JPS5990936A - 超小形電子チツプのボンデイング方法 - Google Patents

超小形電子チツプのボンデイング方法

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JPS5990936A
JPS5990936A JP58187744A JP18774483A JPS5990936A JP S5990936 A JPS5990936 A JP S5990936A JP 58187744 A JP58187744 A JP 58187744A JP 18774483 A JP18774483 A JP 18774483A JP S5990936 A JPS5990936 A JP S5990936A
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JP
Japan
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bonding
layer
chip
partial pressure
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP58187744A
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English (en)
Inventor
ジエラルド・エドモンド・ヘネイン
ラルフ・ト−マス・ヘツプルホワイト
バ−トラム・シユワルツ
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.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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Publication date
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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】 本発明は、超小形電子回路チップを電気的に導通する接
着（ボンディング）表面に対して接着する方法に関する
。
半導体レーザは非常に小形のデバイスであり、典型的に
は鏡面両端の幅はほぼ２５０μｍであり、光共振器に沿
った長さはほぼ４００μｍ　である。レーザの能動領域
では正札と電子との再結合は励起された光放射を生せし
めるが、これはなお小さい。典型的なストライブ状のダ
ブ日へテロ構造（Ｄ　Ｈ）形レーザにおいては、能動領
域の大きさは幅が３〜５７１ｍ。
厚さが０．１〜０．２μｍ１長さが４００　ｔｌｍであ
る。その結果、１００　ｍＡ　の典型的ボンピング電流
がレーザに加えられたときには、能動領域における電流
密庶が５００　’ＯＡ／Ｃｉのオークである。レーザは
共通的に室≦（Ｎ、あるいは室温（；Ｊ近において連＆
Ｕ波を放出するので、かなりの発熱が生ずる。勿論、過
剰な加熱１ｄ、レーザを損傷する。
ル１かる損陥を防ぐために、レーザチップから熱を除去
することはチップを適当なヒートシンクに接着すること
により容易になり、ヒートシンクは共通的に熱伝導率の
高い材料（例えば、銅またはダイヤモンド）で作られて
いる。しかしながら、接着操作はレーザチップに過剰な
ひずみを誘起しないように注意深く行わなければならな
い。レーザチップに過剰なひずみが見出されている場合
には、レーザの信頼性を劣化させると共に寿命を短縮さ
せる。ずなわぢ、共通のレーザ基板月利はＧａＡｓ、な
