JP2006286944A - サブマウント及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 サブマウントを構成する各層、特にサブマウント基板と電極層、電極層と半田層の各密着性が良好な、サブマウント及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体装置が搭載されるサブマウント１は、サブマウント基板２と、サブマウント基板２の表面に形成される電極層３と、電極層３上に形成される半田層４と、を含み、サブマウント基板２と電極層３との間に形成される界面近傍及び／又は電極層３と半田層４との間に形成される界面近傍における炭素濃度を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とする。これによりサブマウント１を構成するサブマウント基板２とその表面に形成される電極層３や半田層４同士の密着性を向上させることができる。各界面近傍の洗浄は、紫外線オゾン処理法又はプラズマアッシャー法で行えばよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置を搭載するサブマウント及びその製造方法に関する。

通常、半導体装置をパッケージ化する際には、放熱板あるいは放熱器に搭載し、半導体装置から発生する熱の放熱を行っている。さらに、半導体装置と放熱板との間には放熱特性を改善するために熱伝導率の高い基板、すなわち、サブマウント材を介在させる場合がある。このサブマウント材としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などが挙げられる。

特許文献１には、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕの順に積層された金属層で被覆されたサブマウントにおいて、Ａｕ上にさらに、ＴｉとＰｔからなる半田密着層と半田層とを介して、半導体発光素子を搭載したサブマウント構造が開示されている。半導体発光素子を半田層に接合した際に、半導体発光素子との接合強度が４０ＭＰａ以上となり、また、サブマウントに用いる基板の表面粗さ（Ｒａ）は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下としている。そして、表面粗さが１μｍを超える場合、半導体発光素子の接合時にサブマウントとの間に隙間が発生しやすくなり、このため、半導体発光素子の冷却効果が低下することが記載されている。

特許文献２には、ＡｌＮからなる基板にＴｉ，Ｐｔ，Ａｕの順に積層された金属層で被覆されたサブマウントにおいて、基板の表面粗さ（Ｒａ）を、０．１から０．５μｍにすることによって、上記成膜金属のアンカー効果により、熱サイクルに耐え、ＡｌＮ基板に対して高い接合強度を持ったサブマウントを提供できることと、ＡｌＮ基板の表面粗さを過小にした場合は十分な接合強度を得ることが出来ないとの比較例が開示されている。

ところで、サブマウントと半導体装置を接合する場合に、一つの要求としてその接合強度がある。従来技術では、高価な貴金属によって密着層を設けたり、または半田層の底面に配置される電極層と基板の間の接着強度を高めるために基板そのものの表面粗さを調整したりしていた。

また、サブマウントに回路パターンを形成し、半導体装置を搭載する場合がある。電極層のような微細なパターニングを比較的容易に形成する方法としてフォトリソグラフィ法がある。この方法によれば、１μｍ単位でのパターニングが可能である。

さらに、フォトリソグラフィ法を用いた具体的な電極形成方法としては、リフトオフ方式が主流である。リフトオフ方式は、予めレジストをスピン塗布装置などで一面に塗布した後、先にフォトリソグラフィ法により、パターニングを実施する。しかる後に、電極を蒸着法やスパッタ法により成膜し、レジストを溶解し、レジストの上面に成膜された部分を除去することによって所定の電極形成を行う。しかしながら、フォトリソグラフィ法によりパターニング露光後の現像において、電極として蒸着させるサブマウント基板表面と現像液が直接触れ合うため、基板材質によっては基板表面が腐食等で荒らされてしまうことがある。

特開２００２−３６８０２０号公報

従来技術のサブマウントにおいて、サブマウント基板と半田層との間や電極層と半田層との間の接着強度が低下するので、それらの間に密着層を設けることで対処すると、密着層の形成及びそのパターニングなどの余分な工程を必要とする。そのため、製造コストが余計にかかってしまう。また、密着層には貴金属がよく用いられるため、材料コストが余計にかかるという課題がある。

また、電極層のパターン形成の工程において、サブマウント基板表面と現像液とが直接触れ合うため、基板材質によっては基板表面が腐食等で荒らされると、その後の半田層形成に悪影響を及ぼすという課題がある。

