JP2007150038A - Optical semiconductor device and method for fabrication thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトダイオード等を備える光学半導体装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device including a photodiode and a method for manufacturing the same.
従来、半導体装置において、電極パッドやワイヤ等の金属部材を外気に含まれる水分による腐食や塵・埃等から保護するため、これらの金属部材を樹脂で封止する方法が採られている。半導体装置がフォトダイオード等を備える光学半導体装置である場合、光学半導体装置に搭載された受光部からの光の透過、又は受光部への光の透過を妨げないよう、透光性を備える樹脂を用いて封止している(例えば、特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device, in order to protect metal members such as electrode pads and wires from corrosion caused by moisture contained in outside air, dust, dust, and the like, a method of sealing these metal members with a resin has been employed. When the semiconductor device is an optical semiconductor device including a photodiode or the like, a resin having translucency is used so as not to prevent transmission of light from the light receiving unit mounted on the optical semiconductor device or transmission of light to the light receiving unit. It is used and sealed (for example, Patent Document 1).
また、従来、半導体装置の信号配線に光が照射されると、寄生電流の発生によって回路が誤作動し正確な電流検出が妨げられる恐れがあるため、特許文献2に開示されているように半導体装置の半導体素子回路(信号処理回路)上をメタルの遮光膜で覆うことが行われている。 Conventionally, when light is applied to the signal wiring of a semiconductor device, the circuit may malfunction due to the generation of parasitic current, which may prevent accurate current detection. The semiconductor element circuit (signal processing circuit) of the apparatus is covered with a metal light-shielding film.
例えば、従来の半導体装置80を図5に示す。半導体装置80は、図示するようにベアチップ81と、基板82と、ダイパッド83と、電極端子84と、ワイヤ85と、封止樹脂86と、メタル遮光膜87と、受光部91と、電極パッド92と、信号処理回路部93と、を備える。信号処理回路部93を覆うようにメタル遮光膜87が形成されている。また、ベアチップ81、電極端子84、ワイヤ85等は、透明な樹脂からなる封止樹脂86に覆われている。
ところで、図5に示す従来の半導体装置80のメタル遮光膜87は、スパッタリング等によって成膜した後に、フォトレジストパターンを形成し、不要なメタル層を除去することによって形成する。したがって、メタル遮光膜87を形成するためには、高価なフォトマスクを用いる必要があるため、光学半導体装置80の製造費用が増加する問題がある。さらに、メタル遮光膜87を形成することは、光学半導体装置80の製造工程を増加させ、また、工程が増加することによる製造費用の増加の問題もある。しかし、上述したように従来光学半導体装置は透明の樹脂からなる封止樹脂86でベアチップ81全体がパッケージされるため、光学半導体装置を良好に動作させるためにはメタル遮光膜87を省略することは不可能であった。
Incidentally, the metal light-
そこで、メタル遮光膜を用いず、製造工程及び製造時間を短縮することができ、更に金属部材を外的環境から保護し、且つ光の照射による回路の誤動作を防ぐことにより、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法が求められている。 Therefore, it is possible to shorten the manufacturing process and manufacturing time without using a metal light-shielding film, and to protect the metal member from the external environment and prevent malfunction of the circuit due to light irradiation, thereby achieving good operability. There is a need for an optical semiconductor device and a method for manufacturing the same.
本発明は、上述した実情に鑑みてなされた発明であり、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical semiconductor device having good operability and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点にかかる光学半導体装置は、
電極端子が形成された基板と、
前記基板上に搭載され、電極パッドと、受光部又は発光部を有する半導体素子と、を備えるベアチップと、
前記電極端子と前記電極パッドとを電気的に接続する導電部材と、を備え、
少なくとも前記導電部材と、前記電極パッドとを覆い、且つ前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように形成された、不透光性の樹脂を、更に備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical semiconductor device according to the first aspect of the present invention includes:
A substrate on which electrode terminals are formed;
A bare chip mounted on the substrate and comprising an electrode pad and a semiconductor element having a light receiving portion or a light emitting portion;
A conductive member that electrically connects the electrode terminal and the electrode pad;
It further comprises an opaque resin that covers at least the conductive member and the electrode pad and is formed so as to challenge the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip.
