JP2007165496A - センサーパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で信頼性が高いセンサーパッケージと、このようなセンサーパッケージを簡便に製造するための製造方法を提供する。
【解決手段】 センサーパッケージを、センサー本体と、このセンサー本体のアクティブ面の周囲に、アクティブ面との間に空隙部を設けるように面接触して重ね合わされた保護材と、センサー本体と保護材との重ね合わせ体の側面において両者に跨るように固着して空隙部を気密封止する接合部材とを備えたものとし、保護材の空隙部に位置する部位に穿設された微細貫通孔が閉塞部材で閉塞されたものとする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、センサーパッケージに係り、特にセンサーのアクティブ面側に保護材を備えた気密封止型のセンサーパッケージと、このセンサーパッケージを簡便に製造する方法に関する。

従来から、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサー、加速度センサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）センサーが種々の用途に用いられている。例えば、イメージセンサーは、半導体チップの一方の面が、光電変換を行う受光素子が配設されたアクティブ面となっている。このようなセンサーは、アクティブ面を保護したり、センサーの稼動を確保するために、センサー本体のアクティブ面に空隙部を設けるように保護材が配設され気密封止されたパッケージ構造となっている（特許文献１、２）。
特開平８−８８３３９号公報 特開平１０−１３５４３４号公報

しかしながら、従来のセンサーパッケージは、例えば、はんだ等の接合部材を所望の連続形状で保護材に予め形成し、この保護材をセンサー本体に当接させ、高温で接合部材を溶融させて保護材とセンサー本体とを接合したものである。したがって、接合時に密封された空間内の気体が膨張して、溶融状態にある接合部材に破損が生じることがあり、この場合、気密封止が不十分となって実用に供し得ないという問題があった。
また、接合部材が保護材とセンサー本体との間に介在するため、センサーパッケージの厚み、および面積の低減に限界があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、小型で信頼性が高いセンサーパッケージと、このようなセンサーパッケージを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のセンサーパッケージは、アクティブ面を有するセンサー本体と、該アクティブ面との間に空隙部を設けるようにアクティブ面の周囲のセンサー本体と面接触して重ね合わされた保護材と、前記センサー本体と前記保護材との重ね合わせ体の側面において前記センサー本体と前記保護材とに跨るように固着して前記空隙部を気密封止する接合部材と、前記保護材の前記空隙部に位置する部位に穿設された微細貫通孔と、該微細貫通孔内に配設された閉塞部材と、を備えるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記センサー本体は、前記アクティブ面よりも外側の領域に複数の上下導通ビアを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体は、凹部内に前記アクティブ面を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護材は、前記センサー本体との接触面側に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記接合部材は、ろう材層と金属層との多層構造であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ろう材層は、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属層は、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層のいずれかであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記ろう材層と接触する前記金属層の濡れ接触角が４０°以下であるような構成とした。

本発明のセンサーパッケージの製造方法は、保護材に微細貫通孔を穿設する工程と、センサー本体のアクティブ面との間に空隙部を介して前記保護材を前記センサー本体と重ね合わせ、該重ね合わせ体の側面に露出する境界部を接合部材で覆って前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程と、前記保護材の微細貫通孔を閉塞して、前記空隙部を気密封止する工程と、を有するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に前記空隙部の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に真空チャンバー内において減圧することにより前記空隙部を減圧状態とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記微細貫通孔の壁面に金属層を形成し、また、前記センサー本体の側面と前記保護材の側面に接合前に予め金属層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程を真空チャンバー内で行うような構成とした。

