CN1485963A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置的制造方法，优点是在将多个半导体元件混合集成化而形成的半导体装置中，制造时既采用FSA工艺，又可以容易并且确实地安装各半导体元件。该制造方法的特征是：半导体激光装置(100)具备：具有邻接主面形成的第一凹部(10a)以及第二凹部(10b)的基板(10)；分别嵌入一部分到各凹部(10a、10b)中的第一半导体激光元件11以及第二半导体激光元件(12)。各凹部(10a、10b)的深度都要比嵌入凹部(10a、10b)的第一以及第二半导体激光元件(11、12)的高度要小。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置，特别是关于能够对半导体激光装置等的半导体发光装置进行自匹配安装的半导体装置的制造方法。
背景技术
一般的数字视盘(以下称DVD)用的再生装置，不仅是DVD、紧致光盘(以下称CD)的再生功能，以及近年急速普及的可写入型CD(CD-R)的再生及存储功能都是必要的。
作为用于再生DVD的再生光，使用具有650nm波长的红色激光，一方面，作为用于再生CD或者CD-R的再生光，使用的是具有780nm波长的红外激光。所以，在目前的DVD再生装置中，生成红色激光的红色半导体激光元件与生成红外激光的红外半导体激光元件的两个半导体激光元件被搭载成矩阵状。
近年，随着对个人计算机等信息机器的小型化的要求，DVD再生装置也必须向小型化和薄型化发展。为实现这一点，光读取器的小型化以及薄型化必不可少。作为光读取器的小型化以及薄型化的方法，可以举出光学系的简单化。
作为光学系的简单化的方法，考虑到红色半导体激光元件和红外半导体激光元件的集成化。目前的DVD再生装置由红色半导体激光元件用以及红外半导体激光元件用的两个光学系部件构成，通过将红色和红外的两个半导体激光元件集成化，可以共有光学系部件，可以实现光读取器的小型化以及薄型化。
比如，作为红色半导体激光元件以及红外半导体激光元件的集成化的例子，【专利文献1】公布了在一片基板上集成也就是单片型半导体激光元件矩阵的方案。
而且，通过将红色用与红外用的两个半导体激光芯片混合集成，共有两个光学系部件的光读取器的例子也在【专利文献2】以及【专利文献3】中被公布。
但是，所述以往的混合型的两波长激光元件矩阵，由于各激光元件活性层的组成是互相不同的，因此成长工序必须分别进行，这就存在成品率低的问题。特别是将高输出的激光元件集成在单片上的情况下，成品率低的问题非常显著。
进而，在高密度DVD用的氮化镓(GaN)系的蓝色激光元件与以往的DVD上用的磷化铝镓铟(AiGaInP)系的红色激光元件单片集成化的工作，从结晶成长的观点来看是极端困难的。
而且，所述以往的混合型的光读取器，在使用组装设备对红色半导体激光芯片和红外半导体激光芯片进行组装时，存在调整各半导体激光芯片的活性层的位置以及发光点的间隔进行最佳化是困难的问题。
但是，近年作为设备的一种安装方法，开发了一种采用射流式自适应装配‘Fluidic Self-Assembly’(以下称FSA)工艺的安装方法。FSA工艺是：将具有十μm～数百μm的大小并且具有规定形状的器件(以下称‘功能颗粒’)分散在液体中呈浆液状，通过将这个浆液状的液体(浑浊液)流过形成有与功能颗粒基本同样大小和形状的凹部的比如由硅组成的基板表面，使分散在液体中的功能颗粒嵌入到凹部内，将功能颗粒安装在基板上的方法。
FSA工艺比如在【专利文献4】～【专利文献7】等被公布。
【专利文献1】
特开平11-186651号公报(第1图)
【专利文献2】
特开平11-144307号公报
【专利文献3】
特开平11-149652号公报
【专利文献4】
美国专利第5545291号说明书
【专利文献5】
美国专利第5783856号说明书
【专利文献6】
美国专利第5824186号说明书
【专利文献7】
美国专利第5904545号说明书
但是，所述以往的FSA工艺，为了向基板嵌入功能颗粒，由蚀刻工艺形成凹部构造是不容易的，存在安装用基板的生产效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种半导体装置的制造方法，其目的是在将多个半导体元件混合集成化形成的半导体装置中，在制造时虽然也采用FSA工艺，但是可以容易并且确实地安装各半导体元件。
为了实现所述目的，本发明，将为了嵌入半导体元件的基板上设置的凹部的深度设定为半导体元件的一部分可以嵌入程度的深度而构成。
进而本发明的半导体装置的制造方法是将多个半导体元件分散在液体中，在其主面旋转基板，将分散在液体中的半导体元件嵌入到各个凹部而构成。
具体而言，本发明的半导体装置具备：在主面上具有多个凹部的基板、在多个凹部的一部分分别被嵌入多个半导体元件，各凹部的深度尺寸比在该各凹部嵌入的半导体元件的高度要小。