前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する2辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されてもよい。 The bare chip may have a substantially rectangular shape, and the electrode pad may be formed along each of two opposing sides of the bare chip.
前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの4辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されてもよい。 The bare chip may be substantially rectangular, and the electrode pad may be formed on an outer peripheral portion along each of the four sides of the bare chip.
前記受光部又は発光部は、前記ベアチップの実質的な中心領域に形成されてもよい。 The light receiving unit or the light emitting unit may be formed in a substantially central region of the bare chip.
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る光学半導体装置の製造方法は、
半導体素子の受光部又は発光部と電極パッドとが形成されたベアチップの、前記受光部又は発光部上に被覆部材を形成する被覆部材形成工程と、
前記ベアチップを、基板上に搭載する搭載工程と、
前記ベアチップ上に形成された前記電極パッドと前記基板上に形成された電極端子とを導電部材で電気的に接続する接続工程と、
少なくとも前記電極パッド及び前記導電部材が、不透光性の樹脂で覆われるように前記不透光性の樹脂を塗布する塗布工程と、
前記ベアチップの前記受光部又は発光部上に形成された被覆部材を除去する被覆部材除去工程と、有し、
前記塗布工程では、前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように前記樹脂を塗布することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an optical semiconductor device according to the second aspect of the present invention includes:
A covering member forming step of forming a covering member on the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip in which the light receiving portion or the light emitting portion and the electrode pad of the semiconductor element are formed;
A mounting step of mounting the bare chip on a substrate;
A connection step of electrically connecting the electrode pad formed on the bare chip and the electrode terminal formed on the substrate with a conductive member;
An application step of applying the light-impermeable resin so that at least the electrode pad and the conductive member are covered with the light-impermeable resin;
A covering member removing step for removing the covering member formed on the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip;
In the application step, the resin is applied so as to challenge the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip.
前記搭載工程では、複数の前記ベアチップを前記基板上にマトリックス状に搭載し、
前記基板を切断し、複数の前記光学半導体装置を得る切断工程を更に備えてもよい。
In the mounting step, a plurality of the bare chips are mounted in a matrix on the substrate,
A cutting step of cutting the substrate to obtain a plurality of the optical semiconductor devices may be further provided.
前記搭載工程では、予め前記光学半導体装置ごとに切断された前記基板上に、前記ベアチップを搭載してもよい。 In the mounting step, the bare chip may be mounted on the substrate previously cut for each optical semiconductor device.
前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの対向する2辺それぞれに該辺に沿って前記電極パッドが形成されてもよい。 The bare chip may have a substantially rectangular shape, and the electrode pad may be formed along each of two opposing sides of the bare chip.
前記ベアチップはほぼ矩形であり、前記ベアチップの4辺それぞれに該辺に沿った外周部に前記電極パッドが形成されてもよい。 The bare chip may be substantially rectangular, and the electrode pad may be formed on an outer peripheral portion along each of the four sides of the bare chip.
前記塗布工程では、前記ベアチップの外周に沿って前記樹脂を塗布してもよい。 In the application step, the resin may be applied along the outer periphery of the bare chip.
本発明によれば、ベアチップの受光部又は発光部上に被覆部材を形成した上で封止樹脂を塗布することにより、良好な動作性を備える光学半導体装置とその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, an optical semiconductor device having good operability and a method for manufacturing the same can be provided by forming a covering member on a light receiving portion or a light emitting portion of a bare chip and then applying a sealing resin. .
以下、本発明の実施の形態に係る光学半導体装置及びその製造方法について図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an optical semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る光学半導体装置10の構成を示す図である。図1(a)は、光学半導体装置10の平面図であり、図1(b)は、図1(a)に示す光学半導体装置10のA−A線断面図である。光学半導体装置10は、半導体素子が形成されたベアチップ11を基板12に搭載した装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an
光学半導体装置10は、図1(a)及び(b)に示すように、ベアチップ11と、基板12と、ダイパッド13と、電極端子14と、ワイヤ15と、樹脂16と、を備える。ベアチップ11は、受光部21と、電極パッド22と、信号処理回路部23と、を備える。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
ベアチップ11は、例えばフォトダイオード等の光学半導体素子を備え、光学半導体素子の受光部(又は発光部)21を一主面に備える。受光部21は、図1に示すようにベアチップ11のほぼ中央の領域に形成される。ベアチップ11の外形は矩形に形成されており、基板12上に設けられたダイパッド13上に搭載される。ベアチップ11は、受光部21を除き、樹脂16で覆われている。また、ベアチップ11の上面の各辺に沿った外周部には、電極パッド22が形成されている。電極パッド22は、基板12上に形成された電極端子14と、ワイヤ15を介して電気的に接続される。信号処理回路部23は、図1(b)に示すように、受光部21と電極パッド22との間に形成される。
The
基板12は、例えば矩形に形成される。基板12は、例えばガラスエポキシ樹脂板やポリイミドフィルム等の可撓性基板等からなる。基板12の中央の領域にはダイパッド13が形成されており、基板12の外縁近傍には、外部との接続を可能とする複数の電極端子14が、基板12の各辺に沿って形成されている。
The
樹脂16は、ベアチップ11の4辺に形成された電極パッド22と、ワイヤ15と、電極端子14の一部とを覆うように形成され、さらに受光部21に挑むように形成される。樹脂16は、電極パッド22、信号処理回路部23等に光が照射されるのを良好に防ぐため不透光性の樹脂から形成され、例えば黒色のエポキシ樹脂等から形成される。樹脂16によって電極パッド22と、ワイヤ15とが被覆されることによって、電極パッド22、ワイヤ15等は、埃、水分等の外部環境から保護される。更に、樹脂16は信号処理回路23上部を覆い、不透光性であるため光の照射による誤作動等を防ぐことができ、光学半導体装置10は良好に動作することが可能となる。
なお、上記実施例では、ベアチップ11の4辺全てに電極パッド22が形成されていたが、電極パッド22はベアチップ11の対向する2辺についてのみ、形成されていてもよい。
The
In the above-described embodiment, the
上述したように、本実施の形態の光学半導体装置10は、不透光性の樹脂によって、ワイヤ15と、電極パッド22と、信号処理回路23と、電極端子14の一部が覆われるため、埃、水分等を含む外部環境からこれらを保護することができ、また、光の照射による誤作動を防ぐことができる。従って、光学半導体装置10は良好な動作性を備える。
As described above, in the
次に、この光学半導体装置10の製造方法を図を用いて説明する。
図2〜図4は、光学半導体装置10の製造方法を説明する図である。
Next, a method for manufacturing the
2 to 4 are diagrams for explaining a method of manufacturing the
まず、シリコン等の半導体ウェハW上に所定の方法で図2(a)に示すように受光部21、電極パッド22、信号処理回路23等を形成する。なお、この段階では、受光部21、電極パッド22、信号処理回路23等は、複数個がマトリクス状に並んで形成されている。また、受光部21はベアチップ11の実質的な中心領域に形成すると後述する樹脂16を塗布する工程が容易となるため好ましい。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、受光部21が露出するように複数の開口部51aを備えるメタルマスク(スクリーン印刷版)51を、半導体ウェハW上に位置決め配置する。開口部51aは、受光部21と重なるようにしてほぼ同じ形状に形成される。
Next, a metal mask (screen printing plate) 51 having a plurality of
次に、図2(c)に示すように受光部21を覆うように、メタルマスク51に設けられた開口部51aにフォトレジスト、水溶性の樹脂等が充填されるよう、メタルマスク51上をスキージを水平移動させる。その後、フォトレジストや水溶性樹脂等を紫外線や加熱により硬化して被覆部材52を形成する。続いて、メタルマスク51を取り外し、被覆部材52のみを受光部21上に残す。更に、ダイシングラインに沿って、ウエハを切断し、複数個のベアチップ11を得る。
Next, as shown in FIG. 2C, the top of the
続いて、図2(d)に示すように、電極端子14が設けられた基板12に、受光部21上に被覆部材52が形成されたベアチップ11を搭載する。ベアチップ11が搭載されるダイパット13部分には、予め接着用ペースト材が塗布されている。この接着用ペースト材上にベアチップ11を搭載し、基板12ごと加熱炉内に入れ、接着用ペースト材を熱硬化させてベアチップ11を基板12に固定する。なお、複数の光学半導体装置を製造するために、当初の基板12には、1つの光学半導体装置を構成するためのダイパッド13及び複数の電極端子14のパターンが、マトリクス状に複数組形成されている。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the
次に、図2(d)に示すようにワイヤボンダを用いてベアチップ11の表面の外周部に形成された電極パッド22と、基板12上に形成された電極端子14と、をワイヤ15で電気的に接続する。
Next, as shown in FIG. 2D, the
続いて、図3(e)に示すように、ベアチップ11に形成された電極パッド22と、ワイヤ15と、ワイヤ15の周辺部分に樹脂16を塗布して覆う。樹脂16として、不透光性の樹脂、例えば熱硬化性の黒色エポキシ樹脂等を用いる。この塗布工程では、基板12をX,Yの2方向に移動可能なXYステージ(図示略)に乗せ、ディスペンサに装着されたシリンダから充填された樹脂16を押し出すと同時に、シリンダ先端とXYステージが相対的に所定距離だけX方向に移動するように、シリンダおよび/またはXYステージを動かし、ベアチップ11の一辺について電極パッド13とワイヤ15とワイヤ15の周辺部分とを樹脂16で覆う。ベアチップ11の一辺について樹脂16が塗布された後は、樹脂16が塗布されたベアチップ11の一辺に直交する辺につき、連続して樹脂16を塗布する。この作業をベアチップ11の4辺について行い、ベアチップ11の周辺に樹脂16を塗布する。続いて、隣接するベアチップ11の上及び周辺にも同様に樹脂16を塗布する。なお、樹脂16を塗布する際、シリンダは1本ではなく、複数本を使用してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 3E, a
上述したように、本実施の形態ではベアチップ11の外周に沿って樹脂16を塗布する。このため、樹脂16が良好にワイヤ15等を覆うよう、樹脂16の粘度、ベアチップ11の一辺に塗布する樹脂16の量、塗布する時間等を適宜調節する。なお、ベアチップ11の中心領域に受光部21が形成されると、各辺に塗布する樹脂16の量、時間等の調節が容易となるため好ましい。
As described above, in this embodiment, the
次に各ベアチップ11の全ての辺について樹脂16の塗布が終了した基板12を加熱炉内入れ、塗布した樹脂16を熱硬化させる。
Next, the
次に、被覆部材52を除去し、図3(f)に示すように受光部21を露出させる。
Next, the covering
次に、ダイシング工程では、ダイシングカッターを用いて図4(g)に示すダイシングラインdに沿ってベアチップ11を搭載した基板12を所定の位置で切断し、図4(h)に示すようにベアチップ11単位で光学半導体装置10を分離する。
以上の工程から光学半導体装置10が製造される。
Next, in the dicing process, the
The
なお、上述した実施の形態では、被覆部材52を除去してから基板12を切断する構成を例に挙げたが、基板12の切断後に被覆部材52を除去することも可能である。ダイシング工程後に被覆部材52を除去することによって、ダイシング工程で発生する切削くず等から受光部21を保護することができる。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
また、複数のベアチップを単一の基板に搭載した後に切断するのではなく、あらかじめ所定の形状に形成された基板12上に、被覆部材52を設けたベアチップ11を搭載後、ワイヤボンディング、不透光樹脂16の塗布および被覆部材52の除去工程を行うようにしてもよい。
Rather than mounting a plurality of bare chips on a single substrate and then cutting, a
本実施の形態の光学半導体装置の製造方法によれば、受光面上に被覆部材を形成した上で不透光性の樹脂を用いて封止することによって、従来必要とされた樹脂封止の工程と、遮光膜を形成する工程とを省略することができるため工程が簡易になり、生産効率が高くなる。また、金型等が不要であるため、コストダウンを図ることができる。また、被覆部材を用いてその上から樹脂を塗布することによって、受光部に挑むように樹脂を塗布することができ、電極パッド等の金属部材を外部環境から良好に保護することができる。 According to the method for manufacturing an optical semiconductor device of the present embodiment, a resin-encapsulated resin that has been conventionally required can be obtained by forming a covering member on the light receiving surface and then sealing it with a light-impermeable resin. Since the process and the process of forming the light shielding film can be omitted, the process is simplified and the production efficiency is increased. In addition, since a mold or the like is unnecessary, cost reduction can be achieved. Further, by applying the resin from above using the covering member, the resin can be applied so as to challenge the light receiving portion, and the metal member such as the electrode pad can be well protected from the external environment.
