JP3833531B2 - Die bonding method and die bonding apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をサブマウント上に接合するためのダイボンディング方法及びダイボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、デジタル通信の高速化が求められ、光ファイバ方式の通信技術の実用化が急速に広まりつつある。これにともない、光通信用のレーザ光を発する半導体レーザ発光装置も、その価格、寿命、性能の点でよりすぐれたものが要求されるようになっている。半導体レーザ発光装置の製造工程で重要なものの一つとして、半導体レーザチップをサブマウント上に接合するためのダイボンディングである。図3は、半導体レーザチップ用に一般に使用されているダイボンディング装置を示すものである。このダイボンディング装置は、電熱線が内蔵されたプレヒータ1と、半導体レーザチップ4を真空吸着するキャピラリ3とを具備する。このダイボンディング装置は、プレヒータ1上にサブマウント2を真空吸着し、キャピラリ3で半導体レーザチップ4を真空吸着する。その後、ダイボンディング装置は、キャピラリ3とともに半導体レーザチップ4をサブマウント2の上方に位置決めした後に、キャピラリ3を下降して半導体レーザチップ4をサブマウント2に軽く押し付ける。次いで、ダイボンディング装置は、プレヒータ1でサブマウント2を加熱することで、サブマウント2と半導体レーザチップ4との間に介在するインサート材を溶融して、半導体レーザチップ4をサブマウント2にダイボンディングする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のダイボンディング装置では、加熱はプレヒータ1に内蔵された電熱線で行われているので、インサート材の溶融温度まで加熱するには長時間を要している。また、加熱時間が長くなると、サブマウント2及びインサート材に蓄積される熱エネルギーも多くなり、サブマウント2が冷却するために要する時間も長くなる。そのため、インサート材が完全に凝固するまで、半導体レーザチップ4の位置を保持する必要がある。つまり、加熱時間及び冷却時間が長いため、生産能率が著しく低い。
更に、加熱時間及び冷却時間が長い場合には半導体レーザチップ4に熱歪がしばしば残留してしまい、熱歪みにより半導体レーザチップ4の発光特性が一様でなくなってしまう。そのため、半導体レーザ発光装置の信頼性低下の一因となっている。
【0004】
そこで、本発明は、半導体レーザチップ等の半導体素子に熱歪みが残留せずに更に効率的に半導体素子をサブマウントに接合することをその課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、例えば図1又は図2に示すように、サブマウント(例えばサブマウント23)の表面に半導体素子(例えば半導体レーザチップ18)をダイボンディングするダイボンディング方法において、
前記サブマウントの表面に前記半導体素子を載置して、前記サブマウントの裏面の法線に対してレーザ光の照射方向が傾いた状態で前記サブマウントの裏面に向けてそのレーザ光を照射することで前記サブマウントを加熱することにより、前記サブマウントと前記半導体素子との間に介在するろう材(例えば、インサート材)を溶融し、前記サブマウントに前記半導体素子を接合することを特徴とする。
【0006】
請求項1記載の発明では、レーザ光がサブマウントに照射されるため、ろう材の溶融温度(共晶接合なら、共晶点)までサブマウント及びろう材が極めて短時間に加熱される。従って、半導体素子とサブマウントの接合に係る生産効率が向上する。
また、加熱時間が短いと、サブマウント或いはろう材に蓄積される熱エネルギーが小さくなり、ろう材が凝固するのに要する時間が短くなる。そのため、ろう材が凝固するまでの間半導体素子を保持している時間が短くなり、半導体素子とサブマウントの接合に係る生産効率が向上する。
更に、ろう材及びサブマウントの加熱時間及び冷却時間が短いため、半導体素子に熱歪みが生ずることがなくなる。
【0008】
また、レーザ光の照射方向がサブマウントの裏面の法線に対して傾いているため、レーザ光がサブマウントの裏面でレーザ光の照射源に向けて反射することがない。従って、レーザ光の強度を検出して監視するためのモニタにサブマウント裏面からの反射光が入射しないので、安定した強度でレーザ光を照射することができる。
【0011】
請求項2記載の発明は、例えば図1又は図2に示すように、サブマウント(例えばサブマウント23)の表面に半導体素子(例えば半導体レーザチップ18)をダイボンディングするダイボンディング装置(例えばダイボンディング装置10又はダイボンディング装置100)において、
レーザ光を発するレーザ発光手段と、前記サブマウントを載置する載置台(例えば台座12及び上壁部11a)とを具備し、
前記サブマウントを真空吸着するための吸引孔(例えば貫通孔12a及び吸引孔11c)が前記載置台を貫通しており、
