JPH08213713A - 適合層メタライゼーション - Google Patents
適合層メタライゼーションInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は適合層メタライゼーションを提供す
る。 【解決手段】半導体及び半導体サブマウント間に生じる
熱的及び機械的応力を軽減するための、適合層メタライ
ゼーションである。適合層メタライゼーションは適合
層、湿潤層及び障壁層を含む。適合層は熱的及び機械的
応力を軽減する。湿潤層ははんだづけ中、適切に湿潤さ
せる。障壁層ははんだボンディング中、ボンディング材
料が適合層又は半導体に拡散するのを、防止する。
る。 【解決手段】半導体及び半導体サブマウント間に生じる
熱的及び機械的応力を軽減するための、適合層メタライ
ゼーションである。適合層メタライゼーションは適合
層、湿潤層及び障壁層を含む。適合層は熱的及び機械的
応力を軽減する。湿潤層ははんだづけ中、適切に湿潤さ
せる。障壁層ははんだボンディング中、ボンディング材
料が適合層又は半導体に拡散するのを、防止する。
Description
【０００１】本発明の背景 本発明の分野 本発明は一般には半導体へのボンディング材料、より具
体的には、半導体にはんだボンディングするための適合
層メタライゼーションに係る。
体的には、半導体にはんだボンディングするための適合
層メタライゼーションに係る。
【０００２】関連技術の記述 多くの用途において、半導体又は半導体デバイスを支持
具又はサブマウントに接着することが、必要である。こ
のボンディングは典型的な場合、各種の形のはんだ（た
とえば硬はんだ又は軟はんだ）を用いて、行われる。し
かし、このように接着された半導体は、半導体材料とサ
ブマウント材料の間の熱膨張係数の不整合及び機械的強
度の差によるクラック発生を、しばしば経験する。これ
らの自然なクラックは、それらがデバイスレベルでの電
気的試験では、常に写し出されるとは限らないため、信
頼性の点で重要な問題となる可能性をもつ。加えて、ボ
ンディングに関連した応力によるクラックは、しばしば
ボンディング継ぎ目で発生するため、それらはしばしば
目視で検出することが難しいか不可能である。
具又はサブマウントに接着することが、必要である。こ
のボンディングは典型的な場合、各種の形のはんだ（た
とえば硬はんだ又は軟はんだ）を用いて、行われる。し
かし、このように接着された半導体は、半導体材料とサ
ブマウント材料の間の熱膨張係数の不整合及び機械的強
度の差によるクラック発生を、しばしば経験する。これ
らの自然なクラックは、それらがデバイスレベルでの電
気的試験では、常に写し出されるとは限らないため、信
頼性の点で重要な問題となる可能性をもつ。加えて、ボ
ンディングに関連した応力によるクラックは、しばしば
ボンディング継ぎ目で発生するため、それらはしばしば
目視で検出することが難しいか不可能である。
【０００３】この半導体クラック発生の問題を軽減する
ため、半導体材料とサブマウントの間に、“適合層”を
用いることは、当業者にはよく知られている。理想的に
は、このように用いられる適合層は、半導体アセンブリ
の作製をより容易にしながら、熱的（たとえば熱放散）
な軽減と、機械的軽減（たとえば弾性）の両方をもたら
す必要がある。加えて、適合層ははんだ材料が製造中、
半導体内に拡散するのを防止する障壁として、働かなく
てはならない。この半導体クラック発生の問題を軽減す
るために、適合層を用いることは、これまで試みられて
きたが、そのような試みはそれぞれ少くとも先に述べた
要件の１つを満さなかった。
ため、半導体材料とサブマウントの間に、“適合層”を
用いることは、当業者にはよく知られている。理想的に
は、このように用いられる適合層は、半導体アセンブリ
の作製をより容易にしながら、熱的（たとえば熱放散）
な軽減と、機械的軽減（たとえば弾性）の両方をもたら
す必要がある。加えて、適合層ははんだ材料が製造中、
半導体内に拡散するのを防止する障壁として、働かなく
てはならない。この半導体クラック発生の問題を軽減す
るために、適合層を用いることは、これまで試みられて
きたが、そのような試みはそれぞれ少くとも先に述べた
要件の１つを満さなかった。
【０００４】たとえば、熱放散と機械的軽減のため、
“厚い層”を用いることは、知られている。それらの厚
い層は典型的な場合、はんだプロセスと両立する単一金
属から成り、なお機械的又は熱的軽減を、もたらすこと
ができる。そのような層は所望の厚さが得られるまで、
半導体に単一金属をくり返し、メッキすることにより、
形成される。典型的なメッキされた単一金属層の厚さ
は、１０−１５ミクロン（μｍ）の範囲である。
“厚い層”を用いることは、知られている。それらの厚
い層は典型的な場合、はんだプロセスと両立する単一金
属から成り、なお機械的又は熱的軽減を、もたらすこと
ができる。そのような層は所望の厚さが得られるまで、
半導体に単一金属をくり返し、メッキすることにより、
形成される。典型的なメッキされた単一金属層の厚さ
は、１０−１５ミクロン（μｍ）の範囲である。
【０００５】メッキされた厚い層を技術的に用いた時の
欠点は、多い。第１に、所望の厚さを得るために、何度
もメッキ操作を行うことは、時間も費用もかかる。この
ことは環境上の危険性と作業員の健康を損う可能性のあ
る有毒な液体（シアン化物）が大量に存在するために払
わなければならない注意の点から、特にあてはまる。加
えて、何度もメッキ操作を行うにもかかわらず、そのよ
うなメッキ操作からは、“単一金属”の厚い層が得られ
るだけである。このことは、選択される金属は、せいぜ
い熱的及び機械的軽減をもたらし、同時にある程度の保
護障壁と生産性を生じるよう、折衷させたものであるこ
とを、意味する。従って、そのような折衷による選択で
は、各適合層の設計が、最適には行われない。
欠点は、多い。第１に、所望の厚さを得るために、何度
もメッキ操作を行うことは、時間も費用もかかる。この
ことは環境上の危険性と作業員の健康を損う可能性のあ
る有毒な液体（シアン化物）が大量に存在するために払
わなければならない注意の点から、特にあてはまる。加
えて、何度もメッキ操作を行うにもかかわらず、そのよ
うなメッキ操作からは、“単一金属”の厚い層が得られ
るだけである。このことは、選択される金属は、せいぜ
い熱的及び機械的軽減をもたらし、同時にある程度の保
護障壁と生産性を生じるよう、折衷させたものであるこ
とを、意味する。従って、そのような折衷による選択で
は、各適合層の設計が、最適には行われない。
【０００６】はんだ材料が半導体中に拡散するのを防止
するために“障壁層”を用いることも、よく知られてい
る。厚いメッキ層と同様、用いる障壁層は典型的な場
合、単一の金属から成り、メッキプロセスを通して半導
体に形成される。単一金属のみが含まれるため、そのよ
