JPH11204704A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH11204704A JPH11204704A JP10005473A JP547398A JPH11204704A JP H11204704 A JPH11204704 A JP H11204704A JP 10005473 A JP10005473 A JP 10005473A JP 547398 A JP547398 A JP 547398A JP H11204704 A JPH11204704 A JP H11204704A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が変化したときにチップがその主面に沿
って伸縮することによって生じる歪に加えて、チップの
湾曲の度合いが変化することによって生じる歪を補正す
ることもできる半導体装置を提供する。 【解決手段】 互いに熱膨張係数の異なる材料からなる
第１の層１ａと第２の層１ｂとを積層してヒートシンク
１を構成する。第１の層１ａおよび第２の層１ｂの熱膨
張係数は、レーザチップ２の熱膨張係数に近い値とし、
第１の層１ａの熱膨張係数を第２の層１ｂの熱膨張係数
より大きくする。基板２ａとこの上に積層されたレーザ
構造を構成する半導体層２ｂとからなるレーザチップ２
を、半導体層２ｂ側を下にしてヒートシンク１の第１の
層１ａ上にマウントする。
って伸縮することによって生じる歪に加えて、チップの
湾曲の度合いが変化することによって生じる歪を補正す
ることもできる半導体装置を提供する。 【解決手段】 互いに熱膨張係数の異なる材料からなる
第１の層１ａと第２の層１ｂとを積層してヒートシンク
１を構成する。第１の層１ａおよび第２の層１ｂの熱膨
張係数は、レーザチップ２の熱膨張係数に近い値とし、
第１の層１ａの熱膨張係数を第２の層１ｂの熱膨張係数
より大きくする。基板２ａとこの上に積層されたレーザ
構造を構成する半導体層２ｂとからなるレーザチップ２
を、半導体層２ｂ側を下にしてヒートシンク１の第１の
層１ａ上にマウントする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置に関
し、特に、チップが基台上にマウントされた半導体装置
に適用して好適なものである。
し、特に、チップが基台上にマウントされた半導体装置
に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置を動作させたとき、
チップ（バー状のものも含む）の発熱による温度変化は
避けられず、その温度変化によりチップは伸び縮みす
る。このため、チップがヒートシンクやパッケージなど
の基台上にマウントされた半導体装置においては、温度
が変化したときに、チップとヒートシンクとの接合部に
おいて両者の伸縮の度合いとが異なっていると、機械的
なストレスが生じる原因となる。このストレスによる歪
が半導体装置の特性や信頼性に及ぼす悪影響は、チップ
の面積が大きいほど深刻である。
チップ（バー状のものも含む）の発熱による温度変化は
避けられず、その温度変化によりチップは伸び縮みす
る。このため、チップがヒートシンクやパッケージなど
の基台上にマウントされた半導体装置においては、温度
が変化したときに、チップとヒートシンクとの接合部に
おいて両者の伸縮の度合いとが異なっていると、機械的
なストレスが生じる原因となる。このストレスによる歪
が半導体装置の特性や信頼性に及ぼす悪影響は、チップ
の面積が大きいほど深刻である。
【０００３】例えば、レーザアレイ構造を有する半導体
レーザでは、レーザチップ（またはレーザバー）の全長
は約１０ｍｍであり、動作時には、このレーザチップの
温度が５０℃程度上昇する。このような半導体レーザに
おいて、ヒートシンクの材料として銅を用いた場合、レ
ーザチップを構成するＧａＡｓの熱膨張係数が６．５×
１０-6／℃であるのに対して、銅の熱膨張係数は１７．
０×１０-6／℃であるから、熱膨張によって生じるレー
ザチップの伸びと、このレーザチップがダイボンディン
グされた部分におけるヒートシンクの伸びとの差は約６
μｍに相当し、これがストレス発生の原因となる。した
がって、このような半導体レーザにおいては、例えば窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（Ｃｕ
Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）など、レーザチップの熱膨張係
数に近い熱膨張係数を有する材料によりヒートシンクを
構成することによって、このストレスによる歪を補正す
るようにしている。
レーザでは、レーザチップ（またはレーザバー）の全長
は約１０ｍｍであり、動作時には、このレーザチップの
温度が５０℃程度上昇する。このような半導体レーザに
おいて、ヒートシンクの材料として銅を用いた場合、レ
ーザチップを構成するＧａＡｓの熱膨張係数が６．５×
１０-6／℃であるのに対して、銅の熱膨張係数は１７．
０×１０-6／℃であるから、熱膨張によって生じるレー
ザチップの伸びと、このレーザチップがダイボンディン
グされた部分におけるヒートシンクの伸びとの差は約６
μｍに相当し、これがストレス発生の原因となる。した
