(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学特性を有する光学装置の製造方法であって、
回路基板上に搭載される光学素子上に前記所定の光学特性を実現するフィルタを形成する工程と、
前記フィルタが形成された前記光学素子が搭載された前記回路基板をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、
前記プラズマクリーニング後、前記回路基板と前記光学素子とワイヤボンディングするワイヤボンディング工程と、
前記光学素子が搭載された前記回路基板を封止材により封止する封止工程とを有し、
前記フィルタは、多層膜構造を有し、所望の光学特性を得るために光学フィルタの膜に設定される膜厚より、最上層の厚さを前記クリーニング工程で削除される厚さだけ厚く設定し、
前記フィルタは、前記封止工程により封止された後に、前記所定の光学特性を実現するように設定されたことを特徴とする光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置の製造方法に係り、特に、所定の光学特性を有する光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話に代表される携帯端末装置においては、液晶表示画面のバックライトの輝度を周囲の明るさに応じて変更することにより、視認性の向上及びバッテリの省電力化を図っている。このため、携帯端末装置には、周囲の明るさを検出する光検出装置が組み込まれている。
【０００３】
光検出装置は、配線及び電極などが形成された回路基板上に、受光素子が形成された半導体チップを搭載し、半導体チップをエポキシ樹脂などの透明な封止樹脂により封止した構成とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このとき、赤外線など人間の目に見えない光に反応しないようにするため、通常、半導体チップの受光部に赤外線より長い波長、６００ｎｍ以上の光をカットする光学フィルタが配置される。
【０００５】
光学フィルタは、例えば、誘電体多層膜フィルタが用いられる。誘電体多層膜フィルタは、屈折率の異なる誘電体膜の膜厚を順次に変化させつつ、積層した構成とされ、半導体チップの製造時にその受光部に形成される。このとき、光学フィルタは、誘電体膜の膜厚を変えることにより、その光学特性が変化する構成とされている。
【０００６】
このような光学フィルタが搭載された光学装置では、光学フィルタが予め形成された半導体チップを回路基板に搭載した後、半導体チップと回路基板とをワイヤボンディングにより接続して、半導体チップを透明樹脂により封止する。
【０００７】
このとき、封止樹脂の接着性を良くするために、通常、樹脂封止を行う前に半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面をプラズマクリーニングする。半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面をプラズマクリーニングすると、半導体チップ及び回路基板の樹脂封止面がプラズマガスによって叩かれ、その表層の分子が飛ばされてクリーニングが行われる。プラズマクリーニングが行われることにより、樹脂封止面が清浄化され、封止樹脂との密着性が向上する。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１２９７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７は、従来のプラズマクリーニング前後の半導体チップの断面図を示す。図７（Ａ）はプラズマクリーニング前の半導体チップの状態、図７（Ｂ）はプラズマクリーニング後の半導体チップの状態を示す。
【００１０】
図７（Ａ）に示すように光学フィルタ１０１は、半導体チップ１００上に形成されている。光学フィルタ１０１は、誘電体多層膜フィルタから構成されており、屈折率の異なる２種類の誘電体膜１１１−１〜１１１−ｎ、１１２−１〜１１２−ｎを交互に積層した構成とされている。このとき、誘電体多層膜フィルタは、誘電体膜１１１−１〜１１１−ｎ、１１２１−１〜１１２−ｎの膜厚の設定により、所望の光学特性が得られる。例えば、光学フィルタ１０１により波長６００ｎｍ以上の光、すなわち、赤外光をカットする場合、誘電体膜１１１−１〜１１１−ｎを酸化チタンＴｉＯ3、誘電体膜１１２−１〜１１２−ｎを酸化珪素ＳｉＯ2で構成した場合、最表層の誘電体膜１１２−ｎの膜厚は、通常、０．３〜０．４μｍ程度に設定される。
【００１１】
一方、プラズマクリーニングにより充分に清浄化すると、光学フィルタ１０１の最表層の約１μｍ程度が削除される。よって、図７（Ａ）に示す半導体チップ１００にプラズマクリーニングを行うと、光学フィルタ１０１の上部の誘電体膜１１１−ｎ、１１２−ｎが削られ、その下層の誘電体膜１１２−ｍが表出することになる。光学フィルタ１０１の上部の誘電体膜１１１−ｎ、１１２−ｎが削られると、光学フィルタ１０１に比べて光学特性への影響は少ないものの、フィルタの光透過特性が変化し、所望の光学特性が得られなくなる。
【００１２】
図８は従来のプラズマクリーニング前後の光学特性を示す図である。図８において、実線はプラズマクリーニング前の光学特性、破線はプラズマクリーニング後の光学特性を示す。
【００１３】
