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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024153458
(43)【公開日】2024-10-29
(54)【発明の名称】半導体発光装置
(51)【国際特許分類】
H01S 5/16 20060101AFI20241022BHJP
H01S 5/042 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
H01S5/16
H01S5/042 612
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023067361
(22)【出願日】2023-04-17
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大竹 伸幸
(72)【発明者】
【氏名】片山 雅之
(72)【発明者】
【氏名】加藤 哲弥
(72)【発明者】
【氏名】宮脇 正太郎
(72)【発明者】
【氏名】水谷 厚司
(72)【発明者】
【氏名】和田 章良
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173AH12
5F173AK08
5F173AK21
5F173AR68
5F173AR72
(57)【要約】
【課題】半導体層への不純物の拡散ではない構造で、半導体材料や構造の制限を受けず、良好な放熱性も得られる半導体発光装置を提供する。
【解決手段】発光素子基板１１の一面側に各層を形成して構成される素子部４、発光素子基板１１上に形成されたｎ型電極１０、および、素子部４を挟んでｎ型電極１０の反対側に配置されたｐ型電極１８を含み、一方向を共振方向として、共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子２と、ｐ型電極１８に接続された基材３と、を有している。そして、ｐ型電極１８は、発光素子２側に配置された第１電極と基材側に配置された第２電極との接合構造であり、第１電極と第２電極との接合層１８ｄ～１８ｆは、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりもＮｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている。
【選択図】図１
【解決手段】発光素子基板１１の一面側に各層を形成して構成される素子部４、発光素子基板１１上に形成されたｎ型電極１０、および、素子部４を挟んでｎ型電極１０の反対側に配置されたｐ型電極１８を含み、一方向を共振方向として、共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子２と、ｐ型電極１８に接続された基材３と、を有している。そして、ｐ型電極１８は、発光素子２側に配置された第１電極と基材側に配置された第２電極との接合構造であり、第１電極と第２電極との接合層１８ｄ～１８ｆは、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりもＮｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体発光装置であって、
第１導電型の半導体材料で構成された発光素子基板（１１）を有し、前記発光素子基板の一面側に第１導電型の第１クラッド層（１２）と、第１導電型の第１ガイド層（１３）と、活性層（１４）と、第２導電型の第２ガイド層（１５）と、第２導電型の第２クラッド層（１６）が順に配置された素子部（４）、前記発光素子基板における前記第１クラッド層と反対側に形成された第１導電型電極（１０）、および、前記素子部を挟んで前記第１導電型電極の反対側に配置された第２導電型電極（１８）を含み、一方向を共振方向として、前記共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子（２）と、
前記第２導電型電極に接続された基材（３）と、を有し、
前記第２導電型電極は、前記発光素子側に配置された第１電極と前記基材側に配置された第２電極との接合構造であり、前記第１電極と前記第２電極との接合層（１８ｄ～１８ｆ）は、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、前記共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりも前記Ｎｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている、半導体発光装置。
第１導電型の半導体材料で構成された発光素子基板（１１）を有し、前記発光素子基板の一面側に第１導電型の第１クラッド層（１２）と、第１導電型の第１ガイド層（１３）と、活性層（１４）と、第２導電型の第２ガイド層（１５）と、第２導電型の第２クラッド層（１６）が順に配置された素子部（４）、前記発光素子基板における前記第１クラッド層と反対側に形成された第１導電型電極（１０）、および、前記素子部を挟んで前記第１導電型電極の反対側に配置された第２導電型電極（１８）を含み、一方向を共振方向として、前記共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子（２）と、
