(57)【要約】【課題】半導体発光素子を精度よく搭載することが可能な発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】発光装置１００は、基板１０上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、基板１０上に、接合材を介して、サブマウント３０を載置する工程と、熱処理によって、接合材の金属粒子同士を融着させて、基板１０にサブマウント３０を接合する工程と、接合材の金属粒子同士を融着させる工程の後に、半田層３２によって、サブマウント３０に半導体発光素子４０を接合する工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、
前記基板上に、前記接合材を介して、サブマウントを載置する工程と、
熱処理によって、前記接合材の前記金属粒子同士を融着させて、前記基板に前記サブマウントを接合する工程と、
前記基板に前記サブマウントを接合する工程の後に、半田によって、前記サブマウントに半導体発光素子を接合する工程と、
を含む、ことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記サブマウントを載置する工程では、前記基板上に、複数の前記サブマウントを載置し、
前記半導体発光素子を接合する工程では、各前記サブマウントに、前記半導体発光素子を接合する、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体発光素子を接合する工程では、複数の前記サブマウントのうちの１つの前記サブマウントにマーカーを設け、前記マーカーを基準として、複数の前記半導体発光素子の位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体発光素子を接合する工程では、前記サブマウントに、複数の前記半導体発光素子を接合する、ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記サブマウントを載置する工程の前に、前記サブマウント上に、前記半田となる金属層を形成する工程を含む、ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記金属粒子の直径は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１ないし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】
前記金属粒子は、金粒子、または銀粒子である、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体発光素子の開発が精力的に行われている。半導体発光素子としては、半導体レーザー（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、スーパールミネッセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ、以下「ＳＬＤ」ともいう）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等が知られている。
【０００３】
半導体発光素子を備えた発光装置では、半導体発光素子は、一般的に、サブマウントを介して、銅ベースやステム等の支持基板に搭載されている。このような発光装置の製造方法として、例えば、特許文献１には、フレーム（支持基板）上に、上面と下面にそれぞれ第１の半田と第２の半田を付けたサブマウントを載せる工程と、フレーム上に半導体レーザーチップを載せる工程と、フレーム、サブマウント、および半導体レーザーチップを加熱して第１および第２の半田を溶融させて、フレーム上にサブマウントを接合し、かつサブマウント上に半導体レーザーチップを接合する工程と、を含む発光装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２２６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された発光装置の製造方法では、加熱により第１の半田と第２の半田を同時に溶融させて、支持基板とサブマウントとの接合、およびサブマウントと半導体発光素子との接合を行う。そのため、本工程において、第１の半田が溶融することにより生じるサブマウントに対する半導体発光素子の位置ずれ、および第２の半田が溶融することにより生じる支持基板に対するサブマウントの位置ずれが生じる。したがって、支持基板に対する半導体発光素子の位置ずれが大きくなり、支持基板に半導体発光素子を精度よく搭載できないという問題があった。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、半導体発光素子を精度よく搭載することが可能な発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発光装置の製造方法は、
基板上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、
前記基板上に、前記接合材を介して、サブマウントを載置する工程と、
熱処理によって、前記接合材の前記金属粒子同士を融着させて、前記基板に前記サブマウントを接合する工程と、
前記基板に前記サブマウントを接合する工程の後に、半田によって、前記サブマウントに半導体発光素子を接合する工程と、
を含む。
【０００８】
このような発光装置の製造方法によれば、接合材が金属粒子同士を融着させることによって基板とサブマウントとを接合するため、サブマウントに半導体発光素子を接合する工程において、接合材を溶融させないことができる。そのため、サブマウントに半導体発光素子を接合する工程において、接合材の溶融に起因する基板とサブマウントとの間の位置ずれは生じない。したがって、半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
