半導体レーザ装置およびその製造方法
【課題】窒化物半導体レーザ素子をマウント部材に実装する構造での歩留まりが下がる問題を解決できる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】窒化物半導体レーザ装置は、サブマウント２と、サブマウント２の表面に半田４で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子１と備えている。この窒化物半導体レーザ素子１の側面の一部は誘電体膜１１７にて覆われている。これにより、半田４が窒化物半導体レーザ素子１の側面の一部に付着しないようにして、その付着によるｐ−ｎ短絡の発生を防ぐことができる。
【解決手段】窒化物半導体レーザ装置は、サブマウント２と、サブマウント２の表面に半田４で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子１と備えている。この窒化物半導体レーザ素子１の側面の一部は誘電体膜１１７にて覆われている。これにより、半田４が窒化物半導体レーザ素子１の側面の一部に付着しないようにして、その付着によるｐ−ｎ短絡の発生を防ぐことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族窒化物半導体からなる窒化物半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体レーザ素子は、高密度光記録媒体を対象とした情報の読み出しや書き込みを行うための短波長光源として注目されている。さらに、窒化物半導体レーザ素子は、出射光を可視光領域に波長変換を行なうことが可能なことから、照明やバックライトなどの可視光の光源としても期待されている。そして、窒化物半導体レーザ素子の用途を拡大すべく、動作を安定させたり、高出力化したりする技術の開発が検討されている。窒化物半導体レーザ素子を高出力化した場合、窒化物半導体レーザ素子の発熱を効率的に逃がす放熱対策が重要となる。このため、窒化物半導体レーザ素子の実装として、放熱の面で有利なジャンクションダウン実装が検討されている。
【０００３】
従来、窒化物半導体レーザ素子としては、窒化物半導体が側面から露出したままのものがある（例えば特開２００７−１８０５２２号公報（特許文献１）参照）。この窒化物半導体レーザ素子では、共振器長方向に沿って延びるストライプ形状のリッジ部が窒化物半導体に形成されている。また、上記窒化物半導体レーザ素子のリッジ部側の表面には、リッジ部を挟むように一対のクラック防止溝が形成されている。このクラック防止溝からは窒化物半導体が露出している。
【０００４】
このような窒化物半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン実装すると、窒化物半導体レーザ素子とサブマウントとの間の半田は、窒化物半導体レーザ素子の側面に這い上がって付着してしまう。この際、上記半田はクラック防止溝内に入り込んでしまう。
【０００５】
その結果、上記窒化物半導体レーザ素子において、ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体とが半田を介して短絡する不良が生じ、歩留まりが低下するという問題があった。
【０００６】
なお、ＡｌＧａＡｓ半導体レーザの側面に比べて、窒化物半導体レーザ素子の側面は、外方に向かって突出するような湾曲面となっているため、半田が這い上がり易くなっている。
【特許文献１】特開２００７−１８０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、窒化物半導体レーザ素子をマウント部材に実装する構造での歩留まりが下がる問題を解決できる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
マウント部材と、
上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子と
備え、
上記窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装することによって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００１０】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【００１１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記窒化物半導体レーザ素子の上記マウント部材側の表面にはクラック防止溝が形成され、
上記クラック防止溝が誘電体で覆われている。
【００１２】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記クラック防止溝の側面および底面が窒化物半導体からなっていても、誘電体がクラック防止溝を覆うので、クラック防止溝の側面および底面への導電性接着剤の付着を確実に防ぐことができる。
【００１３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含む。
【００１４】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含むことにより、光学損失を小さくできる。
【００１５】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントである。
【００１６】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントであるので、熱伝導率が高く、信頼性および熱飽和レベルを上げることができる。
【００１７】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記導電性接着剤は、Ａｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田である。
【００１８】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記導電性接着剤がＡｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田であるので、熱伝導率が高く、信頼性および熱飽和レベルを上げることができる。
【００１９】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記マウント部材はステムである。
【００２０】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材がステムであり、サブマウントを使用しないので、安価に熱抵抗を下げることができ、導電性接着剤による熱抵抗の増大を下げることができる。
【００２１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記窒化物半導体レーザ素子は、
リッジ部と、
上記リッジ部の両側に形成され、上記リッジ部と略同じ高さを有するテラス部と
を有する。
【００２２】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記リッジ部の両側には、リッジ部と略同じ高さを有するテラス部を形成しているので、機械的な衝撃からリッジ部をテラス部で保護できる。
【００２３】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
マウント部材の表面に導電性接着剤を形成する形成工程と、
上記導電性接着剤上に、窒化物半導体からなる側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われている窒化物半導体レーザ素子を載置し、上記マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する搭載工程と
