(57)【要約】【課題】基板同士を接合する際の基板破壊を防止し、かつ、電気的に確実に接続可能な半導体パッケージを提供する。【解決手段】導電性を有する軟質部材からなる緩衝用のバンプ電極により双方の基板の電極同士を電気的に接続する半導体パッケージにおいて、一方の基板のセンサ基板２上に、他方の基板の蓋基板１との接続用の接続電極としてセンサ基板電極５を形成し、蓋基板１の接合面上に接合時にセンサ基板電極５と当接する位置に接続用キャビティ７を穿設し、さらに接続用キャビティ７内に配置された電極である蓋基板貫通配線８の先端部に、導電性を有する軟質部材の緩衝用のバンプ電極４を備える。蓋基板１とセンサ基板２との接合時にバンプ電極４は変形して、センサ基板電極５、蓋基板貫通配線８、接続用キャビティ７の内壁に密着する。また、接続用キャビティ７の形状を、接合時の応力を緩和する応力緩和形状（例えば円錐台形状、釣鐘状、すり鉢状）とする。【選択図】図１
2009043770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの基板同士を接合して、導電性を有する軟質部材からなる緩衝用のバンプ電極により双方の基板の電極同士を電気的に接続する半導体パッケージにおいて、一方の基板の接合面上に、他方の基板との接続用の接続電極を備え、他方の基板の接合面上に接合時に前記接続電極と当接する位置に穿設された接続用キャビティと、該接続用キャビティ内に配置した電極と電気的に接続された前記バンプ電極とを備え、前記接続用キャビティの形状が、２つの基板の接合時における応力を緩和する応力緩和形状からなっていることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
前記接続用キャビティの形状が、円錐台形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記接続用キャビティの形状が、釣鐘形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記接続用キャビティの形状が、湾曲状のテーパを有するすり鉢形状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記接続用キャビティの開口部の形状が、正円または楕円形状であることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記バンプ電極が、軟質の導電性金属あるいは導電性樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記接続用キャビティの内壁表面に電気的伝導層となるキャビティ内電極が設けられ、当該キャビティ内電極と前記バンプ電極とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
２つの基板を接合して、導電性を有する軟質部材からなる緩衝用のバンプ電極により双方の基板の電極同士を電気的に接続する半導体パッケージを製造する半導体パッケージ製造方法であって、一方の基板の接合面上に他方の基板との接続用の接続電極を形成する工程と、他方の基板に貫通孔を穿設する工程と、穿設された前記貫通孔の接合面側の周縁部に応力を緩和する応力緩和形状からなる接続用キャビティを形成する工程と、前記貫通孔の内壁面に電極を形成する工程と、前記接続用キャビティ内に導電性を有する軟質部材からなる緩衝用のバンプ電極を搭載する工程と、前記一方の基板の接合面上の前記接続電極と前記他方の基板に形成された前記接続用キャビティ内に搭載した前記バンプ電極とが当接するように、前記一方の基板と前記他方の基板との接合面同士を接合する工程とを、少なくとも有していることを特徴とする半導体パッケージ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体パッケージおよび半導体パッケージ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の半導体基板を三次元的に接合した半導体パッケージを形成する技術として、特許文献１に示す特開２００５−３４０３８９号公報「半導体装置およびその製造方法」に記載されているように、各基板の周辺部に穿設された貫通孔内に形成した電極の先端部に、球状の緩衝用のバンプ電極を備え、さらに、相手側の基板に備えられているバンプ電極に接続するための接続電極を備えることにより、互いの基板を接合して、短ＴＡＴ（Turn Around Time）で電気的な接続を行う技術が開発されている。
【特許文献１】特開２００５−３４０３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１などに記載された従来の技術は、相手側の基板上の接続電極と電気的に接続する球状のバンプ電極を金などの金属製材料によって形成しているために、前記接続電極に圧接して電気的に接続する際に、電極接合部へのバンプ電極からの応力によって、基板の破壊を引き起こすという問題がある。
【０００４】
