JPH09172224A - 光半導体素子用サブマウントおよびそのマウント方法 - Google Patents
光半導体素子用サブマウントおよびそのマウント方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光半導体素子用サブマウントの信頼性を向上さ
せる。 【解決手段】高熱伝導性の電気絶縁材料で構成された光
半導体素子マウント用のサブマウント基体１と、サブマ
ウント基体の光半導体素子チップ６実装側の第１面およ
び金属製放熱体７ダイボンド側の第２面の両面に対し
て、それぞれサブマウント基体表面から順に形成された
第１層目にＴｉまたはＣｒからなる接着層（２ａ、２
ｂ）、第２層目にＰｔからなる拡散バリア層（３ａ、３
ｂ）、第３層目のＡｕ層（４ａ、４ｂ）および第４層目
のＡｕＳｎ半田層（５ａ、５ｂ）とを具備し、第１面側
に形成された第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳ
ｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有量が、第２面
側に形成された第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕ
Ｓｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有量より大き
い。
せる。 【解決手段】高熱伝導性の電気絶縁材料で構成された光
半導体素子マウント用のサブマウント基体１と、サブマ
ウント基体の光半導体素子チップ６実装側の第１面およ
び金属製放熱体７ダイボンド側の第２面の両面に対し
て、それぞれサブマウント基体表面から順に形成された
第１層目にＴｉまたはＣｒからなる接着層（２ａ、２
ｂ）、第２層目にＰｔからなる拡散バリア層（３ａ、３
ｂ）、第３層目のＡｕ層（４ａ、４ｂ）および第４層目
のＡｕＳｎ半田層（５ａ、５ｂ）とを具備し、第１面側
に形成された第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳ
ｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有量が、第２面
側に形成された第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕ
Ｓｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有量より大き
い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体素子用サ
ブマウントおよびそのマウント方法に係り、特に光半導
体素子チップ実装側の第１面および金属製放熱体ダイボ
ンド側の第２面の両面にＡｕＳｎ半田層を有する光半導
体素子用サブマウントおよびそのマウント方法に関する
もので、例えば半導体レーザ装置などに使用されるもの
である。
ブマウントおよびそのマウント方法に係り、特に光半導
体素子チップ実装側の第１面および金属製放熱体ダイボ
ンド側の第２面の両面にＡｕＳｎ半田層を有する光半導
体素子用サブマウントおよびそのマウント方法に関する
もので、例えば半導体レーザ装置などに使用されるもの
である。
【０００２】
【従来の技術】光半導体素子、特に半導体レーザは光情
報処理や光通信の分野での実用化が進んでいるが、素子
の信頼性が極めて重要である。このような半導体レーザ
では、駆動電流が数十ｍＡから数百ｍＡの領域で使用さ
れるが、発熱量が大きいので、金属製放熱体をヒートシ
ンクとして用いるのが一般的である。さらに、金属製放
熱体と半導体レーザ素子基板材料の熱膨張係数差により
発生する応力の影響による信頼性低下を防止するため、
半導体レーザ基板材料と熱膨張係数が近い材料からなる
サブマウントをヒートシンク上に配置し、その上に半田
材料を介して半導体レーザ素子のチップをダイボンドす
る方法を用いる。
報処理や光通信の分野での実用化が進んでいるが、素子
の信頼性が極めて重要である。このような半導体レーザ
では、駆動電流が数十ｍＡから数百ｍＡの領域で使用さ
れるが、発熱量が大きいので、金属製放熱体をヒートシ
ンクとして用いるのが一般的である。さらに、金属製放
熱体と半導体レーザ素子基板材料の熱膨張係数差により
発生する応力の影響による信頼性低下を防止するため、
半導体レーザ基板材料と熱膨張係数が近い材料からなる
サブマウントをヒートシンク上に配置し、その上に半田
材料を介して半導体レーザ素子のチップをダイボンドす
る方法を用いる。
【０００３】上記したように光半導体素子、サブマウン
トおよび金属製放熱体をマウントする方法としては、金
属製放熱体上にサブマウントをマウントした後、サブマ
ウント上に光半導体素子をマウントすることが一般的で
あり、さらに、光半導体素子に電流を流すために金線を
素子上面とサブマウント表面に形成する。
トおよび金属製放熱体をマウントする方法としては、金
属製放熱体上にサブマウントをマウントした後、サブマ
ウント上に光半導体素子をマウントすることが一般的で
あり、さらに、光半導体素子に電流を流すために金線を
素子上面とサブマウント表面に形成する。
【０００４】従来の半導体レーザ用サブマウントの構造
の一例として、特開平１−１３８７７７号公報に示され
ているように、Ｓｉ半導体基板両面にＴｉ／Ｐｔ／半田
層を設ける構造があり、このうちＴｉ／Ｐｔ層はバリア
