(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に第１と第２の電極を有する半導体発光素子チップが、各電極に対向する導電膜パターンを積載面上に有したマウント部材にハンダを用いて積載され、第１の電極と第１の導電膜パターンとが第１のハンダで接続され、第２の電極と第２の導電膜パターンとが第１ハンダと異なる第２のハンダで接続される半導体発光装置の製造方法であって、
前記マウント部材上にあらかじめ設置した第１ハンダおよび第２ハンダを第１ハンダの融点Ｔ１および第２ハンダの融点Ｔ２のいずれよりも高い温度に加熱する工程と、
第１ハンダおよび第２ハンダをＴ１とＴ２の中間の一定温度に所定時間保持することにより、第１ハンダおよび第２のハンダのうちで高い融点を有するハンダを固化させるとともに、低い融点を有するハンダを溶融した状態に保持する工程と、
第１のハンダおよび第２のハンダをＴ１とＴ２のいずれよりも低い温度に冷却することにより第１ハンダおよび第２ハンダのうちで低い融点を有するハンダを固化させる工程を上記の順に行なうことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記マウント部材上における第１ハンダと第２ハンダとの間のスペースには、溝、梨地面、樹脂突起、および絶縁体突起のいずれかが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体発光素子チップは半導体レーザチップであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、片面に複数の電極を有する半導体発光素子チップを用いた半導体発光装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ系半導体は、紫外ないし緑色領域における発光素子を実現する材料として注目されており、中でも、これを用いて、従前よりも短波長で発振する半導体レーザ装置を実用化することが望まれている。ＧａＮ系半導体の特徴として、基板に絶縁体であるサファイアを用いる点が挙げられ、よって、このような半導体を用いた発光素子チップでは、従前と異なり、正負両方の電極がエピ層側に形成されるのが常である。そのため、ＧａＮ系半導体レーザチップに対して、エピ層側を下にした、すなわちジャンクションダウンのダイボンディングを実施するためには、エピ層側に一方の電極しか形成されない従前の半導体レーザチップとは異なったマウント方法が必要となる。
【０００３】
図１９は、特開平７−２３５７２９号公報に開示された、このような技術を用いた半導体レーザ装置の一例である。図において、１はサブマウント基体、２はサブマウント積載面に設けられた金属パターン、３はハンダ、４はＧａＮ系半導体レーザチップ本体、５はＧａＮ系半導体レーザチップエピ層側に設けられた、正負電極である。本例においては、絶縁性のサブマウントを用いており、サブマウント上面に、半導体レーザ正負電極に対応した金属膜パターンが設けられ、それぞれが、ハンダにより半導体レーザ正負電極に接合されて、ジャンクションダウンのダイボンディングが実現されている。
【０００４】
ここで、ダイボンディングとは、一般的には、次のような工程である。通常、ハンダはあらかじめサブマウント上に設けられている。これを、融点以上に加熱し、所定の位置にアライメントしたレーザチップを、溶解したハンダに押し付け、その後、ハンダを冷却固化させる。これにより、レーザチップとサブマウントとが熱伝導性よく接着される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術に示すような、片面に正負電極を有する半導体レーザチップでは、図１９に示されたように、正負電極の間がハンダ接合され得ず、ブリッジ状にサブマウントと接合することになる。これによって、エピ層側に一方の電極しか形成されない従前の半導体レーザチップでは生じ得なかった、以下に示すような問題が発生する。
【０００６】
ダイボンディング工程において、融解したハンダが冷却される際には、ハンダの固化・合金化が必ずしも各部で均一に進行するものではないために、ハンダ部分の体積変化や表面張力が領域毎に変動し、接着面には複雑な力が加わっている。図１９のように、接着面が正負両側に別れている半導体レーザ装置では、このような、接着面毎に加わる力のバランスが崩れることによって、冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう。実際に、本発明者の実験的知見によれば、図１９に示された半導体レーザ装置でのアライメントずれの発生確率は、エピ層側に一方の電極しか形成されない従前の半導体レーザにおけるものと比べて、５倍程度高いものであった。このようなアライメントずれは、半導体レーザ装置の光学的特性の問題、すなわち、レーザ光の出射方向ずれを引き起こすだけでなく、片側に正負電極が形成されているがために、正負間でのショート・リークという問題をも発生させていた。これが、従来の技術の半導体レーザ装置における第１の問題点である。
【０００７】
また、レーザチップがブリッジ状にサブマウントと接合するので、レーザチップに大きな応力が加わりやすいという、構造上の問題もある。特に、両ハンダが同時に固化する際の、上述のような、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の集中の具合によっては、半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わってしまう。このような応力・歪みは、半導体レーザ装置の寿命を短縮させる。これが、従来の技術の半導体レーザ装置における第２の問題点である。
【０００８】
本発明は、従来の技術における、上述の問題点を解消することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、片面に第１と第２の電極を有する半導体発光素子チップが、各電極に対向する導電膜パターンを積載面上に有したマウント部材にハンダを用いて積載され、第１の電極と第１の導電膜パターンとが第１のハンダで接続され、第２の電極と第２の導電膜パターンとが第１ハンダと異なる第２のハンダで接続される半導体発光装置の製造方法において、マウント部材上にあらかじめ設置した第１ハンダおよび第２ハンダを第１ハンダの融点Ｔ１および第２ハンダの融点Ｔ２のいずれよりも高い温度に加熱する工程と、第１ハンダおよび第２ハンダをＴ１とＴ２の中間の一定温度に所定時間保持することにより、第１ハンダおよび第２のハンダのうちで高い融点を有するハンダを固化させるとともに、低い融点を有するハンダを溶融した状態に保持する工程と、第１のハンダおよび第２のハンダをＴ１とＴ２のいずれよりも低い温度に冷却することにより、第１ハンダおよび第２ハンダのうちで低い融点を有するハンダを固化させる工程を上記の順に行なうことを特徴としている。
なお、マウント部材上における第１ハンダと第２ハンダとの間のスペースには、溝、梨地面、樹脂突起、および絶縁体突起のいずれかが設けられていることが好ましい。また、半導体発光素子チップは半導体レーザチップであり得る。
【００２４】
本明細書において、半導体発光装置とは、半導体レーザチップやＬＥＤチップのような半導体発光素子チップを、マウント部材に積載し、一体化したものを表している。
【００２５】
また、本明細書において、マウント部材とは、半導体発光素子チップを直接積載するための部品を意味しており、例えば、半導体発光素子チップ用のサブマウントや、サブマウントを用いず直接ステム、フレームもしくはパッケージに積載する場合においては、このステム、フレームもしくはパッケージ自身を指している。
また、本明細書において導電性接着剤とは、ハンダ、ロー材、導電性樹脂を含む。
また、放熱材料として知られている材料の例としては、熱伝導率の大きいものから順にダイヤモンド＞ｃＢＮ＞Ａｇ＞Ｃｕ＞ＳｉＣ＞ＣｕＷ＞ＢｅＯ＞ＡｌＮ＞Ｆｅ＞Ｍｏ＞Ｓｉ＞Ａｌ２Ｏ３＞ＧａＡｓ等がある。（参照：培風館、伊藤良一・中村道治共著「半導体レーザ」Ｐ．２３２、図１６．１９）但し、本発明においては、放熱材料の熱伝導率の差に着目するため、熱伝導率の異なる組合わせを選択すれば、上記材料以外の材料から選択しても構わない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下の実施の形態においては、サブマウント基体が放熱部となる。
【００２７】
〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置を示す断面模式図である。図において、１０は本実施の形態の半導体レーザ装置、１００は本実施の形態のサブマウント、１０１は絶縁性サブマウント基体、１０２は正側金属パターン、１０３は負側金属パターン、１０４は第１のハンダ、１０５は第２のハンダであり、また、２００はＧａＮ系半導体レーザチップ、２０１はサファイア基板、２０２は半導体成長層、２０３は正電極、２０４は負電極である。図示されるように、サブマウント積載面のハンダおよび金属パターンは、適宜パターン形成されることにより、それぞれが絶縁分離されており、よって、片面に正負電極を有する半導体レーザ素子の積載を可能としていることは、従来の技術と同様である。
【００２８】
図２は、上記ＧａＮ系半導体レーザチップ２００の構成を、より詳しく示した断面図であり、これを参照して、以下にその構成を説明する。
【００２９】
サファイア基板２０１表面に、ＡｌＮもしくはＧａＮからなるバッファ層２１０、ｎ−ＧａＮ層２１１、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２１２、多層のＩｎＧａＮからなる量子井戸活性層２１３、半導体レーザの共振器方向に沿ったリッジストライプ形状のｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２１４が順次形成されている。さらに、ストライプ外部には、ｎ−ＡｌＧａＮ電流阻止層２１５が積層され、電流阻止層表面およびリッジストライプ部ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層表面には、ｐ−ＧａＮキャップ層２１６が積層形成されている。バッファ層２１０からキャップ層２１６の各層により、半導体成長層２０２が構成される。半導体成長層２０２の一部には、リッジストライプに平行して、表面からｎ−ＧａＮ層に達する溝が設けられ、各ｐ型の成長層が、二分される。リッジストライプの存在する側のｐ−ＧａＮキャップ層表面には、正電極２０３が設けられ、さらに、溝底部に露出したｎ−ＧａＮ層に接触して、負電極２０４が設けられ、これは、反対側のｐ−ＧａＮキャップ層表面にまで、延長される。これにより、半導体レーザチップの成長層側表面に正負電極が露出している。また、溝内部にはＳｉＯ等からなる絶縁体２０５が設けられ、ダイボンディング工程におけるショートを防止する役割を果たしている。上記構成により図２において記号２０６で示すストライプ状部分が半導体レーザの発光部となる。本実施の形態においては、一例として、レーザチップのサイズを、長さ０．５×幅０．６×高さ０．１ｍｍとし、電極間の距離を５０  ｍとした。このような半導体レーザチップは、公知技術により容易に構成できるので、その製造方法の説明は省略する。
