(57)【要約】【課題】樹脂接着剤層を介して、透光性蓋体等の蓋体が絶縁基体の上面の凹部の周囲に強固に接着されるとともに、蓋体の上面に樹脂接着剤層の一部が付着するようなことのない、気密封止の信頼性に優れるとともに正確な受光が可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】半導体装置は、上面に半導体素子を収納するための凹部１ａが形成されるとともに上面の凹部１ａの周囲に複数の突起８が形成されている絶縁基体１と、凹部１ａの内面から絶縁基体１の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体２と、絶縁基体１の凹部１ａの底面に載置されて電極が配線導体２に電気的に接続された半導体素子３と、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲に複数の突起８を内部に含んで形成された樹脂接着剤層５を介して接着された蓋体４とを具備している。【選択図】  図１
2005050934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子を収納するための凹部が形成されるとともに前記上面の前記凹部の周囲に複数の突起が形成されている絶縁基体と、前記凹部の内面から前記絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体に電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の前記上面の前記凹部の周囲に前記複数の突起を内部に含んで形成された樹脂接着剤層を介して接着された蓋体とを具備していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起は、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記突起は、下端部に切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオード，ラインセンサ，イメージセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子などの半導体素子を具備した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフォトダイオード（ＰＤ），ラインセンサ，イメージセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子などの半導体素子を具備した半導体装置を構成する絶縁基体は、例えばセラミックス等からなり、上面に半導体素子を収納するための凹部が形成されている。また、絶縁基体の凹部の内面から絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて、配線導体が形成されている。
【０００３】
半導体素子は絶縁基体の凹部の底面に載置され接着されており、その半導体素子の上面の外周部には電極が設けられている。半導体素子の電極と上記配線導体のうち凹部の内面に露出した部位とは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤにより電気的に接続される。
【０００４】
また、ガラス、有機樹脂等から成る蓋体が絶縁基体の上面にエポキシ樹脂等の樹脂からなる樹脂接着剤層を介して接着固定される。この蓋体は、その下面外周部が絶縁基体の上面の凹部の周囲に接着されて凹部を塞ぐ。これにより、絶縁基体と蓋体とで形成される容器の内部に半導体素子が気密封止される。なお、半導体素子が光半導体素子の場合、蓋体は透光性の材料により形成される。
【０００５】
このように従来の半導体装置は、透光性蓋体を有することにより、半導体装置の内部空間にゴミなどの異物が侵入することを防止するとともに、半導体装置の内部空間を密閉空間とすることで、外部雰囲気の湿気が半導体装置内に侵入するのを防ぎ、半導体素子の耐久性を向上させている。
【０００６】
なお、配線導体のうち絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方に露出した部位は、外部接続用のパッドとして機能する。
【０００７】
そして、半導体素子としての光半導体素子により透光性蓋を介して受光されるとともに変換されて生じた電気信号は、配線導体を経由して半導体装置（光半導体装置）の外部に配置された各種の機器や素子などに送られる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−１９８０３３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の半導体装置においては、蓋体と絶縁基体とを接着する樹脂接着剤層の一部が、蓋体からの荷重等により蓋体と絶縁基体との接着面からはみだしてしまい、この接着面に介在する樹脂接着剤層の量が不十分になって蓋体と絶縁基体との接着強度が低くなってしまうという問題があった。
【００１０】
また、蓋体と絶縁基体との接着面からはみだした樹脂接着剤層の一部が、透光性蓋体の上面に流れ出て付着してしまい、透光性蓋体を介して光半導体素子に正確に受光させることができなくなってしまうという問題もあった。
【００１１】
したがって、本発明は上記の問題に鑑みて完成されたものであり、その目的は、樹脂接着剤層を介して、透光性蓋体等の蓋体が絶縁基体の上面の凹部の周囲に強固に接着されるとともに、蓋体の上面に樹脂接着剤層の一部が付着するようなことのない、気密封止の信頼性に優れるとともに正確な受光が可能な半導体装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上面に半導体素子を収納するための凹部が形成されるとともに前記上面の前記凹部の周囲に複数の突起が形成されている絶縁基体と、前記凹部の内面から前記絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体と、前記絶縁基体の前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体に電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の前記上面の前記凹部の周囲に前記複数の突起を内部に含んで形成された樹脂接着剤層を介して接着された蓋体とを具備していることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の半導体装置は、絶縁基体の上面の凹部の周囲に複数の突起が形成されているとともに、この複数の突起を内部に含んで形成された樹脂接着剤層を介して絶縁基体の上面の凹部の周囲に蓋体が接着されていることから、絶縁基体の上面に蓋体を樹脂接着剤層を介して接着したときに、複数の突起で蓋体からの荷重を支えて、樹脂接着剤層が蓋体と絶縁基体との接着面からはみだすことを効果的に防止することができる。これにより、絶縁基体と蓋体との接着面に十分な量の樹脂接着剤を介在させることができ、蓋体と絶縁基体とを強固に接着することができる。
