JPH069188B2 - 化合物半導体基板 - Google Patents

化合物半導体基板

Info

Publication number
JPH069188B2
JPH069188B2 JP60092715A JP9271585A JPH069188B2 JP H069188 B2 JPH069188 B2 JP H069188B2 JP 60092715 A JP60092715 A JP 60092715A JP 9271585 A JP9271585 A JP 9271585A JP H069188 B2 JPH069188 B2 JP H069188B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound semiconductor
diamond
heat
substrate
gaas
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 - Fee Related
Application number
JP60092715A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61251120A (ja
Inventor
直治 藤森
陽 土居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP60092715A priority Critical patent/JPH069188B2/ja
Publication of JPS61251120A publication Critical patent/JPS61251120A/ja
Publication of JPH069188B2 publication Critical patent/JPH069188B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02387Group 13/15 materials
    • H01L21/02395Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02455Group 13/15 materials
    • H01L21/02463Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02491Conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/02546Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は化合物半導体基板に関し、特にGaAsなどの化合
物半導体基板の放熱特性の改良に関するものである。
従来の技術 ICなどの半導体素子は高集積化とともに高速化、高周
波数化が叫ばれているが、高速・高周波素子に適する半
導体は、電子の移動度が大きく、また飽和ドリフト速度
が大きいことが要求され、その代表としてGaAsなどの化
合物半導体がある。そこで、GaAs、InPなどの化合物半
導体を用いたマイクロ波用FETや半導体レーザーおよ
びその他の半導体素子の開発が盛んに進められている
が、この高速・高周波素子では特に単位体積当りの消費
電力が大きく、素子の発熱密度は非常に高いものとなっ
ている。発熱量が大きくなって素子の温度が上昇する
と、能動素子の場合には動作点がずれたり、受動素子の
場合には定数が変化して、種々の特性が劣化し、しいて
は動作不能となってしまうので、素子の熱対策はその信
頼性において極めて重要なものとなっている。
従来、ICやLSIなど半導体素子で発生した熱は主に
チップからパッケージに伝導し、そこから空中に放出し
たり配線を通して放熱したりしていたが、特に発熱量の
大きな場合には放熱対策として放熱フィンを設けたり強
制水冷を施していた。
また、限られた部分から大きな熱が発生する場合には、
熱伝導性の優れたダイヤモンドのヒートシンクが用いら
れることがある。例えば、半導体レーザーを室温で連続
発振させるためには熱放散を良くすることが必要とな
り、通常、レーザーチップがIn、Sn等の低融点金属やPb-
Sn、Au-Sn、Au-Si等のボンディングハンダを用いた融着
法によりダイヤモンドヒートシンク上にマウントされ
て、チップ内で発生した熱がダイヤモンドヒートシンク
を介して放熱される。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、放熱フィンや強制水冷による放熱では装
置が大型かつ複雑になるばかりでなくコストが高くなる
という問題がある。
また、ダイヤモンドヒートシンクは3次元的な熱の放散
を行なつて放熱性を高めるために、通常厚さ0.2mm程度
以上の板状をなすことが必要である。しかしながら、ダ
イヤモンドをこのような形状に加工するには極めてコス
トが高くなるとともに、天然ダイヤモンドの産出が著し
く少ない。さらに高温・高圧下の温度勾配による炭素の
溶媒金属への溶解度差を利用して結晶を析出させる従来
の人工ダイヤモンド製造法では微細な結晶しか得られな
いので、ヒートシンクの大きさが限定され、ごく限られ
た素子にしかダイヤモンドヒートシンクを使用すること
ができなかつた。また、ヒートシンクとして用いられる
ダイヤモンドは非常に優れた熱伝導性を示すが、チップ
をヒートシンク上にボンディングするために用いられる
低融点金属やハンダ合金は熱伝導率が低く、チップで発
生した熱はこれら金属を通らなければヒートシンクに伝
導されないので、ダイヤモンドの高い熱伝導性が最大限
には活用されていなかった。
以上の如く、従来の化合物半導体装置は、その化合物半
導体の高い電子移動度を活かすように効率的に放熱で
き、且つ小型で安価な放熱手段がなかった。
かくして本発明の目的は、内部で発生した熱を良好に放
散でき、小型で安価な半導体素子を実現することができ
る化合物半導体基板を提供することにある。
問題点を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、GaAsまたはInPからなる化合物
半導体層、または、該化合物半導体層上にW電極層を装
荷してなる基板母体と、該化合物半導体層または基板母
体の表面上に気相合成法により直接堆積させた厚さ50μ
m以上のダイヤモンド膜とを含むことを特徴とする化合
物半導体基板が提供される。
作用 ダイヤモンドは他の非金属物質および金属物質よりも高
い熱伝導率を有するので、放熱材料としては最適であ
る。しかも、気相合成法によってダイヤモンドを基板母
体に堆積させれば、基板母体全面に直接ダイヤモンドを
成長させることができる。従って、ダイヤモンド膜とは
反対側の化合物半導体基板上に素子を構成すると、この
素子で発生した熱は基板母体を介してダイヤモンド膜に
伝導した後、極めて速くパッケージに放散される。さら
に、気相合成法でダイヤモンド膜を形成すれば、ダイヤ
モンド膜の形状の自由度が高く、ダイヤモンドの加工が
ほとんど不要となるので、従来のダイヤモンドヒートシ
ンクに比べて非常にコストが低くなる。
また、一般に半導体素子では半導体基板の裏面上に電極
金属層が設けられることが多いが、ダイヤモンド膜をこ
の電極金属層の上に形成しても本発明の効果が損なわれ
るものではない。
また、ダイヤモンド膜はある程度以上の厚さがないと良
好な三次元的熱放散が行なわれないので、少なくとも50
μm以上、好ましくは100μm以上の厚さであることが
望まれる。
実施例 以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説明
する。
第1図は本発明によるGaAs基板を用いた半導体レーザー
の断面図である。この半導体レーザーは次のようにして
形成された。まず、n−GaAs基板1の上に電極用のW層
2を蒸着法によって形成し、さらにこのW層2の上にプ
ラズマCVD法によりダイヤモンド膜3を厚さ300μm
だけ堆積した。このときプラズマCVD法は、周波数1
3.56MHzの高周波電源を用い、原料としてCH4、H2を各々
1、100cm2/分の流量で流し、圧力30Torrで360時間の
処理を行なった。次に、この積層体を一辺0.3mmの正方
形状に切断した後、W層2およびダイヤモンド膜3が形
成されたn−GaAs基板1の面とは反対側にn−AlGaAsク
ラツド層4、GaAs活性層5、p−AlGaAsクラツド層6、
p−GaAsコンタクト層7を順次MOCVD法で積層し、
さらにその上にAu−Cr電極層8を蒸着法によつて形成し
てダブルヘテロ接合構造の半導体レーザーを構成した。
この半導体レーザーを15mWの出力で動作させたとこ
ろ、2時間の連続動作後も何ら問題はなく正常に動作を
続けることができた。なお、本実施例におけるダイヤモ
ンド膜3やダイヤモンドヒートシンク等の熱対策を施さ
ない従来のGaAs半導体レーザーでは15mWの出力で約3
分間動作させると素子温度が上昇して動作不能となる。
従って、本実施例の半導体レーザーでは非常に効率よく
熱放散されていることがわかる。
なお、本実施例ではダイヤモンド膜3をプラズマCVD
法で形成したが、CVD法あるいはイオンビーム蒸着法
でもよい。
また、n−AlGaAsクラツド層4ないしp−GaAsコンタク
ト層7の形成方法は液相エピタキシヤル法あるいは分子
線エピタキシヤル法でもよく、さらにW電極層2および
Au−Cr電極層8はスパツタ法、イオンプレーティング法
あるいはCVD法でも形成できる。
また、電極層2の材料としてはWの他、TiおよびTa等を
用いてもよい。
さらに、本発明のGaAs基板は半導体レーザー用に限るも
のではなく、マイクロ波用デバイスおよびその他の半導
体素子やハイブリツドICおよびハイブリツドLSI等
の基板にも適用できる。また、本発明は、GaAs基板だけ
でなく、lnP基板などのほかの化合物半導体基板にも適
用できる。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、大型あるいは複雑
になることなく、しかも低コストで半導体素子の熱放散
を行なうことができる。従って、本発明はますます高速
化、高周波数化および高集積化が進む化合物半導体素子
の熱対策に極めて有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るGaAs基板を用いた半導
体レーザーの断面図である。 (主な参照番号) 1……n-GaAs基板、2……W電極層、 3……ダイヤモンド膜、 4……n−AlGaAsクラツド層、 5……GaAs活性層、 6……p−AlGaAsクラツド層、 7……p−GaAsコンタクト層、 8……Au−Cr電極層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−147087(JP,A) 特開 昭60−12747(JP,A) 特開 昭53−136013(JP,A) 特開 昭60−192326(JP,A) 実開 昭60−2858(JP,U) 実開 昭53−118470(JP,U) 実開 昭53−118469(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】GaAsまたはlnPからなる化合物半導体層、
    または、、該化合物半導体層上にW電極層を装荷してな
    る基板母体と、該化合物半導体層または基板母体の表面
    上に気相合成法により直接堆積させた厚さ50μm以上の
    ダイヤモンド膜とを含むことを特徴とする化合物半導体
    基板。
JP60092715A 1985-04-30 1985-04-30 化合物半導体基板 Expired - Fee Related JPH069188B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60092715A JPH069188B2 (ja) 1985-04-30 1985-04-30 化合物半導体基板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60092715A JPH069188B2 (ja) 1985-04-30 1985-04-30 化合物半導体基板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61251120A JPS61251120A (ja) 1986-11-08
JPH069188B2 true JPH069188B2 (ja) 1994-02-02

