JPS62252186A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPS62252186A JPS62252186A JP9468286A JP9468286A JPS62252186A JP S62252186 A JPS62252186 A JP S62252186A JP 9468286 A JP9468286 A JP 9468286A JP 9468286 A JP9468286 A JP 9468286A JP S62252186 A JPS62252186 A JP S62252186A
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Landscapes
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の目的）
（産業上の利用分野）
本発明は化合物半導体装置の製造方法、特に化合物半導
体素子をヒートシンクに固着する方法、 ゛いわゆ
るマウント法に関する。
体素子をヒートシンクに固着する方法、 ゛いわゆ
るマウント法に関する。
（従来の技術）
化合物半導体素子をヒートシンクに固着する方法として
、半導体レーザ装置を例にとり説明する。
、半導体レーザ装置を例にとり説明する。
第５図にマウント前の半導体レーザ素子（４）とＣｕ製
ヒートシンク（９）を示す。半導体レーザ素子（４）は
化合物半導体からなる半導体レーザ素子本体（３）とＡ
ｕを主成分とする金属電極（１）及び（５）から構成さ
れる。また点線で示したのは発光部（１１）である。ヒ
ートシンク（９）の上には接合材としてＩｎ層（７）を
堆積しである。第６図に示すように、半導体レーザ素子
（４）を前記ヒートシンク（９）面にＩｎ層を挟んで押
しつけた状態で、全体の温度をＩｎの融点（約１５５°
Ｃ）以上に昇温しでＩｎ層を溶かし、しかる後に降温し
て前記Ｉｎを再凝固させることによって半導体レーザ素
子（４）はヒートシンク（・９）に固着される。
ヒートシンク（９）を示す。半導体レーザ素子（４）は
化合物半導体からなる半導体レーザ素子本体（３）とＡ
ｕを主成分とする金属電極（１）及び（５）から構成さ
れる。また点線で示したのは発光部（１１）である。ヒ
ートシンク（９）の上には接合材としてＩｎ層（７）を
堆積しである。第６図に示すように、半導体レーザ素子
（４）を前記ヒートシンク（９）面にＩｎ層を挟んで押
しつけた状態で、全体の温度をＩｎの融点（約１５５°
Ｃ）以上に昇温しでＩｎ層を溶かし、しかる後に降温し
て前記Ｉｎを再凝固させることによって半導体レーザ素
子（４）はヒートシンク（・９）に固着される。
しかし、このようにして作られる半導体レーザ装置には
次に述べる問題点がある。接合材として用いたＩｎＦｆ
ｆｌ（７）と、ΔＵを主成分とする電極金属（５）とは
、反応して＾ｕｌｎ、 Ａｕ１ｎ２などの金属間化合物
を作り得る。この金属間化合物はＩｎに比べて熱抵抗が
高い。また金属間化合物を作る反応は体積変化を伴うの
で第７図に示すように、接合材と電極金属の合金部（１
３）に空隙（１５）が発生し、ますます熱抵抗が高くな
り、しかも固着力も低下する。この熱抵抗の増加と固着
力の低下は、としらも半導体レーザ装置の信頼性を低く
するしのであり好ましくない。
次に述べる問題点がある。接合材として用いたＩｎＦｆ
ｆｌ（７）と、ΔＵを主成分とする電極金属（５）とは
、反応して＾ｕｌｎ、 Ａｕ１ｎ２などの金属間化合物
を作り得る。この金属間化合物はＩｎに比べて熱抵抗が
高い。また金属間化合物を作る反応は体積変化を伴うの
で第７図に示すように、接合材と電極金属の合金部（１
３）に空隙（１５）が発生し、ますます熱抵抗が高くな
り、しかも固着力も低下する。この熱抵抗の増加と固着
力の低下は、としらも半導体レーザ装置の信頼性を低く
するしのであり好ましくない。
この問題点を解決する方法の一つとして、Ａｕと金属間
化合物を作らないＳｉを接合材として用いるマウント法
がある。以下この例につき説明する。第８図にマウント
前の半導体レーザ素子（４）とヒートシンク（９）及び
接合材（１７）を示す。接合材（１７）はＳｉ単結晶か
