特許 6294113 キャップ及びその製造方法、半導体装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6294113

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】キャップ及びその製造方法、半導体装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/02 20060101AFI20180305BHJP

   H01L 23/08 20060101ALI20180305BHJP

   H01L 33/48 20100101ALI20180305BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20180305BHJP

   B81B 7/02 20060101ALN20180305BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/02 J

   H01L23/08 Z

   H01L23/02 F

   H01L33/48

   H01S5/022

   !B81B7/02

【請求項の数】10

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-54009(P2014-54009)

(22)【出願日】2014年3月17日

(65)【公開番号】特開2015-177125(P2015-177125A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2016年11月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】藤原 洸輔

(72)【発明者】

【氏名】坂口 秀明

【審査官】 秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０９４００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６０１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３１０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９２３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２４９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３７４１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／０８

Ｈ０１Ｌ ３３／４８

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

Ｂ８１Ｂ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子を収容する凹部を備えたキャップであって、
前記凹部は、
シリコン基板の上面から下面に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の前記シリコン基板の上面側の端部及び前記シリコン基板の上面を覆う被膜と、により構成され、
前記貫通孔の前記シリコン基板の上面側の端部を覆う被膜は、前記所定波長の光を透過する窓部となり、
前記被膜はシリコン酸化膜であり、
前記シリコン基板の上面以外の表面は、シリコン酸化膜により覆われており、
前記窓部を形成するシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面を覆うシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面以外の表面を覆うシリコン酸化膜とは一体に形成されていることを特徴とするキャップ。

【請求項2】

前記窓部を形成する被膜と前記貫通孔の径は、同じことを特徴とする請求項１記載のキャップ。

【請求項3】

前記窓部を形成するシリコン酸化膜の厚さは、前記シリコン基板の上面を覆うシリコン酸化膜の厚さと同じことを特徴とする請求項１又は２記載のキャップ。

【請求項4】

前記窓部を形成するシリコン酸化膜の厚さは、前記シリコン基板の表面を覆うシリコン酸化膜の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１又は２記載のキャップ。

【請求項5】

基板と、
前記基板の一方の面に実装された半導体素子と、
前記基板の一方の面に接合された請求項１乃至４の何れか一項記載のキャップと、を有し、
前記半導体素子は、前記基板の一方の面と前記凹部とで形成された空間内に収容されており、前記窓部を介して前記所定波長の光を送信又は受信することを特徴とする半導体装置。

【請求項6】

所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子を収容する凹部を備えたキャップの製造方法であって、
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板の一部を除去して、薄化されたシリコン基板からなる底面を備えた凹部を形成する工程と、
前記シリコン基板を熱酸化する工程と、を有し、
前記熱酸化する工程では、
前記薄化されたシリコン基板が、シリコン酸化膜に変化して、前記所定波長の光を透過する窓部となり、
前記シリコン基板の表面が、前記窓部となる前記シリコン酸化膜と一体に形成されたシリコン酸化膜により被覆されることを特徴とするキャップの製造方法。

【請求項7】

所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子を収容する凹部を備えたキャップの製造方法であって、
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板の上面に被膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の一部を前記シリコン基板の下面側から除去し、底面に前記被膜を露出する工程と、
前記被膜を露出する工程の後、前記シリコン基板を熱酸化する工程と、を有し、
前記底面に露出した前記被膜は、前記所定波長の光を透過する窓部となり、
前記被膜は、シリコン酸化膜であり、
前記熱酸化する工程では、
前記シリコン基板の上面以外の表面がシリコン酸化膜により被覆され、
前記窓部を形成するシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面を覆うシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面以外の表面を覆うシリコン酸化膜とは一体となることを特徴とするキャップの製造方法。

