JP2020072100A

JP2020072100A - 紫外線センサの製造方法

Info

Publication number: JP2020072100A
Application number: JP2018202476A
Authority: JP
Inventors: 博行口地; Hiroyuki Kouchi; 利克菊池; Toshikatsu Kikuchi
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2020-05-07

Abstract

【課題】紫外線の照射によって劣化することがなく、製造コストを下げることを可能とした紫外線センサの製造方法を提供する。【解決手段】複数の紫外線センサを一括で形成することができる搭載基板６の凹部に形成した一方の電極上に紫外線センサチップを実装し、紫外線センサチップの上面と搭載基板６の凹部に形成した他方の電極を金属ワイヤーで接続し、搭載基板６に透過窓板１３を接合した状態で、個々の紫外線センサに個片化する。【選択図】図５

Description

本発明は、紫外線センサの製造方法に関し、特にパッケージングされた紫外線センサの製造方法に関する。

紫外線は、肌の老化や皮膚癌を誘発するなど人体に悪影響を及ぼす一方、ビタミンＤの生成のように好影響を及ぼすことも知られている。そのような状況下で、環境中の紫外線量を常時計測したいとの要望が高まっている。また人体への影響を考慮し、波長範囲が３１５〜３８０ｎｍのＡ領域紫外線（ＵＶ−Ａ）、波長範囲が２８０〜３１５ｎｍのＢ領域紫外線（ＵＶ−Ｂ）、波長範囲が２００〜２８０ｎｍのＣ領域紫外線（ＵＶ−Ｃ）の各波長領域毎に紫外線量を計測したいとの要望も高まっている。

この種の紫外線センサでは、紫外線領域の光に対して感度のある半導体受光素子として、紫外線にさらされる環境において劣化が少ない材料であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）やアルミニウムガリウムナイトライド（ＡｌＧａＮ）といって、いわゆるワイドバンドギャップ半導体等により形成されている。

また、紫外線が減衰なく半導体受光素子に入射し、長時間の紫外線の照射によって劣化が生じない材料でパッケージングする必要がある。特に波長の短いＣ領域紫外線を受光する紫外線センサは、樹脂等のパッケージ材を用いることができない。そのため、図６に示すようなパッケージ構造が採用されている。図６に示すように従来の紫外線センサは、紫外線センサチップ１が搭載台２に搭載されており、所望の接続が形成された状態で、搭載台２を覆うように金属からなるキャップ３が接合している。キャップ３には、外部から入射する紫外線の透過窓４が形成されている。この透過窓４は例えば石英からできており、透過窓４を透過した紫外線が紫外線センサチップ１に到達し、所望の検知信号を出力する。この検知信号は、搭載台２を貫通する端子５から取り出すことができる。この種の紫外線センサは、特許文献１に記載されている。

特開２０１３−８９９８号公報

従来の紫外線センサ用パッケージは、紫外線の照射によって劣化しない材料で構成する必要があり、パッケージを構成する材料費が高くなるという問題点があった。また紫外線センサ毎にキャップ３を接合する必要があり、組立コストも高くなるという問題があった。本発明はこのような問題点を解消し、紫外線の照射によって劣化することがなく、製造コストを下げることを可能とした紫外線センサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本願請求項１に係る発明は、紫外線センサの製造方法において、搭載基板を用意する方法と、該搭載基板の紫外線センサ形成予定領域に凹部を形成する工程と、該凹部の内部に電極を形成し、該電極と接続する外部電極を形成する工程と、前記凹部内に紫外線センサチップを搭載し、該紫外線センサチップの電極と前記凹部の内部に形成した前記電極とを接続する工程と、前記搭載基板上に前記凹部を覆う透過窓板を接合させる工程と、前記透過窓板および前記搭載基板を切断し個片化する工程と、を含むことを特徴とする。

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の紫外線センサの製造方法において、前記搭載基板がシリコンからなることを特徴とする。

本発明の紫外線センサの製造方法は、複数の紫外線センサを一括で形成することができる搭載基板上に紫外線センサチップを実装し透過窓板を接合した状態で、個々の紫外線センサに個片化する構成とすることで、紫外線センサ毎に透過窓を形成する必要がなく、組立コストを抑えることが可能となる。

また、搭載基板をシリコンとすることで、長時間の紫外線照射によって劣化することのないパッケージ構造を提供することが可能となる。

さらにまた搭載基板をシリコンとすることで、通常のシリコン半導体装置の製造工程に従い紫外線センサを形成でき、非常に簡便に、歩留まり良く製造できるという利点もある。

本発明の紫外線センサの製造方法を説明する図である。本発明の紫外線センサの製造方法を説明する図である。本発明の紫外線センサの製造方法を説明する図である。本発明の紫外線センサの製造方法を説明する図である。本発明の紫外線センサの製造方法を説明する図である。従来の紫外線センサの説明図である。

