JP3766628B2

JP3766628B2 - Optical semiconductor device

Info

Publication number: JP3766628B2
Application number: JP2001363238A
Authority: JP
Inventors: 直行長井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2021-11-28
Also published as: JP2003163297A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備した光半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の受光素子である光半導体素子またはこれらの受光部を有する光半導体素子を具備した光半導体装置において、入力映像はレンズを介して集光され、所定の波長領域の光を遮断するための光学薄膜が被着された透光性部材（以下、光学フィルタという）を経た後に、透光性蓋体を介し光半導体素子の受光部に入力される。
【０００３】
また、近年、光半導体素子用パッケージを気密封止するための透光性蓋体に光学薄膜を被着させることにより、透光性蓋体に光学フィルタ機能を持たせて光半導体装置を小型化、低背化する構造が益々要求されており、その従来例を図３に示す。図３において、１０１は、基体１０４、光半導体素子１０２、および光学薄膜１０３ａが被着された透光性蓋体１０３から主に構成される光半導体装置である。１０４ａは基体１０４の上面に形成された凹部である。また、１０７は基体１０４の凹部１０４ａの底面の外周部に設けられた電極パッド、１０６はボンディングワイヤ、１０５は基体１０４の上面の凹部１０４ａの周囲の略全周に設けられた熱硬化型樹脂から成る樹脂層、１０３はガラス等から成るとともに光学薄膜１０３ａが被着された透光性蓋体である。
【０００４】
光半導体素子１０２は、セラミックス等からなる基体１０４の上面に形成された凹部１０４ａの底面に接着固定されており、凹部１０４ａの底面で光半導体素子１０２の周囲に配置された電極パッド１０７から、Ａｕ，Ａｌから成るボンディングワイヤ１０６によって、外部電気回路等に接続されるメタライズ配線等から成る基体１０４の電極に電気的に接続される。
【０００５】
透光性蓋体１０３は、所定の波長領域の光を遮断する光学薄膜１０３ａが被着されたガラス等からなる透光性部材であり、基体１０４の上面の凹部１０４ａの周囲の略全周に設けられた樹脂層１０５により基体１０４に取り付けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の光半導体装置においては、透光性蓋体１０３は所定の波長領域の光を遮断する光学フィルタとしての役割を有するが、その光学フィルタは赤外線領域を遮断するとともに紫外線領域も遮断するため、透光性蓋体１０３の取り付けには紫外線硬化型樹脂を使用できなかった。このため、熱硬化型樹脂１０５を用いなければならない。その結果、光半導体素子１０２の上面に形成された受光部上に設けられたカラー光学フィルタおよびマイクロレンズ等が熱硬化型樹脂１０５の硬化時の熱により機能しなくなるという問題点があった。
【０００７】
そこで、紫外線硬化型樹脂を使用できるようにするために、光学薄膜１０３ａをマスク蒸着法やフォトリソグラフィ法等により、透光性蓋体１０３が接着される部位に光学薄膜１０３ａを被着しなかったり、透光性蓋体１０３が接着される部位の光学薄膜１０３ａをエッチング法で除去する方法が考えられる。しかし、この場合、一般にガラス等から成る透光性蓋体１０３の表面は鏡面状になっており、その算術平均粗さＲａは０．０１μｍ以下であるため、透光性蓋体１０３の接着部である下面の外周部で、透光性蓋体１０３にその主面の面方向に略平行な外力が加わった際等には透光性蓋体１０３が基体１０４から剥離する場合があった。即ち、透光性蓋体１０３の接着強度が不十分であり、外力や機械的衝撃に弱いという問題点があった。また、上記のような方法で光学薄膜１０３ａを設けた透光性蓋体１０３を作製すると、マスクおよびマスクを取り付けるための治工具等が必要であり、製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は上記従来技術における問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光学フィルタ機能を有する透光性蓋体と基体との接着強度を向上させるとともに、低コストで作製できる透光性蓋体を有する小型化された高信頼性の光半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光半導体装置は、上面に凹部が形成された基体と、前記凹部の底面に載置された光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に紫外線硬化型樹脂を介して取着された板状の透光性蓋体とを具備して成り、該透光性蓋体の前記凹部側の主面に所定の波長領域の光を遮断するための光学薄膜が被着されているとともに、前記光学薄膜のうち前記基体の上面の前記凹部の周囲に取着される領域が機械的加工により除去されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、上記の構成により、光学薄膜のうち基体の上面の凹部の周囲に取着される領域が切削法等の機械的加工により除去されるので、その領域の表面の算術平均粗さは０．