專利名稱：次載具和半導(dǎo)體組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種次載具和由次載具相結(jié)合的半導(dǎo)體組件，具體地說(shuō)，涉及一種用于將半導(dǎo)體發(fā)光器件裝載于其上的次載具和與該次載具結(jié)合的半導(dǎo)體組件。在本發(fā)明中，“半導(dǎo)體發(fā)光器件”一詞用于表示諸如激光二極管或發(fā)光二極管等器件。
背景技術(shù)：
配置有半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體組件是公知的。如圖5所示，通過(guò)在次載具103上安載半導(dǎo)體發(fā)光器件，以制得這樣的半導(dǎo)體組件。圖5和6是產(chǎn)生常規(guī)半導(dǎo)體組件方法的示意截面圖。下面將參考圖5說(shuō)明常規(guī)半導(dǎo)體組件的制造方法。
如圖5所示，在常規(guī)半導(dǎo)體組件的制造方法中，預(yù)備一個(gè)次載具103，用以在其上安載半導(dǎo)體發(fā)光器件。所述次載具103包括(a)陶瓷襯底104(b)形成在襯底104上的雙層105，由含鈦(Ti)的層和含鉑(Pt)的層組成該層(Ti/Pt雙層105)；(c)在Ti/Pt雙層105上形成金(Au)層，作為電極層；(d)焊料防護(hù)阻擋層107，它包含形成于Au層106上的鉑(Pt)；(e)焊料層108，它包含形成于焊料防護(hù)阻擋層107上的金(Au)-錫(Sn)基焊料。
在次載具103上，可以利用常規(guī)形成層的過(guò)程，如氣相沉積法、濺射法或蒸鍍法，抑或是圖案形成法，比如光刻法或金屬掩模法，形成所述Ti/Pt雙層105、Au層106、焊料防護(hù)阻擋層107和焊料層108。
制得圖5所示的次載具103之后，加熱并熔化次載具103的焊料層108。檢測(cè)器200通過(guò)圖象處理檢測(cè)焊料層108是否熔化。具體地說(shuō)，在熔化之前，焊料層108反射大量的光。因此，檢測(cè)器通過(guò)利用在圖象處理中的二值化將焊料層108的顏色確認(rèn)為“白色”。熔化之后，焊料層108反射少量的光。然后，檢測(cè)器將焊料層108的顏色確認(rèn)為“黑色”。
如圖6所示，當(dāng)檢測(cè)器200確認(rèn)焊料層108的顏色為“黑色”時(shí)，把作為半導(dǎo)體發(fā)光器件的激光二極管102安裝在焊料層108的預(yù)定位置上(執(zhí)行模片粘合步驟)。隨后，冷卻并固化焊料層108。這一過(guò)程確保用焊料層108使激光二極管102與次載具粘合。然后，用焊料等將次載具103的背面穩(wěn)固地粘合到熱沉(未示出)，以完成對(duì)配置有半導(dǎo)體發(fā)光器件的半導(dǎo)體組件的制造。
圖5和6所示過(guò)程制造的常規(guī)半導(dǎo)體組件有如下缺點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)器200識(shí)別出焊料層108的顏色時(shí)，如果焊料層108有粗糙的表面，則焊料層108的表面擴(kuò)散地反射光束。因此，檢測(cè)器200不能充分地獲得入射光，以致它確認(rèn)焊料層108的顏色為“黑色”。結(jié)果，若不是膜片粘合設(shè)備存在誤差并停止發(fā)揮作用，便是激光二極管102在被熔化之前不能成功地使其與次載具103粘合地壓到焊料層108。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述問(wèn)題，目的在于提供一種配置有將被熔化的焊料層的次載具，能夠以高產(chǎn)率正確安裝半導(dǎo)體發(fā)光器件；還提供一種與該次載具相結(jié)合的半導(dǎo)體組件。
