(57)【要約】  それぞれが絶縁性部材からなり、互いに対向し熱的に接続された第１のヒートシンク（２０）及び第２のヒートシンク（３０）と、半導体発光素子（１０）とを備えている。  半導体発光素子は、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとの間の空隙部（３１ｃ）に保持されている。第２のヒートシンクは、第１のヒートシンクとの対向面に第１の電極及び第２の電極を有し、対向面の裏面に第３の電極及び第４の電極を有し、第１の電極は発光素子の下部電極と接続されており、第２の電極は発光素子の上部電極と接続されている。第１の電極と第３の電極、及び第２の電極と第４の電極とは接続されている。
2013128794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性部材からなる第１のヒートシンクと、
絶縁性部材からなり、前記第１のヒートシンクとの間に空隙部を挟んで対向すると共に、前記第１のヒートシンクと熱的に接続された第２のヒートシンクと、
前記空隙部の内部に、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとに接続されるように保持された半導体発光素子とを備え、
前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクと対向する第１面に第１の電極及び第２の電極を有し、且つ、前記第１面と反対側の面である第２面に第３の電極及び第４の電極を有し、
前記第１の電極は、前記半導体発光素子の下部電極と電気的に接続されており、
前記第２の電極は、前記半導体発光素子の上部電極と電気的に接続されており、
前記第１の電極と前記第３の電極とは電気的に接続され、前記第２の電極と前記第４の電極とは電気的に接続されている半導体発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の電極と前記第３の電極とは、前記第２のヒートシンクを貫通して形成された第１のビア電極により電気的に接続され、
前記第２の電極と前記第４の電極とは、前記第２のヒートシンクを貫通して形成された第２のビア電極により電気的に接続されている半導体発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の電極と第３の電極とは、前記第２のヒートシンクの一方の側面に形成された第１の導電膜を介して電気的に接続され、
前記第２の電極と第４の電極とは、前記第２のヒートシンクの他方の側面に形成された第２の導電膜を介して電気的に接続されている半導体発光装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記空隙部は、前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクの少なくとも一方に設けられた凹部である半導体発光装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記空隙部は、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとの間に配置された２つの導電性部材同士の間の空隙部である半導体発光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項において、
前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクは、前記半導体発光素子の構成材料と熱膨張係数が近い絶縁性材料により構成されている半導体発光装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記絶縁性材料は、窒化アルミニウムセラミック、炭化シリコンセラミック、アルミナセラミック又はシリコンである半導体発光装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項において、
前記第１のヒートシンクが固着される基台と、前記基台と電気的に絶縁された第１のリードピン及び第２のリードピンとをさらに備え、
前記第３の電極は、前記第１のリードピンと電気的に接続され、
前記第４の電極は、前記第２のリードピンと電気的に接続されている半導体発光装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記基台は、熱伝導性を有するポストと、前記第１のリードピン及び前記第２のリードピンを保持するベースとから構成されている半導体発光装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記ポストにおける前記第１のヒートシンクの側方の領域の上面及び前記第２のヒートシンクの上面に、共に熱的に接続された放熱ブロックをさらに備えている半導体発光装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記基台は、第３のリードピンと接続されたベースであり、
前記ベース、前記第１のリードピン、前記第２のリードピン及び前記第３のリードピンを保持するパッケージをさらに備えている半導体発光装置。
【請求項１２】
請求項７において、
前記第３の電極と前記第１のリードピンとを電気的に接続し、且つ、前記第４の電極と前記第２のリードピンとを電気的に接続する配線部材をさらに備え、
前記配線部材は、
前記第１のリードピンと電気的に接続される第１の配線と、
前記第２のリードピンと電気的に接続される第２の配線と、
前記第１の配線及び前記第２の配線とを保持する絶縁性部材とを有している半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消費電力が比較的に大きい半導体発光素子を用いた半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザディスプレイ若しくはプロジェクタ等の画像表示装置の光源、照明用固体光源の励起光源、レーザスクライビング装置、又は薄膜のアニール装置等の産業用加工装置の光源用途として、（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｐ）系、（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ）系又は（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ）系等の化合物半導体により作製される半導体レーザ素子等の半導体発光素子を用いた半導体発光装置が盛んに開発されている。これらの半導体発光装置は、光出力が１Ｗを超える非常に高いエネルギーを持つ光を放射する。このため、半導体発光素子の消費電力も大きくなって、該半導体発光素子からの放熱量も増大するので、実装されるパッケージにもさまざまな工夫が必要となる。【０００３】
現在、最も一般的な半導体発光装置を構成するパッケージの構造は、外部の部材に固定するための円盤状のベース部材に、半導体発光素子をベース部材の主面に対して垂直に固定するポストと、半導体発光素子のアノード又はカソードに電気を印加するためのリードピンとが取り付けられた、いわゆるＣＡＮタイプと呼ばれる構成を採る。例えば、ＣＡＮタイプのパッケージに、ＡｌＮ等のセラミックからなるサブマウントを介して半導体発光素子を実装し、金細線によってリードと半導体発光素子とを電気的に接続することにより、半導体発光装置が構成される。【０００４】
このような従来のパッケージ構造において、特に放熱性を向上させる技術として、以下の特許文献１、２及び３がある。【０００５】
以下、まず、図１８を用いて特許文献１に記載されている半導体発光装置について説明する。図１８に示すように、発光装置７００のパッケージ部分については、円板状のベース７１５の表面にポスト７０５が接着剤７１４で固着されると共に、ベース７１５の表面と裏面とを貫通する３本のリード７１６、７１７及び７１８が設けられる。サブマウント７０３は、接着剤７０４を介してポスト７０５の主面上に取り付けられる。サブマウント７０３の主面上には電極７０８が形成され、窒化物半導体レーザ素子７０１がはんだ７０２を介して電極７０８上に固着される。ここでは、窒化物半導体レーザ素子７０１の発光部７０６は、サブマウント７０３側に設けられる。窒化物半導体レーザ素子７０１における発光部７０６と反対側の面上には凹部をサブマウント７０３の主面と対向させた凹形のヒートシンク７１１が固着されている。例えば、ヒートシンク７１１の凹部の底面は、接着剤７１２を介して窒化物半導体レーザ素子７０１の上面と固着される。また、ヒートシンク７１１の外側の２つの底面は、接着剤７１３を介してポスト７０５の主面上に固着される。【０００６】
この構成において、窒化物半導体レーザ素子７０１からベース７１５への放熱性は、ある程度は向上するものの不十分である。なぜなら、サブマウント７０３とヒートシンク７１１とにより囲まれた窒化物半導体レーザ素子７０１と外部の部材とを電気的に接続するために、ポスト７０５の長さを窒化物半導体レーザ素子７０１の長さよりも十分に長くする必要があるからである。すなわち、窒化物半導体レーザ素子７０１とベース７１５との間に、リード７１７と窒化物半導体レーザ素子７０１とを金細線７０９により結ぶための電極７０８を配置する必要があるからである。その結果、窒化物半導体レーザ素子７０１とベース７１５との距離が長くなることにより、放熱経路も長くなるので、半導体発光装置７００における放熱性が低下するという問題がある。【０００７】