根据本发明的半导体装置，由于在基板上设置的各凹部的深度尺寸比嵌入到各凹部的半导体元件的高度要小，因此没有必要将各凹部挖深到必须将半导体元件全部嵌入进去的深度。其结果凹部的形成变得容易，半导体装置的生产效率得到切实提高。
在本发明的半导体装置中，是分别将激光从端面射出的端面射出型的半导体元件，基板的各凹部最好使各半导体激光元件的射出方向朝一个方向对齐那样地形成。
这样，只要各半导体元件分别嵌入基板的凹部，每个半导体激光元件活性层的位置与半导体激光元件之间的发光点的间隔自行调整地对齐。而且，即便是构成多个半导体激光元件的材料(组成)各自不同也可能集成化，而且，由于各凹部自身与各半导体激光元件的射出方向对齐，因此用于光传感器装置时，可以切实地控制成像的部位的波象差在容许范围内。
半导体元件是激光元件时，最好多个半导体激光元件之中的两个相互的发光波长各不相同。
而且，这种情况，最好多个半导体激光元件之中的两个相互的光输出值各不相同。
而且，这种情况，最好在基板上形成露出各半导体激光元件的激光射出部的切欠部。
这样，端面射出型的半导体元件的发光部(发光点)即使嵌入基板的凹部地构成，也可通过切欠部切实地取出激光。
这时，最好形成两个以上的切欠部。
而且，最好切欠部的下部具有直达凹部的底面的凹部形状。
而且半导体元件是激光元件时，各半导体激光元件从其前端面的光输出值与后端面的光输出值最好相同。
这样，由于没有必要选择半导体激光元件的射出方向，制造更加容易。
在本发明的半导体装置中，最好各半导体元件分别嵌入凹部部分的形状与其他部分的形状不同。
这样，各半导体元件的一部分嵌入凹部时，半导体元件的上下(天地)的安装方向可以自行调整地决定。
这时，各半导体元件嵌入凹部的面最好具有凸形状。
在本发明的半导体装置中，在基板的各凹部的底面对峙的面上分别形成凹部电极，在各半导体元件的凹部的底面对峙的面上分别形成元件电极，各半导体元件最好通过元件电极与各凹部电极进行电连接。
这样，即使是各半导体元件分别在凹部的底面对峙的面上具有元件电极的构成，由于从基板的背面等对凹部电极进行了电连接，可以对半导体元件确实地提供操作电流。
此时，各凹部电极最好设置成其端部可以达到基板的主面上那样。这样，即使在多个半导体元件的操作特性相互不同的情况，也可以共通设置半导体元件之间的背面的元件电极。
本发明的半导体装置中，多个半导体元件嵌入各凹部部分的形状相互不同，凹部的形状最好对应各半导体元件各不相同。
这样，可以分别将多个半导体元件有选择地嵌入到设置在基板上的凹部。
此时，多个半导体元件是发光元件，嵌入该发光元件的凹部部分的形状最好每个发光波长不同。这样，发光元件是激光元件时，可以得到2波长激光元件矩阵。
而且，多个半导体元件是发光元件，嵌入该发光元件的凹部部分的形状最好对应每个发光输出值而不同。这样，发光元件是激光元件时，可以得到用于写入以及读出的区别用途的激光元件矩阵。
本发明半导体装置的制造方法具备：在基板的主面设置多个凹部的工序1、将各种芯片状的多个半导体元件分散在液体中，将分散了多个半导体元件的液体流过的同时在其柱面内旋转在基板的主面上的基板，将多个半导体元件分别自行调整地嵌入各凹部的工序2。
由本发明的半导体装置制造方法，由于将分散了多个半导体元件的液体流过的同时在其柱面内旋转在基板的主面上的基板，分散在液体中的各半导体元件容易嵌入到凹部，因此可以提高半导体装置的生产效率。
本发明的半导体装置的制造方法的工序1中，最好各凹部的深度尺寸比半导体元件的高度低。
这样，由于没有必要使半导体元件的全部都嵌入那样深地挖各凹部，因此设置在基板上的凹部的形成更容易，可以进一步提高半导体装置的生产效率。而且，在工序2中，在基板上设置的多个凹部分别嵌入半导体元件时，由于在各凹部中只能嵌入一部分各半导体元件，从已经嵌入一的半导体元件的基板的主面飞出的部分成为其他的半导体元件的障碍，但是本发明一边旋转基板一边流过分散了半导体元件的液体，因此成为障碍的一半导体元件的基板上的位置对于液体流过的方向发生变化，不会产生障碍，因此可以切实地嵌入多个半导体元件于各凹部。
在本发明的半导体装置的制造方法中，各半导体元件是将激光从端面射出的端面射出型的半导体激光元件，在工序1中，各凹部最好各半导体激光元件的射出方向朝一个方向对齐那样地形成。
这样，每个半导体激光元件活性层的位置与半导体激光元件之间的发光点的间隔可以自行调整地对齐。而且，即便是构成多个半导体激光元件的材料(组成)各自不同也可能集成化，而且，由于各凹部自身与各半导体激光元件的射出方向对齐，因此用于光传感器装置时，可以切实地控制成像的部位的波象差在容许范围内。
半导体元件是激光元件时，工序1最好包括在基板上形成露出各半导体激光元件的激光射出部的切欠部的工序。
这样，端面射出型的半导体元件的发光部(发光点)即使嵌入基板的凹部，可以从切欠部切实地取出激光。
本发明的半导体装置的制造方法的工序1中，各凹部的形状最好与各半导体元件被嵌入部分的形状一致分别不同地形成。
这样，即使采用FSA工艺，可以有选择地将互相之间发光波长不同的多个半导体激光元件分别嵌入设置在基板上的凹部，因此可以确实得到2波长激光元件矩阵等。
