JPS63233591A - 光半導体素子用サブマウント - Google Patents
光半導体素子用サブマウントInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
-
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Die Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (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】
〔産業上の利用分舒〕
この発明は、光半導体素子用のチップの実装に使用する
光半導体素子用サブマウントに関するものである。
光半導体素子用サブマウントに関するものである。
(従来の技術)
第3図は従来の光半導体素子用サブマウントの断面図、
第4図はLDチップを光半導体素子用サブマウントを介
して放熱用金属ブロックにダイポンドした際の状態を示
す図である。これらの図において、1は半導体レーザチ
ップ(通称LDチップという)、2はSiの電気伝導性
材料からなる導電性のサブマウント基体、3は前記サブ
マウント基体2の両面にメタライズされたバリヤ層で、
第1層Ti層31、第2層Ni層32.および第3層A
g層33からなっている。4は前記バリヤ層3上に形成
されたSn半田層で、このSn半田層4とLDチップ1
および放熱用金属ブロック5が接着されている。6.7
は前記LDチップ1の裏面電極および表面電極、8は前
記LDチップ1の表面電極7上に熱圧着された金ワイヤ
である。
第4図はLDチップを光半導体素子用サブマウントを介
して放熱用金属ブロックにダイポンドした際の状態を示
す図である。これらの図において、1は半導体レーザチ
ップ(通称LDチップという)、2はSiの電気伝導性
材料からなる導電性のサブマウント基体、3は前記サブ
マウント基体2の両面にメタライズされたバリヤ層で、
第1層Ti層31、第2層Ni層32.および第3層A
g層33からなっている。4は前記バリヤ層3上に形成
されたSn半田層で、このSn半田層4とLDチップ1
および放熱用金属ブロック5が接着されている。6.7
は前記LDチップ1の裏面電極および表面電極、8は前
記LDチップ1の表面電極7上に熱圧着された金ワイヤ
である。
第3図、第4図において、LDチップ1は、図示してい
ないがGaAs基板上に液相成長法によりGaAs、G
a1−×AnxAsの各層が順次積層され、ダブルへテ
ロ接合を形成している。また、内部ストライブ構造によ
り、電流注入によるキャリアの閉じ込めが効率よく行わ
れ、その結果、電子とホールの再結合により光が発生す
る。
ないがGaAs基板上に液相成長法によりGaAs、G
a1−×AnxAsの各層が順次積層され、ダブルへテ
ロ接合を形成している。また、内部ストライブ構造によ
り、電流注入によるキャリアの閉じ込めが効率よく行わ
れ、その結果、電子とホールの再結合により光が発生す
る。
発生した光は共振器端面での反射を繰り返し、導波路内
で増幅していき、内部吸収ロスと同じになったところで
レーザ発振を開始する。レーザ光は共振器端面の微小な
領域より放射されるため、結晶内部ではかなりの発熱が
起こる。発振後のレーザ特性を安定に得るためには放熱
が必須である。
で増幅していき、内部吸収ロスと同じになったところで
レーザ発振を開始する。レーザ光は共振器端面の微小な
領域より放射されるため、結晶内部ではかなりの発熱が
起こる。発振後のレーザ特性を安定に得るためには放熱
が必須である。
第4図をもとに、LDチップ1が放熱用金属ブロック5
にダイボンドされる過程を説明する。
にダイボンドされる過程を説明する。
放熱用金属ブロック5の上にサブマウント基体2がマウ
ントされる。サブマウント基体2の両面には、スパッタ
法により順次第1層Ti層31゜第2層Ni層32.第
3層Ag層33が積層されたバリヤ層3が形成されてい
る。さらに、バリヤ層3の上に、全面がSn半田層4で
覆われるような形でメッキが施される。LDチップ1は
、とようにして構成されたのサブマウントの上にマウン
トされる。その後、LDチップ1がダイボンド中に動か
ないように、ある荷重で加圧され、放熱用金属ブロック
5の下方よりヒートアップする。ある温度になると、L
Dチップ1の裏面電極6の金層および放熱用金属ブロッ
ク5の表面に施されたAu層と、サブマウント基体2の
両面に施されたSn半田層4との間で、それぞれAu−
3nの共晶半田が形成されて接合される(ダイボンド完
了)。ここで使用しているSiのサブマウントはダイボ
ンドする際の半田剤であるとともに、ダイボンド中の放
熱用金属ブロック5の熱膨張によるLDチップ1の歪を
緩和するために、非常に重要な部品である。し−かじな
がら、上記のように構成された光半導体素子用サブマウ
ントは、サブマウント基体2の最表面のSn半田層4が
メッキにより形成されているため、Si厚がばらつき、
