JP5053102B2 - 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光装置及びその製造方法に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）をはじめとするＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体材料（Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１））を用いて製造される青紫色半導体レーザは、光ディスク装置による超高密度記録を実現するためのキーデバイスであり、現在、実用レベルに達しつつある。青紫色半導体レーザの高出力化は、光ディスクの高速書き込みを可能にするのみならず、レーザディスプレイへの応用など、新たな技術分野の開拓に必須の技術である。

近年、窒化物半導体発光装置を製造するために必要な基板として、ＧａＮ基板が有力視されている。ＧａＮ基板は、従来から用いられてきたサファイア基板に比べ、結晶の格子整合や放熱性という点で優れている。また、サファイア基板が絶縁性であるのに対して、ＧａＮ基板は導電性を有することも利点の１つである。すなわち、ＧａＮ基板の裏面側にも電極を形成し、ＧａＮ基板を横切る方向に電流が流れる構造を採用することが可能になる。導電性を有するＧａＮ基板の裏面に電極を形成すれば、個々の半導体装置のサイズ（チップ面積）を縮小することが可能になり、チップ面積を縮小すると、１枚のウェハから作製され得るチップの総数が増加するため、製造コストを低くすることができる。実際には、半導体レーザなどの発光装置を高温・高出力動作させる場合には大きな発熱を伴うために、発光装置を放熱台（ヒートシンク）に精度良く実装する必要がある。

ＧａＮ基板上に作製した発光装置（特に半導体レーザ）を放熱台に実装した半導体レーザは、例えば、特許文献１および２などに開示されている。
特許第３６５００００号公報 特開２００３−２２９６３１号公報

ＧａＮ基板上に作製した発光素子（チップ）を自動認識装置により量産実装する場合、従来の量産実装機のようにチップの四隅を認識して位置決めし自動実装するのは歩留りが非常に悪い。これは、ＧａＮ結晶が六方晶であるために、チップの四隅の角度が安定して直角になりにくいためである。さらに、ＧａＮ基板が透明であることもチップの自動認識を困難にし、歩留り低下を引き起こしている。

上記特許文献１に記載されている従来技術では、基板の表面側の電極と裏面側の電極パターンを異なる形状にすることで、実装歩留りの改善を図ろうとしている。また、上記特許文献２に記載されている従来技術では、ＧａＮ基板の転位箇所を目印として実装歩留りの改善を図ろうとしている。

しかしながら、ＧａＮ基板の転位は一律に規則正しく配置しているものばかりではなくランダムに存在している基板もある。また、将来的には転位数が非常に少ないＧａＮ基板も製造されることが予想されるため、ＧａＮ基板の転位箇所を実装の目印とすることは困難である。また、基板の表裏電極の各端面付近を異なる形状にする技術を高温・高出力動作が必要な発光装置に適用すると、端面付近での放熱が不十分でなくなるために端面付近で局所発熱による端面劣化が発生し、高温・高出力動作に耐え得る発光装置を歩留まり良く製造することが困難になる問題のあることもわかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高温・高出力動作に適した実装形態を実現しつつ、歩留まり良く製造され得る窒化物半導体発光装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明の窒化物半導体装置は、ｎ型不純物を含有する窒化物系半導体基板と、前記半導体基板の主面に配置され、ｐ型領域およびｎ型領域とその間に活性層を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上面に配置され、開口部を有する絶縁膜と、前記半導体積層構造上面側に配置され、前記絶縁膜の前記開口部において前記半導体積層構造に含まれる前記ｐ型領域の一部に接触するｐ側電極と、前記半導体基板の裏面に設けられたｎ側電極とを備えた窒化物半導体素子であって、前記ｐ側電極は、前記ｐ型領域の一部に接触する第１のｐ側電極層と、前記第１のｐ側電極層を覆うように前記第１のｐ側電極層上に配置された第２のｐ側電極層とを含んでおり、前記第１のｐ側電極層の一部が前記第２のｐ側電極層から露出している。

好ましい実施形態において、前記第１のｐ側電極層の前記第２のｐ側電極層から露出する部分は、前記開口部の上方に位置しない。

好ましい実施形態において、前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層からの露出箇所を複数個含む。

