JPH0451073B2 - - Google Patents

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JPH0451073B2
JPH0451073B2 JP1182884A JP1182884A JPH0451073B2 JP H0451073 B2 JPH0451073 B2 JP H0451073B2 JP 1182884 A JP1182884 A JP 1182884A JP 1182884 A JP1182884 A JP 1182884A JP H0451073 B2 JPH0451073 B2 JP H0451073B2
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semiconductor
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Yasutoshi Kurihara
Tadashi Minagawa
Komei Yatsuno
Kazuhiro Hirose
Koichi Shinohara
Tomiro Yasuda
Mamoru Sawahata
Tadao Kushima
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10HINORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80Constructional details
    • H10H20/85Packages
    • H10H20/857Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
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    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0235Method for mounting laser chips
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    • HELECTRICITY
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  • Die Bonding (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置、特に熱放射性に優れ、安
定した性能の得られる半導体装置に関する。 〔発明の背景〕 半導体装置の一例である半導体レーザ素子は、
最近特に光通信の分野で注目されている。これは
半導体以外の発光素子に比べて出力レベルが低い
点を除けば、(1)低電力駆動が可能、(2)直接変調が
可能、(3)高効率化が可能、(4)長寿命化が可能、(5)
小形,軽量化が可能、という種々の利点を有する
ことに基づく。半導体レーザ素子は例えば
GaAs,GaP,GaAlAs,InGaAsP等で代表され
るような−族化合物や、PbSSe,PbSnTe等
で代表されるような−族化合物のごとき半導
体単結晶材料からなり、この材料中に形成された
Pn接合に順方向電流を流し、この際注入された
キヤリヤの再結合により発光させ、これにより生
じた光の一部を反射鏡によつて接合近傍の発光領
域中に帰還し、この帰還光がさらにキヤリヤの再
結合を促進して新たな発光を促す、誘導放出過程
をくり返すことによつてレーザ発振に至らしめよ
うとするものである。 この種の半導体レーザ素子の高率化をはかるた
めには、レーザ発振に至るしきい値電流を下げる
ことが有効であるが、このためには注入電流によ
つて励起されたキヤリヤを発光領域に有効に閉じ
込めることや誘導放出光を有効に閉じ込め、光子
とキヤリヤの相互作用され促進せしめる必要があ
る。しかし、このような方策を施してもなお発振
しきい値電流密度は、例えば室温で連続発振させ
る場合には1〜3KA/cm2程にも及ぶため、当然
のことながら接合部の発熱を伴なうこととなり、
安定的にレーザ発振させるには半導体レーザ基体
を効率的に冷却、又は半導体レーザ基体で生じた
熱を効率的に放散させる必要がある。同時に、半
導体レーザ素子の動作及び休止にともなう発熱及
び冷却のサイクルにより、半導体レーザ基体と同
基体を搭載するための支持部材との間に両部材の
熱膨張係数差に基づく熱歪によつて接着界面の熱
疲労破壊、例えば接着層におけるクラツクの発生
に至る。このような接着層は半導体レーザ基体の
主要な放熱経路の一部を兼ねていること及び電気
的な導体領域を兼ねていて、レーザ基体自身の過
熱、通電不能を生ずるため、安定的なレーザ発振
を続けることが困難となる。 上述の問題点を克服するため、従来は第1図に
示すように、銅材等からなる金属支持部材1上に
熱伝導性に優れかつ半導体レーザ基体2と熱膨張
係数が略近似したダイヤモンド条片のごとき中間
部材3を介して半導体レーザ基体2を接着する構
造がとられていた。この際、半導体レーザ基体2
は、レーザ素子と受光素子あるいはレーザ素子と
受光素子の間を中継する光フアイバケーブルとの
光結合を容易にするため、中間部材3の端部31
に載置されるとともに、放熱効率を高めるため発
