特開 2024-143284 半導体装置およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143284

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】半導体装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/52 20060101AFI20241003BHJP

   H01L 23/14 20060101ALI20241003BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01L21/52 C

H01L21/52 A

H01L23/14 S

H01L23/12 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055877

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】水谷 厚司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 哲弥

(72)【発明者】

【氏名】片山 雅之

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】大竹 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】和田 章良

【テーマコード（参考）】

5F047

【Ｆターム（参考）】

5F047AA07

5F047AB06

5F047BA19

5F047BB11

5F047CA00

(57)【要約】

【課題】接合部材の信頼性を向上できるようにする。
【解決手段】半導体チップ１０を用意することと、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２を有する台座２０を用意することと、仕切板３２と半導体チップ１０との間に接合部材４０が配置される状態で半導体チップ１０を搭載面３０ａ上に配置することと、加熱して接合部材４０を溶融した後に冷却して固化することにより、接合部材４０を介して半導体チップ１０を台座２０に接合することと、を行い、台座２０に接合することでは、溶融した接合部材４０が仕切板３２で区画されたそれぞれの領域Ｒ１～Ｒ４に流れるようにする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搭載面（３０ａ）を有する台座（２０）と、
前記搭載面上に配置され、光半導体素子が形成されると共に一方向に長手方向を有する平面形状とされた半導体チップ（１０）と、
前記台座と前記半導体チップとの間に配置された接合部材（４０）と、を備え、
前記台座の搭載面には、前記半導体チップのうちの前記長手方向における一方の端部側と当接する第１突当て部（３１ａ）および前記半導体チップのうちの前記長手方向における他方の端部側と当接する第２突当て部（３１ｂ）と、前記第１突当て部および前記第２突当て部の間に配置されて前記第１突当て部と前記第２突当て部との間の領域を複数の領域（Ｒ１～Ｒ４）に区画する仕切板（３２）が備えられており、
前記接合部材は、前記仕切板にて区画されたそれぞれの領域に配置されている半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップを用意することと、
前記第１突当て部、前記第２突当て部、および前記仕切板を有する前記台座を用意することと、
前記仕切板と前記半導体チップとの間に前記接合部材が配置される状態で前記半導体チップを前記搭載面上に配置することと、
加熱して前記接合部材を溶融した後に冷却して固化することにより、前記接合部材を介して前記半導体チップを前記台座に接合することと、を行い、
前記台座に接合することでは、溶融した前記接合部材が前記仕切板で区画されたそれぞれの領域に流れるようにする半導体装置の製造方法。

【請求項2】

前記台座を用意することでは、それぞれの前記領域において、前記第１突当て部と前記第２突当て部との配列方向に沿った長さが等しくされたものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記台座を用意することでは、前記第１突当て部、前記第２突当て部、および前記仕切板が、前記搭載面の面方向であって、前記第１突当て部と前記第２突当て部との配列方向と交差する方向に延びているものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記台座を用意することでは、前記第１突当て部、前記第２突当て部、および前記仕切板が、前記搭載面の面方向に対する法線方向において、前記半導体チップから突出しているものを用意する請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記台座を用意することでは、前記搭載面の面方向に対する法線方向において、前記第１突当て部のうちの前記第２突当て部側の側面、前記第２突当て部のうちの前記第１突当て部側の側面、および前記仕切板における前記半導体チップと重なる部分のみに、前記台座よりも前記接合部材との接合性が高い高接合膜（３３）が配置されたものを用意する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記台座を用意することでは、前記仕切板の高さが、前記第１突当て部および前記第２突当て部の高さよりも低くされたものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記台座を用意することでは、前記仕切板が前記第１突当て部と前記第２突当て部との間に３個以上配置され、前記第１突当て部と前記第２突当て部との配列方向に沿った中央部に位置する前記仕切板の高さが、前記配列方向の端部側に位置する前記仕切板の高さよりも高くされているものを用意する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記台座を用意することでは、前記領域を構成する搭載面と繋がる溝部（３４）が形成されたものを用意し、
前記半導体チップを前記台座に接合することでは、前記溝部にも溶融した前記接合部材が流れるようにする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記台座を用意することでは、前記溝部に、前記台座よりも前記接合部材との接合性が低い低接合膜（３５）が形成されたものを用意する請求項８に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記台座を用意することでは、前記凹部の底面側から突出方向に向かって幅が狭くされた前記仕切板が形成されたものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項11】

