半導体発光素子およびその製造方法
【課題】放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法。
【解決手段】半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１導電型クラッド層３２と、第１導電型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置された第２導電型クラッド層３４と、第２導電型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備え、メッキ電極層３６の両端部は、メッキ電極層３６の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子およびその製造方法。
【解決手段】半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１導電型クラッド層３２と、第１導電型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置された第２導電型クラッド層３４と、第２導電型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備え、メッキ電極層３６の両端部は、メッキ電極層３６の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、放熱性とダイボンディング強度を向上させた半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、金（Ａｕ）メッキ層が、ＬＤ素子表面に形成されている。すなわち、図１７に示すように、半導体レーザダイオード部５０上にＡｕの蒸着層３５を介してＡｕのメッキ電極層３６が形成されている。このようなＬＤ素子は、図１７に示すように、サブマウント部５４に対して、例えば、Ａｕ−Ｓｎ層５２を介して、ダイボンディングされる。
【０００３】
しかしながら、従来のＬＤ素子においては、図１７に示すように、メッキ電極層３６の端部が中央部に比べて厚い。このため、図１８に示すように、ダイボンディング後に空洞部５６が形成され易い。このような空洞部５６が発生すると、ダイボンディング後において、ＬＤ素子における放熱性とダイボンディング強度が得られないという問題点がある。
【０００４】
電極膜の応力による結晶破壊を回避するために、電極膜の端部にステップ形状またはテテーパ形状を有する半導体光装置については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００８−２４４４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２導電型クラッド層と、前記第２導電型クラッド層上に配置された蒸着層と、前記蒸着層上に配置されたメッキ電極層とを備え、前記メッキ電極層の両端部は、前記メッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された第１の第１導電型クラッド層と、前記第１の第１導電型クラッド層上に配置された第１活性層と、前記第１活性層上に配置された第１の第２導電型クラッド層と、前記第１の第２導電型クラッド層上に配置された第１蒸着層と、前記第１蒸着層上に配置された第１メッキ電極層と、前記半導体基板上に配置された第２の第１導電型クラッド層と、前記第２の第１導電型クラッド層上に配置された第２活性層と、前記第２活性層上に配置された第２の第２導電型クラッド層と、前記第２の第２導電型クラッド層上に配置された第２蒸着層と、前記第２蒸着層上に配置された第２メッキ電極層と、を備え、前記第１メッキ電極層の両端部は、前記第１メッキ電極層の中央部に比べ薄く、かつ前記第２メッキ電極層の両端部は、前記第２メッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置され、複数の互いに分離された第１導電型クラッド層と、前記複数の互いに分離された第１導電型クラッド層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層と、前記複数の活性層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の第２導電型クラッド層と、前記複数の第２導電型クラッド層上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層と、前記複数の蒸着層上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層とを備え、前記複数のメッキ電極層の端部は前記複数のメッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層、前記活性層および前記第１導電型クラッド層をエッチングする工程と、前記半導体基板上および前記第２導電型クラッド層上全面に蒸着層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層上の前記蒸着層上にメッキ電極層を形成する工程と、前記メッキ電極層の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、前記蒸着層を除去する工程とを有する半導体発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１２】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
[第１の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１導電型クラッド層３２と、第１導電型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置された第２導電型クラッド層３４と、第２導電型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００１４】
メッキ電極層３６の両端部は、図１に示すように、メッキ電極層３６の中央部に比べ薄い。
【００１５】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、後述する図１０に示すように、素子分離部９０によって、互いに分離されている。
【００１６】
また、半導体基板２と第１導電型クラッド層３２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００１７】
半導体基板２、第１導電型クラッド層３０および３２、活性層３３、第２導電型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００１８】
これらの半導体材料を積層するための半導体基板２としては、ＧａＡｓ基板が一般的に用いられるが、他の半導体でも適用可能である。
【００１９】
また、半導体基板２の導電型は、ＬＤを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電型のｎ型またはｐ型のいずれかが用いられ、この半導体基板２の導電型にしたがって、積層される半導体層の導電型も決定される。以下の具体例では、半導体基板２がｎ型の例で説明する。
【００２０】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１と、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００２１】
半導体基板２の裏面には、ｎ側電極１４が形成される。また、蒸着層３５およびメッキ電極層３６によって、ｐ側電極１５が形成される。
【００２２】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００２３】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００２４】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００２５】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００２６】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されていても良い。
【００２７】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００２８】
前述の例では、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の例であったが、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物で構成する場合には、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド層３４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層３３を形成することができる。
【００２９】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００３０】
（製造方法）
第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造は、図２〜図６に示すように表される。図２〜図６を参照して、第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法を説明する。
【００３１】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法は、図２〜図６に示すように、半導体基板上にｎ型クラッド層３０を形成する工程と、ｎ型クラッド層３０上にエッチングストップ層３１を形成する工程と、エッチングストップ層３１上にｎ型クラッド層３２を形成する工程と、ｎ型クラッド層３２上に活性層３３を形成する工程と、活性層３３上にｐ型クラッド層３４を形成する工程と、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２をエッチングする工程と、半導体基板２上およびｐ型クラッド層３４上全面に蒸着層３５を形成する工程と、ｐ型クラッド層３４上の蒸着層３５上にメッキ電極層３６を形成する工程と、メッキ電極層３６の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、蒸着層３５を除去する工程とを有する。