【請求項8】

所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子を収容する凹部を備えたキャップの製造方法であって、
シリコン基板を準備し、前記シリコン基板の上面に被膜を形成する工程と、
前記シリコン基板の一部を前記シリコン基板の下面側から除去し、底面が前記被膜及び前記被膜の前記下面側に配された薄化されたシリコン基板からなる凹部を形成する工程と、
前記シリコン基板を熱酸化する工程と、を有し、
前記熱酸化する工程では、
前記薄化されたシリコン基板がシリコン酸化膜に変化するとともに、前記シリコン基板の上面以外の表面が前記シリコン酸化膜により被覆され、前記底面を構成する前記被膜及び前記シリコン酸化膜は前記所定波長の光を透過する窓部となることを特徴とするキャップの製造方法。

【請求項9】

前記被膜はシリコン酸化膜であり、
前記窓部を形成するシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面以外の表面を被覆する前記シリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面を被覆する前記被膜である前記シリコン酸化膜とが一体となることを特徴とする請求項８記載のキャップの製造方法。

【請求項10】

基板の一方の面に半導体素子を実装する工程と、
前記基板の一方の面に請求項６乃至９の何れか一項記載のキャップの製造方法で製造されたキャップを接合する工程と、を有し、
前記キャップを接合する工程では、
前記半導体素子は、前記基板の一方の面と前記凹部とで形成された空間内に収容され、前記窓部を介して前記所定波長の光を送信又は受信可能な状態にされることを特徴とする半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャップ及びその製造方法、並びに半導体装置及びその製造方法
に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に形成された凹部の内部にＭＥＭＳ素子や発光ダイオード等の半導体素子を実装し、基板上に凹部を塞ぐキャップを接合して半導体素子を封止した構造の半導体装置が知られている。基板の凹部の底部となる部分には、例えば貫通配線が形成され、貫通配線の一端が凹部内の半導体素子と接続されている。そして、貫通配線の他端が、例えば基板の凹部の底部となる部分から外部に露出し、外部接続端子として機能する。凹部内に配線が形成されていてもよい。

【0003】

上記の半導体装置を作製するには、まず、シリコン基板、セラミック基板、樹脂基板等の平板状の基板を準備し、ウェットエッチングやルーター加工等により平板状の基板を部分的に除去して凹部を形成する。そして、凹部内に貫通配線や配線を形成し、半導体素子を実装する。その後、凹部を塞ぐキャップとしてガラスやシリコン、樹脂基板等を準備し、準備したキャップを基板上に接合して凹部を封止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−９８１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、凹部内に貫通配線や配線を形成することは技術的に困難であるため、製造工程が複雑化し、半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、半導体装置の製造コストの上昇を抑えることが可能な形状のキャップ等を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本キャップは、所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子を収容する凹部を備えたキャップであって、前記凹部は、シリコン基板の上面から下面に貫通する貫通孔と、前記貫通孔の前記シリコン基板の上面側の端部及び前記シリコン基板の上面を覆う被膜と、により構成され、前記貫通孔の前記シリコン基板の上面側の端部を覆う被膜は、前記所定波長の光を透過する窓部となり、前記被膜はシリコン酸化膜であり、前記シリコン基板の上面以外の表面は、シリコン酸化膜により覆われており、前記窓部を形成するシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面を覆うシリコン酸化膜と、前記シリコン基板の上面以外の表面を覆うシリコン酸化膜とは一体に形成されていることを要件とする。

【発明の効果】

【0008】

開示の技術によれば、半導体装置の製造コストの上昇を抑えることが可能な形状のキャップ等を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図である。

【図2】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。

【図3】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。

【図4】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。

【図5】実施例で得られた結果を示す顕微鏡写真である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る半導体装置の構造］
まず、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図であり、図１（ｂ）は平面図、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【0012】

図１を参照するに、半導体装置１は、基板１０と、接合部２０と、半導体素子３０と、キャップ４０とを有する。

【0013】

なお、本実施の形態では、便宜上、半導体装置１のキャップ４０側を上側又は一方の側、基板１０側を下側又は他方の側とする。又、各部位のキャップ４０側の面を上面又は一方の面、基板１０側の面を下面又は他方の面とする。但し、半導体装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を基板１０の一方の面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基板１０の一方の面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0014】