金属層として機能する。
の一例として、特開平１−１３８７７７号公報に示され
ているように、Ｓｉ半導体基板両面にＴｉ／Ｐｔ／半田
層を設ける構造があり、このうちＴｉ／Ｐｔ層はバリア
金属層として機能する。
【０００５】しかし、上記構造は、サブマウントの最上
面全面が半田層であるので、サブマウントの上面に金線
をボンディングすることができず、半田層を除去すると
Ｐｔ層となるのでサブマウントに金線をボンディングす
ることができない。
面全面が半田層であるので、サブマウントの上面に金線
をボンディングすることができず、半田層を除去すると
Ｐｔ層となるのでサブマウントに金線をボンディングす
ることができない。
【０００６】一方、従来の半導体レーザ用サブマウント
の構造の他の例として、特開平２−１２８４８６号公報
に示されており、図４に示すように、サブマウント１の
両面にＴｉ層２／Ｐｔ層３／Ａｕ層４／ＡｕＳｎ（金
錫）共晶半田層５ａを設ける構造が知られている。この
場合、ＡｕＳｎ共晶半田層５ａは通常のＳｎ半田層に比
べて信頼性が高いことから、光半導体素子チップのマウ
ントに適している。
の構造の他の例として、特開平２−１２８４８６号公報
に示されており、図４に示すように、サブマウント１の
両面にＴｉ層２／Ｐｔ層３／Ａｕ層４／ＡｕＳｎ（金
錫）共晶半田層５ａを設ける構造が知られている。この
場合、ＡｕＳｎ共晶半田層５ａは通常のＳｎ半田層に比
べて信頼性が高いことから、光半導体素子チップのマウ
ントに適している。
【０００７】上記構造は、サブマウント両面にＡｕＳｎ
共晶半田層５ａを形成するので、サブマウントと光半導
体素子の位置調整は容易である。しかし、サブマウント
両面の半田層５ａ、５ａの融点が同じであり、サブマウ
ントと光半導体素子を連続してマウントする際に、サブ
マウント両面の半田層５ａ、５ａが同時に溶融するの
で、サブマウントと光半導体素子の一方を動かすと他方
が動いてしまう。また、サブマウント両面の全面に半田
層５ａ、５ａがあるので、サブマウントに金線をボンデ
ィングすることができない。
共晶半田層５ａを形成するので、サブマウントと光半導
体素子の位置調整は容易である。しかし、サブマウント
両面の半田層５ａ、５ａの融点が同じであり、サブマウ
ントと光半導体素子を連続してマウントする際に、サブ
マウント両面の半田層５ａ、５ａが同時に溶融するの
で、サブマウントと光半導体素子の一方を動かすと他方
が動いてしまう。また、サブマウント両面の全面に半田
層５ａ、５ａがあるので、サブマウントに金線をボンデ
ィングすることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにサブマ
ウントの両面に融点が同じＡｕＳｎ共晶半田層を有する
従来の光半導体素子用サブマウントは、サブマウントと
光半導体素子を連続してマウントする際に一方を動かす
と他方が動いてしまうという問題、サブマウントに金線
をボンディングすることができないという問題があっ
た。
ウントの両面に融点が同じＡｕＳｎ共晶半田層を有する
従来の光半導体素子用サブマウントは、サブマウントと
光半導体素子を連続してマウントする際に一方を動かす
と他方が動いてしまうという問題、サブマウントに金線
をボンディングすることができないという問題があっ
た。
【０００９】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、信頼性が向上した光半導体素子用サブマウン
トおよびマウント位置調整が容易であってサブマウント
と光半導体素子のマウント作業の効率化が可能な光半導
体素子用サブマウントのマウント方法を提供することを
目的とする。
たもので、信頼性が向上した光半導体素子用サブマウン
トおよびマウント位置調整が容易であってサブマウント
と光半導体素子のマウント作業の効率化が可能な光半導
体素子用サブマウントのマウント方法を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子用
サブマウントは、高熱伝導性の電気絶縁材料で構成され
た光半導体素子マウント用のサブマウント基体と、前記
サブマウント基体の光半導体素子チップが実装される側
の第１面および金属製放熱体にダイボンドされる側の第
２面の両面に対して、それぞれサブマウント基体表面か
ら順に形成された第１層目にＴｉまたはＣｒからなる接
着層、第２層目にＰｔからなる拡散バリア層、第３層目
のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層とを具備し、
前記第１面側に形成された第３層目のＡｕ層および第４
層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有
量が、前記第２面側に形成された第３層目のＡｕ層およ
び第４層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎ
の含有量より大きいことを特徴とする。
サブマウントは、高熱伝導性の電気絶縁材料で構成され
た光半導体素子マウント用のサブマウント基体と、前記
サブマウント基体の光半導体素子チップが実装される側
の第１面および金属製放熱体にダイボンドされる側の第
２面の両面に対して、それぞれサブマウント基体表面か
ら順に形成された第１層目にＴｉまたはＣｒからなる接
着層、第２層目にＰｔからなる拡散バリア層、第３層目
のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層とを具備し、
