(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子の駆動効率および放熱性が高く、長期にわたって安定的にレーザ光を発生する半導体レーザ装置、およびかかる半導体レーザ装置を備える光部品を提供すること。【解決手段】半導体レーザ装置１は、サブマウント（基台）２と、サブマウント２上に設けられた半導体レーザ素子５とを有している。そして、半導体レーザ素子５のｐ側電極４０３およびｎ側電極４０４と、サブマウント２の各導電パターン２１、２２との間が、接合膜８を介して接合されている。この接合膜８は、金属原子と、金属原子と結合する酸素原子と、これらに結合する脱離基とを含み、接合膜８の少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、表面付近に存在する脱離基が脱離し、これにより接合膜８の表面に発現した接着性によって、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合している。また、接合膜８は優れた導電性および熱伝導性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部を備える基台と、
該基台上に載置され、基板と半導体層と電極とを備える半導体レーザ素子とを有し、
前記導電部と前記電極とが、接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したことにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記導電部と前記電極とを接合していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記脱離基は、前記接合膜の表面付近に偏在している請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種である請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものである請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３である請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
導電部を備える基台と、
該基台上に載置され、基板と半導体層と電極とを備える半導体レーザ素子とを有し、
前記導電部と前記電極とが、接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したことにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記導電部と前記電極とを接合していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものである請求項７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものである請求項８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項８または９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成される請求項８ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記脱離基は、アルキル基である請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記有機金属材料は、金属錯体である請求項８ないし１２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種である請求項７ないし１３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３である請求項７ないし１４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記導電部は、前記接合膜と同様のもので構成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記接合膜は、前記導電部を覆うように設けられている請求項１ないし１５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１８】
前記接合膜は、前記半導体レーザ素子の前記電極を覆うように設けられている請求項１ないし１７のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１９】
前記半導体レーザ素子は、前記電極として、ｐ側電極およびｎ側電極を備えており、かつ、前記基台は、電気的に独立した２つの前記導電部を有しており、
前記ｐ側電極および前記ｎ側電極は、それぞれが前記接合膜を介して、前記各導電部と接合されている請求項１ないし１８のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２０】
前記基台は、放熱体としての機能を有する請求項１ないし１９のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２１】
前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２２】
前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項２１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項２３】
前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし２２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２４】
前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしている請求項１ないし２３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２５】
前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われる請求項１ないし２４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２６】
前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線である請求項２５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項２７】
前記加熱の温度は、２５〜１００℃である請求項２５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項２８】
前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａである請求項２５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項２９】
前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われる請求項２５ないし２８のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項３０】
請求項１ないし２９のいずれかに記載の半導体レーザ装置を備えることを特徴とする光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置および光部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置は、活性層と呼ばれる半導体層において光を増幅することにより、単色で位相が整った光であるレーザ光を発生させる。このレーザ光は、指向性・干渉性・単色性に優れ、かつ高いエネルギー密度をもっているため、このようなレーザ光の特性を利用し、半導体レーザ装置は、光ディスクの記録・再生から光ファイバによる情報通信まで、種々の電子機器に応用されている。
【０００３】
半導体レーザ装置は、一般に、基板上に半導体層が成膜されてなる半導体レーザ素子と、この素子を搭載するサブマウント（基台）とを有している。サブマウントの素子搭載面には、あらかじめ導電パターン（導電部）が形成されており、この導電パターンと半導体レーザ素子の電極とを電気的に接続することにより半導体レーザ装置が構成されている。
ここで、導電パターンと半導体レーザ素子の電極との間は、従来、導電性接着剤によって電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、サブマウントに対して半導体レーザ素子を固定するとともに、導電パターンを介して半導体レーザ素子の電極に電圧を印加することができる。
【０００４】
また、駆動中の半導体レーザ素子は、多量の熱を発生させる。この熱が半導体レーザ素子に蓄積されると、レーザ光の発生効率が低下するため、サブマウントを放熱体として半導体レーザ素子を放熱させることが必要となる。
しかしながら、導電性接着剤は導電性が低く、電気抵抗が比較的大きい。このため、導電性接着剤における電気的損失が大きく、半導体レーザ装置の駆動効率が低下する。また、導電性接着剤は、熱伝導性も低く、これにより熱抵抗が比較的大きい。このため、半導体レーザ素子の熱がサブマウント側に移動し難く、放熱が不十分になることが問題になっている。また、熱影響により、導電性接着剤が経時的に変質・劣化するおそれもある。その結果、導電性接着剤の接着機能が損なわれることが懸念される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２０２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、半導体レーザ素子の駆動効率および放熱性が高く、長期にわたって安定的にレーザ光を発生する半導体レーザ装置、およびかかる半導体レーザ装置を備える光部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の半導体レーザ装置は、導電部を備える基台と、
該基台上に載置され、基板と半導体層と電極とを備える半導体レーザ素子とを有し、
前記導電部と前記電極とが、接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したことにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記導電部と前記電極とを接合していることを特徴とする。
これにより、半導体レーザ素子の駆動効率および放熱性が高く、長期にわたって安定的にレーザ光を発生する半導体レーザ装置が得られる。
【０００８】
本発明の半導体レーザ装置では、前記脱離基は、前記接合膜の表面付近に偏在していることが好ましい。
これにより、接合膜に金属酸化物膜としての機能を好適に発揮させることができる。すなわち、接合膜に、接合膜としての機能の他に、熱伝導性および耐熱性等の特性に優れた金属酸化物膜としての機能を好適に付与することができる。
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置では、前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた熱伝導性および耐熱性を発揮するものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１０】
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものであることが好ましい。
かかる構成の接合膜は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜は、電極に対して特に強固に接合するとともに、導電部に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、半導体レーザ素子と基台とを強固に接合することができる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、半導体レーザ素子と基台とをより確実に接合することができる。
【００１１】
本発明の半導体レーザ装置は、導電部を備える基台と、
該基台上に載置され、基板と半導体層と電極とを備える半導体レーザ素子とを有し、
前記導電部と前記電極とが、接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与したことにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離することにより、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記導電部と前記電極とを接合していることを特徴とする。
これにより、半導体レーザ素子の駆動効率および放熱性が高く、長期にわたって安定的にレーザ光を発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものであることが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜を成膜することができる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものであることが好ましい。
これにより、基台上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜を形成することができる。
【００１３】
本発明の半導体レーザ装置では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で接合膜を成膜することができる。
【００１４】
本発明の半導体レーザ装置では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１５】
本発明の半導体レーザ装置では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて接合膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に接合膜を形成することができる。
【００１６】
本発明の半導体レーザ装置では、前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた熱伝導性および耐光性を発揮するものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜の安定性が高くなり、半導体レーザ素子と基台とをより確実に接合することができる。また、接合膜を優れた熱伝導性および耐光性を発揮するものとすることができる。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置では、前記導電部は、前記接合膜と同様のもので構成されていることが好ましい。
