JP7174242B2 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本開示は、半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method of manufacturing a semiconductor device.

特許文献1には、光電変換素子(例えば、半導体レーザやフォトダイオード)が実装された基板と、パッケージを不活性雰囲気下で半田接合により気密封止された光モジュールが開示されている。 Patent Document 1 discloses an optical module in which a substrate on which a photoelectric conversion element (for example, a semiconductor laser or a photodiode) is mounted and a package are hermetically sealed by solder bonding in an inert atmosphere.

特開2007-324303号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-324303

しかしながら、特許文献1にはパッケージと基板を接合することが記載されているが、真空引きせず、置換された雰囲気内で接合する場合、パッケージ表面や基板表面などに水分やガスなどが残留する。一方、真空引きを行うとすれば、真空チャンバー内で接合するので、位置精度よく両者を接合することは難しいと考えられる。 However, although Patent Document 1 describes bonding a package and a substrate, when bonding is performed in a replaced atmosphere without vacuuming, moisture, gas, etc. remain on the surface of the package or substrate. . On the other hand, if vacuuming is performed, bonding is performed in a vacuum chamber, so it is considered difficult to bond both with high positional accuracy.

そこで、本発明は、透光性部材とパッケージとを位置精度良く接合することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can join a translucent member and a package with high positional accuracy.

以上の課題を解決するために、本発明に係る一実施形態の半導体装置の製造方法は、パッケージの凹部内に設けられた半導体レーザ素子を前記凹部を透光性部材で覆うことにより封止することを含む半導体装置の製造方法であって、
前記半導体レーザ素子が設けられた凹部の周りの前記パッケージの表面、又は該表面に対向する前記透光性部材の表面に、複数の半田ボールを間隔を開けて形成する半田ボール形成工程と、
前記透光性部材の表面又は前記パッケージの表面を、半田ボール間に前記凹部内に通じる気道が形成されるように、軟化した状態の半田ボールの上面に接触させて仮固定する仮止め工程と、
前記気道を介して前記凹部内を減圧し、減圧した後に封止用気体を注入した状態で、前記透光性部材とパッケージとを加熱して押圧することにより前記半田ボールを溶融して前記透光性部材と前記パッケージとを接合する接合工程と、含む。
In order to solve the above problems, a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention seals a semiconductor laser element provided in a recess of a package by covering the recess with a translucent member. A method of manufacturing a semiconductor device comprising
a solder ball forming step of forming a plurality of spaced apart solder balls on the surface of the package around the recess in which the semiconductor laser element is provided, or on the surface of the translucent member facing the surface;
a temporarily fixing step of temporarily fixing the surface of the translucent member or the surface of the package by contacting the upper surfaces of the softened solder balls so that an airway leading to the recess is formed between the solder balls; ,
The interior of the concave portion is decompressed through the airway, and in a state in which the sealing gas is injected after decompressing, the translucent member and the package are heated and pressed to melt the solder ball and melt the translucent member. and a joining step of joining the optical member and the package.

本発明に係る一実施形態の半導体装置の製造方法によれば、透光性部材とパッケージとを位置精度良く接合することができる半導体装置を提供することができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of joining the translucent member and the package with high positional accuracy.

本発明に係る実施形態1の半導体装置の製造方法におけるダイボンディング工程を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a die bonding step in the method of manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention; 実施形態1の半導体装置の製造方法におけるワイヤボンディング工程を模式的に示す斜視図である。3 is a perspective view schematically showing a wire bonding step in the method of manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1; FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法における半田ボール形成工程を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a solder ball forming step in the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1; FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法における仮止め工程を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a temporary fixing step in the method of manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法における接合工程を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a bonding step in the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法における個片化工程を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a singulation step in the method for manufacturing a semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法において個片化された発光装置を示す斜視図である。2 is a perspective view showing a light-emitting device separated into pieces in the method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法において、配線基板実装工程を模式的に示す斜視図である。2 is a perspective view schematically showing a wiring board mounting step in the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の半導体装置の製造方法において、コリメートレンズ実装工程を模式的に示す斜視図である。4 is a perspective view schematically showing a collimating lens mounting step in the method of manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 実施形態2の半導体装置のパッケージ上面図である。FIG. 10 is a top view of the package of the semiconductor device of Embodiment 2; 実施形態2の透光性部材および波長変換部材の上面図である。FIG. 10 is a top view of a translucent member and a wavelength converting member of Embodiment 2; 実施形態2に半導体装置の上面図である。2 is a top view of a semiconductor device according to Embodiment 2. FIG. 実施形態2の半導体装置の製造方法における接合工程を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a bonding step in the method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 2; 実施形態2の半導体装置の製造方法における接合工程を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a bonding step in the method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 2;

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態
の半導体装置を製造方法について説明する。実施形態の半導体装置の製造方法は、パッケージの凹部内に設けられた半導体レーザ素子を前記凹部を透光性部材で覆うことにより気密封止することを含む半導体装置の製造方法である。
A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment is a method of manufacturing a semiconductor device including hermetically sealing a semiconductor laser element provided in a recess of a package by covering the recess with a translucent member.

<実施形態1>
以下、実施形態1の半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。
尚、以下の説明では、3つの半導体レーザ素子1,2,3を含む半導体装置を製造する例により説明する。ただし、実施形態1の製造方法は、3つの半導体レーザ素子1,2,3を用いたものに限定されるものではなく、少なくとも1つの半導体レーザ素子を含むものであればよい。
<Embodiment 1>
The method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1 will be described in detail below.
In the following description, an example of manufacturing a semiconductor device including three semiconductor laser elements 1, 2 and 3 will be described. However, the manufacturing method of Embodiment 1 is not limited to the one using the three semiconductor laser elements 1, 2, and 3, and may include at least one semiconductor laser element.

実施形態1の半導体装置の製造方法においては、まず、パッケージ10、半導体レーザ素子1,2,3及び透光性部材20を準備する。
(1)パッケージ10の準備
ここでは、複数のパッケージ10が集合状態で設けられた集合基板100を準備する。集合基板100は、図1に示すように、各パッケージ10に対応する領域(以下、集合状態にある場合であっても単にパッケージという。)にそれぞれ凹部10rを含む。また、凹部10rの内部には半導体レーザ素子の電極が接続される正負の配線電極が設けられており、その配線電極は、各パッケージ10においてそれぞれ、凹部10rの反対側の下面に設けられた外部端子電極に接続されている。さらに、各パッケージ10において凹部10rの周りにはそれぞれ接合用金属膜10mが設けられている。ここで、集合基板100は、例えば、半導体レーザ素子が発生する熱を効率よく放熱するために熱伝導率の高いセラミックスにより構成することが好ましい。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、又は炭化ケイ素が挙げられる。配線電極及び外部端子電極には、Cu、W、Au等の金属を用いることができる。接合用金属膜10mには、Au等を用いることができる。また、集合基板100には予め個片化用の切り込みが設けられている。
In the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1, first, the package 10, the semiconductor laser elements 1, 2 and 3, and the translucent member 20 are prepared.
(1) Preparation of Packages 10 Here, an aggregate substrate 100 on which a plurality of packages 10 are provided in an aggregate state is prepared. As shown in FIG. 1, the aggregate substrate 100 includes recesses 10r in regions corresponding to the respective packages 10 (hereinafter simply referred to as packages even in the aggregated state). Positive and negative wiring electrodes to which the electrodes of the semiconductor laser element are connected are provided inside the recess 10r. Connected to the terminal electrode. Furthermore, in each package 10, a bonding metal film 10m is provided around the recess 10r. Here, the collective substrate 100 is preferably made of ceramics having high thermal conductivity, for example, in order to efficiently dissipate heat generated by the semiconductor laser elements. Ceramics include, for example, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, or silicon carbide. Metals such as Cu, W, and Au can be used for the wiring electrodes and the external terminal electrodes. Au or the like can be used for the bonding metal film 10m. In addition, the collective substrate 100 is provided in advance with notches for singulation.

(2)半導体レーザ素子1,2,3の準備
半導体レーザ素子として、例えば、RGB(赤色、緑色、青色)の三種類の半導体レーザ素子1,2,3を準備する。半導体レーザ素子1は、例えば、発光ピーク波長が605nm~750nmの範囲内にある赤色発光のレーザダイオード(LD)素子である。赤色発光のLD素子としては、例えば、InAlGaP系やGaAs系の半導体を含むものが挙げられる。赤色発光のLD素子として、2以上の導波路領域を備えるものを用いることが好ましい。これにより、レーザ発振による発熱を複数の導波路領域に分散させることができるので、発熱による出力低下を抑制することができる。
(2) Preparation of semiconductor laser elements 1, 2 and 3 As semiconductor laser elements, for example, three types of semiconductor laser elements 1, 2 and 3 of RGB (red, green and blue) are prepared. The semiconductor laser element 1 is, for example, a red light emitting laser diode (LD) element having an emission peak wavelength in the range of 605 nm to 750 nm. Examples of LD elements emitting red light include those containing InAlGaP-based or GaAs-based semiconductors. It is preferable to use an LD element that emits red light that has two or more waveguide regions. As a result, the heat generated by the laser oscillation can be dispersed over the plurality of waveguide regions, so that the output reduction due to the heat generation can be suppressed.

また、半導体レーザ素子2は、例えば、発光ピーク波長が495nm~570nmの範囲内にある緑色発光のLD素子である。緑色発光のLD素子としては、GaN系の半導体、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNの少なくとも1つを含むものを用いることができる。 The semiconductor laser element 2 is, for example, an LD element emitting green light having an emission peak wavelength in the range of 495 nm to 570 nm. A GaN-based semiconductor such as one containing at least one of GaN, InGaN, and AlGaN can be used as the green light-emitting LD element.

半導体レーザ素子3は、例えば、発光ピーク波長が420nm~494nmの範囲内にある青色発光のLD素子である。青色発光のLD素子としては、GaN系の半導体、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNの少なくとも1つを含むものを用いることができる。 The semiconductor laser element 3 is, for example, an LD element that emits blue light with an emission peak wavelength in the range of 420 nm to 494 nm. A GaN-based semiconductor such as one containing at least one of GaN, InGaN, and AlGaN can be used as the blue-emitting LD element.

