(57)【要約】【課題】放熱性の向上を図ることができる発光装置の製造方法及び発光装置を提供することを目的とする。【解決手段】導電性の第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、前記素子構造の上面に形成された上面電極とを有するウェハを準備し、前記ウェハの上面電極側を、第２基板に貼り合せ、前記第１基板の一部を除去して前記ウェハを薄膜化し、薄膜化した前記第１基板の下面に下面電極を形成し、前記ウェハを個片化してレーザ素子を得、前記下面電極をサブマウント側にして、前記レーザ素子をサブマウントに実装することを含む発光装置の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、前記素子構造の上面に形成された上面電極とを有するウェハを準備し、
前記ウェハの上面電極側を、第２基板に貼り合わせ、
前記第１基板の一部を除去して前記ウェハを薄膜化し、
薄膜化した前記第１基板の下面に下面電極を形成し、
前記ウェハを個片化してレーザ素子を得、
前記下面電極をサブマウント側にして、前記レーザ素子をサブマウントに実装することを含む発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ素子を得る工程において、前記第２基板に分割用の溝を形成して、前記ウェハを個片化する請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ素子を得る工程において、前記分割用の溝を、平面視において破線状に形成する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記ウェハを薄膜化する工程において、前記第１基板の一部を研磨及び／又はドライエッチングにより除去する請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１基板及び第２基板がそれぞれ劈開容易面を有する結晶性基板であり、
前記第２基板に貼り合わせる工程において、前記第１基板の劈開容易面と前記第２基板の劈開容易面とを平行に配置するように、前記ウェハを前記第２基板に貼り合わせる請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１基板はＧａＮ基板であり、前記第２基板はＳｉ基板である請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記ウェハを準備する工程において、前記素子構造は上側にストライプ状のリッジを備えており、前記ウェハは前記リッジ両側の前記素子構造の上面に形成された絶縁膜をさらに有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
サブマウント及びレーザ素子を備える発光装置であって、
前記レーザ素子は、
導電性の第１基板と、
前記第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、
前記第１基板の下面に形成された下面電極と、
前記素子構造の上面に形成された上面電極と、
前記上面電極に接合された第２基板とを有し、
前記第１基板は前記第２基板よりも薄く、
前記サブマウントは、前記下面電極と対向して接合されている発光装置。
【請求項９】
前記第２基板は、電気抵抗率が前記第１基板の電気抵抗率よりも低い請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１基板はＧａＮ基板であり、前記第２基板はＳｉ基板である請求項８又は９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記素子構造は、上側にストライプ状のリッジを備え、
前記リッジ両側の前記素子構造の上面に設けられた絶縁膜をさらに有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置の製造方法及び発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、成長用基板の上に半導体層を積層することにより形成されるが、種々の目的のために、半導体層が形成されたウェハを支持基板に貼り合わせ、その後、成長用基板を剥離する手法が採られることがある。
例えば、劈開性の向上を目的として、より劈開性の良好な支持基板に半導体層を貼り合わせた後に成長用基板を除去する手法（特許文献１等）、半導体層の厚みの差に起因するクラックの発生を抑制することを目的として、段差が設けられた支持基板に半導体層を貼り合わせた後に成長用基板を除去する手法（特許文献２等）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９９７３９
【特許文献２】特開２００９−１２３９３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザにおいては、高出力化するほど発熱量が大きくなるため、放熱性の向上がより一層求められている。
