JP3589421B2

JP3589421B2 - 半導体パッケージ用窓材ガラス及びその製造方法

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Publication number: JP3589421B2
Application number: JP18530999A
Authority: JP
Inventors: 弘治相楽
Original assignee: Hoya Corp
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Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP2000086281A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージ用窓材ガラス及びその製造方法に関し、詳しくはビデオカメラなどに使用されるＣＣＤ（固体撮像素子）などの半導体パッケージ用窓材として使用されるガラス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等の半導体は、パッケージ用窓材から放出されるα線によりソフトエラーを生じるため、パッケージ用窓材に含有されるα線を放出する放射線同位元素の量の低減が行われている。放射線同位元素としては、代表的にはウラン（Ｕ）、トリウム（Ｔｈ）及びラジウム（Ｒａ）が挙げられるが、Ｒａは存在量が少ないので通常は問題にされず、Ｕ及びＴｈが問題とされている。特にＵはα線放出量が多く、Ｔｈに比べて５〜１０倍程度多い。従って、半導体の周辺材料におけるα線放出量の低減には、特にＵの含有量の低減が重要とされている。
【０００３】
その為、固体撮像素子に照射されるα線量を低減することを目的として、既に幾つかの提案が成されている。例えば特開平３−７４８７４号公報には、センサー部に鉛を含むシリケートガラス薄膜を形成して放射線を遮断したことを特徴とする固体撮像素子が提案されている。しかし、この固体撮像素子の製造においては、シリケートガラス薄膜の製膜工程が複雑であり、長時間を要すると共にコスト高である。
【０００４】
一方、特開平５−２７５０７４号公報には、放射性同位元素の含有量が１００ｐｐｂ以下、α線放出量０．０５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下であり、α線放射性元素の精製分離が困難なＦｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＰｂＯ、ＺｒＯ_２を含まないガラスが提案されており、実施例には、α線放出量０．０８〜０．００５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒのガラスが開示されている。又、特開平６−２１１５３９号公報には、ＵとＴｈの含有量の多いＺｒＯ_２、ＢａＯを含まず、β線発生の原因になるＫ_２Ｏをも含まない低放射線ガラスが提案されており、実施例に、α線放出量０．００８〜０．００２ｃ／ｃｍ^２・ｈｒのガラスが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、固体撮像素子の高密度化に伴って、α線によるノイズやソフトエラーが益々大きな画質向上の障害になっている。そのため、α線放出量の低減化の要求はさらに厳しくなっており、最近では、０．００１５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下が目標とされるに至っている。しかし、この目標を達成するためには、α線放出量が多いＵの含有量が５ｐｐｂを越えるガラスでは、実質的に不可能であった。
【０００６】
ところで、半導体パッケージ用窓材ガラスは、アルミナセラミックパッケージと封着した時、割れや歪みが発生しない材料であることが要求される。カラーＶＴＲカメラの光学系は、図１に示すように、映像を結像させるレンズ系１と、ローパスフィルターとして作用する水晶板２、３と感度補正作用を有する近赤外吸収フィルター４を貼り合わせた素子５と、固体撮像素子６とで構成される。固体撮像素子６はその受光面に三色モザイクフィルターを形成したＣＣＤチップ７をアルミナパッケージ８にセットし、その上に保護用光透過部材であるガラス製パッケージ用窓材９をエポキシ樹脂などで接着した構成になっている。そのため、ガラス製パッケージ用窓材９とアルミナセラミックパッケージ８の熱膨張係数を整合させることが必要である。アルミナセラミックの熱膨張係数は通常６０〜７５×１０^−７Ｋ^−１の範囲にあり、ガラスの熱膨張係数は、これと同等か、若干小さな４５〜７５×１０^−７Ｋ^−１の範囲であることが望ましい。ＣＣＤの感度領域は可視光域から近赤外光域に亘っている。そのため、近赤外吸収フィルターを用いて入射光の近赤外部分をカットし、総合して得られる感度を視感度に近似させ、色再現性を改善することが必要であり、図１に示すように素子５には近赤外吸収フィルター４が３枚の水晶板２と１枚の水晶板３の間に組み込まれており、素子５を構成する層数が多く、その製造コストが高いという欠点があった。