好ましい実施形態において、前記絶縁膜の開口部がストライプ状であり、前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層からの露出箇所が前記絶縁膜の開口部を挟んで複数個配置されている。

好ましい実施形態において、前記絶縁膜の開口部がストライプ状であり、前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層からの露出箇所が前記絶縁膜の開口部を挟んで配置されている。

好ましい実施形態において、前記第１のｐ側電極層の最表層の色相、彩度、および／または明度と前記第２のｐ側電極層の最表層の色相、彩度、および／または明度とが異なる。

好ましい実施形態において、前記第１のｐ側電極層の最表層の反射率と前記第２のｐ側電極層の最表層の反射率と前記絶縁膜の反射率とがそれぞれ異なる。

本発明の窒化物半導体装置の製造方法は、上記本発明の窒化物半導体発光素子を用意する工程と、前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層からの露出箇所を認識して、前記窒化物半導体発光素子を放熱台に実装する工程とを含む。

好ましい実施形態において、前記実装工程において、前記窒化物半導体素子の前記半導体基板の裏面側を前記放熱台に実装する。

本発明の半導体発光装置は、放熱台と、前記放熱台上に配置された上記本発明の半導体発光素子とを備える。

好ましい実施形態において、前記半導体発光素子の前記半導体基板の裏面側が前記放熱台に実装されている。

本発明によれば、窒化物半導体発光素子（特に半導体レーザ）のｐ側電極の形状および色彩を認識して位置決めすることが可能となる。また、窒化物半導体発光素子のｐ側電極の形状および色彩を認識して位置決めすることにより、量産実装が大幅に容易になり、歩留まり良く低コストで発光装置を製造することが可能になる。

ＧａＮ結晶は、図１に示すようにＧａ原子とＮ原子から構成されており、六方晶構造を有している。各種半導体層のエピタキシャル成長が行なわれる側のＧａＮ基板の表面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）は、Ｇａ原子が層状に配列した面（Ｇａ面または＋Ｃ極性面）である。これに対して、ＧａＮ基板の裏面は、窒素原子（Ｎ原子）が層状に配列した面（窒素面または−Ｃ極性面）である。ＧａＮ基板が六方晶構造であるために、ＧａＮ基板の「へき開」によって個々の半導体チップ（略直方体の形状を有している）に分離する工程を歩留り良く実行することは非常に難しい。したがって、「へき開」で得られるチップの四隅を認識して位置決めし、放熱台上にチップを自動実装するのは歩留りが非常に悪い。これは、ＧａＮ結晶が六方晶であるために、チップの四隅の角度が安定して直角になりにくいためである。さらに、ＧａＮ基板が透明であることもチップの自動認識を困難にし、歩留り低下を引き起こしている。

発熱箇所である活性層（ｐｎジャンクション）付近を放熱台に接近させて実装するジャンクションダウン方式が放熱性に優れてはいる。しかし、ＧａＮ基板での自動実装の困難さを考慮すると、活性層を放熱台の遠方にして実装するジャンクションアップ方式が実装歩留りの改善に有効である。これは、ジャンクションアップ方式では、レーザの光出射端面が放熱台から遠方になるため、実装時に光出射端面へ半田が付着する危険性が低減されるためである。さらに、ジャンクションアップ方式は、ＧａＮ基板裏面全体から均一的に放熱されるため、局所的な発熱による局所的劣化が抑制され、高温・高出力動作に適している。

以下、本発明による窒化物半導体発光素子の製造方法を説明する。

まず、本発明では、窒化物半導体基板の表面（Ｇａ面）上に、エピタキシャル成長技術を用いた公知の半導体成長法により、半導体積層構造を形成する。半導体積層構造は、ｐ型領域およびｎ型領域を含む。半導体レーザなどの発光素子を製造する場合、半導体積層構造は、ダブルへテロ構造と、光および電流を一定空間内に閉じ込めるための構造とを含むことになる。

窒化物基板の表面側において、半導体積層構造中のｐ型領域に電気的に接触するｐ側電極を形成した後、窒化物半導体基板の裏面にｎ側電極を形成する。

好ましい実施形態において、ｐ側電極は半導体積層構造中のｐ型領域と接する箇所を有するコンタクト電極、およびコンタクト電極に電流を供給するための配線電極で構成されている。

