WO2025197828A1 - サブマウント、半導体装置、サブマウントの製造方法、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

サブマウント、半導体装置、サブマウントの製造方法、及び半導体装置の製造方法

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WO2025197828A1
WO2025197828A1 PCT/JP2025/010113 JP2025010113W WO2025197828A1 WO 2025197828 A1 WO2025197828 A1 WO 2025197828A1 JP 2025010113 W JP2025010113 W JP 2025010113W WO 2025197828 A1 WO2025197828 A1 WO 2025197828A1
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WO
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layer
main surface
metal layer
recessed
region
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昇 井上
教夫 池戸
徹 高山
剛 荒木
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Nuvoton Technology Corp Japan
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Nuvoton Technology Corp Japan
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0235Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237Fixing laser chips on mounts by soldering
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/858Means for heat extraction or cooling
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers

Definitions

  • This disclosure relates to a submount, a semiconductor device, a method for manufacturing a submount, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • submounts have been used to mount elements such as semiconductor light-emitting elements.
  • the submount functions as a mounting base for the elements and also as a heat dissipation member.
  • Higher output power is required for semiconductor laser elements, which are an example of semiconductor light-emitting elements.
  • semiconductor laser elements there is a demand for semiconductor laser elements to have an input power of 20 W or more when driven in CW (Continuous Wave). Accordingly, there is a demand for improved heat dissipation performance for the submounts on which semiconductor laser elements are mounted.
  • Patent Document 1 discloses a submount that combines Cu and an insulating material as a submount that can improve heat dissipation performance.
  • This disclosure has been made to solve these problems, and aims to provide a submount and other devices with high heat dissipation performance.
  • the submount disclosed herein comprises: a first main surface; a second main surface located on the back side of the first main surface; an electrically insulating insulating layer having a region recessed relative to the first main surface or a first recessed region that is a region recessed relative to the second main surface; and a first metal layer covering at least a portion of the first recessed region, wherein the thickness of the first metal layer at a position facing the first recessed region is greater than the depth of the first recessed region.
  • the semiconductor device disclosed herein comprises the submount and a semiconductor element bonded to the solder layer.
  • the method for manufacturing a submount according to the present disclosure includes an insulating layer formation step of forming an insulating layer having a first main surface, a second main surface located on the back side of the first main surface, and a region recessed relative to the first main surface or a first recessed region that is a region recessed relative to the second main surface, and a metal layer formation step of forming a first metal layer that covers at least a portion of the first recessed region, wherein the thickness of the first metal layer at a position facing the first recessed region is greater than the depth of the first recessed region.
  • the method for manufacturing a semiconductor device includes a method for manufacturing the submount and an element bonding step for bonding a semiconductor light-emitting element to the solder layer.
  • This disclosure makes it possible to provide submounts and other devices with high heat dissipation performance.
  • FIG. 1 is a top view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 1 is a bottom view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 1 is a first cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a second cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a first cross-sectional view showing the configuration of a submount according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a second cross-sectional view showing the configuration of the submount according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a laminated structure of an underlayer of a submount according to the first embodiment
  • 2 is a cross-sectional view showing a laminated structure of an underlayer of a submount according to the first embodiment
  • 1 is a plan view showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment.
  • 3 is a schematic cross-sectional view showing the distribution of Sn in the vicinity of the semiconductor light emitting element of the solder layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5A to 5C are schematic top views illustrating an insulating layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating an insulating layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a base layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a base layer forming step in the manufacturing method of the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a metal layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a metal layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a planarization step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 10A to 10C are schematic top views illustrating an intermediate layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating an intermediate layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a coating layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a coating layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 10A to 10C are schematic top views illustrating a barrier layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a barrier layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a solder layer forming step in the method for manufacturing a submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views illustrating a solder layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a surface layer forming step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic top views illustrating a dividing step in the method for manufacturing the submount according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views showing a heating step in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • 5A to 5C are schematic cross-sectional views showing a contact step in the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic top view showing a first molded body used in an insulating layer forming step according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a first molded body used in an insulating layer forming step according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic top view showing the configuration of a second molded body used in an insulating layer forming step according to a modified example of the first embodiment.
  • 10 is a schematic cross-sectional view showing a first compact and a second compact in a lamination step of an insulating layer forming step according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a first compact and a second compact in a firing step of an insulating layer forming step according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an insulating layer formed in an insulating layer forming step according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a first cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a second cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a top view showing a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device according to a first modification of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device according to a second modification of the third embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device according to a third modification of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a first cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a second cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of a submount according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic side view showing the configuration of an insulating layer according to Modification 1.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor device according to Modification 2.
  • FIG. 11 is a schematic top view showing the configuration of a submount according to Modification 3.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a submount according to Modification 3.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily an exact illustration. Therefore, the scale and other details do not necessarily match between the figures.
  • the same reference numerals are used to designate substantially identical components, and redundant explanations will be omitted or simplified.
  • FIGS. 1 and 2 are top and bottom views, respectively, illustrating the configuration of a semiconductor device 1 according to the present embodiment.
  • FIGS. 3 and 4 are first and second cross-sectional views, respectively, illustrating the configuration of the semiconductor device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 shows a cross section of the semiconductor device 1 taken along line III-III in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 4 shows a cross section of the semiconductor device 1 taken along line IV-IV in FIGS. 1 and 2.
  • Each figure shows mutually orthogonal X-, Y-, and Z-axes.
  • the X-, Y-, and Z-axes are in a right-handed Cartesian coordinate system.
  • the Y-axis direction is parallel to the optical axis of light (laser light) emitted by the semiconductor light-emitting element 10.
  • the Z-axis direction is perpendicular to a first main surface 77 of an insulating layer 70 included in the submount 7.
  • the semiconductor device 1 includes a submount 7 and a semiconductor light-emitting element 10 bonded to the solder layer 86 of the submount 7.
  • the submount 7 is a base on which elements such as the semiconductor light-emitting element 10 are mounted.
  • the submount 7 according to this embodiment will be described using FIGS. 5 to 8 in addition to FIGS. 1 to 4.
  • FIGS. 5 and 6 are first and second cross-sectional views, respectively, showing the configuration of the submount 7 according to this embodiment.
  • FIG. 5 shows a cross-section of the submount 7 at the same position as the cross-section shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 shows a cross-section of the submount 7 at the same position as the cross-section shown in FIG. 4.
  • FIGS. 7 and 8 are cross-sectional views showing the layered configuration of the underlayer 81 and underlayer 91 of the submount 7 according to this embodiment.
  • FIGS. 7 and 8 show enlarged views of portions of the flat portions of the underlayer 81 and underlayer 91, respectively.
  • the submount 7 in this embodiment is a base on which an element is mounted.
  • a semiconductor light-emitting element 10 is mounted on the submount 7.
  • the submount 7 includes an insulating layer 70 and a metal layer 82.
  • the submount 7 further includes an underlayer 81, an intermediate layer 83, a coating layer 84, a barrier layer 85, a solder layer 86, an underlayer 91, a metal layer 92, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • the submount 7 without an element mounted thereon may also include a surface layer 87.
  • the insulating layer 70 is an electrically insulating layer having a first main surface 77, a second main surface 78 located on the back side of the first main surface 77, and a first recessed region 71 which is a region recessed relative to the first main surface 77 or a region recessed relative to the second main surface 78.
  • the first recessed region 71 is a region recessed relative to the first main surface 77.
  • the first recessed region 71 does not penetrate the insulating layer 70. In other words, the depth of the first recessed region 71 is smaller than the thickness of the portion of the insulating layer 70 where the first recessed region 71 is not formed (i.e., the distance between the first main surface 77 and the second main surface 78).
  • the insulating layer 70 is a plate-shaped member having a first main surface 77 and a second main surface 78.
  • the insulating layer 70 is formed of an electrically insulating material such as AlN or SiC.
  • the thickness of the portion of the insulating layer 70 where the first recessed region 71 is not formed is 150 ⁇ m or more.
  • the thickness of the portion of the insulating layer 70 where the first recessed region 71 is not formed may be 200 ⁇ m or less. In this embodiment, the depth of the first recessed region 71 is 50 ⁇ m.
  • the thickness T0 of the thinnest portion of the insulating layer 70 in the first recessed region 71 is less than 150 ⁇ m. In this embodiment, the thickness T0 is 50 ⁇ m or more and less than 150 ⁇ m.
  • the thickness T0 may be 50 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m, or 50 ⁇ m or more and less than 75 ⁇ m.
  • the first recessed region 71 has a groove-like shape with a width W1 extending in a first direction parallel to the first main surface 77.
  • the first direction is a direction parallel to the Y-axis direction in each figure.
  • the width W1 of the first recessed region 71 is the maximum dimension of the first recessed region 71 in a second direction parallel to the first main surface 77 and perpendicular to the first direction.
  • the width W1 is, for example, approximately 0.4 mm.
  • the second direction is a direction parallel to the X-axis direction in each figure.
  • the periphery of the first recessed region 71 has an inclined portion 71s inclined with respect to the first main surface 77.
  • the first recessed region 71 has an inclined portion 71s at both ends of the first recessed region 71 in the second direction. Therefore, the width of the first recessed region 71 in the second direction increases toward the first main surface 77.
  • the cross section of the first recessed region 71 perpendicular to the first direction has a trapezoidal shape.
  • the dimension of the insulating layer 70 in the first direction is, for example, approximately 1.5 mm, and the dimension in the second direction is, for example, approximately 1.5 mm.
  • the base layer 81 is a conductive layer made of metal that covers at least a portion of the first recessed region 71.
  • the base layer 81 has a base portion 81M and an exposed portion 81L, as shown in Figure 6 and other figures.
  • the base layer 81 has a portion that is arranged in an area excluding both ends of the insulating layer 70 in the X-axis direction and the Y-axis direction (i.e., the peripheral portions of the insulating layer 70), a portion that extends from that portion along the first recessed region 71 to one end of the insulating layer 70 in the Y-axis direction, and a portion that extends to the other end.
  • the base portion 81M is a portion of the base layer 81 that is arranged between the insulating layer 70 and the metal layer 82 and serves as a base for the metal layer 82.
  • the base layer 81 contacts the first main surface 77 or the first recessed region 71.
  • the base portion 81M is disposed over the entire area of the first recessed region 71 except for both ends in the Y-axis direction, and on the first main surface 77 adjacent to the area (see, for example, Figures 5 and 6).
  • the dimensions of the base portion 81M in each of the first and second directions are, for example, approximately 1.4 mm.
  • the exposed portion 81L is a portion of the base layer 81 exposed from the metal layer 82.
  • the exposed portion 81L is disposed on the first main surface 77.
  • the base layer 81 has four exposed portions 81L. Two exposed portions 81L are connected to one end of the base portion 81M in the first direction, and the other two exposed portions 81L are connected to the other end of the base portion 81M in the first direction.
  • the exposed portions 81L can be used as electrodes for supplying power to the base layer 81, for example, in a process of forming the metal layer 82 by plating.
  • the underlayer 81 includes a first layer 81a, a second layer 81b, a third layer 81c, and a fourth layer 81d.
  • the first layer 81a is a 0.1 ⁇ m thick Ti layer disposed on the first principal surface 77 and in contact with the first principal surface 77 and the first recessed region 71.
  • the second layer 81b is a 5 ⁇ m thick Cu layer disposed on the first layer 81a (i.e., disposed on the first principal surface 77 via the first layer 81a).
  • the third layer 81c is a 1.0 ⁇ m or thick Ni layer disposed on the second layer 81b (i.e., disposed on the first principal surface 77 via the first layer 81a and the second layer 81b).
  • the fourth layer 81d is an 0.1 ⁇ m or thick Au layer disposed on the third layer 81c (i.e., disposed on the first principal surface 77 via the first layer 81a, the second layer 81b, and the third layer 81c).
  • the metal layer 82 shown in Figures 3 to 6 is a conductive layer made of metal and disposed on the first main surface 77.
  • the metal layer 82 is an example of a first metal layer that covers at least a portion of the first recessed region 71.
  • the thermal conductivity of the metal layer 82 is greater than that of the insulating layer 70.
  • the metal layer 82 is made of, for example, Cu.
  • the metal layer 82 covers a portion of the first main surface 77 and a portion of the first recessed region 71 via the base layer 81.
  • the metal layer 82 is disposed on the base portion 81M of the base layer 81.
  • the metal layer 82 is disposed over the entire area of the base portion 81M.
  • the metal layer 82 has a thick film portion 82D disposed opposite the first recessed region 71 and a thin film portion 82F disposed opposite the first main surface 77.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of the metal layer 82 at a position facing the first recessed region 71 is greater than the depth of the first recessed region 71.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of the metal layer 82 at each position facing the first recessed region 71 is greater than the depth of the first recessed region 71 from the first main surface 77 at that position. Therefore, the surface of the thick film portion 82D farther from the insulating layer 70 (i.e., the interface with the intermediate layer 83) is located on the positive side of the first main surface 77 in the Z-axis direction.
  • the width W1 of the first recessed region 71 in the second direction is at least twice the maximum thickness T1 of the thick film portion 82D.
  • the maximum thickness T1 of the thick film portion 82D is, for example, at least 60 ⁇ m and at most 250 ⁇ m.
  • the thickness of the thin film portion 82F is, for example, at least 0 ⁇ m and at most 150 ⁇ m, but may also be at least 10 ⁇ m.
  • the intermediate layer 83 is a conductive layer made of metal and disposed on the first principal surface 77 via the metal layer 82.
  • the intermediate layer 83 is disposed on the first principal surface 77 via the base layer 81 and the metal layer 82.
  • the intermediate layer 83 is also disposed between the metal layer 82 and the coating layer 84, and is disposed over the entire area of the metal layer 82.
  • the intermediate layer 83 may have the function of increasing adhesion between the metal layer 82 and the coating layer 84.
  • the intermediate layer 83 is a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m or more.
  • the coating layer 84 is a conductive layer made of metal and disposed on the first principal surface 77 via the metal layer 82.
  • the coating layer 84 is disposed on the first principal surface 77 via the base layer 81, the metal layer 82, and the intermediate layer 83.
  • the coating layer 84 is disposed over the entire area of the intermediate layer 83.
  • the coating layer 84 is an Au layer having a thickness of 0.5 ⁇ m or more.
  • the barrier layer 85 is a conductive layer made of metal and disposed on the first principal surface 77 via the metal layer 82.
  • the barrier layer 85 is disposed on the first principal surface 77 via the coating layer 84, intermediate layer 83, metal layer 82, and base layer 81.
  • the barrier layer 85 is also disposed between the metal layer 82 and the solder layer 86. More specifically, the barrier layer 85 is disposed between the coating layer 84 and the solder layer 86.
  • the barrier layer 85 is disposed in a region corresponding to the first recessed region 71. That is, as shown in Figure 1, in a plan view of the first main surface 77, the barrier layer 85 is disposed in a region overlapping the first recessed region 71 and extends in the first direction. The barrier layer 85 extends from one end to the other end of the metal layer 82 in the first direction. Furthermore, the dimension of the barrier layer 85 in the second direction may be larger than the width W1 of the first recessed region 71 in the second direction. The dimension of the barrier layer 85 in the second direction is, for example, 0.7 mm.
  • the barrier layer 85 may have the function of suppressing the diffusion of metal atoms contained in the solder layer 86 into the coating layer 84.
  • the barrier layer 85 may suppress the diffusion of Sn atoms into the coating layer 84 made of Au.
  • the barrier layer 85 is a Pt layer having a thickness of 0.25 ⁇ m or more.
  • the solder layer 86 is a conductive layer made of solder and disposed on the first principal surface 77 via the metal layer 82.
  • the solder layer 86 is disposed on the first principal surface 77 via the base layer 81, the metal layer 82, the intermediate layer 83, the coating layer 84, and the barrier layer 85.
  • the solder layer 86 is disposed in a region of the metal layer 82 corresponding to the first recessed region 71. That is, as shown in FIG. 1, in a plan view of the first main surface 77, the solder layer 86 is disposed in a region overlapping the first recessed region 71 and extends in the first direction. The solder layer 86 extends from one end of the metal layer 82 to the other end in the first direction (see FIG. 4, etc.). The dimension of the solder layer 86 in the second direction may be larger than the width W1 of the first recessed region 71 in the second direction. The dimension of the solder layer 86 in the second direction is, for example, 0.7 mm.
  • the solder layer 86 is disposed over the entire region of the barrier layer 85.
  • the solder layer 86 is an AuSn layer having a thickness of 4.0 ⁇ m.
  • the Au content of the solder layer 86 is, for example, 70 ⁇ 3 wt%.
  • the surface layer 87 shown in Figures 5 and 6 is a conductive layer made of metal that is disposed on the first main surface 77 via the metal layer 82 and the solder layer 86.
  • the surface layer 87 diffuses into the solder layer 86 and becomes integrated with the solder layer 86 (see Figures 3 and 4).
  • the surface layer 87 is, for example, an Au layer with a thickness of 0.04 ⁇ m.
  • the base layer 91 is a conductive layer made of metal and disposed on the second main surface 78.
  • the base layer 91 contacts the second main surface 78.
  • the base layer 91 has a base portion 91M and an exposed portion 91L, as shown in Figure 6 and other figures.
  • the base portion 91M is a portion of the base layer 91 that is disposed between the insulating layer 70 and the metal layer 92 and serves as a base for the metal layer 92.
  • the base portion 91M is disposed in a region corresponding to the first recessed region 71 of the second main surface 78.
  • the base portion 91M is disposed in a region that overlaps the first recessed region 71 in a planar view of the second main surface 78 (see Figure 5 and other figures).
  • the dimensions of the base portion 91M in each of the first and second directions are, for example, approximately 1.4 mm.
  • the base portion 91M is disposed in a position facing the base portion 81M, with the insulating layer 70 interposed therebetween.
  • the exposed portions 91L are portions of the base layer 91 that are exposed from the metal layer 92.
  • the base layer 91 has four exposed portions 91L.
  • Two exposed portions 91L are connected to one end of the base portion 91M in the first direction, and the other two exposed portions 91L are connected to the other end of the base portion 91M in the first direction.
  • the exposed portions 91L can be used as electrodes for supplying power to the base layer 91, for example, in a process of forming the metal layer 92 by plating.
  • the underlayer 91 includes a first layer 91a, a second layer 91b, a third layer 91c, and a fourth layer 91d.
  • the first layer 91a is a 0.1 ⁇ m thick Ti layer disposed on the second principal surface 78 and in contact with the second principal surface 78.
  • the second layer 91b is a 5 ⁇ m thick Cu layer disposed on the first layer 91a (i.e., disposed on the second principal surface 78 via the first layer 91a).
  • the third layer 91c is a 1.0 ⁇ m or thick Ni layer disposed on the second layer 91b (i.e., disposed on the second principal surface 78 via the first layer 91a and second layer 91b).
  • the fourth layer 91d is an 0.1 ⁇ m or thick Au layer disposed on the third layer 91c (i.e., disposed on the second principal surface 78 via the first layer 91a, second layer 91b, and third layer 91c).
  • the metal layer 92 shown in Figures 3 to 6 is a conductive layer made of metal and disposed on the second main surface 78.
  • the thermal conductivity of the metal layer 92 is greater than that of the insulating layer 70.
  • the metal layer 92 is made of, for example, Cu.
  • the metal layer 92 is disposed on the base portion 91M of the base layer 91.
  • the metal layer 92 is disposed over the entire area of the base portion 91M.
  • the thickness of the metal layer 92 is, for example, 50 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the intermediate layer 93 is a conductive layer made of metal and disposed on the second principal surface 78 via the metal layer 92.
  • the intermediate layer 93 is disposed on the second principal surface 78 via the base layer 91 and the metal layer 92.
  • the intermediate layer 93 is also disposed between the metal layer 92 and the coating layer 94, and is disposed over the entire area of the metal layer 92.
  • the intermediate layer 93 may have the function of increasing adhesion between the metal layer 92 and the coating layer 94.
  • the intermediate layer 93 is a Ni layer having a thickness of 1 ⁇ m or more.
  • the coating layer 94 is a conductive layer made of metal and disposed on the second principal surface 78 via the metal layer 92.
  • the coating layer 94 is disposed on the second principal surface 78 via the base layer 91, the metal layer 92, and the intermediate layer 93.
  • the coating layer 94 is disposed over the entire area of the intermediate layer 93.
  • the coating layer 94 is an Au layer having a thickness of 0.5 ⁇ m or more.
  • the semiconductor light-emitting element 10 shown in Figures 1 to 4 is an example of an element mounted on a submount 7.
  • the semiconductor light-emitting element 10 generates heat during operation, and as shown by the dashed arrows in Figure 3, the heat is diffused and conducted in the submount 7.
  • the semiconductor light-emitting element 10 according to this embodiment will be described using Figures 1 to 4, 9, and 10.
  • Figures 9 and 10 are, respectively, a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor light-emitting element 10 according to this embodiment.
