JPH10223980A - 光半導体装置、及び光半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易にかつ生産性よく光半導体装置を得るこ
とができる光半導体装置の製造方法、及び設計の自由度
が高い光半導体装置を提供すること。 【解決手段】 フォログラム９０を形成する位置に、フ
ォログラム９０の転写パターンとなるフォログラム形成
用パターン部９５を有する成形型３０を用いて、半導体
基板２１及びＬＤチップ１を封止する透明モールド樹脂
１４を形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光半導体装置の
製造方法に関し、特に、レーザダイオードチップと、光
検知器とモニタフォトダイオードとを一体化してなる光
半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は特開平４−１３９６２８号公報に
開示されている従来の光半導体装置の構造を示す断面図
であり、図において、１００は光半導体装置、１０１は
レーザダイオード（以下、ＬＤと称す）チップ、１０４
はシリコン（Ｓｉ）基板、１０５ａは第１の主面、１０
５ｂは第２の主面、１０６はＶ溝反射ミラー、１０７は
透明膜、１０８はフォログラム、１０９は光検出を行う
ための受光素子、１１０は凹部、１０２はレンズ、１０
３はディスクである。

【０００３】次に、従来の光半導体装置の製造方法につ
いて説明する。まず、Ｓｉ基板１０４の第１の主面１０
５ａの所定の領域に受光素子１０９を形成した後、第１
の主面１０５ａにエッチングによりＶ字状の溝からなる
Ｖ溝反射ミラー１０６を形成する。このとき、第１の主
面１０５ａを（１００）面とするとともに、水酸化カリ
ウム水溶液からなるエッチング液を用いた異方性エッチ
ングを行うことにより（１１１）面からなる光学的にも
平坦なＶ溝反射ミラー１０６を形成することができる。
次に、このＶ溝反射ミラー１０６に向かい合ってＬＤチ
ップ１０１をボンディングする。このＬＤチップ１０１
を載置する位置には、予め、第１の主面１０５ａをエッ
チングして凹部１１０を形成し、該凹部１１０の底面に
第１の主面１０５ａに対して平行な第２の主面１０５ｂ
を形成しておく。続いて、このＬＤチップ１０１が載置
されているＳｉ基板１０４上に半導体レーザ光を透過す
る透明膜１０７として樹脂をコーティングする。さら
に、この透明膜１０７の表面のＬＤチップ１０１から出
射され、Ｖ溝反射ミラー１０６により反射されたレーザ
光が出射される位置にフォトリソグラフィーの技術を用
いてフォログラム１０８を形成して図３に示すような光
半導体装置を得る。なお、このフォログラム１０８は、
その上部から入射される光を屈折させて受光素子１０９
に入射させるように、そのピッチや凹凸の深さ等のパタ
ーンを調整しておく。

【０００４】次に動作について説明する。ＬＤチップ１
０１の前方端面から出射されたレーザ光は、Ｖ溝反射ミ
ラー１０６により反射されて透明膜１０７を透過して上
方に出射される。出射されたレーザ光は、レンズ１０２
等により集光され、ディスク１０３上に集光され、その
ディスク１０３からの反射光は再度光半導体装置１００
に入射される。このとき、ディスク１０３からの反射光
は、フォログラム１０８によって回折され、受光素子１
０９に入射されて信号検出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
光半導体装置は形成されていたが、透明膜１０７を形成
した後に、該透明膜１０７上にレジストマスク等を用い
たフォトリソグラフィ技術を用いてフォログラム１０８
を形成するようにしていたため、製造工程が複雑化する
とともに、複数の光半導体装置を生産する際には、一つ
一つの光半導体装置に対してフォトリソグラフィ技術に
よりフォログラムを形成する必要があるため、生産性が
低く、製造コストが高くなるという問題があった。

【０００６】また、従来の光半導体装置においては、通
常は、ＬＤチップ１０１を載置する凹部１１０のＶ溝反
射ミラー１０６に対向する側面にモニタフォトダイオー
ド部を拡散等により形成して、ＬＤチップ１０１の後方
端面から出射されるレーザ光を受光して、レーザ出力を
モニタするようにしていたが、このような場合において
はモニタフォトダイオード部を形成する位置を必要に応
じて変化させることができず、設計の自由度が低いとい
う問題があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、容易にかつ生産性よく光
半導体装置を得ることができる光半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００８】また、設計の自由度が高い光半導体装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光半導体
装置の製造方法は、半導体基板を用意し、該半導体基板
の主面に、光検知器と、その１つの側面が該基板の主面
に対して所定の角度をなすよう傾斜しており、その底面
が該基板の主面に対して平行である凹部とを形成する工
程と、レーザダイオードを用意し、上記半導体基板の凹
部の底面上に該レーザダイオードを、その光出射端面が
上記凹部の傾斜した側面に対向するよう載置する工程
と、その底面の所定の領域に、所定の幅，所定のピッ
チ，及び所定の深さを有する複数の溝からなるフォログ
ラム成形用のパターン部を有する成形型を用意する工程
と、該成形型内に上記半導体基板を、その主面が上記成
形型のフォログラム形成用のパターン部を有する底面に
対向するよう配置した後、該成形型内に光に対して透明
な材料を注入して、上記半導体基板の主面の上方から入
射される光を回折させて上記光検知器に入射させるフォ
ログラムをその主面上に備えた、上記半導体基板の主面
を封止する透明部材を形成する工程とを備えるようにし
たものである。

