JP2006120908A - Semiconductor device, method for manufacturing the same and hologram laser equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
図4に、従来のDVD(デジタル万能ディスク)用半導体装置の模式断面図を示す(例えば特許文献1(特開2002−198610号公報)参照。)。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor device for DVD (digital universal disk) (see, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-198610)).
上記DVD用半導体装置は、シリコンサブマウントフォトダイオードチップ101と、このシリコンサブマウントフォトダイオードチップ101上にダイボンドされた赤色レーザダイオードチップ102とを備え、赤色レーザダイオードチップ102の後面102bから出射された光をシリコンサブマウントフォトダイオードチップ101で受光することにより、赤色レーザダイオードチップ102の前面102aから出射される光の出力をモニターする。
The DVD semiconductor device includes a silicon
上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ101は、N+型シリコン基板103と、このN+型シリコン基板103上に形成されたN-型シリコンエピタキシャル層104と、このN-型シリコンエピタキシャル層104上に形成された絶縁膜105とを有している。
The silicon
上記N-型シリコンエピタキシャル層104には、シリコンサブマウントフォトダイオードチップ101の受光部となるP型拡散層106と、P型拡散層107と、チャンネルストッパとなるN型拡散層108とが形成されている。
In the N − -type silicon
上記P型拡散層107にはN型拡散層109が形成されており、このP型拡散層107およびN型拡散層109が2重拡散構造を構成している。これにより、上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ101と赤色レーザダイオードチップ102との短絡を防ぐことができる。
An N-
上記絶縁膜105のN型拡散層109上の部分には穴117が開けられ、その穴117上に、TiW電極110、Au電極111およびAuSn電極112を積層している。これにより、上記赤色レーザダイオードチップ102がシリコンサブマウントフォトダイオードチップ101に熱的に接続されている。
A
上記赤色レーザダイオードチップ102は、P型層113と、このP型層113上に形成されたN型層114とを有している。上記P型層113下にはアノード電極115が形成されている一方、N型層114上にはカソード電極116が形成されている。
The red
図5に、上記DVD用半導体装置を上方から見た模式平面図を示す。なお、図5では、赤色レーザダイオードチップ102と、AuSn電極112のシリコンサブマウントフォトダイオードチップ101側の部分における縁とを二点鎖線で図示し、N型拡散層108の図示を省略している。また、図5のIV−IV線から見た模式断面図が図4である。
FIG. 5 is a schematic plan view of the DVD semiconductor device as viewed from above. In FIG. 5, the red
上記AuSn電極112は、穴117の開口面積よりも大きな底面積を有するように形成されて、絶縁膜105および穴117に重なっている。
The AuSn
また、上記N-型シリコンエピタキシャル層104上に関して赤色レーザダイオードチップ102が乗らない部分では、絶縁膜105とAu電極111との間に、AuSn電極112と重ならないようにAl層118が形成されている。
In addition, an Al layer 118 is formed between the
図6に、上記DVD用半導体装置の等価回路図を示す。 FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of the DVD semiconductor device.
上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ101と赤色レーザダイオードチップ102とはカソードコモンで接続されている。また、2重拡散構造からなるダイオード150が接地されており、このダイオード150のアノードと赤色レーザダイオードチップ102のカソードが同電位になっている。なお、151は、抵抗であり、N型拡散層109とTiW電極110とのコンタクト抵抗を擬似的に示している。
The silicon
上記構成のDVD用半導体装置によれば、赤色レーザダイオードチップ102がシリコンサブマウントフォトダイオードチップ101に熱的に接続されているので、赤色レーザダイオードチップ102の放熱性を向上させることができる。
According to the DVD semiconductor device having the above configuration, since the red
また、上記穴117の下方に上記2重拡散層を形成しているので、赤色レーザダイオードチップ102とN-型シリコンエピタキシャル層104とを電気的に分離することができる。
Further, since the double diffusion layer is formed below the
上記DVD用半導体装置の構成は、DVDおよびCD(コンパクトディスク)に対する情報の読み出しまたは書き込みを行うためのDVD,CD用半導体装置に適用されている。 The structure of the DVD semiconductor device is applied to a DVD / CD semiconductor device for reading or writing information from / to a DVD and a CD (compact disc).