安定なAu−3nの共晶半白が形成されず、機械的強度
(接合強度)のばらつきが大きかった。
ントされる。サブマウント基体2の両面には、スパッタ
法により順次第1層Ti層31゜第2層Ni層32.第
3層Ag層33が積層されたバリヤ層3が形成されてい
る。さらに、バリヤ層3の上に、全面がSn半田層4で
覆われるような形でメッキが施される。LDチップ1は
、とようにして構成されたのサブマウントの上にマウン
トされる。その後、LDチップ1がダイボンド中に動か
ないように、ある荷重で加圧され、放熱用金属ブロック
5の下方よりヒートアップする。ある温度になると、L
Dチップ1の裏面電極6の金層および放熱用金属ブロッ
ク5の表面に施されたAu層と、サブマウント基体2の
両面に施されたSn半田層4との間で、それぞれAu−
3nの共晶半田が形成されて接合される(ダイボンド完
了)。ここで使用しているSiのサブマウントはダイボ
ンドする際の半田剤であるとともに、ダイボンド中の放
熱用金属ブロック5の熱膨張によるLDチップ1の歪を
緩和するために、非常に重要な部品である。し−かじな
がら、上記のように構成された光半導体素子用サブマウ
ントは、サブマウント基体2の最表面のSn半田層4が
メッキにより形成されているため、Si厚がばらつき、
安定なAu−3nの共晶半白が形成されず、機械的強度
(接合強度)のばらつきが大きかった。
また、LDチップ1の発光点がサブマウント基体2との
接合面に近いような組立方式(Junctlon−do
wn組立方式)においては、半田表面状態、すなわちサ
ブマウント表面のSi厚が厚めにメッキされた場合には
、LD特性の1つであるモニタ電流特性不良、半田付着
によるショート不良等が発生する問題点があった。
接合面に近いような組立方式(Junctlon−do
wn組立方式)においては、半田表面状態、すなわちサ
ブマウント表面のSi厚が厚めにメッキされた場合には
、LD特性の1つであるモニタ電流特性不良、半田付着
によるショート不良等が発生する問題点があった。
そこで、本発明者は、第1層Ti層31.第2層Ni層
32の2層構造のバリヤ層3を設けて密着性の良い共晶
半田層が形成される光半導体素子用サブマウントを提案
した。
32の2層構造のバリヤ層3を設けて密着性の良い共晶
半田層が形成される光半導体素子用サブマウントを提案
した。
以下、これについて説明する。
第5図は先に提案した光半導体素子用サブマウントの断
面図、第6図はLDチップを光半導体素子用サブマウン
トを介して放熱用金属ブロックにダイボンドした際のダ
イボンド状態を示す図である。この例では、バリヤ層3
を第1層Ti層31、第2層Ni層32の2層構造とし
たものである。なお、その他は第3図、344図と同じ
ものである。
面図、第6図はLDチップを光半導体素子用サブマウン
トを介して放熱用金属ブロックにダイボンドした際のダ
イボンド状態を示す図である。この例では、バリヤ層3
を第1層Ti層31、第2層Ni層32の2層構造とし
たものである。なお、その他は第3図、344図と同じ
ものである。
第5図、第6図において、LDチップ1は電流を流すこ
とによりレーザ発振を起こし、共振器を形成する一対の
へき開端面の微小な領域よりレーザ光を放射する。この
ときLDチップ1内部ではかなりの発熱が起こり、安定
な特性を得るために放熱が必要となる。第6図のように
、第4図と同様にしてLDチップ1が放熱用金属ブロッ
ク5に接合された場合、サブマウント基体2の両面には
蒸着法により順次第1層Ti層31.第2層Ni層32
のバリヤ層3.が積層され、さらに全面にSn半田層4
が積層されているため、放熱用金属ブロック5の下方よ
りヒートアップし、ある温度になるとLDチップ1の裏
面電極6のAu層および放熱用金属ブロック5の表面に
施されたAu層と、サブマウント基体2の両面に蒸着さ
れたSn半田層4との間でそれぞれAu−3nの共晶半
田が形成され、接合(ダイボンド)される。
とによりレーザ発振を起こし、共振器を形成する一対の
へき開端面の微小な領域よりレーザ光を放射する。この
ときLDチップ1内部ではかなりの発熱が起こり、安定
な特性を得るために放熱が必要となる。第6図のように
、第4図と同様にしてLDチップ1が放熱用金属ブロッ
ク5に接合された場合、サブマウント基体2の両面には
蒸着法により順次第1層Ti層31.第2層Ni層32
のバリヤ層3.が積層され、さらに全面にSn半田層4
が積層されているため、放熱用金属ブロック5の下方よ
りヒートアップし、ある温度になるとLDチップ1の裏
面電極6のAu層および放熱用金属ブロック5の表面に
施されたAu層と、サブマウント基体2の両面に蒸着さ
れたSn半田層4との間でそれぞれAu−3nの共晶半
田が形成され、接合(ダイボンド)される。
このように構成されたサブマウントでは、Sn半田層4
が溶けた時にサブマウント基体2に均一に濡れてなじむ
ためのバリヤ層3として薄い(〜500人)第1層Ti
