JPH11220218A - 半導体発光装置、その製造方法およびマウント部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 片面に正負電極が形成される半導体発光チッ
プを用いたにもかかわらず、ダイボンディング不具合が
生じず、長期信頼性が向上した、半導体発光装置を得
る。 【解決手段】 片面に複数の電極を有する半導体発光素
子チップが、該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、積載されて構成される半
導体発光装置において、第１の電極と第２の電極が異な
るタイミングで形成されることを特徴とする。

Description

【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、その製造方法および、それに用いられるマウント部
材に関する。

【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】本発明の請求項１に記載
半導体発光装置は、片面に複数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、導電性接着剤を用いて
積載されて構成する半導体発光装置において、第１の電
極と第２の電極とは異なるタイミングで、マウント部材
に固定されることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項２に記載の半導体発光装置
は、前記複数の電極のうち、第１の電極は発光素子チッ
プ内部の発光部に隣接する電極であり、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のハンダと異な
る材料で接続されていることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項３に記載の半導体発光装置
は、前記第１のハンダと異なる材料は、第１のハンダの
融点（Ｔ１）よりも高い融点（Ｔ２）を有する第２のハ
ンダで構成されることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項４に記載の半導体発光装置
は、前記第１のハンダと異なる材料は、第１のハンダの
融点（Ｔ１）よりも低い融点（Ｔ２）を有する第２のハ
ンダで構成されることを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項５に記載の半導体発光装置
は、前記第１のハンダと異なる材料は、導電性樹脂で構
成されることを特徴とする。

【００１４】本発明の請求項６に記載の半導体発光装置
は、前記導電性樹脂は、異方導電性樹脂であり、前記マ
ウント部材の積載面上の各導電膜パターンの間には溝が
形成されていることを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項７に記載の半導体発光装置
は、前記マウント部材の放熱部が熱伝導率の異なる複数
の放熱部で構成され、第１の電極が第１の放熱部に配置
され、第２の電極が第２の放熱部に配置されることを特
徴とする。

【００１６】本発明の請求項８に記載の半導体発光装置
は、前記第１の電極は発光素子チップ内部の発光部に隣
接する電極であり、第１の放熱部は第２の放熱部より高
い熱伝導率を持つことを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項９に記載の半導体発光装置
は、前記第１の放熱部と第２の放熱部は導電体であり、
第１の放熱部と第２の放熱部の間に絶縁体を有すること
を特徴とする。

【００１８】本発明の請求項１０に記載の半導体発光装
置は、前記複数の放熱部の厚さが２０μｍ以上であるこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明の請求項１１に記載の半導体発光装
置は、第１の放熱部と第１の電極、第２の放熱部と第２
の電極は、それぞれ異方導電性樹脂で接続され、第１の
放熱部と第２の放熱部の境界部には溝が形成されている
ことを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項１２に記載の半導体発光装
置の製造方法は、マウント部材上に導電性接着剤で複数
の電極を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
第１の電極をマウント部材に固定した後に、第２の電極
をマウント部材に固定することを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項１３に記載の半導体発光装
置の製造方法は、前記マウント部材上にあらかじめ設置
した、前記第１のハンダおよび第２のハンダを、第１の
ハンダの融点Ｔ１および第２のハンダの融点Ｔ２のいず
れよりも高い温度に保持してから、マウント部材上に前
記半導体発光素子チップを積載し、続いて、第１のハン
ダおよび第２のハンダを、Ｔ１とＴ２の中間の温度に所
定時間保持し、その後、Ｔ１およびＴ２のいずれよりも
低い温度に冷却する、各過程からなるダイボンディング
工程を用いたことを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項１４に記載のマウント部材
は、片面に複数の電極を有する半導体発光素子チップを
積載するためのマウント部材であって、積載面上に複数
のハンダが配置され、第１のハンダと第２のハンダの融
点が異なっていることを特徴。

【００２３】本発明の請求項１５に記載のマウント部材
は、片面に複数の電極を有する半導体発光素子チップを
積載するためのマウント部材であって、半導体発光素子
チップに対向する面側で、異なる熱伝導率を持つ複数の
放熱部が並列に構成され、導電性接着剤が前記複数の放
熱部に配置されていることを特徴とする。

【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＞Ａｌ２Ｏ
３＞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１６．１
９）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、１
００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２
１１、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２１２、多層のＩｎＧ
ａＮ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−ＡｌＧａ
Ｎ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Ｓｉ
Ｏ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ＡｕＳ
ｎ（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１μ
ｍ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、３ｍ
Ｗ、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、５ｍ
Ｗ、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、Ｐ
ｂＩｎ、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】

【００５２】また、各実施例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、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、３
０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９
０ｗｔ％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、３
ｍＷ、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、本実施の形態の
半導体レーザ装置を示す断面図である。図において、４
０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、３ｍ
Ｗ、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、本発明の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、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＡｌＧａＮ系、ＣｄＺｎＳ
ｅ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、Ａ
ｕ／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
本発明の構成を適用することができる。

【００９１】〔実施の形態５〕絶縁体×絶縁体（絶縁体
×導体も）、凹部埋め込み型 図８は、本発明の実施の形態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。本実施例では、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（０．１μ
ｍ）（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Ｓｎ
Ａｕ（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５０
１ａ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、５０
１ａ、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２
００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、Ｔ
ｐ＝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５０
１ｂ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、５０
５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］ 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５
０１ａ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Ａｌ
₂Ｏ₃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５０
４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２
ｍｍ×幅１．５ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの上に、長さ２ｍ
ｍ×幅０．７ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの凹部を持ち、５０
１ｂは５０１ａ上の凹部から裏面にかけて厚さ０．１ｍ
ｍ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〕導電体×導電体 本実施の形態の構成は、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。本実施例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５０
４および５０５には融点が２１７℃であるＳｎＡｕ（Ｓ
ｎ９０％、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６０
１ａ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Ｓｉ
Ｏ₂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６０１
ｂ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６０１
ｂ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。本実施例においては、サブマウント基体６０１
ａ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］ 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Ｓｉ
Ｏ₂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（０．１
μｍ）、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６０１
ｃ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）／Ｍ
ｏ（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６０１
ａ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ＳｉＯ
₂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６０１
ｂ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】上記実施例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〕 導電性接着材が異方導
電性樹脂、マウントに溝付きの場合 図１７は、本実施の形態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Ａｌ
Ｎ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（０．１μ
ｍ）（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７０
１ａ上の異方導電性樹脂がｔ１秒で硬化温度Ｔｓ＝１８
０℃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７０１
ｂ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、１
４、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
発明の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、Ｓｉ
Ｃ、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、ＬＥ
Ｄ、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、上記本発明の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】本発明の実施の形態３の半導体レーザ装置を示
す、模式断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４の半導体レーザ装置を示
す、模式断面図である。

【図８】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態５のサブマウントを示す、
模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態６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
（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１５】本発明の実施の形態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】本発明の実施の形態８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１７】本発明の実施の形態９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１８】本発明の実施の形態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、７
０１ 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

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片面に複数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、導電性接着剤を用いて積載
   されて構成する半導体発光装置において、第１の電極と
   第２の電極とは異なるタイミングで、マウント部材に固
   定されることを特徴とする半導体発光装置。
2. 【請求項２】 前記複数の電極のうち、第１の電極は発
   光素子チップ内部の発光部に隣接する電極であり、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のハ
   ンダと異なる材料で接続さ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。
3. 【請求項３】 前記第１のハンダと異なる材料は、第１
   のハンダの融点（Ｔ１）よりも高い融点（Ｔ２）を有す
   る第２のハンダで構成されることを特徴とする、請求項
   ２に記載の半導体発光装置。
4. 【請求項４】 前記第１のハンダと異なる材料は、第１
   のハンダの融点（Ｔ１）よりも低い融点（Ｔ２）を有す
   る第２のハンダで構成されることを特徴とする、請求項
   ２に記載の半導体発光装置。
5. 【請求項５】 前記第１のハンダと異なる材料は、導電
   性樹脂で構成されることを特徴とする、請求項２に記載
   の半導体発光装置。
6. 【請求項６】 前記導電性樹脂は、異方導電性樹脂であ
   り、前記マウント部材の積載面上の各導電膜パターンの
   間には溝が形成されていることを特徴とする請求項５に
   記載の半導体発光装置。
7. 【請求項７】 前記マウント部材の放熱部が熱伝導率の
   異なる複数の放熱部で構成され、第１の電極が第１の放
   熱部に配置され、第２の電極が第２の放熱部に配置され
   ることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。
8. 【請求項８】 前記第１の電極は発光素子チップ内部の
   発光部に隣接する電極であり、第１の放熱部は第２の放
   熱部より高い熱伝導率を持つことを特徴とする請求項７
   に記載の半導体発光装置。
9. 【請求項９】 前記第１の放熱部と第２の放熱部は導電
   体であり、第１の放熱部と第２の放熱部の間に絶縁体を
   有することを特徴とする請求項７あるいは８のいずれか
   に記載の半導体発光装置。
10. 【請求項１０】 前記複数の放熱部の厚さが２０μｍ以
    上であることを特徴とする請求項７、８のいずれかに記
    載の半導体発光装置。
11. 【請求項１１】 第１の放熱部と第１の電極、第２の放
    熱部と第２の電極は、それぞれ異方導電性樹脂で接続さ
    れ、第１の放熱部と第２の放熱部の境界部には溝が形成
    されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれ
    かに記載の半導体発光装置。
12. 【請求項１２】 マウント部材上に導電性接着剤で複数
    の電極を固定する半導体発光装置の製造方法であって、
    第１の電極をマウント部材に固定した後に、第２の電極
    をマウント部材に固定することを特徴とする半導体発光
    素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記マウント部材上にあらかじめ設置
    した、前記第１のハンダおよび第２のハンダを、第１の
    ハンダの融点Ｔ１および第２のハンダの融点Ｔ２のいず
    れよりも高い温度に保持してから、マウント部材上に前
    記半導体発光素子チップを積載し、続いて、第１のハン
    ダおよび第２のハンダを、Ｔ１とＴ２の中間の温度に所
    定時間保持し、その後、Ｔ１およびＴ２のいずれよりも
    低い温度に冷却する、各過程からなるダイボンディング
    工程を用いたことを特徴とする、請求項１２に記載の半
    導体発光装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 片面に複数の電極を有する半導体発光
    素子チップを積載するためのマウント部材であって、積
    載面上に複数のハンダが配置され、第１のハンダと第２
    のハンダの融点が異なっていることを特徴とするマウン
    ト部材。
15. 【請求項１５】 片面に複数の電極を有する半導体発光
    素子チップを積載するためのマウント部材であって、半
    導体発光素子チップに対向する面側で、異なる熱伝導率
    を持つ複数の放熱部が並列に構成され、導電性接着剤が
    前記複数の放熱部に配置されていることを特徴とするマ
    ウント部材。