(57)【要約】【課題】  本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイ製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】上記目的を達成するため、本発明は、一方の面に複数のフォトダイオードが形成された半導体ウエハを、基材の表面に貼り付ける貼り付け工程と、前記複数のフォトダイオードのそれぞれの間を、前記半導体ウエハの側から前記半導体ウエハの深さまでダイシングするウエハダイシング工程と、前記複数のフォトダイオードをまとめて構成されたアレイ化フォトダイオードの間を、前記半導体ウエハの側から前記基材の深さまでダイシングする基材ダイシング工程と、を備えるフォトダイオードアレイ製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に複数のフォトダイオードが形成された半導体ウエハを、基材の表面に貼り付ける貼り付け工程と、
前記複数のフォトダイオードの間を、前記半導体ウエハの側からダイシングするダイシング工程と、
を順に備えるフォトダイオードアレイ製造方法。
【請求項２】
前記ダイシング工程には、
前記複数のフォトダイオードのそれぞれの間を、前記半導体ウエハの側から前記半導体ウエハの深さまでダイシングするウエハダイシング工程と、
前記複数のフォトダイオードをまとめて構成されたアレイ化フォトダイオードの間を、前記半導体ウエハの側から前記基材の深さまでダイシングする基材ダイシング工程と、
を順不同に含むことを特徴とする請求項１に記載のフォトダイオードアレイ製造方法。
【請求項３】
前記貼り付け工程において、前記基材は金属板であり、前記半導体ウエハを前記金属板の表面上に導電性接着剤又は溶融金属により貼り付けることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトダイオードアレイ製造方法。
【請求項４】
前記貼り付け工程において、前記基材は不透明であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトダイオードアレイ製造方法。
【請求項５】
前記貼り付け工程において、前記基材は不導体板であり、前記不導体板はオーミックコンタクト可能な配線パターンが形成され、前記半導体ウエハを前記不導体板の配線パターン上に導電性接着剤又は溶融金属により貼り付けることを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載のフォトダイオードアレイ製造方法。
【請求項６】
前記貼り付け工程において、前記基材は前記半導体ウエハ側の表面に不透明膜が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトダイオードアレイ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に適用されるフォトダイオードアレイ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオードアレイを利用する受光部では、小型の光受信装置を実現するために、フォトダイオードを狭ピッチで高精度に配置する必要がある。そのため、同一半導体ウエハ上にフォトリソグラフィ技術を利用してフォトダイオードアレイを形成している。
【０００３】
その一方、複数の光ファイバが近接して配置されるため、何らかの原因で隣接するフォトダイオード間で発生するクロストークが大きな問題となっている。このため、同一半導体ウエハ上に複数のフォトダイオードを形成し、フォトダイオード間の半導体層の一部をエッチング等で削除することによって、クロストーク低減を試みる技術が検討されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００１−１４４２７８
【特許文献２】特開２００２−１８５０３２
【特許文献３】特開２００３−２４９６７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、フォトダイオードアレイを構成するフォトダイオードのうち、隣接するフォトダイオード間でのクロストークが最も大きく、その大きな原因として、光吸収層を透過したり、光吸収層の間を通過した光が半導体ウエハ内を多重反射し、隣接するフォトダイオードの光吸収層で吸収されることによって生じるクロストークの割合が大きいことを見出した。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明に係るフォトダイオードアレイ製造方法は、複数のフォトダイオードが形成された半導体ウエハを基材の表面に貼り付け、ダイシングしてフォトダイオードを分離するものである。
【０００７】
具体的には、本発明は、一方の面に複数のフォトダイオードが形成された半導体ウエハを、基材の表面に貼り付ける貼り付け工程と、前記複数のフォトダイオードの間を、前記半導体ウエハの側からダイシングするダイシング工程と、を順に備えるフォトダイオードアレイ製造方法である。
【０００８】
本発明のフォトダイオードアレイ製造方法により、フォトダイオードの狭ピッチで高精度な配置を維持したまま、フォトダイオードを分離するため、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【０００９】
本発明では、前記ダイシング工程には、前記複数のフォトダイオードのそれぞれの間を、前記半導体ウエハの側から前記半導体ウエハの深さまでダイシングするウエハダイシング工程と、前記複数のフォトダイオードをまとめて構成されたアレイ化フォトダイオードの間を、前記半導体ウエハの側から前記基材の深さまでダイシングする基材ダイシング工程と、を順不同に含むことが好ましい。
【００１０】