此时，本发明的半导体装置的制造方法，在第2工序之前，最好还具备将嵌入多个半导体元件的各凹部部分的形状分别做成凸形状的工序。
附图说明
图1(a)～(c)是表示本发明实施例1的半导体激光装置的模式图，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是左视图。
图2(a)～(c)是模式地表示在本发明实施例1的半导体激光装置的基板上形成的凹部以及凹部电极的俯视图。
图3(a)～(c)是模式地表示本发明的实施例2的半导体激光装置，(a)是俯视图，(b)是主视图，(c)是构成元件矩阵的半导体激光元件的俯视图。
图4是表示本发明实施例2的一个变形例的半导体激光装置的模式的俯视图。
图5是表示本发明实施例3的半导体激光装置的模式的俯视图。
图6(a)～(c)模式地表示本发明的实施例3的变形例的半导体激光装置，(a)是变形例1的俯视图，(b)是变形例2的俯视图，(c)是变形例3的俯视图。
图7(a)以及(b)表示本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的圆晶状态的基板，(a)是俯视图，(b)是部分放大俯视图。
图8(a)～(e)是表示本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的基板形成方法的工序顺序的构成剖面图。
图9(a)～(d)是表示本发明的实施例3的变形例2的半导体激光装置的半导体激光元件的形成方法的工序顺序的构成剖面图。
图10是表示用于本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的制造方法的安装(嵌入)装置的模式的构成图。
图11(a)是表示以往的FSA工艺功能模块的安装方法的模式的构成剖视图。
(b)是表示本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的制造方法的FSA工艺的安装时的样子的模式的构成剖视图。
图12是表示本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的制造方法中，在圆晶状的基板上嵌入半导体激光元件的状态部分的放大图。
图中：100-半导体激光装置，100A-半导体激光装置，100B-半导体激光装置，100C-半导体激光装置，100D-半导体激光装置，100E-半导体激光装置，100F-半导体激光装置，10A-晶圆，10-基板，10a-第一凹部10b-第二凹部，10c-第一切欠部，10d-第二切欠部，10e-第三切欠部，10f-第四切欠部，10g-沟槽部，11-第1半导体激光元件，11A-第1半导体激光元件，11B-第1半导体激光元件，11C-第1半导体激光元件，11D-第1半导体激光元件，11E-第1半导体激光元件，11F-第1半导体激光元件，11a-射出端面，11b-后端面，11c-激光发光部(发光点)，12-第2半导体激光元件，12A-第2半导体激光元件，12B-第2半导体激光元件，12C-第2半导体激光元件，12D-第2半导体激光元件，12E-第2半导体激光元件，12F-第2半导体激光元件，12a-射出端面，12b-后端面，12c-激光发光部(发光点)，21-第1凹部电极，21a-延伸部，22-第2凹部电极，22a-延伸部，23-导通柱，24-共通凹部电极，24a-延伸部，30-掩膜，30a-开口图，31-抗蚀图，31-开口图，32-抗蚀膜，32A-抗蚀图，50-容器，51-晶圆保持器，60-泵部，61-气体引入口。
具体实施方式
实施例1
参照附图就本发明的实施例1进行说明。
图1(a)～图1(c)表示本发明一实施例的半导体激光装置，(a)表示俯视图，(b)表示主视图，(c)表示左视图。
如图1(a)所示，实施例1的半导体激光装置100具备：比如由硅(Si)构成、在其主面相互隔离并且具有形成长方形状的第一凹部10a以及第二凹部10b的基板10。
在第一凹部10a中，比如嵌入发出红外激光的功能颗粒化的第一半导体激光元件(激光芯片)11的下部，在第二凹部10b中，比如嵌入发出红色激光的功能颗粒化的第二半导体激光元件(激光芯片)12的下部。
这里，各半导体激光元件11、12的厚度(高度)约120μm，对此，各凹部10a、10b的深度约30μm，而且长边方向的长度约800μm，短边方向的长度约300μm，另外，各凹部10a、10b的深度可以在10μm～30μm左右。
而且，基板10不限于硅材料，镓(GaAs)或者碳化硅(SiC)等也可以，最好是热传导性好的材料。而且，构成基板10的材料，可根据功能颗粒的种类、半导体激光装置100的用途等进行适当地选择。
第1半导体激光元件11以及第2半导体激光元件12的发光波长，也不限定上述的组合，比如可以选择红外、红色以及蓝色激光中的二种就可以，进而，将基板10的第3凹部与第1凹部10a等并列形成，也可以嵌入分别发出1种激光的半导体激光元件。进而，在基板10上形成4个以上的凹部，分别嵌入半导体激光元件也可以。
