JP2003234482A - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合工程におけるタクトが短く、光半導体素
子やサブマウントの接合ずれが少ない、比較的小型の光
半導体装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 上面及び下面にハンダ層４、５が形成さ
れたサブマウント３を、パッケージ１上に載置する工程
と、サブマウント３の下面に形成されたハンダ層４を加
熱溶融するとともに、サブマウント３をパッケージ１に
加圧して接合する工程と、パッケージ１に接合されたサ
ブマウント３上に、光半導体素子７を載置する工程と、
サブマウント３の上面に形成されたハンダ層５を加熱溶
融するとともに、光半導体素子７をサブマウント３に加
圧して接合する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光半導体素子と
パッケージとの間にサブマウントを備えた光半導体装置
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４にて、従来の光半導体装置の製造方
法について、簡単に説明する。図４は、従来の光半導体
装置を示す概略斜視図である。図４において、１は光半
導体装置としてのフォトダイオードのベース部分となる
パッケージ、１ａはサブマウントが載置されるパッケー
ジ１上のサブマウント載置領域、３はフォトダイオード
チップとパッケージ１との間に介在されるサブマウント
（フォトダイオード・サブマウント）、３ａはフォトダ
イオードチップが載置されるサブマウント３上のチップ
載置領域、７は光半導体素子としてのフォトダイオード
チップ、１４はパッケージ１とサブマウント３とを接合
するためのリボンハンダ、１５はサブマウント３とフォ
トダイオードチップ７とを接合するためのリボンハンダ
を示す。

【０００３】ここで、サブマウント３の基体は、例え
ば、窒化アルミニウム等の放熱性のある材料からなり、
フォトダイオードチップ７で発生する熱を放熱する。ま
た、リボンハンダ１４、１５は、例えば、ＡｕＳｎから
なるリボン形状のハンダ材である。

【０００４】以上のように構成されたフォトダイオード
は、図示せぬダイボンド装置によって以下のように製造
される。まず、図示せぬダイボンド装置の載置台上に、
パッケージ１を固定する。そして、そのパッケージ１の
サブマウント載置領域１ａにリボンハンダ１４を載置し
た後に、コレット等の搬送加圧部にてサブマウント３を
サブマウント載置領域１ａ上に搬送して載置する。

【０００５】その後、図示せぬダイボンド装置の加熱部
により、パッケージ１とサブマウント３との間のリボン
ハンダ１４を加熱溶融する。このとき、搬送加圧部によ
り、サブマウント３をスクラブしながらパッケージ１に
加圧する。これにより、リボンハンダ１４は、適度なハ
ンダぬれ性を維持しながら、サブマウント３とパッケー
ジ１とを接合することになる。

【０００６】次に、前工程でパッケージ１に接合された
サブマウント３のチップ載置領域３ａにリボンハンダ１
５を載置する。その後に、搬送加圧部にてフォトダイオ
ードチップ７をチップ載置領域３ａ上に搬送して載置す
る。

【０００７】その後、加熱部により、サブマウント３と
フォトダイオードチップ７との間のリボンハンダ１５を
加熱溶融する。このとき、搬送加圧部により、フォトダ
イオードチップ７をスクラブしながら、サブマウント３
が接合されたパッケージ１に加圧する。これにより、リ
ボンハンダ１５は、適度なハンダぬれ性を維持しなが
ら、フォトダイオードチップ７とサブマウント３とを接
合することになる。こうして、パッケージ１、サブマウ
ント３、フォトダイオードチップ７が接合されたフォト
ダイオードが製造される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光半導体装
置の製造方法においては、タクト（工程時間）が長くな
るという第１の問題があった。すなわち、パッケージに
対してサブマウントを接合するために、双方の部材間に
リボンハンダを載置していた。そして、リボンハンダの
ぬれ性をよくするために、スクラブ工程が必要であっ
た。同様に、サブマウントに対してフォトダイオードチ
ップを接合するために、双方の部材間にリボンハンダを
載置していた。そして、リボンハンダのぬれ性をよくす
るために、スクラブ工程が必要であった。このスクラブ
工程に要する時間が全体の工程時間に占める割合は少な
くなく、また、リボンハンダを載置する手間は無視でき
なく、作業効率の悪化につながっていた。

