JPH0738207A - Formation of semiconductor element on diamond thin film - Google Patents

Formation of semiconductor element on diamond thin film

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JPH0738207A
JPH0738207A JP19296793A JP19296793A JPH0738207A JP H0738207 A JPH0738207 A JP H0738207A JP 19296793 A JP19296793 A JP 19296793A JP 19296793 A JP19296793 A JP 19296793A JP H0738207 A JPH0738207 A JP H0738207A
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Abstract

PURPOSE: To accurately set an electronic component in a diamond mount by mechanically self aligning and coupling the component in a recess. CONSTITUTION: The top surface of a diamond film 20 is anisotropically etched to form a recess having vertical sidewall segments 21, 22. A patterned contact layer 15 partly extends to a part of the bottom surface of the recess to contact one or both segments 21, 22. A laser element 10 has side faces contacting a part of the contact layer 15 disposed on one side segment 21, 22 of the recess, or adjacent to the other segment 21, 22, or adjacent to a part of the contact layer 15 disposed on both the segments 21, 22 of the recess. Thus an electronic component is disposed and self-aligned along a special direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザ素子のような電子
部品に関し、特にダイヤモンドフィルムサブマントと集
積素子(レーザ素子)を含む組立体の形成方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic component such as a laser device, and more particularly to a method of forming an assembly including a diamond film submant and an integrated device (laser device).

【0002】[0002]

【従来の技術】自立型ダイヤモンドフィルムは、金属製
ダイの上に形成され、レーザ素子がその上に形成される
サブマントである。このレーザ動作の間、レーザ素子に
電気的に接触し、また熱的なヒートシンクとなることが
できる。特に、ダイヤモンドフィルムは、シリコンまた
は金属基板の上にCVDプロセスにより成長し、その
後、このダイヤモンドフィルムを基板から取り除くか、
あるいはこの基板を完全にエッチングする(溶解され
る)かして、これにより、自立型ダイヤモンドフィルム
のみが残る。その後、このダイヤモンドフィルムの上面
と底面は、所定の時間、材料の除去(薄厚化)プロセス
によって処理されて、ダイヤモンドフィルムの上面と底
面から所定の厚さが除去されて、フィルムの底部領域の
伝熱性を改善し、フィルムの上部表面の平滑さを改良す
る。
A free-standing diamond film is a submount that is formed on a metal die with a laser element formed thereon. During this laser operation, it can be in electrical contact with the laser element and can be a thermal heat sink. In particular, the diamond film is grown on a silicon or metal substrate by a CVD process and then the diamond film is removed from the substrate or
Alternatively, the substrate may be completely etched (melted), leaving only the free-standing diamond film. The top and bottom surfaces of the diamond film are then processed for a predetermined time by a material removal (thinning) process to remove a predetermined thickness from the top and bottom surfaces of the diamond film to transfer the bottom area of the film. It improves the heat resistance and improves the smoothness of the upper surface of the film.