【００３０】
図３は、本実施の形態の半導体レーザ装置に用いた、本実施の形態のサブマウントを示す模式図である。各記号は図１と同一である。本実施の形態において、サブマウント基体１０１には、絶縁体であるＡｌＮを用い、金属パターン１０２および１０３には、Ａｕ（０．１  ｍ）／Ｐｔ（０．１  ｍ）／Ｔｉ（０．１  ｍ）（Ａｕ  オン  Ｐｔ  オン  Ｔｉ、以下同様）、第１のハンダ１０４には融点Ｔ１が２８０℃であるＡｕＳｎ（Ａｕ８０％，Ｓｎ２０％）、第２のハンダには、融点Ｔ２が、２３２℃であるＳｎを用いた。すなわち、本実施の形態においては、Ｔ１＞Ｔ２の関係が成立する。各金属パターンおよび各ハンダの成膜は、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を適宜用いて行うことができる。本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体１０１のサイズを、長さ１．５×幅２×高さ０．２ｍｍとし、ハンダ間の距離を５０μｍ、ハンダの厚さを１μｍとした。
【００３１】
上述の構成によって、本半導体レーザチップにおいては、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、本サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【００３２】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程について、図４を参照しつつ、説明する。図４は、工程の各過程におけるサブマウント積載面温度Ｔの変化を示したグラフ（温度プロファイル）である。ここで、Ｔは、各ハンダの温度に一致している。
【００３３】
〈過程Ａ〉始めに、図３に示した、本実施の形態のサブマウントを、第１および第２のハンダの融点よりも高い温度であるＴ＝３００℃まで加熱したところ、双方のハンダが融解した。
〈過程Ｂ〉図２に示した半導体レーザチップを、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載した。ここで、アライメントは、次の要領でなされる。正電極と第１のハンダおよび正側金属パターン、負電極と第２のハンダおよび負側金属パターンが、それぞれ一致するように、すなわち、図１に示されるように、また、半導体レーザチップのストライプ方向が、サブマウントの端面と垂直の関係になり、光出射面がサブマウントの端面とほぼ一致するように、方向および位置併せされる。
次いで、半導体レーザチップに約２０ｇの荷重を加えて、Ｔ＝３００℃の状態を３０〜１２０秒間保持し、ハンダと、金属パターンおよび電極とを良くなじませた。（Ｔ＞Ｔ１、Ｔ２）
〈過程Ｃ〉荷重を加えたまま、Ｔを第１のハンダの融点よりも低く、第２のハンダの融点よりも高い温度である２５０℃に変化させた。
〈過程Ｄ〉Ｔ＝２５０℃の状態を３０秒間保持した。この間に、第１のハンダが固化し、半導体レーザチップはサブマウントに固定された。第１のハンダが固化した後、荷重を加えることを止めた。（Ｔ１＞Ｔ＞Ｔ２）
〈過程Ｅ〉サブマウントを冷却し、第２のハンダも固化させた。室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、図１に示す本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【００３４】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、第１のハンダの融点が第２のハンダの融点よりも高く構成されているので、従来の技術の問題点が以下のように、解消されている。
【００３５】
上記過程Ｂにおいて融解したハンダのうち、発光部に隣接する第１のハンダ１０４のみが、過程Ｄで固化する。このとき、第２のハンダは、まだ、融解しているので、従来の技術において問題となったような、両方のハンダが同時に固化しようとすることに伴う、各接合面毎に加わる力のアンバランスが生じない。これにより、半導体レーザチップは、第１のハンダの固化に伴って、動くことなく固定される。よって、その後、第２のハンダが固化する際にチップがずれてしまうこともなく、結果として、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。  また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の、偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。さらに、先に第１のハンダ側が固定された後、第２のハンダ側の固定に至るまでの間に、チップに引き起こされる歪みが緩和されている。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【００３６】
本実施の形態の半導体発光素子の製造方法においては、過程Ｂの温度Ｔが、第１のハンダの融点より若干高い温度に設定されている。これは、正電極と正側金属パターンの接合を、最適な条件で行うためのもので、これにより、それらとハンダの間での合金化が適正に進み、また、ハンダが厚すぎて介在されることがなくなり、よって、熱抵抗を最小限とした接合が可能になる。これに対して、負電極側の接合は、より低融点のハンダが用いられているために、過程Ｂの温度Ｔが第２のハンダの融解処理温度として必ずしも適切なものではなく、よって、第２のハンダの適正な処理温度を用いたダイボンディング工程によるものに比べると、接合の熱抵抗として最適な値が得られない。しかしながら、本実施の形態の半導体レーザ装置では、発光部に隣接した電極が正電極であるので、負電極側の熱抵抗は、半導体レーザ装置の熱抵抗にほとんど影響せず、結果として、半導体レーザ装置の熱抵抗が最適化されていることになって、温度特性向上に貢献する。
【００３７】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置における、第２のハンダを第１のハンダと同一の材料で構成した、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９６％だったのに対し、対象半導体レーザ装置においては、７８％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、３ｍＷ、７０℃（初期電流９０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約４０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。このように、従来の技術を用いた半導体レーザ装置と比較して、ダイボンディング工程の生産性の向上と、装置寿命特性の向上が確認された。
【００３８】
また、本実施の形態のサブマウントによれば、従来の技術のものと比較して、半導体レーザ装置の生産性を向上せしめ、装置寿命特性を改善させる効果を奏する。
【００３９】
〔実施の形態２〕
本実施の形態の構成は、第１のハンダおよび第２のハンダの材料が異なる他は、実施の形態１と同様である。
【００４０】
本実施の形態の半導体レーザ装置、および、これに用いた本実施の形態のサブマウントにおいて、第１のハンダには融点Ｔ１が１５６℃であるＩｎ、第２のハンダには、融点Ｔ２が２１７℃であるＳｎＡｕ（Ｓｎ９０％、Ａｕ１０％）を用いた。すなわち、本実施の形態においては、Ｔ１＜Ｔ２の関係がある。
【００４１】
本実施の形態についても実施の形態１と同様に、半導体レーザチップにおいて、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【００４２】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程について、図５を参照しつつ、説明する。図５は、本ダイボンディング工程の各過程におけるサブマウント積載面温度Ｔの変化を示したグラフである。ここで、Ｔは、各ハンダの温度にほぼ一致する。
【００４３】
〈過程Ａ〉始めに、本実施の形態のサブマウントを、第１および第２のハンダの融点よりも高い温度であるＴ＝２５０℃まで加熱したところ、両方のハンダが融解した。
〈過程Ｂ〉図２に示した半導体レーザチップを、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載した。ここで、アライメントは、次の要領でなされる。正電極と第１のハンダおよび正側金属パターン、負電極と第２のハンダおよび負側金属パターンが、それぞれ一致するように、すなわち、図１に示されたのと同様に、また、半導体レーザチップのストライプ方向が、サブマウントの端面と垂直の関係になり、光出射面がサブマウントの端面とほぼ一致するように、方向および位置併せされる。
次いで、半導体レーザチップに約３０ｇの荷重を加えて、Ｔ＝２５０℃の状態を３０秒間保持し、ハンダと金属パターンおよび電極とを良くなじませた。（Ｔ＞Ｔ１、Ｔ２）
〈過程Ｃ〉荷重を加えたまま、Ｔを第１のハンダの融点よりも高く、第２のハンダの融点よりも低い温度である１９０℃に変化させた。
〈過程Ｄ〉Ｔ＝１９０℃の状態を３０秒間保持した。この間に、第２のハンダが固化し、半導体レーザチップはサブマウントに固定された。第２のハンダが固化した後、荷重を加えることを止めた。（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）
〈過程Ｅ〉サブマウントを冷却し、第１のハンダも固化させた。室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【００４４】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、第１のハンダの融点が第２のハンダの融点よりも低く構成されているので、従来の技術の問題点が以下のように、解消されている。
【００４５】