本発明は、放熱性の向上を図ることができる発光装置の製造方法及び発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は以下の発明を含む。
（１）導電性の第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、前記素子構造の上面に形成された上面電極とを有するウェハを準備し、
前記ウェハの上面電極側を、第２基板に貼り合わせ、
前記第１基板の一部を除去して前記ウェハを薄膜化し、
薄膜化した前記第１基板の下面に下面電極を形成し、
前記ウェハを個片化してレーザ素子を得、
前記下面電極をサブマウント側にして、前記レーザ素子をサブマウントに実装することを含む発光装置の製造方法。
（２）サブマウント及びレーザ素子を備える発光装置であって、
前記レーザ素子は、
導電性の第１基板及び該第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、
前記第１基板の下面に形成された下面電極と、
前記素子構造の上面に形成された上面電極と、
前記上面電極に接合され、前記第１基板よりも厚膜の導電性の第２基板とを有し、
前記サブマウントは、前記下面電極と対向して接合された発光装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、放熱性の向上を図ることができる発光装置の製造方法及び発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｂ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｃ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略平面図である。
【図１Ｄ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｅ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｆ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｇ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略平面図である。
【図１Ｈ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｉ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図１Ｊ】実施例１の発光装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図２】比較例のレーザ装置を示す概略断面図である。
【図３】実施例１のレーザ装置と比較例のレーザ装置との電圧−電流曲線を示すグラフである。
【図４】実施例２の発光装置を示す概略断面図である。
【図５】実施例３の発光装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略する。
【０００９】
〔発光装置の製造方法〕
一実施形態の発光装置の製造方法は、
導電性の第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、前記素子構造の上面に形成された上面電極とを有するウェハを準備し、
前記ウェハの上面電極側を、第２基板に貼り合わせ、
前記第１基板の一部を除去して前記ウェハを薄膜化し、
薄膜化した前記第１基板の下面に下面電極を形成し、
前記ウェハを個片化してレーザ素子を得、
前記下面電極をサブマウント側にして、前記レーザ素子をサブマウントに実装することを含む。
【００１０】
このように、レーザの素子構造を形成したウェハを薄膜化してサブマウント実装することにより、熱源であるレーザ素子の発光点（つまり、活性層）をサブマウントに近付けることができる。そのために、サブマウントに熱を逃がし易くなり、レーザ素子の熱抵抗を低減することができる。さらに、レーザ素子の発光点とサブマウントとの間に絶縁膜を設ける必要がないため、レーザ素子の熱抵抗をより低減することができる。
また、第１基板の一部を除去してウェハを薄膜化することにより、第１基板を完全除去する場合と比較して発光点をサブマウントから離すことができる。これにより、実装精度の誤差を考慮してレーザ素子の光出射端面をサブマウントから大きく突出させる必要がなくなるため、光出射端面をサブマウントから突出させなくてよいか、もしくは突出量を小さくすることができる。したがって、光出射端面及びその付近の熱をサブマウントに逃がし易くなり、レーザ素子の熱抵抗を低減することができる。
【００１１】
（ウェハの準備）
導電性の第１基板の上側に形成されたレーザの素子構造と、前記素子構造の上面に形成された上面電極とを有するウェハを準備する。
まず、図１Ａに示すように、導電性の第１基板１１上に、任意のレーザの素子構造１２を結晶成長させる。