【0003】レーザ素子(または他の電子部品)をこの
ダイヤモンドフィルムに接着する際に、発生する技術的
な問題点は、ダイヤモンドフィルムの上部表面に配置さ
れた金属製ボンディングパッドにレーザ素子を機械的に
整合して、接着する点である。このプロセスはレーザの
テスト動作及び正常動作の間、レーザに電源を供給し、
機械的に安定化させるために必要なプロセスである。正
確な整合性は、レーザ素子をダイヤモンドフィルムに所
定の位置に配置して、このダイヤモンドフィルムを有す
るパッケージと適切に整合する必要がある。従来技術に
おいて、このような正確な整合性を得るためには、レー
ザ素子をボンディングパッド上に配置し、正確な光学検
視の手段によりその位置を決定していたが、時間のかか
る方法であった。
A technical problem that occurs when bonding a laser element (or other electronic component) to this diamond film is that the laser element is mechanically attached to a metal bonding pad disposed on the upper surface of the diamond film. It is a point to adhere and to match. This process powers the laser during test and normal operation of the laser,
It is a process necessary for mechanical stabilization. Accurate alignment requires the laser element to be in place on the diamond film and properly aligned with the package containing the diamond film. In the prior art, in order to obtain such accurate matching, the laser element was arranged on the bonding pad and its position was determined by means of accurate optical inspection, but this was a time-consuming method. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明の目
的は、レーザ素子をダイヤモンドサブマントに正確に配
置し、その後、これらを正確に接合するような自己整合
的な接合方法を提供することである。すなわち、従来技
術による正確な光学検視の手段を必要としないような正
確な整合とその後の接合方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a self-aligning bonding method in which a laser element is accurately arranged on a diamond submant and then these are accurately bonded. Is. That is, it is necessary to provide an accurate alignment and a subsequent bonding method which do not require the means of the accurate optical inspection according to the prior art.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の方法は絶縁性
(好ましくは伝熱性)基板(例えば、CVDダイヤモン
ドフィルムサブマント)に、凹領域をパターン化して、
異方性エッチングをし、その後、電子部品(例えば、レ
ーザ素子)を凹領域内に機械的に自己整合し結合するス
テップを含む。さらに、本発明は、耐エッチングパター
ン化保護マスクの材料は、所定の電気抵抗を有し、この
マスクの一部は最終組立状態において、そのままの状態
で、電子部品の動作の間、所望の抵抗または導電体とし
て機能する。かくして、本発明の方法は、特許請求の範
囲第1項に記載したとうりである。
SUMMARY OF THE INVENTION The method of the present invention comprises patterning recessed regions on an insulating (preferably heat conducting) substrate (eg, CVD diamond film submount),
The step of anisotropically etching and then mechanically self-aligning and coupling the electronic component (eg, laser element) into the recessed region. Further, the present invention provides that the material of the etching-resistant patterned protective mask has a predetermined electrical resistance, a portion of this mask being in its final assembled state and in its original state, during operation of the electronic component, the desired resistance. Alternatively, it functions as a conductor. Thus, the method of the present invention is as set forth in claim 1.

【0006】このようにして、電子部品を一つの空間的
方向に沿って、自己整合的に配置する。すなわち、正確
な光学検視の必要性なしに配置することが可能となる。
この凹領域のほぼ水平な表面は、必ずしも完全に平滑で
ある必要はなく、パターン化金属層のように良好なベー
スを提供できればよい。同様に側壁セグメントは必ずし
も平滑である必要はなく、電子部品の整合性に対し良好
なベースを提供できればよい。さらに、本発明は、特許
請求の範囲第2、3項に記載した特徴点を有する。
In this way, electronic components are arranged in a self-aligned manner along one spatial direction. That is, it is possible to dispose without the need for accurate optical inspection.
The substantially horizontal surface of this recessed area does not necessarily have to be perfectly smooth, as long as it can provide a good base, such as a patterned metal layer. Similarly, the sidewall segments need not be smooth as long as they provide a good base for electronic component integrity. Furthermore, the present invention has the features described in the claims 2 and 3.

【0007】本発明の利点としては、ステップ(b)の
後にパターン化保護層をさらにパターン化するステップ
を含み、パターン化金属層よりも高い所定の抵抗を有す
るパターン化抵抗層を形成し、このパターン化抵抗層が
一対の対向端を有する。さらに、有利な点として、この
パターン化抵抗層は、パターン化金属層よりも如何なる
場所でもより高い所定の抵抗を有する点である。このよ
うにして第2のパターン化層は、半導体装置の操作時に
おいて、所望の抵抗を具備することができる。
An advantage of the present invention includes the further patterning of the patterned protective layer after step (b) to form a patterned resistive layer having a higher predetermined resistance than the patterned metal layer, The patterned resistive layer has a pair of opposite ends. Furthermore, the advantage is that the patterned resistance layer has a higher predetermined resistance everywhere than the patterned metal layer. In this way, the second patterned layer can provide the desired resistance during operation of the semiconductor device.

【0008】さらに、本発明の利点としては、このパタ
ーン化保護層は、例えば、窒化タンタル、硅化タンタル
からなる点である。さらに、本発明の半導体素子は、レ
ーザ素子としても使用できる。またフィルムはダイヤモ
ンドフィルムである。上部表面に対向する底部表面に金
属コーティングを配置する点は本発明の利点である。さ
らに、このダイヤモンドフィルムはCVDにより形成さ
れたダイヤモンドフィルムである。
Further, an advantage of the present invention is that the patterned protective layer is made of, for example, tantalum nitride or tantalum silicate. Furthermore, the semiconductor device of the present invention can also be used as a laser device. The film is a diamond film. It is an advantage of the present invention that the metal coating is located on the bottom surface opposite the top surface. Furthermore, this diamond film is a diamond film formed by CVD.

【0009】また、本発明の方法はさらに次のステップ
を含む。 (1)金属コーティングを底部表面に対向する上部表面
の上に配置された素子の端子に電気的に接続するステッ
プと、(2)金属コーティングを導電性のプラットフォ
ームに接続するステップと、(3)このプラットフォー
ムとパターン化金属層の局部部分(それはパターン化抵
抗層の一対の端部の一つに隣接するのが好ましい)間に
電力源を電気的接続するステップとを含む点である。
Further, the method of the present invention further includes the following steps. (1) electrically connecting the metal coating to a terminal of an element located on the top surface opposite the bottom surface, (2) connecting the metal coating to a conductive platform, (3) Electrically connecting a power source between the platform and a localized portion of the patterned metal layer, which is preferably adjacent to one of a pair of ends of the patterned resistive layer.

【0010】[0010]

【実施例】図1、2、3において、レーザ組立体100
は、CVDにより形成されたダイヤモンドフィルム20
とレーザ素子10とを有する。このレーザ素子10は、
活性領域11を有し、この活性領域11は、十分な順方
向バイアスが加えられたときに図1の面から光放射を行
なう。金属パッド12は、凹領域の底表面に配置され、
この凹領域は、ダイヤモンドフィルム20の上部表面に
異方性エッチングで形成され、垂直側壁セグメント2
1、22を有する。図1に示すように、垂直側壁セグメ
ント21と22は、約π/2ラジアン(90度)の角度
でもって交差する。このレーザ素子10は、垂直側壁セ
グメント21と22の交差点に隣接する場所にその頂点
が配置される角度でもって、交差する一対の垂直側を有
している。この角度は少なくとも約π/2ラジアンに等
しい。レーザ素子10の垂直側の間の角度が垂直側壁セ
グメント21と22の交差により形成される角度にほぼ
等しい限り他の角度でもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIGS.
Is a diamond film 20 formed by CVD.
And a laser element 10. This laser element 10 is
It has an active region 11, which emits light from the plane of FIG. 1 when fully forward biased. The metal pad 12 is disposed on the bottom surface of the recessed area,
This recessed region is formed in the upper surface of the diamond film 20 by anisotropic etching, and the vertical sidewall segment 2 is formed.
1 and 22. As shown in FIG. 1, vertical sidewall segments 21 and 22 intersect at an angle of approximately π / 2 radians (90 degrees). The laser element 10 has a pair of vertical sides that intersect at an angle whose apex is located adjacent the intersection of the vertical sidewall segments 21 and 22. This angle is at least equal to about π / 2 radians. Other angles are possible as long as the angle between the vertical sides of the laser element 10 is approximately equal to the angle formed by the intersection of the vertical sidewall segments 21 and 22.

【0011】ダイヤモンドフィルム20の上部表面にT
i/Pt/Au製のパターン化接点層13と、他のTi
/Pt/Au製のパターン化接点層15と、このパター
ン化接点層13と他のTi/Pt/Au製のパターン化
接点層15を接続するTi/Ptの導電性のハンダダム
14と、他のTi/Pt/Au製のパターン化接点層1
6と、局部的にパターン化された窒化タンタル製の抵抗
層18とが配置されている。Au/Sn製のハンダ層1
7は、レーザ素子10の底部とパターン化接点層15の
上部表面との間に配置されている。パターン化接点層1
5の一部は、凹領域の底部表面の一部にまで垂直側壁セ
グメント21と22の一方、または両方と接触して伸び
る。レーザ素子10をパターン化接点層15に接続する
ハンダ層17を用いる為に加熱する間、このハンダの一
部は、ハンダダム14と抵抗層18方向に移動する。レ
ーザ素子10の底部表面は、Ti/Pt/Au接点層
(図示せず)により金属化されている。
On the upper surface of the diamond film 20, T
Patterned contact layer 13 made of i / Pt / Au and other Ti
/ Pt / Au patterned contact layer 15, a Ti / Pt conductive solder dam 14 connecting the patterned contact layer 13 and another patterned contact layer 15 made of Ti / Pt / Au, and Patterned contact layer 1 made of Ti / Pt / Au
6 and a locally patterned tantalum nitride resistive layer 18 are arranged. Au / Sn solder layer 1
7 is located between the bottom of the laser element 10 and the top surface of the patterned contact layer 15. Patterned contact layer 1
A portion of 5 extends into contact with one or both of the vertical sidewall segments 21 and 22 to a portion of the bottom surface of the recessed area. During heating of the laser element 10 to use the solder layer 17 that connects to the patterned contact layer 15, a portion of this solder moves toward the solder dam 14 and the resistive layer 18. The bottom surface of the laser element 10 is metallized with a Ti / Pt / Au contact layer (not shown).