本発明のフォトダイオードアレイ製造方法により、半導体ウエハの深さまでダイシングすることによって、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。また、基材の深さまでダイシングすることによって、フォトダイオードアレイとして切り出すことができる。
【００１１】
本発明では、前記貼り付け工程において、前記基材は金属板であり、前記半導体ウエハを前記金属板の表面上に導電性接着剤又は溶融金属により貼り付けることが好ましい。
【００１２】
金属板は不透明であるため、半導体ウエハに浸入してきた光が遮断され、隣接するフォトダイオードまで伝搬することがなくなることにより、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【００１３】
本発明では、前記貼り付け工程において、前記基材は不透明であることが好ましい。
【００１４】
基材が不透明であるため、半導体ウエハに浸入してきた光が遮断され、隣接するフォトダイオードまで伝搬することがなくなることにより、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【００１５】
本発明は、前記貼り付け工程において、前記基材は不導体板であり、前記不導体板はオーミックコンタクト可能な配線パターンが形成され、前記半導体ウエハを前記不導体板の配線パターン上に導電性接着剤又は溶融金属により貼り付けることが好ましい。
【００１６】
半導体ウエハのフォトダイオードの形成されていない側を配線パターンに接続することにより電極への接続が容易になる。
【００１７】
本発明は、前記貼り付け工程において、前記基材は前記半導体ウエハ側の表面に不透明膜が形成されていることが好ましい。
【００１８】
基材に不透明膜が形成されているため、半導体ウエハに浸入してきた光が遮断され、隣接するフォトダイオードまで伝搬することがなくなることにより、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のフォトダイオードアレイ製造方法により、フォトダイオードの高精度な配置を維持したまま、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２１】
複数のフォトダイオードが形成された半導体ウエハを基材の表面に貼り付け、半導体ウエハまでダイシングしてフォトダイオードを分離するフォトダイオードアレイ製造方法について説明する。フォトダイオードアレイの製造工程を図１に示す。
【００２２】
図１（１）おいて、１１は半導体ウエハ、１３は導電性接着剤、２１は基材としての金属板である。半導体ウエハ１１は金属板２１に対向する面と反対側の面に複数のフォトダイオードが形成されている。図１（１）は、導電性接着剤１３を半導体ウエハ１１と金属板２１の両方又は片方の面に塗布して（図１（１）左側）、半導体ウエハ１１と金属板２１とを貼り付ける（図１（１）右側）貼り付け工程を説明する図である。
【００２３】
半導体ウエハとしては、Ｓｉウエハ、ＳｉＣウエハ、ＩｎＰウエハ、ＧａＡｓウエハ、ＧａＡｓＰウエハ、Ｇｅウエハ、ＧａＮウエハが例示できる。基材には、半導体ウエハを保持し、導電性のある又は配線パターンの形成可能な材料が望ましい。基材としての金属板の材料には、銅、アルミニウム、鉄、錫、ニッケル、クロム、モリブデン及びこれらの合金が例示できる。フォトダイオードとしては、ＰＮ型フォトダイオード、ＰＩＮ型フォトダイオード、アバランシェフォトダイオードが例示できる。
【００２４】
導電性接着剤１３に替えて、溶融した金属で貼り付けてもよい。金属としては、金、銀、銅、錫、亜鉛、鉛、ニッケル、ビスマス、アルミニウム等やこれらの合金が例示できる。
【００２５】
図１（２）において、３１は厚み計である。半導体ウエハ１１と金属板２１とを貼り付けた後に、半導体ウエハ１１の上面から金属板２１の半導体ウエハ１１に対向する面までの厚み、金属板２１の厚みを測定する。厚みの測定装置としては、触針式厚み計、レーザ反射式厚み計、超音波厚み計、静電容量型厚み計等が例示できる。
【００２６】
図１（３）において、１４はダイシングテープである。厚みを測定した後、貼り付けた半導体ウエハ１１と金属板２１を金属板２１の面がダイシングテープに面するようにダイシングテープ１４に貼り付ける。ダイシングテープ１４に貼り付けることにより、ダイシングの後に分離されたフォトダイオードアレイがばらばらにならないように保持することができる。
【００２７】
図１（４）において、１２はダイシングされた半導体ウエハ、３２はブレードである。ブレード３２は半導体ウエハや金属板をダイシングするために使用される。半導体ウエハ１１の側から半導体ウエハ１１をブレード３２でダイシングする（図１（４）左側）。複数のフォトダイオードをまとめて構成されたアレイ化フォトダイオードの間を半導体ウエハ１１の側から金属板２１の深さまでダイシングする（基材ダイシング工程）。半導体ウエハ１１の側から金属板２１の深さまでダイシングするとは、少なくとも金属板２１が切り離せるようにダイシングすることをいう。
【００２８】
アレイ化フォトダイオードを構成するそれぞれのフォトダイオードの間を半導体ウエハ１１の側から半導体ウエハ１１の深さまでダイシングする（ウエハダイシング工程）。半導体ウエハ１１の側から半導体ウエハ１１の深さまでダイシングするとは、少なくとも半導体ウエハ１１が分離できるようにダイシングすることをいう。基材ダイシング工程とウエハダイシング工程とはいずれを先に実施してもよいし、交互に実施してもよい。順番は任意である。基材ダイシング工程とウエハダイシング工程を経て、ダイシングされた半導体ウエハ１２ができあがる。
【００２９】
このようにダイシングされた半導体ウエハ１２を上から見ると、格子状にダイシングされている（図１（４）右側）。図１（４）右側において、実線は金属板２１の深さまでダイシングされた部分、点線は半導体ウエハ１１の深さまでダイシングされた部分を表す。つまり、実線と点線で囲まれた部分がフォトダイオード、実線で囲まれた部分がフォトダイオードアレイである。図１（４）では、真ん中の１つのフォトダイオードアレイを引き剥がした状態を示している。