らびにＩｎＰ　　であり、これらはもろくて、不適ＩＪ
Ｊな応力（例えば、ｌ　０９ｄｙｎ　／　ｃｎｌをかけ
るとクラックを生ずることがある。さらに、応力は能動
領域に欠陥を生ぜしめ、能動領１戎に喰い込む欠陥を招
く。
斯くして、他の半導体分野で広く使用されているような
熱圧着、ならびに超音波チップ接着なとは、半導体レー
ザにおいて腐食性フラックスの存在のもとてハンダ付け
をするととができるため、完全に拒否されてきた。この
方法においては、厚い全接着パッドをレーザチップの一
方の側のオーム性接触上に蒸着しておき、厚い金の層を
Ｃｕ　　のスタッド（ヒートシンク）上に形成する。軟
かく、シート化可能な、低融点金属（共通的にはインジ
ウム）をスタッド上の金の層の上に真空蒸着し、金の接
着用パッドに接触させて置く。小乗］６４（例えば５　
ｇｍ）をチップ」二にかけ、インジウムを溶融させてチ
ップをスタッドに接着させるために、フォーミングガス
雰囲気中でほぼ２８０　℃の温度にまでスタッド温度を
上昇させる。しかしながら、接着が完成する前にインジ
ウム層は酸化する傾向を有し、接着領域の酸化物は高電
気抵抗と低熱伝導度とを有するため、発熱量が増加する
。まだ、酸化物の融点はハンダの融点よりも高いので、
固相の表面酸化物の存在はハンダが接着面にぬれるのを
阻止している。これらの接着を実現する場合にその容易
性と出現性とを確保するため、ならびに導電度を高く保
つためには、液状フラックス（例えば、Ｚ７１Ｑ！２−
　Ｎ　Ｈ，＋ｃｅ−Ｈ２Ｏ）を使用して酸化インジウム
を溶解し、液相インジウムが流れて行ってレーザチップ
上の金にぬれることができるようにしている。
しかしながら、このフラックスによるハンダ伺は法には
、幾つかの欠点がある。第１に、塩素含治残留物は、接
着の内部に捕獲されるようになると云う危険性が存在す
る。例えば、Ｚｎα２は小量の水の存在のもとでＺｎＯ
，Ｚｎ（ＯＨ）α、ＩＩαとに変換され、斯くして、Ｚ
ｎα２は湿気のある雰囲気中で動作するデバイスにおい
て腐食性の薬剤となる可能性がある。第２に、２６０〜
２８０℃の要求される接着温度においてフラックスは沸
騰し、液相インジウム滴のキャリアとなる。もし、これ
らがチップの側面に当る場合には、液相インジウム滴は
短絡路を形成するか、あるいはレーザ鏡面に放出する尤
ビームに防害を与えることがある。
第３に、インジウムの内部に捕獲されたフラックスの沸
騰の泡により、接着期間に２０〜１００μｍの大きさの
空げきを生ぜしめている。これらの沸騰は実質的に有限
の熱抵抗の障壁を表わすものであるので、接着領域にお
ける熱の除去にきわめて大きな影響を与える。
空げきが能動領域の直下に存在している場合には、接合
温度をかなりあげることがある。
理論的計算では３０　ｔｚｍ　の空げきは接合温度を７
．８℃だけ上昇させ、１００μｍの空げきは４７．５℃
だけ上昇させる。第４に、接着はしばしば不完全にぬれ
ている。すなわち、実際の接着面積は金の接着パツトよ
りも小さい。
この欠点はフラックスを不適切に与えることによるもの
であり、フラックスは手で与えるものであるので操作者
への依存性が非常に強い。第５に、接着にはＡｌｌ　−
Ｉｎ金属間化合物（例えば、Ａｕ４　Ｉｎ　、　ＡｕＪ
ｎ　ＸＡｕＩｎ　、ＡｕＩｎ２など）を多量に含むこと
が多く、これらの化合物は硬い接着を生ずることがある
。接着後に純粋なインジウム層が欠除しているか、ある
いは硬い金属間化合物が存在していると、レーザの能動
領域に伝達されるべき真性応力（金属間化合物の存在に
より誘起）のほかに、熱応力（ヒートシンクとレーザと
