JPH0453155A

JPH0453155A - 半導体容器

Info

Publication number: JPH0453155A
Application number: JP2158421A
Authority: JP
Inventors: Yomiji Yama; 山　世見之
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1992-02-20
Also published as: US5150180A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は半導体容器に関し、特にＣＣＤ、Ｃ３Ｄ等の
固体撮像素子、あるいは固体センサ、ＥＥＰＲＯＭ等の
表面から光を入射させる必要がある半導体素子を収納す
るのに適用される半導体容器に関するものである。

〔従来の技術〕

第１０図は従来の半導体容器の一例として、固体撮像素
子を示す断面側面図であり、図において、１は固体撮像
素子、２はこの固体撮像素子ｌを収納する半導体容器本
体、２１は半導体容器本体２の内部配線、３は固体撮像
素子１を半導体容器本体２に固定するためのダイボンド
樹脂、４は固体撮像素子１の電気信号を取り出すための
金属細線、５は固体撮像素子１の電気信号を外部に取り
出すための外部リード、６は固体撮像素子１や金属細線
４を外部の雰囲気から保護するための無アルカリガラス
、７は無アルカリガラス６を半導体容器本体２に固定さ
せるための封止樹脂、８はＴ線等の放射線である。

次に第１０図の固体撮像素子の構造について説明する。

固体撮像素子１は半導体容器本体２に収納するために、
エポキシ等のダイボンド樹脂３で半導体容器２に固定さ
れている。また、固体撮像素子１の電気信号を取り出す
ため、金属細線４を用いて半導体容器本体２の内部配線
２１と固体撮像素子のバッドとが結線されており、撮像
素子１の電気信号は外部リード５で容器２の外部に取り
出される。

また、固体撮像素子１を外部の雰囲気、例えば、γ線等
の放射線８から保護するために無アルカリガラス６が封
止樹脂７を用いて半導体容器本体２に固定されている。

入射光８は無アルカリガラス６の表面から入射し、固体
撮像素子の受光面で受光され、電気信号として外部リー
ドから取り出される。

また、第１１図は第１０図の固体撮像装置にγ線の放射
線８を照射した場合のガラスの分光特性を示した図であ
る。

図に示すように、無アルカリガラス６はγ線照射前（Ｐ
ｒｅ−Ｒｅｄ）では波長４００ｎｍの光に対してほぼ１
００％の透過率を有していたにもかかわらず、γ線線の
照射量が４Ｘ１０’　ｒａｄ　、３Ｘ１０Ｓｒａｄ、　
　Ｉ　Ｘ　１０　”　ｒａｄと増大していくにつれ、ガ
ラスの透過率は低下している。これは、γ線の照射によ
り無アルカリガラスが変色して透明でなくなってしまう
からである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の固体撮像装置は以上のように構成されており、ま
た、宇宙環境、特に人工衛星等に搭載されたり、原子炉
の観察等に使用されたりした場合には、γ線等の放射線
を直接浴びるため、無アルカリガラスが劣化するという
問題点があった。

また、この放射線の照射により、固体撮像素子１を構成
するｎチャンネルトランジスタのゲート酸化膜中に発生
した正孔がトラップされてしまい、しきい値電圧が変動
するという問題もある。

第４図の白丸線は無アルカリガラス６として石英ガラス
を用いた場合のγ線照射時による固体撮像素子のトラン
ジスタのしきい値電圧の変化を示したものである０図に
示すように、照射前には０１４Ｖもあったしきい値電圧
が１０　’　ｒａｄ照射後においては約−０，８■まで
低下している。このようなしきい値電圧の著しい変化は
トランジスタの特性を劣化させ、信頼性を損なう原因と
なっていた。

また、さらには、無アルカリガラス６は半導体容器本体
２上部に封止樹脂７で単に固定されているだけであるの
で、半導体容器本体２に対して位置ずれすることがあり
、気密不良を起こしやすいという問題点をあった。