【０００９】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記サブマウントを載置する工程では、前記基板上に、複数の前記サブマウントを載置し、
前記半導体発光素子を接合する工程では、各前記サブマウントに、前記半導体発光素子を接合してもよい。
【００１０】
このような発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
【００１１】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子を接合する工程では、複数の前記サブマウントのうちの１つの前記サブマウントにマーカーを設け、前記マーカーを基準として、複数の前記半導体発光素子の位置合わせを行ってもよい。
【００１２】
このような発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
【００１３】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子を接合する工程では、前記サブマウントに、複数の前記半導体発光素子を接合してもよい。
【００１４】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
【００１５】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記サブマウントを載置する工程の前に、前記サブマウント上に、前記半田となる金属層を形成する工程を含んでいてもよい。
【００１６】
このような発光装置の製造方法によれば、製造工程を簡略化することができる。
【００１７】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記金属粒子の直径は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。
【００１８】
このような発光装置の製造方法によれば、接合材として、このような微小な金属粒子を用いることにより、バルクに比べて、融点を低くすることができる。したがって、基板にサブマウントを接合する工程の熱処理によって、半田となる金属層を溶融させないことができる。
【００１９】
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記金属粒子は、金粒子、または銀粒子であってもよい。
【００２０】
このような発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子を支持基板に対して精度よく搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す平面図。
【図３】第１実施形態に係る半導体発光素子を模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図７】第２実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第２実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第２実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１０】第２実施形態の変形例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２３】
１．  第１実施形態
１．１．  発光装置の構成
まず、第１実施形態に係る発光装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１では、半導体発光素子４０を簡略化して図示している。
【００２４】
発光装置１００は、図１に示すように、基板（以下「支持基板」ともいう）１０と、接合材２０と、サブマウント３０と、半田層３２と、半導体発光素子４０と、を含む。
【００２５】
支持基板１０は、サブマウント３０を介して、半導体発光素子４０を支持している。支持基板１０としては、例えば、板状の部材（直方体形状の部材）を用いることができる。支持基板１０の材質は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃ、Ｂｅ、Ａｕ、これらの化合物（例えば、ＡｌＮ、ＢｅＯなど）や合金（例えばＣｕＭｏなど）などである。また、これらの例示を組み合わせたもの、例えば銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）層の多層構造などから、支持基板１０を構成することもできる。また、支持基板１０の表面には、例えば、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層した金属層が設けられていてもよい。支持基板１０の上面１２には、接合材２０を介して、サブマウント３０が載置されている。支持基板１０上には、半導体発光素子４０と、半導体発光素子４０を駆動させるための駆動部と、を接続するための配線（図示しない）が設けられていてもよい。この配線は、接合材２０、サブマウント３０、および半田層３２を介して、半導体発光素子４０に電気的に接続されていてもよい。また、この配線は、配線ワイヤー（図示しない）を介して、半導体発光素子４０に電気的に接続されていてもよい。支持基板１０は、例えば、半導体発光素子４０で発生した熱を放散させることができる。
【００２６】
接合材２０は、支持基板１０とサブマウント３０とを接合している。接合材２０は、支持基板１０とサブマウント３０との間に位置している。接合材２０は、金属粒子を溶媒に分散させたものから、溶媒を除去し、金属粒子同士を融着させた（粒子間融着させた）ものである。金属粒子は、例えば、銀粒子、金粒子等である。
