(57)【要約】【課題】  光導波路の方向を所定の方向に設定し容易に実装できる光半導体装置を提供する。【解決手段】  ｐ型ＩｎＰ基板１２と、このｐ型ＩｎＰ基板１２上に配設され、光導波路１４とこの光導波路１４に隣接して配設された台状部分１８とを備えるとともに表面上にｎ電極膜２５を有したＬＤ積層構造１９と、このＬＤ積層構造１９の台状部分１８の表面上に配設され、光導波路１４の方向と所定の角度を有する方向を規定するマーカー２６とを備えたもので、この構成によりマーカー２６を基準にして光導波路１４の方向の角度設定を行うことが出来るから、ＬＤ１０のサブマウントへの組み立てや、光導波路１４と外部光学系との光結合を簡単に精度良く行うことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
この半導体基板上に配設され、光導波路とこの光導波路に隣接して配設された台状部とを備えるとともに表面上に金属電極膜を有した積層構造と、
この積層構造の表面上に配設され、上記光導波路の方向と所定の角度を有する方向を規定するマーカーと
を備えた光半導体装置。
【請求項２】
マーカーが金属電極膜と別個に配置されるとともに金属電極膜と同じ材料で構成されたことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】
マーカーが金属電極膜の一部を除去して形成されたことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光半導体装置に係り、特に光通信機器に使用される光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各家庭におけるブロードバンドの普及に伴ない、使用される通信機器においては小型・低消費電力・低コストが求められている。この通信機器のキーパーツである光半導体装置、たとえば半導体ＬＤにおいても安価で特性がよく、個々の半導体ＬＤにおいて特性のばらつきの少ないことが重要になる。
一般に、半導体デバイスは１枚のウエハ面内に同一構造のチップが複数個形成され、ウエハロットもしくはウエハを分割したエリアロットごとに、同一特性を有するチップと考えて、ロットごとに組み立て、さらに検査を行っている。
しかしながら実際にはエピタキシャル成長時の成長条件やウエハプロセス時の条件によってウエハ面内の位置によって特性のばらつきを有すことになる。ところが通常このチップは外見上同一で識別することが出来ず、チップの個々の特性とウエハ面内の位置とを関連づけることは非常に困難であった。
たとえ仮に検査工程で不具合が発見され、その原因がウエハプロセスであったとしても追跡できる情報は、どのウエハ・エリアのチップであったかという情報までで、ウエハ面内のどの場所に位置したチップかまでは分からず、ウエハプロセスの改善にフィードバックされなかった。
【０００３】
このための対策として例えば、半導体装置の公知例において、汎用的な簡単な識別装置でウエハ面内の位置を確認でき、組み合わせによる性能向上やウエハ面内に生ずる不良の追跡が可能な半導体装置を得るために、集積回路装置の周囲に電極引出し用パッドと少なくとも一つの位置識別用情報記録領域を設け、レーザ加工によりチップ位置情報を示す位置ドットと原点を示す原点ドットとを記録したり、２次元バーコードで記録する例が開示されている（例えば、特許文献１、段落番号［０００７］、［００１０］、［００１４］、図１、図２参照）。
【０００４】
また半導体装置の製造方法の公知例として、素子の特性や性能のウエハ内での不均一性の解析を容易にするために、ウエハ内の全チップにウエハ内における位置を識別するための識別記号を形成しておくことにより、アッセンブリを行った完了後の個々の半導体装置がウエハ内のどの位置から切り出されたチップに由来するかを容易に識別できるようにした例が開示されている（例えば、特許文献２、第１頁左欄および第２頁左上欄、ならびに図参照）。
【０００５】
また半導体集積回路の公知例として、製造工程中におけるチップの個別管理情報とテスト情報とを直接すべてのチップに付与し、故障発生後これを読み出し、適切な故障対策をとることが出来るように、チップの表面または裏面にロット番号、ウエハ番号、ウエハ内における位置座標等の当該チップに関する製造上の個別管理情報、またはテスト情報などを書き込む例が開示されている（例えば、特許文献３、段落番号［００１４］〜［００１６］、図１，図３，および図５参照）。
