JP4816049B2 - センサーパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサーパッケージに係り、特にセンサーのアクティブ面側に保護材を備えた気密封止型のセンサーパッケージと、このセンサーパッケージを簡便に製造する方法に関する。

従来から、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサー、加速度センサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）センサーが種々の用途に用いられている。例えば、イメージセンサーは、半導体チップの一方の面が、光電変換を行う受光素子が配設されたアクティブ面となっている。このようなセンサーは、アクティブ面を保護したり、センサーの稼動を確保するために、センサー本体のアクティブ面に空隙部を設けるように保護材が配設され気密封止されたパッケージ構造となっている（特許文献１、２）。
特開平８−８８３３９号公報 特開平１０−１３５４３４号公報

しかしながら、従来のセンサーパッケージは、例えば、はんだ等の接合部材を所望の連続形状で保護材に予め形成し、この保護材をセンサー本体に当接させ、高温で接合部材を溶融させて保護材とセンサー本体とを接合したものである。したがって、接合時に密封された空間内の気体が膨張して、溶融状態にある接合部材に破損が生じることがあり、この場合、気密封止が不十分となって実用に供し得ないという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、信頼性が高いセンサーパッケージと、このようなセンサーパッケージを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のセンサーパッケージは、センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面の外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材と、前記保護材の前記空隙部に位置する部位に穿設された微細貫通孔と、該微細貫通孔内に配設された閉塞部材と、を備え、前記センサー本体と前記保護材の対向する面の面積は、保護材の面積が小さく、前記保護材は、前記センサー本体と対向する面の周縁角部において前記接合部材により前記センサー本体に接合されており、前記接合部材は、ろう材層の上下に金属層を積層した多層構造であり、前記保護材の前記センサー本体と対向する面に位置する金属層の面積は、ろう材層を介してこれと対向する部位にある金属層の面積よりも小さいような構成とした。

本発明の他の態様として、前記センサー本体は、前記接合部材よりも外側の領域に複数の端子を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部に前記アクティブ面を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記保護材は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記ろう材層は、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属層は、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層のいずれかであるような構成とした。

本発明のセンサーパッケージの製造方法は、対向するセンサー本体よりも小さい対向面形状を有する保護材に微細貫通孔を穿設する工程と、センサー本体のアクティブ面と前記保護材の前記微細貫通孔とが環状の接合部位の内側となるように、前記保護材の前記センサー本体と対向する面の周縁角部において環状の接合部材を介して前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程と、前記保護材の微細貫通孔を閉塞して、前記センサー本体、前記保護材および前記接合部材で囲まれた空隙部を気密封止する工程と、を有し、前記センサー本体と前記保護材の周縁角部の接合部位に、接合前に予め金属層を形成し、前記保護材の前記センサー本体と対向する面に形成する金属層の面積は、前記センサー本体に形成する金属層の面積よりも小さいものとし、前記センサー本体の金属層と前記保護材の周縁角部の金属層とをろう材層を介して接合することにより、ろう材層の上下に金属層を積層した多層構造の前記接合部材で前記センサー本体と前記保護材とを接合するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に前記空隙部の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に真空チャンバー内において減圧することにより前記空隙部を減圧状態とするような構成とした。
本発明の他の態様として、前記微細貫通孔の壁面に金属層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程を真空チャンバー内で行うような構成とした。

このような本発明のセンサーパッケージは、アクティブ面が位置する空隙部の気密性が高いので、アクティブ面の汚染が確実に防止され信頼性が高いものである。
また、本発明のセンサーパッケージの製造方法では、接合部材によるセンサー本体と保護材との接合の際、空隙部内の気体が膨脹しても、保護材が備える微細貫通孔を介して気体が外部に自由に逃げることができるので、気体膨脹による接合部材の破損が防止され、センサー本体と保護材との接合完了後に微細貫通孔が閉塞されることにより、確実な気密封止が可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［センサーパッケージ］
図１は、本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す平面図であり、図２は図１に示されるセンサーパッケージのＡ−Ａ線での概略断面図である。図１及び図２において、本発明のセンサーパッケージ１は、センサー本体２と、このセンサー本体２のアクティブ面３に空隙部１０を介して対向する保護材６と、アクティブ面３の外側領域に環状に配設され空隙部１０を気密封止するようにセンサー本体２と保護材６とを接合する接合部材１１とを備えている。

本発明のセンサーパッケージ１を構成するセンサー本体２は、凹部４にアクティブ面３を有していおり、また、接合部材１１よりも外側の領域には複数の端子５を備えている。センサー本体２には特に制限はなく、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーや、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）センサー等であってよい。尚、上記のアクティブ面３は、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域等、センサーの所望の検知機能を発現する領域を意味する。
アクティブ面３が位置する凹部４の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、上記の端子５は、図示しない引き出し配線等によりアクティブ面の所望の部位と接続されている。

センサーパッケージ１を構成する保護材６は、対向するセンサー本体２と同じ対向面形状を有している。また、保護材６は、アクティブ面３との対向部位の外側であって空隙部１０に位置する部位に穿設された微細貫通孔７と、この微細貫通孔７内に配設された閉塞部材１６を有している。この保護材６の材質は、センサーパッケージ１の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーの場合は、ガラス、サファイヤ等の無機透光性部材を挙げることができる。また、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーの場合は、熱膨張係数の整合を考慮して、センサー本体２と同じシリコンであってよく、また、各種金属、無機絶縁材料等であってもよい。このような保護材６の厚みは、材質、光透過性等を考慮して、例えば、０．３〜１ｍｍの範囲で設定することができる。

保護材６と、センサー本体２のアクティブ面３との間に存在する空隙部１０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部１０は、アクティブ面３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０^-2〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。
また、上記の微細貫通孔７は、図示例では１個であるが、複数個（例えば、２〜４個）であってもよい。また、微細貫通孔７の形状は特に制限はなく、その開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。

図３は、センサーパッケージ１を構成する接合部材１１と、閉塞部材１６を説明するための部分拡大断面図である。
図３に示されるように、センサー本体２と保護材６とを接合する接合部材１１は、ろう材層１２を挟持するように金属層１３，１４を積層したような多層構造である。
ろう材層１２は、融点が４５０℃以下である、いわゆる「軟ろう」であり、例えば、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかからなる層であってよい。このようなろう材層１２の厚みは、空隙部１０の設定厚み等を考慮して適宜設定することができ、例えば、５〜２００μｍ程度で設定することができる。

また、金属層１３，１４は、図示例では、それぞれ金属層１３ａ、金属層１３ｂとの積層、金属層１４ａ、金属層１４ｂとの積層である。このような積層状態の金属層１３，１４は、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。さらに、酸化を防止し、ろう材層１２との濡れ性を良好とするためにＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、あるいは、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層等の４層構造にしてもよい。金属層１３，１４の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層１３ａ、金属層１３ｂの各厚み、あるいは、金属層１４ａ、金属層１４ｂの各厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度で設定することができる。尚、金属層１３，１４は単層でも、また、上述の４層構造を含む３層以上の積層でもよい。

図示例では、ろう材層１２の上下に位置する金属層１３，１４の面積が異なっており、金属層１３が金属層１４よりも大きいものとなっている。これは、後述する本発明の製造方法において、センサー本体２と保護材６とを接合する際に、ろう材層１２の良好な端面形状の形成を可能とし、センサー本体２と保護材６との位置合わせを容易とするためである。尚、金属層１４が金属層１３よりも大きいものであってもよい。
一方、閉塞部材１６は、図３に示されるように、微細貫通孔７の壁面に形成された金属層１７と、微細貫通孔７内に充填されたろう材層１８からなっている。

閉塞部材１６をなす金属層１７は、図示例では、金属層１７ａ、金属層１７ｂの積層であり、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。金属層１７の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層１７ａ、金属層１７ｂの各厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度で設定することができる。尚、金属層１７は単層でも、また、上記の４層構造を含む３層以上の積層でもよい。
また、ろう材層１８は、融点が４５０℃以下である、いわゆる「軟ろう」であり、例えば、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかからなるものであってよい。

図４は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。図４において、本発明のセンサーパッケージ２１は、センサー本体２２と、このセンサー本体２２のアクティブ面２３に空隙部３０を介して対向する保護材２６と、アクティブ面２３の外側領域に環状に配設され空隙部３０を気密封止するようにセンサー本体２２と保護材２６とを接合する接合部材３１とを備えている。
センサーパッケージ２１を構成するセンサー本体２２は、上述のセンサー本体２と同様であり、凹部２４にアクティブ面２３を有していおり、また、接合部材３１よりも外側の領域には複数の端子２５を備えている。

センサーパッケージ２１を構成する保護材２６は、対向するセンサー本体２２よりも小さい対向面形状を有しており、センサー本体２２と対向する面の周縁角部において、接合部材３１によりセンサー本体２２に接合されている。また、アクティブ面２３との対向部位の外側であって空隙部３０に位置する部位に穿設された微細貫通孔２７と、この微細貫通孔２７内に配設された閉塞部材３６を有している。このような保護材２６の材質、厚みは、上述の保護材６と同様である。また、上記の微細貫通孔２７は、図示例では１個であるが、複数個（例えば、２〜４個）であってもよく、この場合、均等に配することが好ましい。微細貫通孔２７の形状は特に制限はなく、その開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。
保護材２６と、センサー本体２２のアクティブ面２３との間に存在する空隙部３０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部３０は、アクティブ面２３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。

図５は、センサーパッケージ２１を構成する接合部材３１と、閉塞部材３６を説明するための部分拡大断面図である。図５に示されるように、センサー本体２２と保護材２６とを接合する接合部材３１は、ろう材層３２を挟持するように金属層３３，３４を積層したような多層構造である。
ろう材層３２の材質は、上述のろう材層１２と同様とすることができる。また、センサー本体２２と保護材２６との間に位置するろう材層３２の厚みは、空隙部３０の設定厚み等を考慮して適宜設定することができ、例えば、５〜２００μｍ程度で設定することができる。

金属層３３は、図示例では、金属層３３ａ、金属層３３ｂとの積層であり、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。この金属層３３の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層３３ａ、金属層３３ｂの各厚みは、例えば、５〜２００μｍ程度で設定することができる。
また、金属層３４は、保護材２６の周縁角部に形成されており、図示例では、金属層３４ａ、金属層３４ｂとの積層である。このような積層状態の金属層３４は、例えば、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層等とすることができる。この金属層３４の厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度とし、金属層３４ａ、金属層３４ｂの各厚みは、例えば、０．１〜２μｍ程度で設定することができる。
尚、金属層３３，３４は単層でも、また、上記の４層構造を含む３層以上の積層でもよい。

図示例では、金属層３３の面積が、これと対向する部位にある金属層３４の面積よりも大きいものとなっている。これは、センサー本体２２と保護材２６とを接合する際に、ろう材層３２の良好な端面形状の形成を可能とし、センサー本体２２と保護材２６との位置合わせを容易とするためである。
また、閉塞部材３６は、図５に示されるように、微細貫通孔２７の壁面に形成された金属層３７と、微細貫通孔２７に充填されたろう材層３８からなっている。このような金属層３７、ろう材層３８からなる閉塞部材３６は、上述の実施形態の閉塞部材１６、金属層１７、ろう材層１８と同様とすることができる。

図６は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。図６において、本発明のセンサーパッケージ４１は、センサー本体４２と、このセンサー本体４２のアクティブ面４３に空隙部５０を介して対向する保護材４６と、アクティブ面４３の外側領域に環状に配設され空隙部５０を気密封止するようにセンサー本体４２と保護材４６とを接合する接合部材５１とを備えている。
センサーパッケージ４１を構成するセンサー本体４２は、凹部を有していない点を除いて、上述のセンサー本体２と同様であり、接合部材５１よりも外側の領域には複数の端子４５を備えている。

センサーパッケージ４１を構成する保護材４６は、アクティブ面４３と対向する面に、アクティブ面４３の形状に対応した凹部４８を備えている点を除いて、上述の保護材６と同様である。凹部４８の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、保護材４６は、アクティブ面４３との対向部位の外側であって空隙部５０に位置する部位に穿設された微細貫通孔４７と、この微細貫通孔４７内に配設された閉塞部材５６を有している。尚、微細貫通孔４７の穿設部位は、凹部４８内であっても、その外側であってもよい。
このような保護材４６の材質、厚みは、上述の保護材６と同様である。また、上記の微細貫通孔４７の開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。
また、センサーパッケージ４１を構成する接合部材５１、微細貫通孔４７を閉塞する閉塞部材５６は、上述の実施形態の接合部材１１、閉塞部材１６と同様である。

保護材４６と、センサー本体４２のアクティブ面４３との間に存在する空隙部５０の厚みは、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部５０は、アクティブ面４３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、例えば、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。
尚、上述の実施形態であるセンサーパッケージ２１においても、センサー本体２２として、凹部２４を有していないものを使用し、また、保護材２６として、アクティブ面２３と対向する面にアクティブ面２３の形状に対応した凹部を備えたものを使用することができる。

図７は、本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。図７において、本発明のセンサーパッケージ６１は、センサー本体６２と、このセンサー本体６２のアクティブ面６３に空隙部７０を介して対向する保護材６６と、アクティブ面６３の外側領域に環状に配設され空隙部７０を気密封止するようにセンサー本体６２と保護材６６とを接合する接合部材７１とを備えている。
センサーパッケージ６１を構成するセンサー本体６２は、上述のセンサー本体２と同様であり、接合部材７１よりも外側の領域には複数の端子６５を備えている。

センサーパッケージ６１を構成する保護材６６は、上記の保護材４６と同様であり、また、アクティブ面６３と対向する面に、アクティブ面６３の形状に対応した凹部６８を備えている点を除いて、上述の実施形態の保護材６と同様である。凹部６８の深さは、任意に設定することができ、例えば、５〜２００μｍの範囲で設定することができる。また、保護材６６は、アクティブ面６３との対向部位の外側であって空隙部７０に位置する部位に穿設された微細貫通孔６７と、この微細貫通孔６７内に配設された閉塞部材７６を有している。尚、微細貫通孔６７の穿設部位は、凹部６８内であっても、その外側であってもよい。

このような保護材６６の材質、厚みは、上述の保護材６と同様である。また、上記の微細貫通孔６７の開口径は、例えば、５〜２００μｍ程度とすることができる。
また、センサーパッケージ６１を構成する接合部材７１、微細貫通孔６７を閉塞する閉塞部材７６は、上述の実施形態の接合部材１１、閉塞部材１６と同様である。
保護材６６と、センサー本体６２のアクティブ面６３との間に存在する空隙部７０の厚みは、例えば、１０〜４００μｍの範囲で設定することができる。この空隙部７０は、アクティブ面６３の保護のために、不活性ガスや窒素ガスが充填されていてもよく、また、例えば、１０^-1〜１０^-5Ｐａ程度のやや低圧状態であってもよい。
尚、上述の実施形態であるセンサーパッケージ２１においても、保護材２６として、アクティブ面２３と対向する面にアクティブ面２３の形状に対応した凹部を備えたものを使用することができる。

上述のような本発明のセンサーパッケージは、センサー本体のアクティブ面が位置する空隙部の気密性が高く、例えば、Ｈｅリーク率が１０^-9ａｔｍ・ｃｃ／秒以下、好ましくは１０^-12ａｔｍ・ｃｃ／秒以下のような高い気密性が得られ、アクティブ面の汚染が保護材により確実に防止される。
上述のセンサーパッケージは、例示であり、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態における保護材の微細貫通孔は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーである場合を考慮して、環状の接合部材の内側で、かつ、対向するアクティブ面の外側となる位置としたが、センサー本体がイメージセンサーではなく、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーである場合には、微細貫通孔の位置は環状の接合部材の内側に位置すればよく、アクティブ面との対向部位に位置するものであってもよい。

［センサーパッケージの製造方法］
次に、本発明のセンサーパッケージの製造方法について説明する。
図８及び図９は、本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を、上述の図１〜図３に示すセンサーパッケージ１を例として示す工程図である。
まず、センサー本体２を作製し、また、保護材６に微細貫通孔７を穿設する（図８（Ａ））。センサー本体２の作製は、例えば、シリコンウエハを多面付けで区画し、各面付け毎に、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical System）手法等を用いて作製する。作製したセンサー本体２は、凹部４にアクティブ面３を有し、また、後工程で環状の接合部材１１が配設される部位の外側の領域に複数の端子５を有するものである。

また、保護材６への微細貫通孔７の形成は、例えば、多面付けで区画した保護材６の各面付け毎に所望の開口を有するマスクパターンを形成し、露出している部位に対して、プラズマを利用したドライエッチング法であるＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma − Reactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング）法によりエッチングすることにより行うことができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により微細貫通孔７を形成することもできる。このような微細貫通孔７の形成部位は、後述する環状の接合部材１１の内側であり、かつ対向するアクティブ面３より外側となる位置である。

この工程では、接合部材１１を構成する金属層１３をセンサー本体２の所定部位に環状に形成し、また、接合部材１１を構成する金属層１４を保護材６の所定部位に環状に形成することが好ましい。金属層１３，１４の形成方法には特に制限はなく、例えば、真空成膜法、無電解めっき法によりＴｉ薄膜等の下地導電薄膜を形成し、この下地導電薄膜上に接合部材形成部位に相当する開口を有するレジストパターンを形成した後、下地導電薄膜を給電層として電解めっき法によりＡｕ等の導電材料を析出させ、その後、レジストパターンと、露出している下地導電薄膜とを除去して形成することができる。また、センサー本体２や保護材６に形成したレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層、Ａｕ層の積層膜等を形成し、その後、レジストパターンを除去して金属層１３，１４を形成してもよい。

また、この工程では、保護材６に形成した微細貫通孔７の壁面に、閉塞部材１６を構成する金属層１７を形成することが好ましい。この金属層１７の形成方法には特に制限はなく、例えば、真空成膜法、無電解めっき法によりＴｉ薄膜等の下地導電薄膜を、微細貫通孔７の壁面を含む保護材６に形成し、微細貫通孔７の壁面に位置する下地導電薄膜を除く下地導電薄膜上にレジストパターンを形成した後、下地導電薄膜を給電層として電解めっき法によりＡｕ等の導電材料を析出させ、その後、レジストパターンと、露出している下地導電薄膜とを除去して形成することができる。また、保護材６の微細貫通孔７が露出するように形成したレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層、Ａｕ層の積層膜等を微細貫通孔７の内壁面に形成し、その後、レジストパターンを除去して金属層１７を形成してもよい。

次いで、環状の接合部材１１を介してセンサー本体２と保護材６とを多面付けの状態で、接合して、センサー本体２と保護材６と接合部材１１で囲まれた空隙部１０を形成する（図８（Ｂ））。接合部材１１は、上述のように、ろう材層１２と金属層１３，１４からなる多層構造であり、環状の金属層１３，１４は前の工程において、それぞれセンサー本体２と保護材６とに形成されている。したがって、例えば、保護材６に予め形成した金属層１４上にろう材層１２を形成し、このろう材層１２が金属層１３に当接するようにセンサー本体２と保護材６とを対向させ、この状態で加熱してろう材層１２を溶融し、その後、固化して接合することができる。この接合工程において、本発明では、保護材６の微細貫通孔７が環状の接合部位の内側に存在するので、空隙部１０内の気体が膨張しても、微細貫通孔７を介して気体が外部に自由に逃げることができ、溶融状態のろう材層１２に気体膨脹の応力が作用することが防止される。

また、この接合工程では、センサー本体２に形成した金属層１３の面積が、保護材６に形成した金属層１４の面積よりも大きいので、ろう材層１２の溶融接合時に、端面形状の良好なろう材層１２の形成が可能であり、センサー本体２と保護材６との位置合わせが容易となる。
次に、接合部材１１で接合したセンサー本体２と保護材６を真空チャンバー１００内に載置し、真空チャンバー１００内を１０^-1〜１０^-6Ｐａ程度まで減圧する（図８（Ｃ））。その後、真空チャンバー１００内に不活性ガス（例えば、Ｈｅ）、または窒素ガスを常圧まで導入する（図９（Ａ））。これにより、空隙部１０の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とする。

次いで、真空チャンバー内にて、保護材６の微細貫通孔７を閉塞して空隙部１０を気密封止する（図９（Ｂ））。微細貫通孔７の閉塞は、壁面に金属層１７が形成されている微細貫通孔７内に、溶融したろう材を注入し固化してろう材層１８を形成することにより行うことができる。このように、接合部材１１によるセンサー本体２と保護材６との接合が完了した後に、微細貫通孔７を閉塞するので、空隙部１０の気密封止が確実なものとなる。尚、微細貫通孔７の閉塞は常温（２０〜３０℃）下で行うことが好ましい。
次に、多面付けのセンサー本体と保護材とをダイシングすることにより、本発明のセンサーパッケージ１が得られる。
また、センサーパッケージ１の空隙部１０を、不活性ガスまたは窒素ガスからなる雰囲気とせずに、低圧状態とする場合には、真空チャンバー１００内を減圧した状態（上述の図８（Ｃ）に示される状態）で、保護材６の微細貫通孔７を閉塞して空隙部１０を気密封止する。
尚、本発明の製造方法では、環状の接合部材１１を介してセンサー本体２と保護材６とを接合する工程を、真空チャンバー１００内で行ってもよい。

また、図４に示されるセンサーパッケージ２１のように、センサー本体２２よりも保護材２６が小さい場合には、多面付けのセンサー本体の各面付けに対して、保護材を個々に接合する。さらには、多面付けのセンサー本体をダイシングして個々のセンサー本体を準備し、これに保護材を接合してもよい。
尚、上述の本発明のセンサーパッケージの製造方法は例示であり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態における保護材の微細貫通孔の穿設位置は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーである場合を考慮して、環状の接合部材の内側で、かつ、対向するアクティブ面の外側となる位置としたが、センサー本体がイメージセンサーではなく、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳセンサーである場合には、微細貫通孔の穿設位置は環状の接合部材の内側に位置すればよく、アクティブ面との対向部位に位置するものであってもよい。

次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
まず、厚み６２５μｍのシリコンウエハを準備し、一辺５ｍｍである正方形で多面付けに区画した。このシリコンウエハの両面に、プラズマＣＶＤ法により酸化珪素膜（厚み３μｍ）を成膜した。
次いで、このシリコンウエハの各面付け毎に、従来の手法によりセンサー本体（アクティブ面寸法：３５００μｍ×３５００μｍ、凹部寸法：４０００μｍ×４０００μｍ、深さ１００μｍ）を作製した。各センサー本体は、アクティブ面の周囲に２０個（１辺５個）の端子を備えるものであった。

次に、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所望のフォトマスクを介して露光、現像し、各面付け毎にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、真空成膜法によりＴｉ層（厚み０．１μｍ）とＡｕ層（厚み０．２μｍ）の積層膜を形成した。これにより、センサー本体のアクティブ面の周囲であって、端子配列の内側に、Ｔｉ層とＡｕ層の積層である幅３００μｍの金属層を環状（金属層の幅方向の中心部の寸法：４３５０μｍ×４３５０μｍ）で形成した。
一方、厚み５００μｍのガラス基板を保護材として準備し、一辺５ｍｍである正方形で多面付けに区画した。

次いで、このガラス基板の一方の面に、プラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜（厚み３μｍ）を成膜した。次に、この窒化珪素膜上にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、微細貫通孔形成用のフォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次で、ＣＦ₄をエッチングガスとして、レジストパターンから露出している窒化珪素膜をドライエッチングし、その後、レジストパターンを剥離して、窒化珪素膜からなるマスクパターンを形成した。上記のマスクパターンは、ガラス基板の各面付け毎に、中心部から対角線方向に３０００μｍ離れた位置に直径３０μｍの円形開口を１個有するものであった。次に、マスクパターン側から、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置によりエッチングガスにＳＦ₆を用いて、ガラス基板をドライエッチングした。これにより、窒化珪素膜を備える面の開口径が３０μｍであり、反対面の開口径が２５μｍであるテーパー形状の微細貫通孔を形成した。

次に、窒化珪素膜上にポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、所望のフォトマスクを介して露光、現像した。これにより、各面付け毎に、上記の微細貫通孔が露出し、また、幅２００μｍの環状開口部（開口部の幅方向の中心部の寸法：４３５０μｍ×４３５０μｍ）を有するレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、真空蒸着法によりＴｉ層（厚み０．１μｍ）とＡｕ層（厚み０．２μｍ）の積層膜を形成し、その後、レジストパターンを剥離した。これにより、保護材の各面付けの微細貫通孔の壁面に、Ｔｉ層とＡｕ層の積層である金属層を形成するとともに、保護材の一方の面に、Ｔｉ層とＡｕ層の積層である幅２００μｍの金属層を環状（金属層の幅方向の中心部の寸法：４３５０μｍ×４３５０μｍ）で形成した。
次いで、上記の保護材に形成した各金属層上に、Ｓｎ−Ａｕ合金（融点３５０℃）を溶融押出して、幅１５０μｍ、高さ１００μｍのろう材層を形成した。

次に、空気中で、多面付けのセンサー本体と保護材とを、ろう材層がセンサー本体の金属層に当接するように位置合わせして圧着し、３７０℃、５分間の加熱を行い、その後、室温まで冷却した。これにより、多面付けのセンサー本体と保護材との接合が完了し、センサー本体のアクティブ面と保護材との間に、高さ約６０μｍの空隙部が形成された。
次いで、接合が完了した多面付けのセンサー本体と保護材を真空チャンバー内に載置し、真空チャンバー内を１０^-3Ｐａまで減圧した。次に、Ｈｅガスを真空チャンバーに供給して内部を常圧（１気圧）とした。
次に、真空チャンバー内を２５℃に設定し、溶融したＳｎ−Ａｕ合金を微細貫通孔に滴下して充填し、固化させることにより、微細貫通孔を閉塞した。その後、真空チャンバーから多面付け基板を取り出し、ダイシングして、図２に示されるようなセンサーパッケージを得た。

このように作製したセンサーパッケージについて、下記の条件でＨｅリーク率を測定した結果、１０^-12ａｔｍ・ｃｃ／秒であり、高い気密性が確保されていることが確認された。
（Ｈｅリーク率の測定条件）
センサーパッケージを収納した容器を１０^-4Ｐａに減圧し、１２０分間放置し
た間にセンサーパッケージから漏れたＨｅ量をＨｅ検出器（アルカラル（株）
製 ＡＳＭ−１８０ＴＤ）で検出した。

［比較例］
実施例と同様にして、多面付けのセンサー本体を作製し、金属層を形成した。
また、保護材に微細貫通孔を形成しない他は、実施例と同様にして、多面付けの保護材を作製し、金属層を形成した。
次に、上記の多面付けのセンサー本体と保護材との接合を、Ｈｅ雰囲気中で行った他は、実施例と同様にして行い、その後、多面付け基板をダイシングして、センサーパッケージを得た。
このように作製したセンサーパッケージについて、実施例と同様にＨｅリーク率を測定した結果、１０^-6ａｔｍ・ｃｃ／秒であり、実用レベルの気密性（１０^-9ａｔｍ・ｃｃ／秒以下）が得られていないことが確認された。

小型で高信頼性のセンサーが要求される種々の分野において適用できる。

本発明のセンサーパッケージの一実施形態を示す平面図である。 図１に示されるセンサーパッケージのＡ−Ａ線での概略断面図である。 図１に示されるセンサーパッケージを構成する接合部材と閉塞部材を説明するための部分拡大 本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。 図４に示されるセンサーパッケージを構成する接合部材と閉塞部材を説明するための部分拡大 本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。 本発明のセンサーパッケージの他の実施形態を示す図２相当の概略断面図である。 本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明のセンサーパッケージの製造方法の一実施形態を示す工程図である。

符号の説明

１，２１，４１，６１…センサーパッケージ
２，２２，４２，６２…センサー本体
３，２３，４３，６３…アクティブ面
６，２６，４６，６６…保護材
７，２７，４７，６７…微細貫通孔
１０，３０，５０，７０…空隙部
１１，３１，５１，７１…接合部材
１６，３６，５６，７６…閉塞部材

Claims (11)

1. センサー本体と、該センサー本体のアクティブ面に空隙部を介して対向する保護材と、前記センサー本体の前記アクティブ面の外側領域に環状に配設され前記空隙部を気密封止するように前記センサー本体と前記保護材とを接合する接合部材と、前記保護材の前記空隙部に位置する部位に穿設された微細貫通孔と、該微細貫通孔内に配設された閉塞部材と、を備え、前記センサー本体と前記保護材の対向する面の面積は、保護材の面積が小さく、前記保護材は、前記センサー本体と対向する面の周縁角部において前記接合部材により前記センサー本体に接合されており、前記接合部材は、ろう材層の上下に金属層を積層した多層構造であり、前記保護材の前記センサー本体と対向する面に位置する金属層の面積は、ろう材層を介してこれと対向する部位にある金属層の面積よりも小さいことを特徴とするセンサーパッケージ。
2. 前記センサー本体は、前記接合部材よりも外側の領域に複数の端子を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサーパッケージ。
3. 前記センサー本体は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部に前記アクティブ面を備えることを特徴する請求項１または請求項２に記載のセンサーパッケージ。
4. 前記保護材は、前記接合部材よりも内側の領域に凹部を有し、該凹部が前記アクティブ面と対向することを特徴する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
5. 前記ろう材層は、Ｓｎ−Ａｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｉｎ−Ｐｂ合金等の二元系、あるいは該二元系に他の金属を添加した三元系以上の合金のいずれかであることを特徴する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
6. 前記金属層は、Ａｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｃｒ積層、Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ｃｕ／Ｃｒ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｔｉ積層、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒ積層のいずれかであることを特徴する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のセンサーパッケージ。
7. 対向するセンサー本体よりも小さい対向面形状を有する保護材に微細貫通孔を穿設する工程と、
   センサー本体のアクティブ面と前記保護材の前記微細貫通孔とが環状の接合部位の内側となるように、前記保護材の前記センサー本体と対向する面の周縁角部において環状の接合部材を介して前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程と、
   前記保護材の微細貫通孔を閉塞して、前記センサー本体、前記保護材および前記接合部材で囲まれた空隙部を気密封止する工程と、を有し、 前記センサー本体と前記保護材の周縁角部の接合部位に、接合前に予め金属層を形成し、前記保護材の前記センサー本体と対向する面に形成する金属層の面積は、前記センサー本体に形成する金属層の面積よりも小さいものとし、 前記センサー本体の金属層と前記保護材の周縁角部の金属層とをろう材層を介して接合することにより、ろう材層の上下に金属層を積層した多層構造の前記接合部材で前記センサー本体と前記保護材とを接合することを特徴とするセンサーパッケージの製造方法。
8. 前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に前記空隙部の雰囲気を不活性ガスまたは窒素ガスの雰囲気とすることを特徴とする請求項７に記載のセンサーパッケージの製造方法。
9. 前記空隙部を気密封止する工程では、気密封止前に真空チャンバー内において減圧することにより前記空隙部を減圧状態とすることを特徴とする請求項７に記載のセンサーパッケージの製造方法。
10. 前記微細貫通孔の壁面に金属層を形成することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のセンサーパッケージの製造方法。
11. 前記センサー本体と前記保護材とを接合する工程を真空チャンバー内で行うことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のセンサーパッケージの製造方法。

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