【００２７】
サブマウント３０は、支持基板１０に、接合材２０を介して載置されている。サブマウント３０は、支持基板１０と半導体発光素子４０との間に位置している。サブマウント３０の上面３１には、半田層３２が設けられている。サブマウント３０上には、半田層３２を介して、半導体発光素子４０が載置されている。サブマウント３０の材質は、例えば、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ＳｉＣ、ＢｅＯ、ＣｕＭｏなどである。また、例えば、銅（Ｃｕ）層とモリブデン（Ｍｏ）層の多層構造（ＣＭＣ）などからサブマウント３０を構成することもできる。サブマウント３０の表面には、例えば、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層した金属層が設けられていてもよい。サブマウント３０としては、例えば、板状の部材を用いることができる。
【００２８】
支持基板１０の熱伝導率は、サブマウント３０の熱伝導率よりも高く、サブマウント３０の熱伝導率は、半導体発光素子４０の熱伝導率よりも高い。これにより、支持基板１０およびサブマウント３０は、ヒートシンクとして機能することができる。また、サブマウント３０の熱膨張率は、半導体発光素子４０の熱膨張率に近いことが望ましい。例えば、図示はしないが、サブマウントを用いず、半導体発光素子を直接支持基板１０に実装すると、支持基板１０と半導体発光素子との熱膨張率の差により、実装時の過熱や駆動時の発熱により反りが発生し半導体発光素子に応力が加わって、信頼性が低下する場合がある。このような問題に対し、本実施形態では、サブマウント３０を用いることにより、支持基板１０と半導体発光素子４０との熱膨張率の差によって生じる応力を緩和し、信頼性を向上させることができる。
【００２９】
半田層３２は、サブマウント３０と半導体発光素子４０との間に位置している。半田層３２は、サブマウント３０の上面３１の全面に設けられている。なお、半田層３２は、サブマウント３０の上面３１の一部に設けられていてもよい。半田層３２は、サブマウント３０と半導体発光素子４０とを接合している。半田層３２は、例えば、ＡｕＳｎ半田（ＡｕとＳｎの合金）である。なお、半田層３２の材質は、特に限定されない。
【００３０】
半導体発光素子４０は、サブマウント３０上に、半田層３２を介して載置されている。半導体発光素子４０としては、例えば、半導体レーザー、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、ＬＥＤ等を用いることができる。特に、ＳＬＤは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつＬＥＤに比べて高出力化を図ることができるので、例えば、発光装置１００をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。
【００３１】
図２は、半導体発光素子４０を模式的に示す平面図である。図３は、半導体発光素子４０を模式的に示す断面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。以下では、半導体発光素子４０が端面発光型のＳＬＤである場合について説明する。
【００３２】
半導体発光素子４０は、図２および図３に示すように、基板１０２と、第１クラッド層１０４と、活性層１０６と、第２クラッド層１０８と、コンタクト層１０９と、第１電極１１２と、第２電極１１４と、絶縁部１２０と、を有することができる。
【００３３】
基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いる。
【００３４】
第１クラッド層１０４は、基板１０２上に形成されている。第１クラッド層１０４としては、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層などを用いる。
【００３５】
活性層１０６は、第１クラッド層１０４上に形成されている。活性層１０６は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。図２に示す例では、活性層１０６は、光出射部１１１が形成される第１側面１３１と、第１側面１３１に対して傾斜した第２側面１３２および第３側面１３３を有している。
【００３６】
活性層１０６の一部は、第１利得領域１５０、第２利得領域１６０、および第３利得領域１７０を構成している。利得領域１５０，１６０，１７０は、半導体発光素子４０の各層の積層方向から見て、コの字型（あるいは、角部を有するＵ字型）の形状となるように設けられている。利得領域１５０，１６０，１７０は、光を発生させることができ、この光は、利得領域１５０，１６０，１７０内を、利得を受けつつ導波することができる。
【００３７】
第１利得領域１５０は、図２に示すように、第２側面１３２から第３側面１３３まで設けられている。図示の例では、第１利得領域１５０は、第１側面１３１に対して平行に設けられている。
【００３８】
第２利得領域１６０は、第２側面１３２から第１側面１３１まで設けられている。第２利得領域１６０は、第２側面１３２において、第１利得領域１５０と重なっている。
【００３９】
第３利得領域１７０は、第３側面１３３から第１側面１３１まで設けられている。第３利得領域１７０は、第３側面１３３において、第１利得領域１５０と重なっている。
【００４０】
利得領域１５０，１６０，１７０に発生する光において、第１側面１３１の反射率は、第２側面１３２の反射率および第３側面１３３の反射率より低い。これにより、第２利得領域１６０と第１側面１３１との接続部、および第３利得領域１７０と第１側面１３１との接続部は、光出射部１１１となることができる。また、側面１３２，１３３は、反射面となることができる。