層31が半田に食われ易いため、なじみが悪く、ダイボ
ンド後のサブマウント基体2の平面の平滑性が極めて悪
くなり、5〜10μm高さの半田の凸部が生じてしまう
。そのため、LDチップ1の発光点がサブマウント基体
2との接合面に近い(5〜10μm程度)組立方式υu
nction−down組立方式)においては、出射さ
れたレーザ光の半田の凸部によるけられが発生し易く、
LD特性の1つであるモニタ電流(Im)特性不良が多
発する問題点があった。また、第1層Ti層31を充分
厚く(数千λ程度)すればかなり半田のなじみが良くな
るが、第1層Ti層31を厚く蒸着するには高価な電子
ビーム蒸着装置を必要とするばかりでよく、その上に半
田層として設けられるSnを厚く蒸着するには通常、抵
抗加熱蒸着装置が用いられるため、蒸着方式が異なり、
連続的な蒸着が困難であった。一度蒸着装置から出して
処理するとNi表面の酸化が生じてSn半田層4との密
着、なじみが悪くなり、第1層Ti層31が薄い時と同
様にモニタ電流特性不良が多発する問題点があった。
が溶けた時にサブマウント基体2に均一に濡れてなじむ
ためのバリヤ層3として薄い(〜500人)第1層Ti
層31が半田に食われ易いため、なじみが悪く、ダイボ
ンド後のサブマウント基体2の平面の平滑性が極めて悪
くなり、5〜10μm高さの半田の凸部が生じてしまう
。そのため、LDチップ1の発光点がサブマウント基体
2との接合面に近い(5〜10μm程度)組立方式υu
nction−down組立方式)においては、出射さ
れたレーザ光の半田の凸部によるけられが発生し易く、
LD特性の1つであるモニタ電流(Im)特性不良が多
発する問題点があった。また、第1層Ti層31を充分
厚く(数千λ程度)すればかなり半田のなじみが良くな
るが、第1層Ti層31を厚く蒸着するには高価な電子
ビーム蒸着装置を必要とするばかりでよく、その上に半
田層として設けられるSnを厚く蒸着するには通常、抵
抗加熱蒸着装置が用いられるため、蒸着方式が異なり、
連続的な蒸着が困難であった。一度蒸着装置から出して
処理するとNi表面の酸化が生じてSn半田層4との密
着、なじみが悪くなり、第1層Ti層31が薄い時と同
様にモニタ電流特性不良が多発する問題点があった。
さらに、バリヤ層3の第1層Ti層31.第2層Ni層
32の2層構造の上にSn半田層4を設けているので、
抵抗加熱の連続蒸着で作製するには、第1層Ti層31
の厚みが充分とれず、Sn半田層4の下地へのなじみが
悪く、ダイボンド後の半田表面の平滑性が悪く、半田の
凹凸によってジャンクション・ダウン組立方式ではモニ
タ電流(Im)特性不良を発生して歩留りを低下させる
等の多くの問題点があった。
32の2層構造の上にSn半田層4を設けているので、
抵抗加熱の連続蒸着で作製するには、第1層Ti層31
の厚みが充分とれず、Sn半田層4の下地へのなじみが
悪く、ダイボンド後の半田表面の平滑性が悪く、半田の
凹凸によってジャンクション・ダウン組立方式ではモニ
タ電流(Im)特性不良を発生して歩留りを低下させる
等の多くの問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、抵抗加熱での連続蒸着により容易に作製で
き、ダイボンド後の半田層の下地へのなじみが極めて良
く、半田層平面の平滑性に優れ、ジャンクション・ダウ
ン組立方式を採用してもモニタ電流特性不良の発生を防
止できる光半導体素子用サブマウントを得ることを目的
とする。
れたもので、抵抗加熱での連続蒸着により容易に作製で
き、ダイボンド後の半田層の下地へのなじみが極めて良
く、半田層平面の平滑性に優れ、ジャンクション・ダウ
ン組立方式を採用してもモニタ電流特性不良の発生を防
止できる光半導体素子用サブマウントを得ることを目的
とする。
この発明に係る光半導体素子用サブマウントは、電気伝
導性材料からなるサブマウント基体の両面に、第1層T
i層、第2層Ni層、第3層Ag層の3層構造からなる
バリヤ層を設け、さらに、このバリヤ層上に半田層を抵
抗加熱により連続的に形成したものである。
導性材料からなるサブマウント基体の両面に、第1層T
i層、第2層Ni層、第3層Ag層の3層構造からなる
バリヤ層を設け、さらに、このバリヤ層上に半田層を抵
抗加熱により連続的に形成したものである。
この発明における光半導体素子用サブマウントは、第1
層Ti層、第2層Ni層の上に、ダイボンド時の半田と
のなじみが極めて良好なAg層を第3層として設けてい
るので、ジャンクション・ダウン組立方式でのダイボン
ドにおいてもモニタ電流特性不良をほとんど発生しない
良好な半田表面を再現性良く得られ、LDチップの裏面
電極と放熱用金属ブロック表面との間で安定した密着性
の非常に優れた接合が得られる。
層Ti層、第2層Ni層の上に、ダイボンド時の半田と
のなじみが極めて良好なAg層を第3層として設けてい
るので、ジャンクション・ダウン組立方式でのダイボン
ドにおいてもモニタ電流特性不良をほとんど発生しない
良好な半田表面を再現性良く得られ、LDチップの裏面
電極と放熱用金属ブロック表面との間で安定した密着性
の非常に優れた接合が得られる。
(実施例)
以下、この発明の一実施例を第1図、第2図について説
明する。
明する。
第1図はこの発明のサブマウントの断面図、第2図は、
第1図のこの発明のサブマウントを介してLDチップが
放熱用金属ブロックにダイボンドされた状態を示す図で
ある。
第1図のこの発明のサブマウントを介してLDチップが
放熱用金属ブロックにダイボンドされた状態を示す図で
ある。
第1図において、電気伝導性材料からなるサブマウント
基体2の両面に第1層Ti層31.第2層Ni層32.
第3層Ag層33からなるバリヤ層3を設け、さらにS
n半田層4が連続的に抵抗加熱により蒸着されている。
基体2の両面に第1層Ti層31.第2層Ni層32.
第3層Ag層33からなるバリヤ層3を設け、さらにS
n半田層4が連続的に抵抗加熱により蒸着されている。
従来のサブマウントと違ってSn半田層4の下に充分な
厚み(〜5000人)の第3層Ag層33を連続蒸着に
より設けたことにより、半田が溶融した時の下地へのな
じみが極めて良く、ダイボンド後の半田層表面の平滑性
が第3層Ag層33のないものより著しく向上する。そ
のため、ジャンクション・ダウン組立方式において半田
層表面に近い発光点より放射されるレーザビームが半田
層の表面盛上がりによりけられて起こるモニタ電流(I
n)特性不良の発生も無視できるまでに低下させること
ができる。なお、上記実施例では半田層がSnの場合に
ついて説明したが、Pb5n、In等他の低融点半田で
も同様の効果が得られることは明らかである。
厚み(〜5000人)の第3層Ag層33を連続蒸着に
より設けたことにより、半田が溶融した時の下地へのな
じみが極めて良く、ダイボンド後の半田層表面の平滑性
が第3層Ag層33のないものより著しく向上する。そ
のため、ジャンクション・ダウン組立方式において半田
層表面に近い発光点より放射されるレーザビームが半田
層の表面盛上がりによりけられて起こるモニタ電流(I
n)特性不良の発生も無視できるまでに低下させること
ができる。なお、上記実施例では半田層がSnの場合に
ついて説明したが、Pb5n、In等他の低融点半田で
も同様の効果が得られることは明らかである。
(発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、電気伝導性材料から
なるサブマウント基体の両面に第1層Ti層、第2層N
i層、第3層Ag層の3層構造のバリヤ層を設け、さら
にその上に半田層を連続的に抵抗加熱で形成したので、
ダイボンド後の半田層平面の平滑性が著しく向上し、半
田層表面の凹凸によるジャンクション・ダウン組立時の
レーザダイオードのモニタ電流特性不良の発生を防止す
ることができ、製造歩留りの向上が得られる効果がある
。
なるサブマウント基体の両面に第1層Ti層、第2層N
i層、第3層Ag層の3層構造のバリヤ層を設け、さら
にその上に半田層を連続的に抵抗加熱で形成したので、
ダイボンド後の半田層平面の平滑性が著しく向上し、半
田層表面の凹凸によるジャンクション・ダウン組立時の
レーザダイオードのモニタ電流特性不良の発生を防止す
ることができ、製造歩留りの向上が得られる効果がある
。
第1図はこの発明の一実施例を示す光半導体素子用サブ
マウントの断面図、第2図はこの発明のサブマウントを
介してLDチップをダイボンドした状態を示す図、第3
図は従来の光半導体素子用サブマウントの断面図、第4
図は従来のサブマウントを介してLDチップをダイボン
ドした状態を示す図、第5図、第6図は先に提案した光
半導体素子用サブマウントの断面図、およびサブマウン
トを介してLDチップをダイボンドした状態を示す図で
ある。 図において、1はLDチップ、2はサブマウント基体、
3はバリヤ層、31は第1層Ti層、32は第2層Ni
層、33は第3層Ag層、4はSn半田層、5は放熱用
金属ブロック、6は裏面電極、7は表面電極、8は金ワ
イヤである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 (外2名)第1図 第2図 第3図 第4図
マウントの断面図、第2図はこの発明のサブマウントを
介してLDチップをダイボンドした状態を示す図、第3
図は従来の光半導体素子用サブマウントの断面図、第4
図は従来のサブマウントを介してLDチップをダイボン
ドした状態を示す図、第5図、第6図は先に提案した光
半導体素子用サブマウントの断面図、およびサブマウン
トを介してLDチップをダイボンドした状態を示す図で
ある。 図において、1はLDチップ、2はサブマウント基体、
3はバリヤ層、31は第1層Ti層、32は第2層Ni
層、33は第3層Ag層、4はSn半田層、5は放熱用
金属ブロック、6は裏面電極、7は表面電極、8は金ワ