これにより、接合膜同士の界面で接合膜の一体化が促進され、半導体レーザ素子と基台との接合がより強固なものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、前記導電部を覆うように設けられていることが好ましい。
接合膜は、耐酸化性が比較的高いため、接合膜によって導電部が覆われていることにより、導電部が大気中の酸素や水分等の影響を受け難くなり、導電部の耐酸化性が高くなる。
【００１８】
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、前記半導体レーザ素子の前記電極を覆うように設けられていることが好ましい。
接合膜は、耐酸化性が比較的高いため、接合膜によって電極が覆われていることにより、電極が大気中の酸素や水分等の影響を受け難くなり、電極の耐酸化性が高くなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記半導体レーザ素子は、前記電極として、ｐ側電極およびｎ側電極を備えており、かつ、前記基台は、電気的に独立した２つの前記導電部を有しており、
前記ｐ側電極および前記ｎ側電極は、それぞれが前記接合膜を介して、前記各導電部と接合されていることが好ましい。
これにより、半導体レーザ素子を基台に簡単に実装することができる。
【００１９】
本発明の半導体レーザ装置では、前記基台は、放熱体としての機能を有することが好ましい。
これにより、基台を介して半導体レーザ素子からの熱を効率よく放熱することができる。その結果、熱による半導体レーザ素子の機能低下（例えば、発光効率の低下、発振波長の変化、変質、劣化等）を確実に防止することができる。
【００２０】
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、接合膜は、半導体レーザ素子を基台に対して、化学的結合に基づいて確実に接合可能なものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、接合膜に対して、半導体レーザ素子をより確実に接合することが可能となる。
【００２１】
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、半導体レーザ素子と基台の位置精度が著しく低下するのを防止しつつ、基板と基台とをより確実に接合することができる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、流動性を有する液状または粘液状の接着剤に比べて、接着層（接合膜）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、接合膜を用いて得られる半導体レーザ装置の寸法精度は、接着剤を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。このため、基台に対して半導体レーザ素子の位置精度（例えば平行度等）を高めることができる。その結果、基台やその外側に設けられる匡体に対して光軸の位置精度が高い半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２２】
本発明の半導体レーザ装置では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜に接着性を発現させることができる。
【００２３】
本発明の半導体レーザ装置では、前記加熱の温度は、２５〜１００℃であることが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜に対する半導体レーザ素子の接合がより確実なものとなる。
本発明の半導体レーザ装置では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて、半導体レーザ素子および基台に損傷等が生じるのを防止しつつ、接合膜に、半導体レーザ素子との十分な接着性が発現する。
【００２４】
本発明の半導体レーザ装置では、前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
本発明の光部品は、本発明の半導体レーザ装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い光部品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の半導体レーザ装置および光部品を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜半導体レーザ装置＞
まず、本発明の半導体レーザ装置について説明する。この半導体レーザ装置は、接合膜を有しているが、以下では、この接合膜をＩの構成である場合とIIの構成である場合とに分けて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の半導体レーザ装置の実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す半導体レーザ装置の縦断面図、図３は、図１に示す半導体レーザ装置が備える、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図４は、図１に示す半導体レーザ装置が備える、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図５は、Ｉの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図６は、図５に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図、図７は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図８は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図９は、IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図８中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００２７】
図１に示す半導体レーザ装置１は、サブマウント（基台）２と、サブマウント２上に設けられた半導体レーザ素子５とを有している。半導体レーザ素子５は、基板３と、基板３上に設けられた発光部４とを備えており、半導体レーザ素子５の下面とサブマウント２との間が接合膜８を介して接合されている。以下、半導体レーザ装置１の各部の構成について詳述する。
【００２８】
サブマウント２は、半導体レーザ素子５を支持する基台であり、絶縁性の基体２０と、その表面に設けられた２つの導電パターン（導電部）２１、２２とを有する。これらの導電パターン２１、２２は、互いに電気的に独立している。このような構成により、半導体レーザ素子５をサブマウント２に簡単に実装することができる。
また、サブマウント２上に半導体レーザ素子５を搭載したとき、この導電パターン２１、２２の一部が半導体レーザ素子５の端からはみ出すようになっている。このはみ出した導電パターン２１、２２と図示しない電源とをボンディングワイヤを介して電気的に接続することにより、半導体レーザ素子５に駆動電力が供給されるようになっている。
【００２９】
基体２０は、熱伝導性の高い材料で構成されているのが好ましい。熱伝導性の高い材料で構成された基体２０は、熱抵抗が低いため、この基体２０を介して半導体レーザ素子５からの熱を効率よく放熱することができる。これにより、熱による半導体レーザ素子５の機能低下（例えば、発光効率の低下、発振波長の変化、変質、劣化等）を確実に防止することができる。
このように絶縁性を有し、かつ熱伝導性の高い材料としては、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等の各種セラミックス材料、石英ガラス等の各種ガラス材料、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられる。
【００３０】
また、基体２０の表面に設けられた２つの導電パターン２１、２２は、各種成膜方法により形成される。
各導電パターン２１、２２を形成する方法としては、例えば、導電性材料を各種印刷法、スパッタ法、ＣＶＤ法のような各種蒸着法、各種めっき法、各種熱転写法等により供給する成膜方法、導電ペーストを用いた各種メタライズ法等が挙げられる。
サブマウント２の上面には、半導体レーザ素子５が接合膜８を介して接合されている。なお、接合膜８の構成については、後に詳述する。
【００３１】
次に、半導体レーザ素子５について説明する。
半導体レーザ素子５は、前述したように、基板３と、発光部４とを備えている。
基板３は、発光部４を支持する基板である。
基板３には、その上に設けられる発光部４と格子定数が近いものが用いられる。基板３上には、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等の成膜方法により発光部４を成膜するが、基板３と発光部４との間で格子定数が近ければ、欠陥が少なく、特性に優れた発光部４を確実に形成することができる。
【００３２】
このような基板３としては、例えば、サファイア基板、窒化ガリウム基板、ガリウムヒ素基板、シリコン基板または炭化シリコン基板等が好ましく用いられる。
以下、発光部４について説明するが、ここでは、発光部４として窒化ガリウム（ＧａＮ）系の半導体層を用いた場合を例に説明する。
発光部４は、基板３側から、ＧａＮからなるバッファ層４１０、ｎ−ＧａＮ層４１１、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２、多層のＩｎＧａＮからなる活性層４１３、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４、ｎ−ＡｌＧａＮブロック層４１５、およびｐ−ＧａＮキャップ層４１６がこの順で積層されてなる半導体層４１を有している。
【００３３】
また、半導体層４１の一部には、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６からｎ−ＧａＮ層４１１に達する溝４０２が設けられており、これにより、各層４１２〜４１６が２つに分割されている。また、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６の下面にはｐ側電極４０３が設けられており、一方、ｎ−ＧａＮ層４１１の溝４０２内に露出した部分に接触するようにｎ側電極４０４が設けられている。さらに、溝４０２内には絶縁性材料４０５が充填されており、これによりｎ側電極４０４によって半導体層４１が短絡するのを防止することができる。
【００３４】
このうち、ｐ側電極４０３およびｎ側電極４０４は、半導体層４１に電圧を印加する部位である。
また、バッファ層４１０は、基板３に直接ｎ−ＧａＮ層４１１を形成した場合にｎ−ＧａＮ層４１１の結晶性が低下するため、それを防止するために設けられている。
また、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４は、活性層４１３の電子密度およびホール密度を高めるための層である。さらに、各クラッド層４１２、４１４には、活性層４１３に光を閉じ込める機能も有する。
【００３５】
また、活性層４１３は、注入されたキャリア（電子および正孔）が再結合し、この活性層のバンドギャップエネルギーに応じた波長の光を発生する層である。
なお、活性層４１３は、バンドギャップの小さい層（井戸層）をバンドギャップの大きい層（バリア層）によって挟み込んでなる複数層（量子井戸構造）で構成されていてもよい。かかる量子井戸構造によれば、活性層４１３における発光効率を高めることができる。
【００３６】
さらに、ｎ−ＡｌＧａＮブロック層４１５によって活性層４１３への電流が狭窄されることにより、活性層４１３への電流注入がより効率的に行われるようになる。その結果、閾値電流の低下と、発光効率の向上を図ることができる。
このような半導体層４１としては、例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等のIII族元素、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のV族元素を構成元素とする化合物半導体が挙げられる。具体的には、前述したＧａＮ系の他、ＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＣｄＺｎＳｅ系等が挙げられ、目的とするレーザ光の波長に応じて選択される。
【００３７】
また、ｐ側電極４０３およびｎ側電極４０４に用いる導電性材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｚｎ等を含む金属材料の薄膜が用いられる。
なお、ｐ側電極４０３とｎ側電極４０４に用いる導電性材料は、双方の仕事関数に基づいて適宜選択される。
【００３８】
以上のような構成の半導体レーザ装置１では、電源によって、ｐ側電極４０３とｎ側電極４０４との間に駆動電圧が印加されると、ｎ側電極４０４から電子がｎ−ＧａＮ層４１１を介してｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２に注入される。ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２に注入された電子は、層内を輸送されて活性層４１３に注入される。一方、ｐ側電極４０３から正孔がｐ−ＧａＮキャップ層４１６を介してｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４に注入される。ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４に注入された正孔は、層内を輸送されて活性層４１３に注入される。活性層４１３内では、注入された電子および正孔が再結合し、図２に示す発光点４０６近傍から光が発生する。
発生した光は、活性層４１３内において別の電子と正孔との再結合を促し（誘導放出）、光の増幅が行われる。増幅された光は活性層４１３内を往復し、最終的にレーザ光として外部に放射される。
【００３９】
以上説明したサブマウント２と半導体レーザ素子５との間は、接合膜８を介して接合されている。より詳細には、半導体レーザ素子５のｐ側電極４０３と、サブマウント２の導電パターン２１とが、接合膜８を介して接合されており、また、半導体レーザ素子５のｎ側電極４０４と、サブマウント２の導電パターン２２とが、接合膜８を介して接合されている。
本発明では、この接合膜８の構成に特徴を有し、優れた接着性、熱伝導性および耐光性を発揮するものである。具体的には、接合膜８としては、次のようなＩまたはIIの構成のものが用いられる。
【００４０】
以下、ＩおよびIIの構成の接合膜８について、それぞれ、詳述する。
I：  まず、Ｉの構成の接合膜８は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子と、これら金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基８０３とを含むものである（図３参照。）。換言すれば、接合膜８は、金属酸化物で構成される金属酸化物膜に脱離基８０３を導入したものと言うことができる。