基板１０は、半導体素子３０等を搭載する基体となる部分である。基板１０は、平板状である。つまり、基板１０の一方の面１０ａ及び他方の面１０ｂは平坦面である。なお、ここでいう平坦面とは、基板１０の一方の面１０ａ及び他方の面１０ｂに半導体素子を収容できるような凹凸構造が形成されていないことを意味しており、基板１０の一方の面１０ａ及び他方の面１０ｂにおける微小な凹凸の有無を問題としているのではない。

【0015】

基板１０としては、例えば、シリコン基板を用いることができるが、ガラス基板、樹脂基板、セラミック基板等を用いても構わない。基板１０の平面形状は、例えば、４０ｍｍ角程度の正方形状とすることができるが、長方形状や円形状、楕円形状等としても構わない。基板１０の厚さは、例えば、２００μｍ程度とすることができる。

【0016】

基板１０には、一方の面１０ａから他方の面１０ｂに貫通する貫通配線１１が形成されている。貫通配線１１の材料としては、例えば、銅等を用いることができる。貫通配線１１の平面形状は、例えば、直径が１０μｍ程度の円形とすることができる。貫通配線１１のピッチは、例えば、５０μｍ程度とすることができる。

【0017】

貫通配線１１の一端面（基板１０の一方の面１０ａ側の端面）は、接合部２０と接続するためのパッドとして用いることができる。貫通配線１１の一端面は、例えば、基板１０の一方の面１０ａと面一とすることができる。基板１０の一方の面１０ａに、貫通配線１１の一端面に接続された配線を形成してもよい。

【0018】

又、貫通配線１１の他端面は基板１０の他方の面１０ｂから露出しており、外部接続用のパッドとして用いることができる。貫通配線１１の他端面は、例えば、基板１０の他方の面１０ｂと面一とすることができる。又、基板１０の他方の面１０ｂに、貫通配線１１の他端面に接続された配線を形成してもよい。

【0019】

又、基板１０の配線構造としては、貫通配線１１に限らず、例えば、配線層と絶縁層を交互に積層したビルドアップ構造を用いてもよい。

【0020】

又、基板１０の最外層に、例えば、ソルダレジスト層などのパッドを露出する開口部を有した保護層を形成してもよい。

【0021】

半導体素子３０は、基板１０の一方の面１０ａに実装されている。半導体素子３０の電極端子（図示せず）は、接合部２０を介して、貫通配線１１の一端面に接続されている。半導体素子３０は、所定波長の光を送信又は受信可能な半導体素子であり、例えば、発光ダイオードやレーザ等の発光素子、デジタルミラーデバイス等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）である。接合部２０は、例えば、はんだバンプ等である。

【0022】

キャップ４０は、中央部近傍に半導体素子３０を収容する凹部４０ｃを備えている。凹部４０ｃは、基板１０の一方の面１０ａ側に開口しており、凹部４０ｃの底面は所定波長の光を透過する窓部４２ｗとなっている。なお、キャップ４０の窓部４２ｗ以外の部分は、シリコン基板４１の存在により所定波長の光を全く或いは殆ど透過しない。言い換えれば、シリコン基板４１の上面４１ａに形成されたシリコン酸化膜（被膜）も所定波長の光を透過する被膜であるが、シリコン基板４１により光が遮断されるため、窓部４２ｗ以外の部分は所定波長の光を全く或いは殆ど透過しない。後述するシリコン基板の上面以外の表面（下面、内側面、及び外側面）も同じである。凹部４０ｃの平面形状は、例えば、２０ｍｍ角程度の正方形状とすることができるが、長方形状や円形状、楕円形状等としても構わない。