【００４１】
利得領域１６０，１７０は、第１側面１３１の垂線Ｐに対して傾いて、第１側面１３１に接続されている。これにより、第２利得領域１６０の第１側面１３１における端面と、第３利得領域１７０の第１側面１３１における端面との間で、利得領域１５０，１６０，１７０に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域１５０，１６０，１７０に発生する光のレーザー発振を抑制または防止することができる。
【００４２】
第２クラッド層１０８は、活性層１０６上に形成されている。第２クラッド層１０８としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層などを用いる。
【００４３】
例えば、ｐ型の第２クラッド層１０８、不純物がドーピングされていない活性層１０６、およびｎ型の第１クラッド層１０４により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８の各々は、活性層１０６よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０６は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第１クラッド層１０４および第２クラッド層１０８は、活性層１０６を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能（光の漏れを抑制する機能）を有する。
【００４４】
半導体発光素子４０は、第１電極１１２と第２電極１１４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加する（電流を注入する）と、活性層１０６に利得領域１５０，１６０，１７０を生じ、利得領域１５０，１６０，１７０において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１５０，１６０，１７０内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、光出射部１１１から光Ｌとして出射される。すなわち、図示の例では、半導体発光素子４０は、端面発光型の半導体発光素子である。
【００４５】
コンタクト層１０９と、第２クラッド層１０８の一部とは、柱状部１２２を構成することができる。柱状部１２２の平面形状は、利得領域１５０，１６０，１７０の平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層１０９の上面の平面形状は、利得領域１５０，１６０，１７０の平面形状と同じであるといえる。例えば、柱状部１２２の平面形状によって、電極１１２，１１４間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１５０，１６０，１７０の平面形状が決定される。
【００４６】
絶縁部１２０は、第２クラッド層１０８上であって、柱状部１２２の側方に設けられている。絶縁部１２０としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＮ層、Ａｌ2Ｏ3層、ポリイミド層を用いる。
【００４７】
絶縁部１２０として上記の材料を用いた場合、電極１１２，１１４間の電流は、絶縁部１２０を避けて、該絶縁部１２０に挟まれた柱状部１２２を流れることができる。絶縁部１２０は、活性層１０６の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部１２０を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部１２０を形成しない部分、すなわち、柱状部１２２が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域１５０，１６０，１７０内に効率良く光を閉じ込めることができる。
【００４８】
第１電極１１２は、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１１２としては、例えば、基板１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。
【００４９】
第２電極１１４は、コンタクト層１０９上および絶縁部１２０上に形成されている。第２電極１１４としては、例えば、コンタクト層１０９側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。
【００５０】
半導体発光素子４０は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。
【００５１】
半導体発光素子４０は、例えば、ジャンクションダウンの状態で支持基板１０に実装されている。すなわち、半導体発光素子４０は、例えば、活性層１０６が、半導体発光素子４０の基板１０２よりも支持基板１０側に位置するように実装されている。これにより、発熱源である活性層１０６をサブマウント３０に近づけることができるため、放熱性を高めることができる。半導体発光素子４０は、第２電極１１４側を支持基板１０に向けて（図３の例とは、上下を逆にして）実装されている。
【００５２】
本実施形態に係る発光装置１００によれば、後述する本実施形態に係る製造方法により製造されているため、半導体発光素子４０が支持基板１０に対して精度よく搭載される。
【００５３】
１．２．  発光装置の製造方法
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４および図５は、第１実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００５４】
