JPS60124885A - 受光ダイオードの製造方法 - Google Patents

受光ダイオードの製造方法

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JPS60124885A
JPS60124885A JP58232341A JP23234183A JPS60124885A JP S60124885 A JPS60124885 A JP S60124885A JP 58232341 A JP58232341 A JP 58232341A JP 23234183 A JP23234183 A JP 23234183A JP S60124885 A JPS60124885 A JP S60124885A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （力　技　術　分　野 この発明は受光ダイオードに関する。
受光ダイオードは、ｐｉｎホトダイオード、アバランシ
ェホトダイオードなどがある。メサ型、プレーナ型など
の形状がある。
受光ダイオードには、高速応答性が要求される。
この場合、静電容量を減らすため、メサ型にして、ｐｎ
接合部の面積を狭くするのが有効である。
光ファイバと結合されて使用される場合、尚い結合効率
が望まれる。
（イ）従来技術とその欠点 受光ダイオードは、従来−Ｉ一方に窓のあるハーメチッ
クシールタイプのパッケージに収容されることが多かっ
た。この構造では、受光素子チップの基板底部に電極か
あり、パッケージに仝面ハンダ付けされる。
チップの上面に光の入る受光面と、これを囲むリング電
極がある。リング？ＴＹ　ａＩＪ２と、パッケージのリ
ードピンの間をワイヤボンディングしである。
ワイヤは−１一方へ彎曲しているから、ワイヤに接触し
ないよう、パッケージキャップはある程度の高さが必要
である。このため光ファイバ端と、受光素子チップの間
隔が離れてしまう。
そこで、底面に受光面を持つような構造の受光ダイオー
ドも作製されるようになった。
底面の中央部全受光面として残し、周辺にリング電極を
設りる。上面にはＩｌ′Ｌなる（非リング）電ｆｉ＋！
ｌ’４をつけて、ワイヤボンディングする」二うになる
。
ｐｎ接合部は、基板上方のエピタキシャル層にあるから
、メサ型にすることか可能になる。
メサ型ホトダイオードは、例えば次のような構造をして
いる。ｎ−ＩｎＰ基板の−ににノンドープのＩｎＧａＡ
ｓのエピタキシャル成長層を作り、Ｉ−自からＺｎを拡
散して、ｐｎ接合を作る。上方を台ノ１ｆ状にエツチン
グするとメサ型になる。
チップの上面にはｐ型電極（Ａｕ−Ｚｎ）、底面にはリ
ング状のｎ型電極（ＡｕＧｅＮｉ　）を設ける。
このようなチップはウェハプロセスで作製される。多数
の素子が作られた後、スクライブして、チップに分離す
る。
これをパッケージに実装しなければならない。
第４図は従来の受光ダイオードチップ９をサファイヤ基
板１の上にハンダ付けする例を示す。サファイヤ基板１
は透明であるから、光をＪＭず。サファイヤ基板１の」
−に、開口部４を有する導電性のグイボンディング川パ
ッド３をメタライズする。
グイボンディング川パッド３は、Ａｕ系の月別が主に用
いられるがこれは、塗布すべき部分に穴のある薄いスク
リーンを基板に重ねてペーストを塗り込むスクリーン印
刷によって塗布できる。塗布時には平坦である。
しかし、焼成すると、ペーストは端部で表面張力のため
に隙起することかある。このままの形状を保って固化す
ると、ペースト表面には第４図に示すような不規則な凹
凸か生ずる。これをパッドとして用いる。受光ダイオー
ドチップ９をグイボンディング川パッド３の−Ｉ−に置
いてボンディングする。
パッド３に凹凸かあると、チップ９が傾いたまま固定さ
れる。
第５図は透明でない基板に取付ける例を示す。
セラミック基板２０の−１−に、導電性ボンティングパ
ッド２１を蒸着などによってイ」け、光導入用穴２３が
穿たれている。
この」二に、リングハンダ２４を載せ、受光ダイオード
チップ９をハンダイ」けする。
この際、次のような困難がある。
ひとつは、リングハンダ２４と光導入用穴２３との位置
合わせが鄭しい、という事である。このため、ハンダ２
４が光導入用穴２３の中へはみ出す２５ことがある。
