JPS6190488A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

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】 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ポンディン
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があり、このような半導体レーザに
よれば受光素子にょ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ポンディング
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ポ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ａＩ７）端面しよりも半
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の端面す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の端面す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
像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
）ａの端面す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に対するポンディング
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−／　）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
射方向の狂いに堅がる。従って、ポ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ポン
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ポンディングする
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する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剤
からなる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７．ｔｉ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１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、■はＮ中型半導体基板で、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部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中型半導体領域で、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ｌ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（Ａ
ｕ／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（Ｓ　ｎ）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）　４こ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ｌＯが形成さ
れ、更に該金属層１０上に錫（Ｓ　ｕ）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ｌＯ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ｌ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ポン
ディングされており、そして、そのようにチップポンデ
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にチップポンデ
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、チップポンディ
ングにあった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ポンディング
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はフォトエツチングにより第
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ｌＯ及び６の表面に半田ディツプすることに
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ｌ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基若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の表面に半田ディツ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
、工０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
田の儒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−ラドマウント領域
３には金属層（例えばＡｕ／Ｎ１）６及び半田層（例え
ば５ｎ）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／Ｎ１）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６．１ｏ
は半田等がなじむ性質を有するものでれば材料は上記例
のものに限定されない０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剤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Ｒ６，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
績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、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（接着剤からなる層）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、チップポンディングに先立って行う位置合せを厳
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ポンディングに先立
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）はチップポ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 ｌ・・・基板 ７ｅ−Φ良熱伝導性材層。 ８・・・半導体チップ、 ｌ°１＠嗜・良熱伝導性材層 第１図 第２図 第３図 （，４） ＣＢ） ぎ （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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する良熱伝導
   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半導体装置
2. （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剤か
   らなる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