(57)【要約】【課題】封止モールド起因の応力の影響を大幅に抑えることで高品質な光デバイスを得ることを目的とする。【解決手段】光デバイスは、第１基板１と、第１基板１上に形成され、赤外線を受光可能または発光可能な活性部３と、活性部３上に、接着部４を介して設置された第２基板２と、第１基板１及び第２基板２の少なくとも一部を封止するモールド樹脂６とを備える。第１基板１及び第２基板２の少なくとも一方は、モールド樹脂６から露出しかつ活性部３が受光可能または発光可能な赤外線に対して透光性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に形成され、赤外線を受光可能または発光可能な活性部と、
前記活性部上に、接着部を介して設置された第２基板と、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一部を封止するモールド樹脂と、
を備え、
前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、前記モールド樹脂から露出しかつ前記活性部が受光または発光可能な赤外線に対して透光性を有する光デバイス。
【請求項２】
前記第１基板及び前記第２基板は、前記赤外線に対する透過率が30％以上である請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１基板の少なくとも一部は、前記モールド樹脂から露出する請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記第２基板の少なくとも一部は、前記モールド樹脂から露出する請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第２基板の前記接着部との界面の反対側の表面は、前記モールド樹脂によって覆われる請求項１に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記第１基板及び前記第２基板の双方は、前記モールド樹脂から露出する請求項１から５の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項７】
平面視で前記活性部の周囲に配置された複数のリード端子を備え、
前記リード端子、前記モールド樹脂の底面、及び前記モールド樹脂の上面において前記モールド樹脂から露出している請求項１から６の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記第２基板は、前記モールド樹脂から露出している請求項１から７の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記モールド樹脂の上面において、前記モールド樹脂の前記第２基板周辺部が前記第２基板表面よりも凹む凹みを有している請求項１から８の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記第２基板は、前記接着部との界面に、前記活性部が受光可能または発光可能な赤外線に対する反射率が３０％以上の反射膜を有し、
前記第１基板を介した赤外線の入射または出射が可能とされている請求項１から９の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記第２基板は、前記接着部との界面の反対側の表面に、前記活性部が受光可能または発光可能な赤外線に対する反射率が３０％以上の反射膜を有し、
前記第１基板を介した赤外線の入射または出射が可能とされている請求項１から１０の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記第２基板の熱伝導率が５W／（ｍＫ）以上である請求項１から１１の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記第２基板のヤング率が７０ＭＰａ以上である請求項１から１２の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項１４】
前記第２基板の導電率が８×１０３Ｓ／ｍ以上である請求項１から１３の何れか一項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば赤外線デバイス等の光デバイスに関し、より詳細には、樹脂モールドパッケージで封止構造を有する光センサ若しくは発光デバイスのような光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年高発光効率の発光素子及び高SNRを持つ受光素子が様々なニーズに答えるために開発されてきている。これらのデバイスを複合した高度なセンサモジュールも開発されてきている。その一例としてはＮＤＩＲ（Non-dispersive infrared）方式を用いたガスセンサがある。これまでのＮＤＩＲ方式のガスセンサはタングステンランプを赤外線の光源、サーモパイルを受光部として用いられてきた。
