JP6930077B2 - 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置 - Google Patents

積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6930077B2
JP6930077B2 JP2016171566A JP2016171566A JP6930077B2 JP 6930077 B2 JP6930077 B2 JP 6930077B2 JP 2016171566 A JP2016171566 A JP 2016171566A JP 2016171566 A JP2016171566 A JP 2016171566A JP 6930077 B2 JP6930077 B2 JP 6930077B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal film
light emitting
substrate
light
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016171566A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018037601A (ja
Inventor
花岡　克成
克成 花岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2016171566A priority Critical patent/JP6930077B2/ja
Publication of JP2018037601A publication Critical patent/JP2018037601A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6930077B2 publication Critical patent/JP6930077B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49175—Parallel arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector

Landscapes

  • Lasers (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本発明は、積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、及び点火装置に関する。
第１の部材上に、金属膜を介して第２の部材が接合された積層体が知られている。例えば、セラミック基板上に、はんだ層を介して、半導体素子が接合された積層体が挙げられる。
このような積層体において、第１の部材と第２の部材との接合強度を確保することは重要であり、そのために様々な検討がなされている。例えば、第１の部材と第２の部材との接合部に空孔抑制層を設けることにより空孔の発生を抑制し、第１の部材と第２の部材との接合強度の低下を防ぐ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、第１の部材と第２の部材との熱膨張係数が異なる場合には、接合プロセスにおいて、両者の熱膨張係数の差に起因する残留応力が発生する場合がある。この場合、上記の技術のように空孔抑制層を設けても十分に接合信頼性を得られないおそれがあり、場合によっては、第１の部材や第２の部材にクラック等が発生して破損するおそれもある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、熱膨張係数が互いに異なる部材同士を金属膜を介して接合した積層体の接合信頼性を向上することを目的とする。
本積層体は第１の部材と、錫を含む合金により形成されている金属膜を介して前記第１の部材上に接合された第２の部材と、を有する積層体であって、前記第１の部材と前記第２の部材とは熱膨張係数が互いに異なり、前記金属膜の深さ方向において、前記第１の部材側からみて、第１の深さから第２の深さまでの範囲に空孔が存在し、前記金属膜の、前記第１の深さよりも浅い範囲内および前記第２の深さより深い範囲内には、前記空孔は存在せず、前記空孔は平面方向に２次元状に分布していることを要件とする。
開示の技術によれば、熱膨張係数が互いに異なる部材同士を金属膜を介して接合した積層体の接合信頼性を向上することができる。
第１の実施の形態に係る発光装置を例示する平面図である。 第１の実施の形態に係る発光装置を例示する断面図である。 金属膜３３０を模式的に示す図である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その２）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その３）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その４）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その５）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その６）である。 第１の実施の形態に係る発光装置の製造工程を例示する図（その７）である。 実施例で作製した発光装置を走査電子顕微鏡で撮影した部分断面写真である。 実施例で作製した発光装置の出力特性の評価について説明する図である。 第２の実施の形態に係るレーザ装置を例示する概略構成図である。 第３の実施の形態に係る点火装置を例示する概略構成図である。 図１４に示す点火装置のレーザ共振器について説明する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置を例示する平面図である。図２は、第１の実施の形態に係る発光装置を例示する断面図であり、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。
図１及び図２を参照するに、発光装置１は、面発光レーザアレイ素子１００と、基板２００と、面発光レーザアレイ素子１００と基板２００とを接合する金属膜３３０とを有している。
なお、本実施の形態では、便宜上、面発光レーザアレイ素子１００の上部電極１１１側を表面側又は上側、基板２００の基体２１０側を裏面側又は下側とする。又、各部位の上部電極１１１側の面を表面又は上面、基板２００の基体２１０側の面を裏面又は下面とする。但し、発光装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、発光装置１の各構成部を光出射方向から視た形状を平面形状と称する場合がある。又、発光装置１の各構成部の積層方向（厚さ方向）に直交する方向を平面方向と称する場合がある。
［面発光レーザアレイ素子１００］
面発光レーザアレイ素子１００は、モノリシックに作製された素子であり、発光チャネルとなる複数のメサ１５０を有している。各々のメサ１５０は、例えば、基板２００側がｎ型、レーザ光の射出側がｐ型とされた、発振波長が８０８ｎｍ帯である垂直共振器型のレーザ素子である。
面発光レーザアレイ素子１００において、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）１０７、コンタクト層１０９が順次積層されている。