【０００９】また、従来の光半導体装置の製造方法にお
いては、パッケージに対するサブマウントの接合に係わ
る搭載精度と、サブマウントに対するフォトダイオード
チップの接合に係わる搭載精度とが低いという第２の問
題があった。すなわち、上述したように、双方の部材を
接合する際に、一方の部材を固定して他方の部材を一定
幅で面方向に揺動するスクラブ工程が行われるので、所
望の搭載位置に対して接合ずれが生じやすくなってい
た。

【００１０】さらに、従来の光半導体装置の製造方法に
おいては、パッケージにおける載置面及びサブマウント
における載置面の面積を大きくする必要があるという第
３の問題があった。すなわち、上述したように、双方の
部材の接合工程時には、一方の部材の面上で他方の部材
を一定幅で揺動させるために、一方の部材において揺動
に要する面積を確保する必要がある。このため、パッケ
ージにおける載置面の面積はサブマウントにおける対向
面の面積より充分に大きく、サブマウントにおける載置
面の面積はフォトダイオードチップにおける対向面の面
積より充分に大きくする必要があった。このことが、フ
ォトダイオードを小型化する際の障壁になっていた。

【００１１】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、接合工程におけるタクトが短
く、光半導体素子やサブマウントの接合ずれが少ない、
比較的小型の光半導体装置及びその製造方法を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１記載
の発明にかかる光半導体装置の製造方法は、上面及び下
面にハンダ層が形成されたサブマウントを、パッケージ
上に載置する工程と、前記サブマウントの下面に形成さ
れた前記ハンダ層を加熱溶融するとともに、前記サブマ
ウントを前記パッケージに加圧して接合する工程と、前
記パッケージに接合された前記サブマウント上に、光半
導体素子を載置する工程と、前記サブマウントの上面に
形成された前記ハンダ層を加熱溶融するとともに、前記
光半導体素子を前記サブマウントに加圧して接合する工
程とを備えるものである。

【００１３】また、この発明の請求項２記載の発明にか
かる光半導体装置の製造方法は、上面及び下面にハンダ
層が形成されたサブマウントをパッケージ上に載置する
とともに、該サブマウント上に光半導体素子を載置する
工程と、前記サブマウントの上面及び下面に形成された
前記ハンダ層を加熱溶融するとともに、前記光半導体素
子を加圧して当該光半導体素子と前記サブマウントとを
接合するとともに当該サブマウントと前記パッケージと
を接合する工程とを備えるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同
一または相当する部分には同一の符号を付しており、そ
の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【００１５】実施の形態１．図１、図２にて、この発明
の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この
発明の実施の形態１を示す光半導体装置の概略斜視図で
あり、図２（Ａ）〜（Ｄ）は、その製造工程における各
工程の光半導体装置を示す概略断面図である。

【００１６】図１、図２において、１は光半導体装置と
してのフォトダイオードのベース部分となるパッケー
ジ、１ａはサブマウントが載置されるパッケージ１上の
サブマウント載置領域、３はフォトダイオードチップと
パッケージ１との間に介在されるサブマウント、４はパ
ッケージ１とサブマウント３とを接合するためのハンダ
層としてのＡｕＳｎハンダ層、５はサブマウント３とフ
ォトダイオードチップとを接合するためのハンダ層とし
てのＡｕＳｎハンダ層、６はパッケージ１上にサブマウ
ント３が接合されたサブアッセンブリ、７は光半導体素
子としてのフォトダイオードチップ、８は光半導体装置
としてのフォトダイオードを示す。

【００１７】ここで、図１を参照して、サブマウント３
の基体は、例えば、窒化アルミニウム等の放熱性のある
材料からなり、フォトダイオードチップ７で発生する熱
を放熱する。また、一方のＡｕＳｎハンダ層４は、サブ
マウント３の下面のほぼ全域に、例えば、蒸着により形
成されている。そして、他方のＡｕＳｎハンダ層５は、
サブマウント３の上面の一部であって、フォトダイオー
ドチップ７の対向面の面積とほぼ同等の大きさで、例え
ば、蒸着により形成されている。

【００１８】さらに、サブマウント３の上面及び下面に
形成されるＡｕＳｎハンダ層４、５は、それぞれ同一の
材料配合率からなる。すなわち、サブマウント３の下面
に形成されるＡｕＳｎハンダ層４と、サブマウント３の
上面に形成されるＡｕＳｎハンダ層５とは、同じ融点、
例えば、約３２０℃の融点を有する。

【００１９】以上のように構成されたフォトダイオード
は、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、図示せぬダイボ
ンド装置によって製造される。まず、図２（Ａ）に示す
ように、図示せぬ載置台上に、パッケージ１を固定す
る。そして、図示せぬ搬送加圧部にて、上面及び下面に
ＡｕＳｎハンダ層４、５が形成されたサブマウント３
を、パッケージ１の所定領域上に搬送して載置する（図
中矢印方向の移動である。）。