【００３０】
図１（５）において、１はフォトダイオードアレイである。基材ダイシング工程及びウエハダイシング工程を経て、ダイシングテープ１４からフォトダイオードアレイ１を引き剥がす。図１（５）の右側はダイシングされた半導体ウエハ１２から１つのフォトダイオードアレイ１を引き剥がした状態を示す。
【００３１】
半導体ウエハ上には狭ピッチ且つ高精度な配置でフォトダイオードを形成することができる。従って、このような製造方法で製造されたフォトダイオードアレイは、フォトダイオードが金属板上で狭ピッチ且つ高精度に配置されているため、光ファイバアレイとの精密位置合わせが容易である。さらに、フォトダイオード間が分離されているので、フォトダイオード間のクロストークを低減することができる。
【００３２】
前述した貼り付け工程において、使用する基材として金属板を利用したが、金属板に替えて不透明な基材でもよい。不透明な基材の材料としては、セラミック、金属等が例示できる。不透明な材料とすれば、半導体ウエハに浸入してきた光が遮断され、隣接するフォトダイオードまで伝搬することがなくなることにより、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【００３３】
前述した貼り付け工程において、使用する基材として金属板を利用したが、金属板に替えて半導体ウエハ側の表面に不透明膜が形成されている基材でもよい。不透明膜の材料としては、接着材や金属等が例示できる。金属としては、金、銀、銅、錫、亜鉛、鉛、ニッケル、ビスマス、アルミニウム等やこれらの合金が例示できる。不透明膜を形成すれば、半導体ウエハに浸入してきた光が遮断され、隣接するフォトダイオードまで伝搬することがなくなることにより、隣接するフォトダイオード間でクロストークの低減可能なフォトダイオードアレイの製造を可能とする。
【００３４】
前述した貼り付け工程において、基材として使用する金属板に替えてオーミックコンタクト可能な配線パターンの形成された不導体板でもよい。不導体板の材料としては、セラミック、ガラス等が例示できる。この場合、フォトダイオードはカソード電極、アノード電極とも、不導体板と反対側に面に形成されていることが好ましい。ボンディングによりカソード電極、アノード電極への接続が容易となる。セラミック板は不導体であるため、セラミック板上に配線パターンを形成し、ビアホールを介して裏面に導通させた上で、フォトダイオードに接続できるようにセラミック板の配線パターンと半導体ウエハの位置合わせをしてから導電性接着剤又は溶融金属により半導体ウエハとセラミック板とを貼り付けてもよい。配線パターンの材料としては、オーミックコンタクト可能な金属であればよく、金、銀、銅、錫、亜鉛、鉛、ニッケル、ビスマス、アルミニウム等やこれらの合金が例示できる。溶融金属としては、金、銀、銅、錫、亜鉛、鉛、ニッケル、ビスマス、アルミニウム等やこれらの合金を溶融させたものが例示できる。
【００３５】
本実施形態は、前述した実施形態にさらに、複数のフォトダイオード間の溝に遮光板を配置する工程を備えるフォトダイオードアレイ製造方法である。
【００３６】
フォトダイオードアレイの製造工程を図２に示す。図２において、１はフォトダイオードアレイ、２は分離されたフォトダイオード、３はフォトダイオードの受光面、４は基材、７は遮光板、９は光ファイバである。フォトダイオードアレイ１は、金属からなる基材４と、導電性接着剤により基材４に貼りつけられた複数のフォトダイオード２とを備える。
【００３７】
前述したフォトダイオードアレイ製造方法で製造したフォトダイオードアレイ１のフォトダイオード２の間に形成されたダイシング溝に、各フォトダイオード２を仕切る遮光板７を配置し接着剤等で固定する。
【００３８】
フォトダイオードアレイ１に対して、光ファイバ９からの出射光を各フォトダイオード２の受光面３に入射させる。複数のフォトダイオード２は同一の金属板上に等ピッチで配置されているため、光ファイバ９を複数本まとめた光ファイバアレイとの結合に適している。図２に示すように、フォトダイオードアレイ１は遮光板７をさらに備えているため、隣接するフォトダイオード２を透過した光は遮断され、空間を伝搬してクロストークとなることを防止することができる。
【００３９】
遮光板以外に、フォトダイオード２の間に形成された溝に遮光樹脂を入れてもよい。遮光樹脂は不透明であればよく、例えば黒色シリコン混和物が例示できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態のフォトダイオードアレイは、隣接するフォトダイオードからのクロストークを一層低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本実施形態に係るフォトダイオードアレイ製造方法は半導体製造の分野で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】フォトダイオードアレイの製造工程を説明する図である。
【図２】フォトダイオードアレイの製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：フォトダイオードアレイ
２：フォトダイオード
３：フォトダイオードの受光面
４：基材
７：遮光板
９：光ファイバ
１１：半導体ウエハ
１２：半導体ウエハ
１３：導電性接着剤
１４：ダイシングテープ
２１：金属板
３１：厚み計 
３２：ブレード 
【図１】
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【図２】
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