JP2021048374A - 光センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気密性が高く、高い信頼性を有する光センサ装置を提供する。【解決手段】光半導体素子４を基部３の凹部３ｂに固定し、光半導体素子４のパッド部と基部３のリード部６とを電気的に接続する。基部３の外側領域の突出部３ａの上面には基部側メタライズ層９、接合層１０、基部側メタライズ層の幅よりも狭い幅のリッド側メタライズ層８、そして、リッド部２が設けられている。さらに、接合層の上面の幅をリッド側メタライズ層８の幅を越えないという構成とすることで気密に接合することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、光センサ装置およびその製造方法に関する。

紫外線は太陽光線中に含まれるもの、エキシマランプやＬＥＤなどの紫外線発光源から放出されるものなどがあり、その人体への影響を心配されている。一方で、樹脂硬化や照明用励起光源として用いるなど、産業機器用途を始めとした利用が増加しており、注目する波長帯でもある。太陽光や発光源から放出される紫外線は、比較的安価で信頼性の高い光半導体素子と組立プロセスを用いた紫外線センサ活用することにより、波長や出力などの特性を容易に検出することができる。

従来、光半導体素子を収納した樹脂組成物からなる封止材と、封止材と接着剤を介して接合される透明蓋体からなる光センサ装置（光半導体装置）が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４１１４３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光センサ装置では、光半導体素子を収納した封止体と透明蓋体をエポキシ系接着剤で接着する構成であるため、長時間の紫外線照射によって接着剤が劣化して封止体と透明蓋体が剥がれ、信頼性が損なわれてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、気密性の高い中空パッケージに収納された信頼性の高い光センサ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では以下の手段を用いた。
光半導体素子が載置された基部と、
前記基部と重ねて設けられ前記光半導体素子を中空部に封止するガラスからなるリッド 部と、前記リッド部の前記基部と対向する面に前記中空部を囲んで設けられた第１メタ ライズ層と、
前記基部の前記リッド部と対向する面に前記中空部を囲んで設けられた第２メタライズ層と、
前記第１メタライズ層と第２メタライズ層とを接合する接合層と、を備え、
平面視的に、前記第２メタライズ層が設けられる領域内に前記第１メタライズ層の全体が位置し、
前記接合層の上面の幅が前記第１メタライズ層の幅を越えないことを特徴とする光センサ装置とする。

また、基部と、前記基部と重ねて設けられ光半導体素子を中空部に封止するリッド部とを準備する工程と、
前記リッド部の前記基部と対向する面に、第１メタライズ層を設ける工程と、
前記第１メタライズ層の側面を酸化する工程と、
前記基部の前記リッド部と対向する面に、前記第１メタライズ層の配置領域よりも大きい領域を有する第２メタライズ層を設ける工程と、
前記基部に前記光半導体素子を載置する工程と、
前記第１メタライズ層上に接合材を塗布する工程と、
前記塗布された接合材を仮焼成する工程と、
前記リッド部と前記基部を、前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層と前記仮焼成した接合材とを介して重ね合わせる工程と、
前記仮焼成する工程よりも高温で加重しながら本焼成し、前記リッド部と前記基部を接合する工程と、
を備えることを特徴とする光センサ装置の製造方法を用いる。

上記手段を用いることで、気密性の高い中空パッケージに収納された信頼性の高い光センサ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の基部の平面図および断面図である。 光センサ装置の応力とクラックを説明する断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる光センサ装置の基部の平面図および断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる光センサ装置の基部の平面図である。 本発明の第４実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図８に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図９に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図１０に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図１１に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図１２に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。 図１３に続く、本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。

本発明における実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。

図１は本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。図１（ａ）に示すように、光センサ装置１は以下のように構成されている。光半導体素子４を基部３の凹部３ｂの底部にダイボンド層１５を介して固定し、光半導体素子４の表面のパッド部と基部３の表面に設けられたリード部６とをワイヤ５を介して電気的に接続している。また、基部３の外側領域の全周囲は上方に突き出した形状の突出部３ａとなっている。基部３の一部である突出部３ａの上面には基部側メタライズ層９、基部側メタライズ層９の上面には接合層１０、接合層１０の上面にはリッド側メタライズ層８、そして、リッド側メタライズ層８の上面にはリッド部２が設けられている。金属製のリッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９と接合層１０とを用いることでリッド部２と基部３とを気密に接合することができる。そして、その内部、すなわち、光半導体素子４が収納されている領域は中空部７となっている。

