JP2022000872A - Optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を発する、または外部からの光を受ける光半導体素子が搭載された光半導体装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device equipped with an optical semiconductor device that emits light or receives light from the outside.
近年における電子機器の小型化に伴い、当該電子機器に用いられる光半導体装置の小型化が進められている。こうした動向を受け、配線層が配置された絶縁層と、当該絶縁層に一部が覆われた光半導体素子とを備える光半導体装置が知られている。このような構成をとることにより、当該装置の小型化を図ることができる。 With the miniaturization of electronic devices in recent years, the miniaturization of optical semiconductor devices used in the electronic devices has been promoted. In response to these trends, an optical semiconductor device including an insulating layer in which a wiring layer is arranged and an optical semiconductor element partially covered with the insulating layer is known. By adopting such a configuration, the size of the device can be reduced.
特許文献1には、このような光半導体装置の一例が開示されている。当該装置の光半導体素子は、光が出射、または入射する光学領域を有する。当該装置の絶縁層には、光学領域を絶縁層から露出させるための開口が形成されている。当該装置の小型化を図る上で当該開口を形成するためには、光学領域を覆うマスク層を形成する必要がある。当該マスク層は、開口の形成過程において除去することが必要である。このため、当該装置の製造効率が低下するという課題がある。 Patent Document 1 discloses an example of such an optical semiconductor device. The optical semiconductor element of the apparatus has an optical region in which light is emitted or incident. The insulating layer of the device is formed with an opening for exposing the optical region from the insulating layer. In order to form the opening in order to reduce the size of the device, it is necessary to form a mask layer covering the optical region. The mask layer needs to be removed in the process of forming the openings. Therefore, there is a problem that the manufacturing efficiency of the device is lowered.
本発明は上述の事情に鑑み、装置の小型化を図りつつ、当該装置の製造効率の向上に寄与することが可能な光半導体装置を提供することをその課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an optical semiconductor device capable of contributing to an improvement in manufacturing efficiency of the device while reducing the size of the device.
本発明によって提供される光半導体装置は、第1方向を向く主面と、前記第1方向に対して直交する第2方向を向き、かつ前記主面につながる光学面と、前記第1方向および前記第2方向の双方に対して直交する第3方向において互いに反対側を向き、かつ前記主面および前記光学面につながる一対の側面と、を有する光半導体素子と、前記第1方向において前記主面と同じ側を向く第1主面と、前記第1方向において前記第1主面とは反対側を向く第1裏面と、前記第1主面および前記第1裏面につながり、かつ前記第2方向において前記光学面と同じ側を向く第1端面と、を有するとともに、前記光半導体素子の一部を覆う第1絶縁層と、を備え、前記光学面は、光を出射する、または光が入射する光学領域を有し、前記第1絶縁層には、前記第1端面を貫通し、かつ前記光学領域を露出させる開口が形成され、前記第1絶縁層は、前記第3方向において互いに離れて位置し、かつ前記第1裏面につながるとともに、前記開口を規定する一対の開口縁を有し、前記一対の開口縁は、前記光学面、および前記一対の側面のいずれかに接していることを特徴としている。 The optical semiconductor device provided by the present invention includes a main surface facing the first direction, an optical surface facing the second direction orthogonal to the first direction and connected to the main surface, the first direction and the optical surface. An optical semiconductor element having a main surface and a pair of side surfaces connected to the optical surface and facing each other in a third direction orthogonal to both of the second directions, and the main surface in the first direction. The first main surface facing the same side as the surface, the first back surface facing the opposite side of the first main surface in the first direction, the first main surface and the first back surface connected to the second surface. It has a first end face that faces the same side as the optical surface in the direction and includes a first insulating layer that covers a part of the optical semiconductor element, and the optical surface emits light or emits light. The first insulating layer has an incident optical region, and an opening is formed in the first insulating layer to penetrate the first end surface and expose the optical region, and the first insulating layers are separated from each other in the third direction. And has a pair of opening edges that are connected to the first back surface and define the opening, and the pair of opening edges are in contact with either the optical surface and the pair of side surfaces. It is characterized by.
本発明の実施において好ましくは、前記一対の開口縁は、前記光学面に接し、前記第1絶縁層は、前記第3方向において互いに離れて位置し、かつ前記第1端面につながる一対の接続面を有し、前記一対の接続面は、前記一対の開口縁を個別に含み、前記一対の接続面の各々は、前記第1端面に対して傾斜している。 In the practice of the present invention, preferably, the pair of opening edges are in contact with the optical surface, the first insulating layer is located apart from each other in the third direction, and the pair of connecting surfaces connected to the first end surface. The pair of connecting surfaces individually include the pair of opening edges, and each of the pair of connecting surfaces is inclined with respect to the first end surface.
本発明の実施において好ましくは、前記一対の接続面は、前記第1主面につながっている。 In the practice of the present invention, the pair of connecting surfaces are preferably connected to the first main surface.
本発明の実施において好ましくは、前記第1絶縁層は、前記第1方向において前記第1主面と前記光半導体素子との間に位置し、かつ前記第1端面、および前記一対の接続面につながる中間面を有し、前記中間面は、前記光半導体素子に接する端縁を含む。 In the practice of the present invention, the first insulating layer is preferably located between the first main surface and the optical semiconductor element in the first direction, and on the first end surface and the pair of connecting surfaces. It has an intermediate surface to be connected, and the intermediate surface includes an edge in contact with the optical semiconductor element.
本発明の実施において好ましくは、前記一対の開口縁は、前記一対の側面に接し、前記第2方向において、前記第1端面は、前記光学面よりも前記光半導体素子の内方に位置する。 In the practice of the present invention, the pair of opening edges are preferably in contact with the pair of side surfaces, and in the second direction, the first end surface is located inside the optical semiconductor device with respect to the optical surface.
本発明の実施において好ましくは、前記第1端面は、前記一対の開口縁を含む。 Preferably, in practicing the present invention, the first end face comprises the pair of open edges.
本発明の実施において好ましくは、前記第1絶縁層は、前記第2方向において前記光学面に対して前記第1端面とは反対側に位置し、かつ前記第2方向において前記第1端面と同じ側を向く張出面と、前記第1方向において前記第1主面と前記光半導体素子との間に位置し、かつ前記張出面および前記第1端面につながる中間面と、を有し、前記中間面は、前記光半導体素子に接する端縁を含む。 In the practice of the present invention, the first insulating layer is preferably located on the side opposite to the first end surface with respect to the optical surface in the second direction, and is the same as the first end surface in the second direction. It has an overhanging surface facing side, an intermediate surface located between the first main surface and the optical semiconductor element in the first direction, and an intermediate surface connected to the overhanging surface and the first end surface. The surface includes an edge in contact with the optical semiconductor element.
本発明の実施において好ましくは、前記中間面は、前記第1方向において前記第1裏面と同じ側を向き、かつ前記第1端面につながる第1中間面と、前記第2方向において前記第1中間面につながる第2中間面と、を有し、前記第2中間面は、前記端縁を含むとともに、前記第1中間面に対して傾斜している。 In the practice of the present invention, the intermediate surface preferably faces the same side as the first back surface in the first direction and is connected to the first end surface, and the first intermediate surface in the second direction. It has a second intermediate surface connected to a surface, and the second intermediate surface includes the edge and is inclined with respect to the first intermediate surface.
本発明の実施において好ましくは、前記中間面は、前記第1方向において前記第1裏面と同じ側を向き、かつ前記張出面につながる第1中間面と、前記第2方向において前記第1中間面につながる第2中間面と、を有し、前記第2中間面は、前記端縁を含むとともに、前記第1中間面に対して傾斜している。 In the practice of the present invention, the intermediate surface preferably faces the same side as the first back surface in the first direction and is connected to the overhanging surface, and the first intermediate surface in the second direction. The second intermediate surface includes the edge and is inclined with respect to the first intermediate surface.
本発明の実施において好ましくは、前記第2中間面は、前記第1絶縁層の内方に向けて湾曲している。 In the practice of the present invention, the second intermediate surface is preferably curved inward of the first insulating layer.
本発明の実施において好ましくは、前記第2方向において、前記端縁は、前記光学面よりも前記光半導体素子の内方に位置する。 In the practice of the present invention, preferably, in the second direction, the edge is located inside the optical semiconductor device with respect to the optical surface.
