(57)【要約】【課題】半導体レーザチップをサブマウントに高能率かつ熱歪を残留させることなく信頼性を持って接合させることを課題とする。【解決手段】サブマウントの表面に半導体素子をダイボンディングするダイボンディング方法である。この方法は、半導体素子をダイボンディングする際に、サブマウントが載置される載置台を、加熱手段により予め加熱する予熱行程と、予熱行程の後に、加熱手段が予熱行程よりも大きな熱量を載置台に与えて、載置台を加熱することにより、サブマウントおよび半導体素子の間に介在するろう材を溶融させる加熱行程と、ろう材が溶融した後に、加熱手段を載置台から離間させて、載置台を冷却する冷却行程を有する。【選択図】　　　　図１
2004006521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブマウントの表面に半導体素子をダイボンディングするダイボンディング方法において、
前記半導体素子をダイボンディングする際に、前記サブマウントが載置される載置台を前記載置台に接触する加熱手段により予め加熱する予熱行程と、
前記予熱行程の後に、前記加熱手段が前記予熱行程よりも大きな熱量を前記載置台に与えて、前記載置台を加熱することにより、前記サブマウント及び前記半導体素子の間に介在するろう材を溶融させる加熱行程と、
前記ろう材が溶融した後に、前記加熱手段を前記載置台から離間させて、前記載置台を冷却する冷却行程とを有することを特徴とするダイボンディング方法。
【請求項２】
請求項１記載のダイボンディング方法において、
前記予熱行程及び前記加熱行程では、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び前記半導体素子に向けて噴射し、
前記冷却行程では、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに向けて噴射することを特徴とするダイボンディング方法。
【請求項３】
サブマウントの表面に半導体素子をダイボンディングするダイボンディング装置において、
前記サブマウントが載置される載置台と、
前記載置台に接触して、前記載置台を加熱することで、前記サブマウント及び前記半導体素子の間に介在するろう材を溶融させる加熱手段と、
前記加熱手段を前記載置台に対して接離する方向に移動させる移動手段とを備え、
前記移動手段は、
前記載置台の加熱が行われる際には、前記加熱手段と前記載置台とが接触するように、前記加熱手段を移動させ、
前記載置台及び前記加熱手段の冷却が行われる際には、前記加熱手段と前記載置台とが離間するように、前記加熱手段を移動させることを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項４】
請求項３記載のダイボンディング装置において、
前記加熱手段が前記載置台を加熱する際に、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び前記半導体素子に向けて噴射する不活性ガス噴射手段と、
前記加熱手段が前記載置台から離間する際に、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに向けて噴射する冷却ガス噴射手段とを備えることを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項５】
請求項３記載のダイボンディング装置において、
不活性ガス及び冷却ガスを選択的に切り替え可能に噴射するガス噴射手段を前記載置台の側方に備え、
前記ガス噴射手段は、
前記加熱手段が前記載置台を加熱する際には、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び半導体素子に噴射し、
前記加熱手段が前記載置台から離間する際には、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに噴射することを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載のダイボンディング装置において、
前記加熱手段に、前記載置台と前記加熱手段とを吸着させる吸着手段を設けたことを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか一項に記載のダイボンディング装置において、
