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JP2018181880A - Semiconductor package and semiconductor device - Google Patents

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JP2018181880A
JP2018181880A JP2017073737A JP2017073737A JP2018181880A JP 2018181880 A JP2018181880 A JP 2018181880A JP 2017073737 A JP2017073737 A JP 2017073737A JP 2017073737 A JP2017073737 A JP 2017073737A JP 2018181880 A JP2018181880 A JP 2018181880A
Authority
JP
Japan
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semiconductor element
sealing material
side wall
material layer
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017073737A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
将行 廣瀬
Masayuki Hirose
将行 廣瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP2017073737A priority Critical patent/JP2018181880A/en
Priority to PCT/JP2018/001707 priority patent/WO2018185997A1/en
Priority to TW107102818A priority patent/TW201903976A/en
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Abstract

【課題】α線の電離作用による半導体素子のソフトエラーが生じ難い、半導体パッケージを提供する。
【解決手段】半導体素子7を搭載して封止するための半導体パッケージ1であって、半導体素子7が搭載される底部3と該底部3上に配置された枠状の側壁部4とを有する、容器2と、容器2の側壁部4の上方に配置されており、容器2内を封止するためのガラス蓋5と、容器2の側壁部4とガラス蓋5との間に配置されている、封着材料層6と、を備え、封着材料層6の半導体素子7側の上端部6aと半導体素子7の上面7aにおける外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられていることを特徴としている。
【選択図】図1
The present invention provides a semiconductor package in which a soft error of a semiconductor element due to the ionizing action of alpha rays is less likely to occur.
A semiconductor package 1 for mounting and sealing a semiconductor element 7 has a bottom 3 on which the semiconductor element 7 is mounted and a frame-shaped side wall 4 disposed on the bottom 3. The container 2 is disposed above the side wall 4 of the container 2 and is disposed between the glass lid 5 for sealing the inside of the container 2 and the sidewall 4 of the container 2 and the glass lid 5 Between the upper end portion 6a of the sealing material layer 6 on the side of the semiconductor element 7 and the outer peripheral edge 7b of the upper surface 7a of the semiconductor element 7 It is characterized in that a side wall portion 4 is provided to do so.
[Selected figure] Figure 1

Description

本発明は、半導体素子を搭載して封止するための半導体パッケージ及び該半導体パッケージを用いた半導体デバイスに関する。   The present invention relates to a semiconductor package for mounting and sealing a semiconductor element and a semiconductor device using the semiconductor package.

従来、素子を搭載して封止するためにパッケージが用いられている。このようなパッケージは、例えば、素子を搭載することができる容器と、容器内を封止するためのカバー部材とにより構成されている。パッケージに収容される素子としては、例えば、CCDやCMOSなどの固体撮像素子、発光素子、又はMEMSなどが知られている。   Conventionally, a package is used to mount and seal the device. Such a package is constituted of, for example, a container on which the element can be mounted and a cover member for sealing the inside of the container. As an element accommodated in a package, solid-state image sensors, such as CCD and CMOS, a light emitting element, or MEMS etc. are known, for example.

下記の特許文献1には、電子素子を収容するためのパッケージが開示されている。特許文献1のパッケージは、凹部とその周囲に配置される段部とを有するパッケージ基板と、蓋体とを備えている。上記パッケージ基板の段部と上記蓋体とは、その間に設けられた接合層を介して接合されている。特許文献1では、上記接合層が、ビスマス系ガラスなどの低融点ガラスからなる封着材料により構成されることが好ましい旨が記載されている。特許文献1では、このような封着材料に蓋体を通してレーザーを照射し、封着材料を溶融及び固化させることにより、上記パッケージ基板の段部と上記蓋体とを接合させている。   Patent Document 1 below discloses a package for housing an electronic device. The package of Patent Document 1 includes a package substrate having a recess and a step portion disposed around the recess, and a lid. The stepped portion of the package substrate and the lid are bonded via a bonding layer provided therebetween. Patent Document 1 describes that the bonding layer is preferably made of a sealing material made of low melting glass such as bismuth-based glass. In Patent Document 1, a laser is irradiated to such a sealing material through a lid to melt and solidify the sealing material, thereby joining the stepped portion of the package substrate and the lid.

特開2016−27610号公報JP, 2016-27610, A

しかしながら、特許文献1のパッケージに、固体撮像素子などの半導体素子を収容した場合、パッケージの構成部材に由来するα線の電離作用により半導体素子のソフトエラーが生じることがあった。   However, when a semiconductor element such as a solid-state imaging element is accommodated in the package of Patent Document 1, there has been a case where a soft error of the semiconductor element occurs due to the ionizing action of α rays derived from the constituent members of the package.

本発明の目的は、α線の電離作用による半導体素子のソフトエラーが生じ難い、半導体パッケージ及び該半導体パッケージを用いた半導体デバイスを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor package and a semiconductor device using the semiconductor package, in which a soft error of the semiconductor element due to the ionizing action of alpha rays is unlikely to occur.

本発明に係る半導体パッケージは、半導体素子を搭載して封止するための半導体パッケージであって、前記半導体素子が搭載される底部と該底部上に配置された枠状の側壁部とを有する、容器と、前記容器の側壁部の上方に配置されており、前記容器内を封止するためのガラス蓋と、前記容器の側壁部と前記ガラス蓋との間に配置されている、封着材料層と、を備え、前記封着材料層の前記半導体素子側の上端部と前記半導体素子の上面における外周縁との間に、前記側壁部の一部が存在するように前記側壁部が設けられていることを特徴としている。   A semiconductor package according to the present invention is a semiconductor package for mounting and sealing a semiconductor element, and has a bottom portion on which the semiconductor element is mounted and a frame-shaped side wall portion disposed on the bottom portion. A sealing material disposed between a container, a glass lid disposed above the sidewall of the container, and a glass lid for sealing the interior of the container, and the sidewall of the container and the glass lid A side wall portion is provided between the upper end portion on the semiconductor element side of the sealing material layer and the outer peripheral edge of the top surface of the semiconductor element, such that a part of the side wall portion is present It is characterized by

本発明に係る半導体パッケージは、前記封着材料層の厚みをAとし、前記封着材料層の前記半導体素子側の上端部と前記側壁部の前記半導体素子側の上端部との平面視における距離をBとしたときの比A/Bと、前記側壁部の上面と前記半導体素子の上面との高さの差をCとし、前記側壁部の前記半導体素子側の上端部と前記半導体素子の前記封着材料層とは反対側の上端部との平面視における距離をDとしたときの比C/Dとが、A/B<C/Dを満たしていることが好ましい。   In the semiconductor package according to the present invention, the thickness of the sealing material layer is A, and the distance in plan view between the upper end portion of the sealing material layer on the semiconductor element side and the upper end portion of the sidewall portion on the semiconductor element side Where C is the ratio A / B where B is the difference in height between the upper surface of the side wall and the upper surface of the semiconductor element as C, and the upper end of the side wall on the side of the semiconductor element and the semiconductor device It is preferable that the ratio C / D when the distance in plan view to the upper end portion on the opposite side to the sealing material layer be D be A / B <C / D.

本発明に係る半導体パッケージは、前記封着材料層が、ガラスフリットにより構成されていることが好ましい。   In the semiconductor package according to the present invention, the sealing material layer is preferably made of glass frit.

本発明に係る半導体パッケージは、前記ガラスフリットが、ビスマス系ガラスを含むことが好ましい。   In the semiconductor package according to the present invention, the glass frit preferably contains bismuth-based glass.

本発明に係る半導体デバイスは、本発明に従って構成される半導体パッケージと、前記半導体パッケージの内部に収容されている、半導体素子と、を備えることを特徴としている。   A semiconductor device according to the present invention is characterized by comprising a semiconductor package configured according to the present invention, and a semiconductor element housed inside the semiconductor package.

本発明に係る半導体デバイスは、前記半導体素子が、固体撮像素子であることが好ましい。   In the semiconductor device according to the present invention, the semiconductor element is preferably a solid-state imaging element.

本発明によれば、α線の電離作用による半導体素子のソフトエラーが生じ難い、半導体パッケージを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor package in which a soft error of the semiconductor element due to the ionizing action of α rays is unlikely to occur.

図1は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ及び半導体デバイスを示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ及び半導体デバイスにおいて、封着材料層が設けられている部分を拡大して示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a portion provided with a sealing material layer in a semiconductor package and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図3(a)〜(d)は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージの製造方法を説明するための模式的断面図である。FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor package according to an embodiment of the present invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely illustrative, and the present invention is not limited to the following embodiments. In each drawing, members having substantially the same functions may be referred to by the same reference numerals.

図1は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ及び半導体デバイスを示す模式的断面図である。また、図2は、本発明の一実施形態に係る半導体パッケージ及び半導体デバイスにおいて、封着材料層が設けられている部分を拡大して示す模式的断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor package and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing, in an enlarged manner, a portion provided with a sealing material layer in a semiconductor package and a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

[半導体パッケージ]
図1に示すように、半導体パッケージ1は、半導体素子7を搭載して封止するための半導体パッケージである。半導体パッケージ1に搭載される半導体素子7としては、例えば、CCDやCMOSなどの固体撮像素子が挙げられる。
[Semiconductor package]
As shown in FIG. 1, the semiconductor package 1 is a semiconductor package for mounting and sealing the semiconductor element 7. Examples of the semiconductor device 7 mounted on the semiconductor package 1 include solid-state imaging devices such as CCD and CMOS.

半導体パッケージ1は、容器2、ガラス蓋5及び封着材料層6を備える。   The semiconductor package 1 includes a container 2, a glass lid 5 and a sealing material layer 6.

本実施形態において、容器2は、LTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics)により構成されている。もっとも、容器2は、他の材料により構成されていてもよく、容器2の材料は特に限定されない。   In the present embodiment, the container 2 is configured by low temperature co-fired ceramics (LTCC). However, the container 2 may be made of other materials, and the material of the container 2 is not particularly limited.

容器2は、底部3及び側壁部4を有する。底部3は、容器2において半導体素子7が搭載される部分である。底部3上に、枠状の側壁部4が配置されている。また、側壁部4の上面4a上には、ガラス蓋5が配置されている。ガラス蓋5は、容器2を封止するための部材である。   The container 2 has a bottom 3 and a side wall 4. The bottom portion 3 is a portion of the container 2 on which the semiconductor element 7 is mounted. A frame-like side wall 4 is disposed on the bottom 3. Further, a glass lid 5 is disposed on the upper surface 4 a of the side wall portion 4. The glass lid 5 is a member for sealing the container 2.

なお、側壁部4とガラス蓋5との間には、封着材料層6が設けられている。封着材料層6によって、側壁部4とガラス蓋5とが接合されている。本実施形態において、封着材料層6は、ビスマス系ガラスを含むガラスフリットにより構成されている。もっとも、封着材料層6は、他の材料により構成されていてもよく、特に限定されない。なお、本実施形態において、封着材料層6の断面形状は矩形であるが、封着材料層6の側面6bは丸みを帯びた形状を有していてもよく、封着材料層6の形状は特に限定されない。   A sealing material layer 6 is provided between the side wall 4 and the glass lid 5. The side wall 4 and the glass lid 5 are joined by the sealing material layer 6. In the present embodiment, the sealing material layer 6 is made of glass frit containing bismuth-based glass. However, the sealing material layer 6 may be made of another material, and is not particularly limited. In the present embodiment, the cross-sectional shape of the sealing material layer 6 is rectangular, but the side surface 6 b of the sealing material layer 6 may have a rounded shape, and the shape of the sealing material layer 6 Is not particularly limited.

本実施形態の半導体パッケージ1においては、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられている。なお、封着材料層6の上端部6aは、封着材料層6の半導体素子7側の上端部である。また、外周縁7bは、半導体素子7の上面7aにおける外周縁である。   In the semiconductor package 1 of the present embodiment, the side wall 4 is provided between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7 so that a part of the side wall 4 exists. There is. The upper end 6 a of the sealing material layer 6 is the upper end of the sealing material layer 6 on the side of the semiconductor element 7. The outer peripheral edge 7 b is the outer peripheral edge of the top surface 7 a of the semiconductor element 7.

また、半導体パッケージ1においては、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の上端部7cとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられている。半導体素子7の上端部7cは、封着材料層6の上端部6aとは反対側の半導体素子7の上端部である。   In the semiconductor package 1, the side wall 4 is provided between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the upper end 7 c of the semiconductor element 7 so that a part of the side wall 4 exists. The upper end 7 c of the semiconductor element 7 is the upper end of the semiconductor element 7 opposite to the upper end 6 a of the sealing material layer 6.

半導体パッケージ1においては、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられているので、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーが生じ難い。なお、これについては、以下のように説明することができる。   In the semiconductor package 1, the sidewall 4 is provided so that a part of the sidewall 4 exists between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7. Soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the line are unlikely to occur. This can be described as follows.

本実施形態の半導体パッケージ1においては、上述したようにビスマス系ガラスを含むガラスフリットを用いて、側壁部4とガラス蓋5とが接合されている。この際、ビスマス系ガラスを含むガラスフリットは、鉛のようにα線を放出する不純物を含んでいることがある。そのため、このようなガラスフリットを用いた従来の半導体パッケージにおいては、ガラスフリットから放出されるα線の電離作用により半導体素子のソフトエラーが生じることがあった。   In the semiconductor package 1 of the present embodiment, as described above, the side wall portion 4 and the glass lid 5 are joined using the glass frit containing bismuth-based glass. Under the present circumstances, the glass frit containing bismuth type | system | group glass may contain the impurity which discharge | releases an alpha ray like lead. Therefore, in the conventional semiconductor package using such a glass frit, the soft error of the semiconductor element may occur due to the ionizing action of the α ray emitted from the glass frit.

これに対して、本実施形態の半導体パッケージ1では、上記のように封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられている。そのため、封着材料層6から放出され半導体素子7に向かうα線を側壁部4によって遮蔽することができる。従って、封着材料層6から放出されるα線が半導体素子7に照射され難くなり、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーを生じ難くすることができる。   On the other hand, in the semiconductor package 1 of the present embodiment, as described above, a portion of the sidewall 4 is present between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7. Side wall portion 4 is provided. Therefore, the α-rays emitted from the sealing material layer 6 and directed to the semiconductor element 7 can be shielded by the side wall 4. Accordingly, it becomes difficult for the semiconductor element 7 to be irradiated with the α-rays emitted from the sealing material layer 6, and the soft error of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α-rays can be made difficult to occur.

このように、半導体パッケージ1では、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとを結ぶ全ての直線上に側壁部4の一部が存在していることから、封着材料層6から放出され半導体素子7に向かうα線を側壁部4により遮蔽することができ、それによってα線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーを生じ難くすることができる。   As described above, in the semiconductor package 1, since part of the side wall portion 4 exists on all straight lines connecting the upper end portion 6 a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7, sealing is performed. The α-rays emitted from the material layer 6 toward the semiconductor element 7 can be shielded by the side wall portion 4, whereby soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α-rays can be made less likely to occur.

なお、上述したように、封着材料層6の断面における形状が矩形ではなく、例えば封着材料層6の側面6bが丸みを帯びた形状を有している場合は、封着材料層6の側面6bのうち最も半導体素子7側の部分と、半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられていることが好ましい。この場合、側壁部4によってα線をより一層確実に遮蔽することができ、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーをより一層生じ難くすることができる。   As described above, when the cross-sectional shape of the sealing material layer 6 is not rectangular, for example, the side surface 6 b of the sealing material layer 6 has a rounded shape, the sealing material layer 6 is It is preferable that the side wall portion 4 be provided so that a part of the side wall portion 4 exists between the portion of the side surface 6 b closest to the semiconductor element 7 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7. In this case, the α-rays can be shielded more reliably by the side wall portion 4, and soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α-rays can be further prevented from occurring.

本発明においては、図1及び図2に示すA、B、C及びDが、A/B<C/Dを満たしていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that A, B, C and D shown in FIG. 1 and FIG. 2 satisfy A / B <C / D.

なお、上記Aは、封着材料層6の厚みである。上記Bは、封着材料層6の上端部6aと側壁部4の上端部4bとの平面視における距離である。なお、側壁部4の上端部4bは、側壁部4の半導体素子7側の上端部である。また、上記Bは、封着材料層6の上端部6aと、側壁部4の上端部4bとの平面視における最短距離であるものとする。   The above A is the thickness of the sealing material layer 6. The above B is the distance in plan view between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the upper end 4 b of the side wall 4. The upper end 4 b of the side wall 4 is an upper end of the side wall 4 on the side of the semiconductor element 7. Further, B is the shortest distance in plan view between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the upper end 4 b of the side wall 4.

上記Cは、側壁部4の上面4aと半導体素子7の上面7aとの高さの差(側壁部4の上面4a−半導体素子7の上面7a)である。また、上記Dは、側壁部4の上端部4bと半導体素子7の上端部7cとの平面視における距離である。半導体素子7の上端部7cは、半導体素子7の封着材料層6とは反対側の上端部である。より具体的に、半導体素子7の上端部7cは、上記Bを求める際に用いた封着材料層6の上端部6aとは反対側に設けられている半導体素子7の上端部である。半導体素子7の上端部7cは、半導体素子7の外周縁7bのうち、上記Bを求める際に用いた封着材料層6の上端部6aと最も離れている部分である。   The above C is the difference in height between the upper surface 4 a of the side wall 4 and the upper surface 7 a of the semiconductor element 7 (upper surface 4 a of the side wall 4-upper surface 7 a of the semiconductor element 7). Further, D is a distance in plan view between the upper end 4 b of the side wall 4 and the upper end 7 c of the semiconductor element 7. The upper end 7 c of the semiconductor element 7 is the upper end of the semiconductor element 7 opposite to the sealing material layer 6. More specifically, the upper end portion 7 c of the semiconductor element 7 is the upper end portion of the semiconductor element 7 provided on the opposite side to the upper end portion 6 a of the sealing material layer 6 used when obtaining B. The upper end portion 7 c of the semiconductor element 7 is a portion of the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7 that is the most distant from the upper end portion 6 a of the sealing material layer 6 used when obtaining B.

図1及び図2に示すA、B、C及びDが、A/B<C/Dを満たしている場合、側壁部4によりα線をより一層確実に遮蔽することができる。そのため、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーをより一層生じ難くすることができる。   When A, B, C, and D shown in FIGS. 1 and 2 satisfy A / B <C / D, the side wall portion 4 can shield the α ray more reliably. Therefore, the soft error of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α ray can be made more difficult to occur.

A/B(AのBに対する比)は、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.05以下である。A/Bが上記上限以下である場合、側壁部4によってα線をより一層確実に遮蔽することができ、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーをより一層生じ難くすることができる。なお、A/Bは、0.001以上であることが好ましい。この場合、側壁部4とガラス蓋5との接合強度をより一層高めることができる。   A / B (ratio of A to B) is preferably less than 0.1, more preferably 0.05 or less. When A / B is less than or equal to the above upper limit, the α-ray can be shielded more reliably by the sidewall portion 4, and soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α-ray can be further prevented. In addition, it is preferable that A / B is 0.001 or more. In this case, the bonding strength between the side wall 4 and the glass lid 5 can be further enhanced.

C/D(CのDに対する比)は、好ましくは0.05以上、より好ましくは0.1以上である。C/Dが上記下限以上である場合、側壁部4によってα線をより一層確実に遮蔽することができ、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーをより一層生じ難くすることができる。C/Dの上限値は、例えば、50とすることができる。   C / D (ratio of C to D) is preferably 0.05 or more, more preferably 0.1 or more. When C / D is equal to or more than the above lower limit, the α ray can be shielded more reliably by the sidewall portion 4, and soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of the α ray can be further prevented. The upper limit value of C / D can be, for example, 50.

以下、半導体パッケージ1を構成する各部材の詳細について説明する。   Hereinafter, details of each member constituting the semiconductor package 1 will be described.

(容器)
容器2は、底部3及び側壁部4を有する。容器2は、底部3及び側壁部4が一体成形されたものであってもよいし、底部3及び側壁部4がそれぞれ別々に成形されたものが接着剤などにより接合されたものであってもよい。
(container)
The container 2 has a bottom 3 and a side wall 4. The container 2 may be one in which the bottom 3 and the side wall 4 are integrally formed, or one in which the bottom 3 and the side wall 4 are separately formed is joined by an adhesive or the like. Good.

容器2は、例えば、セラミックや、ガラスセラミックなどから構成される。セラミックとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライトなどが挙げられる。ガラスセラミックとしては、LTCC(Low Temperature Co−fired Ceramics)などが挙げられる。LTCCの具体例としては、酸化チタンや酸化ニオブ等の無機粉末と、ガラス粉末との焼結体などが挙げられる。   The container 2 is made of, for example, ceramic, glass ceramic or the like. Examples of the ceramic include aluminum oxide, aluminum nitride, zirconia, mullite and the like. As a glass ceramic, LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) etc. are mentioned. Specific examples of LTCC include sintered bodies of inorganic powders such as titanium oxide and niobium oxide and glass powders.

(ガラス蓋)
ガラス蓋5を構成するガラスとしては、例えば、SiO−B−RO(RはMg、Ca、SrまたはBa)系ガラス、SiO−B−R’O(R’はLi、NaまたはKa)系ガラス、SiO−B−RO−R’O系ガラス(R’はLi、NaまたはKa)、SnO−P系ガラス、TeO系ガラス又はBi系ガラスなどを用いることができる。
(Glass lid)
The glass constituting the glass lid 5, for example, SiO 2 -B 2 O 3 -RO (R is Mg, Ca, Sr or Ba) based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -R '2 O (R' Is Li, Na or Ka) glass, SiO 2 -B 2 O 3 -RO-R ' 2 O glass (R' is Li, Na or Ka), SnO-P 2 O 5 glass, TeO 2 glass Alternatively, Bi 2 O 3 based glass can be used.

(封着材料層)
封着材料層6を形成するための封着材料としては、例えば、ガラスフリットを用いることができる。なかでも、Bi系ガラス粉末(ビスマス系ガラス粉末)、SnO−P系ガラス粉末、V−TeO系ガラス粉末等の低融点のガラスフリットを含んでいることが好ましい。特に、レーザーを照射して封着する場合、封着材料をより一層短時間の加熱で軟化させる必要性と接合強度をより一層高める観点から、ガラスフリットには、非常に軟化点の低いビスマス系ガラス粉末を用いることがより好ましい。また、ガラスフリットには、低膨張耐火性フィラーや、レーザー吸収材などが含まれていてもよい。低膨張耐火性フィラーとしては、例えば、コーディエライト、ウイレマイト、アルミナ、リン酸ジルコニウム系化合物、ジルコン、ジルコニア、酸化スズ、石英ガラス、β−石英固溶体、β−ユークリプタイト、スポジュメンが挙げられる。また、レーザー吸収材としては、例えば、Fe、Mn、Cuなどから選ばれる少なくとも1種の金属又は該金属を含む酸化物等の化合物が挙げられる。
(Sealing material layer)
As a sealing material for forming the sealing material layer 6, for example, glass frit can be used. Among them, it is preferable to contain glass frit having a low melting point, such as Bi 2 O 3 based glass powder (bismuth based glass powder), SnO-P 2 O 5 based glass powder, V 2 O 5 -TeO 2 based glass powder, etc. preferable. In particular, in the case of sealing by laser irradiation, it is necessary to soften the sealing material by heating for a shorter period of time and from the viewpoint of further increasing the bonding strength, the glass frit has a bismuth system having a very low softening point. More preferably, glass powder is used. In addition, the glass frit may contain a low expansion refractory filler, a laser absorber, and the like. Examples of the low expansion refractory filler include cordierite, willemite, alumina, a zirconium phosphate compound, zircon, zirconia, tin oxide, quartz glass, β-quartz solid solution, β-eucryptite, and spodumene. Moreover, as a laser absorber, compounds, such as an oxide containing at least 1 sort (s) of metal selected from Fe, Mn, Cu etc., or this metal, are mentioned, for example.

[半導体デバイス]
半導体デバイス10は、上述の半導体パッケージ1と半導体素子7とを備える。半導体素子7は、半導体パッケージ1の内部に収容されている。半導体デバイス10は、上述の半導体パッケージ1を備えているので、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーが生じ難い。
[Semiconductor device]
The semiconductor device 10 includes the semiconductor package 1 and the semiconductor element 7 described above. The semiconductor element 7 is housed inside the semiconductor package 1. Since the semiconductor device 10 includes the above-described semiconductor package 1, soft errors in the semiconductor element 7 due to the ionizing action of α rays are unlikely to occur.

このように、半導体デバイス10ではα線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーを生じ難いので、半導体素子7としては、例えば、CCDやCMOSなどの固体撮像素子を好適に用いることができる。   As described above, in the semiconductor device 10, soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of α rays are unlikely to occur. Therefore, as the semiconductor element 7, for example, a solid-state imaging element such as CCD or CMOS can be suitably used.

以下、図3(a)〜(d)を参照しつつ、半導体パッケージ1及び半導体デバイス10の製造方法の一例について説明する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the semiconductor package 1 and the semiconductor device 10 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d).

(半導体パッケージ及び半導体デバイスの製造方法)
まず、図3(a)に示すように、底部3及び側壁部4を有する容器2を用意する。続いて、図3(b)に示すように、容器2の側壁部4の上面4a上に、封着材料を印刷する。封着材料としては、例えば、ビスマス系ガラスを含むガラスフリットを用いることができる。封着材料の印刷後、乾燥させ、さらに熱処理を行なうことにより封着材料を焼結させ、封着材料層6を形成する。なお、封着材料層6は、ガラス蓋5側に形成してもよい。
(Semiconductor package and method of manufacturing semiconductor device)
First, as shown to Fig.3 (a), the container 2 which has the bottom part 3 and the side wall part 4 is prepared. Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), a sealing material is printed on the upper surface 4 a of the side wall 4 of the container 2. As the sealing material, for example, a glass frit containing bismuth-based glass can be used. After printing the sealing material, it is dried and heat treated to sinter the sealing material to form a sealing material layer 6. The sealing material layer 6 may be formed on the glass lid 5 side.

次に、図3(c)に示すように、容器2の底部3上に、半導体素子7を搭載する。なお本製造方法においては、この半導体素子7を搭載するに際し、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように、側壁部4や封着材料層6を形成しておくものとする。   Next, as shown in FIG. 3C, the semiconductor element 7 is mounted on the bottom 3 of the container 2. In the present manufacturing method, when mounting the semiconductor element 7, a portion of the side wall 4 is present between the upper end 6 a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7 b of the semiconductor element 7. The side wall 4 and the sealing material layer 6 are to be formed.

次に、図3(d)に示すように、側壁部4の上面4a上において封着材料層6が設けられている部分に、ガラス蓋5を配置する。なお、ガラス蓋5は、平面視において、封着材料層6が設けられている部分と少なくとも一部が重なるように配置すればよい。もっとも、ガラス蓋5は、平面視において、封着材料層6が設けられている部分と完全に重なるように配置することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 3D, the glass lid 5 is disposed on the top surface 4a of the side wall 4 where the sealing material layer 6 is provided. The glass lid 5 may be disposed so as to at least partially overlap with the portion where the sealing material layer 6 is provided in a plan view. However, it is preferable to arrange the glass lid 5 so as to completely overlap with the portion where the sealing material layer 6 is provided in a plan view.

次に、側壁部4の上面4a上に封着材料層6を介してガラス蓋5を配置した状態で、レーザー光源からのレーザーを照射することにより、封着材料層6を軟化させ、容器2の側壁部4及びガラス蓋5を接合させる。それによって、容器2の内部を気密封止して、図1に示す半導体パッケージ1及び半導体デバイス10を得る。この方法によれば、封着材料層6のみを局所的に加熱することが可能であることから、耐熱性の低い半導体素子7を劣化させることなく半導体パッケージ1を気密封止することができる。上記レーザーとしては、例えば、波長が、600nm〜1600nmのレーザーを用いることができる。   Next, in a state where the glass lid 5 is disposed on the upper surface 4 a of the side wall portion 4 with the sealing material layer 6 interposed, the sealing material layer 6 is softened by irradiating the laser from the laser light source. The side wall 4 and the glass lid 5 are joined. Thereby, the inside of the container 2 is hermetically sealed to obtain the semiconductor package 1 and the semiconductor device 10 shown in FIG. According to this method, since only the sealing material layer 6 can be locally heated, the semiconductor package 1 can be hermetically sealed without deteriorating the semiconductor element 7 with low heat resistance. As the laser, for example, a laser having a wavelength of 600 nm to 1600 nm can be used.

また、レーザーの照射に際しては、まず、レーザー光源からのレーザーを、ガラス蓋5を通して封着材料層6に照射する。この際、レーザーは、枠状の側壁部4の上面4a上を走査して周回させる。周回させたレーザーは、レーザー照射の始点を超える位置まで照射する。それによって、容器2を封止する。レーザーの終点は、レーザーを周回させた後の始点を超える位置であってもよいし、始点と同じ位置であってもよい。   Further, at the time of the laser irradiation, first, the sealing material layer 6 is irradiated with the laser from the laser light source through the glass lid 5. At this time, the laser scans and orbits the upper surface 4 a of the frame-like side wall 4. The circulated laser irradiates to a position beyond the start point of the laser irradiation. Thereby, the container 2 is sealed. The end point of the laser may be a position beyond the start point after orbiting the laser, or may be the same position as the start point.

なお、本発明においては、レーザーを照射せずに、単に封着材料層6を加熱することによって、封着材料層6を軟化させ、容器2の側壁部4及びガラス蓋5を接合させてもよい。   In the present invention, even if the sealing material layer 6 is softened simply by heating the sealing material layer 6 without irradiating the laser, the side wall 4 of the container 2 and the glass lid 5 are bonded. Good.

得られた半導体デバイス10では、封着材料層6の上端部6aと半導体素子7の外周縁7bとの間に、側壁部4の一部が存在するように側壁部4が設けられているので、α線の電離作用による半導体素子7のソフトエラーが生じ難い。   In the obtained semiconductor device 10, the sidewall 4 is provided between the upper end 6a of the sealing material layer 6 and the outer peripheral edge 7b of the semiconductor element 7 so that a part of the sidewall 4 is present. Soft errors of the semiconductor element 7 due to the ionizing action of alpha rays are unlikely to occur.

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific examples, but the present invention is not limited to the following examples at all, and the present invention is appropriately modified without changing the gist of the present invention. It is possible.

(実施例1)
まず、底部及び側壁部を有し、LTCCにより構成されている容器を用意した。
Example 1
First, a container having a bottom portion and a side wall portion and made of LTCC was prepared.

次に、容器の側壁部における上面に、ガラスフリットを印刷した。印刷後、乾燥、熱処理してガラスフリットを焼結させ、封着材料層を形成した。なお、ガラスフリットとしては、モル%で、Bi 39%、B 23.7%、ZnO 14.1%、Al 2.7%、CuO 20%、Fe 0.5%の組成を有するガラス粉末を用いた。 Next, a glass frit was printed on the upper surface of the side wall of the container. After printing, it was dried and heat-treated to sinter the glass frit to form a sealing material layer. In addition, as a glass frit, Bi 2 O 3 39%, B 2 O 3 23.7%, ZnO 14.1%, Al 2 O 3 2.7%, CuO 20%, Fe 2 O 3 in mol%. A glass powder having a composition of 0.5% was used.

次に、用意した容器の内側底部の所定領域、具体的には、半導体素子を搭載したときに半導体素子の上面が配置される領域にシンチレーションカウンターをセットした。   Next, a scintillation counter was set in a predetermined area of the inner bottom of the prepared container, specifically, an area where the upper surface of the semiconductor element is to be disposed when the semiconductor element is mounted.

次に、容器の側壁部上方の封着材料層が設けられている部分に、ガラス蓋を配置した。続いて、容器の側壁部の封着材料層が設けられている部分に、ガラス蓋上方のレーザー光源からレーザーを照射し、封着材料層を軟化させ、容器の側壁部とガラス蓋を接合させた。それによって、容器の内部を封止し、半導体パッケージを得た。   Next, a glass lid was disposed at a portion provided with the sealing material layer above the side wall portion of the container. Subsequently, the portion of the side wall portion of the container where the sealing material layer is provided is irradiated with a laser from a laser light source above the glass lid to soften the sealing material layer, and the sidewall portion of the container and the glass lid are joined. The Thereby, the inside of the container was sealed to obtain a semiconductor package.

なお、実施例1においては、封着材料層の厚みAが5μmであり、半導体素子を搭載した際において、封着材料層の半導体素子側の上端部と側壁部の半導体素子側の上端部との平面視における距離Bが300μmとなるように、半導体パッケージを設計した。また、側壁部の上面と半導体素子上面との高さの差Cが400μmであり、側壁部の半導体素子側の上端部と半導体素子の封着材料層とは反対側の上端部との平面視における距離Dが7200μmとなるように半導体パッケージを設計した。   In Example 1, the thickness A of the sealing material layer is 5 μm, and when the semiconductor element is mounted, the upper end portion on the semiconductor element side of the sealing material layer and the upper end portion on the semiconductor element side of the side wall portion The semiconductor package was designed such that the distance B in plan view of the above was 300 μm. The difference C in height between the upper surface of the side wall and the upper surface of the semiconductor element is 400 μm, and a plan view of the upper end of the side wall on the semiconductor element side and the upper end opposite to the sealing material layer of the semiconductor element The semiconductor package was designed such that the distance D at 7200 μm was 7200 μm.

なお、得られた半導体パッケージにおいては、半導体素子を搭載した場合に、封着材料層の半導体素子側の上端部と半導体素子の上面における外周縁との間に、側壁部の一部が存在するように側壁部が設けられていた。   In the obtained semiconductor package, when the semiconductor element is mounted, a part of the side wall is present between the upper end of the sealing material layer on the semiconductor element side and the outer peripheral edge of the upper surface of the semiconductor element. Side wall was provided.

(比較例1)
比較例1においては、封着材料層の厚みAが5μmであり、半導体素子を搭載した際において、封着材料層の半導体素子側の上端部と側壁部の半導体素子側の上端部との平面視における距離Bが10μmとなるように、半導体パッケージを設計した。また、側壁部の上面と半導体素子上面との高さの差Cが400μmであり、側壁部の半導体素子側の上端部と半導体素子の封着材料層とは反対側の上端部との平面視における距離Dが7200μmとなるように半導体パッケージを設計したこと以外は、実施例1と同様にして半導体パッケージを得た。
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, the thickness A of the sealing material layer is 5 μm, and when the semiconductor element is mounted, the plane of the upper end portion of the sealing material layer on the semiconductor element side and the upper end portion of the sidewall portion on the semiconductor element side The semiconductor package was designed such that the distance B in vision was 10 μm. The difference C in height between the upper surface of the side wall and the upper surface of the semiconductor element is 400 μm, and a plan view of the upper end of the side wall on the semiconductor element side and the upper end opposite to the sealing material layer of the semiconductor element A semiconductor package was obtained in the same manner as in Example 1 except that the semiconductor package was designed such that the distance D at 7200 μm.

なお、得られた半導体パッケージにおいては、半導体素子を搭載した場合に、封着材料層の半導体素子側の上端部と半導体素子の上面における外周縁との間に、側壁部の一部が存在していなかった。   In the obtained semiconductor package, when the semiconductor element is mounted, a part of the side wall is present between the upper end of the sealing material layer on the semiconductor element side and the outer peripheral edge of the upper surface of the semiconductor element. It was not.

(評価)
上記のようにして配置したシンチレーションカウンターにより、α線量を測定した。
(Evaluation)
The alpha dose was measured by a scintillation counter placed as described above.

なお、以下に示すα線量の値は、上記の方法(シンチレーションカウンター)で24時間測定したカウント数を、時間と半導体素子搭載面の面積で除して算出した。   The value of α dose shown below was calculated by dividing the count number measured for 24 hours by the above method (scintillation counter) by time and the area of the semiconductor element mounting surface.

実施例1では、シンチレーションカウンターに入射したα線量は、0.00cph/cmであった。一方、比較例1では、シンチレーションカウンターに入射したα線量は、2.80cph/cmであった。 In Example 1, the alpha dose incident on the scintillation counter was 0.00 cph / cm 2 . On the other hand, in Comparative Example 1, the α dose incident on the scintillation counter was 2.80 cph / cm 2 .

1…半導体パッケージ
2…容器
3…底部
4…側壁部
4a,7a…上面
4b,6a,7c…上端部
5…ガラス蓋
6…封着材料層
6b…側面
7…半導体素子
7b…外周縁
10…半導体デバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 semiconductor package 2 container 3 bottom 4 side wall 4a, 7a top 4b 6a, 7c top 5 glass lid 6 sealing material layer 6 side 7 semiconductor element 7b peripheral edge 10 Semiconductor device

Claims (6)

半導体素子を搭載して封止するための半導体パッケージであって、
前記半導体素子が搭載される底部と該底部上に配置された枠状の側壁部とを有する、容器と、
前記容器の側壁部の上方に配置されており、前記容器内を封止するためのガラス蓋と、
前記容器の側壁部と前記ガラス蓋との間に配置されている、封着材料層と、
を備え、
前記封着材料層の前記半導体素子側の上端部と前記半導体素子の上面における外周縁との間に、前記側壁部の一部が存在するように前記側壁部が設けられている、半導体パッケージ。
A semiconductor package for mounting and sealing a semiconductor element,
A container having a bottom on which the semiconductor element is mounted and a frame-like side wall disposed on the bottom;
A glass lid, disposed above the sidewall of the container, for sealing the interior of the container;
A sealing material layer disposed between the side wall of the container and the glass lid;
Equipped with
The semiconductor package, wherein the side wall portion is provided so that a part of the side wall portion is present between an upper end portion on the semiconductor element side of the sealing material layer and an outer peripheral edge of the upper surface of the semiconductor element.
前記封着材料層の厚みをAとし、前記封着材料層の前記半導体素子側の上端部と前記側壁部の前記半導体素子側の上端部との平面視における距離をBとしたときの比A/Bと、
前記側壁部の上面と前記半導体素子の上面との高さの差をCとし、前記側壁部の前記半導体素子側の上端部と前記半導体素子の前記封着材料層とは反対側の上端部との平面視における距離をDとしたときの比C/Dとが、
A/B<C/Dを満たしている、請求項1に記載の半導体パッケージ。
The ratio A when the thickness of the sealing material layer is A, and the distance in plan view between the upper end of the sealing material layer on the side of the semiconductor element and the upper end of the side wall on the side of the semiconductor element is B / B and
A difference in height between the upper surface of the side wall portion and the upper surface of the semiconductor element is C, and the upper end portion of the side wall portion on the semiconductor element side and the upper end portion on the opposite side of the sealing material layer of the semiconductor element Ratio C / D when distance in planar view of is D,
The semiconductor package according to claim 1, wherein A / B <C / D is satisfied.
前記封着材料層が、ガラスフリットにより構成されている、請求項1又は2に記載の半導体パッケージ。   The semiconductor package according to claim 1, wherein the sealing material layer is made of glass frit. 前記ガラスフリットが、ビスマス系ガラスを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体パッケージ。   The semiconductor package according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass frit comprises bismuth-based glass. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体パッケージと、
前記半導体パッケージの内部に収容されている、半導体素子と、
を備える、半導体デバイス。
The semiconductor package according to any one of claims 1 to 4.
A semiconductor element housed inside the semiconductor package;
A semiconductor device comprising:
前記半導体素子が、固体撮像素子である、請求項5に記載の半導体デバイス。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor element is a solid-state imaging element.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5599153U (en) * 1978-12-28 1980-07-10
JPS5739439U (en) * 1980-08-18 1982-03-03
JP2016027610A (en) * 2014-06-27 2016-02-18 旭硝子株式会社 Package substrates, packages, and electronic devices

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013185214A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Jx Nippon Mining & Metals Corp BISMUTH OR BISMUTH ALLOY HAVING SMALL AMOUNT OF α-RAY, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5599153U (en) * 1978-12-28 1980-07-10
JPS5739439U (en) * 1980-08-18 1982-03-03
JP2016027610A (en) * 2014-06-27 2016-02-18 旭硝子株式会社 Package substrates, packages, and electronic devices

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