イヤである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 (外2名)第1図 第2図 第3図 第4図
Claims (3)
- (1)光半導体素子のチップをサブマウントを介して放
熱用金属ブロックに実装する光半導体素子用サブマウン
トにおいて、サブマウント基体を電気伝導性材料で構成
するとともに、前記サブマウント基体の両面に第1層T
i層、第2層Ni層、第3層Ag層からなるバリヤ層を
設け、さらに、前記バリヤ層の上に半田層を設けたこと
を特徴とする光半導体素子用サブマウント。 - (2)半田層は、Snで構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第(1)項記載の光半導体素子用サブマウン
ト。 - (3)バリヤ層および半田層は、蒸着により形成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の光半導
体素子用サブマウント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6941987A JPS63233591A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光半導体素子用サブマウント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6941987A JPS63233591A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光半導体素子用サブマウント |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63233591A true JPS63233591A (ja) | 1988-09-29 |
Family
ID=13402075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6941987A Pending JPS63233591A (ja) | 1987-03-23 | 1987-03-23 | 光半導体素子用サブマウント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63233591A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03135053A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ヒートシンク材 |
JP2005311313A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-11-04 | Tokuyama Corp | 素子接合用基板およびその製造方法 |
US7247514B2 (en) | 2003-04-11 | 2007-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
JP2010027645A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Ushio Inc | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-03-23 JP JP6941987A patent/JPS63233591A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03135053A (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ヒートシンク材 |
US7247514B2 (en) | 2003-04-11 | 2007-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for producing the same |
JP2005311313A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-11-04 | Tokuyama Corp | 素子接合用基板およびその製造方法 |
JP4644007B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2011-03-02 | 株式会社トクヤマ | 素子接合用基板およびその製造方法 |
JP2010027645A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Ushio Inc | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
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