前記台座を用意することでは、前記搭載面を加工し、前記搭載面と同じ材料で前記仕切板が構成されたものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

前記台座を用意することでは、それぞれの前記領域における前記第１突当て部と前記第２突当て部との配列方向に沿った長さ（ｂ）が、前記半導体チップにおける前記配列方向と交差する交差方向に沿った長さ（ａ）よりも短くされているものを用意する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項13】

半導体装置であって、
搭載面（３０ａ）を有する台座（２０）と、
前記搭載面上に配置され、光半導体素子が形成されると共に一方向に長手方向を有する平面形状とされた半導体チップ（１０）と、
前記台座と前記半導体チップとの間に配置された接合部材（４０）と、を備え、
前記台座の搭載面には、前記半導体チップのうちの前記長手方向における一方の端部側と当接する第１突当て部（３１ａ）および前記半導体チップのうちの前記長手方向における他方の端部側と当接する第２突当て部（３１ｂ）と、前記第１突当て部および前記第２突当て部の間に配置されて前記第１突当て部と前記第２突当て部との間の領域を複数（Ｒ１～Ｒ４）の領域に区画する仕切板（３２）が備えられており、
前記接合部材は、前記仕切板にて区画されたそれぞれの領域に配置されている半導体装置。

【請求項14】

それぞれの前記領域は、前記第１突当て部と前記第２突当て部との配列方向に沿った長さが等しくされている請求項１３に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光半導体素子が形成された半導体チップが接合部材を介して台座に接合されて構成される半導体装置およびその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、光半導体素子が形成された半導体チップが接合部材を介して台座に接合されて構成される半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この半導体装置では、半導体チップの内部に光導波路部が形成され、半導体チップのうちの台座側の部分に凹部が形成されている。台座は、半導体チップが配置される凹部が形成され、凹部の側面側に光導波路部が形成されていると共に凹部の底面に凸部が形成されている。そして、半導体チップは、凹部に台座の凸部が挿入され、半導体チップの光導波路部の高さと台座の光導波路部の高さが一致する状態で台座上に配置されている。また、接合部材は、半導体チップと台座との間に配置されている。なお、接合部材は、はんだで構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開６６９６１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の半導体装置では、半導体チップと台座との間に配置される接合部材の量が部分的に異なる場合がある。この場合、部分毎に接合部材の接合性が異なったり、放熱性が異なったりする等、接合部材の信頼性が低下する可能性がある。

【0005】

本発明は上記点に鑑み、接合部材の信頼性を向上できる半導体装置およびそ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】

上記目的を達成するための請求項１は、搭載面（３０ａ）を有する台座（２０）と、搭載面上に配置され、光半導体素子が形成されると共に一方向に長手方向を有する平面形状とされた半導体チップ（１０）と、台座と半導体チップとの間に配置された接合部材（４０）と、を備え、台座の搭載面には、半導体チップのうちの長手方向における一方の端部側と当接する第１突当て部（３１ａ）および半導体チップのうちの長手方向における他方の端部側と当接する第２突当て部（３１ｂ）と、第１突当て部および第２突当て部の間に配置されて第１突当て部と第２突当て部との間の領域を複数の領域（Ｒ１～Ｒ４）に区画する仕切板（３２）が備えられており、接合部材は、仕切板にて区画されたそれぞれの領域に配置されている半導体装置の製造方法であって、半導体チップを用意することと、第１突当て部、第２突当て部、および仕切板を有する台座を用意することと、仕切板と半導体チップとの間に接合部材が配置される状態で半導体チップを搭載面上に配置することと、加熱して接合部材を溶融した後に冷却して固化することにより、接合部材を介して半導体チップを台座に接合することと、を行い、台座に接合することでは、溶融した接合部材が仕切板で区画されたそれぞれの領域に流れるようにする。

【0007】

これによれば、仕切板が備えられているため、各領域にそれぞれに溶融した接合部材が流れ込み易い。このため、特定箇所の接合部材が過剰になったり、過少になったりすることを抑制できる。したがって、接合部材の接合性が悪化することを抑制でき、放熱性が悪化することを抑制できるため、接合部材の信頼性の向上を図ることができる。