を備えたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記マウント部材の表面に導電性接着剤を形成した後、導電性接着剤上に窒化物半導体レーザ素子を載置し、マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する。この際、上記窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部は誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２５】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体レーザ装置によれば、マウント部材の表面に導電性接着剤で実装することによって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２７】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【００２８】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、導電性接着剤上に窒化物半導体レーザ素子を載置し、マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装によって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部は誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２９】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下において、本発明による種々の実施形態を説明するにあたり、以下の説明の用語の意味を予め明らかにしておく。
【００３１】
まず、「クラック防止溝」とは、窒化物半導体レーザ素子が含む基板、または、窒化物半導体レーザ素子が含む窒化物半導体層に形成された溝であって、その窒化物半導体層が受ける応力緩和するためのストライプ状の凹部である。
【００３２】
また、「窒化物半導体レーザ素子」とは、加工基板に窒化物半導体成長層が積層された後に、各種プロセスを行って電極層が形成されると共に、個々のチップに分割されたものとする。
【００３３】
また、「窒化物半導体レーザ装置」とは、窒化物半導体レーザ素子がリッジ部を有する場合、窒化物半導体レーザ素子がステムやサブマウントなどのマウント部材上に、ジャンクションダウン方式でマウントされたものとする。
【００３４】
また、「マウント部材」とは、窒化物半導体レーザ素子をマウントするステム、または、ステム上にマウントされるサブマウントを意味することとする。したがって、例えば「マウント部材上に窒化物半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でマウントする」と記載した場合、その記載は、窒化物半導体レーザ素子をステム上にジャンクションダウン方式で直接マウントすること、または、ステム上にマウントされたサブマウント上に窒化物半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でマウントすることを意味する。
【００３５】
また、「導電性接着剤」とは、半田に代表される電気接続や物理的接続をするために２点以上の金属表面間で金属結合している合金やＡｇペーストに代表されるような、高温焼成型金属接着剤や、ポリマーと導電性物質を混合した物質からなる金属接着剤を意味する。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子１の概略断面図である。
【００３７】
上記窒化物半導体レーザ素子１は窒化物半導体からなっている２つの側面を有し、この各側面の一部は誘電体膜１１７に覆われている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子１の側面とは、窒化物半導体レーザ素子１がレーザ光を出射する方向に平行、かつ、窒化物半導体レーザ素子１を構成する層を積層する方向に平行な面のことである。なお、上記誘電体膜１１７は誘電体の一例である。
【００３８】
より詳しくは、上記窒化物半導体レーザ素子１は、ｎ型（以下、ｎ導電型を「ｎ−」と記載し、ｐ導電型を「ｐ−」と記載する。）ＧａＮ基板１０１を備えている。また、上記窒化物半導体レーザ素子は、ｎ−ＧａＮ基板１０１上に順次形成された層厚０．５μｍのｎ−ＧａＮ層１０２、層厚２μｍのｎ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ下部クラッド層１０３、層厚０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層１０４、層厚２０ｎｍのＧａＮ下部隣接層１０５、活性層１０６、層厚５０ｎｍのＧａＮ上部隣接層１０７、層厚２０ｎｍのｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャリアバリア層１０８、層厚０．６μｍのｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ上部クラッド層１０９、層厚０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層１１０を備えている。さらに、上記窒化物半導体レーザ素子１の上面（基板１０１とは反対側の表面）にはクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂが形成されている。このクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの底面および側面は窒化物半導体からなっている。
【００３９】
上記誘電体膜１１７は、膜厚５００ｎｍがＳｉＯ２膜からなって、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂも覆っている。つまり、上記クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの底面および側面は露出していない。
【００４０】
上記基板１０１の表面にはクラック防止溝１１２Ａ，１１２Ｂが形成されている。また、上記基板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。このｎ側電極１１１の構造は、基板１０１側からＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕとなっている。
【００４１】
上記コンタクト層１１０上にはｐ側コンタクト電極１１４が形成されている。さらに、上記ｐ側コンタクト電極１１４上にはｐ側電極１１５が形成されている。このｐ側電極１１５は、ｐ側コンタクト電極１１４側からＭｏ／Ａｕ／Ａｕの構造を有している。
【００４２】
また、上記上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０には、ストライプ状のリッジ部１１６が形成されている。このリッジ部１１６は、光出射方向（＜１−１００＞方向）に延伸して、リッジストライプ型導波路を構成している。また、上記リッジ部１１６は、下端幅Ｗ１が約７μｍ、上端幅Ｗ２が７．２μｍ、高さＨが０．１μｍとなっている。
【００４３】
また、上記リッジ部１１６の両側面は誘電体膜１１７で覆われている。この誘電体膜１１７は、リッジ部１１６の上面つまりコンタクト層１１０の表面を覆っていない。また、上記誘電体膜１１７においてリッジ部１１６の両側面を覆う部分は、リッジ部１１６の両側方から基板１０１とは反対側に向かって突出している。この構造は、上記リッジ部１１６の上面および両側面をＳｉＯ２誘電体膜を形成した後、その誘電体膜においてリッジ部１１６の上面を覆う部分のみを除去することで形成されている。このため、上記リッジ部１１６の上面に対する誘電体膜１１７の突出量は、誘電体膜１１７の膜厚に等しくなる。このような誘電体膜１１７により、光閉じ込めおよび電流狭窄の効果を得ている。
【００４４】
また、上記上部クラッド層１０９には、リッジ部１１６を挟むようにテラス部１１８Ａ，１１８Ｂが形成されている。このテラス部１１８Ａ，１１８Ｂはリッジ部１１６と略同じ高さを有する。また、上記テラス部１１８Ａ，１１８Ｂの上面および側面は、誘電体膜１１７で覆われている。そして、上記テラス部１１８Ａ，１１８Ｂ上の誘電体膜１１７の表面はリッジ部１１６の上面よりも高い位置にある。言い換えれば、上記基板１０１の表面からテラス部１１８Ａ，１１８Ｂ上の誘電体膜１１７の表面までの高さは、基板１０１の表面からリッジ部１１６の上面までの高さよりも高くなっている。
【００４５】