本発明者の実験によれば、上記コンタクト電極の一部が露出するように上記配線電極を形成することが自動実装には最適であることがわかった。また、上記の構成において、コンタクト電極の露出箇所がレーザ共振器のどちらかの端面側にあることがさらに好ましいことがわかった。

上記の構成を採用することにより、高温・高出力動作に適した窒化物半導体素子の実装歩留りが大幅に改善され、低コストでの量産が可能となる。

（実施形態１）
以下、図面を参照しながら、本発明による窒化物半導体素子及びその製造方法の第１の実施形態を説明する。

まず、図２を参照する。図２は、本実施形態の窒化物半導体素子、すなわちＧａＮ系半導体レーザの断面を模式的に示している。図示されている素子断面は、共振器端面に平行な面であり、共振器長方向は、この断面に直交している。

本実施形態の半導体レーザは、ｎ型不純物がドープされたｎ型ＧａＮ基板（厚さ：約１００μｍ）１０と、ｎ型ＧａＮ基板１０の表面（Ｇａ面）に設けられた半導体積層構造１００とを備えている。

半導体積層構造１００は、ｎ型ＧａＮ層１２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ＧａＮ光ガイド層１６、ＩｎＧａＮ多重量子井戸層１８、ＩｎＧａＮ中間層２０、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２２、ｐ型ＧａＮ光ガイド層２４、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２６、及びｐ型ＧａＮコンタクト層２８を含んでいる。

本実施形態における半導体積層構造１００に含まれる各半導体層の不純物濃度（ドーパント濃度）や厚さは、以下の表１に示すとおりである。

なお、表１に示す不純物、不純物濃度、および各半導体層の厚さは、一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

半導体積層構造１００のうち、ｐ型ＧａＮコンタクト層２８及びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２６は、共振器長方向に沿って延びるリッジストライプの形状に加工されている。リッジストライプの幅は、例えば１．５μｍ程度であり、共振器長は例えば６００μｍである。チップ幅（図２において、各半導体層に平行な方向の素子サイズ）は、例えば２００μｍである。

半導体積層構造１００の上面のうち、リッジストライプの上面を除く部分は、絶縁膜（本実施形態ではＳｉＯ₂層）３０によって被覆されており、ＳｉＯ₂層３０の中央部にはリッジストライプの上面を露出させるストライプ状の開口部が形成されている。ＳｉＯ₂層３０の開口部を介して、ｐ型ＧａＮコンタクト層２８の表面はｐ側コンタクト電極（Ｐｄ／Ｐｔ）３２と接触しており、ｐ側コンタクト電極３２の上面を覆うようにｐ側配線電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）３４が配置されている。本実施形態では、ｐ側コンタクト電極３２およびｐ側配線電極３４によって「ｐ側電極」が構成されており、ｐ側コンタクト電極３２が「第１のｐ側電極層」であり、ｐ側配線電極３４が「第２のｐ側電極層」である。なお、ｎ型ＧａＮ基板１０の裏面は、ｎ側電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）３６と接している。

以下、本実施形態に係る窒化物半導体装置を製造する方法の好ましい実施形態を説明する。

まず、公知の方法で作製されたｎ型ＧａＮ基板１０を用意する。ｎ型ＧａＮ基板１０の厚さは、例えば約４００μｍ程度である。ｎ型ＧａＮ基板１０の表面は、研磨加工により平坦化されている。

次に、ｎ型ＧａＮ基板１０の表面に半導体積層構造１００を形成する。半導体積層構造１００の形成は、公知のエピタキシャル成長技術によって行なうことができる。例えば、以下のようにして各半導体層を成長させる。

まず、ｎ型ＧａＮ基板１０を有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）装置のチャンバ内に挿入する。この後、ｎ型ＧａＮ基板１０の表面に対し、５００〜１１００℃程度の熱処理（サーマルクリーニング）を行なう。この熱処理は、例えば８００℃で１分以上、望ましくは５分以上行なう。この熱処理を行なっている間、窒素原子（Ｎ）を含むガス（Ｎ₂、ＮＨ₃、ヒドラジンなど）をチャンバ内に流すことが好ましい。