【０００６】
また、半導体装置の公知例として、機械的な識別を可能にし以後の工程の自動化を可能にするために、チップの外周部に識別コードを記すようにするもので、識別コードとしてたとえばバーコードを用いる例が開示されている（例えば、特許文献４、段落番号［０００３］、［０００７］、図１，および図２参照）。
【０００７】
また、半導体装置の公知例として、フリップチップのボンディング精度の確認のためにＸ軸計測用目盛およびＹ軸計測用目盛が形成されたチップ部品の例が開示されている（例えば、特許文献５、段落番号［００２４］、図４参照）。
【０００８】
また、極細半導体装置の公知例として、１次元ＣＣＤイメージセンサのような長大なチップをダイシング後に拡大シート上において位置補正する際に、隣接のチップとの誤認識を避けるために、チップの両端に各チップを他のチップから識別し得るように、各チップ毎に他のチップとは異なる識別パターンを形成し、チップのθズレを高い精度で検出する例が開示されている（例えば、特許文献６、段落番号［０００２］、および［０００８］図１及び図２参照）。
【０００９】
またベアチップ部品の公知例として、フェイスボンディング用のベアチップにおいて実装方向を容易に確認できるようにするために、ベアチップ部品の裏面または側面に位置決め用の目印を設けるとともに、目印の形状としては図形、文字、記号など、目印の材質としてはペースト、接着剤、インクなどの塗料が、またその形成方法としてはスクリーン印刷、転写、吐出などにより該当箇所に塗料を塗布する方法や、スパッタや蒸着等により該当箇所に金属を被着させる方法や、裏面全体に成膜したあとフォトリソグラフィの技術を用いて目印以外の金属をエッチング等により除去する方法や、裏面全体に成膜したあと目印場所以外をスクリーン印刷する方法などが利用できることなどが開示されている（例えば、特許文献７、段落番号［０００５］、および［０００８］図１乃至図８参照）。
【００１０】
またフリップチップＩＣの公知例として、チッププレス時のＩＣチップ方向の確認を容易にするために、ＩＣチップ側面に色を付ける例が開示されている（例えば、特許文献８、第１頁右欄、第２頁左欄、図１参照）。
【００１１】
また半導体デバイスの公知例として、半導体チップの所定部位（たとえばＬＤであれば発光点）をマウント部の所定の位置に高精度に位置決めした状態でダイボンドするために、たとえば発光点の位置を高精度に特定できるマークをＬＤの表面側の所定位置に形成した例が開示されている（例えば、特許文献９、段落番号［０００５］、および［００３２］図１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３１５２０７号公報
【特許文献２】特開昭５８−５０７２９号公報
【特許文献３】特開２０００−２２８３４１号公報
【特許文献４】特開２００２−１７５９５６号公報
【特許文献５】特開平１１−１９１５７５号公報
【特許文献６】特開平７−８６１０５号公報
【特許文献７】特開平１０−３０８４１０号公報
【特許文献８】特開平４−６７６４１号公報
【特許文献９】特開２００３−１３３３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特に、光半導体装置では、光半導体素子の活性層や構造寸法のばらつきが最終製品の特性に与える影響が大きく、ウエハ面内の特性分布を知ることは歩留まり向上、特性改善に重要なことであるが、さらに光半導体装置においては組み立て時の光半導体素子の光の出射方向と対応する光導波路の方向や搭載位置の組み立て精度が最終製品の特性に大きな影響を与える。
たとえば半導体ＬＤでは光学レンズとの光結合を得るために半導体ＬＤを駆動させた状態で、半導体ＬＤもしくは光学レンズを調整して光結合の精度を高めている（この方法をアクティブ・アライメントという）。しかしながらアクティブ・アライメントでは結合をとるまで時間が掛かり大量生産に向かないという問題点があった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的は光導波路の方向を所定の方向に設定し容易に実装できる光半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る光半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設され、光導波路とこの光導波路に隣接して配設された台状部とを有するとともに表面上に金属電極膜が配設された積層構造と、この積層構造の表面上に配設され、光導波路の方向と所定の角度を有する方向を規定するマーカーとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る光半導体装置においては、マーカーを基準にして光導波路の方向の角度設定を行うことが出来るので、光半導体素子のサブマウントへの組み立てや、光導波路と外部光学系との光結合を簡単に精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１． 
図１はこの発明の一実施の形態に係る光半導体素子の斜視図である。図２は図１の光半導体素子の光導波路の一部破断斜視図である。図３は図１の光半導体素子の平面図である。
この実施の形態１においては光半導体素子の一例としてレーザダイオードを用いて説明する。
図１において、レーザダイオード（以下ＬＤという）１０は、例えば通信用に使用される埋込型の分布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）で、ｐ型ＩｎＰ基板１２上に、光導波路１４とこの光導波路１４の両側に形成された溝部１６を介して配設された台状部分１８とを有する積層構造としてのＬＤ積層構造１９が配設されている。
光導波路１４の表面上にｎ電極２０が形成され、このｎ電極２０から溝部１６の表面上を経由して配設された接続部分２２が両側の台状部分１８に延在し、台状部分１８の表面上に配設された電極パッド２４と接続されている。このｎ電極２０、接続部分２２および電極パッド２４から金属電極膜としてのｎ電極膜２５が構成されている。
【００１７】
また台状部分１８の表面上に、ＬＤ１０からの出射光（矢印で示す）の方向を規定する角度基準になるマーカー２６が配設されている。このマーカー２６は、この例では、ｎ電極２０、接続部分２２および電極パッド２４と別個に形成されているが、ｎ電極膜２５を形成する際に、同じ工程で形成されている。
マーカー２６の作成をｎ電極膜２５を形成する工程と同じ工程で行えば、余分な工程を増やさずにマーカー２６を形成することが出来る。
例えば、ｎ電極膜２５などの形成工程に使用するマスクパターンに、マーカー２６を形成するパターンを含ませておけば、そのマスクを繰り返し使用することが出来る。
もちろん、マーカー２６の形成は、ｎ電極２０、接続部分２２および電極パッド２４からなるｎ電極膜２５と同時に形成することに限らず、ｎ電極膜２５の形成前後の工程で行っても良い。
ｐ型ＩｎＰ基板１２の裏面側にはｐ電極膜２８が形成されている。
【００１８】
図２は図１のＡ部に示されている光導波路１４の一部をより詳しく描いた図である。なお以下の図において図１と同じ符号は同じものか相当のものである。
図２において、光導波路１４は、ｐ型ＩｎＰ基板１２上に形成されたＢＨ（Buried Heterostructure）構造で、活性層２７はＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸構造である。この活性層２７の上層（ｎ電極２０側）に回折格子２９が配設されている。この活性層２７および回折格子２９の両側に電流ブロック層３４が配設されている。
図３において、Ｌ−Ｌは光導波路１４の方向で、レーザ光（矢印で示す）の出射方向と一致する。
マーカー２６は直角三角形の形状をしていて、同じ形状のマーカー２６が光導波路１４を挟んで両側の台状部分１８にそれぞれ配設されている。
二つのマーカー２６は、その斜辺が同一の直線Ｍ−Ｍと一致するように配設されている。
この直線Ｍ−Ｍは、光導波路１４の方向Ｌ−Ｌに直交する直線Ｎ−Ｎと所定の角度θで交差している。
この角度θは光源の波長、例えばこの実施の形態ではＬＤの波長、やこの光源と結合される光学部品、例えば光ファイバなどの屈折率、またその光学部品内で全反射される条件を満たす入射角などによって様々な値となるが、０°＜θ＜９０°の間の角度である。
【００１９】
ＬＤ１０を実装する際に所定の方向を規定する基準線と二つのマーカー２６の斜辺の共通接線となる直線Ｍ−Ｍとを一致させてＬＤ１０を実装すれば、所定の方向からレーザ光の出射方向をθ傾けてＬＤ１０を精度良く実装することが出来る。
図４はこの発明の一実施の形態に係る光半導体装置の組み立てを説明する模式図である。
