JP2003198038A - 半導体発光装置、半導体発光装置用マウント部材および半導体発光装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体発光装置の寿命を長くし、信頼性を向
上する。 【解決手段】 半導体発光装置は、チップ基板４０１と
前記チップ基板４０１の表面に窒化物系化合物半導体層
を積層した積層体４０２とを含む半導体発光素子チップ
４３０と、載置面を有するマウント部材４１０とを備
え、前記半導体発光素子チップ４３０は、電極４０３を
介して面接触することによって前記マウント部材４１０
の前記載置面に接続されており、前記マウント部材４１
０は、前記チップ基板４０１の材料より熱膨張係数が大
きい材料を含み、前記載置面は、表面粗さのＲｍａｘが
４０００Å以下であるかＲａが５００ÅＲａ以下である
かの少なくとも一方を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光装置に
関するものである。本明細書において、「半導体発光装
置」とは、半導体レーザチップやＬＥＤチップのような
半導体発光素子チップをマウント部材に搭載し、一体化
したものをいう。また、本発明は、半導体発光装置にお
いて半導体発光素子チップを搭載するのに用いる半導体
発光装置用マウント部材にも関する。さらに、半導体発
光装置の製造方法にも関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ系半導体は、紫色ないし緑色領域
における半導体発光素子チップを実現する材料として注
目されている。中でも、ＧａＮ系半導体を用いて、従来
よりも短波長で発振する半導体レーザ装置が望まれてい
る。なお、半導体発光素子チップの一種である半導体レ
ーザチップと、これを搭載する支持基体とを備えて、レ
ーザを所望の向きに発射できるようにした装置を、半導
体レーザ装置というものとする。

【０００３】ＧａＮ系半導体を半導体レーザチップの発
光部に用いる場合の基板としては、従来、絶縁体である
サファイアが用いられてきた。しかし、最近では、サフ
ァイア基板ではなくＧａＮ基板を用いることとして、こ
のＧａＮ基板上に、発光部として、ＧａＮ系半導体によ
ってｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、電極などを
順次形成した積層体を有する構造の半導体レーザチップ
も検討されるようになってきた。

【０００４】半導体レーザ装置の実用化のためには、そ
の信頼性を向上させることが必須である。動作時に半導
体レーザチップで発生する熱を効率良くサブマウントや
ステムなど放散させて発光部の温度上昇にともなう特性
劣化を抑制するために、半導体レーザチップを熱伝導性
良くマウントすることが望まれる。そのための技術の一
例として、半導体レーザチップと支持基体（ステム）と
の間に、熱伝導性の良い材料でできたサブマウントを介
在させることがある。サブマウントを介在させる場合の
中でも特に、半導体レーザチップのうち発熱量の多い積
層体側をサブマウントと対向させてダイボンディングを
行なう構成が提案されており、これを、ジャンクション
ダウンという。なお、逆に、半導体レーザチップの基板
側をサブマウントと対向させる構成をジャンクションア
ップという。サブマウントはさらに支持基体に対してダ
イボンディングなどで接続される。

【０００５】特開２０００−５８９６５公報（以下、
「文献１」という。）には、ジャンクションダウン方式
が採用された半導体レーザ装置、およびジャンクション
ダウン方式を採用可能な半導体レーザ装置の例が開示さ
れている。

【０００６】そこで、ジャンクションダウン方式の説明
のために、文献１で示された考え方を適用した従来の半
導体レーザ装置の例を、図９、図１０に示す。なお、図
９、図１０では、文献１の図面で開示された構造のうち
今回の説明にとって重要でない構造については簡略化し
ている。

【０００７】図９に、ジャンクションダウン方式が採ら
れた半導体レーザ装置の例を示す。この例では、基板１
０１の主表面に活性層１０６を含む積層体１０２が形成
された半導体レーザチップ１３０を、ＳｉＣからなる保
持体１４０にマウントしている。半導体レーザチップ１
３０は、ｐ型およびｎ型の電極が同じ側に配置されると
いう片面電極構造であり、マウントするに際しては、半
導体レーザチップ１３０のうち積層体１０２の側が保持
体１４０に対向するように保持体１４０上に載せ、ハン
ダ１１２によってｐ型電極１０３、ｎ型電極１０４を保
持体１４０の上面に設けられた金属膜１４１，１４２に
それぞれ接続している。保持体にＳｉＣが用いられてい
るのは、文献１の段落００２９にも記載があるが「絶縁
体」でありかつ「熱伝導性に優れる」という理由からで
ある。保持体１４０は放熱の役割を果たすものであるか
ら、熱伝導性に優れるという理由で材料が選択されるの
は当然である。さらに、保持体１４０の材料としては、
文献１の段落００５１に記載があるように、絶縁体でか
つ熱伝導性に優れるという条件を満たすことから、Ｓｉ
Ｃ以外にＢＮ、ＡｌＮ、ダイヤモンドなども用いること
ができる。

【０００８】この例では、半導体レーザチップ１３０を
保持体１４０に対してマウントしているが、実際には、
この保持体１４０を半導体レーザ装置の中でどの部分と
みなすかによって、保持体１４０はサブマウントと考え
てもよい。そうだとしても、呼び名が変わるだけで、材
料の選択などについての考え方は同様である。

【０００９】図１０に示す半導体レーザチップ２３０で
は、ＧａＮなどからなる導電性の基板２０１の上側に活
性層２０６を含む積層体２０２を形成している。積層体
２０２の上面にｐ型電極２０３が形成され、基板２０１
の下面にｎ型電極２０４が形成されている。すなわち、
ｐ型およびｎ型の電極が互いに逆の側に配置されるとい
う両面電極構造である。文献１の段落００８２には、こ
の半導体レーザチップ２３０も、ジャンクションダウン
方式でダイボンディングを行なうことが可能であること
が示唆されている。

【００１０】なお、ダイボンディングとは、以下のよう
な工程によってなされる。サブマウント、保持体などの
ダイボンディングしたいものの上面に予めハンダを設け
る。ハンダを融点以上に加熱し、所定の位置にアライメ
ントした半導体レーザチップを、溶解したハンダに対し
てコレットで押しつける。その後、ハンダを冷却固化さ
せる。こうすることにより、半導体レーザチップとサブ
マウントとが熱伝導性良く接続される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、基板上にＧ
ａＮ系半導体の積層体を備えた半導体レーザチップを用
いた半導体発光装置としての半導体レーザ装置を実用化
するに当たっては、従来技術に見られたような、単に半
導体レーザチップをステムやヒートシンク上にジャンク
ションダウンでマウントして放熱性を向上させるという
方法以外にも、さらなる信頼性向上のための方法ないし
概念を見出すことが要求されている。

【００１２】本発明は、従来の技術における、上述の問
題点を解消し、半導体発光装置の信頼性を向上すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に基づく半導体発光装置は、チップ基板と前
記チップ基板の表面に窒化物系化合物半導体層を積層し
た積層体とを含む半導体発光素子チップと、載置面を有
するマウント部材とを備え、前記半導体発光素子チップ
は、電極を介して面接触することによって前記マウント
部材の前記載置面に接続されており、前記マウント部材
は、前記チップ基板の材料より熱膨張係数が大きい材料
を含み、前記載置面は、表面粗さのＲｍａｘが４０００
Å以下であるかＲａが５００ÅＲａ以下であるかの少な
くとも一方を満たす。この構成を採用することにより、
載置面の表面粗さが小さいので、マウント部材と半導体
レーザチップとの間の接触面積が多くなり、マウント部
材側からＧａＮ系半導体の積層体により大きな圧縮歪み
を生じさせ、さらに接触面に平行な方向の歪みの分布が
より連続的になるため、寿命を長くすることができる。