の間の熱膨張係数の相違による）が生じることがある。
低応力で、空げきのまったく存在しない接着を形成する
ことは、他の超小形電子回路チップでも興味のあること
であり、例えば金属ヘッダに接着されたＬＥＤにおいて
も例外ではない。
本発明の目的は、超小形電子回路チップ上の金属層をメ
タライズした支持部品に接着する次の要件を備えた方法
を提供するものである。
（、）　　金属層の少なくともひとつと支持部品との上
に軟かく、延展性がある接着材料で酸化する傾向を有す
る接着層を形成する。
（ｂ）　　接着層と、チップと、支持部品とのアセンブ
リ体を真空化可能な室のなかに置く。
（ｃ）前記室内の圧力を常気圧以下に減圧する。
（ａ）　　還元性ガスを前記室内に導入する。
（ｅ）　　（ａ）の工程と次の（ｆ）の工程との間の成
る時に、接着層を他の金属層と前記支持部品とに接触せ
しめる。
（ｆ）　　前記接着層を、融点以上の温度であって前記
ガスが酸化物を還元するのに有効であるような温度にま
で加熱する。
上記により、半導体レーザチップとそのヒートシンクと
の間に再現性を有して低ひずみであり、空げきのまった
く存在しない、完全なぬれをもたらす接着がフラックス
をまったく使用しない技術により実現できることを見出
した。実施例の方法Ｕ真空室内で行ったが、これにより
軟かで、延展１す能な金属をＣＯｌあるいは事実上純粋
な１１□のような還元性ガスの存在のもとで使用して、
メタライズ化されているヒートシンクをチップ上の金属
層にハンダ旬けすることができるわけである。軟かで、
延展可能な金属がインジウムであり、Ｃｏをイ吏ｊ１］
シたときにヒートシンクをほぼ１８０〜２４０℃の範囲
の温度に加熱し、Ｆ２を使Ｊ１］シたときに２２０〜２
３０℃の範囲の温度に加熱することが好ましい、ＬＥＤ
と他の超小形電子チップとは、例えばヘッダ、あるいは
同様な接着表面に接着できる。
ｌ）熱力学 本発明を実現するのに採用した順次法を説明する前に、
捷ずインジウムが金属である場合の三二酸化インジウム
、ならびに錫（通常Ｓｎ　−Ａｕ合金）が金属である場
合の二酸化錫のような、軟かく延展可能で接着に有効な
金属上に形成された酸化物を還元する場合の熱力学を考
案しよう。三二酸化インジウム（室温で安定な状態）の
熱力学にもとづき、水素と一酸化炭素とを還元性ガスと
して選択した。
接着温度における水素との反応は次のとおりである。
Ｉ　ｎ２０＊　−Ｌ−：３ル（９）＝２Ｉｎ（ｊ）−１
−３Ｈ２０（！ｉ’）　　　　−（］）還元反応の遊離
エネルギΔＦノは次式で力えられる。
ΔＦＴ＝ΔＦＴ　十ＲＴ　ＬｎＫ　　　−（２）ここで
、 Ｋ−（ＰＩＩ２０／ｐＨ２）３　　　　　　　・・・（
３）平衡定数には、水蒸気と水素との分圧比の立方を示
す値であり、ΔＦｌは２５℃における解離エネルギであ
り、Ｒは理想的カス定数である。温度Ｔにおいて処、す
１！する還元反応のために、必要な条件は ΔＦＴ　（０ である。すなわち ＰＩＩ２０／ＰＩ１２〈ｅＸｐ（−ΔＦ７’、／３ＲＴ
）　　　＋・（４）である。
解析のために、２００℃の公称接着温度は、２つの反応
の傾向間のトレードオフ設定値として選択されたもので
ある。還元反応速度は温度の増加と共に速くなるが、接
着したデバイスにはより大きなひずみが生ずるようにな
る。フラックス接着したデバイスにおいて大きいひずみ
が生ずるだめの閾値は、光弾性効果によって実証されて
いるように２００℃である。２００℃におけるΔＦ７゛
の文献値は平均２６．５（１３％）　ＫＣ”／ｍａｔｅ
である。第４式から泪９されたＯノ１２０／ｐ７／２の
ｆ直は、９　Ｘ　］　０−’（：Ｌ　２５％）である。
従って、この分圧比の値はｐｎ２ｏ／ｐｔｒ、（９ｘ　