上記過程Ｂにおいて融解したハンダのうち、発光部に隣接する第２のハンダのみが、過程Ｄで固化する。このとき、第１のハンダは、まだ、融解しているので、従来の技術において問題となったような、両方のハンダが同時に固化しようとすることに伴う、各接合面に加わる力のアンバランスが生じない。この過程で、半導体レーザチップは、第２のハンダの固化に伴って、動くこともなく固定される。よって、その後、第１のハンダが固化する際にチップがずれてしまうこともなく、結果として、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【００４６】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の、偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。さらに、先に第２のハンダ側が固定された後、第１のハンダ側の固定に至るまでの間に、チップに引き起こされる歪みが緩和されている。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【００４７】
また、本実施の形態の半導体発光素子の製造方法において、半導体レーザチップの発光部に隣接する側の電極、すなわち、正電極は、ダイボンディング工程の最終過程Ｅで始めて固定される。よって、ダイボンディング工程途中で、発光部に引き起こされる歪みは、最終過程の段階まで緩和され得るので、本ダイボンディング工程を経た半導体レーザ装置の発光部における応力・熱歪みは、実施の形態１とくらべて小さいものにできる。よって、本実施の形態によれば、半導体レーザ装置の寿命特性をさらに向上できる。
【００４８】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置における第２のハンダを、第１のハンダと同一の材料で構成した、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９８％だったのに対し、対象半導体レーザ装置においては、７５％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、５ｍＷ、６０℃（初期電流８０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約７０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。このように、従来の技術を用いた半導体レーザ装置と比較して、ダイボンディング工程の生産性の向上と、装置寿命特性の向上が確認された。
【００４９】
また、本実施の形態のサブマウントによれば、従来の技術のものと比較して、半導体レーザ装置の生産性を向上せしめ、装置寿命特性を改善させる効果を奏する。
【００５０】
実施の形態１ないし２における、上述の各ハンダは、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＩｎＡｌ、ＳｎＡｇ、ＰｂＩｎ、ＰｂＳｎ、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ、ＡｕＧｅ等の他のハンダ、金属性ろう材に置き換えることができる。この際、融点に注意して、正負ハンダを選定する必要がある。表１に、代表的な電子工業用ハンダの融点を示した。このように、本表に示されているだけでも、ハンダの融点は１５０℃〜４００℃と多岐にわたるから、各実施の形態において、融点の異なるハンダの組み合わせを容易に得ることができることが明らかである。
【００５１】
【表１】
0004141549.tif 000002
【００５２】
また、各実施の形態における温度プロファイルを図４もしくは図５で説明したが、これは、理想的な温度変化を示したものであって、実際には、過程ＢやＤで厳密に一定温度が保持される必要があるものでもなく、それぞれの過程で徐々に温度変化があるようなプロファイルであってもかまわない。
【００５３】
〔実施の形態３〕
図６は、本発明に密接に関連する参考的な実施の形態３の半導体レーザ装置を示す断面図である。図において、３０は、本実施の形態の半導体レーザ装置、３００はサブマウント、３０１は導電性樹脂であり、その他実施の形態１と同様の部分については図１と同一の符号で示した。本実施の形態の半導体レーザ装置の構成は、実施の形態２における第２のハンダを導電性樹脂に置換した他は、実施の形態２とほぼ同様である。
【００５４】
ここで、導電性樹脂とは、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいはこれらの混合物のいずれかの樹脂の中に、金属粉等を所定量混入したものであり、接着性と導電性を併せ持つものである。本実施の形態の半導体レーザ装置において、導電性樹脂接着剤３０１には、熱硬化性エポキシ樹脂の中に、Ａｇ粒子を５０ないし９０ｗｔ％配合したものを用いた。これにより、導電性樹脂は、金属並の導電性を有している。樹脂の硬化温度として１８０℃程度のものを用いた。また、第１のハンダには融点が１５６℃であるＩｎを用いた。
【００５５】
本実施の形態についても実施の形態２と同様に、半導体レーザチップにおいて、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【００５６】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程について説明する。
【００５７】
あらかじめ、図３に示されたのと同様のサブマウントを準備する。ただし、負側の電極パターン上には、第２のハンダに代えて、上記導電性樹脂が設けられている。この段階で、樹脂は未硬化である。
【００５８】
次に、サブマウントの温度を上昇させ、ハンダが融解した後、図２に示した半導体レーザチップを、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載した。
【００５９】
その後、レーザチップに３０ｇの荷重を加えつつ、ハンダの融点以上の温度である１８０℃の状態を１分間保持して、ハンダと金属パターンおよび電極とを良くなじませ、また、樹脂を硬化させた。
【００６０】
それから、ハンダを固化させ、室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【００６１】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、第２のハンダに替えて、導電性樹脂を用いたので、従来の技術の問題点が以下のように、解消されている。
【００６２】
上記過程において融解したハンダが固化する際には、既に、導電性樹脂が硬化しており、よって、半導体レーザチップは、第１のハンダの固化に伴って動くことがない。つまり、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【００６３】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【００６４】
また、本実施の形態の半導体発光素子の製造方法において、半導体レーザチップの発光部に隣接する側の電極は、従来同様ハンダにてサブマウントに接着されており、半導体レーザ装置の熱抵抗は、従来のものと同等である。本実施の形態と逆に、発光部に隣接する側の電極を、導電性樹脂で接続する構成とすると、熱抵抗が大きくなり、半導体発光装置の温度特性が悪化してしまう。
【００６５】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置における導電性樹脂に替えて、第１のハンダと同一の材料を用いた、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９８％だったのに対し、対象半導体レーザ装置においては、７５％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、３ｍＷ、５０℃（初期電流５０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約３０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。
【００６６】
さらに、図２に示したように、半導体レーザチップの正負電極がほぼ同一面上にある場合に限らず、図１９に示されるように、発光層に隣接する側と逆側の電極（負電極）が窪んだ面上に設けられていても良い。特に、本実施の形態のように、発光層に隣接する側と逆側の電極の接続に、導電性樹脂を用いたので、この硬度を調整することによって、窪みが大きくても、確実に電気的導通を確保することができるようになる。
【００６７】
このように、本実施の形態のサブマウントを用いれば、従来の技術の場合と比較して、半導体レーザ装置の生産性が向上した。さらに、半導体レーザ装置の長期信頼性も向上した。
【００６８】
〔実施の形態４〕
図７は、本発明に密接に関連する参考的な実施の形態４の半導体レーザ装置を示す断面図である。図において、４０は、本実施の形態の半導体レーザ装置、４００はサブマウント、４０１はサブマウント積載面上の金属パターン間に設けられた溝、４０２は異方導電性樹脂であり、その他実施の形態１と同様の部分については図１と同一の符号で示した。本実施の形態の半導体レーザ装置の構成は、実施の形態３における導電性樹脂を異方導電性樹脂とした他は、実施の形態３と同様である。溝のサイズは、深さ０．２ｍｍ、幅０．１ｍｍとした。
【００６９】
ここで、導電性樹脂を異方性とするために、本実施の形態においては、熱硬化性エポキシ樹脂の中に、Ａｇ粒子を数ないし数１０ｗｔ％配合したものを用いた。これにより、異方導電性樹脂は、荷重を加えずに硬化した場合、金属粉が分散するので、絶縁性となり、所定の荷重を加えて硬化した場合、金属粉同士が接触するので、導電性となる。樹脂の硬化温度は１８０℃程度とした。また、第１のハンダには融点が１５６℃であるＩｎを用いた。
【００７０】
本実施の形態についても実施の形態１と同様に、半導体レーザチップにおいて、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【００７１】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程について説明する。
【００７２】
あらかじめ、図３に示されたのと同様ではあるが、上記溝が設けられたサブマウントを準備する。また、負側の電極パターン上には、第２のハンダに代えて、上記異方導電性樹脂が設けられる。ただし、この段階で、樹脂は未硬化である。
【００７３】
次に、サブマウントの温度を上昇させ、ハンダが融解した後、図２に示した半導体レーザチップを、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載した。このとき、樹脂が拡がり、図７に示されるように、正側のハンダ等に接触した。
【００７４】
その後、レーザチップに３０ｇの荷重を加えつつ、ハンダの融点以上の温度である１８０℃の状態を１分間保持して、ハンダと金属パターンおよび電極とを良くなじませ、また、樹脂を硬化させた。
【００７５】
それから、ハンダを固化させ、室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【００７６】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、第２のハンダに替えて、導電性樹脂を用いたので、従来の技術の問題点が実施の形態３の場合と同様、以下の如く解消されている。
【００７７】
上記過程において融解したハンダが固化する際には、既に、導電性樹脂が硬化しており、よって、半導体レーザチップは、第１のハンダの固化に伴って動くことがない。つまり、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【００７８】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【００７９】
また、本実施の形態の半導体発光素子の製造方法において、半導体レーザチップの発光部に隣接する側の電極は、従来同様ハンダにてサブマウントに接着されており、半導体レーザ装置の熱抵抗は、従来のものと同等である。
【００８０】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置における第２のハンダを、第１のハンダと同一の材料で構成した、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９８％だったのに対し、対象半導体レーザ装置においては、７５％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、３ｍＷ、５０℃（初期電流５０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約３０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。
【００８１】
このように、本実施の形態のサブマウントを用いれば、従来の技術の場合と比較して、半導体レーザ装置の生産性が向上した。さらに、半導体レーザ装置の長期信頼性も向上した。
【００８２】
さらに、図２に示したように、半導体レーザチップの正負電極がほぼ同一面上にある場合に限らず、図１９に示されるように、発光層に隣接する側と逆側の電極（負電極）が窪んだ面上に設けられていても良い。特に、本実施の形態のように、発光層に隣接する側と逆側の電極の接続に、導電性樹脂を用いたので、この硬度を調整することによって、窪みが大きくても、確実に電気的導通を確保することができるようになる。
【００８３】
また、特に、本実施の形態の半導体発光素子においては、異方導電性樹脂を用い、サブマウント金属膜パターン間に溝を設けたので、樹脂の溝上の領域には荷重が加わらず絶縁性であり、金属パターン上の領域には荷重が加わり導電性となる。よって、負電極と負側金属パターン間には、電気的など導通が確保されるが、図７に示される如く、たとえ樹脂が正電極等と接触したとしても、ショートすることがない。よって、ダイボンディング工程における、ショート発生による生産性の低下を防止することができる。
【００８４】
以上、本発明に関連する構成を特定の例を挙げて説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、当然ながら、各構成要素をそれぞれ用途を同じくする材料に置換し得るし、他の技術を組み合わせて用いることもできる。
【００８５】
上述の絶縁性サブマウント基体は、ダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＣ、ｃＢＮ、ＢｅＯ、ＡｌＯ等の他の絶縁材料や、さらには、ダイヤモンド／Ｓｉ、ＳｉＯ／Ｓｉに代表されるように、それら各絶縁材料の積層構造からなる、他の絶縁性サブマウント基体に置き換えることができる。
【００８６】
また、必ずしもサブマウント基体は絶縁性である必要はなく、正負両電極の間を絶縁する工夫を行ったうえで、導電性サブマウント基体を用いることができる。導電性サブマウント基体としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、Ｃｕ、ＣｕＷ、Ｍｏ等の材料や、それら各物質の積層構造を用いることができる、
上述の半導体レーザチップは、図２に示した特定の例に限られるものではなく、基板としてＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯ／サファイア等の他の材料を用いる等の変更が可能であり、また、半導体成長層の材料系として、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＣｄＺｎＳｅ系等の他のもの用いることも可能である。また、半導体レーザチップを、ＬＥＤ、スーパールミネッセンスダイオード等の他の発光素子チップにも置換し得る。
【００８７】
また、上記実施の形態のサブマウントにおいて、各ハンダおよび各金属パターンの形状を、図３に特定の例で示したが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜変更され得るものである。例えば、必ずしも、金属パターンがサブマウントのほぼ全面を覆うように設けられる必要はない。また、サブマウント積載面上に、さらに、ワイヤボンディング用のパッド部を設けることや、ダイボンディング時の位置合わせのための印を設けることは、当業者には、容易に想定し得る事項である。あるいは、いわゆるマルチビームレーザのように、３以上の電極を有する半導体レーザチップを積載した半導体レーザ装置にも、上記原理に基づいて、本発明を応用することは、当業者にとって容易に想定し得る。
【００８８】
さらに、ハンダ層とサブマウント基体との間には、公知のごとく、種々の膜を介在させることが可能であり、例えば、サブマウントとハンダ間の密着性を向上させるための膜、サブマウントとハンダ間の反応を防止するための膜、さらには、これらの膜の間の密着性を高めたり、酸化を防止するための膜が適宜積層形成させてもよい。上記実施の形態に示した金属パターンＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉに置換し得るものとして、Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｍｏ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｍｏ／Ｔｉ等も用いることが可能である。ハンダ、絶縁膜、ボンディングパッド、サブマウント基体相互の間にも、同様の目的で、種々の膜を介在させることが想定される。
【００８９】
またさらに、図１、３、６に示されたサブマウントの構成によれば、第１ハンダと第２ハンダとの間のスペースには、特別の構造は設けられていないが、ここに、ダイボンディング工程時のショートを防止したり、アライメントずれを防止するために、溝・梨地面・樹脂突起・絶縁体突起等の構造物を設けても良い。
【００９０】
上述の各実施の形態においては、半導体レーザ素子用サブマウントについて説明したが、本発明の適用は、これに限られるものでなく、発光素子チップのマウント部材全般に適用できる。すなわち、任意のマウント部材において、発光素子チップのダイボンディングされる部分が、上述の各実施の形態と同様の構成であれば、他の発光素子チップ用マウント部材においても上述同様の効果を奏することは、明白である。したがって、発光素子チップを、サブマウントを用いず直接ステム、フレーム、もしくはパッケージに積載する場合においては、このステム、フレームもしくはパッケージに、上記本発明に関連する構成を適用することができる。
【００９１】
〔実施の形態５〕
図８は、本発明に密接に関連する参考的な実施の形態５の半導体レーザ装置を示す断面模式図である。図８において、５０は本実施の形態の半導体レーザ装置、５００は本実施の形態のサブマウント、５０１ａ、５０１ｂは絶縁体で形成されるサブマウント基体、１０２は正側金属パターン、１０３は負側金属パターンであり、５０４、５０５は導電性接着剤としてハンダを用いている。ここで５０１ａと５０１ｂは、熱伝導率が異なる絶縁体材料で形成されている。図示されるように、サブマウント積載面のハンダおよび金属パターンは、適宜パターン形成されることにより、それぞれが絶縁分離されており、よって、片面に正負電極を有する半導体レーザ素子の積載を可能としていることは、従来の技術と同様である。本実施の形態では、サブマウント基体５０１ａは、その断面図においてＬ字型をしているが、断面図においてコの字型を形成するように掘り、その中に５０１ｂを埋め込んでもよい。
【００９２】
図９は、本実施の形態の半導体レーザ装置に用いた、本実施の形態のサブマウントを示す模式図である。各記号は図８と同一である。本実施の形態において、サブマウント基体５０１ａには絶縁体であるＡｌＮを用い、サブマウント基体５０１ｂにはＡｌＮより熱伝導率が低い絶縁体であるＡｌ2Ｏ3を用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．１μｍ）／Ｔｉ（０．１μｍ）（Ａｕ  オン  Ｐｔ  オン  Ｔｉ、以下同様）、ハンダ５０４および５０５には融点が２１７℃であるＳｎＡｕ（Ｓｎ９０％、Ａｕ１０％）ハンダを用いた。サブマウント基体の作成方法の一例として、図１０（ａ）に示すように、サブマウント基体５０１ａをまず、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング手段、また物理的に研削する手段等を用いで段差を形成したうえで、図１０（ｂ）に示すように真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、熱転写法、印刷法、焼結法、塗布法等の公知技術を適宜用いて５０１ｂを成膜し、図１０（ｃ）に示すように研磨により平坦化することにより形成する。そして、図１０（ｄ）に示すように正側金属パターン１０２、負側金属パターン１０３を、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、熱転写法、印刷法、焼結法、塗布法等の公知技術を適宜用いて成膜する。本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体５０１ａと５０１ｂを併せた全体のサイズを、長さ２ｍｍ×幅１．５ｍｍ×高さ０．２ｍｍとし、５０１ｂのみの大きさは長さ２ｍｍ×幅０．７ｍｍ×高さ０．１ｍｍとし、ハンダ間の距離を５０μｍ、ハンダの厚さを１μｍとした。
【００９３】
上述の構成によって、本半導体レーザチップにおいては、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、本サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
また、５０１ａ、５０１ｂは放熱部となるので、放熱効率を高くするため、厚さが２０μｍ以上あるのが好ましい。
