JP2874819B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
導体チップのボンディングに関するものである。
たレーザチップの構造を示す。N型基板81の上には、
Nクラッド層6、N活性層8、P第1クラッド10、N
電流制限層12、P第2クラッド層14、Pキャップ層
16が積層されている。また、最外層には、チップ正電
極32、チップ負電極34が形成されている。このレー
ザチップ30は、P活性層10からレーザ光22を発光
する。
うに、サブマウント62に固定された後、ヒートシンク
(図示せず)に固定されて使用される。サブマウント6
2は、導電性のシリコン基板36の上面に酸化シリコン
による絶縁層38を設け、裏面に接続電極40、上面に
正電極42と負電極(図示せず)を設けたものである。
サブマウント62は、接続電極40によってヒートシン
ク(図示せず)と接続される。レーザチップ30は、チ
ップ正電極32を下にしてサブマウント62の正電極4
2に接続される。レーザチップ30のチップ負電極34
は、金ワイヤ46によってサブマウント62のシリコン
基板36に接続される。
2、ボンディング材70、チップ正電極32、チップ負
電極34、金ワイヤ46、シリコン基板36、接続電極
40の順に電流が流れ、レーザチップ30が発光する。
極42に固定する工程を説明する。まず、正電極42の
上にボンディング材70を介してレーザチップ30を載
置する。その後、炉によって加熱してボンディング材7
0を溶かし、再び硬化させて、レーザチップ30を固定
している。
ような従来の半導体装置には、次のような問題点があっ
た。
ィング材70が、レーザチップ30の底面積に対して少
ないと、接続の機械的強度を保つことができない。つま
り、振動などによって、レーザチップ30がサブマウン
ト62から脱落してしまうおそれがある。
加熱によって溶かした際に流れ出し、図14のαやβに
示すような状態になって硬化してしまうおそれがある。
αのようになってしまうと、レーザ光22がボンディン
グ材70によって遮られてしまい、所望の強さの光を得
られなくなってしまう。また、おびただしい場合には、
レーザチップ30のPNジャンクションが短絡して、レ
ーザ光22が発光しなくなる場合もある。βのようにな
ると、サブマウント62の正電極42とシリコン基板3
6とが短絡してしまい、レーザチップ30が発光しない
こととなる。
て、レーザチップ等の半導体チップを、短絡不良なく、
強固に固定した半導体装置を提供することを目的とす
る。
置は、ボンディング時の加熱温度において高い流動性を
示す第1ボンディング材と、前記第1ボンディング材を
被覆するように設けられ、ボンディング時の加熱温度に
おいて小さな流動性を示す第2ボンディング材とを備え
たボンディング材を用いたことを特徴としている。
ィング材として多孔性のものを用いたことを特徴として
いる。
半導体チップをボンディングする位置に、凹部を設ける
とともに、ボンディング時の加熱温度において高い流動
性を示す第1ボンディング材と、前記第1ボンディング
材を被覆するように設けられ、ボンディング時の加熱温
度において小さな流動性を示す第2ボンディング材とを
備えたボンディング材を用いたことを特徴としている。
の半導体チップをボンディングする位置に、凹部を設け
るとともに、ボンディング時の加熱温度において高い流
動性を示す第1ボンディング材と、前記第1ボンディン
グ材を被覆するように設けられ、ボンディング時の加熱
温度において小さな流動性を示す第2ボンディング材と
を備えたボンディング材を用いたことを特徴としてい
る。
の加熱温度において高い流動性を示す第1ボンディング
材と、前記第1ボンディング材を被覆するように設けら
れ、ボンディング時の加熱温度において小さな流動性を
示す第2ボンディング材とを備えたボンディング材を用
いたことを特徴としている。
きに、第2ボンディング材が第1ボンディング材の流れ
出しを防ぐ。
ィング材として多孔性のものを用いたことを特徴として
いる。
しが、さらに防止される。
プをボンディングする位置に、凹部を設けるとともに、
ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、前記第1ボンディング材を被覆す
るように設けられ、ボンディング時の加熱温度において
小さな流動性を示す第2ボンディング材とを備えたボン
ディング材を用いたことを特徴としている。
材の流れ出しを防止することができる。
導体装置の外観図を示す。この図においては、内部を示
すためにキャップを省略して描いている。ベース60か
らは、ヒートシンク4が突出するように設けられてい
る。このヒートシンク4の上面には、半導体チップであ
るレーザチップ30が載置されたサブマウント62が固
定されている。ベース60に固定されたリード65は、
ヒートシンク4と電気的に接続されている。ヒートシン