上記キャリアバリア層１０８、上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０には、それぞれ、ｐドープ不純物としてのＭｇ（マグネシウム）が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３濃度でドープされている。上記上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０のドープ濃度の代表例は、４×１０１９ｃｍ−３である。なお、本実施形態において、コンタクト層１１０を省略して、上部クラッド層１０９がコンタクト層１１０を兼ねるようにしてもよい。
【００４６】
上記活性層２０５は、アンドープのＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ井戸層（厚さ：４ｎｍ）とアンドープのＧａＮ障壁層（厚さ：８ｎｍ）とが、井戸層、障壁層、井戸層、障壁層、井戸層の順で形成された多重量子井戸構造（井戸数３）である。井戸層および障壁層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＮ１−ｘＡｓｘ（０＜ｘ＜１）、ＧａＮ１−ｘＰｘ（０＜ｘ＜１）、またはこれらの化合物などの窒化物半導体で形成できるが、障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるような組成とする。また、素子の発振閾値を引き下げる目的から、活性層を井戸数が２〜４の多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とすることが好ましいが、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造とすることを排除するものではない。この場合、本明細書でいうところの井戸層に挟まれる障壁層は存在しない。
【００４７】
上記構成の窒化物半導体レーザ素子１の各窒化物半導体層は、公知の窒化物半導体の結晶成長方法、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法で積層できる。
【００４８】
また、上記ｎ側電極１１１はＥＢ（電子ビーム）蒸着法にて形成する。また、上記ｐ側コンタクト電極１１４はＥＢ蒸着法にて厚さ５０ｎｍとなるように形成する。そして、上記ｐ側電極１１５は、厚さ１５ｎｍのＭｏ、厚さ２５ｎｍのＡｕをスパッタリング法にて順次形成した後、厚さ１５ｎｍのＭｏ膜、厚さ２５ｎｍのＡｕ膜をスパッタリング法にて順次形成した後、無電解メッキ法により、そのＡｕ膜の厚さを最終的に３μｍとする。また、上記誘電体膜１１７はプラズマＣＶＤ法により形成している。
【００４９】
図２は、上記半導体レーザ素子１を作成するためのウェハ２００の一部の概略断面図である。
【００５０】
上記ウェハ２００を分割ラインＬに沿って分割すると、窒化物半導体レーザ素子３１が複数得られる。
【００５１】
このようなに作成した窒化物半導体レーザ素子３１を、上記第１実施形態と同様に、サブマウント２に実装した場合、クラック防止溝３１３Ａ，３１３Ｂの底面および側面の窒化物半導体や、窒化物半導体レーザ素子３１の側面の一部の窒化物半導体に半田４が付着するのを確実に防ぐことができる。
【００５２】
また、上記窒化物半導体レーザ素子３１の側面への半田４の這い上がり距離が５μｍ以下であれば、短絡することは無い。
【００５３】
上記誘電体膜３１７は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含んでいる。
【００５４】
図３は、上記窒化物半導体レーザ素子１を備えた窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【００５５】
上記窒化物半導体レーザ装置は、ＡｌＮからなるサブマウント２と、このサブマウント２を介して搭載すると共に、９ΦのＣｕブロックステムからなるステム３とを備えている。なお、上記サブマウント２はマウント部材の一例である。
【００５６】
上記サブマウント２の表面には、窒化物半導体レーザ素子１がジャンクションダウンで実装されている。この実装にはＡｕ−Ｓｎ半田４を使用している。より詳しくは、上記半田４は、窒化物半導体レーザ素子１とサブマウント２との間にあり、窒化物半導体レーザ素子１をサブマウント２に接着している。そして、上記半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広くなっている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４とは、光出射方向に垂直、かつ、基板１０１の表面に平行な方向の幅である。なお、上記半田４は導電性接着剤の一例である。
【００５７】
以下、上記窒化物半導体レーザ装置の実装について述べる。
【００５８】
まず、上記サブマウント２を形成するためのＡｌＮ部材の表面上に、導電性接着剤の一例としてのＡｕＳｎ層をスパッタリング法により形成した後、ＡｕＳｎ層をフォトリグラフィーによりパターニングする。このとき、上記ＡｕＳｎ層の幅を、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４以上とする。その後、上記ＡｌＮ部材をダイシングにより分割し、サブマウント２を作成する。
【００５９】
次に、上記ＡｕＳｎ層上に窒化物半導体レーザ素子１を載置加熱することにより、ＡｕＳｎ層と、Ａｕからなるｐ側電極１１５とを合金化させた後、冷却して固化させる。これにより、上記窒化物半導体レーザ素子１がサブマウント２の表面に半田４を介して固定される。このとき、上記半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広くなる。
【００６０】
このように、上記ＡｕＳｎ層上に窒化物半導体レーザ素子１を載置した場合、図４に示すように、窒化物半導体レーザ素子１へのＡｕＳｎの這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部が誘電体膜１１７にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子１の各側面でｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００６１】
また、上記ＡｕＳｎがクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂ内に入ったとしても、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの側面および底面は誘電体膜１１７で覆われているので、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの側面および底面でｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００６２】
上記第１実施形態では、半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広かったが、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも狭くしてもよい。上記半田４の幅Ｗ３を窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも狭くした場合、窒化物半導体レーザ素子１への半田４の這い上がりが発生し難くなるので好ましい。
【００６３】
上記第１実施形態では、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部を誘電体膜１１７で覆っていたが、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の全部を誘電体膜１１７で覆ってもよい。
【００６４】
上記第１実施形態では、ＳｉＯ２膜からなる誘電体膜１１７を用いていたが、ジルコニア膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ダイヤモンド膜またはＤＬＣ膜からなる誘電体膜を用いてもよい。
【００６５】
上記第１実施形態において、ＳｉＯ２膜、ジルコニア膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ダイヤモンド膜およびＤＬＣ膜のうちの少なくとも２つからなる誘電体が、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部または全部を覆うようにしてもよい。