  • Figure 10 shows a cross-section of the semiconductor light-emitting element 10 taken along line X-X in Figure 9.
  • the semiconductor light-emitting element 10 includes a semiconductor laminate 10S and emits light from an end face 10F (see FIGS. 1 and 9) perpendicular to the stacking direction (i.e., the Z-axis direction) of the semiconductor laminate 10S.
  • the semiconductor light-emitting element 10 is a nitride semiconductor laser element having two end faces 10F and 10R that form a cavity, as shown in FIGS. 1 and 9.
  • the end face 10F is a front end face that emits laser light
  • the end face 10R is a rear end face that has a higher reflectivity than the end face 10F.
  • the reflectivities of the end faces 10F and 10R are 6% and 98%, respectively.
  • the semiconductor light-emitting element 10 also has a waveguide formed between the end face 10F and the end face 10R.
  • the cavity length of the semiconductor light-emitting element 10 according to this embodiment i.e., the distance between the end face 10F and the end face 10R
  • the semiconductor light-emitting element 10 emits blue-violet light having a peak wavelength in the 405 nm band, for example.
  • the end of the semiconductor light-emitting element 10 on the end surface 10F side may protrude in the first direction from the end of the solder layer 86. This prevents the laser light from the semiconductor light-emitting element 10 from being blocked by the solder layer 86.
  • the semiconductor light-emitting element 10 includes a substrate 21, a semiconductor laminate 10S, an insulating layer 30, an adhesion layer 32, a contact electrode 40, a pad layer 50, and an N-side electrode 60.
  • Substrate 21 is a plate-shaped member that serves as the base of semiconductor light-emitting element 10.
  • substrate 21 is an N-type GaN substrate.
  • the semiconductor laminate 10S is a laminate including nitride semiconductors.
  • the semiconductor laminate 10S has multiple semiconductor layers stacked in the stacking direction (i.e., the Z-axis direction in each figure).
  • the semiconductor laminate 10S has an N-side semiconductor layer 22, an active layer 23, a P-side semiconductor layer 24, and a contact layer 25.
  • the N-side semiconductor layer 22 is an example of a first semiconductor layer of a first conductivity type disposed between the substrate 21 and the active layer 23.
  • the N-side semiconductor layer 22 includes a nitride semiconductor.
  • the N-side semiconductor layer 22 includes an N-type clad layer having a lower refractive index than the active layer 23.
  • the N-side semiconductor layer 22 is, for example, an N-type AlGaN layer.
  • the N-side semiconductor layer 22 may include layers other than an N-type clad layer.
  • the N-side semiconductor layer 22 may include, for example, a buffer layer, an optical guide layer, etc.
  • the active layer 23 is a light-emitting layer disposed between the N-side semiconductor layer 22 and the P-side semiconductor layer 24.
  • the active layer 23 includes a nitride semiconductor and has a quantum well structure.
  • the active layer 23 may have a single quantum well or multiple quantum wells.
  • the active layer 23 has multiple barrier layers made of InGaN and multiple well layers made of InGaN.
  • the P-side semiconductor layer 24 is an example of a second semiconductor layer of a second conductivity type that is located farther from the substrate 21 than the active layer 23.
  • the P-side semiconductor layer 24 includes a nitride semiconductor.
  • the P-side semiconductor layer 24 includes a P-type clad layer that has a lower refractive index than the active layer 23.
  • the P-side semiconductor layer 24 is, for example, a P-type AlGaN layer.
  • the P-side semiconductor layer 24 may include layers other than a P-type clad layer.
  • the P-side semiconductor layer 24 may include, for example, an optical guide layer, an electron barrier layer, etc.
  • the P-side semiconductor layer 24 may also have a superlattice structure.
  • a ridge 24R and two protruding portions 24P are formed in the P-side semiconductor layer 24.
  • the ridge 24R and the two protruding portions 24P are portions of the P-side semiconductor layer 24 that protrude in the Z-axis direction and extend in the Y-axis direction.
  • the ridge 24R is disposed between the two protruding portions 24P.
  • Two grooves 24T are formed in the P-side semiconductor layer 24, disposed along the ridge 24R and extending in the Y-axis direction.
  • a groove 24T is formed between each of the two protruding portions 24P and the ridge 24R.
  • the ridge width i.e., the dimension of the ridge 24R in the X-axis direction
  • the dotted lines in Figure 9 correspond to the positions of the side surfaces of the grooves 24T.
  • the contact layer 25 is located farther from the substrate 21 than the P-side semiconductor layer 24 and is in ohmic contact with the contact electrode 40.
  • the contact layer 25 is a P-type GaN layer.
  • the insulating layer 30 is disposed between the semiconductor laminate 10S and the pad layer 50 and is an electrically insulating layer.
  • the insulating layer 30 has an opening (or a slit) at a position corresponding to the upper surface of the ridge 24R.
  • the insulating layer 30 is disposed in a region of the upper surface of the P-side semiconductor layer 24 other than the upper surface of the ridge 24R.
  • the insulating layer 30 may be disposed on a portion of the upper surface of the ridge 24R.
  • the material from which the insulating layer 30 is formed there are no particular limitations on the material from which the insulating layer 30 is formed, as long as it is an insulating material.
  • the insulating layer 30 is made of SiO2 .
  • the adhesion layer 32 is a layer disposed above the insulating layer 30.
  • the adhesion layer 32 is disposed between the insulating layer 30 and the pad layer 50 and functions to enhance adhesion between the pad layer 50 and the insulating layer 30.
  • the adhesion layer 32 has an opening (or slit) at a position corresponding to the opening in the insulating layer 30. In this embodiment, when viewed from above on the substrate 21, the opening in the insulating layer 30 is disposed inside the opening in the adhesion layer 32.
  • the adhesion layer 32 may contain at least one of Ti and Cr. If the adhesion layer 32 contains Ti and the insulating layer 30 is an oxide, the adhesion between the adhesion layer 32 and the insulating layer 30 can be further enhanced.
  • the adhesion layer 32 which is made of a metal film, will bond strongly if it is made of a material that easily forms an oxide.
  • the adhesion layer 32 has a layered structure including a Ti film disposed on the insulating layer 30 and a Pt film disposed on the insulating layer 30 via the Ti film.
  • the contact electrode 40 is an electrode in contact with the semiconductor laminate 10S.
  • the contact electrode 40 faces the contact layer 25 and is in contact with the contact layer 25.
  • the contact electrode 40 is disposed on the ridge 24R.
  • the contact electrode 40 may be, for example, a single-layer film or a multilayer film formed of at least one of Ag, Ni, Pd, Cr, and Pt, or may be a transparent conductive film made of a transparent metal oxide such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), zinc oxide (ZnO), or InGaZnO x (IGZO).
  • ITO indium tin oxide
  • IZO indium zinc oxide
  • ZnO zinc oxide
  • IGZO InGaZnO x
  • the contact electrode 40 has a Pd layer in contact with the contact layer 25 and a Pt layer disposed on the contact layer 25 via the Pt layer.
  • the pad layer 50 is a conductive layer that contacts the contact electrode 40.
  • the pad layer 50 contains Au.
  • the pad layer 50 is an Au layer with a thickness of approximately 4 ⁇ m. The detailed configuration of the pad layer 50 will be described later.
  • the N-side electrode 60 is a conductive layer disposed on the principal surface of the substrate 21 opposite the principal surface on which the semiconductor laminate 10S is disposed.
  • the N-side electrode 60 is, for example, a single-layer film or a multi-layer film formed of at least one of Cr, Ti, Ni, Pd, and Pt.
  • the pad layer 50 has a contact region 51 and an external region 52.
  • the contact region 51 is a region of the pad layer 50 that is stacked in the region where the pad layer 50 and the contact electrode 40 are in contact.
  • the insulating layer 30 is not disposed in the region between the semiconductor laminate 10S and the pad layer 50, between the semiconductor laminate 10S and the contact region 51.
  • the solder layer 86 is heated. As a result, the solder layer 86 melts. The pad layer 50 of the semiconductor light-emitting element 10 is pressed against the molten solder layer 86. When the solder layer 86 is cooled in this state, it solidifies. This bonds the pad layer 50 to the solder layer 86. During this bonding process, part of the pad layer 50 and part of the solder layer 86 mix together. Some of the Sn atoms in the solder layer 86 diffuse into the pad layer 50, which is made of Au.
  • FIGS. 12 to 28 A method for manufacturing the semiconductor device 1 according to this embodiment will be described. First, a method for manufacturing the submount 7 included in the semiconductor device 1 will be described with reference to FIGS. 12 to 28.
  • FIGS. 12, 14, 16, 19, 21, 23, 25, 27, and 28 is a schematic top view illustrating each step of the method for manufacturing the submount 7 according to this embodiment.
  • FIGS. 13, 15, 17, 18, 20, 22, 24, and 26 is a schematic cross-sectional view illustrating each step of the method for manufacturing the submount 7 according to this embodiment.
  • FIG. 13 shows a portion of a cross section of the insulating layer 70 taken along line XIII-XIII in FIG. 12.
  • FIG. 13 shows a portion of a cross section of the insulating layer 70 taken along line XIII-XIII in FIG. 12.
  • FIG. 15 shows a portion of a cross section of the insulating layer 70 and other components taken along line XV-XV in FIG. 14.
  • FIG. 17 shows a portion of a cross section of the insulating layer 70 and other components taken along line XVII-XVII in FIG. 16.
  • FIG. 18 shows a cross section of the insulating layer 70 and other components taken along line XVII-XVII in FIG. 17 at the same position as the cross section shown in FIG. 17.
  • Fig. 20 shows a part of a cross section of the insulating layer 70 etc. taken along line XX-XX shown in Fig. 19.
  • Fig. 22 shows a part of a cross section of the insulating layer 70 etc.
  • Fig. 24 shows a part of a cross section of the insulating layer 70 etc. taken along line XXIV-XXIV shown in Fig. 23.
  • Fig. 26 shows a part of a cross section of the insulating layer 70 etc. taken along line XXVI-XXVI shown in Fig. 25.
  • an insulating layer 70 is formed having a first main surface 77, a second main surface 78 located on the back side of the first main surface 77, and a first recessed region 71, which is a region recessed relative to the first main surface 77 or a region recessed relative to the second main surface 78 (insulating layer formation process).
  • a substrate-like insulating layer 70 larger in size than the submounts 7 is prepared, and multiple first recessed regions 71 are formed on the first main surface 77 of the insulating layer 70.
  • the first recessed region 71 is a region recessed relative to the first main surface 77.
  • the first recessed region 71 is formed, for example, by mechanical processing or laser processing. Note that in FIG. 12, a single first recessed region 71 is divided and used for multiple submounts 7, but each first recessed region 71 shown in FIG. 12 may also be divided. For example, the length of each first recessed region 71 may be divided into lengths corresponding to one submount 7.
  • an underlayer 81 is formed on the first principal surface 77 (underlayer formation process).
  • the underlayer 81 in a plan view of the first principal surface 77, the underlayer 81 has a rectangular portion corresponding to the underlayer portion 81M and a strip-shaped portion (corresponding to the exposed portion 81L) extending from the rectangular portion in the Y-axis direction along the first recessed region 71.
  • the underlayer 81 is also formed in the first recessed region 71.
  • an underlayer 91 is formed on the second principal surface 78.
  • the underlayer 81 and underlayer 91 are formed using, for example, sputtering or electron beam evaporation, and photolithography.
  • a metal layer 82 is formed to cover at least a portion of the first recessed region 71 (metal layer formation process).
  • the thickness of the metal layer 82 at the position facing the first recessed region 71 (thick film portion 82D) is greater than the depth of the first recessed region 71.
  • the metal layer 82 is disposed over the entire area of the base portion 81M of the base layer 81.
  • a metal layer 92 is also formed to be disposed on the second main surface 78.
  • the metal layer 92 is disposed over the entire area of the base portion 91M of the base layer 91.
  • the metal layer 82 and metal layer 92 are formed by, for example, plating.
  • a recess corresponding to the shape of the first recessed region 71 is formed on the surface of the metal layer 82 (the end face farther from the insulating layer 70).
  • the surface of the metal layer 82 is planarized (planarization process).
  • the surface of the metal layer 82 is planarized, for example, by grinding the surface of the metal layer 82.
  • an intermediate layer 83 is formed (intermediate layer formation process).
  • the intermediate layer 83 is formed on the first main surface 77 via the base layer 81 and the metal layer 82.
  • the intermediate layer 83 is disposed over the entire area of the metal layer 82.
  • an intermediate layer 93 is also formed.
  • the intermediate layer 93 is formed on the second main surface 78 via the base layer 91 and the metal layer 92.
  • the intermediate layer 93 is disposed over the entire area of the metal layer 92.
  • the intermediate layers 83 and 93 are formed using, for example, plating, sputtering, or electron beam evaporation, and photolithography.
  • a coating layer 84 is formed (coating layer formation process).
  • the coating layer 84 is formed on the first main surface 77 via the base layer 81, metal layer 82, and intermediate layer 83.
  • the coating layer 84 is disposed over the entire area of the intermediate layer 83.
  • a coating layer 94 is also formed.
  • the coating layer 94 is formed on the second main surface 78 via the base layer 91, metal layer 92, and intermediate layer 93.
  • the coating layer 94 is disposed over the entire area of the intermediate layer 93.
  • the coating layers 84 and 94 are formed using, for example, plating, sputtering, or electron beam evaporation, and photolithography.
  • the intermediate layer formation process and the coating layer formation process are performed separately, but it is also possible to perform these processes together.
  • the conductive films that make up each intermediate layer and each coating layer can be formed sequentially by sputtering or the like, and the mask and the conductive film on the mask can then be removed by etching.
  • a barrier layer 85 is formed (barrier layer formation process).
  • the barrier layer 85 is formed on the first main surface 77 via an underlayer 81, a metal layer 82, an intermediate layer 83, and a coating layer 84.
  • the barrier layer 85 is disposed in a region of the metal layer 82 facing the first recessed region 71, with the intermediate layer 83 and coating layer 84 interposed between them.
  • the barrier layer 85 is formed using, for example, sputtering or electron beam evaporation, and photolithography.
  • solder layer 86 is formed on the first main surface 77 via the metal layer 82 (solder layer formation process).
  • the solder layer 86 is formed on the first main surface 77 via the base layer 81, metal layer 82, intermediate layer 83, coating layer 84, and barrier layer 85.
  • the solder layer 86 is disposed in the area of the metal layer 82 facing the first recessed area 71 via the intermediate layer 83, coating layer 84, and barrier layer 85.
  • the solder layer 86 is disposed over the entire area of the barrier layer 85.
  • the solder layer 86 is formed, for example, using sputtering or electron beam evaporation and photolithography.
  • a surface layer 87 is formed on the first main surface 77 via the metal layer 82 (surface layer formation process).
  • the surface layer 87 is formed on the first main surface 77 via the base layer 81, metal layer 82, intermediate layer 83, coating layer 84, barrier layer 85, and solder layer 86.
  • the surface layer 87 is disposed over the entire area of the solder layer 86.
  • the surface layer 87 is formed using, for example, sputtering or electron beam evaporation, and photolithography.
  • barrier layer formation process solder layer formation process, and surface layer formation process are performed separately, but these processes can also be performed together, just like the intermediate layer formation process and coating layer formation process.
  • the insulating layer 70 is divided as shown by the dashed lines in Figure 28 (dividing process). For example, the insulating layer 70 is diced along the dashed lines in Figure 28 to separate the insulating layer 70.
  • the submount 7 can be manufactured through the above process.
  • Figure 29 is a schematic cross-sectional view showing the heating step in the manufacturing method of semiconductor device 1 according to this embodiment.
  • Figure 30 is a schematic cross-sectional view showing the contact step in the manufacturing method of semiconductor device 1 according to this embodiment.
  • Figures 29 and 30 show cross sections of the submount 7 and other components at the same position as in Figure 3.
  • the semiconductor light-emitting element 10 is bonded to the solder layer 86 of the submount 7 (bonding process).
  • the bonding process of this embodiment first, as shown in FIG. 29, the solder layer 86 of the submount 7 is heated (heating process). This melts the solder layer 86.
  • the semiconductor light-emitting element 10 is brought into contact with the solder layer 86 (contacting process).
  • the solder layer 86 is cooled, allowing the semiconductor light-emitting element 10 to be bonded to the solder layer 86.
  • the heating process is performed before the abutting process, but the heating process may also be performed after the abutting process.
  • the semiconductor device 1 can be manufactured through the above process.
  • Figures 31 and 32 are, respectively, a schematic top view and a cross-sectional view showing a first molded body 75 used in the insulating layer formation process of this modified example.
  • Figure 32 shows a cross-section of the first molded body 75 taken along line XXXII-XXXII in Figure 31.
  • Figure 33 is a schematic top view showing the configuration of a second molded body 76 used in the insulating layer formation process of this modified example.
  • Figure 34 is a schematic cross-sectional view showing the first molded body 75 and the second molded body 76 in the lamination process of the insulating layer formation process of this modified example.
  • Figure 35 is a schematic cross-sectional view showing the first molded body 75 and the second molded body 76 in the firing process of the insulating layer formation process of this modified example.
  • Figure 36 is a schematic cross-sectional view showing the insulating layer 70 formed in the insulating layer formation process according to this modified example.
  • Figures 34 to 36 show cross sections of the first molded body 75 and other components at the same positions as in Figure 32.
  • first compact 75 shown in Figures 31 and 32 and a second compact 76 shown in Figure 33 are prepared (compact preparation process).
  • Each of the first compact 75 and the second compact 76 is a component that will become part of the insulating layer 70 when fired.
  • the first compact 75 and the second compact 76 are components formed by compressing and compacting the granular raw materials that make up the insulating layer 70.
  • the first compact 75 and the second compact 76 may contain a binder.
  • the first compact 75 has a plate-like shape and has a plurality of through holes 75h formed therein.
  • the second compact 76 has a plate-like shape.
  • the first molded body 75 and the second molded body 76 are stacked (stacking process).
  • the first molded body 75 and the second molded body 76 may be integrated by applying pressure or the like. This process allows the formation of a molded body having a shape similar to that of the insulating layer 70.
  • the stacked first molded body 75 and second molded body 76 are heated and fired (firing process). This allows the insulating layer 70 to be produced as shown in Figure 36.
  • a shape corresponding to the first recessed region 71 is formed in the pre-fired molded body.
  • the pre-fired molded body is tougher than the fired molded body, and is therefore less likely to break than the fired molded body.
  • the thickness of the second molded body 76 which corresponds to the thinnest part of the insulating layer 70, can be made less than 150 ⁇ m.
  • machining or other processes are not required to form the first recessed region 71, which prevents the insulating layer 70 from being damaged during processing and prevents debris generated during processing from remaining in the insulating layer 70.
  • the submount 7 comprises an electrically insulating layer 70 having a first main surface 77, a second main surface 78 located on the rear side of the first main surface 77, and a first recessed region 71 that is recessed relative to the first main surface 77, and a metal layer 82 that covers at least a portion of the first recessed region 71, the thickness of the metal layer 82 at the position facing the first recessed region 71 being greater than the depth of the first recessed region 71.
  • the insulating layer 70 of the submount 7 according to this embodiment has a first recessed region 71, and a metal layer 82 is disposed in at least a portion of the first recessed region 71.
  • a portion of the insulating layer 70 is replaced with a metal layer 82 that has a higher thermal conductivity (i.e., a lower thermal resistance) than the insulating layer 70. Therefore, the submount 7 according to this embodiment can achieve improved heat dissipation performance compared to a submount having an insulating layer that does not have a first recessed region 71.
  • a thickness of at least approximately 150 nm is considered necessary to avoid damage to the insulating layer 70, which is made of an electrically insulating material such as AlN or SiC, and ensure stable manufacture and use.
  • the first recessed region 71 in the insulating layer 70, it is possible to partially reduce the thickness of the insulating layer 70 to less than 150 nm while maintaining the structural strength of the insulating layer 70. Therefore, by using the first recessed region 71 as a heat dissipation path, the heat dissipation performance of the submount 7 can be improved.
  • peripheral portion of the first recessed region 71 of the insulating layer 70 is easily damaged (i.e., easily cracked), by covering the first recessed region 71 with the metal layer 82, damage to the peripheral portion of the first recessed region 71 can be suppressed.
  • the submount 7 includes a solder layer 86 disposed on the first main surface 77 via a metal layer 82, and the solder layer 86 may be disposed in a region of the metal layer 82 corresponding to the first recessed region 71.
  • the solder layer 86 By arranging the solder layer 86 in a region corresponding to the first recessed region 71, the first recessed region 71 can be used as a heat dissipation path for the bonded element.
  • the insulating layer 70 has a relatively low thermal conductivity (i.e., a high thermal resistance), and therefore a small thickness, thereby reducing the thermal resistance in the heat dissipation path.
  • a relatively low thermal conductivity i.e., a high thermal resistance
  • the width of the first recessed region 71 in a direction parallel to the first main surface 77 may be wider than the width of the heat-generating region of the element in a direction parallel to the first main surface 77.
