(57)【要約】【課題】本発明はレンズの汚れを防止し、且つ光軸の位置合わせを高精度に行えることを課題とする。【解決手段】半導体装置４０は、基板４２の上面にバンプ４４を介してレンズ板４６が固定される。基板４２の下面には、発光素子４８がバンプ５０及び透明樹脂材５２を介して固定される。基板４２の上下面には、バンプ４４，５０が接続される金属膜４２ｂ，４２ｃが設けられている。製造工程において、レンズ板４６のレンズ部４６ａの光軸を発光素子４８のレーザダイオード４８ａの光軸に一致させる調整作業を行う。その際、レンズ板４６のアライメントマークと基板４２のアライメントマークとが一致した状態で超音波をバンプ４４に伝播させて基板４２の金属膜４２ｂに接続する。これにより、レンズ板４６は、接着剤等で汚れることが防止されると共に、光軸の位置合わせが容易に行える。【選択図】        図２
2004281530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する基板と、
前記半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、
前記光学部品を前記基板にバンプを用いて固定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記光学部品は、レンズであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体装置において、
前記バンプは金バンプであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、
前記基板の前記バンプの接合位置及び前記光学部品の前記バンプの接合位置には、前記バンプと接合する金属膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記基板及び前記光学部品には、位置決めを行なうためのアライメントマークが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する基板と、
前記半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、
前記光学部品を前記半導体素子にバンプを用いて固定したことを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置において、
前記光学部品はレンズであることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の半導体装置において、
前記バンプは金バンプであることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置において、
前記半導体素子の前記バンプの接合位置及び前記光学部品の前記バンプの接合位置には、前記バンプと接合する金属膜が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記半導体素子及び前記光学部品には、位置決めを行なうためのアライメントマークが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
光電変換または電光変換を行なう半導体素子が搭載された基板に、前記半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記光学部品配設工程は、
前記基板に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、
前記光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜または前記第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、
前記第１のアライメントマークと、前記第２のアライメントマークに基づき、前記光学部品を前記基板の取り付け位置に位置決めする工程と、
前記バンプを超音波により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とに接合することにより、前記光学部品を前記基板に固定する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
光電変換または電光変換を行なう半導体素子に、該半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記光学部品配設工程は、
前記半導体素子に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、
前記光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、
前記第１の金属膜または前記第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、
前記第１のアライメントマークと、前記第２のアライメントマークに基づき、前記光学部品を前記半導体素子の取り付け位置に位置決めする工程と、
前記バンプを超音波により前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とに接合することにより、前記光学部品を前記半導体素子に固定する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特に光電変換または電光変換を行なう半導体素子に対向するように光学部品（レンズ）を配設するよう構成された半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
