JP2008210844A

JP2008210844A - 光半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2008210844A
Application number: JP2007043717A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tanaka; 秀幸田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】ダイボンド後において、AuSn半田層（Auが70重量％）を再活性させると共に、組立応力を緩和し、光半導体素子の偏光特性及びファー・フィールド・パターン特性を改善することができる光半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体素子３をサブマウント２を介して金属ステム１上に固定した光半導体装置において、上記サブマウント２は、ヒートシンク材２１の表面にAuSn半田層（Auが70重量％）２３を設け、上記半導体素子３及び上記サブマウント２並びに上記金属ステム１を同時に加熱して上記金属ステム１と一体に固定した後、上記AuSn半田層２３の再活性温度近傍の温度でベーキングする製造方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、DVD用等の光半導体装置の製造方法、特に光半導体装置の組立時における応力を緩和させる製造方法に関するものである。

図１は、一般的な光半導体装置の構成を示す部品図、図２は、図１に示す部品のうちサブマウントの詳細構造を示す側断面図である。
光半導体装置は図１に示すように、金属ブロックからなるステム１の上面に、ヒートシンク材からなるサブマウント２及び光半導体素子３を重ねて一体に固定して構成されている。

ステム１はガラス封止された例えばFe-Ni-Coからなる金属リードを有し、表面にNi/Auメッキが施された例えばCu,Fe等の放熱性の良い金属ブロックによって構成されている。また、サブマウント２は図２に示すように、例えばAlN,SiCからなるヒートシンク材２１の両面に、Ti/Pt/Au等の金属電極２２を形成し、更に金属電極２２の上下面にAuSn半田層（Auが70重量％）２３を設けた構成とされている。

更に、図示していないが、上記ステム１の金属リードと外部回路とを接続するAuワイヤが設けられ、光半導体素子３には気密を保持するためにガラス窓を有する金属キャップが設けられる場合もある。

光半導体素子３とサブマウント２とは金属ステム１上に重ねて載置された状態で、約340℃の高温のヒートブロック上で同時に加熱され、AuSn半田層（Auが70重量％）２３を溶融させて一体的に固定される。（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−２１４７９１号公報

従来の光半導体装置の製造方法は上記のようにされているが、光半導体素子３の母材である化合物半導体の熱膨張率に比してサブマウント２のヒートシンク材２１の熱膨張率が数倍大きいため、光半導体素子３とヒートシンク材２１とをAuSn半田層２３によってダイボンドして固定する際には、AuSn半田層の融点と室温間の温度差にもとづく光半導体素子とヒートシンク材との伸縮の差に起因する応力が生じ、光半導体素子に不均一な応力が作用して光半導体装置の特性劣化につながるという問題点がある。

従来は、このような組立時の応力を緩和するために、ダイボンド後に150℃±10℃の温度で高温ベーキングすることがあった。しかし、このような温度でのベーキングはAuSn半田層（Auが70重量％）の融点（280℃）の再活性温度（融点の2/3=186℃）に達していないため、応力緩和効果が希薄で、光半導体素子の偏光比や偏光角等の偏光特性及びファー・フィールド・パターン特性（放射光の強さを活性層に対して水平方向と垂直方向で測定した強度分布）が変動したり、ばらつきが大きくなり、歩留まりが悪化するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点に対処するためになされたもので、ダイボンド後においてAuSn半田層（Auが70重量％）を再活性させると共に、組立応力を緩和し、光半導体素子の偏光特性及びファー・フィールド・パターン特性を改善することができる光半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る光半導体装置の製造方法は、半導体素子をサブマウントを介して金属ステム上に固定した光半導体装置において、上記サブマウントは、ヒートシンク材の表面にAuSn半田層（Auが70重量％）を設け、上記半導体素子及び上記サブマウント並びに上記金属ステムを同時に加熱して上記金属ステムと一体に固定した後、上記AuSn半田層の再活性温度近傍の温度でベーキングするものである。

この発明に係る光半導体装置の製造方法は上記のように構成されているため、ダイボンド後においてAuSn半田層（Auが70重量％）を再活性させると共に、組立応力を緩和し、光半導体素子の偏光比や偏光角等の偏光特性及びファー・フィールド・パターン特性を改善することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による製造方法について説明する。この実施の形態における光半導体装置の構成については図１、図２に示すものと同様であるため、図１、図２を援用して図示及び説明を省略する。

実施の形態１による製造方法の特徴は、ダイボンド後におけるベーキングをAuSn半田層（Auが70重量％）の再活性温度の近傍温度、即ちAuSn半田の融点（280℃）の2/3である186℃近傍の温度で行なうものである。具体的には180℃±10℃とすることを特徴とする。

この数値を見出すまでの実験データを表１に示し、その数値をグラフ化したものを図３に示す。

表１及び図３において、Ａは光半導体素子の偏光比を示し、Ｂは偏光角を示す。
また、Ｃは角度ずれパワー変動であり、水平ビームの角度ずれ変化量を示す。Ｄはθ//パワー変動であり、出力電流に対してθ角内で変動するレーザ出力値の割合を示す。

偏光比Ａは数値が大きい程、良好であり、設計上は200を目途としている。また、偏光角Ｂは数値が小さい程、良好であり、設計上は０を目途としている。角度ずれパワー変動Ｃは数値が小さい程、良好であり、設計上は０を目途としている。また、θ//パワー変動Ｄも数値が小さい程、良好であり、設計上は０を目途としている。

表１及び図３のグラフから明らかなように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全ての特性において、最良値を示したベーキング温度は180℃である。
この温度に対し、高温槽環境を考慮して180℃±10℃のベーキング温度を設定し、このベーキング温度で実験を行った結果、従来のベーキング温度である150℃±10℃に対して全てのパラメータ（偏光特性、ファー・フィールド・パターン特性）で改善傾向が確認された。また、平均歩留まりとしても、0.7〜1.7％の改善が確認された。

一般的な光半導体装置の構成を示す部品図である。図１に示す部品のうち、サブマウントの詳細構造を示す側断面図である。表１の数値をグラフ化したものである。

符号の説明

１ステム、２サブマウント、３光半導体素子、２１ヒートシンク材、
２２金属電極、２３ AuSn半田層（Auが70重量％）。

Claims

半導体素子をサブマウントを介して金属ステム上に固定した光半導体装置において、上記サブマウントは、ヒートシンク材の表面にAuSn半田層（Auが70重量％）を設け、上記半導体素子及び上記サブマウント並びに上記金属ステムを同時に加熱して上記金属ステムと一体に固定した後、上記AuSn半田層の再活性温度近傍の温度でベーキングすることを特徴とする光半導体装置の製造方法。
上記ベーキングの温度を180℃±10℃としたことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。