【００１４】上記発明において好ましくは、前記マウン
ト部材の主材料がＣｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｇ、ＣｕＷ合金
およびＣｕＭｏ合金からなる群から選ばれたいずれかの
材料である。この構成を採用することにより、ＧａＮよ
り熱膨張係数が大きいので、半導体レーザチップに圧縮
歪みを生じさせることができ、寿命を増大させることが
できる。

【００１５】上記発明において好ましくは、前記チップ
基板は、窒化物系化合物半導体基板であり、前記半導体
発光素子チップは、前記積層体側の面を前記載置面に接
して前記載置面に接続されている。この構成を採用する
ことにより、ジャンクションダウンでのマウントとなる
ので、積層体の部分に生じる熱をマウント部材を介して
放熱しやすくなる。

【００１６】上記発明において好ましくは、前記チップ
基板は、窒化物系化合物半導体基板であり、前記半導体
発光素子チップは、前記チップ基板側の面を前記載置面
に接して前記載置面に接続されている。この構成を採用
することにより、ジャンクションアップでのマウントで
ありながら、寿命を長くすることができる。

【００１７】上記発明において好ましくは、前記チップ
基板は、サファイア基板であり、前記半導体発光素子チ
ップは、前記積層体側の面を前記載置面に接して前記載
置面に接続されている。この構成を採用することによ
り、チップ基板が導電性でないので、ジャンクションダ
ウンで同じ載置面内の別々の場所に２つの電極ともに接
続されても絶縁膜を形成する必要がなくなる。

【００１８】上記発明において好ましくは、前記チップ
基板は、サファイア基板であり、前記半導体発光素子チ
ップは、前記チップ基板側の面を前記載置面に接して前
記載置面に接続されている。この構成を採用することに
より、ジャンクションアップでのマウントとなるため、
電極の形状の自由度が高くなる。

【００１９】上記目的を達成するため、本発明に基づく
半導体発光装置用マウント部材は、半導体発光素子チッ
プを接続するための載置面を有し、主材料がＣｕであ
り、前記載置面は、表面粗さのＲｍａｘが４０００Å以
下であるかＲａが５００ÅＲａ以下であるかの少なくと
も一方を満たす。この構成を採用することにより、載置
面の表面粗さが小さいので、マウント部材と半導体レー
ザチップとの間の接触面積が多くなり、マウント部材側
からＧａＮ系半導体の積層体に、より大きな圧縮歪みを
生じさせることが可能となって、寿命を長くすることが
できる。

【００２０】上記目的を達成するため、本発明に基づく
半導体発光装置の製造方法は、主材料がＣｕである部材
の一つの表面を載置面として研磨し、表面粗さのＲｍａ
ｘが４０００Å以下であるかＲａが５００ÅＲａ以下で
あるかの少なくとも一方を満たすように仕上げてマウン
ト部材を得るマウント部材形成工程と、半導体発光素子
チップを前記載置面に接続することによって前記マウン
ト部材に搭載する組立工程とを含む。この方法を採用す
ることにより、載置面の表面粗さが小さくなるので、こ
の方法で得られる半導体発光装置においては、マウント
部材と半導体レーザチップとの間の接触面積が多くな
り、マウント部材側からＧａＮ系半導体の積層体に、よ
り大きな圧縮歪みを生じさせることが可能となって、寿
命を長くすることができる。

【００２１】上記発明において好ましくは、上記組立工
程においては、ＳｎＡｇＣｕ系またはＡｕＳｎ系のハン
ダを用いて、上記半導体発光素子チップを上記載置面に
接続する。この方法を採用することにより、より高温で
接続が行なわれるので、熱膨張による伸びの差が大きい
状態で固定され、したがって、冷却後に半導体発光素子
チップに生じる圧縮歪みをより大きくすることができ
る。その結果、寿命を長くすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】半導体レーザ装置の信頼性を向上
させるため、発明者らが検討した結果、ＧａＮ系半導体
の積層体に多軸性の圧縮歪みを加えると信頼性が向上す
ることがわかった。そこで、このことに着目し、ＧａＮ
よりも熱膨張係数が大きな材料であるＣｕからなるサブ
マウント（以下、「Ｃｕサブマウント」という。）に半
導体レーザチップを搭載することで、半導体レーザチッ
プに圧縮歪みを生じさせることについて検討を行なっ
た。従来のＧａＡｓ系の半導体レーザチップにおいて
は、できるだけＧａＡｓに熱膨張率が近い材料（Ｓｉ
Ｃ，ＡｌＮなど）をサブマウントとして用い、できるだ
け歪みをかけないように努めなければ十分な特性が得ら
れないと一般的に言われていた。したがって、従来、Ｃ
ｕはサブマウント材料としては不適切とされていた。そ
のため、半導体レーザ用のＣｕサブマウントとしての市
販品はなかった。そこで、発明者らは、金属材料を扱う
メーカーにＣｕブロック作成を依頼し、それに金属膜、
ハンダ膜を堆積することでＣｕサブマウントを形成し
た。発明者らは、こうして得たＣｕサブマウントにＧａ
Ｎ系半導体の積層体を発光部として有する半導体レーザ
チップを搭載し、寿命を測定した。その結果、搭載前の
半導体レーザチップの閾値電流から予想される寿命より
まだ短く、さらに改善の余地があることがわかった。

【００２３】そこで、発明者らがさらなる検討を行なっ
た結果、Ｃｕサブマウントの表面の凹凸、すなわち表面
粗さを低減することで、サブマウントと半導体レーザチ
ップとの間の接触面積が多くなり、サブマウント側から
ＧａＮ系半導体の積層体に、より大きな圧縮歪みを生じ
させ、さらに接触面に平行な方向の歪みの分布がより連
続的になるため、より寿命が改善できることがわかっ
た。このことが本発明をもたらした。

【００２４】具体的な検討の内容を以下に示す。発明者
らは、まず、Ｃｕサブマウントの表面研磨前後での表面
粗さを測定し、比較することとした。表面粗さの測定に
は、日本真空技術株式会社製ＤＥＫＴＡＫ３ＳＴを使用
し、水平分解能は０．１２５μｍ、測定レンジは６５Ｋ
Å、プロファイルはＨｉｌｌｓ＆Ｖａｌｌｅｙｓ、触針
圧は３０ｍｇで測定した。取り扱い中についたピンセッ
ト傷など、本来の金属表面に由来しない傷は、データに
は含まないこととした。また、ハイパスフィルタやロー
パスフィルタなどのカットオフフィルタは用いなかっ
た。

【００２５】当初入手し、表面研磨することなく作成し
たＣｕサブマウントの表面粗さを測定した結果、測定距
離５００μｍでの最大高さＲｍａｘ（指定範囲内の凹凸
プロファイルの最も高い山からもっとも低い谷までの垂
直距離。ＤＥＫＴＡＫ３ＳＴでは「Ｒｔ」と表示され
る。）で６８８５Å〜１０７００Å、中心線平均粗さＲ
ａ（指定範囲内で中心線から凹凸プロファイルまでの偏
差の平均値。）で８５２Å〜１７７４Åであった。次に
表面研磨によって、表面粗さを低減したＣｕブロックを
入手して、サブマウントを作成した結果、Ｒｍａｘは９
８０Å〜３８５３Å、Ｒａは１０７Å〜４２５Åまで低
減することができた。

