(57)【要約】      （修正有）【課題】接合強度が極めて高いサブマウント基板を効率的かつ低コストで提供する。【解決手段】窒化物系セラミックス基板２１上に金属酸化物を主成分とする酸化物層２２を介してＡｕ層２３が形成されているサブマウント基板２０、及びこのサブマウント基板上２０にハンダ層２４を介して半導体発光素子２５を搭載した半導体装置２６、並びに（イ）有機Ａｕ化合物と金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物とを含有した混合ペーストを調製する工程、（ロ）前記混合ペーストを窒化物系セラミックス基板上に塗布することによりペースト層を形成する工程、（ハ）前記ペースト層を焼成することによって前記窒化物系セラミックス基板上２１に金属酸化物を主成分とする酸化物層２２を介してＡｕ層２３を形成させる工程を具備する、サブマウント基板の製造法である。【選択図】図１
2008016730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物系セラミックス基板上に、金属酸化物を主成分とする酸化物層を介してＡｕ層が形成されていることを特徴とする、サブマウント基板。
【請求項２】
前記窒化物系セラミックスが、窒化珪素焼結体または窒化アルミニウム焼結体である、請求項１に記載のサブマウント基板。
【請求項３】
前記Ａｕ層の厚さが、０．０５μｍ以上５μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載のサブマウント基板。
【請求項４】
前記酸化物層の厚さが、０．００５μｍ以上０．４μｍ以下である、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のサブマウント基板。
【請求項５】
前記金属酸化物が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｒｈ、Ｖの少なくとも１種の酸化物である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のサブマウント基板。
【請求項６】
前記金属酸化物を２種以上含有する、請求項５記載のサブマウント基板。
【請求項７】
前記酸化物層が、多層構造を具備している、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のサブマウント基板。
【請求項８】
前記酸化物層が、２層あるいは３層構造を具備している、請求項７記載のサブマウント基板。
【請求項９】
窒化物系セラミックからなる基板の表面粗さＲａが１．０μｍ以下である、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のサブマウント基板
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のサブマウント基板上にハンダ層を介して半導体素子を搭載したことを特徴とする、半導体装置。
【請求項１１】
（イ）有機Ａｕ化合物と、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物とを含有した混合ペーストを調製する工程、（ロ）前記混合ペーストを窒化物系セラミックス基板上に塗布することによりペースト層を形成する工程、および（ハ）前記ペースト層を焼成することによって前記窒化物系セラミックス基板上に金属酸化物を主成分とする酸化物層を介してＡｕ層を形成させる工程を具備することを特徴とする、サブマウント基板の製造方法。
【請求項１２】
前記ペースト層を５５０℃以上８５０℃以下の温度にて焼成することによって、Ａｕ層と金属酸化物層とを形成させる、請求項１１に記載のサブマウント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブマウント基板およびそれを用いた半導体装置並びにサブマウント基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種の電子素子を固定するとともに電子素子の冷却や熱応力の緩和等のために、電子素子をサブマウント基板に設置することが行われている（特許文献１）。そして、電子素子への電力供給や外部との信号等の授受も通常サブマウントを介して行われている。一般にサブマウント基板には、電子素子等を正確かつ確実に固定するために高い剛性とともに、電子素子から発生した熱に長期間曝されても変形や構成材料の剥離や脱落がないような高い接合強度、耐熱性等が求められている。
【０００３】
従来の半導体素子を搭載するためのサブマウント基板を図２に示す。同図において、１１は窒化アルミニウム等から成る絶縁基板を、１２はＴｉ等から成る下地金属層を、１３はＰｔ等から成る拡散防止層を、１４はＡｕなどから成る主導電層を、それぞれ示している。この図２のサブマウント基板１０において、絶縁基板１１上には、下地金属層１２、拡散防止層１３、主導電層１４が順次積層されて成る導体層が形成され、この導体層に半導体素子１６が例えばＡｕ−Ｓｎ合金などから成るはんだ層１５によって固定される。なお、上記の導体層は、接地導体層としても使用される場合がある。ここで、下地金属層１２は絶縁基板１１と拡散防止層１３や主導電層１４を結合させるために必要であり、拡散防止層１３は下地金属層１１と主導電層１４とが相互に拡散するのを防止するために必要な層となっている。通常、下地金属層１２、拡散防止層１３および導体層１４は、真空蒸着法などを用いて形成される。