輻射熱を吸収または反射する輻射熱遮断板を備え、
前記輻射熱遮断板は、前記加熱手段が前記載置台から離間した際に、前記載置台と前記加熱手段との間に配置されることを特徴とするダイボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子をサブマウント上に接合するためのダイボンディング方法及びダイボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、デジタル通信の高速化が求められ、光ファイバ方式の通信技術の実用化が急激に広まりつつある。これにともない、光通信用のレーザ光を発する半導体レーザ発光装置も、その価格、寿命、性能の点でより優れたものが要求されるようになっている。半導体レーザ発光装置の製造工程で重要なものの１つは、半導体レーザチップをサブマウント上に接合するためのダイボンディング装置である。図３は、半導体レーザチップ用に一般に使用されているダイボンディング装置を示すものである。このダイボンディング装置は、電熱線が内蔵されたヒータ１０１と、半導体レーザチップ１０４（例えば、ＧａＡｌＡｓ系）を真空吸着するキャピラリ１０３とを具備する。このダイボンディング装置は、ヒータ１０１上にサブマウント１０２を真空吸着し、キャピラリ１０３とともに半導体レーザチップ１０４をサブマウント１０２の上方に位置決めした後に、キャピラリ１０３を下降して半導体レーザチップ１０４をサブマウント１０２に軽く押しつける。次いで、ダイボンディング装置は、ヒータ１０１でサブマウント１０２を２８０〜３７０℃まで加熱することで、サブマウント１０２と半導体レーザチップ１０４との間に介在するインサート材（例えばＡｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系等のろう材）を溶融して、半導体レーザチップ１０４をサブマウント１０２にダイボンディングする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上のダイボンディング装置では、加熱はヒータ１０１に内蔵された電熱線で行われているので、インサート材の溶融温度まで加熱するには長時間を要している。また、加熱時間が長くなると、サブマウント１０２及びインサート材に蓄積される熱エネルギーも多くなり、サブマウント１０２を冷却するために要する時間も長くなる。そのため、インサート材が完全に凝固するまで、半導体レーザチップ１０４の位置を保持する必要がある。つまり、加熱時間及び冷却時間が長いため、生産能率が著しく低い。
さらに、加熱時間及び冷却時間が長い場合には、半導体レーザチップ１０４に熱歪がしばしば残留してしまい、この熱歪の影響により半導体レーザチップ１０４の発光特性が一様でなくなってしまう。そのため、半導体レーザ発光装置の信頼性低下の一因となっている。
【０００４】
そこで、本発明は、半導体レーザチップをサブマウントに高能率かつ熱歪を残留させることなく信頼性を持って接合させることをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、例えば図１または図２に示すように、
サブマウント（例えばサブマウント４）の表面に半導体素子（例えば半導体レーザチップ２）をダイボンディングするダイボンディング方法において、
前記半導体素子をダイボンディングする際に、前記サブマウントが載置される載置台（例えば載置台５）を、前記載置台に接触する加熱手段（例えばヒーター台６）により予め加熱する予熱行程と、
前記予熱行程の後に、前記加熱手段が前記予熱行程よりも大きな熱量を前記載置台に与えて、前記載置台を加熱することにより、前記サブマウント及び前記半導体素子の間に介在するろう材（例えばインサート材）を溶融させる加熱行程と、
前記ろう材が溶融した後に、前記加熱手段を前記載置台から離間させて、前記載置台を冷却する冷却行程を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、予熱行程及び加熱行程では、加熱手段が載置台と接触しているので、例えば、加熱手段が高効率、大発熱量で発熱するものであれば、極めて短時間で載置台を加熱でき、ろう材も短時間で溶融することができる。
