JPH09307018A - 半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子およびその製造方法Info
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- JPH09307018A JPH09307018A JP8115161A JP11516196A JPH09307018A JP H09307018 A JPH09307018 A JP H09307018A JP 8115161 A JP8115161 A JP 8115161A JP 11516196 A JP11516196 A JP 11516196A JP H09307018 A JPH09307018 A JP H09307018A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉ基板にＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザー
チップなどの発熱素子を実装が可能な、放熱性の良い半
導体素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 Ｓｉ基板２のレーザーチップ１の実装部
の略裏面側に穴ａ３を形成し、この穴ａ３の少なくとも
底面４とヒートシンクであるコム１２との間に、Ｓｉ基
板２より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体５−２を
介装する。このように、基板２とコム１２間に熱伝導体
５−２を介装することにより、熱抵抗が軽減され放熱特
性が向上し、レーザーチップ１の熱はヒートシンクであ
るコム１２に効率よく伝達される。その結果、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーチップのような発熱が多い素子
でも実装することが可能となる。
チップなどの発熱素子を実装が可能な、放熱性の良い半
導体素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 Ｓｉ基板２のレーザーチップ１の実装部
の略裏面側に穴ａ３を形成し、この穴ａ３の少なくとも
底面４とヒートシンクであるコム１２との間に、Ｓｉ基
板２より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体５−２を
介装する。このように、基板２とコム１２間に熱伝導体
５−２を介装することにより、熱抵抗が軽減され放熱特
性が向上し、レーザーチップ１の熱はヒートシンクであ
るコム１２に効率よく伝達される。その結果、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザーチップのような発熱が多い素子
でも実装することが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザーユ
ニットなど、受光素子や回路素子を有する基板と、その
基板に実装される発熱を伴う発熱素子を備えた半導体素
子、およびその製造方法に関するものである。
ニットなど、受光素子や回路素子を有する基板と、その
基板に実装される発熱を伴う発熱素子を備えた半導体素
子、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 近年、受光素子を有する
Ｓｉ基板上に、波長が７８０ｎｍ以上の赤外半導体レー
ザーチップと、レーザー光を垂直に反射させるミラーと
を備えたレーザーユニットが提案され、実用化されてい
る（たとえば、特願昭６２−３０９０５６号参照）。
Ｓｉ基板上に、波長が７８０ｎｍ以上の赤外半導体レー
ザーチップと、レーザー光を垂直に反射させるミラーと
を備えたレーザーユニットが提案され、実用化されてい
る（たとえば、特願昭６２−３０９０５６号参照）。
【０００３】上記レーザーユニットの平面図を図７
（ａ）に、そのａ−ａ’断面図を図７（ｂ）に示す。受
光素子１１が形成されたＳｉ基板２上の一部には、穴６
がたとえばエッチングにより形成されており、この穴６
の底面８にはレーザーチップ１がハンダ材料を介してマ
ウントされている。
（ａ）に、そのａ−ａ’断面図を図７（ｂ）に示す。受
光素子１１が形成されたＳｉ基板２上の一部には、穴６
がたとえばエッチングにより形成されており、この穴６
の底面８にはレーザーチップ１がハンダ材料を介してマ
ウントされている。
【０００４】そして穴６のエッチング側面７である（１
１１）面をミラーとして利用し、出射光９を垂直方向に
反射させることにより、レーザーチップ１からの出射光
９を基板２上方に取り出している。上記エッチング側面
７はＡｕなどでメタライズされておりミラー面としての
反射率を高くしている。
１１）面をミラーとして利用し、出射光９を垂直方向に
反射させることにより、レーザーチップ１からの出射光
９を基板２上方に取り出している。上記エッチング側面
７はＡｕなどでメタライズされておりミラー面としての
反射率を高くしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような構
成では、Ｓｉ基板２の熱伝導率が低いため、レーザーチ
ップ１からの発熱が問題となる場合があった。
成では、Ｓｉ基板２の熱伝導率が低いため、レーザーチ
ップ１からの発熱が問題となる場合があった。
【０００６】たとえば、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料で構成
される波長が６３０ｎｍから６９０ｎｍの赤色半導体レ
ーザーでは、レーザーチップ１からの発熱が７８０ｎｍ
付近の赤外の半導体レーザーに比べ大きく、この発熱に
よりレーザーのしきい値や動作電流が上昇してしまうと
いう課題が発生した。
される波長が６３０ｎｍから６９０ｎｍの赤色半導体レ