図４において、ＬＤデバイス３０は、例えば半導体光増幅器に使用されるＬＤの様に、ＬＤ１０の出射光の方向がサブマウント３２の前縁３４に対して傾けてダイボンドされた構成を示している。
ＬＤ１０は、サブマウント３２の例えば前縁３４と平行な基準線Ｐ−ＰがＬＤ１０の二つのマーカー２６の斜辺の共通接線となるように、サブマウント３２上に実装されている。
このため、ＬＤ１０はレーザ光の出射方向がサブマウント３２の前縁３４に対してθ傾けられた状態でサブマウント３２上に精度良く実装される。
このようにＬＤ１０のマーカー２６は、サブマウント３２の基準線に対して一定角度でダイボンドしなければならないときの平行出しに有効であり、外部光学系の部品例えばレンズや、光ファイバと光導波路３３との光結合を結合効率高く行うことが出来る。
基準線Ｐ−Ｐを組み立ての際の自動機における画像認識装置の基準線とすれが、ＬＤ１０のサブマウント３２への実装を容易に自動化することが出来る。延いては、安価で光結合能率の高い光半導体装置を形成することが出来る。
なお、ＬＤデバイス１０をさらにパッケージ（図示せず）の台座上に装着するときには、マーカー２６を基準にして行えば、パッケージにおけるＬＤ１０のレーザー光出射方向を精度良く設定することが出来る。
【００２０】
図５はこの発明の一実施の形態に係る他の光半導体素子の平面図である。
図５に示されたＬＤ３５は、図１のＬＤ１０のマーカー２６に加えてさらに、外形寸法基準となる尺度目盛３６を別個にＬＤ１０の台状部分１８の表面上に配設している。
ＬＤ３５においては、この二つの互いに直交する尺度目盛３６はチップ外観検査時に、尺度基準とすることができ、例えばチップ上のゴミなどの寸法を計測し、評価することが出来る。
【００２１】
図６はこの発明の一実施の形態に係る他の光半導体素子の平面図である。
図６に示されたＬＤ３７は、図１のＬＤ１０のマーカー２６に加えてさらに、文字・数字記号３８や情報図形４０を別個にＬＤ１０の台状部分１８の表面上に配設している。
例えば文字・数字記号３８はウエハのロット番号や製造年月日を、また情報図形４０は例えばチップのウエハ面内位置情報を示すことが出来る。
これにより、チップのウエハ面内での位置を調査し、チップに関する様々な情報をウエハプロセスへフィードバックすることが可能となり、チップの歩留まり向上や特性改善を行うことが出来る。
またチップ個々の履歴を追跡することが可能となるので、例えばベア・チップ状態で客先に出荷した場合でも、チップテストの履歴を追跡することが可能となる。
さらに、情報図形４０にはバーコードなどを用いてさらに多くの情報を含ませることが出来る。
これらの文字・数字記号３８や情報図形４０を、例えば電極パッド２４などの形成に際してのマスクパターンに作成しておけば、そのマスクを繰り返し使用することが出来る。もちろん、電極パッド２４などの作成前後の工程で、これらの文字・数字記号３８や情報図形４０を作成することも出来る。またロット毎に変わる情報は、レーザマーカーやインクを使って印字しても良い。
【００２２】
図７はこの発明の一実施の形態に係る光半導体素子の変形例の平面図である。
図７に示されたＬＤ４５は、角度基準となるマーカーとして二つの尺度目盛３６を用いた例である。すなわち二つの尺度目盛３６が光導波路構造１４を挟んで両側の台状部分１８にそれぞれ配設され、二つの尺度目盛３６の横軸が同一の直線Ｍ−Ｍと一致するように配設されている。
なお、マーカーとして尺度目盛３６を使用する以外のＬＤの構成はＬＤ１０と同様である。
この直線Ｍ−Ｍは、光導波路１４の方向Ｌ−Ｌに直交する直線Ｎ−Ｎと所定の角度θで交差している。このためＬＤ４５を実装する際に所定の方向を規定する基準線と、二つの尺度目盛の横軸の共通接線となる直線Ｍ−Ｍとを一致させてＬＤ４５を実装すれば、所定の方向からレーザ光の出射方向をθ傾けてＬＤ４５を精度良く実装することが出来る。
同時に尺度目盛３６はＬＤ４５のチップ外観検査時に、その尺度基準とすることができ、例えばチップ上のゴミなどの寸法を測定することが出来る。
【００２３】
図８はこの発明の一実施の形態に係る光半導体素子の変形例の平面図である。
図８に示されたＬＤ５０においては、電極パッド２４にスリット５２が形成されている。このスリット５２は直交する２本の線分からなる十字形状に電極パッド２４の材料をエッチングなどにより除去することにより形成されている。
このスリット５２の例えばＸ−Ｘ線分が、光導波路１４の方向Ｌ−Ｌに直交する直線Ｎ−Ｎと所定の角度θで交差している。このためにＬＤ５０を実装する際に所定の方向を規定する基準線とスリット５２のＸ−Ｘ線分とを一致させてＬＤ５０を実装すれば、所定の方向からＬＤ５０のレーザ光の出射方向をθ傾けることができる。
さらにＸ−Ｘ線分とＹ−Ｙ線分との交点を所定の位置に持ってくることによりＬＤ５０の位置決めをも行うことができる。
従ってＬＤ５０の出射光の方向を所定の方向から角度θ傾け、且つＬＤ５０を所定の位置に精度良く実装することが出来る。
【００２４】
図９はこの発明の一実施の形態に係る光半導体装置の組み立てを説明する模式図である。
図９においては、ＬＤデバイス５６の光導波路１４の方向がサブマウント３２の前縁３４に対して傾けてダイボンドされた構成を示している。
ＬＤデバイス５６においては、ＬＤ５０はまずサブマウント３２の例えば前縁３４と平行である基準線Ｐ−ＰがＬＤ５０のＸ−Ｘ線分と一致するように設定される。
ついで基準線Ｐ−Ｐとこの基準線Ｐ−Ｐに直交する基準線Ｑ−Ｑとの交点にＬＤ５０のＸ−Ｘ線分とＹ−Ｙ線分との交点を一致させる。
これによりＬＤ５０はレーザ光の出射方向がサブマウント３２の前縁３４に対してθ傾けられた状態で且つサブマウント３２上の所定の位置に設定され、この状態でＬＤ５０がサブマウント３２上にダイボンドされる。
このためＬＤ５０はサブマウント３２の前縁にθ傾けられた状態で、所定の位置に精度良く実装される。
また基準線Ｐ−Ｐ及び基準線Ｑ−Ｑを組み立ての際の自動機における画像認識装置の基準線とすれが、ＬＤ５０のサブマウント３２への実装を容易に自動化することが出来る。
なお、ＬＤデバイス５６をさらにパッケージ（図示せず）台座上に装着するときには、スリット５２を基準にして行えば、パッケージにおけるＬＤ５０のレーザー光の出射方向を精度良く設定することが出来る。
【００２５】
以上のようにこの実施の形態に係る光半導体装置においては、半導体基板と、この半導体基板上に配設され、光導波路とこの光導波路に隣接して配設された台状部とを有するとともに表面上に金属電極膜が配設された積層構造と、この積層構造の表面上に配設され、光導波路の方向と所定の角度を有する方向を規定するマーカーとを備えたもので、この構成によりマーカーを基準にして光導波路の方向の角度設定を行うことが出来るので、光半導体素子のサブマウントへの組み立てや、光導波路と外部光学系との光結合を簡単に精度良く行うことができる。延いては安価で結合効率の高い光半導体装置を提供することが出来る。
なお、以上の説明においては、光半導体装置の一例としてＬＤについて説明したが、このほかに例えば電界吸収型変調器、光増幅器、電界吸収型変調器付きレーザダイオード、端面受光型フォトダイオードおよび波長合分光器など、端面に垂直方向に光導波路を有する光半導体装置において同様の効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、この発明に係る光半導体装置は光通信機器に使用される光半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る光半導体素子の斜視図である。
【図２】図１の光半導体素子の光導波路の一部破断斜視図である。
【図３】図１の光半導体素子の平面図である。
【図４】この発明の一実施の形態に係る光半導体装置の組み立てを説明する模式図である。
【図５】この発明の一実施の形態に係る他の光半導体素子の平面図である。
【図６】この発明の一実施の形態に係る他の光半導体素子の平面図である。
【図７】この発明の一実施の形態に係る光半導体素子の変形例の平面図である。
【図８】この発明の一実施の形態に係る光半導体素子の変形例の平面図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係る光半導体装置の組み立てを説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１２  ｐ型ＩｎＰ基板、    １４  光導波路、    １８  台状部分、    ２５  ｎ電極膜、    １９  ＬＤ積層構造、    ２６  マーカー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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