次に、光センサ装置１の各部の材質について説明する。リッド部２は石英ガラスやホウケイ酸ガラスやサファイアなどの透明の板材からなり、波長が２００ｎｍ以下の紫外線を高率で透過可能とするものである。基部３はアルミナやチッカアルミなどのセラミックであって、熱伝導率の良好な材質である。リッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９はバリアメタル膜であるＮｉ膜と濡れ性改善膜であるＡｕ膜の積層膜であってリッド部２や基部３の一部である突出部３ａとＮｉ膜が接し、Ａｕ膜が接合層１０と接する構成である。接合層１０はハンダまたは金錫などであって、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＮｉ、ＡｕＳｎ等が利用できる。以上のように、リッド部２と基部３とリッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９と接合層１０には紫外線によって劣化しない材料を用いている。しかしながら、リッド部２として用いる石英ガラスやホウケイ酸ガラスと、基部３として用いるアルミナやチッカアルミとは、膨張係数の差が大きいため、接合においてリッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９と接合層１０に応力が掛かり易く、特に、リッド側メタライズ層８とリッド部２との界面にかかる応力によって、リッド側メタライズ層８の端面に接するリッド部２にクラックが発生しやすい。

そこで、本発明では、図１（ｂ）の部分拡大図に示すような構成とした。図１（ｂ）は図１（ａ）における突出部３ａおよびこの上部を拡大した図である。突出部３ａの上面には基部側メタライズ層９、基部側メタライズ層９の上面には接合層１０、接合層１０の上面にはリッド側メタライズ層８、そして、リッド側メタライズ層８の上面にはリッド部２が設けられている。突出部３ａの上面全ては基部側メタライズ層９で覆われ、突出部の幅ｄ４は基部側メタライズ層の幅ｄ２と同じである。基部３と対向するリッド部２の下面に設けられているリッド側メタライズ層８はリッド部２の外端２ａから離れて中空部７側へ僅かにずれて形成されている。

リッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９は接合層１０を介して接合されており、接合層１０がリッド側メタライズ層８と接する領域における接合層の上面の幅ｇ１はリッド側メタライズ層の幅ｄ１を越えることはなく、ほぼ同一である。これは、リッド側メタライズ層８がバリアメタル膜のＮｉ膜と濡れ性改善膜であるＡｕ膜の積層膜であって、Ｎｉ膜が接合層１０に対し濡れ性が悪いためである。

接合層の上面の幅ｇ１をリッド側メタライズ層の幅ｄ１に比べ僅かに小さくしたい場合は、以下のような構成とすれば良い。図９（ｃ）に図示するように、リッド側メタライズ層８はバリアメタル膜のＮｉ膜８ｙと濡れ性改善膜であるＡｕ膜８ｘの積層膜であって、Ｎｉ膜８ｙの両端の側面には膜厚が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＮｉ酸化物８ｚが設けられている。この構成の場合、接合層１０の濡れ性の悪いＮｉ酸化物８ｚの側面や上面には接合層１０は形成されないため、接合層１０がリッド側メタライズ層８と接する領域における接合層の上面の幅ｇ１はリッド側メタライズ層の幅ｄ１を越えることはなく、リッド側メタライズ層の幅ｄ１に比べ僅かに小さくなる。当然ながら、接合層１０がリッド側メタライズ層８の側面にまわり込んで付着する懸念もない。

図１（ｂ）に戻って、接合層１０が基部側メタライズ層９と接する領域における接合層の下面の幅ｇ２は基部側メタライズ層の幅ｄ２を越えることはない。ここで、基部側メタライズ層の幅ｄ２はリッド側メタライズ層８の１．０５〜２．０倍であることが望ましい。また、接合層１０の層厚は応力緩和の観点から１０〜３０μｍ以下であることが望ましい。そして、接合層１０の側面は緩やかに凹型に屈曲するメニスカス構造である。この構造であれば、透明なリッド部２の上面から接合層１０の有無を視認することができ、接合層１０の濡れ広がりが十分であるか否かを容易に確認することができる。