１０”５が適切である。
−酸化炭素の反応は水素の反応と同様であり、次式で与
えられる。
Ｉ　ｎ２０３（Ｓ）＋３　Ｃ０Ｑｉ’）　＃２　Ｉ　ｎ
　（４−）−：３　ＣＯ＃）　　・・−（５）１　］　
Ｋｃ　ａｌ／ｍａｔｅの解離エネルギは、２００℃にお
い”’ＣＩｎ２Ｏ３と、ｃｏと、Ｃｏ２との形成の解離
エネルギから計算した。ｐｃｏ２／ＰＣＯの計算値は２
Ｘ１０−２である。前出のように、従ってこの分圧比の
値はｐｃｏ２／ｐｃｏ≦２　Ｘ　］、　０−２が適切で
ある。
接着室の内部で十分な真空が得られていて、十分な純粋
ガスが使用されていれば、Ｉｎ２Ｏ３の還元が可能であ
ることをこの分圧比は示している。特定的には、Ｉ　Ｏ
−’　ｔｏｒｒの基本真空のもとでＰＣＯｖ’ＰＣＯ＝
　２　Ｘ　Ｉ　Ｆ２はほぼＱ、　５μｍの最小ｐｃｏに
変換され、Ｐノ１２ｏ／ＰＨ２はほぼ１００μｍ　の最
小ｐＨ２に変換される。しかしながら、熱力学ではＩＩ
２　よりもＣＯでの還元が好ましい。同様の考案１ｔＪ
　５ｎＱ２の還元にも適用され、この場合には２３２℃
（Ｓｎ　　の融点）でＰ’０２／ＰＣＯ＝　１．０８で
あって、ｐｎ２ｏ／ｐｎ２＝　ｉ　ｘ　１０−２である
。
２）実験過程 本発明の一実施例、ならびに第１図によれば、Ａ１Ｇａ
ΔＳ二重異種半導体レーザチップ１゜をＡｕメッキした
Ｃｕのヒートシンク（またはスタッド）１２に接着した
。全接着パッド１４をレーザチップのＰ側電気接触子（
Ｔｉ　−ｐｔ　）　　上に電気メッキし　Ｉｎハンダ層
１６をスタッド１２の頂部上へ真空蒸着した。しかしな
がら、スタット１２上の代りに接着パッド１４上に１ｎ
　層１６を形成することは可能ではあるが、好ましくは
ない。この過程にｄチップ分離に先がけてｉｎ　層の形
成が必要であり、注意してレーザ鏡面からＩｎ　　を分
離しておく必要がある。
機械ポンプ１９と拡散ポンプ２０とにより真空化可能な
、ペルジャー（図示してない）から成立つ真空室１８の
なかで接着を行った。
スタッドは、スプリング負荷された２つのグラファイト
電極（図示してない）間に保持した。これらの電極に加
えた電流は、スタット１２とＩｎ　層１６とを抵抗性加
熱するのに使用１した。スタットの表面温度は、スタッ
ド表面と物理的に接触したｐｔ　−ＰｔＲｂ製熱電対２
２で測定した。系統的誤差を除去するため、熱電対はＣ
ＯとＩ−（２との中に正しく置き、Ａｕメッキしたスタ
ッド上のＩｎ　　の融点と、裸のＣｕ　　スタッド上の
３ｎ　ａらびにｐｂの融点とを使用して校正した。
レーザチップ１０の金パツド１４をスタッド１２上のイ
ンジウム層１６」二に置いた後に、真空室の圧力は機械
ポンプ、１９を使用してほぼ１０−２ｔｏｒｒ　　にま
で減じて、入口端子２１を介して還元性ガスで３回充満
させた。そこで、室内圧力は拡散ポンプ２０を使用して
ほぼｌ　Ｏ−５，ｔｏｒｒ　　にまで減じ、丙び還元性
ガスで充満させた。拡散ポンプ２０を使用してほぼ１．
　ＯＸ　１０−’　　ｔｏｒｒ　　までに最終ポンプ操
作した後に、還元性ガスは１５０〜２００７ｍｌ（ｇの
圧力まで端子２０を介して真空室内へ入れた。電力をグ
ラファイト電極に加えることによって、接着を行った。
時間一温度のサイクル（第２図参照）は次の５つの部分
から成立つものである。すなわち、室温からインジウム
の融点（１５７℃）ＴＳ　　に至る期間Ｄ’Ｊの第１の
傾斜と、融点温度における期間（Ｌ″；）の第１の台形
部分と、接着温度Ｔｌｌ　　に至る期間（、ｔＲ２）・
ノの第２の傾斜と、接着温度ＴＩＪ　　における期間（
ｔ　ｎ　）の第２の台形部分と、急速な室〃１への冷却
期間とから成るものである。１サイクルがわずかに：う
