JP2008055519A - 複合素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断工程においてクラックなどによる不良の発生を抑えることができる複合素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ＰＤＩＣ基板１０Ａにプリズムバー２０Ａを接合した接合体３０Ａを形成する。プリズムカット工程で、プリズムバー２０Ａの厚み方向の一部に切込み２０Ｂを入れる。第１工程ではプリズムバー２０Ａを厚み方向に切断する。このとき、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚み方向の一部まで切断してもよい。第２工程では、プリズムバー２０Ａの第１切断線１０Ｂの延長方向にＰＤＩＣ基板１０Ａを切断する。相対的に軟質な光学ガラスよりなるプリズムバー２０Ａを切断したのちに、より硬いシリコン（Ｓｉ）よりなるＰＤＩＣ基板１０Ａを切断することにより、硬いＰＤＩＣ基板１０Ａを切断する際の抵抗を小さくして、ブレードにかかる負荷を軽減し、クラックを抑える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、異種素材を接合したのち、ブレードを用いて所定の切断線にそって切断することにより複合素子を製造する方法に係り、特に、ＰＤＩＣ（Photo Diode Integrated Circuit）にプリズムを一体化したレーザカプラなどの複合光学素子の製造に好適な複合素子の製造方法に関する。

光ピックアップ用の半導体レーザは、例えば、ＰＤＩＣを形成したシリコン（Ｓｉ）基板上にプリズムと共に集積化されたレーザカプラとして実用化されている。このようなレーザカプラの製造工程では、従来、図１６（Ａ）に示したように、ＰＤＩＣ基板１１０Ａにプリズムバー１２０Ａを接着した状態で、プリズムバー１２０Ａに切込み１２０Ｂを設けたのち、図１６（Ｂ）に示したように、ＰＤＩＣ基板１１０Ａとプリズムバー１２０Ａとをダイサーで一度に切断することにより、個々のレーザカプラを分離するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−１５３８８９号公報、第００４１，００４２段落

しかしながら、このような従来方法では、材質の異なるＰＤＩＣ基板およびプリズムバーを一度に切断していたので、ブレードに大きな負荷がかかり、切断線が蛇行したり、ＰＤＩＣ基板にクラックや欠けが発生し、不良の原因となってしまうという問題があった。とりわけ、ＰＤＩＣ基板の裏側から発生するクラックは、目視などで発見することができず、重大な欠陥を招く可能性があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、切断工程でのクラックなどによる不良の発生を抑えることができる複合素子の製造方法を提供することにある。

本発明による複合素子の製造方法は、第１素材上に第１素材とは異なる材質の第２素材を接合したのち、第２素材および第１素材をブレードを用いて切断することにより複合素子を製造するものであって、第２素材を厚み方向に切断する第１工程と、第２素材の切断線の延長方向に第１素材を切断する第２工程とを含むものである。

本発明の複合素子の製造方法によれば、第１工程において第２素材を厚み方向に切断したのちに、第２工程において、第２素材の切断線の延長方向に第１素材を切断するようにしたので、基板および光学部品などのような異種素材を切断する際にブレードにかかる負担を軽減し、基板等にクラックなどが発生するのを抑制することができる。

以下、本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。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレーザカプラの製造方法の流れを表すものであり、図２ないし図１４はこの製造方法を工程順に表したものである。まず、図２に示したように、シリコン（Ｓｉ）ウェハに所定のウェハプロセスによりＰＤＩＣを形成し、ＰＤＩＣ基板１０Ａを形成する（ステップＳ１０１）。ＰＤＩＣ基板１０Ａ上には、多数のチップ領域１１Ａが区画されており、各チップ領域１１Ａが一つのＰＤＩＣに相当している。ＰＤＩＣは、光信号検出用の一対のフォトダイオード（光検出素子）ＰＤ１，ＰＤ２（図２には図示せず、図１４参照。）、信号の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換アンプおよび演算処理部（いずれも図示せず）などがＩＣ化されたものであり、その構成および製造方法は特に限定されない。

次いで、図３に示したように、各チップ領域１１Ａに、例えば銀ペーストを用いて、ＬＯＰ（Laser on Photodiode ）チップ１２を接合する（ステップＳ１０２）。ＬＯＰチップ１２は、半導体レーザ１２Ａを光出力モニター用のフォトダイオード１２Ｂ上に載置したものであり、その構成および製造方法についても特に限定されない。