うな障壁層も折衷により選択され、従って上で詳細に述
べた適合層の設計上の要件を、最適化することはできな
い。
するために“障壁層”を用いることも、よく知られてい
る。厚いメッキ層と同様、用いる障壁層は典型的な場
合、単一の金属から成り、メッキプロセスを通して半導
体に形成される。単一金属のみが含まれるため、そのよ
うな障壁層も折衷により選択され、従って上で詳細に述
べた適合層の設計上の要件を、最適化することはできな
い。
【０００７】従って、半導体の応力に関連したクラック
発生を防止するのに十分な熱的及び機械的軽減をもたら
し、同時に保護障壁となり、製造をより容易にするサブ
マウントに半導体をボンディングするのに用いる適合層
の必要性が、存在する。そのような適合層はこれらの要
件のそれぞれを最適化しなければならず、理想的には任
意の半導体−サブマウント形態に適用できる必要があ
る。加えて、もしそのような適合層が貴金属のみで構成
されるなら、単一プロセスではんだのボンディング及び
ワイヤボンディングの両方を可能にするため、ワイヤの
ボンディングが可能な表面として、用いることができ
る。
発生を防止するのに十分な熱的及び機械的軽減をもたら
し、同時に保護障壁となり、製造をより容易にするサブ
マウントに半導体をボンディングするのに用いる適合層
の必要性が、存在する。そのような適合層はこれらの要
件のそれぞれを最適化しなければならず、理想的には任
意の半導体−サブマウント形態に適用できる必要があ
る。加えて、もしそのような適合層が貴金属のみで構成
されるなら、単一プロセスではんだのボンディング及び
ワイヤボンディングの両方を可能にするため、ワイヤの
ボンディングが可能な表面として、用いることができ
る。
【０００８】本発明の要約 本発明は適合層メタライゼーションに係り、半導体サブ
マウントに半導体をはんだボンディングする間、半導体
に熱的及び機械的に導入される応力を最小にし、半導体
のはんだづけ中、適切にぬれ、はんだ材料が半導体中に
拡散するのを防止する手段を含む。これを達成するため
に、本発明の適合層メタライゼーションは、半導体と半
導体サブマウントの間に、配置される。
マウントに半導体をはんだボンディングする間、半導体
に熱的及び機械的に導入される応力を最小にし、半導体
のはんだづけ中、適切にぬれ、はんだ材料が半導体中に
拡散するのを防止する手段を含む。これを達成するため
に、本発明の適合層メタライゼーションは、半導体と半
導体サブマウントの間に、配置される。
【０００９】あるいは、本発明の適合層メタライゼーシ
ョンは、半導体と接触する第１の手段、半導体サブマウ
ントと接触する第２の手段及び第１及び第２の手段の間
に配置された第３の手段を含む。第１の手段は半導体と
半導体サブマウント間の、熱的及び機械的に導入される
応力を、最小にする。第２の手段は半導体サブマウント
上に半導体をはんだづけする間、適切にぬらす。第３の
手段ははんだボンディング中、はんだ材料が第１の手段
又は半導体中に拡散するのを、防止する。
ョンは、半導体と接触する第１の手段、半導体サブマウ
ントと接触する第２の手段及び第１及び第２の手段の間
に配置された第３の手段を含む。第１の手段は半導体と
半導体サブマウント間の、熱的及び機械的に導入される
応力を、最小にする。第２の手段は半導体サブマウント
上に半導体をはんだづけする間、適切にぬらす。第３の
手段ははんだボンディング中、はんだ材料が第１の手段
又は半導体中に拡散するのを、防止する。
【００１０】第１の手段は更に、半導体サブマウントに
半導体をはんだボンディングした後冷却中、応力が半導
体に伝搬することにより生じる半導体のクラック発生を
本質的に防止するのに十分な厚さをもつ金属層を、含ん
でよい。クラック発生は半導体と半導体サブマウント間
の熱伝導率及び熱膨張係数の違いによる。第１の手段は
更に、厚さが少くとも２ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）
層を含んでよい。第１の手段は更に、厚さ約４ミクロン
（μｍ）の金（Ａｕ）層を含んでよい。
半導体をはんだボンディングした後冷却中、応力が半導
体に伝搬することにより生じる半導体のクラック発生を
本質的に防止するのに十分な厚さをもつ金属層を、含ん
でよい。クラック発生は半導体と半導体サブマウント間
の熱伝導率及び熱膨張係数の違いによる。第１の手段は
更に、厚さが少くとも２ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）
層を含んでよい。第１の手段は更に、厚さ約４ミクロン
（μｍ）の金（Ａｕ）層を含んでよい。
【００１１】第２の手段は更に、半導体を半導体サブマ
ウント上にはんだボンディングする間、適切にぬらすた
めに、適当な材料の金属層を含んでよい。第２の手段は
更に、厚さが少くとも０．０５ミクロン（μｍ）の金
（Ａｕ）の層を、含んでよい。第２の手段は更に、厚さ
が約０．１５ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）の層を、含
んでよい。
ウント上にはんだボンディングする間、適切にぬらすた
めに、適当な材料の金属層を含んでよい。第２の手段は
更に、厚さが少くとも０．０５ミクロン（μｍ）の金
（Ａｕ）の層を、含んでよい。第２の手段は更に、厚さ
が約０．１５ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）の層を、含
んでよい。
【００１２】第３の層は更に、はんだボンディング中、
はんだ材料が第１の手段又は半導体中に拡散するのを防
止するのに適した材料の、金属層を含んでよい。第３の
手段は更に、厚さが少くとも０．１ミクロン（μｍ）の
白金（Ｐｔ）層を、含んでよい。第３の手段は更に、厚
さ約０．２ミクロン（μｍ）の白金（Ｐｔ）層を、含ん
でよい。
はんだ材料が第１の手段又は半導体中に拡散するのを防
止するのに適した材料の、金属層を含んでよい。第３の
手段は更に、厚さが少くとも０．１ミクロン（μｍ）の
白金（Ｐｔ）層を、含んでよい。第３の手段は更に、厚
さ約０．２ミクロン（μｍ）の白金（Ｐｔ）層を、含ん
でよい。
【００１３】あるいは、本発明は半導体レーザ、半導体
サブマウント及び半導体レーザと半導体サブマウントの
間に配置された適合層を、含んでよい。半導体サブマウ
ントは更に、ダイヤモンドを含んでよい。適合層メタラ
イゼーションは更に、適合層、湿潤層及び障壁層を含ん
でよい。適合層は半導体と接触し、半導体と半導体サブ
マウント間の熱的及び機械的に導入される応力を、最小
にする。湿潤層は半導体サブマウントと接触し、半導体
を半導体サブマウント上にはんだボンディングする間、
適切にぬらす。障壁層は適合層と湿潤層の間に配置さ
れ、はんだボンディング中、はんだ材料が適合層中に拡
散するのを防止する。
