JP2007150038A - 光学半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光による誤作動を防止し良好な動作性を備える光学半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】受光部２１を備える半導体素子を有するベアチップ１１の受光部２１に被覆部材を形成した上で、電極端子１４を有する基板１２のダイパッド１３上に搭載する。電極パッド２２と電極端子１４とをワイヤ１５で電気的に接続した上で、ベアチップ１１の周辺及び上面に樹脂１６を塗布する。続いて、樹脂１６を硬化させ、被覆部材を除去する。これによって、受光部２１まで挑むように樹脂１６に封止された光学半導体装置１０が製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトダイオード等を備える光学半導体装置とその製造方法に関する。

従来、半導体装置において、電極パッドやワイヤ等の金属部材を外気に含まれる水分による腐食や塵・埃等から保護するため、これらの金属部材を樹脂で封止する方法が採られている。半導体装置がフォトダイオード等を備える光学半導体装置である場合、光学半導体装置に搭載された受光部からの光の透過、又は受光部への光の透過を妨げないよう、透光性を備える樹脂を用いて封止している（例えば、特許文献１）。

また、従来、半導体装置の信号配線に光が照射されると、寄生電流の発生によって回路が誤作動し正確な電流検出が妨げられる恐れがあるため、特許文献２に開示されているように半導体装置の半導体素子回路（信号処理回路）上をメタルの遮光膜で覆うことが行われている。

例えば、従来の半導体装置８０を図５に示す。半導体装置８０は、図示するようにベアチップ８１と、基板８２と、ダイパッド８３と、電極端子８４と、ワイヤ８５と、封止樹脂８６と、メタル遮光膜８７と、受光部９１と、電極パッド９２と、信号処理回路部９３と、を備える。信号処理回路部９３を覆うようにメタル遮光膜８７が形成されている。また、ベアチップ８１、電極端子８４、ワイヤ８５等は、透明な樹脂からなる封止樹脂８６に覆われている。
特開平５−１３６２９３号公報 特開２００１−１９６４１５号公報

ところで、図５に示す従来の半導体装置８０のメタル遮光膜８７は、スパッタリング等によって成膜した後に、フォトレジストパターンを形成し、不要なメタル層を除去することによって形成する。したがって、メタル遮光膜８７を形成するためには、高価なフォトマスクを用いる必要があるため、光学半導体装置８０の製造費用が増加する問題がある。さらに、メタル遮光膜８７を形成することは、光学半導体装置８０の製造工程を増加させ、また、工程が増加することによる製造費用の増加の問題もある。しかし、上述したように従来光学半導体装置は透明の樹脂からなる封止樹脂８６でベアチップ８１全体がパッケージされるため、光学半導体装置を良好に動作させるためにはメタル遮光膜８７を省略することは不可能であった。

そこで、メタル遮光膜を用いず、製造工程及び製造時間を短縮することができ、更に金属部材を外的環境から保護し、且つ光の照射による回路の誤動作を防ぐことにより、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法が求められている。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされた発明であり、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる光学半導体装置は、
電極端子が形成された基板と、
前記基板上に搭載され、電極パッドと、受光部又は発光部を有する半導体素子と、を備えるベアチップと、
前記電極端子と前記電極パッドとを電気的に接続する導電部材と、を備え、
少なくとも前記導電部材と、前記電極パッドとを覆い、且つ前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように形成された、不透光性の樹脂を、更に備えることを特徴とする。

前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する２辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されてもよい。

前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの４辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されてもよい。

前記受光部又は発光部は、前記ベアチップの実質的な中心領域に形成されてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る光学半導体装置の製造方法は、
半導体素子の受光部又は発光部と電極パッドとが形成されたベアチップの、前記受光部又は発光部上に被覆部材を形成する被覆部材形成工程と、
前記ベアチップを、基板上に搭載する搭載工程と、
前記ベアチップ上に形成された前記電極パッドと前記基板上に形成された電極端子とを導電部材で電気的に接続する接続工程と、
少なくとも前記電極パッド及び前記導電部材が、不透光性の樹脂で覆われるように前記不透光性の樹脂を塗布する塗布工程と、
前記ベアチップの前記受光部又は発光部上に形成された被覆部材を除去する被覆部材除去工程と、有し、
前記塗布工程では、前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように前記樹脂を塗布することを特徴とする。