ーザーでは、レーザーチップ１からの発熱が７８０ｎｍ
付近の赤外の半導体レーザーに比べ大きく、この発熱に
よりレーザーのしきい値や動作電流が上昇してしまうと
いう課題が発生した。
【０００７】実際に上記の構成においてレーザーチップ
１として赤色半導体レーザーチップを使用したところ、
レーザーは発振するものの、熱飽和によって１０ｍＷ以
上の光出力が得られなかった。
１として赤色半導体レーザーチップを使用したところ、
レーザーは発振するものの、熱飽和によって１０ｍＷ以
上の光出力が得られなかった。
【０００８】本発明は、このようなＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザーにおいてもレーザーユニット化が可能
な、放熱性の良い半導体素子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
色半導体レーザーにおいてもレーザーユニット化が可能
な、放熱性の良い半導体素子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子にお
いては、発熱を伴う発熱素子が実装される基板を備えた
半導体素子であって、前記基板の少なくとも前記発熱素
子が実装される領域の略裏面に穴を形成し、この穴の少
なくとも底面とヒートシンクとの間に、前記基板より熱
伝導率の高い材料からなる熱伝導体を介装したものであ
る。
いては、発熱を伴う発熱素子が実装される基板を備えた
半導体素子であって、前記基板の少なくとも前記発熱素
子が実装される領域の略裏面に穴を形成し、この穴の少
なくとも底面とヒートシンクとの間に、前記基板より熱
伝導率の高い材料からなる熱伝導体を介装したものであ
る。
【００１０】この本発明によれば、発熱素子から発生し
た熱が熱伝導率の高い、つまり熱抵抗の低い熱導伝体を
介して効率よく放熱され、放熱性の良い半導体素子が得
られる。
た熱が熱伝導率の高い、つまり熱抵抗の低い熱導伝体を
介して効率よく放熱され、放熱性の良い半導体素子が得
られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、発熱を伴う発熱素子が実装される基板を備えた半導
体素子であって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が
実装される領域の略裏面に穴を形成し、この穴の少なく
とも底面とヒートシンクとの間に、前記基板より熱伝導
率の高い材料からなる熱伝導体を介装したことを特徴と
するものであり、発熱素子とヒートシンクとの間が基板
より熱伝導率の高い材料に置き換えられたことにより、
熱抵抗が軽減され放熱特性が向上する。
は、発熱を伴う発熱素子が実装される基板を備えた半導
体素子であって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が
実装される領域の略裏面に穴を形成し、この穴の少なく
とも底面とヒートシンクとの間に、前記基板より熱伝導
率の高い材料からなる熱伝導体を介装したことを特徴と
するものであり、発熱素子とヒートシンクとの間が基板
より熱伝導率の高い材料に置き換えられたことにより、
熱抵抗が軽減され放熱特性が向上する。
【００１２】請求項２に記載の発明は、発熱を伴う発熱
素子が実装される基板を備えた半導体素子であって、前
記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域に、
前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体を配
設し、前記発熱素子は前記熱伝導体上に実装されること
を特徴とするものであり、発熱素子から発生した熱は基
板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体により、瞬
時に広範囲に伝熱・拡散し、結果、放熱特性は向上す
る。
素子が実装される基板を備えた半導体素子であって、前
記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域に、
前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体を配
設し、前記発熱素子は前記熱伝導体上に実装されること
を特徴とするものであり、発熱素子から発生した熱は基
板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体により、瞬
時に広範囲に伝熱・拡散し、結果、放熱特性は向上す
る。
【００１３】請求項３に記載の発明は、発熱を伴う発熱
素子が実装される基板を備えた半導体素子であって、前
記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域に、
前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第一の熱伝導
体を配設し、前記発熱素子を前記第一の熱伝導体上に実
装し、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される
領域の略裏面に穴を形成し、前記穴の少なくとも底面と
ヒートシンクとの間に、前記基板より熱伝導率の高い材
料からなる第二の熱伝導体を介装したことを特徴とする
ものであり、発熱素子の実装近傍には第一の熱伝導体
が、さらに発熱素子実装領域の略裏面には第二の熱伝導
体が形成されることにより、発熱素子から発生した熱を
効率良くヒートシンクにまで伝達することが可能とな
る。
素子が実装される基板を備えた半導体素子であって、前
記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域に、
前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第一の熱伝導