２〜５．０μｍ程度と粗面になっているため、透光性蓋体の接着強度が大幅に向上する。また、透光性蓋体の取着される領域の光学薄膜は除去されるため、その領域を紫外線が透過することになり、紫外線硬化型樹脂を使用して接着することができる。その結果、光半導体素子の上面の受光部に設けられたカラー光学フィルタやマイクロレンズが接着時の熱で劣化することがないため、信頼性の高い光半導体装置となる。また、透光性蓋体の取着される領域に光学薄膜を形成しないためにマスク蒸着法やフォトリソグラフィ法等を用いる必要がないため、低コストに製造できる。さらに、透光性蓋体は光学フィルタの機能を有しており、別個に光学フィルタを備える必要がないため、光半導体装置の小型化、低背化が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の光半導体装置について以下に詳細に説明する。図１は本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図であり、図１に示すように、本発明の光半導体装置は、上面に凹部４ａが形成された基体と、凹部４ａの底面に載置された光半導体素子２と、基体４上面の凹部４ａの周囲の略全周に設けられた紫外線硬化型の樹脂層５と、樹脂層５の上部で接着されて光半導体素子２を封止する板状の透光性蓋体３とを具備している。この透光性蓋体３は所定の波長領域の光を遮断するための光学薄膜３ａが凹部４ａ側の主面（下側主面）に被着されており、光学薄膜３ａのうち基体４の上面の凹部４ａの周囲に取着される領域が機械的加工により除去され、その領域が切削部３ｂとなっている。なお、図１で１は光半導体素子収納用パッケージである。
【００１２】
本発明の基体４はセラミックス，樹脂等の絶縁材料からなり、基体４は底板部と底板部の上面の外周部に接合された別体の枠状の側壁部とから構成されている。また、基体４は底板部と側壁部とが一体的に形成された略直方体のものであってもよい。この基体４の凹部４ａの底面の外周部には電極パッド７が設けられており、半導体素子２の上面の電極がその電極パッド７にＡｕ、Ａｌ等からなるボンディングワイヤ６によって電気的に接続されている。
【００１３】
本発明の基体４は、セラミックスから成る場合、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）セラミックス、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス、炭化珪素（ＳｉＣ）セラミックス、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）セラミックス、ガラスセラミックス等のセラミックスから成る。基体４は、外部回路基板等に実装される際の熱で膨張し、半導体素子２にストレスを与える場合があることから、熱膨張係数が５×１０^-6〜１０×１０^-6／℃程度と小さいアルミナを主成分としたセラミックスが好ましい。
【００１４】
また、本発明の透光性蓋体３は、半導体素子２がＣＣＤ等の外光を受光する光半導体素子である場合、ガラス，石英，サファイヤ（単結晶アルミナ），透明樹脂等からなる透光性のものがよい。この透光性蓋体３は、その外形寸法が基体４上面の外形寸法より小さく、基体４の凹部４ａよりは大きいものが好ましい。
【００１５】
また、透光性蓋体３の切削部３ｂの面積は樹脂層５を介して取着される接着領域の面積の９０〜１００％がよい。９０％未満だと、紫外線硬化樹脂から成る樹脂層５が紫外線（ＵＶ）照射されても接着領域の面積に比べてＵＶの透過領域の面積が小さくなるため硬化が不十分となり、透光性蓋体３と基体４の接着強度が弱くなる。１００％より大きくなると、切削部３ｂは粗面となっているため切削部３ａに樹脂層５に覆われない露出した部位が存在することになり、その結果この露出した部位の影響で散乱光が発生し光半導体素子２の受光特性に悪影響を与えることがある。
【００１６】
光学薄膜３ａは、チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ）、ジルコニア（Ｚｒ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）等を、真空蒸着法、高周波イオンプレーティング法、スパッタリング法等により、多層積層して形成され、その層数や厚みや層構成は要求される光学特性により異なるが、光学薄膜３ａの総厚みは０．１〜５．０μｍが好ましい。０．１μｍ未満だと耐スクラッチ性が不十分なため、所定の波長領域における光の透過防止効果が不安定になり易く、５．０μｍより大きくなると、膜応力により光学薄膜３ａ膜が剥離することがある。