図４に示すように、支持基板１０上に、接合材２０ａを塗布する。接合材２０ａは、金属粒子を溶媒に分散させたものである。接合材２０ａは、例えば、金属ナノペーストである。接合材２０ａの金属粒子は、例えば、銀粒子、または金粒子等である。金属粒子の直径は、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下（いわゆるナノサイズ粒子）である。このような微小な金属粒子は、バルクの場合と比べて、表面エネルギーが大きいため、融点が低い。そのため、接合材２０ａでは、金属粒子同士が低温で融着するが、融着後は、バルクの場合と同様の融点を有する。接合材２０ａの溶媒は、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−ウンデカン等の炭化水素系溶媒、ｎ−ノナノール、ｎ−ウンデカノール等の高級アルコール、テルピネオール、トルエン、水系溶媒などである。接合材２０ａとして、例えば、ダイボンド用銀ナノペースト（ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社製）を用いることができる。
【００５５】
図５に示すように、支持基板１０上に、接合材２０ａを介して、サブマウント３０を載置する。なお、サブマウント３０を支持基板１０上に載置するまえに、予めサブマウント３０上に半田層３２となる金属層３２ａを形成する。金属層３２ａは、例えば、サブマウント３０側から、Ｓｎ層、Ａｕ層の順で積層させたものである。なお、金属層３２ａは、Ｓｎ層、Ａｕ層を交互に複数回積層させたものであってもよい。金属層３２ａの成膜は、例えば、蒸着法により行われる。なお、サブマウント３０を支持基板１０上に載置した後に、サブマウント３０上に金属層３２ａを形成してもよい。
【００５６】
次に、熱処理によって、接合材２０ａを加熱する。これにより、接合材２０ａから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材２０となり、支持基板１０にサブマウント３０を接合することができる。具体的には、まず、熱処理によって、接合材２０ａを加熱して、接合材２０ａの溶媒を蒸発させる。これにより、接合材２０ａから溶媒を除去することができる。さらに、接合材２０ａを加熱して、金属粒子同士を融着（粒子間融着）させて、支持基板１０とサブマウント３０とを接合する。ここで、金属粒子同士の融着とは、金属粒子の表面が熱により溶融して、他の金属粒子と接合することをいう。接合材２０ａの金属粒子は、上述したように、直径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の微小なサイズであるため、バルクの場合に比べて、融点が低い。したがって、本工程では、半田となる金属層３２ａの融点よりも低い温度で、支持基板１０にサブマウント３０を接合することができる。本工程における熱処理の温度は、例えば、２３０℃程度である。
【００５７】
図１に示すように、半田層３２によって、サブマウント３０上に、半導体発光素子４０を接合する。具体的には、まず、サブマウント３０の上面３１に設けられた金属層３２ａ上に半導体発光素子４０を載置する。次に、熱処理により、金属層３２ａをＡｕＳｎ合金の共晶温度以上に加熱して、金属層３２ａを溶融させてサブマウント３０と半導体発光素子４０とを接合する。本工程における熱処理の温度は、例えば、３３０℃程度である。本工程において、接合材２０は金属粒子同士が融着した状態である。そのため、接合材２０の融点はバルクの状態に近く、本工程における熱処理では、接合材２０は溶融しない。そのため、本工程において、接合材２０の溶融に起因する支持基板１０とサブマウント３０との間の位置ずれは生じない。したがって、本工程では、半導体発光素子４０を、支持基板１０に対して精度よく搭載することができる。
【００５８】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【００５９】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板１０上に、接合材２０ａを介して、サブマウント３０を載置する工程と、熱処理によって、接合材２０ａの金属粒子同士を融着させて、支持基板１０にサブマウント３０を接合する工程と、接合材２０ａの金属粒子同士を融着させる工程の後に、半田３２によって、サブマウント３０に半導体発光素子４０を接合する工程と、を含む。これにより、サブマウント３０に半導体発光素子４０を接合する工程において、接合材２０を溶融させないことができる。そのため、サブマウント３０に半導体発光素子４０を接合する工程において、接合材の溶融に起因する支持基板１０とサブマウント３０との間の位置ずれは生じない。したがって、半導体発光素子４０を支持基板１０に対して精度よく搭載することができる。
【００６０】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、サブマウント３０を載置する工程の前に、サブマウント３０上に、半田３２となる金属層３２ａを形成する工程を含むため、支持基板１０にサブマウント３０を接合した後に、サブマウント３０上に半田を塗布しなくてもよい。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００６１】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、金属粒子の直径は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。接合材２０ａとして、このような微小な金属粒子を用いることにより、バルクの場合と比べて、融点を低くすることができる。したがって、支持基板１０にサブマウント３０を接合する工程の熱処理によって、半田３２となる金属層３２ａを溶融させないことができる。