このような本発明のセンサーパッケージは、アクティブ面が位置する空隙部の気密性が高いので、アクティブ面の汚染が確実に防止され信頼性が高いとともに、センサー本体と保護材とが面接触しているので、空隙部が高い精度で維持され、かつ、センサーパッケージの小型化が可能である。
また、本発明のセンサーパッケージの製造方法では、接合部材によるセンサー本体と保護材との接合の際、空隙部内の気体が膨脹しても、保護材が備える微細貫通孔を介して気体が外部に自由に逃げることができるので、気体膨脹による接合部材の破損が防止され、かつ、センサー本体と保護材との接合完了後に微細貫通孔が閉塞されることにより、確実な気密封止が可能である。また、センサー本体と保護材とが面接触した重ね合わせ体の側面で接合部材により接合するので、高い精度で空隙部を形成することができ、かつ、接合部材による厚み増加、面積の増加を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［センサーパッケージ］
図１は、本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す平面図であり、図２は図１に示されるセンサーパッケージのＡ−Ａ線での概略断面図である。図１及び図２において、本発明のセンサーパッケージ１は、センサー本体２と保護材１２が、それぞれ面２ａと面１２ａとで重ね合わされて構成された重ね合わせ体１１を有し、センサー本体２のアクティブ面３と保護材１２との間には空隙部１０が設けられている。また、重ね合わせ体１１の側面１１ａには、センサー本体２と保護材１２とに跨るように固着して、センサー本体２と保護材１２とを接合するとともに空隙部１０を気密封止する接合部材７を備えている。

本発明のセンサーパッケージ１を構成するセンサー本体２は、凹部４にアクティブ面３を有していおり、また、アクティブ面３よりも外側の領域には複数の上下導通ビア６を備えている。センサー本体２には特に制限はなく、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーや、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）センサー等であってよい。尚、上記のアクティブ面３は、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域等、センサーの所望の検知機能を発現する領域を意味する。
アクティブ面３が位置する凹部４の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、上記の上下導通ビア６は、図示しない引き出し配線等によりアクティブ面３の所望の部位と接続されている。

センサーパッケージ１を構成する保護材１２は、対向するセンサー本体２と同じ対向面形状を有している。また、保護材１２は、アクティブ面３との対向部位の外側であって空隙部１０に位置する部位に穿設された微細貫通孔１３と、この微細貫通孔１３内に配設された閉塞部材１６を有している。この保護材１２の材質は、センサーパッケージ１の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーの場合は、ガラス、サファイヤ等の無機透光性部材を挙げることができる。また、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーの場合は、熱膨張係数の整合を考慮して、センサー本体２と同じシリコンであってよく、また、各種金属、無機絶縁材料等であってもよい。このような保護材１２の厚みは、材質、光透過性等を考慮して、例えば、０．３〜１ｍｍの範囲で設定することができる。

保護材１２と、センサー本体２のアクティブ面３との間に存在する空隙部１０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部１０は、アクティブ面３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。
また、上記の微細貫通孔１３は、図示例では１個であるが、複数個（例えば、２〜４個）であってもよい。微細貫通孔１３の形状は特に制限はなく、その開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。

図３は、センサーパッケージ１を構成する接合部材７と、閉塞部材１６を説明するための部分拡大断面図である。
図３に示されるように、センサー本体２と保護材１２との重ね合わせ体１１の側面１１ａにおいて、センサー本体２と保護材１２を接合する接合部材７は、金属層８とろう材層９からなる多層構造である。

また、金属層８は、ろう材層９を構成するろう材に対する濡れ性が良好なものであり、例えば、溶融状態のろう材が接触したときの濡れ接触角が４０°以下、好ましくは２０°以下となる材料が好ましい。ろう材に対する金属層８の濡れ接触角が４０°を超えると、金属層８とろう材層９との密着力が不十分となり、また、ろう材層９の厚みが大きくなり、重ね合わせ体１１の側面１１ａから突出した状態が顕著となり好ましくない。このような金属層８は、図示例では、センサー本体２と保護材１２のそれぞれの側面に形成された金属層８ａ、金属層８ｂとの積層であり、このような積層状態の金属層８は、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。さらに、酸化を防止し、ろう材層９との濡れ性を良好とするために、金属層８をＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、あるいは、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層等の４層構造にしてもよい。金属層８の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層８ａ、金属層８ｂの各厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度で設定することができる。尚、金属層８は単層でも、また、上述の４層構造を含む３層以上の積層でもよい。また、図示例では、金属層８は、重ね合わせ体１１の側面１１ａのうち、センサー本体２と保護材１２の境界を含む中央部分に設けられているが、側面１１ａの全面に設けられてもよい。