【0008】

請求項１３は、半導体装置であって、搭載面（３０ａ）を有する台座（２０）と、搭載面上に配置され、光半導体素子が形成されると共に一方向に長手方向を有する平面形状とされた半導体チップ（１０）と、台座と半導体チップとの間に配置された接合部材（４０）と、を備え、台座の搭載面には、半導体チップのうちの長手方向における一方の端部側と当接する第１突当て部（３１ａ）および半導体チップのうちの長手方向における他方の端部側と当接する第２突当て部（３１ｂ）と、第１突当て部および第２突当て部の間に配置されて第１突当て部と第２突当て部との間の領域を複数の領域（Ｒ１～Ｒ４）に区画する仕切板（３２）が備えられており、接合部材は、仕切板にて区画されたそれぞれの領域に配置されている。

【0009】

これによれば、各領域にそれぞれ接合部材が配置されるため、特定箇所の接合部材が過剰になったり、過少になったりすることを抑制できる。したがって、接合部材の接合性が悪化することを抑制でき、放熱性が悪化することを抑制できるため、接合部材の信頼性の向上を図ることができる。

【0010】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における半導体装置の断面図である。

【図2】図１に示す半導体装置の平面図である。

【図3A】図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図3B】図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図3C】図３Ａおよび図３Ｂに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図3D】図３Ｃに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図4】比較例の半導体装置における接合部材の状態を示す平面図である。

【図5】図４中のV－V線に沿った断面図である。

【図6】図４中のVI－VI線に沿った断面図である。

【図7】第２実施形態における半導体装置の平面図である。

【図8】第３実施形態における半導体装置の断面図である。

【図9】半導体チップが撓んだ際の状態を示す断面図である。

【図10】第４実施形態における半導体装置の断面図である。

【図11】図１０に示す半導体装置の平面図である。

【図12】第４実施形態の変形例における半導体装置の断面図である。

【図13】第５実施形態における半導体装置の断面図である。

【図14】第６実施形態における半導体装置の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0013】

（第１実施形態）
第１実施形態の半導体装置について、図１および図２を参照しつつ説明する。半導体装置は、半導体チップ１０、台座２０、および接合部材４０等を備えて構成されている。なお、図２は、半導体チップ１０、接合部材４０、後述する第１、第２突当て部３１ａ、３１ｂ、および仕切板３２の位置関係を示す平面図である。また、図１中の半導体チップ１０および台座２０は、図２中のI－I線に沿った断面図に相当している。

【0014】

半導体チップ１０は、内部に発光層等の光導波路部１１を有する半導体レーザや光増幅器等の光半導体素子が形成されて構成されている。なお、このような光半導体素子を有する半導体チップ１０は、例えば、III－V族系のインジウムリン基板等を用いて構成されている。

【0015】

本実施形態の半導体チップ１０は、一面１０ａおよび他面１０ｂを有し、一方向を長手方向とする平面矩形状とされている。なお、光導波路部１１は、半導体チップ１０の内部において、長手方向に沿って延設されている。

【0016】

また、半導体チップ１０は、他面１０ｂ側に、光半導体素子（すなわち、インジウムリン基板等）よりも接合部材４０との接合性が高い材料で構成される素子側高接合膜１２が配置されている。具体的には、素子側高接合膜１２は、半導体チップ１０の他面１０ｂにおける長手方向の両端部が露出するように配置されている。なお、素子側高接合膜１２は、例えば、金膜等で構成される。以下、本実施形態では、半導体チップ１０の他面１０ｂのうちの素子側高接合膜１２から露出する部分を当接部１３ともいう。本実施形態では、半導体チップ１０の他面１０ｂにおける長手方向の両端部が素子側高接合膜１２から露出しているため、当接部１３は、半導体チップ１０の他面１０ｂにおける長手方向の両端部に構成される。

【0017】

台座２０は、本実施形態では、支持基板２１、埋込絶縁膜２２、半導体層２３、層間絶縁膜２４、高さ調整部２５等が積層されて構成されている。そして、この台座２０では、埋込絶縁膜２２と層間絶縁膜２４とで挟まれる半導体層２３にて光導波路部２６が構成される。なお、支持基板２１、半導体層２３、高さ調整部２５は、シリコン基板等で構成され、埋込絶縁膜２２および層間絶縁膜２４は、酸化膜等で構成される。また、このような台座２０は、例えば、支持基板２１、埋込絶縁膜２２、半導体層２３が順に形成されたＳＯＩ（Silicon On Insulatorの略）基板を用意し、半導体層２３上に層間絶縁膜２４および高さ調整部２５を順に配置することで構成される。