【0012】レーザ素子10の前記の側面は、それぞれ
凹領域の垂直側壁セグメント21または22の一方の上
に配置されたパターン化接点層15の一部と接触して、
または垂直側壁セグメント22または垂直側壁セグメン
ト21の他のものと隣接して、あるいは凹領域の垂直側
壁セグメント21と22の両方の上に配置されたパター
ン化されたパターン化接点層15の一部と隣接して、配
置される。ダイヤモンドフィルムの底部表面は、Ti/
Pt/Auのような金属コーティング23でもって金属
化される。この金属コーティング23は、金属プラット
フォーム(図示せず)と結合される。
The said side of the laser element 10 contacts a part of the patterned contact layer 15 arranged on one of the vertical sidewall segments 21 or 22 of the recessed region, respectively,
Or a portion of patterned patterned contact layer 15 disposed adjacent to vertical sidewall segment 22 or other of vertical sidewall segment 21, or on both vertical sidewall segments 21 and 22 in the recessed region. Adjacent to each other. The bottom surface of the diamond film is Ti /
It is metallized with a metal coating 23 such as Pt / Au. This metal coating 23 is bonded to a metal platform (not shown).

【0013】このダイヤモンドフィルム20は、上部表
面と底部表面の間に伸びる貫通孔を有し、それは金属パ
ッド12を金属コーティング23さらには金属プラット
フォームに電気的に接続するために、導電体19でもっ
て充填されている。別法として、この貫通孔の壁を黒鉛
化処理して導電性としてもよい。あるいはこの黒鉛化処
理された貫通孔を導電子プラグでもって充填してもよ
い。金属製の金属ワイヤボンド24は、レーザ素子10
の上部表面の上に配置されたオーミック接点層(図示せ
ず)と金属パッド12とを接続して、それらの間に電気
的接続路を形成する。動作中において、レーザ組立体1
00に示された金属要素は、抵抗層18のそれに比べて
無視可能な抵抗を有するだけである。
The diamond film 20 has a through hole extending between the top surface and the bottom surface, which is provided with a conductor 19 for electrically connecting the metal pad 12 to the metal coating 23 and also to the metal platform. It is filled. Alternatively, the walls of the through holes may be graphitized to make them conductive. Alternatively, the graphitized through holes may be filled with a conductor plug. The metal wire bond 24 made of metal is used for the laser element 10.
An ohmic contact layer (not shown) disposed on the upper surface of the metal pad 12 and the metal pad 12 to form an electrical connection path therebetween. In operation, the laser assembly 1
The metal elements shown at 00 have only negligible resistance compared to that of the resistive layer 18.

【0014】通常の操作位置において、電源(図示せ
ず)はac(RF)電源と直列に接続されたdc電源を
有し、それはパターン化接点層16とプラットフォーム
(図示せず)との間に接続される。このdc電源の極性
は、レーザ素子10に順方向バイアスがかかるよう方向
である。それにより、プラットフォーム、金属コーティ
ング23、導電体19、金属パッド12、金属ワイヤボ
ンド24、レーザ素子10の上部接点層から底部接点
層、ハンダ層17、パターン化接点層15、抵抗層1
8、パターン化接点層16のように電気的パスが形成さ
れる。
In the normal operating position, the power supply (not shown) has a dc power supply connected in series with an ac (RF) power supply, which is between the patterned contact layer 16 and the platform (not shown). Connected. The polarity of this dc power supply is such that a forward bias is applied to the laser element 10. Thereby, the platform, the metal coating 23, the conductor 19, the metal pad 12, the metal wire bond 24, the top contact layer to the bottom contact layer, the solder layer 17, the patterned contact layer 15, the resistive layer 1 of the laser device 10.
8. An electrical path is formed like the patterned contact layer 16.

