(57)【要約】【課題】受光部を有する半導体素子を絶縁基体の凹部に収容し搭載して成る半導体装置において、受光部への異物付着を防止できるものとすること。【解決手段】上面に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成された絶縁基体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、凹部１ａの底面に載置されて電極が配線導体２と電気的に接続された半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆って取着された蓋体４とを具備し、凹部１ａの底面の半導体素子３から露出した部位に半導体素子３の高さよりも厚みが薄い樹脂層６が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子を収容するための凹部が形成された絶縁基体と、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、前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体と電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆って取着された蓋体とを具備している半導体装置において、前記凹部の前記底面の前記半導体素子から露出した部位に前記半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂層は、前記半導体素子の側面に全周にわたって接してい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】
前記樹脂層は光硬化性樹脂から成り、前記蓋体が前記絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着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。
【請求項４】
前記光硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項３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、絶縁基体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。また、絶縁基体の底板部と側壁部とは一体的に形成されている場合もある。また、絶縁基体の凹部の底面の外周部には電極パッドが設けられている。
【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電極パッドとは、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。また、透光性蓋体が樹脂層を介して基体の側壁部の上面に接着固定される。そして、絶縁基体の凹部の底面の最外周部に半導体素子を囲むように、Ｆｅを主成分とするＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる遮光板が設けられている。
【０００４】
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進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進入するのを防ぎ、半導体素子の耐久性を向上させている。
【０００５】
なお、一般的な半導体装置では、外部機器との電気的接続を行うために絶縁基体の外周部に外部接続端子が配設されており、その外部接続端子は、絶縁基体の凹部内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形成された配線導体等を介して電極パッドと接続している。
【０００６】
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、配線導体および外部接続端子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。
【０００７】
ここで、このような半導体装置において、半導体素子の受光部上にゴミなどの異物が付着した場合、その異物付着部位は入射光が遮断されるため影となり、入射光の正常な電気信号化が妨げられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１５−３７２５６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体装置の製造にあたっては、クリーンルーム内で製造を行うなどして、受光部上にゴミなどの異物が付着しないよう十分な注意が払われてはいるものの、実際には半導体装置の内部空間に異物が進入することを防止するのは困難であり、その異物が受光部上に付着することは防げないのが実状である。
【００１０】
すなわち、いかにクリーンルーム内で半導体装置の製造を行ったとしても、製造工程を構成する装置からは金属屑、ミスト状のオイルなどが異物として発生し、また、作業者からも衣服屑、皮膚片などが異物として発生するのは避けられない。かかる装置や作業者などから発生した異物は、製造工程上にある半導体装置の周辺雰囲気中に浮遊している。そのため、半導体装置においては、半導体素子を絶縁基体の凹部に収容する際、雰囲気中に浮遊する異物を凹部内に取り込んでしまう。また、絶縁基体の上面に凹部を覆って蓋体を取着する場合にも、蓋体を取着する前に凹部内に異物が進入する。
【００１１】
近年、上記の光半導体装置が搭載されるデジタルカメラの画素数は数百万画素と多くなっており、光半導体素子の受光部に形成される画素は微細化している。このため、受光部上に付着するゴミ等の異物が極めて微細なものであったとしても、画像表示に映像の欠陥等の影響が顕著に出るようになってきている。
【００１２】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、受光部を有する半導体素子を絶縁基体の凹部に収容し搭載して成る半導体装置において、受光部への異物付着を防止できるものとすることである。
【００１３】
【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容するための凹部が形成された絶縁基体と、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、前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体と電気的に接続された半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆って取着された蓋体とを具備している半導体装置において、前記凹部の前記底面の前記半導体素子から露出した部位に前記半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の半導体装置は、凹部の底面の半導体素子から露出した部位に半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、凹部内に侵入した異物を樹脂層に固着させることができるため、凹部内で異物が動いて半導体素子の受光部に付着することを効果的に抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置は、好ましくは、前記樹脂層は前記半導体素子の側面に全周にわたって接してい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、好ましくは樹脂層は半導体素子の側面に全周にわたって接していることから、半導体素子の受光部に異物が付着することを効果的に抑えることができるとともに、半導体素子の側面を全周にわたって固定することにより、半導体素子の位置ズレを抑えることができ、半導体装置の受光特性をより良好にすることができる。その結果、半導体装置をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００１７】