前記載置台の裏面側から前記レーザ発光手段が前記吸引孔を通じて前記サブマウントの裏面にレーザ光を照射することで、前記サブマウントを加熱し、前記サブマウントと前記半導体素子との間に介在するろう材を溶融することを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明では、レーザ発光手段によってレーザ光がサブマウントに照射されるため、ろう材の溶融温度(共晶接合なら、共晶点)までサブマウント及びろう材が極めて短時間に加熱される。従って、半導体素子とサブマウントの接合に関する生産効率が向上する。
また、加熱時間が短いと、サブマウント或いはろう材に蓄積される熱エネルギーが小さくなり、ろう材が凝固するのに要する時間が短くなる。そのため、ろう材が凝固するまでの間半導体素子を保持している時間が短くなり、半導体素子とサブマウントの接合に係る生産効率が向上する。
更に、ろう材及びサブマウントの加熱時間及び冷却時間が短いため、半導体素子に熱歪みが生ずることがなくなる。
【0014】
また、吸着孔を介してサブマウントを真空吸着することで、サブマウントが載置台に固定される。そのため、ろう材が溶融してから凝固するまでの間、サブマウントがしっかり位置決めされる。そのうえ、吸引孔を介してサブマウントにレーザ光が照射されるため、サブマウントに直接レーザ光を当てることができ、ろう材が溶融するのに要する加熱時間を短くすることができる。
【0015】
請求項3記載の発明は、例えば図1又は図2に示すように、透光性部材(例えばガラス基板17)が前記載置台の裏面側に配設されることで前記載置台と前記透光性部材とにより囲まれる空間(例えば上方空間部20)が構成されており、前記空間に前記吸引孔が通じており、更に、真空圧を発生する真空発生源が前記空間に接続されており、
前記レーザ発光手段は前記透光性部材及び前記吸引孔を介して前記サブマウントにレーザ光を照射することを特徴とする。
【0016】
請求項3記載の発明では、載置台と透光性部材とにより囲まれる領域により空間が構成され、その空間には吸引孔及び真空発生源が通じているため、その真空発生源から吸引孔までの間の体積を小さくすることができる。そのため、サブマウントを吸着するのに要する時間を短縮することができる。もちろん、レーザ光は透光性部材を介してサブマウントに照射されるため、サブマウントが十分に加熱される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
【0018】
〔第1の実施の形態〕
図1には、ダイボンディング装置10が示されている。
ダイボンディング装置10は、水平方向に移動するX−Yテーブルである基台11と、基台11上に敷設された台座12と、気体を吸引して真空を発生させるための真空発生装置(図示略)と、半導体素子である半導体レーザチップ18を真空吸着するためのキャピラリ13と、不活性ガス19を噴射するためのガス噴射ノズル14と、レーザ光15を発光するレーザ発光装置(図示略)と、レーザ発光装置から発光したレーザ光15を屈折して集光する焦点レンズ16と、ダイボンディング装置10全体を制御する演算制御装置(図示略)等と、を具備する。
【0019】
基台11は、図示しないステッピングモータによって駆動されて、水平方向に移動することができる。また、このステッピングモータが演算処理装置からの信号によって制御されることで、基台11の位置決めがなされる。
【0020】
基台11の内部は空洞となっている。基台11の内部には、透光性を有する透明部材としてのガラス基板17が略水平となって取り付けられている。このガラス基板17によって、基台11の内部空間は上方空間部(チャンバ)20と下方空間部21の二つの空間に区切られている。上方空間部20は、載置台となる基台11の上壁部11a、基台11の側壁部11b及びガラス基板17によって囲まれる空間である。下方空間部21は、基台11の底壁部(図示略)、側壁部11b及びガラス基板17によって囲まれる空間である。
【0021】
側壁部11bには配管22が取り付けられており、配管22の一端は上方空間部20に通じている。一方、配管22の他端は真空発生装置に接続されており、上方空間部20内の気体が真空発生装置によって吸引されるようになっている。更に、上壁部11aには上下方向に貫通する吸引孔11cが形成されており、吸引孔11cは上方空間部20に通じている。
【0022】
台座12は、上壁部11aの上面に固定されている。この台座12は、セラミック、ステンレス鋼等の比較的熱伝導率の低い材料からなる。台座12には上下方向に貫通する貫通孔12aが形成されており、この貫通孔12aは吸引孔11cに連なっている。そして、この台座12の上面が載置面であり、台座12上にサブマウント23が載置されることになる。そして、真空発生装置によって上方空間部20から気体が吸引されると、上方空間部20、吸引孔11c及び貫通孔12aが真空圧となって、サブマウント23が台座12に真空吸着されて、サブマウント23が台座12に固定されるようになっている。
【0023】
キャピラリ13は、台座12の上方に配されている。このキャピラリ13は、図示しない昇降装置によって上下方向に移動することができる。また、キャピラリ13は真空発生装置に接続されており、キャピラリ13を通じて気体が真空発生装置によって吸引されるようになっている。これにより、キャピラリ13が、半導体レーザチップ18を真空吸着できるようになっている。
【0024】
