JP2003258360A - サブマウントおよび半導体装置 - Google Patents
サブマウントおよび半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 確実に半導体発光素子を取りつけることがで
きるサブマウントを提供する。 【解決手段】 サブマウント３は、基板４と、基板４の
主表面４ｆ上に形成されたはんだ層８とを備える。溶融
前のはんだ層８の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下であ
る。好ましくは、はんだ層８の表面粗さＲａが０．１５
μｍ以下である。さらに好ましくは、はんだ層８の表面
粗さＲａが０．１０μｍ以下である。半導体装置１は、
サブマウント３のはんだ層８上に搭載されたレーザダイ
オード２を備える。
きるサブマウントを提供する。 【解決手段】 サブマウント３は、基板４と、基板４の
主表面４ｆ上に形成されたはんだ層８とを備える。溶融
前のはんだ層８の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下であ
る。好ましくは、はんだ層８の表面粗さＲａが０．１５
μｍ以下である。さらに好ましくは、はんだ層８の表面
粗さＲａが０．１０μｍ以下である。半導体装置１は、
サブマウント３のはんだ層８上に搭載されたレーザダイ
オード２を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、サブマウントお
よびそれを用いた半導体装置に関し、より特定的には、
半導体発光素子を搭載するサブマウントおよびこのサブ
マウントを用いた半導体装置に関する。なお、本発明の
「半導体発光素子」とは、例えば、レーザーダイオード
や発光ダイオードのようなものを指す。
よびそれを用いた半導体装置に関し、より特定的には、
半導体発光素子を搭載するサブマウントおよびこのサブ
マウントを用いた半導体装置に関する。なお、本発明の
「半導体発光素子」とは、例えば、レーザーダイオード
や発光ダイオードのようなものを指す。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体発光素子を備える半導体装
置が知られている。このような半導体装置の一種は、図
５に示すようにサブマウント１０３に半導体発光素子を
搭載することにより製造される。図５および図６は、従
来の半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図
である。図５を参照して、従来の半導体装置の製造方法
を説明する。
置が知られている。このような半導体装置の一種は、図
５に示すようにサブマウント１０３に半導体発光素子を
搭載することにより製造される。図５および図６は、従
来の半導体装置の製造方法を説明するための断面模式図
である。図５を参照して、従来の半導体装置の製造方法
を説明する。
【０００３】図５に示すように、従来の半導体装置の製
造方法では、まず半導体発光素子を搭載するためのサブ
マウント１０３を準備する。サブマウント１０３は、セ
ラミックの基板１０４と、基板１０４上に形成されたチ
タン（Ｔｉ）を含む膜および白金（Ｐｔ）を含む膜の積
層膜１０５（Ｔｉ／Ｐｔ積層膜１０５）と、このＴｉ／
Ｐｔ積層膜１０５上に形成された電極層としての金（Ａ
ｕ）膜１０６と、このＡｕ膜１０６上に形成された白金
（Ｐｔ）を含むはんだバリア層１０７と、はんだバリア
層１０７上に形成された金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系はんだ
を含むはんだ１０８とからなる。サブマウント１０３に
おいて、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜１０５、Ａｕ膜１０６、はん
だバリア層１０７およびはんだ１０８を形成する方法
は、従来の蒸着法、スパッタリング法あるいはめっき法
などの成膜方法およびフォトリソグラフィ法あるいはメ
タルマスク法などのパターニング方法を用いることがで
きる。
造方法では、まず半導体発光素子を搭載するためのサブ
マウント１０３を準備する。サブマウント１０３は、セ
ラミックの基板１０４と、基板１０４上に形成されたチ
タン（Ｔｉ）を含む膜および白金（Ｐｔ）を含む膜の積
層膜１０５（Ｔｉ／Ｐｔ積層膜１０５）と、このＴｉ／
Ｐｔ積層膜１０５上に形成された電極層としての金（Ａ
ｕ）膜１０６と、このＡｕ膜１０６上に形成された白金
（Ｐｔ）を含むはんだバリア層１０７と、はんだバリア
層１０７上に形成された金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系はんだ
を含むはんだ１０８とからなる。サブマウント１０３に
おいて、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜１０５、Ａｕ膜１０６、はん
だバリア層１０７およびはんだ１０８を形成する方法
は、従来の蒸着法、スパッタリング法あるいはめっき法
などの成膜方法およびフォトリソグラフィ法あるいはメ
タルマスク法などのパターニング方法を用いることがで
きる。
【０００４】図５に示したようなサブマウント１０３を
準備した後、サブマウント１０３のはんだ１０８を加熱
・溶融する。検出手段２００が、はんだ１０８が溶融し
たかどうかを画像認識する。具体的には、はんだ１０８
が溶融する前は、はんだからの反射光が多いので、画像
認識の２値化手法により、はんだ１０８の色を「白」と
認識する。はんだ１０８が溶融すると、はんだ１０８か
らの反射光が少なくなるので、同様に、はんだ１０８の
色を「黒」と認識する。
準備した後、サブマウント１０３のはんだ１０８を加熱
・溶融する。検出手段２００が、はんだ１０８が溶融し
たかどうかを画像認識する。具体的には、はんだ１０８
が溶融する前は、はんだからの反射光が多いので、画像
認識の２値化手法により、はんだ１０８の色を「白」と
認識する。はんだ１０８が溶融すると、はんだ１０８か
らの反射光が少なくなるので、同様に、はんだ１０８の
色を「黒」と認識する。
【０００５】図６で示すように、検出手段２００がはん
だ１０８の色を「黒」と認識した後、半導体発光素子と
してのレーザーダイオード１０２をはんだ１０８上の所
定の位置に搭載する（ダイボンド工程を実施する）。こ
の後、はんだ１０８を冷却して凝固させる。この結果、
はんだ１０８によってレーザーダイオード１０２がサブ
マウント１０３上に接着固定される。この後、図示しな
いヒートシンクにサブマウント１０３の裏面側をはんだ
などで接続・固定することにより、半導体発光素子を備
える半導体装置を得ることができる。
だ１０８の色を「黒」と認識した後、半導体発光素子と
してのレーザーダイオード１０２をはんだ１０８上の所
定の位置に搭載する（ダイボンド工程を実施する）。こ
の後、はんだ１０８を冷却して凝固させる。この結果、
はんだ１０８によってレーザーダイオード１０２がサブ
マウント１０３上に接着固定される。この後、図示しな
いヒートシンクにサブマウント１０３の裏面側をはんだ
などで接続・固定することにより、半導体発光素子を備
える半導体装置を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図５および図６に示し
たような工程により製造される従来の半導体装置では、
以下のような問題があった。すなわち、検出手段２００
ではんだ１０８の色を認識する場合に、はんだ１０８の
表面粗さが大きいと、はんだ１０８の表面で光が乱反射
して、検出手段２００に十分な量の光が入射しない。そ
のため、検出手段２００が溶融前のはんだ１０８の色を
黒と認識してしまう。その結果、ダイボンド装置にエラ
ーが発生し停止してしまうか、溶融前のはんだ１０８に
レーザーダイオード１０２が押し付けられ、レーザーダ