本発明は、紫外線センサのパッケージング工程の製造コストを抑制するため、一括して複数の紫外線センサを形成することができる製造方法である、以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の実施例について説明する。まず、シリコン基板からなる搭載基板６を用意する。この搭載基板６は、複数の紫外線センサを一括で形成し、後述するように個片化することで個々の紫外線センサを形成する。以下１個の紫外線センサを図示して詳細に説明する。

搭載基板６には、マトリックス状に紫外線センサ形成予定領域が配置されている。各紫外線センサ形成予定領域のそれぞれに凹部７を形成する。凹部７の大きさや深さは、後述するように紫外線センサチップを搭載し、所望の接続を形成することができる大きさや深さとする。その後、凹部７の底面に２つの電極８ａ、８ｂを形成する（図１）。電極８ａ、８ｂは紫外線センサチップに形成された電極とそれぞれ接続する電極となる。

搭載基板６の裏面側から、電極８ａ、８ｂの裏面側が露出するように凹部９を形成し、この凹部９内に導電性物質を例えばめっき法等により充填して貫通電極１０ａ、１０ｂを形成する。その後、貫通電極１０ａ、１０ｂにそれぞれ接続するように外部電極１１ａ、１１ｂを形成する。このように形成することで、貫通電極１０ａ、１０ｂを介して電極８ａ、８ｂと外部電極１１ａ、１１ｂがそれぞれ接続することになる（図２）。

次に電極８ｂ上に紫外線センサチップ１を搭載する。この紫外線センサチップ１は、周知の材料で形成した周知の構造の紫外線センサチップであり、例えばシリコン、炭化珪素（ＳｉＣ）等のワイドバンドギャップを有する半導体で形成されている。電極８ｂ上に搭載された紫外線センサチップ１は、裏面側に紫外線センサチップ１の一方の電極を形成することで、この一方の電極が電極８ｂに接続する構造となる。紫外線センサチップ１の他方の電極は、金属ワイヤ１２によって電極８ａと接続する（図３）。紫外線センサチップ１の一方の電極を紫外線センサチップ１表面に形成する場合は、金属ワイヤによって電極８ｂと接続するようにすればよい。

搭載基板６と同じ大きさの透過窓板１３を搭載基板６上に接着し、紫外線センサチップ１等を封止する（図４）。この透過窓板１３は、検知したい周波数帯の紫外線を透過する材料で構成され、例えば石英やサファイアからできている。また必要に応じて通過する紫外線の周波数帯を制限するフィルタを付加することもできる。この場合例えば石英やサファイアからなる透過窓板１３の表面あるいは裏面に、所定のフィルタ特性を有する多層膜を形成すれば良い。

このように形成した紫外線センサ集合体を個片化し、紫外線センサを形成する（図５）。この個片化は周知の方法により行うことができ、例えば切断予定領域にレーザー光を照射して溶融蒸発させる方法や、レーザー光を照射して搭載基板６の内部に局所的な分断の起点を形成した後、搭載基板６に引張応力を加えて上記起点から分割する方法等を適宜採用することが可能である。また切断予定領域の透過窓板１３の一部を予め除去し、その後搭載基板６を切断するように構成しても良い。

以上説明した紫外線センサの製造方法は、全て通常の半導体装置の製造する際採用される一般的な工程の組み合わせであり、非常に安価に、再現性良く紫外線センサを形成できる。特に、透過窓板１３を搭載基板６に接合する工程は、紫外線センサ集合体として接合する工程であり、組立コストの低減を図ることができる。また搭載基板としてシリコンを用いると、紫外線を長時間照射された場合であっても、搭載基板が劣化することはない。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々変更可能である。例えば通過する紫外線の周波数帯を制限するフィルタは、透過窓板１３に形成する代わりに、紫外線センサチップ表面に形成しても良い。

１：紫外線センサチップ、２：搭載台、３：キャップ、４：透過窓、５：端子、６：搭載基板、７：凹部、８ａ、８ｂ：電極、９：凹部、１０ａ、１０ｂ：貫通電極、１１ａ、１１ｂ：外部電極、１２：金属ワイヤ、１３：透過窓板

Claims

紫外線センサの製造方法において、
搭載基板を用意する方法と、
該搭載基板の紫外線センサ形成予定領域に凹部を形成する工程と、
該凹部の内部に電極を形成し、該電極と接続する外部電極を形成する工程と、
前記凹部内に紫外線センサチップを搭載し、該紫外線センサチップの電極と前記凹部の内部に形成した前記電極とを接続する工程と、
前記搭載基板上に前記凹部を覆う透過窓板を接合させる工程と、
前記透過窓板および前記搭載基板を切断し個片化する工程と、
を含むことを特徴とする紫外線センサの製造方法。
請求項１記載の紫外線センサの製造方法において、
前記搭載基板がシリコンからなることを特徴とする紫外線センサの製造方法。