【０００３】
しかし、小型化及び低消費電力化を実現するために、光源としてＬＥＤ(Light Emitting Diode）、受光部として量子型の赤外線センサという構成が今後のＮＤＩＲ方式のガスセンサの標準構造になりつつある。受光部の高感度化・高SNR化と発光部の高発光効率化は例えばIII−V族のナローギャップ化合物半導体材料を利用して実現できる。量子型の赤外線センサ及びＬＥＤといった光デバイスはガスセンサモジュールの飛躍的な低消費電力化が実現できる点から特に注目を集めている。これらの光デバイスのもう一つの大きな特長は樹脂モールドで封止できるという点である。発光部及び受光部の小型化は容易にできると共に、それぞれの性能を改善（ＬＥＤの高発光効率化及び受光部の高SNR化）することによって、これらのデバイスを利用するガスセンサの高分解能・高SNR化が実現できる。
【０００４】
発光部と受光部の高性能化に加えて、今後のＮＤＩＲ方式のガスセンサには長期的な安定性が求められる。長期的な安定性という観点において、具体的な課題としては応力や熱による信号ドリフトが懸念される。
デバイスの低応力化を図ったパッケージ構造の一例としては特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０５０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような光デバイスの封止モールドパッケージに於いて、モールドに使われる樹脂の吸湿や熱による応力は光デバイス（量子型赤外線センサ、ＬＥＤ）の発光量の変動や受光感度の変動に影響を及ぼす可能性がある。特に、仕様によってｐｐｂオーダーの分解能を要求するガスセンサの場合、光信号レベルが外乱の影響によって、僅かに変化した場合でも、ガス濃度の測定結果には大きな誤差が生じる。
特許文献１で開示されている発明は、このような課題を解決しようとしているが、受光部へもしくは発光部からの光取り出しを、受光部もしくは発光部が形成される基板から行う必要があるため、特許文献１で開示されている発明では実現できない。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、封止モールド起因の応力の影響を大幅に抑えることで高品質な赤外線デバイスを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発明により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、上記目的を達成するために、本発明の一態様による光デバイスは、第１基板と、
上記第１基板上に形成され、赤外線を受光可能または発光可能な活性部と、
上記活性部上に、接着部を介して設置された第２基板と、
上記第１基板及び上記第２基板の少なくとも一部を封止するモールド樹脂と、
を備え、
上記第１基板及び上記第２基板の少なくとも一方は、上記モールド樹脂から露出しかつ上記活性部が受光可能または発光可能な赤外線に対して透光性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、封止モールド起因の応力の影響を大幅に抑え、高品質な光デバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光デバイスの第１実施形態を示す断面構成図である。
【図２】図１における第１基板と活性部との一例の断面構成図である。
【図３】図２における半導体積層部の一例の断面構成図である。
【図４】本発明の光デバイスの第２実施形態を示す断面構成図である。
【図５】本発明の光デバイスの第３実施形態を示す断面構成図である。
【図６】本発明の光デバイスの第４実施形態を示す断面構成図である。
【図７】本発明の光デバイスの第５実施形態を示す断面構成図である。
【図８】本発明の光デバイスの第６実施形態を示す断面構成図である。
【図９】本発明の光デバイスの一実施形態における組み立て工程を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の光デバイスの第７実施形態を示す断面構成図である。