本発明の実施において好ましくは、前記光半導体素子は、前記主面に設けられた第1電極と、前記第1方向において前記第1電極とは反対側に設けられた第2電極と、を有し、前記第1電極につながり、かつ前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1主面が位置する側に配置された第1配線層と、前記第2電極につながり、かつ前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1裏面が位置する側に配置された第2配線層と、をさらに備え、前記第1配線層は、前記第1絶縁層に接している。 In the practice of the present invention, the optical semiconductor device preferably includes a first electrode provided on the main surface and a second electrode provided on the opposite side of the first electrode in the first direction. The first wiring layer connected to the first electrode and arranged on the side where the first main surface is located with respect to the optical semiconductor element in the first direction, and connected to the second electrode and described above. Further, a second wiring layer arranged on the side where the first back surface is located with respect to the optical semiconductor element in the first direction is further provided, and the first wiring layer is in contact with the first insulating layer.
本発明の実施において好ましくは、前記第1絶縁層は、前記第1主面から前記第1電極に至る第1貫通部を有し、前記第1配線層は、前記第1貫通部に収容され、かつ前記第1電極につながる第1連絡部と、前記第1連絡部につながり、かつ前記第1主面に配置された第1主部と、を有する。 In the practice of the present invention, the first insulating layer preferably has a first penetrating portion extending from the first main surface to the first electrode, and the first wiring layer is housed in the first penetrating portion. It also has a first connecting portion connected to the first electrode and a first main portion connected to the first connecting portion and arranged on the first main surface.
本発明の実施において好ましくは、前記第1方向において互いに反対側を向く第2主面および第2裏面と、前記第1主面および前記第1裏面につながり、かつ前記第2方向において前記第1端面と同じ側を向く第2端面と、を有するとともに、前記第2裏面が前記第1裏面に接して配置された第2絶縁層をさらに備え、前記第2配線層は、前記第2絶縁層に接しており、前記第2絶縁層には、前記第2端面から前記第2方向に向けて凹む凹部が形成され、前記凹部は、前記開口につながっている。 In the practice of the present invention, it is preferable that the second main surface and the second back surface facing each other in the first direction, the first main surface and the first back surface are connected to each other, and the first surface is connected in the second direction. It has a second end surface facing the same side as the end surface, and further includes a second insulating layer in which the second back surface is arranged in contact with the first back surface, and the second wiring layer is the second insulating layer. The second insulating layer is formed with a recess that is recessed from the second end surface toward the second direction, and the recess is connected to the opening.
本発明の実施において好ましくは、前記第2絶縁層は、前記第2主面から前記第2電極に至る第2貫通部を有し、前記第2配線層は、前記第2貫通部に収容され、かつ前記第2電極につながる第2連絡部と、前記第2連絡部につながり、かつ前記第2主面に配置された第2主部と、を有し、前記第1方向に沿って視て、前記第2主部の少なくとも一部が、前記第1主部に重なっている。 In the practice of the present invention, the second insulating layer preferably has a second penetrating portion extending from the second main surface to the second electrode, and the second wiring layer is housed in the second penetrating portion. It also has a second connecting portion connected to the second electrode and a second connecting portion connected to the second connecting portion and arranged on the second main surface, and is viewed along the first direction. Therefore, at least a part of the second main portion overlaps with the first main portion.
本発明の実施において好ましくは、前記光半導体素子は、レーザダイオードであり、ソース電極およびドレイン電極を有するとともに、前記第1絶縁層に少なくとも一部が覆われたスイッチング素子と、前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1裏面が位置する側に配置された第3配線層をさらに備え、前記ソース電極は、前記第1配線層に導通し、前記ドレイン電極は、前記第3配線層に導通している。 In the practice of the present invention, the optical semiconductor device is preferably a laser diode, has a source electrode and a drain electrode, and has a switching element in which at least a part thereof is covered with the first insulating layer, and in the first direction. A third wiring layer arranged on the side where the first back surface is located with respect to the optical semiconductor element is further provided, the source electrode conducts to the first wiring layer, and the drain electrode conducts the third wiring. Conducting to the layer.
本発明の実施において好ましくは、前記第1絶縁層の少なくとも一部を覆う透光樹脂をさらに備え、前記透光樹脂は、前記光学領域を覆うとともに、前記開口を塞いでいる。 In carrying out the present invention, it is preferable to further include a translucent resin that covers at least a part of the first insulating layer, and the translucent resin covers the optical region and closes the opening.
本発明にかかる光半導体装置よれば、装置の小型化を図りつつ、当該装置の製造効率の向上に寄与することが可能となる。 According to the optical semiconductor device according to the present invention, it is possible to contribute to the improvement of the manufacturing efficiency of the device while reducing the size of the device.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will be more apparent by the detailed description given below based on the accompanying drawings.
本発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて説明する。 The embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
〔第1実施形態〕
図1〜図10に基づき、本発明の第1実施形態にかかる光半導体装置A10について説明する。光半導体装置A10は、光半導体素子30、第1絶縁層10、保護層29、第1配線層41、第2配線層42、第3配線層43、スイッチング素子37、複数のコンデンサ38、第1端子51、第2端子52、第3端子53、第4端子54および透光樹脂60を備える。光半導体装置A10は、各種モジュールの配線基板に表面実装される。光半導体装置A10においては、スイッチング素子37が駆動することにより、光半導体素子30が数nsの間隔でパルス状に発光する。このような光半導体装置A10を用いることにより、たとえばレーザを用いる探査と同様に、比較的遠距離に位置する対象の探査が可能となる。このような探査技術は、LiDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)と称される。ここで、図1は、理解の便宜上、複数のコンデンサ38、導電接合層39(詳細は後述)および透光樹脂60を透過している。図2は、理解の便宜上、図1に対して第1絶縁層10および保護層29をさらに透過している。図1においては、透過した複数のコンデンサ38、および透光樹脂60を想像線(二点鎖線)で示している。図2においては、透過した第1絶縁層10および透光樹脂60を想像線で示している。図10は、複数のコンデンサ38、および導電接合層39の図示を省略している。
[First Embodiment]
The optical semiconductor device A10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. The optical semiconductor device A10 includes an
光半導体装置A10の説明においては、第1絶縁層10の厚さ方向を「第1方向z」と呼ぶ。第1方向zに対して直交する方向を「第2方向x」と呼ぶ。第1方向zおよび第2方向xの双方に対して直交する方向を「第3方向y」と呼ぶ。図1に示すように、光半導体装置A10の外形は、第1方向zに沿って視て矩形状である。
In the description of the optical semiconductor device A10, the thickness direction of the first insulating
光半導体素子30は、光を発する、または外部からの光を受ける半導体素子である。光半導体装置A10においては、光半導体素子30は、レーザダイオードである。ただし、光半導体素子30は、レーザダイオードに限定されず、光半導体装置A10の機能に応じて種々の半導体素子とすることができる。図8および図9に示すように、光半導体素子30は、主面301、光学面302、一対の側面303、背面304、第1電極31および第2電極32を有する。
The
図10に示すように、主面301は、第1方向zを向く。光半導体素子30において、主面301は、半導体基板に積層された半導体層に含まれる。光半導体装置A10を配線基板に実装した際、主面301は、当該配線基板に対向する。このため、光半導体装置A10における光半導体素子30の姿勢は、半導体基板に対して半導体層が当該配線基板に向けて積層されたフェイスダウンの形態となっている。図8に示すように、光学面302は、第2方向xを向き、かつ主面301につながっている。一対の側面303は、第3方向yにおいて互いに反対側を向き、かつ主面301および光学面302につながっている。背面304は、第2方向xにおいて光学面302とは反対側を向き、かつ主面301、および一対の側面303につながっている。図9および10に示すように、第1電極31は、主面301に設けられている。第1電極31は、光半導体素子30のアノードである。第2電極32は、第1方向zにおいて第1電極31とは反対側に設けられている。第2電極32は、光半導体素子30のカソードである。
As shown in FIG. 10, the
図9および図10に示すように、光学面302は、光学領域33を有する。光学面302において、光学領域33は、光を出射する、または光が入射する領域である。光半導体装置A10においては、光学領域33から光が出射する。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
第1絶縁層10は、図1および図4に示すように、光半導体素子30の一部を覆っている。第1絶縁層10は、熱硬化性の合成樹脂と、第1配線層41、第1端子51、第2端子52、第3端子53および第4端子54の各々の一部(後述する下地層401および下地層501)を組成する金属元素が含有された添加剤とを含む材料からなる。当該合成樹脂は、たとえば、エポキシ樹脂、またはポリイミドである。図9および図10に示すように、光半導体装置A10においては、第1絶縁層10は、第1主面101、第1裏面102、第1端面103、および一対の接続面104を有する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the first insulating
図10に示すように、第1主面101は、第1方向zにおいて光半導体素子30の主面301と同じ側を向く。第1裏面102は、第1方向zにおいて第1主面101とは反対側を向く。図8および図9に示すように、第1端面103は、第1主面101および第1裏面102につながり、第2方向xにおいて光半導体素子30の光学面302と同じ側を向く。一対の接続面104は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1端面103につながっている。一対の接続面104の各々は、第1端面103に対して光学面302に向けて傾斜している。さらに、光半導体装置A10においては、一対の接続面104は、第1主面101につながっている。
As shown in FIG. 10, the first
図8および図9に示すように、第1絶縁層10には、開口12が形成されている。開口12は、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる。さらに、第1絶縁層10は、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながっている。光半導体装置A10においては、一対の開口縁121は、光半導体素子30の光学面302に接している。一対の接続面104は、一対の開口縁121を個別に含んでいる。光半導体素子30においては、第1電極31、一対の側面303、および背面304は、第1絶縁層10に覆われている。第2電極32は、第1裏面102で第1絶縁層10から露出している。
As shown in FIGS. 8 and 9, an
図4および図6に示すように、第1絶縁層10は、複数の第1貫通部11を有する。複数の第1貫通部11の各々は、第1方向zにおいて第1主面101から光半導体素子30の第1電極31、およびスイッチング素子37のソース電極372(詳細は後述)のいずれかに至っている。複数の第1貫通部11の各々は、第1絶縁層10の複数の内周面111のいずれかにより規定されている。複数の内周面111の各々は、第1主面101に対して傾斜している。複数の内周面111の各々は、第1方向zにおいて第1主面101から第1裏面102に向けて、当該内周面111が規定する複数の第1貫通部11のいずれの内方に倒れる姿勢をとる。したがって、複数の第1貫通部11の各々の第1方向zに対する横断面積は、第1主面101から第1裏面102に向かうほど、徐々に小となっている。
As shown in FIGS. 4 and 6, the first insulating
スイッチング素子37は、図1および図4に示すように、少なくともその一部が第1絶縁層10に覆われている。スイッチング素子37は、光半導体素子30に対して第2方向xに離れて位置する。光半導体装置A10においては、スイッチング素子37は、縦型構造のMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である。図4および図5に示すように、スイッチング素子37は、ドレイン電極371、ソース電極372およびゲート電極373を有する。ドレイン電極371は、第1絶縁層10の第1裏面102から最も近くに設けられている。ドレイン電極371は、第1裏面102で第1絶縁層10から露出している。ソース電極372およびゲート電極373は、第1方向zにおいてドレイン電極371とは反対側に設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 4, at least a part of the switching
第1配線層41は、図4に示すように、第1方向zにおいて光半導体素子30に対して第1絶縁層10の第1主面101が位置する側に配置されている。第1配線層41は、光半導体素子30の第1電極31と、スイッチング素子37のソース電極372とにつながっている。これにより、第1配線層41は、第1電極31およびソース電極372の双方に導通している。第1配線層41は、第1絶縁層10に接している。図2および図4に示すように、第1配線層41は、第1主部411、および複数の第1連絡部412を有する。複数の第1連絡部412の各々は、第1絶縁層10の複数の第1貫通部11のいずれかに収容され、かつ第1電極31およびソース電極372のいずれかにつながっている。第1主部411は、第1主面101に配置され、かつ複数の第1連絡部412につながっている。
As shown in FIG. 4, the
図6に示すように、第1主部411と、複数の第1連絡部412の各々とは、下地層401およびめっき層402を含む。下地層401は、第1絶縁層10に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。下地層401は、第1絶縁層10に接している。第1絶縁層10の複数の内周面111の各々は、複数の第1連絡部412の各々をなす下地層401に覆われている。めっき層402は、下地層401を覆っている。めっき層402は、たとえば銅(Cu)を含む材料からなる。
As shown in FIG. 6, each of the first
第2配線層42は、図4および図5に示すように、第1方向zにおいて光半導体素子30に対して第1絶縁層10の第1裏面102が位置する側に配置されている。光半導体装置A10においては、第2配線層42は、第1裏面102に配置され、かつ第1絶縁層10に接している。第2配線層42は、光半導体素子30の第2電極32につながっている。これにより、第2配線層42は、第2電極32に導通している。第2配線層42は、たとえば銅を含む金属薄膜からなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第3配線層43は、図4および図5に示すように、第1方向zにおいて光半導体素子30に対して第1絶縁層10の第1裏面102が位置する側に配置されている。光半導体装置A10においては、第3配線層43は、第1裏面102に配置され、かつ第1絶縁層10に接している。第3配線層43は、第2配線層42に対して離れて位置する。第3配線層43は、スイッチング素子37のドレイン電極371につながっている。これにより、第3配線層43は、ドレイン電極371に導通している。第3配線層43は、たとえば銅を含む金属薄膜からなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
複数のコンデンサ38は、光半導体装置A10の使用の際、光半導体素子30に印加される電圧に対応した電荷を一時的に蓄える。図4および図5に示すように、複数のコンデンサ38の各々は、第1方向zにおいて第1絶縁層10の第1裏面102が位置する側に配置されている。複数のコンデンサ38の各々は、第1絶縁層10に覆われていない。複数のコンデンサ38の各々は、たとえばセラミックコンデンサである。複数のコンデンサ38の各々は、一対の電極381を有する。一対の電極381のうち一方の当該電極381は、導電接合層39を介して第2配線層42に接合されている。一対の電極381のうち他方の当該電極381は、導電接合層39を介して第3配線層43に接合されている。導電接合層39は、たとえば鉛フリーハンダである。これにより、光半導体素子30の第2電極32と、スイッチング素子37のドレイン電極371とは、第2配線層42、複数のコンデンサ38、および第3配線層43を介して互いに導通している。光半導体装置A10においては、2つのコンデンサ38を備える構成となっているが、コンデンサ38の数は、これに限定されず、たとえば単数でもよい。
The plurality of
保護層29は、図4および図5に示すように、第1絶縁層10の第1主面101と、第1配線層41の第1主部411とを覆っている。保護層29は、電気絶縁性を有する。保護層29は、第1絶縁層10と同一の材料からなる。保護層29は、実装面291を有する。実装面291は、第1方向zにおいて第1主面101と同じ側を向く。光半導体装置A10を配線基板に実装した際、実装面291は、当該配線基板に対応する。保護層29の第1方向zの寸法(厚さ)は、第1絶縁層10の第1方向zの寸法よりも小である。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1端子51は、図2、図3および図5に示すように、第3配線層43につながっている。これにより、第1端子51は、スイッチング素子37のドレイン電極371と、複数のコンデンサ38の各々に導通している。第1端子51は、第1基部511、および複数の第1埋込部512を有する。第1基部511は、保護層29の実装面291に配置され、かつ保護層29に接している。複数の第1埋込部512の各々は、第1方向zにおいて実装面291から第1絶縁層10の第1裏面102に至るとともに、保護層29および第1絶縁層10の双方に接した状態でこれらに埋め込まれている。複数の第1埋込部512の各々は、第1基部511および第3配線層43につながっている。
The
第2端子52は、図2、図3および図5に示すように、第2配線層42につながっている。これにより、第2端子52は、光半導体素子30の第2電極32と、複数のコンデンサ38の各々に導通している。第2端子52は、第2基部521、および複数の第2埋込部522を有する。第2基部521は、保護層29の実装面291に配置され、かつ保護層29に接している。複数の第2埋込部522の各々は、第1方向zにおいて実装面291から第1絶縁層10の第1裏面102に至るとともに、保護層29および第1絶縁層10の双方に接した状態でこれらに埋め込まれている。複数の第2埋込部522の各々は、第2基部521および第2配線層42につながっている。
The
第3端子53は、図3および図5に示すように、スイッチング素子37のゲート電極373につながっている。これにより、第3端子53は、ゲート電極373に導通している。第3端子53は、第3基部531および第3埋込部532を有する。第3基部531は、保護層29の実装面291に配置され、かつ保護層29に接している。第3埋込部532は、第1方向zにおいて実装面291からゲート電極373に至るとともに、保護層29および第1絶縁層10の双方に接した状態でこれらに埋め込まれている。第3埋込部532は、第3基部531およびゲート電極373につながっている。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
第4端子54は、図3および図4に示すように、スイッチング素子37のソース電極372につながっている。これにより、第4端子54は、ソース電極372に導通するとともに、第1配線層41を介して光半導体素子30の第1電極31に導通している。第4端子54は、第4基部541、および複数の第4埋込部542を有する。第4基部541は、保護層29の実装面291に配置され、かつ保護層29に接している。複数の第4埋込部542の各々は、第1方向zにおいて実装面291からソース電極372に至るとともに、保護層29および第1絶縁層10の双方に接した状態でこれらに埋め込まれている。複数の第4埋込部542の各々は、第4基部541およびソース電極372につながっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1端子51、第2端子52、第3端子53および第4端子54の各々は、図7に示す下地層501およびめっき層502を含む。下地層501は、第1絶縁層10および保護層29の各々に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。下地層501は、第1絶縁層10および保護層29の双方に接している。めっき層502は、下地層501を覆っている。下地層501は、たとえば銅を含む材料からなる。
Each of the
透光樹脂60は、図4および図5に示すように、第1絶縁層10、第2配線層42、第3配線層43、および複数のコンデンサ38と、保護層29の一部とを覆っている。さらに透光樹脂60は、光半導体素子30の光学領域33を覆うとともに、第1絶縁層10に形成された開口12を塞いでいる。透光樹脂60は、光を透過させる性質を有する。透光樹脂60の光の透過率は、80%以上であることが望ましい。透光樹脂60は、たとえば透明なエポキシ樹脂からなる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
次に、図11〜図24に基づき、光半導体装置A10の製造方法の一例について説明する。ここで、図11〜図24(ただし、図13、図15、図18および図20を除く。)の断面位置は、図4の断面位置と同一である。 Next, an example of a method for manufacturing the optical semiconductor device A10 will be described with reference to FIGS. 11 to 24. Here, the cross-sectional positions of FIGS. 11 to 24 (excluding FIGS. 13, 15, 18 and 20) are the same as the cross-sectional positions of FIG.
最初に、図11に示すように、光半導体素子30およびスイッチング素子37を絶縁層81に埋め込む。絶縁層81は、第1絶縁層10と同一の材料からなる。絶縁層81は、第1方向zにおいて互いに反対側を向く主面81Aおよび裏面81Bを有する。本工程においては、金型内に絶縁層81の材料と、光半導体素子30およびスイッチング素子37とを配置した後、コンプレッション成形を行う。これにより、光半導体素子30およびスイッチング素子37が絶縁層81に埋め込まれる。この際、光半導体素子30の第2電極32と、スイッチング素子37のドレイン電極371とが、裏面81Bで絶縁層81から露出するようにする。さらに、光半導体素子30の光学面302、光半導体素子30の第1電極31、およびスイッチング素子37のソース電極372およびゲート電極373は、絶縁層81に覆われたものとする。
First, as shown in FIG. 11, the
次いで、図12〜図15に示すように、光半導体素子30の第1電極31と、スイッチング素子37のソース電極372とにつながる第1配線層41を形成する。第1配線層41を形成する工程では、絶縁層81に下地層401を析出させる工程と、下地層401を覆うめっき層402を形成する工程とを含む。
Next, as shown in FIGS. 12 to 15, a
まず、図13に示すように、絶縁層81に下地層401を析出させる。下地層401は、絶縁層81に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。本工程では、図12に示すように、複数の貫通部811を絶縁層81に形成する。複数の貫通部811の各々は、絶縁層81の主面81Aから、光半導体素子30の第1電極31、およびスイッチング素子37のソース電極372のいずれかに至っている。複数の貫通部811は、第1電極31およびソース電極372の各々の位置を赤外線カメラにより画像認識しつつ、絶縁層81にレーザ照射を行うことにより形成される。この際、絶縁層81におけるレーザの照射位置は、画像認識により得られた第1電極31およびソース電極372の各々の位置情報に基づき、逐一補正される。当該レーザは、波長が355nm、かつビームの直径が17μmの紫外線レーザである。複数の貫通部811の形成にあわせて、当該レーザにより主面81Aにパターニングを施す。当該パターニングは、複数の貫通部811につながるようにする。絶縁層81にレーザ照射を行うことにより、絶縁層81に含まれる添加剤に含有された金属元素が励起される。これにより、複数の貫通部811を個別に規定する複数の内周面811Aと、主面81Aとを覆う下地層401が形成される。
First, as shown in FIG. 13, the
次いで、図15に示すように、下地層401を覆うめっき層402を形成する。めっき層402は、銅を含む材料からなる。めっき層402は、無電解めっき、もしくは電解めっき、またはこれらの併用により形成される。これにより、図14に示すように、絶縁層81の複数の貫通部811の各々には、第1配線層41の複数の第1連絡部412のいずれかが形成される。あわせて、絶縁層81の主面81Aには、第1配線層41の第1主部411が形成される。以上により、第1配線層41の形成がなされる。
Next, as shown in FIG. 15, a
次いで、図16に示すように、絶縁層81の主面81Aの上に積層され、かつ第1配線層41の第1主部411を覆う保護層82を形成する。保護層82は、保護層29と同一の材料からなる。保護層82は、実装面82Aを有する。実装面82Aは、第1方向zにおいて絶縁層81の主面81Aと同じ側を向く。保護層82は、コンプレッション成形により形成される。
Next, as shown in FIG. 16, a
次いで、図17〜図20に示すように、第1端子51、第2端子52、第3端子53および第4端子54を形成する。本説明においては、これらのうち第4端子54の形成方法について説明する。第1端子51、第2端子52および第3端子53の形成方法は、第4端子54の形成方法と同様であるためである。第4端子54を形成する工程では、絶縁層81および保護層82に下地層501を析出させる工程と、下地層501を覆うめっき層502を形成する工程とを含む。
Next, as shown in FIGS. 17 to 20, the
まず、図18に示すように、絶縁層81および保護層82に下地層501を析出させる。下地層501は、絶縁層81および保護層82の各々に含まれる添加剤に含有された金属元素により組成される。本工程では、図17に示すように、複数の貫通部821を絶縁層81および保護層82に形成する。複数の貫通部821の各々は、保護層82の実装面82Aからスイッチング素子37のソース電極372に至っている。複数の貫通部821は、ソース電極372の位置を赤外線カメラにより画像認識しつつ、保護層82から絶縁層81にかけてレーザ照射を行うことにより形成される。当該レーザの仕様は、図12〜図15に示す第1配線層41の形成に用いるレーザの仕様と同一である。この際、保護層82におけるレーザの照射位置は、画像認識により得られたソース電極372の位置情報に基づき、逐一補正される。複数の貫通部821の形成にあわせて、当該レーザにより実装面82Aにパターニングを施す。当該パターニングは、複数の貫通部821につながるようにする。保護層82および絶縁層81にレーザ照射を行うことにより、絶縁層81および保護層82の各々に含まれる添加剤に含有された金属元素が励起される。これにより、複数の貫通部821を個別に規定する複数の内周面821Aと、実装面82Aとを覆う下地層501が形成される。
First, as shown in FIG. 18, the
次いで、図20に示すように、下地層501を覆うめっき層502を形成する。めっき層502は、銅を含む材料からなる。めっき層502は、無電解めっき、もしくは電解めっき、またはこれらの併用により形成される。これにより、図19に示すように、絶縁層81および保護層82の複数の貫通部821の各々には、第4端子54の複数の第4埋込部542のいずれかが形成される。あわせて、保護層82の実装面82Aには、第4端子54の第4基部541が形成される。以上により、第4端子54の形成がなされる。
Next, as shown in FIG. 20, a
次いで、図21に示すように、光半導体素子30の第2電極32、および第2端子52につながる第2配線層42と、スイッチング素子37のドレイン電極371、および第1端子51につながる第3配線層43とを形成する。第2配線層42および第3配線層43は、絶縁層81の裏面81Bに対して、第2電極32およびドレイン電極371を覆う金属薄膜をスパッタリング法により成膜した後、当該金属薄膜に対してフォトリソグラフィパターニングを施すことにより形成される。本手法の他、第2配線層42および第3配線層43は、図12〜図15に示す第1配線層41の第1主部411の形成と同様の手法を採ることができる。
Next, as shown in FIG. 21, the
次いで、図22に示すように、絶縁層81から光半導体素子30の光学領域33を露出させるレーザ開口83を形成する。レーザ開口83は、絶縁層81および保護層82を第1方向zに貫通している。レーザ開口83は、保護層82から絶縁層81にかけてレーザ照射を行うことにより形成される。当該レーザの仕様は、図12〜図15に示す第1配線層41の形成に用いるレーザの仕様と同一である。
Next, as shown in FIG. 22, a
次いで、図23に示すように、複数のコンデンサ38の各々を第2配線層42および第3配線層43に接合した後、絶縁層81および保護層82を切断線CLに沿ってダイシングブレードなどで切断することにより、複数の個片に分割する。複数のコンデンサ38の各々の接合は、鉛フリーハンダをリフローにより溶融させることにより行われる。その後の冷却により固化された当該鉛フリーハンダが、光半導体装置A10の導電接合層39となる。複数の個片の各々には、1つの光半導体素子30およびスイッチング素子37と、これらに導通する複数のコンデンサ38、第1端子51、第2端子52、第3端子53および第4端子54とが含まれるようにする。本工程により個片となった絶縁層81および保護層82が、光半導体装置A10の第1絶縁層10および保護層29に相当する。
Next, as shown in FIG. 23, after each of the plurality of
最後に、第1絶縁層10、第2配線層42、第3配線層43、および複数のコンデンサ38と、保護層29の一部とを覆う透光樹脂60を形成する。透光樹脂60は、図23の工程において得られた複数の個片に対してトランスファモールド成形を行うことにより形成される。以上の工程を経ることにより、光半導体装置A10が製造される。
Finally, the
次に、図25に基づき、光半導体装置A10が搭載された半導体発光モジュールB10の動作について説明する。半導体発光モジュールB10は、LiDARを構成する。半導体発光モジュールB10は、光半導体装置A10と、ゲートドライバ71、直流電源72、抵抗器73およびダイオード74を備える。
Next, the operation of the semiconductor light emitting module B10 on which the optical semiconductor device A10 is mounted will be described with reference to FIG. 25. The semiconductor light emitting module B10 constitutes LiDAR. The semiconductor light emitting module B10 includes an optical semiconductor device A10, a