半导体激光装置100，比如可以适用于光盘的读出或写入的光读取器装置(图中未示)。在实施例1中，各半导体激光元件11、12都是从半导体层的端面射出激光，即是端面射出型的半导体激光元件，如图1(b)以及图1(c)所示，从各半导体激光元件11、12的各射出端面11a、12a射出的各激光可以射入在光读取器装置上搭载的物镜那样地配置。所以，各半导体激光元件11、12的射出端面11a、12a的位置以及激光发光部11c、12c的高度一致。
进而，各半导体激光装置11、12的激光发光位置(活性层)埋在凹部10a、10b中构成。
所以作为实施例1的特征，如图1(b)所示那样，在基板10上，将第1半导体激光元件11以及第2半导体激光元件12的各射出端面的激光发光部(共振器端面)11c、12c分别露出那样地形成第1切欠部10c以及第2切欠部10d。这里，各切欠部10c、10d的下部最好能到达各凹部10a、10b的底面。这样，在基板上用蚀刻工艺形成各凹部10a、10b时，各凹部10a、10b与各切欠部10c、10d的蚀刻深度可以一样，蚀刻的控制变得容易。
这样，在基板10上，由于分别设置切欠部10c、10d，各半导体激光元件11、12即使是嵌入到基板的各凹部10a、10b的构成，各半导体激光元件11、12如图1(c)所示可以输出激光。这里，第一切欠部10c和第二切欠部10d的间隔(发光距离)设定为约110μm。
而且，在基板10上，设置有从各半导体激光元件11、12的射出面11a、12a的反对侧面的后端面11b、12b取出电源监视用的激光的第三切欠部10e以及第四切欠部10f。这个电源监视用的第三切欠部10e以及第四切欠部10f，并不是一定必要，可以根据半导体激光装置100的用途，选择设置与否。
而且，第1以及第2的各半导体激光元件11、12的平面形状不一定是长方形，根据用途以及功能可以是各种各样的形状。比如，各功能颗粒的平面形状可以是正方形、圆形、或者平行四边形、椭圆形、长圆形等具有二次旋转对称的形状或者梯形等具有一次旋转对称的形状。但是，正方形以及圆形时，要想对齐功能颗粒之间的射出方向是比较困难的。
而且，在实施例1中，各激光发光部11c、12c的射出端面的形成位置偏离该断面的中心位置，因此最好采用FSA工艺在自行调整地进行安装时具有一次旋转对称性的形状。
如以上说明的那样，由实施例1，相互的发光波长不同并且功能颗粒画的半导体元件11、12激光的射出方向相互平行那样地配置，因此各激光发光部可以自行调整地排列，因此可以切实减少在激光光学系的波象差。
而且，由于为安装第一及第二半导体激光元件10、12的基板10上设置的凹部10a、10b的深度比各半导体激光元件11、12的高度要小，因此各凹部10a、10b的形成工序与将各半导体激光元件11、12完全嵌入的情况相比要容易，所以可以使具有矩阵构造的半导体激光装置的生产效率显著提高。
而，第一半导体激光元件11以及第二半导体激光元件12相互的发光波长同一，并且相互的光输出值不同地构成也可以。
而且，第一半导体激光元件11以及第二半导体激光元件12可以设定为分别从射出端面11a、12a的光输出值与后端面11b、12b的光输出值同等。
而且，功能颗粒化的各半导体激光元件11、12的配置位置也不限于本实施例，可以左右调换。
(凹部电极)
第一及第二半导体激光元件11、12的元件电极的p侧电极以及n侧电极都在基板10的主侧面设置构成时，没有必要在各凹部10a、10b的底面上设置电极(凹部电极)。
但是，如果具有各半导体激光元件11、12，在其上面和底面相互对峙地形成的p侧电极以及n侧电极构成的元件电极时，在各凹部10a、10b的底面上设置凹部电极是必要的。
图2(a)～图2(c)表示凹部电极的3轴的平面构成图。
图2(a)表示一例的凹部电极，如图2(a)所示，为了驱动第一以及第二的各半导体激光元件11、12，在基板10的各凹部10a、10b的底面上分别由焊接材料等低熔点金属构成的第一凹部电极21以及第二凹部电极22。
所以，比如由后述的FSA工艺，功能颗粒化的各半导体激光元件11、12分别嵌入到基板10的各凹部10a、10b以后，对于第一凹部电极21以及第二凹部电极22，通过将焊接材料加热到融化程度，可以使各半导体激光元件11、12的各元件电极与各凹部电极21、22电连接。
而，第一以及第二凹部电极21、22，比如在基板10的各凹部电极的下侧形成贯通孔(孔)，通过在形成的贯通孔上充填导电性材料形成导通柱23，可以实现与基板10的外部的电导通。
其次，图2(b)表示第二例的凹部电极，如图2(b)所示，在第一凹部电极21以及第二凹部电极22的射出方向平行的外侧部上，形成从基板10的各凹部10a、10b的底面分别延伸到主面上的延伸部21a、22a。这样，为了在各凹部电极21、22上设置延伸部21a、22a，在各半导体激光元件11、12的背面分别形成的元件电极，不在基板10的下部设置孔23，使得从基板10的主侧面可以进行电连接。