導電性の第１基板１１としては、ＧａＮ基板やＧａＡｓ基板等の化合物半導体基板、シリコン等の元素半導体基板等が挙げられる。それらのうちでも、劈開性を有する結晶性基板であることが好ましい。ここで、劈開性を有するとは、劈開が容易である劈開容易面を有することを指す。例えば、第１基板１１がＧａＮ基板の場合は、Ｍ面（すなわち（１０−１０）面）が劈開容易面である。この場合、Ｍ面と垂直をなす面であるＣ面（すなわち（０００１）面）を主面として素子構造１２を形成することが好ましい。ウェハを準備する工程において、第１基板の厚みは、例えば、５０μｍ〜２ｍｍが挙げられる。第１基板１１は、その表面に凹凸を有するもであってもよいし、オフ角を有するものであってもよい。オフ角としては、例えば、１度以内であるものが好ましい。
【００１２】
レーザの素子構造として、半導体積層体を形成する。半導体積層体は、例えば、第１基板側から順に、ｎ側半導体層、活性層及びｐ側半導体層を有する。ｎ側半導体層及びｐ側半導体層は、それぞれ、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層を含み、一部にアンドープの層を有していてもよい。活性層は、例えば、多重量子井戸構造または単一量子井戸構造を有する。半導体積層体は、第１基板上にエピタキシャル成長により形成することができる。半導体積層体を構成する材料としては、ＧａＮ系半導体、ＧａＰ系半導体、ＧａＡｓ系半導体などのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体等が挙げられ、例えば、一般式ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）の窒化物半導体を用いる。
【００１３】
半導体積層体には、公知の方法で導波路が形成されている。例えば、フォトリソグラフィ及びエッチング工程により、半導体積層体の上面、つまりｐ側半導体層の表面にストライプ状のリッジが形成されるように半導体積層体の一部を除去する。これにより、導波路を形成することができる。
【００１４】
そして、レーザの素子構造の上面に上面電極を形成する。
上面電極は、ｐ側半導体層に電気的に接続されている。上面電極としては、例えば、ｐ側半導体層の上面に接触する第１ｐ電極と、外部接続のために第１ｐ電極上に配置されたパッド電極である第２ｐ電極とを備えるものが挙げられる。第１ｐ電極は、導波路に対応するｐ側半導体層の上面に形成することが好ましく、リッジの上面のみに形成してもよい。第２ｐ電極は、リッジ上にのみ配置するものでもよいし、リッジ上からｐ側半導体層の上面にわたって形成してもよい。
【００１５】
上面電極は、例えば、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、スズ、インジウム、クロム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム等の金属又は合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。ＩＴＯ等の導電性酸化物膜を用いてもよい。この電極では、後述する第２基板との貼り合わせを容易にするために、最上層を、金とすることができる。あるいは、液相拡散接合を行うために、最上層をスズ等の低融点材料、その直下をニッケル等の合金化用材料とした積層構造膜によって形成してもよい。これにより、例えば、スズが約２３２℃で溶融し、ニッケルとＮｉ3Ｓｎ4合金を形成する液相拡散接合を行うことができる。液相拡散接合を用いれば、後述する接合の際に、リッジ以外の部分まで接合箇所を広げることができる。
例えば、第１ｐ電極の膜厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、第２ｐ電極の膜厚は１０００ｎｍ〜１μｍが挙げられる。
【００１６】
なお、上面電極を形成する前後に、上面電極と半導体層との接触領域以外の領域、例えば、ｐ側半導体層の上面及び側面に対して絶縁膜を形成することが好ましい。窒化物半導体を用いたレーザの素子構造の場合、素子構造の上面にリッジを形成し、リッジ以外の領域に比較的低屈折率の絶縁膜を形成することによって、光導波路に効率的に光を閉じ込めることができる。絶縁膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の酸化物、窒化物、酸窒化物等の絶縁膜で形成することができる。比較的低屈折率の絶縁膜としては、半導体層（例えばＧａＮ）との屈折率差が大きい方が好ましく、このような材料としては例えばＳｉＯ2が挙げられる。膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜１５００ｎｍ程度が挙げられる。