ガス噴射ノズル14は、台座12の上方に配されているとともに、上下方向に見て貫通孔12a及び吸引孔11cからずれて配されている。ガス噴射ノズル14の先端は貫通孔12aに向いている。このガス噴射ノズル14はアルゴンガス又は窒素ガス等の図示せぬ不活性ガス源に接続されている。ガス噴射ノズル14の先端から不活性ガス19が噴射されるようになっている。
【0025】
焦点レンズ16は、下方空間部21に配設されている。更に、焦点レンズ16の下方にレーザ発光装置が配されている。レーザ発光装置は、焦点レンズ16に向いており、焦点レンズ16に向けてレーザ光15を発するようになっている。更に、レーザ発光装置から発光されたレーザ光15は焦点レンズ16を介して吸引孔11c及び貫通孔12aに向かい、更に、台座12の上方へ向かうようになっている。つまり、レーザ光15の焦点は台座12の上面と同一の水平面にあり、レーザ光15は焦点レンズ16で屈折して、台座12の上面と同一の水平面で集光するようになっている。なお、台座12の上面と同一の水平面におけるレーザ光15の焦点径(フォーカシング径)は約0.4mmである。
【0026】
レーザ発光装置の発光源(つまり、レーザ発振部付近)には、レーザ光15の照射強度を検出して監視するためのモニタ(つまり、検出器)が設けられている。モニタによって検出されたレーザ光15の照射強度は、演算制御装置にフィードバックされるようになっている。そして、演算制御装置は、フィードバック信号に基づいてレーザ発光装置を制御して、レーザ光15の照射強度或いは照射時間等を制御するようになっている。
【0027】
つぎに、以上のように構成されたダイボンディング装置10を用いたダイボンディング方法について説明する。ここで、接合する半導体レーザチップ18は、例えば、GaAlAs系の半導体化合物であり、その寸法は縦400μm、横250μm、厚さ80〜130μmである。また、サブマウント23は、例えば、窒化アルミニウム又はシリコンからなり、その寸法は縦2mm、横1.2mm、厚さ220μmである。更に、サブマウント23の表面には、Au−Sn系ろう材、Au−Si系ろう材、In系ろう材又はSu−Pb系ろう材等のインサート材がメッキされている。
【0028】
まず、サブマウント23の表面を上方に向けて、サブマウント23を台座12上に載置する。そして、真空発生装置で上方空間部20、吸引孔11c及び貫通孔12aを真空圧にして、サブマウント23を台座12に真空吸着する。一方、真空発生装置でキャピラリ13を真空圧にして、半導体レーザチップ18をキャピラリ13の先端に真空吸着する。なお、真空発生装置の作動は、演算制御装置により制御される。
【0029】
次いで、演算制御装置がステッピングモータを制御することで、基台11の位置決めがなされる。ここで、貫通孔12a及び吸引孔11cがキャピラリ13の直下に位置するように基台11の位置決めがなされる。基台11の位置決めがなされている際には、演算制御装置がレーザ発光装置を制御して、レーザ発光装置がレーザ光15を発光する。これにより、ガラス基板17、上方空間部20、吸引孔11c及び貫通孔12aを通じてレーザ光15がサブマウント23の裏面に照射される。この際、サブマウント23の裏面におけるレーザ光15のフォーカシング径は約0.4mmである。レーザ光15がサブマウント23の裏面に照射されることで、サブマウント23は例えば100〜200℃に加熱される。なお、この際のサブマウント23の温度はインサート材の融点(共晶点)より低い。
【0030】
レーザ光15が発光されているのと同時に、ガス噴射ノズル14から不活性ガス19をサブマウント23の表面に向けて噴射する。不活性ガス19がサブマウント23の表面に噴射されることで、熱によるインサート材の酸化が不活性ガス19によって防止される。
【0031】
次いで、演算制御装置が昇降装置を制御して、キャピラリ13が昇降装置によって下降する。そして、キャピラリ13の先端に吸着された半導体レーザチップ18がサブマウント23の表面に接して、更に、半導体レーザチップ18が例えば約10g程度でサブマウント23に押し付けられる。この際にも、サブマウント23にはレーザ光15が照射され続けており、更に、ガス噴射ノズル14から不活性ガス19が噴射され続けている。
【0032】
次いで、演算制御装置がレーザ発光装置を制御して、レーザ光15の照射強度を上昇させる。この際、レーザ光15のパワー密度が例えば104W/cm2となるように演算制御装置がレーザ発光装置を制御する。そして、レーザ光15のパワー密度が104W/cm2になったら、例えばレーザ発光装置が約1秒間レーザ光15をサブマウント23に照射し続けるように演算制御装置がレーザ発光装置を制御する。すると、サブマウント23の温度が上昇するとともに、インサート材が融点(例えば、300〜350℃、インサート材の種類により異なる。)まで上昇する。その結果、サブマウント23の表面と半導体レーザチップ18との間に介在しているインサート材が溶融する。溶融したインサート材は、不活性ガスによる酸化防止作用により最良の濡れ性をもってサブマウント23と半導体レーザチップ18との間に浸透する。
【0033】
約1秒間の照射時間が経過したら、演算制御装置はレーザ発光装置を制御して、レーザ発光装置からレーザ光が発光されることが停止する。レーザ光の発光が停止すると、インサート材が冷えて、インサート材が凝固する。そして、キャピラリ13が昇降装置によって上昇して、更に、ガス噴射ノズル14からの不活性ガスの吹き付けも停止して、ダイボンディングに係る工程が終了する。
【0034】
以上の実施の形態では、レーザ光によってサブマウント23を加熱しているため、インサート材を瞬時に融点まで加熱することができ、インサート材を極めて短時間で溶融することができる。そのため、半導体レーザチップ18をサブマウント23にダイボンディングするのに要する時間が比較的短く、ダイボンディングに係る生産効率が向上する。
【0035】
また、インサート材を溶融するのに要する時間が短時間であるため、サブマウント23及びインサート材に蓄積される熱エネルギーが小さい。そのため、レーザ光の照射を停止した後からインサート材が凝固するまでに要する時間が短くなる。インサート材が凝固するまでの間は、キャピラリ13を下降させた状態でサブマウント23に対する半導体レーザチップ18の位置を保持させる必要があるが、その保持時間が短くて済み、キャピラリ13をすぐに上昇することができる。そのため、次サイクルで、半導体レーザチップ18をサブマウント23に接合するための準備(例えば、次サイクルに接合する半導体レーザチップ18をキャピラリ13に吸着すること)等を前サイクルの接合工程後すぐに行え、生産効率が向上する。
【0036】
更に、サブマウント23及びインサート材の加熱時間及び冷却時間が短いため、半導体レーザチップ18に熱歪みが生ずることがない。そのため、本発明に係るダイボンディング方法で接合された半導体レーザチップ18を用いた半導体レーザ装置をより高い品質及び信頼性で提供することができる。
【0037】
また、溶融したインサート材が、不活性ガスによる酸化防止作用によってサブマウント23及び半導体レーザチップ18によく濡れるため、予めスクラブ洗浄を行う必要がなくなる。更に、濡れ性が良いため、接合中に半導体レーザチップ18をサブマウント23に高い荷重で押圧する必要がなくなり、その結果、半導体レーザチップ18の損傷を防止することができる。
【0038】
〔第2の実施の形態〕
図2には、別の例のダイボンディング装置100が示されている。
ダイボンディング装置100は、ダイボンディング装置10と同様に、基台11と、台座12と、真空発生装置と、キャピラリ13と、ガス噴射ノズル14と、レーザ発光装置(図示略)と、焦点レンズ16と、演算制御装置等と、を具備する。なお、ダイボンディング装置100については、ダイボンディング装置10と同様の構成要素に同様の符号を付してその説明を省略し、異なる点について説明する。
【0039】
つまり、ダイボンディング装置10では、レーザ発光装置の光軸はサブマウント23の裏面つまり台座12の上面に対してほぼ垂直であったが、ダイボンディング装置100では、レーザ発光装置の光軸はサブマウント23の裏面に対して垂直ではない。
【0040】
即ち、サブマウント23の法線に対して、レーザ発光装置の光軸は所定の角度αだけ傾いている。光軸が角度αだけ傾いているのに伴い、焦点レンズ16も第一の実施の形態に対して角度αだけ傾いている。
【0041】
レーザ光15が、サブマウント23の法線に対して傾いてサブマウント23に入射するため、サブマウント23での一次反射光が発光源近傍のモニタに入射することがない。従って、レーザ発光装置から発光されたレーザ光のみの照射強度がモニタで検出監視されるから、レーザ光の照射強度の出力制御を安定して行うことができる。
【0042】
以上のダイボンディング装置100を用いたダイボンディング方法は、レーザ光15の入射角が異なること以外は、第一の実施の形態の場合と同様である。そのため、ダイボンディング装置100を用いたダイボンディング方法の詳細な説明は省略する。また、第二の実施の形態でも、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【0043】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、キャピラリ13は上下方向の移動のみならず、水平方向への移動もできるようにしても良い。この場合、基台11の水平方向の移動、及び、キャピラリ13の水平方向の移動によって、サブマウント23に対する半導体レーザチップ18の相対的位置が決まる。
また、ダイボンディングする素子は、半導体レーザチップ18に限らず、他の半導体素子であっても良い。
【0044】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、レーザ光がサブマウントに照射されるため、ろう材の溶融温度までサブマウント及びろう材が極めて短時間に加熱される。従って、半導体素子とサブマウントの接合に係る生産効率が向上する。
また、加熱時間が短いと、ろう材が凝固するのに要する時間が短くなる。そのため、ろう材が凝固するまでの間半導体素子を保持している時間が短くなり、半導体素子とサブマウントの接合に関する生産効率が向上する。
更に、ろう材及びサブマウントの加熱時間及び冷却時間が短いため、半導体素子に熱歪みが生ずることがなくなる。
【0045】