特に、センサなどのように、基板の周辺部に設けられた複数の接続電極間に、比較的広い中空構造を有する半導体パッケージを製造する場合、接続電極に接触するバンプ電極の高さについて、より高い精度が必要となり、所定のバンプ高さを上回れば、接合時に、電極接合部つまりバンプ電極側の基板と接続電極側の基板とにかなり大きな応力が掛かることになり、最悪の場合、基板破壊を引き起こしてしまう。逆に、所定のバンプ高さを下回れば、バンプ電極と接続電極との間の接触抵抗が大きくなり、最悪の場合、電気的接続ができなくなるという不具合が発生してしまう。
【０００５】
さらに、バンプ電極が短小になると、バンプ電極が接続電極側に押圧されたときに発生する応力が大きくなり、基板破壊を起こし易くなるという問題もある。
【０００６】
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、バンプ電極からの応力による基板破壊を防止し、かつ、電気的に確実に接続することが可能な半導体パッケージおよび半導体パッケージ製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述の課題を解決するために、一方の基板の接合面上に、他方の基板との接続用の接続電極を備え、他方の基板の接合面の、接合時に前記接続電極と当接する位置に、接続用キャビティおよび該接続用キャビティ内に配置した電極と電気的に接続された軟質のバンプ電極を備え、かつ、前記接続用キャビティの形状が、２つの基板の接合時における応力を緩和する応力緩和形状からなっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体パッケージおよび半導体パッケージ製造方法によれば、接合する２つの基板のうち、一方の基板上の接続電極と同一位置の他方の基板上に、軟質のバンプ電極が内部に配置される接続用キャビティが穿設され、該接続用キャビティの形状が、双方の基板の接合時に、前記バンプ電極との接触面積を拡大し、接合時の応力を緩和する応力緩和形状からなっているので、該接続用キャビティ内部に径が大きなバンプ電極を配置することができ、さらには、該接続用キャビティの応力緩和形状により、接合時における基板への応力を緩和して、基板の破壊を防止することができ、かつ、双方の基板の電極同士を電気的にも確実に接続することを可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明による半導体パッケージおよび半導体パッケージ製造方法の最良の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
（本発明の概要）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴について、その概要をまず説明する。
【００１１】
本発明は、複数の基板を接合した構造からなる半導体パッケージに関するものであり、半導体回路を形成した一方の基板の周辺部の接合面上に、他方の基板と電気的に接続するための接続電極（例えば、平板状の接続電極）を設け、他方の基板には、接合時に前記接続電極と当接する箇所に、半導体パッケージの上方への引き出し用の電極として貫通孔を貫通する貫通電極を形成し、さらに、該貫通電極の先端に軟質部材（軟質金属や導電性樹脂など）からなる球状の緩衝用のバンプ電極を形成するとともに、双方の基板の接合時において前記バンプ電極が前記接続電極へ押圧された際に、前記バンプ電極と前記接続電極との接触面積を拡大して良好な電気的接続状態にすると同時に、前記バンプ電極と当該基板との接触面積を拡大して当該基板にかかる応力を緩和することが可能な応力緩和形状（円錐台形状、すり鉢形状、釣鐘状など）からなる接続用キャビティを設けた構造とするものである。
【００１２】
かくのごとき構造とすることにより、前記バンプ電極を前記接続電極例えば平板状の平板電極に押圧して電気的に接続する際に、前記接続用キャビティの応力緩和形状に沿って応力が分散することになり、基板に加わる応力を緩和することができ、基板破壊を引き起こすことを防止することが可能となる。
【００１３】
以下の実施形態の説明においては、一例として赤外線センサ用の半導体パッケージを例にとって、接続電極として例えば平板電極が形成される一方の基板が、赤外線センサなどの半導体素子を形成する半導体基板つまりセンサ基板であり、貫通電極が形成される他方の基板が、前記赤外線センサなどの半導体素子への赤外光を集光する蓋部を形成する蓋基板である場合について説明する。
【００１４】
ただし、本発明は、かかる赤外線センサ用の半導体パッケージのみに限るものではなく、２枚の半導体基板同士を接合させて構成する半導体パッケージであっても良いし、さらには、２枚のみならず複数枚の基板を接合させて構成する場合であってもかまわない。
【００１５】
（第１の実施形態）
