光半導体装置、及びそれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器
【課題】中空領域を備えたＣＳＰの検査において、検査用プローブの荷重で半導体基板が破壊しない高信頼性で小型の光半導体装置、また、パッケージの方向認識がとりやすい光半導体装置、及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】半導体基板とガラス板とが半導体基板の周辺部で接着層１０３により接着され、半導体基板とガラス板と接着層１０３とで囲まれた部分に中空領域１０５が形成される。中空領域１０５には、半導体基板の裏面で等間隔に配置されたバンプ１０６のそれぞれと対応する位置に補強用接着層１０４が緩衝部として形成される。これら緩衝部１０４により、検査用プローブの荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板に持たせる。ただし、パッケージの方向認識のため、半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部１０４ｂの配置場所には緩衝部を配置しない。
【解決手段】半導体基板とガラス板とが半導体基板の周辺部で接着層１０３により接着され、半導体基板とガラス板と接着層１０３とで囲まれた部分に中空領域１０５が形成される。中空領域１０５には、半導体基板の裏面で等間隔に配置されたバンプ１０６のそれぞれと対応する位置に補強用接着層１０４が緩衝部として形成される。これら緩衝部１０４により、検査用プローブの荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板に持たせる。ただし、パッケージの方向認識のため、半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部１０４ｂの配置場所には緩衝部を配置しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップサイズパッケージを用いた光半導体装置に関し、詳しくは、検査時にバンプ部分に加わる物理的応力を緩和して応力破壊を低減する光半導体装置、及びこのような光半導体装置を用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化に伴って、回路の大規模化が進み、半導体チップの大型化、ひいては半導体パッケージの大型化に繋がっている。一方で、電子機器は益々小型化が進んでいるため、電子機器に対する半導体パッケージの大きさが課題となってきている。
【０００３】
光ピックアップ装置用の受光増幅回路は、レーザ光をＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、更にはＢＤ（Blu-ray Disc）等の光ディスク媒体へ照射することによって発生する反射光を複数の受光素子で受光し、光電流を電圧に変換して出力する数チャンネルのアンプから構成されている。
【０００４】
また、ＣＤには赤外レーザ素子、ＤＶＤには赤色レーザ素子、ＢＤには青紫レーザ素子が光源として使用されている。近年では赤外と赤色の２つの波長のレーザ素子をモノリシックに形成したモノリシック２波長レーザ素子が普及している。このようなモノリシック２波長レーザ素子では、各々の発光位置が決められた間隔で配置され、光軸が２系統になるため、受光側もそれぞれの波長に対応する専用の受光素子及び増幅回路を同一半導体基板上に形成する必要があり、アンプのチャンネル数は増加している。更に、ＢＤの対応も必要のため、アンプのチャンネル数は益々多くなり、半導体チップは大きくなり、これをモールドするパッケージはこれまでの大きさでは許容できなくなってきた。また特に、ＢＤ対応の場合、使用波長が化学変化を起こさせやすい４０５ｎｍ近辺の青紫光のため、パッケージ内部に使用する部材についても十分な注意が必要となってきている。
【０００５】
そのため近年では、パッケージサイズを小さくする構造として、チップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと略称する）が提案されている。具体的には、半導体基板の表面から裏面に貫通する電極を形成し、当該半導体基板の裏面側に再配線と、電極端子としてのバンプとを形成した光半導体チップが登場している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＣＳＰ構造の光半導体装置の電気的特性を検査する場合、半導体基板の裏面に配置された全てのバンプに同時に検査用プローブを押し当てて、バンプと検査用プローブとの電気的コンタクトをとるため、検査用プローブの荷重が各バンプに加わる。この荷重は半導体基板にも加わり、当該半導体基板のみで検査用プローブの荷重を吸収することとなる。その結果、半導体基板は検査用プローブの荷重に耐えきれず、半導体基板のバンプの周辺にクラックが発生し、最悪の場合は半導体基板が破壊することがある。また、バンプ端子のように基板表面から突出した端子でなくても、プローブを使用する検査においては、プローブ荷重によって基板が破壊することは発生しうる。
【０００８】
今後、ＣＳＰの更なる小型化を図るには、ＣＳＰ構造における厚みを薄くするため、小型・薄型化と堅牢性とを実現するＣＳＰ構造が必要となる。
【０００９】
また、パッケージの小型化に伴い、セット実装のときにパッケージの方向認識がとりにくくなるため、パッケージを逆方向に実装するという課題も発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、前記の課題に鑑み、ＣＳＰの検査において、検査用プローブの荷重で半導体基板が破壊しない信頼性の高い光半導体装置、また、パッケージの方向認識がとりやすい光半導体装置、及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器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】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置は、第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、半導体基板の周辺部だけでなく、中空領域においても検査用プローブの荷重を分散できる緩衝部を配置しているため、検査用プローブの荷重による半導体基板の破壊が低減できる。
【００１３】
また、パッケージの方向認識を向上するためには、前記緩衝部のうち半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部の形状を他の緩衝部の形状とは異なるようにしたり、前記緩衝部のうち半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部の配置場所には緩衝部を配置しないようにしたりすればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＣＳＰの検査において、検査用プローブの荷重により半導体基板が破壊しない高信頼性で小型の光半導体装置、また、パッケージの方向認識がとりやすい光半導体装置、及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る他の光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る更に他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る更に他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態における光半導体装置を示す平面図である。また図２は、本第１の実施形態の光半導体装置及び当該光半導体装置の検査時に用いる検査用プローブを示す断面図である。図１及び図２に示すように、光半導体装置１００は、半導体基板１０１と、保護用のガラス板（光透過性部材）１０２と、封止部としての接着層１０３と、緩衝部としての補強用接着層１０４と、電極端子としてのバンプ１０６とで構成されている。なお、半導体基板１０１は、例えばシリコンからなり、１００μｍ程度の厚みを持つものである。
【００１８】
半導体基板１０１の表面（第１の主面）には受光領域１０７と信号処理回路１０８とが形成されており、光信号を受光し、光電流を発生する複数の受光素子１０７ａが受光領域１０７の中に配置されている。半導体基板１０１とガラス板１０２とは、半導体基板１０１の周辺部で接着層１０３により接着されており、半導体基板１０１とガラス板１０２と接着層１０３とで囲まれた部分には中空領域１０５が形成されている。