がって、このような半導体レーザにおいては、例えば窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（Ｃｕ
Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）など、レーザチップの熱膨張係
数に近い熱膨張係数を有する材料によりヒートシンクを
構成することによって、このストレスによる歪を補正す
るようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
半導体レーザにおけるレーザチップは、レーザ構造を形
成するために、基板上にこの基板と組成の異なる半導体
層が積層された構造を有しているため、次のような問題
がある。
半導体レーザにおけるレーザチップは、レーザ構造を形
成するために、基板上にこの基板と組成の異なる半導体
層が積層された構造を有しているため、次のような問題
がある。
【０００５】すなわち、例えば、図２に示すように、Ａ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザにおいて、レーザチップ１
０１は、ＧａＡｓ基板１０１ａと、このＧａＡｓ基板１
０１ａの一主面上に積層された、レーザ構造を構成する
複数のＡｌＧａＡｓ層などの半導体層１０１ｂとにより
構成されている。なお、図示は省略するが、このレーザ
チップ１０１において、ＧａＡｓ基板１０１ａの裏面お
よび半導体層１０１ｂの上面には、それぞれ電極が設け
られている。
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザにおいて、レーザチップ１
０１は、ＧａＡｓ基板１０１ａと、このＧａＡｓ基板１
０１ａの一主面上に積層された、レーザ構造を構成する
複数のＡｌＧａＡｓ層などの半導体層１０１ｂとにより
構成されている。なお、図示は省略するが、このレーザ
チップ１０１において、ＧａＡｓ基板１０１ａの裏面お
よび半導体層１０１ｂの上面には、それぞれ電極が設け
られている。
【０００６】このレーザチップ１０１を製造する際に
は、ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、常温に比べて高い、例
えば８００℃程度の成長温度で半導体層１０１ｂを成長
させており、この半導体層１０１ｂは、この成長温度の
ときにＧａＡｓ基板１０１ａと格子整合するようになっ
ている。しかしながら、ＧａＡｓ基板１０１ａと半導体
層１０１ｂとでは互いに組成が異なり、ＧａＡｓ基板１
０１ａの熱膨張係数の方が半導体層１０１ｂの熱膨張係
数より大きいため、常温では、レーザチップ１０１は半
導体層１０１ｂ側を凸にして湾曲している。そして、こ
のレーザチップ１０１の湾曲の度合い（曲率半径）は、
ＧａＡｓ基板１０１ａ上に半導体層１０１ｂを成長させ
る際の成長温度と、レーザチップ１０１の温度との差に
よって変化する。このため、温度が変化することによっ
て、レーザチップ１０１は、その主面に沿った方向に伸
縮するだけでなく、湾曲の度合いも変化する。
は、ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、常温に比べて高い、例
えば８００℃程度の成長温度で半導体層１０１ｂを成長
させており、この半導体層１０１ｂは、この成長温度の
ときにＧａＡｓ基板１０１ａと格子整合するようになっ
ている。しかしながら、ＧａＡｓ基板１０１ａと半導体
層１０１ｂとでは互いに組成が異なり、ＧａＡｓ基板１
０１ａの熱膨張係数の方が半導体層１０１ｂの熱膨張係
数より大きいため、常温では、レーザチップ１０１は半
導体層１０１ｂ側を凸にして湾曲している。そして、こ
のレーザチップ１０１の湾曲の度合い（曲率半径）は、
ＧａＡｓ基板１０１ａ上に半導体層１０１ｂを成長させ
る際の成長温度と、レーザチップ１０１の温度との差に
よって変化する。このため、温度が変化することによっ
て、レーザチップ１０１は、その主面に沿った方向に伸
縮するだけでなく、湾曲の度合いも変化する。
【０００７】このレーザチップ１０１をヒートシンクに
マウントした状態を図３に示す。図３に示すように、レ
ーザチップ１０１は半導体層１０１ｂ側を下にして、ヒ
ートシンク１０２上にはんだ（図示せず）を用いてダイ
ボンディングされている。
マウントした状態を図３に示す。図３に示すように、レ
ーザチップ１０１は半導体層１０１ｂ側を下にして、ヒ
ートシンク１０２上にはんだ（図示せず）を用いてダイ
ボンディングされている。
【０００８】しかしながら、ヒートシンク１０２の熱膨
張係数をレーザチップ１０１の熱膨張係数に合わせるよ
うにした従来技術では、レーザチップ１０１がその主面
に沿った方向に伸縮することによって生じる歪を補正す
ることは可能であるが、レーザチップ１０１の湾曲の度
合いが変化することによって生じる歪は、依然として補
正することが不可能であった。このため、従来の半導体
レーザにおいては、レーザチップ１０１の湾曲の度合い
が変化することによって生じる歪が、半導体レーザの特
性や信頼性に悪影響を及ぼすという問題があった。
張係数をレーザチップ１０１の熱膨張係数に合わせるよ
うにした従来技術では、レーザチップ１０１がその主面
に沿った方向に伸縮することによって生じる歪を補正す
ることは可能であるが、レーザチップ１０１の湾曲の度
合いが変化することによって生じる歪は、依然として補
正することが不可能であった。このため、従来の半導体
