半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及能够确保高的散热性并且提高成品率的半导体装置及其制造方法。半导体激光器（1）以结向下方式隔着焊料（11）安装在副固定件（12）上。半导体激光器（1）具有：n型GaN衬底（2）；半导体层叠结构（3），形成在n型GaN衬底（2）上并含有pn结；电极（8），形成在半导体层叠结构（3）上。电极（8）隔着焊料（11）接合在副固定件（12）上。在副固定件（12）和半导体层叠结构（3）之间，以包围电极（8）的周围的方式配置有高熔点金属膜（10）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在副固定件上隔着焊料以结向下方式安装有半导体激光器的，特别涉及能够确保高的散热性并且提高成品率的。
技术介绍
半导体激光器隔着焊料以结向上方式或者结向下方式安装在副固定件上。为了降低成本，在使芯片宽度缩小的情况下，在结向上方式中，没有避开发光条纹而进行引线接合的空间。因此，一般采用结向下方式(例如，参照专利文献1)。此外，由于结向下方式的散热性好，所以，能够改善高功率或高温下的特性。专利文献1 日本特开平5-110203号公报。利用安装时的冲压，焊料向外侧扩展，在芯片的横向露出，沿着芯片的侧面隆起。 在采用结向上方式的情况下，离开从安装面到半导体激光器的pn结的距离，所以，不存在 pn结因焊料而短路的情况。但是，在采用结向下方式的情况下，pn结因焊料而短路，存在成品率下降这一问题。此外，在GaN类半导体激光器中，晶体生长速度较慢或降低对活性层的热损伤，所以，活性层上的上覆盖层或接触层的合计厚度一般小于1 μ m。这比GaAs类半导体激光器等的合计厚度3 μ m 5 μ m薄。因此，在GaN类半导体激光器的情况下，从安装面到pn结的距离较短，所以，上述问题特别显著。此外，考虑在副固定件和半导体激光器之间用绝缘膜包围电极的周围，以防止焊料绕到半导体激光器的侧面。但是，由于绝缘膜的散热性低，所以，在半导体激光器的发光区域所产生的热不能够充分地向副固定件散热。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到能够确保高的散热性并且提高成品率的。本专利技术提供一种半导体装置，其特征在于，具备副固定件和隔着焊料以结向下方式安装在所述副固定件上的半导体激光器，所述半导体激光器具有半导体衬底、形成在所述半导体衬底上并且含有pn结的半导体层叠结构以及在所述半导体层叠结构上形成的电极，所述电极隔着所述焊料接合在所述副固定件上，在所述副固定件和所述半导体层叠结构之间，以包围所述电极的周围的方式配置有高熔点金属膜或者高熔点电介质膜。根据本专利技术，能够确保高的散热性并且能够提高成品率。附图说明图1是表示实施方式1的半导体激光器的剖面图。图2是表示实施方式1的半导体装置的剖面图。图3是表示实施方式2的半导体装置的剖面图。图4是表示实施方式3的半导体装置的剖面图。图5是用于说明实施方式3的半导体装置的制造方法的剖面图。图6是AuSn的二元系相图。图7是用于说明实施方式3的半导体装置的制造方法的变形例的剖面图。图8是表示实施方式4的半导体装置的剖面图。图9是用于说明实施方式4的半导体装置的制造方法的剖面图。图10是表示实施方式5的半导体装置的剖面图。图11是用于说明实施方式5的半导体装置的制造方法的剖面图。图12是SnAg的二元系相图。图13是用于说明实施方式5的半导体装置的变形例的剖面图。图14是表示实施方式6的半导体装置的剖面图。图15是用于说明实施方式6的半导体装置的制造方法的剖面图。图16是表示实施方式6的半导体装置的变形例的剖面图。图17是表示实施方式7的半导体装置的制造方法的平面图。图18是表示实施方式7的半导体装置的制造方法的剖面图。图19是图18中的以虚线包围的部分的放大剖面图。图20是表示实施方式7的半导体装置的制造方法的变形例的放大剖面图。附图标记说明 1半导体激光器2 η型GaN衬底(半导体衬底) 3半导体层叠结构 8 电极10高熔点金属膜 11焊料 12副固定件 14、20、26、27 槽 15金属焊盘 16第一合金层 17第二合金层 18接合区域 19,21 Au膜(金属层) 24金属间化合物25 诱导材料(attractive material) 28高电阻化区域 29绝缘膜。