【００１９】
受光領域１０７の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には接着層１０３を形成することは望ましくない。また、信号処理回路１０８の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の硬化による応力で、受動素子である抵抗や容量の値がシフトし、能動素子であるトランジスタやダイオードの特性がシフトするため、信号処理回路１０８の上にも接着層１０３を形成することは望ましくない。したがって、これらの特性劣化を防止するため、受光領域１０７及び信号処理回路１０８の上には接着層１０３を接着せず、中空領域１０５としている。
【００２０】
また、この中空領域１０５には等間隔に配置されたバンプ１０６のそれぞれ対応する位置に補強用接着層１０４が形成されており、補強用接着層１０４の半導体基板１０１との接着面積は、バンプ１０６の半導体基板１０１との接合面積より大きい。すなわち、半導体基板１０１の裏面（他の主面）に配置されているバンプ１０６の位置が半導体基板１０１の表面の中空領域１０５の範囲内にある場合、バンプ１０６の位置と同じ位置の半導体基板１０１の表面に補強用接着層１０４を形成する。ただし、受光領域１０７の直下にはバンプ１０６ａを配置しないことが望ましい。
【００２１】
中空領域１０５を備えたＣＳＰ構造の光半導体装置１００を検査する場合、光半導体装置１００の裏面に配置されたバンプ１０６に検査用プローブ２００を押し当てて、バンプ１０６と検査用プローブ２００との電気的コンタクトをとるため、バンプ１０６には検査用プローブ２００の荷重（例えば、１プローブ当たり５０ｇ）が加わる。
【００２２】
図１において、中空領域１０５の中にはバンプ１０６が８個あるため、中空領域１０５における半導体基板１０１にはトータルで、５０ｇ×８個＝４００ｇの荷重が加わることとなる。この４００ｇの荷重が加わった中空領域１０５は、半導体基板１０１の周辺部に形成された接着層１０３のみで支持されていた場合、半導体基板１０１は強度不足でクラックが発生するか、最悪の場合は破壊する。検査用プローブ２００の荷重による破壊を防止するため、８個のバンプ１０６の直上に半導体基板１０１を支持するための補強用接着層１０４を形成している。
【００２３】
この補強用接着層１０４により、検査用プローブ２００の荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板１０１に持たせることができる。また、マスク合わせずれによって、バンプ１０６の位置に対して補強用接着層１０４の位置がバンプ１０６の直上からずれた場合でも半導体基板１０１の強度を確保するため、補強用接着層１０４の大きさはバンプ１０６の大きさより大きく設定することが望ましい。
【００２４】
しかも、本第１の実施形態によれば、補強用接着層１０４があるので、接着層１０３の面積を小さくしても、半導体基板１０１とガラス板１０２との接着強度に問題は生じない。したがって、チップサイズを小さくすることができる。
【００２５】
なお、本第１の実施形態では封止部及び緩衝部に、それぞれ接着層１０３及び補強用接着層１０４を使用したが、図３の光半導体装置１４０に示すように、封止部１０３及び緩衝部１０４として、例えば絶縁体であるセラミックを支持体とし、上下に接着層を有する構造体を使用しても、同様の効果を奏することができる。ただし、封止部１０３と緩衝部１０４とは同一の製造工程で形成できることが好ましい。工程の簡略化、及び低コスト化が図れるからである。
【００２６】
また、ＣＳＰ裏面端子として、基板から突出したバンプ１０６について説明したが、単なる平坦な端子の場合でも、プローブ検査における基板破壊防止の観点からは、同様の効果を奏することができる。
【００２７】
《第２の実施形態》
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置１５０を示す平面図である。第１の実施形態と比べ、緩衝部の配置、及びそれに伴う信号処理回路１０８の配置の点が異なる。また更に、本第２の実施形態では緩衝部として、基板上にめっきもしくは蒸着で形成した金属層を使用している。金属層の厚みは封止部に使用する接着層の厚み以下としている。緩衝部設置の目的は、前述のように検査プローブの荷重を分散させることにあるため、半導体基板に対向するガラス板と接着している必要はなく、荷重によって発生する半導体基板の変形が抑制されるのであれば問題ない。
【００２８】
金属層である金めっき層１０９は、中空領域１０５において補助線１１０で示す対角線上で、中空領域１０５の中心から放射状に同一距離で、検査用プローブの総荷重が均等に分散される位置に４箇所形成されている。
【００２９】
なお、緩衝部を金めっき層１０９として説明したが、荷重によって発生する半導体基板の変形が抑制されるのであれば、金めっき層１０９に限定されずどのような材質のものであってもよい。例えば、セラミックやガラス板であっても本発明の目的は達成される。
【００３０】
また、この構成であれば、バンプ１０６の数や位置によらず金めっき層１０９を配置でき、信号処理回路１０８の領域を有効に使用できるため、回路レイアウトの自由度も向上し、チップサイズの小型化、ひいてはパッケージサイズの更なる小型化も可能となる。また、緩衝部が有機材料である接着剤を含有していないため、ＢＤ用の青紫レーザ光に対するパッケージ内部の変質を抑制することができる。
【００３１】
また、前述した説明では、半導体基板１０１上の封止部及び緩衝部の設置領域には、受動素子及び能動素子を配置しないとしているが、回路レイアウトの工夫で応力に対して特性がシフトしない素子や、特性がシフトしても光半導体装置１５０の全体の特性に影響を与えない素子、及びアルミニウム配線は、封止部及び緩衝部の設置領域に配置してもかまわないことは言うまでもない。
【００３２】
また、緩衝部（金めっき層１０９）は半導体基板１０１が検査用プローブ２００の荷重に対して破壊しない場所であれば、中空領域１０５のどの位置に何箇所配置してもかまわない。更に、緩衝部は封止部と接触した位置、あるいは一部がオーバーラップした位置に配置してもかまわない。
【００３３】
《第３の実施形態》
図５、図６、図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置を示す平面図である。第１の実施形態と比べ、一部の緩衝部又は一部の封止部の形状が異なる。
【００３４】
図５の光半導体装置１６０に示す緩衝部１０４ａは、他の緩衝部１０４と比べサイズが小さく、他の緩衝部１０４が円形であるのに対して四角形である。また、図６の光半導体装置１７０に示す緩衝部１０４ｂは、緩衝部自体を除いている。これら２つの緩衝部形状及び配置は、どちらも他の緩衝部１０４とは異なっているため、光半導体装置１６０及び１７０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記緩衝部１０４ａ，１０４ｂを配置することで、光半導体装置１６０，１７０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００３５】
また、図７に示す光半導体装置１８０の封止部１０３ａは、封止部１０３の他の３箇所のコーナー部とは異なった形状をしているため、上記緩衝部の配置と同様に光半導体装置１８０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記封止部１０３ａを配置することで、光半導体装置１８０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００３６】
更に、図８に示すように、封止部１０３にレーザマーカ等でマーク３００を入れることにより、マーク３００は半導体基板とガラス板に挟まれた位置に形成されるため、洗浄やリフロー等のダメージによりマークが薄くなったり、剥がれたりすることが無くなり、常に鮮明にマークが見え、マークの位置で光半導体装置１９０を表面から見た時、光半導体装置１９０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。更に、図形、文字、数字を組み合わせてマーク３００を形成することで、個々の光半導体装置に認識番号を形成することができ、例えば製品型番や製造年月日等の個別情報を個々に形成できるという効果を奏する。
【００３７】
《第４の実施形態》
図９及び図１０は、本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置を示す図である。第１の実施形態と比べ、緩衝部の代わりに光半導体装置の表面に弾性体部を配置した点が異なる。