【００６６】
上記第１実施形態では、ＡｌＮからなるサブマウント２を用いていたが、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウント２を用いてもよい。
【００６７】
上記第１実施形態では、Ａｕ−Ｓｕ半田４を用いていたが、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田、Ａｇ半田、高温焼成型Ａｇペーストまたは導電性樹脂等を用いてもよい。
【００６８】
上記第１実施形態では、Ａｕを含むｐ側電極１１５を用いていたが、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕのうちの少なくとも１つを含むｐ側電極を用いてもよい。
【００６９】
上記第１実施形態では、ＳｉＯ２からなる誘電体膜１１７を用いていたが、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンドおよびＤＬＣのうちの少なくとも１つからなる誘電体膜を用いてもよい。
【００７０】
上記第１実施形態において、クラック防止溝が形成されていない窒化物半導体レーザ素子を用いてもよいし、あるいは、図５に示す窒化物半導体レーザ素子３１を用いてもよい。
【００７１】
上記窒化物半導体レーザ素子３１は、リッジ部の一方の側方側にのみ、クラック防止溝３１２，３１３を有している。このクラック防止溝３１２は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含む誘電体膜３１７で覆われている。なお、上記誘電体膜３１７は誘電体の一例である。
【００７２】
また、上記窒化物半導体レーザ素子３１は、窒化物半導体からなる２つの側面の一部を有しているが、この各側面の一部は誘電体膜３１７で覆われている。
【００７３】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。また、図６において、図３に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図３における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【００７４】
上記窒化物半導体レーザ装置は、サブマウント２の表面に半田１４で実装された窒化物半導体レーザ素子４１を備えている。なお、上記半田１４は、導電性接着剤の一例であり、上記第１実施形態の半田４とは形状のみが異なる。
【００７５】
上記窒化物半導体レーザ素子４１は窒化物半導体からなっている２つの側面を有し、この各側面の一部は誘電体膜４１７に覆われている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子４１の側面とは、窒化物半導体レーザ素子１がレーザ光を出射する方向に平行、かつ、窒化物半導体レーザ素子４１を構成する層を積層する方向に平行な面のことである。なお、上記誘電体膜４１７は誘電体の一例である。
【００７６】
より詳しくは、上記窒化物半導体レーザ素子４１は、リッジストライプ型ではなく、内部狭窄構造型の素子である。そして、上記窒化物半導体レーザ素子４１は、ｎ−ＧａＮ基板４０１、電流狭窄層４０２、活性層４０３、ｐ−コンタクト電極４０４、ｐ側電極４０５およびｎ側電極４０６を有している。また、上記窒化物半導体レーザ素子４１のサブマウント２側の表面には、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂが形成されている。
【００７７】
上記誘電体膜４１７は、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂも覆っている。つまり、上記クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂの底面および側面は露出していない。また、上記誘電体膜４１７は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含んでいる。
【００７８】
上記構成の窒化物半導体レーザ装置によれば、窒化物半導体レーザ素子２１の実装は上記第１実施形態と同様に行われるが、誘電体膜４１７によって、窒化物半導体レーザ素子１の各側面でのｐ−ｎ短絡、および、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂの側面および底面でのｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数値、材料、構造、プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。
【００８０】
具体的には、上述の実施形態において、ＡｌＯＮをＥＣＲスパッタ法を用いて形成しているが、平行平板スパッタ法等を用いてもよい。ｎ電極およびｐコンタクト電極をＥＢ蒸着法にて形成しているが、これらは、スパッタ法や抵抗蒸着法により形成してもよく、ｐ電極をスパッタ法により形成しているが、蒸着法で形成してもよく、厚膜Ａｕを無電解メッキ法で形成しているが、電解メッキ法やスパッタ法、蒸着法で形成してもよい。ｐコンタクト電極材料は、Ｐｄを使用しているがＮｉ等の金属を使用してもよく、ｐ電極もＭｏ／Ａｕを使用しているが、Ａｕのみや、Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕ等の多層構造でもよい。半導体層はＭＯＣＶＤ法にて積層しているが、ＭＢＥ法を使用してもよい。
【００８１】
本発明では、クラック防止溝は、必ずしも、各素子に複数本形成する必要なく、必要なら、１本だけであってもよい。
【００８２】
上記第１，第２実施形態を組み合わせたものを本発明の一実施形態としてもよい。また、上記第２実施形態において、第１実施形態で行ったような変形を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の概略断面図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子を製造するためのウェハの一部の概略段面図である。
【図３】図３は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【図５】図５は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の変形例の概略断面図である。
【図６】図６は本発明の第２実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，３１，４１…窒化物半導体レーザ素子
２…サブマウント
３…ステム
４，１４…半田
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ，３１２，３１３，４１３Ａ，４１３Ｂ…クラック防止溝
１１７，３１７…誘電体膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族窒化物半導体からなる窒化物半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体レーザ素子は、高密度光記録媒体を対象とした情報の読み出しや書き込みを行うための短波長光源として注目されている。さらに、窒化物半導体レーザ素子は、出射光を可視光領域に波長変換を行なうことが可能なことから、照明やバックライトなどの可視光の光源としても期待されている。そして、窒化物半導体レーザ素子の用途を拡大すべく、動作を安定させたり、高出力化したりする技術の開発が検討されている。窒化物半導体レーザ素子を高出力化した場合、窒化物半導体レーザ素子の発熱を効率的に逃がす放熱対策が重要となる。このため、窒化物半導体レーザ素子の実装として、放熱の面で有利なジャンクションダウン実装が検討されている。
【０００３】
従来、窒化物半導体レーザ素子としては、窒化物半導体が側面から露出したままのものがある（例えば特開２００７−１８０５２２号公報（特許文献１）参照）。この窒化物半導体レーザ素子では、共振器長方向に沿って延びるストライプ形状のリッジ部が窒化物半導体に形成されている。また、上記窒化物半導体レーザ素子のリッジ部側の表面には、リッジ部を挟むように一対のクラック防止溝が形成されている。このクラック防止溝からは窒化物半導体が露出している。
