JP2013122937A - 光学半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐと共に小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性が安定した光学半導体装置を得られるようにする。
【解決手段】光学半導体装置は、第１の半導体チップ１と、第１の半導体チップ１の上に保持され、光学素子３が上部に形成された第２の半導体チップ２と、光学素子３を覆うように第２の半導体チップ２の上に固着された透明部材６とを備えている。透明部材６の外縁部は、第１の半導体チップ１の外縁部よりも内側で且つ第２の半導体チップ２の外縁部よりも外側にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学半導体装置に関し、特に、半導体チップの上に透明部材を備える光学半導体装置に関する。
近年、電子機器の小型化はますます加速しており、電子機器に用いられる半導体装置も例外ではなく、ますますの小型化が必要とされている。光学素子部を有する光学半導体装置も例外ではなく、半導体チップに形成された光学素子部の上に透明部材を直接に張り合わせることにより、小型化、薄型化及び低コスト化を図る光学半導体装置が提案されている。この構造における透明部材の外縁部は、光学素子部の外縁部よりも外側にある。また、透明部材の外縁部は、小型化を図るために半導体チップの外縁部よりも内側にある。この場合、透明部材の外縁部と光学素子部の外縁部との距離が小さいため、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光が問題となる。このため、透明部材の端面をテーパ状等にして、透明部材の端面から光学素子部への不要な光の入射及び反射を減少させる構造が例えば特許文献１等に提示されている。このようにすると、光学特性を劣化させることなく、小型化及び薄型化が可能となる。
特開２００２−２６１２６０号公報
しかしながら、従来の光学半導体装置は、透明部材の端面の加工にコストがかかるため、低コスト化が妨げられることとなる。また、半導体チップを小型化するため、光学素子の周辺部が小さくなるので、透明部材も小さくなる。これにより、光学素子部から透明部材の端面までの距離が小さくなるため、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐことが困難となり、半導体チップの小型化が妨げられることとなる。
本発明は、前記従来の問題に鑑み、その目的は、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐと共に小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性が安定した光学半導体装置を得られるようにすることにある。
前記の目的を達成するために、本発明は光学半導体装置を、第１の半導体チップの上に第２の半導体チップが保持された構成とする。
具体的に、本発明に係る光学半導体装置は、第１の半導体チップと、第１の半導体チップの上に保持され、光学素子が上部に形成された第２の半導体チップと、光学素子を覆うように第２の半導体チップの上に固着された透明部材とを備え、透明部材の外縁部は、第１の半導体チップの外縁部よりも内側の位置又は第１の半導体チップの外縁部と同等の位置にあり、且つ、第２の半導体チップの外縁部よりも外側の位置又は第２の半導体チップの外縁部と同等の位置にある。
本発明に係る光学半導体装置によると、透明部材の外縁部は、第１の半導体チップの外縁部よりも内側の位置又は第１の半導体チップの外縁部と同等の位置にあり、且つ、第２の半導体チップの外縁部よりも外側の位置又は第２の半導体チップの外縁部と同等の位置にあるため、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光の影響を防ぐことができる。さらに、小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性を安定させることができる。
本発明に係る光学半導体装置において、透明部材は、透明接着材により前記第２の半導体チップの上に直接に固着されていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置において、透明部材は、第２の半導体チップの上に形成されたリブ部の上に固着されていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置において、第１の半導体チップには、その上面から下面までを貫通する導体が設けられ、その下面に電極部が形成されていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置において、第１の半導体チップには、光学素子の周辺回路が形成されていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置は、第１の半導体チップ及び第２の半導体チップを収容する凹型パッケージと、凹型パッケージの中に、第１の半導体チップ及び第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部とをさらに備えていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置は、第１の半導体チップを固着させた配線基板と、配線基板の上に、第１の半導体チップ及び第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部とをさらに備えていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置は、第１の半導体チップの上に、第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部をさらに備えていてもよい。
