JP2996367B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
半導体装置とその製造方法Info
- Publication number
- JP2996367B2 JP2996367B2 JP4108436A JP10843692A JP2996367B2 JP 2996367 B2 JP2996367 B2 JP 2996367B2 JP 4108436 A JP4108436 A JP 4108436A JP 10843692 A JP10843692 A JP 10843692A JP 2996367 B2 JP2996367 B2 JP 2996367B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- semiconductor
- semiconductor substrate
- back surface
- bonding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた特性を持つ半導
体装置及びその製造方法に関するものである。
体装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ｐ形の導電性を持つ基板に製造された素
子を半田材を用いて他の基板にボンディングする構造の
装置、例えばｐ−ＩｎＰ基板上に製作された半導体レー
ザを金錫の半田を用いてヒートシンク上にボンディング
した構造を持つ装置においては、半導体の基板側（ｐ
側）に半導体と金属のオーミック接触を確保するための
アロイ用合金（例えばＡｕＺｎ）と、このアロイ用合金
が半田材と混じるのを防ぐ役割を持つ多層の金属からな
るボンディング電極が裏面に一様にあるいは切断箇所の
み除いて後は一様に形成された構造をとってきた。図５
は、従来の構造の例を示したものであり、（ａ）はボン
ディング電極がない場合、（ｂ）は均一なＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ（半導体側から）の積層ボンディング電極８’が形
成されている場合である。ここで、１は半導体レーザの
上部電極、２はｎ側コンタクト層、３はｐ形電流ブロッ
ク層、４はｎ形電流ブロック層、６は半導体レーザの活
性層、７はオーミック接触用ＡｎＺｎアロイ電極、８’
は均一な積層ボンディング電極、９は金錫の共晶半田、
１０はシリコン基板１１上のＴｉＰｔＡｕからなるオー
ミック電極である。
子を半田材を用いて他の基板にボンディングする構造の
装置、例えばｐ−ＩｎＰ基板上に製作された半導体レー
ザを金錫の半田を用いてヒートシンク上にボンディング
した構造を持つ装置においては、半導体の基板側（ｐ
側）に半導体と金属のオーミック接触を確保するための
アロイ用合金（例えばＡｕＺｎ）と、このアロイ用合金
が半田材と混じるのを防ぐ役割を持つ多層の金属からな
るボンディング電極が裏面に一様にあるいは切断箇所の
み除いて後は一様に形成された構造をとってきた。図５
は、従来の構造の例を示したものであり、（ａ）はボン
ディング電極がない場合、（ｂ）は均一なＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ（半導体側から）の積層ボンディング電極８’が形
成されている場合である。ここで、１は半導体レーザの
上部電極、２はｎ側コンタクト層、３はｐ形電流ブロッ
ク層、４はｎ形電流ブロック層、６は半導体レーザの活
性層、７はオーミック接触用ＡｎＺｎアロイ電極、８’
は均一な積層ボンディング電極、９は金錫の共晶半田、
１０はシリコン基板１１上のＴｉＰｔＡｕからなるオー
ミック電極である。
【０００３】このような構造をとる理由は以下の通りで
ある。もし、アロイ用合金と半田材が直接接触するよう
な構造をとると、半田材が半導体と合金化してオーミッ
ク接触が崩れ電極と半導体間の抵抗が増大する。従っ
て、上記の多層構造をとるボンディング電極の採用は、
電気的特性の観点から、避けられないものである。
ある。もし、アロイ用合金と半田材が直接接触するよう
な構造をとると、半田材が半導体と合金化してオーミッ
ク接触が崩れ電極と半導体間の抵抗が増大する。従っ
て、上記の多層構造をとるボンディング電極の採用は、
電気的特性の観点から、避けられないものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５（ｂ）の
ようにボンディング電極を介して半田でボンディングさ
れた半導体と基板の接着強度は、ボンディング電極を介
さずにボンディングした図５（ａ）の場合と比較して大
幅に低下する。例えば、４００μｍ角のＩｎＰ基板を金
錫の半田を用いてシリコン基板にボンディングする場合
には、ボンディング電極を介さなければ３００グラム以
上のせん断力に耐えるのに対して、ＴｉＰｔＡｕの積層
金属をボンディング電極に採用した場合には１００グラ
ム程度に大きく減少する。以上説明したように、半導体
を半田を用いて基板にボンディングした構造をとる半導
体装置において、電気的特性とボンディング強度が両立
しないという欠点がある。
ようにボンディング電極を介して半田でボンディングさ
れた半導体と基板の接着強度は、ボンディング電極を介
さずにボンディングした図５（ａ）の場合と比較して大
幅に低下する。例えば、４００μｍ角のＩｎＰ基板を金
錫の半田を用いてシリコン基板にボンディングする場合
には、ボンディング電極を介さなければ３００グラム以
上のせん断力に耐えるのに対して、ＴｉＰｔＡｕの積層
金属をボンディング電極に採用した場合には１００グラ
ム程度に大きく減少する。以上説明したように、半導体
を半田を用いて基板にボンディングした構造をとる半導
体装置において、電気的特性とボンディング強度が両立
しないという欠点がある。
【０００５】本発明の目的は、良好な電気的なコンタク
トを維持したまま、ボンディング強度を向上させること