【００２６】次にＲｍａｘの異なる何種類かのＣｕサブ
マウントを用意し、これらに対して、互いに類似の初期
特性をもつ半導体レーザチップをジャンクションダウン
でマウントした際の寿命を、図８に示す。ここでは半導
体レーザチップとしては、ＧａＮ基板を有する両面電極
構造のものを用いた。その結果、Ｒｍａｘ≦４０００Å
（このときのＲａ≦５００Å）、つまり表面粗さが小さ
いサブマウントにマウントしたほうが、寿命が長く、特
にＲｍａｘ≦３０００Å（このときのＲａ≦３６０Å）
では、より安定した効果があった。

【００２７】さらに、用いる半導体レーザチップのタイ
プが、ＧａＮ基板の両面電極構造のものだけでなく、Ｇ
ａＮ基板で片面電極構造、あるいは、サファイア基板で
片面電極構造であっても効果が見られ、それぞれ、表面
粗さの大きなＣｕサブマウントを用いた場合よりも、寿
命が長くなった。また、マウントの方法がジャンクショ
ンダウンであっても、ジャンクションアップであっても
同様に効果が見られた。その効果の程度は、同じ種類の
基板ならばジャンクションダウンの方が大きく、また、
基板がサファイア基板の場合よりはＧａＮ基板の場合の
方が大きい。より具体的な値として、後述する実施の形
態１〜４における実験結果の要約を表１にまとめてお
く。

【００２８】

【表１】

【００２９】（実施の形態１） （構成）図１、図２を参照して、本発明に基づく実施の
形態１における半導体レーザ装置について説明する。図
１に示すように、この半導体レーザ装置には、半導体レ
ーザチップ４３０が搭載されている。図２に示すよう
に、半導体レーザチップ４３０は、ＧａＮ基板４０１の
主表面上に窒化物系半導体の積層体４０２が形成された
ものである。積層体４０２の表面には、ｐ型電極４０３
が設けられている。ＧａＮ基板４０１の裏面には、ｎ型
電極４０４が設けられている。したがって、この半導体
レーザチップ４３０は、両面電極構造のものである。こ
の半導体レーザチップ４３０の詳細については後述す
る。

【００３０】この半導体レーザチップ４３０は、図１に
示すように、支持基体４２０の上側において、ｐ型電極
４０３を下向きにして、サブマウント４１０を介在して
搭載されている。半導体レーザチップ４３０とサブマウ
ント４１０との間にはハンダ４１２が介在している。支
持基体４２０とサブマウント４１０との間にはハンダ４
１３が介在している。

【００３１】サブマウント４１０の表面および裏面に
は、金属多層膜からなる表面電極４１５が形成されてい
る。この金属多層膜は、ハンダ４１２，４１３との反応
性およびサブマウント４１０との密着性を考慮して形成
されたものである。ｐ型電極４０３に接続されたサブマ
ウント４１０表面の表面電極４１５と支持基体４２０と
の間は、ワイヤ４１４ａで接続されている。ｎ型電極４
０４とピン４１１との間は、ワイヤ４１４ｂで接続され
ている。ピン４１１は、支持基体４２０とは別の外部接
続端子（図示省略）に電気的に接続されている。こうし
て、外部接続端子と、支持基体４２０との間に電流を流
すことで、半導体レーザチップ４３０に電流が供給され
る。なお、サブマウント４１０が導電性であれば、ワイ
ヤ４１４ａは省略することが可能である。

【００３２】図２を参照して、半導体レーザチップ４３
０の構造についてさらに詳しく説明する。図２において
は、説明の便宜のため、各層の厚みは誇張して表示して
ある。半導体レーザチップ４３０は、ＧａＮ基板４０１
の上に、積層体４０２として、ＧａＮバッファ層５０
２、ｎ−ＧａＮコンタクト層５０３、ｎ−ＡｌＧａＮク
ラッド層５０４、ｎ−ＧａＮガイド層５０５、ＧａＩｎ
Ｎ多重量子井戸活性層５０６、ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止
層５０７、ｐ−ＧａＮガイド層５０８、ｐ−ＡｌＧａＮ
クラッド層５０９およびｐ−ＧａＮコンタクト層５１０
がこの順に積層されている。図２にも凸部として示され
るように、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５０９には、共振
器の共振方向に延びるリッジ部分が設けられている。す
なわち、この半導体レーザチップ４３０は、いわゆるリ
ッジストライプ型構造のものである。リッジ部分の上側
にはｐ型電極４０３が形成されている。ｐ型電極４０３
と、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５０９およびｐ−ＧａＮ
コンタクト層５１０との間には、リッジ部分を除いて、
絶縁膜５１１が設けられている。また、ＧａＮ基板４０
１の下側には、ｎ型電極４０４が形成されている。

【００３３】本実施の形態では、上述のような材料の組
合せで半導体レーザチップ４３０を作製したが、半導体
レーザチップを構成する材料は、上述の例に限るもので
はなく、他の窒化物系化合物半導体を用いてもよい。す
なわち、たとえば、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層５０９に
代えてｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層を用いたり、ＧａＩｎＮ多
重量子井戸活性層５０６に代えてＧａＩｎＮＡｓ層やＧ
ａＩｎＮＰ層などを用いたりしてもよい。また、クラッ
ド層に多重量子井戸構造を用いてもよい。ｎ−ＧａＮコ
ンタクト層５０３とｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５０４と
の間にＩｎＧａＮクラック防止層を挿入してもよい。

【００３４】本実施の形態では、半導体レーザチップの
基板としては、ＧａＮ基板４０１を用いているが、この
基板は、ＧａＮ以外の材料の基板であってもよい。たと
えば、ＡｌＧａＩｎＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐといった材料を用いた導電性のある基板で、窒化物系
化合物半導体層のエピタキシャル成長が可能な基板であ
ればよい。このような基板を用いることによっても、図
２に示したものと同様の両面電極構造の半導体レーザチ
ップを形成することができる。この場合も、図１に示し
た半導体レーザ装置と同様の効果を得ることができる。

【００３５】（製造方法）本実施の形態における半導体
レーザ装置の製造方法を説明する。

【００３６】まず、半導体素子の製造に一般的に用いら
れている周知のプロセスを適宜適用して、ＧａＮ基板４
０１上に、図２に示したような構造が多数形成された半
導体レーザウエハを得る。ｐ型電極４０３は、ｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層５１０に近い側から順に、パラジウム
（Ｐｄ）／モリブデン（Ｍｏ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａ
ｕ）という、４層からなる積層構造となっている。ここ
で、パラジウムの厚みは１５ｎｍ、モリブデンの厚みは
１５ｎｍ、白金の厚みは１５ｎｍ、金の厚みは２００ｎ
ｍとすることができる。なお、上記厚みに限らず、パラ
ジウムは５〜３００ｎｍ、モリブデンは１０〜１０００
ｎｍ、白金は５〜３００ｎｍ、金は１００〜２０００ｎ
ｍの範囲で作製することが可能である。

【００３７】ＧａＮ基板４０１の厚みは、積層体形成の
ための結晶成長の際には３５０μｍであるが、ｎ型電極
４０４形成前にＧａＮ基板４０１の裏面側から研磨また
はエッチングにより、ＧａＮ基板４０１の一部を除去
し、ウエハの厚みを、通常４０〜１５０μｍ程度にまで
薄くする。この後、ｎ型電極４０４を、ＧａＮ基板４０
１に近い側から順に、チタン（Ｔｉ）／アルミニウム
（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａ
ｕ）という５層構造で形成する。チタンの厚みは３０ｎ
ｍ、アルミニウムの厚みは１５０ｎｍ、モリブデンの厚
みは３０ｎｍ、白金の厚みは１５ｎｍ、金の厚みは２５
０ｎｍとすることができる。なお、上記厚みに限らず、
チタンは５〜３００ｎｍ、アルミニウムは５０〜２００
０ｎｍ、モリブデンは１０〜１０００ｎｍ、白金は５〜
３００ｎｍ、金は１００〜２０００ｎｍの範囲で作製す
ることが可能である。