前記第１面側に形成された第３層目のＡｕ層および第４
層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有
量が、前記第２面側に形成された第３層目のＡｕ層およ
び第４層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎ
の含有量より大きいことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の光半導体素子用サブマウン
トのマウント方法は、本発明の光半導体素子用サブマウ
ントのサブマウント基体を金属製放熱体にダイボンドす
る工程と、この後、前記サブマウント基体の温度を一時
的に上昇させて前記サブマウント基体の第１面側の第３
層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層を溶融
後、前記サブマウント基体の温度を下降させて前記光半
導体素子チップを前記サブマウント基体のチップ実装領
域にダイボンドする工程とを具備することを特徴とす
る。
トのマウント方法は、本発明の光半導体素子用サブマウ
ントのサブマウント基体を金属製放熱体にダイボンドす
る工程と、この後、前記サブマウント基体の温度を一時
的に上昇させて前記サブマウント基体の第１面側の第３
層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層を溶融
後、前記サブマウント基体の温度を下降させて前記光半
導体素子チップを前記サブマウント基体のチップ実装領
域にダイボンドする工程とを具備することを特徴とす
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の光半導体
素子用サブマウントの第１の実施の形態の係る断面構造
を示しており、そのマウント状態の一例を図２に示して
いる。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の光半導体
素子用サブマウントの第１の実施の形態の係る断面構造
を示しており、そのマウント状態の一例を図２に示して
いる。
【００１３】本例のサブマウント１は、高熱伝導性の電
気絶縁材料である例えば窒化アルミニュウム；ＡｌＮで
構成された厚さが例えば３００μｍのサブマウント基体
が使用されている。
気絶縁材料である例えば窒化アルミニュウム；ＡｌＮで
構成された厚さが例えば３００μｍのサブマウント基体
が使用されている。
【００１４】上記サブマウント１上にマウントされる光
半導体素子６は、例えば３００μｍ×１００μｍ□の半
導体レーザチップであり、そのマウント側（図面では下
面側）の表面はＡｕ層で覆われている。
半導体素子６は、例えば３００μｍ×１００μｍ□の半
導体レーザチップであり、そのマウント側（図面では下
面側）の表面はＡｕ層で覆われている。
【００１５】前記サブマウント１の半導体レーザチップ
６が実装される側の第１面および金属製放熱体７にダイ
ボンドされる側の第２面の両面に対して、それぞれサブ
マウント基体表面から順に第１層目にＴｉ（またはＣ
ｒ）からなる接着層、第２層目にＰｔからなる拡散バリ
ア層、第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田
層が形成されている。
６が実装される側の第１面および金属製放熱体７にダイ
ボンドされる側の第２面の両面に対して、それぞれサブ
マウント基体表面から順に第１層目にＴｉ（またはＣ
ｒ）からなる接着層、第２層目にＰｔからなる拡散バリ
ア層、第３層目のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田
層が形成されている。
【００１６】即ち、図１に示すように、サブマウント１
の金属製放熱体側（図面ではサブマウント１の下面側）
には、サブマウント表面から順に、０．１μｍの厚さの
Ｔｉ層２ａ、０．１μｍの厚さのＰｔ層３ａ、１μｍの
厚さのＡｕ層４ａが形成されており、さらに、３．４μ
ｍの厚さＡｕ（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ％）層５ａ
が全面に形成されている。
の金属製放熱体側（図面ではサブマウント１の下面側）
には、サブマウント表面から順に、０．１μｍの厚さの
Ｔｉ層２ａ、０．１μｍの厚さのＰｔ層３ａ、１μｍの
厚さのＡｕ層４ａが形成されており、さらに、３．４μ
ｍの厚さＡｕ（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ％）層５ａ
が全面に形成されている。
【００１７】また、サブマウント１の半導体レーザチッ
プ６側（図面ではサブマウント１の上面側）には、サブ
マウント表面から順に、０．１μｍの厚さのＴｉ層（ま
たはＣｒ層）２ｂ、０．１μｍの厚さのＰｔ層３ｂ、
０．５μｍの厚さのＡｕ層４ｂが形成されており、さら
に、半導体レーザチップ６をマウントする領域（３００
μｍ□）に５μｍの厚さのＡｕ（７７ｗｔ％）Ｓｎ（２
３ｗｔ％）層５ｂが形成されている。上記Ａｕ層４ｂお
よびＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂは、昇温して反応す
るとほぼＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）が形成される量であ
る。