【００３２】
（ａ）具体的には、図２に示すように、ｎ型半導体基板２を、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン（ＡｓＨ3）および半導体層の導電型に応じて、ｎ型ドーパントガスとしてＳｉ若しくはＳｅ含有ガス、ｐ型ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）若しくはＢｅ含有ガスをキャリアガスの水素（Ｈ2）と共に導入し、５００℃〜７００℃程度で各半導体層（３０，３１，３２，３３，３４）をエピタキシャル成長する。
【００３３】
（ｂ）次に、図２に示すように、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２をエッチングし、リッジ部を形成する。例えば、ＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ2またはＳｉＮxなどからなるマスクを形成し、例えば、ドライエッチングなどにより、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２を、エッチングストップ層３１が露出するまで選択的にエッチングすることにより、図２に示されるように、リッジ部がストライプ状に形成される。
【００３４】
（ｃ）次に、図２に示すように、半導体基板２上のエッチングストップ層３１上およびｐ型クラッド層３４上全面に蒸着層３５を形成する。蒸着層３５としては、Ａｕ層若しくはＴｉ／Ａｕ層などを適用することができる。蒸着層３５の厚さは、例えば、Ａｕ層の場合、約０．５μｍ程度である。
【００３５】
（ｄ）次に、図２に示すように、例えば、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、レジスト層４０をパターン形成し、このレジスト層４０をマスクとして、ｐ型クラッド層３４上の蒸着層３５上にメッキ電極層３６を、電界メッキにより形成する。メッキ電極層３６は、図２中の破線により模式的に示されるように、層構造に形成される。しかも、このように層構造に形成されるメッキ電極層３６は、レジスト層４０に接する部分近傍のメッキ電極層３６が厚く形成され易いという傾向がある。これは、電界メッキ工程中において、メッキ電極層３６に接するレジスト層４０の表面に微弱な電流が流れ、メッキ電極層３６も成長が促進されるためである。
【００３６】
（ｅ）次に、図３に示すように、レジスト層４０を除去する。図７および図８に示すリッジ構造の左端部分及び右端部分のＳＥＭ写真例から明らかなように、メッキ電極層３６の両端部の厚さは中央部の厚さに比べて厚い。中央部におけるメッキ電極層３６の厚さは、例えば、約２．５μｍ程度である。メッキ電極層３６の両端部の厚さと中央部の厚さの差は、例えば、０．３μｍ〜１．０μｍ程度である。
【００３７】
（ｆ）次に、図４に示すように、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、レジスト層３８をパターン形成する。
【００３８】
（ｇ）次に、図５に示すように、例えば、ウェットエッチングにより、メッキ電極層３６
の両端部および蒸着層３５を除去する。ウェットエッチングに使用するエッチング液としては、王水、ヨウ素水溶液などを適用することができる。メッキ電極層３６は、蒸着層３５に比べて金属原子の密度が低いため、同一のウェットエッチング工程によって、容易にエッチングされ易いため、メッキ電極層３６の厚さは、蒸着層３５の厚さの例えば、約５倍程度に形成する必要がある。
【００３９】
（ｈ）次に、図６に示すように、レジスト層３８を除去することによって、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６を得ることができる。
【００４０】
（ｉ）次に、図１に示すように、研磨により半導体基板２を薄層化した後、半導体基板２の裏面に、Ａｕ／Ｇｅ／ＮｉまたはＴｉ／Ａｕなどからなるｎ側電極１４を形成する。
【００４１】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の半導体ウェハ１１０上における配置構成は、図９に示すように表される。また、第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１０（ａ）に示すように表され、図１０（ａ）のの拡大図は、図１０（ｂ）に示すように表される。
【００４２】
（ｊ）次に、図９〜図１０に示すように、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘと垂直なＹ方向にスクライブを入れ、ブレークを行うことにより、容易に安定した劈開面１００ａ，１００ｂを形成し、ＬＤバー１００を形成する。つまり、安定した共振器ミラーを作成することができる。上記のように劈開面を形成したＬＤバー１００の内の１個の半導体発光素子のレーザ共振器８０の拡大された模式的断面構造例が、図１に相当する。
【００４３】
ｐ側電極３６を有するレーザ共振器８０がＸ方向に延伸し、Ｙ方向に複数個、並列に配置されて、１個のＬＤバー１００を形成している。ＬＤバー１００の幅Ｗ１は、レーザ共振器８０の長さに相当し、例えば約数１０μｍ〜数１００μｍ程度である。一方、ＬＤバー１００の長さＷ２は、約数１００μｍ〜数１０ｍｍ程度である。１個のＬＤ素子のチップ幅は、約２５０μｍ程度であり、ＬＤバー１００上に隣接するＬＤ素子の間隔は、約１０μｍ〜１００μｍ程度であり、望ましくは１４μｍ〜３０μｍ程度である。
【００４４】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造は、図１１に示すように表される。すなわち、半導体レーザダイオード部５０上にＡｕの蒸着層３５を介して、両端部を薄層化したＡｕのメッキ電極層３６が形成されている。このようなＬＤ素子は、図１１に示すように、サブマウント部５４に対して、例えば、Ａｕ−Ｓｎ層５２を介して、ダイボンディングされる。
【００４５】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６を適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００４６】
第１の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００４７】
[第２の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１の第１導電型クラッド層３２と、第１の第１導電型クラッド層３２上に配置された第１活性層３３と、第１活性層３３上に配置された第１の第２導電型クラッド層３４と、第１の第２導電型クラッド層３４上に配置された第１蒸着層３５ａと、第１蒸着層３５ａ上に配置された第１メッキ電極層３６ａと、半導体基板２上に配置された第２の第１導電型クラッド層４２と、第２の第１導電型クラッド層４２上に配置された第２活性層４３と、第２活性層４３上に配置された第２の第２導電型クラッド層４４と、第２の第２導電型クラッド層４４上に配置された第２蒸着層３５ｂと、第２蒸着層３５ｂ上に配置された第２メッキ電極層３６ｂと備える。
【００４８】
第１メッキ電極層３６ａの両端部は中央部に比べ薄く、かつ第２メッキ電極層３６ｂの両端部も中央部に比べ薄い。
【００４９】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、素子分離部９０って、互いに分離されている。
【００５０】
また、半導体基板２と第１の第１導電型クラッド層３２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００５１】
また、半導体基板２と第２の第１導電型クラッド層４２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および４２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００５２】
また、第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、２波長レーザ光を発生することができる。
【００５３】
第１の第１導電型クラッド層３２、第１活性層３３、第１の第２導電型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体が適用可能であり、第２の第１導電型クラッド層４２、第２活性層４３、第２の第２導電型クラッド層４４としては、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００５４】
これらの半導体材料を積層するための半導体基板２としては、ＧａＡｓ基板が一般的に用いられるが、他の半導体でも適用可能である。
【００５５】
また、半導体基板２の導電型は、ＬＤを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電型のｎ型またはｐ型のいずれかが用いられ、この半導体基板２の導電型にしたがって、積層される半導体層の導電型も決定される。以下の具体例では、半導体基板２がｎ型の例で説明する。
【００５６】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１と、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５ａと、蒸着層３５ａ上に配置されたメッキ電極層３６ａと、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層４２と、ｎ型クラッド層４２上に配置された活性層４３と、活性層４３上に配置されたｐ型クラッド層４４と、ｐ型クラッド層４４上に配置された蒸着層３５ｂと、蒸着層３５ｂ上に配置されたメッキ電極層３６ｂとを備える。
【００５７】
半導体基板２の裏面には、ｎ側電極１４が形成される。また、蒸着層３５ａおよびメッキ電極層３６ａによって、ｐ側電極１５が形成され、同様に、蒸着層３５ｂおよびメッキ電極層３６ｂによっても、ｐ側電極１５が形成される。
【００５８】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００５９】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００６０】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００６１】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００６２】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されていても良い。
【００６３】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００６４】
さらに、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層４２およびｐ型クラッド層４４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層４３を形成する。
【００６５】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００６６】
ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としてＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を適用し、ｎ型クラッド層４２、活性層４３、ｐ型クラッド層４４として、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用する場合、ＩｎＧａＰによるエッチングストップ層３１は、赤外用のＡｌＧａＡｓによる活性層３３よりもバンドギャップが大きいため、エッチングストップ層３１による赤外光の吸収・損失は少ない。一方、ＡｌＧａＡｓにより形成されるｎ型クラッド層３０は、赤色用のＩｎＧａＡｌＰによる活性層４３よりもバンドギャップが大きいため、ｎ型クラッド層３０による赤色光の吸収・損失は少ない。
【００６７】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、２波長のレーザ光を高輝度で得ることができる。
【００６８】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１３（ａ）に示すように表され、図１３（ａ）の拡大図は、図１３（ｂ）に示すように表される。
【００６９】
互いに隣接して、図１２に示す２波長のレーザ光を発生する半導体発光素子が形成されている。
【００７０】
第２の実施の形態においても製造工程は、赤外用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層構造と赤色用のＩｎＧａＡｌＰ系半導体層構造を別々に形成する以外は、第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
両端部が薄層化されたメッキ電極層３６ａ、３６ｂを形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【００７２】
また、第２の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６ａ，３６ｂを適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３、４３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００７４】
第２の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した２波長の半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００７５】
[第３の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１４に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置され、複数の互いに分離されたｎ型クラッド層３２と、複数の互いに分離されたｎ型クラッド層３２上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層３３と、複数の活性層３３上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数のｐ型クラッド層３４と、複数のｐ型クラッド層３４上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層３５と、複数の蒸着層３５上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄとを備える。
【００７６】
複数のメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄのそれぞれの両端部は中央部に比べ薄い。
【００７７】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１４に示すように、素子分離部９０って、互いに分離されている。
【００７８】
また、半導体基板２と複数のｎ型クラッド層３２間には、ｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、ｎ型クラッド層３０および複数のｎ型クラッド層３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００７９】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、マルチビームのレーザ光を発生することができる。
【００８０】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１５（ａ）に示すように表され、図１５（ａ）の拡大図は、図１５（ｂ）に示すように表される。
【００８１】
互いに隣接して、図１４に示すクワッドビームのレーザ光を発生する半導体発光素子が形成されている。
【００８２】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、このようにＬＤバー１００上に配置されるＬＤ素子の数をさらに増加させて、クワッドビーム以上のマルチビームのレーザ光を発生することもできる。
【００８３】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子においても第１の実施の形態と同様に、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００８４】
また、第３の実施の形態に係る半導体発光素子においても、半導体基板２、ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４は、第１の実施の形態と同様の構造で形成することができる。
【００８５】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子においては、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
また、第３の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【００８７】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００８８】
第３の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上したマルチビームの半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００８９】
[第４の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１６に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置されたキャップ層４と、ｐ型クラッド層３４およびキャップ層４の側壁部に配置された電流ブロック層５，６と、キャップ層４および電流ブロック層５，６上に配置されたコンタクト層１と、コンタクト層１上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００９０】
メッキ電極層３６の両端部は、図１６に示すように、中央部に比べ薄い。
【００９１】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００９２】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００９３】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００９４】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００９５】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層（図示省略）が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００９６】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００９７】
前述の例では、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の例であったが、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物で構成する場合には、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド層３４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層３３を形成することができる。
【００９８】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００９９】
また、ｐ型クラッド層３４にリッジ部を形成するためのエッチングは以下の通りである。例えば、ＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ2またはＳｉＮxなどからなるマスクを形成し、例えば、ドライエッチングなどにより、キャップ層４を選択的にエッチングし、引き続きＨＣｌのようなエッチング液により、ｐ型クラッド層３４をエッチングすることにより、図１６に示されるように、リッジ部がストライプ状に形成される。
【０１００】