体を配設し、前記発熱素子を前記第一の熱伝導体上に実
装し、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される
領域の略裏面に穴を形成し、前記穴の少なくとも底面と
ヒートシンクとの間に、前記基板より熱伝導率の高い材
料からなる第二の熱伝導体を介装したことを特徴とする
ものであり、発熱素子の実装近傍には第一の熱伝導体
が、さらに発熱素子実装領域の略裏面には第二の熱伝導
体が形成されることにより、発熱素子から発生した熱を
効率良くヒートシンクにまで伝達することが可能とな
る。
【００１４】請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜
請求項３のいずれかに記載の半導体素子であって、発熱
素子は半導体レーザーチップとし、前記発熱素子が実装
される領域が前記基板に形成されたテーパー状側面を有
する穴の底面部であることを特徴とするものであり、穴
のテーパー状側面をミラーとして使用し、出射光を垂直
方向に反射させることにより、レーザーチップからの出
射光を基板の上方に取り出せる、放射性の良いレーザー
ユニットを提供することが可能となる。
請求項３のいずれかに記載の半導体素子であって、発熱
素子は半導体レーザーチップとし、前記発熱素子が実装
される領域が前記基板に形成されたテーパー状側面を有
する穴の底面部であることを特徴とするものであり、穴
のテーパー状側面をミラーとして使用し、出射光を垂直
方向に反射させることにより、レーザーチップからの出
射光を基板の上方に取り出せる、放射性の良いレーザー
ユニットを提供することが可能となる。
【００１５】請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜
請求項３のいずれかに記載の半導体素子であって、基板
より熱伝導率の高い材料としてダイヤモンドを用いるこ
とを特徴とするものであり、ダイヤモンドは基板より熱
伝導率が高い材料であるとともに、半導体プロセス中で
使用できる材料であること、基板との熱膨張係数のマッ
チングを満たすことにより、基板より熱伝導率の高い材
料をバインダーレスで穴の底面に直接形成することがで
き、熱伝導体の放熱がバインダーで阻害されることを防
止でき、また半導体素子に影響を与えない程度の基板温
度上昇で、かつ片面に選択的に成膜できるという特長も
持つため、半導体プロセスとの整合も良く、さらに成膜
速度が非常に速く、コスト的にも非常に有利であるとい
う効果を発揮できる。
請求項３のいずれかに記載の半導体素子であって、基板
より熱伝導率の高い材料としてダイヤモンドを用いるこ
とを特徴とするものであり、ダイヤモンドは基板より熱
伝導率が高い材料であるとともに、半導体プロセス中で
使用できる材料であること、基板との熱膨張係数のマッ
チングを満たすことにより、基板より熱伝導率の高い材
料をバインダーレスで穴の底面に直接形成することがで
き、熱伝導体の放熱がバインダーで阻害されることを防
止でき、また半導体素子に影響を与えない程度の基板温
度上昇で、かつ片面に選択的に成膜できるという特長も
持つため、半導体プロセスとの整合も良く、さらに成膜
速度が非常に速く、コスト的にも非常に有利であるとい
う効果を発揮できる。
【００１６】請求項６に記載の発明は、発熱を伴う発熱
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域の略裏面に穴を形成する工程と、前記穴の少なく
とも底面と接触させて前記基板に、前記基板より熱伝導
率の高い材料からなる熱伝導体を配設する工程とを備
え、前記熱伝導体を配設する工程に、溶射方法を用いる
ことを特徴とするものであり、基板より熱伝導率の高い
材料をバインダーレスで穴の底面に直接形成することが
可能となり、熱伝導体の放熱がバインダーで阻害される
ことを防止でき、また半導体素子に影響を与えない程度
の基板温度上昇で、かつ片面に選択的に成膜できるとい
う特長を持つため、半導体プロセスとの整合も良く、さ
らに成膜速度が非常に速く、コスト的にも非常に有利と
なる。
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域の略裏面に穴を形成する工程と、前記穴の少なく
とも底面と接触させて前記基板に、前記基板より熱伝導
率の高い材料からなる熱伝導体を配設する工程とを備
え、前記熱伝導体を配設する工程に、溶射方法を用いる
ことを特徴とするものであり、基板より熱伝導率の高い
材料をバインダーレスで穴の底面に直接形成することが
可能となり、熱伝導体の放熱がバインダーで阻害される
ことを防止でき、また半導体素子に影響を与えない程度
の基板温度上昇で、かつ片面に選択的に成膜できるとい
う特長を持つため、半導体プロセスとの整合も良く、さ
らに成膜速度が非常に速く、コスト的にも非常に有利と
なる。
【００１７】請求項７に記載の発明は、発熱を伴う発熱
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱
伝導体を配設する工程を備え、前記放熱体を配設する工
程に、成膜プロセスを用いることを特徴とするものであ
り、基板より熱伝導率の高い材料をバインダーレスで穴
底面に直接形成することが可能となり、熱伝導体の放熱
がバインダーで阻害されることを防止できる。
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱
伝導体を配設する工程を備え、前記放熱体を配設する工
程に、成膜プロセスを用いることを特徴とするものであ
り、基板より熱伝導率の高い材料をバインダーレスで穴
底面に直接形成することが可能となり、熱伝導体の放熱
がバインダーで阻害されることを防止できる。
【００１８】請求項８に記載の発明は、発熱を伴う発熱
