JP2002359425A - サブマウントおよび半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザ素子の端面上へのはんだのはい
上がりを防止することが可能なサブマウントおよびその
サブマウントを用いた半導体装置を提供する。 【解決手段】 サブマウント３は、サブマウント基板４
と、サブマウント基板４の表面上に形成され、複数の端
面を有するはんだバリア膜７と、はんだバリア膜７の上
部表面を覆うように形成され、はんだバリア膜７の複数
の端面の少なくとも一部から外側に延在する端部１０を
有するはんだ膜８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、サブマウントお
よび半導体装置に関し、より特定的には、半導体レーザ
素子を搭載するサブマウントおよびこのサブマウントを
用いた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザ素子を備える半導体
装置が知られている。このような半導体装置の一種は、
図１５に示すようにサブマウント１０３に半導体レーザ
素子１０２を搭載することにより製造される。図１５
は、従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面
模式図である。図１５を参照して、従来の半導体装置の
製造方法を説明する。

【０００３】図１５に示すように、従来の半導体装置の
製造方法では、まず半導体レーザ素子１０２を搭載する
ためのサブマウント１０３を準備する。サブマウント１
０３は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む基板１０４
と、基板１０４上に形成されたチタン（Ｔｉ）を含む膜
および白金（Ｐｔ）を含む膜の積層膜１０５（Ｔｉ／Ｐ
ｔ積層膜１０５）と、このＴｉ／Ｐｔ積層膜１０５上に
形成された電極層としての金（Ａｕ）膜１０６と、この
Ａｕ膜１０６上に形成された白金（Ｐｔ）を含むはんだ
バリア膜１０７と、はんだバリア膜１０７上に形成され
た金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系はんだを含むはんだ１０８と
からなる。サブマウント１０３において、Ｔｉ／Ｐｔ積
層膜１０５、Ａｕ膜１０６、はんだバリア膜１０７およ
びはんだ１０８を形成する方法は、従来の蒸着法、スパ
ッタリング法あるいはめっき法などの成膜方法およびフ
ォトリソグラフィ法あるいはメタルマスク法などのパタ
ーニング方法を用いることができる。

【０００４】図１５に示したようなサブマウント１０３
を準備した後、サブマウント１０３のはんだ１０８を加
熱・溶融した状態で半導体レーザ素子１０２を矢印１１
４に示すようにはんだ１０８上の所定の位置に搭載する
（ダイボンド工程を実施する）。この後、はんだ１０８
を冷却して凝固させる。この結果、はんだ１０８によっ
てレーザ素子１０２がサブマウント１０３上に接着固定
される。この後、図示しないヒートシンクにサブマウン
ト１０３の裏面側をはんだなどで接続・固定することに
より、半導体レーザ素子を備える半導体装置を得ること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１５に示したような
工程により製造される従来の半導体装置では、以下のよ
うな問題があった。すなわち、半導体レーザ素子１０２
（図１５参照）をサブマウント１０３（図１５参照）に
搭載する際、図１６に示すように半導体レーザ素子１０
２の端面１１２上にはんだ１０８が部分的にはい上がっ
た（はんだ１０８の一部が半導体レーザ素子１０２の端
面１１２を部分的に覆った状態となっている）はい上が
り部１３０が形成される場合があった。図１６は従来の
半導体装置の問題点を説明するための断面模式図であ
る。

【０００６】一方で、近年の半導体レーザ素子の高出力
化に伴い、放熱性に優れた下面発光型の半導体レーザ素
子１０２（図１６参照）が用いられるようになってきて
いる。下面発光型の半導体レーザ素子１０２では、レー
ザ光の発振部（発光部）が半導体レーザ素子１０２の下
面側（はんだ１０８（図１６参照）との接合部側）に形
成されている。このように、熱を発生する発光部をサブ
マウント１０３により近い位置に配置することにより、
放熱特性の優れた半導体装置を得ることができる。

【０００７】このような下面発光型の半導体レーザ素子
１０２において、図１６に示すように、その端面１１２
上にはんだ１０８がはい上がると、発光部においてはん
だ１０８による短絡などの不良が発生する。このため、
半導体レーザ素子１０２においてレーザ光の発振ができ
なくなるといった不良が発生する場合があった。この結
果、半導体装置の歩留りが低下することになっていた。

【０００８】この発明は、上記のような課題を解決する
ために成されたものであり、この発明の目的は、半導体
レーザ素子の端面上へのはんだのはい上がりを防止する
ことが可能なサブマウントおよびそのサブマウントを用
いた半導体装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に従ったサブマ
ウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板の表
面上に形成され、複数の端面を有するはんだバリア膜
と、はんだバリア膜の上部表面を覆うように形成され、
はんだバリア膜の複数の端面の少なくとも一部から外側
に延在する端部を有するはんだ膜とを備える。

【００１０】このようにすれば、サブマウントに半導体
レーザ素子などの半導体素子を搭載するため、半導体素
子とサブマウントとを接合するためのはんだ膜を溶融し
た際、はんだ膜の上記端部が、はんだバリア膜下に位置
する電極膜などの表面であって、上記端部下に位置する
領域上に流動して接触する。そして、この状態で溶融し
たはんだ膜上に半導体素子を搭載すれば、半導体素子と
はんだ膜との間の領域から外側へと流動したはんだ膜の
一部は、はんだバリア膜下に位置する電極膜などの下地
膜表面上に流れることになる。このため、半導体素子と
はんだ膜との間の領域から外側へと流動したはんだ膜の
一部が、半導体素子の端面上にはい上がるといった現象
（はい上がり）の発生を抑制できる。この結果、サブマ
ウントを用いた半導体装置について、はんだ膜のはい上
がりに起因する不良の発生を抑制できる。したがって、
半導体装置の歩留りの低下を抑制できる。このとき、は
んだバリア膜下に位置する電極膜などの下地膜は、はん
だ膜との濡れ性が半導体装置より良好な材料を含むこと
が好ましい。

【００１１】上記サブマウントにおいて、はんだ膜の端
部は、はんだバリア膜の１つの端面以外の全ての端面か
ら外側に延在するように形成されていてもよい。

【００１２】この場合、はんだバリア膜の１つの端面以
外の全ての端面側において、はんだ膜が溶融した際、は
んだ膜の端部がはんだバリア膜下に位置する下地膜の表
面を流動することが可能になる。このため、はんだ膜上
に搭載される半導体素子の端面の大部分について、はん
だ膜のはい上がりの発生を抑制できる。

【００１３】上記サブマウントは、サブマウント基板と
はんだバリア膜との間に形成され、はんだバリア膜の１
つの端面以外の全ての端面より外側に延在するとともに
はんだ膜の端部下に位置する部分を含む電極膜を備えて
いてもよい。

【００１４】この場合、はんだバリア膜の１つの端面以
外の全ての端面側において、はんだ膜の溶融時に、はん
だ膜の端部を電極膜の上部表面に接触させることができ
る。つまり、電極膜を、はんだ膜の端部が接触・流動す
るための下地膜として利用できる。

【００１５】上記サブマウントは、サブマウント基板と
はんだバリア膜との間に形成され、はんだバリア膜の端
面より外側に延在するとともにはんだ膜の端部下に位置
する部分を含む電極膜を備えていてもよい。

【００１６】この場合、はんだ膜の溶融時に、はんだ膜
の端部を電極膜の上部表面に接触させることができる。
つまり、電極膜を、はんだ膜の端部が接触・流動するた
めの下地膜として利用できる。

【００１７】上記サブマウントにおいて、電極膜は、は
んだ膜の端部より外側に延在する延在部を含んでいても
よい。

【００１８】この場合、はんだ膜が溶融した際に、はん
だ膜の端部がはんだ膜の中央部から外側へと流動するこ
とが可能な領域を電極膜の表面において確保することが
できる。したがって、はんだ膜の溶融時には、半導体素
子とはんだ膜との間の領域から外側へと流動したはんだ
膜の一部が電極膜の延在部の表面へと流動するので、は
んだ膜の一部が半導体素子の端面上にはい上がるといっ
た現象の発生を効果的に抑制できる。