【００３８】
例えば、イメージセンサー等では受光領域が広いため、第１の実施形態のように中空領域に緩衝部を配置することができない。この場合、緩衝部に代わる衝撃吸収部を光半導体装置に設ける必要がある。
【００３９】
図９及び図１０に示すように、光半導体装置３５０は、半導体基板１０１と、ガラス板（光透過性部材）１０２と、封止部としての接着層１０３と、衝撃吸収部としてのゴム状の弾性体部３５１と、電極端子としてバンプ１０６とで構成されている。
【００４０】
半導体基板１０１の表面（第１の主面）には受光領域１０７と信号処理回路１０８とが形成されており、光信号を受光し、光電流を発生する複数の受光素子１０７ａが受光領域１０７の中に配置されている。半導体基板１０１とガラス板１０２とは、半導体基板１０１の周辺部で接着層１０３により接着されており、半導体基板１０１とガラス板１０２と接着層１０３とで囲まれた部分には中空領域１０５が形成されている。
【００４１】
受光領域１０７の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には接着層１０３を形成することは望ましくない。また、信号処理回路１０８の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の硬化による応力で、受動素子である抵抗や容量の値がシフトし、能動素子であるトランジスタやダイオードの特性がシフトするため、信号処理回路１０８の上にも接着層１０３を形成することは望ましくない。したがって、これらの特性劣化を防止するため、受光領域１０７及び信号処理回路１０８の上には接着層１０３を接着せず、中空領域１０５としている。
【００４２】
また、ガラス板１０２の表面には、受光領域１０７の上方で受光領域１０７とほぼ同じ位置に開口部３５２を備えた弾性体部３５１を配置している。受光領域１０７の上方に開口部３５２を設けるのは、上記接着層と同様に弾性体部３５１の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に弾性体部３５１の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には弾性体部３５１を形成することは望ましくないからである。
【００４３】
中空領域１０５を備えたＣＳＰ構造の光半導体装置３５０を検査する場合、光半導体装置３５０の裏面に配置されたバンプ１０６に検査用プローブ２００を押し当てて、バンプ１０６と検査用プローブ２００との電気的コンタクトをとるため、バンプ１０６には検査用プローブ２００の荷重（例えば、１プローブ当たり５０ｇ）が加わる。
【００４４】
図９において、中空領域１０５の中にはバンプ１０６が８個あるため、中空領域１０５における半導体基板１０１にはトータルで、５０ｇ×８個＝４００ｇの荷重が加わることとなる。この４００ｇの荷重が加わった中空領域１０５は、半導体基板１０１の周辺部に形成された接着層１０３のみで支持されていた場合、半導体基板１０１は強度不足でクラックが発生するか、最悪の場合は破壊する。検査用プローブ２００の荷重による破壊を防止するため、ガラス板１０２の表面にゴム状の弾性体部３５１を配置し、光半導体装置３５０の全体で検査用プローブ２００の荷重を緩和している。つまり、ゴム状の弾性体部３５１により、検査用プローブ２００の荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板１０１に持たせることができる。
【００４５】
また、弾性体開口部３５２の位置はガラス板１０２の表面がむき出しになっているため、ゴミ等の異物によりガラス板１０２の表面にキズが付く可能性があるため、弾性体部３５１の厚みは製造工程中に付着するダストサイズ（数十μｍ）よりも厚い５０μｍ以上が望ましい。弾性体部３５１の厚みが５０μｍ以上あれば、弾性体開口部３５２のガラス板１０２表面にゴミが付着したとしても、光半導体装置３５０の表面が製造装置やトレー等に接してガラス板１０２の表面にキズを付けることは無くなる。
【００４６】
また、弾性体開口部３５２は光半導体装置３５０を個片にダイシングする直前に形成することが望ましい。すなわち、半導体基板１０１とガラス板１０２とを貼り合わせた後、ガラス板１０２の表面に弾性体材料を塗布し、この状態で貫通電極（不図示）の形成からバンプ形成までを行い、最後にダイシングする前にマスキング、露光して弾性体開口部３５２を形成することにより、弾性体材料塗布後からバンプ形成までの間はガラス板表面は弾性体材料で保護されているため、弾性体開口部３５２におけるガラス板表面へのゴミ等の付着も防止でき、弾性体開口部３５２の形成後の洗浄工程で他の部分に付着したゴミも洗浄されるからである。
【００４７】
また、弾性体部３５１の表面は粗面処理することが望ましい。光半導体装置３５０をセットに組み込んだ場合、更に光半導体装置３５０にホルダーをかぶせる時には、光半導体装置３５０の表面（弾性体部３５１の表面）とホルダーとを接着剤で接着するため、光半導体装置３５０の表面が粗面のほうが鏡面より接着力が向上する。
【００４８】
更に、受光領域１０７に対応するガラス板１０２表面以外の部分に弾性体部３５１が配置されているため、弾性体部３５１が遮光膜としての機能も有することから、迷光等による不要光が受光領域１０７以外の部分に照射されることを防止でき、不要光による回路の誤動作や、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすことを防止することができる。この場合、弾性体材料に予め顔料等の光を透過しにくい色を混ぜておくことが望ましい。
【００４９】
また、図９に示す弾性体コーナー部３５１ａは、弾性体部３５１の他の３箇所のコーナー部とは異なった形状をしているため、上記第３の実施形態における封止部の配置と同様に光半導体装置３５０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記弾性体コーナー部３５１ａを配置することで、光半導体装置３５０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００５０】
更に、弾性体部３５１にレーザマーカ等でマーク４００を入れることにより、マークの位置で光半導体装置３５０を表面から見た時、光半導体装置３５０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。更に、図形、文字、数字を組み合わせてマーク４００を形成することで、個々の光半導体装置に認識番号を形成することができ、例えば製品型番や製造年月日等の個別情報を個々に形成できるという効果を奏する。
【００５１】
なお、ＣＳＰ裏面端子として、基板から突出したバンプ１０６について説明したが、単なる平坦な端子の場合でも、プローブ検査における基板破壊防止の観点からは、同様の効果を奏することができる。
【００５２】
《第５の実施形態》
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。図１１に示すように、光ピックアップ装置５０は、レーザ光を用いてＤＶＤ及びＣＤの光ディスク媒体５８からの情報の読み出し、及び光ディスク媒体５８への情報の書き込みを行う装置である。
【００５３】
光ピックアップ装置５０は、ＣＤに使用される光源としての赤外レーザ素子５１と、ＤＶＤに使用される光源としての赤色レーザ素子５２と、３ビームグレーティング５３と、ビームスプリッタ５４ａと、ビームスプリッタ５４ｂと、コリメータレンズ５５と、ミラー５６と、対物レンズ５７ａ，５７ｂと、受光用ＩＣ５９とから構成される。
【００５４】
光ピックアップ装置５０では、光ディスク媒体５８がＣＤである場合において、赤外レーザ素子５１から出射されたレーザ光は、３ビームグレーティング５３により、３ビームに分割された後、ビームスプリッタ５４ａ、コリメータレンズ５５及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って、ミラー５６で反射されて対物レンズ５７ａに入射する。その後、対物レンズ５７ａで集光された光が光ディスク媒体５８（ＣＤ）に入射した後、反射され、反射光は対物レンズ５７ａ、ミラー５６及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って戻ってくる。光ディスク媒体５８からの反射光は、ビームスプリッタ５４ｂによってその方向が曲げられ、対物レンズ５７ｂを通って受光用ＩＣ５９の受光面上に照射される。受光用ＩＣ５９は、光ディスク媒体５８の情報を電気信号として出力する。