ゲートドライバ71は、第3端子53および第4端子54に導通している。ゲートドライバ71は、スイッチング素子37のゲート電極373に印加されるゲート電圧を制御する。直流電源72は、光半導体素子30を発光させるための電源である。直流電源72の正極は、抵抗器73を介して第1端子51に導通している。ダイオード74は、直流電源72の負極と、第2端子52との間に設けられている。ダイオード74は、光半導体素子30に過度な逆方向バイアスが印加されることを防止しつつ、複数のコンデンサ38への蓄電を実現するためのものである。
The
半導体発光モジュールB10においては、スイッチング素子37がOFFの状態の場合に、直流電源72から、抵抗器73、第1端子51、第2配線層42、複数のコンデンサ38、第3配線層43、第2端子52、ダイオード74の順に電流ICが流れ、複数のコンデンサ38に電荷が蓄えられる。そして、スイッチング素子37がONの状態の場合に、複数のコンデンサ38に蓄えられた電荷が、第3配線層43、スイッチング素子37、第1配線層41、光半導体素子30、第2配線層42の順に電流ILが流れ、光半導体素子30が発光する。
In the semiconductor light emitting module B10, when the switching
次に、光半導体装置A10の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the optical semiconductor device A10 will be described.
光半導体装置A10の第1絶縁層10には、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる開口12が形成されている。第1絶縁層10は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながるとともに、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、光半導体素子30の光学面302に接している。このような構成は、図23に示す光半導体装置A10の製造工程において、絶縁層81から光学領域33を露出させるレーザ開口83を形成することにより具現される。第1絶縁層10から光学領域33を露出させる場合、マスク層などを用いた従来技術であれば、一対の開口縁121は、光学面302、および一対の側面303から離れた構成となる。これにより、光半導体装置A10の小型化を図った場合であっても、図23に示すレーザ開口83を形成することにより、効率よく第1絶縁層10から光学領域33を露出させることができる。したがって、光半導体装置A10によれば、光半導体装置A10の小型化を図りつつ、光半導体装置A10の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
The first insulating
第1絶縁層10は、第1端面103につながり、かつ一対の開口縁121を個別に含む一対の接続面104を有する。一対の接続面104の各々は、第1端面103に対して傾斜している。これにより、開口12の大きさを極力小さくしつつ、光学領域33における光の出射や入射が第1絶縁層10に阻害されることを防止できる。さらに、光半導体素子30に対する第1絶縁層10の被覆面積が比較的大となるため、光半導体素子30の保護の観点から好適な構成である。
The first insulating
光半導体装置A10においては、一対の接続面104は、第1絶縁層10の第1主面101につながっている。このことは、図23に示す光半導体装置A10の製造工程において、レーザ開口83の形成にかかるレーザの照射時間等の管理が比較的容易となることを意味する。
In the optical semiconductor device A10, the pair of connecting
光半導体素子30は、主面301に設けられた第1電極31と、第1方向zにおいて第1電極31とは反対側に設けられた第2電極32とを有する。光半導体装置A10は、第1配線層41および第2配線層42をさらに備える。第1配線層41は、第1電極31につながり、かつ第1方向zにおいて光半導体素子30に対して第1絶縁層10の第1主面101が位置する側に配置されている。第2配線層42は、第2電極32につながり、かつ第1方向zにおいて光半導体素子30に対して第1絶縁層10の第1裏面102が位置する側に配置されている。第1配線層41は、第1絶縁層10に接している。これにより、光半導体素子30の表裏面に配置された第1電極31および第2電極32につながる導通経路となる第1配線層41および第2配線層42を、効率よく立体的に配置することができる。したがって、光半導体素子30が発光する際に流れる電流の経路(図25に示す電流ILの経路)を短くすることが可能であり、当該電流の経路にかかるインダクタンスの低減が可能である。これにより、光半導体装置A10をLiDARのパルスレーザ光源に適用する場合、より高速なスイッチングが可能であるとともに、光半導体装置A10が発光する際に流れる電流(電流IL)のピーク電流値をさらに高めることができる。これは、よりパルス幅が小さいレーザ光を、より高出力な状態で出射するのに有利であり、LiDARの光源デバイスとして好ましい。
The
第1絶縁層10は、第1主面101から光半導体素子30の第1電極31に至る第1貫通部11を有する。第1配線層41は、第1貫通部11に収容され、かつ第1電極31につながる第1連絡部412と、第1主面101に配置された第1主部411とを有する。これにより、第1連絡部412がワイヤである場合と比較して、第1電極31に対する第1連絡部412の接合状態は、より良好なものとなる。さらに、電流が流れる方向(第1方向z)に対する第1連絡部412の横断面積は、より大となる。このことは、第1配線層41にかかるインダクタンスの低減に寄与する。
The first insulating
〔第2実施形態〕
図26〜図28に基づき、本発明の第2実施形態にかかる光半導体装置A20について説明する。これらの図において、先述した光半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図26は、理解の便宜上、複数のコンデンサ38、導電接合層39および透光樹脂60を透過している。図26においては、透過した透光樹脂60を想像線で示している。図28は、複数のコンデンサ38、および導電接合層39の図示を省略している。
[Second Embodiment]
The optical semiconductor device A20 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 26 to 28. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned optical semiconductor device A10 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Here, for convenience of understanding, FIG. 26 transmits a plurality of
光半導体装置A20においては、開口12に関連する第1絶縁層10の構成が、先述した光半導体装置A10の当該構成と異なる。
In the optical semiconductor device A20, the configuration of the first insulating
図26〜図28に示すように、光半導体装置A20においては、第1絶縁層10は、第1主面101、第1裏面102、第1端面103、および一対の接続面104に加えて、中間面105をさらに有する。中間面105は、第1方向zにおいて第1主面101と光半導体素子30との間に位置する。中間面105は、第1端面103、および一対の接続面104につながっている。中間面105は、光半導体素子30に接する端縁13を含む。端縁13は、第3方向yに沿って延びている。光半導体装置A20においては、端縁13は、光半導体素子30の第1電極31に接している。
As shown in FIGS. 26 to 28, in the optical semiconductor device A20, the first insulating
図26〜図28に示すように、中間面105は、第1中間面105Aおよび第2中間面105Bを有する。第1中間面105Aは、第1方向zにおいて第1裏面102と同じ側を向き、かつ第1端面103につながっている。第2中間面105Bは、第2方向xにおいて第1中間面105Aにつながり、かつ端縁13を含む。第2中間面105Bは、第1中間面105Aに対して傾斜している。
As shown in FIGS. 26 to 28, the
図28に示すように、第2中間面105Bは、第1絶縁層10の内方に向けて湾曲している。第2方向xにおいて、端縁13は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。
As shown in FIG. 28, the second
次に、光半導体装置A20の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the optical semiconductor device A20 will be described.