【０００４】
このような窒化物半導体レーザ素子をサブマウントにジャンクションダウン実装すると、窒化物半導体レーザ素子とサブマウントとの間の半田は、窒化物半導体レーザ素子の側面に這い上がって付着してしまう。この際、上記半田はクラック防止溝内に入り込んでしまう。
【０００５】
その結果、上記窒化物半導体レーザ素子において、ｐ型窒化物半導体とｎ型窒化物半導体とが半田を介して短絡する不良が生じ、歩留まりが低下するという問題があった。
【０００６】
なお、ＡｌＧａＡｓ半導体レーザの側面に比べて、窒化物半導体レーザ素子の側面は、外方に向かって突出するような湾曲面となっているため、半田が這い上がり易くなっている。
【特許文献１】特開２００７−１８０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の課題は、窒化物半導体レーザ素子をマウント部材に実装する構造での歩留まりが下がる問題を解決できる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
マウント部材と、
上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子と
備え、
上記窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装することによって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００１０】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【００１１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記窒化物半導体レーザ素子の上記マウント部材側の表面にはクラック防止溝が形成され、
上記クラック防止溝が誘電体で覆われている。
【００１２】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記クラック防止溝の側面および底面が窒化物半導体からなっていても、誘電体がクラック防止溝を覆うので、クラック防止溝の側面および底面への導電性接着剤の付着を確実に防ぐことができる。
【００１３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含む。
【００１４】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含むことにより、光学損失を小さくできる。
【００１５】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントである。
【００１６】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントであるので、熱伝導率が高く、信頼性および熱飽和レベルを上げることができる。
【００１７】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記導電性接着剤は、Ａｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田である。
【００１８】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記導電性接着剤がＡｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田であるので、熱伝導率が高く、信頼性および熱飽和レベルを上げることができる。
【００１９】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記マウント部材はステムである。
【００２０】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記マウント部材がステムであり、サブマウントを使用しないので、安価に熱抵抗を下げることができ、導電性接着剤による熱抵抗の増大を下げることができる。
【００２１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記窒化物半導体レーザ素子は、
リッジ部と、
上記リッジ部の両側に形成され、上記リッジ部と略同じ高さを有するテラス部と
を有する。
【００２２】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記リッジ部の両側には、リッジ部と略同じ高さを有するテラス部を形成しているので、機械的な衝撃からリッジ部をテラス部で保護できる。
【００２３】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
マウント部材の表面に導電性接着剤を形成する形成工程と、
上記導電性接着剤上に、窒化物半導体からなる側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われている窒化物半導体レーザ素子を載置し、上記マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する搭載工程と
を備えたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記マウント部材の表面に導電性接着剤を形成した後、導電性接着剤上に窒化物半導体レーザ素子を載置し、マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する。この際、上記窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部は誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２５】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体レーザ装置によれば、マウント部材の表面に導電性接着剤で実装することによって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２７】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【００２８】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、導電性接着剤上に窒化物半導体レーザ素子を載置し、マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装によって、窒化物半導体レーザ素子への導電性接着剤の這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部は誘電体にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができ、歩留りが下がる問題を解決できる。
【００２９】
また、上記窒化物半導体レーザ素子の側面への導電性接着剤の付着による短絡を防ぐことができるので、信頼性を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下において、本発明による種々の実施形態を説明するにあたり、以下の説明の用語の意味を予め明らかにしておく。
【００３１】
まず、「クラック防止溝」とは、窒化物半導体レーザ素子が含む基板、または、窒化物半導体レーザ素子が含む窒化物半導体層に形成された溝であって、その窒化物半導体層が受ける応力緩和するためのストライプ状の凹部である。
【００３２】
また、「窒化物半導体レーザ素子」とは、加工基板に窒化物半導体成長層が積層された後に、各種プロセスを行って電極層が形成されると共に、個々のチップに分割されたものとする。
【００３３】
また、「窒化物半導体レーザ装置」とは、窒化物半導体レーザ素子がリッジ部を有する場合、窒化物半導体レーザ素子がステムやサブマウントなどのマウント部材上に、ジャンクションダウン方式でマウントされたものとする。
【００３４】
