(57)【要約】【課題】簡単な実装プロセスで半導体チップを配線基板に接合することのできる半導体モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる半導体モジュール１００の製造方法は、ワイヤレスボンディングによって、カソード電極６０およびアノード電極５４を有する半導体チップ７０を、第１の配線部１２および第２の配線部１４を有する配線基板４０に接合する半導体モジュールの製造方法であって、カソード電極が第２の配線部に対向し、アノード電極が第１の配線部に対向するように、半導体チップを配線基板上に配置する工程と、複数のレーザスポット８０、８２、８４に照射する工程と、カソード電極を第２の配線部に接合し、アノード電極を前記第１の配線部に接合する工程と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレスボンディングによって、カソード電極およびアノード電極を有する半導体チップを、第１の配線部および第２の配線部を有する配線基板に接合する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）前記カソード電極が前記第２の配線部に対向し、前記アノード電極が前記第１の配線部に対向するように、前記半導体チップを前記配線基板上に配置する工程と、
（ｂ）前記第１の配線部および前記第２の配線部のそれぞれにおいて、少なくとも一のレーザスポットにレーザビームを照射する工程と、
（ｃ）前記カソード電極を前記第２の配線部に接合し、前記アノード電極を前記第１の配線部に接合する工程と、
を含み、
前記第１の配線部においてレーザビームが照射されるレーザスポット数は、前記第２の配線部においてレーザビームが照射されるレーザスポット数と異なる、半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体チップは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された半導体素子とをさらに有し、
前記カソード電極および前記アノード電極のうち、前記半導体基板に接している電極に対向する配線部に照射されるレーザスポット数は、他の配線部に照射されるレーザスポット数より多い、半導体モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記カソード電極または前記アノード電極と対向するように配置されているランドと、前記ランドと電気的に接続されている配線をそれぞれ有し、
前記半導体基板に接している電極に対向するランドの面積は、他の配線部が有するランドの面積より大きい、半導体モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記レーザビームが照射される領域であるランドと、前記ランドと電気的に接続されている配線をそれぞれ有し、
前記半導体基板に接している電極に対向する配線部が有するランドの数は、他の配線部が有するランドの数より多い、半導体モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記カソード電極または前記アノード電極と接合するための突起部をそれぞれ有し、
前記工程（ｂ）では、前記第１の配線部および前記第２の配線部において、前記突起部と、当該突起部以外の領域にレーザビームを照射する、半導体モジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記工程（ｂ）では、一のレーザ光を複数のレーザビームに分岐して、前記第１の配線部および前記第２の配線部に照射する、半導体モジュールの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記工程（ｂ）では、一のレーザ光を複数のレーザビームに分岐して、２次元マトリックス状のレーザスポットに照射する、半導体モジュールの製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記配線基板は、前記レーザビームを透過する透明基板をさらに有し、
前記第１の配線部および前記第２の配線部は、前記透明基板上に形成されており、
前記工程（ｂ）では、前記レーザビームを前記透明基板の下方から照射する、半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の分野において、光素子や駆動ドライバなどを透明基板上に実装した簡易な構造の光モジュールの研究開発が行われている。この場合の実装工程において、各素子が熱的なダメージを受けて問題となる場合がある。
【０００３】
ところで、例えば、特開平９−５１０１６号公報には、レーザ光を用いて局部的な加熱を行い、ＩＣチップなどの部品の端子電極と、基板の導体とを、ワイヤレスボンディング法によって接合する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、このような接合方法では、カソード電極とアノード電極とでは放熱性や熱容量が異なる場合がある。このような場合にはカソード電極とアノード電極とで接合に必要な照射光量が異なるため、接合を確実に行うために照射時間等を変える必要があった。
【特許文献１】特開平９−５１０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡単な実装プロセスで半導体チップを配線基板に接合することのできる半導体モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法は、
ワイヤレスボンディングによって、カソード電極およびアノード電極を有する半導体チップを、第１の配線部および第２の配線部を有する配線基板に接合する半導体モジュールの製造方法であって、
（ａ）前記カソード電極が前記第２の配線部に対向し、前記アノード電極が前記第１の配線部に対向するように、前記半導体チップを前記配線基板上に配置する工程と、
（ｂ）前記第１の配線部および前記第２の配線部のそれぞれにおいて、少なくとも一のレーザスポットにレーザビームを照射する工程と、
（ｃ）前記カソード電極を前記第２の配線部に接合し、前記アノード電極を前記第１の配線部に接合する工程と、
を含み、
前記第１の配線部においてレーザビームが照射されるレーザスポット数は、前記第２の配線部においてレーザビームが照射されるレーザスポット数と異なる。
【０００７】
このように、レーザスポット数を第１の配線部と第２の配線部とで変えることにより、レーザビームの照射時間および照射強度をかえることなく、照射光量をかえることができる。したがって、レーザを照射する装置を複雑化することなく、簡単な実装プロセスで半導体チップを配線基板に接合することができる。
【０００８】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記半導体チップは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された半導体素子とをさらに有し、
前記カソード電極および前記アノード電極のうち、前記半導体基板に接している電極に対向する配線部に照射されるレーザスポット数は、他の配線部に照射されるレーザスポット数より多いことができる。
【０００９】
半導体基板に接ししている電極は、放熱性が高いため、より大きな照射光量が必要となる。そこで、上述したように、カソード電極およびアノード電極のうち、半導体基板に接している電極に対向する配線部に照射されるレーザスポット数を多くすることによって、レーザビームの照射時間および照射強度をかえることなく、半導体基板に接している電極に対向する配線部に照射されるレーザ光の照射光量を大きくすることができる。
【００１０】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記カソード電極または前記アノード電極と対向するように配置されているランドと、前記ランドと電気的に接続されている配線をそれぞれ有し、
前記半導体基板に接している電極に対向するランドの面積は、他の配線部が有するランドの面積より大きいことができる。
【００１１】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記レーザビームが照射される領域であるランドと、前記ランドと電気的に接続されている配線をそれぞれ有し、
前記半導体基板に接している電極に対向する配線部が有するランドの数は、他の配線部が有するランドの数より多いことができる。
【００１２】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記第１の配線部および第２の配線部は、前記カソード電極または前記アノード電極と接合するための突起部をそれぞれ有し、
前記工程（ｂ）では、前記第１の配線部および前記第２の配線部において、前記突起部と、当該突起部以外の領域にレーザビームを照射することができる。
【００１３】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｂ）では、一のレーザ光を複数のレーザビームに分岐して、前記第１の配線部および前記第２の配線部に照射することができる。
【００１４】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記工程（ｂ）では、一のレーザ光を複数のレーザビームに分岐して、２次元マトリックス状のレーザスポットに照射することができる。
【００１５】
本発明にかかる半導体モジュールの製造方法において、
前記配線基板は、前記レーザビームを透過する透明基板をさらに有し、
前記第１の配線部および前記第２の配線部は、前記透明基板上に形成されており、
前記工程（ｂ）では、前記レーザビームを前記透明基板の下方から照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図７は、本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図である。
【００１７】