イオード１０２がサブマウント１０３に取りつけられな
いという問題があった。
たような工程により製造される従来の半導体装置では、
以下のような問題があった。すなわち、検出手段２００
ではんだ１０８の色を認識する場合に、はんだ１０８の
表面粗さが大きいと、はんだ１０８の表面で光が乱反射
して、検出手段２００に十分な量の光が入射しない。そ
のため、検出手段２００が溶融前のはんだ１０８の色を
黒と認識してしまう。その結果、ダイボンド装置にエラ
ーが発生し停止してしまうか、溶融前のはんだ１０８に
レーザーダイオード１０２が押し付けられ、レーザーダ
イオード１０２がサブマウント１０３に取りつけられな
いという問題があった。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の目的は、高い歩
留りで半導体発光素子を正常に取り付けることができる
溶融前はんだ層を具備したサブマウントおよびそのサブ
マウントを用いた半導体装置を提供することである。
ためになされたものであり、この発明の目的は、高い歩
留りで半導体発光素子を正常に取り付けることができる
溶融前はんだ層を具備したサブマウントおよびそのサブ
マウントを用いた半導体装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に従ったサブマ
ウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板の主
表面上に形成されたはんだ層とを備える。このはんだ層
の溶融前の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下である。
ウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板の主
表面上に形成されたはんだ層とを備える。このはんだ層
の溶融前の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下である。
【０００９】このように構成されたサブマウントでは、
溶融前のはんだ層の表面粗さＲａが０．１８μｍ以下と
小さいため、はんだ層の表面での光の乱反射が少ない。
このため、検出手段ではんだ層表面の色を画像認識する
際に、層表面の状態変化に対し、より忠実に反応するこ
とができる。その結果、半導体発光素子が正常にはんだ
づけされる確率を高めることができる。好ましくは、は
んだ層の表面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、さら
に好ましくは、Ｒａが０．１０μｍ以下である。なお、
はんだ層の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１で規定さ
れる方法で測定される。
溶融前のはんだ層の表面粗さＲａが０．１８μｍ以下と
小さいため、はんだ層の表面での光の乱反射が少ない。
このため、検出手段ではんだ層表面の色を画像認識する
際に、層表面の状態変化に対し、より忠実に反応するこ
とができる。その結果、半導体発光素子が正常にはんだ
づけされる確率を高めることができる。好ましくは、は
んだ層の表面粗さＲａが０．１５μｍ以下であり、さら
に好ましくは、Ｒａが０．１０μｍ以下である。なお、
はんだ層の表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１で規定さ
れる方法で測定される。
【００１０】好ましくは、溶融前のはんだ層に含まれる
はんだの平均粒径が３．５μｍ以下であり、さらに好ま
しくは、２μｍ以下である。この場合、はんだの平均粒
径が小さくなるため、はんだ層の表面で、光の乱反射を
さらに防止することができる。
はんだの平均粒径が３．５μｍ以下であり、さらに好ま
しくは、２μｍ以下である。この場合、はんだの平均粒
径が小さくなるため、はんだ層の表面で、光の乱反射を
さらに防止することができる。
【００１１】好ましくは、サブマウント基板の主表面の
表面粗さＲａは０．１０μｍ以下、さらに好ましくは
０．０５μｍ以下である。基板の表面粗さＲａが小さい
程、基板の凹凸がはんだ層に転写されて、はんだ層の表
面粗さＲａが大きくなることを抑制することができる。
その結果、はんだ層の表面での光の乱反射をより一層少
なくすることができる。
表面粗さＲａは０．１０μｍ以下、さらに好ましくは
０．０５μｍ以下である。基板の表面粗さＲａが小さい
程、基板の凹凸がはんだ層に転写されて、はんだ層の表
面粗さＲａが大きくなることを抑制することができる。
その結果、はんだ層の表面での光の乱反射をより一層少
なくすることができる。
【００１２】また、サブマウント基板とはんだ層との間
に形成されたはんだバリア層をさらに備えていてもよ
い。
に形成されたはんだバリア層をさらに備えていてもよ
い。
【００１３】また、サブマウント基板とはんだバリア層
との間に形成された電極層をさらに備えていてもよい。
この場合、電極層を、はんだ層の下地膜として利用する
こともできる。
との間に形成された電極層をさらに備えていてもよい。
この場合、電極層を、はんだ層の下地膜として利用する
こともできる。
【００１４】また、サブマウント基板とはんだバリア層
との間において、サブマウント基板の表面に接触するよ
うに形成された密着層と、密着層上に形成された拡散防
止層とを備えていてもよい。この場合、電極層は拡散防
止層上に配置されている。
との間において、サブマウント基板の表面に接触するよ
うに形成された密着層と、密着層上に形成された拡散防
止層とを備えていてもよい。この場合、電極層は拡散防
止層上に配置されている。
【００１５】また、密着層はチタンを含み、拡散防止層
は白金を含み、電極層は金を含み、はんだバリア層は白
金を含み、はんだ層は金錫系はんだを含む構成としても
よい。
は白金を含み、電極層は金を含み、はんだバリア層は白
金を含み、はんだ層は金錫系はんだを含む構成としても
よい。
【００１６】好ましくは、サブマウント基板は窒化アル
ミニウム焼結体を含む。この場合、窒化アルミニウムは
熱伝導率が高いため、放熱特性の優れたサブマウントを
得ることができる。
ミニウム焼結体を含む。この場合、窒化アルミニウムは
熱伝導率が高いため、放熱特性の優れたサブマウントを
得ることができる。
【００１７】この発明に従った半導体装置は、上述のい
ずれかのサブマウントと、はんだ層上に搭載された半導
体発光素子を備える。このような半導体装置では、正常
なはんだ層の状態でタイミングよくサブマウント上に半
導体発光素子を搭載することができる。
ずれかのサブマウントと、はんだ層上に搭載された半導
体発光素子を備える。このような半導体装置では、正常
なはんだ層の状態でタイミングよくサブマウント上に半
導体発光素子を搭載することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は
繰返さない。
施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一ま
たは相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は
繰返さない。
【００１９】図１は、本発明による半導体装置の実施の
形態１を示す断面模式図である。図１に示すように、半
導体装置１は、サブマウント３に半導体発光素子として
のレーザーダイオード２が搭載された構造を有してい
る。サブマウント３は、例えば、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）を含む焼結体からなるサブマウント用の基板４
と、密着層としてのチタン（Ｔｉ）膜５ｂおよび拡散防
止層としての白金（Ｐｔ）膜５ａの積層膜５（Ｔｉ／Ｐ
ｔ積層膜５）と、このＴｉ／Ｐｔ積層膜５上に形成され