光半導体装置A20の第1絶縁層10には、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる開口12が形成されている。第1絶縁層10は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながるとともに、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、光半導体素子30の光学面302に接している。したがって、光半導体装置A20によっても、光半導体装置A20の小型化を図りつつ、光半導体装置A20の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
The first insulating
光半導体装置A20においては、第1絶縁層10は、中間面105をさらに有する。中間面105は、第1方向zにおいて第1主面101と光半導体素子30との間に位置する。中間面105は、第1端面103、および一対の接続面104につながっている。中間面105は、光半導体素子30に接する端縁13を含む。このような構成は、図23に示すレーザ開口83の形成において、絶縁層81の裏面81Bに向けてレーザ照射を行いつつ、当該レーザの照射時間を光半導体装置A10の製造よりも短くすることにより具現される。これにより、開口12を形成するために必要な第1絶縁層10の除去体積が、光半導体装置A10における第1絶縁層10の除去体積よりも小となる。このことは、レーザ照射に伴う第1絶縁層10の強度低下を抑制しつつ、光半導体素子30への熱影響の低減を図る上で好適である。
In the optical semiconductor device A20, the first insulating
中間面105は、第1中間面105Aおよび第2中間面105Bを有する。第2中間面105Bは、光半導体素子30に接する端縁13を含む。第2中間面105Bは、第1絶縁層10の内方に向けて湾曲している。さらに、第2方向xにおいて、端縁13は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。これにより、開口12を形成するために必要な第1絶縁層10の除去体積を極力小としつつ、光半導体素子30の光学領域33に第1絶縁層10が付着することを防止できる。
The
〔第3実施形態〕
図29〜図31に基づき、本発明の第3実施形態にかかる光半導体装置A30について説明する。これらの図において、先述した光半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図29は、理解の便宜上、複数のコンデンサ38、導電接合層39および透光樹脂60を透過している。図29においては、透過した透光樹脂60を想像線で示している。図31は、複数のコンデンサ38、および導電接合層39の図示を省略している。
[Third Embodiment]
The optical semiconductor device A30 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 29 to 31. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned optical semiconductor device A10 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Here, for convenience of understanding, FIG. 29 transmits a plurality of
光半導体装置A30においては、開口12に関連する第1絶縁層10の構成が、先述した光半導体装置A10の当該構成と異なる。
In the optical semiconductor device A30, the configuration of the first insulating
図29〜図31に示すように、光半導体装置A30においては、第1絶縁層10は、第1主面101、第1裏面102および第1端面103を有する。光半導体装置A30においては、開口12を規定する一対の開口縁121は、光半導体素子30の一対の側面303に接している。第2方向xにおいて、第1端面103は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。第1端面103は、一対の開口縁121を含む。
As shown in FIGS. 29 to 31, in the optical semiconductor device A30, the first insulating
次に、光半導体装置A30の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the optical semiconductor device A30 will be described.
光半導体装置A30の第1絶縁層10には、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる開口12が形成されている。第1絶縁層10は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながるとともに、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、光半導体素子30の一対の側面303に接している。したがって、光半導体装置A30によっても、光半導体装置A30の小型化を図りつつ、光半導体装置A30の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
The first insulating
光半導体装置A30においては、第1絶縁層10の第1端面103は、一対の開口縁121を含む。第2方向xにおいて、第1端面103は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。これにより、開口12の大きさを光半導体装置A10の開口12の大きさよりも大とすることができるため、光学面302に占める光学領域33の面積が比較的大である場合に好適である。
In the optical semiconductor device A30, the
〔第4実施形態〕
図32〜図34に基づき、本発明の第4実施形態にかかる光半導体装置A40について説明する。これらの図において、先述した光半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図32は、理解の便宜上、複数のコンデンサ38、導電接合層39および透光樹脂60を透過している。図32においては、透過した透光樹脂60を想像線で示している。図34は、複数のコンデンサ38、および導電接合層39の図示を省略している。
[Fourth Embodiment]
The optical semiconductor device A40 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 32 to 34. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned optical semiconductor device A10 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Here, for convenience of understanding, FIG. 32 transmits a plurality of
光半導体装置A40においては、開口12に関連する第1絶縁層10の構成が、先述した光半導体装置A30の当該構成と異なる。
In the optical semiconductor device A40, the configuration of the first insulating
図32〜図34に示すように、光半導体装置A40においては、第1絶縁層10は、第1主面101、第1裏面102および第1端面103に加えて、中間面105および張出面106をさらに有する。
As shown in FIGS. 32 to 34, in the optical semiconductor device A40, the first insulating
図32および図34に示すように、張出面106は、第2方向xにおいて光半導体素子30の光学面302に対して第1端面103とは反対側に位置する。張出面106は、第2方向xにおいて第1端面103と同じ側を向く。光半導体装置A40においては、張出面106は、第1方向zにおいて第1主面101と中間面105との間に位置する。
As shown in FIGS. 32 and 34, the overhanging
図33および図34に示すように、中間面105は、第1方向zにおいて第1主面101と光半導体素子30との間に位置する。図32および図33に示すように、中間面105は、張出面106および第1端面103につながっている。中間面105は、光半導体素子30に接する端縁13を含む。端縁13は、第3方向yに沿って延びている。光半導体装置A40においては、端縁13は、光半導体素子30の第1電極31に接している。
As shown in FIGS. 33 and 34, the
図32〜図34に示すように、中間面105は、第1中間面105Aおよび第2中間面105Bを有する。第1中間面105Aは、第1方向zにおいて第1裏面102と同じ側を向き、かつ張出面106につながっている。第2中間面105Bは、第2方向xにおいて第1中間面105Aにつながり、かつ端縁13を含む。第2中間面105Bは、第1中間面105Aに対して傾斜している。
As shown in FIGS. 32 to 34, the
図34に示すように、第2中間面105Bは、第1絶縁層10の内方に向けて湾曲している。第2方向xにおいて、端縁13は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。
As shown in FIG. 34, the second
次に、光半導体装置A40の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the optical semiconductor device A40 will be described.
光半導体装置A40の第1絶縁層10には、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる開口12が形成されている。第1絶縁層10は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながるとともに、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、光半導体素子30の一対の側面303に接している。したがって、光半導体装置A40によっても、光半導体装置A40の小型化を図りつつ、光半導体装置A40の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
The first insulating
光半導体装置A40においては、第1絶縁層10は、中間面105をさらに有する。中間面105は、第1方向zにおいて第1主面101と光半導体素子30との間に位置する。中間面105は、張出面106および第1端面103につながっている。中間面105は、光半導体素子30に接する端縁13を含む。このような構成は、図23に示すレーザ開口83の形成において、絶縁層81の裏面81Bに向けてレーザ照射を行いつつ、当該レーザの照射時間を光半導体装置A30の製造よりも短くすることにより具現される。これにより、開口12を形成するために必要な第1絶縁層10の除去体積が、光半導体装置A30における第1絶縁層10の除去体積よりも小となる。このことは、レーザ照射に伴う第1絶縁層10の強度低下を抑制しつつ、光半導体素子30への熱影響の低減を図る上で好適である。
In the optical semiconductor device A40, the first insulating
中間面105は、第1中間面105Aおよび第2中間面105Bを有する。第2中間面105Bは、光半導体素子30に接する端縁13を含む。第2中間面105Bは、第1絶縁層10の内方に向けて湾曲している。さらに、第2方向xにおいて、端縁13は、光学面302よりも光半導体素子30の内方に位置する。これにより、開口12を形成するために必要な第1絶縁層10の除去体積を極力小としつつ、光半導体素子30の光学領域33に第1絶縁層10が付着することを防止できる。
The
〔第5実施形態〕
図35〜図39に基づき、本発明の第5実施形態にかかる光半導体装置A50について説明する。これらの図において、先述した光半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図35は、理解の便宜上、複数のコンデンサ38、導電接合層39および透光樹脂60を透過している。図35においては、透過した透光樹脂60を想像線で示している。図39は、複数のコンデンサ38、および導電接合層39の図示を省略している。
[Fifth Embodiment]
The optical semiconductor device A50 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 35 to 39. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned optical semiconductor device A10 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. Here, for convenience of understanding, FIG. 35 transmits a plurality of
光半導体装置A50においては、第2絶縁層20をさらに備えることと、開口12に関連する第1絶縁層10の構成と、第2配線層42および第3配線層43の構成とが、先述した光半導体装置A10に対して異なる。光半導体装置A50においては、開口12に関連する第1絶縁層10の構成は、光半導体装置A20における当該構成と同様であるため、ここでの説明は省略する。
In the optical semiconductor device A50, the second insulating
第2絶縁層20は、図35および図36に示すように、光半導体素子30の第2電極32と、スイッチング素子37のドレイン電極371とを覆っている。第2絶縁層20は、第1絶縁層10と同一の材料からなる。図38および図39に示すように、第2絶縁層20は、第2主面201、第2裏面202および第2端面203を有する。
As shown in FIGS. 35 and 36, the second insulating
図39に示すように、第2主面201は、第1方向zにおいて第1絶縁層10の第1主面101と同じ側を向く。第2裏面202は、第1方向zにおい第2主面201とは反対側を向く。第2絶縁層20は、第2裏面202が第1絶縁層10の第1裏面102に接して配置されている。図37および図38に示すように、第2端面203は、第2主面201および第2裏面202につながり、第2方向xにおいて第1絶縁層10の第1端面103と同じ側を向く。
As shown in FIG. 39, the second
図36に示すように、第2絶縁層20は、複数の第2貫通部21、および複数の第3貫通部22を有する。複数の第2貫通部21の各々は、第1方向zにおいて第2裏面202から光半導体素子30の第2電極32に至っている。複数の第3貫通部22の各々は、第1方向zにおいて第2裏面202からスイッチング素子37のドレイン電極371に至っている。
As shown in FIG. 36, the second insulating
図37〜図39に示すように、第2絶縁層20には、第2端面203から第2方向xに向けて凹む凹部23が形成されている。凹部23は、開口12につながっている。
As shown in FIGS. 37 to 39, the second insulating
図35および図36に示すように、第2配線層42は、第2主部421、および複数の第2連絡部422を有する。複数の第2連絡部422の各々は、第2絶縁層20の複数の第2貫通部21のいずれかに収容され、かつ光半導体素子30の第2電極32につながっている。第2主部421は、第2絶縁層20の第2裏面202に配置され、かつ複数の第2連絡部422につながっている。第1方向zに沿って視て、第2主部421の少なくとも一部が、第1配線層41の第1主部411に重なっている。さらに、第2端子52の複数の第2埋込部522の各々は、第1方向zにおいて保護層29の実装面291から第2裏面202に至るとともに、保護層29、第1絶縁層10および第2絶縁層20の三者に接した状態でこれらに埋め込まれている。複数の第2埋込部522の各々は、第2基部521および第2主部421につながっている。
As shown in FIGS. 35 and 36, the
図35および図36に示すように、第3配線層43は、第3主部431、および複数の第3連絡部432を有する。複数の第3連絡部432の各々は、第2絶縁層20の複数の第3貫通部22のいずれかに収容され、かつスイッチング素子37のドレイン電極371につながっている。第3主部431は、第2絶縁層20の第2裏面202に配置され、かつ複数の第3連絡部432につながっている。さらに、第1端子51の複数の第1埋込部512の各々は、第1方向zにおいて保護層29の実装面291から第2裏面202に至るとともに、保護層29、第1絶縁層10および第2絶縁層20の三者に接した状態でこれらに埋め込まれている。複数の第1埋込部512の各々は、第1基部511および第3主部431につながっている。
As shown in FIGS. 35 and 36, the
次に、光半導体装置A50の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the optical semiconductor device A50 will be described.
光半導体装置A50の第1絶縁層10には、第1端面103を貫通し、かつ光半導体素子30の光学領域33を露出させる開口12が形成されている。第1絶縁層10は、第3方向yにおいて互いに離れて位置し、かつ第1裏面102につながるとともに、開口12を規定する一対の開口縁121を有する。一対の開口縁121は、光半導体素子30の光学面302に接している。したがって、光半導体装置A50によっても、光半導体装置A50の小型化を図りつつ、光半導体装置A50の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
The first insulating
光半導体装置A50は、第2絶縁層20をさらに備える。第2絶縁層20は、第2裏面202から光半導体素子30の第2電極32に至る第2貫通部21を有する。第2配線層42は、第2貫通部21に収容され、かつ第2電極32につながる第2連絡部422と、第2裏面202に配置された第2主部421とを有する。これにより、第2連絡部422がワイヤである場合と比較して、第2電極32に対する第2連絡部422の接合状態は、より良好なものとなる。さらに、電流が流れる方向(第1方向z)に対する第2連絡部422の横断面積は、より大となる。このことは、第2配線層42にかかるインダクタンスの低減に寄与する。
The optical semiconductor device A50 further includes a second insulating
本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。先述した実施形態の各々が複数の光半導体素子30を備える構成でもよい。複数の光半導体素子30の各々の種類は、要求される用途や機能に応じて自在に選定できる。さらに、先述した実施形態は、いずれも外形が第1方向zに沿って視て矩形状であるが、これらの外形は矩形状に限定されず、たとえば円形状や六角形状でもよい。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. Each of the above-described embodiments may be configured to include a plurality of
A10,A20,A30,A40,A50:光半導体装置
10:第1絶縁層
101:第1主面
102:第1裏面
103:第1端面
104:接続面
105:中間面
105A:第1中間面
105B:第2中間面
106:張出面
11:第1貫通部
111:内周面
12:開口
121:開口縁
13:端縁
20:第2絶縁層
201:第2主面
202:第2裏面
203:第2端面
21:第2貫通部
22:第3貫通部
29:保護層
291:実装面
30:光半導体素子
301:主面
302:光学面
303:側面
304:背面
31:第1電極
32:第2電極
33:光学領域
37:スイッチング素子
371:ドレイン電極
372:ソース電極
373:ゲート電極
38:コンデンサ
381:電極
39:導電接合層
401:下地層
402:めっき層
41:第1配線層
411:第1主部
412:第1連絡部
42:第2配線層
421:第2主部
422:第2連絡部
43:第3配線層
431:第3主部
432:第3連絡部
501:下地層
502:めっき層
51:第1端子
511:第1基部
512:第1埋込部
52:第2端子
521:第2基部
522:第2埋込部
53:第3端子
531:第3基部
532:第3埋込部
54:第4端子
541:第4基部
542:第4埋込部
60:透光樹脂
71:ゲートドライバ
72:直流電源
73:抵抗器
74:ダイオード
81:絶縁層
81A:主面
81B:裏面
811:貫通部
811A:内周面
82:保護層
82A:実装面
821:貫通部
821A:内周面
83:レーザ開口
z:第1方向
x:第2方向
y:第3方向
A10, A20, A30, A40, A50: Optical semiconductor device 10: First insulating layer 101: First main surface 102: First back surface 103: First end surface 104: Connection surface 105: Intermediate surface 105A: First intermediate surface 105B : Second intermediate surface 106: Overhanging surface 11: First penetration portion 111: Inner peripheral surface 12: Opening 121: Opening edge 13: Edge edge 20: Second insulating layer 201: Second main surface 202: Second back surface 203: Second end surface 21: Second penetration portion 22: Third penetration portion 29: Protective layer 291: Mounting surface 30: Optical semiconductor device 301: Main surface 302: Optical surface 303: Side surface 304: Back surface 31: First electrode 32: First 2 electrodes 33: Optical region 37: Switching element 371: Drain electrode 372: Source electrode 373: Gate electrode 38: Condenser 381: Electrode 39: Conductive bonding layer 401: Underlayer layer 402: Plating layer 41: First wiring layer 411: 1st 1 Main part 412: 1st communication part 42: 2nd wiring layer 421: 2nd main part 422: 2nd communication part 43: 3rd wiring layer 431: 3rd main part 432: 3rd communication part 501: Base layer 502 : Plating layer 51: 1st terminal 511: 1st base 512: 1st embedded part 52: 2nd terminal 521: 2nd base 522: 2nd embedded part 53: 3rd terminal 531: 3rd base 532: 1st 3 Embedded part 54: 4th terminal 541: 4th base part 542: 4th embedded part 60: Translucent resin 71: Gate driver 72: DC power supply 73: Resistor 74: Diode 81: Insulation layer 81A: Main surface 81B : Back surface 811: Penetration part 811A: Inner peripheral surface 82: Protective layer 82A: Mounting surface 821: Penetration part 821A: Inner peripheral surface 83: Laser opening z: 1st direction x: 2nd direction y: 3rd direction
Claims (17)
前記第1方向において前記主面と同じ側を向く第1主面と、前記第1方向において前記第1主面とは反対側を向く第1裏面と、前記第1主面および前記第1裏面につながり、かつ前記第2方向において前記光学面と同じ側を向く第1端面と、を有するとともに、前記光半導体素子の一部を覆う第1絶縁層と、を備え、
前記光学面は、光を出射する、または光が入射する光学領域を有し、
前記第1絶縁層には、前記第1端面を貫通し、かつ前記光学領域を露出させる開口が形成され、
前記第1絶縁層は、前記第3方向において互いに離れて位置し、かつ前記第1裏面につながるとともに、前記開口を規定する一対の開口縁を有し、
前記一対の開口縁は、前記光学面、および前記一対の側面のいずれかに接していることを特徴とする、光半導体装置。 The main surface facing the first direction and the optical surface facing the second direction orthogonal to the first direction and connected to the main surface are orthogonal to both the first direction and the second direction. An optical semiconductor element that faces opposite sides in a third direction and has a main surface and a pair of side surfaces connected to the optical surface.