【００４１】
このような接合膜８では、エネルギーが付与されると、脱離基８０３が接合膜８（金属原子および酸素原子の少なくとも一方）から脱離し、図４に示すように、接合膜８の少なくとも表面８５の付近に、活性手８０４が生じる。そして、これにより、接合膜８の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜８は、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間を高い寸法精度で強固に接合することができる。
【００４２】
また、接合膜８は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子とで構成されるもの、すなわち金属酸化物に脱離基８０３が結合したものであることから、接着剤のような有機材料を主成分とする膜よりも変形し難い強固な膜となる。このため、半導体レーザ装置１では、サブマウント２から半導体レーザ素子５が剥離するのを確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、接合膜８は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の接着剤に比べて、接着層（接合膜８）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、接合膜８を用いて得られる半導体レーザ装置１の寸法精度は、接着剤を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。このため、サブマウント２に対して半導体レーザ素子５の位置精度（例えば平行度等）を高めることができる。その結果、サブマウント２やその外側に設けられる匡体に対して光軸の位置精度が高い半導体レーザ装置１を得ることができる。
さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００４４】
なお、前述した脱離基８０３は、少なくとも接合膜８の表面８５付近に存在していればよく、また、接合膜８のほぼ全体に存在していてもよいし、接合膜８の表面８５付近に偏在していてもよい。脱離基８０３が表面８５付近に偏在する構成とすることにより、表面８５が確実な接着性を有する一方、表面８５以外の領域では脱離基８０３の含有率が低く、金属酸化物が支配的となるため、接合膜８に金属酸化物膜としての機能を好適に発揮させることができる。すなわち、接合膜８に、接合膜としての機能の他に、金属酸化物膜に由来する各種機能を好適に付与することができるという利点も得られる。
具体的には、Ｉの構成の接合膜８は、優れた導電性を有している。
【００４５】
この導電性は、金属酸化物の優れた導電性に由来するものである。この導電性により、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間を電気的に接続することができる。
また、後に詳述するが、接合膜８は極めて薄くしても十分な接合機能を発揮する。接合膜８の電気抵抗は、接合膜８の厚さに比例するため、接合膜８を薄くすることにより、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間の電気抵抗を十分に小さくすることができる。
【００４６】
さらに、接合膜８は、各電極４０３、４０４や各導電パターン２１、２２に対する密着性が高いことから、接合界面における接触抵抗の低減を図ることができる。このため、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間の電気的損失を抑制し、導電性をより高めることができる。
また、Ｉの構成の接合膜８は、優れた熱伝導性および耐光性を有している。
【００４７】
このうち、熱伝導性は、金属原子の優れた熱伝導性に由来するものである。このように、接合膜８が優れた熱伝導性を有していることにより、半導体レーザ素子５で生じた熱を、接合膜８を介してサブマウント２に効率よく伝熱することができる。その結果、効果的に排熱を行うことができ、半導体レーザ素子５が高温に曝されるのを防止することができる。また、接合膜８は耐熱性にも優れているため、半導体レーザ素子５が高温になったとしても、その熱影響で接合膜８が変質・劣化するのを防止することもできる。
【００４８】
一方、耐光性は、金属酸化物が化学的に安定であることに起因するものである。
接合膜８が優れた耐光性を有していることにより、半導体レーザ素子５からの光による接合膜８の変質・劣化が抑制される。これにより、接合膜８の熱伝導性の低下および接着性の低下を抑制することができる。
以上のような接合膜８の各種機能（接着性、熱伝導性、耐光性等）が好適に発揮されるように、金属原子が選択される。
【００４９】
具体的には、金属原子としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＴｉおよびＰｂ等が挙げられる。中でも、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）およびＳｂ（アンチモン）のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。接合膜８を、これらの金属原子を含むもの、すなわちこれらの金属原子を含む金属酸化物に脱離基８０３を導入したものとすることにより、接合膜８は、優れた接着性、熱伝導性および耐光性を発揮するものとなる。
【００５０】
より具体的には、金属酸化物としては、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウムスズ酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および二酸化チタン（ＴｉＯ２）等が挙げられる。
なお、金属酸化物としてインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を用いる場合には、インジウムとスズとの原子比（インジウム／スズ比）は、９９／１〜８０／２０であるのが好ましく、９７／３〜８５／１５であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
【００５１】
また、接合膜８中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と酸素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、金属酸化物の化学的安定性が高くなるため、接合膜８の安定性が高くなり、半導体レーザ素子５とサブマウント２とをより確実に接合することができる。また、接合膜８を優れた熱伝導性および耐光性を発揮するものとすることができる。
【００５２】
ここで、脱離基８０３は、前述したように、金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離することにより、接合膜８に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基８０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜８に確実に結合しているものが好適に選択される。
【００５３】
かかる観点から、脱離基８０３には、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種が好適に用いられる。かかる脱離基８０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基８０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜８の接着性をより高度なものとすることができる。
【００５４】
なお、上記の各原子で構成される原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基、アミノ基およびスルホン酸基等が挙げられる。
以上のような各原子および原子団の中でも、Ｉの構成の接合膜８では、脱離基８０３は、特に、水素原子であるのが好ましい。水素原子で構成される脱離基８０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基８０３として水素原子を備える接合膜８は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００５５】
以上のことを考慮すると、接合膜８としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）の金属酸化物に、脱離基８０３として水素原子が導入されたものが好適に選択される。
【００５６】
かかる構成の接合膜８は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜８は、各電極４０３、４０４に対して特に強固に接着するとともに、各導電パターン２１、２２に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを強固に接合することができる。
【００５７】
また、かかる構成の接合膜８は、優れた導電性、熱伝導性および耐光性を有するものとなる。
なお、接合膜８の平均厚さは、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましい。接合膜８の平均厚さを前記範囲内とすることにより、半導体レーザ装置１の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより確実に接合することができる。
【００５８】
すなわち、接合膜８の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られず、半導体レーザ素子５が位置ズレしたり剥離したりするおそれがある。一方、接合膜８の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、半導体レーザ装置１の寸法精度が低下するおそれがあり、かつ、接合膜８の厚さが厚くなり過ぎて、接合膜８の熱抵抗が増大し、半導体レーザ素子５の放熱性が低下するおそれがある。
【００５９】
さらに、接合膜８の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜８にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、各電極４０３、４０４の下面（接合膜８に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜８を被着させることができる。その結果、接合膜８は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、接合膜８を備える半導体レーザ素子５を各導電パターン２１、２２に接合した際に、接合膜８の各導電パターン２１、２２に対する密着性を高めることができる。
【００６０】
なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜８の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、前記範囲内で、接合膜８の厚さをできるだけ厚くすればよい。
また、接合膜８は、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４の双方の全体を包含するように設けられているのが好ましい。接合膜８は、金属酸化物を主材料としているため、耐酸化性が比較的高い。このため、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４は、接合膜８で覆われることにより、大気中の酸素や水分の影響を受け難くなり、耐酸化性が高いものとなる。その結果、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４の導電性が酸化によって経時的に低下するのを防止することができる。
【００６１】
以上説明したような接合膜８は、接合膜８のほぼ全体に脱離基８０３を存在させる場合には、例えば、Ｉ−Ａ：脱離基８０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜することにより形成することができる。また、接合膜８の表面８５付近に偏在させる場合には、例えば、Ｉ−Ｂ：金属原子と前記酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基８０３を導入することにより形成することができる。
【００６２】
以下、Ｉ−ＡおよびＩ−Ｂの方法を用いて、接合膜８を成膜する場合について、詳述する。
Ｉ−Ａ：  Ｉ−Ａの方法では、接合膜８は、上記のように、脱離基８０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法（ＰＶＤ法）により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜することにより形成される。このようにＰＶＤ法を用いる構成とすれば、金属酸化物材料を各導電パターン２１、２２に向かって飛来させる際に、比較的容易に金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基８０３を導入することができるため、接合膜８のほぼ全体にわたって脱離基８０３を導入することができる。
【００６３】
さらに、ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な接合膜８を効率よく成膜することができる。これにより、ＰＶＤ法で成膜された接合膜８は、各電極４０３、４０４に対して特に強固に接合し得るものとなる。また、ＰＶＤ法で成膜された接合膜８は、各導電パターン２１、２２に対しても高い密着性を示す。このため、半導体レーザ素子５とサブマウント２との間に高い接合強度が得られる。さらに、ＰＶＤ法で成膜された接合膜８は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、半導体レーザ装置１の製造工程の簡素化、効率化を図ることができる。
【００６４】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、脱離基８０３を構成する原子成分を含む雰囲気中に、金属酸化物の粒子を叩き出すことができる。そして、金属酸化物の粒子が叩き出された状態で、脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスと接触させることができるため、金属酸化物（金属原子または酸素原子）への脱離基８０３の導入をより円滑に行うことができる。
【００６５】
以下、ＰＶＤ法により接合膜８を成膜する方法として、スパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により、接合膜８を成膜する場合を代表に説明する。
まず、接合膜８の成膜方法を説明するのに先立って、各導電パターン２１、２２上にイオンビームスパッタリング法により接合膜８を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