光ファイバを用いた通信システムでは、光ファイバからの光信号を電気信号に変換する半導体素子（受光素子）を有する光電変換モジュール、あるいは電気信号を光信号に変換する半導体素子（発光素子）を有する電光変換モジュールを回路基板に設けている。
【０００３】
この光電変換モジュール及び電光変換モジュールは、受光素子及び発光素子が固定される基板と、光ファイバからの光を受光素子に導く受光用レンズ、及び発光素子からを光ファイバに導く発光用レンズを有するレンズパネルと、光ファイバを保持する光ファイバ保持部と、を備えた構成となっている。
【０００４】
また、光ファイバが接続される半導体装置では、レンズパネルが光ファイバと受光素子との間、及び光ファイバと発光素子との間に介在するように取り付けられており、レンズパネルの取付位置を受光素子及び発光素子に対して高精度に位置合わせすることが重要である。
【０００５】
【従来の技術】
従来の半導体装置としては、例えば、光透過部材（レンズ）が嵌合された貫通穴に光学的部分を向けて光素子を基板に実装させ、貫通穴を有する基板と光素子との間、及び光透過部材と光素子との間に接着性及び光透過性を有するアンダーフィル材が設けられた装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、光素子は、バンプを介して配線パターンに接続される。そして、基板の配線パターンには、外部端子としての半田ボールが設けられている。
【０００７】
光素子を基板に取り付ける工程では、スペーサを介在させて光学的部分と光透過部材との間の間隔を規制し、光学的部分を光透過部材と対向する位置に位置合わせした後、光素子のバンプを配線パターンに固定する。
【０００８】
また、従来の半導体装置としては、上記装置とは別に図１に示すような構成とされた半導体装置もある。尚、図１に示す半導体装置１０は、電気信号を光信号に変換する電光変換モジュールの一例である。
【０００９】
図１に示す半導体装置１０では、基板１２上に半導体素子からなる発光素子１４が搭載されている。そして、発光素子１４は、上面にＶＣＳＥＬ（垂直共振器レーザ）等からなるレーザダイオード（ＬＤ）１４ａが形成されている。また、基板１２の下面には、半田ボール１８が所定のピッチで設けられている。
【００１０】
さらに、基板１２の上面には、ケース２０が取り付けられ、発光素子１４が対向するケース２０の上面の開口２２には、レンズ板２４が嵌合されている。また、ケース２０の上方には、光ファイバケーブル２６の端部が固定されたソケット３０が取り付けられている。
【００１１】
光ファイバケーブル２６の内部には、光ファイバ２８が挿通されており、レンズ板２４には、光ファイバ２８の端部と同軸となるレンズ部２４ａが設けられている。また、ソケット３０は、結合部３２をケース２０の上面に結合させて固定される。
【００１２】
ここで、半導体装置１０の製造工程の手順について説明する。
工程１では、基板１２に発光素子１４を搭載し、基板１２の配線と発光素子１４をボンディングワイヤ１６により接続する。
▲２▼工程２では、ケース２０の開口２２にレンズ板２４を嵌合してレンズを接着剤で固定する。
▲３▼工程３では、発光素子１４に電流を流し、発光させながら、レンズ板２４のレンズ部２４ａと発光素子１４のレーザダイオード（ＬＤ）１４ａとの光軸合わせを行う。その際、ケース２０を基板１２に対して移動させることで位置合わせが行われる。
▲４▼工程４では、位置合わせが完了したケースを基板に固定する。
▲５▼工程５では、光ファイバをケースに固定する。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１９８５０２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の公報のものは、バンプを配線パターンに固定して光素子を基板に固定した後、アンダーフィル材を光素子と基板との間に充填する際、アンダーフィル材を誤って基板に嵌合された光透過部材（レンズ）の上面に塗布してしまうと、光透過部材のレンズ部が汚れて透過性が変化するという問題が生じる。
【００１５】
また、図１に示す半導体装置１０では、上記工程３において、ケース２０を基板１２に接着する際、ケース２０に設けられたレンズ２４と発光素子１４との光軸を一致させるように光を照射しながらアクティブアライメントで位置合わせを行う必要がある。
【００１６】
しかしながら、レンズ２４のレンズ部２４ａの光軸を発光素子１４のレーザダイオード（ＬＤ）１４ａの光軸に一致させるには、ケース２０全体を移動させることになるので、位置合わせの調整操作が難しく、高精度に位置合わせするには手間がかかるという問題があった。
【００１７】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、バンプを介して光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を固定することで光学部品を汚さずに光学部品の位置合わせを高精度に行える半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、以下のような特徴を有する。
【００１９】