また、「マウント部材」とは、窒化物半導体レーザ素子をマウントするステム、または、ステム上にマウントされるサブマウントを意味することとする。したがって、例えば「マウント部材上に窒化物半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でマウントする」と記載した場合、その記載は、窒化物半導体レーザ素子をステム上にジャンクションダウン方式で直接マウントすること、または、ステム上にマウントされたサブマウント上に窒化物半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式でマウントすることを意味する。
【００３５】
また、「導電性接着剤」とは、半田に代表される電気接続や物理的接続をするために２点以上の金属表面間で金属結合している合金やＡｇペーストに代表されるような、高温焼成型金属接着剤や、ポリマーと導電性物質を混合した物質からなる金属接着剤を意味する。
【００３６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子１の概略断面図である。
【００３７】
上記窒化物半導体レーザ素子１は窒化物半導体からなっている２つの側面を有し、この各側面の一部は誘電体膜１１７に覆われている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子１の側面とは、窒化物半導体レーザ素子１がレーザ光を出射する方向に平行、かつ、窒化物半導体レーザ素子１を構成する層を積層する方向に平行な面のことである。なお、上記誘電体膜１１７は誘電体の一例である。
【００３８】
より詳しくは、上記窒化物半導体レーザ素子１は、ｎ型（以下、ｎ導電型を「ｎ−」と記載し、ｐ導電型を「ｐ−」と記載する。）ＧａＮ基板１０１を備えている。また、上記窒化物半導体レーザ素子は、ｎ−ＧａＮ基板１０１上に順次形成された層厚０．５μｍのｎ−ＧａＮ層１０２、層厚２μｍのｎ−Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ下部クラッド層１０３、層厚０．１μｍのｎ−ＧａＮガイド層１０４、層厚２０ｎｍのＧａＮ下部隣接層１０５、活性層１０６、層厚５０ｎｍのＧａＮ上部隣接層１０７、層厚２０ｎｍのｐ−Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ｎキャリアバリア層１０８、層厚０．６μｍのｐ−Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ上部クラッド層１０９、層厚０．１μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層１１０を備えている。さらに、上記窒化物半導体レーザ素子１の上面（基板１０１とは反対側の表面）にはクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂが形成されている。このクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの底面および側面は窒化物半導体からなっている。
【００３９】
上記誘電体膜１１７は、膜厚５００ｎｍがＳｉＯ２膜からなって、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂも覆っている。つまり、上記クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの底面および側面は露出していない。
【００４０】
上記基板１０１の表面にはクラック防止溝１１２Ａ，１１２Ｂが形成されている。また、上記基板１０１の裏面にはｎ側電極１１１が形成されている。このｎ側電極１１１の構造は、基板１０１側からＴｉ／Ａｌ／Ｍｏ／Ｐｔ／Ａｕとなっている。
【００４１】
上記コンタクト層１１０上にはｐ側コンタクト電極１１４が形成されている。さらに、上記ｐ側コンタクト電極１１４上にはｐ側電極１１５が形成されている。このｐ側電極１１５は、ｐ側コンタクト電極１１４側からＭｏ／Ａｕ／Ａｕの構造を有している。
【００４２】
また、上記上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０には、ストライプ状のリッジ部１１６が形成されている。このリッジ部１１６は、光出射方向（＜１−１００＞方向）に延伸して、リッジストライプ型導波路を構成している。また、上記リッジ部１１６は、下端幅Ｗ１が約７μｍ、上端幅Ｗ２が７．２μｍ、高さＨが０．１μｍとなっている。
【００４３】
また、上記リッジ部１１６の両側面は誘電体膜１１７で覆われている。この誘電体膜１１７は、リッジ部１１６の上面つまりコンタクト層１１０の表面を覆っていない。また、上記誘電体膜１１７においてリッジ部１１６の両側面を覆う部分は、リッジ部１１６の両側方から基板１０１とは反対側に向かって突出している。この構造は、上記リッジ部１１６の上面および両側面をＳｉＯ２誘電体膜を形成した後、その誘電体膜においてリッジ部１１６の上面を覆う部分のみを除去することで形成されている。このため、上記リッジ部１１６の上面に対する誘電体膜１１７の突出量は、誘電体膜１１７の膜厚に等しくなる。このような誘電体膜１１７により、光閉じ込めおよび電流狭窄の効果を得ている。
【００４４】
また、上記上部クラッド層１０９には、リッジ部１１６を挟むようにテラス部１１８Ａ，１１８Ｂが形成されている。このテラス部１１８Ａ，１１８Ｂはリッジ部１１６と略同じ高さを有する。また、上記テラス部１１８Ａ，１１８Ｂの上面および側面は、誘電体膜１１７で覆われている。そして、上記テラス部１１８Ａ，１１８Ｂ上の誘電体膜１１７の表面はリッジ部１１６の上面よりも高い位置にある。言い換えれば、上記基板１０１の表面からテラス部１１８Ａ，１１８Ｂ上の誘電体膜１１７の表面までの高さは、基板１０１の表面からリッジ部１１６の上面までの高さよりも高くなっている。
【００４５】
上記キャリアバリア層１０８、上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０には、それぞれ、ｐドープ不純物としてのＭｇ（マグネシウム）が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３濃度でドープされている。上記上部クラッド層１０９およびコンタクト層１１０のドープ濃度の代表例は、４×１０１９ｃｍ−３である。なお、本実施形態において、コンタクト層１１０を省略して、上部クラッド層１０９がコンタクト層１１０を兼ねるようにしてもよい。
【００４６】
上記活性層２０５は、アンドープのＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ井戸層（厚さ：４ｎｍ）とアンドープのＧａＮ障壁層（厚さ：８ｎｍ）とが、井戸層、障壁層、井戸層、障壁層、井戸層の順で形成された多重量子井戸構造（井戸数３）である。井戸層および障壁層は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＮ１−ｘＡｓｘ（０＜ｘ＜１）、ＧａＮ１−ｘＰｘ（０＜ｘ＜１）、またはこれらの化合物などの窒化物半導体で形成できるが、障壁層は井戸層よりもバンドギャップエネルギーが大きくなるような組成とする。また、素子の発振閾値を引き下げる目的から、活性層を井戸数が２〜４の多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とすることが好ましいが、ＳＱＷ（単一量子井戸）構造とすることを排除するものではない。この場合、本明細書でいうところの井戸層に挟まれる障壁層は存在しない。
【００４７】
上記構成の窒化物半導体レーザ素子１の各窒化物半導体層は、公知の窒化物半導体の結晶成長方法、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法で積層できる。
【００４８】
また、上記ｎ側電極１１１はＥＢ（電子ビーム）蒸着法にて形成する。また、上記ｐ側コンタクト電極１１４はＥＢ蒸着法にて厚さ５０ｎｍとなるように形成する。そして、上記ｐ側電極１１５は、厚さ１５ｎｍのＭｏ、厚さ２５ｎｍのＡｕをスパッタリング法にて順次形成した後、厚さ１５ｎｍのＭｏ膜、厚さ２５ｎｍのＡｕ膜をスパッタリング法にて順次形成した後、無電解メッキ法により、そのＡｕ膜の厚さを最終的に３μｍとする。また、上記誘電体膜１１７はプラズマＣＶＤ法により形成している。
【００４９】
図２は、上記半導体レーザ素子１を作成するためのウェハ２００の一部の概略断面図である。
【００５０】
上記ウェハ２００を分割ラインＬに沿って分割すると、窒化物半導体レーザ素子３１が複数得られる。
【００５１】