【００１０】また、この発明に係る光半導体装置の製造
方法は、上記半導体基板の主面にモニタフォトダイオー
ド部を形成する工程を備え、上記成形型のフォログラム
形成用パターン部を、異なるパターンを有する２つの領
域からなるものとし、上記透明部材のフォログラムを、
上記半導体基板の主面の上方から入射される光を回折さ
せて上記光検知器に入射させる検知器側領域と，上記レ
ーザダイオードから出射され、上記凹部の傾斜した側面
により屈折された光の一部を該透明部材の内部で反射さ
せて上記モニタフォトダイオード部に入射させるモニタ
側領域とを有するものとなるよう形成するようにしたも
のである。

【００１１】また、この発明に係る光半導体装置は、半
導体基板と、該半導体基板の主面上に設けられたモニタ
フォトダイオード部と、該半導体基板の主面上に設けら
れた、その１つの側面が該基板の主面に対して所定の角
度をなすよう傾斜しておりその底面が該基板の主面に対
して平行である凹部と、その光出射端面が該凹部の傾斜
した側面に対向するよう、該凹部の底面上に載置された
レーザダイオードと、上記半導体基板の主面上を封止す
るよう設けられた、該レーザダイオードから出射され上
記凹部の傾斜した側面により屈折された光の一部をその
内部で反射させて上記モニタフォトダイオード部に入射
させるフォログラムをその主面上に有する透明部材とを
備えるようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１にかかる
光半導体装置の構造を示す断面図であり、図において、
１はレーザダイオード（以下、ＬＤと称す）チップ、２
１はＳｉ等の半導体基板、２５は半導体基板２１の主面
の所定の領域に設けられた凹部で、その底面は半導体基
板２１の主面と平行となっており、その側面の一つが、
半導体基板２１の主面と４５°の角度を成すように傾斜
した傾斜面２２，即ちミラー面となっている。そして、
ＬＤチップ１が、そのレーザ出射端面が傾斜面２２に対
向するように、凹部２５の底面上に載置されている。２
３，２４は半導体基板２１の主面の所定の領域に形成さ
れたモニタフォトダイオード部、及びディスク（図示せ
ず）の情報記録面からの反射光が入射される信号検知機
能，トラッキング検知機能，フォーカス検知機能を有す
るフォトダイオードからなる光検知器で、各々半導体基
板２１にモノリシックに形成されている。１４は半導体
基板２１やＬＤチップ１の表面を覆うように設けられた
透明モールド樹脂１４で、レーザ光を透過可能で、成形
型による成形が可能な材料であれば他の材料でもよい。
９０は、透明モールド樹脂１４の上面のレーザ光が出射
される位置に形成されたフォログラムで、モニタ側領域
９２と検知器側領域９１とを備えており、それぞれが一
定幅，一定ピッチ，及び一定の深さの複数の溝からなる
異なるパターンを有している。そして、フォログラム９
０のうち、モニタ側領域９２は、ＬＤチップ１から出力
されて傾斜面２２で反射された光の一部が入射される位
置に設けられているとともに、該光の一部をモールド樹
脂１４内で反射して、モニタフォトダイオード部２３に
入射させるようにそのフォログラムのパターンが調整さ
れており、検知器側領域９１は、光半導体装置に入力さ
れるディスク（図示せず）の情報記録面からの反射光が
入射される位置に設けられているとともに、該反射光を
回折して、光検知器２４に入射させるようにそのフォロ
グラムのパターンが調整されている。４１は半導体基板
２１を載置する載置部を有するリードフレーム、１０，
１３はＬＤチップから出射され、傾斜面２２で屈折され
たレーザ光、１２は光半導体装置から出射されたレーザ
光１０がディスク（図示せず）等により反射されて光半
導体装置に入射される反射光である。