この発明は上記のような種々の問題点を解消するために
なされたもので、γ線等の放射線の影響を防止できると
ともに、固体撮像素子等の半導体素子の機能を低下を防
止できる半導体容器を提供することを目的とする。

又、半導体容器本体に対してガラスの位置ズレを防止で
きる半導体容器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の発明に係る半導体容器は、固体撮像素子等の
表面から光を入射させる必要のある半導体素子を保護す
るための光学ガラスを、放射線を吸収する元素を含む材
質からなる耐放射線ガラスで構成したものである。

また、この発明に係る半導体容器は、上記の耐放射線ガ
ラスの周囲に放射線を遮へいするための重金属入りの金
属枠を設けたものである。

〔作用〕

この発明では、半導体容器本体を封止する光学ガラスを
、放射線を吸収する元素を含む耐放射線ガラスから構成
したので、耐放射線ガラスによりγ線等の放射線が吸収
され、内部の半導体素子の機能の低下が防止される。

また、この発明では、耐放射線ガラスの周囲に放射線を
遮断する重金属入りの金属枠を設けたことにより、半導
体容器内の光の散乱が防止され、また、半導体容器本体
に対する耐放射線ガラスの位置ズレが発生しなくなる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の第１の実施例による半導体容器を示
しており、図において、１は固体撮像素子、２はこの固
体撮像素子１を収納するための半導体容器本体、２１は
半導体容器本体２の内部配線、３は固体撮像素子１を半
導体容器本体２に固定するためのダイポンド樹脂、４は
固体撮像素子１の電気信号を取り出すだめの金属細線、
５は固体撮像素子１の電気信号を外部に取り出すための
外部リード、６０は本発明における固体撮像素子１や金
属細線４を外部の雰囲気から保護するための、酸化セリ
ウム、酸化チタン等の材料を含む耐放射線ガラス、７は
耐放射線ガラス６０を半導体容器本体２に固体させるた
めの封止樹脂、８はγ線等の放射線である。

また、第２図は本発明における半導体容器の製造工程を
示した図である。

以下、製造方法について第２図（ａ）〜（イ）を用いて
説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、固体撮像素子工が形
成されたウェハ１０から、例えば１０ｍ＋ｍ”の固体撮
像素子を１個ずつ分離する。

そして、Ａ／！、Ｏ，等の材料を所定の眉間に内部配線
材料を挟む工程を含みながら順次積層し、これをベータ
して半導体容器本体２を形成した後、最初に、第２図ら
）に示すように、固体撮像素子１を２００°Ｃ以下の低
温で硬化する導電性のよいエポキシ樹脂入りのダイホン
ト樹脂３を用いて２半導体容器本体２に固定させる。そ
の後、ＦｅＮｉＣ０合金あるいはＦｅＮｉ合金からなる
外部り−ド５を半導体容器本体２の側面にロー材で固定
し、外部リード５と内部配線２】とを接続する。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、ＡｆやＡｕ等の金属
細線４で半導体容器本体２のパッドと内部配線２１と結
線し、半導体容器本体２の外部リード５により固体撮像
素子１の電気信号を外部へ取り出す。

その後、第２図（６）に示すように、外部の雰囲気。

例えば宇宙環境や原子炉環境から固体撮像素子ｌを保護
するために、半導体容器本体２の溝２２に酸化セリウム
（ＣｅｚＣ）＋）、酸化チタン等の耐放射線物質を含む
耐放射線ガラス６０を２００°Ｃ以下の低温で硬化可能
なエポキシ樹脂等の封止樹脂７で固定して固体撮像素子
を収納する半導体容器を完成させる。

ここで、耐放射線ガラス６０としては光の短波長側の透
過率を向上させるために板厚を薄くさせ、かつ脈理、気
泡などのガラスの欠陥を５μｍ以下に加工したものを使
用する。

また、第３図は耐放射線ガラスにγ線の放射線を照射し
た場合の分光特性図である。図に示すように、耐放射線
ガラス６０を用いた場合には、３Ｘ　１０’ｒａｄ＋　
　Ｉ　Ｘ　１０’　ｒａｄＯＴ線を照射した後において
も、その透過率は照射前（Ｐｒｅ−Ｒａｃｌ）とほとん
ど変わらず、優れた分光特性を示す。

また、さらに第４図はγ線の放射線照射時の従来の無ア
ルカリガラスと耐放射線ガラスとのしきい値電圧の変化
を示した図であり、白丸線が従来のもの、黒丸線が本実
施例によるものである０図に示すように、本実施例の耐
放射線ガラス６０を用いたものでは、γ線線の照射前と
照射後で固体撮像素子のトランジスタのしきい値がほと
んど変化していないのが判る。

このように本実施例によれば、固体撮像素子ｌを保護す
るための光学ガラスを、酸化セリウム。

酸化チタン等を含む耐放射線ガラスとしたので、宇宙環
境や原子炉環境での放射線の照射によるガラスの透過率
の低下や固体撮像素子のトランジスタのしきい値電圧の
変化がほとんどない、極めて信較性の高いものが得られ
る。

また、本実施例では、半導体容器本体２の上部に溝を設
け、線溝に耐放射線ガラス６０を封止樹脂７で固定した
ので、半導体容器本体２に対する光学ガラスの位置ずれ
を防止できる。

また、本実施例では上部より侵入する放射線に関してい
るが、特に半導体容器本体２の底面および側面から侵入
する放射線は半導体容器本体２の厚みが厚いため、侵入
する放射線の割合いが少なく、このような放射線はほと
んど阻止することが出来る。

なお、上記実施例では、酸化セリウム、酸化チタン等の
材料からなる耐放射線ガラス６０をそのまま保護ガラス
として設けたものを示したが、これは、耐放射線ガラス
の周囲部に放射線を遮蔽する重金属入りの金属枠を取り
付け、これを保護ガラスとして用いてもよい。

即ち、第５図は本発明の第２の実施例による半導体容器
であり、図において、耐放射線ガラス６０の周りには放
射線を遮蔽する重金属（例えばＰｂなど）入りの枠６０
ａが設けられ、耐放射線ガラス６０は固体撮像素子ｌの
上部にのみに配置されている。このような構造は予め耐
放射線ガラス６０の周りに重金属入りの金属枠６０ａを
設け、これを半導体容器本体２の溝部分を固定すること
により得られる。

このような本実施例では、上記実施例と同様に面体撮像
素子ｌを外部環境から保護するガラスとして耐放射線ガ
ラスを用いたので、Ｔ線等の放射線による素子特性の劣
化を防止でき、また、保護ガラスを半導体容器の溝部分
に固定するようにしたので、ガラスの位置ずれによる気
密不良を防止できる。

また、さらに本実施例では固体撮像素子の受光部以外に
相当する耐放射線ガラス６０の周囲に、放射線を遮蔽す
る重金属入りの枠６０ａを設けたので、耐放射線ガラス
６０の価格を低下させることができるとともに、素子１
に斜めから入射する放射線を有効に遮断でき、半導体容
器内における光の散乱を防止できる。

また、第６図は本発明の第３の実施例による半導体容器
を示しており、固体撮像素子１の受光部に対応する部分
が開口された重金属入りの金属枠６０ａが封止樹脂７″
によって半導体容器本体２に固定されており、さらに耐
放射線ガラス６０が封止樹脂７で金属枠６０ａに固定さ
れている。

本構造は例えば、予め半導体容器本体２に封止樹脂７′
を用いて重金属入りの金属枠６０ａを固定して半導体容
器２と金属枠６０ａを一体形成しておき、これに封止樹
脂７”よりも低融点の封止樹脂７を用いて耐放射線ガラ
ス６０を固定することにより得られる。

このような本実施例では、上記第１及び第２の実施例の
効果に加え、耐放射線ガラス８を金属枠６０ａに容易に
取り外しできるという利点がある。

また、さらに本発明の第４．第５の実施例を第７図及び
第８図に示す。図において、第１図及び第５図と同一符
号は同一部分を示し、３０は酸化チタン膜あるいは酸化
セリウム膜である。これらの構造はともに、第１図及び
第２図の耐放射線ガラス６０の下面にさらに耐放射線材
料のからなる膜３０をｌａｍ程度設けたものである。こ
のような本実施例では前記の第１及び第２の実施例の光
学ガラスの放射線遮断能力をさらに強めることができる
。

また、従来例のように、半導体容器の光学ガラスが無ア
ルカリガラス構成される場合においても、第９図に示す
ように該無アルカリガラス６の下面に耐放射線材料の薄
膜を設けるとよく、これにより、光学ガラスを通過する
Ｔ線等の放射線が半導体容器本体２の内部に入射するの
を防止できる。

なお、上記の実施例において、耐放射線ガラス６０の形
状は特に限定されるものではなく、円柱あるいは角柱で
もよい。

また、上記の実施例では固体撮像素子１について説明し
たが、これはその表面から光を入射させることが必要な
半導体素子であれば何でもよく、例えば、この他に固体
センサ、あるいはＥＰＲＯＭ等も考えられる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば固体撮像素子を保護するた
めの保護ガラスを、酸化セリウム、酸化チタン等を含む
耐放射線ガラスで構成したので、宇宙環境や原子炉環境
での放射線の照射によるガラスの透過率の低下や固体撮
像素子のトランジスタのしきい値電圧の変化を防止でき
、信鯨性の高い固体撮像装置が得られる効果がある。

さらに本発明によれば、上記耐放射線ガラスの周囲に重
金属を含む金属枠を設け、半導体容器本体に斜めから入
射する放射線を金属枠で遮断するようにしたので、放射
線の照射によるガラスの透過率の低下や固体撮像素子の
トランジスタのしきい値電圧の変化をより防止できると
ともに、固体撮像素子の受光面に斜めから入射する光を
低減でき、半導体容器内での光の散乱を抑制できる効果
がある。

また、本発明によれば、半導体容器本体の上部の光学ガ
ラスを取り付ける部分に溝を設け、該溝部に上記の耐放
射線ガラス、あるいは耐放射線ガラスの周囲に取り付け
た重金属入りの金属枠をノ＼ンダロー付けしたので、固
体撮像素子中心に対して耐放射線ガラスの位置合わせも
容易にかつ精度良くできるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による半導体容器を示
す断面側面図、第２図はこの第１図の半導体容器の製造
工程図、第３図はこの発明に適用したＴ線照射時の酸化
セリウム、酸化チタン等の耐放射線ガラスの分光特性図
、第４図は本発明の半導体容器において、Ｔ照射時のｎ
チャンネルトランジスターのしきい値電圧の変化を従来
例と比較して示した図、第５図、第６図はこの発明の第
２、第３の実施例による半導体容器の断面側面図、第７
図、第８図はこの発明の第４．第５の実施例による半導
体容器の断面側面図、第９図はこの発明の第６の実施例
による半導体容器を示す断面側面図、第１０図は従来の
半導体容器を示す断面側面図、第１１図は従来の半導体
容器に適用したγ照射時の光学ガラスの分光特性図であ
る。１は固体撮像素子、２は半導体容器本体、３はダイポン
ド樹脂、４は金属細線、６０は耐放射線ガラス、６０ａ
は重金属を含む金属枠、７．７′は封止樹脂、８は放射
線。なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面から光が入射される構造の半導体素子と、その内部に前記半導体素子を収納するとともに、該半導
体素子の電気信号を外部に取り出すための外部リードを
具備した半導体容器本体と、前記半導体容器本体を封止し、前記半導体素子を外部の
雰囲気から保護するための光学ガラスとを備えた半導体
容器において、前記光学ガラスを、放射線を吸収する元素を含む材質か
ら構成したことを特徴とする半導体容器。
（２）前記光学ガラスは、その周囲に重金属入りの金属
枠を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の
半導体容器。