(57)【要約】      （修正有）【課題】製造時における加熱／冷却過程で半導体チップに対して加えられる応力を抑制しながらも、駆動時に半導体チップから生じる熱を効率的に排熱する機能を十分に発揮できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、発光部が搭載された半導体チップ１０と、半導体チップ１０を上面に載置するサブマウント２を備える。サブマウント２は、層状体２０が複数積層されてなる構成であって、積層方向ｄ１に係る熱伝導率が層状体２０の層平面方向ｄ２に係る熱伝導率よりも低く、且つ、積層方向ｄ１に係る線熱膨張係数と層平面方向ｄ２に係る線熱膨張係数のうちの一方が半導体チップ１０の線熱膨張係数よりも低くて他方が半導体チップ１０の線熱膨張係数よりも高く、積層方向ｄ１が第１方向を示す領域３と、積層方向が第１方向とは異なる第２方向を示す領域４を含む。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部が搭載された半導体チップと、前記半導体チップを上面に載置するサブマウントを備えた半導体装置であって、
前記サブマウントは、
層状体が複数積層されてなる構成であって、
積層方向に係る熱伝導率が前記層状体の層平面方向に係る熱伝導率よりも低く、且つ、前記積層方向に係る線熱膨張係数と前記層平面方向に係る線熱膨張係数のうちの一方が前記半導体チップの線熱膨張係数よりも低くて他方が前記半導体チップの線熱膨張係数よりも高く、
前記積層方向が第１方向を示す領域と、前記積層方向が前記第１方向とは異なる第２方向を示す領域を含む構成であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１方向は、前記半導体チップのチップ面に対して平行な方向であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２方向は、前記第１方向とは異なる方向であって、前記半導体チップのチップ面に対して平行な方向であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップは、長手方向に沿ってアレイ状に配列された複数の前記発光部を搭載する構成であり、
前記第１方向は、前記半導体チップの長手方向に平行な方向であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２方向は、前記半導体チップの短手方向に平行な方向であることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
少なくとも前記発光部の直下の位置は、前記積層方向が前記第１方向を示す領域であることを特徴とする請求項２又は４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記サブマウントは、前記積層方向に複数層の異方性グラフェンシートが積層された構成であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に、半導体チップを搭載するサブマウントを備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子等の光半導体素子を含む半導体チップが搭載された半導体装置においては、駆動時に大きな熱が発生する。この発熱による温度変化によって、光半導体素子の発振波長や発光強度が変化する。半導体装置からの発熱量は、出力に比例して増大するため、特に光半導体素子が複数配列されてなるような半導体装置においては、駆動時に生じる熱をいかに効率的に排熱するかが重要である。
【０００３】
このような観点から、従来、光半導体素子で発生する熱を効率的に排出するために、熱伝導性の高い材料を用いてサブマウントを形成し、このサブマウント上に半導体チップを搭載する技術が提案されている。サブマウント上に半導体チップを搭載するに際しては、サブマウント上の所定の箇所に接合材を介して半導体チップを載置した後、加熱をしてサブマウントと半導体チップを接合する。その後、接合された両者が常温程度に冷却される。
【０００４】
サブマウントとして利用される熱伝導率の高い材料として、複数のグラフェンシートを積層した構成を採用する技術が知られている（下記、特許文献１参照）。この文献によれば、図５に示すように、複数のグラフェンシート２０の積層体から成るサブマウント９０の上面に半導体チップ１０を配置している（図５参照）。
【０００５】
グラフェンシート２０を複数積層してなるサブマウント９０は、積層方向ｄ１の熱伝導率が７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、積層方向ｄ１に直交する層平面方向（シート面方向）ｄ２の熱伝導率が１７００Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に高い。このため、図５に示すように、半導体チップ１０の長手方向を多数のグラフェンシート２０の積層方向ｄ１と一致するように半導体チップ１０を配置することで、半導体チップ１０から生じる熱を層平面方向ｄ２を介して排熱できるため、高い排熱性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、グラフェンシート２０を複数積層してなるサブマウント９０は、層平面方向ｄ２の線熱膨張係数が−０．６×１０−６／Ｋであるのに対し、積層方向ｄ１の線熱膨張係数が２５×１０−６／Ｋである。また、光半導体素子を搭載する半導体チップ１０として一般的に用いられるＧａＡｓ基板の線熱膨張係数は５．６×１０−６／Ｋ〜６．０×１０−６／Ｋ程度である。