  • the width of the heat-generating region corresponds to the ridge width (i.e., the width of the ridge 24R in the X-axis direction).
  • the heat-generating region may be defined as, for example, a region through which current passes.
  • the width of the first recessed region 71 is wider than the width of the heat-generating region, the heat dissipation path including the first recessed region 71 can be used efficiently. Furthermore, in a cross-sectional view perpendicular to the first main surface 77, the width of the first recessed region 71 in a direction parallel to the first main surface 77 may be wider than the width of the element in a direction parallel to the first main surface 77. When the width of the first recessed region 71 is wider than the width of the element, the heat that spreads within the element can more efficiently use the heat dissipation path including the first recessed region 71.
  • the solder layer 86 extends in a first direction parallel to the first main surface 77, and the width W1 of the first recessed region 71 in a second direction parallel to the first main surface 77 and perpendicular to the first direction may be at least twice the maximum thickness T1 of the metal layer 82 at a position facing the first recessed region 71.
  • the periphery of the first recessed region 71 may have an inclined portion 71s inclined relative to the first main surface 77.
  • the metal layer 82 may be interrupted at the step-like portion.
  • the semiconductor device 1 includes a submount 7 and a semiconductor light-emitting element 10 bonded to a solder layer 86.
  • the semiconductor device 1 according to this embodiment achieves the same effects as the submount 7 described above. Furthermore, in the semiconductor device 1 according to this embodiment, the semiconductor light emitting element 10 is bonded to the insulating layer 70 at a position corresponding to the first recessed region 71. Therefore, the heat dissipation path of the semiconductor light emitting element 10 passes through the first recessed region 71. This reduces the thermal resistance in the heat dissipation path, thereby suppressing the temperature rise of the semiconductor light emitting element 10.
  • the method for manufacturing a submount 7 includes an insulating layer formation process for forming an insulating layer 70 having a first main surface 77, a second main surface 78 located on the back side of the first main surface 77, and a first recessed region 71 that is a region recessed relative to the first main surface 77, and a metal layer formation process for forming a metal layer 82 that covers at least a portion of the first recessed region 71.
  • the thickness of the metal layer 82 at the position facing the first recessed region 71 is greater than the depth of the first recessed region 71.
  • the method for manufacturing the submount 7 according to this embodiment may include a solder layer formation step of forming a solder layer 86 that is disposed on the first main surface 77 via the metal layer 82.
  • the solder layer 86 may be disposed in a region of the metal layer 82 that corresponds to the first recessed region 71.
  • the first recessed area 71 can be used as a heat dissipation path for the bonded element.
  • the thickness of the insulating layer 70 which has a relatively low thermal conductivity (i.e., high thermal resistance), is small, so the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced.
  • the manufacturing method for the semiconductor device 1 includes a manufacturing method for the submount 7 and an element bonding process for bonding the semiconductor light emitting element 10 to the solder layer 86.
  • the semiconductor light emitting element 10 is bonded to the insulating layer 70 at a position corresponding to the first recessed region 71. Therefore, the heat dissipation path of the semiconductor light emitting element 10 passes through the first recessed region 71. This reduces the thermal resistance in the heat dissipation path, making it possible to suppress a rise in temperature of the semiconductor light emitting element 10.
  • Embodiment 2 A submount according to embodiment 2 will now be described.
  • the submount according to this embodiment differs from the submount 7 according to embodiment 1 mainly in the position where the first recessed region is formed.
  • the submount according to this embodiment will be described, focusing on the differences from the submount 7 according to embodiment 1.
  • Figures 37 and 38 are first and second cross-sectional views, respectively, showing the configuration of a semiconductor device 101 according to this embodiment.
  • Figures 37 and 38 show cross sections perpendicular to the Y-axis direction and the X-axis direction of the semiconductor device 101, respectively.
  • the semiconductor device 101 includes a semiconductor light-emitting element 10 and a submount 107.
  • the submount 107 according to this embodiment includes an insulating layer 170 and a metal layer 182.
  • the submount 107 further includes an underlayer 181, an intermediate layer 83, a coating layer 84, a barrier layer 85, a solder layer 86, an underlayer 191, a metal layer 192, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • the submount 107 without a mounted element may include a surface layer 87, similar to the submount 7 according to embodiment 1.
  • the insulating layer 170 is an electrically insulating layer having a first main surface 177, a second main surface 178 located on the back side of the first main surface 177, and a first recessed region 171 that is recessed relative to the second main surface 178.
  • the first recessed region 171 has a groove-like shape with a width W1 that extends in a first direction (a direction parallel to the Y-axis direction) parallel to the first main surface 177.
  • the shape of the first recessed region 171 is the same as the shape of the first recessed region 71 according to embodiment 1.
  • the base layer 181 is a conductive layer made of metal and disposed on the first main surface 177.
  • the base layer 181 is in contact with the first main surface 177.
  • the base layer 181 has a base portion 181M and an exposed portion 181L, as shown in FIG. 38.
  • the base layer 181 has a portion that is disposed in an area excluding both ends of the insulating layer 170 in the X-axis direction and the Y-axis direction (i.e., the peripheral portions of the insulating layer 170), a portion that extends from that portion along the first recessed region 171 to one end of the insulating layer 170 in the Y-axis direction, and a portion that extends to the other end.
  • the base portion 181M is a portion of the base layer 181 that is disposed between the insulating layer 170 and the metal layer 182 and serves as a base for the metal layer 182.
  • the base portion 181M is disposed in a region corresponding to the first recessed region 171 of the first main surface 177. That is, the base portion 181M is disposed in a region overlapping the first recessed region 171 in a plan view of the first main surface 177. In this embodiment, the base portion 181M is disposed in a position facing the base portion 191M with the insulating layer 170 interposed therebetween.
  • the exposed portion 181L is a portion of the base layer 181 that is exposed from the metal layer 182. In this embodiment, the base layer 181 has four exposed portions 181L.
  • Two exposed portions 181L are connected to one end of the base portion 181M in the first direction, and the other two exposed portions 181L are connected to the other end of the base portion 181M in the first direction.
  • the exposed portions 181L can be used as electrodes for supplying power to the base layer 181, for example, in a process of forming the metal layer 182 by plating.
  • the base layer 181 in this embodiment may have a multi-layer structure similar to the base layer 81 in embodiment 1.
  • Metal layer 182 is an example of a second metal layer disposed on first main surface 177. Metal layer 182 is disposed in a region of first main surface 177 corresponding to first recessed region 171. The thermal conductivity of metal layer 182 is greater than the thermal conductivity of insulating layer 170. Metal layer 182 is made of, for example, Cu. In this embodiment, metal layer 182 is disposed on base portion 181M of base layer 181. Metal layer 182 is disposed over the entire area of base portion 181M.
  • the solder layer 86 is a conductive layer made of solder that is disposed on the first main surface 177 via the metal layer 182.
  • the solder layer 86 is disposed in an area of the metal layer 182 that corresponds to the first recessed area 171.
  • the base layer 191 is a conductive layer made of metal that covers at least a portion of the first recessed region 171.
  • the base layer 191 has a base portion 191M and an exposed portion 191L, as shown in FIG. 38.
  • the base portion 191M is a portion of the base layer 191 that is arranged between the insulating layer 170 and the metal layer 192 and serves as a base for the metal layer 192.
  • the base layer 191 is in contact with the second main surface 178 or the first recessed region 171.
  • the base portion 191M is arranged in the entire region of the first recessed region 171 except for both ends in the Y-axis direction, and on the second main surface 178 adjacent to these regions.
  • the exposed portion 191L is a portion of the base layer 191 that is exposed from the metal layer 192.
  • the exposed portion 191L is arranged on the second main surface 178.
  • the base layer 191 has four exposed portions 191L. Two exposed portions 191L are connected to one end of the base portion 191M in the first direction, and the other two exposed portions 191L are connected to the other end of the base portion 191M in the first direction.
  • the exposed portions 191L can be used as electrodes for supplying power to the base layer 191, for example, in a process of forming a metal layer 192 by plating.
  • the base layer 191 in this embodiment may have a multi-layer structure, similar to the base layer 91 in embodiment 1.
  • Metal layer 192 is a conductive layer made of metal and disposed on second main surface 178.
  • Metal layer 192 is an example of a first metal layer that covers at least a portion of first recessed region 171. The thermal conductivity of metal layer 192 is greater than that of insulating layer 170.
  • Metal layer 192 is made of, for example, Cu.
  • metal layer 192 covers a portion of second main surface 178 and a portion of first recessed region 171 via base layer 191.
  • Metal layer 192 is disposed on base portion 191M of base layer 191.
  • Metal layer 192 is disposed over the entire area of base portion 191M.
  • Metal layer 192 has a thick film portion 192D disposed opposite first recessed region 171 and a thin film portion 192F disposed opposite second main surface 178.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of metal layer 192 at a position facing first recessed region 171 is greater than the depth of first recessed region 171.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of metal layer 192 at each position facing first recessed region 171 is greater than the depth of first recessed region 171 from second main surface 178 at each position. Therefore, the surface of thick film portion 192D farther from insulating layer 170 (i.e., the interface with intermediate layer 83) is located on the negative side of second main surface 178 in the Z-axis direction.
  • the width W1 of the first recessed region 171 in the second direction is at least twice the maximum thickness T1 of the thick film portion 192D.
  • the maximum thickness of the thick film portion 192D is, for example, at least 60 ⁇ m and at most 250 ⁇ m.
  • the thickness of the thin film portion 192F is, for example, at least 10 ⁇ m and at most 150 ⁇ m.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 101 according to this embodiment will be described.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 101 according to this embodiment differs from the method for manufacturing the semiconductor device 1 according to the first embodiment in the method for manufacturing the submount 107.
  • the method for manufacturing the submount 107 according to this embodiment differs from the method for manufacturing the submount 7 according to embodiment 1 in the insulating layer formation process, base layer formation process, metal layer formation process, planarization process, and solder layer formation process.
  • an insulating layer 170 is formed having a first main surface 177, a second main surface 178 located on the back side of the first main surface 177, and a first recessed region 171 that is recessed relative to the second main surface 178.
  • a base layer 181 is formed on the first main surface 177. Furthermore, in the base layer formation process, a base layer 191 is formed on the second main surface 178. In this embodiment, the base layer 191 is also formed in the first recessed region 171.
  • a metal layer 192 is formed to cover at least a portion of the first recessed region 171 (metal layer formation process).
  • the thickness of the metal layer 192 at the position facing the first recessed region 171 is greater than the depth of the first recessed region 171.
  • the metal layer formation process also forms a metal layer 182 that is disposed on the first main surface 177.
  • the metal layer 182 is disposed in a region of the first main surface 177 that corresponds to the first recessed region 171.
  • the surface of the metal layer 192 is planarized.
  • the solder layer formation process forms a solder layer 86 that is disposed on the first main surface 177 via the metal layer 182.
  • the solder layer 86 is disposed in an area of the metal layer 182 that corresponds to the first recessed area 171.
  • the semiconductor device 101 can be manufactured using a manufacturing method including the steps described above.
  • Submount 107 includes insulating layer 170 having first main surface 177, second main surface 178 located on the back side of first main surface 177, and first recessed region 171 that is a region recessed relative to second main surface 178, and metal layer 192 that covers at least a portion of first recessed region 171.
  • the thickness of metal layer 192 at a position facing first recessed region 171 is greater than the depth of first recessed region 171.
  • the submount 107 according to this embodiment also achieves the same effects as the submount 7 according to embodiment 1. Furthermore, in the submount 107 according to this embodiment, no recessed region is formed on the first main surface 177 side of the insulating layer 170, so when an element is mounted on the first main surface 177 side, the accuracy of the element's position and tilt can be improved.
  • the submount 107 may include a metal layer 182 disposed on the first main surface 177.
  • the metal layer 182 may be disposed in a region of the first main surface 177 corresponding to the first recessed region 171.
  • the submount 107 may include a solder layer 86 disposed on the first main surface 177 via the metal layer 182.
  • the solder layer 86 may be disposed in a region of the metal layer 182 that corresponds to the first recessed region 171.
  • the submount 107 By providing the submount 107 with this solder layer 86, it is possible to mount a device on the submount 107. Furthermore, by arranging the solder layer 86 in an area corresponding to the first recessed area 171, the first recessed area 171 can be used as a heat dissipation path for the bonded device. In the first recessed area 171, the thickness of the insulating layer 170, which has a relatively low thermal conductivity, is small, so the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced.
  • the semiconductor device 101 includes a submount 107 and a semiconductor light-emitting element 10 bonded to a solder layer 86.
  • the semiconductor device 101 according to this embodiment achieves the same effects as the submount 107 described above. Furthermore, in the semiconductor device 101 according to this embodiment, the semiconductor light emitting element 10 is bonded to the insulating layer 170 at a position corresponding to the first recessed region 171. Therefore, the heat dissipation path of the semiconductor light emitting element 10 passes through the first recessed region 171. Therefore, the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced. This makes it possible to suppress a rise in temperature of the semiconductor light emitting element 10.
  • the method for manufacturing the submount 107 includes an insulating layer formation process for forming an insulating layer 170 having a first main surface 177, a second main surface 178 located on the back side of the first main surface 177, and a first recessed region 171 that is a region recessed relative to the second main surface 178, and a metal layer formation process for forming a metal layer 192 that covers at least a portion of the first recessed region 171.
  • the thickness of the metal layer 192 at the position facing the first recessed region 171 is greater than the depth of the first recessed region 171.
  • a metal layer 182 may be formed on the first main surface 177.
  • the metal layer 182 may be disposed in a region of the first main surface 177 that corresponds to the first recessed region 171.
  • the method for manufacturing the submount 107 may include a solder layer formation step of forming a solder layer 86 that is disposed on the first main surface 177 via the metal layer 182.
  • the solder layer 86 may be disposed in a region of the metal layer 182 that corresponds to the first recessed region 171.
  • the submount 107 By providing the submount 107 with this solder layer 86, it is possible to mount a device on the submount 107. Furthermore, by arranging the solder layer 86 in an area corresponding to the first recessed area 171, the first recessed area 171 can be used as a heat dissipation path for the bonded device. In the first recessed area 171, the thickness of the insulating layer 170, which has a relatively low thermal conductivity, is small, so the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced.
  • the manufacturing method for the semiconductor device 101 includes a manufacturing method for the submount 107 and an element bonding process for bonding the semiconductor light emitting element 10 to the solder layer 86.
  • the semiconductor light emitting element 10 is bonded to a position corresponding to the first recessed region 171 of the insulating layer 170. Therefore, the heat dissipation path of the semiconductor light emitting element 10 passes through the first recessed region 171. Therefore, the thermal resistance in the heat dissipation path can be reduced. This makes it possible to suppress a rise in temperature of the semiconductor light emitting element 10.
  • Figures 39 and 40 are a top view and a cross-sectional view, respectively, showing the configuration of a semiconductor device 201 according to this embodiment.
  • Figure 40 shows a cross section perpendicular to the X-axis direction of the semiconductor device 201.
  • the semiconductor device 201 includes a semiconductor light-emitting element 10 and a submount 207 (see Figure 40).
  • the submount 207 according to this embodiment includes an insulating layer 270 and a metal layer 282.
  • the submount 207 further includes an underlayer 281, an intermediate layer 83, a coating layer 84, a barrier layer 85, a solder layer 86, an underlayer 91, a metal layer 92, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • the submount 207 without a mounted element may include a surface layer 87, similar to the submount 7 according to embodiment 1.
  • the insulating layer 270 in this embodiment is an electrically insulating layer having a first main surface 277, a second main surface 278 located on the back side of the first main surface 277, and a first recessed region 271 that is recessed relative to the first main surface 277.
  • the first recessed region 271 in this embodiment has a plurality of first recesses 271r, each of which is a region recessed relative to the first main surface 277.
  • each of the plurality of first recesses 271r is a recess having a cylindrical shape, and as shown in FIG. 39, has a circular shape in a plan view of the first main surface 277.
  • the plurality of first recesses 271r are arranged in a line along the first direction.
  • the width in the second direction of each of the plurality of first recesses 271r may be at least twice the maximum thickness of the metal layer 282 at a position facing the first recessed region 271.
  • the base layer 281 is a conductive layer made of metal and disposed on the first main surface 277.
  • the base layer 281 contacts the first main surface 277 or the first recessed region 271.
  • the base layer 281 has a base portion 281M and an exposed portion 281L, as shown in FIG. 40.
  • the base portion 281M is a portion of the base layer 281 that is disposed between the insulating layer 270 and the metal layer 282 and serves as a base for the metal layer 282.
  • the base portion 281M is disposed in a region corresponding to the first recessed region 271 of the first main surface 277.
  • the base portion 281M is disposed in a region that overlaps the first recessed region 271 when viewed in a plane of the first main surface 277.
  • the base portion 281M is disposed in a position opposite the base portion 91M, with the insulating layer 270 interposed therebetween.
  • the exposed portions 281L are portions of the base layer 281 that are exposed from the metal layer 282.
  • the base layer 281 has four exposed portions 281L. Two exposed portions 281L are connected to one end of the base portion 281M in the first direction, and the other two exposed portions 281L are connected to the other end of the base portion 281M in the first direction.
  • the base layer 281 in this embodiment may have a multi-layer structure similar to the base layer 81 in embodiment 1.
  • Metal layer 282 is a conductive layer made of metal and disposed on first main surface 277.
  • Metal layer 282 is an example of a first metal layer that covers at least a portion of first recessed region 271. The thermal conductivity of metal layer 282 is greater than that of insulating layer 270.
  • Metal layer 282 is made of, for example, Cu.
  • metal layer 282 covers a portion of first main surface 277 and a portion of first recessed region 271 via base layer 281.
  • Metal layer 282 is disposed on base portion 281M of base layer 281.
  • Metal layer 282 is disposed over the entire area of base portion 281M.
  • Metal layer 282 has a thick film portion 282D disposed opposite first recessed region 271 and a thin film portion 282F disposed opposite first main surface 277.
  • the first recessed region 271 includes a plurality of first recesses 271 r, each of which is a region recessed relative to the first main surface 277 .
  • Such a submount 207 also achieves the same effects as the submount 107 according to embodiment 1. Furthermore, by including multiple first recesses 271r spaced apart from one another in the first recessed region 271, it is possible to reduce distortion in the insulating layer 270 compared to when the first recessed region 271 consists of a single continuous recess. Furthermore, when the first recessed region 271 includes multiple first recesses 271r, it is possible to reduce the amount of metal layer 282 disposed in the first recessed region 271.
  • FIG. 41 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device 201a according to Modification 1 of the present embodiment.
  • Figure 42 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device 201b according to Modification 2 of the present embodiment.
  • Figure 43 is a schematic top view showing the configuration of a semiconductor device 201c according to Modification 3 of the present embodiment.
  • the semiconductor device 201a according to Modification 1 of this embodiment includes a submount 207a and a semiconductor light-emitting element 10.
  • the submount 207a according to Modification 1 includes an insulating layer 270a.
  • the insulating layer 270a has a first recessed region 271a that is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the first recessed region 271a according to Modification 1 includes a plurality of first recesses 271ra, each of which is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the plurality of first recesses 271ra may be arranged in a plurality of rows in the first direction. In the example shown in FIG.
  • the plurality of first recesses 271ra are arranged in two rows. Furthermore, the positions of the plurality of first recesses 271ra arranged in two rows in the first direction may differ from each other. Furthermore, the arrangement of the plurality of first recesses 271ra may be a so-called staggered arrangement.
  • the semiconductor device 201b according to Modification 2 of this embodiment includes a submount 207b and a semiconductor light-emitting element 10.
  • the submount 207b according to Modification 2 includes an insulating layer 270b.
  • the insulating layer 270b has a first recessed region 271b that is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the first recessed region 271b according to Modification 2 includes a plurality of first recesses 271rb, each of which is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the plurality of first recesses 271rb are arranged in a line in the first direction. As shown in FIG.
  • the plurality of first recesses 271rb according to Modification 2 are arranged in a region corresponding to the ridge 24R of the semiconductor light-emitting element 10.
  • the plurality of first recesses 271rb according to Modification 2 overlap with the ridge 24R of the semiconductor light-emitting element 10 in a planar view of the first main surface 277.
  • the multiple first recesses 271rb according to Modification 2 are arranged in a region corresponding to the ridge 24R. This reduces the size of the first recessed region 271b, thereby further reducing distortion in the insulating layer 270b.
  • the first recessed region 271b is arranged in a region corresponding to the ridge 24R, which is a region in the semiconductor light emitting element 10 that generates a particularly large amount of heat, deterioration in heat dissipation performance can be suppressed.
  • the multiple first recesses 271rb may be arranged only in the region corresponding to the ridge 24R. This allows the first recessed region 271b to be further reduced. Therefore, distortion in the insulating layer 270b can be further reduced.
  • the semiconductor device 201c according to Modification 3 of this embodiment includes a submount 207c and a semiconductor light emitting element 10.
  • the submount 207c according to Modification 3 includes an insulating layer 270c.