【００２０】その後、図２（Ｂ）に示すように、図示せ
ぬ加熱部により、パッケージ１上にサブマウント３を載
置した状態で、サブマウント３の下面に形成されたＡｕ
Ｓｎハンダ層４を、例えば、３２０℃にて、加熱溶融す
る。このとき、サブマウント３は、搬送加圧部により、
パッケージ１に対して加圧される。これにより、サブマ
ウント３は、スクラブ工程を経ることなく比較的短持間
で確実にパッケージ１に接合されて、サブアッセンブリ
６を形成することになる。

【００２１】次に、図２（Ｃ）に示すように、搬送加圧
部にて、フォトダイオードチップ７を、前工程で形成さ
れたサブアッセンブリ６におけるサブマウント３上面に
形成されたＡｕＳｎハンダ層５上に、搬送して載置する
（図中矢印方向の移動である。）。

【００２２】その後、図２（Ｄ）に示すように、加熱部
により、サブアッセンブリ６上にフォトダイオードチッ
プ７を載置した状態で、サブマウント３の上面に形成さ
れたＡｕＳｎハンダ層５を、例えば、３２０℃にて、加
熱溶融する。このとき、フォトダイオードチップ７は、
搬送加圧部により、サブマウント３に対して加圧され
る。これにより、フォトダイオードチップ７は、スクラ
ブ工程を経ることなく比較的短持間で確実にサブマウン
ト３に接合されて、光半導体装置としてのフォトダイオ
ード８を形成することになる。

【００２３】以上説明したように、本実施の形態１で
は、パッケージ１に対するサブマウント３の接合と、サ
ブマウント３に対するフォトダイオードチップ７の接合
とにおいて、双方の接合面を擦り合わせるスクラブ工程
が不要となるために、接合工程におけるタクトが短くな
るとともに、接合ずれが少なくなる。さらには、接合面
におけるスクラブ工程に必要な領域を確保する必要がな
くなるために、フォトダイオードチップ７に対するサブ
マウント３の大きさと、サブマウント３に対するパッケ
ージ１の大きさとを、比較的コンパクトに形成すること
ができる。

【００２４】以上述べた本実施の形態１における効果を
示す具体例としては、以下のようになる。まず、所定の
製造条件において、先に説明した従来のフォトダイオー
ドの製造方法における接合工程に要するタクトが約２５
秒であるのに対して、本実施の形態１における接合工程
に要するタクトは約１５秒となる。

【００２５】また、所定の製造条件において、先に説明
した従来のフォトダイオードの製造方法における搭載精
度が約１０〜２０μｍのばらつきであるのに対して、本
実施の形態１における搭載精度は約５μｍのばらつきと
なる。さらに、所定の製造条件において、先に説明した
従来のフォトダイオードの製造方法におけるスクラブ工
程の振れ幅（被接合部材の面方向における振れ量であ
る。）は約５０μｍである。したがって、本実施の形態
１によれば、このスクラブ工程の振れ幅に相当するフォ
トダイオード８の小型化が可能となる。

【００２６】実施の形態２．図３にて、この発明の実施
の形態２について詳細に説明する。図３（Ａ）〜（Ｂ）
は、本実施の形態２を示す光半導体装置の製造工程にお
ける各工程の光半導体装置を示す概略断面図である。

【００２７】本実施の形態２は、パッケージに対するサ
ブマウントの接合工程と、サブマウントに対するフォト
ダイオードチップの接合工程とが、一回の工程で行われ
ている点が、前記実施の形態１と相違する。図３におい
て、１はパッケージ、３はサブマウント、４、５はＡｕ
Ｓｎハンダ層、７はフォトダイオードチップ、９は光半
導体装置としてのフォトダイオードを示す。

【００２８】ここで、図３を参照して、ＡｕＳｎハンダ
層４、５は、前記実施の形態１と同様に、サブマウント
３の上面及び下面に、それぞれ、例えば、蒸着により形
成されている。さらに、サブマウント３の上面及び下面
に形成されるＡｕＳｎハンダ層４、５は、前記実施の形
態１と同様に、それぞれ同一の材料配合率からなり、同
一の融点を有する。

