JP2005223294A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を内蔵する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device incorporating a semiconductor element and a method for manufacturing the same.
図8を参照して、従来型の半導体装置装置100に関して説明する。図8は、半導体装置の断面図である。
A conventional
図8のごとく、従来型の半導体装置100では、支持基板51は金属から成り、その表面には半導体素子52が載置される。
As shown in FIG. 8, in the
半導体素子52は、所望の電気回路がその表面に形成され、支持基板51の中央部付近に配置されている。そして、金属細線56を介して、半導体素子52と外部端子57とは電気的に接続されている。
The
キャップ材53は金属から成り、半導体素子52、金属細線56を覆うように、支持基板51の表面に設けられ、パッケージの内部空間は真空となっている。
The
また、パッケージ内部の真空度を保つために、内部空間の不純物の吸着材54が設けられている。吸着材54は、導電材からなる軸の周囲に棒状に巻き付けられ、通電端子55に接続している。通電端子55は、内部空間を真空にした後通通電することにより吸着材を加熱、活性化をする。(例えば、特許文献1参照。)
上記のように内部空間を真空にするパッケージにおいて、長期信頼性を確保するために大きいゲッターを採用する構造として、チップ周辺にゲッターを配置する構造がある。
Further, in order to maintain the degree of vacuum inside the package, an adsorbent 54 for impurities in the internal space is provided. The adsorbent 54 is wound around a shaft made of a conductive material in a rod shape and connected to the
In a package in which the internal space is evacuated as described above, there is a structure in which a getter is arranged around the chip as a structure that employs a large getter to ensure long-term reliability.
図9および図10を参照して、チップ周辺にゲッターを配置した半導体装置200に関して説明する。図9は、半導体装置の(A)平面図および(B)側面図である。なお、図9(A)においてはキャップ材を省略してある。
A
同図を参照して、従来型の半導体装置100では、支持基板11は金属から成り、その表面には半導体素子16が載置される。そして、半導体素子16が載置さる領域の周辺部には、外部端子18と連続するパッド13が複数個形成されている。
Referring to the figure, in
半導体素子16は、所望の電気回路がその表面に形成され、支持基板11の中央部付近に配置されている。そして、金属細線15を介して、半導体素子16とパッド13とは電気的に接続されている。
The
ケース材12は金属から成り、半導体素子16、金属細線15、パッド13、を覆うように、支持基板11の表面を覆っている。具体的には、ケース材12の本体12aは主にその側面および上面で半導体素子16を覆う。また、ケース材本体12a上面には開口部12bを有し、開口部12cは本体12aと一体化した側壁12cを有している。
The
開口部12b周囲には半導体素子を密閉する空間の不純物を吸着するための吸着材17が載置される。吸着材17は内側が開口部側壁12cにより位置決めされ、本体12a上部に重畳するように配置される。
An adsorbent 17 for adsorbing impurities in a space for sealing the semiconductor element is placed around the opening 12b. The
キャップ材14はケース材12および吸着材17を覆い、支持基板11に固着することにより半導体素子16を封止する。キャップ材14の上面は外部の光が入射するガラス材20が配置される。
The
また、図10の断面図を参照して、上記の半導体装置の製造工程において内部空間を高真空にする場合は、少なくとも吸着材17をケース材12に載置する工程からキャップ材14で封止する工程までは真空雰囲気下で連続して行われる。具体的には、真空チャンバー内で、半導体素子16およびケース材12が固着された支持基板11を所定の位置まで移動し、加熱した吸着材17を治具(搬送爪)30により支持して位置あわせを行い、ケース材12の上に載置する。吸着材17の形状は、本体12a上部と開口部側壁12cの形状とほぼ合致しており、これらにより支持される。このように、吸着材17は治具30によりケース材12に載置する方法で取り付けられるので、ケース材本体12aおよび開口部12bは、吸着材17が簡単に載置・支持できる形状となっている。すなわち吸着材17は、本体12a上部と開口部側壁12cの形状とほぼ合致してこれらにより支持される。そして同一真空チャンバー内で、キャップ材14が支持基板上に搭載され封止されたのち、大気雰囲気に搬出される。
ケース材12、キャップ材14および支持基板11からなる内部空間は、外部の大気圧よりも低い気圧に成っている。このように、内部空間を高真空にすることにより、サーモパイルの構造と大きさと感度の関係から、熱エネルギを効率良く電気信号に換えることができる。
The internal space consisting of the
また、特に、内部空間を高真空(例えば10−3Torr程度)に維持する必要のある半導体装置100では、長期間に渡り出荷当初の所定の真空度を保証する必要がある。
In particular, in the
そのため、真空度を劣化させる酸素、窒素、二酸化炭素、水素等の不純物を吸着する特性のある焼結合金を成形した吸着材17をパッケージ内に載置し、内部空間の真空度の劣化を防いでいる。吸着材17はその面積が広い方が吸着効果が高いので、図9のごとくケース材12に重畳するような例えばリング状に成形されている。
Therefore, an adsorbent 17 formed of a sintered alloy having a characteristic of adsorbing impurities such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide and hydrogen that deteriorates the degree of vacuum is placed in the package to prevent deterioration of the degree of vacuum in the internal space. It is out. Since the
そして、図10のごとく上記の半導体装置の製造工程においては、少なくとも吸着材17をケース材12に載置する工程からキャップ材14で封止する工程までは真空チャンバー内で行われる。このため、吸着材17は真空チャンバー内での治具による取り付けが容易なように、本体12a上部に載置するだけの取り付けとなっている。また取り付けの合わせずれを考慮し、吸着材17の内径と、開口部側壁12cの間には所定のクリアランス(例えば0.1mm〜0.2mm)を確保している。
In the semiconductor device manufacturing process as shown in FIG. 10, at least the process of placing the
このように吸着材17はいずれにも固定されていないため、完成品の半導体装置100の内部で振動してしまう。吸着材17の振動は、例えばキャップ材14の上部にガラス材20などが設けられている場合にはこれを劣化させ、真空度が低下する原因となる上、室内使用の場合に騒音の原因となる。また、焼結合金である吸着材17が振動することにより、金属超微粒子(マイクロパーティクル)が発生し、半導体素子16表面に付着して素子の特性を劣化させる問題もある。
As described above, since the
一方、吸着材17を固着するには有機溶剤などによる接着が考えられるが、有機溶剤では時間経過と共に内部空間にアウトガスが発生し、真空度を劣化させるため固着に適さない。また、吸着材17の取り付け工程は真空チャンバー内で行うため、吸着材17とケース材12とを溶接などにより固定することも困難である問題があった。
On the other hand, adhesion by an organic solvent or the like is conceivable for fixing the adsorbent 17, but the organic solvent is not suitable for fixing because outgas is generated in the internal space with time and the degree of vacuum is deteriorated. Moreover, since the attachment process of the
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第1に、支持基板の表面に載置される半導体素子と、前記半導体素子の周囲を覆うように前記支持基板に載置されるケース材と、前記ケース材に重畳して搭載される吸着材と、前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材と、前記支持基板に固着され前記半導体素子と電気的に接続する外部端子とを具備し、前記ケース材は、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とからなり、前記吸着材の少なくとも一部を、前記開口部の側壁に当接することで固定することにより解決するものである。 The present invention has been made in view of the above problems. First, a semiconductor element placed on the surface of a support substrate, a case material placed on the support substrate so as to cover the periphery of the semiconductor element, and the case An adsorbent that is mounted superimposed on a material; a cap material that covers the case material and the adsorbent and seals the semiconductor element; and an external terminal that is fixed to the support substrate and electrically connected to the semiconductor element. The case material comprises a main body that covers the semiconductor element on a side surface and an upper surface, and an opening that is provided on the upper surface and has a side wall that is integrated with the upper surface. The problem is solved by fixing by contacting the side wall of the opening.
第2に、支持基板の表面に載置される半導体素子と、前記半導体素子の周囲を覆うように前記支持基板に載置されるケース材と、前記ケース材に重畳して搭載される吸着材と、前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材と、前記支持基板に固着され前記半導体素子と電気的に接続する外部端子とを具備し、前記ケース材は、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とからなり、前記吸着材は、前記開口部の外周または内周に配置され、前記吸着材に設けた突出部を前記開口部の側壁に当接して固定することにより解決するものである。 Secondly, a semiconductor element placed on the surface of the support substrate, a case material placed on the support substrate so as to cover the periphery of the semiconductor element, and an adsorbent mounted so as to overlap the case material A cap material that covers the case material and the adsorbent material and seals the semiconductor element; and an external terminal that is fixed to the support substrate and electrically connected to the semiconductor element. And a main body covering the semiconductor element on the upper surface, and an opening having a sidewall provided on the upper surface and integrated with the upper surface, and the adsorbent is disposed on an outer periphery or an inner periphery of the opening, The problem is solved by abutting and fixing the protrusion provided on the material to the side wall of the opening.
また、前記突出部は前記吸着材と前記開口部側壁との離間距離より大きく突出させることを特徴とするものである。 Further, the protruding portion protrudes larger than the separation distance between the adsorbent and the opening side wall.
また、前記吸着材は、外周が前記ケース材本体の外周と同程度以下の大きさであり、内周が前記開口部より若干大きく、前記内周に前記突出部を設けることを特徴とするものである。 Further, the adsorbent has an outer periphery that is about the same size or smaller as the outer periphery of the case material body, an inner periphery is slightly larger than the opening, and the protrusion is provided on the inner periphery. It is.
また、前記吸着材の前記突出部は、曲折して前記開口部側壁に当接することを特徴とするものである。 Further, the protruding portion of the adsorbent is bent and comes into contact with the side wall of the opening.
また、前記吸着材は前記半導体素子が密閉される空間の不純物を吸着する合金から成ることを特徴とするものである。 Further, the adsorbent is made of an alloy that adsorbs impurities in a space in which the semiconductor element is sealed.
また、前記支持基板および前記前記キャップ材により密閉される空間は、大気圧よりも圧力が低いことを特徴とするものである。 Further, the space sealed by the support substrate and the cap material has a pressure lower than the atmospheric pressure.
また、前記半導体素子上方の前記キャップ材の一部は、所定の波長の光を透過する材料から成ることを特徴とするものである。 A part of the cap material above the semiconductor element is made of a material that transmits light of a predetermined wavelength.
第3に、半導体素子を支持基板に固着する工程と、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を前記支持基板の表面に載置する工程と、吸着材の少なくとも一部を前記開口部の側壁に当接して固定する工程と、前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材を前記支持基板に固着する工程と、を具備することにより解決するものである。 Third, a case material having a step of fixing a semiconductor element to a support substrate, a main body that covers the semiconductor element on a side surface and an upper surface, and an opening having a side wall that is provided on the upper surface and is integrated with the upper surface. A step of placing on the surface of the support substrate, a step of abutting and fixing at least a part of the adsorbent on the side wall of the opening, and a cap material covering the case material and the adsorbent and sealing the semiconductor element And fixing the substrate to the support substrate.
また、前記吸着材に外力を加えることにより前記吸着材の少なくとも一部を前記開口部側壁に当接することを特徴とするものである。 Further, at least a part of the adsorbent is brought into contact with the opening side wall by applying an external force to the adsorbent.
第4に、半導体素子を支持基板に固着する工程と、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を前記支持基板の表面に載置する工程と、吸着材を、該吸着材に設けた突出部を前記開口部の側壁に当接させることにより固定する工程と、前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材を前記支持基板に固着する工程と、を具備することにより解決するものである。 Fourth, a case material having a step of fixing a semiconductor element to a support substrate, a main body that covers the semiconductor element on a side surface and an upper surface, and an opening having a side wall that is provided on the upper surface and is integrated with the upper surface. A step of placing on the surface of the support substrate; a step of fixing the adsorbent by bringing a protruding portion provided on the adsorbent into contact with a side wall of the opening; and covering the case material and the adsorbent, And a step of fixing a cap member for sealing the semiconductor element to the support substrate.
また、前記吸着材を前記ケース材上部に載置後、加重して前記突出部を曲折することにより該突出部を前記開口部側壁に当接することを特徴とするものである。 The adsorbing material is placed on the case material and then weighted to bend the protruding portion so that the protruding portion comes into contact with the side wall of the opening.
また、前記吸着材は大気圧より圧力が低い雰囲気下で前記ケース材に固定されることを特徴とするものである。 Further, the adsorbent is fixed to the case material in an atmosphere whose pressure is lower than atmospheric pressure.
また、前記吸着材は前記半導体素子が密閉される空間の不純物を吸着する合金から成ることを特徴とするものである。 Further, the adsorbent is made of an alloy that adsorbs impurities in a space in which the semiconductor element is sealed.
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。 In the present invention, the following effects can be obtained.
第1に、突出部によりゲッターをケース材の開口部に支持することができる。有機溶剤を用いずにゲッターを固着できるので、アウトガスが発生せず、内部空間の高真空を維持できる。 1stly, a getter can be supported by the opening part of a case material with a protrusion part. Since the getter can be fixed without using an organic solvent, no outgas is generated and a high vacuum in the internal space can be maintained.
第2に、ゲッターが振動しなくなるので、騒音を防止できる。また、振動したゲッターが当たることによるガラス材の劣化が防止できるので、真空度を長期間に渡り維持できる。また、ゲッターが振動することによる金属超微粒子の発生も防げるので、半導体素子への付着を防止できる。 Second, since the getter does not vibrate, noise can be prevented. In addition, since the glass material can be prevented from deteriorating due to the contact with the vibrated getter, the degree of vacuum can be maintained for a long time. Moreover, since generation of ultrafine metal particles due to vibration of the getter can be prevented, adhesion to the semiconductor element can be prevented.
第3に、同一真空チャンバー内でゲッターの固定、および支持基板とキャップ材との固着が可能となり、高真空状態での密封が可能となる。 Third, the getter can be fixed and the support substrate and the cap material can be fixed in the same vacuum chamber, and can be sealed in a high vacuum state.
図1から図7を参照して本発明の実施形態を説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1を参照して、本発明の半導体装置10の具体的な構造を説明する。図1(A)は半導体装置10の平面図であり、図1(B)はその斜視図であり、図1(C)は断面図である。尚、図1(A)(B)では、キャップ材を省略している。また、図9および図10と同一構成要素は同一符号とする。
First, a specific structure of the
本発明の半導体装置10は、半導体素子16と、ケース材12と、吸着材27と、キャップ材14と、外部端子18とから構成される。
The
図1(A)および図1(B)を参照して、支持基板11は金属から成り、その表面には半導体素子16が載置される。そして、半導体素子16が載置さる領域の周辺部には、外部端子18と連続するパッド13が複数個形成されている。ここでは、支持基板11は、円形の形状であるが、矩形等の他の形状を有していても良い。更に、支持基板11の材料は金属以外の材料も採用可能であり、ガラス、セラミック、または、樹脂材等を採用することも可能である。
Referring to FIGS. 1A and 1B,
半導体素子16は、所望の電気回路がその表面に形成され、支持基板11の中央部付近に配置されている。そして、金属細線15を介して、半導体素子16とパッド13とは電気的に接続されている。半導体素子16は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等の絶縁性で低アウトガスのダイアタッチ剤により固着される。また、図示は省略するが、半導体素子16は、固定部としての枠材により、支持基板11に機械的に固着されていてもよい。
The
ケース材12は、例えばコバールなどの金属からなり、半導体素子16、金属細線15、パッド13の周囲を覆うように支持基板11表面に設けられる。また、ケース材12は、側面および上面で半導体素子を覆う本体12aと、本体12aの上面に設けられ上面と一体化した側壁12cを有する開口部12bとからなり、本体12aは円盤状の支持基板11の周辺部と結合している。更に、ケース材12の材料は金属以外の材料も採用可能であり、ガラス、セラミック、または、樹脂材等を採用することも可能である。開口部12bは、支持基板11に固着された半導体素子16の上方に位置する。なお、図ではケース材12の外側に支持基板11が露出しているが、この部分を覆うようにケース材12に鍔が設けられていてもよい。
The
吸着材27は、ケース材12に重畳してケース材開口部12bの外周に配置される。図1(C)の如く吸着材27は内周(内径)に突出部27aを有し、その突出部27aを開口部側壁12cに当接して固定される。すなわち吸着材27は、突出部27aが自身の内周と開口部側壁12cのクリアランスに傾斜して当接することにより、ケース材12に固定される。吸着材27の詳細については後述する。
The adsorbent 27 is disposed on the outer periphery of the