その後、反応炉を約１０００℃に温度制御し、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアンモニア（ＮＨ₃）ガスと、キャリアガスである水素と窒素とを同時に供給するとともに、ｎ型ドーパントとしてシラン（ＳｉＨ₄）ガス供給し、厚さが約１μｍでＳｉ不純物濃度が約５×１０¹⁷ｃｍ^-3のｎ型ＧａＮ層１２を成長させる。

次に、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）も供給しながら、厚さが約１．５μｍでＳｉ不純物濃度が約５×１０¹⁷ｃｍ^-3のＡｌ_0.04Ｇａ_0.96Ｎからなるｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４を成長させる。その後、厚さが約１６０ｎｍのＧａＮからなるＧａＮ光ガイド層１６を成長させた後、温度を約８００℃まで降温し、キャリアガスを水素から窒素に変更して、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）とＴＭＧを供給して、膜厚が約３ｎｍのＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる量子井戸（３層）と膜厚約９ｎｍのＩｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎバリア層（２層）からなる多重量子井戸活性層１８を成長させる。その後、Ｉｎ_0.01Ｇａ_0.99ＮからなるＩｎＧａＮ中間層２０を成長させる。ＩｎＧａＮ中間層２０は、その上に形成するｐ型の半導体層から活性層１８へのｐ型ドーパント（Ｍｇ）拡散を大幅に抑制し、結晶成長後も活性層１８を高品質に維持することができる。

次に、再び反応炉内の温度を約１０００℃にまで昇温し、キャリアガスに水素も導入して、ｐ型ドーパントであるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）ガスを供給しながら、膜厚約２０ｎｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3のＡｌ_0.20Ｇａ_0.80Ｎからなるｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２２を成長させる。

次に、厚さが約２０ｎｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3のｐ型ＧａＮからなる第２ＧａＮ光ガイド層２４を成長させる。その後、厚さが約０．５μｍで不純物濃度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3のＡｌ_0.05Ｇａ_0.95Ｎからなるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２６を成長させる。最後に、厚さが約０．１μｍでＭｇ不純物濃度が約１×１０²⁰ｃｍ^-3のｐ型ＧａＮコンタクト層２８を成長させる。

以下、図２および図３を参照して、半導体積層構造の上面にｐ側電極を形成する工程を説明する。まず、半導体積層構造の上面にプラズマＣＶＤ装置などで絶縁膜を堆積する。この絶縁膜はドライエッチングのマスクになるように、ＳｉＯ₂などの耐ドライエッチング性の高い材料から形成する。その後、フォトリソグラフィー技術とフッ酸処理で上記絶縁膜を幅１．５μｍのストライプ状に加工する。続いて、上記ストライプ状絶縁膜をマスクとして、ドライエッチング装置でｐ型半導体層をリッジ状に加工した後、フッ酸処理でリッジ上の上記絶縁膜を除去する。

次に、リッジが形成された半導体積層構造の上面にＳｉＯ₂層３０を堆積した後、フォトリソグラフィー技術とフッ酸処理により、ＳｉＯ₂層３０のうちリッジ上に位置する部分のみを除去する。この後、リッジ方向に平行に、且つリッジの上面および側面を覆うようにｐ側コンタクト電極（Ｐｄ／Ｐｔ）３２を形成する。具体的には、フォトリソグラフィー技術により、リッジを中央部に含むようなストライプ状開口部を有するレジストマスクを形成した後、その上にＰｄおよびＰｔをこの順で蒸着する。その後、リフトオフにより、レジストマスクおよびレジストマスク状のＰｄ／Ｐｔを除去し、図示されるｐ側コンタクト電極３２を形成することができる。

続いて、ｐ側コンタクト電極３２の表面を覆うようにｐ側配線電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）３４を形成する。具体的には、Ｔｉ、Ｐｔ、およびＡｕをこの順で蒸着する。このとき、図３（ａ）に示すように、ｐ側コンタクト電極３２の一部が露出するように、ｐ側配線電極３４に「くびれ部４０」を形成する。すなわち、ｐ側コンタクト電極３２の大部分は、ｐ側配線電極３４によって覆われているが、ｐ側コンタクト電極３２の一部は、ｐ側配線電極３４によって覆われず、その部分が「ｐ側コンタクト電極露出部３８」として機能することになる。図３（ａ）および（ｂ）に示す例では、ｐ側コンタクト電極３２のうち、リッジの側面から水平横方向に少し広がっている部分（以下、「リッジ底面部」と称する）の一部が、「ｐ側コンタクト電極露出部３８」として機能する。