【図１１】本発明の光デバイスの第８実施形態を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る光デバイスの第１実施形態を説明するための断面構成図である。また、図２は、図１における第１基板と活性部との一例の断面構成図である。また、図３は、図２における半導体積層部の一例の断面構成図である。
図１に示すように、本実施形態の光デバイスは、第１基板１と、赤外線を受光可能または発光可能な活性部３と、接着部４を介して設置された第２基板２とがこの順で積層され、第１基板１及び第２基板２の少なくとも一部を封止するモールド樹脂６を備える。第１基板１と活性部３とにより、光電変換素子（受光機能及び発光機能を有する素子）が構成される。本実施形態の光デバイスは、基本的に、第１基板１と、活性部３と、接着部４と、第２基板２とがこの順で積層されていればよく、各構成要素間には必要に応じて所定の部材や層状体が設けられてもよい。
そして、第１基板１及び第２基板２の少なくとも一方は、モールド樹脂６から露出しかつ活性部３が受光可能または発光可能な赤外線に対して透光性を有する。
【００１３】
以下、本実施形態の各構成要素について順次説明する。
＜第１基板＞
第１基板１は、半導体を含む材料を有する基板又は絶縁性基板のいずれであってもよい。第１基板１（以下、半導体基板１ということがある）は、半導体積層部３１を形成するときに高い品質の積層ができるように選定される。具体的な例としてはＳｉやＧａＡｓやサファイヤ等が挙げられる。また、光の取り出し口が第１基板１の場合、波長に対して、高い透過率（例えば３０％以上）を有する必要がある。例えば、半導体積層部３１は、Ｉｎ、Ｓｂ、Ａｓ、Ａｌ等を含むナローギャップ半導体材料（例えばＡｌＩｎＳｂ）を含んでなる場合、第１基板１は、半絶縁性ＧａＡｓであってもよい。この場合、高品質の結晶性成長が可能となり、且つ、波長数μｍの光に対して高い透過率を有するため、好ましい。
【００１４】
＜活性部＞
第１基板１上に設けられる活性部３は、図２に示すように、半導体積層部３１、絶縁層３２、及び配線層３３を有する。
また、図３で示すように、半導体積層部３１は、第１導電型半導体層３１１、第１バリア層３１２、活性層３１３、第２バリア層３１４、及び第２導電型半導体層３１５を有する。本実施形態の光デバイスに設けられる活性部３は、ここで示した積層構造に限らず、ガスセンサに必要な波長を発光または受光する構造であれば、積層構造（材料、層数を含む）は特に限定されない。
【００１５】
また、光の出入り口は、第１基板１の半導体積層部３１が形成されている側でもよく、その反対側でもよいが、配線層３３による遮光の影響は無いため、発光効率及び受光感度の観点から第１基板１の反対側が好ましい場合がある。この場合、第１基板１が発光・受光される光の波長に対して高い透過率（例えば３０％以上）を有することが好ましい。更に光デバイスの活性部３と外界との光伝搬効率を高めるため、透過率を４０％もしくは５０％以上にすると更に好ましい。
【００１６】
［半導体積層部］
半導体積層部３１は第１導電型半導体層３１１、第１バリア層３１２、活性層３１３、第２バリア層３１４、第２導電型半導体層３１５を備え、光を発光、もしくは受光する部材である。
具体的な例として、第１導電型半導体層３１１はｎ型半導体、活性層３１３は真正半導体、第２導電型半導体層３１５はｐ型半導体といった、ＰＩＮ構造であってもよい。この場合、発光効率を高めるために、第１導電型半導体層３１１へのホールの拡散を抑制するための第１バリア層３１２と、第２導電型半導体層３１５への電子の拡散を抑制するための第２バリア層３１４とを形成してもよい。半導体積層部３１は、赤外線に対して感度もしくは発光機能を有する公知の物質を適用することが可能であり、例えば、ＩｎＳｂ等のＩｎ及びＳｂを含む半導体層を適用することが出来る。
活性部３は図２で示すように、２段のメサ構造となっている。この２段のメサ構造はフォトリソグラフィーとエッチングにより形成できる。エッチング方法は、ウェットエッチングやドライエッチングを用いればよい。
【００１７】
［配線層］
活性部３は、多数のＰＩＮ構造を有し、これらのＰＩＮ構造が互いに接続されていてもよい。例えば、図２で示すように直列に接続されていてもよい。この場合、配線層３３はこの電気的接続を実現する役割を持つ。配線層３３はＡｕ、Ｔｉ、Ｐｔ等で形成された積層構造であってもよい。
【００１８】
［絶縁層］
絶縁層３３の材料としては、絶縁性を有し、物理的／化学的ダメージを低減し得るものであればよく、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ及びそれらの積層体を適用することが出来る。