【0015】テスト動作時においては、電源(図示せ
ず)が、金属パッド12とパターン化接点層13との間
に接続される。そして電気的パスが、金属パッド12、
金属ワイヤボンド24、レーザ素子10の上部接点層か
ら底部接点層、ハンダ層17、パターン化接点層15、
ハンダダム14、パターン化接点層13、電力源のよう
に形成される。かくして、抵抗層18は、バイパスする
が、必要ならば、抵抗層18を電流源と直列に組み込む
こともできる。重要な点としては、レーザ素子10は、
ダイヤモンドフィルム20をプラットフォームに結合す
ることなく、テストすることができる点である。レーザ
組立体100と類似の多くの組立体は同時に形成するこ
とができるが、異方性エッチングでパターン化されたメ
タライゼーションに関する限り、比較的大きなダイヤモ
ンド領域を用いて、その後、このフィルムを多くの少量
域フィルムレーザに分割して、それぞれの各々は、ダイ
ヤモンドフィルム20が接着され、そして金属化され
る。
During a test operation, a power supply (not shown) is connected between the metal pad 12 and the patterned contact layer 13. And the electrical path is the metal pad 12,
Metal wire bonds 24, top contact layer to bottom contact layer of laser element 10, solder layer 17, patterned contact layer 15,
Formed like solder dam 14, patterned contact layer 13, power source. Thus, the resistive layer 18 is bypassed, but the resistive layer 18 can be incorporated in series with a current source if desired. The important point is that the laser device 10
The point is that the diamond film 20 can be tested without being bonded to the platform. Many assemblies similar to the laser assembly 100 can be formed at the same time, but as far as metallization patterned by anisotropic etching is concerned, a relatively large diamond area is used, and then this film is used in many cases. Dividing into small area film lasers, each of which is bonded with a diamond film 20 and metallized.

【0016】レーザ組立体100を形成するには以下の
手順がよい。まず、平らな上部表面(図示せず)を有す
るCVDのダイヤモンドフィルムをシリコン本体の上に
成長させる。この上部表面は、窒化タンタル製の均一厚
さの導電性保護層でもって、すべての場所をコーティン
グする。あるいは、所望の抵抗値を有する他の適切な導
電性材料(例、硅化タンタル)の層でもってコーティン
グし、そして、このコーティングは、後続のダイヤモン
ドフィルムを異方性エッチングするに際し、保護マスク
として使用されパターン化される。その後、この導電層
は、標準のフォトリソグラフィで選択マスキングによっ
てパターン化し、そして、ウェットまたはドライエッチ
ングをする。これにより、パターン化された導電層は、
その後ダイヤモンドフィルム内にエッチングされるよう
な垂直側壁セグメント21、22まで伸びる(このパタ
ーン化された導電層はエッチングされるべき凹領域の上
には存在しない)。このパターン化された導電層をエッ
チングに対する保護マスクとして使用することにより、
この凹領域はダイヤモンドフィルムに3-6μmの深さまで
異方性エッチングされる。このダイヤモンドフィルムの
異方性エッチングの有効なパラメータの値は次の通りで
ある。40s.c.c.m酸素、0.1パスカル、2.45GHzで、400W
マイクロウェブパワーと-80v−-150vdcバイアス電圧
である。
The following procedure is suitable for forming the laser assembly 100. First, a CVD diamond film having a flat top surface (not shown) is grown on a silicon body. This top surface is coated everywhere with a uniform thickness conductive protective layer made of tantalum nitride. Alternatively, it is coated with a layer of another suitable conductive material having the desired resistance (eg, tantalum silicate), and this coating is used as a protective mask during anisotropic etching of subsequent diamond films. And patterned. The conductive layer is then patterned by standard photolithography by selective masking and wet or dry etched. This allows the patterned conductive layer to
It then extends to vertical sidewall segments 21, 22 as etched into the diamond film (the patterned conductive layer is not over the recessed areas to be etched). By using this patterned conductive layer as a protective mask against etching,
This recessed region is anisotropically etched into the diamond film to a depth of 3-6 μm. The effective parameter values for anisotropic etching of this diamond film are as follows. 400W at 40s.ccm oxygen, 0.1 Pascal, 2.45GHz
Microweb power and -80v-150vdc bias voltage.