按照本發(fā)明，提供一種次載具包括(a)次載具襯底；和(b)焊料層，它(b1)被形成于次載具襯底的上表面上；并且(b2)在焊料層熔化之前具有表面粗糙Ra最大為0.18μm。
在具有上述結(jié)構(gòu)的次載具中，因?yàn)楹噶蠈拥谋砻娲植诙葹镽a，最大與該焊料層熔化之前一樣地小，為0.18μm，所以在焊料層表面處光的擴(kuò)散反射量很小。因此，當(dāng)檢測(cè)器通過(guò)圖象處理判斷焊料層的表面顏色時(shí)，可以按較高的保真度響應(yīng)，以改變層表面的狀態(tài)。結(jié)果，可使正確焊接半導(dǎo)體發(fā)光器件的可能性增大。更加理想的是，焊料層在熔化之前的最大表面粗糙度Ra為0.15μm；尤為理想的是，在熔化之前的最大表面粗糙度Ra為0.10μm。用一種按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS B0601)約定的方法測(cè)量焊料層的表面粗糙度。
希望焊料層中的焊料在熔化之前的平均最大晶粒直徑為3.5μm，更為優(yōu)選的是所述最大直徑為2μm。這種被減小的平均晶粒直徑，能夠進(jìn)一步防止光在焊料層表面的擴(kuò)散反射。
還希望次載具襯底的上表面的最大表面粗糙度Ra為0.10μm，更為優(yōu)選的是最大為0.05μm。襯底表面粗糙度Ra的減小，可以抑制由襯底表面不均勻性向焊料層的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的焊料層表面粗糙度Ra的增大。結(jié)果，可以進(jìn)一步減小光束在焊料層表面的擴(kuò)散反射量。
次載具還可以包括形成在次載具襯底與焊料層之間的焊料防護(hù)阻擋層。
次載具還可以包括形成在次載具襯底和焊料防護(hù)阻擋層之間的電極層。在這種情況下，電極層可以用作焊料層的底層。
次載具還可以包括處于次載具襯底和焊料防護(hù)阻擋層之間的下列各層(a)緊密接觸層，它被形成為使得與次載具襯底的上表面接觸；和(b)元素?cái)U(kuò)散防止層，形成在緊密接觸層。
在這種情況下，電極層放置在元素?cái)U(kuò)散防止層上。
次載具可以具有下列結(jié)構(gòu)(a)所述緊密接觸層包含鈦；(b)所述元素?cái)U(kuò)散防止層包含鉑；(c)所述電極層包含金；(d)所述焊料防護(hù)阻擋層包含鉑；和(e)所述焊料層包含金-錫基焊料。
希望次載具襯底包括氮化鋁燒結(jié)的主體。在這種情況下，因?yàn)榈X具有高的熱傳導(dǎo)性，所以可以制造具有優(yōu)良熱耗散特性的次載具。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，明提供一種半導(dǎo)體組件，它包括(a)如上所述的任一種次載具；和(b)安置在次載具焊料層上的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
半導(dǎo)體組件能夠以良好的定時(shí)將半導(dǎo)體發(fā)光器件安置在次載具上，同時(shí)焊料層處于理想的條件之下。


圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體組件的實(shí)施例截面圖；圖2是圖1所示半導(dǎo)體組件制造方法的示意截面圖；圖3是屬于抽樣1的樣品灰度級(jí)特性曲線；圖4是屬于抽樣21的樣品灰度級(jí)特性曲線；圖5是常規(guī)半導(dǎo)體組件的制造方法第一步驟的示意截面圖；圖6是常規(guī)半導(dǎo)體組件的制造方法第二步驟的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考

本發(fā)明的實(shí)施例。下列各圖中，相同和類似的部件采用相同的標(biāo)號(hào)，以免重復(fù)解釋。
圖1是表示本發(fā)明半導(dǎo)體組件一種具體實(shí)施例的截面圖。如圖1所示，半導(dǎo)體組件1的結(jié)構(gòu)是，其中作為半導(dǎo)體發(fā)光器件的激光二極管2被安置在次載具3上。所述次載具3例如包括(a)由包含氮化鋁(AlN)的熱沉體制成的次載具襯底4；(b)由作為緊密接觸層的鈦(Ti)層和作為元素?cái)U(kuò)散防止層層組成的雙層5(Ti/Pt雙層5)的鉑(Pt)；(c)形成在Ti/Pt雙層5上的金(Au)層6，作為電極層；(d)形成在Au層6上的包括鉑(Pt)的焊料防護(hù)阻擋層7；和(e)形成在焊料防護(hù)阻擋層7上的焊料層8，它包含金(Au)-錫(Sn)基焊料。
如圖1所示，激光二極管2通過(guò)焊料層8被粘結(jié)到次載具3上。激光二極管2、焊料層8和焊料防護(hù)阻擋層7的寬度幾乎相同。焊料層8的寬度和長(zhǎng)度可以比激光二極管2的大或者小。類似地，焊料防護(hù)阻擋層7的寬度和長(zhǎng)度可以比焊料層8的大或者小。
在圖1和2所示的半導(dǎo)體組件中，可由陶瓷、半導(dǎo)體或金屬制成所述次載具3的襯底4。構(gòu)成襯底4的陶瓷種類包括主要由上述氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si3N4)組成的陶瓷。構(gòu)成襯底4的半導(dǎo)體種類包括硅(Si)。構(gòu)成襯底4的金屬種類包括銅(Cu)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、這些物質(zhì)的合金以及由這些物質(zhì)組成的復(fù)合材料。
希望由具有高熱傳導(dǎo)性的材料制成襯底4。希望襯底4具有至少100W/mK的熱傳導(dǎo)性，尤其希望為170W/mK以上的熱傳導(dǎo)性。此外，希望襯底4具有可與構(gòu)成激光二極管2的材料相當(dāng)?shù)臒崤蛎浵禂?shù)。例如，當(dāng)激光二極管2由諸如砷化鉀(GaAs)或磷化銦(InP)的材料制成時(shí)，希望襯底4具有最大為10×10-6/K的熱膨脹系數(shù)，尤其希望最大為5×10-6/K的熱膨脹系數(shù)。
當(dāng)由陶瓷制成襯底4時(shí)，襯底既可以設(shè)置電連結(jié)襯底4的部分上表面到背面相對(duì)部分的通孔，也可以設(shè)置其中被導(dǎo)體材料填充的通孔。希望填充通孔的導(dǎo)體材料(通孔填充物)主要由具有高熔點(diǎn)的材料組成，主要是鎢(W)或鉬(Mo)。除金屬材料如鎢或鉬之外，上述導(dǎo)體材料還可以包括過(guò)渡金屬，如鈦(Ti)、玻璃組成材料或用于形成襯底4的基礎(chǔ)材料，如氮化鋁(AlN)。
希望襯底4的“平坦度”最大為5μm，更為希望的是最大為1μm的“平坦度”。如果平坦度大于5μm，則在粘結(jié)激光二極管2時(shí)，在次載具3與激光二極管2之間會(huì)形成縫隙。這種縫隙使冷卻激光二極管2的效果減低。“平坦度”一詞定義為與平面形式的幾何精確平面的偏離幅度，以JISB0621約定。
使構(gòu)成Ti/Pt雙層5一部分的Ti層，即包含(Ti)的層，被形成為與襯底4的上表面接觸。因此，由能夠與襯底4緊密接觸的材料制成所述Ti層，以致被稱作緊密接觸層。緊密接觸層可以由上述材料制成，如鈦(Ti)、鎘(Cr)、鎳化鉻(NiCr)合金、鉭(Ta)，或者它們的化合物。