つの部分から成立つ場合もある。すなわち、ｔＳ−０で
あり、温度は室温から直接、接着温度にまで上げた場合
である。最初の研究で使用したデバイスはすべてＡ／！
ＧａＡｓ二重異種半導体レーザであるが、このフラック
スをまったく使用しない接着技術は、ＩｎＧａＡｓＰ／
Ｉ　ｎＰレレーでも等しく良好に使用されている。
マニプレータを真空室内に置くことができる場合には、
接触体がチップと溶融したバンクとの間に影響している
時には、時間 （Ｌｎ、−トＬｓ−４−ｔ　７１２　）までチップとＩ
ｎ　層とを相互に分離しておくことがＩＪ’能である。
最初の実験では５μｍ厚のＩｎ　層と、１２１℃ｍ　厚
の金バットと、ｔＳ＝０、ｔＲ，モｔＲ−ｐ２０〜２５
秒、ｔ　ｌｌ−５〜２５秒の３部分から成る時間一温度
サイクルとを活用した。接着温度ｔｎ　は１５８℃〜２
７６℃の温度範囲であった。接着期間にレーザチップ内
に生じたひずみは、赤外線（ＩＲ）顕微鏡で光弾性効果
を使用して画像化した。５秒間の短かい接着時間で温度
範囲１８０〜２７５℃の範囲でＣＯ雰囲気の中で液状フ
ラックスを使用せずに、チップを接着することが可能で
あることは、実験結果から判明した。１８０℃より低い
温度では、接着に再現性は得られなかったが、低ひずみ
（はぼ１０８ｄｙｎ／ｃｔｒｌより低い値）の接着を１
８０〜２４０℃の温度範囲で行うことができた。比較の
だめ、１０°ｄｙｎ／ｃｎｌのオーダの応力は、レーザ
チップのエピタキシアル層に誘電した線状のクラックを
示しである。
他の実験では、接着ｆｆ１Ａ度と時間との影響、ならび
にぬれや空げきのｉＩ：：　、接着の性質（軟かいか、
あるいは硬い）、誘起した応力（ＩＲ顕微鏡と光弾力効
果との組合せよりも自動ブラッグ角制御（ＡＢＡＣ）モ
ードで単結晶Ｘ線回折測定法を使用して測定した）など
のパラメータに対してチップ上に荷した重みの存在の有
無の：影響などを研究した。接着温度ＴＢは１６７〜２
３０℃の間て変え、接着時間は２５〜１５０秒の間で変
えて、異なった温度プロファイルを実験した。すなわち
、傾斜（ｔＳ−０；ｔＲ１＝２５〜６０秒）；接着温度
での傾斜とぬれ（ｔ７ｉ、＝２０〜３５秒、ｔ５＝３Ｑ
秒、ｊ／ｊ２＝　２５秒）：温度ＴＳでの傾斜とぬれな
らびにゆっくりとした冷却である。
デバイスは２０００八厚の全接着パッド１４を其備し、
スタッド１２は１μｍ厚の電気メッキした金の層で覆い
、続いてインジウムを蒸着した９μｍ厚の層１６で覆っ
た。接着は前記と同様にして、数回、還元性ガス充満サ
イクルを繰返してからほぼ２　Ｘ　１０−’　ｔｏｒｒ
に最終的に真空ポンプで引き、ｌ　ｔｏｒｒ（１０００
／ｊｎｄ１ｇ）のＣＯの流れのもとての温度にスタッド
をもたらすことにより達成した。
ＰＣＯ２／ＰＣＯ〈２×１０−５　　の分圧比は、２０
０℃近くの温度で酸化インジウムＩｎ２０ｉの還元を確
実に行った。
接着期間にレーザ上へ５　ｇｒ　　の重みを装荷すると
損傷することが見出された。多くの実施では、溶融イン
ジウムが、部分的あるいは全面的に金属間結合物として
チップの下から抽出された。斯かる接着により、デバイ
スに対して一様ではない応力を生じた。対照的に、ＡＢ
ＡＣ走査は同一の温度と時間との条件のもとで接着した
チップに対して行ったが、重しなしでは、デバイスに沿
って低く、きわめて一様な応力レベル（応力＜　０．２
　Ｘ　１０８ｄｙｎ／ｃｎｉ　）を示した。
実際に、接着温度一時間のプロファイルの影響は、研究
の範囲では何ら見出されなかった。しかし、２３０℃か
ら１００℃への６０秒の除冷のみが例外であり、この場
合にはデバイスには一様ではなく、高い応力が誘起され