本発明に係る光学半導体装置によると、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐことができると共に小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性を安定させることができる。
（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る光学半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIｂ−Iｂ線における断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の一変形例を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光学半導体装置のパッケージングの一例を示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る光学半導体装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係る光学半導体装置のパッケージングの一例を示す断面図である。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る光学半導体装置について図１を参照しながら説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上部に電極パッド９が形成された例えばシリコンからなる第１の半導体チップ１の上に、例えばシリコンからなる第２の半導体チップ２が保持されている。ここで、第１の半導体チップ１は、従来、周辺回路として光学半導体装置とは別にパッケージングされ、電子機器等の実装基板に実装されていた信号処理用の集積回路（Integrated Circuit：ＩＣ）等である。第２の半導体チップ２には、その上面から下面までを貫通するように貫通ビア４が設けられている。第２の半導体チップ２の下面には、貫通ビア４と接続するように下面電極５が形成され、電極パッド９と下面電極５とにより、第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２とが電気的に接続されている。第２の半導体チップ２の上部には、光学素子部３が形成され、第２の半導体チップ２の上には、透明接着材７により光学素子部３を覆うように、ガラス等からなる透明部材６が固着されている。透明部材６の外縁部は、第１の半導体チップ１の外縁部よりも内側にあり、且つ、第２の半導体チップ２の外縁部よりも外側にある。このようにすると、透明部材６の端面から光学素子部３までの距離を十分に取ることができるため、透明部材６の端面から光学素子部３への不要な入射光及び反射光を防ぐことができる。ここで、透明部材６の外縁部は、第１の半導体チップ１の外縁部と同等の位置又は第２の半導体チップ２の外縁部と同等の位置にあってもよい。
第１の半導体チップ１と第２の半導体チップ２とを積層構造とすることにより、電子機器等の実装基板の実装面積を縮小することができ且つコストも削減できる。
透明部材６は、ガラスの他に光学ローパスフィルタ等のフィルタ等でもよく、また、上面及び下面に反射防止（Anti Reflection：ＡＲ）コート及び赤外線（Infrared radiation：ＩＲ）遮断コートが施されたものでもよい。透明部材６の形状は、図１では角部に面取り等がないが、これに限定するものではなく、角部及び稜線部に、面取り及びＲ形状の加工を施されていてもよい。
また、図１（ｂ）では、第２の半導体チップ２の上面に透明部材６が透明接着材７によって直接に固着されているが、図１（ｃ）に示すように、第２の半導体チップ２の上における光学素子部３の周辺部に樹脂等からなるリブ部８が形成され、接着材等によりリブ部８の上に透明部材６が固着された中空構造としてもよい。
次に、本実施形態の光学半導体装置のパッケージングの一例について図２を参照しながら説明する。
図２（ａ）に示すように、ダイボンド材１８により、凹型パッケージ１１の底面に、第１の半導体チップ１が固着されている。前記の通り、第１の半導体チップ１の上には、第２の半導体チップ２及び透明部材６が順次積層されている。また、凹型パッケージ１１の底面には電極パッド１７が形成されており、該電極パッド１７はワイヤ１０により第１の半導体チップ１の電極パッド９と接続されている。凹型パッケージ１１の中には、第１の半導体チップ１及び第２の半導体チップ２を覆い、透明部材６の上面が露出するように封止樹脂１３が充填されている。図２（ａ）では、透明部材６の端面上にも、封止樹脂１３が形成されているが、透明部材６の端面上に封止樹脂１３を形成しなくてもよい。これにより、製造面の制限が少なくなり、組立工数が削減できる。
封止樹脂１３は、ポッティング等により充填することができる。また、封止樹脂１３の材料を遮光性樹脂にすることによって、光学的にさらに品質を安定させることができる。
また、図２（ｂ）に示すように、ダイボンド材１８等により、基板１２の上に、第１の半導体チップ１が固着され、該第１の半導体チップ１及びその上に保持された第２の半導体チップ２を覆い、さらにその上に保持された透明部材６の上面が露出するように封止樹脂１４が形成された構造としてもよい。このようにすると、凹型パッケージ１１を用いた場合よりもさらに小型化することが可能となる。
