JP2019029468A - パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高いパッケージを提供する。【解決手段】パッケージ１は、基板本体１０、および基板本体１０に積層された多層膜部１２を有するベース基板３と、キャビティを有し、ベース基板３と重ねて設けられるリッド基板４と、キャビティの周囲においてベース基板３の多層膜部１２とリッド基板４とが接合された接合部６と、を備える。多層膜部１２は、ベース基板３およびリッド基板４の重ね合わせ方向から見て接合部６を跨いで延びる引出配線膜１４と、基板本体１０および引出配線膜１４を、重ね合わせ方向から見て少なくとも接合部６と重なる位置において被覆する絶縁膜１６と、を備える。多層膜部１２には、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４および接合部６と重なる位置に空隙１８が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、パッケージに関するものである。

従来、赤外線センサやジャイロセンサ、加速度センサ等の素子には、減圧雰囲気で封止されたパッケージが使用される場合がある。この種のパッケージは、気密性を保持するために、ベース基板とリッド基板とを重ねたうえで全周に亘って接合する必要があるとともに、パッケージの外部に電極を引き出すための引出配線が必要となる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、シリコン基板とガラス構造体とを用いて形成した気密構造体内に電子素子を実装してなるデバイスであって、シリコン基板は、シリコン基板の表面に形成された第１の絶縁膜と、第１の絶縁膜の上部に所定の形状にパターニングされて形成された導電膜と、導電膜の上部に形成された第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜の上部に形成されるとともにその表面段差が無くなるように平坦研磨されたポリシリコン膜と、を備え、ガラス構造体は、気密構造を取るようにポリシリコン膜に接合され、導電膜は、ガラス構造体とポリシリコン膜の接合部の下方を通して気密構造体内部と外部を電気的接続しているデバイスが開示されている。

特開２００６−１５６８１５号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、導電膜と、導電膜の上部に形成された第２の絶縁膜およびポリシリコン膜と、の熱膨張率が異なる。このため、例えばシリコン基板とガラス構造体との接合時等において導電膜、第２絶縁膜およびポリシリコン膜が高温となると、平坦研磨されたポリシリコン膜の表面に凹凸が形成され、ガラス構造体とポリシリコン膜との接合部に隙間が形成される可能性がある。また、接合部においてガラス構造体とポリシリコン膜とが隙間なく接合された場合であっても、降温時の収縮率の差により、接合部の剥離や、応力集中によるクラック等が発生する可能性がある。このように、接合部に隙間が形成された場合や、クラックが発生した場合等には、パッケージ内部の気密を維持できず、パッケージとしての信頼性が低下するおそれがある。

そこで本発明は、信頼性の高いパッケージを提供するものである。

本発明のパッケージは、基板本体、および前記基板本体に積層された多層膜部を有する第１基板と、キャビティを有し、前記第１基板と重ねて設けられる第２基板と、前記キャビティの周囲において前記第１基板の前記多層膜部と前記第２基板とが接合された接合部と、を備え、前記多層膜部は、前記第１基板および前記第２基板の重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びる配線膜と、前記基板本体および前記配線膜を、前記重ね合わせ方向から見て少なくとも前記接合部と重なる位置において被覆する絶縁膜と、を備え、前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜および前記接合部と重なる位置に空隙が形成されている、ことを特徴とする。

一般に配線膜および絶縁膜の熱膨張率は相違するので、配線膜および絶縁膜で温度変化時に発生する膜厚の変化率が相違する。
本発明では、多層膜部における重ね合わせ方向から見て配線膜および接合部と重なる位置に空隙が形成されているので、配線膜の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙により吸収することができる。これにより、多層膜部における重ね合わせ方向から見て接合部と重なる位置のうち、配線膜が設けられた領域において生じる重ね合わせ方向の膜厚の変化量と、配線膜が設けられていない領域において生じる重ね合わせ方向の膜厚の変化量と、の差を緩和することができる。このため、温度変化時に、多層膜部における重ね合わせ方向から見て接合部と重なる位置の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。よって、第１基板と第２基板との接合時に、多層膜部が高温となることで多層膜部の表面に凹凸が発生することが抑制されるので、接合部に隙間が形成されることを抑制できる。また、第１基板と第２基板との接合後の降温時に、接合部に作用する応力に分布が生じることが抑制されるので、接合部が剥離することや、接合部の周囲に応力集中が生じてクラックが発生すること等を抑制できる。以上により、パッケージ内部の気密を維持することが可能となり、信頼性の高いパッケージを提供できる。