又、上部半導体ＤＢＲ１０７の内部には、電流狭窄層１０８が形成されている。又、コンタクト層１０９の上面側には上部電極１１１が形成され、バッファ層１０２の下面側には下部電極１１２が形成されている。
上部半導体ＤＢＲ１０７の一部がエッチングにより除去されて、メサ１５０が形成されている。メサ１５０の側面は、例えば、下部スペーサ層１０４側に末広がりとなるテーパ形状とすることができる。
以下、面発光レーザアレイ素子１００の各構成部について詳説する。バッファ層１０２は、例えば、ｎ−ＧａＡｓにより形成することができる。バッファ層１０２の膜厚は、例えば、１００ｎｍ程度とすることができる。
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の上面に積層されている。下部半導体ＤＢＲ１０３は、例えば、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを最下層として４０．５ペア有している。
下部半導体ＤＢＲ１０３において、低屈折率層と高屈折率層との間に、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられてもよい。組成傾斜層を設けることにより、電気抵抗を低減することができる。低屈折率層及び高屈折率層は、隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含み、発振波長λに対して光学厚さがλ／４となるように設計することができる。なお、光学厚さがλ／４の場合、その層の実際の膜厚Ｄは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の上面に積層されている。下部スペーサ層１０４は、例えば、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成することができる。
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の上面に積層されている。活性層１０５は、例えば、Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ａｓ量子井戸層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ障壁層とを３ペア交互に積層することにより形成される三重量子井戸構造（ＴＱＷ：Triple Quantum Well）を有している。なお、活性層１０５は、三重量子井戸構造以外の多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）を有してもよい。
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の上面に積層されている。上部スペーサ層１０６は、例えば、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成することができる。
下部スペーサ層１０４、活性層１０５、及び上部スペーサ層１０６が順次積層された部分は、共振器構造体１２０を構成している。共振器構造体１２０の厚さは、１波長の光学厚さとなるように設定することができる。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体１２０の略中央に設けることが好ましい。
活性層１０５で発生した熱は、主として下部半導体ＤＢＲ１０３及び金属膜３３０を介して基板２００に放熱される。
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の上面に積層されている。上部半導体ＤＢＲ１０７は、例えば、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓを最下層として２５ペア有している。
上部半導体ＤＢＲ１０７において、低屈折率層と高屈折率層との間には、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられてもよい。組成傾斜層を設けることにより、電気抵抗を低減することができる。低屈折率層及び高屈折率層は、隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んで、発振波長λに対して光学厚さがλ／４となるように設計することができる。
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、例えば厚さ３０ｎｍ程度のｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８が形成されている。電流狭窄層１０８は、例えば、上部半導体ＤＢＲ１０７の２ペア目の低屈折率層中に形成することができる。
電流狭窄層１０８は、酸化された選択酸化領域１０８ａと、酸化されていない電流通過領域１０８ｂを含んでいる。選択酸化領域１０８ａは、メサ１５０の側面より、電流狭窄層１０８を酸化することにより形成することができる。
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の上面に積層されている。コンタクト層１０９は、例えば、高濃度ドープのｐ−ＧａＡｓにより形成することができる。コンタクト層１０９は、上部電極１１１とオーミック接触を形成するために必要な層である。コンタクト層１０９の膜厚は、例えば、２０ｎｍ程度とすることができる。
層間絶縁膜１１０は、メサ１５０の上面及び側面を含む各半導体層の露出面を覆うように形成されている。層間絶縁膜１１０は開口部１１０ｘを有し、開口部１１０ｘ内には、上部半導体ＤＢＲ１０７の上面が選択的に露出している。層間絶縁膜１１０としては、例えば、光学厚さがλ／２のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いることができる。層間絶縁膜１１０として、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜を用いてもよい。
上部電極１１１は、層間絶縁膜１１０の上面及び開口部１１０ｘの内壁面に選択的に形成されている。上部電極１１１は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕや、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕ等の金属が積層された膜により形成されている。なお、開口部１１０ｘ内において上部電極１１１が形成されていない領域は、レーザ光を出射する出射面となる。
下部電極１１２は、バッファ層１０２の下面に設けられている。下部電極１１２は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕや、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属が積層された膜により形成されている。なお、下部電極１１２の最表層がＡｕ膜である場合には、製造工程において、Ａｕ膜は基板２００側に形成された金属膜と合金化して金属膜３３０の一部となっている。
［基板２００］
基板２００は、基体２１０と、基体２１０上に形成された金属膜２２０とを有している。金属膜２２０は、所定の間隙を有するようにパターニングされ、互いに電気的に独立した第１の電極２２１と第２の電極２２２とを備えている。なお、基板２００は、サブマウントと称される場合がある。