【００６２】
２．  第２実施形態
２．１．  発光装置の構成
次に、第２実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図６では、半導体発光素子４０を簡略化して図示している。以下、発光装置２００において、発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
上述した発光装置１００では、図１に示すように、支持基板１０上に、１つの半導体発光素子４０が搭載されていた。
【００６４】
これに対し、発光装置２００では、図６に示すように、支持基板１０上に、複数（３つ）の半導体発光素子４０（第１半導体発光素子４０ａ，第２半導体発光素子４０ｂ，第３半導体発光素子４０ｃ）が搭載されている。
【００６５】
発光装置２００では、支持基板１０上に、３つのサブマウント３０（第１サブマウント３０ａ，第２サブマウント３０ｂ，第３サブマウント３０ｃ）が、接合材２０を介して、載置されている。この３つのサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃ上には、それぞれ半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが載置されている。具体的には、第１サブマウント３０ａ上には、第１半導体発光素子４０ａが載置されている。第２サブマウント３０ｂ上には、第２半導体発光素子４０ｂが載置されている。第３サブマウント３０ｃ上には、第３半導体発光素子４０ｃが載置されている。
【００６６】
２．２．  発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７および図８は、第２実施形態に係る発光装置２００の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、上述した第１実施形態に係る発光装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００６７】
図７に示すように、支持基板１０上に、接合材２０ａを塗布する。接合材２０ａは、支持基板１０上の、サブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃが載置される領域にそれぞれ塗布される。
【００６８】
図８に示すように、支持基板１０上に、接合材２０ａを介して、サブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃを載置する。なお、サブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃを支持基板１０上に載置するまえに、予めサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃ上に半田層３２となる金属層３２ａを形成する。
【００６９】
次に、熱処理によって、接合材２０ａを加熱する。これにより、接合材２０ａから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材２０となり、支持基板１０にサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃを接合することができる。
【００７０】
図６に示すように、半田層３２によって、各サブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃ上に、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接合する。具体的には、まず、第１サブマウント３０ａの上面３１に設けられた金属層３２ａ上に、第１半導体発光素子４０ａを載置する。このとき、第１サブマウント３０ａに設けられたマーカー（図示せず）を基準として、支持基板１０に対する第１半導体発光素子４０ａの位置合わせを行う。次に、第２サブマウント３０ｂの上面３１に設けられた金属層３２ａ上に、第２半導体発光素子４０ｂを載置する。このとき、第１サブマウント３０ａに設けられたマーカーを基準として、第２半導体発光素子４０ｂの位置合わせを行う。次に、第３サブマウント３０ｃの上面３１に設けられた金属層３２ａ上に、第３半導体発光素子４０ｃを載置する。このとき、第１サブマウント３０ａに設けられたマーカーを基準として、第３半導体発光素子４０ｃの位置合わせを行う。このように、本工程では、複数のサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃのうちの１つのサブマウント３０にマーカーを設け、このマーカーを基準として、複数の半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの位置合わせを行う。これにより、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを精度よく搭載することができる。なお、支持基板１０にマーカーを設け、このマーカーを基準として複数の半導体発光素子の位置合わせを行ってもよい。
【００７１】
次に、熱処理により、金属層３２ａをＡｕＳｎ合金の共晶温度以上に加熱して、金属層３２ａを溶融させてサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃに半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接合する。これにより、１回の熱処理で、第１サブマウント３０ａと第１半導体発光素子４０ａ、第２サブマウント３０ｂと第２半導体発光素子４０ｂ、および第３サブマウント３０ｃと第３半導体発光素子４０ｃを接合することができる。
【００７２】
以上の工程により、発光装置２００を製造することができる。
