JP6168647B2

JP6168647B2 - Light receiving sensor and light receiving sensor manufacturing method

Info

Publication number: JP6168647B2
Application number: JP2013049856A
Authority: JP
Inventors: 新荻　正隆; 正隆新荻; 吉田　宜史; 宜史吉田
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2014174135A

Description

本発明は、受光センサ及び受光センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a light receiving sensor and a method for manufacturing the light receiving sensor.

従来から、赤外線や可視光等、外部の光を受光（検出）して、その検出結果を電気信号に変換して出力する受光センサが知られている。この種の受光センサのうち、赤外線を検出する赤外線センサとして、下記特許文献１に示されるようなパッケージ型の赤外線センサが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light receiving sensor that receives (detects) external light such as infrared light and visible light, converts the detection result into an electrical signal, and outputs the signal is known. Among this type of light receiving sensor, a package type infrared sensor as shown in the following Patent Document 1 is known as an infrared sensor for detecting infrared rays.

パッケージ型の赤外線センサは、凹部を有するベース部材と、この凹部を閉塞するリッド部材と、が接合されたパッケージを備えている。
ベース部材の凹部内には、赤外線を受光する受光素子が収納されている。一方、リッド部材のうち、受光素子と対向する部分には開口部が形成され、この開口部を閉塞するようにレンズ部が配設されている。レンズ部は、例えば平凸状とされ、その外周部分が導電性接着剤等の接合材料によりリッド部材の内面に接合されている。
このように構成された赤外線センサでは、レンズ部に入射した赤外線が、レンズ部で集光された後、受光素子で受光されるようになっている。 The package-type infrared sensor includes a package in which a base member having a recess and a lid member that closes the recess are joined.
A light receiving element that receives infrared rays is housed in the recess of the base member. On the other hand, an opening is formed in a portion of the lid member that faces the light receiving element, and a lens portion is disposed so as to close the opening. The lens portion has, for example, a plano-convex shape, and an outer peripheral portion thereof is bonded to the inner surface of the lid member with a bonding material such as a conductive adhesive.
In the infrared sensor configured as described above, the infrared light incident on the lens unit is collected by the lens unit and then received by the light receiving element.

特開２０１１−２７６４２号公報JP 2011-27642 A

ところで、上述した赤外線センサでは、熱対流や熱伝導による検出精度（感度）の低下を抑制するために、パッケージ内を真空封止することが望まれている。
しかしながら、上述した特許文献１の構成では、レンズ部とリッド部材とを別途の接合材料を用いて接合した後、さらにリッド部材とベース部材とを接合する必要があり、これら複数の接合部分を完全に塞ぐのが困難である。その結果、パッケージ内の気密性を長期に亘って確保することが難しいという問題がある。 By the way, in the infrared sensor mentioned above, in order to suppress the fall of the detection accuracy (sensitivity) by thermal convection or heat conduction, it is desired to vacuum seal the inside of the package.
However, in the configuration of Patent Document 1 described above, after the lens portion and the lid member are bonded using a separate bonding material, it is necessary to bond the lid member and the base member further. It is difficult to block. As a result, there is a problem that it is difficult to ensure airtightness in the package over a long period of time.

また、上述したようにレンズ部はリッド部材側に、受光素子はベース部材側にそれぞれ配設されているため、リッド部材とベース部材とを最終的に接合させた際の受光素子に対するレンズ部の位置決め精度を高くすることが難しい。
また、ベース部材とリッド部材とを接合する前に、レンズ部をリッド部材に接合する必要があるため、製造効率が悪いという問題がある。
さらに、リッド部材を介してレンズ部をベース部材に接合する必要があるので、部品点数の削減や、赤外線センサの小型化にも限界がある。 Further, as described above, since the lens portion is disposed on the lid member side and the light receiving element is disposed on the base member side, the lens portion with respect to the light receiving element when the lid member and the base member are finally joined is provided. It is difficult to increase the positioning accuracy.
Moreover, since it is necessary to join a lens part to a lid member before joining a base member and a lid member, there exists a problem that manufacturing efficiency is bad.
Furthermore, since it is necessary to join the lens portion to the base member via the lid member, there is a limit to the reduction in the number of parts and the miniaturization of the infrared sensor.

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、製造効率の向上、部品点数の削減及び小型化を図った上で、レンズ部と受光素子との位置決め精度を向上できるとともに、長期に亘って気密性を維持できる受光センサ及び受光センサの製造方法を提供することである。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to improve the positioning accuracy between the lens unit and the light receiving element after improving the manufacturing efficiency, reducing the number of parts and reducing the size. It is possible to provide a light receiving sensor capable of maintaining airtightness over a long period of time and a method for manufacturing the light receiving sensor.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
（１）本発明に係る受光センサは、受光素子が収納される凹部を有するベース部材と、前記凹部を閉塞するように前記ベース部材に接合されるととともに、前記凹部内に光を透過させるレンズ部と、を備え、前記レンズ部は、少なくとも前記ベース部材との接合面側が湾曲面とされ、前記ベース部材のうち、前記凹部の開口側に位置する面に形成された前記レンズ部との接合代には、前記レンズ部における前記接合面の曲率半径に倣ったレンズ保持部が形成され、前記レンズ部と前記ベース部材とは、前記接合面及び前記レンズ保持部のみで直接接合されていることを特徴としている。 The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
(1) A light receiving sensor according to the present invention includes a base member having a concave portion in which a light receiving element is accommodated, a lens that is joined to the base member so as to close the concave portion, and transmits light into the concave portion. And the lens part is bonded to the lens part formed on the surface of the base member located on the opening side of the recess , at least on the side of the bonding surface with the base member. Instead, a lens holding part that follows the radius of curvature of the joint surface in the lens part is formed, and the lens part and the base member are directly joined only by the joint surface and the lens holding part . It is characterized by.

この構成によれば、ベース部材の凹部を閉塞するようにレンズ部をベース部材に直接接合することで、レンズ部をベース部材の蓋として機能させることができるので、従来のようにリッド部材とレンズ部、さらにリッド部材とベース部材とをそれぞれ接合させる構成に比べて凹部内の気密性を高めることができる。また、ベース部材のレンズ保持部が、レンズ部における接合面の曲率半径に倣って形成されているので、レンズ保持部とレンズ部との密着性を向上させ、これによっても凹部内の気密性を高めることができる。
したがって、凹部内の気密性を長期に亘って確保することができるとともに、凹部内と外部との熱絶縁を行うことができるので、高感度な受光センサを提供することができる。 According to this configuration, the lens portion can be functioned as a lid for the base member by directly joining the lens portion to the base member so as to close the concave portion of the base member. Compared with the structure which joins a part, and also a lid member and a base member, the airtightness in a recessed part can be improved. In addition, since the lens holding portion of the base member is formed following the radius of curvature of the cemented surface in the lens portion, the adhesion between the lens holding portion and the lens portion is improved, thereby also improving the airtightness in the recess. Can be increased.
Accordingly, airtightness in the recess can be ensured for a long period of time, and thermal insulation between the inside of the recess and the outside can be performed, so that a highly sensitive light receiving sensor can be provided.

また、ベース部材のレンズ保持部内にレンズ部を保持させた状態で、レンズ部とベース部材とを直接接合させる構成であるため、リッド部材を介してレンズ部をベース部材に接合する従来の構成に比べて、ベース部材に収納される受光素子に対するレンズ部の位置決め精度を向上させることができる。
しかも、従来のようにリッド部材を介してレンズ部をベース部材に接合する構成に比べて、部品点数を削減でき、またリッド部材の大きさに依存することないので、小型薄型化を実現できる。
さらに、複数のベース部材が形成されたベースウエハにおいて、ベースウエハの各ベース部材（レンズ保持部）に対してレンズ部をそれぞれ保持させた状態で、各レンズ部を一括して接合することで、ウエハレベルでの作業を実現できる。その結果、低コスト化及び製造効率の向上を図ることができる。 In addition, since the lens unit and the base member are directly joined in a state where the lens unit is held in the lens holding unit of the base member, the conventional configuration in which the lens unit is joined to the base member via the lid member. In comparison, the positioning accuracy of the lens unit with respect to the light receiving element housed in the base member can be improved.
In addition, the number of parts can be reduced and the size and thickness can be reduced because the number of components can be reduced and the size of the lid member can be reduced as compared with the conventional configuration in which the lens portion is joined to the base member via the lid member.
Furthermore, in the base wafer in which a plurality of base members are formed, each lens unit is collectively bonded in a state where the lens unit is held with respect to each base member (lens holding unit) of the base wafer, Work at the wafer level can be realized. As a result, cost reduction and improvement in manufacturing efficiency can be achieved.

（２）上記本発明に係る受光センサにおいて、前記レンズ部は、両凸形状とされていてもよい。
この構成によれば、両凸形状とされたレンズ部を採用することで、集光効率（画角）を向上させ、受光センサの更なる感度向上を図ることができる。 (2) In the light receiving sensor according to the present invention, the lens portion may have a biconvex shape.
According to this configuration, by adopting the biconvex lens portion, it is possible to improve the light collection efficiency (field angle) and further improve the sensitivity of the light receiving sensor.

（３）上記本発明に係る受光センサにおいて、前記ベース部材はガラスにより形成され、前記レンズ部はシリコンにより形成されていてもよい。
この構成によれば、ベース部材をガラスにより形成し、レンズ部をシリコンにより形成することで、ベース部材とレンズ部とを陽極接合等により直接接合させることができる。これにより、製造効率の更なる向上を図ることができる。 (3) In the light receiving sensor according to the present invention, the base member may be made of glass, and the lens portion may be made of silicon.
According to this configuration, the base member and the lens portion can be directly joined by anodic bonding or the like by forming the base member from glass and the lens portion from silicon. Thereby, the further improvement of manufacturing efficiency can be aimed at.

（４）上記本発明に係る受光センサにおいて、前記レンズ保持部は、前記ベース部材のうち、前記凹部の開口を除く上面全体に亘って形成されていてもよい。
この構成によれば、レンズ部の平面視外形とベース部材の平面視外形とを同等にすることができるので、さらなる小型化を実現できる。 (4) In the light receiving sensor according to the present invention, the lens holding portion may be formed over the entire upper surface of the base member excluding the opening of the concave portion.
According to this configuration, the planar view outer shape of the lens portion and the planar view outer shape of the base member can be made equal, so that further downsizing can be realized.

（５）上記本発明に係る受光センサにおいて、前記ベース部材のうち、前記凹部の上面は、前記ベース部材の厚さ方向に対して傾斜する傾斜面とされるとともに、前記レンズ保持部が前記傾斜面に形成され、前記レンズ部は、前記傾斜面に倣って前記レンズ保持部内に保持されていてもよい。
この構成によれば、レンズ部が傾斜面に倣って保持されるので、ベース部材の厚さ方向に対してレンズ部の光軸方向を傾けることが可能になり、受光量の増減調整やレンズ部に対する受光素子の配置位置調整等を図ることができる。
（６）上記本発明に係る受光センサにおいて、前記レンズ保持部の最大内径部は、前記レンズ部の最大外径部に一致していてもよい。 (5) In the light receiving sensor according to the present invention, an upper surface of the concave portion of the base member is an inclined surface inclined with respect to a thickness direction of the base member, and the lens holding portion is inclined. The lens unit may be formed in a surface and held in the lens holding unit following the inclined surface.
According to this configuration, since the lens unit is held along the inclined surface, the optical axis direction of the lens unit can be tilted with respect to the thickness direction of the base member, and the increase / decrease adjustment of the received light amount or the lens unit can be performed. It is possible to adjust the arrangement position of the light receiving element with respect to.
(6) In the light receiving sensor according to the present invention, the maximum inner diameter portion of the lens holding portion may coincide with the maximum outer diameter portion of the lens portion.

（７）本発明に係る受光センサの製造方法は、上記本発明の受光センサの製造方法であって、前記レンズ部の前記接合面側を前記レンズ保持部内に保持させるレンズセット工程と、前記レンズ部の前記接合面と前記ベース部材の前記接合代とを直接接合する接合工程と、を有していることを特徴としている。
この構成によれば、レンズセット工程において、ベース部材の接合代に形成されたレンズ保持部内にレンズ部を保持させるだけで、レンズ部をベース部材に位置決め（セルフアライメント）できる。その結果、製造効率の向上を図ることができる。 ( 7 ) The method for manufacturing the light receiving sensor according to the present invention is the method for manufacturing the light receiving sensor according to the present invention, wherein the lens setting step of holding the joint surface side of the lens portion in the lens holding portion, and the lens A joining step of directly joining the joining surface of the portion and the joining margin of the base member.
According to this configuration, in the lens setting step, the lens part can be positioned (self-aligned) on the base member only by holding the lens part in the lens holding part formed at the joining margin of the base member. As a result, the manufacturing efficiency can be improved.

本発明によれば、製造効率の向上及び小型化を図った上で、レンズ部と受光素子との位置決め精度を向上できるとともに、長期に亘って気密性を維持できる。 According to the present invention, the manufacturing efficiency can be improved and the size can be reduced, and the positioning accuracy between the lens unit and the light receiving element can be improved, and the airtightness can be maintained over a long period of time.

赤外線センサの斜視図である。It is a perspective view of an infrared sensor. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 赤外線センサの製造方法を説明するための工程図であって、ベースウエハ等の斜視図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of an infrared sensor, Comprising: It is perspective views, such as a base wafer. 赤外線センサの製造方法を説明するための工程図であって、図３のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of an infrared sensor, Comprising: It is sectional drawing equivalent to the BB line of FIG. 赤外線センサの他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of an infrared sensor. 赤外線センサの他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of an infrared sensor. 赤外線センサの他の製造方法を説明するための工程図であって、図３のＢ−Ｂ線に相当する断面図である。It is process drawing for demonstrating the other manufacturing method of an infrared sensor, Comprising: It is sectional drawing equivalent to the BB line of FIG.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明の受光センサを赤外線センサに適用した場合を例にして説明する。
［赤外線センサ］
図１は赤外線センサの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１、図２に示すように、本実施形態の赤外線センサ（受光センサ）１１は、受光素子１２（図２参照）が収納された凹部１３（図２参照）を有するベース部材１４と、凹部１３を閉塞するとともに、光が透過可能なレンズ部１５と、を備えている。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the light receiving sensor of the present invention is applied to an infrared sensor will be described as an example.
[Infrared sensor]
FIG. 1 is a perspective view of an infrared sensor, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the infrared sensor (light receiving sensor) 11 of this embodiment includes a base member 14 having a recess 13 (see FIG. 2) in which a light receiving element 12 (see FIG. 2) is housed, and a recess. 13 and a lens portion 15 through which light can be transmitted.

ベース部材１４は、例えばシリコンや、ガラス、樹脂材料等からなる板状とされている。図２に示すように、ベース部材１４の上面２１（凹部１３の開口側に位置する面：図２中上面）には、受光素子１２が収納される上述した凹部１３が形成されている。
凹部１３は、開口縁から底面に向かうに従い漸次先細るテーパ状とされている。そして、凹部１３は、ベース部材１４とレンズ部１５とが重ね合わされたときに、受光素子１２を収納するキャビティＣを形成する。なお、図示の例において、凹部１３の平面視外形は、レンズ部１５の平面視外形よりも小さくなっており、ベース部材１４の上面２１のうち、凹部１３の開口縁はレンズ部１５との接合代２１ａとなっている。 The base member 14 has a plate shape made of, for example, silicon, glass, resin material, or the like. As shown in FIG. 2, the above-described recess 13 in which the light receiving element 12 is accommodated is formed on the upper surface 21 of the base member 14 (the surface located on the opening side of the recess 13: the upper surface in FIG. 2).
The recess 13 has a tapered shape that gradually tapers from the opening edge toward the bottom surface. And the recessed part 13 forms the cavity C which accommodates the light receiving element 12, when the base member 14 and the lens part 15 are piled up. In the illustrated example, the outer shape in plan view of the recess 13 is smaller than the outer shape in plan view of the lens portion 15, and the opening edge of the recess 13 in the upper surface 21 of the base member 14 is bonded to the lens portion 15. It becomes generation 21a.

受光素子１２は、赤外線を検出し、その検出結果を電気信号に変換して出力するものであり、凹部１３底面に形成された図示しない一対のマウント電極を介してベース部材１４に実装されている。なお、本実施形態の受光素子１２としては、例えば熱起電力効果や焦電効果、熱電対効果等、赤外線を熱として検出する熱型タイプや、光起電力効果や光導電効果、光電子放出効果等、赤外線の光の性質を検出に利用した量子型タイプ等、適宜選択することが可能である。 The light receiving element 12 detects infrared rays, converts the detection result into an electric signal, and outputs it. The light receiving element 12 is mounted on the base member 14 through a pair of mount electrodes (not shown) formed on the bottom surface of the recess 13. . As the light receiving element 12 of the present embodiment, for example, a thermal type that detects infrared rays as heat, such as a thermoelectromotive force effect, a pyroelectric effect, and a thermocouple effect, a photovoltaic effect, a photoconductive effect, and a photoelectron emission effect. For example, a quantum type using the property of infrared light for detection can be selected as appropriate.

また、ベース部材１４のうち、凹部１３底面に位置する部分には、ベース部材１４の厚さ方向に貫通して凹部１３内に連通する一対の貫通孔２２が形成されている。そして、これら貫通孔２２内には、それぞれ貫通電極２３が配設されている。貫通電極２３は、貫通孔２２それぞれを埋めるように配設された柱状とされ、その一端部が凹部１３内に露出し、他端部がベース部材１４の下面２４（図２中下面）で外部に露出している。 Further, a portion of the base member 14 located on the bottom surface of the recess 13 is formed with a pair of through holes 22 that penetrates in the thickness direction of the base member 14 and communicates with the recess 13. In each through hole 22, a through electrode 23 is disposed. The through electrode 23 has a columnar shape disposed so as to fill each through hole 22, one end of the through electrode 23 is exposed in the recess 13, and the other end is externally provided by the lower surface 24 (the lower surface in FIG. 2) of the base member 14. Is exposed.

各貫通電極２３の一端部は、凹部１３内において各マウント電極を介して上述した受光素子１２に電気的に接続されている。一方、各貫通電極２３の他端部は、ベース部材１４の下面２４に形成された図示しない一対の外部電極にそれぞれ電気的に接続されている。これにより、赤外線センサ１１から出力される電気信号が、貫通電極２３や外部電極を介して外部機器に出力されるようになっている。 One end of each through electrode 23 is electrically connected to the above-described light receiving element 12 through each mount electrode in the recess 13. On the other hand, the other end of each through electrode 23 is electrically connected to a pair of external electrodes (not shown) formed on the lower surface 24 of the base member 14. Thereby, the electrical signal output from the infrared sensor 11 is output to an external device via the through electrode 23 and the external electrode.

レンズ部１５は、シリコンやゲルマニウム、樹脂材料等、赤外線を透過可能な材料により形成され、レンズ部１５に入射した赤外線を受光素子１２に向けて集光させるものである。具体的に、レンズ部１５は径方向の外周部分から中央部に向かうに従い漸次厚さが増加する両凸状とされ、その光軸方向がベース部材１４の厚さ方向に一致するように配設されている。 The lens unit 15 is formed of a material that can transmit infrared rays, such as silicon, germanium, and a resin material, and collects infrared rays incident on the lens unit 15 toward the light receiving element 12. Specifically, the lens portion 15 has a biconvex shape in which the thickness gradually increases from the outer peripheral portion in the radial direction toward the central portion, and is disposed so that the optical axis direction coincides with the thickness direction of the base member 14. Has been.

そして、レンズ部１５は、その下面（接合面）の外周部分（以下、単に接合部分１５ａという）がベース部材１４の接合代２１ａにプラズマ活性化接合や陽極接合等により接合されている。これにより、凹部１３が閉塞され、上述したキャビティＣ内が真空封止されている。 The lens portion 15 has an outer peripheral portion (hereinafter simply referred to as a joining portion 15a) on its lower surface (joining surface) joined to a joining allowance 21a of the base member 14 by plasma activated joining or anodic joining. Thereby, the recessed part 13 is obstruct | occluded and the inside of the cavity C mentioned above is vacuum-sealed.

ここで、ベース部材１４の接合代２１ａには、レンズ部１５の接合部分１５ａを保持するレンズ保持部２５が形成されている。レンズ保持部２５は、凹部１３の開口縁を切除するように窪んだ曲面状とされ、凹部１３の全周に亘って形成されている。
また、レンズ保持部２５の内面形状は、レンズ部１５の接合部分１５ａに倣って形成されている。すなわち、レンズ保持部２５の曲率半径が、レンズ部１５の接合部分１５ａにおける曲率半径と同等に設定されている。図示の例において、レンズ部１５は、下面から外周縁に至る範囲がレンズ保持部２５内に保持されており、下面の中央部は凹部１３内に向けて突出した状態で配置されている。 Here, a lens holding portion 25 that holds the bonding portion 15 a of the lens portion 15 is formed in the bonding allowance 21 a of the base member 14. The lens holding portion 25 has a curved shape that is recessed so as to cut off the opening edge of the recess 13, and is formed over the entire circumference of the recess 13.
Further, the inner shape of the lens holding portion 25 is formed following the joint portion 15 a of the lens portion 15. That is, the radius of curvature of the lens holding portion 25 is set to be equal to the radius of curvature of the joint portion 15 a of the lens portion 15. In the illustrated example, the lens portion 15 is held in the lens holding portion 25 in a range from the lower surface to the outer peripheral edge, and the central portion of the lower surface is arranged in a state of protruding toward the concave portion 13.

このように構成された赤外線センサ１１においては、レンズ部１５に入射した赤外線は、レンズ部１５で集光された後、キャビティＣ内に進入してキャビティＣ内の受光素子１２で受光される。そして、受光素子１２が赤外線を受光することで、その検出結果を電気信号に変換して外部に向けて出力するようになっている。 In the infrared sensor 11 configured as described above, the infrared light incident on the lens unit 15 is collected by the lens unit 15, enters the cavity C, and is received by the light receiving element 12 in the cavity C. When the light receiving element 12 receives infrared rays, the detection result is converted into an electric signal and output to the outside.

［赤外線センサの製造方法］
次に、上述した赤外線センサ１１の製造方法について説明する。以下には、複数の赤外線センサ１１をウエハレベルで一括して作成した後、赤外線センサ１１を１つずつ個片化する方法について説明する。なお、図２以降に示す鎖線Ｍは、後述する個片化工程で切断する際の切断線を示している。
本実施形態の赤外線センサ１１の製造方法は、ベースウエハ作成工程と、組立工程と、を主に有している。 [Infrared sensor manufacturing method]
Next, the manufacturing method of the infrared sensor 11 mentioned above is demonstrated. Hereinafter, a method will be described in which after a plurality of infrared sensors 11 are collectively created at the wafer level, the infrared sensors 11 are separated into pieces. In addition, the chain line M shown after FIG. 2 has shown the cutting line at the time of cut | disconnecting at the fragmentation process mentioned later.
The manufacturing method of the infrared sensor 11 of this embodiment mainly has a base wafer creation process and an assembly process.

＜ベースウエハ作成工程＞
図３、図４は赤外線センサ１１の製造方法を説明するための工程図であって、図３は斜視図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
まず、図４（ａ）に示すように、ガラス等からなるベースウエハ５１を用意する。
次に、図３（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ベースウエハ５１のうち、赤外線センサ１１の形成領域毎に一対の貫通電極２３、及び凹部１３を形成する（貫通電極及び凹部形成工程）。なお、貫通電極２３は、凹部１３形成前に形成しても、凹部１３形成後に形成しても構わない。 <Base wafer creation process>
3 and 4 are process diagrams for explaining a method of manufacturing the infrared sensor 11. FIG. 3 is a perspective view, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
First, as shown in FIG. 4A, a base wafer 51 made of glass or the like is prepared.
Next, as shown in FIGS. 3A and 4B, a pair of through electrodes 23 and recesses 13 are formed in the base wafer 51 for each formation region of the infrared sensor 11 (through electrodes and recesses). Forming step). The through electrode 23 may be formed before the recess 13 is formed or may be formed after the recess 13 is formed.

ここで、凹部１３の形成と同時に、レンズ部１５との接合代（凹部１３の開口縁）にレンズ保持部２５を形成する。例えば、凹部１３及びレンズ保持部２５を成形する押し型により、ベースウエハ５１の上面５１ａ側からプレス加工（例えば、熱間プレス加工等）を施す。これにより、凹部１３と、凹部１３の開口縁に連設され、レンズ部１５の接合部分１５ａと同等の曲率半径を有するレンズ保持部２５と、を形成することができる。なお、凹部１３とレンズ保持部２５とを別々の押し型により形成しても構わない。 Here, simultaneously with the formation of the concave portion 13, the lens holding portion 25 is formed at the joining margin with the lens portion 15 (opening edge of the concave portion 13). For example, pressing (for example, hot pressing) is performed from the upper surface 51a side of the base wafer 51 by a pressing die for forming the recess 13 and the lens holding portion 25. Thereby, the recessed part 13 and the lens holding part 25 which is connected to the opening edge of the recessed part 13 and has the same radius of curvature as the joint part 15a of the lens part 15 can be formed. Note that the concave portion 13 and the lens holding portion 25 may be formed by separate pressing dies.

続いて、図３（ａ）、図４（ｃ）に示すように、ベースウエハ５１の各凹部１３内に受光素子１２を実装する（実装工程）。具体的には、各凹部１３底面に露出する貫通電極２３上に、図示しないマウント電極を介して受光素子１２を実装する。
以上により、ベースウエハ作成工程が終了する。 Subsequently, as shown in FIGS. 3A and 4C, the light receiving element 12 is mounted in each recess 13 of the base wafer 51 (mounting process). Specifically, the light receiving element 12 is mounted on the through electrode 23 exposed on the bottom surface of each recess 13 via a mount electrode (not shown).
Thus, the base wafer creation process is completed.

＜組立工程＞
次に、図３（ｂ）、図４（ｄ）に示すように、ベースウエハ５１の各レンズ保持部２５にレンズ部１５をそれぞれ接合する組立工程を行う。
具体的には、まず減圧雰囲気下または不活性ガス雰囲気下に保持されたチャンバー内に、上述したベースウエハ５１を搬送する。次に、図３（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、ベースウエハ５１の各レンズ保持部２５にレンズ部１５を配置する（レンズセット工程）。上述したようにレンズ保持部２５は、レンズ部１５における接合部分１５ａの曲率半径に倣って形成されているため、接合部分１５ａが速やかにレンズ保持部２５内に案内される。これにより、各レンズ部１５それぞれによりベースウエハ５１の各凹部１３を閉塞するとともに、レンズ部１５の接合部分１５ａがレンズ保持部２５内に保持された状態となり、レンズ部１５がベースウエハ５１に位置決め（セルフアライメント）される。 <Assembly process>
Next, as shown in FIGS. 3B and 4D, an assembling process for joining the lens portions 15 to the lens holding portions 25 of the base wafer 51 is performed.
Specifically, first, the above-described base wafer 51 is transferred into a chamber held in a reduced pressure atmosphere or an inert gas atmosphere. Next, as shown in FIGS. 3C and 4D, the lens portions 15 are arranged on the lens holding portions 25 of the base wafer 51 (lens setting step). As described above, since the lens holding portion 25 is formed following the radius of curvature of the joint portion 15a in the lens portion 15, the joint portion 15a is promptly guided into the lens holding portion 25. As a result, each concave portion 13 of the base wafer 51 is closed by each lens portion 15, and the joint portion 15 a of the lens portion 15 is held in the lens holding portion 25, so that the lens portion 15 is positioned on the base wafer 51. (Self-alignment).

この状態で、陽極接合やプラズマ活性化接合により、ベースウエハ５１（レンズ保持部２５）と各レンズ部１５とを接合する（接合工程）。なお、ベースウエハ５１にガラス、レンズ部１５にシリコンを採用した場合には、陽極接合を行うことで、両者を簡単に接合することができる。すなわち、ベースウエハ５１及びレンズ部１５を加熱した状態で、両者間に電圧を印加することで、ベースウエハ５１の接合代２１ａ（レンズ保持部２５）とレンズ部１５の接合部分１５ａとの界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ接合される。
以上により、ベースウエハ５１の各凹部１３内がレンズ部１５により真空封止される。 In this state, the base wafer 51 (lens holding unit 25) and each lens unit 15 are bonded by anodic bonding or plasma activated bonding (bonding process). When glass is used for the base wafer 51 and silicon is used for the lens portion 15, both can be easily bonded by performing anodic bonding. That is, by applying a voltage between the base wafer 51 and the lens unit 15 in a heated state, the interface between the bonding margin 21a (lens holding unit 25) of the base wafer 51 and the bonding part 15a of the lens unit 15 is applied. An electrochemical reaction occurs and the two are joined together.
As described above, the inside of each recess 13 of the base wafer 51 is vacuum-sealed by the lens unit 15.

次に、ベースウエハ５１を赤外線センサ１１ごとに個片化する個片化工程を行う。具体的には、図３（ｄ）に示すように、ダイシングやステルスダイシング等を用いて、切断線Ｍに沿ってベースウエハ５１を切断する。
すると、ベースウエハが赤外線センサ１１の形成領域毎に切り出されることで、１枚のベースウエハ５１から複数の赤外線センサ１１を同時に作成することができる。 Next, a singulation process is performed for dividing the base wafer 51 into pieces for each infrared sensor 11. Specifically, as shown in FIG. 3D, the base wafer 51 is cut along the cutting line M by using dicing, stealth dicing, or the like.
Then, a plurality of infrared sensors 11 can be created simultaneously from one base wafer 51 by cutting out the base wafer for each formation region of the infrared sensor 11.

このように、本実施形態では、レンズ部１５の接合部分１５ａを保持するレンズ保持部２５をベース部材１４の接合代２１ａに形成する構成とした。
この構成によれば、ベース部材１４の凹部１３を閉塞するようにレンズ部１５をベース部材１４に直接接合することで、レンズ部１５をベース部材１４の蓋として機能させることができる。そのため、従来のようにリッド部材とレンズ部、さらにリッド部材とベース部材とをそれぞれ接合させる構成に比べて、キャビティＣ内の気密性を高めることができる。また、ベース部材１４のレンズ保持部２５が、レンズ部１５における接合部分１５ａの曲率半径に倣って形成されているので、レンズ保持部２５とレンズ部１５との密着性を向上させ、これによっても凹部１３内の気密性を高めることができる。
したがって、キャビティＣ内の気密性を長期に亘って確保することができるとともに、キャビティＣ内と外部との熱絶縁を行うことができるので、高感度な赤外線センサ１１を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, the lens holding portion 25 that holds the joint portion 15 a of the lens portion 15 is formed in the joint allowance 21 a of the base member 14.
According to this configuration, the lens unit 15 can function as a lid of the base member 14 by directly joining the lens unit 15 to the base member 14 so as to close the recess 13 of the base member 14. Therefore, the airtightness in the cavity C can be improved as compared with the conventional configuration in which the lid member and the lens unit, and further the lid member and the base member are joined to each other. In addition, since the lens holding portion 25 of the base member 14 is formed following the radius of curvature of the joint portion 15a in the lens portion 15, the adhesion between the lens holding portion 25 and the lens portion 15 is improved, thereby The airtightness in the recessed part 13 can be improved.
Therefore, the airtightness in the cavity C can be ensured over a long period of time, and the heat insulation between the inside of the cavity C and the outside can be performed, so that the highly sensitive infrared sensor 11 can be provided.

また、ベース部材１４のレンズ保持部２５内にレンズ部１５を保持させた状態で、レンズ部１５とベース部材１４とを直接接合させる構成であるため、リッド部材を介してレンズ部をベース部材に接合する従来の構成に比べて、ベース部材１４に収納される受光素子１２に対するレンズ部１５の位置決め精度を向上させることができる。 In addition, since the lens unit 15 and the base member 14 are directly joined in a state where the lens unit 15 is held in the lens holding unit 25 of the base member 14, the lens unit is used as the base member via the lid member. The positioning accuracy of the lens unit 15 with respect to the light receiving element 12 accommodated in the base member 14 can be improved as compared with the conventional configuration for joining.

しかも、従来のようにリッド部材を介してレンズ部をベース部材に接合する構成に比べて、部品点数を削減できるとともに、小型薄型化を実現できる。
さらに、本実施形態では、従来のようにリッド部材に対してレンズ部を１つずつ接合する場合と異なり、ベースウエハ５１の各ベース部材１４（レンズ保持部２５）に対してレンズ部１５を配置した後、これらレンズ部１５を陽極接合等により一括して接合することができる。すなわち、ウエハレベルでの作業を実現できるので、低コスト化及び製造効率の向上を図ることができる。 In addition, the number of parts can be reduced and a reduction in size and thickness can be achieved as compared with the conventional configuration in which the lens portion is joined to the base member via the lid member.
Further, in the present embodiment, unlike the conventional case where one lens part is bonded to the lid member one by one, the lens part 15 is arranged on each base member 14 (lens holding part 25) of the base wafer 51. After that, these lens portions 15 can be bonded together by anodic bonding or the like. That is, since the operation at the wafer level can be realized, the cost can be reduced and the manufacturing efficiency can be improved.

さらに、本実施形態では、両凸形状のレンズ部１５を採用することができるので、集光効率（画角）を向上させ、赤外線センサ１１の更なる感度向上を図ることができる。
また、ベース部材１４をガラスにより形成し、レンズ部１５をシリコンにより形成することで、ベース部材１４とレンズ部１５とを陽極接合により直接接合させることができる。これにより、製造効率の更なる向上を図ることができる。 Furthermore, in the present embodiment, since the biconvex lens portion 15 can be employed, the light collection efficiency (view angle) can be improved and the sensitivity of the infrared sensor 11 can be further improved.
Moreover, the base member 14 and the lens part 15 can be directly joined by anodic bonding by forming the base member 14 from glass and forming the lens part 15 from silicon. Thereby, the further improvement of manufacturing efficiency can be aimed at.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明の受光センサを赤外線センサ１１に適用した場合について説明したが、これに限らず、種々の受光センサに適用することができる。例えば可視光を受光して、その検出結果に基づいて電気信号を出力する照度センサ等に適用することが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the case where the light receiving sensor of the present invention is applied to the infrared sensor 11 has been described in the above embodiment, the present invention is not limited to this and can be applied to various light receiving sensors. For example, the present invention can be applied to an illuminance sensor that receives visible light and outputs an electrical signal based on the detection result.

また、上述した実施形態では、凹部１３の開口縁のみを接合代２１ａ（レンズ保持部２５）とした構成について説明したが、レンズ部１５の接合部分１５ａに倣った形状であれば、接合代２１ａの領域は適宜設計変更が可能である。例えば図５に示すように、ベース部材１４のうち、凹部１３の開口を除く上面２１全体を接合代２１ａ（レンズ保持部２５）としても構わない。
この場合には、レンズ部１５の平面視外形とベース部材１４の平面視外形とを同等にすることができるので、さらなる小型化を実現できる。 In the above-described embodiment, the configuration in which only the opening edge of the concave portion 13 is the joining margin 21a (lens holding portion 25) has been described. However, if the shape follows the joining portion 15a of the lens portion 15, the joining margin 21a. The design of this area can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 5, the entire upper surface 21 of the base member 14 excluding the opening of the recess 13 may be used as a bonding allowance 21 a (lens holding portion 25).
In this case, the planar view outer shape of the lens portion 15 and the planar view outer shape of the base member 14 can be made equal, so that further downsizing can be realized.

また、上述した実施形態では、本発明のレンズ部１５を両凸状のレンズ部１５とした場合について説明したが、光透過可能な構成であれば、両凸状以外の種々のレンズ形状（例えば、両凹レンズや、一方の面のみが凹状（または凸状）のレンズ、フレネルレンズ等）に設計変更が可能である。このような場合であっても、ベース部材１４の接合代２１ａ（レンズ保持部２５）がレンズ部１５の接合部分１５ａにおける曲率半径に倣って形成されていれば構わない。
さらに、ベース部材１４の凹部１３内に複数の受光素子１２をアレイ状に配列しても構わない。 In the above-described embodiment, the case where the lens unit 15 of the present invention is a biconvex lens unit 15 has been described. However, various lens shapes other than the biconvex shape (for example, a biconvex lens shape, for example) The design can be changed to a biconcave lens, a lens having only one surface concave (or convex), a Fresnel lens, or the like. Even in such a case, the joining margin 21a (lens holding portion 25) of the base member 14 may be formed following the radius of curvature of the joining portion 15a of the lens portion 15.
Furthermore, a plurality of light receiving elements 12 may be arranged in an array in the recess 13 of the base member 14.

さらに、上述した実施形態では、ベース部材１４の上面２１が平坦面とされ、レンズ部１５の光軸方向がベース部材１４の厚さ方向に一致した状態の赤外線センサ１１について説明したが、これに限られない。
例えば、図６に示すように、ベース部材１４の上面２１を厚さ方向に対して傾斜する傾斜面とし、この傾斜面に倣ってレンズ部１５を配置することも可能である。図６に示す赤外線センサ１１のベース部材１４は、断面視において幅方向一端側から他端側に向かうに従い漸次厚みが薄くなるように上面２１が傾斜している。そして、この上面２１のうち、凹部１３の開口縁（接合代２１ａ）にレンズ保持部２５が形成されている。したがって、レンズ保持部２５は、断面視において幅方向一端側と他端側とで高さ位置が異なっている。
さらに、レンズ保持部２５内にレンズ部１５が保持されることで、ベース部材１４の厚さ方向に対してレンズ部１５の光軸方向が傾斜した状態でレンズ部１５が接合されている。 Furthermore, in the above-described embodiment, the infrared sensor 11 in the state where the upper surface 21 of the base member 14 is a flat surface and the optical axis direction of the lens unit 15 matches the thickness direction of the base member 14 has been described. Not limited.
For example, as shown in FIG. 6, the upper surface 21 of the base member 14 may be an inclined surface that is inclined with respect to the thickness direction, and the lens unit 15 may be disposed along the inclined surface. The base member 14 of the infrared sensor 11 shown in FIG. 6 has an upper surface 21 inclined so that the thickness gradually decreases from one end in the width direction toward the other end in a cross-sectional view. And the lens holding | maintenance part 25 is formed in the opening edge (joining allowance 21a) of the recessed part 13 among this upper surface 21. FIG. Therefore, the height position of the lens holding portion 25 is different between the one end side in the width direction and the other end side in the sectional view.
Further, by holding the lens unit 15 in the lens holding unit 25, the lens unit 15 is joined in a state where the optical axis direction of the lens unit 15 is inclined with respect to the thickness direction of the base member 14.

この構成によれば、レンズ部１５が傾斜面に倣って保持されるので、ベース部材１４の厚さ方向に対してレンズ部１５の光軸方向を傾けることが可能になり、受光量の増減調整や受光素子１２に対するレンズ部１５の配置位置調整等を図ることができる。なお、ベース部材１４の上面２１の傾きは、適宜設計変更が可能である。 According to this configuration, since the lens unit 15 is held along the inclined surface, the optical axis direction of the lens unit 15 can be tilted with respect to the thickness direction of the base member 14, and the increase / decrease adjustment of the amount of received light In addition, the arrangement position of the lens unit 15 with respect to the light receiving element 12 can be adjusted. Note that the design of the inclination of the upper surface 21 of the base member 14 can be appropriately changed.

また、図６に示す赤外線センサ１１をウエハレベルで作成する場合には、例えば図７に示すように、まず上面５１ａのうち、中央部が平坦面とされ、外周部分が中央部から外側に向かうに従い漸次厚みが薄くなる傾斜面とされた凸面状のベースウエハ５１を用意する。そして、このベースウエハ５１のうち、赤外線センサ１１の形成領域毎に凹部１３及びレンズ保持部２５を形成する。そして、上述した組立工程と同様の方法によりレンズ保持部２５内にレンズ部１５を配置・接合した後、ベースウエハ５１を赤外線センサ１１ごとに個片化する。これにより、ベースウエハ５１の上面５１ａに倣った状態でレンズ部１５が保持された赤外線センサ１１を作成することができる。
なお、図示の例では、ベースウエハ５１のうち、中央部ではレンズ部１５の光軸方向がベース部材１４の厚さ方向に一致した状態の赤外線センサ１１（図２等参照）が作成され、外周部分ではレンズ部１５の光軸方向がベース部材１４の厚さ方向に対して傾斜した状態の赤外線センサ１１（図６参照）が作成されることになる。 Further, when the infrared sensor 11 shown in FIG. 6 is produced at the wafer level, for example, as shown in FIG. 7, the center portion of the upper surface 51a is first a flat surface, and the outer peripheral portion is directed outward from the center portion. A convex base wafer 51 having an inclined surface that gradually decreases in thickness is prepared. Then, in the base wafer 51, the concave portion 13 and the lens holding portion 25 are formed for each region where the infrared sensor 11 is formed. Then, after the lens unit 15 is arranged and joined in the lens holding unit 25 by the same method as in the assembly process described above, the base wafer 51 is separated into pieces for each infrared sensor 11. Thereby, the infrared sensor 11 in which the lens unit 15 is held in a state of following the upper surface 51 a of the base wafer 51 can be created.
In the illustrated example, the infrared sensor 11 (see FIG. 2 and the like) in which the optical axis direction of the lens unit 15 is aligned with the thickness direction of the base member 14 in the center portion of the base wafer 51 is created, In the portion, the infrared sensor 11 (see FIG. 6) in which the optical axis direction of the lens portion 15 is inclined with respect to the thickness direction of the base member 14 is created.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by the known component, and you may combine each modification mentioned above suitably.

１１…赤外線センサ（受光センサ）１２…受光素子１３…凹部１４…ベース部材１５…レンズ部１５ａ…接合部分２１…上面２１ａ…接合代２５…レンズ保持部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Infrared sensor (light receiving sensor) 12 ... Light receiving element 13 ... Concave part 14 ... Base member 15 ... Lens part 15a ... Joining part 21 ... Upper surface 21a ... Joining allowance 25 ... Lens holding part

Claims

A base member having a recess for receiving the light receiving element;
A lens part that is bonded to the base member so as to close the concave part and transmits light into the concave part,
The lens part has a curved surface at least on the side joined to the base member,
Of the base member, a lens holding portion that follows the radius of curvature of the joint surface in the lens portion is formed in the joint margin with the lens portion formed on the surface located on the opening side of the concave portion ,
The lens unit and the base member are directly bonded only by the bonding surface and the lens holding unit .

The light receiving sensor according to claim 1, wherein the lens portion has a biconvex shape.

The light receiving sensor according to claim 1, wherein the base member is made of glass, and the lens portion is made of silicon.

The light receiving sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the lens holding portion is formed over the entire upper surface of the base member except for the opening of the concave portion.

The upper surface of the base member is an inclined surface inclined with respect to the thickness direction of the base member, and the lens holding portion is formed on the inclined surface,
5. The light receiving sensor according to claim 1, wherein the lens unit is held in the lens holding unit along the inclined surface. 6.

The light receiving sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein a maximum inner diameter portion of the lens holding portion coincides with a maximum outer diameter portion of the lens portion.

A method of manufacturing a light receiving sensor according to claim 1,
A lens setting step of holding the cemented surface side of the lens part in the lens holding part;
A method of manufacturing a light receiving sensor, comprising: a joining step of directly joining the joining surface of the lens portion and the joining margin of the base member.