【００１７】
半導体素子２は、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子、または半導体レーザ（ＬＤ），フォトダイオード（ＰＤ），ラインセンサ，イメージセンサ，ＣＣＤ，ＣＭＯＳセンサ，ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光用の光半導体素子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子である。
【００１８】
樹脂層５は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエーテルアミド系樹脂等から成る。また樹脂層５は、余計な外光の入射を遮断するために、黒色、茶色、暗緑色、濃青色等の暗色系の染料、カーボン、酸化鉄等の顔料を混入させても良い。この樹脂層５はディスペンサ装置を用いて基体４の上面に塗布して形成する。透光性蓋体３を接着する際には、基体４上面に樹脂層５を塗布し、透光性蓋体３を加圧した後、ＵＶ照射装置を用いて樹脂層５にＵＶ照射を行い硬化させることにより、基体４と透光性蓋体３とを強固に接合できる。
【００１９】
図２に本発明の透光性蓋体３を多数個取りで作製するための母基板７の平面図および断面図を示す。図２のように、母基板７において、３ｂは光学薄膜３ａが機械的加工により除去されて、紫外線硬化型樹脂を介して基体４に取着される領域である。８は母基板７を個片に切断するための切断しろである。この透光性蓋体３は、板状の透光性基板の全面に光学薄膜３ａを被着した後、ダイシングソー等を用いた機械的加工により切削部３ｂを容易に形成することができる。切削面の表面の算術平均粗さは０．２〜５．０μｍが好ましく、０．２μｍ未満では、アンカー効果が得られないため接着強度が低下する。５．０μｍを超えると、切削部３ｂに接する樹脂層５中に微小なボイドが発生し易くなるため、接着強度が低下する。また、切削する際に透光性蓋体３の端部に欠けやクラックが発生しやすくなる。
【００２０】
透光性蓋体３は以下のようにして作製される。ガラス等の母基板７の全面に光学薄膜３ａを被着し、機械的加工で光学薄膜３ａと母基板７の一部を除去し、基体４と透光性蓋体３が樹脂層５を介して取着される領域となる切削部３ｂを形成する。次に、機械的加工によって個片に切断することにより作製される。なお、切削部３ｂの表面粗さはダイシングソーの砥粒の大きさを変えることにより、容易に制御することができる。
【００２１】
上記のようにマスク蒸着法やフォトリソグラフィ法等を用いることなく、透光性蓋体３の基体４に取着される領域の光学薄膜３ａを除去して、光学フィルタ機能を有した透光性蓋体３が得られるため、マスク蒸着法やフォトリソグラフィ法等に必要となるマスクおよびマスクを取り付けるための治工具等が不要となる。その結果、光学フィルタ機能を有した透光性蓋体３が低コストで得られる。
【００２２】
また、透光性蓋体３は基体４に取着される領域に光学薄膜３ａが形成されないため、紫外線硬化型の樹脂層５を使用して基体４に接着することができる。その結果、光半導体素子２の機能が透光性蓋体３接着時の熱により劣化することがなく、信頼性の高い光半導体装置が得られる。
【００２３】
【実施例】
本発明の実施例について以下に説明する。
【００２４】
（実施例）
まず、外形寸法が縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み０．５ｍｍのガラスから成る母基板７の一方主面の全面に、蒸着法を用いて、厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂層、２層で厚さ０．１μｍのＺｒＯ₂層とＴｉＯ₂層、厚さ０．１μｍのＺｒＯ₂層、厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂層を順次積層し、総厚み０．４μｍの光学薄膜３ａを被着した。これにより、紫外線領域である３５０ｎｍ以下の波長領域および赤外線領域である７５０ｎｍ以上の波長領域を９０％以上遮断する光学薄膜３ａが得られた。次に、光学薄膜３ａの被着面に、図２のようなパターンで、スライサーを用いて１２．６ｍｍの繰り返し間隔で幅４．０ｍｍ、深さ約３０μｍ程度の切削部３ｂを形成した。その後、切削部３ｂの幅の中央部（切断しろ８部）をダイシングソーを用いて切断し、光学フィルタ機能を有した透光性蓋体３を作製した。
【００２５】
また、比較例として、切削部３ｂを形成しないこと以外は上記実施例と同様にして、光学フィルタ機能を有した透光性蓋体１０３（図３）を作製した。
【００２６】
次に、ＣＣＤから成る光半導体素子２を収容したアルミナセラミックスから成る基体４の上面に、エポキシ樹脂から成る樹脂層５を塗布し、透光性蓋体３を載置した。次に、２４５００Ｐａの加重で透光性蓋体３を上方より加圧し、約６Ｊ／ｃｍ²のエネルギーで波長３６５ｎｍの紫外線を照射することにより樹脂層５を硬化させて、本発明の光半導体装置Ａを５個作製した。
