JPS5842285A - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ装置の製造方法

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JPS5842285A
JPS5842285A JP56140620A JP14062081A JPS5842285A JP S5842285 A JPS5842285 A JP S5842285A JP 56140620 A JP56140620 A JP 56140620A JP 14062081 A JP14062081 A JP 14062081A JP S5842285 A JPS5842285 A JP S5842285A
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JP
Japan
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gold
metal
semiconductor laser
metal layer
laser device
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Pending
Application number
JP56140620A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Kakimoto
柿本 昇一
Toshio Sogo
十河 敏雄
Saburo Takamiya
高宮 三郎
Shigeyuki Nitsuta
仁田 重之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5842285A publication Critical patent/JPS5842285A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20Arrangements for cooling
    • H10W40/25Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/255Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/073Connecting or disconnecting of die-attach connectors

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)
  • Semiconductor Lasers (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体レーザ装置の製造方法に係り、特に半
導体レーザダイオード素子の金属放熱体ブロックヘマウ
ントする方法に関するものである。
第1図および第2図は従来の方法の一例を示す側面図で
、(1)は半導体レーザダイオード素子、(2)はマウ
ント後の応力11衝材となるシリコンサブマウント、(
3)は放熱体となる金属ブロック、(4)はレーザダイ
オード素子(1)の裏面に形成され表面に金が露出した
メタライズ層、(5)はシリコンサブマウント(2)の
表裏両面に形成された金の層、(6)は金属ブロック(
3)の一方の面にメッキされた金の層である0 金属ブロック(3)の金の層(6)の上にシリコンサブ
マウント(21を載せ、さらにその上にレーザダイオー
ド素子(1)をメタライズ層(4)側を下にして載せる
次に、レーザダイオード素子[1の上に、それに加わる
力のために欠陥が生じて特性が劣化しない程度の軽い重
りを載せ、これらを金−シリコンの共晶温度(370℃
)以上の温度に保持する。これによって、シリコンサブ
マウント(2)上の金(6)はシリコンサブマウント(
2)自体と共晶反応を引き起こし、金・シリコン合金が
できる。このシリコンサブマウント(2)の表面側にで
きた金・シリコン合金はさらにレーザダイオード素子(
1)のメタライズ層(4)の表面に露出した金と反応す
る。また、シリコンサブマウント(2Iの裏面側にでき
た金・シリコン合金は金属ブロック(3)の金の層(6
)と反応する。一定時間これらの反応を進行させたのち
、温度を共晶温度以下に下げ、重りを取除くと、第2図
に示したように、レーザダイ万一ドf1)とシリコンサ
ブマウント(2)との間及びシリコンサブマウント(2
)と金属ブロック(3)とが金・シリコン合金半田材(
))によって接着さねた半導体レーザ装置を得ることが
できる0 しかし、上記従来の製造方法には次のよう外問題点があ
った。すなわち、一般に金・シリコン合金は酸化され易
く、表面にすぐに酸化膜が発生する。シリコンサブマウ
ント(210表面上の金の層(6)は共晶温度に達する
と、シリコンサブマウント(2)自体のシリコンと反応
して全書シリコン合金ができるが、その反応中にすでに
酸化膜が発生する。
この酸化膜は金・シリコン合金とレーザダイオード素子
(1)のメタライズ層(4)表面の金との反応を妨げる
。この結果、レーザダイオード素子+11とシリコンサ
ブマウント(21との接着が不十分となり、部分的にし