図7に、上記DVD用半導体装置の構成が適用された従来のDVD,CD用半導体装置の模式断面図を示し、図8に、上記従来のDVD,CD用半導体装置の2波長レーザダイオードチップ202の断面を斜め上方から見た模式図を示す。
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a conventional DVD / CD semiconductor device to which the configuration of the DVD semiconductor device is applied, and FIG. 8 shows a two-wavelength
上記DVD,CD用半導体装置は、図7に示すように、2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201と、この2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201上にダイボンドされた2波長レーザダイオードチップ202とを備え、2波長レーザダイオードチップ202の後面202bから出射された光を2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201で受光することにより、2波長レーザダイオードチップ202の前面202aから出射される光の出力をモニターする。
As shown in FIG. 7, the semiconductor device for DVD and CD includes a silicon
上記2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201は、N+型シリコン基板203と、このN+型シリコン基板203上に形成されたN-型シリコンエピタキシャル層204と、このN-型シリコンエピタキシャル層204上に形成された絶縁膜205とを有している。この絶縁膜205の膜厚は約0.8μmとなっている。
The silicon
上記N-型シリコンエピタキシャル層204には、2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201の受光部となるP型拡散層206と、赤色レーザ用P型拡散層207Aと、チャンネルストッパとなるN型拡散層208とが形成されている。
The N − -type silicon
上記赤色レーザ用P型拡散層207Aには赤色レーザ用N型拡散層209Aが形成されており、この赤色レーザ用P型拡散層207Aおよび赤色レーザ用N型拡散層209Aが赤色レーザ用2重拡散構造を構成している。これにより、上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201と赤色レーザ用アノード電極215Aとの短絡を防ぐことができる。
The red laser P-
上記絶縁膜205には、赤色レーザ用N型拡散層209A上に位置する第1の穴217Aが形成されている。そして、上記第1の穴217A上には、TiW電極210A、Au電極211AおよびAuSn電極212Aが積層されている。このAuSn電極212Aの厚さは1.1μmとなっている。
The
上記2波長レーザダイオードチップ202は、図8に示すように、赤色レーザ用P型層213Aと、赤外レーザ用P型層213Bと、赤色レーザ用P型層213Aおよび赤外レーザ用P型層213B上に形成され、かつ、赤色レーザおよび赤外レーザに兼用されるN型層214とを有している。上記赤色レーザ用P型層213A下には赤色レーザ用アノード電極215Aが形成されていると共に、赤外レーザ用P型層213B下には赤外レーザ用アノード電極215Bが形成されている。一方、上記N型層114上には、赤色レーザおよび赤外レーザに兼用されるカソード電極216が形成されている。
As shown in FIG. 8, the two-wavelength
図9に、上記DVD,CD用半導体装置を上方から見た模式平面図を示す。なお、図9では、2波長レーザダイオードチップ202と、AuSn電極212A,212Bの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201側の部分における縁とを二点鎖線で図示し、N型拡散層208の図示を省略している。また、図9のVII−VII線から見た模式断面図が図7である。
FIG. 9 is a schematic plan view of the DVD and CD semiconductor device as viewed from above. In FIG. 9, the two-wavelength
上記N-型シリコンエピタキシャル層204には、赤色レーザ用P型拡散層207Aの側方に位置する赤外レーザ用P型拡散層207Bが形成されている。この赤外レーザ用P型拡散層207Bには赤外レーザ用N型拡散層209Bが形成されており、この赤外レーザ用P型拡散層207Bおよび赤外レーザ用N型拡散層209Bが赤外レーザ用2重拡散構造を構成している。これにより、上記2波長レーザダイオード用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201と赤外レーザ用アノード電極215Bとの短絡を防ぐことができる。
In the N − -type silicon
上記絶縁膜205には、赤外レーザ用N型拡散層209B上に位置する第2の穴217Bが形成されている。そして、上記第2の穴217B上には、TiW電極210B、Au電極211BおよびAuSn電極212Bが積層されている。このAuSn電極212Bの厚さは1.1μmとなっている。
In the
上記AuSn電極212Aは、第1の穴217Aの開口面積よりも大きな底面積を有するように形成されて、絶縁膜205および第1の穴217Aに重なっている。また、上記AuSn電極212Bは、第2の穴217Bの開口面積よりも大きな底面積を有するように形成されて、絶縁膜205および第2の穴217Bに重なっている。
The AuSn
また、上記絶縁膜205とAu電極211Aとの間には、第1の穴217を塞がないようにAl層218Aが形成されている。同様に、上記絶縁膜205とAu電極211Bとの間には、第2の穴217を塞がないようにAl層218Bが形成されている。
In addition, an
図10に、上記DVD,CD用半導体装置の等価回路図を示す。 FIG. 10 shows an equivalent circuit diagram of the semiconductor device for DVD and CD.
