(57)【要約】【課題】面発光素子の端面上へのハンダ層の這い上がりを確実に防止することが可能な面発光装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】面発光装置１は、ヒートシンク１４が接合されたステム１５と、当該ヒートシンク１４上に搭載された面発光素子としての面発光レーザ素子とを備える。面発光レーザ素子は、ヒートシンク１４と対向する面に形成され、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２を有する電極パッドとしてのｐ型電極１２を含む。ｐ型電極１２とヒートシンク１４とはハンダ層１３を介して接続されている。【選択図】図１
2010034130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース体と、
前記ベース体上に搭載された面発光素子とを備え、
前記面発光素子は、前記ベース体と対向する面に形成され、前記面発光素子の幅より狭い幅を有する電極パッドを含み、
前記電極パッドと前記ベース体とはハンダ層を介して接続されている、面発光装置。
【請求項２】
前記ベース体において、面発光素子と対向し、前記ハンダ層が接続されている面の幅は、前記面発光素子の幅より狭い、請求項１に記載の面発光装置。
【請求項３】
前記ハンダ層の幅は前記面発光素子の幅より狭い、請求項１または２に記載の面発光装置。
【請求項４】
前記面発光素子は発光領域を含み、
前記発光領域の中心と、前記電極パッドの中心と、前記ベース体において前記面発光素子と対向し、前記ハンダ層が接続されている面の中心とは、前記ハンダ層が接続されている面に垂直な方向において整列する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項５】
前記ベース体を構成する材料の熱伝導度は１４０Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の面発光装置。
【請求項６】
面発光素子を準備する工程と、
前記面発光素子を搭載するベース体を準備する工程と、
前記ベース体の表面上にハンダ層を介して前記面発光素子を接合する工程とを備え、
前記面発光素子を準備する工程は、前記面発光素子の幅より狭い幅を有する電極パッドを前記面発光素子の表面に形成する工程を含み、
前記接合する工程では、前記面発光素子の前記電極パッドと前記ベース体の表面との間にハンダ層を介在させた状態で前記ハンダ層を加熱することにより、前記電極パッドと前記ベース体の表面とを接続する、面発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記ベース体を準備する工程では、前記ハンダ層を介して前記電極パッドが接続されるべき面の幅が前記面発光素子の幅より狭い前記ベース体を準備する、請求項６に記載の面発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記接合する工程では、前記面発光素子の幅より狭い幅の前記ハンダ層を用いる、請求項６または７に記載の面発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記面発光素子は発光領域を含み、
前記接合する工程では、前記発光領域の中心と、前記電極パッドの中心と、前記ベース体において前記ハンダ層が接続される面の中心とが、前記ハンダ層が接続される面に垂直な方向において整列するように、前記ベース体、前記ハンダ層および前記面発光素子を積層した状態で、前記ハンダ層を加熱する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の面発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、面発光装置およびその製造方法に関し、より特定的には、ベース体の表面上にハンダ層を介して面発光素子が接続された面発光装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２次元回折格子などを利用した面発光素子としての半導体レーザ素子が知られている（たとえば、特許第３９８３８３３号（特許文献１）参照）。また、当該半導体レーザ素子などの発光素子をハンダ層によりベース体（具体的にはヒートシンクやステム）に接続した構造も知られている（たとえば、特許第３７７９２１８号（特許文献２）参照）。特許文献２では、サブマウント上にハンダ層を介して発光素子が搭載された半導体装置が開示されている。当該半導体装置では、上述した面発光素子などをサブマウント上に搭載するときに、ハンダ層の一部が発光素子の端面上へ這い上がることを防止するため、素子の幅よりハンダ層の幅を狭くするとともに、ハンダ層の厚みが所定の条件を満たすようにすることを提案している。特許文献２では、このような構成を採用することにより、素子の端面上へハンダ層の一部が這い上がることに起因する不良（たとえば、面発光素子を構成する複数の半導体層がハンダ層により短絡し、レーザ発振ができなくなるといった不良）の発生を抑制できるとしている。
【特許文献１】特許第３９８３８３３号
【特許文献２】特許第３７７９２１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来の技術では、以下のような問題があった。すなわち、面発光素子の端面上へのハンダ層の這い上がりを防止するため、上述した従来の技術では、サブマウント上に配置するハンダ層の厚みを正確に制御する必要がある。ところが、ハンダ層の塗布精度によってはハンダ層の厚みが厚くなりすぎ、結果的に面発光素子の端面上へハンダ層が這い上がる場合があった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、面発光素子の端面上へのハンダ層の這い上がりを確実に防止することが可能な面発光装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に従った面発光装置は、ベース体と、当該ベース体上に搭載された面発光素子とを備える。面発光素子は、ベース体と対向する面に形成され、面発光素子の幅より狭い幅を有する電極パッドを含む。電極パッドとベース体とはハンダ層を介して接続されている。
【０００６】
このようにすれば、電極パッドの幅が面発光素子の幅より狭いため、電極パッドの側方に空隙（つまり電極パッドの側部端面と面発光素子の表面とにより規定される段差部の空間）が形成される。このため、電極パッドとベース体とをハンダ層により接合する際、溶融したハンダ層が電極パッドの側方へ流動しても、流動したハンダ層は当該空隙で一旦貯留されることになる。したがって、溶融したハンダが面発光素子の（上記空間の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性を低減できる。この結果、面発光素子の端面上にハンダ層が這い上がることに起因する面発光装置の不良（たとえば面発光素子を構成する複数の半導体層が、端面上に這い上がったハンダ層により短絡し、面発光素子が動作しなくなるといった不良）の発生を抑制できる。
【０００７】
この発明に従った面発光装置の製造方法では、まず面発光素子を準備する工程を実施する。そして、面発光素子を搭載するベース体を準備する工程を実施する。ベース体の表面上にハンダ層を介して面発光素子を接合する工程を実施する。面発光素子を準備する工程は、面発光素子の幅より狭い幅を有する電極パッドを面発光素子の表面に形成する工程を含む。接合する工程では、面発光素子の電極パッドとベース体の表面との間にハンダ層を介在させた状態でハンダ層を加熱することにより、電極パッドとベース体の表面とを接続する。
【０００８】