のできる半導体装置とその製造方法を提供することにあ
る。
トを維持したまま、ボンディング強度を向上させること
のできる半導体装置とその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、表面側に半導体素子が形成
されるとともに裏面に電極が形成されたｐ形の導電性の
第一の半導体基板と、該第一の半導体基板の前記裏面の
電極側が錫を含む合金の半田材料によりボンディングさ
れた第二の半導体基板とを備え、前記裏面の電極は島状
に形成された少なくとも一層を含んで形成されているこ
とを特徴とする構成を有している。また、本発明の半導
体装置の製造方法は、第一の半導体基板に半導体素子を
形成する工程と、該第一の半導体基板の裏面にメタルマ
スクを接触させる工程と、該メタルマスクを介して該第
一の半導体基板の裏面に積層電極を形成することにより
島状に形成された少なくとも一層を含む電極を形成する
工程と、該第一の半導体基板の前記裏面の電極側を半田
材料により第二の半導体基板にボンディングする工程と
を含む構成を有している。
に、本発明の半導体装置は、表面側に半導体素子が形成
されるとともに裏面に電極が形成されたｐ形の導電性の
第一の半導体基板と、該第一の半導体基板の前記裏面の
電極側が錫を含む合金の半田材料によりボンディングさ
れた第二の半導体基板とを備え、前記裏面の電極は島状
に形成された少なくとも一層を含んで形成されているこ
とを特徴とする構成を有している。また、本発明の半導
体装置の製造方法は、第一の半導体基板に半導体素子を
形成する工程と、該第一の半導体基板の裏面にメタルマ
スクを接触させる工程と、該メタルマスクを介して該第
一の半導体基板の裏面に積層電極を形成することにより
島状に形成された少なくとも一層を含む電極を形成する
工程と、該第一の半導体基板の前記裏面の電極側を半田
材料により第二の半導体基板にボンディングする工程と
を含む構成を有している。
【０００７】
【作用】本発明は、半導体素子の裏面にボンディング電
極を島状に形成することにより、半導体素子の裏面を２
つの機能を持つ部分に分割することを最も主要な特徴と
する。すなわち、ボンディング電極を形成しない部分で
は、半田が半導体と合金化し、この部分での抵抗を増加
させるが、強いボンディングを実現する。一方、島状に
ボンディング電極を形成した部分では電気的に良好な接
触が得られるから、電流は選択的にこの部分を流れ素子
としての抵抗は殆ど増加しない。
極を島状に形成することにより、半導体素子の裏面を２
つの機能を持つ部分に分割することを最も主要な特徴と
する。すなわち、ボンディング電極を形成しない部分で
は、半田が半導体と合金化し、この部分での抵抗を増加
させるが、強いボンディングを実現する。一方、島状に
ボンディング電極を形成した部分では電気的に良好な接
触が得られるから、電流は選択的にこの部分を流れ素子
としての抵抗は殆ど増加しない。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明の実施例の構造を説明する図
であって、ｐ−ＩｎＰ基板５上に製作したレーザを金錫
半田９を用いてシリコン基板１１上にボンディングした
ものである。ここで、１は半導体レーザの上部電極、２
はｎ側コンタクト層、３はｐ型電流ブロック層、４はｎ
形電流ブロック層、６は半導体レーザの活性層、７はオ
ーミック接触用ＡｕＺｎアロイ電極、８は島状に形成さ
れたＴｉＰｔＡｕ（半導体側から）の積層ボンディング
電極、９は金錫の共晶半田、１０はシリコン基板１１上
のＴｉＰｔＡｕからなるオーミック電極である。
であって、ｐ−ＩｎＰ基板５上に製作したレーザを金錫
半田９を用いてシリコン基板１１上にボンディングした
ものである。ここで、１は半導体レーザの上部電極、２
はｎ側コンタクト層、３はｐ型電流ブロック層、４はｎ
形電流ブロック層、６は半導体レーザの活性層、７はオ
ーミック接触用ＡｕＺｎアロイ電極、８は島状に形成さ
れたＴｉＰｔＡｕ（半導体側から）の積層ボンディング
電極、９は金錫の共晶半田、１０はシリコン基板１１上
のＴｉＰｔＡｕからなるオーミック電極である。
【０００９】本発明の実施例を示す図１の構造は図２に
示す工程によって効率的に製造される。図２（ａ）は本
構造を製造するのに用いた基板ホルダの概略を示すもの
で、装置に固定されかつメタルマスク２２を支えるホル
ダ本体部分２１，メタルマスク上に置かれた基板２４の
押え２３からなる。例えば、１００μｍ程度に裏面を研
磨した基板は図３に示すようなメタルマスク上に置か
れ、その上から基板がホルダ内で移動するのを防ぐため
押えを乗せる。図２（ｃ）は（ａ）のホルダを電子ビー
ム蒸着装置に装着した構成を示す図であって、２５は真
空チャンバ、２６は電子ビーム加熱蒸着源、２７は排気
系である。本実施例では、メタルマスクを介して、Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕを各５０／１００／２００ｎｍの積層に蒸
着した。
示す工程によって効率的に製造される。図２（ａ）は本
構造を製造するのに用いた基板ホルダの概略を示すもの
で、装置に固定されかつメタルマスク２２を支えるホル
ダ本体部分２１，メタルマスク上に置かれた基板２４の
押え２３からなる。例えば、１００μｍ程度に裏面を研
磨した基板は図３に示すようなメタルマスク上に置か
れ、その上から基板がホルダ内で移動するのを防ぐため
押えを乗せる。図２（ｃ）は（ａ）のホルダを電子ビー
ム蒸着装置に装着した構成を示す図であって、２５は真
空チャンバ、２６は電子ビーム加熱蒸着源、２７は排気
系である。本実施例では、メタルマスクを介して、Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕを各５０／１００／２００ｎｍの積層に蒸
着した。
【００１０】図３は、本発明の構造と従来構造の順方向
電流電圧特性を、図４はボンディング強度を比較した結
