JPH09138327A - Photosemiconductor device - Google Patents

Photosemiconductor device

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JPH09138327A
JPH09138327A JP7298470A JP29847095A JPH09138327A JP H09138327 A JPH09138327 A JP H09138327A JP 7298470 A JP7298470 A JP 7298470A JP 29847095 A JP29847095 A JP 29847095A JP H09138327 A JPH09138327 A JP H09138327A
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JP
Japan
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optical semiconductor
electrode
groove
optical
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7298470A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshinori Hirataka
敏則 平高
Satoru Kikuchi
悟 菊池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7298470A priority Critical patent/JPH09138327A/en
Publication of JPH09138327A publication Critical patent/JPH09138327A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate step cutting and positioning a photosemiconductor element with high precision without any adjustment by arranging the photosemiconductor and a lead-out electrode, and a wire in recessed parts and a groove formed on a substrate respectively. SOLUTION: On the top surface of the mount substrate 3 formed of silicon, an optical waveguide 2, the recessed part 4 for limiting a photosemiconductor element position shift, a recessed part 14 for the lead-out electrode, and the groove 5 for securing an optical path are formed. The photosemiconductor element 1 is fixed in the recessed part 4. The lead-out electrode 9 is formed in the recessed part 14. The groove Which connects the recessed part 4 and recessed part 14 is formed and the wire which connects the photosemiconductor element 1 and lead-out electrode 9 is arranged in this groove. Consequently, the electrode can be led out of the recessed part 4 to the electrode without any step cutting, and even a narrow electrode can easily be formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する利用分野】本発明は光半導体装置に関
し、詳しくは、光半導体素子をマウント基板上に高い精
度で固定できるとともに、高い生産性で光半導体モジュ
ールを構成するのに好適な光半導体装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly, to an optical semiconductor device which can fix an optical semiconductor element on a mount substrate with high accuracy and is suitable for constructing an optical semiconductor module with high productivity. It is about.

【０００２】[0002]

【従来の技術】周知のように、光半導体モジュールは光
通信システムを構成する基本デバイスであり、発光素子
であるレーザダイオード（ＬＤ）、光素子であるホトダ
イオード（ＰＤ）、光ファイバ、これらを光学的に結合
するレンズおよびこれらを固定し実装する箇体とから構
成されている。As is well known, an optical semiconductor module is a basic device constituting an optical communication system, and includes a laser diode (LD) which is a light emitting element, a photodiode (PD) which is an optical element, an optical fiber, and these optical elements. And a lens for fixing and mounting the lenses.

【０００３】従来、光通信システムは幹線系を主な用途
として高速化や伝送距離の拡大が図られてきた。しか
し、今後の光通信システムはこのような幹線系のみでは
なく、例えばビル内のローカルエリア・ネットワーク
（ＬＡＮ）や一般家庭を対象とした加入者系に適用する
検討が開始されている。Conventionally, in optical communication systems, main lines have been mainly used to increase the speed and extend the transmission distance. However, the future optical communication system is not limited to such a trunk line system, and studies are being started to apply it to, for example, a local area network (LAN) in a building or a subscriber system for general households.

【０００４】このような広いユーザを対象とした光通信
システムでは、幹線系大容量システムの場合のような機
能や性能だけでなく、システムを構成するデバイスの低
価格化が強く望まれている。しかし、光軸調整を行って
光半導体素子をマウント基板上に固定し、光を伝送する
ための手段である光導波路または光ファイバと光学的に
結合する従来の方法では、量産性が低く低価格化が困難
である。In such an optical communication system intended for a wide range of users, not only the functions and performances as in the case of a trunk line large capacity system, but also the cost reduction of devices constituting the system is strongly desired. However, the conventional method of adjusting the optical axis to fix the optical semiconductor element on the mount substrate and optically coupling with the optical waveguide or the optical fiber, which is a means for transmitting light, is low in mass productivity and low in cost. Is difficult to convert.

【０００５】そこで、光半導体素子を光導波路または光
ファイバに結合するため、例えば図５に示したように、
半田バンプを利用して凹部内に固定する方法が提案され
ている（特願平０７−００７８９３）。この方法は、マ
ウント基板３上に金属膜による電極パターン７を形成
し、この電極パターン７に合致するように、光半導体素
子１の裏面にも金属膜による電極パターン６を形成し、
両電極パターン６、７がほぼ一致するように光半導体素
子１をマウント基板３上に配置し、半田バンプ８によっ
て両電極パターン６、７を互いに固着して、光半導体素
子１を所定の位置に固定するものである。Therefore, in order to couple the optical semiconductor element to the optical waveguide or the optical fiber, for example, as shown in FIG.
A method of fixing the inside of the recess using a solder bump has been proposed (Japanese Patent Application No. 07-007893). According to this method, an electrode pattern 7 made of a metal film is formed on the mount substrate 3, and an electrode pattern 6 made of a metal film is also formed on the back surface of the optical semiconductor element 1 so as to match the electrode pattern 7.
The optical semiconductor element 1 is arranged on the mount substrate 3 so that the electrode patterns 6 and 7 are substantially aligned with each other, and the electrode patterns 6 and 7 are fixed to each other by the solder bumps 8 so that the optical semiconductor element 1 is placed at a predetermined position. It is something that is fixed.