まず、本発明の半導体パッケージの第１の実施形態の構造について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の半導体パッケージの第１の実施形態の概観構造を示す構造図であり、図１（ａ）は、赤外線センサ用の半導体パッケージの全体を概観した鳥瞰図であり、図１（ｂ）は、赤外線センサ用の半導体パッケージを形成するセンサ基板を上側から眺めた場合の上面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、半導体パッケージ３０は、赤外線用のセンサを形成したセンサ基板２の上に、蓋（赤外光の入射窓）となる蓋基板１が接合された構造からなっている。蓋基板１の周辺部には、半導体パッケージ３０の上面からセンサ基板２のセンサ回路と電気的な接続を行うための貫通電極つまり蓋基板貫通配線８が、あらかじめ定めた所定の位置に設けられており、センサ基板２側との接合面から反対側の上面まで貫通した貫通孔内に形成されている。
【００１７】
また、図１（ｂ）に示すように、センサ基板２の中央部には、赤外光を受信するセンサ６が、少なくとも１つ以上、ｎ×ｎのマトリクス状に配置されており、センサ基板２の接合面上の周辺部には、蓋基板１の蓋基板貫通配線８の配置位置に対応する位置に、センサ６と電気的に接続された平板状の接続電極つまりセンサ基板電極５が、蓋基板１側の蓋基板貫通配線８（蓋基板１を貫通した電極）と接続するための接続電極として所定の個数分設けられており、図１（ａ）のように、蓋基板１と接合した状態においては、センサ基板電極５と蓋基板貫通配線８とが電気的に接続可能なように位置合わせされて配置されている。
【００１８】
センサ６は、あらかじめ定めた所定個数分、センサ基板２の上面側つまり蓋基板１との接合時に蓋基板１と対面する側の接合面上に配置されており、それぞれのセンサ６の駆動に必要な回路（図示していない）やセンサ基板電極５と電気的に接続されている。なお、図１（ｂ）には、センサ６をｎ×ｎのマトリクス状に配置している例を示しているが、センサ６の配置は、かかる場合のみに限るものではなく、例えば、１ないし複数の列状（アレイ状）に配置しても良いし、放射状や同心円状に配置しても良い。
【００１９】
次に、図１に示す半導体パッケージ３０の断面構造の一例を図２を用いて説明する。図２は、本発明の半導体パッケージの断面構造の第１の実施形態を示す断面図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）の一点鎖線Ａで切断した断面における断面構造を示している。なお、図２においては、煩雑となることを避けるために、図１（ｂ）のような複数のセンサ６の繰り返し部分については、省略して図示するとともに、図１（ａ）のように、センサ基板２の上面つまり接合面に蓋基板１の接合面を接合した状態を示している。
【００２０】
半導体パッケージ３０は、センサ基板２と蓋基板１とを接合することによって形成されるが、蓋基板１の外周縁には、中央部よりも高さが高いサイドウォール９が形成されており、センサ基板２の中央部のセンサ６の上方には、サイドウォール９の高さ分に応じた中空構造が形成されている。すなわち、半導体パッケージ３０は、センサ基板２の中央部に配置したセンサ６を、蓋基板１中央の窓部と外周縁のサイドウォール９とにより内封する構造となっており、内部に備えられたセンサ６等を保護するとともに、センサ６の駆動に必要な雰囲気を気密性良く保持することを可能としている。
【００２１】
例えば、センサ基板２の中央部に配置したセンサ６が、前述のように、熱型の赤外線検出センサの場合や、あるいは、ジャイロセンサ等の場合には、センサ基板２の中央部のセンサ６の上方に形成した中空構造の内部雰囲気として、希ガスや真空を密封するようにしている。
【００２２】
前述のように、蓋基板１の接合面側の周辺部には、センサ基板２と接合した時に平板状の接続電極つまりセンサ基板電極５と当接する位置に、略円柱形状（または円錐台形状）の貫通電極つまり蓋基板貫通配線８が設けられている。ここで、センサ基板電極５との接合部を形成する蓋基板貫通配線８の先端部には、図２に示すように、球状の緩衝用のバンプ電極４がサイドウォール９の高さよりも下側に突出する状態で取り付けられており、センサ基板電極５の接合面との接合時に、バンプ電極４がセンサ基板電極５と最初に接触する構造とされている。
【００２３】
なお、バンプ電極４の材質は、導電性が良く、かつ、可塑性を有する軟質部材からなり、例えば、軟質金属（インジウム等）、導電性樹脂などを用いて形成されている。かくのごとく軟質部材からなるバンプ電極４は、蓋基板１とセンサ基板２との接合前においては球状であるが、蓋基板１とセンサ基板２との接合時には、軟質部材からなるバンプ電極４がセンサ基板電極５上に押圧されることにより、平板状のセンサ基板電極５の形状に応じて変形し、双方の接触面積を拡大して、電気的な接触抵抗を低減させ、導電性に富む良好な接続状態を形成する。
【００２４】
また、蓋基板１には、蓋基板貫通配線８を形成する貫通孔の下面側周縁部つまりセンサ基板２と対面する接合面側の貫通孔の周縁部に、接合時の蓋基板１への応力を緩和する応力緩和形状の一例として、円錐台形状からなる接続用キャビティ７が設けられており、球状のバンプ電極４が、接続用キャビティ７内の空間に配置されて、バンプ電極４の下側の一部が接続用キャビティ７内の空間から突出した状態とされている。軟質部材からなるバンプ電極４は、蓋基板１とセンサ基板２との接合時に、バンプ電極４の上部は接続用キャビティ７内に配置された電極すなわち蓋基板貫通配線８の先端部に押圧されて互いに密着した状態になるととともに、バンプ電極４の下部はセンサ基板電極５上に押圧されて、平板状のセンサ基板電極５の形状に応じて変形する一方、バンプ電極４の側部も接続用キャビティ７の内壁面に押圧されて、円錐台形状の接続用キャビティ７の形状に倣って変形した状態で保持される。