本発明は上記課題に鑑み、サブマウントを構成する各層、特にサブマウント基板と電極層、電極層と半田層の各密着性が良好な、サブマウント及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、サブマウントにおいて、特に、サブマウント基板とその上に形成する各層との蜜着強度が、例えば、サブマウント基板の表面の炭素化合物の存在が、サブマウント基板と電極との密着強度に影響を及ぼしているとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

上記目的を達成するため、本発明のサブマウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板の表面に形成される電極層と、電極層上に形成される半田層と、を含み、サブマウント基板と電極層との間に形成される界面近傍及び／又は電極層と半田層との間に形成される界面近傍における炭素濃度が１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする。
また、本発明の別のサブマウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板上に形成される基板保護層と、基板保護層上に形成される電極層と、電極層上に形成される半田層と、を含み、サブマウント基板と基板保護層と電極層と半田層との互いに接する界面近傍の少なくとも一つ以上の界面近傍における炭素濃度が、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする。
さらに、本発明のサブマウントは、サブマウント基板と、サブマウント基板上に形成される基板保護層と、基板保護層上に形成される電極層と、電極層上に形成される密着層と、密着層上に形成される半田層と、を含み、サブマウント基板と基板保護層との界面近傍、基板保護層と電極層との界面近傍、電極層と密着層との界面近傍、密着層と半田層との界面近傍の少なくとも一つ以上の界面近傍における炭素濃度を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とすることを特徴とする。
上記構成において、好ましくは、さらに、半田層上に半田保護層が形成されており、半田層と半田保護層との間に形成される界面近傍における炭素濃度を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とする。
サブマウント基板は、好ましくは、窒化物系セラミックスからなる。窒化物系セラミックスは、好ましくは窒化アルミニウムからなる。

上記構成によれば、サブマウントを構成するサブマウント基板と、その上に形成される各層との界面近傍に存在する炭素濃度を１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とするにより、サブマウント基板上と電極層の密着強度、あるいは、他の各層同士の密着強度を向上させることができる。したがって、サブマウントを半導体装置と強固に接合することができる。このため、本発明のサブマウントを用いた半導体装置における温度上昇が小さくなり、半導体装置の性能や寿命を向上させることができる。

サブマウントを製造する方法は、サブマウント基板と、サブマウント基板上に形成される電極層と、該電極層上に形成される半田層と、を含むサブマウントの製造方法であって、サブマウント基板の電極層を形成する領域表面及び／又は上記電極層の半田層を形成する領域表面に対し、炭素濃度を減少する表面洗浄工程を施すことを特徴とする。
上記構成において、好ましくは、さらに、サブマウント基板と電極層との間に基板保護層を形成する工程を含み、基板保護層及び／又は電極層の形成前に、それが形成される領域表面の炭素濃度を減少する表面洗浄工程が施される。
好ましくは、さらに、電極層と半田層の間に密着層を形成する工程を含み、電極層及び／又は半田層の形成前に、それが形成される領域表面の炭素濃度を減少する表面洗浄工程が施される。
また、好ましくは、さらに、半田層上に半田保護層を形成する工程を含み、半田保護層の形成前に、半田層表面の炭素濃度を減少する表面洗浄工程が施される。
上記表面洗浄は、紫外線オゾン処理法又はプラズマアッシャー法で行う。

上記製造方法によれば、サブマウント基板と電極層との密着、あるいは、サブマウント基板上に形成される各層同士の密着性に優れたサブマウントを低コストで、かつ、歩留まりよく製造することができる。

本発明によれば、サブマウント基板と電極層との密着や、サブマウント基板上に形成される各層同士の密着性に優れたサブマウントを提供することができる。また、特に、貴金属を多用しないでも密着性を向上させることができるので、製造工程の短縮と製造コストの低減化を図ることができる。したがって、サブマウントを、量産性よく、低コストで製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面により詳細に説明する。
本発明のサブマウントの構造について、図を参照しながら説明する。
図１は、本発明のサブマウント１の構造を模式的に示す断面図である。本発明のサブマウント１は、図１に示すように、サブマウント基板２の片面又は両面に、サブマウント基板２の一部又は全部を覆うように電極層３が形成され、この電極層３の表面の所定箇所に半田層４が形成されている。
ここで、電極層３の所定箇所としては、発光ダイオードなどの場合には、電極層の全面でもよいし、電極パターンであってもよい。また、電極層３の一部には金線を接続し、電気回路を形成してもよい。