一方、特許文献２及び３には、ヒートシンク自体を電気配線とする構成が提案されている。例えば、図１９に示す従来の半導体発光装置８００においては、複数の窒化物半導体レーザ素子８０１を導電性を持つ第１のサブマウント８０２と導電性を持つ第２のサブマウント８０４との間に、はんだ材８０３、８０５を介して挟むように保持する構造が記載されている。第１のサブマウント８０２及び第２のサブマウント８０４は、ベース８０６に、はんだ材（図示せず）によって固着されている。このとき、第１のサブマウント８０２及び第２のサブマウント８０４は、ベース８０６に形成され、電気的に絶縁された２つの導電領域とそれぞれ接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−０３２９３７号公報
【特許文献２】特開２００９−０７６７３０号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記のような、従来の半導体発光装置をより詳細に設計する場合には、パッケージの外部への放熱性をも含めた熱設計、及び半導体レーザ素子と外部回路とを接続するパッケージの端子設計だけでなく、半導体発光装置の各部材の特性及びコスト、並びに製造コスト等の多極的な視点から構造を考えなければならず、設計が複雑になるという問題がある。【００１０】
具体的に、従来の半導体発光装置は、半導体レーザ素子に電力を供給するために、第１のサブマウント及び第２のサブマウントとして、導電性材料である炭化シリコン（ＳｉＣ）、銅（Ｃｕ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ダイヤモンド（Ｃ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）又は銀（Ａｇ）を用いることが提案されている。【００１１】
しかしながら、上記の材料は、高価であるか又は半導体レーザ素子との熱膨張係数差が大きく、半導体発光素子の長期信頼性を低下させるという問題がある。【００１２】
また、従来の半導体発光装置は、第１のサブマウント及び第２のサブマウントにおける半導体レーザ素子の接合面に対して垂直な面にベースを固着する必要がある。このため、第１のサブマウント及び第２のサブマウントとベースとの間の接触熱抵抗を低減させて、その放熱性を高めるには、第１のサブマウント及び第２のサブマウントのベースとの各接合面における平面度及び位置精度等を極めて高くする必要があるという問題がある。【００１３】
本発明は、前記の問題を解決し、半導体発光素子から発生するジュール熱を効率良くパッケージの外部に排熱する構成を簡便な方法で実現できるようにすること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を達成するため、本発明は、半導体発光装置として、半導体発光素子を絶縁性を有する２つのヒートシンクの空隙部に外部と熱的且つ電気的に接続されるように挟む構成とする。【００１５】
具体的に、本発明に係る半導体発光装置は、絶縁性部材からなる第１のヒートシンクと、絶縁性部材からなり、第１のヒートシンクとの間に空隙部を挟んで対向すると共に、第１のヒートシンクと熱的に接続された第２のヒートシンクと、空隙部の内部に、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとに接続されるように保持された半導体発光素子とを備え、第２のヒートシンクは、第１のヒートシンクと対向する第１面に第１の電極及び第２の電極を有し、且つ、第１面と反対側の面である第２面に第３の電極及び第４の電極を有し、第１の電極は、半導体発光素子の下部電極と電気的に接続されており、第２の電極は、半導体発光素子の上部電極と電気的に接続されており、第１の電極と第３の電極とは電気的に接続され、第２の電極と第４の電極とは電気的に接続されている。【００１６】
本発明の半導体発光装置によると、半導体発光素子から生じるジュール熱を、半導体発光素子を挟む２つのヒートシンクによって効果的に放熱することができる。その上、半導体発光素子に設けられた下部電極と上部電極とを電気的に容易に外部と接続することができる。【００１７】
本発明の半導体発光装置において、第１の電極と第３の電極とは、第２のヒートシンクを貫通して形成された第１のビア電極により電気的に接続され、第２の電極と第４の電極とは、第２のヒートシンクを貫通して形成された第２のビア電極により電気的に接続されていてもよい。【００１８】
本発明の半導体発光装置において、第１の電極と第３の電極とは、第２のヒートシンクの一方の側面に形成された第１の導電膜を介して電気的に接続され、第２の電極と第４の電極とは、第２のヒートシンクの他方の側面に形成された第２の導電膜を介して電気的に接続されていてもよい。【００１９】
本発明の半導体発光装置において、空隙部は、第１のヒートシンク及び第２のヒートシンクの少なくとも一方に設けられた凹部であってもよい。【００２０】
また、本発明の半導体発光装置において、空隙部は、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に配置された２つの導電性部材同士の間の空隙部であってもよい。【００２１】
本発明の半導体発光装置において、第１のヒートシンク及び第２のヒートシンクは、半導体発光素子の構成材料と熱膨張係数が近い絶縁性材料により構成されていてもよい。【００２２】
この場合に、絶縁性材料は、窒化アルミニウムセラミック、炭化シリコンセラミック、アルミナセラミック又はシリコンであってもよい。【００２３】
本発明の半導体発光装置は、第１のヒートシンクが固着される基台と、基台と電気的に絶縁された第１のリードピン及び第２のリードピンとをさらに備え、第３の電極は第１のリードピンと電気的に接続され、第４の電極は第２のリードピンと電気的に接続されていてもよい。【００２４】
この場合に、半導体発光装置において、基台は、熱伝導性を有するポストと、第１のリードピン及び第２のリードピンを保持するベースとから構成されていてもよい。【００２５】
さらにこの場合に、半導体発光装置は、ポストにおける第１のヒートシンクの側方の領域の上面及び第２のヒートシンクの上面に、共に熱的に接続された放熱ブロックをさらに備えていてもよい。【００２６】
また、基台を備えている場合に、半導体発光装置は、該基台は、第３のリードピンと接続されたベースであり、ベース、第１のリードピン、第２のリードピン及び第３のリードピンを保持するパッケージをさらに備えていてもよい。【００２７】
また、基台を備えている場合に、半導体発光装置は、第３の電極と第１のリードピンとを電気的に接続し、且つ、第４の電極と第２のリードピンとを電気的に接続する配線部材をさらに備え、配線部材は、第１のリードピンと電気的に接続される第１の配線と、第２のリードピンと電気的に接続される第２の配線と、第１の配線及び第２の配線とを保持する絶縁性部材とを有していてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る半導体発光装置によると、半導体発光素子から発生するジュール熱を効率良くパッケージの外部に排熱する構成を簡便な方法で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は第１の実施形態に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【図３】図３は第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法を示す一工程の断面図である。
【図４】図４は第１の実施形態に係る半導体発光装置をＣＡＮタイプのパッケージに搭載した斜視図である。
【図５】図５は図４に示す半導体発光装置の製造方法を示す工程順の斜視図である。
【図６】図６は第１の実施形態に係る半導体発光装置の動作時の熱の流れを示す模式的な断面図である。
【図７】図７（ａ）は第１の実施形態に係る半導体発光装置における電流−光出力及び電流−電圧特性を示すグラフである。図７（ｂ）は参考例に係る半導体発光装置における電流−光出力及び電流−電圧特性を示すグラフである。
【図８】図８は第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【図１０】図１０は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜図１１（ｅ）は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【図１２】図１２は第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）〜図１３（ｅ）は第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置の製造方法を示す工程順の断面図である。
【図１４】図１４は第１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置を示す断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は第２の実施形態に係る半導体発光装置を示す斜視図である。図１５（ｂ）は第２の実施形態の半導体発光装置を示す正面図である。図１５（ｃ）は第２の実施形態に係る半導体発光装置に搭載される半導体発光装置を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）は第２の実施形態の半導体発光装置の製造方法を示す断面図である。図１６（ｂ）は図１６（ａ）の半導体発光装置を搭載する半導体発光装置の製造方法を示す斜視図である。