らなり、Ｓｉサブマウン１〜と一般に呼ばれている。半
導体レーザ素子（４）は、第１図の場合と同様に化合物
半導体からなる半導体レーザ素子本体（３）とＡｕを主
成分とする金属電極（１）及び（５）から構成される。
化合物を作らないＳｉを接合材として用いるマウント法
がある。以下この例につき説明する。第８図にマウント
前の半導体レーザ素子（４）とヒートシンク（９）及び
接合材（１７）を示す。接合材（１７）はＳｉ単結晶か
らなり、Ｓｉサブマウン１〜と一般に呼ばれている。半
導体レーザ素子（４）は、第１図の場合と同様に化合物
半導体からなる半導体レーザ素子本体（３）とＡｕを主
成分とする金属電極（１）及び（５）から構成される。
またヒートシンク（９）はＣｕからなり、その上面にメ
ッキされたＡｕｇ（１９）を有する。Ｓｉサブマウント
（１７）の上面と電極金属（５）との間、Ｓｉサブマウ
ン１〜（１７）下面とＡｕ層（１９）との間のそれぞれ
にＡＬＪ−８ｉ共品反応を行わせることによって、半導
体レーザ素子（４）をヒートシンク（９）に固着して第
９図に示す構造を得る。図中、（２１）はＡＬＪ−Ｓｉ
共晶層を示す。
ッキされたＡｕｇ（１９）を有する。Ｓｉサブマウント
（１７）の上面と電極金属（５）との間、Ｓｉサブマウ
ン１〜（１７）下面とＡｕ層（１９）との間のそれぞれ
にＡＬＪ−８ｉ共品反応を行わせることによって、半導
体レーザ素子（４）をヒートシンク（９）に固着して第
９図に示す構造を得る。図中、（２１）はＡＬＪ−Ｓｉ
共晶層を示す。
（発明が解決しようとする問題点）
上述のＳｉサブマウントを用いたマウント方法は次の問
題点がある。
題点がある。
ＳｉはＣｕに比べて熱抵抗が大きいので、Ｓｉサブマ１
クントの使用によって、半導体レーザ素子からヒートシ
ンクに至るまでの熱抵抗が大きくなり、半導体レーザ装
置の信頼性が低くなる。また、固着が２ケ所となるため
工程数が多く、かつ半導体レーザ素子のマウント位置精
度出しが難しくなる。
クントの使用によって、半導体レーザ素子からヒートシ
ンクに至るまでの熱抵抗が大きくなり、半導体レーザ装
置の信頼性が低くなる。また、固着が２ケ所となるため
工程数が多く、かつ半導体レーザ素子のマウント位置精
度出しが難しくなる。
本発明の目的は、Ｓｌと金属との共晶からなる層を含む
接合材を介して化合物半導体素子をヒートシンクに固着
した化合物半導体装置において、上述の問題点を解決し
、半導体レーザ素子からヒートシンクに至るまでの熱抵
抗が低く、且つ半導体レーザ素子のマウント位置精度出
しが容易である化合物半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
接合材を介して化合物半導体素子をヒートシンクに固着
した化合物半導体装置において、上述の問題点を解決し
、半導体レーザ素子からヒートシンクに至るまでの熱抵
抗が低く、且つ半導体レーザ素子のマウント位置精度出
しが容易である化合物半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
〔発明の１１へ成〕
（問題点を解決するための手段）
本発明では、半導体素子の固着面もしくはヒートシンク
の固着面に予じめＳｉ層を堆積させ、このＳｉ層をＡｕ
−Ｓｉ共品の母材に用いる。
の固着面に予じめＳｉ層を堆積させ、このＳｉ層をＡｕ
−Ｓｉ共品の母材に用いる。
（作 用）
化合物半導体素子とヒートシンクとを固着する以前に、
その一方の表面にＳｉ層が付着しているので固着は実質
的に１ケ所で済み、マウント位置精度出しは容易となる
。またＳｉ層は薄く、熱抵抗の増加は無視し得る。
その一方の表面にＳｉ層が付着しているので固着は実質
的に１ケ所で済み、マウント位置精度出しは容易となる
。またＳｉ層は薄く、熱抵抗の増加は無視し得る。
（実施例）
以下、本発明を一実施例を示す第１図乃至第３図を参照
して詳細に説明する。第２図は本発明の実施例に用いた
半導体レーザの断面構造である。
して詳細に説明する。第２図は本発明の実施例に用いた
半導体レーザの断面構造である。
（２３）はＡｕ−Ｚｎ合金電極（厚さ１ μｍ ） 、
（２５）はｐ−ＧａＡＳ基板（１００ｔｔｍ ） 、
（２７）はｎ−ＧａＡＳ（０，８μｍ）、電流阻止層
（２９）はＩ）−Ａ ＩＧａＡＳクラッド層（０，３μ
ｍ ） 、（３１）はｐ−Ａ Ｉ ＧａＡｓ活性層（０
，１μｍ ＞ 、（３３）はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層（１，２μｍ ＞ 、（３５）はｎ−ＱａΔＳコンタ
クトｅ （５μｍ ） 、（３７）はΔｕ−Ｃｅ合金電
極（０，３μｍ ＞ 、（３９）は電流及び光とじ込め
用の溝である。
（２５）はｐ−ＧａＡＳ基板（１００ｔｔｍ ） 、
（２７）はｎ−ＧａＡＳ（０，８μｍ）、電流阻止層
（２９）はＩ）−Ａ ＩＧａＡＳクラッド層（０，３μ
ｍ ） 、（３１）はｐ−Ａ Ｉ ＧａＡｓ活性層（０
，１μｍ ＞ 、（３３）はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層（１，２μｍ ＞ 、（３５）はｎ−ＱａΔＳコンタ
クトｅ （５μｍ ） 、（３７）はΔｕ−Ｃｅ合金電
極（０，３μｍ ＞ 、（３９）は電流及び光とじ込め
用の溝である。
第３図は第２図に示した半導体レーザ索子のＡｕ−Ｇｅ
電極（３７）の−面上にＳｉ（旧）を厚さ１．０μｍ、
さらにその上にＳｉ表面酸化防止のためのＡ ＬＪ （
４３）を厚さ０．１μｍ形成した後の断面図である。５
ｉ及びＡＬＪは高周波（１３，５６ＭＨＺ ）スパッタ
法にて連続形成した。またＳ ｉ （４１）及びＡ ｕ
（４３）は半導体レーザチップ化前のウェハ状態にて
形成した。またＡ ｕ （４３）を形成しないとＳｉ表
面の極＜Ｒｕい酸化膜のため、マウント後チップはがれ
が多発し、歩留りが低下することが実験にＪζり確かめ
られている。
電極（３７）の−面上にＳｉ（旧）を厚さ１．０μｍ、
さらにその上にＳｉ表面酸化防止のためのＡ ＬＪ （
４３）を厚さ０．１μｍ形成した後の断面図である。５
ｉ及びＡＬＪは高周波（１３，５６ＭＨＺ ）スパッタ
法にて連続形成した。またＳ ｉ （４１）及びＡ ｕ
（４３）は半導体レーザチップ化前のウェハ状態にて
形成した。またＡ ｕ （４３）を形成しないとＳｉ表
面の極＜Ｒｕい酸化膜のため、マウント後チップはがれ
が多発し、歩留りが低下することが実験にＪζり確かめ
られている。
第１図はＡ ｕ （４５）を３μｍメッキしたＣｕ製ヒ
ートシンク（４７）上に、第３図に示した半導体レーザ
チップを接触させた状態を示す断面図である。
ートシンク（４７）上に、第３図に示した半導体レーザ
チップを接触させた状態を示す断面図である。
この状態から高純度Ｎ２雰囲気においてＡＬＪ−Ｓｉ共
品点く３７０℃）以上に加熱する。本発明の実施例では
、加熱の最高温度を４１０℃、３７０℃以上の加熱時間
は１分とした。また冷却はＮ、ガスを吹きつける強電す
方式を用いた。
品点く３７０℃）以上に加熱する。本発明の実施例では
、加熱の最高温度を４１０℃、３７０℃以上の加熱時間
は１分とした。また冷却はＮ、ガスを吹きつける強電す
方式を用いた。
この様にして作製した半導体レーザ装置のマウント歩留
りは９８％以上でおった。また、試作した２００個の半
導体レーザ装置から２０個を１友き取り熱抵抗を測定し
たところ、全て３５℃／Ｗ以下と十分低い値が得られた
。さらに半導体レーザ装置の光出力３ｍＷでの電圧は、
Ｉｎ接合材の場合の１．８０±０．０４ Ｖに対して、
本発明の実施例では１．８９ ＋ ０．０３ Ｖテ杓ｏ
、ｔｖはど高イカ、通常の半導体レーザ動作には全く支
障がない。また７０℃光出力３ｍＷの高温加速試験にお
いて、動作電流は最初の２４時間以内に安定しミその初
ｔｔ１１動作電流値は約４０ｍＡであり、その後１００
０時間経過した ・時点における電流上昇値は、９０％
以上の半導体レーザ装置が２ｍＡ以内であった。これは
、本発明による半導体レーザ装置の信頼性が高いことを
示している。
りは９８％以上でおった。また、試作した２００個の半
導体レーザ装置から２０個を１友き取り熱抵抗を測定し
たところ、全て３５℃／Ｗ以下と十分低い値が得られた
。さらに半導体レーザ装置の光出力３ｍＷでの電圧は、
Ｉｎ接合材の場合の１．８０±０．０４ Ｖに対して、
本発明の実施例では１．８９ ＋ ０．０３ Ｖテ杓ｏ