このような形態を採用することにより、ｐ側配線電極３４の表面色彩とｐ側配線電極３４から表出したｐ側コンタクト層３２の表面色彩とが異なり、それらのコントラストが明確になるために、後述するように、自動実装の際の歩留りが大きく改善され、低コスト化にも大きく寄与することになる。

最後に、電流供給のためのＡｕワイヤーをボールボンダー装置などでｐ側配線電極３４上に接続する。なお、Ａｕワイヤー接続位置をリッジ底面の絶縁膜（ＳｉＯ₂）３０上とすることで、ボールボンダーでの金ワイヤー接続時のダメージが電流供給通路となるリッジ上部に直接導入されることがなく、活性層へのダメージも少なく信頼性に優れたレーザを製造することが可能となる。

次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照して、ｎ側電極３６の形成プロセスおよびレーザチップ分割を説明する。まず、ｎ型ＧａＮ基板１０を裏面側から研磨し、ｎ型ＧａＮ基板１０の厚さを約１００μｍ程度に減少させる。次に、ウエットエッチングおよびドライエッチングなどで研磨面をクリーニングした後、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの各金属層を基板側からこの順序で連続的に堆積し、ｎ側電極３６を形成する。

その後、ｎ側電極３６の最上層のＡｕのみをウエットエッチングで選択的に除去する。続工程のへき開によるチップ分割において、Ａｕ堆積箇所ではＡｕの粘性が高いために良好なへき開が得にくい。Ａｕが選択的に除去された領域を一次および二次へき開することにより、へき開歩留りを改善するためである。

スクライブ装置およびブレーキング装置を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１０のＭ面に沿って一次へき開を行い、レーザ共振器端面を形成する。この際、一次へき開と二次へき開の交点付近にスクライブ装置などで点状のスクライブ傷を導入し、一次へき開ガイド４２とすることでへき開歩留りが大幅に向上する。これは、上述したように、ＧａＮ基板が六方晶であるため、６０°方向に存在する等価なへき開面（Ｍ面）へのへき開ズレを強制するためである。

続いて、ＥＣＲスパッタ装置などでレーザ端面に端面保護膜を堆積させる。最後に、一次へき開によって得られたバーに対して二次へき開を行うことにより、図２、図３（ａ）、（ｂ）に示す半導体レーザを得ることができる。

以下、図５を参照して、実装工程を説明する。

ウェハから分割された個々のレーザチップは、半田５０を介してＡｌＮなどのサブマウント４６およびステムに自動実装される。ＧａＮ基板は六方晶構造であるため、二次へき開によって個々のレーザチップ（略直方体の形状を有している）に分離する工程を歩留り良く実行することが非常に難しい。これは、ＧａＮ結晶が六方晶であるために、チップの四隅の角度が安定して直角になりにくいためである。したがって、ＧａＮ基板を備える半導体発光素子の場合、へき開で得られるチップの四隅を認識して位置決めし、サブマウント上にチップを自動実装するのは歩留りが極めて悪い。

ＧａＮ基板は透明であるため、基板裏面からもｐ側電極が確認できる。このため、発熱箇所である活性層を放熱台に接近させて実装するジャンクションダウンが用いられることが多い。しかし、ＧａＮ基板裏面にｎ側電極３６を形成している場合は、ｐ側電極の確認は困難となり、ジャンクションダウンでは実装歩留りを大きく低下させることになる。

さらに、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、上述したｐ電極構成（図３（ｂ））を採用することにより、各レーザチップに少なくとも１つのｐ側コンタクト電極露出部３８が存在し、ｐ側コンタクト電極露出部３８、ｐ側配線電極３４、およびＳｉＯ₂層３０の間で、色相、彩度、および／または明度の差異が生じ、光学的に検知可能なコントラストが生じている。従って、ｐ側コンタクト電極露出部３８の位置を実装装置に備えられているカメラで容易に自動認識できるため、ｐ側コンタクト電極露出部３８をアライメントマークとして機能させることにより、実装精度が極めて向上することがわかった。