10 光学半導体装置
11 ベアチップ
12 基板
13 ダイパッド
14 電極端子
15 ワイヤ
16 樹脂
21 受光部
22 電極パッド
23 信号処理回路部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基板上に搭載され、電極パッドと、受光部又は発光部を有する半導体素子と、を備えるベアチップと、
前記電極端子と前記電極パッドとを電気的に接続する導電部材と、を備え、
少なくとも前記導電部材と前記電極パッドとを覆い、且つ前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように形成された不透光性の樹脂を、更に備えることを特徴とする光学半導体装置。 A substrate on which electrode terminals are formed;
A bare chip mounted on the substrate and comprising an electrode pad and a semiconductor element having a light receiving portion or a light emitting portion;
A conductive member that electrically connects the electrode terminal and the electrode pad;
An optical semiconductor device further comprising an opaque resin that covers at least the conductive member and the electrode pad and is formed to challenge the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip.
前記ベアチップを、基板上に搭載する搭載工程と、
前記ベアチップ上に形成された前記電極パッドと前記基板上に形成された電極端子とを導電部材で電気的に接続する接続工程と、
少なくとも前記電極パッド及び前記導電部材が、不透光性の樹脂で覆われるように前記不透光性の樹脂を塗布する塗布工程と、
前記ベアチップの前記受光部又は発光部上に形成された被覆部材を除去する被覆部材除去工程と、有し、
前記塗布工程では、前記ベアチップの前記受光部又は発光部に挑むように前記樹脂を塗布することを特徴とする光学半導体装置の製造方法。 A covering member forming step of forming a covering member on the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip in which the light receiving portion or the light emitting portion and the electrode pad of the semiconductor element are formed;
A mounting step of mounting the bare chip on a substrate;
A connection step of electrically connecting the electrode pad formed on the bare chip and the electrode terminal formed on the substrate with a conductive member;
An application step of applying the light-impermeable resin so that at least the electrode pad and the conductive member are covered with the light-impermeable resin;
A covering member removing step for removing the covering member formed on the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip;
In the coating step, the resin is applied so as to challenge the light receiving portion or the light emitting portion of the bare chip.
前記基板を切断し、複数の前記光学半導体装置を得る切断工程を更に備えることを特徴とする請求項5に記載の光学半導体装置の製造方法。 In the mounting step, a plurality of the bare chips are mounted in a matrix on the substrate,
6. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 5, further comprising a cutting step of cutting the substrate to obtain a plurality of the optical semiconductor devices.
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