【００９４】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程について説明する。図１１は、工程の各過程におけるサブマウント積載面温度Ｔの変化を示したグラフ（温度プロファイル）である。ここで、Ｔは、各ハンダの温度に一致している。
〈過程Ａ〉始めに、図９に示した、本実施の形態のサブマウントを、ハンダの融点（Ｔｍ＝２１７℃）よりも高い温度であるＴｐ＝２５０℃まで加熱したところ、双方のハンダが融解した。
〈過程Ｂ〉図２に示したＧａＮ系半導体レーザチップ２００を、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載した。ここで、アライメントは、次の要領でなされる。正電極２０３とハンダ５０４および正側金属パターン１０２、負電極２０４とハンダ５０５および負側金属パターン１０３が、それぞれ一致するように、すなわち、図８に示されるように、また、半導体レーザチップのストライプ方向が、サブマウントの端面と垂直の関係になり、光出射面がサブマウントの端面とほぼ一致するように、方向および位置併せされる。
次いで、半導体レーザチップに約２０ｇの荷重を加えて、Ｔｐ＝２５０℃の状態を３０秒間保持し、ハンダと、金属パターンおよび電極とを良くなじませた。
〈過程Ｃ〉荷重を加えたまま、加熱を止めた。すると、図中実線で示すように、熱伝導率の大きいサブマウント基体５０１ａに対向するハンダ５０４は早く冷却され、ｔ１秒で融点Ｔｍまで下がり、固化する。ここで、荷重を加えるのを止めた。その後、図中破線で示すように、ｔ２秒で熱伝導率の小さいサブマウント基体に対向するハンダ５０５が融点Ｔｍまで下がり、固化する。室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、図８に示す本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【００９５】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、熱伝導率の異なるサブマウント基体を用いて、ハンダの固まる速度を正電極側と負電極側で異ならせることにより、固化の際に接着面毎にかかる力のバランスを保ちつつ、接着面にかかる力を分散させているので、従来の技術の問題点が以下のように、解消されている。
【００９６】
上記過程Ｂにおいて融解したハンダのうち、発光部に隣接するハンダ５０４のみが、先にｔ１秒で固化する。このとき、ハンダ５０５は、まだ、融解しているので、従来の技術において問題となったような、両方のハンダが同時に固化しようとすることに伴う、各接合面毎に加わる力のアンバランスが生じない。これにより、半導体レーザチップは、ハンダ５０４の固化に伴って、動くことなく固定される。よって、その後、ハンダ５０５が固化する際にチップがずれてしまうこともなく、結果として、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【００９７】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の、偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。さらに、先にハンダ５０４側が固定された後、ハンダ５０５側の固定に至るまでの間に、チップに引き起こされる歪みが緩和されている。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【００９８】
本実施の形態の半導体発光素子の製造方法においては、過程Ｂの温度Ｔが、ハンダ５０４、５０５の融点より若干高い温度に設定されている。これは、電極と金属パターンの接合を、最適な条件で行うためのもので、これにより、それらとハンダの間での合金化が適正に進み、また、ハンダが厚すぎて介在されることがなくなり、よって、熱抵抗を最小限とした接合が可能になる。
【００９９】
また、本実施の形態の半導体レーザ装置では、発光部に隣接した電極が正電極である。レーザーチップの温度上昇による特性劣化を押さえるためには発光部に隣接した正電極からの放熱が良好な方がこのましい。そのため、正電極に接するハンダ５０４が、熱伝導率の大きい方のサブマウント基体に配置されている方が好ましい。さらに、正電極と負電極とで電気抵抗率が異なる場合はそれによっても各電極での発熱量が異なるため、その点も考慮するのが好ましい。
【０１００】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置における、サブマウント基体５０１ａおよび５０１ｂを同一の材料で構成した、対照半導体レーザを作成した。サブマウントの端面垂直方向から＋−２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件として規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては。良品の得られる率が９８％であったのに対し、対照半導体レーザにおいては、７８％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、３ｍＷ、７０℃（初期電流９０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約４０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。このように、従来の技術を用いた半導体レーザ装置と比較して、ダイボンディング工程の生産性の向上と、装置寿命特性の向上が確認された。
また、本実施の形態のサブマウントによれば、従来の技術のものと比較して、半導体レーザ装置の生産性を向上せしめ、装置寿命特性を改善させる効果を奏する。
【０１０１】
本実施の形態においては、サブマウント基体５０１ａおよび５０１ｂがどちらも絶縁体であったが、熱伝導率の異なる材料の組合わせであれば、絶縁体と導電体の組合わせでもよいことは言うまでもない。例えば、図１２（ａ）に示すように金属で形成されるサブマウント基体５０１ａを途中まで形成した上に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、熱転写法、印刷法、焼結法、塗布法等の公知技術を適宜用いて、絶縁膜で形成されるサブマウント基体５０１ｂを成膜し、図１２（ｂ）に示すように、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング手段、また物理的に研削する手段等の公知技術を適宜用いてを用いで段差形成を行い、図１２（ｃ）に示すように、めっき法によって段差部分へサブマウント基体５０１ａを埋め込み、図１２（ｄ）に示すように電極を形成することでも形成することができる。
【０１０２】
また、導電体を用いる場合は、金属パターンを兼ねることも可能であるし、さらにはマウント部材のレーザーチップに面した側からだけではなく、側面や裏面からもステム、パッケージ、外部リード等へ直接接続が可能となり、放熱効率のアップやシステム全体の簡略化へつながる。
また、本実施の形態では５０４、５０５には同一のハンダを用いたが、５０４側が先に固化するように設計されていれば異なるハンダを用いてもいいことは言うまでもない。
また、本実施の形態では放熱部に直接導電性接着剤が形成されているが、導電性を保つ程度であれば間に絶縁層が形成されていても良い。
【０１０３】
［実施の形態６］
本発明に密接に関連する参考的な実施の形態６によれば、実施の形態５のバリエーション実施の形態５のサブマウント基体以外にも、異なる熱伝導率をもった材料を組合わせた、図１３（ａ）、（ｂ）に示すような形のサブマウント基体を用いても同様の効果が得られる。
【０１０４】
例えば、図１３（ａ）のサブマウント基体は熱伝導率のことなる立方体あるいは直方体の二種類材料をある一面で接合させたものである。この場合、図８に比べ、５０１ｂの表面積を大きくできるので、熱を効果的に発散することができる。これは、２種材料を接着剤で接着してもよいし、一方の材料の上に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を用いて堆積してもよい。本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体５０１ａには導電体であるＣｕを用い、サブマウント基体５０１ｂにはＣｕより熱伝導率が低い絶縁体であるＡｌ2Ｏ3を用い、正側金属パターンおよび負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．１μｍ）／Ｔｉ（０．１μｍ）、導電性接着剤としてハンダ５０４および５０５には融点が１５６℃であるＩｎハンダを用いた。また本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体５０１ａ、５０１ｂの大きさはそれぞれ長さ２ｍｍ×幅１ｍｍ×厚さ０．２ｍｍとし、接着剤で接着した。
【０１０５】
また、図１３（ｂ）のサブマウント基体は、５０１ｂが５０１ａの裏面まで覆う場合である。この場合、図８に比べ５０１ｂの表面積を大きくできるので、熱を効果的に発散することができる。これは、熱伝導率の異なる２種材料を接着剤で接着してもよいし、一方の材料の上に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を用いて堆積してもよい。本実施の形態で一例として、サブマウント基体５０１ａには絶縁体であるｃＢＮを用い、サブマウント基体５０１ｂにはｃＢＮより熱伝導率が低い導電体であるＦｅを用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．１μｍ）／Ｔｉ（０．１μｍ）、導電性接着剤としてハンダ５０４および５０５には融点が１５６℃であるＩｎハンダを用いた。また本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体５０１ａは長さ２ｍｍ×幅１．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの上に、長さ２ｍｍ×幅０．７ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの凹部を持ち、５０１ｂは５０１ａ上の凹部から裏面にかけて厚さ０．１ｍｍで覆うものとする。５０１ａ上の凹部はドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング手段、また物理的に研削する手段等の公知技術を用いて形成し、その凹部から裏面にかけて表面を導電化処理（銀ペースト塗布等）をした後、Ｆｅメッキにより５０１ｂを形成する。
【０１０６】