上記2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201と、2波長レーザダイオードチップ202の赤色レーザ部に対応する赤色レーザダイオード1202Aと、2波長レーザダイオードチップ202の赤外レーザ部に対応する赤外レーザダイオード1202Bとはカソードコモンで接続されている。また、上記赤色レーザ用2重拡散構造からなるダイオード250Aと、上記赤外レーザ用2重拡散構造からなるダイオード250Bとが接地されている。このダイオード250A,250Bのアノードと、赤色レーザダイオード202A,赤外レーザダイオード202Bのカソードとが同電位になっている。なお、251Aは、抵抗であり、赤色レーザ用N型拡散層209AとTiW電極210Aとのコンタクト抵抗を擬似的に示している。また、251Bも抵抗であり、赤外レーザ用N型拡散層209BとTiW電極210Bとのコンタクト抵抗を擬似的に示している。
The two-wavelength laser silicon
しかしながら、上記従来のDVD用半導体装置の構成が適用された従来のDVD,CD用半導体装置では、第1,第2の穴217の開口面積が上記DVD用半導体装置の穴117の開口面積よりも小さいこと、厚さ1.1μmのAuSn電極212A,212Bが穴217A,217B上から膜厚約0.8μmの絶縁膜205上に渡って形成されていることとにより、AuSn電極212A,212Bの上面(2波長レーザダイオードチップ202側の表面)の中央部に深さ約0.8μmのへこみが形成されてしまう。
However, in the conventional DVD and CD semiconductor device to which the configuration of the conventional DVD semiconductor device is applied, the opening area of the first and second holes 217 is larger than the opening area of the
したがって、上記2波長レーザダイオードチップ202を2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ201上にダイボンドすると、赤色レーザ用アノード電極215Aおよび赤外レーザ用アノード電極215Bでは、周辺部がAuSn電極212A,212Bに接触するが、中央部がAuSn電極212A,212Bに接触しなくなる。つまり、上記赤色レーザ用アノード電極215AとAuSn電極212Aとの間、および、赤外レーザ用アノード電極215BとAuSn電極212Bとの間に隙間Sが生じてしまう。その結果、上記AuSn電極212A,212Bに対する赤色レーザ用アノード電極215A,赤外レーザ用アノード電極215Bの接触面積が小さいことによって、2波長レーザダイオードチップ202の放熱性が低くなるので、2波長レーザダイオードチップ202が熱破壊してしまうという問題がある。
そこで、本発明の課題は、レーザチップとフォトダイオードチップとを熱的に接続するための穴が小さくても、レーザチップの熱破壊を防ぐことができる半導体装置、ホログラムレーザ装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to manufacture a semiconductor device, a hologram laser device, and a semiconductor device that can prevent thermal destruction of the laser chip even if the hole for thermally connecting the laser chip and the photodiode chip is small. It is to provide a method.
上記課題を解決するため、第1の発明の半導体装置は、
表面に絶縁膜を有するフォトダイオードチップと、このフォトダイオードチップ上にダイボンドされるレーザチップとを備え、上記レーザチップの後面から出射された光を上記フォトダイオードチップで受光することにより、上記レーザチップの前面から出射される光の出力をモニターする半導体装置において、
上記フォトダイオードチップと上記レーザチップとの間に設けられた導電性ろう材と、
上記絶縁膜に形成され、上記導電性ろう材下に位置する穴と
を備え、
上記導電性ろう材の上記フォトダイオードチップ側の部分における縁は上記絶縁膜の上記穴における縁よりも内側に位置することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor device according to a first invention includes:
The laser chip comprises a photodiode chip having an insulating film on the surface and a laser chip die-bonded on the photodiode chip, and the light emitted from the rear surface of the laser chip is received by the photodiode chip. In the semiconductor device that monitors the output of light emitted from the front of the
A conductive brazing material provided between the photodiode chip and the laser chip;
A hole formed in the insulating film and located under the conductive brazing material;
The edge of the conductive brazing material on the photodiode chip side is located inside the edge of the hole of the insulating film.
