JPH08139408A - 半導体発光素子 - Google Patents

半導体発光素子

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JPH08139408A
JPH08139408A JP30310594A JP30310594A JPH08139408A JP H08139408 A JPH08139408 A JP H08139408A JP 30310594 A JP30310594 A JP 30310594A JP 30310594 A JP30310594 A JP 30310594A JP H08139408 A JPH08139408 A JP H08139408A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放熱板に対する半導体レーザ素子の固着を容
易に行うことができる半導体素子の電極構造を提供す
る。 【構成】 半導体基板の一方の主面の電極層21を第1
及び第2の金属膜22、23で形成する。半導体基板の
主面に直接に固着された第1の金属膜22よりも第2の
金属膜23を厚く形成する。第2の金属膜23の周縁を
半導体基板の主面の周縁よりも内側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ等の半導
体発光素子に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物半導体を母材とする従来の半導体
レーザの半導体基板は、図1及び図2に示すようにn形
のGaAsから成る基板層1及びバッファ層2、n形の
AlGaInPから成るクラッド層3、GaInPから
成る活性層4、p形のAlGaInPから成るクラッド
層5、n形のGaAsから成る電流ブロック層6、p形
のGaAsから成るコンタクト層7を備えている。リッ
ジ型導波構造を構成する尾根状のクラッド層8は電流ブ
ロック層6の内側に配置され、GaInPから成るコン
タクト層9を介してGaAsコンタクト層7に接続され
ている。GaAsコンタクト層7の主面即ち半導体基板
の第1の主面とGaAs基板層1の主面即ち半導体基板
の第2の主面にはそれぞれ第1の電極層10及び第2の
電極層11が形成されている。図2は上記の半導体レー
ザ素子を導電性支持体としての金属放熱板12にろう付
け(半田付け)したところを示す。図示のように、発光
部即ち活性層4での発熱を素子外部に良好に放熱させる
ために活性層4に比較的近く形成された第1の電極層1
0が下向きにされて金属放熱板12にろう材13で固着
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図2では説明の便宜
上、活性層4と第1の電極層10との間隔Lが比較的大
きく示されているが、実際の素子においてはこの間隔L
は3μm程度のわずかなものである。このため、第1の
電極層10を放熱板12にろう付けする際に、ろう材1
3の量が多すぎると、図2に示すようにろう材13が活
性層4の端部4a即ちレーザ光の導出部(以下、単に導
出部という)に付着することがある。この導出部へのろ
う材13の付着は所謂光のけられを生ぜしめ望ましくな
い。ろう材13の量を少なくすればかかる問題は解消さ
れるが、ろう材13中にボイドが生じてろう材13の熱
抵抗が増大して放熱性が低下するという新たな問題を招
来する。ろう材の供給量等を、発光部への付着が防止さ
れ且つ放熱性低下も生じない最適条件に設定することも
考えられるが、量産過程においてこれを達成することは
容易なことではない。また、本願発明者は上記問題を解
消する手段として、レーザ素子の側面14を放熱板12
の端部12aから若干外側に突出させてろう付けするこ
とを試みた。しかし、ろう付け工程において突出幅を精
度よく制御することは極めて困難な上、突出幅があまり
大きくなると素子周辺側での発熱を外部放熱体12を通
じて良好に放熱できないという問題が生じた。
【0004】そこで、本発明は放熱性を良好に保って支
持体に容易に固着することができる半導体発光素子を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、第1の主面とこの第1の主面に対向する第
2の主面との間に発光部を有する半導体基板と、前記第
1の主面に形成された第1の電極と、前記第2の主面に
形成された第2の電極とを有し、前記発光部は前記基板
の側面方向に光を放射するように形成され、前記発光部