このようにすれば、電極パッドの幅が面発光素子の幅より狭いため、電極パッドの側方に空隙（つまり電極パッドの側部端面と面発光素子の表面とにより規定される段差部の空間）が形成される。そのため、ハンダ層の厚みが厚すぎることにより、接合する工程において加熱され溶融したハンダ層の一部が電極パッドの端部から外側に流動しても、流動したハンダ層は当該空隙で一端貯溜される。したがって、溶融したハンダが面発光素子の（上記空隙の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性を低減できる。この結果、面発光素子の端面上にハンダ層が這い上がることに起因する面発光装置の不良の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、面発光素子とベース体との接合部に位置する電極パッドの側方に空隙を形成することにより、電極パッドとベース体との間に配置されるハンダ層が電極パッドの側方へ流動したときに、当該流動したハンダ層を一旦貯溜することができる。このため、当該流動したハンダ層が面発光素子の端面上に這い上がる可能性を低減できる。この結果、ハンダ層の這い上がりに起因する面発光装置の不良発生の確率を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明に従った面発光装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１に示した面発光装置を構成する面発光素子のフォトニック結晶層を示す斜視模式図である。図１および図２を参照して、本発明による面発光装置の実施の形態１を説明する。
【００１２】
図１に示すように、本発明に従った面発光装置１は、面発光素子であるレーザ素子（面発光レーザ素子とも言う）と、ヒートシンク１４と、レーザ素子をヒートシンク１４に接合するハンダ層１３とを備える。ヒートシンク１４はステム１５の上部表面上に固定されている。ヒートシンク１４は、ハンダ層１３と接合される上部表面の幅がヒートシンク１４の底面（ステム１５と接合される面）の幅より小さくなっている。また、ヒートシンク１４の上部表面に連なる側壁２０は、当該上部表面に対して傾斜している。ヒートシンク１４の上部表面の平面形状は、たとえばｐ型パッド電極１１の平面形状と相似形となっていてもよい。たとえばヒートシンク１４の上部表面およびｐ型パッド電極１１の平面形状は円形状あるいは多角形状であってもよい。
【００１３】
ヒートシンク１４の上部表面上には、ハンダ層１３を介して面発光レーザ素子である２次元フォトニック結晶面発光レーザ素子が配置されている。ヒートシンク１４と当該レーザ素子とはハンダ層１３により接続されている。
【００１４】
レーザ素子は、基板としてのｎ型のＧａＮ基板２と、ＧａＮ系半導体層からなる多層構造（具体的にはｎ型ガイド層３と、活性層４と、ｐ型ガイド層５と、フォトニック結晶層６と、ｐ型コンタクト層７）と、ｐ型表面オーミック電極１０と、絶縁層８と、ｐ型パッド電極１１と、ｎ型裏面電極１６とを含む。ｎ型ガイド層３は、ＧａＮ基板２の表面上に形成されている。活性層４は、ｎ型ガイド層３上に形成されている。活性層４はＧａＮを含み、たとえば多重量子井戸構造を有している。ｐ型ガイド層５は、活性層４上に形成されている。フォトニック結晶層６は、ｐ型ガイド層５上に形成されている。なお、フォトニック結晶層６の具体的な構成は後述する。
【００１５】
ｐ型コンタクト層７は、フォトニック結晶層６上に形成されている。ｐ型表面オーミック電極１０は、平面形状が円形状または多角形状であって、ｐ型コンタクト層７上に形成されている。絶縁層８は、ｐ型表面オーミック電極１０の周囲を囲むように配置されている。異なる観点から言えば、絶縁層８には平面形状が円形状または多角形状の開口部９が形成されている。この開口部９の内部において、露出しているｐ型コンタクト層７の表面を覆うようにｐ型表面オーミック電極１０が形成されている。ｐ型表面オーミック電極１０は、フォトニック結晶層６におけるフォトニック結晶構造領域（空気孔が周期的に形成された領域）と対向するように形成されている。
【００１６】
ｐ型パッド電極１１は、ｐ型表面オーミック電極１０の表面上から絶縁層８の上にまで延在するように形成されている。ｐ型パッド電極１１の平面形状は任意の形状とすることができるが、たとえば円形状または多角形状としてもよい。なお、上記ｐ型表面オーミック電極１０とｐ型パッド電極１１とからｐ型電極１２が構成される。また、ｐ型電極１２は、上述したような２層構造以外の構造であってもよく、たとえば単一の層からなる構造、あるいは３層以上の多層構造であってもよい。
【００１７】
ｎ型裏面電極１６は、ＧａＮ基板２の裏面側（ｎ型ガイド層３が形成された表面と反対側の裏面）に形成されている。ｎ型裏面電極１６には、絶縁層８と同様に開口部が形成されている。当該開口部は、フォトニック結晶層６におけるフォトニック結晶構造領域と対向するように形成される。ｎ型裏面電極１６には、導電体からなるワイヤ１７が接続固定されている。ワイヤ１７の材質は任意の材料を用いることができるが、たとえば金を用いてもよい。
【００１８】
上述した面発光装置１では、ヒートシンク１４の上部表面とｐ型パッド電極１１とが対向するように配置され、当該ｐ型パッド電極１１とヒートシンク１４とがハンダ層１３を介して接続されている。つまり、レーザ素子はヒートシンク１４上にｐダウン実装されている。図１に示すように、レーザ素子の幅Ｗ１よりｐ型パッド電極１１の幅Ｗ２の方が狭くなっている。このため、ｐ型パッド電極１１の側方には空隙２１が形成されている。
【００１９】
図２に示すように、レーザ素子のフォトニック結晶層６では、空気孔である孔１９がたとえば三角格子状に配置されている。この結果、孔１９が低屈折率部分３２（図１参照）となり、その周囲の層が高屈折率部分３１（図１参照）となる。つまり、フォトニック結晶層６は、高屈折率部分３１と、低屈折率部分３２（すなわち孔１９）とを有している。低屈折率部分３２（孔１９）は、高屈折率部分３１の屈折率よりも低い屈折率を有している。低屈折率部分３２（孔１９）は複数形成されており、高屈折率部分３１の内部において均一に分布している。図２に示すように、フォトニック結晶層６は三角格子の形態の２次元回折格子を構成している。低屈折率部分３２（孔１９）の各々は、三角格子の格子点となる位置、言い換えれば正三角形の頂点の位置に形成されている。一つの格子点の中心と、この格子点に隣接する６つの格子点の中心との各々の距離はすべて等しい。
【００２０】
フォトニック結晶層６（２次元回折格子）は、少なくとも２方向に同一の周期で並進させたときに重なり合うような性質を有する。このような２次元回折格子は、正三角形、正方形、または正六角形を一面に敷き詰めて配置し、その各頂点に格子点（たとえば孔１９）を設けることによって形成される。ここでは、正三角形を用いて形成される格子を三角格子、正方形を用いて形成される格子を正方格子、正六角形を用いて形成される格子を六角格子とそれぞれ呼ぶ。本発明における面発光装置を構成するフォトニック結晶層６の構造としては、図２に示したような三角格子に代えて正方格子や六角格子を採用してもよい。また、フォトニック結晶層６の低屈折率部分３２として空気孔である孔１９を形成しているが、高屈折率部分３１（つまりフォトニック結晶層６のマトリックス部を構成する材料）と屈折率の異なる（たとえば高屈折率部分３１の屈折率より低い）屈折率を示す材料を孔１９の内部に配置するようにしてもよい。
【００２１】
上述した２次元フォトニック結晶面発光レーザを用いた面発光装置１の動作について、以下簡単に説明する。ｐ型パッド電極１１にたとえばヒートシンク１４およびハンダ層１３を介して正電圧を印加すると、ＧａＮ系半導体層中のｐ型ガイド層５から活性層４へ正孔が注入される。また、ｎ型ガイド層３から活性層４へ電子が注入される。活性層４へ正孔および電子（キャリア）が注入されると、キャリアの再結合が起こり、光が発生する。発生する光の波長は、活性層４が備える半導体層のバンドギャップによって規定される。
【００２２】
活性層４において発生した光は、ｎ型ガイド層３よびｐ型ガイド層５によって活性層４内に閉じ込められるが、一部の光はエバネッセント光として２次元回折格子が形成されたフォトニック結晶層６に到達する。フォトニック結晶層６に到達した光の波長と、フォトニック結晶層６において高屈折率部分３１および低屈折率部分３２により形成された２次元回折格子が有する所定の周期とが一致する場合、その周期に対応する波長において定在波が誘起される。このような現象は、活性層４およびフォトニック結晶層６の２次元回折格子が２次元的に広がるように形成されているので、図１に示したｐ型表面オーミック電極１０の直上の領域を中心として発生する。そして、上記定在波によるフィードバック効果により、レーザ発振を起こすことができ、矢印１８に示すようにレーザ光をＧａＮ基板２の裏面側から出射することができる。
【００２３】
図１および図２に示した面発光装置では、ｐ型パッド電極１１の幅Ｗ２が面発光素子の幅Ｗ１より狭くなっている。このため、ｐ型パッド電極１１の側面に空隙２１が形成されている。そのため、後述する製造方法において説明するように、ハンダ層１３を加熱してｐ型パッド電極１１とヒートシンク１４とを接続するときに、溶融したハンダ層１３がｐ型パッド電極１１の側方へ流動しても、空隙２１が存在するため面発光レーザ素子の端面上にハンダ層１３が這い上がることを防止できる。