上記構成の半導体装置によれば、上記導電性ろう材のフォトダイオードチップ側の部分における縁が絶縁膜の穴における縁よりも内側に位置するように、導電性ろう材を絶縁膜の穴上に塗布することによって、導電性ろう材の中央部の高さは表面張力で導電性ろう材の他の部分よりも高くなる。これにより、上記導電性ろう材を溶解させた後、レーザチップの例えば裏面電極を導電性ろう材に押し付けると、導電性ろう材がレーザチップの裏面電極の中央部から周辺部に広がる。その結果、上記レーザチップの裏面電極と導電性ろう材との間に隙間が生じるのを防ぐことができる。したがって、上記レーザチップの裏面電極と導電性ろう材との接触面積が大きくなることによって、レーザチップの放熱性を高めることができるので、絶縁膜の穴が小さくても、レーザチップの熱破壊を防ぐことができる。 According to the semiconductor device having the above configuration, the conductive brazing material is placed on the hole of the insulating film so that the edge of the conductive brazing material on the photodiode chip side is located inside the edge of the hole of the insulating film. By applying, the height of the central portion of the conductive brazing material becomes higher than the other portions of the conductive brazing material due to surface tension. Thereby, after the conductive brazing material is dissolved, when the back electrode of the laser chip, for example, is pressed against the conductive brazing material, the conductive brazing material spreads from the central portion to the peripheral portion of the back surface electrode of the laser chip. As a result, it is possible to prevent a gap from being generated between the back electrode of the laser chip and the conductive brazing material. Therefore, since the heat dissipation of the laser chip can be increased by increasing the contact area between the back electrode of the laser chip and the conductive brazing material, the laser chip can be thermally destroyed even if the hole of the insulating film is small. Can be prevented.
一実施形態の半導体装置では、上記導電性ろう材はAuSnである。 In one embodiment, the conductive brazing material is AuSn.
一実施形態の半導体装置では、
上記レーザチップは、第1の波長の光を出射すると共に、上記第1の波長とは異なる第2波長の光を出射する2波長レーザダイオードチップであり、
上記絶縁膜の上記穴は、第1の穴と、上記第1の穴に対して所定の間隔を隔てて形成された第2の穴とからなり、
上記導電性ろう材は、上記第1の穴上に塗布する第1の導電性ろう材と、上記第2の穴上に塗布する第2の導電性ろう材とからなり、
上記間隔は、上記2波長レーザダイオードチップが上記第1,第2の導電性ろう材を押圧したときに上記第1の導電性ろう材と上記第2の導電性ろう材とが短絡しないように設定されている。
In the semiconductor device of one embodiment,
The laser chip is a two-wavelength laser diode chip that emits light having a first wavelength and emits light having a second wavelength different from the first wavelength.
The hole of the insulating film includes a first hole and a second hole formed at a predetermined interval with respect to the first hole,
The conductive brazing material is composed of a first conductive brazing material applied onto the first hole and a second conductive brazing material applied onto the second hole,
The interval is set so that the first conductive brazing material and the second conductive brazing material are not short-circuited when the two-wavelength laser diode chip presses the first and second conductive brazing materials. Is set.
一実施形態の半導体装置では、
上記フォトダイオードチップにおいて上記穴に面する箇所に、導電型が互いに異なる2層の拡散層が形成され、
上記2層の拡散層のうち上記レーザダイオードチップとは反対側の拡散層は、一方の端部が上記フォトダイオードチップの端面近傍に位置するように形成されている。
In the semiconductor device of one embodiment,
In the photodiode chip, two diffusion layers having different conductivity types are formed at locations facing the holes,
Of the two diffusion layers, the diffusion layer opposite to the laser diode chip is formed so that one end thereof is positioned in the vicinity of the end face of the photodiode chip.
第2の発明のホログラムレーザ装置は、上記第1の発明の半導体装置を備えたことを特徴としている。 A hologram laser device according to a second invention is characterized by including the semiconductor device according to the first invention.
第3の発明の半導体装置の製造方法は、
上記第1の発明の半導体装置の製造方法であって、
上記導電性ろう材を上記絶縁膜の上記穴の周縁部の厚みより厚くなるように形成した後、上記導電性ろう材を加熱しながら、上記レーザチップを上記導電性ろう材に押圧して、上記導電性ろう材と上記レーザチップとを接触させることを特徴としている。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a third invention comprises:
A method for manufacturing a semiconductor device according to the first invention,
After forming the conductive brazing material to be thicker than the thickness of the peripheral edge of the hole of the insulating film, while heating the conductive brazing material, press the laser chip against the conductive brazing material, The conductive brazing material and the laser chip are brought into contact with each other.
一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記導電性ろう材の加熱前の厚みを上記絶縁膜の上記穴の周縁部の厚みより0.2〜2.5μm厚くする。 In one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device, the thickness of the conductive brazing material before heating is set to be 0.2 to 2.5 μm thicker than the thickness of the peripheral portion of the hole of the insulating film.