【図１７】図１７は本発明の第３の実施形態に係る半導体発光装置の要部を示す断面図である。
【図１８】図１８は従来例に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【図１９】図１９は他の従来例に係る半導体発光装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体発光装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
【００３１】
図１に示すように、第１の実施形態に係る半導体発光装置１は、半導体発光素子１０が、その下面と熱的且つ電気的に接続された第１のヒートシンク２０と、その上面とも熱的且つ電気的に接続された第２のヒートシンク３０とによって挟まれる構成を有している。
【００３２】
半導体発光素子１０は、例えば、（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｐ）系、（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ）系若しくは（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ）系等の化合物半導体によって作製される半導体レーザ素子又はスーパールミネッセントダイオード等の、半導体発光チップの側面すなわち端面から光を放射する発光素子である。
【００３３】
第１のヒートシンク２０は、絶縁性を有し且つ半導体発光素子１０を構成する半導体材料と熱膨張係数が近い材料によって構成された絶縁性基板２１と、該絶縁性基板２１の表面にパターニングされた、例えば金（Ａｕ）からなる電極形成用の金属薄膜と、該金属薄膜の上に形成された素子接続用の金スズ合金（ＡｕＳｎ）等からなるはんだ材とから構成されている。絶縁性基板２１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミック、炭化シリコン（ＳｉＣ）セラミック、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック又はシリコン（Ｓｉ）等を用いることができる。ここで、半導体発光素子１０に用いられる化合物半導体の熱膨張係数は、約４×１０−６／Ｋ〜７×１０−６／Ｋの範囲にある。また、半導体発光素子１０の外形サイズは、例えば長軸方向が５００μｍ〜２０００μｍで、その厚さは５０μｍ〜１５０μｍである。さらに、半導体発光素子１０の発光部の温度は室温（約２０℃）から２００℃程度まで変化する。従って、絶縁性基板２１を構成する材料として、上記のような材料を用いることにより、半導体発光素子１０を構成する半導体との熱膨張係数差を±４０％以下とし、熱膨張による膨張差を最大でも１μｍ以下と、十分に小さくすることができる。
【００３４】
第２のヒートシンク３０は、半導体発光素子１０と対向する部分に空隙部３１ｃである凹部を有しており、該凹部に半導体素子１０を挟む構成を有している。第２のヒートシンク３０は、第１のヒートシンク２０と同様に、絶縁性を有し且つ半導体発光素子１０を構成する半導体材料と熱膨張係数が近い材料によって構成された絶縁性基板３１と、該絶縁性基板３１の表面にパターニングされた、例えば金（Ａｕ）からなる電極形成用の金属薄膜と、該金属薄膜の上に形成された素子接続用の金スズ合金（ＡｕＳｎ）等からなるはんだ材とから構成されている。絶縁性基板３１には、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミック、炭化シリコン（ＳｉＣ）セラミック、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック又はシリコン（Ｓｉ）等を用いることができる。このように、絶縁性基板２１、３１は、半導体発光素子１０を構成する半導体材料と熱膨張係数が近い材料によって構成されているため、製造時に受ける熱及び動作時に発生する熱による、半導体発光素子１０とヒートシンク２０、３０との間の熱膨張係数の差に起因する応力が低減される。その結果、半導体発光素子１０及び半導体発光装置１の長期信頼性を得ることができる。
【００３５】
さらに、第２のヒートシンク３０の特徴として、絶縁性基板３１をそれぞれ上下方向に貫通する導電性のビア（via）電極３６、３７が形成されている。ビア電極３６は、例えば、絶縁性基板３１下面に形成された第１の電極３２と上面に形成された第３の電極３４とをそれぞれ接続している。また、ビア電極３７は、例えば、絶縁性基板３１の下面に形成された第２の電極３３と上面に形成された第４の電極３５とをそれぞれ接続している。
【００３６】
なお、第２のヒートシンク３０に設けた凹部は、第２のヒートシンク３０に設ける構成に限られない。すなわち、該凹部は、第２のヒートシンク３０に設ける代わりに、第１のヒートシンク２０の半導体発光素子１０と対向する領域に設けてもよい。さらには、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０との双方に設けてもよい。要するに、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０とを対向させて接続した場合に、半導体発光素子１０の下面と上面とが共に接続できる程度の空隙部３１ｃを設けることが可能な凹部が形成されていればよい。
【００３７】
以下、さらに詳細に説明する。
【００３８】
半導体発光素子１０は、半導体積層体１１の下面に設けられた下部電極１２と、上面に設けられた上部電極１３とを有している。図１において、半導体発光素子１０は、紙面に垂直な方向に長い直方体状を有している。半導体積層体１１は、例えば、ｎ型半導体基板、ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、発光層、ｐ型ガイド層及びｐ型クラッド層等の半導体膜が積層されて構成されている。下部電極１２及び上部電極１３は、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）及び金（Ａｕ）等のうちから選択された複数の金属が積層されて構成され、半導体積層体１１との間でオーミックコンタクトを形成する。
【００３９】
第１のヒートシンク２０には、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックからなる絶縁性基板２１における半導体発光素子１０と反対側の面である下面に、例えばチタン（Ｔｉ）／白金（Ｐｔ）／金（Ａｕ）がこの順に積層された第１の導電膜２２と、例えば金（Ａｕ）とスズ（Ｓｎ）との合金であるＡｕＳｎはんだからなる接着層４８とが順次形成されている。絶縁性基板２１の上面には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属からなり、互いに絶縁された第２の導電膜２３と第３の導電膜２４とがパターニングされて形成されている。第２の導電膜２３は、ビア電極３６の下側の領域から半導体発光素子１０の下側の領域にまで形成されており、第２の導電膜２３の上面における半導体発光素子１０の下側部分には下部電極１２と接続するための、例えば、ＡｕＳｎはんだからなる接着層４１がパターニングされて形成されている。
【００４０】
第２のヒートシンク３０には、絶縁性基板３１における半導体発光素子１０の両側方の領域、すなわち凹部の両側方の領域に、ビア電極３６、３７がそれぞれ形成されている。絶縁性基板３１の第１のヒートシンク２０と対向し、且つ半導体発光素子１０に対して第１の電極３２と反対側の下面には、凹部の底面にまで延びると共にビア電極３７と電気的に接続された第２の電極３３が形成されている。ここで、第１の電極３２と第２の電極３３とは、互いに絶縁されている。
【００４１】
第２のヒートシンク３０の半導体素子１０と反対側の面である上面には、ビア電極３６と接続された第３の電極３４と、ビア電極３７と接続された第４の電極３５とが互いに絶縁されてパターニングされている。ここで、絶縁性基板３１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックにより構成される。ビア電極３６、３７は、例えば、Ｃｕ、Ｗ又はＭｏ等の電気抵抗が低い金属により構成される。第１の電極３２、第２の電極３３、第３の電極３４及び第４の電極３５は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層金属により構成される。
【００４２】
続いて、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０とに、半導体発光素子１０を接続する方法について説明する。
【００４３】
まず、半導体発光素子１０は、第１のヒートシンク２０の中央部で且つ第２の導電膜２３の上に形成された、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層４１によって固着される。また、半導体発光素子１０は、第２のヒートシンク３０とは、その凹部の底面に形成された、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層４２によって固着される。さらに、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０とは、第２のヒートシンク３０における第１の電極３２の下面及び第２の電極３３の下面にそれぞれ形成された接着層４３、４４によって固着される。該接着層４３、４４は、例えば、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕの合金であるＳｎＡｇＣｕはんだ、又はＡｕＳｎはんだ等を用いることができる。