使構(gòu)成Ti/pt雙層5剩余部分的鉑(Pt)層形成于Ti層的上表面上，并被稱作元素?cái)U(kuò)散防止層。元素?cái)U(kuò)散防止層可以由上述材料制成，如鉑(Pt)、鈀(Pd)、鎳-鉻(NiCr)合金、鎢-鈦(TiW)化合物、鎳(Ni)或鉬(Mo)。Au層6是所謂電極層，通常主要由Au組成。
可以由諸如鉑(Pt)、鎳-鉻(NiCr)或鎳(Ni)制成所述焊料防護(hù)阻擋層7?？捎芍T如錫化金(AuSn)基焊料、鍺化金(AuGe)基焊料、錫化鉛(PbSn)基焊料、錫化銦(InSn)基焊料、錫化銀(AgSn)基焊料及其它合金焊料并且通過(guò)熔合這些材料產(chǎn)生的焊料或者由用在這些合金焊料中的金屬組成的層疊體等材料，制成焊料層8。當(dāng)由錫化金(AuSn)基焊料制成所述焊料層8時(shí)，焊料最好包含至少為65wt％，最大為85wt％的金(Au)的焊料，也可以包含至少為5wt％，最大為20wt％的金(Au)焊料。
以下將上述的Ti/Pt雙層5、Au層6、焊料防護(hù)阻擋層7和焊料層8稱作金屬化層?？梢愿鶕?jù)需要，通過(guò)利用常規(guī)的層形成法形成這些金屬化層。具體地說(shuō)，金屬化層形成法的類型包括比如氣相沉積法和濺射法以及蒸鍍工藝等層形成工藝。可以利用圖案化工藝，使上述Ti/Pt雙層5、Au層6、焊料防護(hù)阻擋層7和焊料層8形成為具有一種特殊的圖案。圖案化工藝的類型包括結(jié)合光刻的拼裝法、化學(xué)蝕刻法、干蝕刻法和金屬掩模法。
希望構(gòu)成Ti/Pt雙層5的緊密接觸層的鈦(Ti)層5b的厚度至少為0.01μm，最大為1.0μm。希望構(gòu)成Ti/Pt雙層5的元素?cái)U(kuò)散防止層的鉑(Pt)層5的厚度至少為0.01μm，最大為1.5μm。希望作為電極層的Au層6的厚度至少為0.1μm，最大為10μm。希望焊料防護(hù)層7的厚度至少為0.01μm，最大為1.5μm。希望焊料層8的厚度至少為0.1μm，最大為10μm。
本發(fā)明中的“半導(dǎo)體發(fā)光器件”一詞用于表示諸如激光二極管或發(fā)光二極管一類的器件。構(gòu)成這種器件的半導(dǎo)體材料可以是比如GaAs半導(dǎo)體、InP半導(dǎo)體或另一種III-V組化合物半導(dǎo)體之類的材料。這種器件既可以是面向上(face-up)型、也可以是面向下(face-down)型。面向上型器件的結(jié)構(gòu)是，其中發(fā)光部分形成在接近上表面的位置處，光既可以從上表面出射，也可以從側(cè)面出射。相反，面向下型器件的結(jié)構(gòu)是，其中發(fā)光部分形成在接近背面的位置，使得與焊料層8接觸，并且光從側(cè)面出射。當(dāng)把面向下型器件用作圖1所示的激光二極管2時(shí)，產(chǎn)生熱量的發(fā)光部分定位在比面向上型器件更接近襯底4的位置。因此，這種配置可以進(jìn)一步提高半導(dǎo)體組件1的熱耗散特性。
激光二極管2在其表面上設(shè)置一個(gè)絕緣層，如二氧化硅(SiO2)層，并且設(shè)置作為電極層的金屬化層，如金(Au)層。希望作為電極層的金(Au)層的厚度至少為0.1μm，最大為10μm，以便確保與焊料層8良好的可濕性。