【００３８】その後、共振器長を６５０μｍとしてレー
ザ端面を形成する。すなわち、劈開により、半導体レー
ザチップとなるべき構造が複数連なった幅６５０μｍの
ストリップ状のウエハ断片を得る。このウエハ断片の両
側面、すなわち、劈開によって現れた面がレーザ端面と
なる。なお、レーザ端面は、エッチングによって形成し
てもよい。さらに、劈開により、共振器長６５０μｍ×
幅４００μｍの個々の半導体レーザチップ４３０に分割
する。個々の半導体レーザチップへの分割は、劈開に代
えて、ダイシング、レーザアブレーション法などを用い
てもよい。

【００３９】こうして得られた半導体レーザチップ４３
０を支持基体上にマウントする。このマウント工程は、
以下のように行なう。

【００４０】Ｃｕからなるサブマウント４１０を用意
し、半導体レーザチップを搭載する側の表面を研磨して
表面粗さを小さくする。表面粗さは、Ｒｍａｘが約１５
００Åであり、Ｒａが１７９Åであった。このサブマウ
ント４１０の、半導体レーザチップを搭載する側の表面
およびその反対側の表面に、金属多層膜からなる表面電
極４１５を形成する。金属多層膜としては、サブマウン
ト４１０側から、モリブデン（Ｍｏ）／金（Ａｕ）の２
層構造の膜を用いることができる。モリブデンの厚みは
３００ｎｍ、金の厚みは３０ｎｍとすることができる。
なお、上記厚みに限らず、モリブデンは１００〜２００
０ｎｍ、金は１００〜２０００ｎｍの範囲で作製するこ
とが可能である。このサブマウント４１０の半導体レー
ザチップを搭載する側の表面電極４１５上に、ハンダ４
１２を堆積させる。ハンダ４１２としてはＡｕＳｎハン
ダを用いることができる。ハンダ４１２の厚みは、２μ
ｍとした。

【００４１】上述の半導体レーザチップ４３０をｐ型電
極４０３が下向きになるようにして、サブマウント４１
０のハンダ４１２の上に載せる。すなわち、ジャンクシ
ョンダウンの配置である。こうして、サブマウント４１
０をハンダ４１２の融点より若干高い温度まで加熱し、
ハンダが融けたところで、コレット（図示省略）で押え
て荷重を適宜加えながら半導体レーザチップ４３０とサ
ブマウント４１０とをハンダ４１２によくなじませる。
その後、冷却し、ハンダ４１２を固化させる。

【００４２】次に金属製の支持基体４２０を用意し、こ
の上にシート状のハンダ４１３を配置する。ハンダ４１
３としては、ＳｎＡｇＣｕハンダ（千住金属社製、商品
名：エコソルダーペレットＭ７０５、大きさ：０．５ｍ
ｍ×０．５ｍｍ、厚み：５０μｍ）を用いることができ
る。さらにハンダ４１３上に、半導体レーザチップ４３
０とサブマウント４１０との接合体を、所望の位置にな
るように配置する。この状態で支持基体４２０をハンダ
４１３の融点より若干高い温度まで加熱し、ハンダが融
けたところで、コレット（図示省略）で押えて荷重を適
宜加えながらサブマウント４１０と支持基体４２０とを
ハンダ４１３によくなじませる。その後、冷却し、ハン
ダ４１３を固化させる。

【００４３】この後、図１に示すようにワイヤ４１４
ａ，４１４ｂを配置するなど、所定の工程を実施するこ
とにより、図１に示すような半導体レーザ装置を得るこ
とができる。この構成の場合、サブマウント４１０はＣ
ｕであって導電性であるので、ワイヤ４１４ａは省略す
ることも可能である。

【００４４】（作用・効果）このようにして作成した半
導体レーザ装置の寿命は、７９６８時間であった。これ
に対して、Ｒｍａｘ＝約７５００Å、Ｒａ＝８７３Å
と、表面粗さが大きいままのＣｕのサブマウントを用い
て同様に作成した半導体レーザ装置の寿命は６１８５時
間であった。

【００４５】なお、本実施の形態では、半導体レーザチ
ップ４３０とサブマウント４１０とを接合する工程にお
いて、サブマウント４１０側にハンダ４１２を配置した
が、逆に半導体レーザチップ４３０側に配置するように
してもよいし、両方ともに配置してもよい。また、半導
体レーザチップ４３０とサブマウント４１０との接合体
と、支持基体４２０とを接合する工程において、支持基
体４２０上にハンダ４１３を配置していたが、サブマウ
ント４１０側にハンダ４１３を配置してもよいし、両方
ともに配置してもよい。

【００４６】また、上述の半導体レーザ装置では、半導
体レーザチップ４３０をジャンクションダウンでサブマ
ウント４１０上に設置するため、ハンダ４１２の厚みが
厚いと、半導体レーザチップ４３０内のｐｎ間のショー
トが発生しやすくなる。一方、ハンダ４１２の厚みが必
要以上に薄すぎると十分な強度で接着ができなくなる。
そのためハンダ４１２の厚みは、０．５〜１０μｍの範
囲が好ましく、より確実にショートを防ぐには、ｐ型電
極４０３の表面から活性層付近までの厚み以下である
０．５〜３μｍの範囲がより好ましい。

【００４７】また、図２においてｐ型電極４０３の形状
は、リッジストライプの凹凸が反映されるため凸に近い
形状となっているが、リッジストライプの側方の低くな
っている部分において、絶縁膜５１１をリッジストライ
プの高い部分とほば同じ高さまで埋めるように形成すれ
ば、ほぼ平坦な面の上にｐ型電極を形成することも可能
である。この場合、ｐ型電極の表面（図２では上面、図
１では下面）がサブマウント４１０の上面と平行になる
ので、ジャンクションダウンでマウントした際の安定性
が向上し、歩留まりが向上する。

【００４８】（実施の形態２） （構成）図３を参照して、本発明に基づく実施の形態２
における半導体レーザ装置について説明する。この半導
体レーザ装置に用いられている半導体レーザチップ４３
０および支持基体４２０は、実施の形態１で用いたもの
と同じである。ただし、実施の形態１とは異なり、ジャ
ンクションアップでマウントされている点が異なる。サ
ブマウント４１０は、やはりＣｕ製のもので表面研磨を
施して用いたが、表面粗さは、Ｒｍａｘが約２３００
Å、Ｒａが２３９Åであった。

【００４９】（作用・効果）こうして作成した半導体レ
ーザ装置の寿命は、６３１０時間であった。これに対し
て、Ｒｍａｘ＝約７０００Å、Ｒａ＝７９１Åと、表面
粗さが大きいままのＣｕのサブマウントを用いて同様に
作成した半導体レーザ装置の寿命は５２４５時間であっ
た。