其次，图2(c)表示第三例的凹部电极，如图2(c)所示，在第一凹部10a以及第二凹部10b的两底面上形成跨越两底面的共通凹部电极24。这里，在与第一凹部电极21的射出方向平行的外侧的侧面上形成从第一凹部10a延伸到主面上为止的延伸部24a。
这样，通过设置跨越第一凹部电极21以及第二凹部电极22的共通凹部电极24，即使第一以及第二半导体元件11、12的发光波长相互不同，也可以做到构成激光元件矩阵的半导体激光元件之间的背面的元件电极共通化。
而，在设置共通凹部电极24时，除去基板10的第一凹部10a和第二凹部10b之间的边界部分，将各凹部10a、10b的底面设置为基本同等高度，使形成共同凹部电极24变得容易。
以上，就在第一以及第二半导体元件11、12上设置的元件电极的背面电极的导通的做法进行了说明，对于从基板10的主面露出在上面的元件电极用电线焊接的方法形成配线比较简单。
实施例2
以下参照附图对本发明的实施例2进行说明。
图3(a)～图3(c)是本发明实施例2的半导体激光装置，(a)表示平面构成，(b)表示正面构成，(c)表示构成元件矩阵的半导体激光元件的正面构成。在图3(a)以及图3(b)中，由于与图1(a)以及图1(b)所示的构成部件同样的构成部件上表示的同样的符号，所以省略说明。
如图3(a)以及图3(b)所示，实施例2的半导体激光装置100A，将设置在基板10的第一凹部10a以及第二凹部10b的短边方向的宽度做得比没有嵌入第一半导体激光元件11以及第二半导体激光元件12A的各凹部10a、10b的部分的尺寸要小。进而，如图3(b)所示，与第一凹部10a的宽度x1比第二凹部10b的宽度y1要小。所以，如图3(c)所示，第一半导体激光元件以及第二半导体激光元件12A，与各射出端面11a、12a平行的断面所有的下面都呈现凸起的凸形状。进而，嵌入第二半导体激光元件12A的第二凹部10b部分的宽度y2，比嵌入第一半导体激光元件11A的第一凹部10a部分的宽度x2要小那样地形成。
这样，在第二实施例中，各半导体激光元件11A、12A嵌入各凹部10a、10b的部分与没有嵌入的部分呈不同的形状，因此所有的上下(天地)都不可能相反地嵌入各凹部10a、10b。
而且，如图3(c)所示，第一凹部10a的宽度x1与第二凹部10b的宽度y1的值不同，因此即使采用FSA工艺，也不会产生第一半导体激光元件11A与第二半导体激光元件12A相互颠倒地被嵌入到凹部10a、10b中的情况。
由此，将发光波长或者光输出值相互各异的半导体激光元件11A、12A分别有选择地嵌入到对应的凹部10a、10b的处理就变得确实而且容易。
而且，各半导体激光元件11A、12A的射出端面11a、12a的位置以及激光发光部11c、12c的高度整齐划一。
实施例2的一变形例
以下参照附图对实施例2一变形例进行说明。
图4表示本发明实施例2的一变形例的半导体激光装置的平面构成。在图4中，与图3所示的构成部分相同的构成部分附加相同的符号。
如图4所示，将本变形例的半导体激光装置100B对于第二半导体激光元件12B的射出方向平行方向的尺寸的长度做得比第一半导体激光元件11A的长度要小。
而且，第二凹部10b的宽度比第一凹部10a的宽度要小。
这样，在本变形例中，第一以及第二半导体激光元件11A、12B分别嵌入凹部10a、10b的部分与未嵌入部分形状各异，而且，凹部10a、10b之间的形状(大小)也不同，因此时将相互的发光波长或光输出值各不相同的半导体激光元件11A、12B嵌入规定位置的处理变得容易。
实施例3
以下参照附图就本发明的实施例3进行说明。
图5表示本发明的实施例3的半导体激光装置的平面构成。在图5中，与图1所示的构成部件相同的构成部件附加相同的符号。
实施例3的半导体装置100C，由蚀刻工艺分别使基板10上设置的第一凹部10a以及第二凹部10b的平面形状的长方形的一个角残缺那样地变成五角形，将二次旋转对称变成一次旋转对称。而且，第一以及第二半导体激光元件11C、12C各自未嵌入凹部10a、10b部分的平面形状仍然是长方形，与嵌入部分相比有变化。
进而，与实施例2的一变形例相同，第二半导体激光元件12C的长度尺寸比第一半导体激光元件11C的长度尺寸做得小。
一般，高输出激光元件，该元件的射出端面与后端面侧中的激光光输出值(功率)有很大不同，因此射出端面与后端面必须切实地区别。
所以，在实施例3中，对于第一以及第二半导体激光元件11C、12C嵌入凹部10a、10b的部分的平面形状消失对称性的同时，凹部10a、10b之间的形状(大小)也变得不同。由此，第一以及第二个半导体激光元件11C、12C的各自的安装位置(嵌入位置)也就唯一确定了。
实施例3的变形例
以下参照附图就本发明实施例3的各种变形例进行说明。
图6(a)～图6(c)是本发明实施例3的变形例的半导体激光装置，(a)表示变形例1的平面构成，(b)表示变形例2的平面构成，(c)表示变形例3的平面构成。