外部端子18は、支持基板11に固着された導電体から成り、支持基板19を貫通してパッド13から連続的に外部に延在し、外部との電気的入出力を行う働きを有する。従って、外部端子18は、パッド13および金属細線15を介して、半導体素子16と電気的に接続されている。また、外部端子18と支持基板11との間隙は、内部空間への外気の侵入防止のために、充填材19により充填されている。更にまた、支持基板11が金属から成る場合は、充填材19として絶縁性を有する材料を採用することにより、支持基板11と外部端子18との電気的短絡を防止することができる。より好適には、充填材19として低融点ガラスを採用することにより、内部空間の高真空による充填材19の気化を抑止することができる。また、低融点ガラスは溶融点が低いことから、作業性に優れている。
The
キャップ材14は、例えば板厚0.2mmのコバールであり、ケース材12および吸着材27を覆い、支持基板11に溶接などにより固着され、半導体素子16を密閉する。キャップ材14の、半導体素子16の上方に対応する箇所は、所定の波長の光を透過するガラス材20などから成り、ガラス材20には例えばDLC(ダイアモンド・ライク・カーボン)などの反射防止膜がコーティングされている。
The
支持基板11およびキャップ材14により密閉される空間は、大気圧よりも圧力が低い。具体的には、この内部空間の気圧は1×10−3Torr程度の極めて低い気圧(高真空)となっている。
The space sealed by the
図2を参照して吸着材27について説明する。吸着材27は、半導体素子16が密閉される空間の不純物、例えば、水素、酸素、二酸化炭素、窒素等を吸蔵する特性を有する金属の焼結合金を成形したものであり、本明細書では以下ゲッターと称する。
The adsorbent 27 will be described with reference to FIG. The adsorbent 27 is formed by molding a sintered alloy of a metal having a property to occlude impurities in a space in which the
ゲッター27の形状は、図のごとく、ケース材本体12a上部と開口部側壁12cにほぼ合致する例えばリング状であり、内径は開口部側壁12cより若干大きく、ゲッター27内径と、開口部側壁と12cのクリアランスは例えば0.2mm程度とする。ゲッター27の外径は、キャップ材14でケース材12とともに覆われるため、ケース材本体12aの側壁と同等以下の大きさである。また厚みは1.2mm程度以下である。
The shape of the
ゲッター27は、例えば図2(A)のごとく、ジルコニウム、チタン、鉄、バナジウムの焼結合金(以下ゲッター材271と称する)を、0.1mm〜0.2mm程度の厚みでリング状に成形し、鉄、銅、アルミニウム、ニクロム鉄等の固定板272の上下に固着したものである。また、図2(B)のごとく固定板272を用いずゲッター材271そのものを、リング状に成形したものでもよいし、図2(C)のごとく固定板272を挟む構造ではなくゲッター材271と固定板272とを溶接等により固着した2層構造であってもよい。又、これらを組みあわせた多層構造であってもよい。
For example, as shown in FIG. 2A, the
ゲッター27の下部または上部内側には突出部27aが設けられる。図ではゲッター27の下部に3カ所の突出部27aを設けているがこれに限らず、1カ所でもよい。突出部27aはゲッター27の内径から例えば0.3mm×0.3mm程度の矩形状に突出させる。さらに詳細には、突出部27aは、図2(A)または図2(B)であれば、ゲッター材271からなり、図2(C)の場合であれば固定板272からなる。
A
ゲッター27は、なるべく表面積が大きい方が、不純物の吸着効果が高く、真空度の維持に効果的である。一方、半導体素子16に光を入射させて用いる半導体装置の場合には、特定波長の光が入射する開口部12を遮らない形状が望ましい。そこで、ケース材本体12aの上部に重畳するように、例えばリング状にゲッター27を設けることにより、パッケージの小型化を実現し、なおかつ、入射光の経路が遮られることがなくなる。
The
本実施形態では、後に詳述するが、ゲッター27の載置工程において、ゲッター27を加重しながらケース材開口部12bに差し込むことにより、突出部27aが曲折する。開口部側壁12cとゲッター27内径間のクリアランスに、曲折した突出部27aが傾斜して当接することによりストッパーとなる。すなわち、実質的にクリアランスがなくなり、これによりゲッター27はケース材12に固定される(図1(C)参照)。
In the present embodiment, as will be described in detail later, in the step of placing the
このように、本実施形態では、有機物を用いずに固着できるので、高真空状態を妨げるアウトガスが発生することなくゲッター27を固定できる。さらには溶接が不可能な真空チャンバー内での固定が可能となる。
Thus, in this embodiment, since it can fix without using organic substance, the
なお、上記の突出部27aまたはゲッター27の数値は一例であり、採用するゲッター材271・固定材272の強度およびクリアランスを考慮して適宜選択する。
The numerical values of the
すなわち、ゲッター27載置の際に、曲折はするが欠損しない程度に、また曲折することによりゲッター27内径と開口部12c側壁に当接するように、突出部27aを構成するゲッター材271または固定材272の強度とクリアランスを考慮して、突出部27aのサイズや、ゲッター27の厚みを決定する。
That is, when the
図1と、図3以降の断面図を参照して、上述した半導体装置10の製造方法を説明する。本発明の半導体装置10の製造方法は、半導体素子を支持基板に固着する工程と、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を前記支持基板の表面に載置する工程と、吸着材の少なくとも一部を前記開口部の側壁に当接して固定する工程と、前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材を前記支持基板に固着する工程とから構成される。
A method of manufacturing the
第1工程(図3参照):半導体素子を支持基板に固着する工程。 1st process (refer FIG. 3): The process of adhering a semiconductor element to a support substrate.
支持基板11に、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等の低アウトガスダイアタッチ剤により半導体素子16を固着する。また、図示は省略するが、支持基板11にスポット溶接や半田付け等で枠材を固着し、枠材により機械的に半導体素子16を固定するものであってもよい。
The
半導体素子16搭載領域の外側の支持基板11には、導電材から成るパッド13が複数個形成されている。そして、各パッド13は、装置の外部に延在する外部端子18と金属細線15などにより電気的に接続される。
A plurality of
第2工程(図4参照):側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、上面に設けられ上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を支持基板の表面に載置する工程。 Second step (see FIG. 4): a step of placing on the surface of the support substrate a case material having a main body that covers the semiconductor element on the side surface and the upper surface, and an opening having a sidewall provided on the upper surface and integrated with the upper surface. .
次に、大気中または不活性ガス雰囲気中でケース材を支持基板の表面に載置し、固着する。ケース材は、本体と開口部とからなり、本体はその側面および上面で半導体素子を覆い、開口部は、本体上面に設けられ上面と一体化した側壁を有する。 Next, the case material is placed on the surface of the support substrate and fixed in the air or in an inert gas atmosphere. The case material is composed of a main body and an opening. The main body covers the semiconductor element with its side and upper surfaces, and the opening has a side wall provided on the upper surface of the main body and integrated with the upper surface.
ケース材12と支持基板11との接続は、両者が金属の場合は、溶接で行うことができる。また、両者の接続は、半田等のロウ材を用いた接続で行うこともできる。これにより半導体素子16は、ケース材本体の上面および側面により覆われる。
Connection between the
第3工程(図5参照):吸着材の少なくとも一部を前記開口部の側壁に当接して固定する工程。 Third step (see FIG. 5): a step of abutting and fixing at least a part of the adsorbent on the side wall of the opening.
真空チャンバー内などの高真空下で、吸着材を開口部周囲に固定する。ここでの高真空とは、例えば、1×10−5Torr程度の気圧であり、この空間を介しての熱の伝導を極めて小さくすることができる。また、高真空を維持することにより例えば特定の波長の光を精度よく電流換算することができる。 The adsorbent is fixed around the opening under high vacuum such as in a vacuum chamber. The high vacuum here is, for example, an atmospheric pressure of about 1 × 10 −5 Torr, and heat conduction through this space can be extremely reduced. Further, by maintaining a high vacuum, for example, light of a specific wavelength can be converted into a current with high accuracy.
まず、ゲッター27を準備する。ゲッター27は図2のごとくケース材の本体12a上部および開口部側壁12cとほぼ合致する例えばリング状の形状である。また、その内周には、突出部27aが設けられている。突出部27aは、ゲッター27内径と、開口部側壁12cとのクリアランスより大きく、例えば、0.3mm×0.3mm程度の矩形形状を有する。図は、金属の固定板272の上下をゲッター材271により挟んだゲッター27で、その下部に突出部27aがある構造を示す。
First, the
ゲッター27は、初期状態でその表面を活性化するため、ヒーターなどにより予め500℃〜800℃程度で加熱される。本工程は高真空下で行うため、前工程と同一真空チャンバー内で作業する。酸素が含まれる大気中でこのようなゲッターの活性化(加熱)を行うと、ゲッターが燃焼してしまうため、10−4Torr以下の真空で実施する必要がある。
In order to activate the surface of the
ゲッター27の加熱温度はゲッター27を構成する合金の材料により異なるが、これにより、組み立て前に表面に付着した大気中の酸素などをゲッター27内部に取り込むことができる。
Although the heating temperature of the
図5(A)のごとく加熱後のゲッター27を治具40により支持する。この治具40は例えば図の如く、ゲッター27の厚みに合わせて凹部40aが設けられており、図の水平方向に移動することで凹部40aでゲッター27外周を挟んで支持する。
The
ゲッター27は、ケース材12の上部に搬送され、開口部12bに位置あわせされる。前述の如く、ゲッター27にはクリアランスより大きい突出部27aが設けられているので、この状態ではゲッター27は開口部12b外周に差し込まれず、突出部27aにより支えられている。
The
その後、図5(B)のごとく、治具40でゲッター27を保持したまま押し下げる。治具40は、その凹部40aによりゲッター27上部を一部覆う形状となっており、これによりゲッター27は例えば500g程度で加重される。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, the
加重により突出部27aは曲折し、ゲッター27内径と開口部側壁12cのクリアランスに傾斜して留まる。この傾斜した突出部27aを開口部側壁12cに当接させてゲッター27は開口部12bに固定される。
The
突出部27aは、このように加重して曲折させるため、前述したように突出部27aの強度とクリアランスを考慮して、突出部27aのサイズや、ゲッター材271の厚みを決定する。
Since the
突出部27aは図5(C)の如く、ゲッター27上部に設けてもよい。この場合は、突出部27aで開口部12bの上部に引っかかるようになるので、位置あわせが容易となる。但しこの場合、加重により突出部27aはゲッター27の上面より上方に曲折するため、開口部側壁12cはゲッター27a厚みより高くしておく必要がある。
The protruding
第4工程(図1(C)参照):ケース材および吸着材を覆い、半導体素子を密閉するキャップ材を支持基板に固着する工程。 4th process (refer FIG.1 (C)): The process of fixing the cap material which covers a case material and an adsorbent, and seals a semiconductor element to a support substrate.
さらに同一チャンバー内で、キャップ材14を搭載し、周囲を溶接で固着する。これにより、内部空間は、10−3Torr程度の高真空状態に維持される。
Furthermore, the
図6および図7には本発明の他の実施形態を示す。 6 and 7 show another embodiment of the present invention.
図6は突出部27aをゲッター27の外周に設ける場合である。図6(A)では、ゲッター27の突出部27aを外周に設け、開口部12bの内周にゲッター27を固定する。
FIG. 6 shows a case where the
この場合、ゲッター27の外周は開口部12bより小さくなる。また図では開口部側壁12cが本体の側面12aより外側に位置している。これは、ゲッター27を加重して固定することから、図の如くゲッター27の底部が本体上面で支えられるようにすることが望ましいためである。
In this case, the outer periphery of the
また、図6(B)のごとく開口部側壁12cが本体側面12aより内側にあるケース材12で、開口部側壁12cの内周にゲッター27を固定してもよい。このような構造にすることにより装置の小型化を実現できる。
Further, as shown in FIG. 6B, the
更に図7はゲッター27に不連続部分を設ける場合を示す。不連続部分は、例えば図7(A)のごとく切欠部27bである。また図示は省略するが不連続部分の一方の端部を延長して他の端部に重畳させてもよく、不連続部分を設けることでゲッター27の大きさ(径)が拡張可能となっていればよい。この場合は突出部は不要であり、またゲッター27の大きさは開口部12bより若干小さくする。
Further, FIG. 7 shows a case where the
このゲッター27に外力を加えて開口部側壁12cに沿って差し込むことにより、図7(B)の斜視図のごとくゲッター27の内径が広がり、ゲッター27の弾性によりゲッター27内周が開口部の側壁12cに当接して固定される。
By applying an external force to the
尚、本実施形態では、ヒータ加熱型のゲッター27で外部熱源を用いて活性化を行う場合を例に説明したが、これに限らず、通電加熱型ゲッターを採用してもよい。すなわち、ゲッター27の固定板272であるニクロム鉄に電極を付けて通電し、活性化するものである。このような構成にすることで、キャップ材で封止後真空度が劣化した製品について、再度真空引きを行う場合にゲッター27も再度活性化させることが出来る。
In the present embodiment, the heater
10 半導体装置
11 支持基板
12 ケース材
12a ケース材本体
12b ケース材開口部
12c ケース材開口部側壁
13 パッド
14 キャップ材
15 金属細線
16 半導体素子
17 ゲッター
18 外部端子
19 充填剤
20 ガラス材
27 ゲッター
27a 突出部
27b 切欠部
271 ゲッター材
272 固定板
30 治具
40 治具
40a 凹部
51 支持基板
52 半導体素子
53 キャップ材
54 吸着剤
55 通電端子
56 金属細線
57 外部端子
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記半導体素子の周囲を覆うように前記支持基板に載置されるケース材と、
前記ケース材に重畳して搭載される吸着材と、
前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材と、
前記支持基板に固着され前記半導体素子と電気的に接続する外部端子とを具備し、
前記ケース材は、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とからなり、
前記吸着材は少なくとも一部を、前記開口部の側壁に当接することで固定されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element placed on the surface of the support substrate;
A case material placed on the support substrate so as to cover the periphery of the semiconductor element;
An adsorbent that is mounted on the case material;
A cap material that covers the case material and the adsorbent material and seals the semiconductor element;
An external terminal fixed to the support substrate and electrically connected to the semiconductor element;
The case material includes a main body that covers the semiconductor element on a side surface and an upper surface, and an opening having a side wall that is provided on the upper surface and is integrated with the upper surface.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the adsorbent is fixed by contacting a side wall of the opening.
前記半導体素子の周囲を覆うように前記支持基板に載置されるケース材と、
前記ケース材に重畳して搭載される吸着材と、
前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材と、
前記支持基板に固着され前記半導体素子と電気的に接続する外部端子とを具備し、
前記ケース材は、側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とからなり、
前記吸着材は、前記開口部の外周または内周に配置され、前記吸着材に設けた突出部を前記開口部の側壁に当接することで固定されることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element placed on the surface of the support substrate;
A case material placed on the support substrate so as to cover the periphery of the semiconductor element;
An adsorbent that is superposed on the case material;
A cap material that covers the case material and the adsorbent material and seals the semiconductor element;
An external terminal fixed to the support substrate and electrically connected to the semiconductor element;
The case material includes a main body that covers the semiconductor element on a side surface and an upper surface, and an opening having a side wall that is provided on the upper surface and is integrated with the upper surface.
The adsorbent is disposed on an outer periphery or an inner periphery of the opening, and is fixed by abutting a protrusion provided on the adsorbent on a side wall of the opening.
側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を前記支持基板の表面に載置する工程と、
吸着材の少なくとも一部を前記開口部の側壁に当接させることにより固定する工程と、
前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材を前記支持基板に固着する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Fixing the semiconductor element to the support substrate;
Placing a case material having a main body covering the semiconductor element on a side surface and an upper surface and an opening having a side wall provided on the upper surface and integrated with the upper surface on the surface of the support substrate;
Fixing at least a part of the adsorbent by contacting the side wall of the opening;
And a step of fixing a cap material covering the case material and the adsorbent material and sealing the semiconductor element to the support substrate.
側面および上面で前記半導体素子を覆う本体と、前記上面に設けられ該上面と一体化した側壁を有する開口部とを有するケース材を前記支持基板の表面に載置する工程と、
吸着材を、該吸着材に設けた突出部を前記開口部の側壁に当接させることにより固定する工程と、
前記ケース材および前記吸着材を覆い、前記半導体素子を密閉するキャップ材を前記支持基板に固着する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Fixing the semiconductor element to the support substrate;
Placing a case material having a main body covering the semiconductor element on the side surface and the upper surface, and an opening having a side wall provided on the upper surface and integrated with the upper surface on the surface of the support substrate;
Fixing the adsorbent by bringing the protruding portion provided on the adsorbent into contact with the side wall of the opening;
And a step of fixing a cap material that covers the case material and the adsorbent material and seals the semiconductor element to the support substrate.
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