か接着されていないような状態になる。
同様に1シリコンサブマウント(2)裏面上の金の層(
5)がシリコンサブマウント(2)自体のシリコンと反
応してできる金・シリコン合金も表面に発生する酸化膜
のために金属ブロック(3)の表面の金の層(6)との
反応が阻害され、金属プロン7り(3)との接着も不充
分なものとなる。この結果として、レーザダイオード素
子(11から放熱体を形成する金属ブロック(3)への
熱抵抗は大きくなり、しかもそのdらっきも大きい。
この接着不良をなくするKは、共晶温度以上の温度に保
って金・シリコン合金ができた段階で、レーザダイオー
ド素子(11のメタライズ層(41の面とシリコンサブ
マウント(2)の表面とをこすりあわせることによって
、金・シリコン合金表面に発生した酸化膜を破って、金
・シリコン合金とレーザダイオード素子Tl+のメタラ
イズ層(4)に露出した金との反応を促すといった方法
がとられている。シリコンサブマウント(2)の裏面と
金属ブロック(3)の表面の金の層(61との間につい
ても同様の方法がとられている。しかしながら、このよ
うな、こすりあわせるという工程は非常に作業効率が慾
<、また、適当な力で実施しないと、ややもすればレー
ザダイオード素子に損傷を与え、特性を劣化させてしま
うという問題点があった。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、シ
リコンサブマウントの表面のろう材金属層の構成に工夫
を加えることによって、均一な接着が得られ、熱抵抗が
小さく、信頼性にすぐれた半導体レーザ装置を得る製造
方法を提供することを目的としている。
第3図および第4図はこの発明の一実施例を説明するた
めの側面図で、第1図および第2図の従来例と同一符号
は同等部分を示し、その説明は省略する。この実施例で
は、シリコンサブマウント(2)の表裏両面にタングス
テンを含む金属からなる第1の金属層(8)、金からな
る第2の金属層(9)、ゲルマニウムからなる第3の金
M層(In・、お・よび金からなる第4の金属層(川が
形成されている。さて、金輌ブロック(3)の金の層(
6)側を上にして、その上VC上述のシリコンサブマウ
ント(21を載せ、なお、その上にレーザダイオード素
子(1)をメタライズ層(4)側を下にして載せ、さら
にその上に軽い重りを載せ、これらを金とゲルマニウム
との共晶温度(356℃)以上の温度に保持する。これ
によってシリコンサブマウント(2)の表裏両面に形成
されたそれぞれの第3の金属層(ゲルマニウム) (l
otと第2の金属層(金)(9)とが反応して金・ゲル
マニウム合金がで断る。この金・ゲルマニウム合金はタ
ングステンを含む第1の金属層(8)K接着する。一方
、第3の金属層(ゲルマニウム) 1101は第4の金
属層(金)(Illとも反応して金・ゲルマニウム合金
を形成する。シリコンサブマウントc2)の表面側にで
きた金・ゲルマニウム合金は半導体レーザダイオード(
1)に形成されたメタライズ層(4)に露出している金
とも反応する。同様に、シリコンサブマウント(2)の
裏面@にできた金・ゲルマニウム合金は金属ブロック(
3)の上面の金の層(6)とも反応する。一定時間反応
を進行させたのち、温度を金−ゲルマニウムの共晶温度
以下に下け、重りを取除くと、#I4図に示すように、
レーザダイオード素子il+と両面に第1の金属層(タ
ングステンを含む)(8)が形成されたシリコンサーブ
マウント(2)と金属ブロック(3)とのそれぞれの相
互間が金Φゲルマニウム合金半田材(+21によって接
着された半導体レーザ装置が得られる。
次に、タングステンを含む金属からなる第1の金属7@
#(8+の効′果を説明する。もし、この第1の金楕層
(8)がなければ、金・ゲルマニウム合金が直接シリコ
ンサブマウント(2)のシリコン表面に触れることにな
るが、両者のなじみが悪くレーザダイオード素子(1)
とシリコンサブマウント12)と金属ブロックとのそれ
ぞれの相互間の接着強度が低くなる。
そこで、タングステンを含む金属のような金・ゲルマニ
ウム合金と々じみのよい第3の金属層(8)をシリコン
サブマウント(2)の両面最外側に形成しておく訳であ
る。
そして、接着ろう材として金・ゲルマニウム合金を用い
るようにしたが、金−ゲルマニウム共晶温度社会−シリ
コン共晶温度より低いこと、更に、金・ゲルマニウム合
金は、従来の方法における金・シリコン合金に比して酸
化が少なく、従って、金・ゲルマニウム合金とレーザダ
イオード素子+11の金の層(4)および金属ブロック
(3)の上面の金の層(6)のそれぞれとの間の反応を
さまたげることは殆A7どない。
上記実施例で灯、第3の金属層としてゲルマニウムを用
い、金・ゲルマニウム合金を接着ろう材として用いるよ
うにしたが、金との共晶温度で酸化性のはけしくない金
との合金を形成するような金属、例えはアンチモンまた
はスズを用いてもよい。また、第1の金楔層としてタン
グステンを含む金属を用いたが、上記接着ろう材となる
金合金とのなじみのよい金属であれ汀よく、例えば、モ
リブデンまたはタンタルを含む金枳を用いてもよ″  
。               ・lオ剃lジ更に、
上記箒中台骨吻の方法では、金からなる第2の金F41
金とともに接着ろう材合金を形成すべき金属からなる第