  • the insulating layer 270c has a first recessed region 271c that is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the first recessed region 271c according to Modification 3 includes a plurality of first recesses 271rc, each of which is a region recessed with respect to the first main surface 277.
  • the plurality of first recesses 271rc may be arranged in a plurality of rows in the first direction. In the example shown in FIG. 43, the plurality of first recesses 271rc are arranged in two rows. Furthermore, the plurality of first recesses 271rc are arranged outside the region corresponding to the ridge 24R and along that region.
  • the multiple first recesses 271rc are arranged outside the region corresponding to the ridge 24R. This allows the region of the insulating layer 270c on the first main surface 277 side corresponding to the ridge 24R to be flattened. This therefore increases the accuracy of the position and inclination of the ridge 24R.
  • each first recessed region is recessed relative to the first main surface 277, but it may also be recessed relative to the second main surface 278.
  • a submount according to embodiment 4 will now be described.
  • the submount according to this embodiment differs from the submount 7 according to embodiment 1 mainly in that the insulating layer has a second recessed region in addition to the first recessed region.
  • the submount according to this embodiment will be described, focusing on the differences from the submount 7 according to embodiment 1.
  • Figures 44 and 45 are first and second cross-sectional views, respectively, showing the configuration of a semiconductor device 301 according to this embodiment.
  • Figures 44 and 45 show cross sections perpendicular to the Y-axis direction and the X-axis direction of semiconductor device 301, respectively.
  • the semiconductor device 301 includes a semiconductor light-emitting element 10 and a submount 307.
  • the submount 307 according to this embodiment includes an insulating layer 370 and a metal layer 382.
  • the submount 307 further includes an underlayer 381, an intermediate layer 83, a coating layer 84, a barrier layer 85, a solder layer 86, an underlayer 391, a metal layer 392, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • the submount 307 without a mounted element may include a surface layer 87, similar to the submount 7 according to embodiment 1.
  • the insulating layer 370 is an electrically insulating layer having a first main surface 377, a second main surface 378 located on the reverse side of the first main surface 377, and a first recessed region 371 that is recessed relative to the first main surface 377.
  • the first recessed region 371 has a groove-like shape with a width W1 extending in the first direction.
  • the width W1 of the first recessed region 371 in the second direction may be approximately the same as the width W1 of the first recessed region 71 according to embodiment 1 in the second direction.
  • the insulating layer 370 has a second recessed region 372 that is recessed relative to the second main surface 378.
  • the second recessed region 372 has a groove-like shape with a width W2 extending in the first direction.
  • the second recessed region 372 is disposed in a region corresponding to the first recessed region 371. In other words, in a plan view of the second main surface 378, the second recessed region 372 overlaps the first recessed region 371.
  • the area of the second main surface 378 of the second recessed region 372 in a planar view is larger than the area of the first main surface 377 of the first recessed region 371 in a planar view. Also, as shown in FIG. 44, the width W2 of the second recessed region 372 in the second direction is larger than the width W1 of the first recessed region 371 in the second direction.
  • the thickness of the portion of the insulating layer 370 where the first recessed region 371 and the second recessed region 372 are not formed is 150 ⁇ m or more.
  • the thickness of the portion of the insulating layer 370 where the first recessed region 371 and the second recessed region 372 are not formed may be 200 ⁇ m or less.
  • the thickness T0 of the thinnest portion of the insulating layer 370 between the first recessed region 371 and the second recessed region 372 is less than 150 ⁇ m.
  • the thickness T0 is 50 ⁇ m or more and less than 150 ⁇ m.
  • the thickness T0 may be 50 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m, or 50 ⁇ m or more and less than 75 ⁇ m.
  • the base layer 381 is a conductive layer made of metal and disposed on the first main surface 377.
  • the base layer 381 contacts the first main surface 377 or the first recessed region 371.
  • the base layer 381 has a base portion 381M and an exposed portion 381L, as shown in FIG. 45.
  • the base portion 381M is a portion of the base layer 381 that is disposed between the insulating layer 370 and the metal layer 382 and serves as a base for the metal layer 382.
  • the base portion 381M is disposed in a region corresponding to the first recessed region 371 of the first main surface 377.
  • the base portion 381M is disposed in a region that overlaps the first recessed region 371 in a planar view of the first main surface 377.
  • the base portion 381M is disposed in a position facing the base portion 391M of the base layer 391, with the insulating layer 370 interposed therebetween.
  • the exposed portions 381L are portions of the base layer 381 that are exposed from the metal layer 382.
  • the base layer 381 has four exposed portions 381L. Two exposed portions 381L are connected to one end of the base portion 381M in the first direction, and the other two exposed portions 381L are connected to the other end of the base portion 381M in the first direction.
  • the base layer 381 in this embodiment may have a multi-layer structure similar to the base layer 81 in embodiment 1.
  • Metal layer 382 is a conductive layer made of metal and disposed on first main surface 377.
  • Metal layer 382 is an example of a first metal layer that covers at least a portion of first recessed region 371. The thermal conductivity of metal layer 382 is greater than that of insulating layer 370.
  • Metal layer 382 is made of, for example, Cu.
  • metal layer 382 covers a portion of first main surface 377 and a portion of first recessed region 371 via base layer 381.
  • Metal layer 382 is disposed on base portion 381M of base layer 381.
  • Metal layer 382 is disposed over the entire area of base portion 381M.
  • Metal layer 382 has a thick film portion 382D disposed at a position facing first recessed region 371, and a thin film portion 382F disposed at a position facing first main surface 377.
  • the thickness of metal layer 382 at a position facing first recessed region 371 is greater than the depth of first recessed region 371.
  • the width W1 of the first recessed region 371 in the second direction may be at least twice the maximum thickness T1 of the thick film portion 382D.
  • the maximum thickness T1 of the thick film portion 382D is, for example, at least 60 ⁇ m and at most 250 ⁇ m.
  • the thickness of the thin film portion 382F is, for example, at least 10 ⁇ m and at most 150 ⁇ m.
  • the base layer 391 is a conductive layer made of metal and disposed on the second main surface 378.
  • the base layer 391 contacts the second main surface 378 or the second recessed region 372.
  • the base layer 391 has a base portion 391M and an exposed portion 391L, as shown in FIG. 45.
  • the base portion 391M is a portion of the base layer 391 that is disposed between the insulating layer 370 and the metal layer 392 and serves as a base for the metal layer 392.
  • the base portion 391M is disposed in a region corresponding to the second recessed region 372 of the second main surface 378.
  • the base portion 391M is disposed in a region that overlaps the second recessed region 372 in a planar view of the second main surface 378.
  • the base portion 391M is disposed in a position facing the base portion 381M of the base layer 381, with the insulating layer 370 interposed therebetween.
  • the exposed portions 391L are portions of the base layer 391 that are exposed from the metal layer 392.
  • the base layer 391 has four exposed portions 391L. Two exposed portions 391L are connected to one end of the base portion 391M in the first direction, and the other two exposed portions 391L are connected to the other end of the base portion 391M in the first direction.
  • the base layer 391 in this embodiment may have a multi-layer structure similar to the base layer 91 in embodiment 1.
  • Metal layer 392 is a conductive layer made of metal and disposed on second main surface 378.
  • Metal layer 392 is an example of a second metal layer that covers at least a portion of second recessed region 372.
  • the thermal conductivity of metal layer 392 is greater than that of insulating layer 370.
  • Metal layer 392 is made of, for example, Cu.
  • metal layer 392 covers a portion of second main surface 378 and a portion of second recessed region 372 via base layer 391.
  • Metal layer 392 is disposed on base portion 391M of base layer 391.
  • Metal layer 392 is disposed over the entire area of base portion 391M.
  • Metal layer 392 has a thick film portion 392D disposed at a position facing second recessed region 372 and a thin film portion 392F disposed at a position facing second main surface 378.
  • the thickness of metal layer 392 at a position facing second recessed region 372 is greater than the depth of second recessed region 372.
  • the width W2 of the second recessed region 372 in the second direction may be at least twice the maximum thickness T2 of the thick film portion 392D.
  • the maximum thickness T2 of the thick film portion 392D is, for example, at least 60 ⁇ m and at most 250 ⁇ m.
  • the thickness of the thin film portion 382F is, for example, at least 10 ⁇ m and at most 150 ⁇ m.
  • the method for manufacturing the submount 307 according to this embodiment differs from the method for manufacturing the submount 7 according to embodiment 1 in the insulating layer formation process, the base layer formation process, the metal layer formation process, and the planarization process.
  • an insulating layer 370 is formed having a first main surface 377, a second main surface 378 located on the back side of the first main surface 377, and a first recessed region 371 that is a region recessed relative to the first main surface 377.
  • the insulating layer 370 also has a second recessed region 372 that is a region recessed relative to the second main surface 378.
  • the first recessed region 371 and the second recessed region 372 can be formed in the same manner as the first recessed region 71 according to embodiment 1.
  • a metal layer 382 is formed to cover at least a portion of the first recessed region 371. Furthermore, in the metal layer formation process, a metal layer 392 is formed to cover at least a portion of the second recessed region 372.
  • the surface of metal layer 382 is planarized. Furthermore, in the planarization process, the surface of metal layer 392 may also be planarized.
  • Submount 307 includes metal layer 392 disposed on second main surface 378.
  • Insulating layer 370 has second recessed region 372 that is a region recessed with respect to second main surface 378, and second recessed region 372 is disposed in a region corresponding to first recessed region 371.
  • Metal layer 392 covers at least a portion of second recessed region 372, and the thickness of metal layer 392 at a position facing second recessed region 372 is greater than the depth of second recessed region 372.
  • the submount 307 according to this embodiment also achieves the same effects as the submount 7 according to embodiment 1. Furthermore, in the submount 307 according to this embodiment, recessed regions are formed on both the first main surface 377 side and the second main surface 378 side of the insulating layer 370, which makes it possible to suppress warping of the insulating layer 370 more effectively than when recessed regions are formed only on one main surface side of the insulating layer 370.
  • the submount 307 may include a solder layer 86 disposed on the first main surface 377 via a metal layer 382.
  • the solder layer 86 may be disposed in a region of the metal layer 382 corresponding to the first recessed region 371.
  • the area of the second main surface 378 of the second recessed region 372 in a plan view may be larger than the area of the first main surface 377 of the first recessed region 371 in a plan view.
  • Such a submount 307 allows elements and the like to be bonded to the solder layer 86.
  • heat generated in the elements is conducted while diffusing, so by increasing the area of the second recessed region 372, which is farther from the solder layer 86 than the first recessed region 371, it is possible to reduce the extent to which the path of heat conducted to the first recessed region 371 extends outside the second recessed region 372.
  • the heat dissipation path passing through the first recessed region 371 and the second recessed region 372 has low thermal resistance because the thickness of the insulating layer 370 is small. Therefore, the submount 307 according to this embodiment can further improve heat dissipation performance.
  • the submount 307 may include a solder layer 86 disposed on the first main surface 377 via a metal layer 382.
  • the solder layer 86 is disposed in a region of the metal layer 382 corresponding to the first recessed region 371 and extends in a first direction parallel to the first main surface 377, and the width W2 of the second recessed region 372 in a second direction parallel to the first main surface 377 and perpendicular to the first direction may be greater than the width W1 of the first recessed region 371 in the second direction.
  • Such a submount 307 allows elements and the like to be bonded to the solder layer 86.
  • heat generated in the elements is conducted while diffusing, so by making the width of the second recessed region 372, which is farther from the solder layer 86, wider than the first recessed region 371, it is possible to reduce the extent to which the path of heat conducted to the first recessed region 371 extends outside the second recessed region 372.
  • the heat dissipation path passing through the first recessed region 371 and the second recessed region 372 has low thermal resistance because the thickness of the insulating layer 370 is small. Therefore, the submount 307 according to this embodiment can further improve heat dissipation performance.
  • a metal layer 392 is formed on the second main surface 378.
  • the insulating layer 370 has a second recessed region 372 that is recessed relative to the second main surface 378.
  • the metal layer 392 covers at least a portion of the second recessed region 372.
  • the thickness of the metal layer 392 at the position facing the second recessed region 372 is greater than the depth of the second recessed region 372.
  • the submount according to this embodiment differs from the submount 7 according to embodiment 1 in the configuration of the metal layer.
  • the submount according to this embodiment will be described below, focusing on the differences from the submount 7 according to embodiment 1 and the like.
  • Fig. 46 is a cross-sectional view showing the configuration of a submount 407 according to this embodiment.
  • Fig. 46 shows a cross section of the submount 407 perpendicular to the Y-axis direction.
  • the submount 407 includes an insulating layer 70 and a metal layer 482.
  • the submount 407 also includes an underlayer 81, an intermediate layer 483, a coating layer 484, a barrier layer 485, a solder layer 486, a surface layer 487, an underlayer 91, a metal layer 92, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • Metal layer 482 according to this embodiment has a thick portion 482D and a thin portion 482F.
  • Metal layer 482 differs from metal layer 82 according to embodiment 1 in that it has a recess 482u on its surface. Recess 482u of metal layer 482 is formed in an area corresponding to first recessed region 71.
  • Metal layer 482 corresponds to metal layer 82 according to embodiment 1 before the planarization process is performed.
  • the method for manufacturing submount 407 according to this embodiment differs from the method for manufacturing submount 7 according to embodiment 1 in that it does not include a planarization process.
  • the intermediate layer 483, coating layer 484, barrier layer 485, solder layer 486, and surface layer 487 of this embodiment are layers having the same composition and thickness as the intermediate layer 83, coating layer 84, barrier layer 85, solder layer 86, and surface layer 87 of embodiment 1, respectively.
  • each of these layers has a cross-sectional shape that follows the surface of the metal layer 482.
  • the surface layer 487 has a recess 487u
  • the solder layer 486 has a recess 486u.
  • the metal layer 482 has a recess 482u formed on the surface.
  • the inclined portion 71s of the first recessed region 71 has a planar shape, but the configuration of the inclined portion is not limited to this.
  • Figure 47 is a schematic side view showing the configuration of an insulating layer 570 according to modification 1.
  • the insulating layer 570 shown in Figure 47 has a first recessed region 571.
  • the periphery of the first recessed region 571 has an inclined portion 571s.
  • the inclined portion 571s may have a curved shape. This can prevent damage to the periphery of the first recessed region 571.
  • Figures 48 and 49 are schematic cross-sectional views showing the configuration of semiconductor device 1 according to Modifications 2 and 3, respectively.
  • Figures 48 and 49 show a portion of a cross section perpendicular to the X-axis that passes through semiconductor light-emitting element 10 of semiconductor device 1.
  • the semiconductor devices 1 shown in Figures 48 and 49 differ from the semiconductor device 1 according to embodiment 1 in the positions of the ends of the metal layer 92, etc.
  • the end face 92E closer to the end face 10F of the semiconductor light-emitting element 10 may be located on the more positive side in the Y-axis direction than the end face 82E of the end faces of the metal layer 82 in the first direction closer to the end face 10F of the semiconductor light-emitting element 10.
  • the greatest amount of heat is generated near the end face 10F. Heat generated near the end face 10F of the semiconductor light-emitting element 10 is conducted from the metal layer 82 toward the insulating layer 70, as indicated by the dashed arrow in FIG. 48 .
  • this heat can be diffused in the positive direction in the Y-axis direction in the metal layer 92, as indicated by the dashed arrow in FIG. 48 . Therefore, the heat dissipation performance of the submount 7 can be further improved.
  • FIG. 49 and 50 are schematic top and cross-sectional views, respectively, showing the configuration of a submount 607 according to Modification 3.
  • Figure 50 shows a cross section perpendicular to the Y-axis direction of the submount 607.
  • the submount 607 of this modified example further includes an insulating layer 70, a metal layer 82, a base layer 81, an intermediate layer 83, a coating layer 84, a barrier layer 85, a solder layer 86, a base layer 91, a metal layer 92, an intermediate layer 93, and a coating layer 94.
  • the submount 607 includes a base layer 681, a metal layer 682, an intermediate layer 683, and a coating layer 684.
  • the base layer 681, metal layer 682, intermediate layer 683, and coating layer 684 of this modified example have the same composition and thickness as the base layer 81, metal layer 82, intermediate layer 83, and coating layer 84 of embodiment 1, respectively.
  • the base layer 681 is disposed on the first main surface 77 and is separated from the base layer 81 by a separation region 80i.
  • the metal layer 682 is disposed on the first main surface 77 by the base layer 81 and is separated from the metal layer 82.
  • the intermediate layer 683 is disposed on the first main surface 77 by the base layer 81 and metal layer 682 and is separated from the intermediate layer 83.
  • the coating layer 684 is disposed on the first main surface 77 by the base layer 81, metal layer 682, and intermediate layer 683 and is separated from the coating layer 84.
  • the electrode including the base layer 681, metal layer 682, intermediate layer 683, and coating layer 684 functions as an electrode electrically insulated from the electrode including the base layer 81, metal layer 82, intermediate layer 83, and coating layer 84.
  • This electrode including the metal layer 682, etc. can be used, for example, as a relay electrode.
  • the element included in the semiconductor device is a semiconductor light-emitting element 10, but the configuration of the element is not limited to this.
  • the element included in the semiconductor device may be, for example, any semiconductor element other than a semiconductor light-emitting element.
  • Submounts and other components disclosed herein are particularly useful in semiconductor devices, including high-output semiconductor light-emitting elements, for example.