また、冷却行程では、加熱手段と載置台とは離間しているので、両者を別個に冷却することができ、加熱手段の熱容量によらずとも、短時間で冷却することができる。このように、ろう材の溶融時間及び冷却時間を短縮できるので、半導体素子に熱歪が生じることを防止でき、品質及び信頼性を高めることができる。また、ダイボンディングにかかる時間が全体的に短縮されるので、生産能率を向上できる。
なおかつ、半導体素子は高温である時間が長ければ、熱歪が残留しやすいが、加熱行程では、予熱行程よりも大きな熱量を載置台に与えて載置台を加熱するために、半導体素子が高温である時間を短縮することができ、ダイボンディングによる半導体素子の熱歪を防止することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のダイボンディング方法において、
前記予熱行程及び前記加熱行程では、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び前記半導体素子に向けて噴射し、
前記冷却行程では、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに向けて噴射することを特徴としている。
【０００８】
通常、ダイボンディング時にサブマウントや半導体素子が酸化してしまうと、その表面エネルギーが変化してサブマウントや半導体素子の濡れ性が悪くなって、ろう材が両者間に浸透しにくくなってしまうが、請求項２記載の発明によれば、予熱行程及び加熱行程では、不活性ガスがサブマウントの表面及び半導体素子に向けて噴射されるので、サブマントと半導体素子との間に介在するろう材の酸化を防止できるとともにサブマウントの表面もしくは半導体素子の酸化も防止できる。このため、溶融したろう材がサブマウントあるいは半導体素子によく濡れて、両者間でほぼ均等に広がる。したがって、半導体素子をサブマウントに対して良好に接合することができる。
また、冷却行程では、冷却ガスがサブマウントの表面、半導体素子、載置台及び加熱手段の少なくともいずれか１つに向けて噴射されるので、これらをスムーズに冷却でき、冷却にかかる時間を短縮することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、例えば図１または図２に示すように、
サブマウント（例えばサブマウント４）の表面に半導体素子（例えば半導体レーザチップ２）をダイボンディングするダイボンディング装置において、
前記サブマウントが載置される載置台（例えば載置台５）と、
前記載置台に接触して、前記載置台を加熱することで、前記サブマウント及び前記半導体素子の間に介在するろう材（例えばインサート材）を溶融させる加熱手段（例えばヒーター台６）と、
前記加熱手段を前記載置台に対して接離する方向へ移動させる移動手段（例えばリフト台７）とを備え、
前記移動手段は、
前記載置台の加熱が行われる際には、前記加熱手段と前記載置台とが接触するように、前記加熱手段を移動させ、
前記載置台及び前記加熱手段の冷却が行われる際には、前記加熱手段と前記載置台とが離間するように、前記加熱手段を移動させることを特徴としている。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、加熱時においては、加熱手段が載置台と接触しているので、例えば、加熱手段が高効率、大発熱量で発熱するものであれば、極めて短時間で載置台を加熱でき、ろう材も短時間で溶融することができる。
また、加熱手段は、載置台及び加熱手段を冷却する際に、移動手段によって載置台から離間させられるので、冷却時においては、加熱手段と載置台とを別個に冷却することができ、加熱手段の熱容量によらずとも、短時間で冷却することができる。
このように、ろう材の溶融時間及び冷却時間を短縮できるので、半導体素子に熱歪が生じることを防止でき、品質及び信頼性を高めることができる。また、ダイボンディングにかかる時間が全体的に短縮されるので、生産能率を向上できる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のダイボンディング装置において、
前記加熱手段が前記載置台を加熱する際に、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び前記半導体素子に向けて噴射する不活性ガス噴射手段（例えば不活性ガスノズル）と、