と前記第1の電極との間隔が前記発光部と前記第2の電
極との間隔よりも小さく設定され、前記第1の電極をろ
う材によって放熱性を有する導電性支持体に固着するよ
うに形成された半導体発光素子において、前記第1の電
極が、前記第1の主面に固着された第1の金属膜と、前
記第1の金属膜に固着された第2の金属膜とから成り、
前記第2の金属膜は前記第1の金属膜よりも厚く形成さ
れ、前記第2の金属膜の少なくとも前記基板の光を放射
する側面側の端面が前記第1の金属膜の前記基板の光を
放射する側面側の端面よりも前記第1の主面の中心側に
配置されていることを特徴とする半導体発光素子に係わ
るものである。なお、請求項2及び3に示すように、半
導体レーザ素子に本発明を適用することができる。ま
た、請求項3に示すように、第1の電極の第1の金属膜
を少なくとも第1の主面の尾根状クラッド領域の全部に
形成することが望ましい。
【0006】
【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、第1
の電極を構成する比較的に厚い第2の金属膜が設けら
れ、この第2の金属膜を第1の主面の全部に対向させな
いので、半導体発光素子を支持体にろう材で固着する際
に、ろう材が発光部即ち側面の光放射部に至ることを容
易に防ぐことができる。また、請求項3の発明では、第
1の電極の第1の金属膜が尾根状クラッド領域の両端に
対応する第1の主面領域まで形成されるので、最も熱を
発生する尾根状クラッド領域及びこの近傍に対応する放
熱性の低下を抑えることができる。
【0007】
【実施例】次に図3〜図6を参照して本発明の一実施例
に係わる半導体レーザ素子について説明する。但し、図
3〜図6において、図1及び図2と実質的に同一の箇所
には同一符号を付してその説明を省略する。
【0008】図3は図1に対応する箇所を示す断図面で
あり、尾根状クラッド層8が延伸する方向に直交する図
6のC−C線に相当する断面を示している。図4は図2
に対応する箇所を示す断図面であり、屋根状クラッド層
8が延伸する図6のD−D線に相当する断面を示してい
る。
【0009】図3及び図4と図1及び図2との対比から
明らかなように、図3及び図4の半導体レーザ素子は、
図1及び図2の第1の電極層10の代りに第1及び第2
の金属膜22、23から成る第1の電極層21を設けた
こと以外は図1及び図2に示す従来の半導体レーザ素子
と同一に構成されている。第1の金属膜22は半導体基
板の下面(第1の主面)の全体に形成されずに、その周
縁の一部が下面の周縁よりも中心側に配置されている。
しかし、図4に示すように尾根状クラッド領域8の両端
部に対応する基板の下面には第1の金属膜22が設けら
れている。第2の金属膜23の全周縁は平面的に見て基
板の下面の周縁よりも下面の中心側に配置されている。
また、ろう材13で固着する状態において第1の金属膜
22と第2の金属膜23の側面23aとによってV字状
の切り込み溝が生じるように第2の金属膜23の第2の
側面23aが傾斜している。
【0010】以下、第1の電極21の構造及びその製造
方法を詳しく説明する。第1の金属膜22は第2の金属
膜23に比べて肉薄であり、その厚さは0.8μm程度
である。この第1の金属膜22は、例えば図5(A)に
示すように、コンタクト層7の上面全体に真空蒸着によ
ってAu(金)から成る金属膜24を形成し、これに図
5(B)に示すようにエッチングを施して分離領域22
aを設けることによって形成される。なお、第1及び第
2の金属膜22、23の形成はウエハ状態即ち多数個の
レーザ素子が一体に連続した状態によって行う。図5及
び図6で鎖線で区分又は区画された領域は、このレーザ
素子の一素子分に相当する領域を示す。また、第1の金
属膜22はAu以外の金属材でもよく、その形成方法は
真空蒸着に限られないことは勿論である。
【0011】図6は第1の金属膜22及び尾根状クラッ
ド層8のパターンを示す平面図である。なお、尾根状ク
ラッド層8は各素子の中央に帯状に形成されている。第
1の金属膜22は図示のようにレーザ素子(鎖線で区間
された領域)の外縁に沿って分離領域22aを有する。
この分離領域22aはレーザ素子の外縁の全周にわたっ
ては形成されておらず、尾根状クラッド層8が延伸する
第1の方向とこれに直交する第2の方向において間欠的
に形成されている。以下、この分離領域22aの間に残
存した第1の金属膜22を便宜上連結部22b、22c
と称する。なお、連結部22bは図4に示すように尾根