また、窒化物半導体を用いたレーザ素子の場合、電極材料や絶縁膜に酸化膜等の熱抵抗が比較的高い材料を使用することがある。この場合、ジャンクションダウン実装では、レーザ素子とサブマウントとの間にこれら熱抵抗の高い材料が配置され、それによって、放熱性が阻害される。そこで、レーザの素子構造が形成されたウェハにおける第１基板の下面電極（ｎ電極）側を、サブマウントに実装することにより、ジャンクションダウン実装した場合よりも、より熱抵抗を低減することができる。さらに、後述するように、第２基板として、第１基板よりも電気抵抗率の低い基板（例えば、ボロンをドープしたＳｉ基板など）を用いる場合には、第２基板の厚膜の第１基板を有するレーザ素子をジャンクションダウン実装する場合と比較して電気抵抗を下げ、レーザ素子の駆動電圧を低減することができる。
したがって、これらの２つの作用、つまり、熱抵抗低減及び電圧低減によって、レーザ素子をさらに高効率化することができる。
【００１７】
（ウェハの第２基板への貼り合わせ）
レーザの素子構造に貼り合わせる第２基板は、第１基板及び／又はレーザの素子構造と共に劈開させることができるものが好ましく、よって、劈開性を有している材料によって形成されているものが好ましい。つまり、劈開容易面を有する結晶性基板であることが好ましい。また、レーザ素子の実装後に第２基板に通電することを考慮して、導電性を有するものが好ましく、電気抵抗が低いもの、例えば、電気抵抗がＧａＮ基板よりも低いものがより好ましい。第２基板としては、Ｓｉ基板、ＧａＡｓ基板などが挙げられる。レーザ素子を安価に製造するという観点から、Ｓｉ基板が好ましい。
【００１８】
第２基板は、少なくとも一面、つまり、レーザの素子構造に対面する一面に導電層を有するものが好ましい。導電層は、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、スズ、インジウム、クロム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム等の金属又は合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。ＩＴＯ等の導電性酸化物膜を用いてもよい。なかでも、接合を容易にするために、その最上面は、素子構造の上面電極の最上面の材料と同じものとすることが好ましく、金とすることがより好ましい。また、一面とは反対側の他面にも導電層を形成することができる。第２基板の他面側にワイヤを接続する場合は、例えば金などのワイヤとの密着性に優れた材料を最上層とする導電層を設けることが好ましい。
第２基板の厚みは、強度を確保するという観点から、後述するウェハの薄膜化後の第１基板よりも厚膜とする。第２基板の厚みは、第１基板による反りの影響が緩和できる程度に厚いことが好ましく、具体的には、３００μｍ〜５００μｍ程度が好ましい。後述する第１基板薄膜化の後、第２基板も研磨することができる。この研磨後の第２基板の厚みも、薄膜化後の第１基板よりも厚膜であり、１００μｍ〜１０００μｍが挙げられ、２００μｍ〜７００μｍが好ましい。
【００１９】
このような第２基板を、レーザの素子構造に貼り合わせる。つまり、第２基板の導電層に、レーザの素子構造の上面に形成された上面電極を対面させて、両者を接続する。この際、第１基板と、第２基板とは、それぞれの劈開方向が平行になるように、つまり、第１基板の劈開容易面と第２基板の劈開容易面とが平行になるようアライメントして、貼り合わせることが好ましい。ただし、後述する実施例１のように、第１基板の劈開容易面は主面に対して垂直である一方、第２基板の劈開容易面は主面に対して垂直ではなく傾斜している場合があるため、これらは厳密に平行でなくてもよい。これにより、第２基板を劈開することによって第１基板も劈開することができる。レーザの素子構造の劈開容易面も第１基板及び第２基板の劈開容易面と平行であると尚良い。さらには、レーザ素子の共振器端面は劈開によって形成することが好ましいことから、劈開容易面によって劈開される面が共振器端面となるように、アライメントすることが好ましい。このようなことから、第１基板としてＧａＮ基板、第２基板としてＳｉ基板を用いることが好ましい。なお、第１基板及び第２基板の劈開容易面が平行であるとは、第２基板の劈開によって第１基板が劈開可能である程度に平行であることを指す。例えば±０．２度程度のズレは許容される。
分割する位置に電極などの金属層が存在していると、分割時に金属層が伸びて分割面に付着する虞がある。このため、分割する位置、特に共振器端面形成用に分割する位置には、上面電極と下面電極と導電層のいずれも存在しないことが好ましい。このような位置関係とするためには、上面電極と下面電極と導電層とをそれぞれ分割予定位置を避けて形成することが好ましい。
貼り合わせの方法は、液相拡散接合、固相拡散接合、加熱圧接などを利用することができる。例えば加熱圧接を利用する場合、実質的に電極表面の変形が発生しない。このため、素子構造の上面の上面電極を、例えば、リッジの上面に形成した場合には、上面電極のうちリッジ上の最も凸の頂部分と、第２基板の導電層とが接合されることとなり、それ以外の部分が空隙となることがある。後述のように第２基板を残す場合は、加熱圧接よりも接合力の強い固相拡散接合などの拡散接合を利用することが好ましいと考えられる。
【００２０】
（ウェハの薄膜化）