【００１９】
＜第２基板＞
第２基板２（以下、チップ２ということがある）は、接着部４によって第１基板１の活性部３側に接合される。
樹脂モールド６は、第１基板１の一部と第２基板２の一部と端子部５とを互いに固定することによって、第１基板１、第２基板２、端子部５のそれぞれ一部を剥き出しに（露出）しながら、機械的強度が保たれる。実施形態によっては、第１基板１を剥き出しにしない（図６を参照）もしくは第２基板２を剥き出しにしない構造（図４）も適用される。
【００２０】
図４で示す第２実施形態では光の入射・出射は第１基板１の活性部３が形成されていない面側のみとなる。一方、図６で示す第４実施形態では光の入射・出射は第２基板２の剥き出し領域となる。ここでは「基板の剥き出し領域」という表現を利用したが、その意味はあくまでも光学的に剥き出しという意味で、所定の波長の光を透過する第１界面部７１や第２界面部７２を設けてもよい。これらの界面部を設けることによって、光の全波長や波長の一部を制御（透過率のコントロール）が可能となるので、好ましい場合がある。第１界面部７１及び第２界面部７２の他の役割としては第１基板１及び第２基板２の化学的、物理的な保護がある。
【００２１】
第２基板２は、下記の４つの役割の少なくともひとつ、もしくはその組み合わせを持ってもよい。
(1)光デバイスの機械的強度向上／応力緩和
第２基板２を、接着部４を介して第１基板１に接着することによって、周囲にある樹脂の応力が緩和できる。第２基板２と第１基板１の寸法、接着部４の厚みは第１基板１と第２基板２とのそれぞれの材質によって最適化する必要がある。
応力緩和効果を十分に得るために必要な第２基板２のヤング率は７０ＭＰａ以上である。また、第２基板２の具体的な材料としては、例えばＳｉ、ＧａＡｓ、アルミナ、サファイヤ、石英ガラスなどが挙げられる。
【００２２】
(2)放熱効果
第２基板２の放熱は、特に発熱のしやすい発光の光デバイスにその効果が発揮できる。
この放熱効果を実現するため、第２基板２の熱伝導率が５Ｗ／（ｍＫ）以上である必要はある。このような場合の第２基板２の具体的な材料としてはＣｕなどが挙げられる。
【００２３】
(3)導光効果
光の出入り口を第２基板２に設けた場合、この第２基板２が光デバイスの外界から活性部３へ光を導き、もしくは、活性部３から光デバイスの外界へ光を導くことができる。この場合、第２基板２の透過率は取り扱う波長帯に於いて、高い透過率（例えば３０％以上）であることが望ましい。
【００２４】
(4)電磁シールド、磁気シールド効果
第２基板２の電磁シールド若しくは電磁シールド機能は、第２基板２に適切な材質を利用することによって実現可能となる。例えば、第２基板２の材料として、Ｃｕのような電気導電性の高い材料を利用することによって電磁シールドが実現可能で、Ｆｅやフェライトのような誘磁率の高い材料を利用することによって磁気シールドが可能となる。
上記電磁シールド機能は、外乱電磁波ノイズの多い環境で利用される受光機能をもつ光デバイス（光センサなど）、もしくは、外乱電磁波を抑えたい発光機能を持つ光デバイス（ＬＥＤなど）に特にその効果が発揮できる。
また、上記磁気シールド機能は、外乱磁場ノイズの多い環境で利用される受光機能をもつ光デバイス（光センサなど）、もしくは、外乱磁気ノイズを抑えたい発光機能を持つ光デバイス（ＬＥＤなど）に特にその効果が発揮できる。
すなわち、受光機能を持つ光デバイスでは高いＳＮＲが実現でき、発光機能をもつ光デバイスでは低い外乱ノイズ発生が実現できる。
この効果を高めるため、第２基板２の導電率が８×１０３Ｓ／ｍであってもよい。
【００２５】
(5)光反射効果
この機能は特に光の出入り口が第１基板１の場合に該当する。
受光機能を持つ光デバイスの場合、第１基板１から入射した光の内、活性部３に吸収されなかった光が第２基板２に反射し、再び活性部３に戻るように設計させる。これによって、光デバイスの感度が高められる。
発光機能を持つ光デバイスの場合、活性部３からの光の内、第２基板２側へ出た光が第２基板２の表面で第１基板１側へ反射されるため、光デバイスの発光効率が高められる。
これらの反射効果が発揮できるように、接着部４の透過率が高い方が好ましい。接着部４の透過率としては、例えば３０％以上である。
第２基板２の材料の具体的な例としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、サファイヤ、アルミナ、石英ガラス、フェライト、銅、アルミニウム等、若しくはこれらの材料を含む混合材料が挙げられる。
【００２６】