た電極層としての金（Ａｕ）膜６と、このＡｕ膜６上に
形成され、白金（Ｐｔ）を含むはんだバリア層７と、は
んだバリア層７上に形成された金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系
はんだを含むはんだ層８とからなる。
形態１を示す断面模式図である。図１に示すように、半
導体装置１は、サブマウント３に半導体発光素子として
のレーザーダイオード２が搭載された構造を有してい
る。サブマウント３は、例えば、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）を含む焼結体からなるサブマウント用の基板４
と、密着層としてのチタン（Ｔｉ）膜５ｂおよび拡散防
止層としての白金（Ｐｔ）膜５ａの積層膜５（Ｔｉ／Ｐ
ｔ積層膜５）と、このＴｉ／Ｐｔ積層膜５上に形成され
た電極層としての金（Ａｕ）膜６と、このＡｕ膜６上に
形成され、白金（Ｐｔ）を含むはんだバリア層７と、は
んだバリア層７上に形成された金（Ａｕ）錫（Ｓｎ）系
はんだを含むはんだ層８とからなる。
【００２０】図１に示すように、レーザーダイオード２
と、サブマウント３とは、はんだ層８によって接続され
ている。レーザーダイオード２の幅と、はんだ層８の幅
と、はんだバリア層７の幅は、ほぼ等しい。はんだ層８
の幅および長さは、レーザーダイオード２の幅および長
さより大きくても小さくてもかまわない。また、はんだ
バリア層７の幅および長さは、はんだ層８の幅および長
さよりも大きくても小さくてもかまわない。
と、サブマウント３とは、はんだ層８によって接続され
ている。レーザーダイオード２の幅と、はんだ層８の幅
と、はんだバリア層７の幅は、ほぼ等しい。はんだ層８
の幅および長さは、レーザーダイオード２の幅および長
さより大きくても小さくてもかまわない。また、はんだ
バリア層７の幅および長さは、はんだ層８の幅および長
さよりも大きくても小さくてもかまわない。
【００２１】図１および２に示した半導体装置において
は、サブマウント３を構成する基板４の材料として、セ
ラミック、半導体、あるいは金属を用いてもよい。基板
４を構成する材料としてのセラミックとしては、たとえ
ば上述した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素
（Ｓｉ3Ｎ4）などを主成分としたものを挙げることがで
きる。また基板４を構成する材料としての半導体として
は、たとえばシリコン（Ｓｉ）を挙げることができる。
また基板４を構成する材料としての金属としては、たと
えば銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）およびこれらを含む合金ならびに複合
材料を用いることができる。
は、サブマウント３を構成する基板４の材料として、セ
ラミック、半導体、あるいは金属を用いてもよい。基板
４を構成する材料としてのセラミックとしては、たとえ
ば上述した窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2Ｏ3）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素
（Ｓｉ3Ｎ4）などを主成分としたものを挙げることがで
きる。また基板４を構成する材料としての半導体として
は、たとえばシリコン（Ｓｉ）を挙げることができる。
また基板４を構成する材料としての金属としては、たと
えば銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍ
ｏ）、鉄（Ｆｅ）およびこれらを含む合金ならびに複合
材料を用いることができる。
【００２２】基板４としては、熱伝導率の高い材料を用
いることが好ましい。基板４の熱伝導率としては、好ま
しくは１００Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは１７
０Ｗ／ｍＫ以上である。また、基板４の熱膨張係数は、
レーザーダイオード２を構成する材料の熱膨張係数に近
似していることが好ましい。たとえば、レーザーダイオ
ード２を構成する材料としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）
あるいはインジウムリン（ＩｎＰ）などを用いる場合、
基板４の熱膨張係数は、好ましくは１０×１０ -6／Ｋ以
下であり、より好ましくは５×１０-6／Ｋ以下である。
いることが好ましい。基板４の熱伝導率としては、好ま
しくは１００Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは１７
０Ｗ／ｍＫ以上である。また、基板４の熱膨張係数は、
レーザーダイオード２を構成する材料の熱膨張係数に近
似していることが好ましい。たとえば、レーザーダイオ
ード２を構成する材料としてガリウム砒素（ＧａＡｓ）
あるいはインジウムリン（ＩｎＰ）などを用いる場合、
基板４の熱膨張係数は、好ましくは１０×１０ -6／Ｋ以
下であり、より好ましくは５×１０-6／Ｋ以下である。
【００２３】基板４としてセラミックを用いた場合、基
板４の上面とその上面に対向する下面との間を接続する
ようなスルーホールあるいはその内部に導体（ビアフィ
ル）が充填されたビアホールが形成されていてもよい。
ビアホールに充填される導体（ビアフィル）の主成分と
しては、望ましくは高融点金属、特にタングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。な
お、上述の導体としては、タングステンやモリブデンな
どの金属導体にさらにチタン（Ｔｉ）などの遷移金属、
あるいはガラス成分や基板４を形成する基材の材料（た
とえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ））が含まれていても
よい。
板４の上面とその上面に対向する下面との間を接続する
ようなスルーホールあるいはその内部に導体（ビアフィ
ル）が充填されたビアホールが形成されていてもよい。
ビアホールに充填される導体（ビアフィル）の主成分と
しては、望ましくは高融点金属、特にタングステン
（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）を用いることができる。な
お、上述の導体としては、タングステンやモリブデンな
どの金属導体にさらにチタン（Ｔｉ）などの遷移金属、
あるいはガラス成分や基板４を形成する基材の材料（た
とえば窒化アルミニウム（ＡｌＮ））が含まれていても
よい。
【００２４】また、基板４の平面度は５μｍ以下である
ことが好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。平
面度が５μｍを超える場合、レーザーダイオード２の接
合時にサブマウント３とレーザーダイオード２との間に
隙間が発生し、レーザーダイオード２を冷却する効果が
低下することがある。なお、平面度とは平面形体の幾何
学的に正しい平面からの狂いの大きさを言い、ＪＩＳ規
格（ＪＩＳＢ０６２１）に規定されている。
ことが好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。平
面度が５μｍを超える場合、レーザーダイオード２の接
合時にサブマウント３とレーザーダイオード２との間に
隙間が発生し、レーザーダイオード２を冷却する効果が
低下することがある。なお、平面度とは平面形体の幾何
学的に正しい平面からの狂いの大きさを言い、ＪＩＳ規
格（ＪＩＳＢ０６２１）に規定されている。
【００２５】また、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜５を構成するＴｉ
膜（チタン（Ｔｉ）を含む膜）は、基板４の上部表面に
接触するように形成された、基板４との密着性が良好な