続いて、図４に示したように、例えば、ＰＤＩＣ基板１０Ａ上の複数、例えば１０個のチップ領域１１Ａ毎に、これらのチップ領域１１Ａにまたがる長さのバー状であり、光学ガラスよりなるプリズムバー２０Ａを、シリコーン樹脂などの紫外線硬化樹脂を用いて接合し、接合体３０Ａを形成する（ステップＳ１０３）。プリズムバー２０Ａの構成についても特に限定されず、例えば上記特許文献１に記載されたマイクロプリズムと同様のものを用いることができる。ここで、ＰＤＩＣ基板１０Ａが本発明における「第１素材」、プリズムバー２０Ａが本発明における「第２素材」の一具体例にそれぞれ対応する。

（プリズムカット工程）
そののち、ＰＤＩＣ基板１０Ａの裏面を延伸シート（図示せず）に貼り付け、図５に示したように、プリズムバー２０Ａの厚み方向の一部に切込み２０Ｂを入れるプリズムカット工程を行う（ステップＳ１０４）。このプリズムカット工程は、後述する第１工程および第２工程においてブレードにかかる負担を軽減するために、これらの工程よりも太い幅のブレードを使用してプリズムバー２０Ａの残し量（厚み）ｄ１を調整するものである。具体的には、残し量ｄ１に応じて、プリズムバー２０Ａの厚み方向におけるブレードの位置（以下、単に「ブレードの厚み方向の位置」という。）を調整したのち、ブレードまたは接合体３０Ａを厚み方向に垂直な方向に相対的に移動させ、接合体３０Ａの一端部から他端部に向かって順次切断を行う。なお、プリズムカット工程は、プリズムバー２０Ａの厚みが十分に薄い場合、必ずしも行う必要はない。

プリズムバー２０Ａの残し量（厚み）ｄ１は、例えば２５０μｍ以上とすることが好ましい。プリズムバー２０Ａの残し量ｄ１をある程度厚くしておくことにより、第１工程および第２工程におけるプリズムバー２０Ａの欠けの発生率を低減することができるからである。

プリズムカット工程で使用するブレードとしては、例えば、刃部４１の厚みＤが０．５ｍｍないし０．６ｍｍ程度であり、先端の断面形状が図６に示したような台形のブレード４０Ａ、あるいは図７に示したような矩形のブレード４０Ｂを用いることができる。特に、図６に示したブレード４０Ａが好ましい。第１工程および第２工程においてプリズムバー２０Ａの欠けを抑制することができるからである。なお、図５では、図６に示したブレード４０Ａを用いた場合の切込み２０Ｂを表している。

（第１工程）
プリズムカット工程を行ったのち、プリズムバー２０Ａを厚み方向に切断する第１工程を行う（ステップＳ１０５）。この第１工程では、例えば、図８に示したように、厚みＤが４０μｍないし５０μｍ程度の断面矩形の刃部４１を基台４２に取り付けたブレード４０Ｃを用い、切断したい厚みに応じてブレード４０Ｃの厚み方向の位置を調整したのち、ブレード４０Ｃまたは接合体３０Ａを厚み方向に垂直な方向に相対的に移動させ、接合体３０Ａの一端部から他端部に向かって順次切断を行う。このときに形成される第１切断線１０Ｂは、図９に示したように、プリズムバー２０ＡとＰＤＩＣ基板１０Ａとの境界線まで達していてもよいし、図１０に示したように、プリズムバー２０ＡとＰＤＩＣ基板１０Ａとの境界線に達しなくてもよい。特に、図１１に示したように、プリズムバー２０Ａの残り厚みの全部と、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚み方向の一部とを切断し、ＰＤＩＣ基板１０Ａに案内溝１０Ｃを設けることが好ましい。ＰＤＩＣ基板１０Ａのほうがプリズムバー２０Ａよりも硬いので、軟らかいプリズムバー２０Ａのみを切断する場合に比べてブレードの走行を安定させることができ、プリズムバー２０Ａの剥がれ・飛びを抑えることができるからである。案内溝１０Ｃの深さｄ２は、例えば、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚みが３３０μｍである場合、１００μｍ程度とする。