また、レーザ光の照射源に向けて反射することがないから、レーザ光の強度を監視するモニタには反射光が入射しないので、サブマウントに照射するレーザ光の強度を安定して照射することができる。
【0047】
請求項2記載の発明によれば、レーザ発光手段によってレーザ光がサブマウントに照射されるため、ろう材の溶融温度までサブマウント及びろう材を極めて短時間に加熱することができる。従って、半導体素子とサブマウントの接合に係る生産効率が向上する。
また、加熱時間が短いとろう材が凝固するのに要する時間が短い。そのため、ろう材が凝固するまでの間半導体素子を保持している時間が短くなり、半導体素子とサブマウントの接合に関する生産効率が向上する。
更に、ろう材及びサブマウントの加熱時間及び冷却時間が短いため、半導体素子に熱歪みが生ずることがなくなる。
【0048】
また、吸着孔を介してサブマウントを真空吸着することで、ろう材が溶融してから凝固するまでの間、サブマウントがしっかり位置決めされる。そのうえ、吸引孔を介してサブマウントにレーザ光が照射されるため、サブマウントに直接レーザ光を当てることができ、ろう材が溶融するのに要する加熱時間を短くすることができる。
【0049】
請求項3記載の発明によれば、載置台と透光性部材とにより囲まれる領域により空間が構成され、その空間には吸引孔及び真空発生源が通じているため、その真空発生源から吸引孔までの間の体積を小さくすることができる。そのため、サブマウントを吸着するのに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るダイボンディング装置の具体的態様が示された縦断面図である。
【図2】上記ダイボンディング装置とは別例のダイボンディング装置が示された縦断面図である。
【図3】従来のダイボンディング装置が示された縦断面図である。
【符号の説明】
10 ダイボンディング装置
11 基台
11a 上壁部(載置台)
11c 吸引孔
12 台座(載置台)
12a 貫通孔(吸引孔)
14 ガス噴射ノズル
15 レーザ光
17 ガラス基板(透光性部材)
18 半導体レーザチップ(半導体素子)
19 不活性ガス
20 上方空間部(空間)
22 配管
23 サブマウント
100 ダイボンディング装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a die bonding method and a die bonding apparatus for bonding a semiconductor element onto a submount.
[0002]
[Prior art]
In recent years, speeding up of digital communication has been demanded, and the practical application of optical fiber communication technology is spreading rapidly. As a result, semiconductor laser light emitting devices that emit laser light for optical communication are also required to be superior in terms of price, life, and performance. One important thing in the manufacturing process of a semiconductor laser light emitting device is die bonding for bonding a semiconductor laser chip onto a submount. FIG. 3 shows a die bonding apparatus generally used for semiconductor laser chips. This die bonding apparatus includes a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above die bonding apparatus, since heating is performed with a heating wire built in the pre-heater 1, it takes a long time to heat to the melting temperature of the insert material. Further, when the heating time is increased, the heat energy accumulated in the submount 2 and the insert material is increased, and the time required for the submount 2 to be cooled is also increased. Therefore, it is necessary to hold the position of the semiconductor laser chip 4 until the insert material is completely solidified. That is, since the heating time and the cooling time are long, the production efficiency is remarkably low.