プ６側（図面ではサブマウント１の上面側）には、サブ
マウント表面から順に、０．１μｍの厚さのＴｉ層（ま
たはＣｒ層）２ｂ、０．１μｍの厚さのＰｔ層３ｂ、
０．５μｍの厚さのＡｕ層４ｂが形成されており、さら
に、半導体レーザチップ６をマウントする領域（３００
μｍ□）に５μｍの厚さのＡｕ（７７ｗｔ％）Ｓｎ（２
３ｗｔ％）層５ｂが形成されている。上記Ａｕ層４ｂお
よびＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂは、昇温して反応す
るとほぼＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）が形成される量であ
る。
【００１８】半導体レーザチップ６のマウントには、通
常、融点２７８℃のＡｕ（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ
％）の共晶半田が用いられるが、本例では、サブマウン
ト１の金属製放熱体７側表面には、Ａｕ層４ａとＡｕ
（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ％）層５ａが形成されて
おり、サブマウント１の光半導体素子６側表面には、Ａ
ｕ層４ｂとＡｕ（７７ｗｔ％）Ｓｎ（２３ｗｔ％）層５
ｂの共晶半田が形成されている。
常、融点２７８℃のＡｕ（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ
％）の共晶半田が用いられるが、本例では、サブマウン
ト１の金属製放熱体７側表面には、Ａｕ層４ａとＡｕ
（８０ｗｔ％）Ｓｎ（２０ｗｔ％）層５ａが形成されて
おり、サブマウント１の光半導体素子６側表面には、Ａ
ｕ層４ｂとＡｕ（７７ｗｔ％）Ｓｎ（２３ｗｔ％）層５
ｂの共晶半田が形成されている。
【００１９】次に、上記光半導体素子用サブマウントを
用いた半導体レーザの組立工程の一例について、図２に
示す断面図および図３に示すＡｕＳｎの相図を参照しな
がら説明する。
用いた半導体レーザの組立工程の一例について、図２に
示す断面図および図３に示すＡｕＳｎの相図を参照しな
がら説明する。
【００２０】先ず、前記したように各層が積み重ねられ
たサブマウント１の金属製放熱体７側表面のＡｕＳｎ
（２０ｗｔ％）半田層５ａを金属製放熱板７に半田付け
する。この時、ＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａとＡｕ層
４ａは、互いに反応し、ある時間経過するとＡｕリッチ
の状態となり、サブマウント１と金属製放熱板７を強固
に接着する。
たサブマウント１の金属製放熱体７側表面のＡｕＳｎ
（２０ｗｔ％）半田層５ａを金属製放熱板７に半田付け
する。この時、ＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａとＡｕ層
４ａは、互いに反応し、ある時間経過するとＡｕリッチ
の状態となり、サブマウント１と金属製放熱板７を強固
に接着する。
【００２１】即ち、サブマウント１の金属製放熱体側表
面のＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａの融点は２７８℃、
サブマウント１の半導体レーザチップ側表面のＡｕＳｎ
（２３ｗｔ％）層５ｂの融点は３００℃程度である。従
って、金属製放熱体７とサブマウント１をマウントする
際、サブマウント１の金属製放熱体側表面のＡｕＳｎ
（２０ｗｔ％）層５ａは２７８℃で溶融するが、サブマ
ウント１の半導体レーザチップ６側表面のＡｕＳｎ（２
３ｗｔ％）層５ｂは溶融しない。
面のＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａの融点は２７８℃、
サブマウント１の半導体レーザチップ側表面のＡｕＳｎ
（２３ｗｔ％）層５ｂの融点は３００℃程度である。従
って、金属製放熱体７とサブマウント１をマウントする
際、サブマウント１の金属製放熱体側表面のＡｕＳｎ
（２０ｗｔ％）層５ａは２７８℃で溶融するが、サブマ
ウント１の半導体レーザチップ６側表面のＡｕＳｎ（２
３ｗｔ％）層５ｂは溶融しない。
【００２２】この際、サブマウント１の金属製放熱体側
表面のＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａとＡｕ層４ａが互
いに反応している時間は、サブマウントは動くので容易
に位置決めが可能である。
表面のＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａとＡｕ層４ａが互
いに反応している時間は、サブマウントは動くので容易
に位置決めが可能である。
【００２３】また、上記ＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）層５ａ
は、ある時間でＡｕ層４ａまで反応が進むとＡｕリッチ
の状態になり、図３から分かるように、急激に融点が上
昇（図３中、Ｂ方向）して金属製放熱体７とサブマウン
ト１とは固着される。
は、ある時間でＡｕ層４ａまで反応が進むとＡｕリッチ
の状態になり、図３から分かるように、急激に融点が上
昇（図３中、Ｂ方向）して金属製放熱体７とサブマウン
ト１とは固着される。
【００２４】次に、サブマウント１がマウントされた金
属製放熱板７を固定するための支持台を約２８０℃に降
温しておく。そして、マウンタに半導体レーザチップ６