【０００７】
従って本発明の目的は、（ｉ）Ｕ及びＴｈの含有量が少なく、固体撮像素子のソフトエラーの発生を抑制でき、画質の向上に寄与できる、（ｉｉ）アルミナパッケージと熱膨張係数が整合されており、アルミナパッケージとの封着性に優れているという利点を有し、必要に応じて（ｉｉｉ）感度補正機能を併有し、装置の小型化、コスト削減を達成し得るなどの利点も有する半導体パッケージ用窓材ガラスおよびこの半導体パッケージ用窓材ガラスを装着して成る固体撮像素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これまで、ガラスに含まれる放射能同位元素は、ガラスの原料に起因するものが殆どであると考えられていた。しかるに、本発明者が、ガラスの原料として放射性同位元素含有量が極めて少ない高純度のものを用いてガラスを試作したところ、得られたガラスの放射性同位元素含有量は依然として高いレベルであることを見い出した。即ち、ガラスに含まれる放射性同位元素の低減には、ガラスの原料を厳選する以外に、ガラス製造過程での混入を抑制する必要があることが判明した。そしてガラス製造過程での放射性同位元素の混入を防止する具体的手段として、熔融ガラスの表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断した状態でガラスを熔解することにより、得られたガラスが５ｐｐｂ以下のＵ含有量及び５ｐｐｂ以下のＴｈ含有量を有し、その結果α線放出量が０．００１５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下となり、半導体パッケージ用窓材ガラスとして好適であることを見い出した。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、本発明は、
（I）熔融ガラス表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断した装置で熔融することにより得られたガラスからなり、該ガラスのα線放出量が０.００１５ｃ／ｃｍ²・ｈｒ以下となるように、Ｕ及びＴｈの含有量を共に５ｐｐｂ以下としたことを特徴とする半導体パッケージ用窓材ガラス、および
（II）この半導体パッケージ用窓材ガラスを装着して成る固体撮像素子
を要旨とする。
【００１０】
先ず本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスについて説明する。
本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスは、Ｕ及びＴｈの含有量が共に５ｐｐｂ以下である。従来の半導体パッケージ用窓材ガラスとしては、Ｕ含有量が５ｐｐｂを越えるものしか得られておらず、この点で本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスは従来存在しなかった新規なガラスである。このようなＵ及びＴｈの含有量が共に５ｐｐｂ以下と極めて少ない本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスは、Ｕ及びＴｈの含有量が極めて少ない結果としてα線放出量が０．００１５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下と極めて低く、固体撮像素子に用いたときにソフトエラー率を著しく低減できる。
【００１１】
本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスにおいて、Ｕ及びＴｈの含有量は共に３ｐｐｂ以下が好ましく、α線放出量は０．００１ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下が好ましい。
本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスの材料としては、ホウケイ酸ガラスまたはＣｕＯを含有し、Ｐ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３をベースとする近赤外吸収ガラスが挙げられる。
【００１２】
本発明のガラス材料の一態様である上記ホウケイ酸ガラスは、好ましくは重量％でＳｉＯ_２を５０〜７８％、Ｂ_２Ｏ_３を５〜２５％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜８％、Ｌｉ_２Ｏを０〜５％、Ｎａ_２Ｏを０〜１８％及びＫ_２Ｏを０〜２０％（但し、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏを５〜２０％）含有し、上記成分の含有量が少なくとも８０％以上であり、熱膨張係数が４５〜７５×１０^−７Ｋ^−１であるものが好ましい。
【００１３】