【０００８】
このため、図５に示す配置方法でサブマウント９０上に、Ａｕ−Ｓｎハンダ等の硬ハンダ材料を用いて半導体チップ１０を接合すると、この接合プロセス中における加熱／冷却過程を経て半導体チップ１０に大きな圧縮応力が発生し、半導体チップ１０を損傷してしまう可能性がある。また、残留応力のために半導体チップ１０に搭載された光半導体素子の特性を損なってしまうおそれもある。
【０００９】
なお、接合材料としてインジウムハンダなどの軟ハンダを用いれば、接合時の熱応力を一定程度低減することはできるが、繰り返し応力によって塑性変形が進行しやすいため、接合箇所に対する信頼性が低下してしまうという課題がある。かかる観点から、半導体チップとサブマウントを接合させるための材料として、軟ハンダは適していないとされている。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑み、製造時における加熱／冷却過程で半導体チップに対して加えられる応力を抑制しながらも、駆動時に半導体チップから生じる熱を効率的に排熱する機能を十分に発揮できる半導体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】
【００１１】
本発明の半導体装置は、発光部が搭載された半導体チップと、前記半導体チップを上面に載置するサブマウントを備える構成である。そして、このサブマウントは、層状体が複数積層されてなる構成であって、積層方向に係る熱伝導率が前記層状体の層平面方向に係る熱伝導率よりも低く、且つ、前記積層方向に係る線熱膨張係数と前記層平面方向に係る線熱膨張係数のうちの一方が前記半導体チップの線熱膨張係数よりも低くて他方が前記半導体チップの線熱膨張係数よりも高い性質を有する。このような性質を有する材料としては、例えば異方性グラフェンシートが挙げられる。すなわち、異方性グラフェンシートを積層方向に複数層積層させることでサブマウントが実現される。
【００１２】
上述したように、この層状体は積層方向に係る熱伝導率が層平面方向に係る熱伝導率よりも低い。ここで、半導体チップを上面に載置するサブマウントとして、この複数積層されてなる層状体の積層方向が、半導体チップからサブマウントに向かう方向、すなわち半導体チップのチップ面に対して垂直な方向（半導体チップの厚み方向）に統一されている場合を考える。このとき、半導体チップから生じる熱をサブマウント側へ排熱する際の排熱経路が、熱伝導率の低い層状体の積層方向に一致することになるため、半導体チップから生じる熱を効率的に排熱することができない。
【００１３】
また、半導体チップを上面に載置するサブマウントとして、この複数積層されてなる層状体の積層方向が、図５に示したように、半導体チップの長手方向に平行な方向に統一されている場合を考える。このとき、半導体チップから生じる熱をサブマウント側へ排熱する際の排熱経路の方向が熱伝導率の高い層状体の層平面方向に一致するため、高い排熱性は確保できる。
【００１４】
しかしながら、層状体の積層方向の線熱膨張係数と半導体チップの線熱膨張係数の値には差がある。このため、「発明が解決するための手段」の項で上述したように、層状体の積層方向の線熱膨張係数が半導体チップの線熱膨張係数よりも大きい場合には、接合時における加熱過程及びその後の冷却過程を経て、半導体チップに対して圧縮応力が発生してしまう。他方、層状体の積層方向の線熱膨張係数が半導体チップの線熱膨張係数よりも小さい場合には、接合時における加熱過程とその後の冷却過程を経て、半導体チップに対して引張り応力が発生してしまう。いずれにしても、半導体チップに対して損傷を引き起こしたり、素子特性を損なう危険がある。
【００１５】
そこで、本発明の半導体装置が備えるサブマウントは、層状体の積層方向が第１方向を示す領域（以下、「第１領域」と呼ぶ。）と、層状体の積層方向がこの第１方向とは異なる第２方向を示す領域（以下、「第２領域」と呼ぶ。）を含む構成としている。上述したように、このサブマウントを構成する複数の層状体としては、積層方向に係る線熱膨張係数と層平面方向に係る線熱膨張係数のうちの一方が半導体チップの線熱膨張係数よりも低くて他方が半導体チップの線熱膨張係数よりも高い性質を有するものを採用している。よって、前記第１領域と前記第２領域を含む構成としたことで、積層方向を一方向に統一する場合と比べて、サブマウント全体としての線熱膨張係数の値を半導体チップの線熱膨張係数の値に近付けることができる。これにより、サブマウントと半導体チップの接合時における加熱過程とその後の冷却過程を経たときの、半導体チップに対する応力緩和の効果が図られる。
【００１６】
また、層状体は、積層方向には熱伝導率が低いものの、層平面方向には熱伝導率が高いため、前記第１領域と前記第２領域を有する構成とした場合、少なくともいずれかの領域においては、半導体チップから生じる熱をサブマウント側に排熱する際の排熱経路として熱伝導率の高い領域とすることが可能となる。これにより、半導体チップから生じる熱を熱伝導率の高い領域を介して排熱することができ、高い排熱性が確保される。