前記搭載工程では、複数の前記ベアチップを前記基板上にマトリックス状に搭載し、
前記基板を切断し、複数の前記光学半導体装置を得る切断工程を更に備えてもよい。

前記搭載工程では、予め前記光学半導体装置ごとに切断された前記基板上に、前記ベアチップを搭載してもよい。

前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する２辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されてもよい。

前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの４辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されてもよい。

前記塗布工程では、前記ベアチップの外周に沿って前記樹脂を塗布してもよい。

本発明によれば、ベアチップの受光部又は発光部上に被覆部材を形成した上で封止樹脂を塗布することにより、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る光学半導体装置及びその製造方法について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学半導体装置１０の構成を示す図である。図１（ａ）は、光学半導体装置１０の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光学半導体装置１０のＡ−Ａ線断面図である。光学半導体装置１０は、半導体素子が形成されたベアチップ１１を基板１２に搭載した装置である。

光学半導体装置１０は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベアチップ１１と、基板１２と、ダイパッド１３と、電極端子１４と、ワイヤ１５と、樹脂１６と、を備える。ベアチップ１１は、受光部２１と、電極パッド２２と、信号処理回路部２３と、を備える。

ベアチップ１１は、例えばフォトダイオード等の光学半導体素子を備え、光学半導体素子の受光部（又は発光部）２１を一主面に備える。受光部２１は、図１に示すようにベアチップ１１のほぼ中央の領域に形成される。ベアチップ１１の外形は矩形に形成されており、基板１２上に設けられたダイパッド１３上に搭載される。ベアチップ１１は、受光部２１を除き、樹脂１６で覆われている。また、ベアチップ１１の上面の各辺に沿った外周部には、電極パッド２２が形成されている。電極パッド２２は、基板１２上に形成された電極端子１４と、ワイヤ１５を介して電気的に接続される。信号処理回路部２３は、図１（ｂ）に示すように、受光部２１と電極パッド２２との間に形成される。

基板１２は、例えば矩形に形成される。基板１２は、例えばガラスエポキシ樹脂板やポリイミドフィルム等の可撓性基板等からなる。基板１２の中央の領域にはダイパッド１３が形成されており、基板１２の外縁近傍には、外部との接続を可能とする複数の電極端子１４が、基板１２の各辺に沿って形成されている。

樹脂１６は、ベアチップ１１の４辺に形成された電極パッド２２と、ワイヤ１５と、電極端子１４の一部とを覆うように形成され、さらに受光部２１に挑むように形成される。樹脂１６は、電極パッド２２、信号処理回路部２３等に光が照射されるのを良好に防ぐため不透光性の樹脂から形成され、例えば黒色のエポキシ樹脂等から形成される。樹脂１６によって電極パッド２２と、ワイヤ１５とが被覆されることによって、電極パッド２２、ワイヤ１５等は、埃、水分等の外部環境から保護される。更に、樹脂１６は信号処理回路２３上部を覆い、不透光性であるため光の照射による誤作動等を防ぐことができ、光学半導体装置１０は良好に動作することが可能となる。
なお、上記実施例では、ベアチップ１１の４辺全てに電極パッド２２が形成されていたが、電極パッド２２はベアチップ１１の対向する２辺についてのみ、形成されていてもよい。

上述したように、本実施の形態の光学半導体装置１０は、不透光性の樹脂によって、ワイヤ１５と、電極パッド２２と、信号処理回路２３と、電極端子１４の一部が覆われるため、埃、水分等を含む外部環境からこれらを保護することができ、また、光の照射による誤作動を防ぐことができる。従って、光学半導体装置１０は良好な動作性を備える。