このようなに作成した窒化物半導体レーザ素子３１を、上記第１実施形態と同様に、サブマウント２に実装した場合、クラック防止溝３１３Ａ，３１３Ｂの底面および側面の窒化物半導体や、窒化物半導体レーザ素子３１の側面の一部の窒化物半導体に半田４が付着するのを確実に防ぐことができる。
【００５２】
また、上記窒化物半導体レーザ素子３１の側面への半田４の這い上がり距離が５μｍ以下であれば、短絡することは無い。
【００５３】
上記誘電体膜３１７は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含んでいる。
【００５４】
図３は、上記窒化物半導体レーザ素子１を備えた窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【００５５】
上記窒化物半導体レーザ装置は、ＡｌＮからなるサブマウント２と、このサブマウント２を介して搭載すると共に、９ΦのＣｕブロックステムからなるステム３とを備えている。なお、上記サブマウント２はマウント部材の一例である。
【００５６】
上記サブマウント２の表面には、窒化物半導体レーザ素子１がジャンクションダウンで実装されている。この実装にはＡｕ−Ｓｎ半田４を使用している。より詳しくは、上記半田４は、窒化物半導体レーザ素子１とサブマウント２との間にあり、窒化物半導体レーザ素子１をサブマウント２に接着している。そして、上記半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広くなっている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４とは、光出射方向に垂直、かつ、基板１０１の表面に平行な方向の幅である。なお、上記半田４は導電性接着剤の一例である。
【００５７】
以下、上記窒化物半導体レーザ装置の実装について述べる。
【００５８】
まず、上記サブマウント２を形成するためのＡｌＮ部材の表面上に、導電性接着剤の一例としてのＡｕＳｎ層をスパッタリング法により形成した後、ＡｕＳｎ層をフォトリグラフィーによりパターニングする。このとき、上記ＡｕＳｎ層の幅を、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４以上とする。その後、上記ＡｌＮ部材をダイシングにより分割し、サブマウント２を作成する。
【００５９】
次に、上記ＡｕＳｎ層上に窒化物半導体レーザ素子１を載置加熱することにより、ＡｕＳｎ層と、Ａｕからなるｐ側電極１１５とを合金化させた後、冷却して固化させる。これにより、上記窒化物半導体レーザ素子１がサブマウント２の表面に半田４を介して固定される。このとき、上記半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広くなる。
【００６０】
このように、上記ＡｕＳｎ層上に窒化物半導体レーザ素子１を載置した場合、図４に示すように、窒化物半導体レーザ素子１へのＡｕＳｎの這い上がりが生じても、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部が誘電体膜１１７にて覆われているので、窒化物半導体レーザ素子１の各側面でｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００６１】
また、上記ＡｕＳｎがクラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂ内に入ったとしても、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの側面および底面は誘電体膜１１７で覆われているので、クラック防止溝１１３Ａ，１１３Ｂの側面および底面でｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００６２】
上記第１実施形態では、半田４の幅Ｗ３は、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも広かったが、窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも狭くしてもよい。上記半田４の幅Ｗ３を窒化物半導体レーザ素子１の横幅Ｗ４よりも狭くした場合、窒化物半導体レーザ素子１への半田４の這い上がりが発生し難くなるので好ましい。
【００６３】
上記第１実施形態では、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部を誘電体膜１１７で覆っていたが、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の全部を誘電体膜１１７で覆ってもよい。
【００６４】
上記第１実施形態では、ＳｉＯ２膜からなる誘電体膜１１７を用いていたが、ジルコニア膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ダイヤモンド膜またはＤＬＣ膜からなる誘電体膜を用いてもよい。
【００６５】
上記第１実施形態において、ＳｉＯ２膜、ジルコニア膜、ＡｌＮ膜、ＡｌＯＮ膜、ダイヤモンド膜およびＤＬＣ膜のうちの少なくとも２つからなる誘電体が、窒化物半導体レーザ素子１の各側面の一部または全部を覆うようにしてもよい。
【００６６】
上記第１実施形態では、ＡｌＮからなるサブマウント２を用いていたが、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウント２を用いてもよい。
【００６７】
上記第１実施形態では、Ａｕ−Ｓｕ半田４を用いていたが、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田、Ａｇ半田、高温焼成型Ａｇペーストまたは導電性樹脂等を用いてもよい。
【００６８】
上記第１実施形態では、Ａｕを含むｐ側電極１１５を用いていたが、Ａｕ、ＡｇおよびＣｕのうちの少なくとも１つを含むｐ側電極を用いてもよい。
【００６９】
上記第１実施形態では、ＳｉＯ２からなる誘電体膜１１７を用いていたが、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンドおよびＤＬＣのうちの少なくとも１つからなる誘電体膜を用いてもよい。
【００７０】
上記第１実施形態において、クラック防止溝が形成されていない窒化物半導体レーザ素子を用いてもよいし、あるいは、図５に示す窒化物半導体レーザ素子３１を用いてもよい。
【００７１】
上記窒化物半導体レーザ素子３１は、リッジ部の一方の側方側にのみ、クラック防止溝３１２，３１３を有している。このクラック防止溝３１２は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含む誘電体膜３１７で覆われている。なお、上記誘電体膜３１７は誘電体の一例である。
【００７２】
また、上記窒化物半導体レーザ素子３１は、窒化物半導体からなる２つの側面の一部を有しているが、この各側面の一部は誘電体膜３１７で覆われている。
【００７３】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。また、図６において、図３に示した第１実施形態の構成部と同一構成部は、図３における構成部と同一参照番号を付して説明を省略する。
【００７４】
上記窒化物半導体レーザ装置は、サブマウント２の表面に半田１４で実装された窒化物半導体レーザ素子４１を備えている。なお、上記半田１４は、導電性接着剤の一例であり、上記第１実施形態の半田４とは形状のみが異なる。
【００７５】
上記窒化物半導体レーザ素子４１は窒化物半導体からなっている２つの側面を有し、この各側面の一部は誘電体膜４１７に覆われている。ここで、上記窒化物半導体レーザ素子４１の側面とは、窒化物半導体レーザ素子１がレーザ光を出射する方向に平行、かつ、窒化物半導体レーザ素子４１を構成する層を積層する方向に平行な面のことである。なお、上記誘電体膜４１７は誘電体の一例である。
【００７６】
より詳しくは、上記窒化物半導体レーザ素子４１は、リッジストライプ型ではなく、内部狭窄構造型の素子である。そして、上記窒化物半導体レーザ素子４１は、ｎ−ＧａＮ基板４０１、電流狭窄層４０２、活性層４０３、ｐ−コンタクト電極４０４、ｐ側電極４０５およびｎ側電極４０６を有している。また、上記窒化物半導体レーザ素子４１のサブマウント２側の表面には、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂが形成されている。