（１）まず、配線基板４０および半導体チップ７０を用意する。図１は、配線基板４０を模式的に示す平面図であり、図２は、配線基板４０を模式的に示す断面図である。配線基板４０は、第１の基板１０と、第１の基板１０上に形成された第１の配線部１２および第２の配線部１４とを含む。第１の基板１０は、レーザ光を透過するガラス基板のような透明基板からなることができる。第１の基板１０は、たとえば、石英、サファイヤ、ジルコニア、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、窒化アルミニウム等のセラミックスや、ポリイミド、アクリル等の樹脂からなることができる。第１の配線部１２および第２の配線部１４は、導電性材料からなり、たとえば銅、ニッケルおよび金の積層膜からなることができる。第１の配線部１２は、第１の配線２１と、第１のランド２０と、第１の突起部１６と、第１の接合部２６とを有する。第１のランド２０は、第１の突起部１６と電気的に接続されている。第１のランド２０の幅は、図１に示すように第１の配線２１の線幅より大きくてもよい。第１の突起部１６は、図２に示すように第１の基板１０側から上方に突起しており、第１のランド２０内に形成されている。第１の接合部２６は、第１の突起部１６の上面に形成されている。第２の配線部１４は、第２の配線２５と、第２のランド２４と、第２の突起部１８と、第２の接合部２８とを有する。第２のランド２４は、第２の突起部１８と電気的に接続されている。第２のランド２４の幅は、図１に示すように第２の配線２５の線幅より大きくてもよい。第２の配線部１４の第２のランド２４は、第１の配線部１２の第１のランド２０より大きい面積を有する。第２の突起部１８は、図２に示すように第１の基板１０側から上方に突起しており、第２のランド２４内に形成されている。第２の接合部２８は、第２の突起部１８の上面に形成されている。第１の配線部１２および第２の配線部１４は、公知の方法により形成されることができ、たとえばメッキ法により形成される。第１の突起部１６および第２の突起部１８は、たとえばハンダ、アルミニウム、銀、金、銅、ニッケルおよびそれらの合金のような高電気伝導度の金属からなることができる。第１の接合部２６および第２の接合部２８は、第１の突起部１６および第２の突起部１８より融点の低い金属、たとえばアルミニウム、銀、金、銅、ニッケル、インジウム、ガリウム、ビスマスおよびこれらの合金からなることができる。
【００１８】
図３は、半導体チップ７０を模式的に示す平面図であり、図４は、半導体チップ７０を模式的に示す側面図である。半導体チップ７０は、半導体素子と、カソード電極と、アノード電極とを有するものであれば特に限定されない。半導体素子としては、たとえば発光素子および／または受光素子を適用することができる。本実施の形態では、半導体チップ７０として垂直共振器型面発光レーザを適用した例について説明する。
【００１９】
半導体チップ７０は、第２の基板５０と、共振器５２と、アノード電極５４と、カソード電極６０と、絶縁層５８とを含む。第２の基板５０は、たとえばｎ型の半導体基板からなることができる。共振器５２は、上下ミラーおよび活性層を含み、その上面からレーザ光を出射することができる。
【００２０】
アノード電極５４およびカソード電極６０は、垂直共振器型面発光レーザを駆動するために使用される。アノード電極５４は、共振器５２の周囲を取り囲むようにして共振器５２の上面に形成されている。アノード電極５４は、共振器５２の上面において、図３に示すようにリング状の平面形状を有し、開口部を有する。アノード電極５４の開口部からレーザ光が出射される。アノード電極５４は、共振器５２の上面と電気的に接続された第１の電極パッド５６を有する。第１の電極パッド５６は、図４に示すように絶縁層５８上に形成されているため、第２の基板５０と電気的に断線している。カソード電極６０は、第２の基板５０の上面に形成されている。
【００２１】
（２）次に、図５および図６に示すように、配線基板４０上に半導体チップ７０を配置する。なお、図５の破線部は半導体チップ７０の形状を示す。吸着穴９２を有するボンディングツール９０で半導体チップ７０を吸着し、配線基板４０に対して位置合わせを行う。まず、わずかなギャップをあけた状態で、アノード電極５４の第１の電極パッド５６が第１の配線部１２の第１の突起部１６の直上に位置し、カソード電極６０が第２の配線部１４の第２の突起部１８の直上に位置するように、半導体チップ７０を配線基板４０上に配置する。ついで、第１の接合部２６をアノード電極５４の第１の電極パッド５６に接触させ、第２の接合部２８をカソード電極６０に接触させる。
【００２２】
（３）次に、レーザ光を第１の配線部１２および第２の配線部１４に照射して、半導体チップ７０を配線基板４０に接合する。レーザ光は、複数のレーザビームからなり、たとえば分岐素子によって等強度の複数のレーザビームに分岐される。分岐素子としては、例えば、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）などを用いることができる。本実施の形態において、分岐素子は、１本の光線を３本のレーザビームにすることができる。
【００２３】
分岐素子によって分岐された３本のレーザビームのうち、２本のレーザビームは第２の配線部１４のレーザスポット８０、８２を照射し、１本のレーザビームは第１の配線部１２のレーザスポット８４を照射する。レーザスポット８０とレーザスポット８２との間の距離と、レーザスポット８２とレーザスポット８４との距離とは等しくてもよい。
【００２４】
上述したように、第２の配線部１４の第２のランド２４は、第１の配線部１２の第１のランド２０より大きい面積を有する。これにより、第２の配線部１４に照射されるレーザビームの数を、第１の配線部１２に照射されるレーザビームの数より多くすることができる。レーザビームはそれぞれに対応するレーザスポットに照射される。ここでレーザ光は、第２のランド２４において、半導体チップ７０のカソード電極６０と接触する位置（レーザスポット８２）の他に、レーザスポット８０にも照射されることができる。レーザスポット８０は、第２のランド２４においてレーザスポット８２より第２の配線２５側に位置することが好ましい。
【００２５】
このように第２の配線部１４に照射されるレーザビームの数を、第１の配線部１２に照射されるレーザビームの数より多くすることによって、以下のような効果が得られる。まず、図６に示すようにレーザ光が配線基板４０に照射されると、レーザ光によって発生した熱がアノード電極５４およびカソード電極６０に伝達する。図４に示すように、半導体チップ７０において、アノード電極５４が絶縁層５８上に形成されているのに対し、カソード電極６０は、第２の基板５０上に直接的に形成されている。これによりカソード電極６０に伝達された熱は、第２の基板５０方向に放熱しやすい。またカソード電極６０の面積が、第１の電極パッド５６より大きく形成される場合があり、カソード電極６０は、アノード電極５４より熱容量が大きい。これらの理由から、第２の接合部２８をカソード電極６０に接合するためには、アノード電極５４を第１の接合部２６に接合するために費やされる光量より大きい光量が必要となり、照射強度や照射時間をアノード電極５４とカソード電極６０とで変えなければならなかった。
【００２６】
そこで、第２の配線部１４に照射されるレーザビームの数を、第１の配線部１２に照射されるレーザビームの数より多くすることによって、大きな熱量を第２の配線部１４に供給することができ、確実に半導体チップ７０を配線基板４０に接合することができる。また、レーザ光が、カソード電極６０と接触する位置（レーザスポット８２）の他に、レーザスポット８０にも照射されることにより、レーザスポット８０の位置においても熱が発生するため、レーザスポット８２において発生した熱がレーザスポット８０方向に放熱されるのを抑制することができる。特に、レーザスポット８０がレーザスポット８２より第２の配線２５側に位置することにより、レーザスポット８２において発生した熱が第２の配線２５方向に放熱されるのを抑制することができる。したがって、本実施の形態によれば、レーザ光の照射強度や照射時間をアノード電極５４とカソード電極６０とで変えることなく、より確実に半導体チップ７０を配線基板４０に接合することができる。
【００２７】
なお、レーザ光を照射しながら、半導体チップ７０に対して、配線基板４０方向に適切な荷重をかけてもよい。
【００２８】
以上の工程により半導体モジュール１００（図７参照）を製造することができる。
【００２９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態にかかる変形例について以下に説明する。
【００３０】
第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法について説明する。第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法は、用いる配線基板の配線部の形状が上述した配線部の形状と異なる。図８および図９は、第１の変形例にかかる配線基板１４０を模式的に示す平面図である。配線基板１４０は、第１の基板１１０と、第１の配線部１１２と、第２の配線部１１４とを含む。第１の配線部１１２は、第１の配線１２１と、第１のランド１２０と、第１の突起部１１６とを有する。第２の配線部１１４は、第２の配線１２５と、第２のランド１２４と、第１の突起部１１８とを有する。
【００３１】
第１のランド１２０と第２のランド１２４は、平面形状において平行に形成されている。また第１の配線１２１の形状は、屈曲した平面形状を有する。
【００３２】
図９には、配線基板１４０に照射されるレーザスポットが示されている。また、図９の破線部は半導体チップ７０の形状を示す。第１の変形例において、分岐素子は、２次元マトリックス状のレーザビームにレーザ光を分岐する。即ち分岐素子は、図９に示すように、平面視において行方向および列方向の双方において、レーザ光を複数に分岐することができる。このように、レーザ光を２次元マトリックス状に分岐する分岐素子を用いることで、第１の配線部１１２および第２の配線部１１４のパターン形状を適切に調整することにより、レーザ光の発生機構をかえることなく、接合に適した光量のレーザ光を配線基板１４０に出射することができる。
【００３３】
具体的に第１の変形例では、３×２のレーザスポットが形成される。このようなレーザスポット数にすることにより、たとえば第２の配線部１１４には、３つのレーザスポット１８０、１８２、１８４にレーザビームを照射し、第１の配線部１１２には、２つのレーザスポット１８６、１８８にレーザビームを照射することができる。また第１の配線部１１２のパターン形状をかえることにより、１つのレーザスポットのみにレーザビームを照射することもできる。
【００３４】