图6(a)所示的变形例1的半导体激光装置100D，对设置在基板10上的第一凹部10a以及第二凹部10b的平面形状，将包含各自长方形的外侧的一个角部的侧部(长边)的一部分不进行蚀刻而留下形成凹五角形状，使之失去二次旋转对称性。进而，使凹部10a、10b之间的平面形状各不相同，由此，各半导体激光元件11D、12D的各自的安装位置(嵌入位置)唯一决定。
图6(b)所示的变形例2的半导体激光装置100E，对设置在基板10上的第一凹部10a以及第二凹部10b的平面形状，将包含各自长方形的外侧的一个角部的侧部(长边)的一部分通过蚀刻而留下斜面形成梯形，使之失去二次旋转对称性。进而，使凹部10a、10b之间的平面形状各不相同，由此，各半导体激光元件11E、12E的各自的嵌入位置也唯一决定。
图6(c)所示的变形例3的半导体激光装置100F，对设置在基板10上的第一凹部10a以及第二凹部10b的平面形状，将包含各自长方形的外侧的一个角部的侧部(长边)在其中央部使之向内侧凹陷那样地形成凹五角形状，使之失去二次旋转对成性。进而，使凹部10a、10b之间的平面形状各不相同，这时，各半导体激光元件11F、12F的各自的嵌入位置也可唯一决定。
半导体激光装置的制造方法
下面，参照附图就本发明实施例3的半导体激光装置的制造方法进行说明。
比如，被功能颗粒化的多个半导体激光元件，无论用人工，或是用组装设备都可以嵌入到设置在基板上的各凹部。但是，本发明的目的是通过采用前述的FSA工艺，大幅度提高多个激光元件嵌入(安装)的工序的效率。这里，作为一例说明制造实施例3的变形例2的半导体激光装置100E的情况。
首先，对形成在本发明的基板的主面上的凹部的形成方法进行说明。
图7(a)以及图7(b)是本发明实施例3的变形例2中成为半导体激光装置的基板的构成材料的硅、镓或者碳化硅，形成的具有多个凹部的晶圆10A，图7(a)表示平面构成，图7(b)是对图7(a)一部分放大的图。
如图7(b)的部分放大图所示，在晶圆10A的主面上，嵌入各自功能颗粒化的半导体激光元件的多个第一凹部10a与与该第一凹部10a相邻的第二凹部10b，分别在凹部的长方向(激光的射出方向)相互设有间隔，作为第一凹部列以及第二凹部列并行地配置。
在圆晶10A的主面，长方向相互邻接的第一凹部10a们以及第二凹部10b们之间的各区域中，分别形成圆晶10A的分割后为取出发光的光形成的切欠部的沟部10g。
基板的形成方法
以下说明基板的形成方法的一例。
图8(a)～(e)表示本发明实施例3的变形例2的半导体激光装置的基板的凹部的形成方法的工序顺序的构成的剖面图。而在这里，表示的是采用硅材料作圆晶的情况，而且，仅偏重于第一凹部10a，对于其射出方向表示垂直方向的断面。
首先，如图8(a)所示，比如采用CVD工艺，在圆晶10A的主面上堆积由膜厚度为0.7μm～1μm程度的氧化硅(SiO2)的掩膜30。
其次，如图8(b)所示，由平面印刷工艺有选择地形成具有第一凹部10A的开口图31a以及切欠部的沟部10g的开口图(图中未示)的抗蚀图31。
其次，如图8(c)所示，抗蚀图31作为掩膜，对于掩膜30，比如将氟代烃油作为蚀刻汽体进行干蚀刻，将第一凹部10a的开口图30a以及沟部10g的开口图(图中未示)复制到掩膜30上。
其次，如图8(d)所示，用剥碎法除去抗蚀图31以后，如图8(e)所示，将具有开口图30a的掩膜30作为掩膜对圆晶10A，比如以氯(Cl2)或氢溴酸(HBr)作为蚀刻气体进行干蚀刻，在圆晶10A上形成深度约30μm的第一凹部10a。这里，对圆晶10A的蚀刻，不限于干蚀刻，也可以采用硝酸水溶液进行湿蚀刻。而第二凹部10b以及与之连接的沟部，第一凹部10a以及与之连接的沟部10g同样并且同时形成。这里，各沟部10g的底部一直到达与之连接的凹部10a、10b的底面。这样，停止蚀刻的时序在各凹部10A、10b与各沟部10g是相同的，蚀刻的控制变得容易，因此是理想的。对形成各凹部的圆晶10A进行水洗以后使之干燥。
然后，凹部在必要时，如图2(a)～图2(c)所示那样从凹部电极选择形成适当的电极。
半导体激光元件(功能颗粒)的形成方法
以下说明半导体激光元件的形成方法的一例。
图9(a)～(d)表示本发明的实施例3的变形例2的半导体激光装置的半导体激光元件的形成方法的工序的构成剖面图。
首先，如图9(a)所示，在第一半导体激光元件11E的激光发光部11c(活性层)近侧的面上的整面用涂抹形成保护模32。而图中未示，第一半导体激光元件11E是圆晶状态。
其次，如图9(b)所示，用平版印刷工艺从保护模32形成具有第一凹部10a的图的抗蚀图32A。
其次，如图9(c)所示，将抗蚀图作为掩膜，对第一半导体激光元件11E比如以四氯化硅(SiCI4)或六氟化硫磺(SF6)作为蚀刻气体进行干蚀刻，形成嵌入第一半导体激光元件11E的第一凹部10a的部分。
其次，如图9(d)所示，除去抗蚀图312A，接着用丙酮等有机溶剂清洗后进行干燥。然后将圆晶状态的第一半导体激光元件11E分割成芯片状。
接着，与第一半导体激光元件11E同样地形成第二半导体激光元件12E。这里，嵌入第二半导体激光元件12E的第二凹部10b部分的平面尺寸当然应该比第一半导体激光元件11E的情况要小。