【００６６】
図５に示す成膜装置２００は、イオンビームスパッタリング法による接合膜８の形成がチャンバー（装置）内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、サブマウント（成膜対象物）２を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に設置され、チャンバー２１１内に向かってイオンビームＢを照射するイオン源（イオン供給部）２１５と、イオンビームＢの照射により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）を発生させるターゲット（金属酸化物材料）２１６を保持するターゲットホルダー（ターゲット保持部）２１７とを有している。
【００６７】
また、チャンバー２１１には、チャンバー２１１内に、脱離基８０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を供給するガス供給手段２６０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０とを有している。
なお、本実施形態では、基板ホルダー２１２は、チャンバー２１１の天井部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、回動可能となっている。これにより、サブマウント２の各導電パターン２１、２２上に接合膜８を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
【００６８】
イオン源（イオン銃）２１５は、図６に示すように、開口（照射口）２５０が形成されたイオン発生室２５６と、イオン発生室２５６内に設けられたフィラメント２５７と、グリッド２５３、２５４と、イオン発生室２５６の外側に設置された磁石２５５とを有している。
また、イオン発生室２５６には、図５に示すように、その内部にガス（スパッタリング用ガス）を供給するガス供給源２１９が接続されている。
【００６９】
このイオン源２１５では、イオン発生室２５６内に、ガス供給源２１９からガスを供給した状態で、フィラメント２５７を通電加熱すると、フィラメント２５７から電子が放出され、放出された電子が磁石２５５の磁場によって運動し、イオン発生室２５６内に供給されたガス分子と衝突する。これにより、ガス分子がイオン化する。このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４との間の電圧勾配により、イオン発生室２５６内から引き出されるとともに加速され、開口２５０を介してイオンビームＢとしてイオン源２１５から放出（照射）される。
【００７０】
イオン源２１５から照射されたイオンビームＢは、ターゲット２１６の表面に衝突し、ターゲット２１６からは粒子（スパッタ粒子）が叩き出される。このターゲット２１６は、前述したような金属酸化物材料で構成されている。
この成膜装置２００では、イオン源２１５は、その開口２５０がチャンバー２１１内に位置するように、チャンバー２１１の側壁に固定（設置）されている。なお、イオン源２１５は、チャンバー２１１から離間した位置に配置し、接続部を介してチャンバー２１１に接続した構成とすることもできるが、本実施形態のような構成とすることにより、成膜装置２００の小型化を図ることができる。
【００７１】
また、イオン源２１５は、その開口２５０が、基板ホルダー２１２と異なる方向、本実施形態では、チャンバー２１１の底部側を向くように設置されている。
なお、イオン源２１５の設置個数は、１つに限定されるものではなく、複数とすることもできる、イオン源２１５を複数設置することにより、接合膜８の成膜速度をより速くすることができる。
【００７２】
また、ターゲットホルダー２１７および基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができる第１のシャッター２２０および第２のシャッター２２１が配設されている。
これらシャッター２２０、２２１は、それぞれ、ターゲット２１６、サブマウント２および接合膜８が、不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【００７３】
さらに、ガス供給手段２６０は、脱離基８０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を貯留するガスボンベ２６４と、ガスボンベ２６４からこのガスをチャンバー２１１に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６２およびバルブ２６３とで構成されており、脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスをチャンバー２１１内に供給し得るようになっている。
以上のような構成の成膜装置２００を用いて、以下のようにしてサブマウント２上に接合膜８が形成される。
【００７４】
まず、サブマウント２を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
【００７５】
さらに、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基８０３を導入することができる。
【００７６】
また、チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、金属原子または酸素原子と、前記原子成分を含むガスとの反応が効率良く行われ、金属原子および酸素原子に確実に、前記原子成分を含むガスを導入することができる。
【００７７】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００７８】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出される。このとき、チャンバー２１１内が脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）であることから、チャンバー２１１内に叩き出された粒子に含まれる金属原子および酸素原子に脱離基８０３が導入される。そして、この脱離基８０３が導入された金属酸化物がサブマウント２上に被着することにより、接合膜８が形成される。
【００７９】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された接合膜８に照射されるのがより確実に防止されて、接合膜８の成膜中に導入された脱離基８０３が脱離するのを確実に防止することができる。
以上のようにして、厚さ方向のほぼ全体にわたって脱離基８０３が存在する接合膜８を成膜することができる。
【００８０】
Ｉ−Ｂ：  また、Ｉ−Ｂの方法では、接合膜８は、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基８０３を導入することにより形成される。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、金属酸化物膜の表面付近に脱離基８０３を偏在させた状態で導入することができ、接合膜および金属酸化物膜としての双方の特性に優れた接合膜８を形成することができる。
【００８１】
ここで、金属酸化物膜は、いかなる方法で成膜されたものでもよく、例えば、ＰＶＤ法（物理的気相成膜法）、ＣＶＤ法（化学的気相成膜法）、プラズマ重合法のような各種気相成膜法や、各種液相成膜法等により成膜することができるが、中でも、特に、ＰＶＤ法により成膜するのが好ましい。ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な金属酸化物膜を効率よく成膜することができる。
【００８２】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびレーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、雰囲気中に金属酸化物の粒子を叩き出して、サブマウント２上に供給することができるため、特性に優れた金属酸化物膜を成膜することができる。
【００８３】
さらに、金属酸化物膜の表面付近に脱離基８０３を導入する方法としては、各種方法が用いられ、例えば、Ｉ−Ｂ１：脱離基８０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で金属酸化物膜を熱処理（アニール）する方法、Ｉ−Ｂ２：イオンインプランテーション法等が挙げられるが、中でも、特に、Ｉ−Ｂ１の方法を用いるのが好ましい。Ｉ−Ｂ１の方法によれば、比較的容易に、脱離基８０３を金属酸化物膜の表面付近に選択的に導入することができる。また、熱処理を施す際の、雰囲気温度や処理時間等の処理条件を適宜設定することにより、導入する脱離基８０３の量、さらには脱離基８０３が導入される金属酸化物膜の厚さの制御を的確に行うことができる。
【００８４】
以下、金属酸化物膜をスパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により成膜し、次に、得られた金属酸化物膜を、脱離基８０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で熱処理することにより、接合膜８を得る場合を代表に説明する。
なお、Ｉ−Ｂの方法を用いて接合膜８の成膜する場合も、Ｉ−Ａの方法を用いて接合膜８を成膜する際に用いられる成膜装置２００と同様の成膜装置が用いられるため、成膜装置に関する説明は省略する。
【００８５】
まず、サブマウント２を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、このとき、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内を加熱する。チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、膜密度の高い金属酸化物膜を成膜することができる。
【００８６】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００８７】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出され、サブマウント２上に被着して、金属原子と、この金属原子に結合する酸素原子とを含む金属酸化物膜が形成される。
【００８８】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された接合膜８に照射されるのがより確実に防止されて、接合膜８の成膜中に導入された脱離基８０３が脱離するのを確実に防止することができる。
【００８９】
次に、第２のシャッター２２１を開いた状態で、第１のシャッター２２０を閉じる。
この状態で、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内をさらに加熱する。チャンバー２１１内の温度は、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基８０３が導入される温度に設定され、１００〜６００℃程度であるのが好ましく、１５０〜３００℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、次工程において、サブマウント２および金属酸化物膜を変質・劣化させることなく、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基８０３を導入することができる。
【００９０】
次に、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー２１１内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
このように、前工程でチャンバー２１１内が加熱された状態で、チャンバー２１１内を、脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）とすると、金属酸化物膜の表面付近に存在する金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基８０３が導入されて、接合膜８が形成される。
【００９１】
脱離基８０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基８０３を導入することができる。
なお、チャンバー２１１内は、前記工程において、排気手段２３０を動作させることにより調整された減圧状態を維持しているのが好ましい。これにより、金属酸化物膜の表面付近に対する脱離基８０３の導入をより円滑に行うことができる。また、前記工程の減圧状態を維持したまま、本工程においてチャンバー２１１内を減圧する構成とすることにより、再度減圧する手間が省けることから、成膜時間および成膜コスト等の削減を図ることができるという利点も得られる。
【００９２】
この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、熱処理を施す時間は、１５〜１２０分程度であるのが好ましく、３０〜６０分程度であるのがより好ましい。
【００９３】
導入する脱離基８０３の種類等によっても異なるが、熱処理を施す際の条件（チャンバー２１１内の温度、真空度、ガス流量、処理時間）を上記範囲内に設定することにより、金属酸化物膜の表面付近に脱離基８０３を選択的に導入することができる。
以上のようにして、表面８５付近に脱離基８０３が偏在する接合膜８を成膜することができる。
【００９４】
II：  次に、IIの構成の接合膜８は、サブマウント２の各導電パターン２１、２２の表面に設けられ、金属原子と、有機成分で構成される脱離基８０３を含むものである（図７参照。）。
このような接合膜８は、エネルギーが付与されると、脱離基８０３が接合膜８の少なくとも表面８５付近から脱離し、図８に示すように、接合膜８の少なくとも表面８５付近に、活性手８０４が生じるものである。そして、これにより、接合膜８の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜８を備えたサブマウント２は、半導体レーザ素子５に対して、強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００９５】
また、接合膜８は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基８０３とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、接着剤のような有機材料を主成分とする膜よりも変形し難い強固な膜となる。このため、接合膜８自体が寸法精度の高いものとなり、寸法精度が高い半導体レーザ装置１が得られる。