【００４４】
このようにして構成された半導体発光装置１における第３の電極３４及び第４の電極３５には、外部から金細線９１、９２がそれぞれ接続され、外部から半導体発光素子１０に電力が供給される。
【００４５】
次に、第１の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について、図２（ａ）〜図２（ｆ）及び図３を参照しながら説明する。
【００４６】
図２（ａ）〜図２（ｆ）は第２のヒートシンク３０の製造方法について説明し、図３は第１のヒートシンク２０と半導体発光素子１０と第２のヒートシンク３０との固着方法について説明している。
【００４７】
まず、図２（ａ）に示すように、例えば、窒化アルミニウムセラミックからなる絶縁性基板に、例えばドリル加工によって２つずつの貫通孔を形成する。その後、例えば、各貫通孔にタングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等からなる金属ロッドを挿入し加熱することにより、ビア電極３６ａ、３７ａとビア電極３６ｂ、３７ｂとが形成された、２枚のビア電極付きの絶縁性基板３１ａ、３１ｂを作製する。
【００４８】
続いて、例えば、絶縁性基板３１ｂの中央部にドリル加工により開口溝３１ｇを形成する。その後、絶縁性基板３１ａ、３１ｂの互いに接続される表面を研磨等によって平坦化し、表面の活性化処理を行う。その後、絶縁性基板３１ａのビア電極３６ａと絶縁性基板３１ｂのビア電極３６ｂとを接続し、且つ、絶縁性基板３１ａのビア電極３７ａと絶縁性基板３１ｂのビア電極３７ｂとを接続するように位置を合わせる。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、互いに重ね合わせた状態で、絶縁性基板３１ａ、３１ｂを加熱することにより、凹部を有する絶縁性基板３１を得る。このとき、ビア電極３６ａとビア電極３６ｂ、及びビア電極３７ａとビア電極３７ｂとがそれぞれ互いに接続して、ビア電極３６、３７が形成される。これにより、凹部の底面３１ｄは、研磨された絶縁性基板３１ａの表面であるため、その平坦性を高く維持することができる。続いて、絶縁性基板３１の凹部の高さを調整する。例えば、絶縁性基板３１の凹部側の下面に対して研磨等を行って、第１面３１ｆ１、３１ｆ２と、凹部の底面３１ｄとの距離を精密に調整すると共に、第１面３１ｆ１、３１ｆ２を平坦化する。
【００５０】
次に、図２（ｃ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、絶縁性基板３１の第１面３１ｆ１、３１ｆ２と反対側の第２面３１ｒの上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなる第３の電極３４及び第４の電極３５を、ビア電極３６、３７とそれぞれ接続されるように形成する。
【００５１】
次に、図２（ｄ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、絶縁性基板３１の第１面３１ｆ１、３１ｆ２の上に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜からなる第１の電極３２及び第２の電極３３を、ビア電極３６、３７とそれぞれ接続されるように形成する。このとき、第２の電極３３においては、第１の電極３２側の端部が凹部の底面上にまで達するようにパターニングする。なお、本実施形態においては、第３の電極３４及び第４の電極３５を、第１の電極３２及び第２の電極３３よりも先に形成したが、これとは逆に、第１の電極３２及び第２の電極３３を、第３の電極３４及び第４の電極３５よりも先に形成してもよい。すなわち、第１の電極３２及び第２の電極３３と、第３の電極３４及び第４の電極３５とは、その形成順序は特に問われない。
【００５２】
次に、図２（ｅ）に示すように、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、第２の電極３３における凹部の底面３１ｄ部分の上に、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層４２を選択的に形成する。
【００５３】
次に、図２（ｆ）に示すように、第１の電極３２の下面と、第２の電極３３における絶縁性基板３１の第１面３１ｆ２と対向する下面に、それぞれ、例えばＡｕＳｎはんだ、好ましくはＳｎＡｇＣｕはんだからなり、厚さが５μｍ〜５０μｍ程度のバンプである接着層４３、４４を形成する。
【００５４】
以上の方法により、第２のヒートシンク３０が形成される。
【００５５】
続いて、図３に示すように、第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０及び第２のヒートシンク３０を互いに電気的且つ熱的に接続する。
【００５６】
まず、第１のヒートシンク２０の製造方法は、例えば、ＡｌＮセラミックからなる絶縁性基板２１を所定の厚さにまで研磨する。その後、絶縁性基板２１の下面である第２面２１ｒに、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層膜である第１の導電膜２２をほぼ全面に形成する。続いて、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、第１の導電膜２２の下面に、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層４８をほぼ全面に形成する。その後、第２面２１ｒと同様に、絶縁性基板２１の上面である第１面２１ｆにも同様に、真空蒸着法又はスパッタ法とリフトオフ法とにより、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層膜である第２の導電膜２３と第３の導電膜２４とをそれぞれパターニングして形成する。前述したように、第２の導電膜２３と第３の導電膜２４とは、互いに電気的に絶縁されている。続いて、第２の導電膜２３における半導体発光素子１０の固着部分の上に、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層４１を選択的に形成する。
【００５７】
半導体発光素子１０は、ｎ型半導体基板の上に、結晶成長技術によって、ｎ型バッファ層、ｎ型クラッド層、ｎ型ガイド層、発光層、ｐ型ガイド層及びｐ型クラッド層等の半導体膜がエピタキシャル成長されてなる半導体積層体１１に、半導体プロセスにより光導波路が形成される。また、ｐ型クラッド層の上には下部電極１２が形成され、ｎ型半導体基板の裏面には上部電極１３が形成される。これら下部電極１２及び上部電極１３によって、半導体積層体１１との間にオーミックコンタクトが形成される。
【００５８】
続いて、加熱装置（図示せず）の上に、第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０及び第２のヒートシンク３０を順次重ねて配置する。その後、第２のヒートシンク３０の上面（第２面３１ｒ）に対して、コレット等によって加重しながら、加熱装置により所定の加熱を行う。このとき、接着層４３、４４の融点又は軟化温度は、接着層４１、４２よりも低いことが好ましい。このようにすると、第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０及び第２のヒートシンク３０の接合のための昇温時に、接着層４３、４４は、接着層４１、４２よりも速く液化（軟化）するため、降温時には遅く硬化させることができる。このため、半導体発光素子１０を保持する接着層４１、４２において、半導体発光素子１０、第１のヒートシンク２０及び第２のヒートシンク３０を所定の加重で固着することができる。その結果、接触時の熱抵抗を低くすることができるので、半導体発光素子１０に発生するジュール熱等を効率良く放熱することができる。
【００５９】
なお、ここでは、第１のヒートシンク２０及び第２のヒートシンク３０の製造方法を説明する際に、個々のヒートシンク２０、３０についてのみを示したが、好ましくは、各ヒートシンク２０、３０がマトリックス状に形成されたウエハを用いて一括に製造した後、ダイシング等を行うことによって個々に分離される。特に、図２（ａ）に示す絶縁性基板３１ｂは、例えば、外周部分が物理的に外枠等に接続され、それぞれの中央部分に開口溝３１ｇが形成された、すのこ状のウエハを用いて第２のヒートシンク３０を製造し、最後にダイシング等で個々に分離するのが好ましい。
【００６０】
続いて、第１の実施形態に係る半導体発光装置８０について図４を参照しながら説明する。
【００６１】
図４に示すように、本実施形態に係る半導体発光装置８０は、いわゆるＣＡＮタイプと呼ばれるパッケージ８１に、本実施形態に係る半導体発光装置１が搭載された構成を有している。
【００６２】
パッケージ８１は、例えば、銅（Ｃｕ）又は鉄（Ｆｅ）等からなる円盤状のベース８２ａと、該ベース８２ａの主面上に半導体発光装置１を垂直な方向に固着するためのポスト８２ｂとから構成された基台８２とを有している。
【００６３】