【0023】

より詳しく説明すると、凹部４０ｃは、シリコン基板４１の上面４１ａから下面４１ｂに貫通する貫通孔と、貫通孔のシリコン基板４１の上面４１ａ側の端部を塞ぎ、所定波長の光を透過する被膜からなる窓部４２ｗとにより構成されている。シリコン基板４１の上面４１ａは、窓部４２ｗから延在する被膜により覆われている。本実施の形態では、被膜として、シリコン酸化膜４２を用いている。つまり、本実施の形態では、シリコン酸化膜４２により窓部４２ｗが形成され、シリコン基板４１の上面４１ａは、窓部４２ｗから延在するシリコン酸化膜４２により覆われている。

【0024】

言い換えれば、凹部４０ｃの領域では、シリコン基板４１の上面４１ａ側に形成されたシリコン酸化膜４２の一部が露出する。この露出したシリコン酸化膜４２が所定波長の光を透過して、窓部４２ｗを構成する。

【0025】

又、本実施の形態では、シリコン基板４１の上面４１ａ以外の表面（下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）も、シリコン酸化膜４２により覆われている。なお、窓部４２ｗを形成するシリコン酸化膜と、シリコン基板４１の上面４１ａを覆うシリコン酸化膜と、シリコン基板４１の上面４１ａ以外の表面（下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）を覆うシリコン酸化膜とは一体に形成されているため、共に４２の符号で示している。

【0026】

窓部４２ｗを形成するシリコン酸化膜４２の厚さＴ_１は、シリコン基板４１の上面４１ａを覆うシリコン酸化膜４２の厚さＴ_２と略同一であり、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。なお、所定波長の光は、シリコン酸化膜４２の吸収波長以外の任意の波長の光とすることが可能であるが、一例としては、可視光や赤外光、紫外光等を挙げることができる。

【0027】

又、窓部４２ｗを形成するシリコン酸化膜４２の形成領域（直径）は、シリコン基板４１を貫通し、凹部４０ｃが形成された領域（直径）と略同一である。そのため、集光率を向上させることができる。

【0028】

キャップ４０は、基板１０の一方の面１０ａに接合され、基板１０の一方の面１０ａと凹部４０ｃとで空間４０ｓを形成している。空間４０ｓ内には半導体素子３０が収容されており、窓部４２ｗを介して所定波長の光を送信又は受信することができる。半導体素子３０は、例えば、空間４０ｓ内に真空封止することができる。

【0029】

なお、キャップ４０と基板１０の一方の面１０ａとは、例えば、接着層（図示せず）を介して接合することができるが、任意の接合方法を適宜選択できる。例えば、キャップ４０を構成するシリコン基板４１の下面４１ｂを露出させ、基板１０としてガラス基板を用いれば、シリコン基板４１の下面４１ｂとガラス基板である基板１０の一方の面１０ａとを陽極接合することができる。

【0030】

［第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法］
次に、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図であり、図１（ａ）に対応する断面を示している。

【0031】

まず、図２（ａ）に示す工程では、例えば厚さ２００μｍ程度の平板状のシリコン基板４１を準備する。そして、シリコン基板４１の一部を除去して、シリコン基板４１の中央部近傍の下面側に開口し、薄化されたシリコン基板からなる底面を備えた凹部４０ｃを形成する。凹部４０ｃの平面形状は、例えば、２０ｍｍ角程度の正方形状とすることができるが、長方形状や円形状、楕円形状等としても構わない。凹部４０ｃの底面を構成するシリコン基板４１の厚さは、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。

【0032】

凹部４０ｃは、例えば、凹部４０ｃを形成する位置を開口するレジスト層等（図示せず）を形成し、レジスト層等（図示せず）をマスクとしてシリコン基板４１をエッチングすることで形成できる。エッチングとしては、例えばＳＦ_６（六フッ化硫黄）を用いた反応性イオンエッチング（DRIE：Deep Reactive Ion Etching）等の異方性エッチング法を用いることができる。