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第
一の熱伝導体を配設する工程と、前記基板の少なくとも
前記発熱素子が実装される領域の略裏面に穴を形成する
工程と、前記穴の少なくとも底面と接触させて前記基板
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第二の熱
伝導体を配設する工程とを備え、前記発熱素子が実装さ
れる領域に第一の熱伝導体を配設する工程に、成膜プロ
セスを用い、第二の熱伝導体を前記穴の少なくとも底面
と接触させる工程に、溶射方法を用いることを特徴とす
るものであり、発熱素子の実装近傍には第一の熱伝導体
が、さらに発熱素子実装領域の略裏面には第二の熱伝導
体が形成されることにより、発熱素子から発生した熱を
効率良くヒートシンクにまで伝達することが可能とな
る。
素子が実装される基板を備えた半導体素子の製造方法で
あって、前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装され
る領域に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第
一の熱伝導体を配設する工程と、前記基板の少なくとも
前記発熱素子が実装される領域の略裏面に穴を形成する
工程と、前記穴の少なくとも底面と接触させて前記基板
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第二の熱
伝導体を配設する工程とを備え、前記発熱素子が実装さ
れる領域に第一の熱伝導体を配設する工程に、成膜プロ
セスを用い、第二の熱伝導体を前記穴の少なくとも底面
と接触させる工程に、溶射方法を用いることを特徴とす
るものであり、発熱素子の実装近傍には第一の熱伝導体
が、さらに発熱素子実装領域の略裏面には第二の熱伝導
体が形成されることにより、発熱素子から発生した熱を
効率良くヒートシンクにまで伝達することが可能とな
る。
【００１９】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
半導体素子の構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示している。
〜図６を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１における
半導体素子の構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１
（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示している。
【００２０】２は受光素子１１が集積化されたＳｉ基板
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８にはレーザーチップ１が、
たとえばハンダ材料などを介してマウントされている。
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８にはレーザーチップ１が、
たとえばハンダ材料などを介してマウントされている。
【００２１】そして穴ｂ６の側面７である（１１１）面
をミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させ
ることにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板
２の上方に取り出している。上記穴ｂ側面７はＡｕなど
でメタライズされておりミラー面としての反射率を高く
している。
をミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させ
ることにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板
２の上方に取り出している。上記穴ｂ側面７はＡｕなど
でメタライズされておりミラー面としての反射率を高く
している。
【００２２】またＳｉ基板２のレーザーチップ１の実装
部である穴ｂ６の底面８の略裏面には穴ａ３が形成さ
れ、この穴ａ３の少なくとも底面４に一方の端面を接触
させて、熱伝導体５−２が設けられている。この熱伝導
体５−２はＳｉ基板２より熱伝導率の高い材料により形
成されている。また熱伝導体５−２の他方の端面はヒー
トシンクであるコム１２に接触させている。
部である穴ｂ６の底面８の略裏面には穴ａ３が形成さ
れ、この穴ａ３の少なくとも底面４に一方の端面を接触
させて、熱伝導体５−２が設けられている。この熱伝導
体５−２はＳｉ基板２より熱伝導率の高い材料により形
成されている。また熱伝導体５−２の他方の端面はヒー
トシンクであるコム１２に接触させている。
【００２３】この構造によれば、発熱素子であるレーザ
ーチップ１とヒートシンクの役割を持つコム１２との間
が基板２より熱伝導率の高い材料に置き換えられたこと
になるため、熱抵抗が軽減され放熱特性が向上する。
ーチップ１とヒートシンクの役割を持つコム１２との間
が基板２より熱伝導率の高い材料に置き換えられたこと
になるため、熱抵抗が軽減され放熱特性が向上する。
【００２４】ここで、熱伝導体５−２は基板２とは別部
材として製造し、後工程で穴ａ底面４に貼合わせても良
いが、熱伝導体５−２と基板２との間の熱抵抗の上昇を
抑えるという観点から基板２に直接形成することが望ま
しい。また、実際の構成では、穴ａ３の深さは数百μｍ
程度となり、熱伝導体５−２としてはその程度の厚みが
必要となる。
材として製造し、後工程で穴ａ底面４に貼合わせても良
いが、熱伝導体５−２と基板２との間の熱抵抗の上昇を
抑えるという観点から基板２に直接形成することが望ま
しい。また、実際の構成では、穴ａ３の深さは数百μｍ
程度となり、熱伝導体５−２としてはその程度の厚みが