【００２７】
また、図３に示すように、ＣＣＤから成る光半導体素子１０２を収容したアルミナセラミックから成る基体１０４の上面に、エポキシ樹脂から成る樹脂層１０５を塗布し、透光性蓋体１０３を載置した。次に、２４５００Ｐａの加重で透光性蓋体１０３を上方より加圧し、約６Ｊ／ｃｍ²のエネルギーで波長３６５ｎｍの紫外線を照射することにより樹脂層１０５を硬化させて、比較例の光半導体装置Ｂを５個作製した。
【００２８】
そして、光半導体装置Ａ，Ｂについて、透光性蓋体３，１０３の接着強度を測定するために、光半導体装置Ａ，Ｂを固定した状態で透光性蓋体３，１０３を上方に引張る引張り強度試験を行った。この評価結果を下記表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１より、本発明の光半導体装置Ａは比較例の光半導体装置Ｂに比べて引張り強度が平均値で２８％向上したことが判った。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何ら差し支えない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、上面に凹部が形成された基体と、凹部の底面に載置された光半導体素子と、基体の上面の凹部の周囲に紫外線硬化型樹脂を介して取着された板状の透光性蓋体とを具備して成り、透光性蓋体の凹部側の主面に所定の波長領域の光を遮断するための光学薄膜が被着されているとともに、光学薄膜のうち基体の上面の凹部の周囲に取着される領域が機械的加工により除去されていることにより、光学薄膜のうち基体の上面の凹部の周囲に取着される領域が切削法等の機械的加工により除去されるので、その領域の表面の算術平均粗さは０．２〜５．０μｍ程度と粗面になっているため、透光性蓋体の接着強度が大幅に向上する。
【００３３】
また、透光性蓋体の取着される領域の光学薄膜は除去されるため、その領域を紫外線が透過することになり、紫外線硬化型樹脂を使用して接着することができる。その結果、光半導体素子の上面の受光部に設けられたカラー光学フィルタやマイクロレンズが接着時の熱で劣化することがないため、信頼性の高い光半導体装置となる。また、透光性蓋体の取着される領域に光学薄膜を形成しないためにマスク蒸着法やフォトリソグラフィ法等を用いる必要がなく、低コストに製造できる。さらに、透光性蓋体は光学フィルタの機能を有しており、別個に光学フィルタを備える必要がないため、光半導体装置の小型化、低背化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光半導体装置における透光性蓋体を作製するための母基板の平面図および断面図である。
【図３】従来の光半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１：光半導体素子収納用パッケージ
２：光半導体素子
３：透光性蓋体
３ａ：光学薄膜
３ｂ：切削部
４：基体
４ａ：凹部
５：紫外線硬化型の樹脂層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor device including an optical semiconductor element which is a light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor or an optical semiconductor element having these light receiving portions.
[0002]
[Prior art]
In an optical semiconductor device having a conventional optical semiconductor element that is a light receiving element such as a CCD or CMOS sensor or an optical semiconductor element having these light receiving portions, an input image is condensed through a lens, and light in a predetermined wavelength region. After passing through a translucent member (hereinafter referred to as an optical filter) to which an optical thin film for blocking the light is applied, the light is input to the light receiving portion of the optical semiconductor element through the translucent lid.