（第２工程）
第１工程を行ったのち、図１１に示したように、プリズムバー２０Ａの第１切断線１０Ｂの延長方向に、すなわち第１切断線１０Ｂからより深くなる方向に、ＰＤＩＣ基板１０Ａを切断する第２工程を行う（ステップＳ１０６）。すなわち、ブレード４０Ｃの厚み方向の位置を、接合体３０Ａ全体を切断できるように調整したのち、ブレード４０Ｃまたは接合体３０Ａを厚み方向に垂直な方向に相対的に移動させ、接合体３０Ａの一端部から他端部に向かって第１切断線１０Ｂに沿って順次切断を行う。このように、相対的に軟質なプリズムバー２０Ａを切断したのちに、より硬いＰＤＩＣ基板１０Ａを切断することにより、ＰＤＩＣ基板１０Ａを切断する際の抵抗を小さくして、ブレードにかかる負荷を軽減することができ、クラックを抑えることができる。また、ＰＤＩＣ基板１０Ａの裏面からクラックが発生するのを抑えることができ、品質を向上させることができる。

第１工程および第２工程で使用するブレードは同一のものでもよいし、異なっていてもよい。また、第１工程による第１切断線１０Ｂの幅ｗ１および第２工程による第２切断線１０Ｄの幅ｗ２は、それぞれ例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下および４０μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましい。

なお、本実施の形態のように第１工程と第２工程とに分けてフルカット工程を行った場合、第２切断線１０Ｄは、図１３に示したように、ブレードの揺らぎなどにより、二度切断されたプリズムバー２０Ａ内の幅のほうが、一度しか切断されていないＰＤＩＣ基板１０Ａ内の幅よりも広くなる可能性がある。よって、従来のように両者を一度に切った場合とは、切断線の断面形状および切断線の側面に生じる擦り傷の状態が異なってくるものと予想される。

以上により、図１４に示したようなＰＤＩＣ１０にプリズム２０が接着されたレーザカプラ５０が個々に分離される。

このように本実施の形態では、第１工程でプリズムバー２０Ａを切断したのち、第２工程でＰＤＩＣ基板１０Ａを切断するようにしたので、材質の異なるＰＤＩＣ基板１０Ａおよびプリズムバー２０Ａを切断する際にブレードにかかる負担を軽減し、ＰＤＩＣ基板１０Ａにクラックなどが発生するのを抑制することができる。また、目視では発見困難な裏面からのクラック発生を抑え、品質を向上させることができる。更に、同一ブレードでフルカットする場合には、ステップカット法などのように第１工程と第２工程とでブレードを変更する必要がなく、１種類のブレードで対応することができ、作業効率も高めることができる。

加えて、第１工程において、プリズムバー２０Ａの残り厚みの全部と、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚み方向の一部とを切断するようにすれば、プリズムバー２０Ａよりも硬いＰＤＩＣ基板１０Ａに案内溝１０Ｃを設けることによりブレードの走行を安定させることができ、プリズムバー２０Ａの剥がれ・飛びを抑えることができる。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

上記実施の形態と同様にして、レーザカプラを作製し、ロット別に不良率を調べた。その際、プリズムカット工程において、プリズムバー２０Ａの残し量（厚み）ｄ１が３００μｍとなるように切断したのち、第１工程において、プリズムバー２０Ａの残り厚みの全部と、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚み方向の一部とを切断することにより、ＰＤＩＣ基板１０Ａに深さ１００μｍの案内溝１０Ｃを設けた。得られた結果を図１５に示す。

（比較例）
また、従来のように、プリズムバー１２０Ａに切込み１２０Ｂを設けたのち、ＰＤＩＣ基板１１０Ａとプリズムバー１２０Ａとを一度に切断し、同様に不良率を調べた。その結果を図１５に併せて示す。

図１５から分かるように、実施例によれば、比較例に比べて不良率が著しく改善されていた。また、実施例で得られたレーザカプラを観察したところ、ＰＤＩＣ１０の裏面にクラックの発生はまったく認められなかった。すなわち、第１工程でプリズムバー２０Ａの厚み方向の全部と、ＰＤＩＣ基板１０Ａの厚み方向の一部とを切断したのち、第２工程でＰＤＩＣ基板１０Ａを切断するようにようにすれば、クラックの発生を抑制し、品質を向上させることができることが分かった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各要素の材料および厚み、または切断条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の切断条件としてもよい。また、例えば、上記実施の形態および実施例では、ブレードの構成および寸法を具体的に挙げて説明したが、他の構造または寸法のブレードを用いてもよい。