【００２４】
また、図１に示した面発光装置では、ヒートシンク１４の上部表面（ハンダ層１３が接続される面）の幅が、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっている。このため、ハンダ層１３を加熱してｐ型パッド電極１１とヒートシンク１４とを接続するときに、ｐ型パッド電極１１の側方へ流動した溶融ハンダ層１３の一部はヒートシンク１４の側壁２０表面を伝わって流れる。このため、ハンダ層１３の一部が面発光レーザ素子の端面上に這い上がることをより確実に防止できる。
【００２５】
図３は、図１および図２に示した面発光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、図１および図２に示した面発光装置の製造方法を説明する。
【００２６】
図３に示すように、面発光装置の製造方法では、まず発光素子準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、ｎ型のＧａＮ基板２を準備する。そして、当該ＧａＮ基板２の主表面上に、たとえば有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）を用いてエピタキシャル成長層からなるｎ型ガイド層３、活性層４、ｐ型ガイド層５、およびフォトニック結晶層６（図２参照）となるべきｐ型半導体層を形成する。
【００２７】
この後、ｐ型半導体層上にパターンを有するレジストを形成する。レジストにおけるパターンは、開口パターンであって、フォトニック結晶層６に形成される孔１９と重なる位置に形成される。また、当該開口パターンの平面形状は形成されるべき孔１９の平面形状と同様になっている。そして、レジストをマスクとして用いて、ｐ型半導体層を部分的に除去することにより、図２に示すような孔１９を形成する。このようにして、フォトニック結晶層６を形成できる。
【００２８】
この後、レジストを除去する。そして、孔１９の内部に成膜されないような条件を用いて、フォトニック結晶層６上にｐ型コンタクト層７を形成する。そして、ｐ型コンタクト層７上に絶縁膜をたとえばＣＶＤ法などを用いて形成する。さらに、絶縁膜上にパターンを有するレジストを形成する。このレジストにおけるパターンは、開口パターンであって図１に示す絶縁層８の開口部９と重なる位置に形成される。また、当該開口パターンの平面形状は上記開口部９の平面形状と同様となっている。そして、当該レジストをマスクとして用いて、絶縁膜をエッチングにより部分的に除去することにより、図１に示す開口部９を形成する。このようにして、開口部９が形成された絶縁層８を得ることができる。
【００２９】
そして、開口部９を覆うようにｐ型電極１２（図１参照）を形成する。具体的には、たとえば開口部９を形成するために用いた上記レジストが残存する状態で、ｐ型表面オーミック電極１０となるべき導電体膜を開口部９の内部およびレジスト上に形成する。その後、レジストを除去することにより、開口部９の内部以外に位置する導電体膜（レジスト上に形成された導電体膜）を除去する（リフトオフ）。この結果、開口部９の内部にｐ型表面オーミック電極１０を形成することができる。
【００３０】
そして、ｐ型パッド電極１１を形成するべき領域に開口パターンを有するレジストを、絶縁層８上に形成する。当該開口パターンの内部ではｐ型表面オーミック電極１０全体および絶縁層８の一部が露出している。そして、開口パターンの内部（ｐ型表面オーミック電極１０上から露出している絶縁層８上にまで延在する領域）と、レジスト上とに、ｐ型パッド電極１１となるべき導電体膜を形成する。その後、レジストを除去することにより、開口パターンの内部以外の領域に位置する導電体膜（レジスト上に形成された導電体膜）を除去する（リフトオフ）。この結果、ｐ型表面オーミック電極１０とｐ型パッド電極１１とからなるｐ型電極１２を得ることができる。
【００３１】
次に、ＧａＮ基板２の裏面（ｎ型ガイド層３が形成された表面と反対側の裏面）を研磨することでＧａＮ基板２の厚みを所定の厚みとする。そして、ＧａＮ基板２における研磨面（裏面）の加工変質層を除去するため、当該研磨面の表面層をドライエッチングにより除去する。このドライエッチングでは、エッチングガスとしてたとえば塩素ガスを用いることができる。
【００３２】
次に、ＧａＮ基板の裏面上に島状のパターンを有するレジストを形成する。レジストの島状パターンは、絶縁層８の開口部９と対向する位置に形成される。島状パターンの平面形状は、任意の形状とすることができるが、たとえば円形状や多角形状（たとえば四角形状）としてもよい。そして、露出しているＧａＮ基板２の裏面上および島状パターン上に、ｎ型裏面電極１６となるべき導電体膜を形成する。そのあと、レジストを除去することにより、レジストの島状パターン上に形成された導電体膜を除去する（リフトオフ）。この結果、図１に示すように、絶縁層８の開口部９と対向する位置に開口部が形成されたｎ型裏面電極１６を得ることができる。
【００３３】
その後、基板をダイシングすることにより、上述したｐ型電極１２が中心となるように所定の平面形状（たとえば四角形状）を有するレーザ素子を得る。このようにして、発光素子準備工程（Ｓ１０）を実施する。
【００３４】
次に、図３に示すようにベース体準備工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、図１に示したヒートシンク１４およびステム１５を準備する。ヒートシンク１４は、たとえば台形錘状としてもよい。また、ステム１５は円柱状あるいは立方体状としてもよい。ステム１５ではたとえば表面全体にメッキ層が形成されている。メッキ層の材質としてはたとえば金を用いることができる。ヒートシンク１４を構成する材料としては、たとえば銅タングステン（ＣｕＷ）を用いることができる。ここで、ヒートシンク１４の表面に被覆層（たとえばメッキ層）を形成してもよい。被覆層の材質としては、たとえば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ），錫（Ｓｎ）、あるいはこれらの金属のうち少なくとも１つを含む合金を用いてもよい。また、ヒートシンク１４のハンダ層１３が接続される上部表面の幅は、上述したレーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっている。このステム１５の上部表面にヒートシンク１４の下部（ハンダ層１３が接続される上部表面と反対側の表面）をロウ付けする。このようにして、図１に示したベース体としてのヒートシンク１４およびステム１５の複合体を得ることができる。
【００３５】
次に、接合工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、ヒートシンク１４の上部表面にハンダ層１３を塗布する。このとき、塗布されるハンダ層１３の幅は上記レーザ素子の幅Ｗ１より狭く、実質的にｐ型パッド電極１１の幅と同程度、あるいはｐ型パッド電極１１の幅より狭くすることが好ましい。その後、ハンダ層１３を溶融温度にまで加熱しながら、ハンダ層１３にレーザ素子のｐ型パッド電極１１を重ねて接触させる（つまりヒートシンク１４の上部表面上に、ハンダ層１３を介してレーザ素子を搭載する）。このとき、溶融したハンダ層１３がｐ型パッド電極１１とヒートシンク１４との間で押圧されることにより、ハンダ層１３の一部はｐ型パッド電極１１の側方からはみ出す。はみ出した溶融ハンダ層は、ｐ型パッド電極１１の側方に空隙２１が形成されていることから、レーザ素子の絶縁層８や側端面に直接的に接触しない。このため、はみ出した溶融ハンダ層はヒートシンク１４の側壁２０を伝って下向きに広がる。つまり、レーザ素子の端面上に溶融したハンダ層が這い上がることを防止できる。この結果、レーザ素子の端面上にハンダ層１３の一部が這い上がることに起因する面発光装置１の不良の発生確率を低減できる。
【００３６】
