JPH0249442A - 光半導体素子のダイボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は光半導体素子のダイボンディング方法に係り
、特に半導体素子のｐ側電極にてダイボンディングが施
される。いわゆるアップサイドダウン構造の光半導体素
子で合金のろう材によるダイボンディング方法に適用さ
れる。

（従来の技術） 従来の例えば光半導体素子で、そのｐ側電極を合金のろ
う材によってマウント部材にダイボンディングが施され
るものがある。第２図（ａ）〜（Ｃ）に上記従来例のダ
イボンディング方法を工程順に示す、すなわち、第２図
（ａ）に示すように、マウント部材１０１の上面におけ
る素子のダイボンド予定域１０２に一例として素子のｐ
側電極ろう材であるＩｎ、　Ｓｎ等のろう材を蒸着また
はめつき等の方法で。

またはプリフォームろう材を設ける０次の第２図（ｂ）
に、例えばプリフォームろう材１０３を配置した状態を
示す、ついで、加熱を施して光半導体素子チップ１０４
（以下チップと略称する）をマウント部材１０１にダイ
ボンドを施し第２図（ｃ）の如くなる。

図に示されるように、チップのダイボンド面の面積より
もろう材１１３のひろがり面の面積の方が大きくなるの
で、チップ１０４の側面にろう材が這い上がりやすい。

（発明が解決しようとする課題） 光半導体素子は通常チップのサイズが００．３〜０．６
＋ｍｓ程度であり、又アップサイドダウン構造のチップ
では活性層からマウント面までの距離は１０μ重以下で
非常に小さい。

従って、プリフォームろう材を用いてダイボンドした時
、ろう材がペレット側面の活性層に這い上がらないよう
にするには、ろう材のサイズを極力小さくする必要があ
る。

現在成形可能なろう材のサイズは径０　、３ｍｍ、厚さ
０．０５＋ａｍ程度が実用限界であり、アップサイドダ
ウン構造のダイボンド方式ではろう材量が多すぎる。

このため、ろう材量を少なくする方法としてマウント部
材にろう材を供給し、そのろう材を溶融後に余分な量だ
け取り除く方法があるが、工程が煩雑で量産に適しない
という問題がある。

又、この方法では第２図に示し説明したように、チップ
のダイボンド面面積よりろう材床がり面積の方が大きく
なるためチップ側面にろう材が這い上がり、電気的短絡
不良の原因となる可能性がある。

この回避方法としてチップとマウント部材の間に任意の
面のみにろう材が濡れるようにバターニングしたサブマ
ウント材を使用する方法があるが、他の工程の妨げとな
り、又工程を複雑にするものである。

次に蒸着方法による場合、マウント部材あるはチップの
ｐ側面にＩｎ、Ｓｎ等の単金属を蒸着により形成した場
合、膜厚は数μ論以下に制御出来、ろう材を取り除く工
程は必要ない、又、チップのｐ側面の必要面のみろう材
を蒸着することにより、チップの側面へのろう材の這い
上がりを防止することが出来る。

しかし、Ｉｎの場合、融点が低（（１５６℃）熱的に不
安定であり、又経時変化が著しく信頼性に欠ける。

又、Ｓｎは通常チップ９面あるいはマウント部材に予じ
め付けておいたＡｕと合金化してＡｕＳｎ合金として使
用するが、融点が２２０〜２８０℃と高く、硬いため、
マウント部材チップ間の熱ストレスを吸収出来ず、チッ
プの劣化の原因となる。従って、この系の合金を使う場
合、マウント部材とチップの間に他のＳｉ等のチップを
入れる必要があり、工程を複雑にするものである。

Ｉｎ、Ｓｎ等に対してＰｂ−５ｎ系の合金は熱的に比較
的安定（融点１８３℃）で経時変化も少なく、又ＡｕＳ
ｎ合金に比べ軟かく、ろう材としては良い特徴をもって
いる。　このＰｂ−Ｓｎ合金を蒸着によりマウント部材
あるいはチップのｐ面に形成する場合、Ｓｎ／ｐｂある
いはＰｂ／ＳｎのＪ＠で層状に蒸着する。しかしこの場
合、ｐｂが単金属として存在するため、非常に酸化しや
すい、そして、ダイボンド時ろう材を溶融するとマウン
ト部材あるいはチップのｐ面のＡｕとＳｎが優先して合
金化して、ｐｂが単相として析出する。従って、ろう材
融点は、実質ｐｂの融点３２７℃になり、又、ｐｂが溶
けた時点で酸素を放出するため、非酸化性雰囲気中でも
酸化膜が出来て、実際に使用出来ない。

本発明は層上の従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、多層合金の蒸着法によるダイボンディングを可能に
するダイボンディング方法を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明にかかる光半導体素子のダイボンディング方法は
１表面に酸化シリコン層が形成されたシリコン基板に所
定の大きさのダイシング溝を設ける工程と、前記酸化シ
リコン層上に全体で所定の構成になる複数のろう材層を
形成する工程と、前記ダイシング溝に沿ってシリコン基
板を分割したのち非酸化性雰囲気にて加熱しろう材層を
合金化する工程と、前記ろう材を半導体素子またはマウ
ント部材のいずれかに転写する工程とを含むものである
。

（作　用） 本発明はろう材を蒸着法により数μｍの薄層に形成でき
るので、チップの側面、レーザ出射面へのろう材の這い
上がりを防止できる。

また、合金化したろう材をチップ、あるいはマウント部
材に転写するのでろう材の単金属を層状に蒸着した時に
生ずる成分の偏析を防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき第１図および第２図を参
照して説明する。

一例のチップサイズが００．４ｗ＋ｍ、ろう材のｆｆｌ
［が３μｍの場合、次のようにダイボンディングを行な
う。

まず、第１図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、表面に
５ｉｎ２層１２が形成された厚さ０．２ｍｍのシリコン
基板１１に互いに直交する複数のダイシング溝１３を形
成する。このダイシング溝１３は幅：３０μｍ（Ａ）、
深さ＝０．１μ５（Ｂ）、　ピッチ寸法：縦方向Ｘ横方
向＝０．３８ｍｍ（Ｃ）　Ｘ　０．４３＋ｕ＋にて形成
され、得られる１ブロツクの寸法が縦×横＝　０．３５
ｍｍ（Ｄ）　Ｘ　Ｏ，４０！ａｌｌ（Ｅ）になるように
形成する。このブロックの寸法はチップ１０４の寸法よ
りも小さく設定される。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、シリコン基板１１上
面のＳｉｎ、層１２上に全体の層厚が３μ−になるよう
にろう材層１４ａ、１４ｂを積層させて形成する。

次に、上記シリコン基板１２をダイシング＊１３に沿っ
て分割したのち非酸化性雰囲気中で加熱溶融し、ろう材
層１４ａ、１４ｂを合金化し凝集した球状のろう材１５
に形成する（第１図（ｄ））。

上記状態を保持し、球状のろう材１５にチップ１０４、
またはマウント部材１（チップの場合を図示する）を圧
接させることにより、チップ１０４またはマウント部材
１にろう材１５が転写、変形され、ろう層２５として固
着される（第１図（ｅ））。

次に、上記転写後、直ちにチップ１０４とマウント部材
１０とをダイボンドすることにより、ろう層２５はチッ
プ側面、光出射面への這い上がりなくダイボンディング
を達成する（第１図（ｆ））。

〔発明の効果〕

この発明には次にあげる利点がある。

（＋）ろう材層を蒸着により積層形成するので、層厚が
数μ−と薄く形成できるため、　プリフォームろう材に
よるろう接において必須のろう材除去工程が不要である
。

（ｉ）チップサイズよりわずかに小さい面のみにろう層
を形成できるため、チップの側面、レーザ出射面へのろ
う材の這い上がりによる不良の発生を防止できる。

（ｉ）合金化されたろう材をチップまたはマウント部材
に転写するため、従来の単金属を層状に蒸着した時に生
じる成分の偏析（ろう材融点の変化）が防止できる。ま
た、単金属よりも酸化の程度は非常に少ない。

（ｉｔ）本発明により、２元合金、３元合金が使えるた
め１色々な特性のろう材を使うことができ。

他の工程に制約をおよぼす条件が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｆ）は本発明の一実施例のダイボ
ンディング工程を工程順に示すもので、第１図（ａ）は
シリコン基板の上面図、第１図（ｂ）ないしくｆ）はい
ずれも断面図、第２図（ａ）ないしくｃ）は従来例のダ
イボンディング工程を工程順に示すいずれも断面図であ
る。 １０．１０１−−−−−マウント部材 １１−一−−−シリコン基板 １４．１４ａ。 ５ｉｎ、層 ダイシング溝 １４ｂ−−−−−一ろう材層 球状のろう層 ろう層 チップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面に酸化シリコン層が形成されたシリコン基板に所定
   の大きさのダイシング溝を設ける工程と、前記酸化シリ
   コン層上に全体で所定の構成になる複数のろう材層を形
   成する工程と、前記ダイシング溝に沿ってシリコン基板
   を分割したのち非酸化性雰囲気にて加熱しろう材層を合
   金化する工程と、前記ろう材を半導体素子またはマウン
   ト部材のいずれかに転写する工程とを含む光半導体素子
   のダイボンディング方法。