、ｔｖはど高イカ、通常の半導体レーザ動作には全く支
障がない。また７０℃光出力３ｍＷの高温加速試験にお
いて、動作電流は最初の２４時間以内に安定しミその初
ｔｔ１１動作電流値は約４０ｍＡであり、その後１００
０時間経過した ・時点における電流上昇値は、９０％
以上の半導体レーザ装置が２ｍＡ以内であった。これは
、本発明による半導体レーザ装置の信頼性が高いことを
示している。
Ｓｉ層としては、ｐもしくはｎの導電性を持たせること
ができる。第４図はこの実施例でおり、（４９）は通常
のＣＶＤ法で形成したＢをドープしたＳｉで厚さ１．０
μｍ 、（５１）はＳｉ表面酸化防止用のＡｕで厚さ０
．１μｍである。本実施例では、ＳｉにドープしたＢの
効果でコンタクト層（３５）上に直接接合材（４９）を
形成してもオーム性コンタクトが可能となり、ざらにマ
ウント材の抵抗値が低減できる。従ってマウント条件範
囲が広がり再現性が高まるとともに工程の簡略化及び工
数削減効果が一層高まる。
ができる。第４図はこの実施例でおり、（４９）は通常
のＣＶＤ法で形成したＢをドープしたＳｉで厚さ１．０
μｍ 、（５１）はＳｉ表面酸化防止用のＡｕで厚さ０
．１μｍである。本実施例では、ＳｉにドープしたＢの
効果でコンタクト層（３５）上に直接接合材（４９）を
形成してもオーム性コンタクトが可能となり、ざらにマ
ウント材の抵抗値が低減できる。従ってマウント条件範
囲が広がり再現性が高まるとともに工程の簡略化及び工
数削減効果が一層高まる。
本発明の実施例ではＧａＡＩＡＳ半導体レーザを用いた
がその他ＧａＡＩＡＳ発光ダイオード、ＩｎＰ系半導体
レーザなと他の半導体発光装器でも可能である。また、
Ｓｉ層は蒸着法で形成してもよく、またＳｉと共晶を形
成する金属としてはＡｕ以外にＡＩ、ＴＩが使用できる
。
がその他ＧａＡＩＡＳ発光ダイオード、ＩｎＰ系半導体
レーザなと他の半導体発光装器でも可能である。また、
Ｓｉ層は蒸着法で形成してもよく、またＳｉと共晶を形
成する金属としてはＡｕ以外にＡＩ、ＴＩが使用できる
。
上述の実施例では、化合物半導体素子側にＳｉ層を形成
したが、ヒートシンク側にＳｉ層を形成してもよい。
したが、ヒートシンク側にＳｉ層を形成してもよい。
本発明ににす、半導体発光素子の組立工程が簡略化され
、またマウント位置精度が向上して工程歩留りが向上す
るとともに、半導体素子からヒートシンクまでの熱抵抗
が低く信頼性が大幅に向上した。
、またマウント位置精度が向上して工程歩留りが向上す
るとともに、半導体素子からヒートシンクまでの熱抵抗
が低く信頼性が大幅に向上した。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示す断面図、第
４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図乃至第
９図は従来例を示す断面図である。 （２３）・Ａ ｕ −Ｚ ｎ電極、（２１）Ａ ｕ −
Ｓ ｉ共晶、（２５）・Ｄ−ＧａＡＳＷ板、 （２７）−ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流阻止層、（２９）
・ Ｄ−Ａ Ｉ ＧａＡＳクラッド層、（３１）−ｐ−
Ａ Ｉ ＧａＡｓ活性層、（３３）−ｎ−Ａ Ｉ Ｇａ
Ａｓグラッド層、（３５）・ｎ−ＧａＡｓコンタクト層
、（３７）−Ａ ｕ −Ｇ ｅ電極、（３９）・・・溝
、（４１）−５ｉ接合材、（４３）（４５）（５１）−
Ａ ｕ、（４７）・・・ヒートシンク、（４９）・・・
ＢドープＳｉ接合材。 第２図 第４図
４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図乃至第
９図は従来例を示す断面図である。 （２３）・Ａ ｕ −Ｚ ｎ電極、（２１）Ａ ｕ −
Ｓ ｉ共晶、（２５）・Ｄ−ＧａＡＳＷ板、 （２７）−ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流阻止層、（２９）
・ Ｄ−Ａ Ｉ ＧａＡＳクラッド層、（３１）−ｐ−
Ａ Ｉ ＧａＡｓ活性層、（３３）−ｎ−Ａ Ｉ Ｇａ
Ａｓグラッド層、（３５）・ｎ−ＧａＡｓコンタクト層