【００５５】
ここで、受光用ＩＣ５９は、図示しない受光部を有する受光素子、及び受光素子で発生した光電流を増幅する信号処理回路が同じシリコン基板上に形成されたＩＣであり、第１〜第４の実施形態で説明した光半導体装置である。
【００５６】
光ディスク媒体５８からの反射光には、光ディスク媒体５８の面上のピット情報等が含まれており、受光素子で発生した光電流を演算処理することにより、光ディスク媒体５８の情報信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等が得られる。これらの信号は光ディスク媒体５８の情報の読み取りや光ピックアップ装置５０の位置制御等に用いられる。
【００５７】
したがって、第１〜第４の実施形態の光半導体装置により、光ピックアップ装置５０の高信頼性化、及び小型化が可能となる。
【００５８】
また、光ピックアップ装置５０では、光ディスク媒体５８がＤＶＤである場合において、赤色レーザ素子５２から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ５４ａ、コリメータレンズ５５及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って、ミラー５６で反射されて対物レンズ５７ａに入射する。その後、対物レンズ５７ａで集光された光が光ディスク媒体５８（ＤＶＤ）に入射した後、反射され、反射光は対物レンズ５７ａ、ミラー５６及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って戻ってくる。光ディスク媒体５８からの反射光は、ビームスプリッタ５４ｂによってその方向が曲げられ、対物レンズ５７ｂを通って受光用ＩＣ５９の受光面上に照射される。受光用ＩＣ５９は、光ディスク媒体５８の情報を電気信号として出力する。
【００５９】
光ディスク媒体５８からの反射光に起因する電気信号が、光ディスク媒体５８の情報の読み取りや光ピックアップ装置５０の位置制御等に用いられる点は前記ＣＤの場合と同じであるが、光ディスク媒体５８がＣＤの場合には、レーザ光が３ビームに分割されているのに対して、光ディスク媒体５８がＤＶＤの場合には１ビームであるため、ＣＤからの反射光とＤＶＤからの反射光とは受光部上の異なった位置に照射される。よって、受光用ＩＣ５９では、ＣＤからの情報を得るために使用される受光部と、ＤＶＤからの情報を得るために使用される受光部とが一部異なってくる。
【００６０】
光ピックアップ装置５０において、赤外レーザ素子５１から出射されたレーザ光及び赤色レーザ素子５２から出射されたレーザ光はそれぞれ、ビームスプリッタ５４ａから光ディスク媒体５８に至る光路、及び光ディスク媒体５８から受光用ＩＣ５９に至る光路において、光軸がほぼ同じになるように調整されている。よって、光ディスク媒体５８がＣＤ及びＤＶＤのいずれであっても同じ光学素子、及び同じ光学系を使用することができ、光ピックアップ装置５０の小型化及び組立て時の調整等が容易となる。
【００６１】
以上のように本第５の実施形態の光ピックアップ装置５０によれば、第１〜第４の実施形態の光半導体装置が用いられる。よって、信頼性が高く小型の光ピックアップ装置を実現することができる。
【００６２】
なお、前記光ピックアップ装置５０では、レーザ光、受光用ＩＣ等の構造及び各部品の配置関係等は、適宜、設計に応じて変更されてもよい。
【００６３】
以上、本発明の光半導体装置を用いた光ピックアップ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の光半導体装置は光ピックアップ装置以外の様々な電子機器にも好適に用いられる。これにより、信頼性が高く小型の電子機器を実現することができる。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００６４】
また、本発明は光半導体装置として光透過性部材を用いて説明したが、半導体基板を積層するインターポーザとして用いる場合等は、光透過性部材である必要はなく、シリコン基板やセラミック基板、あるいはプリント基板であっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、光半導体装置及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器に利用でき、特に光ディスク媒体の情報読み取りを行う光半導体装置及びこれを用いた光ピックアップ装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
５０ 光ピックアップ装置
５１ 赤外レーザ素子
５２ 赤色レーザ素子
５３ ３ビームグレーティング
５４ａ，５４ｂ ビームスプリッタ
５５ コリメータレンズ
５６ ミラー
５７ａ，５７ｂ 対物レンズ
５８ 光ディスク媒体
５９ 受光用ＩＣ
１００，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，３５０ 光半導体装置
１０１ 半導体基板
１０２ ガラス板
１０３ 接着層
１０３ａ 封止部の欠けパターン
１０４，１０４ａ，１０４ｂ 補強用接着層
１０５ 中空領域
１０６ バンプ
１０６ａ バンプの欠け位置
１０７ 受光領域
１０７ａ 受光素子
１０８ 信号処理回路
１０９ 金めっき層
１１０ 補助線
２００ 検査用プローブ
３００，４００ マーク
３５１ 弾性体部
３５２ 弾性体開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップサイズパッケージを用いた光半導体装置に関し、詳しくは、検査時にバンプ部分に加わる物理的応力を緩和して応力破壊を低減する光半導体装置、及びこのような光半導体装置を用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化に伴って、回路の大規模化が進み、半導体チップの大型化、ひいては半導体パッケージの大型化に繋がっている。一方で、電子機器は益々小型化が進んでいるため、電子機器に対する半導体パッケージの大きさが課題となってきている。
【０００３】
光ピックアップ装置用の受光増幅回路は、レーザ光をＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、更にはＢＤ（Blu-ray Disc）等の光ディスク媒体へ照射することによって発生する反射光を複数の受光素子で受光し、光電流を電圧に変換して出力する数チャンネルのアンプから構成されている。
【０００４】
また、ＣＤには赤外レーザ素子、ＤＶＤには赤色レーザ素子、ＢＤには青紫レーザ素子が光源として使用されている。近年では赤外と赤色の２つの波長のレーザ素子をモノリシックに形成したモノリシック２波長レーザ素子が普及している。このようなモノリシック２波長レーザ素子では、各々の発光位置が決められた間隔で配置され、光軸が２系統になるため、受光側もそれぞれの波長に対応する専用の受光素子及び増幅回路を同一半導体基板上に形成する必要があり、アンプのチャンネル数は増加している。更に、ＢＤの対応も必要のため、アンプのチャンネル数は益々多くなり、半導体チップは大きくなり、これをモールドするパッケージはこれまでの大きさでは許容できなくなってきた。また特に、ＢＤ対応の場合、使用波長が化学変化を起こさせやすい４０５ｎｍ近辺の青紫光のため、パッケージ内部に使用する部材についても十分な注意が必要となってきている。
【０００５】
そのため近年では、パッケージサイズを小さくする構造として、チップサイズパッケージ（以下、ＣＳＰと略称する）が提案されている。具体的には、半導体基板の表面から裏面に貫通する電極を形成し、当該半導体基板の裏面側に再配線と、電極端子としてのバンプとを形成した光半導体チップが登場している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２８８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＣＳＰ構造の光半導体装置の電気的特性を検査する場合、半導体基板の裏面に配置された全てのバンプに同時に検査用プローブを押し当てて、バンプと検査用プローブとの電気的コンタクトをとるため、検査用プローブの荷重が各バンプに加わる。この荷重は半導体基板にも加わり、当該半導体基板のみで検査用プローブの荷重を吸収することとなる。その結果、半導体基板は検査用プローブの荷重に耐えきれず、半導体基板のバンプの周辺にクラックが発生し、最悪の場合は半導体基板が破壊することがある。また、バンプ端子のように基板表面から突出した端子でなくても、プローブを使用する検査においては、プローブ荷重によって基板が破壊することは発生しうる。