また、図１に示した面発光装置１では、ハンダ層１３と接続されたヒートシンク１４の表面と、活性層４における発光領域との間の距離と、ヒートシンク１４のサイズとは、当該発光領域の幅Ｗ６に基づいて決定することができる。たとえば、発光領域から発生する熱が、ヒートシンク１４に向けて広がり角度θで広がるように伝達すると考える。このときの広がり角度θをたとえば４５°程度とする。この場合、十分な冷却能率を得るためヒートシンク１４の底部における熱の伝達範囲の幅Ｗ７がヒートシンク１４の底部の幅Ｗ８より狭くなるようにする。このように考えると、ヒートシンク１４の底部から発光領域までの距離Ｌ（ハンダ層１３と接続されたヒートシンク１４の表面と発光領域との間の距離と、ヒートシンク１４の厚みとの合計）と、ヒートシンク１４の底部の幅Ｗ８とは、上述した発光領域の幅Ｗ６に基づいて決定することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図４は、本発明に従った面発光装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図４を参照して、本発明による面発光装置の実施の形態２を説明する。
【００３８】
図４を参照して、面発光装置１は、基本的には図１および図２に示した面発光装置１と同様の構造を備えるが、ヒートシンク１４の形状が異なっている。具体的には、図４に示した面発光装置１のヒートシンク１４は断面形状が矩形状（四角形状）となっており、側壁２０がステム１５の上部表面に対してほぼ垂直な方向に延びるように形成されている。たとえば、ヒートシンク１４は円柱状または立方体状としてもよい。ヒートシンク１４の平面形状は、ｐ型パッド電極１１の平面形状と相似形とすることができる。また、ヒートシンク１４の表面には、実施の形態１における面発光装置１と同様に被覆層を形成してもよい。また、ヒートシンク１４の上部表面の幅Ｗ３は、レーザ素子のｐ型パッド電極１１の幅Ｗ２より狭くなっている。また、ｐ型パッド電極１１の幅はレーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっている。このため、ヒートシンク１４の上部表面の幅Ｗ３はレーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっているとも言える。
【００３９】
また、ｐ型表面オーミック電極１０は、絶縁層８の開口部９の内部に形成されている。この開口部９の幅Ｗ５は、フォトニック結晶層６において孔１９が多数形成されているフォトニック結晶領域の幅とほぼ同等となっている。このような構成の面発光装置１においても、図１に示した面発光装置と同様にＧａＮ基板２の裏面側から（ｎ型裏面電極１６に形成された開口部から）レーザ光を矢印１８に示すように出射することができる。なお、ｎ型裏面電極１６に形成された開口部の幅Ｗ４は、レーザ光の出射領域を十分広くする観点から、ｐ型表面オーミック電極１０の幅（つまり絶縁層８の開口部９の幅Ｗ５）より広くなっていることが好ましい。
【００４０】
図４に示した面発光装置１においても、図１および図２に示した面発光装置１と同様の効果を得ることができる。さらに、図４に示した面発光装置１では、ヒートシンク１４の側壁２０がステム１５の上部表面に対して垂直な方向に延びるように形成されている（つまりｐ型パッド電極１１の表面に対して実質的に垂直な方向に延びるように形成されている）ので、レーザ素子をヒートシンク１４に接続する際、溶融したハンダ層１３の一部がｐ型パッド電極１１の側方へはみ出したときに、はみ出したハンダ層１３の一部はヒートシンク１４の側壁２０に沿ってステム１５側へ流動する。このため、溶融したハンダ層の一部がｐ型パッド電極１１の側方の空隙からレーザ素子の側方端面上に這い上がることを確実に防止できる。
【００４１】
なお、図４に示した面発光装置１の製造方法は、基本的に図１に示した面発光装置の製造方法と同様である。
【００４２】
（実施の形態３）
図５は、本発明に従った面発光装置の実施の形態３を示す断面模式図である。図５を参照して、本発明による面発光装置の実施の形態３を説明する。
【００４３】
図５を参照して、面発光装置１は、基本的には図１および図２に示した面発光装置１と同様の構造を備えるが、レーザ素子がハンダ層を介して接続されるベース体として、表面に凸形状部２２を有するステム１５を用いている点が異なる。具体的には、レーザ素子を搭載するステム１５として、たとえば銅や銅タングステンなどの材料を用い、凸形状部２２が形成されたステム１５を用いる。凸形状部２２の断面形状は図５に示すように台形状となっている。また、当該凸形状部２２の上部表面の幅Ｗ３は、ｐ型パッド電極１１の幅Ｗ２より広く、レーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっている。
【００４４】
このような構成の面発光装置１によっても、図１および図２に示した面発光装置１と同様の効果を得ることができる。すなわち、レーザ素子をステム１５の上部表面上にハンダ層１３を介して接続する際、溶融したハンダ層１３の一部がｐ型パッド電極１１の側方にはみ出しても、当該溶融したハンダ層１３の一部はステム１５の凸形状部２２の側壁を伝って流動する。このため、溶融したハンダ層１３の一部が空隙２１を介してレーザ素子の側方端面上に這い上がる可能性を低減できる。なお、凸形状部２２の表面に被覆層（たとえばメッキ層）を形成してもよい。このとき、被覆層の材質としては、たとえば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ），錫（Ｓｎ）、あるいはこれらの金属のうち少なくとも１つを含む合金を用いてもよい。
【００４５】
図５に示した面発光装置１は、基本的には図１に示した面発光装置１の製造方法（図３に示した面発光装置の製造方法）と同様の方法を用いて製造することができる。
【００４６】
ここで、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。この発明に従った面発光装置１は、ベース体（図１または図４のヒートシンク１４が接合されたステム１５、あるいは図５のステム１５）と、当該ベース体上に搭載された面発光素子としての面発光レーザ素子とを備える。面発光レーザ素子は、ベース体と対向する面に形成され、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２を有する電極パッドとしてのｐ型電極１２を含む。ｐ型電極１２とベース体とはハンダ層１３を介して接続されている。
【００４７】
このようにすれば、ｐ型電極１２の幅Ｗ２が面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭いため、ｐ型電極１２の側方に空隙２１（つまりｐ型電極１２の側部端面と面発光レーザ素子の表面とにより規定される段差部の空間）が形成される。このため、ｐ型電極１２とヒートシンク１４またはステム１５とをハンダ層１３により接合する際、溶融したハンダ層１３の一部がｐ型電極１２の側方へ流動しても、流動したハンダ層１３は空隙２１で一旦貯留されることになる。したがって、溶融したハンダ層１３が面発光レーザ素子の（上記空隙２１の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性を低減できる。この結果、面発光レーザ素子の端面上にハンダ層１３が這い上がることに起因する面発光装置１の不良（たとえば面発光レーザ素子を構成する複数のエピタキシャル層が、端面上に這い上がったハンダ層１３により短絡し、面発光レーザ素子が動作しなくなるといった不良）の発生を抑制できる。
【００４８】
上記面発光装置１では、ベース体において面発光レーザ素子と対向し、ハンダ層１３が接続されている面（ヒートシンク１４の上部表面または図５に示したステム１５の凸形状部２２の上部表面）の幅Ｗ３は、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭くなっていてもよい。この場合、ヒートシンク１４の上部表面または図５に示したステム１５の凸形状部２２の上部表面の幅Ｗ３が面発光レーザ素子の幅Ｗ１より広い場合よりも、ｐ型電極１２の側方における空隙２１を大きくすることができる。このため、面発光レーザ素子のｐ型電極１２とヒートシンク１４またはステム１５とをハンダ層１３により接合する際、溶融したハンダ層１３がｐ型電極１２の側方へ流動したときに、より多くの溶融ハンダを当該空隙２１において貯溜できる。したがって、溶融したハンダが面発光レーザ素子の（上記空隙２１の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性をより確実に低減できる。
【００４９】
上記面発光装置１では、ハンダ層１３の幅は面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭くてもよい。この場合、ハンダ層１３の端部が面発光レーザ素子の端面上に這い上がることは無いため、面発光レーザ素子の端面上にハンダ層１３が這い上がることに起因する面発光装置１の不良の発生を防止できる。
