JP2000124540A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JP2000124540A JP29553298A JP29553298A JP2000124540A JP 2000124540 A JP2000124540 A JP 2000124540A JP 29553298 A JP29553298 A JP 29553298A JP 29553298 A JP29553298 A JP 29553298A JP 2000124540 A JP2000124540 A JP 2000124540A
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film
semiconductor
metal layer
semiconductor chip
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Toshiaki Kuniyasu
利明 国安
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジャンクションダウン形態の実装時のp−n
接合短絡不良発生率を低減し、歩留及び信頼性の低下を
防止する。 【解決の手段】 半導体チップ10のp−n接合部が露
出している側面に接する辺に沿って、Au膜28bが除
去されTi膜28bが露出している領域を設け、p−n
接合短絡の原因であるチップ側面へのロウ材42の這い
上がりの起点となる、チップ切り分け作業時におけるA
u膜28bのチップ側面への張り付きまたは側面からの
はみ出しを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子に関
し、特に半導体発光素子を構成する半導体チップの電極
構造の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体発光素子は一般に、半導体基板及
びエピタキシャル成長により前記半導体基板上に形成し
たp−n接合(ジャンクション)を含む積層構造を加工
して得られる半導体チップの前記積層構造上部に形成さ
れている電極を、半導体素子の電極を構成する金属ステ
ムまたはマウントにロウ材を用いて固着して構成され
る。該構成は、チップの前記積層構造側がステムに固着
されるため、ジャンクションダウン形態での実装と呼ば
れる。
【0003】前記チップの前記積層構造上部に形成され
る前記電極は、前記半導体基板がn型の場合にはp型領
域に対する電極となり、逆に前記半導体基板がp型の場
合にはn型領域に対する電極となる。いずれの場合も、
一般にp型またはn型半導体にオーミック接触する金属
層とステムに固着される側の金属層を含む積層構造を有
している。
【0004】また前記半導体チップは、半導体層の積層
工程を含む、前記半導体基板の形状を保ったままの状態
での加工工程(一般にウェハプロセスと呼ばれる)が終
了し、上面に前記電極金属層を有する状態で、一般に正
方形または長方形に切り分けられ、さらに所定の加工工
程(切り分け工程を含めて、一般に組立工程と呼ばれ
る)を経て半導体素子となる。ここで前記切り分け作業
は、前記電極金属上面側から、発光ダイオード等であれ
ばダイサーと呼ばれるダイアモンド・ソー等を用いて直
接行われ、半導体レーザであればスクライバーと呼ばれ
る装置でダイアモンド針を用いて所定の間隔で所定の方
向にけがき線(スクライブ線とも呼ばれる)をいれた
後、該けがき線に沿って前記半導体基板をへき開して行
われる。なお半導体レーザの場合前記へき開は2度行わ
れ、初めのへき開(1次へき開と呼ばれる)により細く
長いバーとし、対向するへき開面の一方に高反射率膜、
他方に低反射率膜を被着し、次いで2次へき開によりチ
ップ化する。
【0005】従って半導体発光素子の場合、前記半導体
チップの2組の対向する側面の内少なくとも1組が露出