本発明の第１の実施形態に係る光学半導体装置によると、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐことができると共に小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性を安定させることができる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る光学半導体装置について図３を参照しながら説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の部材については同一の符号を付けて説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の半導体チップ１の上部の電極パッド９から下面に向けて複数の貫通ビア１５が形成され、第１の半導体チップ１の下面に貫通ビア１５と導通した下面電極１６が形成されている。これにより、光学半導体装置を基板等に実装してパッケージングする際に、第１の実施形態よりも、さらに小型化することができる。
次に、本実施形態の光学半導体装置のパッケージングの一例について図４を参照しながら説明する。
図４（ａ）に示すように、基板１２の上に、第１の半導体チップ１が固着されている。前記の通り、第１の半導体チップ１の上には、第２の半導体チップ２及び透明部材６が順次積層されている。基板１２の上部には電極パッド１７が形成されており、該電極パッド１７と第１の半導体チップ１の下面に形成された下面電極１６とが電気的に接続されている。また、基板１２の上に積層された第１の半導体チップ１及び第２の半導体チップ２を覆い、透明部材６の上面が露出するように封止樹脂１４が形成されている。
また、図４（ｂ）に示すように、第１の半導体チップ１の上の第２の半導体チップ２を覆い、透明部材６の上面が露出するように封止樹脂１４が形成された構造としてもよい。これにより、さらに小型化されたパッケージングが可能となる。
本発明の第２の実施形態に係る光学半導体装置によると、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐことができると共に第１の実施形態よりもさらに小型化することができる。
本発明に係る光学半導体装置は、透明部材の端面から光学素子部への不要な入射光及び反射光を防ぐことができると共に小型化及び高機能化を容易に実現でき且つ光学特性を安定させることができ、特に、半導体チップの上に透明部材を備える光学半導体装置等に有用である。
１ 第１の半導体チップ
２ 第２の半導体チップ
３ 光学素子部
４ （第２の半導体チップの）貫通ビア
５ （第２の半導体チップの）下面電極
６ 透明部材
７ 透明接着材
８ リブ部
９ （第１の半導体チップの）電極パッド
１０ ワイヤ
１１ 凹型パッケージ
１２ 基板
１３ （凹型パッケージの）封止樹脂
１４ （基板の上の）封止樹脂
１５ （第１の半導体チップの）貫通ビア
１６ （第１の半導体チップの）下面電極
１７ （基板の上部の）電極パッド
１８ ダイボンド材

Claims (8)

  1. 第１の半導体チップと、
    前記第１の半導体チップの上に保持され、光学素子が上部に形成された第２の半導体チップと、
    前記光学素子を覆うように前記第２の半導体チップの上に固着された透明部材とを備え、
    前記透明部材の外縁部は、前記第１の半導体チップの外縁部よりも内側の位置又は前記第１の半導体チップの外縁部と同等の位置にあり、且つ、前記第２の半導体チップの外縁部よりも外側の位置又は前記第２の半導体チップの外縁部と同等の位置にあることを特徴とする光学半導体装置。
  2. 前記透明部材は、透明接着材により前記第２の半導体チップの上に直接に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置。
  3. 前記透明部材は、前記第２の半導体チップの上に形成されたリブ部の上に固着されていることを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置。
  4. 前記第１の半導体チップには、その上面から下面までを貫通する導体が設けられ、その下面に電極部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の光学半導体装置。
  5. 前記第１の半導体チップには、前記光学素子の周辺回路が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の光学半導体装置。
  6. 前記第１の半導体チップ及び第２の半導体チップを収容する凹型パッケージと、
    前記凹型パッケージの中に、前記第１の半導体チップ及び第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ前記透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光学半導体装置。
  7. 前記第１の半導体チップを固着させた配線基板と、
    前記配線基板の上に、前記第１の半導体チップ及び第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ前記透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光学半導体装置。
  8. 前記第１の半導体チップの上に、前記第２の半導体チップの周辺部を封止し且つ前記透明部材の上面を露出するように形成された樹脂部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の光学半導体装置。
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