【特許文献１】特開２００５−１０１１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例において、下地金属層１２および拡散防止層１３はサブマウント基板や半導体装置としては本来の性能に寄与しない層であるが、下地金属層１２は絶縁基板１１と主導体層１４とを直接的に接合できないために必要になる層であり、拡散防止層１３は下地金属層１２と主導体層１４とを直接接した場合に共に拡散して主導体層１４としての機能が低下することを防止するために必要になっている。また、これらの下地金属層１２、拡散防止層１３および主導体層１４は、一般的に非常に薄い膜として使用されており、真空蒸着法やスパッタ法などの真空状態での成膜が行なわれている。各層は、非常に薄い膜であるが、真空法による成膜を行うために材料利用効率が低いこと、成膜に時間がかかること、スループットが低下すること等からコストアップの原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記のような下地金属層や拡散防止層を必要とせず、材料利用効率が高く、生産性が高く、強固かつ確実に各種の電子素子等との接合が可能なサブマウント基板を提供することを目的とする。
【０００６】
したがって、本発明によるサブマウント基板は、窒化物系セラミックス基板上に、金属酸化物を主成分とする酸化物層を介してＡｕ層が形成されていることを特徴とするもの、である。
【０００７】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記窒化物系セラミックスが窒化珪素焼結体または窒化アルミニウム焼結体であるもの、を包含する。
【０００８】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記Ａｕ層の厚さが、０．０５μｍ以上５μｍ以下であるもの、を包含する。
【０００９】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記酸化物層の厚さが、０．００５μｍ以上０．４μｍ以下であるもの、を包含する。
【００１０】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記金属酸化物が、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｒｈ、Ｖの少なくとも１種の酸化物であるもの、を包含する。
【００１１】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記金属酸化物を２種以上含有するもの、を包含する。
【００１２】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記酸化物層が、多層構造を具備しているもの、を包含する。
【００１３】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記酸化物層が、２層あるいは３層構造を具備しているもの、を包含する。
【００１４】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、窒化物系セラミックからなる基板の表面粗さＲａが１．０μｍ以下であるもの、を包含する。
【００１５】
そして、本発明による半導体装置は、前記いずれかのサブマウント基板上にハンダ層を介して半導体素子を搭載したこと、を特徴とするものである。
【００１６】
そして、本発明によるサブマウント基板の製造方法は、（イ）有機Ａｕ化合物と、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物とを含有した混合ペーストを調製する工程、（ロ）前記混合ペースト層を窒化物系セラミックス基板上に塗布することによりペースト層を形成する工程、および（ハ）前記ペースト層を焼成することによって窒化物系セラミックス基板上に金属酸化物を主成分とする酸化物層を介してＡｕ層を形成させる工程を具備すること、を特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明によるサブマウント基板は、好ましい態様として、前記ペーストを５５０℃以上８５０℃以下の温度にて焼成することによって、Ａｕ層と金属酸化物層を形成させるもの、を包含する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるサブマウント基板は、窒化物系セラミックス基板と酸化物層とＡｕ層とからなり、各層間の接合強度が極めて高いものであることから、各種の半導体素子を搭載した半導体装置に適用することができるものである。
【００１９】
そして、本発明によるサブマウント基板の製造方法では、セラミックス基板上に下地層および表面電導層の両層を別工程として順次形成させる必要がないこと、かつ、下地層および表面電導層の形成に際して従来法のような真空蒸着法やスパッタ法を用いる必要がないことから、効率的かつ安価にサブマウント基板を製造することができる。また、長尺ないし大判のサブマウント基板を製造することが可能でありかつ容易である。
