JP2006278694A - 光半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体レーザにおけるレーザ光の偏光特性の向上を図る。
【解決手段】 半導体基板と、半導体基板の第１の面に形成されかつレーザ発振する共振器が形成される多層の半導体層と、多層の半導体層上に形成される導体層を多層に積層した第１の電極と、半導体基板の第２の面に形成される第２の電極とを有する光半導体素子と、第１の面に光半導体素子の第１の電極を固定するための導体層からなる素子固定部を有する支持基板とを有し、支持基板の素子固定部に接合材を介して光半導体素子の第１の電極が接続され、接合材と第１の電極を構成する導体層は相互に反応して反応層を形成してなる光半導体装置であって、半導体基板と支持基板との接合は、半導体基板に対して熱膨張係数差が±５０％以内での前記支持基板の接合であり、第１の電極の最上層の導体層の内側には接合材と反応しない第２のバリアメタル層が形成され、最上層の導体層は接合材と反応して反応層を形成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は光半導体装置に係わり、例えば、リッジ構造のレーザダイオード（ＬＤ）の製造技術に適用して有効な技術に関する。

光半導体素子としての半導体レーザ（ＬＤ）は、光通信システムの光源や情報処理機器の光源として多用されている。ＣＤ，ＤＶＤ機器，レーザプリンタ，ＰＯＳ，バーコードリーダをはじめ、文書ファイルシステムなどの情報処理機器の光源として可視光半導体レーザが使用されている。

半導体レーザ素子（光半導体素子）は、半導体基板の第１の面にエピタキシャル成長によって多層の半導体層（多層成長層）を形成した構造になっている。多層成長層の中層には活性層が設けられている。そして、活性層を挟む層の一方を第１導電型の半導体層とし、他方を第２導電型の半導体層とすることによってｐｎ接合（ｐｎジャンクション）を形成している。また、レーザ発振をさせるための共振器（光導波路）を形成するために、電極を細く形成したり、あるいはリッジ構造を採用する等種々の構造が採用されている。半導体レーザ素子は、アノード電極（ｐ電極）と、カソード電極（ｎ電極）を有することから、半導体レーザ素子の同一面側に配置される構造、または半導体レーザ素子の表裏面のそれぞれに分けて配置する構造が採用されている。

半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）を、パッケージ内に配置されるサブマウントに固定する場合、ＡｕＳｎ等の半田によって固定している（例えば、非特許文献１）。

培風館発行、「半導体レーザ（基礎と応用）」、伊藤良一・中村道治著、２３１頁。

ＤＶＤの光源に使用する高出力半導体レーザにおいては、レーザ光の偏光特性の向上が重要になってきている。解析を進める中で、偏光特性については、半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）をサブマウントと呼称される支持基板に接合材を介して固定する際の半導体レーザチップの電極材料と接合材との反応層の均一性が重要であることを本発明者は知見した。半導体レーザチップの接合（固定）においては、熱が加えられるため、接合時の熱によって電極材料と接合材が相互に反応して接合層が形成される。この層を、本明細書では反応層と呼称している。

一般の半導体装置の製造では、シリコンからなる半導体チップを支持板等に固定する際、半導体チップを擦りつけて（スクラブ）支持板等に固定する。このスクラブ法は半導体チップをコレットと呼称するツールで保持して固定することから接着部分は良好な状態になる。しかし、スクラブ法では、半導体チップを支持板等に擦りつけることから、半導体チップの下の接合材が半導体チップの周りにはみ出してチップ周囲に盛り上がり易い。

半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）は、パッケージ内に配置されるサブマウントと呼称される熱伝導性の良好な支持基板（例えば、ＡｌＮ）にＡｕＳｎ等の接合材で固定されて使用される。また、レーザ発振時に発生する熱を効率的に外部に放散するため、熱発生源となるｐｎ接合（ジャンクション）が支持基板に近接した状態（ジャンクションダウン）で固定することが多い。

半導体レーザチップを支持基板にスクラブ法で固定すると、ジャンクション位置が半導体レーザチップの接続側の面から５μｍ前後と距離が短いことから、半導体レーザチップの出射面（端面）から出射したレーザ光が接合材のはみ出し部分に当たり、レーザ光の放出ができなくなる。このため、ジャンクションダウンによる半導体レーザチップの固定では、このスクラブ法は採用でき難いことになる。

そこで、図１８に示すように、半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）８０を支持基板（サブマウント）８７に固定する場合、支持基板８７の第１の面に形成された素子固定部（チップ固定部）８８上に接合材８９を介して半導体レーザチップ８０を載置し、かつ加熱して接合材８９で半導体レーザチップ８０を固定（接合）している。半導体レーザチップ８０は、半導体基板８１とこの半導体基板８１の第１の面に設けられた多層の半導体層８２を有し、この多層の半導体層８２の中層にレーザ発振をする共振器（光導波路）８３が形成されている。また、多層の半導体層８２上には第１の電極８４が形成され、半導体基板８１の第２の面には第２の電極８５が形成されている。従って、ジャンクションダウンの接合では、前記チップ固定部８８上に半導体レーザチップ８０の第１の電極８４が重なって接合が行われる。

この接合方法では、半導体レーザチップ８０を支持基板８７に擦りつけることはないので、擦りつけによるチップ周囲の接合材８９のはみ出しによる盛り上がりは発生しなくなる。

しかし、この接合方法では、半導体レーザチップ８０を支持基板８７上に単に載せて加熱処理する方法であることから、第１の電極８４の電極材料と接合材８９とが相互に反応して形成される接合を行う反応層９０の厚さが、図１８に示すように、不均一になり易いことが分かった。この反応層９０の厚さの不均一によって多層の半導体層８２（共振器８３）の応力分布が不均一になり、レーザ光の偏光方向に影響を与えることが分かった。この偏光は、例えば、ＤＶＤ等においてはレーザ光を偏光板を通過させて使用するため、ＤＶＤの特性が変化し、製品として好ましくない。

半導体結晶に応力が加わると、そこを導波する光の偏光方向に影響を与え、偏光角のバラツキが発生する。図１９はレーザ光９１の電界の振動方向を示す模式図である。光導波路（共振器）８３の横方向をＸ方向、共振器８３に垂直な方向をＹ方向とすると、共振器８３が形成される多層の半導体層８２に不均一な応力が加わらない場合には、レーザ光９１は共振器８３内において共振器８３の幅方向（Ｘ方向）に振動しながら半導体レーザチップ８０の両端面（出射面）に向かって進む。この際Ｙ方向の振動成分は発生しない。

しかし、図２０に示すように、応力９２が多層の半導体層８２に発生すると、共振器８３でのレーザ光９１の振動はＹ方向の振動成分も発生することから、出射面から出射されるレーザ光９１はＸ平面に対してαなる偏光角を有するレーザ光となってしまう。

従って、偏光角の変化を小さくするためには、応力の面内均一化が必要である。半導体レーザチップの接合における電極材料と接合材（半田）の反応深さが不均一であると、光導波路（共振器）内に加わる応力分布が不均一になり、そこを導波する光（レーザ光）の偏光方向が不規則になり、偏光角のバラツキが発生する。