【００２５】
この結果、蓋基板１とセンサ基板２との接合時に、可塑性を有する軟質部材からなるバンプ電極４は、センサ基板電極５と電気的な接触抵抗をより低減した状態で接続することが可能となり、蓋基板貫通配線８、バンプ電極４、センサ基板電極５の一連の良好な電気的な接続状態を形成することができると同時に、バンプ電極４と円錐台形状の接続用キャビティ７との接触面積が拡大するので、蓋基板１への集中的な応力を低減することも可能としており、蓋基板１とセンサ基板２との接合時における蓋基板１の破壊を防止することができる。
【００２６】
以上のような電気的接続構造によって、センサ６に対する電気的信号の外部からの入出力を、パッケージの上面側から行う接合構造の半導体パッケージ３０を形成することができる。
【００２７】
さらには、蓋基板１とセンサ基板２とを接合する際に、可塑性を有するバンプ電極４が変形すること、接続用キャビティ７の空間内部にバンプ電極４を設置したことによって、より大きな径を有するバンプ電極４を設けることができるようになること、かつ、蓋基板１とセンサ基板２との接合時には、バンプ電極４の側部が接続用キャビティ７の円錐台形状の内壁面に押圧されて、該円錐台形状に沿って変形することにより、応力が分散して、蓋基板１へ加わる応力を緩和することができるので、接合時に基板の破壊を起こすことなく、かつ、良好な電気的接続状態を形成することを可能としている。
【００２８】
（第１の実施形態の製造方法）
次に、図１、図２に示した半導体パッケージ３０の製造工程について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の半導体パッケージの製造方法の第１の実施形態における製造工程を説明するための工程図であり、蓋基板１に蓋基板貫通配線８やバンプ電極４、接続用キャビティ７などを形成し、センサ基板２と接合するまでの工程について示している。なお、図３は、図２の場合と同様に、半導体パッケージ３０のセンサ６が配置される中央部の繰り返し部分については、省略して図示している。
【００２９】
ここで、蓋基板１の材料としては、センサ６が赤外線を検知する赤外線センサであれば、赤外線を透過する材質の材料を、また、可視光を検知する可視センサであれば、可視光を透過する材質の材料を選択する。また、センサ６がジャイロセンサ等のように力学的な量を検知するものであれば、より広い範囲で材料を選択することができる。
【００３０】
まず、図３（ａ）に示す第１の工程では、蓋基板１を形成するために、前述のような材質からなる平板状の材料を用意する。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示す第２の工程では、図示していない光学系によって針状に集光されたレーザ４２を用いて、蓋基板１の周辺部の所定の部位を上下方向に貫通する貫通孔を複数穿設する（図３（ｂ）には、左右の２箇所のみを例示している）。このとき、貫通孔が所望の内径となるように、レーザ４２の中心線を左右に回転移動させながら掘り進める（図３（ｂ）では、蓋基板１の下面よりレーザ加工を行う場合を示している）。また、貫通孔は、略円柱形状であっても良いが、本実施例においては、後工程で蓋基板貫通配線８とするハンダ材を貫通孔内に形成し易いように、図３（ｂ）の下面側から上面側に向かって、内径が徐々に狭くなるようなテーパを付与した円錐台形状としている。
【００３２】
次の図３（ｃ）に示す第３の工程では、無電解鍍金法によって、蓋基板１の表面および貫通孔の内壁面に、Ｃｕ（銅）やＮｉ（ニッケル）等よりなり、ハンダ材との付性が良い金属層４３を付着させる。
【００３３】
次の図３（ｄ）に示す第４の工程では、蓋基板１の上下の表面を研削・研磨して、貫通孔の内壁面のみに金属層４３を残すように、第３の工程で表面に形成した余分な金属層を除去するとともに、後述する接合工程（表面活性化接合工程）に必要な研磨状態の表面に仕上げる。
【００３４】
しかる後、図３（ｅ）に示す第５の工程では、研削砥粒を表面に固着させた円柱状の研削工具４０を回転させながら、蓋基板１の上面に押し当てて移動させることによって、蓋基板１の外周縁部にサイドウォール９を残すようにして、蓋基板１の上面中央部分をあらかじめ定めた厚み分だけ切削加工する。
【００３５】
さらに、図３（ｆ）に示す第６の工程では、研削工具４０を回転させながら、研削工具４０を貫通穴の中心軸に対してあらかじめ定めた傾斜角度例えば４５度ないし６０度の範囲内で傾斜させた角度で貫通孔の周縁部（エッジ部）に押し当てて、貫通孔の中心軸方向に向かって切削加工を行うことによって、接続用キャビティ７を作製する。この結果、蓋基板１の上面の貫通孔の周縁部には、応力緩和形状として、円錐台形状に開口された接続用キャビティ７が形成される。
【００３６】
次に、図３（ｇ）に示す第７の工程では、図３（ｆ）で接続用キャビティ７を形成した蓋基板１の下面から、接続用キャビティ７の下面（円錐台形状の口径が狭い面）までを、溶融したハンダ槽に浸すことにより、貫通孔の内部にハンダ材を充填させて、その後、ハンダ槽より引き出して冷却する。このとき、ハンダとの付性が良い金属層４３が形成されている貫通孔内部のみに、ハンダ材が付着した状態になる。このようにして、導電性を有するハンダ材からなる貫通電極すなわち蓋基板貫通配線８が、貫通孔を充填した形で形成される。
【００３７】
次の図３（ｈ）に示す第８の工程では、接続用キャビティ７の内部に、インジウムなどの軟質な金属を材料とした球状のバンプ電極４を搭載する。バンプ電極４を球状とすることによって、円錐台形状の接続用キャビティ７への搭載性を向上させることができる。なお、バンプ電極４の材料は、金属のみならず、可塑性を有する軟質で、かつ、導電性が良い材料であれば、如何なる材料でも良く、例えば、導電性樹脂であっても良い。また、バンプ電極４の径は、円錐台形状の接続用キャビティ７の高さよりも大きい径であり、球状のバンプ電極４の上部は、蓋基板１の外周縁部に形成されているサイドウォール９の上面よりも一部上側に突出した状態で、接続用キャビティ７内に搭載される。
【００３８】
次の図３（ｉ）に示す第９の工程では、図示していない製造工程によりあらかじめセンサ６とセンサ基板電極５とを形成したセンサ基板２を、センサ６とセンサ基板電極５との形成面（接合面）を下側に向けた状態で、蓋基板１の上側から押し当てて、表面活性化接合方法により、蓋基板１とセンサ基板２とを接合する。なお、センサ基板２は、シリコンを母体材料とし、センサ基板２の接合面上にセンサ６や平板形状の接続電極つまりセンサ基板電極５を形成する工程（図示していない）において、半導体技術やＭＥＭＳ加工技術により、センサ６とセンサ基板電極５とをあらかじめ形成している。センサ基板２のセンサ基板電極５の中心位置は、蓋基板１とセンサ基板２との接合後の状態においては、蓋基板貫通配線８の中心軸と同一線上となる位置に配置されている。
【００３９】
なお、表面活性化接合方法とは、真空中にて、接合する基板の表面をイオンビームなどにより照射することによって、表面の汚染物を除去して、原子の結合手を露出させ、その結合手が出ている表面同士を真空中にて接触させて接合させる手法である。この表面活性化接合方法は、接合の際に加熱する必要がないことから、蓋基板１とセンサ基板２とが異種の材料からなっている場合であっても、常温下で、熱ひずみを起こすことなく接合することができる。
【００４０】
さらには、この表面活性化接合方法は、真空中で接合を行うため、半導体パッケージ３０内部を真空に保つ必要がある、熱型の赤外線センサやジャイロセンサ等を形成する場合に、最も有効な接合方法となる。
【００４１】
次の図３（ｊ）に示す第１０の工程では、第９の工程において表面活性化接合方法により蓋基板１とセンサ基板２とが接合されることにより、可塑性を有する軟質のバンプ電極４が、ハンダ材からなる蓋基板貫通配線８の先端部に押圧されて、互いが密着した状態に変形されて、蓋基板貫通配線８と電気的に接続されるとともに、センサ基板２側のセンサ基板電極５の表面に押圧されて、平板形状のセンサ基板電極５の形状に沿って変形されて、センサ基板電極５とも電気的に良好な状態で接続される。
【００４２】
また、蓋基板１とセンサ基板２とを接合した際に、バンプ電極４の形状が変形する結果、応力が発生するが、バンプ電極４の側部は、蓋基板１側の接続用キャビティ７にも押圧されて、円錐台形状の接続用キャビティ７の形状に倣って変形されることにより、蓋基板１側への応力を分散させる状態になり、接合時の蓋基板１に対する応力を緩和することができる。
【００４３】
さらには、円錐台形状の接続用キャビティ７の空間内にバンプ電極４を設置することによって、大きな径のバンプ電極４を配置することができ、蓋基板１へ加わる応力をさらに緩和させ、接合時の基板破壊を防止しつつ、電気的にも確実に接続された半導体パッケージ３０として製造することができる。
【００４４】
なお、図３（ｊ）における蓋基板１側の下面少なくとも蓋基板貫通配線８を形成した貫通孔の下面側に、封止用樹脂を形成させるようにしても良い。封止用樹脂を形成することによって、半導体パッケージ３０内部の密封性をさらに向上させることができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の半導体パッケージの第２の実施形態の構造について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態の半導体パッケージ３０Ａの概観構造は、第１の実施形態に示した図１の構造図と同様である。図４は、本発明の半導体パッケージの断面構造の第２の実施形態を示す断面図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）の一点鎖線Ａで切断した断面における断面構造を示している。
【００４６】