【００２０】
本発明では、主電極層に使用する電極用の金属（Ａｕ）を有機金属化合物の形態で用い、これと金属酸化物とを含むペーストを印刷法などによって基材上に塗布する。この場合、電極層（Ａｕ層）が真空などを使わない印刷法によって形成されるだけでなく、下地金属層による接合や拡散防止層により拡散防止を必要としないため、導電層の形成作業が簡略化される。
【００２１】
ペースト中の有機Ａｕ化合物は焼成工程により金属化して表面に導電層を形成し、金属酸化物層はセラミックス基板との接合力を与えるため、表面のＡｕ層はサブマウント基板の導電体として機能する。また、ペースト中の有機溶剤成分は焼成工程によって消失するため、不必要な成分は残留しない。
【００２２】
このときセラミック基板が酸化物でない場合、通常ペースト中に含まれる金属酸化物とは接合力を持たないが、本発明では、Ａｌ酸化物、Ｂｉ酸化物などの金属酸化物が窒化アルミニウム基板のＡｌと反応し、強固な接合を達成することができる。
【００２３】
また、プロセス中の焼成温度を制御することで、主導体層（Ａｕ層）と接合に寄与する金属酸化物からなる反応層とが形成されるので、より強固な接合と主導体層の表面抵抗の低下とを実現することができる。そして、はんだ接合強度に悪影響が及ぼされることがない。よって、半導体素子と配線基板とが強固に安定して接合されるため、半導体装置としての機能を十分果たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
＜サブマウント基板および半導体装置＞
図１は、本発明による好ましいサブマウント基板ならび本発明による好ましい半導体装置の断面を示すものである。
【００２６】
この図１には、窒化物系セラミックス基板２１上に、金属酸化物を主成分とする酸化物層２２を介してＡｕ（金）層２３が設けれられた本発明によるサブマウント基板２０、ならびにこのサブマウント基板２０上にハンダ層２４を介して半導体素子２５を搭載した本発明による半導体装置２６が示されている。なお、この図１には、１枚のサブマウント基板２０に１個の半導体発光素子２５が設置された場合が示されているが、１枚のサブマウント基板２０には同一または異なる複数の半導体素子を設置することも可能である。また、１個の半導体発光素子２５に対して形成されるはんだ層２４の数も任意である。
【００２７】
窒化物系セラミックス基板２１としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等を主成分とする窒化物系セラミックス（焼結体）を使用することが好ましい。
【００２８】
窒化物系セラミック基板２１は、表面粗さＲａが１．０μｍ以下であるものが好ましい。このことにより、半導体素子の搭載性（まっすく配置できる）、視認性（アライメントの際にカメラにより表面を移した際に明るく綺麗に見える。表面が粗いと光が反射してカメラでアライメント位置が確認できない）が良好になる。表面粗さＲａが１．０μｍ超過である場合には、前記搭載性、視認性が低下するので好ましくない。ここで、表面粗さＲａととは、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１によって規定されたものである。また、表面粗さＲａの下限は特に限定されるものではないが、Ｒａを小さくするには精度の高い研磨工程が必要であり、コスト高の要因となる。本発明ではペーストを用いていることからＲａの下限は０．０５μｍ以上であっても充分良い特性が得られる。
【００２９】
酸化物層２２は、金属酸化物を主成分とする。ここで、主成分とするとは、金属酸化物が酸化物層２２中に５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上、存在することを意味する。金属酸化物の好ましい具体例としては、例えばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｒｈ（ロジウム）およびＶ（バナジウム）の酸化物を挙げることができる。これらの金属酸化物は、各金属がとりうる任意の酸化数のものである。  
金属酸化物は、一種類の金属酸化物のみからなっていても、二種類以上の金属酸化物からなっていてもよいが、本発明では二種類以上の金属酸化物からものが好ましい。本発明では二種類以上の金属酸化物を組み合わせて用いることで、窒化物系セラミック基板２１に対する接合強度をより高くすることができる。金属酸化物の好ましい組み合わせとしては、ＡｌとＢｉとの組み合わせ、ＡｌとＳｉおよびＢｉとの組み合わせを挙げることができる。
【００３０】
酸化物層２２の厚さは任意であるが、０．００５μｍ以上０．４μｍ以下、特に０．０５μｍ以上０．２μｍ以下、が好ましい。酸化物層２２の厚さが０．００５μｍ未満の場合には密着不良が発生する恐れがあり、一方、０．４μｍ超過ときには熱サイクルなどが悪化する場合がある。
【００３１】