このような接合膜８は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の接着剤に比べて、接着層（接合膜８）の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、半導体レーザ装置１の寸法精度は、接着剤を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。さらに、接着剤の硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００９６】
また、IIの構成の接合膜８は、優れた導電性を有している。
この導電性は、有機金属材料の優れた導電性に由来するものである。この導電性により、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間を電気的に接続することができる。
また、後に詳述するが、接合膜８は極めて薄くしても十分な接合機能を発揮する。接合膜８の電気抵抗は、接合膜８の厚さに比例するため、接合膜８を薄くすることにより、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間の電気抵抗を十分に小さくすることができる。
【００９７】
さらに、接合膜８は、各電極４０３、４０４や各導電パターン２１、２２に対する密着性が高いことから、接合界面における接触抵抗の低減を図ることができる。このため、各電極４０３、４０４と各導電パターン２１、２２との間の電気的損失を抑制し、導電性をより高めることができる。
また、IIの構成の接合膜８は、優れた熱伝導性および耐光性を有している。
【００９８】
このうち、熱伝導性は、金属原子の優れた熱伝導性に由来するものである。このように、接合膜８が優れた熱伝導性を有していることにより、半導体レーザ素子５で生じた熱を、接合膜８を介してサブマウント２に効率よく伝熱することができる。その結果、効果的に排熱を行うことができ、半導体レーザ素子５が高温に曝されるのを防止することができる。また、接合膜８は耐熱性にも優れているため、半導体レーザ素子５が高温になったとしても、その熱影響で接合膜８が変質・劣化するのを防止することもできる。
【００９９】
一方、耐光性は、有機金属が化学的に安定であることに起因するものである。
接合膜８が優れた耐光性を有していることにより、半導体レーザ素子５からの光による接合膜８の変質・劣化が抑制される。これにより、接合膜８の熱伝導性の低下および接着性の低下を抑制することができる。
また、接合膜８は、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４の双方の全体を包含するように設けられているのが好ましい。接合膜８は、有機金属材料を主材料としているため、耐酸化性が比較的高い。このため、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４は、接合膜８で覆われることにより、大気中の酸素や水分の影響を受け難くなり、耐酸化性が高いものとなる。その結果、各導電パターン２１、２２および各電極４０３、４０４の導電性が酸化によって経時的に低下するのを防止することができる。
【０１００】
以上のような接合膜８としての機能が好適に発揮されるように、金属原子および脱離基８０３が選択される。
具体的には、金属原子としては、例えば、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｔｌ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる。
【０１０１】
ここで、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、金属原子として遷移金属元素を用いた場合、接合膜８に発現する接着性をより高めることができる。また、それとともに、接合膜８の導電性および熱伝導性をより高めることができる。
【０１０２】
また、金属原子として、Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎおよびＦｅのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いた場合、接合膜８は、優れた導電性および熱伝導性を発揮するものとなる。また、接合膜８を後述する有機金属化学気相成長法を用いて成膜する場合には、これらの金属を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易に均一な膜厚の接合膜８を成膜することができる。
【０１０３】
また、脱離基８０３は、前述したように、接合膜８から脱離することにより、接合膜８に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基８０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜８に確実に結合しているものが好適に選択される。
【０１０４】
具体的には、IIの構成の接合膜８では、脱離基８０３としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基８０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基８０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜８の接着性をより高度なものとすることができる。
【０１０５】
より具体的には、原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基８０３は、特に、アルキル基であるのが好ましい。アルキル基で構成される脱離基８０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基８０３としてアルキル基を備える接合膜８は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【０１０６】
また、かかる構成の接合膜８において、金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜８の安定性が高くなり、半導体レーザ素子５とサブマウント２とをより確実に接合することができる。
また、接合膜８の平均厚さは、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましい。接合膜８の平均厚さを前記範囲内とすることにより、半導体レーザ装置１の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより確実に接合することができる。
【０１０７】
すなわち、接合膜８の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、十分な接合強度が得られず、半導体レーザ素子５が位置ズレしたり剥離したりするおそれがある。一方、接合膜８の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、半導体レーザ装置１の寸法精度が低下するおそれがあり、かつ、接合膜８の厚さが厚くなり過ぎて、接合膜８の熱抵抗が増大し、半導体レーザ素子５の放熱性が低下するおそれがある。
【０１０８】
さらに、接合膜８の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜８にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、各電極４０３、４０４の下面（接合膜８に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜８を被着させることができる。その結果、接合膜８は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、接合膜８を備える半導体レーザ素子５を各導電パターン２１、２２に接合した際に、接合膜８の各導電パターン２１、２２に対する密着性を高めることができる。
【０１０９】
なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜８の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、前記範囲内で、接合膜８の厚さをできるだけ厚くすればよい。
以上説明したような接合膜８は、いかなる方法で成膜してもよいが、例えば、II−Ａ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）８０３を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して接合膜８を形成する方法、II−Ｂ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）８０３を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与（化学修飾）して接合膜８を形成する方法、II−Ｃ：金属原子と、脱離基（有機成分）８０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて接合膜８を形成する方法等が挙げられる。これらの中でも、II−Ｃの方法により接合膜８を成膜するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜８を形成することができる。
【０１１０】
以下、II−Ｃの方法、すなわち金属原子と、脱離基（有機成分）８０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて接合膜８を形成する方法により、接合膜８を得る場合を代表に説明する。
まず、接合膜８の成膜方法を説明するのに先立って、接合膜８を成膜する際に用いられる成膜装置５００について説明する。
【０１１１】
図９に示す成膜装置５００は、有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）による接合膜８の形成をチャンバー５１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置５００は、チャンバー（真空チャンバー）５１１と、このチャンバー５１１内に設置され、サブマウント（成膜対象物）２を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）５１２と、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段５６０と、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段５７０と、チャンバー５１１内の排気をして圧力を制御する排気手段５３０と、基板ホルダー５１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【０１１２】
基板ホルダー５１２は、本実施形態では、チャンバー５１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー５１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、サブマウント２上に接合膜８を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー５１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター５２１が配設されている。このシャッター５２１は、サブマウント２および接合膜８が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【０１１３】
有機金属材料供給手段５６０は、チャンバー５１１に接続されている。この有機金属材料供給手段５６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽５６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ５６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５６１と、ガス供給ライン５６１の途中に設けられたポンプ５６４およびバルブ５６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段５６０では、貯留槽５６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ５６３を開放した状態で、ポンプ５６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ５６５から貯留槽５６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン５６１内を通過してチャンバー５１１内に供給されるようになっている。
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
【０１１４】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０がチャンバー５１１に接続されている。ガス供給手段５７０は、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ５７５と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５７１と、ガス供給ライン５７１の途中に設けられたポンプ５７４およびバルブ５７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段５７０では、バルブ５７３を開放した状態で、ポンプ５７４を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ５７５から、供給ライン５７１を介して、チャンバー５１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段５７０をかかる構成とすることにより、チャンバー５１１内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてＭＯＣＶＤ法を用いて接合膜８を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基８０３として残存させた状態で接合膜８が成膜される。
【０１１５】
チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、接合膜８に過度の酸素原子が残存することなく、接合膜８を成膜することができる。その結果、この接合膜８は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた熱伝導性を発揮することとなる。
【０１１６】
また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも１種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段５３０は、ポンプ５３２と、ポンプ５３２とチャンバー５１１とを連通する排気ライン５３１と、排気ライン５３１の途中に設けられたバルブ５３３とで構成されており、チャンバー５１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