熱源となるpn接合部21が放熱路に近くなるよ
うに配置され、ろう材を用いて接着される。中間
部材3には金属化層32が設けられ中間部材3に
対する接着強度が保持されると同時にろう材に対
するぬれ性が付与されている。中間部材3は一般
にAu−Si,Au−Ge,Au−Snの如き金系ソルダ
やPb−Sn系はんだの如き材料により金属支持部
材1上にろう付けされている。又、半導体レーザ
基体2には導電路構成部材5や当該部材5と半導
体レーザ基体2との電気的機械的接続を可能にす
る電極層及び半導体レーザ基体2と中間部材3と
の電気的及び機械的接続をするためろう材に対す
るぬれ性を付与する電極層が設けられている。半
導体レーザ基体2と中間部材3の間のろう材は上
記ろう材を同質同系の物が用いられる。更に、中
間部材3上には上記半導体レーザ基体2以外に導
電路構成部材5に電気接続するための中継金属板
6が半導体レーザ基体2と同様に接着されてい
る。 半導体レーザ基体2は通常エピタキシヤル成長
法や拡散法によつてpn接合を形成される関係上、
発光領域は基体の厚さ方向における中央部ではな
く、表面に極めて近い部分に形成される。ところ
が、放熱効率を高めるのに半導体レーザ基体2の
pn接合が形成されている側の面を上述の中間部
材3上にろう付けする構造をとるため、次のよう
な問題を生ずる。問題点の第1は半導体レーザ基
体2のろう付けによつてレーザ光放出部の光路が
しや断される点、そして問題点の第2はレーザ光
放出部が理想的な反射面となるように壁開面で形
成されていてpn接合が露出しているため同接合
がろう材により短絡される点である。このような
問題を生ずる原因は、半導体レーザ基体2、中間
部材3の間のろう材接着部端部に放出され、ろう
材が盛上ることによる。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上述の問題点を改善し、性能の
安定した半導体装置を歩留りよく製造することの
可能な構造を有する半導体装置を提供することで
ある。 〔発明の概要〕 本発明を概説すれば、本発明は半導体装置に関
する発明であつて、金属支持部材上に、無機質絶
縁体又は無機質半導体からなる中間部材と半導体
素子とが、金属化層を介して順次搭載された半導
体装置において、前記中間部材と半導体素子との
間にある前記金属化層の一部は、前記中間部材の
少なくとも1の側面上の一部にも位置し、前記金
属支持部材、中間部材及び半導体素子は、前記側
面上に位置する金属化層と略同一平面を形成する
側面を有し、それぞれろう材を用いて接着されて
いることを特徴とする。 本発明の半導体装置に使用する各種の材料、及
び層構成を具体例で説明すると、前記中間部材
が、SiC,Al2O3,AlN,BeO,Si3N4,MgO及
びCよりなる群から選択された少なくとも1の材
料からなるセラミツクス又はSi,Ge及びSiCより
なる群から選択された少なくとも1の材料からな
る半導体であり、前記金属化層が、前記セラミツ
クス又は半導体に接する、Cr,Ti,Al,Mo,
Ni,W及びAgよりなる群から選択された1の材
料からなる第1の層と、該第1の層に接する、
Cr,Ti,Al,Mo,Ni,Cu,Ag,Pd,Pt及び
Auよりなる群から選択された1の材料からなる
第2の層と、該第2の層に接する、Ag,Au及び
Ptよりなる群から選択された1の材料からなる
第3の層とを順次積層してなることを特徴とす
る。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。第2図は本発明の一実施例の半導体レーザ素
子を示す。図において、第1図と同一ないし同等
の部分には第1図と同じ符号を用い、詳しい説明
は省略する。 第2図において、金めつきを施した銅支持部材
1上に、GaAs上にエピタキシヤル成長により形
成されたGaAlAsを含む半導体レーザ基体2(0.3
mm×0.3mm×厚さ0.1mm)がSiC条片からなる中間
部材3を介して接着されている。このSiC条片は
0.8mm×1.6mm×厚さ0.3mmであり、両主面には蒸着
法により形成されたCr−Ni−Au多層金属化層3
2が設けられ、上記両主面に対して略直角な側面
31には金属化層32から延長して設けられた同
質の金属化層33が設けられている。半導体レー
ザ基体2はAu−Sn系ソルダにより中間部材3上
にダイボンデイングされている。半導体レーザ基
体2の主面には最上層をAu層とする電極層が設
けられている。又、中間部材3は支持部材1上に
Pb−Sn系はんだ材により接着されている。導電
路構成部材5は直径30μmのAu線からなり熱圧着
法により半導体レーザ基体2の上側の電極層から
他の導電部材へと接続され、他方半導体レーザ基
体2の下側の他の電気領域は金めつきされた銅中
継板6を介して導電路構成部材5により他の導電
部材へと接続される。ここで、重要な点は中間部
材3の側面31に金属化層32から延長して設け
られた金属化層33を有し半導体レーザ基体2と
中間部材3の間のろう材に対するぬれ性が付与さ
れていることである。 このような構造にすることにより、このろう材
が半導体レーザ基体2の端部にはみ出た後金属化
層33上に流出し、垂下るため端部に盛上ること
がない。したがつてレーザ光放出部の光路がしや
断されたりpn接合を電気的に短絡したりするこ
とがない。この効果を定量的に例示すると、従来
