次载具和半导体组件制造技术

一种次载具，能以高结合强度将半导体发光器装在它上面；一种半导体组件与所述次载具相结合。所述次载具包括：（ａ）次载具衬底；（ｂ）形成于次载具衬底的上表面的焊料层；以及（ｃ）焊料紧密接触层，它形成于次载具衬底与焊料层之间，并且它的结构是使主要由至少一种过渡元素构成的过渡元素层和主要由至少一种贵金属构成的贵金属层叠置。上述结构中，使过渡元素层形成于次载具衬底的侧面。所述半导体组件设置有被安置在次载具的焊料层上的半导体发光器件。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种次载具和与次载具结合的半导体组件，具体地说，涉及一种用于将半导体发光器件安装于其上的次载具和与该次载具结合的半导体组件。本专利技术中的术语“半导体发光器件”用于表述诸如激光二极管或发光二极管等器件。
技术介绍
配置有半导体发光器件的半导体组件是公知的。如图7所示，通过将半导体发光器件安装在次载具3上制得这样的半导体组件。图7是解释制作常规半导体组件方法的示意截面图。以下参照图7说明制作常规半导体组件的方法。如图7所示，在制作常规半导体组件1的方法中，先制备次载具3，用以将半导体发光器件安装于其上。所述次载具包括(a)陶瓷衬底4(b)形成于该衬底上的多层，所述多层由含钛(Ti)的层和含铂(Pt)的层组成(Ti/Pt多层5)；(c)在所述多层上形成金(Au)层6，用作电极层；(d)焊料防护阻挡层107，它形成于所述Au层上，并包含铂(Pt)；(e)焊料层8，它形成于所述焊料防护阻挡层上，并包含金(Au)-锡(Sn)基焊料。可以利用常规的层形成过程，如气相沉积法、溅射法或喷镀法，抑或是图案形成法，比如光刻法或金属掩模法，形成所述Ti/Pt多层、Au层、焊料防护阻挡层和焊料层。在如图7所示制备次载具之后，加热并熔化次载具的焊料，用以将激光二极管作为半导体发光器件安装在焊料上的预定位置(实行晶片焊接步骤)。然后由焊料等使次载具的背面可靠地焊接到热沉(图中未示出)上，完成设置有半导体发光器件之半导体组件的制作。为了减少在器件的晶片焊接(die-bonding)步骤期间因加热所引致的半导体发光器件的损伤，将熔点均较金-锡基焊料为低的铅(Pt)-锡(Sn)基焊料或银(Ag)-锡(Sn)基焊料同时用于焊接层。在使用银-锡基焊料时，可同时获得无铅制品。近些年来，CD设备和DVD设备写入速率(writing rate)的增加，以及激光处理装置输出的增大正使半导体发光器件的输出增大。要求这些设备和装置中所用的半导体组件在使用中具有较高的可靠性。为了适应这种要求，就需要提高半导体发光器件与次载具之间的焊接强度。
技术实现思路
本专利技术旨在满足上述要求，目的在于提出一种次载具，能够以高强度使半导体发光器件与它相结合，还提出一种与这种次载具结合的半导体组件。按照本专利技术，提供一种次载具包括(a)次载具衬底；(b)焊料层，它被形成于次载具衬底的上表面；(c)焊料紧密接触层，(c1)它形成于次载具衬底与焊料层之间；(c2)它的结构是使主要由至少一种过渡元素构成的过渡元素层和主要由至少一种贵金属构成的贵金属层叠置，使过渡元素层形成于次载具衬底侧面；并且(c3)它形成使得在焊料层一侧的焊料紧密接触层表面成为与焊料层成表面接触。具有上述结构的次载具具有直接在焊料层下面的焊料紧密接触层，以增强焊料的结合。于是，可使半导体发光器件与次载具之间的焊接强度得以被增强。可使所述过渡元素层主要由选自4A、5A和6A族的元素及其合金中的至少一种构成。所述过渡元素层的结构还可以是使其中叠置多层具有不同成分的层。为了增强结合强度并降低成本，理想的是使所述过渡元素层和贵金属层中的每一个都具有大于0而不大于1μm的厚度。更为理想的是使过渡元素层具有至少为0.01μm最大为0.2μm的厚度，并使贵金属层具有至少为0.01μm最大为0.1μm的厚度。理想的是使所述过渡元素层主要由选自一组钛(Ti)，钒(V)，铬(Cr)，锆(Zr)，铌(Nb)及它们的合金当中的至少一种构成。理想的是所述贵金属层主要由选自一组金(Au)，铂(Pt)，钯(Pd)及它们的合金当中的至少一种构成。当满足这些要求时，可使焊料的结合强度得到进一步的增强。理想的是主要由银-锡基焊料构成所述焊料层。当满足这一要求时，可以得到无铅制品。另外，可使半导体发光器件的焊接温度降低，从而能够减少因加热所引致的半导体发光器件受损。在使它熔化之前，该焊料层可以具有主要由银构成的层和主要由锡构成的层叠置的结构。所述次载具还可以包括在所述次载具衬底与焊料紧密接触层之间形成的电极层。在这种情况下，也可将所述电极层用作焊料紧密接触层的支撑(underlying)层。所述次载具在所述次载具衬底与焊料紧密接触层之间还可以包括(a)紧密接触层，它被形成为使得与次载具衬底的上表面接触；和(b)元素扩散防止层，形成在紧密接触层上。