以上のような構成の成膜装置５００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにしてサブマウント２上に接合膜８が形成される。
まず、サブマウント２を成膜装置５００のチャンバー５１１内に搬入し、基板ホルダー５１２に装着（セット）する。
【０１１７】
次に、排気手段５３０を動作させ、すなわちポンプ５３２を作動させた状態でバルブ５３３を開くことにより、チャンバー５１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段５７０を動作させ、すなわちポンプ５７４を作動させた状態でバルブ５７３を開くことにより、チャンバー５１１内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段５７０による前記ガスの流量は、特に限定されないが、０．１〜１０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０１１８】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー５１２を加熱する。基板ホルダー５１２の温度は、形成する接合膜８の種類、すなわち、接合膜８を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する接合膜８を成膜することができる。
【０１１９】
次に、シャッター５２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽５６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ５６４を動作させるとともに、バルブ５６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
【０１２０】
このように、前記工程で基板ホルダー５１２が加熱された状態で、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、サブマウント２上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、サブマウント２上に接合膜８を形成することができる。
すなわち、ＭＯＣＶＤ法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む膜を形成すれば、この有機物の一部が脱離基８０３としての機能を発揮する接合膜８をサブマウント２上に形成することができる。
【０１２１】
このようなＭＯＣＶＤ法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、（８−ヒドロキシキノリン）亜鉛（Ｚｎｑ２）、銅フタロシアニン、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］のような金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、接合膜８を確実に形成することができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０を動作させることにより、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、サブマウント２上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜８を形成することができる。
【０１２３】
気化または霧化した有機金属材料の流量は、０．１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、接合膜８を成膜することができる。
以上のように、接合膜８を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基８０３として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で接合膜８を成膜することができる。
【０１２４】
なお、有機金属材料を用いて形成された接合膜８に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基８０３として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基８０３として機能するものであってもよい。
以上のようにして、サブマウント２上に接合膜８を成膜することができる。
なお、サブマウント２の各導電パターン２１、２２の表面には、上記の方法により接合膜８を形成するのに先立って、各導電パターン２１、２２の構成材料に応じて、あらかじめ、各導電パターン２１、２２と接合膜８との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
【０１２５】
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、各導電パターン２１、２２の表面を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、接合膜８と各導電パターン２１、２２との接合を確実に行うことができる。
【０１２６】
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜８を形成するために、各導電パターン２１、２２の表面を特に最適化することができる。
なお、表面処理を施す表面が、導電性高分子材料で構成されている場合には、特に、コロナ放電処理、窒素プラズマ処理等が好適に用いられる。
また、各導電パターン２１、２２の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、接合膜８の接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる各導電パターン２１、２２としては、例えば、前述したような金属材料で構成されたものが挙げられる。かかる各導電パターン２１、２２は、表面が酸化膜で覆われており、この酸化膜の表面には、比較的活性の高い水酸基が結合している。したがって、このような材料で構成された各導電パターン２１、２２を用いると、上記のような表面処理を施さなくても、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを強固に接合することができる。
【０１２７】
なお、この場合、各導電パターン２１、２２の全体が上記のような材料で構成されていなくてもよく、少なくとも接合面（接合膜８に隣接する面）の表面付近が上記のような材料で構成されていればよい。
以上のようにして、各導電パターン２１、２２の表面に接合膜８を設けることができる。
なお、上記では、接合膜８を各導電パターン２１、２２の表面に設ける構成について説明したが、接合膜８は、各電極４０３、４０４の下面に設けるようにしてもよい。この場合、各電極４０３、４０４の下面の少なくとも接合膜８を形成すべき領域に、予め、前述したような表面処理を設けるようにすれば、前述したような効果が同様に得られる。
さらに、接合膜８は、各導電パターン２１、２２と各電極４０３、４０４の双方に設けるようにしてもよい。
以上、本発明の半導体レーザ装置の一例について説明したが、本発明の半導体レーザ装置は上記のものに限定されない。
【０１２８】
図１４は、本発明の半導体レーザ装置の他の構成例を示す縦断面図である。
図１４に示す半導体レーザ装置１は、各導電パターン２１、２２の上面に設けられた接合膜８１と、各電極４０３、４０４の下面に設けられた接合膜８２とが密着するように、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合した以外は、図１に示す半導体レーザ装置１と同様である。
このような半導体レーザ装置１によれば、接合膜同士の接合により半導体レーザ素子５とサブマウント２とが接合されているため、接合膜８１と接合膜８２との界面の一体化が促進される。その結果、これらの接合がより強固なものとなる。
【０１２９】
また、図１５は、本発明の半導体レーザ装置の他の構成例を示す縦断面図である。
図１５に示す半導体レーザ装置１は、各導電パターン２１、２２を省略したこと以外は、図１４に示す半導体レーザ装置１と同様である。
このような半導体レーザ装置１では、実質的に各導電パターン２１、２２の機能が各接合膜８１、８２によって置き換えられることになるため、サブマウント２の構成が簡略化されるとともに、半導体レーザ素子５とサブマウント２とをより強固に接合することができる。
【０１３０】
＜＜第１製造方法＞＞
次に、上述した半導体レーザ装置の第１製造方法（接合膜８を介した半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合方法）について説明する。
図１０〜図１３は、それぞれ、図１に示す半導体レーザ装置の第１製造方法（製造工程）を説明するための図である。なお、以下では説明の都合上、図１０〜図１３中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１３１】
［１］半導体レーザ素子の作製工程
［１−１］まず、図１０（ａ）に示すように、基板３を用意する。そして、図１０（ｂ）に示すように、基板３の下面に、例えば、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）法等により、バッファ層４１０を形成する。
［１−２］次に、図１０（ｃ）に示すように、バッファ層４１０の下面に、例えば、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）法等により、ｎ−ＧａＮ層４１１、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２、活性層４１３、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４、ｎ−ＡｌＧａＮブロック層４１５、およびｐ−ＧａＮキャップ層４１６を順次エピタキシャル成長させる。
【０１３２】
［１−３］次に、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６の下面に、レジストマスク（図示せず）を形成する。そして、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等により、ｎ−ＧａＮ層４１１の一部がエッチングされるまで、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６、ｎ−ＡｌＧａＮブロック層４１５、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層４１４、活性層４１３およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層４１２に対して異方性エッチングを施す。これにより、各層４１２〜４１６に溝４０２が形成され、各層４１２〜４１６は、左右に二分される。また、溝４０２の底面にはｎ−ＧａＮ層４１１が露出する。
その後、レジストマスクを除去する。
以上の工程により、図１１（ｄ）に示すように、溝４０２を有する半導体層４１を得る。
【０１３３】
［１−４］次に、図１１（ｅ）に示すように、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法等により、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６の右側の領域および溝４０２の右側面を覆うようにＳｉＯ２等を主材料とする絶縁膜４０７を形成する。
［１−５］次に、図１１（ｆ）に示すように、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等により、各電極４０３、４０４を形成する。ここでは、図１１（ｆ）に示すように、ｐ−ＧａＮキャップ層４１６の下面のうち、左側（発光点４０６側）の領域にｐ側電極４０３を形成する。一方、溝４０２の底面に露出したｎ−ＧａＮ層４１１に接触するように、ｎ側電極４０４を形成する。なお、ｎ側電極４０４は、溝４０２の内側面を経て、絶縁膜４０７の下面に延長して形成されている。
【０１３４】
次いで、溝４０２に絶縁性材料４０５を充填する。
以上の工程により、基板３の下面に発光部４が形成され、半導体レーザ素子５が得られる。
なお、基板３としてウェハ等を用いた場合、１枚の基板３に、前述した発光部４を形成し、その後、複数の個片に分割することにより、複数個の半導体レーザ素子５が得られる。
【０１３５】
［２］接合膜形成工程
次に、図１２（ｈ）に示すように、サブマウント２の各導電パターン２１、２２の上面に、前述したような方法を用いて、接合膜８を形成する。
［３］接合膜へのエネルギー付与工程
次に、接合膜８の表面８５に対して、エネルギーを付与する。
【０１３６】
ここで、接合膜８にエネルギーを付与すると、接合膜８では、脱離基８０３の結合手が切れて接合膜８の表面８５付近から脱離し、脱離基８０３が脱離した後には、活性手が接合膜８の表面８５付近に生じる。これにより、接合膜８の表面８５に、半導体レーザ素子５との接着性が発現する。
このような状態の接合膜８は、半導体レーザ素子５と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【０１３７】
ここで、接合膜８に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、接合膜８にエネルギー線を照射する方法、接合膜８を加熱する方法、接合膜８に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、接合膜８をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、接合膜８をオゾンガスに曝す（化学的エネルギーを付与する）方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、接合膜８にエネルギーを付与する方法として、特に、接合膜８にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、接合膜８に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。
【０１３８】
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、Ｘ線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を２種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外線を用いるのが好ましい（図１２（ｉ）参照）。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜８中の脱離基８０３を確実に脱離させることができる。これにより、接合膜８の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜８に接着性を確実に発現させることができる。