上記請求項１記載の発明は、光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、半導体素子を搭載する基板と、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、光学部品を基板にバンプを用いて固定したものであり、光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００２０】
上記請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置において、光学部品が、レンズであるので、レンズの位置合わせを行いながらレンズを基板に固定することでレンズの位置合わせを高精度に行えると共に、レンズを接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００２１】
上記請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の半導体装置において、バンプが金バンプであるので、半田ペーストなどを使用せずに光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することが可能になり、光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けられる。
【００２２】
上記請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体装置において、基板のバンプの接合位置及び光学部品のバンプの接合位置に、バンプと接合する金属膜が形成されており、金バンプを用いて光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けられる。
【００２３】
上記請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたものであり、光ファイバからの光信号を高精度に半導体素子に受光させ、あるいは半導体素子から発光された光信号を高精度に光ファイバへ出力することが可能になる。
【００２４】
上記請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置において、基板及び光学部品に位置決めを行なうためのアライメントマークを設けたものであり、基板と光学部品との相対位置を高精度に位置合わせすることが可能になる。
【００２５】
上記請求項７記載の発明は、光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、半導体素子を搭載する基板と、半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、光学部品を半導体素子にバンプを用いて固定したものであり、光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００２６】
上記請求項８記載の発明は、請求項７記載の半導体装置において、光学部品がレンズであるので、レンズの位置合わせを行いながらレンズを半導体素子に固定することでレンズの位置合わせを高精度に行えると共に、レンズを接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００２７】
上記請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の半導体装置において、バンプが金バンプであるので、半田ペーストなどを使用せずに光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することが可能になり、光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けられる。
【００２８】
上記請求項１０記載の発明は、請求項９記載の半導体装置において、半導体素子のバンプの接合位置及び光学部品のバンプの接合位置に、バンプと接合する金属膜が形成されており、金バンプを用いて光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けられる。
【００２９】
上記請求項１１記載の発明は、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の半導体装置において、基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたものであり、光ファイバからの光信号を高精度に半導体素子に受光させ、あるいは半導体素子から発光された光信号を高精度に光ファイバへ出力することが可能になる。
【００３０】
上記請求項１２記載の発明は、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の半導体装置において、半導体素子及び光学部品に、位置決めを行なうためのアライメントマークが設けたものであり、半導体素子と光学部品との相対位置を高精度に位置合わせすることが可能になる。
【００３１】