材料からなるいわゆる密着層である。この密着層を構成
する材料としては、たとえば、上述したチタン（Ｔ
ｉ）、さらにクロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム合金（Ｎ
ｉＣｒ）、タンタル（Ｔａ）、およびこれらの化合物を
用いることができる。
膜（チタン（Ｔｉ）を含む膜）は、基板４の上部表面に
接触するように形成された、基板４との密着性が良好な
材料からなるいわゆる密着層である。この密着層を構成
する材料としては、たとえば、上述したチタン（Ｔ
ｉ）、さらにクロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム合金（Ｎ
ｉＣｒ）、タンタル（Ｔａ）、およびこれらの化合物を
用いることができる。
【００２６】また、Ｔｉ／Ｐｔ積層膜５を構成する白金
（Ｐｔ）膜は、Ｔｉ膜の上部表面上に形成されたいわゆ
る拡散防止層である。拡散防止層の材料としては、たと
えば、上述した白金（Ｐｔ）、さらにパラジウム（Ｐ
ｄ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、タングステン
チタニウム（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）などを用いることができる。また、Ａｕ膜６は
いわゆる電極層であって、通常はＡｕを主成分とした膜
が用いられる。
（Ｐｔ）膜は、Ｔｉ膜の上部表面上に形成されたいわゆ
る拡散防止層である。拡散防止層の材料としては、たと
えば、上述した白金（Ｐｔ）、さらにパラジウム（Ｐ
ｄ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、タングステン
チタニウム（ＴｉＷ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン
（Ｍｏ）などを用いることができる。また、Ａｕ膜６は
いわゆる電極層であって、通常はＡｕを主成分とした膜
が用いられる。
【００２７】はんだバリア層７の材料としては、たとえ
ば、白金（Ｐｔ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、
ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。また、は
んだ層８の材料としては、たとえば、金錫（ＡｕＳｎ）
系はんだ、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）系はんだ、鉛錫
（ＰｂＳｎ）系はんだ、インジウム錫（ＩｎＳｎ）系は
んだ、銀錫（ＡｇＳｎ）系はんだなどの合金はんだ、あ
るいはこれらの合金はんだもしくは上述の合金はんだを
構成する金属の積層体を用いることができる。なお、は
んだ層８として金錫（ＡｕＳｎ）系はんだを用いる場
合、その組成比としては金（Ａｕ）が６５質量％以上８
５質量％以下あるいは金（Ａｕ）が５質量％以上２０質
量％以下であることが好ましい。
ば、白金（Ｐｔ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、
ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。また、は
んだ層８の材料としては、たとえば、金錫（ＡｕＳｎ）
系はんだ、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）系はんだ、鉛錫
（ＰｂＳｎ）系はんだ、インジウム錫（ＩｎＳｎ）系は
んだ、銀錫（ＡｇＳｎ）系はんだなどの合金はんだ、あ
るいはこれらの合金はんだもしくは上述の合金はんだを
構成する金属の積層体を用いることができる。なお、は
んだ層８として金錫（ＡｕＳｎ）系はんだを用いる場
合、その組成比としては金（Ａｕ）が６５質量％以上８
５質量％以下あるいは金（Ａｕ）が５質量％以上２０質
量％以下であることが好ましい。
【００２８】なお、上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜
６、はんだバリア層７およびはんだ層８を、以下メタラ
イズ層ともいう。そして、これらのメタライズ層の形成
方法としては、従来用いられる成膜方法を適宜用いるこ
とができる。具体的には、上述のメタライズ層の形成方
法として、蒸着法、スパッタリング法などの薄膜形成方
法、あるいはめっき法などを用いることができる。ま
た、上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜６、はんだバリ
ア層７およびはんだ層８を、所定のパターンを有するよ
うに形成するパターニング方法としては、フォトリソグ
ラフィを用いたリフトオフ法、化学エッチング法、ドラ
イエッチング法や、メタルマスク法などを用いることが
できる。
６、はんだバリア層７およびはんだ層８を、以下メタラ
イズ層ともいう。そして、これらのメタライズ層の形成
方法としては、従来用いられる成膜方法を適宜用いるこ
とができる。具体的には、上述のメタライズ層の形成方
法として、蒸着法、スパッタリング法などの薄膜形成方
法、あるいはめっき法などを用いることができる。ま
た、上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５、Ａｕ膜６、はんだバリ
ア層７およびはんだ層８を、所定のパターンを有するよ
うに形成するパターニング方法としては、フォトリソグ
ラフィを用いたリフトオフ法、化学エッチング法、ドラ
イエッチング法や、メタルマスク法などを用いることが
できる。
【００２９】上述のＴｉ／Ｐｔ積層膜５を構成する密着
層としてのチタン（Ｔｉ）膜５ｂの厚さは、好ましくは
０．０１μｍ以上１．０μｍ以下である。Ｔｉ／Ｐｔ積
層膜５を構成する拡散防止層としての白金（Ｐｔ）膜５
ａの厚さは好ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下
である。電極層としてのＡｕ膜６の厚さは好ましくは
０．１μｍ以上１０μｍ以下である。はんだバリア層７
の厚さは好ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下で
ある。はんだ層８の厚さは好ましくは０．１μｍ以上１
０μｍ以下である。
層としてのチタン（Ｔｉ）膜５ｂの厚さは、好ましくは
０．０１μｍ以上１．０μｍ以下である。Ｔｉ／Ｐｔ積
層膜５を構成する拡散防止層としての白金（Ｐｔ）膜５
ａの厚さは好ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下
である。電極層としてのＡｕ膜６の厚さは好ましくは
０．１μｍ以上１０μｍ以下である。はんだバリア層７
の厚さは好ましくは０．０１μｍ以上１．５μｍ以下で
ある。はんだ層８の厚さは好ましくは０．１μｍ以上１
０μｍ以下である。
【００３０】本発明の半導体発光素子とは、例えばレー
ザーダイオードや発光ダイオードのようなものを指す。
その半導体材料としては、たとえば、ＧａＡｓ半導体あ
るいはＩｎＰ半導体、すなわち、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体であってもよく、また、上面発光型もしくは下面発
光型のいずれでもよい。なお、図１のレーザーダイオー
ド２として、下面発光型（レーザーダイオード２とはん
だ層８との接合部に対向するレーザーダイオード２の側
面側においてレーザーダイオード２の発光部が形成され
ている方式）を用いた場合、発熱部である発光部が基板
４により近い位置に配置されることから、半導体装置１
の放熱性をより向上させることができる。
ザーダイオードや発光ダイオードのようなものを指す。
その半導体材料としては、たとえば、ＧａＡｓ半導体あ