【００１７】
ここで、前記第１方向を、半導体チップのチップ面に対して平行な方向とすることができる。この場合、積層方向が第１方向を示す領域（第１領域）においては、層平面方向が半導体チップのチップ面に対して垂直な方向、すなわち半導体チップからサブマウントに向かう方向に対応するため、熱伝導率の高い領域が形成される。
【００１８】
更に、前記第２方向を、前記第１方向とは異なる方向であって、半導体チップのチップ面に対して平行な方向とすることができる。例えば、第１方向を半導体チップの長手方向に平行な方向とし、第２方向を半導体チップの短手方向に平行な方向とすることができる。
【００１９】
この場合、前記第１領域及び前記第２領域共に、層平面方向が半導体チップからサブマウントに向かう方向に対応するため、いずれの領域も熱伝導率の高い領域が形成される。これにより、サブマウントの上面に載置された半導体チップからの発熱を高効率で排熱することができる。
【００２０】
更に、前記第２領域においては第１方向が層平面方向に対応し、同様に前記第１領域においては第２方向が層平面方向に対応する。この結果、前記第１領域と前記第２領域を含む構成としたことで、積層方向を第１方向に統一した層状体からなるサブマウントと比べて、サブマウント全体の第１方向に係る線熱膨張係数の値を半導体チップの線熱膨張係数に近付けることができる。同様に、この構成によれば、積層方向を第２方向に統一した層状体からなるサブマウントと比べて、サブマウント全体の第２方向に係る線熱膨張係数の値も半導体チップの線熱膨張係数に近付けることができる。よって、製造時における半導体チップに対する応力抑制効果と、駆動時の極めて高い排熱性能の両立が可能となる。
【００２１】
なお、前記半導体チップは、長手方向に沿ってアレイ状に配列された複数の前記発光部を搭載する構成とすることができる。この場合、高い排熱性を確保する観点から、前記第１方向を前記半導体チップの長手方向に平行な方向とするのが好ましい。
【００２２】
また、上記構成において、少なくとも前記発光部の直下の位置を、積層方向が半導体チップのチップ面に対して平行な方向を示す領域とすることができる。半導体チップは、発光部が配置された箇所で多く発熱されるため、上記構成とすることで、多く発熱される発光部の直下の位置において、少なくともサブマウント側へ排熱する際の排熱経路の方向を熱伝導率の高い層状体の層平面方向に一致させることができ、高い排熱性が確保される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体装置によれば、サブマウントと半導体チップを接合する際における加熱／冷却過程で半導体チップに対して加えられる応力を抑制しながらも、駆動時に半導体チップから生じる熱を、サブマウントを介して効率的に排熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の半導体装置の構成を示す模式的な平面図である。
【図１Ｂ】本発明の半導体装置の第１実施形態の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置が備えるサブマウントの形成方法を説明するための模式的な図面である。
【図３Ａ】本発明の半導体装置の第２実施形態の構成を示す模式的な断面図である。
【図３Ｂ】本発明の半導体装置の第２実施形態の構成を示す別の模式的な断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の第３実施形態の構成を示す模式的な断面図である。
【図５】従来のサブマウントの上面に載置された半導体チップを備えた半導体装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の半導体装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の図面では図面上の寸法比と実際の装置の寸法比は必ずしも一致していない。
【００２６】
［第１実施形態］
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の半導体装置の第１実施形態の構成を示す模式的な図面であり、図１Ａは平面図に対応し、図１Ｂ（ａ）は図１Ａ上のＡ−Ａ線断面図に対応する。半導体装置１は、複数の発光部７をアレイ状に配置した半導体チップ１０と、この半導体チップ１０を上面に搭載したサブマウント２を備える。なお、以下では、半導体チップ１０が平面視において矩形状を示しており、半導体チップ１０の長手方向を「Ｘ方向」、半導体チップ１０の短手方向を「Ｙ方向」、半導体チップ１０の厚み方向（これはサブマウント２の厚み方向でもある。）を「Ｚ方向」と規定して説明する。
【００２７】
サブマウント２は、層状体を構成するグラフェンシート２０が複数積層されて構成されている。本実施形態では、サブマウント２が、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＸ方向を示す第１領域３と、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＹ方向を示す第２領域４を含む構成である。
【００２８】