【0017】その後、パターン化導電(窒化タンタル
製)層が、光リソグラフィ部分的選択性マスキングとエ
ッチングにより、パターン化されて、その成長プロファ
イルが、抵抗層18となる。次に貫通孔が、凹領域の底
部表面からダイヤモンドフィルムの底部表面にまでレー
ザドリルによって孔が開けられる。かくして、貫通孔の
壁は黒鉛化されて、電気的導電性を有するようになる。
さらに高い導電性を与えるために(すなわち、無視可能
な電気的抵抗性を与えるために)、この貫通孔は金属、
例えば、W、Ti、Pt、Auのような材料でもってメ
ッキまたは低圧CVDにより充填し導電体19を形成す
る。ダイヤモンドフィルム20の底部表面は金属コーテ
ィング23により、その後金属化される。
The patterned conductive (tantalum nitride) layer is then patterned by photolithographic partially selective masking and etching, the growth profile of which is the resistive layer 18. A through hole is then drilled by laser drilling from the bottom surface of the recessed area to the bottom surface of the diamond film. Thus, the walls of the through holes become graphitized and become electrically conductive.
To provide higher conductivity (ie, to provide negligible electrical resistance), the through-holes are made of metal,
For example, the conductor 19 is formed by plating or filling with a material such as W, Ti, Pt, or Au by low pressure CVD. The bottom surface of diamond film 20 is then metallized with a metal coating 23.

【0018】ダイヤモンドフィルム20の上部表面全体
は、凹領域の底部表面と垂直側壁セグメント21、22
とを含めて、その後Ti/Pt/Au金属層により約0.
5μmの厚さまでコーティングされる。この光リソグラフ
ィ空間選択的マスキングとエッチングにより、Ti/P
t/Au金属層のAu層は完全に以下の領域から取り除
かれる。すなわち、ハンダダム14の上のすべての領域
と、ダイヤモンドフィルム20の四つの外側端部に約1
μm幅の縁(上記の切断を可能にするために)と、垂直
側壁セグメント22と金属パッド12、パターン化接点
層13、15、ハンダダム14の端部との間の約1μmの
幅のギャップと、金属パッド12とパターン化接点層1
5の端部の間の約1μmのギャップと、抵抗層18に跨る
ギャップの領域が取り除かれる。これは、このギャップ
の下のPt層とTi層の領域がその後取り除かれたとき
にパターン化接点層15と16との間の所望の電気抵抗
を与えるためである。その後、もとのTi/Pt/Au
層のPt層とTi層は、完全にハンダダム14の上にか
ぶさる部分を除いたAu層と同様の領域から完全に取り
除かれる。
The entire top surface of the diamond film 20 includes the bottom surface of the recessed area and the vertical sidewall segments 21, 22.
, And then with Ti / Pt / Au metal layer to about 0.
Coated to a thickness of 5 μm. By this photolithography spatial selective masking and etching, Ti / P
The Au layer of the t / Au metal layer is completely removed from the area below. That is, about 1 area at all areas above the solder dam 14 and the four outer edges of the diamond film 20.
a μm wide edge (to allow the above cutting) and a gap of about 1 μm width between the vertical sidewall segment 22 and the metal pad 12, the patterned contact layers 13, 15, the ends of the solder dam 14. , Metal pad 12 and patterned contact layer 1
A gap of about 1 μm between the ends of 5 and the region of the gap over the resistance layer 18 is removed. This is to provide the desired electrical resistance between the patterned contact layers 15 and 16 when the regions of the Pt and Ti layers below this gap are subsequently removed. After that, the original Ti / Pt / Au
The Pt layer and the Ti layer of the layer are completely removed from a region similar to the Au layer except for the portion overlying the solder dam 14.

【0019】次に、ハンダ層17が、約2−4μmの範囲
の厚さでもって堆積される。このハンダ層17は少なく
ともAuとPtの交互になる層を3層含む。その後、レ
ーザ素子10の底部表面と上部表面は金属化されて、垂
直側壁セグメント21、22から突出したパターン化接
点層15の側壁に面した部分に配置される。一方、メッ
キは約320℃で10秒間加熱されて溶ける。冷却後、金属
ワイヤボンド24は、熱圧着ボンディングによって、レ
ーザ組立体100の上部表面上の接点層と金属パッド1
2との間を結合する。その後、このレーザ組立体100
はテスト動作または正常動作に入る。正常動作において
は、金属コーティング23は金属プラットフォームに結
合される。
Next, a solder layer 17 is deposited with a thickness in the range of approximately 2-4 μm. The solder layer 17 includes at least three alternating layers of Au and Pt. The bottom and top surfaces of the laser device 10 are then metallized and placed on the side wall facing portions of the patterned contact layer 15 protruding from the vertical side wall segments 21,22. On the other hand, the plating is heated at about 320 ° C for 10 seconds to melt. After cooling, the metal wire bond 24 is bonded to the contact layer and the metal pad 1 on the upper surface of the laser assembly 100 by thermocompression bonding.
Join between 2 and. Then, this laser assembly 100
Enters test operation or normal operation. In normal operation, the metal coating 23 is bonded to the metal platform.