前記第２導電型電極に接続された基材（３）と、を有し、
前記第２導電型電極は、前記発光素子側に配置された第１電極と前記基材側に配置された第２電極との接合構造であり、前記第１電極と前記第２電極との接合層（１８ｄ～１８ｆ）は、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、前記共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりも前記Ｎｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている、半導体発光装置。
【請求項2】
前記接合層は、前記共振方向の両端と中央部とのＮｉ濃度差が５ｍｏｌ％以上である、請求項１に記載の半導体発光装置。
【請求項3】
前記第１電極にはＮｉ層（１８ｃ）が含まれている、請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項4】
前記Ｎｉ層は、前記共振方向の両端において中央部よりも厚くなっている、請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項5】
前記Ｎｉ層は、前記共振方向の両端において中央部よりも分布量が多くなっている、請求項３に記載の半導体発光装置。
【請求項6】
前記第２電極にはＮｉ層（１８ｃ）が含まれている、請求項２に記載の半導体発光装置。
【請求項7】
前記Ｎｉ層は、前記共振方向の両端において中央部よりも厚くなっている、請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項8】
前記Ｎｉ層は、前記共振方向の両端において中央部よりも分布量が多くなっている、請求項６に記載の半導体発光装置。
【請求項9】
前記活性層が窒化物系の半導体材料で構成されている、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体レーザを有する半導体発光装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体レーザでは両端面において界面準位が多く存在する。このため、非発光再結合により温度上昇が生じ、バンドギャップが小さくなり、光を吸収し、光吸収により温度上昇をさらに繰り返し、光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）が生じることが知られている。これに対し、両端面のバンドギャップを大きくし、光吸収を生じにくくする窓構造と呼ばれる構造が提案されている。
【0003】
例えば、光の発生する半導体活性層を量子井戸で形成して不純物を拡散させ、量子井戸を無秩序化、つまり混晶化することでバンドギャップを大きくする構造がある。しかし、不純物を拡散するためにはＧａＡｓやＩｎＰ系材料であることが必要なため活性層の材料に制限があり、また、活性層構造として井戸層厚に制限がある。
【0004】
一方、ＧａＮ系活性層において電子陰性度の大きい不純物を含有することで同様の効果を得ることができる。この構造は、プラズマ処理により形成できるため、熱の影響が無いといった利点がある。ただし、この構造を適用できるのは、分極を生じるＧａＮ系材料で活性層が構成される場合に限定される。したがって、半導体材料、素子の構造に制限がある。
【0005】
これに対し、特許文献１において、窒化物系材料についてＣＯＤを抑制できるようにした技術として、端面付近において切欠き部を設けることで、共振器の端面の下端が半導体基板と接しないようにして歪を低減する構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１１－２２８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１に提案されている構造では、光吸収は抑制されるが、切欠き部とされた端面付近の発熱を放熱することができないし、活性層が引張歪みの場合でしか適用できない。
【0008】
本開示は上記点に鑑みて、半導体層への不純物の拡散ではない構造で、半導体材料や構造の制限を受けず、良好な放熱性も得られる半導体発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
半導体発光装置であって、
第１導電型の半導体材料で構成された発光素子基板（１１）を有し、発光素子基板の一面側に第１導電型の第１クラッド層（１２）と、第１導電型の第１ガイド層（１３）と、活性層（１４）と、第２導電型の第２ガイド層（１５）と、第２導電型の第２クラッド層（１６）が順に配置された素子部（４）、発光素子基板における第１クラッド層と反対側に形成された第１導電型電極（１０）、および、素子部を挟んで第１導電型電極の反対側に配置された第２導電型電極（１８）を含み、一方向を共振方向として、共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子（２）と、
第２導電型電極に接続された基材（３）と、を有し、
第２導電型電極は、発光素子側に配置された第１電極と基材側に配置された第２電極との接合構造であり、第１電極と第２電極との接合層（１８ｄ～１８ｆ）は、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりもＮｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている。
半導体発光装置であって、
第１導電型の半導体材料で構成された発光素子基板（１１）を有し、発光素子基板の一面側に第１導電型の第１クラッド層（１２）と、第１導電型の第１ガイド層（１３）と、活性層（１４）と、第２導電型の第２ガイド層（１５）と、第２導電型の第２クラッド層（１６）が順に配置された素子部（４）、発光素子基板における第１クラッド層と反対側に形成された第１導電型電極（１０）、および、素子部を挟んで第１導電型電極の反対側に配置された第２導電型電極（１８）を含み、一方向を共振方向として、共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射する発光素子（２）と、
第２導電型電極に接続された基材（３）と、を有し、
第２導電型電極は、発光素子側に配置された第１電極と基材側に配置された第２電極との接合構造であり、第１電極と第２電極との接合層（１８ｄ～１８ｆ）は、少なくともＡｕとＳｎとＮｉとを含み、共振方向の両端においてそれより内側となる中央部よりもＮｉの濃度であるＮｉ濃度が大きくなっている。
【0010】
このように、第２導電型電極について、光の共振方向の両端が中央部よりもＮｉ濃度が高くなるようにしているため、活性層に対して圧縮歪を印加することが可能となる。これにより、光の共振方向における両端において、バンドギャップが大きくなり、光吸収を生じにくくすることができて、ＣＯＤを抑制することが可能となる。そして、光の共振方向における両端面に切欠きなどを設けなくても済み、端面を単なる平坦面のままにできる。したがって、半導体層への不純物の拡散ではない構造で、半導体材料や構造の制限を受けずに、良好な放熱性も得られる半導体発光装置にできる。
【0011】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の第１実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。
【図3A】本開示の第２実施形態にかかる半導体発光装置の製造工程を示す断面図である。
【図4】本開示の第３実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。
【図6A】本開示の第４実施形態にかかる半導体発光装置の製造工程を示す断面図である。
【図7】本開示の第５実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。
【図9】本開示の第６実施形態にかかる半導体発光装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【0014】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の半導体発光装置１は、発光素子２と基材３とを備えている。半導体発光装置１は、例えばレーザレーダやＬｉＤＡＲなどに適用される。ＬｉＤＡＲはLight Detection And Rangingの略である。
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の半導体発光装置１は、発光素子２と基材３とを備えている。半導体発光装置１は、例えばレーザレーダやＬｉＤＡＲなどに適用される。ＬｉＤＡＲはLight Detection And Rangingの略である。
【0015】
発光素子２は、半導体レーザを構成する部分であり、レーザ光を発生させる光源である。図１に示すように、発光素子２は、ｎ型電極１０、発光素子基板１１、第１クラッド層１２、第１ガイド層１３、活性層１４、第２ガイド層１５、第２クラッド層１６、コンタクト層１７、ｐ型電極１８を有している。そして、発光素子２は、一方向、ここでは図１の紙面左右方向を共振方向として、共振方向の両端面の少なくとも一方から光を出射するようになっている。
【0016】
ｎ型電極１０は、発光素子基板１１上に形成されている。発光素子基板１１は、発光素子２を構成する各層が形成される基材となるものであり、ｎ型とされている。ここでは、発光素子基板１１としてＩｎＰ（インジウムリン）基板が用いられている。第１クラッド層１２は、ｎ－ＩｎＰで構成され、発光素子基板１１の一面側に配置されている。第１ガイド層１３は、ｎ－ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウムヒ素リン）で構成され、第１クラッド層１２に挟んで発光素子基板１１と反対側に配置されている。活性層１４は、ＩｎＧａＡｓＰなどで構成されており、第１ガイド層１３に挟んで第１クラッド層１２と反対側に配置されている。第２ガイド層１５は、ｐ－ＩｎＧａＡｓＰで構成され、活性層１４に挟んで第１ガイド層１３と反対側に配置されている。第２クラッド層１６は、ｐ－ＩｎＧａＡｓＰで構成され、第２ガイド層１５に挟んで活性層１４と反対側に配置されている。コンタクト層１７は、ｐ－ＩｎＧａＡｓで構成され、第２クラッド層１６に挟んで第２ガイド層１５と反対側に配置されている。このように、発光素子基板１１のうちの紙面下方側の一面側に、第１クラッド層１２、第１ガイド層１３、活性層１４、第２ガイド層１５、第２クラッド層１６、コンタクト層１７が順に積層された構造とされている。