した、すなわちp−n接合部が露出した状態で、前記ス
テムへの固着作業が行われる。該固着は前記半導体チッ
プ側の前記電極層と前記金属ステム面との間にインジウ
ム(In)等のロウ材を介在させて前記半導体チップを
前記ステムに圧着し、前記ロウ材を加熱溶解して前記電
極層と合金化させることにより行われる。
【0006】従ってステムに固着される側の前記電極層
を形成する金属は、(1)前記ロウ材を介してステムに
圧着できるだけの柔らかさ、すなわち展延性の高さを有
し、(2)前記半導体チップの電気的及び光学的特性を
劣化させることのない低温で前記ロウ材と合金化できる
ものでなければならないことから、一般に金(Au)が
用いられている。
【0007】固着後の前記半導体チップは、固着面から
前記ロウ材が側面に沿って不規則に拡がり、拡がりの先
端は線状に伸びている(一般に這い上がりと呼ばれる)
ものが多い。
【0008】前記p−n接合部が露出した側面に前記ロ
ウ材の前記這い上がりが起こり、該這い上がりの先端が
前記p−n接合部に届いている場合には、該p−n接合
が短絡されてしまう。半導体発光素子は順バイアスで動
作するから、前記p−n接合部の短絡により直ちに半導
体発光素子が動作不能となることはない。しかし発光に
寄与すべき順バイアス電流の一部が前記這い上がったロ
ウ材を通して流れるため、発光量と素子に流れる電流と
の比、すなわち発光効率が低下する。さらに半導体レー
ザの場合は、レーザ発振閾値電流が大きくなる。また前
記p−n接合部の短絡が起こると、半導体発光素子の逆
電界耐圧特性をはじめ各種電気特性が低下する。前記発
光効率及び該各種電気特性の低下、前記レーザ発振の閾
値電流の増大により、半導体発光素子の諸特性に対して
あらかじめ定められた数値が満足されないとき、該半導
体発光素子は不良品と判定される。また良品と判定され
た場合でも、前記数値の限界に極めて近い状態でかろう
じて良品となったものは、比較的短時間で特性不良とな
る可能性が極めて高い。
【0009】すなわち半導体チップの側面における前記
ロウ材の這い上がりは、半導体発光素子の歩留(良品
率)及び信頼性の低下の原因となる。
【0010】前記ロウ材の這い上がりによる歩留及び信
頼性の低下の防止を意図した構成として、例えば須郷等
(特許公開平8−172238号)は、ウェハプロセス
において、前記2次へき開を行うスクライブ線に相当す
る領域に前記半導体基板面まで到達する深さ約3μmの
溝を掘り込み、該溝の側面及び底面を絶縁膜で覆うとい
う半導体レーザ素子の製法を開示している。本構成によ
る半導体レーザ・チップは、2組の対向する側面の内1
組は前述のように高反射率膜及び低反射率膜で被覆さ
れ、残る1組は絶縁膜で被覆されているため、前記p−
n接合部が露出する側面はなく、従ってチップ固着時に
前記ロウ材の這い上がりが生じても前記p−n接合部の
短絡は起こらず、よって半導体レーザ素子の歩留及び信
頼性の低下は生じない。
【0011】ところで半導体レーザ素子をはじめ、半導
体発光素子の積層構造は一般に組成の異なる数種の半導
体層からなっている。該積層構造に化学的エッチングに
より前記溝を掘り込む場合、ある与えられたエッチング
液に対するエッチング速度は組成の異なる半導体間では
必ずしも等しくはないため、各層ごとにエッチングされ
る量が異なり前記掘り込まれた溝の側面には凹凸が生じ
る。特にInGaP系の層とGaAsまたはAlGaA
s系の層を含む積層構造の場合、GaAsまたはAlG
aAs系用のエッチング液ではInGaP系をエッチン
グできないため、前記溝を掘り込む工程で複数のエッチ
ング液を使用しなければならず、工程が煩雑になるだけ
でなく、前記溝側面の凹凸がさらに激しくなることもあ
る。前記側面に凹凸をもつ溝の側面及び底面を前記絶縁
膜で完全に被覆することは極めて困難である。特に前記
溝の開口部から見て影になる部分への被覆は、前記凹凸