を吸着保持した状態で、マウンタを稼働させて半導体レ
ーザチップ６をサブマウント１の近傍で保持しておく。
金属製放熱板７上に固着されたサブマウント１表面のＡ
ｕＳｎ層５ｂに加熱した窒素ガスを吹き付けることによ
り、ＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂが溶融する３００℃
程度まで一時的に温度を上昇（加熱）させると、ＡｕＳ
ｎ（２３ｗｔ％）層５ｂとＡｕ層４ｂとが反応して融点
が降下する。
属製放熱板７を固定するための支持台を約２８０℃に降
温しておく。そして、マウンタに半導体レーザチップ６
を吸着保持した状態で、マウンタを稼働させて半導体レ
ーザチップ６をサブマウント１の近傍で保持しておく。
金属製放熱板７上に固着されたサブマウント１表面のＡ
ｕＳｎ層５ｂに加熱した窒素ガスを吹き付けることによ
り、ＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂが溶融する３００℃
程度まで一時的に温度を上昇（加熱）させると、ＡｕＳ
ｎ（２３ｗｔ％）層５ｂとＡｕ層４ｂとが反応して融点
が降下する。
【００２５】この際、両者の反応が進むと、ＡｕＳｎ
（２３ｗｔ％）層５ｂがＡｕ層４ｂまで反応が進んでＡ
ｕリッチになる。また、加熱した窒素ガスを止めてもＡ
ｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂは溶融状態にあるので、マ
ウンタに吸着保持した半導体レーザチップ６を容易に位
置決めすることができる。
（２３ｗｔ％）層５ｂがＡｕ層４ｂまで反応が進んでＡ
ｕリッチになる。また、加熱した窒素ガスを止めてもＡ
ｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂは溶融状態にあるので、マ
ウンタに吸着保持した半導体レーザチップ６を容易に位
置決めすることができる。
【００２６】また、前記ＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）層５ｂ
とＡｕ層４ｂとが反応して融点が下降（図３中、Ａ方
向）して融点２７８℃のＡｕ( 〜８０ｗｔ％）Ｓｎ層と
なるので、マウント温度を下降させることができ、Ａｕ
Ｓｎ（２０ｗｔ％）共晶の状態で半導体レーザチップ６
の位置決めに十分な時間だけ保持することが可能であ
る。
とＡｕ層４ｂとが反応して融点が下降（図３中、Ａ方
向）して融点２７８℃のＡｕ( 〜８０ｗｔ％）Ｓｎ層と
なるので、マウント温度を下降させることができ、Ａｕ
Ｓｎ（２０ｗｔ％）共晶の状態で半導体レーザチップ６
の位置決めに十分な時間だけ保持することが可能であ
る。
【００２７】そして、半導体レーザチップ６をサブマウ
ント１上の所望位置に載せて半導体レーザチップ６を固
定し、冷却窒素ガスを吹き付けてＡｕＳｎ層を急冷させ
て硬化させれば、半導体レーザチップ６とサブマウント
１は固着され、マウントが完了する。
ント１上の所望位置に載せて半導体レーザチップ６を固
定し、冷却窒素ガスを吹き付けてＡｕＳｎ層を急冷させ
て硬化させれば、半導体レーザチップ６とサブマウント
１は固着され、マウントが完了する。
【００２８】この際、金属製放熱体７とサブマウントお
よび半導体レーザチップ６のそれぞれの位置決めは極め
て容易であり、金属製放熱体７とサブマウント間のＡｕ
Ｓｎは、Ａｕリッチになるとともに融点が下降（図３
中、Ａ方向）するに対して極めて急激に融点が上昇（図
３中、Ｂ方向）するので、半導体レーザチップ６とサブ
マウント１のマウントの際に動くことはない。この結
果、位置調整の容易さを維持しながら一方を動かすと他
方が動いてしまう問題点は克服される。
よび半導体レーザチップ６のそれぞれの位置決めは極め
て容易であり、金属製放熱体７とサブマウント間のＡｕ
Ｓｎは、Ａｕリッチになるとともに融点が下降（図３
中、Ａ方向）するに対して極めて急激に融点が上昇（図
３中、Ｂ方向）するので、半導体レーザチップ６とサブ
マウント１のマウントの際に動くことはない。この結
果、位置調整の容易さを維持しながら一方を動かすと他
方が動いてしまう問題点は克服される。
【００２９】また、図１に示したように、ＡｕＳｎ半田
層５ｂを半導体レーザチップ６のマウント領域にのみに
形成することにより、光半導体レーザチップ端面へのＡ
ｕＳｎ半田の盛り上がりが防止され、素子の信頼性が向
上する。また、サブマウント表面にＡｕ層が露出してい
るので、Ａｕ線等によるボンディングが容易である。
層５ｂを半導体レーザチップ６のマウント領域にのみに
形成することにより、光半導体レーザチップ端面へのＡ
ｕＳｎ半田の盛り上がりが防止され、素子の信頼性が向
上する。また、サブマウント表面にＡｕ層が露出してい
るので、Ａｕ線等によるボンディングが容易である。
【００３０】上記したようなサブマウント１に半導体レ
ーザチップ６をマウントする一連の作業において、サブ
マウント１と金属製放熱板７とは、ＡｕリッチのＡｕＳ
ｎで固着されており、融点が急上昇しているので動くこ
とがない。このため、サブマウント１に半導体レーザチ
ップ６をマウントする作業は、位置決め精度が良く、極
めて容易に作業を進めることができる。
ーザチップ６をマウントする一連の作業において、サブ
マウント１と金属製放熱板７とは、ＡｕリッチのＡｕＳ
ｎで固着されており、融点が急上昇しているので動くこ
とがない。このため、サブマウント１に半導体レーザチ
ップ６をマウントする作業は、位置決め精度が良く、極