状クラッド層8の両端の下方即ち光放射部の下方に形成
されており、後述のように、発光部での発熱を放熱性に
優れた第2の金属膜23に良好に伝えて放熱性を向上す
るように機能する。一方、連結部22cは、第2の方向
において複数素子分の第1の金属膜22を電気的に接続
して、全ての素子の第1の金属膜22を電気的に接続し
て後述の電解メッキを可能とするためのものである。従
って、第1の方向の全ての列においてこれを設ける必要
はない。
【0012】第2の金属膜23は第1の金属膜22に比
較して肉厚であり、10μm程度の厚みを有している。
第2の金属膜23を形成するときは、まず、図5(C)
に示すように、ウエハの全面即ち第1の金属膜22、分
離領域22a、連結部22b、22cの上面全体に例え
ば粘性のあるフォトレジスト25を形成する。続いて、
これに周知のフォトリソグラフィ技術を用いて分離領域
22aと連結部22b、22cに対応する領域にのみフ
ォトレジストを選択的に残存させて図5(D)に示すよ
うにマスク26を形成する。マスク26は、平面的に見
て素子の外縁に沿って環状に設けられている。このマス
ク26の側面には若干の傾斜が形成されるが、図5
(D)ではやや強調されている。また図5(D)では図
示の便宜上直線状の傾斜としているが、実際は曲面状と
なっている。
【0013】次に、図5(E)に示すように、ウエハ上
面にAuの電解メッキによって金属膜27と半田から成
るろう材層28を形成する。金属膜27とろう材層28
は、第1の金属膜22のうちマスク26が形成されてい
ない領域にのみ形成される。このとき勿論、周知のリフ
トオフ技術を用いてもよい。図5(E)のマスク26を
除去して図5(F)に示す第2の金属膜23を得る。こ
の第2の金属膜23の側面23aは、マスク26の形状
に対応して傾斜する。また、ろう材層28は金属膜23
の上面に形成される。なお、第2の金属膜23は上記以
外の方法で、また、Au以外の金属材料で形成しても良
い。
【0014】最後に、上述のウエハを鎖線部分で切断し
て、図3及び図4に示す半導体レーザ素子を完成させ
る。なお、図3及び図4では第1の電極層21がろう材
13で金属放熱板12に固着されている。ろう材13は
図5(F)のろう材層28に基づくものである。
【0015】本実施例の半導体レーザ素子は次の作用効
果を有する。 (1) ろう付け電極となる第1の電極層21が、第1
の金属膜22と肉厚の第2の金属膜23から構成されて
おり、従来例に比べてろう付け電極の層厚が増大してい
る。また、肉厚の第2の金属膜23の側面23aの第1
の金属膜22に接している部分は第1の金属膜22の周
縁よりも素子の内側に配置されて両金属膜間に段差が形
成されている。更に、第1の金属膜22側に向って第2
の金属膜23が先細になるような傾斜側面23aを有す
る。このため、第1の金属膜22の張り出し部がろう材
の這い上がり防止部として機能し、ろう材の供給量を多
くしてもろう材が発光部(導出部)まで達することがな
い。 (2) 半田メッキで形成したろう材層28によってろ
う材を供給するので、ろう材の供給量の制御を比較的良
好に行うことができる。 (3) 第1の金属膜22が尾根状クラッド層8の下方
の長手方向全体に形成されているから、発光部での発熱
をこの第1の金属膜22を介して熱抵抗の小さい肉厚の
第2の金属膜23に良好に伝達してこれを放散させるこ
とができる。このため、電極と外部放熱体との間のろう
材層にボイドが生じても放熱性が大きく損なわれること
がない。また、上記(1)の効果によって、ろう材を多
めに供給できるからボイドの発生自体抑制されている。 (4) 異物が素子発光部に付着して発光特性が低下す
ることが防止される。即ち、ウエハは可撓性のある挟持
材(例えばビニール)によってその両主面を挟持した状
態で折り曲げ破断して多数の素子に分離される。このた
め、従来の素子では、この折り曲げ破断時に半導体素子
の角部(へき開面)が挟持材を削り、挟持材の削りかす
が素子発光部に付着することがあった。この削りかす
は、素子のろう付け時の加熱等によって融着し、発光特
性を劣化させる原因となり好ましくなかった。本実施例
では、第1の電極層21の外縁部が張り出してこれが挟
持材に接し、且つこの電極層21は半導体基板に比して
柔軟であり角部に曲率がついているので挟持材の削りか
すが生ずることがない。従って、かかる問題が解消され
ている。
【0016】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば、レーザ素子に限ら
ず発光ダイオード(LED)にも請求項1の発明を適用
することができる。また、ろう材13を半田ペーストの
印刷等で供給することができる。また、ウエハにダイヤ
モンドポイントでキズをつけてブレ−キングすることに
よって、ウエハをダイス化する場合には、実施例のよう
にキズをつける領域に対応させて第1の金属膜22に分
離溝22aを形成することが望ましい。しかし、ウエハ
を第1の金属膜22ごとカッテイングするときは分離溝
22a必ずしも必要ではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。
【図2】図1の半導体レーザ素子を放熱板に固着した状
態を図1のA−A線によって示す断面図である。
【図3】本発明の実施例の半導体レーザ素子を放熱板に
固着した状態を図6のC−C線に相当するように示す断
面図である。
【図4】図3の半導体レーザ素子を図3のB−B線及び
図6のD−D線に相当するように示す断面図である。
【図5】図3の半導体レーザ素子を製造工程順に示す断
面図である。
【図6】図5(B)の状態の平面図である。
【符号の説明】
8 尾根状クラッド領域 12 放熱板 13 ろう材 22 第1の金属膜 23 第2の金属膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の主面とこの第1の主面に対向する
    第2の主面との間に発光部を有する半導体基板と、前記
    第1の主面に形成された第1の電極と、前記第2の主面
    に形成された第2の電極とを有し、前記発光部は前記基
    板の側面方向に光を放射するように形成され、前記発光
    部と前記第1の電極との間隔が前記発光部と前記第2の
    電極との間隔よりも小さく設定され、前記第1の電極を
    ろう材によって放熱性を有する導電性支持体に固着する
    ように形成された半導体発光素子において、 前記第1の電極が、前記第1の主面に固着された第1の
    金属膜と、前記第1の金属膜に固着された第2の金属膜
    とから成り、 前記第2の金属膜は前記第1の金属膜よりも厚く形成さ
    れ、 前記第2の金属膜の少なくとも前記基板の光を放射する
    側面側の端面が前記第1の金属膜の前記基板の光を放射
    する側面側の端面よりも前記第1の主面の中心側に配置
    されていることを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】 第1の主面とこの第1の主面に対向する
    第2の主面との間に第1導電型のクラッド層と活性層と
    前記第1導電型と反対の第2導電型のクラッド層と前記
    第1導電型のクラッド層に屋根状クラッド領域を生じさ
    せるように形成された第2導電型の電流ブロック層とを
    有する半導体レーザ用半導体基板と、前記第1の主面に
    形成された第1の電極と、前記第2の主面に形成された
    第2の電極とを有し、前記活性層は前記基板の側面方向
    に光を放射するように形成され、前記活性層と前記第1
    の電極との間隔が前記活性層と前記第2の電極との間隔
    よりも小さく設定され、前記第1の電極をろう材によっ
    て放熱性を有する導電性支持体に固着するように形成さ
    れた半導体発光素子において、 前記第1の電極が、前記第1の主面に固着された第1の
    金属膜と、前記第1の金属膜に固着された第2の金属膜
    とから成り、 前記第2の金属膜は前記第1の金属膜よりも厚く形成さ
    れ、 前記第2の金属膜の少なくとも前記基板の前記尾根状ク
    ラッド領域の一端及び他端が露出する第1及び第2の側
    面側の端面が前記第1の金属膜の前記基板の第1及び第
    2の側面側の端面よりも前記第1の主面の中心側に配置
    されていることを特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 請求項2の半導体発光素子において、前
    記第1の金属膜は少なくとも前記第1の主面の前記尾根
    状クラッド領域に対向する領域の全部に形成されている
    ことを特徴とする半導体発光素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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