ウェハを薄膜化するために、第１基板の一部を下方から除去する。除去は、研磨及び／又はドライエッチングを利用することが好ましい。研磨を行う場合、ウェハの反りの影響を抑制するために、第２基板よりも厚膜の仮基板に第２基板側をワックス等で仮貼りして、第１基板の一部を除去することが好ましい。仮基板の材料としては、例えばサファイアが挙げられ、その厚みとしては例えば２ｍｍ程度が挙げられる。
【００２１】
上述の特許文献２に記載のように、例えば、第１基板と素子構造の間にレーザ照射によって熱分解する熱分解層を配置しておき、これを熱分解することで第１基板を素子構造から剥離する手法を用いると、熱分解する際の熱による活性層へのダメージが懸念される。一方、本実施形態では、ウェハの薄膜化を研磨及び／又はドライエッチングにより行う。これにより、このような熱ダメージを与えるレーザ照射を不要とすることができる。
【００２２】
機械研磨の最終的な仕上げに化学機械研磨（ＣＭＰ）及び／又はドライエッチングを組み合わせてもよい。
研磨又はドライエッチング等によって、第１基板を、例えば、０．５μｍ〜８μｍに薄膜化することが好ましい。例えば約３μｍ程度に薄膜化する。また、薄膜化後の第１基板の下面から活性層（特に井戸層）までの最短距離は、２μｍ〜９．５μｍとすることが好ましい。これにより、出射するレーザ光がサブマウントに当たりにくい。
【００２３】
（下面電極の形成）
ウェハの薄膜化を行った面（第１基板のレーザの素子構造とは反対側の面）に、下面電極を形成する。下面電極は、上面電極と同じ材料及び／又は積層構造であってもよいし、異なる材料及び／又は積層構造であってもよい。電極の膜厚は、用いる材料等により適宜設定することができる。下面電極は、例えば、パラジウム、白金、ニッケル、金、チタン、タングステン、銅、銀、亜鉛、スズ、インジウム、クロム、アルミニウム、イリジウム、ロジウム等の金属又は合金の単層膜又は積層膜により形成することができる。下面電極の膜厚は、例えば、１００ｎｍ〜５μｍが挙げられる。
先の工程で仮貼りの基板を設けた場合は、下面電極を形成した後に除去することが好ましい。また、必要に応じて、第２基板を任意の厚みに薄膜化してもよい。この第２基板の薄膜化は、後工程でのウェハの個片化を容易にすることができる。
【００２４】
また、第２基板を薄膜化する場合には、薄膜化した後の任意の工程において、第２基板の薄膜化処理を行った面（他面）に導電層を形成することが好ましい。ここでの導電層は、第２基板の一面の導電層、下面電極又は上面電極と同じ材料及び／又は積層構造でもよいし、異なる材料及び／又は積層構造でもよい。この他面の導電層は、得られた発光装置を回路基板等に実装した後、通電のためのワイヤ等と接続するために利用される。
【００２５】
（ウェハの個片化）
第１基板の下面に下面電極を形成した後、第１基板及び第２基板を一緒に個片化する。個片化は、通常、共振器端面の形成のための分割と、共振器端面に交差する方向における分割により行われ、いずれの分割を先に行ってもよい。例えば、第１基板及び第２基板の少なくともいずれか一方に、分割用の溝を形成する。第１基板及び第２基板の双方に溝を形成する場合には、平面視で、第１基板の溝と第２基板の溝とが、同じライン上に配置されるように、それぞれ溝を形成することが好ましい。第１基板及び第２基板の少なくともいずれか一方が不透明な材料を含む場合は、それぞれの溝を平面視で同じライン上に配置することが困難である。このため、第２基板のみに溝を形成することがより好ましい。第１基板及びレーザの素子構造が薄膜であることにより、第２基板のみに溝を形成することでウェハを分割することが可能である。ウェハの第２基板を除いた膜厚は第２基板よりも薄膜とする。溝は、例えば、レーザスクライブ装置を利用して形成することができる。溝は、ライン状又は破線状に形成すればよい。第２基板が劈開性を有する場合、溝は劈開容易面に沿った破線状であることが好ましい。ウェハを横断するライン状の溝を形成する場合は、劈開容易面と完全に一致しなければ分割方向が蛇行等しやすいが、破線状であれば完全一致していなくても破線状の溝の間が劈開容易面に沿った方向に劈開されるためである。溝を形成した後、その溝に沿って、第１基板及び第２基板を一緒に劈開する。この劈開は、溝を設けた面と反対側の面にブレード等をあてて行うことができる。
共振器端面に交差する方向とは、共振器端面に対して９０±１度程度で交差する方向とすることができる。
このような２方向の分割によって、ウェハがレーザ素子に個片化される。
【００２６】
共振器端面を形成した後、任意の工程において、光出射側の面及びその反対側になる光反射側の面に、反射ミラーを形成することが好ましい。例えば、共振器端面を形成する第１分割工程を行い、反射ミラー形成行程を行い、その後、共振器端面に交差する方向の第２分割工程を行うことができる。反射ミラーは、酸化膜、窒化膜、酸窒化膜、これらの組み合わせ等により形成することができる。例えば、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＳｉＮ、ＡｌＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ等からなる誘電体多層膜によって形成することができる。劈開によって形成された共振器端面であれば、反射ミラーを再現性よく形成することができる。