果を表している。図３，図４において、実線は本発明
の実施例の構造、破線はボンディング電極がない図５
（ａ）の構造、一点鎖線は均一なボンディング電極を
有する図５（ｂ）の構造の結果をそれぞれ示している。
図３から分かるようにボンディング電極がない場合に
は、半田が半導体と直接合金化した結果オーミック接触
が崩れ接触抵抗が大きくなった結果、本発明の構造及び
均一なボンディング電極の場合と比較して、同じ電流値
での電圧が例えば３０ｍＡにおいて、０．３Ｖ増加し
た。図４の結果は、均一なボンディング電極の場合の
ボンディング強度が他の２つの構造と比較して、１／２
以下に低下している。なお、本発明の構造の場合と、
ボンディング電極を形成していない場合のボンディン
グ面積が異なるのに強度に差がないのは、強度が半導体
素子自体の破壊で決まっているためである。
電流電圧特性を、図４はボンディング強度を比較した結
果を表している。図３，図４において、実線は本発明
の実施例の構造、破線はボンディング電極がない図５
（ａ）の構造、一点鎖線は均一なボンディング電極を
有する図５（ｂ）の構造の結果をそれぞれ示している。
図３から分かるようにボンディング電極がない場合に
は、半田が半導体と直接合金化した結果オーミック接触
が崩れ接触抵抗が大きくなった結果、本発明の構造及び
均一なボンディング電極の場合と比較して、同じ電流値
での電圧が例えば３０ｍＡにおいて、０．３Ｖ増加し
た。図４の結果は、均一なボンディング電極の場合の
ボンディング強度が他の２つの構造と比較して、１／２
以下に低下している。なお、本発明の構造の場合と、
ボンディング電極を形成していない場合のボンディン
グ面積が異なるのに強度に差がないのは、強度が半導体
素子自体の破壊で決まっているためである。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ボンデ
ィング電極を島状に形成することにより、電気的特性と
機械的強度の双方の条件を満足できる利点がある。ま
た、本発明の方法によれば、非常に簡単に島状の電極を
形成することができる。
ィング電極を島状に形成することにより、電気的特性と
機械的強度の双方の条件を満足できる利点がある。ま
た、本発明の方法によれば、非常に簡単に島状の電極を
形成することができる。
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の製造方法を説明するための断面図及び
平面図である。
平面図である。
【図３】本発明装置と従来例との電流電圧特性図であ
る。
る。
【図４】本発明装置と従来例とのボンディング強度の相
対頻度分布特性図である。
対頻度分布特性図である。
【図５】従来の半導体装置の構造例を示す縦断面図であ
る。
る。
１ 上部電極 ２ ｎ側コンタクト層 ３ ｐ形電流ブロック層 ４ ｎ形電流ブロック層 ５ ｐ−ＩｎＰ基板 ６ 活性層 ７ オーミック接触用ＡｕＺｎアロイ電極 ８ 島状積層ボンディング電極 ９ 共晶半田 １０ オーミック電極 １１ シリコン基板 ２１ ホルダ本体部分 ２２ メタルマスク ２３ 押え ２４ 基板 ２５ 真空チャンバ ２６ 電子ビーム加熱蒸着源 ２７ 排気系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植木 峰雄 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/52
Claims (4)
- 【請求項１】 表面側に半導体素子が形成されるととも
に裏面に電極が形成されたｐ形の導電性の第一の半導体
基板と、該第一の半導体基板の前記裏面の電極側が錫を
含む合金の半田材料によりボンディングされた第二の半
導体基板とを備え、前記裏面の電極は島状に形成された
少なくとも一層を含んで形成されている半導体装置。 - 【請求項２】 前記裏面の電極はＴｉＰｔＡｕを含む積
層電極であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置。 - 【請求項３】 前記少なくとも一層は少なくともＰｔを
含む材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導
体装置。 - 【請求項４】 第一の半導体基板に半導体素子を形成す
る工程と、該第一の半導体基板の裏面にメタルマスクを
接触させる工程と、該メタルマスクを介して該第一の半
導体基板の裏面に積層電極を形成することにより島状に
形成された少なくとも一層を含む電極を形成する工程
と、該第一の半導体基板の前記裏面の電極側を半田材料
により第二の半導体基板にボンディングする工程とを含
む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4108436A JP2996367B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4108436A JP2996367B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 半導体装置とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283446A JPH05283446A (ja) | 1993-10-29 |