更に、上記実施の形態および実施例では、フルカット工程を第１工程および第２工程の二段階に分けて行う場合について説明したが、本発明は、フルカット工程を三段階以上に分けて行う場合にも適用可能である。例えば、プリズムバー２０Ａのフルカット工程を二段階以上に分けて行ったのち、ＰＤＩＣ基板１０Ａのフルカット工程を行う場合は、プリズムバー２０Ａのフルカット工程の最終段階が本発明にいう「第１工程」、ＰＤＩＣ基板１０Ａのフルカット工程が本発明にいう「第２工程」にそれぞれ対応するものとなる。

加えて、上記実施の形態および実施例では、ＰＤＩＣ基板１０Ａおよびプリズムバー２０Ａという異なる二つの素材を接合した接合体３０Ａを例として説明したが、本発明は、異なる素材が三つ以上接合された場合にも適用可能である。それらの素材は、互いに重ねて接合されていてもよいし、一つの素材の同一面上に他の二つ以上の素材が接合されていてもよい。三つ以上の素材を切断する場合には、それらのうち任意の重なり合う二素材の切断工程について本発明を適用可能である。例えば、最後に切断される素材に接合された素材を切断する工程（最後から二番目の切断工程）を本発明にいう「第１工程」と見た場合には、最後に切断される素材の切断工程が本発明にいう「第２工程」に相当する。

更にまた、本発明はレーザカプラなどの半導体レーザ集積素子の製造に限らず、シリコン（Ｓｉ）ＩＣにプリズム，レンズ，光学結晶材料，ミラーまたは位相板などの光学素子または光学部品を実装したものなど、材質の異なる第１素材と第２素材とを接合したさまざまな複合素子に広く応用することができる。

本発明の一実施の形態に係るレーザカプラの製造方法の流れを表す図である。 図１に示したレーザカプラの製造方法を工程順に表す図である。 図２に続く工程を表す平面図である。 図３に続く工程を表す断面図である。 図４に続く工程を表す断面図である。 図５に示した工程で用いるブレードの構成例を表す側面図である。 ブレードの他の構成例を表す側面図である。 図９ないし図１１および図１２に示した工程で用いるブレードの構成例を表す側面図である。 図５に続く工程の一例を表す断面図である。 図５に続く工程の他の例を表す断面図である。 図５に続く工程の更に他の例を表す断面図である。 図９ないし図１１に続く工程を表す断面図である。 図１２に示した工程で形成される切断線の形状を説明するための断面図である。 図１２に示した工程で作製されるレーザカプラの構成を表す斜視図である。 本発明の実施例の結果を表す図である。 従来のレーザカプラの製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１０…ＰＤＩＣ、１０Ａ…ＰＤＩＣ基板、１０Ｂ…第１切断線、１０Ｃ…案内溝、１０Ｄ…第２切断線、１１Ａ…チップ領域、１２…ＬＯＰチップ、２０…プリズム、２０Ａ…プリズムバー、２０Ａ…切込み、３０Ａ…接合体、４１…刃部、４２…基台、５０…レーザカプラ

Claims (5)

1. 第１素材上に前記第１素材とは異なる材質の第２素材を接合したのち、前記第２素材および第１素材をブレードを用いて切断することにより複合素子を製造する方法であって、
   前記第２素材を厚み方向に切断する第１工程と、
   前記第２素材の切断線の延長方向に前記第１素材を切断する第２工程と
   を含むことを特徴とする複合素子の製造方法。
2. 前記第２素材は前記第１素材よりも軟質な材料により構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の複合素子の製造方法。
3. 前記第１素材は光検出素子が形成された基板であり、前記第２素材は光学部品である
   ことを特徴とする請求項１記載の複合素子の製造方法。
4. 前記第１工程において、前記第２素材の厚み方向の全部とともに前記第１素材の厚み方向の一部を切断する
   ことを特徴とする請求項１記載の複合素子の製造方法。
5. 前記ブレードによる切断線の幅を４０μｍ以上１００μｍとする
   ことを特徴とする請求項１記載の複合素子の製造方法。
   
   

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