レーザにおいては、レーザチップ１０１の湾曲の度合い
が変化することによって生じる歪が、半導体レーザの特
性や信頼性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００９】以上は、半導体レーザにおける問題である
が、これと同様な問題は、温度によって湾曲の度合いが
変化するチップがヒートシンクやパッケージ上にマウン
トされた半導体装置であれば、同様に起こり得るもので
ある。
が、これと同様な問題は、温度によって湾曲の度合いが
変化するチップがヒートシンクやパッケージ上にマウン
トされた半導体装置であれば、同様に起こり得るもので
ある。
【００１０】したがって、この発明の目的は、温度が変
化したときにチップがその主面に沿って伸縮することに
よって生じる歪に加えて、チップの湾曲の度合いが変化
することによって生じる歪を補正することもできる半導
体装置を提供することにある。
化したときにチップがその主面に沿って伸縮することに
よって生じる歪に加えて、チップの湾曲の度合いが変化
することによって生じる歪を補正することもできる半導
体装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、チップが基台上にマウントされた半導
体装置において、基台は、チップの熱膨張係数に近い熱
膨張係数を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材料
からなる２つ以上の層が積層された構造を有するととも
に、温度が変化したときに、その湾曲の度合いが、チッ
プの湾曲の度合いの変化によるストレスを緩和するよう
に変化することを特徴とするものである。
に、この発明は、チップが基台上にマウントされた半導
体装置において、基台は、チップの熱膨張係数に近い熱
膨張係数を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材料
からなる２つ以上の層が積層された構造を有するととも
に、温度が変化したときに、その湾曲の度合いが、チッ
プの湾曲の度合いの変化によるストレスを緩和するよう
に変化することを特徴とするものである。
【００１２】この発明において、チップは、典型的に
は、基板上にこの基板と組成の異なる材料からなる層が
積層された構造を有するものであり、温度によって、そ
の湾曲の度合いが変化するものである。なお、このチッ
プは、バー状のものであってもよい。
は、基板上にこの基板と組成の異なる材料からなる層が
積層された構造を有するものであり、温度によって、そ
の湾曲の度合いが変化するものである。なお、このチッ
プは、バー状のものであってもよい。
【００１３】この発明において、基台は、典型的には、
これを構成する２つ以上の層が、熱膨張係数が大きい順
（または小さい順）に積層されたものである。
これを構成する２つ以上の層が、熱膨張係数が大きい順
（または小さい順）に積層されたものである。
【００１４】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基台を構成する互いに熱膨張係数の異なる材料から
なる２つ以上の層が、ともにチップの熱膨張係数に近い
熱膨張係数を有することにより、温度が変化したときの
チップと基台との接合部における両者の伸縮の度合いが
ほぼ等しく、チップがその主面に沿って伸縮する際に生
じるストレスを緩和することができる。また、この基台
は、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる２つ以上の
層が積層された構造を有することにより、温度によって
その湾曲の度合いが変化する。このため、温度変化によ
る基台の湾曲の度合いの変化を、チップの湾曲の度合い
の変化に追随させるようにすれば、チップの湾曲の度合
いが変化することによって生じるストレスを緩和するこ
ともできる。
ば、基台を構成する互いに熱膨張係数の異なる材料から
なる２つ以上の層が、ともにチップの熱膨張係数に近い
熱膨張係数を有することにより、温度が変化したときの
チップと基台との接合部における両者の伸縮の度合いが
ほぼ等しく、チップがその主面に沿って伸縮する際に生
じるストレスを緩和することができる。また、この基台
は、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる２つ以上の
層が積層された構造を有することにより、温度によって
その湾曲の度合いが変化する。このため、温度変化によ
る基台の湾曲の度合いの変化を、チップの湾曲の度合い
の変化に追随させるようにすれば、チップの湾曲の度合
いが変化することによって生じるストレスを緩和するこ
ともできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１は、この一実施
形態による半導体レーザの断面図である。この半導体レ
ーザはＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザである。
いて図面を参照しながら説明する。図１は、この一実施
形態による半導体レーザの断面図である。この半導体レ
ーザはＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザである。
【００１６】図１に示すように、この一実施形態による
半導体レーザにおいて、ヒートシンク１は、互いに熱膨
張係数の異なる材料からなる第１の層１ａと第２の層１
ｂとが張り合わせられたバイメタル構造を有している。
この場合、これらの第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
は、このヒートシンク１上にマウントされるレーザチッ
プ２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、さらに、第
１の層１ａの熱膨張係数の方が、第２の層１ｂの熱膨張
係数より大きくなっている。レーザチップ２は、基板２
ａと、この基板２ａの一主面上に設けられた、レーザ構
造を構成する半導体層２ｂとにより構成されている。な
お、図示は省略するが、このレーザチップ２において、
基板２ａの裏面および半導体層２ｂの上面には、それぞ
れ電極が設けられている。このレーザチップ２において
は、基板２ａの熱膨張係数の方が半導体層２ｂの熱膨張
係数より大きくなっている。
半導体レーザにおいて、ヒートシンク１は、互いに熱膨
張係数の異なる材料からなる第１の層１ａと第２の層１
ｂとが張り合わせられたバイメタル構造を有している。
この場合、これらの第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
は、このヒートシンク１上にマウントされるレーザチッ
プ２の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有し、さらに、第
１の層１ａの熱膨張係数の方が、第２の層１ｂの熱膨張
係数より大きくなっている。レーザチップ２は、基板２
ａと、この基板２ａの一主面上に設けられた、レーザ構
造を構成する半導体層２ｂとにより構成されている。な
お、図示は省略するが、このレーザチップ２において、
基板２ａの裏面および半導体層２ｂの上面には、それぞ
れ電極が設けられている。このレーザチップ２において
は、基板２ａの熱膨張係数の方が半導体層２ｂの熱膨張
係数より大きくなっている。
【００１７】そして、このレーザチップ２が半導体層２
ｂ側を下にして、ヒートシンク１の第１の層１ａ上の所
定部分に、例えばはんだ（図示せず）を用いてダイボン
ディングされている。したがって、この半導体レーザに
おいては、ヒートシンク１上にレーザチップ２がマウン
トされた状態では、ヒートシンク１における積層方向の
熱膨張係数の大小関係と、レーザチップ２における積層
方向の熱膨張係数の大小関係とが一致している。
ｂ側を下にして、ヒートシンク１の第１の層１ａ上の所
定部分に、例えばはんだ（図示せず）を用いてダイボン
ディングされている。したがって、この半導体レーザに
おいては、ヒートシンク１上にレーザチップ２がマウン
トされた状態では、ヒートシンク１における積層方向の
熱膨張係数の大小関係と、レーザチップ２における積層
方向の熱膨張係数の大小関係とが一致している。
【００１８】ここで、レーザチップ２の基板２ａは例え
ばＧａＡｓからなり、レーザ構造を構成する半導体層２
ｂは、複数のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（ただし、ｘは例え
ば０．１≦ｘ≦０．６）からなる。このレーザチップ２
において、ＧａＡｓからなる基板２ａの熱膨張係数は
６．５×１０-6／℃である。また、半導体層２ｂの熱膨
張係数は、この半導体層２ｂを構成する複数のＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ層のＡｌ混晶比ｘによって変化し、一例とし
て、これらの複数のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ混晶比
ｘが、平均的に０．５であると考えると、この半導体層
２ｂの熱膨張係数は５．９×１０-6／℃である。この場
合、基板２ａの熱膨張係数は半導体層２ｂの熱膨張係数
より大きく、両者の熱膨張係数の差分は０．６×１０-6
／℃となっている。
ばＧａＡｓからなり、レーザ構造を構成する半導体層２
ｂは、複数のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層（ただし、ｘは例え
ば０．１≦ｘ≦０．６）からなる。このレーザチップ２
において、ＧａＡｓからなる基板２ａの熱膨張係数は
６．５×１０-6／℃である。また、半導体層２ｂの熱膨
張係数は、この半導体層２ｂを構成する複数のＡｌx Ｇ
ａ1-x Ａｓ層のＡｌ混晶比ｘによって変化し、一例とし
て、これらの複数のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ層のＡｌ混晶比
ｘが、平均的に０．５であると考えると、この半導体層
２ｂの熱膨張係数は５．９×１０-6／℃である。この場
合、基板２ａの熱膨張係数は半導体層２ｂの熱膨張係数
より大きく、両者の熱膨張係数の差分は０．６×１０-6
／℃となっている。
【００１９】このレーザチップ２は、その製造の際に、
基板２ａ上に例えば８００℃程度の温度で半導体層２ｂ
を成長させており、基板２ａの熱膨張係数が半導体層２
ｂの熱膨張係数より大きいため、常温では、半導体層２
ｂ側を凸にして湾曲している。
基板２ａ上に例えば８００℃程度の温度で半導体層２ｂ
を成長させており、基板２ａの熱膨張係数が半導体層２
ｂの熱膨張係数より大きいため、常温では、半導体層２
ｂ側を凸にして湾曲している。
【００２０】また、この半導体レーザにおいては、ヒー
トシンク１を構成する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
の材料として、例えば銅タングステン合金が用いられ
る。この銅タングステン合金は熱伝導性が良好であり、
動作時の発熱が半導体レーザの特性や信頼性に悪影響を
及ぼすことを避けることができるため、ヒートシンクの
材料として適している。また、この銅タングステン合金
は、例えば、銅とタングステンとの合金比率を１：９か
ら２：８へと変化させることによって、熱膨張係数を
６．５×１０-6／℃から８．５×１０-6／℃へと変化さ
せることが可能である。これは、レーザチップ２におけ
る基板２ａと半導体層２ｂとの熱膨張係数の差分（０．
６×１０-6／℃）を与えるのに十分な熱膨張係数の変化
であり、しかも、基板２ａおよび半導体層２ｂを構成す
るＧａＡｓやＡｌx Ｇａ1-x Ａｓの熱膨張係数に近い値
である。
トシンク１を構成する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
の材料として、例えば銅タングステン合金が用いられ
る。この銅タングステン合金は熱伝導性が良好であり、
動作時の発熱が半導体レーザの特性や信頼性に悪影響を
及ぼすことを避けることができるため、ヒートシンクの
材料として適している。また、この銅タングステン合金
は、例えば、銅とタングステンとの合金比率を１：９か
ら２：８へと変化させることによって、熱膨張係数を
６．５×１０-6／℃から８．５×１０-6／℃へと変化さ
せることが可能である。これは、レーザチップ２におけ
る基板２ａと半導体層２ｂとの熱膨張係数の差分（０．
６×１０-6／℃）を与えるのに十分な熱膨張係数の変化
であり、しかも、基板２ａおよび半導体層２ｂを構成す
るＧａＡｓやＡｌx Ｇａ1-x Ａｓの熱膨張係数に近い値
である。
【００２１】そして、このヒートシンク１においては、
第１の層１ａと第２の層１ｂとを、互いに組成比率の異
なる銅タングステン合金を用いて構成することにより、
第１の層１ａの熱膨張係数と、第２の層１ｂの熱膨張係
数とを異ならせている。このとき、第１の層１ａを構成
する銅タングステン合金における銅の比率は、第２の層
１ｂを構成する銅タングステン合金における銅の比率よ
り大きくされ、第１の層１ａの熱膨張係数の方が、第２
の層１ｂの熱膨張係数より大きくされている。また、こ
のヒートシンク１における第１の層１ａと第２の層１ｂ
との熱膨張係数の差分は、レーザチップ２における基板
２ａと半導体層２ｂとの熱膨張係数の差分とほぼ等しく
なるようにされている。ここで、第１の層１ａにおける
銅の比率は例えば１５％であり、このときの第１の層１
ａの熱膨張係数は７．２×１０-6／℃である。また、第
２の層１ｂにおける銅の比率は例えば１０％であり、こ
のときの第２の層１ｂの熱膨張係数は６．５×１０-6／
℃である。
第１の層１ａと第２の層１ｂとを、互いに組成比率の異
なる銅タングステン合金を用いて構成することにより、
第１の層１ａの熱膨張係数と、第２の層１ｂの熱膨張係
数とを異ならせている。このとき、第１の層１ａを構成
する銅タングステン合金における銅の比率は、第２の層
１ｂを構成する銅タングステン合金における銅の比率よ
り大きくされ、第１の層１ａの熱膨張係数の方が、第２
の層１ｂの熱膨張係数より大きくされている。また、こ
のヒートシンク１における第１の層１ａと第２の層１ｂ
との熱膨張係数の差分は、レーザチップ２における基板
２ａと半導体層２ｂとの熱膨張係数の差分とほぼ等しく
なるようにされている。ここで、第１の層１ａにおける
銅の比率は例えば１５％であり、このときの第１の層１
ａの熱膨張係数は７．２×１０-6／℃である。また、第
２の層１ｂにおける銅の比率は例えば１０％であり、こ
のときの第２の層１ｂの熱膨張係数は６．５×１０-6／
℃である。
【００２２】このヒートシンク１は、第１の層１ａと第
２の層１ｂとの熱膨張係数が互いに異なることにより、
温度変化に応じてその湾曲の度合いを変化させることが
可能である。また、このヒートシンク１は、互いに異な
る熱膨張係数を有する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
を、例えば５００℃程度の温度で張り合わせることによ
って製造されており、常温では、第２の層１ｂ側を凸に
して湾曲している。このとき、このヒートシンク１にお
いては、レーザチップ２がマウントされる第１の層側の
凹になった面の湾曲の度合いを、レーザチップ２の半導
体層２ｂ側の凸になった面の湾曲の度合いと、ほぼ一致
させることにより、湾曲したレーザチップ２をマウント
する際の密着性が良好にされている。なお、このような
ヒートシンク１は、銅タングステン合金の製造の段階で
組成比率を変化させることによって製造するようにして
もよい。
２の層１ｂとの熱膨張係数が互いに異なることにより、
温度変化に応じてその湾曲の度合いを変化させることが
可能である。また、このヒートシンク１は、互いに異な
る熱膨張係数を有する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
を、例えば５００℃程度の温度で張り合わせることによ
って製造されており、常温では、第２の層１ｂ側を凸に
して湾曲している。このとき、このヒートシンク１にお
いては、レーザチップ２がマウントされる第１の層側の
凹になった面の湾曲の度合いを、レーザチップ２の半導
体層２ｂ側の凸になった面の湾曲の度合いと、ほぼ一致
させることにより、湾曲したレーザチップ２をマウント
する際の密着性が良好にされている。なお、このような
ヒートシンク１は、銅タングステン合金の製造の段階で
組成比率を変化させることによって製造するようにして
もよい。
【００２３】この半導体レーザは、上述のように構成さ
れたヒートシンク１上に、例えば２５０℃〜３５０℃の
温度でレーザチップ２をダイボンディングすることによ
って製造される。
れたヒートシンク１上に、例えば２５０℃〜３５０℃の
温度でレーザチップ２をダイボンディングすることによ
って製造される。
【００２４】上述のように構成されたこの半導体レーザ
において、ヒートシンク１上にレーザチップ２がマウン
トされた状態では、ヒートシンク１の積層方向の熱膨張
係数の大小関係と、レーザチップ２の積層方向の熱膨張
係数の大小関係とが一致しているため、例えば動作時の
発熱または環境の変化などによって温度が変化した場
合、ヒートシンク１の湾曲の度合いは、レーザチップ２
の湾曲の度合いの変化に追随して変化し、このレーザチ
ップ２の湾曲の変化の度合いが変化することによって生
じるストレスを緩和することが可能である。
において、ヒートシンク１上にレーザチップ２がマウン
トされた状態では、ヒートシンク１の積層方向の熱膨張
係数の大小関係と、レーザチップ２の積層方向の熱膨張
係数の大小関係とが一致しているため、例えば動作時の
発熱または環境の変化などによって温度が変化した場
合、ヒートシンク１の湾曲の度合いは、レーザチップ２
の湾曲の度合いの変化に追随して変化し、このレーザチ
ップ２の湾曲の変化の度合いが変化することによって生
じるストレスを緩和することが可能である。
【００２５】また、このとき、ヒートシンク１における
第１の層１ａと第２の層１ｂとの熱膨張係数の差分と、
レーザチップ２における基板２ａと半導体層２ｂとの熱
膨張係数の差分とがほぼ等しくされていることにより、
この半導体レーザを通常の環境で使用する場合の温度変
化の範囲内では、ヒートシンク１の湾曲の度合いの変化
量と、レーザチップ２の湾曲の度合いの変化量とが、ほ
ぼ等しくなるようにされている。さらに、ヒートシンク
１の第１の層１ａおよび第２の層１ｂの熱膨張係数が、
レーザチップ２の熱膨張係数に近い値であるため、ヒー
トシンク１とレーザチップ２との接合部における両者の
伸縮の度合いがほぼ等しく、したがって、レーザチップ
２がその主面に沿った方向に伸縮することによって生じ
るストレスを緩和することも可能である。
第１の層１ａと第２の層１ｂとの熱膨張係数の差分と、
レーザチップ２における基板２ａと半導体層２ｂとの熱
膨張係数の差分とがほぼ等しくされていることにより、
この半導体レーザを通常の環境で使用する場合の温度変
化の範囲内では、ヒートシンク１の湾曲の度合いの変化
量と、レーザチップ２の湾曲の度合いの変化量とが、ほ
ぼ等しくなるようにされている。さらに、ヒートシンク
１の第１の層１ａおよび第２の層１ｂの熱膨張係数が、
レーザチップ２の熱膨張係数に近い値であるため、ヒー
トシンク１とレーザチップ２との接合部における両者の
伸縮の度合いがほぼ等しく、したがって、レーザチップ
２がその主面に沿った方向に伸縮することによって生じ
るストレスを緩和することも可能である。
【００２６】以上のように、この一実施形態による半導
体レーザによれば、温度が変化した場合に、レーザチッ
プ２が伸縮することによって生じる歪を補正することが
できる上に、従来技術では補正することが不可能であっ
たレーザチップ２の湾曲の度合いが変化することによっ
て生じる歪を補正することもできるため、これらの歪が
半導体レーザの特性や信頼性の及ぼす悪影響を、最低限
に抑えることが可能である。
体レーザによれば、温度が変化した場合に、レーザチッ
プ２が伸縮することによって生じる歪を補正することが
できる上に、従来技術では補正することが不可能であっ
たレーザチップ２の湾曲の度合いが変化することによっ
て生じる歪を補正することもできるため、これらの歪が
半導体レーザの特性や信頼性の及ぼす悪影響を、最低限
に抑えることが可能である。
【００２７】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例にすぎず、これに限定
されるものではない。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例にすぎず、これに限定
されるものではない。
【００２８】また、上述の一実施形態においては、レー
ザチップ２をヒートシンク１にマウントする際に、レー
ザチップ２の半導体層２ｂ側がヒートシンク１の第１の
層１ａ側にくるようにしているが、レーザチップ２の基
板２ａ側がヒートシンク１の第２の層１ｂ側にくるよう
にすることも可能である。
ザチップ２をヒートシンク１にマウントする際に、レー
ザチップ２の半導体層２ｂ側がヒートシンク１の第１の
層１ａ側にくるようにしているが、レーザチップ２の基
板２ａ側がヒートシンク１の第２の層１ｂ側にくるよう
にすることも可能である。
【００２９】また、上述の一実施形態におけるヒートシ
ンク１は、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる層が
３層以上積層されたものであってもよい。この場合、こ
れらの３層以上の層は、例えば、熱膨張係数の大きい順
に積層される。
ンク１は、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる層が
３層以上積層されたものであってもよい。この場合、こ
れらの３層以上の層は、例えば、熱膨張係数の大きい順
に積層される。
【００３０】また、上述の一実施形態においては、ヒー
トシンク１を構成する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
の材料として、銅タングステン合金を用いているが、こ
れらの第１の層１ａおよび第２の層１ｂの材料として
は、例えば銅モリブデン合金やＡｌＳｉＣなどを用いて
もよい。
トシンク１を構成する第１の層１ａおよび第２の層１ｂ
の材料として、銅タングステン合金を用いているが、こ
れらの第１の層１ａおよび第２の層１ｂの材料として
は、例えば銅モリブデン合金やＡｌＳｉＣなどを用いて
もよい。
【００３１】また、この発明においては、パッケージ
を、その上にマウントされるチップの熱膨張係数に近い
熱膨張係数を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材
料からなる層を２層以上積層することによって構成して
もよい。
を、その上にマウントされるチップの熱膨張係数に近い
熱膨張係数を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材
料からなる層を２層以上積層することによって構成して
もよい。
【００３２】さらに、上述の一実施形態においては、こ
の発明を半導体レーザに適用した場合について説明した
が、この発明は、ＡｌＧａＡｓ系以外の材料を用いた半
導体レーザは勿論、チップがヒートシンクやパッケージ
などの基台上にマウントされた半導体装置、具体的に
は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ、または、同一基板上
に２つ（複数）のレーザ構造を設け、一方のレーザから
他方のレーザにレーザ光を照射して光出力を増幅するよ
うにしたモノリシック光増幅器（Monolithic Optical P
ower Amplifier, ＭＯＰＡ）などに適用することも可能
である。
の発明を半導体レーザに適用した場合について説明した
が、この発明は、ＡｌＧａＡｓ系以外の材料を用いた半
導体レーザは勿論、チップがヒートシンクやパッケージ
などの基台上にマウントされた半導体装置、具体的に
は、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ、または、同一基板上
に２つ（複数）のレーザ構造を設け、一方のレーザから
他方のレーザにレーザ光を照射して光出力を増幅するよ
うにしたモノリシック光増幅器（Monolithic Optical P
ower Amplifier, ＭＯＰＡ）などに適用することも可能
である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基台が、チップの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有
し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる２つ
以上の層が積層された構造を有するとともに、温度が変
化したときに、その湾曲の度合いが、チップの湾曲の度
合いの変化によるストレスを緩和するように変化するこ
とにより、温度が変化したときにチップが伸縮すること
によって生じる歪と、チップの湾曲の度合いが変化する
ことによって生じる歪とを、ともに補正することができ
るため、これらの歪が半導体装置の特性や信頼性の及ぼ
す悪影響を、最低限に抑えることが可能である。
ば、基台が、チップの熱膨張係数に近い熱膨張係数を有
し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる２つ
以上の層が積層された構造を有するとともに、温度が変
化したときに、その湾曲の度合いが、チップの湾曲の度
合いの変化によるストレスを緩和するように変化するこ
とにより、温度が変化したときにチップが伸縮すること
によって生じる歪と、チップの湾曲の度合いが変化する
ことによって生じる歪とを、ともに補正することができ
るため、これらの歪が半導体装置の特性や信頼性の及ぼ
す悪影響を、最低限に抑えることが可能である。
【図１】 この発明の一実施形態による半導体レーザの
断面図である。
断面図である。
【図２】 従来技術の有する課題を説明するための図で
あって、半導体レーザのレーザチップの断面図である。
あって、半導体レーザのレーザチップの断面図である。
【図３】 従来技術の有する課題を説明するための図で
あって、図２に示すレーザチップをヒートシンク上にマ
ウントしたときの状態を示す断面図である。
あって、図２に示すレーザチップをヒートシンク上にマ
ウントしたときの状態を示す断面図である。
１・・・ヒートシンク、１ａ・・・第１の層、１ｂ・・
・第２の層、２・・・レーザチップ、２ａ・・・基板、
２ｂ・・・半導体層
・第２の層、２・・・レーザチップ、２ａ・・・基板、
２ｂ・・・半導体層
Claims (7)
- 【請求項１】 チップが基台上にマウントされた半導体
装置において、 上記基台は、上記チップの熱膨張係数に近い熱膨張係数
を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異なる材料からなる
２つ以上の層が積層された構造を有するとともに、温度
が変化したときに、その湾曲の度合いが、上記チップの
湾曲の度合いの変化によるストレスを緩和するように変
化することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 上記基台は、上記チップの熱膨張係数に
近い熱膨張係数を有し、かつ、互いに熱膨張係数の異な
る材料からなる２つの層が積層された構造を有し、上記
２つの層のうち、上記チップがマウントされる側の層の
熱膨張係数が、もう一方の層の熱膨張係数より大きいこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 温度が変化したときの上記チップの湾曲
の度合いの変化量と上記基台の湾曲の度合いの変化量と
がほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項４】 上記チップの湾曲の度合いと上記基台の
湾曲の度合いとがほぼ等しいことを特徴とする請求項１
記載の半導体装置。 - 【請求項５】 上記半導体装置は半導体レーザであり、
上記チップはレーザチップまたはレーザバーであること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項６】 上記基台はヒートシンクであることを特
徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項７】 上記基台はパッケージであることを特徴
とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10005473A JPH11204704A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10005473A JPH11204704A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204704A true JPH11204704A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11612227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10005473A Pending JPH11204704A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11204704A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001230358A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Agilent Technol Inc | 吸熱器 |
| JP2003031895A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| WO2014148478A1 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 株式会社フジクラ | 積層構造体および半導体装置 |
| CN106711754A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-24 | 西安炬光科技股份有限公司 | 一种高功率半导体激光器的封装结构及其制备方法 |
-
1998
- 1998-01-14 JP JP10005473A patent/JPH11204704A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001230358A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-08-24 | Agilent Technol Inc | 吸熱器 |
| JP2003031895A (ja) * | 2001-07-13 | 2003-01-31 | Sharp Corp | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| WO2014148478A1 (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-25 | 株式会社フジクラ | 積層構造体および半導体装置 |
| JP2014183128A (ja) * | 2013-03-18 | 2014-09-29 | Fujikura Ltd | 積層構造体および半導体装置 |
| CN106711754A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-24 | 西安炬光科技股份有限公司 | 一种高功率半导体激光器的封装结构及其制备方法 |
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