サブマウント及び半導体レーザと半導体サブマウントの
間に配置された適合層を、含んでよい。半導体サブマウ
ントは更に、ダイヤモンドを含んでよい。適合層メタラ
イゼーションは更に、適合層、湿潤層及び障壁層を含ん
でよい。適合層は半導体と接触し、半導体と半導体サブ
マウント間の熱的及び機械的に導入される応力を、最小
にする。湿潤層は半導体サブマウントと接触し、半導体
を半導体サブマウント上にはんだボンディングする間、
適切にぬらす。障壁層は適合層と湿潤層の間に配置さ
れ、はんだボンディング中、はんだ材料が適合層中に拡
散するのを防止する。
【００１４】適合層は更に、厚さが少くとも２ミクロン
（μｍ）の金（Ａｕ）層を含んでよい。湿潤層は更に、
厚さが少くとも０．０５ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）
層を含んでよい。障壁層は更に、厚さが少くとも０．１
ミクロン（μｍ）の白金（Ｐｔ）層を、含んでよい。
（μｍ）の金（Ａｕ）層を含んでよい。湿潤層は更に、
厚さが少くとも０．０５ミクロン（μｍ）の金（Ａｕ）
層を含んでよい。障壁層は更に、厚さが少くとも０．１
ミクロン（μｍ）の白金（Ｐｔ）層を、含んでよい。
【００１５】本発明の構造及び各種実施例の動作ととも
に、更に別の特徴及び利点について、添付した図面を参
照しながら、以下で詳細に述べる。図面において、同様
の参照数字は、同一又は機能的に同様な要素をさす。
に、更に別の特徴及び利点について、添付した図面を参
照しながら、以下で詳細に述べる。図面において、同様
の参照数字は、同一又は機能的に同様な要素をさす。
【００１６】好ましい実施例の詳細な記述 本発明の開発 本発明は半導体レーザデバイスの作製中最初に検出され
る半導体チップのクラック発生を解決するために開発さ
れたが、同様に作られるデバイスに、等しく適用され
る。最初に分析した半導体レーザデバイスは、一般的に
図１に従って作製された。図１からわかるように、半導
体レーザデバイス１０２は“硬はんだ”１０６（たとえ
ば、金／スズ（ＡｕＳｎ）はんだ）を用いてダイヤモン
ドサブマウント１０８に接着されたインジウムリン半導
体レーザ１０４を含む。そのようなデバイス中にみられ
る主要な故障モードは、デバイスのＢ−ファセットに沿
った対角線クラックである。Ａ−ファセット又はデバイ
スそれ自身を横切るクラックのような他の故障モード
も、起りうる。
る半導体チップのクラック発生を解決するために開発さ
れたが、同様に作られるデバイスに、等しく適用され
る。最初に分析した半導体レーザデバイスは、一般的に
図１に従って作製された。図１からわかるように、半導
体レーザデバイス１０２は“硬はんだ”１０６（たとえ
ば、金／スズ（ＡｕＳｎ）はんだ）を用いてダイヤモン
ドサブマウント１０８に接着されたインジウムリン半導
体レーザ１０４を含む。そのようなデバイス中にみられ
る主要な故障モードは、デバイスのＢ−ファセットに沿
った対角線クラックである。Ａ−ファセット又はデバイ
スそれ自身を横切るクラックのような他の故障モード
も、起りうる。
【００１７】半導体レーザデバイス・クラッキングの疑
わしい原因は、はんだボンディング１０６領域に沿った
界面応力であった。この応力は、サブマウント材料１０
８に対する半導体材料１０４の熱膨張係数及び機械的強
度の差により、マウントされた半導体レーザデバイスの
温度を上昇させている間に生じる。有効な解を探すとと
もに、チップクラック発生の問題を更に分析するため、
一連の実験を行った。図２は本発明の適合層メタライゼ
ーション２０４の原型２０２の一般的な形態を示す。
わしい原因は、はんだボンディング１０６領域に沿った
界面応力であった。この応力は、サブマウント材料１０
８に対する半導体材料１０４の熱膨張係数及び機械的強
度の差により、マウントされた半導体レーザデバイスの
温度を上昇させている間に生じる。有効な解を探すとと
もに、チップクラック発生の問題を更に分析するため、
一連の実験を行った。図２は本発明の適合層メタライゼ
ーション２０４の原型２０２の一般的な形態を示す。
【００１８】第１に、適合層２０６を半導体境界面３０
２と硬ＡｕＳｎはんだボンディング１０６の間の、半導
体レーザ１０４のｐ側に導入した。適合層２０６は高い
熱伝導率をもち、半導体デバイス１０４に機械的軽減を
与えられるため、金（Ａｕ）を選ぶのが好ましい。適合
層２０６は生産歩留り、価格及びはんだボンディング後
の冷却及びその後の熱サイクル中、半導体デバイス１０
４に伝わる応力を折衷させるのに許容される大きさにし
た。
２と硬ＡｕＳｎはんだボンディング１０６の間の、半導
体レーザ１０４のｐ側に導入した。適合層２０６は高い
熱伝導率をもち、半導体デバイス１０４に機械的軽減を
与えられるため、金（Ａｕ）を選ぶのが好ましい。適合
層２０６は生産歩留り、価格及びはんだボンディング後
の冷却及びその後の熱サイクル中、半導体デバイス１０
４に伝わる応力を折衷させるのに許容される大きさにし
た。
【００１９】次に、適合層２０６と硬はんだボンディン
グ１０６の間に、障壁層２０８を導入した。障壁層２０
８は白金（Ｐｔ）から成るのが好ましい。障壁層２０８
はＡｕＳｎはんだボンディング１０６のスズ（Ｓｎ）成
分が、適合層２０６又は半導体デバイス１０４中に拡散
するのを防止するような寸法にした。
グ１０６の間に、障壁層２０８を導入した。障壁層２０
８は白金（Ｐｔ）から成るのが好ましい。障壁層２０８
はＡｕＳｎはんだボンディング１０６のスズ（Ｓｎ）成
分が、適合層２０６又は半導体デバイス１０４中に拡散
するのを防止するような寸法にした。
【００２０】最後に、湿潤層２１０を障壁層２０８及び
ＡｕＳｎはんだボンディング１０６の間に、導入した。
湿潤層２１０はボンディング中、ＡｕＳｎはんだ１０６
を適切にぬらすように選択され、寸法にした金（Ａｕ）
から成ると、好ましい。
ＡｕＳｎはんだボンディング１０６の間に、導入した。
湿潤層２１０はボンディング中、ＡｕＳｎはんだ１０６
を適切にぬらすように選択され、寸法にした金（Ａｕ）
から成ると、好ましい。
【００２１】適合層２０４を実際に複数の層２０６、２
０８、２１０から成るように発展させることにより、従
来の適合層の欠点が、克服できた。第１に、純粋な適合
機能２０６を果すよう選択される材料は、半導体に対
し、最大の熱的かつ機械的分離を与えるよう、選択し
た。加えて、この層の厚さは、他の所望の特性を損うこ
となく、最適な分離ができるよう、変えることができ
た。次に、障壁層２０８は、やはり他の層の所望の機能
に悪影響を与えることなく、所望の拡散防止が得られる
よう、設計できた。この設計には、材料とともに材料の
厚さの選択も含まれた。同様に、湿潤層２１０は他のパ
ラメータに悪影響を及ぼすことなく、湿潤特性を最適に
するように、設計された。
０８、２１０から成るように発展させることにより、従