また本発明の半導体装置は、好ましくは、前記樹脂層は光硬化性樹脂から成り、前記蓋体が前記絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合される取着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、樹脂層が光硬化性樹脂から成り、蓋体が絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されていることにより、樹脂層の硬化と、蓋体を絶縁基体の上面に接合するための樹脂の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部に半導体素子を接着してから蓋体を絶縁基体に接合して凹部を塞ぐまでの間、凹部の底面の樹脂層を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部内に侵入した異物をより効果的に樹脂層により固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００１９】
また、樹脂層の硬化と蓋体の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置の生産性をより優れたものとすることができる。
【００２０】
また、蓋体を絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体や半導体素子に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子と絶縁基体との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性をより良好に確保することができる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置は、好ましくは、前記光硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の半導体装置は、好ましくは、光硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることから、蓋体を絶縁基体の上面により強固に接合させることができ、半導体素子の気密封止の信頼性により優れた半導体装置とすることができる。
【００２３】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置とすることができる。
【００２４】
【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は本発明の光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は接着層、６は樹脂層、７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、接着層５、樹脂層６、ボンディングワイヤ７により、半導体装置８が主に構成されている。
【００２５】
本発明の絶縁基体１の上主に形成された凹部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の内周面には電極パッドが設けられており、その電極パッドと半導体素子３の電極とがＡｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤ７で電気的に接続されている。
【００２６】
さらに、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲の全周に樹脂接着剤等から成る接着層５を塗布し、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。
【００２７】
本発明の半導体装置８は、上面に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成された絶縁基体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、凹部１ａの底面に載置されて電極が配線導体２と電気的に接続された半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆って取着された蓋体４とを具備し、凹部１ａの底面の半導体素子３から露出した部位に半導体素子３の高さよりも厚みが薄い樹脂層６が形成されている。
【００２８】
本発明の半導体装置８を構成する絶縁基体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、絶縁基体１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。
【００２９】
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が形成されており、配線導体２が凹部１ａ内に形成された電極パッドに電気的に接続されるとともに、電極パッドが半導体素子３の電極にボンディングワイヤ７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７、電極パッドおよび配線導体２を介して、外部電気回路に電気的に接続される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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７により電気的に接続される。
【００３３】
また、蓋体４が接着層５を介して絶縁基体１の側壁部の上面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。この接着層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。この接着層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。
【００３４】
本発明の半導体装置８は、上述したように、凹部１ａの底面の半導体素子３から露出した部位に樹脂層６を形成するとともに樹脂層６の厚みを半導体素子３の高さよりも厚みが薄いものとする。これにより、凹部１ａの内部に取り込まれた異物を樹脂層６で固着することで半導体素子３の受光部への異物の付着を効果的に抑えることができ、半導体装置８の受光特性を良好にすることができる。その結果、半導体装置８をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００３５】
また、樹脂層６はその厚みが半導体素子３の高さよりも薄いため、半導体素子３の上面の受光部が樹脂層６により遮られたり、樹脂層６表面の反射光が受光部に入り込んだりすることを効果的に防止することができ、蓋体４を透過して来た光を、半導体素子３により正確に受光させることができる。したがって、樹脂層６は、半導体素子３の高さよりも１００μｍ以上薄くすることが好ましい。樹脂層６の厚みと半導体素子３の高さとの差が１００μｍ未満と小さくなると、樹脂層６の上面と半導体素子３の上面とが近くなりすぎるため、半導体素子３による正確な受光が妨げられやすくなる傾向がある。