【００２９】以上のように構成されたフォトダイオード
は、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、図示せぬダイボ
ンド装置によって製造される。まず、図３（Ａ）に示す
ように、図示せぬ載置台上に、パッケージ１を固定す
る。そして、図示せぬ搬送加圧部にて、上面及び下面に
ＡｕＳｎハンダ層４、５が形成されたサブマウント３
を、パッケージ１の所定領域上に搬送して載置する（図
中矢印方向の移動である。）。その後、搬送加圧部に
て、フォトダイオードチップ７を、パッケージ１上に載
置されたサブマウント３上面に形成されたＡｕＳｎハン
ダ層５上に、搬送して載置する（図中矢印方向の移動で
ある。）。

【００３０】その後、図３（Ｂ）に示すように、図示せ
ぬ加熱部により、パッケージ１上にサブマウント３及び
フォトダイオードチップ７を積重した状態で、サブマウ
ント３の上面及び下面に形成されたＡｕＳｎハンダ層
４、５を、例えば、３２０℃にて、同時に加熱溶融す
る。このとき、フォトダイオードチップ７は、搬送加圧
部により、サブマウント３及びパッケージ１に対して加
圧される。これにより、フォトダイオードチップ７はサ
ブマウント３に、さらに、サブマウント３はパッケージ
１に、スクラブ工程を経ることなく比較的短持間で同時
に接合されて、光半導体装置としてのフォトダイオード
９を形成することになる。

【００３１】以上説明したように、本実施の形態２で
は、パッケージ１に対するサブマウント３の接合と、サ
ブマウント３に対するフォトダイオードチップ７の接合
とを、スクラブ工程を経ることなく行うために、前記実
施の形態１と同様に、接合工程におけるタクトが短くな
るとともに、接合ずれが少なくなる。また、前記実施の
形態１と同様に、接合面におけるスクラブ工程に必要な
領域を確保する必要がなくなるために、フォトダイオー
ドチップ７に対するサブマウント３の大きさと、サブマ
ウント３に対するパッケージ１の大きさとを、比較的コ
ンパクトに形成することができる。

【００３２】さらに、本実施の形態２では、パッケージ
１に対するサブマウント３の接合と、サブマウント３に
対するフォトダイオードチップ７の接合とを、一つの工
程で行うために、前記実施の形態１と比べて、さらに接
合工程に要するタクトを軽減することができる。特に、
本実施の形態２において、サブマウント３の上面及び下
面に形成されたＡｕＳｎハンダ層４、５は同一の融点を
有するために、同一の加熱温度による一括した接合工程
で、フォトダイオード９を形成することができる。

【００３３】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更さ
れ得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、
位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を
実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができ
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、接合工程におけるタクトが短く、光半導体素子やサ
ブマウントの接合ずれが少ない、比較的小型の光半導体
装置及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における光半導体装
置の概略斜視図である。

【図２】 この発明の実施の形態１を示す光半導体装置
の製造工程において、各工程における光半導体装置を示
す概略断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態２を示す光半導体装置
の製造工程において、各工程における光半導体装置を示
す概略断面図である。

【図４】 従来の光半導体装置を示す概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ パッケージ、 １ａ サブマウント載置領域、
３ サブマウント、３ａ チップ載置領域、 ４、５
ＡｕＳｎハンダ層（ハンダ層）、 ６サブアッセン
ブリ、 ７ フォトダイオードチップ（光半導体素
子）、８、９ フォトダイオード（光半導体装置）、
１４、１５ リボンハンダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面及び下面にハンダ層が形成されたサ
   ブマウントを、パッケージ上に載置する工程と、 前記サブマウントの下面に形成された前記ハンダ層を加
   熱溶融するとともに、前記サブマウントを前記パッケー
   ジに加圧して接合する工程と、 前記パッケージに接合された前記サブマウント上に、光
   半導体素子を載置する工程と、 前記サブマウントの上面に形成された前記ハンダ層を加
   熱溶融するとともに、前記光半導体素子を前記サブマウ
   ントに加圧して接合する工程とを備えることを特徴とす
   る光半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 上面及び下面にハンダ層が形成されたサ
   ブマウントをパッケージ上に載置するとともに、該サブ
   マウント上に光半導体素子を載置する工程と、 前記サブマウントの上面及び下面に形成された前記ハン
   ダ層を加熱溶融するとともに、前記光半導体素子を加圧
   して当該光半導体素子と前記サブマウントとを接合する
   とともに当該サブマウントと前記パッケージとを接合す
   る工程とを備えることを特徴とする光半導体装置の製造
   方法。