【００５０】（実施の形態３） （構成）図４を参照して、本発明に基づく実施の形態３
における半導体レーザ装置について説明する。図４に示
すように、この半導体レーザ装置には、半導体レーザチ
ップ６３０が搭載されている。図５に示すように、半導
体レーザチップ６３０は、サファイア基板６０１の主表
面上に窒化物系半導体の積層体６０２が形成されたもの
である。積層体６０２のうちサファイア基板６０１と対
向する面とは反対側の面に、ｐ型電極６０３、ｎ型電極
６０４がそれぞれ電気的に独立して形成されている。こ
の半導体レーザチップ６３０の詳細については後述す
る。

【００５１】図４に示すように、半導体レーザチップ６
３０は、ｐ型電極６０３およびｎ型電極６０４を下にし
て、その表面に金属多層膜である表面電極６１５ａ，６
１５ｂが形成されたサブマウント６１０の上面にハンダ
６１２を用いてそれぞれ別個に固定されることによって
マウントされている。サブマウント６１０のうちｐ型電
極６０３およびｎ型電極６０４がマウントされる側と反
対側の面（図４における下面）には表面電極６１５ｃが
形成されている。サブマウント６１０は、ハンダ６１３
を介して支持基体６２０の表面上に固定、搭載されてい
る。表面電極６１５ａ，６１５ｂ，６１５ｃの金属多層
膜は、ハンダ６１２，６１３との反応性およびサブマウ
ント６１０との密着性を考慮して形成されている。

【００５２】サブマウント６１０において、半導体レー
ザチップ６３０が積載される表面側に形成された表面電
極６１５ａ，６１５ｂは、絶縁膜６１６を介してサブマ
ウント６１０上に形成されている。この絶縁膜６１６は
サブマウント６１０に導電性の材料を用いる場合にｐｎ
間のショートを防ぐ目的であって、サブマウント６１０
が絶縁性の材料で形成されている場合には省略すること
ができる。サブマウント６１０上の半導体レーザチップ
６３０のｎ型電極６０４と対向する部分の表面電極６１
５ａは、支持基体６２０の表面に対して、導電体からな
るワイヤ６１４ａにより電気的に接続されている。ま
た、サブマウント６１０上の半導体レーザチップ６３０
のｐ型電極６０３と対向する部分の表面電極６１５ｂ
は、ピン６１１の表面に対して、導電体からなるワイヤ
６１４ｂにより電気的に接続されている。ピン６１１
は、支持基体６２０とは別の外部接続端子（図示省略）
に電気的に接続されている。こうして、外部接続端子
と、支持基体６２０との間に電流を流すことで、半導体
レーザチップ６３０に電流が供給される。

【００５３】図５を参照して、半導体レーザチップ６３
０の構造についてさらに詳しく説明する。図５において
は、説明の便宜のため、各層の厚みは誇張して表示して
ある。半導体レーザチップ６３０は、サファイア基板６
０１の上に、積層体６０２として、ＧａＮバッファ層７
０２、ｎ−ＧａＮコンタクト層７０３、ｎ−ＡｌＧａＮ
多重量子井戸クラッド層７０４、ｎ−ＧａＮガイド層７
０５、ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層７０６、ｐ−Ａｌ
ＧａＮ蒸発防止層７０７、ｐ−ＧａＮガイド層７０８、
ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッド層７０９およびｐ
−ＧａＮコンタクト層７１０がこの順に積層されてい
る。

【００５４】ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッド層７
０９には、共振器の共振方向に延びるリッジ部分が設け
られている。すなわち、この半導体レーザチップ６３０
は、いわゆるリッジストライプ型構造のものである。リ
ッジ部分の上側にはｐ−ＧａＮコンタクト層７１０が配
置されている。また、この半導体レーザチップ４３０で
は、ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッド層７０９から
ｎ−ＧａＮコンタクト層７０３まで達する深さの溝７２
０が形成されている。ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラ
ッド層７０９から溝７２０にかけての部分には、リッジ
部分のｐ−ＧａＮコンタクト層７１０を露出させるよう
に絶縁膜７１１が覆っている。さらに絶縁膜７１１の上
側にｐ−ＧａＮコンタクト層７１０と導通するようにし
てｐ型電極６０３が形成されている。

【００５５】また、溝７２０の底部においてｎ−ＧａＮ
コンタクト層７０３と接するとともに、溝７２０の外部
の絶縁膜７１１上にまで延在するようにｎ型電極６０４
が形成されている。

【００５６】この半導体レーザチップ６３０では、ｐ型
電極６０３とｎ型電極６０４とが同じ側で、かつ、ほぼ
同じ高さになるように形成することができるので、ジャ
ンクションダウンでのマウント時にチップを安定してサ
ブマウント上に設置することが可能となる。

【００５７】本実施の形態では、上述のような材料の組
合せで半導体レーザチップ６３０を作製したが、半導体
レーザチップを構成する材料は、上述の例に限るもので
はなく、他の窒化物系化合物半導体を用いてもよい。す
なわち、たとえば、ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッ
ド層７０９に代えてｐ−ＡｌＧａＩｎＮ層を用いたり、
ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層７０６に代えてＧａＩｎ
ＮＡｓ層やＧａＩｎＮＰ層などを用いたりしてもよい。
また、多重量子井戸構造のクラッド層に代えて、単層の
クラッド層を用いてもよい。ｎ−ＧａＮコンタクト層７
０３とｎ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッド層７０４と
の間にＩｎＧａＮクラック防止層を挿入してもよい。

【００５８】（製造方法）本実施の形態における半導体
レーザ装置の製造方法を説明する。

【００５９】まず、半導体素子の製造に一般的に用いら
れている周知のプロセスを適宜適用して、サファイア基
板６０１上に、図５に示したような構造が多数形成され
た半導体レーザウエハを得る。ｐ型電極６０３は、ｐ−
ＧａＮコンタクト層７１０に近い側から順に、ニッケル
（Ｎｉ）／金（Ａｕ）という２層構造となっている。ニ
ッケルの厚みは１０ｎｍ、金の厚みは２００ｎｍとする
ことができる。なお、上記厚みに限らず、ニッケルは５
〜２０００ｎｍ、金は１００〜２０００ｎｍの範囲で作
製することが可能である。

【００６０】ｎ型電極６０４としては、ｎ−ＧａＮコン
タクト層７０３に近い側から、ハフニウム（Ｈｆ）／ア
ルミニウム（Ａｌ）／モリブデン（Ｍｏ）／白金（Ｐ
ｔ）／金（Ａｕ）という５層構造で形成する。ハフニウ
ムの厚みは５ｎｍ、アルミニウムの厚みは１５０ｎｍ、
モリブデンの厚みは３０ｎｍ、白金の厚みは１５ｎｍ、
金の厚みは２５０ｎｍとすることができる。なお、上記
厚みに限らず、ハフニウムは１〜３００ｎｍ、アルミニ
ウムは５０〜２０００ｎｍ、モリブデンは１０〜１００
０ｎｍ、白金は５〜３００ｎｍ、金は１００〜２０００
ｎｍの範囲で作製することが可能である。

【００６１】サファイア基板６０１の厚みは、積層体形
成のための結晶成長の際には３５０μｍであるが、ｐ型
電極６０３およびｎ型電極６０４の形成まで行なった後
に、サファイア基板６０１のうち積層体６０２が形成さ
れた面と反対側の面に研磨またはエッチングを施し、部
分的に除去する。これにより、半導体レーザウエハの厚
みを、通常４０〜１２０μｍ程度にまで薄くする。