また、ｐ側コンタクト電極露出部３８の位置により、レーザの光出射端面（フロント端面）側と反射端面（リア端面）側の位置関係も判別できるため、実装歩留りが大きく改善し低コスト化に寄与することがわかった。

なお、色相、彩度、明度などの違い（コントラスト）でｐ側コンタクト電極露出部３８の位置を認識するのではなく、ｐ側配線電極３４、ｐ側コンタクト電極露出部３８およびＳｉＯ₂層３０の表面反射率の差異を利用してもよい。具体的には、レーザ光をプローブとして照射し、その反射光によるモニター自動認識を行っても良い。

なお、本実施形態での実装歩留りの基準は、サブマウントの半田位置に対するレーザの実装位置（左右および前後）の誤差範囲が±５μｍ以内にあることを意味する。

次に、電流供給のためのＡｕワイヤー５２をｐ側配線電極３４に接続する（図７）。また、ｎ側電極３６と電気的に接続されているサブマウントの配線電極４８にもＡｕワイヤー５２を接続する。このとき、図７に示すように、ｐ側配線電極３４上に接続するＡｕワイヤー５２は、リッジを挟んでｐ側コンタクト電極露出部３８と対向する位置に配置することが好ましい。これは、Ａｕワイヤー５２の接続時におけるワイヤーボンド衝撃がｐ側コンタクト電極露出部３８に伝わると、ｐ側コンタクト電極３２の剥離の原因となる可能性があるためである。最後に、レーザチップと外気を遮断するために、レーザ光取出しガラス窓が付いたキャップを高電界プレス機で融着する。

本実施形態の方法により製造された半導体発光装置を、室温にて通電したところ、閾値電流が３０ｍＡで連続発振し、スロープ効率は１．５Ｗ／Ａ、発振波長は４０５ｎｍであった。また、ｐ側およびｎ側電極がレーザ端面まで形成されているために、端面付近での放熱低下も抑制され、高温・高出力条件（８０℃、１５０ｍＷ）で１０００時間以上の安定動作が可能である。

なお、本実施形態では、ｐ側コンタクト電極露出部３８を共振器端面より内側に配置したが（図７中のｙ＞０）、共振器端面に配置することも可能である（図７中のｙ＝０）。しかしながら、端面では上記露出箇所の表面積が１次へき開により少なくなるために、露出部を共振器端面よりも内側に配置する方が実装歩留りに寄与する。

なお、本実施形態では、ｐ側コンタクト電極露出部３８をリッジ底部に形成したが、ｐ側配線電極３４がレーザ動作時の放熱に寄与していることを考慮すると、上記露出部３８を、リッジ上部を含むように形成した場合、居所的発熱が発生する可能性があり、信頼性上好ましくない。

（実施形態１の比較例）
図８を参照しながら、上記実施形態１による窒化物半導体装置の比較例を説明する。

図８に示す比較例は、ｐ側コンタクト電極３２の全体がｐ側配線電極３４で覆われている点を除いて、実施形態１における半導体レーザ装置と同一の構成を備えている。本比較例のレーザを上述した同様の自動実装機でサブマウントおよびステム上に実装した。その結果、フロント側とリア側の誤認識が生じた。実施形態１と比較すると、実装歩留りが２％程度低下した。これは、ｐ側配線電極３４には「くびれ部４０」が存在するがｐ側コンタクト電極３２は表出しておらず、上面から認識する際のコントラストに乏しいことに起因している。また、ＧａＮ基板が透明であるため、ｐ側配線電極３４の「くびれ部４０」からはＧａＮ基板裏面のｎ側電極３６が透けて見えており、これに起因してコントラストが小さくなることも実装歩留り低下を引起す要因となっている。

（実施形態２）
図９を参照しながら、本発明による窒化物半導体装置の第２の実施形態を説明する。

図９に示す実施形態は、ｐ側配線電極３４からのｐ側コンタクト電極３２の露出部がリッジを挟んでリア側とフロント側に存在する点を除いて、実施形態１における半導体レーザ装置と同一の構成を備えている。