図１には１層の酸化物層２２が示されているが、本発明によるサブマウント基板は複数の酸化物層を有するものであってもよい。ここで、本発明によるサブマウント基板が複数の酸化物層を有するとき、各酸化物層は金属酸化物の種類が異なる場合、金属酸化物以外の他の成分の種類が異なる場合、金属酸化物あるいは他の成分の含有量が異なる場合等がある。また、酸化物層２２は、その組成が窒化物系セラミックス基板２１面側からＡｕ層２３面側にかけて連続的にあるいは段階的に変化していてもよい。
【００３２】
Ａｕ層２３は、配線部として機能および半導体素子２５の伝熱層としての機能の少なくとも一部を発揮するするものである。Ａｕ層２３の厚さは任意であるが、０．０５μｍ以上５．０μｍ以下、特に０．１μｍ以上０．６μｍ以下、が好ましい。Ａｕ層２３の厚さが０．０５μｍ未満の場合には、導通不良が発生したり、導通によってＡｕ層自体が発熱する場合があることから好ましくない。５．０μｍ超過することは製造コストの観点から好ましくなく、そして配線層としての機能向上も少ない。Ａｕ層２３は、所望の回路形状等に応じた配線パターンを有することができる。
【００３３】
上述したＡｕ層２３と半導体素子２５との接続位置には、はんだ層２４が設けることができる。はんだ層２４は、サブマウント基板２０上に接合搭載される半導体素子２５の電極と対応する位置に所望の形状で設けられており、Ａｕ層２３と半導体素子２５とを電気的および機械的に接続する機能を有するものである。はんだ層２４と半導体素子２５との接続部は半導体素子の電極に対応させた形状、例えば矩形や円形、その他等の形状を有することができる。その大きさも同様である。
【００３４】
はんだ層２４には、各種のはんだ合金、例えばＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｂ（鉛）、Ｐｔ（白金）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｔｉ（チタン）およびＺｎ（亜鉛）から選ばれる少なくとも１種を含むＳｎ（錫）合金からなるものを用いることができる。はんだ層２４を構成するＳｎ合金中のＳｎ量は、組合せて使用する元素の種類等に応じて適宜に選択されるものであり、例えば１５〜９９．９質量％の範囲とすることが好ましい。このような好ましいＳｎ合金（はんだ合金）の代表例としては、Ａｕ−Ｓｎ合金、Ａｇ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金等が挙げられる。
【００３５】
はんだ層２４の厚さは例えば１〜５μｍの範囲とすることが好ましい。１μｍ未満の場合は、接合強度が十分に得られないことがあり、５μｍを越えて厚いとそれ以上の接合効果が得られないだけでなく、コストアップの要因になる。しかし、半導体素子側の工夫やその他条件の適正化によって、はんだ層の厚さは設定されるべきであり、この厚さの限りではない。
【００３６】
上記したはんだ層２４は１種類のＳｎ合金により形成したものに限らず、例えば組成が異なる２種類以上のＳｎ合金の積層膜で構成してもよい。この場合、適用するＳｎ合金は構成元素が異なる２種類以上のＳｎ合金に限らず、同一構成元素の組成比を異ならせた２種類以上のＳｎ合金であってもよい。例えば、組成比が異なる２種類以上のＡｕ−Ｓｎ合金、すなわち溶融温度が異なるＡｕ−Ｓｎ合金の積層膜ではんだ層２４を構成することによって、はんだ層２４の溶融状態を制御することができる。
【００３７】
また、はんだ層２４の表面はＡｕ層（第二のＡｕ層（図示せず））で覆われていてもよい。この第２のＡｕ層は、はんだ層２４に含まれるＳｎの酸化防止層等としての機能を発揮することができる。
【００３８】
なお、上記では図２に示される窒化物系セラミック基板板２１の片面にのみに酸化物層２２、Ａｕ層２３およびはんだ層２４が設けられた構造について説明したが、窒化物系セラミック基板２１の裏面側にも、必要に応じて導体層を設けることができる。このような裏面側の導体層は、窒化物系セラミック基板２１を外部回路基板上やパッケージ内に配置固定する際の接合用金属層として用いることや、接地導体層等として使用することができる。また、窒化物系セラミック基板２１の裏面側には、前記と同様の酸化物層およびＡｕ層を設けることができる。
【００３９】
＜サブマウント基板および半導体装置の製造方法＞
本発明によるサブマウント基板２０は、窒化物系セラミックス基板２１上に酸化物層２２およびＡｕ層２３を順次形成させることによって製造することができるが、本発明によるサブマウント基板は、好ましくは、（イ）有機Ａｕ化合物と、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物とを含有した混合ペーストを調製する工程、（ロ）前記混合ペーストを窒化物系セラミックス基板上に塗布することによりペースト層を形成する工程、および（ハ）前記ペースト層を焼成することによって窒化物系セラミックス基板上に金属酸化物を主成分とする酸化物層を介してＡｕ層を形成させる工程を具備する方法によって製造することができる。
【００４０】
この（イ）〜（ハ）の工程を具備する方法によれは、酸化物層２２およびＡｕ層２３の両層を窒化物系セラミック基板２１上に一度に形成させることができる。
【００４１】