【００６２】その後、共振器長を５００μｍとしてレー
ザ端面を形成する。すなわち、劈開により、半導体レー
ザチップとなるべき構造が複数連なった幅５００μｍの
ストリップ状のウエハ断片を得る。このウエハ断片の両
側面、すなわち、劈開によって現れた面がレーザ端面と
なる。さらに、劈開により、共振器長５００μｍ×幅５
００μｍの個々の半導体レーザチップ６３０に分割す
る。個々の半導体レーザチップへの分割は、劈開に代え
て、ダイシング、レーザアブレーション法などを用いて
もよい。

【００６３】こうして得られた半導体レーザチップ６３
０を支持基体上にマウントする。このマウント工程は、
以下のように行なう。

【００６４】Ｃｕからなるサブマウント６１０を用意
し、半導体レーザチップを搭載する側の表面を研磨して
表面粗さを小さくする。表面粗さは、Ｒｍａｘが約２０
００Åであり、Ｒａが１９７Åであった。このサブマウ
ント６１０の、半導体レーザチップを搭載する側の表面
およびその反対側の表面に、金属多層膜からなる表面電
極６１５ａ，６１５ｂ，６１５ｃを形成する。金属多層
膜としては、サブマウント６１０側から、ニッケル（Ｎ
ｉ）／金（Ａｕ）の２層構造の膜を用いることができ
る。ニッケルの厚みは１μｍ、金の厚みは３００ｎｍと
することができる。なお、上記厚みに限らず、ニッケル
は１００〜２０００ｎｍ、金は１００〜２０００ｎｍの
範囲で作製することが可能である。

【００６５】このサブマウント６１０の半導体レーザチ
ップを搭載する側の表面電極６１５ａ，６１５ｂ上にそ
れぞれハンダ６１２を堆積させる。ハンダ６１２として
はＡｕＳｎハンダを用いることができる。ハンダ６１２
の厚みは、３μｍとしたが、ハンダ６１２の厚みの好ま
しい数値的範囲については、実施の形態１で述べたのと
同様のことがいえる。

【００６６】半導体レーザチップ６３０を配置する側の
表面電極６１５ａ，６１５ｂとハンダ６１２との積層体
は、表面電極６１５ａおよびハンダ６１２が積層体とな
る部分と、表面電極６１５ｂおよびハンダ６１２が積層
体となる部分との２つの部分に分離絶縁されている。絶
縁のために、サブマウント６１０と表面電極６１５ａ，
６１５ｂとの間の全面、あるいは、サブマウント６１０
と表面電極６１５ｂとの間のみに絶縁膜（図示省略）を
形成する。

【００６７】次にサブマウント６１０上に形成されたハ
ンダ６１２上に、図５に示した半導体レーザチップ６３
０を配置する。このとき、半導体レーザチップ６３０の
ｐ型電極６０３が表面電極６１５ｂの上のハンダ６１２
に対向し、ｎ型電極６０４が表面電極６１５ａの上のハ
ンダ６１２に対向するように配置する。すなわち、ジャ
ンクションダウンの配置である。こうして、サブマウン
ト６１０をハンダ６１２の融点より若干高い温度まで加
熱し、ハンダが融けたところで、コレット（図示省略）
で押えて荷重を適宜加えながら半導体レーザチップ６３
０とサブマウント６１０とをハンダ６１２によくなじま
せる。その後、冷却し、ハンダ６１２を固化させる。こ
の結果、サブマウント６１０と半導体レーザチップ６３
０とを積層し、固定することができる。

【００６８】次に金属製の支持基体６２０を用意し、こ
の上にシート状のハンダ６１３を配置する。ハンダ６１
３としては、ＰｂＳｎハンダ（フルヤ金属社製、大き
さ：０．５ｍｍ×０．５ｍｍ、厚み：５０μｍ）を用い
ることができる。さらにハンダ６１３上に、半導体レー
ザチップ６３０とサブマウント６１０との接合体を、所
望の位置になるように配置する。この結果、サブマウン
ト６１０の底面に形成された表面電極６１５ｃとハンダ
６１３とが接触した状態になる。

【００６９】この状態で支持基体６２０をハンダ６１３
の融点より若干高い温度まで加熱し、ハンダが融けたと
ころで、コレット（図示省略）で押えて荷重を適宜加え
ながらサブマウント６１０と支持基体６２０とをハンダ
６１３によくなじませる。その後、冷却し、ハンダ６１
３を固化させる。

【００７０】この後、図４に示すようにワイヤ６１４
ａ，６１４ｂを配置するなど、所定の工程を実施するこ
とにより、図４に示すような半導体レーザ装置を得るこ
とができる。この構成の場合、サブマウント６１０はＣ
ｕであって導電性であるので、ワイヤ６１４ａは省略す
ることも可能である。このようにサブマウントが導電性
でなおかつワイヤ６１４ａを省略する場合は、表面電極
６１５ａ，６１５ｂ間の絶縁のための絶縁膜は、表面電
極６１５ａには形成しない。したがって、たとえば、サ
ブマウント６１０と表面電極６１５ｂとの間のみに絶縁
膜（図示省略）を形成する。

【００７１】（作用・効果）このようにして作成した半
導体レーザ装置の寿命は、６６２５時間であった。これ
に対して、Ｒｍａｘ＝約８５００Å、Ｒａ＝１０４３Å
と、表面粗さが大きいままのＣｕのサブマウントを用い
て同様に作成した半導体レーザ装置の寿命は５３２７時
間であった。

【００７２】なお、本実施の形態では、半導体レーザチ
ップ６３０とサブマウント６１０とを接合する工程にお
いて、サブマウント６１０側にハンダ６１２を配置した
が、逆に半導体レーザチップ６３０側に配置するように
してもよいし、両方ともに配置してもよい。また、半導
体レーザチップ６３０とサブマウント６１０との接合体
と、支持基体６２０とを接合する工程において、支持基
体６２０上にハンダ６１３を配置していたが、サブマウ
ント６１０側にハンダ６１３を配置してもよいし、両方
ともに配置してもよい。

【００７３】本実施の形態では、半導体レーザチップの
基板としては、サファイア基板６０１を用いているが、
この基板は、サファイア以外の材料の基板であってもよ
い。たとえば、ＡｌＧａＩｎＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｚｎ
Ｏ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどを用いることができ
る。この基板に用いる材料としては、導電体であるか絶
縁体であるかを問わず、窒化物系化合物半導体層のエピ
タキシャル成長が可能な基板であればよい。

【００７４】（実施の形態４） （構成）図６を参照して、本発明に基づく実施の形態４
における半導体レーザ装置について説明する。この半導
体レーザ装置に用いられている半導体レーザチップ６３
０および支持基体６２０は、実施の形態３で用いたもの
と同じである。ただし、実施の形態３とは異なり、ジャ
ンクションアップでマウントされている点が異なる。サ
ブマウント６１０は、やはりＣｕ製のもので表面研磨を
施して用いたが、表面粗さは、Ｒｍａｘが約２１００
Å、Ｒａが２３５Åであった。

【００７５】（作用・効果）こうして作成した半導体レ
ーザ装置の寿命は、５５２１時間であった。これに対し
て、Ｒｍａｘ＝約６９００Å、Ｒａ＝７５５Åと、表面
粗さが大きいままのＣｕのサブマウントを用いて同様に
作成した半導体レーザ装置の寿命は４９３０時間であっ
た。

【００７６】本実施の形態における半導体レーザ装置で
は、ジャンクションアップでマウントするので、用いる
半導体レーザチップのｎ型電極６０４は必ずしも図５に
示したようにｐ型電極６０３と同じ高さまで持ち上げる
必要はない。たとえば、図７に示すように、溝７２０の
底部に露出するｎ−ＧａＮコンタクト層７０３上にｎ型
電極６０４を形成するだけでもよい。