可以通過(guò)利用焊料等將圖1所示的半導(dǎo)體組件1粘結(jié)到熱沉上。具體地說(shuō)，首先，在襯底4的背面上以及在與Ti/Pt雙層5形成在上表面上的位置相對(duì)的位置處，形成諸如緊密接觸層和元素?cái)U(kuò)散防止層等這些層。然后，通過(guò)呈片狀的焊料將熱沉置于襯底4的背面一側(cè)。襯底4經(jīng)被置于襯底4背面一側(cè)的焊料被穩(wěn)固地粘結(jié)到熱沉上。用來(lái)把襯底4粘結(jié)到熱沉上的焊料可以是上述呈片狀的焊料(焊料箔)。作為選擇，可將焊料層提前置于熱沉的上表面上。也是作為選擇，可將焊料層形成于襯底4背面的金屬化層上。在這種情況下，希望將所述激光二極管2和熱沉一致地粘結(jié)到襯底4。
可以由比如金屬或陶瓷之類的材料制成熱沉。構(gòu)成熱沉的金屬種類包括銅(Cu)、鎢(W)、鉬(Mo)、鐵(Fe)，以及含有這些金屬的合金和由這些材料組成的復(fù)合材料。希望在熱沉的表面上形成鎳(Ni)層、金(Au)層或包含前述金屬的層。可以通過(guò)蒸汽沉積法和蒸鍍法形成這些層。希望熱沉的熱傳導(dǎo)率至少高達(dá)100W/mK。
接下來(lái)，以假定將由氮化鋁燒結(jié)體制成所述襯底的方式來(lái)解釋圖1中所示半導(dǎo)體組件的制造方法。圖2是解釋圖1所示半導(dǎo)體組件制造方法的截面示意圖。
第一步是制作襯底。襯底可以具有比如50mm的寬度，50mm的長(zhǎng)度以及0.4mm的厚度。襯底的尺寸大于次載具3的襯底4的尺寸。在襯底的表面上形成所需的結(jié)構(gòu)。按下述切割步驟切割并分離襯底，以獲得次載具3。按照普通襯底制造法制作用作次載具3的襯底4的襯底。在這種情況下，由氮化鋁(AlN)燒結(jié)體制成襯底4?？梢酝ㄟ^(guò)采用制造普通陶瓷結(jié)構(gòu)的方法制造由比如氮化鋁燒結(jié)體之類的陶瓷制成的襯底4。
第二步是對(duì)在第一步中得到的由氮化鋁燒結(jié)體制成的粗糙的襯底表面進(jìn)行研磨或拋光。希望使用為襯底4的氮化鋁襯底受到研磨或拋光，從而達(dá)到最大0.10μm的表面粗糙度，尤為希望最大為0.05μm的粗糙度?？梢酝ㄟ^(guò)應(yīng)用普通方法實(shí)行研磨或拋光操作，比如用砂紙研磨或用研磨料拋光。作為選擇，可以采用研磨機(jī)械或者噴沙。
第三步如圖2所示，提供一種圖案，用于由特定的圖案形成Ti層5b作為緊密接觸層，形成Pt層5a作為元素?cái)U(kuò)散防止層，以及形成Au層6作為電極層。在這一圖案化的步驟中，利用光刻法，對(duì)襯底的表面上除形成Ti層5b、Pt層5a和Au層4的區(qū)域以外的其它區(qū)域提供抗蝕層。
第四步是蒸汽沉積解密接觸層。具體地說(shuō)，在襯底的表面上蒸汽沉積用作Ti層5b的Ti層，成為緊密接觸層。比如可使所形成的Ti層具有0.1μm的厚度。
第五步是在被用作緊密接觸層的Ti層5b的Ti層上形成用作Pt層5a的Pt層，成為元素?cái)U(kuò)散防止層。比如，可使所述Pt層具有0.2μm的厚度。
第六步是通過(guò)蒸汽沉積法形成Au層6作為電極層。比如，該Au層可以具有0.6μm的厚度。
第七步是取去步驟。在這一步，用抗蝕劑去除液去除在第三步，即圖案化步驟中形成的抗蝕層以及部分Ti層、Pt層和位于抗蝕層上的Au層。這種去除可以形成Ti層5b、Pt層5a和Au層6，所有這些在襯底的表面上都有具體的圖案。
第八步是形成焊料防護(hù)阻擋層7。在這一步，利用金屬掩模法在Au層6上形成由鉑(Pt)制成的焊料防護(hù)阻擋層7。焊料防護(hù)阻擋層7具有0.2μm的厚度。
第九步是通過(guò)蒸汽沉積法在焊料防護(hù)阻擋層7上形成焊料層8。
在用來(lái)形成焊料層8的步驟中，形成所述的層之前，腔內(nèi)大氣壓(終極真空度)的降低使焊料的晶粒直徑減小。希望所述的終極真空度最大為5.0×10-4Pa。如果超過(guò)5.0×10-4Pa，則雜質(zhì)氣體，如水蒸氣和氧氣趨于剩留在焊料層中。結(jié)果，具有較大直徑顆粒的異物會(huì)包含在焊料層8中。所希望的終極真空度最大為1.0×10-4Pa。