ろう材層９は、センサー本体２と保護材１２のそれぞれの側面に位置する金属層８上に形成されたものである。ろう材層９を構成するろう材は、融点が４５０℃以下である、いわゆる「軟ろう」であり、例えば、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかからなる層であってよい。このようなろう材層９の厚みは、例えば、２０〜１００μｍ程度で設定することができる。
一方、閉塞部材１６は、図３に示されるように、微細貫通孔１３の壁面に形成された金属層１７と、微細貫通孔１３内に充填されたろう材層１８からなっている。

閉塞部材１６をなす金属層１７は、図示例では、金属層１７ａ、金属層１７ｂの積層であり、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。金属層１７の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層１７ａ、金属層１７ｂの各厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度で設定することができる。尚、金属層１７は単層でも、また、上記の４層構造（Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層）を含む３層以上の積層でもよい。
また、ろう材層１８は、融点が４５０℃以下である、いわゆる「軟ろう」であり、例えば、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかからなるものであってよい。

図４は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。図４において、本発明のセンサーパッケージ２１は、センサー本体２２と保護材３２とが、それぞれ面２２ａと面３２ａとで重ね合わされて構成されている重ね合わせ体３１を有し、センサー本体２２のアクティブ面２３と保護材３２との間には空隙部３０が設けられている。また、重ね合わせ体３１の側面３１ａには、センサー本体２２と保護材３２とに跨るように固着して、センサー本体２２と保護材３２とを接合するとともに空隙部３０を気密封止する接合部材２７を備えている。
センサーパッケージ２１を構成するセンサー本体２２は、凹部を有していない点を除いて、上述のセンサー本体２と同様であり、アクティブ面２３よりも外側の領域には複数の上下導通ビア２６を備えている。

センサーパッケージ２１を構成する保護材３２は、アクティブ面２３と対向する面に、アクティブ面２３の形状に対応した凹部３４を備えている点を除いて、上述の保護材１２と同様である。凹部３４の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、保護材３２は、アクティブ面２３との対向部位の外側であって空隙部３０に位置する部位に穿設された微細貫通孔３３と、この微細貫通孔３３内に配設された閉塞部材３６を有している。
このような保護材３２の材質、厚みは、上述の保護材１２と同様である。また、上記の微細貫通孔３３の開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。

また、センサーパッケージ２１を構成する接合部材２７、微細貫通孔３３を閉塞する閉塞部材３６は、上述の実施形態の接合部材７、閉塞部材１６と同様である。
保護材３２と、センサー本体２２のアクティブ面２３との間に存在する空隙部３０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部３０は、アクティブ面２３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。

図５は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。図５において、本発明のセンサーパッケージ４１は、センサー本体４２と保護材５２とが、それぞれ面４２ａと面５２ａとで重ね合わされて構成された重ね合わせ体５１を有し、センサー本体４２のアクティブ面４３と保護材５２との間には空隙部５０が設けられている。また、重ね合わせ体５１の側面５１ａには、センサー本体４２と保護材５２とに跨るように固着して、センサー本体４２と保護材５２とを接合するとともに空隙部５０を気密封止する接合部材４７を備えている。
センサーパッケージ４１を構成するセンサー本体４２は、上述のセンサー本体２と同様であり、アクティブ面４３よりも外側の領域には複数の上下導通ビア４６を備えている。

センサーパッケージ４１を構成する保護材５２は、上記の保護材３２と同様であり、また、アクティブ面４３と対向する面にアクティブ面４３の形状に対応した凹部５４を備えている点を除いて、上述の実施形態の保護材１２と同様である。凹部５４の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、保護材５２は、アクティブ面４３との対向部位の外側であって空隙部５０に位置する部位に穿設された微細貫通孔５３と、この微細貫通孔５３内に配設された閉塞部材５６を有している。
このような保護材５２の材質、厚みは、上述の保護材１２と同様である。また、上記の微細貫通孔５３の開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。
また、センサーパッケージ４１を構成する接合部材４７、微細貫通孔５３を閉塞する閉塞部材５６は、上述の実施形態の接合部材７、閉塞部材１６と同様である。

保護材５２と、センサー本体４２のアクティブ面４３との間に存在する空隙部５０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部５０は、アクティブ面４３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。
上述のような本発明のセンサーパッケージは、センサー本体のアクティブ面が位置する空隙部の気密性が高く、例えば、Ｈｅリーク率が１０^-9ａｔｍ・ｃｃ／秒以下、好ましくは１０^-12ａｔｍ・ｃｃ／秒以下のような高い気密性が得られ、アクティブ面の汚染が保護材により確実に防止される。また、センサー本体と保護材とが面接触しているので、空隙部が高い精度で維持され、また、センサー本体と保護材との間に接合部材が介在しないので、厚みが薄く、面積が小さいものとなる。

上述のセンサーパッケージは、例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態における保護材の微細貫通孔は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーである場合を考慮して、環状の接合部材の内側で、かつ、対向するアクティブ面の外側となる位置としたが、センサー本体がイメージセンサーではなく、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーである場合には、微細貫通孔の位置は環状の接合部材の内側に位置すればよく、アクティブ面との対向部位に位置するものであってもよい。

［センサーパッケージの製造方法］
次に、本発明のセンサーパッケージの製造方法について説明する。
図６及び図７は、本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を、上述の図１〜図３に示すセンサーパッケージ１を例として示す工程図である。
まず、センサー本体２を作製し、また、保護材１２に微細貫通孔１３を穿設する（図６（Ａ））。センサー本体２の作製は、例えば、シリコンウエハを多面付けで区画し、各面付け毎に、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）手法等を用いて作製する。作製したセンサー本体２は、凹部４にアクティブ面３を有し、また、アクティブ面３の外側の領域に複数の上下導通ビア６を有するものである。

保護材１２への微細貫通孔１３の形成は、例えば、多面付けで区画した保護材１２の各面付け毎に所望の開口を有するマスクパターンを形成し、露出している部位に対して、プラズマを利用したドライエッチング法であるＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma − Reactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法によりエッチングすることにより行うことができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により微細貫通孔１３を形成することもできる。このような微細貫通孔１３の形成部位は、センサー本体２の凹部４内に相当する位置であり、かつ、対向するアクティブ面３より外側となる位置である。

この工程では、接合部材７を構成する金属層８を、多面付けのセンサー本体をダイシングして得た個々のセンサー本体２の側面に形成し、また、接合部材７を構成する金属層８を、多面付けの保護材をダイシングして得た個々の保護材１２の側面に形成することが好ましい。金属層８の形成方法には特に制限はなく、例えば、真空成膜法、無電解めっき法によりＴｉ薄膜等の下地導電薄膜を形成し、この下地導電薄膜上に接合部材形成部位に相当する開口を有するレジストパターンを形成した後、下地導電薄膜を給電層として電解めっき法によりＡｕ等の導電材料を析出させ、その後、レジストパターンと、露出している下地導電薄膜とを除去して形成することができる。また、センサー本体２や保護材１２に形成したレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層、Ａｕ層の積層膜等を形成し、その後、レジストパターンを除去して金属層８を形成してもよい。あるいは、厚膜導電ペーストを印刷、乾燥、焼成硬化して金属層８を形成してもよい。