図２は本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の基部の平面図および断面図であって、図１（ａ）におけるリッド部２を除去した断面図を図２（ｂ）に図示し、平面図を図２（ａ）に図示している。図２（ｂ）の詳細説明は割愛し、図２（ａ）のみを以下で説明する。

図２（ａ）の平面図に示すように、接合層１０とリッド側メタライズ層８が基部３の外周領域に枠状に設けられ、それぞれの幅はｇ２、ｄ１である。の内周縁の差Ｗ１はリッド側メタライズ層の内周縁８ａと基部側メタライズ層の内周縁９ａの距離、外周縁の差Ｗ２はリッド側メタライズ層の外周縁８ｂと基部側メタライズ層の外周縁９ｂの距離を示している。基部３の外端３ｃと基部側メタライズ層の外周縁９ｂと接合層１０の下面の外周縁は同一位置にあり、そして、矩形の基部３の四隅においても接合層１０の下面および基部側メタライズ層９は基部３の外端３ｃまで設けられている。さらに、接合層１０の下面の内周縁は基部側メタライズ層９の内周縁９ａと同一であって、基部側メタライズ層の外周縁９ｂと基部側メタライズ層の内周縁９ａで囲まれた領域に接合層１０が形成されている。以上のように、本実施形態では、基部側メタライズ層９の領域内にリッド側メタライズ層８の全体が位置する構成である。

なお、基部側メタライズ層のコーナー部内周縁９ｃは所定の曲率半径ｒ１を有する曲線である。また、リッド側メタライズ層の外周縁８ｂは基部の外端３ｃよりも内側に設けられ、コーナー部外周縁８ｄは所定の曲率半径ｒ３を有する曲線である。また、リッド側メタライズ層の内周縁８ａは基部側メタライズ層の内周縁９ａよりも外側に設けられ、コーナー部内周縁８ｃは所定の曲率半径ｒ２を有する曲線である。各曲率半径はｒ１＜ｒ２＜ｒ３の関係にあるが、これらの曲率半径をなるべく大きくしたほうがコーナー部での応力集中を回避できる。

以上のように、本実施形態にかかる光センサ装置１では、基部側メタライズ層９の領域内にリッド側メタライズ層８の全体が位置する構成としたため、リッド部２を構成する石英ガラスやホウケイ酸ガラスと基部３を構成するアルミナやチッカアルミとの膨張係数の差から生じる引っ張り応力はリッド側メタライズ層８の端部とリッド部２の界面に集中せず、リッド側メタライズ層８の端部に対応するリッド部でのクラック発生及びそれに伴うリッド側メタライズ層８の剥離発生を回避できる。次に、図３の応力とクラックを示す断面図を用いて説明する。図中の矢印は応力のかかる方向を示し、その長さで応力の大きさを表している。図３（ａ）のように、基部側メタライズ層９の幅（図１（ｂ）の符号ｄ２に相当）がリッド側メタライズ層８の幅（図１（ｂ）の符号ｄ１に相当）よりも小さい場合は、リッド側メタライズ層８の中央部よりも端部にかかる応力が大きく、リッド側メタライズ層８の端部に接するリッド部２でのクラック１３やリッド側メタライズ層８の剥離が発生しやすい。本構成を平面視的に見ると、リッド側メタライズ層８の領域内に基部側メタライズ層９の全体が位置する形状であるため、透明なリッド部２の上面から接合層１０の有無を視認することができない。これに対し、図３（ｂ）のように、基部側メタライズ層９の幅（図１（ｂ）の符号ｄ２に相当）がリッド側メタライズ層８の幅（図１（ｂ）の符号ｄ１に相当）よりも大きい場合は、リッド側メタライズ層８の端部にかかる応力は分散して緩和され、中央部にかかる応力よりも幾分小さくなる。このため、リッド側メタライズ層８の端部に接するリッド部２でのクラック１３が発生しない。本構造を平面視的に見ると、基部側メタライズ層９の領域内にリッド側メタライズ層８の全体が位置する形状であるため、透明なリッド部２の上面から接合層１０の有無を視認することができ、接合層１０の濡れ広がりが十分であるか否かを容易に確認することができるという利点もある。