本発明の半導体装置は、導電性ろう材のフォトダイオードチップ側の部分における縁が絶縁膜の穴における縁よりも内側に位置することによって、レーザチップの例えば裏面電極と導電性ろう材との間に隙間が生じるのを防ぐことができるので、レーザチップの裏面電極と導電性ろう材との接触面積が大きくなることによって、レーザチップの放熱性を高めることができる。したがって、上記絶縁膜の穴が小さくても、レーザチップの熱破壊を防ぐことができる。 In the semiconductor device of the present invention, the edge of the conductive brazing material on the photodiode chip side is located inside the edge of the hole of the insulating film, so that, for example, between the back electrode of the laser chip and the conductive brazing material. Therefore, the heat dissipation of the laser chip can be improved by increasing the contact area between the back electrode of the laser chip and the conductive brazing material. Therefore, even if the hole of the insulating film is small, the laser chip can be prevented from being thermally destroyed.
以下、本発明の半導体装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, a semiconductor device of the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
図1に、本発明の一実施の形態のDVD,CD用半導体装置の模式断面図を示し、図2に、上記DVD,CD用半導体装置の2波長レーザダイオードチップ2の断面を斜め上方から見た模式図を示す。なお、図1でのAuSn電極12Aの断面形状は溶解後の断面形状である。また、図示しないが、AuSn電極12Bの断面形状もAuSn電極12Aの断面形状と同様である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a DVD / CD semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the two-wavelength laser diode chip 2 of the DVD / CD semiconductor device as viewed obliquely from above. A schematic diagram is shown. Note that the cross-sectional shape of the
上記DVD,CD用半導体装置は、図1に示すように、2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1と、この2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1上にダイボンドされた2波長レーザダイオードチップ2とを備え、2波長レーザダイオードチップ2の後面2bから出射された光を2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1で受光することにより、2波長レーザダイオードチップ2の前面2aから出射される光の出力をモニターする。上記2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1はフォトダイオードチップの一例であり、2波長レーザダイオードチップ2はレーザチップの一例である。
As shown in FIG. 1, the DVD and CD semiconductor device includes a two-wavelength laser silicon
上記2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1は、N+型シリコン基板3と、このN+型シリコン基板3上に形成されたN-型シリコンエピタキシャル層4と、このN-型シリコンエピタキシャル層4上に形成された絶縁膜5とを有している。
The two-wavelength laser silicon
上記N-型シリコンエピタキシャル層4には、2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1の受光部となるP型拡散層6と、赤色レーザ用P型拡散層7Aとが形成されている。この赤色レーザ用P型拡散層7AのP型拡散層6とは反対側の端部が2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1の端面近傍にある。
The N − -type silicon epitaxial layer 4 is formed with a P-
上記赤色レーザ用P型拡散層7Aには赤色レーザ用N型拡散層9Aが形成されており、この赤色レーザ用P型拡散層7Aおよび赤色レーザ用N型拡散層9Aが赤色レーザ用2重拡散構造を構成している。これにより、上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1と赤色レーザ用アノード電極15Aとの短絡を防ぐことができる。
The red laser P-
上記絶縁膜5には、赤色レーザ用N型拡散層9A上に位置する第1の穴17Aが形成されている。そして、上記第1の穴17A上には、TiW電極10A、Au電極11AおよびAuSn電極12Aが積層されている。このAuSn電極12Aは第1の導電性ろう材の一例である。
The insulating film 5 has a
上記2波長レーザダイオードチップ2は、図2に示すように、赤色レーザ用P型層13Aと、赤外レーザ用P型層13Bと、赤色レーザ用P型層13Aおよび赤外レーザ用P型層13B上に形成され、かつ、赤色レーザおよび赤外レーザに兼用されるN型層14とを有している。上記赤色レーザ用P型層13A下には赤色レーザ用アノード電極15Aが形成されていると共に、赤外レーザ用P型層13B下には赤外レーザ用アノード電極15Bが形成されている。一方、上記N型層14上には、赤色レーザおよび赤外レーザに兼用されるカソード電極16が形成されている。