【００２７】
（サブマウントへの実装工程）
レーザの素子構造が第２基板に貼り合わせられた状態を保持しながら、レーザ素子の下面電極をサブマウントに対向させて、個片化されたレーザ素子をサブマウントに実装することができる。サブマウントは、放熱性の良好な材料によって形成されていることが好ましく、例えば、ＳｉＣ、ＡｌＮ等によって形成されている。
ここでの実装は、例えば、ＡｕＳｎ共晶半田等の導電性の接合材料を用いて行う。
【００２８】
〔発光装置〕
発光装置３０は、図１Ｊに示すように、サブマウント２２及びレーザ素子を備えて構成されている。レーザ素子は、導電性の第１基板１１ａ及びこの第１基板１１ａの上側に形成されたレーザの素子構造である半導体積層体１２と、第１基板１１ａの下面に形成された下面電極であるｎ電極２０と、半導体積層体１２の上面に形成された上面電極である第１ｐ電極１４及び第２ｐ電極１６と、上面電極に接合された第２基板１７ａとを有する。第１基板１１は前記第２基板１７ａよりも薄く、サブマウント２２は、ｎ電極２０と対面して、レーザ素子と、例えば、ＡｕＳｎ共晶半田等による接合部材２４によって接合されている。
これにより、レーザ素子の発光点をサブマウントに近付けることができるため、サブマウントに熱を逃がし易くなり、レーザ素子の熱抵抗を低減することができる。さらに、レーザ素子の発光点とサブマウントとの間に絶縁膜を設ける必要がないため、レーザ素子の熱抵抗をより低減することができる。
また、第１基板の一部が残っていることにより、第１基板が無い場合と比較して発光点をサブマウントから離すことができる。これにより、光出射端面をサブマウントから突出させなくてよいか、もしくは突出量を小さくすることができる。したがって、レーザ素子の熱抵抗を低減することができる。
なお、発光装置３０は、第２ｐ電極１６と第２基板１７ａの素子構造に対面する導電層１８との間に空隙１９を有する構造とすることができ（図１Ｊの１９、図４の５９）、また、空隙を有さない構造とすることができる（図５）。
レーザの素子構造は、ストライプ状のリッジ１３を有することができる（図１Ｊ）。また、さらに、メサ型のリッジ５３を有していてもよい（図４、図５）
さらに、半導体積層体１２の上面であって、リッジ１３の両側に、絶縁膜１５を配置することができる。
なお、発光装置の製造方法において述べた各部材の構造や材料を発光装置３０の各部材に採用することができることはいうまでもない。
【００２９】
実施例１：発光装置の製造方法
（ウェハの準備）
まず、図１Ａに示すように、第１基板１１として、φ５０．８ｍｍのＧａＮ基板の＋Ｃ面上に、ｎ側半導体層、活性層、ｐ側半導体層を順に形成した半導体積層体１２を形成した。ここでは、各層として、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を用いた。その後、ｐ側半導体層の上面にストライプ状のリッジ１３（幅３５μｍ、深さ２７０ｎｍ）を形成した。
【００３０】
次いで、図１Ｂ、１Ｃに示すように、リッジ１３上の略全面に、幅３２μｍ、膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜からなる第１ｐ電極１４を形成した。その後、膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁膜１５を、ｐ側半導体層の上面からリッジ１３の側面に形成した。続いて、第１ｐ電極１４に電気的に接続される第２ｐ電極１６（例えば、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ｐｔ／Ａｕ（膜厚：８ｎｍ／２００ｎｍ／４００ｎｍ／２００ｎｍ／７００ｎｍ））を、第１ｐ電極１４の上面を被覆し、絶縁膜１５上に渡って形成した。
【００３１】
（ウェハの第２基板への貼り合わせ）
図１Ｄに示すように、面方位｛１００｝、電気抵抗率０．００５Ω・ｃｍ以下、厚さ４００μｍのＳｉ基板を、第２基板１７として準備した。なお、面方位｛１００｝とは、主面の面方位が｛１００｝であることを指す。
この第２基板１７は、その一面に、スパッタ装置を用いて、Ｐｔ／Ａｕ（２００ｎｍ／７００ｎｍ）が成膜されており、これを導電層１８として備える。
【００３２】
第２基板１７の導電層１８の最上層である金と、ウェハにおけるレーザの素子構造の上面電極である第２ｐ電極１６の最上層である金とを、７ｋＮ、２８０℃で熱圧着して、金属接合（Ａｕ−Ａｕ加熱圧接）を形成し、ウェハを第２基板１７に貼り合わせた。この接合では、実質的に金属表面は変形しないため、リッジ１３と第１ｐ電極１４との上に形成された第２ｐ電極１６の上面に、リッジ１３及びリッジ上の第１ｐ電極１４に起因して生じる凸部の両側に、空隙１９が生じる。
また、この貼り合わせの際、第２基板１７であるＳｉ基板の｛１１１｝面が、ウェハの第１基板１１のｍ面と概ね一致する（平行となる）ようにアライメントした。ただし、第２基板１７の｛１１１｝面は、基板の主面の｛１００｝面から垂直ではなく傾斜を有しているため、第２基板１７の｛１１１｝面と第１基板１１のｍ面は厳密には平行ではない。