上記請求項１３記載の発明は、光電変換または電光変換を行なう半導体素子が搭載された基板に、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、光学部品配設工程は、基板に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、第１の金属膜または第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、第１のアライメントマークと、第２のアライメントマークに基づき、光学部品を基板の取り付け位置に位置決めする工程と、バンプを超音波により第１の金属膜と第２の金属膜とに接合することにより、光学部品を前記基板に固定する工程と、を有する半導体装置の製造方法であり、組立工程で光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００３２】
上記請求項１４記載の発明は、光電変換または電光変換を行なう半導体素子に、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、光学部品配設工程は、半導体素子に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、第１の金属膜または第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、第１のアライメントマークと、第２のアライメントマークに基づき、光学部品を半導体素子の取り付け位置に位置決めする工程と、バンプを超音波により第１の金属膜と第２の金属膜とに接合することにより、光学部品を前記半導体素子に固定する工程とを有する半導体装置の製造方法であり、組立工程で光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることが可能になる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図２は本発明になる半導体装置の第１実施例を示す縦断面図である。尚、本実施例では、以下、電気信号を光信号に変換する電光変換モジュールを例に挙げて説明する。
【００３４】
図２に示されるように、半導体装置４０は、基板４２の上面にバンプ４４を介してレンズ板（光学部品）４６が固定される。このレンズ板４６は、平板状に形成され、その中央付近にレンズ部４６ａが一体形成されたものである。
【００３５】
基板４２の下面には、発光素子４８がバンプ５０及び透明樹脂材５２を介して固定される。発光素子４８は、電流の印加により発光するレーザダイオード（ＬＤ）４８ａを有する。基板４２は、中央に貫通穴４２ａを有しており、レンズ板４６のレンズ部４６ａと発光素子４８のレーザダイオード４８ａは貫通穴４２ａを介して対向している。
【００３６】
さらに、基板４２の上下面には、バンプ４４，５０が接続される金属膜４２ｂ，４２ｃが設けられている。
【００３７】
また、基板４２の下面には、発光素子４８を囲むように突出する支持部５４と、支持部５４によって囲まれた空間（キャビティ部）に充填された熱伝導樹脂からなる封止部材５６とが設けられている。さらに、支持部５４の下面には、外部接続端子としての半田ボール５８が設けられている。尚、半田ボール５８は、支持部５４を上下方向に貫通する配線としてのスルーホール５９に接続されている。
【００３８】
基板４２の上面には、レンズ板４６を覆うように形成されたソケット６０が固定される。また、ソケット６０は、レンズ板４６に接触しないように結合部６２を基板４２の上面に結合させて固定される。さらに、基板４２の貫通穴４２ａは、基板４２に固定されたレンズ板４６を保持する透明樹脂材５２が充填される。
【００３９】
ソケット６０には、光ファイバケーブル６６が固定されており、且つ光ファイバケーブル６６の内部に挿通された光ファイバ６８がソケット内部に露出されている。この光ファイバ６８の端部は、発光素子４８からの光を受光するようにレンズ板４６のレンズ部４６ａと対向する位置に取り付けられている。
【００４０】
後述するように、製造工程において、レンズ板４６のレンズ部４６ａの光軸を発光素子４８のレーザダイオード（ＬＤ）４８ａの光軸に一致させる調整作業を行う。その際、後述するレンズ板４６のアライメントマークと基板４２のアライメントマークとが一致した状態で超音波をバンプ４４に伝播させて基板４２の金属膜４２ｂに接続する。
【００４１】
これにより、レンズ板４６は、接着剤等で汚れることが防止されると共に、従来のように光を照射しながらアクティブアライメントでレンズのケース全体を移動させる必要もなく、光軸の位置合わせが容易に行えるので、容易に高精度で光軸を一致させることが可能になる。
【００４２】
ここで、レンズ板４６の構成について説明する。
図３はレンズ板４６を斜め上方からみた斜視図である。図４はレンズ板４６を斜め下方からみた斜視図である。
【００４３】
図３及び図４に示されるように、レンズ板４６は、樹脂成形用金型を用いて透明樹脂材により成形された樹脂部７０と、樹脂部７０の下面に積層された第２の金属膜７２と、金属膜７２の表面に設けられたバンプ４４と、樹脂部７０の中央に形成されたレンズ部４６ａとを有する。
【００４４】
金属膜７２は、四角形の枠状に形成されており、レンズ部４６ａを覆うことの無いように設けられている。また、金属膜７２の材質としては、例えば、アルミ箔、あるいはアルミ板等が考えられる。
【００４５】
金属膜７２は、樹脂成形用金型の内部に挿入された状態で溶融樹脂が注入されることにより樹脂部７０の下面に密着された状態で一体化される。その後、バンプ４４は、成形後に金属膜７２の四隅（角部）表面にＡｕ（金）のボールボンディングを行って形成される。
【００４６】
樹脂部７０の上面、下面の四隅（角部）には、レンズ板４６の取り付け位置の位置合わせを行うための第２のアライメントマーク７４が設けられている。
