(57)【要約】【課題】  半田接合時の濡れ性に優れた電極層を有する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において、サブマウント基板２の表面に基板保護層３を形成し、基板保護層３上に電極層４を形成し、電極層４上に半田層５を形成し、電極層４表面の平均粗さを０．１μｍ未満とする。電極層４の表面平均粗さが小さいため半田層５の濡れ性が向上し、半田層５と半導体装置と間をフラックス無しで強固に接合することができる。半導体装置を搭載したときに熱抵抗の小さいサブマウント１を得ることができ、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が向上する。【選択図】  図１
2006261569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置が搭載されるサブマウントにおいて、
サブマウント基板の表面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、
上記電極層表面の平均粗さが０．１μｍ未満であることを特徴とするサブマウント。
【請求項２】
前記電極層の表面平均粗さが、０．０５μｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項３】
前記サブマウント基板の表面平均粗さが、０．１μｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項４】
前記サブマウント基板の表面平均粗さが、０．０５μｍ未満であることを特徴とする、請求項３に記載のサブマウント。
【請求項５】
前記電極層を配置していないサブマウント基板の表面平均粗さが、０．１μｍ未満であることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項６】
前記電極層を配置していないサブマウント基板の表面平均粗さが、０．０５μｍ未満であることを特徴とする、請求項５に記載のサブマウント。
【請求項７】
前記電極層を配置していないサブマウント基板表面及び前記電極層表面における表面平均粗さの差分の絶対値が、０．０２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項８】
前記基板保護層又は電極層が、少なくとも２種類以上の金属元素を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載のサブマウント。
【請求項９】
前記金属元素が、金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、チタン、タングステン、ニッケル、モリブデンの何れか又はこれらの組み合わせでなることを特徴とする、請求項８に記載のサブマウント。
【請求項１０】
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に記載のサブマウント。
【請求項１１】
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１０に記載のサブマウント。
【請求項１２】
サブマウント基板の表面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、を含むサブマウントの製造方法であって、
上記基板保護層として、上記電極層又は半田層に用いられる金属元素とは異なる１つ又は複数の金属を上記サブマウント基板の全面に被覆する工程と、
上記基板保護層に、所定のパターンの上記電極層及び半田層を形成した後、上記電極層及び半田層が配置されていない部分の基板保護層を除去する工程と、を含むことを特徴とする、サブマウントの製造方法。
【請求項１３】
前記基板保護層として前記サブマウント基板の全面に被覆する金属が、前記電極層の金属とは異なり、かつ、チタン、白金、ニッケル、タングステン、モリブデンの内の１つ又は複数からなることを特徴とする、請求項１２に記載のサブマウントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に用いられるサブマウント及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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度率の高い基板、すなわち、サブマウント材を介在させる場合がある。この熱伝導度率の高い基板としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などが挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、Ｔｉ，Ｐｔ，Ａｕの順に積層された金属層で被覆し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。この文献では、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。表面粗さが１μｍを超えると、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。
【０００４】
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し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、十分な接合強度を得ることが出来ないという比較例が開示されている。
【０００５】
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合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。
ここで、半田層により半導体素子をサブマウントに接合する際の最も重要な特性の一つとしては、半田接合時の半田層と電極層との間の濡れ性がある。一般に用いられるＰｂフリー半田は濡れ性が悪く、一般にはロジン系などのフラックスが用いられていた。
【０００６】
一方、クリーム半田やボール半田スクリーン印刷などのように、フラックスを用いた半田接合の場合は、フラックスによって表面を湿潤させるため、濡れ性の影響は殆どない。しかしながら、サブマウントのように厚みや体積が非常に小さい半田に、同様に厚みや体積が非常に小さい半導体素子を接合する際には、接合する半導体素子の出力信頼性に対するフラックスの影響が無視できないため、フラックスなしで接合する場合がある。そのために、サブマウントにおける半田の濡れ性は非常に悪いものであった。
【０００７】
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ー法がある。フォトリソグラフィー法における現像液としては、一般に、テトラメチルアミン系のようなアルカリ性現像液が用いられていた。この方式によれば、１μｍ単位でのパターニングが可能である。
【０００８】
さらに、フォトリソグラフィー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ー法により、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ー法による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てしまうことがある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６８０２０号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術のサブマウントにおいて、半田濡れ広がり性の悪化により、接合強度の低下を招いたり、接合させるために半田溶解温度を過度に上昇する必要があった。結果として、半田接合する半導体素子の劣化や破壊を招きかねないという課題がある。
また、半田接合プロセスにおけるエネルギー効率としても悪くなる状況であった。また貴金属の密着層を用いた場合には、コストが上昇するという大きな課題があった。
【００１１】
さらに、サブマウントに電極をリフトオフ法で形成する場合には、基板表面の粗さが大きくなり易く、基板表面に成膜する電極層自身の接合強度を向上させる効果はあるが、同時に、基板表面の表面粗さが粗い状態の上に成膜された電極層も表面粗さが粗くなるという課題があった。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑み、半田接合時の濡れ性に優れた電極層を有する、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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、半導体装置とサブマウントとを、フラックスを用いない半田で接合する際には、電極層の表面粗さが半田の濡れ性に影響を及ぼすとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明の上記一目的を達成するため、半導体装置が搭載されるサブマウントは、サブマウント基板の表面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、電極層表面における表面平均粗さが０．１μｍ未満、より好ましくは０．０５μｍ未満である。
好ましくは、サブマウント基板の表面平均粗さは、電極層表面の平均粗さと同様に０．１μｍ未満、望ましくは０．０５μｍ未満である。電極層を配置していないサブマウント基板の表面平均粗さは、同様に０．１μｍ未満、好ましくは０．０５μｍ未満である。
また好ましくは、電極層を配置していないサブマウント基板表面及び電極層表面における表面平均粗さの差分の絶対値が、０．０２μｍ以下である。
基板保護層又は電極層は、少なくとも２種類以上の、金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、チタン、タングステン、ニッケル、モリブデンの何れかの金属元素を含んでいることが好ましい。
サブマウント基板は、窒化物系セラミックスからなり、とくに窒化アルミニウムからなることが好ましい。
【００１５】
上記構成によれば、サブマウントの電極層の表面粗さを、０．１μｍ未満とすることにより、半田層の濡れ性が向上し、半田層と半導体装置との間をフラックス無しで強固に接合することができる。つまり、半導体装置の下部の半田層を隙間がない均一な層にすることができ、しかも、その厚さを最小限度の半田層接合とすることができる。これにより、半導体装置を搭載したときに熱抵抗の小さいサブマウントを得ることができる。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。
【００１６】
また、上記他の目的を達成するため、本発明は、サブマウント基板の表面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、を含むサブマウントの製造方法であって、基板保護層として、電極層又は半田層に用いられる金属元素とは異なる１つ又は複数の金属をサブマウント基板の全面に被覆する工程と、基板保護層に、所定のパターンの電極層及び半田層を形成した後、電極層及び半田層が配置されていない部分の基板保護層を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