【００１９】上記サブマウントにおいて、はんだ膜の端
部は電極膜においてはんだ膜の端部下に位置する部分に
接触していてもよい。

【００２０】この場合、はんだ膜が溶融した際、はんだ
膜の端部が電極膜の表面を確実に流動することになる。
したがって、はんだ膜と半導体素子との間から外側へ流
動した、溶融したはんだ膜（溶融はんだ）の一部が、半
導体素子の端面上にはい上がるという現象の発生を効果
的に抑制できる。

【００２１】上記サブマウントは、サブマウント基板と
はんだバリア膜との間において、サブマウント基板の表
面に接触するように形成された密着膜と、密着層上に形
成された拡散防止膜とを備えていてもよく、電極膜は拡
散防止膜上に配置されていてもよい。

【００２２】この場合、はんだ膜上に搭載される半導体
素子と、サブマウント基板とを確実に接続できるので、
サブマウントを用いた半導体装置の信頼性を向上させる
ことができる。

【００２３】上記サブマウントにおいて、密着膜はチタ
ンを含んでいてもよく、拡散防止膜は白金を含んでいて
もよく、電極膜は金を含んでいてもよく、はんだバリア
膜は白金を含んでいてもよく、はんだ膜は金錫系はんだ
を含んでいてもよい。

【００２４】この場合、上述のような材料は、それぞれ
の膜の材料として特に適しているため、サブマウントの
信頼性を向上させることができる。

【００２５】上記サブマウントは、電極膜上において、
はんだバリア膜と間隔を隔てて形成された凸部を備えて
いてもよい。

【００２６】この場合、はんだ膜が溶融した際、電極膜
上を流動するはんだ膜の端部を上記凸部によりせき止め
ることができる。つまり、凸部により、溶融したはんだ
膜の端部が流動する領域を予め規定することができる。
したがって、溶融したはんだ膜の端部が、電極膜の表面
に形成された他の部分（たとえば、ボンディングパッド
部）に到達して、サブマウントを用いた半導体装置が正
常に作動しなくなる（たとえば電気的な接触不良が発生
する）といった問題の発生を抑制できる。

【００２７】上記サブマウントにおいて、サブマウント
基板は窒化アルミニウムを含んでいてもよい。

【００２８】この場合、窒化アルミニウムは熱伝導率が
高いため、放熱特性の優れたサブマウントを得ることが
できる。本発明に従った上記サブマウントを用いた半導
体装置であって、はんだ膜上に搭載された半導体レーザ
素子を備える。

【００２９】このようにすれば、半導体レーザ素子の端
面上にサブマウントのはんだ膜の一部がはい上がるとい
った不良の発生を抑制できる。このため、レーザの発振
を確実に行なうことが可能な半導体装置を得ることがで
きる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は
繰返さない。

【００３１】（実施の形態１）図１は、本発明による半
導体装置の実施の形態１を示す断面模式図である。図２
は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける部分断面模式図であ
る。図１および図２を参照して、本発明による半導体装
置の実施の形態１を説明する。

【００３２】図１および図２に示すように、半導体装置
１は、サブマウント３にレーザ素子２が搭載された構造
を有している。サブマウント３は、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）を含むサブマウント基板としての基板４と、
密着膜としてのチタン（Ｔｉ）を含む膜および拡散防止
膜としての白金（Ｐｔ）を含む膜の積層膜５（Ｔｉ／Ｐ
ｔ積層膜５）と、このＴｉ／Ｐｔ積層膜５上に形成され
た電極膜としての金（Ａｕ）膜６と、このＡｕ膜６上に
形成され、白金（Ｐｔ）を含むはんだバリア膜７と、は
んだバリア膜７を覆うとともに、Ａｕ膜６の上部表面に
接触するように形成された金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系はん
だを含むはんだ８とからなる。Ａｕ膜６の上部表面にお
いて、はんだバリア膜７が配置された領域と隣接する領
域には、ボンディングパッド部９が配置されている。な
お、上述のような密着膜、拡散防止膜などを形成するこ
とで、サブマウント３の基板４とレーザ素子２とを確実
に接続できる。したがって、半導体装置１の信頼性を向
上させることができる。

【００３３】レーザ素子２とサブマウント３とは、はん
だ膜としてのはんだ８によって接続されている。図１に
示すように、レーザ素子２の幅よりもはんだバリア膜７
の幅の方が小さくなっている。そして、レーザ素子２を
サブマウント３へと接続するはんだ８の外周部１０は、
はんだバリア膜７の外周部を囲むとともにＡｕ膜６の上
部表面に接触した状態となっている。また、端部として
の外周部１０の側面は、Ａｕ膜６の上部表面に対して傾
斜した状態となっている。

【００３４】また、図２に示すように、レーザ素子２の
レーザが出射される側の素子端面１２と、はんだ端面１
１とはんだバリア膜端面１３とは、ほぼ同一平面上に存
在するように配置されている。この結果、はんだ８の外
周部１０は、はんだバリア膜７の１つの端面（はんだ端
面１１（図２参照））以外の全ての端面から外側に延在
するように形成されることになる。なお、はんだ８の外
周部１０は、はんだバリア膜７の複数の端面の少なくと
も一部から外側に延在するように配置されていればよ
い。また、はんだ８の外周部１０は、レーザ光が出射さ
れる端面１２も含めた全ての端面から外側に延在するよ
うに配置されていてもよい。

【００３５】このように、はんだバリア膜７の上部表面
および端面の少なくとも一部を覆うようにはんだ８が配
置されるとともに、はんだ８の外周部１０の少なくとも
一部がＡｕ膜６の上部表面と接触しているため、後述す
る製造工程において示すように、レーザ素子２をサブマ
ウント３へとダイボンドする際、溶融したはんだ８がレ
ーザ素子２の端面上にはい上がることなく、Ａｕ膜６の
上部表面においてはんだ８が横方向に広がることになる
（レーザ素子２の端面にはんだ８がはい上がることを防
止できる）。これは、Ａｕ膜６に対するはんだ８の濡れ
性が、レーザ素子２に対するはんだ８の濡れ性より良好
なためである。この結果、レーザ素子２においてレーザ
発光部の端面をはんだ８が覆う、あるいはレーザ発光部
がはんだ８によって短絡するといったことに起因して、
レーザ素子２でのレーザ光の発振ができなくなるという
問題の発生を抑制できる。なお、電極膜としてのＡｕ膜
６に代えて、他の材料を電極膜の材料として用いる場
合、はんだ８との濡れ性がレーザ素子２の表面より良好
な材料を用いることが好ましい。

【００３６】図１および２に示した半導体装置において
は、サブマウント３を構成する基板４の材料として、セ
ラミック、半導体、あるいは金属を用いてもよい。基板
４を構成する材料としてのセラミックとしては、たとえ
ば上述した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）などを主成分としたものを挙げることがで
きる。また基板４を構成する材料としての半導体として
は、たとえばシリコン（Ｓｉ）を挙げることができる。
また基板４を構成する材料としての金属としては、たと
えば銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）およびこれらを含む合金ならびに複合
材料を用いることができる。

【００３７】基板４としては、熱伝導率の高い材料を用
いることが好ましい。基板４の熱伝導率としては、好ま
しくは１００Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは１７
０Ｗ／ｍＫ以上である。また、基板４の熱膨張係数は、
レーザ素子２を構成する材料の熱膨張係数に近似してい
ることが好ましい。たとえば、レーザ素子２を構成する
材料としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）あるいはインジウ
ムリン（ＩｎＰ）などを用いる場合、基板４の熱膨張係
数は、好ましくは１×１０^-5／Ｋ以下であり、より好ま
しくは５×１０^-6／Ｋ以下である。

【００３８】基板４としてセラミックを用いた場合、基
板４の上面とその上面に対向する下面との間を接続する
ようなスルーホールあるいはその内部に導体（ビアフィ
ル）が充填されたビアホールが形成されていてもよい。
ビアホールに充填される導体（ビアフィル）の主成分と
しては、望ましくは高融点金属、特にタングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。な
お、上述の導体としては、タングステンやモリブデンな
どの金属導体にさらにチタン（Ｔｉ）などの遷移金属、
あるいはガラス成分や基板４を形成する基材の材料（た
とえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ））が含まれていても
よい。

【００３９】基板４の表面粗さはＲａで１μｍ以下であ
ることが好ましく、より好ましくはＲａで０．１μｍ以
下である。また、基板４の平面度は５μｍ以下であるこ
とが好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。Ｒａ
が１μｍを超えるか、平面度が５μｍを超える場合、レ
ーザ素子２の接合時に、サブマウント３とレーザ素子２
との間に隙間が発生し、レーザ素子２を冷却する効果が
低下することがある。なお、平面度とは平面形体の幾何
学的に正しい平面からの狂いの大きさをいい、ＪＩＳ規
格（ＪＩＳＢ０６２１）に規定されている。

【００４０】また、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜５を構成するＴｉ
膜（チタン（Ｔｉ）を含む膜）は、基板４の上部表面に
接触するように形成された、基板４との密着性が良好な
材料からなるいわゆる密着層（密着膜）である。この密
着層を構成する材料としては、例えば上述したチタン
（Ｔｉ）、さらにクロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム合金
（ＮｉＣｒ）、タンタル（Ｔａ）、およびこれらの化合
物を用いることができる。

【００４１】また、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜５を構成する白金
（Ｐｔ）膜は、Ｔｉ膜の上部表面上に形成されたいわゆ
る拡散防止層（拡散防止膜）である。拡散防止層の材料
としては、例えば上述した白金（Ｐｔ）、さらにパラジ
ウム（Ｐｄ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、タン
グステンチタニウム（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、モ
リブデン（Ｍｏ）などを用いることができる。また、Ａ
ｕ膜６はいわゆる電極層（電極膜）であって、通常はＡ
ｕを主成分とした膜が用いられる。

【００４２】はんだバリア膜７の材料としては、白金
（Ｐｔ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、ニッケル
（Ｎｉ）などを用いることができる。また、はんだ８の
材料としては、金錫（ＡｕＳｎ）系はんだ、金ゲルマニ
ウム（ＡｕＧｅ）系はんだ、鉛錫（ＰｂＳｎ）系はん
だ、インジウム錫（ＩｎＳｎ）系はんだ、銀錫（ＡｇＳ
ｎ）系はんだなどの合金はんだ、あるいはこれらの合金
はんだもしくは上述の合金はんだを構成する金属の積層
体を用いることができる。なお、はんだ８として金錫
（ＡｕＳｎ）系はんだを用いる場合、その組成比として
は金（Ａｕ）が６５質量％以上８５質量％以下あるいは
金（Ａｕ）が５質量％以上２０質量％以下であることが
好ましい。

【００４３】なお、上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜
６、はんだバリア膜７およびはんだ８を、以下メタライ
ズ層ともいう。そして、これらのメタライズ層の形成方
法としては、従来用いられる成膜方法を適宜用いること
ができる。具体的には、上述のメタライズ層の形成方法
として、蒸着法、スパッタリング法などの薄膜形成方
法、あるいはめっき法などを用いることができる。ま
た、上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜６、はんだバリ
ア膜７およびはんだ８を、所定のパターンを有するよう
に形成するパターニング方法としては、フォトリソグラ
フィ法、メタルマスク法などを用いることができる。

【００４４】上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５を構成する密着
層としてのチタン（Ｔｉ）膜の厚さは、好ましくは０．
０１μｍ以上１．０μｍ以下である。Ｔｉ／Ｐｔ積層膜
５を構成する拡散防止層としての白金（Ｐｔ）膜の厚さ
は好ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下である。
電極層としてのＡｕ膜６の厚さは好ましくは０．１μｍ
以上１０μｍ以下である。はんだバリア膜７の厚さは好
ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下である。はん
だ８の厚さは好ましくは０．１μｍ以上１０μｍ以下で
ある。

【００４５】半導体レーザ素子としてのレーザ素子２
は、例えばＧａＡｓ半導体あるいはＩｎＰ半導体、すな
わちＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたレーザ発光素子
であってもよい。また、レーザ素子２は、上面発光型も
しくは下面発光型のいずれでもよい。なお、下面発光型
（レーザ素子２とはんだ８との接合部に対向するレーザ
素子２の側面側においてレーザ素子２の発光部が形成さ
れている方式）のレーザ素子２を用いた場合、発熱部で
ある発光部が基板４により近い位置に配置されることか
ら、半導体装置１の放熱性を向上させることができる。
そして、このような下面発光型のレーザ素子２を用いた
場合、従来の問題点として挙げたはんだ８のレーザ素子
２側面へのはい上がりによる不良の発生確率が大きくな
ることから、本発明による効果が特に顕著である。

【００４６】レーザ素子２の表面にはシリコン酸化膜
（ＳｉＯ₂）などの絶縁層および金（Ａｕ）などの電極
層といったメタライズ層が形成される。電極層としての
金（Ａｕ）層の厚さは、はんだ８との良好な濡れ性を確
保するために０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが
好ましい。

【００４７】なお、図１および図２に示した半導体装置
は、ヒートシンクにはんだなどを用いて接続されていて
もよい。具体的には、基板４においてＴｉ／Ｐｔ積層膜
５が形成された表面とは反対側に位置する裏面上に密着
層、拡散防止層などを形成した後、基板４の裏面側にシ
ート状のはんだを介してヒートシンクを配置する。ヒー
トシンクと基板４とは、基板４の裏面側に配置された上
記はんだにより接続・固定される。なお、ヒートシンク
と基板４とを接合するためのはんだについては、上記の
ようなシート状のはんだ（はんだ箔）を用いてもよい
し、あらかじめヒートシンクの表面上にはんだを配置し
ておいてもよい。また、あらかじめ基板４の裏面のメタ
ライズ層上にはんだ層を形成しておいてもよい。その場
合は、レーザ素子２とヒートシンクとを同時に基板４に
接合することが好ましい。

【００４８】ヒートシンクの材料としては、たとえば金
属あるいはセラミックなどを用いることができる。ヒー
トシンクを構成する金属としては、たとえば銅（Ｃ
ｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄
（Ｆｅ）およびこれらの金属を含む合金および複合材料
を用いることができる。なお、ヒートシンクの表面には
ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびこれらの金属を含
む膜を形成する表面処理を施すことが好ましい。表面処
理の方法としては、蒸着法あるいはめっき法などを用い
ることができる。ヒートシンクの熱伝導率は高いことが
好ましい。ヒートシンクの熱伝導率としては、好ましく
は１００Ｗ／ｍＫ以上である。

【００４９】次に、図１および図２に示した半導体装置
の製造方法を簡単に説明する。図３は、図１および２に
示した半導体装置の製造方法を説明するための断面模式
図である。

【００５０】図３に示すように、レーザ素子２を搭載す
るためのサブマウント３を準備する。サブマウント３に
おいて、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜６、はんだバリア
膜７およびはんだ８を形成する方法は、従来の蒸着法、
スパッタリング法あるいはめっき法などの成膜方法およ
びフォトリソグラフィ法あるいはメタルマスク法などの
パターニング方法を用いることができる。

【００５１】本発明による半導体装置１（図１参照）を
構成するサブマウント３においては、図３に示すように
はんだバリア膜７の幅Ｗ₀よりも、はんだ８の幅Ｗ₁の方
が広くなっている。具体的には、はんだ８ははんだバリ
ア膜７を覆うように形成されるとともに、はんだバリア
膜７の端面の少なくとも一部から外側に延在する端部１
５を有する。また、はんだ８の端部１５の少なくとも一
部がＡｕ膜６の上部表面の部分３２に接触するように構
成されている。

【００５２】また、サブマウント３に搭載されるべきレ
ーザ素子２の幅Ｗ₂よりも、はんだバリア膜７の幅Ｗ₀は
小さくなっている。また、はんだ８の幅Ｗ₁は、レーザ
素子２の幅Ｗ₂とほぼ等しくなっている。なお、はんだ
８の幅Ｗ₁はレーザ素子２の幅Ｗ₂より大きくなっていて
もよいし、小さくなっていてもよい。また、はんだバリ
ア膜７の幅Ｗ₀はレーザ素子２の幅Ｗ₂とほぼ同等であっ
てもよいし、幅Ｗ₂より大きくなっていてもよい。電極
層であるＡｕ膜６の幅は、はんだ８の幅Ｗ₁よりも大き
く、かつ、レーザ素子２の幅Ｗ₂よりも大きくなってい
る。また、Ａｕ膜６の幅は、レーザ素子２接合時のはん
だ８の横方向への流動を促進するために、はんだ８やレ
ーザ素子２の幅よりも充分大きいことが好ましい。さら
に、はんだ８の全ての端面から外側に延在していてもか
まわない。

【００５３】図３に示したようなサブマウント３を準備
した後、サブマウント３のはんだ８を加熱・溶融した状
態でレーザ素子２を矢印１４に示すように所定の位置に
搭載する（ダイボンド工程を実施する）。この後、はん
だ８を冷却して凝固させる。この結果、はんだ８によっ
てレーザ素子２がサブマウント３上に接着固定される。
このとき、溶融したはんだ８の端部１５がＡｕ膜６の上
部表面と接触しているため、レーザ素子２をダイボンド
する際に、溶融したはんだ８がレーザ素子２の端面には
い上がることなく、Ａｕ膜６の上部表面上において横方
向に広がるように（延在部３３上へと）流動する。この
結果、レーザ素子２の側壁面上にはんだ８の一部がはい
上がることを防止できる。したがって、レーザ素子２に
おけるレーザ光の発振を確実に行うことが可能な半導体
装置１（図１参照）を得ることができる。

【００５４】なお、はんだ８は、はんだバリア膜７の１
つの端面（レーザ素子２のレーザ出射面と同じ方向に面
する端面）以外の全ての端面から外側に延在する端部を
有するように形成されていてもよい。また、はんだバリ
ア膜７の１つの端面以外の全ての端面側において、はん
だ８の端部がＡｕ膜６の上部表面に接触していてもよ
い。このとき、Ａｕ膜６は、上記はんだバリア膜７の１
つの端面以外の全ての端面より外側に延在するととも
に、はんだ端部１５下に位置する部分３２およびはんだ
端部１５より外側に延在する延在部３３を含んでいても
よい。このようにすれば、はんだバリア膜７の１つの端
面以外の全ての端面側において、溶融したはんだ端部１
５が下地膜としてのＡｕ膜６表面を延在部３３へ流動す
ることが可能になる。このため、レーザ素子２の端面の
大部分について、はんだ８のはい上がりの発生を抑制で
きる。

【００５５】図４は、図１および図２に示した半導体装
置の製造工程の変形例を説明するための断面模式図であ
る。図４は図３に対応する。図４を参照して、本発明に
よる半導体装置の実施の形態１の製造方法の変形例を説
明する。

【００５６】図４に示すように、本発明による半導体装
置の製造方法の変形例は、基本的に図３に示した半導体
装置の製造方法と同様であるが、サブマウント３の構造
が異なる。図４に示した半導体装置の製造方法において
用いるサブマウント３では、はんだ８が、はんだバリア
膜７の上部表面を覆うとともに、はんだバリア膜７の端
面１６上に部分的に延在する端部１５を有するように形
成されている。また、レーザ素子２をダイボンドする前
では、図４に示すようにはんだ８の端部１５ははんだバ
リア膜７の端面から外側へ突出するように形成されてい
るが、Ａｕ膜６の上部表面に接触してはいない。

【００５７】このようなサブマウント３を用いて、図３
において示したダイボンド工程と同様の工程を実施する
と、溶融したはんだ８の端部１５は重力によってＡｕ膜
６の上部表面に接触する。そして、レーザ素子２をダイ
ボンドする際にはＡｕ膜６の上部表面を横方向に溶融し
たはんだ８の端部１５が流動する。この結果、図３に示
した半導体装置の製造方法と同様に、レーザ素子２の端
面上にはんだ８が部分的にはい上がることを防止でき
る。

【００５８】（実施の形態２）図５は、本発明による半
導体装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図５
を参照して、本発明による半導体装置の実施の形態２を
説明する。

【００５９】図５に示した半導体装置１は、図１および
図２に示した半導体装置と同様の構造を備えるが、Ａｕ
膜６の上部表面上において、はんだバリア膜７とボンデ
ィングパッド部９との間に凸部としての流れ止め部１７
が形成されている。流れ止め部１７は、はんだバリア膜
７と同じ材質で構成されていてもよいし、異なる材質で
構成されていてもよい。流れ止め部１７がはんだバリア
膜７と同じ材質で構成される場合は、流れ止め部１７は
はんだバリア膜７と同時に形成されていてもよい。そし
て、はんだ８の外周部１０は、流れ止め部１７の側壁面
と接触した状態になっている。また、流れ止め部１７
は、ボンディングパッド部９とはんだバリア膜７との間
において、はんだバリア膜７の側壁に沿ってはんだバリ
ア膜７の側壁の幅とほぼ等しい長さとなるように、図５
の紙面に垂直方向に延在するように形成されていてもよ
いし、はんだバリア膜７の側壁の一部のみと対向するよ
うに形成されていてもよい。

【００６０】このような半導体装置１では、流れ止め部
１７が形成されているため、後述する製造方法において
示すように、レーザ素子２をダイボンドする際に溶融し
たはんだ８がボンディングパッド部９側へと必要以上に
流動することを防止できる。

【００６１】図６は、図５に示した半導体装置の製造方
法を説明するための断面模式図である。図６を参照し
て、図５に示した半導体装置の製造方法を説明する。

【００６２】図６に示すように、まず図５に示した半導
体装置１を構成するサブマウント３を準備する。サブマ
ウント３を準備する工程は、基本的には図３に示したサ
ブマウント３を準備する工程と同様であるが、はんだバ
リア膜７を形成する際にはんだバリア膜７と同一レイヤ
によって流れ止め部１７を形成する。はんだバリア膜７
および流れ止め部１７の形成方法としては、どのような
成膜方法およびパターニング方法を用いてもよい。たと
えば、フォトリソグラフィ法を用いてはんだバリア膜７
および流れ止め部１７となるべき領域以外の領域につい
てＡｕ膜６上にレジスト膜（図示せず）を形成する。そ
して、その上から白金膜などの金属膜を形成した後、レ
ジスト膜を剥離することにより金属膜を部分的に除去す
る。このようにしてはんだバリア膜７および流れ止め部
１７を形成することができる。また、メタルマスク法を
用いてはんだバリア膜７および流れ止め部１７を形成し
てもよい。

【００６３】次に、レーザ素子２のダイボンド工程を実
施する。具体的には、まずサブマウント３を加熱しては
んだ８を溶融した状態にする。そして、レーザ素子２を
サブマウント３との位置関係において相対的に矢印１４
に示す方向（サブマウント３側に向かう方向）に移動さ
せて、はんだ８にレーザ素子２を接触・固定する。この
結果、はんだ８によってサブマウント３にレーザ素子２
が固定される。

【００６４】このレーザ素子２のダイボンド時に、溶融
したはんだ８の端部１５はＡｕ膜６の上部表面上を横方
向に移動する。そして、ボンディングパッド部９側へと
移動するはんだ８の端部１５は、流れ止め部１７の側面
に接触して、それ以上ボンディングパッド部９側へとは
流れない。この結果、溶融したはんだ８が必要以上に流
動してボンディングパッド部９へと到達するといった不
良の発生を抑制できる。

【００６５】

【実施例】本発明の効果を確認するため、以下に示すよ
うな試料を作製し、それぞれの試料についてレーザ素子
の側壁面上にはんだのはい上がりが発生しているかどう
かを目視で確認する外観検査、および各試料が正常にレ
ーザ光を発振するかどうかを確認する発光検査を行なっ
た。

【００６６】（実施例１）本発明による半導体装置の実
施例として、図７に示したような半導体装置の試料を作
製した。図７は、本発明による半導体装置の実施例１の
試料の構成を示す断面模式図である。図７を参照して、
本発明による半導体装置の実施例１の試料を説明する。