Furthermore, when the heating time and the cooling time are long, thermal strain often remains in the semiconductor laser chip 4, and the light emission characteristics of the semiconductor laser chip 4 are not uniform due to the thermal strain. For this reason, this is a cause of a decrease in the reliability of the semiconductor laser light emitting device.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to more efficiently join a semiconductor element to a submount without causing thermal strain in the semiconductor element such as a semiconductor laser chip.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, for example, a semiconductor element (for example, a semiconductor laser chip 18) is formed on the surface of a submount (for example, the submount 23). In the die bonding method of bonding,
By placing the semiconductor element on a surface of the submount, irradiates the laser beam toward a back surface of the submount in a state where the irradiation direction is inclined laser beam to the normal of the back surface of the submount By heating the submount, the brazing material (for example, insert material) interposed between the submount and the semiconductor element is melted, and the semiconductor element is joined to the submount. To do.
[0006]
In the first aspect of the present invention, since the submount is irradiated with laser light, the submount and the brazing material are heated in a very short time to the melting temperature of the brazing material (the eutectic point in the case of eutectic bonding). Therefore, the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
In addition, when the heating time is short, the heat energy accumulated in the submount or the brazing material becomes small, and the time required for the brazing material to solidify becomes short. Therefore, the time for which the semiconductor element is held until the brazing material is solidified is shortened, and the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
Furthermore, since the heating time and cooling time of the brazing material and the submount are short, thermal distortion does not occur in the semiconductor element.