【0017】
第１クラッド層１２および第２クラッド層１６は、活性層１４の接合領域の電子密度およびホール密度を高めると共に、第１ガイド層１３や第２ガイド層１５およびコンタクト層１７と共に活性層１４内に光を閉じ込める役割を果たす。
【0018】
第１ガイド層１３や第２ガイド層１５は、活性層１４で発せられた光を活性層１４内に閉じ込める役割を果たす。
【0019】
コンタクト層１７は、低コンタクト用として必要に応じて形成される。活性層１４からｐ型電極１８に向うに連れて第２ガイド層１５、第２クラッド層１６とバンドギャップが広くなってコンタクト抵抗が大きくなるため、バンドギャップを狭くしてコンタクト抵抗を小さくするためにコンタクト層１７が形成されている。
【0020】
活性層１４は、注入されたキャリアが再結合することでバンドギャップに応じた波長に光を共振発光する。活性層１４は、詳細構造については省略するが、例えば結晶成長や微細加工などによって形成された粒状の量子ドットを備える複数の量子ドット層が複数層繰り返された積層構造とされることで多重量子井戸構造とされている。
【0021】
これら第１クラッド層１２、第１ガイド層１３、活性層１４、第２ガイド層１５、第２クラッド層１６およびコンタクト層１７によって発光素子２における素子部４が構成されている。
【0022】
ｐ型電極１８は、素子部４とのコンタクトを図るための金属層であり、素子部４を挟んでｎ型電極１０と反対側に配置されている。本実施形態では、ｐ型電極１８は、素子部４側から順に、Ｔｉ（チタン）層１８ａ、Ｐｔ（白金）層１８ｂ、Ｎｉ層１８ｃ、ＡｕＮｉＳｎ（金ニッケル錫）層１８ｄ、Ａｕ５Ｓｎ層１８ｅ、ＡｕＳｎ（金錫）層１８ｆ、Ｐｔ層１８ｇ、Ｔｉ層１８ｈが積層されている。
【0023】
Ｔｉ層１８ａは素子部４とのコンタクトを取るための層である。Ｐｔ層１８ｂは、必要に応じて形成される層で、Ｔｉ層１８ａ側へのＡｕＳｎの到達を抑制するバリア層である。Ｎｉ層１８ｃは、接合時に後述するＡｕ層１８１およびＡｕＳｎ層１８２と部分的に合金化される層であるが、表層部の一部のみが合金化され、合金化せずに残った部分により構成されている。ＡｕＮｉＳｎ層１８ｄ、Ａｕ５Ｓｎ層１８ｅおよびＡｕＳｎ層１８ｆは、素子部４およびＴｉ層１８ａやＰｔ層１８ｂと基材３との接合を図るための接合層である。ＡｕＮｉＳｎ層１８ｄ、Ａｕ５Ｓｎ層１８ｅおよびＡｕＳｎ層１８ｆは、接合前の際には、後述するＡｕ層１８１、ＡｕＳｎ層１８２、Ａｕ層１８３となっているが、溶融により合金化してこれら各層となる。Ｐｔ層１８ｇも必要に応じて形成される層で、Ｔｉ層１８ｈ側へのＡｕＳｎの到達を抑制するバリア層である。Ｔｉ層１８ｈは、基材３と接着しやすくするための接着補助層である。後述するように基材３をＳｉで構成しているため、接着補助層としてＴｉ層１８ｈを用いているが、基材３をＳｉ以外で構成する場合にはその材料に対して接着性の良い金属を選択すれば良い。勿論、基材３をＳｉで構成する場合であっても接着補助層をＴｉ以外の金属で構成しても良い。
【0024】
基材３は、ｐ型電極１８を介して発光素子２が搭載されるものであり、ここではＳｉで構成された半導体基板とされている。この基材３に、ｐ型電極１８と電気的に接続される配線パターンなどが形成され、ｐ型電極１８に対して所望の電圧印加を行うことが可能となっている。なお、基材３についてもＳｉ以外の材料で構成しても良い。
【0025】
このように構成された半導体発光装置１では、紙面左右方向を光の共振方向として、光が共振させられて少なくとも一方の端面から外部に出射させられるようになっている。そして、その共振方向の両端において、それよりも内側となる中央部よりもＮｉ濃度が大きくなっている。本実施形態の場合、共振方向の両端部において、Ｎｉ層１８ｃの厚みを中央部よりも厚くすることで、当該場所でのＮｉ濃度が中央部よりも大きくなるようにしている。また、Ｎｉ層１８ｃの上に形成されたＡｕＮｉＳｎ層１８ｄについても、Ｎｉ層１８ｃの上に形成されることで、紙面左右方向の両端部がそれより内側の中央部よりも基材３側に突き出た状態になっている。
【0026】
このように、半導体発光装置１における光の共振方向の両端において、中央部よりもＮｉ濃度が大きくすること、例えば本実施形態のようにＮｉ層１８ｃを厚く構成することにより、後述するように活性層１４に対して圧縮歪を印加することが可能となる。これにより、光の共振方向における両端において、バンドギャップが大きくなり、光吸収を生じにくくすることができて、ＣＯＤを抑制することが可能となる。そして、光の共振方向の両端において、中央部よりもＮｉ濃度が大きくすること、例えばＮｉ層１８ｃという電極材料の一部について、光の共振方向における両端での厚みを中央部よりも厚くするだけでＣＯＤ抑制効果が得られる。このため、当該端面に切欠きなどを設けなくても済むため、端面を単なる平坦面のままにできる。したがって、半導体発光装置１を半導体層への不純物の拡散ではない構造で、半導体材料や構造の制限を受けずに、良好な放熱性も得られるものにできる。