めて容易に作業を進めることができる。
【００３１】また、半導体レーザチップ６のマウント領
域にのみＡｕＳｎを形成することにより、素子の信頼性
が向上されるだけでなく、Ａｕ層４ｂに金細線を容易に
ボンディングすることができる。
域にのみＡｕＳｎを形成することにより、素子の信頼性
が向上されるだけでなく、Ａｕ層４ｂに金細線を容易に
ボンディングすることができる。
【００３２】即ち、上記実施の形態によれば、サブマウ
ントの金属製放熱体との固着側にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ／
ＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）[ 融点２７８℃] が形成されて
おり、光半導体素子とサブマウントと固着側にはＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）[ 融点３００℃]
が形成されているので、金属製放熱体のマウントの際に
Ａｕ／ＡｕＳｎが反応することにより、結果的にＡｕリ
ッチとなり融点が急上昇する。
ントの金属製放熱体との固着側にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ／
ＡｕＳｎ（２０ｗｔ％）[ 融点２７８℃] が形成されて
おり、光半導体素子とサブマウントと固着側にはＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕ／ＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）[ 融点３００℃]
が形成されているので、金属製放熱体のマウントの際に
Ａｕ／ＡｕＳｎが反応することにより、結果的にＡｕリ
ッチとなり融点が急上昇する。
【００３３】これにより、光半導体素子のマウントの際
にサブマウントが動くことなく精度良くマウント位置調
整が可能となるとともに、一時的に昇温してＡｕ／Ａｕ
Ｓｎ（２３ｗｔ％）を反応させて融点を降下[ 融点２７
８℃] させるので、ＡｕＳｎが溶融した状態で長時間保
持でき、光半導体素子のマウント位置調整が可能で精度
良く所望とする場所にマウント可能となり、マウント作
業の効率化を図ることができる。
にサブマウントが動くことなく精度良くマウント位置調
整が可能となるとともに、一時的に昇温してＡｕ／Ａｕ
Ｓｎ（２３ｗｔ％）を反応させて融点を降下[ 融点２７
８℃] させるので、ＡｕＳｎが溶融した状態で長時間保
持でき、光半導体素子のマウント位置調整が可能で精度
良く所望とする場所にマウント可能となり、マウント作
業の効率化を図ることができる。
【００３４】さらに、光半導体素子のマウント領域にの
みＡｕＳｎを形成するので、光半導体素子端面へのＡｕ
Ｓｎ半田の盛り上がりが防止され、素子信頼性が向上す
る。また、サブマウント表面にＡｕ層が露出しているの
で、Ａｕ線等によるボンディングが容易であるという効
果もある。
みＡｕＳｎを形成するので、光半導体素子端面へのＡｕ
Ｓｎ半田の盛り上がりが防止され、素子信頼性が向上す
る。また、サブマウント表面にＡｕ層が露出しているの
で、Ａｕ線等によるボンディングが容易であるという効
果もある。
【００３５】なお、上記実施の形態では、サブマウント
１の材料としてＡｌＮを用いたが、ＳｉＣやＳｉ、ダイ
アモンド等の熱伝導率の良い材料を使用することも可能
である。さらに、半田についても、Ａｕと反応し易い材
料（ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、ＩｎＰｂ等）も適用すること
が可能である。
１の材料としてＡｌＮを用いたが、ＳｉＣやＳｉ、ダイ
アモンド等の熱伝導率の良い材料を使用することも可能
である。さらに、半田についても、Ａｕと反応し易い材
料（ＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、ＩｎＰｂ等）も適用すること
が可能である。
【００３６】また、上記実施の形態では、ＡｕＳｎ（２
０ｗｔ％）とＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）を一例として説明
したが、ＡｕＳｎ半田のＳｎの量はこれに限るものでは
ない。 即ち、本発明のサブマウントおよびそのマウン
ト方法においては、前記サブマウント１の第１面側に形
成された第３層目のＡｕ層４ｂおよび第４層目のＡｕＳ
ｎ半田層５ｂのＡｕの総量に対するＳｎの含有量が、前
記第２面側に形成された第３層目のＡｕ層４ａおよび第
４層目のＡｕＳｎ半田層５ａのＡｕの総量に対するＳｎ
の含有量より大きい。
０ｗｔ％）とＡｕＳｎ（２３ｗｔ％）を一例として説明
したが、ＡｕＳｎ半田のＳｎの量はこれに限るものでは
ない。 即ち、本発明のサブマウントおよびそのマウン
ト方法においては、前記サブマウント１の第１面側に形
成された第３層目のＡｕ層４ｂおよび第４層目のＡｕＳ
ｎ半田層５ｂのＡｕの総量に対するＳｎの含有量が、前
記第２面側に形成された第３層目のＡｕ層４ａおよび第
４層目のＡｕＳｎ半田層５ａのＡｕの総量に対するＳｎ
の含有量より大きい。
【００３７】この場合、前記第１面側に形成された第３
層目のＡｕ層４ｂおよび第４層目のＡｕＳｎ半田層５ｂ
のＡｕの総量に対するＳｎの重量パーセントが１５％以
上４０％以下であることが望ましい。また、前記第２面
側の第３層目のＡｕ層４ａおよび第４層目のＡｕＳｎ半