本実施形態のレーザを上述した自動実装機でサブマウントおよびステム上に実装した。その結果、実装歩留りが４％改善した。これは、ｐ側配線電極３４とｐ側コンタクト電極露出部３８との間のコントラストが、リッジを挟んでリア側とフロント側との両方で認識できるため、精度の高いリッジ位置認識が可能となるためである。

図９に示すように、各レーザ端面から各ｐ側コンタクト電極露出部３８までの距離（ｘ、ｙ）が異なるようにしておくと、フロント端面およびリア端面の識別が可能になり、実装歩留り向上に寄与する。

本実施形態において、ｐ側配線電極３４上にＡｕワイヤー５２を接続する際、ｐ側コンタクト電極露出部３８から遠方に位置するように配置することが好ましい。図１０に示すように、ｘ＞ｙの関係がある場合、リッジを挟んで距離ｘを有するｐ側コンタクト電極露出部３８と対向する位置にＡｕワイヤー５２を接続する。

さらに、本実施形態を用いると、ｐ側コンタクト電極３２とｐ側配線電極３４の組合せを多岐に増加させることができる。即ち、ｐ側コンタクト電極３２とｐ側配線電極３４の各最表層が同金属の場合、例えば（ｐ側コンタクト電極３２、ｐ側配線電極３４）の組合せが（Ｐｄ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）および（Ｐｄ／Ｐｔ、Ｔｉ／Ｐｔ）のような場合であっても、ｐ側配線電極３４とｐ側コンタクト電極露出部３８の色彩差異が不明瞭となるものの、ｐ側配線電極３４の「くびれ部４０」が複数（リッジを挟んだリア側とフロント側で）存在し、その箇所から透明なＧａＮ基板を通してｎ側電極３６の色彩差異を複数箇所で認識できるためである。

なお、上記の各実施形態では、ｐ側コンタクト電極３２をＰｄ／Ｐｔ、ｐ側配線電極３４をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕとしたが、この構成に限るものではない。例えば、（ｐ側コンタクト電極３２、ｐ側配線電極３４）の組合せを（Ｐｄ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）としてもよい。

（実施形態３）
図１１を参照しながら、本発明による窒化物半導体装置の第３の実施形態を説明する。

図１１に示す実施形態は、リッジに対して同じ側に複数のｐ側コンタクト電極露出部３８を形成するため、リッジに対して同じ側に複数のｐ側配線電極くびれ部４０を設けている点を除いて、実施形態２における半導体レーザ装置と同一の構成を備えている。

本実施形態の構成によれば、ワイヤーボンド位置がリッジを挟んだ左右どちらかの片側のみに選択されるため、ワイヤーボンド位置認識が容易になり、生産性が向上するという効果が得られる。

（実施形態４）
図１２を参照しながら、本発明による窒化物半導体装置の第４の実施形態を説明する。

図１２に示す実施形態は、ｐ側配線電極３４の最表層をＡｕとしない点を除いて、実施形態１における半導体レーザ装置と同一の構成を備えている。ｐ側コンタクト電極露出部３８とｐ側配線電極３４との間のコントラストを明確にするため、ｐ側コンタクト電極３２およびｐ側配線電極３４を、それぞれ、以下の電極構成によって実現してもよい。

本実施形態では、ｐ側配線電極３４の一部にＡｕワイヤー接続のためのＡｕ系パッド電極（Ｔｉ／Ａｕ）５４を形成しておく必要がある。

上記の実施形態では、絶縁膜としてＳｉＯ₂を用いているが、絶縁膜は、ＳｉＯ₂に限られず、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂などから形成されたＧａＮの屈折率に近い高屈折率の絶縁膜であってもよい。

なお、上記の各実施形態では、窒化物半導体基板としてＧａＮ基板を用いているが、窒化物半導体基板は、ＧａＮに限られず、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮなどから形成された基板であってもよい。また、基板はオフ基板であってもよい。

本発明は、短波長光源としての活用が期待されている窒化物半導体装置における実装歩留りを改善するため、信頼性に優れる窒化物半導体レーザなどの高歩留り・低コスト量産に寄与することができる。