【0027】
【0028】
まず、図２Ａに示す工程として、発光素子基板１１を用意し、この発光素子基板１１の上に素子部４を構成する各層とｐ型電極１８を構成するための一部の金属層を形成する。具体的には、発光素子基板１１の上に、第１クラッド層１２、第１ガイド層１３、活性層１４、第２ガイド層１５、第２クラッド層１６、コンタクト層１７を順に形成することで素子部４を形成する。そして、コンタクト層１７の上に、Ｔｉ層１８ａおよびＰｔ層１８ｂを成膜したのち、その上にＮｉ層１８ｃを成膜する。Ｎｉ層１８ｃについては、一方向の両端部、つまり半導体発光装置１としたときの共振方向における両端部がそれより内側の中央部よりも厚くなるようにしており、本実施形態ではリフトオフ法を用いてＮｉ層１８ｃを形成する。
【0029】
より詳しくは、図２Ａに示すように、Ｎｉ層１８ｃのうちの第１層１８ｃａを成膜したのち、その上にレジスト３０を成膜し、レジスト３０が第１層１８ｃａのうちの中央部に位置する部分に残り、両端部に位置する部分に残らないように露光する。そして、レジスト３０の上からＮｉ層１８ｃの残りの部分となる第２層１８ｃｂを成膜する。これにより、第１層１８ｃａの両端部では第２層１８ｃｂが積み増しされ、両端部以外ではレジスト３０の上に第２層１８ｃｂが形成される。この後、図２Ｂに示すように、剥離液などによってレジスト３０を除去すると、第２層１８ｃｂのうちレジスト３０の上に形成された部分も一緒に除去される。これにより、一方向の両端部において、厚みが厚くされたＮｉ層１８ｃを形成することができる。
【0030】
さらに、図２Ｃに示す工程として、Ｎｉ層１８ｃの上にＡｕ層１８１を形成する。このＡｕ層１８１は、必要に応じて形成される層で、Ｎｉ層１８ｃが最表面にあると周囲の酸素によって酸化され得るため、酸化防止のために形成している。
【0031】
このようにして、発光素子基板１１の上に発光素子２およびｐ型電極１８を構成するための一部の金属層を形成することができる。なお、このときに形成されたｐ型電極１８を構成するための一部の金属層が第１電極に相当する。
【0032】
一方、図２Ａ～図２Ｃに示す工程とは別に、図２Ｄに示す工程を行うことで、基材３の上にＴｉ層１８ｈ、Ｐｔ層１８ｇ、Ａｕ層１８３およびＡｕＳｎ層１８２を順に成膜する。これにより、ｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属層が形成される。なお、このときに形成されたｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属が第２電極に相当する。
【0033】
この後、図２Ｅに示す工程として、図２Ｃに示す工程を経て発光素子２とｐ型電極１８を構成するための一部の金属層が形成された発光素子基板１１と、図２Ｄに示す工程を経てｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属層が形成された基材３を接合する。それぞれ、ｐ型電極１８を構成するための各金属層が対向するように配置し、例えば２８０℃以上で加熱することにより接合する。
【0034】
このとき、ＡｕＳｎ層１８２とＮｉ層１８ｃに含まれるＡｕＳｎおよびＮｉにより、下記の化学式の反応が生じる。また、Ａｕ層１８１やＡｕ層１８３を構成するＡｕがその反応に適宜使用される。これにより、Ａｕ層１８１、ＡｕＳｎ層１８２およびＡｕ層１８３がＡｕ５Ｓｎ層１８ｅやＡｕＳｎ層１８ｆになる。また、Ｎｉ層１８ｃ中のＮｉがＡｕＳｎ層１８２まで拡散し、ＡｕＳｎと反応してＡｕＮｉＳｎ層１８ｄを形成する。そして、これらＡｕＮｉＳｎ層１８ｄ、Ａｕ５Ｓｎ層１８ｅ、ＡｕＳｎ層１８ｆが接合層として機能して、第１電極と第２電極とが接合される。なお、Ｎｉ３Ｓｎ２については図１中に記載していないが、ＡｕＮｉＳｎ層１８ｄとＮｉ層１８ｃとの界面などに形成されている。
【0035】
[化１]
７Ａｕ０．７１Ｓｎ０．２９＋１．５３Ｎｉ→０．５１Ｎｉ３Ｓｎ２＋Ａｕ５Ｓｎ
ここで、上記化学式で記載した反応が生じると、２２ｍｏｌ％のＮｉが反応し、３．２％の体積収縮が生じることが知られている（Materials Science & Engineering A 773 （2020） 138738参照）。１軸方向では１％の収縮が生じる。
７Ａｕ０．７１Ｓｎ０．２９＋１．５３Ｎｉ→０．５１Ｎｉ３Ｓｎ２＋Ａｕ５Ｓｎ
ここで、上記化学式で記載した反応が生じると、２２ｍｏｌ％のＮｉが反応し、３．２％の体積収縮が生じることが知られている（Materials Science & Engineering A 773 （2020） 138738参照）。１軸方向では１％の収縮が生じる。
【0036】
このため、共振方向において端面付近で接合層となるＡｕＮｉＳｎ層１８ｄ中のＮｉ含有量を多くすることで、活性層１４に対する圧縮歪を増大できる。つまり、本実施形態のように、Ｎｉ層１８ｃのうちの両端部の厚みを厚くすることで当該場所でのＮｉ拡散量、Ｎｉ濃度が多くなり、体積収縮率が大きくなるため、圧縮歪を増大できる。そして、圧縮歪を印加した場合、光デバイスの発光層のバンドギャップを増大することができる(Phys, Rev.B (43) 12 pp9649-9661)。したがって、端面での光吸収によるＣＯＤ抑制を抑制することが可能となる。
【0037】
また、半導体レーザの出射光のエネルギ広がりは１０ｍｅＶ以下である。１０ｍｅＶ以上のバンドシフトを生じさせることで、よりＣＯＤ抑制効果が見込める。その場合、０．２５％の圧縮歪を付加することが好ましく、５ｍｏｌ％以上のＮｉを接合層に取り込むこと、つまり接合層のうちの共振方向における両端と中央部とのＮｉ濃度差が５ｍｏｌ％以上となるようにすることで、よりＣＯＤを抑制することが可能となる。
【0038】
この後の工程については図示しないが、発光素子基板１１の上にｎ型電極１０を形成することで、半導体発光装置１が完成する。
【0039】
以上説明したように、本実施形態の半導体発光装置１では、中央部よりもＮｉ濃度が大きくすること、例えば本実施形態のようにＮｉ層１８ｃを厚く構成することにより、後述するように活性層１４に対して圧縮歪を印加することが可能となる。これにより、光の共振方向における両端において、バンドギャップが大きくなり、光吸収を生じにくくすることができて、ＣＯＤを抑制することが可能となる。そして、光の共振方向の両端において、中央部よりもＮｉ濃度が大きくすること、例えばＮｉ層１８ｃという電極材料の一部について、光の共振方向における両端での厚みを中央部よりも厚くするだけでＣＯＤ抑制効果が得られる。このため、当該端面に切欠きなどを設けなくても済むため、端面を単なる平坦面のままにできる。したがって、半導体発光装置１を半導体層への不純物の拡散ではない構造で、半導体材料や構造の制限を受けずに、良好な放熱性も得られるものにできる。
【0040】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＡｕ層１８３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＡｕ層１８３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0041】
第１実施形態でリフトオフ法によってＮｉ層１８ｃを形成する場合に、Ｎｉ層１８ｃの第１層１８ｃａを形成した際に、第１層１８ｃａが露出した状態になる。このため、図３Ａに示す工程として、第１層１８ｃａの上にＡｕ層１８１の一部を形成し、その後、レジスト３０と第２層１８ｃｂを形成した後に第２層１８ｃｂの上にＡｕ層１８１の残りの一部を形成するようにしてもよい。この場合、その後の図３Ｂに示す工程として、レジスト３０を除去する際にレジスト３０の上の第２層１８ｃｂおよびＡｕ層１８１の残りの一部についても除去できる。このように、Ａｕ層１８１を第１層１８ｃａや第２層１８ｃｂそれぞれの上に形成しても良い。
【0042】
（第３実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＡｕ層１８３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＡｕ層１８３の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0043】
図４に示すように、本実施形態の半導体発光装置１も、発光素子２と基材３とを備えた構成とされているが、そのうちのｐ型電極１８を構成する各金属層の積層順が第１実施形態と異なっている。
【0044】
具体的には、本実施形態では、ｐ型電極１８は、素子部４から順に、Ｔｉ層１８ａ、Ｐｔ層１８ｂ、ＡｕＳｎ層１８ｆ、Ａｕ５Ｓｎ層１８ｅ、ＡｕＮｉＳｎ層１８ｄ、Ｎｉ層１８ｃおよびＴｉ層１８ｈの積層構造によって構成されている。そして、両端部の厚みを厚くしたＮｉ層１８ｃを基材３側に形成してから素子部４側のｐ型電極１８を構成するための一部の金属層と接合した構造とされている。なお、ｐ型電極１８を構成する各金属層の積層順については第１実施形態と異なっているが、各金属層の役割については第１実施形態と同様である。また、本実施形態では、基材３の上に形成したＴｉ層１８ｈの表面にＰｔ沿う１８ｇを形成していないが、形成することもできる。
【0045】
【0046】
まず、図５Ａ～図５Ｃに示す工程として、配線パターンなどが形成された基材３を用意し、この基材３の上にｐ型電極１８を構成するための一部の金属層を形成する。具体的には、図５Ａ、図５Ｂに示す工程として、基材３の上に、Ｔｉ層１８ｈを成膜したのち、その上にＮｉ層１８ｃを成膜する。Ｎｉ層１８ｃについては、一方向の両端部、つまり半導体発光装置１としたときの共振方向における両端部がそれより内側の中央部よりも厚くなるようにしており、本実施形態ではリフトオフ法を用いてＮｉ層１８ｃを形成している。
【0047】
より詳しくは、図５Ａに示すように、Ｎｉ層１８ｃのうちの第１層１８ｃａを成膜したのち、その上にレジスト３０を成膜し、レジスト３０が第１層１８ｃａのうちの中央部に位置する部分に残り両端部に位置する部分に残らないように露光する。そして、レジスト３０の上からＮｉ層１８ｃの残りの部分となる第２層１８ｃｂを成膜する。これにより、第１層１８ｃａの両端部では第２層１８ｃｂが積み増しされ、両端部以外ではレジスト３０の上に第２層１８ｃｂが形成される。この後、図５Ｂに示すように、剥離液などによってレジスト３０を除去すると、第２層１８ｃｂのうちレジスト３０の上に形成された部分も一緒に除去される。これにより、一方向の両端部において、厚みが厚くされたＮｉ層１８ｃを形成することができる。