前記加熱手段が前記載置台から離間する際に、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに向けて噴射する冷却ガス噴射手段（例えば冷却ガスノズル）とを備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同等の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、例えば図１または図２に示すように、請求項３記載のダイボンディング装置において、
不活性ガス及び冷却ガスを選択的に切り替え可能に噴射するガス噴射手段（例えばガスノズル８）を前記載置台の側方に備え、
前記ガス噴射手段は、
前記加熱手段が前記載置台を加熱する際には、不活性ガスを前記サブマウントの表面及び半導体素子に噴射し、
前記加熱手段が前記載置台から離間する際には、冷却ガスを前記サブマウントの表面、前記半導体素子、前記載置台及び前記加熱手段の少なくともいずれか１つに噴射することを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同等の効果を得ることができる。そして、１つのガス噴射手段で、不活性ガスと冷却ガスとを選択的に切り替えて噴射できるので、不活性ガス及び冷却ガスをそれぞれ別個のガス噴射手段で噴射する場合と比較して、設置スペースやコストを削減することができる。
またガス噴射手段が載置台の側方に備えられているので、載置台を効率よく冷却することができる。さらに、加熱手段と載置台とが離間した際に、その隙間に冷却ガスを噴射することもでき、加熱手段と載置台とを効率よく冷却することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、例えば図１または図２に示すように、請求項３〜５のいずれか一項に記載のダイボンディング装置において、
前記加熱手段に、前記載置台と前記加熱手段とを吸着させる吸着手段（例えば真空発生装置と載置台吸着管６３）を設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、吸着手段によって載置台と加熱手段とが吸着されるので、加熱手段と載置台との固定を確実に行うことができる。
【００１７】
請求項７記載の発明は、例えば図２に示すように、請求項３〜６のいずれか一項に記載のダイボンディング装置において、
輻射熱を吸収または反射する輻射熱遮断板（例えば輻射熱遮断板９）を備え、前記輻射熱遮断板は、前記加熱手段が前記載置台から離間した際に、前記載置台と前記加熱手段との間に配置されることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の発明によれば、加熱手段が載置台から離間した際に、輻射熱遮断板が載置台と加熱手段との間に配置されるので、加熱手段の余熱が輻射熱として載置台に伝達するのを防ぎ、冷却時間をより短縮することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図１〜図２の図面を参照しながら説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００２０】
ダイボンディング装置１は、図１または図２に示すように、半導体レーザチップ（半導体素子）２を真空吸着しサブマウント４の所定位置に配置するためのキャピラリ３と、サブマウント４が載置される載置台５と、載置台５に接触して加熱するヒーター台（加熱手段）６と、ヒーター台６を上下動させるリフト台（移動手段）７と、載置台５、ヒーター台６及びリフト台７を水平方向に移動させるＸ−Ｙステージ（図示省略）と、不活性ガス及び冷却ガスを選択的に切り替え可能に噴射するガスノズル（ガス噴射手段）８と、輻射熱を吸収または反射する輻射熱遮断板９（図２）と、ダイボンディング装置１全体を制御する制御装置（図示省略）等とを備えている。
【００２１】
キャピラリ３は、載置台５の上方に配置されている。このキャピラリ３は、図示しない昇降装置によって上下方向に移動することができる。また、キャピラリ３は、真空発生装置に接続されており、キャピラリ３を通じて気体が真空発生装置によって吸引されるようになっている。これにより、キャピラリ３が半導体レーザチップ２を真空吸着できるようになっている。
【００２２】