また、このような偏光方向のバラツキは、熱膨張係数が４．６〜４．７×１０^−６／ＫとなるＡｌＮサブマウント（支持基板）に、熱膨張係数が６．５×１０^−６／ＫとなるＧａＡｓ基板を半導体基板として形成される半導体レーザチップをＡｕＳｎを用いて接合する場合発生し易いことも判明した。発振波長が０．６ｍｍ帯の半導体レーザ素子では、半導体基板としてＧａＡｓを用い、半導体基板の一面に設ける多層の半導体層はＩｎＰが多く用いられるが、このＩｎＰの熱膨張係数もＧａＡｓに近似した４．６×１０^−６／Ｋとなる。熱膨張係数が１．０×１０^−６／Ｋとなるダイヤモンド（Ｃ）の場合は半導体基板（ＧａＡｓ）との間の熱膨張係数差大きく、このような現象がさらに発生し易い。

本発明の目的は、支持基板と半導体基板の熱膨張係数差が小さい材料の組み合わせの実装において、偏光方向のバラツキが小さい偏光特性が優れた光半導体装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

（１）光半導体装置は、
半導体基板と、
前記半導体基板の第１の面に形成され、かつレーザ発振する共振器が形成される多層の半導体層と、
前記多層の半導体層上に形成される導体層を多層に積層した第１の電極と、
前記半導体基板の第１の面の反対面となる第２の面に形成される第２の電極とを有する光半導体素子と、
第１の面に前記光半導体素子の前記第１の電極を固定するための導体層からなる素子固定部を有する支持基板とを有し、
前記支持基板の前記素子固定部に接合材を介して前記光半導体素子の前記第１の電極が接続され、前記接合材と前記第１の電極を構成する前記導体層は相互に反応して反応層を形成してなる光半導体装置であって、
前記半導体基板と前記支持基板との接合は、
前記半導体基板に対して熱膨張係数差が±５０％以内での前記支持基板の接合であり、
前記第１の電極の最上層の前記導体層の内側には前記接合材と反応しない第２のバリアメタル層が形成され、前記最上層の前記導体層は前記接合材と反応して前記反応層を形成していることを特徴とする。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、前記第１の電極の最上層の前記導体層の内側には前記接合材と反応しない第２のバリアメタル層が形成され、前記最上層の前記導体層と前記接合材は反応して前記反応層を形成する。接合材は前記第２のバリアメタル層と反応しないことから、前記反応層は前記最上層の導体層だけとなる。この結果、反応層の厚さの均一化が可能になる。また、前記最上層の導体層の厚さを均一の厚さに形成しておけば、前記反応層の厚さは均一になる。後述するが、前記最上層の導体層及び前記第２のバリアメタル層は蒸着で形成することから、厚さバラツキは極めて小さく厚さは面内で均一となる。

支持基板に接合材を介して接合する光半導体素子の接合部分である反応層の厚さがばらつかず、かつ均一になることから、共振器（光導波路）に不均一な応力が加わらなくなり、レーザ光の偏光方向のバラツキが発生し難くなる。この結果、光半導体装置の偏光特性の向上が図れることになる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図１２は本発明の実施例１である光半導体装置（半導体レーザ装置）に係わる図である。本実施例１では、０．６μｍ帯の赤色半導体レーザの製造に本発明を適用した例について説明する。また、本実施例１では第１導電型としてｎ型（Ｎ型）、第２導電型としてｐ型（Ｐ型）の波長が６５０ｎｍ帯の半導体レーザ素子を組み込んだ光半導体装置（半導体レーザ装置）の例について説明する。半導体レーザ素子はＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＩｎＰ，ＧａＩｎＰ，ＧａＡｓ等からなる多層の半導体層を形成した構造となる。

本実施例１の具体的な光半導体装置を説明する前に、図１の模式図を参照しながら、本発明の特徴について説明する。図１は図１８に対応する図面である。図１は光半導体装置のパッケージ内に配置される支持基板（サブマウント）２２に光半導体素子（半導体レーザ素子）１を固定した部分を示すものである。

図１に示すように、光半導体素子（半導体レーザ素子）１をＡｌＮからなる支持基板（サブマウント）２２に固定する場合、支持基板２２の第１の面に形成された素子固定部（チップ固定部）２３上にＡｕＳｎ半田からなる接合材２４を介して半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）１を載置し、かつ加熱して接合材２４で半導体レーザチップ１を固定（接合）している。

半導体レーザチップ１は、第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓからなる半導体基板２と、この半導体基板２の第１の面に設けられた多層の半導体層１３を有し、この多層の半導体層１３の中層にレーザ発振をする共振器１４が形成されている。また、多層の半導体層１３上には第１の電極１５が形成され、半導体基板２の第２の面には第２の電極１６が形成されている。従って、ジャンクションダウンの接合では、前記チップ固定部２３上に半導体レーザチップ１の第１の電極１５が重なって接合が行われる。

本実施例１では、第１の電極１５を複数の導体層を積層した構造とするが、この第１の電極１５の最上層の導体層の内側にＮｉ層からなる第２のバリアメタル層３３を形成する。最上層の導体層はＡｕ層となり、接合材２４であるＡｕＳｎ半田と反応し反応層２５を形成する。本実施例１では、後述するが、第２のバリアメタル層３３及びこの第２のバリアメタル層３３上の最上層の導体層であるＡｕ層は、共に蒸着によって形成されるため、その厚さは均一となる。

半導体レーザ素子１を支持基板２２に固定する際の熱によって、前述のように、最上層の導体層であるＡｕ層と接合材２４であるＡｕＳｎ半田が反応して反応層２５を形成するが、ＡｕＳｎ半田は第２のバリアメタル層３３とは反応しないことから、反応層２５は均一な厚さになる。反応層２５の厚さが均一になることから、多層の半導体層１３内に形成される共振器（光導波路）１４に応力が加わり難くなり、共振器１４の端面（出射面）から出射されるレーザ光の偏光方向のバラツキが小さくなる。

つぎに、半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）１について説明する。図２は半導体レーザ素子１の特徴が分かりやすいように模式的に示した図である。

光半導体素子（半導体レーザ素子）１は、図２の概要図に示すように、半導体基板２の第１の面（図１では上面）上に化合物半導体からなる多層の半導体層（多層成長層）１３を有している。この多層成長層は、半導体基板２の第１の面上に順次形成されるｎ型バッファ層３、ｎ型クラッド層（第１クラッド層）４、活性層５、ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６、ｐ型エッチストップ層７、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８、ｐ型コンタクト層９を有している。半導体基板１は厚さ１００μｍ弱のＧａＡｓ基板からなっている。ｎ型バッファ層３は厚さ０．５μｍのＧａＡｓ層で形成され、ｎ型クラッド層（第１クラッド層）４は厚さ２．０μｍのＡｌＧａＩｎＰで形成されている。活性層５は、障壁層が厚さ５ｎｍのＡｌＧａＩｎＰ層からなり、井戸層が厚さ６ｎｍのＧａＩｎＰ層からなり、井戸層が３層となる多重量子井戸構造となっている。ｐ型クラッド層は下層となるｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６と、上層となるｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８により形成され、ｐ型クラッド層６とｐ型クラッド層８との間にはｐ型エッチストップ層７が形成されている。ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６は厚さ０．３μｍのＡｌＧａＩｎＰ層からなり、ｐ型エッチストップ層７は厚さ５ｎｍのＧａＩｎＰ層からなり、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８は厚さ１．２μｍからなるＡｌＧａＩｎＰ層からなっている。また、ｐ型コンタクト層９は厚さ０．４μｍのＧａＡｓ層で形成されている。

半導体基板２の、多層の半導体層１３を形成する第１の面は前述のように、ＧａＡｓ結晶の結晶面（００１）に対してθほど傾斜する結晶面となっている。前記θは１０°であり、半導体基板２の第１の面は＜００１＞方向となっている。