當(dāng)焊料的層形成速率改變時(shí)，晶粒直徑和表面粗糙度Ta可以改變。希望所述層形成速率至少為0.1nm/s，最大為1.0nm/s，尤為希望的是至少為0.3nm/s，最大為0.7nm/s。如果小于0.1nm/s，則會(huì)促使核的生長(zhǎng)，也就增大了晶粒直徑。因此，表面粗糙度Ra也增大。如果大于1.0nm/s，則襯底溫度升高，造成因下面有述的原因而使晶粒直徑趨于增大。結(jié)果是，表面粗糙度Ra趨于增大。
當(dāng)襯底4的表面溫度改變時(shí)，晶粒直徑和表面粗糙度Ra可以改變。希望這一溫度至少為20℃，最大為150℃，尤為希望的是至少為20℃，最大為120℃。如果大于150℃，則襯底溫度升高，促使核的生長(zhǎng)。于是，晶粒直徑增大，也就增大了表面粗糙度Ra。
可以通過(guò)金屬掩模法形成具有特定圖案的焊料層8。作為選擇，也可以通過(guò)有如制造本發(fā)明半導(dǎo)體組件的方法中的第三至第七步驟所示的光刻法形成。
第十步是切割第一步中制得的襯底，如上所述，該襯底的表面上形成特定圖案。切割之后，得到圖1所示的次載具3。
第十一步是把作為半導(dǎo)體發(fā)光器件的激光二極管2粘結(jié)到次載具3。首先，通過(guò)加熱熔化焊料層8。檢測(cè)器200通過(guò)圖象處理檢測(cè)焊料層8是否熔化。具體地說(shuō)，將入射到檢測(cè)器上的光的照射強(qiáng)度比如分成256個(gè)灰度等級(jí)。襯底4中最暗部分的等級(jí)定為“0”，Au層6中的最亮部分的等級(jí)定位“255”。當(dāng)從焊料層8入射的光的灰度等級(jí)超過(guò)“50”時(shí)，其顏色確認(rèn)為“白色”，并且判定焊料層8未熔化。相反，當(dāng)從焊料層8入射的光的灰度等級(jí)為“50或更低”時(shí)，其顏色被確認(rèn)為“黑色”，并且判定焊料層8被熔化。因而，圖象處理中的二值化判斷焊料層是否熔化。
激光二極管2被置于被判定為要熔化的焊料層8上。因而，激光二極管2，即GaAs制成的芯片被焊料層8粘結(jié)到次載具3上。這就完成制造圖1所示的半導(dǎo)體組件1。
在通過(guò)上述過(guò)程制造的本發(fā)明次載具中，焊料層8的表面8f在其熔化之前具有小至0.18μm的表面粗糙度Ra。因此，可以抑制焊料層8表面處的光的擴(kuò)散反射，以致可有充足的反射光量進(jìn)入檢測(cè)器200。在模片粘結(jié)步驟中，這種充分的光量可以顯著地減小檢測(cè)器200將焊料層8在熔化之前誤判為“黑色”，即“熔化”。換言之，能以較高的可能性正確地判斷焊料層8是否被熔化。結(jié)果，可以在焊料層熔化的同時(shí)以良好的計(jì)時(shí)把激光二極管2焊接到次載具3。
實(shí)例(樣品的制造及評(píng)估)如表I和II所示，通過(guò)下述程序制造樣品1-30。樣品1-20的制造作為實(shí)例，樣品21-30的制造作為比較例。
表I

表II

說(shuō)明在“焊料防護(hù)阻擋層7存在或不存在”一欄中，符號(hào)“○”表示焊料防護(hù)阻擋層7存在，符號(hào)“×”表示焊料防護(hù)阻擋層7不存在。
首先，制備寬度為50mm、長(zhǎng)度為50mm、厚度為0.4mm的氮化鋁燒結(jié)體作為襯底。拋光各個(gè)燒結(jié)體的表面，以導(dǎo)致上表面4f具有表II所示的表面粗糙度Ra。利用與光刻法相結(jié)合的取去法和蒸汽沉積法的操作，形成金屬化層，該層包括厚度為0.1μm的Ti層5b、0.2μm的Pt層5a，0.6μm的Au層6。對(duì)除樣品10、11、12以外的樣品設(shè)置焊料防護(hù)阻擋層7，該層通過(guò)利用金屬掩模和蒸汽沉積法形成于金屬化層上，具有0.2μm的厚度，由鉑制成。