載置台５は、金、銀、銅、アルミニウム等と比較して熱伝導率の低い材料（例えば、セラミック、ステンレス鋼など）から、上面及び底面が平らとなるように形成されている。この載置台５の上面が、サブマウントが載置される載置面５ａであり、この載置面５ａには、載置台５を上下方向に貫通する貫通孔５１が形成されている。そしてこの載置台５は、上下方向に移動しないように、支持片５２を介してＸ−Ｙステージの図示しない支持部によって支持されている。
【００２３】
ヒーター台６は、電熱線６１と、ヒーター台６を内部から冷やすための冷却管６２と、載置台５をヒーター台６に吸着するための載置台吸着管６３と、載置台５の貫通孔５１に連結するサブマウント吸着管６４とを備えている。ヒーター台６の上面は、載置台５の底面と重なるように平らに形成されている。
【００２４】
電熱線６１は、ヒーター台６に内蔵されており、電流が流されることで発熱しヒーター台６を加熱する。この電熱線６１は、熱電対などの温度センサが温度測定可能に接続されており、この温度センサの出力値を基に制御装置が電熱線６１の発熱量を制御している。
【００２５】
冷却管６２には、気体あるいは液体の冷却媒体を冷却管６２内で循環させる冷却装置が接続されている。冷却装置は制御装置に電気的に接続されて、冷却媒体の循環タイミングが制御されている。ヒーター台６の冷却時には、冷却媒体は冷却管６２の一端部から矢印Ａ方向に沿ってヒーター台６内部に流れ込み、矢印Ｂに沿ってヒーター台６内部から流れ出る。
【００２６】
載置台吸着管６３は、基端側に真空発生装置が接続されており、真空発生装置がヒーター台６の上面から気体を吸引できるように、ヒーター台６内に配管されている。これにより、ヒーター台６の上面が載置台５の底面を真空吸着できるようになっている。このように、載置台５の底面とヒーター台６とを吸着させる吸着手段は、真空発生装置と載置台吸着管６３とから構成されている。
【００２７】
サブマウント吸着管６４は、基端側に真空発生装置が接続されており、ヒーター台６と載置台５の底部とが接触した際に、載置台５の貫通孔５１と連接するように、ヒーター台６内に配管されている。そして、載置台５の載置面５ａにサブマウント４が載置されると、真空発生装置は貫通孔５１及びサブマウント吸着管６４を通じて、サブマウント４を載置台５の載置面５ａに真空吸着する。
【００２８】
リフト台７は、ヒーター台６を上下動させることにより、ヒーター台６を載置台５に対して接離する方向に移動させる。このリフト台７は、Ｘ−Ｙステージに固定される基台７１と、ヒーター台６を下方から支持する支持台７２と、支持台７２を上下動可能に基台７１に支持するシリンダ７３とを備える。シリンダ７３は、制御装置に電気的に接続されており、リフト台７の上下動が制御されている。
【００２９】
Ｘ−Ｙステージは、キャピラリ３の半導体レーザチップ２と、載置台５のサブマウント４との位置合わせを行うものであり、図示しないステッピングモータによって駆動されて、Ｘ−Ｙステージ上に設置された載置台５、ヒーター台６及びリフト台７を水平方向に移動させる。そしてステッピングモータは制御装置に電気的に接続されており、Ｘ−Ｙステージの位置決めがなされる。
【００３０】
ガスノズル８は、載置台５に向けてガスを噴射できるように、載置台５の側方に設置されている。このガスノズル８は、ガスを噴射するノズル部８１に、不活性ガス（例えば窒素ガス）ボンベ８２と、冷却ガス（例えば空気）ボンベ８３とが接続されており、切替弁８４によって噴射するガスが切り替えられる。そして、ガスノズル８は、制御装置と電気的に接続されており、ガスの噴射タイミングや、噴射するガスの切替などが制御されている。
【００３１】
輻射熱遮断板９には、輻射熱遮断板９を移動させる移動装置（図示省略）が備えられている。この移動装置は制御装置に電気的に接続されており、輻射熱遮断板９の移動が制御されている。具体的には、図２に示すように、ヒーター台６が載置台５の底部から離間した際に、ヒーター台６と載置台５との間に輻射熱遮断板９を移動させる。そして、ヒーター台６を再び載置台５の底部に接触させる際には、ヒーター台６と載置台５との間から輻射熱遮断板９を移動させる。
【００３２】