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Abstract

サブマウント(7)は、第一主面(77)と、第一主面(77)の裏側に位置する第二主面(78)と、第一主面(77)に対して凹んだ領域、又は、第二主面(78)に対して凹んだ領域である第一凹領域(71)とを有する電気絶縁性の絶縁層(70)と、第一凹領域(71)の少なくとも一部を覆う第一金属層(金属層(82))とを備え、第一金属層の第一凹領域(71)に対向する位置における厚さは、第一凹領域(71)の深さより大きい。

Description

サブマウント、半導体装置、サブマウントの製造方法、及び半導体装置の製造方法
 本開示は、サブマウント、半導体装置、サブマウントの製造方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
 従来、半導体発光素子などの素子を搭載するためにサブマウントが用いられている。サブマウントは、素子の実装基台として機能し、かつ、放熱部材としても機能する。半導体発光素子の一例である半導体レーザ素子においては、高出力化が求められている。例えば、半導体レーザ素子において、CW(Continuous Wave)駆動で投入電力を20W以上に増大することが求められている。これに伴い、半導体レーザ素子が搭載されるサブマウントの放熱性能の向上が求められている。
 例えば、特許文献1には、放熱性能を向上できるサブマウントとして、Cuと絶縁性材料とを組み合わせたサブマウントが開示されている。
特開2023-164288号公報
 しかしながら、半導体レーザ素子では、さらなる高出力化が求められており、特許文献1に記載されたサブマウントでも放熱性能が十分ではない。
 本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、放熱性能が高いサブマウントなどを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本開示に係るサブマウントは、第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、前記第一主面に対して凹んだ領域、又は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第一凹領域とを有する電気絶縁性の絶縁層と、前記第一凹領域の少なくとも一部を覆う第一金属層とを備え、前記第一金属層の前記第一凹領域に対向する位置における厚さは、前記第一凹領域の深さより大きい。
 上記目的を達成するために、本開示に係る半導体装置は、前記サブマウントと、前記はんだ層に接合される半導体素子とを備える。
 上記目的を達成するために、本開示に係るサブマウントの製造方法は、第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、前記第一主面に対して凹んだ領域、又は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第一凹領域とを有する絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記第一凹領域の少なくとも一部を覆う第一金属層を形成する金属層形成工程とを含み、前記第一金属層の前記第一凹領域に対向する位置における厚さは、前記第一凹領域の深さより大きい。
 上記目的を達成するために、本開示に係る半導体装置の製造方法は、前記サブマウントの製造方法と、前記はんだ層に半導体発光素子を接合する素子接合工程とを含む。
 本開示によれば、放熱性能が高いサブマウントなどを提供できる。
実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す上面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す下面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す第一の断面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す第二の断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの構成を示す第一の断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの構成を示す第二の断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの下地層の積層構成を示す断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの下地層の積層構成を示す断面図である。 実施の形態1に係る半導体発光素子の構成を示す平面図である。 実施の形態1に係る半導体発光素子の構成を示す断面図である。 実施の形態1に係るはんだ層の半導体発光素子付近におけるSnの分布を示す模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の絶縁層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の絶縁層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の下地層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の下地層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の金属層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の金属層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の平坦化工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の中間層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の中間層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の被覆層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の被覆層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法のバリア層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法のバリア層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法のはんだ層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法のはんだ層形成工程を説明する模式的な断面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の表面層形成工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係るサブマウントの製造方法の分割工程を説明する模式的な上面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の加熱工程を示す模式的な断面図である。 実施の形態1に係る半導体装置の製造方法の当接工程を示す模式的な断面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程において用いられる第一成形体を示す模式的な上面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程において用いられる第一成形体を示す模式的な断面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程において用いられる第二成形体の構成を示す模式的な上面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程の積層工程における第一成形体及び第二成形体を示す模式的な断面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程の焼成工程における第一成形体及び第二成形体を示す模式的な断面図である。 実施の形態1の変形例に係る絶縁層形成工程で形成される絶縁層を示す模式的な断面図である。 実施の形態2に係る半導体装置の構成を示す第一の断面図である。 実施の形態2に係る半導体装置の構成を示す第二の断面図である。 実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す上面図である。 実施の形態3に係る半導体装置の構成を示す断面図である。 実施の形態3の変形例1に係る半導体装置の構成を示す模式的な上面図である。 実施の形態3の変形例2に係る半導体装置の構成を示す模式的な上面図である。 実施の形態3の変形例3に係る半導体装置の構成を示す模式的な上面図である。 実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す第一の断面図である。 実施の形態4に係る半導体装置の構成を示す第二の断面図である。 実施の形態5に係るサブマウントの構成を示す断面図である。 変形例1に係る絶縁層の構成を示す模式的な側面図である。 変形例2に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。 変形例3に係るサブマウントの構成を示す模式的な上面図である。 変形例3に係るサブマウントの構成を示す模式的な断面図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ(工程)及びステップの順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。
 また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
 また、本明細書において、等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、平行、垂直、円、円筒などの要素の形状などを示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。
 (実施の形態1)
 実施の形態1に係る半導体装置などについて説明する。
 [1-1.半導体装置の構成]
 本実施の形態に係るサブマウント、半導体発光素子、及びそれらを備える半導体装置について図1~図4を用いて説明する。図1及び図2は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置1の構成を示す上面図及び下面図である。図3及び図4は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置1の構成を示す第一の断面図及び第二の断面図である。図3には、図1及び図2に示されるIII-III線における半導体装置1の断面が示されている。図4には、図1及び図2に示されるIV-IV線における半導体装置1の断面が示されている。各図には、互いに直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は、右手系の直交座標系である。Y軸方向は、半導体発光素子10が出射する光(レーザ光)の光軸に平行な方向である。Z軸方向は、サブマウント7が備える絶縁層70の第一主面77に垂直な方向である。
 本実施の形態に係る半導体装置1は、図1~図4に示されるように、サブマウント7と、サブマウント7のはんだ層86に接合される半導体発光素子10とを備える。
 サブマウント7は、半導体発光素子10などの素子が実装される基台である。本実施の形態に係るサブマウント7について、図1~図4に加えて、図5~図8を用いて説明する。図5及び図6は、それぞれ、本実施の形態に係るサブマウント7の構成を示す第一の断面図及び第二の断面図である。図5には、図3に示される断面と同じ位置におけるサブマウント7の断面が示されている。図6には、図4に示される断面と同じ位置におけるサブマウント7の断面が示されている。図7及び図8は、それぞれ、本実施の形態に係るサブマウント7の下地層81及び下地層91の積層構成を示す断面図である。図7及び図8には、それぞれ、下地層81及び下地層91の平坦な部分の一部が拡大して示されている。
 本実施の形態に係るサブマウント7は、素子が実装される基台である。本実施の形態では、サブマウント7には、半導体発光素子10が実装される。図3~図6に示されるように、サブマウント7は、絶縁層70と、金属層82とを備える。本実施の形態では、サブマウント7は、下地層81と、中間層83と、被覆層84と、バリア層85と、はんだ層86と、下地層91と、金属層92と、中間層93と、被覆層94とをさらに備える。また、図5及び図6に示されるように、素子が実装されていない状態のサブマウント7は、表面層87を備えてもよい。
 絶縁層70は、第一主面77と、第一主面77の裏側に位置する第二主面78と、第一主面77に対して凹んだ領域、又は、第二主面78に対して凹んだ領域である第一凹領域71とを有する電気絶縁性の層である。本実施の形態では、第一凹領域71は、第一主面77に対して凹んだ領域である。第一凹領域71は、絶縁層70を貫通しない。言い換えると、第一凹領域71の深さは、絶縁層70の第一凹領域71が形成されていない部分の厚さ(つまり、第一主面77と第二主面78との間の距離)より小さい。絶縁層70は、第一主面77と第二主面78とを有する板状の部材である。絶縁層70は、例えば、AlN、SiCなどの電気絶縁材料で形成される。絶縁層70の第一凹領域71が形成されていない部分の厚さは、150μm以上である。絶縁層70の第一凹領域71が形成されていない部分の厚さは、200μm以下であってもよい。本実施の形態においては、第一凹領域71の深さは50μmである。第一凹領域71における絶縁層70の最も薄い部分の厚さT0は、150μm未満である。本実施の形態では、厚さT0は、50μm以上、150μm未満である。厚さT0は、50μm以上、100μm未満であってもよいし、50μm以上、75μm未満であってもよい。
 本実施の形態では、第一凹領域71は、第一主面77に平行な第一方向に延在する幅W1の溝状の形状を有する。第一方向は、各図のY軸方向に平行な方向である。第一凹領域71の幅W1は、第一主面77に平行で、かつ、第一方向に対して垂直な第二方向における第一凹領域71の最大寸法である。幅W1は、例えば、0.4mm程度である。第二方向は、各図のX軸方向に平行な方向である。第一凹領域71の周縁は、図3に示されるように、第一主面77に対して傾斜した傾斜部71sを有する。第一凹領域71は、第一凹領域71の第二方向における両方の端部に傾斜部71sを有する。このため、第一凹領域71の第二方向における幅は、第一主面77に近づくにしたがって大きくなる。本実施の形態では、第一凹領域71の第一方向に垂直な断面は、台形状の形状を有する。
 絶縁層70の第一方向における寸法は、例えば、1.5mm程度であり、第二方向における寸法は、例えば、1.5mm程度である。
 下地層81は、第一凹領域71の少なくとも一部を覆う金属からなる導電層である。本実施の形態では、下地層81は、図6などに示されるように、下地部81Mと、露出部81Lと有する。下地層81は、第一主面77の平面視において、絶縁層70のX軸方向及びY軸方向両端部(つまり、絶縁層70の周縁部)を除く領域に配置される部分と、当該部分から第一凹領域71に沿って絶縁層70のY軸方向の一方端まで延在する部分、及び他方端まで延在する部分とを有する。下地部81Mは、下地層81のうち、絶縁層70と金属層82との間に配置され、金属層82の下地となる部分である。本実施の形態では、下地層81は、第一主面77又は第一凹領域71に接する。下地部81Mは、第一凹領域71のY軸方向両端部を除く全領域と、当該領域に隣接する第一主面77に配置される(図5及び図6など参照)。下地部81Mの第一方向及び第二方向の各々における寸法は、例えば、1.4mm程度である。露出部81Lは、下地層81のうち、金属層82から露出する部分である。露出部81Lは、第一主面77に配置される。本実施の形態では、下地層81は、4個の露出部81Lを有する。2個の露出部81Lは、下地部81Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部81Lは、下地部81Mの第一方向における他方の端部に接続されている。露出部81Lは、例えば、金属層82などをメッキによって形成する工程などにおいて下地層81に電力を供給するための電極として利用できる。
 図7に示されるように、本実施の形態に係る下地層81は、第一層81aと、第二層81bと、第三層81cと、第四層81dとを有する。第一層81aは、第一主面77に配置され、第一主面77及び第一凹領域71に接する、厚さ0.1μmのTi層である。第二層81bは、第一層81aに配置される(つまり、第一主面77に第一層81aを介して配置される)厚さ5μmのCu層である。第三層81cは、第二層81bに配置される(つまり、第一主面77に第一層81a及び第二層81bを介して配置される)厚さ1.0μm以上のNi層である。第四層81dは、第三層81cに配置される(つまり、第一主面77に第一層81a、第二層81b、及び第三層81cを介して配置される)厚さ0.1μm以上のAu層である。
 図3~図6に示される金属層82は、第一主面77に配置される金属からなる導電層である。金属層82は、第一凹領域71の少なくとも一部を覆う第一金属層の一例である。金属層82の熱伝導率は、絶縁層70の熱伝導率より大きい。金属層82は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層82は、下地層81を介して、第一主面77の一部、及び第一凹領域71の一部を覆う。金属層82は、下地層81の下地部81M上に配置される。金属層82は、下地部81Mの全領域上に配置される。金属層82は、第一凹領域71に対向する位置に配置される厚膜部82Dと、第一主面77に対向する位置に配置される薄膜部82Fとを有する。
 金属層82の第一凹領域71に対向する位置における厚さ(Z軸方向における寸法)は、第一凹領域71の深さより大きい。つまり、金属層82の第一凹領域71に対向する各位置における厚さ(Z軸方向における寸法)は、当該各位置における第一凹領域71の第一主面77からの深さより大きい。したがって、厚膜部82Dの絶縁層70から遠い側の表面(つまり、中間層83との界面)は、第一主面77よりZ軸方向正側に位置する。
 本実施の形態では、第二方向における第一凹領域71の幅W1は、厚膜部82Dの最大厚さT1の2倍以上である。厚膜部82Dの最大厚さT1は、例えば、60μm以上、250μm以下である。薄膜部82Fの厚さは、例えば、0μm以上、150μm以下であるが、10μm以上であってもよい。
 中間層83は、金属層82を介して第一主面77に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、中間層83は、下地層81及び金属層82を介して第一主面77に配置される。また、中間層83は、金属層82と被覆層84との間に配置され、金属層82の全領域に配置される。中間層83は、金属層82と被覆層84との間の密着性を高める機能を有してもよい。本実施の形態では、中間層83は、厚さ1μm以上のNi層である。
 被覆層84は、金属層82を介して第一主面77に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、被覆層84は、下地層81、金属層82、及び中間層83を介して第一主面77に配置される。また、被覆層84は、中間層83の全領域に配置される。本実施の形態では、被覆層84は、厚さ0.5μm以上のAu層である。
 バリア層85は、金属層82を介して第一主面77に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、バリア層85は、被覆層84、中間層83、金属層82、及び下地層81を介して第一主面77に配置される。また、バリア層85は、金属層82とはんだ層86との間に配置される。より詳しくは、バリア層85は、被覆層84とはんだ層86との間に配置される。
 図1、図3、及び図5に示されるように、バリア層85は、第一凹領域71に対応する領域に配置される。つまり、図1に示されるように、第一主面77の平面視において、バリア層85は、第一凹領域71に重なる領域に配置され、第一方向に延在する。バリア層85は、金属層82の第一方向における一方端から他方端まで延在する。また、バリア層85の第二方向における寸法は、第一凹領域71の第二方向における幅W1より大きくてもよい。バリア層85の第二方向における寸法は、例えば、0.7mmである。
 バリア層85は、はんだ層86に含まれる金属原子の被覆層84への拡散を抑制する機能を有してもよい。例えば、はんだ層86がSnを含む場合には、バリア層85は、Sn原子のAuからなる被覆層84への拡散を抑制してもよい。本実施の形態では、バリア層85は、厚さ0.25μm以上のPt層である。
 はんだ層86は、金属層82を介して第一主面77に配置されるはんだからなる導電層である。本実施の形態では、はんだ層86は、下地層81、金属層82、中間層83、被覆層84、及びバリア層85を介して第一主面77に配置される。
 図1、図3、及び図5に示されるように、はんだ層86は、金属層82の第一凹領域71に対応する領域に配置される。つまり、図1に示されるように、第一主面77の平面視において、はんだ層86は、第一凹領域71に重なる領域に配置され、第一方向に延在する。はんだ層86は、金属層82の第一方向における一方端から他方端まで延在する(図4など参照)。また、はんだ層86の第二方向における寸法は、第一凹領域71の第二方向における幅W1より大きくてもよい。はんだ層86の第二方向における寸法は、例えば、0.7mmである。つまり、はんだ層86は、バリア層85の全領域に配置される。本実施の形態では、はんだ層86は、厚さ4.0μmのAuSn層である。はんだ層86におけるAuの含有率は、例えば、70±3wt%である。
 図5及び図6に示される表面層87は、金属層82及びはんだ層86を介して第一主面77に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、サブマウント7に半導体発光素子10を接合するために加熱する際に、表面層87は、はんだ層86に拡散し、はんだ層86と一体化される(図3及び図4参照)。表面層87は、例えば、厚さ0.04μmのAu層である。
 下地層91は、第二主面78に配置される金属からなる導電層である。下地層91は、第二主面78に接する。本実施の形態では、下地層91は、図6などに示されるように、下地部91Mと、露出部91Lと有する。下地部91Mは、下地層91のうち、絶縁層70と金属層92との間に配置され、金属層92の下地となる部分である。本実施の形態では、下地部91Mは、第二主面78の第一凹領域71に対応する領域に配置される。つまり、下地部91Mは、第二主面78の平面視において、第一凹領域71に重なる領域に配置される(図5など参照)。下地部91Mの第一方向及び第二方向の各々における寸法は、例えば、1.4mm程度である。本実施の形態では、下地部91Mは、絶縁層70を介して、下地部81Mと対向する位置に配置される。露出部91Lは、下地層91のうち、金属層92から露出する部分である。本実施の形態では、下地層91は、4個の露出部91Lを有する。2個の露出部91Lは、下地部91Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部91Lは、下地部91Mの第一方向における他方の端部に接続されている。露出部91Lは、例えば、金属層92などをメッキによって形成する工程などにおいて下地層91に電力を供給するための電極として利用できる。
 図8に示されるように、本実施の形態に係る下地層91は、第一層91aと、第二層91bと、第三層91cと、第四層91dとを有する。第一層91aは、第二主面78に配置され、第二主面78に接する、厚さ0.1μmのTi層である。第二層91bは、第一層91aに配置される(つまり、第二主面78に第一層91aを介して配置される)厚さ5μmのCu層である。第三層91cは、第二層91bに配置される(つまり、第二主面78に第一層91a及び第二層91bを介して配置される)厚さ1.0μm以上のNi層である。第四層91dは、第三層91cに配置される(つまり、第二主面78に第一層91a、第二層91b、及び第三層91cを介して配置される)厚さ0.1μm以上のAu層である。
 図3~図6に示される金属層92は、第二主面78に配置される金属からなる導電層である。金属層92の熱伝導率は、絶縁層70の熱伝導率より大きい。金属層92は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層92は、下地層91の下地部91M上に配置される。金属層92は、下地部91Mの全領域上に配置される。本実施の形態では、金属層92の厚さは、例えば、50μm以上、150μm以下である。
 中間層93は、金属層92を介して第二主面78に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、中間層93は、下地層91及び金属層92を介して第二主面78に配置される。また、中間層93は、金属層92と被覆層94との間に配置され、金属層92の全領域に配置される。中間層93は、金属層92と被覆層94との間の密着性を高める機能を有してもよい。本実施の形態では、中間層93は、厚さ1μm以上のNi層である。
 被覆層94は、金属層92を介して第二主面78に配置される金属からなる導電層である。本実施の形態では、被覆層94は、下地層91、金属層92、及び中間層93を介して第二主面78に配置される。また、被覆層94は、中間層93の全領域に配置される。本実施の形態では、被覆層94は、厚さ0.5μm以上のAu層である。