通過(guò)利用金屬掩模和蒸汽沉積法對(duì)所有的樣品都設(shè)置厚度為3μm的焊料層8。焊料層8的成分和蒸汽沉積的條件示于表I。在表I中，“焊料成分”表示構(gòu)成焊料層8的元素的重量比。通過(guò)切割襯底4，從樣品1-30的每一個(gè)中獲得寬度為1.2mm、長(zhǎng)度為1.5mm、厚度為0.3mm的二十個(gè)次載具。對(duì)每個(gè)樣品檢查在激光二極管2的焊接時(shí)由檢測(cè)器200進(jìn)行成功的圖象處理的比例。結(jié)果示于表II。
在表II中，“成功的圖象處理”表示在檢測(cè)器200判定焊料層8熔化時(shí)焊料層8實(shí)際上已經(jīng)熔化的次載具的數(shù)量比例。該比例接近1意味著檢測(cè)器200以很高的幾率正確地測(cè)得焊料層8的熔化。從表II中可以看出，要增大本發(fā)明半導(dǎo)體組件1(見(jiàn)圖1)的次載具3中的這種幾率，希望焊料層8的表面8f具有最大為0.18μm的表面粗糙度，優(yōu)選最大為0.15μm，尤其優(yōu)選最大為0.10μm。類似的，希望構(gòu)成焊料層8的焊料具有平均最大3.5μm的平均晶粒直徑，優(yōu)選為最大2.0μm的平均晶粒直徑。希望襯底4的上表面具有最大0.10μm的表面粗糙度Ra，尤其優(yōu)選最大為0.05μm的表面粗糙度Ra。
(關(guān)于灰度級(jí)的具體數(shù)據(jù))對(duì)發(fā)明實(shí)例的樣品1進(jìn)行下列測(cè)試。檢測(cè)器200測(cè)量從作為次載具襯底的襯底4、從熔化前的焊料層8以及從Au層6反射的光強(qiáng)度(照射強(qiáng)度)。部分結(jié)果示于圖3。
在圖3中，縱坐標(biāo)表示256個(gè)灰度級(jí)中反射光的照射強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示次載具的位置。例如，標(biāo)號(hào)“4”、“8”和“6”分別表示圖1和2中所示的襯底4、焊料層8和Au層6；縱坐標(biāo)表示從各個(gè)位置反射的光強(qiáng)度。
從圖3中可以看出，在本發(fā)明中，因?yàn)閺暮噶蠈?反射的光強(qiáng)度很高，所以檢測(cè)器200可以很容易地識(shí)別焊料層8的狀態(tài)為未熔化。
對(duì)作為比較例的樣品21進(jìn)行前述測(cè)試。檢測(cè)器200測(cè)量從襯底104、從熔化前的焊料層108以及從Au層106反射的光強(qiáng)度(照射強(qiáng)度)。部分結(jié)果示于圖4。
在圖4中，縱坐標(biāo)表示256個(gè)灰度級(jí)中反射光的照射強(qiáng)度，橫坐標(biāo)表示次載具的位置。例如，標(biāo)號(hào)“104”、“108”和“106”分別表示圖5和6中所示的襯底104、焊料層108和Au層106；縱坐標(biāo)表示從各個(gè)位置反射的光強(qiáng)度。
從圖4中可以看出，在作為比較例的樣品21中，因?yàn)閺暮噶蠈?08反射的光強(qiáng)度很高，所以檢測(cè)器200很難正確地識(shí)別焊料層8的狀態(tài)為未熔化。