必要となる。
【００２５】つまり、熱伝導体５−２の形成手段として
は、基板２に直接、しかもある程度の厚膜として形成で
きることが求められ、その具体的な方法としては溶射方
法を挙げることができる。
は、基板２に直接、しかもある程度の厚膜として形成で
きることが求められ、その具体的な方法としては溶射方
法を挙げることができる。
【００２６】この方法によれば、基板２より熱伝導率の
高い材料をバインダーレスで穴ａ底面８に直接形成する
ことが可能であり、熱伝導体５−２の放熱がバインダー
で阻害されることを防止でき、また半導体素子に影響を
与えない程度の基板温度上昇で、かつ片面に選択的に成
膜できるという特長も持つため、半導体プロセスとの整
合も良く、さらに成膜速度が非常に速く、コスト的にも
非常に有利である。
高い材料をバインダーレスで穴ａ底面８に直接形成する
ことが可能であり、熱伝導体５−２の放熱がバインダー
で阻害されることを防止でき、また半導体素子に影響を
与えない程度の基板温度上昇で、かつ片面に選択的に成
膜できるという特長も持つため、半導体プロセスとの整
合も良く、さらに成膜速度が非常に速く、コスト的にも
非常に有利である。
【００２７】なお、熱伝導体５−２は図２に示すよう
に、穴ａ３を充填するように形成することにより、その
効果をさらに高めることができる。また、同一の材料で
形成する必要もなく、複数の材料を組み合わせて形成し
ても同じ効果が得られることは自明である。ただし、こ
のような場合、発熱素子であるレーザーチップ１に近い
方、つまり基板２に近い方に熱伝導率のより高い材料を
設けた方が放熱効果は大である。
に、穴ａ３を充填するように形成することにより、その
効果をさらに高めることができる。また、同一の材料で
形成する必要もなく、複数の材料を組み合わせて形成し
ても同じ効果が得られることは自明である。ただし、こ
のような場合、発熱素子であるレーザーチップ１に近い
方、つまり基板２に近い方に熱伝導率のより高い材料を
設けた方が放熱効果は大である。
【００２８】また熱伝導体５−２としては、基板２であ
るＳｉより熱伝導率が高い材料であることは必須である
が、さらに加えれば、半導体プロセス中で使用できる材
料であること、Ｓｉ基板２との熱膨張係数のマッチング
などを満たすことができればなお良く、そのような観点
から、ダイヤモンドを使用することにより効果を最大限
に発揮できる。
るＳｉより熱伝導率が高い材料であることは必須である
が、さらに加えれば、半導体プロセス中で使用できる材
料であること、Ｓｉ基板２との熱膨張係数のマッチング
などを満たすことができればなお良く、そのような観点
から、ダイヤモンドを使用することにより効果を最大限
に発揮できる。
【００２９】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２における半導体素子の構成図であり、図３（ａ）は
平面図、図３（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示してい
る。
態２における半導体素子の構成図であり、図３（ａ）は
平面図、図３（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示してい
る。
【００３０】２は受光素子１１が集積化されたＳｉ基板
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８には熱伝導体５−１が形成
され、その上にレーザーチップ１が、たとえばハンダ材
料などを介してマウントされている。熱伝導体５−１は
Ｓｉ基板２より熱伝導率の高い材料により形成されてい
る。
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８には熱伝導体５−１が形成
され、その上にレーザーチップ１が、たとえばハンダ材
料などを介してマウントされている。熱伝導体５−１は
Ｓｉ基板２より熱伝導率の高い材料により形成されてい
る。
【００３１】そして穴ｂ６の側面７である（１１１）面
をミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させ
ることにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板
２上方に取り出している。また穴ｂ６の側面７はＡｕな
どでメタライズされておりミラー面としての反射率を高
くしている。
をミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させ
ることにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板
２上方に取り出している。また穴ｂ６の側面７はＡｕな
どでメタライズされておりミラー面としての反射率を高
くしている。
【００３２】ここで、発熱素子であるレーザーチップ１
の発熱量が比較的小さい場合、その放熱現象は非定常と
なり、放熱特性はレーザーチップ１の実装近傍の熱抵抗
でほぼ決定されてしまう。つまり、レーザーチップ１か
らの熱を効果的に放熱させるには、発生した熱を瞬時に
広範囲に伝熱・拡散せしめることが重要となる。
の発熱量が比較的小さい場合、その放熱現象は非定常と
なり、放熱特性はレーザーチップ１の実装近傍の熱抵抗
でほぼ決定されてしまう。つまり、レーザーチップ１か
らの熱を効果的に放熱させるには、発生した熱を瞬時に
広範囲に伝熱・拡散せしめることが重要となる。
【００３３】そこで、この構造によれば、レーザーチッ
プ１の実装近傍に熱伝導率が基板２より大きな熱伝導体
５−１が形成されていることにより、発熱素子であるレ
ーザーチップ１から発生した熱は、熱伝導体５−１によ
り瞬時に広範囲に伝熱・拡散し、結果、放熱特性は向上
する。
プ１の実装近傍に熱伝導率が基板２より大きな熱伝導体