【００７３】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板１０上に、複数のサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃを載置し、各サブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃに、半導体発光素子を接合することができる。これにより、複数の半導体発光素子を支持基板１０に対して精度よく搭載することができる。
【００７４】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接合する工程では、複数のサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃのうちの１つのサブマウント３０ａにマーカーを設け、このマーカーを基準として、複数の半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの位置合わせを行う。これにより、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを支持基板１０に精度よく搭載することができる。
【００７５】
２．３．  変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、第２実施形態の変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図９では、半導体発光素子４０を簡略化して図示している。以下、発光装置３００において、発光装置１００，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
上述した発光装置２００では、図６に示すように、支持基板１０上に、３つのサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃが載置され、この３つのサブマウント３０ａ，３０ｂ，３０ｃ上には、それぞれ半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが載置されていた。
【００７７】
これに対して、発光装置３００では、図９に示すように、支持基板１０上に、１つのサブマウント３０が載置され、このサブマウント３０上に、複数（３つ）の半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃが載置されている。
【００７８】
次に、第２実施形態の変形例に係る発光装置３００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第２実施形態の変形例に係る発光装置３００の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、上述した第１および第２実施形態に係る発光装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【００７９】
図１０に示すように、支持基板１０上に、接合材２０ａを塗布する。次に、支持基板１０上に、接合材２０ａを介して、サブマウント３０を載置する。なお、サブマウント３０を支持基板１０上に載置するまえに、予めサブマウント３０上に半田層３２となる金属層３２ａを形成する。
【００８０】
図９に示すように、熱処理によって、接合材２０ａを加熱する。これにより、接合材２０ａから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材２０となり、支持基板１０にサブマウント３０を接合することができる。
【００８１】
次に、半田層３２によって、サブマウント３０上に、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接合する。具体的には、まず、サブマウント３０の上面３１に設けられた金属層３２ａ上に、第１半導体発光素子４０ａ、第２半導体発光素子４０ｂ、および第３半導体発光素子４０ｃを載置する。半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、例えば、サブマウント３０に設けられた１つのマーカーを基準として位置あわせが行われる。そのため、半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを支持基板１０に対して精度よく搭載することができる。次に、熱処理により、金属層３２ａをＡｕＳｎ合金の共晶温度以上に加熱して、金属層３２ａを溶融させて、サブマウント３０に半導体発光素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃを接合する。
【００８２】
以上の工程により、発光装置３００を製造することができる。
【００８３】
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板１０上に、サブマウント３０を載置し、サブマウント３０上に複数の半導体発光素子を接合することができる。これにより、例えば、複数のサブマウント上にそれぞれ半導体発光素子を載置する場合と比べて、製造工程を簡略化することができる。また、複数の半導体発光素子を支持基板１０に対して精度よく搭載することができる。
【００８４】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、第３実施形態に係るプロジェクター４００を模式的に示す図である。なお、図１１では、便宜上、プロジェクター４００を構成する筐体を省略して図示している。
【００８５】