【００１３】また、図２は本発明の実施の形態１に係る
光半導体装置の製造方法を示す工程図であり、図におい
て、図１と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、３０は金属等からなる成形型で、凹部を有する２
つの部材を、その凹部同士が対向するように上下に組み
合わせた構造となっている。９５はフォログラム形成パ
ターン部で、検知器側領域９１とモニタ側領域９２とか
らなるフォログラム９０を反転させたパターンを有して
いる。

【００１４】次に製造方法について説明する。まず、半
導体基板２１を用意し、該半導体基板２１の主面上の所
定の領域に、マスク等を用いて、拡散やイオン注入等に
よりモニタフォトダイオード部２３，及び光検知器２４
をモノリシックに形成し、さらに半導体基板２１の主面
の所定の領域をエッチングして、その側面の１つが半導
体基板２１の主面に対して４５°の角度で傾斜している
とともに、その底面が半導体基板２１の主面に対して平
行である凹部２５を形成する（図２(a))。このような形
状の凹部２５は、半導体基板２１の主面の面方位やエッ
チング液等を選択することにより容易に形成することが
可能である。なお、モニタフォトダイオード部２３及び
光検知器２４を形成する工程と、凹部２５を形成する工
程とは、いずれの工程を先に行うようにしてもよい。

【００１５】続いて、ＬＤチップ１を用意し、そのレー
ザ光出射端面が傾斜面２２に対向するように、凹部２５
の底面上に載置する。さらに、リードフレーム４１を用
意し、半導体基板２１を接着剤等により、リードフレー
ム４１上に接着，固定する（図２(b))。

【００１６】さらに、図２(c) に示すように、凹部を有
する２つの部材をその凹部同士が対向するように組み合
わせてなる成形型３０に、リードフレーム４１を挟み込
むように半導体基板２１を配置し、この成形型３０の内
部にトランスファーモールド、即ち、透明モールド樹脂
１４を注入して、半導体基板２１，ＬＤチップ１，及び
リードフレーム４１の一部を樹脂封止する（図２(d))。

【００１７】ここで、成形型３０の半導体基板２１の主
面上方に配置される凹部底面の所定の領域には、フォロ
グラム形成用のパターン部９５として、予め、光半導体
装置のフォログラム９０を形成するためのパターン、即
ち、所定の幅，所定のピッチ，所定の深さで細かい複数
の溝からなるパターンを、ワイヤ放電やエッチング等を
用いて形成しておく。この結果、この成形型３０を用い
てモールド樹脂１４を成形すると、モールド樹脂１４の
上部には、成形型３０のフォログラム形成パターン部９
５のパターンがモールド樹脂１４に転写され、モニタ側
領域９２と検知器側領域９１とからなるフォログラム９
０が形成される。なお、このモニタ側領域９２と検知器
側領域９１のフォログラムのパターンや、モニタフォト
ダイオード２３及び光検知器２４を設ける位置等は予め
調整しておく。その後、加熱して樹脂を硬化させた後、
成形型３０を取り外すことにより、図１に示すような光
半導体装置を得る。

【００１８】次に動作について説明する。ＬＤチップ１
の出射端面より出射されたレーザ光１０は、ミラー部２
２で９０°曲げられ、半導体基板２１の主面に対して垂
直上方へ出射され、フォログラム９０を経て光半導体装
置の外部に出射される。このとき、ＬＤチップ１から出
射されたレーザ光の一部１３はフォログラム９０のうち
のモニタ側領域９２において反射回折され、半導体基板
２１の方向に反射された光がモニタフォトダイオード部
２３に入射される。フォログラム９０を経て出射された
レーザ光１０はレンズ等の光学系（図示せず）を経て上
方記録媒体であるディスク（図示せず）に照射され、該
ディスクにより反射されたレーザ光１０が、反射光１２
となって、再度、光半導体装置のモールド樹脂１４表面
のフォログラム９０が形成されている領域に入射され
る。このフォログラム９０に入射された反射光１２は、
フォログラム９０の検知器側領域９１において回折さ
れ、半導体基板２１上の光検知器２４に入射される。

【００１９】本実施の形態１に係る光半導体装置の製造
方法においては、予めモールド樹脂１４を形成するため
に用いる成形型３０の、フォログラム９０を形成する位
置に、フォログラム９０の微細な溝からなるパターンを
反転させたフォログラム形成用パターン部９５を形成し
ておき、モールド樹脂１４を成形型３０に流し込んで成
形する際に、同時にフォログラム９０を形成できるよう
にしたものであり、このような成形型３０を用いること
により、モールド樹脂１４の形成と同時にフォログラム
９０を形成することができるため、従来の技術のよう
に、樹脂を形成した後にフォトリソグラフィー技術を用
いて樹脂表面にフォログラムを形成する工程をなくすこ
とができ、製造工程を容易にすることが可能となる。ま
た、一度、成形型３０を形成してしまえば、成形型３０
に半導体基板２１を配置してモールド樹脂を流しこむこ
とにより、容易にフォログラム９０を有するモールド樹
脂１４を連続的に生産することができるため、光半導体
装置の生産性を向上させることができる。