サブマウント基板２としては、熱伝導率の高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ダイヤモンドＩＩａなどを用いることができる。また、サブマウント基板２の側面にも、上記と同様な電極層を形成してサブマウント基板２の上面と下面を電気的に接続してもよい。

電極層３としては、金属が望ましく、特に、金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、チタン、タングステンの何れかを用いることができる。

半田層４については、鉛（Ｐｂ）を用いない、すなわち、Ｐｂフリー半田が望ましい。さらには、銀，金，銅，亜鉛（Ｚｎ），ニッケル（Ｎｉ），インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），ビスマス（Ｂｉ），アルミニウム，スズ（Ｓｎ）のうち、２種類以上の元素を含んだ半田を好ましく用いることができる。

本発明のサブマウント１の特徴は、サブマウント基板２と電極層３との界面及び界面近傍における炭素の量を所定濃度以下にすることで、サブマウント基板２と電極層３との密着性を向上させたことにある。なお、本発明においては、界面及び界面近傍を含めて界面近傍と呼ぶ。さらには、電極層３と半田層４との界面近傍における炭素の量を所定濃度以下にして、密着性を向上させてもよい。
ここで、不純物である炭素の濃度は、サブマウント基板２、電極層３、半田層４の各界面近傍に対して炭素の量を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とする。この範囲を越えると、サブマウント基板２、電極層３、半田層４の各界面近傍の密着性が悪くなるので好ましくない。
これにより、特に、サブマウント基板２と、電極層３との間や、後述するように、サブマウント１と半導体装置とを強固に接合することができる。

図２は、図１とは異なるサブマウント１５の構造を模式的に示す断面図である。サブマウント１５が図１に示したサブマウント１と異なる点は、サブマウント基板２と電極層３との間に、サブマウント基板２の一部又は全部を覆うように基板保護層５を設けたことである。この基板保護層５は、サブマウント１の製造において最初に全面に被覆する層であり、基板保護層５上に形成される電極層３や半田層４の工程においてエッチングなどによりサブマウント基板２の表面が腐蝕されるのを防止する保護層である。
ここで、基板保護層５としては、サブマウント基板２の腐蝕を防止できる金属であり、かつ、電極層３とは異なる金属が望ましく、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）の何れかを用いることができる。

本発明のサブマウント１５において、サブマウント基板２と基板保護層５との界面近傍における炭素の量を１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とすることにより、サブマウント基板２と基板保護層５との密着を良好に行なうことができる。さらには、電極層３と半田層４との界面近傍における炭素の量を１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とすることにより、この界面近傍の密着性を向上させることができる。

さらに、これらの変形例として、図３に示すサブマウント２０のように、さらに、電極層３と半田層４との間に密着層６を介在させることで、電極層３と密着層６、密着層６と半田層４の各層間の密着性を高めてもよい。密着層６としては、上記基板保護層５と同様の金属でよく、チタンを好適に用いることができる。

また、これらの変形例として、図４に示すサブマウント２５のように、半田層４上に、半田層の酸化を防止するためなどに、さらに、半田保護層７を形成してもよい。

次に、本発明のサブマウントによる半導体装置の実装について説明する。
図５は、本発明のサブマウントに半導体装置を搭載した構造を模式的に示す断面図である。図５では、図２に示したサブマウント１５に半導体装置を搭載した場合を示すが、他のサブマウント１，２０，２５についても同様である。
図５に示すように本発明のサブマウント１５において、半導体装置８は半田層４ａにより半田接合される。ここで、半導体素子は、レーザーダイオード又は発光ダイオードのような発光素子、ダイオード、高周波増幅やスイッチングに使用されるトランジスタやサイリスタのような能動素子、集積回路などである。

本発明のサブマウント１，１５，２０，２５の特徴は、サブマウント基板２と電極層３との界面近傍、サブマウント基板２と基板保護層５との界面近傍、さらには、電極層３と半田層４との界面近傍における炭素の量を上記の所定量以下とすることにより、各界面近傍での密着性が向上し、サブマウント１と半導体装置８との接合性が向上する。また、従来用いていた、所謂密着層を使用しなくて済むので、サブマウント１，１５，２０，２５の製造工程や使用材料を減らすことができる。このため低コストのサブマウントを提供することができる。