以上のように、リッド側メタライズ層８の領域内に基部側メタライズ層９の全体が位置する構成とした本実施形態の場合は、リッド部２でのクラックが発生せず、気密性の高い中空パッケージに収納された信頼性の高い光センサ装置が得られる。

また、中空部７の気密を保とうとすれば、リッド側メタライズ層の幅ｄ１と基部側メタライズ層の幅ｄ２には所定の幅が必要とされるが、本実施形態においては、基部側メタライズ層９が突出部３ａの上面全てを覆う構造としたため、従来に比べ突出部の幅ｄ４を細くでき、その結果として、小型の光センサ装置１が実現できる。

図４は本発明の第２実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。第１実施形態の光センサ装置と異なるのは、リッド側メタライズ層８の外周縁がリッド部２の外端２ａと同一位置にある点である。これにより、基部３の突出部３ａの外端３ｃと基部側メタライズ層９の外周縁９ｂと接合層の外周縁とリッド側メタライズ層の外周縁８ｂとリッド部２の外端２ａが同一断面に露出する形態となる。このような形態とすることで光センサ装置１のさらなる小型化が可能となる。

図５は本発明の第２実施形態にかかる光センサ装置の基部の平面図および断面図であって、図４（ａ）におけるリッド部２を除去した断面図を図５（ｂ）に図示し、平面図を図５（ａ）に図示している。

図５（ａ）の平面図に示すように、接合層１０とリッド側メタライズ層８が基部３の外周領域に枠状に設けられ、それぞれの幅はｇ２、ｄ３である。内周縁の差Ｗ１はリッド側メタライズ層の内周縁８ａと基部側メタライズ層の内周縁９ａの距離を示している。接合層１０の外周縁は基部側メタライズ層の外周縁９ｂとリッド側メタライズ層の外周縁８ｂと同一位置であり、矩形の基部３の四隅を除く領域において基部３の外端３ｃとも同一位置にある。また、接合層１０の下面の内周縁は基部側メタライズ層９の内周縁９ａと同一であって、基部側メタライズ層の外周縁９ｂと基部側メタライズ層の内周縁９ａで囲まれた領域に接合層１０が形成されている。なお、基部側メタライズ層のコーナー部内周縁９ｃは所定の曲率半径ｒ１を有する曲線であり、基部側メタライズ層のコーナー部外周縁９ｄは所定の曲率半径ｒ４を有する曲線である。

リッド側メタライズ層の外周縁８ｂは基部の外端３ｃよりも内側に設けられ、コーナー部外周縁８ｄは所定の曲率半径ｒ３を有する曲線である。また、リッド側メタライズ層の内周縁８ａは基部側メタライズ層の内周縁９ａよりも外側に設けられ、コーナー部内周縁８ｃは所定の曲率半径ｒ２を有する曲線である。各曲率半径はｒ１＜ｒ２＜ｒ３＝ｒ４の関係にあるが、これらの曲率半径をなるべく大きくしたほうがコーナー部での応力集中を回避できる。

図６は本発明の第３実施形態にかかる光センサ装置の平面図である。第１実施形態の光センサ装置と異なるのは、矩形の基部３の四隅に接合層１０および基部側メタライズ層９を配置していない点である。コーナー部において接合層１０および基部側メタライズ層のコーナー部外周縁９ｄは所定の曲率半径ｒ４を有する曲線である。このような形状とすることでコーナー部におけるリッド部２とリッド側メタライズ層８との界面へ及ぼす引っ張り応力を軽減し、リッド部２のクラック発生をさらに防止できる。

