JPH0770778B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH0770778B2
JPH0770778B2 JP59213048A JP21304884A JPH0770778B2 JP H0770778 B2 JPH0770778 B2 JP H0770778B2 JP 59213048 A JP59213048 A JP 59213048A JP 21304884 A JP21304884 A JP 21304884A JP H0770778 B2 JPH0770778 B2 JP H0770778B2
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semiconductor chip
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83193Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置とその製造方法に関し、特に半導体
チップを基板上にマウントするにあたって予め行なう位
置合せを厳密に行わなくても加熱処理によりボンディン
グする過程で自然に正確な位置合せが行われるようにす
ることのできる新規な半導体装置とその製造方法を提供
しようとするものである。
従来技術 半導体レーザとしてレーザ出力をモニターするための受
光素子を備えたものであり、このような半導体レーザに
よれば受光素子によるレーザ出力の検出結果に基づいて
半導体レーザの駆動電流をコントロールすることにより
そのレーザ出力を温度変化等に影響されることなく一定
になるように制御することが可能になる。そして、この
ようなモニター用受光素子付き半導体レーザとして半導
体基板の表面部にPIN型のフォトダイオードを形成し、
その一端部表面に半導体レーザチップをボンディング
し、半導体レーザチップの活性領域から後側へ出力され
るレーザ光の一部をフォトダイオードにおいて検知する
ようにしたものがある。
考案が解決しようとする問題点 このような半導体レーザにおいては半導体レーザチップ
を正確に位置決めしてボンディングすることが不可欠で
ある。特に、半導体レーザチップのレーザ光出射端面と
半導体ペレットの端面との位置関係にずれが生じると光
学的特性に変化が生じる等の問題が起きる。この点特に
Y方向におけるずれについて第5図(A)、(B)に従
って具体的に説明すると次のとおりである。先ず、同図
(A)に示すように半導体基板aの端面bよりも半導体
レーザチップcのレーザ光出射端面dの方が内側にずれ
ている場合にはそのレーザ光出射端面dから出射された
レーザ光の一部(即ち、斜め下向きに出射された光)が
半導体ペレットaの表面にて反射される。その結果、垂
直方向における光度分布がいびつになる。即ち、半導体
ペレットaの端面bと半導体レーザチップcのレーザ光
出射端面dとが均一で半導体ペレットaの表面(具体的
にはペレットaの端面bと半導体レーザチップcの端面
dとの間の部分)でレーザ光が反射されるという現象が
生じない場合には垂直方向における光度分布曲線はきれ
いな線対称性を有する共振曲線(共振回路の周波数・電
流特性曲線)のようになるが、上述したような反射があ
ると共振曲線をいびつにした形状になり、半導体レーザ
チップcのレーザ光出射部の延長線を中心に上下対称な
形状ではなくなる。具体的には、その延長線よりも上側
がより高い光度になり、下側がより低い光度になるよう
ないびつさが生じる。このいびつさは半導体ペレットa
の端面bと半導体レーザチップcのレーザ光出射端面d
とのずれが大きい程激しくなる。
又、逆に、第5図(B)に示すように半導体レーザチッ
プcが半導体ペレットaから食み出た場合には半導体レ
ーザチップcの半導体ペレットaに対するボンディング
の状態が良好でなくなる可能性があり、又、放熱性も悪
くなる。
従って、半導体レーザチップのレーザ光出射端面と半導
体ペレットの端面とが正確に所謂面一になるようにする
必要がある。又、X方向(レーザ光の出射方向と直角な
方向)、θ方向(回転方向)における位置決めも重要で
ある。特にθ方向における位置ずれはレーザ光の出射方
向の狂いに繋がる。従って、ボンディング位置の位置決
め精度の高いことが要求されるが従来においてボンディ
ング位置決め精度を高くすることは難しかった。
しかして、本発明は基板半導体レーザチップ等の半導体
チップを簡単且つ正確に位置決めしてボンディングする
ことができるようにしようとするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明半導体装置は、半導体
チップを基板にマウントしてなる半導体装置において、
上記半導体チップのマウント面と上記基板上のマウント
面とに同一形状で互いに整合し且つ上記半導体チップの
側周縁の全長よりも周縁の全長の長い良熱伝導性材層を
有し、その良熱伝導性材層のうちの少なくとも一方の層