【0018】

台座２０には、半導体チップ１０を搭載するための凹部３０が形成されている。具体的には、凹部３０は、高さ調整部２５側から支持基板２１に達するように形成されている。そして、凹部３０の底面３０ａには、底面３０ａの面方向に対する法線方向に突出する、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２が形成されている。なお、本実施形態では、凹部３０の底面３０ａが搭載面に相当する。

【0019】

以下、凹部３０の底面３０ａにおける一方向を第１方向とし、第１方向と交差する方向であて、凹部３０の底面３０ａに沿った方向を第２方向として説明する。例えば、図１では、紙面左右方向が第１方向となり、紙面垂直方向が第２方向となる。また、本実施形態では、後述のように第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂが配置されるため、第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの配列方向が第１方向となる。

【0020】

第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２は、それぞれ第２方向に沿って延びるように形成されている。本実施形態の第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂおよび仕切板３２は、第２方向の長さが、半導体チップ１０における長手方向と交差する方向であって、半導体チップ１０の面方向に沿った短手方向の長さと等しくされている。

【0021】

第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂは、高さが同じとされ、第１方向における両端部側に配置されている。第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂは、半導体チップ１０の当接部１３と当接する部分である。このため、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂは、第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの間の長さが半導体チップ１０における長手方向に沿った長さと同じとされている。また、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂは、半導体チップ１０の光導波路部１１と台座２０の光導波路部２６の高さが一致するように高さが調整されている。なお、本実施形態では、第１突当て部３１ａが台座２０の光導波路部２６側に配置されている。

【0022】

そして、半導体チップ１０は、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂが当接部１３と当接し、半導体チップ１０の長手方向が第１方向と一致すると共に短手方向が第２方向と一致する状態で台座２０に配置されている。

【0023】

仕切板３２は、本実施形態では３つ備えられ、それぞれ高さが同じとされていると共に第１、第２突当て部３１ａ、３１ｂよりも低くされている。そして、各仕切板３２は、半導体チップ１０の他面１０ｂと、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂで囲まれる領域を均等に分割するように配置されている。本実施形態では、第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの間に３つの仕切板３２が配置されている。そして、３つの仕切板３２は、半導体チップ１０の他面１０ｂと、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂで囲まれる領域が体積の等しい第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４に区画されるように配置されている。つまり、３つの仕切板３２は、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向に沿った長さが等しくなるように配置されている。

【0024】

さらに、本実施形態では、台座２０のうちの第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの間に位置する部分に、凹部３０の底面３０ａ（すなわち、シリコン）よりも接合部材４０との接合性が高い台座側高接合膜３３が配置されている。なお、台座側高接合膜３３は、金膜等で構成される。

【0025】

具体的には、本実施形態では、台座側高接合膜３３は、第１突当て部３１ａのうちの第２突当て部３１ｂ側の側面に形成されていると共に、第２突当て部３１ｂのうちの第１突当て部３１ａ側の側面に形成されている。また、台座側高接合膜３３は、仕切板３２の側面および仕切板３２における突出方向の先端面に形成されている。さらに、台座側高接合膜３３は、第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの間に位置する凹部３０の底面３０ａに形成されている。

【0026】

なお、上記のように、仕切板３２は、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂよりも高さが低くされるが、より詳しくは、台座側高接合膜３３が素子側高接合膜１２と離れる高さに調整されている。

【0027】

また、本実施形態では、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２の第２方向の長さと、半導体チップ１０の第２方向の長さとが等しくされている。そして、半導体チップ１０は、凹部３０の底面３０ａに対する法線方向（以下では、単に法線方向ともいう）において、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２が半導体チップ１０から突出しないように配置されている。言い換えると、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２は、法線方向において、半導体チップ１０から突出しないように第２方向の長さが調整されている。そして、台座側高接合膜３３は、上記のように配置されている。このため、台座側高接合膜３３は、法線方向において、第１突当て部３１ａのうちの第２突当て部３１ｂ側の側面、第２突当て部３１ｂのうちの第１突当て部３１ａ側の側面、仕切板３２、および凹部３０の底面３０ａのうちの半導体チップ１０と重なる部分のみに形成されているともいえる。

【0028】

なお、法線方向においてとは、言い換えると、凹部３０の底面３０ａに対する法線方向から視たときということもできる。また、法線方向においてとは、台座２０と半導体チップ１０との積層方向においてということもできる。