【００１４】
また、樹脂接着剤層の一部が透光性の蓋体の上面に流れ出て付着することも防止され、透光性の蓋体を介して光半導体素子に正確に受光させることができる。その結果、気密封止の信頼性に優れるとともに、正確な受光が可能な光半導体装置としての半導体装置を提供することができる。
【００１５】
また本発明の半導体装置は、好ましくは、前記突起は、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の半導体装置は、好ましくは、突起は、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状であることから、突起と蓋体との接触面が大きくなりすぎることはなく、樹脂接着剤層と蓋体との接着面積を十分に確保することが容易なものとなり、蓋体と絶縁基体とをより確実かつ強固に接着させることができるようになり、より気密封止の信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００１７】
また本発明の半導体装置は、好ましくは、前記突起は、下端部に切り欠きが形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の半導体装置は、好ましくは、突起は、下端部に切り欠きが形成されていることから、この切り欠き内に樹脂接着剤層が入り込んで、突起と、切り欠きから露出している絶縁基体の上面とに接着面積をより大きくして接着することができ、樹脂接着剤層を介して絶縁基体と蓋体とをより一層強固に接着することができる。その結果、蓋体と絶縁基体とがより確実かつ強固に接着された、極めて気密封止の信頼性に優れる半導体装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は半導体素子、４は蓋体、５は樹脂接着剤層、６はボンディングワイヤである。このように絶縁基体１、配線導体２、半導体素子３、蓋体４、樹脂接着剤層５およびボンディングワイヤ６により、半導体装置７が主に構成されている。
【００２０】
本発明の絶縁基体１の上面に形成された凹部１ａには半導体素子３が収容され、凹部１ａの底面に接合される。この半導体素子３の上面の中央部には受光部が設けられ、また半導体素子３の上面の外周部には信号の入出力用の電極が設けられている。また、凹部１ａの底面の外周部や凹部１ａの内周面には配線導体２が露出しており、その配線導体２の露出部位と半導体素子３の電極とがＡｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤ６で電気的に接続されている。
【００２１】
さらに、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲の全周にエポキシ系の有機樹脂接着剤等から成る樹脂接着剤層５を介して、ガラス，石英，サファイヤ，透明樹脂等からなる透光性の蓋体４が接合される。
【００２２】
絶縁基体１は、アルミナセラミックス，窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミックス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックス等からなり、平板状の底板部の上面の外周部に別体の枠状の側壁部が設けられているか、または絶縁基体１の底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。これらの底板部と側壁部とにより、絶縁基体１の上面には、半導体素子３を収容し底面に載置するための凹部１ａが形成されている。
【００２３】
配線導体２のうち凹部１ａ内面に露出した部位が半導体素子３の電極にボンディングワイヤ６を介して接続されることにより、絶縁基体１に搭載された半導体素子３は、電極、ボンディングワイヤ６および配線導体２を介して、外部電気回路に電気的に接続される。
【００２４】
この配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体により形成されている。そして、配線導体２は、例えば絶縁基体１となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に予め所定のスルーホールを形成し、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストをスルーホールの内面に印刷塗布したり充填しておくことにより形成される。
【００２５】
また、半導体素子３は、その上面の中央部に受光部が設けられており、その上面の受光部の周囲である外周部には、入出力用の電極が設けられている。半導体素子３は、ＰＤ，ラインセンサ，イメージセンサ，ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子などからなる半導体素子である。また本発明において、半導体素子３はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子であってもよい。
【００２６】
この半導体素子３は絶縁基体１の底面に載置され樹脂接着剤や半田等によって接着されており、半導体素子３の上面の外周部には電極が設けられている。半導体素子３の電極と、配線導体２の凹部１ａでの露出部分である電極パッドとは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６により電気的に接続される。
【００２７】
また、蓋体４が樹脂接着剤層５を介して絶縁基体１の上面の凹部の周囲に接着固定されており、これにより半導体素子３を搭載し収容した凹部１ａが気密封止される。この樹脂接着剤層５は、アクリル系樹脂，エポキシ系樹脂，シリコーン系樹脂，ポリエーテルアミド系樹脂等から成る。この樹脂接着剤層５は、余計な外光の入射を遮断するために、黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。
【００２８】
本発明の半導体装置においては、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲に複数の突起８を形成しておくとともに、樹脂接着剤層５が複数の突起８を内部に含んで形成されたものとしている。これにより、絶縁基体１の上面に蓋体４を樹脂接着剤層５を介して接着したときに、複数の突起８で蓋体４からの荷重を支えて、樹脂接着剤層５が蓋体４と絶縁基体１との接着面からはみだすことを効果的に防止することができる。その結果、絶縁基体１と蓋体４との接着面に十分な量の樹脂接着剤層５を介在させることができ、蓋体４と絶縁基体１とを強固に接着することができる。