[0008]
Further , since the irradiation direction of the laser beam is inclined with respect to the normal line of the back surface of the submount, the laser beam is not reflected toward the irradiation source of the laser beam on the back surface of the submount. Therefore, since the reflected light from the back surface of the submount does not enter the monitor for detecting and monitoring the intensity of the laser beam, the laser beam can be irradiated with a stable intensity.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, for example, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, a die bonding apparatus (for example, die bonding) for die bonding a semiconductor element (for example, a semiconductor laser chip 18) to the surface of a submount (for example, the submount 23). In the
Laser emitting means for emitting laser light, and a mounting table (for example, the
A suction hole (for example, the through
The laser light emitting means irradiates the back surface of the submount through the suction hole from the back surface side of the mounting table to heat the submount, and is interposed between the submount and the semiconductor element. It is characterized by melting a brazing material.
[0012]
In the invention according to claim 2 , since the laser beam is irradiated to the submount by the laser emitting means, the submount and the brazing material are heated in a very short time to the melting temperature of the brazing material (eutectic point in the case of eutectic bonding). Is done. Accordingly, the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
In addition, when the heating time is short, the heat energy accumulated in the submount or the brazing material becomes small, and the time required for the brazing material to solidify becomes short. Therefore, the time for which the semiconductor element is held until the brazing material is solidified is shortened, and the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
Furthermore, since the heating time and cooling time of the brazing material and the submount are short, thermal distortion does not occur in the semiconductor element.
[0014]
Further, the submount is fixed to the mounting table by vacuum suction of the submount through the suction hole. Therefore, the submount is firmly positioned between the time when the brazing material is melted and solidified. In addition, since the submount is irradiated with the laser beam through the suction hole, the laser beam can be directly applied to the submount, and the heating time required for melting the brazing material can be shortened.
[0015]
In the invention described in claim 3 , for example, as shown in FIG. 1 or FIG. 2, a translucent member (for example, a glass substrate 17) is disposed on the back side of the mounting table, whereby the mounting table and the light transmitting device are arranged. A space (for example, the upper space portion 20) surrounded by the sexual member is configured, the suction hole communicates with the space, and a vacuum generation source for generating a vacuum pressure is connected to the space,
The laser light emitting means irradiates the submount with laser light through the translucent member and the suction hole.
[0016]
In the invention according to claim 3 , since a space is constituted by a region surrounded by the mounting table and the translucent member, and the suction hole and the vacuum generation source communicate with the space, from the vacuum generation source to the suction hole. The volume between can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the time required to suck the submount. Of course, since the laser beam is irradiated to the submount through the translucent member, the submount is sufficiently heated.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples.
[0018]
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
The
[0019]
The
[0020]
The inside of the
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
The capillary 13 is disposed above the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
A light emission source (that is, near the laser oscillation unit) of the laser light emitting device is provided with a monitor (that is, a detector) for detecting and monitoring the irradiation intensity of the
[0027]
Next, a die bonding method using the
[0028]
First, the
[0029]
Next, the
[0030]
At the same time as the
[0031]
Next, the arithmetic and control unit controls the lifting device, and the capillary 13 is lowered by the lifting device. Then, the
[0032]
Next, the arithmetic and control unit controls the laser light emitting device to increase the irradiation intensity of the
[0033]
When the irradiation time of about 1 second elapses, the arithmetic and control unit controls the laser light emitting device and stops emitting laser light from the laser light emitting device. When the laser light emission stops, the insert material cools and the insert material solidifies. Then, the capillary 13 is raised by the lifting device, and further, the blowing of the inert gas from the
[0034]
In the above embodiment, since the
[0035]
Further, since the time required to melt the insert material is short, the thermal energy accumulated in the
[0036]
Furthermore, since the heating time and cooling time of the
[0037]
Further, since the melted insert material is well wetted by the submount 23 and the
[0038]
[Second Embodiment]
FIG. 2 shows another example of the
Similar to the die
[0039]
That is, in the
[0040]
That is, the optical axis of the laser light emitting device is inclined by a predetermined angle α with respect to the normal line of the
[0041]
Since the
[0042]
The die bonding method using the above
[0043]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the capillary 13 may be moved not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. In this case, the relative position of the
The element for die bonding is not limited to the
[0044]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the submount is irradiated with the laser beam, the submount and the brazing material are heated in a very short time to the melting temperature of the brazing material. Therefore, the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
In addition, when the heating time is short, the time required for the brazing material to solidify becomes short. As a result, the time during which the semiconductor element is held until the brazing material is solidified is shortened, and the production efficiency relating to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
Furthermore, since the heating time and cooling time of the brazing material and the submount are short, thermal distortion does not occur in the semiconductor element.