図４の断面図に示すように、半導体パッケージ３０Ａは、第１の実施形態の図２に示す半導体パッケージ３０の場合とは異なり、蓋基板１Ａ側の接続用キャビティ７の内壁表面に、蓋基板貫通配線８との電気的伝導層としてキャビティ内電極３を新たに形成するようにしている。なお、このキャビティ内電極３は、蓋基板貫通配線８と電気的に接続されている。
【００４７】
つまり、本実施形態の半導体パッケージ３０Ａにおいては、貫通電極となる蓋基板貫通配線８と電気的に接続されたキャビティ内電極３を、電気的伝導層として、接続用キャビティ７の内壁表面に形成しているので、蓋基板１Ａとセンサ基板２との接合時に、蓋基板貫通配線８に対するバンプ電極４の電気的な接続面積をキャビティ内電極３により増大させることができるので、蓋基板貫通配線８、バンプ電極４、センサ基板電極５の間の一連の電気的な接続状態をより確実に向上させることができる。
【００４８】
（第２の実施形態の製造方法）
次に、図４に示した半導体パッケージ３０Ａの製造工程について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の半導体パッケージの製造方法の第２の実施形態における製造工程を説明するための工程図であり、蓋基板１Ａに蓋基板貫通配線８やバンプ電極４、接続用キャビティ７、キャビティ内電極３などを形成し、センサ基板２と接合するまでの工程について示している。
【００４９】
ただし、本実施形態の製造方法においては、蓋基板１Ａに貫通孔を穿設し、貫通孔の周縁部に円錐台形状の接続用キャビティ７を形成するとともに、貫通孔内部にハンダ材からなる蓋基板貫通配線８を形成するまでの各工程については、第１の実施形態に示した図３（ａ）の第１の工程から図３（ｇ）の第７の工程までと共通であるので、その説明を省略し、貫通孔内に蓋基板貫通配線８を形成した以降の第８の工程〜第１３の工程について、図５（ｈ）〜図５（ｍ）を用いて説明する。
【００５０】
なお、図５においても、図３の場合と同様に、半導体パッケージ３０Ａのセンサ６が配置される中央部の繰り返し部分については、省略して図示している。
【００５１】
図５の（ｈ）に示す第８の工程では、蓋基板１Ａの上面に、蒸着マスクとして、接続用キャビティ７の内壁面部分と蓋基板貫通配線８の先端面のみを開口するように、フォトレジストにより、レジスト層４１をパターニングして形成する。
【００５２】
次の図５の（ｉ）に示す第９の工程では、蓋基板１Ａ上に形成したレジスト層４１上と接続用キャビティ７の内壁面および蓋基板貫通配線８の先端面上にアルミや金などからなる導電性の金属材料４４を蒸着する。
【００５３】
しかる後の図５の（ｊ）に示す第１０の工程では、レジスト層４１を有機溶剤により剥離し、接続用キャビティ７の内壁面部分および蓋基板貫通配線８の先端面のみに形成された金属材料４４を、蓋基板貫通配線８との電気的伝導層のキャビティ内電極３として実現する。この結果、接続用キャビティ７の内壁面に形成されたキャビティ内電極３は、蓋基板貫通配線８と電気的に接続された状態で形成されることになる。
【００５４】
図５の（ｋ）に示す第１１の工程では、第１の実施形態の製造方法に示す図３（ｈ）と同様に、接続用キャビティ７の内部に、インジウムなどの軟質な金属を材料とした球状のバンプ電極４を搭載する。本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様、バンプ電極４の材料は、金属のみならず、可塑性を有する軟質で、かつ、導電性が良い材料であれば、如何なる材料でも良く、例えば、導電性樹脂であっても良い。また、バンプ電極４の径は、円錐台形状の接続用キャビティ７の高さよりも大きい径であり、球状のバンプ電極４の上部は、蓋基板１の外周縁に形成されているサイドウォール９の上面よりも一部上側に突出した状態で、接続用キャビティ７内に搭載される。
【００５５】
次の図５の（ｌ）に示す第１２の工程では、第１の実施形態の製造方法に示す図３（ｉ）と同様に、センサ６とセンサ基板電極５とを形成したセンサ基板２を、センサ６とセンサ基板電極５との形成面（接合面）を下側に向けた状態で、蓋基板１Ａの上側から押し当てて、表面活性化接合方法により、蓋基板１Ａとセンサ基板２とを接合する。なお、センサ基板２のセンサ基板電極５の中心位置は、第１の実施形態と同様、蓋基板１Ａとセンサ基板２との接合後の状態においては、蓋基板貫通配線８の中心軸と同一線上となる位置に配置されている。
【００５６】
次の図５（ｍ）に示す第１３の工程では、第１２の工程において表面活性化接合方法により蓋基板１とセンサ基板２とが接合されることにより、第１の実施形態の場合と同様に、可塑性を有する軟質のバンプ電極４が、ハンダ材からなる蓋基板貫通配線８の先端部に形成されたキャビティ内電極３に押圧されて、互いが密着した状態に変形されて、キャビティ内電極３を介して蓋基板貫通配線８と電気的に接続されるとともに、センサ基板２側のセンサ基板電極５の表面に押圧されて、平板形状の接続電極つまりセンサ基板電極５の形状に沿って変形されて、センサ基板電極５とも電気的に良好な状態で接続される。
【００５７】
さらに、バンプ電極４の側部は、蓋基板１側の接続用キャビティ７内壁面に形成されたキャビティ内電極３上にも押圧されて、円錐台形状の接続用キャビティ７の形状に倣って変形されることにより、蓋基板１側への応力を分散させて、接合時の蓋基板１に対する応力を緩和するとともに、キャビティ内電極３との接触面積が拡大して、より良好な電気的な接続状態で蓋基板貫通配線８と接続することができる。
【００５８】
さらには、第１の実施形態と同様、円錐台形状の接続用キャビティ７の空間内にバンプ電極４を設置することによって、大きな径のバンプ電極４を配置することができ、蓋基板１Ａへ加わる応力をさらに緩和させ、接合時の基板破壊を防止しつつ、電気的にも、より確実に接続された半導体パッケージ３０Ａとして製造することができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の半導体パッケージの第３の実施形態の構造について、図６を用いて説明する。なお、本実施形態の半導体パッケージ３０Ｂの概観構造も、第１の実施形態に示した図１の構造図と同様である。図６は、本発明の半導体パッケージの断面構造の第３の実施形態を示す断面図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）の一点鎖線Ａで切断した断面における断面構造を示している。
【００６０】
図６の断面図に示すように、半導体パッケージ３０Ｂは、蓋基板１Ｂ側の接続用キャビティ７Ｂの形状が、第２の実施形態の図４に示す半導体パッケージ３０Ａの場合における接続用キャビティ７の円錐台形状とは異なり、釣鐘状の形状とされている。
【００６１】
接続用キャビティ７Ｂの形状を釣鐘状の形状とすることにより、第２の実施形態と同様に、蓋基板１Ｂとセンサ基板２との接合時に、蓋基板貫通配線８に対するバンプ電極４の電気的な接触面積を、接続用キャビティ７Ｂの内壁面に形成されたキャビティ内電極３により増大させることができるので、蓋基板貫通配線８、バンプ電極４、センサ基板電極５の間の一連の電気的な接続状態をより確実に向上させることができると同時に、円錐台形状の接続用キャビティ７を用いている第２の実施形態に比し、釣鐘状の接続用キャビティ７Ｂの開口部の径を小さくすることができるので、一連の電気的な接続状態を形成するための配線構造が占める領域を小さくすることができ、電気的配線構造をより高密度に配置することができる。
【００６２】
なお、図６の半導体パッケージ３０Ｂは、第２の実施形態の図４に示す半導体パッケージ３０Ａと同様、接続用キャビティ７Ｂの内壁面にキャビティ内電極３を形成している場合について示しているが、場合によっては、第１の実施形態の図２に示す半導体パッケージ３０のように、接続用キャビティ７Ｂの内壁面にキャビティ内電極３を形成していない構造としても良い。
【００６３】
（第３の実施形態の製造方法）
次に、図６に示した半導体パッケージ３０Ｂの製造工程について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の半導体パッケージの製造方法の第３の実施形態における製造工程を説明するための工程図であり、蓋基板１Ｂに蓋基板貫通配線８やバンプ電極４、接続用キャビティ７Ｂ、キャビティ内電極３などを形成し、センサ基板２と接合するまでの工程について示している。
【００６４】
ただし、本実施形態の製造方法においては、蓋基板１Ｂに貫通孔を穿設し、貫通孔の内壁面に金属層４３を形成し、研削工具４０により蓋基板１Ｂの外周縁部にサイドウォール９を残す形で蓋基板１Ｂの上面中央部分を切削加工するまでの各工程については、第１の実施形態に示した図３（ａ）の第１の工程から図３（ｅ）の第５の工程までと共通であるので、その説明を省略し、研削工具４０により蓋基板１Ｂの上面中央部分を切削加工した以降の第６の工程〜第１４の工程について、図７（ｆ）〜図７（ｎ）を用いて説明する。
【００６５】
なお、図７においても、図３の場合と同様に、半導体パッケージ３０Ｂのセンサ６が配置される中央部の繰り返し部分については、省略して図示している。
【００６６】
第１の実施形態の製造工程においては、図３の（ｆ）の第６の工程に示すように、円柱状の研削工具４０を、貫通孔の中心軸に対してあらかじめ定めた傾斜角度だけ傾斜させて貫通孔の周縁部（エッジ部）に押し当てて、貫通孔の中心軸方向に向かって切削加工を行うことによって、円錐台形状の接続用キャビティ７を形成していた。しかし、かくのごとき切削加工方法では、比較的、アスペクト比の高い形状の穴を研削することは難しい。すなわち、接続用キャビティ７の高さ寸法に比して開口部の口径寸法を短くすることは難しい。
【００６７】
そこで、本実施形態の製造方法においては、図７（ｆ）の第６の工程、図７（ｇ）の第７の工程に示すように、図示しない光学系によって円柱状に集光されたレーザ４２Ｂを、貫通孔の中心軸に沿って照射して、レーザ４２Ｂのスポットサイズを変更しながら、貫通孔の中心軸方向に向かって、孔を掘り進めるようにしている。
【００６８】
つまり、図７（ｆ）に示す第６の工程では、図示しない光学系によって円柱状に集光されたレーザ４２Ｂを、蓋基板１Ｂに穿設された貫通孔の中心軸に沿って照射して、貫通孔の中心軸方向に対して、釣鐘形状の袴部を形成するためにあらかじめ定めた所定の高さまで掘り進む。
【００６９】