ベース８２ａには、アノード用リードピン８４、カソード用リードピン８５及びアース用リードピン８８が、それぞれベース８２ａを主面とその裏面とを貫通するように設けられている。各リードピン８４、８５は、ガラス等の絶縁材料からなる絶縁部８６、８７を介して電気的に絶縁され、ベース８２ａに固持されている。
【００６４】
上記のように構成されたパッケージ８２におけるポスト８２ｂの上面には、半導体発光装置１がその第１のヒートシンク２０とポスト８２ｂとが接するように固着される。また、第２のヒートシンク３０の上面に形成された第３の電極３４及び第４の電極３５は、金細線９１、９２によって、それぞれ、リードピン８４及びリードピン８５と電気的に接続される。この構成において、リードピン８４、８５から投入された電力は、半導体発光素子１０によって光に変換され、変換された光は、図中の前方の方向に放射される。
【００６５】
なお、本実施形態においては、半導体発光素子１０を気密に封止するための窓ガラス付のキャップを示していないが、半導体発光装置８０の必要に応じてキャップを設けることが可能である。  
【００６６】
続いて、本実施形態に係る半導体発光装置８０の製造方法について図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照しながら説明する。
【００６７】
まず、図５（ａ）に示すように、パッケージ８１を構成するポスト８２ｂの実装面８２ｃの上に、半導体発光装置１を構成する第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０、及び第２のヒートシンク３０を順次載置する。このとき、これらの構成部品を載置する際には、コレット（図示せず）等により、パッケージ８１を構成するベース８２ａを、ポスト８２ｂの実装面８２ｃが上側となるように保持する。
【００６８】
次に、図５（ｂ）に示すように、加熱装置（図示せず）により、半導体発光装置１の各構成部品が載置されたパッケージ８１を加熱する。これにより、ポスト８２ｂの実装面８２ｃの上に、第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０及び第２のヒートシンク３０が互いに固着されて、半導体発光装置１を得る。
【００６９】
次に、図５（ｃ）に示すように、金細線９１、９２により、パッケージ８１を構成する各リードピン８４、８５と半導体発光装置１とを電気的に接続する。
【００７０】
続いて、本実施形態に係る半導体発光装置８０の動作について図６を参照しながら説明する。
【００７１】
図６に示すように、半導体発光装置８０におけるアノード用リードピン８４から印加された電流は、金細線９１により、第３の電極３４、ビア電極３６、接着層４３、第２の導電膜２３及び接着層４１へと伝わって、半導体発光素子１０に印加される。半導体発光素子１０に印加された電流は、接着層４２、第２の電極３３、ビア電極３７及び第４の電極３５へと伝わって、金細線９２からカソード用リードピン８５へと流れる。このとき、半導体発光素子１０に印加された電力の一部は光に変換されて、半導体発光装置８０から外部に放射される。
【００７２】
一方、半導体発光素子１０に印加された電力のうち、光に変換されなかった残部はジュール熱となる。この半導体発光素子１０に発生したジュール熱は、一部はそのまま第１のヒートシンク２０へと伝わる第１の放熱経路９５ａを通って外部である、例えばポスト８２ｂへと放熱される。一方、第２のヒートシンク３０に伝わった熱は、接着層４３、４４から第１のヒートシンク２０へと伝わる第２の放熱経路９６ａ、９６ｂを通って外部である、例えばポスト８２ｂへと効率良く放熱される。
【００７３】
このとき、半導体発光装置１に保持された半導体発光素子１０は、表面積が最も大きい下面及び上面がそれぞれ第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０とに熱的に接続される。このため、半導体発光素子１０に発生するジュール熱を、効率良く半導体発光素子１０の外部に放熱することができる。その結果、半導体発光素子１０の温度上昇による動作特性の劣化を抑制することができる。
【００７４】
さらに、半導体発光素子１０と接続される第１のヒートシンク２０及び第２のヒートシンク３０は、厚さが小さい金属膜である導電膜２２、２３、２４等を挟んで、例えば、ＡｌＮセラミック等の、半導体発光素子１０と熱膨張係数が近い材料と熱的に接続される。このため、半導体発光装置１を製造する際、例えば加重及び加熱により半導体発光素子１０と第１のヒートシンク２０及び第２のヒートシンク３０とを接合する際、又は半導体発光装置１が動作して発熱している際に、半導体発光素子１０の近傍の温度変化によって半導体発光素子１０に応力が印加される。この応力によって、半導体発光装置１の動作特性が劣化することと、長期信頼性が低下することを防止できる。
【００７５】
なお、図６において、半導体発光装置１をパッケージ８１に実装して半導体発光装置８０を作製した場合には、半導体発光素子１０に発生したジュール熱は、各放熱経路９５ａ、９６ａ及び９６ｂを通って、ポスト８２ｂ及びベース８２ａを経由して、外部の取り付け冶具に放熱される。
【００７６】
続いて、本実施形態に係る半導体発光装置における電流−光出力特性及び電流−電圧特性について図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照しながら説明する。
【００７７】
図７（ａ）は本実施形態に係る半導体発光装置において、ベース温度Ｔｃが２５℃、４０℃及び６０℃のときの電流−光出力特性及び電流−電圧特性を示している。図７（ｂ）は参考例（リファレンス）に係る半導体発光装置における、本実施形態と同等の条件下の電流−光出力特性及び電流−電圧特性を示している。
【００７８】
ここで、半導体発光素子１０は、（Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｎ）系の化合物半導体を用いて作製した。参考例に係る半導体発光装置は、図１に示した本実施形態に係る半導体発光装置１における第２のヒートシンク３０を設けない構成、すなわち、図４に示した半導体発光装置８０におけるポスト８２ｂの上に、第１のヒートシンク２０を固着し、該第１のヒートシンク２０の上に半導体発光素子１０のみを固着した構成を有している。アノード用リードピン８４は、第２の導電膜２３と金細線９１で接続されている。カソード用リードピン８５は、半導体発光素子１０の上部電極１３と金細線９２で接続されている。このため、参考例に係る半導体発光装置と本実施形態に係る半導体発光装置８０とは、同一のパッケージ８１及び同一のリードピン８４、８５によって比較を行うことができる。
【００７９】
まず、本実施形態に係る半導体発光装置と参考例に係る半導体発光装置との熱抵抗を比較した。その結果、参考例に係る半導体発光装置における熱抵抗は１０Ｋ／Ｗであり、本実施形態に係る半導体発光装置は６Ｋ／Ｗであった。従って、本実施形態に係る半導体発光装置の構成により、熱抵抗を４０％だけ低減することができる。
【００８０】
また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す電流−光出力特性を比較して分かるように、本実施形態に係る半導体発光装置８０を用いることにより、参考例の場合と同一の半導体発光素子１０を用いても、電流−光出力特性の熱飽和レベルが容易に向上して、高出力化することができる。また、電流−電圧特性を比較して分かるように、本実施形態に係る第２のヒートシンク３０を設けることによる直列抵抗の増大もなく、従って、電流−電圧特性を悪化させることもない。
【００８１】
（第１の実施形態の第１変形例）
以下、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体発光装置について図８を参照しながら説明する
図８に示すように、本変形例に係る半導体発光装置１００は、第２のヒートシンク１３０の構成及び製造方法が第１の実施形態に係る半導体発光装置１と異なる。従って、ここでは、半導体発光装置１と異なる部分について説明する。
【００８２】
図８において、本変形例に係る第２のヒートシンク１３０は、絶縁性基板１３１ａと絶縁性基板１３１ｂとが中間電極（接合層）１３８、１３９によって固着されている。また、絶縁性基板１３１ａは、その表裏方向に貫通するビア電極１３６ａ、１３７ａを有している。また、絶縁性基板１３１ｂは、その表裏方向に貫通するビア電極１３６ｂ、１３７ｂを有している。
【００８３】
さらに、絶縁性基板１３１ｂは、中央部に、半導体発光素子１０が配置される空隙部３１ｃとなる溝部が形成され、該溝部の底面から中間電極１３９の一部が露出している。溝部の底面から露出する中間電極１３９の一部には、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層１４２がパターニングされて、半導体発光素子１０の上部電極１３と固着される。
【００８４】
ビア電極１３６ａとビア電極１３６ｂとは、中間電極１３８により互いに電気的に接続される。同様に、ビア電極１３７ａとビア電極１３７ｂとは、中間電極１３９により互いに電気的に接続される。
【００８５】
第２のヒートシンク１３０における絶縁性基板１３１ａの上面には、互いに絶縁された第３の電極１３４及び第４の電極１３５が形成されている。第３の電極１３４及び第４の電極１３５は、それぞれビア電極１３６ａ、１３７ａと接続されている。これに対し、第２のヒートシンク１３０における絶縁性基板１３１ｂの下面には、互いに絶縁された第１の電極１３２及び第２の電極１３３が形成されている。第１の電極１３２及び第２の電極１３３は、それぞれビア電極１３６ｂ、１３７ｂと接続されている。