５−１が形成されていることにより、発熱素子であるレ
ーザーチップ１から発生した熱は、熱伝導体５−１によ
り瞬時に広範囲に伝熱・拡散し、結果、放熱特性は向上
する。
【００３４】この熱伝導体５−１の形成方法としては、
基板２とは別部材として製造し、後工程で穴ｂ底面８に
貼合わせる方法も挙げられるが、熱伝導体５−１と基板
２との間の熱抵抗の上昇を抑えるという観点から基板２
に直接形成することが望ましい。
基板２とは別部材として製造し、後工程で穴ｂ底面８に
貼合わせる方法も挙げられるが、熱伝導体５−１と基板
２との間の熱抵抗の上昇を抑えるという観点から基板２
に直接形成することが望ましい。
【００３５】ここで熱伝導体５を基板２に直接形成する
手段として、成膜プロセスを挙げることができる。この
方法によれば、基板２より熱伝導率の高い材料をバイン
ダーレスで穴ｂ底面８に直接形成することが可能であ
り、熱伝導体５−１の放熱がバインダーで阻害されるこ
とを防止することができる。
手段として、成膜プロセスを挙げることができる。この
方法によれば、基板２より熱伝導率の高い材料をバイン
ダーレスで穴ｂ底面８に直接形成することが可能であ
り、熱伝導体５−１の放熱がバインダーで阻害されるこ
とを防止することができる。
【００３６】なお、熱伝導体５−１の形成範囲は少なく
ともレーザーチップ１の実装領域としているが、図４に
示すように、ミラー面である穴ｂ側面７および他の素子
に影響を与えない最大領域とすることにより、放熱効果
をさらに高めることが可能となる。
ともレーザーチップ１の実装領域としているが、図４に
示すように、ミラー面である穴ｂ側面７および他の素子
に影響を与えない最大領域とすることにより、放熱効果
をさらに高めることが可能となる。
【００３７】また、熱伝導体５−１については、本発明
の実施の形態１の熱伝導体５−２と同様にダイヤモンド
を使用することにより効果を最大限に発揮できる。 （実施の形態３）図５は本発明の実施の形態３における
半導体素子の構成図であり、図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示している。
の実施の形態１の熱伝導体５−２と同様にダイヤモンド
を使用することにより効果を最大限に発揮できる。 （実施の形態３）図５は本発明の実施の形態３における
半導体素子の構成図であり、図５（ａ）は平面図、図５
（ｂ）はそのａ−ａ’の断面図を示している。
【００３８】２は受光素子１１が集積化されたＳｉ基板
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８には第一の熱伝導体５−１
が形成され、その上にレーザーチップ１がマウントされ
ている。第一の熱伝導体５−１はＳｉ基板２より熱伝導
率の高い材料により形成されている。
であり、このＳｉ基板２の少なくとも受光素子１１の形
成面側は鏡面研磨仕上げが施されている。またＳｉ基板
２には、穴ｂ６が、たとえばエッチングにより形成され
ており、この穴ｂ６の底面８には第一の熱伝導体５−１
が形成され、その上にレーザーチップ１がマウントされ
ている。第一の熱伝導体５−１はＳｉ基板２より熱伝導
率の高い材料により形成されている。
【００３９】そして穴ｂの側面７である（１１１）面を
ミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させる
ことにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板２
上方に取り出している。上記穴ｂ側面７はＡｕなどでメ
タライズされておりミラー面としての反射率を高くして
いる。
ミラーとして使用し、出射光９を垂直方向に反射させる
ことにより、レーザーチップ１からの出射光９を基板２
上方に取り出している。上記穴ｂ側面７はＡｕなどでメ
タライズされておりミラー面としての反射率を高くして
いる。
【００４０】さらに、Ｓｉ基板２の前記レーザーチップ
１の実装部である穴ｂ６の底面８の略裏面には穴ａ３が
形成され、この穴ａ３の少なくとも底面４に一方の端面
を接触させて第二の熱伝導体５−２が設けられている。
この第二の熱伝導体５−２は基板２の熱伝導率より高い
材料により形成されている。また、第二の熱伝導体５−
２の他方の端面はヒートシンクであるコム１２に接触さ
せている。
１の実装部である穴ｂ６の底面８の略裏面には穴ａ３が
形成され、この穴ａ３の少なくとも底面４に一方の端面
を接触させて第二の熱伝導体５−２が設けられている。
この第二の熱伝導体５−２は基板２の熱伝導率より高い
材料により形成されている。また、第二の熱伝導体５−
２の他方の端面はヒートシンクであるコム１２に接触さ
せている。
【００４１】ここで、発熱素子であるレーザーチップ１
の発熱量が比較的大きい場合、その放熱現象は定常とな
り、放熱特性はレーザーチップ１とコム１２との間の熱
抵抗によりほぼ決定されてしまう。つまりレーザーチッ
プ１からの熱を効果的に放熱させるには、レーザーチッ
プ１とヒートシンクであるコム１２との間をできる限り
基板２より熱伝導率の高い材料で置き換え熱抵抗を低く
することが重要となる。
の発熱量が比較的大きい場合、その放熱現象は定常とな
り、放熱特性はレーザーチップ１とコム１２との間の熱
抵抗によりほぼ決定されてしまう。つまりレーザーチッ
プ１からの熱を効果的に放熱させるには、レーザーチッ
プ１とヒートシンクであるコム１２との間をできる限り
基板２より熱伝導率の高い材料で置き換え熱抵抗を低く
することが重要となる。
【００４２】そこで、この構造によれば、レーザーチッ
プ１の実装近傍には第一の熱伝導体５−１が、さらにレ
ーザーチップ１の実装領域のほぼ裏面には第二の熱伝導
体５−２が形成されており、レーザーチップ１から発生
した熱を効率良くヒートシンク１２にまで伝達すること
ができる。
プ１の実装近傍には第一の熱伝導体５−１が、さらにレ