次の図７（ｇ）に示す第７の工程では、レーザ４２Ｂのスポットサイズを徐々に小さくしながら、貫通孔の中心軸方向に対して、釣鐘形状の頂上部を形成するためにあらかじめ定めた高さまでさらに掘り進める。かくのごとく掘り進めることによって、釣鐘形状の接続用キャビティ７Ｂを形成する。
【００７０】
以降の図７（ｈ）に示す第８の工程〜図７（ｍ）に示す第１４の工程は、それぞれ、第１の実施形態における図３（ｇ）に示す第７の工程（第２の実施形態における第７の工程と同じ）、第２の実施形態における図５（ｈ）に示す第８の工程〜図５（ｍ）に示す第１３の工程と同様の工程である。つまり、各工程において、第２の実施形態の製造方法と同様に、貫通孔内に蓋基板貫通配線８を形成し、レジスト層４１と金属材料４４とを用いて、電気的伝導層となるキャビティ内電極３を釣鐘形状の接続用キャビティ７Ｂの内壁面と蓋基板貫通配線８の先端部とに作製し、しかる後、バンプ電極４を接続用キャビティ７Ｂ内に搭載し、さらに、蓋基板１Ｂとセンサ基板２とを表面活性化接合方法によって接合する。
【００７１】
これらの各工程を経ることによって、接続用キャビティ７Ｂの開口部の径を小さくして、電気的配線構造をより高密度に配置することが可能な半導体パッケージ３０Ｂを製造することができる。
【００７２】
（その他の実施形態）
前述の各実施形態においては、基板にかかる応力を緩和するための接続用キャビティ７，７Ｂの形状として、それぞれ、円錐台形状、釣鐘形状とする場合について説明したが、本発明は、かかる形状のみに限るものではなく、基板にかかる応力を緩和することが可能な応力緩和形状であれば、如何なる形状であってもかまわない。例えば、接続用キャビティの形状を、湾曲状のテーパを有するすり鉢形状としても良いし、多角錐台形状としても良い。さらには、開口部の口径形状が正円や正方形や正多角形からなっていなくても、楕円や方形や異なる辺長の多角形からなっていても良い。
【００７３】
また、蓋基板１側のバンプ電極４と電気的に接続するセンサ基板２側の接続電極つまりセンサ基板電極５の形状について、前述の各実施形態においては、平板状の平板電極とした場合を説明したが、例えば、凹形状の凹形電極としても良い。接続電極つまりセンサ基板電極５の形状が凹形の凹形電極とすることにより、蓋基板１とセンサ基板２との接合時に、軟質部材からなるバンプ電極４が変形されて凹形電極内に嵌合された状態になり、バンプ電極４とセンサ基板電極５との電気的な接触面積をさらに拡大することができ、より良好な電気的接続状態を実現することができる。
【００７４】
また、前述の各実施形態においては、蓋基板１，１Ａ，１Ｂとセンサ基板２との２つの基板間の接合の場合について説明したが、センサ基板２を複数の基板によって構成することも可能である。つまり、かかる複数枚のセンサ基板を積層した半導体パッケージを形成する場合、各センサ基板の構造を、蓋基板１，１Ａ，１Ｂと類似の構造として、それぞれ、基板の上下を貫通する貫通電極を形成すると同時に、一方の接合面上に接続用キャビティとバンプ電極とを形成した構造として、各センサ基板同士を相互に接合して積み上げていく構造とすれば良い。
【００７５】
なお、前述の各実施形態においては、赤外線などを検知するセンサ６を備えた半導体パッケージを例として説明したが、本発明は、かかるセンサ用の半導体パッケージのみに限るものではなく、一般的な半導体回路からなる半導体基板同士を接合した形態であっても、もちろん、かまわないし、前述のように、複数枚の半導体基板を積層して構成することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の半導体パッケージの第１の実施形態の概観構造を示す構造図である。
【図２】本発明の半導体パッケージの断面構造の第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の半導体パッケージの製造方法の第１の実施形態における製造工程を説明するための工程図である。
【図４】本発明の半導体パッケージの断面構造の第２の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の半導体パッケージの製造方法の第２の実施形態における製造工程を説明するための工程図である。
【図６】本発明の半導体パッケージの断面構造の第３の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体パッケージの製造方法の第３の実施形態における製造工程を説明するための工程図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１Ａ，１Ｂ…蓋基板、２…センサ基板、３…キャビティ内電極、４…バンプ電極、５…センサ基板電極、６…センサ、７，７Ｂ…接続用キャビティ、８…蓋基板貫通配線、９…サイドウォール、３０，３０Ａ，３０Ｂ…半導体パッケージ、４０…研削工具、４１…レジスト層、４２，４２Ｂ…レーザ、４３…金属層、４４…金属材料。
【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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