JPH071794B2 - ハイブリッド光ic装置およびその製造方法 - Google Patents

ハイブリッド光ic装置およびその製造方法

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JPH071794B2
JPH071794B2 JP60162391A JP16239185A JPH071794B2 JP H071794 B2 JPH071794 B2 JP H071794B2 JP 60162391 A JP60162391 A JP 60162391A JP 16239185 A JP16239185 A JP 16239185A JP H071794 B2 JPH071794 B2 JP H071794B2
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light emitting
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electric element
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壮一 木村
清司 大仲
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ファイバー通信、光記録再生等に有用とな
る光源に関し、特に発光素子とそれを駆動する電気ICを
ハイブリッドで構成する装置に関するものである。
従来の技術 近年、大容量光ファイバー通信の発達にともない、発光
素子を高速変調動作させることが必要となっている。発
光素子を高速変調動作させるためには、それを駆動する
電気ICが必要となる。このICとしては、SiあるいはGaAs
を材料とした高速動作が可能なICを用いていた。従来の
ハイブリッド光IC装置は、このICチップと発光素子のチ
ップにワイヤーボンディングを行って、電気的に接続し
ていた。ところが、このハイブリッド光IC装置では、ワ
イヤーを介して接続しているために配線容量が大きくな
って高速変調動作が困難になるという欠点がある。ま
た、発光素子にワイヤーボンディングする場合、外部か
らの力によって素子に欠陥が導入され易く信頼性の上で
問題がある。また、各々別にダイスボンディングするた
め小型化が望めない。このような観点から、最近では発
光素子と電気ICを1チップにモノリシック化した光ICの
開発が活発化してきているが、作製上、非常に高度な技
術を用いなければならずいまだ歩留り等で問題が多い。
発明が解決しようとする問題点 本発明は従来の技術で問題となっていたワイヤー接続に
よる配線容量の増大化、ワイヤーボンディング工程によ
る信頼性の低下、及び小型化の困難性を解決しようとす
るものである。
問題点を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するため、 電気素子が形成された半導体基板と、 前記電気素子が形成された領域と異なる領域で、前記基
板の周囲の少なくとも1つの面に接するようにして、選
択的に形成された孔と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属と、 前記孔の底部の配線金属上に載置され、前記配線金属と
電気的に接続され、前記孔の側部に形成された配線金属
とは、絶縁物を介して絶縁されている、端面発光型の発
光素子と、 前記電気素子と接続し、前記孔に載置された前記発光素
子の上面にまで伸び、前記発光素子と電気的に接続され
ている第2の配線金属とを備え、 前記発光素子の端面から出射する光は、前記基板と平行
方向に取り出されるハイブリッド光IC装置とする。
また、電気素子が形成された半導体基板と、 前記電気素子が形成された領域と異なる領域に、選択的
に形成された孔と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属と、 前記孔の底部の配線金属上に載置され、前記配線金属と
電気的に接続され、前記孔の側部に形成された配線金属
とは、絶縁物を介して絶縁されている、面発光型の発光
素子と、 前記電気素子と接続し、前記孔に載置された前記発光素
子の上面にまで伸び、前記発光素子と電気的に接続され
ている第2の配線金属とを備え、 前記発光素子の上面から出射する光は、前記基板の上方
に取り出される ハイブリッド光IC装置とする。
さらに、ICウェハーの電気素子が形成された領域と異な
る領域で、かつ分割線の近傍に選択的に孔を形成する工
程と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属を形
成する工程と、 前記第1の配線金属と電気的に接続するよう、端面発光
型の発光素子を、前記孔の底部の配線金属上に載置する
工程と、 前記孔の側部に形成された第1の配線金属と前記発光素
子とを絶縁する工程と、前記電気素子と接続し、前記孔
に載置された前記発光素子の上面にまで伸び、前記発光
素子と電気的に接続されている第2の配線金属を形成す
る工程と、 前記分割線に沿って、前記ICウェハーをチップに分割す
る工程と、 を有するハイブリッド光IC装置の製造方法とする。
作用 本発明によれば、ウェハープロセスの配線工程において
電気素子と発光素子が接続されるものであるので、電気
ICと発光素子を接続するワイヤーボンディング工程が不
要となる。従って、従来問題となっていたワイヤー接続