【００６７】図７に示すように、半導体装置１は、レー
ザ素子２を搭載したサブマウント３がヒートシンク２２
に接続された構造を備える。サブマウント３では、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体からなる基板４の上部表
面上に密着層としてのチタン（Ｔｉ）膜１８が形成され
ている。基板４のサイズとしては、たとえば幅が１．２
ｍｍ、長さが１．５ｍｍ、厚さが０．３ｍｍである。ま
た、Ｔｉ膜１８の厚さは０．１μｍである。このＴｉ膜
１８上には拡散防止層としての白金（Ｐｔ）膜１９が形
成されている。Ｐｔ膜１９の厚さは０．２μｍである。
このＴｉ膜１８およびＰｔ膜１９からＴｉ／Ｐｔ積層膜
５が構成される。このＰｔ膜１９上に電極層としてのＡ
ｕ膜６が形成されている。Ａｕ膜６の厚さは０．６μｍ
である。

【００６８】このＡｕ膜６の上部表面上には白金（Ｐ
ｔ）からなるはんだバリア膜７が形成されている。この
はんだバリア膜７上には、はんだバリア膜７を覆うとと
もにレーザ出射端面以外ではＡｕ膜６の上部表面にその
外周部が接触するように形成されたはんだ８が配置され
ている。レーザ素子２は、はんだ８によってサブマウン
ト３に接着固定されている。レーザ出射端面はレーザ素
子２、Ａｕ膜６、はんだバリア膜７、はんだ８の全ての
端面がほぼ同一平面上に位置するように作製した。レー
ザ素子２としては、ＧａＡｓチップを用いた半導体レー
ザ素子を用いる。なお、レーザ素子２の幅は０．３ｍ
ｍ、長さは１．０ｍｍであり、はんだバリア膜７の幅は
０．２４ｍｍ、長さは０．７ｍｍであり、Ａｕ膜６の幅
は０．６ｍｍ、長さは１．３ｍｍである。また、後述す
る製造方法において示すように、レーザ素子２をサブマ
ウント３に接合する前において、はんだ８の幅は０．２
８ｍｍ、長さは０．９ｍｍである。

【００６９】基板４において、Ｔｉ膜１８が形成された
上部表面とは反対側に位置する下部表面上にはＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ積層膜２０が形成されている。具体的には、基
板４の下部表面上に厚さ０．１μｍのチタン（Ｔｉ）膜
が形成され、このＴｉ膜上に厚さ０．２μｍの白金（Ｐ
ｔ）膜が形成され、さらにこのＰｔ膜上に厚さ０．６μ
ｍの金（Ａｕ）膜が形成されている。そして、このＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０の、基板４に対向する面とは反
対側の表面上（Ａｕ膜上）にはんだ２１が配置されてい
る。サブマウント３下には、はんだ２１を介してヒート
シンク２２が配置されている。ヒートシンク２２のサイ
ズは、幅が２ｍｍ、長さが６ｍｍ、厚さが１．５ｍｍで
ある。はんだ２１は、ヒートシンク２２とサブマウント
３とを接着固定するために用いられる。

【００７０】ヒートシンク２２の材料としては銅タング
ステン（ＣｕＷ）合金が用いられる。レーザ素子２とし
ては、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）半導体を用いたレーザ
素子が用いられる。また、はんだ８の組成としては、
金：錫＝８０：２０（質量比）という組成比の金錫系は
んだ材が用いられる。

【００７１】次に、図７に示した本発明の実施例１の試
料の製造方法を、表１および図８を参照して説明する。

【００７２】

【表１】

【００７３】表１は、本発明の実施例の試料である半導
体装置の製造方法を説明するための表であり、図８は、
図７に示した半導体装置の製造方法を説明するための断
面模式図である。

【００７４】図８および表１を参照して、図７に示した
本発明の実施例としての半導体装置の製造方法では、ま
ず第１工程として基板製造工程（表１参照）を実施す
る。製造される基板のサイズとしては、たとえば幅を５
０ｍｍ、長さを５０ｍｍ、厚さを０．４ｍｍとすること
ができる。このように、サブマウント３（図８参照）の
基板４よりサイズの大きな基板を準備して、その基板の
表面に必要な構造を形成し、当該基板を後述する切断工
程（表１参照）で切断、分割することにより、サブマウ
ント３（図８参照）を得ることができる。サブマウント
３の基板４（図８参照）となるべき基板は、通常の基板
製造方法に基づいて作製される。基板４の材料としては
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体（表１参照）を用い
る。窒化アルミニウム焼結体のようなセラミックからな
る基板４の製造方法としては、通常のセラミック構造体
の製造方法を適用することができる。なお、基板４の材
料としては窒化アルミニウム以外のセラミックス、ある
いは半導体基板あるいは金属基板を用いてもよい。

【００７５】次に、第２工程として、第１工程である基
板製造工程において製造した窒化アルミニウム焼結体か
らなる基板の表面を研磨する平面研磨工程（表１参照）
を実施する。ここで、基板４（図８参照）となるべき窒
化アルミニウム基板の表面粗さがＲａで０．０５μｍと
なるまで研磨を行なう。この研磨工程における研磨方法
としては、通常用いられる研磨方法を適用することがで
きる。たとえば、研磨方法として、研削盤による研磨、
サンドブラスト、サンドペーパーや砥粒による研磨など
の研磨方法を用いることができる。

【００７６】次に、密着層としてのＴｉ膜１８（図８参
照）、拡散防止層としてのＰｔ膜１９（図８参照）およ
び電極層としてのＡｕ膜６（図８参照）を所定のパター
ンで形成するため、第３工程としてパターニング工程
（表１参照）を行なう。このパターニング工程において
は、フォトリソグラフィ法を用いて、Ｔｉ膜１８、Ｐｔ
膜１９およびＡｕ膜６が形成されるべき領域以外の領域
について、基板表面にレジスト膜を形成する。

【００７７】次に、第４工程として、密着層蒸着工程を
実施する。具体的には、密着層としてのＴｉ膜１８（図
８参照）となるべきＴｉ膜を基板表面に蒸着する。この
とき形成されるＴｉ膜の厚さはたとえば０．１μｍとす
ることができる。なお、密着層としては、Ｔｉ以外にク
ロム、ニッケルクロム、タンタルおよびこれらの化合物
を用いることができる。また、密着層（Ｔｉ膜１８）の
厚さとしては、０．０１μｍ以上１．０μｍ以下とする
ことが好ましい。

【００７８】次に、第５工程として、密着層としてのＴ
ｉ膜１８（図８参照）となるべきＴｉ膜上に、拡散防止
層としてのＰｔ膜１９（図８参照）となるべきＰｔ膜を
形成する拡散防止層蒸着工程を実施する（表１参照）。
Ｐｔ膜の厚さとしては、たとえば０．２μｍという値を
用いることができる。なお、拡散防止層としては、上述
のＰｔ以外に、パラジウム、ニッケルクロム、タングス
テンチタニウム、ニッケル、モリブデンなどを用いるこ
とができる。また、拡散防止層（Ｐｔ膜１９）の厚さと
しては０．０１μｍ以上１．５μｍ以下であることが好
ましい。

【００７９】次に、第６工程として、電極層としてのＡ
ｕ膜６（図８参照）となるべきＡｕ膜を形成する電極層
蒸着工程を実施する（表１参照）。Ａｕ膜の厚さとして
は、たとえば０．６μｍとすることができる。電極層
（Ａｕ膜６）の厚さは、好ましくは０．１μｍ以上１０
μｍ以下である。なお、密着層としてのＴｉ膜１８、拡
散防止層としてのＰｔ膜１９および電極層としてのＡｕ
膜６（図８参照）を形成する方法としては、蒸着以外の
スパッタリングやめっき法など通常の成膜方法を適用す
ることができる。