＜接着部＞
接着部４は、第１基板１の活性部３側と、第２基板２とを接合する部材である。
接着部４を形成する材料としては、量産しやすいことから、シリコーンやポリイミドを含む材料でもよい。
また、接着部４は、用途によっては、取り扱う波長に対して透明（透過率は３０％以上）であることが好ましい。接着部４を構成する材料のうち、透明な材料としては、例えば、シリコーン樹脂（例えば、旭化成ワッカーシリコーン社製ＳＥＭＩＣＯＳＩＬ  ９８９／１Ｋ）が挙げられる。
【００２７】
＜端子部＞
端子部５は、電気的接続機能及び組み立て時の支持部という役割をもつ。そのため、端子部５は、光デバイスの上下面にそれぞれ上端部及び下端部を露出して配置されている。組み立て時の支持部としての役割については図９（Ａ）を参照して後述する。
ここで、上記電気的接続とは、活性部３と外界回路との電気的接続をいう。光デバイス内の電気的接続は、ワイヤボンディング工程によって設けられたワイヤー８によって行われる。ワイヤー８は、端子部５と第１基板１に設けられたパッド部（図示せず）とに接続される。
端子部５の厚さは、例えば０．５ｍｍ以下である 。
【００２８】
端子部５は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金、鉄（Ｆｅ）または鉄を含む合金等の金属材料で形成され、特に銅製であることが好ましい。端子部５は、モールド樹脂６から露出する端子部５の外側面を除く面に、例えばニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっきが施されていてもよい。ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっきは、銅（Ｃｕ）等で形成された端子部５の所定の面に、ニッケル（Ｎｉ）めっき、パラジウム（Ｐｄ）めっき及び金（Ａｕ）めっきが順に形成された積層めっきである。ニッケル（Ｎｉ）めっきは端子部５の強度向上に寄与し、パラジウム（Ｐｄ）めっきはワイヤー８のワイヤボンディング性の向上に寄与し、金（Ａｕ）めっきは実装時のはんだ性向上に寄与する。また、端子部５は、ワイヤー８がワイヤボンディングされる面に銀（Ａｇ）めっきが施されていてもよく、モールド樹脂６の底面から露出する端子部５底面（実装面）にスズ（Ｓｎ）めっきが施されていてもよい。銀（Ａｇ）めっきはワイヤー８のワイヤボンディング性の向上に寄与し、スズ（Ｓｎ）めっきは実装時のはんだ性向上に寄与する。
【００２９】
＜第１界面部＞
第１界面部７１は、第１基板１における半導体積層部３１が形成される面の反対の面に形成される層状体である。
第１界面部７１を構成する材料の具体的な例としては、光に対して透明な絶縁材料（例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、など）、光を反射する材料（Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、など）を含む薄膜、もしくは、屈折率の異なった材料を２種類以上積層した光選択的に反射もしくは透過させる構造であってもよい。
第１界面部７１は、例えば厚さ０．０１μｍ以上１０μｍ以下で形成されていてもよい。第１界面部７１がこの範囲の厚さに形成されることにより、光の透過率を適切にコントロールすることができる。
【００３０】
＜第２界面部＞
第２界面部７２は、第２基板２における第１基板１に対向する側の面の反対側の面に形成される層状体である。
第２界面部７２を構成する材料の具体的な例としては、第１界面部７１と同様に、光に対して透明な絶縁材料（例えばＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、など）、光を反射する材料（Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、など）を含む薄膜、もしくは、屈折率の異なった材料を２種類以上積層した光選択的に反射もしくは透過させる構造であってもよい。
第２界面部７２は、例えば厚さ０．０１μｍ以上１０μｍ以下で形成されていてもよい。第２界面部７２がこの範囲の厚さに形成されることにより、光の透過率を適切にコントロールすることができる。
【００３１】
＜第３界面部＞
第３界面部７３は、第２基板２と接着部４との間に設けられる層状体である。第３界面部７３を構成する材料は、第１界面部７１と同様でもよいが、電磁シールド効果もしくは磁気シールド効果を高めるため、導電性のよい材料であってもよい。第３界面部７３を構成する導電性のよい材料としては、例えばＴｉＯ２やＳｉＯ２が挙げられる。