ＧａＮ基板におけるＧａＮ結晶構造を模式的に示す斜視図である。 本発明による窒化物半導体装置の第１の実施形態を示す断面図である。 （ａ）は、実施形態１における窒化物半導体装置の上面図であり、（ｂ）は、当該窒化物半導体装置の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、一次へき開を模式的に示す平面図である。 本発明による窒化物半導体装置の第１の実施形態を示す実装断面図である。 （ａ）は、実施形態１における窒化物半導体装置の上面図であり、（ｂ）は、上面図（ａ）の○部拡大図である。 本発明による窒化物半導体装置の第１の実施形態を示す実装上面図である。 （ａ）は、実施形態１の比較例における窒化物半導体装置の上面図であり、（ｂ）は、当該窒化物半導体装置の断面図である。 本発明による窒化物半導体装置の第２の実施形態を示す上面図である。 本発明による窒化物半導体装置の第２の実施形態の変形例を示す実装上面図である。 本発明による窒化物半導体装置の第３の実施形態を示す上面図である。 （ａ）は、本発明による窒化物半導体装置の第４の実施形態を示す上面図であり、（ｂ）は、当該窒化物半導体装置の断面図である。

符号の説明

１０ ｎ型ＧａＮ基板
１２ ｎ型ＧａＮ層
１４ ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
１６ ＧａＮ光ガイド層
１８ ＩｎＧａＮ多重量子井戸層
２０ ＩｎＧａＮ中間層
２２ ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
２４ ｐ型ＧａＮ光ガイド層
２６ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２８ ｐ型ＧａＮコンタクト層
３０ ＳｉＯ₂層
３２ ｐ側コンタクト電極（Ｐｄ／Ｐｔ）
３４ ｐ側配線電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）
３６ ｎ側電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）
３８ ｐ側コンタクト電極露出部
４０ ｐ側配線電極くびれ部
４２ へき開ガイド
４４ １次へき開ライン
４６ サブマウント
４８ サブマウント上配線電極
５０ 半田
５２ Ａｕワイヤー
５４ Ａｕ系パッド電極
１００ 半導体積層構造

Claims (7)

1. ｎ型不純物を含有する窒化物系半導体基板と、
   前記半導体基板の主面に配置され、ｐ型領域およびｎ型領域と、その間に配置された活性層とを含む半導体積層構造と、
   前記半導体積層構造の上面に配置され、開口部を有する絶縁膜と、
   前記半導体積層構造の上面側に配置され、前記絶縁膜の前記開口部において前記半導体積層構造に含まれる前記ｐ型領域の一部に接触するｐ側電極と、
   前記半導体基板の裏面に設けられたｎ側電極と、
   を備えた窒化物半導体素子であって、
   前記ｐ側電極は、前記ｐ型領域の一部に接触する第１のｐ側電極層と、前記第１のｐ側電極層上に配置された第２のｐ側電極層とを含んでおり、
   前記第１のｐ側電極層の一部が前記第２のｐ側電極層から露出している窒化物半導体発光素子を用意する工程と、
   前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層から露出する部分を認識して、前記窒化物半導体発光素子を放熱台に実装する工程と、
   を含む窒化物半導体発光装置の製造方法。
2. 前記第１のｐ側電極層のうち前記第２のｐ側電極層から露出する部分は、前記開口部の上方に位置していない、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。
3. 前記第１のｐ側電極層のうち第２のｐ側電極層から露出する部分の個数は複数である、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。
4. 前記絶縁膜の開口部がストライプ状であり、前記第１のｐ側電極層の第２のｐ側電極層からの露出箇所が前記絶縁膜の開口部を挟んで複数個配置されている、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。
5. 前記第１のｐ側電極層の最表層の色相、彩度、および／または明度と前記第２のｐ側電極層の最表層の色相、彩度、および／または明度とが異なる、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。
6. 前記第１のｐ側電極層の最表層の反射率と前記第２のｐ側電極層の最表層の反射率と前記絶縁膜の反射率とがそれぞれ異なる、請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。
7. 前記実装工程において、前記窒化物半導体素子の前記半導体基板の裏面側を前記放熱台に実装する請求項１に記載の窒化物半導体発光装置の製造方法。

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