[0045]
In addition, since the reflected light does not enter the monitor that monitors the intensity of the laser light because it does not reflect toward the laser light irradiation source, the intensity of the laser light applied to the submount should be stably irradiated. Can do.
[0047]
According to the second aspect of the present invention, since the laser beam is irradiated to the submount by the laser emitting means, the submount and the brazing material can be heated to the melting temperature of the brazing material in a very short time. Therefore, the production efficiency related to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
Further, when the heating time is short, the time required for the brazing material to solidify is short. As a result, the time during which the semiconductor element is held until the brazing material is solidified is shortened, and the production efficiency relating to the joining of the semiconductor element and the submount is improved.
Furthermore, since the heating time and cooling time of the brazing material and the submount are short, thermal distortion does not occur in the semiconductor element.
[0048]
Further , by vacuum-sucking the submount through the suction holes, the submount is firmly positioned between the time when the brazing material is melted and solidified. In addition, since the submount is irradiated with laser light through the suction hole, the laser light can be directly applied to the submount, and the heating time required for melting the brazing material can be shortened.
[0049]
According to the third aspect of the present invention, a space is formed by the region surrounded by the mounting table and the translucent member, and the suction hole and the vacuum generation source communicate with the space. The volume between the holes can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the time required to suck the submount.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a specific embodiment of a die bonding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a die bonding apparatus as an example different from the die bonding apparatus.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a conventional die bonding apparatus.
[Explanation of symbols]
10 die
12a Through hole (suction hole)
14
18 Semiconductor laser chip (semiconductor element)
19
22
Claims (3)
前記サブマウントの表面に前記半導体素子を載置して、前記サブマウントの裏面の法線に対してレーザ光の照射方向が傾いた状態で前記サブマウントの裏面に向けてそのレーザ光を照射することで前記サブマウントを加熱することにより、前記サブマウントと前記半導体素子との間に介在するろう材を溶融し、前記サブマウントに前記半導体素子を接合することを特徴とするダイボンディング方法。In the die bonding method of die bonding a semiconductor element to the surface of the submount,
By placing the semiconductor element on a surface of the submount, irradiates the laser beam toward a back surface of the submount in a state where the irradiation direction is inclined laser beam to the normal of the back surface of the submount By heating the submount, the brazing material interposed between the submount and the semiconductor element is melted, and the semiconductor element is bonded to the submount.
レーザ光を発するレーザ発光手段と、前記サブマウントを載置する載置台とを具備し、
前記サブマウントを真空吸着するための吸引孔が前記載置台を貫通しており、
前記載置台の裏面側から前記レーザ発光手段が前記吸引孔を通じて前記サブマウントの裏面にレーザ光を照射することで、前記サブマウントを加熱し、前記サブマウントと前記半導体素子との間に介在するろう材を溶融することを特徴とするダイボンディング装置。In die bonding equipment that die bonds semiconductor elements to the surface of the submount,
Comprising laser emitting means for emitting laser light, and a mounting table for mounting the submount ,
A suction hole for vacuum-adsorbing the submount passes through the mounting table,
The laser light emitting means irradiates the back surface of the submount through the suction hole from the back surface side of the mounting table to heat the submount, and is interposed between the submount and the semiconductor element. A die bonding apparatus characterized by melting a brazing material.
前記レーザ発光手段は前記透光性部材及び前記吸引孔を介して前記サブマウントにレーザ光を照射することを特徴とする請求項2記載のダイボンディング装置。A space surrounded by the mounting table and the translucent member is configured by disposing the translucent member on the back side of the mounting table, and the suction hole communicates with the space. A vacuum generating source for generating a vacuum pressure is connected to the space;
3. The die bonding apparatus according to claim 2, wherein the laser light emitting means irradiates the submount with laser light through the translucent member and the suction hole.
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