田層５ａのＡｕの総量に対するＳｎの重量パーセントが
２０％以下であることが望ましい。なお、前記第３層目
のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層が入れ替えら
れてもよい。
層目のＡｕ層４ｂおよび第４層目のＡｕＳｎ半田層５ｂ
のＡｕの総量に対するＳｎの重量パーセントが１５％以
上４０％以下であることが望ましい。また、前記第２面
側の第３層目のＡｕ層４ａおよび第４層目のＡｕＳｎ半
田層５ａのＡｕの総量に対するＳｎの重量パーセントが
２０％以下であることが望ましい。なお、前記第３層目
のＡｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層が入れ替えら
れてもよい。
【００３８】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、信頼性
が向上した光半導体素子用サブマウントおよびマウント
位置調整が容易であってサブマウントと光半導体素子の
マウント作業の効率化が可能な光半導体素子用サブマウ
ントのマウント方法を提供することができる。
が向上した光半導体素子用サブマウントおよびマウント
位置調整が容易であってサブマウントと光半導体素子の
マウント作業の効率化が可能な光半導体素子用サブマウ
ントのマウント方法を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子
用サブマウントを示す断面図。
用サブマウントを示す断面図。
【図２】図１の光半導体素子用サブマウントのマウント
状態の一例を示す断面図。
状態の一例を示す断面図。
【図３】ＡｕＳｎの相図。
【図４】従来の光半導体素子用サブマウントの構造の一
例を示す断面図。
例を示す断面図。
１…サブマウント基体、 ２ａ、２ｂ…Ｔｉ層、 ３ａ、３ｂ…Ｐｔ層、 ４ａ、４ｂ…Ａｕ層、 ５ａ…ＡｕＳｎ（２０Ｗｔ％）層、 ５ａ…ＡｕＳｎ（２３Ｗｔ％）層、 ６…半導体レーザチップ、 ７…金属製放熱板。
Claims (6)
- 【請求項１】 高熱伝導性の電気絶縁材料で構成された
光半導体素子マウント用のサブマウント基体と、前記サ
ブマウント基体の光半導体素子チップが実装される側の
第１面および金属製放熱体にダイボンドされる側の第２
面の両面に対して、それぞれサブマウント基体表面から
順に形成された第１層目にＴｉまたはＣｒからなる接着
層、第２層目にＰｔからなる拡散バリア層、第３層目の
Ａｕ層および第４層目のＡｕＳｎ半田層とを具備し、前
記第１面側に形成された第３層目のＡｕ層および第４層
目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの含有量
が、前記第２面側に形成された第３層目のＡｕ層および
第４層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの
含有量より大きいことを特徴とする光半導体素子用サブ
マウント。 - 【請求項２】 請求項１記載の光半導体素子用サブマウ
ントにおいて、前記第３層目のＡｕ層および第４層目の
ＡｕＳｎ半田層が入れ替えられた構成であることを特徴
とする光半導体素子用サブマウント。 - 【請求項３】 請求項１記載の光半導体素子用サブマウ
ントにおいて、前記第１面側の第３層目のＡｕ層および
第４層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの
重量パーセントが１５％以上４０％以下であることを特
徴とする光半導体素子用サブマウント。 - 【請求項４】 請求項１記載の光半導体素子用サブマウ
ントにおいて、前記第２面側の第３層目のＡｕ層および
第４層目のＡｕＳｎ半田層のＡｕの総量に対するＳｎの
重量パーセントが２０％以下であることを特徴とする光
半導体素子用サブマウント。 - 【請求項５】 請求項１記載の光半導体素子用サブマウ
ントにおいて、前記第１面側の第４層目のＡｕＳｎ半田
層は前記光半導体素子のチップを実装する領域に形成さ
れていることを特徴とする光半導体素子用サブマウン
ト。 - 【請求項６】 請求項１記載の光半導体素子用サブマウ
ント基体を金属製放熱体にダイボンドする工程と、この
後、前記サブマウント基体の温度を一時的に上昇させて
前記サブマウント基体の第１面側の第３層目のＡｕ層お
よび第４層目のＡｕＳｎ半田層を溶融後、前記サブマウ
ント基体の温度を下降させて前記光半導体素子のチップ
を前記サブマウント基体のチップ実装領域にダイボンド
する工程とを具備することを特徴とする光半導体素子用
サブマウントのマウント方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33199995A JP3346971B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 光半導体素子用サブマウントおよびそのマウント方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33199995A JP3346971B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 光半導体素子用サブマウントおよびそのマウント方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172224A true