図７は本発明の第４実施形態にかかる光センサ装置の断面図である。
単層基板からなる基部３の上にダイボンド層１５を介して光半導体素子４を固定し、光半導体素子４の表面のパッド部と基部３の表面に設けられたリード部６とをワイヤ５を介して電気的に接続している。また、基部３の外側領域の上面には基部側メタライズ層９、基部側メタライズ層９の上面には接合層１０、接合層１０の上面にはリッド側メタライズ層８が枠状に設けられ、そして、リッド側メタライズ層８の上面には凸状のリッド部１２が設けられている。また、平面視的にリッド側メタライズ層８の全体が基部側メタライズ層９の領域内に設けられる構成である。接合層１０とリッド側メタライズ層８の幅の関係や接合層１０と基部側メタライズ層９の幅の関係は第１実施形態の説明で記載したものと同一である。

第１実施形態にかかる光センサ装置においてはリッド部２を構成する部分はウェハのような平板であったが、本実施形態では凸状に成型して内部に中空部７を有するリッド部１２とした。これにより、比較的高価な基部３の材料を減らすことによりコストダウンとなる。また、凸状のリッド部１２を用いることで光半導体素子４への光の入射角を広くすることができる。その結果、高感度の光センサ装置１とすることができる。

また、本実施形態の光センサ装置１では、リッド部２と基部３との膨張係数の差による接合後のダメージが発生し易いリッド部２とリッド側メタライズ層８との界面に対して引っ張り応力が働きにくくなる為、高い気密性を維持することができ、長期間の使用に耐えられ、繰り返しリフローサイクルやヒートサイクルといった膨張係数の影響を受けやすい熱衝撃を伴う試験であっても気密性が変化することなく、また、リッド部２とリッド側メタライズ層８との界面への剥離やクラックを発生せず高い信頼性を維持することができる。

図８乃至図１４は本発明の第１実施形態にかかる光センサ装置の製造工程を示す図である。
まず、図８に示すように、アルミナやチッカアルミなどのセラミック材料からなり、その上部中心付近に凹部３ｂを有する基部３を用意する。また、脆性材料である石英ガラスやホウケイ酸ガラスやサファイアなどの透明基板からなるリッド部２を用意する。リッド部２は表裏面ともに平滑な平板である。（ステップ１）
次に、リッド部２の一方の主面に、スパッタ法にてバリアメタル膜であるＮｉ膜８ｙと濡れ性改善膜であるＡｕ膜８ｘを連続積層した後、所定のレジストパターンを用いてエッチングし、図９（ａ）および（ｂ）に示すようなＮｉ膜８ｙとＡｕ膜８ｘを順に積層したリッド側メタライズ層８を形成する。このときＮｉ膜８ｙの側面は大気に露出した状態である。リッド側メタライズ層８は内周縁８ａと外周縁８ｂに挟まれ、リッド部２の外側領域を取り囲むように形成される
次に、図９（ｃ）の部分拡大図に示すように、リッド側メタライズ層８を形成したリッド部２をプラズマ酸化してＮｉ膜８ｙの両端の側面に膜厚が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＮｉ酸化物８ｚを形成する。このとき、Ａｕ膜８ｘもプラズマ酸化雰囲気に曝されるが、Ａｕ膜８ｘには耐酸化性があり、その表面に酸化物を形成されない。後の接合工程において、ここで形成したＮｉ酸化物の上面や側面には接合層１０が形成されないためリッド部２にクラックを発生させることがない。

以上では、Ｎｉ膜８ｙの側面にＮｉ酸化物８ｚを形成する例について説明したが、Ｎｉ酸化物８ｚに代えて膜厚が１０ｎｍ〜５０ｎｍのＮｉ窒化物を形成することでも同様の効果が得られる。なお、Ｎｉ窒化物はプラズマ窒化法にて形成できる。

