(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と複数の他の構成要素からなる複合半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子を構成する半導体基板の表面および裏面の所定の位置に前記半導体基板を透過可能な波長の光を反射する反射部を形成する反射部形成工程と、
前記反射部形成工程で形成された前記反射部に前記半導体基板を透過可能な波長の光を照射する照射工程と、
前記照射工程で照射された前記半導体基板を透過可能な光の前記反射部からの反射光を検出して前記半導体素子の厚みと、厚み方向の位置および姿勢を検出する検出工程と、
前記検出工程での検出結果から前記半導体素子と前記他の構成要素の相対位置を制御する位置制御工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体素子と複数の他の構成要素からなる複合半導体装置の製造装置において、
前記半導体素子を構成する半導体基板の表面および裏面の所定の位置に前記半導体基板を透過可能な波長の光を反射する反射部を形成する反射部形成手段と、
前記反射部形成手段によって形成された前記反射部に前記半導体基板を透過可能な波長の光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射された前記半導体基板を透過可能な光の前記反射部からの反射光を検出して前記半導体素子の厚みと、厚み方向の位置および姿勢を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果から前記半導体素子と前記他の構成要素の相対位置を制御して相互に配置する位置制御手段と
を有する半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、特に複合半導体装置の製造方法および複合半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複合半導体装置の組立プロセスには、近年ますます高機能な付加価値を求められつつある。例えば、光メディア用の複合光学集積デバイスでは、用途がＣＤからＭＤ、ＤＶＤ、更には青色光源用メディアに進化するにつれ、その検出信号は微小かつ複雑になる一方、その装置サイズは強い市場要求に後押しされて縮小・薄型化の一途を辿っている。
【０００３】
ソニー株式会社では、１９９３年にＣＤ用の複合光学集積デバイス用のラインを敷設した。このラインでは半導体プロセスをハイブリットのアセンブリ工程に応用したもので、パッケージ内の２次元平面において認識パターンによる画像処理を駆使し、各部品（発光素子、受光素子、ビームスプリッタなど）の位置決めをμｍオーダーで行うものである。
この２次元平面における位置合わせは、ＣＤ用複合集積デバイスの生産で大きな実績をあげた。しかしながら、その後、ＭＤ、ＤＶＤ、さらには青色光源用メディアに用いられる複合光学集積デバイスの生産工程を模索するにあたっては、２次元平面内のみでは十分でなく、残る１次元、すなわち部品の高さ方向の検出と制御が不可欠な状況となっている。
【０００４】
さて部品の高さ方向の検出と制御は、高さ基準の出たステージ上に部品を一旦移動して光学的あるいは物理的に測定し、このデータをもとにパッケージ内に位置決めし、固定する方法が一般に考えられている。しかし、高さ測定用のステージを設けるために設備が複雑化する上に、ステージ上あるいは部品裏に入り込む異物等の影響を受けやすい。
また、さらにパッケージ内の既配置の部品の高さ情報をもとに他の部品を配置したい場合、高さの基準をパッケージ下面に設定するのが一般的であるが、この面が必ずしも水平基準を保証されている面とは限らず、誤差を生む原因となりうる。
【０００５】
本発明は上記の問題を解決するものである。本発明を用いればステージ等の水平基準の出ていない面上での部品の高さ情報を、部品裏の異物等の誤差を除いて正確に検出することが出来る。したがって例えば部品トレーからパッケージへの直接マウントが可能になる。またパッケージ内に既配置の部品の高さ情報、さらには、あおり等の姿勢情報も基準面の取り方に関係無く正確に測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、光メディア用の複合光学集積デバイスは、使用する光の波長が短くなるなどの要因から、より微細な精度が要求されるようになってきている。このため、従来の平面的な位置制御では十分ではなく、３次元的な位置の検出と制御が必要になってきている。
本発明は、この問題を解決して、水平基準が出ていない面上でも部品の高さ情報を検出することができ、他の部品との相互位置を正し、正しく部品を配置することが可能な半導体装置およびこのような半導体装置の製造方法、さらにこのような製造方法を実行することができる半導体装置の製造装置の実現を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、半導体素子と複数の他の構成要素からなる複合半導体装置の製造方法において、前記半導体素子を構成する半導体基板の表面および裏面の所定の位置に前記半導体基板を透過可能な波長の光を反射する反射部を形成する反射部形成工程と、記反射部形成工程で形成された前記反射部に前記半導体基板を透過可能な波長の光を照射する照射工程と、前記照射工程で照射された前記半導体基板を透過可能な光の前記反射部からの反射光を検出して前記半導体素子の厚みと厚み方向の位置および姿勢を検出する検出工程と、前記検出工程での検出結果から前記半導体素子と前記他の構成要素の相対位置を制御する位置制御工程とを有することを特徴とする。
これにより、半導体素子の位置を３次元的に検出し、これを反映して他の構成要素の相対位置を制御することが可能な複合半導体装置の製造方法を実現することができる。
【０００９】
さらに、半導体素子と複数の他の構成要素からなる複合半導体装置の製造装置において、前記半導体素子を構成する半導体基板の表面および裏面の所定の位置に前記半導体基板を透過可能な波長の光を反射する反射部を形成する反射部形成手段と、前記反射部形成手段によって形成された前記反射部に前記半導体基板を透過可能な波長の光を照射する照射手段と、前記照射手段によって照射された前記半導体基板を透過可能な光の前記反射部からの反射光を検出して前記半導体素子の厚みと厚み方向の位置および姿勢を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果から前記半導体素子と前記他の構成要素の相対位置を制御して相互に配置する位置制御手段とを有することを特徴とする。
これにより、半導体素子の位置を３次元的に検出し、これを反映して他の構成要素の相対位置を制御することが可能な複合半導体装置の製造装置を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる半導体装置、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を添付図面を参照にして詳細に説明する。
【００１１】
図１に複合光学集積デバイスの一例として、光学ピックアップなどに用いられるレーザカプラの構造を示す。図１において、符号１はレーザダイオード、符号２はＰＩＮダイオード、符号３はプリズム、符号４はフォトＩＣ、符号５はセラミックパッケージ、符号１０はレーザカプラ、符号２０はレーザ発光機能部、符号３０は光検出機能部、符号４０は光学ピックアップである。
【００１２】
このレーザカプラ１０はレーザダイオード１と、このレーザダイオード１のパワーモニタとして働くＰＩＮダイオード２とで構成されるレーザ発光機能部（ＬＯＰ：Laser-On-Photodiode ）２０と、この発光機能部２０からのレーザ光を光メディアに向けて照射し、光メディアからの反射光を検出するプリズム３とフォトＩＣ４とからなる光検出機能部３０と、これらを収納するセラミックパッケージ５とで構成され、最終的に光学ピックアップ４０に収納されて光メディアから光学的に情報を読み取る目的などに用いられる。
【００１３】
図２に、このレーザカプラ１０の生産工程を示す。図２において、符号２−１はＰＩＮダイオードウェハ、符号４−１はフォトＩＣ基板、符号６はマルチパッケージ基板、符号７はカバーガラスであり、これ以外は図１の符号と同じである。
このレーザカプラ１０の生産に当たっては、まず、ステップ１０１でレーザチップをＰＩＮダイオードウエーハ２−１上にマウントして、その後、個々にダイシングしてＬＯＰ２０を構成する。次に、ステップ１０２でこのＬＯＰ２０から良品を選別する。次に、ステップ１０３で選別されたＬＯＰ２０をフォトＩＣ基板４−１上にマウントする。さらに、ステップ１０４でこのフォトＩＣ基板４−１上にプリズム３もマウントする。
【００１４】
ついで、ステップ１０５でフォトＩＣ基板４−１をダイシングし、ダイシングされたこのフォトＩＣ基板４をステップ１０６でマルチパッケージ基板６にダイボンディングし、ステップ１０７で布線をワイヤボンディングする。さらにステップ１０８でこのマルチパッケージ基板６の各素子上にカバーガラス７でガラスシールを施す。そうしてステップ１０９でガラスシールを施した素子を分割し、ステップ１１０で最終的に光学的な測定と素子特性の測定を行い、合格したものを選びだして終了する。
【００１５】
この工程中で、レーザチップ１をＰＩＮダイオードウエーハ２−１上にマウントしてＬＯＰ２０構成する工程、さらに、ＬＯＰ２０をフォトＩＣ基板４−１上にマウントする工程などで、部品の取付位置および姿勢の精度良い制御が必要になる。
本発明では、水平基準の出ていない面上での部品の高さ情報、既配置の部品の高さ情報、さらには、部品の姿勢情報も基準面の取り方に関係無く正確に測定することを目的にしている。
【００１６】
ところで、半導体はバンド構造を持っている。光を半導体に当てた場合、このバンド幅によりエネルギーの低い波長の光は半導体基板を透過する。例えば、波長１．０μｍ以上の赤外光にとってＳｉあるいはＧａＡｓの半導体基板は透明である。
本発明は、この性質を利用し、半導体の裏面および表面に検出用のパターンを設け、これに半導体基板を透過する波長の光をモニタとして照射することで、半導体部品の厚さ情報、またはパッケージ等にダイマウントされた半導体部品のあおり（立体的な傾き）などの姿勢情報を精度良く検出するものである。
【００１７】
図３に、本発明の半導体装置の一実施の形態の要部の構成を示す。図３において、符号１１は半導体素子、符号１２は高さ検出部、符号１３は光反射部である。
本発明の実施の形態では、図３（ａ）に示すように、半導体素子１１に高さ検出部１２を設ける。この検出部１２には、図３（ｂ）に示すように、その半導体素子１１の裏面および表面にモニタ用の光反射部１３が設けられている。このモニタ用光反射部１３は、例えば金属薄膜等で形成される。また、検出部１２にはこれ以外のモニタ光を遮るもの、例えば配線等は設けられていない。通常、半導体素子１１のサイズは数１００μｍ程度であり、光反射部１３の大きさは１０μｍ角程度とする。
裏面及び表面の光反射部１３は、部品面内方向に水平位置を若干ずらしてあり、この光反射部１３上に、モニタ光をそれぞれフォーカスさせて、それぞれ高さを検出し、これに基づいて厚さを検出する。この方法では、部品の水平度は検出精度に影響しないため、部品の納入トレー上など、水平基準の出ていない場所においても測定が行える。
この厚さの情報は例えば光集積素子の製造工程においては、後に続く当該部品のパッケージ内のダイマウント位置にフイードバックされる。
【００１８】
また、本発明の他の実施の形態では、図４（ａ）のような光を反射する同形の光反射パターン１４を、部品表面および裏面に中心位置をそろえて形成して姿勢検出部１５にする。この時、図４（ｂ）のように、垂直上方向からモニタ光で観測し、図４（ｃ）のように姿勢検出部１５の光反射パターン１４からの光の観測状況であおりの有無が判定できる。これにより、部品のマウント後のあおりなどの姿勢情報を精度良く検出することができる。例えば、光集積素子の製造工程においては、パッケージ内でのダイマウント後の姿勢制御に有効である。この姿勢情報は、続けてパッケージ内にダイマウントされる他の構成部品の配置位置等にフィードバックされて相互位置が改善される。
【００１９】
以上、主に本発明の半導体装置とこの半導体装置を用いた複合導体装置の製造方法について述べたが、このような製造方法を実行する半導体装置の製造装置をも本発明の対象とするものである。
【００２０】
以上説明したように本発明では、半導体装置を形成する半導体基板の表面および裏面の所定の位置にこの半導体基板を透過可能な波長の光を反射する反射部を設ける。これにより、反射部からの反射光を検出することによって、その厚み、高さ位置情報および姿勢情報を容易に得ることが可能な半導体装置を実現することができる。
【００２１】
また、上記半導体装置を複合半導体装置の素子として用いることにより、光学集積素子などの複合半導体装置の製造歩留まりを向上させ、コストを削減することができる。
【００２２】
更に、本発明では、光学集積素子などの複合半導体装置の製造歩留まりを向上させ、工程能力を向上させ、コストを削減することが可能な複合半導体装置の製造方法を実現することができる。
【００２３】
加えて、本発明では、光学集積素子などの複合半導体装置の製造歩留まりを向上させ、工程能力を向上させ、コストを削減することが可能で、かつ簡略化が可能な複合半導体装置の製造装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される複合半導体装置の一例のレーザカプラの構造を示す図。
【図２】図１のレーザカプラの生産工程を示す説明図。
【図３】本発明の半導体装置の一実施の形態の要部構成を示す図。
【図４】本発明の半導体装置の他の実施の形態の要部構成を示す図。
【符号の説明】
１…レーザダイオード、２…ＰＩＮダイオード、２−１…ＰＩＮダイオードウェハ、３…プリズム、４…フォトＩＣ、４−１…フォトＩＣ基板、５…セラミックパッケージ、６…マルチパッケージ基板、７…カバーガラス、１０…レーザカプラ、１１…半導体素子、１２…高さ検出部、１３…光反射部、１４…光反射パターン、１５…姿勢検出部、２０…レーザ発光機能部（ＬＯＰ）、３０…光検出機能部、４０…光学ピックアップ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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