半導体基板２の第１の面側には、２本の分離溝１１ａ，１１ｂがｐ型コンタクト層９の上面からｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８の下面に至るまで形成され、分離溝１１ａ，１１ｂの底はエッチストップ層７で形成される構造になっている。２本の分離溝１１ａ，１１ｂで挟まれる部分はストライプ状のリッジ（突条）１２となる。このリッジ１２の幅は２μｍ程度である。リッジ１２は断面が四角形となる帯状（ストライプ状）のｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８で形成される部分と、この上に重なるｐ型コンタクト層９で形成される四角形のリッジ部コンタクト層９ａとからなっている。また説明の便宜上分離溝１１ａ，１１ｂの外側に広がる部分をフィールドと呼称する。

リッジ１２は、２本の分離溝１１ａ，１１ｂをエッチングによって形成するが、本実施例１ではｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８をエッチングして分離溝１１ａ，１１ｂを形成する際、２回のエッチングを行う。１回目のエッチングはリッジ部コンタクト層９ａをマスクとするドライエッチングであり、分離溝１１ａ，１１ｂの大方の形状を形成する。ドライエッチングはエッチング底の隅部が良好にエッチングされず除去予定部分が残留することから、この残留部分のエッチングと分離溝１１ａ，１１ｂの断面形状を整えるために、２回目のエッチングをウエットエッチングで行う。

ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８はリッジ部コンタクト層９ａをマスクとするエッチングで形成するため、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８で形成されるリッジ部分の幅はリッジ部コンタクト層９ａの幅よりも狭くなり、側面はリッジ部コンタクト層９ａの両側先端から内側に位置することになる。換言するならば、リッジ部コンタクト層９ａの両側の先端は分離溝１１ａ，１１ｂ側にｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８で形成されるリッジ部分よりも突出することになる。

また、リッジ部コンタクト層９ａは、ｐ型コンタクト層９の上面に形成したエッチング用マスクをマスクとするウエットエッチングによって形成する。この際、異方性エッチングを行うため、リッジ部コンタクト層９ａの両側の上面部分は斜面１７ａ，１７ｂとなる。この斜面１７ａ，１７ｂはＧａＡｓ結晶面（１１１）となる。図１の左側端の斜面１７ａは右上がりの斜面となり、右側端の斜面１７ｂは右下がりの斜面となる。この結果、リッジ部コンタクト層９ａの両斜面１７ａ，１７ｂと上面とのなす角度は９０°よりも大きい鈍角となる。リッジ部コンタクト層９ａの上面とのなす角度は図１における左側で１３０°程度であり、右側で１１０°程度である。

一方、半導体基板の第１の面側において、リッジ１２の分離溝１１ａ，１１ｂに臨む各側面１８，１９から分離溝１１ａ，１１ｂを含みかつ分離溝１１ａ，１１ｂを越えて半導体基板側縁に至る部分を覆う絶縁膜２０が設けられている。また、半導体基板の第１の面側には金属からなる第１のバリアメタル層２７が形成されている。この第１のバリアメタル層２７はリッジ１２及び分離溝１１ａ，１１ｂを覆っている。

図１及び図４に示すように、リッジ部コンタクト層９ａの上面側は、上面１７ｃと、上面１７ｃの左側に連続して連なる斜面１７ａと、上面１７ｃの右側に連続して連なる斜面１７ｂとからなり、上面１７ｃと斜面１７ａ，１７ｂとのなす角度も鈍角となることから、リッジ部コンタクト層９ａの上面側を覆う第１のバリアメタル層２７は上面１７ｃと斜面１７ａ，１７ｂとの連続部分である角部上で途切れることがない。

また、後述する製造方法から分かるが、リッジ部コンタクト層９ａの両側先端部分は、リッジ１２を形成するｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８の側面を覆う絶縁膜２０上に載る構造となる。このリッジ部コンタクト層９ａを支えるような構造となる絶縁膜２０上にはリッジ部コンタクト層９ａを覆う第１のバリアメタル層２７が密着し、第１のバリアメタル層２７と絶縁膜２０は連続して繋がる。従って、第１のバリアメタル層２７と絶縁膜２０は、リッジ部コンタクト層９ａを含むリッジ１２部分を包むように覆う構造となり、この部分での第１のバリアメタル層２７の段線不良は発生しなくなる。

他方、第１のバリアメタル層２７に重なるようにＡｕめっき層２８が設けられている。また、このＡｕめっき層２８の上には第２のバリアメタル層３３が形成されるとともに、この第２のバリアメタル層３３上にＡｕ層３４が形成されている。第１の電極（ｐ電極）１５は、第１のバリアメタル層２７，Ａｕめっき層２８，第２のバリアメタル層３３，Ａｕ層３４によって形成されている。第２のバリアメタル層３３としては、Ｎｉ層，Ｐｔ層，Ｐｄ層，Ｍｏ層のうちのいずれかの導体層が選択される。本実施例１では第２のバリアメタル層３３はＮｉ層で形成されている。また、第１の電極１５はさらに多層となってもよい。また、図２では省略してあるが、半導体基板２の第１の面の反対面となる第２の面には第２の電極（ｎ電極）１６が設けられている。

このような半導体レーザ素子１においては、第１の電極１５と第２の電極１６に所定の電圧を印加することによって、リッジ１２の延在方向に直交する半導体レーザ素子１の両端面からレーザ光を出射する。電流を流すことによって、リッジ１２に対面するストライプ状の活性層部分が光導波路（共振器）となり、この光導波路の両端がレーザ光を出射する出射面を形成する。

図４は実際に製造される半導体レーザ素子１を示す斜視図である。また、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図を示すものである。そして、図６は図５のリッジ１２部分をより明瞭に示す拡大断面図である。また、図３は支持基板２２にジャンクションダウンで固定した半導体レーザチップ１の拡大断面図である。

図４及び図５に示すように、実際の半導体レーザ素子１は、半導体基板２の第１の面側にの両側に溝３７を分離溝１１ａ，１１ｂと同様に形成してある。また、図３乃至図６では、半導体基板２の第１の面側に設けられる第１の電極１５及び第２の面側に設けられる第２の電極１６をより具体的に示してある。即ち、第１の電極１５は、厚さ０．０５μｍのＴｉ層２６、第１のバリアメタル層２７となる厚さ０．１μｍのＰｔ層、厚さ３μｍとなるＡｕめっき層２８、第２のバリアメタル層３３となる厚さ０．２μｍのＮｉ層、厚さ０．２５μｍとなるＡｕ層３４と順次積層される多層構造になっている。図３に示すように、熱膨張係数が４．６〜４．７×１０^−６／°ＫとなるＡｌＮの支持基板２２に、ＡｕＳｎからなる接合材２４によってジャンクションダウンで半導体レーザチップ１を固定すると、第２のバリアメタル層３３の反応阻止層作用により、第１の電極１５を形成する最上層のＡｕ層３４のみが反応層２５に変わる。このため、反応層２５の厚さが均一になり、レーザ光の偏光方向のバラツキを小さくするようになる。

また、半導体レーザチップ１は半導体基板２の第２の面に設けられる第２の電極１６は多層構造になり、例えば、厚さ０．２μｍのＡｕＧｅＮｉ層３８、厚さ０．２μｍのＣｒ層３９、厚さ１．０μｍのＡｕ層４０と順次積層されて構造になっている。