【００３３】
（ウェハの薄膜化）
図１Ｅに示すように、第１基板１１の厚み方向の一部を除去して、ウェハを薄膜化した。
貼り合わせた第２基板１７側を、第１基板１１の薄膜化の際のウェハの反り抑制のため、厚さ２ｍｍのサファイア基板にワックスで仮貼りし、第１基板１１を、厚さ約５μｍになるまで研磨した。この際、研磨の最終的な仕上げとして、ＣＭＰを用いた。厚みの面内分布は、φ５０．８ｍｍの基板内で±１．０μｍ以内であった。
【００３４】
（下面電極の形成）
図１Ｆ、１Ｇに示すように、薄膜化した第１基板１１ａの研磨した面（ｎ側半導体層側）に、スパッタ装置を用いて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（６ｎｍ／２００ｎｍ／３００ｎｍ）を成膜し、下面電極としてｎ電極２０を形成した。
【００３５】
その後、仮貼りしていたサファイア基板を剥離した。続いて、第１基板１１側を、同様に、厚さ２ｍｍのサファイア基板にワックスで仮貼りし、図１Ｈに示すように、厚さ４００μｍの第２基板１７を、厚さ７５μｍまで研磨した。この研磨により、第２基板１７を、後工程における個片化の際の劈開に適した厚さにすることができる。第２基板１７の研磨後、仮貼りしていたサファイア基板を剥離し、薄膜化した第２基板１７ａの研磨した面に、スパッタ装置を用いて、Ｐｔ／Ａｕ（２００ｎｍ／７００ｎｍ）を成膜し、実装後のワイヤーボンディングに用いる導電層２１を形成した。
このようにして、実装した際に第２基板１７を通して第１基板１１に通電するような構造を形成した。
【００３６】
（ウェハの個片化）
得られた貼り合わせ構造の基板を、第１基板１１と第２基板１７とのそれぞれに、平面視で同じライン上、例えば、図１Ｇの点線Ｘ上に、レーザスクライブ装置で溝を形成した。溝を形成した後、基板ブレイク装置を用いて溝に沿って両基板を劈開し、レーザ素子の共振器端面を形成した。
その後、共振器端面に誘電体多層膜を形成し、共振器端面で劈開した貼り合わせ構造の基板を、基板ブレイク装置を用いて、共振器端面に垂直方向、例えば、図１Ｇの点線Ｙ方向にレーザスクライブ装置で溝を形成した後に切断し、図１Ｉに示すように、チップに個片化し、レーザ素子２３を得た。
【００３７】
（サブマウントへの実装工程）
図１Ｊに示すように、第２基板１７に貼り合わせ、個片化したレーザ素子２３を、ＳｉＣからなるサブマウント２２に、共晶半田からなる接合部材２４を介して、レーザ素子２３のｎ電極２０側を対向させて実装し、発光装置３０を得た。
【００３８】
〔発光装置の評価〕
（熱抵抗低減効果）
上述したように得られた発光装置３０と、図２に示す比較例の発光装置４０の熱抵抗を、それぞれ測定した。比較例の発光装置４０は、貼り合わせ構造を有さず、基板４１が第１基板１１ａよりも厚く、レーザ素子がジャンクションダウン実装されていること以外は実施例１の発光装置３０と実質的に同様の構成を有する。
実施例１のレーザ素子２３では、第１基板１１ａの厚さが５μｍ、第２基板１７ａの厚さが７５μｍであるため、比較例のレーザ素子の基板４１の厚さを８０μｍとした。
また、比較例のレーザ素子は、基板４１の一方の主面側に、半導体積層体１２を有し、実施例１のレーザ素子２３と同様にストライプ状のリッジ１３を有する。基板４１の他方の主面側には、実施例１のレーザ素子２３のｎ電極２０と同様の電極が形成されている。半導体積層体１２の表面には、第１ｐ電極４４（膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜、熱伝導率：８Ｗ／（ｍ・Ｋ））、実施例１と同様の絶縁膜１５及び第２ｐ電極１６が形成されており、このレーザ素子が、実施例１と同様のサブマウント２２に、ＡｕＳｎ共晶半田からなる接合部材２４によって実装されている。
【００３９】
実施例１の発光装置３０及び比較例の発光装置４０のそれぞれについて、パッケージに実装し、冷却法（スタティック法）を用いた過渡熱抵抗測定を行い各材料での熱抵抗を見積もった。その結果、パッケージ及びサブマウントの熱抵抗は実施例１と比較例とで大きな違いはなかったが、レーザ素子の熱抵抗について、実施例１の発光装置では、比較例の発光装置よりも低かった（−０．５２Ｋ／Ｗ）。
比較例のレーザ素子では、熱源である導波路部分（リッジ部分の活性層付近）とサブマウントとの間に、熱伝導率の低いｐ電極（膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜、熱伝導率：８Ｗ／（ｍ・Ｋ））、絶縁膜（膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2膜、熱伝導率：１Ｗ／（ｍ・Ｋ））が存在しているのに対し、実施例１のレーザ素子では、熱伝導率の高いｎ電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、膜厚：６ｎｍ／２００ｎｍ／３００ｎｍ、熱伝導率：Ｔｉ＿１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｐｔ＿７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ａｕ＿３２０Ｗ／（ｍ・Ｋ））が存在しているため、結果として低い熱抵抗値が得られたと説明できる。