 図1~図4に示される半導体発光素子10は、サブマウント7に実装される素子の一例である。半導体発光素子10は、動作時に発熱し、図3に破線矢印で示されるように、サブマウント7において熱が拡散しながら伝導する。本実施の形態に係る半導体発光素子10について、図1~図4、図9及び図10を用いて説明する。図9及び図10は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体発光素子10の構成を示す平面図及び断面図である。図10には、図9のX-X線における半導体発光素子10の断面が示されている。
 図10に示されるように、本実施の形態では、半導体発光素子10は、半導体積層体10Sを備え、半導体積層体10Sの積層方向(つまり、Z軸方向)に垂直な方向の端面10F(図1及び図9参照)から光を出射する。本実施の形態では、半導体発光素子10は、図1及び図9に示されるように、共振器を形成する二つの端面10F及び10Rを有する窒化物半導体レーザ素子である。端面10Fは、レーザ光を出射するフロント端面であり、端面10Rは、端面10Fより反射率が高いリア端面である。本実施の形態では、端面10F及び10Rの反射率は、それぞれ、6%及び98%である。また、半導体発光素子10は、端面10Fと端面10Rとの間に形成された導波路を有する。本実施の形態に係る半導体発光素子10の共振器長(つまり、端面10Fと端面10Rと間の距離)は1000μm程度である。また、半導体発光素子10は、例えば、405nm帯にピーク波長を有する青紫光を出射する。
 図1及び図4に示されるように半導体発光素子10の端面10F側の端部は、はんだ層86の端部から第一方向に突出してもよい。これにより、半導体発光素子10からのレーザ光がはんだ層86によって遮られることを抑制できる。
 図10に示されるように、半導体発光素子10は、基板21と、半導体積層体10Sと、絶縁層30と、密着層32と、コンタクト電極40と、パッド層50と、N側電極60とを備える。
 基板21は、半導体発光素子10の基台となる板状部材である。本実施の形態では、基板21は、N型GaN基板である。
 半導体積層体10Sは、窒化物半導体を含む積層体である。半導体積層体10Sは、積層方向(つまり、各図のZ軸方向)に積層された複数の半導体層を有する。本実施の形態では、半導体積層体10Sは、N側半導体層22と、活性層23と、P側半導体層24と、コンタクト層25とを有する。
 N側半導体層22は、基板21と活性層23との間に配置される第一導電型の第一半導体層の一例である。N側半導体層22は、窒化物半導体を含む。本実施の形態では、N側半導体層22は、活性層23より屈折率が低いN型クラッド層を含む。N側半導体層22は、例えば、N型AlGaN層である。なお、N側半導体層22は、N型クラッド層以外の層を含んでもよい。N側半導体層22は、例えば、バッファ層、光ガイド層などを含んでもよい。
 活性層23は、N側半導体層22とP側半導体層24との間に配置される発光層である。本実施の形態では、活性層23は、窒化物半導体を含み、量子井戸構造を有する。活性層23は、単一の量子井戸を有していてもよいし、複数の量子井戸を有していてもよい。本実施の形態では、活性層23は、InGaNからなる複数のバリア層と、InGaNからなる複数のウェル層とを有する。
 P側半導体層24は、活性層23より基板21から遠い位置に配置される第二導電型の第二半導体層の一例である。P側半導体層24は、窒化物半導体を含む。本実施の形態では、P側半導体層24は、活性層23より屈折率が低いP型クラッド層を含む。P側半導体層24は、例えば、P型AlGaN層である。なお、P側半導体層24は、P型クラッド層以外の層を含んでもよい。P側半導体層24は、例えば、光ガイド層、電子障壁層などを含んでもよい。また、P側半導体層24は、超格子構造を有してもよい。
 P側半導体層24には、リッジ24R及び二つの突出部24Pが形成されている。リッジ24R及び二つの突出部24Pの各々は、P側半導体層24のうち、Z軸方向に突出する部分であり、Y軸方向に延在する。リッジ24Rは、二つの突出部24Pの間に配置される。P側半導体層24には、リッジ24Rに沿って配置され、Y軸方向に延びる二つの溝24Tが形成されている。二つの突出部24Pの各々とリッジ24Rとの間に溝24Tが形成されている。本実施の形態では、リッジ幅(つまり、リッジ24RのX軸方向の寸法)は、30μm程度である。図9における点線は、溝24Tの側面の位置に対応する。
 コンタクト層25は、P側半導体層24より基板21から遠い位置に配置され、コンタクト電極40とオーミック接触する層である。本実施の形態では、コンタクト層25は、P型GaN層である。
 絶縁層30は、半導体積層体10Sとパッド層50との間に配置され、電気的に絶縁性を有する層である。絶縁層30は、リッジ24Rの上面に対応する位置に開口部(又はスリット)を有する。本実施の形態では、絶縁層30は、P側半導体層24の上面のうち、リッジ24Rの上面以外の領域に配置される。なお、絶縁層30は、リッジ24Rの上面の一部に配置されていてもよい。絶縁層30を形成する材料は絶縁材料であれば、特に限定されない。本実施の形態では、絶縁層30は、SiOからなる。
 密着層32は、絶縁層30の上方に配置される層である。密着層32は、絶縁層30とパッド層50との間に配置され、パッド層50と絶縁層30との間の密着性を高める機能を有する。密着層32は、絶縁層30の開口部に対応する位置に開口部(又はスリット)を有する。本実施の形態では、基板21の上面視において、密着層32の開口部の内部に絶縁層30の開口部が配置される。密着層32は、Ti及びCrの少なくとも一方を含んでもよい。密着層32がTiを含み、かつ、絶縁層30が酸化物である場合には、密着層32と絶縁層30との密着性をより一層高めることができる。絶縁層30が酸化物の場合、金属膜からなる密着層32も酸化物を形成しやすい材料であると、強力に結合するからである。本実施の形態では、密着層32は、絶縁層30に配置されるTi膜と、Ti膜を介して絶縁層30に配置されるPt膜とを含む積層構造を有する。
 コンタクト電極40は、半導体積層体10Sに接する電極である。コンタクト電極40は、コンタクト層25と対向し、かつ、コンタクト層25に接する。本実施の形態では、コンタクト電極40は、リッジ24Rに配置される。コンタクト電極40は、例えば、Ag、Ni、Pd、Cr、及びPtの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜であってもよいし、酸化インジウムスズ(ITO;Indium Tin Oxide)、酸化インジウム亜鉛(IZO;Indium Zinc Oxide)、酸化亜鉛(ZnO;Zinc Oxide)、InGaZnO(IGZO)等の透明金属酸化物からなる透明導電膜であってもよい。本実施の形態では、コンタクト電極40は、コンタクト層25に接するPd層と、Pt層を介してコンタクト層25に配置されるPt層とを有する。
 パッド層50は、コンタクト電極40に接する導電層である。パッド層50は、Auを含む。本実施の形態では、パッド層50は、厚さ約4μmのAu層である。パッド層50の詳細構成については、後述する。
 N側電極60は、基板21の半導体積層体10Sが配置される主面の反対側の主面に配置される導電層である。N側電極60は、例えば、Cr、Ti、Ni、Pd及びPtの少なくとも一つで形成された単層膜又は多層膜である。
 本実施の形態に係るパッド層50の詳細構成及び効果について説明する。
 図10に示されるように、パッド層50は、コンタクト領域51と、外部領域52とを有する。
 コンタクト領域51は、パッド層50のうち、パッド層50とコンタクト電極40とが接する領域に積層される領域である。本実施の形態では、半導体積層体10Sとパッド層50との間の領域のうち、半導体積層体10Sとコンタクト領域51との間の領域には、絶縁層30は配置されない。
 サブマウント7に半導体発光素子10が接合される際に、はんだ層86は加熱される。これに伴い、はんだ層86が溶融する。溶融したはんだ層86に半導体発光素子10のパッド層50が押し付けられる。この状態ではんだ層86を冷却することで、はんだ層86が凝固する。これにより、はんだ層86にパッド層50が接合される。以上のような接合工程において、パッド層50の一部と、はんだ層86の一部とが、混ざり合う。はんだ層86のSn原子の一部は、Auからなるパッド層50に拡散する。
 パッド層50は、はんだ層86に接合されることで、大部分がはんだ層86と混ざり合い、はんだ層86の一部となる。
 [1-2.半導体装置の製造方法]
 本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法について説明する。まず、半導体装置1が備えるサブマウント7の製造方法について、図12~図28を用いて説明する。図12、図14、図16、図19、図21、図23、図25、図27、及び図28の各々は、本実施の形態に係るサブマウント7の製造方法の各工程を説明する模式的な上面図である。図13、図15、図17、図18、図20、図22、図24、及び図26の各々は、本実施の形態に係るサブマウント7の製造方法の各工程を説明する模式的な断面図である。図13には、図12に示されるXIII-XIII線における絶縁層70の断面の一部が示されている。図15には、図14に示されるXV-XV線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。図17には、図16に示されるXVII-XVII線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。図18には、図17に示される断面と同じ位置における絶縁層70などの断面が示されている。図20には、図19に示されるXX-XX線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。図22には、図21に示されるXXII-XXII線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。図24には、図23に示されるXXIV-XXIV線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。図26には、図25に示されるXXVI-XXVI線における絶縁層70などの断面の一部が示されている。
 まず、図12及び図13に示されるように、第一主面77と、第一主面77の裏側に位置する第二主面78と、第一主面77に対して凹んだ領域、又は、第二主面78に対して凹んだ領域である第一凹領域71とを有する絶縁層70を形成する(絶縁層形成工程)。本実施の形態では、複数のサブマウント7を同時に形成するために、サブマウント7より大きい寸法の基板状の絶縁層70を準備し、絶縁層70の第一主面77に複数の第一凹領域71を形成する。また、本実施の形態では、第一凹領域71は、第一主面77に対して凹んだ領域である。第一凹領域71は、例えば、機械加工、又はレーザ加工によって形成される。なお、図12においては、一本の第一凹領域71が、複数のサブマウント7において分割して利用されるが、図12に示される各第一凹領域71が分割されていてもよい。例えば、各第一凹領域71の長さを、一つのサブマウント7に対応する長さ毎に分割してもよい。
 続いて、図14及び図15に示されるように、第一主面77に、下地層81を形成する(下地層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77の平面視において、下地層81は、下地部81Mに対応する矩形状の部分と、当該矩形状の部分から、第一凹領域71に沿ってY軸方向に延在する帯状の部分(露出部81Lに対応する部分)とを有する。下地層81は、第一凹領域71にも形成される。また、下地層形成工程において、第二主面78に下地層91を形成する。下地層81及び下地層91は、例えば、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 続いて、図16及び図17に示されるように、第一凹領域71の少なくとも一部を覆う金属層82を形成する(金属層形成工程)。金属層82の第一凹領域71に対向する位置(厚膜部82D)における厚さは、第一凹領域71の深さより大きい。本実施の形態では、金属層82は、下地層81の下地部81Mの全領域に配置される。また、金属層形成工程において、第二主面78に配置される金属層92も形成される。金属層92は、下地層91の下地部91Mの全領域に配置される。金属層82及び金属層92は、例えば、メッキによって形成される。金属層82の表面(絶縁層70から遠い側の端面)には、第一凹領域71の形状に対応する凹部が形成されている。
 続いて、図18に示されるように、金属層82の表面を平坦化する(平坦化工程)。平坦化工程においては、例えば、金属層82の表面を研削することで、金属層82の表面が平坦化される。
 続いて、図19及び図20に示されるように、中間層83を形成する(中間層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77に下地層81及び金属層82を介して中間層83を形成する。中間層83は、金属層82の全領域に配置される。本実施の形態に係る中間層形成工程において、中間層93も形成される。第二主面78に下地層91及び金属層92を介して中間層93を形成する。中間層93は、金属層92の全領域に配置される。中間層83及び中間層93は、例えば、メッキ、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 続いて、図21及び図22に示されるように、被覆層84を形成する(被覆層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77に下地層81、金属層82、及び中間層83を介して被覆層84を形成する。被覆層84は、中間層83の全領域に配置される。本実施の形態に係る被覆層形成工程において、被覆層94も形成される。第二主面78に下地層91、金属層92、及び中間層93を介して被覆層94を形成する。被覆層94は、中間層93の全領域に配置される。被覆層84及び被覆層94は、例えば、メッキ、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 なお、本実施の形態では、中間層形成工程と被覆層形成工程とを個別に行う例を示したが、中間層形成工程と被覆層形成工程とをまとめて行うことも可能である。つまり、マスクを形成した後、各中間層、及び各被覆層を構成する導電膜をスパッタリングなどにより順次形成し、エッチングによって、マスク及びマスク上の導電膜を除去してもよい。
 続いて、図23及び図24に示されるように、バリア層85を形成する(バリア層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77に下地層81、金属層82、中間層83、及び被覆層84を介してバリア層85を形成する。バリア層85は、中間層83及び被覆層84を介して、金属層82の第一凹領域71に対向する領域に配置される。バリア層85は、例えば、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 続いて、図25及び図26に示されるように、金属層82を介して第一主面77に配置されるはんだ層86を形成する(はんだ層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77に下地層81、金属層82、中間層83、被覆層84、及びバリア層85を介してはんだ層86を形成する。はんだ層86は、中間層83、被覆層84、及びバリア層85を介して、金属層82の第一凹領域71に対向する領域に配置される。本実施の形態では、はんだ層86は、バリア層85の全領域に配置される。はんだ層86は、例えば、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 続いて、図27(及び図5)に示されるように、金属層82を介して第一主面77に配置される表面層87を形成する(表面層形成工程)。本実施の形態では、第一主面77に下地層81、金属層82、中間層83、被覆層84、バリア層85、及びはんだ層86を介して表面層87を形成する。表面層87は、はんだ層86の全領域に配置される。表面層87は、例えば、スパッタリング又は電子ビーム蒸着法と、フォトリソグラフィとを用いて形成される。
 また、本実施の形態では、バリア層形成工程、はんだ層形成工程、及び表面層形成工程を個別に行う例を示したが、これらの工程についても中間層形成工程及び被覆層形成工程と同様に、まとめて行うことも可能である。
 続いて、図28に破線で示されるように、絶縁層70を分割する(分割工程)。例えば、図28の破線に沿って絶縁層70をダイシングすることで、絶縁層70を個片化する。
 以上の工程により、サブマウント7を製造できる。
 続いて、半導体装置1の製造方法について、図29及び図30を用いて説明する。図29は、本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法の加熱工程を示す模式的な断面図である。図30は、本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法の当接工程を示す模式的な断面図である。図29及び図30には、図3と同様の位置におけるサブマウント7などの断面が示されている。
 半導体装置1の製造方法において、サブマウント7のはんだ層86に半導体発光素子10を接合する(接合工程)。本実施の形態の接合工程では、まず、図29に示されるように、サブマウント7のはんだ層86を加熱する(加熱工程)。これにより、はんだ層86が溶融される。続いて、図30に示されるように、半導体発光素子10をはんだ層86に当接させる(当接工程)。続いて、はんだ層86を冷却することで、はんだ層86に半導体発光素子10を接合することができる。
 なお、本実施の形態に係る接合工程では、当接工程の前に、加熱工程を行ったが、当接工程の後に加熱工程を行ってもよい。
 以上のような工程により、半導体装置1を製造できる。
 なお、上記絶縁層形成工程では、第一凹領域71を機械加工などにより形成する例を示したが、絶縁層形成工程における第一凹領域71の形成方法は、この例に限定されない。以下、絶縁層形成工程の変形例について、図31~図36を用いて説明する。図31及び図32は、それぞれ、本変形例に係る絶縁層形成工程において用いられる第一成形体75を示す模式的な上面図、及び断面図である。図32には、図31のXXXII-XXXII線における第一成形体75の断面が示されている。図33は、本変形例に係る絶縁層形成工程において用いられる第二成形体76の構成を示す模式的な上面図である。図34は、本変形例に係る絶縁層形成工程の積層工程における第一成形体75及び第二成形体76を示す模式的な断面図である。図35は、本変形例に係る絶縁層形成工程の焼成工程における第一成形体75及び第二成形体76を示す模式的な断面図である。図36は、本変形例に係る絶縁層形成工程で形成される絶縁層70を示す模式的な断面図である。図34~図36には、図32と同様の位置における第一成形体75などの断面が示されている。
 本変形例に係る絶縁層形成工程では、まず、図31及び図32に示される第一成形体75、及び、図33に示される第二成形体76を準備する(成形体準備工程)。第一成形体75及び第二成形体76の各々は、焼成されることで絶縁層70の一部となる部材である。第一成形体75及び第二成形体76は、絶縁層70を構成する顆粒状の原材料を加圧及び成形した部材である。第一成形体75及び第二成形体76には、バインダーが含まれてもよい。図31及び図32に示されるように、第一成形体75は、板状の形状を有し、複数の貫通孔75hが形成されている。図33に示されるように、第二成形体76は、板状の形状を有する。
 続いて、図34に示されるように、第一成形体75と第二成形体76とを積層する(積層工程)。本工程において、第一成形体75と第二成形体76とを、加圧などにより一体化してもよい。本工程により、絶縁層70と同様の形状を有する成形体を形成できる。
 続いて、図35に示されるように、積層された第一成形体75及び第二成形体76を加熱することで焼成する(焼成工程)。これにより、図36に示されるように絶縁層70を製造できる。
 本変形例に係る絶縁層形成工程では、焼成前の成形体において第一凹領域71に対応する形状を設ける。焼成前の成形体は、焼成後の成形体より靭性が高いため、焼成後の成形体より破損しにくい。このため、絶縁層70の最も薄い部分に対応する第二成形体76の厚さを150μm未満にすることができる。
 本変形例に係る絶縁層形成工程では、第一凹領域71の形成のために機械加工などが不要であるため、加工時の絶縁層70が破損すること、及び、加工時に発生したデブリが絶縁層70に残留することを回避できる。
 [1-3.効果など]
 本実施の形態に係るサブマウント7などの効果について説明する。
 本実施の形態に係るサブマウント7は、第一主面77と、第一主面77の裏側に位置する第二主面78と、第一主面77に対して凹んだ領域である第一凹領域71とを有する電気絶縁性の絶縁層70と、第一凹領域71の少なくとも一部を覆う金属層82とを備え、金属層82の第一凹領域71に対向する位置における厚さは、第一凹領域71の深さより大きい。
 このように、本実施の形態に係るサブマウント7の絶縁層70は、第一凹領域71を有し、第一凹領域71の少なくとも一部に金属層82が配置されている。つまり、絶縁層70の一部が、絶縁層70よりも熱伝導率が大きい(つまり、熱抵抗が小さい)金属層82に置き換えられている。したがって、本実施の形態に係るサブマウント7においては、第一凹領域71を有さない絶縁層を有するサブマウントなどと比較して、放熱性能を高めることができる。
 サブマウント7の放熱性能を高めるために、絶縁層70の厚さを低減することが求められる。一方で、AlN、SiCなどの電気絶縁材料で形成される絶縁層70の破損を回避しつつ、安定的に製造及び使用するためには、少なくとも150nm程度の厚さが必要と考えられる。本実施の形態では、絶縁層70に第一凹領域71を形成することで、つまり、絶縁層70の構造的な強度を確保しつつ、絶縁層70の厚さを部分的に150nm未満とすることが可能となる。したがって、第一凹領域71を放熱経路として利用することで、サブマウント7における放熱性能を高めることができる。また、絶縁層70の第一凹領域71の周縁部は、破損しやすい(つまり、割れやすい)が、第一凹領域71を金属層82で覆うことで、第一凹領域71の周縁部の破損を抑制できる。
 本実施の形態に係るサブマウント7は、金属層82を介して第一主面77に配置されるはんだ層86を備え、はんだ層86は、金属層82の、第一凹領域71に対応する領域に配置されてもよい。
 これにより、はんだ層86に半導体発光素子10などの素子を接合することが可能となる。はんだ層86が第一凹領域71に対応する領域に配置されることで、第一凹領域71を接合された素子の放熱経路として利用できる。第一凹領域71においては、比較的熱伝導率が小さい(つまり、熱抵抗が大きい)絶縁層70の厚さが小さいため、放熱経路における熱抵抗を低減できる。ここで、図3などに示されるように、第一主面77に垂直な(第一方向に垂直な)断面視において、第一凹領域71の第一主面77に平行な方向(つまり第二方向)における幅は素子の発熱領域の第一主面77に平行な方向における幅より広くてもよい。発熱領域の幅は、図10に示される半導体発光素子10の例においては、リッジ幅(つまり、リッジ24RのX軸方向における幅)が相当する。半導体発光素子10以外の素子においては、例えば、電流が通過する領域などを発熱領域と定義してもよい。発熱領域の幅よりも第一凹領域71の幅が広い場合には、効率的に第一凹領域71を含む放熱経路を利用できる。さらに、第一主面77に垂直な断面視において、第一凹領域71の第一主面77に平行な方向における幅は素子の第一主面77に平行な方向における幅より広くてもよい。素子の幅よりも第一凹領域71の幅が広い場合には、素子内で広がった熱が、より効率的に第一凹領域71を含む放熱経路を利用できる。
 本実施の形態に係るサブマウント7において、はんだ層86は、第一主面77に平行な第一方向に延在し、第一主面77に平行で、かつ、第一方向に対して垂直な第二方向における第一凹領域71の幅W1は、金属層82の第一凹領域71に対向する位置における最大厚さT1の2倍以上であってもよい。
 このようなサブマウント7のはんだ層86に半導体発光素子10などの素子を接合した場合、素子で発生した熱は、第一主面77に垂直な方向に伝導し、かつ、当該に対する角度が最大45度程度の方向まで拡散する(図3の破線矢印参照)。本実施の形態に係るサブマウント7において、第一凹領域71の幅W1を、金属層82の第一凹領域71に対向する位置における最大厚さT1の2倍以上とすることで、はんだ層86に接合された素子で発生した熱の大部分の放熱経路が第一凹領域71を通る。したがって、放熱経路における熱抵抗を低減できる。
 本実施の形態に係るサブマウント7において、第一凹領域71の周縁は、第一主面77に対して傾斜した傾斜部71sを有してもよい。
 このように第一凹領域71の周縁が傾斜部71sを有することで、第一凹領域71の周縁にステップ状部が形成されることを抑制できる。ステップ状部を含む領域に金属層82を形成する場合、ステップ状部において、金属層82が途切れる場合がある。本実施の形態では、第一凹領域71の周縁が傾斜部71sを有することで、ステップ状部を低減できるため、金属層82などが途切れることを低減できる。
 本実施の形態に係る半導体装置1は、サブマウント7と、はんだ層86に接合される半導体発光素子10とを備える。
 本実施の形態に係る半導体装置1によれば、上述したサブマウント7と同様の効果が奏される。また、本実施の形態に係る半導体装置1では、絶縁層70の第一凹領域71に対応する位置に半導体発光素子10が接合される。このため、半導体発光素子10の放熱経路が第一凹領域71を通る。したがって、放熱経路における熱抵抗を低減できる。これにより、半導体発光素子10の温度上昇を抑制できる。
 本実施の形態に係るサブマウント7の製造方法は、第一主面77と、第一主面77の裏側に位置する第二主面78と、第一主面77に対して凹んだ領域である第一凹領域71とを有する絶縁層70を形成する絶縁層形成工程と、第一凹領域71の少なくとも一部を覆う金属層82を形成する金属層形成工程とを含む。金属層82の第一凹領域71に対向する位置における厚さは、第一凹領域71の深さより大きい。