以上図１３（ａ）、（ｂ）のサブマウント基体においても、実施の形態５と同様に、サブマウント基体５０１ａおよび５０１ｂが熱伝導率が異なる絶縁体同志であってもよいし、熱伝導率の異なる材料の組合わせであれば、絶縁体と導電体の組合わせでもよいことは言うまでもない。
また、５０１ａ、５０１ｂは放熱部となるので、放熱効率を高くするため、厚さが２０μｍ以上あるのが好ましい。
また、サブマウント基体に導電体を用いる場合は、金属パターンを兼ねることも可能であるし、さらにはマウント部材のレーザーチップに面した側からだけではなく、側面や裏面からもステム、パッケージ、外部リード等へ直接接続が可能となり、放熱効率のアップやシステム全体の簡略化へつながる。
【０１０７】
上記、実施の形態５、２に示したサブマウントにおいては、図８、図１３に示すように、サブマウント基体の表面がほぼ平面であるため、対面するレーザーチップの正および負の電極がほぼ平面上にある場合に容易にダイボンドできるが、もし対面するレーザーチップの正負の電極に高低差がある場合には、５０１ａまたは５０１ｂの厚さによって任意に調整することが可能である。
【０１０８】
〔実施の形態７〕
本発明に密接に関連する参考的な実施の形態７の構成は、サブマウントの形と材料が異なる他は、実施の形態５、６と同様である。本実施の形態を図１４に示す。６０は本実施の形態の半導体レーザ装置、６００はサブマウント、サブマウント基体には熱伝導率のことなる二種類の導電性材料を用いた６０１ａ、６０１ｂを絶縁体６０１ｃを介して接合させたものを用いた。本実施の形態ではサブマウント断面図における絶縁体はＬ字型をしているが、断面図でコの字型、平面図ではサブマウント基体６０1ｂの周囲を絶縁体６０１ｃが覆い、絶縁体６０１ｃの周囲をサブマウント基体６０１ｂを覆うような構造になっていてもよい。
【０１０９】
本実施の形態においては一例として、サブマウント基体６０１ａには導電体であるＡｇを用い、サブマウント基体６０１ｂにはＡｇより熱伝導率の低い導電体であるＡｌを用い、絶縁体６０１ｃにはＳｉＯ2を用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．１μｍ）／Ｔｉ（０．１μｍ）、導電性接着剤としてハンダ５０４および５０５には融点が２１７℃であるＳｎＡｕ（Ｓｎ９０％、Ａｕ１０％）ハンダを用いた。これは、サブマウント基体６０１ａをまず、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング手段、また物理的に研削する手段等の公知技術を用いて段差を形成したうえで、６０１ｃ、６０１ｂを順次成膜して形成する。サブマウント基体６０１ｂおよび、正側金属パターン１０２、負側金属パターン１０３の成膜は、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を適宜用いて作成することができる。例えば、図１５（ａ）に示すように、サブマウント基体６０１ａ上にフォトレジスト６０６でパターン形成した後、エッチングを行い段差を形成し、図１５（ｂ）に示すようにフォトレジスト６０６を除かずに、６０１ｃのＳｉＯ2をＣＶＤ法で１μｍ堆積し、さらに６０１ｂのＡｌをスパッタ法で０．５μｍ堆積した後にレジストおよび、レジスト上のＳｉＯ2、Ａｌをウェットエッチングで除去した後（リフトオフ法）、図１５（ｃ）に示すように凹部に６０１ｂのＡｌメッキを行い、図１５（ｄ）に示すように、その上に正側金属パターン１０２、負側金属パターン１０３を形成することで、作ることができる。
【０１１０】
本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体６０１ａと６０１ｂを併せた全体のサイズを、長さ２ｍｍ×幅１．５ｍｍ×高さ０．２ｍｍとし、６０１ｂのみの大きさは長さ２ｍｍ×幅０．７ｍｍ×高さ０．１ｍｍとし、ハンダ間の距離を５０μｍ、ハンダの厚さを１μｍとした。
【０１１１】
また、６０１ａ、６０１ｂは放熱部となるので、放熱効率を高くするため、厚さが２０μｍ以上あるのが好ましい。６０１ｃの膜厚は、６０１ａと６０１ｂの間の絶縁性を保てるだけの膜厚があればよく、例えばＳｉＯ2では最低０．１μｍ程度あれば十分である。絶縁耐厚の大小は、絶縁膜の種類、膜質により異なるため、必要最低限の膜厚は、使用する膜により適宜変更される。
【０１１２】
次に、実施の形態５と同様にして、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程を行った。工程の各過程におけるサブマウント積載面温度Ｔの変化（温度プロファイル）は実施の形態５で説明したのと同様である。
以上で、本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【０１１３】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、熱伝導率の異なるサブマウント基体を用いて、ハンダの固まる速度を正電極側と負電極側で異ならせることにより、固化の際に接着面毎にかかる力のバランスを保ちつつ、接着面にかかる力を分散させているので、従来の技術の問題点が以下のように、解消されている。
【０１１４】
上記実施の形態５及び図１１で記した、過程Ｂにおいて融解したハンダのうち、発光部に隣接するハンダ５０４のみが、ｔ１秒で固化する。このとき、ハンダ５０５は、まだ、融解しているので、従来の技術において問題となったような、両方のハンダが同時に固化しようとすることに伴う、各接合面毎に加わる力のアンバランスが生じない。これにより、半導体レーザチップは、ハンダ５０４の固化に伴って、動くことなく固定される。よって、その後、ハンダ５０５が固化する際にチップがずれてしまうこともなく、結果として、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【０１１５】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の、偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。さらに、先にハンダ５０４側が固定された後、ハンダ５０５側の固定に至るまでの間に、チップに引き起こされる歪みが緩和されている。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【０１１６】
本実施の形態についても実施の形態５と同様に、半導体レーザチップにおいて、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【０１１７】
また、本実施の形態の半導体レーザ装置では、発光部に隣接した電極が正電極である。レーザーチップの温度上昇による特性劣化を押さえるためには発光部に隣接した正電極からの放熱が良好な方がこのましい。そのため、正電極に接するハンダ５０４が、熱伝導率の大きい方のサブマウント基体に配置されている方が好ましい。さらに、正電極と負電極とで電気抵抗率が異なる場合はそれによっても各電極での発熱量が異なるため、その点も考慮するのが好ましい。
【０１１８】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置におけるサブマウント基体６０１ａおよび６０１ｂを同一の材料で構成した、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビームの中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９８％だったのに対し、対照半導体レーザ装置においては、７５％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、５ｍＷ、６０℃（初期電流８０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約７０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。このように、従来の技術を用いた半導体レーザ装置と比較して、ダイボンディング工程の生産性の向上と、装置寿命特性の向上が確認された。
【０１１９】
また、本実施の形態のサブマウントによれば、従来の技術のものと比較して、半導体レーザ装置の生産性を向上せしめ、装置寿命特性を改善させる効果を奏する。本実施の形態においては、サブマウント基体６０１ａおよび６０１ｂともに導電体を用いているため、金属パターンを兼ねることも可能であるし、さらにはマウント部材のレーザーチップに面した側からだけではなく、側面や裏面からもステム、パッケージ、外部リード等へ直接接続が可能となり、放熱効率のアップやシステム全体の簡略化へつながる。また、一般的に導電体には熱伝導率の高い金属が多いため、材料選択の幅が広がり、より最適な材料を選ぶことができる。
【０１２０】
［実施の形態８］
本発明に密接に関連する参考的な実施の形態８によれば、実施の形態７のバリエーション実施の形態７のサブマウント基体以外にも、異なる熱伝導率をもった導電体材料を組合わせた、図１６（ａ）、（ｂ）に示すような形のサブマウント基体を用いても同様の効果が得られる。
【０１２１】
まず、図１６（ａ）のサブマウント基体は熱伝導率の異なる立方体あるいは直方体の二種類の導電体を絶縁体６０１ｃを介して一面で接合させたものである。この場合、図１４に比べ、６０１ｂの表面積を大きくできるので、熱を効果的に発散することができる。これは、各材料を接着剤で接着してもよいし、一方の材料の上に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を用いて堆積してもよい。本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体６０１ａには導電体であるＣｕを用い、サブマウント基体６０１ｂにはＣｕより熱伝導率が低い導電体であるＦｅを用い、絶縁体６０１ｃにはＳｉＯ2を用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｍｏ（０．１μｍ）、導電性接着剤としてハンダ５０４および５０５には融点が１５６℃であるＩｎハンダを用いた。また本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体６０１ａ、６０１ｂの大きさはそれぞれ長さ２ｍｍ×幅１ｍｍ×厚さ０．２ｍｍとし、６０１ａまたはｂの一面にＣＶＤ法でＳｉＯ2膜を１μｍ堆積した後、接着剤で接着した。この接着剤が十分な絶縁性を持つ場合には、６０１ｃを兼ねる事も可能である。
【０１２２】