次に、この光学半導体装置１０の製造方法を図を用いて説明する。
図２〜図４は、光学半導体装置１０の製造方法を説明する図である。

まず、シリコン等の半導体ウェハＷ上に所定の方法で図２（ａ）に示すように受光部２１、電極パッド２２、信号処理回路２３等を形成する。なお、この段階では、受光部２１、電極パッド２２、信号処理回路２３等は、複数個がマトリクス状に並んで形成されている。また、受光部２１はベアチップ１１の実質的な中心領域に形成すると後述する樹脂１６を塗布する工程が容易となるため好ましい。

次に、受光部２１が露出するように複数の開口部５１ａを備えるメタルマスク(スクリーン印刷版)５１を、半導体ウェハＷ上に位置決め配置する。開口部５１ａは、受光部２１と重なるようにしてほぼ同じ形状に形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように受光部２１を覆うように、メタルマスク５１に設けられた開口部５１ａにフォトレジスト、水溶性の樹脂等が充填されるよう、メタルマスク５１上をスキージを水平移動させる。その後、フォトレジストや水溶性樹脂等を紫外線や加熱により硬化して被覆部材５２を形成する。続いて、メタルマスク５１を取り外し、被覆部材５２のみを受光部２１上に残す。更に、ダイシングラインに沿って、ウエハを切断し、複数個のベアチップ１１を得る。

続いて、図２（ｄ）に示すように、電極端子１４が設けられた基板１２に、受光部２１上に被覆部材５２が形成されたベアチップ１１を搭載する。ベアチップ１１が搭載されるダイパット１３部分には、予め接着用ペースト材が塗布されている。この接着用ペースト材上にベアチップ１１を搭載し、基板１２ごと加熱炉内に入れ、接着用ペースト材を熱硬化させてベアチップ１１を基板１２に固定する。なお、複数の光学半導体装置を製造するために、当初の基板１２には、１つの光学半導体装置を構成するためのダイパッド１３及び複数の電極端子１４のパターンが、マトリクス状に複数組形成されている。

次に、図２（ｄ）に示すようにワイヤボンダを用いてベアチップ１１の表面の外周部に形成された電極パッド２２と、基板１２上に形成された電極端子１４と、をワイヤ１５で電気的に接続する。

続いて、図３（ｅ）に示すように、ベアチップ１１に形成された電極パッド２２と、ワイヤ１５と、ワイヤ１５の周辺部分に樹脂１６を塗布して覆う。樹脂１６として、不透光性の樹脂、例えば熱硬化性の黒色エポキシ樹脂等を用いる。この塗布工程では、基板１２をＸ，Ｙの２方向に移動可能なＸＹステージ（図示略）に乗せ、ディスペンサに装着されたシリンダから充填された樹脂１６を押し出すと同時に、シリンダ先端とＸＹステージが相対的に所定距離だけＸ方向に移動するように、シリンダおよび/またはＸＹステージを動かし、ベアチップ１１の一辺について電極パッド１３とワイヤ１５とワイヤ１５の周辺部分とを樹脂１６で覆う。ベアチップ１１の一辺について樹脂１６が塗布された後は、樹脂１６が塗布されたベアチップ１１の一辺に直交する辺につき、連続して樹脂１６を塗布する。この作業をベアチップ１１の４辺について行い、ベアチップ１１の周辺に樹脂１６を塗布する。続いて、隣接するベアチップ１１の上及び周辺にも同様に樹脂１６を塗布する。なお、樹脂１６を塗布する際、シリンダは１本ではなく、複数本を使用してもよい。

上述したように、本実施の形態ではベアチップ１１の外周に沿って樹脂１６を塗布する。このため、樹脂１６が良好にワイヤ１５等を覆うよう、樹脂１６の粘度、ベアチップ１１の一辺に塗布する樹脂１６の量、塗布する時間等を適宜調節する。なお、ベアチップ１１の中心領域に受光部２１が形成されると、各辺に塗布する樹脂１６の量、時間等の調節が容易となるため好ましい。