ーザーチップ１の実装領域のほぼ裏面には第二の熱伝導
体５−２が形成されており、レーザーチップ１から発生
した熱を効率良くヒートシンク１２にまで伝達すること
ができる。
【００４３】なお、第一の熱伝導体５−１と第二の熱伝
導体５−２との間の基板２の残存部分は特に必要はな
く、図６に示すように、第一の熱伝導体５−１と第二の
熱伝導体５−２とを直接接触させることにより、さらに
高い効果を得ることが可能となる。
導体５−２との間の基板２の残存部分は特に必要はな
く、図６に示すように、第一の熱伝導体５−１と第二の
熱伝導体５−２とを直接接触させることにより、さらに
高い効果を得ることが可能となる。
【００４４】また、第一の熱伝導体５−１および第二の
熱伝導体５−２については、本発明の実施の形態１およ
び実施の形態２と同様のことが言えることは自明であ
る。また、上記実施の形態１〜３においては発熱素子と
してＡｌＧａＩｎＰ系の材料で構成される赤色半導体レ
ーザーを例にして説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、発熱を伴ういかなる電気電子素子にも有効で
あることは自明である。
熱伝導体５−２については、本発明の実施の形態１およ
び実施の形態２と同様のことが言えることは自明であ
る。また、上記実施の形態１〜３においては発熱素子と
してＡｌＧａＩｎＰ系の材料で構成される赤色半導体レ
ーザーを例にして説明したが、本発明はこれに限るもの
ではなく、発熱を伴ういかなる電気電子素子にも有効で
あることは自明である。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱素子
が実装される領域、もしくはその略裏面に基板より熱伝
導率の高い材料からなる熱伝導体を配設することによ
り、熱抵抗は低減され、発熱素子からの熱を効率よく放
熱することができる。
が実装される領域、もしくはその略裏面に基板より熱伝
導率の高い材料からなる熱伝導体を配設することによ
り、熱抵抗は低減され、発熱素子からの熱を効率よく放
熱することができる。
【図１】本発明の実施の形態１における半導体素子の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱伝導体の説明
のための半導体素子の構成図である。
のための半導体素子の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２における半導体素子の構
成図である。
成図である。
【図４】本発明の実施の形態２における熱伝導体の説明
のための半導体素子の構成図である。
のための半導体素子の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における半導体素子の構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の実施の形態３における熱伝導体の説明
のための半導体素子の構成図である。
のための半導体素子の構成図である。
【図７】従来の半導体素子の構成図である。
１ レーザーチップ（発熱素子） ２ 基板 ３ 穴ａ ４ 穴ａ底面 ５−１ 熱伝導体 ５−２ 熱伝導体 ６ 穴ｂ ７ 穴ｂ側面 ８ 穴ｂ底面 ９ 出射光 11 受光素子 12 コム（ヒートシンク）
Claims (8)
- 【請求項１】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域の
略裏面に穴を形成し、この穴の少なくとも底面とヒート
シンクとの間に、前記基板より熱伝導率の高い材料から
なる熱伝導体を介装したことを特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体
を配設し、前記発熱素子を前記熱伝導体上に実装するこ
とを特徴とする半導体素子。 - 【請求項３】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第一の熱
伝導体を配設し、前記発熱素子を前記第一の熱伝導体上
に実装し、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域の
略裏面に穴を形成し、前記穴の少なくとも底面とヒート
シンクとの間に、前記基板より熱伝導率の高い材料から
なる第二の熱伝導体を介装したことを特徴とする半導体
素子。 - 【請求項４】 発熱素子は半導体レーザーチップとし、
前記発熱素子が実装される領域が記基板に形成されたテ
ーパー状側面を有する穴の底面部であることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体素子。 - 【請求項５】 基板より熱伝導率の高い材料としてダイ
ヤモンドを用いることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれかに記載の半導体素子。 - 【請求項６】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子の製造方法であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域の
略裏面に穴を形成する工程と、前記穴の少なくとも底面
と接触させて前記基板に、前記基板より熱伝導率の高い
材料からなる熱伝導体を配設する工程とを備え、 前記熱伝導体を配設する工程に、溶射方法を用いること
を特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子の製造方法であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる熱伝導体
を配設する工程を備え、 前記放熱体を配設する工程に、成膜プロセスを用いるこ
とを特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 発熱を伴う発熱素子が実装される基板を