【００４７】
ここで、石英からなるレンズ板４６にバンプ４４を設ける工程（製造方法）について図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
【００４８】
工程１では、レンズ部４６ａが形成される石英７６の中央にマスキングする。
【００４９】
工程２では、図５（Ａ）に示されるように、板状に形成された石英７６の表面にＡｌ（アルミ）を蒸着またはスパッタリング装置によりスパッタしてＡｌ膜７８を形成する。
【００５０】
工程３では、蒸着またはスパッタされたＡｌ膜７８の表面のバンプ４４が設けられる位置を除いてレジスト８０をパターニングする。
【００５１】
工程４では、図５（Ｂ）に示されるように、Ａｌ膜７８のエッチングを行ってレジスト８０が被覆されていない領域のＡｌ膜７８を部分的に除去する。
【００５２】
工程５では、石英７６に残ったＡｌ膜７８のレジスト８０を除去する。
【００５３】
工程６では、図５（Ｃ）に示されるように、レジスト８０が除去されたＡｌ膜７８の表面にワイヤボンディング装置（図示せず）によりＡｕのバンプ４４を形成する。尚、図２乃至図４においては、バンプ４４をボール状に示したが、実際には、ワイヤボンディングでバンプ４４を形成するので、図５（Ｃ）に示されるように、曲面形状に形成される。
【００５４】
ここで、石英からなるレンズ板４６にバンプ４４を設ける工程（製造方法）の変形例について図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。
【００５５】
工程１では、レンズ部４６ａが形成される石英７６の中央にマスキングする。
【００５６】
工程２では、図５（Ａ）に示されるように、板状に形成された石英７６の表面にＡｌ（アルミ）を蒸着またはスパッタリング装置によりスパッタしてＡｌ膜７８を形成する。
【００５７】
工程３では、蒸着またはスパッタされたＡｌ膜７８の表面のバンプ４４が設けられる位置を除いてレジスト８０をパターニングする。
【００５８】
工程４では、石英７６をめっき槽（図示せず）に浸してレジスト８０の形成部分を除いたＡｌ膜７８の表面にＡｕめっき膜８２を形成する。
【００５９】
工程５では、図６（Ｂ）に示されるように、レジスト８０を除去する。
【００６０】
工程６では、図６（Ｃ）に示されるように、Ａｌ膜７８のエッチングを行ってＡｕめっき８２が被覆されていない領域のＡｌ膜７８を部分的に除去する。このように、Ａｕめっき膜８２によるバンプ４４が形成される。
【００６１】
また、石英７６とＡｕめっき膜８２との密着性を高めるため、Ａｌ膜７８の代わりにＣｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｎｉ（ニッケル），Ｔｉｗ（チタン・タングステン合金），Ｔａ（タンタル），ＮｉＣｒ（ニッケルクロム），Ｆｅ（鉄），Ａｇ（銀），Ｃｏ（コバルト），Ｎｂ（ニオブ）などの金属膜を石英７６の表面に形成しても良い。
【００６２】
ここで、基板４２の構成について図７及び図８を参照して説明する。
図７に示されるように、基板４２は、平板形状に形成されており、中央に発光素子４８から発光された光が通過するための貫通穴４２ａが設けられている。そして、四角形に形成された貫通穴４２ａの上面側周縁部の四隅には、バンプ４４が接続される第１の金属膜４２ｂが形成されている。
【００６３】
さらに、金属膜４２ｂの外側に位置する基板４２の四隅（角部）には、レンズ板４６の位置合わせを行うための第１のアライメントマーク８４が設けられている。
【００６４】
従って、レンズ板４６を基板４２に取り付ける際は、レンズ板４６のアライメントマーク７４と基板４２のアライメントマーク８４とが一致するようにレンズ板４６の位置調整を行って光軸の位置合わせを行う。
【００６５】
貫通穴４２ａの下面側周縁部には、発光素子４８のバンプ５０を接続するための金属膜４２ｃが形成されている。また、基板４２の下面には、外形が四角形状とされた支持部５４が設けられている。尚、発光素子４８を基板４２に取り付ける際は、発光素子４８のアライメントマーク（図示せず）と基板下面に設けられたアライメントマーク（図示せず）とが一致するように発光素子４８の位置調整を行って光軸の位置合わせを行う。
【００６６】
ここで、半導体装置４０の光学部品配設工程の手順について説明する。
図９及び図１０は基板４２にレンズ板４６及び発光素子４８を取り付ける工程を示す工程図である。
先ず、レンズ板４６が石英で形成されている場合の組立工程について説明する。
【００６７】
図９に示されるように、発光素子４８に設けられたバンプ５０を基板４２の金属膜４２ｃに当接させた状態で超音波を伝播させて発光素子４８を基板４２の下面に固定する。その際、発光素子４８のアライメントマーク（図示せず）と基板下面に設けられたアライメントマーク（図示せず）とが一致するように発光素子４８の位置調整を行って光軸の位置合わせを行う。次いで、基板４２にドライバ（図示せず）、チップキャパシタ（図示せず）を取り付ける。
【００６８】
次に、レンズ板４６に設けられたバンプ４４を基板４２の金属膜４２ｂに当接させた状態で超音波を伝播させてレンズ板４６を基板４２の上面に固定する。その際、前述したレンズ板４６のアライメントマーク７４と基板４２のアライメントマーク８４とが一致するようにレンズ板４６の位置調整を行う。
【００６９】
そして、光軸の位置合わせが完了した後、超音波を伝播させてバンプ４４を基板４２の金属膜４２ｂに固着させる。
【００７０】
図１０に示されるように、レンズ板４６と発光素子４８との間に透明樹脂材５２を充填して貫通穴４２ａを封止する。
【００７１】
次に、発光素子４８が搭載され、支持部５４に囲まれた空間（キャビティ部）に熱伝導樹脂からなる封止部材５６を充填して発光素子４８の下方を封止する。続いて、外部接続用端子である半田ボール５８を支持部５４の下端に設ける。
【００７２】
その後、図２に示されるように、ソケット６０の結合部６２を基板４２の上面に接着剤などで固定する。
【００７３】
レンズ板４６が樹脂製である場合には、レンズ板４６の耐熱性が低いので、上記とは異なる工程が行われる。
【００７４】
先ず、外部接続用端子である半田ボール５８の実装工程を先に行う。次に、バンプ５０を介して基板４２に発光素子４８を固定し、且つドライバ等を基板４２に実装してワイヤ接続を行う。
【００７５】
その後、バンプ４４を基板４２の金属膜４２ｂに当接させた状態でレンズ板４６の位置合わせを行う。そして、レンズ板４６のアライメントマーク７４と基板４２のアライメントマーク８４とが一致すると、超音波を伝播させてバンプ４４を基板４２の金属膜４２ｂに固着させる。
【００７６】
次いで、レンズ板４６と発光素子４８との間に透明樹脂材５２を充填して貫通穴４２ａを封止する。
【００７７】
次に、発光素子４８が搭載され、支持部５４に囲まれた空間（キャビティ部）に熱伝導樹脂からなる封止部材５６を充填して発光素子４８の下方を封止する。
【００７８】
その後、図２に示されるように、ソケット６０の結合部６２を基板４２の上面に接着剤などで固定する。
【００７９】
このように、レンズ板４６が樹脂製の場合、外部接続用端子である半田ボール５８を基板４２に実装した後で、レンズ板４６を基板４２に固着することにより、レンズ板４６が変形することを防止する。
【００８０】
ここで、半導体装置の第２実施例について説明する。尚、上記第１実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１１は半導体装置の第２実施例を示す縦断面図である。
【００８１】
図１１に示されるように、半導体装置９０は、基板４２の下面にレンズ板４６がバンプ４４を介して超音波で接合される。基板４２の上面には、ソケット６０が直接載置固定される。
【００８２】
そして、レンズ板４６の下方には、発光素子４８が対向配置されている。発光素子４８は、支柱９２を介して基板４２の下面に固定され、且つ電気的接続がなされる。そのため、レンズ板４６と発光素子４８は、基板４２の下方で光軸の位置合わせが行われる。また、支柱９２は、金めっきにより形成される柱状のバンプである。
【００８３】
この実施例では、レンズ板４６と発光素子４８との離間距離が小さくなり、前述した第１実施例の半導体装置４０よりもレンズ板４６が発光素子４８に接近しているので、光軸の位置合わせが容易に行える。
【００８４】
ここで、半導体装置の第３実施例について説明する。尚、上記第１、２実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１２は半導体装置の第３実施例を示す縦断面図である。
【００８５】
図１２に示されるように、半導体装置９４は、基板４２の下面に支柱９２を介して発光素子４８が固着される。基板４２の上面には、ソケット６０が直接載置固定される。
【００８６】
そして、発光素子４８の上方には、レンズ板４６が対向配置されている。レンズ板４６は、発光素子４８の上面にバンプ４４を介して超音波で接合されると共に、基板４２の下面に当接して保持される。そのため、レンズ板４６は、発光素子４８に固定される際に、光軸の位置合わせが行われる。
【００８７】
この実施例では、レンズ板４６を発光素子４８に固定させるため、基板４２に固定する前に予めレンズ板４６と発光素子４８との光軸の位置合わせが行うことができ、光軸の位置合わせを高精度に行える。
【００８８】
尚、第３実施例では、レンズ板４６が基板４２の下面に直接当接する構造であるので、基板４２の貫通穴４２ａがソケット６０とレンズ板４６とによって閉塞される。そのため、基板４２の貫通穴４２ａには、透明樹脂材が充填されていない。
【００８９】
ここで、半導体装置の第４実施例について図１３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。尚、上記第１乃至３実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
第４実施例の半導体装置９６では、図１３（Ａ）に示されるように、先ず、基板４２の上面にバンプ５０を介して超音波で発光素子４８を固着する。そして、発光素子４８の下面と基板４２との間に熱伝導性樹脂からなる封止部材５６を充填する。
【００９０】
続いて、図１３（Ｂ）に示されるように、発光素子４８の金属膜４８ｃと基板４２の金属膜４２ｂとの間をワイヤ９８で接続する。その後、レンズ板４６を発光素子４８の上面にバンプ４４を介して超音波で固着する。尚、第４実施例の半導体装置９６においては、バンプ５０は機械的な接続のために設けられており、電気的接続はワイヤ９８で行う。
【００９１】
その際、レンズ板４６のアライメントマーク７４と発光素子４８のアライメントマーク１００とが一致すると、超音波を伝播させてバンプ４４を発光素子４８の金属膜４８ｂに固着させる。
【００９２】