プロジェクター４００は、図１１に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。プロジェクター４００の光源としては、本発明に係る発光装置を用いることができる。以下では、図１１に示すように、プロジェクター４００の光源として、発光装置１００（赤色発光装置１００Ｒ、緑色発光装置１００Ｇ、青色発光装置１００Ｂ）を用いた例について説明する。なお、図１１では、便宜上、発光装置１００を簡略化して図示している。
【００８６】
プロジェクター４００は、さらに、レンズアレイ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂと、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４０４Ｒ，４０４Ｇ，４０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）４０８と、を含む。
【００８７】
光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各レンズアレイ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂに入射する。レンズアレイ４０２の入射面は、例えば、光源１００から出射される光の光軸に対して、所定の角度で傾斜している。これにより、光源１００から出射された光の光軸を変換することができる。したがって、例えば、光源１００から出射された光を、液晶ライトバルブ４０４の照射面に対して、直交させることができる。特に、図２に示すように、半導体発光素子４０の利得領域１６０，１７０が第１側面１３１に対して傾いて設けられている場合、光源（半導体発光素子４０）１００から出射される光は、第１側面１３１の垂線Ｐに対して傾いて進行するため、上述したようにレンズアレイ４０２の入射面は所定の角度で傾斜していることが望ましい。
【００８８】
レンズアレイ４０２は、液晶ライトバルブ４０４側に、凸曲面を有することができる。これにより、レンズアレイ４０２の入射面において光軸が変換された光は、凸曲面によって、集光される、または拡散角を小さくされることができる。したがって、均一性よく液晶ライトバルブ４０４を照射することができる。
【００８９】
このように、レンズアレイ４０２は、光源１００から出射される光の光軸を制御して、当該光を集光させることができる。
【００９０】
各レンズアレイ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂによって集光された光は、各液晶ライトバルブ４０４Ｒ，４０４Ｇ，４０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ４０４Ｒ，４０４Ｇ，４０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
【００９１】
各液晶ライトバルブ４０４Ｒ，４０４Ｇ，４０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム４０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム４０６は、例えば、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。
【００９２】
クロスダイクロイックプリズム４０６によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ４０８に入射する。投射レンズ４０８は、液晶ライトバルブ４０４Ｒ，４０４Ｇ，４０４Ｂによって形成された像を拡大して、スクリーン（表示面）４１０に投射する。
【００９３】
プロジェクター４００によれば、半導体発光素子が精度よく搭載された発光装置１００を含むため、画質を向上させることができる。
【００９４】
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
【００９５】
また、光源１００を、光源１００からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。
【００９６】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９７】
１０…支持基板、１２…上面、２０，２０ａ…接合材、３０…サブマウント、３０ａ…第１サブマウント、３０ｂ…第２サブマウント、３０ｃ…第３サブマウント、３１…上面、３２…半田層、３２ａ…金属層、４０…半導体発光素子、４０ａ…第１半導体発光素子、４０ｂ…第２半導体発光素子、４０ｃ…第３半導体発光素子、１００…発光装置、１００Ｂ…青色発光装置、１００Ｇ…緑色発光装置、１００Ｒ…赤色発光装置、１０２…基板、１０４…第１クラッド層、１０６…活性層、１０８…第２クラッド層、１０９…コンタクト層、１１１…光出射部、１１２…第１電極、１１４…第２電極、１２０…絶縁部、１２２…柱状部、１３１…第１側面、１３２…第２側面、１３３…第３側面、１５０…第１利得領域、１６０…第２利得領域、１７０…第３利得領域、２００，３００…発光装置、４００…プロジェクター、４０２…レンズアレイ、４０４…液晶ライトバルブ、４０６…クロスダイクロイックプリズム、４０８…投射レンズ
【図１】
2013239614.tif 000003
【図２】
2013239614.tif 000004
【図３】
2013239614.tif 000005
【図４】
2013239614.tif 000006
【図５】
2013239614.tif 000007
【図６】
2013239614.tif 000008
【図７】
2013239614.tif 000009
【図８】
2013239614.tif 000010
【図９】
2013239614.tif 000011
【図１０】
2013239614.tif 000012
【図１１】
2013239614.tif 000013