ク4は、サブマウント62、金ワイヤ46を介して、レ
ーザチップ30のチップ負電極と接続されている。した
がって、リード65を0Vとし、リード64に正電圧を
印加すれば、レーザチップ30が発光を行う。
細を、図5に示す。導電性基板であるシリコン基板36
の上に、絶縁層である酸化シリコン膜38が形成されて
いる。酸化シリコン膜38の上には、マウント導電層で
あるアルミ正電極42が設けられている。また、シリコ
ン基板36の酸化シリコン膜38が形成されていない部
分に、アルミ負電極44が設けられている。図4に示す
構造を有するレーザチップ30は、チップ正電極32を
下にして、アルミ正電極42にボンディング材70を介
して固定されている。シリコン基板36の裏面には、金
電極40が形成され、ヒートシンク4と接するように固
定されている。
示す。ただし、図1はボンディング材70を溶かす前の
状態を示している。アルミ正電極42のボンディングを
行う位置には凹部43が設けられ、この中にボンディン
グ材70が置かれ、その上にレーザチップ30が置かれ
ている。この状態で、加熱してボンディング材70を溶
解させ、再び硬化させる。この際、凹部70が設けられ
ているので、溶解したボンディング材70が流れ出すお
それが少ない。つまり、図14に示すような短絡不良
α、βを生じるおそれが少ない。
造方法を示す。まず、導電性基板であるシリコン基板3
6を用意する(図6A)。次に、図6Bに示すように、
シリコン基板36の表面を酸化して、絶縁層である酸化
シリコン層38を形成する。さらにその上に、マウント
導電層であるアルミ正電極42(厚さ2.6μm)を蒸
着し、裏面に金電極40を蒸着する(図6C)。その
後、凹部43を形成するために、レジスト45を形成す
る(図6D)。そして、このレジスト45をマスクにし
てアルミ正電極42をエッチングした後、レジスト45
を取り除く。これにより、図6Eに示すように、凹部4
3を形成する。凹部43の深さは、エッチング時間等に
より制御可能である。なお、この実施例においては、凹
部43の深さを0.5μmとした。
形成する。この状態でボンディング材70を蒸着する
(図7B)。この実施例においては、ボンディング材7
0として、金10%、錫90%(重量%)の合金を用
い、厚さを1μmとした。次に、レジスト47およびそ
の上のボンディング材70を除去し、図7Cのように、
凹部43内にのみボンディング材70を残す。この上に
レーザチップ30を載置して、図1の構造を得る。
造を示す。この実施例においては、酸化シリコン膜38
に凹部49を設けることにより、その上に形成されるア
ルミ正電極42に凹部43を形成するようにしている。
を示す。まず、導電性基板であるシリコン基板36を用
意する(図8A)。次に、図8Bに示すように、シリコ
ン基板36の表面を酸化して、絶縁層である酸化シリコ
ン層38を形成する。さらに、凹部49を設ける部分を
除いてレジスト51で覆う(図8C)。このレジスト5
1をマスクにして酸化シリコン層38をエッチングした
後、レジスト45を取り除く。これにより、図8Dに示
すように、凹部49を形成する。次に、その上にアルミ
正電極42を蒸着し、凹部43を有する構造を得る。こ
の実施例によれば、アルミ正電極42が薄い場合であっ
ても、確実に凹部43を得ることができる。
造を示す。上記実施例では、半導体チップがボンディン
グされるマウント部材が、サブマウント62のアルミ正
電極42であった。この実施例に示すように、マウント
部材がヒートシンク4である場合、つまりレーザチップ
31をヒートシンク4に直接ボンディングする場合に
は、ヒートシンク4に凹部55を設けるとよい。
構造を示す。この実施例においては、第1ボンディング
材70とこれを覆うように第2ボンディング材71が設
けられ、その上にレーザチップ30が載置されている。
第1ボンディング材70は図1の実施例において使用し
たものと同様で加熱時の流動性が大きいものである。こ
れに対し、第2ボンディング材71は加熱時の流動性が
小さく多孔性のものである。したがって、加熱を行った
際に、第2ボンディング材71によって第1ボンディン
グ材70の流動性が抑えられるとともに、第1ボンディ
ング材70が第2ボンディング材71の孔72に流入し
て確実な接着が得られる(図11参照)。
12に示す。シリコン基板36の上に、酸化シリコン膜
38、アルミ正電極42を形成する(図12A)。次
に、レジスト81を図12Bのように形成して、第1ボ
ンディング材70を蒸着する。この実施例においては、
第1ボンディング材70として、金10%、錫90%
(重量%)の合金を用い、厚さを0.5μmとした。そ
の後、レジスト81を取り除き、図12Cのように第1
ボンディング材70を残す。
成する。この際、ボンディング材70の端部とレジスト
83の端部に、数μ程度の間tが空くようにする。次
に、第2ボンディング材71を蒸着した後、レジスト8
3を除去し、図12Eの構造を得る。なお、この実施例
においては、第2のボンディング材71として、金1
%、錫99%(重量%)の合金を用い、加熱温度を22
0度付近とすることにより流動性を小さくしている。ま
た、厚さは0.5μmとした。これを、10〜20オン
グストローム/毎秒の速度で蒸着させることにより、多
孔性を実現している。
構造を示す。この実施例においては、アルミ正電極42
に凹部を設け、さらに第1ボンディング材70と第2ボ
ンディング材を用いるようにしている。したがって、確
実にボンディング材の流出による短絡不良を防止するこ
とができる。
ディング材70と第2ボンディング材71を用いる方法
は、ヒートシンク4に直接レーザチップ31をボンディ
ングする場合にも適用することができる。
導体装置に適用したが、その他の半導体装置にも適用す
ることができる。
ング時の加熱温度において高い流動性を示す第1ボンデ
ィング材と、前記第1ボンディング材を被覆するように
設けられ、ボンディング時の加熱温度において小さな流
動性を示す第2ボンディング材とを備えたボンディング
材を用いたことを特徴としている。
きに、第2ボンディング材が第1ボンディング材の流れ
出しを防ぎ、短絡不良を防止することができる。
ィング材として多孔性のものを用いたことを特徴として
いる。したがって、第1ボンディング材の流れ出しが、
さらに防止される。
プをボンディングする位置に、凹部を設けるとともに、
ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、前記第1ボンディング材を被覆す
るように設けられ、ボンディング時の加熱温度において
小さな流動性を示す第2ボンディング材とを備えたボン
ディング材を用いたことを特徴としている。したがっ
て、より確実に第1ボンディング材の流れ出しを防止す
ることができ、短絡不良を防ぐことができる。
示す図である。
ある。
ある。
材71を用いた実施例を示す断面図である。
る。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】マウント部材、 マウント部材の上にボンディング材によってボンディン
グされた半導体チップ、 を備えた半導体装置において、 前記ボンディング材が、 ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、 前記第1ボンディング材を被覆するように設けられ、ボ
ンディング時の加熱温度において小さな流動性を示す第
2ボンディング材と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】請求項1の半導体装置において、 前記第2ボンディング材は、さらに多孔性であることを
特徴とするもの。 - 【請求項3】導電性基板、 導電性基板上に設けられた絶縁層、 絶縁層上に設けられたマウント導電層、 マウント導電層上にボンディング材によってボンディン
グされた半導体チップ、 を備えた半導体装置において、 前記ボンディング材が、 ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、 前記第1ボンディング材を被覆するように設けられ、ボ
ンディング時の加熱温度において小さな流動性を示す第
2ボンディング材と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項4】請求項3の半導体装置において、 前記第2ボンディング材は、さらに多孔性であることを
特徴とするもの。 - 【請求項5】マウント部材、 マウント部材の上にボンディング材によってボンディン
グされた半導体チップ、 を備えた半導体装置において、 マウント部材の半導体チップをボンディングする位置
に、凹部を設けるとともに、 前記ボンディング材が、 ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、 前記第1ボンディング材を被覆するように設けられ、ボ
ンディング時の加熱温度において小さな流動性を示す第
2ボンディング材と、 を備えていること、 を特徴とする半導体装置。 - 【請求項6】導電性基板、 導電性基板上に設けられた絶縁層、 絶縁層上に設けられたマウント導電層、 マウント導電層上にボンディング材によってボンディン
グされた半導体チップ、 を備えた半導体装置において、 前記マウント導電層の半導体チップをボンディングする
位置に、凹部を設けるとともに、 前記ボンディング材が、 ボンディング時の加熱温度において高い流動性を示す第
1ボンディング材と、 前記第1ボンディング材を被覆するように設けられ、ボ
ンディング時の加熱温度において小さな流動性を示す第
2ボンディング材と、 を備えていること、 を特徴とする半導体装置。
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