上記のパッケージにおいて、前記空隙は、前記配線膜と前記接合部との間に形成されている、ことが望ましい。

本発明によれば、配線膜と接合部との間で、配線膜の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙により吸収できる。したがって、温度変化時に、多層膜部の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。

上記のパッケージにおいて、前記絶縁膜は、前記基板本体と前記配線膜との間に設けられた下層絶縁膜を備え、前記空隙は、前記下層絶縁膜における前記基板本体と前記配線膜との間に形成されている、ことが望ましい。

本発明によれば、基板本体と配線膜との間で、配線膜の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙により吸収できる。これにより、配線膜の熱膨張が多層膜部の表面に伝わることを抑制できる。したがって、温度変化時に、多層膜部の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。

上記のパッケージにおいて、前記空隙は、前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置に形成されている、ことが望ましい。

本発明によれば、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、空隙により吸収できる。これにより、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる配線膜の膜厚変化を抑制できる。したがって、上述した接合部の隙間の形成や、接合部の剥離、接合部の周囲におけるクラックの発生等を、より効果的に抑制することができる。

上記のパッケージにおいて、前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜の外側、かつ前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置に側部空隙が形成されている、ことが望ましい。

本発明によれば、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、重ね合わせ方向から見た配線膜の外側において、側部空隙により吸収できる。これにより、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる配線膜の膜厚変化を抑制できる。したがって、上述した接合部の隙間の形成や、接合部の剥離、接合部の周囲におけるクラックの発生等を、より効果的に抑制することができる。

上記のパッケージにおいて、前記空隙は、複数設けられている、ことが望ましい。

本発明によれば、空隙を広い範囲に設けることができるので、温度変化時に、多層膜部の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することをより確実に抑制できる。
しかも、複数の空隙の間には配線膜および絶縁膜のうち少なくともいずれか一方が配置されるので、例えば１つの大きな空隙を設ける場合と比較して、多層膜部の強度の低下を抑制できる。したがって、第１基板と第２基板との接合時に多層膜部に加わる力を受け止めて、第１基板と第２基板とを確実に接合させることができる。

上記のパッケージにおいて、前記空隙は、前記重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びている、ことが望ましい。

本発明によれば、空隙が接合部を跨いでいない場合と比較して、重ね合わせ方向から見て接合部に対して空隙をより広い範囲で重ねるように設けることができる。このため、温度変化時に、多層膜部の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することをより確実に抑制できる。
しかも、空隙が重ね合わせ方向から見て接合部を跨いで延びているので、空隙が接合部を跨いでいない場合と比較して、空隙に対する接合部の位置ずれの許容範囲を大きくすることができる。したがって、第１基板および第２基板の接合を容易に行うことが可能となる。

本発明のパッケージは、基板本体、および前記基板本体に積層された多層膜部を有する第１基板と、キャビティを有し、前記第１基板と重ねて設けられる第２基板と、前記キャビティの周囲において前記第１基板の前記多層膜部と前記第２基板とが接合された接合部と、を備え、前記多層膜部は、前記第１基板および前記第２基板の重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びる配線膜と、前記基板本体および前記配線膜を、前記重ね合わせ方向から見て少なくとも前記接合部と重なる位置において被覆する絶縁膜と、を備え、前記接合部は、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜と重なるとともに所定方向に沿って前記配線膜の外側まで直線状に延びる直線部を備え、前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜の外側、かつ前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置であって、前記重ね合わせ方向から見て前記直線部と重なる位置に側部空隙が形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、重ね合わせ方向から見た配線膜の外側において、側部空隙により吸収できる。これにより、配線膜の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる配線膜の膜厚変化を抑制できる。このため、温度変化時に、多層膜部における重ね合わせ方向から見て接合部と重なる位置の表面形状が、配線膜が設けられた領域と、配線膜が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。よって、第１基板と第２基板との接合時に、多層膜部が高温となることで多層膜部の表面に凹凸が発生することが抑制されるので、接合部に隙間が形成されることを抑制できる。また、第１基板と第２基板との接合後の降温時に、接合部に作用する応力に分布が生じることが抑制されるので、接合部が剥離することや、接合部の周囲に応力集中が生じてクラックが発生すること等を抑制できる。以上により、パッケージ内部の気密を維持することが可能となり、信頼性の高いパッケージを提供できる。

本発明によれば、信頼性の高いパッケージを提供できる。

第１実施形態のパッケージの平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 第１実施形態の変形例のパッケージの平面図である。 図４のＶ−Ｖ線における断面図である。 第２実施形態のパッケージの平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 第３実施形態のパッケージの平面図である。 図９のＸ−Ｘ線における断面図である。 図９のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。 第４実施形態のパッケージの平面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