 これにより、上述したような放熱性能が高いサブマウント7を製造できる。
 本実施の形態に係るサブマウント7の製造方法は、金属層82を介して第一主面77に配置されるはんだ層86を形成するはんだ層形成工程を含んでもよい。はんだ層86は、金属層82の、第一凹領域71に対応する領域に配置されてもよい。
 これにより、半導体発光素子10などの素子を接合することが可能なはんだ層86を有するサブマウント7を製造できる。はんだ層86が第一凹領域71に対応する領域に配置されることで、第一凹領域71を接合された素子の放熱経路として利用できる。第一凹領域71においては、比較的熱伝導率が小さい(つまり、熱抵抗が大きい)絶縁層70の厚さが小さいため、放熱経路における熱抵抗を低減できる。
 本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法は、サブマウント7の製造方法と、はんだ層86に半導体発光素子10を接合する素子接合工程とを含む。
 これにより、上述したサブマウント7の製造方法と同様の効果が奏される。また、本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法では、絶縁層70の第一凹領域71に対応する位置に半導体発光素子10が接合される。このため、半導体発光素子10の放熱経路が第一凹領域71を通る。したがって、放熱経路における熱抵抗を低減できる。これにより、半導体発光素子10の温度上昇を抑制できる。
 (実施の形態2)
 実施の形態2に係るサブマウントなどについて説明する。本実施の形態に係るサブマウントは、主に、第一凹領域が形成される位置において、実施の形態1に係るサブマウント7と相違する。以下、本実施の形態に係るサブマウントなどについて、実施の形態1に係るサブマウント7などとの相違点を中心に説明する。
 [2-1.半導体装置の構成]
 本実施の形態に係る半導体装置の構成について図37及び図38を用いて説明する。図37及び図38は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置101の構成を示す第一の断面図及び第二の断面図である。図37及び図38には、それぞれ、半導体装置101のY軸方向に垂直な断面、及び、X軸方向に垂直な断面が示されている。
 図37及び図38に示されるように、本実施の形態に係る半導体装置101は、半導体発光素子10と、サブマウント107とを備える。本実施の形態に係るサブマウント107は、絶縁層170と、金属層182とを備える。本実施の形態では、サブマウント107は、下地層181と、中間層83と、被覆層84と、バリア層85と、はんだ層86と、下地層191と、金属層192と、中間層93と、被覆層94とをさらに備える。また、素子が実装されていない状態のサブマウント107は、実施の形態1に係るサブマウント7と同様に、表面層87を備えてもよい。
 本実施の形態に係る絶縁層170は、第一主面177と、第一主面177の裏側に位置する第二主面178と、第二主面178に対して凹んだ領域である第一凹領域171とを有する電気絶縁性の層である。第一凹領域171は、第一主面177に平行な第一方向(Y軸方向に平行な方向)に延在する幅W1の溝状の形状を有する。第一凹領域171の形状は、実施の形態1に係る第一凹領域71の形状と同様である。
 下地層181は、第一主面177に配置される金属からなる導電層である。下地層181は、第一主面177に接する。本実施の形態では、下地層181は、図38に示されるように、下地部181Mと、露出部181Lと有する。下地層181は、第一主面177の平面視において、絶縁層170のX軸方向及びY軸方向両端部(つまり、絶縁層170の周縁部)を除く領域に配置される部分と、当該部分から第一凹領域171に沿って絶縁層170のY軸方向の一方端まで延在する部分、及び他方端まで延在する部分とを有する。下地部181Mは、下地層181のうち、絶縁層170と金属層182との間に配置され、金属層182の下地となる部分である。本実施の形態では、下地部181Mは、第一主面177の第一凹領域171に対応する領域に配置される。つまり、下地部181Mは、第一主面177の平面視において、第一凹領域171に重なる領域に配置される。本実施の形態では、下地部181Mは、絶縁層170を介して、下地部191Mと対向する位置に配置される。露出部181Lは、下地層181のうち、金属層182から露出する部分である。本実施の形態では、下地層181は、4個の露出部181Lを有する。2個の露出部181Lは、下地部181Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部181Lは、下地部181Mの第一方向における他方の端部に接続されている。露出部181Lは、例えば、金属層182などをメッキによって形成する工程などにおいて下地層181に電力を供給するための電極として利用できる。
 本実施の形態に係る下地層181は、実施の形態1に係る下地層81と同様に多層構造を有してもよい。
 金属層182は、第一主面177に配置される第二金属層の一例である。金属層182は、第一主面177の、第一凹領域171に対応する領域に配置される。金属層182の熱伝導率は、絶縁層170の熱伝導率より大きい。金属層182は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層182は、下地層181の下地部181M上に配置される。金属層182は、下地部181Mの全領域上に配置される。
 はんだ層86は、金属層182を介して第一主面177に配置されるはんだからなる導電層である。はんだ層86は、金属層182の、第一凹領域171に対応する領域に配置される。
 下地層191は、第一凹領域171の少なくとも一部を覆う金属からなる導電層である。本実施の形態では、下地層191は、図38に示されるように、下地部191Mと、露出部191Lと有する。下地部191Mは、下地層191のうち、絶縁層170と金属層192との間に配置され、金属層192の下地となる部分である。本実施の形態では、下地層191は、第二主面178又は第一凹領域171に接する。下地部191Mは、第一凹領域171のY軸方向両端部を除く全領域と、当該領域に隣接する第二主面178に配置される。露出部191Lは、下地層191のうち、金属層192から露出する部分である。露出部191Lは、第二主面178に配置される。本実施の形態では、下地層191は、4個の露出部191Lを有する。2個の露出部191Lは、下地部191Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部191Lは、下地部191Mの第一方向における他方の端部に接続されている。露出部191Lは、例えば、金属層192などをメッキによって形成する工程などにおいて下地層191に電力を供給するための電極として利用できる。
 本実施の形態に係る下地層191は、実施の形態1に係る下地層91と同様に、多層構造を有してもよい。
 金属層192は、第二主面178に配置される金属からなる導電層である。金属層192は、第一凹領域171の少なくとも一部を覆う第一金属層の一例である。金属層192の熱伝導率は、絶縁層170の熱伝導率より大きい。金属層192は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層192は、下地層191を介して、第二主面178の一部、及び第一凹領域171の一部を覆う。金属層192は、下地層191の下地部191M上に配置される。金属層192は、下地部191Mの全領域上に配置される。金属層192は、第一凹領域171に対向する位置に配置される厚膜部192Dと、第二主面178に対向する位置に配置される薄膜部192Fとを有する。
 金属層192の第一凹領域171に対向する位置における厚さ(Z軸方向における寸法)は、第一凹領域171の深さより大きい。つまり、金属層192の第一凹領域171に対向する各位置における厚さ(Z軸方向における寸法)は、当該各位置における第一凹領域171の第二主面178からの深さより大きい。したがって、厚膜部192Dの絶縁層170から遠い側の表面(つまり、中間層83との界面)は、第二主面178よりZ軸方向負側に位置する。
 本実施の形態では、第二方向における第一凹領域171の幅W1は、厚膜部192Dの最大厚さT1の2倍以上である。厚膜部192Dの最大厚さは、例えば、60μm以上、250μm以下である。薄膜部192Fの厚さは、例えば、10μm以上、150μm以下である。
 [2-2.半導体装置の製造方法]
 本実施の形態に係る半導体装置101の製造方法について説明する。本実施の形態に係る半導体装置101の製造方法は、サブマウント107の製造方法において、実施の形態1に係る半導体装置1の製造方法と相違する。
 本実施の形態に係るサブマウント107の製造方法は、絶縁層形成工程、下地層形成工程、金属層形成工程、平坦化工程、及びはんだ層形成工程において、実施の形態1に係るサブマウント7の製造方法と相違する。
 本実施の形態に係る絶縁層形成工程においては、第一主面177と、第一主面177の裏側に位置する第二主面178と、第二主面178に対して凹んだ領域である第一凹領域171とを有する絶縁層170を形成する。
 本実施の形態に係る下地層形成工程においては、第一主面177に、下地層181を形成する。また、下地層形成工程において、第二主面178に下地層191を形成する。本実施の形態においては、下地層191は、第一凹領域171にも形成される。
 本実施の形態に係る金属層形成工程においては、第一凹領域171の少なくとも一部を覆う金属層192を形成する(金属層形成工程)。金属層192の第一凹領域171に対向する位置における厚さは、第一凹領域171の深さより大きい。また、本実施の形態では、また、金属層形成工程において、第一主面177に配置される金属層182を形成する。金属層182は、第一主面177の、第一凹領域171に対応する領域に配置される。
 本実施の形態に係る平坦化工程においては、金属層192の表面を平坦化する。
 本実施の形態に係るはんだ層形成工程は、金属層182を介して第一主面177に配置されるはんだ層86を形成する。はんだ層86は、金属層182の、第一凹領域171に対応する領域に配置される。
 以上のような工程を含む製造方法により、半導体装置101を製造できる。
 [2-3.効果など]
 本実施の形態に係るサブマウント107は、第一主面177と、第一主面177の裏側に位置する第二主面178と、第二主面178に対して凹んだ領域である第一凹領域171とを有する電気絶縁性の絶縁層170と、第一凹領域171の少なくとも一部を覆う金属層192とを備える。金属層192の第一凹領域171に対向する位置における厚さは、第一凹領域171の深さより大きい。
 本実施の形態に係るサブマウント107によっても、実施の形態1に係るサブマウント7と同様の効果が奏される。また、本実施の形態に係るサブマウント107では、絶縁層170の第一主面177側に凹領域が形成されないため、第一主面177側に素子を実装する場合に、素子の位置及び傾きの精度を高めることができる。
 本実施の形態に係るサブマウント107は、第一主面177に配置される金属層182を備えてもよい。金属層182は、第一主面177の、第一凹領域171に対応する領域に配置されてもよい。
 サブマウント107がこのような金属層182を備えることで、サブマウント107の第一主面177側に素子を実装した場合に金属層182において放熱することが可能となる。
 本実施の形態に係るサブマウント107は、金属層182を介して第一主面177に配置されるはんだ層86を備えてもよい。はんだ層86は、金属層182の、第一凹領域171に対応する領域に配置されてもよい。
 サブマウント107がこのようなはんだ層86を備えることで、サブマウント107に素子を実装できる。また、はんだ層86が第一凹領域171に対応する領域に配置されることで、第一凹領域171を接合された素子の放熱経路として利用できる。第一凹領域171においては、比較的熱伝導率が小さい絶縁層170の厚さが小さいため、放熱経路における熱抵抗を低減できる。
 本実施の形態に係る半導体装置101は、サブマウント107と、はんだ層86に接合される半導体発光素子10とを備える。
 本実施の形態に係る半導体装置101によれば、上述したサブマウント107と同様の効果が奏される。また、本実施の形態に係る半導体装置101では、絶縁層170の第一凹領域171に対応する位置に半導体発光素子10が接合される。このため、半導体発光素子10の放熱経路が第一凹領域171を通る。したがって、放熱経路における熱抵抗を低減できる。これにより、半導体発光素子10の温度上昇を抑制できる。
 本実施の形態に係るサブマウント107の製造方法は、第一主面177と、第一主面177の裏側に位置する第二主面178と、第二主面178に対して凹んだ領域である第一凹領域171とを有する絶縁層170を形成する絶縁層形成工程と、第一凹領域171の少なくとも一部を覆う金属層192を形成する金属層形成工程とを含む。金属層192の第一凹領域171に対向する位置における厚さは、第一凹領域171の深さより大きい。
 これにより、放熱性能が高いサブマウント107を製造できる。
 本実施の形態に係るサブマウント107の製造方法の金属層形成工程において、第一主面177に配置される金属層182を形成してもよい。金属層182は、第一主面177の、第一凹領域171に対応する領域に配置されてもよい。
 サブマウント107がこのような金属層182を備えることで、サブマウント107の第一主面177側に素子を実装した場合に金属層182において放熱することが可能となる。
 本実施の形態に係るサブマウント107の製造方法は、金属層182を介して第一主面177に配置されるはんだ層86を形成するはんだ層形成工程を含んでもよい。はんだ層86は、金属層182の、第一凹領域171に対応する領域に配置されてもよい。
 サブマウント107がこのようなはんだ層86を備えることで、サブマウント107に素子を実装できる。また、はんだ層86が第一凹領域171に対応する領域に配置されることで、第一凹領域171を接合された素子の放熱経路として利用できる。第一凹領域171においては、比較的熱伝導率が小さい絶縁層170の厚さが小さいため、放熱経路における熱抵抗を低減できる。
 本実施の形態に係る半導体装置101の製造方法は、サブマウント107の製造方法と、はんだ層86に半導体発光素子10を接合する素子接合工程とを含む。
 これにより、上述したサブマウント107の製造方法と同様の効果が奏される。また、本実施の形態に係る半導体装置101の製造方法では、絶縁層170の第一凹領域171に対応する位置に半導体発光素子10が接合される。このため、半導体発光素子10の放熱経路が第一凹領域171を通る。したがって、放熱経路における熱抵抗を低減できる。これにより、半導体発光素子10の温度上昇を抑制できる。
 (実施の形態3)
 実施の形態3に係るサブマウントなどについて説明する。本実施の形態に係るサブマウントは、主に、第一凹領域の構成において、実施の形態1に係るサブマウント7と相違する。以下、本実施の形態に係るサブマウントなどについて、実施の形態1に係るサブマウント7などとの相違点を中心に説明する。
 [3-1.半導体装置の構成]
 本実施の形態に係る半導体装置の構成について図39及び図40を用いて説明する。図39及び図40は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置201の構成を示す上面図及び断面図である。図40には、半導体装置201のX軸方向に垂直な断面が示されている。
 図39及び図40に示されるように、本実施の形態に係る半導体装置201は、半導体発光素子10と、サブマウント207(図40参照)とを備える。本実施の形態に係るサブマウント207は、絶縁層270と、金属層282とを備える。本実施の形態では、サブマウント207は、下地層281と、中間層83と、被覆層84と、バリア層85と、はんだ層86と、下地層91と、金属層92と、中間層93と、被覆層94とをさらに備える。また、素子が実装されていない状態のサブマウント207は、実施の形態1に係るサブマウント7と同様に、表面層87を備えてもよい。
 本実施の形態に係る絶縁層270は、第一主面277と、第一主面277の裏側に位置する第二主面278と、第一主面277に対して凹んだ領域である第一凹領域271とを有する電気絶縁性の層である。
 本実施の形態に係る第一凹領域271は、各々が第一主面277に対して凹んだ領域である複数の第一凹部271rを有する。本実施の形態では、複数の第一凹部271rの各々は、円筒状の形状を有する凹部であり、図39に示されるように、第一主面277の平面視において、円状の形状を有する。複数の第一凹部271rは、第一方向に沿って一列に配列されている。複数の第一凹部271rの各々は、第二方向における幅は、金属層282の第一凹領域271に対向する位置における最大厚さの2倍以上であってもよい。
 下地層281は、第一主面277に配置される金属からなる導電層である。下地層281は、第一主面277又は第一凹領域271に接する。本実施の形態では、下地層281は、図40に示されるように、下地部281Mと、露出部281Lと有する。下地部281Mは、下地層281のうち、絶縁層270と金属層282との間に配置され、金属層282の下地となる部分である。本実施の形態では、下地部281Mは、第一主面277の第一凹領域271に対応する領域に配置される。つまり、下地部281Mは、第一主面277の平面視において、第一凹領域271に重なる領域に配置される。本実施の形態では、下地部281Mは、絶縁層270を介して、下地部91Mと対向する位置に配置される。図39及び図40に示されるように、露出部281Lは、下地層281のうち、金属層282から露出する部分である。本実施の形態では、下地層281は、4個の露出部281Lを有する。2個の露出部281Lは、下地部281Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部281Lは、下地部281Mの第一方向における他方の端部に接続されている。
 本実施の形態に係る下地層281は、実施の形態1に係る下地層81と同様に多層構造を有してもよい。
 金属層282は、第一主面277に配置される金属からなる導電層である。金属層282は、第一凹領域271の少なくとも一部を覆う第一金属層の一例である。金属層282の熱伝導率は、絶縁層270の熱伝導率より大きい。金属層282は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層282は、下地層281を介して、第一主面277の一部、及び第一凹領域271の一部を覆う。金属層282は、下地層281の下地部281M上に配置される。金属層282は、下地部281Mの全領域上に配置される。金属層282は、第一凹領域271に対向する位置に配置される厚膜部282Dと、第一主面277に対向する位置に配置される薄膜部282Fとを有する。
 [3-2.効果など]
 本実施の形態に係るサブマウント207において、第一凹領域271は、各々が、第一主面277に対して凹んだ領域である複数の第一凹部271rを含む。
 このようなサブマウント207によっても、実施の形態1に係るサブマウント107と同様の効果が奏される。さらに、第一凹領域271が互いに離隔された複数の第一凹部271rを含むことで、第一凹領域271が、連続した一つの凹部からなる場合より、絶縁層270における歪を低減することが可能となる。また、第一凹領域271が、複数の第一凹部271rを含む場合には、第一凹領域271に配置される金属層282の量を削減することが可能となる。
 [3-3.変形例]
 本実施の形態に係る第一凹領域271の変形例1~3について図41~図43を用いて説明する。図41は、本実施の形態の変形例1に係る半導体装置201aの構成を示す模式的な上面図である。図42は、本実施の形態の変形例2に係る半導体装置201bの構成を示す模式的な上面図である。図43は、本実施の形態の変形例3に係る半導体装置201cの構成を示す模式的な上面図である。
 本実施の形態の変形例1に係る半導体装置201aは、図41に示されるように、サブマウント207aと、半導体発光素子10とを備える。変形例1に係るサブマウント207aは、絶縁層270aを備える。絶縁層270aは、第一主面277に対して凹んだ領域である第一凹領域271aを有する。変形例1に係る第一凹領域271aは、各々が第一主面277に対して凹んだ領域である複数の第一凹部271raを含む。複数の第一凹部271raは、第一方向に複数列に配列されていてもよい。図41に示される例では、複数の第一凹部271raは、二列に配列されている。また、複数の第一凹部271raは、二列に配列された複数の第一凹部271raの第一方向における位置が互いに異なっていてもよい。また、複数の第一凹部271raの配置は、いわゆる千鳥配置であってもよい。
 このような構成を有する変形例1に係るサブマウント207a及び半導体装置201aによっても、本実施の形態に係るサブマウント207及び半導体装置201と同様の効果が奏される。
 本実施の形態の変形例2に係る半導体装置201bは、図42に示されるように、サブマウント207bと、半導体発光素子10とを備える。変形例2に係るサブマウント207bは、絶縁層270bを備える。絶縁層270bは、第一主面277に対して凹んだ領域である第一凹領域271bを有する。変形例2に係る第一凹領域271bは、各々が第一主面277に対して凹んだ領域である複数の第一凹部271rbを含む。複数の第一凹部271rbは、第一方向に一列に配列されている。図42に示されるように、変形例2に係る複数の第一凹部271rbは、半導体発光素子10のリッジ24Rに対応する領域に配置される。つまり、変形例2に係る複数の第一凹部271rbは、第一主面277の平面視において、半導体発光素子10のリッジ24Rと重なる。
 このような構成を有する変形例2に係るサブマウント207b及び半導体装置201bによっても、本実施の形態に係るサブマウント207及び半導体装置201と同様の効果が奏される。さらに、変形例2に係る複数の第一凹部271rbは、リッジ24Rに対応する領域に配置される。これにより、第一凹領域271bを縮小することで絶縁層270bの歪をより一層低減できる。さらに、第一凹領域271bは、半導体発光素子10における発熱量が特に多い領域であるリッジ24Rに対応する領域に第一凹領域271bが配置されるため、放熱性能の低下を抑制できる。また、複数の第一凹部271rbは、リッジ24Rに対応する領域のみに配置されてもよい。これにより、第一凹領域271bをより一層縮小できる。したがって、絶縁層270bの歪をより一層低減できる。
 本実施の形態の変形例3に係る半導体装置201cは、図43に示されるように、サブマウント207cと、半導体発光素子10とを備える。変形例3に係るサブマウント207cは、絶縁層270cを備える。絶縁層270cは、第一主面277に対して凹んだ領域である第一凹領域271cを有する。変形例3に係る第一凹領域271cは、各々が第一主面277に対して凹んだ領域である複数の第一凹部271rcを含む。複数の第一凹部271rcは、第一方向に複数列に配列されていてもよい。図43に示される例では、複数の第一凹部271rcは、二列に配列されている。また、複数の第一凹部271rcは、リッジ24Rに対応する領域の外側に当該領域に沿って配置されている。
 このような構成を有する変形例3に係るサブマウント207c及び半導体装置201cによっても、本実施の形態に係るサブマウント207及び半導体装置201と同様の効果が奏される。さらに、変形例3に係る複数の第一凹部271rcは、半導体発光素子10における発熱量が特に多い領域であるリッジ24Rに対応する領域に沿って配置されるため、サブマウント207cの放熱性能を高めることができる。
 また、複数の第一凹部271rcは、リッジ24Rに対応する領域の外側に配置される。これにより、リッジ24Rに対応する絶縁層270cの第一主面277側の領域を平坦化できる。したがって、リッジ24Rの位置及び傾きの精度を高めることができる。
 また、本実施の形態、及びその変形例に係る各サブマウントにおいては、各第一凹領域は、第一主面277に対して凹んだ領域であったが、第二主面278に対して凹んだ領域であってもよい。
 (実施の形態4)
 実施の形態4に係るサブマウントなどについて説明する。本実施の形態に係るサブマウントは、主に、絶縁層が第一凹領域に加えて第二凹領域を有する点において、実施の形態1に係るサブマウント7と相違する。以下、本実施の形態に係るサブマウントなどについて、実施の形態1に係るサブマウント7などとの相違点を中心に説明する。
 [4-1.半導体装置の構成]
 本実施の形態に係る半導体装置の構成について図44及び図45を用いて説明する。図44及び図45は、それぞれ、本実施の形態に係る半導体装置301の構成を示す第一の断面図及び第二の断面図である。図44及び図45には、それぞれ、半導体装置301のY軸方向に垂直な断面、及び、X軸方向に垂直な断面が示されている。
 図44及び図45に示されるように、本実施の形態に係る半導体装置301は、半導体発光素子10と、サブマウント307とを備える。本実施の形態に係るサブマウント307は、絶縁層370と、金属層382とを備える。本実施の形態では、サブマウント307は、下地層381と、中間層83と、被覆層84と、バリア層85と、はんだ層86と、下地層391と、金属層392と、中間層93と、被覆層94とをさらに備える。また、素子が実装されていない状態のサブマウント307は、実施の形態1に係るサブマウント7と同様に、表面層87を備えてもよい。
 本実施の形態に係る絶縁層370は、第一主面377と、第一主面377の裏側に位置する第二主面378と、第一主面377に対して凹んだ領域である第一凹領域371とを有する電気絶縁性の層である。本実施の形態では、第一凹領域371は、第一方向に延在する幅W1の溝状の形状を有する。第一凹領域371の第二方向における幅W1は、実施の形態1に係る第一凹領域71の第二方向における幅W1と同程度であってもよい。絶縁層370は、第二主面378に対して凹んだ領域である第二凹領域372を有する。本実施の形態では、第二凹領域372は、第一方向に延在する幅W2の溝状の形状を有する。第二凹領域372は、第一凹領域371に対応する領域に配置される。つまり、第二主面378の平面視において、第二凹領域372は、第一凹領域371に重なる。