、（３７）−Ａ ｕ −Ｇ ｅ電極、（３９）・・・溝
、（４１）−５ｉ接合材、（４３）（４５）（５１）−
Ａ ｕ、（４７）・・・ヒートシンク、（４９）・・・
ＢドープＳｉ接合材。 第２図 第４図
Claims (5)
- （１）化合物半導体素子をＳｉと金属の共晶からなる層
を少なくとも含む接合材を介してヒートシンクに固着し
た化合物半導体装置の製造方法において、前記化合物半
導体素子の固着面もしくはヒートシンクの固着面に予じ
めＳｉ層を堆積させ、このＳｉ層を前記共晶層の母材と
して用いることを特徴とする化合物半導体装置の製造方
法。 - （２）前記Ｓｉ層がｐもしくはｎ型の導電性を持つこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体
装置の製造方法。 - （３）前記Ｓｉ層をＣＶＤ法、スパッタ法もしくは蒸着
法によって形成することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の化合物半導体装置の製造方法。 - （４）前記Ｓｉ層の表面に金属層を形成することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体装置の
製造方法。 - （５）前記化合物半導体素子にＳｉ層及び金属層を、ま
た前記ヒートシンクに金属層を形成するすることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の化合物半導体装置の
製造方法。（６）前記化合物半導体素子が発光素子であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の化合物
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9468286A JPS62252186A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9468286A JPS62252186A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252186A true JPS62252186A (ja) | 1987-11-02 |
Family
ID=14116980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9468286A Pending JPS62252186A (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62252186A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479325B2 (en) * | 1999-12-07 | 2002-11-12 | Sony Corporation | Method of stacking semiconductor laser devices in a sub-mount and heatsink |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP9468286A patent/JPS62252186A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479325B2 (en) * | 1999-12-07 | 2002-11-12 | Sony Corporation | Method of stacking semiconductor laser devices in a sub-mount and heatsink |
| US6720581B2 (en) * | 1999-12-07 | 2004-04-13 | Sony Corporation | Mounting plate for a laser chip in a semiconductor laser device |
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