たとえ、ハンダ２４が正しい位置に載っていたとしても
、チップ９を置いて圧力をかけてハンダ付けすると、ハ
ンダ２４がはみ出す２５こともある。
ハンダ厚みを少くすればムラを減することができるが、
ハンドリングの為、ハンダ厚みは２０〜３０μｍ以上必
要である。
このようなわけで、ハンダ２４がチップ底面の受光面積
を狭小化し、受光ダイオードの感度を減殺することがあ
った。
さらに、固着強度の問題もある。リングハンダプリフォ
ーム（例えば、外径５００μｍ１内径２５０１）ｍ１３
０μｍｔのＡｕＳｎ合金）を用いて、ダイボンドを行う
とプリフォームが溶けてから受光ダイオードをグイボン
ドするまでのタイムラグが有る為、受光ダイオード底面
とハンダが一様に接触せず、ダイボンド強ｍにバラつき
が生ずるｂ等の問題がある。
（つ）発明の構成 本発明は、パッケージの基板の方にハンダ付けるのでは
なく、チップの側にハンダ層を予め付けておくようにす
る。
第１図はメザホトダイオードチップに本発明を適用した
例を示す断面図である。
ＳｎドープＩｎｐ基板１０の１−に、液相エピタキシャ
ル層Ｋ　、Ｊ：す、ノンドープＩｎＧａＡｓエピタキシ
ャル層１１を、ＩｎＰ基板１０に格子整合する条件下で
成長させる。
次に、Ｚｎ拡散により、ｐ明領域１２を作る。これによ
ってｐｎ接合が形成される。
この後、ＡｕＺｎを用いてｐ側電極１３を形成する。
ＡｕＧｅＮｉを用いてｎ側’ｆｌｉ極１４を形成する。
さらに、静電容量を減するため、ｐｎ接合部の近傍を両
側からエツチングする。
次に、アルカノールスルポン酸系のメツキ液でＳｎメツ
ギパターンをｎ側電極１４の下側に形成した。
Ｓｎメッキ部はハンダとして作用するので、以後ハンダ
層１５と呼ぶ。
ハンダ層１５とｎ側電極１４がリング状になり、チップ
下面中央部が露出する。これが受光面１６となる。
ハンダ層の厚みは１〜１１０ｌ１とする。
以」−の工程は全てウェハプロセスによって行う。
この後、スクライブして個々のチップに分割する。
ハンダ層１５の形成方法は、メッキ法、蒸着法などが有
効である。
ハンダ層１５の素材としては、Ｓｎの他、Ａｕ−３ｎ共
晶合金、Ａｕ−８ｉ共晶合金なとを用いる事ができる。
以−に、主たる製造工程について述べた。
このような受光素子チップを、実際にグイボンドするに
は、ハンダ材としてＳｎを用いた時、ボンドすべきパッ
ケージを２５０°Ｃに熱しておき、予めハンダ層１５を
つけたチップを、パッドに対し位置合わせしながらグイ
ボンドする。
この際、他のハンダは用いなくてもよい。チップ下底の
ハンダ層１５が一時的に融けて固化し、ハンダ付けでき
る。
この受光素子チップをグイボンディングすると、Ｓｎの
メッキ厚みか５〜１０１１ｍの場合、最も良好にボンテ
ィングされた。
メッキ厚みが５μ２２１以下では、ボンディング強度に
バラつきがあった。
メッキ厚みが１０１ノｍ以−１−では、Ｓｎハンダのし
み出しがあり、しかも、これがバラつくという欠点があ
った。
厚みの最適範囲はハンダ素材の種類により異なるが、一
般に５〜１０μｍがよいようである。
（１）　パッケージング 本発明は、ハンダ層をチップ側に設ける。パッケージの
基板には、このハンダ層を利用して、グイボンドする。
基板、パッケージの材質、彫状は任意である。
第２図にサファイヤ基板を用いたフラットタイプのパッ
ケージに取り付けた状態を示している。
このパッケージ自体は、本出願人が先に開示した。
サファイヤ基板１の上に四角形の下枠２が接着（ろう付
け）しである。サファイヤ基板１の中央には、開口部４
を有する導電性のグイボンディング用パッド３がメタラ
イズしである。パッド３の一端は下枠２の一辺を越えて
、端まで延びている。
下枠２の−１−に、四角形の上枠５が接着される。
グイボンディング用パッド３の延長辺にリード６をハン
ダ付けしである。
下枠２の対向辺には、ワイヤボンディング用パッド８が
メタライズしである。この延長辺に、リード７がハンダ
付けしである。
グイボンディング用パッド３の」二へ、直接（新たにハ
ンダをつけず）第１図の受光素子チップを置く。そして
グイボンドし、ｎ側電極３４とパッド３を固着する。
ｐ側電極１３は、ワイヤボンディング１０’してパッド
８に接続する。
光は、サファイヤ基板１、パッド３の開口部４を通って
受光面１６に達する。