【0048】
さらに、図５Ｃに示す工程として、必要に応じて、Ｎｉ層１８ｃの上にＮｉ層１８ｃの酸化防止のためのＡｕ層１８１を形成する。
【0049】
このようにして、基材３の上にｐ型電極１８を構成するための一部の金属層を形成することができる。なお、このときに基材３の上に形成されたｐ型電極１８を構成するための一部の金属層が第２電極に相当する。
【0050】
一方、図５Ａ～図５Ｃに示す工程とは別に、図５Ｄに示す工程を行うことで、発光素子２を形成すると共に、ｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属層を形成する。具体的には、発光素子基板１１の上に、素子部４を構成する各層を形成する。そして、コンタクト層１７の上に、Ｔｉ層１８ａ、Ｐｔ層１８ｂ、Ａｕ層１８３、ＡｕＳｎ層１８２を形成することで、ｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属層が形成される。なお、このときに形成されたｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属が第１電極に相当する。
【0051】
この後、図５Ｅに示す工程として、図５Ｃに示す工程を経てｐ型電極１８を構成するための一部の金属層が形成された基材３と、図５Ｄに示す工程を経て発光素子２とｐ型電極１８を構成するための残りの一部の金属層が形成されたものを接合する。それぞれ、ｐ型電極１８を構成するための各金属層が対向するように配置し、例えば２８０℃以上で加熱することにより接合する。これにより、図４に示した本実施形態の半導体発光装置１が完成する。
【0052】
このように、両端部の厚みを厚くしたＮｉ層１８ｃを基材３側に形成してから素子部４側のｐ型電極１８を構成するための一部の金属層と接合する構造としても、共振方向の端面付近で活性層１４に対する圧縮歪を増大できる。これにより、当該場所でのＮｉ拡散量が多くなり、体積収縮率が大きくなるため、圧縮歪を増大でき、光デバイスの発光層のバンドギャップを増大することができる。したがって、端面での光吸収によるＣＯＤ抑制を抑制することが可能となり、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【0053】
（第１、第３実施形態の変形例）
上記第１、第３実施形態では、リフトオフ法を用いてＮｉ層１８ｃのうちの両端部が中央部よりも厚くなる構造を実現した。この構造については、他の手法によって実現しても良い。例えば、図示しないが、Ｎｉ層１８ｃを全面厚く形成したあと、Ｎｉ層１８ｃのうちの中央部が開口しつつ両端部を覆うマスクを配置し、そのマスクでＮｉ層１８ｃを覆った状態でＮｉ層１８ｃを厚み途中までエッチングする。このようにしても、Ｎｉ層１８ｃのうちの両端部が中央部よりも厚くなる構造を実現できる。
上記第１、第３実施形態では、リフトオフ法を用いてＮｉ層１８ｃのうちの両端部が中央部よりも厚くなる構造を実現した。この構造については、他の手法によって実現しても良い。例えば、図示しないが、Ｎｉ層１８ｃを全面厚く形成したあと、Ｎｉ層１８ｃのうちの中央部が開口しつつ両端部を覆うマスクを配置し、そのマスクでＮｉ層１８ｃを覆った状態でＮｉ層１８ｃを厚み途中までエッチングする。このようにしても、Ｎｉ層１８ｃのうちの両端部が中央部よりも厚くなる構造を実現できる。
【0054】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対してＡｕ層１８１の構成を変更したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対してＡｕ層１８１の構成を変更したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0055】
第３実施形態でリフトオフ法によってＮｉ層１８ｃを形成する場合に、Ｎｉ層１８ｃの第１層１８ｃａを形成した際に、第１層１８ｃａが露出した状態になる。このため、図６Ａに示す工程として、第１層１８ｃａの上にＡｕ層１８１の一部を形成し、その後、レジスト３０と第２層１８ｃｂを形成した後に第２層１８ｃｂの上にＡｕ層１８１の残りの一部を形成するようにしてもよい。この場合、その後の図６Ｂに示す工程として、レジスト３０を除去する際にレジスト３０の上の第２層１８ｃｂおよびＡｕ層１８１の残りの一部についても除去できる。このように、Ａｕ層１８１を第１層１８ｃａや第２層１８ｃｂそれぞれの上に形成しても良い。
【0056】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＮｉ層１８ｃの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＮｉ層１８ｃの構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0057】