た。対照的に、２５秒の短かい単一接着傾斜（ｔ７ｉ１
　＋ｔＲ２）により満足な接着が得られた。
温度の顕著な影響はぬれ特性に観察された。
２（）４℃以下で接着したチップは、接着の取外しに際
して、金パットに不完全なぬれが生じていることが示さ
れた。２０８℃以上で接着し／こチップは、インジウム
により金パツドに対して完全なぬれを示していた。
２０８〜２２：３℃の間の接着温度では、０．６　Ｘ　
Ｊ　Ｑ　’　ｄｙｎ／ｃ＠よりも低い値の応力をチップ
に加え、良好な再現性が得られた。斯かる温度は接着前
にチップに存在するものに比べて応力レベルに重大な効
果を力えるものではない。接着により、２３０℃で〜１
．２ＸＩＯ８ｄｙｎ／ｃｔＡ　　の高い応力値に到達し
うる応力を誘起した。荷重を使用せずに接着したチップ
の応力値とフラックスを使用せずに接着したチップの応
力値とを、第３図においては接着温度に対してプロット
しである。
フラックスなしの接着技術により、完全なぬれが得られ
た（例えば２０４℃より高い温度）時には常時、完全な
空げきの１つたく存在しない接着が得られた。
さらに、チップの鋸切断表面トでインジウムのクリーピ
ングは認められず、銅面上でインジウムのスパッタも認
められなかったことは、本技術よりきわめて明らかであ
る。この結果は、液状フラックスがインジウム滴のキャ
リアとして作用するフラックス接着技術と対比的である
。
要約すると、本発明によるフラックスを１つたく使用（
−ない接着技術では、再現性がよく良好な品質が得られ
、空げきのまったく存在しない、適切にぬれのある接着
が、通常のフラックス接着で使用される温度より７５℃
も低い接着温度（２８０℃に対して２０５℃）で得られ
た。この技術によって得られたデバイスに生ずる応力は
、０．６　Ｘ　、１０８ｄｙｎ／ｃ４　　より　　−低
い値と再現性よく保つことができる。
これらの実験は、Ｃｏでの最初の実験において採用され
た形のチップと過稈（すなわちＩＲ顕微鏡）とを使用し
て行った。デハイスに生し／こ接着のひずみは〜２５０
℃より高い温度で大きく、この温度以下では適切な値で
あった３、低応力接着はほぼ２２０℃〜２３０℃の範囲
内で生ずるものであった。
ＣＯにおいて得られた結果と比較して、次の３つの相違
点が注目される。第１に、接着を行うことができる最低
温度は高く（Ｒ２において２２０℃、ＣＯにおいて１８
０℃）、この相違はＣＯとＨ２とによるＩ　ｎ２０３の
還元の解離エネルギ間の相違に一致する。第２に、すべ
ての煎断試験では１５０ｇの力によって接着が影響を受
けず、インジウムからＡｕ　−Ｉ　ｎ金属間化合物への
変換けＲ２の存在のもとでより完全であったことである
。すなわち、ＡｕとＩｎ　　との間の内部拡散速度は速
かった。この結論は、固体の拡散速度がアニーリング環
境に強く依存すると云う観察と一致するものである。第
３に、ひずみの低い接着が得られる温度範囲は狭く、Ｒ
２では２２０〜２３０℃−ｒあルカ、ＣＯでは１８０〜
２４０℃であつだ。
ＣＯのように、金パツドとスタッドとの間の液相インジ
ウムにより形成されたメニスカスは、液状フラックスを
使用して接着したレーザよりもＲ２で接着したレーザの
方がはるかに小さい。
上記一致は、単に本発明の原理の応用を表わすために実
行した可能な多くの特定実施例を示したものにすぎない
ものと理解すべきであり、多くの変形が可能である。特
に、Ｓｎ合金ハンダおよびＩｎ　　合金ハンダと、Ｉｎ
Ｐ／　ＩｎＧａＡｓＰレーザチップとの結果も同様にな
るものと期待される。さらに、他の超小形電子チップも
、メタライズした支持部品（例えば、ヘッダ、あるいは
ヒートシンク）に本発明による技術によって接着できる