【００３６】
また樹脂層６は、半導体素子３の側面に全周にわたって接していることが好ましい、すなわち、樹脂層６が半導体素子３の側面に接するとともにその周囲の全周を取り囲むように形成されていることがよい。この場合、半導体素子３の側面を全周にわたって効果的に固定することができ、半導体素３の位置ズレを抑えることができ、半導体装置８の受光特性をさらに良好にすることができる。
【００３７】
樹脂層６は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルアミド系樹脂等の少なくとも１種により形成される。
【００３８】
また本発明の半導体装置８は、樹脂層６が光硬化性樹脂から成り、蓋体４が絶縁基体１の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されているものであることが好ましい。これにより、樹脂層６の硬化と、蓋体４を絶縁基体１の上面に接合するための樹脂５の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部１ａに半導体素子３を接着してから蓋体を絶縁基体１に接合して凹部１ａを塞ぐまでの間、凹部１ａの底面の樹脂層６を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部１ａ内に侵入した異物をより効果的に樹脂層６により固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子３の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００３９】
また、樹脂層６の硬化と蓋体４の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置８の生産性をより優れたものとすることができる。
【００４０】
また、蓋体４を絶縁基体１の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体１や半導体素子３に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子３と絶縁基体１との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性をより良好に確保することができる。
【００４１】
また、樹脂層６を光硬化性樹脂から成るものとする場合、樹脂層６は、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種から成るものとすることが好ましい。この場合、蓋体４を絶縁基体１の上面に、より強固に接合させることができ、半導体素子３の気密封止の信頼性により優れた半導体装置８とすることができる。
【００４２】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部１ａ内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置８とすることができる。
【００４３】
また、樹脂層６は、半導体素子３の側面の全周にわたって均一な厚みとしなくてもよく、ホコリ等の異物が取れ難く結果的に集まりやすい凹部１ａの角部分等で厚くして、半導体素子３への異物の付着をより一層効果的に抑えることができる。また、半導体素子３により近い部分で薄くして、樹脂層６による半導体素子３に対する影響を避けるようにしても良い。
【００４４】
さらに、樹脂層６で反射された光が半導体素子３の受光部に入り込むのを抑えるために、樹脂層６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。
【００４５】
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であれば種々の変更は可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、凹部の底面の半導体素子から露出した部位に半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、凹部内に侵入した異物を樹脂層に固着させることができるため、凹部内で異物が動いて半導体素子の受光部に付着することを効果的に抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。
【００４７】
本発明の半導体装置は、好ましくは樹脂層は半導体素子の側面に全周にわたって接していることから、半導体素子の受光部に異物が付着することを効果的に抑えることができるとともに、半導体素子の側面を全周にわたって固定することにより、半導体素子の位置ズレを抑えることができ、半導体装置の受光特性をより良好にすることができる。その結果、半導体装置をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００４８】
本発明の半導体装置は、好ましくは、樹脂層が光硬化性樹脂から成り、蓋体が絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されていることにより、樹脂層の硬化と、蓋体を絶縁基体の上面に接合するための樹脂の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部に半導体素子を接着してから蓋体を絶縁基体に接合して凹部を塞ぐまでの間、凹部の底面の樹脂層を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部内に侵入した異物をより効果的に樹脂層により固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００４９】
また、樹脂層の硬化と蓋体の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置の生産性をより優れたものとすることができる。
【００５０】
また、蓋体を絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体や半導体素子に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子と絶縁基体との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性をより良好に確保することができる。
【００５１】
本発明の半導体装置は、好ましくは、光硬化性樹脂が、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることから、蓋体を絶縁基体の上面に、より強固に接合させることができ、半導体素子の気密封止の信頼性により優れた半導体装置とすることができる。
【００５２】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光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・・・接着層
６・・・樹脂層
７・・・ボンディングワイヤ
８・・・半導体装置
【図１】
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