【0033】

エッチングとして、フッ硝酸を用いたウェットエッチング法を用いてもよい。又、サンドブラスト法により、凹部４０ｃを形成してもよい。なお、シリコン基板４１の内側面は、シリコン基板４１の上面に対して垂直面である必要はなく、傾斜面（テーパー面）であってもよい。或いは、シリコン基板４１の内側面は曲面であってもよい。シリコン基板４１の内側面の所望の形状に合わせて好適な形成方法を適宜選択することができる。

【0034】

次に、図２（ｂ）に示す工程では、シリコン基板４１を熱酸化する。熱酸化により、凹部４０ｃの底面の薄化されたシリコン基板４１が、シリコン酸化膜４２に変化して、所定波長の光を透過する窓部４２ｗとなる。それと同時に、シリコン基板４１の上面４１ａ以外の表面（下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）が、窓部４２ｗとなるシリコン酸化膜と一体に形成されたシリコン酸化膜４２により被覆される。

【0035】

シリコン基板４１の熱酸化は、例えば、シリコン基板４１の表面近傍の温度を１０００℃以上とするウェット熱酸化法により行うことができる。シリコン酸化膜４２の厚さは、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。これにより、シリコン基板４１と、シリコン酸化膜４２とから構成され、所定波長の光を透過する窓部４２ｗを有する凹部４０ｃを備えたキャップ４０が完成する。

【0036】

なお、半導体装置１を製造するには、貫通配線１１等が形成された基板１０を作製し、基板１０の一方の面１０ａに接合部２０を介して半導体素子３０を実装する。そして、基板１０の一方の面１０ａに、凹部４０ｃを備えたキャップ４０を接着剤等により接合する。これにより、半導体素子３０は、基板１０の一方の面１０ａと凹部４０ｃとで形成された空間４０ｓ内に収容され、窓部４２ｗを介して所定波長の光を送信又は受信可能な状態になる。

【0037】

このように、本実施の形態に係る半導体装置１では、キャップ４０に凹部４０ｃを形成しており、半導体素子３０が実装される側の基板１０は平坦である（凹部が形成されていない）。そのため、貫通配線１１や配線（図示せず）は平坦な基板１０側に形成すればよく、凹部４０ｃを備えたキャップ４０側に形成する必要がない。すなわち、凹部４０ｃ内に貫通配線１１や配線を形成するという技術的に困難な製造工程を経ることなく簡易な製造工程で基板１０に貫通配線１１や配線を形成できるため、半導体装置１の製造コストを抑えることができる。

【0038】

又、キャップ４０が所定波長の光を透過する窓部４２ｗを備えているため、半導体装置１内に収容された半導体素子３０と外部との間で、容易に所定波長の光信号の送受信が可能である。

【0039】

又、窓部４２ｗを構成するシリコン酸化膜をシリコン基板４１の表面（上面４１ａ、下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）のシリコン酸化膜と一体に形成するため、応力の発生を低減させ、平坦なキャップを得ることができる。又、本実施の形態では、シリコン基板４１の上面４１ａに別体の窓部材を設ける必要がないため、キャップを薄型化することができる。

【0040】

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、第１の実施の形態とは異なるキャップの製造工程の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0041】

図３は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図であり、図１（ａ）に対応する断面を示している。まず、図３（ａ）に示す工程では、例えば厚さ２００μｍ程度の平板状のシリコン基板４１を準備する。そして、シリコン基板４１の上面４１ａに熱酸化によりシリコン酸化膜４２ａを形成する。熱酸化の方法は、図２（ｂ）のシリコン酸化膜４２を形成する場合と同様とすることができる。シリコン酸化膜４２ａの厚さは、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。

【0042】

次に、図３（ｂ）に示す工程では、シリコン基板４１の一部をシリコン基板４１の下面４１ｂ側から除去し、シリコン基板４１の中央部近傍の下面側に開口した凹部４０ｃを形成する。凹部４０ｃの底面には、図３（ａ）にて形成したシリコン酸化膜４２ａが露出している。この露出したシリコン酸化膜４２ａは所定波長の光を透過する窓部４２ｗとなる。なお、ドライエッチングやウェットエッチングにより凹部４０ｃを形成する場合には、シリコン酸化膜４２ａをエッチングストップ層として機能させることができる。

【0043】

次に、図３（ｃ）に示す工程では、シリコン基板４１を熱酸化する。熱酸化により、シリコン基板４１の上面４１ａ以外の表面（下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）がシリコン酸化膜４２ｂにより被覆される。シリコン酸化膜４２ｂはシリコン酸化膜４２ａと一体となり、シリコン酸化膜４２となる。熱酸化の方法は、図２（ｂ）のシリコン酸化膜４２を形成する場合と同様とすることができる。シリコン酸化膜４２ｂの厚さは、例えば、シリコン酸化膜４２ａと同程度とすることができる。これにより、シリコン基板４１と、シリコン酸化膜４２ａ及び４２ｂが一体化したシリコン酸化膜４２とから構成され、所定波長の光を透過する窓部４２ｗを有する凹部４０ｃを備えたキャップ４０が完成する。

【0044】

なお、図３（ａ）の工程で、熱酸化法に代えてスパッタ法等によりシリコン酸化膜４２ａを形成してもよい。その場合、シリコン酸化膜４２ａに代えて、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、アルミナ膜（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）、ダイヤモンド膜（ＤＬＣ）等の被膜をスパッタ法で形成してもよい。例えば、図３（ａ）の工程で上記の膜を形成した場合には、シリコン酸化膜４２ａと上記の被膜では吸収波長が異なるため、透過する波長がシリコン酸化膜４２ａの場合とは異なる窓部４２ｗを形成できる。

【0045】

又、図３（ｂ）の工程で作製された構造体をキャップとして用いることも可能である。すなわち、シリコン基板４１の下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄにはシリコン酸化膜等の被膜が形成されていなく、シリコンが露出してもよい。或いは、シリコン基板４１の下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄの一部のみにシリコン酸化膜等の被膜が形成されてもよい。例えば、シリコン基板４１の内側面４１ｃ及び外側面４１ｄのみにシリコン酸化膜等の被膜が形成され、下面４１ｂにはシリコンが露出してもよい。この場合、前述のようにガラス基板との陽極接合が可能となる。

【0046】

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、第１の実施の形態とは異なるキャップの製造工程の他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0047】

図４は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図であり、図１（ａ）に対応する断面を示している。まず、図４（ａ）に示す工程では、図３（ａ）に示す工程と同様にして、例えば厚さ２００μｍ程度の平板状のシリコン基板４１を準備し、シリコン基板４１の上面４１ａに熱酸化によりシリコン酸化膜４２ａを形成する。

【0048】

次に、図４（ｂ）に示す工程では、シリコン基板４１の一部をシリコン基板４１の下面４１ｂ側から除去し、シリコン基板４１の中央部近傍の下面４１ｂ側に開口した凹部４０ｃを形成する。凹部４０ｃの底面は、シリコン酸化膜４２ａ及びシリコン酸化膜４２ａの下面側に配された薄化されたシリコン基板４１からなる。

【0049】

凹部４０ｃの底面を構成するシリコン酸化膜４２ａの厚さは、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。凹部４０ｃの底面を構成する薄化されたシリコン基板４１の厚さは、例えば、１〜１０μｍ程度とすることができる。シリコン酸化膜４２ａの厚さと薄化されたシリコン基板４１の厚さを同程度としてもよい。