また第１の配線１２１の形状を屈曲した平面形状にすることにより、たとえばレーザスポット１９０に照射されたレーザビームが第１の配線部１１２を照射するのを防ぎ、過度な光量のレーザ光が照射されるのを容易に防止することができる。このように、第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法によれば、半導体チップ７０においてアノード電極５４とカソード電極６０の熱容量および放熱性に応じて、容易にレーザスポット数をかえることができ、適切な光量のレーザ光を照射して半導体チップを配線基板に接合することができる。
【００３５】
以上、第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法について説明したが、上記以外の半導体モジュールの製造方法の工程および構成については、本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造工程と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
次に第２の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法について説明する。第２の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法において用いる配線基板は、配線部の形状が上述した本実施の形態にかかる配線部の形状と異なる。図１０は、第２の変形例にかかる配線基板２４０を模式的に示す平面図である。第２の変形例にかかる第２の配線部２１４は、複数の第２のランド２２４、２２５を有する。即ち、第２のランド２２４と第２のランド２２５の間には、配線２２６が形成されており、配線２２６の線幅は、第２のランド２２４および第２のランド２２５の幅より小さい。第２のランド２２４内のレーザスポット８０および第２のランド２２５内のレーザスポット８２にレーザビームが照射される。
【００３７】
このように、レーザスポット８０とレーザスポット８２の間の第２の配線部２１４の幅を変えることにより、レーザスポット８２からの放熱性をコントロールすることができる。これにより、レーザスポット８２において必要な熱量を過不足なく供給することができ、より精度良く半導体チップ７０を配線基板４０に接合することができる。
【００３８】
以上、第２の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法について説明したが、上記以外の半導体モジュールの製造方法の工程および構成については、本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造工程と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００４０】
例えば、上述した実施形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型、カソード電極とアノード電極とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図２】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図３】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図４】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図５】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図６】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図７】本実施の形態にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図８】第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図９】第１の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【図１０】第２の変形例にかかる半導体モジュールの製造方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００４２】
１０  第１の基板、１２  第１の配線部、１４  第２の配線部、１６  第１の突起部、１８  第２の突起部、２０  第１のランド、２１  第１の配線２１、２４  第２のランド、２５  第２の配線、２６  第１の接合部、２８  第２の接合部、４０  配線基板、５０  第２の基板、５２  共振器、５４  アノード電極、５６  第１の電極パッド、６０  カソード電極、７０  半導体チップ、８０、８２、８４  レーザスポット、９０  ボンディングツール、９２  吸着穴、１００  半導体モジュール
【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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【図１０】
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