【0020】上記実施例の変形例としては、レーザ素子
10は半導体集積回路素子でもよい。さらに、レーザ素
子10の底部表面はレーザ素子10を凹領域内に配置す
る前にハンダ層17に組み込み、このハンダ層17は最
初にレーザ素子10の一部となるようにしてもよい。ま
た、レーザ素子10は、垂直側壁セグメント21と22
の一方にのみ自己性整合して、一方の側壁は金属化され
てないようにしてもよい。さらに、単一の線形側壁セグ
メントのみをダイヤモンドフィルム20内にエッチング
し、その後、レーザ素子10はその単一側壁セグメント
が金属化された後、その単一側壁セグメントと自己整合
するようにしてもよい。さらに、保護層は抵抗層18と
接触したままにする必要は必ずしもない。この抵抗とし
て、あるいは導電体として動作する間必要がない場合に
は、これを完全に取り除いてもよい。最後に、保護層の
一部はダイヤモンドフィルム20の上部表面のそのまま
の一部の代わり、あるいはそれに加えて凹領域とそのま
まにしておくことも可能である。
As a modification of the above embodiment, the laser device 10 may be a semiconductor integrated circuit device. Further, the bottom surface of the laser element 10 may be incorporated into the solder layer 17 prior to placing the laser element 10 in the recessed region, which solder layer 17 may initially be part of the laser element 10. The laser device 10 also includes vertical sidewall segments 21 and 22.
It may be self-aligned to only one side and one side wall is not metallized. Further, only a single linear sidewall segment may be etched into the diamond film 20, after which the laser element 10 may self-align with the single sidewall segment after it is metallized. . Furthermore, the protective layer does not necessarily have to remain in contact with the resistive layer 18. It may be eliminated altogether if it is not needed while acting as this resistor or as a conductor. Finally, a portion of the protective layer may be left in place of the intact portion of the top surface of diamond film 20, or in addition to it as a recessed region.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ素子をダイヤモンドサブマントに正確に配置し、
その後、これらを正確に接合するような自己整合的な接
合方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
Accurately place the laser element on the diamond submount,
Then, it is possible to provide a self-aligning joining method for joining them accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるレーザ装置の上面図で
ある。
FIG. 1 is a top view of a laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のレーザ装置の線2−2の断面図である。2 is a cross-sectional view of the laser device of FIG. 1 taken along line 2-2.

【図3】図1のレーザ装置の線3−3の断面図である。3 is a cross-sectional view of the laser device of FIG. 1 taken along line 3-3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザ素子 11 活性領域 12 金属パッド 13 パターン化接点層 14 ハンダダム 15 パターン化接点層 16 パターン化接点層 17 ハンダ層 18 抵抗層 19 導電体(プラグ) 20 ダイヤモンドフィルム 21 垂直側壁セグメント 22 垂直側壁セグメント 23 金属コーティング 24 金属ワイヤボンド 100 レーザ組立体 10 Laser Element 11 Active Region 12 Metal Pad 13 Patterned Contact Layer 14 Solder Dam 15 Patterned Contact Layer 16 Patterned Contact Layer 17 Solder Layer 18 Resistive Layer 19 Conductor (Plug) 20 Diamond Film 21 Vertical Sidewall Segment 22 Vertical Sidewall Segment 23 Metal coating 24 Metal wire bond 100 Laser assembly

フロントページの続き (72)発明者 アヴィシャイ カッツ アメリカ合衆国 07090 ニュージャージ ー ウエストフィールド、セントマークス アヴェニュー 720Front Page Continuation (72) Inventor Avischaik Katz United States 07090 New Jersey Westfield, St Marks Avenue 720

