JP2011222675A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サブマウント12上に半田11を介してジャンクションダウンで半導体レーザ1が実装されている。半導体レーザ1は、n型GaN基板2と、n型GaN基板2上に形成されpn接合を含む半導体積層構造3と、半導体積層構造3上に形成された電極8とを有する。電極8は、半田11を介してサブマウント12に接合されている。サブマウント12と半導体積層構造3との間において電極8の周りを囲むように高融点金属膜10が配置されている。
【選択図】図2
Description
図1は、実施の形態1に係る半導体レーザ1を示す断面図である。n型GaN基板2(半導体基板)上に、pn接合を含む半導体積層構造3が形成されている。半導体積層構造3は、n型GaN基板2側から順次積層されたn型AlGaNクラッド層4、InGaN活性5、p型AlGaNクラッド層6、及びp型GaNコンタクト層7を有する。p型GaNコンタクト層7上に電極8が形成され、n型GaN基板2の下面に電極9が形成されている。電極8,9には金(Au)が含まれている。
図3は、実施の形態2に係る半導体装置を示す断面図である。半導体積層構造3には、電極8の周りを囲むように溝14が形成されている。この溝14の内部を高融点金属膜10又は高融点誘電体膜が覆っている。ただし、高融点金属膜10は、半導体積層構造3とオーミック接合していない。その他の構成は実施の形態1と同様である。
図4は、実施の形態3に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態1の高融点金属膜10の代わりに、サブマウント12と半導体積層構造3との間において電極8の周りを囲むようにメタルパッド15が配置されている。メタルパッド15には金(Au)が含まれている。半田11は、80wt%のAuと20wt%のSnからなるAuSnである。この半田11の融点は280℃である。
図8は、実施の形態4に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態1の高融点金属膜10の代わりに、サブマウント12と電極8との間において電極8の外周にAu膜19(金属膜)が配置されている。半田11は、80wt%のAuと20wt%のSnからなるAuSnである。この半田11の融点は280℃である。
図10は、実施の形態5に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態1の高融点金属膜10の代わりに、電極8の周りを囲むようにサブマウント12に溝20が形成されている。溝20内にAu層21(金属層)が形成されている。半田11はSnAgである。電極8及びサブマウント12上にAuメッキ22とPt/フラッシュAu層23が形成されている。
図14は、実施の形態6に係る半導体装置を示す断面図である。実施の形態1の高融点金属膜10の代わりに、電極8の周りを囲むようにサブマウント12に溝20が形成されている。溝20の内側の側面に誘引材料25が形成されている。誘引材料25は、半田11の流動性を向上させる材料である。具体的には、誘引材料25は、半田11と同じ物質、半田11の構成物質、フラックス(融剤)、又は半田11と合金化すると融点が下がる金属材料である。
図17は実施の形態7に係る半導体装置の製造方法を示す平面図であり、図18はその断面図である。図19は、図18の破線で囲った部分の拡大断面図である。
2 n型GaN基板(半導体基板)
3 半導体積層構造
8 電極
10 高融点金属膜
11 半田
12 サブマウント
14,20,26,27 溝
15 メタルパッド
16 第1の合金層
17 第2の合金層
18 接合領域
19,21 Au膜(金属層)
24 金属間化合物
25 誘引材料
28 高抵抗化領域
29 絶縁膜
Claims (13)
- サブマウントと、
前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで実装された半導体レーザとを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有し、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記半導体積層構造との間において前記電極の周りを囲むように高融点金属膜又は高融点誘電体膜が配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体積層構造には、前記電極の周りを囲むように溝が形成され、
前記溝の内部を前記高融点金属膜又は前記高融点誘電体膜が覆っており、
前記高融点金属膜は、前記半導体積層構造とオーミック接合していないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - サブマウントと、
前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで実装された半導体レーザとを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有し、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記半導体積層構造との間において前記電極の周りを囲むようにメタルパッドが配置され、
前記電極の構成材料が前記半田中に拡散して第1の合金層が形成され、
前記メタルパッドの構成材料が前記第1の合金層中に拡散して第2の合金層が形成され、
前記第2の合金層の融点は、前記半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - サブマウントと、
前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで実装された半導体レーザとを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有し、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記電極との間において前記電極の外周に金属膜が配置され、