在这种情况下，电极层被置于元素扩散防止层上。所述次载具可以具有下述结构(a)所述紧密接触层包含钛；(b)所述元素扩散防止层包含铂；(c)所述电极层包含金。理想的是所述次载具衬底包含氮化铝烧结的主体。当满足这一要求时，因为氮化铝具有高的热传导性，所以可以制得具有优良热耗散特性的次载具。按照本专利技术的一个方面，明提供一种半导体组件，它包括(a)上述任一种次载具；和(b)安置在焊料层上的半导体发光器件。这种半导体组件能够以高强度将半导体发光器件结合于次载具上，从而提高所述半导体组件使用时的可靠性。附图说明图1是表示本专利技术半导体组件实施方式一种举例的示意截面图；图2是解释图1所示半导体组件制造方法的示意截面图；图3是表示本专利技术半导体组件实施方式另一种举例的示意截面图；图4是解释图3所示半导体组件制造方法的示意截面图；图5是表示本专利技术半导体组件实施方式再一种举例的示意截面图；图6是解释图5所示半导体组件制造方法的示意截面图；图7是说明常规半导体组件制造方法的示意截面图。具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的优选实施例。图1，3和5是表示本专利技术半导体组件实施方式举例的示意截面图。图2，4和6分别是解释图1，3和5所示半导体组件制造方法的示意截面图。图2，4和6表示焊料熔化之前的半导体组件。下述各图中，相同和类似的部件采用相同的标号，以免重复解释。如图1所示，半导体组件1的结构是，其中作为半导体发光器件的激光二极管2被安置在次载具3上。所述次载具3比如包括(a)由氮化铝(AlN)烧结体组成次载具衬底4；(b)由作为紧密接触层的钛(Ti)层和作为元素扩散防止层的铂(Pt)层组成的多层5(Ti/Pt多层5)；(c)形成于Ti/Pt多层5上并作为电极层的金(Au)层6；(d)在Au层上形成的焊料紧密接触层7，该焊料防护阻挡层7由作为过渡元素层的钛层(Pt)7b和作为贵金属层的铂层(Pt)7a组成；和(e)在焊料紧密接触层上形成的焊料层8，该焊料层8由银-锡(AgSn)基焊料组成。如图1和2所示，通过焊料层将激光二极管结合到次载具上。激光二极管、焊料层和焊料紧密接触层的宽度几乎相同。如图3-6所示，在焊料熔化之前和之后，焊料层的宽度和长度可以比激光二极管的大或者小，而焊料紧密接触层的宽度和长度可以比焊料层的大或者小。在图1所示的半导体组件中，可由陶瓷、半导体或金属制成所述次载具的衬底。所述陶瓷的种类包括主要由上述氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)组成的陶瓷。所述半导体的种类包括主要由硅(Si)组成的各种半导体。所述金属的种类包括铜(Cu)、钨(W)、钼(Mo)、铁(Fe)、包含它们的合金，以及复合材料，如铜-钨(Cu-W)复合材料。理想的是由具有高热传导性的材料制成所述衬底。希望所述衬底的热传导性至少为100W/mK，尤其希望至少为170W/mK的热传导性。此外，还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种次载具，它包括：（ａ）次载具衬底；和（ｂ）焊料层，它被形成于次载具衬底的上表面；（ｃ）焊料紧密接触层，（ｃ１）它形成于次载具衬底与焊料层之间；（ｃ２）它的结构是使主要由至少一种过渡元素构成的过渡元 素层和主要由至少一种贵金属构成的贵金属层叠置，使过渡元素层形成于次载具衬底侧；并且（ｃ３）它形成使得在焊料层一侧的焊料紧密接触层表面与焊料层成表面接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2002-4-30 127948/20021.一种次载具，它包括(a)次载具衬底；和(b)焊料层，它被形成于次载具衬底的上表面；(c)焊料紧密接触层，(c1)它形成于次载具衬底与焊料层之间；(c2)它的结构是使主要由至少一种过渡元素构成的过渡元素层和主要由至少一种贵金属构成的贵金属层叠置，使过渡元素层形成于次载具衬底侧；并且(c3)它形成使得在焊料层一侧的焊料紧密接触层表面与焊料层成表面接触。2.如权利要求1所述的次载具，其中，使所述过渡元素层和贵金属层中的每一个的厚度都大于0而不大于1μm。3.如权利要求1或2所述的次载具，其中，(a)所述过渡元素层主要由选自一组钛，钒，铬，锆，铌及它们合金当中的至少一种构成；(b)所述贵金属层主要由选自一组金，铂，钯以及它们的合金的至少一种构成。4.如权利要求1至3任一项所述的次载具，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：石井隆，桧垣贤次郎，筑木保志，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]