による配線容量の増大化、信頼性の低下を防ぐものであ
る。また、電気ICのチップ内に発光素子がダイスボンデ
ィングされているので装置の小型化がはかれるものであ
る。
実施例 本発明の第1の実施例を第1図に示す。本実施例では、
半導体基板としてSi-ICウェハーを用いたものである。
以下、作製工程を図面を用いて説明する。第2図は、既
にトランジスタ等の電気素子が形成されたSi-ICウェハ
ー1上に電気素子が形成されている領域と異なる領域に
選択的に孔7を形成したものである。これは、通常のウ
ェハープロセスであるフォトリソグラフィ工程及びエッ
チング工程により容易に形成できる。孔7の大きさは、
例えば300μm×300μm×100μmとする。深さを100μ
mとしているのは、通常の半導体レーザの厚みに合わし
たものである。孔7を形成後、第1の配線金属3を孔7
及び電気素子が形成された領域に選択的に形成する。こ
の様子を第3図に示す。これは、斜め蒸着等により配線
金属を蒸着した後、通常のウェハープロセスであるフォ
トリソグラフィ工程及びエッチング工程あるいはリフト
オフ工程により容易に形成できる。然る後、孔7に形成
された配線金属3上に半導体レーザ2をダイスボンディ
ングする。この様子を示した断面図が第4図である。
これは、例えばあらかじめ半導体レーザ2のn側電極9
上にAu/Snの半田層(図示せず)を形成しておき、加熱
されたウェハーに半田層を用いてボンディングすること
により行なう。然る後、半導体レーザ2と孔7間のすき
まを樹脂5により埋込む。この様子を第5図に示す。こ
れは、樹脂として例えば感光性のものを用い、ウェハー
全面に塗布した後、通常のフォトリソグラフィ工程によ
り容易に形成できる。この際、半導体レーザ2の端面か
ら出射される光を外部に取り出すために、半導体レーザ
2の一方の端面側の樹脂は除去する。然る後、配線金属
6を半導体レーザ2のP側電極8及び電気素子が形成さ
れた領域に選択的に形成することにより第1図に示す構
造を得る。配線金属3及び配線金属6は、それぞれ半導
体レーザ2のn側電極9及びP側電極8とSi-ICウェハ
ーに既に形成されている電気素子を接続するものであ
る。
第6図は、半導体レーザ2がダイスボンディングされた
Si-ICウェハー1を上から見た図である。電気IC11の1
チップに半導体レーザ2を1チップ内蔵し構成したもの
である。半導体レーザ2は、分割線12より内側に例えば
50μm程度隔てボンディングしている。これは、配線金
属6を形成後ウェハー1を分割線12でスクライブあるい
は、ダイシングする時に半導体レーザ2の劈開面をキズ
つけないためである。このように構成した後、Si-ICウ
ェハー1を分割線12に沿ってスクライバー等で個々に分
割することにより、半導体レーザ2を内蔵した電気ICチ
ップ、即ちハイブリッド光ICチップを得る。第7図は、
電気IC11の1チップに半導体レーザ2を2チップ内蔵し
構成したものである。このように電気IC1チップに複数
の半導体レーザチップを内蔵することも可能である。第
6図,第7図は、半導体レーザとして端面発光型のもの
を用いた例を示したが、レーザとして面発光型のものを
用いた例を第8図に示す。このように面発光型レーザの
場合は、ウェハーに対し垂直な方向に光が出射されるの
で第7図のように半導体レーザを分割線の近くにボンデ
ィングする必要がなく、電気ICチップ内の任意の位置に
ボンディングすることが可能である。
第9図に本発明の第2の実施例を示す。第1の実施例で
は、半導体レーザとして通常の両面から電極を取り出す
タイプを用いたが、本実施例では例えばTJS型レーザの
ように一方の面からP側及びn側の両方の電極を取り出
せるタイプのものを用いている。
第10図は、第2図と同様にSi-ICウェハー1に孔を形成
した後、TJS型レーザ21をダイスボンディングした断面
図を示す。この場合、第1の実施例と異なり、ダイスボ
ンディングの下地金属となる配線金属がないが、レーザ
21のボンディングされる面にAu(図示せず)をあらかじ
め蒸着等により形成しておけばAu-Si共晶により容易に
ボンディングできる。第11図は、このようにボンディン
グした後、レーザ21と孔の間のすきまを第5図と同様に
樹脂5で埋込んだ断面図である。然る後、配線金属22を
TJS型レーザ21のP側電極26とn側電極25及び電気素子
が形成された領域に選択的に形成し、第9図の構造を得
る。本実施例においては、第1の実施例と異なる配線工
程1回だけなので工程の簡略化がはかれるという利点が
ある。第2の実施例においては、半導体レーザとしてTJ
S型レーザを用いたが、他の、一方の面からP側及びn
側の両方の電極を取り出せる構造のレーザ、例えばS・
I基板上に形成したレーザ等にも適用できる。
また、第1,第2の実施例とも発光素子として半導体レー
ザを用いたが、LED等にも応用できる。さらに、第1,第
2の実施例とも電気ICとしてSi-ICの例を示したが、GaA
s等化合物半導体を材料とするICを応用することも可能
である。
発明の効果 本発明によれば、発光素子と電気ICをハイブリッドで構
成するに際し、両素子を電気的に接続するためにウェハ
ープロセスの配線工程を用いるため、従来問題となって
いたワイヤーボンディング接続による配線容量の増大
化、信頼性の低下を招かない。また、電気ICチップ内に
発光素子が内蔵され一体化できるので装置の小型化が可
能となる。さらに、作製工程がすべて通常のウェハープ
ロセス工程で行なえるので、従来に比べコスト低減がは