るいはＩｎＰ半導体、すなわち、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体であってもよく、また、上面発光型もしくは下面発
光型のいずれでもよい。なお、図１のレーザーダイオー
ド２として、下面発光型（レーザーダイオード２とはん
だ層８との接合部に対向するレーザーダイオード２の側
面側においてレーザーダイオード２の発光部が形成され
ている方式）を用いた場合、発熱部である発光部が基板
４により近い位置に配置されることから、半導体装置１
の放熱性をより向上させることができる。
【００３１】レーザーダイオード２の表面にはシリコン
酸化膜（ＳｉＯ2）などの絶縁層および金（Ａｕ）など
の電極層といったメタライズ層が形成される。電極層と
しての金（Ａｕ）層の厚さは、はんだ層８との良好な濡
れ性を確保するために、０．１μｍ以上１０μｍ以下で
あることが好ましい。
酸化膜（ＳｉＯ2）などの絶縁層および金（Ａｕ）など
の電極層といったメタライズ層が形成される。電極層と
しての金（Ａｕ）層の厚さは、はんだ層８との良好な濡
れ性を確保するために、０．１μｍ以上１０μｍ以下で
あることが好ましい。
【００３２】なお、図１に示した半導体装置１は、ヒー
トシンクにはんだなどを用いて接続されていてもよい。
具体的には、基板４においてＴｉ／Ｐｔ積層膜５が形成
された表面とは反対側に位置する裏面上に密着層、拡散
防止層などを形成した後、基板４の裏面側にシート状の
はんだを介してヒートシンクを配置する。ヒートシンク
と基板４とは、基板４の裏面側に配置された上記はんだ
により接続・固定される。なお、ヒートシンクと基板４
とを接合するためのはんだについては、上記のようなシ
ート状のはんだ（はんだ箔）を用いてもよいし、あらか
じめヒートシンクの表面上にはんだを配置しておいても
よい。また、あらかじめ基板４の裏面のメタライズ層上
にはんだ層を形成してもよい。その場合は、レーザーダ
イオード２とヒートシンクを同時に基板４に接合するこ
とが好ましい。
トシンクにはんだなどを用いて接続されていてもよい。
具体的には、基板４においてＴｉ／Ｐｔ積層膜５が形成
された表面とは反対側に位置する裏面上に密着層、拡散
防止層などを形成した後、基板４の裏面側にシート状の
はんだを介してヒートシンクを配置する。ヒートシンク
と基板４とは、基板４の裏面側に配置された上記はんだ
により接続・固定される。なお、ヒートシンクと基板４
とを接合するためのはんだについては、上記のようなシ
ート状のはんだ（はんだ箔）を用いてもよいし、あらか
じめヒートシンクの表面上にはんだを配置しておいても
よい。また、あらかじめ基板４の裏面のメタライズ層上
にはんだ層を形成してもよい。その場合は、レーザーダ
イオード２とヒートシンクを同時に基板４に接合するこ
とが好ましい。
【００３３】ヒートシンクの材料としては、たとえば金
属あるいはセラミックなどを用いることができる。ヒー
トシンクを構成する金属としては、たとえば銅（Ｃ
ｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄
（Ｆｅ）、これらの金属を含む合金および複合材料を用
いることができる。なお、ヒートシンクの表面にはニッ
ケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびこれらの金属を含む膜
を形成するのが好ましい。これらの膜は、蒸着法やめっ
き法で形成することができる。ヒートシンクの熱伝導率
は高いことが好ましい。ヒートシンクの熱伝導率として
は、好ましくは１００Ｗ／ｍＫ以上である。
属あるいはセラミックなどを用いることができる。ヒー
トシンクを構成する金属としては、たとえば銅（Ｃ
ｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄
（Ｆｅ）、これらの金属を含む合金および複合材料を用
いることができる。なお、ヒートシンクの表面にはニッ
ケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）およびこれらの金属を含む膜
を形成するのが好ましい。これらの膜は、蒸着法やめっ
き法で形成することができる。ヒートシンクの熱伝導率
は高いことが好ましい。ヒートシンクの熱伝導率として
は、好ましくは１００Ｗ／ｍＫ以上である。
【００３４】次に、図１に示した半導体装置の製造方法
を、窒化アルミニウム焼結体を基板とした場合を想定し
て説明する。図２は、図１に示した半導体装置の製造方
法を説明するための断面模式図である。
を、窒化アルミニウム焼結体を基板とした場合を想定し
て説明する。図２は、図１に示した半導体装置の製造方
法を説明するための断面模式図である。
【００３５】まず第１工程として基板を製造する。基板
のサイズとしては、たとえば幅を５０ｍｍ、長さを５０
ｍｍ、厚さを０．４ｍｍとすることができる。このよう
に、サブマウント３の基板４よりサイズの大きな基板を
準備して、その基板の表面に必要な構造を形成し、当該
基板を後述する切断工程で切断、分割することにより、
サブマウント３を得ることができる。サブマウント３の
基板４となるべき基板は、通常の基板製造方法に基づい
て作製される。基板４の材料としては窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）焼結体を用いる。窒化アルミニウム焼結体の
ようなセラミックからなる基板４の製造方法としては、
通常のセラミック構造体の製造方法を適用することがで
きる。
のサイズとしては、たとえば幅を５０ｍｍ、長さを５０
ｍｍ、厚さを０．４ｍｍとすることができる。このよう
に、サブマウント３の基板４よりサイズの大きな基板を
準備して、その基板の表面に必要な構造を形成し、当該
基板を後述する切断工程で切断、分割することにより、
サブマウント３を得ることができる。サブマウント３の
基板４となるべき基板は、通常の基板製造方法に基づい
て作製される。基板４の材料としては窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）焼結体を用いる。窒化アルミニウム焼結体の
ようなセラミックからなる基板４の製造方法としては、
通常のセラミック構造体の製造方法を適用することがで
きる。
【００３６】次に、第２工程として、第１工程である基
板製造工程において製造した窒化アルミニウム焼結体か
らなる基板の表面を研磨する。ここで、基板４となるべ
き窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａで０．１０μ
ｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下となるまで研
磨を行なうのが望ましい。研磨方法としては、たとえ
ば、研磨方法として、研削盤による研磨、サンドブラス
ト、サンドペーパーや砥粒による研磨などの通常の方法
を適用することができる。
板製造工程において製造した窒化アルミニウム焼結体か
らなる基板の表面を研磨する。ここで、基板４となるべ
き窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａで０．１０μ
ｍ以下、より好ましくは０．０５μｍ以下となるまで研
磨を行なうのが望ましい。研磨方法としては、たとえ
ば、研磨方法として、研削盤による研磨、サンドブラス
ト、サンドペーパーや砥粒による研磨などの通常の方法
を適用することができる。
【００３７】次に、図２で示すように、密着層としての
Ｔｉ膜５ｂ、拡散防止層としてのＰｔ膜５ａおよび電極
層としてのＡｕ膜６を所定のパターンで形成するため、
第３工程としてパターニング工程を行なう。このパター
ニング工程においては、フォトリソグラフィ法を用い
て、Ｔｉ膜５ｂ、Ｐｔ膜５ａおよびＡｕ膜６が形成され
るべき領域以外の領域について、基板表面にレジスト膜
を形成する。