［第１実施形態］
最初に、第１実施形態のパッケージ１について説明する。まず、パッケージ１の概略構成について説明する。
図１は、第１実施形態のパッケージの平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
図１および図２に示すように、パッケージ１は、赤外線センサである素子２が埋設されたベース基板３（第１基板）と、キャビティ５を有し、ベース基板３に重ねて設けられたリッド基板４（第２基板）と、キャビティ５の周囲においてベース基板３とリッド基板４とが接合された接合部６と、を備えている。なお、以下では、ベース基板３とリッド基板４の重ね合わせ方向を単に重ね合わせ方向という。また、重ね合わせ方向のうち、ベース基板３に対するリッド基板４側を上側と定義し、その反対側を下側と定義する。また、重ね合わせ方向に直交するとともに、互いに直交する２方向をＸ方向およびＹ方向と定義する。

ベース基板３は、基板本体１０と、基板本体１０の上面に積層された多層膜部１２と、を備えている。基板本体１０は、重ね合わせ方向を厚さ方向とする、例えばシリコン基板である。基板本体１０は、平面視でＸ方向およびＹ方向の双方向に延びる矩形状に形成されている。多層膜部１２は、引出配線膜１４（配線膜）と、絶縁膜１６と、を備えている。絶縁膜１６は、基板本体１０の上面および引出配線膜１４を被覆する。

リッド基板４は、重ね合わせ方向を厚さ方向とする、例えばシリコン基板である。リッド基板４は、平面視でＸ方向およびＹ方向の双方向に延びる矩形状に形成されている。リッド基板４は、平面視でベース基板３よりも小さく形成されている。リッド基板４は、キャビティ５を有する。キャビティ５は、リッド基板４の下面に形成された凹部である。キャビティ５は、重ね合わせ方向から見てＸ方向およびＹ方向の双方向に延びる矩形状に形成されている。キャビティ５は、重ね合わせ方向から見て素子２の全体と重なるように形成されている。

リッド基板４の下面には、第１接合膜４１が形成されている。第１接合膜４１は、キャビティ５を外側から囲むように、重ね合わせ方向から見てＸ方向およびＹ方向の双方向に延びる矩形枠状に形成されている。第１接合膜４１は、金属膜であって、例えばタンタル上に金を積層した積層膜により形成されている。

ベース基板３の上面（絶縁膜１６の上面）には、第２接合膜４３が形成されている。第２接合膜４３は、重ね合わせ方向から見てＸ方向およびＹ方向の双方向に延びる矩形枠状に形成されている。第２接合膜４３は、金属膜であって、例えばタンタル上に金を積層した積層膜により形成されている。第２接合膜４３は、第１接合膜４１と重ね合わせ方向で対向するように設けられている。第２接合膜４３は、重ね合わせ方向から見て第１接合膜４１と重なるように設けられ、第１接合膜４１と略一致する形状に形成されている。

第１接合膜４１および第２接合膜４３は、例えば金属拡散接合等により接合されて一体化している。これにより、ベース基板３の上面とリッド基板４のキャビティ５との間には、真空の気密空間が形成されている。なお、上述した接合部６は、第１接合膜４１および第２接合膜４３の接合面である。

次に、ベース基板３の詳細構成について説明する。
図２に示すように、絶縁膜１６は、引出配線膜１４よりも下層（すなわち基板本体１０と引出配線膜１４との間）に設けられた下層絶縁膜２０と、引出配線膜１４よりも上層に設けられた上層絶縁膜３０、を備えている。

下層絶縁膜２０は、下層第１絶縁膜２１と、下層第２絶縁膜２２と、を備えている。下層第１絶縁膜２１は、基板本体１０の上面の略全面に積層されている。下層第１絶縁膜２１は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。下層第１絶縁膜２１の上面には、素子２が設けられている。

下層第２絶縁膜２２は、下層第１絶縁膜２１に積層されている。下層第２絶縁膜２２は、素子２および下層第１絶縁膜２１の上面全体を上側から被覆している。下層第２絶縁膜２２は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。下層第２絶縁膜２２には、貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａは、重ね合わせ方向から見てベース基板３のＸ方向中央部に設けられ、素子２の図示しない電極の少なくとも一部を囲うように形成されている（図１参照）。