【０００８】
今後、ＣＳＰの更なる小型化を図るには、ＣＳＰ構造における厚みを薄くするため、小型・薄型化と堅牢性とを実現するＣＳＰ構造が必要となる。
【０００９】
また、パッケージの小型化に伴い、セット実装のときにパッケージの方向認識がとりにくくなるため、パッケージを逆方向に実装するという課題も発生する。
【００１０】
そこで、本発明は、前記の課題に鑑み、ＣＳＰの検査において、検査用プローブの荷重で半導体基板が破壊しない信頼性の高い光半導体装置、また、パッケージの方向認識がとりやすい光半導体装置、及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器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】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置は、第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、半導体基板の周辺部だけでなく、中空領域においても検査用プローブの荷重を分散できる緩衝部を配置しているため、検査用プローブの荷重による半導体基板の破壊が低減できる。
【００１３】
また、パッケージの方向認識を向上するためには、前記緩衝部のうち半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部の形状を他の緩衝部の形状とは異なるようにしたり、前記緩衝部のうち半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の緩衝部の配置場所には緩衝部を配置しないようにしたりすればよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＣＳＰの検査において、検査用プローブの荷重により半導体基板が破壊しない高信頼性で小型の光半導体装置、また、パッケージの方向認識がとりやすい光半導体装置、及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る他の光半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る更に他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る更に他の光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態における光半導体装置を示す平面図である。また図２は、本第１の実施形態の光半導体装置及び当該光半導体装置の検査時に用いる検査用プローブを示す断面図である。図１及び図２に示すように、光半導体装置１００は、半導体基板１０１と、保護用のガラス板（光透過性部材）１０２と、封止部としての接着層１０３と、緩衝部としての補強用接着層１０４と、電極端子としてのバンプ１０６とで構成されている。なお、半導体基板１０１は、例えばシリコンからなり、１００μｍ程度の厚みを持つものである。
【００１８】
半導体基板１０１の表面（第１の主面）には受光領域１０７と信号処理回路１０８とが形成されており、光信号を受光し、光電流を発生する複数の受光素子１０７ａが受光領域１０７の中に配置されている。半導体基板１０１とガラス板１０２とは、半導体基板１０１の周辺部で接着層１０３により接着されており、半導体基板１０１とガラス板１０２と接着層１０３とで囲まれた部分には中空領域１０５が形成されている。
【００１９】
受光領域１０７の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には接着層１０３を形成することは望ましくない。また、信号処理回路１０８の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の硬化による応力で、受動素子である抵抗や容量の値がシフトし、能動素子であるトランジスタやダイオードの特性がシフトするため、信号処理回路１０８の上にも接着層１０３を形成することは望ましくない。したがって、これらの特性劣化を防止するため、受光領域１０７及び信号処理回路１０８の上には接着層１０３を接着せず、中空領域１０５としている。
【００２０】
また、この中空領域１０５には等間隔に配置されたバンプ１０６のそれぞれ対応する位置に補強用接着層１０４が形成されており、補強用接着層１０４の半導体基板１０１との接着面積は、バンプ１０６の半導体基板１０１との接合面積より大きい。すなわち、半導体基板１０１の裏面（他の主面）に配置されているバンプ１０６の位置が半導体基板１０１の表面の中空領域１０５の範囲内にある場合、バンプ１０６の位置と同じ位置の半導体基板１０１の表面に補強用接着層１０４を形成する。ただし、受光領域１０７の直下にはバンプ１０６ａを配置しないことが望ましい。
【００２１】
中空領域１０５を備えたＣＳＰ構造の光半導体装置１００を検査する場合、光半導体装置１００の裏面に配置されたバンプ１０６に検査用プローブ２００を押し当てて、バンプ１０６と検査用プローブ２００との電気的コンタクトをとるため、バンプ１０６には検査用プローブ２００の荷重（例えば、１プローブ当たり５０ｇ）が加わる。
【００２２】
図１において、中空領域１０５の中にはバンプ１０６が８個あるため、中空領域１０５における半導体基板１０１にはトータルで、５０ｇ×８個＝４００ｇの荷重が加わることとなる。この４００ｇの荷重が加わった中空領域１０５は、半導体基板１０１の周辺部に形成された接着層１０３のみで支持されていた場合、半導体基板１０１は強度不足でクラックが発生するか、最悪の場合は破壊する。検査用プローブ２００の荷重による破壊を防止するため、８個のバンプ１０６の直上に半導体基板１０１を支持するための補強用接着層１０４を形成している。
【００２３】
この補強用接着層１０４により、検査用プローブ２００の荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板１０１に持たせることができる。また、マスク合わせずれによって、バンプ１０６の位置に対して補強用接着層１０４の位置がバンプ１０６の直上からずれた場合でも半導体基板１０１の強度を確保するため、補強用接着層１０４の大きさはバンプ１０６の大きさより大きく設定することが望ましい。
【００２４】
しかも、本第１の実施形態によれば、補強用接着層１０４があるので、接着層１０３の面積を小さくしても、半導体基板１０１とガラス板１０２との接着強度に問題は生じない。したがって、チップサイズを小さくすることができる。
【００２５】
なお、本第１の実施形態では封止部及び緩衝部に、それぞれ接着層１０３及び補強用接着層１０４を使用したが、図３の光半導体装置１４０に示すように、封止部１０３及び緩衝部１０４として、例えば絶縁体であるセラミックを支持体とし、上下に接着層を有する構造体を使用しても、同様の効果を奏することができる。ただし、封止部１０３と緩衝部１０４とは同一の製造工程で形成できることが好ましい。工程の簡略化、及び低コスト化が図れるからである。
【００２６】
また、ＣＳＰ裏面端子として、基板から突出したバンプ１０６について説明したが、単なる平坦な端子の場合でも、プローブ検査における基板破壊防止の観点からは、同様の効果を奏することができる。
【００２７】
《第２の実施形態》
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置１５０を示す平面図である。第１の実施形態と比べ、緩衝部の配置、及びそれに伴う信号処理回路１０８の配置の点が異なる。また更に、本第２の実施形態では緩衝部として、基板上にめっきもしくは蒸着で形成した金属層を使用している。金属層の厚みは封止部に使用する接着層の厚み以下としている。緩衝部設置の目的は、前述のように検査プローブの荷重を分散させることにあるため、半導体基板に対向するガラス板と接着している必要はなく、荷重によって発生する半導体基板の変形が抑制されるのであれば問題ない。
【００２８】
金属層である金めっき層１０９は、中空領域１０５において補助線１１０で示す対角線上で、中空領域１０５の中心から放射状に同一距離で、検査用プローブの総荷重が均等に分散される位置に４箇所形成されている。
【００２９】
なお、緩衝部を金めっき層１０９として説明したが、荷重によって発生する半導体基板の変形が抑制されるのであれば、金めっき層１０９に限定されずどのような材質のものであってもよい。例えば、セラミックやガラス板であっても本発明の目的は達成される。
【００３０】
また、この構成であれば、バンプ１０６の数や位置によらず金めっき層１０９を配置でき、信号処理回路１０８の領域を有効に使用できるため、回路レイアウトの自由度も向上し、チップサイズの小型化、ひいてはパッケージサイズの更なる小型化も可能となる。また、緩衝部が有機材料である接着剤を含有していないため、ＢＤ用の青紫レーザ光に対するパッケージ内部の変質を抑制することができる。
【００３１】
また、前述した説明では、半導体基板１０１上の封止部及び緩衝部の設置領域には、受動素子及び能動素子を配置しないとしているが、回路レイアウトの工夫で応力に対して特性がシフトしない素子や、特性がシフトしても光半導体装置１５０の全体の特性に影響を与えない素子、及びアルミニウム配線は、封止部及び緩衝部の設置領域に配置してもかまわないことは言うまでもない。
【００３２】
また、緩衝部（金めっき層１０９）は半導体基板１０１が検査用プローブ２００の荷重に対して破壊しない場所であれば、中空領域１０５のどの位置に何箇所配置してもかまわない。更に、緩衝部は封止部と接触した位置、あるいは一部がオーバーラップした位置に配置してもかまわない。
【００３３】
《第３の実施形態》
図５、図６、図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係る光半導体装置を示す平面図である。第１の実施形態と比べ、一部の緩衝部又は一部の封止部の形状が異なる。
【００３４】
図５の光半導体装置１６０に示す緩衝部１０４ａは、他の緩衝部１０４と比べサイズが小さく、他の緩衝部１０４が円形であるのに対して四角形である。また、図６の光半導体装置１７０に示す緩衝部１０４ｂは、緩衝部自体を除いている。これら２つの緩衝部形状及び配置は、どちらも他の緩衝部１０４とは異なっているため、光半導体装置１６０及び１７０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記緩衝部１０４ａ，１０４ｂを配置することで、光半導体装置１６０，１７０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００３５】
また、図７に示す光半導体装置１８０の封止部１０３ａは、封止部１０３の他の３箇所のコーナー部とは異なった形状をしているため、上記緩衝部の配置と同様に光半導体装置１８０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記封止部１０３ａを配置することで、光半導体装置１８０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００３６】
更に、図８に示すように、封止部１０３にレーザマーカ等でマーク３００を入れることにより、マーク３００は半導体基板とガラス板に挟まれた位置に形成されるため、洗浄やリフロー等のダメージによりマークが薄くなったり、剥がれたりすることが無くなり、常に鮮明にマークが見え、マークの位置で光半導体装置１９０を表面から見た時、光半導体装置１９０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。更に、図形、文字、数字を組み合わせてマーク３００を形成することで、個々の光半導体装置に認識番号を形成することができ、例えば製品型番や製造年月日等の個別情報を個々に形成できるという効果を奏する。
【００３７】
《第４の実施形態》
図９及び図１０は、本発明の第４の実施形態に係る光半導体装置を示す図である。第１の実施形態と比べ、緩衝部の代わりに光半導体装置の表面に弾性体部を配置した点が異なる。
【００３８】
例えば、イメージセンサー等では受光領域が広いため、第１の実施形態のように中空領域に緩衝部を配置することができない。この場合、緩衝部に代わる衝撃吸収部を光半導体装置に設ける必要がある。
【００３９】
図９及び図１０に示すように、光半導体装置３５０は、半導体基板１０１と、ガラス板（光透過性部材）１０２と、封止部としての接着層１０３と、衝撃吸収部としてのゴム状の弾性体部３５１と、電極端子としてバンプ１０６とで構成されている。
【００４０】
半導体基板１０１の表面（第１の主面）には受光領域１０７と信号処理回路１０８とが形成されており、光信号を受光し、光電流を発生する複数の受光素子１０７ａが受光領域１０７の中に配置されている。半導体基板１０１とガラス板１０２とは、半導体基板１０１の周辺部で接着層１０３により接着されており、半導体基板１０１とガラス板１０２と接着層１０３とで囲まれた部分には中空領域１０５が形成されている。
【００４１】
受光領域１０７の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には接着層１０３を形成することは望ましくない。また、信号処理回路１０８の上に接着層１０３を接着すると、接着層１０３の硬化による応力で、受動素子である抵抗や容量の値がシフトし、能動素子であるトランジスタやダイオードの特性がシフトするため、信号処理回路１０８の上にも接着層１０３を形成することは望ましくない。したがって、これらの特性劣化を防止するため、受光領域１０７及び信号処理回路１０８の上には接着層１０３を接着せず、中空領域１０５としている。
【００４２】
また、ガラス板１０２の表面には、受光領域１０７の上方で受光領域１０７とほぼ同じ位置に開口部３５２を備えた弾性体部３５１を配置している。受光領域１０７の上方に開口部３５２を設けるのは、上記接着層と同様に弾性体部３５１の光特性により光の透過率が低減するか、あるいは、波長が４０５ｎｍ近辺の青紫レーザ光を照射すると、特に弾性体部３５１の物性が変化し、変色や変形を起こすため、受光領域１０７の上には弾性体部３５１を形成することは望ましくないからである。
【００４３】
中空領域１０５を備えたＣＳＰ構造の光半導体装置３５０を検査する場合、光半導体装置３５０の裏面に配置されたバンプ１０６に検査用プローブ２００を押し当てて、バンプ１０６と検査用プローブ２００との電気的コンタクトをとるため、バンプ１０６には検査用プローブ２００の荷重（例えば、１プローブ当たり５０ｇ）が加わる。
【００４４】
図９において、中空領域１０５の中にはバンプ１０６が８個あるため、中空領域１０５における半導体基板１０１にはトータルで、５０ｇ×８個＝４００ｇの荷重が加わることとなる。この４００ｇの荷重が加わった中空領域１０５は、半導体基板１０１の周辺部に形成された接着層１０３のみで支持されていた場合、半導体基板１０１は強度不足でクラックが発生するか、最悪の場合は破壊する。検査用プローブ２００の荷重による破壊を防止するため、ガラス板１０２の表面にゴム状の弾性体部３５１を配置し、光半導体装置３５０の全体で検査用プローブ２００の荷重を緩和している。つまり、ゴム状の弾性体部３５１により、検査用プローブ２００の荷重に対しても耐えうる強度を半導体基板１０１に持たせることができる。
【００４５】
また、弾性体開口部３５２の位置はガラス板１０２の表面がむき出しになっているため、ゴミ等の異物によりガラス板１０２の表面にキズが付く可能性があるため、弾性体部３５１の厚みは製造工程中に付着するダストサイズ（数十μｍ）よりも厚い５０μｍ以上が望ましい。弾性体部３５１の厚みが５０μｍ以上あれば、弾性体開口部３５２のガラス板１０２表面にゴミが付着したとしても、光半導体装置３５０の表面が製造装置やトレー等に接してガラス板１０２の表面にキズを付けることは無くなる。
【００４６】
また、弾性体開口部３５２は光半導体装置３５０を個片にダイシングする直前に形成することが望ましい。すなわち、半導体基板１０１とガラス板１０２とを貼り合わせた後、ガラス板１０２の表面に弾性体材料を塗布し、この状態で貫通電極（不図示）の形成からバンプ形成までを行い、最後にダイシングする前にマスキング、露光して弾性体開口部３５２を形成することにより、弾性体材料塗布後からバンプ形成までの間はガラス板表面は弾性体材料で保護されているため、弾性体開口部３５２におけるガラス板表面へのゴミ等の付着も防止でき、弾性体開口部３５２の形成後の洗浄工程で他の部分に付着したゴミも洗浄されるからである。
【００４７】
また、弾性体部３５１の表面は粗面処理することが望ましい。光半導体装置３５０をセットに組み込んだ場合、更に光半導体装置３５０にホルダーをかぶせる時には、光半導体装置３５０の表面（弾性体部３５１の表面）とホルダーとを接着剤で接着するため、光半導体装置３５０の表面が粗面のほうが鏡面より接着力が向上する。
【００４８】
更に、受光領域１０７に対応するガラス板１０２表面以外の部分に弾性体部３５１が配置されているため、弾性体部３５１が遮光膜としての機能も有することから、迷光等による不要光が受光領域１０７以外の部分に照射されることを防止でき、不要光による回路の誤動作や、特に接着層１０３の物性が変化し、変色や変形を起こすことを防止することができる。この場合、弾性体材料に予め顔料等の光を透過しにくい色を混ぜておくことが望ましい。
【００４９】
また、図９に示す弾性体コーナー部３５１ａは、弾性体部３５１の他の３箇所のコーナー部とは異なった形状をしているため、上記第３の実施形態における封止部の配置と同様に光半導体装置３５０を表面から見た時、容易に位置を認識することができ、例えば、１番端子に近い部分に上記弾性体コーナー部３５１ａを配置することで、光半導体装置３５０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。
【００５０】
更に、弾性体部３５１にレーザマーカ等でマーク４００を入れることにより、マークの位置で光半導体装置３５０を表面から見た時、光半導体装置３５０のパッケージ方向が認識しやすくなるという効果を奏する。更に、図形、文字、数字を組み合わせてマーク４００を形成することで、個々の光半導体装置に認識番号を形成することができ、例えば製品型番や製造年月日等の個別情報を個々に形成できるという効果を奏する。
【００５１】
なお、ＣＳＰ裏面端子として、基板から突出したバンプ１０６について説明したが、単なる平坦な端子の場合でも、プローブ検査における基板破壊防止の観点からは、同様の効果を奏することができる。
【００５２】
《第５の実施形態》
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る光ピックアップ装置の構成を示す図である。図１１に示すように、光ピックアップ装置５０は、レーザ光を用いてＤＶＤ及びＣＤの光ディスク媒体５８からの情報の読み出し、及び光ディスク媒体５８への情報の書き込みを行う装置である。
【００５３】
光ピックアップ装置５０は、ＣＤに使用される光源としての赤外レーザ素子５１と、ＤＶＤに使用される光源としての赤色レーザ素子５２と、３ビームグレーティング５３と、ビームスプリッタ５４ａと、ビームスプリッタ５４ｂと、コリメータレンズ５５と、ミラー５６と、対物レンズ５７ａ，５７ｂと、受光用ＩＣ５９とから構成される。
【００５４】
光ピックアップ装置５０では、光ディスク媒体５８がＣＤである場合において、赤外レーザ素子５１から出射されたレーザ光は、３ビームグレーティング５３により、３ビームに分割された後、ビームスプリッタ５４ａ、コリメータレンズ５５及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って、ミラー５６で反射されて対物レンズ５７ａに入射する。その後、対物レンズ５７ａで集光された光が光ディスク媒体５８（ＣＤ）に入射した後、反射され、反射光は対物レンズ５７ａ、ミラー５６及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って戻ってくる。光ディスク媒体５８からの反射光は、ビームスプリッタ５４ｂによってその方向が曲げられ、対物レンズ５７ｂを通って受光用ＩＣ５９の受光面上に照射される。受光用ＩＣ５９は、光ディスク媒体５８の情報を電気信号として出力する。
【００５５】
ここで、受光用ＩＣ５９は、図示しない受光部を有する受光素子、及び受光素子で発生した光電流を増幅する信号処理回路が同じシリコン基板上に形成されたＩＣであり、第１〜第４の実施形態で説明した光半導体装置である。
【００５６】
光ディスク媒体５８からの反射光には、光ディスク媒体５８の面上のピット情報等が含まれており、受光素子で発生した光電流を演算処理することにより、光ディスク媒体５８の情報信号、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号等が得られる。これらの信号は光ディスク媒体５８の情報の読み取りや光ピックアップ装置５０の位置制御等に用いられる。
【００５７】
したがって、第１〜第４の実施形態の光半導体装置により、光ピックアップ装置５０の高信頼性化、及び小型化が可能となる。
【００５８】
また、光ピックアップ装置５０では、光ディスク媒体５８がＤＶＤである場合において、赤色レーザ素子５２から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ５４ａ、コリメータレンズ５５及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って、ミラー５６で反射されて対物レンズ５７ａに入射する。その後、対物レンズ５７ａで集光された光が光ディスク媒体５８（ＤＶＤ）に入射した後、反射され、反射光は対物レンズ５７ａ、ミラー５６及びビームスプリッタ５４ｂを順次通って戻ってくる。光ディスク媒体５８からの反射光は、ビームスプリッタ５４ｂによってその方向が曲げられ、対物レンズ５７ｂを通って受光用ＩＣ５９の受光面上に照射される。受光用ＩＣ５９は、光ディスク媒体５８の情報を電気信号として出力する。
【００５９】
光ディスク媒体５８からの反射光に起因する電気信号が、光ディスク媒体５８の情報の読み取りや光ピックアップ装置５０の位置制御等に用いられる点は前記ＣＤの場合と同じであるが、光ディスク媒体５８がＣＤの場合には、レーザ光が３ビームに分割されているのに対して、光ディスク媒体５８がＤＶＤの場合には１ビームであるため、ＣＤからの反射光とＤＶＤからの反射光とは受光部上の異なった位置に照射される。よって、受光用ＩＣ５９では、ＣＤからの情報を得るために使用される受光部と、ＤＶＤからの情報を得るために使用される受光部とが一部異なってくる。
【００６０】
光ピックアップ装置５０において、赤外レーザ素子５１から出射されたレーザ光及び赤色レーザ素子５２から出射されたレーザ光はそれぞれ、ビームスプリッタ５４ａから光ディスク媒体５８に至る光路、及び光ディスク媒体５８から受光用ＩＣ５９に至る光路において、光軸がほぼ同じになるように調整されている。よって、光ディスク媒体５８がＣＤ及びＤＶＤのいずれであっても同じ光学素子、及び同じ光学系を使用することができ、光ピックアップ装置５０の小型化及び組立て時の調整等が容易となる。
【００６１】
以上のように本第５の実施形態の光ピックアップ装置５０によれば、第１〜第４の実施形態の光半導体装置が用いられる。よって、信頼性が高く小型の光ピックアップ装置を実現することができる。
【００６２】
なお、前記光ピックアップ装置５０では、レーザ光、受光用ＩＣ等の構造及び各部品の配置関係等は、適宜、設計に応じて変更されてもよい。
【００６３】
以上、本発明の光半導体装置を用いた光ピックアップ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明の光半導体装置は光ピックアップ装置以外の様々な電子機器にも好適に用いられる。これにより、信頼性が高く小型の電子機器を実現することができる。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
【００６４】
また、本発明は光半導体装置として光透過性部材を用いて説明したが、半導体基板を積層するインターポーザとして用いる場合等は、光透過性部材である必要はなく、シリコン基板やセラミック基板、あるいはプリント基板であっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、光半導体装置及びこれを用いた光ピックアップ装置、並びに電子機器に利用でき、特に光ディスク媒体の情報読み取りを行う光半導体装置及びこれを用いた光ピックアップ装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
５０ 光ピックアップ装置
５１ 赤外レーザ素子
５２ 赤色レーザ素子
５３ ３ビームグレーティング
５４ａ，５４ｂ ビームスプリッタ
５５ コリメータレンズ
５６ ミラー
５７ａ，５７ｂ 対物レンズ
５８ 光ディスク媒体
５９ 受光用ＩＣ
１００，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，３５０ 光半導体装置
１０１ 半導体基板
１０２ ガラス板
１０３ 接着層
１０３ａ 封止部の欠けパターン
１０４，１０４ａ，１０４ｂ 補強用接着層
１０５ 中空領域
１０６ バンプ
１０６ａ バンプの欠け位置
１０７ 受光領域
１０７ａ 受光素子
１０８ 信号処理回路
１０９ 金めっき層
１１０ 補助線
２００ 検査用プローブ
３００，４００ マーク
３５１ 弾性体部