(3)半導体レーザ素子1,2,3のサブマウント4a、4bへの搭載
ここでは、上記準備した半導体レーザ素子1,2,3をサブマウント4a、4bの上に搭載する。具体的には、GaAs系のレーザダイオードである半導体レーザ素子1は、例えば、単独でサブマウント4aの上に搭載する。また、GaN系のレーザダイオードである半導体レーザ素子2及び半導体レーザ素子3は、例えば、ツェナーダイオード等の保護素子8とともにサブマウント4bの上に搭載する。半導体レーザ素子2及び半導体レーザ素子3をそれぞれ保護素子8と並列接続することにより、ある一定以上の電圧が半導体レーザ素子2,3に印加されないようにすることができる。
このように、半導体レーザ素子1,2,3を、サブマウント4a、4bを介して凹部10rの底面に実装するか否かは任意であるが、サブマウント4a、4bを介して凹部10rの底面に実装すると、半導体レーザ素子の光出射端面における発光点から凹部10rの底面までの距離をサブマウント4a、4bの厚みの分だけ大きくすることができる。これにより、LD素子から放射された光を効率よく光反射部材60に照射することができる。各サブマウント4a、4bには配線電極が設けられており、各半導体レーザ素子はAuSn等の接合部材により各サブマウント4a、4b上に固定されている。
(3) Mounting of semiconductor laser elements 1, 2 and 3 on submounts 4a and 4b Here, the semiconductor laser elements 1, 2 and 3 prepared above are mounted on submounts 4a and 4b. Specifically, the semiconductor laser element 1, which is a GaAs-based laser diode, is mounted alone on the submount 4a, for example. The semiconductor laser element 2 and the semiconductor laser element 3, which are GaN-based laser diodes, are mounted on the submount 4b together with a protective element 8 such as a Zener diode. By connecting the semiconductor laser element 2 and the semiconductor laser element 3 in parallel with the protection element 8, it is possible to prevent a voltage exceeding a certain level from being applied to the semiconductor laser elements 2 and 3. FIG.
In this way, it is optional whether or not the semiconductor laser elements 1, 2, 3 are mounted on the bottom surface of the recess 10r via the submounts 4a, 4b. , the distance from the light emitting point on the light emitting end surface of the semiconductor laser element to the bottom surface of the recess 10r can be increased by the thickness of the submounts 4a and 4b. Thereby, the light radiated from the LD element can be efficiently irradiated onto the light reflecting member 60 . Each submount 4a, 4b is provided with a wiring electrode, and each semiconductor laser element is fixed on each submount 4a, 4b by a bonding member such as AuSn.

サブマウント4a、4bとして、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いることができる。 Aluminum nitride or silicon carbide, for example, can be used as the submounts 4a, 4b.

ここで、半導体レーザ素子1を単独でサブマウント4aの上に搭載し、半導体レーザ素子2,3を保護素子8とともにサブマウント4bの上に搭載する理由は、GaAs等の結晶はGaN系の結晶に比べて結晶欠陥の少ない材料であり静電耐圧が比較的高いからである。
尚、以下の説明において、サブマウント4a、4bとサブマウント4a、4b上に搭載された半導体レーザ素子を含むものをレーザユニットという。
Here, the reason why the semiconductor laser element 1 is mounted alone on the submount 4a and the semiconductor laser elements 2 and 3 are mounted on the submount 4b together with the protective element 8 is that GaAs crystals are GaN-based crystals. This is because it is a material with less crystal defects and has a relatively high electrostatic withstand voltage.
In the following description, a laser unit includes the submounts 4a and 4b and the semiconductor laser elements mounted on the submounts 4a and 4b.

(4)光反射部材6の準備
光反射部材6は、図1に示すように、例えば、3つの側面を有しその1つの側面を反射面とする略三角柱形状であり、その反射面によりレーザ光を反射してレーザ光を所定の方向に出射させる部材である。光反射部材6は、反射面に対して各半導体レーザ素子のレーザ光が所定の角度で入射されるように凹部10rの底面に設けられる。この光反射部材6を用いることにより、凹部10rの底面と平行に進行する光を凹部10rの底面と垂直な方向に方向転換することができる。これにより、各半導体レーザ素子のレーザ光の出射方向を凹部10rの底面と平行にでき、発光装置を薄型にできる。
(4) Preparation of Light Reflecting Member 6 As shown in FIG. 1, the light reflecting member 6 has, for example, a substantially triangular prism shape having three side surfaces, one of which is a reflecting surface. It is a member that reflects light and emits laser light in a predetermined direction. The light reflecting member 6 is provided on the bottom surface of the concave portion 10r so that the laser light of each semiconductor laser element is incident on the reflecting surface at a predetermined angle. By using this light reflecting member 6, the direction of light traveling parallel to the bottom surface of the recess 10r can be changed to the direction perpendicular to the bottom surface of the recess 10r. As a result, the direction of emission of laser light from each semiconductor laser element can be made parallel to the bottom surface of the recess 10r, and the light emitting device can be made thin.

光反射部材6としては、母材に反射膜が形成されたもの、又は、反射膜を設けずに、母材そのものが反射率の高い金属等から形成されたものを用いることができる。母材としては、石英若しくはBK7等のガラス、Si等の比較的熱に強い材料を用いることができる。母材として金属を用いてもよい。反射膜としては、反射率の高い金属や誘電体多層膜等を用いることができる。反射膜は光反射面のみに形成されていてもよい。尚、光反射部材6は、複数の光反射部材に分離されていてもよく、例えば、半導体レーザ素子1,2,3にそれぞれ対応させて複数の光反射部材を用いてもよい。 As the light-reflecting member 6, it is possible to use a base material on which a reflective film is formed, or a base material itself formed of a highly reflective metal or the like without providing a reflective film. As the base material, quartz, glass such as BK7, and materials relatively heat-resistant such as Si can be used. A metal may be used as the base material. As the reflective film, a metal having a high reflectance, a dielectric multilayer film, or the like can be used. The reflective film may be formed only on the light reflecting surface. The light reflecting member 6 may be divided into a plurality of light reflecting members. For example, a plurality of light reflecting members may be used corresponding to the semiconductor laser elements 1, 2, and 3, respectively.

(5)透光性部材20の準備
透光性部材20は、レーザ光を透過させる透光性を有する部材であり、パッケージ10の凹部10r内に設けられた半導体レーザ素子を覆って半導体レーザ素子を気密封止するものである。透光性部材20は、下面の外周部に接合用金属膜20mが設けられており、その接合用金属膜20mがパッケージ10の凹部10rの周りに設けられた接合用金属膜10mに半田ボール15を介して接合されて、パッケージ10に固定される。透光性部材20は、例えば、ガラスに上記接合用金属膜20mが設けられたもの又はサファイアに上記接合用金属膜20mが設けられたものを用いることができる。中でもサファイアに接合用金属膜20mが設けられたものを用いることが好ましい。例えば、サファイアは、比較的強度が高く破損しにくいため、半導体レーザ素子が配置される凹部10r内の気密信頼性を高くできる。また、サファイアは熱伝導率がガラスより高いので、後に説明する仮接合工程や本接合工程時に熱が伝わりやすく、半田ボールの軟化および溶融させやすい。
(5) Preparation of Light-Transmitting Member 20 The light-transmitting member 20 is a member having a light-transmitting property that allows laser light to pass therethrough. is hermetically sealed. The translucent member 20 is provided with a bonding metal film 20m on the outer peripheral portion of the lower surface, and the bonding metal film 20m is attached to the bonding metal film 10m provided around the recess 10r of the package 10, and the solder ball 15 is attached to the bonding metal film 10m. and fixed to the package 10 . As the translucent member 20, for example, glass provided with the bonding metal film 20m or sapphire provided with the bonding metal film 20m can be used. Among them, it is preferable to use sapphire provided with a bonding metal film 20m. For example, sapphire has relatively high strength and is hard to be damaged, so that the airtightness reliability in the recess 10r in which the semiconductor laser element is arranged can be improved. In addition, since sapphire has a higher thermal conductivity than glass, heat is easily conducted during the temporary bonding process and the final bonding process, which will be described later, and the solder balls are easily softened and melted.

実施形態1の半導体装置の製造方法では、準備したパッケージ10に、準備したレーザユニット、光反射部材及び透光性部材20等を以下のような工程を経て組み込んで発光装置を製造する。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, a light-emitting device is manufactured by incorporating the prepared laser unit, the light reflecting member, the translucent member 20, etc. into the prepared package 10 through the following steps.

1.実装工程
工程では、図1に示すように、集合基板100の各パッケージ10の凹部10rの底面にそれぞれレーザユニット1u,2u,3uと光反射部材6を実装する。ここでは、例えば、各部材を以下の配置として、それぞれ実装する。半導体レーザ素子1,2,3から出射されるレーザ光が互いに平行でかつ凹部10rの底面に平行に出射されるようにレーザユニット1u,2u,3uを配置する。また、半導体レーザ素子1,2,3から出射されるレーザ光が反射面6aにより上方に反射されるように光反射部材6を配置する。尚、実装用の接合部材としては、AuSn、Ag粒子ペースト、Au粒子ペースト等を用いることができる。
1. Mounting Process In the mounting process, as shown in FIG. 1, the laser units 1u, 2u, 3u and the light reflecting member 6 are mounted on the bottom surfaces of the recesses 10r of the packages 10 of the collective substrate 100, respectively. Here, for example, each member is mounted as the following arrangement. The laser units 1u, 2u, 3u are arranged so that the laser beams emitted from the semiconductor laser elements 1, 2, 3 are parallel to each other and are emitted in parallel to the bottom surface of the recess 10r. Further, the light reflecting member 6 is arranged so that the laser light emitted from the semiconductor laser elements 1, 2 and 3 is reflected upward by the reflecting surface 6a. AuSn, Ag particle paste, Au particle paste, or the like can be used as the bonding member for mounting.