引出配線膜１４は、下層第２絶縁膜２２に積層されている。引出配線膜１４は、例えば窒化チタン／アルミニウム銅合金／窒化チタンの積層膜である。下層および上層の窒化チタン膜の膜厚は、例えば７０ｎｍ程度である。アルミニウム銅合金膜の膜厚は、例えば１０００ｎｍ程度である。このように、金属配線膜であるアルミニウム銅合金膜の上下を金属化合物の窒化チタン膜で挟むことにより、接合時の加熱によって生じるアルミニウム銅合金層の結晶成長による膨張を抑制することができる。引出配線膜１４は、絶縁膜１６よりも熱膨張率が大きい。図１に示すように、引出配線膜１４は、重ね合わせ方向から見てベース基板３のＸ方向中央部に配置されている。引出配線膜１４は、重ね合わせ方向から見て接合部６を跨いでＹ方向に沿って延び、キャビティ５の内外に一定の幅で延びている。引出配線膜１４は、重ね合わせ方向から見てキャビティ５と重なる位置において、下層第２絶縁膜２２の貫通孔２２ａと重なっている。引出配線膜１４は、下層第２絶縁膜２２の貫通孔２２ａの内側で、素子２の電極（不図示）と導通している。

図２に示すように、上層絶縁膜３０は、上層第１絶縁膜３１と、上層第２絶縁膜３２と、を備えている。上層第１絶縁膜３１は、下層第２絶縁膜２２に積層されている。上層第１絶縁膜３１は、引出配線膜１４および下層第２絶縁膜２２の上面全体を上側から被覆している。上層第１絶縁膜３１は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。

図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
図２および図３に示すように、上層第１絶縁膜３１の上面には、複数の凹部３３が形成されている。凹部３３は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に設けられている。凹部３３は、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４と重なる位置に設けられている。

各凹部３３は、重ね合わせ方向から見てＹ方向に沿って延びるスリット状に形成されている。各凹部３３は、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いでいる。換言すると、各凹部３３の一端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりもキャビティ５側に設けられ、各凹部３３の他端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりも外側に設けられている。複数の凹部３３は、Ｘ方向に等間隔で並んで設けられている。なお、図示の例では、各凹部３３は、上層第１絶縁膜３１を貫通しているが、上層第１絶縁膜３１を貫通していなくてもよい。また、各凹部３３は、重ね合わせ方向に一定の幅で延びていてもよいし、上側から下側に向かうに従い幅広となる逆テーパ状に形成されていてもよい。

図２に示すように、上層第２絶縁膜３２は、上層第１絶縁膜３１に積層されている。上層第２絶縁膜３２は、上層第１絶縁膜３１の上面全体を被覆している。上層第２絶縁膜３２は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。上層第２絶縁膜３２の上面は、平坦化されている。

図１および図２に示すように、上層絶縁膜３０には、上層第１絶縁膜３１および上層第２絶縁膜３２を貫通する貫通孔３０ａが形成されている。貫通孔３０ａは、重ね合わせ方向から見てベース基板３のＸ方向中央部に設けられ、引出配線膜１４の上面を露出させている。

上層第２絶縁膜３２の上面には、外部電極４５が形成されている。外部電極４５は、金属膜であって、例えばタンタル上に金を積層した積層膜により形成されている。外部電極４５は、第２接合膜４３と同一の工程で形成されてもよい。外部電極４５は、重ね合わせ方向から見た接合部６よりも外側において、少なくとも一部（図示の例では全体）が上層絶縁膜３０の貫通孔３０ａと重なっている。外部電極４５は、上層絶縁膜３０の貫通孔３０ａの内側で引出配線膜１４と導通している。これにより、外部電極４５は、引出配線膜１４を介して素子２と電気的に接続されている。

図１から図３に示すように、多層膜部１２には、空隙１８が形成されている。空隙１８は、上層第１絶縁膜３１の各凹部３３の内側に形成されている。空隙１８は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に形成されている。空隙１８は、例えば上層第２絶縁膜３２の成膜時のボイドである。空隙１８は、上層絶縁膜３０における引出配線膜１４と接合部６との間に形成されている。空隙１８は、凹部３３の形状に対応し、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いで延びている。

このように本実施形態では、多層膜部１２における重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４および接合部６と重なる位置に空隙１８が形成されているので、引出配線膜１４の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙１８により吸収することができる。これにより、多層膜部１２における重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置のうち、引出配線膜１４が設けられた領域において生じる重ね合わせ方向の膜厚の変化量と、引出配線膜１４が設けられていない領域において生じる重ね合わせ方向の膜厚の変化量と、の差を緩和することができる。このため、温度変化時に、多層膜部１２における重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。よって、ベース基板３とリッド基板４との接合時に、多層膜部１２が高温となることで多層膜部１２の表面に凹凸が発生することが抑制されるので、接合部６に隙間が形成されることを抑制できる。また、ベース基板３とリッド基板４との接合後の降温時に、接合部６に作用する応力に分布が生じることが抑制されるので、接合部６が剥離することや、接合部６の周囲に応力集中が生じてクラックが発生すること等を抑制できる。以上により、パッケージ内部の気密を維持することが可能となり、信頼性の高いパッケージ１を提供できる。

また、空隙１８は、引出配線膜１４と接合部６との間に形成されているので、引出配線膜１４と接合部６との間で、引出配線膜１４の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙１８により吸収できる。したがって、温度変化時に、多層膜部１２の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。

また、空隙１８は、複数設けられているので、空隙１８を広い範囲に設けることができる。これにより、温度変化時に、多層膜部１２の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することをより確実に抑制できる。
しかも、複数の空隙１８の間には絶縁膜１６が配置されるので、例えば１つの大きな空隙を設ける場合と比較して、多層膜部１２の強度の低下を抑制できる。したがって、ベース基板３とリッド基板４との接合時に多層膜部１２に加わる力を受け止めて、ベース基板３とリッド基板４とを確実に接合させることができる。

また、空隙１８は、重ね合わせ方向から見て接合部６を跨いで延びているので、空隙が接合部を跨いでいない場合と比較して、重ね合わせ方向から見て接合部６に対して空隙１８をより広い範囲で重ねるように設けることができる。このため、温度変化時に、多層膜部１２の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することをより確実に抑制できる。
しかも、重ね合わせ方向から見て空隙１８が接合部６を跨いで延びているので、空隙が接合部を跨いでいない場合と比較して、空隙１８に対する接合部６の位置ずれの許容範囲を大きくすることができる。したがって、ベース基板３およびリッド基板４の接合を容易に行うことが可能となる。

［第１実施形態の変形例］
図４は、第１実施形態の変形例のパッケージの平面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図である。
上記第１実施形態においては、空隙１８が重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４と重なる位置に設けられているが、図４に示すように、さらに重ね合わせ方向から見た引出配線膜１４の側方に側部空隙１９が形成されていてもよい。

以下、第１実施形態の変形例のパッケージ１０１について詳述する。
図４および図５に示すように、上層第１絶縁膜３１の上面には、複数の側部凹部３４が形成されている。側部凹部３４は、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４の外側、かつ重ね合わせ方向に直交する方向から見て引出配線膜１４と重なる位置に設けられている。側部凹部３４は、接合部６のうち重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４と重なるとともにＸ方向（所定方向）に沿って引出配線膜１４の外側まで直線状に延びる直線部６ａと重なる位置に設けられている。側部凹部３４は、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４のＸ方向両側にそれぞれ１つずつ設けられている。

各側部凹部３４は、重ね合わせ方向から見てＹ方向に沿って延びるスリット状に形成されている。各側部凹部３４は、重ね合わせ方向から見て接合部６の直線部６ａをＹ方向で跨いでいる。換言すると、各側部凹部３４の一端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６の直線部６ａよりもキャビティ５側に設けられ、各側部凹部３４の他端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６の直線部６ａよりも外側に設けられている。なお、図示の例では、各側部凹部３４は、上層第１絶縁膜３１を貫通しているが、上層第１絶縁膜３１を貫通していなくてもよい。また、各側部凹部３４は、重ね合わせ方向に一定の幅で延びていてもよいし、上側から下側に向かうに従い幅広となる逆テーパ状に形成されていてもよい。

多層膜部１２には、側部空隙１９が形成されている。側部空隙１９は、上層第１絶縁膜３１の各側部凹部３４の内側に形成されている。側部空隙１９は、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４の外側、かつ重ね合わせ方向に直交する方向から見て引出配線膜１４と重なる位置であって、接合部６の直線部６ａと重なる位置に設けられている。側部空隙１９は、例えば上層第２絶縁膜３２の成膜時のボイドである。側部空隙１９は、側部凹部３４の形状に対応し、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いで延びている。

このように、本変形例では、多層膜部１２には、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４の外側であって、接合部６の直線部６ａと重なる位置に側部空隙１９が形成されている。この構成によれば、引出配線膜１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、重ね合わせ方向から見た引出配線膜１４の外側において、側部空隙１９により吸収できる。これにより、引出配線膜１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる引出配線膜１４の膜厚変化を抑制できる。したがって、上述した接合部６の隙間の形成や、接合部６の剥離、接合部６の周囲におけるクラックの発生等を、より効果的に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態のパッケージ２０１について説明する。
第１実施形態では、空隙１８が引出配線膜１４と接合部６との間に形成されている。これに対して、第２実施形態では、空隙２１８が基板本体１０と引出配線膜１４との間に形成されている点で、第１実施形態と異なっている。