以下にこのホウケイ酸ガラスにおける各成分の作用及び組成好適理由を説明する。
ＳｉＯ_２とＢ_２Ｏ_３はホウケイ酸ガラスの骨格を作る成分である。ＳｉＯ_２が５０％未満となり、Ｂ_２Ｏ_３が２５％を越えると耐候性が低下する傾向がある。また、ＳｉＯ_２が７８％を越え、Ｂ_２Ｏ_３が５％未満では熔融性が悪化する傾向がある。従って、ＳｉＯ_２は５０〜７８％の範囲にあり、かつＢ_２Ｏ_３は５〜２５％の範囲であることが適当である。
Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの耐候性を向上させる成分である。しかし、８％を越えるとガラス内に脈理が発生し易くなる傾向がある。従って、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は８％以下とすることが適当である。
【００１４】
Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは融剤として作用し、かつ、耐失透性を良くする成分である。そのためには、これらの成分の１種又は２種以上の合計の含有量は５％以上が適当である。しかし、これらの成分の１種又は２種以上の合計の含有量が２０％を越えると耐候性が悪くなり、かつ熱膨張係数が大きく成りすぎる傾向がある。さらにこれらの成分の内、Ｌｉ_２Ｏは、多量に添加すると耐失透性が悪化する傾向があり、かつ耐火物の容器を浸食する作用も強い。そのため、Ｌｉ_２Ｏの含有量は５％以下にすることが好ましい。Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏは、それぞれ１８％及び２０％を越えると耐候性が悪化し、かつ熱膨張係数も大きくなりすぎる傾向がある。そのため、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの含有量は、それぞれ１８％以下及び２０％以下とすることが好ましい。
【００１５】
以上の成分の他に、耐候性、熔融性、耐失透性の改善や、熱膨張係数の調整等の目的で２０％以内の範囲で、アルカリ土類金属酸化物（ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ）、ＺｎＯ、Ｃｌ等のハロゲン等を添加することも可能である。更に、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３等の脱泡剤も必要に応じて適宜添加することができる。又、その他の３価以上の高原子価金属酸化物も所望の特性を損なわない程度に添加することが可能である。
【００１６】
本発明ガラス材料のもう１つの態様である、ＣｕＯを含有し、Ｐ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３をベースとする近赤外吸収ガラスは、好ましくは重量％で、Ｐ_２Ｏ_５を５０〜８５％及びＡｌ_２Ｏ_３を４〜２０％含有し、両者の合計が６３％以上であり、ＣｕＯを０．１〜１０％含有し、かつ熱膨張係数が４５〜７５×１０^−７Ｋ^−１であるものが好ましい。このＣｕＯ含有、Ｐ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３ベースの近赤外吸収ガラスを半導体パッケージ用窓材ガラスとして用いると、近赤外吸収フィルターとしての機能も兼ねさせることができる。すなわち、図２で示すようにパッケージ用窓材ガラスとして、アルミナセラミックパッケージ８の熱膨張係数と熱膨張係数を整合させた近赤外吸収ガラス１１を用いることによって、図１に示すように近赤外吸収フィルター４を水晶板２と水晶板３との間に設ける必要がなく、製品の小型化とコストダウンが可能となった。
【００１７】
以下にこの近赤外吸収ガラスの各成分の作用と組成好適理由を説明する。
Ｐ_２Ｏ_５は可視光の透過率が高く、近赤外光のカット性がよく、感度補正用として好適なガラスを得るために必須な成分である。しかし、８５％を越えるとガラスの粘性が高くなりすぎる傾向があると共に、揮発も激しくなり、熔融が困難になるので、上限は好ましくは８５％、より好ましくは８０％である。一方、Ｐ_２Ｏ_５が５０％未満では熱膨張係数が大きくなりすぎる傾向があるので、下限は好ましくは５０％、より好ましくは５５％である。
【００１８】
Ａｌ_２Ｏ_３は、化学的耐久性を改善するのに特に効果的な成分である。しかし、４％未満ではその効果が充分でなく、２０％を越えると耐失透性が悪化する傾向がある。そこで、下限は好ましくは４％、より好ましくは７％であり、上限は好ましくは２０％、より好ましくは１５％である。
【００１９】
ＣｕＯの含有量は好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．１〜６％である。ＣｕＯは、近赤外光カットに有効であるが、０．１％未満ではその効果が少なく、１０％を越えると耐失透性と共に可視光の透過率が悪化する傾向がある。
【００２０】
さらに、Ｂ_２Ｏ_３の含有量が０〜１５％であり、ＳｉＯ_２の含有量が０〜２５％であり、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯからなる群の１種又は２種以上の含有量が０〜２５％であり、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯからなる群の１種又は２種以上の含有量が５〜３７％であり、かつ、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯからなる群の含有量の合計が８５％以上であることが好ましい。
【００２１】
ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３は耐失透性の改善や熱膨張係数を低下させるのに有効である。しかし、ＳｉＯ_２は２５％を越えると難熔性になり、Ｂ_２Ｏ_３は１５％を越えると耐失透性を悪化させる傾向がある。
【００２２】
ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯは熔融性の改善や耐失透性の改善に有効である。しかし、２５％を越えると熱膨張係数が大きくなりすぎ、所望の熱膨張係数を得るのは困難になる。
【００２３】
さらに、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯからなる群の合量は、熔融性、耐失透性、熱膨張係数、透過特性という観点から、５〜３７％、好ましくは６〜３０％の範囲とすることが適当である。
【００２４】
また、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ及びＺｎＯからなる群の含有量の合計は、同様の理由から８５％以上、好ましくは９０％以上であることが適当である。上記の成分以外に、耐候性、熔融性、耐失透性等の改善や熱膨張係数の調整等を目的として、１５％以内、好ましくは１０％以内の範囲で、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＰｂＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、アルカリ金属酸化物等を含有することも可能である。
【００２５】
上記のホウケイ酸ガラスおよびＣｕＯ含有、Ｐ_２Ｏ_５−Ａｌ_２Ｏ_３ベースガラスを形成するための原料は、水溶液、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酸化物等いずれの形態でも良い。但し、前記のように、不純物として混入するＵ及びＴｈの含有量の少ない原料を選択する必要がある。
【００２６】
本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスは、熔融ガラス表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断した状態でガラスを熔融することにより好ましく製造される。
【００２７】
熔融ガラスの表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断するための方法としては、
（ａ）熔解炉内の熔融ガラスの表面の全部又は一部を遮断ガスで覆う方法、
（ｂ）熔解炉内の熔融ガラスの表面の全部又は一部を白金製及び／又は放射性同位元素含有量の少ないセラミック製の蓋で覆う方法、
（ｃ）熔解炉内雰囲気に接触する内壁部分が白金及び／又は放射性同位元素含有量の少ないセラミックスで構成されている熔解炉を用いる方法
が挙げられる。
【００２８】
上記方法（ａ），（ｂ）または（ｃ）を採用することにより、Ｕ及びＴｈ含有量が極めて少ないガラスが得られる理由は、以下のように推測される。すなわち、ガラスの熔解操作において、熔解炉の内壁を構成するレンガや発熱体（例えば炭化珪素焼結体やモリブデンシリサイド焼結体）から放射性同位元素、特にＵの蒸気が発生するが、上記方法（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つによって、ガラス表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断すると、Ｕ蒸気がガラス中に混入するのが防止される。
【００２９】
遮断方法は、上記方法（ａ），（ｂ）および（ｃ）のいずれかを採用することにより行なっても良く、また上記方法（ａ）または方法（ｂ）と、方法（ｃ）とを併用してもよい。
【００３０】
上記方法（ａ）で用いる遮断ガスとしては、ガラスと溶解炉雰囲気とが接触するのを防止でき、かつガラスに対して実質的に不活性なものであれば、その種類は問わないが、例えばＮ_２、Ａｒ、空気、炭酸ガス、ＣＨ_４、ＬＮＧなどの炭化水素ガスなどを用いることができる。
【００３１】