【００８０】そして、第３工程のパターニング工程にお
いて形成したレジスト膜を、レジスト剥離液によって除
去することにより、そのレジスト膜上に位置していたＴ
ｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の一部分をレジスト膜ととも
に除去する第７工程としてのリフトオフ工程を実施する
（表１）。この結果、基板上に所定のパターンを有する
Ｔｉ膜１８、Ｐｔ膜１９およびＡｕ膜６（図８参照）を
形成することができる。なお、Ａｕ膜６の幅は０．６ｍ
ｍ、長さは１．３ｍｍである。

【００８１】次に、第８工程として、基板４の裏面上に
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０（図８参照）を形成する裏
面蒸着工程を実施する（表１参照）。ここで、Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ積層膜２０を構成するＴｉ膜の厚さは０．１μ
ｍ、Ｐｔ膜の厚さは０．２μｍ、Ａｕ膜の厚さは０．６
μｍとする。なお、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０におけ
るＴｉ膜としては、上記第４工程の密着層蒸着工程にお
いて形成される密着層と同様の材料を用いることができ
るとともに、その厚さを０．０１μｍ以上１．０μｍ以
下とすることが好ましい。また、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層
膜２０におけるＰｔ膜としては、上述の拡散防止層とし
て用いる材料と同様の材料を用いることができるととも
に、その厚さを０．０１μｍ以上１．５μｍ以下とする
ことができる。また、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０にお
けるＡｕ膜については、上述の電極層と同様にその厚さ
を０．１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

【００８２】また、第８工程としての裏面蒸着工程にお
いては、第３工程から第７工程（表１参照）と同様の工
程を実施してもよい。すなわち、基板４の裏面側に所定
のパターンを有するＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０を形成
する場合は、Ｔｉ膜１８、Ｐｔ膜１９およびＡｕ膜６を
形成した場合と同様に予めフォトリソグラフィ法を用い
てパターンを有するレジスト膜を基板４の裏面上に形成
しておき、さらにＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０となるべ
き膜を形成した後、上述のレジスト膜を除去するリフト
オフ工程を実施してもよい。また、所定のパターンを有
するＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０を形成するため、メタ
ルマスク法を用いてもよい。

【００８３】次に、第９工程としてはんだバリア膜７
（図８参照）を形成するはんだバリア層形成工程を実施
する（表１参照）。ここでは、メタルマスク法を用い
て、Ａｕ膜６（図８参照）上に白金（Ｐｔ）からなるは
んだバリア膜７を形成する。はんだバリア膜７の厚さは
０．２μｍ、幅は０．２４ｍｍ、長さは０．７ｍｎとす
る。なお、はんだバリア膜７の材料としては、白金以外
にニッケルクロム、ニッケルなどを用いることができ
る。また、はんだバリア膜７の厚さは０．０１μｍ以上
１．５μｍ以下とすることが好ましい。

【００８４】また、はんだバリア膜７を形成する方法と
して、上述のようなメタルマスク法ではなく、表１の第
３工程から第７工程に示したようなフォトリソグラフィ
法を用いたパターニング方法、あるいは他の方法を用い
もよい。このようにしても、所定のパターンを有するは
んだバリア膜７を形成することができる。

【００８５】次に、第１０工程として、はんだバリア膜
７を覆うようにはんだ８を形成するはんだ層形成工程
（表１参照）を実施する。はんだ８は、図８に示すよう
にはんだバリア膜７を覆うとともに、その端部がＡｕ膜
６の上部表面に接触するように形成される。はんだ８の
厚さは３．５μｍ、幅は０．２８ｍｍ、長さは０．９ｍ
ｍとする。また、はんだ８としては金錫（ＡｕＳｎ）系
はんだを用い、その組成はＡｕ：Ｓｎ＝８０：２０（質
量比）とした。なお、はんだ８を構成する材料として
は、上述のようなＡｕＳｎ系はんだ以外にも、ＡｕＧｅ
系はんだ、ＰｂＳｎ系はんだ、ＩｎＳｎ系はんだ、Ａｇ
Ｓｎ系はんだあるいはこれらの積層物を用いることがで
きる。また、はんだ８（図８参照）の厚さとしては０．
１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

【００８６】なお、所定のパターンを有するはんだ８の
形成方法としては、メタルマスク法あるいは表１の本発
明による半導体装置の製造方法の第３工程から第７工程
に示したようなフォトリソグラフィ法を用いてもよい。

【００８７】次に、上述のように第１工程で準備した基
板の表面に所定の構造が形成された後、その基板を切断
する切断工程（表１参照）を実施する。この結果、図８
に示すサブマウント３を得ることができる。

【００８８】次に、第１２工程として、レーザ素子の接
合工程を実施する（表１参照）。具体的には、図８に示
すように、加熱により溶融したはんだ８の上に、矢印１
４に示すようにレーザ素子２を配置する。なお、レーザ
素子の幅は０．３ｍｍ、長さは１．０ｍｍである。この
ようにして、ＧａＡｓを用いたチップであるレーザ素子
２をはんだ８によってサブマウント３に接合する。

【００８９】なお、レーザ素子２としては、ＧａＡｓを
用いた素子あるいはＩｎＰを用いたレーザ素子であって
もよく、その表面に絶縁層および電極層などのメタライ
ズ層が形成されていてもよい。

【００９０】そして、レーザ素子２をサブマウント３に
ボンディングした後、第１３工程として、レーザ素子２
を実装したサブマウント３をヒートシンク２２（図８参
照）に接合する工程およびワイヤボンド工程（表１参
照）を実施する。具体的には、サブマウント３とヒート
シンク２２との間にシート状のはんだ２１を配置する。
そして、サブマウント３に対して、ヒートシンク２２を
矢印２３に示す方向に相対的に移動させるとともに、は
んだ２１を溶融する。このようにして、サブマウント３
とヒートシンク２２とをはんだ２１により接合する。ま
た、レーザ素子２の表面に形成された電極などについて
金（Ａｕ）線をワイヤボンディングする。この結果、図
７に示したような本発明による半導体装置の実施例とし
ての試料を得ることができる。

【００９１】ヒートシンク２２の材料としてはＣｕＷ合
金を用いる。なお、ヒートシンク２２の材料としてはＣ
ｕＷ合金以外に、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）およびこれらの金属の合
金や複合材料を用いることができる。

【００９２】はんだ２１については、上述のようにシー
ト状のはんだをサブマウント３とヒートシンク２２との
間に配置してもよいし、はんだ２１を予めヒートシンク
２２の上部表面に配置してもよい。また、はんだ２１を
サブマウント３のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２０の下部表
面上に配置してもよい。

【００９３】はんだ２１と接合されるヒートシンク２２
の表面には、ニッケル（Ｎｉ）膜および金（Ａｕ）膜か
らなる積層膜を形成しておくことが好ましい。このよう
な積層膜を形成するのは、ヒートシンク２２の表面にお
けるはんだ２１の濡れ性を向上させるためである。

【００９４】また、本発明の実施例との比較のための比
較例として、基本的な構造は図７に示した半導体装置１
と同様であるが、図８に示したサブマウント３におい
て、はんだバリア膜７の上部表面上にのみはんだ８が形
成されたサブマウント３を用いて形成した半導体装置の
比較例の試料を準備した。なお、本発明の実施例として
の試料および比較例としての試料は、それぞれ１０個ず
つ作成した。そして、これらの実施例および比較例の試
料のそれぞれについて、外観検査および発光検査を実施
した。この結果、本発明の実施例の試料においては、１
０個中１０個ともすべてレーザ素子２の端面上へのはん
だ８のはい上がりは確認できなかった。一方、比較例の
試料では、１０個中３個の試料において、レーザ素子２
の端面上にはんだ８がはい上がっていることが確認され
た。

【００９５】そして、実際にレーザ光を発振するかどう
かを確認する発光検査においては、本発明の実施例の試
料では１０個中１０個とも正常にレーザ素子２からレー
ザ光を発振することができたが、比較例の試料において
は、１０個中６個だけ、レーザ光を発振することができ
た（１０個中４個については、レーザ光を発振できなか
った）。

【００９６】このように、比較例よりも本発明の実施例
の試料の方がはんだ８のレーザ素子２の端面へのはんだ
８のはい上がりを抑制できるので、確実にレーザ光を発
振することができた。

【００９７】（実施例２）次に、以下のような本発明の
実施例の試料および比較例の試料を準備して、外観検査
および発光検査を行なった。

【００９８】実施例２において準備した試料は、図７に
示した半導体装置と基本的には同様の構造を備えるが、
はんだ８（図７参照）の組成をＡｕ：Ｓｎ＝１０：９０
（質量比）とした。このような本発明の実施例の試料を
１０個準備した。また、比較例として、実施例１の場合
と同様に、図８のサブマウント３の構造において、はん
だバリア膜７の上部表面上にのみはんだ８が形成された
サブマウント３を用いて製造した比較例としての半導体
装置の試料も１０個準備した。ここで、実施例２の実施
例としての試料の製造方法は、表１からもわかるよう
に、基本的に実施例１における実施例の試料の製造方法
と同様である。

【００９９】実施例の試料１０個および比較例としての
試料１０個について、それぞれ外観検査および発光検査
を行なった。この結果、本発明の実施例としての試料に
ついては、外観検査において１０個中１０個ともレーザ
素子２の端面上へのはんだ８のはい上がりは発生してい
なかった。そして、発光検査においても、１０個の試料
すべてについて、レーザ光の発振を確認できた。

【０１００】一方、比較例としての試料については、外
観検査において１０個のうち８個の試料について、レー
ザ素子２の端面上へのはんだ８のはい上がりは認められ
なかったが、１０個のうち２個の試料については、レー
ザ素子２の端面上にはんだ８が部分的にはい上がってい
る状態が確認された。また、発光検査においては、比較
例の試料は１０個中７個についてのみ正常なレーザ光の
発振が確認された。

【０１０１】このように、比較例の試料と対比すると、
本発明の実施例の試料の方が確実にレーザ光の発振を行
なうことができた。

【０１０２】（実施例３）図９は、本発明による半導体
装置の実施例３の試料の構成を示す断面模式図である。
図１０は、図９に示した半導体装置の製造方法を説明す
るための断面模式図である。図９を参照して、本発明の
実施例としての半導体装置１は、基本的には図７に示し
た半導体装置と同様の構造を備えるが、図７におけるＰ
ｔ膜１９に代えて、モリブデン（Ｍｏ）膜２４およびニ
ッケル（Ｎｉ）膜２５が形成されている。すなわち、Ｔ
ｉ膜１８上にＭｏ膜２４が形成され、このＭｏ膜２４上
にＮｉ膜２５が形成されている。Ｍｏ膜２４の厚さは
０．０５μｍである。また、Ｎｉ膜２５の厚さは０．２
μｍである。また、電極層としてのＡｕ膜６の厚さは３
μｍと、実施例１の試料のＡｕ膜６（図７参照）の厚さ
より厚くなっている。このような本発明の実施例として
の半導体装置の試料を１０個準備した。

【０１０３】図９に示した本発明の実施例としての半導
体装置１の試料の製造方法は、表１に示すように、基本
的には本発明の実施例１の半導体装置の製造方法と同様
である。すなわち、図１０に示すような構造を有するサ
ブマウント３を準備した後、このサブマウント３にＧａ
Ａｓ半導体を用いたチップであるレーザ素子２を矢印１
４に示すようにボンディングする。さらに、図１０に示
すように、ヒートシンク２２を矢印２３に示すようにサ
ブマウント３へと接合する。ただし、表１からもわかる
ように、本発明の実施例１における半導体装置の製造方
法と異なるのは、半導体装置の製造方法の第５工程であ
る拡散防止層蒸着工程において、白金膜ではなくモリブ
デン（Ｍｏ）膜をＴｉ膜１８（図１０参照）上に形成
し、さらにＭｏ膜上にニッケル（Ｎｉ）膜を形成してい
る点である。

【０１０４】また、比較例として、図１０に示したサブ
マウント３において、本発明の実施例１における比較例
と同様にはんだバリア膜７の上部表面上にのみはんだ８
が形成されたサブマウント３を準備して、実施例の製造
工程と同様の工程により比較例としての半導体装置を製
造した。ここでは、本発明の実施例としての試料および
比較例としての試料をそれぞれ１０個ずつ作製した。そ
して、それぞれの試料について、外観検査および発光検
査を実施した。

【０１０５】この結果、本発明の実施例としての試料に
ついて、外観検査では１０個中１０個のすべてにおいて
レーザ素子２の端面上にはんだ８が部分的にはい上がる
といったことは発生しなかった。また、発光検査におい
ても１０個の試料のすべてについてレーザ光の発振が確
認できた。

【０１０６】一方、比較例の試料においては、１０個の
試料のうちの２個について外観検査にてレーザ素子２の
端面上にはんだ８が部分的にはい上がっている状況が目
視で確認された。そして、発光検査では、１０個中２個
の試料についていレーザ光の発振を確認できなかった。
このように、本発明の実施例の方が、確実にレーザ光の
発振を行うことができた。

【０１０７】（実施例４）図１１は、本発明による半導
体装置の実施例４の試料の構成を示す断面模式図であ
る。図１２は、図１１に示した半導体装置の製造方法を
説明するための断面模式図である。図１１に示した実施
例としての半導体装置１は、基本的には図７に示した半
導体装置１と同様の構造を備えるが、はんだ３１の形成
方法、組成および厚さが異なる。すなわち、後述する製
造方法からも明らかなように、はんだ３１は銀（Ａｇ）
膜２７および錫（Ｓｎ）膜２８の積層膜を溶融すること
により形成されている。

【０１０８】図１１に示した半導体装置１の製造方法
は、表１からもわかるように、基本的には図７に示した
半導体装置の製造方法と同様であるが、図１２に示すよ
うに、はんだ３１となるべき部分として、銀（Ａｇ）膜
２７および錫（Ｓｎ）膜２８からなる積層膜がサブマウ
ント３において形成されている。ここで、Ａｇ膜２７の
厚さは１μｍであり、Ｓｎ膜２８の厚さは３μｍであ
る。この結果、はんだ３１（図１１参照）の厚さは図７
に示した半導体装置１におけるはんだ８の厚さより厚く
なる。

【０１０９】ここでは、図１１に示したような本発明の
実施例としての試料を実施例４においても１０個準備し
た。また、図１２において、はんだバリア膜７の上部表
面上にのみＡｇ膜２７およびＳｎ膜２８が積層されたサ
ブマウントを用いて形成した、比較例としての半導体装
置の試料も１０個準備した。

【０１１０】これらの試料について、外観検査および発
光検査を実施した。この結果、本発明の実施例としての
半導体装置の試料では、１０個中１０個ともすべて外観
検査においてはレーザ素子２（図１１参照）の端面上に
はんだ３１のはい上がりは確認されなかった。そして、
発光検査においても１０個中１０個すべてについてレー
ザ光の発振を確認できた。

【０１１１】一方、比較例の試料については、外観検査
において１０個中３個についてレーザ素子２（図１１参
照）の端面上にはんだ３１がはい上がっていることが確
認された。そして、発光検査においては、１０個中６個
についてのみレーザ光の発振が確認された。すなわち、
１０個中４個についてはレーザ光の発振が確認できなか
った。

【０１１２】このように、実施例４においても、本発明
による試料の方が比較例の試料よりも確実にレーザ光の
発振を行なうことが可能な素子となっていることがわか
る。

【０１１３】（実施例５）図１３は、本発明による半導
体装置の実施例５の試料の構成を示す断面模式図であ
る。図１４は、図１３に示した半導体装置の製造方法を
説明するための断面模式図である。図１３に示した半導
体装置１は、基本的には図７に示した半導体装置と同様
の構造を備えるが、基板２９の材質が異なる。すなわ
ち、基板２９の材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を用い
ている。

【０１１４】図１３に示した半導体装置の製造方法は、
表１および図１４からもわかるように、基本的に図７に
示した半導体装置の製造方法と同様である。ただし、第
１工程である基板製造工程（表１参照）において、基板
２９の材料として窒化アルミニウムではなく炭化ケイ素
が用いられている点が異なる。実施例５における本発明
の実施例としての試料においても、図１３および図１４
からもわかるようにはんだバリア膜７を覆うようにはん
だ８が配置されている。

【０１１５】このような本発明の実施例としての試料を
１０個準備した。そして、本発明の比較例の試料として
は、図１４のはんだバリア膜７の上部表面上にのみはん
だ８が形成されたサブマウント３を準備し、このサブマ
ウントを用いて製造した比較例としての半導体装置を１
０個準備した。そして、これらの試料について、実施の
形態１〜４と同様に外観検査および発光検査を実施し
た。

【０１１６】この結果、本発明の実施例の試料について
は、１０個中１０個すべてについて、レーザ素子２（図
１３参照）の端面上へのはんだ８のはい上がりは確認さ
れず、発光検査においても、１０個中１０個のすべてに
ついてレーザ光の発振を確認できた。

【０１１７】一方、比較例の試料については、外観検査
において、１０個中３個についてレーザ素子２の端面上
にはんだ８が部分的にはい上がっていることが確認され
た。そして、発光検査においては、１０個中７個につい
てのみレーザ光の発振が確認された。すなわち、１０個
中３個についてはレーザ光の発振が確認できなかった。

【０１１８】このように、この実施例５においても、比
較例の試料と比べると、本発明の実施例の試料の方が確
実にレーザ光の発振が行なわれることがわかる。

【０１１９】（実施例６）次に、以下のような本発明の
実施例の試料および比較例の試料を準備して、外観検査
および発光検査を行なった。

【０１２０】実施例６において準備した試料は、図７に
示した半導体装置と基本的には同様の構造を備えるが、
基板の平面研磨工程において窒化アルミニウム基板の表
面粗さをＲａで０．５μｍとした。このような本発明の
実施例の試料を１０個準備した。また、比較例として、
図７に示した半導体装置と基本的には同様の構造を備え
るが、窒化アルミニウム基板の表面粗さをＲａで１．５
μｍとした半導体装置の試料も１０個準備した。ここ
で、実施例６の実施例としての試料の製造方法は、表１
からもわかるように、基本的に実施例１における実施例
の試料の製造方法と同様である。

【０１２１】実施例の試料１０個および比較例としての
試料１０個について、それぞれ外観検査および発光検査
を行なった。この結果、本発明の実施例としての試料に
ついては、外観検査において１０個中１０個ともレーザ
素子２の端面上へのはんだ８のはい上がりは発生してい
なかった。そして、発光検査においても、１０個の試料
すべてについて、レーザ光の発振を確認できた。

【０１２２】一方、比較例としての試料については、外
観検査において１０個中１０個とも、レーザ素子２の端
面上へのはんだ８のはい上がりは認められなかったが、
発光検査においては、比較例の試料は１０個中６個につ
いてのみ正常なレーザ光の発振が確認された。

【０１２３】このように、比較例の試料と対比すると、
本発明の実施例の試料の方が、高い確率で良品（レーザ
光の発振を正常に行うことができる半導体装置）を得る
ことができた。

【０１２４】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態
および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。

【０１２５】

【発明の効果】このように、本発明によれば、レーザ素
子におけるレーザ光の発光を確実に行うことが可能な半
導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による半導体装置の実施の形態１を示
す断面模式図である。

【図２】 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける部分断面模式
図である。

【図３】 図１および２に示した半導体装置の製造方法
を説明するための断面模式図である。

【図４】 図１および２に示した半導体装置を製造する
ための製造工程の変形例を説明するための断面模式図で
ある。

【図５】 本発明による半導体装置の実施の形態２を示
す断面模式図である。

【図６】 図５に示した半導体装置の製造方法を説明す
るための断面模式図である。

【図７】 本発明による半導体装置の実施例１の試料の
構成を示す断面模式図である。

【図８】 図７に示した半導体装置の製造方法を説明す
るための断面模式図である。

【図９】 本発明による半導体装置の実施例３の試料の
構成を示す断面模式図である。

【図１０】 図９に示した半導体装置の製造方法を説明
するための断面模式図である。

【図１１】 本発明による半導体装置の実施例４の試料
の構成を示す断面模式図である。

【図１２】 図１１に示した半導体装置の製造方法を説
明するための断面模式図である。

【図１３】 本発明による半導体装置の実施例５の試料
の構成を示す断面模式図である。

【図１４】 図１３に示した半導体装置の製造方法を説
明するための断面模式図である。

【図１５】 従来の半導体装置の製造方法を説明するた
めの断面模式図である。

【図１６】 従来の半導体装置の問題点を説明するため
の断面模式図である。

【符号の説明】

１ 半導体装置、２ レーザ素子、３ サブマウント、
４，２９ 基板、５Ｔｉ／Ｐｔ積層膜、６ Ａｕ膜、７
はんだバリア膜、８，２１，３１ はんだ、９ ボン
ディングパッド部、１０ 外周部、１１ 端面、１２
素子端面、１３、１６ はんだバリア膜端面、１４，２
３ 矢印、１５ 端部、１７ 流れ止め部、１８ Ｔｉ
膜、１９ Ｐｔ膜、２０ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜、２
２ ヒートシンク、２４ Ｍｏ膜、２５ Ｎｉ膜、２７
Ａｇ膜、２８ Ｓｎ膜、３２部分、３３ 延在部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天羽 映夫 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 桧垣 賢次郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 笹目 彰 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 筑木 保志 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 5F073 EA29 FA15 FA18 FA22

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サブマウント基板と、 前記サブマウント基板の表面上に形成され、複数の端面
   を有するはんだバリア膜と、 前記はんだバリア膜の上部表面を覆うように形成され、
   前記はんだバリア膜の複数の端面の少なくとも一部から
   外側に延在する端部を有するはんだ膜とを備える、サブ
   マウント。
2. 【請求項２】 前記はんだ膜の端部は、前記はんだバリ
   ア膜の１つの端面以外の全ての端面から外側に延在する
   ように形成されている、請求項１に記載のサブマウン
   ト。
3. 【請求項３】 前記サブマウント基板と前記はんだバリ
   ア膜との間に形成され、前記はんだバリア膜の前記１つ
   の端面以外の全ての端面より外側に延在するとともに前
   記はんだ膜の端部下に位置する部分を含む電極膜を備え
   る、請求項２に記載のサブマウント。
4. 【請求項４】 前記サブマウント基板と前記はんだバリ
   ア膜との間に形成され、前記はんだバリア膜の端面より
   外側に延在するとともに前記はんだ膜の端部下に位置す
   る部分を含む電極膜を備える、請求項１に記載のサブマ
   ウント。
5. 【請求項５】 前記電極膜は、前記はんだ膜の端部より
   外側に延在する延在部を含む、請求項３または４に記載
   のサブマウント。
6. 【請求項６】 前記はんだ膜の端部は前記電極膜におい
   て前記はんだ膜の端部下に位置する部分に接触してい
   る、請求項３〜５のいずれか１項に記載のサブマウン
   ト。
7. 【請求項７】 前記サブマウント基板と前記はんだバリ
   ア膜との間において、前記サブマウント基板の表面に接
   触するように形成された密着膜と、 前記密着層上に形成された拡散防止膜とを備え、 前記電極膜は前記拡散防止膜上に配置されている、請求
   項３〜６のいずれか１項に記載のサブマウント。
8. 【請求項８】 前記密着膜はチタンを含み、前記拡散防
   止膜は白金を含み、前記電極膜は金を含み、前記はんだ
   バリア膜は白金を含み、前記はんだ膜は金錫系はんだを
   含む、請求項７に記載のサブマウント。
9. 【請求項９】 前記電極膜上において、前記はんだバリ
   ア膜と間隔を隔てて形成された凸部を備える、請求項３
   〜８のいずれか１項に記載のサブマウント。
10. 【請求項１０】 前記サブマウント基板は窒化アルミニ
    ウムを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のサブ
    マウント。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか１項に記載
    のサブマウントを用いた半導体装置であって、前記はん
    だ膜上に搭載された半導体レーザ素子を備える、半導体
    装置。