Ｔｉ膜５ｂ、拡散防止層としてのＰｔ膜５ａおよび電極
層としてのＡｕ膜６を所定のパターンで形成するため、
第３工程としてパターニング工程を行なう。このパター
ニング工程においては、フォトリソグラフィ法を用い
て、Ｔｉ膜５ｂ、Ｐｔ膜５ａおよびＡｕ膜６が形成され
るべき領域以外の領域について、基板表面にレジスト膜
を形成する。
【００３８】次に、第４工程として、密着層を蒸着す
る。具体的には、密着層としてのＴｉ膜５ｂとなるべき
Ｔｉ膜を基板表面に蒸着する。このとき形成されるＴｉ
膜の厚さはたとえば０．１μｍとすることができる。
る。具体的には、密着層としてのＴｉ膜５ｂとなるべき
Ｔｉ膜を基板表面に蒸着する。このとき形成されるＴｉ
膜の厚さはたとえば０．１μｍとすることができる。
【００３９】次に、第５工程として、密着層としてのＴ
ｉ膜５ｂとなるべきＴｉ膜上に、拡散防止層としてのＰ
ｔ膜５ａとなるべきＰｔ膜を形成する。Ｐｔ膜の厚さと
しては、たとえば０．２μｍという値を用いることがで
きる。
ｉ膜５ｂとなるべきＴｉ膜上に、拡散防止層としてのＰ
ｔ膜５ａとなるべきＰｔ膜を形成する。Ｐｔ膜の厚さと
しては、たとえば０．２μｍという値を用いることがで
きる。
【００４０】次に、第６工程として、電極層としてのＡ
ｕ膜６を蒸着法によって形成する。Ａｕ膜の厚さとして
は、たとえば０．６μｍとすることができる。
ｕ膜６を蒸着法によって形成する。Ａｕ膜の厚さとして
は、たとえば０．６μｍとすることができる。
【００４１】次いで、第７工程としてリフトオフ工程を
実施する。この工程では、第３工程のパターニング工程
において形成したレジスト膜を、レジスト剥離液によっ
て、そのレジスト膜上に位置していたＴｉ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜の一部分をレジスト膜とともに除去する。こ
の結果、基板上に所定のパターンを有するＴｉ膜５ｂ、
Ｐｔ膜５ａおよびＡｕ膜６を形成することができる。
実施する。この工程では、第３工程のパターニング工程
において形成したレジスト膜を、レジスト剥離液によっ
て、そのレジスト膜上に位置していたＴｉ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜の一部分をレジスト膜とともに除去する。こ
の結果、基板上に所定のパターンを有するＴｉ膜５ｂ、
Ｐｔ膜５ａおよびＡｕ膜６を形成することができる。
【００４２】次に、第８工程としてはんだバリア層７を
形成する。ここでは、メタルマスク法を用いて、Ａｕ膜
６上に白金（Ｐｔ）からなるはんだバリア層７を形成す
る。はんだバリア層７の厚さは０．２μｍとする。
形成する。ここでは、メタルマスク法を用いて、Ａｕ膜
６上に白金（Ｐｔ）からなるはんだバリア層７を形成す
る。はんだバリア層７の厚さは０．２μｍとする。
【００４３】次に、第９工程として、真空蒸着法によ
り、はんだバリア層７上にはんだ層８を形成する。
り、はんだバリア層７上にはんだ層８を形成する。
【００４４】はんだ層８を形成する工程において、成膜
前雰囲気であるチャンバ内の圧力（到達真空度）を小さ
くすると、はんだの結晶粒径が小さくなる。到達真空度
は５．０×１０-4Ｐａ以下とするのが好ましい。到達真
空度が５．０×１０-4Ｐａを超えると、水分や酸素など
の不純物ガスがはんだ層中に残存し易くなり、はんだ層
８中に、粒径の大きい異物が混入するおそれがある。よ
り好ましくは、到達真空度は１．０×１０-4Ｐａ以下で
ある。
前雰囲気であるチャンバ内の圧力（到達真空度）を小さ
くすると、はんだの結晶粒径が小さくなる。到達真空度
は５．０×１０-4Ｐａ以下とするのが好ましい。到達真
空度が５．０×１０-4Ｐａを超えると、水分や酸素など
の不純物ガスがはんだ層中に残存し易くなり、はんだ層
８中に、粒径の大きい異物が混入するおそれがある。よ
り好ましくは、到達真空度は１．０×１０-4Ｐａ以下で
ある。
【００４５】また、はんだの成膜速度（成膜レート）を
変化させることにより、結晶粒径および表面粗さＲａを
変化させることができる。成膜速度は、０．１ｎｍ／秒
以上１．０ｎｍ／秒以下であることが好ましい。さらに
好ましくは、成膜速度は０．３ｎｍ／秒以上０．７ｎｍ
／秒以下である。成膜速度が、０．１ｎｍ／秒未満であ
れば、核成長が促進され、結晶粒径が大きくなるととも
に、表面粗さＲａも大きくなる。成膜速度が１．０ｎｍ
／秒を超えると、基板温度が上昇し、後述の理由によ
り、結晶粒径が大きくなり易く、その結果、表面粗さＲ
ａも大きくなり易い。
変化させることにより、結晶粒径および表面粗さＲａを
変化させることができる。成膜速度は、０．１ｎｍ／秒
以上１．０ｎｍ／秒以下であることが好ましい。さらに
好ましくは、成膜速度は０．３ｎｍ／秒以上０．７ｎｍ
／秒以下である。成膜速度が、０．１ｎｍ／秒未満であ
れば、核成長が促進され、結晶粒径が大きくなるととも
に、表面粗さＲａも大きくなる。成膜速度が１．０ｎｍ
／秒を超えると、基板温度が上昇し、後述の理由によ
り、結晶粒径が大きくなり易く、その結果、表面粗さＲ
ａも大きくなり易い。
【００４６】また、基板４の表面温度を変化させること
により、結晶粒径および表面粗さＲａを変化させること
ができる。その温度は、２０℃以上１５０℃以下、さら
には２０℃以上１２０℃以下が好ましい。温度が１５０
℃を超えると、基板温度が上昇し、核成長が促進される
ことにより、結晶粒径が大きくなるとともに、表面粗さ
Ｒａも大きくなる。
により、結晶粒径および表面粗さＲａを変化させること
ができる。その温度は、２０℃以上１５０℃以下、さら
には２０℃以上１２０℃以下が好ましい。温度が１５０
℃を超えると、基板温度が上昇し、核成長が促進される
ことにより、結晶粒径が大きくなるとともに、表面粗さ
Ｒａも大きくなる。
【００４７】なお、所定のパターンを有するはんだ層８
の形成方法としては、メタルマスク法あるいは本発明に
よる半導体装置の製造方法の第３工程から第７工程に示
したようなフォトリソグラフィ法を用いてもよい。
の形成方法としては、メタルマスク法あるいは本発明に
よる半導体装置の製造方法の第３工程から第７工程に示
したようなフォトリソグラフィ法を用いてもよい。
【００４８】次に、第１０工程として、上述のように第
１工程で準備した基板の表面に所定の構造が形成された
後、その基板を切断する切断工程を実施する。この結
果、図１に示すサブマウント３を得ることができる。
１工程で準備した基板の表面に所定の構造が形成された
後、その基板を切断する切断工程を実施する。この結
果、図１に示すサブマウント３を得ることができる。
【００４９】次に、第１１工程として、半導体発光素子
としてのレーザーダイオード２の接合工程を実施する。
具体的には、加熱によりはんだ層８を溶融させる。検出
手段２００が、はんだ層８が溶融したかどうかを画像認
識する。具体的には、例えば、検出手段に入射する光の
照度の階調を２５６段階に分け、基板４の最も暗い部分
の階調を０とし、Ａｕ膜６の最も明るい部分の階調を２
５５とする。はんだ層８から入射光の階調が５０を超え
た時に、はんだ層８の色を「白」と認識し、はんだ層８
が溶融していないと判断する。はんだ層８から入射光の
階調が５０以下の時に、はんだ層８の色を「黒」と認識
し、はんだ層８が溶融したと判断する。このように画像
認識の２値化手法により、はんだ層８の溶融のＹｅｓ，
Ｎｏを判定する。
としてのレーザーダイオード２の接合工程を実施する。
具体的には、加熱によりはんだ層８を溶融させる。検出
手段２００が、はんだ層８が溶融したかどうかを画像認
識する。具体的には、例えば、検出手段に入射する光の
照度の階調を２５６段階に分け、基板４の最も暗い部分
の階調を０とし、Ａｕ膜６の最も明るい部分の階調を２
５５とする。はんだ層８から入射光の階調が５０を超え
た時に、はんだ層８の色を「白」と認識し、はんだ層８