具体实施例方式参照附图对本专利技术的实施方式的半导体装置进行说明。对相同的结构要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。实施方式1图1是表示实施方式1的半导体激光器1的剖面图。在η型GaN衬底2 (半导体衬底) 上形成有含有Pn结的半导体层叠结构3。半导体层叠结构3具有从η型GaN衬底2侧依次层叠的η型AlGaN覆盖层4、InGaN活性层5、ρ型AlGaN覆盖层6以及ρ型GaN接触层7。 在P型GaN接触层7上形成有电极8，在η型GaN衬底2的下表面形成有电极9。在电极8、 9中含有金(Au)。以包围电极8的周围的方式配置有高熔点金属膜10。高熔点金属膜10由钼(Pt)、 镍(Ni)、镍铬合金(NiCr)、钨(W)、钛(Ti)、钨钛(TiW)、钼(Mo)、钽(Ta)或者铌(Nb)构成。而且，代替高熔点金属膜10，采用由上述的高熔点金属膜10的各材料的氧化膜或者氮化膜构成的高熔点电介质膜也可以。图2是表示实施方式1的半导体装置的剖面图。半导体激光器1以结向下方式隔着焊料11安装在副固定件12上。半导体激光器1的电极8隔着焊料11接合在副固定件 12 上。焊料 11 由形成 AuSn 类、SnAg 类、SnAgCu 类、Sn-Zn 类、Sn-Bi 类、PbSn 类、AuSi 类、 AuGe类的合金的材料构成。如以上所说明那样，在本实施方式中，在副固定件12和半导体层叠结构3之间，以包围电极8的周围的方式配置有高熔点金属膜10或高熔点电介质膜。利用该高熔点金属膜10或高熔点电介质膜能够防止焊料11绕到半导体激光器1的侧面而造成pn结短路，所以，能够使成品率提高。此外，对于高熔点金属膜10或高熔点电介质膜来说，热导率比绝缘膜高10倍左右。高熔点金属的热导率为50 200W/m · K，相对于此，作为一般的绝缘膜的SW2的热导率为10W/m · K以下，SiN的热导率为20W/m · K以下。在半导体激光器1的发光区域13所产生的热经由电极8、高熔点金属膜10以及焊料11向副固定件12散热。如本实施方式所示那样，在以高熔点金属膜10和高熔点电介质膜包围电极8的周围的情况下，与以绝缘膜包围电极8的周围的情况相比，能够确保高的散热性。特别是，对要求数百mW以上的高功率的半导体激光器或工作电流、电压较高的半导体激光器是有利的。实施方式2图3是表示实施方式2的半导体装置的剖面图。在半导体层叠结构3中，以包围电极 8的周围的方式形成有槽14。高熔点金属膜10或高熔点电介质膜覆盖该槽14的内部。但是，高熔点金属膜10不与半导体层叠结构13进行欧姆接合。其他结构与实施方式1相同。在安装时，能够使多余的焊料11流入到槽14的内部。因此，能够防止焊料11绕到半导体激光器ι的侧面而使Pn结短路，所以，能够使成品率提高。槽14的宽度为30 μ m以下，优选为5 20 μ m。槽14的深度比pn结深1 10 μ m 左右。由此，能够增大流入多余的焊料11的槽14的体积。此外，对于槽14的位置来说，是距半导体激光器1的端部5 30 μ m的内侧，优选是距半导体激光器1的端部5 20 μ m的内侧。由此，使槽14靠近芯片端部，因此，即使在将半导体激光器1的宽度缩小到150 μ m以下例如100 μ m左右的情况下，也能够使接合宽度较大，能够确保粘接强度。实施方式3图4是表示实施方式3的半导体装置的剖面图。代替实施方式1的高熔点金属膜10， 在副固定件12和半导体层叠结构3之间，以包围电极8的周围的方式配置有金属焊盘15。 在金属焊盘15中含有金本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种半导体装置，其特征在于，具备：副固定件；以及半导体激光器，利用焊料以结向下方式安装在所述副固定件上，所述半导体激光器具有：半导体衬底；半导体层叠结构，形成在所述半导体衬底上并且含有ｐｎ结；电极，形成在所述半导体层叠结构上，所述电极隔着所述焊料接合在所述副固定件上，在所述副固定件和所述半导体层叠结构之间，以包围所述电极的周围的方式配置有高熔点金属膜或者高熔点电介质膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西口晴美，广中美佐夫，藏本恭介，楠政谕，铃木洋介，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP