JPH0566330A - Semiconductor module - Google Patents

Semiconductor module

Info

Publication number
JPH0566330A
JPH0566330A JP23803891A JP23803891A JPH0566330A JP H0566330 A JPH0566330 A JP H0566330A JP 23803891 A JP23803891 A JP 23803891A JP 23803891 A JP23803891 A JP 23803891A JP H0566330 A JPH0566330 A JP H0566330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
substrate
recess
semiconductor chip
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP23803891A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2977338B2 (en
Inventor
Fumihiko Kuroda
文彦 黒田
Hideto Furuyama
英人 古山
Hiroshi Hamazaki
浩史 濱崎
Fumihiko Shimizu
文彦 志水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23803891A priority Critical patent/JP2977338B2/en
Publication of JPH0566330A publication Critical patent/JPH0566330A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2977338B2 publication Critical patent/JP2977338B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025Semiconducting materials
    • H01L2924/10251Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253Silicon [Si]

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the semiconductor module which can accurately hold the position relation between a semiconductor chip and other module constituent components and also supports the semiconductor chip mechanically tightly even when made into a thin film. CONSTITUTION:The semiconductor module where the semiconductor chip is mounted is equipped with an adhered substrate formed by connecting the surfaces of two semiconductor wafers 1 and 2 which have specific thickness and smooth surfaces, a recessed part 4 formed by etching part of the adhered substrate to depth reaching the connection part between the wafers 1 and 2, and the semiconductor chip mounted in the recessed part 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザなどの半導体チ
ップを搭載した半導体モジュールに係わり、特に半導体
チップとその他のモジュール構成部品との位置決めの簡
略化をはかった半導体モジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor module on which a semiconductor chip such as a laser is mounted, and more particularly to a semiconductor module in which positioning of the semiconductor chip and other module components is simplified.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体チップを搭載した半導体モ
ジュールの一例として、図13に示すような構成が知ら
れている。このモジュールでは、半導体レーザチップ1
11はシリコンサブマウント112を介して銅製のステ
ム113上に半田付けされ、ステム113にはレンズ付
きキャップ114が溶接される。キャップ114には、
適当なスリーブ115を介して光ファイバ116が溶接
される。そして、これらが必要な電子部品と共にパッケ
ージに納められて、半導体レーザモジュールが構成され
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration shown in FIG. 13 is known as an example of a semiconductor module having a semiconductor chip mounted thereon. In this module, the semiconductor laser chip 1
11 is soldered onto a copper stem 113 via a silicon submount 112, and a lens cap 114 is welded to the stem 113. The cap 114 has
The optical fiber 116 is welded through a suitable sleeve 115. Then, these are packaged together with necessary electronic components in a package to form a semiconductor laser module.

【0003】レーザチップ111は、動作時に大量の熱
を発するため、放熱を良くするために銅製のステム11
3が用いられる。しかし、半導体レーザを構成する化合
物半導体と、ステムを構成する銅とでは熱膨張率が異な
るため、その差によるストレスを緩和するため、中間の
熱膨張率を持つシリコンサブマウント112が用いられ
る。
Since the laser chip 111 generates a large amount of heat during operation, the stem 11 made of copper is used to improve heat dissipation.
3 is used. However, since the compound semiconductor forming the semiconductor laser and the copper forming the stem have different coefficients of thermal expansion, the silicon submount 112 having an intermediate coefficient of thermal expansion is used in order to reduce the stress due to the difference.

【0004】ここで、レーザチップ111から発する光
を効率よくファイバ116に導くためには、レーザチッ
プ111,レンズ及びファイバ116の光軸が正確に揃
っていなければならない。即ち、これらの部品の位置関
係が精度良く設定されなければならない。しかし、通常
は製造コストを安くするために、レーザチップ111及
びレンズはあまり精度良く接続されず、ファイバ接続時
に光軸合わせをしているのが現状である。
Here, in order to efficiently guide the light emitted from the laser chip 111 to the fiber 116, the optical axes of the laser chip 111, the lens and the fiber 116 must be aligned accurately. That is, the positional relationship between these parts must be set with high accuracy. However, normally, in order to reduce the manufacturing cost, the laser chip 111 and the lens are not so accurately connected to each other, and the optical axes are aligned at the time of fiber connection.

【0005】この光軸合わせは熱練者であってもかなり
の時間と労力を要し、この工程が最も製造コストを押し
上げる要因となっている。レーザチップ111とファイ
バ116とが一対一の場合は比較的対処が可能である
が、レーザチップ111及びファイバ116がアレイ化
されてくると、このような方法では対処が難しい。
This optical axis alignment requires a considerable amount of time and labor even for a heat technician, and this process is the factor that raises the manufacturing cost most. When the laser chip 111 and the fiber 116 are in a one-to-one correspondence, it can be dealt with comparatively, but when the laser chip 111 and the fiber 116 are arrayed, it is difficult to deal with such a method.

【0006】このように、半導体チップをモジュール内
の正確な位置に搭載したいという要求は、レーザ等の光
部品チップばかりでなく、一般の電子部品チップにも強
い。例えば、近年の部品搭載の高密度化の流れでは、図
14のような部品の表面実装化が進んでおり、プリント
基板121の配線122上にメタルバンプ123を形成
し、この上にチップ124の電極125を直接マウント
する、所謂バンプ接続法又はフリップチップマウント法
が多用されている。しかしこれらの方法では、チップ1
24の電極125とメタルバンプ123との位置を正確
に合わせる必要があり、例えば10μm精度の位置合わ
せを行わなければならない。
As described above, the demand for mounting a semiconductor chip at an accurate position in a module is strong not only for optical component chips such as lasers but also for general electronic component chips. For example, in the recent trend of increasing the density of component mounting, the surface mounting of components as shown in FIG. 14 is progressing, and metal bumps 123 are formed on the wirings 122 of the printed board 121, and the chips 124 are formed on the metal bumps 123. A so-called bump connection method or a flip chip mounting method for directly mounting the electrode 125 is often used. However, with these methods, chip 1
It is necessary to accurately align the positions of the electrode 125 of 24 and the metal bump 123, and for example, the alignment of 10 μm accuracy must be performed.

【0007】また、より薄型化が望まれるICカードな
どでは、図15に示すようにチップ131を基板132
の穴に嵌め込んで、樹脂133でモールドする方法など
もなされている。しかしこの方法では、チップ131を
支持するのは樹脂133のみであるから、機械的強度が
弱いという問題があった。
Further, in an IC card or the like which is desired to be made thinner, as shown in FIG.
There is also a method in which the resin 133 is fitted into the hole and is molded with the resin 133. However, this method has a problem that the mechanical strength is weak because only the resin 133 supports the chip 131.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このように、半導体チ
ップをモジュール内の正確な位置に搭載することは極め
て重要であり、その困難を克服することが大きな課題と
なっている。また、薄型化をはかるために基板の穴にチ
ップを埋め込んで樹脂モールドする方法では、機械的強
度が弱いという問題があり、機械的強度を高めていく必
要性が益々強くなってきている。
As described above, it is extremely important to mount a semiconductor chip at an accurate position in a module, and it is a major problem to overcome the difficulty. Further, in a method of embedding a chip in a hole of a substrate for resin-molding in order to reduce the thickness, there is a problem that mechanical strength is weak, and it is becoming more and more necessary to increase mechanical strength.

【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、半導体チップと他のモジ
ュール構成部品との位置関係を正確に保持することがで
き、且つ薄膜化をはかっても半導体チップを機械的に強
固に支持することのできる半導体モジュールを提供する
ことにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to accurately maintain the positional relationship between a semiconductor chip and other module components and to reduce the thickness. An object of the present invention is to provide a semiconductor module that can mechanically and firmly support a semiconductor chip.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、凹部を
設けたサブマウント(チップ搭載部品)を用い、その凹
部にチップ搭載することにあり、特にサブマウントとし
て複数のウェハを接着した接着基板を用いることにあ
る。
The essence of the present invention resides in that a submount (chip mounting component) having a recess is used and a chip is mounted in the recess. In particular, a plurality of wafers are bonded as a submount. The use of a substrate.

【0011】即ち本発明は、半導体チップを搭載した半
導体モジュールにおいて、所定の厚さと平滑な表面を有
する複数枚の半導体ウェハの表面同士を接合してなる接
着基板と、この接着基板の一部を前記ウェハの接合部に
達する深さまでエッチングして形成された凹部と、この
凹部に搭載された半導体チップとを具備してなることを
特徴としている。
That is, according to the present invention, in a semiconductor module having a semiconductor chip mounted thereon, an adhesive substrate formed by joining the surfaces of a plurality of semiconductor wafers having a predetermined thickness and smooth surfaces to each other, and a part of the adhesive substrate are provided. It is characterized by comprising a recess formed by etching to a depth reaching the bonded portion of the wafer and a semiconductor chip mounted in the recess.

【0012】ここで、凹部は底部の断面径よりも中腹部
の断面径の方が小さくなるように形成しておくと好まし
い。中腹部の断面とは底部或いはウェハ表面と平行な凹
部内での面を言い、直径,対角線の長さの平均値等を言
う。要するに凹部は、半導体チップと接触して位置決め
する箇所が中腹部或いは入り口近くに位置する方が好ま
しい。
Here, it is preferable that the recess is formed so that the cross-sectional diameter of the middle abdomen is smaller than the cross-sectional diameter of the bottom. The cross section of the middle abdomen means the bottom or the surface in the recess parallel to the wafer surface, and means the average value of the diameter, the length of the diagonal line, and the like. In short, it is preferable that the concave portion is located at a position where the concave portion comes into contact with the semiconductor chip and is positioned near the middle abdomen or the entrance.

【0013】[0013]

【作用】半導体ウェハ内に凹部を設けるに際しては、通
常のマスク合わせ工程を用いることで、その水平方向の
位置を正確に規定できる。しかし、深さ方向に関しては
通常のエッチング工程では深さを正確に、且つ底面を平
坦にエッチングすることは困難である。
When a concave portion is provided in a semiconductor wafer, a normal mask alignment process is used to accurately define its horizontal position. However, in the depth direction, it is difficult to etch the depth accurately and to flatten the bottom surface by a normal etching process.

【0014】これに対して本発明では、2枚のウェハを
酸化膜などを介して接合しているので、凹部のエッチン
グはその酸化膜で自動的に止まる。従って、ウェハの研
磨による厚さを精密に制御しておけば、ウェハ面内の任
意の位置で凹部の深さを正確に、且つ底面を平坦にエッ
チングすることが容易となる。そして、この凹部を利用
することによって、水平,垂直方向共に正確な位置に半
導体チップをマウントすることが可能となる。
On the other hand, in the present invention, since the two wafers are bonded together via the oxide film or the like, the etching of the recess is automatically stopped by the oxide film. Therefore, if the thickness of the wafer by polishing is precisely controlled, it becomes easy to accurately etch the depth of the recess and flatten the bottom surface at an arbitrary position within the wafer surface. Then, by utilizing this concave portion, it becomes possible to mount the semiconductor chip at an accurate position in both the horizontal and vertical directions.

【0015】また、本発明では半導体チップは、少なく
とも一枚の半導体ウェハに支持されているので、機械的
強度も強い。さらに、必要に応じてそのウェハを所定の
位置で切断することは容易であるから、これをモジュー
ル内の所定の位置に保持することにより、他のモジュー
ル部品との位置関係も正確に設定できる。
Further, in the present invention, since the semiconductor chip is supported by at least one semiconductor wafer, the mechanical strength is high. Further, since it is easy to cut the wafer at a predetermined position if necessary, by holding this wafer at a predetermined position in the module, the positional relationship with other module components can be set accurately.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図1は本発明の第1の実施例に係わる半導体
モジュールの要部構成を示す斜視図である。
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of a semiconductor module according to a first embodiment of the present invention.

【0017】まず、2枚のシリコンウェハ1,2をそれ
ぞれ所定の厚さ、例えばウェハ1を200μm,ウェハ
2を250μmに平滑研磨し、表面を熱酸化して形成し
た酸化膜3を介して直接接合する。このシリコンウェハ
を酸化膜を介して直接接合する方法については、例えば
特開昭61−5544号公報,特開昭61−42154
号公報などに詳しく述べられている。
First, the two silicon wafers 1 and 2 are each smooth-polished to a predetermined thickness, for example, the wafer 1 to 200 μm and the wafer 2 to 250 μm, and the surfaces are directly oxidized through the oxide film 3 formed by thermal oxidation. To join. A method for directly bonding the silicon wafer via an oxide film is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-5544 and 61-42154.
It is described in detail in the official gazette.

【0018】次いで、上記2枚のウェハ1,2を接着し
た接着基板に、通常のマスク合わせ工程、エッチング工
程を経て、チップ搭載部となる凹部4を設ける。マスク
の縁とシリコンの結晶方位とが合っていれば、エッチン
グの横方向への後退は殆どない。また既に述べたよう
に、深さ方向へのエッチングは酸化膜3で自動的に止ま
る。従って、凹部4の大きさはマスクの精度で決まり、
深さはウェハの厚さ精度で自動的に決まり、いずれも高
精度に制御することができる。
Then, a concave portion 4 to be a chip mounting portion is provided on the adhesive substrate to which the above-mentioned two wafers 1 and 2 are adhered, through a normal mask aligning process and etching process. If the edge of the mask is aligned with the crystal orientation of silicon, there is almost no lateral retreat of etching. Further, as described above, the etching in the depth direction automatically stops at the oxide film 3. Therefore, the size of the recess 4 is determined by the accuracy of the mask,
The depth is automatically determined by the thickness accuracy of the wafer, and any of them can be controlled with high accuracy.

【0019】次いで、接着基板の一方の面に必要な電極
配線5などを形成し、該基板を所定の大きさに切り出す
ことにより、モジュール構成部品(チップ搭載基板)6
が完成する。
Next, necessary electrode wirings 5 and the like are formed on one surface of the adhesive substrate, and the substrate is cut into a predetermined size to form a module component (chip mounting substrate) 6
Is completed.

【0020】このモジュール構成部品6を、半導体レー
ザモジュールのサブマウントとして利用する方法を図2
及び図3に示す。なお、図3では4本のレーザ及びファ
イバをアレー化したものを念頭においているが、これら
は1本のものでも他の本数のアレーでも同様である。
A method of using this module component 6 as a submount of a semiconductor laser module is shown in FIG.
And shown in FIG. In FIG. 3, an array of four lasers and fibers is kept in mind, but the same applies to one array and other arrays.

【0021】まず、部品として切り出す前に、凹部4の
底面に露出した酸化膜3を弗酸などで取り除いておき、
凹部4の底面には半田材(例えばAuSn)、またウェ
ハ裏面には例えばAuCr等のメタライズを行ってお
く。
First, before cutting out as a component, the oxide film 3 exposed on the bottom surface of the recess 4 is removed with hydrofluoric acid or the like,
The bottom surface of the concave portion 4 is metallized with a solder material (for example, AuSn), and the back surface of the wafer is metalized with, for example, AuCr.

【0022】次いで、図2(a)に示すように、所定の
位置で接着基板を例えば3.9mm×6.0mmの大き
さに切り出す。そして所定の厚さ、例えば100μmに
研磨したレーザチップ7を、凹部4の底面にマウントす
る。ここで、凹部4の大きさを予めレーザチップ7の大
きさに合わせておき、凹部4の縁とチップ7の縁とが一
致、若しくは平行になるようにマウントすれば、レーザ
チップ7の配置も正確に決まる。しかるのち、熱処理等
の工程によりレーザチップ7の半田固定等を行えばよ
い。
Next, as shown in FIG. 2 (a), the adhesive substrate is cut out at a predetermined position into a size of, for example, 3.9 mm × 6.0 mm. Then, the laser chip 7 polished to a predetermined thickness, for example 100 μm, is mounted on the bottom surface of the recess 4. Here, if the size of the recess 4 is adjusted to the size of the laser chip 7 in advance and the mount of the recess 4 and the edge of the chip 7 are aligned or parallel to each other, the laser chip 7 can be arranged. Accurately determined. After that, soldering of the laser chip 7 or the like may be performed by a process such as heat treatment.

【0023】通常、レーザチップ単体では微小であるた
めに、活性層の端面をピンセットで保持できない、電極
配線の自由度が小さい等、ハンドリングにかなりの制約
がある。しかし、この実施例のようにチップが搭載され
たサブマウントチップ状にしておけば、チップ単体より
も大きな上に必要な電極配線も済まされているので、ハ
ンドリングや実装配線の自由度も大きくなるという利点
もある。Siウェハは単なる位置合わせの道具としてば
かりでなく、図2(b)に示すように、Siウェハ内に
IC素子150等を形成してハイブリッドIC化すれ
ば、モジュール全体が小型になると同時に、電極配線も
最小限に短縮でき、特に高速動作時での利点が大きい。
Usually, since the laser chip itself is minute, the end face of the active layer cannot be held with tweezers, the degree of freedom of electrode wiring is small, and the handling is considerably restricted. However, if the chip is mounted in the form of a submount chip as in this embodiment, the electrode wiring required in addition to being larger than the chip alone is also completed, and the degree of freedom in handling and mounting wiring is also increased. There is also an advantage. The Si wafer is not only a tool for alignment, but if the IC element 150 or the like is formed in the Si wafer to form a hybrid IC as shown in FIG. Wiring can also be shortened to a minimum, which is particularly advantageous during high-speed operation.

【0024】次に、前記したサブマウントから光ファイ
バへの結合について説明する。近年では、複数の光ファ
イバを束ねたリボンファイバを接続するための道具とし
て、所謂MTコネクタと呼ばれるリボンファイバコネク
タが市販されている。これは図16に示すように、2つ
のコネクタ143を2本のピン141を介して接続する
ものであり、コネクタ143の前面のピン挿入部間に
は、コネクタ143の後面から挿入されたリボンファイ
バ145の端面142が精度良く配置される。そして、
2つのコネクタ143の前面同士を突き合わせてクリッ
プ144で止めることにより、2本のリボンファイバ1
45を簡便に接続するようになっている。このMTコネ
クタを利用して、先に説明したサブマウントに搭載され
たレーザチップと、他のモジュール構成部品である光フ
ァイバとの位置関係を精度良く保持することができる。
その様子を図3に示す。(a)は構成図、(b)は組み
上がった状態の断面図である。
Next, the coupling from the submount to the optical fiber will be described. In recent years, a ribbon fiber connector called a so-called MT connector is commercially available as a tool for connecting a ribbon fiber formed by bundling a plurality of optical fibers. As shown in FIG. 16, this is to connect two connectors 143 via two pins 141, and between the pin insertion portions on the front surface of the connector 143, a ribbon fiber inserted from the rear surface of the connector 143. The end surface 142 of 145 is accurately arranged. And
By connecting the front faces of the two connectors 143 to each other and fixing them with a clip 144, the two ribbon fibers 1
45 is easily connected. By using this MT connector, it is possible to accurately maintain the positional relationship between the laser chip mounted on the submount described above and the optical fiber that is another module component.
The situation is shown in FIG. (A) is a block diagram and (b) is a sectional view of the assembled state.

【0025】まず、サブマウント6をMTコネクタ14
3のピン141の間隔(例えば、3.9mm)に合わせ
て切り出し、銅製基台8の前縁8aに合わせて、又は前
縁8aから数十μm下げて平行にマウントする。このマ
ウントには、予めサブマウント6の下面のメタライズに
Inを蒸着しておき、適切な圧力を加えた状態で200
℃程度に昇温すればよい。当然レーザチップ7は、サブ
マウント6の前縁の中央に配置されている。
First, the submount 6 is attached to the MT connector 14
It is cut out according to the interval (for example, 3.9 mm) between the three pins 141, and is mounted in parallel with the front edge 8a of the copper base 8 or with the front edge 8a lowered by several tens of μm. In this mount, In was vapor-deposited on the metallization of the lower surface of the submount 6 in advance, and the pressure was adjusted to 200 after applying appropriate pressure.
The temperature may be raised to about ° C. Naturally, the laser chip 7 is arranged at the center of the front edge of the submount 6.

【0026】このサブマウント6を挟むように、MTコ
ネクタ143のピン141を嵌め込み、上から適当なフ
タ9でピン141を押さえ込む。フタ9の押さえ込み
は、例えば基台8へのネジ止めでも構わない。ピン14
1の太さは直径700μmのものが一般的であり、サブ
マウント6の厚さを450μmとしておけば、フタ9は
サブマウント6に接触せず、ピン141を確実に押さえ
込むことができる。さらに、レーザチップ7の厚さを1
00μm、サブマウント底部の厚さを250μmとして
おけば、レーザの活性層はピン141の中央の高さ、即
ちファイバ端面142の中心の高さと一致するため、レ
ーザチップ7をファイバ端面142に確実に相対させる
ことができる。
The pin 141 of the MT connector 143 is fitted so as to sandwich the submount 6, and the pin 141 is pressed down from above with a suitable lid 9. The lid 9 may be pressed down by screwing it to the base 8, for example. Pin 14
The thickness of 1 is generally 700 μm in diameter, and if the thickness of the submount 6 is 450 μm, the lid 9 does not contact the submount 6 and the pin 141 can be surely pressed down. Further, the thickness of the laser chip 7 is set to 1
If the thickness of the bottom of the submount is set to 00 μm and the thickness of the bottom of the submount is set to 250 μm, the active layer of the laser coincides with the height of the center of the pin 141, that is, the height of the center of the fiber end face 142. Can be made to face each other.

【0027】MTコネクタ143を基台8へ水平方向に
押し付ける力は、先のクリップ144を利用することが
できる。つまり、フタ9の長さをMTコネクタ143と
同じとすれば、クリップ144を嵌め込むだけでよい。
また、基台8の後部にも適度な段差を設けてホルダ板1
0を挿入し、ホルダ板10ごとクリップ144で挟み込
めば、より確実に押し付けることができる。
The above-mentioned clip 144 can be used for the force of pushing the MT connector 143 horizontally to the base 8. That is, if the length of the lid 9 is the same as that of the MT connector 143, it is only necessary to fit the clip 144.
In addition, an appropriate step is also provided on the rear part of the base 8 so that the holder plate 1
If 0 is inserted and the holder plate 10 is sandwiched by the clips 144, the holder plate 10 can be more reliably pressed.

【0028】また、図4に示すように、フタ9aをガイ
ドピン141の外形間隔に等しい幅でガイドピン141
の直径に等しい深さの溝を有する構造にすると、上下方
向の固定ばかりでなく、横方向へのガイドピン141の
変位を防止して位置合わせ固定できる。
Further, as shown in FIG. 4, the lid 9a has a width equal to the outer spacing of the guide pins 141.
With a structure having a groove having a depth equal to the diameter of the guide pin 141, not only the vertical fixing but also the lateral fixing of the guide pin 141 can be prevented and the alignment can be fixed.

【0029】さらにまた、図5に示すように、コネクタ
143のガイドピン141の外形間隔に等しい幅でガイ
ドピン141の直径に等しい深さの溝を有するフタ9b
において、該溝の中に所定の幅と深さの溝を更に有する
構造にすると、サブマウント6の表面に所定の電子部品
などを実装することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, a lid 9b having a groove having a width equal to the outer spacing of the guide pins 141 of the connector 143 and a depth equal to the diameter of the guide pins 141.
In the above, if the groove is further provided with a groove having a predetermined width and a predetermined depth, a predetermined electronic component or the like can be mounted on the surface of the submount 6.

【0030】以上の機構をまとめると、横方向にはピン
141のサブマウント6の挟み込みにより、上下方向に
はフタ9と基台8によるピン141の挟み込みにより、
また前後方向にはクリップ144の挟み込みにより、M
Tコネクタ143はサブマウント6に対して正確な位置
に確実に保持される。さらに、レーザチップ7は既に述
べたようにサブマウント6に正確に位置決めされてい
る。従って、レーザチップ7とファイバの端面142と
の位置関係は正確に保たれる。
To summarize the above mechanism, the pin 141 is sandwiched laterally, and the pin 141 is sandwiched vertically by the lid 9 and the base 8.
In addition, by sandwiching the clip 144 in the front-back direction, M
The T connector 143 is securely held in the correct position with respect to the submount 6. Further, the laser chip 7 is accurately positioned on the submount 6 as described above. Therefore, the positional relationship between the laser chip 7 and the end surface 142 of the fiber is maintained accurately.

【0031】なお、これらの実装体を組み立てた後にY
AGレーザ溶接を用いて各部品の溶接固定を行ったり、
半導体チップとMTコネクタの間にガラス窓の付いた全
面フタを用いて、半田或いは溶接による気密封止化を行
う等の応用も可能である。
After assembling these mounting bodies, Y
We weld and fix each part using AG laser welding,
It is also possible to use a full-face lid having a glass window between the semiconductor chip and the MT connector to perform airtight sealing by soldering or welding.

【0032】ここでは、レーザチップとファイバとをモ
ジュール化した例を挙げたが、レーザばかりでなく他の
光学素子、例えばフォトダイオード(PD),レンズ,
アイソレータなども、本発明によりモジュール化できる
のは明らかである。また、光学素子ばかりでなく、電子
素子もモジュール内の正確な位置に強固に配置すること
ができる。その実施例を図6に示す。
Although an example in which the laser chip and the fiber are modularized is given here, not only the laser but also other optical elements such as a photodiode (PD), a lens,
Obviously, isolators and the like can also be modularized by the present invention. Further, not only the optical element but also the electronic element can be firmly arranged at a correct position in the module. An example thereof is shown in FIG.

【0033】図6は、第2の実施例に係わる半導体モジ
ュールの要部構成を示す断面図である。図6(a)に示
すように、上に挙げた例と同様に、シリコンウェハ1,
2を張り合わせた接着基板41に電極配線5を形成し、
幾つかの凹部4を設ける。場合によっては、ウェハ1に
もFET等の電子素子42を形成しておいてもよい。そ
して前と同様に、凹部4に電子素子チップ43をマウン
トする。凹部底面に露出した酸化膜3は、そのまま残せ
ばウェハ2とチップ43との電気的絶縁膜となり、これ
を除去すれば、グラウンドなどへの配線の一部として利
用することができる。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of the main part of a semiconductor module according to the second embodiment. As shown in FIG. 6A, the silicon wafer 1,
The electrode wiring 5 is formed on the adhesive substrate 41 in which the two are bonded together,
Several recesses 4 are provided. In some cases, the electronic element 42 such as FET may be formed on the wafer 1 as well. Then, as before, the electronic element chip 43 is mounted in the recess 4. If the oxide film 3 exposed on the bottom surface of the recess is left as it is, it serves as an electrical insulating film between the wafer 2 and the chip 43, and if it is removed, it can be used as a part of wiring to the ground or the like.

【0034】チップ上面の電気結線にはワイヤボンディ
ング、或いはTAB結線等を用いればよいが、この実施
例にはTAB結線の方が向いている。即ち、各電子素子
は接着基板41内の正確な位置にマウントされており、
一括した結線が可能であるため、工程の簡略化が容易で
あるからである。この場合、電子素子チップ43の高さ
と凹部4の深さは揃えておいた方がよく、凹部深さの正
確な制御が容易な本発明の効果を十分に活用することが
できる。
Wire bonding, TAB connection or the like may be used for electrical connection on the upper surface of the chip, but TAB connection is more suitable for this embodiment. That is, each electronic element is mounted at an accurate position in the adhesive substrate 41,
This is because the wires can be collectively connected and the process can be simplified easily. In this case, it is better to make the height of the electronic element chip 43 and the depth of the recess 4 uniform, so that the effect of the present invention that the accurate control of the depth of the recess is easy can be fully utilized.

【0035】また、マウントされるべき複数の素子間で
高さが異なる場合、図6(b)に示すように複数のシリ
コンウェハを張り合わせて、深さの異なる凹部41 ,4
2 ,43 を形成することも可能である。また、図6
(c)に示すように、接着基板41の両面に凹部44
5 ,46 ,47 を設けておけば、素子を両面から簡便
な工程で強固にマウントできるので、素子の高密度実装
にいっそう効果が高いという特徴を持っている。
When the heights of the plurality of elements to be mounted are different, a plurality of silicon wafers are attached to each other as shown in FIG. 6B to form recesses 4 1 and 4 having different depths.
It is also possible to form 2 , 4 3 . In addition, FIG.
As shown in (c), the recesses 4 4 ,
4 5, 4 6, 4 if 7 is provided, it is possible to firmly mount by a simple process elements from both sides, has the characteristics of high more effective for high-density mounting of the device.

【0036】ここまでの実施例においては、半導体チッ
プ等の位置決めを凹部4の底部で行う例で示してきた
が、これは凹部の中腹部で行わせてもよいものである。
半導体チップ等の位置決め対象物を固定する固定材(半
田材,導電性ペースト,樹脂)は、硬化する前に液体又
は半固定状態で対象物に馴染ませることが必要であり、
このとき固定材の表面張力による固定対象物の位置変動
が起こることがある。前述してきた凹部4の底部で位置
決めを行う例では、このような固定材表面張力の影響が
現われ易く、固定材の凝集等による固定対象物の傾きや
位置ずれ等がしばしば見られている。従って、半導体チ
ップ等の位置決めをより確実にするためには、凹部4の
底部と位置決めのための接触部がある程度の段差を持っ
ていることが望ましく、以下凹部が2重の段差を持ち、
底部と位置決めのための接触部がある程度の段差を持つ
位置決め機構の実施例について説明を行っていく。
In the above-described embodiments, the semiconductor chip or the like is positioned at the bottom of the recess 4 by way of example, but it may be positioned at the middle of the recess.
A fixing material (solder material, conductive paste, resin) for fixing a positioning object such as a semiconductor chip needs to be adapted to the object in a liquid or semi-fixed state before hardening.
At this time, the position of the fixed object may change due to the surface tension of the fixing material. In the example in which the positioning is performed at the bottom of the concave portion 4 as described above, the influence of the surface tension of the fixing material is likely to appear, and tilting or positional deviation of the fixing target due to aggregation of the fixing material is often seen. Therefore, in order to more surely position the semiconductor chip and the like, it is desirable that the bottom of the recess 4 and the contact portion for positioning have a certain level of step.
An embodiment of the positioning mechanism in which the bottom portion and the contact portion for positioning have a certain level difference will be described.

【0037】図7は第3の実施例に係わる半導体モジュ
ールの要部構成を説明するためのもので、(a)平面
図、(b)は(a)の矢視A−A′断面図を示してい
る。前述したように位置決め凹部に2重の段差を持たせ
た実施例であり、図6までの実施例の凹部周辺について
のみ示している。
FIGS. 7A and 7B are for explaining the main structure of the semiconductor module according to the third embodiment. FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. Shows. This is an embodiment in which the positioning recess has a double step as described above, and only the periphery of the recess in the embodiments up to FIG. 6 is shown.

【0038】この実施例では、Si基板51,53,5
6をSiO2 膜52,54を介して直接接着し、特に最
上部のSi基板56にはSi3 4 膜55が堆積された
ものを用いている。それぞれの厚みとしては図6までの
実施例に合わせると、例えばSi基板では51を250
μm、53を10μm、56を190μmとし、SiO
2 は52,54共に1μm、Si3 4 55は0.2μ
mとすればよく、これらの基板は熱酸化,直接接着,研
磨,CVD等の工程を組み合わせて作成できる。
In this embodiment, the Si substrates 51, 53, 5 are
6 is directly bonded via the SiO 2 films 52 and 54, and in particular, the uppermost Si substrate 56 on which the Si 3 N 4 film 55 is deposited is used. As for the respective thicknesses, if the thicknesses of the Si substrate and the embodiment shown in FIG.
μm, 53 to 10 μm, 56 to 190 μm, SiO
2 is 1 μm for both 52 and 54, 0.2 μ for Si 3 N 4 55
m, and these substrates can be produced by combining processes such as thermal oxidation, direct bonding, polishing, and CVD.

【0039】しかるのち、通常のフォトリソグラフィに
より前述してきた実施例と同様に、最上部のSi基板5
6のエッチング加工を行う。Siの結晶方位としては、
例えば51,53,56をそれぞれ{100}面で接着
し、マスクパターンが〈011〉,〈01-1〉方向とな
るように形成する。また、エッチング加工はKOH水溶
液等による異方性ケミカルエッチングを行えばよい。こ
の結果露出したSi3 4 膜55をイオンミリング,ド
ライエッチング等により除去し、次にSi3 4 膜55
とSi基板53に挟まれたSiO2 膜54を弗化アンモ
ニウム水溶液等により、例えば10μmの選択サイドエ
ッチングを行う。
After that, the uppermost Si substrate 5 is formed by ordinary photolithography as in the above-described embodiment.
The etching process of 6 is performed. As the crystal orientation of Si,
For example, 51, 53, and 56 are adhered on the {100} plane, respectively, and the mask patterns are formed in the <011> and <01-1> directions. The etching process may be anisotropic chemical etching using a KOH aqueous solution or the like. As a result, the exposed Si 3 N 4 film 55 is removed by ion milling, dry etching or the like, and then the Si 3 N 4 film 55 is removed.
The SiO 2 film 54 sandwiched between the Si substrate 53 and the Si substrate 53 is subjected to selective side etching of, for example, 10 μm with an ammonium fluoride aqueous solution or the like.

【0040】その後、再びSiの異方性ケミカルエッチ
ングを行うことにより、図7(b)に示すような2重に
段差のある凹部が形成でき、半導体チップ57の位置決
めを効果的に行うことができるようになる。また、この
例ではSi基板56のパターンとSi基板53のパター
ンが自己整合(セルフアライン)的に形成できるため
に、両者のパターンずれがなく、2重に段差を形成する
ことによる問題は生じない。
After that, by performing anisotropic chemical etching of Si again, a double stepped concave portion as shown in FIG. 7B can be formed, and the semiconductor chip 57 can be effectively positioned. become able to. Further, in this example, since the pattern of the Si substrate 56 and the pattern of the Si substrate 53 can be formed in a self-aligned manner (self-aligned), there is no pattern deviation between the two and no problem caused by forming a double step. ..

【0041】図7で示した2重の段差はサイドエッチン
グだけではなく、図8に示すようなSiの結晶異方性を
利用して作成することもできる。なお、図8において、
(a)は平面図、(b)は(a)の矢視B−B′断面図
を示している。この第4の実施例では、Si基板61,
63,65をSiO2 膜62,64のみを介して直接接
着し、そのときSi基板63とSi基板65とを結晶
面、或いは結晶方位を変えて直接接着する。具体的に
は、Si基板61(結晶方位任意)上のSi基板63を
{110}面で接着し、Si基板65を{100}面で
接着する。さらに、Si基板63の〈001〉方向とS
i基板65の〈011〉方向が揃うようにしておく。
The double step difference shown in FIG. 7 can be formed not only by side etching but also by utilizing the crystal anisotropy of Si as shown in FIG. In addition, in FIG.
(A) is a plan view and (b) is a sectional view taken along the line BB ′ of (a). In the fourth embodiment, the Si substrate 61,
63 and 65 are directly bonded only via the SiO 2 films 62 and 64, and at that time, the Si substrate 63 and the Si substrate 65 are directly bonded by changing their crystal planes or crystal orientations. Specifically, the Si substrate 63 on the Si substrate 61 (arbitrary crystal orientation) is bonded on the {110} plane, and the Si substrate 65 is bonded on the {100} plane. Furthermore, the <001> direction of the Si substrate 63 and the S
The <011> direction of the i substrate 65 is aligned.

【0042】この接着基板のSi基板65表面に〈01
1〉,〈01-1〉方向に沿うマスクパターンを形成し
て、図7の場合と同様にSiの異方性ケミカルエッチン
グを行う。次いで、SiO2 膜64の露出部分をエッチ
ング除去し、続いて再びSiの異方性ケミカルエッチン
グを行う。この結果、それぞれのSi結晶はマスクの形
状に合わせた幾何学的な{111}結晶面が現われ、特
にSi基板63の中間部は63′のようにマスクとなる
パターンが内接する菱形若しくは平行四辺形にエッチン
グされる。この菱形若しくは平行四辺形のパターンは、
Si基板63の厚さを適度に設定しておくことにより大
部分の側面を垂直面にすることが可能である。
On the surface of the Si substrate 65 of this adhesive substrate, <01
A mask pattern is formed along the <1> and <01-1> directions, and anisotropic chemical etching of Si is performed as in the case of FIG. Next, the exposed portion of the SiO 2 film 64 is removed by etching, and then anisotropic chemical etching of Si is performed again. As a result, each Si crystal has a geometrical {111} crystal plane that matches the shape of the mask, and particularly, the intermediate portion of the Si substrate 63 has a rhombic shape or parallelograms in which the mask pattern is inscribed like 63 '. Etched into shape. This diamond or parallelogram pattern is
By setting the thickness of the Si substrate 63 appropriately, most of the side surfaces can be made vertical.

【0043】これを、図9を参照して説明する。図9で
は、マスクとなる方形パターン(実線)とエッチングパ
ターン(破線)のみを示し、左図及び下図は同じ方向に
対応する菱形の対角線上の断面を示している。71は位
置決めのための開口部、即ち半導体チップ等の位置決め
パターン、72はSi基板63のエッチングされた領域
(境界側面が垂直面)の中で底部SiO2 膜62が露出
している領域、73は底部SiO2 膜62が露出してい
ない領域である。
This will be described with reference to FIG. In FIG. 9, only a rectangular pattern (solid line) and an etching pattern (broken line) that serve as a mask are shown, and the left diagram and the lower diagram show cross-sections on a diagonal line of a rhombus corresponding to the same direction. Reference numeral 71 is an opening for positioning, that is, a positioning pattern of a semiconductor chip or the like, 72 is an area in which the bottom SiO 2 film 62 is exposed in an etched area of the Si substrate 63 (a boundary side surface is a vertical surface), 73 Is a region where the bottom SiO 2 film 62 is not exposed.

【0044】73の領域は図9の左図に示したように斜
めの面が現われており、これは菱形境界の垂直面と同じ
{111}((111)面に等価)面である。この73
の斜めの面はSi基板63が十分に厚ければ更に延長さ
れるが、ここではSiO2 膜62により延長量(深さ)
が規定されているため、図のような位置に停止してい
る。73の領域が開口部71まで延長される場合、開口
部71の底面が平坦面とならないため、本来の目的が達
成されなくなってしまう。従って、開口部71の大きさ
とSi基板63の厚さ、そして斜め面73の大きさの関
係を考慮してこれらの設計を行う必要がある。
In the region 73, an oblique surface appears as shown in the left diagram of FIG. 9, which is the same {111} (equivalent to (111) surface) as the vertical surface of the diamond boundary. This 73
If the Si substrate 63 is sufficiently thick, the oblique surface of the is further extended, but here the extension amount (depth) is increased by the SiO 2 film 62.
Since it is regulated, it has stopped at the position shown in the figure. When the region 73 is extended to the opening 71, the bottom of the opening 71 is not a flat surface, and the original purpose cannot be achieved. Therefore, it is necessary to design these in consideration of the relationship between the size of the opening 71, the thickness of the Si substrate 63, and the size of the oblique surface 73.

【0045】この設計例の一例を示す。簡単のために、
マスクとなる開口部71は1辺の大きさがaの正方形と
し、図9の菱形の上下方向の対角線がSi基板63の
〈001〉方向とする。また、Si基板63の厚さをD
とし、b,c,dを図9のように定義する。この場合、
aとDをパラメータとして、他の値の計算ができる。即
ち、b=a/21/2 ,c=a/23/2 ,d=D×21/2
であり、dがbより小さい条件(d<b)は、D<a/
2を満たせばよいことになる。
An example of this design example will be shown. For simplicity,
The opening 71 serving as a mask is a square having one side of a size, and the diagonal line of the diamond shape in FIG. 9 in the vertical direction is the <001> direction of the Si substrate 63. In addition, the thickness of the Si substrate 63 is set to D
And b, c, and d are defined as shown in FIG. in this case,
Other values can be calculated using a and D as parameters. That is, b = a / 2 1/2 , C = a / 2 3/2 , D = D × 2 1/2
And the condition that d is smaller than b (d <b) is D <a /
It is enough to fill 2.

【0046】従って、図9の場合、Si基板63の厚さ
が該基板63の〈001〉方向のマスク幅の1/2以下
に設定されていれば問題ないことになる。また、一般的
に考えてマスクとなる開口部の方向がSi基板63の
〈001〉方向からずれる場合(Si基板63とSi基
板65の接着する結晶方向がずれている場合)は、図1
0に示すような形状となり、この場合でもSi基板63
の厚さは同様に規定することができる。例として、図1
0の(b)(c)の場合で、マスクの開口が1辺aの正
方形の場合、Dの厚さがaの20%以下となっていれば
問題はない。
Therefore, in the case of FIG. 9, there is no problem if the thickness of the Si substrate 63 is set to 1/2 or less of the mask width of the substrate 63 in the <001> direction. Further, in general, when the direction of the opening serving as a mask is deviated from the <001> direction of the Si substrate 63 (when the crystallizing directions of bonding the Si substrate 63 and the Si substrate 65 are deviated),
The shape shown in FIG.
The thickness of can be similarly defined. As an example,
In the cases of 0 (b) and (c), if the opening of the mask is a square with one side a, there is no problem if the thickness of D is 20% or less of a.

【0047】図8に示した実施例と同様に、他の結晶面
を用いた接着基板でも2重の段差を持つ開口部が作成で
きる。これを図11に示す。なお、図11において、
(a)は平面図、(b)は(a)の矢視C−C′断面図
である。この第5の実施例では図8と同様に、Si基板
91,93,95をSiO2 膜92,94のみを介して
直接接着するが、Si基板91(結晶方位任意)上のS
i基板93とSi基板95をどちらも{100}面と
し、かつSi基板93の〈011〉方向とSi基板95
の〈011〉方向がずれるように、例えば45°ずれる
ように接着する。この接着基板を用いて図8の場合と同
様に、Si基板95表面に〈011〉,〈01-1〉方向
に沿うマスクパターンを形成し、Siの異方性ケミカル
エッチングと露出したSiO2 膜94のエッチング除
去、続いてSiの異方性ケミカルエッチングを行う。
Similar to the embodiment shown in FIG. 8, an opening having a double step can be formed on an adhesive substrate using another crystal plane. This is shown in FIG. In addition, in FIG.
9A is a plan view, and FIG. 9B is a sectional view taken along the line CC ′ of FIG. In the fifth embodiment, the Si substrates 91, 93 and 95 are directly bonded only through the SiO 2 films 92 and 94 as in FIG. 8, but the S on the Si substrate 91 (arbitrary crystal orientation) is used.
Both the i substrate 93 and the Si substrate 95 have {100} planes, and the <011> direction of the Si substrate 93 and the Si substrate 95.
The bonding is performed so that the <011> direction of the above is shifted, for example, shifted by 45 °. Using this adhesive substrate, as in the case of FIG. 8, a mask pattern along the <011> and <01-1> directions is formed on the surface of the Si substrate 95 to perform anisotropic chemical etching of Si and the exposed SiO 2 film. Etching removal of 94 is performed, followed by anisotropic chemical etching of Si.

【0048】この結果、それぞれのSi基板93,95
にはマスクの形状に合わせた幾何学的な{111}結晶
面が現われ、特にSi基板93の中間部は93′のよう
に、マスクとなるパターンが内接する正方形若しくは長
方形にエッチングされる。この正方形若しくは長方形の
パターンは側面が{111}面であり、正方形又は長方
形のマスク開口に対して角の部分が平坦な底面にならな
いという問題がある。しかしながら、このような場合に
おいても変形形状マスクの使用で目的達成は可能であ
り、また図11に示すようなレンズ97のホルダーとし
ての応用が可能である。
As a result, the respective Si substrates 93 and 95 are
Shows a geometrical {111} crystal plane according to the shape of the mask, and in particular, the middle portion of the Si substrate 93 is etched into a square or rectangle inscribed with the mask pattern, as in 93 '. This square or rectangular pattern has {111} planes on the side faces, and there is a problem in that the corner portions do not form a flat bottom face with respect to the square or rectangular mask opening. However, even in such a case, the purpose can be achieved by using the deformed mask, and the application as a holder of the lens 97 as shown in FIG. 11 is possible.

【0049】また、このような2重段差は、図12に示
すような面入出力型半導体モジュールに応用することが
できる。この第6の実施例では、Si基板93,95を
SiO2 膜94を介して直接接着し、Si基板93,9
5の双方を{100}面とし、かつSi基板93の〈0
11〉方向とSi基板95の〈011〉方向がずれるよ
うに、例えば45°ずれるように接着する。また、Si
基板93の裏面にはSiO2 等の保護マスクを設けてお
く。この接着基板を用いて図8の場合と同様に、Si基
板95表面に〈011〉,〈01-1〉方向に沿うマスク
パターンを形成し、Siの異方性ケミカルエッチングと
露出したSiO2 膜94のエッチング除去、続いてSi
の異方性ケミカルエッチングを行う。
Further, such a double step can be applied to a surface input / output type semiconductor module as shown in FIG. In the sixth embodiment, the Si substrates 93 and 95 are directly bonded via the SiO 2 film 94, and the Si substrates 93 and 9 are bonded together.
5 both on the {100} plane and <0 on the Si substrate 93.
Bonding is performed so that the <11> direction and the <011> direction of the Si substrate 95 are deviated from each other, for example, by 45 °. Also, Si
A protective mask such as SiO 2 is provided on the back surface of the substrate 93. Using this adhesive substrate, as in the case of FIG. 8, a mask pattern along the <011> and <01-1> directions is formed on the surface of the Si substrate 95 to perform anisotropic chemical etching of Si and the exposed SiO 2 film. Etching away 94, followed by Si
Anisotropic chemical etching is performed.

【0050】この結果、それぞれのSi基板93,95
にはマスクの形状に合わせた幾何学的な{111}結晶
面が現われ、特にSi基板93の中間部の93′のよう
に、マスクとなるパターンが内接する正方形若しくは長
方形にエッチングされる。しかるのち、Si基板93の
裏面の保護マスクを除去し、面入出力型の半導体素子
(半導体レーザ,発光ダイオード,フォトダイオード
等)101とレンズ97′の装着と電気結線を行う。
As a result, the respective Si substrates 93 and 95 are
Shows a geometrical {111} crystal plane according to the shape of the mask, and is etched into a square or rectangle inscribed with the pattern to be the mask, particularly 93 'in the middle portion of the Si substrate 93. After that, the protective mask on the back surface of the Si substrate 93 is removed, and the surface input / output type semiconductor element (semiconductor laser, light emitting diode, photodiode, etc.) 101 and the lens 97 'are mounted and electrically connected.

【0051】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、接合されるウェハはSi同士
に限られるものではなく、SiとGe,GaAs,In
P,InSb等、種々の組み合わせが考えられる。ま
た、接合されるウェハは半導体材料に限定されるもので
なく、誘電体基板等を用いることも可能であり、例えば
Al2 3 ,AlN,C−BN,SiC等のセラミック
材料、ポリイミド等の高分子材料も用いることができ
る。さらに、異種のウェハ接合した場合、又は同種のウ
ェハ同士でも、結晶方位を変える等して変性層を挟むこ
とにより、間に酸化膜を挟まなくともエッチングを接合
面で自動的に決まるようにすることが可能である。ま
た、凹部に搭載されるのは光学素子や電子素子ばかりで
なく、ファイバやピン,ネジ等を嵌め込んで位置合わせ
させることもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で、種々変形して実施することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the wafers to be bonded are not limited to Si, but Si and Ge, GaAs, In
Various combinations such as P and InSb are possible. The wafer to be bonded is not limited to the semiconductor material, and a dielectric substrate or the like can be used. For example, a ceramic material such as Al 2 O 3 , AlN, C-BN, or SiC, a polyimide material, or the like. Polymeric materials can also be used. Furthermore, when different types of wafers are bonded, or even between wafers of the same type, by sandwiching the modified layer by changing the crystal orientation, etching can be automatically determined at the bonding surface without interposing an oxide film between them. It is possible. Further, not only optical elements and electronic elements can be mounted in the recesses, but also fibers, pins, screws, etc. can be fitted and aligned. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、複
数枚のウェハを直接接着した接着基板にウェハ接合部に
達する凹部を設け、この凹部内に半導体チップを搭載し
ているので、半導体チップと他のモジュール構成部品と
の位置関係を正確に保持することができ、且つ半導体チ
ップを機械的に強固に支持することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, since the adhesive substrate directly bonded with a plurality of wafers is provided with the concave portion reaching the wafer bonding portion, and the semiconductor chip is mounted in the concave portion, The positional relationship between the semiconductor chip and the other module components can be accurately maintained, and the semiconductor chip can be mechanically and firmly supported.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係わる半導体モジュー
ルの要部構成を示す斜視図、
FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of a semiconductor module according to a first embodiment of the present invention,

【図2】レーザモジュールのサブマウントへの適用例を
示す斜視図、
FIG. 2 is a perspective view showing an application example of a laser module to a submount,

【図3】MTコネクタを利用したレーザモジュールへの
適用例を示す分解斜視図及び断面図、
FIG. 3 is an exploded perspective view and a sectional view showing an application example to a laser module using an MT connector,

【図4】図3の変形例を示す分解斜視図、FIG. 4 is an exploded perspective view showing a modified example of FIG.

【図5】図3の変形例を示す分解斜視図、5 is an exploded perspective view showing a modified example of FIG. 3,

【図6】第2の実施例に係わる半導体モジュールの要部
構成を示す断面図、
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the main configuration of a semiconductor module according to a second embodiment,

【図7】第3の実施例に係わる半導体モジュールの要部
構成を示す平面図と断面図、
FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing a main part configuration of a semiconductor module according to a third embodiment.

【図8】第4の実施例に係わる半導体モジュールの要部
構成を示す平面図と断面図、
FIG. 8 is a plan view and a cross-sectional view showing the main configuration of a semiconductor module according to a fourth embodiment;

【図9】第4の実施例の作用を説明するための模式図、FIG. 9 is a schematic view for explaining the operation of the fourth embodiment,

【図10】接着すべきウェハの結晶方向がずれている場
合を示す模式図、
FIG. 10 is a schematic view showing a case where the wafers to be bonded have different crystal directions,

【図11】第5の実施例に係わるレンズホルダーの要部
構成を示す断面図、
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the main configuration of a lens holder according to a fifth embodiment,

【図12】第6の実施例に係わる半導体モジュールの要
部構成を示す断面図、
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the main configuration of a semiconductor module according to a sixth embodiment,

【図13】従来のレーザモジュールの例を示す分解斜視
図、
FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of a conventional laser module,

【図14】従来の表面実装法を説明するための断面図、FIG. 14 is a sectional view for explaining a conventional surface mounting method,

【図15】従来のICカードにおける素子のモールド法
を説明するための断面図、
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a method of molding an element in a conventional IC card,

【図16】MTコネクタの構成例を示す斜視図。FIG. 16 is a perspective view showing a configuration example of an MT connector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…シリコンウェハ、 3…酸化膜、 4…凹部、 5…電極配線、 6…モジュール構成部品(チップ搭載基板)、 7…レーザチップ、 8…基台、 9…フタ、 10…ホルダ板、 41…接着基板、 42…電子素子、 43…電子素子チップ、 141…ピン、 142…ファイバ端面、 143…コネクタ、 144…クリップ、 145…光ファイバ。 1, 2 ... Silicon wafer, 3 ... Oxide film, 4 ... Recessed portion, 5 ... Electrode wiring, 6 ... Module component (chip mounting substrate), 7 ... Laser chip, 8 ... Base, 9 ... Lid, 10 ... Holder plate , 41 ... Adhesive substrate, 42 ... Electronic element, 43 ... Electronic element chip, 141 ... Pin, 142 ... Fiber end face, 143 ... Connector, 144 ... Clip, 145 ... Optical fiber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志水 文彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝小向工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumihiko Shimizu 1 Komukai-shiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Komukai factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の厚さと平滑な表面を有する複数枚の
半導体ウェハの表面同士を接合してなる接着基板と、こ
の接着基板の一部を前記ウェハの接合部に達する深さま
でエッチングして形成された凹部と、この凹部に搭載さ
れた半導体チップとを具備してなることを特徴とする半
導体モジュール。
1. An adhesive substrate obtained by bonding the surfaces of a plurality of semiconductor wafers having a predetermined thickness and smooth surfaces to each other, and a part of the adhesive substrate is etched to a depth reaching the bonding portion of the wafer. A semiconductor module comprising a formed recess and a semiconductor chip mounted in the recess.
【請求項2】所定の厚さと平滑な表面を有する複数枚の
半導体ウェハの表面同士を接合してなる接着基板と、こ
の接着基板の一部を前記ウェハの接合部に達する深さま
でエッチングし、底部の断面径よりも頂部又は中腹部の
断面径の方が小さくなるように形成された凹部と、この
凹部に搭載された半導体チップとを具備してなることを
特徴とする半導体モジュール。
2. An adhesive substrate formed by joining the surfaces of a plurality of semiconductor wafers having a predetermined thickness and smooth surfaces to each other, and a part of the adhesive substrate is etched to a depth reaching the joint portion of the wafer, A semiconductor module comprising: a recess formed so that a cross-sectional diameter of a top portion or an abdominal portion is smaller than a cross-sectional diameter of a bottom portion, and a semiconductor chip mounted in this recess.
【請求項3】所定の厚さと平滑な表面を有する少なくと
も3枚の半導体ウェハを、該ウェハの表面同士を直接接
合して積層した接着基板と、この接着基板の一部を前記
ウェハの接合部の一つを越えて他の接合部に達する深さ
までエッチングし、底部の断面径よりも中腹部の断面径
の方が小さくなるように形成された凹部と、この凹部に
搭載された半導体チップとを具備したことを特徴とする
半導体モジュール。
3. An adhesive substrate in which at least three semiconductor wafers each having a predetermined thickness and a smooth surface are laminated by directly bonding the surfaces of the wafers, and a part of the adhesive substrate is bonded to the wafer. And a semiconductor chip mounted in this recess, which is formed so that the cross-sectional diameter of the abdomen is smaller than the cross-sectional diameter of the bottom by etching to a depth that exceeds one of the A semiconductor module comprising:
【請求項4】所定のガイドピンを有するか又はガイドピ
ンにより保持可能なコネクタが、前記ガイドピン及びそ
の間隔に合わせて切り出され且つ所定の位置に半導体チ
ップを具備してなるチップ搭載基板により位置決めされ
てなることを特徴とする半導体モジュール。
4. A connector having a predetermined guide pin or capable of being held by the guide pin is positioned by a chip mounting board which is cut out in accordance with the guide pin and a space between the guide pins and has a semiconductor chip at a predetermined position. A semiconductor module characterized by being formed.
JP23803891A 1990-09-28 1991-09-18 Semiconductor module Expired - Fee Related JP2977338B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23803891A JP2977338B2 (en) 1990-09-28 1991-09-18 Semiconductor module

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25903690 1990-09-28
JP16282191 1991-07-03
JP3-162821 1991-07-03
JP2-259036 1991-07-03
JP23803891A JP2977338B2 (en) 1990-09-28 1991-09-18 Semiconductor module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0566330A true JPH0566330A (en) 1993-03-19
JP2977338B2 JP2977338B2 (en) 1999-11-15

Family

ID=27322063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23803891A Expired - Fee Related JP2977338B2 (en) 1990-09-28 1991-09-18 Semiconductor module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2977338B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6155724A (en) * 1997-03-04 2000-12-05 Hamamatsu Photonics Kk Light transmitting module for optical communication and light transmitting unit thereof
JP2008516525A (en) * 2004-10-05 2008-05-15 トラツキング・テクノロジーズ・インコーポレーテツド Radio frequency identification tag and manufacturing method thereof
JP2008122741A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd Substrate for optical element
JP2010226078A (en) * 2009-02-24 2010-10-07 Sony Corp Light-emitting device and method of manufacturing same
JP2014092716A (en) * 2012-11-05 2014-05-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Clip member and optical module including the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6155724A (en) * 1997-03-04 2000-12-05 Hamamatsu Photonics Kk Light transmitting module for optical communication and light transmitting unit thereof
JP2008516525A (en) * 2004-10-05 2008-05-15 トラツキング・テクノロジーズ・インコーポレーテツド Radio frequency identification tag and manufacturing method thereof
JP2008122741A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Ngk Spark Plug Co Ltd Substrate for optical element
JP2010226078A (en) * 2009-02-24 2010-10-07 Sony Corp Light-emitting device and method of manufacturing same
US8654810B2 (en) 2009-02-24 2014-02-18 Sony Corporation Light-emitting device and method of manufacturing the same
JP2014092716A (en) * 2012-11-05 2014-05-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Clip member and optical module including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2977338B2 (en) 1999-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5205032A (en) Electronic parts mounting apparatus
JP3345518B2 (en) Method for manufacturing optical semiconductor module
US5412748A (en) Optical semiconductor module
US10068938B2 (en) Solid image-pickup device with flexible circuit substrate
US6271049B1 (en) Method for producing an optoelectronic component
US7751659B2 (en) Optical apparatus
US6935792B2 (en) Optoelectronic package and fabrication method
JPS6257277A (en) Automatically adjustable positioning apparatus for semiconductor laser with glass fiber
JPS63228113A (en) Optically coupling element and manufacture thereof
JPH06237016A (en) Optical fiber module and manufacture thereof
JP2003031524A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
KR100442609B1 (en) Structure of flip chip bonding and method for bonding
JPH0786693A (en) Optical semiconductor module
JPH01181490A (en) Semiconductor laser device
JP2977338B2 (en) Semiconductor module
JP2001343560A (en) Optical module
JPH05114800A (en) Electronic component mounting method and device
JPH08110446A (en) Light transmission module
US5324387A (en) Method of fabricating asymmetric closely-spaced multiple diode lasers
KR100524672B1 (en) Method of flip chip bonding utilizing slanted groove for optical passive alignment and optical module
US6628000B1 (en) Techniques for maintaining parallelism between optical and chip sub-assemblies
US7223022B2 (en) Alignment of an optic or electronic component
US11831093B2 (en) Socket locator
JP4380940B2 (en) Die bonding equipment
US5612258A (en) Method of producing a semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 8

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070910

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 9

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees