JP6333591B2 - Optical sensor - Google Patents
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Description
本発明は、赤外光の受光により情報を取得する光センサに関する。 The present invention relates to an optical sensor that acquires information by receiving infrared light.
近年、赤外光を検出する光センサにおいて、検出感度が良好な光センサの需要が高まっている。そこで、パッケージの内部の空間に受光素子を封止する光センサが提案されている（例えば特許文献１）。 In recent years, in the optical sensor that detects infrared light, the demand for an optical sensor with good detection sensitivity is increasing. Therefore, an optical sensor that seals a light receiving element in the space inside the package has been proposed (for example, Patent Document 1).
この光センサのパッケージは、セラミックに実装される受光素子と、セラミックに形成され、受光素子と外部とを導通させる配線を有している。また、ガラス膜がセラミック及び配線の上に絶縁膜として形成されている。このガラス膜とＳｉとが陽極接合されて、受光素子をパッケージの内部に封止している。 The package of this optical sensor has a light receiving element mounted on the ceramic and a wiring formed on the ceramic and electrically connecting the light receiving element and the outside. A glass film is formed as an insulating film on the ceramic and the wiring. The glass film and Si are anodically bonded to seal the light receiving element inside the package.
ところで、このガラス膜はスパッタで形成される薄膜であるため、Ｓｉとの陽極接合において高い接合強度を実現し難い。また、このガラス膜は配線上にも形成される。この配線の表面形状はガラス膜のＳｉ側の表面形状に影響を与えるため、ガラス膜とＳｉとが適切に接合できない可能性がある。そのため、これらの接合が適切に行われず、パッケージの内部の気密性を低下させてしまう可能性がある。 By the way, since this glass film is a thin film formed by sputtering, it is difficult to realize high bonding strength in anodic bonding with Si. This glass film is also formed on the wiring. Since the surface shape of the wiring affects the surface shape on the Si side of the glass film, the glass film and Si may not be appropriately bonded. Therefore, these joinings are not performed appropriately, and the airtightness inside the package may be reduced.
また、ガラス膜に段差が発生する場合、Ｓｉと陽極接合できなくなってしまう。そのため、配線上に形成されるガラス膜に段差が発生しないように、配線をセラミックに埋め込み、セラミックと同一面を構成する必要がある。このような構成では、接合する部材との位置関係で、配線の外部への引出しも難しくなってしまう可能性がある。
また、セラミックとＳｉとの接合する部分に、配線が配置されるため、接合するための材料が絶縁性のガラス膜などに限定されてしまう。
Moreover, when a level | step difference generate | occur | produces in a glass film, Si and anodic bonding will become impossible. Therefore, it is necessary to embed the wiring in the ceramic so as to form the same surface as the ceramic so that no step is generated in the glass film formed on the wiring. In such a configuration, there is a possibility that it is difficult to pull out the wiring to the outside due to the positional relationship with the member to be joined.
In addition, since the wiring is arranged at a portion where ceramic and Si are bonded, the material for bonding is limited to an insulating glass film or the like.
そこで本発明は、高い気密性を維持するとともに、受光素子から外部へ確実に導通させることができる光センサを提供する。 Therefore, the present invention provides an optical sensor that can maintain high airtightness and can reliably conduct from the light receiving element to the outside.
上述した課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明に係る光センサは、赤外光を透過する配線基板と、前記配線基板の第１の面に接合され、前記配線基板との間にキャビティを形成する蓋基板と、赤外光を受光する受光部を有し、前記キャビティの内部に実装される受光素子と、絶縁性を有し、前記配線基板の前記第１の面と反対側の第２の面に接合される支持基板と、を備え、前記配線基板は、前記第１の面から前記第２の面まで貫通し、前記受光素子と電気的に接続する配線部と、前記受光部と対向し、赤外光を導光する導光部と、を有し、前記支持基板は、前記第２の面側から反対側まで貫通するとともに、前記配線部と接続する貫通電極と、前記第２の面側から反対側まで貫通し、前記導光部を露出する貫通窓とを有するとともに、前記配線部の前記第２の面側を封止することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides the following means.
An optical sensor according to the present invention includes a wiring substrate that transmits infrared light, a lid substrate that is bonded to a first surface of the wiring substrate and forms a cavity between the wiring substrate, and receives infrared light. A light receiving element mounted in the cavity, a support substrate having an insulating property and bonded to a second surface opposite to the first surface of the wiring substrate, And the wiring board penetrates from the first surface to the second surface, and is electrically connected to the light receiving element, faces the light receiving portion, and guides infrared light. A light guide portion, and the support substrate penetrates from the second surface side to the opposite side, and penetrates from the second surface side to the opposite side. And a through window that exposes the light guide portion, and seals the second surface side of the wiring portion. And features.
本発明において、配線基板は、支持基板及び蓋基板と確実かつ容易に接合することができる。また、支持基板の貫通電極から外部への導通を行っている。この貫通電極は、配線基板と支持基板及び蓋基板との接合に影響しない位置に形成されている。そのため、受光素子から外部への導通において、複雑な構成が必要ない。よって、キャビティの内部の気密性を維持するとともに、受光素子から外部へ確実に導通させることができる。 In the present invention, the wiring substrate can be reliably and easily bonded to the support substrate and the lid substrate. In addition, conduction from the through electrode of the support substrate to the outside is performed. The through electrode is formed at a position that does not affect the bonding between the wiring substrate, the support substrate, and the lid substrate. Therefore, a complicated configuration is not required for conduction from the light receiving element to the outside. Therefore, the airtightness inside the cavity can be maintained, and the light receiving element can be reliably conducted to the outside.
また、前記受光素子は、前記第１の面に金属バンプを介して実装されてもよい。
また、前記導光部は、前記第２の面側にレンズを有してもよい。
また、前記支持基板は、ガラスで形成されてもよい。また、この場合、前記支持基板は、赤外光を遮光してもよい。
The light receiving element may be mounted on the first surface via a metal bump.
Further, the light guide section may have a lens on the second surface side.
The support substrate may be formed of glass. In this case, the support substrate may shield infrared light.
また、前記配線部は、前記第１の面から前記第２の面まで貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内部に形成される内部電極とを有し、前記貫通孔は、前記第１の面から前記第２の面に向かって狭くなってもよい。
また、前記支持基板は、前記配線基板と直接接合されてもよい。
The wiring portion includes a through-hole penetrating from the first surface to the second surface, and an internal electrode formed inside the through-hole, and the through-hole includes the first hole It may narrow from the surface toward the second surface.
The support substrate may be directly bonded to the wiring substrate.
本発明において、配線基板は、支持基板及び蓋基板と確実かつ容易に接合することができる。また、支持基板の貫通電極から外部への導通を行っている。この貫通電極は、配線基板と支持基板及び蓋基板との接合に影響しない位置に形成されている。そのため、受光素子から外部への導通において、複雑な構成が必要ない。よって、キャビティの内部の気密性を維持するとともに、受光素子から外部へ確実に導通させることができる。 In the present invention, the wiring substrate can be reliably and easily bonded to the support substrate and the lid substrate. In addition, conduction from the through electrode of the support substrate to the outside is performed. The through electrode is formed at a position that does not affect the bonding between the wiring substrate, the support substrate, and the lid substrate. Therefore, a complicated configuration is not required for conduction from the light receiving element to the outside. Therefore, the airtightness inside the cavity can be maintained, and the light receiving element can be reliably conducted to the outside.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
（第一実施形態）
図１は第一実施形態に係る光センサの断面図である。図２は第一実施形態に係る光センサの平面図である。なお、図２は、蓋基板側からキャビティの内部を平面視する図である。また、図面では、蓋基板を省略し、平面視した際に見えない部分を破線で示す。また、図１に示す断面図は、図２に示すＡＡ線の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical sensor according to the first embodiment. FIG. 2 is a plan view of the photosensor according to the first embodiment. 2 is a plan view of the inside of the cavity from the lid substrate side. In the drawings, the lid substrate is omitted, and a portion that cannot be seen in plan view is indicated by a broken line. 1 is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG.
図１に示す通り、光センサ１００は、赤外光を透過する配線基板１０と、配線基板１０の第１の面１０ａに接合され、配線基板１０との間にキャビティＣを形成する蓋基板２０と、赤外光を受光する受光部３１を有し、キャビティＣの内部に実装される受光素子３０と、絶縁性を有し、配線基板１０の第１の面１０ａと反対側の第２の面１０ｂに接合される支持基板４０と、を備える。 As shown in FIG. 1, the optical sensor 100 is bonded to a wiring board 10 that transmits infrared light and a first surface 10 a of the wiring board 10, and a lid substrate 20 that forms a cavity C between the wiring board 10. A light receiving element 31 that receives infrared light, a light receiving element 30 mounted inside the cavity C, and a second insulating layer that is insulative and opposite to the first surface 10 a of the wiring substrate 10. And a support substrate 40 bonded to the surface 10b.
配線基板１０は、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで貫通し、受光素子３０と電気的に接続する配線部１８と、受光部３０と対向し、赤外光を導光する導光部１９と、を有する。支持基板４０は、第２の面１０ｂ側から反対側まで貫通するとともに、配線部１８と接続する貫通電極４１と、第２の面１０ｂ側から反対側まで貫通し、導光部１９を露出する貫通窓４２とを有する。また、支持基板４０は、配線部１８の第２の面１０ｂ側を封止する。 The wiring board 10 penetrates from the first surface 10a to the second surface 10b, and is electrically connected to the light receiving element 30, and is opposed to the light receiving unit 30 and guides infrared light. Part 19. The support substrate 40 penetrates from the second surface 10b side to the opposite side, penetrates the through electrode 41 connected to the wiring part 18, and penetrates from the second surface 10b side to the opposite side to expose the light guide part 19. And a through window 42. Further, the support substrate 40 seals the second surface 10 b side of the wiring portion 18.
また、配線基板１０は、配線部１８を形成可能な材料、例えばシリコンやＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕｒａｔｏｒ）などＳｉを有する半導体基板で構成される。また、配線基板１０は平板状に形成される。配線基板１０がＳｉを有する半導体基板で構成される場合、他の基板との接合、配線部１８の形成が容易である。 The wiring substrate 10 is formed of a semiconductor substrate having a material capable of forming the wiring portion 18, for example, Si such as silicon or SOI (Silicon-On-Insulator). The wiring board 10 is formed in a flat plate shape. When the wiring substrate 10 is composed of a semiconductor substrate having Si, it is easy to bond to another substrate and to form the wiring portion 18.
また、配線基板１０は、このほかに、例えばゲルマニウムなど、赤外光を透過し、蓋基板２０及び支持基板４０と接合する半導体基板でもよい。また、配線基板１０は、赤外光を透過すればよく、例えばセレン、テルルなどのカルコゲン化物を主成分としたカルコゲン化物ガラスで構成されてもよい。 In addition, the wiring substrate 10 may be a semiconductor substrate that transmits infrared light and is bonded to the lid substrate 20 and the support substrate 40 such as germanium. Moreover, the wiring board 10 should just permeate | transmit infrared light, for example, may be comprised with the chalcogenide glass which has chalcogenides, such as selenium and tellurium, as a main component.
本実施形態において、配線部１８は、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで貫通する貫通孔１４と、貫通孔１４の内部に形成される内部電極１２とを有する。また、貫通孔１４は、第１の面１０ａから第２の面１０ｂに向かって狭くなる。
また、配線部１８は、配線基板１０上に形成される絶縁膜１１と、絶縁膜１１上に形成される内部電極１２とで構成される。
In the present embodiment, the wiring portion 18 includes a through hole 14 that penetrates from the first surface 10 a to the second surface 10 b, and an internal electrode 12 that is formed inside the through hole 14. Further, the through hole 14 becomes narrower from the first surface 10a toward the second surface 10b.
In addition, the wiring portion 18 includes an insulating film 11 formed on the wiring substrate 10 and an internal electrode 12 formed on the insulating film 11.
本実施形態において、絶縁膜１１は、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで貫通する貫通孔１４の内面から、第１の面１０ａまで形成される。また、絶縁膜１１は、配線基板１０と内部電極１２とを絶縁する。また、絶縁膜１１は、例えば、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）などから形成されるシリコン酸化膜で構成される。このシリコン酸化膜は、熱酸化法やＣＶＤ法を用いて形成される。 In the present embodiment, the insulating film 11 is formed from the inner surface of the through hole 14 penetrating from the first surface 10a to the second surface 10b to the first surface 10a. The insulating film 11 insulates the wiring substrate 10 and the internal electrode 12 from each other. The insulating film 11 is formed of a silicon oxide film formed from, for example, TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate). This silicon oxide film is formed using a thermal oxidation method or a CVD method.
内部電極１２は、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部から、第１の面１０ａの受光素子３０と対向する部分まで形成される。また、内部電極１２は、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端で、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面と接続する。また、内部電極１２は、第１の面１０ａの受光素子３０と対向する部分で、後述する金属バンプ１３と接続する。また、内部電極１２は、金属膜で構成され、例えば絶縁膜１１上からＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの順で積層される積層膜で形成される。なお、内部電極１２は、この構成に限定されず、種々の金属膜で形成することができる。例えば、内部電極１２は、絶縁膜１１上からＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの順で積層される積層膜で形成されてもよい。内部電極１２は、スパッタ、無電解メッキ等により成膜される。 The internal electrode 12 is formed from the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side to the portion facing the light receiving element 30 on the first surface 10a. The internal electrode 12 is connected to the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10 b side at the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side. The internal electrode 12 is connected to a metal bump 13 described later at a portion facing the light receiving element 30 on the first surface 10a. The internal electrode 12 is made of a metal film, and is formed of a laminated film in which, for example, Cr, Ni, and Au are laminated in this order from the insulating film 11. The internal electrode 12 is not limited to this configuration, and can be formed of various metal films. For example, the internal electrode 12 may be formed of a laminated film in which Cr, Cu, Ni, and Au are laminated in this order from the insulating film 11. The internal electrode 12 is formed by sputtering, electroless plating, or the like.
なお、本実施形態では、内部電極１２は、貫通孔１４の内面に沿って形成されているが、これに限られない。例えば、内部電極１２は、貫通孔１４の内部を封止してもよい。この場合、内部電極１２は、貫通孔１４の内部に無電解 メッキにより埋設される。また、内部電極１２は、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部を覆っている。なお、内部電極１２は、貫通孔１４の内面に沿って形成されていればよく、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部を覆う必要はない。 In the present embodiment, the internal electrode 12 is formed along the inner surface of the through hole 14, but is not limited thereto. For example, the internal electrode 12 may seal the inside of the through hole 14. In this case, the internal electrode 12 is embedded in the through hole 14 by electroless plating. The internal electrode 12 covers the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side. The internal electrode 12 only needs to be formed along the inner surface of the through hole 14, and does not need to cover the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side.
また本実施形態の配線部１８のうち、内部電極１２が、配線基板１０に複数形成される。本実施形態において、複数の内部電極１２は、配線基板１０の一方向に沿って並列されている。本実施形態においては、図２に示す通り、６個の内部電極１２が２列に配列されている。ただし、内部電極１２の個数及び配列は、本実施形態に限定されない。例えば、内部電極１２の個数及び配列は、後述する受光素子３０の素子電極３２の個数及び配列に対応する。 Also, a plurality of internal electrodes 12 are formed on the wiring board 10 in the wiring portion 18 of the present embodiment. In the present embodiment, the plurality of internal electrodes 12 are arranged in parallel along one direction of the wiring board 10. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, six internal electrodes 12 are arranged in two rows. However, the number and arrangement of the internal electrodes 12 are not limited to this embodiment. For example, the number and arrangement of the internal electrodes 12 correspond to the number and arrangement of element electrodes 32 of the light receiving element 30 described later.
また、配線基板１０は、絶縁膜１１を形成せず、配線基板１０を露出する非絶縁部を有する。非絶縁部は、第１の面１０ａの蓋基板２０と接合する部分（第１の非絶縁部）と、第１の面１０ａの受光素子３０の受光部３１と対向する部分（第２の非絶縁部）と、配線基板１０の貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部（第３の非絶縁部）と、に設けられる。なお、本実施形態において、非絶縁部は、これらの部分からこれらの周辺部まで設けているが、周辺部まで設ける必要はない。図２において、絶縁膜１１と非絶縁部との境界１１ａ、１１ｂ、１１ｃを破線で示す。このとき、境界１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ、絶縁膜１１と第１の非絶縁部、第２の非絶縁部、第３の非絶縁部との境界である。すなわち、境界１１ａは、絶縁膜１１の外縁であり、境界１１ｂは、絶縁膜１１の内縁である。 Further, the wiring substrate 10 does not form the insulating film 11 and has a non-insulating portion that exposes the wiring substrate 10. The non-insulating portion is a portion (first non-insulating portion) that joins the lid substrate 20 on the first surface 10a and a portion (second non-insulating portion) that faces the light receiving portion 31 of the light receiving element 30 on the first surface 10a. Insulating part) and the opening end part (third non-insulating part) on the second surface 10b side of the through hole 14 of the wiring board 10 are provided. In the present embodiment, the non-insulating part is provided from these parts to the peripheral part, but it is not necessary to provide the peripheral part. In FIG. 2, boundaries 11a, 11b, and 11c between the insulating film 11 and the non-insulating portion are indicated by broken lines. At this time, the boundaries 11a, 11b, and 11c are boundaries between the insulating film 11 and the first non-insulating portion, the second non-insulating portion, and the third non-insulating portion, respectively. That is, the boundary 11 a is the outer edge of the insulating film 11, and the boundary 11 b is the inner edge of the insulating film 11.
なお、配線部１８は、本実施形態に限られず、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで貫通し、受光素子３０と電気的に接続するものであればよい。例えば、配線基板１０と内部電極１２とが絶縁されていれば、絶縁膜１１を形成する必要はない。また、貫通孔１４は、本実施形態に限られず、第１の面１０ａから第２の面１０ｂに向かって広がってもよいし、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで同一径で形成されてもよい。 In addition, the wiring part 18 is not restricted to this embodiment, What is necessary is just what penetrates from the 1st surface 10a to the 2nd surface 10b, and is electrically connected with the light receiving element 30. FIG. For example, if the wiring board 10 and the internal electrode 12 are insulated, it is not necessary to form the insulating film 11. Further, the through hole 14 is not limited to the present embodiment, and may extend from the first surface 10a toward the second surface 10b, or may be formed with the same diameter from the first surface 10a to the second surface 10b. May be.
導光部１９は、受光部３１と対向する部分に形成される。また、配線基板１０が赤外光を透過するため、導光部１９も赤外光を透過する。また、導光部１９は、第２の非絶縁部によって、第１の面１０ａを露出される。また、導光部１９は、後述する支持基板４０の貫通窓４２によって、第２の面１０ｂを露出される。すなわち、導光部１９は、第１の面１０ａの露出する面から第２の面１０ｂの露出する面の間に形成される。そのため、導光部１９の領域は、露出される第１の面１０ａ及び第２の面１０ｂのうち領域の小さい方に対応して形成される。本実施形態の場合、第１の面１０ａが第２の面１０ｂより露出される領域が小さいため、導光部１９の領域は、露出される第１の面１０ａの領域に対応する。これにより、導光部１９は、外部からの光を入射することができ、赤外光を導光する。この際、導光部１９は、赤外光を第２の面１０ｂ側から第１の面１０ａ側に導光し、キャビティＣの内部に出射する。 The light guide unit 19 is formed in a portion facing the light receiving unit 31. Further, since the wiring board 10 transmits infrared light, the light guide 19 also transmits infrared light. Further, the light guide 19 is exposed at the first surface 10a by the second non-insulating part. The light guide 19 is exposed at the second surface 10b by a through window 42 of the support substrate 40 described later. That is, the light guide unit 19 is formed between the exposed surface of the first surface 10a and the exposed surface of the second surface 10b. Therefore, the region of the light guide 19 is formed corresponding to the smaller one of the exposed first surface 10a and second surface 10b. In the case of this embodiment, since the area | region where the 1st surface 10a is exposed rather than the 2nd surface 10b is small, the area | region of the light guide part 19 respond | corresponds to the area | region of the exposed 1st surface 10a. Thereby, the light guide part 19 can inject the light from the outside, and guides infrared light. At this time, the light guide 19 guides infrared light from the second surface 10 b side to the first surface 10 a side and emits the light into the cavity C.
また、金属バンプ１３が、内部電極１２の第１の面１０ａにおいて受光素子３０の後述する素子電極３２と対向する部分に形成される。金属バンプ１３は、それぞれの内部電極１２上に形成される。金属バンプ１３は、内部電極１２と素子電極３２とを接続する。また、金属バンプ１３は、受光部３１と第１の面１０ａとを離間する。そのため、金属バンプ１３は、例えば数μｍから数十μｍまでの高さに形成される。 Further, the metal bump 13 is formed on the first surface 10 a of the internal electrode 12 at a portion facing a later-described element electrode 32 of the light receiving element 30. The metal bump 13 is formed on each internal electrode 12. The metal bump 13 connects the internal electrode 12 and the element electrode 32. Further, the metal bump 13 separates the light receiving unit 31 and the first surface 10a. Therefore, the metal bump 13 is formed to a height of, for example, several μm to several tens of μm.
なお、内部電極１２と素子電極３２との接続は、金属バンプ１３に限られない。例えば、導電性樹脂、Ａｕ−Ｓｎはんだ等で、内部電極１２と素子電極３２とが接続されてもよい。 The connection between the internal electrode 12 and the element electrode 32 is not limited to the metal bump 13. For example, the internal electrode 12 and the element electrode 32 may be connected by a conductive resin, Au—Sn solder, or the like.
蓋基板２０は、第１の面１０ａ側に凹部を形成される。この凹部は、配線基板１０の第１の面１０ａとの間にキャビティＣを形成する。また、蓋基板２０は、ガラスやセラミックなどの絶縁性を有する基板、金属又はシリコンなどの半導体基板で形成する。 The lid substrate 20 has a recess formed on the first surface 10a side. This recess forms a cavity C between the first surface 10 a of the wiring substrate 10. The lid substrate 20 is formed of an insulating substrate such as glass or ceramic, or a semiconductor substrate such as metal or silicon.
また、蓋基板２０と配線基板１０とは、材料によって種々の接合方法を用いる。例えば、蓋基板２０がガラスで形成され、配線基板１０がシリコンで形成される場合は、陽極接合、表面活性化接合などを用いることができ、蓋基板２０がセラミックで形成される場合は、ろう付けなどを用いることができる。また、蓋基板２０及び配線基板１０がシリコンで形成される場合、拡散接合、常温接合などの直接接合で接合することができる。蓋基板２０は、配線基板１０がシリコンで形成される場合、配線基板１０と近い熱膨張係数を有するホウケイ酸ガラスなどの材料で形成してもよい。この場合、キャビティ内部の気密封止を確実に維持することができる。 The lid substrate 20 and the wiring substrate 10 use various bonding methods depending on materials. For example, when the lid substrate 20 is formed of glass and the wiring substrate 10 is formed of silicon, anodic bonding, surface activation bonding, or the like can be used, and when the lid substrate 20 is formed of ceramic, An attachment or the like can be used. Further, when the lid substrate 20 and the wiring substrate 10 are formed of silicon, they can be bonded by direct bonding such as diffusion bonding or room temperature bonding. When the wiring substrate 10 is formed of silicon, the lid substrate 20 may be formed of a material such as borosilicate glass having a thermal expansion coefficient close to that of the wiring substrate 10. In this case, the hermetic seal inside the cavity can be reliably maintained.
また、本実施形態では、蓋基板２０は、凹部の壁部と底部とを一体に形成しているが、別体で形成してもよい。この場合、凹部の壁部と底部とを同じ材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。また、配線基板１０と蓋基板２０との間にキャビティＣが形成することができれば、蓋基板２０に凹部を形成する必要はない。例えば、配線基板１０は第１の面１０ａ側を凹部に形成されてもよい。 In the present embodiment, the lid substrate 20 integrally forms the wall portion and the bottom portion of the recess, but may be formed separately. In this case, the same material may be used for the wall portion and the bottom portion of the recess, or different materials may be used. Further, if the cavity C can be formed between the wiring substrate 10 and the lid substrate 20, it is not necessary to form a recess in the lid substrate 20. For example, the wiring board 10 may be formed with a recess on the first surface 10a side.
また、本実施形態では、蓋基板２０は、凹部の壁部を底部から開口部まで同一幅で形成される。なお、これに限られず、蓋部２０は、凹部の壁部を底部から開口部に向かって広がってもよい。 In the present embodiment, the lid substrate 20 is formed with the same width from the bottom to the opening at the wall of the recess. However, the present invention is not limited to this, and the lid 20 may spread the wall of the recess from the bottom toward the opening.
また、蓋基板２０は、第１の非絶縁部に接合される。第１の非絶縁部は配線基板１０の外周部に形成され、蓋基板２０は、配線基板１０の外周部に接合される。この際、配線基板１０の蓋基板２０と接合する部分に、受光素子３０から外部への導通を行う配線が形成されない。これにより、配線基板１０と蓋基板２０との接合で配線等を考慮する必要がない。また、このため、配線基板１０の蓋基板２０と接合する部分を非絶縁部で構成することができる。また、蓋基板２０も配線を考慮する必要がないため、種々の材料を採用できる。従って、配線基板１０と蓋基板２０とを容易かつ確実に接合させることができる。 Further, the lid substrate 20 is bonded to the first non-insulating part. The first non-insulating portion is formed on the outer peripheral portion of the wiring substrate 10, and the lid substrate 20 is bonded to the outer peripheral portion of the wiring substrate 10. At this time, the wiring that conducts from the light receiving element 30 to the outside is not formed in the portion of the wiring substrate 10 to be joined to the lid substrate 20. Thereby, it is not necessary to consider wiring etc. by joining the wiring substrate 10 and the lid substrate 20. For this reason, the part joined to the lid substrate 20 of the wiring board 10 can be constituted by a non-insulating part. Further, since the lid substrate 20 does not need to consider wiring, various materials can be adopted. Therefore, the wiring substrate 10 and the lid substrate 20 can be easily and reliably joined.
受光素子３０は、赤外光を受光する半導体素子で構成される。また受光素子３０は、受光部３１と、受光部３１と電気的に接続する素子電極３２と、を有する。本実施形態において、素子電極３２は、６個で構成され、２列に配列されている。また、素子電極３２は、金属バンプ１３を介して、内部電極１２の第１の面１０ａに形成される部分と接続される。 The light receiving element 30 is composed of a semiconductor element that receives infrared light. The light receiving element 30 includes a light receiving portion 31 and an element electrode 32 electrically connected to the light receiving portion 31. In the present embodiment, the device electrodes 32 are composed of six elements and are arranged in two rows. The element electrode 32 is connected to a portion formed on the first surface 10 a of the internal electrode 12 through the metal bump 13.
また、本実施形態において、受光部３１は、複数の素子電極３２の間に設けられる。また、受光部３１は、素子電極３２と同一面に形成される。すなわち、受光素子３０を実装する面で受光部３１から光を受光する。これにより、受光部３１から素子電極３２までの導通を同一面で行うことができる。そのため、受光部３１から素子電極３２までの導通のために、ビア貫通電極や引き回し電極等を形成する必要がない。また、受光部３１から素子電極３２までを容易かつ確実に導通させることができる。そのため、受光素子３０における導通による受光部３２の検出感度の低下を抑制することができる。また、受光素子３０を実装する際、実装する面と反対の面を保持しながら受光素子３０を実装する。このとき、受光部３１が実装する面に形成されるため、受光部３１を損傷することなく、受光素子３０を実装できる。 In the present embodiment, the light receiving unit 31 is provided between the plurality of element electrodes 32. The light receiving portion 31 is formed on the same surface as the element electrode 32. That is, light is received from the light receiving unit 31 on the surface on which the light receiving element 30 is mounted. Thereby, conduction from the light receiving unit 31 to the element electrode 32 can be performed on the same surface. Therefore, it is not necessary to form a via through electrode, a lead-out electrode, or the like for conduction from the light receiving unit 31 to the element electrode 32. In addition, the light receiving unit 31 to the element electrode 32 can be easily and reliably conducted. Therefore, a decrease in detection sensitivity of the light receiving unit 32 due to conduction in the light receiving element 30 can be suppressed. Further, when mounting the light receiving element 30, the light receiving element 30 is mounted while holding the surface opposite to the mounting surface. At this time, since the light receiving portion 31 is formed on the mounting surface, the light receiving element 30 can be mounted without damaging the light receiving portion 31.
また、受光部３１は、第１の面１０ａと離間して形成される。これにより、受光部３１と第１の面１０ａとの間で、受光によって発生する熱を放熱することができる。
なお、受光素子３０は、必ずしも受光部３１と素子電極３２とを同一面に形成する必要はなく、導光部１９と対向し、キャビティＣの内部に実装されていればよい。例えば、受光部３０は、蓋基板２０の導光部１９と対向する部分に実装されてもよい。この場合、蓋基板２０の凹部の内面に内部電極が引き回される。
Further, the light receiving portion 31 is formed apart from the first surface 10a. Thereby, the heat which generate | occur | produces by light reception can be thermally radiated between the light-receiving part 31 and the 1st surface 10a.
The light receiving element 30 does not necessarily need to form the light receiving part 31 and the element electrode 32 on the same surface, and may be mounted in the cavity C so as to face the light guide part 19. For example, the light receiving unit 30 may be mounted on a portion of the lid substrate 20 that faces the light guide unit 19. In this case, the internal electrode is routed around the inner surface of the concave portion of the lid substrate 20.
支持基板４０は、貫通電極４１と、貫通窓４２とを有する。また、支持基板４０は、板状に形成される。支持基板４０は、絶縁性を有し、例えばガラスやセラミックなどで形成される。また、支持基板４０は、配線基板１０と近い熱膨張係数を有するホウケイ酸ガラスなどの材料で形成することができる。この場合、キャビティ内部の貫通孔１４を形成する部分の気密封止を確実に維持することができる。また支持基板４１は、例えばガラスなどの赤外光を遮光する材料で形成することができる。 The support substrate 40 includes a through electrode 41 and a through window 42. The support substrate 40 is formed in a plate shape. The support substrate 40 has an insulating property and is formed of, for example, glass or ceramic. The support substrate 40 can be formed of a material such as borosilicate glass having a thermal expansion coefficient close to that of the wiring substrate 10. In this case, it is possible to reliably maintain the hermetic sealing of the portion forming the through hole 14 inside the cavity. The support substrate 41 can be formed of a material that shields infrared light, such as glass.
支持基板４０がガラスで形成され、配線基板１０がシリコンで形成される場合は、陽極接合、表面活性化接合などの直接接合を用いる。この際、支持基板４０は、配線基板１０と表面活性化接合及び陽極接合の少なくともいずれか一方で直接接合される。この際、支持基板４０及び配線基板１０の対向する面は、平面で構成される。 When the support substrate 40 is formed of glass and the wiring substrate 10 is formed of silicon, direct bonding such as anodic bonding or surface activation bonding is used. At this time, the support substrate 40 is directly bonded to the wiring substrate 10 in at least one of surface activated bonding and anodic bonding. At this time, the opposing surfaces of the support substrate 40 and the wiring substrate 10 are flat surfaces.
貫通電極４１は、本実施形態において、支持基板４０において貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部と対向する部分に形成される。また、この部分は第３の非絶縁部を形成するため、貫通電極４１は貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に形成される内部電極１２と接続される。また、本実施形態においては、内部電極１２が貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部を覆っている。そのため、貫通電極４１は内部電極１２と容易かつ確実に電気的に接合することができる。なお、内部電極１２が貫通孔１４の内面のみに形成されている場合であっても、貫通電極１４は、内部電極１２の貫通孔１４の内面に形成される部分と接続する。また、貫通電極４１の個数は、内部電極１２の個数に対応する。 In the present embodiment, the through electrode 41 is formed in a portion of the support substrate 40 that faces the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side. In addition, since this portion forms a third non-insulating portion, the through electrode 41 is connected to the internal electrode 12 formed at the opening end portion of the through hole 14 on the second surface 10b side. In the present embodiment, the internal electrode 12 covers the open end of the through hole 14 on the second surface 10b side. Therefore, the through electrode 41 can be easily and reliably electrically joined to the internal electrode 12. Even when the internal electrode 12 is formed only on the inner surface of the through hole 14, the through electrode 14 is connected to a portion formed on the inner surface of the through hole 14 of the internal electrode 12. Further, the number of through electrodes 41 corresponds to the number of internal electrodes 12.
本実施形態において、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面は、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に囲まれる。すなわち本実施形態においては、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部は、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面と、支持基板４０の第２の面１０ｂのうち貫通電極４１の周辺部と対向する。なお、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面が、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部の中に位置すればよく、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面が、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部と同一形状でもよい。 In the present embodiment, the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10 b side is surrounded by the opening end portion of the through hole 14 on the second surface 10 b side. That is, in the present embodiment, the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side is the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10 b side and the second surface 10 b of the support substrate 40. It opposes the peripheral part of 41. The end surface on the second surface 10b side of the through electrode 41 only needs to be positioned in the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side, and the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10b side. However, it may have the same shape as the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side.
これにより、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部が支持基板４０に囲まれる。支持基板４０が配線基板１０と接合することにより、支持基板４０により貫通孔１４を封止することができる。また、本実施形態において、貫通孔１４には、配線部１８の内部電極１２が形成されている。そのため、支持基板４０は、配線部１８の第２の面１０ｂ側を封止する。このとき、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に内部電極１２が覆っていない場合でも、支持基板４０が配線基板１０と接合することにより、貫通孔１４が封止される。そのため、この場合でも、支持基板４０が、貫通孔１４に形成された配線部１８を封止している。 As a result, the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side is surrounded by the support substrate 40. By bonding the support substrate 40 to the wiring substrate 10, the through hole 14 can be sealed by the support substrate 40. In the present embodiment, the internal electrode 12 of the wiring portion 18 is formed in the through hole 14. Therefore, the support substrate 40 seals the second surface 10b side of the wiring portion 18. At this time, even when the internal electrode 12 does not cover the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side, the support substrate 40 is bonded to the wiring substrate 10, thereby sealing the through hole 14. Therefore, even in this case, the support substrate 40 seals the wiring portion 18 formed in the through hole 14.
このとき、支持基板４０及び配線基板１０の対向する面には、外部へ導通するための配線等が形成されない。これにより、配線基板１０と支持基板４０との接合で配線等を考慮する必要がない。従って、配線基板１０と蓋基板２０とを容易かつ確実に接合させることができる。 At this time, wiring or the like for conducting to the outside is not formed on the opposing surfaces of the support substrate 40 and the wiring substrate 10. Thereby, it is not necessary to consider a wiring etc. by joining the wiring substrate 10 and the support substrate 40. Therefore, the wiring substrate 10 and the lid substrate 20 can be easily and reliably joined.
さらに、支持基板４０は配線基板１０と表面活性化接合及び陽極接合の少なくとも一方で直接接合する場合、両基板の間には、接合膜等を形成する必要がない。このため、両基板を高い接合強度で接合できる。なお、支持基板４０は配線基板１０と直接接合する場合、表面活性化接合及び陽極接合の一方で接合してもよいし、両方を併用して接合してもよい。また、支持基板４０及び配線基板１０の材料によって、上記の直接接合に限らず、拡散接合、常温接合などの直接接合を用いてもよい。 Further, when the support substrate 40 is directly bonded to the wiring substrate 10 in at least one of surface activated bonding and anodic bonding, it is not necessary to form a bonding film or the like between the substrates. For this reason, both substrates can be bonded with high bonding strength. When the support substrate 40 is directly bonded to the wiring substrate 10, the support substrate 40 may be bonded by one of surface activation bonding and anodic bonding, or both may be bonded together. Further, depending on the materials of the support substrate 40 and the wiring substrate 10, not only the above direct bonding but also direct bonding such as diffusion bonding and room temperature bonding may be used.
また、支持基板４０を用いて配線部１８の第２の面１０ｂを封止している。この場合、配線部１８を形成する貫通孔１４を配線基板１０で封止する必要がない。このため、貫通孔１４を配線部１８で封止する必要がないため、配線部１８を容易に形成することができる。 Further, the second surface 10 b of the wiring portion 18 is sealed using the support substrate 40. In this case, it is not necessary to seal the through hole 14 forming the wiring part 18 with the wiring substrate 10. For this reason, since it is not necessary to seal the through-hole 14 with the wiring part 18, the wiring part 18 can be formed easily.
また、支持基板４０は、受光素子３０で受光する光を透過する必要がない。そのため、支持基板４０は、種々の材料を選択できる。この場合、支持基板４０は、ガラスやセラミックなどの貫通電極４１での気密を維持し易い材料で形成される。 Further, the support substrate 40 does not need to transmit light received by the light receiving element 30. Therefore, various materials can be selected for the support substrate 40. In this case, the support substrate 40 is formed of a material that can easily maintain hermeticity in the through electrode 41 such as glass or ceramic.
また、貫通電極４１は、支持基板４０との溶着によって固定されており、キャビティＣ内の気密を維持している。貫通電極４１は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）等の、熱膨張係数が支持基板４０と近い（好ましくは同等か高め）材料により円柱状に形成された導電性の金属芯材で構成され、両端面が平坦で且つ支持基板４０の厚さと同じ厚さである。支持基板４０がガラスで形成される場合、貫通電極４１はＦｅ−Ｎｉ合金で形成されると熱膨張係数の関係が上記を満たす。 Further, the through electrode 41 is fixed by welding with the support substrate 40 and maintains the airtightness in the cavity C. The through electrode 41 is composed of a conductive metal core formed in a cylindrical shape with a material having a thermal expansion coefficient close to (preferably equal to or higher than) the support substrate 40 such as an Fe—Ni alloy (42 alloy). Both end faces are flat and have the same thickness as the support substrate 40. When the support substrate 40 is formed of glass, the thermal expansion coefficient relationship satisfies the above when the through electrode 41 is formed of an Fe—Ni alloy.
これにより、貫通電極４１は、キャビティＣ内の気密を維持することができる。なお、貫通電極４１は、キャビティＣ内の気密を維持できればよく、例えばメッキ等で形成され、支持基板４０に充填される金属層で形成されてもよい。 Thereby, the penetration electrode 41 can maintain airtightness in the cavity C. The through electrode 41 only needs to maintain airtightness in the cavity C, and may be formed of a metal layer formed by plating or the like and filled in the support substrate 40, for example.
貫通窓４２は、第２の面１０ｂ側から反対側まで貫通し、導光部１９を露出する。また、貫通窓４２は、平面視において第２の非絶縁部と重なっている。また、本実施形態において、貫通窓４２の側壁は、絶縁膜１１と第２の非絶縁部との境界１１ｂよりも絶縁膜１１側に形成される。すなわち、貫通窓４２の外縁は、平面視において、第２の非絶縁部の外縁より大きい。言い換えると、貫通窓４２の外縁は、絶縁膜１１の内縁より大きい。この場合、導光部１９の領域は、第２の非絶縁部の領域に対応する。貫通窓４２が第２の非絶縁部より大きく形成されるため、外部からの光を導光部１９へ多く導光させることができ、受光部３１での受光率を向上させることができる。 The through window 42 penetrates from the second surface 10 b side to the opposite side, and exposes the light guide unit 19. The through window 42 overlaps the second non-insulating part in plan view. In the present embodiment, the side wall of the through window 42 is formed closer to the insulating film 11 than the boundary 11b between the insulating film 11 and the second non-insulating part. That is, the outer edge of the through window 42 is larger than the outer edge of the second non-insulating part in plan view. In other words, the outer edge of the through window 42 is larger than the inner edge of the insulating film 11. In this case, the region of the light guide portion 19 corresponds to the region of the second non-insulating portion. Since the through window 42 is formed larger than the second non-insulating part, a large amount of light from the outside can be guided to the light guide part 19, and the light receiving rate at the light receiving part 31 can be improved.
なお、貫通窓４２の側壁は、絶縁膜の内縁、すなわち絶縁膜１１と第２の非絶縁膜との境界１１ｂと同一の大きさに形成されてもよい。この場合においても、導光部１９の領域は、第２の非絶縁部の領域に対応する。そのため、外部からの光を導光部１９へ多く導光させることができ、受光部３１での受光率を向上させることができる。 Note that the side wall of the through window 42 may be formed to have the same size as the inner edge of the insulating film, that is, the boundary 11b between the insulating film 11 and the second non-insulating film. Even in this case, the region of the light guide portion 19 corresponds to the region of the second non-insulating portion. Therefore, a large amount of light from the outside can be guided to the light guide unit 19, and the light receiving rate at the light receiving unit 31 can be improved.
また、貫通窓４２の側壁は、本実施形態において、第２の面１０ｂ側から反対側まで同一の大きさに形成されている。このため、外部からの光を導光部１９へ効率的に導光させることができ、受光部３１での受光率を向上させることができる。 Further, in the present embodiment, the side wall of the through window 42 is formed to have the same size from the second surface 10b side to the opposite side. For this reason, the light from the outside can be efficiently guided to the light guide unit 19, and the light receiving rate in the light receiving unit 31 can be improved.
なお、貫通窓４２の側壁は、本実施形態に限定されない。例えば、貫通窓４２の側壁は、第２の面１０ｂ側から反対側に向かって広がって形成されてもよい。この場合、さらに、外部からの光を導光部１９へ多く導光させることができ、受光部３１での受光率を向上させることができる。 In addition, the side wall of the penetration window 42 is not limited to this embodiment. For example, the side wall of the through window 42 may be formed to expand from the second surface 10b side to the opposite side. In this case, more light from the outside can be guided to the light guide unit 19, and the light reception rate at the light receiving unit 31 can be improved.
支持基板４０の第２の面１０ｂ側と反対側には、外部電極５０が形成されている。外部電極５０の個数は、貫通電極４１の個数に対応する。外部電極５０は、貫通電極４１と接続する。また、本実施形態において、受光部３１は、受光素子３０の支持基板４０側に設けられている。外部電極５０は、支持基板４０上に設けられているため、受光部３１と同一側に形成される。 An external electrode 50 is formed on the side opposite to the second surface 10 b side of the support substrate 40. The number of external electrodes 50 corresponds to the number of through electrodes 41. The external electrode 50 is connected to the through electrode 41. In the present embodiment, the light receiving unit 31 is provided on the support substrate 40 side of the light receiving element 30. Since the external electrode 50 is provided on the support substrate 40, it is formed on the same side as the light receiving unit 31.
次に受光部３１での受光について説明する。
支持基板４０側から入射される光は、貫通窓４２を通過し、導光部１９の第２の面１０ｂ側に入射される。導光部１９の第２の面１０ｂ側に入射された入射光は、導光部１９の内部を導光し、第１の面１０ａ側から出射される。出射される光は、導光部１９に対向する受光部３１に受光される。以上により、光を受光部３１へより効率的に導光することができる。
Next, light reception by the light receiving unit 31 will be described.
Light incident from the support substrate 40 side passes through the through window 42 and is incident on the second surface 10 b side of the light guide unit 19. Incident light incident on the second surface 10b side of the light guide unit 19 guides the inside of the light guide unit 19 and is emitted from the first surface 10a side. The emitted light is received by the light receiving unit 31 facing the light guide unit 19. As described above, light can be guided to the light receiving unit 31 more efficiently.
本実施形態において、配線基板１０は、支持基板４０及び蓋基板２０と確実かつ容易に接合することができる。また、支持基板４０の貫通電極４１から外部への導通を行っている。この貫通電極４１は、配線基板１０と支持基板４０及び蓋基板２０との接合に影響しない位置に形成されている。そのため、受光素子３０から外部への導通において、複雑な構成が必要ない。よって、キャビティＣの内部の気密性を維持するとともに、受光素子３０から外部へ確実に導通させることができる。 In the present embodiment, the wiring substrate 10 can be reliably and easily bonded to the support substrate 40 and the lid substrate 20. In addition, conduction from the through electrode 41 of the support substrate 40 to the outside is performed. The through electrode 41 is formed at a position that does not affect the bonding between the wiring substrate 10, the support substrate 40, and the lid substrate 20. For this reason, a complicated configuration is not necessary for conduction from the light receiving element 30 to the outside. Therefore, the airtightness inside the cavity C can be maintained, and the light receiving element 30 can be reliably connected to the outside.
また、受光素子３０が第１の面１０ａに金属バンプ１３を介して実装された場合、受光部３１を第１の面１０ａから確実に離間させることができる。これにより、受光部３１と第１の面１０ａとの間で、受光によって発生する熱を放熱することができる。また、例えば導電樹脂などの金属バンプと異なる材料で受光素子３０の実装を行う場合に比べ、熱による脱ガスが発生しないため、真空度低下を抑制することができる。 When the light receiving element 30 is mounted on the first surface 10a via the metal bumps 13, the light receiving portion 31 can be reliably separated from the first surface 10a. Thereby, the heat which generate | occur | produces by light reception can be thermally radiated between the light-receiving part 31 and the 1st surface 10a. Moreover, compared with the case where the light receiving element 30 is mounted with a material different from a metal bump such as a conductive resin, for example, degassing due to heat does not occur, so that the degree of vacuum can be suppressed.
また、支持基板４０をガラスで形成する場合、支持基板４０は配線基板１０と直接接合することができる。すなわち、両基板の間には、接合膜等を形成する必要がない。このため、両基板を高い接合強度で接合できる。なお、支持基板４０は配線基板１０と直接接合する場合、表面活性化接合及び陽極接合の一方で接合してもよいし、両方を併用して接合してもよい。また、このほかに、支持基板４０は配線基板１０と拡散接合、常温接合などの直接接合で接合することができる。また、支持基板４０をガラスで形成する場合、貫通電極４１を形成し易く、さらに貫通電極４１の気密性も維持し易い。 Further, when the support substrate 40 is formed of glass, the support substrate 40 can be directly bonded to the wiring substrate 10. That is, it is not necessary to form a bonding film or the like between the two substrates. For this reason, both substrates can be bonded with high bonding strength. When the support substrate 40 is directly bonded to the wiring substrate 10, the support substrate 40 may be bonded by one of surface activation bonding and anodic bonding, or both may be bonded together. In addition, the support substrate 40 can be bonded to the wiring substrate 10 by direct bonding such as diffusion bonding or room temperature bonding. Further, when the support substrate 40 is formed of glass, the through electrode 41 can be easily formed, and the airtightness of the through electrode 41 can be easily maintained.
この場合、支持基板４０が赤外光を遮光する場合、支持基板４０側から入射する光において、支持基板４０の貫通窓４２以外の部分からの光は、遮光される。これにより、受光部は、検出するための光を貫通窓４２から効率的に受光し、検出に寄与しない外光を支持基板によって遮光することができる。
また、支持基板４０が赤外光を遮光しない場合でも、絶縁膜１１が赤外光を遮光する材料で形成されることで同様の効果を得ることができる。
In this case, when the support substrate 40 shields infrared light, light from portions other than the through window 42 of the support substrate 40 is shielded in light incident from the support substrate 40 side. As a result, the light receiving unit can efficiently receive light for detection from the through window 42, and can block outside light that does not contribute to detection by the support substrate.
Even when the support substrate 40 does not block infrared light, the same effect can be obtained by forming the insulating film 11 from a material that blocks infrared light.
また、本実施形態において、配線部１８が第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで貫通する貫通孔１４と、貫通孔１４の内部に形成される内部電極１９とを有し、貫通孔１４が第１の面１０ａから第２の面１０ｂに向かって狭くなって形成される。この場合、貫通孔１４の内部が第１の面１０ａ側に現れているため、配線部１８を貫通孔１４の内部に成膜し易い。 Moreover, in this embodiment, the wiring part 18 has the through-hole 14 which penetrates from the 1st surface 10a to the 2nd surface 10b, and the internal electrode 19 formed in the inside of the through-hole 14, The through-hole 14 Is narrowed from the first surface 10a toward the second surface 10b. In this case, since the inside of the through hole 14 appears on the first surface 10 a side, it is easy to form the wiring portion 18 inside the through hole 14.
次に、上述した光センサの製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る光センサの製造方法のフローチャートである。また、図４乃至図６は、本実施形態に係る光センサの製造工程を示す断面図である。また図７乃至図１０は、本実施形態に係る光センサの製造工程を示す平面図である。また、図面では、平面視した際に見えない部分を破線で示す。 Next, a method for manufacturing the above-described optical sensor will be described. FIG. 3 is a flowchart of the manufacturing method of the optical sensor according to the present embodiment. 4 to 6 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the optical sensor according to this embodiment. 7 to 10 are plan views showing the manufacturing process of the optical sensor according to the present embodiment. Further, in the drawings, portions that are not visible when viewed in plan are indicated by broken lines.
本実施形態において、光センサはウエハレベルでパッケージを製造される。なお、図４乃至図１０は、ウエハ上の１つの光センサを製造する部分を示している。また、本実施形態に係る製造方法は、ウエハレベルでの多数の光センサを一括して製造する方法を示すが、１つの光センサを製造する場合も適用できる。 In this embodiment, the optical sensor is packaged at the wafer level. 4 to 10 show a part for manufacturing one photosensor on the wafer. In addition, the manufacturing method according to the present embodiment shows a method of manufacturing a large number of optical sensors at the wafer level in a batch, but the present invention can also be applied to the case of manufacturing one optical sensor.
初めに、支持基板形成工程Ｓ１０を行う。まず、支持基板用ウエハを形成する。支持基板用ウエハをガラスで形成する場合、ガラスを所定の厚さまで表裏面を研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する。
続いて、支持基板用ウエハに貫通電極を形成する貫通電極形成工程Ｓ１１を行う。図４（ａ）は、貫通電極形成工程Ｓ１１を示す断面図である。
First, the support substrate forming step S10 is performed. First, a support substrate wafer is formed. When the support substrate wafer is formed of glass, the front and back surfaces of the glass are polished to a predetermined thickness and washed, and then the work-affected layer on the outermost surface is removed by etching or the like.
Subsequently, a through electrode forming step S11 for forming a through electrode on the support substrate wafer is performed. FIG. 4A is a cross-sectional view showing the through electrode forming step S11.
まず、支持基板用ウエハ４０に金属芯材が溶着される。なお、特に支持基板用ウエハ４０の厚みに支障がなければ、上述の研磨等の工程を省いても良い。続いて、支持基板用ウエハ４０の表裏面を研磨する。これにより、図４（ａ）に示すように支持基板用ウエハ４０の表面と貫通電極４１の表面とが、略面一な状態となる。このようにして、支持基板用ウエハ４０に貫通電極４１が形成される。なお、貫通電極の突出した部分は除去せずに、そのまま使用してもよい。 First, a metal core material is welded to the support substrate wafer 40. If there is no particular problem with the thickness of the support substrate wafer 40, the above-described steps such as polishing may be omitted. Subsequently, the front and back surfaces of the support substrate wafer 40 are polished. As a result, as shown in FIG. 4A, the surface of the support substrate wafer 40 and the surface of the through electrode 41 are substantially flush with each other. In this way, the through electrode 41 is formed on the support substrate wafer 40. In addition, you may use as it is, without removing the part which the penetration electrode protruded.
次に、貫通窓形成工程Ｓ１２を行う。図４（ｂ）、図７（ａ）はそれぞれ貫通窓形成工程Ｓ１２を示す断面図、平面図である。支持基板用ウエハ４０に、フォトリソグラフィ技術により、貫通窓４２を形成する。貫通窓４２は、支持基板用ウエハ４０のそれぞれの支持基板の中央部に形成される。また、貫通窓４２の形成位置は、接合工程後Ｓ２１に導光部１９に対向する位置である。本実施形態では、貫通窓４２の側壁は支持基板用ウエハ４０の表裏面に対して垂直に形成される。なお、貫通窓４２の側壁は、用いるエッチングの種類によって表裏面に対して傾斜して形成してもよい。この工程により、支持基板形成工程Ｓ１０が終了する。 Next, the through window forming step S12 is performed. FIG. 4B and FIG. 7A are a cross-sectional view and a plan view, respectively, showing the through window forming step S12. A through window 42 is formed on the support substrate wafer 40 by photolithography. The through window 42 is formed at the center of each support substrate of the support substrate wafer 40. Moreover, the formation position of the penetration window 42 is a position which opposes the light guide part 19 in S21 after a joining process. In the present embodiment, the side wall of the through window 42 is formed perpendicular to the front and back surfaces of the support substrate wafer 40. The side wall of the through window 42 may be formed inclined with respect to the front and back surfaces depending on the type of etching used. With this step, the support substrate forming step S10 is completed.
なお、貫通電極形成工程Ｓ１１において、貫通電極４１をメッキにより形成する場合、貫通孔を形成し、この貫通孔に金属膜を充填して貫通電極４１を形成してもよい。この際、この貫通孔と貫通窓４２を同時に形成することができる。 In the through electrode forming step S11, when the through electrode 41 is formed by plating, a through hole may be formed, and the through electrode 41 may be formed by filling the through hole with a metal film. At this time, the through hole and the through window 42 can be formed simultaneously.
次に、配線基板形成工程を行う。配線基板形成工程は、貫通孔形成工程Ｓ２０で構成される。図４（ｃ）、図７（ｂ）は、それぞれ貫通孔形成工程Ｓ２０を示す断面図、平面図である。 Next, a wiring board forming step is performed. The wiring board forming step is configured by a through hole forming step S20. 4C and 7B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, showing the through-hole forming step S20.
まず、平板状のシリコンで構成される配線基板用ウエハ１０を用意する。配線基板用ウエハ１０に、フォトリソグラフィ技術により貫通孔１４を形成する。この際、貫通孔１４は、加工したマスク材を用いて、水酸化カリウムによる異方性ウエットエッチングを行って形成される。また、貫通孔１４は、ブラスト加工、ＳＦ6，Ｃ4Ｆ8，Ｏ2ガスなどによるドライエッチングを行って形成されてもよい。また、貫通孔１４は、接合工程Ｓ２１後に貫通電極４１と対向する位置に形成される。また、貫通孔１４の側壁は、配線基板用ウエハの第１の面１０ａから第２の面１０ｂに向かって狭くなっている。なお、貫通孔１４の側壁は、第１の面１０ａから第２の面１０ｂまで垂直に形成されてもよい。これにより配線基板形成工程を終了する。 First, a wiring board wafer 10 made of flat silicon is prepared. A through hole 14 is formed in the wiring substrate wafer 10 by photolithography. At this time, the through hole 14 is formed by performing anisotropic wet etching with potassium hydroxide using a processed mask material. The through hole 14 may be formed by blasting, dry etching using SF 6 , C 4 F 8 , O 2 gas, or the like. The through hole 14 is formed at a position facing the through electrode 41 after the joining step S21. Further, the side wall of the through hole 14 is narrowed from the first surface 10a to the second surface 10b of the wiring board wafer. Note that the side wall of the through hole 14 may be formed vertically from the first surface 10a to the second surface 10b. Thus, the wiring board forming process is completed.
次に、接合工程Ｓ５０を行う。図４（ｄ）、図７（ｃ）は、それぞれ接合工程Ｓ５０を示す断面図、平面図である。
まず、支持基板用ウエハ４０及び配線基板用ウエハ１０を正しい位置にアライメントし、重ね合わせる。２枚の基板用ウエハの重ね合わせ後、重ね合わせた２枚の各基板用ウエハを接合する。この際、配線基板用ウエハ１０は、第２の面１０ｂ側を対向させる。
Next, joining process S50 is performed. FIG. 4D and FIG. 7C are a cross-sectional view and a plan view, respectively, showing the joining step S50.
First, the support substrate wafer 40 and the wiring substrate wafer 10 are aligned at the correct positions and overlapped. After the two substrate wafers are superposed, the two superposed substrate wafers are bonded. At this time, the wiring substrate wafer 10 faces the second surface 10b side.
本実施形態においては、支持基板用ウエハ４０がガラスで構成され、配線基板用ウエハ１０がシリコンで形成されるため、陽極接合及び表面活性化接合の少なくともいずれか一方を用いて直接接合する。この際、支持基板用ウエハ４０をホウケイ酸ガラスなどの耐熱性ガラスで構成することで、両基板用ウエハの熱膨張係数を近づけることができるため、接合工程において両基板用ウエハの反りを抑制することができる。 In the present embodiment, since the support substrate wafer 40 is made of glass and the wiring substrate wafer 10 is made of silicon, direct bonding is performed using at least one of anodic bonding and surface activation bonding. At this time, since the support substrate wafer 40 is made of heat-resistant glass such as borosilicate glass, the thermal expansion coefficients of the both substrate wafers can be made closer to each other. be able to.
次に、配線部形成工程を行う。まず絶縁膜形成工程Ｓ６０を行う。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、絶縁膜形成工程Ｓ６０を示す断面図であり、図８（ａ）は絶縁膜形成工程Ｓ６０を示す平面図である。 Next, a wiring part formation process is performed. First, an insulating film forming step S60 is performed. 5A and 5B are cross-sectional views showing the insulating film forming step S60, and FIG. 8A is a plan view showing the insulating film forming step S60.
まず、配線基板用ウエハ１０の第１の面１０ａの全面に絶縁膜１１を成膜する。この際、絶縁膜１１は、例えば、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ Ｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）などから形成されるシリコン酸化膜で構成される。このシリコン酸化膜は、熱酸化法やＣＶＤ法を用いて形成される。また、絶縁膜１１は、貫通孔１４に形成される部分は、貫通孔１４の内面に沿って形成される。 First, the insulating film 11 is formed on the entire first surface 10 a of the wiring substrate wafer 10. At this time, the insulating film 11 is formed of a silicon oxide film formed of, for example, TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate). This silicon oxide film is formed using a thermal oxidation method or a CVD method. In addition, the insulating film 11 is formed along the inner surface of the through hole 14 at a portion formed in the through hole 14.
次に、絶縁膜１１のうち、接合工程Ｓ９０において第１の面１０ａの蓋基板２０と接合する部分、実装工程Ｓ８０において第１の面１０ａの受光素子３０の受光部３１と対向する部分、及び貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に形成される部分をフォトリソグラフィ技術により除去する。これにより、第１の非絶縁部、第２の非絶縁部、及び第３の非絶縁部が形成される。図８（ａ）において、絶縁膜と第１の非絶縁部、第２の非絶縁部、及び第３の非絶縁部との境界は、境界１１ａ、１１ｂ、１１ｃで示される。すなわち、境界１１ａは絶縁膜１１の内縁を構成し、境界１１ｂは絶縁膜１１の外縁を構成する。 Next, a portion of the insulating film 11 that is bonded to the lid substrate 20 of the first surface 10a in the bonding step S90, a portion that faces the light receiving portion 31 of the light receiving element 30 of the first surface 10a in the mounting step S80, and The portion formed at the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side is removed by photolithography. As a result, a first non-insulating portion, a second non-insulating portion, and a third non-insulating portion are formed. In FIG. 8A, boundaries between the insulating film and the first non-insulating part, the second non-insulating part, and the third non-insulating part are indicated by boundaries 11a, 11b, and 11c. That is, the boundary 11 a constitutes the inner edge of the insulating film 11, and the boundary 11 b constitutes the outer edge of the insulating film 11.
次に内部電極形成工程Ｓ７０を行う。図５（ｃ）、図８（ｂ）は、それぞれ内部電極形成工程Ｓ７０を示す断面図、平面図である。
まず、金属膜が絶縁膜１１上及び露出する第１の面１０ａの全面にスパッタ等により成膜される。金属膜は、例えば絶縁膜１１上からＣｒ、Ｎｉ、Ａｕの順で積層される積層膜で形成される。なお、金属膜は、絶縁膜１１上からＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの順で積層される積層膜で形成されてもよい。
Next, an internal electrode forming step S70 is performed. FIGS. 5C and 8B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, showing the internal electrode forming step S70.
First, a metal film is formed on the insulating film 11 and the entire exposed first surface 10a by sputtering or the like. For example, the metal film is formed of a laminated film in which Cr, Ni, and Au are laminated in this order from the insulating film 11. Note that the metal film may be formed of a laminated film in which Cr, Cu, Ni, and Au are laminated in this order from the insulating film 11.
次にこの金属膜がフォトリソグラフィ技術によりパターニングされる。具体的には、金属膜のうち、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に露出する貫通電極４１上から、実装工程Ｓ８０後に第１の面１０ａの受光素子３０と対向する部分まで残して、その他の部分を除去する。これにより、内部電極１２が形成される。また、内部電極１２は、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端で、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面と接続する。 Next, this metal film is patterned by photolithography. Specifically, a portion of the metal film that faces the light receiving element 30 on the first surface 10a after the mounting step S80 from above the through electrode 41 exposed at the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side. Leave other parts to remove. Thereby, the internal electrode 12 is formed. The internal electrode 12 is connected to the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10 b side at the opening end of the through hole 14 on the second surface 10 b side.
なお、内部電極形成工程Ｓ７０において、無電解メッキにより形成してもよい。この場合、まず、フォトリソグラフィ技術により、Ｃｒ、Ｎｉの積層膜又はＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉの積層膜を、貫通孔１４の第２の面１０ｂ側の開口端部に露出する貫通電極４１上から、実装工程Ｓ８０後に第１の面１０ａの受光素子３０と対向する部分まで成膜する。次に、無電解メッキにより、積層膜上にＮｉ、Ａｕのメッキ膜を形成する。これにより、内部電極１２を形成する。この工程によって、配線部が形成され、配線部形成工程を終了する。 In addition, in internal electrode formation process S70, you may form by electroless plating. In this case, first, by photolithography, a Cr, Ni laminated film or a Cr, Cu, Ni laminated film is exposed from above the through electrode 41 exposed at the opening end of the through hole 14 on the second surface 10b side. After the mounting step S80, the film is formed up to the portion of the first surface 10a facing the light receiving element 30. Next, a plated film of Ni and Au is formed on the laminated film by electroless plating. Thereby, the internal electrode 12 is formed. By this process, the wiring part is formed, and the wiring part forming process is completed.
次に、受光素子形成工程Ｓ３０を行う。シリコンウエハをフォトリソグラフィ技術により複数の受光素子３０を形成する。このとき、受光素子３０に、赤外光を受光する受光部３１と、受光部３１と電気的に接続する素子電極３２と形成される。これにより、受光素子３０が形成される。 Next, a light receiving element forming step S30 is performed. A plurality of light receiving elements 30 are formed on the silicon wafer by photolithography. At this time, the light receiving element 30 is formed with a light receiving portion 31 that receives infrared light and an element electrode 32 that is electrically connected to the light receiving portion 31. Thereby, the light receiving element 30 is formed.
次に、実装工程Ｓ８０を行う。図５（ｄ）、図９（ａ）は、それぞれ実装工程Ｓ８０を示す断面図、平面図である。まず、内部電極１２の第１の面１０ａに形成される部分に金属バンプ１３を超音波接合により形成する。このとき、金属バンプ１３はＡｕで形成される。 Next, a mounting process S80 is performed. FIGS. 5D and 9A are a cross-sectional view and a plan view showing the mounting step S80, respectively. First, the metal bump 13 is formed on the portion formed on the first surface 10a of the internal electrode 12 by ultrasonic bonding. At this time, the metal bump 13 is formed of Au.
次に、素子電極３２と内部電極１２とを金属バンプ１３を用いてフリップチップボンディングにより接合する。これにより、受光素子３０が配線基板４０に実装される。このとき、受光部３１が、導光部１９に対向する。導光部１９は、配線部が形成されず第１の面１０ａを露出しているため、受光部３１に光を導光できる。 Next, the element electrode 32 and the internal electrode 12 are joined by flip chip bonding using the metal bump 13. Thereby, the light receiving element 30 is mounted on the wiring board 40. At this time, the light receiving unit 31 faces the light guide unit 19. The light guide unit 19 can guide light to the light receiving unit 31 because the wiring unit is not formed and the first surface 10 a is exposed.
次に、蓋基板形成工程を行う。蓋基板形成工程は、凹部形成工程Ｓ４０で構成される。図６（ａ）は、凹部形成工程Ｓ４０を示す断面図である。
まず、蓋基板用ウエハを形成する。蓋基板用ウエハをガラスで形成する場合、ガラスを所定の厚さまで表裏面を研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去する。
Next, a lid substrate forming process is performed. The lid substrate forming process includes a recess forming process S40. FIG. 6A is a cross-sectional view showing the recess forming step S40.
First, a lid substrate wafer is formed. When the lid substrate wafer is formed of glass, the front and back surfaces of the glass are polished to a predetermined thickness and washed, and then the work-affected layer on the outermost surface is removed by etching or the like.
次に、凹部形成工程Ｓ４０において、蓋基板用ウエハにおける配線基板用ウエハ１０との接合面に、キャビティ用の凹部を複数形成する。キャビティ用凹部の形成は、成形型を使用しての加熱プレス成型等のプレス加工によって行う。次に、配線基板用ウエハ１０との接合面を研磨する。これにより、蓋基板用ウエハ２０を形成する。なお、凹部形成工程において、フォトリソグラフィ技術により凹部が形成されてもよい。 Next, in the recess forming step S40, a plurality of cavity recesses are formed on the bonding surface of the lid substrate wafer with the wiring substrate wafer 10. The cavity recess is formed by press working such as hot press molding using a mold. Next, the bonding surface with the wiring board wafer 10 is polished. Thereby, the lid substrate wafer 20 is formed. In the recess forming step, the recess may be formed by a photolithography technique.
また、蓋基板用ウエハ２０がガラスと異なる材料で構成される場合は、上述する方法に限定されない。例えば、凹部の底部と側壁とを別体で形成し、それぞれを一体化して凹部を形成してもよい。 Further, when the lid substrate wafer 20 is made of a material different from glass, the method is not limited to the above-described method. For example, the bottom part and the side wall of the concave part may be formed separately, and they may be integrated to form the concave part.
次に、接合工程Ｓ９０を行う。まず、蓋基板用ウエハ２０及び配線基板用ウエハ１０を正しい位置にアライメントし、重ね合わせる。このとき、蓋基板用ウエハ２０の凹部の側壁と配線基板１０の第１の非絶縁部とが対向する位置に重ね合せる。２枚の基板用ウエハの重ね合わせ後、重ね合わせた２枚の各基板用ウエハを接合する。 Next, joining process S90 is performed. First, the lid substrate wafer 20 and the wiring substrate wafer 10 are aligned at the correct positions and overlapped. At this time, the side wall of the concave portion of the lid substrate wafer 20 and the first non-insulating portion of the wiring substrate 10 are overlapped with each other. After the two substrate wafers are superposed, the two superposed substrate wafers are bonded.
本実施形態においては、蓋基板用ウエハ２０がガラスで構成され、配線基板用ウエハ１０がシリコンで形成されるため、陽極接合及び表面活性化接合の少なくともいずれか一方を用いて直接接合する。この際、蓋基板用ウエハ２０をホウケイ酸ガラスなどの耐熱性ガラスで構成することで、両基板用ウエハの熱膨張係数を近づけることができるため、接合工程において両基板用ウエハの反りを抑制することができる。これにより、接合工程Ｓ９０を終了する。 In this embodiment, since the lid substrate wafer 20 is made of glass and the wiring substrate wafer 10 is made of silicon, the lid substrate wafer 20 is directly bonded using at least one of anodic bonding and surface activation bonding. At this time, the lid substrate wafer 20 is made of heat-resistant glass such as borosilicate glass, so that the thermal expansion coefficients of both the substrate wafers can be made close to each other. be able to. Thereby, joining process S90 is complete | finished.
なお、蓋基板用ウエハ２０は、金属材料、セラミックなどの絶縁材料、シリコンなどの半導体材料などで形成することができ、配線基板用ウエハ１０との接合は種々の接合方法を選択できる。例えば、接合工程Ｓ９０において、金スズ接合、インジウムスズ接合などのはんだ接合を用いることができる。また、蓋基板用ウエハ２０の材料によって、接合膜を介して両基板用ウエハを接合してもよい。 The lid substrate wafer 20 can be formed of a metal material, an insulating material such as ceramic, or a semiconductor material such as silicon, and various bonding methods can be selected for bonding to the wiring substrate wafer 10. For example, in the bonding step S90, solder bonding such as gold tin bonding and indium tin bonding can be used. Further, depending on the material of the lid substrate wafer 20, both substrate wafers may be bonded via a bonding film.
また、接合工程Ｓ９０において、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖなどのゲッタリング材を蓋基板用ウエハ１０の凹部又は配線基板用ウエハ１０の第１の面１０ａに配置することができる。これにより、接合工程Ｓ９０によってキャビティ内の真空度を向上させることができる。 In the bonding step S90, gettering materials such as Zr, Ti, and V can be disposed on the concave portion of the lid substrate wafer 10 or the first surface 10a of the wiring substrate wafer 10. Thereby, the vacuum degree in a cavity can be improved by joining process S90.
次に、外部電極形成工程Ｓ１００を行う。図６（ｂ）、図９（ｂ）は、それぞれ外部電極形成工程Ｓ１００を示す断面図、平面図である。外部電極形成工程Ｓ１００において、支持基板用ウエハ４０の第２の面１０ｂ側と反対側に、スパッタリング及びフォトリソグラフィにより金属膜をパターニングし、金属膜上に電解メッキまたは無電解メッキを行う。このときこの金属膜は、貫通電極４１の第２の面１０ｂ側の端面と接続する。これにより、外部電極５０を形成する。なお、外部電極５０の形成は、種々の方法を用いることができる。図９（ｂ）において、蓋基板用ウエハの蓋基板２０及びその側壁２０ａを示す。 Next, an external electrode forming step S100 is performed. FIGS. 6B and 9B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, showing the external electrode forming step S100. In the external electrode forming step S100, a metal film is patterned by sputtering and photolithography on the side opposite to the second surface 10b side of the support substrate wafer 40, and electrolytic plating or electroless plating is performed on the metal film. At this time, the metal film is connected to the end surface of the through electrode 41 on the second surface 10b side. Thereby, the external electrode 50 is formed. Various methods can be used for forming the external electrode 50. FIG. 9B shows the lid substrate 20 and the side wall 20a of the lid substrate wafer.
次に切断工程Ｓ１１０を行う。図１０は切断工程Ｓ１１０を示す平面図であり、蓋基板用ウエハ２０側から見た図ある。図１０のように、基板用ウエハの接合体を所望の大きさに個片化する。これにより個片化された光センサ１００が形成される。また切断工程Ｓ１１０後に電気特性検査を行ってもよい。 Next, cutting process S110 is performed. FIG. 10 is a plan view showing the cutting step S110, as viewed from the lid substrate wafer 20 side. As shown in FIG. 10, the bonded body of substrate wafers is separated into a desired size. Thereby, the separated optical sensor 100 is formed. Moreover, you may perform an electrical property test | inspection after cutting process S110.
以上によって光センサ１００を製造する。なお、製造工程において、支持基板形成工程Ｓ１０、貫通孔形成工程Ｓ２０、受光素子形成工程Ｓ３０及び凹部形成工程Ｓ４０は並行して行うことができ、接合工程Ｓ５０、絶縁膜形成工程Ｓ６０及び内部電極形成工程Ｓ７０と、受光素子形成工程Ｓ３０と、凹部形成工程Ｓ４０とは並行して行うことができる。 The optical sensor 100 is manufactured as described above. In the manufacturing process, the support substrate forming process S10, the through hole forming process S20, the light receiving element forming process S30, and the recess forming process S40 can be performed in parallel, and the bonding process S50, the insulating film forming process S60, and the internal electrode forming process. The step S70, the light receiving element forming step S30, and the recess forming step S40 can be performed in parallel.
（第二実施形態）
次に第二実施形態に係る光センサを説明する。図１１は第二実施形態に係る光センサの断面図である。なお、第１実施形態に係る光センサと同様の構成については、説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, an optical sensor according to the second embodiment will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical sensor according to the second embodiment. In addition, description is abbreviate | omitted about the structure similar to the optical sensor which concerns on 1st Embodiment.
本実施形態において、導光部１９は、第２の面１０ｂ側にレンズ１９ａを有する。本実施形態において、レンズ１９ａは、第２の面１０ｂに対して窪んで形成される。またレンズ１９ａは、階段形状で近似される曲面で形成する回折光学素子で構成される。すなわち、レンズ１９ａは、同心円の円筒が階段状に形成されるものである。また、レンズ１９ａの中心は、受光部３１の中央部と一致する。レンズ１９ａは、配線基板１０が例えばシリコンで形成される場合、フォトリソグラフィ技術により形成される。このレンズに１９ａより、導光部１９に入射される光を受光部３１に向かって集光することができる。これにより、受光部３１での受光率を向上させることができる。 In the present embodiment, the light guide unit 19 includes a lens 19a on the second surface 10b side. In the present embodiment, the lens 19a is formed to be recessed with respect to the second surface 10b. The lens 19a is composed of a diffractive optical element formed by a curved surface approximated by a staircase shape. That is, the lens 19a is a concentric cylinder formed in a stepped shape. Further, the center of the lens 19 a coincides with the central portion of the light receiving unit 31. The lens 19a is formed by a photolithography technique when the wiring board 10 is formed of, for example, silicon. Light incident on the light guide portion 19 can be condensed toward the light receiving portion 31 from the lens 19a. Thereby, the light reception rate in the light-receiving part 31 can be improved.
なお、レンズ１９ａは第２の面１０ｂに対して突出して形成されてもよい。この場合、レンズ１９ａは、貫通窓４２の内部に位置する。この際、貫通窓４２が形成されているため、レンズ１９ａが突出していても支持基板４０と配線基板１０との接合に影響しない。また、この場合においても、上述の効果を得ることができる。 The lens 19a may be formed so as to protrude with respect to the second surface 10b. In this case, the lens 19 a is located inside the through window 42. At this time, since the through window 42 is formed, even if the lens 19 a protrudes, the bonding between the support substrate 40 and the wiring substrate 10 is not affected. Also in this case, the above-described effects can be obtained.
なお、本発明の光センサは上述の実施形態に限定されず、赤外光を透過する配線基板と、配線基板の第１の面に接合され、配線基板との間にキャビティを形成する蓋基板と、赤外光を受光する受光部を有し、キャビティの内部に実装される受光素子と、絶縁性を有し、配線基板の第１の面と反対側の第２の面に接合される支持基板と、を備え、配線基板が、第１の面から前記第２の面まで貫通し、受光素子と電気的に接続する配線部と、受光部と対向し、赤外光を導光する導光部と、を有し、支持基板が、第２の面側から反対側まで貫通するとともに、配線部と接続する貫通電極と、第２の面側から反対側まで貫通し、導光部を露出する貫通窓とを有するとともに、配線部の前記第２の面側を封止していれば、種々の形態を採用することができる。 The optical sensor of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and a wiring board that transmits infrared light and a lid board that is bonded to the first surface of the wiring board and forms a cavity between the wiring board and the wiring board. And a light receiving element that receives infrared light, is mounted on the inside of the cavity, and has an insulating property and is bonded to a second surface opposite to the first surface of the wiring board. A wiring board that penetrates from the first surface to the second surface and is electrically connected to the light receiving element, and faces the light receiving portion, and guides infrared light. A light guide part, and the support substrate penetrates from the second surface side to the opposite side, penetrates from the second surface side to the opposite side, and penetrates from the second surface side to the opposite side. If the second surface side of the wiring portion is sealed, various forms can be adopted. That.
１０…配線基板
１１…絶縁膜
１２…内部電極
１３…金属バンプ
１４…貫通孔
１８…配線部
１９…導光部
２０…蓋基板
３０…受光素子
３１…受光部
３２…素子電極
４０…支持基板
４１…貫通電極
４２…貫通窓
５０…外部電極
１００…光センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiring board 11 ... Insulating film 12 ... Internal electrode 13 ... Metal bump 14 ... Through-hole 18 ... Wiring part 19 ... Light guide part 20 ... Cover substrate 30 ... Light receiving element 31 ... Light receiving part 32 ... Element electrode 40 ... Support substrate 41 ... through electrode 42 ... through window 50 ... external electrode 100 ... optical sensor
Claims (5)
前記配線基板の第１の面に接合され、前記配線基板との間にキャビティを形成する蓋基板と、
赤外線を受光する受光部を有し、前記キャビティの内部に実装される受光素子と、
絶縁性を有し、前記配線基板の前記第１の面と反対側の第２の面に直接接合される支持基板と、を備え、
前記配線基板は、前記第１の面から前記第２の面まで貫通し、前記受光素子と電気的に接続する配線部と、前記受光部と対向し、赤外線を導光する導光部と、を有し、
前記配線部は、前記配線基板の前記第１の面から前記第２の面まで貫通し前記第１の面から前記第２の面に向かって狭くなる貫通孔の内面から、前記第１の面に続く絶縁膜上に形成される内部電極を有し、
前記支持基板は、前記第２の面側から反対側まで貫通するとともに、前記内部電極と接続する貫通電極と、前記第２の面側から反対側まで貫通し、前記導光部を露出する貫通窓とを有するとともに、前記配線部の前記第２の面側を封止することを特徴とする光センサ。 A wiring board that transmits infrared rays;
A lid substrate bonded to the first surface of the wiring board and forming a cavity with the wiring board;
A light receiving element for receiving infrared rays, and a light receiving element mounted inside the cavity;
A support substrate that has an insulating property and is directly bonded to a second surface opposite to the first surface of the wiring substrate;
The wiring board penetrates from the first surface to the second surface and is electrically connected to the light receiving element, a light guide portion that faces the light receiving portion and guides infrared light, Have
The wiring portion penetrates from the first surface of the wiring board to the second surface, and extends from the inner surface of a through hole that narrows from the first surface toward the second surface. An internal electrode formed on the insulating film following,
The supporting substrate is adapted to penetrate to the other side from the side of the second surface, a through electrode connected to the internal electrode, penetrates to the opposite side from the second surface to expose the light guide section through An optical sensor having a window and sealing the second surface side of the wiring portion.
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