應(yīng)能理解，上述各實(shí)施例和實(shí)例只為示意性舉例，并未在任何方面進(jìn)行限定。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。本發(fā)明將覆蓋所有包含在與權(quán)利要求范圍等同范圍內(nèi)的各種改型。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明可以提供一種能通過(guò)用檢測(cè)器識(shí)別焊料層的熔化，從而可靠地將半導(dǎo)體發(fā)光器件安置有其上的次載具，以及與該次載具相結(jié)合的半導(dǎo)體組件。
權(quán)利要求
1.一種次載具，包括(a)次載具襯底；和(b)焊料層，它(b1)被形成于次載具襯底的上表面上；并且(b2)在焊料層熔化之前具有表面粗糙度Ra最大為0.18μm。
2.如權(quán)利要求1所述的次載具，其中，所述焊料層在熔化之前的表面粗糙度Ra最大為0.15μm。
3.如權(quán)利要求1所述的次載具，其中，所述焊料層在熔化之前的表面粗糙度Ra最大為0.10μm。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的次載具，其中，所述焊料層中的焊料在熔化之前的平均晶粒直徑最大為3.5μm
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的次載具，其中，所述次載具襯底的上表面的表面粗糙度Ra最大為0.10μm。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的次載具，其中，所述次載具還包括形成于次載具襯底和焊料層之間的焊料防護(hù)阻擋層。
7.如權(quán)利要求6所述的次載具，其中，所述次載具還包括形成于次載具襯底和焊料防護(hù)阻擋層之間的電極層。
8.如權(quán)利要求7所述的次載具，其中，所述次載具還包括處于次載具襯底和焊料防護(hù)阻擋層之間的下述各層(a)緊密接觸層，它被形成為使得與次載具襯底的上表面接觸；和(b)元素?cái)U(kuò)散防止層，它形成在緊密接觸層上；所述電極層被置于元素?cái)U(kuò)散防止層上。
9.如權(quán)利要求8所述的次載具，其中，(a)所述緊密接觸層包含鈦；(b)所述元素?cái)U(kuò)散防止層包含鉑；(c)所述電極層包含金；(d)所述焊料防護(hù)阻擋層包含鉑；以及(e)所述焊料層包含金-錫基焊料。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的次載具，其中，所述次載具襯底包括氮化鋁燒結(jié)的主體。
11.一種半導(dǎo)體組件，與權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的次載具相結(jié)合，其中，所述半導(dǎo)體組件設(shè)有被安置在焊料層上的半導(dǎo)體發(fā)光器件。
全文摘要
一種能夠可靠地將半導(dǎo)體發(fā)光器件安置于其上的次載具和與所述次載具相結(jié)合的半導(dǎo)體組件。次載具3包括(a)次載具襯底4；以及(b)形成在次載具襯底4上表面4f上的焊料層8。焊料層8在熔化之前的表面粗糙度Ra最大為0.18μm。優(yōu)選焊料層8在熔化之前的表面粗糙度Ra最大為0.15μm，尤其優(yōu)選為0.10μm。半導(dǎo)體組件1包括次載具3和安置在次載具3焊料層8上的激光二極管2。
文檔編號(hào)H01S5/022GK1633706SQ0380394
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月6日
發(fā)明者天羽映夫, 石井隆, 檜垣賢次郎, 筑木保志 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社