2.ワイヤボンディング工程
ワイヤボンディング工程では、図2に示すように、レーザユニット1u,2u,3uの配線電極と凹部10r内の配線電極とをワイヤ7によって接続する。
2. Wire Bonding Process In the wire bonding process, as shown in FIG. 2, the wiring electrodes of the laser units 1u, 2u, 3u and the wiring electrodes in the recess 10r are connected by wires 7. FIG.

3.半田ボール形成工程
半田ボール形成工程では、図3に示すように、パッケージ10上面の接合用金属膜10mの上に、例えば、AuSnからなる複数の半田ボール15を間隔を開けて並べる。この半田ボール15は、AuSn等の半田を用いる。半田ボール15は、例えば、80~400μmの範囲の径で形成することができる。半田ボール15の径及び隣接する半田ボール15間の間隔は、後述の仮止め工程において適度の気道が確保され、本接合工程において確実に気密封止できるように適宜設定される。半田ボール15の径は、100~200μmの範囲が好ましい。半田ボールの径が100μm未満の場合、例えば、セラミックパッケージのように接合面の平坦性が良好ではないものを接合するときに、半田ボールの体積が十分ではなく、接合面の凹凸を十分埋めることが難しい。また、半田ボールの径が200μm以上の場合、半田ボールの体積は過剰な状態であり、接合時に半田ボールが必要以上に広がってしまう。また、隣接する半田ボール15間の間隔は、100~1000μmの範囲に設定されることが好ましい。上記範囲は、半田ボールの径に依存して決定される。半田ボールの径が上記範囲であれば、接合工程において、溶融状態となった半田ボールが過不足なく広がり効果的な接合が得られる。尚、半田ボール15の形状は、球形に限定されるものではなく、楕円球、半球形、楕円半球形であってもよい。ここで、半田ボール15の径とは、半田ボール15の最大径をいう。また、半田ボールの径が上記範囲で形成できなかった場合、同じ位置に複数の半田ボール15を重ねて形成してもよい。こうすれば、半田ボール15を所望の体積で形成することができる。よって、後述する仮止め工程において、適度に気道が確保され、本接合工程において確実に気密封止できる。その際、重なった半田ボール15の形状及び/又は径は、半田ボールが1個からなる場合と異なっていても良い。
3. Solder Ball Forming Step In the solder ball forming step, as shown in FIG. 3, a plurality of solder balls 15 made of, for example, AuSn are arranged at intervals on the bonding metal film 10m on the upper surface of the package 10 . Solder such as AuSn is used for the solder ball 15 . The solder ball 15 can be formed with a diameter in the range of 80 to 400 μm, for example. The diameter of the solder balls 15 and the spacing between the adjacent solder balls 15 are appropriately set so that an appropriate airway can be secured in the temporary fixing process described below and airtight sealing can be ensured in the main bonding process. The diameter of the solder ball 15 is preferably in the range of 100-200 μm. If the diameter of the solder ball is less than 100 μm, the volume of the solder ball is not sufficient to sufficiently fill the unevenness of the bonding surface when bonding a device such as a ceramic package whose bonding surface does not have good flatness. is difficult. Further, when the diameter of the solder ball is 200 μm or more, the volume of the solder ball is excessive, and the solder ball expands more than necessary during bonding. Also, the interval between adjacent solder balls 15 is preferably set in the range of 100 to 1000 μm. The above range is determined depending on the diameter of the solder ball. If the diameter of the solder ball is within the above range, the molten solder ball spreads just enough in the bonding step, and effective bonding can be obtained. The shape of the solder ball 15 is not limited to a spherical shape, and may be an elliptical sphere, a hemisphere, or an elliptical hemisphere. Here, the diameter of the solder ball 15 means the maximum diameter of the solder ball 15 . In addition, when the diameter of the solder ball cannot be formed within the above range, a plurality of solder balls 15 may be formed by overlapping at the same position. By doing so, the solder ball 15 can be formed with a desired volume. Therefore, in the temporary fixing step described later, an appropriate airway is ensured, and airtight sealing can be ensured in the main bonding step. At that time, the shape and/or diameter of the overlapping solder balls 15 may be different from that in the case of one solder ball.

以上の半田ボール形成工程において、半導体レーザ素子が設けられた凹部10rの周りのパッケージ10の表面に複数の半田ボール15を間隔を開けて形成する例について説明した。これに限らず、例えば上下を逆転させて、透光性部材20の外周部分に設けられた接合用金属膜20mの上に複数の半田ボールを間隔を開けて形成してもよい。この場合、後述の仮止め工程では、パッケージ10の表面に設けられた接合用金属膜10mを、軟化した状態の半田ボール15の上面に接触させて仮固定する。 In the solder ball forming process described above, an example has been described in which a plurality of solder balls 15 are formed at intervals on the surface of the package 10 around the recess 10r provided with the semiconductor laser element. Alternatively, for example, a plurality of solder balls may be formed at intervals on the bonding metal film 20m provided on the outer peripheral portion of the translucent member 20 by turning it upside down. In this case, in the temporary fixing step described later, the bonding metal film 10m provided on the surface of the package 10 is brought into contact with the upper surface of the softened solder ball 15 and temporarily fixed.

以上のように、複数の半田ボール15は、パッケージ10の表面に形成してもよいし、透光性部材20の表面に形成してもよいが、本実施形態1では、パッケージ10及び透光性部材20のうち熱伝導率の高い方の部材に形成することが好ましい。このようにすると、以下の仮止め工程及び接合工程において半田ボール15に熱が伝わり易くなる。例えば、パッケージ10を主としてAlNセラミックスで構成し、透光性部材20を主としてサファイアで構成する場合には、パッケージ10の表面に半田ボール15を形成するようにする。 As described above, the plurality of solder balls 15 may be formed on the surface of the package 10 or may be formed on the surface of the translucent member 20. It is preferable to form it on the member having the higher thermal conductivity among the thermally conductive members 20 . By doing so, heat can be easily conducted to the solder balls 15 in the following temporary fixing process and bonding process. For example, when the package 10 is mainly made of AlN ceramics and the translucent member 20 is mainly made of sapphire, the solder balls 15 are formed on the surface of the package 10 .

4.接合工程
接合工程は、(1)半田ボール15間に凹部10r内に通じる気道が形成されるように、透光性部材20の表面(下面に設けられた接合用金属膜20mの表面)を、軟化した状態の半田ボール15の上面に接触させて仮固定する仮止め工程と、(2)半田ボール15間に形成された気道を介して凹部10r内を減圧し、減圧した後に封止用気体を注入した状態で、透光性部材20とパッケージ10とを加熱して押圧する本接合工程とを含む。本接合工程では、半田ボール15を溶融して透光性部材20とパッケージ10とを接合する。
ここで、加熱して押圧するとは、加熱するタイミングと押圧するタイミングの順序を限定するものではなく、加熱した後に加熱した状態で押圧することと、押圧した後に押圧した状態で加熱することと、加熱と押圧を同時に行うことの全てを含む。
以下、接合工程についてより具体的に説明する。
4. Bonding Step In the bonding step, (1) the surface of the translucent member 20 (the surface of the bonding metal film 20m provided on the bottom surface) is formed so that an airway leading to the recess 10r is formed between the solder balls 15, (2) depressurizing the interior of the recess 10r through the airway formed between the solder balls 15, and after depressurizing, sealing gas. is injected, the translucent member 20 and the package 10 are heated and pressed together. In this bonding step, the solder balls 15 are melted to bond the translucent member 20 and the package 10 together.
Here, the heating and pressing does not limit the order of the timing of heating and the timing of pressing, but heating and then pressing in a heated state, pressing and then heating in a pressed state, Including all simultaneous heating and pressing.
The joining process will be described in more detail below.

(1)仮止め工程
仮止め工程では、透光性部材20を、透光性部材20の下面の外周に形成された接合用金属膜20mが複数の半田ボール15に対向するように位置あわせをして凹部10r上に仮止めする。仮止め工程では、例えば、半田ボールの融点未満の温度で透光性部材20を半田ボール上に押圧する。これにより容易に接合することができる。仮止め工程における接合の際、透光性部材20の加熱温度よりパッケージ10の加熱温度を低くすることが好ましい。このようにすれば、パッケージ10及びレーザユニット1u、2u、3に設けられている電極が熱ダメージによって劣化することを低減でき、レーザユニットの駆動電圧上昇を抑制することができる。また、パッケージよりも熱伝導率が低い透光性部材20の温度を短時間で高めることができる。例えば、半田ボール15として、融点が285℃のAnSnを使用した場合、透光性部材20の加熱温度を230℃~270℃の範囲に設定し、パッケージ10の加熱温度を180℃~220℃の範囲に設定する。熱圧着時における、加熱温度、圧力、時間等の熱圧着条件は、半田ボール15の形状及び径、隣接する半田ボール15間の間隔を考慮して適宜設定される。
(1) Temporary Fixing Step In the temporary fixing step, the translucent member 20 is aligned so that the bonding metal film 20 m formed on the outer periphery of the lower surface of the translucent member 20 faces the plurality of solder balls 15 . and temporarily fixed on the concave portion 10r. In the temporary fixing step, for example, the translucent member 20 is pressed onto the solder balls at a temperature lower than the melting point of the solder balls. This facilitates joining. It is preferable that the heating temperature of the package 10 is lower than the heating temperature of the translucent member 20 when joining in the temporary fixing step. By doing so, it is possible to reduce the deterioration of the electrodes provided on the package 10 and the laser units 1u, 2u, and 3 due to thermal damage, and to suppress the drive voltage rise of the laser units. Also, the temperature of the translucent member 20, which has a lower thermal conductivity than the package, can be raised in a short period of time. For example, when AnSn having a melting point of 285° C. is used as the solder balls 15, the heating temperature of the translucent member 20 is set in the range of 230° C. to 270° C., and the heating temperature of the package 10 is set in the range of 180° C. to 220° C. Set to range. Thermocompression bonding conditions such as heating temperature, pressure, and time at the time of thermocompression bonding are appropriately set in consideration of the shape and diameter of the solder balls 15 and the spacing between adjacent solder balls 15 .