3の金R層および金からなる第4の金和Mを、それぞれ
独立にシリコンサブマウント表裏両面の第1の金属層上
に順次形成したが、あらかじめ第2.第3および第4の
金属層の合金である接着ろう材合金をつくった後、その
合金層を上記第1の金属層の上へ形成するようKしても
よい。
以上詳述したように、この発明になる半導体レーザ装置
の製造方法ではレーザダイオード素子とシリコンサブマ
ウントと放熱用金撫部材とを順次接着するのに、大気中
合金時の表面酸化が少ないように選ばれた金合金ろう材
を用い、しかもこの金合金ろう材となじみのよい金属層
をシリコンサブマウント本体のシリコン板の両面との間
にそれぞれ挿入したので、接着は確実となり、熱抵抗は
小さくなり、4NiII性にすぐれた半導体レーザ装置
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の製造方法を説明するための
側面図、第3図および第4図はこの発明の一実施例を説
明するための側面図である。 図において、11)は半導体レーザダイオード素子、(
21はシリコンサブマウント、tacFi放熱用金属プ
ロ(8)は第1の金属層、(9)は第2の金属層、(圃
ii第30金輛層、(川は第4の金属層、(121は金
合金ろう材である。 なお、図中同一符号は同一部分または相当部分を示す。 代理人   葛 野 信 −(外1名)第1図    
  第2図 第3図 第4図 手続補正書(1尭) 特許庁長官殿 1、事件の表示    特願昭 56−1401!10
号2、発明の名称   半導体レーザ装置の製造方法3
、補正をする者 5、 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の― 6、 補正の内容 明細書をつぎのとおり訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fll  半導体レーザダイオード素子をシリコンサブ
    マウントを挾んで放熱体にそれぞれの間を金合金ろう材
    で接着して半導体レーザ装置を製造するに際して、上面
    に金の層が形成され上記放熱体を構成する金属部材、シ
    リコン板からなりζ両表面にいずれも上記金合金ろう材
    となじみのよい金属からなる金属層および大気中合金時
    の表面酸化が少ないように選ばれた上記金合金ろう材の
    組成成分を有する金属層が順次形成されたシリコンサブ
    ・ マウント、並びに下面に金の露出したメタライズ層
    が形成された半導体レーザダイオード素子を順次重ねて
    置き、上記金合金ろう材の共晶温度以上の温度に昇温し
    て、上記半導体レーザダイオード素子と上記シリコンサ
    ブマウントと上記金属部材とを接着することを特徴とす
    る半導体レーザ装置の製造方法。 (2)  シリコンサブマウントはその両表面にいずれ
    も金合金ろう材となじみのよい金属からなる金属層およ
    び上記金合金ろう材層が順次形成されたものを用いるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レー
    ザ装置の製造方法。 (3)  シリコンサブマウントはその両表面にいずれ
    も金合金ろう材となじみのよい金属からなる第1の金蝿
    層、金からなる第2の金属層、金とともに上記金合金ろ
    う材の組成を構成する金属から表る第3の金属層、およ
    び金からなる第4の金属層が順次形成されたものを用い
    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
    レーザ装置の製造方法。 (4)金合金ろう材が金・ゲルマニウム合金であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいず
    れかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。 (6)金合金ろう材が金・アンチモン合金であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
    かに記載の半導体レーザ装置の與造方法。 (7)  金合金ろう材となじみのよい金属としてタン
    グステンを含む金属¥男いることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項ないし8g6項のいずれかに記載の半導体
    レーザ装置の製造方法。 (8)  金合金ろう材となじみのよい金属としてモリ
    ブデンを含む金属を用いることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の半導体レー
    ザ装置の製造方法。 (9)金合金ろう材となじみのよい金属としてタンタル
    を含む金B4を用いることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項ないし第6項のいずれかに記載の半導体レーザ装
    置の製造方法。
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