図６は、第２実施形態のパッケージの平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
図７に示すように、絶縁膜２１６は、引出配線膜１４よりも下層（すなわち基板本体１０と引出配線膜１４との間）に設けられた下層絶縁膜２２０と、引出配線膜１４よりも上層に設けられた上層絶縁膜２３０と、を備えている。下層絶縁膜２２０は、下層第１絶縁膜２１と、下層第２絶縁膜２２２と、下層第３絶縁膜２２３と、を備えている。下層第１絶縁膜２１の上面には、素子２が設けられている。

下層第２絶縁膜２２２は、下層第１絶縁膜２１に積層されている。下層第２絶縁膜２２２は、素子２および下層第１絶縁膜２１の上面全体を上側から被覆している。下層第２絶縁膜２２２は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。

図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
図７および図８に示すように、下層第２絶縁膜２２２の上面には、複数の凹部２２４が形成されている。凹部２２４は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に設けられている。凹部２２４は、重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４と重なる位置に設けられている。

各凹部２２４は、重ね合わせ方向から見てＹ方向に沿って延びるスリット状に形成されている。各凹部２２４は、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いでいる。換言すると、各凹部２２４の一端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりもキャビティ５側に設けられ、各凹部２２４の他端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりも外側に設けられている。複数の凹部２２４は、Ｘ方向に等間隔で並んで設けられている。なお、図示の例では、各凹部２２４は、下層第２絶縁膜２２２を貫通しているが、下層第２絶縁膜２２２を貫通していなくてもよい。また、各凹部２２４は、重ね合わせ方向に一定の幅で延びていてもよいし、上側から下側に向かうに従い幅広となる逆テーパ状に形成されていてもよい。

図７に示すように、下層第３絶縁膜２２３は、下層第２絶縁膜２２２に積層されている。下層第３絶縁膜２２３は、下層第２絶縁膜２２２の上面全体を被覆している。下層第３絶縁膜２２３は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。
下層第２絶縁膜２２２および下層第３絶縁膜２２３には、貫通孔２２０ａが形成されている。貫通孔２２０ａは、下層第２絶縁膜２２２および下層第３絶縁膜２２３を貫通している。貫通孔２２０ａは、重ね合わせ方向から見てベース基板３のＸ方向中央部に設けられ、素子２の図示しない電極の少なくとも一部を囲うように形成されている（図６参照）。下層第３絶縁膜２２３には、引出配線膜１４が積層されている。引出配線膜１４は、貫通孔２２０ａの内側で、素子２の電極（不図示）と導通している。

上層絶縁膜２３０は、下層第３絶縁膜２２３に積層されている。上層絶縁膜２３０は、引出配線膜１４および下層第３絶縁膜２２３の上面全体を上側から被覆している。上層絶縁膜２３０は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等である。上層絶縁膜２３０の上面は、平坦化されている。

図６および図７に示すように、上層絶縁膜２３０には、貫通孔２３０ａが形成されている。貫通孔２３０ａは、重ね合わせ方向から見てベース基板３のＸ方向中央部に設けられ、引出配線膜１４の上面を露出させている。上層絶縁膜２３０の上面には、外部電極４５が形成されている。外部電極４５は、上層絶縁膜２３０の貫通孔２３０ａの内側で引出配線膜１４と導通している。

図６から図８に示すように、多層膜部２１２には、空隙２１８が形成されている。空隙２１８は、下層第２絶縁膜２２２の各凹部２２４の内側に形成されている。空隙２１８は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に形成されている。空隙２１８は、例えば下層第３絶縁膜２２３の成膜時のボイドである。空隙２１８は、下層絶縁膜２２０における基板本体１０と引出配線膜１４との間に形成されている。空隙２１８は、凹部２２４の形状に対応し、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いで延びている。

このように、本実施形態では、多層膜部２１２における重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４および接合部６と重なる位置に空隙２１８が形成されているので、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