而，第一半导体激光元件11E与第二半导体激光元件12E的形成顺序无关是不言而喻的。
半导体激光元件的安装方法
其次，就半导体激光元件的安装方法进行说明。
实施例的半导体激光元件的安装方法，将功能颗粒化的第一以及第二半导体激光元件11E、12E作为嵌入设置在圆晶10A上的各凹部10a、10b的方法采用FSA工艺。采用本实施例的FSA工艺，可以将功能颗粒化的各半导体激光元件11E、12E高精度、高效率地配置到所希望的位置。
FSA工艺，为了将功能颗粒分散在水(H2O)或甲醇(CH3OH)等液体(介质)中，在组合2波长激光元件时最好如第一半导体激光元件11E以及第二半导体激光元件12E那样，使其相互的平面形状各异。具体地讲，在圆晶10A上，比如，最好设置可以嵌入如图4所示的实施例3及其变形例的第一以及第二半导体激光元件11C～11F、12C～12F的凹部10a、10b。
而安装实施例3的半导体激光元件11C、12C时，最好从平面尺寸大的激光元件也就是从第一半导体激光元件11C先嵌入。其原因在于，如果先嵌入平面尺寸小的第2半导体激光元件12C的话，第2半导体激光元件12C也要嵌入比其平面尺寸大的第1凹部10a之中。
首先，在形成第一以及第二凹部不10a、10b的底面上，形成凹部电极时涂抹焊接材料。而在没有形成凹部电极时，可以涂抹热硬化型粘结剂或UV型粘结剂等。
这里，简要说明将各功能颗粒安装到基板中的安装(FSA)设备。
图10模式地表示安装功能颗粒化的多个半导体激光元件11E、12E的安装装置。
如图10所示，实施例3的安装设备，由以下部分构成：收容将功能颗粒化的多个半导体激光元件分散并使之浆化的液体的容器50；可转动地设置在该容器50的底部的在其上面保持晶圆10A的晶圆保持器51；使浆化的液体循环的泵60。这里，将晶圆保持器51设置成使其上面位于相对液面呈倾斜的位置。
设置泵60，通过从气体导入口61导入比如氮气，使浆化的液体在容器50内部循环，进而使循环的液体流到晶圆保持器51的上面那样地设置。
接着，将形成了多个第1凹部10a、多个第2凹部10b以及沟部10g的晶圆10A保持在晶圆保持器51上。
之后，在保持面内旋转圆晶保持器的同时，将通过分散多个半导体激光元件11E而浆化的液体注入到在晶圆保持器51的上面被保持成倾斜状态的晶圆10A的主面上。由此，第1半导体激光元件11E分别被嵌入设置在圆晶10A上的多个第1凹部10a中。由于这个浆化的液体被泵循环，没有嵌入第1凹部10a的半导体激光元件11E被回收，可以多次使用。
在本实施例3中，由于使被保持在液体中的晶圆10A在其主面内进行旋转，因此即使只将第1半导体激光元件11E的2一部分嵌入到第1凹部10a的构成，也可以切实地安装第一半导体激光元件11E。用图11(a)以及图11(b)说明这个理由。
以往的FSA工艺，如图11(a)所示，由于将功能颗粒完全嵌入设置在圆晶10A的凹部10a，一旦嵌入凹部10a的功能颗粒200不会成为其他的功能颗粒200的流动的障碍。
但是，本发明如图11(b)所示，由于只是一部分的第一半导体激光元件11E嵌入到圆晶10A上设置的凹部10a之中的构成，从嵌入凹部10a的半导体激光元件11E的圆晶10A的表面飞出的部分会成为在圆晶10A的表面流动的其它半导体激光元件11E的障碍，使安装的吞吐率(效率)降低。所以在实施例3中，如图10所示，让圆晶10A在液体中旋转。由此，已经嵌入凹部10a的半导体激光元件11E对于液体流动的方向的位置是变化的，因此不会对流过圆晶10A的表面的其他的半导体激光元件11E造成障碍。
其次，确认圆晶10A的多个第一凹部10A的安装完成后，这次使用分散了功能颗粒化的多个第二半导体激光元件12E而浆化的液体，将第二半导体激光元件12E分别嵌入到设置在圆晶10A上的多个第二凹部10b中。
图12表示在圆晶10A的各凹部10a、10b上嵌入第一以及第二半导体激光元件的状态部分的放大图。
然后，固定第一以及第二半导体激光元件11E、12E。比如用焊接材或热硬化型粘结剂固定时，加热圆晶10A，而用UV硬化型粘结剂固定时，圆晶全体照射紫外线光。
接着，沿着图12的虚线所示的切割线40，用切割锯分别切出半导体激光装置100E。
这样，由实施例3的半导体激光装置的制造方法，安装工艺极其简单，而且，由于可以只安装判断为优良品的半导体激光元件进行安装，可以降低半导体激光装置的成本。
而且，由于采用FSA工艺对圆晶10A进行安装，可以自行调整地吻合位置，成品率也得到提高。
而且，由于设置在圆晶10A主面上的各凹部10a、10b的深度比嵌入其中的半导体激光元件11E、12E的厚度要小，因此在圆晶10A上形成凹部110a、10b的工艺变得容易，其结果也提高了凹部形成工艺的效率。
本发明不限于半导体激光装置，也可以适用于将发光二极管、其他的功能元件嵌入基板的凹部安装的半导体设备。
根据本发明的半导体装置，嵌入半导体元件的凹部没有必要挖掘到将半导体元件全部嵌入程度那样的深度，因此凹部的形成变得容易，因此可以提高半导体装置的生产效率。