基体２１０としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素、ダイヤモンド、銅ダイヤモンド等からなる熱拡散板を用いることができる。これらの材料は、熱伝導率が高いため、熱の拡散性を高められる点で好適である。基体２１０の厚さは、例えば、３００μｍ程度とすることができる。なお、熱拡散板とは、発熱体（ここでは、面発光レーザアレイ素子１００）が発する熱を拡散し、ヒートシンク等に伝達する機能を有する部材である。熱拡散板は、ペルチェ素子や水冷ユニット等によって冷却されてもよい。
基体２１０として、これらの材料からなる熱拡散板を用いた場合、基板２００の熱膨張係数は、１〜６ｐｐｍ／Ｋ程度となる。これに対して、面発光レーザアレイ素子１００の熱膨張係数は、基板２００の熱膨張係数とは異なり、７〜１１ｐｐｍ／Ｋ程度である。
金属膜２２０の材料としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ等の導電材料を用いることができる。金属膜２２０の厚さは、例えば、２０μｍ程度とすることができる。
面発光レーザアレイ素子１００は、金属膜３３０を介して、基板２００の第２の電極２２２上に接合されている。面発光レーザアレイ素子１００の上部電極１１１は、金線や銅線等の金属線３５０を介して、基板２００の第１の電極２２１と電気的に接続されている。又、面発光レーザアレイ素子１００の下部電極１１２は、金属膜３３０を介して、基板２００の第２の電極２２２と電気的に接続されている。
面発光レーザアレイ素子１００において、各々のメサ１５０同士は並列に接続されている。基板２００の第１の電極２２１と第２の電極２２２との間に、外部の直流電源から所定の電圧を印加すると、面発光レーザアレイ素子１００の各々のメサ１５０に電流が流れ、各々のメサ１５０から矢印Ｌ方向にレーザ光が射出される。
［金属膜３３０］
面発光レーザアレイ素子１００と基板２００とを接合する金属膜３３０は、錫（Ｓｎ）と他の金属との合金により構成されている。Ｓｎを含むことにより、２８０℃程度の比較的低い温度での合金化が可能となる。他の金属としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）等のＳｎとの合金により低融点化する金属を挙げることができる。金属膜３３０は、Ｓｎと２つ以上の他の金属との合金から構成されてもよい。
図３は、金属膜３３０を模式的に示す図であり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。金属膜３３０の深さ方向の所定範囲内に空孔３３５が局在し、空孔３３５は平面方向に２次元状に分布している。
ここで、２次元状に分布しているとは、金属膜３３０を金属膜３３０の上面の法線方向から透視したときに、２０μｍ角の何れの範囲内においても1つ以上の空孔３３５が存在することを意味する。又、金属膜３３０を金属膜３３０の上面の法線方向から透視したときに、金属膜３３０の上面の面積に対する空孔３３５の面積の比（空孔密度）は、例えば、１．０〜１０．０％程度とすることが好ましい。
具体的には、図３（ａ）に模式的に示すように、金属膜３３０の表面から深さＤ１よりも浅い範囲内には空孔３３５は存在していない。又、金属膜３３０の深さＤ２よりも深い範囲内にも空孔３３５は存在していない。これに対して、金属膜３３０の深さＤ１からＤ２までの範囲内には空孔３３５が局在している。又、図３（ｂ）に模式的に示すように、空孔３３５は金属膜３３０の全体にわたり平面方向に２次元状に分布している。
後述のように、金属膜３３０は、２つの金属膜を接合することにより形成される。そして、空孔３３５は、２つの金属膜（後述の金属膜１１３と金属膜３２０）を接合する際の界面の位置の近傍に形成される。従って、これら２つの金属膜の膜厚を適宜調整することにより、空孔３３５を所望の深さに形成することができる。
空孔３３５の断面形状は、略円形状、略楕円形状、略多角形状等の様々な形状であって構わない。ここで、空孔３３５の大きさとは、断面形状における最も長い部分の長さを指すものとする。空孔３３５が局在する範囲や空孔３３５の大きさは、走査電子顕微鏡で撮影した金属膜３３０の厚さ方向の断面写真から求めることができる。
金属膜３３０において、空孔３３５が平面方向に２次元状に分布していることにより、空孔３３５の伸縮性によって、金属膜３３０を作製する際の合金化の熱処理により生じる残留応力を緩和することができる。そのため、金属膜３３０を介して熱膨張係数が互いに異なる部材を接合する場合でも、各部材にクラック等が発生することを防止できる。すなわち、所定の接合強度と高温での耐性が得られ、金属膜３３０を含む積層体の接合信頼性を向上することができる。その結果、高出力の発光装置１が実現可能である。
但し、空孔３３５が金属膜３３０の深さ方向の全体に形成されることは好ましくない。金属膜３３０の熱伝導及び電気伝導を悪化させるからである。又、空孔３３５が金属膜３３０の上下面の近傍に形成された場合には、金属膜３３０の上下面と、上下面に接合される各部材との密着性が低下し、金属膜３３０の上下面と各部材との界面が剥離しやすくなるからである。
発光装置１の金属膜３３０では、空孔３３５が深さ方向の所定範囲内に局在している。言い換えれば、空孔３３５が深さ方向に存在する領域が制限されている。そのため、金属膜３３０の熱伝導及び電気伝導が悪化するおそれや、金属膜３３０の上下面と各部材との界面が剥離するおそれを低減できる。すなわち、金属膜３３０の熱伝導及び電気伝導の悪化を伴うことなく、長期間にわたり高い接合信頼性を得ることができる。
なお、空孔３３５の大きさは金属膜３３０の膜厚の１／３以下であることが好ましい。空孔３３５の大きさが金属膜３３０の膜厚の１／３以下であれば、熱伝導及び電気伝導が悪化するおそれをいっそう低減できるからである。
金属膜３３０の熱膨張係数は、基板２００の熱膨張係数及び面発光レーザアレイ素子１００の熱膨張係数より大きくてもよい。金属膜３３０は膜厚が薄いので、金属膜３３０の膨張収縮が積層体の接合信頼性に与える影響は小さいからである。金属膜３３０として、基板２００の熱膨張係数及び面発光レーザアレイ素子１００の熱膨張係数よりも大きな材料も許容することで、金属膜３３０を構成する金属として、上記のようにＳｎと様々な金属との組み合わせを選択することが可能となる。
［発光装置１の製造方法］
次に、図４〜図１０を参照しながら、発光装置１の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ｎ型の単結晶ＧａＡｓ等からなる半導体基板１０１上に、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９を順次積層し、半導体積層部１８０を形成する。各層を構成する材料等は前述の通りである。
半導体積層部１８０は、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により形成できる。又、半導体積層部１８０は、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法により形成してもよい。
次に、図４（ｂ）に示すように、半導体積層部１８０の上面（コンタクト層１０９の上面）にレジストパターン５００を形成する。レジストパターン５００は、メサ１５０を形成するために必要なものであり、例えば、フォトリソグラフィにより形成できる。レジストパターン５００の平面形状は、例えば、一辺が３０μｍ程度の正方形とすることができる。