【０００６】図５（ａ）に示したように、マウント基板
３上の上記電極パターン７は、光半導体素子１がこの電
極パターン７に固着されたときに、光半導体素子１が光
導波路または光ファイバ（図示せず）と光学的に結合さ
れる位置に予め形成しておき、半田バンプ８によって両
電極パターン６、７の固着が行なわれる。この場合、図
５（ｂ）に示したように、半田バンプ８が加熱によって
融解する際に、半田自身の表面張力によって自動位置調
整効果（セルフアライン効果）が働き、その結果、図５
（ｃ）に示したように、電極パターン６は高精度に位置
決めされて、光半導体素子と光ファイバなどとの光学的
結合を、無調整で行なうことができる。As shown in FIG. 5A, when the optical semiconductor element 1 is fixed to the electrode pattern 7 on the mount substrate 3, the optical semiconductor element 1 has an optical waveguide or an optical waveguide. It is formed in advance at a position where it is optically coupled with a fiber (not shown), and both electrode patterns 6 and 7 are fixed by solder bumps 8. In this case, as shown in FIG. 5B, when the solder bumps 8 are melted by heating, the surface tension of the solder itself causes an automatic position adjustment effect (self-alignment effect), and as a result, as shown in FIG.
As shown in (c), the electrode pattern 6 is positioned with high precision, and optical coupling between the optical semiconductor element and the optical fiber or the like can be performed without adjustment.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記セルフア
ライン効果を利用して高精度な位置決めを行なうために
は、半田バンプ８を融解させる際に、電極パターン６、
７の大きさや数によって異なるが、マウント基板３上の
電極パターン７に対して、光半導体素子１をプラス・マ
イナス２０μｍ程度の精度で位置合わせする必要があ
る。この位置合わせ精度が低いと、固着すべき電極パタ
ーン同志ではなく、隣の電極パターンと固着したり、あ
るいは半田バンプ８が電極パターン６と全く接しないと
いう現象が起こり、光半導体素子１が光学的に結合する
位置からずれた位置に固着されたり、あるいは全く固着
されなくなってしまう。However, in order to perform highly accurate positioning by utilizing the self-alignment effect, the electrode pattern 6, when melting the solder bumps 8,
It is necessary to align the optical semiconductor element 1 with an accuracy of plus or minus 20 μm with respect to the electrode pattern 7 on the mount substrate 3, although it depends on the size and the number of the electrodes 7. If this alignment accuracy is low, a phenomenon occurs in which the electrode patterns to be fixed are not fixed to each other but to the adjacent electrode patterns, or the solder bumps 8 are not in contact with the electrode patterns 6 at all. It will be fixed at a position deviated from the position where it will be bonded to or will not be fixed at all.

【０００８】そこで、光半導体素子を固定すべき位置に
凹部を形成し、この凹部の中に光半導体素子を配置すれ
ば、凹部の壁面によって光半導体素子の可動範囲が狭く
なって、上記セルフアライン効果は効果的に実現され、
光半導体素子と光導波路または光ファイバとの結合を無
調整で行なうことが可能になり、生産性の向上が期待で
きる。Therefore, if a concave portion is formed at a position where the optical semiconductor element should be fixed and the optical semiconductor element is arranged in this concave portion, the movable range of the optical semiconductor element is narrowed by the wall surface of the concave portion, and the self-alignment is performed. The effect is effectively realized,
It becomes possible to perform coupling between the optical semiconductor element and the optical waveguide or the optical fiber without adjustment, and it is expected that productivity will be improved.

【０００９】しかし、この方法においては、光半導体素
子を凹部内に固定すると、凹部の側壁を横切って外部取
出し用電極まで電極（配線）を引き出さねばならず、Ｐ
Ｄのように電極幅を広くすることができない場合、凹溝
の側壁部で電極が段切れしてしまうという問題が生じて
いた。However, in this method, when the optical semiconductor element is fixed in the recess, the electrode (wiring) must be drawn out to the external extraction electrode across the side wall of the recess.
When the electrode width cannot be widened as in D, there is a problem that the electrode is disconnected at the side wall of the groove.

【００１０】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、電極の段切れを起すことなしに、光半導体素子の位
置決めを無調整かつ高精度で行なうことができ、高い生
産性を実現できる光半導体装置を提供することである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to position an optical semiconductor element without adjustment and with high accuracy without causing electrode breakage, and to realize high productivity. An object is to provide an optical semiconductor device.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の手段は、光を伝送する手段、当該光を
伝送する手段と光学的に接続された光半導体素子、当該
光半導体素子と電気的に接続された外部取出し用電極、
マウント基板の表面に形成された第１の凹部、当該第１
の凹部から所定の間隔を介して形成された第２の凹部お
よび上記第１の凹部と第２の凹部を結ぶ溝を少なくとも
具備し、上記光半導体素子の下面上に設けられた第１の
電極パターンは、上記第１の凹部の底面上に設けられた
第２の電極パターンに合金層を介して固定され、上記第
２の電極パターンに接続された配線および当該配線に接
続された上記外部取出し用電極は、上記溝内および上記
第２の凹部内にそれぞれ配置されている特徴とする半導
体装置であり、極めて良好な結果が得られ、上記目的は
達成される。The first means of the present invention for achieving the above-mentioned object is a means for transmitting light, an optical semiconductor element optically connected to the means for transmitting the light, and the light. An external extraction electrode electrically connected to the semiconductor element,
A first recess formed on the surface of the mount substrate;
A second electrode formed on the lower surface of the optical semiconductor element, the first electrode having at least a second concave portion formed at a predetermined distance from the concave portion and a groove connecting the first concave portion and the second concave portion. The pattern is fixed to a second electrode pattern provided on the bottom surface of the first recess via an alloy layer, and the wiring connected to the second electrode pattern and the external extraction connected to the wiring. The electrode for use is a semiconductor device characterized in that it is arranged in the groove and in the second recess, respectively, and very good results are obtained, and the above object is achieved.

【００１２】すなわち、上記光半導体素子を上記第１の
凹部内に配置することによって、光半導体素子の可動範
囲が狭くなり、上記セルフアライン効果によって光半導
体素子と光導波路または光ファイバとの結合を無調整で
行なうことができる。さらに上記外部取出し用電極およ
び上記光半導体装置と外部取出し用電極の間を接続する
上記配線が、それぞれ上記第２の凹部および溝内に形成
されているので、段差に起因する段切れが上記配線に生
ずる恐れはなく、極めて信頼性の高い光半導体装置が得
られる。That is, by disposing the optical semiconductor element in the first recess, the movable range of the optical semiconductor element is narrowed, and the optical semiconductor element and the optical waveguide or the optical fiber are coupled by the self-alignment effect. It can be done without adjustment. Further, since the external extraction electrode and the wiring connecting the optical semiconductor device and the external extraction electrode are formed in the second recess and groove, respectively, a step break due to a step is formed in the wiring. It is possible to obtain an optical semiconductor device with extremely high reliability, which is unlikely to occur.

【００１３】上記目的を達成するための第２の手段は、
上記外部取出し用電極はワイヤボンデイング用電極若し
くはリードフレーム接続用電極であることを特徴とする
光半導体装置であり、これにより、極めて良好な結果が
得られ、上記目的は達成される。A second means for achieving the above object is to:
The electrode for external extraction is an optical semiconductor device characterized in that it is an electrode for wire bonding or an electrode for connecting a lead frame. With this, extremely good results can be obtained, and the above object can be achieved.

【００１４】上記目的を達成するための第３の手段は、
上記光を伝送する手段が光導波路であることを特徴とす
る光半導体装置であり、これにより、極めて良好な結果
が得られ、上記目的は達成される。A third means for achieving the above object is
The optical semiconductor device is characterized in that the means for transmitting the light is an optical waveguide, whereby extremely good results are obtained and the above-mentioned object is achieved.

【００１５】上記目的を達成するための第４の手段は、
上記光を伝送する手段は光ファイバであることを特徴と
する光半導体装置であり、これにより、極めて良好な結
果が得られ、上記目的は達成される。A fourth means for achieving the above object is
The means for transmitting light is an optical semiconductor device characterized in that it is an optical fiber. With this, extremely good results are obtained, and the above object is achieved.

【００１６】上記目的を達成するための第５の手段は、
上記光ファイバが、上記マウント基板に形成された断面
がＶ字形の溝内に配置されていることを特徴とする光半
導体装置であり、これにより、極めて良好な結果が得ら
れ、上記目的は達成される。The fifth means for achieving the above object is as follows:
The optical fiber is an optical semiconductor device characterized in that the cross section formed on the mount substrate is arranged in a V-shaped groove, whereby extremely good results are obtained, and the above object is achieved. To be done.

【００１７】上記目的を達成するための第６の手段は、
上記第１の凹部、上記第２の凹部および上記溝の深さは
実質的に等しいことを特徴とする光半導体装置であり、
これにより、極めて良好な結果が得られ、上記目的は達
成される。A sixth means for achieving the above object is
The optical semiconductor device is characterized in that the first recess, the second recess, and the groove have substantially the same depth.
This gives very good results and achieves the above objectives.

【００１８】上記目的を達成するための第７の手段は、
上記第１の凹部、上記第２の凹部および上記溝の深さの
差が１．０μｍ以下であることを特徴とする光半導体装
置であり、これにより、極めて良好な結果が得られ、上
記目的は達成される。The seventh means for achieving the above object is to:
The optical semiconductor device is characterized in that the difference in depth between the first concave portion, the second concave portion, and the groove is 1.0 μm or less, whereby extremely good results are obtained, and the above-mentioned object is obtained. Is achieved.

【００１９】上記目的を達成するための第８の手段は、
上記第１の凹部、上記第２の凹部および上記溝の深さ
が、それぞれ１０μｍ〜５０μｍの範囲から選ばれるこ
とを特徴とする光半導体装置であり、これにより、極め
て良好な結果が得られ、上記目的は達成される。The eighth means for achieving the above object is to:
The depth of each of the first concave portion, the second concave portion, and the groove is selected from the range of 10 μm to 50 μm. This is an optical semiconductor device, which provides extremely good results. The above object is achieved.

【００２０】上記目的を達成するための第９の手段は、
上記光半導体素子と上記光を伝送する手段の間には、光
路確保用の溝が形成されていることを特徴とする光半導
体装置であり、これにより、極めて良好な結果が得ら
れ、上記目的は達成される。The ninth means for achieving the above object is to:
An optical semiconductor device is characterized in that a groove for securing an optical path is formed between the optical semiconductor element and the means for transmitting light, whereby an extremely good result is obtained, and Is achieved.

【００２１】上記目的を達成するための第１０の手段
は、上記光半導体素子は、ホトダイオード若しくはレー
ザダイオードであることを特徴とする光半導体装置であ
り、これにより、極めて良好な結果が得られ、上記目的
は達成される。A tenth means for achieving the above object is an optical semiconductor device in which the optical semiconductor element is a photodiode or a laser diode, whereby extremely excellent results can be obtained. The above object is achieved.

【００２２】上記目的を達成するための第１１の手段
は、ホトダイオードおよびレーザダイオードが共通の上
記マウント基板上に配置され、当該ホトダイオードとレ
ーザダイオードは光路確保用溝を介して互いに光学的に
接続されていることを特徴とする光半導体装置これによ
り、極めて良好な結果が得られ、上記目的は達成され
る。An eleventh means for achieving the above object is that a photodiode and a laser diode are arranged on a common mount substrate, and the photodiode and the laser diode are optically connected to each other through an optical path securing groove. Thus, an extremely good result can be obtained and the above object can be achieved.

【００２３】[0023]

【発明の実施の形態】上記のように、本発明はマウント
基板に形成された上記第１の凹部、第２の凹部およびこ
れらを結ぶ溝内に、光半導体素子、外部取出し用電極お
よびこれらを電気的に接続する配線を、それぞれ配置す
るものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, according to the present invention, an optical semiconductor element, an external extraction electrode, and these are provided in the first concave portion, the second concave portion, and the groove connecting these formed in the mount substrate. Wirings to be electrically connected are arranged respectively.

【００２４】上記第１の凹部、第２の凹部および溝の深
さの差が、ほぼ１．０μｍ以下ならば、段切れの発生は
効果的に防止されて、上記本発明の目的は達成される。
しかし、上記第１の凹部、第２の凹部および溝を、周知
のウエットエッチング法を用いて同時に形成すれば、深
さが実質的に同じになり、最も好ましい結果が得られ
る。When the difference in depth between the first concave portion, the second concave portion and the groove is approximately 1.0 μm or less, the occurrence of step disconnection is effectively prevented, and the object of the present invention is achieved. It
However, if the first concave portion, the second concave portion and the groove are simultaneously formed by using the well-known wet etching method, the depth becomes substantially the same and the most preferable result is obtained.

【００２５】上記第１の凹部の寸法は、その中に配置さ
れる光半導体素子の寸法に近い方が、光半導体素子の位
置の変動を抑制するのに効果的であることはいうまでも
ない。しかし、両者の寸法の差が小さ過ぎると、実際の
生産の際に不便なので、光半導体素子と第１の凹部の寸
法の差をほぼ１０〜３０μｍとするのが好ましい。It goes without saying that the closer the dimension of the first recess is to the dimension of the optical semiconductor element arranged therein, the more effective it is to suppress the fluctuation of the position of the optical semiconductor element. . However, if the difference in size between the two is too small, it is inconvenient during actual production. Therefore, it is preferable that the difference in size between the optical semiconductor element and the first recess is approximately 10 to 30 μm.

【００２６】上記第１の凹部の深さが過度に小さいと、
上記光半導体素子の位置ずれを抑制する作用が不十分に
なり、深さが大き過ぎると、凹部の形成に長時間が必要
になるばかりでなく、その後のプロセス加工が困難にな
るので、２０〜３０μｍ程度にすることが好ましい。If the depth of the first recess is too small,
If the effect of suppressing the displacement of the optical semiconductor element becomes insufficient and the depth is too large, not only a long time is required to form the concave portion, but also the subsequent process processing becomes difficult. It is preferably about 30 μm.

【００２７】上記光半導体素子としては、例えばレーザ
ダイオードなど各種発光素子および例えばホトダイオ−
ドなど各種受光素子の、単独または両者を同一マウント
基板上に配置できる。上記マウント基板としては、平坦
な表面が容易に得られ、加工も容易であるシリコン基板
が最も好ましい。Examples of the optical semiconductor device include various light emitting devices such as laser diodes and photodiodes, for example.
It is possible to dispose various types of light receiving elements such as a stand alone or both on the same mount substrate. The mount substrate is most preferably a silicon substrate which can easily obtain a flat surface and can be easily processed.

【００２８】上記外部取出し用電極は、ボンデイング用
電極またはリードフレーム接続用電極のいずれであって
もよく、本発明はこれら電極のいずれかを有する光半導
体装置に支障なく適用できる。The electrode for external extraction may be either an electrode for bonding or an electrode for connecting a lead frame, and the present invention can be applied to an optical semiconductor device having any of these electrodes without any trouble.

【００２９】[0029]

【実施例】【Example】

〈実施例１〉図１は、本発明の一実施例を示す図であ
り、図１（ａ）は平面構造を示し、図１（ｂ）はＡ−Ｂ
断面図である。図１から明らかなように、シリコンから
なるマウント基板３の表面には、光導波路２、光半導体
素子位置ずれ制限用の凹部４、外部取出し用電極用凹部
１４および光路確保用溝５が形成されており、光半導体
素子１は上記光半導体素子位置ずれ制限用凹部４内に固
定されている。<Embodiment 1> FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a planar structure and FIG. 1 (b) shows AB.
It is sectional drawing. As is apparent from FIG. 1, an optical waveguide 2, a concave portion 4 for restricting displacement of an optical semiconductor element, a concave portion 14 for an external extraction electrode, and an optical path securing groove 5 are formed on the surface of a mount substrate 3 made of silicon. The optical semiconductor element 1 is fixed in the optical-semiconductor-element positional deviation limiting recess 4.

【００３０】図１に示した構造の特徴は、電極９を段切
れなく光半導体素子位置ずれ制限用溝４内から引き出す
ために、外部取出し用電極用凹部１４を形成してこの中
に外部取出し用電極９を配置するとともに、さらに上記
光半導体素子位置ずれ制限用凹部４、外部取出し用電極
用凹部１４をつなぐ溝を形成し、光半導体素子１と外部
取出し用電極９の間を接続する配線をこの溝の中に配置
したことである。The feature of the structure shown in FIG. 1 is that in order to pull out the electrode 9 from the optical semiconductor element position shift limiting groove 4 without disconnection, an external lead-out electrode concave portion 14 is formed and the external lead-out electrode concave portion 14 is taken out. Wiring for connecting between the optical semiconductor element 1 and the external extraction electrode 9 by forming a groove for connecting the optical semiconductor element position shift limiting concave portion 4 and the external extraction electrode concave portion 14 together Is placed in this groove.

【００３１】このような構造にすることによって、光半
導体素子１の可動範囲を制限する効果を失うことなし
に、上記光半導体素子位置ずれ制限用溝４内から外部取
出し用電極９まで、段切れなしに電極を引き出すことが
でき、幅の狭い電極でも容易に形成することができた。With such a structure, a step break from the optical semiconductor element position shift limiting groove 4 to the external extraction electrode 9 can be achieved without losing the effect of limiting the movable range of the optical semiconductor element 1. The electrode could be pulled out without using it, and a narrow electrode could be easily formed.

【００３２】次に、図１に示した構造の製造方法の一例
を示す。先ず周知のウエットエッチング法を用いて、マ
ウント基板３の光導波路２を形成すべき部分を深さ３０
μｍエッチして段差形成した後、周知の火炎堆積法を用
いて光導波路２を形成した。Next, an example of a method of manufacturing the structure shown in FIG. 1 will be described. First, a well-known wet etching method is used to form a portion of the mount substrate 3 where the optical waveguide 2 is to be formed to a depth of 30.
After etching by μm to form a step, the optical waveguide 2 was formed by using a well-known flame deposition method.

【００３３】周知のドライエッチングを行って、光半導
体素子位置ずれ制限用凹部４（深さ３０μｍ）、外部取
出し用電極用凹部１４（深さ３０μｍ）および光導波路
端面と光路確保用溝５（深さ１００μｍ）を形成した。
周知の蒸着法またはスパッタリング法を用いてＣｒ膜
（厚さ５０ｎｍ）、Ｎｉ膜（厚さ２００ｎｍ）およびＡ
ｕ膜（厚さ３００ｎｍ）を順次積層して形成した後、周
知のウエットエッチングを行なって不要部分を除去し、
所定の形状を有する積層膜からなる電極パターン７、外
部取出し用電極９および両者を接続する配線を形成し
た。Well-known dry etching is performed to form the optical semiconductor element position deviation limiting recess 4 (depth 30 μm), the external extraction electrode recess 14 (depth 30 μm), the end face of the optical waveguide and the optical path securing groove 5 (depth). 100 μm) was formed.
A Cr film (thickness: 50 nm), a Ni film (thickness: 200 nm) and A using a well-known vapor deposition method or sputtering method.
After sequentially forming u films (thickness: 300 nm), well-known wet etching is performed to remove unnecessary portions,
An electrode pattern 7 made of a laminated film having a predetermined shape, an electrode 9 for external extraction, and a wiring connecting the two were formed.

【００３４】次に、上記積層膜と同じ構造と厚さを有す
るチップ裏面電極６および半田バンプ（Ａｕ−Ｓｎ２０
％）８があらかじめ形成された光半導体素子１を、上記
光半導体素子位置ずれ制限用溝４内に配置し、周知のリ
フロー炉内で加熱して半田バンプ８を融解させ、光半導
体素子１が光導波路２と光学的に結合する位置に光半導
体素子１を固着して、光半導体装置を完成した。Next, the chip back surface electrode 6 and the solder bump (Au-Sn20) having the same structure and thickness as the laminated film are formed.
%) 8 is formed in advance in the optical semiconductor element position shift limiting groove 4 and heated in a well-known reflow furnace to melt the solder bumps 8. The optical semiconductor device 1 was fixed to the position where it is optically coupled to the optical waveguide 2, and the optical semiconductor device was completed.

【００３５】本実施例によれば、光半導体素子１、外部
取出し用電極９および両者を互いに接続する配線が、い
ずれも深さが互いに等しい凹部や溝内に形成されている
ため、光半導体素子位置ずれが抑制されるとともに、配
線の段切れも全く起こらなかった。According to the present embodiment, since the optical semiconductor element 1, the external extraction electrode 9 and the wiring for connecting the both are formed in the recesses and grooves having the same depth, the optical semiconductor element is formed. The displacement was suppressed, and the disconnection of the wiring did not occur at all.

【００３６】〈実施例２〉本発明の他の実施例を図２に
示した。図２から明らかなように、本実施例は、図１の
光半導体素子１の代わりに、ＬＤチップ１２とＰＤチッ
プ１３の二つを、二つの上記光半導体素子位置ずれ制限
用凹部４（深さ３０μｍ）にそれぞれ配置した例であ
る。上記ＬＤチップ１２とＰＤチップ１３は上記光半導
体素子位置ずれ制限用凹部４内に配置され、外部取出し
用電極９は外部取出し用電極用凹部１４（深さ３０μ
ｍ）内に形成されており、両者を接続する配線も、深さ
３０μｍの溝内に配置されている。<Embodiment 2> Another embodiment of the present invention is shown in FIG. As is clear from FIG. 2, in the present embodiment, two LD chips 12 and PD chips 13 are provided instead of the optical semiconductor element 1 of FIG. 30 μm). The LD chip 12 and the PD chip 13 are arranged in the optical-semiconductor-element-position-shift-restricting concave portion 4, and the external extraction electrode 9 is used as the external extraction electrode concave portion 14 (depth 30 μm).
m), and the wiring connecting them is also arranged in the groove having a depth of 30 μm.

【００３７】そのため、本実施例においても、上記実施
例１と同様に、ＬＤチップ１２とＰＤチップ１３の可動
範囲を制限する効果を失うことなしに、上記光半導体素
子位置ずれ制限用凹部４内から外部取出し用電極９ま
で、電極を段切れなしに引き出すことができ、幅の狭い
電極でも容易に形成することができた。Therefore, also in this embodiment, as in the case of the above-described first embodiment, the inside of the optical semiconductor element position deviation limiting recess 4 is not lost without losing the effect of limiting the movable range of the LD chip 12 and the PD chip 13. From the electrode to the electrode 9 for external extraction, the electrodes could be drawn out without step breaks, and even a narrow electrode could be easily formed.

【００３８】〈実施例３〉図３および図４を用いて、本
発明の他の実施例を説明する。図３は、光半導体素子１
と光ファイバ１０が結合された光半導体装置の例を示
す。シリコンからなるマウント基板３の表面には深さ１
００μｍのＶ溝１１、深さ３０μｍの光半導体素子位置
ずれ制限用凹部４、深さ３０μｍの外部取出し用電極用
凹部１４および深さ３０μｍの光路確保用溝５が形成さ
れており、上記光半導体素子位置ずれ制限用凹部４内に
は光半導体素子１が固定されている。<Embodiment 3> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an optical semiconductor device 1
An example of an optical semiconductor device in which the optical fiber 10 and the There is a depth of 1 on the surface of the mount substrate 3 made of silicon.
A V-groove 11 having a depth of 00 μm, a recess 4 for optical-semiconductor element position shift having a depth of 30 μm, a recess 14 for an external extraction electrode having a depth of 30 μm, and a groove 5 for securing an optical path having a depth of 30 μm are formed. The optical semiconductor element 1 is fixed in the element position shift limiting recess 4.

【００３９】上記実施例１、２と同様に、本実施例にお
いても、外部取出し用電極用凹部１４が設けられている
ため、光半導体素子１の可動範囲を制限する効果を失う
ことなしに、光半導体素子位置ずれ制限用凹部４内から
外部取出し用電極９まで電極を段切れなしに引き出すこ
とができ、幅の狭い電極でも容易に形成することができ
た。Similar to the first and second embodiments, in the present embodiment as well, since the external extraction electrode recess 14 is provided, the effect of limiting the movable range of the optical semiconductor element 1 is not lost. It was possible to pull out the electrodes from the optical semiconductor element position deviation limiting recess 4 to the external extraction electrode 9 without step breaks, and it was possible to easily form even a narrow electrode.

【００４０】次に、図３に示した本実施例の光半導体装
置の製造方法の一例を示す。先ず、ＫＯＨ水溶液をエッ
チ液として用いた周知の異方性エッチングによって、シ
リコンからなるマウント基板３の所定部分をエッチし
て、側壁が（１１１）面となるＶ溝１１を形成した。次
に、上記ＫＯＨ水溶液をエッチ液として用いた周知の異
方性エッチングによって、光半導体素子位置ずれ制限用
凹部４および外部取出し用電極用凹部１４を形成し、さ
らにＣｌ2およびＣＨＦ3をエッチングガスとして用いた
反応性イオンエッチングによって光路確保用溝５を形成
した。Next, an example of a method of manufacturing the optical semiconductor device of this embodiment shown in FIG. 3 will be described. First, a predetermined portion of the mount substrate 3 made of silicon was etched by well-known anisotropic etching using a KOH aqueous solution as an etchant to form the V groove 11 having a side wall of (111) plane. Next, well-known anisotropic etching using the above KOH aqueous solution as an etchant is performed to form the optical-semiconductor-device position-shift limiting recesses 4 and the external extraction electrode recesses 14, and Cl 2 and CHF 3 are used as an etching gas. The optical path securing groove 5 was formed by the reactive ion etching used as above.

【００４１】周知の蒸着法またはスパッタリング法を用
いてＣｒ膜（厚さ５０ｎｍ）、Ｎｉ膜（厚さ２００ｎ
ｍ）およびＡｕ膜（厚さ３００ｎｍ）を順次積層して形
成した後、周知のウエットエッチングを行なって不要部
分を除去し、所定の形状を有する積層膜からなる電極パ
ターン７を形成した。上記電極パターン７と同じ組成と
厚さをゆうするチップ裏面電極６および半田バンプ８が
あらかじめ形成された光半導体素子１を、上記光半導体
素子位置ずれ制限用凹部４内に配置し、リフロー炉中で
加熱して半田バンプを溶解させて固着した。A Cr film (thickness: 50 nm) and a Ni film (thickness: 200 n) are formed by the well-known vapor deposition method or sputtering method.
m) and an Au film (thickness: 300 nm) were sequentially laminated and formed, and then well-known wet etching was performed to remove unnecessary portions to form an electrode pattern 7 made of a laminated film having a predetermined shape. The optical semiconductor element 1 in which the chip back surface electrode 6 and the solder bumps 8 having the same composition and thickness as the electrode pattern 7 are formed in advance is placed in the optical semiconductor element position shift limiting concave portion 4 and the reflow furnace is used. Was heated to melt the solder bumps and fix them.

【００４２】次に、光ファイバ１０を上記Ｖ溝１１内に
半田によって固定し、光半導体素子１と光ファイバ１０
を光学的に結合させて、光半導体装置を形成した。Next, the optical fiber 10 is fixed in the V groove 11 by soldering, and the optical semiconductor element 1 and the optical fiber 10 are fixed.
Were optically coupled to form an optical semiconductor device.

【００４３】本実施例においても上記実施例１、２と同
様に、光半導体素子１の可動範囲を制限する効果を失う
ことなしに、上記光半導体素子位置ずれ制限用凹部４内
から外部取出し用電極９まで、電極を段切れなしに引き
出すことができ、幅の狭い電極でも容易に形成すること
ができた。In this embodiment as well, as in the first and second embodiments, for taking out from the inside of the optical semiconductor element position deviation limiting concave portion 4 without losing the effect of limiting the movable range of the optical semiconductor element 1. The electrodes up to the electrode 9 could be pulled out without step breaks, and even a narrow electrode could be easily formed.

【００４４】〈実施例４〉図４は、上記実施例３（図
３）において、上記実施例２と同様に、光半導体素子１
として、ＬＤチップ１２およびＰＤチップ１３の二つ
を、二つの上記光半導体素子位置ずれ制限用凹部４内に
それぞれ配置した例である。上記ＬＤチップ１２とＰＤ
チップ１３の外部取出し用電極９は、それぞれ外部取出
し用電極用凹部１４内に形成されているので、上記実施
例３と同様に、ＬＤチップ１２とＰＤチップ１３のの可
動範囲を制限する効果を失うことなしに、上記光半導体
素子位置ずれ制限用凹部４内から外部取出し用電極９ま
で、電極を段切れ無く引き出すことができ、幅の狭い電
極でも容易に形成することができた。<Embodiment 4> FIG. 4 shows an optical semiconductor device 1 according to the third embodiment (FIG. 3) similar to the second embodiment.
As an example, two of the LD chip 12 and the PD chip 13 are arranged in the two optical semiconductor element position deviation limiting recesses 4, respectively. LD chip 12 and PD
Since the external extraction electrodes 9 of the chip 13 are respectively formed in the external extraction electrode recesses 14, the effect of limiting the movable range of the LD chip 12 and the PD chip 13 is obtained as in the third embodiment. Without losing, the electrodes could be drawn out from the optical semiconductor element position deviation limiting recess 4 to the external extraction electrode 9 without step breaks, and even a narrow electrode could be easily formed.

【００４５】[0045]

【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、半田バンプのセルフアライン効果を利用して、
光半導体素子がマウント基板に固着された構造の光半導
体装置において、光半導体素子が固着される位置および
外部取出し用電極が配置される位置のマウント基板にそ
れぞれ凹部が形成され、さらに両凹部を接続する溝が形
成される。そのため、光半導体素子の可動範囲を制限す
る効果を失なうなしに、光半導体素子位置ずれ制限用溝
凹部から外部取出し用電極まで段切れなしに電極を引き
出すことができ、幅の狭い電極でも容易に形成すること
ができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the self-alignment effect of the solder bumps is utilized,
In an optical semiconductor device having a structure in which an optical semiconductor element is fixed to a mount substrate, a concave portion is formed in each of the mount substrate at a position where the optical semiconductor element is fixed and a position where an external extraction electrode is arranged, and both concave portions are connected. A groove is formed. Therefore, without losing the effect of limiting the movable range of the optical semiconductor element, it is possible to pull out the electrode from the optical semiconductor element position deviation limiting groove concave portion to the external extraction electrode without disconnection, and even with a narrow electrode. It can be easily formed.

【００４６】そのため、本発明を適用することによっ
て、光モジュールの量産性を向上することができ、デバ
イスの低価格化に対しても極めて有効である。Therefore, by applying the present invention, it is possible to improve the mass productivity of the optical module and it is extremely effective for the cost reduction of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１の実施例を示す図、FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention;

【図２】本発明の第２の実施例を示す図、FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention,

【図３】本発明の第３の実施例を示す図、FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention,

【図４】本発明の第４の実施例を示す図、FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention,

【図５】半田バンプによる光半導体素子とマウント基板
との結合を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a coupling between an optical semiconductor element and a mount substrate by solder bumps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…光半導体素子、２…光導波路、３…マウント基板、
４…光半導体素子位置ずれ制御用凹部、５…光路確保用
溝、６…チップ裏面電極、７…電極パターン、８…半田
バンプ、９…外部取出し用電極、１０…光ファイバ、１
１…Ｖ溝、１２…ＬＤチップ、１３…ＰＤチップ、１４
…外部取出し用電極用凹部。1 ... Optical semiconductor element, 2 ... Optical waveguide, 3 ... Mount substrate,
4 ... Optical semiconductor element position shift control recessed portion, 5 ... Optical path securing groove, 6 ... Chip back surface electrode, 7 ... Electrode pattern, 8 ... Solder bump, 9 ... External extraction electrode, 10 ... Optical fiber, 1
1 ... V groove, 12 ... LD chip, 13 ... PD chip, 14
... Recesses for electrodes for external extraction.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】光を伝送する手段、当該光を伝送する手段
と光学的に接続された光半導体素子、当該光半導体素子
と電気的に接続された外部取出し用電極、マウント基板
の表面に形成された第１の凹部、当該第１の凹部から所
定の間隔を介して形成された第２の凹部および上記第１
の凹部と第２の凹部を結ぶ溝を少なくとも具備し、上記
光半導体素子の下面上に設けられた第１の電極パターン
は、上記第１の凹部の底面上に設けられた第２の電極パ
ターンに合金層を介して固定され、上記第２の電極パタ
ーンに接続された配線および当該配線に接続された上記
ボンディング用電極は、上記溝内および上記第２の凹部
内にそれぞれ配置されていることを特徴とする光半導体
装置。1. A means for transmitting light, an optical semiconductor element optically connected to the means for transmitting light, an external extraction electrode electrically connected to the optical semiconductor element, and a surface of a mount substrate. First recessed portion, a second recessed portion formed at a predetermined distance from the first recessed portion, and the first recessed portion.
The first electrode pattern provided on the lower surface of the optical semiconductor element, the second electrode pattern provided on the bottom surface of the first concave portion, the first electrode pattern having at least a groove connecting the concave portion with the second concave portion. The wiring connected to the second electrode pattern and the bonding electrode connected to the wiring, which are fixed to the second electrode pattern via the alloy layer, are arranged in the groove and the second recess, respectively. An optical semiconductor device characterized by: 【請求項２】上記外部取出し用電極はワイヤボンデイン
グ用電極若しくはリードフレーム接続用電極であること
を特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the external extraction electrode is a wire bonding electrode or a lead frame connecting electrode. 【請求項３】上記光を伝送する手段は光導波路であるこ
とを特徴とする請求項１若しくは２に記載の光半導体装
置。3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the means for transmitting the light is an optical waveguide. 【請求項４】上記光を伝送する手段は光ファイバである
ことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の光半導体
装置。4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the means for transmitting the light is an optical fiber. 【請求項５】上記光ファイバは、上記マウント基板に形
成された断面がＶ字形の溝内に配置されていることを特
徴とする請求項４に記載の光半導体装置。5. The optical semiconductor device according to claim 4, wherein the optical fiber is arranged in a groove formed in the mount substrate and having a V-shaped cross section. 【請求項６】上記第１の凹部、上記第２の凹部および上
記溝の深さは実質的に等しいことを特徴とする請求項１
から５のいずれか一に記載の光半導体装置。6. The depths of the first recess, the second recess and the groove are substantially equal to each other.
5. The optical semiconductor device according to any one of items 1 to 5. 【請求項７】上記第１の凹部、上記第２の凹部および上
記溝の深さの差は１．０μｍ以下であることを特徴とす
る請求項６に記載の光半導体装置。7. The optical semiconductor device according to claim 6, wherein a difference in depth between the first concave portion, the second concave portion and the groove is 1.0 μm or less. 【請求項８】上記第１の凹部、上記第２の凹部および上
記溝の深さは、それぞれ１０μｍ〜５０μｍの範囲から
選ばれることを特徴とする請求項１から６のいずれか一
に記載の光半導体装置。8. The depth of each of the first concave portion, the second concave portion and the groove is selected from the range of 10 μm to 50 μm. Optical semiconductor device. 【請求項９】上記光半導体素子と上記光を伝送する手段
の間には、光路確保用の溝が形成されていることを特徴
とする請求項１から８のいずれか一に記載の光半導体装
置。9. The optical semiconductor according to claim 1, wherein a groove for securing an optical path is formed between the optical semiconductor element and the means for transmitting the light. apparatus. 【請求項１０】上記光半導体素子は、ホトダイオード若
しくはレーザダイオードであることを特徴とする請求項
１から９のいずれか一に記載の光半導体装置。10. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor element is a photodiode or a laser diode. 【請求項１１】ホトダイオードおよびレーザダイオード
が共通の上記マウント基板上に配置され、当該ホトダイ
オードとレーザダイオードは光路確保用溝を介して互い
に光学的に接続されていることを特徴とする請求項１か
ら９のいずれか一に記載の光半導体装置。11. A photodiode and a laser diode are arranged on a common mount substrate, and the photodiode and the laser diode are optically connected to each other through an optical path securing groove. 9. The optical semiconductor device according to any one of 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007251021A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device
CN100392855C (en) * 2006-05-19 2008-06-04 广州南科集成电子有限公司 U-grooved integrated chip and method for fabricating same

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