図６に示すように、Ｔｉ層２６が絶縁膜２０と共にリッジ部コンタクト層９ａを完全に覆っている。また、Ｐｔ層からなる第１のバリアメタル層２７は、リッジ１２の上面全体を段切れを起こすことなく被覆する良好な状態の図となっている。これにより、Ａｕめっき層２８とリッジ部コンタクト層９ａは接触することがなく、Ａｕがリッジ部コンタクト層９ａに拡散されて半導体レーザ素子１の特性が劣化するようなこともない。

図４及び図５に示す半導体レーザ素子１は、半導体基板２の第１の面側の側縁に分離溝１１ａ，１１ｂに沿う溝３７を半導体基板２の一方の端（図４では右下端面）から他方の端（図４では左上端面）に亘って設ける構造であってもよい。この構造では、図５に示すように、溝３７はｐ型エッチストップ層７が露出する深さ（第２クラッド層の中層）まで設けられている。そして、この溝３７も絶縁膜２０や第１のバリアメタル層２７で覆われている。この構造では、第１の電極（ｐ電極）２２の幅を半導体レーザ素子１の幅よりも狭くすることができる。

本実施例１においては、ｎ型バッファ層３を設けたが、ｎ型バッファ層３を設けない構造にも適用できる。また、活性層５とｐ型コンタクト層９との間にｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６，ｐ型エッチストップ層７、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８を形成し、分離溝１１ａ，１１ｂをｐ型エッチストップ層７が溝底に現れるような構造としたが、活性層５とｐ型コンタクト層９との間にｐ型第２クラッド層を設け、分離溝１１ａ，１１ｂをｐ型第２クラッド層の中層部分まで設ける構造でも同様に適用することができる。

つぎに、図２に示す構造の半導体レーザ素子１の製造方法について図７乃至図１０を参照しながら説明する。本実施例１の半導体レーザ素子１は、図７のフローチャートで示すように、多層成長（Ｓ０１）、ＧａＡｓコンタクト層エッチング（Ｓ０２）、リッジ形成（Ｓ０３）、絶縁膜形成（Ｓ０４）、コンタクト形成（Ｓ０５）、第１の電極形成（Ｓ０６）、基板研磨（Ｓ０７）、第２の電極形成（Ｓ０８）の各工程を経て製造される。コンタクト形成の工程では、（ａ）レジスト塗布、（ｂ）露光・現像処理、（ｃ）エッチングの処理工程がある。また、第１の電極形成工程では、（ａ）一次導体層形成（第１のバリアメタル層形成）、（ｂ）めっき、（ｃ）二次導体層形成（第２のバリアメタル層形成）の処理工程がある。

図８（ａ）〜（ｅ）は、多層成長、リッジ用ＣＶＤ形成、ＧａＡｓコンタクト層エッチ、リッジ形成（ドライエッチ）、リッジ形成（ウエットエッチ）の各工程における半導体基板等の模式図である。図９（ａ）〜（ｅ）は、絶縁膜形成、コンタクト用レジスト塗布、コンタクト用露光・現像、コンタクト形成（ＣＶＤ膜，ドライエッチ）、一次導体層形成の各工程における半導体基板等を示す模式図である。図１０（ａ）〜（ｄ）は、Ａｕめっき形成、二次導体層形成、基板研磨、第２の電極形成の各工程における半導体基板等を示す模式図である。図８及び図１０の各工程は図７のフローチャートで示す工程をさらに分かり易く細分化して示す工程図である。

最初に、第１の面及びこの第１の面の反対面となる第２の面を有する第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓからなる半導体基板２を準備する。この半導体基板２は、多層成長層を形成する第１の面がＧａＡｓ結晶の結晶面（００１）に対してθ（１０°）ほど傾斜する結晶面となっている。半導体基板２の第１の面は＜００１＞方向となる。

図８（ａ）の多層成長では、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板２の第１の面上にＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長法）によって、ｎ型バッファ層３、ｎ型クラッド層（第１クラッド層）４、活性層５、ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６、ｐ型エッチストップ層７、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８、コンタクト層９を一度の処理でそれぞれ所定厚さに形成する。一例であるが、ｎ型バッファ層３は厚さ０．５μｍ、ｎ型クラッド層４は厚さ２．０μｍ、活性層５は厚さ０．０４μｍ、ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）６は厚さ０．３μｍ、ｐ型エッチストップ層７は厚さ５ｎｍ、ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８は厚さ１．２μｍ、ｐ型コンタクト層９は厚さ０．４μｍである。

つぎに、図８（ｂ）のリッジ用ＣＶＤ形成では、ＣＶＤ法によってｐ型コンタクト層９の上面に厚さが、例えば４００ｎｍのＳｉＯ_２膜を形成する。その後、ＳｉＯ_２膜を常用のホトリソグラフィ技術とエッチング技術によってパターニングし、前記リッジ１２を形成するためのストライプ状（帯状）のリッジ形成用エッチングマスク４１と、このリッジ形成用エッチングマスク４１からそれぞれ所定の距離離れた位置にフィールド用エッチングマスク４２を形成する。

つぎに、図８（ｃ）のＧａＡｓコンタクト層エッチでは、リッジ形成用エッチングマスク４１及びフィールド用エッチングマスク４２をマスクとしてコンタクト層９をウエットエッチングによる異方性エッチングによって分離溝１１ａ，１１ｂを形成する部分を除去する。このエッチングによって、リッジ形成用エッチングマスク４１の下にはリッジ部コンタクト層９ａが形成され、フィールド用エッチングマスク４２の下にはフィールド部コンタクト層９ｂが形成される。

エッチング液はＧａＡｓ結晶に対して異方性エッチングを示す、ＰＯＧ（燐酸，過酸化水素水，エチレングリコールからなるエッチング液）を使用する。半導体基板２の第１面はＧａＡｓ結晶の結晶面（００１）に対してθほど傾斜する結晶面となっている。このため、ＧａＡｓ層からなるｐ型コンタクト層９も同じ結晶性を有する。異方性エッチングによってリッジ形成用エッチングマスク４１の下面側に周り込んだエッチング液によってｐ型コンタクト層９の両側はそれぞれ斜面１７ａ，１７ｂとなる。この斜面１７ａ，１７ｂはＧａＡｓ結晶面（１１１）となる。図７（ｃ）の左側端の斜面１７ａは右上がりの斜面となり、右側端の斜面１７ｂは右下がりの斜面となる。この結果、リッジ部コンタクト層９ａの両斜面１７ａ，１７ｂと上面とのなす角度は９０°よりも大きい鈍角となる。リッジ部コンタクト層９ａの上面とのなす角度は図１における左側で１３０°程度であり、右側で１１０°程度である。この斜面はフィールド用エッチングマスク４２の下のフィールド部コンタクト層９ｂのエッチング端にも現れる。同図の矢印はエッチング方向を示す。

つぎに、図８（ｄ）のドライエッチングによるリッジ形成では、リッジ部コンタクト層９ａ及びフィールド部コンタクト層９ｂをマスクとしてｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８をエッチングして分離溝１１ａ，１１ｂをさらに深くし、底面にｐ型エッチストップ層７が現れるようにする。この分離溝１１ａ，１１ｂはｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８及びｐ型コンタクト層９を分断する。そして、この２本の分離溝１１ａ，１１ｂに挟まれた部分は帯状（ストライプ状）のリッジ１２となる。例えば、リッジ１２の幅ａは、２μｍである。また、分離溝１１ａ，１１ｂの幅ｄは１０μｍである。リッジ形成用エッチングマスク４１の幅（ｃ）も２μｍである。