ステップ１において、個片化したリッド部２を用意したのではなく、ウェハ状のリッド部２を用意したのであればリッド側メタライズ層８を形成後、所望のパッケージサイズへカット加工をして個片化する。ちなみに、リッド側メタライズ層８が形成された主面が後に基部３と対向する面となる。（ステップ２）
次に、図１０に示すように、基部３の外側領域に設けた突出部３ａの表面にＮｉ膜とＡｕ膜を順に積層し、基部側メタライズ層９を形成する。基部側メタライズ層９はその内周縁９ａと外周縁９ｂに挟まれ、内周縁９ａは図９で説明した内周縁８ａその形成方法としてはメタルマスクを用いて成膜と同時にパターン形成する方法や成膜後にレジストマスクを用いてパターン形成する方法やリフトオフ法などを適宜選択できる。ちなみに、基部側メタライズ層９が形成された突出部３ａが後にリッド部２と対向する面となる。（ステップ３）
次に、図１１に示すように、基部３の凹部３ｂの底部に銀ペーストや絶縁ペーストなどのダイボンド層１５を介して光半導体素子４を載置し、光半導体素子４の表面に設けられたパッド部と基部３の表面に設けられたリード部６とをワイヤ５を介して電気的に接続する。（ステップ４）
次に、図１２に示すように、リッド側メタライズ層８の上にディスペンサ１４を用いてハンダまたは金錫などを含有するペースト状の接合材１１を打点塗布する。（ステップ５）
次に、図１３に示すように、打点塗布された接合材１１を窒素雰囲気または真空雰囲気で仮焼成する。この仮焼成は接合材１１に含まれる溶剤を蒸発させる工程であり、仮焼成前後で接合材１１の平面形状はほぼ変わらず、その高さのみが収縮する。仮焼成を行うことにより、ガラスまたはサファイアに設けられたリッド側メタライズ層８の表面と接合材１１とが塗布形状を維持しつつ溶融が進んだ状態で熱接合される。接合材１１がリッド側メタライズ層８と接していない面は開放状態である為、溶融を伴って発生するボイドが容易に抜け易い。（ステップ６）なお、ペースト状の接合材１１の塗布は、打点塗布に限らず、連続塗布や非連続塗布であっても良い。

次に、図１４に示すように、リッド側メタライズ層８および接合材１１と基部側メタライズ層９が向き合うように重ね合わせる。（ステップ７）
次に、重ね合わせたリッド部２および基部３を窒素雰囲気または真空雰囲気に置き、リッド部２の上面もしくは基部３の底面から加重をかけながら仮焼成の温度よりも高温で本焼成する。この工程において、接合材１１からバインダやフラックスなどが抜け、ハンダや金錫などの金属成分だけが残り、接合層１０が形成される。接合層１０の形成によってリッド部２と基部３は気密に接合され、その内部には無酸素状態もしくは極低酸素状態の中空部７が形成される。

光センサ装置１はＵＶ−Ｃなど極めて短波長の光に曝されることもあるが、中空部７内が無酸素もしくは極低酸素状態であるため、紫外線励起によるオゾン発生を極少量に抑える、またはオゾンの無い中空部７が実現でき、収納されている光半導体素子４の劣化を抑えることができる。なお、接合が完了したのち、自然冷却する。（ステップ８）
以上の工程を経て、図１に示す光センサ装置１が完成する。リッド部２に用いるガラスまたはサファイアと、基部３に用いるアルミナまたはチッカアルミと、接合材１１に用いるハンダまたは金錫は互いに膨張係数が異なり、接合に伴う応力の影響を受ける為、熱接合には不向きとされるが、接合材１１としてペースト状のものを用いて、打点状に分散した塗布を行った後に仮焼成を行い、リッド側メタライズ層８との間の接合を予め行うことで接合面に発生する応力はリッド側メタライズ層８と基部側メタライズ層９との同時接合焼成という方法で発生する応力に比較して少ない。このように、熱膨張係数差のある材料どうしを熱接合する場合、仮焼成を行うことはガラスまたはサファイアなどの脆性材料とメタライズ層との界面での剥離を防ぐのに有効であり、接合面において気密性の高い中空パッケージの光センサ装置１とすることができる。

また、リッド側メタライズ層８の平面積を基部側メタライズ層９の平面積よりも小さくし、さらに、平面視的にリッド側メタライズ層８が形成された領域内に基部側メタライズ層９のすべてが入るように重畳して配置することで、脆性材料とメタライズ層との界面での剥離を抑制することができ、気密性の高い中空パッケージの光センサ装置１を得ることができる。

以上説明したように、本発明の光センサ装置は、紫外線照射による劣化がなく、リッド部と基部との剥離の懸念がない気密性の高い中空パッケージに収納された信頼性の高い光センサ装置である。