【００７７】
上記誘電体膜４１７は、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂも覆っている。つまり、上記クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂの底面および側面は露出していない。また、上記誘電体膜４１７は、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つ含んでいる。
【００７８】
上記構成の窒化物半導体レーザ装置によれば、窒化物半導体レーザ素子２１の実装は上記第１実施形態と同様に行われるが、誘電体膜４１７によって、窒化物半導体レーザ素子１の各側面でのｐ−ｎ短絡、および、クラック防止溝４１３Ａ，４１３Ｂの側面および底面でのｐ−ｎ短絡が起こらないようにして、歩留まりの低下を防ぐことができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数値、材料、構造、プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。
【００８０】
具体的には、上述の実施形態において、ＡｌＯＮをＥＣＲスパッタ法を用いて形成しているが、平行平板スパッタ法等を用いてもよい。ｎ電極およびｐコンタクト電極をＥＢ蒸着法にて形成しているが、これらは、スパッタ法や抵抗蒸着法により形成してもよく、ｐ電極をスパッタ法により形成しているが、蒸着法で形成してもよく、厚膜Ａｕを無電解メッキ法で形成しているが、電解メッキ法やスパッタ法、蒸着法で形成してもよい。ｐコンタクト電極材料は、Ｐｄを使用しているがＮｉ等の金属を使用してもよく、ｐ電極もＭｏ／Ａｕを使用しているが、Ａｕのみや、Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕ等の多層構造でもよい。半導体層はＭＯＣＶＤ法にて積層しているが、ＭＢＥ法を使用してもよい。
【００８１】
本発明では、クラック防止溝は、必ずしも、各素子に複数本形成する必要なく、必要なら、１本だけであってもよい。
【００８２】
上記第１，第２実施形態を組み合わせたものを本発明の一実施形態としてもよい。また、上記第２実施形態において、第１実施形態で行ったような変形を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の概略断面図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子を製造するためのウェハの一部の概略段面図である。
【図３】図３は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【図４】図４は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【図５】図５は上記第１実施形態の窒化物半導体レーザ素子の変形例の概略断面図である。
【図６】図６は本発明の第２実施形態の窒化物半導体レーザ装置の概略前面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，３１，４１…窒化物半導体レーザ素子
２…サブマウント
３…ステム
４，１４…半田
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１３Ａ，１１３Ｂ，３１２，３１３，４１３Ａ，４１３Ｂ…クラック防止溝
１１７，３１７…誘電体膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウント部材と、
上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子と
備え、
上記窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記窒化物半導体レーザ素子の上記マウント部材側の表面にはクラック防止溝が形成され、
上記クラック防止溝が誘電体で覆われていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体レーザ装置において、
上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントであることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記導電性接着剤は、Ａｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記マウント部材はステムであることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項１から６でのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記窒化物半導体レーザ素子は、
リッジ部と、
上記リッジ部の両側に形成され、上記リッジ部と略同じ高さを有するテラス部と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
マウント部材の表面に導電性接着剤を形成する形成工程と、
上記導電性接着剤上に、窒化物半導体層からなる側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われている窒化物半導体レーザ素子を載置し、上記マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する搭載工程と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１】
マウント部材と、
上記マウント部材の表面に導電性接着剤で実装され、窒化物半導体からなる側面を有する窒化物半導体レーザ素子と
備え、
上記窒化物半導体レーザ素子の側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記窒化物半導体レーザ素子の上記マウント部材側の表面にはクラック防止溝が形成され、
上記クラック防止溝が誘電体で覆われていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体レーザ装置において、
上記誘電体が、ジルコニア、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ダイヤモンド、ＤＬＣ、ＳｉＯ２のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記マウント部材は、ＡｌＮ、ダイヤモンド、ＳｉＣまたはＣｕが主材料であるサブマウントであることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記導電性接着剤は、Ａｕ−Ｓｕ半田、Ｓｕ−Ａｇ−Ｃｕ半田またはＡｇ半田であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記マウント部材はステムであることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項１から６でのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記窒化物半導体レーザ素子は、
リッジ部と、
上記リッジ部の両側に形成され、上記リッジ部と略同じ高さを有するテラス部と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
マウント部材の表面に導電性接着剤を形成する形成工程と、
上記導電性接着剤上に、窒化物半導体層からなる側面の少なくとも一部が誘電体にて覆われている窒化物半導体レーザ素子を載置し、上記マウント部材の表面に上記窒化物半導体レーザ素子を実装する搭載工程と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−９８００１（Ｐ２０１０−９８００１Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５５４５（Ｐ２００８−２６５５４５）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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