(57)【要約】【課題】  半導体チップをマウント体にマウントする作業を有する半導体装置の製造方法と製造装置において、作業の簡易化を図ることができるようにする。【解決手段】  半導体チップ１をマウント体２上に融着金属層３を介してマウントする半導体チップ１のマウント工程を有し、このマウント工程において、半導体チップ１をマウント体上に載置すると同時に融着金属層３を加熱溶融して半導体チップ１をマウント体２に結合することによって、作業の簡易化を図る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをマウント体上に融着金属層を介してマウントする半導体チップのマウント工程を有し、
該マウント工程において、上記半導体チップを上記マウント体上に載置すると同時に上記融着金属層を加熱溶融して上記半導体チップを上記マウント体に結合することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記半導体チップが、半導体レーザを有する半導体チップであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体チップをマウント体上に融着金属層を介してマウントするマウント装置であって、
上記マウント体が配置されるマウントステージと、該マウントステージ上に配置されたマウント体上に、上記半導体チップをマウント体上に融着金属層を介して載置すると同時に融着金属層を加熱融着する加熱手段とを具備する、上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
インデックス回転体を有し、
該インデックス回転体の所定の回転位置に上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部が設けられ、
上記インデックス回転体の他の回転位置に、上記半導体チップをピックアップする第１の作業部と、該第１の作業部でピックアップされた半導体チップの位置を検出する第２の作業部とが少なくとも設けられ、
上記第１の作業部でピックアップされた半導体チップを、上記第２の作業部で位置検出し、上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部となる第３の作業部で、上記検出された上記半導体チップの位置検出情報に基づいて上記半導体チップを上記マウント体上に載置すると同時に上記加熱手段によって上記融着金属層を加熱溶融して上記マウント体に上記半導体チップを融着することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】
上記半導体チップが、半導体レーザを有する半導体チップであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項６】
上記加熱手段が、レーザスポット型ソルダリングユニットであることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体レーザを有する半導体チップがサブマウント等のマウント体にマウントされる半導体装置の製造方法と半導体装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ等の半導体装置においては、その半導体レーザを有する半導体チップが、マウント体例えばヒートシンクあるいはサブマウント等に融着金属によって融着される（例えば特許文献１参照）。
例えば図１に示すように、半導体チップ１が取着されたマウント体２は、外装パッケージ５１内に収容される。図１は、その外装パッケージ５１の一部を切り欠いた状態での概略斜視図を示す。
この例では、端子ピン５２が貫通植立されたヒートシンクとなるステム５３上に、半導体チップ１が融着されたマウント体２、例えばＳｉより成るサブマウントが、例えばヘッダ５４を介して取着される。
【０００３】
半導体チップ１は、マウント体２、この例ではサブマウントに形成された融着金属層３例えばＳｎを介して融着される。この融着は、例えば半導体チップ１のマウント体２との融着面に形成された電極との加熱融着による合金化いわゆるアロイ処理によって熱的に密に結合される。
そして、この半導体チップ１は、これが取着されたヘッダ５４等と共に、例えば金属円筒体より成るパッケージ５１内に収容され、ステム５３との共働によって封止されて、半導体レーザ装置が構成される。
尚、半導体チップの半導体レーザの後方に対向して、レーザからの後方出射光を検出して半導体レーザの出力制御を行う制御信号を得るためのフォトダイオード等の光検出素子５５が配置される。この光検出素子５５は、例えばＳｉより成るサブマウントに作り込むこともできる。
【０００４】
上述した半導体チップの例えばサブマウント体へのマウントは、通常、サブマウントステージが用意され、このステージ上に、例えばＳｉインゴットからその軸心と直交する方向にスライスされた円板状ウエーハの、１／４のウエーハ、あるいはＡＬＮ（アルミナイトライド）ウエーハによる、２０００個分のサブマウント構成部を有する例えばマウント体構成ウエーハを載置する。
このマウント体構成ウエーハの、各サブマウント構成部には、半導体チップをアロイ等によって接合する融着金属層が形成され、この融着金属層上に、それぞれ半導体チップを載置押圧する。
その後、サブマウントステージから、ウエーハを摘み上げて搬送用のウエーハケースに収容し、これを加熱がなされるアロイ炉まで運搬し、再び、ウエーハケースから、サブマウントウエーハを摘み上げてアロイ炉中にセットし、アロイ処理、すなわち加熱処理を行う。
【０００５】
その後、サブマウントウエーハを、ダイシングして、例えば２０００個のそれぞれ半導体チップ１が取着された図１で示すサブマウント体２を得る。
【特許文献１】特開平１−２３９９８２号公報（第１頁左欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、半導体レーザ等の半導体チップのマウント体、例えばサブマウントに対する取着は、きわめて多くの作業を経るものであり、その作業時間は、かなり長く、生産性に劣る。
本発明は、上述した半導体チップのマウント体例えばサブマウントに対する取着の作業時間の短縮を図り、生産性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法と半導体装置の製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては、マウント体に対する半導体チップのマウントを、半導体チップのマウント体に対する載置と同時に融着、すなわち例えば半導体チップに形成された金属電極とのアロイ融着を行うための加熱を、この半導体チップの加熱と同期して同時に行う。
すなわち、本発明による半導体装置の製造方法は、半導体チップをマウント体上に融着金属層を介してマウントする半導体チップのマウント工程を有し、このマウント工程において、半導体チップをマウント体上に載置すると同時に上記融着金属層を加熱溶融して半導体チップをマウント体に結合することを特徴とする。
【０００８】
本発明による半導体装置の製造装置は、半導体チップをマウント体上に融着金属層を介してマウントするマウント装置であって、上記マウント体が配置されるマウントステージと、このマウントステージ上に配置されたマウント体上に、上記半導体チップをマウント体上に融着金属層を介して載置すると同時に融着金属層を加熱融着する加熱手段とを具備する、上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による半導体装置の製造装置は、インデックス回転体を有し、このインデックス回転体の所定の回転位置に上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部が設けられ、上記インデックス回転体の他の回転位置に、上記半導体チップをピックアップする第１の作業部と、該第１の作業部でピックアップされた半導体チップの位置を検出する第２の作業部とが少なくとも設けられ、上記第１の作業部でピックアップされた半導体チップを、上記第２の作業部で位置検出し、上記半導体チップの上記マウント体への取着作業部となる第３の作業部で、上記検出された上記半導体チップの位置検出情報に基づいて上記半導体チップを上記マウント体上に載置すると同時に上記加熱手段によって上記融着金属層を加熱溶融して上記マウント体に上記半導体チップを融着することを特徴とする。
そして、上記加熱手段は、レーザスポット型ソルダリングユニット構成とすることができるものである。
【００１０】
また、上述した本発明による半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置において、上記半導体チップは、半導体レーザを有する半導体チップとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明製造方法によれば、マウント体に対する半導体チップのマウントを、マウント体に対する半導体チップの載置と融着、具体的には、マウント体上の融着金属と、半導体チップに形成されている電極金属層とのアロイとを、従来におけるように、別作業で行うものではなく、同時に行うことから、作業性の向上、生産性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明製造装置においては、半導体チップをマウント体にマウントする作業部を有し、この作業部において、半導体チップをマウント体に載置すると同時に、具体的には半導体チップの載置と同期して、融着金属層を加熱する加熱手段が設けられた構成を有することによって従来におけるように、アロイ作業を、半導体チップのマウント体に対するマウント作業と別の作業装置で行うことが回避されたことにより、装置の簡略化と、作業面積および空間の縮小化が図られる。
また、特に、上述したインデックス回転体を設ける構成とする場合は、その各回転位置において、半導体チップのピックアップ作業を行う第１の作業部、そのピックアップ状態の位置検出を行う第２の作業部とを設けた構成とすることによって、半導体チップのマウント体へのマウント作業部でのマウント位置を位置検出の情報によって補正して行うことができることから、マウントの自動化とより正確なマウント作業を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明による半導体製造方法と、製造装置の実施の形態を例示する。
本発明による半導体装置の製造方法は、半導体チップ１例えば半導体レーザチップをマウント体上に融着金属層を介してマウントする半導体チップのマウント工程を有する半導体装置の製造方法であり、この半導体装置は、例えば図１で説明したように、半導体チップ１が取着されたマウント体２が、外装パッケージ５１内に収容封入される。