次に、レンズ板４６と発光素子４８との間に透明樹脂材５２を充填する。次いで、図１３（Ｃ）に示されるように、基板４２にケース１０２及び外部端子を固定し、且つケース１０２の上面にソケット６０を固定する。
【００９３】
ケース１０２の上面中央には、貫通穴１０２ａが設けられている。レンズ板４６のレンズ部４６ａは、貫通穴１０２ａを介して光ファイバ６８の端部と対向し、光信号を光ファイバ６８へ出力する。
【００９４】
ここで、半導体装置の第５実施例について図１４を参照して説明する。尚、上記第１乃至４実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
第５実施例の半導体装置１０６では、図１４に示されるように、基板４２の上面に形成された金属膜４２ｂｃ，４２ｄに発光素子４８とドライバ１０８がバンプ５０，１１０を介して接合される。
【００９５】
また、金属膜４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、スルーホール１１２，１１４を介して半田ボール５８に接続される。基板４２には、レンズ１１６が設けられている。
【００９６】
発光素子４８は、発光面を下にして取り付けられており、レーザダイオード（ＬＤ）４８ａがレンズ１１６に対向する向きで固定される。従って、発光素子４８を基板４２に固定する際、発光素子４８のレーザダイオード（ＬＤ）４８ａの光軸がレンズ１１６の光軸に一致すると、超音波を伝播させてバンプ５０を基板４２の金属膜４２ｂ，４２ｃに固着させる。
【００９７】
次に、発光素子４８と基板４２との間に透明樹脂材５２を充填する。次いで、基板４２にケース１１８及び外部端子を固定し、且つ基板４２の半田ボール５８が接合される回路基板（図示せず）等にソケット６０を固定する。
【００９８】
尚、上記各実施例は、光電変換モジュールからなる半導体装置について説明したが、これに限らず、発光素子４８の代わりに受光素子を設けることにより電光変換モジュールにも適用できるのは、言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、半導体素子を搭載する基板と、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、光学部品を基板にバンプを用いて固定したため、光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【０１００】
上記請求項２記載の発明によれば、光学部品が、レンズであるため、レンズの位置合わせを行いながらレンズを基板に固定することでレンズの位置合わせを高精度に行えると共に、レンズを接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【０１０１】
上記請求項３記載の発明によれば、バンプが金バンプであるため、半田ペーストなどを使用せずに光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することが可能になり、光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けることができる。
【０１０２】
上記請求項４記載の発明によれば、基板のバンプの接合位置及び光学部品のバンプの接合位置に、バンプと接合する金属膜が形成されており、金バンプを用いて光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けることができる。
【０１０３】
上記請求項５記載の発明によれば、基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたため、光ファイバからの光信号を高精度に半導体素子に受光させ、あるいは半導体素子から発光された光信号を高精度に光ファイバへ出力することができる。
【０１０４】
上記請求項６記載の発明によれば、基板及び光学部品に位置決めを行なうためのアライメントマークを設けたため、半導体素子が搭載された基板と光学部品との相対位置を高精度に位置合わせすることができる。
【０１０５】
上記請求項７記載の発明によれば、光電変換または電光変換を行なう半導体素子と、半導体素子を搭載する基板と、半導体素子に入射或いは前記半導体素子から出射する光を制御する光学部品とを備えた半導体装置において、光学部品を半導体素子にバンプを用いて固定したため、光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【０１０６】
上記請求項８記載の発明によれば、光学部品がレンズであるため、レンズの位置合わせを行いながらレンズを半導体素子に固定することでレンズの位置合わせを高精度に行えると共に、レンズを接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【０１０７】
上記請求項９記載の発明によれば、バンプが金バンプであるため、半田ペーストなどを使用せずに光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することが可能になり、光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けることができる。
【０１０８】
上記請求項１０記載の発明によれば、半導体素子のバンプの接合位置及び光学部品のバンプの接合位置に、バンプと接合する金属膜が形成されているため、金バンプを用いて光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を半田ペーストなどで汚れないように取り付けることができる。
【０１０９】
上記請求項１１記載の発明によれば、基板に光ファイバを装着しうるケースを設けたため、光ファイバからの光信号を高精度に半導体素子に受光させ、あるいは半導体素子から発光された光信号を高精度に光ファイバへ出力することができる。
【０１１０】
上記請求項１２記載の発明によれば、半導体素子及び光学部品に、位置決めを行なうためのアライメントマークが設けたため、半導体素子と光学部品との相対位置を高精度に位置合わせすることができる。
【０１１１】
上記請求項１３記載の発明によれば、光電変換または電光変換を行なう半導体素子が搭載された基板に、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、光学部品配設工程は、基板に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、第１の金属膜または第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、第１のアライメントマークと、第２のアライメントマークに基づき、光学部品を基板の取り付け位置に位置決めする工程と、バンプを超音波により第１の金属膜と第２の金属膜とに接合することにより、光学部品を前記基板に固定する工程と、を有するため、組立工程で光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を基板に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【０１１２】
上記請求項１４記載の発明によれば、光電変換または電光変換を行なう半導体素子に、半導体素子に入射或いは半導体素子から出射する光を制御する光学部品を配設する光学部品配設工程を有する半導体装置の製造方法において、光学部品配設工程は、半導体素子に第１のアライメントマーク及び第１の金属膜を形成する工程と、光学部品に第２のアライメントマーク及び第２の金属膜を形成する工程と、第１の金属膜または第２の金属膜のいずれか一方にバンプを配設する工程と、第１のアライメントマークと、第２のアライメントマークに基づき、光学部品を半導体素子の取り付け位置に位置決めする工程と、バンプを超音波により第１の金属膜と第２の金属膜とに接合することにより、光学部品を前記半導体素子に固定する工程とを有するため、組立工程で光学部品の位置合わせを行いながら光学部品を半導体素子に固定することで光学部品の位置合わせを高精度に行えると共に、光学部品を接着材などで汚れないように取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の半導体装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明になる半導体装置の第１実施例を示す縦断面図である。
【図３】レンズ板４６を斜め上方からみた斜視図である。
【図４】レンズ板４６を斜め下方からみた斜視図である。
【図５】石英からなるレンズ板４６にバンプ４４を設ける方法を示す工程図である。
【図６】石英からなるレンズ板４６にバンプ４４を設ける別の方法を示す工程図である。
【図７】基板４２の構成を示す斜視図である。
【図８】基板４２の構成を示す縦断面図である。
【図９】基板４２にレンズ板４６及び発光素子４８を取り付ける工程を示す工程図である。
【図１０】基板４２にレンズ板４６及び発光素子４８を取り付ける工程を示す工程図である。
【図１１】半導体装置の第２実施例を示す縦断面図である。
【図１２】半導体装置の第３実施例を示す縦断面図である。
【図１３】半導体装置の第４実施例を示す縦断面図である。
【図１４】半導体装置の第５実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
４０，９０，９４，９６  半導体装置
４２  基板
４２ａ  貫通穴
４２ｃ，４２ｂ，４２ｄ  金属膜
４４，５０，１１０  バンプ
４６  レンズ板
４６ａ  レンズ部
４８  発光素子
４８ａ  レーザダイオード（ＬＤ）
５２，６４  透明樹脂材
５４  支持部
５６  封止部材
５８  半田ボール
５９，１１２，１１４  スルーホール
６０  ソケット
６６  光ファイバケーブル
６８  光ファイバ
７０  樹脂部
７２  金属膜
７４，８４，１００  アライメントマーク
７６  石英
７８  Ａｌ膜
８０  レジスト
８２  Ａｕめっき膜
９２  支柱
１０２  ケース
１０８  ドライバ
１１６  レンズ
【図１】
2004281530.tif 000003
【図２】
2004281530.tif 000004
【図３】
2004281530.tif 000005
【図４】
2004281530.tif 000006
【図５】
2004281530.tif 000007
【図６】
2004281530.tif 000008
【図７】
2004281530.tif 000009
【図８】
2004281530.tif 000010
【図９】
2004281530.tif 000011
【図１０】
2004281530.tif 000012
【図１１】
2004281530.tif 000013
【図１２】
2004281530.tif 000014
【図１３】
2004281530.tif 000015
【図１４】
2004281530.tif 000016