第３界面部７３は、例えば厚さ０．０１μｍ以上１０μｍ以下で形成されていてもよい。第３界面部７３がこの範囲の厚さに形成されることにより、電磁シールド効果もしくは磁気シールド効果を適切にコントロールすることができる。
【００３２】
＜モールド樹脂＞
モールド樹脂６は、第１基板１、第２基板２、及び端子部５を接合する部材である。
モールド樹脂６を構成する材料は、量産性と機械強度と有するメリットから、一般的な半導体デバイスで使われるエポキシ樹脂であってもよいが、光センサの吸湿による応力の影響を抑えるため、吸水率の小さい材質が好ましい。
特に、ナローギャップ半導体で形成された活性部３を有する光デバイスの場合、僅かな応力でも光デバイスの構造内のリーク電流は応力によって変動してしまい、電気特性の変動が起こりやすいため、吸湿や温度による応力に小さい適切な樹脂をモールド樹脂６に選定するとよい。
【００３３】
モールド樹脂６の厚さは、例えば０．５ｍｍ以下である 。
また、モールド樹脂６を構成する材料は、エポキシ樹脂等の樹脂材料の他にフィラーや不可避的に混在する不純物などを含んでいてもよい。この材料におけるフィラーの混合量は、モールド樹脂６を構成する材料中、５０体積％以上９９体積％以下であることが好ましく、７０体積％以上９９体積％以下であることがより好ましく、８５体積％以上９９体積％以下であることがさらに好ましい。
このように、第１実施形態の光デバイスによれば、第１基板１、第２基板２、接着部４、第１界面部７１、第２界面部７２、第３界面部７３を、取り扱う光に対して、高い透過率をもつような寸法・材料にすれば、光の出入り口が第１基板１側、第２基板２側でも可能となる。
【００３４】
（第２実施形態）
図４は、光デバイスの第２実施形態を示す断面構成図である。
図４に示すように、第２実施形態の光デバイスでは、第１実施形態における第２界面部７２のような部材を設けず、第２基板２がモールド樹脂６に覆われる態様としている点が第１実施形態と異なる。そのため、光の出入りは第２基板２側では不可能となり、光の出入り口は第１基板１及び第１界面部７１側のみとなる。
第２実施形態のように、用途によっては、特に光の出入り口を一つのみにした場合、この構造は好ましい。
【００３５】
なお、本実施形態においては、光の受光効率もしくは発光効率を高めるため、第３界面部７３に反射効果を持たせてもよい。この場合、第３界面部７３の最表面（接着部４との界面）の材料としてはＡｕのような反射率の高い材質であれば、制限はない。第３界面部７３を構成する材料の反射率は、３０％以上であることが好ましい。
また、光透過率を高くするため、接着部４の透過率も高いことは望ましく、接着部４の厚みも薄いほうがよい。接着部４の具体的な厚みとしては、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下が更に好ましい。
【００３６】
（第３実施形態）
図５は、光デバイスの第３実施形態を示す断面構成図である。
光デバイスの第３実施形態は、上述の第２実施形態の変形例として、光の受光効率もしくは発光効率を高めるため、図５に示す第２界面部７２に反射効果を持たせてもよい。すなわち、第２界面部７２を反射膜としている。この場合、第２界面部７２の最表面（第２基板２との界面）の材料としては、Ａｕのような反射率の高い材質であれば、制限はない。第２界面部７２を構成する材料の反射率は、３０％以上であることが好ましい。
【００３７】
（第４実施形態）
図６は、光デバイスの第４実施形態を示す断面構成図である。
図６に示すように、この実施形態では、第１実施形態における第２界面部７２を設けず、第２基板２が上面に露出しており、かつ第１基板１がモールド樹脂６に覆われている点が第１実施形態と異なる。このように、第１基板１はモールド樹脂６に覆われるため、本実施形態は、光の入射・出射は第２基板２経由で行われる用途で有効である。
この場合、第１界面部７１は反射率のよい構造を持つか、反射率のよい材料（例えば、ＡｕやＡｌ）を含む膜であってもよい。
【００３８】
（第５の実施形態）
図７は、光デバイスの第５実施形態を示す断面構成図である。
図７に示すように、この実施形態では、第１実施形態における第１基板１が、対向するリードフレーム（端子部５の一部）の一方の端部から上記対向する向きに延設された延設部５Ａ上に形成される点が第１実施形態と異なる。この実施形態でも光の入射及び出射は第２基板２経由で行われる用途で有効である。この場合、機械的な強度も高められるため、樹脂の吸湿や熱による応力が生じても第一基板１や活性部３の変形が生じにくくなり、光デバイスの発光量の変動や受光感度の変動が生じにくくなるため用途によっては好ましい場合がある。また、光デバイスを回路基板（図示せず）に実装する際に、延設部５Ａの底面と回路基板とをはんだ付けすることにより、光デバイスで発生した熱をはんだを介して回路基板に放熱することができるため好ましい。この場合、回路基板の延設部５Ａと対向する部分に金属パッド（図示せず）が形成されていることが好ましい。延設部５と回路基板とのはんだ接続性を向上させることができ、放熱性の向上につながる。
なお、図示していないが、本実施形態においては、第１基板１と延設部５Ａとの間に接着部材（例えば銀ペースト、樹脂エポキシ等）を設けてもよい。
【００３９】
（第６実施形態）
図８は、光デバイスの第６実施形態を示す断面構成図である。
図８に示すように、第６実施形態は、第１実施形態におけるモールド樹脂６に凹み９が形成される点が第１実施形態と異なる。
この構造は光デバイスの含有樹脂量を減らし更に樹脂による応力を低減したい場合には好ましい。この場合、湿度変動の大きい環境で光デバイスを動作させたときに、樹脂吸湿による応力変動も抑えることができるため、好ましい場合はある。
なお、第６実施形態で説明したモールド樹脂６に凹み９が形成される構成は、上述した第１基板１がモールド樹脂６に覆われる第４実施形態の光デバイス、第１基板１がリードフレーム（端子部５の一部）状に形成される第５実施形態の光デバイスの樹脂モールド６に適用してもよい。
【００４０】
モールド樹脂６の上面に形成された凹み９の深さＨ２を制御することによって、光デバイス（光センサ）の内部のモールド樹脂６の量を制御できる。これによって、吸湿による樹脂応力によって生じる応力を抑えることができ、耐湿のよい光デバイスが実現できる。
Ｈ２の具体的な寸法としては、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがさらに好ましい。この寸法は光デバイスの各部位の寸法によって最適化すればよい。
【００４１】
図９（Ａ）は、本発明の光デバイスの一実施形態における製造工程の第１の例を説明するための断面図である。図９（Ａ）では、第６実施形態の構成を例として説明する。
まず、ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっきが施されたリードフレーム１０００を準備する。リードフレーム１０００は、後に切断されて光デバイスの端子部５となる金属フレームであり、一般的な半導体パッケージプロセスに使われるＣｕやＮｉ等の金属材料で形成されていればよい。
次に、粘着シート１００３の表面にリードフレーム１０００を載置する。粘着シート１００３は、一方の面に絶縁性の粘着層を有するものを使用する。この粘着層により、粘着シート１００３とリードフレーム１０００とが接合される。続いて、リードフレーム１０００の開口部に、一方の面に活性部３を形成した第１基板１を載置する。第１基板１は、活性部３形成面とは反対側の面を粘着シート１００３に対向するようにして粘着シート１００３上に載置される。すなわち、粘着シート１００３はリードフレーム１０００と各光電変換素子（第一基板１及び活性部３）との位置関係を保つ役割を持っている。
【００４２】
続いて、活性部３と、リードフレーム１０００の所定の部分とをワイヤー８で接続する。なお、図９（Ａ）では、ワイヤー８が第一基板１とリードフレーム１０００とを接続するように記載されているが、実際には図２に示すように、第一基板１上に形成された配線層３３とリードフレーム１０００とを接続している。
続いて、活性部３上に、接着部４を介して第２基板２を載置する。第２基板２の両面には、予め第２界面部７２及び第３界面部７３が予めそれぞれ形成されている。第２基板２は、接着部４と第３界面部とが対向するようにして活性部３上に載置される。
【００４３】
リードフレーム１０００並びに第１基板１、活性部３及び第２基板２を含む積層体が接着された粘着シート１００３を、粘着シート１００３及びリードフレーム１０００の厚みの合計と等しい凹部（図示せず）を有する下部金型１００１上に載置する。続いて、上部の金型１００１を、下部金型１００１に所望の圧力で押しつける。このとき、リードフレーム１０００と多数の積層体は、下部金型１００１の凹部内に収容された状態で下部金型１００１と上部金型１００２に挟まれる。後に、端子部５となるリードフレーム１０００は上部金型１００２の支えとなる。このため、上部金型１００２から第２基板２及び第１基板１にかかる応力を低減することができ、第２基板２及び第１基板１の損傷を抑制することができる。これによって、高い品質の光デバイスの量産が実現可能となる。このとき、高さＨは光デバイスの最終的な寸法を決める。
【００４４】
次に、下部金型１００１と上部金型１００２との空間に溶融樹脂を注入し、冷却する。これにより、モールド樹脂１００６が形成される。このとき、図９（Ａ）で示すように、上部金型１００２とリードフレーム１０００との間に柔らかい素材であるシート１００４を挟んで樹脂材料を流し込むことにより、凹み９を有するモールド樹脂６が形成可能となる。また、図９（Ｂ）で示すように、上部金型１００２の形状を、凹み９に対応する位置が突出する形状とすることによっても凹み９が形成可能となる。
次に、下部金型１００１及び上部金型１００２からモールド樹脂１００６を取り出し、粘着テープ１００３を剥がした後の面にダイシングテープ（図示せず）を貼り付ける。最後に、ダイシングブレードを用いてダイシングテープ貼付面と逆側の面からリードフレーム１０００部分を切断する。これにより、個片化された光デバイス（図８に示す光デバイス）が得られる。
【００４５】
（第７実施形態）
図１０は、光デバイスの第７実施形態を示す断面構成図である。
図１０に示すように、第７実施形態は、第１実施形態における第１界面部７１〜第３界面部７３が設けられていない構成である。
第７実施形態では、赤外線を第１基板（半導体基板）１側、第２基板（チップ）２側のどちらから取り出すようにしてもよい。
【００４６】
（第８実施形態）
図１１は、光デバイスの第８実施形態を示す断面構成図である。
図１１に示すように、第８実施形態は、第１実施形態（図１）における第１界面部７１〜第３界面部７３が設けられていない構成である。第８実施形態の光デバイスでは、第１基板（半導体基板）１が、放熱材料（Ａｇペースト）で形成された放熱層２０００上に形成される。また、放熱層２０００は樹脂モールド６の底面（光デバイスの実装面）より露出しており、光デバイス実装時に回路基板２００１とはんだ２００２により接続される。はんだ２００２を介して放熱層２０００と接続される回路基板２００１の一部の領域には、金属パッド２００３が形成されていることが好ましい。放熱層２０００と回路基板２００１とのはんだ接続性を向上させることができ、放熱性の向上につながるためである。また、図１１には図示されないが、第１基板１と放熱層２０００との間に、第１基板１と放熱層２０００との密着性を向上させるための層を設けてもよい。密着性を向上させるための層は、例えば第１基板の裏面に形成された金属薄膜であることが好ましい。金属薄膜は、例えば蒸着やスパッタ法などによって形成される。
第７実施形態では、赤外線を第２基板（チップ）２側から取り出し、第１基板（半導体基板）１側から放熱を行うことができる。
【００４７】
＜本発明の効果＞
以上説明したように、本発明によれば、封止モールド起因の応力の影響を大幅に抑えることで高品質な赤外線デバイスを得ることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に記載の技術的範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることも可能であり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明における光デバイスは高感度、高発光効率、低ノイズ、小型化、高信頼性という特徴から、ガスセンサに利用でき、更に、本発明の光デバイスを利用したＮＤＩＲガスセンサは空気モニタリングに応用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  第１基板（半導体基板）
２  第２基板（チップ）
３  活性部
３１  半導体積層部
３１１  第１導電型半導体層
３１２  第１バリア層
３１３  活性層
３１４  第２バリア層
３１５  第２導電型半導体層
３２  絶縁層
３３  配線層
４  接着部
５  端子部
６  モールド樹脂
７１  第１界面部
７２  第２界面部
７３  第３界面部
８  ワイヤー
９  凹み部
１０００  リードフレーム
１００１  下部金型
１００２  上部金型
１００３  粘着シート
１００４  シート
２０００  放熱層
２００１  回路基板
２００２  はんだ
２００３  金属パッド
【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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【図１１】
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