ドライエッチングでは、分離溝１１ａ，１１ｂの底隅のエッチングが不十分であることから、図８（ｅ）に示すように、ＨＦ系あるいはＨＣｌ系のエッチング液を用いるウエットエッチによって断面が四角形となるリッジ１２を形成する。この際、リッジ形成用エッチングマスク４１及びフィールド用エッチングマスク４２を除去した後、ウエットエッチングを行う。２回のエッチングにより、ｐ型コンタクト層９のエッチング先端はリッジ１２よりも突出（オーバーハング）するようになる。

つぎに、図９（ａ）に示すように、リッジ１２及び分離溝１１ａ，１１ｂ等を覆うように絶縁膜２０をＣＶＤ法によって形成する。絶縁膜２０は、例えば、２００ｎｍ厚さのＳｉＯ_２膜とからなっている。ＳｉＯ_２膜は、垂直やオーバーハング部の構造部分を確実に被覆できる。

つぎに、図９（ｂ）に示すように、リッジ１２の上部を構成するリッジ部コンタクト層９ａと電極との接続をとるためのコンタクト孔を形成するために、コンタクト用レジスト４３をリッジ１２及び分離溝１１ａ，１１ｂ等全体を覆うように塗布する。

つぎに、図９（ｃ）に示すように、絶縁膜２０上に常用のホトリソグラフィ技術及びエッチング技術によってリッジ１２部が開口部に位置するような開口４４を有するホトマスク４５を形成する。そして、ホトマスク４５をマスクとしてコンタクト用レジスト４３を露光し、かつ現像する。これにより、リッジ１２上のコンタクト用レジスト４３は除去されてリッジ部コンタクト層９ａ上の絶縁膜２０が露出する。また、ホトマスク４５の開口４４の幅ｍを１２μｍ程度にすることによって、リッジ部コンタクト層９ａの両側部分を覆う絶縁膜２０部分まで露出する。なお、ホトマスク４５は図９（ｃ）において、分かりやすいように分離溝１１ａ，１１ｂ部分では浮いた状態で示してあるが、実際はコンタクト用レジスト４３に密着する構造になっている。

つぎに、ホトマスク４５を除去した後、コンタクト孔形成のためのステップとしてリッジ１２上に露出する絶縁膜２０をドライエッチによって除去する。これにより、リッジ部コンタクト層９ａが露出する（図９（ｄ）参照）。

つぎに、図９（ｅ）に示すように、第１のバリアメタル層２７を含む一次導体層を蒸着によって形成する。リッジ１２及び分離溝１１ａ，１１ｂ等を覆うように蒸着によってＰｔからなる第１のバリアメタル層２７を形成する。これは第１の電極１５を構成する導体層の一部がＡｕで形成されるため、このＡｕがリッジ部コンタクト層９ａに拡散し、半導体レーザの特性が劣化するのを防止するためである。一例をあげるならば、この蒸着では、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕの順で順次蒸着される。リッジ部コンタクト層９ａとＡｕとの接触を阻止するバリアとしてＰｔ層及びＴｉ層が作用する。また、後工程で金めっきを行うことから最上層に薄くＡｕを設ける。Ｔｉ層は０．０５μｍ、Ｐｔ層は０．１μｍ、Ａｕ層は０．３μｍである。最上層のＡｕは後工程のＡｕめっき工程で形成されるＡｕと一体となる。図面ではＡｕめっき層として表示してある。バリアとして用いる金属及びその組み合わせは実施例に限定されるものではない。

バリアメタル形成において、リッジ１２の両側面は絶縁膜２０によって覆われ、リッジ１２の上部を形成するリッジ部コンタクト層９ａはその両側面が斜面１７ａ，１７ｂとなり、リッジ部コンタクト層９ａの上面１７ｃと斜面１７ａ，１７ｂとのなす角はいずれも鈍角となることから、リッジ部コンタクト層９ａの上面側は第１のバリアメタル層２７によって確実に被覆される。

また、リッジ形成において、ｐ型コンタクト層９をエッチングによってリッジ部コンタクト層９ａとフィールド部コンタクト層９ｂを形成した後、リッジ部コンタクト層９ａの両側をそれぞれ前記斜面１７ａ，１７ｂとなるように形成する。その後、リッジ部コンタクト層９ａ及びフィールド部コンタクト層９ｂをマスクとして、ドライエッチ及びウエットエッチの２回のエッチングによって分離溝１１ａ，１１ｂを形成する。この結果、斜面１７ａ，１７ｂとなるリッジ部コンタクト層９ａの両側先端部分は分離溝内に突出する構造となるが、この突出した先端の少なくとも下面は絶縁膜２０によって覆われている。また、リッジ部コンタクト層９ａの下側のリッジ形成部分であるｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８の側面を覆う前記絶縁膜２０は、リッジ部コンタクト層９ａの両側の突出部分よりも分離溝側に突出する。この結果、リッジ部コンタクト層９ａを被覆する第１のバリアメタル層２７はリッジ部コンタクト層９ａの両側から突出する前記絶縁膜２０に重なる。従って、リッジ部コンタクト層９ａに対面する第１のバリアメタル層２７と絶縁膜２０は連なり、リッジ部コンタクト層９ａを包むように被覆することになる。このため、リッジ部コンタクト層９ａがＡｕめっき層と接触することがなくなり、Ａｕがリッジ部コンタクト層９ａに拡散することは抑止できる。

つぎに、図１０（ａ）に示すように、金めっきを行い、第１のバリアメタル層２７上にＡｕめっき層２８を形成する。Ａｕめっき２８層は、例えば２．７μｍとなり、前記蒸着で形成した０．３μｍのＡｕ層と一体となって３μｍの厚さのＡｕ層が形成される。

つぎに、図１０（ｂ）に示すように、二次導体層形成を蒸着で行う。蒸着によって、Ａｕめっき層２８上に第２のバリアメタル層３３として厚さ０．２μｍのＮｉ層を形成するとともに、この第２のバリアメタル層３３上に厚さ０．２５μｍのＡｕ層３４を形成する。これにより第１の電極１５が形成される。従って、図６では、第１の電極１５は、Ｔｉ層２６，Ｐｔからなる第１のバリアメタル層２７，Ａｕめっき層２８，Ｎｉからなる第２のバリアメタル層３３，Ａｕ層３４と積層された層によって形成される。

つぎに、図１０（ｃ）に示すように、半導体基板２の第２の面を所定厚さ研摩して半導体基板２の厚さを所定の厚さに形成する。

つぎに、図１０（ｄ）に示すように、第２の電極１６は下地電極４７を有する。例えば、蒸着によってＡｕＧｅＮｉ層３８，Ｃｒ層３９，Ａｕ層４０（図５参照）と順次積層して第２の電極１６を形成する。Ａｕめっき層は、例えば３．５μｍの厚さに形成される。図５ではこの３層構造が示されている。

これにより、半導体レーザ素子１が製造される。実際の製造ではウエハと呼称される広い面積の半導体基板が使用され、図１０（ｄ）の断面構造のものを並列に複数形成する。その後、ウエハをリッジ１２に沿う方向に一定間隔で分断して短冊体を形成する。さらに、この短冊体を一定間隔で劈開して複数の半導体基板２を製造することになる。

このような半導体レーザ素子（光半導体素子）１は、パッケージ（封止容器）に組み込まれて半導体レーザ装置（光半導体装置）として使用される。図１１は半導体レーザ素子１を組み込んだ光半導体装置（半導体レーザ装置）５０の一例を示す。