が接着材から成ることを特徴とするものである。
又、上記問題点を解決するため本発明半導体装置の製造
方法は、半導体チップを基板にマウントする半導体装置
の製造方法において、上記半導体チップのマウント面と
上記基板上のマウント面のうち少なくとも一方に接着材
からなり上記半導体チップの側周縁の全長によりも周縁
の全長が長い良熱伝導性材層を形成し、他方のマウント
面に上記良熱伝導性材層と形状が同一で整合し得る良熱
伝導性材層を形成し、上記基板のマウント面上にその良
熱伝導性材層と半導体チップの良熱伝導性材層とが略整
合するように半導体チップを位置させ、その状態で加熱
して上記良熱伝導性材層の少なくとも一方の層を溶解さ
せることによって上記各良熱伝導性材層どうしが互いに
接続されるようにして半導体チップの上記基板に対する
位置合せを行なうことを特徴とするものである。
作用 しかして、本発明によれば、半導体チップを基板上にマ
ウントするにあたって予め行う位置合せを厳格に行わな
くても半導体チップ及び基板に形成された良熱伝導性材
層の少なくとも一方が加熱により溶解して2つの良熱伝
導性材層どうしが互いに接続される過程でその溶解した
層を構成する良熱伝導性材の表面張力によって基板の良
熱伝導性材層と半導体チップの良熱伝導性材層とが互い
に整合されるので半導体チップが基板に対して自動的に
正確に位置合せされる。
実施例 以下に、本発明を添附図面に示した実施例に従って詳細
に説明する。
第1図乃至第3図は本発明を半導体レーザに適用した実
施例を説明するためのものであり、第1図は半導体レー
ザの全体を示す斜視図、第2図は半導体レーザのレーザ
ダイオードチップマウント部を拡大して示す断面図、第
3図(A)はチップボンディング前におけるレーザダイ
オードチップの底面図、同図(B)は同じく半導体基板
の平面図、同図(C)は同じく半導体基板及びレーザダ
イオードチップの断面図である。
図面において、1はN+型半導体基板で、その表面部には
モニター用フォトダイオード2が形成され、更にその一
端部表面上にレーザダイオードチップマウント領域3が
設けられている。4は上記フォトダイオード2を構成す
るN-型半導体領域で、半導体基板1の表面部に不純物を
選択的に拡散することにより形成されている。5はフォ
トダイオード2を構成するP+型半導体領域で、半導体領
域4に表面部に不純物を選択的に拡散することにより形
成されている。この半導体領域5、上記半導体領域4及
び基板1によってモニター光検出用のフォトダイオード
2が構成される。
半導体基板1のレーザダイオードチップマウント領域3
上には半田の漏れ性の良い金属例えば金・ニッケル(Au
/Ni)あるいは銅(Cu)等からなる金属層6が形成さ
れ、更に該金属層6上に錫(Sn)からなる半田層7が形
成されている。該半田層7及び金属層6が第3図(B)
に示すような若干複雑な平面形状を有している。
8はレーザダイオードチップで、裏面、即ち、活性層9
と近い方の主表面には例えば金・ニッケル(Au/Ni)、
あるいは銅(Cu)等からなる金属層10が形成され、更に
該金属層10上に錫(Su)からなる半田層11が形成されて
おり、該半田層11及び金属層10は第3図(A)に示すよ
うな形状を有している。この形状は第3図(B)に示し
た金属層6及び半田層7の形状と互いに重なり合う同一
の形状を有している。そして、レーザダイオードチップ
8は半導体基板1のレーザダイオードチップマウント領
域3上に対して半田層11が半田層7と互いに溶融により
一体化された状態でチップボンディングされており、そ
して、そのようにチップボンディングされることによっ
てレーザダイオードチップ8が半導体基板1に対して位
置決めされる。
この第1図乃至第3図に示すような半導体レーザは、レ
ーザダイオードチップ8を半導体基板1にチップボンデ
ィングするための位置合わせ[第3図(C)参照]をさ
ほど厳密に行わなくても、換言すれば多少の位置ずれが
あったとしても加熱して半田層11、7を溶融したとき溶
融した半田の表面張力によって半田層11と半田層7とが
互いに整合するようにレーザダイオードチップ8の位置
が自動的に修正される。従って、チップボンディングに
あたって予め行うレーザダイオードチップ8の位置合わ
せを厳密に行わなくてもレーザダイオードチップ8が正
確に位置合わせされた状態でチップボンディングされる
ようにすることができる。
上記した半田層11及び7はフォトエッチングにより第3
図(A)及び(B)に示すような形状にパターニングし
た金属層10及び6の表面に半田ディップすることにより
形成される。しかし、レーザダイオードチップ8の裏面
及び半導体基板1の表面に金属層10及び6を形成するこ
となく直接に半田蒸着することにより半田層11、7を第
3図(A)、(B)に示すような形状にしても良い。こ
のようにすれば、パターニングした金属層10及び6の表
面に半田ディップすることにより半田層11、7を形成す