キャップ層４は、例えば、ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、厚さは、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度である。キャップ層４は、後の工程でコンタクト層１を形成する際に、半導体積層部の表面に酸化膜などが形成されて、汚れるのを防止するためのものである。ＧａＡｓなどの他の半導体層で形成されていても良い。また、表面の汚れさえ防止することできるのであれば、無くても良い。
【０１０１】
コンタクト層１は、キャップ層４および電流ブロック層５，６上に、例えば、ｐ型ＧａＡｓ層により、その厚さが０．０５μｍ〜１０μｍ程度に形成される。
【０１０２】
電流ブロック層５，６としては、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩＮＡｌＰなどを用いることができる。
【０１０３】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においても、図１０と同様に、ＬＤバー１００上に配置されるＬＤ素子の数を増加させて、クワッドビーム以上のマルチビームのレーザ光を発生することもできる。
【０１０４】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においても第１の実施の形態と同様に、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【０１０５】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においては、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６を形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【０１０６】
また、第４の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【０１０７】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６を適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【０１０８】
第４の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【０１０９】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第４の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１１０】
本発明の第１〜第４の実施の形態に係る半導体発光素子として、主としてストライプ型ＬＤを例に説明したが、その他の例としては、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）ＬＤ、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）ＬＤ、面発光ＬＤなどを構成しても良い。
【０１１１】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係る半導体発光素子として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を構成しても良い。
【０１１２】
既に述べた実施の形態の説明においては、活性層が、それぞれバリア層で挟まれた複数の井戸層を有するＭＱＷ構造である場合を示したが、活性層が１つの井戸層を有する構造であってもよい。
【０１１３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の半導体発光素子は、２波長レーザ、クワッドビームレーザ、マルチビームレーザなどの半導体発光素子全般に適用可能であり、ＣＤ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、データ書込み可能なＣＤ−ＲＷ等のピックアップ用のＬＤ素子、プリンター用のＬＤ素子、光通信用のＬＤ素子として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的鳥瞰構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明するリッジ構造の左端部分のＳＥＭ写真例。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明するリッジ構造の右端部分のＳＥＭ写真例。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの半導体ウェハ上における配置構成例。
【図１０】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造の模式的断面構造図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的断面構造図。
【図１３】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的断面構造図。
【図１５】（ａ）本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的鳥瞰構造図。
【図１７】従来の半導体発光素子のマウント工程を説明する模式的断面構造図。
【図１８】従来の半導体発光素子のマウント構造の模式的断面構造図。
【符号の説明】
【０１１６】
１…コンタクト層
２…半導体基板
４…キャップ層
５，６…埋め込み層
１４…ｎ側電極
１５…ｐ側電極
３１…エッチングストップ層
３２、４２…第１導電型（ｎ型）クラッド層
３３、４３…活性層
３４、４４…第２導電型（ｐ型）クラッド層
３５，３５ａ，３５ｂ…蒸着層
３６、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…メッキ電極層
３８、４０…レジスト層
５０…半導体レーザダイオード部
５２…Ａｕ−Ｓｎ層
５４…サブマウント部
５６…空洞部
８０…レーザ共振器
９０…素子分離部
１００…ＬＤバー
１００ａ，１００ｂ…劈開面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、放熱性とダイボンディング強度を向上させた半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、金（Ａｕ）メッキ層が、ＬＤ素子表面に形成されている。すなわち、図１７に示すように、半導体レーザダイオード部５０上にＡｕの蒸着層３５を介してＡｕのメッキ電極層３６が形成されている。このようなＬＤ素子は、図１７に示すように、サブマウント部５４に対して、例えば、Ａｕ−Ｓｎ層５２を介して、ダイボンディングされる。
【０００３】
しかしながら、従来のＬＤ素子においては、図１７に示すように、メッキ電極層３６の端部が中央部に比べて厚い。このため、図１８に示すように、ダイボンディング後に空洞部５６が形成され易い。このような空洞部５６が発生すると、ダイボンディング後において、ＬＤ素子における放熱性とダイボンディング強度が得られないという問題点がある。
【０００４】
電極膜の応力による結晶破壊を回避するために、電極膜の端部にステップ形状またはテテーパ形状を有する半導体光装置については、既に開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００８−２４４４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された第１導電型クラッド層と、前記第１導電型クラッド層上に配置された活性層と、前記活性層上に配置された第２導電型クラッド層と、前記第２導電型クラッド層上に配置された蒸着層と、前記蒸着層上に配置されたメッキ電極層とを備え、前記メッキ電極層の両端部は、前記メッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された第１の第１導電型クラッド層と、前記第１の第１導電型クラッド層上に配置された第１活性層と、前記第１活性層上に配置された第１の第２導電型クラッド層と、前記第１の第２導電型クラッド層上に配置された第１蒸着層と、前記第１蒸着層上に配置された第１メッキ電極層と、前記半導体基板上に配置された第２の第１導電型クラッド層と、前記第２の第１導電型クラッド層上に配置された第２活性層と、前記第２活性層上に配置された第２の第２導電型クラッド層と、前記第２の第２導電型クラッド層上に配置された第２蒸着層と、前記第２蒸着層上に配置された第２メッキ電極層と、を備え、前記第１メッキ電極層の両端部は、前記第１メッキ電極層の中央部に比べ薄く、かつ前記第２メッキ電極層の両端部は、前記第２メッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板上に配置され、複数の互いに分離された第１導電型クラッド層と、前記複数の互いに分離された第１導電型クラッド層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層と、前記複数の活性層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の第２導電型クラッド層と、前記複数の第２導電型クラッド層上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層と、前記複数の蒸着層上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層とを備え、前記複数のメッキ電極層の端部は前記複数のメッキ電極層の中央部に比べ薄い半導体発光素子が提供される。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層、前記活性層および前記第１導電型クラッド層をエッチングする工程と、前記半導体基板上および前記第２導電型クラッド層上全面に蒸着層を形成する工程と、前記第２導電型クラッド層上の前記蒸着層上にメッキ電極層を形成する工程と、前記メッキ電極層の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、前記蒸着層を除去する工程とを有する半導体発光素子の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１２】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
