HL的相对侧上。在刀片5g的中心轴的方向上延伸的轴方向向量VX与连接监控摄像机6a的镜头6b和刀片5g的边缘5h的线平行。轴方向向量VX在从刀片5g的边缘5h到端面5i的方向上延伸，并且与边缘5h和端面5i正交。边缘5h在一个方向上延伸(在图1、3、4中，边缘5h在y轴方向上延伸，其为衬底产品5的a轴方向)。边缘5h面向衬底产品5的背面5e。刀片5g下压衬底产品5的背面5e。
[0050]监控摄像机6a连接至显示单元6c。显示单元6c具有显示由监控摄像机6a通过镜头6b获取的图像的显示器。刀片5g和监控摄像机6a被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)。如果衬底产品5没有放置在支撑部件H2上(如果衬底产品5没有布置在间隙HL之上)，那么通过间隙HL捕获的刀片5g的边缘5h被恒定地显示在显示单元6c的显示器的中心。支撑板H的操作者观察显示单元6c的显示器并调整放置在支撑部件H2上的衬底产品5的位置，以使得正面5a和划线标记5b之一之间的相交线被显示在显示器上应当显示边缘5h的位置处。
[0051]步骤Sp3_l:衬底产品5的背面5e被布置成面向粘附带UF，并且如图3的部分(A)所示，衬底产品5被附接到粘附带UF。衬底产品5布置在粘附带UF和保护片材TF之间。粘附带UF的边缘部分被固定到带框FL。固定的带框FL (例如，至空间的内部和支撑部件H2)导致粘附带UF也被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)。如图3的部分(A)所示，衬底产品5的正面5a被保护片材TF覆盖。
[0052]保护片材TF的边缘部分被附接到粘附带UF并且被固定到带框FL。固定的带框FL (例如，至空间的内部和支撑部件H2 )导致粘附带UF和保护片材TF被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)。粘附带UF和保护片材TF包括可伸展材料。衬底产品5被布置在粘附带UF和保护片材TF之间。衬底产品5被接合到粘附带UF和保护片材TF。
[0053]步骤Sp3_2:在步骤Sp3_l之后，如图1的部分(B)和图3的部分(B)所示，衬底产品5、带框FL、粘附带UF和保护片材TF被布置在支撑部件H2上使得衬底产品5的正面5a面向支撑部件H2。衬底产品5被布置在保护片材TF和支撑部件H2之上，以使得a轴与基准轴Ab交叉。基准轴Ab与端面EGl和端面EG2正交。带框FL被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)。衬底产品5被放置在支撑部件H2之上，以使得只有形成在衬底产品5中的划线标记5b之中的最远端的划线标记(该划线标记被称为“划线标记5bl”)被定位在间隙HL上方。形成在衬底产品5中的所有划线标记5b，除了划线标记5bl之外，都被定为在支撑部件H2之上。
[0054]衬底产品5包括第一区域ERl和第二区域ER2。第一区域ERl和第二区域ER2是用于说明目的而定义的虚拟区域。第一区域ERl和第二区域ER2沿着与a轴(y轴)相交的线对齐。第一区域ERl与第二区域ER2接触。第一区域ERl包括划线标记5bl但不包括衬底产品5的其他划线标记5b。第二区域ER2包括形成在衬底产品5中的所有划线标记5b，划线标记5bl除外。第一区域ERl与划线标记5bl —起在衬底产品5的六方晶系III族半导体的a轴方向(y轴方向)上延伸。第一区域ERl和第二区域ER2的分界面沿着a轴延伸。第一区域ERl和第二区域ER2的分界面和划线标记5bl与a轴(以及a_n面)平行，并且与由c轴和m轴定义的c-m面正交。
[0055]支撑部件H2支撑第二区域ER2但不支撑第一区域ERl。整个第一区域ERl被定位在间隙HL上方。可移动部件Hl支撑保护片材TF和粘附带RF但不支撑衬底产品5。衬底产品5不与可移动部件Hl重叠。保护片材TF与可移动部件Hl和支撑部件H2紧密接触。