備えた半導体素子の製造方法であって、 前記基板の少なくとも前記発熱素子が実装される領域
に、前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第一の熱
伝導体を配設する工程と、前記基板の少なくとも前記発
熱素子が実装される領域の略裏面に穴を形成する工程
と、前記穴の少なくとも底面と接触させて前記基板に、
前記基板より熱伝導率の高い材料からなる第二の熱伝導
体を配設する工程とを備え、 前記発熱素子が実装される領域に第一の熱伝導体を配設
する工程に、成膜プロセスを用い、第二の熱伝導体を前
記穴の少なくとも底面と接触させる工程に、溶射方法を
用いることを特徴とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115161A JPH09307018A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115161A JPH09307018A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 半導体素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307018A true JPH09307018A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14655850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115161A Pending JPH09307018A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | 半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09307018A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6646777B2 (en) | 2002-02-27 | 2003-11-11 | Jds Uniphase Corporation | Optical isolator with improved mounting characteristics |
| US6647039B2 (en) | 2002-02-27 | 2003-11-11 | Jds Uniphase Corporation | Reconfigurable laser header |
| US6773532B2 (en) | 2002-02-27 | 2004-08-10 | Jds Uniphase Corporation | Method for improving heat dissipation in optical transmitter |
| US6859470B2 (en) | 2002-02-27 | 2005-02-22 | Jds Uniphase Corporation | Air trench that limits thermal coupling between laser and laser driver |
| WO2016080393A1 (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | 日本精工株式会社 | 放熱基板 |
| JP2019176116A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置及び半導体装置用パッケージの製造方法 |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8115161A patent/JPH09307018A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6646777B2 (en) | 2002-02-27 | 2003-11-11 | Jds Uniphase Corporation | Optical isolator with improved mounting characteristics |
| US6647039B2 (en) | 2002-02-27 | 2003-11-11 | Jds Uniphase Corporation | Reconfigurable laser header |
| US6773532B2 (en) | 2002-02-27 | 2004-08-10 | Jds Uniphase Corporation | Method for improving heat dissipation in optical transmitter |
| US6859470B2 (en) | 2002-02-27 | 2005-02-22 | Jds Uniphase Corporation | Air trench that limits thermal coupling between laser and laser driver |
| WO2016080393A1 (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-26 | 日本精工株式会社 | 放熱基板 |
| JPWO2016080393A1 (ja) * | 2014-11-20 | 2017-04-27 | 日本精工株式会社 | 放熱基板 |
| JP2019176116A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体装置及び半導体装置用パッケージの製造方法 |
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