[0003]
In recent years, an optical thin film has been attached to a light-transmitting lid for hermetically sealing an optical semiconductor element package, thereby reducing the size of the optical semiconductor device by providing the light-transmitting lid with an optical filter function. There is an ever-increasing demand for a structure with a low profile, and a conventional example is shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 101 denotes an optical semiconductor device mainly composed of a base 104, an optical semiconductor element 102, and a translucent lid 103 on which an optical thin film 103a is attached. Reference numeral 104 a denotes a recess formed on the upper surface of the substrate 104. Reference numeral 107 denotes an electrode pad provided on the outer peripheral portion of the bottom surface of the concave portion 104a of the

base

104, 106 denotes a bonding wire, and 105 denotes a thermosetting resin provided on substantially the entire periphery around the concave portion 104a on the top surface of the base 104. The resin layer 103, which is made of glass or the like, is a translucent lid body on which an optical thin film 103a is attached.
[0004]
The optical semiconductor element 102 is bonded and fixed to the bottom surface of the recess 104a formed on the upper surface of the base body 104 made of ceramic or the like. From the electrode pad 107 disposed around the optical semiconductor element 102 on the bottom surface of the recess 104a, Au , Al are electrically connected to the electrodes of the substrate 104 made of metallized wiring or the like connected to an external electric circuit or the like by bonding wires 106 made of Al.
[0005]
The translucent lid 103 is a translucent member made of glass or the like on which an optical thin film 103a that blocks light in a predetermined wavelength region is attached, and is disposed around substantially the periphery of the recess 104a on the upper surface of the substrate 104. It is attached to the base body 104 by the provided resin layer 105.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional optical semiconductor device, the translucent cover 103 serves as an optical filter that blocks light in a predetermined wavelength region, but the optical filter blocks the infrared region and also blocks the ultraviolet region. Therefore, an ultraviolet curable resin cannot be used for attaching the translucent lid 103. For this reason, the thermosetting resin 105 must be used. As a result, there has been a problem that the color optical filter, the microlens, and the like provided on the light receiving portion formed on the upper surface of the optical semiconductor element 102 do not function due to heat when the thermosetting resin 105 is cured.
[0007]
Therefore, in order to make it possible to use an ultraviolet curable resin, the optical thin film 103a is not deposited on the portion to which the translucent lid 103 is bonded by a mask vapor deposition method, a photolithography method, or the like. A method of removing the optical thin film 103a at the portion where the translucent lid 103 is bonded by an etching method is conceivable. However, in this case, the surface of the translucent lid 103 generally made of glass or the like is mirror-like, and its arithmetic average roughness Ra is 0.01 μm or less. When the external force substantially parallel to the surface direction of the main surface is applied to the translucent lid 103 at the outer peripheral portion of the lower surface, the translucent lid 103 may be peeled off from the base body 104 in some cases. That is, there is a problem that the adhesive strength of the translucent lid 103 is insufficient and it is weak against external force and mechanical shock. Further, when the translucent cover 103 provided with the optical thin film 103a by the above-described method is produced, there is a problem that a mask and a jig for attaching the mask are necessary, and the manufacturing cost is increased. .
[0008]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-mentioned problems in the prior art, and its purpose is to improve the adhesive strength between the translucent lid having the optical filter function and the substrate, and to produce at a low cost. An object of the present invention is to provide a miniaturized and highly reliable optical semiconductor device having a translucent lid.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The optical semiconductor device of the present invention includes a base having a recess formed on the top surface, an optical semiconductor element placed on the bottom surface of the recess, and an ultraviolet curable resin around the recess on the top surface of the base. An optical thin film for blocking light in a predetermined wavelength region is attached to the main surface of the translucent lid on the concave side. In addition, a region of the optical thin film attached to the periphery of the concave portion on the upper surface of the substrate is removed by mechanical processing.