As shown in FIG. 2, the two-wavelength laser diode chip 2 includes a red laser P-
図3に、上記DVD,CD用半導体装置を上方から見た模式平面図を示す。なお、図3では、上記2波長レーザダイオードチップ2と、AuSn電極12A,12Bの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1側の部分における縁とを二点鎖線で図示している。なお、図3のI−I線から見た模式断面図が図1である。
FIG. 3 shows a schematic plan view of the DVD and CD semiconductor device as viewed from above. In FIG. 3, the two-wavelength laser diode chip 2 and the edge of the
上記N-型シリコンエピタキシャル層4には、赤色レーザ用P型拡散層7Aの側方に位置する赤外レーザ用P型拡散層7Bが形成されている。この赤外レーザ用P型拡散層7BのP型拡散層6とは反対側の端部が2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1の端面近傍にある。
The N − -type silicon epitaxial layer 4 is formed with an infrared laser P-type diffusion layer 7B located on the side of the red laser P-
上記赤外レーザ用P型拡散層7Bには赤外レーザ用N型拡散層9Bが形成されており、この赤外レーザ用P型拡散層7Bおよび赤外レーザ用N型拡散層9Bが赤外レーザ用2重拡散構造を構成している。これにより、上記シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1と赤外レーザ用アノード電極15Bとの短絡を防ぐことができる。
An infrared laser N
上記絶縁膜5には、赤外レーザ用N型拡散層9B上に位置する第2の穴17Bが形成されている。そして、上記第2の穴17B上には、TiW電極10B、Au電極11BおよびAuSn電極12Bが積層されている。このAuSn電極12BはAuSn電極12Aと分離されていない。つまり、上記AuSn電極12AとAuSn電極12Bとは短絡していない。また、上記AuSn電極12Bは第2の導電性ろう材の一例である。
The insulating film 5 is formed with a second hole 17B located on the infrared laser N-
上記AuSn電極12Aの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1側の部分における縁は、第1の穴17Aの縁よりも内側に位置している。これにより、上記AuSn電極12Aの底面積(Au電極11Aに対するAuSn電極12Aの接触面積)は第1の穴17Aの開口面積よりも小さなく、AuSn電極12Aの下部が絶縁膜5上に重なっていない。
The edge of the
上記AuSn電極12Aと同様に、上記AuSn電極12Bの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1側の部分における縁は、第2の穴17Bの縁よりも内側に位置している。これにより、上記AuSn電極12Bの底面積(Au電極11Bに対するAuSn電極12Bの接触面積)は第2の穴17Bの開口面積よりも小さく、AuSn電極12Bの下部が絶縁膜5上に重なっていない。
Similarly to the
また、上記第1の穴17Aと第2の穴17Bとの間の距離は、溶解したAuSn電極12A,12Bに2波長レーザダイオードチップ2を押し付けても、AuSn電極12AとAuSn電極12Bとが短絡しないように設定されている。
The distance between the
また、上記N-型シリコンエピタキシャル層4上に関して2波長レーザダイオードチップ2が乗らない部分では、絶縁膜5とAu電極11Aとの間に、AuSn電極12Aと重ならないようにAl層18Aが形成されていると共に、絶縁膜5とAu電極11Bとの間に、第2のAuSn電極12Bと重ならないようにAl層18Bが形成されている。
Further, an
なお、19,20はN-型シリコンエピタキシャル層4に短絡するカソード電極であり、21はP型拡散層6と短絡するアノード電極である。つまり、19,20は2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1のカソード電極であり、21は2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1のアノード電極である。
In addition, 19 and 20 are cathode electrodes that are short-circuited to the N − -type
上記構成のDVD,CD用半導体装置によれば、AuSn電極12Aの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1側の部分における縁が第1の穴17Aの縁よりも内側に位置するように、AuSn電極12AにすべきAuSnを第1の穴17A上に塗布した後、上記AuSnを380〜420℃の加熱で溶解すると、上記AuSnは表面張力で中央部が一番高くなる。これにより、上記2波長レーザダイオードチップ2を2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1上にダイボンドすると、溶解したAuSnが赤色レーザ用アノード電極15Aの中央部から周辺部に広がる。その結果、上記赤色レーザ用アノード電極15AとAuSn電極12Aとの間に隙間が生じるのを防ぐことができる。したがって、上記AuSn電極12Aに対する赤色レーザ用アノード電極15Aの接触面積が大きくなることによって、2波長レーザダイオードチップ2の放熱性を高めることができるので、2波長レーザダイオードチップ2が熱破壊するのを防ぐことができる。
According to the semiconductor device for DVD and CD having the above-described configuration, the edge of the