【００８６】
半導体発光装置１００には、第１の実施形態と同様に、第３の電極１３４及び第４の電極１３５が、金細線９１、９２によってリードピンと電気的に接続されている。外部から印加された電流は、第３の電極１３４、ビア電極１３６ａ、１３６ｂ、接着層１４３、第２の導電膜２３及び接着層４１を介して半導体発光素子１０に注入される。半導体発光素子１０に注入された電流は、接着層１４２、中間電極１３９、ビア電極１３７ａ、第４の電極１３５及び金細線９２へと流れる。このとき、半導体発光素子１０に注入された電力の一部は、光に変換されて、半導体発光装置１００から外部に放出される。
【００８７】
一方、半導体発光素子１０に発生したジュール熱は、第１の実施形態と同様に、第１のヒートシンク２０及び第２のヒートシンク１３０の双方から効率的に放熱される。このため、半導体発光素子１０に発生した熱が半導体発光装置１００の温度を上昇させることを低減させることができる。その結果、半導体発光素子１０の光出力の向上及び長期信頼性の向上を実現することができる。
【００８８】
続いて、第１変形例に係る半導体発光装置の製造方法について、図９（ａ）〜図９（ｅ）を参照しながら説明する。
【００８９】
本変形例においても、第１の実施形態と同様に、個々のヒートシンクについてのみ示すが、好ましくは、複数のヒートシンクがマトリックス状に形成されたウエハを用いて一括に製造した後、ダイシング等で個々に分離される。以下に説明する他の変形例においても同様である。
【００９０】
まず、図９（ａ）に示すように、それぞれ、ビア電極１３６ａ、１３７ａが形成された絶縁性基板１３１ａと、ビア電極１３６ｂ、１３７ｂが形成された絶縁性基板１３１ｂとを作製する。絶縁性基板１３１ａと絶縁性基板１３１ｂとの接続面は、まず、研磨等により表面を平坦化する。その後、例えば、真空蒸着法及びリフトオフ法等により、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ等の積層金属をパターニングして、接合層となる中間電極１３８ａ、１３８ｂ、１３９ａ及び１３９ｂを形成する。このとき、絶縁性基板１３１ｂには、中央部に、空隙部を構成する開口溝１３１ｇが形成されている。但し、上述のように、ウエハ状態では、絶縁性基板１３１ｂは、その周辺部で外枠と繋がっている。
【００９１】
次に、図９（ｂ）に示すように、中間電極１３８ａ、１３８ｂ同士、及び中間電極１３９ａ、１３９ｂ同士をそれぞれ位置合わせする。続いて、絶縁性基板１３１ａと絶縁性基板１３１ｂとに加重しながら加熱することにより互いに接合して、中間電極１３８、１３９を形成する。このとき、中間電極１３９の一部は開口溝１３１ｇから露出する。
【００９２】
次に、図９（ｃ）に示すように、接合された絶縁性基板１３１ａの上面を研磨する。続いて、研磨された縁性基板１３１ａの上面に第３の電極１３４及び第４の電極１３５を、ビア電極１３６ａ、１３７ａに対してそれぞれ位置合わせを行って、パターニングする。一方、絶縁性基板１３１ｂの裏面に対して研磨を行って、該絶縁性基板１３１ｂの厚さを高精度に調整する。その後、研磨された絶縁性基板１３１ｂの裏面に第１の電極１３２及び第２の電極１３３をそれぞれ形成する。
【００９３】
続いて、図９（ｄ）に示すように、開口溝１３１ｇから露出する中間電極１３９の上に、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層１４２をパターニングして形成する。また、同様に、第１の電極１３２及び第２の電極１３３の上に、それぞれ、例えばＡｕＳｎはんだバンプである接着層１４３、１４４を形成する。
【００９４】
次に、図９（ｅ）に示すように、第１の実施形態と同様に、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク１３０との間に、半導体発光素子１０を開口溝１３１ｇの内部に挟むようにして、互いに電気的且つ熱的に接続する。すなわち、第２のヒートシンク１３０の接着層１４３は、第１のヒートシンク２０の第２の導電膜２３と固着され、第２のヒートシンク１３０の接着層１４４は、第１のヒートシンク２０の第３の導電膜２４と固着される。また、第２のヒートシンク１３０の接着層１４２は、半導体発光素子１０の上部電極１３と固着され、第１のヒートシンク２０の接着層４１は、半導体発光素子１０の下部電極１２と固着される。
【００９５】
上記の工程により、半導体発光素子１０に発生するジュール熱等の放熱性が高い半導体発光装置１００を容易に製造することができる。
【００９６】
（第１の実施形態の第２変形例）
第１の実施形態の第２変形例に係る半導体発光装置について図１０を参照しながら説明する。
【００９７】
図１０に示すように、本変形例に係る半導体発光装置２００は、第２のヒートシンク２３０の構成及び製造方法が第１の実施形態に係る半導体発光装置１と異なる。従って、ここでは、半導体発光装置１と異なる部分について説明する。
【００９８】
図１０において、本変形例に係る第２のヒートシンク２３０は、ビア電極２３６、２３７が形成された絶縁性基板２３１の上面に、第３の電極２３４及び第４の電極２３５がそれぞれ形成されている。第３の電極２３４及び第４の電極２３５は、それぞれビア電極２３６、２３７と接続されている。絶縁性基板２３１の下面には、下地電極２３８ａ、２３８ｂが形成されている。ここで、下地電極２３８ｂの下地電極２３８ａ側の端部は、絶縁性基板２３１の中央部にまで延びている。
【００９９】
各下地電極２３８ａ、２３８ｂの下面におけるビア電極２３６、２３７の下側の領域には、例えばＣｕバンプである電鋳２４５ａ、２４５ｂが形成されている。なお、電鋳とは、電気鋳造法により形成された導電性部材をいう。各電鋳２４５ａ、２４５ｂの下面には、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕが積層された第１の電極２３２及び第２の電極２３３がそれぞれ形成されている。例えば、第２のヒートシンク２３０の第１の電極２３２及び第２の電極２３３は、それぞれ、ＡｕＳｎはんだからなる接着層２４３、２４４によって、第１のヒートシンク２０の第２の導電膜２３及び第３の導電膜２４と接続されている。
【０１００】
続いて、第２変形例に係る半導体発光装置の製造方法について、図１１（ａ）〜図１１（ｅ）を参照しながら説明する。
【０１０１】
まず、図１１（ａ）に示すように、例えば、ＡｌＮセラミックからなる絶縁性基板２３１の所定の位置を表裏方向に貫通するビア電極２３６、２３７を形成する。ビア電極２３６、２３７が形成された絶縁性基板２３１の一方の面（例えば、下面）に、ビア電極２３６、２３７とそれぞれ電気的に接続される下地電極２３８ａ、２３８ｂを形成する。
【０１０２】
次に、図１１（ｂ）に示すように、下地電極２３８ａ、２３８ｂの下面に、リソグラフィ法により、レジストマスクを形成する。その後、電気鋳造法により、銅（Ｃｕ）を選択的にめっきをすることにより、Ｃｕバンプである電鋳２４５ａ、２４５ｂを、それぞれビア電極２３６、２３７の下側に空隙部３１ｃが設けられるように形成する。続いて、形成された電鋳２４５ａ、２４５ｂの下面を研磨することにより、各電鋳２４５ａ、２４５ｂの高さを高精度に調整すると共に、各下面の平坦性を向上させる。
【０１０３】
次に、図１１（ｃ）に示すように、真空蒸着法とリフトオフ法とにより、電鋳２４５ａ、２４５ｂの下面に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる金属積層膜である第１の電極２３２及び第２の電極２３３をそれぞれ形成する。さらに、これと同様に、真空蒸着法とリフトオフ法とにより、絶縁性基板２３１の上面に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属からなる第３の電極２３４及び第４の電極２３５をそれぞれ形成する。ここでは、第１の電極２３２及び第２の電極２３３と、第３の電極２３４及び第４の電極２３５との形成順序は、特に問われない。
【０１０４】
次に、図１１（ｄ）に示すように、下地電極２３８ｂにおける電鋳２４５ａ、２４５ｂ同士の間から露出する領域に、半導体発光素子１０の上部電極１３を固着するための、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層２４２をパターニングする。また、第１の電極２３２及び第２の電極２３３の下面に、例えば、ＡｕＳｎはんだバンプである接着層２４３、２４４をそれぞれ形成する。
【０１０５】
次に、図１１（ｅ）に示すように、第１の実施形態と同様に、半導体発光素子１０を、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク２３０との間で且つ電鋳２４５ａ、２４５ｂ同士の間の領域に挟み込んで、互いに電気的且つ熱的に接続することにより、半導体発光装置２００を得る。
【０１０６】
このように、第２変形例においては、第２のヒートシンク２３０は、貼り合わせ技術を用いることなく凹状部を作製することができるため、半導体発光装置２００を低コストで製造することができる。
【０１０７】
（第１の実施形態の第３変形例）
第１の実施形態の第３変形例に係る半導体発光装置について図１２を参照しながら説明する。
【０１０８】
図１２に示すように、本変形例に係る半導体発光装置３００は、第２のヒートシンク３３０の構成及び製造方法が第１の実施形態に係る半導体発光装置１と異なる。従って、ここでは、半導体発光装置１と異なる部分について説明する。