外装パケージ５１は、例えば頂部に透明体が配置された窓５６が配置されたキャンより成り、端子ピン５２が貫通植立されたヒートシンクとなるステム５３が封止される。
半導体チップ１は、マウント体２、例えばＳｉより成るサブマウントに形成された融着金属層３例えばＳｎを介して融着される。この融着は、例えば半導体チップ１のマウント体２との融着面に形成された電極との加熱融着による合金化いわゆるアロイ処理によって熱的に密に結合される。
【００１４】
そして、この半導体チップ１がマウントされたサブマウント２は、ヘッダ５４に取着されヒートシンクのステム５３取り付けられる。
半導体チップ１の半導体レーザの後方出射端に対向して、レーザからの後方出射光を検出して半導体レーザの出力制御を行う制御信号を得るためのフォトダイオード等の光検出素子５５が形成される。この光検出素子５５は、例えばＳｉより成るサブマウントに作り込むこともできる。
そして、外装パッケージ５１の窓５６を通じて、半導体レーザチップの前方出射端からの出射光が外部に出射導出される。
【００１５】
半導体チップ１例えば半導体レーザチップは、例えば図２にその概略斜視図を示すように、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザである場合、第１導電型、例えばｎ型のＧａＡｓより成る半導体基体１１上に、図示しないが必要に応じてバッファ層を堆積し、この上に順次それぞれ第１導電型の例えばｎ型のＡｌＧａＡｓによる第１クラッド層１２、この第１クラッド層１２に比しバンドギャップの小さいＡｌＧａＡｓによる第１ガイド層１３とをエピタキシャル成長し、更にこの上に、例えばＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの繰り返し積層による多重量子井戸構造の活性層１４と、それぞれ第２導電型の例えばｐ型のＡｌＧａＡｓによる第２ガイド層１５と、これに比してバンドギャップの大なる例えばＡｌＧａＡｓによる第２クラッド層１６と、例えばＧａＡｓによるコンタクト層１７とがエピタキシャル成長される。
そして、このコンタクト層１７から第２クラッド層１６に渡って、ストライプ状の電流注入領域となるリッジ１８を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によって形成し、その両側に例えば第１導電型のｎ型のＧａＡｓによる電流阻止層１９によって埋め込む構成を有する。
【００１６】
そして、コンタクト層１７上に、電流阻止層１９上に差し渡って例えば全面的に第１電極２０、例えば順次Ｔｉ、Ｐｔ，Ａｕの金属層によるこの例ではｐ側電極を、コンタクト層１７にオーミックコンタクトして被着形成する。また、基体１１の裏面に第２電極２１、例えば順次Ｔｉ、Ｐｔ，Ａｕの多層金属層によるこの例ではｎ側電極をオーミックに被着形成する。
【００１７】
本発明製造方法は、図３に示すように、マウント体２、この例ではサブマウントの半導体チップ１のマウント部に形成した例えばＳｎによる融着金属層３上に、例えばピックアップコレット６２によって真空吸着された半導体チップ１、この例では、半導体レーザチップを、マウント体２の上方に持ち来たし、形成されたマーク４を目印にして位置決めして、この半導体チップ１を、その例えば第１電極２０側において、サブマウント２上に、載置押圧する。本発明においては、この載置押圧の作業と同期して、この融着金属層３に例えばレーザスポット型ソルダリングユニットからのレーザ光を、その照射スポット５が、融着金属属３に照射されるようにして、この融着金属層３を加熱溶融し、半導体チップ１のマウント体１の融着金属層３に対する載置押圧と同時に、半導体チップ１のマウント面に形成された電極２０の例えばＡｕと融着金属層３Ｓｎとのアロイを行って、半導体チップ１をマウント体２この例ではサブマウントに融着接合する。
【００１８】
また、上述した本発明製造方法を実施する本発明による半導体装置の製造装置は、例えば図４にその要部の概略斜視図を示すように、半導体チップをマウント体上に融着金属層を介してマウントするマウント装置であって、例えば一定の回転角度例えば９０°の回転角度をもって間歇的に回転するインデックス回転体６１を有して成る。
【００１９】
このインデックス回転体６１には、上述した間歇的回転角に応じた角間隔、この例では９０°の角間隔をもって４個のそれぞれ上述した半導体チップ１例えば半導体レーザチップを真空吸着によって保持するピックアップコレット６２が配置される。
そして、このピックアップコレット６２の第１〜第４の回転位置においてそれぞれの作業がなされる第１〜第４の作業部７１〜７４が配置される。
第１の作業部７１においては、例えば目的とする半導体チップをピックアップコレット６２によって保持させる作業がなされる。この第１の作業部７１には、順次半導体チップを供給する供給手段６３による目的とする半導体チップの位置を観察する第１のカメラ８１が配置され、この観察された情報によって、供給手段６３の位置調整を行ってピックアップコレット６２に対し、できるだけ正規の状態で半導体チップが保持されるようになされる。
【００２０】