A first main surface facing the same side as the main surface in the first direction, a first back surface facing the opposite side of the first main surface in the first direction, the first main surface and the first back surface. A first end surface that is connected to and faces the same side as the optical surface in the second direction, and has a first insulating layer that covers a part of the optical semiconductor element.
The optical surface has an optical region that emits or is incident on light.
The first insulating layer is formed with an opening that penetrates the first end surface and exposes the optical region.
The first insulating layer is located apart from each other in the third direction, is connected to the first back surface, and has a pair of opening edges defining the opening.
An optical semiconductor device, wherein the pair of aperture edges are in contact with any of the optical surface and the pair of side surfaces.
前記第1絶縁層は、前記第3方向において互いに離れて位置し、かつ前記第1端面につながる一対の接続面を有し、
前記一対の接続面は、前記一対の開口縁を個別に含み、
前記一対の接続面の各々は、前記第1端面に対して傾斜している、請求項1に記載の光半導体装置。 The pair of open edges are in contact with the optical surface and
The first insulating layer has a pair of connecting surfaces that are located apart from each other in the third direction and are connected to the first end surface.
The pair of connecting surfaces individually include the pair of open edges.
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein each of the pair of connecting surfaces is inclined with respect to the first end surface.
前記中間面は、前記光半導体素子に接する端縁を含む、請求項2に記載の光半導体装置。 The first insulating layer is located between the first main surface and the optical semiconductor element in the first direction, and has an intermediate surface connected to the first end surface and the pair of connecting surfaces.
The optical semiconductor device according to claim 2, wherein the intermediate surface includes an edge in contact with the optical semiconductor element.
前記第2方向において、前記第1端面は、前記光学面よりも前記光半導体素子の内方に位置する、請求項1に記載の光半導体装置。 The pair of opening edges touch the pair of side surfaces and
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein in the second direction, the first end surface is located inside the optical semiconductor element with respect to the optical surface.
前記中間面は、前記光半導体素子に接する端縁を含む、請求項6に記載の光半導体装置。 The first insulating layer has an overhanging surface that is located on the side opposite to the first end surface with respect to the optical surface in the second direction and faces the same side as the first end surface in the second direction. It has an overhanging surface and an intermediate surface connected to the first end surface, which is located between the first main surface and the optical semiconductor element in the first direction.
The optical semiconductor device according to claim 6, wherein the intermediate surface includes an edge in contact with the optical semiconductor element.
前記第2中間面は、前記端縁を含むとともに、前記第1中間面に対して傾斜している、請求項4に記載の光半導体装置。 The intermediate surface faces the same side as the first back surface in the first direction and is connected to the first end surface, and a second intermediate surface connected to the first intermediate surface in the second direction. Have,
The optical semiconductor device according to claim 4, wherein the second intermediate surface includes the edge and is inclined with respect to the first intermediate surface.
前記第2中間面は、前記端縁を含むとともに、前記第1中間面に対して傾斜している、請求項7に記載の光半導体装置。 The intermediate surface faces the same side as the first back surface in the first direction and is connected to the overhanging surface, and a second intermediate surface connected to the first intermediate surface in the second direction. Have,
The optical semiconductor device according to claim 7, wherein the second intermediate surface includes the edge and is inclined with respect to the first intermediate surface.
前記第1電極につながり、かつ前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1主面が位置する側に配置された第1配線層と、
前記第2電極につながり、かつ前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1裏面が位置する側に配置された第2配線層と、をさらに備え、
前記第1配線層は、前記第1絶縁層に接している、請求項1ないし11のいずれかに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device has a first electrode provided on the main surface and a second electrode provided on the side opposite to the first electrode in the first direction.
A first wiring layer connected to the first electrode and arranged on the side where the first main surface is located with respect to the optical semiconductor element in the first direction.
Further, a second wiring layer connected to the second electrode and arranged on the side where the first back surface is located with respect to the optical semiconductor element in the first direction is further provided.
The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, wherein the first wiring layer is in contact with the first insulating layer.
前記第1配線層は、前記第1貫通部に収容され、かつ前記第1電極につながる第1連絡部と、前記第1連絡部につながり、かつ前記第1主面に配置された第1主部と、を有する、請求項12に記載の光半導体装置。 The first insulating layer has a first penetrating portion extending from the first main surface to the first electrode.
The first wiring layer is housed in the first penetration portion and is connected to the first electrode, and is connected to the first contact portion and is arranged on the first main surface. The optical semiconductor device according to claim 12, further comprising a unit.
前記第2配線層は、前記第2絶縁層に接しており、
前記第2絶縁層には、前記第2端面から前記第2方向に向けて凹む凹部が形成され、
前記凹部は、前記開口につながっている、請求項13に記載の光半導体装置。 A second surface that is connected to the first main surface and the first back surface and faces the same side as the first end surface in the second direction. Further provided with a second insulating layer having an end face and having the second back surface in contact with the first back surface.
The second wiring layer is in contact with the second insulating layer.
The second insulating layer is formed with a recess recessed from the second end surface toward the second direction.
The optical semiconductor device according to claim 13, wherein the recess is connected to the opening.
前記第2配線層は、前記第2貫通部に収容され、かつ前記第2電極につながる第2連絡部と、前記第2連絡部につながり、かつ前記第2主面に配置された第2主部と、を有し、
前記第1方向に沿って視て、前記第2主部の少なくとも一部が、前記第1主部に重なっている、請求項14に記載の光半導体装置。 The second insulating layer has a second penetrating portion extending from the second main surface to the second electrode.
The second wiring layer is housed in the second penetrating portion and is connected to the second electrode, and is connected to the second connecting portion and is arranged on the second main surface. With a part,
The optical semiconductor device according to claim 14, wherein at least a part of the second main portion overlaps the first main portion when viewed along the first direction.
ソース電極およびドレイン電極を有するとともに、前記第1絶縁層に少なくとも一部が覆われたスイッチング素子と、
前記第1方向において前記光半導体素子に対して前記第1裏面が位置する側に配置された第3配線層をさらに備え、
前記ソース電極は、前記第1配線層に導通し、
前記ドレイン電極は、前記第3配線層に導通している、請求項12ないし15のいずれかに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor element is a laser diode and is
A switching element having a source electrode and a drain electrode and having at least a part covered with the first insulating layer.
Further, a third wiring layer arranged on the side where the first back surface is located with respect to the optical semiconductor element in the first direction is further provided.
The source electrode conducts to the first wiring layer and
The optical semiconductor device according to any one of claims 12 to 15, wherein the drain electrode is conductive to the third wiring layer.
前記透光樹脂は、前記光学領域を覆うとともに、前記開口を塞いでいる、請求項1ないし16のいずれかに記載の光半導体装置。 Further comprising a translucent resin covering at least a part of the first insulating layer,
The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 16, wherein the translucent resin covers the optical region and closes the opening.
Priority Applications (1)
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JP2020105728A JP2022000872A (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020105728A JP2022000872A (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Optical semiconductor device |
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ID=79242030
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JP2020105728A Pending JP2022000872A (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Optical semiconductor device |
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2020
- 2020-06-19 JP JP2020105728A patent/JP2022000872A/en active Pending
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