【０１０９】
図１２において、第２のヒートシンク３３０は、例えば、ＡｌＮセラミックからなる絶縁性基板３３１の上面に、第３の電極３３４及び第４の電極３３５がそれぞれ形成され、その下面に下地電極３３８ａ、３３８ｂがそれぞれ形成されている。さらに、絶縁性基板３３１の互いに対向する側面には、側面配線３３６、３３７がそれぞれ形成されている。一方の側面配線３３６により、第３の電極３３４と下地電極３３８ａとが電気的に接続され、他方の側面配線３３７により、第４の電極３３５と下地電極３３８ｂとが電気的に接続されている。ここで、下地電極３３８ｂの下地電極３３８ａ側の端部は、絶縁性基板３３１の中央部にまで延びている。
【０１１０】
下地電極３３８ａ、３３８ｂの下面には、例えば、Ｃｕバンプである電鋳３４５ａ、３４５ｂが形成されている。各電鋳３４５ａ、３４５ｂの下面には、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属からなる第１の電極３３２及び第２の電極３３３がそれぞれ形成されている。第１の電極３３２及び第２の電極３３３の下面には、例えば、ＡｕＳｎはんだからなる接着層３４３、３４４によって、第１のヒートシンク２０と電気的且つ熱的に接続されている。
【０１１１】
続いて、第３変形例に係る半導体発光装置の製造方法について、図１３（ａ）〜図１３（ｅ）を参照しながら説明する。
【０１１２】
まず、図１３（ａ）に示すように、例えば、ＡｌＮセラミックからなる絶縁性基板３３１の半導体素子と対向する下面に、下地電極３３８ａ、３３８ｂをパターニングして形成する。
【０１１３】
次に、図１３（ｂ）に示すように、下地電極３３８ａ、３３８ｂの下面に、第２変形例と同様に、銅（Ｃｕ）を選択的にめっきをすることにより、それぞれＣｕバンプである電鋳３４５ａ、３４５ｂを互いの間に空隙部３１ｃが設けられるように形成する。続いて、形成された電鋳３４５ａ、３４５ｂの下面を研磨することにより、各電鋳３４５ａ、３４５ｂの高さを高精度に調整すると共に、各下面の平坦性を向上させる。
【０１１４】
次に、図１３（ｃ）に示すように、真空蒸着法とリフトオフ法とにより、絶縁性基板３３１の上面に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属からなる第３の電極３３４及び第４の電極３３５をそれぞれ形成する。続いて、これと同様に、真空蒸着法とリフトオフ法とにより、電鋳３４５ａ、３４５ｂの下面に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる金属積層膜である第１の電極３３２及び第２の電極３３３をそれぞれ形成する。ここでも、第３の電極３３４及び第４の電極３３５と、第１の電極３３２及び第２の電極３３３との形成順序は特に問われない。続いて、下地電極３３８ｂにおける電鋳３４５ａ、３４５ｂ同士の間から露出する領域に、半導体発光素子１０の上部電極１３を固着するための、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層３４２をパターニングする。続いて、第１の電極３３２及び第２の電極３３３の下面に、例えば、ＡｕＳｎはんだバンプである接着層３４３、３４４をそれぞれ形成する。
【０１１５】
次に、図１３（ｄ）に示すように、ウエハ状の絶縁性基板３３１をダイシング等により、個々に分割する。その後、チップ状の絶縁性基板３３１の側面に、めっき法により、側面配線３３６、３３７をそれぞれ形成する。
【０１１６】
次に、図１３（ｅ）に示すように、第１の実施形態と同様に、半導体発光素子１０を、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３３０との間で且つ電鋳３４５ａ、３４５ｂ同士の間の領域に挟み込んで、互いに電気的且つ熱的に接続することにより、半導体発光装置３００を得る。
【０１１７】
以上のように、第３変形例においては、第２のヒートシンク３３０は、ビア電極を設けることなく、上面と下面との電気的な導通を取ることができるため、半導体発光装置３００を低コストで製造することができる。
【０１１８】
（第１の実施形態の第４変形例）
第１の実施形態の第４変形例に係る半導体発光装置について図１４を参照しながら説明する。
【０１１９】
図１４に示すように、第４変形例に係る半導体発光装置４８０は、第１の実施形態に係る半導体発光装置１が、図４に示したパッケージ８１と異なる構造を持つパッケージ４８１に搭載された構成を有している。
【０１２０】
図１４において、半導体発光装置４８０を構成するパッケージ４８１は、一般にフレーム型と呼ばれる、厚さが小さいパッケージ構造である。パッケージ４８１は、例えば、銅（Ｃｕ）により構成されたベース４８２、アース用リードピン４８８、アノード用リードピン４８４及びカソード用リードピン４８５が、例えば、ポリプロピレン等の絶縁性樹脂部４８６によって保持される構造を有している。ここで、ベース４８２は、銅等の板状の金属からなり、その一部の幅が他のリード４８４、４８５と同程度に細く形成されることにより、アース用リードピン４８８が構成されている。各リードピン４８４、４８５は、ベース４８２とは絶縁されている。なお、絶縁性樹脂部４８６は、ベース４８２を囲むように形成される。すなわちベース４８２は、半導体発光装置１側（表面側）及びその反対側（裏面側）の両方とも一部が露出しており、その露出した裏面側と接するように外部冶具（図示せず）が配置されている。
【０１２１】
半導体発光装置１と、各リードピン４８４、４８５とは、金細線４９１、４９２によって電気的に接続されている。この構成により、電力−光変換により発生した光は、図１４の前方へと放射される。また、半導体発光装置１に発生したジュール熱は、第１の実施形態１と同様に、ベース４８２に伝達され、その後、該ベース４８２の裏面に配置された外部冶具へと伝わることにより、第１のヒートシンク２０と第２のヒートシンク３０とに挟まれた半導体発光素子１０の温度の上昇を低減することができる。
【０１２２】
以上のように、第４変形例に係る半導体発光装置４８０は、半導体発光装置１から発生する熱を、ポストを介することなく、直接にベース４８２へと伝達させることができるため、より放熱性を高めることができる。
【０１２３】
さらに、ベース４８２の直下には、電気配線に必要なリードピンを配置する必要がなく、ベース４８２の裏面の全面を用いて外部冶具と熱的に接続させることができるので、より放熱性を高めることができる。
【０１２４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る半導体発光装置について図１５（ａ）〜図１５（ｃ）を参照しながら説明する。
【０１２５】
図１５（ａ）に示すように、第２の実施形態に係る半導体発光装置５８０は、半導体発光素子１０からの放熱性を向上させるための放熱ブロック５７０を、第２のヒートシンク５３０における半導体発光素子１０の直上部分と、ポスト８２ｂにおける半導体発光素子１０１の側方部分とに跨るように設けており、この点で、第１の実施形態に係る半導体発光装置８０と異なる。ここでは、第１の実施形態及びその第１変形例から第４変形例と異なる部分について説明する。
【０１２６】
まず、ポスト８２ｂの上に搭載される、本実施形態に係る半導体発光装置５０１は、第２のヒートシンク５３０の上面である第２面３１ｒの上に、第３の電極３４及び第４の電極３５に加えて、放熱ブロック５７０と熱的に接続させるための金属膜５５０と接着層５５１とが形成されている。ここで、金属膜５５０は、各電極３４、３５と同一の組成でよく、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜を用いることができる。また、接着層には、例えばＡｕＳｎはんだを用いることができる。
【０１２７】
図１５（ｂ）に示すように、放熱ブロック５７０は、半導体発光素子１０の出射面に垂直な方向から見て、Ｍ字状を有しており、第２のヒートシンク５３０とポスト８２ｂとの双方に熱的に接続されている。放熱ブロック５７０には、ベース８２ａ及びポスト８２ｂと同一の構成材料を用いることができ、例えば、Ｃｕ又はＦｅ等を用いることができる。
【０１２８】
また、図１５（ｃ）に示すように、半導体発光素子１０に対する電気的な接続は、第２のヒートシンク５３０における半導体発光素子１０の両側方の領域にそれぞれ設けられた各ビア電極３６、３７と、その上にそれぞれ配置された第３の電極３４及び第４の電極３５と、各電極３４、３５の上にそれぞれ配置された金細線９１、９２とを用いて行われる。このため、第２のヒートシンク５３０における半導体発光素子１０の直上の領域には配線を設ける必要はなく、また、電気的にも絶縁された領域を通して半導体発光素子１０に発生するジュール熱を放熱ブロック５７０へ効率良く放熱することができる。
【０１２９】
従って、第１の実施形態及びその変形例と同様に、半導体発光素子１０に対する電気配線を容易に行えると共に、半導体発光素子１０の放熱性をより一層向上させることができる。
【０１３０】
続いて、第２の実施形態に係る半導体発光装置の製造方法について、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を参照しながら説明する。
【０１３１】
図１６（ａ）は、第１のヒートシンク２０と半導体発光素子１０と第２のヒートシンク５３０との固着方法を示している。
【０１３２】