Family

ID=14062151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60092715A Expired - Fee Related JPH069188B2 (ja) 1985-04-30 1985-04-30 化合物半導体基板

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH069188B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863529A (en) * 1987-03-12 1989-09-05 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Thin film single crystal diamond substrate
US5131963A (en) * 1987-11-16 1992-07-21 Crystallume Silicon on insulator semiconductor composition containing thin synthetic diamone films

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5643012Y2 (ja) * 1977-02-28 1981-10-08
JPS5643011Y2 (ja) * 1977-02-28 1981-10-08
JPS53136013A (en) * 1977-05-04 1978-11-28 Sumitomo Electric Industries Sintered material for heat sink and method of its manufacture
JPS58147087A (ja) * 1982-02-25 1983-09-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体素子用ヒ−トシンク
JPS602858U (ja) * 1983-06-20 1985-01-10 三洋電機株式会社 ヒ−トシンクの電極
JPS6012747U (ja) * 1983-07-05 1985-01-28 日産自動車株式会社 車両用ベルト使用限界予告装置
JPS60192326A (ja) * 1984-03-14 1985-09-30 Citizen Watch Co Ltd ダイヤモンド膜の形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61251120A (ja) 1986-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0521405B1 (en) Heat radiating component and semiconductor device provided with the same
US5785754A (en) Substrate, semiconductor device, element-mounted device and preparation of substrate
JP4571371B2 (ja) 高い熱伝導率を有する半導体ストラクチャ用の基板
US6316826B1 (en) Semiconductor mounting package
JP6934503B2 (ja) ダイヤモンドと金属又は金属合金との交互パターンを有する複合基板
US20080041560A1 (en) Diamond heat sink
US20100208431A1 (en) Patterned Composite Structures and Methods of Making the Same
EP0930648B1 (en) Package for semiconductor elements and semiconductor module that employs the package
US20090185593A1 (en) Method of manufacturing laser diode packages and arrays
JP2003023239A (ja) 回路基板とその製造方法及び高出力モジュール
JP3309492B2 (ja) 半導体装置用基板
US6292367B1 (en) Thermally efficient semiconductor chip
JPS61251158A (ja) 放熱基板
JP3528375B2 (ja) 基板およびこれを用いた放熱基板、半導体装置、素子搭載装置
JPH09260539A (ja) サブマウント装置および半導体装置ならびにそれらの製造方法
JPH069188B2 (ja) 化合物半導体基板
JP2000261088A (ja) 発光素子
WO2001065614A1 (en) Semiconductor laser device
JP2003023224A (ja) 回路基板とその製造方法及び高出力モジュール
JPS6052079A (ja) 半導体レ−ザ装置
JPS61263141A (ja) Si半導体基板
JPH0870070A (ja) 半導体装置
US20040026779A1 (en) Semiconductor devices with improved heat dissipation and method for fabricating same
JP4055276B2 (ja) 半導体用パッケージ及び該パッケージを用いた半導体モジュール
JP2004165677A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees