JP4203367B2

JP4203367B2 - Semiconductor device

Info

Publication number: JP4203367B2
Application number: JP2003183457A
Authority: JP
Inventors: 雄二久木田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP2005012148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオード，ラインセンサ，イメージ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などの半導体素子を具備した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフォトダイオード（ＰＤ），ラインセンサ，イメージ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などの半導体素子を具備した半導体装置を構成する絶縁基体は、例えばセラミックス等からなり、絶縁基体の底板部の上面の外周部に別体の枠状の側壁部が設けられている。また、絶縁基体の底板部と側壁部とは一体的に形成されている場合もある。また、絶縁基体の凹部の底面の外周部には電極パッドが設けられている。
【０００３】
半導体素子は絶縁基体の凹部の底面に載置され接着されており、その半導体素子の上面の外周部には電極が設けられている。半導体素子の電極と上記電極パッドとは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤにより電気的に接続される。また、透光性蓋体が樹脂層を介して基体の側壁部の上面に接着固定される。そして、絶縁基体の凹部の底面の最外周部に半導体素子を囲むように、Ｆｅを主成分とするＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等からなる遮光板が設けられている。
【０００４】
このように従来の半導体装置は、透光性蓋体を有することにより、半導体装置の内部空間にゴミなどの異物が進入することを防止するとともに、半導体装置の内部空間を密閉空間とすることで、外部雰囲気の湿気が半導体装置内に進入するのを防ぎ、半導体素子の耐久性を向上させている。
【０００５】
なお、一般的な半導体装置では、外部機器との電気的接続を行うために絶縁基体の外周部に外部接続端子が配設されており、その外部接続端子は、絶縁基体の凹部内から絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体等を介して電極パッドと接続している。
【０００６】
そして、半導体素子としての光半導体素子により透光性蓋体を介して受光されるとともに変換されて生じた電気信号は、配線導体および外部接続端子を経由して半導体装置（光半導体装置）の外部に配置された各種の機器や素子などに送られる。
【０００７】
ここで、このような半導体装置において、半導体素子の受光部上にゴミなどの異物が付着した場合、その異物付着部位は入射光が遮断されるため影となり、入射光の正常な電気信号化が妨げられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１５−３７２５６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体装置の製造にあたっては、クリーンルーム内で製造を行うなどして、受光部上にゴミなどの異物が付着しないよう十分な注意が払われてはいるものの、実際には半導体装置の内部空間に異物が進入することを防止するのは困難であり、その異物が受光部上に付着することは防げないのが実状である。
【００１０】
すなわち、いかにクリーンルーム内で半導体装置の製造を行ったとしても、製造工程を構成する装置からは金属屑、ミスト状のオイルなどが異物として発生し、また、作業者からも衣服屑、皮膚片などが異物として発生するのは避けられない。かかる装置や作業者などから発生した異物は、製造工程上にある半導体装置の周辺雰囲気中に浮遊している。そのため、半導体装置においては、半導体素子を絶縁基体の凹部に収容する際、雰囲気中に浮遊する異物を凹部内に取り込んでしまう。また、絶縁基体の上面に凹部を覆って蓋体を取着する場合にも、蓋体を取着する前に凹部内に異物が進入する。
【００１１】
近年、上記の光半導体装置が搭載されるデジタルカメラの画素数は数百万画素と多くなっており、光半導体素子の受光部に形成される画素は微細化している。このため、受光部上に付着するゴミ等の異物が極めて微細なものであったとしても、画像表示に映像の欠陥等の影響が顕著に出るようになってきている。
【００１２】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、受光部を有する半導体素子を絶縁基体の凹部に収容し搭載して成る半導体装置において、受光部への異物付着を防止できるものとすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上面に半導体素子を収容するための凹部が形成された絶縁基体と、前記凹部の内面から前記絶縁基体の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体と、前記凹部の底面に載置されて電極が前記配線導体と電気的に接続され、上面の中央部に受光部が設けられた半導体素子と、前記絶縁基体の上面に前記凹部を覆って取着された透光性の蓋体とを具備している半導体装置において、前記凹部の前記底面の前記半導体素子から露出した部位に前記半導体素子の高さよりも厚みが薄く、前記半導体素子の側面に全周にわたって接している、光硬化性樹脂から成り、前記凹部の前記底面と前記内面とで形成される角部分で厚みが厚く、前記半導体素子により近い部分で厚みが薄い樹脂層が形成されているとともに、前記蓋体は前記絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の半導体装置は、凹部の底面の半導体素子から露出した部位に半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、凹部内に侵入した異物を樹脂層に固着させることができるため、凹部内で異物が動いて半導体素子の受光部に付着することを効果的に抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。また、凹部の底面と内面とで形成される角部分で厚みが厚く、半導体素子により近い部分で厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、ホコリ等の異物が取れ難く結果的に集まりやすい凹部の角部分で樹脂層を厚くして、半導体素子への異物の付着を効果的に抑えることができ、また、半導体素子により近い部分で樹脂層を薄くして、樹脂層による半導体素子に対する影響を避けることができる。
【００１６】
本発明の半導体装置は、樹脂層は半導体素子の側面に全周にわたって接していることから、半導体素子の受光部に異物が付着することを効果的に抑えることができるとともに、半導体素子の側面を全周にわたって固定することにより、半導体素子の位置ズレを抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。その結果、半導体装置をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００１８】
本発明の半導体装置は、樹脂層が光硬化性樹脂から成り、透光性の蓋体が絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されていることにより、樹脂層の硬化と、蓋体を絶縁基体の上面に接合するための樹脂の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部に半導体素子を接着してから蓋体を絶縁基体に接合して凹部を塞ぐまでの間、凹部の底面の樹脂層を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部内に侵入した異物を効果的に樹脂層に固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００１９】
また、樹脂層の硬化と蓋体の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置の生産性を優れたものとすることができる。
【００２０】
また、蓋体を絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体や半導体素子に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子と絶縁基体との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性を良好に確保することができる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置は、好ましくは、前記光硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の半導体装置は、好ましくは、光硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることから、蓋体を絶縁基体の上面により強固に接合させることができ、半導体素子の気密封止の信頼性により優れた半導体装置とすることができる。
【００２３】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置とすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の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る。図１において、１は絶縁基体、２は配線導体、３は半導体素子、４は蓋体、５は接着層、６は樹脂層、７はボンディングワイヤである。このように絶縁基体１、配線導体２、半導体素子３、蓋体４、接着層５、樹脂層６、ボンディングワイヤ７により、半導体装置８が主に構成されている。
【００２５】
本発明の絶縁基体１の上面に形成された凹部１ａには半導体素子３が収容され、凹部１ａの底面に接合される。この半導体素子３の上面の中央部には受光部が設けられ、また半導体素子３の上面の外周部には入出力用の電極が設けられている。また、凹部１ａの底面の外周部や凹部１ａの内周面には電極パッドが設けられており、その電極パッドと半導体素子３の電極とがＡｕ，Ａｌ等から成るボンディングワイヤ７で電気的に接続されている。
【００２６】
さらに、絶縁基体１の上面の凹部１ａの周囲の全周に樹脂接着剤等から成る接着層５を塗布し、ガラス，石英，サファイヤ，透明樹脂等からなる透光性の蓋体４が接合される。
【００２７】
本発明の半導体装置８は、上面に半導体素子３を収容するための凹部１ａが形成された絶縁基体１と、凹部１ａの内面から絶縁基体１の側面および下面の少なくとも一方にかけて形成された配線導体２と、凹部１ａの底面に載置されて電極が配線導体２と電気的に接続された半導体素子３と、絶縁基体１の上面に凹部１ａを覆って取着された蓋体４とを具備し、凹部１ａの底面の半導体素子３から露出した部位に半導体素子３の高さよりも厚みが薄い樹脂層６が形成されている。
【００２８】
本発明の半導体装置８を構成する絶縁基体１は、アルミナセラミックス，窒化アルミニウムセラミックス，炭化珪素セラミックス，窒化珪素セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックス等からなり、絶縁基体１の底板部の上面の外周部に、別体の枠状の側壁部が設けられているか、または絶縁基体１の底板部と側壁部とは一体的に形成されていてもよい。
【００２９】
絶縁基体１の上面には、半導体素子３を収容し底面に載置するための凹部１ａが形成されており、配線導体２が凹部１ａ内に形成された電極パッドに電気的に接続されるとともに、電極パッドが半導体素子３の電極にボンディングワイヤ７を介して接続されることにより、絶縁基体１に搭載された半導体素子３は、電極、ボンディングワイヤ７、電極パッドおよび配線導体２を介して、外部電気回路に電気的に接続される。
【００３０】
この配線導体２は、タングステン，モリブデン，銅，銀等のメタライズ導体により形成されている。そして、配線導体２は、例えば絶縁基体１となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に予め所定のスルーホールを形成し、タングステン，モリブデン，銅，銀等の金属ペーストをスルーホールの内面に印刷塗布したり充填しておくことにより形成される。
【００３１】
また、半導体素子３は、その上面の中央部に受光部が設けられており、その上面の受光部の周囲である外周部には、入出力用の電極が設けられている。半導体素子３は、ＰＤ，ラインセンサ，イメージセンサ，ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＥＰＲＯＭ（Erasable and Programmable ＲＯＭ）等の受光素子、またはこれらの受光部を有する光半導体素子などからなる半導体素子である。また本発明において、半導体素子３はＩＣ，ＬＳＩ等の半導体集積回路素子であってもよい。
【００３２】
この半導体素子３は絶縁基体１の底面に載置され樹脂接着剤や半田等によって接着されており、半導体素子３の上面の外周部には電極が設けられている。半導体素子３の電極と、配線導体２の凹部１ａでの露出部分である電極パッドとは、Ａｕ，Ａｌ等からなるボンディングワイヤ７により電気的に接続される。
【００３３】
また、蓋体４が接着層５を介して絶縁基体１の側壁部の上面に接着固定されており、これにより半導体素子３を搭載し収容した凹部１ａが気密封止される。この接着層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。この接着層５は、余計な外光の入射を遮断するために、黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。
【００３４】
本発明の半導体装置８は、上述したように、凹部１ａの底面の半導体素子３から露出した部位に樹脂層６を形成するとともに樹脂層６の厚みを半導体素子３の高さよりも厚みが薄いものとする。これにより、凹部１ａの内部に取り込まれた異物を樹脂層６で固着することで半導体素子３の受光部への異物の付着を効果的に抑えることができ、半導体装置８の受光特性を良好にすることができる。その結果、半導体装置８をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００３５】
また、樹脂層６はその厚みが半導体素子３の高さよりも薄いため、半導体素子３の上面の受光部が樹脂層６により遮られたり、樹脂層６表面の反射光が受光部に入り込んだりすることを効果的に防止することができ、蓋体４を透過して来た光を、半導体素子３により正確に受光させることができる。したがって、樹脂層６は、半導体素子３の高さよりも100μｍ以上薄くすることが好ましい。樹脂層６の厚みと半導体素子３の高さとの差が100μｍ未満と小さくなると、樹脂層６の上面と半導体素子３の上面とが近くなりすぎるため、半導体素子３による正確な受光が妨げられやすくなる傾向がある。
【００３６】
また樹脂層６は、半導体素子３の側面に全周にわたって接していることが必要である。すなわち、樹脂層６が半導体素子３の側面に接するとともにその周囲の全周を取り囲むように形成されていることがよい。この場合、半導体素子３の側面を全周にわたって効果的に固定することができ、半導体素子３の位置ズレを抑えることができ、半導体装置８の受光特性をさらに良好にすることができる。
【００３７】
樹脂層６は、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルアミド系樹脂等の少なくとも１種により形成される。
【００３８】
また本発明の半導体装置８は、樹脂層６が光硬化性樹脂から成り、蓋体４が絶縁基体１の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されているものであることが必要である。これにより、樹脂層６の硬化と、蓋体４を絶縁基体１の上面に接合するための樹脂５の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部１ａに半導体素子３を接着してから蓋体を絶縁基体１に接合して凹部１ａを塞ぐまでの間、凹部１ａの底面の樹脂層６を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部１ａ内に侵入した異物を効果的に樹脂層６に固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子３の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００３９】
また、樹脂層６の硬化と蓋体４の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置８の生産性を優れたものとすることができる。
【００４０】
また、蓋体４を絶縁基体１の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体１や半導体素子３に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子３と絶縁基体１との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性を良好に確保することができる。
【００４１】
また、樹脂層６を光硬化性樹脂から成るものとする場合、樹脂層６は、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種から成るものとすることが好ましい。この場合、蓋体４を絶縁基体１の上面に、より強固に接合させることができ、半導体素子３の気密封止の信頼性により優れた半導体装置８とすることができる。
【００４２】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部１ａ内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置８とすることができる。
【００４３】
また、樹脂層６は、ホコリ等の異物が取れ難く結果的に集まりやすい凹部１ａの底面と内面とで形成される角部分等で厚くしているので、半導体素子３への異物の付着を効果的に抑えることができる。また、半導体素子３により近い部分で薄くしているので、樹脂層６による半導体素子３に対する影響を避けることができる。
【００４４】
さらに、樹脂層６で反射された光が半導体素子３の受光部に入り込むのを抑えるために、樹脂層６に黒色，茶褐色，暗緑色，濃青色等の暗色系の顔料や染料を混入させてもよい。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の半導体装置は、凹部の底面の半導体素子から露出した部位に半導体素子の高さよりも厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、凹部内に侵入した異物を樹脂層に固着させることができるため、凹部内で異物が動いて半導体素子の受光部に付着することを効果的に抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。また、凹部の角部分で厚みが厚く、半導体素子により近い部分で厚みが薄い樹脂層が形成されていることにより、ホコリ等の異物が取れ難く結果的に集まりやすい凹部の底面と内面とで形成される角部分で樹脂層を厚くして、半導体素子への異物の付着を効果的に抑えることができ、また、半導体素子により近い部分で樹脂層を薄くして、樹脂層による半導体素子に対する影響を避けることができる。
【００４７】
本発明の半導体装置は、樹脂層は半導体素子の側面に全周にわたって接していることから、半導体素子の受光部に異物が付着することを効果的に抑えることができるとともに、半導体素子の側面を全周にわたって固定することにより、半導体素子の位置ズレを抑えることができ、半導体装置の受光特性を良好にすることができる。その結果、半導体装置をデジタルカメラ等に組み込んだ場合、画像の取り込みに不具合が生じるといった問題が解消される。
【００４８】
本発明の半導体装置は、樹脂層が光硬化性樹脂から成り、透光性の蓋体が絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合されることにより取着されていることにより、樹脂層の硬化と、蓋体を絶縁基体の上面に接合するための樹脂の硬化とを、同じ光の照射により同時に行うことができるため、凹部に半導体素子を接着してから蓋体を絶縁基体に接合して凹部を塞ぐまでの間、凹部の底面の樹脂層を未硬化で粘着性の強い状態としておくことができ、凹部内に侵入した異物を効果的に樹脂層に固着させることができ、凹部内に残存した浮遊異物が半導体素子の受光部にあらたに付着することを効果的に抑えることができる。
【００４９】
また、樹脂層の硬化と蓋体の接合とを同時に行うことができるため、光半導体装置の生産性をより優れたものとすることができる。
【００５０】
また、蓋体を絶縁基体の上面に光硬化性樹脂を介して接合することにより、この接合時に絶縁基体や半導体素子に余計な熱が加わって大きな熱応力が生じるようなことはなく、半導体素子と絶縁基体との接着の信頼性や、受光部の歪を抑えて受光部の電気特性を良好に確保することができる。
【００５１】
本発明の半導体装置は、好ましくは、光硬化性樹脂が、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂のうちの少なくとも１種からなることから、蓋体を絶縁基体の上面に、より強固に接合させることができ、半導体素子の気密封止の信頼性により優れた半導体装置とすることができる。
【００５２】
また、光硬化性のエポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂およびポリエーテルアミド系樹脂は、未硬化の状態での粘着性に優れるため、より効果的に凹部内に侵入した異物の固着を行うことができ、より確実に受光特性の良好な半導体装置とすることができる。
【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。
【符号の説明】
１・・・絶縁基体
１ａ・・凹部
２・・・配線導体
３・・・半導体素子
４・・・蓋体
５・・・接着層
６・・・樹脂層
７・・・ボンディングワイヤ
８・・・半導体装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical semiconductor element that is a light receiving element such as a photodiode, a line sensor, or an image sensor, or a semiconductor device that includes a semiconductor element such as an optical semiconductor element having these light receiving portions.
[0002]
[Prior art]
An insulating substrate constituting a semiconductor device including a semiconductor device such as a conventional semiconductor element such as a photodiode (PD), a line sensor, an image sensor or the like, or an optical semiconductor element having these light receiving portions, is, for example, ceramics. And a separate frame-shaped side wall portion is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the bottom plate portion of the insulating base. In some cases, the bottom plate portion and the side wall portion of the insulating base are integrally formed. An electrode pad is provided on the outer peripheral portion of the bottom surface of the concave portion of the insulating base.
[0003]
The semiconductor element is mounted and bonded to the bottom surface of the recess of the insulating base, and an electrode is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the semiconductor element. The electrode of the semiconductor element and the electrode pad are electrically connected by a bonding wire made of Au, Al or the like. In addition, the translucent lid is bonded and fixed to the upper surface of the side wall portion of the base via the resin layer. A light shielding plate made of Fe—Ni—Co alloy containing Fe as a main component is provided at the outermost peripheral portion of the bottom surface of the recess of the insulating base so as to surround the semiconductor element.
[0004]
As described above, the conventional semiconductor device has the translucent lid, thereby preventing foreign matters such as dust from entering the internal space of the semiconductor device and making the internal space of the semiconductor device a sealed space. This prevents moisture in the external atmosphere from entering the semiconductor device and improves the durability of the semiconductor element.
[0005]
In general semiconductor devices, an external connection terminal is disposed on the outer periphery of the insulating base in order to make an electrical connection with an external device, and the external connection terminal is connected to the insulating base from the recess of the insulating base. It is connected to the electrode pad via a wiring conductor formed over at least one of the side surface and the lower surface.
[0006]
Then, an electric signal received and converted by the optical semiconductor element as the semiconductor element through the translucent lid is converted to the outside of the semiconductor device (optical semiconductor device) via the wiring conductor and the external connection terminal. Sent to various devices and elements.
[0007]
Here, in such a semiconductor device, when foreign matter such as dust adheres to the light receiving portion of the semiconductor element, the foreign matter attachment site becomes a shadow because the incident light is blocked, and the normal electric signal of the incident light is converted into a signal. Be disturbed.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 15-37256
[Problems to be solved by the invention]
However, in manufacturing a semiconductor device, although care is taken to prevent foreign matters such as dust from adhering to the light receiving part by manufacturing in a clean room, the internal space of the semiconductor device is actually used. It is difficult to prevent foreign matter from entering the light source, and it is actually impossible to prevent the foreign matter from adhering to the light receiving portion.
[0010]
In other words, no matter how the semiconductor device is manufactured in a clean room, metal waste, mist-like oil, etc. are generated as foreign matter from the equipment constituting the manufacturing process. It is unavoidable that a foreign matter is generated as a foreign object. Foreign substances generated from such devices and workers are floating in the ambient atmosphere of the semiconductor device in the manufacturing process. For this reason, in the semiconductor device, when the semiconductor element is accommodated in the recess of the insulating base, foreign matter floating in the atmosphere is taken into the recess. Further, when the lid is attached to the upper surface of the insulating base so as to cover the recess, foreign matter enters the recess before the lid is attached.
[0011]
In recent years, the number of pixels of a digital camera on which the above optical semiconductor device is mounted has increased to millions of pixels, and the pixels formed in the light receiving portion of the optical semiconductor element have become finer. For this reason, even if foreign matter such as dust adhering to the light receiving portion is extremely fine, the influence of image defects or the like has become prominent on the image display.
[0012]
Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a foreign object to the light receiving portion in a semiconductor device in which a semiconductor element having a light receiving portion is housed and mounted in a recess of an insulating base. It is to be able to prevent adhesion.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device of the present invention includes an insulating base having a recess for accommodating a semiconductor element on the upper surface, a wiring conductor formed from the inner surface of the recess to at least one of the side surface and the lower surface of the insulating base, and the recess A semiconductor element having an electrode electrically connected to the wiring conductor and having a light receiving portion at the center of the upper surface, and a transparent element attached to the upper surface of the insulating base so as to cover the recess. In the semiconductor device including the optical lid, the portion of the bottom surface of the concave portion exposed from the semiconductor element is thinner than the height of the semiconductor element and is in contact with the side surface of the semiconductor element over the entire circumference. and are made of a photocurable resin, said bottom surface and thicker thickness at the corner portion formed between the inner surface of the recess, when the thickness in the near portion the semiconductor device is thin resin layer is formed bets To, the lid is characterized in that it is bonded via a photocurable resin on the upper surface of the insulating substrate.
[0014]
In the semiconductor device of the present invention, a resin layer having a thickness smaller than the height of the semiconductor element is formed at a portion exposed from the semiconductor element on the bottom surface of the recess, thereby fixing the foreign matter that has entered the recess to the resin layer. Therefore, it is possible to effectively suppress foreign matters from moving in the recess and adhering to the light receiving portion of the semiconductor element, and the light receiving characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, a resin layer having a large thickness at the corner portion formed by the bottom surface and the inner surface of the concave portion and a thin thickness at a portion closer to the semiconductor element makes it difficult to remove foreign matters such as dust, and is likely to gather as a result. The resin layer can be thickened at the corners of the recesses to effectively prevent foreign substances from adhering to the semiconductor element. Also, the resin layer can be thinned at a part closer to the semiconductor element, and the resin layer can affect the semiconductor element. Can be avoided.
[0016]
The semiconductor device of the present invention, since the tree fat layer is in contact over the entire circumference on the side surface of the semiconductor element, it is possible to suppress foreign matter from adhering to the light receiving portion of the semiconductor device effectively, the side surface of the semiconductor element the by fixing over the entire circumference, it is possible to suppress the positional deviation of the semiconductor device can be made good good light receiving characteristics of the semiconductor device. As a result, when the semiconductor device is incorporated in a digital camera or the like, the problem that a problem occurs in capturing an image is solved.
[0018]
The semiconductor device of the present invention, by tree fat layer is made of a photocurable resin, transparent lid is attached by being joined through a photocurable resin on the upper surface of the insulating substrate, Since the resin layer and the resin for bonding the lid to the upper surface of the insulating substrate can be simultaneously cured by the same light irradiation, the lid is attached to the insulating substrate after the semiconductor element is adhered to the recess. until close the recess and bonded to, can stay strong state tacky uncured resin layer of the bottom surface of the recess, thereby solid-wear invading foreign matter effective in the resin layer in the recess It is possible to effectively suppress the floating foreign matters remaining in the recesses from newly adhering to the light receiving portion of the semiconductor element.
[0019]
Moreover, since it is possible to perform the bonding of cured and the cover of the resin layer at the same time, it can be made the productivity of the optical semiconductor device was superior.
[0020]
In addition, by joining the lid to the upper surface of the insulating base via a photocurable resin, excessive heat is not applied to the insulating base and the semiconductor element during the joining, and a large thermal stress is not generated. the reliability and the adhesion between the insulating substrate and to suppress the distortion of the light receiving portion can be secured in a good good electrical characteristics of the light receiving portion.
[0021]
In the semiconductor device of the present invention, preferably, the photocurable resin is made of at least one of an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, and a polyetheramide resin. It is.
[0022]
In the semiconductor device of the present invention, preferably, the photocurable resin is made of at least one of an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, and a polyetheramide resin. The semiconductor device can be bonded more firmly to the upper surface, and the semiconductor device can be excellent in the reliability of hermetic sealing of the semiconductor element.
[0023]
In addition, photocurable epoxy resins, silicone resins, acrylic resins, and polyetheramide resins are excellent in adhesiveness in an uncured state, and thus more effectively fix foreign matter that has entered the recesses. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device with favorable light receiving characteristics.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The semiconductor device of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a sectional view showing an example of an embodiment of the optical semiconductor device of the present invention. In FIG. 1, 1 is an insulating substrate, 2 is a wiring conductor, 3 is a semiconductor element, 4 is a lid, 5 is an adhesive layer, 6 is a resin layer, and 7 is a bonding wire. Thus, the semiconductor device 8 is mainly constituted by the insulating substrate 1, the wiring conductor 2, the semiconductor element 3, the lid body 4, the adhesive layer 5, the resin layer 6, and the bonding wire 7.
[0025]
Semiconductor element 3 is housed in the recess 1a formed in the upper surface of the insulating base 1 of the present invention, it is joined to the bottom surface of the recess 1a. A light receiving portion is provided at the center of the upper surface of the semiconductor element 3, and an input / output electrode is provided at the outer peripheral portion of the upper surface of the semiconductor element 3. Electrode pads are provided on the outer peripheral portion of the bottom surface of the recess 1a and the inner peripheral surface of the recess 1a, and the electrode pads and the electrodes of the semiconductor element 3 are electrically connected by bonding wires 7 made of Au, Al or the like. It is connected.
[0026]
Further, an adhesive layer 5 made of a resin adhesive or the like is applied to the entire circumference around the recess 1a on the upper surface of the insulating base 1, and a light-transmitting lid 4 made of glass, quartz, sapphire, transparent resin, or the like is joined. The
[0027]
The semiconductor device 8 of the present invention includes an insulating base 1 having a recess 1a for accommodating the semiconductor element 3 on the upper surface, and a wiring conductor formed from the inner surface of the recess 1a to at least one of the side surface and the lower surface of the insulating base 1. 2, a semiconductor element 3 placed on the bottom surface of the recess 1 a and having an electrode electrically connected to the wiring conductor 2, and a lid 4 attached to the top surface of the insulating base 1 so as to cover the recess 1 a. Then, a resin layer 6 having a thickness smaller than the height of the semiconductor element 3 is formed at a portion exposed from the semiconductor element 3 on the bottom surface of the recess 1a.
[0028]
The insulating substrate 1 constituting the semiconductor device 8 of the present invention is made of ceramics such as alumina ceramics, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, silicon nitride ceramics, glass ceramics, and the like. Alternatively, a separate frame-shaped side wall portion may be provided, or the bottom plate portion and the side wall portion of the insulating base 1 may be formed integrally.
[0029]
On the top surface of the insulating substrate 1, a recess 1a for accommodating the semiconductor element 3 and placing it on the bottom surface is formed, and the wiring conductor 2 is electrically connected to an electrode pad formed in the recess 1a. By connecting the electrode pad to the electrode of the semiconductor element 3 via the bonding wire 7, the semiconductor element 3 mounted on the insulating base 1 is connected via the electrode, the bonding wire 7, the electrode pad and the wiring conductor 2. It is electrically connected to an external electric circuit.
[0030]
The wiring conductor 2 is formed of a metallized conductor such as tungsten, molybdenum, copper, or silver. The wiring conductor 2 is formed, for example, in a predetermined through hole in advance in a ceramic green sheet (hereinafter also referred to as a green sheet) to be the insulating base 1, and a metal paste such as tungsten, molybdenum, copper, or silver is applied to the inner surface of the through hole. It is formed by applying or filling the material.
[0031]
Further, the semiconductor element 3 is provided with a light receiving portion at the center of the upper surface thereof, and an input / output electrode is provided at an outer peripheral portion around the light receiving portion on the upper surface thereof. The semiconductor element 3 is a semiconductor element composed of a light receiving element such as a PD, a line sensor, an image sensor, a CCD (Charge Coupled Device), an EPROM (Erasable and Programmable ROM), or an optical semiconductor element having these light receiving portions. In the present invention, the semiconductor element 3 may be a semiconductor integrated circuit element such as an IC or an LSI.
[0032]
The semiconductor element 3 is placed on the bottom surface of the insulating substrate 1 and bonded by a resin adhesive, solder, or the like, and an electrode is provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the semiconductor element 3. The electrode of the semiconductor element 3 and the electrode pad that is an exposed part of the recess 1a of the wiring conductor 2 are electrically connected by a bonding wire 7 made of Au, Al or the like.