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) ダイヤモンドフィルム(20)
の上部表面にパターン化保護層を形成するステップと、 このパターン化保護層は、少なくとも境界セグメントを
有し、これにより、ダイヤモンドフィルム(20)の局
部のパターン化保護層の未形成部分が露出し、(b)
エッチングに対する保護膜として、前記パターン化保護
層を用いて、前記の露出領域に所定の深さまでダイヤモ
ンドフィルム(20)を垂直方向に異方性エッチングす
るステップと、 これによりダイヤモンドフィルム(20)の上部表面の
パターン化保護層の形成部分がエッチングされずに残
り、パターン化保護層の未形成部分のフィルムに凹領域
が形成され、この凹領域は、少なくとも第1の垂直側壁
セグメント(21)を有し、ダイヤモンドフィルム(2
0)の上部表面から所定の深さで配置された水平表面を
有する (c) 第1、第2、第3の部分を有するパターン化接
点層(15)を形成するステップと、 前記第1部分は、前記凹領域の水平平面の少なくとも一
部の上に配置され、 前記第2部分は、前記ダイヤモンドフィルム(20)の
表面のパターン化保護層の未形成部分の少なくとも一部
の上に配置され、 前記第3部分は、前記凹領域の第1または第2の垂直側
壁セグメント(22)の部分の上に配置され、 前記第3の部分は、前記第1と第2の部分と隣接すし (d) 底表面と少なくとも第1の垂直側面とを有する
レーザ素子(10)を前記凹領域の位置に配置するステ
ップと、 これにより、その底部表面はパターン化接点層(15)
の第1部分の少なくとも一部と連続し、前記第1の垂直
側面は、前記凹領域の第1の側壁セグメントの少なくと
も一部か、あるいは前記パターン化接点層(15)の第
3の部分の少なくとも一部との何れかと連続し、 (e) 前記レーザ素子(10)の底表面を前記パター
ン化接点層(15)の第1部分と接合するステップと、 からなることが特徴とするダイヤモンド薄膜上への半導
体素子の形成方法
1. (a) Diamond film (20)
Forming a patterned protective layer on the upper surface of the diamond film, the patterned protective layer having at least boundary segments, thereby exposing the unformed portion of the localized patterned protective layer of the diamond film (20). , (B)
Using the patterned protective layer as a protective layer against etching, anisotropically etching the diamond film (20) in a vertical direction to the exposed region to a predetermined depth, thereby forming an upper portion of the diamond film (20). The portion of the surface where the patterned protective layer is formed remains unetched, and a recessed region is formed in the film in the portion where the patterned protective layer is not formed, the recessed region having at least a first vertical sidewall segment (21). And diamond film (2
0) having a horizontal surface disposed at a predetermined depth from the upper surface thereof, and (c) forming a patterned contact layer (15) having first, second and third portions, said first portion Is arranged on at least a part of a horizontal plane of the concave region, and the second part is arranged on at least a part of an unformed part of the patterned protective layer on the surface of the diamond film (20). , The third portion is disposed on a portion of the first or second vertical sidewall segment (22) of the recessed region, the third portion being adjacent to the first and second portions ( d) disposing a laser element (10) having a bottom surface and at least a first vertical side surface at the location of the recessed area, whereby the bottom surface is patterned contact layer (15).
Of at least a portion of a first side wall segment of the recessed region or of a third portion of the patterned contact layer (15). A diamond thin film, characterized in that the diamond thin film is continuous with any one of at least a part, and Method for forming semiconductor device on top
【請求項2】 前記パターン化保護層は、前記第1境界
セグメントと所定の角度を形成する第2境界セグメント
を有し、 これにより前記ステップ(b)の間、前記第1と第2の
側壁セグメントはそれらとの間で所定の角度でもって形
成され、 前記レーザ素子(10)は、それらの間で所定の角度を
形成するような少なくとも二つの交差垂直側面を有し、 前記ステップ(d)の間、前記第2垂直側面は、パター
ン化接点層(15)の第3部分の少なくとも一部または
凹領域の第2側面の少なくとも一部との何れかと連続す
ることを特徴とする請求項1の方法。
2. The patterned protective layer has a second boundary segment forming a predetermined angle with the first boundary segment, whereby the first and second sidewalls are provided during step (b). The segments are formed at an angle with them, the laser element (10) having at least two intersecting vertical sides forming an angle between them, the step (d) The second vertical side is continuous with either at least a portion of the third portion of the patterned contact layer (15) or at least a portion of the second side of the recessed region during. the method of.
【請求項3】 パターン化保護層は、導電性で、前記ス
テップ(b)の後に抵抗層(18)またパターン化接点
層(15)の第1部分または第2部分と連続するパター
ン化導体を形成するために、さらにパターン化されるこ
とを特徴とする請求項1または2の方法。
3. The patterned protective layer comprises a patterned conductor which is conductive and which is continuous with the first or second part of the resistive layer (18) or the patterned contact layer (15) after step (b). 3. The method of claim 1 or 2 which is further patterned to form.
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