また、上記AuSn電極12Bの2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1側の部分における縁が第2の穴17Bの縁よりも内側に位置するように、AuSn電極12BにすべきAuSnを第2の穴17B上に塗布した後、上記AuSnを380〜420℃の加熱で溶解すると、上記AuSnは表面張力で中央部が一番高くなる。これにより、上記2波長レーザダイオードチップ2を2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1上にダイボンドすると、溶解したAuSnが赤外レーザ用アノード電極15Bの中央部から周辺部に広がる。その結果、上記赤外レーザ用アノード電極15BとAuSn電極12Bとの間に隙間が生じるのを防ぐことができる。したがって、上記AuSn電極12Bに対する赤外レーザ用アノード電極15Bの接触面積が大きくなることによって、2波長レーザダイオードチップ2の放熱性をさらに高めることができるので、2波長レーザダイオードチップ2が熱破壊するのを確実に防ぐことができる。
Further, the second AuSn to be used as the
上記溶解したAuSnを赤色レーザ用アノード電極15A,赤外レーザ用アノード電極15Bの中央部から周辺部に確実に広げる観点上、AuSn電極12A,12BにすべきAuSnの溶解前の厚さは、第1,第2の穴17A,17Bの周縁部の厚さに0.2μm以上加えた厚さにするのが好ましい。
From the viewpoint of reliably spreading the dissolved AuSn from the central portion to the peripheral portion of the red
上記溶解したAuSnが2波長レーザダイオードチップ2の前面2a,後面2bに付着するのを防ぎ、AuSn電極12A,12Bの材料費の上昇を防ぎ、AuSn電極12A,12Bによって赤色レーザ用アノード電極15Aと赤外レーザ用アノード電極15Bが短絡するのを防ぐ観点上、AuSn電極12A,12BにすべきAuSnの溶解前の厚さは、第1,第2の穴17A,17Bの周縁部の厚さに2.5μmを加えた厚さを越えないようにするのが好ましい。
The dissolved AuSn is prevented from adhering to the
すなわち、上記AuSn電極12A,12BにすべきAuSnの溶解前の厚さは、第1,第2の穴17A,17Bの周縁部の厚さより0.2〜2.5μm厚くするのが好ましく、第1,第2の穴17A,17Bの周縁部の厚さより1.0〜1.5μm厚くするのがより好ましい。
That is, the thickness of AuSn to be used for the
また、上記赤色レーザ用P型拡散層7AのP型拡散層6とは反対側の端部が2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1の端面近傍にあることにより、赤色レーザ用N型拡散層9Aをダイシングによるクラック等の影響のないところまで広げることができる。したがって、図9の従来のDVD,CD用半導体装置に比べ、第1の穴17Aの開口面積を大きくすることができるから、Au電極11Aに対するAuSn電極12Aの接触面積を大きくすることができる。
Further, the end of the red laser P-
また、上記赤外レーザ用P型拡散層7BのP型拡散層6とは反対側の端部が2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ1の端面近傍にあることにより、赤外レーザ用N型拡散層9Bをダイシングによるクラック等の影響のないところまで広げることができる。したがって、図9の従来のDVD,CD用半導体装置に比べ、第2の穴17Bの開口面積を大きくすることができるから、Au電極11Bに対するAuSn電極12Bの接触面積を大きくすることができる。
Further, since the end of the infrared laser P-type diffusion layer 7B opposite to the P-
また、図9の従来のDVD,CD用半導体装置では、レーザダイボンド装置の僅かな傾きが2波長間の密着バラツキになって、歩留まり低下の原因になっていたが、本実施形態のDVD,CD用半導体装置では、レーザダイボンド装置の僅かな傾きがあっても、2波長間の密着バラツキの発生を防ぐことができるので、歩留まりを向上できる。 Further, in the conventional DVD / CD semiconductor device of FIG. 9, the slight inclination of the laser die bonding device causes the adhesion variation between the two wavelengths, which causes the yield reduction. In the semiconductor device for manufacturing, even if there is a slight inclination of the laser die bonding apparatus, it is possible to prevent the adhesion variation between the two wavelengths, so that the yield can be improved.
上記実施形態のDVD,CD用半導体装置は、CDの情報を少なくとも読めるDVDレコーダー等の電子機器に用いると好適である。 The DVD and CD semiconductor device of the above-described embodiment is suitable for use in an electronic device such as a DVD recorder that can at least read CD information.
また、上記実施形態のDVD,CD用半導体装置と、2波長レーザダイオードチップ2の前面2aから出射される赤色レーザ光または赤外レーザ光が入射するホログラム素子とを備えるホログラムレーザ装置を構成してもよい。
Further, a hologram laser device comprising the DVD and CD semiconductor device of the above embodiment and a hologram element on which the red laser light or infrared laser light emitted from the
また、上記実施形態のDVD,CD用半導体装置は歩留まりを向上できるので、低価格のホログラムレーザ装置を提供することができる。 Further, since the DVD and CD semiconductor devices of the above embodiments can improve the yield, a low-cost hologram laser device can be provided.