かれるものであり、工業的に見ても十分価値のあるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による第1の実施例を示す断面図、第2,
3,4,5図は第1の実施例における作製プロセスを示す断
面図、第6,7,8図は半導体レーザをSi-ICウェハーにダイ
スボンディングした後の上面図、第9図は本発明による
第2の実施例を示す断面図、第10,11図は第2の実施例
における作製プロセスを示す断面図である。 1……Si-ICウェハー、2……半導体レーザ、3,6……配
線金属、5……樹脂。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気素子が形成された半導体基板と、 前記電気素子が形成された領域と異なる領域で、前記基
    板の周囲の少なくとも1つの面に接するようにして、選
    択的に形成された孔と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
    から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属と、 前記孔の底部の配線金属上に載置され、前記配線金属と
    電気的に接続され、前記孔の側部に形成された配線金属
    とは、絶縁物を介して絶縁されている、端面発光型の発
    光素子と、 前記電気素子と接続し、前記孔に載置された前記発光素
    子の上面にまで伸び、前記発光素子と電気的に接続され
    ている第2の配線金属とを備え、 前記発光素子の端面から出射する光は、前記ウェハーと
    平行方向に取り出されることを特徴とするハイブリッド
    光IC装置。
  2. 【請求項2】電気素子が形成されたICウェハーと、 前記電気素子が形成された領域と異なる領域は、選択的
    に形成された孔と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
    から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属と、 前記孔の底部の配線金属上に載置され、前記配線金属と
    電気的に接続され、前記孔の側部に形成された配線金属
    とは、絶縁物を介して絶縁されている、面発光型の発光
    素子と、 前記電気素子と接続し、前記孔に載置された前記発光素
    子の上面にまで伸び、前記発光素子と電気的に接続され
    ている第2の配線金属とを備え、 前記発光素子の上面から出射する光は、前記ウェハーの
    上方に取り出される ことを特徴とするハイブリッド光IC装置。
  3. 【請求項3】電気素子が形成された1つのICウェハーチ
    ップには、 複数の孔が形成されており、 前記孔のぞれぞれに発光素子が載置されている ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
    記載のハイブリッド光IC装置。
  4. 【請求項4】絶縁物が樹脂である ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
    記載のハイブリッド光IC装置。
  5. 【請求項5】ICウェハーの電気素子が形成された領域と
    異なる領域で、かつ分割線の近傍に選択的に孔を形成す
    る工程と、 前記電気素子と接続し、前記電気素子が形成された領域
    から前記孔の底部にまで伸びている第1の配線金属を形
    成する工程と、 前記第1の配線金属と電気的に接続するよう、端面発光
    型の発光素子を、前記孔の底部の配線金属上に載置する
    工程と、 前記孔の側部に形成された第1の配線金属と前記発光素
    子とを絶縁する工程と、前記電気素子と接続し、前記孔
    に載置された前記発光素子の上面にまで伸び、前記発光
    素子と電気的に接続されている第2の配線金属を形成す
    る工程と、 前記分割線に沿って、前記ICウェハーチップに分割する
    工程と、 を有することを特徴とするハイブリッド光IC装置の製造
    方法。
JP60162391A 1985-07-23 1985-07-23 ハイブリッド光ic装置およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH071794B2 (ja)

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JPS6223185A JPS6223185A (ja) 1987-01-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5040187A (en) * 1990-01-03 1991-08-13 Karpinski Arthur A Monolithic laser diode array
US5128951A (en) * 1991-03-04 1992-07-07 Karpinski Arthur A Laser diode array and method of fabrication thereof
WO2017026362A1 (ja) * 2015-08-12 2017-02-16 株式会社村田製作所 光電変換素子、光通信モジュール

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