特に、本実施形態では、空隙２１８は、下層絶縁膜２２０における基板本体１０と引出配線膜１４との間に形成されているので、基板本体１０と引出配線膜１４との間で、引出配線膜１４の重ね合わせ方向の熱膨張を空隙２１８により吸収できる。これにより、引出配線膜１４の熱膨張が多層膜部２１２の表面に伝わることを抑制できる。したがって、温度変化時に、多層膜部２１２の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態のパッケージ３０１について説明する。
第１実施形態では、空隙１８が上層第１絶縁膜３１の各凹部３３の内側に形成されている。これに対して、第３実施形態では、空隙３１８が引出配線膜３１４の凹部３１５の内側に形成されている点で、第１実施形態と異なっている。

図９は、第３実施形態のパッケージの平面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面図である。
図１０に示すように、多層膜部３１２は、引出配線膜３１４と、絶縁膜３１６と、を備えている。絶縁膜３１６は、引出配線膜３１４よりも下層（すなわち基板本体１０と引出配線膜３１４との間）に設けられた下層絶縁膜２０と、引出配線膜３１４よりも上層に設けられ、下層第２絶縁膜２２に積層された上層絶縁膜２３０と、を備えている。

図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線における断面図である。
図９から図１１に示すように、引出配線膜３１４の上面には、複数の凹部３１５が形成されている。凹部３１５は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に設けられている。各凹部３１５は、重ね合わせ方向から見てＹ方向に沿って延びるスリット状に形成されている。各凹部３１５は、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いでいる。換言すると、各凹部３１５の一端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりもキャビティ５側に設けられ、各凹部３１５の他端部は、重ね合わせ方向から見て接合部６よりも外側に設けられている。複数の凹部３１５は、Ｘ方向に等間隔で並んで設けられている。なお、図示の例では、各凹部３１５は、引出配線膜３１４を貫通しているが引出配線膜３１４を貫通していなくてもよい。また、各凹部３１５は、重ね合わせ方向に一定の幅で延びていてもよいし、上側から下側に向かうに従い幅広となる逆テーパ状に形成されていてもよい。

多層膜部３１２には、空隙３１８が形成されている。空隙３１８は、引出配線膜３１４の各凹部３１５の内側に形成されている。空隙３１８は、重ね合わせ方向から見て接合部６と重なる位置に形成されている。空隙３１８は、例えば上層絶縁膜２３０の成膜時のボイドである。空隙３１８は、重ね合わせ方向に直交する方向から見て引出配線膜３１４と重なる位置に形成されている。空隙３１８は、凹部３１５の形状に対応し、重ね合わせ方向から見て接合部６をＹ方向で跨いで延びている。

このように、本実施形態では、多層膜部３１２における重ね合わせ方向から見て引出配線膜３１４および接合部６と重なる位置に空隙３１８が形成されているので、上述した第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

特に、本実施形態では、空隙３１８は、重ね合わせ方向に直交する方向から見て引出配線膜３１４と重なる位置に形成されているので、引出配線膜３１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、空隙３１８により吸収できる。これにより、引出配線膜３１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる引出配線膜３１４の膜厚変化を抑制できる。したがって、上述した接合部６の隙間の形成や、接合部６の剥離、接合部６の周囲におけるクラックの発生等を、より効果的に抑制することができる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態のパッケージ４０１について説明する。
図１２は、第４実施形態のパッケージの平面図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。
第１実施形態では、空隙１８が重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４および接合部６と重なる位置に形成されている。これに対して、図１２および図１３に示す第４実施形態では、側部空隙１９が重ね合わせ方向から見て引出配線膜１４の外側、かつ重ね合わせ方向に直交する方向から見て引出配線膜１４と重なる位置であって、接合部６の直線部６ａと重なる位置に形成されている点で、第１実施形態と異なっている。すなわち、第４実施形態のパッケージ４０１は、図４および図５に示す第１実施形態の変形例のパッケージ１０１において、空隙１８が形成されていない構成を有する。

このように、本実施形態によれば、引出配線膜１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱膨張を、重ね合わせ方向から見た引出配線膜１４の外側において、側部空隙１９により吸収できる。これにより、引出配線膜１４の重ね合わせ方向に直交する方向の熱ひずみが抑制されるので、横ひずみによる引出配線膜１４の膜厚変化を抑制できる。このため、温度変化時に、多層膜部１２における重ね合わせ方向から見て接合部と重なる位置の表面形状が、引出配線膜１４が設けられた領域と、引出配線膜１４が設けられていない領域と、で変化することを抑制できる。これにより、上述した接合部６の隙間の形成や、接合部６の剥離、接合部６の周囲におけるクラックの発生等を、より効果的に抑制することができる。したがって、パッケージ内部の気密を維持することが可能となり、信頼性の高いパッケージ４０１を提供できる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、素子２が赤外線センサである場合を説明したが、これに限定されず、素子が例えばジャイロセンサや加速度センサ等であってもよい。また、上記実施形態では、リッド基板４がシリコン基板により形成されているが、これに限定されず、例えばガラス基板等であってもよい。