[0033]
Further, the lid 4 is bonded and fixed to the upper surface of the side wall portion of the insulating base 1 via the adhesive layer 5, whereby the recess 1 a in which the semiconductor element 3 is mounted and accommodated is hermetically sealed. The adhesive layer 5 is made of an acrylic resin, an epoxy resin, a silicone resin, a polyetheramide resin, or the like. The adhesive layer 5 may be mixed with dark pigments and dyes such as black, brown, dark green, and dark blue in order to block the extraneous light from entering.
[0034]
In the semiconductor device 8 of the present invention, as described above, the resin layer 6 is formed on the bottom surface of the recess 1 a exposed from the semiconductor element 3, and the thickness of the resin layer 6 is smaller than the height of the semiconductor element 3. And As a result, the foreign matter taken into the concave portion 1a is fixed by the resin layer 6, so that the foreign matter can be effectively prevented from adhering to the light receiving portion of the semiconductor element 3, and the light receiving characteristics of the semiconductor device 8 are improved. can do. As a result, when the semiconductor device 8 is incorporated in a digital camera or the like, the problem that a problem occurs in capturing an image is solved.
[0035]
Further, since the thickness of the resin layer 6 is thinner than the height of the semiconductor element 3, the light receiving portion on the upper surface of the semiconductor element 3 is blocked by the resin layer 6, or the reflected light on the surface of the resin layer 6 enters the light receiving portion. This can be effectively prevented, and the light transmitted through the lid 4 can be accurately received by the semiconductor element 3. Therefore, the resin layer 6 is preferably thinner than the semiconductor element 3 by 100 μm or more. If the difference between the thickness of the resin layer 6 and the height of the semiconductor element 3 is reduced to less than 100 μm, the upper surface of the resin layer 6 and the upper surface of the semiconductor element 3 are too close to each other, and accurate light reception by the semiconductor element 3 is likely to be hindered. Tend to be.
[0036]
The resin layer 6 needs to be in contact with the side surface of the semiconductor element 3 over the entire circumference . In other words, the resin layer 6 is preferably formed so as to contact the side surface of the semiconductor element 3 and surround the entire periphery thereof. In this case, the side surfaces of the semiconductor element 3 can be effectively secured over the entire circumference, it is possible to suppress the positional deviation of the semiconductor element 3, it is possible to further improve the light receiving characteristic of the semiconductor device 8.
[0037]
The resin layer 6 is formed of at least one of an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, a polyetheramide resin, and the like, for example.
[0038]
In the semiconductor device 8 of the present invention, the resin layer 6 is made of a photocurable resin, and the lid 4 is attached to the upper surface of the insulating substrate 1 by being bonded via the photocurable resin. It is necessary . Thereby, since hardening of the resin layer 6 and hardening of the resin 5 for joining the cover body 4 to the upper surface of the insulation base | substrate 1 can be performed simultaneously by irradiation of the same light, the semiconductor element 3 is set to the recessed part 1a. The resin layer 6 on the bottom surface of the recess 1a can be left uncured and strongly sticky until the lid is joined to the insulating base 1 and the recess 1a is closed after bonding, and enters the recess 1a. foreign matter may be allowed to solid wear effectively a resin layer 6, the floating foreign substances remaining in the recess can be prevented that effectively the newly attached to the light receiving portion of the semiconductor element 3.
[0039]
Moreover, since it is possible to perform the bonding of cured and the cover 4 of the resin layer 6 simultaneously it can be made the productivity of the optical semiconductor device 8 has superior.
[0040]
In addition, when the lid 4 is joined to the upper surface of the insulating base 1 via a photocurable resin, excessive heat is applied to the insulating base 1 and the semiconductor element 3 at the time of joining, and a large thermal stress is generated. no, it is possible to ensure reliability and adhesion between the semiconductor element 3 and the insulating substrate 1, a good good electrical characteristics of the light receiving portion by suppressing the distortion of the light receiving portion.
[0041]
When the resin layer 6 is made of a photocurable resin, the resin layer 6 is made of at least one of a photocurable epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, and a polyetheramide resin. It is preferable to consist of. In this case, the lid 4 can be more firmly bonded to the upper surface of the insulating base 1, and the semiconductor device 8 can be made excellent in the reliability of hermetic sealing of the semiconductor element 3.
[0042]
In addition, the photocurable epoxy resin, silicone resin, acrylic resin, and polyetheramide resin are excellent in adhesiveness in an uncured state, and thus more effectively fix foreign matter that has entered the recess 1a. Thus, the semiconductor device 8 with good light receiving characteristics can be obtained more reliably.
[0043]
In addition, since the resin layer 6 is thick at the corners formed by the bottom surface and the inner surface of the concave portion 1a where foreign matters such as dust are difficult to collect and easily gather as a result, adhesion of foreign matters to the semiconductor element 3 is effective. Can be suppressed. Further, since the thickness is made closer to the semiconductor element 3, the influence of the resin layer 6 on the semiconductor element 3 can be avoided.
[0044]
Further, in order to prevent light reflected by the resin layer 6 from entering the light receiving portion of the semiconductor element 3, dark color pigments or dyes such as black, brown, dark green, and dark blue are mixed into the resin layer 6. Also good.
[0045]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[0046]
【The invention's effect】
In the semiconductor device of the present invention, a resin layer having a thickness smaller than the height of the semiconductor element is formed at a portion exposed from the semiconductor element on the bottom surface of the recess, thereby fixing the foreign matter that has entered the recess to the resin layer. Therefore, it is possible to effectively suppress foreign matters from moving in the recess and adhering to the light receiving portion of the semiconductor element, and the light receiving characteristics of the semiconductor device can be improved. Further, thick thick at corner portions of the recess, by the thickness in the near portion by the semiconductor element is a thin resin layer is formed, at the bottom surface and the inner surface of the collection easily recess hardly 0.00 foreign matter such as dust resulting formed The resin layer can be thickened at the corners to effectively prevent foreign substances from adhering to the semiconductor element. Also, the resin layer can be thinned at a part closer to the semiconductor element, and the resin layer can affect the semiconductor element. Can be avoided.
[0047]
The semiconductor device of the present invention, since the tree fat layer is in contact over the entire circumference on the side surface of the semiconductor element, it is possible to suppress foreign matter from adhering to the light receiving portion of the semiconductor device effectively, the side surface of the semiconductor element the by fixing over the entire circumference, it is possible to suppress the positional deviation of the semiconductor device can be made good good light receiving characteristics of the semiconductor device. As a result, when the semiconductor device is incorporated in a digital camera or the like, the problem that a problem occurs in capturing an image is solved.
[0048]
The semiconductor device of the present invention, by tree fat layer is made of a photocurable resin, transparent lid is attached by being joined through a photocurable resin on the upper surface of the insulating substrate, Since the resin layer and the resin for bonding the lid to the upper surface of the insulating substrate can be simultaneously cured by the same light irradiation, the lid is attached to the insulating substrate after the semiconductor element is adhered to the recess. until close the recess and bonded to, can stay strong state tacky uncured resin layer of the bottom surface of the recess, thereby solid-wear invading foreign matter effective in the resin layer in the recess It is possible to effectively suppress the floating foreign matters remaining in the recesses from newly adhering to the light receiving portion of the semiconductor element.
[0049]
In addition, since the curing of the resin layer and the bonding of the lid can be performed at the same time, the productivity of the optical semiconductor device can be further improved.
[0050]
In addition, by joining the lid to the upper surface of the insulating base via a photocurable resin, excessive heat is not applied to the insulating base and the semiconductor element during the joining, and a large thermal stress is not generated. the reliability and the adhesion between the insulating substrate and to suppress the distortion of the light receiving portion can be secured in a good good electrical characteristics of the light receiving portion.
[0051]
In the semiconductor device of the present invention, preferably, the photocurable resin is made of at least one of an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, and a polyetheramide resin. The semiconductor device can be more firmly bonded to the upper surface, and the semiconductor device can be more excellent in the reliability of hermetic sealing of the semiconductor element.
[0052]
In addition, photocurable epoxy resins, silicone resins, acrylic resins, and polyetheramide resins are excellent in adhesiveness in an uncured state, and thus more effectively fix foreign matter that has entered the recesses. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor device with favorable light receiving characteristics.
[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.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulation base | substrate 1a .... Recessed part 2 ... Wiring conductor 3 ... Semiconductor element 4 ... Cover body 5 ... Adhesive layer 6 ... Resin layer 7 ... Bonding wire 8 ... Semiconductor device

Claims

An insulating base having a recess for accommodating a semiconductor element on the upper surface; a wiring conductor formed from the inner surface of the recess to at least one of a side surface and a lower surface of the insulating base; and a bottom surface of the recess. A semiconductor element in which an electrode is electrically connected to the wiring conductor and a light receiving portion is provided in the center of the upper surface, and a translucent lid attached to the upper surface of the insulating base so as to cover the recess. In the semiconductor device provided, the photocurable resin having a thickness smaller than a height of the semiconductor element at a portion exposed from the semiconductor element on the bottom surface of the recess and being in contact with a side surface of the semiconductor element over the entire circumference from made, the bottom surface and thicker thickness at the corner portion formed between the inner surface of the recess, with a thickness of the thin resin layer is formed in a portion close by the semiconductor element, the lid is the absolute Wherein a that are joined via a photocurable resin on the upper surface of the base member.

2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the photocurable resin is made of at least one of an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, and a polyetheramide resin.