【００７７】（各実施の形態について）サブマウントの
材料と、半導体レーザチップの基板の材料または、ジャ
ンクションアップかジャンクションダウンかの組合せ
は、上記実施の形態１〜４に示した組合せに限るもので
はない。実施の形態１〜４では、いずれもＣｕ製のサブ
マウントを用いたが、サブマウント４１０，６１０の材
料としてはＧａＮより熱膨張係数の大きな他の材料を用
いてもよい。たとえばサブマウントの材料として、アル
ミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銀（Ａｇ）、ＣｕＷ合
金、ＣｕＭｏ合金などの導電性材料や、ＢｅＯなどの絶
縁性材料を用いてもよい。どの材料を用いた場合でも、
従来用いられていた状態よりも表面粗さを小さくするこ
とで、半導体レーザチップヘの歪みの伝達をより効果的
に行なうことができ、Ｃｕを用いた場合同様に寿命増大
効果が見られる。ただし、Ｃｕを用いることとすれば、
熱伝導率が高いため、放熱性に優れ、なおかつ、安価な
材料であるため、特に好ましい。

【００７８】なお、支持基体（ステム）４２０，６２０
としては、銅または鉄を主体とする金属を基体として用
い、その基体表面に金属膜がメッキ形成されたものを用
いることができる。このメッキ形成される金属として
は、ニッケル（Ｎｉ）膜と金（Ａｕ）膜との積層膜を用
いることができる。

【００７９】また、実施の形態１では、ハンダ４１３と
して、シート状のＳｎＡｇＣｕハンダを用い、実施の形
態３では、ハンダ６１３として、ＰｂＳｎハンダを用い
たが、ハンダ４１３，６１３としては他の材料からなる
ハンダを用いてもよい。たとえば、Ｉｎ系、Ｓｎ系、Ａ
ｕ系、あるいはＰｂ系のハンダを用いることができる。

【００８０】また、ハンダ４１３，６１３は、ハンダ４
１２，６１２よりも融点が低いことが好ましい。このよ
うにすれば、支持基体４２０，６２０上にサブマウント
１０をマウントする際に、既に接合されている部分のハ
ンダ４１２，６１２に悪影響を及ぼすことを防止でき
る。またハンダ４１３，６１３はシート状のもの以外に
も、蒸着法、塗布法、スパック法、印刷法、あるいはメ
ッキ法などでサブマウントまたは支持基体上に形成して
もよい。

【００８１】ハンダ４１２，６１２の材料としてＡｕＳ
ｎハンダを用いたが、ハンダ４１２，６１２の材料とし
てはＩｎ系、Ｓｎ系、Ａｕ系、あるいはＰｂ系のハンダ
を用いることができる。また、ハンダ４１２，６１２の
形成方法として、蒸着法を用いることができるが、蒸着
法以外の方法、たとえば塗布法、スパック法、印刷法、
メッキ法など用いてもよく、ＳｎＡｇＣｕなどのシート
状のハンダをサブマウント上に配置すると言った手法を
用いてもよい。さらに、より効果的に半導体レーザチッ
プに歪みを伝えるために、硬いハンダを用いたり、ハン
ダ厚みを薄くするなど、適宜設計を変更することができ
る。

【００８２】ハンダ４１２，４１３，６１２，６１３に
用いるハンダのうち、融点の低いものの例としては、Ｉ
ｎ、ＩｎＰｂ、ＩｎＳｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＡｇＰｂなど
のＩｎを含む合金（Ｉｎ系のハンダ）、あるいは、Ｓ
ｎ、ＳｎＰｂ、ＳｎＳｂ、ＳｎＡｇ、ＳｎＳｂ、ＳｎＡ
ｇＰｂ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＰｂＳｂなどのＳｎを含む
合金（Ｓｎ系のハンダ）、あるいは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ
などの粉末を混入したエポキシ樹脂やポリイミド樹脂な
どを用いることができる。また、融点が高いハンダの例
としては、ＡｕＳｉ、ＡｕＳｎ、ＡｕＧａ、ＡｕＧｅ、
ＡｕＳｂ、ＡｕＮｉ、ＡｕＩｎ、ＡｕＡｇＳｎなどのＡ
ｕを含む合金（Ａｕ系のハンダ）がある。

【００８３】特に、ＩｎＰｂＳｎなど融点が低いハンダ
は、半導体レーザチップなどの素子に与える熱的ダメー
ジを少なくすることができる。一方、ＡｕＳｎ、ＳｎＡ
ｇＣｕなど融点が高いハンダを用いれば、半導体レーザ
チップとサブマウント、あるいはサブマウントと支持基
体とを強固に接着することができる。また、ハンダの材
料としてＳｎＡｇＣｕを用いた場合には、ハンダの濡れ
性がよく、半導体レーザチップの接着に、ハンダ箔など
シート状のハンダを用いる場合でも、半導体レーザチッ
プのショートの発生と言った不良が起こりにくい。

【００８４】また、サブマウント４０１，６１０の表面
に形成した金属多層膜による表面電極４１５，６１５，
６１５ａ，６１５ｂとしては、上述のＭｏ／Ａｕあるい
はＮｌ／Ａｕ以外の金属多層膜を用いてもよい。たとえ
ば、金属多層膜として、チタン（Ｔｉ）／ニッケル（Ｎ
ｉ）／金（Ａｕ）からなる３層膜、モリブデン（Ｍｏ）
／金（Ａｕ）からなる２層膜、ニッケル（Ｎｉ）／金
（Ａｕ）からなる２層膜、モリブデン（Ｍｏ）／ニッケ
ル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）からなる３層膜、モリブデン
（Ｍｏ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）からなる３層膜な
どの多層膜を用いてもよい。この金属多層膜を構成する
材料はサブマウント材料およびハンダ材料との接着性が
良好な、他の常識的な材料に変更してもよい。また、サ
ブマウントの表裏面で、膜厚や膜の構成が異なっていて
もよい。さらに、サブマウントの表裏面のみに限らず、
側面にも形成されていてもよい。

【００８５】また、上述のｐ型電極４０３としてＰｄ／
Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕの多層膜を用い、ｐ型電極６０３とし
てＮｉ／Ａｕの多層膜を用いたが、これらの多層膜にお
けるＰｄに代えて、たとえばＣｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、
Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、
Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、あるいはそれ
らの化合物を用いてもよい。また、Ｍｏ／Ｐｔあるいは
Ｐｔに代えて、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、
Ｃｒ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉあるいはそれらの化合物を用いて
もよい。これらの多層膜におけるＡｕに代えてＮｉ、Ａ
ｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ａｌ、あるいはそれらの化合物を用いてもよい。ま
た、これらの多層膜を構成するそれぞれの膜厚も、上述
の膜厚以外の任意の膜厚とすることができる。

【００８６】また、ｎ型電極４０４としては、Ｔｉ／Ａ
ｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕという多層膜を用い、ｎ型電極６
０４としては、Ｈｆ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕからなる
多層膜を用いたが、この多層膜におけるＴｉに代えて、
Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｌ
ａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、
Ｎｉ、Ｐｄ、あるいはそれらの化合物を用いてもよい。
この多層膜におけるＡｌに代えて、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、
Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、あ
るいはこれらの化合物を用いてもよい。また、Ｍｏ／Ｐ
ｔあるいはＰｔに代えて、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｒ、Ｓ
ｃ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｌａ、Ｗ、Ａｌ、Ｔｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｎｉ、あるいはそれらの化
合物を用いてもよい。また、上述の多層膜におけるＡｕ
に代えて、Ｎｉ、Ａｇ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｌ、あるいはそれらの化合物
を用いてもよい。また、ｎ型電極を構成する多層膜のそ
れぞれの膜厚も、上述の膜厚以外の任意の膜厚とするこ
とができる。