第１の実施形態との相違点は、第２のヒートシンク５３０の上面に、第３の電極３４及び第４の電極３５を形成する工程において、第３の電極３４と第４の電極３５との間の領域に、各電極３４、３５と同一の組成からなる金属膜５５０を選択的に形成する点と、形成した金属膜５５０の上に、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層５５１を選択的に形成する点である。これ以外の工程は、第１の実施形態と同様である。
【０１３３】
次に、図１６（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同一構成のパッケージ８１に、第１のヒートシンク２０、半導体発光素子１０及び第２のヒートシンク５３０を実装する。このときの実装方法は、図１６（ａ）で示した方法を用いることができる。その後、金細線９１、９２により、半導体発光装置５０１と各リードピン８４、８５との電気的な接続を行なう。
【０１３４】
次に、Ｍ字状の放熱ブロック５７０を上方から、その下面を第２のヒートシンク５３０の接着層５５１と、ポスト８２ｂにおける各リードピン８４、８５の側方の領域とに接続し、加熱することにより固着する。このとき、ポスト８２ｂと放熱ブロック５７０と間に、例えばＡｕＳｎはんだからなるはんだペレットを介在させてもよい。
【０１３５】
以上の構成により、第２の実施形態に係る半導体発光装置５８０は、半導体発光素子５０１からのジュール熱を効率的に半導体発光装置５８０の外部へと伝達させることができる。このため、半導体発光素子１０における動作特性及び信頼性を大きく向上することができる。
【０１３６】
なお、本実施形態においては、半導体発光装置１として、第１の実施形態の他に、第１の変形例から第３の変形例に係る構成に適用可能である。
【０１３７】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係る半導体発光装置について図１７を参照しながら説明する。
【０１３８】
図１７において、第３の実施形態に係る半導体発光装置６８０は、半導体発光装置１と各リードピン８４、８５とを電気的に接続する構成において、第１の実施形態に係る半導体発光装置１と異なる。ここでは、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１３９】
図１７に示すように、本実施形態においては、半導体発光装置１と各リードピン８４、８５との電気的な接続に金細線９１、９２を用いる代わりに、配線部材６９０を用いている。配線部材６９０は、例えば、板状又は棒状を有する絶縁性部材６９０ａと、絶縁性部材６９０ａの下面にそれぞれ設けられ、アノード用リードピン８４と第２のヒートシンク３０上の第３の電極３４とを電気的に接続する第１の配線６９１と、カソード用リードピン８５と第２のヒートシンク３０上の第４の電極３５とを電気的に接続する第２の配線６９２とから構成される。
【０１４０】
具体的には、配線部材６９０は、例えばＡｌＮセラミックからなる絶縁部材６９０ａの下面に、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属からなる第１の配線６９１及び第２の配線６９２が形成されている。第１の配線６９１と第３の電極３４とは、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層６９３ｂにより接続されている。同様に、第２の配線６９２と第４の電極３５とは、例えばＡｕＳｎはんだからなる接着層６９３ｃにより接続されている。また、第１の配線６９１とアノード用リードピン８４とは、例えばＳｎＡｇＣｕはんだからなる接着部材６９３ａにより接続されている。同様に、第２の配線６９２とカソード用リードピン８５とは、例えばＳｎＡｇＣｕはんだからなる接着部材６９３ｄにより接続されている。
【０１４１】
この構成により、半導体発光装置１と各リードピン８４、８５との間の配線の断面積を大きくすることができる。このため、より大きな電流量の電力を半導体発光装置１に印加することができる。
【０１４２】
第３の実施形態に係る半導体発光装置６８０の製造方法は、第１の実施形態において、金細線を形成する工程に代えて、上記の構成を有する配線部材６９０を半導体発光装置１及び各リードピン８４、８５を跨ぐように配置し、加重を掛けて加熱することにより電気的に接続する。
【０１４３】
これにより、半導体発光素子１０に発生したジュール熱は、第１のヒートシンク２０に直接に伝わる第１の放熱経路６９５ａと、第２のヒートシンク３０に伝わった熱が接着層４３、４４から第１のヒートシンク２０に伝わる第２の放熱経路６９６ａ、６９６ｂと、第２のヒートシンク３０に伝わった熱が接着層６９３ｂ、６９３ｃから配線部材６９０に伝わる第３の放熱経路６９６ｃ、６９６ｄとを通って、外部である、例えばベース８２ａ及びポスト８２ｂへと効率良く放熱される。これにより、半導体発光装置１の放熱性が向上して、半導体発光素子１０に投入する電力を向上させることができる。
【０１４４】
なお、本実施形態においては、半導体発光装置１として、第１の実施形態の他に、第１の変形例から第３の変形例に係る構成に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明に係る半導体発光装置は、レーザディスプレイ及びプロジェクタ等の画像表示装置、又はレーザ加工及びレーザーアニール等の産業用のレーザ機器等の、比較的に高い光出力が必要な半導体発光装置における光源として有用である。
【符号の説明】
【０１４６】
１      半導体発光装置
１０    半導体発光素子
１１    半導体積層体
１２    下部電極
１３    上部電極
２０    第１のヒートシンク
２１    絶縁性基板
２１ｆ  第１面
２１ｒ  第２面
２２    第１の導電膜
２３    第２の導電膜
２４    第３の導電膜
３０    第２のヒートシンク
３１    絶縁性基板
３１ａ、３１ｂ    絶縁性基板
３１ｃ  空隙部
３１ｄ  底面
３１ｇ  開口溝
３１ｆ１、３１ｆ２    第１面  
３１ｒ  第２面  
３２    第１の電極
３３    第２の電極
３４    第３の電極
３５    第４の電極
３６、３６ａ、３６ｂ    ビア電極
３７、３７ａ、３７ｂ    ビア電極
４１    接着層（ＡｕＳｎ）
４２    接着層（ＡｕＳｎ）
４３    接着層（ＳｎＡｇＣｕ）
４４    接着層（ＳｎＡｇＣｕ）
４８    接着層（ＡｕＳｎ）
８０    半導体発光装置
８１    パッケージ
８２ａ  ベース
８２ｂ  ポスト
８２ｃ  実装面
８４    アノード用リードピン
８５    カソード用リードピン
８６    絶縁部
８７    絶縁部
８８    アース用リードピン
９１    金細線
９２    金細線
９５ａ  第１の放熱経路  
９６ａ、９６ｂ    第２の放熱経路
１００  半導体発光装置
１３１ａ、１３１ｂ  絶縁性基板
１３１ｇ  開口溝
１３２    第１の電極
１３３    第２の電極
１３４    第３の電極
１３５    第４の電極
１３６ａ、１３６ｂ    ビア電極
１３７ａ、１３７ｂ    ビア電極
１３８    中間電極（接合層）
１３９    中間電極（接合層）
１４２    接着層（ＡｕＳｎ）
１４３    接着層（ＡｕＳｎ）
１４４    接着層（ＡｕＳｎ）
２００    半導体発光装置
２３１    絶縁性基板
２３２    第１の電極
２３３    第２の電極
２３４    第３の電極
２３５    第４の電極
２３６    ビア電極
２３７    ビア電極
２３８ａ、２３８ｂ  下地電極
２４３    接着層（ＡｕＳｎ）
２４４    接着層（ＡｕＳｎ）
２４５ａ、２４５ｂ  電鋳
３００    半導体発光装置
３３０    第２のヒートシンク
３３１    絶縁性基板
３３２    第１の電極
３３３    第２の電極
３３４    第３の電極
３３５    第４の電極
３３６    側面配線
３３７    側面配線
３３８ａ、３３８ｂ  下地電極
３４３    接着層（ＡｕＳｎ）
３４４    接着層（ＡｕＳｎ）
３４５ａ、３４５ｂ  電鋳
４８０    半導体発光装置
４８１    パッケージ
４８２    ベース
４８４    アノード用リードピン
４８５    カソード用リードピン
４８６    絶縁性樹脂部
４８８    アースリード
４９１    金細線
４９２    金細線
５０１    半導体発光装置
５３０    第２のヒートシンク
５５０    金属膜
５５１    接着層（ＡｕＳｎ）
５７０    放熱ブロック
５８０    半導体発光装置
５８１    パッケージ
６８０    半導体発光装置
６９０    配線部材
６９０ａ  絶縁性部材
６９１    第１の配線
６９２    第２の配線
６９３ａ  接着部材（ＳｎＡｇＣｕ）
６９３ｂ  接着層（ＡｕＳｎ）
６９３ｃ  接着層（ＡｕＳｎ）
６９３ｄ  接着部材（ＳｎＡｇＣｕ）
６９５ａ  第１の放熱経路  
６９６ａ、６９６ｂ    第２の放熱経路
６９６ｃ、６９６ｄ    第３の放熱経路
【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８】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013128794.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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