図８に破線で示すようにプラズマクリーニングにより光学フィルタ１０１の上部の誘電体膜１１１−ｎ、１１２−ｎが削られ、通過する光の波長が不安定になり、光の状態、例えば、含まれる波長に応じて感度が異なり、正確な検出が行えなくなるなどの問題点があった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、所定の光学特性が得られる光学装置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】
【００１５】
本発明は、所定の光学特性を有する光学装置（１）の製造方法であって、回路基板（１１）上に搭載される光学素子（４１）上に前記所定の光学特性を実現するフィルタ（４２）を形成する工程と、フィルタ（４２）が形成された光学素子（４１）が搭載された回路基板（１１）をプラズマクリーニングするクリーニング工程と、プラズマクリーニング後、回路基板（１１）と光学素子と（４１）ワイヤボンディングするワイヤボンディング工程と、光学素子（４１）が搭載された回路基板（１１）をクリーニング後、封止材（１４）により封止する封止工程とを有し、前記フィルタ（４２）は、多層膜構造を有し、所望の光学特性を得るために光学フィルタの膜に設定される膜厚より、最上層の厚さをクリーニング工程で削除される厚さだけ厚く設定し、前記フィルタは、前記封止工程により封止された後に、前記所定の光学特性を実現するように設定されたことを特徴とする。
【００２２】
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フィルタと封止材とにより、所定の光学特性を実現することにより、完成時に所定の光学特性が得られ、所望の光学特性を得ることができるなどの特長を有する。また、本発明によれば、プラズマクリーニング後、光学素子と回路基板のボンディングパッドとをワイヤにより接続することにより、光学素子のパッド及び回路基板のボンディングパッドの表面が清浄化されているので、ワイヤを確実に接続することができ、また、透明樹脂からなる封止材により光学素子を封止するとき、光学素子及び回路基板の表面が清浄化されているので、封止材と光学素子及び回路基板とを密着させることができるため、光学装置としての信頼性を向上させることができるなどの特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本発明の一実施例の斜視図を示す。
【００２５】
本実施例の光学装置１は、主に、回路基板１１、半導体チップ１２、ワイヤ１３、封止材１４、ダイ付け材１５から構成されている。
【００２６】
回路基板１１は、例えば、セラミック基板から構成されており、その表面には金属膜により、ダイパッド２１、ボンディングパッド２２、配線２３、端子部２４が形成されている。ダイパッド２１は、回路基板１１の上面に形成されており、半導体チップ１２がダイ付け材１５によりダイ付けされる。半導体チップ１２がダイ付けされた後、プラズマクリーニングが行われ、ワイヤ１３により回路と回路基板１１とが接続される。
【００２７】
ワイヤ１３は、半導体チップ１２の接続パッドと回路基板１１の上面に形成されたボンディングパッド２２との間に張られ、半導体チップ１２と回路基板１１を接続する。なお、ボンディングパッド２２は、配線２３２により端子部２４に接続されている。
【００２８】
端子部２４は、回路基板１１の上面から側面にかけて形成され、回路基板１１の上面側で配線２３と接続されている。端子部２４は、光学装置１を図示しないプリント配線板上に搭載するときにプリント配線板のランドと半田付けされる。
【００２９】
ここで、光学装置１に搭載される半導体チップ１２の製造方法について説明する。
【００３０】
図２は、半導体チップ１２の製造方法を説明するための図を示す。
【００３１】
まず、図２（Ａ）に示すように半導体基板３１上に、不純物などを拡散させることにより複数の光学素子４１を形成する。光学素子４１は、例えば、入射光の光量に応じた電流を流すフォトダイオードなどの受光素子を構成している。
【００３２】
次に、図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）に示すように光学素子４１上に光学フィルタ４２を形成する。光学フィルタ４２は、例えば、誘電体多層膜フィルタから構成されており、屈折率の異なる誘電体膜４３−１〜４３−ｎと誘電体膜４４−１〜４４−ｎとを、例えば、真空蒸着により交互に、順次に異なる厚さで積層した構成とされている。誘電体膜４３−１〜４３−ｎは、例えば、酸化チタンＴｉＯ3から構成され、誘電体膜４４−１〜４４−ｎは、例えば、酸化珪素ＳｉＯ3から構成される。なお、誘電体膜４３−１〜４３−ｎは、酸化チタンＴｉＯ3に限定されるものではなく、また、誘電体膜４４−１〜４４−ｎも酸化ケイ素ＳｉＯ3に限定されるものではない。誘電体膜４３−１〜４３−ｎ及び誘電体膜４４−１〜４４−ｎは、光を透過し、かつ、互いに屈折率が異なるものであり、必要な光学特性を得られる材料であればこれに限定されるものではない。
【００３３】
このとき、本実施例では、光学フィルタ４２の最表層を構成する誘電体膜４４−ｎの膜厚をプラズマクリーニングで削除される膜厚分、厚く、形成している。例えば、１μｍ程度、厚く設定している。通常最上層の誘電体膜の膜厚は、通常、０．３〜０．４μｍであるので、誘電体膜４４−ｎは、１．３〜１．４μｍに設定される。
【００３４】
光学フィルタ４２は、誘電体膜４３−１〜４３−ｎ及び誘電体膜４４−１〜４４−ｎの膜厚の設定により所望の波長の光を選択的に透過する光学特性が得られる。例えば、赤外線を含む、略６００ｎｍより波長の長い光をカットする光学特性が得られる。