【００５０】
上記面発光装置１において、面発光レーザ素子は発光領域（活性層４の発光領域）を含む。発光領域の中心と、ｐ型電極１２の中心と、ベース体において面発光レーザ素子と対向し、ハンダ層１３が接続されている面（図１または図４のヒートシンク１４の上部表面または図５の凸形状部２２の上部表面）の中心とは、ハンダ層１３が接続されている面に垂直な方向において整列していてもよい。この場合、発光領域から発生する熱を、ｐ型電極１２およびハンダ層１３を介してヒートシンク１４またはステム１５に効率的に伝えることができる。このため、発光領域において発生する熱により面発光レーザ素子の温度が必要以上に上昇することを抑制できる。
【００５１】
上記面発光装置１において、ベース体（たとえば図１または図４のヒートシンク１４およびステム１５または図５のステム１５）を構成する材料の熱伝導度は１４０Ｗ／ｍＫ以上であってもよい。また、当該材料の熱伝導度の上限は２００Ｗ／ｍＫであってもよい。この場合、ベース体による冷却能力を十分高くできるので、面発光レーザ素子の温度が過剰に高くなる可能性を低減できる。なお、当該材料の熱伝導度のより好ましい範囲は１４０Ｗ／ｍＫ以上１０００Ｗ／ｍＫ以下である。
【００５２】
上記面発光装置１では、ベース体において面発光素子と対向する表面（図１および図４のヒートシンク１４の上部表面および側壁表面、あるいは図５におけるステム１５の凸形状部２２の上部表面および側壁表面）はハンダ層１３との濡れ性が良好な材料、たとえば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ），錫（Ｓｎ）、あるいはこれらの金属のうち少なくとも１つを含む合金などからなっていてもよい。たとえば、ヒートシンク１４の上部表面および側壁表面、あるいはステム１５の凸形状部２２の上部表面および側壁表面を、上述した材料からなる被覆層により覆うような構成としてもよい。
【００５３】
この場合、ヒートシンク１４またはステム１５と面発光レーザ素子のｐ型電極１２とをハンダ層１３により接合する際に、溶融したハンダ層１３がｐ型電極１２の側方へと流動しても、当該溶融したハンダ層１３はヒートシンク１４またはステム１５の側壁表面を伝って流動する。このため、流動したハンダ層１３が面発光レーザ素子の端面上に這い上がる可能性をより低減することができる。
【００５４】
上記面発光装置１において、面発光レーザ素子は、図１〜図５に示したようなＧａＮを含む半導体層を用いたフォトニック結晶面発光レーザ素子であるが、当該面発光レーザ素子として垂直共振型面発光レーザ素子（Vertical Cavity Surface Emitting LASER：ＶＣＳＥＬ）を用いてもよい。上記のような素子では、発光領域を含む多層構造（積層されたエピタキシャル層）の端面上にハンダ層が這い上がると多層構造の各レイヤ間が短絡し、レーザ光を発振できなくなるので、本発明が特に有効である。
【００５５】
上記面発光装置１において、ハンダ層１３と接続されたベース体表面（図１および図４のヒートシンク１４の上部表面または図５のステム１５の凸形状部２２における上部表面）と活性層４における発光領域との間の距離と、ベース体のサイズ（たとえば図１または図４におけるヒートシンク１４のサイズまたは図５における凸形状部２２のサイズ）とは、発光領域の幅Ｗ６（図１参照）に基づいて決定されていてもよい。たとえば、発光領域から発生する熱が、ヒートシンク１４またはステム１５に４５°程度の角度（広がり角度θが４５°程度）で広がるように伝達すると考える。このとき、十分な冷却能率を得るためヒートシンク１４またはステム１５の凸形状部２２の底部における熱の伝達範囲がヒートシンク１４または凸形状部２２の底部の幅より狭くなるようにする。この場合、ヒートシンク１４またはステム１５の凸形状部２２の底部から活性層４における発光領域までの距離Ｌ（ハンダ層１３と接続されたヒートシンク１４または凸形状部２２の上部表面と発光領域との間の距離と、ヒートシンク１４または凸形状部２２の厚みとの合計）と、ヒートシンク１４またはステム１５の凸形状部２２の底部の幅Ｗ８とは、上述した発光領域の幅Ｗ６に基づいて決定することができる。この場合、発光領域からの熱を確実にヒートシンク１４またはステム１５に伝達し、活性層４における発光領域の温度上昇を抑制できる。
【００５６】
この発明に従った面発光装置の製造方法では、図３に示すように、まず面発光素子を準備する工程としての発光素子準備工程（Ｓ１０）を実施する。そして、面発光素子を搭載するベース体（ヒートシンク１４および／またはステム１５）を準備する工程としてのベース体準備工程（Ｓ２０）を実施する。ベース体の表面上にハンダ層１３を介して面発光素子を接合する工程としての接合工程（Ｓ３０）を実施する。発光素子準備工程（Ｓ１０）は、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭い幅を有する電極パッドとしてのｐ型電極１２を面発レーザ光素子の表面に形成する工程を含む。接合工程（Ｓ３０）では、面発光レーザ素子のｐ型電極１２とヒートシンク１４またはステム１５の表面との間にハンダ層１３を介在させた状態でハンダ層１３を加熱することにより、ｐ型電極１２とヒートシンク１４またはステム１５の表面とを接続する。
【００５７】
このようにすれば、ｐ型電極１２の幅Ｗ２が面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭いため、ｐ型電極１２の側方に空隙２１が形成される。そのため、接合工程（Ｓ３０）において加熱され溶融したハンダ層１３の一部がｐ型電極１２の端部から外側に流動しても、流動したハンダ層１３は当該空隙２１で一端貯溜される。したがって、溶融したハンダ層１３が面発光レーザ素子の（上記空隙２１の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性を低減できる。この結果、面発光レーザ素子の端面上にハンダ層１３が這い上がることに起因する面発光装置１の不良の発生を抑制できる。
【００５８】
上記面発光装置の製造方法において、ベース体準備工程（Ｓ２０）では、図１、図４または図５に示すように、ハンダ層１３を介してｐ型電極１２が接続されるべき面（ヒートシンク１４の上部表面またはステム１５の凸形状部２２の上部表面）の幅Ｗ３が面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭いヒートシンク１４またはステム１５を準備してもよい。
【００５９】
この場合、ヒートシンク１４またはステム１５においてｐ型電極１２が接続されるべき面の幅Ｗ３が面発光レーザ素子の幅Ｗ１より広い場合よりも、ｐ型電極１２の側方における空隙２１を大きくすることができる。このため、接合工程（Ｓ３０）にて、面発光レーザ素子のｐ型電極１２とヒートシンク１４またはステム１５とをハンダ層１３により接合する際、溶融したハンダ層１３がｐ型電極１２の側方へ流動したときに、より多くの溶融ハンダを当該空隙２１において貯溜できる。したがって、溶融したハンダが面発光レーザ素子の（上記空隙２１の外側に位置する）端面上に這い上がる可能性をより確実に低減できる。
【００６０】
上記面発光装置の製造方法において、接合工程（Ｓ３０）では、図１、図４、および図５に示すように、面発光レーザ素子の幅Ｗ１より狭い幅のハンダ層１３を用いてもよい。この場合、ハンダ層１３の端部が面発光レーザ素子の端面上に這い上がることをより確実に防止できる。
【００６１】
上記面発光装置の製造方法において、面発光レーザ素子は発光領域を含んでいてもよい。接合工程（Ｓ３０）では、活性層４における発光領域の中心と、ｐ型電極１２の中心と、ヒートシンク１４またはステム１５においてハンダ層１３が接続される面の中心とが、ハンダ層１３が接続されるヒートシンク１４またはステム１５の面に垂直な方向において整列するように、ベース体、ハンダ層および面発光素子を積層した状態で、ハンダ層を加熱してもよい。この場合、発光領域、ｐ型電極１２、ハンダ層１３を、ヒートシンク１４またはステム１５の上部表面に垂直な方向において整列した状態で固定することができる。このため、発光領域からの熱を、ｐ型電極１２およびハンダ層１３を介してヒートシンク１４またはステム１５へ効率的に伝達することができる。
【００６２】