来の適合層の欠点が、克服できた。第１に、純粋な適合
機能２０６を果すよう選択される材料は、半導体に対
し、最大の熱的かつ機械的分離を与えるよう、選択し
た。加えて、この層の厚さは、他の所望の特性を損うこ
となく、最適な分離ができるよう、変えることができ
た。次に、障壁層２０８は、やはり他の層の所望の機能
に悪影響を与えることなく、所望の拡散防止が得られる
よう、設計できた。この設計には、材料とともに材料の
厚さの選択も含まれた。同様に、湿潤層２１０は他のパ
ラメータに悪影響を及ぼすことなく、湿潤特性を最適に
するように、設計された。
【００２２】全体の設計を最適化するために、多くの形
態を評価した。重要な開発は、以下のとうりである。
態を評価した。重要な開発は、以下のとうりである。
【００２３】適合層メタライゼーションの概念の評価 全体的な多層設計の概念を評価するため、単一の半導体
ウエハを、棒状にへき開する前に、２つの部分に分割し
た。１つの部分（“Ａ”）は基準用として用い、他方
（“Ｂ”）は適合層メタライゼーションを評価するため
に、用いた。図３に示されるような適合層２０４を、試
験用部分Ｂ上に堆積させた。付随した層は、以下のとう
りである。 適合層２０６：２０，０００ÅＡｕ 障壁層２０８：２，０００ÅＰｔ 湿潤層２１０：１，５００ÅＡｕ
ウエハを、棒状にへき開する前に、２つの部分に分割し
た。１つの部分（“Ａ”）は基準用として用い、他方
（“Ｂ”）は適合層メタライゼーションを評価するため
に、用いた。図３に示されるような適合層２０４を、試
験用部分Ｂ上に堆積させた。付随した層は、以下のとう
りである。 適合層２０６：２０，０００ÅＡｕ 障壁層２０８：２，０００ÅＰｔ 湿潤層２１０：１，５００ÅＡｕ
【００２４】両方の破片を、チップにへき開し、サブマ
ウントに接着し、熱サイクルを施した。これらの最初の
ボンディング及び熱サイクル試験の結果が、図６に示さ
れている。データ６０２が示すように、適合層メタライ
ゼーションを有するチップでは、機械的特性に、著しい
改善があった。適合層メタライゼーションを有するデバ
イスは、熱サイクル後ほとんどクラックが発生せず、そ
の後の破損力試験中は高い押し出し値を維持した。
ウントに接着し、熱サイクルを施した。これらの最初の
ボンディング及び熱サイクル試験の結果が、図６に示さ
れている。データ６０２が示すように、適合層メタライ
ゼーションを有するチップでは、機械的特性に、著しい
改善があった。適合層メタライゼーションを有するデバ
イスは、熱サイクル後ほとんどクラックが発生せず、そ
の後の破損力試験中は高い押し出し値を維持した。
【００２５】この最初の試験に続き、別の試験を行っ
た。その場合、同じ２つのウエハから作製した第２の組
のデバイスを、サブマウント上に接着した。今度は熱サ
イクルの前に、接着されたデバイスの目視検査を行っ
た。図７Ａ及び図７Ｂに示されるデータ７０２は、多く
のデバイスはボンディングプロセスの結果だけで、クラ
ックの発生を示した。加えて、最初のボンディング及び
熱サイクル試験と同様、適合層メタライゼーション
（“ＣＬＭ”）を有するデバイスは、非ＣＬＭデバイス
に比べ、機械的特性の改善は著しかった。
た。その場合、同じ２つのウエハから作製した第２の組
のデバイスを、サブマウント上に接着した。今度は熱サ
イクルの前に、接着されたデバイスの目視検査を行っ
た。図７Ａ及び図７Ｂに示されるデータ７０２は、多く
のデバイスはボンディングプロセスの結果だけで、クラ
ックの発生を示した。加えて、最初のボンディング及び
熱サイクル試験と同様、適合層メタライゼーション
（“ＣＬＭ”）を有するデバイスは、非ＣＬＭデバイス
に比べ、機械的特性の改善は著しかった。
【００２６】これらの肯定的な結果に基いて、適合層メ
タライゼーションの特性を改善するため、更に開発を行
った。今度は、適合層メタライゼーション２０４を、図
３のように形成した。付随した層は、以下のとうりであ
る。 適合層２０６：４０，０００ÅＡｕ 障壁層２０８：２０００ÅＰｔ 湿潤層２１０：１５００ÅＡｕ
タライゼーションの特性を改善するため、更に開発を行
った。今度は、適合層メタライゼーション２０４を、図
３のように形成した。付随した層は、以下のとうりであ
る。 適合層２０６：４０，０００ÅＡｕ 障壁層２０８：２０００ÅＰｔ 湿潤層２１０：１５００ÅＡｕ
【００２７】２つの形のウエハを、試験用に選んだ。結
果は図８に示されている。データ８０２が示すように、
各型のチップ上に、適合層メタライゼーション２０４を
導入することにより、熱的及び機械的ボンディング応力
に付随した機械的故障は、著しく減少した。加えて、こ
のより厚い適合層を用いて行った試験の結果、より薄い
層で得たデータ７０２以上の改善が示された。
果は図８に示されている。データ８０２が示すように、
各型のチップ上に、適合層メタライゼーション２０４を
導入することにより、熱的及び機械的ボンディング応力
に付随した機械的故障は、著しく減少した。加えて、こ
のより厚い適合層を用いて行った試験の結果、より薄い
層で得たデータ７０２以上の改善が示された。
【００２８】その後の接着／脱接着／再接着操作（半導
体レーザデバイスの作製に付随する）とそれに続く熱サ
イクルが、チップクラック発生問題と関連するか否かを
決るため、試験を追加して行った。これらの試験の結果
９０２は図９に示されており、作製に関係したサブマウ
ント台接着／脱接着／再接着熱サイクルプロセスは、チ
ップクラック発生の問題と著しい関連はない。それにも
かかわらず、開発した適合層メタライゼーション２０４
は、このプロセスから生じる故障に対しても、半導体デ
バイスを更に保護した。
体レーザデバイスの作製に付随する）とそれに続く熱サ
イクルが、チップクラック発生問題と関連するか否かを
決るため、試験を追加して行った。これらの試験の結果
９０２は図９に示されており、作製に関係したサブマウ
ント台接着／脱接着／再接着熱サイクルプロセスは、チ
ップクラック発生の問題と著しい関連はない。それにも
かかわらず、開発した適合層メタライゼーション２０４
は、このプロセスから生じる故障に対しても、半導体デ
バイスを更に保護した。
【００２９】クラック形成及び伝搬現象をより良く理解
するため、故障した半導体及び適合層メタライゼーショ
ン２０４の分析を、更に行った。機械強度試験ととも
に、化学エッチと顕微鏡による分析を、行った。
するため、故障した半導体及び適合層メタライゼーショ
ン２０４の分析を、更に行った。機械強度試験ととも
に、化学エッチと顕微鏡による分析を、行った。
【００３０】機械強度試験 本発明の適合層メタライゼーションの機械的強度を評価
するため、チップ押し出し試験を用いた。最初のボンデ
ィング／熱サイクル評価と同様、半導体の基準グループ
と試験グループを、評価した。各グループをサブマウン
トに接着し、次にチップを誘電体／半導体界面で、分離