[第１の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１導電型クラッド層３２と、第１導電型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置された第２導電型クラッド層３４と、第２導電型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００１４】
メッキ電極層３６の両端部は、図１に示すように、メッキ電極層３６の中央部に比べ薄い。
【００１５】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、後述する図１０に示すように、素子分離部９０によって、互いに分離されている。
【００１６】
また、半導体基板２と第１導電型クラッド層３２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００１７】
半導体基板２、第１導電型クラッド層３０および３２、活性層３３、第２導電型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００１８】
これらの半導体材料を積層するための半導体基板２としては、ＧａＡｓ基板が一般的に用いられるが、他の半導体でも適用可能である。
【００１９】
また、半導体基板２の導電型は、ＬＤを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電型のｎ型またはｐ型のいずれかが用いられ、この半導体基板２の導電型にしたがって、積層される半導体層の導電型も決定される。以下の具体例では、半導体基板２がｎ型の例で説明する。
【００２０】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１と、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００２１】
半導体基板２の裏面には、ｎ側電極１４が形成される。また、蒸着層３５およびメッキ電極層３６によって、ｐ側電極１５が形成される。
【００２２】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００２３】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００２４】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００２５】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００２６】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されていても良い。
【００２７】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００２８】
前述の例では、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の例であったが、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物で構成する場合には、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド層３４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層３３を形成することができる。
【００２９】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００３０】
（製造方法）
第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造は、図２〜図６に示すように表される。図２〜図６を参照して、第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法を説明する。
【００３１】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法は、図２〜図６に示すように、半導体基板上にｎ型クラッド層３０を形成する工程と、ｎ型クラッド層３０上にエッチングストップ層３１を形成する工程と、エッチングストップ層３１上にｎ型クラッド層３２を形成する工程と、ｎ型クラッド層３２上に活性層３３を形成する工程と、活性層３３上にｐ型クラッド層３４を形成する工程と、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２をエッチングする工程と、半導体基板２上およびｐ型クラッド層３４上全面に蒸着層３５を形成する工程と、ｐ型クラッド層３４上の蒸着層３５上にメッキ電極層３６を形成する工程と、メッキ電極層３６の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、蒸着層３５を除去する工程とを有する。
【００３２】
（ａ）具体的には、図２に示すように、ｎ型半導体基板２を、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置内に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ホスフィン（ＰＨ3）、アルシン（ＡｓＨ3）および半導体層の導電型に応じて、ｎ型ドーパントガスとしてＳｉ若しくはＳｅ含有ガス、ｐ型ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）若しくはＢｅ含有ガスをキャリアガスの水素（Ｈ2）と共に導入し、５００℃〜７００℃程度で各半導体層（３０，３１，３２，３３，３４）をエピタキシャル成長する。
【００３３】
（ｂ）次に、図２に示すように、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２をエッチングし、リッジ部を形成する。例えば、ＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ2またはＳｉＮxなどからなるマスクを形成し、例えば、ドライエッチングなどにより、ｐ型クラッド層３４、活性層３３およびｎ型クラッド層３２を、エッチングストップ層３１が露出するまで選択的にエッチングすることにより、図２に示されるように、リッジ部がストライプ状に形成される。
【００３４】
（ｃ）次に、図２に示すように、半導体基板２上のエッチングストップ層３１上およびｐ型クラッド層３４上全面に蒸着層３５を形成する。蒸着層３５としては、Ａｕ層若しくはＴｉ／Ａｕ層などを適用することができる。蒸着層３５の厚さは、例えば、Ａｕ層の場合、約０．５μｍ程度である。
【００３５】
（ｄ）次に、図２に示すように、例えば、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、レジスト層４０をパターン形成し、このレジスト層４０をマスクとして、ｐ型クラッド層３４上の蒸着層３５上にメッキ電極層３６を、電界メッキにより形成する。メッキ電極層３６は、図２中の破線により模式的に示されるように、層構造に形成される。しかも、このように層構造に形成されるメッキ電極層３６は、レジスト層４０に接する部分近傍のメッキ電極層３６が厚く形成され易いという傾向がある。これは、電界メッキ工程中において、メッキ電極層３６に接するレジスト層４０の表面に微弱な電流が流れ、メッキ電極層３６も成長が促進されるためである。
【００３６】
（ｅ）次に、図３に示すように、レジスト層４０を除去する。図７および図８に示すリッジ構造の左端部分及び右端部分のＳＥＭ写真例から明らかなように、メッキ電極層３６の両端部の厚さは中央部の厚さに比べて厚い。中央部におけるメッキ電極層３６の厚さは、例えば、約２．５μｍ程度である。メッキ電極層３６の両端部の厚さと中央部の厚さの差は、例えば、０．３μｍ〜１．０μｍ程度である。
【００３７】
（ｆ）次に、図４に示すように、フォトリソグラフィーとマスクパターニング工程によって、レジスト層３８をパターン形成する。
【００３８】
（ｇ）次に、図５に示すように、例えば、ウェットエッチングにより、メッキ電極層３６
の両端部および蒸着層３５を除去する。ウェットエッチングに使用するエッチング液としては、王水、ヨウ素水溶液などを適用することができる。メッキ電極層３６は、蒸着層３５に比べて金属原子の密度が低いため、同一のウェットエッチング工程によって、容易にエッチングされ易いため、メッキ電極層３６の厚さは、蒸着層３５の厚さの例えば、約５倍程度に形成する必要がある。
【００３９】
（ｈ）次に、図６に示すように、レジスト層３８を除去することによって、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６を得ることができる。
【００４０】
（ｉ）次に、図１に示すように、研磨により半導体基板２を薄層化した後、半導体基板２の裏面に、Ａｕ／Ｇｅ／ＮｉまたはＴｉ／Ａｕなどからなるｎ側電極１４を形成する。
【００４１】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の半導体ウェハ１１０上における配置構成は、図９に示すように表される。また、第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１０（ａ）に示すように表され、図１０（ａ）のの拡大図は、図１０（ｂ）に示すように表される。
【００４２】
（ｊ）次に、図９〜図１０に示すように、レーザ共振器８０の延伸方向Ｘと垂直なＹ方向にスクライブを入れ、ブレークを行うことにより、容易に安定した劈開面１００ａ，１００ｂを形成し、ＬＤバー１００を形成する。つまり、安定した共振器ミラーを作成することができる。上記のように劈開面を形成したＬＤバー１００の内の１個の半導体発光素子のレーザ共振器８０の拡大された模式的断面構造例が、図１に相当する。
【００４３】
ｐ側電極３６を有するレーザ共振器８０がＸ方向に延伸し、Ｙ方向に複数個、並列に配置されて、１個のＬＤバー１００を形成している。ＬＤバー１００の幅Ｗ１は、レーザ共振器８０の長さに相当し、例えば約数１０μｍ〜数１００μｍ程度である。一方、ＬＤバー１００の長さＷ２は、約数１００μｍ〜数１０ｍｍ程度である。１個のＬＤ素子のチップ幅は、約２５０μｍ程度であり、ＬＤバー１００上に隣接するＬＤ素子の間隔は、約１０μｍ〜１００μｍ程度であり、望ましくは１４μｍ〜３０μｍ程度である。
【００４４】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造は、図１１に示すように表される。すなわち、半導体レーザダイオード部５０上にＡｕの蒸着層３５を介して、両端部を薄層化したＡｕのメッキ電極層３６が形成されている。このようなＬＤ素子は、図１１に示すように、サブマウント部５４に対して、例えば、Ａｕ−Ｓｎ層５２を介して、ダイボンディングされる。
【００４５】
第１の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６を適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００４６】
第１の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００４７】
[第２の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置された第１の第１導電型クラッド層３２と、第１の第１導電型クラッド層３２上に配置された第１活性層３３と、第１活性層３３上に配置された第１の第２導電型クラッド層３４と、第１の第２導電型クラッド層３４上に配置された第１蒸着層３５ａと、第１蒸着層３５ａ上に配置された第１メッキ電極層３６ａと、半導体基板２上に配置された第２の第１導電型クラッド層４２と、第２の第１導電型クラッド層４２上に配置された第２活性層４３と、第２活性層４３上に配置された第２の第２導電型クラッド層４４と、第２の第２導電型クラッド層４４上に配置された第２蒸着層３５ｂと、第２蒸着層３５ｂ上に配置された第２メッキ電極層３６ｂと備える。
【００４８】
第１メッキ電極層３６ａの両端部は中央部に比べ薄く、かつ第２メッキ電極層３６ｂの両端部も中央部に比べ薄い。
【００４９】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、素子分離部９０って、互いに分離されている。
【００５０】
また、半導体基板２と第１の第１導電型クラッド層３２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００５１】
また、半導体基板２と第２の第１導電型クラッド層４２間には、第１導電型クラッド層３０と、第１導電型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、第１導電型クラッド層３０および４２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００５２】
また、第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、２波長レーザ光を発生することができる。
【００５３】
第１の第１導電型クラッド層３２、第１活性層３３、第１の第２導電型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体が適用可能であり、第２の第１導電型クラッド層４２、第２活性層４３、第２の第２導電型クラッド層４４としては、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００５４】
これらの半導体材料を積層するための半導体基板２としては、ＧａＡｓ基板が一般的に用いられるが、他の半導体でも適用可能である。
【００５５】
また、半導体基板２の導電型は、ＬＤを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電型のｎ型またはｐ型のいずれかが用いられ、この半導体基板２の導電型にしたがって、積層される半導体層の導電型も決定される。以下の具体例では、半導体基板２がｎ型の例で説明する。
【００５６】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１２に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１と、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置された蒸着層３５ａと、蒸着層３５ａ上に配置されたメッキ電極層３６ａと、エッチングストップ層３１上に配置されたｎ型クラッド層４２と、ｎ型クラッド層４２上に配置された活性層４３と、活性層４３上に配置されたｐ型クラッド層４４と、ｐ型クラッド層４４上に配置された蒸着層３５ｂと、蒸着層３５ｂ上に配置されたメッキ電極層３６ｂとを備える。
【００５７】
半導体基板２の裏面には、ｎ側電極１４が形成される。また、蒸着層３５ａおよびメッキ電極層３６ａによって、ｐ側電極１５が形成され、同様に、蒸着層３５ｂおよびメッキ電極層３６ｂによっても、ｐ側電極１５が形成される。
【００５８】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００５９】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００６０】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００６１】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００６２】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されていても良い。
【００６３】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００６４】
さらに、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層４２およびｐ型クラッド層４４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層４３を形成する。
【００６５】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００６６】
ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としてＡｌＧａＡｓ系化合物半導体を適用し、ｎ型クラッド層４２、活性層４３、ｐ型クラッド層４４として、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用する場合、ＩｎＧａＰによるエッチングストップ層３１は、赤外用のＡｌＧａＡｓによる活性層３３よりもバンドギャップが大きいため、エッチングストップ層３１による赤外光の吸収・損失は少ない。一方、ＡｌＧａＡｓにより形成されるｎ型クラッド層３０は、赤色用のＩｎＧａＡｌＰによる活性層４３よりもバンドギャップが大きいため、ｎ型クラッド層３０による赤色光の吸収・損失は少ない。
【００６７】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、２波長のレーザ光を高輝度で得ることができる。
【００６８】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１３（ａ）に示すように表され、図１３（ａ）の拡大図は、図１３（ｂ）に示すように表される。
【００６９】
互いに隣接して、図１２に示す２波長のレーザ光を発生する半導体発光素子が形成されている。
【００７０】
第２の実施の形態においても製造工程は、赤外用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層構造と赤色用のＩｎＧａＡｌＰ系半導体層構造を別々に形成する以外は、第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
両端部が薄層化されたメッキ電極層３６ａ、３６ｂを形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【００７２】
また、第２の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
第２の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６ａ，３６ｂを適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３、４３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００７４】
第２の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した２波長の半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００７５】
[第３の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１４に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置され、複数の互いに分離されたｎ型クラッド層３２と、複数の互いに分離されたｎ型クラッド層３２上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層３３と、複数の活性層３３上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数のｐ型クラッド層３４と、複数のｐ型クラッド層３４上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層３５と、複数の蒸着層３５上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄとを備える。
【００７６】
複数のメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄのそれぞれの両端部は中央部に比べ薄い。
【００７７】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１４に示すように、素子分離部９０って、互いに分離されている。
【００７８】
また、半導体基板２と複数のｎ型クラッド層３２間には、ｎ型クラッド層３０と、ｎ型クラッド層３０上に配置されたエッチングストップ層３１を備えている。すなわち、ｎ型クラッド層３０および複数のｎ型クラッド層３２内にエッチングストップ層３１が形成されている。