【００２０】また、本実施の形態１に係る光半導体装置
においては、傾斜面２２で反射されたレーザ光の一部１
３をフォログラム９０のモニタ側領域９２により反射さ
せて、モニタフォトダイオード部２３に入射させるよう
にしているため、モニタフォトダイオード部２３を設け
る位置を、必要に応じて半導体基板２１上において自由
に変更できるため、設計の自由度を向上させることがで
きる。

【００２１】このように、本発明の実施の形態１によれ
ば、フォログラム９０を形成する位置に、フォログラム
９０の転写パターンとなるフォログラム形成用パターン
部９５を有する成形型３０を用いて、半導体基板２１及
びＬＤチップ１を封止する透明モールド樹脂１４を形成
するようにしたから、モールド樹脂１４の形成と同時に
フォログラム９０を形成することができ、容易に、生産
性よく光半導体装置を製造できる効果がある。

【００２２】また、フォログラム９０にモニタ側領域９
２を設けるようにしたから、ＬＤチップ１から出力され
るレーザ光の一部１３をモールド樹脂１４内でモニタ側
領域９２により反射させてモニタフォトダイオード部２
３に入射させることができ、モニタフォトダイオード部
を形成する位置を自由に変更することができ、設計の自
由度を向上させた光半導体装置を提供できる効果があ
る。

【００２３】なお、本実施の形態１に係る光半導体装置
においては、フォログラム９０をモニタ側領域９２と検
知器側領域９１の２つのパターンを有する構造とし、レ
ーザ光の一部１３がフォログラム９０のモニタ側領域９
２において反射された光が入射される位置にモニタフォ
トダイオード部２３を設けて、ＬＤ１から出力されるレ
ーザ光をモニタするようにしたが、本発明においては、
フォログラム９０を検知器側領域９１の１つのパターン
のみからなるようにして反射光１２を回折させるための
みに使用するようにし、ＬＤ１を配置する凹部２５の、
傾斜面２２に対向する側面にモニタフォトダイオード部
を拡散等により設けておき、ＬＤ１のレーザ光１２が出
射される出射端面の反対側から出射されるレーザ光を該
モニタフォトダイオード部で受光してモニタするような
構造としてもよく、このような場合においても上記実施
の形態１と同様に光半導体装置の生産性を向上させるこ
とができる効果がある。

【００２４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、半導体
基板を用意し、該半導体基板の主面に、光検知器と、そ
の１つの側面が該基板の主面に対して所定の角度をなす
よう傾斜しており、その底面が該基板の主面に対して平
行である凹部とを形成する工程と、レーザダイオードを
用意し、上記半導体基板の凹部の底面上に該レーザダイ
オードを、その光出射端面が上記凹部の傾斜した側面に
対向するよう載置する工程と、その底面の所定の領域
に、所定の幅，所定のピッチ，及び所定の深さを有する
複数の溝からなるフォログラム成形用のパターン部を有
する成形型を用意する工程と、該成形型内に上記半導体
基板を、その主面が上記成形型のフォログラム形成用の
パターン部を有する底面に対向するよう配置した後、該
成形型内に光に対して透明な材料を注入して、上記半導
体基板の主面の上方から入射される光を回折させて上記
光検知器に入射させるフォログラムをその主面上に備え
た、上記半導体基板の主面を封止する透明部材を形成す
る工程とを備えるようにしたから、レーザダイオード等
の封止用の透明部材の形成と同時に光検知器に光を入射
させるために用いるフォログラムを形成することがで
き、容易に、生産性よく光半導体装置を製造できる効果
がある。

【００２５】また、この発明によれば、上記半導体基板
の主面にモニタフォトダイオード部を形成する工程を備
え、上記成形型のフォログラム形成用パターン部を、異
なるパターンを有する２つの領域からなるものとし、上
記透明部材のフォログラムを、上記半導体基板の主面の
上方から入射される光を回折させて上記光検知器に入射
させる検知器側領域と，上記レーザダイオードから出射
され、上記凹部の傾斜した側面により屈折された光の一
部を該透明部材の内部で反射させて上記モニタフォトダ
イオード部に入射させるモニタ側領域とを有するものと
なるよう形成するようにしたから、レーザダイオード等
の封止用の透明部材の形成と同時にモニタフォトダイオ
ード部に光を入射させるために用いるフォログラムを形
成することができ、容易に、生産性よく光半導体装置を
製造できる効果がある。