上記面発光装置の製造方法において、ベース体準備工程（Ｓ２０）では、接合工程（Ｓ３０）において面発光レーザ素子と対向する表面の部分（ヒートシンク１４の上部表面および／または側壁２０の表面、またはステム１５における凸形状部２２の上部表面および／または側壁の表面）がハンダ層１３との濡れ性が良好な材料、たとえば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ），錫（Ｓｎ）、あるいはこれらの金属のうち少なくとも１つを含む合金から構成されているベース体を準備してもよい。
【００６３】
この場合、接合工程（Ｓ３０）において、ヒートシンク１４またはステム１５と面発光レーザ素子のｐ型電極１２とをハンダ層１３により接合する際に、溶融したハンダ層１３がｐ型電極１２の側方へと流動しても、当該溶融したハンダ層１３はヒートシンク１４またはステム１５の表面を伝って流動することになる。このため、流動したハンダ層１３が面発光レーザ素子の端面上に這い上がる可能性をより低減することができる。
【００６４】
（実施例１）
本発明の実施例１として、図６に示した面発光装置を作製した。図６は、本発明による面発光装置の実施例１を示す断面模式図である。図６を参照して、本発明による面発光装置の実施例１を説明する。
【００６５】
（装置の構成）
図６を参照して、面発光装置１は、基本的には図４に示した面発光装置１と同様の構成を備えるが、面発光素子としてのレーザ素子の構成およびステム１５の構成が異なっている。すなわち、図６に示した面発光装置１を構成する面発光素子としてのレーザ素子は、基板としてのｎ型のＧａＮ基板２と、ｎ型ＧａＮ層３３と、フォトニック結晶層３６と、ＡｌＧａＮ層３７と、ＩｎＧａＮ活性層３４と、ＡｌＧａＮブロック層３８と、ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９と、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０と、ｐ型電極１２と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層８と、ｎ型裏面電極１６とを含む。ｎ型ＧａＮ層３３は、ＧａＮ基板２の表面上に形成され、厚みは２０００ｎｍである。フォトニック結晶層３６は、ｎ型ＧａＮ層３３上に形成され、厚みは１００ｎｍである。ＡｌＧａＮ層３７は、フォトニック結晶層３６上に形成され、厚みは２００ｎｍである。ＩｎＧａＮ活性層３４は、ＡｌＧａＮ層３７上に形成され、厚みは１００ｎｍである。ＡｌＧａＮブロック層３８は、ＩｎＧａＮ活性層３４上に形成され、厚みは２０ｎｍである。ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９は、ＡｌＧａＮブロック層３８上に形成され、厚みは６００ｎｍである。ｐ型ＧａＮコンタクト層４０は、ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９上に形成され、厚みは５０ｎｍである。絶縁層８は、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０上に形成され、開口部９を有する。ｐ型電極１２は、開口部９の内部においてｐ型ＧａＮコンタクト層４０に接触するとともに、絶縁層８の上部表面上にまで延在している。ｐ型電極１２の厚みは１６ｎｍである。上記開口部９およびｐ型電極１２の平面形状は四角形状である。ｎ型裏面電極１６は、ＧａＮ基板２の裏面側（ｎ型ＧａＮ層３３が形成された表面と反対側の裏面側）に形成され、厚みは２２０ｎｍである。ｎ型裏面電極１６には、絶縁層８の開口部９と対向する位置に、開口部が形成されている。ｎ型裏面電極１６の開口部の平面形状は四角形状である。
【００６６】
フォトニック結晶層３６では、図２に示すような三角格子配列で孔が形成されている。孔の直径は８０ｎｍであり、隣接する孔の中央部の間の間隔は１５０ｎｍである。
【００６７】
このような構成のレーザ素子を、ステム１５にロウ付けされたヒートシンク１４の上部表面上に、ハンダ層１３を介していわゆるｐダウン実装する。ステム１５は、鉄からなるステム本体２５の表面に金からなるメッキ層２４を形成したものである。また、ヒートシンク１４を構成する材料としては銅タングステンを用いた。
【００６８】
図６に示した面発光装置１では、レーザ素子の幅Ｗ１よりヒートシンク１４の幅Ｗ３の方が狭くなっている。また、ヒートシンク１４の幅Ｗ３よりｐ型電極１２の幅Ｗ２の方が狭くなっている。
【００６９】
（装置の製造方法）
次に、図６に示した面発光装置の製造方法を説明する。まず、図３に示した発光素子準備工程（Ｓ１０）を実施した。具体的には、ｎ型のＧａＮ基板２を準備した。このＧａＮ基板２上にＯＭＶＰＥ法を用いて、エピタキシャル層であるｎ型ＧａＮ層３３およびｎ型ＡｌＧａＮ層を形成した。その後、いったんＯＭＶＰＥ炉からＧａＮ基板２を取り出した。そして、エピ成長表面であるｎ型ＡｌＧａＮ層の表面にＥＢ露光法を用いて、パターンを有するレジストを形成する。当該レジストでは、孔パターンがピッチ１５０ｎｍであって三角格子配列となるよう形成されている。孔パターンの平面形状は円形状であって、その直径は８０ｎｍである。この孔パターンは縦２００μｍ×横２００μｍの四角形状の領域（□２００μｍの領域）に形成される。そして、この四角形状の領域は、レジストにおいて５００μｍピッチで縦横に（マトリックス状に）形成される。
【００７０】
次にこのパターンを有するレジストをマスクとして、ドライエッチング法によりｎ型ＡｌＧａＮ層を部分的に除去する。このドライエッチング法におけるエッチングガスとしては塩素ガスを用いた。この結果、ｎ型ＡｌＧａＮ層において深さが１００ｎｍの孔が形成された。その後、レジストを除去した。
【００７１】
次に、ＧａＮ基板２を再度ＯＭＶＰＥ炉内に配置した。そして、孔の部分にエピタキシャル層が堆積しないような条件で、孔が形成されたｎ型ＡｌＧａＮ層（つまりフォトニック結晶層３６）上にＡｌＧａＮ層３７を形成した。その後、ＡｌＧａＮ層３７上にエピタキシャル成長法を用いてＩｎＧａＮ活性層３４、ＡｌＧａＮブロック層３８、ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０を順番に成長させた。
【００７２】
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０上に化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いてＳｉＯ２からなる絶縁層８を形成した。絶縁層８の厚みは１００ｎｍとした。この絶縁層８上に、フォトリソグライフィ法を用いてパターンを有するレジストを形成した。このレジストには、開口パターンが複数個マトリックス状に形成される。開口パターンの平面形状は、縦１００μｍ×横１００μｍ（□１００μｍ）の四角形状である。また、隣接する開口パターンのピッチ（隣接する開口パターンの中心間の距離）は５００μｍである。このレジストをマスクとして用いて、絶縁層８をウェットエッチングにより部分的に除去する。このウェットエッチングにおいて用いるエッチング液としてはＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いた。この結果、絶縁層８においては□１００μｍ（図６における幅Ｗ５が１００μｍ）の開口部９（ＳｉＯ２の無い領域）が５００μｍピッチで縦横に（マトリックス状に）形成された。
【００７３】
次に、絶縁層８における開口パターンに中心を合わせて重なるように、平面形状が四角形状のｐ型電極１２を形成した。このｐ型電極１２のサイズは縦３００μｍ×横３００μｍ（□３００μｍ、図６における幅Ｗ２が３００μｍ）である。具体的には、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁層８上に開口パターンを有するレジストを形成した。このレジストにおける開口パターンは、形成されるべきｐ型電極１２の平面形状と同様の平面形状（四角形状）を有する。また、当該レジストの開口パターンの中心が、絶縁層８に形成された開口パターンの中心と重なるように、レジストにおける開口パターンは配置されている。このレジスト上およびレジストの開口パターンの内部に、ｐ型電極となるべき導電体膜を形成する。この導電体膜の厚みは２０ｎｍとする。そして、レジストを除去することにより、レジスト上に位置する導電体膜の部分を除去する（リフトオフ）。この結果、レジストにおける開口パターンと同様の平面形状を有するｐ型電極１２が形成される。このｐ型電極１２は、絶縁層８の開口部９の内部においてｐ型ＧａＮコンタクト層４０に接触するとともに、絶縁層８の上部表面上にまで延在している。