上記実施の形態では、フォトダイオードチップとレーザチップとを、導電性ろう材の一例としてのAuSnで接続していたが、フォトダイオードチップとレーザチップとを、例えばInSn(インジウムスズ)またはBiSn(ビスマススズ)等で接続してもよい。 In the above embodiment, the photodiode chip and the laser chip are connected by AuSn as an example of the conductive brazing material. However, the photodiode chip and the laser chip are, for example, InSn (indium tin) or BiSn (bismuth tin). ) Or the like.
1 2波長レーザ用シリコンサブマウントフォトダイオードチップ
2 2波長レーザダイオードチップ
2a 前面
2b 後面
5 絶縁膜
7A 赤色レーザ用P型拡散層
7B 赤外レーザ用P型拡散層
9A 赤色レーザ用N型拡散層
9B 赤外レーザ用N型拡散層
12A,12B AuSn電極
17A 第1の穴
17B 第2の穴
1 Silicon submount photodiode chip 2 for two-wavelength laser 2 Two-wavelength
Claims (7)
上記フォトダイオードチップと上記レーザチップとの間に設けられた導電性ろう材と、
上記絶縁膜に形成され、上記導電性ろう材下に位置する穴と
を備え、
上記導電性ろう材の上記フォトダイオードチップ側の部分における縁は上記絶縁膜の上記穴における縁よりも内側に位置することを特徴とする半導体装置。 The laser chip comprises a photodiode chip having an insulating film on the surface and a laser chip die-bonded on the photodiode chip, and the light emitted from the rear surface of the laser chip is received by the photodiode chip. In the semiconductor device that monitors the output of light emitted from the front of the
A conductive brazing material provided between the photodiode chip and the laser chip;
A hole formed in the insulating film and located under the conductive brazing material;
The semiconductor device according to claim 1, wherein an edge of the conductive brazing material on the photodiode chip side is located on an inner side than an edge of the hole in the insulating film.
上記導電性ろう材はAuSnであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device characterized in that the conductive brazing material is AuSn.
上記レーザチップは、第1の波長の光を出射すると共に、上記第1の波長とは異なる第2波長の光を出射する2波長レーザダイオードチップであり、
上記絶縁膜の上記穴は、第1の穴と、上記第1の穴に対して所定の間隔を隔てて形成された第2の穴とからなり、
上記導電性ろう材は、上記第1の穴上に塗布する第1の導電性ろう材と、上記第2の穴上に塗布する第2の導電性ろう材とからなり、
上記間隔は、上記2波長レーザダイオードチップが上記第1,第2の導電性ろう材を押圧したときに上記第1の導電性ろう材と上記第2の導電性ろう材とが短絡しないように設定されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2,
The laser chip is a two-wavelength laser diode chip that emits light having a first wavelength and emits light having a second wavelength different from the first wavelength.
The hole of the insulating film includes a first hole and a second hole formed at a predetermined interval with respect to the first hole,
The conductive brazing material is composed of a first conductive brazing material applied onto the first hole and a second conductive brazing material applied onto the second hole,
The interval is set so that the first conductive brazing material and the second conductive brazing material are not short-circuited when the two-wavelength laser diode chip presses the first and second conductive brazing materials. A semiconductor device characterized by being set.
上記フォトダイオードチップにおいて上記穴に面する箇所に、導電型が互いに異なる2層の拡散層が形成され、
上記2層の拡散層のうち上記レーザダイオードチップとは反対側の拡散層は、一方の端部が上記フォトダイオードチップの端面近傍に位置するように形成されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
In the photodiode chip, two diffusion layers having different conductivity types are formed at locations facing the holes,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein one of the two diffusion layers opposite to the laser diode chip is positioned near one end face of the photodiode chip.
上記導電性ろう材を上記絶縁膜の上記穴の周縁部の厚みより厚くなるように形成した後、上記導電性ろう材を加熱しながら、上記レーザチップを上記導電性ろう材に押圧して、上記導電性ろう材と上記レーザチップとを接触させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
After forming the conductive brazing material to be thicker than the thickness of the peripheral edge of the hole of the insulating film, while heating the conductive brazing material, press the laser chip against the conductive brazing material, A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the conductive brazing material and the laser chip are brought into contact with each other.
上記導電性ろう材の加熱前の厚みを上記絶縁膜の上記穴の周縁部の厚みより0.2〜2.5μm厚くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 6,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the thickness of the conductive brazing material before heating is 0.2 to 2.5 μm thicker than the thickness of the peripheral edge of the hole of the insulating film.
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