| JP2996367B2 true JP2996367B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=14484729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4108436A Expired - Lifetime JP2996367B2 (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | 半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996367B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1307076A4 (en) * | 2000-07-12 | 2005-01-12 | Rohm Co Ltd | STRUCTURE FOR CONNECTING LADDERS AND CONNECTION METHODS |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP4108436A patent/JP2996367B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05283446A (ja) | 1993-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6316792B1 (en) | Compound semiconductor light emitter and a method for manufacturing the same | |
| US6448102B1 (en) | Method for nitride based laser diode with growth substrate removed | |
| US6474531B2 (en) | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same and mounting plate | |
| US5990500A (en) | Nitride compound semiconductor light emitting element and its manufacturing method | |
| JP3271475B2 (ja) | 電気素子の接合材料および接合方法 | |
| TWI268001B (en) | Nitride-based compound semiconductor light emitting device | |
| US6027957A (en) | Controlled solder interdiffusion for high power semiconductor laser diode die bonding | |
| US5479029A (en) | Sub-mount type device for emitting light | |
| JP3222207B2 (ja) | 半導体デバイスとその製造方法 | |
| US6649995B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US5436497A (en) | Semiconductor device having a plurality of vertical type transistors having non-intersecting interconnections | |
| JP2996367B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
| JP2001230498A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体レーザ | |
| JP2799328B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JP3363343B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP4868833B2 (ja) | 半導体発光素子及び発光装置 | |
| JPH06188516A (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP3342336B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2708798B2 (ja) | 炭化ケイ素の電極形成方法 | |
| JP2529397B2 (ja) | チップ部品載置用電極 | |
| WO2023286468A1 (ja) | 半導体発光装置 | |
| US11411369B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2633833B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2950285B2 (ja) | 半導体素子及びその電極の形成方法 | |
| JPH0983049A (ja) | 半導体レ−ザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071029 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081029 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091029 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101029 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101029 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111029 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111029 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121029 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121029 Year of fee payment: 13 |