[0010]
In the present invention, since the region attached around the concave portion on the upper surface of the substrate is removed by mechanical processing such as a cutting method in the optical thin film, the arithmetic average roughness of the surface of the region is Since it has a rough surface of about 0.2 to 5.0 μm, the adhesive strength of the translucent lid is greatly improved. In addition, since the optical thin film in the region where the translucent lid is attached is removed, ultraviolet rays pass through the region, and can be bonded using an ultraviolet curable resin. As a result, since the color optical filter and the microlens provided in the light receiving portion on the upper surface of the optical semiconductor element are not deteriorated by the heat at the time of bonding, an optical semiconductor device with high reliability is obtained. In addition, since an optical thin film is not formed in the region where the translucent lid is attached, it is not necessary to use a mask vapor deposition method, a photolithography method, or the like. Furthermore, since the translucent lid has a function of an optical filter and does not require a separate optical filter, the optical semiconductor device can be reduced in size and height.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical semiconductor device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the optical semiconductor device of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical semiconductor device of the present invention includes a base having a recess 4a formed on the upper surface, and a recess 4a. The optical semiconductor element 2 placed on the bottom surface of the substrate, the ultraviolet curable resin layer 5 provided on substantially the entire periphery of the recess 4a on the upper surface of the base 4, and the optical semiconductor element bonded to the upper part of the resin layer 5 And a plate-like translucent lid 3 for sealing 2. The translucent cover 3 has an optical thin film 3a for blocking light in a predetermined wavelength region attached to the main surface (lower main surface) on the concave portion 4a side. A region attached around the recess 4a on the upper surface is removed by mechanical processing, and the region is a cutting portion 3b. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical semiconductor element storage package.
[0012]
The substrate 4 of the present invention is made of an insulating material such as ceramics or resin, and the substrate 4 is composed of a bottom plate portion and a separate frame-like side wall portion joined to the outer peripheral portion of the upper surface of the bottom plate portion. The base 4 may be a substantially rectangular parallelepiped in which a bottom plate portion and a side wall portion are integrally formed. An electrode pad 7 is provided on the outer periphery of the bottom surface of the recess 4 a of the base 4, and the electrode on the upper surface of the semiconductor element 2 is electrically connected to the electrode pad 7 by a bonding wire 6 made of Au, Al or the like. ing.
[0013]
When the substrate 4 of the present invention is made of ceramics, ceramics such as alumina (Al ₂ O ₃ ) ceramics, aluminum nitride (AlN) ceramics, silicon carbide (SiC) ceramics, silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) ceramics, and glass ceramics. Consists of. Since the base body 4 expands due to heat when mounted on an external circuit board or the like and may give stress to the semiconductor element 2, the thermal expansion coefficient is about 5 × 10 ⁻⁶ to 10 × 10 ⁻⁶ / ° C. Ceramics mainly composed of small alumina are preferable.
[0014]
Further, the translucent cover 3 of the present invention has a translucent structure made of glass, quartz, sapphire (single crystal alumina), transparent resin or the like when the semiconductor element 2 is an optical semiconductor element that receives external light such as a CCD. Sexual things are good. The translucent lid 3 preferably has an outer dimension smaller than the outer dimension of the upper surface of the base 4 and larger than the recess 4 a of the base 4.
[0015]
Further, the area of the cutting part 3 b of the translucent lid 3 is preferably 90 to 100% of the area of the adhesion region attached via the resin layer 5. If it is less than 90%, even if the resin layer 5 made of ultraviolet curable resin is irradiated with ultraviolet rays (UV), the area of the UV transmission region is smaller than the area of the adhesion region, so that the curing becomes insufficient, and the translucent lid The bonding strength between the body 3 and the substrate 4 is weakened. If it exceeds 100%, the cutting portion 3b has a rough surface, and therefore there is an exposed portion that is not covered with the resin layer 5 in the cutting portion 3a. As a result, the scattered light is affected by the exposed portion. It may occur and adversely affect the light receiving characteristics of the optical semiconductor element 2.
[0016]
The optical thin film 3a is made of titanium (Ti), silicon (Si), zirconia (Zr), alumina (Al ₂ O ₃ ), magnesium fluoride (MgF ₂ ), vacuum deposition method, high-frequency ion plating method, sputtering method. The total thickness of the optical thin film 3a is preferably 0.1 to 5.0 μm, although the number of layers, the thickness, and the layer configuration vary depending on the required optical characteristics. If it is less than 0.1 μm, the scratch resistance is insufficient, so that the light transmission preventing effect in a predetermined wavelength region tends to become unstable, and if it exceeds 5.0 μm, the optical thin film 3a peels off due to film stress. There is.
[0017]
The semiconductor element 2 is for receiving light from a semiconductor integrated circuit element such as an IC or LSI, or a semiconductor laser (LD), photodiode (PD), line sensor, image sensor, CCD, CMOS sensor, EPROM (Erasable and Programmable ROM), etc. Or an optical semiconductor element having these light receiving portions.
[0018]
The resin layer 5 is made of an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyetheramide resin, or the like. The resin layer 5 may be mixed with dark dyes such as black, brown, dark green, and dark blue, and pigments such as carbon and iron oxide in order to block the extraneous light from entering. The resin layer 5 is formed by applying on the upper surface of the substrate 4 using a dispenser device. When the translucent lid 3 is bonded, the resin layer 5 is applied to the upper surface of the substrate 4 and the translucent lid 3 is pressurized. Then, the resin layer 5 is irradiated with UV using a UV irradiation apparatus. By curing, the substrate 4 and the translucent lid 3 can be firmly bonded.
[0019]
FIG. 2 shows a plan view and a cross-sectional view of a mother substrate 7 for producing a large number of translucent lids 3 according to the present invention. As shown in FIG. 2, in the mother substrate 7, reference numeral 3b denotes an area where the optical thin film 3a is removed by mechanical processing and attached to the base 4 via an ultraviolet curable resin. Reference numeral 8 denotes a cutting margin for cutting the mother substrate 7 into individual pieces. The translucent lid 3 can easily form the cutting portion 3b by mechanical processing using a dicing saw or the like after the optical thin film 3a is deposited on the entire surface of the plate-shaped translucent substrate. The arithmetic average roughness of the surface of the cutting surface is preferably 0.2 to 5.0 μm, and if it is less than 0.2 μm, the anchor effect cannot be obtained, so that the adhesive strength is lowered. If it exceeds 5.0 μm, minute voids are likely to be generated in the resin layer 5 in contact with the cutting portion 3b, and the adhesive strength is reduced. In addition, chipping and cracks are likely to occur at the end of the translucent lid 3 when cutting.
[0020]
The translucent lid 3 is produced as follows. The optical thin film 3a is deposited on the entire surface of the mother substrate 7 such as glass, the optical thin film 3a and a part of the mother substrate 7 are removed by mechanical processing, and the base 4 and the translucent lid 3 are interposed via the resin layer 5. The cutting part 3b used as the area | region attached by attaching is formed. Next, it is produced by cutting into individual pieces by mechanical processing. In addition, the surface roughness of the cutting part 3b can be easily controlled by changing the size of the abrasive grains of the dicing saw.
[0021]
As described above, without using a mask vapor deposition method, a photolithography method, or the like, the optical thin film 3a in the region attached to the base 4 of the translucent lid 3 is removed, and the translucency having an optical filter function Since the lid 3 is obtained, a mask necessary for mask vapor deposition, photolithography, and the like, and a jig for attaching the mask are not required. As a result, the translucent lid 3 having an optical filter function can be obtained at low cost.
[0022]
Further, since the optical thin film 3 a is not formed in the region where the translucent lid 3 is attached to the base body 4, it can be adhered to the base body 4 using an ultraviolet curable resin layer 5. As a result, the function of the optical semiconductor element 2 is not deteriorated by heat when the translucent lid 3 is adhered, and an optical semiconductor device with high reliability is obtained.
[0023]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0024]
(Example)
First, an SiO ₂ layer having a thickness of 0.1 μm and _two layers are formed on the entire surface of one main surface of the mother substrate 7 made of glass having an outer dimension of 100 mm in length, 100 mm in width, and 0.5 mm in thickness by vapor deposition. A 0.1 μm thick ZrO ₂ layer, a TiO ₂ layer, a 0.1 μm thick ZrO ₂ layer, and a 0.1 μm thick SiO ₂ layer were sequentially laminated, and an optical thin film 3a having a total thickness of 0.4 μm was deposited. . As a result, an optical thin film 3a that blocks 90% or more of the wavelength region of 350 nm or less that is an ultraviolet region and the wavelength region of 750 nm or more that is an infrared region is obtained. Next, a cutting part 3b having a width of about 4.0 mm and a depth of about 30 μm was formed on the surface of the optical thin film 3a in a pattern as shown in FIG. Then, the center part (8 parts of cutting margin) of the width of the cutting part 3b was cut | disconnected using the dicing saw, and the translucent cover body 3 which has an optical filter function was produced.
[0025]
Further, as a comparative example, a translucent cover 103 (FIG. 3) having an optical filter function was produced in the same manner as in the above example except that the cutting part 3b was not formed.
[0026]
Next, a resin layer 5 made of epoxy resin was applied to the upper surface of a substrate 4 made of alumina ceramics that accommodated an optical semiconductor element 2 made of CCD, and the translucent lid 3 was placed. Next, the translucent lid 3 is pressurized from above with a load of 24500 Pa, and the resin layer 5 is cured by irradiating with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm with an energy of about 6 J / cm ² , so that the optical semiconductor device of the present invention is used. Five A were prepared.
[0027]
Further, as shown in FIG. 3, a resin layer 105 made of epoxy resin is applied to the upper surface of a substrate 104 made of alumina ceramic that accommodates an optical semiconductor element 102 made of CCD, and a translucent lid 103 is placed thereon. . Next, the translucent lid 103 is pressurized from above with a load of 24500 Pa, and the resin layer 105 is cured by irradiating ultraviolet light having a wavelength of 365 nm with an energy of about 6 J / cm ² , so that an optical semiconductor device of a comparative example Five pieces of B were produced.
[0028]
Then, for the optical semiconductor devices A and B, in order to measure the adhesive strength of the

translucent lids

3 and 103, the

translucent lids

3 and 103 are pulled upward while the optical semiconductor devices A and B are fixed. A tensile strength test was performed. The evaluation results are shown in Table 1 below.
[0029]
[Table 1]

[0030]
From Table 1, it was found that the tensile strength of the optical semiconductor device A of the present invention was improved by 28% in average value as compared with the optical semiconductor device B of the comparative example.
[0031]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment and Example, A various change may be performed within the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0032]
【The invention's effect】
The present invention includes a base having a recess formed on the top surface, an optical semiconductor element mounted on the bottom surface of the recess, and a plate-like transparent member attached via an ultraviolet curable resin around the recess on the top surface of the base. And an optical thin film for blocking light in a predetermined wavelength region is attached to the main surface of the light-transmitting lid on the concave portion side. The area attached around the recess on the top surface of the optical film is removed by mechanical processing, so that the area attached around the recess on the top surface of the substrate is removed by mechanical processing such as a cutting method. Therefore, since the arithmetic average roughness of the surface of the region is a rough surface of about 0.2 to 5.0 μm, the adhesive strength of the translucent lid is greatly improved.
[0033]
In addition, since the optical thin film in the region where the translucent lid is attached is removed, ultraviolet rays pass through the region, and can be bonded using an ultraviolet curable resin. As a result, since the color optical filter and the microlens provided in the light receiving portion on the upper surface of the optical semiconductor element are not deteriorated by the heat at the time of bonding, an optical semiconductor device with high reliability is obtained. Further, since an optical thin film is not formed in the region where the translucent lid is attached, it is not necessary to use a mask vapor deposition method, a photolithography method, or the like, and it can be manufactured at a low cost. Furthermore, since the translucent lid has a function of an optical filter and does not require a separate optical filter, the optical semiconductor device can be reduced in size and height.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an optical semiconductor device of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a mother substrate for producing a translucent lid in the optical semiconductor device of the present invention. FIGS.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional optical semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1: Optical semiconductor element storage package 2: Optical semiconductor element 3: Translucent lid 3a: Optical thin film 3b: Cutting part 4: Base 4a: Recessed part 5: UV curable resin layer

Claims

A base having a recess formed on the top surface, an optical semiconductor element placed on the bottom surface of the recess, and a plate-like light-transmitting material attached to the periphery of the recess on the top surface of the base via an ultraviolet curable resin An optical thin film for blocking light in a predetermined wavelength region is attached to a main surface of the translucent lid on the concave portion side, and the optical thin film An optical semiconductor device, wherein a region attached to the periphery of the concave portion on the upper surface of the substrate is removed by mechanical processing.