の第1図構造を採用した場合の光路しや断及び
pn接合短絡に基づく不良発生率が約5%であつ
たのに対し、本発明の第2図構造を採用した場合
の不良発生率は0.05%以下に低減された。又、従
来構造の場合半導体レーザ基体2と中間部材3の
間のろう材の端部における盛上りを軽減するため
ろう材の使用量を少なくする配慮がなされていた
が、このことは逆に半導体レーザ基体2と中間部
材3間の接着の不完全性を誘発する。しかし、本
発明構造ではろう材の使用量をあまり少なくする
必要がないため上記接着が完全に行なわれる。例
えば第1図構造の場合、半導体レーザ基体2から
支持部材1に至る間の熱抵抗が0.5℃/W以上と
なる割合が5%以上と高かつたのに対して、本発
明の第2図構造では0.05%程度と低くなつた。 又、第1表は本発明の他の実施例の半導体レー
ザ素子に適用した中間部材3用素材、複合層とし
たときの金属化層33相当部、そしてソルダ4相
当部を形成する金属の構成である。
【表】 SiCに接する第1の層、第1の層に接する第2
の層、第2の層及びソルダに接する第3の層を同
表に示した各種組合せで蒸着形成させた。このよ
うにしても、上記実施例の場合と全く同じ効果が
得られた。 又、中間部材として、熱膨張係数が4.5×
10-6/℃であるAlNを用いた場合、及び3.5×
10-6/℃であるSiCを用いた場合について、半導
体装置に熱ストレスを印加した時の、半導体レー
ザ基体2と支持部材1との間の熱抵抗変化量(初
期値に対する)、及びレーザ光出力の変化量(初
期値に対する)を第2表に示す。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、性能及
び安定した半導体装置を歩留りよく製造すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置を説明する図、第2
図は本発明の一実施例の半導体装置を説明する
図、第3図は本発明の一実施例の半導体装置の製
法を説明する図である。 1…金属支持部材、2…半導体レーザ基体、3
…中間部材、5…導電路構成部材、6…中継金属
板、31…端部、32,33…金属化層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属支持部材上に、無機質絶縁体又は無機質
    半導体からなる中間部材と半導体素子とが、金属
    化層を介して順次搭載された半導体装置におい
    て、前記中間部材と半導体素子との間にある前記
    金属化層の一部は、前記中間部材の少なくとも1
    の側面上の一部にも位置し、前記金属支持部材、
    中間部材及び半導体素子は、前記側面上に位置す
    る金属化層と略同一平面を形成する側面を有し、
    それぞれろう材を用いて接着されていることを特
    徴とする半導体装置。 2 前記中間部材が、SiC,Al2O3,AlN,BeO,
    Si3N4,MgO及びCよりなる群から選択された少
    なくとも1の材料からなるセラミツクス又はSi,
    Ge及びSiCよりなる群から選択された少なくとも
    1の材料からなる半導体であり、前記金属化層
    が、前記セラミツクス又は半導体に接する、Cr,
    Ti,Al,Mo,Ni,W及びAgよりなる群から選
    択された1の材料からなる第1の層と、該第1の
    層に接する、Cr,Ti,Al,Mo,Ni,Cu,Ag,
    Pd,Pt及びAuよりなる群から選択された1の材
    料からなる第2の層と、該第2の層に接する、
    Ag,Au及びPtよりなる群から選択された1の材
    料からなる第3の層とを順次積層してなることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
    置。
JP59011828A 1984-01-27 1984-01-27 半導体装置 Granted JPS60157284A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63132495A (ja) * 1986-11-21 1988-06-04 Mitsubishi Electric Corp 光半導体素子用サブマウント
JPS63160292A (ja) * 1986-12-23 1988-07-04 Mitsubishi Electric Corp 光半導体素子用サブマウント
JP4855341B2 (ja) * 2007-06-05 2012-01-18 株式会社パイロットコーポレーション ノック式筆記具
JP2009272656A (ja) * 2009-08-20 2009-11-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体発光素子及びその製造方法
JPWO2013150715A1 (ja) * 2012-04-05 2015-12-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP7619812B2 (ja) 2021-01-28 2025-01-22 ゼブラ株式会社 出没式筆記具

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