次に、レジストパターン５００をマスクとして半導体積層部１８０をエッチングし、発光チャネルとなる断面形状が略台形状のメサ１５０を形成する。メサ１５０は、例えば、アルゴン（Ａｒ）と四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）との混合ガスを用いた反応性イオンエッチング法により選択エッチングを行い、少なくとも上部半導体ＤＢＲ１０７を除去することで形成できる。なお、図４（ｂ）では簡略化して描いているが、メサ１５０は、例えば、９ｍｍ角の領域に４０００個程度形成することができる。
次に、図５（ａ）に示すように、レジストパターン５００を除去し、電流狭窄層１０８を形成する。電流狭窄層１０８は、例えば、水蒸気供給量、加熱温度、及び酸化時間を調整可能な酸化装置を用いて形成できる。具体的には、例えば、酸化せずに電流通過領域１０８ｂとして残存する面積が１００μｍ２程度となるように、酸化装置により水蒸気供給量、加熱温度、及び酸化時間を調整し、水蒸気酸化法により上部半導体ＤＢＲ１０７中のＡｌＡｓ層を選択的に酸化し電流狭窄層１０８を形成できる。
次に、図５（ｂ）に示すように、メサ１５０の上面及び側面を含む半導体積層部１８０の表面を覆うように、開口部１１０ｘを備えた層間絶縁膜１１０を形成する。層間絶縁膜１１０としては、例えば、光学厚さがλ／２のシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いることができる。層間絶縁膜１１０は、例えば、プラズマＣＶＤ法等により形成できる。開口部１１０ｘは、例えば、層間絶縁膜１１０上にレジストパターンを形成し、レジストパターンから露出する層間絶縁膜１１０をバッファードフッ酸等により除去することで形成できる。
次に、図６に示すように、層間絶縁膜１１０上に上部電極１１１を形成する。上部電極１１１は、例えば、電子ビーム蒸着法等により、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（例えば、膜厚２０ｎｍ／２０ｎｍ／８μｍ）の順に層間絶縁膜１１０上に金属膜を積層し、リフトオフを行うことにより形成できる。
次に、図７（ａ）に示すように、接着剤５１０が塗布された搬送用基板５２０（例えば、厚さ０．６ｍｍ程度のガラス基板）に、上部電極１１１を搬送用基板５２０側に向けて図６に示す構造体を貼り合せる。
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体基板１０１を除去する。半導体基板１０１は、例えば、ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２との混合液によるウェットエッチングにより除去できる。これにより、半導体積層部１８０は、結晶成長で作製した下部半導体ＤＢＲ１０３、共振器構造体１２０、上部半導体ＤＢＲ１０７の積層構成が残存した形態となる。半導体積層部１８０の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。熱伝導率が低い半導体積層部１８０の厚さを２０μｍ以下に薄くすることにより、発光部の発熱を高効率で放熱できるため、高出力で小型、かつ、長期間の動作信頼性に優れた発光装置１を実現可能となる。
次に、図８（ａ）に示すように、バッファ層１０２上に下部電極１１２を形成する。下部電極１１２は、例えば、電子ビーム蒸着法等により、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（例えば、膜厚２０ｎｍ／２０ｎｍ／２００ｎｍ）の順にバッファ層１０２上に金属膜を積層することにより形成できる。
以上の工程により、接着剤５１０により搬送用基板５２０に保持された面発光レーザアレイ素子１００が完成する。
次に、図８（ｂ）に示すように、下部電極１１２上に金属膜１１３を形成する。金属膜１１３としては、例えば、厚さ２μｍ程度のＡｕ膜を用いることができる。Ａｕ膜に代えてＡｇ、Ｂｉ、Ｓｂ等の膜を用いてもよい。或いは、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｂ等とＳｎとの合金膜を用いてもよい。
なお、下部電極１１２の最表層がＡｕ膜であり、金属膜１１３もＡｕ膜である場合には、下部電極１１２の最表層のＡｕ膜を２μｍ程度に厚膜化して金属膜１１３の代わりとしてもよい。つまり、この場合には、図８（ｂ）に示す工程は不要となる。
次に、図９（ａ）に示すように、基体２１０上に金属膜２２０がパターニングされた基板２００を準備する。基体２１０の材料としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
を用いることができるが、炭化ケイ素、ダイヤモンド、銅ダイヤモンド等を用いてもよい。金属膜２２０としては、例えば、Ｃｕ膜を用いることができるが、Ａｕ膜等を用いてもよい。
そして、準備した基板２００の金属膜２２０の第２の電極２２２上の所定領域に、蒸着法等により、金属膜３１０及び３２０を順次積層する。金属膜３１０としては、Ｓｎを含む膜、例えば、７０原子％Ａｕ・３０原子％ＳｎのＡｕＳｎ膜を用いることができる。金属膜３１０として、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｂ等とＳｎとの合金膜を用いてもよい。金属膜３１０の厚さは、例えば、３μｍ程度とすることができる。
なお、金属膜１１３がＳｎを含む場合には、金属膜３１０はＳｎを含まなくてもよい（この場合、金属膜３１０として、Ａｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｓｂ等の膜を用いることができる）。金属膜１１３と金属膜３１０の少なくとも一方がＳｎを含むことにより、２８０℃程度の比較的低い温度での合金化が可能となる。
金属膜３２０としては、例えば、Ａｕ膜を用いることができる。金属膜３２０の厚さは、例えば、０．１μｍ程度とすることができる。金属膜３２０として、Ａｕ膜に代えてＡｇ、Ｂｉ、Ｓｂ等の膜を用いてもよい。なお、金属膜３２０は、金属膜３１０の酸化を防止するために形成する膜である。よって、金属膜３１０が酸化しにくい環境で製造する場合等は、金属膜３２０の形成は省略してもよい。
次に、図９（ｂ）に示すように、図８（ｂ）に示す構造体の金属膜１１３が、図９（ａ）に示す構造体の金属膜３２０と接するように、図９（ａ）に示す構造体上に図８（ｂ）に示す構造体を配置し、更に、急速昇温が可能なセラミックヒータ５３０上に載置する。そして、搬送用基板５２０を介して、面発光レーザアレイ素子１００に荷重Ｆを印加する。荷重Ｆは、例えば、２ｋｇ重程度とすることができる。
次に、図１０に示すように、図９（ｂ）に示す構造体を、荷重Ｆを印加した状態で封止環境５４０に入れる。そして、排気を行って封止環境５４０内を真空状態にした後、封止環境５４０にＨ２とＮ２との混合ガスを導入する。これにより、封止環境５４０内は、Ｈ２とＮ２との混合ガス雰囲気となる。
その後、セラミックヒータ５３０を約２８０℃まで急速昇温して６０秒程度保持した後、急速冷却する。Ｈ２とＮ２との混合ガス雰囲気において、加圧下で急速昇温後急速冷却することにより、金属膜１１３、金属膜３１０、及び金属膜３２０が合金化反応して金属膜３３０となり、面発光レーザアレイ素子１００が金属膜３３０を介して基板２００上に接合される。これにより、図１及び図２に示す発光装置１が完成する。
なお、下部電極１１２の最表層がＡｕ膜である場合には、下部電極１１２を構成するＡｕ膜も金属膜１１３、金属膜３１０、及び金属膜３２０と共に合金化反応して金属膜３３０の一部となる。
合金化反応の際に、金属膜１１３と金属膜３２０との界面の位置の近傍に、平面方向に２次元状に分布するように空孔３３５が形成される。ここで、接合条件を調整することで、空孔３３５の有無や空孔３３５の大きさを制御可能であり、図３に模式的に示したように、金属膜３３０の深さ方向の所定範囲内に空孔３３５を局在させ、空孔３３５を平面方向に２次元状に分布させることができる。これにより、金属膜３３０と、金属膜３３０の上下面に接合される各部材との接合信頼性を向上することができる。
なお、接合条件の調整とは、具体的には、荷重Ｆの大きさ、封止環境５４０における排気作業の有無、セラミックヒータ５３０による昇温速度、急速冷却速度を調整することである。
［実施例］
実施例では、図１及び図２に示す発光装置１を作製した。
まず、図４（ａ）〜図８（ａ）に示す工程を実行した。なお、図６に示す工程の後、図６に示す構造体を１ｃｍ角のチップ単位に分割した。又、図８（ａ）に示す工程において、下部電極１１２は、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ（膜厚２０ｎｍ／２０ｎｍ／２００ｎｍ）の順にバッファ層１０２上に金属膜を積層することにより形成した。
次に、図８（ｂ）に示す工程を実行した。金属膜１１３としては、電子ビーム蒸着法により、厚さ２μｍのＡｕ膜を形成した。
次に、図９（ａ）に示す工程を実行した。具体的には、ＡｌＮからなる厚さ３００μｍの基体２１０上に金属膜２２０として厚さ２０μｍのＣｕ膜がパターニングされた基板２００を準備し、準備した基板２００の金属膜２２０の第２の電極２２２上の所定領域に、蒸着法により、金属膜３１０及び３２０を順次積層した。金属膜３１０としては、７０原子％Ａｕ・３０原子％ＳｎのＡｕＳｎ膜（膜厚３μｍ）を用いた。又、金属膜３２０としては、Ａｕ膜（膜厚０．１μｍ）を用いた。
次に、図９（ｂ）及び図１０に示す工程を実行した。具体的には、図９（ｂ）に示す構造体の搬送用基板５２０を介して、面発光レーザアレイ素子１００に荷重Ｆを２ｋｇ重印加した状態で封止環境５４０に入れた。そして、排気を行って封止環境５４０内を真空状態にした後、封止環境５４０にＨ２とＮ２との混合ガスを導入した。
その後、セラミックヒータ５３０を２８０℃まで急速昇温して６０秒保持した後、急速冷却した。これにより、下部電極１１２を構成するＡｕ膜、金属膜１１３（Ａｕ膜）、金属膜３１０（ＡｕＳｎ膜）、及び金属膜３２０（Ａｕ膜）が合金化反応して金属膜３３０（ＡｕＳｎ膜）となり、面発光レーザアレイ素子１００が金属膜３３０を介して基板２００上に接合された発光装置１が完成した。
図１１は、実施例で作製した発光装置を走査電子顕微鏡で撮影した部分断面写真である。図１１に示すように、金属膜３３０の深さ方向の所定範囲内に空孔３３５が局在し、空孔３３５は平面方向に２次元状に分布していることが確認できる。
実施例で作製した発光装置１において、金属膜３３０の膜厚は約５μｍであった。実施例で作製した発光装置１では、直径が１μｍ以下の略球形の空孔３３５が、金属膜３３０の上面から約２μｍの深さの近傍に局在して、面発光レーザアレイ素子１００の光出射方向に垂直な方向に２次元状に分布するように形成された。
空孔３３５は、接合前の金属膜１１３と金属膜３２０との界面の近傍（界面の上側及び下側に１μｍ程度の範囲内）に２次元状に分布し、界面の近傍よりも金属膜３３０の上面側や下面側には形成されない。従って、金属膜１１３、金属膜３１０、及び金属膜３２０の膜厚を変えることにより、空孔３３５が形成される深さを調整することができる。
次に、実施例で作製した発光装置１について、電気炉によりＮ２雰囲気下で４００℃、４分のアニール処理による耐熱試験を行った。その結果、面発光レーザアレイ素子１００にクラック等の破損はなく、面発光レーザアレイ素子１００が金属膜３３０を介して高い信頼性を有する状態で基板２００上に接合されていることが確認された。空孔３３５が平面方向に２次元状に分布していることにより、空孔３３５の伸縮性によって、金属膜３３０を作製する際の合金化の熱処理により生じる残留応力が緩和され、接合強度と高温での耐性が得られたと考えられる。
次に、図１２に示すように、実施例で作製した発光装置１を直流電源５５０に接続した。具体的には、基板２００の金属膜２２０の第１の電極２２１を直流電源５５０のプラス端子（＋）に接続し、第２の電極２２２をマイナス端子（−）に接続した。
そして、熱伝導性接着剤を用いて基板２００を水冷ユニットに固定して裏面から水冷した状態で、直流電源５５０から発光装置１に電力を供給し、発光装置１の出力特性を評価した。その結果、ピークパワーが４００Ｗであった。
金属膜３３０では、空孔３３５が深さ方向に存在する領域が制限されており、金属膜３３０の熱伝導及び電気伝導を悪化させることがないため、４００Ｗ／ｃｍ２のパワー密度が実現できたと考えられる。
なお、発明者らの検討によれば、空孔３３５の大きさは０．１μｍ以上であることが好ましい。空孔３３５の大きさが０．１μｍ以上であれば、空孔３３５の伸縮性によって、金属膜３３０を作製する際の合金化の熱処理により生じる残留応力が緩和され、接合強度と高温での耐性が得られる。一方、空孔３３５の大きさが０．１μｍ未満であると（空孔が存在しない場合も含む）残留応力を緩和する効果が低減するか、又は全く得られない。
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態では、基板２００と、金属膜３３０を介して基板２００上に接合された面発光レーザアレイ素子１００とを有する発光装置１を例にして、金属膜３３０に空孔３３５を設ける効果について説明した。
しかし、本発明は、基板２００と面発光レーザアレイ素子１００とを金属膜３３０を介して接合する場合には限定されず、熱膨張係数が互いに異なる第１の部材と第２の部材とを金属膜を介して接合する場合に広く適用できる。
第１の部材としては、熱拡散板を有する基板の他には、例えば、配線基板等が挙げられる。配線基板としては、例えば、樹脂を用いた基板、金属板の表面に絶縁膜を形成した基板、シリコンを用いた基板等が挙げられる。
第２の部材としては、例えば、発熱体等が挙げられる。発熱体とは、通電により熱を発する部材であり、例えば、発光素子の他には、発光素子以外の半導体やソレノイドが挙げられる。発光素子以外の半導体としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等が挙げられる。
又、発光素子としては、面発光レーザアレイ素子以外に、例えば、端面発光レーザアレイ素子、発光ダイオードアレイ素子等が挙げられる。但し、面発光レーザアレイ素子は、共振器長が短いため、動作温度に対する波長シフトが小さく、高出力で小型、かつ、長期間の動作信頼性に優れた発光装置を実現可能である点で優れている。
なお、第１の部材及び第２の部材として例示した部材間の熱膨張係数を完全に一致させることは困難であることから、これらの部材間の熱膨張係数は異なる値になることが一般的である。
このように、熱膨張係数が互いに異なる第１の部材と第２の部材とを金属膜を介して接合した積層体において、金属膜の深さ方向の所定範囲内に空孔が局在し、空孔が平面方向に２次元状に分布していることで、第１の実施の形態で説明したように、金属膜を含む積層体の接合信頼性を向上することができる。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る発光装置を有する光源ユニット及びレーザ装置の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１３は、第２の実施の形態に係るレーザ装置を例示する概略構成図である。図１３に示すように、本実施の形態に係るレーザ装置２は、光源ユニット４１０と、集光光学系４２０と、光ファイバ４３０とを有する。レーザ装置２では、光源ユニット４１０から射出された光が集光光学系４２０により集光された後、伝送部材である光ファイバ４３０の一端に入射し、光ファイバ４３０の他端からレーザ光が射出される。
光源ユニット４１０は、発光装置１と、発光装置１の面発光レーザアレイ素子１００を構成する各メサ１５０から射出される光の光路上に配置される複数のマイクロレンズが配列した２次元のマイクロレンズアレイ４１３とを有する。面発光レーザアレイ素子１００を構成する各メサ１５０から射出された光は、メサ１５０ごとに放射角を持ったレーザ光であり、マイクロレンズアレイ４１３を通ることによって平行光となる。平行光となった光は、集光光学系４２０に入射する。
集光光学系４２０は、光源ユニット４１０から射出された光を小さなスポットに効率よく集光し、光ファイバ４３０に入射させる光学系である。集光光学系４２０は、単一のレンズからなっていてもよいし、複数のレンズからなっていてもよい。
光ファイバ４３０は、集光光学系４２０により集光された光を伝送する。光ファイバ４３０は、中央部のコア４３１と、その周囲を覆うクラッド４３２とを含む二層構造になっている。光ファイバ４３０のコア４３１には、集光光学系４２０で集光された光が入射する。
第２の実施の形態に係る光源ユニット４１０では、発光装置１の面発光レーザアレイ素子１００より射出されたレーザ光をマイクロレンズアレイ４１３で平行光にする。これにより、面内における光出力が均一な平行光のレーザ光を出力することができる。
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第２の実施の形態に係る光源ユニットを有するレーザ装置及び点火装置の例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１４は、第３の実施の形態に係る点火装置を例示する概略構成図である。図１５は、図１４に示す点火装置のレーザ共振器について説明する図である。
点火装置１３０１は、一例として図１４に示されるように、レーザ装置１２００、射出光学系１２１０、及び保護部材１２１２等を有している。
射出光学系１２１０は、レーザ装置１２００から射出される光を集光する。これにより、集光点で高いエネルギー密度を得ることができる。
保護部材１２１２は、燃焼室に臨んで設けられた透明の窓である。ここでは、一例として、保護部材１２１２の材料としてサファイアガラスが用いられている。
レーザ装置１２００は、発光装置１を含む光源ユニット４１０、第１集光光学系１２０３、光ファイバ１２０４、第２集光光学系１２０５、及びレーザ共振器１２０６を備えている。なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系を用い、面発光レーザアレイ１２０１からの光の射出方向を＋Ｚ方向として説明する。
発光装置１の面発光レーザアレイ素子１００は、励起用光源である。ここでは、面発光レーザアレイ素子１００を構成する各メサ１５０から射出された光の波長は８０８ｎｍであるとする。
面発光レーザアレイ素子１００は、射出される光の温度による波長ずれが非常に少ないため、励起波長のずれによって特性が大きく変化するＱスイッチレーザを励起するのに有利な光源である。そこで、面発光レーザアレイ素子１００を励起用光源に用いると、環境の温度制御を簡易なものにできるという利点がある。
第１集光光学系１２０３は、光源ユニット４１０から射出された光を集光する。伝送部材である光ファイバ１２０４は、第１集光光学系１２０３によって光が集光される位置にコアの−Ｚ側端面の中心が位置するように配置されている。ここでは、光ファイバ１２０４として、コア径が１．５ｍｍ、ＮＡが０．３９の光ファイバ（Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製、型番：ＦＴ１５００ＵＭＴ）が用いられている。
光ファイバ１２０４を設けることによって、面発光レーザアレイ素子１００をレーザ共振器１２０６から離れた位置に置くことができる。これにより配置設計の自由度を増大させることができる。又、レーザ装置１２００を点火装置に用いる際に、熱源から面発光レーザアレイ素子１００を遠ざけることができるため、エンジンを冷却する方法の幅を広げることが可能である。
光ファイバ１２０４に入射した光はコア内を伝播し、コアの＋Ｚ側端面から射出される。
第２集光光学系１２０５は、光ファイバ１２０４から射出された光の光路上に配置され、該光を集光する。第２集光光学系１２０５で集光された光は、レーザ共振器１２０６に入射する。
レーザ共振器１２０６は、Ｑスイッチレーザであり、一例として図１５に示されるように、レーザ媒質１２０６ａ、及び可飽和吸収体１２０６ｂを有している。
レーザ媒質１２０６ａは、３ｍｍ×３ｍｍ×８ｍｍの直方体形状のＮｄ：ＹＡＧ結晶であり、Ｎｄが１．１％ドーピングされている。可飽和吸収体１２０６ｂは、３ｍｍ×３ｍｍ×２ｍｍの直方体形状のＣｒ：ＹＡＧ結晶であり、初期透過率が３０％のものである。
なお、ここでは、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶とＣｒ：ＹＡＧ結晶は接合されており、いわゆるコンポジット結晶となっている。又、Ｎｄ：ＹＡＧ結晶及びＣｒ：ＹＡＧ結晶は、何れもセラミックスである。
第２集光光学系１２０５からの光は、レーザ媒質１２０６ａに入射される。すなわち、第２集光光学系１２０５からの光によってレーザ媒質１２０６ａが励起される。なお、面発光レーザアレイ素子１００から射出される光の波長は、ＹＡＧ結晶において最も吸収効率の高い波長である。そして、可飽和吸収体１２０６ｂは、Ｑスイッチの動作を行う。
レーザ媒質１２０６ａの入射側（−Ｚ側）の面、及び可飽和吸収体１２０６ｂの射出側（＋Ｚ側）の面は光学研磨処理がなされ、ミラーの役割を果たしている。なお、以下では、便宜上、レーザ媒質１２０６ａの入射側の面を「第１の面」とも称し、可飽和吸収体１２０６ｂの射出側の面を「第２の面」とも称する（図１５参照）。
そして、第１の面及び第２の面には、面発光レーザアレイ素子１００から射出される光の波長、及びレーザ共振器１２０６から射出される光の波長に応じた誘電体膜がコーティングされている。
具体的には、第１の面には、波長が８０８ｎｍの光に対して９９．５％の高い透過率を示し、波長が１０６４ｎｍの光に対して９９．５％の高い反射率を示すコーティングがなされている。又、第２の面には、波長が１０６４ｎｍの光に対して５０％の反射率を示すコーティングがなされている。
これにより、レーザ共振器１２０６内で光が共振し増幅される。ここでは、レーザ共振器１２０６の共振器長は１０（＝８＋２）ｍｍである。
図１４に戻り、駆動装置１２２０は、エンジン制御装置１２２２の指示に基づいて、面発光レーザアレイ素子１００を駆動する。すなわち、駆動装置１２２０は、エンジンの動作における着火のタイミングで点火装置から光が射出されるように、面発光レーザアレイ素子１００を駆動する。なお、面発光レーザアレイ素子１００における複数の発光部（メサ１５０）は、同時に点灯及び消灯される。
上記の実施の形態において、面発光レーザアレイ素子１００をレーザ共振器１２０６から離れた位置に置く必要がない場合は、光ファイバ１２０４が設けられなくてもよい。
又、第１集光光学系１２０３、第２集光光学系１２０５、及び射出光学系１２１０は、何れも単一のレンズからなっていてもよいし、複数のレンズからなっていてもよい。
又、エンジンとしては、燃焼ガスによってピストンを運動させるエンジン（ピストンエンジン）であってもよく、ロータリーエンジンや、ガスタービンエンジンや、ジェットエンジンであってもよい。要するに、燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する内燃機関であればよい。
又、排熱を利用して、動力や温熱や冷熱を取り出し、総合的にエネルギー効率を高めるシステムであるコジェネレーションに、点火装置を用いてもよい。
又、ここでは、点火装置が内燃機関に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。
又、ここでは、レーザ装置１２００が点火装置に用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーザ装置１２００は、レーザ加工機、レーザピーニング装置、テラヘルツ発生装置等に用いることができる。
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 発光装置
２ レーザ装置
１００ 面発光レーザアレイ素子
１０１ 半導体基板
１０２ バッファ層
１０３ 下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）
１０４ 下部スペーサ層
１０５ 活性層
１０６ 上部スペーサ層
１０７ 上部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）
１０８ 電流狭窄層
１０８ａ 選択酸化領域
１０８ｂ 電流通過領域
１０９ コンタクト層
１１０ 層間絶縁膜
１１０ｘ 開口部
１１１ 上部電極
１１２ 下部電極
１２０ 共振器構造体
１５０ メサ
１８０ 半導体積層部
２００ 基板
２１０ 基体
２２０、３１０、３２０、３３０ 金属膜
２２１ 第１の電極
２２２ 第２の電極
３３５ 空孔
３５０ 金属線
４１０ 光源ユニット
４１３ マイクロレンズアレイ
４２０ 集光光学系
４３０ 光ファイバ
４３１ コア
４３２ クラッド
５００ レジストパターン
５１０ 接着剤
５２０ 搬送用基板
５３０ セラミックヒータ
５４０ 封止環境
５５０ 直流電源
１２００ レーザ装置
１２０３ 第１集光光学系
１２０４ 光ファイバ
１２０５ 第２集光光学系
１２０６ レーザ共振器
１２０６ａ レーザ媒質
１２０６ｂ 可飽和吸収体
１２１０ 射出光学系
１２１２ 保護部材
１２２０ 駆動装置
１２２２ エンジン制御装置
１３０１ 点火装置
特開２０１３−１６８３８号公報

Claims (13)

  1. 第１の部材と、錫を含む合金により形成されている金属膜を介して前記第１の部材上に接合された第２の部材と、を有する積層体であって、
    前記第１の部材と前記第２の部材とは熱膨張係数が互いに異なり、
    前記金属膜の深さ方向において、
    前記第１の部材側からみて、第１の深さから第２の深さまでの範囲に空孔が存在し、
    前記金属膜の、前記第１の深さよりも浅い範囲内および前記第２の深さより深い範囲内には、前記空孔は存在せず、
    前記空孔は平面方向に２次元状に分布していることを特徴とする積層体。
  2. 前記金属膜の熱膨張係数は、前記第１の部材の熱膨張係数及び前記第２の部材の熱膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１に記載の積層体。
  3. 前記第１の部材は基板であり、前記第２の部材は発熱体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層体。
  4. 前記基板は熱拡散板を有していることを特徴とする請求項３に記載の積層体。
  5. 基板と、錫を含む合金により形成されている金属膜を介して前記基板上に接合された発光素子と、を有する発光装置であって、
    前記基板と前記発光素子とは熱膨張係数が互いに異なり、
    前記金属膜の深さ方向において、
    前記基板側からみて、第１の深さから第２の深さまでの範囲に空孔が存在し、
    前記金属膜の、前記第１の深さより浅い範囲内および前記第２の深さより深い範囲内には、前記空孔は存在せず、
    前記空孔は平面方向に２次元状に分布していることを特徴とする発光装置。
  6. 前記金属膜の熱膨張係数は、前記基板の熱膨張係数及び前記発光素子の熱膨張係数より大きいことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
  7. 前記基板は、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド、銅ダイヤモンドの何れかの材料により形成された熱拡散板を有していることを特徴とする請求項５又は６に記載の発光装置。
  8. 前記発光素子は、面発光レーザアレイ素子であることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の発光装置。
  9. 請求項８に記載の発光装置と、
    前記面発光レーザアレイ素子より射出される光を平行光とするマイクロレンズアレイと、を有することを特徴とする光源ユニット。
  10. 請求項９に記載の光源ユニットと、
    前記光源ユニットより射出される光を集光する集光光学系と、を有することを特徴とするレーザ装置。
  11. 前記集光光学系を介した光が入射されるレーザ共振器を有することを特徴とする請求項１０に記載のレーザ装置。
  12. 前記集光光学系を介した光を前記レーザ共振器に伝送する伝送部材を有することを特徴とする請求項１１に記載のレーザ装置。
  13. 請求項１０乃至１２の何れか一項に記載のレーザ装置と、前記レーザ装置から射出される光を集光する光学系と、を有することを特徴とする点火装置。
JP2016171566A 2016-09-02 2016-09-02 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置 Active JP6930077B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016171566A JP6930077B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016171566A JP6930077B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018037601A JP2018037601A (ja) 2018-03-08
JP6930077B2 true JP6930077B2 (ja) 2021-09-01

Family

ID=61567795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016171566A Active JP6930077B2 (ja) 2016-09-02 2016-09-02 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6930077B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020166483A1 (ja) * 2019-02-13 2020-08-20 古河電気工業株式会社 電極、半導体レーザ素子、およびチップオンサブマウント

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11214447A (ja) * 1998-01-27 1999-08-06 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の実装構造及びその実装方法
JP4985129B2 (ja) * 2007-06-12 2012-07-25 三菱電機株式会社 接合体および電子モジュールならびに接合方法
AT511930A1 (de) * 2011-09-06 2013-03-15 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Laserzündkerze
JP6097584B2 (ja) * 2013-02-04 2017-03-15 株式会社日本自動車部品総合研究所 レーザ発振装置とその製造方法
EP2960930A4 (en) * 2013-02-22 2017-07-12 Furukawa Electric Co., Ltd. Connecting structure, and semiconductor device
JP6245629B2 (ja) * 2013-03-26 2017-12-13 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 半導体レーザー励起固体レーザー装置を利用する車載式点火装置
JP6421582B2 (ja) * 2013-12-19 2018-11-14 株式会社デンソー 半導体装置
JP6331437B2 (ja) * 2014-02-07 2018-05-30 株式会社村田製作所 多孔質金属体の製造方法
JP2016025129A (ja) * 2014-07-17 2016-02-08 株式会社リコー 面発光レーザアレイ、光源装置、光源モジュール、レーザ加工機、表示装置、及び面発光レーザアレイの製造方法。
US10232472B2 (en) * 2014-11-12 2019-03-19 University Of Maryland College Park Transient liquid phase sinter pastes and application and processing methods relating thereto

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018037601A (ja) 2018-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7892874B2 (en) Nitride-based light-emitting device and method of manufacturing the same
JP4050444B2 (ja) 発光素子及びその製造方法
US7813402B2 (en) Surface emitting laser and method of manufacturing the same
JP6743436B2 (ja) 面発光レーザアレイ、及びレーザ装置
US6759689B2 (en) Light emitting element and method for manufacturing the same
JP2011055003A (ja) 成長基板が除去された窒化物レーザダイオードの構造及び窒化物レーザダイオードアレイ構造の製造方法
JP2005303080A (ja) 半導体発光素子及びその製造方法
JP4548345B2 (ja) 面発光型半導体レーザ
JP2015076425A (ja) 面発光型半導体レーザ、面発光型半導体レーザアレイ、面発光型半導体レーザ装置、光伝送装置、情報処理装置および面発光型半導体レーザの製造方法
JP2005086170A (ja) 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
JP6252222B2 (ja) 面発光レーザアレイ及びレーザ装置
JP2016174136A (ja) 面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関
JP2009259857A (ja) 面発光レーザ素子および面発光レーザ素子アレイ
JP6930077B2 (ja) 積層体、発光装置、光源ユニット、レーザ装置、点火装置
JP2017216285A (ja) 面発光レーザアレイ素子、光源ユニット及びレーザ装置
JP6593770B2 (ja) 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関
JP2016025129A (ja) 面発光レーザアレイ、光源装置、光源モジュール、レーザ加工機、表示装置、及び面発光レーザアレイの製造方法。
JP2004349595A (ja) 窒化物半導体レーザ装置およびその製造方法
JP4984986B2 (ja) レーザ装置及びその製造方法
JP6828272B2 (ja) 面発光レーザ、面発光レーザアレイ、光源ユニット及びレーザ装置
JP4548329B2 (ja) 面発光型半導体レーザ
JP6938977B2 (ja) 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ素子、光源ユニット、レーザ装置、点火装置
JP2017092160A (ja) 面発光レーザアレイチップ、面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、内燃機関、及び面発光レーザアレイの製造方法
JP2017011174A (ja) 面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関
JP2017017266A (ja) 面発光レーザアレイチップ、面発光レーザアレイ、レーザ装置、点火装置、及び内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190703

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200811

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210309

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210726

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6930077

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151