この仮止め工程は、例えば、ダイボンダー装置等を用いて、透光性部材20、必要に応じて透光性部材20とパッケージ10とを介して半田ボール15を融点未満の温度に加熱して軟化させる。これにより、半田ボール15間に前記凹部10r内に通じる気道が形成されるように、透光性部材20を軟化した状態の半田ボール15の上面に接触させて仮止めする。仮止め工程は、半田ボールが軟化した際に、隣合った半田ボール同士が接触しないように行う。これにより、確実に凹部10r内に通じる気道を確保することができる。尚、仮止め工程は、大気中で実施することができ、以下の本接合工程のように真空チャンバー中で実施する必要はない。真空チャンバー内で仮止め又は、仮止めを行わず本接合する場合と比べて、真空チャンバー外で仮止めをする場合、位置精度よく接合することができる。また、真空外で仮止めしておくことで、パッケージ10を搬送する時に透光性部材20とパッケージ10がずれることを抑制できる。 In this temporary fixing step, for example, using a die bonder or the like, the solder balls 15 are heated to a temperature below the melting point through the light-transmitting member 20 and, if necessary, the light-transmitting member 20 and the package 10 to soften them. Let As a result, the translucent member 20 is brought into contact with the upper surfaces of the softened solder balls 15 and temporarily fixed so that an airway communicating with the recess 10 r is formed between the solder balls 15 . The temporary fixing process is performed so that adjacent solder balls do not come into contact with each other when the solder balls are softened. As a result, an airway leading to the recess 10r can be ensured. Note that the temporary fixing process can be performed in the air, and does not need to be performed in a vacuum chamber as in the following main bonding process. In the case of temporary fixing outside the vacuum chamber, bonding can be performed with high positional accuracy as compared with the case of temporary fixing or permanent bonding without temporary fixing in the vacuum chamber. Further, by temporarily fixing the package 10 outside the vacuum, it is possible to prevent the translucent member 20 and the package 10 from shifting when the package 10 is transported.

(2)本接合工程
本接合工程では、まず、透光性部材20が仮止めされたパッケージ10(集合基板100)を真空チャンバーに搬入する。次に、真空チャンバー内を減圧することにより、半田ボール15間に形成された気道を介して透光性部材20で覆われた凹部10r内を減圧する。凹部10r内を減圧した後に、真空チャンバーに封止用気体を導入することにより、凹部10r内に封止用気体を注入する。そして、凹部10r内に封止用気体を注入した状態で、透光性部材20とパッケージ10とを加熱して押圧する。
この加熱・押圧は、例えば、減圧可能な真空チャンバーの中にそれぞれ加熱温度を調節できる上金型(第1押圧体)と下金型(第2押圧体)を備えたホットプレスを配置し、これを用いて、例えば以下のように行う。
(2) Main Bonding Step In the main bonding step, first, the package 10 (collective substrate 100) to which the translucent member 20 is temporarily fixed is carried into a vacuum chamber. Next, by decompressing the inside of the vacuum chamber, the interior of the recess 10 r covered with the translucent member 20 is decompressed through the airway formed between the solder balls 15 . After decompressing the inside of the recess 10r, the sealing gas is injected into the recess 10r by introducing the sealing gas into the vacuum chamber. Then, the translucent member 20 and the package 10 are heated and pressed while the sealing gas is injected into the recess 10r.
For this heating and pressing, for example, a hot press equipped with an upper mold (first pressing body) and a lower mold (second pressing body) whose heating temperatures can be adjusted is placed in a decompressible vacuum chamber, Using this, for example, it is performed as follows.

最初に、図5に模式的に示すように、真空チャンバー内の上金型31と下金型32の間に、凹部10rの上にそれぞれ透光性部材20が載置された集合基板100を配置する。 First, as schematically shown in FIG. 5, a collective substrate 100 having translucent members 20 mounted on recesses 10r is placed between an upper mold 31 and a lower mold 32 in a vacuum chamber. Deploy.

次に、半田ボール15間に形成された気道を塞がない程度に上下から上金型31と下金型32とを集合基板100に接触させる。この状態で真空チャンバー内を減圧し、減圧した後、真空チャンバー内に封止用気体を投入する。これにより、半田ボール15間に形成された気道を介して透光性部材20で覆われた凹部10r内に封止用気体が注入される。封止用気体としては、例えば、乾燥空気(ドライエア)とヘリウムガスとを含む混合気体を用いることができる。乾燥空気とヘリウムガスとを含む混合気体を用いる場合は、乾燥空気を構成する酸素及び窒素とヘリウムガスの比率は、例えば、酸素20%、窒素60%、ヘリウム20%とする。 Next, the upper mold 31 and the lower mold 32 are brought into contact with the collective substrate 100 from above and below to such an extent that the airways formed between the solder balls 15 are not blocked. In this state, the pressure in the vacuum chamber is reduced, and after the pressure is reduced, a sealing gas is introduced into the vacuum chamber. As a result, the sealing gas is injected into the recess 10r covered with the translucent member 20 through the airway formed between the solder balls 15. As shown in FIG. As the sealing gas, for example, a mixed gas containing dry air and helium gas can be used. When a mixed gas containing dry air and helium gas is used, the ratio of oxygen and nitrogen constituting the dry air to helium gas is, for example, 20% oxygen, 60% nitrogen, and 20% helium.

次に、封止用気体を注入した状態で、透光性部材20とパッケージ10とを上金型31と下金型32とによって加熱して押圧する。
この際、上金型31と下金型32とによる加熱温度は、例えば、半田ボール15が融点以上の温度になるように加熱する。加熱の際、例えば、上金型31の温度より下金型32の温度を低くして、透光性部材20の加熱温度よりもパッケージ10の加熱温度を低くすることが好ましい。すなわち、透光性部材20側に第1温度で加熱した上金型31(第1押圧体)を接触させて押圧し、パッケージ10側に第1温度よりも低い第2温度で加熱した下金型32(第2押圧体)を接触させて押圧し、これにより半田ボール15を溶融して透光性部材20とパッケージ10とを接合することが好ましい。このようにすると、パッケージ10及びレーザユニット1u、2u、3uに設けられている電極が熱ダメージによって劣化することを低減でき、レーザユニットの駆動電圧上昇を抑制することができる。
例えば、凹部10r内に半導体レーザ素子を実装する際に用いた接合部材の融点より低い温度になるように、パッケージ10を加熱して押圧することにより、半導体レーザ素子の所定の位置からの実装位置のずれを抑えることができる。
また、半導体レーザ素子が第1接合部材によりサブマウント4a、4b上に接合され、そのサブマウント4a、4bが凹部10r内に第2接合部材により実装されているような場合には、例えば、パッケージ10を第1接合部材の融点及び第2接合部材の融点より低い温度で加熱して押圧する。これにより、半導体レーザ素子の所定の位置からの実装位置のずれを抑えることができる。上記本接合工程では、例えば、上金型31(第1押圧体)の温度を280℃以上400℃以下、下金型32(第2押圧体)の温度を100℃以上200℃以下の範囲であることが好ましい。また、押圧時の荷重を1cmあたり10N以上100N以下の範囲とすることが好ましい。
Next, while the sealing gas is injected, the translucent member 20 and the package 10 are heated and pressed by the upper mold 31 and the lower mold 32 .
At this time, the heating temperature by the upper mold 31 and the lower mold 32 is such that, for example, the solder balls 15 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point. When heating, for example, it is preferable to lower the temperature of the lower mold 32 than the temperature of the upper mold 31 and lower the heating temperature of the package 10 than the heating temperature of the translucent member 20 . That is, the upper metal mold 31 (first pressing body) heated at a first temperature is brought into contact with the translucent member 20 and pressed, and the lower metal heated at a second temperature lower than the first temperature is placed on the package 10 side. It is preferable to bring the mold 32 (second pressing body) into contact and press, thereby melting the solder balls 15 and joining the translucent member 20 and the package 10 . By doing so, it is possible to reduce deterioration of the electrodes provided on the package 10 and the laser units 1u, 2u, and 3u due to thermal damage, and to suppress an increase in driving voltage of the laser units.
For example, by heating and pressing the package 10 so that the temperature is lower than the melting point of the bonding material used when mounting the semiconductor laser element in the concave portion 10r, the mounting position of the semiconductor laser element from a predetermined position is lowered. deviation can be suppressed.
Further, in the case where the semiconductor laser element is bonded on the submounts 4a and 4b by the first bonding member and the submounts 4a and 4b are mounted in the recess 10r by the second bonding member, for example, the package 10 is heated and pressed at a temperature lower than the melting point of the first joining member and the melting point of the second joining member. As a result, deviation of the mounting position from the predetermined position of the semiconductor laser element can be suppressed. In the main bonding step, for example, the temperature of the upper mold 31 (first pressing body) is set to 280° C. or higher and 400° C. or lower, and the temperature of the lower mold 32 (second pressing body) is set to 100° C. or higher and 200° C. or lower. Preferably. Moreover, it is preferable that the load at the time of pressing is in the range of 10 N or more and 100 N or less per 1 cm 2 .

以上の接合工程において、上金型31(第1押圧体)と透光性部材20との間に加熱温度に耐えうる耐熱性と柔軟性を有する緩衝シートを配置し、透光性部材20を緩衝シートを介して加熱して押圧することが好ましい。このようにすると、各透光性部材20に対して全体に均一に押圧することができ、それぞれ確実に気密封止することができる。気密封止されていることは例えば、ドライエアのリーク量で判断することができる。ドライエアのリーク量が10-8Pa・m/s以下であれば十分気密封止できていると考えられる。また、緩衝シートを用いることにより、上金型31(第1押圧体)と透光性部材20の間の接触熱抵抗を低くでき、すなわち熱伝導を良好にでき、これにより、透光性部材20を効率的に加熱することができる。
ここで、緩衝シートとしては、例えば、カーボンシートを用いることができる。カーボンシートであれば、耐熱性が高くかつ広い温度範囲で柔軟性及び圧縮復元性を有するため適している。また、カーボンシートは、例えば、ゴム等の他の弾性部材に比較すると、封止用気体を汚染するガスの発生がない点でも適している。
In the above bonding process, a buffer sheet having heat resistance and flexibility that can withstand the heating temperature is placed between the upper mold 31 (first pressing body) and the translucent member 20, and the translucent member 20 is attached. It is preferable to heat and press via a buffer sheet. In this way, the entire translucent member 20 can be uniformly pressed, and each can be reliably airtightly sealed. The hermetic sealing can be determined, for example, by the amount of dry air leaked. If the leak amount of dry air is 10 −8 Pa·m 3 /s or less, it is considered that hermetic sealing is sufficiently achieved. In addition, by using the buffer sheet, the contact heat resistance between the upper mold 31 (first pressing body) and the translucent member 20 can be reduced, that is, the heat conduction can be improved, thereby improving the translucent member. 20 can be efficiently heated.
Here, for example, a carbon sheet can be used as the buffer sheet. A carbon sheet is suitable because it has high heat resistance and flexibility and compression recovery over a wide temperature range. Carbon sheets are also suitable in that they do not generate gas that contaminates the sealing gas, compared to other elastic members such as rubber.