この輻射熱遮断板９が輻射熱を吸収するものであると、その形成部材としては例えば熱線吸収板ガラスなどが挙げられる。この熱線吸収板ガラスとは、透明なガラスの原料に、ニッケル、コバルト、鉄、セレン等を混入し、ブルー、ブロンズ、グレー等の色を付けたもので、熱線の吸収を高める性質を付加したガラスである。一方、輻射熱遮断板９が輻射熱を反射するものであると、例えばミラー効果（鏡面効果）を利用したものが挙げられる。鏡面効果を利用する方法としては、例えば、板ガラスの表面に薄い金属酸化膜をコートする方法や、金属表面を研磨する方法、金属または非金属材料の表面に金属メッキを施す方法などが挙げられる。
【００３３】
真空発生装置は、キャピラリ３、載置台吸着管６３、サブマウント吸着管６４等に接続されて、各部の先端部から気体を吸入する。そして、真空発生装置は制御装置に電気的に接続されて、各部の吸入タイミングが制御されている。
【００３４】
次に、以上のように構成されたダイボンディング装置１を用いたダイボンディング方法について説明する。ここで、接合する半導体レーザチップ２は、例えば、ＧａＡｌＡｓ系の半導体化合物であり、その寸法は縦４００μｍ、横２５０μｍ、厚さ８０〜１３０μｍである。また、サブマウント４は、例えば、窒化アルミニウム又はシリコンからなり、その寸法は縦２ｍｍ、横１．２ｍｍ、厚さ２２０μｍである。更に、サブマウント４の表面には、Ａｕ−Ｓｎ系ろう材、Ａｕ−Ｓｉ系ろう材、Ｉｎ系ろう材又はＳｕ−Ｐｂ系ろう材等のインサート材がメッキされている。
【００３５】
まず、図１に示すように、制御装置はシリンダ７３を伸長させて、リフト台７の支持台７２を上昇させて載置台５の底部とヒーター台６とが接触するまで、ヒーター台６を移動させる。接触が完了すると、制御装置は、真空発生装置を作動させて、載置台吸着管６３内部を真空圧にして、載置台５の底面とヒーター台６の上面とを真空吸着する。
そして、サブマウント４の表面を上方に向けて、サブマウント４を載置台５の載置面５ａ上に載置する。そして、制御装置は真空発生装置を作動させてサブマウント吸着管６４内及び貫通孔５１内を真空圧にして、サブマウント４を載置台５の載置面５ａに真空吸着する。一方、真空発生装置でキャピラリ３を真空圧にして、半導体レーザチップ２をキャピラリ３の先端に真空吸着する。
【００３６】
制御装置はステッピングモータを制御することで、Ｘ−Ｙステージの位置決め、つまりサブマウント４の位置決めを行う。このとき、制御装置は電熱線６１に電流を流して加熱し、ヒーター台６を介して載置台５及び載置台５上のサブマウント４を予め加熱する（予熱行程）。ここで、載置台５上のサブマウント４が例えば１００〜２００℃となるように、制御装置は、電熱線６１の発熱量を設定している。なお、この際のサブマウント４の温度はインサート材の融点（共晶点）より低い。
【００３７】
この予熱行程が行われる間には、制御装置はガスノズル８を制御して不活性ガスをサブマウント４の表面上に噴射しており、この噴射に基づいて、キャピラリ３を下降させて、キャピラリ３の先端に吸着された半導体レーザチップ２をサブマウント４の表面に接触させ、さらに半導体レーザチップ２を例えば約３００ｍＮ程度の力で押さえつける。
【００３８】
ついで、制御装置は電熱線６１に流す電流の強度を上げて、発熱量を増加させる。つまり、ヒーター台６は、予熱行程よりも大きな熱量を載置台５に与えて、載置台５を短時間（例えば約３秒間）で加熱する（加熱行程）。ここで、制御装置は、サブマウント４と半導体レーザチップ２の間に介在するインサート材が溶融する温度（例えば２８０〜３７０℃、インサート材の種類により異なる）となるように、電熱線６１の発熱量を設定しており、温度センサの出力値を基にフィードバック制御を行って設定温度を保っている。
この結果、サブマウント４と半導体レーザチップ２の間に介在するインサート材は溶融し、溶融したインサート材は、不活性ガスによる酸化防止作用により最良の濡れ性をもってサブマウント４と半導体レーザチップ２との間に浸透する。
【００３９】
加熱行程が終了すると、制御装置は電熱線６１への給電を停止するとともに、載置台吸着管６３に接続される真空発生装置を停止し、載置台５の底面とヒーター台６の上面との吸着を切り、固定状態を解除する。
吸着状態が解除されると、制御装置は、図２に示すように、シリンダ７３を収縮させて、リフト台７の支持台７２を下降させて載置台５の底部とヒーター台６とが所定間隔で離間するまで、ヒーター台６を移動させる。そして、制御装置は移動装置を作動して、輻射熱遮断板９を載置台５とヒーター台６との間に配置する。
【００４０】