前記電極の構成材料が前記半田中に拡散して第1の合金層が形成され、
前記金属膜の構成材料が前記第1の合金層中に拡散して第2の合金層が形成され、
前記第2の合金層の融点は、前記半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - サブマウントと、
前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで実装された半導体レーザとを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有し、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記電極の周りを囲むように前記サブマウントに溝が形成され、
前記溝内に形成された金属層と、
前記溝内に流れ込んだ前記半田中に前記金属層の構成材料が拡散して金属間化合物が形成され、
前記金属間化合物の融点は、前記半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - サブマウントと、
前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで実装された半導体レーザとを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有し、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記電極の周りを囲むように前記サブマウントに、前記半田の流動性を向上させる誘引材料が形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記誘引材料は、前記半田と同じ物質、前記半田の構成物質、フラックス、又は前記半田と合金化すると融点が下がる金属材料であることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
- 前記電極の周りを囲むように前記サブマウントに溝が形成され、
前記溝の内側の側面に前記誘引材料が形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有する半導体レーザを準備する工程と、
サブマウント上に半田を形成する工程と、
前記電極の周りを囲むようにメタルパッドを前記半導体レーザ上に形成する工程と、
前記サブマウント上に前記半田を介してジャンクションダウンで前記半導体レーザを実装する工程とを備え、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記半導体積層構造との間において前記電極の周りを囲むようにメタルパッドが配置され、
前記電極の構成材料が前記半田中に拡散して第1の合金層が形成され、
前記メタルパッドの構成材料が前記第1の合金層中に拡散して第2の合金層が形成され、
前記サブマウント上に前記半導体レーザを実装する際の温度は、前記半田の融点よりも高く、前記第2の合金層の融点よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有する半導体レーザを準備する工程と、
サブマウント上の接合領域を囲うようにメタルパッドを形成する工程と、
前記サブマウント上の前記接合領域に半田を形成する工程と、
前記サブマウント上の前記接合領域に前記半田を介してジャンクションダウンで前記半導体レーザを実装する工程とを備え、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記半導体積層構造との間において前記電極の周りを囲むようにメタルパッドが配置され、
前記電極の構成材料が前記半田中に拡散して第1の合金層が形成され、
前記メタルパッドの構成材料が前記第1の合金層中に拡散して第2の合金層が形成され、
前記サブマウント上に前記半導体レーザを実装する際の温度は、前記半田の融点よりも高く、前記第2の合金層の融点よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成されpn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上に形成された電極とを有する半導体レーザを準備する工程と、
前記電極の外周に金属膜を形成する工程と、
前記電極上の前記金属膜で囲まれた領域に半田を蒸着する工程と、
前記サブマウント上に前記半田を介してジャンクションダウンで前記半導体レーザを実装する工程とを備え、
前記電極は、前記半田を介して前記サブマウントに接合され、
前記サブマウントと前記半導体積層構造との間において前記電極の周りを囲むようにメタルパッドが配置され、
前記電極の構成材料が前記半田中に拡散して第1の合金層が形成され、
前記メタルパッドの構成材料が前記第1の合金層中に拡散して第2の合金層が形成され、
前記サブマウント上に前記半導体レーザを実装する際の温度は、前記半田の融点よりも高く、前記第2の合金層の融点よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - ウェハ状の半導体基板上に、pn接合を含む半導体積層構造と、前記半導体積層構造上の電極とを有する複数の半導体レーザを形成する工程と、
隣接する前記半導体レーザ同士の境界をスクライブして前記pn接合より深い溝を形成する工程と、
前記溝の内部表面に高抵抗化処理を行って高抵抗化領域を形成するか、又は前記溝内に絶縁膜を形成する工程と、
前記高抵抗化領域又は前記絶縁膜を形成した後に、前記溝に沿って個々の前記半導体レーザに分離する工程と、
個々の前記半導体レーザに分離した後に、前記サブマウント上に半田を介してジャンクションダウンで前記半導体レーザを実装する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記高抵抗化処理は熱酸化法又はイオン注入であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
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