ここに示すように、ハンダ層１５のしみ出し、ずれなど
が起こらない。
第３図にセラミック基板パッケージに適用した例を示す
。第５図のパッケージと同様の構造であるが、セラミッ
ク基板にはハンダを付けておかない０ チップ側のハンダ層１５がバッド２１にハンダ付は作用
する。
ワイヤボンティング、リード、／ぐツケージ外形などは
図示を省略した。
け）　適　用　範　囲 受光ダイオード全般に適用できる発明である。
メサ型ホトダイオードの他にプレーナ型ホトダイオード
にも適用できる。
アバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）にも適用する事
ができる。
（力）　効　果 （１）　グイボンディング時に、受光用窓が汚染されな
い。ホトダイオードの感度が損われない。組立歩留りが
向上する。
受光ダイオードのグイボンド部の受光用豚以外の部分に
Ｓｎ等のメタライズ層をつくりつけで形成しているため
である。
Ｓｎ等のメタライズ層の厚みは、±０．２１１ｍの精度
で自由に制御できるから、ハンダはみ出しなどが起らな
い。
（２）　グイボンド時にハンダ又はエポキシ樹脂などの
グイボンド材を特別に用意する必要がない。
工程が簡単になり、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例に係るメサ型受光ダイオードの
縦断面図。 第２図は本発明の受光ダイオードをサファイヤ基板フラ
ットパッケージの中へ収容した状態を示す縦断面図。 第３図は本発明の受光ダイオードをアルミナ基板の上へ
グイボンドした状態を示す縦断面図。 第４図は従来のサファイヤ基板への受光ダイオードのグ
イボンディングの状態を示す縦断面図。 第５図は従来例にかかるアルミナ基板への受光ダイオー
ドのボンディング例を示す縦断面図。 １・・・・・・サファイヤ基板 ２・・・・・・下　枠 ３・・・・・・グイボンディング用パッド４・・・・・
・開　口　部 ５・・・・・・に枠 ６　、　７　・・・　リ　−　ド ９・・・・・・受光素子チップ １０・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板 １１・・・・・・ＩｎＧａＡｓエピタキシャル層１２・
・・・・・Ｚｎ拡散領域 １３・・・・・・ｐ側電極 １４・・・・・・ｎ側電極 １５・・・・・・ハンダ層 １６・・・・・・受光面 発　明　者　西　沢　秀　明 特許出願人　住友電気工業株式会社 特開昭ＧＯ−１２４８８５（６）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　受光面のある方の面がダイボンド用パッドにハ
    ンダ付けされるべき受光素子チップにおいて、受光面の
    周囲にハンダ層がメタライズされている事を特徴とする
    受光ダイオード。
  2. （２）　ハンダ層がＳｎである特許請求の範囲第（１）
    項記載の受光ダイオード。
  3. （３）ハンダ層がＡｕ　−Ｓｎ共晶合金である特許請求
    の範囲第（１）項記載の受光ダイオード。
  4. （４）ハンダ層がＡｕ−５ｉ共晶合金である特許請求の
    範囲第（１）項記載の受光ダイオード。
  5. （５）ハンダ層の厚みが５〜１０μｍである拘許請求の
    範囲第（１）項記載の受光ダイオード。
  6. （６）　ハンダ層がメッキ法により形成される特許請求
    の範囲第（１）項記載の受光ダイオード。
  7. （７）　ハンダ層が蒸着法により形成されている特許請
    求の範囲第（１）項記、載の受光ダイオード。
  8. （８）　ウェハプロセスによって、晰結晶ウェハの上に
    エピタキシャル層、ｐｎ接合部、及び受光側がリング状
    になったｎ側電極、ｐ側電極を設けた後、受光側の電極
    の」−にリングハンダ層をメタライズし、この後、ウェ
    ハをスクライブして、個々の受光ダイオードチップに分
    割することを特徴とする受光ダイオードの製造方法。
JP58232341A 1983-11-21 1983-12-08 受光ダイオードの製造方法 Granted JPS60124885A (ja)

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