第２の作業部７２においては、ピックアップコレット６２に保持された半導体チップの位置関係を観察する第２のカメラ８２が配置され、画像処理によって半導体チップの位置情報を得るようになされる。
また、第３の作業部７３においては、例えばＳｉインゴットから切り出され研磨された円板状ウエーハの１／４のＳｉウエーハ、あるいはＡＬＮ（アルミナイトライド）ウエーハより成り、半導体チップをマウントする例えば２０００個分のサブマウント構成部、すなわちマウント体構成部６５を有するマウント体構成ウエーハ６３を載置するステージ６４と、所定のマウント体構成部の所定部を加熱する例えばレーザスポット型ソルダリングユニットによる加熱手段６７と、第３のカメラ８３が配置される。
【００２１】
ステージ６４は、インデックス回転体６１の回転軸と平行方向のＺ軸方向およびこれと直交し相互に直交するＸ軸およびＹ軸方向に移動制御する機能を有し、第３のカメラによって、第２の作業部７２で得た位置の情報に基づいて、ウエーハのマウント体構成部６５との位置関係を測定し、所定の位置関係になるように、ステージ６４の位置制御を行う駆動部６６を制御して、ステージ６４の位置の設定を行う。この状態で、ピックアップコレット６２に保持された半導体チップに対して所定のマウント体構成部６５が押圧される。このとき、図３で説明したマウント体構成部６５に形成されている融着金属層３例えばＳｎに、加熱手段６７によるレーザ光を照射し、溶融し、これに押圧された半導体チップ１の上述した電極２１の例えばＡｕとのアロイを行って、半導体チップ１を、所定のマウント体構成部６５上に固着する。
【００２２】
第４の作業部７４においては、例えば第３の作業部７３において、半導体チップを、所定のマウント体構成部６５に所定の位置関係に補正して取着することができない補正範囲外にあるなどからピックアップコレット６２に残された半導体チップを排除する作業が為される構成を有する。
【００２３】
上述した第１〜第４の作業部７１〜７４は、インデックス回転体６１の回転によって順次連続的に行う。そして、このようにして、半導体ウエーハ６８の目的とする各マウント体構成部６５に対し、半導体チップの取着が終了した時点で、ステージ６４の、ウエーハ６８が、半導体チップがマウントされていない他の同様のマウント体構成ウエーハと交換され、上述した第１〜第４の作業が繰り返しなされ、同様の半導体チップのマウントがなされる。
一方、半導体チップが、それぞれのマウント構成部６５に取着された半導体ウエーハ６８は、ダイシングがなされ、これによって分断されて形成された半導体チップがマウントされたマウント体２は、例えば図１で説明したように、例えばヘッダ５４に取着されて、ステム５３に取着され、外装パッケージ５１に収容封止されて目的とする半導体装置が得られる。
【００２４】
上述した本発明製造方法および製造装置によれば、半導体チップ１のサブマウント等のマウント体２に対する取着を、半導体チップ１のマウントと融着アロイとを同時に行うことから、冒頭に述べた煩雑な作業、すなわちこれに伴う不良品の発生が回避され、マウントの自動化が容易になされ、生産性を向上することができるなど工業的に多くの利点をもたらす。
【００２５】
なお、上述した例では、融着金属層３としてＳｎを例示したが、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｇ−Ｓｎ、あるいはＡｕ単体等を用いることができ、また、半導体チップ１の電極２０および２１も前述した例に限られるものではない。
また、半導体チップが半導体レーザチップである場合を主として説明したものであるが、半導体集積回路を有する半導体チップなど各種半導体チップのマウント工程を有する半導体装置の製造方法、製造装置に本発明を適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による半導体装置の製造方法および製造装置によって得る半導体装置の一例の一部を切り欠いて開示した斜視図である。
【図２】本発明による半導体装置の製造方法における半導体チップの一例の概略斜視図である。
【図３】本発明による半導体装置の製造方法のマウント作業状態の一例の概略斜視図である。
【図４】本発明による半導体製造装置の一例の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・半導体チップ、２・・・マウント体、３・・・融着金属層、４・・・マーク、５・・・レーザ光照射スポット、１１・・・半導体基板、１２・・・第１クラッド層、１３・・・第１ガイド層、１４・・・活性層、１５・・・第２ガイド層、１６・・・第２クラッド層、１７・・・コンタクト層、１８・・・リッジ、１９・・・電流阻止層、２０・・・第１電極、２１・・・第２電極、５１・・・外装パッケージ、５２・・・端子ピン、５４・・・ヘッダ、５５・・・光検出素子、５６・・・窓、６１・・・インデックス回転体、６２・・・ピックアップコレット、６３・・・半導体チップ供給手段、６４・・・ステージ、６５・・・マウント体構成部、６６・・・駆動制御部、６７・・・加熱手段、６８・・・半導体ウエーハ、７１〜７４・・・第１〜第４の作業部、８１〜８３・・・第１〜第３のカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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