図７に示すように、本実施形態では、Ｎｉ層１８ｃの厚みを略均一にしつつ、共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状とし、両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの幅を広くしている。つまり、両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの分布量が多くされている。
【0058】
このような構造は、図８に示すように、Ｎｉ層１８ｃを形成する際に、共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状とし、そのＮｉ層１８ｃの上にＡｕ層１８１を成膜して、素子部４側と基材３側を接合すれば良い。
【0059】
なお、ここでは共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状にする構造としたが、形状についてはストライプ状に限らず任意であり、共振方向における両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの分布量が多くなるように、Ｎｉ層１８ｃに面内分布を設ければ良い。
【0060】
（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して第５実施形態と同様にＮｉ層１８ｃの構成を変更したものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対して第５実施形態と同様にＮｉ層１８ｃの構成を変更したものであり、その他については第４実施形態と同様であるため、第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【0061】
図９に示すように、本実施形態では、Ｎｉ層１８ｃの厚みを略均一にしつつ、共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状とし、両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの幅を広くしている。つまり、両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの分布量が多くされている。
【0062】
このような構造は、図１０に示すように、Ｎｉ層１８ｃを形成する際に、共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状とし、そのＮｉ層１８ｃの上にＡｕ層１８１を成膜して、素子部４側と基材３側を接合すれば良い。
【0063】
なお、ここでは共振方向においてＮｉ層１８ｃを複数に分断してストライプ状にする構造としたが、形状についてはストライプ状に限らず任意であり、共振方向における両端部において中央部よりもＮｉ層１８ｃの分布量が多くなるように、Ｎｉ層１８ｃに面内分布を設ければ良い。
【0064】
（他の実施形態）
本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【0065】
例えば、上記実施形態において、ｐ型電極１８を構成する各金属層はすべて必要な訳では無く、必要に応じて備えられていれば良く、また材質についても適宜変更可能である。同様に、発光素子２の素子部４や基材３を構成する半導体材料についても一例を示したに過ぎず、他の半導体材料を用いても良い。特に、活性層について、ＧａＡｓやＩｎＰ系材料でなくてもよく、窒化物系の半導体材料を用いることもできる。
【0066】
また、上記各実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として、発光素子基板１１側をｎ型としたが、ｐ型としても良い。つまり、第１導電型の発光素子基板１１上に、第１導電型の第１クラッド層１２および第１ガイド層１３、活性層１４、第２導電型の第２ガイド層１５および第２クラッド層１６、第１電極が順に形成され、基材３側に形成された第２電極と接合される構造であれば良い。
【符号の説明】
【0067】
１…半導体発光装置、２…発光素子、３…基材、４…素子部、１０…ｎ型電極
１１…発光素子基板、１２…第１クラッド層、１３…第１ガイド層
１４…活性層、１５…第２ガイド層、１６…第２クラッド層
１７…コンタクト層、１８…ｐ型電極、１８ａ…Ｔｉ層、１８ｂ…Ｐｔ層
１８ｃ…Ｎｉ層、１８ｃａ…第１層、１８ｃｂ…第２層、１８ｄ…ＡｕＮｉＳｎ層
１８ｅ…Ａｕ５Ｓｎ層、１８ｆ…ＡｕＳｎ層、１８ｇ…Ｐｔ層、１８ｈ…Ｔｉ層、
３０…レジスト、１８１…Ａｕ層、１８２…ＡｕＳｎ層、１８３…Ａｕ層
１１…発光素子基板、１２…第１クラッド層、１３…第１ガイド層
１４…活性層、１５…第２ガイド層、１６…第２クラッド層
１７…コンタクト層、１８…ｐ型電極、１８ａ…Ｔｉ層、１８ｂ…Ｐｔ層
１８ｃ…Ｎｉ層、１８ｃａ…第１層、１８ｃｂ…第２層、１８ｄ…ＡｕＮｉＳｎ層
１８ｅ…Ａｕ５Ｓｎ層、１８ｆ…ＡｕＳｎ層、１８ｇ…Ｐｔ層、１８ｈ…Ｔｉ層、
３０…レジスト、１８１…Ａｕ層、１８２…ＡｕＳｎ層、１８３…Ａｕ層
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】