本発明の一態様に関わる光センサ装置は、産業機器、ウェアラブル端末、家電製品をはじめとして、車載や屋外用途への応用も可能である。

１ 光センサ装置
２，１２ リッド部
２ａ 外端
３ 基部
３ａ 突出部
３ｂ 凹部
３ｃ 外端
４ 光半導体素子
５ ワイヤ
６ リード部
７ 中空部
８ リッド側メタライズ層
９ 基部側メタライズ層
８ａ，９ａ 内周縁
８ｂ，９ｂ 外周縁
８ｃ，９ｃ コーナー部内周縁
８ｄ，９ｄ コーナー部外周縁
８ｘ Ａｕ膜
８ｙ Ｎｉ膜
８ｚ Ｎｉ酸化物
１０ 接合層
１１ 接合材
１３ クラック
１４ ディスペンサ
１５ ダイボンド層
ｄ１，ｄ３ リッド側メタライズ層の幅
ｄ２ 基部側メタライズ層の幅
ｄ４ 突出部の幅
ｇ１ 接合層の上面の幅
ｇ２ 接合層の下面の幅
Ｗ１ 内周縁の差
Ｗ２ 外周縁の差

Claims (10)

1. 光半導体素子が載置された基部と、
   前記基部と重ねて設けられ前記光半導体素子を中空部に封止するガラスからなるリッド 部と、前記リッド部の前記基部と対向する面に前記中空部を囲んで設けられた第１メタ ライズ層と、
   前記基部の前記リッド部と対向する面に前記中空部を囲んで設けられた第２メタライズ層と、
   前記第１メタライズ層と第２メタライズ層とを接合する接合層と、を備え、
   平面視的に、前記第２メタライズ層が設けられる領域内に前記第１メタライズ層の全体が位置し、
   前記接合層の上面の幅が前記第１メタライズ層の幅を越えないことを特徴とする光センサ装置。
2. 前記第２メタライズ層の外周縁が前記基部の外端と接することを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
3. 前記第１メタライズ層の外周縁が前記第２メタライズ層の外周縁よりも前記中空部側に位置し、前記第２メタライズ層の内周縁が前記第１メタライズ層の内周縁よりも前記中空部側に位置することを特徴とする請求項２に記載の光センサ装置。
4. 前記第１メタライズ層の外周縁が前記第２メタライズ層の外周縁と同一位置であって、前記第２メタライズ層の内周縁が前記第１メタライズ層の内周縁よりも前記中空部側に位置することを特徴とする請求項２に記載の光センサ装置。
5. 前記リッド部は第１メタライズ層を構成するバリアメタル層に接し、前記バリアメタル層の側面には、前記バリアメタル層の酸化物が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光センサ装置。
6. 前記リッド部は、脆性材料からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光センサ装置。
7. 基部と、前記基部と重ねて設けられ光半導体素子を中空部に封止するリッド部とを準備する工程と、
   前記リッド部の前記基部と対向する面に、第１メタライズ層を設ける工程と、
   前記第１メタライズ層の側面を酸化する工程と、
   前記基部の前記リッド部と対向する面に、前記第１メタライズ層の配置領域よりも大きい領域を有する第２メタライズ層を設ける工程と、
   前記基部に前記光半導体素子を載置する工程と、
   前記第１メタライズ層上に接合材を塗布する工程と、
   前記塗布された接合材を仮焼成する工程と、
   前記リッド部と前記基部を、前記第１メタライズ層と前記第２メタライズ層と前記仮焼成した接合材とを介して重ね合わせる工程と、
   前記仮焼成する工程よりも高温で加重しながら本焼成し、前記リッド部と前記基部を接合する工程と、
   を備えることを特徴とする光センサ装置の製造方法。
8. 前記本焼成する工程が、窒素雰囲気もしくは真空雰囲気で行われることを特徴とする請求項７に記載の光センサ装置の製造方法。
9. 前記塗布する工程において、隣接する前記接合材を離間して塗布することを特徴とする請求項７または８に記載の光センサ装置の製造方法。
10. 前記塗布する工程において、前記接合材を前記第１メタライズ層の内周縁と外周縁の間の領域に塗布することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光センサ装置の製造方法。

Images