次に、本発明のサブマウントの製造方法について説明する。
以下では、図２に示したサブマウント１５の製造方法について説明する。最初に、サブマウント基板２を用意し、その両面をラッピング装置により研削する。さらに、ポリッシング装置などを用いて仕上げ研磨を実施し、サブマウント基板２表面の平均粗さを、０．１μｍ未満、より望ましくは、０．０５μｍ未満とする。

次に、サブマウント基板２の表面洗浄化を行う。この表面洗浄化は、紫外線オゾン処理法や酸素などによるプラズマアッシャー法などを用いて行うことが好ましく、サブマウント基板２の表面に付着した炭素化合物を除去し、炭素濃度を上記所定値以下とする。

次に、表面洗浄を行ったサブマウント基板２表面全体に、基板保護層５ａを形成する。この基板保護層５ａは、真空蒸着装置やスパッタリング装置を用いた蒸着法により形成することができる。上記表面清浄化により、サブマウント基板２と基板保護層５ａとの密着を良好にできる。

次に、フォトリソグラフィ法によるパターニングを行う。具体的には、サブマウント基板２の表面全体に対してスピナーを用いてレジストを均一に塗布した後、ベーキング炉によって所定のベーキングを行い、マスクアライナー装置を用いてガンマ線コンタクト露光を行う。

露光後、テトラメチルアミン系の現像液により、電極層３ａとなる部分のレジストを溶解し、基板保護層５ａを露出させる。

そして、真空蒸着装置などにより電極層３ａとなる金属を蒸着し、アセトンを用いてレジスト全体を溶解させることにより、電極層３ａ以外の金属をリフトオフにより除去し、所定の電極層３ａを形成する。この電極層３ａの形成前に、基板保護層５ａの表面洗浄化を行い、基板保護層５ａの表面に付着した炭素化合物を除去し、電極層３ａ表面の炭素濃度を上記所定値以下とすることが望ましい。この表面洗浄化は、紫外線オゾン処理や酸素プラズマアッシャー法などを用いて行うことができる。
これにより、基板保護層５ａと電極層３ａとの密着性を向上させることができる。

次に、上記電極層３ａの形成と同様に、フォトリソグラフィ法及び真空蒸着法を用いたリフトオフを行って、電極層３ａの一部に半田層４ａを形成する。このとき、半田層の真空蒸着を行う前に、露出した電極層３ａの表面に対して上記と同様にして、表面洗浄化を行い、電極層３ａ表面に付着した炭素化合物を除去し、電極層３ａ表面の炭素濃度を上記所定値以下とすることが望ましい。
これにより、電極層３ａと半田層４ａとの密着性を向上させることができる。

そして、サブマウント基板２表面に残存して露出している基板保護層５ａを、エッチングにより除去し、サブマウント基板２の表面を露出する。

最後に、得られたサブマウント基板２を、ダイシング装置などを用いて所定のサブマウント１の寸法に分割する。

このように、本発明では、サブマウント基板２、基板保護層５ａ、電極層３ａ、半田層４ａを形成する前に、これらの露出した領域表面のそれぞれに対して、紫外線オゾン処理法又は酸素プラズマアッシャー法で、露出した表面に付着している炭素化合物を除去し、その表面に存在する炭素濃度を上記所定値以下とすることにより、サブマウント基板２に形成する各層同士の密着性を向上させることができる。

なお、電極層３ａと半田層４ａとの間に密着層を形成する場合でも、半田層４ａを形成する前に、電極層３ａの表面洗浄化を行って炭素濃度を所定値以下とすることができる。さらに、半田層４ａ上に半田保護層７を形成する場合でも、半田層４ａの表面洗浄化を行って、炭素濃度を所定値以下とすることができる。

以上、本発明のサブマウント１５の製造方法について説明したが、他のサブマウント１，２０，２５についても同様に製造することができる。例えば、サブマウント２５において、密着層６を挿入する場合には、密着層６の形成前に電極層３ａ表面の炭素を減少させる表面処理を行なえばよい。また、各サブマウント１，１５，２０，２５において、半田保護層７を挿入する場合には、半田保護層７の形成前に半田層４表面の炭素を減少させる表面処理を行なえばよい。