【００７４】
その後、ＧａＮ基板２の裏面（ｎ型ＧａＮ層３３が形成されている表面と反対側の裏面）を研磨することにより、ＧａＮ基板２の厚みにｎ型ＧａＮ層３３〜ｐ型電極１２の厚みを含めた合計厚みを１００μｍとした。さらに、ＧａＮ基板２の裏面における研磨に起因する加工変質層を、ドライエッチングにより除去する。ドライエッチングのエッチングガスとしては塩素ガスを用いた。
【００７５】
次に、ＧａＮ基板２の裏面上に、マトリックス状に配置された島状パターンを有するレジストを形成する。この島状パターンの中心が、絶縁層８の開口部９の中心と重なるように、当該島状パターンは配置される。また、この島状パターンの平面形状は縦１５０μｍ×横１５０μｍ（□１５０μｍ）の四角形状である。そして、当該島状パターンを有するレジストおよび露出しているＧａＮ基板２の裏面上に、ｎ型裏面電極１６となるべき導電体膜を形成した。そして、レジストを除去することにより、レジストの島状パターン上に形成された導電体膜を除去した（リフトオフ）。このようにして、絶縁層８の開口部９と対向する位置に幅Ｗ４（図６参照）を有する開口部が形成されたｎ型裏面電極１６を形成した。
【００７６】
その後、上述したｐ型電極１２がほぼ中央に位置するように、ＧａＮ基板２をダイシングによって個々のチップ（レーザ素子）に分割した。このときにレーザ素子の平面形状は四角形状であり、そのサイズは縦５００μｍ×横５００μｍ（□５００μｍ）とした。このようにして、図６に示した面発光装置を構成する面発光素子としてのフォトニック結晶面発光レーザ素子を得た。当該レーザ素子の幅Ｗ１（図６参照）は５００μｍである。
【００７７】
次に、ベース体準備工程（Ｓ２０）として、立方体状のヒートシンク１４が接続されたステム１５を準備した。具体的には、ヒートシンク１４は銅タングステン（ＣｕＷ）からなり、その熱伝導率は２００Ｗ／ｍＫである。また、ヒートシンク１４の平面形状は縦４００μｍ×横４００μｍ（□４００μｍ）とした。このため、図６に示すヒートシンク１４の幅Ｗ３は４００μｍとなる。また、ステム１５はステム本体２５の表面にメッキ層２４が形成された構造となっている。メッキ層２４としては金メッキ層を用いた。ステム１５の形状は立方体状であり、上部表面のサイズは縦１０００μｍ×横１０００μｍである。この様な構成のステム１５の上部表面にヒートシンク１４をロウ付けした。
【００７８】
次に、接合工程（Ｓ３０）として、上記ヒートシンク１４の上部表面上にレーザ素子を接続した。具体的には、ヒートシンク１４の上部表面上にハンダ層を塗布した。ハンダ層の厚みは３μｍとした。そして、ハンダ層を加熱することにより当該ハンダ層を溶融させた。このようにハンダ層が溶融した状態で、ハンダ層上にレーザ素子のｐ型電極１２を接触させる。このとき、ヒートシンク１４の上部表面から外側にはみ出したハンダ層の一部は、レーザ素子の端面上に這い上がることなく、ヒートシンク１４の側壁に沿って流動する。そのため、レーザ素子の端面においてハンダ層が這い上がることに起因し、レーザ素子を構成するエピタキシャル層間で短絡が発生することを防止できる。そして、ハンダ層の加熱を停止し、ハンダ層が固化することによりレーザ素子のｐ型電極１２とヒートシンク１４とはハンダ層１３を介して接続固定される。
【００７９】
その後、ｎ型裏面電極１６に金からなるワイヤ１７を接続し、図６に示すような構造の面発光装置を得た。
【００８０】
（動作結果）
上述した面発光装置について、ｐ型電極１２およびｎ型裏面電極１６に電流を供給することにより、レーザ光を発振させることができた。
【００８１】
（実施例２）
本発明の実施例２として、図７に示した面発光装置を作製した。図７は、本発明による面発光装置の実施例２を示す断面模式図である。図７を参照して、本発明による面発光装置の実施例２を説明する。
【００８２】
（装置の構成）
図７を参照して、面発光装置１は、基本的には図５に示した面発光装置１と同様の構成を備えるが、面発光素子としてのレーザ素子の構成およびステム１５の構成が異なっている。すなわち、図７に示した面発光装置１を構成する面発光素子としてのレーザ素子は、基板としてのｎ型のＧａＮ基板２と、ｎ型ＧａＮ層３３と、ｎ型ＡｌＧａＮ層４６と、ＩｎＧａＮ活性層３４と、ＡｌＧａＮブロック層３８と、フォトニック結晶層３６と、ＡｌＧａＮ層３７と、ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９と、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０と、ｐ型電極１２と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなる絶縁層８と、ｎ型裏面電極１６とを含む。ｎ型ＧａＮ層３３は、ＧａＮ基板２の表面上に形成され、厚みは２３００ｎｍである。ｎ型ＡｌＧａＮ層４６は、ｎ型ＧａＮ層３３の表面上に形成され、厚みは５０ｎｍである。ＩｎＧａＮ活性層３４は、ｎ型ＡｌＧａＮ層４６上に形成され、厚みは８０ｎｍである。ＡｌＧａＮブロック層３８は、ＩｎＧａＮ活性層３４上に形成され、厚みは１０ｎｍである。フォトニック結晶層３６は、ＡｌＧａＮブロック層３８上に形成され、厚みは１５０ｎｍである。ＡｌＧａＮ層３７は、フォトニック結晶層３６上に形成され、厚みは５０ｎｍである。ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９は、ＡｌＧａＮ層３７上に形成され、厚みは５００ｎｍである。ｐ型ＧａＮコンタクト層４０は、ｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９上に形成され、厚みは６０ｎｍである。絶縁層８は、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０上に形成され、幅Ｗ５の開口部９を有する。また、幅Ｗ２を有するｐ型電極１２は、開口部９の内部においてｐ型ＧａＮコンタクト層４０に接触するとともに、絶縁層８の上部表面上にまで延在している。ｐ型電極１２の厚みは２０ｎｍである。上記開口部９およびｐ型電極１２の平面形状は円形状である。ｎ型裏面電極１６は、ＧａＮ基板２の裏面側（ｎ型ＧａＮ層３３が形成された表面と反対側の裏面側）に形成され、厚みは４００ｎｍである。ｎ型裏面電極１６には、絶縁層８の開口部９と対向する位置に、幅Ｗ４の開口部が形成されている。ｎ型裏面電極１６の開口部の平面形状も円形状である。
【００８３】
フォトニック結晶層３６では、正方格子配列で孔が形成されている。孔の直径は７５ｎｍであり、隣接する孔の中央部の間の間隔は１４０ｎｍである。
【００８４】
このような構成のレーザ素子を、ステム１５の凸形状部２２の上部表面上に、ハンダ層１３を介していわゆるｐダウン実装する。ステム１５は、銅（Ｃｕ）からなるステム本体２５の表面に金からなるメッキ層２４を形成したものである。
【００８５】
図７に示した面発光装置１では、レーザ素子の幅Ｗ１よりステム１５の凸形状部２２の上部表面の幅Ｗ３が狭くなっている。また、凸形状部２２の上部表面の幅Ｗ３よりｐ型電極１２の幅Ｗ２の方が狭くなっている。
【００８６】
（装置の製造方法）
次に、図７に示した面発光装置の製造方法を説明する。まず、図３に示した発光素子準備工程（Ｓ１０）を実施した。具体的には、ｎ型のＧａＮ基板２を準備した。このＧａＮ基板２上にＯＭＶＰＥ法を用いて、エピタキシャル層であるｎ型ＧａＮ層３３、ｎ型ＡｌＧａＮ層４６、ＩｎＧａＮ活性層３４、ＡｌＧａＮブロック層３８、およびＡｌＧａＮ層を形成した。その後、いったんＯＭＶＰＥ炉からＧａＮ基板２を取り出した。そして、エピ成長表面であるＡｌＧａＮ層の表面上にＥＢ露光法を用いて、パターンを有するレジストを形成する。当該レジストでは、孔パターンがピッチ１４０ｎｍであって正方格子配列となるよう形成されている。孔パターンの平面形状は円形状であって、その直径は７５ｎｍである。なお孔パターンは縦２００μｍ×横２００μｍの四角形状の領域（□２００μｍの領域）に形成される。そして、この四角形状の領域は、レジストにおいて６００μｍピッチで縦横に（マトリックス状に）形成される。
【００８７】
次にこのパターンを有するレジストをマスクとして、ドライエッチング法によりＡｌＧａＮ層を部分的に除去する。このドライエッチング法におけるエッチングガスとしては塩素ガスを用いた。この結果、ＡｌＧａＮ層において深さが１００ｎｍの孔が形成された。その後、レジストを除去した。