半導体レーザ装置５０は、第１の面及びこの第１の面の反対面となる第２の面を有する金属板（円板）からなる数ｍｍの厚さのステム５１と、このステム５１の第１の面（図１０では上面）を覆うように固定される帽子型のキャップ５２とを有している。このステム５１とキャップ５２によってパッケージ５３が形成される。

キャップ５２の下部はフランジ部５４を有し、このフランジ部５４の下面が図示しない接合材によってステム５１に接続されている。キャップ５２の天井部分５５には穴５６が設けられるとともに、この穴５６透明なガラス板５７で塞がれて窓５８が形成されている。この窓５８からレーザ光がパッケージ５３の外部に放射される。天井部分５５はステム５１の第１の面に対面している。

ステム５１の第１の面の中央から外れた部分には銅製のヒートシンク５９が導電性の鑞材等で固定されている。ヒートシンク５９のステム５１の中央に面する側面の先端側にはＡｌＮ（窒化アルミニウム）からなる熱伝導性が良好なサブマウント６０が固定されている（図１２参照）。サブマウント６０は半導体レーザ素子１よりも大きい矩形板からなっている。半導体レーザ素子１は細長く、その両端からレーザ光を出射するため、細長いサブマウント６０はステム５１に対して垂直な方向でヒートシンク５９に固定される。この結果、半導体レーザ素子１の出射面は窓５８に対面する構造になる。また、図示はしないが、サブマウント６０の表面には、チップ固定部と、このチップ固定部から延在し先端部分が幅広のワイヤ接続パッドとを構成する導体層が設けられている。

一方、ステム５１には３本のリード６１ａ，６１ｂ，６１ｃが固定されている。２本のリード６１ａ，６１ｂは絶縁体６２を介してステム５１に貫通状態で固定されている。残りの１本のリード６１ｃはステム５１の第１の面と反対面となる第２の面に突き合わせ状態で固定され、かつステム５１と電気的に等電位状態になっている。

半導体レーザ素子１は符号は付さないが第１の電極１５がサブマウント６０のチップ固定部に導電性の接合材を介して固定されている。従って、露出する半導体レーザ素子１の第２の面側は第２の電極１６（図１１及び図１２では符号は省略）となる。そこで、第２の電極１６と、ヒートシンク５９を導電性のワイヤ６３ａで電気的に接続する。これにより、半導体レーザ素子１の第２の電極１６はリード６１ｃに電気的に接続されることになる。また、サブマウント６０の表面に設けられた前述の図示しないチップ固定部から延在した幅広のワイヤ接続パッドと、ステム５１を貫通するリード６１ｂのステム５１の第１の面側に突出する先端とを導電性のワイヤ６３ｂで電気的に接続する。これにより、半導体レーザ素子１の第１の電極１５はリード６１ｃに電気的に接続されることになる。

以上のように、ステム５１の第１の面側のヒートシンク５９、リード６１ａ，６１ｂ、サブマウント６０、半導体レーザ素子１及びワイヤ６３ａ，６３ｂは、キャップ５２によって覆われる構造になる。

半導体レーザ装置５０において、リード６１ｂとリード６１ｃ間に所定の電圧を印加すると半導体レーザ素子１の端面からレーザ光が出射され、このレーザ光は窓５８を透過してステム５１の外部に放射されることになる。

図１３はステム５１の第１の面から半導体レーザチップ１を見た状態の模式図である。黒丸で示す部分がレーザ光４８であり、半導体レーザチップ１の端面（出射面）から出射される。このレーザ光４８は、前述のように半導体レーザチップ１をＡｕＳｎの接合材２４で支持基板２２に固定した場合、第１の電極１５の表面の導体層（Ａｕ層）がＡｕＳｎ半田と反応する。本実施例１では、最上層のＡｕ層３４の下にＡｕＳｎ半田と反応しない第２のバリアメタル層３３が設けられていることから、最上層のＡｕ層３４のみがＡｕＳｎ半田と反応して反応層２５になる。Ａｕ層３４は蒸着によって形成されるため面内でのＡｕ層３４の厚さのバラツキは極めて小さい。従って、Ａｕ層３４を基にして形成される反応層２５の厚さのバラツキも極めて小さなものとなる。

この結果、レーザ光４８の偏光角も小さなものになる。図１３で示す両端に矢印を付した面が偏波面４９である。

図１４（ａ），（ｂ）に示すグラフは偏光角の製造バラツキを示すものである。図１４（ａ）はバリアメタル層が無い例であり、図１４（ｂ）はバリアメタル層が有る例である。バリアメタル層が無いものは、図１４（ａ）に示すように偏光角は大きくバラツキ、素子毎の標準偏差は３．５９°となる。これに対して、バリアメタル層を設けた本実施例によるものは、図１４（ｂ）に示すように偏光角のバラツキは小さく、素子毎の標準偏差は２．４３°となる。

本実施形態１によれば以下の効果を有する。
（１）光半導体装置（半導体レーザ装置）５０において、この光半導体装置５０に組み込む半導体レーザ素子１は、第１の電極１５の最上層のＡｕ層３４の下にはＡｕＳｎ半田と反応しないＮｉからなる第２のバリアメタル層３３が設けられている。また、Ａｕ層３４は蒸着によって形成されていることからＡｕ層３４の厚さ分布は均一であり、厚さパラツキは小さい。従って、半導体レーザチップ１を第１の電極１５を支持基板２２にＡｕＳｎ半田で接合すると、第２のバリアメタル層３３はＡｕＳｎ半田と反応しないことから、第１の電極１５を構成する最上層のＡｕ層３４のみがＡｕＳｎ半田と反応して反応層２５となる。Ａｕ層３４の厚さバラツキは小さいことから、Ａｕ層３４をもとに形成される反応層２５の厚さバラツキも小さくなる。この結果、反応層２５の厚さの不均一による半導体レーザ素子１の表層部分の多層の半導体層１３の応力も小さくなり、この多層の半導体層１３に形成される共振器（光導波路）１４にも不均一でかつ大きな応力は加わらないようになる。従って、光半導体装置５０におけるレーザ光の偏光角のバラツキが小さくなり、偏光特性が向上する。

（２）本実施例１の光半導体装置（半導体レーザ装置）５０に組み込む半導体レーザチップ１は、その製造におけるリッジ形成において、ｐ型コンタクト層９をエッチングによってリッジ部コンタクト層９ａとフィールド部コンタクト層９ｂを形成した後、リッジ部コンタクト層９ａの両側をそれぞれ前記斜面１７ａ，１７ｂとなるように形成する。その後、リッジ部コンタクト層９ａ及びフィールド部コンタクト層９ｂをマスクとして、ドライエッチ及びウエットエッチの２回のエッチングによって分離溝１１ａ，１１ｂを形成する。この結果、斜面１７ａ，１７ｂとなるリッジ部コンタクト層９ａの両側先端部分は分離溝内に突出する構造となるが、この突出した先端の少なくとも下面は絶縁膜２０によって覆われている。また、リッジ部コンタクト層９ａの下側のリッジ形成部分であるｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）８の側面を覆う前記絶縁膜２０は、リッジ部コンタクト層９ａの両側の突出部分よりも分離溝側に突出する。この結果、リッジ部コンタクト層９ａを被覆する第１のバリアメタル層２７はリッジ部コンタクト層９ａの両側から突出する前記絶縁膜２０に重なる。従って、リッジ部コンタクト層９ａに対面する第１のバリアメタル層２７と絶縁膜２０は連なり、リッジ部コンタクト層９ａを包むように被覆することになる。このため、リッジ部コンタクト層９ａがＡｕで形成される第１の電極（ｐ電極）２２と接触することがなくなり、Ａｕがリッジ部コンタクト層９ａに拡散することは抑止できる。これにより、このような半導体レーザ素子１を組み込んだ本実施例１の光半導体装置はより、信頼性の高いものとなる。

図１５乃至図１７は本発明の実施例２である光半導体装置に係わる図である。図１５は光半導体装置の一部を示す模式図である。図１６は光半導体装置に組み込む半導体レーザ素子の斜視図であり、図１７は前記半導体レーザ素子を共振器に垂直になる面で切断した断面図である。

本実施例の半導体レーザ素子１００は、ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）１０１の第１の面上に、ＧａＡｓからなるｎ型バッファ層１０２、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層（第１クラッド層）１０３、障壁層がＡｌＧａＩｎＰとなり井戸層がＧａＩｎＰからなる多重量子井戸構造の活性層１０４、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）１０５、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型エッチストップ層１０６を積層した構造になっている。また、ｐ型エッチストップ層１０６の中央上にはＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層（第３の第２クラッド層）１０７がストライプ状に設けられるとともに、この第３の第２クラッド層１０７の両脇のｐ型エッチストップ層１０６上には、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）１０８が設けられている。また、第３の第２クラッド層１０７及び第２の第２クラッド層１０８上には、ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層１０９が設けられている。

これらの多層の半導体層はその両側が半導体基板１０１にまで到達するようにメサエッチングが施されているそして、これらメサ部分全体はＳｉＯ_２膜等からなる絶縁膜１１１で覆われて保護されている。また、ストライプ状の第３の第２クラッド層１０７上の絶縁膜１１１は所定の幅除去されている。この除去した開口部はストライプ状の第３の第２クラッド層１０７に沿って延在している。開口部は図１６で示す半導体レーザ素子１００の長手方向に沿って設けられている。

また、半導体基板１０１の前記メサ上には第１の電極１５が設けられ、第２の面には第２の電極１６が設けられている。第１の電極１５は、Ｔｉ層１１５，Ｐｔ層１１６，Ａｕ層１１７、バリアメタル層となるＰｔ層１１８，Ａｕ層１１９と順次積層された構造になっている。また、第２の電極１６は、ＡｕＧｅＮｉ層１２０、Ｃｒ層１２１、Ａｕ層１２２となっている。半導体レーザ素子１００は、図１６のように細長となっている。これら各層は蒸着によって形成されるため、各層の厚さの均一性は高い。

このような半導体レーザ素子１００は、第１の電極１５と第２の電極１６に所定の電圧を印加することによって、第３の第２クラッド層１０８に対応する活性層１０４の両端からレーザ光を出射する。

図１５は半導体レーザ素子１００をジャンクションダウンで支持基板２２に固定した状態を示す。半導体レーザチップ１００を第１の電極１５が支持基板２２のチップ固定部２３に重なるようにして、ＡｕＳｎ半田からなる接合材２４で接合する。この接合によって、第１の電極１５の最上層を構成する導体層であるＡｕ層１１９は、反応層２５に変わる。Ａｕ層１１９の下層のＰｔ層１１８はバリアメタル層として作用することから、実施例１の場合と同様にＰｔ層１１８は反応層２５となる。また、Ｐｔ層１１８はその厚さバラツキが小さいことから、反応層２５の厚さバラツキも小さく、本実施例２の光半導体装置（半導体レーザ装置）１３０の偏光特性は良好になる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。実施例では０．６μｍ帯の半導体レーザ素子に本発明を適用した例について示したが、他の半導体レーザ素子、例えば、光通信用の長波長半導体レーザ素子（１．３μｍ帯，１．５μｍ帯）を組み込む光半導体装置にも同様に適用できる。

本発明の実施例１である光半導体装置の一部の模式図である。 図１に示す光半導体装置に組み込まれる半導体レーザ素子の模式的断面図である。 本実施例１の光半導体装置の一部の断面図である。 図３で示される半導体レーザ素子の斜視図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 図５の一部の拡大断面図である。 前記半導体レーザ素子の製造各工程を示すフローチャートである。 前記半導体レーザ素子の製造において、多層成長工程からリッジ形成工程（ウエットエッチ）までを示す各工程における半導体基板の模式的断面図である。 前記半導体レーザ素子の製造方法において、絶縁膜形成工程から一次導体層形成工程までを示す各工程における半導体基板の模式的断面図である。 前記半導体レーザ素子の製造方法において、Ａｕめっき工程から第２の電極形成工程までを示す各工程における半導体基板の模式的断面図である。 本実施例１の光半導体装置において一部を切り欠いて示す斜視図である。 前記光半導体装置の構成部品であるヒートシンクとヒートシンクにサブマウントを介して固定された半導体レーザ素子を示す斜視図である。 偏光角を説明する模式図である。 バリアメタル層（第２のバリアメタル層）の有無による偏光角の製造バラツキを示すグラフである。 本発明の実施例２である光半導体装置の一部の模式図である。 本実施例２の光半導体装置に組み込む半導体レーザ素子の斜視図である。 図１６に示す半導体レーザ素子の断面図である。 ＡｌＮのサブマウントにＡｕＳｎで固定した従来構造の光半導体装置の一部を示す模式図である。 半導体レーザのレーザ発振時の振動状態を示す模式図である。 共振器に応力が作用した状態における偏光角の変化を示す模式図である。

符号の説明

１…光半導体素子（半導体レーザ素子）、２…半導体基板、３…ｎ型バッファ層、４…ｎ型クラッド層（第１クラッド層）、５…活性層、６…ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）、７…ｐ型エッチストップ層、８…ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）、９…ｐ型コンタクト層、９ａ…リッジ部コンタクト層、９ｂ…フィールド部コンタクト層、ｐ型コンタクト層、１１ａ，１１ｂ…分離溝、１２…リッジ（突条）、１３…多層の半導体層、１４…共振器（光導波路）、１５…第１の電極、１６…第２の電極、１７ａ，１７ｂ…斜面、１７ｃ…上面、１８，１９…側面、２０…絶縁膜、２２…支持基板（サブマウント）、２３…素子固定部（チップ固定部）、２４…接合材、２５…反応層、２６…Ｔｉ層、２７…第１のバリアメタル層、２８…Ａｕめっき層、３３…第２のバリアメタル層、３４…Ａｕ層、３７…溝、３８…ＡｕＧｅＮｉ層、３９…Ｃｒ層、４０…Ａｕ層、４１…リッジ形成用エッチングマスク、４２…フィールド用エッチングマスク、４３…コンタクト用レジスト、４４…開口、４５…ホトマスク、４７…下地電極、４８…レーザ光、４９…偏波面、５０…光半導体装置（半導体レーザ装置）、５１…ステム、５２…キャップ、５３…パッケージ、５４…フランジ部、５５…天井部分、５６…穴、５７…ガラス板、５８…窓、５９…ヒートシンク、６０…サブマウント、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…リード、６２…絶縁体、６３ａ，６３ｂ…ワイヤ、８０…半導体レーザ素子（半導体レーザチップ）、８１…半導体基板、８２…多層の半導体層、８３…共振器（光導波路）、８４…第１の電極、８５…第２の電極、８７…支持基板（サブマウント）、８８…素子固定部（チップ固定部）、８９…接合材、９０…反応層、９１…レーザ光、９２…応力、１００…半導体レーザ素子、１０１…ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）、１０２…ｎ型バッファ層、１０３…ｎ型クラッド層（第１クラッド層）、１０４…活性層、１０５…ｐ型クラッド層（第１の第２クラッド層）、１０６…ｐ型エッチストップ層、１０７…ｐ型クラッド層（第３の第２クラッド層）、１０８…ｐ型クラッド層（第２の第２クラッド層）、１０９…ｐ型コンタクト層、１１１…絶縁膜、１１５…Ｔｉ層、１１６…Ｐｔ層、１１７…Ａｕ層、１１８…Ｐｔ層、１１９…Ａｕ層、１２０…ＡｕＧｅＮｉ層、１２１…Ｃｒ層、１２２…Ａｕ層、１３０…光半導体装置（半導体レーザ装置）。