【００８７】なお、上述の実施の形態１〜４において
は、半導体レーザチップをサブマウントに搭載する例を
示したが、半導体レーザチップを直接、支持基体（ステ
ム）、フレーム、パッケージなど（以下、これらをまと
めて「保持体」という。）に搭載する場合にも、同じ思
想を適用することができる。すなわち、これらの保持体
にＧａＮより熱膨張係数の大きい材料を用い、さらに表
面粗さを小さくするようにすれば、上述の本発明の実施
の形態１〜４と同様の効果を得ることができる。この場
合、半導体レーザチップと保持体との接着には、実施の
形態１〜４で示したすべてのハンダの材料を用いること
ができる。また、保持体とハンダとの間には、接着性を
向上させるための金属多層膜を配置してもよい。

【００８８】なお、半導体レーザチップを保持体にマウ
ントする際には、より高温で接着するハンダを用いるこ
とが好ましい。より高温で接着が行なわれた方が、熱膨
張による伸びがより大きい状態で固定されるので、冷却
後に半導体レーザチップに生じる圧縮歪みがより大きく
なる。すなわち、ＩｎやＰｂＳｎのハンダを用いるより
は、ＳｎＡｇＣｕやＡｕＳｎのハンダを用いる方がより
好ましい。

【００８９】なお、今回開示した上記実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の
範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって
示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での
すべての変更を含むものである。

【００９０】

【発明の効果】本発明によれば、マウント部材の載置面
の表面粗さが小さいので、半導体レーザチップをマウン
トしたときにマウント部材と半導体レーザチップとの間
の接触面積が多くなる。したがって、マウント部材側か
らＧａＮ系半導体の積層体に、より大きな圧縮歪みを生
じさせ、さらに接触面に平行な方向の歪みの分布がより
連続的になるため、寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に基づく実施の形態１における半導体
レーザ装置の模式断面図である。

【図２】 本発明に基づく実施の形態１における半導体
レーザ装置に用いる半導体レーザチップの模式断面図で
ある。

【図３】 本発明に基づく実施の形態２における半導体
レーザ装置の模式断面図である。

【図４】 本発明に基づく実施の形態３における半導体
レーザ装置の模式断面図である。

【図５】 本発明に基づく実施の形態３における半導体
レーザ装置に用いる半導体レーザチップの模式断面図で
ある。

【図６】 本発明に基づく実施の形態４における半導体
レーザ装置の模式断面図である。

【図７】 本発明に基づく実施の形態４における半導体
レーザ装置に使用可能な半導体レーザチップの変形例を
示す模式断面図である。

【図８】 Ｒｍａｘの異なるＣｕサブマウントに対して
半導体レーザチップをジャンクションダウンでマウント
した際の寿命を示すグラフである。

【図９】 従来技術に基づくジャンクションダウン方式
が採られた半導体レーザ装置の概念図である。

【図１０】 従来技術に基づく半導体レーザチップの概
念図である。

【符号の説明】

１０１，２０１ 基板、１０２，２０２，４０２，６０
２ 積層体、１０６，２０６ 活性層、１０３，２０
３，４０３，６０３ ｐ型電極、１０４，２０４，４０
４，６０４ ｎ型電極、１１２，４１２，６１２ ハン
ダ、１３０，２３０，４３０，６３０ 半導体レーザチ
ップ、１４０ 保持体、１４１，１４２金属膜、４０１
ＧａＮ基板、４１０，６１０ サブマウント、４１
１，６１１ピン、４１３，６１３ ハンダ、４１４ａ，
４１４ｂ，６１４ａ，６１４ｂワイヤ、４１５，６１５
ａ，６１５ｂ，６１５ｃ 表面電極、４２０，６２０支
持基体、５０２，７０２ ＧａＮバッファ層、５０３，
７０３ ｎ−ＧａＮコンタクト層、５０４ ｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層、５０５，７０５ ｎ−ＧａＮガイド
層、５０６，７０６ ＧａＩｎＮ多重量子井戸活性層、
５０７，７０７ｐ−ＡｌＧａＮ蒸発防止層、５０８，７
０８ ｐ−ＧａＮガイド層、５０９ ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層、５１０，７１０ ｐ−ＧａＮコンタクト層、
５１１，７１１ 絶縁膜、６０１ サファイア基板、６
１６ 絶縁膜、７０４ ｎ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸ク
ラッド層、７０９ ｐ−ＡｌＧａＮ多重量子井戸クラッ
ド層、７２０ 溝。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チップ基板と前記チップ基板の表面に窒
   化物系化合物半導体層を積層した積層体とを含む半導体
   発光素子チップと、 載置面を有するマウント部材とを備え、 前記半導体発光素子チップは、電極を介して面接触する
   ことによって前記マウント部材の前記載置面に接続され
   ており、前記マウント部材は、前記チップ基板の材料よ
   り熱膨張係数が大きい材料を含み、前記載置面は、表面
   粗さのＲｍａｘが４０００Å以下であるかＲａが５００
   ÅＲａ以下であるかの少なくとも一方を満たす、半導体
   発光装置。
2. 【請求項２】 前記マウント部材の主材料がＣｕ、Ａ
   ｌ、Ｆｅ、Ａｇ、ＣｕＷ合金およびＣｕＭｏ合金からな
   る群から選ばれたいずれかの材料である、請求項１に記
   載の半導体発光装置。
3. 【請求項３】 前記チップ基板は、窒化物系化合物半導
   体基板であり、前記半導体発光素子チップは、前記積層
   体側の面を前記載置面に接して前記載置面に接続されて
   いる、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
4. 【請求項４】 前記チップ基板は、窒化物系化合物半導
   体基板であり、前記半導体発光素子チップは、前記チッ
   プ基板側の面を前記載置面に接して前記載置面に接続さ
   れている、請求項１または２に記載の半導体発光装置。
5. 【請求項５】 前記チップ基板は、サファイア基板であ
   り、前記半導体発光素子チップは、前記積層体側の面を
   前記載置面に接して前記載置面に接続されている、請求
   項１または２に記載の半導体発光装置。
6. 【請求項６】 前記チップ基板は、サファイア基板であ
   り、前記半導体発光素子チップは、前記チップ基板側の
   面を前記載置面に接して前記載置面に接続されている、
   請求項１または２に記載の半導体発光装置。
7. 【請求項７】 半導体発光素子チップを接続するための
   載置面を有し、主材料がＣｕであり、前記載置面は、表
   面粗さのＲｍａｘが４０００Å以下であるかＲａが５０
   ０ÅＲａ以下であるかの少なくとも一方を満たす、半導
   体発光装置用マウント部材。
8. 【請求項８】 主材料がＣｕである部材の一つの表面を
   載置面として研磨し、表面粗さのＲｍａｘが４０００Å
   以下であるかＲａが５００ÅＲａ以下であるかの少なく
   とも一方を満たすように仕上げてマウント部材を得るマ
   ウント部材形成工程と、 半導体発光素子チップを前記載置面に接続することによ
   って前記マウント部材に搭載する組立工程とを含む、半
   導体発光装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記組立工程においては、ＳｎＡｇＣｕ
   系またはＡｕＳｎ系のハンダを用いて、前記半導体発光
   素子チップを前記載置面に接続する、請求項８に記載の
   半導体発光装置の製造方法。