【００７９】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、マルチビームのレーザ光を発生することができる。
【００８０】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバー１００の平面パターン構成例は、図１５（ａ）に示すように表され、図１５（ａ）の拡大図は、図１５（ｂ）に示すように表される。
【００８１】
互いに隣接して、図１４に示すクワッドビームのレーザ光を発生する半導体発光素子が形成されている。
【００８２】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、このようにＬＤバー１００上に配置されるＬＤ素子の数をさらに増加させて、クワッドビーム以上のマルチビームのレーザ光を発生することもできる。
【００８３】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子においても第１の実施の形態と同様に、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【００８４】
また、第３の実施の形態に係る半導体発光素子においても、半導体基板２、ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４は、第１の実施の形態と同様の構造で形成することができる。
【００８５】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子においては、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
また、第３の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【００８７】
第３の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【００８８】
第３の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上したマルチビームの半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【００８９】
[第４の実施の形態]
（素子構造）
本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光素子は、図１６に示すように、半導体基板２と、半導体基板２上に配置されたｎ型クラッド層３２と、ｎ型クラッド層３２上に配置された活性層３３と、活性層３３上に配置されたｐ型クラッド層３４と、ｐ型クラッド層３４上に配置されたキャップ層４と、ｐ型クラッド層３４およびキャップ層４の側壁部に配置された電流ブロック層５，６と、キャップ層４および電流ブロック層５，６上に配置されたコンタクト層１と、コンタクト層１上に配置された蒸着層３５と、蒸着層３５上に配置されたメッキ電極層３６とを備える。
【００９０】
メッキ電極層３６の両端部は、図１６に示すように、中央部に比べ薄い。
【００９１】
ｎ型クラッド層３０および３２は、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（０．３≦ｘ１≦０．７、例えば、ｘ１＝０．５）からなる。ｎ型クラッド層３０および３２には、例えば、Ｓｉを約２×１０18ｃｍ-3程度ドープしている。
【００９２】
エッチングストップ層３１は、ｎ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００９３】
ｎ型クラッド層３０、エッチングストップ層３１およびｎ型クラッド層３２の全体の厚さは、例えば、約２μｍ〜４μｍ程度に形成される。
【００９４】
活性層３３は、Ａｌy1Ｇａ1-y1Ａｓ（０．０５≦ｙ１≦０．２、例えば、ｙ１＝０．１５）のバルク構造またはＡｌy2Ｇａ1-y2Ａｓ（０．０１≦ｙ２≦０．１、例えば、ｙ２＝０．０５）からなるウェル層とＡｌy3Ｇａ1-y3Ａｓ（０．２≦ｙ３≦０．５、ｙ２＜ｙ３、例えば、ｙ３＝０．３）からなるバリア層とのシングル量子井戸(ＳＱＷ：Single Quantum Well)
若しくはマルチ量子井戸（ＭＱＷ:Multi Quantum Well）構造によって、全体として、例えば、約０．０１μｍ〜０．２μｍ程度に形成される。
【００９５】
ｐ型クラッド層３４は、例えば、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（０．３≦ｘ２≦０．７、例えば、ｘ２＝０．５）からなり、例えば、約０．５μｍ〜４μｍ程度に形成される。ｐ型クラッド層３４内には、ｐ型またはノンドープの、例えばＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなるエッチストップ層（図示省略）が、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度に形成されている。
【００９６】
尚、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間、活性層３３とｐ型クラッド層３４との間に光ガイド層を設ける構造、活性層３３とｎ型クラッド層３２との間にビーム拡大層を設ける構造など、他の半導体層がいずれかの層間に介在されていても良い。
【００９７】
前述の例では、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体の例であったが、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物で構成する場合には、例えば、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-uＡｌu)0.51Ｐ（０．４５≦ｕ≦０．８、例えば、ｕ＝０．７）層によって、ｎ型クラッド層３２およびｐ型クラッド層３４を形成することができ、Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v1Ａｌv1)0.51Ｐ（０≦ｖ１≦０．２５、例えば、ｖ１＝０）／Ｉｎ0.49(Ｇａ1-v2Ａｌv2)0.51Ｐ（０．３≦ｖ２≦０．７、例えば、ｖ２＝０．４）によるＳＱＷ構造若しくはＭＱＷ構造などによって、活性層３３を形成することができる。
【００９８】
尚、エッチングストップ層３１は、Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐに限定されるものではなく、例えば、Ｉｎ0.49（Ｇａ0.8Ａｌ0.2）0.51Ｐなどを使用することもできる。
【００９９】
また、ｐ型クラッド層３４にリッジ部を形成するためのエッチングは以下の通りである。例えば、ＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ2またはＳｉＮxなどからなるマスクを形成し、例えば、ドライエッチングなどにより、キャップ層４を選択的にエッチングし、引き続きＨＣｌのようなエッチング液により、ｐ型クラッド層３４をエッチングすることにより、図１６に示されるように、リッジ部がストライプ状に形成される。
【０１００】
キャップ層４は、例えば、ｐ型Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐからなり、厚さは、例えば、約０．０１μｍ〜０．０５μｍ程度である。キャップ層４は、後の工程でコンタクト層１を形成する際に、半導体積層部の表面に酸化膜などが形成されて、汚れるのを防止するためのものである。ＧａＡｓなどの他の半導体層で形成されていても良い。また、表面の汚れさえ防止することできるのであれば、無くても良い。
【０１０１】
コンタクト層１は、キャップ層４および電流ブロック層５，６上に、例えば、ｐ型ＧａＡｓ層により、その厚さが０．０５μｍ〜１０μｍ程度に形成される。
【０１０２】
電流ブロック層５，６としては、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩＮＡｌＰなどを用いることができる。
【０１０３】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においても、図１０と同様に、ＬＤバー１００上に配置されるＬＤ素子の数を増加させて、クワッドビーム以上のマルチビームのレーザ光を発生することもできる。
【０１０４】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においても第１の実施の形態と同様に、ｎ型クラッド層３２、活性層３３、ｐ型クラッド層３４としては、例えば、赤外光である７８０ｎｍ波長発光用のＡｌＧａＡｓ系化合物半導体や、例えば、赤色光である６５０ｎｍ波長発光用のＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体が適用可能である。
【０１０５】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子においては、両端部が薄層化されたメッキ電極層３６を形成する工程も第１の実施の形態と同様である。
【０１０６】
また、第４の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造も、第１の実施の形態と同様である。
【０１０７】
第４の実施の形態に係る半導体発光素子は、放熱性とダイボンディング強度を確保するために、両端部が中央部に比べて薄いメッキ電極層３６を適用することによって、ダイボンディングの隙間が無くなる。このため、濡れ性に優れ、剥離強度が強化され、密着性が良好となる。このため、熱放散が良好となり、結果として、活性層３３の動作温度が減少し、動作電流が減少するため、ＬＤ素子の寿命が延びる傾向が得られる。
【０１０８】
第４の実施の形態によれば、ＬＤ素子をステム若しくはサブマウントにダイボンディングする際に、ダイボンディングを阻害するメッキ電極層端部を取り除くことによって、安定したダイボンディングを行うことができ、放熱性とダイボンディング強度を増大し、ダイボンディングの信頼性と歩留りの向上した半導体発光素子およびその製造方法を提供することができる。
【０１０９】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第４の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１１０】