次に各ベアチップ１１の全ての辺について樹脂１６の塗布が終了した基板１２を加熱炉内入れ、塗布した樹脂１６を熱硬化させる。

次に、被覆部材５２を除去し、図３（ｆ）に示すように受光部２１を露出させる。

次に、ダイシング工程では、ダイシングカッターを用いて図４（ｇ）に示すダイシングラインｄに沿ってベアチップ１１を搭載した基板１２を所定の位置で切断し、図４（ｈ）に示すようにベアチップ１１単位で光学半導体装置１０を分離する。
以上の工程から光学半導体装置１０が製造される。

なお、上述した実施の形態では、被覆部材５２を除去してから基板１２を切断する構成を例に挙げたが、基板１２の切断後に被覆部材５２を除去することも可能である。ダイシング工程後に被覆部材５２を除去することによって、ダイシング工程で発生する切削くず等から受光部２１を保護することができる。

また、複数のベアチップを単一の基板に搭載した後に切断するのではなく、あらかじめ所定の形状に形成された基板１２上に、被覆部材５２を設けたベアチップ１１を搭載後、ワイヤボンディング、不透光樹脂１６の塗布および被覆部材５２の除去工程を行うようにしてもよい。

本実施の形態の光学半導体装置の製造方法によれば、受光面上に被覆部材を形成した上で不透光性の樹脂を用いて封止することによって、従来必要とされた樹脂封止の工程と、遮光膜を形成する工程とを省略することができるため工程が簡易になり、生産効率が高くなる。また、金型等が不要であるため、コストダウンを図ることができる。また、被覆部材を用いてその上から樹脂を塗布することによって、受光部に挑むように樹脂を塗布することができ、電極パッド等の金属部材を外部環境から良好に保護することができる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光学半導体装置の平面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態に係る光学半導体装置の製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光学半導体装置の製造工程を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る光学半導体装置の製造工程を説明する図である。 従来の光学半導体装置を示す図である。

符号の説明

１０ 光学半導体装置
１１ ベアチップ
１２ 基板
１３ ダイパッド
１４ 電極端子
１５ ワイヤ
１６ 樹脂
２１ 受光部
２２ 電極パッド
２３ 信号処理回路部

Claims (10)

1. 電極端子が形成された基板と、
   前記基板上に搭載され、電極パッドと、受光部又は発光部を有する半導体素子と、を備えるベアチップと、
   前記電極端子と前記電極パッドとを電気的に接続する導電部材と、を備え、
   少なくとも前記導電部材と前記電極パッドとを覆い、且つ前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように形成された不透光性の樹脂を、更に備えることを特徴とする光学半導体装置。
2. 前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する２辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置。
3. 前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの４辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学半導体装置。
4. 前記受光部又は発光部は、前記ベアチップの実質的な中心領域に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学半導体装置。
5. 半導体素子の受光部又は発光部と電極パッドとが形成されたベアチップの、前記受光部又は発光部上に被覆部材を形成する被覆部材形成工程と、
   前記ベアチップを、基板上に搭載する搭載工程と、
   前記ベアチップ上に形成された前記電極パッドと前記基板上に形成された電極端子とを導電部材で電気的に接続する接続工程と、
   少なくとも前記電極パッド及び前記導電部材が、不透光性の樹脂で覆われるように前記不透光性の樹脂を塗布する塗布工程と、
   前記ベアチップの前記受光部又は発光部上に形成された被覆部材を除去する被覆部材除去工程と、有し、
   前記塗布工程では、前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように前記樹脂を塗布することを特徴とする光学半導体装置の製造方法。
6. 前記搭載工程では、複数の前記ベアチップを前記基板上にマトリックス状に搭載し、
   前記基板を切断し、複数の前記光学半導体装置を得る切断工程を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の光学半導体装置の製造方法。
7. 前記搭載工程では、予め前記光学半導体装置ごとに切断された前記基板上に、前記ベアチップを搭載することを特徴とする請求項５に記載の光学半導体装置の製造方法。
8. 前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する２辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光学半導体装置の製造方法。
9. 前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの４辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光学半導体装置の製造方法。
10. 前記塗布工程では、前記ベアチップの外周に沿って前記樹脂を塗布することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の光学半導体装置の製造方法。

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