る場合に比較して整合後のパターンずれが起りやすくな
るという可能性を有しているが、金属層6、10を形成す
る必要がないので製造コストの低減を図るうえで好まし
い。又、互いに接続される層を両方とも半田層にするの
ではなく、一方の半田層にし、他方を半田の濡れの良い
金属層にするようにしても良い。具体的には、半導体基
板1のレーザダイオーッドマウント領域3には金属層
(例えばAu/Ni)6及び半田層(例えばSn)7を形成し
一方、レーザダイオードチップ8には金属層(例えばAu
/Ni)10のみを形成し、該金属層10表面には特に半田層
を形成しないような態様でも本発明を実施することがで
きる。又、金属層6、10は半田等がなじむ性質を有する
ものでなければ材料は上記例のものに限定されない。例
えば金(Au)に代えて銀(Ag)をベースにした金属層を
構成するようにしても良い。又、本実施例においては接
着材として半田を用いているが、加熱して溶融する性質
を有していれば半田でなければならないことはない。但
し、放熱性が良好なうえ導電性を有していることが好ま
しい。
尚、金属層10、半田層11及び金属層6、半田層7の形状
は互いに同じで整合することのできる形状であれば第3
図(A)、(B)に示すような形状でなければならない
ということはなく、例えば第4図(A)、(B)、
(C)に示すように各種の形状が考えられる。しかし、
接合面積が狭くなると放熱効果が弱くなるので、接合面
積が徒らに狭くなるような形状にすることは避けること
が望ましい。
発明の効果 以上に述べたように、本発明によれば、半導体チップを
基板上にマウントするにあたって予め行う位置合せを厳
格に行わなくても半導体チップ及び基板に形成された良
熱導電性材層の少なくとも一方(接着材からなる層)が
加熱されて溶解する過程でその層を構成する良熱伝導性
材の表面張力によって基板の良熱伝導性材層と半導体チ
ップの良熱伝導性材層とが互いに整合するので半導体チ
ップが基板に対して自動的に正確に位置合せされる。従
って、チップボンディングに先立って行う位置合わせを
厳格に行う必要がなくなる。そして、本発明を例えば半
導体レーザに適用した場合にはチップボンディングに先
立って行う位置合せを厳格に行わなくてもレーザダイオ
ードチップのX、Y、θ方向における位置ずれのない半
導体レーザを得ることができ、第5図に示したような問
題を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図、第2図及び第3図(A)乃至(C)は本発明の
実施の一例を説明するためのもので、第1図は半導体レ
ーザの斜視図、第2図は半導体レーザの断面図、第3図
(A)はチップボンディング前における半導体チップの
底面図、同図(B)は同じく半導体基板の平面図、同図
(C)は同じく半導体基板及び半導体チップの断面図、
第4図(A)乃至(C)は良熱伝導性材の各別の平面形
状例を示す半導体チップの底面図、第5図(A)、
(B)は従来技術の問題点を示す半導体レーザの断面図
である。 符号の説明 1……基板 7……良熱伝導性材層、 8……半導体チップ、 11……良熱伝導性材層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−167038(JP,A) 特開 昭59−17591(JP,A) 特開 昭58−111394(JP,A) 特開 昭58−93395(JP,A) 特開 昭58−173880(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体チップを基板にマウントしてなる半
    導体装置において、 上記半導体チップのマウント面と上記基板上のマウント
    面とに同一形状で互いに整合し且つ上記半導体チップの
    側周縁の全長よりも周縁の全長の長い良熱伝導性材層を
    有し、 その良熱伝導性材層のうちの少なくとも一方の層が接着
    剤から成る ことを特徴とする半導体装置
  2. 【請求項2】半導体チップを基板にマウントする半導体
    装置の製造方法において、 上記半導体チップのマウント面と上記基板上のマウント
    面のうち少なくとも一方に接着材からなり上記半導体チ
    ップの側周縁の全長よりも周縁の全長が長い良熱伝導性
    材層を形成し、 他方のマウント面に上記良熱伝導性材層と形状が同一で
    整合し得る良熱伝導性材層を形成し、 上記基板のマウント面上にその良熱伝導性材層と半導体
    チップの良熱伝導性材層とが略整合するように半導体チ
    ップを位置させ、 その状態で加熱して上記良熱伝導性材層の少なくとも一
    方の層を溶解させることによって上記各良熱伝導性材層
    どうしが互いに接続されるようにして半導体チップの上
    記基板に対する位置合せを行なう ことを特徴とする半導体装置の製造方法
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