JP2005203782A - マイクロ光学ベンチ構造物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 下部基板40、下部基板にボンディングされており、下部基板を露出するホールが形成された上部基板44及び下部基板に設けられた第1光学素子48とこれに関連した部材44を含むことを特徴とするマイクロ光学ベンチ構造物。
【選択図】図2
Description
図1に示すように、結晶面に対して9.74゜でソーイングしたシリコン基板10のレーザーダイオード22が装着される領域には、溝12が形成されている。溝12の底部12aは凸状に形成されている。溝12の底部12a上に第1電極配線18aが存在し、第1電極配線18a上にソルダバンプ20が存在する。レーザーダイオード22はソルダバンプ20上に存在する。溝12の底部12a周囲の側面12bは傾斜面である。溝12の側面12b上にミラー24が存在する。ミラー24は、レーザーダイオード22のレーザービーム放出面と対向する溝12の側面12bに設けられ、レーザーダイオード22から放出されるレーザービームLを上方に反射する。溝12の周囲のシリコン基板10上にフォトダイオード16が装着されている。フォトダイオード16周囲のシリコン基板10上に第2電極配線18bが存在する。第1及び第2電極配線18a、18bは接続されており、第2電極配線18bは外部の電源(図示せず)に接続されている。外部電源から供給される電力は第2電極配線18bと第1電極配線18aとを通じてレーザーダイオード22に供給され、レーザーダイオード22はレーザービームLを放出するようになる。
前記上部基板に前記傾斜面に形成された反射手段と前記上部基板の前記ホール周囲に設けられた受光素子とを含む第2光学素子を設ける構成とすることができる。前記受光素子は、前記上部基板に埋め込まれた形とすることができる。
前記他の技術的課題を解決するために本発明は、第1基板に電極配線とフリップチップボンディング手段とを順に形成する第1段階、第2基板に受光素子を装着する第2段階、前記受光素子が形成された前記第2基板にホールを形成する第3段階、前記ホールの内面に反射手段を形成する第4段階、前記フリップチップボンディング手段が前記ホール内側に位置するように前記第1及び第2基板をボンディングする第5段階及び前記フリップチップボンディング手段に発光素子をボンディングする第6段階を含むことを特徴とするマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法を提供する。
前記第2基板は、結晶面に対して9.74゜でソーイングしたシリコンウェーハで構成することができる。
前記第1段階はまた、前記第1基板に電極配線として用いられる導電層を形成する段階、前記導電層を所定の形にパターニングする段階及び前記パターニングされた導電層上に前記フリップチップボンディング手段を形成する段階を含みうる。
前記第4段階は、前記第2基板の下面にエッチング阻止層を形成する段階、前記第2基板の上面に前記受光素子を覆うマスク層を形成する段階、前記マスク層をパターニングして前記受光素子周囲の前記第2基板を露出させる段階、前記第2基板の露出部分を前記エッチング阻止層が露出するまでエッチングする段階及び前記エッチング阻止層及び前記マスク層を除去する段階を含みうる。
まず、本発明の実施例によるマイクロ光学ベンチ構造物(以下、本発明の構造物)について説明する。
本発明の方法は、大きく半導体基板を加工して部材を形成する第1過程、ガラス基板に部材を形成する第2過程、半導体基板とガラス基板とをボンディングする第3過程及びガラス基板のフリップチップボンディング手段に発光素子を装着する第4過程に分けられる。
まず、図3に示すように、半導体基板44に受光素子PDを装着する。半導体基板44は所定角度、例えば、結晶面に対して9.74゜傾斜してソーイングしたシリコン基板で構成できる。受光素子PDはフォトダイオードとすることができる。半導体基板44の下面にエッチング阻止層50を形成する。そして、半導体基板44の上面に、半導体基板44の所定領域A1を露出し、受光素子PDの形成部分を覆うマスク層52を形成する。エッチング阻止層50は、第1絶縁層、例えば、Si3N4層で形成でき、マスク層52は第2絶縁層、例えば、Si3N4層で形成できる。このように、エッチング阻止層50とマスク層52は同じ絶縁層とすることが望ましいが、異なる絶縁層で形成することもできる。
図6に示すように、ガラス基板40上に導電層42を形成する。導電層42は付着層とメイン配線層とを順に積層して形成できる。この際、付着層はCr層より、メイン配線層はAu層より各々形成することができる。
具体的に、図11に示すように、ガラス基板40上にホールhが形成されており、ホールhの45゜に傾斜した傾斜面Sの一部に反射手段45が形成された半導体基板44を整列させる。この際、半導体基板44は、ホールhの内側にフリップチップボンディング手段46が位置し、半導体基板44の受光素子PDが装着された部分が電極配線42a上に位置し、反射手段45がフリップチップボンディング手段46と対向すべく配置することが望ましい。このように配置された半導体基板44を、そのまま下降させてガラス基板40と電極配線42aに接触させ、陽極ボンディングを実施する。
前述したように、本発明のマイクロ光学ベンチ構造物及びその製造方法は、従来の大きな段差を有するキャビティ構造で実施せねばならない高難易度の写真エッチング工程が不要で、傾斜面のエッジでのフォトレジスト層のカバリッジが悪くなる問題点を避けることができ、深い段差を有する構造物に対する現像工程が不要なので、製造工程を単純化できる。また、第1ないし第4過程は、既に明確に定立されて信頼性が検証された過程であるために、本発明は再現性と信頼性とを高めることができ、生産コストを減らしつつも収率と生産性とを高めることができる。また、上述のように従来の高難易度の工程を省略できるので、工程シーケンスを現在の50%以下に減らすことができる。
また、反射手段45は、第3過程以後に形成しても良い。例えば、半導体基板42aとガラス基板40とをボンディングした後、フリップチップボンディング手段46への発光素子48の装着に先立ってホールhの傾斜面Sに形成してもよく、発光素子48を装着した後、傾斜面Sに形成しても良い。
42a 電極配線
44 半導体基板
45 反射手段
46 フリップチップボンディング手段
48 発光素子
PD 受光素子
Claims (47)
- 下部基板と、
前記下部基板にボンディングされており、前記下部基板を露出するホールが形成された上部基板と、
前記下部基板に設けられた第1光学素子及びこれに関連した部材と、
を含むことを特徴とするマイクロ光学ベンチ構造物。 - 前記第1光学素子は、前記ホール内の前記下部基板上に設けられたことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記第1光学素子に関連した部材は、前記第1光学素子と前記下部基板との間に設けられて前記上部基板と前記下部基板との間に拡張される電極配線と前記第1光学素子と前記電極配線との間に設けられたフリップチップボンディング手段であることを特徴とする請求項2に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記電極配線は、順に積層された付着層及びメイン配線層であることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記付着層はCr層であり、前記メイン配線層はAu層であることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記フリップチップボンディング手段は、ソルダバンプであることを特徴とする請求項3に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記ソルダバンプは、順に積層されたAu層とSn層であることを特徴とする請求項6に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記第1光学素子は、発光素子であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記下部基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記第1光学素子に対向する前記ホールの内面は約45゜傾斜したことを特徴とする請求項1に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記上部基板に第2光学素子が設けられたことを特徴とする請求項10に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記第2光学素子は、前記傾斜面に形成された反射手段と前記ホール周囲の前記上部基板に設けられた受光素子とを含むことを特徴とする請求項11に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記受光素子は、前記上部基板に埋め込まれた形態で設けられたことを特徴とする請求項12に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記反射手段は、アルミニウムミラーであることを特徴とする請求項12に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 前記上部基板は、結晶面に対して所定角度でソーイングした半導体基板であることを特徴とする請求項1または12に記載のマイクロ光学ベンチ構造物。
- 第1基板に電極配線とフリップチップボンディング手段とを順に形成する第1段階と、
第2基板に受光素子を装着する第2段階と、
前記受光素子が形成された前記第2基板にホールを形成する第3段階と、
前記ホールの内面に反射手段を形成する第4段階と、
前記フリップチップボンディング手段が前記ホール内に位置すべく前記第1及び第2基板をボンディングする第5段階と、
前記フリップチップボンディング手段に発光素子をボンディングする第6段階と、
を含むことを特徴とするマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記第1段階は、
前記第1基板上に前記電極配線として使用する導電層を形成する段階と、
前記導電層上にフリップチップボンディング手段を形成する段階と、
前記導電層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記導電層は、付着層とメイン配線層とを順に積層して形成することを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記付着層及び前記メイン配線層は、各々Cr層及びAu層よりなることを特徴とする請求項18に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記導電層上にフリップチップボンディング手段を形成する段階は、
前記導電層上にモールド層を形成する段階と、
前記モールド層に前記導電層を露出するホールを形成する段階と、
前記ホールを前記フリップチップボンディング手段で充填する段階と、
前記モールド層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項17に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記フリップチップボンディング手段は、ソルダバンプであることを特徴とする請求項17に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記モールド層は、フォトレジスト層よりなることを特徴とする請求項20に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記フリップチップボンディング手段は、電気メッキ法で形成することを特徴とする請求項17に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第3段階は、
前記第2基板の下面にエッチング阻止層を形成する段階と、
前記第2基板の上面に前記受光素子を覆うマスク層を形成する段階と、
前記マスク層をパターニングして前記受光素子周囲の前記第2基板を露出させる段階と、
前記第2基板の露出部分を前記エッチング阻止層が露出されるまでエッチングする段階と、
前記エッチング阻止層及び前記マスク層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記エッチング阻止層は、窒化膜よりなることを特徴とする請求項24に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記マスク層は、窒化膜よりなることを特徴とする請求項24に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第2基板の露出部分をエッチングする段階で、前記第2基板の内面を約45゜傾斜して形成することを特徴とする請求項24に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第2基板は、結晶面に対して9.74゜でソーイングしたシリコンウェーハであることを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第2基板は、結晶面に対して9.74゜にソーイングしたシリコンウェーハであることを特徴とする請求項24に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記エッチングは水酸化カリウム(KOH)を用いた湿式エッチングであることを特徴とする請求項24に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第4段階は、
前記ホールの形成された前記第2基板上に前記ホール内の前記反射手段が形成される部分だけを露出させるマスクを形成する段階と、
前記ホール内の露出部分に高反射率を有する物質を均一な厚さに蒸着する段階と、
を含むことを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記反射手段は、アルミニウムミラーであることを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記受光素子は、埋め込まれた形態よりなることを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第1基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第1段階は、
前記第1基板に電極配線として用いられる導電層を形成する段階と、
前記導電層を所定の形にパターニングする段階と、
前記パターニングされた導電層上に前記フリップチップボンディング手段を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項16に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記パターニングされた導電層上に前記フリップチップボンディング手段を形成する段階は、
前記パターニングされた導電層上にモールド層を形成する段階と、
前記モールド層に前記パターニングされた導電層を露出するホールを形成する段階と、
前記ホールを前記フリップチップボンディング手段で充填する段階と、
前記モールド層を除去する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 第1基板に電極配線とフリップチップボンディング手段とを順に形成する第1段階と、
前記フリップチップボンディング手段に発光素子をボンディングする第2段階と、
第2基板に受光素子を装着する第3段階と、
前記第2基板にホールを形成する第4段階と、
前記ホールの内面に反射手段を形成する第5段階と、
前記発光素子が前記ホール内側に位置するように、前記第1及び第2基板をボンディングする第6段階と、
を含むことを特徴とするマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記第1段階は、
前記第1基板上に前記電極配線として使用する導電層を形成する段階と、
前記導電層上にフリップチップボンディング手段を形成する段階と、
前記導電層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする請求項37に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記導電層は、付着層とメイン配線層とを順に積層して形成することを特徴とする請求項38に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記導電層上にフリップチップボンディング手段を形成する段階は、
前記導電層上にモールド層を形成する段階と、
前記モールド層に前記導電層を露出するホールを形成する段階と、
前記ホールを前記フリップチップボンディング手段で充填する段階と、
前記モールド層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項38に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記フリップチップボンディング手段は、電気メッキ法で形成されたソルダバンプであることを特徴とする請求項40に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第4段階は、
前記第2基板の下面にエッチング阻止層を形成する段階と、
前記第2基板の上面に前記受光素子を覆うマスク層を形成する段階と、
前記マスク層をパターニングして前記受光素子周囲の前記第2基板を露出させる段階と、
前記第2基板の露出部分を前記エッチング阻止層が露出されるまでエッチングする段階と、
前記エッチング阻止層及び前記マスク層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項37に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記第2基板の露出部分をエッチングする段階で、前記エッチングにより露出される前記第2基板の内面を45゜傾斜するように形成することを特徴とする請求項42に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第2基板は、結晶面に対して9.74゜でソーイングしたシリコンウェーハであることを特徴とする請求項37に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
- 前記第5段階は、
前記第2基板上側に前記ホール内の前記反射手段が形成される部分だけを露出させるマスクを形成する段階と、
前記ホール内面の露出部分に高反射率を有する物質を均一な厚さに蒸着する段階と、
を含むことを特徴とする請求項37に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記第1段階は、
前記第1基板に電極配線として用いられる導電層を形成する段階と、
前記導電層を所定の形にパターニングする段階と、
前記パターニングされた導電層上に前記フリップチップボンディング手段を形成する段階と、
を含むことを特徴とする請求項37に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。 - 前記パターニングされた導電層上に前記フリップチップボンディング手段を形成する段階は、
前記パターニングされた導電層上にモールド層を形成する段階と、
前記モールド層に前記パターニングされた導電層を露出するホールを形成する段階と、
前記ホールを前記フリップチップボンディング手段で充填する段階と、
前記モールド層を除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項46に記載のマイクロ光学ベンチ構造物の製造方法。
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