【００４０】
（電圧低減効果）
上述した実施例１の発光装置３０と、図２に示す比較例の発光装置４０とを連続発振させて、その電圧低減効果をそれぞれ測定した。
電流−電圧測定結果を図３に示す。
図３によれば、実施例１の発光装置では、比較例のレーザ素子を用いた発光装置の電圧よりも低い電圧が測定された（−０．１７Ｖ＠３．０Ａ）。
【００４１】
比較例のレーザ素子では、基板４１（厚さ：８０μｍ、電気抵抗率：０．０１Ω・ｃｍ）を備えるが、実施例１のレーザ素子では、厚さ５μｍの第１基板１１ａと、厚さ７５μｍのＳｉからなる第２基板１７ａ（電気抵抗率：≦０．００５Ω・ｃｍ）を用いたことにより、良好な電圧低減効果を示した。
【００４２】
実施例２：発光装置の製造方法
この実施例２では、第２基板として、面方位｛１１１｝のＳｉ基板を用いた。そして、｛１１１｝面と垂直に交差する｛１１０｝面を劈開面として利用した。
これにより、第２基板の主面の｛１１１｝面に対して実質的に垂直な劈開面を得ることができた。
また、この実施例２では、第２基板の面方位以外は、実質的に実施例１と同様にして発光装置を製造したため、実施例１と同様に、熱抵抗低減効果と電圧低減効果とが期待できる。
【００４３】
実施例３：発光装置の製造方法
この実施例３の発光装置５０では、図４に示したように、ウェハの素子構造として、ストライプ状のリッジではなく、リッジ側面を第２半導体層の上面から５μｍ離間する溝を有するメサ型のリッジ５３の構造とした以外は実施例１と同様に作製した。
この素子構造を有するウェハは、実施例１と同様に、第２基板１７に貼り合わせを行う場合、両者の接合面積が異なる。つまり、この実施例３では、素子構造となる半導体積層体５２が、メサ型のリッジ構造を有するため、リッジ側面から幅５μｍの溝以外がリッジと同じ高さであり、第１ｐ電極１４（膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜）と絶縁膜１５（膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2膜）の膜厚も等しいため、幅５μｍの溝以外が第２ｐ電極５６（幅１２０μｍ）全体の高さが等しくなり、第２ｐ電極５６の略全面で、第２基板１７の導電層１８と加熱圧接によって接合することができる。
その結果、空隙５９が、リッジ側面から幅５μｍの溝部分のみとなった。これにより、実施例１と比較して、第１基板１１と第２基板１７との接合強度の向上が期待できる。
【００４４】
実施例４：発光装置の製造方法
この実施例４の発光装置６０では、素子構造の上面電極の一つである第２ｐ電極５６と、第２基板１７ａ上の導電層１８の双方において、最上層のＡｕの上に、それぞれＮｉ／Ｓｎ（５００ｎｍ／１１００ｎｍ）をさらに成膜する以外は実施例３と同様に作製した。  これらを対面させて、図５に示すように、実施例１と同様に、熱圧着して、ＮｉＳｎ接合層５７を形成し、２つの基板を貼り合わせた。
その結果、実施例３で発生していたリッジ側面から幅５μｍ部分の空隙を、ＮｉＳｎによる液相接合により埋めることができる。よって、この発光装置６０は、実施例３よりも接合面積を拡大することができる。これにより、接合強度の向上が期待できる。
【符号の説明】
【００４５】
１１、１１ａ    ：第１基板
１２、５２      ：半導体積層体（レーザの素子構造）
１３、５３      ：リッジ
１４、４４      ：第１ｐ電極（上面電極）
１５      ：絶縁膜
１６、５６      ：第２ｐ電極（上面電極）
１７、１７ａ    ：第２基板
１８、２１      ：導電層
１９、５９      ：空隙
２０      ：ｎ電極（下面電極）
２２      ：サブマウント
２３      ：レーザ素子
２４      ：接合部材
３０、４０、５０、６０      ：発光装置
４１      ：基板
５７      ：ＮｉＳｎ接合層
【図１Ａ】
2018174292.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
2018174292.tif 000009
【図１Ｈ】
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【図１Ｉ】
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【図１Ｊ】
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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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