。最後に、抵抗加熱に加えて、Ｒ１−加熱あるいは輻射
（レーザ）加熱などのような他の技法を使用して、フラ
ックスを１つたく使用しない接着方式にすることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例により接着を行うため、真
空室内に置いた半導体レーザチップとヒートシンクとを
系統的に示した系統図、 第２図は、接着操作中における温度一時間の関係を示す
グラフ図、 第３図は、本発明の実施例において種々の温度において
接着したチップにおける応力の分布を示す応力分布図で
ある。 １０・・・レーザチップ １２・・・スタッド １４・・・金パツド １６・・・インジウム １８・・・真空室 第１頁の続き （ｌ　　明　者　バードラム・シュワルツアメリカ合衆
国０７０９０ニユージ ヤーシイ・ユニオン・ウェスト フィールド・オレンダ・サーク ル３２１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、超小形電子チップ上の金属層を、メタライズした支
    持部品にボンディングする方法であって、 （ａ）　　前記金属層の少なくともひとつと前記支持部
    品との上に、軟かく、延展性があり酸化する傾向を有す
    るポンディング材料からなるボンディング層を設ける工
    程と、（ｂ）　　前記ボンディング層と、前記チップと
    、前記支持部品とのアセンブリ体を真空可能な室内に置
    く工程と、 （ｃ）前記室内の圧力を常気圧以下に減圧する工程と、 （ｄ）　　ｉ元性ガスを前記室内に導入する工程と、 （ｅ）　　前記（、）の工程と次の（ｆ）の工程との間
    の成る局に、ボンディング層を、他の金属層と前記支持
    部品とに接触せしめる工程と、（ｆ）　　前記ボンディ
    ング層を、融点以上の温度であって前記ガスが酸化物を
    還元するのに有効であるような温度にまで加熱する工程
    と、 を有する超小形電子チップのボンディング方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記ボ
    ンディング材料が錫合金から成ることを特徴とする方法
    。 ３、　　％許請求の範囲第２項記載の方法において、前
    記ガスがＨ２から成ることを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲第３項記載の方法において、 前記（ｄ）の工程で、水蒸気分圧Ｐ／／、０と水素分圧
    ｐＨ２とが ｐＨ２’／ＰＩ’２　＜　Ｉ　Ｘ　１０−２の関係を満
    足することを特徴とする特許５　特π１：請求の範囲第
    ２項記載の方法において、前記カスがＣＯから成ること
    を特徴とする方法。 ６　特１Ｆ′［請求の範囲第５項記載の方法において、 １）ＩＹ記（ｄ）の工程で二酸化炭素分圧ｐ　Ｃ０２と
    一酸化炭素分圧ｐ　Ｃ（Ｉとが ＰＣＯ２／ｐｃｏ≦１．０８ の関係を満足することを特徴とする方法。 ７’Ｉ’Ｊ’　ｉｒ’ｌ請求の範囲第１項記載の方法に
    おいて、前記ボンディング材料がインジウムから成るこ
    とを特徴とする方法。 ８、特、Ｖ’ｌ請求の範囲第７項記載の方法において、
    前記ガスがＨ２から成ることを特徴とする方法１． ９、　　’Ｉ’Ｊ’　＋’Ｆ’「請求の範囲第８項記載
    の方法において、 前記（ｄ）の工程で、水蒸気分圧ｐＩＩ２０と水素分圧
    Ｉ）ｌ１２とが ＰＨ２０／Ｐノ／、、（９Ｘ　　１　０’−５の関係を
    満足することを特徴とする方法。 １０　特許請求の範囲第９項記載の方法において、 前記（ｃ）の工程で、室内圧力が少なくともほぼ１０−
    ？′ｔｏｒｒ　　にまで減圧され、ｐｌＩ２が少なくと
    もはＩＹ　ｉ　ｏ　ｏ　ＭＨｇであることを特徴とする
    方法。 １１、特許請求の範囲第１０項記載の方法において、 低ひずみの接着を行うため、前記（ｆ）の工程で、イン
    ジウム接着層がほぼ２２０〜２３０℃の温度にまで加熱
    されることを特徴とする方法。 １２、特許請求の範囲第１１項記載の方法において、 前記チップ−」二の金属層と前記支持部品上のメタライ
    ゼーション層とがいずれも金から成ることを特徴とする
    方法。 １３、特許請求の範囲第１項乃至第１２項のうちのいず
    れかに記載の方法において、 前記チップが半導体レーザから成り、前記支持部品が銅
    のヒートシンクから成ることを特徴とする方法。 ＋４．特許ｎｒ！求の範囲第７項記載の方法において、
    前記カスがＣＯから成ることを特徴とする方法。 １５　特許請求の範囲第１４項記載の方法において、 前記（ｄ）の工程で、二酸化炭素分圧ＰＣＯ２と一酸化
    炭素分圧とが ＰＣＯ２／ＰＣＯ〈２×１０−２ の関係を満足することを特徴とする方法。 １６　特許請求の範囲第１５項記載の方法において、 前記（ｃ）の工程で、室内圧力が少なくともほぼＩ　Ｆ
    ’　　ｔｏｒｒ　　にまで減圧され、ｐｃｔ）が少なく
    ともほぼ０５μｍＨｇであることを特徴とする方法。 １７、特許請求の範囲第１６項８Ｃ載の方法において、 低ひずみの接着を行うため、前記（ｆ）の工程で、イン
    ジウムポンディング層がほぼ１８０〜２４０℃の温度に
    まで加熱されることを特徴とする方法。 １８、％許請求の範囲第１７項記載の方法であって、 事実上完全にぬれが存在し、前記ホンディング層がほぼ
    ２０５〜２：３０℃の温度にまで加熱されることを特徴
    とする方法。 １９、特許請求の範囲第１４項　乃至第１８項のうちの
    いずれかに記載の方法において、前記チップ上の金属層
    と前記支持部品」―のメタライゼーション層とがいずれ
    も金から成ることを特徴とする方法。 ２０　特ボ１：請求の範囲第１９項記載の方法において
    、 前記チップが半導体レーザから成り、前記支持部品が銅
    のヒートシンクから成ることを特徴とする方法。 ２１　　特許請求の範囲第１項乃至第２０項のうちのい
    ずれかに記載の方法において、 前記ホンディング層が前記ヒートシンクに対して電流を
    加えることによって加熱されることを特徴とする方法。 ２２、特ｔｔ’＋請求の範囲第１項乃至第２１項のうち
    のいずれかに記載の方法であって、 前記チップがＧａＡｓ　−／１ｌＧａＡｓ　月別系とＩ
    ｎＰ　−ＩｎＧａＡｓＰ　拐ネ・１系とから選択さｈた
    イＡ別の層から成るタプルへテロ構造であることを特徴
    とする方法。
JP58187744A 1982-10-08 1983-10-08 超小形電子チツプのボンデイング方法 Pending JPS5990936A (ja)

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KR840006559A (ko) 1984-11-30
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KR920005450B1 (ko) 1992-07-04
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