また、以上の接合工程において、上金型31(第1押圧体)と透光性部材20との間に配置された緩衝シートに代えて、あるいはこれに加えて、下金型32(第2押圧体)とパッケージ10の間に加熱温度に耐えうる耐熱性と柔軟性を有する緩衝シートを配置するようにしてもよい。
下金型32(第2押圧体)とパッケージ10の間に緩衝シートを配置した場合には、パッケージ10の底面側の接触状態が良好になり効率的に放熱できるようになる。これにより、例えば、下金型32の加熱温度を上金型31の加熱温度より低くした場合に、上金型31側の熱を効率的に下金型側へ逃がすことができ、パッケージ10の温度上昇を抑えることができる。下金型32側の緩衝シートとしては、上金型31側の緩衝シートと同様に、カーボンシートを用いることができる。
Further, in the above joining process, instead of or in addition to the cushioning sheet arranged between the upper mold 31 (first pressing body) and the translucent member 20, the lower mold 32 (second A buffer sheet having heat resistance and flexibility that can withstand the heating temperature may be arranged between the pressing body) and the package 10 .
When a buffer sheet is arranged between the lower mold 32 (second pressing body) and the package 10, the contact state on the bottom side of the package 10 is improved, and heat can be efficiently dissipated. As a result, for example, when the heating temperature of the lower mold 32 is lower than the heating temperature of the upper mold 31, the heat on the upper mold 31 side can be efficiently released to the lower mold side. Temperature rise can be suppressed. A carbon sheet can be used as the cushioning sheet on the lower die 32 side, similarly to the cushioning sheet on the upper die 31 side.

5.個片化工程
以上のようにして、集合状態で作製された発光装置を、図6に示すように、例えば、ブレイク用のブレード40を用いて素子単位に分割する。集合基板には上記したように、予め個片化用の切り込みが設けられているので、ブレイク用のブレード40を切り込みに対して押し当てることで個片化することができる。この個片化工程では、ブレイク用のブレード40をパッケージ側から押し当てる。このようにすれば、透光性部材20側からブレイク用のブレード40を押し当てる場合と比べて、透光性部材が傷つくことを抑制することができる。図7には、個片化された発光装置を示す。
以上のようにして、凹部10r内に設けられた半導体レーザ素子が透光性部材20によって気密封止された発光装置を製造することができる。
5. Singulation Process As shown in FIG. 6, the assembled light emitting device is divided into individual elements using a breaking blade 40, for example. As described above, the collective substrate is preliminarily provided with cuts for singulation, so that it can be cut into pieces by pressing the breaking blade 40 against the cuts. In this singulation process, a breaking blade 40 is pressed from the package side. In this way, compared to the case where the blade 40 for breaking is pressed from the side of the translucent member 20, it is possible to suppress damage to the translucent member. FIG. 7 shows the individualized light emitting device.
As described above, a light-emitting device in which the semiconductor laser element provided in the recess 10r is airtightly sealed by the translucent member 20 can be manufactured.

以上のように構成された実施形態1の半導体装置の製造方法によれば、本接合工程の前に仮止め工程を設けているので、仮止め工程を真空チャンバー外で行うことができる。これにより、透光性部材とパッケージとを位置精度良く接合することができる。もし、仮止め工程を行わず、透光性部材とパッケージを真空チャンバー内で位置決めする場合、真空チャンバー内を観測するためには、真空チャンバーに設けられた観測用窓から視認する。そうすると、観察範囲が制限されるので、正確な位置を検知することが難しいことがある。また、汎用的なダイボンダー装置等を用いて容易に透光性部材を配置することができる。 According to the manufacturing method of the semiconductor device of Embodiment 1 configured as described above, since the temporary fixing process is provided before the main bonding process, the temporary fixing process can be performed outside the vacuum chamber. As a result, the translucent member and the package can be joined with high positional accuracy. If the translucent member and the package are positioned in the vacuum chamber without performing the temporary fixing step, the inside of the vacuum chamber is observed through an observation window provided in the vacuum chamber. Then, since the observation range is limited, it may be difficult to detect the exact position. Also, the translucent member can be easily arranged using a general-purpose die bonder or the like.

また、実施形態1の半導体装置の製造方法では、本接合工程において、真空チャンバー内を減圧することにより半田ボール15間に形成された気道を介して透光性部材20で覆われた凹部10r内を減圧して、減圧した後に封止用気体を注入している。これにより、この減圧を利用してパッケージ10に付着した水分や付着したガス成分を除去することが可能になる。したがって、仮止めしない場合と比較して、例えば200℃の温度で長時間加熱することにより付着した水分や付着したガス成分を除去する必要がなく、長時間の加熱による半導体レーザ素子の劣化を抑制できる。 Further, in the manufacturing method of the semiconductor device of the first embodiment, in the main bonding step, the inside of the recess 10r covered with the translucent member 20 is passed through the airway formed between the solder balls 15 by decompressing the inside of the vacuum chamber. is decompressed, and the sealing gas is injected after the decompression. As a result, it becomes possible to remove the moisture adhering to the package 10 and the adhering gas components by utilizing this reduced pressure. Therefore, it is not necessary to remove adhering moisture or adhering gas components by heating at a temperature of 200° C. for a long time, for example, compared to the case where temporary fixing is not performed, and deterioration of the semiconductor laser element due to long-term heating is suppressed. can.

また、実施形態1の半導体装置の製造方法によれば、集合基板100を用いて一括で気密封止を行うことが可能であるため、CANパッケージを用いて構成された発光装置に比較して安価に製造することができる。 Further, according to the method of manufacturing the semiconductor device of Embodiment 1, it is possible to perform hermetic sealing all at once using the collective substrate 100. Therefore, the cost is lower than that of a light emitting device configured using a CAN package. can be manufactured to

以上の実施形態1では、発光装置を製造する場合を例に、半導体装置の製造方法について説明した。ただし、実施形態1の半導体装置の製造方法は、発光装置の製造に限定されるものではなく、気密封止を必要とする他の半導体装置に適用することもできる。他の半導体装置に適用した場合も、上述の実施形態1の半導体装置の製造方法と同様に、透光性部材とパッケージを位置精度よく接合することができる。また、半導体装置を安価に製造することが可能になる。 In the first embodiment described above, the method for manufacturing a semiconductor device has been described by taking the case of manufacturing a light-emitting device as an example. However, the method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 1 is not limited to manufacturing a light-emitting device, and can also be applied to other semiconductor devices that require hermetic sealing. Even when the method is applied to other semiconductor devices, the translucent member and the package can be joined with high positional accuracy in the same manner as in the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment. Moreover, it becomes possible to manufacture a semiconductor device at low cost.

なお、以上の実施形態1で説明した半導体装置は、例えば、配線基板、コリメートレンズ等の他の部材を含んでいてもよい。発光装置50は、例えば、以下のように透光性部材20の上にコリメートレンズ設けることにより、各半導体レーザ素子からの光を平行光にして出射させることができる。 Note that the semiconductor device described in the above first embodiment may include other members such as a wiring board and a collimating lens. For example, the light emitting device 50 can emit collimated light from each semiconductor laser element by providing a collimating lens on the translucent member 20 as described below.

例えば、コリメートレンズを有する発光装置は、実施形態1の製造方法で作製された発光装置50を用いてさらに以下の工程を経て作製することができる。 For example, a light-emitting device having a collimator lens can be manufactured by using the light-emitting device 50 manufactured by the manufacturing method of the first embodiment and further through the following steps.

6.配線基板実装工程
ここでは、図8に示すように、実施形態1の製造方法で作製された発光装置50のパッケージ10を配線基板110上に実装する。配線基板110は、図8に示すように、例えば、セラミックスからなり、パッケージ10を配線基板110に実装する際のアライメントマークとして機能する金属膜112が形成された基板111と、発光装置50と電気的に接続するための配線電極113と、パッケージ10の放熱面と基板111を固定するための金属膜114と、を含む。基板111は、パッケージ10と同一の材料で構成することが好ましく、例えば、パッケージ10をセラミックスで構成する場合には、同一のセラミック材料で基板111を構成する。
6. Wiring Substrate Mounting Step Here, as shown in FIG. 8, the package 10 of the light emitting device 50 manufactured by the manufacturing method of the first embodiment is mounted on the wiring substrate 110 . As shown in FIG. 8, the wiring substrate 110 is made of, for example, ceramics, and includes a substrate 111 formed with a metal film 112 that functions as an alignment mark when the package 10 is mounted on the wiring substrate 110, a light emitting device 50, and an electrical wiring board 111. and a metal film 114 for fixing the heat dissipation surface of the package 10 and the substrate 111 . The substrate 111 is preferably made of the same material as the package 10. For example, when the package 10 is made of ceramics, the substrate 111 is made of the same ceramic material.