【０１３９】
また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基８０３の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、ＵＶランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、１２６〜２００ｎｍ程度とされる。
また、ＵＶランプを用いる場合、その出力は、接合膜８の面積に応じて異なるが、１ｍＷ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。なお、この場合、ＵＶランプと接合膜８との離間距離は、３〜３０００ｍｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【０１４０】
また、紫外線を照射する時間は、接合膜８の表面８５付近の脱離基８０３を脱離し得る程度の時間、すなわち、接合膜８に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、接合膜８が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、接合膜８の構成材料等に応じて若干異なるものの、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
【０１４１】
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的（パルス状）に照射されてもよい。
一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ（パルスレーザ）、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、接合膜８のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による接合膜８の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、接合膜８の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。
【０１４２】
また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下であるのが好ましく、５００ｆｓ（フェムト秒）以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って接合膜８に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。
【０１４３】
また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、２００〜１２００ｎｍ程度であるのが好ましく、４００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、０．１〜１０Ｗ程度であるのが好ましく、１〜５Ｗ程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、０．１〜１００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、１〜１０ｋＨｚ程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基８０３を接合膜８の表面８５付近から確実に切断することができる。
【０１４４】
なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温（室温）〜６００℃程度、より好ましくは２００〜６００℃程度、さらに好ましくは３００〜４００℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基８０３を接合膜８から確実に切断することができる。
【０１４５】
また、接合膜８に照射するレーザ光は、その焦点を、接合膜８の表面８５に合わせた状態で、この表面８５に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面８５付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、接合膜８の表面８５に存在する脱離基８０３を選択的に脱離させることができる。
【０１４６】
また、接合膜８に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
【０１４７】
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、接合膜８の表面８５付近に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による各導電パターン２１、２２および接合膜８の変質・劣化を防止することができる。
【０１４８】
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、接合膜８から脱離する脱離基８０３の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基８０３の脱離量を調整することにより、接合膜８と半導体レーザ素子５との間の接合強度を容易に制御することができる。
すなわち、脱離基８０３の脱離量を多くすることにより、接合膜８の表面８５付近に、より多くの活性手が生じるため、接合膜８に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基８０３の脱離量を少なくすることにより、接合膜８の表面８５付近に生じる活性手を少なくし、接合膜８に発現する接着性を抑えることができる。
【０１４９】
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
ここで、エネルギーが付与される前の接合膜８は、図３および図７に示すように、その表面８５付近に脱離基８０３を有している。かかる接合膜８にエネルギーを付与すると、脱離基８０３（図３では、水素原子、図７では、メチル基）が接合膜８から脱離する。これにより、図４および図８に示すように、接合膜８の表面８５に活性手８０４が生じ、活性化される。その結果、接合膜８の表面に接着性が発現する。
【０１５０】
ここで、本明細書中において、接合膜８が「活性化された」状態とは、上述のように接合膜８の表面８５および内部の脱離基８０３が脱離して、接合膜８の構成原子において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態の他、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、接合膜８が「活性化された」状態と言うこととする。
【０１５１】
したがって、活性手８０４とは、図４および図８に示すように、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手８０４が存在するようにすれば、接合膜８に対して、半導体レーザ素子５をより確実に接合することが可能となる。
なお、後者の状態（未結合手が水酸基によって終端化された状態）は、例えば、接合膜８に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
【０１５２】
また、本実施形態では、接合膜８と半導体レーザ素子５とを接着する（接合する）前に、予め、接合膜８に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、接合膜８と半導体レーザ素子５とを接合する際、または貼り合わせた後に行うようにしてもよい。なお、このような場合については、後述する第２製造方法において説明する。
【０１５３】
［４］半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合工程
次に、半導体レーザ素子５を用意し、図１２（ｊ）に示すように、活性化させた接合膜８と半導体レーザ素子５の各電極４０３、４０４とが密着するようにして、接合膜８を半導体レーザ素子５に接触させる。これにより、前記工程［３］において、接合膜８に半導体レーザ素子５に対する接着性が発現していることから、接合膜８と半導体レーザ素子５とが化学的に結合することとなり、接合膜８が半導体レーザ素子５に接着する。
以上のようにして、図１３（ｋ）に示す半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合してなる半導体レーザ装置１が得られる。
【０１５４】
このようにして得られた半導体レーザ装置１では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、半導体レーザ素子５とサブマウント２とが接合されている。このため、従来のように接着剤の硬化に時間を要することなく、半導体レーザ装置１を短時間で形成することができ、かつ、半導体レーザ素子５とサブマウント２との間の剥離を確実に防止することができる。
【０１５５】
また、このような半導体レーザ装置１を得る方法によれば、従来の固体接合のように、高温（例えば、７００℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された半導体レーザ素子５やサブマウント２をも、接合に供することができる。また、接合膜８を介して半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合しているため、各電極４０３、４０４や各導電パターン２１、２２の構成材料に制約がないという利点もある。
【０１５６】
以上説明したような半導体レーザ素子５の各電極４０３、４０４には、サブマウント２の各導電パターン２１、２２と同様に、各導電パターン２１、２２の構成材料に応じて、あらかじめ、各電極４０３、４０４と接合膜８との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、接合膜８と半導体レーザ素子５との接合強度をより高めることができる。
【０１５７】
なお、表面処理としては、各導電パターン２１、２２に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
ここで、本工程において、各導電パターン２１、２２上に形成された接合膜８と半導体レーザ素子５とを接合するメカニズムについて説明する。
例えば、半導体レーザ素子５の接合膜８との接合に供される領域に、水酸基が露出していると、本工程において、接合膜８と半導体レーザ素子５とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜８の表面８５に存在する水酸基と、半導体レーザ素子５の各電極４０３、４０４に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、接合膜８と半導体レーザ素子５とが接合されると推察される。
【０１５８】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、接合膜８と半導体レーザ素子５との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、接合膜８と半導体レーザ素子５とが接合されると推察される。
なお、前記工程［３］で活性化された接合膜８の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［３］の終了後、できるだけ早く本工程［４］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［３］の終了後、６０分以内に本工程［４］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜８の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で接合膜８と半導体レーザ素子５とを貼り合わせたとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【０１５９】
換言すれば、活性化させる前の接合膜８は、脱離基８０３を備えた状態で化学的に比較的安定な膜であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜８は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような接合膜８が設けられたサブマウント２を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［３］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、半導体レーザ装置１の製造効率の観点から有効である。
なお、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合する際、または、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合した後に、必要に応じ、以下の２つの工程（［５Ａ］および［５Ｂ］）のうちの少なくとも一方の工程（半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合をより確実にするための工程）を行うようにしてもよい。これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合がより確実なものなる。
【０１６０】
［５Ａ］本工程では、得られた半導体レーザ装置１を、半導体レーザ素子５とサブマウント２とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、各導電パターン２１、２２の表面および各電極４０３、４０４の表面に、それぞれ接合膜８の表面がより近接し、半導体レーザ装置１における半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合をより確実なものとすることができる。
【０１６１】
また、半導体レーザ装置１を加圧することにより、半導体レーザ装置１中の接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合をより確実なものとすることができる。
このとき、半導体レーザ装置１を加圧する際の圧力は、半導体レーザ装置１が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合がより確実なものとなる。
【０１６２】
なお、この圧力は、半導体レーザ素子５やサブマウント２の各構成材料、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、半導体レーザ素子５とサブマウント２の各構成材料等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合がより確実なものとなる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、半導体レーザ素子５やサブマウント２の各構成材料によっては、これら各部に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、半導体レーザ装置１を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【０１６３】
［５Ｂ］本工程では、得られた半導体レーザ装置１を加熱する。
これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合をより確実なものとすることができる。
このとき、半導体レーザ装置１を加熱する際の温度は、室温より高く、半導体レーザ装置１の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５〜１００℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、半導体レーザ装置１が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合がより確実なものとなる。
【０１６４】
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、前記工程［５Ａ］、［５Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、図１３（Ｌ）に示すように、半導体レーザ装置１を加圧しつつ加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、半導体レーザ素子５とサブマウント２との接合をさらに確実なものとすることができる。
以上のような工程を行うことにより、半導体レーザ装置１における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１６５】
［６］ワイヤボンディング工程
次に、サブマウント２の各導電パターン２１、２２と電源とを電気的に接続することにより、半導体レーザ装置１を駆動することができる。
この接続は、図示しないボンディングワイヤ等を用いて行うことができる。
【０１６６】
＜＜第２製造方法＞＞
次に、本発明の半導体レーザ装置の第２製造方法について説明する。
以下、第２製造方法について説明するが、前記第１製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２製造方法では、接合膜８が形成されたサブマウント２を、半導体レーザ素子５と貼り合わせた後に、接合膜８にエネルギーを付与して、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合するようにした以外は、前記第１製造方法と同様である。
【０１６７】
すなわち、本製造方法では、接合膜８と各電極４０３、４０４とが密着するように、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを重ね合わせた後、接合膜８に対してエネルギーを付与して、接合膜８を活性化させ、これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを接合してなる半導体レーザ装置１を得る。
以下、半導体レーザ装置の第２製造方法について説明する。
【０１６８】
［１’］まず、前記第１製造方法の工程［１］と同様にして、基板３上に発光部４を形成する。
［２’］次に、サブマウント２の各導電パターン２１、２２上に、接合膜８を形成する。
［３’］次に、各電極４０３、４０４と接合膜８の表面８５とが密着（接触）するように、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを重ね合わせる。なお、この状態では、半導体レーザ素子５とサブマウント２との間は接合されていないので、半導体レーザ素子５のサブマウント２に対する相対位置を調整する（ずらす）ことができる。これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２とを重ね合わせた後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、半導体レーザ素子５のサブマウント２に対する位置精度を高めることができる。
【０１６９】
［４’］次に、接合膜８に対してエネルギーを付与する。接合膜８にエネルギーが付与されると、接合膜８に、半導体レーザ素子５との接着性が発現する。これにより、半導体レーザ素子５とサブマウント２とが接合される。
ここで、接合膜８に付与するエネルギーは、いかなる方法で付与されてもよいが、例えば、前記第１製造方法で挙げたような方法で付与される。
また、本製造方法では、接合膜８にエネルギーを付与する方法としては、特に、接合膜８を加熱する方法、および接合膜８に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法のうちの少なくとも一方を用いるのが好ましい。これらの方法は、接合膜８に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギー付与方法として好適である。
【０１７０】
なお、接合膜８を加熱することにより、接合膜８に対してエネルギーを付与する場合には、加熱温度を２５〜１００℃程度に設定するのが好ましく、５０〜１００℃程度に設定するのがより好ましい。かかる範囲の温度で加熱すれば、半導体レーザ素子５およびサブマウント２が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜８を確実に活性化させることができる。
【０１７１】
また、加熱時間は、接合膜８の脱離基８０３を脱離し得る程度の時間とすればよく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、接合膜８は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、半導体レーザ素子５およびサブマウント２は、赤外線を吸収する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された半導体レーザ素子５およびサブマウント２は、効率よく発熱する。その結果、接合膜８を効率よく加熱することができる。
【０１７２】
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、半導体レーザ素子５およびサブマウント２のうちヒータまたは火炎を接触させる側の部材は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、半導体レーザ素子５およびサブマウント２を介して、接合膜８に対して効率よく熱を伝えることができ、接合膜８を効率よく加熱することができる。
【０１７３】
また、接合膜８に圧縮力を付与することにより、接合膜８に対してエネルギーを付与する場合には、半導体レーザ素子５とサブマウント２とが互いに近づく方向に、０．２〜１０ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、接合膜８に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、接合膜８に、半導体レーザ素子５との十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、半導体レーザ素子５およびサブマウント２の各構成材料によっては、これら各部に損傷等が生じるおそれがある。
【０１７４】
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
以上のようにして、半導体レーザ装置１を得ることができる。
【０１７５】
＜光部品＞
次に、上述した半導体レーザ装置１を備える本発明の光部品について説明する。
なお、以下では、本発明の光部品の一例として、光モジュールを代表に説明する。
図１６は、光モジュールの実施形態を示す縦断面図である。
図１６に示す光モジュール１０００は、半導体レーザ装置１から出射したレーザ光を光ファイバ１０３０内に導入し伝搬させる光送信モジュールである。この光モジュール１０００は、図１５に示すように、半導体レーザ装置１と、光ファイバ（光導波路）１０３０と、ハウジング１０３１とを有している。
【０１７６】
ハウジング１０３１は、ベース１０３６と、ファイバフォルダ１０３４とを有している。半導体レーザ装置１は、ベース１０３６に固定されている。また、ベース１０３６には複数の金属リード１０３８が設けられており、これらの金属リード１０３８は半導体レーザ装置１と電気的に接続されている。これにより、金属リード１０３８を介して半導体レーザ装置１を駆動することができる。
【０１７７】
また、光ファイバ１０３０の端部１０３０ｂは、フェルール１０３２内に挿通されており、このフェルール１０３２は、ファイバフォルダ１０３４内に設けられている。そのうえで、半導体レーザ装置１の光軸は、光ファイバ１０３０の端面１０３０ａと対向するようになっている。
なお、図１６では、半導体レーザ装置１から発生したレーザ光が光ファイバ１０３０の端面１０３０ａに直接入射するようになっているが、半導体レーザ装置１と光ファイバ１０３０との間に、レンズ等の光学部品が設けられていてもよい。
【０１７８】
以上、本発明の半導体レーザ装置および光部品を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、半導体レーザ装置および光部品を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
また、前記実施形態では、接合膜８を介して、各電極３０３、３０４と各導電パターン２１、２２との間が電気的に接続されて（導通して）おり、このルートを通じて半導体レーザ素子５に駆動電圧を印加することができるが、接合膜８は、半導体レーザ素子５のうちの各電極３０３、３０４以外の部位と接合されてもよい。この場合、各電極３０３、３０４に対する駆動電圧は、ボンディングワイヤ等を通じて印加することができる。
また、本発明の半導体レーザ装置は、光ピックアップ装置用光源、表示機器用光源、コピー機、レーザプリンタ等の情報機器用光源、レーザ加工機用光源、レーザポインタ等の各種電子機器用光源に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７９】
【図１】本発明の半導体レーザ装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ装置が備える基板および半導体レーザ素子を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の半導体レーザ装置が備える、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図４】本発明の半導体レーザ装置が備える、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図５】Ｉの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図６】図５に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の半導体レーザ装置が備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図８】本発明の半導体レーザ装置が備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図９】IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】図１に示す半導体レーザ装置の第１製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１１】図１に示す半導体レーザ装置の第１製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１２】図１に示す半導体レーザ装置の第１製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１３】図１に示す半導体レーザ装置の第１製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
【図１４】本発明の半導体レーザ装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の半導体レーザ装置の他の構成例を示す縦断面図である。
【図１６】光モジュールの実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０１８０】
１……半導体レーザ装置  ２……サブマウント  ２０……基体  ２１、２２……導電パターン  ３……基板  ４……発光部  ４１……半導体層  ４０２……溝  ４０３……ｐ側電極  ４０４……ｎ側電極  ４０５……絶縁性材料  ４０６……発光点  ４０７……絶縁膜  ４１０……バッファ層  ４１１……ｎ−ＧａＮ層  ４１２……ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層  ４１３……活性層  ４１４……ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層  ４１５……ｎ−ＡｌＧａＮブロック層  ４１６……ｐ−ＧａＮキャップ層  ５……半導体レーザ素子  ８、８１、８２……接合膜  ８０３……脱離基  ８０４……活性手  ８５……表面  ２００……成膜装置  ２１１……チャンバー  ２１２……基板ホルダー  ２１５……イオン源  ２１６……ターゲット  ２１７……ターゲットホルダー  ２１９……ガス供給源  ２２０……第１のシャッター  ２２１……第２のシャッター  ２３０……排気手段  ２３１……排気ライン  ２３２……ポンプ  ２３３……バルブ  ２５０……開口  ２５３……グリッド  ２５４……グリッド  ２５５……磁石  ２５６……イオン発生室  ２５７……フィラメント  ２６０……ガス供給手段  ２６１……ガス供給ライン  ２６２……ポンプ  ２６３……バルブ  ２６４……ガスボンベ  ５００……成膜装置  ５１１……チャンバー  ５１２……基板ホルダー  ５２１……シャッター  ５３０……排気手段  ５３１……排気ライン  ５３２……ポンプ  ５３３……バルブ  ５６０……有機金属材料供給手段  ５６１……ガス供給ライン  ５６２……貯留槽  ５６３……バルブ  ５６４……ポンプ  ５６５……ガスボンベ  ５７０……ガス供給手段  ５７１……ガス供給ライン  ５７３……バルブ  ５７４……ポンプ  ５７５……ガスボンベ  １０００……光モジュール  １０３０……光ファイバ  １０３０ａ……端面  １０３０ｂ……端部  １０３１……ハウジング  １０３２……フェルール  １０３４……ファイバフォルダ  １０３６……ベース  １０３８……金属リード
【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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