[0056]第一区域ERl在间隙HL之上从支撑部件H2的边缘部分(端面EG2)突出，并且衬底产品5由支撑部件H2保持，以使得第二区域ER2被布置在支撑部件H2上方。整个第二区域ER2仅由支撑部件H2支撑，并且整个第一区域ERl被布置在间隙HL上方。
[0057]在至少一个激光条5d从衬底产品5分离之后，留下衬底产品残余物51。有关划线标记5bl、第一区域ERl和第二区域ER2的描述也能应用于其它的衬底产品残余物51。
[0058]带框FL被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2)。因此，衬底产品5、粘附带UF的边缘部分和保护片材TF的边缘部分也被固定(例如，至空间的内部和支撑部件H2 )。如上所述，可移动部件Hl相对支撑部件H2可移动，并且可移动部件Hl的移动改变间隙HL的宽度(端面EGl和断面EG2之间的距离)。可移动部件Hl可以在改变间隙HL的宽度的方向上沿着衬底产品5的正面5a移动。
[0059]步骤Sp3_3:在步骤Sp3_2之后，刀片5g在衬底Sub的半极性主面SF的法线向量NV的方向上下压背面5e中的第一区域ERl。
[0060]步骤Sp3_4:在步骤Sp3_3之后，如图4的部分(A)所示，刀片5g的边缘5h下压背面5e中的第一区域ER1，以在与轴方向向量VX相反的方向上移动刀片5g，并且下压第一区域ERl进入间隙HL。在这种情况下，衬底产品5在第一区域ERl和第二区域ER2的分界面处弯曲，并且第一区域ERl被刀片5g挤压进间隙HL中。以这种方式，穿过刀片5g的中心的平面SH和端面EGl之间的距离LI例如是大约2000 μ m,并且平面SH和端面EG2之间的距离L2例如是大约375 μ m。端面EGl和端面EG2之间的距离L3等于距离LI和L2的和。平面SH与端面EGl和端面EGl平行并且沿着轴方向向量VX延伸。平面SH与基准轴Ab正交。
[0061]作为第一区域ERl被刀片5g挤压进间隙HL的结果，支撑部件H2上的衬底产品5的半极性主面SF弯曲偏转角THETA。该偏转角THETA是由包括第二区域ER2中的半极性主面SF的平面和包括第一区域ERl的端面处的半极性主面SF的平面所定义的。该偏转角THETA被定义在由c轴和m轴定义的c_m面上。该偏转角THETA，在衬底产品5在从m轴到c轴的方向上弯曲时，具有正值，并且在衬底产品5在从c轴到m轴的方向上弯曲时，具有负值。该偏转角THETA等于由轴方向向量VX和法线向量NVl定义的角。法线向量NVl是在第一区域ERl的端面中的法线向量NV的反向向量。在第二区域ER2中的法线向量NV的方向与轴方向向量VX的方向相同。然而，如图4所示，如果第一区域ERl被挤压进间隙HL中，那么第一区域ERl中的法线向量NVl相对于第二区域ER2中的法线向量NV的反向向量和轴方向向量VX倾斜偏转角THETA。由法线向量NVl和轴方向向量VX定义的平面与c_m面和Z-X面平行，并且与a轴和y轴正交。如果角度ALPHA在71度至79度的范围内并且衬底产品5在从m轴到c轴的方向上弯曲，那么偏转角THETA在11度至19度的范围内。如果角度ALPHA在101度至109度的范围内且衬底产品5在从c轴到m轴的方向上弯曲，那么偏转角THETA在-19度至-11度的范围内。
[0062]随着衬底产品5弯曲偏转角THETA，刀片5g被固定。然后，如图4的部分(B)所示，可移动部件Hl在方向DSl上朝向支撑部件H2移动。可移动部件Hl朝向支撑部件H2移位直至距离LI等于例如大约505 μ m。在位于间隙HL上方的保护片材TF的区域内产生了在方向DS2上的张力。第一区域ERl接收到在方向DS3 (轴方向向量VX的方向和第一区域ERl远离间隙HL移动的方向)上的回弹力，该回弹力是从间隙HL向上压第一区域ERl的力。刀片5g在与轴方向向量VX相反的方向上下压背面5e。作为刀片5g在与轴方向向量VX相反的方向上朝向间隙HL下压第一区域ERl、同时刀片5g的轴方向向量VX相对于第一区域ERl的法线向量NVl倾斜偏转角THETA并且接收到在轴方向向量VX的方向上(方向DS3)来自保护片材TF的力的结果，衬底产品5断裂。