有機Ａｕ化合物としては、任意の有機Ａｕ化合物を用いることができる。本発明では、混合ペーストを工程（ハ）に付すと有機Ａｕ化合物由来の有機成分等は焼成物から除去されることから、工程（ハ）実施後の時点では特定の有機基が焼成物中に残存することによる悪影響が実質的に認められない。このことから、工程（イ）の有機Ａｕ化合物としては、有機基の種類、内容等に限定されることなく広範な有機Ａｕ化合物を用いることができる。
【００４２】
本発明における有機Ａｕ化合物としては、例えば、金テルペンサルファイド類、金アルキルメルカプチド類、金アリールメルカプチド類、金のカルボン酸塩および錯塩などが挙げられる。
【００４３】
また、前記有機Ａｕ化合物としては、
金テルペンサルファイド類；金のα−ピネン、α−ターピネオール、β−ターピネオール、ボルネオール、イソボルネオール、カンフェンおよびリモネン等の各メルカプチドならびにサルファイド類、
金アルキルメルカプチド類；金tert−ドデシルメルカプチド、金tert−テトラデシルメルカプチドおよび金tert−ヘキサデシルメルカプチド等の金tert−アルキルメルカプチド、ならびにその他の金アルキルメルカプチド、
金アリールメルカプチド類、金のカルボン酸塩および錯塩；アビエチン酸金、ネオデカン酸金、２−エチルヘキサン酸金、ナフテン酸金およびデカン酸金等のカルボン酸金ならびに錯塩等を用いることができる。
【００４４】
これらのうちでは、金アルキルメルカプチド類および金のカルボン酸塩類が好ましく、特にｔｅｒｔ−ブチルチオフェノール・アビエチン酸等の化合物が特に好ましい。なお、これらの有機Ａｕ化合物は、単独または二種以上併用することができる。
【００４５】
工程（イ）において用いられる好ましい金属酸化物としては、前記した金属酸化物、即ち、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｒｈ（ロジウム）およびＶ（バナジウム）の酸化物を挙げることができる。これらの金属酸化物は、前記したように、各金属がとりうる任意の酸化数のものであり、そして金属酸化物は一種類の金属酸化物のみからなっていても二種類以上の金属酸化物からなっていてもよい。混合ペーストに調製に当たっては、粉末状の金属酸化物を用いことが好ましい。
【００４６】
焼成後に金属酸化物となる化合物としては、本発明の工程（ハ）において採用される焼成条件（詳細後記）によって上記金属酸化物を形成可能な任意の化合物を挙げることができる。そのような化合物の好ましい具体例としては、上記各金属の有機金属化合物、即ち、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｓｉ、ＲｈおよびＶ等の金属からなる有機金属化合物等を挙げることができる。これらの中では、特にＡｌ、Ｂｉ、ＳｉおよびＣｕ等が好ましい。混合ペーストに調製に当たっては、粉末状の化合物を用いことが好ましい。
【００４７】
混合ペーストを調製する際には、上記有機Ａｕ化合物、および上記金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物を分散させることができる各種の有機溶剤ないし有機バインダ等を挙げることができる。なお、混合ペーストの調製の際に用いられるこれらの溶剤ないしバインダは、本発明に採用される焼成条件（詳細後記）あるいはその他条件において分解ないし揮発して、最終的に酸化物層２２あるいはＡｕ層２３中に実質的に存在しなくなるものが好ましい。そのような溶剤ないしバインダの好ましい具体例としては、例えばヘルピネオールおよびブチルカルビトールアセテート等を挙げることができる。
【００４８】
なお、本発明においては、有機Ａｕ化合物に由来する有機成分および（または）溶剤ないしバインダに由来する成分が、焼成条件あるいはその他条件による分解物あるいは反応生成物として酸化物層２２あるいはＡｕ層２３中に存在することができる。また、酸化物層２２中の成分と窒化物系セラミックス基板２１中の成分との反応物が生成される場合には、この反応物は、酸化物層２２中あるいは窒化物系セラミックス基板２１中に存在することができる。
【００４９】
混合ペーストにおける有機Ａｕ化合物、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物および溶剤、有機バインダの量比は、適宜定めることができる。例えば溶剤の使用量は、混合ペースト１００重量％に対し５〜５０重量％が好ましい。このことによって、工程（ロ）において混合ペーストを窒化物系セラミックス基板上に塗布するときの作業性が良好となる。
【００５０】
混合ペーストにおける有機Ａｕ化合物と、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物量との量比もまた適宜定めることができる。有機Ａｕ化合物の量が多くなるにつれて形成されるＡｕ層２３が厚くなり、一方、金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物量の量が多くなるにつれて形成される酸化物層２２が厚くなる傾向が見られる。このことから、混合ペーストにおける有機Ａｕ化合物と金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物量との量比は、目的とする厚さのＡｕ層２３および酸化物層２２が形成されるように適宜定めることができる。例えば、Ａｕ層２３の厚さが０．０５μｍ以上５μｍ以下でありかつ酸化物層２２の厚さが０．００５μｍ以上０．４μｍ以下である本発明による特に好ましいサブマウント基板を製造する際は、有機Ａｕ化合物と金属酸化物または焼成後に金属酸化物となる化合物との量比（重量比）は、Ａｕ金属および金属酸化物中の化合物換算で、１０：９０〜４０：６０、特に２０：８０〜３０：７０が好ましい。
【００５１】
工程（ロ）は、前記の混合ペーストを窒化物系セラミックス基板上に塗布することによりペースト層を形成する工程である。混合ペーストの塗布を、例えばスクリーン印刷法によって行えば窒化物系セラミックス基板上に所望のパターンで混合ペースト塗布することが容易である。
【００５２】
工程（ハ）において行われる焼成は、５５０℃以上８５０℃以下、特に６５０℃以上８５０℃以下、の温度にて行うことが好ましい。焼成時間は、金属酸化物の種類、金属酸化物層の厚さ、サブマウント基板の大きさ、焼成温度等に応じて適宜定めることができるが、３分以上３０分以下、好ましくは５分以上１５分以下である。なお、焼成は、酸素共存下、好ましくは空気雰囲気中、で行うことができる。本発明の製造方法では３０分以下、さらには１５分以下の短い焼成焼成時間でＡｕ層を形成することができる。
【００５３】
この工程（ハ）の実施によって、ペースト層中の有機Ａｕ化合物の反応（例えば、金属Ａｕの生成）や、有機金属化合物の反応（例えば、金属酸化物の生成）、場合により他の反応（例えば、金属酸化物と窒化物系セラミックスとの反応）がなされるとともに、ペースト層中の溶剤の除去がなされ、それと同時にペースト層が金属酸化物を主成分とする下層とＡｕを主成分とする上層とに分離される。ここで、ペースト層が金属酸化物層２２とＡｕ層２３とに分離されることは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）等によって確認することができる。なお、工程（ハ）の実施の前には、必要に応じて、室温ないし焼成温度未満の温度条件下において、溶媒の除去工程あるいはペーストの熟成工程を行うことができる。
【００５４】
このような工程（ハ）によって、窒化物系セラミックス基板２１上に金属酸化物を主成分とする酸化物層２２を介してＡｕ層２３が形成される。なお、酸化物層２２中の窒化物系セラミックス基板２１との接触領域近傍において窒素原子の存在が確認される場合がある。
【００５５】
上述した本発明による半導体装置は、サブマウント基板２０上に半導体素子を接合搭載するにあたって、接続部を構成するはんだ層２４の濡れ広がりによる融点上昇およびそれに基づく溶融不良（不完全溶融）を抑制することができる。これによって、サブマウント基板２０に対して半導体素子２５を強固に接合することが可能になると共に、半導体素子の高さ方向の位置変動や位置不良を防ぐことができる。すなわち、高品質、高信頼性の半導体装置装置を再現性よく提供することが可能となる。
【００５６】
本発明によるサブマウント基板は、窒化物系セラミックス基板２１と酸化物層２２とＡｕ層２３とからなる各層間の接合強度が極めて高いものであることから、各種の半導体素子を配線基板上に接合搭載した半導体装置に適用することができる。このように本発明の半導体装置に適用される半導体素子は限定されるものではないが、本発明によるサブマウント基板は、特にレーザーダイオードやフォトダイオード等の高さ方向の位置制御が動作特性等に影響を及ぼす光半導体素子に対して有効である。
【実施例】
【００５７】
＜実施例１＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．１μｍであった。  
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．３μｍ）。
【００５８】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００５９】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００６０】
＜実施例２＞
図２の構成を有する配線基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。その後、さらにスクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。これを連続炉で大気中で最高温度が８５０℃、６分で保持できるような設定で、焼成を行った。Ａｕ層２３の膜厚は０．６μｍであった。金属酸化物層２２の膜厚は０．２μｍであった。
【００６１】
次に、この絶縁基板１１の裏面も同様の方法でＡｕ層０．６μｍ、金属酸化物層０．２μｍを成膜させた。  
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００６２】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００６３】
＜実施例３＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン版を変更して、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．１μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．０５μｍであった。
【００６４】
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法でＡｕ層０．１μｍ、金属酸化物層０．０５μｍを成膜した。
【００６５】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００６６】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００６７】
＜実施例４＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．１μｍであった。
【００６８】
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．３μｍ）。  その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００６９】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００７０】
＜実施例５＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．１μｍであった。
【００７１】
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．３μｍ）。
【００７２】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００７３】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００７４】
＜実施例６＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。その後、さらにスクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度８５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。Ａｕ層２３の膜厚は０．６μｍであった。金属酸化物層２２の膜厚は０．２μｍであった。
【００７５】
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．６μｍ）。
【００７６】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００７７】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００７８】
＜実施例７＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度５５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．１μｍであった。
【００７９】
次にこの絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．３μｍ）。
【００８０】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００８１】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００８２】
＜比較例１＞
図２の構成を有する配線基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板１１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板１１を洗浄後、真空蒸着法により厚さが０．３μｍの  Ａｕから成る主導電層１４を成膜した。
【００８３】
次に、この絶縁基板１１の裏面も同様の方法でＡｕを成膜した。
【００８４】
その後、実施例と同様の工程を行おうとしたが、窒化アルミニウム基板からＡｕの薄膜が剥れるため、この後の工程を行うことができなかった。
【００８５】
＜比較例２＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。  
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物、金属（Ａｌ、Ｂｉ、Ｓｉ）酸化物を含むペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度４５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍ、金属酸化物層２２の膜厚は０．１μｍであった。
【００８６】
次に、この絶縁基板２１の裏面も同様の方法で導体層を成膜した（厚さ０．３μｍ）。
【００８７】
その後、この基板の上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層２４としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００８８】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。  