Claims (12)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板の第１の面に形成され、かつレーザ発振する共振器が形成される多層の半導体層と、
   前記多層の半導体層上に形成される導体層を多層に積層した第１の電極と、
   前記半導体基板の第１の面の反対面となる第２の面に形成される第２の電極とを有する光半導体素子と、
   第１の面に前記光半導体素子の前記第１の電極を固定するための導体層からなる素子固定部を有する支持基板とを有し、
   前記支持基板の前記素子固定部に接合材を介して前記光半導体素子の前記第１の電極が接続され、前記接合材と前記第１の電極を構成する前記導体層は相互に反応して反応層を形成してなる光半導体装置であって、
   前記半導体基板と前記支持基板との接合は、
   前記半導体基板に対して熱膨張係数差が±５０％以内での前記支持基板の接合であり、
   前記第１の電極の最上層の前記導体層の内側には前記接合材と反応しない第２のバリアメタル層が形成され、前記最上層の前記導体層は前記接合材と反応して前記反応層を形成していることを特徴とする光半導体装置。
2. 前記光半導体素子の前記多層の半導体層の中層には活性層が設けられ、前記活性層と前記半導体基板との間の各半導体層は第１導電型となり、前記活性層と前記第１の電極との間の各半導体層は第２導電型の半導体層となっていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
3. 前記光半導体素子の前記半導体基板の第１の面側には前記活性層の上層の途中深さを溝底とする２本の分離溝が設けられて前記２本の分離溝間に挟む突条部分でリッジを形成し、前記リッジの最上層の半導体層が前記第１の電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
4. 前記光半導体素子の前記活性層は多重量子井戸構造であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
5. 前記半導体基板はＧａＡｓ基板であり、
   前記第１の電極に接触する前記多層の半導体層の最上層はＧａＡｓ層であり、
   前記支持基板はＡｌＮ基板であり、
   前記第１の電極の最上層の導体層はＡｕ層であり、
   前記第１の電極の前記最上層の導体層の内側の導体層はＮｉ層，Ｐｔ層，Ｐｄ層，Ｍｏ層のうちのいずれかの導体層であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
6. 前記第１の電極はＴｉ層，Ｐｔ層，Ａｕ層，前記第２のバリアメタル層となるＮｉ層，Ａｕ層と順次積層された構造、Ｔｉ層，Ｐｔ層，Ａｕ層，前記第２のバリアメタル層となるＰｔ層，Ａｕ層と順次積層された構造のいずれかの積層構造であることを特徴とする請求項５に記載の光半導体装置。
7. 前記光半導体素子の前記多層の半導体層は前記半導体基板上に順次積層されるバッファ層，第１クラッド層，活性層，第２クラッド層及びコンタクト層で形成され、
   前記コンタクト層から前記第２クラッド層の中層に亘って設けられる２本の分離溝によって形成される２本の分離溝で挟まれるリッジとを有し、
   前記リッジの最上層の半導体層が前記第１の電極に接続され、
   前記コンタクト層の前記分離溝に臨む側部には、前記分離溝に向かって徐々に側部の厚さが薄くなるように上面に斜面が設けられ、
   前記半導体基板の第１の面側において、
   前記リッジの前記分離溝に臨む各側面から前記分離溝を含みかつ前記分離溝を越えて前記半導体基板側縁に至る部分を覆う絶縁膜と、
   前記リッジを構成する前記コンタクト層部分及び前記絶縁膜を覆う金属からなる第１のバリアメタル層と、
   前記第１のバリアメタル層上に形成されるＡｕ層とを有し、
   前記Ａｕ層上に前記第２のバリアメタル層が重なることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
8. 前記リッジを構成する前記コンタクト層部分を覆う前記第１のバリアメタル層と、前記リッジ側面を覆う前記絶縁膜は連続して繋がり、
   前記リッジを構成する前記コンタクト層部分の表面は前記第１のバリアメタル層及び前記絶縁膜から露出していないことを特徴とする請求項７に記載の光半導体装置。
9. 前記半導体基板はＧａＡｓ基板からなり、
   前記バッファ層はＧａＡｓ層からなり、
   前記第１クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層からなり、
   前記活性層はＡｌＧａＩｎＰ層を障壁層とし、ＧａＩｎＰ層を井戸層とする多重量子井戸構造からなり、
   前記第２クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層からなり、
   前記コンタクト層はＧａＡｓ層からなり、
   前記半導体基板の第１の面はＧａＡｓ結晶の結晶面（００１）に対して傾斜する結晶面となり、
   前記コンタクト層の上面側部の前記斜面はＧａＡｓ結晶の結晶面（１１１）であることを特徴とする請求項７に記載の光半導体装置。
10. 前記光半導体素子の前記多層の半導体層は前記半導体基板上に順次積層されるバッファ層，第１クラッド層，活性層，第１の第２クラッド層，エッチストップ層，第２の第２クラッド層及びコンタクト層で形成され、
    前記コンタクト層から前記エッチストップ層にまで到達する２本の分離溝によって形成される２本の分離溝で挟まれるリッジとを有し、
    前記リッジの最上層の半導体層が前記第１の電極に接続され、
    前記コンタクト層の前記分離溝に臨む側部には、前記分離溝に向かって徐々に側部の厚さが薄くなるように上面に斜面が設けられ、
    前記半導体基板の第１の面側において、
    前記リッジの前記分離溝に臨む各側面から前記分離溝を含みかつ前記分離溝を越えて前記半導体基板側縁に至る部分を覆う絶縁膜と、
    前記リッジを構成する前記コンタクト層部分及び前記絶縁膜を覆う金属からなる第１のバリアメタル層と、
    前記第１のバリアメタル層上に形成されるＡｕ層とを有し、
    前記Ａｕ層上に前記第２のバリアメタル層が重なることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
11. 前記リッジを構成する前記コンタクト層部分を覆う前記第１のバリアメタル層と、前記リッジ側面を覆う前記絶縁膜は連続して繋がり、
    前記リッジを構成する前記コンタクト層部分の表面は前記第１のバリアメタル層及び前記絶縁膜から露出していないことを特徴とする請求項１０に記載の光半導体装置。
12. 前記半導体基板はＧａＡｓ基板からなり、
    前記バッファ層はＧａＡｓ層からなり、
    前記第１クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層からなり、
    前記活性層はＡｌＧａＩｎＰ層を障壁層とし、ＧａＩｎＰ層を井戸層とする多重量子井戸構造からなり、
    前記第１の第２クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層からなり、
    前記エッチストップ層はＧａＩｎＰ層からなり、
    前記第２の第２クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ層からなり、
    前記コンタクト層はＧａＡｓ層からなり、
    前記半導体基板の第１の面はＧａＡｓ結晶の結晶面（００１）に対して傾斜する結晶面となり、
    前記コンタクト層の上面側部の前記斜面はＧａＡｓ結晶の結晶面（１１１）であることを特徴とする請求項１０に記載の光半導体装置。

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