【００３５】
図２（Ｄ）に一点鎖線で示すように半導体基板３１を切断し、光学素子４１を搭載した複数の半導体チップ１２を切り出す。なお、図２（Ｄ）では半導体チップ１２と外部との接続を行うためのコンタクトの形成については省略した。
【００３６】
図３は半導体チップ１２の断面構成図を示す。
【００３７】
半導体チップ１２は、この時点で、光学フィルタ４２を構成する最上層の誘電体膜４４−ｎの膜厚は、略１．３〜１．４μｍ以上に形成される。なお、光学フィルタ４２の全体の膜厚は、４μｍ程度である。
【００３８】
次に、半導体チップ１２の実装方法について説明する。
【００３９】
図４は半導体チップ１２の実装方法を説明するための図を示す。
【００４０】
半導体チップ１２は、図４（Ａ）に示すようにダイ付け材１５により回路基板１１のダイパッド２１上に接着される、
次に、半導体チップ１２が搭載された回路基板１１は、真空装置に挿入され、図４（Ｂ）に示すようにアルゴンＡｒガスなどによりプラズマクリーニングされる。プラズマクリーニングにより、半導体チップ１２の最表層、すなわち、光学フィルタ４２を構成する最表層の誘電体膜４４−ｎが１μｍ程度削られる。
【００４１】
図５はプラズマクリーニングによる光学フィルタ４２の変化を示す図である。
【００４２】
プラズマクリーニングを行うことにより、最表層の誘電体膜４４−ｎは、１μｍ程度削除される。最表層の誘電体膜４４−ｎは、膜厚が１．３〜１．４μｍ程度に形成されているため、プラズマクリーニングにより１μｍ削除されることにより、０．３〜０．４μｍ程度に厚さとなる。これは、所望の光学特性を得るために光学フィルタ４２の最表層の誘電体膜４４−ｎに設定される膜厚に相当する。これによって、光学フィルタ４２は、予め設定された所望の光学特性を得ることができる。
【００４３】
図６は光学フィルタ４２の光学特性を示す図である。図６において、実線はプラズマクリーニング前の光学特性、破線はプラズマクリーニング後の光学特性を示す。
【００４４】
図６に示すようにプラズマクリーニング前とプラズマクリーニング後とで光学特性に変化は生じない。
【００４５】
プラズマクリーニング後、図４（Ｃ）に示すように半導体チップ１２と回路基板１１のボンディングパッド２２とをワイヤ１３により接続する。このとき、プラズマクリーニングにより、半導体チップ１２のパッド及び回路基板１１のボンディングパッド２２の表面が清浄化されているので、ワイヤ１３を確実に接続することができる。
【００４６】
ワイヤ１３が接続された後、図４（Ｄ）に示すように透明樹脂からなる封止材１４により半導体チップ１２を封止する。このとき、プラズマクリーニングにより、半導体チップ１２及び回路基板１１の表面が清浄化されているので、封止材１４の半導体チップ及び回路基板１１に密着して形成させることができ、光学装置１の信頼性を向上させることができる。
【００４７】
なお、封止材１４は、光学フィルタ４２の最表層を構成する誘電体膜４４−ｎと同じ屈折率を有するように設定されている。これにより、光学フィルタ４２の最表層の誘電体膜４４−ｎと透明樹脂封止材１４との間で屈折が起きることがなく、よって、光学フィルタ４２の光学特性に影響を与えることがない。なお、封止材１４は透明樹脂に限定されるものではなく、ガラス材などで構成してもよい。
【００４８】
なお、本実施例では、光学フィルタ４２を構成する最表層の誘電体膜４４−ｎの膜厚をプラズマクリーニングにより除去される膜厚分だけ厚く設定するようにしたが、透明樹脂封止材を最表層の誘電膜４４−ｎと同じ屈折率に設定することにより、厚くても薄くても同等の光学特性を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施例では、光学フィルタ４２をプラズマクリーニングする場合について説明したが、他の方法でクリーニングする場合でも、同様に適用でき、要は、クリーニングにより表面がエッチングされる場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施例の斜視図である。
【図２】半導体チップ１２の製造方法を説明するための図である。
【図３】図３は半導体チップ１２の断面構成図である。
【図４】半導体チップ１２の実装方法を説明するための図である。
【図５】プラズマクリーニングによる光学フィルタ４２の変化を示す図である。
【図６】光学フィルタ４２の光学特性を示す図である。
【図７】従来のプラズマクリーニング前後の半導体チップ１２の断面図である。
【図８】従来のプラズマクリーニング前後の光学特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  光学装置
１１  回路基板、１２  半導体チップ、１３  ワイヤ、１４  封止材、１５  ダイ付け材
２１  ダイパッド、２２  ボンディングパッド、２３  配線、２４  端子部
３１  半導体基板
４１  光学素子、４２  フィルタ、４３−１〜４３−ｎ、４４−１〜４４−ｎ  誘電体膜
【図１】
0004606007.tif 000002
【図２】
0004606007.tif 000003
【図３】
0004606007.tif 000004
【図４】
0004606007.tif 000005
【図５】
0004606007.tif 000006
【図６】
0004606007.tif 000007
【図７】
0004606007.tif 000008
【図８】
0004606007.tif 000009