【００２９】
また、樹脂接着剤層５の一部が蓋体４の上面に流れ出て付着することも防止され、半導体素子３が光半導体素子である場合に透光性の蓋体４を介して半導体素子３に正確に受光させることができる。その結果、気密封止の信頼性に優れるとともに、正確な受光が可能な、半導体装置を提供することができる。
【００３０】
このような突起８は、アルミナセラミックス，窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミックス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスや、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体等により形成することができる。好ましくは、生産性を良好に確保するとともに絶縁基体１に強固に取り付けておくために、絶縁基体１と同種のセラミックス、または配線導体２と同種のメタライズ導体により形成されるのがよい。
【００３１】
突起８は、例えば、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストを、絶縁基体１となるグリーンシートのうち、絶縁基体１の蓋体４が接合される部分に、スクリーン印刷法等で所定の厚みの柱状に印刷塗布しておくことにより、形成される。
【００３２】
また、突起８は、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属材料を柱状等に加工し、これをロウ材等を介して絶縁基体１の上面に接合することにより形成してもよい。
【００３３】
また本発明の半導体装置において、突起８は、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状であることが好ましい。突起８を、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状としておくと、突起８と蓋体４との接触面が大きくなりすぎることはなく、樹脂接着剤層５と蓋体４との接着面積を十分に確保することが容易なものとなり、蓋体４と絶縁基体１とをより確実、強固に接着させることができるようになり、より気密封止の信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００３４】
また本発明の半導体装置において、突起８は、下端部に切り欠きが形成されていることが好ましい。突起８の下端部に切り欠きを形成しておくと、この切り欠き内に樹脂接着剤層５が入り込んで、突起８と、切り欠きから露出している絶縁基体１の上面とに接着面積をより大きくして接着することができ、樹脂接着剤層５を介して絶縁基体１と蓋体４とをより一層強固に接着することができる。その結果、蓋体４と絶縁基体１とがより確実、強固に接着された、極めて気密封止の信頼性に優れる半導体装置を提供することができる。
【００３５】
また、この突起８は、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲の全周にわたって、等間隔となるようにして形成することが好ましい。この場合、突起８同士の隣接間隔が５ｍｍを超えると、蓋体４ががたついて、絶縁基体１の上面に水平に接着することが困難となり、例えば、半導体素子３が光半導体素子のときに透光性の蓋体４を介して光半導体素子に受光される光に歪が生じ、正確な電気信号を送ることができなくなるおそれがある。また突起８同士の隣接間隔が０．３ｍｍ未満では、突起８の間の間隔が狭くなりすぎて、樹脂接着剤層５が良好に蓋体４と絶縁基体１との間に流れにくくなり、かえって接着強度が低下するおそれがある。したがって、突起８は、その隣接間隔を０．３〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００３６】
また、突起８は、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲に接合された枠体（リング）上に形成されたものであってもよい。この枠体は、例えばＦｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，ステンレススチール，銅，真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金），アルミニウム等の金属、アルミナセラミックス等のセラミックス、樹脂などから形成される。突起８を枠体上に形成することにより、突起８を個々に絶縁基体１の上面に設けるよりも、きわめて容易かつ高い位置精度で突起８を形成することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、絶縁基体の上面の凹部の周囲に複数の突起が形成されているとともに、これらの複数の突起を内部に含んで形成された樹脂接着剤層を介して絶縁基体の上面の凹部の周囲に蓋体が接着されていることから、絶縁基体の上面に蓋体を樹脂接着剤層を介して接着したときに、複数の突起で蓋体からの荷重を支えて、樹脂接着剤層が蓋体と絶縁基体との接着面からはみだすことを効果的に防止することができる。これにより、絶縁基体と蓋体との接着面に十分な量の樹脂接着剤を介在させることができ、蓋体と絶縁基体とを強固に接着することができる。
【００３９】
また、樹脂接着剤層の一部が透光性の蓋体の上面に流れ出て付着することも防止され、透光性の蓋体を介して光半導体素子に正確に受光させることができる。
【００４０】
その結果、気密封止の信頼性に優れるとともに、正確な受光が可能な光半導体装置としての半導体装置を提供することができる。
【００４１】
本発明の半導体装置は、好ましくは、突起は、柱形状または上端部が下端部よりも細い形状であることから、突起と蓋体との接触面が大きくなりすぎることはなく、樹脂接着剤層と蓋体との接着面積を十分に確保することが容易なものとなり、蓋体と絶縁基体とをより確実、強固に接着させることができるようになり、より気密封止の信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。
【００４２】
本発明の半導体装置は、好ましくは、突起は、下端部に切り欠きが形成されていることから、この切り欠き内に樹脂接着剤層が入り込んで、突起と、切り欠きから露出している絶縁基体の上面とに接着面積をより大きくして接着することができ、樹脂接着剤層を介して絶縁基体と蓋体とをより一層強固に接着することができる。その結果、蓋体と絶縁基体とがより確実、強固に接着された、極めて気密封止の信頼性に優れる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・絶縁基体
１ａ・・凹部
２・・・配線導体
３・・・半導体素子
４・・・蓋体
５・・・樹脂接着材層
６・・・ボンディングワイヤ
７・・・半導体装置
８・・・突起
【図１】
2005050934.tif 000003