また、多層膜部における層構造は、上記実施形態で説明した構造に限定されない。例えば、上述した各実施形態における第１下層絶縁膜を省略してもよい。また、上述した第３実施形態および第４実施形態における上層絶縁膜を複数層の絶縁膜により形成してもよい。また、絶縁膜は、必ずしもベース基板の基板本体の上面全体を被覆している必要はなく、基板本体および配線膜を重ね合わせ方向から見て少なくとも接合部と重なる位置において被覆していればよい。

また、上記実施形態では、ベース基板３およびリッド基板４が金属拡散接合により接合されているが、これに限定されない。ベース基板およびリッド基板は、例えば陽極接合により接合されてもよい。この場合であっても、接合部はベース基板およびリッド基板の接合時に高温となるので、上述した構成により接合部の隙間の形成や、接合部の剥離、接合部の周囲におけるクラックの発生等を抑制することが効果的である。

また、ベース基板３の上面とリッド基板４のキャビティ５との間に、ガスを吸着するゲッター材を配置してもよい。ゲッター材を配置した場合、キャビティ５の内部を気密封止した状態で、ゲッター材の活性化処理を行う必要がある。ゲッター材の活性化処理は、ゲッター材の加熱を要するので、パッケージが高温となる。よって、上述した構成により接合部の隙間の形成や、接合部の剥離、接合部の周囲におけるクラックの発生等を抑制することが効果的である。

また、引出配線膜１４の層構成については、上記構成に限定されるものではない。引出配線膜は、素子２の電極と外部電極４５とを導通できればよく、例えば単層金属膜であってもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせてもよい。

１，１０１，２０１，３０１，４０１…パッケージ ３…ベース基板（第１基板） ４…リッド基板（第２基板） ５…キャビティ ６…接合部 ６ａ…直線部 １０…基板本体 １２，２１２，３１２…多層膜部 １４，３１４…引出配線膜（配線膜） １６，２１６，３１６…絶縁膜 １８，２１８，３１８…空隙 １９…側部空隙 ２２０…下層絶縁膜

Claims (8)

1. 基板本体、および前記基板本体に積層された多層膜部を有する第１基板と、
   キャビティを有し、前記第１基板と重ねて設けられる第２基板と、
   前記キャビティの周囲において前記第１基板の前記多層膜部と前記第２基板とが接合された接合部と、
   を備え、
   前記多層膜部は、
   前記第１基板および前記第２基板の重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びる配線膜と、
   前記基板本体および前記配線膜を、前記重ね合わせ方向から見て少なくとも前記接合部と重なる位置において被覆する絶縁膜と、
   を備え、
   前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜および前記接合部と重なる位置に空隙が形成されている、
   ことを特徴とするパッケージ。
2. 前記空隙は、前記配線膜と前記接合部との間に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパッケージ。
3. 前記絶縁膜は、前記基板本体と前記配線膜との間に設けられた下層絶縁膜を備え、
   前記空隙は、前記下層絶縁膜における前記基板本体と前記配線膜との間に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のパッケージ。
4. 前記空隙は、前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパッケージ。
5. 前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜の外側、かつ前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置に側部空隙が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパッケージ。
6. 前記空隙は、複数設けられている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のパッケージ。
7. 前記空隙は、前記重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びている、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のパッケージ。
8. 基板本体、および前記基板本体に積層された多層膜部を有する第１基板と、
   キャビティを有し、前記第１基板と重ねて設けられる第２基板と、
   前記キャビティの周囲において前記第１基板の前記多層膜部と前記第２基板とが接合された接合部と、
   を備え、
   前記多層膜部は、
   前記第１基板および前記第２基板の重ね合わせ方向から見て前記接合部を跨いで延びる配線膜と、
   前記基板本体および前記配線膜を、前記重ね合わせ方向から見て少なくとも前記接合部と重なる位置において被覆する絶縁膜と、
   を備え、
   前記接合部は、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜と重なるとともに所定方向に沿って前記配線膜の外側まで直線状に延びる直線部を備え、
   前記多層膜部には、前記重ね合わせ方向から見て前記配線膜の外側、かつ前記重ね合わせ方向に直交する方向から見て前記配線膜と重なる位置であって、前記重ね合わせ方向から見て前記直線部と重なる位置に側部空隙が形成されている、
   ことを特徴とするパッケージ。

Images