以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。
最初に、実施例１のサブマウント１の製造方法について説明する。
高熱伝導性（２３０Ｗ／ｍＫ）である５５ｍｍ角、厚さ０．３ｍｍの焼結窒化アルミニウム基板２の両面をラッピング装置によって研削し、ポリッシング装置を用いて仕上げ研磨を実施した。

次に、フォトリソグラフィ法によるパターニングを行うため、基板表面全体にスピナーを用いてレジストを均一塗布した後、ベーキング炉によって所定のベーキングを行い、マスクアライナー装置を用いてガンマ線コンタクト露光を行った。露光用のマスクは１ｍｍ角のサブマウント寸法で２５００個分を同時にパターニングできるように、マスクを設計した。
露光後、テトラメチルアミン系液現像液により、電極層３ａとなる部分のレジストを溶解し、サブマウント基板２を露出させた。
次に、露出したサブマウント基板２表面の炭素除去を、酸素プラズマアッシャー処理（圧力１Ｐａ、高周波電力３００Ｗ、２分間処理）による表面清浄化を行い、真空蒸着装置により金を蒸着した。
次に、アセトンを用いてレジスト全体を溶解させることにより、電極層３ａ以外のＡｕをリフトオフ除去し、所定の電極層３ａを形成した。電極層３ａの厚さは０．１μｍであり、そのサイズは両面共に８００μｍ角であった。

続いて、電極層３ａと同様にフォトリソグラフィ法および真空蒸着装置を用い、窒化アルミニウム基板２表面に形成した電極層３ａの一部に、酸素プラズマアッシャー処理（圧力１Ｐａ、高周波電力３００Ｗ、２分間処理）による炭素低減をする表面清浄化を行ない、３．３μｍの半田層４ａを形成した。半田層４ａの成分は、Ａｇ及びＳｎである。半田層４ａのサイズは、半導体素子接合面が４００μｍ角、サブマウント接合面が８００μｍ角である。

最後に、得られた窒化アルミニウム基板２を、ダイシング装置を用いて、サブマウント２の寸法として、１ｍｍ角に切断し、実施例１のサブマウント１を製造した。

各層の形成前の表面清浄化を紫外線オゾン処理（大気圧、２４０Ｗ，３０分）で行なった以外は、実施例１と同様にしてサブマウント１を製造した。

電極層３ａを厚さ２μｍ形成した以外は、実施例１と同様にしてサブマウント１を製造した。

次に、比較例について説明する。
（比較例）
実施例１における酸素プラズマアッシャー処理による表面処理を行わずに、従来の表面洗浄を行なった以外は実施例１と同様にして比較例のサブマウントを製造した。上記実施例及び比較例の電極層の厚みや後述する界面近傍における炭素濃度などを表１に示す。

次に、実施例及び比較例で得たサブマウントの諸特性について説明する。
先ず、実施例１，２及び比較例でサブマウントを作製する工程において、電極層３ａ上に半田層４ａを形成する前の各サンプルについて、炭素濃度をＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis ）法により測定した。炭素濃度比は、各サンプルにおいて、炭素ピーク強度を下地である電極層３ａの金ピーク強度で規格化することで算出した。
図６は、実施例及び比較例の半田層４ａを形成する前の電極層表面の炭素濃度比をＥＳＣＡで測定した結果を示す。図の縦軸の炭素濃度比は、実施例及び比較例において、炭素ピーク強度を下地である電極層３ａの金ピーク強度で規格化することで算出した。
図６から明らかなように、電極層３ａの表面の炭素濃度比は、酸素プラズマアッシャー処理を行った実施例１では約０．０２８であり、紫外線オゾン処理を行った実施例２では約０．０２５であった。
一方、これらの表面洗浄処理を行わなかった比較例１では、電極層３ａの表面の炭素濃度比は、約０．０８５で、実施例１及び２と比べておよそ３倍となった。

次に、実施例及び比較例のサブマウント製造後の半田層４ａの深さ方向に対する炭素濃度を、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy ）により測定した。この場合、電極層３ａと半田層４ａとの界面近傍を精度良く分析するためには、実施例１及び２は電極層３ａの厚さが０．１μｍと薄すぎるので、実施例３において電極層３ａ層を厚くし、ＳＩＭＳ測定を実施した。
図７は、実施例１のサンプルにおいて半田層４ａの深さ方向に対する炭素濃度分布をＳＩＭＳで測定した結果を示す図である。縦軸は炭素濃度（ａｔｏｍ／ｃｍ³ ）であり、横軸は深さ方向の距離（μｍ）を示す。図において、点線で示す界面近傍の左側が半田層４ａ側であり、右側が電極層３ａ側である。
図７から明らかなように、電極層３ａと半田層４ａとの界面近傍の炭素濃度は１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ であり、半田層４ａ内の炭素濃度は１×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であった。なお、分析下限は５×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ である。

図８は、実施例及び比較例の電極層３ａと半田層４ａとの界面近傍における炭素濃度をＳＩＭＳで測定した結果を示す図である。縦軸は実施例１〜３及び比較例の炭素濃度（ａｔｏｍ／ｃｍ³ ）を示している。
図８から明らかなように、実施例１〜３と比較例の界面近傍における炭素濃度は、それぞれ、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 、９×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 、３．２×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ ，３×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ であり、実施例においては、比較例に対して界面近傍の炭素濃度を約１／３以下に低減できることが分かった。

次に、実施例及び比較例のサブマウントの各層の密着性について説明する。
実施例及び比較例のサブマウントに直接評価用テープを付着して評価用テープによるテープ剥離テストと、剥離状態の観察を行った。ここで、サンプル数は、実施例及び比較例共に各１００個とした。

図９は、実施例及び比較例のテープ剥離率を示す図である。図において、縦軸はテープ剥離率（％）である。
図９から明らかなように、実施例１〜３では、何れもテープ剥離による半田層４ａの剥離は発生しなかった。しかしながら、比較例のテープ剥離率は６５％となり、半田層４ａが剥離し易いことが判明した。そして、比較例のテープ剥離した箇所は何れも、電極層３ａと半田層４ａとの間であり、比較例の場合には、電極層３ａ及び半田層４ａ間の接合力が低下していることが分かった。

図１０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、実施例１で作製したサブマウント１に対して、テープ剥離テストを行った後のサブマウント１の上面から観察した光学顕微鏡像と、その説明図である。倍率は１８１倍である。
図１０から明らかなように、金からなる電極層３ａ上に四角上にパターニングされた半田層４ａが形成されており、剥離が生じていないことが分かる。

図１１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、比較例で作製したサブマウント１に対して、テープ剥離テストを行った結果、半田層４ａが剥離したサブマウント１の上面から観察した光学顕微鏡像と、その説明図である。倍率は１８１倍である。
図１１から、金からなる電極層３ａ上に形成した半田層４ａにおいては、その一部が剥がれており、剥がれなかった領域４ｃだけが観察され、電極層３ａと半田層４ａとの間で剥離が生じていることが分かる。

上記実施例及び比較例によれば、半導体装置７を搭載するサブマウント１において、電極層３ａと半田層４ａとの界面近傍の炭素濃度を調整することにより、電極層３ａに対して半田層４ａの密着性を向上させることができた。

本発明は、上記実施例に記載の発光ダイオード、ＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系のＤＨ構造、チップ構造、パッケージ構造に限定されるものではなく、裏面電極を有する半導体装置であれば適用でき、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能で、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。例えば、ステムを用いた発光ダイオードだけに限定されることなく、各種リードフレームや表面実装パッケージを用いた半導体装置７に使用できる。