が溶融していないと判断する。はんだ層８から入射光の
階調が５０以下の時に、はんだ層８の色を「黒」と認識
し、はんだ層８が溶融したと判断する。このように画像
認識の２値化手法により、はんだ層８の溶融のＹｅｓ，
Ｎｏを判定する。
【００５０】溶融したと判断されたはんだ層８に、レー
ザーダイオード２を配置する。このようにして、ＧａＡ
ｓを用いたチップであるレーザーダイオード２をはんだ
層８によってサブマウント３に接合する。このようにし
て、図１の半導体装置１が完成する。
ザーダイオード２を配置する。このようにして、ＧａＡ
ｓを用いたチップであるレーザーダイオード２をはんだ
層８によってサブマウント３に接合する。このようにし
て、図１の半導体装置１が完成する。
【００５１】以上のような本発明のサブマウントでは、
溶融前のはんだ層８の表面８ｆの表面粗さＲａが０．１
８μｍと小さいので、はんだ層８の表面での光の乱反射
を小さく抑えることができる。そのため、多くの反射光
が検出手段２００に入射する。その結果、ダイボンド工
程において、検出手段２００が溶融前のはんだ層８を
「黒」、すなわち溶融状態と誤認する確率を小さく抑え
ることができるため、はんだ層８が溶融したかどうかを
より高い確率でＹｅｓ，Ｎｏ判定することができる。そ
の結果、レーザーダイオード２をはんだ層の溶融した状
態でタイミングよくサブマウント３にはんだづけするこ
とができる。
溶融前のはんだ層８の表面８ｆの表面粗さＲａが０．１
８μｍと小さいので、はんだ層８の表面での光の乱反射
を小さく抑えることができる。そのため、多くの反射光
が検出手段２００に入射する。その結果、ダイボンド工
程において、検出手段２００が溶融前のはんだ層８を
「黒」、すなわち溶融状態と誤認する確率を小さく抑え
ることができるため、はんだ層８が溶融したかどうかを
より高い確率でＹｅｓ，Ｎｏ判定することができる。そ
の結果、レーザーダイオード２をはんだ層の溶融した状
態でタイミングよくサブマウント３にはんだづけするこ
とができる。
【００５２】
【実施例】（サンプルの作製と評価）以下の手法によ
り、表１および２で示す試料１から３０を製造した。試
料１から２０が実施例に対応し、試料２１から３０が比
較例に対応する。
り、表１および２で示す試料１から３０を製造した。試
料１から２０が実施例に対応し、試料２１から３０が比
較例に対応する。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【００５５】まず、基板として、縦×横×厚みが５０ｍ
ｍ×５０ｍｍ×０．４ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を
準備した。この窒化アルミニウム焼結体の表面を研磨し
て、主表面４ｆの粗さＲａを表２で示す値とした。次
に、フォトリソグラフィーを用いたリフトオフ法と真空
蒸着により、厚みが０．１μｍのＴｉ膜５ｂと厚みが
０．２μｍのＰｔ膜５ａと厚みが０．６μｍのＡｕ膜６
からなるメタライズ層を形成した。次に、試料１０から
１２および２７以外の試料に、厚みが０．２μｍの白金
からなるはんだバリア層７をメタルマスク法と真空蒸着
でメタライズ層上に形成した。
ｍ×５０ｍｍ×０．４ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を
準備した。この窒化アルミニウム焼結体の表面を研磨し
て、主表面４ｆの粗さＲａを表２で示す値とした。次
に、フォトリソグラフィーを用いたリフトオフ法と真空
蒸着により、厚みが０．１μｍのＴｉ膜５ｂと厚みが
０．２μｍのＰｔ膜５ａと厚みが０．６μｍのＡｕ膜６
からなるメタライズ層を形成した。次に、試料１０から
１２および２７以外の試料に、厚みが０．２μｍの白金
からなるはんだバリア層７をメタルマスク法と真空蒸着
でメタライズ層上に形成した。
【００５６】その後、すべての試料に対し、厚みが３μ
ｍのはんだ層８をメタルマスク法と真空蒸着で形成し
た。はんだ層８の組成および蒸着の条件は表１に示した
通りである。表１中の「はんだ組成」は、はんだ層８を
構成する元素の質量比を示す。さらに、基板４を切断す
ることにより、縦×横×厚みが１．２ｍｍ×１．５ｍｍ
×０．３ｍｍのサブマウントを、それぞれの試料１から
３０について、２０個ずつ作製した。そして、それぞれ
の試料について、レーザーダイオード２をはんだづけす
るときに、検出手段２００を用いた画像認識が成功した
割合を調べた。その結果も表２に示されている。
ｍのはんだ層８をメタルマスク法と真空蒸着で形成し
た。はんだ層８の組成および蒸着の条件は表１に示した
通りである。表１中の「はんだ組成」は、はんだ層８を
構成する元素の質量比を示す。さらに、基板４を切断す
ることにより、縦×横×厚みが１．２ｍｍ×１．５ｍｍ
×０．３ｍｍのサブマウントを、それぞれの試料１から
３０について、２０個ずつ作製した。そして、それぞれ
の試料について、レーザーダイオード２をはんだづけす
るときに、検出手段２００を用いた画像認識が成功した
割合を調べた。その結果も表２に示されている。
【００５７】表２中、「画像認識良品」とは、はんだ層
８が溶融したと検出手段２００が判断した場合に、実際
にはんだ層８が溶融していた試料の数量割合をいう。こ
の割合が１に近いほど、検出手段２００が繰り返し実態
に即しはんだ層８の溶融を検出できた確率が高いことを
意味する。表２に示した結果より、本発明による半導体
装置１（図１参照）を構成するサブマウント３において
は、この確率を高めるためには、はんだ層８の表面８ｆ
の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下であり、好ましく
は、表面８ｆの表面粗さＲａは０．１５μｍ以下であ
り、さらに好ましくは、表面８ｆの表面粗さＲａは０．
１０μｍ以下であることがわかる。さらに、同じ理由で
はんだ層８を構成するはんだの平均粒径は、好ましくは
３．５μｍ以下、さらに好ましくは２．０μｍ以下であ
ること、さらに、基板４の主表面４ｆの表面粗さＲａ
は、好ましくは０．１０μｍ以下、さらに好ましくは
０．０５μｍ以下であることもわかる。
８が溶融したと検出手段２００が判断した場合に、実際
にはんだ層８が溶融していた試料の数量割合をいう。こ
の割合が１に近いほど、検出手段２００が繰り返し実態
に即しはんだ層８の溶融を検出できた確率が高いことを
意味する。表２に示した結果より、本発明による半導体
装置１（図１参照）を構成するサブマウント３において
は、この確率を高めるためには、はんだ層８の表面８ｆ
の表面粗さＲａは０．１８μｍ以下であり、好ましく
は、表面８ｆの表面粗さＲａは０．１５μｍ以下であ
り、さらに好ましくは、表面８ｆの表面粗さＲａは０．
１０μｍ以下であることがわかる。さらに、同じ理由で
はんだ層８を構成するはんだの平均粒径は、好ましくは
３．５μｍ以下、さらに好ましくは２．０μｍ以下であ
ること、さらに、基板４の主表面４ｆの表面粗さＲａ
は、好ましくは０．１０μｍ以下、さらに好ましくは
０．０５μｍ以下であることもわかる。
【００５８】（階調の具体的データ）本発明の実施例で
ある試料１について、検出手段２００がサブマウント基
板としての基板４、溶融前のはんだ層８およびＡｕ膜６
で反射した光の強度（照度）を測定した。その結果の一
部を図３に示す。
ある試料１について、検出手段２００がサブマウント基
板としての基板４、溶融前のはんだ層８およびＡｕ膜６
で反射した光の強度（照度）を測定した。その結果の一
部を図３に示す。
【００５９】図３の縦軸は、反射光の照度を２５６階調
で示す。横軸は、サブマウント上での位置を示し、たと
えば「４」、「８」および「６」は、それぞれ、図１お
よび２の基板４、はんだ層８およびＡｕ膜６での反射光
の強度を示す。
で示す。横軸は、サブマウント上での位置を示し、たと
えば「４」、「８」および「６」は、それぞれ、図１お