した。サブマウントからチップを“切り離す”のに必要
な力を記録した。結果は図１０に示されている。データ
１００２が示すように、適合層メタライゼーションで被
覆された半導体デバイスの“切り離し力”は、平均し
て、当業者に周知のボンディング技術を用いて接着した
デバイスのそれより、著しく高かった。従って、適合層
メタライゼーション２０４は、接着された半導体デバイ
スのマウント強度を、著しく改善した。
するため、チップ押し出し試験を用いた。最初のボンデ
ィング／熱サイクル評価と同様、半導体の基準グループ
と試験グループを、評価した。各グループをサブマウン
トに接着し、次にチップを誘電体／半導体界面で、分離
した。サブマウントからチップを“切り離す”のに必要
な力を記録した。結果は図１０に示されている。データ
１００２が示すように、適合層メタライゼーションで被
覆された半導体デバイスの“切り離し力”は、平均し
て、当業者に周知のボンディング技術を用いて接着した
デバイスのそれより、著しく高かった。従って、適合層
メタライゼーション２０４は、接着された半導体デバイ
スのマウント強度を、著しく改善した。
【００３１】化学エッチ及び顕微鏡観察 クラックの形成は、しばしば目視できない半導体の下
（たとえば、はんだ接着の内側）で起るため、故障モー
ドをより良く理解するために、化学エッチと顕微鏡観察
を行った。これらの分析中、多くのクラックが発生した
半導体ウエハを、基板からとりはずし、ホルダ上にマウ
ントし、エッチした。加えて、多くの接着した半導体チ
ップをとりはずし、プロセスが最初のエッチング分析の
結果に影響を及ぼすか否かを決るため、サブマウントか
らはずすことなくエッチした。
（たとえば、はんだ接着の内側）で起るため、故障モー
ドをより良く理解するために、化学エッチと顕微鏡観察
を行った。これらの分析中、多くのクラックが発生した
半導体ウエハを、基板からとりはずし、ホルダ上にマウ
ントし、エッチした。加えて、多くの接着した半導体チ
ップをとりはずし、プロセスが最初のエッチング分析の
結果に影響を及ぼすか否かを決るため、サブマウントか
らはずすことなくエッチした。
【００３２】最初に接着し、ホルダ上にマウントした半
導体を、基板側（ｎ側）からエッチした。１：１：ＨＣ
ｌ：リン酸溶液を、ＩｎＰ層を完全に除去し、薄い四元
キャップ層を露出させるために、用いた。その後の光学
顕微鏡観察により、ＢｅＡｕストライプに沿い、基本的
には金属−誘電体界面に沿って、微細クラックのアレイ
が明らかになった。これらの結果から、エッチング前に
目視されたクラックは、チップ中でわずか数個のクラッ
クであることが確認された。四元層が非常に薄いため、
これらのクラックのある程度は、四元層にある程度の機
械的強度を与えていたＩｎＰが除去された後、発生した
可能性はある。エッチングプロセス前の脱接着による効
果の可能性を分離するため、接着したまま第２の組のデ
バイスを、エッチした。
導体を、基板側（ｎ側）からエッチした。１：１：ＨＣ
ｌ：リン酸溶液を、ＩｎＰ層を完全に除去し、薄い四元
キャップ層を露出させるために、用いた。その後の光学
顕微鏡観察により、ＢｅＡｕストライプに沿い、基本的
には金属−誘電体界面に沿って、微細クラックのアレイ
が明らかになった。これらの結果から、エッチング前に
目視されたクラックは、チップ中でわずか数個のクラッ
クであることが確認された。四元層が非常に薄いため、
これらのクラックのある程度は、四元層にある程度の機
械的強度を与えていたＩｎＰが除去された後、発生した
可能性はある。エッチングプロセス前の脱接着による効
果の可能性を分離するため、接着したまま第２の組のデ
バイスを、エッチした。
【００３３】接着した半導体を１：１：ＨＦ：水中でエ
ッチしたところ、エッチャントは半導体とｐ側上のＰｔ
薄膜間の誘電体及びＴｉ層を浸食し、アンダーカットし
た。半導体デバイス全体を、サブマウントからエッチ分
離し、半導体表面上にＢｅＡｕストライプを残し、完全
な半導体チップのｐ表面の観察を、可能にした。この分
析はデバイスのいくつかの異なるロットに対して行い、
図１１に示される結果１１０２を得た。ロット２、３、
及び５（非ＣＬＭデバイス）の光学顕微鏡観察により、
主にＢｅＡｕストライプの端部に沿って集中した非常に
多くのクラックが、分離されたチップのｐ側に、明らか
になった。これらのクラックはＢｅＡｕ下から能動スト
ライプの方向あるいはチップの端部の方向へ外向きに伝
搬し、ある程度はチップ端に達している。この分析によ
り、ＩｎＰがエッチ除去された脱接着チップに対して検
査して得られた結果が、確認された。ボンディングに続
いて熱サイクルを施したロット３は、ボンディング後熱
サイクルを施さなかったロット２及び５と、著しい違い
をみせなかった。このことから、クラックは基本的には
最初のボンディングプロセス中に発生したことが、確認
された。重要なことは、ロット４（ＣＬＭデバイス）
は、線状クラックの発生が、はるかに少なかったことで
ある。
ッチしたところ、エッチャントは半導体とｐ側上のＰｔ
薄膜間の誘電体及びＴｉ層を浸食し、アンダーカットし
た。半導体デバイス全体を、サブマウントからエッチ分
離し、半導体表面上にＢｅＡｕストライプを残し、完全
な半導体チップのｐ表面の観察を、可能にした。この分
析はデバイスのいくつかの異なるロットに対して行い、
図１１に示される結果１１０２を得た。ロット２、３、
及び５（非ＣＬＭデバイス）の光学顕微鏡観察により、
主にＢｅＡｕストライプの端部に沿って集中した非常に
多くのクラックが、分離されたチップのｐ側に、明らか
になった。これらのクラックはＢｅＡｕ下から能動スト
ライプの方向あるいはチップの端部の方向へ外向きに伝
搬し、ある程度はチップ端に達している。この分析によ
り、ＩｎＰがエッチ除去された脱接着チップに対して検
査して得られた結果が、確認された。ボンディングに続
いて熱サイクルを施したロット３は、ボンディング後熱
サイクルを施さなかったロット２及び５と、著しい違い
をみせなかった。このことから、クラックは基本的には
最初のボンディングプロセス中に発生したことが、確認
された。重要なことは、ロット４（ＣＬＭデバイス）
は、線状クラックの発生が、はるかに少なかったことで
ある。
【００３４】接着し熱サイクルを施した適合層メタライ
ゼーション２０４を有するデバイス（図１１のロット
４）は、非ＣＬＭデバイスで観測されたより、はるかに
少い線状クラックの発生を示した。やはり、このこと
は、本発明の適合層メタライゼーション２０４は、この
問題を解決するための従来の試みより、多くの利点をも
つことを、示している。
ゼーション２０４を有するデバイス（図１１のロット
４）は、非ＣＬＭデバイスで観測されたより、はるかに
少い線状クラックの発生を示した。やはり、このこと
は、本発明の適合層メタライゼーション２０４は、この