また、図１６（ｂ）のサブマウント基体は、６０１ｂが６０１ｃを介して６０１ａの裏面まで覆う場合である。この場合、図１４に比べ６０１ｂの表面積を大きくできるので、熱を効果的に発散することができる。これは、熱伝導率の異なる各材料を接着剤で接着してもよいし、一方の材料の上に、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタ法、メッキ法、熱転写法、印刷法、焼結法等の公知技術を用いて堆積してもよい。本実施の形態で一例として、サブマウント基体６０１ａには導電体であるＣｕを用い、サブマウント基体６０１ｂにはＣｕより熱伝導率が低い導電体であるＦｅを用い、絶縁体６０１ｃにはＳｉＯ2を用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｍｏ（０．０３μｍ）、ハンダ５０４および５０５には融点が１５６℃であるＩｎハンダを用いた。また本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体６０１ａは長さ２ｍｍ×幅１．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの上に、長さ２ｍｍ×幅０．７ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの凹部を持ち、６０１ｂは６０１ａ上の凹部から裏面にかけて厚さ約０．１ｍｍで覆うものとする。６０１ａ上の凹部はドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング手段、また物理的に研削する手段等の公知技術を用いて形成し、その凹部から裏面にかけてＣＶＤ法でＳｉＯ2膜１μｍを堆積した後、ＳｉＯ2表面を導電化処理（銀ペースト塗布等）をした後、Ｆｅメッキにより６０１ｂを形成する。
【０１２３】
また、６０１ａ、６０１ｂは放熱部となるので、放熱効率を高くするため、厚さが２０μｍ以上あるのが好ましい。６０１ｃの膜厚は、６０１ａと６０１ｂの間の絶縁性を保てるだけの膜厚があればよく、例えばＳｉＯ2では最低０．１μｍ程度あれば十分である。絶縁耐厚の大小は、絶縁膜の種類、膜質により異なるため、必要最低限の膜厚は、使用する膜により適宜変更される。
【０１２４】
本実施の形態においては、サブマウント基体に導電体を用いているので、金属パターンを兼ねることも可能であるし、さらにはマウント部材のレーザーチップに面した側からだけではなく、側面や裏面からもステム、パッケージ、外部リード等へ直接接続が可能となり、放熱効率のアップやシステム全体の簡略化へつながる。
【０１２５】
上記、図１４、図１６においては、サブマウント基体の表面がほぼ平面であるため、対面するレーザーチップの正および負の電極がほぼ平面上にある場合に容易にダイボンドできるが、もし対面するレーザーチップの正負の電極に高低差がある場合には、６０１ａまたは６０１ｂの厚さによって調整することが可能である。
【０１２６】
また、実施の形態５〜８における温度プロファイルを図１２で説明したが、これは、理想的な温度変化を示したものであって、実際には、過程Ｂで厳密に一定温度が保持される必要があるものでもなく、それぞれの過程で徐々に温度変化があるようなプロファイルであってもかまわない。
【０１２７】
上記実施の形態７、８においては、サブマウントの１０１ａと１０１ｂを熱伝導率の異なる金属で形成したが、絶縁膜１０１ｃの熱伝導率や厚さを考慮すれば、熱伝導率の同じ金属で形成した場合にも、本発明と同様の効果が得られる。
【０１２８】
例えば、図１４や図１６（ｂ）において、１０１ａと１０１ｂに銅を用い、１０１ｃとして銅の千分の一程度の熱伝導率であるアニリン樹脂やエポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂（いずれも熱硬化性樹脂）を厚さ１００μｍ形成した場合、正電極１０１ａにおける熱伝導は不電極側の１０１ｂより大きくなるため、正、負電極側での導電性接着剤の固化するタイミングがずれることとなる。この場合、金属と絶縁物の熱伝導率の比は、大きい方が固化のタイミングをずらしやすいため好ましく、１０以上あるのが好ましい。同様に絶縁物の膜厚が厚い方が好ましく、１０〜１５０μｍあるのが好ましい。
【０１２９】
さらに加えて、１０１ａと１０１ｂの大きさを、１０１ａが１０１ｂに比べて十分大きくしてやることで、放熱効果に差を生じさせれば、より大きな効果が得られる。
【０１３０】
本方法は前記熱伝導率の異なる金属を用いる場合にもより効果を高めるために有効である。
【０１３１】
〔実施の形態９〕
図１７は、本発明に密接に関連する参考的な実施の形態９の半導体レーザ装置を示す断面図である。これは、実施の形態５の図８に記載の装置において、サブマウントの表面に溝が形成されている点、及び導電性接着剤が異方導電性樹脂である点が異なる。図において、７０は、本実施の形態の半導体レーザ装置、７００はサブマウント、７０３は実施の形態５のサブマウントの積載面上の金属パターン間に設けられた溝、７０２は異方導電性樹脂であり、その他実施の形態５と同様の部分については図８と同一の符号で示した。
【０１３２】
本実施の形態においては、実施の形態５と同様にサブマウント基体７０１ａには絶縁体であるＡｌＮを用い、サブマウント基体７０１ｂにはＡｌＮより熱伝導率が低い絶縁体であるＡｌ2Ｏ3を用い、正側金属パターン１０２および負側金属パターン１０３には、Ａｕ（０．１μｍ）／Ｐｔ（０．１μｍ）／Ｔｉ（０．１μｍ）（Ａｕ  オン  Ｐｔ  オン  Ｔｉ、以下同様）、異方導電性接着剤として７０２には異方導電性樹脂を用いた。本実施の形態においては、一例として、サブマウント基体７０１ａと７０１ｂ全体のサイズを、長さ２ｍｍ×幅１．５ｍｍ×高さ０．２ｍｍとし、７０１ｂのみの大きさは長さ２ｍｍ×幅０．７ｍｍ×高さ０．１ｍｍとし、異方導電性樹脂の厚さを１μｍとした。また、溝のサイズは、深さ０．１ｍｍ、幅０．１ｍｍとした。
【０１３３】
ここで、導電性樹脂を異方性とするために、本実施の形態においては、熱硬化性エポキシ樹脂の中に、Ａｇ粒子を数ないし数１０ｗｔ％配合したものを用いた。これにより、異方導電性樹脂は、荷重を加えずに硬化した場合、金属粉が分散するので、絶縁性となり所定の荷重を加えて硬化した場合、金属粉同士が接触するので、導電性となる。樹脂の硬化温度は１８０℃程度とした。
【０１３４】
本実施の形態についても実施の形態５と同様に、半導体レーザチップにおいて、正電極が発光部に隣接する側の電極となり、負電極がその反対側の電極に相当する。また、サブマウントにおいては、正側金属パターンが、正電極に対向する導電膜パターンとなり、負側金属パターンが負電極に対向する導電膜パターンに相当する。
【０１３５】
また、本実施の形態の半導体レーザ装置では、発光部に隣接した電極が正電極である。レーザーチップの温度上昇による特性劣化を押さえるためには発光部に隣接した正電極からの放熱が良好な方がこのましい。そのため、正電極が、熱伝導率の大きい方のサブマウント基体に対応して配置されている方が好ましい。さらに、正電極と負電極とで電気抵抗率が異なる場合はそれによっても各電極での発熱量が異なるため、その点も考慮するのが好ましい。
【０１３６】
次に、本実施の形態の半導体レーザ装置を製造するためのダイボンディング工程を行った。工程の各過程におけるサブマウント積載面温度Ｔの変化（温度プロファイル）を図１８に示す。ここで、Ｔは異方導電性樹脂の温度に一致している。
【０１３７】
あらかじめ、図９に示されたのと同様ではあるが、上記溝が設けられたサブマウントを準備する。
まず、サブマウント電極上に上記異方導電性樹脂を配置する。ただし、この段階で、樹脂は未硬化である。次に図２に示した半導体レーザチップを、適切にアライメントし、レーザチップ電極形成面とサブマウント積載面とが突き合わされるように、サブマウント上に積載し、樹脂が拡がった。このとき、樹脂の粘度等によっては、正電極側と負電極側とが接触しない場合もあるが、本実施の形態では図１７に示されるように、正電極側および負電極側の樹脂が接触し、溝内に入り込んだ例で説明する。
【０１３８】
〈過程Ａ〉レーザチップに３０ｇの荷重を加えつつ、サブマウントの温度を上昇させた。まず、実線で示すように、熱伝導率が高いサブマウント基体７０１ａ上の異方導電性樹脂がｔ１秒で硬化温度Ｔｓ＝１８０℃に達し、硬化する。
〈過程Ｂ〉荷重を加えるのをやめ、加熱を続ける。次に熱伝導率が低いサブマウント基体７０１ｂ上の異方導電性樹脂がｔ２秒で硬化温度Ｔｓに達し、硬化する。この後硬化温度より若干高い温度Ｔｐ＝２００℃で３０秒保持し、硬化反応を完全に進行させた。
〈過程Ｃ〉室温に近い適当な温度まで冷却されたところで、ダイボンディング工程を、終了した。
以上により、本実施の形態の半導体レーザ装置が完成した。
【０１３９】
本実施の形態の半導体レーザ装置は、ハンダに替えて、異方導電性樹脂を用いたので、従来の技術の問題点が実施の形態５の場合と同様、以下の如く解消されている。
【０１４０】
上記過程において熱伝導率の低い材料のサブマウント基体７０１ｂに接する側の異方導電性樹脂が固化する際には、既に、熱伝導率の高い材料のサブマウント基体７０１ａに接する側の異方導電性樹脂が硬化しており、よって、半導体レーザチップは、第１の導電性樹脂の固化に伴って動くことがない。つまり、ハンダ冷却の途中でレーザチップが動き、アライメントずれが発生してしまう従来の技術第１の問題が回避される。
【０１４１】
また、従来の技術において、両ハンダが同時に固化する際の、予測できないそれぞれの接着面に加わる力の偶然の集中によって、ブリッジ状にサブマウントに固定される半導体レーザチップに大きな熱歪みが加わることも無い。結果として、半導体レーザチップに大きな応力・熱歪みが発生してしまう従来の技術における第２の問題点が回避される。
【０１４２】
さらに、半導体レーザチップの正負電極がほぼ同一面上にある場合に限らず、発光層に隣接する側と逆側の電極（負電極）が窪んだ面上に設けられていても良い。特に、本実施の形態では、電極の接続に、導電性樹脂を用いたので、正電極側と負電極側で、異なる硬度の導電性樹脂を用いれば、窪みが大きくても、確実に電気的導通を確保することができるようになる。
【０１４３】
また、特に、本実施の形態の半導体発光素子においては、異方導電性樹脂を用い、サブマウント金属膜パターン間に溝を設けたので、樹脂の溝上の領域には荷重が加わらず絶縁性であり、金属パターン上の領域には荷重が加わり導電性となる。よって、負電極と負側金属パターン間には、電気的な導通が確保されるが、図１７に示される如く、たとえ樹脂が正電極等と接触したとしても、ショートすることがない。よって、ダイボンディング工程における、ショート発生による生産性の低下を防止することができる。
【０１４４】
比較のために、本実施の形態の半導体レーザ装置におけるサブマウント基体７０１ａおよび７０１ｂを同一の材料で構成した、対照半導体レーザ装置を作製した。サブマウントの端面垂直方向から±２°以内にレーザビーム中心がくることをダイボンディング工程の位置ずれに関する良品条件と規定したとき、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、良品の得られる率が９８％だったのに対し、対照半導体レーザ装置においては、７５％であった。また、それぞれの半導体レーザ装置に、５ｍＷ、５０℃（初期電流５０ｍＡ程度）の条件での通電試験を１０００時間行ったところ、前者では、駆動電流の上昇がほとんど見られなかったのに対し、後者では、約３０％の装置で駆動電流値の２０％以上の上昇が観察された。このように、従来の技術を用いた半導体レーザ装置と比較して、ダイボンディング工程の生産性の向上と、装置寿命特性の向上が確認された。
【０１４５】
本実施の形態においては、実施の形態５に示した、図８及び９の構造のマウント部材を用いて説明したが、これを、実施の形態６〜８で示した図１３、１４、１６の様な、他のマウント部材と置き換えても同様の効果が得られる。
【０１４６】
以上、実施の形態５ないし９によって、本発明に関連する構成を特定の例を挙げて説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、当然ながら、各構成要素をそれぞれ用途を同じくする材料に置換し得るし、他の技術を組み合わせて用いることもできる。
【０１４７】
絶縁性サブマウント基体は、上述の材料以外にも、ダイヤモンド、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＢｅＯ等の他の絶縁材料や、さらには、ダイヤモンド／Ｓｉ、ＳｉＯ2／Ｓｉに代表されるように、それら各絶縁材料の積層構造からなる、他の絶縁性サブマウント基体に置き換えることができる。
導電性サブマウント基体としては、上述の材料以外にも、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＣｕＷ、Ｍｏ等の材料や、それら各物質の積層構造を用いることができる、
上述の半導体レーザチップは、図２に示した特定の例に限られるものではなく、基板としてＧａＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、、ＳｉＯ2／サファイア等の他の材料を用いる等の変更が可能であり、また、半導体成長層の材料系として、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＣｄＺｎＳｅ系等の他のもの用いることも可能である。また、半導体レーザチップを、ＬＥＤ、スーパールミネッセンスダイオード等の他の発光素子チップにも置換し得る。
【０１４８】
また、上記実施の形態５ないし９のサブマウントにおいて、各導電性接着剤および各金属パターンの形状を、図９に特定の例で示したが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜変更され得るものである。例えば、必ずしも、金属パターンがサブマウントのほぼ全面を覆うように設けられる必要はない。また、サブマウント積載面上に、さらに、ワイヤボンディング用のパッド部を設けることや、ダイボンディング時の位置合わせのための印を設けることは、当業者には、容易に想定し得る事項である。あるいは、いわゆるマルチビームレーザのように、３以上の電極を有する半導体レーザチップを積載した半導体レーザ装置にも、上記原理に基づいて、本発明を応用することは、当業者にとって容易に想定し得る。
【０１４９】
さらに、ハンダ層とサブマウント基体との間には、公知のごとく、種々の膜を介在させることが可能であり、例えば、サブマウントとハンダ間の密着性を向上させるための膜、サブマウントとハンダ間の反応を防止するための膜、さらには、これらの膜の間の密着性を高めたり、酸化を防止するための膜が適宜積層形成させてもよい。上記実施の形態に示した金属パターンに置換し得るものとして、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ、Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｍｏ、Ａｕ／Ｐｔ／Ｃｒ、Ａｕ／Ｍｏ／Ｔｉ等も用いることが可能である。導電性接着層、絶縁膜、ボンディングパッド、サブマウント基体相互の間にも、同様の目的で、種々の膜を介在させることが想定される。
【０１５０】
またさらに、図８、９、１３、１４、１６に示されたサブマウントの構成によれば、ハンダ５０４とハンダ５０５との間のスペースには、特別の構造は設けられていないが、ここに、ダイボンディング工程時のショートを防止したり、アライメントずれを防止するために、溝・梨地面・樹脂突起・絶縁体突起等の構造物を設けても良い。
【０１５１】
上述の実施の形態５ないし９においては、半導体レーザ素子用サブマウントについて説明したが、本発明の適用は、これに限られるものでなく、発光素子チップのマウント部材全般に適用できる。すなわち、任意のマウント部材において、発光素子チップのダイボンディングされる部分が、上述の各実施の形態と同様の構成であれば、他の発光素子チップ用マウント部材においても上述同様の効果を奏することは、明白である。したがって、発光素子チップを、サブマウントを用いず直接ステム、フレーム、もしくはパッケージに積載する場合においては、このステム、フレームもしくはパッケージに、上記本発明に関連する構成を適用することができる。
【０１５２】
【発明の効果】
本発明によれば、上記構成により、ダイボンディング工程時におけるアライメントずれが防止され、また、ダイボンディング工程により引き起こされる半導体発光素子チップ内部の応力・熱歪みを削減できる。これにより、半導体発光装置のダイボンディング工程歩留まりが改善され、また、寿命特性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の半導体レーザチップを示す、模式断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のサブマウントを示す、模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１のダイボンディング工程における温度プロファイルを示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２のダイボンディング工程における温度プロファイルを示すグラフである。
【図６】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態３の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図７】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態４の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図８】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態５の半導体レーザ装置（本発明のサブマウントを含む）を示す、模式断面図である。
【図９】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態５のサブマウントを示す、模式図である。
【図１０】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態５のサブマウントの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１１】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態５のサブマウントの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の実施の形態のダイボンディング工程における温度プロファイルを示すグラフである。
【図１３】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態６の半導体レーザ装置を示す、模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態７の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図１５】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態７のサブマウントの製造方法を示すフローチャート図である。
【図１６】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態８の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図１７】本発明に密接に関連する参考的な実施の形態９の半導体レーザ装置を示す、模式断面図である。
【図１８】本発明に密接に関連する参考的なの実施の形態９のダイボンディング工程における温度プロファイルを示すグラフである。
【図１９】従来の技術の半導体レーザ装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１０、３０、４０、５０、６０、７０ 半導体レーザ装置
１００、３００、４００、５００、６００、７００ サブマウント
１０１、５０１ａ、５０１ｂ、６０１ａ、６０１ｂ、７０１ サブマウント基体
１０２ 正側金属パターン
１０３ 負側金属パターン
１０４ 第１のハンダ
１０５ 第２のハンダ
２００ ＧａＮ系半導体レーザチップ
２０１ サファイア基板
２０２ 半導体成長層
２０３ 正電極
２０４ 負電極
３０１ 導電性樹脂
４０１ 溝
４０２ 異方導電性樹脂
５０４、５０５ ハンダ
６０１ｃ 絶縁体
６０６ フォトレジスト
７０２ 異方導電性樹脂
７０３ 溝
【図１】
0004141549.tif 000003
【図２】
0004141549.tif 000004
【図３】
0004141549.tif 000005
【図４】
0004141549.tif 000006
【図５】
0004141549.tif 000007
【図６】
0004141549.tif 000008
【図７】
0004141549.tif 000009
【図８】
0004141549.tif 000010
【図９】
0004141549.tif 000011
【図１０】
0004141549.tif 000012
【図１１】
0004141549.tif 000013
【図１２】
0004141549.tif 000014
【図１３】
0004141549.tif 000015
【図１４】
0004141549.tif 000016
【図１５】
0004141549.tif 000017
【図１６】
0004141549.tif 000018
【図１７】
0004141549.tif 000019
【図１８】
0004141549.tif 000020
【図１９】
0004141549.tif 000021