7.コリメートレンズ取り付け工程
次に、図9に示すように、透光性部材20の上に、コリメートレンズ70を取り付ける。透光性部材20の上面の四隅に接着剤90を塗布して、コリメートレンズ70を位置あわせして固定する。コリメートレンズ70は、硼珪酸ガラスなどのガラス等により構成することができる。コリメートレンズ70は、半導体レーザ素子1が出射するレーザ光を所定の方向に出射する第1レンズ部71と、半導体レーザ素子2が出射するレーザ光を所定の方向に出射する第2レンズ部72と、半導体レーザ素子3が出射するレーザ光を所定の方向に出射する第3レンズ部73とが並んで設けられている。また、非レンズ部74は第1レンズ部71と、第2レンズ部72と、第3レンズ部73とを取り囲むように設けられている。
以下のように作製されたコリメートレンズを有する発光装置は、各半導体レーザ素子からの光を平行光にして出射させることができる。
7. Step of Attaching Collimator Lens Next, as shown in FIG. 9, the collimator lens 70 is attached on the translucent member 20 . An adhesive 90 is applied to the four corners of the upper surface of the translucent member 20, and the collimating lens 70 is aligned and fixed. The collimating lens 70 can be made of glass such as borosilicate glass. The collimator lens 70 includes a first lens portion 71 for emitting the laser light emitted by the semiconductor laser element 1 in a predetermined direction, and a second lens portion 72 for emitting the laser light emitted by the semiconductor laser element 2 in a predetermined direction. , and a third lens portion 73 for emitting laser light emitted from the semiconductor laser element 3 in a predetermined direction. Also, the non-lens portion 74 is provided so as to surround the first lens portion 71 , the second lens portion 72 and the third lens portion 73 .
A light-emitting device having a collimator lens manufactured as follows can emit parallel light from each semiconductor laser element.

また、半導体装置の製造方法は上記したものだけに限られない。真空引きを行わず気密封止を行う場合、例えば以下に示すような方法をとることができる。 Also, the method of manufacturing a semiconductor device is not limited to the above. When hermetic sealing is performed without vacuuming, for example, the following method can be used.

<実施形態2>
実施形態2の半導体装置の製造方法は、パッケージの凹部内に設けられた半導体レーザ素子を前記凹部を透光性部材で覆うことにより封止することを含む半導体装置の製造方法であって、半田ボール形成工程と、接合工程とを含む。半田ボール形成工程は、半導体レーザ素子が設けられた凹部の周りのパッケージの表面、又は、該表面と対向する前記透光性部材の表面に、複数の半田ボールを間隔を開けて形成する工程である。接合工程は、封止用気体を給気する給気口及び排気する排気口を備える容器へ、パッケージ及び透光性部材をそれぞれ分離した状態で、または、半田ボール間に気道が形成されるように一体化した状態で収容し、封止用気体を容器へ供給するとともに、半田ボールが形成されたパッケージ又は透光性部材を加熱して、パッケージ及び透光性部材の少なくともいずれか一方を押圧することにより、半田ボールを溶融して透光性部材の表面とパッケージの表面とを接合する工程である。
<Embodiment 2>
A method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment is a method of manufacturing a semiconductor device including sealing a semiconductor laser element provided in a recess of a package by covering the recess with a translucent member. A ball forming step and a joining step are included. The solder ball forming step is a step of forming a plurality of spaced apart solder balls on the surface of the package around the recess in which the semiconductor laser element is provided, or on the surface of the translucent member facing the surface. be. In the bonding step, the package and the light-transmitting member are separated from each other into a container having an air supply port for supplying sealing gas and an exhaust port for discharging sealing gas, or such that an airway is formed between solder balls. while supplying the sealing gas to the container in an integrated state, heating the package or the translucent member in which the solder balls are formed, and pressing at least one of the package and the translucent member By doing so, the solder balls are melted to join the surface of the translucent member and the surface of the package.

実施形態2の半導体装置の製造方法によれば、真空チャンバーを用いないので、透光性部材とパッケージとを位置精度良く接合することができる半導体装置を提供することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment, since a vacuum chamber is not used, it is possible to provide a semiconductor device capable of bonding the translucent member and the package with high positional accuracy.

以下、実施形態2の半導体装置の製造方法について、詳細に説明する。ただし、前述の実施形態1と実質的に同一な事項については適宜省略することがある。 The method for manufacturing the semiconductor device of Embodiment 2 will be described in detail below. However, items that are substantially the same as those of the first embodiment may be omitted as appropriate.

(1)パッケージの準備
図10を用いてパッケージ10について説明する。
パッケージの準備に関して、以下に示すこと以外は実施形態1に記載した事項と実質的に同一である。
ここでは、パッケージ10を準備する。パッケージ10は予め個片化されたされたものでもよいし、複数のパッケージ10が集合状態で設けられた集合基板100でもよい。
パッケージ10は、透光性部材20を配置するための外周部10nと透光性部材20が接合される表面と半導体レーザユニットが設けられる凹部10rとを有している。外周部10nの表面は透光性部材20が接合される表面よりも高くなっている。透光性部材20が接合される表面は角部を有する形状である。凹部10rを取り囲み、透光性部材20が接合されるパッケージ表面の角部のうち、凹部10r側の角部の曲率半径は、外周部10n側の角部の曲率半径よりも大きい。
(1) Preparation of Package The package 10 will be described with reference to FIG.
The preparation of the package is substantially the same as that described in Embodiment 1 except for the following.
Here, the package 10 is prepared. The package 10 may be pre-divided into individual pieces, or may be an aggregate substrate 100 on which a plurality of packages 10 are provided in an aggregated state.
The package 10 has an outer peripheral portion 10n for disposing the translucent member 20, a surface to which the translucent member 20 is bonded, and a recess 10r in which the semiconductor laser unit is provided. The surface of the outer peripheral portion 10n is higher than the surface to which the translucent member 20 is joined. The surface to which the translucent member 20 is bonded has a shape with corners. Of the corners of the surface of the package surrounding the recess 10r and to which the translucent member 20 is bonded, the radius of curvature of the corner on the recess 10r side is larger than the radius of curvature of the corner on the outer peripheral portion 10n side.

パッケージ10の材料と透光性部材20の材料とが異なる場合、両者の線膨張係数が一致しないことがある。このような場合、両者を接合する接合材は、パッケージ10と透光性部材20の線膨張係数差に起因して熱応力を受け、損傷する可能性がある。
本実施形態2においては、図10に示すように、凹部10rを取り囲み、透光性部材20が接合されるパッケージ表面の角部のうち、凹部10r側の角部の曲率半径は、外周部10n側の角部の曲率半径よりも大きいことが好ましい。凹部の曲率を上記のような形状をすることで、パッケージ10と透光性部材20とを接合する接合材が熱応力の影響で損傷する可能性を低減できる。パッケージ全体の大きさを小さくしたいときには、外周部側の角部の形を透光性部材20の形に依存させることが好ましい。透光性部材20の角部に曲率をもたせる工程が煩雑になるような材料の場合、外周部側の曲率半径を十分大きくすることは難しい。しかしながら、凹部側の角部の曲率半径を上記のようにすることで、熱応力の集中を低減できる。このような透光性部材20としては、例えばサファイアが挙げられる。
また、上記のようなパッケージ形状をとることで、角部以外の領域と比べて半田ボールを角部へ多く配置することが可能となる。多くの半田ボール15を配置することで、パッケージ10と透光性部材20との密着性を高め、封止用気体がリークしにくくなる。
If the material of the package 10 and the material of the translucent member 20 are different, the linear expansion coefficients of both may not match. In such a case, the bonding material that bonds the two may receive thermal stress due to the difference in linear expansion coefficient between the package 10 and the translucent member 20 and may be damaged.
In Embodiment 2, as shown in FIG. 10, of the corners of the package surface that surrounds the recess 10r and to which the translucent member 20 is bonded, the radius of curvature of the corner on the side of the recess 10r is the same as that of the outer peripheral portion 10n. preferably larger than the radius of curvature of the side corners. By making the curvature of the concave portion as described above, it is possible to reduce the possibility that the bonding material that bonds the package 10 and the translucent member 20 is damaged due to the influence of thermal stress. When it is desired to reduce the size of the entire package, it is preferable to make the shape of the corners on the outer peripheral side depend on the shape of the translucent member 20 . In the case of a material that complicates the process of imparting curvature to the corners of the translucent member 20, it is difficult to sufficiently increase the radius of curvature on the outer peripheral side. However, the concentration of thermal stress can be reduced by setting the radius of curvature of the corners on the concave side as described above. Sapphire, for example, can be used as such a translucent member 20 .
Further, by adopting the package shape as described above, it is possible to arrange more solder balls in the corners than in the regions other than the corners. By arranging a large number of solder balls 15, the adhesion between the package 10 and the translucent member 20 is enhanced, and the sealing gas is less likely to leak.

(2)半導体レーザ素子の準備
準備する半導体レーザ素子としては、半導体レーザ素子の材料および発光ピーク波長は実施形態1と同様のものを用いることができる。RGBの三色の半導体レーザ素子1,2,3に限られない。RGBのうちいずれか1色でもよいし、2色でもよい。また、いずれか1色を複数個備えてもよい。本実施形態2では、青色発光の半導体レーザ素子を用いる場合の形態について説明する。
(2) Preparation of Semiconductor Laser Device As the semiconductor laser device to be prepared, the same material and emission peak wavelength as in the first embodiment can be used for the semiconductor laser device. It is not limited to the three-color semiconductor laser elements 1, 2, and 3 of RGB. Either one color of RGB or two colors may be used. Moreover, any one color may be provided in plural numbers. In the second embodiment, a mode in which a semiconductor laser element emitting blue light is used will be described.

(3)半導体レーザ素子のサブマウントへの搭載及び(4)光反射部材の準備
搭載する半導体レーザ素子の数および発光色は適宜変更し、レーザユニットを形成することができるが、実施形態1において説明した事項と実質的に同一である。
(3) Mounting of the semiconductor laser element on the submount and (4) Preparation of the light reflecting member The number and emission color of the mounted semiconductor laser elements can be appropriately changed to form the laser unit. It is substantially the same as the matter explained.

(5)透光性部材の準備
図11Aを用いて透光性部材20について説明する。
透光性部材の準備に関して、以下に説明する事項以外は実施形態1において説明した事項と実質的に同一である。
青色の半導体レーザ素子3を用いる場合、図11Aに示すように、半導体装置から出射される光を白色にするために、透光性部材20は波長変換部材21をさらに備えてもよい。波長変換部材21は半導体レーザ素子3から発振したレーザ光により励起されて、レーザ光とは異なる波長の光を発光する。例えば、波長変換部材は単結晶もしくは多結晶の蛍光体、蛍光体と反射材の複合体もしくは、蛍光体の粉末と反射材とを成形して焼成した焼結体により形成することができる。蛍光体21pとしては、賦活剤をセリウムとし、母体をイットリウム・アルミニウム・ガーネット(以下、YAGと呼ぶ。)とした所謂YAG蛍光体を用いることができる。反射材21rとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、賦活剤を含まないYAG、酸化イットリウムなどを用いることができる。
(5) Preparation of Translucent Member The translucent member 20 will be described with reference to FIG. 11A.
The preparation of the translucent member is substantially the same as the items described in the first embodiment except for the items described below.
When the blue semiconductor laser element 3 is used, as shown in FIG. 11A, the translucent member 20 may further include a wavelength conversion member 21 in order to make the light emitted from the semiconductor device white. The wavelength conversion member 21 is excited by the laser light emitted from the semiconductor laser element 3 and emits light having a wavelength different from that of the laser light. For example, the wavelength conversion member can be formed of a single-crystal or polycrystalline phosphor, a composite of phosphor and reflector, or a sintered body obtained by molding and firing phosphor powder and reflector. As the phosphor 21p, a so-called YAG phosphor having cerium as an activator and yttrium-aluminum-garnet (hereinafter referred to as YAG) as a base can be used. As the reflecting material 21r, aluminum oxide, aluminum nitride, YAG containing no activator, yttrium oxide, or the like can be used.

実施形態2の半導体装置の製造方法では、準備したパッケージ10に、準備したレーザユニット3u、光反射部材6及び、透光性部材20などを以下のような工程を経て組み込んで発光装置を製造する。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment, the laser unit 3u, the light reflecting member 6, the translucent member 20, etc. prepared are incorporated into the prepared package 10 through the following steps to manufacture the light emitting device. .

1.実装工程、2.ワイヤボンディング工程及び3.半田ボール形成工程
実装工程、ワイヤボンディング工程及び半田ボール形成工程は実施形態1において説明した事項と実質的に同様である。半田ボール15はパッケージ10の凹部の周りの表面および該表面と対向する透光性部材20の表面のいずれに設けてもよいが、本実施形態2ではパッケージ10の凹部の周りの表面に設けた場合について説明する。
1. mounting process;2. wire bonding process; and3. Solder Ball Forming Process The mounting process, wire bonding process and solder ball forming process are substantially the same as those described in the first embodiment. The solder balls 15 may be provided either on the surface around the recess of the package 10 or on the surface of the translucent member 20 facing the surface. A case will be described.

4.接合工程
実施形態2における接合工程では、溶融した半田ボールにより、透光性部材の表面とパッケージの表面を接合する。このとき封止用気体を給気する給気口及び排気する排気口を備える容器へ、パッケージ及び透光性部材をそれぞれ分離した状態で、または、半田ボール間に気道が形成されるように一体化した状態で収容し、封止用気体を容器へ供給するとともに、半田ボールが形成されたパッケージ又は透光性部材を加熱して、パッケージ及び透光性部材の少なくともいずれか一方を押圧する。
ここで、「それぞれ分離した状態で収容する」とは、パッケージと透光性部材とを同時に収容する場合と、異なるタイミングで収容する場合とを全て含む。また、異なるタイミングで収容する場合はパッケージと透光性部材とのいずれを先に収容してもよい。
また、半田ボールが形成されたパッケージ又は透光性部材を加熱することと、パッケージ及び透光性部材の少なくともいずれか一方を押圧することの順序はいずれが先でもよい。
4. Bonding Step In the bonding step in Embodiment 2, the surface of the translucent member and the surface of the package are bonded with a melted solder ball. At this time, the package and the light-transmitting member are separated from each other or integrated into a container having an air supply port for supplying the sealing gas and an exhaust port for discharging the sealing gas, or the package and the light-transmitting member are integrated so that an airway is formed between the solder balls. The package and the light-transmitting member are heated to press at least one of the package and the light-transmitting member while supplying the sealing gas to the container while the solder balls are formed.
Here, the phrase "accommodate the package and the light-transmissive member separately" includes both the case of accommodating the package and the translucent member at the same time and the case of accommodating the package and the translucent member at different timings. Moreover, when they are accommodated at different timings, either the package or the translucent member may be accommodated first.
Moreover, the order of heating the package in which the solder balls are formed or the translucent member and pressing at least one of the package and the translucent member may come first.

以下、図12A及び図12Bを用いて接合工程を説明する。
まず、少なくとも給気口123in及び排気口123outを備える容器を、ヒータを備えるステージ122上へ配置する。容器120とステージ122は一体的に形成されていてもよく、この場合はこれらの部材をまとめて1つの容器と見做すことができる。
封止用気体はガスライン123で供給され、給気口123inから容器120の内部へ導入される。この容器120は排気口123outを備えているので、これを通じて封止用気体は容器外へ排気される。そのとき、もともと容器内に満たされていた水分を含む気体も排気される。これにより、容器120内を乾燥した気体で満たした状態で、すなわち、パッケージ10の凹部10r内を乾燥した気体で満たした状態で、パッケージを透光性部材で気密封止することができる。その結果、水分を含んだ気体を含んで封止される場合と比べて、半導体装置の露点が下がる。
封止用気体はパッケージ10を容器120内へ導入する前から接合工程が終了するまで供給し続けることが好ましい。これにより、容器120内の雰囲気をより確実に封止用気体に置換することができる。
封止用気体の流量は、5リットル毎分以上であることが好ましい。容器120内の気体を十分置換することができ、半導体装置の露点が下がる。また、封止用気体の温度の上限は、半田ボール15の融点未満であればよい。例えば、半田ボール15の材料がAuSnである場合は、封止用気体の温度は、280℃以下とする。
封止用気体は実施形態1と同様に乾燥空気とヘリウムガスとを含む混合気体を用いることができる。
The bonding process will be described below with reference to FIGS. 12A and 12B.
First, a container having at least an air supply port 123in and an exhaust port 123out is placed on a stage 122 having a heater. The container 120 and the stage 122 may be integrally formed, in which case these members can be collectively regarded as one container.
The sealing gas is supplied through a gas line 123 and introduced into the container 120 through an air supply port 123in. The container 120 has an exhaust port 123out through which the sealing gas is exhausted to the outside of the container. At that time, the moisture-containing gas originally filled in the container is also exhausted. As a result, the package can be hermetically sealed with the translucent member while the container 120 is filled with dry gas, ie, the recess 10r of the package 10 is filled with dry gas. As a result, the dew point of the semiconductor device is lowered as compared with the case where the semiconductor device is sealed with gas containing moisture.
The sealing gas is preferably continuously supplied from before the package 10 is introduced into the container 120 until the bonding process is completed. As a result, the atmosphere in the container 120 can be more reliably replaced with the sealing gas.
The flow rate of the sealing gas is preferably 5 liters per minute or more. The gas in the container 120 can be sufficiently replaced, and the dew point of the semiconductor device is lowered. Also, the upper limit of the temperature of the sealing gas may be less than the melting point of the solder ball 15 . For example, when the material of the solder balls 15 is AuSn, the temperature of the sealing gas should be 280° C. or less.
As the sealing gas, a mixed gas containing dry air and helium gas can be used as in the first embodiment.

また、ステージ122の温度は半田ボール15の融点より低く、かつ、半田ボール15の融点近傍まで温めておくことが好ましい。融点との温度差が、例えば30℃以下となるまで温めておく。好ましくは20℃以下であり、さらに好ましくは10℃以下である。ステージ122を予め加熱しておくことで、半田ボール15が形成されたパッケージ10をステージ122上へ配置した際に、パッケージ10を配置してから加熱する場合と比べてパッケージ10の温度が短時間で半田ボール15の融点以上に到達できる。結果として、リードタイムを短縮することができる。 Moreover, it is preferable that the temperature of the stage 122 is lower than the melting point of the solder balls 15 and is warmed to near the melting point of the solder balls 15 . Warm until the temperature difference from the melting point is, for example, 30°C or less. It is preferably 20° C. or lower, more preferably 10° C. or lower. By preheating the stage 122, when the package 10 having the solder balls 15 formed thereon is placed on the stage 122, the temperature of the package 10 is increased in a short time compared to the case where the package 10 is placed and then heated. can reach the melting point of the solder ball 15 or higher. As a result, lead time can be shortened.

次に、半田ボール15が形成されたパッケージ10と透光性部材20とを容器120内へそれぞれ収容する。図12Bに示すように、押圧体124を用いて透光性部材20を加圧することにより、パッケージ10の表面と透光性部材20の表面が半田ボール15を介して接合される。ただし、パッケージ10と透光性部材20は封止用気体を容器120内に供給する前に収容してもよいし、供給した後で収容してもよい。また、透光性部材20は押圧体124に取り付けた状態で容器120内に導入し、パッケージ10と接合してもよい。押圧体124が加える荷重は1N以上、200N以下であることが好ましい。さらに好ましくは、1N以上100N以下である。容器内は封止用気体で満たされているために、透光性部材20をパッケージ10上に載せただけでは半田ボール15は十分広がらない可能性がある。上記程度の荷重を加えることで、接合に十分な範囲まで広げることができる。 Next, the package 10 in which the solder balls 15 are formed and the translucent member 20 are accommodated in the container 120 respectively. As shown in FIG. 12B , the surface of the package 10 and the surface of the translucent member 20 are joined via the solder balls 15 by pressing the translucent member 20 using the pressing body 124 . However, the package 10 and the translucent member 20 may be accommodated before or after the sealing gas is supplied into the container 120 . Alternatively, the translucent member 20 attached to the pressing member 124 may be introduced into the container 120 and joined to the package 10 . The load applied by the pressing body 124 is preferably 1N or more and 200N or less. More preferably, it is 1N or more and 100N or less. Since the inside of the container is filled with the sealing gas, there is a possibility that the solder balls 15 will not spread sufficiently just by placing the translucent member 20 on the package 10 . By applying a load of the above degree, it is possible to widen the range to a sufficient extent for bonding.

以上の接合工程において、凹部10rを取り囲み、透光性部材20が接合されるパッケージ表面に複数の半田ボール15を間隔を開けて形成する例について説明した。これに限らず、例えば透光性部材20の外周部分に設けられた接合用金属膜20mの上に複数の半田ボールを間隔を開けて形成してもよい。この場合は、透光性部材20をステージ122へ配置し、押圧体124を用いてパッケージ10を加圧することにより接合することが考えられる。 In the bonding process described above, an example has been described in which a plurality of solder balls 15 are formed at intervals on the surface of the package surrounding the recess 10r and to which the translucent member 20 is bonded. Alternatively, for example, a plurality of solder balls may be formed at intervals on the bonding metal film 20m provided on the outer peripheral portion of the translucent member 20 . In this case, it is conceivable to place the translucent member 20 on the stage 122 and apply pressure to the package 10 using the pressing body 124 to join.

5.個片化工程
個片化工程は、パッケージ準備工程において集合基板100を準備した場合に実施する工程である。例えば、実施形態1のように行う。接合工程よりも前にすでに個片化されている場合は、ここで個片化工程を行わなくてよい。
5. Singulation Process The singulation process is a process performed when the aggregate substrate 100 is prepared in the package preparation process. For example, it is performed as in the first embodiment. If it has already been singulated before the joining step, the singulation step need not be performed here.

以上のように構成された実施形態2の半導体装置の製造方法によれば、真空チャンバーを用いないので、透光性部材とパッケージとを位置精度良く接合することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the second embodiment configured as described above, since a vacuum chamber is not used, the translucent member and the package can be joined with high positional accuracy.

また、実施形態2の半導体装置の製造方法によれば、容器内部の雰囲気を封止用気体で置換することで、真空引きを行わない状態においても半導体装置内に含まれる水分量を低減した状態で発光装置と透光性部材とを気密封止することができる。 Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of Embodiment 2, by substituting the atmosphere inside the container with the sealing gas, the amount of moisture contained in the semiconductor device is reduced even in a state in which vacuuming is not performed. The light-emitting device and the translucent member can be hermetically sealed.

図11Bはパッケージ10と波長変換部材21を備えた透光性部材20を接合した発光装置50の上面図である。半導体レーザから発振されたレーザ光は光反射部材6により立ち上げられ、波長変換部材21の蛍光体21pを経て白色光となり,発光装置の外へ取り出される。 FIG. 11B is a top view of a light-emitting device 50 in which the package 10 and the translucent member 20 having the wavelength conversion member 21 are joined together. A laser beam oscillated from the semiconductor laser is raised by the light reflecting member 6, passes through the phosphor 21p of the wavelength converting member 21, becomes white light, and is emitted to the outside of the light emitting device.

1,2,3 半導体レーザ素子
1u,2u,3u レーザユニット
4a,4b サブマウント
6 光反射部材
6a 反射面
7 ワイヤ
8 保護素子
10 パッケージ
10m,20m 接合用金属膜
10n 外周部
10r 凹部
15 半田ボール
15a 接合材
20 透光性部材
21 波長変換部材
21r 反射材
21p 蛍光体
31 上金型
32 下金型
50 発光装置
70 コリメートレンズ
71 第1レンズ部
72 第2レンズ部
73 第3レンズ部
74 非レンズ部
90 接着剤
100 集合基板
110 配線基板
111 基板
112 金属膜
113 配線電極
114 金属膜
120 容器
122 ステージ
123 ガスライン
123in 給気口
123 out 排気口
124 押圧体
Reference Signs List 1, 2, 3 semiconductor laser element 1u, 2u, 3u laser unit 4a, 4b submount 6 light reflecting member 6a reflecting surface 7 wire 8 protection element 10 package 10m, 20m bonding metal film 10n outer peripheral portion 10r concave portion 15 solder ball 15a Bonding material 20 Translucent member 21 Wavelength conversion member 21r Reflective material 21p Phosphor 31 Upper mold 32 Lower mold 50 Light emitting device 70 Collimating lens 71 First lens part 72 Second lens part 73 Third lens part 74 Non-lens part 90 Adhesive 100 Assembled Substrate 110 Wiring Substrate 111 Substrate 112 Metal Film 113 Wiring Electrode 114 Metal Film 120 Container 122 Stage 123 Gas Line 123 inch Air Supply Port 123 Out Exhaust Port 124 Pressing Body

Claims (11)

パッケージの凹部内に設けられた半導体レーザ素子を前記凹部を透光性部材で覆うことにより封止することを含む半導体装置の製造方法であって、
前記半導体レーザ素子が設けられた凹部の周りの前記パッケージの表面、又は該表面に対向する前記透光性部材の表面に、複数の半田ボールを間隔を開けて形成する半田ボール形成工程と、
前記透光性部材の表面又は前記パッケージの表面を、半田ボール間に前記凹部内に通じる気道が形成されるように、軟化した状態の半田ボールの上面に接触させて仮固定する仮止め工程と、
前記気道を介して前記凹部内を減圧し、減圧した後に封止用気体を注入した状態で、前記透光性部材と前記パッケージとを加熱して押圧することにより前記半田ボールを溶融して前記透光性部材と前記パッケージとを接合する接合工程と、を含み、
前記接合工程において、前記透光性部材の加熱温度よりも前記パッケージの加熱温度を低くした半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising sealing a semiconductor laser element provided in a recess of a package by covering the recess with a translucent member,
a solder ball forming step of forming a plurality of spaced apart solder balls on the surface of the package around the recess in which the semiconductor laser element is provided, or on the surface of the translucent member facing the surface;
a temporarily fixing step of temporarily fixing the surface of the translucent member or the surface of the package by contacting the upper surfaces of the softened solder balls so that an airway leading to the recess is formed between the solder balls; ,
The interior of the concave portion is decompressed through the airway, and in a state in which sealing gas is injected after the decompression, the translucent member and the package are heated and pressed to melt the solder balls and melt the solder balls. a bonding step of bonding the translucent member and the package ,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the bonding step, the heating temperature of the package is lower than the heating temperature of the translucent member .
前記接合工程において、前記透光性部材を前記半田ボールの融点以上の温度に加熱する請求項に記載の半導体装置の製造方法。 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein said translucent member is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of said solder ball in said bonding step. 前記接合工程において、前記透光性部材に第1温度で加熱した第1押圧体を接触させ、前記パッケージに第2温度で加熱した第2押圧体を接触させて該第1押圧体と該第2押圧体を押圧することにより前記半田ボールを溶融して前記透光性部材と前記パッケージとを接合し、前記第2温度は前記第1温度よりも低い請求項に記載の半導体装置の製造方法。 In the bonding step, a first pressing body heated at a first temperature is brought into contact with the translucent member, and a second pressing body heated at a second temperature is brought into contact with the package, whereby the first pressing body and the second pressing body are brought into contact with each other. 3. The manufacturing of the semiconductor device according to claim 2 , wherein the solder ball is melted by pressing 2 pressing bodies to join the translucent member and the package, and the second temperature is lower than the first temperature. Method. 前記接合工程において、前記第1押圧体と前記透光性部材との間に弾性変形可能な緩衝シートを配置し、前記透光性部材を前記緩衝シートを介して加熱して押圧する請求項に記載の半導体装置の製造方法。 4. In said joining step, an elastically deformable buffer sheet is arranged between said first pressing body and said translucent member , and said translucent member is heated and pressed through said buffer sheet. A method of manufacturing the semiconductor device according to 1. 前記接合工程において、前記第2押圧体と前記パッケージとの間に弾性変形可能な緩衝シートを配置し、前記パッケージを前記緩衝シートを介して加熱して押圧する請求項又はに記載の半導体装置の製造方法。 5. The semiconductor according to claim 3 , wherein in said joining step, an elastically deformable buffer sheet is arranged between said second pressing body and said package, and said package is heated and pressed via said buffer sheet. Method of manufacturing the device. 前記パッケージは、セラミックパッケージである請求1~のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein said package is a ceramic package. 前記半田ボールは、AuSnボールである請求項1~のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein said solder balls are AuSn balls. 前記仮止め工程において、前記半田ボールを該半田ボールの融点未満の温度で軟化させる請求項1~のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein in said temporary fixing step, said solder balls are softened at a temperature lower than the melting point of said solder balls. 前記半導体レーザ素子は、赤色のレーザ光を出射する第1半導体レーザ素子と、緑色のレーザ光を出射する第2半導体レーザ素子と、青色のレーザ光を出射する第3半導体レーザ素子を含む請求項1~のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 3. The semiconductor laser elements include a first semiconductor laser element that emits red laser light, a second semiconductor laser element that emits green laser light, and a third semiconductor laser element that emits blue laser light. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 8 . 前記半田ボール形成工程の前に、前記凹部内に前記半導体レーザ素子を第1接合部材により実装する素子実装工程を含み、
前記接合工程において、前記パッケージを前記第1接合部材の融点より低い温度で加熱して押圧する請求項1~のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
an element mounting step of mounting the semiconductor laser element in the recess by a first bonding member before the solder ball forming step;
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein in said bonding step, said package is heated and pressed at a temperature lower than the melting point of said first bonding member.
前記素子実装工程は、前記半導体レーザ素子を前記第1接合部材によりサブマウント上に接合する第1実装工程と前記半導体レーザ素子が接合されたサブマウントを前記凹部内に第2接合部材により実装する第2実装工程を含み、
前記接合工程において、前記パッケージを前記第1接合部材の融点及び前記第1接合部材の融点より低い温度で加熱して押圧する請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
The element mounting step comprises: a first mounting step of bonding the semiconductor laser element onto a submount using the first bonding member; and mounting the submount to which the semiconductor laser element is bonded in the recess using a second bonding member. including a second mounting step,
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10 , wherein in said bonding step, said package is heated and pressed at a melting point of said first bonding member and a temperature lower than the melting point of said first bonding member.
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