上記構成において、好ましくは、基板保護層としてサブマウント基板の全面に被覆する金属が、前記電極層の金属とは異なり、かつ、チタン、白金、ニッケル、タングステン、モリブデンの内の１つ又は複数からなる。
上記製造方法によれば、半田層の濡れ性が優れたサブマウントを歩留まりよく製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半田層の濡れ性が向上し、フラックス無しで半田層と半導体装置との間を強固に接合することができる。したがって、半導体装置を搭載したときに熱抵抗の小さいサブマウントを得ることができる。このため、本発明のサブマウントを用いた半導体装置の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。
また、サブマウントをリフトオフ法により製造できるので、量産性よく、低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係るサブマウントの構造について、図面を参照しながら説明する。
図１は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に示すように、本発明のサブマウント１において、サブマウント基板２の片面及び／又は両面は、サブマウント基板２の一部又は全部を覆うように基板表面に形成した基板保護層３を介して電極層４を形成し、この電極層４表面に半田層５を形成している。電極層４の半田層５を形成する箇所は、発光ダイオードなどの場合には、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４の一部には金線を接続し、電気回路を形成してもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
基板保護層３は、本発明のサブマウント１を製造する際に、最初にサブマウント基板２全面に被覆する層であり、電極層４及び半田層５のパターンを形成する際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の表面粗さが大きくなるのを防止するために設けている。この基板保護層３は、サブマウント基板２との密着性が良好で、後述する電極層４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。また、これらの金属を２種類以上含んでもよい。例えば、サブマウント基板２上にＴｉとＰｔとを積層して形成することができる。
【００２１】
電極層４としては、金属が望ましく、とくに、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。また、これらの金属を２種類以上含んでもよい。例えば、基板保護層３上にＡｇとＡｕとを積層して形成してもよい。
【００２２】
半田層５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。
【００２３】
電極層４と半田層５との間には、成膜時の密着性を高めるために密着層（図示省略）を配置してもよい。密着層としてはチタンが好適である。
【００２４】
電極層４の表面粗さ（Ｒａ）は、半田層５ａの濡れ性を向上させるために０．１μｍ未満が望ましく、とくに０．０５μｍ未満であることがさらに望ましい。電極層４の表面粗さを０．１μｍ以上とすると、半田層５ａの濡れ性が悪くなり接合不良が発生するので好ましくない。
【００２５】
サブマウント基板２の表面粗さ（Ｒａ）も、電極層４の表面粗さと同様に、０．１μｍ未満、とくに０．０５μｍ未満であることが望ましい。これは、サブマウント基板２も電極層４の表面粗さと同等としなければ、電極層４の表面の濡れ性を向上させることができないためである。
また、サブマウント基板２に基板保護層３の金属層のパターンをフォトリソグラフィー法によりエッチングで形成する場合がある。このエッチングの際にサブマウント基板２の表面粗さが大きくなると、それによって基板保護層３の上に形成する電極層４の表面粗さも大きくなるので好ましくない。したがって、電極層４を配置していないサブマウント基板２の表面平均粗さ（Ｒａ）、すなわち、サブマウント基板２が表面に露出した部分の平均粗さ（Ｒａ）は、電極層４の表面粗さを０．１μｍ未満とするために同様に０．１μｍ未満が望ましく、さらに好ましくは、０．０５μｍ未満とする。サブマウント基板２の表面粗さを０．１μｍ以上とすると、電極層４の表面粗さが０．１μｍ以上になり易く好ましくない。
【００２６】
さらに、電極層４を配置していない、すなわち露出したサブマウント基板２の表面と電極層４の表面とにおける表面平均粗さ（Ｒａ）の差分の絶対値は、０．０２μｍ以下であることが望ましい。表面平均粗さ（Ｒａ）の差分の絶対値が、０．０２μｍ以上の場合には、電極層４とサブマウント基板２との密着性が低下するので好ましくない。
【００２７】
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２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２に示すように、本発明のサブマウント１において、半導体装置７は半田層５ａによりフラックス無しで半田接合をすることができる。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、集積回路などが含まれる。
【００２８】
本発明のサブマウント１の特徴は、サブマウント基板２表面の平均粗さを、０．１μｍ未満、好ましくは０．０５μｍ未満として、その上面に形成される電極層４の表面粗さを０．１μｍ未満としたことにある。このため、半田層５ａの濡れ性が向上し、半導体装置７との接合性が向上する。つまり、半導体装置７の下部の半田層５ａを隙間がない均一な層とすることができ、しかも、その厚さを最小限度の半田層接合とすることができる。
これにより、本発明のサブマウント１によれば、熱抵抗の小さい接合を形成することができる。このため、本発明のサブマウント１を用いた半導体装置における熱抵抗が小さくなり、半導体装置の性能や寿命が向上する。
【００２９】
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。
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の表面の平均粗さ（Ｒａ）を、０．１μｍ未満、より望ましくは、０．０５μｍ未満とする。
【００３０】
次に、研磨済みサブマウント基板２を洗浄して表面清浄化を行い、サブマウント基板２の表面全体に基板保護層３ａを形成する。この基板保護層３ａ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。
【００３１】
続いて、フォトリソグラフィー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の表面全体を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。
【００３２】
露光後、テトラメチルアミン系の現像液により、電極層４ａとなる部分のレジストを溶解し、基板保護層３ａを露出させる。
【００３３】
次に、真空蒸着装置などにより電極層４ａ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４ａ以外の金属をリフトオフにより除去し、所定の電極層４ａを形成する。
【００３４】
続いて、上記電極層４ａと同様にフォトリソグラフィー法及び真空蒸着装置を用いたリフトオフを行い、サブマウント基板２の表面に形成された電極層４ａの一部に半田層５ａを形成する。
【００３５】
次に、サブマウント基板２の表面に露出している基板保護層３ａ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。
【００３６】
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。
【００３７】
本発明のサブマウント１の製造方法の特徴は、サブマウント基板２の全面を基板保護層３で被覆して、電極層４及び半田層５のパターニングをリフトオフ法により行なう際のサブマウント基板２の表面が荒れることを効果的に防止している点にある。このため、サブマウント基板２の表面の平均粗さを、０．１μｍ未満、とくに好ましくは、０．０５μｍ未満とすることで、その上面に形成される電極層４の表面粗さを、０．１μｍ未満、とくに０．０５μｍ未満にすることができ、半田層５の濡れ性を向上させることができる。
これにより、本発明のサブマウント１の製造方法によれば、半導体装置７との半田接合性がよいサブマウントを、歩留まりよく製造することができる。
【実施例】
【００３８】
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、サブマウントの製造方法について説明する。
高熱伝導性（２３０Ｗ／ｍＫ）を有する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。実施例１及び２として、サブマウント基板の平均粗さ（Ｒａ）を、それぞれ、０．０７μｍ、０．０４μｍとした。
【００３９】
次に、研磨した窒化アルミニウム基板２を洗浄して表面を清浄化し、この基板２の表面全体に、チタンからなる基板保護層３ａを真空蒸着装置により０．０５μｍ堆積した。
【００４０】
続いて、フォトリソグラフィー法によるパターニングを行うため、基板表面全体を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４ａとなる部分のレジストを溶解し、基板保護層３ａを露出させた。
次に、真空蒸着装置により金を蒸着し、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４ａ以外のＡｕをリフトオフで除去し、所定の電極層４ａを形成した。電極層４ａ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。
【００４１】
続いて、電極層４ａと同様にフォトリソグラフィー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４ａの一部に、５μｍの半田層５ａを形成した。半田層５ａの成分は、Ａｇ及びＳｎである。半田層５ａ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。
【００４２】
次に、表面に露出している基板保護層３ａを、希フッ酸溶液によってエッチングして除去し、窒化アルミニウム基板２の表面を露出した。
【００４３】
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、実施例のサブマウント２を製造した。
【００４４】
次に、比較例について説明する。
（比較例１）
サブマウント基板２表面の平均粗さ（Ｒａ）を、０．１３μｍとした以外は、実施例と同じ製造方法で、比較例１のサブマウントを製造した。
【００４５】
（比較例２）
サブマウント基板２表面の平均粗さ（Ｒａ）を、０．０７μｍとした後、電極層４ａの蒸着条件を変更して故意に電極層４ａの表面を粗くした以外は、実施例と同じ製造方法で、比較例１のサブマウントを製造した。
【００４６】
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。
実施例及び比較例で製造したサブマウント１のサブマウント基板２の表面と電極層４ａの表面の粗さ（Ｒａ）を、触針式粗さ計により測定した。
表１は、実施例及び比較例の諸特性を示す表である。表１から明らかなように、サブマウント基板２表面の平均粗さ（Ｒａ）は、実施例１及び２で、それぞれ、０．０７μｍ、０．０４μｍであり、電極層４ａの表面粗さは、それぞれ、０．０６μｍ、０．０３μｍであった。
これに対して、比較例１及び２のサブマウント基板２表面の平均粗さは、それぞれ、０．１３μｍ、０．０７μｍであり、電極層４ａの表面粗さは、それぞれ、０．１２μｍ、０．１８μｍであった。
実施例ではサブマウント基板２表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．０７μｍ以下であり、比較例のそれは０．１μｍ前後であることが分かる。同様に、実施例では電極層４ａ表面の平均粗さ（Ｒａ）が０．０６μｍ以下であり、比較例のそれは０．１μｍよりも大きいことが分かる。
【表１】
2006261569.tif 000003
【００４７】
次に、半田接合時の濡れ広がり性の評価を行った。
この濡れ広がり性とは、半田層５ａの溶解前後で、半田層５ａ上面から見た際の半田層５ａの面積の変化（前後における面積比) によって評価する特性である。濡れ性がよいほど、半田溶解後の面積は大きくなり、濡れ広がり性はよいことになる。具体的には、濡れ性の評価は、温度調節が正確なハロゲンランプ加熱装置にてサブマウント１の底面を加熱し、半田層５ａを溶解させることでその広がり性を評価した。
表１から明らかなように、実施例１及び２の濡れ広がり性は、１．１０及び１．１５と１．１０以上の特性を示すのに対して、比較例１及び２のそれは１．０５及び１．０１となった。これから、実施例の半田層５ａの濡れ広がり性が、比較例よりも大きいことがわかった。したがって、実施例の場合には、電極層４ａの表面粗さが小さいことによって、濡れ広がり性が１．１以上と大きくなる結果を得た。
【００４８】
次に、上記実施例及び比較例のサブマウントの半導体装置との半田接合性について説明する。
半田接合強度と半田の濡れ広がり性との関係を明らかにするために、加熱装置により、サブマウント１の半田層５ａを溶解させた後に、半導体素子７を上部から配置し、接合させたのちに冷却したサンプルを作製し、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、半導体素子７としては、発光ダイオードを用い、サンプル数は実施例及び比較例共に各１００個とした。
図３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。図から明らかなように、実施例１及び２では何れも、テープを剥離しても発光ダイオード７の剥離は発生しなかった。しかしながら、比較例１及び２のテープ剥離率は、それぞれ、８％、２３％となり、発光ダイオード７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、半田層５ａと、電極層４ａとの間であり、比較例の場合には、半田層５ａ及び電極層４ａ間の接合力が低下していることが分かった。
【００４９】
図４は、実施例のテープ剥離テスト後のサブマウント１の上面から観察した（Ａ）光学顕微鏡像と、（Ｂ）その説明図である。倍率は１８１倍である。図４から明らかなように、金からなる電極層４ａ上に形成した半田層５ａに発光ダイオード７が接合しており、剥離が生じていないことが分かる。
【００５０】
図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、比較例のテープ剥離テストで発光ダイオード７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５から、金からなる電極層４ａ上に形成した半田層５ａが剥がれた領域５ｃと、剥がれた半田層５ｄとが観察され、電極層４ａと半田層５ａとの間で剥離が生じ、その結果、発光ダイオード７が剥離したことが分かる。
【００５１】
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、サブマウント２及び電極層４ａの表面粗さを調整することによって、半導体装置７との接合において、半田層５ａの高い濡れ性を実現し、フラックスを使用しないで半導体装置７と半田層５ａを強固に接合することができた。
【００５２】
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あり、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に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】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２】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３】実施例及び比較例のテープ剥離率を示す図である。
【図４】実施例のテープ剥離テスト後のサブマウントの上面から観察した（Ａ）光学顕微鏡像と、（Ｂ）その説明図である。
【図５】比較例のテープ剥離テストで発光ダイオードが剥離したサブマウントの上面から観察した（Ａ）光学顕微鏡像と、（Ｂ）その説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：サブマウント
２：サブマウント基板
３（３ａ，３ｂ）：基板保護層
４（４ａ，４ｂ）：電極層
５（５ａ，５ｂ）：半田層
５ｃ：半田層が剥がれた領域
５ｄ：剥がれた半田層
７：半導体装置（発光ダイオード）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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