[发明专利]副安装座及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2006年3月17日、中国专利申请号为 200680012991.9、发明名称为“副安装座及其制造方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及在半导体装置中使用的副安装座及其制造方法。

背景技术

通常，在将半导体装置封装化时，搭载到散热板或散热器上，进行 从半导体装置产生的热的散热。有为了改善散热特性而在半导体装置与 散热板之间夹装热传导率较高的基板、即副安装座(Submount)部件的 情况。作为该热传导率较高的基板，已知有氮化铝(AlN)等。

在将副安装座与半导体装置接合的情况下，作为一个要求有其接合 强度。在以往技术中，通过昂贵的贵金属设置粘附层、或者为了提高配 置在钎焊层的底面上的电极层与基板之间的接合强度而调节基板本身 的表面粗糙度。

在专利文献1中，公开了在由按照Ti、Pt、Au的顺序层叠的金属 层覆盖的副安装座中，在Au上隔着由Ti和Pt构成的钎焊粘附层和钎 焊层还搭载了半导体发光元件的副安装座构造。在该文献中记载有以下 内容：在将半导体发光元件接合在钎焊层上时，与半导体发光元件的接 合强度为40MPa以上，并且在副安装座中使用的基板的表面粗糙度 (Ra)优选为1μm以下、更优选为0.1μm以下。如果表面粗糙度超 过1μm，则在半导体发光元件的接合时容易在与副安装座之间产生间 隙，因此半导体发光元件的冷却效果降低。

在专利文献2中，公开了在由AlN构成的基板上用按照Ti、Pt、 Au的顺序层叠的金属层覆盖得到的副安装座中，通过使基板的表面粗 糙度(Ra)为0.1到0.5μm，能够提供因上述成膜金属的锚效应而可以 耐受热循环、对于AlN基板具有较高的接合强度的副安装座。还公开 了在使AlN基板的表面粗糙度过小的情况下不能得到足够的接合强度 的比较例。作为热传导率较高的基板，可以举出氮化铝等(例如参照专 利文献3)。

在专利文献3、4、5中，公开了在副安装座的安装半导体激光(LD) 芯片的第1面及粘接到散热用金属块的第2面的两面上形成有阻挡层、 Au与Sn的合金层或Sn与Pb的合金层的半导体元件用副安装座。在该 文献中，合金层通过蒸镀而形成，其合金组成被调节为例如Au∶Sn＝70∶ 30(元素比)的所谓共晶组成。通过将合金层熔解而将LD芯片及散热 用金属块接合到副安装座上。

在专利文献3及5中，公开了将产生热的半导体激光二极管的动作 层接合在副安装座上，能够使散热特性变好的技术。在此情况下，通过 使由外延生长形成的非常薄的动作层的表面为下侧的所谓接下 (junction-down)而接合在基板上。因而，在接合时，不易发生因钎焊 层对pn接合的附着带来的短路不良。

这样，副安装座是具有芯片接合时的钎焊材料的作用、并且为了缓 和芯片接合中的散热用金属块的热膨胀带来的光半导体元件的变形而 非常重要的部件。在上述副安装座中，与搭载在副安装座基板上的半导 体元件芯片的接合以及副安装座基板对散热板的接合是通过形成在副 安装座的单面及/或两面上的钎焊层进行的。

为了降低环境负荷，不使用Pb作为接合材料的钎焊的使用、即无 Pb化不断发展，作为替代材料提出了Au-Sn、Ag-Sn、In-Sn、Zn-Sn等 的钎焊组成。但是，在无Pb钎焊的情况下，由于熔点变得比Pb钎焊 (PbSn的熔点是183℃)高，所以在将半导体元件接合时，与半导体元 件的耐热温度的差变小，所以有时会发生元件劣化等问题。此外，有因 Sn及In的使用量增加而使表面容易氧化、给钎焊自身的浸润性也带来 影响的情况。

这里，作为将半导体元件隔着钎焊层接合在副安装座上时的最重要 的特性之一，有钎焊接合时的钎焊层与电极层之间的浸润性。通常使用 的无Pb钎焊的浸润性较差，一般使用松香类等的焊剂。另一方面，在 如膏状钎焊或球状钎焊丝网印刷等那样、使用了焊剂的钎焊接合的情况 下，由于通过焊剂使表面湿润，所以浸润性的影响几乎没有。但是，在 如副安装座那样厚度及体积非常小的钎焊上接合同样厚度及体积非常 小的半导体元件的情况下，由于不能忽视焊剂对接合的半导体元件的输 出可靠性的影响，所以有不用焊剂而进行接合的情况。因此，副安装座 的钎焊的浸润性很差。