WO2006095834A1

WO2006095834A1 - 光デバイス及び光デバイスの製造方法

Info

Publication number: WO2006095834A1
Application number: PCT/JP2006/304652
Authority: WO
Inventors: Edson Gomes Camargo; Kazuhiro Nagase; Masaaki Kurihara; Yuichi Kanayama
Original assignee: Asahi Kasei Emd Corporation
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US7791014B2; EP1858086A4; EP1858086B1; JPWO2006095834A1; CN101138094B; EP1858086A1; CN101138094A; US20080179503A1

Abstract

　本発明は、小型・高感度・簡略化したパッケージの光デバイス及び高生産効率、高信頼性の製造方法を提供する。本発明は、基板（１０）の表面上に形成された少なくとも１つの光電変換部（１）を有する光電変換素子（５０）と封止部材（１４）と接続端子（３）とを備える光デバイスであって、光電変換素子（５０）と外界との界面である窓部と、封止部材（１４）に形成され、底面が上記窓部である開口部（６）とを備える。上記窓部の全面は外界に露出している。上記界面には、光学調整部（１３）が形成されていても良く、この場合は、光学調整部（１３）と外界との界面が窓部となる。

Description

明細書

光デバイス及び光デバイスの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、主として受動型またはアクティブ型の光デバイス及び光デバイスの製造方法に関する。

背景技術

[0002] 一般的な電子デバイス、光デバイスではその心臓部となる半導体チップ及び配線を保護するため、何らかの封止部材が必要となる。特に、光信号を外界へ出力する発光素子、または、外界の光を検出する光センサにおいては、半導体チップを保護するだけではなぐ光の導出入のためのレンズや窓部を何らかの形で固定をするという重要な役割を持っている。特に、微弱の信号を検出する高感度の光センサの場合、感知部の温度の安定化、もしくは、感知部を外界の電磁ノイズ力遮蔽するという機能を持つように、センサのノッケージが設計される。または、小型のデバイスを実現するには、半導体チップのサイズも小さくすると同時にノッケージも、デバイスの性能を劣化させな、範囲で小さくしなければならな、。

[0003] このようにして、光デバイスの本質的な機能となる光の検出感度 ·発光効率の最大の性能を果たし、かつ、小型化 ·簡略ィ匕ために、ノッケージにも多くの工夫がなされてきた。パッケージ全体の小型化を実現するために、封止榭脂を用いたパッケージ力く用いられる。

[0004] 光デバイス以外の一般的な電子デバイスでは光の導出入は不必要なので、成形型で作製した非常に高信頼性のパッケージが実現できる。一方、光デバイスの場合、光の導出入のための窓部を設ける必要がある。

[0005] しかし、窓部が形成されるような成形型を設計し、その成形型を用いて封止工程を行うことで窓部を形成する場合、封止工程を行った後に、窓部にどうしても封止榭脂のノリが残ってしま、、所望の窓部を設け難、と、う問題があった。

[0006] また、封止部材による成形工程の後に窓部を形成しょうとした場合は、何らかの方法で封止部材に穴を開ける必要がある。例えば、サンドブラスト法で封止部材に穴を開けるためにエッチングをしょうとした場合、光デバイスを破壊する恐れもある。

[0007] 例えば、特許文献 1には、小型で封止部材に被覆されたパッケージに、光デバイスの窓部を設けるため、成形型内に、光を検出する素子の窓部表面に圧接するような弾性体を設け、封止工程の際に、素子の窓部に封止部材が入り込まないような成形型が提案されている。この窓部には、光の入出方向を見出すためのピンホールを有する遮光膜が形成されている。従って、窓部に入射した光は、封止部材ではなく遮光膜によってその大半が遮光され、入射した光の一部のみがピンポールに入射する。よって、この窓部の全面において、光を検出する素子にて検出される所望の光が透過するわけではない。

[0008] さて、特許文献 1に記載された方法を利用すると、封止工程の際に、光を検出する素子に弾性体の圧力が力かってしまい、その素子を破損する恐れがある。また、封止部材のノリが窓部に残る場合があり、所望の窓部を形成するためには、バリ取りのェ程を物理的エッチング手法などで行う必要があった。その為、製造工程の信頼性が低くなるという問題があった。とりわけ、封止工程において、封止部材のバリは、窓部周辺部から中央部に向力つて入り込むため、窓部が光を高い強度で通す必要がある場合には、バリによる減光が重大な問題であった。さらに、窓部に光の入出力強度を調整する機能を有する場合、その材料や形態が維持される必要があるため、バリ取り工程を用いることは不可能であり、生産性が極めて低くなると、う問題を有して、た。

[0009] 一方、赤外線領域の光 (例えば、 5〜： LOミクロン程度の長波長の光）を検知する赤外線センサにおいては、長波長の赤外線を効率よく透過する榭脂材料がないことから、 1ミクロン程度以下の赤外線を検知する赤外線センサや、フォトダイオードに用いられるようなエポキシ榭脂パッケージをそのまま使用することはできず、何らかの窓を設ける必要があった。そのため、従来の赤外線センサでは、中空パッケージもしくは金属パッケージを利用し、センサの感度が低減されないように、光を効率よく透過させる窓材をセンサ部とは別に設ける必要があった。しかし、中空パッケージを利用することによって、センサの小型化は困難となり、組み立ても複雑になるという問題があつた o

[0010] また、長波長の赤外線センサでは、高い SZN比を得るため、光電変換部の面積や体積を大きくする必要があり、高感度といわれる量子型のセンサの場合でも、冷却装置を設ける必要もあったので、これまでは長波長の赤外線センサの小型化はできなかった。

[0011] 同様に、波長 300nm以下の紫外線を検知する紫外線センサにおいても、可視光のフォトダイオードに使われるような、可視光に透明のエポキシ榭脂では紫外光が透過しないことから、石英ガラス、サファイアガラス等の窓材を用いる必要があり、小型でパッケージングのし易い光デバイスを実現することができな力つた。このため、紫外線センサの応用範囲は限定されていた。

[0012] 次に、微弱信号用の赤外線センサを実際に使用する場合は、光電変換部に加えて、センサ力もの出力信号を処理する回路部も必要となる。このような場合は、赤外線センサ力の出力信号は、増幅回路や、比較処理する回路を経てセンサとして機能することになるが、一般には複数の抵抗部品や容量部品、および信号処理回路等から構成されている。従って、金属パッケージ力もなるセンサのほか、信号処理回路の部分も含めると、センサの大きさとして小型化しにくぐ製造工程数も多いことなどから、利用の範囲が限られていた。

[0013] これに対し、特許文献 2にみられるように、信号処理回路部までを金属パッケージに詰め込み、小型化しょうとする方法も提案された。しかし、この方法においても、既存の焦電センサと増幅回路を中心とする信号処理回路を集積化した信号処理回路部との間での熱の影響を回避したり、長波長の赤外線を効率よく透過する窓材を設ける必要があり、小型化、薄型化は困難であるという問題があった。

[0014] 従って、従来の光デバイスでは、センサのパッケージ上の制約があり、小型化できな!、と!/、う問題点があった。

[0015] 特許文献 1 :特開平 6— 77526号公報

特許文献 2：特開平 9 - 288004号公報

特許文献 3：国際公開第 WO2005Z027228号パンフレット

発明の開示

[0016] 本発明は、小型 ·高感度 '簡略化したパッケージの光デバイス及び高生産効率、高信頼性の製造方法を提供することを目的とするものである。 [0017] このような目的を達成するために、本発明の一実施形態は、基板上に形成された光電変換部を有する光電変換素子を含む 1つ以上の素子と、前記光電変換素子に電気的に接続される接続端子と、前記 1つ以上の素子及び前記接続端子を封止する封止部材とを備える光デバイスであって、前記光デバイスは、光を入射または出射する側に開口部を備え、かつ、前記開口部の底面は、前記 1つ以上の素子のうち外界に最も近い素子と該外界との界面であることを特徴とする。

[0018] また、前記外界に最も近い素子は、前記 1つ以上の素子のうち前記光電変換素子であっても良!ヽ。前記光電変換素子と前記接続端子が信号伝達素子を介して接続されていても良い。前記開口部が、封止部材または接続端子の前記光を入射または出射する側にあっても良い。前記外界に最も近い素子が、外界との界面に光学調整部を有しても良い。

[0019] また、前記 1つ以上の素子のうち少なくとも 1つの素子と前記接続端子との電気的に接続する、金属ボール、金属バンプおよび金属ワイヤの少なくとも一つ力なる接続配線をさらに備え、前記接続配線が前記封止部材で封止されても良ヽ。

[0020] また、前記光電変換部を基準に、前記光電変換素子の、光が入射または出射する面に対向する面は、電磁的な雑音を吸収する遮蔽板、および前記光の吸収'放出効率を高める光反射板の少なくとも一方を有しても良い。前記外界に最も近い素子の、前記界面側の少なくとも一部が露出されず、前記封止部材または前記接続端子のうちの、前記開口部が形成されている方により被覆されても良い。前記光電変換部を基準に、前記光学変換素子の、光が入射または出射する面に対向する面は、電磁的な雑音を吸収する遮蔽板、および前記光の吸収'放出効率を高める光反射部の少なくとも一方を有しても良い。前記外界に最も近い素子の、前記界面側の少なくとも一部が露出されず、前記封止部材または前記接続端子のうちの、前記開口部が形成されて!/、る方により被覆されて、ても良、。

[0021] また、前記光電変換部は、赤外線領域の光を検出および放出のいずれか一方を行っても良い。前記光電変換部は、室温で動作可能な量子型光電変換部であっても良い。前記光電変換素子が複数の光電変換部を直列に接続されても良い。前記量子型光電変部は、フォトコンダクター型、フォトダイオード型、フォトトランジスター型および LASERダイオード型の少なくとも 1つであり、前記量子型光電変換部は、 Inおよび Sbの少なくとも一方を含む化合物半導体力なる層と、拡散電流を抑制するためのバリア層とを含んでも良、。

[0022] 本発明の別の実施形態は、基板上に形成された光電変換部を有する光電変換素子を含む 1つ以上の素子と、前記光電変換素子に電気的に接続される接続端子と、前記 1つ以上の素子及び前記接続端子を封止する封止部材と、を備える光デバイスの製造方法であって、前記接続端子の少なくとも一部と前記 1つ以上の素子とを前記封止部材にて封止する封止工程と、前記光デバイスの、光を入射または出射する側に、その底面が前記 1つ以上の素子のうち外界に最も近い素子と該外界との界面になるように開口部を形成する開口部形成工程とを有することを特徴とする。

[0023] また、前記外界に最も近い素子は、前記 1つ以上の素子のうち前記光電変換素子であっても良!ヽ。前記光電変換素子と前記接続端子が信号伝達素子を介して接続されても良い。

[0024] また、前記開口部形成工程では、前記封止部材または前記接続端子の、前記光を入射または出射する側に、前記開口部を形成しても良い。

[0025] また、前記封止工程の前に、前記外界に最も近い素子の、前記界面に相当する領域に、前記界面を保護するための第 1保護膜を形成する第 1保護膜形成工程をさらに有し、前記封止工程では、前記接続端子の少なくとも一部と前記光電変換素子と前記第 1保護膜とを前記封止部材にて封止しても良い。前記第 1保護膜は感光性の保護膜であっても良い。前記開口部形成工程の後に、前記第 1保護膜を除去する第 1保護膜除去工程をさらに有しても良い。前記開口部形成工程では、前記第 1保護膜の厚みを tとした場合、前記第 1保護膜の表面を基準にし、前記第 1保護膜の表面力もの深さ X (0≤ X≤ t)までエッチングしても良!、。

[0026] また、前記開口部形成工程では、物理的な手法を利用したエッチングにより前記開口部を形成しても良、。前記物理的な手法を利用したエッチングはサンドブラストェツチングであっても良い。

[0027] また、前記開口部が前記封止部材に形成され、前記封止工程と前記開口部形成工程の間に、前記封止部材の開口部が形成される面上に、該開口部以外の少なくとも一部の封止部材を保護する第 2保護膜を形成する第 2保護膜形成工程をさらに有しても良い。

[0028] また、前記開口部が前記接続端子に形成され、前記接続端子は、貫通したパターンを有し、前記開口部形成工程では、前記封止工程にて前記パターンに入り込んだ封止部材を除去しても良い。

[0029] また、前記封止工程の前に、前記光電変換素子からの出力を処理する信号処理回路、前記光電変換素子への電気信号を駆動する駆動回路、および前記光電変換素子と前記接続端子との電気的に接続するインターポーザーの少なくとも 1つを備える信号伝達素子と前記光電変換素子とを電気的に接続し、かつ前記信号伝達素子と前記接続端子とを電気的に接続する工程をさらに有し、前記封止工程では、前記接続端子の少なくとも一部と前記光電変換素子と前記信号伝達素子とを前記封止部材にて封止しても良い。

[0030] 本発明によれば、従来に比べ、信頼性が高く光の入出力特性に優れた光デバイスが得られる。また、その簡便かつ生産性が高い製造方法が提供できる。とりわけ本発明の光デバイス及びその製造方法は、小型、薄型の光デバイスの場合に有効な構造及びその製造方法となる。さら〖こ、赤外線領域の光を入出する光デバイスにおいて、従来の方法では成し得な力つた非常に小型で信頼性の高、光デバイスを効率よく製造できる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1A]図 1Aは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1B]図 1Bは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1C]図 1Cは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1D]図 1Dは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1E]図 1Eは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1F]図 1Fは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1G]図 1Gは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1H]図 1Hは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 II]図 IIは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。 [図 1J]図 1Jは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

圆 1K]図 1Kは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 1L]図 1Lは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

圆 1M]図 1Mは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。

[図 2]図 2は、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の構成の説明図である。圆 3A]図 3Aは、本発明の一実施形態に係る電磁遮蔽板及び光反射板を用いた場合の光デバイスの断面図である。

圆 3B]図 3Bは、本発明の一実施形態に係る電磁遮蔽板及び光反射板を用いた場合の光デバイスの断面図である。

圆 4A]図 4Aは、本発明の一実施形態に係る集光レンズを用いた場合の光デバイスの断面図である。

圆 4B]図 4Bは、本発明の一実施形態に係る集光レンズを用いた場合の光デバイスの断面図である。

圆 4C]図 4Cは、本発明の一実施形態に係る集光レンズを用いた場合の光デバイスの断面図である。

[図 5A]図 5Aは、本発明の一実施形態に係る部分射光を利用した光デバイスの断面図である。

圆 5B]図 5Bは、本発明の一実施形態に係る部分射光を利用した光デバイスの断面図である。

[図 6]図 6は、本発明の一実施形態に係る多数開口部を持った光デバイスの断面図である。

[図 7]図 7は、本発明の一実施形態に係るインターポーザーを用いた場合の断面図である。

[図 8]図 8は、本発明の一実施形態に係るアクティブ型赤外線センサの断面図である圆 9A]図 9Aは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 9B]図 9Bは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 9C]図 9Cは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 9D]図 9Dは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 9E]図 9Eは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 9F]図 9Fは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 9G]図 9Gは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 9H]図 9Hは、本発明の一実施形態に係る信号処理回路部の無い光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10A]図 10Aは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10B]図 10Bは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10C]図 10Cは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10D]図 10Dは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10E]図 10Eは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10F]図 10Fは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10G]図 10Gは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

圆 10H]図 10Hは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 101]図 101は、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 10J]図 10Jは、本発明の一実施形態に係る信号回路部付きの光デバイスの製造方法の概略図である。

[図 11A]図 11Aは、本発明の一実施形態に係る第 2の保護膜の形成方法の説明図である。

[図 11B]図 11Bは、本発明の一実施形態に係る第 2の保護膜の形成方法の説明図である。

[図 11C]図 11Cは、本発明の一実施形態に係る第 2の保護膜の形成方法の説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0032] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

[0033] 本発明は、光を入射または出射する（導出入)するための窓部を必要とする樹脂で封止可能な光デバイスを提案する。すなわち、本発明では、封止部材の一部から、封止部材に封止された素子 (発光素子、受光素子等の光電変換素子、信号処理回路等の信号伝達素子など)が外界と界面を形成して露出することになり、この露出した領域が窓部となる。本発明では、上記封止部材に封止された素子は、光電変換素子を少なくとも含んでおり、信号処理回路などの信号伝達素子などを含むことができる。上述のように、窓部は、上記封止部材に封止された素子のうちの所定の素子における外界との界面である。よって、上記所定の素子は、窓部としての外界との界面を有することを考慮すると、封止部材に封止された素子のうちの、光を導出入する側における外界に最も近い素子となる。

[0034] なお、この露出した領域の全面において、所望の波長の光が透過するように窓部を構成するのが好ましい。所望の波長の光とは、封止部材に封止された光電変換素子に関する波長の光であり、例えば、光電変換素子として発光素子が封止されている場合は、発光素子から発光される光であり、光電変換素子として受光素子が封止されて、る場合は、受光素子の光受光部を動作させる波長の光である。

[0035] 本発明では、光電変換素子を封止部材によって封止しても、窓部から所望の波長の光が、その素子に入射、またはその素子から出射する。よって、赤外線領域の光や紫外線領域の光などを透過しないような封止部材により、素子を封止した場合であつても、窓部を備えることにより、光を素子へと入射、または出射することが可能となる。

[0036] また、本発明では、封止部材自身に光の導出入のための開口部が形成されていることが好ましぐこのように封止部材自身に開口部を形成することによって、余計な部材は不必要となり、非常に小型なパッケージが実現できる。この開口部は後述のように、接続端子に形成しても良い。この場合は、接続端子に形成された開口部の底面が窓部となり、この窓部から、光電変換素子や信号伝達素子が露出することになる。

[0037] 本発明において開口部とは、封止部材または接続端子に形成された貫通穴を含む。また、光を入射または出射する側 (光の導出入側）が接続端子側である場合では、接続端子に貫通するようにして形成されたパターン部を開口部とすることができる。すなわち、開口部とは、封止部材および接続端子において光の導出入側に形成された空間であって、開口部が形成された部材が存在せず、その底面 (底部）が窓部であるものを指す。

[0038] そして、開口部の深さの程度は限定されるものではなぐいずれの深さであっても良い。すなわち、開口部の深さを記号 hとすると、深さ h>0である。この深さ hは、開口部の縁から開口部の底面までの距離である。なお、多数の光デバイスを製造した場合、 h=0となった光デバイスが製造されることがあり、 hは 0であっても構わないが、 h =0に統一された光デバイスを多数製造することは困難であり、 hの値は、多数の光デバイスの開口部の深さを測定することによって判定できる。

[0039] このように、封止部材ゃ接続端子に開口部を形成するので、封止部材ゃ接続端子の開口部が形成される側における、外界から最も近い素子 (光電変換素子や信号伝達素子)まで開口部の底面は達することになり、開口部の底面で素子と外界の界面が形成されて素子が露出する（外界と界面を形成する）ことになる。よって、開口部の底面が窓部となるのである。 [0040] 本発明において、開口部は外界力の光を窓部へと導く機能、および窓部からの光を外界へと導く機能を有する。すなわち、開口部は、封止部材ゃ接続端子などのいずれの部材ゃ素子が無い空間であり、開口部の底面は直接窓部であるので、外界からの光は、開口部を介して窓部へと入射して光電変換素子の光電変換部へと入射することができる。また、光電変換部から出射した光は、窓部に入射して開口部を通過し、外界へと出射することができる。このように、光が開口部を通じ、直接光を透過するための窓部へ入射 (又は窓部から出射)するので、光路に光強度を減衰する物質 (例えば、封止部材やそのバリ）が無ぐ本発明の光デバイスは効率よく光を受光したり、発光した光を効率よく外界へと放射したりすることが可能となる。

[0041] 本発明の光デバイスは、特に光センサ、光を放出する発光デバイス、または、光を発光してから検出物体に反射した反射光を検出するアクティブ型の光センサ、等を示す。基本構造として、光を検出'放出する光電変換素子と、デバイスのパッケージとなる封止部材と、光の導出入のための窓部とを備えている。これによつて、非常に少ない部品の数となるので、超小型で、高性能、信頼性の高い光デバイスが実現できる。

[0042] また、本発明の光デバイスでは光が外界と素子の界面（窓部）を必ず通過するので、光デバイスの受光感度、または、発光効率を最大にするには、光の反射防止、集光、もしくは、波長選択性という機能を窓部に持たせることが好ましい。そのため、本発明では、窓部における光の入出特性を調整する光学調整部をさらに備えても良い。従って、本発明では光電変換部だけではなぐ窓部も重要な役割を持つ。なお、本発明において光学調整部は、後述する光電変換素子や信号伝達素子などの、光の導出入面において、外界に最も近い素子に一体ィ匕して形成できる。よって、光学調整部を形成する場合は、光学調整部と外界との界面が窓部となる。

[0043] また、本発明の光デバイスの製造方法にぉ、ては封止部材ゃ接続端子に開口部を形成する工程を有する。このよう〖こすること〖こよって、光の入射や出射の妨げとなる、封止部材ゃバリとして存在する封止部材が窓部上に残ることを回避、ないし軽減できる。さらに、光デバイスの窓部や光学調整部を破壊しないように、封止工程の前に、窓部、または、光学調整部を保護する保護層 (後述の第 1保護膜)を形成し、封止工程の後に、窓部を露出するための開口部を形成する工程を行うことが好ましい。このようにすることによって、物理的な手法を用いて、封止の開口部を形成しても、窓部、光学調整部が破壊されたり、傷ついたりすることが無ぐ信頼性が高いプロセスが実現でき、生産効率が高ぐ性能が安定した超小型の光デバイスが具現化される。

[0044] 以上のように、例えば光デバイスが光信号を検出する場合、検知しょうとする光信号を、光学的な減衰を受けずに光電変換部まで透過させることができる。さらに、センサ力の出力信号を極力最短距離で信号処理回路部に接続することで外界の電磁雑音の影響を受けに《することができ、結果として光の検出感度を高められる。

[0045] 光電変換部がサファイア、 Si、 GaAs、 InP、 GaPのような基板上に、薄膜成長法を用いて作製される場合、そのようなデバイスの多くは、薄膜成長に用いた基板自身がデバイスの動作波長を透過するという特徴をもつ。本発明において、光電変換素子に窓部が形成される場合、その特徴を利用して、受動型の光センサの場合では受光部、アクティブ型センサの場合では発光部、及び受光部や発光部の形成された基板の裏面がパッケージ力露出されるようにすることによって、小型で製造工程の少ない発光 '受光デバイスの実現を可能とした。また、同じ封止パッケージ内に発光部及び受光部を組み込み、アクティブ型のセンサ、もしくは、発光デバイスも実現できる。

[0046] 後述のように本発明の製造方法を利用することによって、基板自体を窓部として活用することも可能となるので、ノッケージのサイズも小さくなるし、部品の数を減らすことによって、組み立て工程数を削減することもできる。

[0047] なお、本明細書において、基板の裏面とは、光電変換素子を構成する基板上の光電変換部が形成された面と対向する面を指す。

[0048] 本発明の一実施形態に係る光デバイスは、封止部材によって 1つ以上の光電変換部を有する光電変換素子が封止されており、光を光電変換素子に入射するための窓部を有している。この窓部の大きさは、光電変換素子の一部または全面とすることができる。また、窓部は、信号伝達素子側に形成されて、その一部または全面であっても良い。この窓部は外界と素子の界面であるため、窓部上には、封止部材は存在してはおらず、その窓部において、窓部を有する素子 (光電変換素子や信号伝達素子 )が露出することになる。例えば光電変換素子が窓部を有する場合、上述のように光電変換素子を構成する基板はデバイスの動作波長の光を透過するので、窓部の全面から、デバイスの動作波長の光は透過することになる。また、窓部を有する素子の窓部以外の部分は、封止部材によって封止されて、る。

[0049] なお、上述のように、窓部が形成される光電変換素子 (または信号伝達素子)のある面の全面を窓部とはせず、一部を窓部とする、すなわち、光電変換素子 (または信号伝達素子）の光が入射または出射する側の面の少なくとも一部を露出しないようにすると、この露出していない面は封止部材によって封止されることになる。この露出して!、な、面上の封止部材は、封止された光電変換素子 (または信号伝達素子)を押さえる役割を果たし、物理的衝撃で破損するのを防止するのに有効となる。例えば、窓部が四角形である場合、光電変換素子のある面の四隅を露出させず封止部材によって被覆したままにしておけば、窓部は露出しているが四隅には封止部材が存在しているため、四隅の封止部材がストツバとして機能する。よって、光電変換素子が、光デバイスに物理的衝撃などが加わった際に、封止部材の窓部に相当する領域から外へと出るのを防ぐことができる。このように、窓部のサイズは、窓部を有する素子 (光電変換素子または信号伝達素子)のサイズ (光の入射または出射する方向力見たサイズ)以下の面積を有するが、光電変換部への光の導出入強度を高くするため、窓部の窓部を有する素子に対する大きさは大きい方が好ましぐ具体的には、 30% 以上が好ましぐ 50%以上がより好ましぐ更に好ましくは 80%以上である。

[0050] また、本発明の一実施形態に係る光デバイスが備える封止部材は、窓部へ光を導出入する機能を有する開口部を有する。この開口部は、封止部材に形成されるものである。または、接続端子が、窓部に光を導入するための開口部を有することもある。この場合は、開口部は接続端子に形成される。さらに、窓部は、光の入出特性を改善する光学調整部を有しても良い。そして、光電変換素子は、基板と、該基板上に形成された、光エネルギーと電気エネルギーとのエネルギー変換を担う光電変換部とを備えている。

[0051] すなわち、本発明において窓部を形成する目的は、光デバイスの動作波長 (例えば、赤外線や紫外線など）を透過しない封止部材にて封止する場合であっても、該封止部材に封止された光電変換素子に外界力も光を入射する、または外界へと出射するためである。そして、その目的のために、光を導出入する側の外界力も最も近い素子 (例えば、光電変換素子や信号伝達素子など）の少なくとも一部の面を封止部材カも外界に露出させるのである。よって、窓部を有する素子において、窓部以外は封止部材によって封止されることになる。

[0052] (基本的な素子構造について）

これらの部材の好まし、配置を、図 1 A〜1Eを用いて説明する。

図 1Aは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。図 1Aでは、光電変換素子 50は、基板 10と、基板 10の表面に形成された光電変換部 1とを備えている。そして、光電変換素子 50は封止部材 14によって封止されている。そして、封止部材 14には、光電変換素子 50が、光学調整能を有する窓部によって外界と接するよう開口部 6が形成されている。この開口部 6の底部が窓部となっており、光学調整部 13が露出している。光学調整部が形成されていない場合は、基板 10が窓部にて露出することは言うまでも無い。このようにすることによって、光電変換部 1で受発光する光は、窓部を介し、開口部 6を通して、効率よく外界へと入出できる。

[0053] 本発明の光電変換部 1は、基板 10上に形成されており、入射してきた光を電気信号に変換、または、外部から供給された電気信号を光に変換する光電変換を行う。その方式は特に限定されず、光による電子遷移や再結合に基づく受発光を行う量子型の光電変換部（目的の波長に合うバンドギャップを持った半導体材料の光伝導-光起電力効果'発光を利用した光電変換部）、光のエネルギーを吸収し熱に変換して熱モードで伝える熱型の光電変換部を用いることができる。封止部材を用いた本発明の光デバイスにおいては、封止部材との伝熱の影響が小さいため、量子型の光電変換部が好ましく用いられる。量子型光電変換部としては、発光デバイスの場合、 LE D (Light Emitting Diode)型または、 LD (LASER Diode)型は発光効率が高いため好ましぐ光センサの場合、フォトダイオード、太陽電池、フォトトランジスターは受光感度が高いため好ましい。熱型の光電変換部の場合は、主として受光型の光電変換部が利用でき、焦電型、ポロメーター型やサーモパイル型の光電変換部が好ましく用いられる。

[0054] ここで、光電変換部 1には、室温で動作可能な量子型光電変換部を利用するのは望ましい。このような、光電変換部が室温で動作可能な量子型光電変換部であることにより、本発明の光デバイスの構造が良好な光電変換特性と安定性とを兼ね備えた構造となる。とりわけ、本発明の光デバイスが、赤外線領域の光を入出力する（受光' 発光する)光デバイスの場合、封止材の蓄熱による応答性が改善された、簡便で、安定性の優れた構造として本発明の光デバイスがより有効に機能する。

[0055] 特に、赤外線領域の光を入出力する光デバイスの場合、 Inおよび Sbの少なくとも一方を含む化合物半導体 (例えば、 InAs Sb (0≤x≤0. 75)の材料)や、 HgCd Teのような材料を光電変換部 1とする光デバイスが例示できる。これらのなかで、 In および Sbの少なくとも一方を含む化合物半導体が好ましく用いられ、とりわけ、電子拡散電流を抑制するバリア層を有する場合、より高感度になるため好ましい。更には、 InAs Sb _ (0≤x≤0. 75)を利用したフォトダイオードの光電変換部に、電子拡散電流を抑制するバリア層を利用した光電変換部が高感度になるため好ましい。この Xについては、その材料の吸収波長と製造の容易さなどによって、適切に選択される。（特許文献 3参照。 )

[0056] また、特に遠赤外線領域で動作する光センサ (受光型の光電変換素子)の場合、電流による雑音を抑制するため、太陽電池モードで動作するフォトダイオードを光電変換部 1として利用しても良い。この場合、太陽電池の開放電圧を出力信号として利用すると、最も高い SZN比 (信号 Z雑音比）の高い光センサが実現できる。更に出力信号を高め、かつ、 SZN比を改善するために複数の太陽電池 (光電変換部に相当する）を直列に接続することが好ましい。即ち、複数個の光電変換部を直列に接続して光電変換素子を構成することによって、とりわけ、出力信号を電圧で取り出す場合に、大きな出力が得られる。とりわけ、赤外線センサは、熱雑音の影響を受けやすぐ直列に接続することによって、熱雑音によるノイズに対する SZN比を改善できるためである。その直列に接続する数は、特に限定されなず、出力信号の大きさ、 SZ N比)などを勘案して適宜選択すればよいが、直列数が 10以上の場合、出力信号の大きさや SZN比の変化が顕著になるため好ましぐ同様の理由でより好ましくは 100 以上であり、更に好ましくは 500以上である。上限については特に制約が無ぐセンサのサイズや出力を勘案して適宜選択される。 [0057] このような光デバイスは量子型で、冷却機構を利用せずに、室温でも高出力が得られる。そして、本発明の光デバイスが、赤外線領域の光を受発光する光デバイス、とりわけ、赤外線センサの場合、常温で高出力が得られ、 SZN比が改善された上記の構造を有することによって、本発明に開示した構造で応答速度が速く高感度で小型のデバイスが容易に得られ、本発明の構造がより一層好ましく用いられる。

[0058] 本発明において、光電変換部は基板上に形成されるが、その基板は特に限定されず、光電変換部を構成する材料を形成するのに適した材料が選択される。具体的には、シリコンや GaAs、 InP、 GaP等の半導体基板、もしくは、 GaN、 A1N、サファイア基板、ガラス基板といった、汎用の基板が用いられる。

[0059] 本発明において、光電変換素子への光の導出入の方向は特に限定されず、図 1A に示したように光電変換素子の基板側 (裏面側）を通して光が導出入されても、図 1C に示したように光電変換部側力導出入されても良い。光電変換部に金属で配線を形成する場合、金属に光が反射されるため、基板側 (裏面側)から光が導出入される方が好ましい。とりわけ、 2つ以上の光電変換部を直列に接続する場合、これらの光電変換部を接続するために金属が用いられることが多ぐ基板側から光が導出入できることによる光の利用効率が高くなる効果がより一層顕著になる。

[0060] このような場合、基板は、光電変換部が受発光する波長の光に対して透明であることが必要である。従って、薄膜成長法を用いて、光電変換部を形成する場合は、光電変換部を構成する材料と基板の材料とが異なる材料であることが好まヽ。そのため、半導体基板を用いる場合、基板よりナローギャップの半導体を光電変換部として用いるのが好ましい。例えば、光電変換部が III— V族半導体の場合、シリコン基板を用い、シリコンよりナローギャップな III V族半導体をシリコン上に成膜したものを光電変換部として用いるのが好ましい。また、 GaAs基板を用いて GaAsよりナローギヤップな III V族半導体を光電変換部として GaAs基板上に成膜して用いるのが好ましい。

[0061] 本発明の光デバイスは、外界から光を入射したり、外界へと光を出射したりするための窓部を有している。窓部は、封止部材ゃ接続端子に被覆されていない外界と素子との界面を示す。すなわち、その役割は光電変換部の光の導出入である。光電変換素子の基板側 (裏面側)から光を導出入させた!、場合は、光電変換素子の基板表面と外界との界面が窓部となり、基板側と対向する側力光を導出入させたい場合は、信号処理回路などの信号伝達素子など、光デバイスが有する素子のうちの最も外界側の素子と外界との界面が窓部となる。そして、その界面 (窓部）に光学調整部を形成しても良い。この光学調整部を形成する場合は、露出した光学調整部が窓部となる。

[0062] 本発明では、光電変換部に対して光を導出入させるために、封止部材ゃ接続端子の、窓部に相当する領域を除去することによって窓部を形成し、最も外界に近い素子の表面を露出させるのである。この窓部を除去する際に、封止部材の表面のみを窓部を形成するように除去するようにしても良、し、封止部材ゃ接続端子に開口部（貫通穴）を形成し、該開口部の底部を窓部にしても良い。

[0063] また、図 1Aに示すように、封止部材 14に形成された開口部 6において、開口部 6の側面はある傾きを持って形成されているが、その傾きに特に制限は無ぐ光学調整部 13に対し垂直であっても良い。その傾きを用いて、視野角も制御することができる。

[0064] 光学調整部 13は窓部における何らかの表面処理によって形成された、光の導出入方法を調整する領域を示す。これまでの光デバイスではこの光学調整部は、金属パッケージに収容される場合は、この金属パケージの蓋部分に形成されるなどして、光電変換部と別個の部品として設けられてきた。し力しながら、本発明での光学調整部は、光電変換部と同じ基板上や光電変換素子と電気的に接続され、対向して配置された信号伝達素子上に形成される。これは、素子 (光電変換素子や信号伝達素子）の、所望の形態に応じた外界に一番近い素子の表面が露出することになるので、光学調整部と光電変換素子や信号回路部とを一体化できるからである。そのため、部品の数は少なくなり、また、一体化により、光学調整部から光電変換素子までの間の無駄なスペースを減らすことができるので非常に薄型の光デバイスが実現できる。そして、この光学調整部を光デバイスが有することにより、後述する第 1保護膜を用いた光デバイスの製造方法の効果が一層顕著になる。なお、前述のように光電変換素子の裏面側力も光の入射、出射が行われるのが好ましいため、光学調整部は光電変換素子の光電変換部が形成された面の反対側の面 (裏面）に形成されるのが好まヽ [0065] 光学調整部 13は光デバイスの光電変換効率や波長、受光 '発光の集光といった実用性を高める重要な役割を持つ。具体的には、窓部における光の反射を防ぐ光反射防止部、受光 ·発光の波長を制御するフィルター、光の検出、出射方向を制御したり集光したりする光学レンズである。光反射防止部としては、反射防止層や前方散乱 Z後方散乱の比率を制御する散乱制御層が用いられる。また、レンズとしては、凹凸を有するレンズや、フレネルレンズがその目的に応じて適宜選択される。そして、これらは窓部に形成される力その具体的な形態としては、窓部表面に形成可能な反射防止膜やフィルター、または、窓部の表面に加工可能な光学レンズ、または、なんらかの表面処理によって形成された加工された形態が挙げられる。加工された形態とは、物理的やィ匕学的な手法によってその粗度を調整することによって散乱効果を用いて光の導出入強度を改善したものや形態を変更することによって光の入出角度を調整したものが例示できる。また、光学調整部は、光電変換素子が外気と接触して発生する劣化の保護となる機能を兼ね備えていてもよい。また、その保護機能を有する層は、光学調整機能とは独立に光学調整部の外界と接する面側に設置されていても良い。

[0066] これらの中で、光反射防止部 (反射防止膜や散乱効果を用いた光の導出入の改善層）は、光電変換素子の光電変換性能を大きく改善するために好適に用いられる。とりわけ、窓部を有する素子の屈折率が高い場合は有効で、反射防止膜としては、窓部が外界と接する界面において窓部より屈折率が低い材料が好適に用いられる。散乱効果を用いた光の導出入改善層は、光電変換部やその基板の露出部分の粗度を改善してもよいし、その表面が適切な粗度である層を別個に設置しても良い。とりわけ、基板の裏面力も光の入出を行う場合は、基板の裏面を研磨などの方法によっての粗度を制御して形成された光学調整部が好適に用いられる。

[0067] 光学フィルタ一は、多層、単層の層を設けることによって、所望とする波長領域以外の光をカットする機能を有し、とりわけ、光電変換素子が受光素子の場合に好適に使用される。

[0068] 光学レンズは、光の入出方向の制御や集光が必要な場合に好適に使用され、窓部上への形成の容易さ力フレネルレンズが好適に用いられる。

[0069] また、後述のように、光デバイスが信号伝達素子を備え、信号伝達素子側から光が入射や出射する場合、光学調整部は、信号伝達素子に形成された窓部 (外界との界面）に形成されるが、信号伝達素子を介して光電変換部が入出する光の強度等をコントロールする目的で使用される。従って、例えば、信号伝達素子と光電変換素子の間の材質 (空気ゃ榭脂など)の光学的特性を勘案して設計される。また、このような場合は、光電変換素子側に、更に光電変換部が入出する光の強度をコントロールできる光学調整部と同等の機能を備えても良い。更に、光学調整部を窓部に有しない場合においても、信号伝達素子と光電変換素子の間に光学調整部と同等の機能を持たせることも可會である。

[0070] なお、後述のように、封止部材 14の開口部 6を形成する工程では、光学調整部 13 の破壊をしな、ような工夫が必要となる。

[0071] 開口部 6とは光が光電変換部 1に入出するための封止部材 14における貫通穴である。開口部 6の位置としては光が容易に光電変換部 1に入出できる位置なら、封止部材 14のどこでも良いが、図 1Aに示すように基板 10の裏面を窓部として利用することによって、部品の数が少なぐ最も小型の光デバイスが実現できる。

[0072] 図 1 Aに示した光デバイスは、接続端子 3を有している。接続端子 3は接続配線 15 により光電変換部 1と電気的に接続されており、外界の電気信号を光電変換部 1へと供給、または、入射してきた光の強度に応じた電気信号を外界へ出力するために用いられる。

[0073] 図 1Aに示すように、一般的に用いられているフリップチップボンディング法を用いて、最も小型の光デバイスの実現ができる。ここでは、接続端子 3にはリードフレームを、接続配線 15には金属バンプや金属ボールを利用するのが望ましい。この場合、封止する時に、光電変換素子 50が接続端子 3に接続配線 15により固定されているから、後述のように光デバイスの製造は容易にできる。

[0074] 図 1Aでは接続配線 15を用いた接続方法を示した力図 1Bに示すように、光電変換素子 50を接続端子 3に固定し、接続配線 16には金属ワイヤを用いても良い。金属ワイヤを用いる方法は、より高ヽ接続信頼性が得られるために好ましヽ。 [0075] 図 IBでは、光電変換素子 50は、基板 10に形成された光電変換部 1と光学調整部 13を有し、接続配線 16により接続端子 3に接続されている。この場合、光電変換部 1 や接続配線 16は封止部材 14によって覆うように封止されている力光の導出入のため、接続端子 3に開口部 7を設ける必要がある。このときは、開口部 7の底面、すなわち、外界と基板 10 (光電変換素子 50)との界面が窓部となり、この窓部には、光学調整部 13が形成されている。よって、光学調整部 13と外界との界面が窓部となり、光学調整部 13及び基板 14を介して光電変換部 1に光を出入射する。なお、開口部 7は、接続端子 3に貫通するように形成されたパターン部である。

[0076] 図 1Bの光デバイスでは、接続端子の開口部 7を利用して、所望の視野角に変えることができる。また、外付けの光学レンズを開口部 7に容易に取り付けることができる。同様に、図 1Cで示すような構造は、接続配線 15として金属バンプや金属ボールを用いるフリップチップボンディング法を用いても良い。この場合、金属ワイヤを接続端子に接続するための距離が短くなるため、最も小型の光デバイスが実現できる。光電変換素子 50は、基板 10に形成された光電変換部 1と光学調整部 13と後述する反射板 9を有し、接続配線 15により接続端子 3に接続されている。この場合、図 1Bの場合と同様に、光電変換素子 50は封止部材 14によって覆うように封止されている力光の導出入のため、開口部 7の底面、すなわち、外界と光電変換部 1との界面が窓部となり、この窓部には、光学調整部 13が形成されている。よって、光学調整部 13と外界との界面が窓部となり、光学調整部 13を介して光電変換部 1に光を出入射する。

[0077] 本発明の接続配線としては、上述の金属ボールや金属バンプといった金属突起類や金属ワイヤの他に、ハンダ、金属やカーボンのペーストを固化した配線、フィルム中に導電体が分散され圧着によって導通が達成されるフィルム状配線などが使用可能である力接続配線の信頼性の観点で、金属ボールや金属バンプといった金属突起類や金属ワイヤが好ましく使用される。即ち、これらの金属配線は、それらを用いる際に使用されるフリップチップボンディング法やワイヤーボンディング法といった製造方法と共に、高い信頼性を有しているためである。特に、これらの材料及びそれを用いるこれらの製造方法は、微細な力卩ェに適し、小型の光デバイスの金属配線として高い信頼性と生産性を両立できるので適している。とりわけ、光デバイスを小型化できるという観点から金属ボール、金属バンプがより好ましく用いられ、接続配線の信頼性の観点からは金属ワイヤがより好ま、。

[0078] 所望に応じて、光デバイスの更なる薄型化のために、図 1Dで示すような構造としてもよい。接続端子 3の形状以外は図 1Bと同じであるので説明は省略するが、ここでは、接続端子 3に光電変換素子 50が入るような穴を形成して、光電変換素子 50をその穴に配置してから、接続配線 16として金属ワイヤで電気的な接続を行う。この場合、最も薄型の光デバイスが実現できる。

[0079] さらに、所望に応じて、図 1Eで示すような構造としてもよい。ここで、接続端子 3の形状以外は、図 1B、 Dで示す構造と同じであるので説明は省略する。接続端子 3は、開口部 6と同じ面、及びその側面に露出して外部と接続できるようになつている力加えて、開口部 6が形成された面と反対側の面にも露出して外部と接続できるようになつている。この場合、開口部 6と同じ面、その側面に加え、開口部 6がある面の反対側の面からも、容易に電極をとることができ、好ましい。前述した図 1B、 Cの構造や、後述する信号伝達素子を有する構造に対しても、開口部 6がある反対側の面で電気接続が取れるよう、図 1Eの形状と同様の接続端子を用いることができる。なお、開口部 6と接続端子の位置関係に関し、本発明の使用形態、サイズ、製造の簡便さなどを勘案し適宜選択される。これらの中で、開口部 6がある反対側の面に、接続端子 3がある場合、光の入出力面と電気接続の面が反対になるため、本発明の光デバイスを機器に搭載する場合に設計が容易になり好ましい場合が多い。さらに、このような、光の入出力面と電気接続の面を反対に取れる構造とする場合は、接続端子と封止榭脂の密着強度を向上するために、光の入出力面側の接続端子の一部が封止榭脂から露出しないように接続端子に段差を設けるなど接続端子形状を設計することもできる。

[0080] 本発明の光反射部 9は光を反射するために形成される。その役割は光電変換効率を高めることである。図 1Cで示すような光デバイスの場合、光反射部 9は、光電変換部 1を基準にして、窓部を形成した基板 10の面側 (光電変換部 1が形成された面）と対向する面上に形成される。このような光デバイスを光センサとして動作させてときに、入射してきた光の一部が光電変換部 1で吸収され、電気信号に変換されるが、一部の光が光電変換部 1を通過して、反射板 9によって光電変換部 1へ反射され、反射された光を光電変換部が吸収して電気信号に変換できる。また、発光デバイスとして動作させた場合、窓部と反対側へ進行した光が反射板 9に反射され、窓部から放出され、発光効率を高めることができる。図 1Cに示す構造では、蒸着法を利用して、反射率の良い A1や Crのような金属膜を、基板 10の光電変換部 1の形成されていない面上に形成しても良い。遮蔽板を反射板 9の代わりに形成しても良いが、所望により、光反射および電磁雑音吸収の双方の効果を持つ材料を用いるのが望ましい。このような光反射と電磁雑音の吸収を同時に満たす材料としては、 Fe、 Cr、 Ni等の金属材料類が例示でき、所望に応じて、それらの金属材料を積層して使用する。本発明の遮蔽板は電磁雑音を吸収する板を示す。遮蔽板は特に微弱な信号を検出する光センサの場合、外部の電磁雑音を吸収し、センサの SZN比を改善する効果がある。

[0081] (信号処理回路部、駆動回路部、インターポーザーについて）

次に、信号伝達素子を有する光デバイスについて図 1F〜1Iを使って説明する。信号伝達素子とは、信号処理回路部、駆動回路部を有する素子やインターポーザーである。

[0082] 以下図では、たびたび信号伝達素子として「信号処理回路部 2」を用いて説明する。この場合、信号処理回路部 2は、信号処理回路部、駆動回路部を有する素子ゃィンターポーザーである。

[0083] 図 1Fは、本発明の一実施形態に係る光デバイスの断面図である。ここで、後述する信号処理回路部 2、接続配線 16以外は、図 1 Aで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0084] 信号処理回路部 2はシリコン基板上に半導体素子の回路として形成されるのがー般的であるため、光電変換部 1は、信号処理回路部 2とは別の基板上に形成されることが多い。なお、前述のように、光電変換部 1は、所定の波長（波長範囲）、例えば、赤外領域や紫外領域などの光を受発光できればよぐ光デバイスの設計に応じて選択すればよい。例えば、光デバイスを赤外線センサとして設計する場合は、光電変換部を室温で動作可能な量子型赤外線光電変換部などとすればよい。

[0085] 信号処理回路部 2は光センサの場合、光電変換部 1からの微弱信号を増幅するなどし、該増幅された信号と基準値とを比較してから、アナログまたはデジタル出力信号として外部へ出力する。信号処理回路の必要のない光デバイスでは信号伝達素子として（図中の信号処理回路部 2として)配線引き回し用のインターポーザーを用 V、ても良、。基板 10はフリップチップボンディング法を利用して信号処理回路部 2上に固定され、接続配線 15となる金属バンプ (金属ボール）によって、信号処理回路部 2と電気的に接続される。また、光を出力する発光デバイスの場合、信号処理回路部 2の代わりに、光電変換部 1への電源を供給する駆動回路を利用しても良い。

[0086] 光電変換部 1と接続端子 3との電気的な接続を容易にする手段としてのインターポ一ザ一または、光電変換素子 1からの出力を処理する手段としての信号処理回路、または、光電変換部 1への電気信号を駆動する手段としての駆動回路の必要な光デバイスの場合でも、接続端子 3は信号処理回路部 2 (インターポーザー、または信号処理回路、または駆動回路）と外界との電気的接続を行うために用いられる。すなわち、図 1Fに示されるように、接続端子 3の少なくとも一部上に信号処理回路部 2が形成され、接続端子 3のうち信号処理回路部 2が形成されていない領域の一部が、信号処理回路部 2と接続端子 3とが接続配線 16を介して電気的に接続されており、このような構成によって、光電変換素子 50は信号処理回路部 2を介して外界と電気的に接続されるのである。特に、接続配線 15による構造は、特に微弱出力信号を発生する光センサの光電変換部 1の場合、信号処理回路部 2における増幅回路（図示せず)との接続配線が最も短くなり、外部の電磁雑音の影響が受けに《なるので、望ましい構造である。

[0087] なお、本発明にお、て信号伝達素子としての信号処理回路部 2は、例えば、インタ一ポーザー、信号処理回路、や駆動回路など、信号に関る処理を行うものであればいずれのものであっても良ぐインターポーザー、信号処理回路、および駆動回路を組み合わせたものであっても良い。すなわち、信号処理回路部 2は、インターポーザ一、信号処理回路、および駆動回路の少なくとも 1つとすることができる。

[0088] 信号処理回路部 2、基板 10、リードフレーム 3を保護するために封止部材 14が用いられる。すなわち、封止部材 14は光電変換部 1を保護するために封止する部材である。封止部材 14には成形型に用いられる材料であれば、その種類は問わない。具体的な例としたは半導体デバイスのノ¾ /ケージに用いられるエポキシ榭脂類に代表される熱硬化性榭脂類のような封止榭脂が挙げられる。封止部材 14の成形は基板 10 及び信号処理回路部 2が接続端子 3上に固定されて力行われる。また、封止部材 1 4を成形してから、後述のように、例えば、サンドブラストエッチングを用いて開口部 6 を形成する。このように開口部 6を形成し露出面を形成することにより、基板 10が露出することになり、窓部が設けられる。よって、基板 10と外界との界面は窓材としても機能すること〖こなる。この開口部 6は、基板 10の裏面が全て露出するように形成されている。図 1Fでは、基板 10の裏面全面が露出するように開口部 6が形成されているが、これに限定されず、基板 10の裏面の少なくとも一部が露出するように開口部 6を形成するようにしても良い。すなわち、基板 10の裏面の少なくとも一部を窓部とすれば良いのである。図 1Gに示すように、開口部 6はサンドブラストエッチングの条件によつて、光の感知範囲を調整するため、所望の視野角 40に変えられる。すなわち、基板 10の露出面の面積や、エッチングの深さ、露出面と封止部材 14の上面との段差の角度を調節することによって、視野角 40を調節することができる。

[0089] また、開口部 6の面積や形状は自由に設計できる力光電変換素子 50の窓部側の面の一部が露出されず封止部材に被覆されるように設計すると、より機械的な強度が得られる。また、開口部の形状によって、光センサの所望の視野角が得られる。

[0090] 図 1F、 1Gで示したような開口部を形成するには封止部材 14の部分のエッチングが必要となるが、図 1Hに示すように開口部 6を選択的に形成するのではなくて、封止部材 14を全体的に、非選択エッチングするようにしてもよい。こうすることによってサンドブラストエッチング工程の簡略ィ匕ができる。ここではセンサの視野角 40は基板 10 の厚み及び光電変換部 1の面積で決まる。ここでは、封止部材 14の表面の形状、後述する保護層 51以外は、図 1Fで示す構造と略同じであるので説明は省略した。

[0091] また、図 IIで示すように、光を信号処理回路部 2より入出力させてもよい。ここでは、信号処理回路部 2の基板が窓部として利用される。ここで、信号処理回路部 2が窓部となっていること、接続端子 3の形状、光学調整部 13の位置、以外は、図 1Fで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。この場合は、基板 10上に形成された光電変換部 1、信号処理回路部 2、接続配線 16等は封止部材 14で覆われるように封止されているため、接続端子 3に開口部 7を設ける必要がある。ここでは接続端子 3の開口部 7の面積を変えることによって、センサの視野角 40を所望の視野角に変えることができる。なお、図 IIのように、信号処理回路部 2を窓部としても機能させる場合は、信号処理回路部 2は、光電変換部 1によって受発光される波長の光を高い透過率で透過させる材料により構成される。図 IIに示されるデバイスの場合、信号処理回路部 2と外界との界面が窓部となる。前述したように、信号処理回路部 2やインターポーザーを設けない場合は、図 1Bに示すように、外界と基板 1との界面が窓部となる。また、図 1Cに示すように、光電変換部 1と外界との界面が窓部になる。尚、図に示すように、いずれの場合も、外界との界面に光学調整部 13を設けることができる。例えば、図 IIに示すように、信号伝達素子 (信号処理回路部 2)に光学調整部 13が形成され、光学調整部 13の外界と接する面に窓部が形成される。

[0092] 以上、図 1F〜1Iを使って、光電変換素子と信号伝達素子 (信号処理回路部 2)が積層された構造を有する場合を説明した。このような積層構造を有する場合、複数の素子が積み重なっているため光デバイスの小型化が達成できる。

[0093] もう一つの構造は、図 7に示すような光電変換素子と信号伝達素子 (信号処理回路部 2)が並んで設置された構造である。図 7では、図 II及び図 5Bで示す構造と異なり、基板 10、光電変換部 1、光学調整部 13からなる光電変換素子 50と、信号伝達素子としての信号処理回路部 2とは、インターポーザー 20上に接続配線 15を介してそれぞれ別の場所に固定されている。そして、インターポーザー 20上の配線が光電変換部 1を信号処理回路部 2に電気的に接続する。この構造は、例えば赤外線センサの場合、光電変換部が信号処理回路部の発熱の影響を受けない、ないしはその影響が軽減されるので、有効な構造である。すなわち、光電変換部 1と信号処理回路部 2とは、インターポーザー 20上であれば、いずれの位置に配置しても良いので、互いに熱の影響を与えない（与えにくい)位置に、光電変換部 1および信号処理回路部 2 を配置することが可能となる。また、信号伝達素子が光電変換素子より面積が小さい場合、図 7にて説明した構造を用いることは有効である。このような、光電変換素子と信号伝達素子が並んで設置された構造は、図 7のように 1つの基板の上に並んで設置しても良いが、それぞれの素子を 1つの封止部材で被覆し、光電変換素子の部分に窓部を形成することも可能である。このような場合、光電変換素子は図 1 A〜： LJに示したような！/ヽずれの構造をとることも可能であり、それぞれの形態に応じて信号伝達素子を封止榭脂の中に配置し、それらを所望に応じて、金属ワイヤに代表される接続配線で接続すればよい。例えば、光電変換素子が、図 1Eの構造の場合、それに並ぶように信号伝達素子を並べて封止榭脂で封止して光電変換素子や接続端子と金属ワイヤで接続する。このようにすることによって、信号伝達素子、とりわけ、信号処理回路や駆動回路を有する信号伝達素子と光電変換素子とを、より信頼性が高い電気接続が容易に達成される金属ワイヤのみを用いて接続することが可能になる。

[0094] (保護膜、反射板につ!、て）

また、図 1J〜： LLで示すように、後述のように開口部 6を形成してから、光電変換素子 50に形成される光学調整部 13が、外気と接触することにより発生する可能性のある劣化を保護する機能を有する保護層 51を設けても良!ヽ。

[0095] 図 1Jでは、保護層 51は光学調整部 13のみを保護するように形成されて!ヽる。光電変換素子 50は、基板 10に形成された光電変換部 1と光学調整部 13を有し、接続配線 16により接続端子 3に接続されている。光電変換素子 50は封止部材 14によって封止され、光の導出入のため、封止部材 14に開口部 6が形成されている。この場合、外界と光電変換部 1との界面が窓部となり、この窓部には、光学調整部 13が形成されている。さらに、光学調整部 13上に保護層 51が形成されている。よって、保護層 5 1及び光学調整部 13を介して光電変換素子 1により光を出入射する。

[0096] また、図 1K、 1Lで示すように、保護層 51は封止部材 14の一部または全部を保護するように形成しても良い。この場合、開口部 6及び封止部材 14を保護することが出来、より信頼性の高い光デバイスが実現できる。ここで、図 1Kで示す構造は、保護層 51が保護している範囲以外は、図 1Jで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。また、図 1Lで示す構造は、保護層 51以外は、図 1Aで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0097] さらに、図 1G、 Hで示すように、保護層 51を封止部材 14の一部または全部を保護するように形成しても良い。

[0098] また、図 1Mのように反射板 52を設けても良い。特に長波長赤外線センサの場合、光電変換部 1は熱の影響を受けやすいので、反射板 52を設けることによって、封止部材 14の入射光の吸収による発熱を防ぐないしは軽減することができ、応答速度を改善することができる。よって、反射板 52を、封止部材 14に形成することは好ましい。ここで、図 1Mで示す構造は、反射板 52以外は、図 1 Aで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0099] なお、保護層 51及び、反射板 52はフォトリソグラフィー技術を利用して、所定の形に形成できる。

[0100] (信号処理回路部の構成について）

次に信号処理回路部 2の構成について説明する。

図 2に示すように、信号処理回路部 2は、光電変換部 1やその他の各回路に対して必要に応じてバイアス電流もしくは電圧を与える電源回路 21、光電変換部 1からの信号を増幅する増幅回路 22、増幅された信号をあらかじめ設定した電圧と比較する判定回路 23、基準値としての予め設定した電圧を判定回路 23に入力する基準値発生回路 26を含み、判定回路 23は外部へ判定結果となるデジタル出力信号のデジタル出力 24を出力する。信号処理回路部 2に含まれる各要素はそれぞれ対応する要素と電気的に接続されている。

[0101] 一般に光電変換部 1の出力信号の振幅、もしくは変動量は数/ z V力数 mV以下と小さいため、電気信号は信号処理回路部 2の増幅回路部 22により増幅される。よつて、光電変換部 1に光が入射すると、該入射光は入射電気信号に変換されて増幅回路 22へと出力される。増幅回路 22では、入射電気信号を増幅して出力する。

[0102] その後、増幅回路部 22にて増幅された入射電気信号は、直接アナログ信号としてアナログ出力 25経由で信号処理回路部 2の外部に取り出しても良いが、人体や炎からの赤外線を感知したカゝ否かを判断するための判定回路 23に入力される。このとき、判定回路 23には、基準値発生回路 26により、判定回路 23にて判定すべき波長の光、ここでは人体や炎からの赤外線に応じて設定された電圧 (基準値電圧）が入力されており、判定回路 23は、該基準値電圧と増幅された入射電気信号とを比較することにより、該比較結果の電気信号を外部へデジタル出力 24を出力する。

[0103] なお、基準値発生回路 26から発生する電圧 (基準値電圧）は、上述に限らず、光電変換部 1にて受光される波長の光に応じて所望に設定しても良い。例えば、光電変換部 1にて受光される光が紫外領域の光であれば、それに応じて基準値電圧を設定すればよい。

[0104] また、判定回路 23では、入射された光 (検知された光）が所定の範囲内の光力否かを判定することに限らず、光電変換部 1に入射した光 (例えば、赤外線等)の量が一定量以上になった力否かにより、特定の大きさ以上の電圧信号を判定回路 23より発生させる方式でもよい。この一定量に相当する電圧は、基準発生回路 26で出力される。

[0105] 信号処理回路部 2は、量産性、設計の自由度等の観点から最も一般的なシリコン基板に CMOSプロセスや BiCMOSプロセス、もしくはバイポーラプロセス等により形成するのが好ましいが、 GaAs基板をはじめとする化合物半導体基板でもよぐ用途や、使用環境等に応じて最適な材料とプロセスを選択することができる。

[0106] さらに信号処理回路部 2を用いた場合、前述した図 1F〜1Iに示されるように、光電変換部 1と信号処理回路部 2との接続は接続配線 15により行われるので、光電変換部 1と信号処理回路部 2との間に容易に空隙を形成することができる。このような場合は、光電変換部 1が、前述の焦電型、サーモパイル型のような熱型の光電変換部である場合にも好適な光デバイスが得られる。更に、熱型の光電変換部の場合は、光電変換部が基板上に形成された後、基板の光電変換部と接する面を選択的にエツチングするなどして、光電変換部の両面に空隙があるようにして用いれば良い。

[0107] 次に、図 3Aに示すような電磁遮蔽'反射板 4について詳細を説明する。図 3Aにおいて、電磁遮蔽'反射板 4は、電磁遮蔽および光反射のうち、少なくとも一方の機能を有するものである。ここで、電磁遮蔽'反射板 4以外は、図 1Gで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0108] 電磁遮蔽'反射板 4は、本発明の光デバイスで重要な低周波領域において、電磁雑音を遮蔽する目的で形成される。すなわち、電磁雑音の影響を軽減することが重要であって、信号処理回路部 2の表面側の面の少なくとも一部分に、電磁雑音の影響を軽減するように設けられる。このように、本発明においては、光電変換部 1や、信号処理回路部 2の電磁雑音を遮蔽した、部分の近傍に形成できることから、電磁遮蔽がしゃすぐ結果としてセンサ外部の電磁雑音に対し強ぐ高感度の光デバイスが実現できる。電磁遮蔽板の材料は、用途に応じて幅広い材料の選択肢が考えられる。例えば、本発明の光デバイスの好適な感度波長である赤外線領域を対象とした受光素子である赤外線センサでは、特に重要となる数 Hzから 100kHz程度の低周波における電磁波の遮蔽特性に優れて!/、る透磁率の高!、材料が適して、る。鉄や-ッケルの磁性金属薄膜、もしくはフェライトや、パーマロイ等の材料でもよい。

[0109] また、光反射機能の観点力もは、目的とする波長の反射率が高、金属材料が好適に用いられ、本発明の光デバイスの好適な感度波長である赤外線領域を対象とした受光 '発光素子の場合は、アルミニウムやクロムといった金属が、それらの有する反射率の高さと共に、設置の容易さなどの観点から好適に使用される。このように電磁遮蔽 ·反射板 4には金属材料が好適に用いられる場合が多く、これらの材料は所望に応じて積層するなどして組み合わせて使用できる。

[0110] また、図 3Aのように、電磁遮蔽'反射板 4を信号処理回路部 2の表面側に形成してもよい。この場合では、電磁遮蔽板として機能することができる。また、光電変換部 1 の表面側に形成した場合は、電磁遮蔽板として機能するだけでなぐ後述する反射板として機能させることもでき、必要に応じて用いられる。信号処理回路部 2の台座となる接続端子は外界との電気的な接続をするために用いられるが、接続端子 3自体を電磁遮蔽 ·光反射板として利用してもょヽ。

[0111] ここで、本明細書において、信号処理回路部 2の表面側とは、信号処理回路や駆動回路、或いは配線などの信号伝達回路が設けられている側のことを指す。

[0112] 図 IIで示すように、デバイスの窓材が信号処理回路部 2の場合は、接続端子 3に電磁遮蔽機能を持たせたることが可能となり、接続端子 3の働きは、外界との電気的な接続と、電磁遮蔽と、開口部 6の視野角調整との 3つの働きを持つことになる。よって、素材の利用が非常に効率よくなつて、簡略ィ匕したパッケージが実現できる。

[0113] 必要に応じて、光電変換部 1の出力は信号処理をせずに、外部へ取り出してもよい。この場合、信号伝達素子（図中の信号処理回路部 2)として、配線引き回しの為、ィンターポーザーを用いても良い。インターポーザーの素材として、所望の感知波長において、高い透過率を持つ材料が望ましい。また、図 1A〜： LDおよび図 1J〜： LMで示したように、光電変換部 1が形成された基板 10を直接接続端子 3上に固定してもよい。

[0114] 次に、光電変換部での光の吸収効率を上げるために形成される反射板 9について図 3Bを使って詳細に説明する。ここで、反射板 9以外は、図 IIで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0115] 特に赤外線センサの場合、長波長の赤外線は、光電変換部で吸収効率 (外部量子効率)が悪い場合が多い。そのため、反射板は外部量子効率を上げるために必要に応じ用いてもよい。赤外線反射膜も場合に応じていくつかの構造が考えられるが、図 3Aのように電磁遮蔽としても利用される電磁遮蔽 ·反射板 4を光反射板としても利用できる。ここでは、図 3Aの上方より入射した光線は基板 10を介して光電変換部 1 で検知される力吸収されなかった光は電磁遮蔽'反射板 4によって反射され、再び光電変換部 1に検知されるので、外部量子効率を高めることができる。

[0116] また、図 3Bで示すように、信号処理回路部 2の、接続端子 3が形成されている面に光入射用の開口部 7を設けた場合、基板 10の裏面に反射板 9を設けても良い。図 3 Bの場合では、下方より入射した光 (例えば、赤外線)が信号処理回路部 2を介して光電変換部 1により検出されるが、光電変換部 1に吸収されずに透過してしまう成分が多い。しかし、信号処理回路部 2を通り抜けた光は反射膜 9によって反射され、再度光電変換部 1によって検出されるようになるので、光電変換部 1での外部量子効率を上げることができる。すなわち、反射板 9を持ち、かつ接続端子 3側に窓部が形成されている場合を示す図 3Bにおいて、反射板 9は基板 10の光電変換部 1が形成した面と対向する面に形成される。発光デバイスの場合、光電変換部 1で発光され、窓部とは反対側へ進んだ光は反射板 9に反射され、窓部への光の発光効率を高めることができる。光センサの場合、窓部から入射してきた光の一部が光電変換部 1に吸収され、電気信号に変換されるが、吸収されな力つた光が反射板 9によって、光が電変換部 1へ反射され、検出感度を高めることができる。

[0117] 図 3Bに示す反射板 9の材料は、光を反射するものであれば特に材料は問わない。

また、反射板 9を設けることは、光電変換部 1での外部量子効率を上げることが重要であるので、基板 10の裏面の少なくとも一部に反射板 9を設ければよい。図 3Aに示す電磁遮蔽'反射板 4は、光反射機能のみを持たせてもよい。シリコン基板上に形成する場合、その配線材料として用いているアルミや、銅等の金属を、その他の化合物半導体プロセスで形成する場合は、配線材料である金の配線層を用いるのが最も好ましい。

[0118] (レンズについて）

光デバイスを光センサとして動作させた場合、センサとして検知する光の入射角を限定すると同時に、集光することによって外部量子効率を上げるために、光を集光させる手段、例えば、レンズ 11を前述の光学調整部やそれとは独立に開口部の少なくとも一部を被覆するように用いても良い。同様に、発光デバイスでは、例えば、発光された光をスポット状に集光させたい場合、集光レンズを利用しても良い。本発明の光デバイスが赤外線領域の光を受光'発光する場合、長波長の光を効率よく透過する材料として、シリコン、ゲルマニウムのような半導体材料や、ポリエチレン、環状ポリオレフインなどのポリオレフイン類に代表される高分子材料が主として用いられる。このような材料は、使用される波長や環境によって、適宜選択される。例えば、本発明の光デバイスを実装する際の半田リフローや、半田付け時の高温に高分子材料が耐えられない場合は、半田を使った実装を終えて力ゝら光デバイスに被せるように装着するのが最適な使用方法である。この場合の光デバイスの全体図を図 4A〜4Cに示す。ここで、図 4Aは、レンズ 11以外は、図 1Fで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。また、図 4B、 Cは、レンズ 11と接続端子 3の形状以外は、図 3Bで示す構造と略同じであるので説明は適宜省略する。

[0119] 図 4Aは光電変換部 1の基板 10側に窓部を設けた場合、図 4Bおよび 4Cは信号処理回路部 2側に窓部を設けた場合である。

[0120] 図 4Aの場合、レンズ 11を開口部を全て被覆するように用いている。

図 4Bの場合、信号処理回路部 2の、接続端子 3 (リードフレーム）が形成されている面 (基板 10や光電変換部 1が形成されている側の面と対向する面）に薄膜のフレネルレンズ 11を形成しているが、接続端子 3はレンズ 11と反対側に引き回す必要がある。赤外線センサの場合、レンズの材料は、ポリエチレンより赤外線の透過特性は低 V、が、半田付け時の高温にも耐えられる薄膜ィ匕したエポキシ榭脂ゃポリイミドと、つた耐熱性高分子材料を膜膜ィ匕して用いることもできる。

[0121] 図 4Cの場合、接続端子 3の開口部 7を利用して、レンズ 11を接続端子 3に取り付けている。また、場合によっては信号処理回路部 2の基板を光学調整部としてレンズ状に加工しても同様の効果が得られる。なお、レンズの形状や材質と光の入出方向は、目的や生産のしゃすさなどを考慮して、適宜組み合わせて設計できる。

[0122] 上述では、光電変換部 1、および信号処理回路部 2を別々の基板上に形成した後、電気的接合をとる構成を基本として説明したが、必要に応じて同一の半導体基板上に形成してもよい。光電変換部 1と信号処理回路部 2を同一基板上に形成すると、光電変換部 1と信号処理回路部 2の電気的接合のためにフリップチップボンディング法や、ワイヤーボンディング法等を使用する必要がないため、光デバイスの信頼性が更に向上され、製造工程数の低減が可能となる。光電変換部 1は、通常のシリコンプ口セスを基本として製造できるものが好ましぐこれまで述べてきたように各種の方法（量子型や熱型)や構成が可能である。

[0123] 次に、本発明における光デバイスの各種の構成について光デバイスが赤外線センサである場合の例を用いて説明する。本発明では、従来の焦電センサをはじめとする長波長の赤外線センサで一般的だったセンサ部と空間を隔てて設置された窓材を特に設けることなぐしかも信号処理回路部までを一体ィ匕することにより、簡易な構造で、非常に小型の光デバイスが実現できることを特長としている。これは、光が入射する側の部材 (封止部材ゃ接続端子)の一部を窓部とし、該窓部から光電変換素子や信号伝達素子などの一部を露出させているためである。この実現の仕方には、いくつかの構造の変形が考えられるが、従来の波長の短い赤外線受光素子と異なり、赤外線を効率よく透過する適当な封止材料がないことから、受光部としての光電変換部、もしくは信号処理回路部の基板が長波長の赤外光をよく透過する特性を使ってヽる。

[0124] (遮光層について）

まず、信号処理回路部 2の基板を透過した赤外光を検知する構造の場合、光電変換部 1との接合には大きく分けて 2種類の方法がある。その一つは、光電変換部 1の表面側 (基板 1との接合面と対向する面)と信号処理回路部 2の表面側とを向かい合わせの形で接合するものであり、例えば図 IIのようになる。この構造では、図 5Aで示すように光電変換部 1の受光面の一部を遮光する必要が生じた場合、光電変換部 1 の最上層に遮光層 17を設けても良いが、図 5Bに示すように、信号処理回路部 2側に遮光層 18を設けることもできる。こうすると、光電変換部 1側に遮光層を形成する場合よりも光電変換部 1と遮光層の間に空間を形成できるため、遮光層力も光電変換部へ熱が伝達しにくくなる。そのため、光電変換部の受光面の温度変化を起こしにくくなるため、好ましい場合がある。

[0125] (複数の光電変換素子がある場合につ!、て）

また、同じ封止部材 14内に多数の光電変換部を設け、多数の窓部を持った光デバイスも考えられる。図 1Fで示す開口部 6が 1つの構造と異なり、図 6は開口部 6a及び開口部 6bを持つ光デバイスの断面図を示す。このような構造を光センサとして用いた場合、開口部 6a及び開口部 6bに入射する光を光電変換部 la及び光電変換部 lbで検出することにより、センサに対して光源となる物体の移動の検出ができる。もっとも簡単な信号処理の方法として、光電変換部 la及び光電変換部 lbの出力信号の差分量をアナログまたはデジタル信号として外界に出力する方法がある。

[0126] また、図 7に示したような形態で、複数の光電変換素子をならベ、少なくとも 1つの光電変換素子は窓部を有して光電変換のために使用され、他方は、光電変換素子の電気的特性やその変化を用いた温度変化の補正用に使用することもできる。

[0127] さらに、 1つ以上の光電変換部を電気的に接合し、それとは別に 1つ以上の光電変換部を電気的に接合し、それらを 1つの基板上の設けることも可能であり、それらの両方の光電変換部に光が入出するように開口部を設けることも、片方に光が入出するように開口部を設けることもできる。

[0128] 以上、これまで受動型の光デバイス例を用いて説明を行ったが、本発明は、ァクテイブ型の光デバイスにも適用できる。以下で、自己発光機能を持ったアクティブ型の光デバイスを説明する。

[0129] 図 8で示すように同じ封止部材 14内に発光部 27及び受光部 26を組み込むことにより、小型で製造工程と部品の少ないアクティブ型の光デバイスが実現できる。図 8において、発光部 27と受光部 26とは、接続配線 15を介して信号処理回路部 2に電気的に接続されている。また、発光部 27は発光部基板 28に形成されて光電変換素子 50を構成し、受光部 26は受光部基板 10に形成されて光電変換素子 50を構成している。そして、それぞれの基板 (発光部基板 28、受光部基板 10)は、信号処理回路部 2が形成されている側と対向する側にある。発光部基板 28は、発光部 27から発光される光の波長に対して高、透過率を有して、ることは言うまでもな、。

[0130] 発光部基板 28の裏面 (発光部が形成される基板につ!ヽて、発光部が形成された面と対向する面）の少なくとも一部は、受光部基板 10と同様に露出している。図 8では、この露出面には、保護層 51が形成されているが、保護層 51は形成しなくても良い。

[0131] 図 8で示すアクティブ型の光デバイスにおいても発光部 27及び受光部 26としての光電変換部に光を入出射するために素子の一部を露出させる必要がある。露出を行うために、封止部材 14に開口部を形成すると、それぞれの底面力も保護層 51、光学調整部 13、及び基板を介し発光部 27および受光部 26は露出することになる。よって、図 8の場合は、開口部の底面が外界と発光部 27ゃ受光部 26との界面となり窓部となる。発光部 27は受光部 26が検知できる波長の光を出射する LED (Light Emitti ng Diode)または、 LD (LASER Diode)を用いても良い。

[0132] アクティブ型の光デバイスの場合、赤外線を反射する検知物体 31がセンサの前に接近した時に、発光部 27より発光された赤外線 29が検知物体 31に反射され、受光部 26で検知されることになる。アクティブ型光デバイスの場合の信号処理回路部 2は受動型の場合と同様な動作をするが、発光部への電源を備える必要がある。

[0133] なお、上記説明した構成では、発光部 27及び受光部 26としての光電変換部 1と接続端子 3との間に、信号伝達素子 (信号処理回路部 2)を設けているが、これに限定されず、信号伝達素子 (信号処理回路部 2)を設けなくて良い。すなわち、接続端子 3 上に直接、接続配線 15を介して光電変換素子 50を設けるようにしても良い。このときは、光電変換素子 50と接続端子 3との電気的接続を確立しなければならな、ので、接続端子側に開口部（例えば図 IIの開口部 7)を形成する際は、接続配線 15の間に開口部を設けるようにすればよい。なお、受光部として機能する光電変換素子と発光部として機能する光電変換素子は、電気的に接合されていても、されていなくても良ぐ適宜、目的や生産性などを考慮して設計される。 [0134] (光デバイスの製造方法）

次に本発明の光デバイスの製造方法について説明する。

[0135] 本発明の光デバイスの製造方法は、封止部材を用いた封止部材 (封止パッケージ )を利用し、光の導出入のための、外界と、封止部材を用いた光デバイスの外界に最も近い素子との界面、すなわち窓部を形成することを特徴としている。そのために、封止部材または接続端子に、光の導出入のための開口部を形成しているのである。その結果、本発明の製造方法は、開口部を必要とする光デバイスに広く応用できる。

[0136] 本発明の製造方法の基本概念は図 9A〜9Hに示す。

基板 10は光電変換部 1の台座となり、光電変換部 1の形成が可能な基板なら、特にその素材は問わないが、図 1 Aで示すような光デバイスの場合、窓部は基板 10自身となるので、光デバイスの動作波長範囲に高い透過率を持つ基板は望ましい。例えば、： L m以上の波長を扱う光デバイスの場合、基板 10は Si、 GaAs、サファイア、のような基板でも良、。光学調整部 13は前述のように窓部における何らかの表面処理によって、形成された、光の導出入方法を調整する領域を示す。

[0137] 本発明の光デバイスの製造方法の基本的な流れを図 9A〜9Hを利用して説明する。

最初に、基板 10の一方の面に光電変換部 1が形成され、上記一方の面に対向する面に光学調整部 13が形成されたものを用意する。なお、図 9A〜9Hでは、光学調整部 13を形成している力光学調整部 13は無くても良い。次に、図 9Aに示すように、光学調整部 13に第 1保護膜 53を形成する第 1保護膜形成工程を行う。光学調整部 13を形成しない場合は、基板 10の光電変換部 1が形成された面と対向する面に第 1保護膜を形成すれば良ヽ。

[0138] 第 1保護膜 53の役割は後述のように、封止部材の開口部形成工程の際に、窓部、もしくは、光学調整部 13を保護することである。第 1保護膜 53は、後述のように、開口部形成工程に用いる物理的なエッチング法に耐えるような材料であれば、その種類は問わないが、封止部材よりも開口部形成工程におけるエッチング速度が遅いものが好ましく用いられる。第 1保護膜の厚みは特に限定されず、基板に代表される部材の厚みのばらつきや、開口部形成工程のエッチング速度のばらつきなどを吸収できるように、上記エッチング速度などと共に適宜選択される。これらのばらつき抑制の観点からは、 2 m以上が好ましぐ 5 m以上がより好ましぐ 10 m以上の厚みを有することが更に好ましい。

[0139] 一方、予め基板に第 1保護膜を形成する方法を用い、フリップチップボンディングで接続端子と光電変換部の接合を行う場合は、第 1保護膜を介して、超音波や圧力といったエネルギーを伝える必要があり、その材質やそれに伴う硬度などにもよるが、第 1保護膜の厚みは、 100 /z m以下が好ましぐ更に好ましくは 50 /z m以下である。また、後述のように、第 1保護膜 53をパターユングすることによって、開口部を所望の形状に変えることができる。この場合、フォトリソグラフィ一法を用いたパターユングができるように、液状、フィルム状の感光性レジストのような、感光性を持った保護膜が望ましい。とりわけ、図 1Bに示したような構造で、窓部を有する面の一部が露出せず接続端子に固定するなどの機能を有する場合、窓部が存在する部分のみを保護し、接続端子と接する部分は保護しないことが好ましいので、第 1保護膜としてはパターニングできる材料が好ましぐ感光性レジストが好ま、。

[0140] また、液状のレジストを用いる場合は、スピンコーターに代表されるコーティング手法が通常用いられ、フィルム状のレジストを用いる場合は、ラミネーターが通常用いられる。保護膜が感光性でありパターニングが必要な場合は、所望のパターンを形成した、マスクを介して露光し、現像処理を施すことによってパターンが形成される。また、液状のレジストを用いて、インクジェット方式を用いてパターンを形成することもできる。

[0141] 次に、図 9Bで示すように、第 1保護膜 53を形成した基板 10をダイシングする工程を行い、同じ基板上に形成された、多数の光電変換素子 50を分離する。

[0142] また、図 9Cで示すように、ダイシング工程で得られた光電変換素子 50を接続配線 3に固定、かつ、光電変換素子 50と接続端子 3との電気的接続をする組み立て工程を行う。光電変換素子 50と接続配線 3との電気的接続は接続配線 15で行う。

[0143] この第 1保護膜形成工程は、分離された光電変換素子を接続端子と接続した後に行っても良いが、図 9Bに示したように予め基板上に第 1保護膜を形成し基板と共にダイシングする方法が、生産の効率が上がるために好ましい。とりわけ、本発明の光デバイスが小型である場合、基板をダイシングによって多数に分離するため、予め第

1保護膜を設置しておく効果が顕著になる。また、第 1保護膜形成工程を、分離された光電変換素子を接続端子に接続した後に行う場合は、光電変換素子が離れた状態で第 1保護膜を形成するために第 1保護膜にはフィルム状の感光性レジストが好ましく用いられる。

[0144] 接続端子 3には製造効率を高めるために、半導体デバイスの製造方法で用いられるリードフレームを利用するのは望ましい。また、接続配線を形成する具体的な方法としては、ワイヤーボンディングゃフリップチップボンディングが挙げられる。フリツプチップボンディング法は、図 9Cに示したような、対向する 2つの電極（電気の導通を取るための部分)を接続するのに適した方法である。本発明においては、金属配線部によって遮光されず、効率よく受光 '発光が行えるため、光電変換素子の光電変換部が形成された面と対向する面 (裏面)側を通して光が入出する場合に好ましく用いられる。フリップチップボンディング法を用いる場合、金属配線としては、金属ボールや金属バンプといった金属突起類の他に、ハンダ、金属やカーボンのペーストを固化した配線、フィルム中に導電体が分散され圧着によって導通が達成されるフィルム状配線などが使用可能であり、その材質や特性に応じて、熱圧着や超音波圧着などの方法によって接続される。これらの中で、金属突起類を接続配線として用い、超音波圧着を用いる方法が、高い信頼性が得られるため好ましい。とりわけ、本発明の光デバイスの製造方法を本発明の光デバイスの好適な感度波長である赤外線領域を対象とした受光 ·発光素子の場合に用いる場合、熱に対して敏感な光電変換部となる場合が多ぐ超音波圧着法は好適に使用される。

[0145] また、フリップチップボンディング法を用いた場合、超小型光デバイスが実現できるという観点においても、望ましい方法となる。

[0146] 次に、図 9Dで示すように、成形型 54を利用して、封止部材を形成する封止工程を行う。この工程では半導体製造工程で用いられているパッケージの成形方法と同様な成形方法が一般的に使用される。

[0147] 次に、封止部材 14で封止された光電変換素子 50を成形型 54から取り外すと、図 9 Eで示すような構造となる。接続端子 3として、リードフレームを利用した場合、封止ェ程は大量の光電変換素子 50を一括処理で封止することができ、生産効率が向上できる。封止工程では、接続端子 3の一部、接続配線 15、及び光電変換素子 50が同じ封止部材 14内に封止されることになる。そして、この段階では、まだ窓部は形成されていない。

[0148] 次に、光の導出入のための窓部を露出するための、封止部材 14に開口部（貫通穴 )を開ける開口部形成工程を説明する。

[0149] 本発明の光デバイスの製造方法において、開口部を形成する方法は、物理的な手法を利用したエッチング方法、もしくは、化学エッチング方法のいずれでも良いが、生産効率、や加工精度を考慮すると、物理的エッチング手法が好ましい。物理的な手法を利用したエッチング方法としては、研磨法やサンドブラスト法が例示できる。とりわけ、封止部材として広く用いられるフィラーを混合した封止榭脂を用いる場合、窓部やその光学調整部に傷が発生しにく、ため湿式、乾式のサンドブラスト法を利用するのは望ましい。湿式のサンドブラスト法は静電気の発生が少なぐ光デバイスへのダメージが小さくなるため好ましぐ乾式のサンドブラストは廃液処理などの必要が無ぐ生産性が高いため好ましい。これらの方法は、光デバイスの特性や生産性などを考慮して選択される。

[0150] 図 9Fに示すように、第 1保護膜 53の少なくとも一部が露出されるように、封止部材 1 4をエッチングするのは望ましい。また、図 9Fで示すように、第 1保護膜 53の厚みを t とした場合、第 1保護膜 53の表面力もの深さ x (0≤x≤t)まで封止部材 14をエツチングするのは望ましい。このエッチング深さ Xを制御することによって、光電変換素子が封止部材カも突出するのを防止でき、エッチングによって光電変換素子が切削されるのを防止できる。すなわち、サンドブラストなどの物理的なエッチングを行っても、光電変換素子の露出面に傷をつけたり、該露出面を余計に掘ったりすることを防止ないしは軽減することができる。これは、光学調整部 13など、傷を付けたり、余計な掘りを生じたくない部材が基板 10の裏面に形成されているときに威力を発揮する。第 1保護膜 53を設ける目的は、サンドブラストなどのエッチングの際に、窓部をエッチングから保護することである。よって、光学調整部 13が形成されていない場合は、基板 10の露出面を保護すること、また、光学調整部 13が形成されている場合は、この光学調整部 13の露出面を保護することが目的である。また、光デバイスの視野角を所望の角度に調整することができる。また、後述のように、第 1保護膜 53をパターユングすることによって、窓部の形状を変え、光デバイスの視野角を所望の値にすることができる。

[0151] 次に、第 1保護膜 53を除去する保護膜除去工程を行う。保護膜除去工程を行うと、図 9Gで示す構造が得られる。ここでは、深さ x (0≤x≤t)で封止部材 14をエッチングしているので、第 1保護膜 53を除去した領域が開口部 6となる。このとき、図 9Cで示したように、第 1保護膜 53を光学調整部 13の直上に形成しているので、第 1保護膜 5 3を除去すると、該除去された領域からは光学調整部 13が露出することになる。すなわち、開口部 6の底面力も光学調整部 13が露出することになる。なお、光学調整部 1 3を形成しない場合は、図 9Cにて、基板 10の直上に第 1保護膜 53を形成することになるので、このとき第 1保護膜 53を除去すると、基板 10の表面が露出することになる。ここでは、多数の光電変換素子が同じ接続端子 3上に固定され、かつ、開口部 6の形成された封止部材で封止された状態となる。

[0152] また、上記エッチング時に、（深さ X) = (厚み t)までエッチングを行うと、開口部は形成されないない、もしくは形成されていたとしても深さが非常に浅いものになる力第 1保護膜 53を除去すると、封止部材 14のうちの窓部に相当する領域には封止部材 1 4が存在してはおらず、窓部力も光学調整部 13を露出させることができる。このようにして形成すると、図 1Hに示す光デバイスが形成できる。

[0153] 最後に、図 9Hで示すように、各デバイスを分離するために、図 9Hの構造をダイシングする。このダイシング工程では、光デバイスの最終的な寸法が決定される。

[0154] また、図 1Gで示したような開口部を形成するには封止榭脂 14の所定部分のエッチングが必要となるが、開口部 6を選択的に形成するのではなくて、榭脂封止 14を全体的にエッチングする、非選択エッチングを行っても良い。図 1Hはこの非選択エッチングによっても得ることができる。こうすることによってサンドブラストエッチング工程の簡略ィ匕ができる。ここではセンサの視野角 16は基板 10の厚み及び光電変換部 1の面積で決まる。

[0155] ここで、開口部 6を形成するため、封止榭脂 14を物理的に削るようにサンドブラストエッチングを用いる力化学的なエッチングを用いてもょ、。

[0156] 図 9A〜9Hで説明した光デバイスの製造方法の開口部形成工程ではサンドブラストを利用して、接続端子 3の形成した面と対向する面を均一にエッチングし、開口部が第 1保護膜 53の形状となる。このとき必要に応じて、上記封止工程と上記開口部形成工程との間に、上記封止部材の開口部が形成される面上に、開口部以外の少なくとも一部の封止部材を保護する第 2保護膜を形成する第 2保護膜形成工程を設けてもよい。

[0157] 第 2保護膜は、選択エッチングを行う場合に好ましく用いられ、後述のように液状、フィルム状のレジストに代表される感光性を有する材料が好ましく使用される。第 2保護膜形成工程は、上記封止工程と上記開口部形成工程との間に、上記封止部材の開口部が形成される面上に、開口部以外の少なくとも一部の封止部材を保護するように形成する工程である。第 2保護膜の材質としては、第 1保護膜のところで説明したような材料が使用でき、それぞれ第 1保護膜のところで説明したような方法で形成できる。

[0158] 第 2保護膜を用いて選択エッチングを行う場合は、湿式、乾式のサンドブラスト法を開口部形成工程で用いるのが好ましい。また、化学エッチングを用いることもでき、このような場合、第 1保護膜、第 2保護膜及び封止部材は化学的なエッチングに供されるエツチャントに対する溶解度が異なる組み合わせが好ましぐ溶解特性や厚みをコントロールして、開口部形成が行われる。

[0159] 次に、図 10A〜： LOJを利用して、信号伝達素子を用いた光デバイスの製造方法を説明する。

[0160] まず、基板 10の一方の面に光電変換部 1が形成され、上記一方の面に対向する面に光学調整部 13が形成されたものを用意する。なお、図 10A〜： LOJでは、光学調整部 13を形成している力光学調整部 13は無くても良い。図 10Aに示すように、光学調整部 13に第 1保護膜 53を形成する保護膜形成工程を行う。第 1保護膜 53の役割は後述のように、封止部材の開口部形成工程の際に、窓部、もしくは、光学調整部 1 3を保護することである。後述のように、保護膜 53をパターユングすることによって、開口部が所望の形状に変えることができる。この場合、フォトリソグラフィ一法を用いたパターニングができるように、感光レジストのような、感光性を持った保護膜が望ましい。

[0161] 次に図 10Bで示すように、第 1保護膜 53を形成した基板 10をダイシングする工程を行い、同じ基板上に形成された多数の光電変換素子 50を分離する。

[0162] 図 10Cで示すように、接続端子 3に信号伝達素子としての信号処理回路部 2を固定し、図 10Dで示すように、ダイシング工程で得られた光電変換素子 50を信号処理回路部 2に固定、かつ、光電変換素子 50と信号処理回路部 2との電気的接続をする組み立て工程を行う。

[0163] また、図 10Eで示すように、ワイヤーボンディング法を用いて、接続配線 16を介して、信号処理回路部 2と接続端子 3との電気的接続を行う。接続端子 3には製造効率を高めるために、半導体デバイスの製造方法で用いられるリードフレームを利用するのは望ましい。

[0164] また、図 10Fで示すように、成形型 54を利用して、封止部材を形成する封止工程を行う。この工程では半導体製造工程で用いられているパッケージの成形方法と同様な成形方法でも良い。

[0165] 次に、封止部材 14で封止された光電変換素子 50を成形型 54から取り外すと、図 1 OGで示すような構造となる。接続端子 3として、リードフレームを利用した場合、封止工程は大量の光電変換素子 50を一括処理で封止することができ、生産効率が向上できる。封止工程では接続端子 3の一部、接続配線 16、信号処理回路部 2、及び光電変換素子 50が同じ封止部材内に、封止される。

[0166] 次に、光の導出入のための窓部を露出するため、封止部材 14に開口部（貫通穴）を開ける開口部形成工程を説明する。この工程は、前記の信号処理回路部を有さない（図 9Fを用いて説明した）開口部形成工程と同様におこなわれる。即ち、エツチング手法としては、化学エッチング、もしくは、物理的な手法を利用したエッチング方法のいずれでも良いが、生産効率、や加工精度を考慮すると、物理的エッチング手法が好ましく用いられる。とりわけ、封止部材として広く用いられるフィラーを混合した封止榭脂を用いる場合、窓部やその光学調整部に傷が発生しにくいため湿式、乾式のサンドブラスト法を利用するのは望ましい。図 10Hに示すように、保護膜 53の少なくとも一部が露出されるように、封止部材 14をエッチングする必要がある。また、図 10H で示すように、第 1保護膜 53の厚みを tとした場合、第 1保護膜 53の表面力もの深さ X (0≤ X≤ t)まで封止部材 14をエッチングするのは望ま U、。このエッチング深さ Xを制御することによって、光デバイスの視野角を所望の角度に調整することができる。また、後述のように、第 1保護膜 53をパターユングすることによって、窓部の形状を変え、光デバイスの視野角を所望の値にすることができる。