また、この離間の際に、制御装置は冷却装置を作動させて、冷却管６２内に冷却媒体を循環させ、ヒーター台６を冷却するとともに、ガスノズル８から冷却ガスを噴射させ、載置台５及びヒーター台６を冷却する（冷却行程）。なお、冷却ガスは、載置台５の側方から噴射されるので、載置台５上のサブマウント４の表面や、半導体レーザチップ２なども同時に冷却することができ、インサート材は急速に凝固する。
このため、リフト台７の下降の停止時には、インサート材は凝固した状態となり、制御装置はガスノズル８のガスの噴射を停止して、キャピラリ３を上昇させれば、ダイボンディングに係る行程を終了する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態のダイボンディング装置によれば、予熱行程及び加熱行程では、ヒーター台６が載置台５と接触しているので、例えば、電熱線６１が高効率、大発熱量で発熱するものであれば、極めて短時間で載置台５を加熱でき、インサート材も短時間で溶融することができる。
そして、予熱行程及び加熱行程では、不活性ガスがサブマウント４の表面及び半導体レーザチップ２に向けて噴射されるので、インサート材の酸化を防止できるとともにサブマウント４の表面もしくは半導体レーザチップ２の酸化も防止することができる。このため、溶融したインサート材がサブマウント４あるいは半導体レーザチップ２によく濡れ、ほぼ均等に広がる。したがって、半導体レーザチップ２をサブマウント４に対して良好に接合することができる。
【００４２】
また、冷却行程では、ヒーター台６と載置台５とが離間しているので、両者を別個に冷却することができ、ヒーター台６の熱容量によらずとも、短時間で冷却することができる。このように、インサート材の溶融時間及び冷却時間を短縮できるので、半導体レーザチップ２に熱歪が生じることを防止でき、品質及び信頼性を高めることができる。また、ダイボンディングにかかる時間が全体的に短縮されるので、生産能率を向上できる。
なおかつ、半導体レーザチップ２は高温である時間が長ければ、熱歪が残留しやすいが、加熱行程では、予熱行程よりも大きな熱量を載置台５に与えて、載置台５を短時間で加熱するために、半導体レーザチップ２が高温である時間を短縮することができ、ダイボンディングによる半導体レーザチップ２の熱歪を防止することができる。
【００４３】
また、冷却行程では、冷却ガスがサブマウント４の表面、半導体レーザチップ２、載置台５及びヒーター台６の少なくともいずれか１つに向けて噴射されるので、これらをスムーズに冷却でき、冷却にかかる時間を短縮することができる。さらに、この冷却行程では、ヒーター台６が載置台５の底部から離間した際に、輻射熱遮断板９が載置台５とヒーター台６との間に配置されるので、ヒーター台６の余熱が輻射熱として載置台５に伝達するのを防ぎ、冷却時間をより短縮することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。例えば、本実施の形態では、ガスノズル８が不活性ガスと冷却ガスとを選択的に切り替えて噴射する構成、つまり１つのガスノズルで不活性ガスと冷却ガスとを噴射する構成であったが、不活性ガスを噴射する不活性ガスノズル（不活性ガス噴射手段）と、冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射ノズル（冷却ガス噴射手段）とを別個に設ける構成であってもよい。こうした場合、サブマウントの表面と半導体素子に不活性ガスを噴射しやすい場所に、不活性ガスノズルを配置した方が好ましい。
【００４５】
また、本実施の形態では、載置台５とヒーター台６とを真空吸着して固定する方法を例示したが、両者を着脱自在に固定できるのであれば如何なる方法であってもよく、例えば、磁力による固定や、静電式の固定、機械的なクランプ方式等の固定が挙げられる。
【００４６】
そして、本実施の形態では、ヒーター台６を昇降させる手段としてシリンダ７３を用いているが、このシリンダとしてはエアシリンダであっても、油圧シリンダであってもよい。また、シリンダ７３を用いなくとも、ヒーター台６を上下動させるものであれば如何なるものを適用してもよく、例えば、アクチュエータやモータ等が挙げられる。
また、本実施の形態では、ヒーター台６を載置台５に対して接離する方向に移動させる移動手段として、ヒーター台６を上下動させるリフト台７を例示して説明したが、ヒーター台６を載置台に対して接離する方向に移動させるものであれば如何なるものでもよく、例えば、ヒーター台を水平方向にスライドさせて、載置台に対して接離する方向に移動させる構成のものが挙げられる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、予熱行程及び加熱行程では、例えば、加熱手段が高効率、大発熱量で発熱するものであれば、極めて短時間で載置台を加熱でき、ろう材も短時間で溶融することができる。
また、冷却行程では、加熱手段と載置台とを別個に冷却することができ、加熱手段の熱容量によらずとも、短時間で冷却することができる。このように、ろう材の溶融時間及び冷却時間を短縮できるので、半導体素子に熱歪が生じることを防止でき、品質及び信頼性を高めることができる。また、ダイボンディングにかかる時間が全体的に短縮されるので、生産能率を向上できる。
なおかつ、半導体素子は高温である時間が長ければ、熱歪が残留しやすいが、加熱行程では、予熱行程よりも大きな熱量を載置台に与えて載置台を加熱するために、半導体素子が高温である時間を短縮することができ、ダイボンディングによる半導体素子の熱歪を防止することができる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、サブマントと半導体素子との間に介在するろう材の酸化を防止できるとともにサブマウントの表面もしくは半導体素子の酸化も防止できる。このため、溶融したろう材がサブマウントあるいは半導体素子によく濡れて、両者間でほぼ均等に広がる。したがって、半導体素子をサブマウントに対して良好に接合することができる。
また、サブマウントの表面、半導体素子、載置台及び加熱手段をスムーズに冷却でき、冷却にかかる時間を短縮することができる。
【００４９】
請求項３記載の発明によれば、例えば、加熱手段が高効率、大発熱量で発熱するものであれば、極めて短時間で載置台を加熱でき、ろう材も短時間で溶融することができる。
また、加熱手段は、載置台及び加熱手段を冷却する際に、移動手段によって載置台から離間させられるので、冷却時においては、加熱手段と載置台とを別個に冷却することができ、加熱手段の熱容量によらずとも、短時間で冷却することができる。
このように、ろう材の溶融時間及び冷却時間を短縮できるので、半導体素子に熱歪が生じることを防止でき、品質及び信頼性を高めることができる。また、ダイボンディングにかかる時間が全体的に短縮されるので、生産能率を向上できる。
請求項４記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同等の効果を得ることができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の発明と同等の効果を得ることができる。そして、１つのガス噴射手段で、不活性ガスと冷却ガスとを選択的に切り替えて噴射できるので、不活性ガス及び冷却ガスをそれぞれ別個のガス噴射手段で噴射する場合と比較して、設置スペースやコストを削減することができる。またガス噴射手段が載置台の側方に備えられているので、載置台を効率よく冷却することができる。さらに、加熱手段と載置台とが離間した際に、その隙間に冷却ガスを噴射することもでき、加熱手段と載置台とを効率よく冷却することができる。
請求項６記載の発明によれば、吸着手段によって載置台の底面と加熱手段の上面とが吸着されるので、加熱手段と載置台との固定を確実に行うことができる。請求項７記載の発明によれば、加熱手段の余熱が輻射熱として載置台に伝達するのを防ぎ、冷却時間をより短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るダイボンディング装置の具体的態様が示された側面図である。
【図２】図１のダイボンディング装置の冷却時の状態を表す側面図である。
【図３】従来のダイボンディング装置が示された縦断面図である。
【符号の説明】
１　　　ダイボンディング装置
２　　　半導体レーザチップ（半導体素子）
４　　　サブマウント
５　　　載置台
６　　　ヒーター台（加熱手段）
７　　　リフト台（移動手段）
８　　　ガスノズル（ガス噴射手段）
９　　　輻射熱遮断板
【図１】
2004006521.tif 000003
【図２】
2004006521.tif 000004
【図３】
2004006521.tif 000005