よび２の基板４、はんだ層８およびＡｕ膜６での反射光
の強度を示す。
【００６０】図３より、本発明では、はんだ層８での反
射光の強度が大きいため、検出手段２００は、はんだ層
８を溶融前の状態と認識しやすい。
射光の強度が大きいため、検出手段２００は、はんだ層
８を溶融前の状態と認識しやすい。
【００６１】また、比較例である試料２１について、検
出手段２００が基板１０４、溶融前のはんだ１０８およ
びＡｕ膜１０６で反射した光の強度（照度）を測定し
た。その結果の一部を図４に示す。
出手段２００が基板１０４、溶融前のはんだ１０８およ
びＡｕ膜１０６で反射した光の強度（照度）を測定し
た。その結果の一部を図４に示す。
【００６２】図４の縦軸は、反射光の照度を２５６階調
で示す。横軸は、サブマウント上での位置を示し、たと
えば「１０４」、「１０８」および「１０６」は、それ
ぞれ、図５および６の基板１０４、はんだ層１０８およ
びＡｕ膜１０６での反射光の強度を示す。
で示す。横軸は、サブマウント上での位置を示し、たと
えば「１０４」、「１０８」および「１０６」は、それ
ぞれ、図５および６の基板１０４、はんだ層１０８およ
びＡｕ膜１０６での反射光の強度を示す。
【００６３】図４より、比較例の試料２１では、はんだ
層１０８での反射光の強度が小さいため、検出手段２０
０は、はんだ層８を溶融前の状態と正常に認識すること
が困難である。
層１０８での反射光の強度が小さいため、検出手段２０
０は、はんだ層８を溶融前の状態と正常に認識すること
が困難である。
【００６４】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態
および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態
および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示さ
れ、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべ
ての変更が含まれることが意図される。
【００６５】
【発明の効果】このように、本発明によれば、検出手段
を用いてはんだ層の溶融を認識することにより、半導体
発光素子を確実に搭載することができる半導体装置を得
ることができる。
を用いてはんだ層の溶融を認識することにより、半導体
発光素子を確実に搭載することができる半導体装置を得
ることができる。
【図１】 本発明による半導体装置の実施の形態１を示
す断面模式図である。
す断面模式図である。
【図２】 図１に示した半導体装置の製造方法を説明す
るための断面模式図である。
るための断面模式図である。
【図３】 試料１に従ったサンプルの階調特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】 試料２１に従ったサンプルの階調特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】 従来の半導体装置の製造方法の第１工程を説
明するための断面模式図である。
明するための断面模式図である。
【図６】 従来の半導体装置の製造方法の第２工程を説
明するための断面模式図である。
明するための断面模式図である。
１ 半導体装置、２ レーザーダイオード、３ サブマ
ウント、４ 基板、４ｆ 主表面、５ Ｔｉ／Ｐｔ積層
膜、５ａ Ｐｔ膜、５ｂ Ｔｉ膜、６ Ａｕ膜、７ は
んだバリア層、８ はんだ層、８ｆ 表面。
ウント、４ 基板、４ｆ 主表面、５ Ｔｉ／Ｐｔ積層
膜、５ａ Ｐｔ膜、５ｂ Ｔｉ膜、６ Ａｕ膜、７ は
んだバリア層、８ はんだ層、８ｆ 表面。
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フロントページの続き
(72)発明者 桧垣 賢次郎
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
(72)発明者 筑木 保志
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
Ｆターム(参考） 5F041 AA41 DA03 DA34
5F073 EA29 FA15 FA22 FA30
Claims (11)
- 【請求項１】 サブマウント基板と、 前記サブマウント基板の主表面上に形成されたはんだ層
とを備え、 溶融前の前記はんだ層の表面粗さＲａは０．１８μｍ以
下である、サブマウント。 - 【請求項２】 前記はんだ層の表面粗さＲａが０．１５
μｍ以下である、請求項１に記載のサブマウント。 - 【請求項３】 前記はんだ層の表面粗さＲａが０．１０
μｍ以下である、請求項１に記載のサブマウント。 - 【請求項４】 前記はんだ層に含まれるはんだの平均粒
径が３．５μｍ以下である、請求項１から３のいずれか
１項に記載のサブマウント。 - 【請求項５】 前記サブマウント基板の主表面の表面粗
さＲａは０．１０μｍ以下である、請求項１から４のい
ずれか１項に記載のサブマウント。 - 【請求項６】 前記サブマウント基板と前記はんだ層と
の間に形成されたはんだバリア層をさらに備えた、請求
項１から５のいずれか１項に記載のサブマウント。 - 【請求項７】 前記サブマウント基板と前記はんだバリ
ア層との間に形成された電極層をさらに備えた、請求項
６に記載のサブマウント。 - 【請求項８】 前記サブマウント基板と前記はんだバリ
ア層との間において、前記サブマウント基板の主表面に
接触するように形成された密着層と、 前記密着層上に形成された拡散防止層とをさらに備え、 前記電極層は前記拡散防止層上に配置されている、請求
項７に記載のサブマウント。 - 【請求項９】 前記密着層はチタンを含み、前記拡散防
止層は白金を含み、前記電極層は金を含み、前記はんだ
バリア層は白金を含み、前記はんだ層は金錫系はんだを
含む、請求項８に記載のサブマウント。 - 【請求項１０】 前記サブマウント基板は窒化アルミニ
ウム焼結体を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載
のサブマウント。 - 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか１項に記載
のサブマウントを用いた半導体装置であって、前記はん
だ層上に搭載された半導体発光素子を備える、半導体装
置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
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| KR1020047013738A KR100957669B1 (ko) | 2002-03-06 | 2003-03-03 | 서브 마운트 및 반도체 장치 |
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| US10/506,510 US7298049B2 (en) | 2002-03-06 | 2003-03-03 | Submount for mounting semiconductor device |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3982284B2 JP3982284B2 (ja) | 2007-09-26 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| CN (1) | CN1298032C (ja) |
| AU (1) | AU2003211502A1 (ja) |
| WO (1) | WO2003075341A1 (ja) |
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