JPH09172224A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3346971B2 JP3346971B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=18250015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33199995A Expired - Lifetime JP3346971B2 (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 光半導体素子用サブマウントおよびそのマウント方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346971B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057401A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Sony Corp | 半導体レーザおよび半導体装置 |
| JP2002335032A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Sony Corp | 光学装置およびその製造方法 |
| US6653741B2 (en) * | 2001-05-24 | 2003-11-25 | Fry's Metals, Inc. | Thermal interface material and heat sink configuration |
| EP1564803A1 (en) * | 2002-04-30 | 2005-08-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Submount and semiconductor device |
| JP2006332435A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Sharp Corp | サブマウント、半導体レーザ装置およびその製造方法、ホログラムレーザ装置、並びに光ピックアップ装置 |
| US7187083B2 (en) | 2001-05-24 | 2007-03-06 | Fry's Metals, Inc. | Thermal interface material and solder preforms |
| US7247514B2 (en) | 2003-04-11 | 2007-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
| KR100826434B1 (ko) * | 2002-06-04 | 2008-04-29 | 삼성전기주식회사 | 광소자 장착용 섭마운트 |
| JP2008117841A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体パワーモジュール及びその製造方法 |
| JP2009130300A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 発光装置の製造方法 |
| JP2010283197A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Mitsubishi Electric Corp | レーザダイオード装置およびレーザダイオード装置の製造方法 |
| GB2427071B (en) * | 2005-06-07 | 2011-03-09 | Denso Corp | Semiconductor device having SiC substrate and method for manufacturing the same |
| US9780523B2 (en) | 2012-03-22 | 2017-10-03 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device |
| CN111937257A (zh) * | 2018-04-03 | 2020-11-13 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP33199995A patent/JP3346971B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
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| CN111937257A (zh) * | 2018-04-03 | 2020-11-13 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
| CN111937257B (zh) * | 2018-04-03 | 2022-03-04 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置的制造方法 |
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|---|---|
| JP3346971B2 (ja) | 2002-11-18 |
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