【００２６】また、この発明によれば、半導体基板と、
該半導体基板の主面上に設けられたモニタフォトダイオ
ード部と、該半導体基板の主面上に設けられた、その１
つの側面が該基板の主面に対して所定の角度をなすよう
傾斜しておりその底面が該基板の主面に対して平行であ
る凹部と、その光出射端面が該凹部の傾斜した側面に対
向するよう、該凹部の底面上に載置されたレーザダイオ
ードと、上記半導体基板の主面上を封止するよう設けら
れた、該レーザダイオードから出射され上記凹部の傾斜
した側面により屈折された光の一部をその内部で反射さ
せて上記モニタフォトダイオード部に入射させるフォロ
グラムをその主面上に有する透明部材とを備えるように
したから、透明部材の内部において、レーザダイオード
から出射させる光をフォログラムにより反射させて、モ
ニタフォトダイオード部に入射させることができ、モニ
タフォトダイオード部を設ける位置を、必要に応じて半
導体基板上において自由に変更でき、設計の自由度を向
上させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る光半導体装置
の構造を示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る光半導体装置
の製造方法を示す断面工程図である。

【図３】 従来の光半導体装置の構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１０１ ＬＤチップ、９，１０８ フォログラム、
１０，１１ レーザ光、１２ 反射光、１３ レーザ光
の１部、２１ 半導体基板、２２ 傾斜面、２３ モニ
タフォトダイオード部、２４ 光検知器、２５，１１０
凹部、３０ 成形型、４１ リードフレーム、９１
検知器側領域、９２ モニタ側領域、９５ フォログラ
ム形成用パターン部、１００ 光半導体装置、１０４
Ｓｉ基板、１０５ａ，１０５ｂ 第１，第２の主面、１
０６ Ｖ溝反射ミラー、１０７ 透明膜、１０９ 受光
素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板を用意し、該半導体基板の主
   面に、光検知器と、その１つの側面が該基板の主面に対
   して所定の角度をなすよう傾斜しており、その底面が該
   基板の主面に対して平行である凹部とを形成する工程
   と、 レーザダイオードを用意し、上記半導体基板の凹部の底
   面上に該レーザダイオードを、その光出射端面が上記凹
   部の傾斜した側面に対向するよう載置する工程と、 その底面の所定の領域に、所定の幅，所定のピッチ，及
   び所定の深さを有する複数の溝からなるフォログラム成
   形用のパターン部を有する成形型を用意する工程と、 該成形型内に上記半導体基板を、その主面が上記成形型
   のフォログラム形成用のパターン部を有する底面に対向
   するよう配置した後、該成形型内に光に対して透明な材
   料を注入して、上記半導体基板の主面の上方から入射さ
   れる光を回折させて上記光検知器に入射させるフォログ
   ラムをその主面上に備えた、上記半導体基板の主面を封
   止する透明部材を形成する工程とを備えたことを特徴と
   する光半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光半導体装置の製造方
   法において、 上記半導体基板の主面にモニタフォトダイオード部を形
   成する工程を備え、 上記成形型のフォログラム形成用パターン部を、異なる
   パターンを有する２つの領域からなるものとし、 上記透明部材のフォログラムを、上記半導体基板の主面
   の上方から入射される光を回折させて上記光検知器に入
   射させる検知器側領域と，上記レーザダイオードから出
   射され、上記凹部の傾斜した側面により屈折された光の
   一部を該透明部材の内部で反射させて上記モニタフォト
   ダイオード部に入射させるモニタ側領域とを有するもの
   となるよう形成することを特徴とする光半導体装置の製
   造方法。
3. 【請求項３】 半導体基板と、 該半導体基板の主面上に設けられたモニタフォトダイオ
   ード部と、 該半導体基板の主面上に設けられた、その１つの側面が
   該基板の主面に対して所定の角度をなすよう傾斜してお
   りその底面が該基板の主面に対して平行である凹部と、 その光出射端面が該凹部の傾斜した側面に対向するよ
   う、該凹部の底面上に載置されたレーザダイオードと、 上記半導体基板の主面上を封止するよう設けられた、該
   レーザダイオードから出射され上記凹部の傾斜した側面
   により屈折された光の一部をその内部で反射させて上記
   モニタフォトダイオード部に入射させるフォログラムを
   その主面上に有する透明部材とを備えたことを特徴とす
   る光半導体装置。