の差が大きい場合にはほとんど不可能である。
【0012】イオン・スパッタリング等の物理的エッチ
ング法を用いれば上記の問題は回避できる。しかし物理
的エッチングは化学的エッチングに比べてエッチング速
度が極めて小さいため、ウェハ面に深さが約3μmでダ
イアモンド針の先端が入る100μm程度の幅をもつ前
記溝を、所定の間隔で平行に何本も掘り込むには極めて
長い時間がかかる。すなわち物理的エッチングは、実現
は可能であるが容易ではない。
【0013】すなわち上記の構造は、前記ロウ材の這い
上がりによる半導体発光素子の歩留及び信頼性の低下を
防止できる可能性を示してはいるが、実現は容易ではな
い。
【0014】半導体発光素子が工業用のみならず民生用
としても広く大量に使用されるようになった現在、製造
コストの低減及び信頼性の向上が強く求められている。
従って前記ロウ材の這い上がりによる前記p−n接合部
の短絡を防止し、よって半導体発光素子の歩留及び信頼
性の低下を防止できる、容易に実現可能な手法が強く望
まれている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ステムに固着される側
の電極金属層として一般に使用されているAu膜は、前
述したように極めて展延性に富むことが選ばれる理由の
1つである。従って前記Au膜は、切り分け作業時のダ
イアモンド・ソーでの切断またはダイアモンド針でのけ
がき及びへき開時に容易に引き伸ばされる。このため、
前記引き伸ばされたAu膜が切り分け作業後の前記半導
体チップ側面に張り付いていたり、あるいはバリ状に切
れて側面からはみ出していたりすることがしばしばであ
る。さらに、前記半導体チップ固着時に、上記のチップ
側面に張り付いているか、バリ状に側面からはみ出して
いるAu膜を起点にして、前記ロウ材が這い上がること
が既に確認されている。
【0016】上記の問題はステムに固着される側の電極
金属層として、Au以外の金属膜を選んだとしても解決
されない。なぜならばステムに固着される側の電極金属
層としての第1の選択基準である高展延性により、切り
分け作業後の前記電極膜の半導体チップ側面への張り付
き、側面からのバリ状のはみ出しが生じることは避けら
れず、さらに第2の選択基準であるロウ材との低温合金
化により、側面に張り付いているかまたは側面からバリ
状にはみ出している前記電極膜を起点とするロウ材の這
い上がりが生じてしまうからである。
【0017】本発明の目的は、前記電極膜の半導体チッ
プ側面への張り付きまたは側面からのバリ状のはみ出し
を無くし、よって前記チップ側面の前記ロウ材の這い上
がりを抑制して半導体発光素子の歩留及び信頼性の低下
を防止できる、容易に実現可能な、半導体チップの改良
された電極構造を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
素子は、複数の半導体層を積層した半導体積層部と、該
半導体積層部の上面の少なくとも一部に接する第2金属
層と、該第2金属層の上面に接する第1金属層とを備え
た半導体発光素子において、前記第1金属層の外縁の少
なくとも一部が前記第2金属層の外縁より内側に位置
し、前記第1金属層の外縁の外側に前記第2金属層の上
面が露出している領域を有することを特徴とするもので
ある。
【0019】前記第2金属層は、高融点金属からなる
か、あるいは複数の金属層を積層してなり、該積層金属
層の少なくとも最上層が高融点金属層であることが望ま
しい。
【0020】前記高融点金属は、白金(Pt)、チタン
(Ti)、モリブデン(Mo)及びタングステン(W)
のいずれか1つであることが望ましい。
【0021】
【発明の効果】ステムに固着される側の電極金属層とし
て代表的なAu膜を例に挙げて、本発明の効果を説明す
る。
【0022】本発明の構造によれば、半導体発光素子の
半導体チップの少なくともp−n接合部が露出している
側面に接する辺に沿ってAu膜が存在しない領域を設け
ることができる。従って半導体チップの切り分け作業時
にダイアモンド・ソーまたはダイアモンド針がAu膜に
接触することは無く、よってAu膜が引き伸ばされるこ
とはない。ゆえに切り分け作業後にAu膜のp−n接合
部が露出している側面への張り付きまたは側面からのバ
リ状のはみ出しが見られることはなく、固着時に側面に
張り付くか側面からバリ状にはみ出したAu膜を起点と
するロウ材の這い上がりも生じない。
【0023】さらに本発明の構造によれば、Au膜は少
なくとも一部が半導体積層部の上面に接する第2金属層
の上面に接して設けられているから、Au膜の存在しな
い領域には第2金属層の上面が露出し、したがって半導
体チップ固着時にロウ材が半導体積層部上面に直接接触
し加熱されることによる、半導体発光素子の特性劣化を
生じることはない。
【0024】またAu層の部分的な除去は、従来からフ
ォトリソグラフィーと化学的エッチングにより行われて
いる技術を用いて容易に達成できる。
【0025】なお本発明の構造では、切り分け作業時に
第2金属層は必ずダイアモンド・ソーまたはダイアモン
ド針により切断される。したがって第2金属層が、Au
膜に比して展延性が小さく、ロウ材との合金化反応も小
さい金属で構成されているとしても、ロウ材の這い上が
りによるp−n接合の短絡の可能性は残る。
【0026】上記の問題は、第2金属層に固着時の加熱
温度でロウ材と合金化反応を起こさない高融点金属を用
いれば回避できる。
【0027】またp型またはn型の半導体とオーミック
接触をする金属が、必ずしも高融点金属あるいはAu膜
との接着強度の大きい金属であるとは限らないが、第2
金属層を半導体とオーミック接触する金属層及び該金属
層とAu膜の両者との接着強度の大きい高融点金属層か
らなる2層積層構造とすることにより、Au膜のはがれ
を生じることなくロウ材の這い上がりを防止できる。
【0028】さらに高融点金属層のもつ高い内部応力を
緩和し、内部応力による高融点金属層のはがれを防止す
るため、第2金属層を3層以上の積層構造とする必要が
ある場合であっても、半導体に接する層が半導体とオー
ミック接触する金属層であり、最上層が高融点金属層で
あれば、固着作業時のロウ材の這い上がりを防止でき
る。
【0029】固着時の加熱温度でロウ材と合金化反応を
起こさない高融点金属には、白金(Pt),チタン(T
i)、モリブデン(Mo)、及びタングステン(W)が
ある。
【0030】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1を用いて説明す
る。図1(a)は、本発明を実施した利得導波型半導体
レーザ素子を構成する半導体チップの反射膜が被覆され
た側面側から見た断面構造図、図1(b)は該半導体チ
ップを上面から見た平面構造図、図1(c)は該半導体
チップをジャンクションダウン形態でステムに実装した
状態を示す本発明の第1の実施例の断面模式図である。
【0031】前記半導体チップ10は、以下のようにし
て作成した。Siドープ量2×1018cm-3のn−Ga
As基板21上に減圧有機金属化学的気相成長(MOC
VD)法により、順次Siドープ量1×1018cm-3
厚さ0.5μmのn−GaAsバッファ層22、Siド
ープ量1×1018cm-3、厚さ2.5μmのn−Al
0.5Ga0.5Asクラッド層23,アンドープSCH活性
層24,Znドープ量1×1018cm-3、厚さ2μmの
p−Al0.5Ga0.5Asクラッド層25,Znドープ量
3×1019cm-3、厚さ0.3μmのp−GaAsキャ
ップ層26を積層した。SCH活性層24の層構成はn
−Al0.5Ga0.5Asクラッド層23側から、アンドー
プ、厚さ0.05μmのAl0.25Ga0.75As光ガイド
層、アンドープ、厚さ8nmのAl0.05Ga0.95As量
子井戸、アンドープ、厚さ0.05μmのAl0.25Ga
0.75As光ガイド層とした。半導体層の積層が終了した
後、プラズマCVD法によりSiO2膜27を積層し、
フォトリソグラフィー法により50μm幅のSiO2
27を除去して電極窓30を形成した。次いでスパッタ
リング法によりTi層28a及びAu層28bを順次積
層したp側電極層28に400℃、30分の加熱処理
(一般にシンターまたはアロイと呼ばれる)を施してオ
ーミック電極とした。さらにフォトリソグラフィー法に
より2次へき開線を中心に100μm幅のAu層28b
をI2−KI水溶液で除去し、Ti層28aを露出させ
た。次にn−GaAs基板21を全厚が100μmにな
るまで研磨し、研磨面に真空蒸着法によりAuGe層、
Ni層、Au層を順次積層してn側電極29とし、35
0℃でシンターしてオーミック電極とした。さらに1次
へき開して得られた対向するへき開面の一方に反射率1
0%以下の低反射率膜31、他方に反射率95%以上の
高反射率膜32を被着した。最後に前記100μm幅の
Au層28b除去部の中心線に沿って2次へき開を行
い、半導体チップ10を得た。該半導体チップ10を、
上面にIn層42をロウ材として有する金属ステム41
上に半導体積層部11側を圧着加熱し、Au層28bと
In層42との合金層43を形成して半導体チップ10
をステム41上に固着した。
【0032】本実施例によれば、ダイアモンド針はAu
層28bに全く触れることなく2次へき開用のスクライ
ブ線をけがくことができた。従ってAu層28bの半導
体チップ10のp−n接合部が露出する側面への張り付
きまたは側面からのはみ出しは全く見られず、さらにA
u層28bの外側に露出している面は、前記圧着加熱時
の温度ではInロウ材42と合金化しないTi層28a
面であることから、ジャンクションダウン形態での実装
においてInロウ材42のp−n接合部が露出する側面
への這い上がりは全く起こらなかった。この結果、従来
ほぼ15%であった実装時のp−n接合短絡発生率を、
0%とすることができた。
【0033】なお本実施例ではロウ材としてInを用い
たが、スズ(Sn)またはAuSn等を用いても同等の
効果が得られる。
【0034】またp−GaAsに対するオーミック電極
層としてTiを用いたが、半導体チップの電気的・光学
的特性を劣化させることのない温度範囲でのシンターに
よりオーミック接触化が可能であり、前記圧着加熱時の
温度でロウ材と合金を作らない金属であれば使用するこ
とができる。このような金属は一般に高融点金属として
知られるものが多く、既に実績のある高融点金属にはT
iの他に、Pt,Mo,及びWがある。
【0035】さらにn側電極にはAuGe−Ni−Au
積層金属層を用いたが、この組合せに限ることはない。
例えばAuGe層は、p側電極のシンター温度より低い
温度のシンターによりn−GaAsにオーミック接触が
可能な金属または合金層で置き換えることができる。ま
たNi層はn−GaAsにオーミック接触する金属と最
上層の金属(本実施例ではAu)とのいずれにも接着強
度の強い他の金属、望ましくは高融点金属で置き換える
ことができる。さらに最上層のAu層は、半導体レーザ
素子の外部n側電極との接続方法により別の金属層で置
き換えることができる。例えば発光閾値電流密度が小さ
い場合にはアルミニウム(Al)線の超音波ボンディン
グが可能なAl膜とすることができる。
【0036】上記第1の実施例では絶縁膜ストライプを
施した利得導波型半導体レーザ素子について記述した
が、図2に示す埋込ストライプ型半導体レーザ素子に本
発明を実施した第2の実施例においても、上記第1の実
施例と同様の効果が得られる。ここで図2(a)は本発
明を実施した、埋込ストライプ型半導体レーザ素子を構
成する半導体チップの、反射膜が被覆された側面から見
た模式断面図。図2(b)は該半導体チップの上面図で
ある。
【0037】図2において11はn−GaAs基板、1
2はn−GaAsバッファ層、13はn−AlGaAs
クラッド層、14はアンドープSCH活性層、15はp
−AlGaAsクラッド層、16はn−AlGaAs電
流狭窄層、17はp−GaAsキャップ層である。p−
GaAsキャップ層17表面は直接p側電極18で覆わ
れる。前記p側電極の第2金属層18aは、p−GaA
sキャップ層17に接する側からTi層−Pt層の2層
構造であり、第1金属層のAu層18bが前記Pt層の
一部を覆っている。該Pt層は前記Ti層とAu層18
bの両層に対して接着強度が強く、前記p側電極の前記
p−GaAsキャップ層17に対する接着強度を高める
と同時に、上記ジャンクションダウン形態の実装時の加
熱温度においてIn,Sn,またはAuSn等のロウ材
と合金化しない金属である。図(b)からわかるように
本半導体チップ上面は、上記第1の実施例に加えてさら
に前記低反射率膜31及び高反射率膜32で被覆されて
いる側面に接する辺に沿ってもAu膜18bが除去さ
れ、前記Pt膜表面20が露出している。したがって本
第2の実施例の構造では1次及び2次へき開作業時にダ
イアモンド針がAu膜18bに接触することは無い。2
次へき開作業時にダイアモンド針をAu膜に接触させな
いことによる利点は既に説明した通りである。
【0038】1次へき開面はそれぞれ低反射率膜及び高
反射率膜で被覆されているから、ジャンクションダウン
形態の実装時にロウ材が側面をはい上がることはなく、
従って各種電気特性の低下及びレーザ発振の閾値電流の
増大等の特性不良による歩留及び信頼性低下は生じな
い。しかし1次へき開面にAu膜の張り付きまたはバリ
状のはみ出しがあると、低反射率膜あるいは高反射率膜
と1次へき開面との密着が阻害される。低反射率膜ある
いは高反射率膜と1次へき開面との密着不良は、半導体
レーザ素子における低反射率膜および高反射率膜の機能
を低下させるため、やはり歩留低下の原因となってい
た。さらに半導体レーザ素子は動作中発熱するため、動
作開始−動作停止サイクルによる熱膨張−収縮サイクル
が密着不良を進行させる。従って初期不良(歩留低下)
を引き起こさない程度の密着不良であっても動作開始−
動作停止サイクルによる経時不良を引き起こし、信頼性
を低下させていた。本第2の実施例の構造では1次へき
開においてもダイアモンド針はAu膜に接触しないか
ら、Au膜の張り付きまたはバリ状のはみ出しによる低
反射率膜および高反射率膜とへき開面との密着不良が生
じることがなく、よって歩留及び信頼性は第1の実施例
の構造に比べてさらに向上した。
【0039】なおまた、第1の実施例では絶縁膜ストラ
イプを施した利得導波型半導体レーザ素子と、半導体チ
ップの低反射率膜及び高反射率膜で被覆されていない側
面に接する辺に沿ってのみAu膜が除去される構造の組
合せとし、第2の実施例では埋込ストライプ型半導体レ
ーザ素子と、半導体チップの2組の側面に接する辺の全
てに沿ってAu膜が除去される構造の組合せとしている
が、本発明は上記2種の組合せに限定されることはな
く、ジャンクションダウン形態で半導体チップが実装さ
れる半導体レーザ素子において、いかなる構造の半導体
チップも、低反射率膜及び高反射率膜で被覆されていな
い側面に接する辺に沿ってのみAu膜が除去される構造
あるいは2組の側面に接する辺の全てに沿ってAu膜が
除去される構造と組み合せることができる。
【0040】例えば、図3に示すリッジ溝構造形半導体
レーザ素子と2組の側面に接する辺の全てに沿ってAu
膜が除去される構造との組合せとしても、本発明の効果
は同様に得られる。ここで図3(a)は本発明を実施し
たリッジ溝型半導体レーザ素子を構成する半導体チップ
の、反射膜が被覆された側面から見た模式断面図。図3
(b)は該半導体チップの上面図である。
【0041】図3において51はn−GaAs基板、5
2はn−GaAsバッファ層、53はn−AlGaAs
クラッド層、54はアンドープSCH活性層、55はp
−AlGaAsクラッド層、56はp−GaAsキャッ
プ層、57はSiO2層、61はリッジ構造部である。
SiO2層57はリッジ構造部61の上面の一部を除
き、p−GaAsキャップ層56表面及びリッジ溝の側
面及び底面を覆っている。リッジ構造部61の上面でp
−GaAsキャップ層56が露出している部分及びSi
2層57表面はp側電極58で覆われる。前記p側電
極の第2金属層58aは、p−GaAsキャップ層56
に接する側からTi層−Pt層の2層構造であり、第1
金属層のAu層58bが前記Pt層の一部を覆ってい
る。図(b)からわかるように本半導体チップ上面は2
組の側面に接する辺の全てに沿ってAu膜18bが除去
され、前記Pt膜表面60が露出している。
【0042】なお上記の説明では基板をn−GaAsと
したが、p−GaAsを用いても本発明の効果は変わら
ない。この場合上記全ての導電型を、n型はp型に、ま
たp型はn型に入れ換えればよい。またp側電極のシン
ター温度をn側電極のシンター温度より低く設定すれば
よい。
【0043】またGaAsP発光ダイオード素子(LE
D)等のように、p−n接合部をもつ半導体チップ側面
がすべて露出している場合には、図4のチップ上面図に
示すように、p側電極8の第1金属層であるAu層8b
の外周と前記チップ上面の外周との間を全て第2金属層
であるTi層8aの露出面とすることにより、切り分け
作業時にダイアモンド・ソーがAu層8bに接触するこ
とが無く、よって上記実施例と全く同様の効果が得られ
る。
【0044】以上説明したように、本発明の構造によれ
ば、半導体発光素子の半導体チップの少なくともp−n
接合部が露出している側面に接する辺に沿って第1金属
層であるAu膜が存在しない領域を設けることができ
る。従って半導体チップの切り分け作業時にダイアモン
ド針またはダイアモンド・ソーが前記Au膜に接触する
ことは無く、よって該Au膜が引き伸ばされることはな
い。ゆえに切り分け作業後に前記Au膜のp−n接合部
が露出している側面への張り付きまたは側面からのバリ
状のはみ出しが見られることはなく、固着時に側面に張
り付くか側面からバリ状にはみ出した前記Au膜を起点
とするロウ材の這い上がりが生じないことから、ジャン
クションダウン実装時のp−n接合短絡不良発生率を大
幅に低減できた。
【0045】また半導体レーザ素子においては、高反射
率膜及び低反射率膜が被着され、固着時にp−n接合が
露出していない側面に接する辺に沿っても第1金属層で
あるAu膜が存在しない領域を設けることにより、Au
膜の側面への張り付きまたは側面からのバリ状のはみ出
しを防止でき、よって半導体チップ側面と高反射率膜及
び低反射率膜の密着不良発生率を低減でき、歩留及び信
頼性をさらに向上させることができた。
【0046】さらに本発明の構造によれば、第1金属層
であるAu膜は少なくとも一部が半導体積層部の上面に
接する第2金属層の上面に接して設けられているから、
Au膜の存在しない領域には第2金属層の上面が露出
し、したがって半導体チップ固着時にロウ材が半導体積
層部上面に直接接触し加熱されることによる、半導体発
光素子の特性劣化を生じることはなかった。
【0047】また本発明の構造は、従来技術の適用によ
り容易に得られた。
【0048】なお本発明の構造は、第1金属層であるA
u膜の展延性の高さに起因する実装時のp−n接合短絡
不良の発生を抑制し信頼性を高めることを目的としてい
たが、本発明を実施した結果別の効果も得られた。すな
わち、従来構造では半導体チップの切り分け作業時にダ
イアモンド針またはダイアモンド・ソーがAu膜に接触
し、Au膜を横方向に押しやる力を及ぼす。このときA
u膜の展延性が高いことから、Au膜に盛り上がりが生
じることがあり、この盛り上がりがジャンクションダウ
ン形態の実装時にAu層とロウ材との密着を妨げ、半導
体チップとステムの間に部分的に間隙を生じさせること
があった。
【0049】一方、半導体発光素子は発光動作時に発熱