【0029】

接合部材４０は、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４に略均等に配置されている。また、本実施形態では、仕切板３２が第１、第２突当て部３１ａ、３１ｂの高さよりも低くされており、台座側高接合膜３３と素子側高接合膜１２とが離れて配置されている。このため、接合部材４０は、仕切板３２の先端面に形成された台座側高接合膜３３と素子側高接合膜１２との間にも配置されている。

【0030】

また、接合部材４０は、法線方向において、半導体チップ１０からはみ出して配置されている。但し、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４からはみ出す接合部材４０は、それぞれ量がほぼ等しくなっており、互いに離れて配置されている。なお、接合部材４０は、溶融した際にクリープ現象が少ないはんだで構成され、例えば、金スズ系のはんだ、スズアンチモン系のはんだ、スズ亜鉛系のはんだ等で構成される。

【0031】

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。次に、上記半導体装置の製造方法について、図３Ａ～図３Ｄを参照しつつ説明する。

【0032】

まず、図３Ａに示されるように、素子側高接合膜１２が配置され、素子側高接合膜１２上に接合部材４０が配置された半導体チップ１０を用意する。なお、接合部材４０は、スパッタ法や蒸着法等によって素子側高接合膜１２上に配置される。

【0033】

また、図３Ｂに示されるように、図３Ａとは別工程において、凹部３０が形成されると共に、上記の第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、仕切板３２、および台座側高接合膜３３が形成された台座２０を用意する。なお、本実施形態では、凹部３０の底面３０ａに対してフォトエッチング等の加工を行うことにより、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、仕切板３２を形成する。このため、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、仕切板３２は、台座２０（すなわち、支持基板２１）と同じ材料で構成される。また、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２の高さの違いは、例えば、エッチング回数を異ならせることによって形成される。

【0034】

続いて、図３Ｃに示されるように、第１突当て部３１ａと第２突当て部３１ｂとの間において接合部材４０が仕切板３２の先端面に形成された台座側高接合膜３３と当接するように、半導体チップ１０を台座２０上に配置する。つまり、凹部３０の底面３０ａ上に接合部材４０を介して半導体チップ１０を配置する。この際、高さ調整部２５の位置を把握しながら半導体チップ１０を配置することにより、容易に半導体チップ１０を配置することができる。

【0035】

続いて、図３Ｄに示されるように、例えば、加熱温度を３２０℃として２ＭＰａの荷重を印加しながら接合部材４０を溶融し、その後に接合部材４０を冷却して固化することで上記の半導体装置が製造される。この際、本実施形態では、仕切板３２が形成されており、溶融した接合部材４０は、各領域Ｒ１～Ｒ４に均等に流れ込む。このため、接合部材４０が特定の箇所で過剰になったり過少になったりすることを抑制でき、接合部材４０の信頼性の向上を図ることができる。

【0036】

ここで、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が形成されていない半導体装置を比較例とし、比較例の半導体装置を製造した場合の接合部材４０の形状について説明する。

【0037】

比較例の半導体装置を製造する場合には、まず、凹部３０の底面３０ａに接合部材４０を配置し、接合部材４０上に半導体チップ１０を配置する。そして、接合部材４０を溶融した後に固化して台座２０と半導体チップ１０とを接合することで比較例の半導体装置が製造される。

【0038】

この場合、図４～図６に示されるように、仕切板３２がない場合には、接合部材４０を溶融すると、表面張力によって接合部材４０が第１方向における中心部側へ引き寄せられる。このため、第１方向における中央部では、接合部材４０が過剰となり、第１方向における両端部では、接合部材４０が過少となる。そして、この状態で接合部材４０が固化されると、法線方向において、第１方向における中央部では、接合部材４０のはみだし量が多くなり、第１方向における両端部では、接合部材４０が過少となってえぐれ部が構成される。

【0039】

このような比較例の半導体装置では、加熱時または冷却時において、法線方向において半導体チップ１０から最もはみだしている部分にせん断応力が集中し易く、この部分にクラックが発生し易くなる。そして、このクラックにより、半導体チップ１０と台座２０との接合性が悪化すると共に放熱性が悪化する。また、えぐれ部が形成されている部分では、元々の接合面積が少なくなり、接合性が悪化すると共に放熱性が悪化する。つまり、比較例の半導体装置では、接合部材４０の信頼性が低下し易い。特に本実施形態のように光半導体素子を有する半導体チップ１０では、使用時の発熱が大きいため、接合部材４０の接合性が低下して放熱性が低下すると、半導体チップ１０に不具合が発生し易くなる。

【0040】

これに対し、本実施形態では、上記のように仕切板３２が備えられており、図３Ｄの工程にて接合部材４０を溶融した際には、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４に均等に接合部材４０が流れ込み易い。このため、特定箇所の接合部材４０が過剰になったり、過少になったりすることを抑制できる。したがって、接合部材４０の接合性が悪化することを抑制でき、放熱性が悪化することを抑制できるため、接合部材４０の信頼性の向上を図ることができる。

【0041】

以上説明した本実施形態によれば、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０は、各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に均等に配置される。このため、特定領域の接合部材４０が過剰になったり過少になったりすることを抑制でき、接合部材４０の信頼性を向上できる。

【0042】

（１）本実施形態では、仕切板３２は、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向に沿った長さが等しくなるように配置されている。このため、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４に配置される接合部材４０を均等にし易くできる。

【0043】

（２）本実施形態では、仕切板３２の高さが第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂの高さよりも低くされており、接合部材４０は、仕切板３２の突出方向における先端面と半導体チップ１０との間にも配置されている。このため、仕切板３２が素子側高接合膜１２と当接されている場合と比較して、接合面積を広くでき、さらに接合部材４０の信頼性を向上できる。また、仕切板３２の高さが第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂの高さよりも低くされているため、仕切板３２の高さが第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂの高さよりも高くされている場合と比較して、半導体チップ１０が傾いて配置されることを抑制できる。

【0044】

（３）本実施形態では、半導体チップ１０に素子側高接合膜１２が配置され、台座２０に台座側高接合膜３３が配置されている。このため、素子側高接合膜１２および台座側高接合膜３３が配置されていない場合と比較して、接合部材４０との接合性を向上できる。

【0045】

（４）本実施形態では、凹部３０の底面３０ａを加工することで第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２を形成している。このため、別部材を用意する必要もなく、製造工程の簡略化を図ることができる。

【0046】

（５）本実施形態では、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂにおける突出方向の先端面には、台座側高接合膜３３が配置されない。このため、例えば、第１突当て部３１ａおよび第２突当て部３１ｂにおける突出方向の先端面に台座側高接合膜３３が配置されている場合と比較して、半導体チップ１０の高さ位置がばらつくことを抑制できる。したがって、台座２０側の光導波路部２６と半導体チップ１０の光導波路部１１との高さがばらつくことを抑制できる。

【0047】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、仕切板３２の第２方向に沿った長さを変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0048】

本実施形態の半導体装置では、図７に示されるように、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂおよび仕切板３２の第２方向の長さが半導体チップ１０の第２方向の長さより長くされている。そして、半導体チップ１０は、法線方向において、第２方向における両側から第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２が突出するように、台座２０上に配置されている。

【0049】

また、台座側高接合膜３３は、法線方向において、第１突当て部３１ａにおける第２突当て部３１ｂ側の側面、第２突当て部３１ｂにおける第１突当て部３１ａ側の側面、仕切板３２、および凹部３０の底面３０ａのうちの半導体チップ１０と重なる部分のみに形成されている。すなわち、台座側高接合膜３３は、法線方向において、半導体チップ１０と重ならない部分には形成されておらず、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、仕切板３２、および凹部３０の底面３０ａのうちの半導体チップ１０から突出する部分には形成されていない。

【0050】

接合部材４０は、法線方向において半導体チップ１０から突出している第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２の間にも配置されている。この場合、上記第１実施形態と比較すると、法線方向において第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２が半導体チップ１０から第２方向に突出しているため、さらに各領域Ｒ１～Ｒ４からはみ出している接合部材４０が繋がることを抑制できる。

【0051】

また、本実施形態では、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２は、法線方向において半導体チップ１０から突出する部分に台座側高接合膜３３が配置されていない。このため、法線方向において半導体チップ１０から突出する部分では、溶融した接合部材４０が濡れ広がり難くなる。したがって、さらに各領域Ｒ１～Ｒ４からはみ出している接合部材４０が繋がることを抑制できる。なお、本実施形態では、接合部材４０のうちの半導体チップ１０から突出する部分は、第１突当て部３１ａと仕切板３２との間、仕切板３２同士の間、仕切板３２と第２突当て部３１ｂとの間において、中央部側が凹んだ形状となる。