問題を解決するための従来の試みより、多くの利点をも
つことを、示している。
【００３５】障壁層評価 適合層メタライゼーション２０４の障壁層２０８の効果
を評価するため、機械的評価に加え、オージェ深さ分布
分析を行った。この分析は本発明の適合層メタライゼー
ション２０４の好ましい実施例を組込んだチップのｐ側
メタライゼーションに対して行った。図４に示されるよ
うに、チップはＡｕＳｎに接着され、チップのＩｎＰ部
分４０２はエッチング除去した。これにより、図４に示
されるように、チップ−メタライゼーション／ＡｕＳｎ
ボンド４０４の深さ分布が、得られた。ＡｕＳｎがＡｕ
（金）適合層と相互作用するのを、Ｐｔ層が効果的に防
止するのを証明するため、オージェ深さ分布分析を行っ
た。
を評価するため、機械的評価に加え、オージェ深さ分布
分析を行った。この分析は本発明の適合層メタライゼー
ション２０４の好ましい実施例を組込んだチップのｐ側
メタライゼーションに対して行った。図４に示されるよ
うに、チップはＡｕＳｎに接着され、チップのＩｎＰ部
分４０２はエッチング除去した。これにより、図４に示
されるように、チップ−メタライゼーション／ＡｕＳｎ
ボンド４０４の深さ分布が、得られた。ＡｕＳｎがＡｕ
（金）適合層と相互作用するのを、Ｐｔ層が効果的に防
止するのを証明するため、オージェ深さ分布分析を行っ
た。
【００３６】図５は約４８０Å／分（Ａｕ）のスパッタ
エッチ速度で行ったオージェ深さ分布分析を示す。２０
００ÅＰｔ障壁の最初の部分５０２は完全のようにみえ
るか、第２の部分５０４ではＡｕＳｎとの相互作用で、
Ｓｎの多い三元相が形成されたことがわかった。Ｓｎは
Ｐｔ障壁層と相互作用しなかったが、データはＳｎがＰ
ｔ障壁に浸入したという証拠は示さなかった。９６分ス
パッタにおけるＳｎ及びＡｕ分布中にみえるスパイク
（５０６及び５０８）は、データ取得上の偶発的なもの
で、重要ではない。従って、２０００ÅＰｔ障壁は、Ａ
ｕＳｎボンド材料がＡｕ（金）適合層と相互作用するの
を止めるのに、十分であった。
エッチ速度で行ったオージェ深さ分布分析を示す。２０
００ÅＰｔ障壁の最初の部分５０２は完全のようにみえ
るか、第２の部分５０４ではＡｕＳｎとの相互作用で、
Ｓｎの多い三元相が形成されたことがわかった。Ｓｎは
Ｐｔ障壁層と相互作用しなかったが、データはＳｎがＰ
ｔ障壁に浸入したという証拠は示さなかった。９６分ス
パッタにおけるＳｎ及びＡｕ分布中にみえるスパイク
（５０６及び５０８）は、データ取得上の偶発的なもの
で、重要ではない。従って、２０００ÅＰｔ障壁は、Ａ
ｕＳｎボンド材料がＡｕ（金）適合層と相互作用するの
を止めるのに、十分であった。
【００３７】本発明の開発について、概観してきたが、
更に図面及び表を参照しながら、好ましい実施例につい
て詳細に述べる。具体的な工程、形態及び構成について
議論するが、それは単に例を示すためであることを、理
解する必要がある。当業者には、本発明の精神及び視野
を離れることなく、他の工程、形態及び構成が使用でき
ることが、認識されるであろう。
更に図面及び表を参照しながら、好ましい実施例につい
て詳細に述べる。具体的な工程、形態及び構成について
議論するが、それは単に例を示すためであることを、理
解する必要がある。当業者には、本発明の精神及び視野
を離れることなく、他の工程、形態及び構成が使用でき
ることが、認識されるであろう。
【００３８】好ましい実施例の記述 本発明の適合層メタライゼーション２０４が、図３に描
かれており、多くの新しい特徴を含む。これらの特徴に
は（１）サブマウントに接着された半導体に対して機械
的あるいは熱的軽減がもたらせる、（２）適合層又は半
導体デバイス中へのはんだボンディング材料の拡散を防
止する障壁効果が得られる、（３）生産性を改善するた
め、優れた湿潤特性をもつ半導体ボンディング表面が得
られる、及び（４）適合層メタライゼーションを、広範
囲の半導体／ボンディング応用に適用できるよう、これ
らの特徴が独立に変えられることが含まれる。これらの
特徴について、以下で詳細に述べる。
かれており、多くの新しい特徴を含む。これらの特徴に
は（１）サブマウントに接着された半導体に対して機械
的あるいは熱的軽減がもたらせる、（２）適合層又は半
導体デバイス中へのはんだボンディング材料の拡散を防
止する障壁効果が得られる、（３）生産性を改善するた
め、優れた湿潤特性をもつ半導体ボンディング表面が得
られる、及び（４）適合層メタライゼーションを、広範
囲の半導体／ボンディング応用に適用できるよう、これ
らの特徴が独立に変えられることが含まれる。これらの
特徴について、以下で詳細に述べる。
【００３９】本発明の適合層メタライゼーションは、半
導体レーザデバイス用に最初に開発されたが、それは同
様の任意の半導体用途にも、等しく適していることを、
第１に理解する必要がある。図３は本発明の適合層メタ
ライゼーション２０４の好ましい実施例の概略図であ
る。適合層メタライゼーション２０４は、３つの層２０
６、２０８、２１０から成る。層２０６は適合機能を果
す。層２０８は障壁機能を果す。層２１０は湿潤機能を
果す。使用の際、適合層メタライゼーション２０４は半
導体及び半導体サブマウントの間に配置される。適合層
２０６は半導体と接触し、湿潤層２１０はサブマウント
／はんだ界面と接触する。障壁層２０８は適合層２０６
と湿潤層２１０の間にはさまれる。
導体レーザデバイス用に最初に開発されたが、それは同
様の任意の半導体用途にも、等しく適していることを、
第１に理解する必要がある。図３は本発明の適合層メタ
ライゼーション２０４の好ましい実施例の概略図であ
る。適合層メタライゼーション２０４は、３つの層２０
６、２０８、２１０から成る。層２０６は適合機能を果
す。層２０８は障壁機能を果す。層２１０は湿潤機能を
果す。使用の際、適合層メタライゼーション２０４は半
導体及び半導体サブマウントの間に配置される。適合層
２０６は半導体と接触し、湿潤層２１０はサブマウント
／はんだ界面と接触する。障壁層２０８は適合層２０６
と湿潤層２１０の間にはさまれる。
【００４０】適合層２０６は金（Ａｕ）から成るのが好
ましく、それは熱サイクル中、半導体上に伝わる熱的及
び機械的応力による半導体のクラック発生を防止する。
上述のように、適合層２０６を構成するのに金（Ａｕ）
を用いることにより、半導体デバイスに加わる熱的及び
機械的応力は、確実に最小になるであろう。この最小に
する効果は、金の高い熱伝導率及び弾性的な軽減を与え
る能力による。適合層２０６の厚さは、具体的な半導体
デバイスの要件に適合させるため、変化させてよい。評
価される半導体レーザデバイスの好ましい厚さは、４
０，０００Åである。
ましく、それは熱サイクル中、半導体上に伝わる熱的及
び機械的応力による半導体のクラック発生を防止する。
上述のように、適合層２０６を構成するのに金（Ａｕ）