【００８８】
次に、ＧａＮ基板２を再度ＯＭＶＰＥ炉内に配置した。そして、孔の部分にエピタキシャル層が堆積しないような条件で、孔が形成されたＡｌＧａＮ層（つまりフォトニック結晶層３６）上にＡｌＧａＮ層３７を形成した。その後、ＡｌＧａＮ層３７上にエピタキシャル成長法を用いてｐ型ＡｌＧａＮガイド層３９およびｐ型ＧａＮコンタクト層４０を順番に成長させた。
【００８９】
次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層４０上に化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いてＳｉＯ２からなる絶縁層８を形成した。絶縁層８の厚みは１００ｎｍとした。この絶縁層８上に、フォトリソグライフィ法を用いてパターンを有するレジストを形成した。このレジストには、開口パターンが複数個マトリックス状に形成される。開口パターンの平面形状は、直径が１００μｍの円形状である。また、隣接する開口パターンのピッチ（隣接する開口パターンの中心間の距離）は６００μｍである。このレジストをマスクとして用いて、絶縁層８をウェットエッチングにより部分的に除去する。このウェットエッチングにおいて用いるエッチング液としてはＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いた。この結果、絶縁層８においては直径が１００μｍの平面形状が円形状の開口部９（ＳｉＯ２の無い領域）が６００μｍピッチで縦横に（マトリックス状に）形成された。
【００９０】
次に、絶縁層８における開口パターンに中心を合わせて重なるように、平面形状が円形状のｐ型電極１２を形成した。このｐ型電極１２の直径は４００μｍである。具体的には、フォトリソグラフィ法を用いて絶縁層８上に開口パターンを有するレジストを形成した。このレジストにおける開口パターンは、形成されるべきｐ型電極１２の平面形状と同様の平面形状（円形状）を有する。また、当該レジストの開口パターンの中心が、絶縁層８に形成された開口部９の中心と重なるように、レジストにおける開口パターンは配置されている。このレジスト上およびレジストの開口パターンの内部に、ｐ型電極となるべき導電体膜を形成する。この導電体膜の厚みは１６ｎｍとする。そして、レジストを除去することにより、レジスト上に位置する導電体膜の部分を除去する（リフトオフ）。この結果、レジストにおける開口パターンと同様の平面形状を有するｐ型電極１２が形成される。このｐ型電極１２は、絶縁層８の開口部９の内部においてｐ型ＧａＮコンタクト層４０に接触するとともに、絶縁層８の上部表面上にまで延在している。
【００９１】
その後、ＧａＮ基板２の裏面（ｎ型ＧａＮ層３３が形成されている表面と反対側の裏面）を研磨することにより、ＧａＮ基板２の厚みにｎ型ＧａＮ層３３〜ｐ型電極１２の厚みを含めた合計厚みを１００μｍとした。さらに、ＧａＮ基板２の裏面における研磨に起因する加工変質層を、ドライエッチングにより除去する。ドライエッチングのエッチングガスとしては塩素ガスを用いた。
【００９２】
次に、ＧａＮ基板２の裏面上に、マトリックス状に配置された島状パターンを有するレジストを形成する。この島状パターンの中心が、絶縁層８の開口部９の中心と重なるように、当該島状パターンは配置される。また、この島状パターンの平面形状は直径が１５０μｍの円形状である。そして、当該島状パターンを有するレジストおよび露出しているＧａＮ基板２の裏面上に、ｎ型裏面電極１６となるべき導電体膜を形成した。そして、レジストを除去することにより、レジストの島状パターン上に形成された導電体膜を除去した（リフトオフ）。このようにして、絶縁層８の開口部９と対向する位置に開口部が形成されたｎ型裏面電極１６を形成した。
【００９３】
その後、上述したｐ型電極１２がほぼ中央に位置するように、ＧａＮ基板２をダイシングによって個々のチップ（レーザ素子）に分割した。このときにレーザ素子の平面形状は四角形状であり、そのサイズは縦６００μｍ×横６００μｍ（□６００μｍ）とした。このようにして、図７に示した面発光装置を構成する面発光素子としてのフォトニック結晶面発光レーザ素子を得た。
【００９４】
次に、ベース体準備工程（Ｓ２０）として、上部に台形錘状の凸形状部２２が形成されたステム本体２５を準備する。このステム本体２５の凸形状部２２の上部表面の形状は円形状であり、その直径は５００μｍとした。また、ステム本体２５は熱伝導率３９３Ｗ／ｍＫの銅（Ｃｕ）により形成した。そして、このステム本体２５の表面を覆うようにメッキ層２４を形成した。このメッキ層２４は金からなる。ステム本体２５において凸形状部２２の下に位置する部分の形状は立方体状であり、底面のサイズは縦５０００μｍ×横５０００μｍである。
【００９５】
次に、接合工程（Ｓ３０）として、上記ステム１５の上部表面上にレーザ素子を接続した。具体的には、ステム１５の上部表面上にハンダ層を塗布した。ハンダ層の厚みは３．５μｍとした。そして、ハンダ層を加熱することにより当該ハンダ層を溶融させた。このようにハンダ層が溶融した状態で、ハンダ層上にレーザ素子のｐ型電極１２を接触させる。このとき、ステム１５の上部表面から外側にはみ出したハンダ層の一部は、レーザ素子の端面上に這い上がることなく、ステム１５の凸形状部２２の側壁に沿って流動する。そのため、レーザ素子の端面においてハンダ層が這い上がることに起因し、レーザ素子を構成するエピタキシャル層間で短絡が発生することを防止できる。そして、ハンダ層の加熱を停止し、ハンダ層が固化することによりレーザ素子のｐ型電極１２とステム１５とはハンダ層１３を介して接続固定される。
【００９６】
その後、ｎ型裏面電極１６に金からなるワイヤ１７を接続し、図７に示すような構造の面発光装置を得た。
【００９７】
（動作結果）
上述した面発光装置について、ｐ型電極１２およびｎ型裏面電極１６に電流を供給することにより、レーザ光を発振させることができた。
【００９８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。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が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、面発光素子を用いた面発光装置に適用され、特に基板上に複数のエピタキシャル層を積層し、当該エピタキシャル層側をベース体に接合した面発光装置に特に有利に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に従った面発光装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【図２】図１に示した面発光装置を構成する面発光素子のフォトニック結晶層を示す斜視模式図である。
【図３】図１および図２に示した面発光装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に従った面発光装置の実施の形態２を示す断面模式図である。
【図５】本発明に従った面発光装置の実施の形態３を示す断面模式図である。
【図６】本発明による面発光装置の実施例１を示す断面模式図である。
【図７】本発明による面発光装置の実施例２を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  面発光装置、２  ＧａＮ基板、３  ｎ型ガイド層、４，３４  活性層、５  ｐ型ガイド層、６，３６  フォトニック結晶層、７  ｐ型コンタクト層、８  絶縁層、９  開口部、１０  ｐ型表面オーミック電極、１１  ｐ型パッド電極、１２  ｐ型電極、１３  ハンダ層、１４  ヒートシンク、１５  ステム、１６  ｎ型裏面電極、１７  ワイヤ、１８  矢印、１９  孔、２０  側壁、２１  空隙、２２  凸形状部、２４  メッキ層、２５  ステム本体、３１  高屈折率部分、３２  低屈折率部分、３３  ｎ型ＧａＮ層、３７  ＡｌＧａＮ層、３８  ＡｌＧａＮブロック層、３９  ｐ型ＡｌＧａＮガイド層、４０  ｐ型ＧａＮコンタクト層、４６  ｎ型ＡｌＧａＮ層。
【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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