[0063]以这种方式，刀片5g下压第一区域ERl以保持第一区域ERl连同与第一区域接触的保护片材TF的一部分一起被挤压进间隙HL中，直至在第一区域ERl的端面处的半极性主面SF相对于第二区域ER2的半极性主面SF倾斜偏转角THETA。在这种状态下，利用可移动部件Hl增加在与第一区域ERl接触的保护片材TF的区域中产生的张力，以在与刀片5g的行进方向相反的方向上在第一区域ERl中产生力。该力使得激光条5d由于断裂而从衬底产品5分离。作为断裂的结果所形成的激光条5d的端面5f (分别对应于断裂面27和断裂面29的第一和第二端面)用作半导体激光的激光腔镜。
[0064]端面5f用作III族氮化物半导体激光器件11的激光腔。激光条5d具有作为断裂的结果所形成的端面5f。端面5f与诸如c面、m面和a面的常规解理面不同。端面5f沿着划线标记5b形成。端面5f沿着a-n面延伸。端面5f在未断裂的衬底产品5上从正面5a向背面5e延伸。端面5f与C_m面相交。这种端面5f具有适合于激光腔镜的充分的垂直性和平坦性。激光条5d的半导体区域的有源层的端面(图5中所示的包括端面SE的表面)在c-m面上相对于与衬底Sub的m轴正交的m面倾斜(ALPHA-5)度至(ALPHA+5)的范围内的角度。
[0065]激光条5d的半导体区域的有源层的端面(图5中所示的包括端面SE的表面)在与c-m面和法线轴NX正交的基准面(图5中所示的包括平面S2的表面)中相对于与基准面和c-m面之间的相交线(对应于相交线LIX)正交的平面(图5中所示的包括平面Si的表面)倾斜-5度至+5度的范围内的偏角BETA。图5示出了端面的偏角以示出根据本实施例的制作III族氮化物半导体激光器件的方法的有利效果。
[0066]步骤Sp4:电介质多层被布置在激光条5d的端面5f之上，以产生激光条产品。然后将激光条产品分成III族氮化物半导体激光器件(每个对应于III族氮化物半导体激光器件11)。以这种方式，从激光条5d产生III族氮化物半导体激光器件。
[0067]现在，将描述偏转角THETA。图8示出了衬底产品5的偏转角THETA和激光腔镜的平均偏角BETA之间的关系。参考图8，当偏转角THETA为大约11.3度时，激光腔镜的偏角BETA为最小值。图8的图表中绘制的测量值如下:
[0068]
【权利要求】
1.一种用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，包括以下步骤: 准备具有衬底和半导体区域的衬底产品，所述衬底包含六方晶系III族氮化物半导体并且包括半极性主面，所述半导体区域被设置在所述半极性主面上并且包括有源层； 对所述衬底产品的第一表面进行划线，以形成沿着所述六方晶系III族氮化物半导体的a轴延伸的多个划线标记；以及 利用解理系统从所述衬底产品形成激光条和衬底产品残余物， 其中， 所述解理系统包括:支撑部件，所述支撑部件支撑所述衬底产品；可伸展的保护片材，当由所述支撑部件支撑所述衬底产品时，所述可伸展的保护片材保护面向所述支撑部件的所述衬底产品的所述第一表面；刀片，当由所述支撑部件支撑所述衬底产品时，从与所述第一表面相反侧的所述衬底产品的第二表面朝向所述支撑部件来对所述衬底产品下压所述刀片；以及可移动部件，所述可移动部件相对于所述支撑部件是可移动的并且用于调整所述保护片材的张力， 所述保护片材在基准轴的方向上延伸，并且在所述保护片材的与所述基准轴相交的两个边缘都被固定到所述支撑部件的情况下将所述保护片材布置在所述衬底产品和所述支撑部件之间， 所述衬底产品被布置在所述保护片材和所述支撑部件之上，以使得所述a轴与所述基准轴交叉，所述衬底产品 包括第一区域和第二区域， 所述第一区域和所述第二区域依次布置在与所述a轴交叉的方向上， 所述第一区域和所述第二区域的分界面沿着所述a轴延伸， 所述第一区域包括在所述划线标记中的位于最远端的划线标记， 形成所述激光条和所述衬底产品残余物的步骤包括以下步骤: 利用所述支撑部件保持所述衬底产品，以使得所述第一区域从所述支撑部件的边缘突出，并且所述第二区域被布置在所述支撑部件之上； 