本発明の第１〜第４の実施の形態に係る半導体発光素子として、主としてストライプ型ＬＤを例に説明したが、その他の例としては、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）ＬＤ、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）ＬＤ、面発光ＬＤなどを構成しても良い。
【０１１１】
また、本発明の第１〜第４の実施の形態に係る半導体発光素子として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を構成しても良い。
【０１１２】
既に述べた実施の形態の説明においては、活性層が、それぞれバリア層で挟まれた複数の井戸層を有するＭＱＷ構造である場合を示したが、活性層が１つの井戸層を有する構造であってもよい。
【０１１３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の半導体発光素子は、２波長レーザ、クワッドビームレーザ、マルチビームレーザなどの半導体発光素子全般に適用可能であり、ＣＤ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、データ書込み可能なＣＤ−ＲＷ等のピックアップ用のＬＤ素子、プリンター用のＬＤ素子、光通信用のＬＤ素子として適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的鳥瞰構造図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明するリッジ構造の左端部分のＳＥＭ写真例。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子の製造方法の一工程を説明するリッジ構造の右端部分のＳＥＭ写真例。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの半導体ウェハ上における配置構成例。
【図１０】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光素子のマウント構造の模式的断面構造図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的断面構造図。
【図１３】（ａ）本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的断面構造図。
【図１５】（ａ）本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光素子のＬＤバーの平面パターン構成例、（ｂ）（ａ）の拡大図。
【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光素子の模式的鳥瞰構造図。
【図１７】従来の半導体発光素子のマウント工程を説明する模式的断面構造図。
【図１８】従来の半導体発光素子のマウント構造の模式的断面構造図。
【符号の説明】
【０１１６】
１…コンタクト層
２…半導体基板
４…キャップ層
５，６…埋め込み層
１４…ｎ側電極
１５…ｐ側電極
３１…エッチングストップ層
３２、４２…第１導電型（ｎ型）クラッド層
３３、４３…活性層
３４、４４…第２導電型（ｐ型）クラッド層
３５，３５ａ，３５ｂ…蒸着層
３６、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…メッキ電極層
３８、４０…レジスト層
５０…半導体レーザダイオード部
５２…Ａｕ−Ｓｎ層
５４…サブマウント部
５６…空洞部
８０…レーザ共振器
９０…素子分離部
１００…ＬＤバー
１００ａ，１００ｂ…劈開面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第２導電型クラッド層と、
前記第２導電型クラッド層上に配置された蒸着層と、
前記蒸着層上に配置されたメッキ電極層と
を備え、前記メッキ電極層の両端部は、前記メッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第１の第１導電型クラッド層と、
前記第１の第１導電型クラッド層上に配置された第１活性層と、
前記第１活性層上に配置された第１の第２導電型クラッド層と、
前記第１の第２導電型クラッド層上に配置された第１蒸着層と、
前記第１蒸着層上に配置された第１メッキ電極層と、
前記半導体基板上に配置された第２の第１導電型クラッド層と、
前記第２の第１導電型クラッド層上に配置された第２活性層と、
前記第２活性層上に配置された第２の第２導電型クラッド層と、
前記第２の第２導電型クラッド層上に配置された第２蒸着層と、
前記第２蒸着層上に配置された第２メッキ電極層と、
を備え、前記第１メッキ電極層の両端部は、前記第１メッキ電極層の中央部に比べ薄く、かつ前記第２メッキ電極層の両端部は、前記第２メッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記半導体素子は、２波長レーザ光を発生することを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置され、複数の互いに分離された第１導電型クラッド層と、
前記複数の互いに分離された第１導電型クラッド層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層と、
前記複数の活性層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の第２導電型クラッド層と、
前記複数の第２導電型クラッド層上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層と、
前記複数の蒸着層上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層と
を備え、前記複数のメッキ電極層の端部は前記複数のメッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
前記半導体素子は、マルチビームのレーザ光を発生することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層、前記活性層および前記第１導電型クラッド層をエッチングする工程と、
前記半導体基板上および前記第２導電型クラッド層上全面に蒸着層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層上の前記蒸着層上にメッキ電極層を形成する工程と、
前記メッキ電極層の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、前記蒸着層を除去する工程と
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第１導電型クラッド層と、
前記第１導電型クラッド層上に配置された活性層と、
前記活性層上に配置された第２導電型クラッド層と、
前記第２導電型クラッド層上に配置された蒸着層と、
前記蒸着層上に配置されたメッキ電極層と
を備え、前記メッキ電極層の両端部は、前記メッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置された第１の第１導電型クラッド層と、
前記第１の第１導電型クラッド層上に配置された第１活性層と、
前記第１活性層上に配置された第１の第２導電型クラッド層と、
前記第１の第２導電型クラッド層上に配置された第１蒸着層と、
前記第１蒸着層上に配置された第１メッキ電極層と、
前記半導体基板上に配置された第２の第１導電型クラッド層と、
前記第２の第１導電型クラッド層上に配置された第２活性層と、
前記第２活性層上に配置された第２の第２導電型クラッド層と、
前記第２の第２導電型クラッド層上に配置された第２蒸着層と、
前記第２蒸着層上に配置された第２メッキ電極層と、
を備え、前記第１メッキ電極層の両端部は、前記第１メッキ電極層の中央部に比べ薄く、かつ前記第２メッキ電極層の両端部は、前記第２メッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項３】
前記半導体素子は、２波長レーザ光を発生することを特徴とする請求項２に記載の半導体発光素子。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板上に配置され、複数の互いに分離された第１導電型クラッド層と、
前記複数の互いに分離された第１導電型クラッド層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の活性層と、
前記複数の活性層上にそれぞれ配置され、互いに分離された複数の第２導電型クラッド層と、
前記複数の第２導電型クラッド層上に配置され、互いに分離された複数の蒸着層と、
前記複数の蒸着層上に配置され、互いに分離された複数のメッキ電極層と
を備え、前記複数のメッキ電極層の端部は前記複数のメッキ電極層の中央部に比べ薄いことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
前記半導体素子は、マルチビームのレーザ光を発生することを特徴とする請求項４に記載の半導体発光素子。
【請求項６】
半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第２導電型クラッド層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層、前記活性層および前記第１導電型クラッド層をエッチングする工程と、
前記半導体基板上および前記第２導電型クラッド層上全面に蒸着層を形成する工程と、
前記第２導電型クラッド層上の前記蒸着層上にメッキ電極層を形成する工程と、
前記メッキ電極層の両端部をエッチングにより薄層化するとともに、前記蒸着層を除去する工程と
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１４７１５４（Ｐ２０１０−１４７１５４Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１０３９（Ｐ２００８−３２１０３９）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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