するが、この熱はステムを通して外部に運ばれ、半導体
チップの温度が所定の温度を超えないように設計されて
いる。ところが上記の様に半導体チップがステムに密着
せず間隙が存在すると、半導体チップが発する熱が十分
な速度でステムに移行せずチップに蓄積するため、チッ
プ温度が所定の値より高くなり、素子寿命を低下させる
という問題があった。
【0050】本発明の構造によれば、半導体チップの切
り分け作業時にダイアモンド針またはダイアモンド・ソ
ーがAu膜に接触しないため、Au膜の盛り上がりも生
ぜず、よってチップ温度上昇による素子寿命の低下も抑
制できた。
【0051】すなわち本発明の半導体発光素子は、容易
に実現可能な新規な構造により、ジャンクションダウン
形態時の実装における従来構造の問題であった、歩留及
び信頼性の低下を効果的に防止できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した利得導波型半導体レーザ素子
を示す図である。(a)は該レーザ素子を構成する半導
体チップの、反射膜が被着された側面から見た断面構造
図であり、(b)は該半導体チップの上面図である。
(c)は該半導体チップをジャンクションダウン形態で
ステムに実装した状態を示す断面模式図である。
【図2】本発明を実施した埋込ストライプ型半導体レー
ザ素子を示す図である。(a)は該レーザ素子を構成す
る半導体チップの、反射膜が被着された側面から見た断
面構造図であり、(b)は該半導体チップの上面図であ
る。
【図3】本発明を実施したリッジ溝構造型半導体レーザ
素子を示す図である。(a)は該レーザ素子を構成する
半導体チップの、反射膜が被着された側面から見た断面
構造図であり、(b)は該半導体チップの上面図であ
る。
【図4】本発明を実施した半導体発光ダイオード素子を
示す図であり、該ダイオード素子を構成する半導体チッ
プの上面図である。
【符号の説明】
8,18,28,58 p側電極 8a,28a Ti層 8b,18b,28b、58b Au層 10 半導体チップ 11,21,51 n−GaAs基板 12,22,52 n−GaAsバッフ
ァ層 13,23,53 n−AlGaAsク
ラッド層 14,24,54 アンドープSCH
活性層 15,25,55 p−AlGaAsク
ラッド層 16 n−GaAs電流狭
窄層 17,26,56 p−AlGaAsキ
ャップ層 18a,58a Ti−Pt第2金属
層 19,29,59 n側電極 20 Ti膜露出面 27,57 SiO2膜 30 電極窓 31 低反射率膜 32 高反射率膜 41 金属ステム 42 In層 43 Au−In合金層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体層を積層した半導体積層部
    と、該半導体積層部の上面の少なくとも一部に接する第
    2金属層と、該第2金属層の上面に接する第1金属層と
    を備えた半導体発光素子において、前記第1金属層の外
    縁の少なくとも一部が前記第2金属層の外縁より内側に
    位置し、前記第1金属層の外縁の外側に前記第2金属層
    の上面が露出している領域を有することを特徴とする半
    導体発光素子。
  2. 【請求項2】 前記第2金属層が、高融点金属からなる
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 前記第2金属層が複数の金属層を積層し
    てなり、該積層金属層の少なくとも最上層が高融点金属
    層であることを特徴とする請求項1記載の半導体発光素
    子。
  4. 【請求項4】 前記高融点金属が、白金、チタン、モリ
    ブデン、及びタングステンのいずれか1つであることを
    特徴とする請求項2及び3記載の半導体発光素子。
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