３５２ 弾性体開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記緩衝部のうち、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記緩衝部の配置場所には前記緩衝部を配置しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記緩衝部の設置領域には、能動素子及び受動素子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は、前記中空領域内に等間隔に配置されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は、前記半導体基板の他の主面上に配置された少なくとも１つ以上の電極端子に対向する前記半導体基板の第１の主面上の位置に形成されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記緩衝部の設置面積は、該緩衝部のそれぞれに対応する電極端子の前記半導体基板の他の主面に接する面積より大きいことを特徴とする光半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記半導体基板上に形成された能動素子のうち、少なくとも１つは入射光量に応じて光電流を出力する受光素子であって、該受光素子が形成された位置に対して前記半導体基板を介した直下には電極端子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記封止部の設置領域には、能動素子及び受動素子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記封止部は接着層からなることを特徴とする光半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記封止部は支持体の上下に接着層を有する構成であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は接着層からなることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は支持体の上下に接着層を有する構成であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１２】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記緩衝部のうち、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記緩衝部の形状は、他の前記緩衝部の形状とは異なることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１３】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記封止部において、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記封止部の形状は、他の前記封止部の形状とは異なることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１４】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記封止部にマークを形成したことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光半導体装置において、
前記マークは、図形、文字、及び数字のいずれか１つ、又はいずれか２つ以上を組み合わせたマークであることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光半導体装置を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記緩衝部のうち、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記緩衝部の配置場所には前記緩衝部を配置しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記緩衝部の設置領域には、能動素子及び受動素子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は、前記中空領域内に等間隔に配置されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は、前記半導体基板の他の主面上に配置された少なくとも１つ以上の電極端子に対向する前記半導体基板の第１の主面上の位置に形成されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
請求項４記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記緩衝部の設置面積は、該緩衝部のそれぞれに対応する電極端子の前記半導体基板の他の主面に接する面積より大きいことを特徴とする光半導体装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記半導体基板上に形成された能動素子のうち、少なくとも１つは入射光量に応じて光電流を出力する受光素子であって、該受光素子が形成された位置に対して前記半導体基板を介した直下には電極端子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記半導体基板の第１の主面上における前記封止部の設置領域には、能動素子及び受動素子を形成しないことを特徴とする光半導体装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記封止部は接着層からなることを特徴とする光半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記封止部は支持体の上下に接着層を有する構成であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は接着層からなることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記緩衝部は支持体の上下に接着層を有する構成であることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１２】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記緩衝部のうち、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記緩衝部の形状は、他の前記緩衝部の形状とは異なることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１３】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記封止部において、前記半導体基板のコーナー部に近い少なくとも１箇所の前記封止部の形状は、他の前記封止部の形状とは異なることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１４】
第１の主面上に能動素子が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の他の主面上に形成された複数の電極端子と、
前記第１の主面上に前記能動素子と対向するように間隔をおいて設けられた光透過性部材と、
前記第１の主面上の周辺部に形成された封止部と、
前記第１の主面上の前記能動素子と前記光透過性部材と前記封止部との間に形成された中空領域と、
前記中空領域内に少なくとも１箇所以上形成された緩衝部とを備え、
前記封止部にマークを形成したことを特徴とする光半導体装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光半導体装置において、
前記マークは、図形、文字、及び数字のいずれか１つ、又はいずれか２つ以上を組み合わせたマークであることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光半導体装置を備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２９９０６（Ｐ２０１１−１２９９０６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２３３５（Ｐ２０１０−２７２３３５）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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