[0167] 開口部 6となる領域を形成してから、第 1保護膜 53を除去する保護膜除去工程を行う。保護膜除去工程の後、図 101で示す構造が得られる。ここでは多数の光電変換素子が同じ接続端子 3上に固定され、かつ、開口部 6の形成された封止部材で封止された状態となる。

[0168] また、この場合も、前述と同様に、所望に応じて封止工程と上記開口部形成工程との間第 2保護膜形成工程を行っても良、。

[0169] 最後に、図 10Jで示すように、各デバイスを分離するために、図 10Hの構造をダイシングする。このダイシング工程では光デバイスの最終的な寸法が決定される。

[0170] 図 9A〜9H及び図 10A〜10Jで説明した、光デバイスの製造方法は、上記説明したような窓部 (光学調整部が形成されて!ヽる場合は、光学調整部と外界との界面であり、光学調整部が形成されていない場合は、外界と光電変換素子や信号処理回路部などとの界面)の保護が必須の光デバイスに限らず、製造工程中に、窓部の保護が不要な光デバイスでも応用できる。この場合、封止部材に開口部を形成するときに、窓部の破損のないような方法で行う必要がある。通常用いられている封止榭脂をェツチングするためのサンドブラストエッチング条件で、一般的に用いられて、る Siや G aAsなどのような基板もエッチングしてしまうので、開口部形成工程の前に、窓部を保護するのは望ましい。

[0171] また、窓部が鏡面となって、る光学調整部を持たな、光デバイスでも、本発明の製造方法を有効に応用できる。開口部形成工程では、従来の製造方法を利用すると、特に封止工程の際に、窓部に傷をつけたり、破壊したりする恐れがあるが、本発明の製造方法を利用すると、その鏡面の傷、破壊を防ぐことができ、非常に信頼性の高い光デバイスの製造方法が実現できる。

[0172] また、本発明の製造方法の開口部形成工程では、封止部材の開口部が形成される面上に、開口部以外の少なくとも一部の封止部材を保護する第 2保護膜を形成する第 2保護膜形成工程を設けると、好ましい場合がある。

[0173] 例えば、図 11Aで示すように、エッチング深さ Xが第 1保護膜 53の厚みはりも小さい場合、第 1保護膜が除去しに《なる場合がある。これに対して、図 11Bで示すように、エッチング深さ Xを tより大きくすると、第 1保護膜が除去し易くなる。しかし、光デバイスの最終的な形では、光電変換素子が封止部材 14の表面に対して、出っ張つた状態となってしまい、用途に応じて、使いにくい場合もある。

[0174] ここでは、図 11Cで示すように、エッチングする前に、第 2保護膜 55を封止部材 14 表面における、第 1保護膜 53の直上の領域から所定の距離離れた領域に形成してから、開口部 6を形成する。これによつて、エッチング深さ Xが第 1の保護膜 53の厚み tよりも大きくしても、光電変換素子が封止部材 14から出っ張ることない。すなわち、開口部 6の壁面と第 1保護膜 53との間には、上記所定の距離だけ空間が形成されることになり、第 1保護膜が封止部材と接触部が無くなり、この空間によって、第 1保護膜 53を除去することが容易になる。よって、第 1保護膜 53の除去が容易になり、製造しゃすくかつ使いやすい光デバイスとなる。また、第 2保護膜を用いる方法によれば、金属ワイヤの頂点部に第 2保護膜があるように設計でき、窓部側に金属ワイヤの頂点があるような光デバイス（図 10の構造が例示できる）では金属ワイヤの高さの制限が緩和され、ワイヤーボンディング法を用いて接続配線がなされる光デバイスをより薄型や小型にできる。

[0175] ここで、図 11Cにて開口部 6の壁面は垂直に形成されている力開口部を形成する際に多少のオーバーエッチングが起こることもあり、開口部 6の壁面は傾きを持つこともめる。

[0176] 第 2保護膜 55の材質としてはフォトリソグラフィ一法を利用し、パターユングできるように感光性であることが好ましい。また、第 2保護膜を利用して、光デバイスの視野角の調整にも応用できる。また、第 2保護膜を利用して形成された開口部の形状を利用して、光デバイスの外付けのレンズをその開口部に嵌めるように設計しても良い。また、開口部形成をィ匕学的エッチングで行う場合は、第 2保護膜と封止部材とのエツチヤントに対する溶解性の差を利用して窓部を形成できるので好ましい。なお、所望に応じて第 2保護膜は開口部形成工程の後に除去される。

[0177] なお、本発明では、第 1保護膜を用いず、封止部材 14にて光電変換素子を封止した後に、封止部材 14に物理的または化学的エッチングにより光電変換素子が露出するように開口部を形成しても良い。

[0178] 上述では、封止部材に開口部を形成する方法について説明したが、接続端子に開口部を設ける場合は以下のようにして行えば良、。

[0179] 例えば、光電変換素子 50や信号処理回路部 2を、接続端子 3に実装する前に、予め接続端子に貫通したパターン部を形成する。そして、上記パターン部から光電変換素子 50 (または信号処理回路部 2)の窓部となる領域を露出するように、光電変換素子 50 (または信号処理回路部 2)を接続端子 3に実装する。次いで、図 9Dのように、光電変換素子 50と接続端子 3とを封止部材 14にて封止する。このとき、接続端子 3 のパターン部（後に開口部となる）には、封止部材が入り込むので、パターン部に入り込んだ封止部材を物理的または化学的なエッチングにより除去する。この除去により、上記パターン部が開口部となる。

[0180] なお、このパターン部へのエッチングの際に、窓部を傷付けることがある。この窓部への傷付けを防止な、しは軽減するために、第 1保護膜を用いることは好まし、。

[0181] 第 1保護膜を用いる場合は、上記実装の前に、光電変換部 50 (信号処理回路部 2) の窓部となる領域に第 1保護膜を形成しても良いし、上記実装の後に、パターン部の底面力も露出した窓部に第 1保護膜を形成しても良い。すなわち、開口部を形成するためのエッチングの前に、第 1保護膜を窓部上に形成されていれば良いのである。

[0182] 開口部を形成するためのエッチングの際には、パターン部内の第 1保護膜の表面が露出した時点でエッチングを止め、第 1保護膜を除去することにより、開口部が形成される。

[0183] なお、パターン部を有さない接続端子を用い、光電変換素子を接続端子に実装した後に、物理的または化学的エッチングにより、接続端子側の最も外界に近い素子（光電変換素子や信号処理回路部）が露出するように接続端子に開口部を形成するようにしても良い。

[0184] 以上述べてきたように、本発明の光デバイスの製造方法によれば、信頼性が高ぐ光電変換特性に優れた光デバイスを容易に製造できる。とりわけ、小型の光デバイスを多数製造する際に、その生産性が大幅に改善される。

産業上の利用可能性

本発明は非常に小型のパッケージで、高感度の受動型の光デバイス、もしくはァクティブ型の光デバイスとその製造方法に関する。

Claims

請求の範囲

[1] 基板上に形成された光電変換部を有する光電変換素子を含む 1つ以上の素子と、前記光電変換素子に電気的に接続される接続端子と、

前記 1つ以上の素子及び前記接続端子を封止する封止部材と

を備える光デバイスであって、

前記光デバイスは、光を入射または出射する側に開口部を備え、かつ、前記開口部の底面は、前記 1つ以上の素子のうち外界に最も近い素子と該外界との界面であることを特徴とする光デバイス。

[2] 前記外界に最も近い素子は、前記 1つ以上の素子のうち前記光電変換素子であることを特徴とする請求項 1記載の光デバイス。

[3] 前記光電変換素子と前記接続端子が信号伝達素子を介して接続されて!ヽることを特徴とする請求項 1または 2記載の光デバイス。

[4] 前記開口部が、封止部材または接続端子の前記光を入射または出射する側にあることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の光デバイス。

[5] 前記外界に最も近い素子が、外界との界面に光学調整部を有することを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光デバイス。

[6] 前記 1つ以上の素子のうち少なくとも 1つの素子と前記接続端子との電気的に接続する、金属ボール、金属バンプおよび金属ワイヤの少なくとも一つからなる接続配線をさらに備え、

前記接続配線が前記封止部材で封止されていることを特徴とする請求項 1乃至 5の V、ずれかに記載の光デバイス。

[7] 前記光電変換部を基準に、前記光電変換素子の、光が入射または出射する面に対向する面は、電磁的な雑音を吸収する遮蔽板、および前記光の吸収'放出効率を高める光反射板の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載の光デバイス。

[8] 前記外界に最も近い素子の、前記界面側の少なくとも一部が露出されず、前記封止部材または前記接続端子のうちの、前記開口部が形成されている方により被覆されていることを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに記載の光デバイス。

[9] 前記光電変換部は、赤外線領域の光を検出および放出のいずれか一方を行うことを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれかに記載の光デバイス。

[10] 前記光電変換部は、室温で動作可能な量子型光電変換部であることを特徴とする請求項 1乃至 9のいずれかに記載の光デバイス。

[11] 前記光電変換素子が複数の光電変換部を直列に接続されてなることを特徴とする請求項 9または 10記載の光デバイス。

[12] 前記量子型光電変部は、フォトコンダクター型、フォトダイオード型、フォトトランジスター型および LASERダイオード型の少なくとも 1つであり、

前記量子型光電変換部は、 Inおよび Sbの少なくとも一方を含む化合物半導体からなる層と、拡散電流を抑制するためのノリア層とを含むことを特徴とする請求項 10または 11記載の光デバイス。

[13] 基板上に形成された光電変換部を有する光電変換素子を含む 1つ以上の素子と、前記光電変換素子に電気的に接続される接続端子と、

前記 1つ以上の素子及び前記接続端子を封止する封止部材と、を備える光デバイスの製造方法であって、

前記接続端子の少なくとも一部と前記 1つ以上の素子とを前記封止部材にて封止する封止工程と、

前記光デバイスの、光を入射または出射する側に、その底面が前記 1つ以上の素子のうち外界に最も近い素子と該外界との界面になるように開口部を形成する開口部形成工程と

を有することを特徴とする光デバイスの製造方法。

[14] 前記外界に最も近い素子は、前記 1つ以上の素子のうち前記光電変換素子であることを特徴とする請求項 13記載の光デバイスの製造方法。

[15] 前記光電変換素子と前記接続端子が信号伝達素子を介して接続されて、ることを特徴とする請求項 13または 14記載の光デバイスの製造方法。

[16] 前記開口部形成工程では、前記封止部材または前記接続端子の、前記光を入射または出射する側に、前記開口部を形成することを特徴とする請求項 13乃至 15のいずれかに記載の光デバイスの製造方法。

[17] 前記封止工程の前に、前記外界に最も近い素子の、前記界面に相当する領域に、前記界面を保護するための第 1保護膜を形成する第 1保護膜形成工程をさらに有し前記封止工程では、前記接続端子の少なくとも一部と前記光電変換素子と前記第 1保護膜とを前記封止部材にて封止することを特徴とする請求項 13乃至 16のいずれかに記載の光デバイスの製造方法。

[18] 前記第 1保護膜は感光性の保護膜であることを特徴とする請求項 17記載の光デバイスの製造方法。

[19] 前記開口部形成工程の後に、前記第 1保護膜を除去する第 1保護膜除去工程をさらに有することを特徴とする請求項 17または 18記載の光デバイスの製造方法。

[20] 前記開口部形成工程では、前記第 1保護膜の厚みを tとした場合、前記第 1保護膜の表面を基準にし、前記第 1保護膜の表面からの深さ X (0≤x≤t)までエッチングすることを特徴とする請求項 17乃至 19のいずれかに記載の光デバイスの製造方法。

[21] 前記開口部形成工程では、物理的な手法を利用したエッチングにより前記開口部を形成することを特徴とする請求項 13乃至 20のいずれかに記載の光デバイスの製造方法。

[22] 前記物理的な手法を利用したエッチングはサンドブラストエッチングであることを特徴とする請求項 21記載の光デバイスの製造方法。

[23] 前記開口部が前記封止部材に形成され、

前記封止工程と前記開口部形成工程の間に、前記封止部材の開口部が形成される面上に、該開口部以外の少なくとも一部の封止部材を保護する第 2保護膜を形成する第 2保護膜形成工程をさらに有することを特徴とする請求項 16乃至 22のいずれ力に記載の光デバイスの製造方法。

[24] 前記開口部が前記接続端子に形成され、

前記接続端子は、貫通したパターンを有し、

前記開口部形成工程では、前記封止工程にて前記パターンに入り込んだ封止部材を除去することを特徴とする請求項 16乃至 22記載の光デバイスの製造方法。

[25] 前記封止工程の前に、前記光電変換素子からの出力を処理する信号処理回路、前記光電変換素子への電気信号を駆動する駆動回路、および前記光電変換素子と前記接続端子との電気的に接続するインターポーザーの少なくとも 1つを備える信号伝達素子と前記光電変換素子とを電気的に接続し、かつ前記信号伝達素子と前記接続端子とを電気的に接続する工程をさらに有し、

前記封止工程では、前記接続端子の少なくとも一部と前記光電変換素子と前記信号伝達素子とを前記封止部材にて封止することを特徴とする請求項 13乃至 24記載の光デバイスの製造方法。