また、この工程では、保護材１２に形成した微細貫通孔１３の壁面に、閉塞部材１６を構成する金属層１７を形成することが好ましい。この金属層１７の形成方法には特に制限はなく、例えば、真空成膜法、無電解めっき法によりＴｉ薄膜等の下地導電薄膜を、微細貫通孔１３の壁面を含む保護材１２に形成し、微細貫通孔１３の壁面に位置する下地導電薄膜を除く下地導電薄膜上にレジストパターンを形成した後、下地導電薄膜を給電層として電解めっき法によりＡｕ等の導電材料を析出させ、その後、レジストパターンと、露出している下地導電薄膜とを除去して形成することができる。また、保護材１２の微細貫通孔１３が露出するように形成したレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層、Ａｕ層の積層膜等を微細貫通孔１３の内壁面に形成し、その後、レジストパターンを除去して金属層１７を形成してもよい。

次いで、センサー本体２の面２ａと保護材１２の面１２ａとが面接触するようにセンサー本体２と保護材１２とを重ね合わせ、センサー本体２と保護材１２とで囲まれた空隙部１０を形成する。その後、この重ね合わせ体１１の側面１１ａに露出する境界部を覆うように、金属層８上にろう材層９を形成し接合部材７として、センサー本体２と保護材１２とを接合する（図６（Ｂ））。接合部材７は、金属層８とろう材層９からなる多層構造であり、重ね合わせ体１１の側面１１ａに位置する金属層８上に、例えば、ろう材を溶融状態でディスペンサー等で付着させ、その後、固化して接合することができる。
この接合工程において、本発明では、保護材１２の微細貫通孔１３が空隙部１０内に存在するので、空隙部１０内の気体が膨張しても、微細貫通孔７を介して気体が外部に自由に逃げることができる。したがって、膨張した気体がセンサー本体２と保護材１２との境界面に浸入し、溶融状態のろう材層９に応力が作用することが防止される。また、センサー本体２の面２ａと保護材１２の面１２ａとが面接触した状態で接合されるので、高い精度で空隙部１０を形成することができる。

次に、接合部材７で接合したセンサー本体２と保護材１２を真空チャンバー１００内に載置し、真空チャンバー１００内を１０^-2〜１０^-6Ｐａ程度まで減圧する（図６（Ｃ））。その後、真空チャンバー１００内に不活性ガス（例えば、Ｈｅ）、または窒素ガスを常圧まで導入する（図７（Ａ））。これにより、空隙部１０の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とする。
次いで、真空チャンバー内にて、保護材１２の微細貫通孔１３を閉塞して空隙部１０を気密封止する（図７（Ｂ））。微細貫通孔１３の閉塞は、壁面に金属層１７が形成されている微細貫通孔１３内に、溶融したろう材を注入し固化してろう材層１８を形成することにより行うことができる。このように、接合部材７によるセンサー本体２と保護材１２との接合が完了した後に、微細貫通孔１３を閉塞するので、空隙部１０の気密封止が確実なものとなる。尚、微細貫通孔１３の閉塞は常温（２０〜３０℃）下で行うことが好ましい。

また、センサーパッケージ１の空隙部１０を、不活性ガスまたは窒素ガスからなる雰囲気とせずに、低圧状態とする場合には、真空チャンバー１００内を減圧した状態（上述の図６（Ｃ）に示される状態）で、保護材１２の微細貫通孔１３を閉塞して空隙部１０を気密封止する。
尚、本発明の製造方法では、接合部材７によるセンサー本体２と保護材１２との接合を、真空チャンバー１００内で行ってもよい。

上述の本発明のセンサーパッケージの製造方法は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態における保護材の微細貫通孔の穿設位置は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーである場合を考慮して、環状の接合部材の内側で、かつ、対向するアクティブ面の外側となる位置としたが、センサー本体がイメージセンサーではなく、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーである場合には、微細貫通孔の穿設位置は環状の接合部材の内側に位置すればよく、アクティブ面との対向部位に位置するものであってもよい。

次に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
まず、厚み６２５μｍのシリコンウエハを準備し、一辺５ｍｍである正方形で多面付けに区画した。このシリコンウエハの両面に、プラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜（厚み３μｍ）を成膜した。

次いで、このシリコンウエハの各面付け毎に、従来の手法によりセンサー本体（アクティブ面寸法：３５００μｍ×３５００μｍ、凹部寸法：４０００μｍ×４０００μｍ、深さ１００μｍ）を作製した。各センサー本体は、アクティブ面の周囲に２０個（１辺５個）の端子を備えるものであった。
次に、この多面付けのセンサー本体をダイシングして、一辺５ｍｍの正方形のセンサー本体を得た。このように作製した各センサー本体にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所望のフォトマスクを介して露光、現像してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層（厚み０．１μｍ）とＡｕ層（厚み０．２μｍ）の積層である金属層を、センサー本体の側面に形成した。

一方、厚み５００μｍのガラス基板を保護材として準備し、一辺５ｍｍである正方形で多面付けに区画した。
次いで、このガラス基板の一方の面に、プラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜（厚み５μｍ）を成膜した。次に、この窒化珪素膜上にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、微細貫通孔形成用のフォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次で、ＣＦ₄をエッチングガスとして、レジストパターンから露出している窒化珪素膜をドライエッチングし、その後、レジストパターンを剥離して、窒化珪素膜からなるマスクパターンを形成した。上記のマスクパターンは、ガラス基板の各面付け毎に、中心部から対角線方向に３０００μｍ離れた位置に直径３０μｍの円形開口を１個有するものであった。次に、マスクパターン側から、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置によりエッチングガスにＳＦ₆を用いて、ガラス基板をドライエッチングした。これにより、窒化珪素膜を備える面の開口径が３０μｍであり、反対面の開口径が２５μｍであるテーパー形状の微細貫通孔を形成した。

次に、この多面付けのガラス基板をダイシングして、一辺５ｍｍの正方形の保護材を得た。このように作製した各保護材にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所望のフォトマスクを介して露光、現像した。これにより、上記の微細貫通孔が露出し、また、保護材の側面が露出するレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、真空蒸着法によりＴｉ層（厚み０．１μｍ）とＡｕ層（厚み０．２μｍ）の積層膜を形成し、その後、レジストパターンを剥離した。これにより、保護材の微細貫通孔の壁面に、Ｔｉ層とＡｕ層の積層である金属層を形成するとともに、保護材の側面に、Ｔｉ層とＡｕ層の積層である金属層を形成した。
この金属層のＳｎ−Ａｕ合金（融点３５０℃）に対する濡れ接触角を、高温観察用顕微鏡を用いて測定した結果、２０°であった。

次に、空気中で、センサー本体のアクティブ面を有する面と、保護材の微細貫通孔の開口径が２５μｍである面とを重ね合わせた。次いで、この重ね合わせ体の側面に位置する金属層上に、溶融したＳｎ−Ａｕ合金（融点３５０℃）をマイクロハンダで供給し、その後、２５℃まで冷却した。これにより、センサー本体と保護材との接合が完了し、センサー本体のアクティブ面と保護材との間に、高さ約２０μｍの空隙部が形成された。
次いで、接合が完了したセンサー本体と保護材を真空チャンバー内に載置し、真空チャンバー内を１０^-3Ｐａまで減圧した。次に、Ｈｅガスを真空チャンバーに供給して内部を常圧（１気圧）とした。
次に、真空チャンバー内を２５℃に設定し、溶融したＳｎ−Ａｕ合金を微細貫通孔に滴下して充填し、固化させることにより、微細貫通孔を閉塞した。その後、真空チャンバーから取り出し、図２に示されるようなセンサーパッケージを得た。