本発明のサブマウントの構造を模式的に示す断面図である。 図１とは異なるサブマウントの構造を模式的に示す断面図である。 本発明のサブマウントの変形例の構造を模式的に示す断面図である。 本発明のサブマウントの別の変形例の構造を模式的に示す断面図である。 本発明のサブマウントに半導体装置を搭載した構造を模式的に示す断面図である。 実施例及び比較例の半田層を形成する前の電極層表面の炭素濃度比をＥＳＣＡで測定した結果を示す図である。 実施例１のサンプルにおいて半田層の深さ方向に対する炭素濃度分布をＳＩＭＳで測定した結果を示す図である。 実施例及び比較例の電極層と半田層との界面近傍における炭素濃度をＳＩＭＳで測定した結果を示す図である。 実施例及び比較例のテープ剥離率を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、実施例１で作製したサブマウントに対してテープ剥離テストを行った後のサブマウントの上面から観察した光学顕微鏡像と、その説明図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、比較例で作製したサブマウントに対してテープ剥離テストを行った結果、半田層が剥離したサブマウントの上面から観察した光学顕微鏡像と、その説明図である。

符号の説明

１，１５，２０，２５：サブマウント
２：サブマウント基板
３（３ａ，３ｂ）：電極層
４（４ａ，４ｂ）：半田層
４ｃ：半田層が剥がれなかった領域
５（５ａ，５ｂ）：基板保護層
６（６ａ，６ｂ）：密着層
７：半田保護層
８：半導体装置（発光ダイオード）

Claims (12)

1. サブマウント基板と、
   該サブマウント基板上に形成される電極層と、
   該電極層上に形成される半田層と、を含み、
   上記サブマウント基板と電極層との間に形成される界面近傍及び／又は上記電極層と半田層との間に形成される界面近傍における炭素濃度が、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする、サブマウント。
2. サブマウント基板と、
   該サブマウント基板上に形成される基板保護層と、
   該基板保護層上に形成される電極層と、
   該電極層上に形成される半田層と、を含み、
   サブマウント基板と基板保護層との界面近傍、該基板保護層と電極層との界面近傍、該電極層と半田層との界面近傍の少なくとも一つ以上の界面近傍における炭素濃度が、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする、サブマウント。
3. サブマウント基板と、
   該サブマウント基板上に形成される基板保護層と、
   該基板保護層上に形成される電極層と、
   該電極層上に形成される密着層と、
   該密着層上に形成される半田層と、を含み、
   サブマウント基板と基板保護層との界面近傍、該基板保護層と電極層との界面近傍、該電極層と密着層との界面近傍、該密着層と半田層との界面近傍の少なくとも一つの以上の界面近傍における炭素濃度を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とすることを特徴とする、サブマウント。
4. 前記半田層上に、さらに半田保護層が形成されており、前記半田層と該半田保護層との間に形成される界面近傍における炭素濃度が、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のサブマウント。
5. 前記サブマウント基板が、窒化物系セラミックスからなることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のサブマウント。
6. 前記窒化物系セラミックスが、窒化アルミニウムからなることを特徴とする、請求項５に記載のサブマウント。
7. サブマウント基板と、
   該サブマウント基板上に形成される電極層と、
   該電極層上に形成される半田層と、を含むサブマウントの製造方法であって、
   サブマウント基板の電極層を形成する領域表面及び／又は上記電極層の半田層を形成する領域表面に対し、炭素濃度を減少する表面洗浄工程を施すことを特徴とする、サブマウントの製造方法。
8. 前記サブマウント基板と電極層との間に、さらに基板保護層を形成する工程を含み、上記サブマウント基板の該基板保護層を形成する領域表面及び／又は該基板保護層の上記電極層を形成する領域表面に対し、炭素濃度を減少する表面洗浄工程を施すことを特徴とする、請求項７に記載のサブマウントの製造方法。
9. 前記電極層と半田層の間に、さらに密着層を形成する工程を含み、上記電極層の該密着層を形成する領域表面及び／又は該密着層の上記半田層を形成する領域表面に対し、炭素濃度を減少する表面洗浄工程を施すことを特徴とする、請求項７に記載のサブマウントの製造方法。
10. 前記半田層上に、さらに半田保護層を形成する工程を含み、該半田保護層の形成前に、前記半田層表面の炭素濃度を減少する表面洗浄工程を施すことを特徴とする、請求項７に記載のサブマウントの製造方法。
11. 前記炭素濃度を、１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³ 以下とすることを特徴とする、請求項７〜１０の何れかに記載のサブマウントの製造方法。
12. 前記表面洗浄は、紫外線オゾン処理法又はプラズマアッシャー法で行うことを特徴とする、請求項７〜１０の何れかに記載のサブマウントの製造方法。