を用いることにより、半導体デバイスに加わる熱的及び
機械的応力は、確実に最小になるであろう。この最小に
する効果は、金の高い熱伝導率及び弾性的な軽減を与え
る能力による。適合層２０６の厚さは、具体的な半導体
デバイスの要件に適合させるため、変化させてよい。評
価される半導体レーザデバイスの好ましい厚さは、４
０，０００Åである。
【００４１】次に、障壁層２０８は白金（Ｐｔ）から成
るのが好ましく、それははんだボンディング材料が、適
合層２０６又は半導体中に拡散するのを防止する。先に
詳細に述べたように、白金（Ｐｔ）は障壁層２０８とし
て好ましい。なぜなら、それは半導体デバイスを接着さ
せるのにしばしば用いられるＡｕＳｎ硬はんだ１０６の
スズ（Ｓｎ）成分に対する有効な障壁だからである。白
金（Ｐｔ）は金（Ａｕ）適合層２０６と両立するため、
好ましい。障壁層２０８の厚さは、具体的な半導体デバ
イスの要件に適合させるため、変えてよい。評価される
半導体レーザデバイスの好ましい厚さは、２０００Åで
ある。
るのが好ましく、それははんだボンディング材料が、適
合層２０６又は半導体中に拡散するのを防止する。先に
詳細に述べたように、白金（Ｐｔ）は障壁層２０８とし
て好ましい。なぜなら、それは半導体デバイスを接着さ
せるのにしばしば用いられるＡｕＳｎ硬はんだ１０６の
スズ（Ｓｎ）成分に対する有効な障壁だからである。白
金（Ｐｔ）は金（Ａｕ）適合層２０６と両立するため、
好ましい。障壁層２０８の厚さは、具体的な半導体デバ
イスの要件に適合させるため、変えてよい。評価される
半導体レーザデバイスの好ましい厚さは、２０００Åで
ある。
【００４２】最後に、金（Ａｕ）から成るのが好ましい
湿潤層２１０は生産性を改善するために、優れた湿潤特
性を有する半導体ボンディング表面を、作る。適合層メ
タライゼーション２０４の試験中決められるように、金
（Ａｕ）は白金（Ｐｔ）障壁層２０８と両立し、かつ湿
潤効果が高い材料であるため、好ましい。湿潤層２１０
の厚さは、具体的な半導体デバイスの要件に適合するよ
う、変えてもよい。評価される半導体レーザデバイスの
好ましい厚さは、１５００Åである。
湿潤層２１０は生産性を改善するために、優れた湿潤特
性を有する半導体ボンディング表面を、作る。適合層メ
タライゼーション２０４の試験中決められるように、金
（Ａｕ）は白金（Ｐｔ）障壁層２０８と両立し、かつ湿
潤効果が高い材料であるため、好ましい。湿潤層２１０
の厚さは、具体的な半導体デバイスの要件に適合するよ
う、変えてもよい。評価される半導体レーザデバイスの
好ましい厚さは、１５００Åである。
【００４３】本発明の適合層メタライゼーションの具体
的な金属は、半導体レーザデバイスの作製に用いられる
他の材料及びプロセスと矛盾しない手段により、形成し
てよい。適切なプロセスには電子ビーム蒸着、スパッタ
リング、電解メッキ、熱蒸着又は当業者には周知の他の
手段が含まれるが、それらには限られない。
的な金属は、半導体レーザデバイスの作製に用いられる
他の材料及びプロセスと矛盾しない手段により、形成し
てよい。適切なプロセスには電子ビーム蒸着、スパッタ
リング、電解メッキ、熱蒸着又は当業者には周知の他の
手段が含まれるが、それらには限られない。
【００４４】本発明について、好ましい実施例を具体的
に示し、参照して述べたが、当業者には本発明の精神及
び視野から離れることなく、形式及び詳細は各種の変更
が可能なことが、理解されよう。
に示し、参照して述べたが、当業者には本発明の精神及
び視野から離れることなく、形式及び詳細は各種の変更
が可能なことが、理解されよう。
【図１】本発明の適合層メタライゼーションを評価する
ために用いられる半導体レーザデバイスの構造を示す
図。
ために用いられる半導体レーザデバイスの構造を示す
図。
【図２】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスの構造を示
す図。
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスの構造を示
す図。
【図３】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションの構造を示す図。
ゼーションの構造を示す図。
【図４】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションの障壁層の効果を評価するため用いられたオ
ージェ深さ方向分布分析を示す図。
ゼーションの障壁層の効果を評価するため用いられたオ
ージェ深さ方向分布分析を示す図。
【図５】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションに対して行ったオージェ深さ方向分布分析の
結果を示す図。
ゼーションに対して行ったオージェ深さ方向分布分析の
結果を示す図。
【図６】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションを組込んだ半導体レーザに対して行った熱サ
イクル及び破損力試験の結果を示す図。
ゼーションを組込んだ半導体レーザに対して行った熱サ
イクル及び破損力試験の結果を示す図。
【図７Ａ】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタラ
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った熱サイクル前のボンディング後の目視検査の結果
を示す図。
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った熱サイクル前のボンディング後の目視検査の結果
を示す図。
【図７Ｂ】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタラ
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った熱サイクル前のボンディング後の目視検査の結果
を示す図。
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った熱サイクル前のボンディング後の目視検査の結果
を示す図。
【図８】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して行
った別のボンディング後の目視検査の結果を示す図。
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して行
った別のボンディング後の目視検査の結果を示す図。
【図９】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタライ
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイス上の接着／
脱接着／再接着操作の製造上の効果を示す図。
ゼーションを組込んだ半導体レーザデバイス上の接着／
脱接着／再接着操作の製造上の効果を示す図。
【図１０】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタラ
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対する
“破損力”試験の結果を示す図。
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対する
“破損力”試験の結果を示す図。
【図１１】本発明の好ましい実施例に従う適合層メタラ
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った化学エッチ及び顕微鏡観察の結果を示す図。
イゼーションを組込んだ半導体レーザデバイスに対して
行った化学エッチ及び顕微鏡観察の結果を示す図。
１０２ 半導体レーザデバイス １０４ 半導体レーザ、半導体材料 １０６ 硬はんだ、ボンディング １０８ サブマウント、サブマウント材料 ２０２ 原型 ２０４ 適合層メタライゼーション ２０６ 適合層、層 ２０８ 障壁層、層 ２１０ 湿潤層、層 ３０２ 半導体境界面 ４０２ ＩｎＰ部分 ４０４ チップメタライゼーション／ＡｕＳｎボンド ５０２、５０４ 部分 ５０６、５０８ スパイク ６０２、７０２、８０２、１００２ データ ９０２、１１０２ 結果
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョーゼ アルメイダ ローレンコ アメリカ合衆国 07083 ニュージャーシ ィ，ユニオン，ブライアウッド レーン 2109 (72)発明者 ラメシュ アール．ヴァーマ アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ ィ，バークレイ ハイツ，リヴァーベンド ロード 333
Claims (16)
- 【請求項１】 半導体サブマウントへの半導体のはんだ
ボンディング中、前記半導体を適切に湿潤し、はんだ材
料が前記半導体中へ拡散するのを防止する目的で、前記
半導体上に熱的及び機械的に導入される応力を最小にす
るための手段を含む半導体及び半導体サブマウント間に
配置された適合層メタライゼーション。 - 【請求項２】 半導体及び半導体サブマウント間に熱的
及び機械的に導入される応力を最小にするため、前記半
導体に接触した第１の手段；前記サブマウント上に前記
半導体をはんだづけする間、適切に湿潤させるため、前
記半導体サブマウントに接触した第２の手段及び前記は
んだづけ中、前記第１の手段中へのはんだ材料の拡散を
防止するため、前記第１及び第２の手段の間に配置され
た第３の手段を含む適合層メタライゼーション。 - 【請求項３】 前記第１の手段は、前記半導体サブマウ
ントに前記半導体をはんだボンディングした後、冷却
中、前記半導体への応力の伝搬により生じる前記半導体
のクラック発生を本質的に防止するのに十分な厚さを有
する金属層を含み、前記クラック発生は前記半導体と前
記半導体サブマウント間の熱伝導率及び熱膨張係数の違
いによる請求項２記載の適合層メタライゼーション。 - 【請求項４】 前記第１の手段は少くとも２ミクロン
（μｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項２記載の適
合層メタライゼーション。 - 【請求項５】 前記第１の手段は、約４ミクロン（μ
ｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項２記載の適合層
メタライゼーション。 - 【請求項６】 前記第２の手段は、前記サブマウント上
に前記半導体をはんだづけする間、適切に湿潤させるの
に適した材料の金属層を含む請求項２記載の適合層メタ
ライゼーション。 - 【請求項７】 前記第２の手段は、少くとも０．０５ミ
クロン（μｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項２記
載の適合層メタライゼーション。 - 【請求項８】 前記第２の手段は、約０．１５ミクロン
（μｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項２記載の適
合層メタライゼーション。 - 【請求項９】 前記第３の手段は、前記はんだづけ中、
はんだ材料が前記第１の手段中に拡散するのを防止する
のに適した材料の金属層を含む請求項２記載の適合層メ
タライゼーション。 - 【請求項１０】 前記第３の手段は、少くとも０．１ミ
クロン（μｍ）の厚さの白金（Ｐｔ）の障壁層を含む請
求項２記載の適合層メタライゼーション。 - 【請求項１１】 前記第３の手段は、約０．２ミクロン
（μｍ）の厚さの白金（Ｐｔ）の障壁層を含む請求項２
記載の適合層メタライゼーション。 - 【請求項１２】 半導体レーザ；半導体サブマウント；
及び前記半導体及び前記半導体サブマウント間の熱的及
び機械的に導入される応力を最小にするため、前記半導
体と接触した適合層、前記サブマウント上への前記半導
体のはんだづけ中、適切に湿潤させるため、前記半導体
サブマウントに接触した湿潤層及び前記はんだづけ中、
はんだづけ材料が前記適合層中に拡散するのを防止する
ため、前記適合層及び前記湿潤層間に配置された障壁層
を含む前記半導体レーザ及び前記半導体サブマウント間
に配置された適合層メタライゼーションを含む半導体レ
ーザアセンブリ。 - 【請求項１３】 前記半導体サブマウントはダイヤモン
ドを含む請求項１２記載の半導体レーザアセンブリ。 - 【請求項１４】 前記適合層は少くとも２ミクロン（μ
ｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項１２記載の半導
体レーザアセンブリ。 - 【請求項１５】 前記湿潤層は少くとも０．０５ミクロ
ン（μｍ）の厚さの金（Ａｕ）層を含む請求項１２記載
の半導体レーザアセンブリ。 - 【請求項１６】 前記障壁層は少くとも０．１ミクロン
（μｍ）の厚さの白金（Ｐｔ）層を含む請求項１２記載
の半導体レーザアセンブリ。
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|---|---|---|---|
| US08/344448 | 1994-11-23 | ||
| US08/344,448 US5559817A (en) | 1994-11-23 | 1994-11-23 | Complaint layer metallization |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020911 |