【0052】

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。このような半導体装置は、図３Ｂの工程にて台座２０を用意する際、上記の仕切板３２が形成された台座２０を用意することで製造される。

【0053】

以上説明した本実施形態によれば、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０が各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に配置されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0054】

（１）本実施形態では、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂおよび仕切板３２の第２方向の長さが半導体チップ１０の第２方向の長さより長くされている。このため、さらに各領域Ｒ１～Ｒ４からはみ出している接合部材４０が繋がることを抑制できる。

【0055】

（２）本実施形態では、第１突当て部３１ａ、第２突当て部３１ｂ、および仕切板３２は、法線方向において半導体チップ１０から突出する部分に台座側高接合膜３３が配置されていない。このため、法線方向において半導体チップ１０から突出する部分では、溶融した接合部材４０が濡れ広がり難くなり、さらに各領域Ｒ１～Ｒ４からはみ出している接合部材４０が繋がることを抑制できる。

【0056】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、仕切板３２の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0057】

本実施形態の半導体装置では、図８に示されるように、第１方向における中央部の仕切板３２の高さが、第１方向における両端部に位置する仕切板３２の高さよりも高くされている。

【0058】

このような半導体装置では、図９に示されるように、半導体チップ１０の第１方向における中央部が凹部３０の底面３０ａ側に撓んだ場合、高さが高くされている仕切板３２によって半導体チップ１０の撓みが抑制される。したがって、光導波路部１１での光の損失を低減できる。

【0059】

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。このような半導体装置は、図３Ｂの工程にて台座２０を用意する際、上記の仕切板３２が形成された台座２０を用意することで製造される。

【0060】

以上説明した本実施形態によれば、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０が各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に配置されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0061】

（１）本実施形態では、第１方向における中央部の仕切板３２の高さが、他の仕切板３２の高さよりも高くされている。このため、半導体チップ１０の第１方向における中央部が凹部３０の底面３０ａ側に撓んだ場合、高さが高くされている仕切板３２によって半導体チップ１０の撓みが抑制される。したがって、光導波路部１１での光の損失を低減できる。

【0062】

（第３実施形態の変形例）
上記第３実施形態の変形例について説明する。本実施形態では、３つの仕切板３２が備えられている例を説明したが、仕切板３２は、３つ以上であればよい。但し、仕切板３２が４つ以上の偶数個備えられる場合には、第１方向における中央に位置する２つの仕切板３２の高さが、他の仕切板３２の高さよりも高くされることが好ましい。

【0063】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、台座２０に溝部を形成したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0064】

本実施形態の半導体装置では、図１０および図１１に示されるように、台座２０には、法線方向において半導体チップ１０と重なる部分と異なる部分に溝部３４が形成されている。具体的には、溝部３４は、台座２０のうちの半導体チップ１０と重なる部分の近傍において、第１方向に沿って形成されている。言い換えると、溝部３４は、第１～第４領域Ｒ１～Ｒ４を構成する凹部３０の底面３０ａと繋がるように形成されている。本実施形態では、溝部３４は、法線方向において、半導体チップ１０側に位置する側面が半導体チップ１０の側面と重なるように形成されている。

【0065】

そして、接合部材４０は、半導体チップ１０と台座２０との間の部分から溝部３４内に渡って配置されている。なお、台座側高接合膜３３は、法線方向において半導体チップ１０と重なる部分に形成されており、半導体チップ１０と重ならない部分には形成されていない。このため、台座２０のうちの溝部３４は、台座２０のうちの半導体チップ１０と重なる部分よりも接合部材４０との接合性が低くなっている。

【0066】

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。このような半導体装置は、図３Ｂの工程にて台座２０を用意する際、上記の溝部３４が形成された台座２０を用意すればよい。そして、図３Ｄの工程にて溶融した接合部材４０が溝部３４内に流れ込むようにすることにより、上記半導体措置が製造される。

【0067】

以上説明した本実施形態によれば、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０が各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に配置されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0068】

（１）本実施形態では、溝部３４が形成されており、接合部材４０が溝部３４内に配置されている。このため、接合部材４０が第２方向へ広がることを抑制できる。つまり、接合部材４０の第２方向へのはみだし量を低減できる。したがって、接合部材４０に印加されるせん断応力を小さくでき、さらに接合部材４０の信頼性の向上を図ることができる。また、溝部３４は、台座２０のうちの半導体チップ１０と重なる部分よりも接合部材４０との接合性が低くなっているため、さらに接合部材４０に印加されるせん断応力を小さくできる。