このように作製したセンサーパッケージについて、下記の条件でＨｅリーク率を測定した結果、１０^-12ａｔｍ・ｃｃ／秒であり、高い気密性が確保されていることが確認された。
（Ｈｅリーク率の測定条件）
センサーパッケージを収納した容器を１０^-4Ｐａに減圧し、６００分間放置した
間にセンサーパッケージから漏れたＨｅ量をＨｅ検出器（アルバック（株）製
ＨＥＬＩＯＴ ７００）で検出した。

［比較例］
実施例と同様にして、センサー本体を作製し、金属層を形成した。
また、保護材に微細貫通孔を形成しない他は、実施例と同様にして、保護材を作製し、金属層を形成した。
次に、上記の多面付けのセンサー本体と保護材との接合を、Ｈｅ雰囲気中で行った他は、実施例と同様にして行い、センサーパッケージを得た。
このように作製したセンサーパッケージについて、実施例と同様にＨｅリーク率を測定した結果、１０^-6ａｔｍ・ｃｃ／秒であり、実用レベルの気密性（１０^-9ａｔｍ・ｃｃ／秒以下）が得られていないことが確認された。

小型で高信頼性のセンサーが要求される種々の分野において適用できる。

本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す平面図である。 図１に示されるセンサーパッケージのＡ−Ａ線での概略断面図である。 図１に示されるセンサーパッケージを構成する接合部材と閉塞部材を説明するための部分拡大 本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。 本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。 本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を示す工程図である。

符号の説明

１，２１，４１…センサーパッケージ
２，２２，４２…センサー本体
３，２３，４３…アクティブ面
７，２７，４７…接合部材
１０，３０，５０…空隙部
１１，３１，５１…重ね合わせ体
１２，３２，５２…保護材
１３，３３，５３…微細貫通孔
１６，３６，５６…閉塞部材

Claims (13)

1. アクティブ面を有するセンサー本体と、該アクティブ面との間に空隙部を設けるようにアクティブ面の周囲のセンサー本体と面接触して重ね合わされた保護材と、前記センサー本体と前記保護材との重ね合わせ体の側面において前記センサー本体と前記保護材とに跨るように固着して前記空隙部を気密封止する接合部材と、前記保護材の前記空隙部に位置する部位に穿設された微細貫通孔と、該微細貫通孔内に配設された閉塞部材と、を備えることを特徴とするセンサーパッケージ。
2. 前記センサー本体は、前記アクティブ面よりも外側の領域に複数の上下導通ビアを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサーパッケージ。
3. 前記センサー本体は、凹部内に前記アクティブ面を備えることを特徴する請求項１または請求項２に記載のセンサーパッケージ。
4. 前記保護材は、前記センサー本体との接触面側に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向することを特徴する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
5. 前記接合部材は、ろう材層と金属層との多層構造であることを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
6. 前記ろう材層は、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかであることを特徴する請求項５に記載のセンサーパッケージ。
7. 前記金属層は、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層のいずれかであることを特徴する請求項５または請求項６に記載のセンサーパッケージ。
8. 前記ろう材層と接触する前記金属層の濡れ接触角が４０°以下であることを特徴する請求項５乃至請求項７のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
9. 保護材に微細貫通孔を穿設する工程と、
   センサー本体のアクティブ面との間に空隙部を介して前記保護材を前記センサー本体と重ね合わせ、該重ね合わせ体の側面に露出する境界部を接合部材で覆って前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程と、
   前記保護材の微細貫通孔を閉塞して、前記空隙部を気密封止する工程と、を有することを特徴とするセンサーパッケージの製造方法。
10. 前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に前記空隙部の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とすることを特徴とする請求項９に記載のセンサーパッケージの製造方法。
11. 前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に真空チャンバー内において減圧することにより前記空隙部を減圧状態とすることを特徴とする請求項９に記載のセンサーパッケージの製造方法。
12. 前記微細貫通孔の壁面に金属層を形成し、また、前記センサー本体の側面と前記保護材の側面に接合前に予め金属層を形成することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載のセンサーパッケージの製造方法。
13. 前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程を真空チャンバー内で行うことを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載のセンサーパッケージの製造方法。

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