上記方法（ｃ）において用いる熔解炉は、放射性同位元素含有量の少ないセラミックで内壁を構成したマッフル炉を用いるのが好ましいが、必ずしもマッフル構造でなくても良く、通常の熔解炉の内壁（天井、側壁等）を放射性同位元素含有量の少ないセラミックで構成しても効果がある。これらのセラミックとしてはＵ含有量が２０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下のアルミナ質電鋳レンガ、シリカブロック等が好適である。又、炭化珪素焼結体やモリブデンシリサイド焼結体等の抵抗発熱体の使用を抑制し、ＬＮＧ等のガス加熱が望ましい。
【００３２】
本発明の半導体パッケージ用窓材ガラスの製造においては、対向する研磨面以外の端面の表面層を除去することにより、Ｔｈ量を更に減少させることができる。この点を詳しく述べると以下のとおりである。すなわち、ガラスをパッケージ用窓材に研磨加工する際、通常、対向する研磨面以外の端部は、切断面又は荒ズリ面であるが、その切断面又は荒ズリ面に研磨剤のＣｅＯ_２が固着して、洗浄されずに残存することにより、ＣｅＯ_２中の不純物であるＴｈＯ_２がα線源になる。そこで、端部の凹凸部を酸処理などによって事前に平滑化することにより、研磨中にＣｅＯ_２が固着するのを防ぐことができる。また研磨後、端部の表面層を酸処理等により除去しても良い。
【００３３】
以上、半導体パッケージ用窓材ガラスの製造方法の特徴的要件について説明してきたが、Ｕ及びＴｈ含有量が共に５ｐｐｂ以下のガラスを得るためには、その前提として放射性同位元素含有量の極力少ない高純度原料を使用し、原料の調合、熔解炉への移送において放射性同位元素が極力混入しないような配慮をしなければならないことはもちろんである。
【００３４】
本発明は、上で詳述した半導体パッケージ用窓材ガラスを装着した固体撮像素子をも要旨とするものであるが、上記窓材ガラスを用いたことを除き、その他の構成は従来の固体撮像素子のそれと同一である。
【００３５】
【実施例】
以下本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
（実施例１）
各種高純度原料を使用して、表１のＮｏ．１の組成になるように原料バッチを作製した。この原料バッチ中に含まれるＵとＴｈの量は各原料中に含まれるＵとＴｈの不純物量から計算して、それぞれ０．８ｐｐｂ及び３．２ｐｐｂであった。この原料バッチ（酸化物換算で１０Ｋｇ）を、５リットル容量の白金製坩堝に入れ、カンタルスーパー炉（モリブデンシリサイド発熱体使用）中にＮ_２ガスを流量４０リットル／ｍｉｎで流入して、ガラス原料を熔解炉雰囲気と遮断しながら、１４８０℃、８時間で熔解、精製（脱泡、均質化）した。鉄製金枠に鋳込み、所定のアニールをしてガラスブロック（以下ガラスＡという）を得た。このガラスＡのＵ及びＴｈ含有量を横河電機（株）製ＴＣＰ−ＭＡＳＳを用いて分析したところ、それぞれ２．５ｐｐｂ及び３．４ｐｐｂであり、Ｕ及びＴｈ含有量は共に５ｐｐｂ以下であった。
【００３６】
（比較例１）
Ｎ_２ガスの流入をしないこと以外は実施例１と同じ条件で、同様にガラスブロック（以下比較ガラスＶという）を得た。この比較ガラスＶのＵ及びＴｈ含有量はそれぞれ４２ｐｐｂ及び３．６ｐｐｂであり、実施例１に比べＵ含有量が著しく高かった。
実施例１と比較例１の結果から、炉内雰囲気をＮ_２ガスで置換して、ガラスを炉内雰囲気から遮断することにより、Ｕ含有量を顕著に減少できることが判明した。
【００３７】
（実施例２）
表１のＮｏ．４の組成になるように高純度原料を使用して原料バッチを作製した。この原料バッチに含まれるＵとＴｈの量は、各原料に含まれるＵとＴｈの不純物量から計算して、それぞれ０．２ｐｐｂ及び０．１ｐｐｂであった。ガラスの加熱熔解のために図３に示すように、外壁材１２と炭化珪素発熱体１３で構成され、内壁１４をシリカブロックで仕切り、マッフル構造とした電気炉１５を用いた。内壁１４（シリカブロック）と電気炉の外壁材１２（シャモット質レンガ）のＵとＴｈの含有量はそれぞれＵ：１９ｐｐｂ、Ｔｈ：０．１ｐｐｂ及びＵ：３０ｐｐｍ、Ｔｈ：５５ｐｐｍであった。原料バッチ（酸化物換算で２Ｋｇ）を１リットル容量の白金製坩堝を用いて、１４３０℃、６時間で熔解、精製し、鉄製金枠に鋳込み、所定のアニールをしてガラスブロック（以下ガラスＢという）を得た。このガラスＢを分析したところ、ＵとＴｈの含有量はそれぞれ１．２ｐｐｂ及び０．２ｐｐｂであった。
【００３８】
（比較例２）
図３のシリカブロック１４の内壁を取り除いた電気炉を用いたこと以外は実施例２と同じ条件で、同様にガラスブロック（以下比較ガラスＷという）を得た。この比較ガラスＷのＵとＴｈの分析値はそれぞれ１８ｐｐｂ及び０．３ｐｐｂであった。
実施例２と比較例２の結果から、炉内雰囲気に接触する部分を放射性同位元素含有量の少ない材料で構成して、ガラスを炉内雰囲気から遮断することにより、ガラス中のＵ含有量を減少できることが判明した。
【００３９】
（実施例３）
実施例１で得られたガラスＡを通常の方法で研磨加工し、所定形状（１５．５×１７．７×０．８ｍｍ）のパッケージ用窓材ガラス（以下ガラスＣという）を作製した。このガラスＣの１５．５×１７．７ｍｍ面は研磨された面であるが、１５．５×０．８ｍｍ面及び１７．７×０．８ｍｍ面は角を面取りされた切断面である。研磨面に保護膜を塗布し、フッ酸水溶液に浸漬して、端面のみをエッチングした後、保護膜を除去してガラス（以下ガラスＤという）を得た。エッチング前のガラスＣのＵ、Ｔｈ分析値はそれぞれＵ：２．５ｐｐｂ、Ｔｈ：５．８ｐｐｂであり、エッチング後のガラスＤのＵ、Ｔｈ分析値はそれぞれＵ：２．３ｐｐｂ、Ｔｈ：３．８ｐｐｂであった。即ち、端部の荒ズリ面を除去することによって、研磨品のＴｈを減少できることが判明した。
【００４０】
（実施例４）
表２のＮｏ．１の組成になるように各種高純度原料を使用して、原料バッチを作製した。この原料バッチに含まれるＵとＴｈの量は、各原料に含まれるＵとＴｈの不純物量から計算して、それぞれ０．７ｐｐｂ及び０．４ｐｐｂであった。この原料バッチ（酸化物換算で１２Ｋｇ）を図３のマッフル炉で、７リットル容量のシリカ坩堝を用いて１３５０℃、３時間で粗熔解し、５リットル容量の白金製坩堝に移し変えた後、さらに１３５０℃、５時間で熔解、精製した。鉄製金枠に鋳込み、所定のアニールをしてガラスブロックを得た。このガラスを常法により研磨加工した後、実施例３と同様にして端面を除去して１５．５×１７．７×２．０ｍｍのパッケージ用窓材ガラス（以下ガラスＥという）を得た。このガラスＥのＵ及びＴｈの分析値はそれぞれ１．９ｐｐｂ及び０．８ｐｐｂであった。又、このガラスＥの分光透過率は、図４に示すように、ＣＣＤ感度補正用として好適な近赤外光カット特性を有していた。
【００４１】
（試験例）
パッケージ用窓材ガラスとして、ガラスＡ，Ｂを常法により研磨加工して得た研磨板およびガラスＤ，Ｅそれ自体を用い、これらを有効画素数５８万画素のＣＣＤチップを内蔵したアルミナセラミックパッケージにエポキシ樹脂系接着剤を用いて封着し、固体撮像素子を作製した。
比較のため、パッケージ用窓材ガラスとして、市販のパッケージ用窓材ガラス（以下比較ガラスＸという）を常法により研磨加工して得たガラスを用いて、同様に固体撮像素子を作製した。
なお、市販の感度補正用近赤外吸収ガラス（フッ燐酸塩ガラス、以下比較ガラスＹという）を用いて固体撮像素子に作製しようとしたが、この比較ガラスＹは熱膨張係数が１５８×１０^−７Ｋ^−１と大きく、封着の際、割れが発生し、固体撮像素子を得ることができなかった。
【００４２】
次に、得られた、これらの固体撮像素子を使用して、ソフトエラーの有無を調査した。その結果を表３に示す。尚、表中、α線放出量は住友分析センター社製α線測定装置ＬＡＣＳで測定した。表３から明らかなように、本発明によるガラスを使用すれば、ソフトエラーを甚だしく低減できることが判明した。
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、前述のように種々のバリエーションが存在し得ることは言うまでもない。
表１及び表２に本発明において使用し得る種々のガラス組成を重量％表示で示す。表中、熱膨張係数はＴＭＡ分析装置による測定値である。いずれも、アルミナセラミックとの封着に適合した熱膨張係数を有している。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【表２】

【００４５】
【表３】

【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ソフトエラー率が著しく低い固体撮像素子などの半導体用のパッケージ窓材用ガラスを提供することができる。さらに、特定の組成範囲に限定することによって、アルミナセラミックパッケージと接合性の良い熱膨張係数を持つガラスを提供することができる。又、感度補正機能を持つ赤外線吸収ガラスをパッケージ用窓材として使用すれば、ＣＣＤの小型化が可能であり、コスト削減も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＴＲカメラの光学系の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の近赤外吸収ガラスからなる半導体パッケージ用窓材ガラスを用いたＶＴＲカメラの光学系の構成を示す説明図である。
【図３】実施例においてガラスを熔解するのに用いた電気炉の断面を示す説明図である。
【図４】本発明の近赤外吸収ガラスからなる半導体パッケージ用窓材ガラスの分光透過率曲線を示す。
【符号の説明】
１レンズ系
２、３水晶板
４近赤外吸収フィルター
６、１０固体撮像素子
７ＣＣＤチップ
８アルミナセラミックパッケージ
９パッケージ用窓材
１１保護用フィルター
１２外壁材
１３炭化珪素発熱体
１４内壁
１５電気炉

Claims

熔融ガラス表面の全部又は一部が熔解炉内雰囲気と接触するのを遮断した装置で熔融することにより得られたガラスからなり、該ガラスのα線放出量が０.００１５ｃ／ｃｍ^２・ｈｒ以下となるように、Ｕ及びＴｈの含有量を共に５ｐｐｂ以下としたことを特徴とする半導体パッケージ用窓材ガラス。
請求項１に記載の半導体パッケージ用窓材ガラスを装着して成る固体撮像素子。