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【００８９】
＜比較例３＞
図２の構成を有するサブマウント基板を以下の工程により作製した。
【００９０】
絶縁基板２１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍ、Ｒａ０．０５μｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板２１を洗浄後、スクリーン印刷法により、有機Ａｕ化合物ペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を形成した。ペーストを塗布したときに含まれる溶剤を乾燥させるために、大気中で３０分放置した。次いで、大気中で最高温度４５０℃を６分間保持できるように設定された連続炉内にて、焼成を行った。完成時のＡｕ層２３の膜厚は０．３μｍであった。
【００９１】
その後、実施例と同様の工程を行おうとしたが、窒化アルミニウム基板からＡｕの薄膜が剥れるため、この後の工程を行うことができなかった。
【００９２】
＜比較例４＞
図２の構成を有する配線基板を以下の工程により作製した。
【００９３】
絶縁基板１１として、寸法がφ１１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍで窒化アルミニウム焼結体からなるものを用意し、絶縁基板１１を洗浄後、真空蒸着法によりＴｉ０．２μｍ、Ｐｔ０．２μｍ、Ａｕ０．６μｍから成る主導電層１４を成膜した。
【００９４】
次に、この絶縁基板１１の裏面も同様の方法でＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ膜を成膜した。
【００９５】
その後、この基板のＡｕ配線パターン側上にレジストをスピンコート法により乾燥後の膜厚が６μｍとなるように塗布した。所定のマスクを用い、露光、反転ベーク、全面露光を経て、現像（ＴＭＡＨ：テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド２．３８％現像液を使用）することによりパターンを形成した。その後、はんだ層１５としてＡｕ−Ｓｎ合金を２μｍ真空蒸着法で成膜した。
【００９６】
その後、この基板を剥離液に５５℃、６０分間浸漬させ、リンス、乾燥を行い、レジストを剥離した。
【００９７】
その後、この基板を所定のサイズにダイシングしサブマウントを得た。
【表１】
2008016730.tif 000003
【００９８】
＜密着性評価＞
上記の実施例および比較例で得られたサブマウント基板について、それぞれ密着性を評価した。
【００９９】
テープ剥離試験
テープ剥離テストを行うことで、窒化アルミニウム基板とＡｕ薄膜との密着性を評価した。テープには、スコッチ社製セロハンテープを用いて、窒化アルミニウム上のＡｕ薄膜に貼り付け、引き剥がしたあとのセロハンテープと窒化アルミニウム基板に残存しているＡｕ薄膜の状態を目視、および顕微鏡観察により確認した。  
評価を行った結果を表２に示す。
【表２】
2008016730.tif 000004
【０１００】
レーザーダイオード接合力試験
各サブマウント基板を３００〜３３０℃の温度に保持したヒーターブロック上に置き、約５秒後に、配線基板に接着される側の面にＴｉ（厚さ０．０５μｍ）、Ｐｔ（厚さ０．１μｍ）、Ａｕ（厚さ１．０μｍ）が順次皮膜形成されたＳｉチップ（寸法は縦１ｍｍ×横１ｍｍ×高さ０．４ｍｍであり、Ｓｉを半導体材料とした半導体素子）を、はんだ層６上に載置し接着して搭載した。
【０１０１】
Ｓｉチップを搭載した配線基板を冷却後、Ｓｉチップの横方向から加重を加えるシェアテストを各１０個ずつ行った。
【０１０２】
半導体素子との密着性の判定は、シェアテストの破壊モードがＳｉチップ自身の破壊またはＳｉチップに被着形成された配線導体層の剥がれによる場合に密着性良好（○）とした。破壊モードが半田層１６の内部破断または配線導体層１４内の界面での剥がれの場合を密着性不良（×）とした。
【０１０３】
評価を行った結果を表３に示す。
【表３】
2008016730.tif 000005
【０１０４】
発明の効果
以上説明したように、本発明によれば、主電極層であるＡｕ膜が強固に窒化物系セラミックに接合され、かつ、レーザーダイオードと接合するときのはんだへの影響もない。以上のことより、簡便で安価にサブマウント基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施形態によるサブマウント基板の主要部構成を示す断面図
【図２】従来技術を用いたサブマウント基板の主要部構成を示す断面図
【符号の説明】
【０１０６】
１０  サブマウント基板
１１  絶縁基板
１２  下地金属層
１３  拡散防止層
１４  主導電層
１５  はんだ層
２０  本発明のサブマウント基板
２１  窒化物系セラミックス基板
２２  酸化物層
２３  Ａｕ層
２４  はんだ層
２５  半導体素子
２６  半導体装置
【図１】
2008016730.tif 000006
【図２】
2008016730.tif 000007