【0069】

（第４実施形態の変形例）
上記第４実施形態の変形例について説明する。上記第４実施形態において、図１２に示されるように、溝部３４には、さらに接合部材４０との接合性が低下するように、凹部３０の底面３０ａよりも接合部材４０との接合性が低い酸化膜等で構成される低接合膜３５が配置されていてもよい。これによれば、溝部３４内に溶融して流れ込んだ接合部材４０は、固化される際、台座２０と接合され難くなる。このため、溝部３４内に流れ込んだ部分では、台座２０との間でせん断応力が発生し難くなり、さらに接合部材４０にクラックが発生することを抑制できる。

【0070】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、仕切板３２の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0071】

本実施形態の半導体装置では、図１３に示されるように、仕切板３２は、凹部３０の底面３０ａ側から突出方向の先端面側に向かって幅が狭くされたテーパ状とされている。つまり、仕切板３２の側面と凹部３０の底面３０ａとの成す角度θが鈍角とされている。

【0072】

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。このような半導体装置は、図３Ｂの工程にて台座２０を用意する際、上記の仕切板３２が形成された台座２０を用意すればよい。

【0073】

以上説明した本実施形態によれば、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０が各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に配置されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0074】

（１）本実施形態では、仕切板３２は、凹部３０の底面３０ａ側から突出方向の先端面側に向かって幅が狭くされたテーパ状とされている。このため、仕切板３２の側面と凹部３０の底面３０ａとの成す角度θが直角とされている場合と比較して、仕切板３２の側面と凹部３０の底面３０ａとの連結部分にも溶融した接合部材４０が流れ込み易くなる。つまり、仕切板３２の側面と凹部３０の底面３０ａとの連結部分にボイドが発生することを抑制できる。したがって、さらに接合部材４０の信頼性の向上を図ることができる。

【0075】

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、仕切板３２の間隔を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0076】

本実施形態の半導体装置では、図１４に示されるように、各領域Ｒ１の第１方向に沿った長さが既定されている。なお、図１４では、接合部材４０を省略して示している。具体的には、上記のように、接合部材４０は、第２方向の長さ（すなわち、はみだし量）が半導体チップ１０および仕切板３２の長さによって規定される。このため、接合部材４０は、半導体チップ１０および仕切板３２における第２方向の長さが調整されることにより、第２方向に位置する両端部からクラックが発生することを抑制できる。

【0077】

この場合、接合部材４０は、第１方向においても同様であり、各領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向に沿った長さが長すぎると、各領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向の両端部に位置する部分にクラックが発生する可能性がある。このため、本実施形態では、各領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向に沿った長さを第１長さａとし、半導体チップ１０の第２方向に沿った長さを第２長さｂとすると、第１長さａが第２長さｂよりも短くされている。つまり、仕切板３２は、第１長さａが第２長さｂよりも短くなるように配置されている。

【0078】

（１）本実施形態では、凹部３０の底面３０ａに仕切板３２が配置され、接合部材４０が各仕切板３２で区画される領域Ｒ１～Ｒ４に配置されるため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0079】

（１）本実施形態では、第１長さａが第２長さｂよりも短くされている。このため、各領域Ｒ１～Ｒ４に配置された接合部材４０は、第１方向における端部からクラックが発生することも抑制できる。

【0080】

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【0081】

例えば、上記各実施形態では、半導体装置を製造する際、接合部材４０が半導体チップ１０の素子側高接合膜１２上に配置されている例を説明した。しかしながら、接合部材４０は、半導体チップ１０を台座２０上に配置する際に半導体チップ１０と台座２０との間に配置されていればよく、台座２０側に備えられていてもよい。

【0082】

また、上記各実施形態において、仕切板３２数は適宜変更可能である。そして、各領域Ｒ１～Ｒ４における第１方向に沿った長さは、等しくされている方が好ましいが、異なっていてもよい。

【0083】

さらに、上記各実施形態において、素子側高接合膜１２および台座側高接合膜３３は、備えられていなくてもよいし、いずれか一方のみが備えられていてもよい。

【符号の説明】

【0084】

１０ 半導体チップ
２０ 台座
３１ａ 第１突当て部
３１ｂ 第２突当て部
３２ 仕切板
Ｒ１～Ｒ４ 第１～第４領域

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】