根据本发明的半导体装置的制造方法，一般在主面内旋转该基板一边使分散有多个半导体元件的液体流过基板的主面上，因此，分散在液体中的各半导体元件容易嵌入凹部，因此可以提高半导体装置的生产效率。

Claims (22)

1.一种半导体装置，其特征在于：具备：
在主面上具有多个凹部的基板；和
分别将其一部分嵌入到所述多个凹部中的多个半导体元件，
所述各凹部的深度，比所述嵌入各凹部的所述半导体元件的高度要小。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体元件是各自从端面射出激光的端面射出型的半导体激光元件，
所述基板的各凹部，被形成为所述各半导体激光元件的射出方向都朝一个方向。
3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体激光元件中的两个，相互的发光波长不同。
4.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体激光元件中的两个，相互的光输出值不同。
5.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：所述基板上形成露出所述各半导体激光元件的激光的射出部的切欠部。
6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于：形成两个以上的所述切欠部。
7.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于：所述切欠部，具有其下部到达所述凹部的底部的凹部形状。
8.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于：所述各半导体激光元件，其从前端面来的光输出值与从后端面来的光输出值相等。
9.如权利要求1～8的任一项所述的半导体装置，其特征在于：所述半导体元件，各自嵌入所述凹部分的形状与其它部分的形状不同。
10.如权利要求9所述的半导体装置，其特征在于：所述半导体元件在嵌入所述凹部的面侧具有凸形状。
11.如权利要求1～8的任一项所述的半导体装置，其特征在于：在所述基板的各凹部的底面上分别形成凹部电极，
在所述各半导体元件的与所述凹部的底面对向的面上分别形成元件电极，所述各半导体元件通过所述元件电极与所述各凹部电极分别电连接。
12.如权利要求11所述的半导体装置，其特征在于：所述各凹部电极其端部设置得一直到达所述基板的主面上。
13.如权利要求12所述的半导体装置，其特征在于：所述凹部电极对于各半导体元件共通地设置。
14.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体元件嵌入所述各凹部部分的形状是相互不同的，
所述凹部的形状对应所述各半导体元件各不相同。
15.如权利要求14所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体元件是发光元件，嵌入该发光元件的所述凹部的部分的形状按照每个发光波长而不同。
16.如权利要求14所述的半导体装置，其特征在于：所述多个半导体元件是发光元件，嵌入该发光元件的所述凹部部分的形状按照每个光输出值而不同。
17.一种半导体装置的制造方法，其特征在于：具备：
在基板主面上设置多个凹部的工序1；
分别将芯片状的多个半导体元件分散在液体中，在其主面内一边旋转该基板一边将所述分散了所述多个半导体元件的液体流过所述基板的主面上，然后将所述多个半导体元件分别自行调整地嵌入到所述各凹部的工序2。
18.如权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在所述工序1中，所述各凹部的深度比所述半导体元件的高度要小。
19.如权利要求17或18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述各半导体元件是从端面射出激光的端面射出型半导体激光元件，
在所述第一工序中，所述各凹部，被形成为使所述各半导体激光元件的射出方向全都朝一个方向。
20.如权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：所述工序1包含在所述基板上形成露出所述各半导体激光元件的激光的射出部的切欠部的工序。
21.如权利要求17或18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在所述工序1中，所述各凹部的形状被形成为彼此不同以使与所述各半导体元件嵌入部分的形状相吻合。
22.如权利要求21所述的半导体装置的制造方法，其特征在于：在所述工序2之前，还具备将所述多个半导体元件嵌入所述各凹部部分的形状分别做成凸形状的工序。
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