なお、図１Ａでは、サブマウント２を構成する多数のグラフェンシート２０の積層方向については図示していない。また、図１Ｂにおいて、（ｂ）は第１領域３についてＸ方向から見たときの状態を示す模式図を示しており、（ｃ）は第２領域４についてＸ方向から見たときの状態を示す模式図を示している。図１Ｂでは発光部７の図示を省略している。
【００２９】
グラフェンシート２０は、積層方向ｄ１の熱伝導率が７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、積層方向ｄ１に直交する層平面方向（シート面方向）ｄ２の熱伝導率が１７００Ｗ／（ｍ・Ｋ）と非常に高い。また、層平面方向ｄ２の線熱膨張係数が−０．６×１０−６／Ｋであるのに対し、積層方向ｄ１の線熱膨張係数が２５×１０−６／Ｋである。また、本実施形態における半導体チップ１０の主たる材料はＧａＡｓ基板であり、その線熱膨張係数は５．６×１０−６／Ｋ〜６．０×１０−６／Ｋ程度である。つまり、半導体チップ１０の線熱膨張係数は、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１の線熱膨張係数と層平面方向ｄ２の線熱膨張係数の間の大きさを示している。
【００３０】
第１領域３においては、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＹＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向、すなわちＺ方向は層平面方向ｄ２に一致する。また、第２領域４においては、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＸＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向、すなわちＺ方向は層平面方向ｄ２に一致する。よって、サブマウント２は、第１領域３及び第２領域４の双方においてＺ方向に関して熱伝導率が高い領域が形成されている。よって、この第１領域３及び第２領域４を介して、半導体チップ１０からの発熱を高効率でサブマウント２側へと排熱させることができる。
【００３１】
第１領域３においては、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１が半導体チップ１０の長手方向すなわちＸ方向に一致する。このため、第１領域３においては、このＸ方向に関して半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の高い領域が形成される。一方、上述したように、この第１領域３において、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＹＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０の短手方向すなわちＹ方向はグラフェンシート２０の層平面方向ｄ２に一致する。このため、第１領域３においては、このＹ方向に関しては、半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の低い領域が形成される。
【００３２】
第２領域４においては、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１が半導体チップ１０の短手方向すなわちＹ方向に一致する。このため、第２領域４においては、このＹ方向に関して、半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の高い領域が形成される。一方、上述したように、この第２領域４において、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＸＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０の長手方向すなわちＸ方向についてはグラフェンシート２０の層平面方向ｄ２となる。従って、第２領域４においては、Ｘ方向に関して半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の低い領域が形成される。
【００３３】
つまり、サブマウント２は、半導体チップ１０の長手方向（Ｘ方向）に関して、半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の高い第１領域３と線熱膨張係数の低い第２領域４が形成されるため、従来よりもＸ方向について半導体チップ１０の線熱膨張係数に近付けることができる。
【００３４】
よって、サブマウント２は、線熱膨張係数に関して影響度の大きい半導体チップ１０の長手方向に関し、全体として半導体チップ１０の線熱膨張係数に近付けることができる。これにより、サブマウント２の上面に半導体チップ１０を載置して加熱接合し、その後の冷却工程を経ても、半導体チップ１０に対する引張り応力や圧縮応力が抑制されるため、半導体チップ１０に対する損傷や素子特性の劣化が防止できる。
【００３５】
なお、本実施形態のようなサブマウント２を形成するに際しては、図２に示すように、グラフェンシート２０が積層されてなる基板２２から積層体２３を複数切り出し（図２（ａ））、各積層体２３の積層方向ｄ１が所定の方向になるように配置した上で、活性金属ろうを用いたろう付け等によって各積層体２３を接合させる（図２（ｂ））。これにより、第１領域３を構成する部分と第２領域４を構成する部分が接合され、サブマウント２が形成される（図２（ｃ））。以下の実施形態においても同様である。
【００３６】
［第２実施形態］
図３Ａは、本発明の半導体装置の第２実施形態の構成を示す模式的な図面である。なお、本実施形態の平面図は図１Ａに共通であり、図３Ａ（ａ）は、本実施形態の構成において図１Ａ上のＡ−Ａ線断面図に対応する。また、図３Ａにおいて、（ｂ）は第１領域３についてＸ方向から見たときの状態を示す模式図を示しており、（ｃ）は第２領域４についてＸ方向から見たときの状態を示す模式図を示している。
【００３７】
本実施形態のサブマウント２は、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＸ方向を示す第１領域３と、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＺ方向を示す第２領域４ａを含む構成である。第１領域３においては、第１実施形態と同様、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＹＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向が層平面方向ｄ２に一致する。よって、この第１領域３を介して、半導体チップ１０からの発熱を高効率でサブマウント２側へと排熱させることができる。
【００３８】
また、第１実施形態と同様、第１領域３においては、半導体チップ１０の長手方向すなわちＸ方向に関して半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の高い領域が形成される。一方、第２領域４ａにおいては、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＸＹ平面に平行な方向となるため、Ｘ方向がグラフェンシート２０の層平面方向ｄ２に一致し、線熱膨張係数の低い領域が形成される。
【００３９】
よって、サブマウント２は、半導体チップ１０の長手方向に関し、全体として半導体チップ１０の線熱膨張係数に近付けることができる。これにより、サブマウント２の上面に半導体チップ１０を載置して加熱接合し、その後の冷却過程を経ても、半導体チップ１０の長手方向に対する引張り応力や圧縮応力が抑制されるため、半導体チップ１０に対する損傷や素子特性の劣化が防止できる。
【００４０】
更に、本実施形態の構成では、第２領域４ａにおいてグラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＺ方向を示すため、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向が積層方向ｄ１となる。このため、第２領域４ａでは、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向に熱伝導率が低い領域が形成されてしまう。よって、例えば第１領域３の構成割合を第２領域４ａよりも十分に多くすることで、半導体チップ１０から生じる熱をＺ方向に関して熱伝導率の高い第１領域３を介して高効率で排熱できる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、半導体チップ１０上に発光部７が搭載されている箇所の直下の位置には、少なくとも第１領域３が位置するようにサブマウント２を形成するのが好ましい（図３Ｂ参照）。半導体チップ１０においては、発光部７の搭載箇所で最も発熱されるため、少なくともその直下の位置にＺ方向に高い熱伝導率を示す第１領域３を形成しておくことで、高い排熱性が確保される。
【００４２】
［第３実施形態］
図４は、本発明の半導体装置の第３実施形態の構成を示す模式的な図面である。なお、本実施形態の平面図は図１Ａに共通であり、図４（ａ）は、本実施形態の構成において図１Ａ上のＡ−Ａ線断面図に対応する。
【００４３】
本実施形態のサブマウント２は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、グラフェンシート２０の積層方向ｄ１がＸ方向を示す第１領域３を有する。また、本実施形態のサブマウント２は、第２実施形態の第２領域４ａに対して積層方向ｄ１をＹＺ平面内で傾斜をつけてグラフェンシート２０を積層した第２領域４ｂを有する。つまり、第２領域４ｂにおける積層方向ｄ１は、ＹＺ平面に平行な方向となる。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と同様、第１領域３においては、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２がＹＺ平面に平行な方向となるため、半導体チップ１０からサブマウント２に向かう方向が層平面方向ｄ２に一致する。よって、この第１領域３を介して、半導体チップ１０からの発熱を高効率でサブマウント２側へと排熱させることができる。
【００４５】
また、第１及び第２実施形態と同様、第１領域３においては、半導体チップ１０の長手方向すなわちＸ方向に関して半導体チップ１０よりも線熱膨張係数の高い領域が形成される。
【００４６】
一方、第２領域４ｂにおいては、グラフェンシート２０の層平面方向ｄ２が、ＸＹ平面をＸＺ平面に対して、９０°未満の所定の角度だけ回転させてなる平面（以下、「平面α」と呼ぶ。）に平行な方向となる。なお、ここでは９０°未満と記載したが、９０°より大きく１８０°未満、１８０°より大きく２７０°未満、２７０°より大きく３６０°未満の角度だけ、ＸＹ平面をＸＺ平面に対して回転させてなる平面をもって、第２領域４ｂのグラフェンシート２０の層平面方向ｄ２とすることができる。
【００４７】
本実施形態の第２領域４ｂにおいては、積層方向ｄ１がＹＺ平面に平行であり、層平面方向がＸＹ平面をＸＺ平面に対して回転させてなる平面αに平行な方向となる。このため、第２実施形態と同様、Ｘ方向がグラフェンシート２０の層平面方向ｄ２に一致し、線熱膨張係数の低い領域が形成される。
【００４８】
よって、サブマウント２は、半導体チップ１０の長手方向に関し、全体として半導体チップ１０の線熱膨張係数に近付けることができる。これにより、サブマウント２の上面に半導体チップ１０を載置して加熱接合し、その後の冷却過程を経ても、半導体チップ１０の長手方向に対する引張り応力や圧縮応力が抑制されるため、半導体チップ１０に対する損傷や素子特性の劣化が防止できる。
【００４９】
なお、本実施形態においても、第２実施形態と同様、第１領域３の構成割合を第２領域４ｂよりも十分に多くしても構わないし、発光部７が搭載されている箇所の直下の位置には少なくとも第１領域３が位置するようにサブマウント２を形成する構成としても構わない。
【００５０】
［別実施形態］
以下に別実施形態について説明する。
【００５１】
〈１〉  上述の各実施形態では、サブマウント２は層状体を構成するグラフェンシート２０が複数積層されて構成されており、半導体チップ１０は主たる材料がＧａＡｓで構成されているものとして説明した。しかし、本発明は、これらの材料に限られず、積層方向に係る熱伝導率が層状体の層平面方向に係る熱伝導率よりも低く、且つ、積層方向に係る線熱膨張係数と層平面方向に係る線熱膨張係数のうちの一方が半導体チップの線熱膨張係数よりも低くて他方が半導体チップの線熱膨張係数よりも高い性質を有するような、層状体及び半導体チップであれば、どのような材料で構成されていても適用可能である。
【００５２】
〈２〉  上述の各実施形態では、層状体の積層方向ｄ１が半導体チップ１０の長手方向（Ｘ方向）である第１領域３を有する構成とした。しかし、この第１領域３として、積層方向ｄ１がＸＹ平面又はＸＺ平面に平行であれば、Ｘ方向に対して傾斜角度を有していても構わない。
【００５３】
〈３〉  上述の各実施形態では、サブマウント２が、層状体の積層方向が第１方向を示す第１領域と、第１方向とは異なる第２方向を示す第２領域を含む構成であるものとして説明したが、積層方向が第１方向及び第２方向とも異なる他の方向を示す領域を更に含む構成としても構わない。
【００５４】
〈４〉  上述の各実施形態では、サブマウント２が、Ｘ方向に関して層状体の積層方向を異ならせた複数の領域を含む構成であるものとして説明した。これに対し、サブマウント２がＹ方向に関して層状体の積層方向を異ならせた複数の領域を含む構成としても構わない。ただし、Ｘ方向を半導体チップ１０の長手方向とする場合には、サブマウント２をＸ方向に関して層状体の積層方向を異ならせた複数の領域を含む構成とすることで、半導体チップ１０への応力を緩和する効果が高められる。
【００５５】
また、サブマウント２が、Ｘ方向のみならずＹ方向に関しても層状体の積層方向を異ならせた複数の領域を含む構成としても構わない。
【００５６】
例えば、図１Ｂを参照して説明した第１実施形態のサブマウント２では、積層方向ｄ１をＸ方向とした第１領域３と積層方向ｄ１をＹ方向とした第２領域４とをＸ方向に配置してなる構成であったが、これに加えて、Ｙ方向にも第１領域３と第２領域４とを配置してサブマウント２を構成としても構わない。このとき、Ｙ方向に関しては、第１領域３の線熱膨張係数は半導体チップ３よりも低く、第２領域４の線熱膨張係数は半導体チップ４よりも高くなる。よって、この構成によれば、Ｘ方向のみならずＹ方向に関しても、線熱膨張係数が低い第１領域３と線熱膨張係数が高い第２領域４が配置されるため、Ｘ方向及びＹ方向に関して、サブマウント２の線熱膨張係数を半導体チップ１０の線熱膨張係数に近付けることができ、半導体チップ１０への応力を緩和する効果を更に高めることができる。第２実施形態や第３実施形態でも同様の構成を採用することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１      ：    半導体装置
２      ：    サブマウント
３      ：    サブマウントの第１領域
４，４ａ      ：    サブマウントの第２領域
７      ：    発光部
１０      ：    半導体チップ
２０      ：    グラフェンシート
２２      ：    グラフェンシートが積層された基板
２３      ：    グラフェンシートが積層された基板から切り出された積層体
９０      ：    従来のサブマウント
ｄ１    ：    グラフェンシートの積層方向
ｄ２    ：    グラフェンシートの層平面方向
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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