在沿着所述衬底的所述半极性主面的法线轴延伸的法线向量的方向上，使所述刀片与在所述第二表面中的包含于所述第一区域的区域相接触；以及 对所述第一区域下压所述刀片，以使得所述第一区域连同于与所述第一区域相接触的所述保护片材的一部分一起被挤压在所述支撑部件和所述可移动部件之间，同时使用所述可移动部件来增加在所述保护片材的所述部分中产生的张力，以在与朝向所述第一区域的所述刀片的行进的方向相反的方向上在所述第一区域中产生力，直至在所述第一区域的端面处的所述半极性主面相对于所述第二区域的所述半极性主面倾斜偏转角THETA， 所述激光条从所述第一表面延伸至所述第二表面，并且具有通过分离形成的第一端面和第二端面， 所述第一端面和所述第二端面构成所述III族氮化物半导体激光器件的激光腔， 表示所述六方晶系III族氮化物半导体的c轴的方向的c轴向量相对于所述衬底的所述半极性主面的法线向量倾斜角度ALPHA， 所述第一区域中的与所述刀片相接触的部分沿着所述a轴延伸， 所述偏转角THETA是被定义在由所述六方晶系III族氮化物半导体的所述c轴和m轴定义的c-m面内的角度，当所述衬底产品在从所述m轴到所述c轴的方向上弯曲时所述偏转角THETA具有正值，当所述衬底产品在从所述c轴到所述m轴的方向上弯曲时所述偏转角THETA具有负值，如果所述角度ALPHA在71度至79度的范围内，则所述偏转角THETA在11度至19度的范围内，并且如果所述角度ALPHA在101度至109度的范围内，则所述偏转角THETA在-19度至-11度的范围内，并且 所述第一端面和所述第二端面与所述c-m面相交。
2.根据权利要求1所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述划线标记沿着由所述a轴和所述法线轴定义的a-n面在从所述第一表面到所述第二表面的方向上延伸。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法， 其中， 在用于准备所述衬底产品的步骤中，对所述衬底进行加工以使其具有从50μπι到1OOym范围的厚度， 所述加工是切片和研磨之一，并且 所述第二表面是通过所述加工形成的已加工表面和包括有在该已加工表面上布置的电极的表面之一。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述划线是利用激光划线器进行的，并且 所述划线标记包括划线沟槽。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述半极性主面从对应于{20-21}面和{20-2-1}面中的任意一个面的半极性面朝向m面在-4度至+4度的范围内倾斜。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述半极性主面对应于{20-21}面和{20-2-1}面中的任意一个面。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述衬底包括GaN、AlGaN、AIN、InGaN和InAlGaN中的任意一种物质。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 在所述第一端面和所述第二端面中的所述有源层的端面在所述c-m面内相对于与所述m轴正交的m面倾斜(ALPHA-5 )度至(ALPHA+5 )度的范围内的角度。
9.根据权利要求8所述的用于制作III族氮化物半导体激光器件的方法，其中， 所述有源层的端面在与所述c-m面和所述法线轴正交的基准面内相对于与在所述c-m面和所述基准面之间的交线正交的面倾斜-5度至+5度的范围内的偏角。
【文档编号】H01S5/02GK103797667SQ201280044409
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】高木慎平 申请人:住友电气工业株式会社