 第二凹領域372の第二主面378の平面視における面積は、第一凹領域371の第一主面377の平面視における面積より大きい。また、図44に示されるように、第二方向における第二凹領域372の幅W2は、第一凹領域371の第二方向における幅W1より大きい。
 絶縁層370の第一凹領域371及び第二凹領域372が形成されていない部分の厚さは、150μm以上である。絶縁層370の第一凹領域371及び第二凹領域372が形成されていない部分の厚さは、200μm以下であってもよい。第一凹領域371と第二凹領域372との間における絶縁層370の最も薄い部分の厚さT0は、150μm未満である。本実施の形態では、厚さT0は、50μm以上、150μm未満である。厚さT0は、50μm以上、100μm未満であってもよいし、50μm以上、75μm未満であってもよい。
 下地層381は、第一主面377に配置される金属からなる導電層である。下地層381は、第一主面377又は第一凹領域371に接する。本実施の形態では、下地層381は、図45に示されるように、下地部381Mと、露出部381Lと有する。下地部381Mは、下地層381のうち、絶縁層370と金属層382との間に配置され、金属層382の下地となる部分である。本実施の形態では、下地部381Mは、第一主面377の第一凹領域371に対応する領域に配置される。つまり、下地部381Mは、第一主面377の平面視において、第一凹領域371に重なる領域に配置される。本実施の形態では、下地部381Mは、絶縁層370を介して、下地層391の下地部391Mと対向する位置に配置される。露出部381Lは、下地層381のうち、金属層382から露出する部分である。本実施の形態では、下地層381は、4個の露出部381Lを有する。2個の露出部381Lは、下地部381Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部381Lは、下地部381Mの第一方向における他方の端部に接続されている。
 本実施の形態に係る下地層381は、実施の形態1に係る下地層81と同様に多層構造を有してもよい。
 金属層382は、第一主面377に配置される金属からなる導電層である。金属層382は、第一凹領域371の少なくとも一部を覆う第一金属層の一例である。金属層382の熱伝導率は、絶縁層370の熱伝導率より大きい。金属層382は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層382は、下地層381を介して、第一主面377の一部、及び第一凹領域371の一部を覆う。金属層382は、下地層381の下地部381M上に配置される。金属層382は、下地部381Mの全領域上に配置される。金属層382は、第一凹領域371に対向する位置に配置される厚膜部382Dと、第一主面377に対向する位置に配置される薄膜部382Fとを有する。金属層282の第一凹領域371に対向する位置における厚さは、第一凹領域371の深さより大きい。
 また、第二方向における第一凹領域371の幅W1は、厚膜部382Dの最大厚さT1の2倍以上であってもよい。厚膜部382Dの最大厚さT1は、例えば、60μm以上、250μm以下である。薄膜部382Fの厚さは、例えば、10μm以上、150μm以下である。
 下地層391は、第二主面378に配置される金属からなる導電層である。下地層391は、第二主面378又は第二凹領域372に接する。本実施の形態では、下地層391は、図45に示されるように、下地部391Mと、露出部391Lと有する。下地部391Mは、下地層391のうち、絶縁層370と金属層392との間に配置され、金属層392の下地となる部分である。本実施の形態では、下地部391Mは、第二主面378の第二凹領域372に対応する領域に配置される。つまり、下地部391Mは、第二主面378の平面視において、第二凹領域372に重なる領域に配置される。本実施の形態では、下地部391Mは、絶縁層370を介して、下地層381の下地部381Mと対向する位置に配置される。露出部391Lは、下地層391のうち、金属層392から露出する部分である。本実施の形態では、下地層391は、4個の露出部391Lを有する。2個の露出部391Lは、下地部391Mの第一方向における一方の端部に接続されており、他の2個の露出部391Lは、下地部391Mの第一方向における他方の端部に接続されている。
 本実施の形態に係る下地層391は、実施の形態1に係る下地層91と同様に多層構造を有してもよい。
 金属層392は、第二主面378に配置される金属からなる導電層である。金属層392は、第二凹領域372の少なくとも一部を覆う第二金属層の一例である。金属層392の熱伝導率は、絶縁層370の熱伝導率より大きい。金属層392は、例えば、Cuからなる。本実施の形態では、金属層392は、下地層391を介して、第二主面378の一部、及び第二凹領域372の一部を覆う。金属層392は、下地層391の下地部391M上に配置される。金属層392は、下地部391Mの全領域上に配置される。金属層392は、第二凹領域372に対向する位置に配置される厚膜部392Dと、第二主面378に対向する位置に配置される薄膜部392Fとを有する。金属層392の第二凹領域372に対向する位置における厚さは、第二凹領域372の深さより大きい。
 また、第二方向における第二凹領域372の幅W2は、厚膜部392Dの最大厚さT2の2倍以上であってもよい。厚膜部392Dの最大厚さT2は、例えば、60μm以上、250μm以下である。薄膜部382Fの厚さは、例えば、10μm以上、150μm以下である。
 [4-2.半導体装置の製造方法]
 本実施の形態に係る半導体装置301の製造方法について説明する。本実施の形態に係る半導体装置301の製造方法は、サブマウント307の製造方法において、実施の形態1に係る半導体装置1の製造方法と相違する。
 本実施の形態に係るサブマウント307の製造方法は、絶縁層形成工程、下地層形成工程、金属層形成工程、及び平坦化工程において、実施の形態1に係るサブマウント7の製造方法と相違する。
 本実施の形態に係る絶縁層形成工程においては、第一主面377と、第一主面377の裏側に位置する第二主面378と、第一主面377に対して凹んだ領域である第一凹領域371とを有する絶縁層370を形成する。本実施の形態では、絶縁層370は、第二主面378に対して凹んだ領域である第二凹領域372を有する。第一凹領域371及び第二凹領域372は、実施の形態1に係る第一凹領域71と同様に形成できる。
 本実施の形態に係る金属層形成工程において、第一凹領域371の少なくとも一部を覆う金属層382を形成する。さらに、金属層形成工程において、第二凹領域372の少なくとも一部を覆う金属層392を形成する。
 本実施の形態に係る平坦化工程においては、金属層382の表面を平坦化する。また、平坦化工程において、金属層392の表面を平坦化してもよい。
 [4-3.効果など]
 本実施の形態に係るサブマウント307は、第二主面378に配置される金属層392を備える。絶縁層370は、第二主面378に対して凹んだ領域である第二凹領域372を有し、第二凹領域372は、第一凹領域371に対応する領域に配置される。金属層392は、第二凹領域372の少なくとも一部を覆い、金属層392の第二凹領域372に対向する位置における厚さは、第二凹領域372の深さより大きい。
 本実施の形態に係るサブマウント307によっても、実施の形態1に係るサブマウント7と同様の効果が奏される。さらに、本実施の形態に係るサブマウント307では、絶縁層370の第一主面377側及び第二主面378側の両方に凹領域が形成されるため、絶縁層370の一方の主面側だけに凹領域が形成される場合より、絶縁層370の反りを抑制できる。
 本実施の形態に係るサブマウント307は、金属層382を介して第一主面377に配置されるはんだ層86を備えてもよい。はんだ層86は、金属層382の、第一凹領域371に対応する領域に配置されてもよい。第二凹領域372の第二主面378の平面視における面積は、第一凹領域371の第一主面377の平面視における面積より大きくてもよい。
 このようなサブマウント307により、はんだ層86に素子などを接合できる。上述したとおり、素子で発生した熱は、拡散しながら伝導するため、第一凹領域371より、はんだ層86から遠い第二凹領域372の面積を大きくすることで、第一凹領域371に伝導する熱の経路が第二凹領域372の外側にはみ出すことを低減できる。ここで、第一凹領域371及び第二凹領域372を通る放熱経路では、絶縁層370の厚さが小さいため、熱抵抗が低い。したがって、本実施の形態に係るサブマウント307によれば、放熱性能をさらに高めることができる。
 本実施の形態に係るサブマウント307は、金属層382を介して第一主面377に配置されるはんだ層86を備えてもよい。はんだ層86は、金属層382の、第一凹領域371に対応する領域に配置され、かつ、第一主面377に平行な第一方向に延在し、第一主面377に平行で、かつ、第一方向に対して垂直な第二方向における第二凹領域372の幅W2は、第一凹領域371の第二方向における幅W1より大きくてもよい。
 このようなサブマウント307により、はんだ層86に素子などを接合できる。上述したとおり、素子で発生した熱は、拡散しながら伝導するため、第一凹領域371より、はんだ層86から遠い第二凹領域372の幅を大きくすることで、第一凹領域371に伝導する熱の経路が第二凹領域372の外側にはみ出すことを低減できる。ここで第一凹領域371及び第二凹領域372を通る放熱経路では、絶縁層370の厚さが小さいため、熱抵抗が低い。したがって、本実施の形態に係るサブマウント307によれば、放熱性能をさらに高めることができる。
 本実施の形態に係るサブマウント307の製造方法の金属層形成工程において、第二主面378に配置される金属層392を形成する。絶縁層370は、第二主面378に対して凹んだ領域である第二凹領域372を有する。金属層392は、第二凹領域372の少なくとも一部を覆う。金属層392の第二凹領域372に対向する位置における厚さは、第二凹領域372の深さより大きい。
 これにより、上述した本実施の形態に係るサブマウント307と同様の効果が奏される。
 (実施の形態5)
 実施の形態5に係るサブマウントについて説明する。本実施の形態に係るサブマウントは、金属層の構成において、実施の形態1に係るサブマウント7と相違する。以下、本実施の形態に係るサブマウントについて、実施の形態1に係るサブマウント7などとの相違点を中心に説明する。
 [5-1.サブマウントの構成]
 本実施の形態に係る半導体装置の構成について図46を用いて説明する。図46は、本実施の形態に係るサブマウント407の構成を示す断面図である。図46には、サブマウント407のY軸方向に垂直な断面が示されている。
 本実施の形態に係るサブマウント407は、絶縁層70と、金属層482とを備える。本実施の形態では、サブマウント407は、下地層81と、中間層483と、被覆層484と、バリア層485と、はんだ層486と、表面層487と、下地層91と、金属層92と、中間層93と、被覆層94とを備える。
 本実施の形態に係る金属層482は、厚膜部482Dと薄膜部482Fとを有する。金属層482は、表面に凹部482uを有する点において、実施の形態1に係る金属層82と相違する。金属層482の凹部482uは、第一凹領域71に対応する領域に形成されている。金属層482は、実施の形態1の、平坦化工程を行う前の金属層82に相当する。つまり、本実施の形態に係るサブマウント407の製造方法は、平坦化工程を有さない点において、実施の形態1に係るサブマウント7の製造方法と相違する。
 本実施の形態に係る中間層483、被覆層484、バリア層485、はんだ層486、及び表面層487は、それぞれ、実施の形態1に係る中間層83、被覆層84、バリア層85、はんだ層86、及び表面層87と同様の組成及び厚さを有する層である。本実施の形態では、これらの各層は、金属層482の表面に沿った断面形状を有する。例えば、表面層487は、凹部487uを有し、はんだ層486は、凹部486uを有する。
 [5-2.効果]
 本実施の形態に係るサブマウント407において、金属層482は、表面に形成された凹部482uを有する。
 これにより、凹部482uが有する金属層482と、表面が平坦な金属層92とに基づいて、サブマウント407の第一主面77側と第二主面78側とを識別することができる。したがって、サブマウント407の素子が実装される側の面を容易に識別することができる。
 (変形例など)
 以上、本開示に係るサブマウントなどについて、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
 例えば、実施の形態1では、第一凹領域71の傾斜部71sは、平面状の形状を有したが、傾斜部の構成はこれに限定されない。傾斜部の変形例について、図47を用いて説明する。図47は、変形例1に係る絶縁層570の構成を示す模式的な側面図である。図47に示される絶縁層570は、第一凹領域571を有する。第一凹領域571の周縁は、傾斜部571sを有する。図47に示されるように、傾斜部571sは、曲面状の形状を有してもよい。これにより、第一凹領域571の周縁の破損を抑制できる。
 また、上記各実施の形態及び変形例においては、第一主面に配置される金属層と第二主面に配置される金属層とが対応する位置に配置されたが、各金属層の構成はこれに限定されない。各金属層の構成の変形例について、図48及び図49を用いて説明する。図48及び図49は、それぞれ、変形例2及び変形例3に係る半導体装置1の構成を示す模式的な断面図である。図48及び図49には、半導体装置1の半導体発光素子10を通り、X軸に垂直な断面の一部が示されている。
 図48及び図49に示される各半導体装置1は、金属層92などの端部の位置において、実施の形態1に係る半導体装置1と相違する。
 図48に示されるように、金属層92の第一方向における端面のうち、半導体発光素子10の端面10Fに近い側の端面92Eは、金属層82の第一方向における端面のうち、半導体発光素子10の端面10Fに近い側の端面82Eより、Y軸方向正側に位置してもよい。半導体発光素子10においては、端面10F付近における発熱が最も多い。半導体発光素子10の端面10F付近において発生した熱は、図48の破線矢印で示されるように金属層82から絶縁層70に向かって伝導する。本変形例では、この熱が、図48に破線矢印で示されるように、金属層92においてY軸方向正向きに拡散できる。したがって、サブマウント7における放熱性能をさらに高めることができる。
 また、上記各実施の形態及び変形例に係る各サブマウントにおいては、第一主面側に、金属層を含む一体化された一つの電極だけが形成されたが、電極構成はこれに限定されない。電極構成の変形例について図49及び図50を用いて、説明する。図49及び図50は、それぞれ、変形例3に係るサブマウント607の構成を示す模式的な上面図及び断面図である。図50には、サブマウント607のY軸方向に垂直な断面が示されている。
 図49及び図50に示されるように、本変形例に係るサブマウント607は、実施の形態1に係るサブマウント7と同様に、絶縁層70と、金属層82と、下地層81と、中間層83と、被覆層84と、バリア層85と、はんだ層86と、下地層91と、金属層92と、中間層93と、被覆層94とをさらに備える。さらに、サブマウント607は、下地層681と、金属層682と、中間層683と、被覆層684とを備える。
 本変形例に係る下地層681、金属層682、中間層683、及び被覆層684は、それぞれ、実施の形態1に係る下地層81、金属層82、中間層83、及び被覆層84と同様の組成及び厚さを有する。下地層681は、第一主面77に配置され、離隔領域80iを介して、下地層81から離隔して配置されている。金属層682は、下地層81を介して第一主面77に配置され、金属層82から離隔されている。中間層683は、下地層81及び金属層682を介して第一主面77に配置され、中間層83から離隔されている。被覆層684は、下地層81、金属層682、及び中間層683を介して第一主面77に配置され、被覆層84から離隔されている。
 以上のように、下地層681、金属層682、中間層683、及び被覆層684を含む電極は、下地層81、金属層82、中間層83、及び被覆層84を含む電極から電気的に絶縁された電極として機能する。この金属層682などを含む電極は、例えば、中継用の電極として利用できる。
 また、上記各実施の形態においては、半導体装置が備える素子は、半導体発光素子10であったが、素子の構成は、これに限定されない。半導体装置が備える素子は、例えば、半導体発光素子以外の任意の半導体素子であってもよい。
 また、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
 本開示に係るサブマウントなどは、例えば、高出力の半導体発光素子を含む半導体装置などにおいて特に利用可能である。
 1、101、201、201a、201b、201c、301 半導体装置
 7、107、207、207a、207b、207c、307、407、607 サブマウント
 10 半導体発光素子
 10F、10R 端面
 10S 半導体積層体
 21 基板
 22 N側半導体層
 23 活性層
 24 P側半導体層
 24P 突出部
 24R リッジ
 24T 溝
 25 コンタクト層
 30 絶縁層
 32 密着層
 40 コンタクト電極
 50 パッド層
 51 コンタクト領域
 52 外部領域
 60 N側電極
 70、170、270、270a、270b、270c、370、570 絶縁層
 71、171、271、271a、271b、271c、371、571 第一凹領域
 71s、571s 傾斜部
 75 第一成形体
 75h 貫通孔
 76 第二成形体
 77、177、277、377 第一主面
 78、178、278、378 第二主面
 80i 離隔領域
 81、181、281、91、191、281、381、391、681 下地層
 81a、91a 第一層
 81b、91b 第二層
 81c、91c 第三層
 81d、91d 第四層
 81L、91L、181L、191L、281L、381L、391L 露出部
 81M、91M、181M、191M、281M、381M、391M 下地部
 82、182、92、192、282、382、392、482、682 金属層
 82D、192D、382D、392D、482D 厚膜部
 82E、92E 端面
 82F、192F、382F、392F、482F 薄膜部
 83、93、483、683 中間層
 84、94、484、684 被覆層
 85、485 バリア層
 86、486 はんだ層
 87、487 表面層
 271r、271ra、271rb、271rc 第一凹部
 372 第二凹領域
 482u、486u、487u 凹部

Claims (21)

  1.  第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、前記第一主面に対して凹んだ領域、又は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第一凹領域とを有する電気絶縁性の絶縁層と、
     前記第一凹領域の少なくとも一部を覆う第一金属層とを備え、
     前記第一金属層の前記第一凹領域に対向する位置における厚さは、前記第一凹領域の深さより大きい
     サブマウント。
  2.  前記第一凹領域は、前記第一主面に対して凹んだ領域である
     請求項1に記載のサブマウント。
  3.  前記サブマウントは、前記第二主面に配置される第二金属層を備え、
     前記絶縁層は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第二凹領域を有し、
     前記第二凹領域は、前記第一凹領域に対応する領域に配置され、
     前記第二金属層は、前記第二凹領域の少なくとも一部を覆い、
     前記第二金属層の前記第二凹領域に対向する位置における厚さは、前記第二凹領域の深さより大きい
     請求項2に記載のサブマウント。
  4.  前記第一金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を備え、
     前記はんだ層は、前記第一金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項2又は3に記載のサブマウント。
  5.  前記第一金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を備え、
     前記はんだ層は、前記第一金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置され、
     前記第二凹領域の前記第二主面の平面視における面積は、前記第一凹領域の前記第一主面の平面視における面積より大きい
     請求項3に記載のサブマウント。
  6.  前記第一金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を備え、
     前記はんだ層は、前記第一金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置され、かつ、前記第一主面に平行な第一方向に延在し、
     前記第一主面に平行で、かつ、前記第一方向に対して垂直な第二方向における前記第二凹領域の幅は、前記第一凹領域の前記第二方向における幅より大きい
     請求項3に記載のサブマウント。
  7.  前記はんだ層は、前記第一主面に平行な第一方向に延在し、
     前記第一主面に平行で、かつ、前記第一方向に対して垂直な第二方向における前記第一凹領域の幅は、前記第一金属層の前記第一凹領域に対向する位置における最大厚さの2倍以上である
     請求項4~6のいずれか1項に記載のサブマウント。
  8.  前記第一凹領域は、前記第二主面に対して凹んだ領域であり、
     前記サブマウントは、前記第一主面に配置される第二金属層を備え、
     前記第二金属層は、前記第一主面の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項1に記載のサブマウント。
  9.  前記第二金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を備え、
     前記はんだ層は、前記第二金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項8に記載のサブマウント。
  10.  前記第一凹領域は、各々が、前記第一主面に対して凹んだ領域、又は、前記第二主面に対して凹んだ領域である複数の第一凹部を含む
     請求項1~9のいずれか1項に記載のサブマウント。
  11.  前記第一凹領域の周縁は、前記第一主面に対して傾斜した傾斜部を有する
     請求項1~10のいずれか1項に記載のサブマウント。
  12.  請求項4~7、9のいずれか1項に記載のサブマウントと、
     前記はんだ層に接合される半導体素子とを備える
     半導体装置。
  13.  前記第一主面に垂直な断面視において、前記第一凹領域の前記第一主面に平行な方向における幅は、前記半導体素子の発熱領域の前記第一主面に平行な方向における幅より広い
     請求項12に記載の半導体装置。
  14.  前記第一主面に垂直な断面視において、前記第一凹領域の前記第一主面に平行な方向における幅は、前記半導体素子の前記第一主面に平行な方向における幅より広い
     請求項13に記載の半導体装置。
  15.  サブマウントの製造方法であって、
     第一主面と、前記第一主面の裏側に位置する第二主面と、前記第一主面に対して凹んだ領域、又は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第一凹領域とを有する絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
     前記第一凹領域の少なくとも一部を覆う第一金属層を形成する金属層形成工程とを含み、
     前記第一金属層の前記第一凹領域に対向する位置における厚さは、前記第一凹領域の深さより大きい
     サブマウントの製造方法。
  16.  前記第一凹領域は、前記第一主面に対して凹んだ領域である
     請求項15に記載のサブマウントの製造方法。
  17.  前記金属層形成工程において、前記第二主面に配置される第二金属層を形成し、
     前記絶縁層は、前記第二主面に対して凹んだ領域である第二凹領域を有し、
     前記第二金属層は、前記第二凹領域の少なくとも一部を覆い、
     前記第二金属層の前記第二凹領域に対向する位置における厚さは、前記第二凹領域の深さより大きい
     請求項16に記載のサブマウントの製造方法。
  18.  前記第一金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を形成するはんだ層形成工程を含み、
     前記はんだ層は、前記第一金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項16又は17に記載のサブマウントの製造方法。
  19.  前記第一凹領域は、前記第二主面に対して凹んだ領域であり、
     前記金属層形成工程において、前記第一主面に配置される第二金属層を形成し、
     前記第二金属層は、前記第一主面の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項15に記載のサブマウントの製造方法。
  20.  前記第二金属層を介して前記第一主面に配置されるはんだ層を形成するはんだ層形成工程を含み、
     前記はんだ層は、前記第二金属層の、前記第一凹領域に対応する領域に配置される
     請求項19に記載のサブマウントの製造方法。
  21.  請求項18又は20に記載のサブマウントの製造方法と、
     前記はんだ層に半導体発光素子を接合する素子接合工程とを含む
     半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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