【0050】

次に、図４（ｃ）に示す工程では、シリコン基板４１を熱酸化する。熱酸化により、薄化されたシリコン基板４１がシリコン酸化膜４２ｃに変化するとともに、シリコン基板４１の上面４１ａ以外の表面（下面４１ｂ、内側面４１ｃ、及び外側面４１ｄ）がシリコン酸化膜４２ｃにより被覆される。シリコン酸化膜４２ｃは、シリコン酸化膜４２ａと一体となり、シリコン酸化膜４２となる。凹部４０ｃの底面を構成するシリコン酸化膜４２ａ及び４２ｃが一体化したシリコン酸化膜４２は、所定波長の光を透過する窓部４２ｗとなる。

【0051】

熱酸化の方法は、図２（ｂ）のシリコン酸化膜４２を形成する場合と同様とすることができる。窓部４２ｗを形成するシリコン酸化膜４２の厚さ（シリコン酸化膜４２ａ及びシリコン酸化膜４２ｃの合計の厚さ）は、例えば、２〜２０μｍ程度とすることができる。これにより、シリコン基板４１と、シリコン酸化膜４２ａ及び４２ｃが一体化したシリコン酸化膜４２とから構成され、所定波長の光を透過する窓部４２ｗを有する凹部４０ｃを備えたキャップ４０が完成する。

【0052】

第１の実施の形態の変形例２に係るキャップ４０の製造方法では、第１の実施の形態及びその変形例１に係るキャップ４０の製造方法よりも窓部４２ｗを形成するシリコン酸化膜４２を厚くできるため、窓部４２ｗの強度を向上することができる。

【0053】

なお、図４（ａ）の工程で、図３（ａ）の工程と同様に、熱酸化法に代えてスパッタ法等によりシリコン酸化膜４２ａを形成してもよい。その場合、シリコン酸化膜４２ａに代えて、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、アルミナ膜（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛膜（ＺｎＯ）、ダイヤモンド膜（ＤＬＣ）等の被膜をスパッタ法で形成してもよい。

【0054】

例えば、図４（ａ）の工程で上記の被膜を形成した場合には、図４（ｃ）の工程ではシリコン酸化膜上に上記の被膜が積層された複合膜により窓部４２ｗが形成される。シリコン酸化膜と上記の被膜では吸収波長が異なるため、複合膜を透過する波長がシリコン酸化膜のみの場合とは異なる。つまり、シリコン酸化膜上に他の被膜が形成された複合膜により窓部４２ｗを形成することで、複合膜を構成する被膜の組み合わせで決まる波長範囲の光を透過させることができる。

【0055】

〈実施例〉
本実施例では、第１の実施の形態に係る製造方法でキャップを製造した。但し、第１の実施の形態では平面形状が矩形状の凹部を作製したが、本実施例では平面形状が直径約２．５ｍｍの円形状の凹部（円形状の窓部）を作製した。図５は、実施例で得られた結果を示す顕微鏡写真であり、キャップを平面視した様子を示している。

【0056】

具体的には、図５において、４２で示す部分ではシリコン基板上にシリコン酸化膜が形成されており、シリコン酸化膜を介してシリコン基板（黒い部分）が視認されている。このように、４２で示す部分では、シリコン基板の存在により、全体として所定波長の光（例えば、可視光）を透過していないことが確認できる。一方、４２ｗはシリコン酸化膜（厚さ約１μｍ）のみからなる窓部であり、シリコン酸化膜を介して置台の表面（主に灰色の部分）が視認されている。このように、４２ｗで示す部分（窓部）では、所定波長の光（例えば、可視光）を透過していることが確認できる。

【0057】

このように、第１の実施の形態に係る製造方法でキャップを製造することにより、シリコン酸化膜からなり所定波長の光を透過する窓部が形成できることが確認された。

【0058】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0059】

例えば、半導体装置１の凹部４０ｃ内に複数の半導体素子を搭載してもよい。例えば、発光素子と受光素子を搭載することができる。

【0060】

又、半導体装置１の凹部４０ｃ内に半導体素子以外の部品を搭載してもよい。例えば、抵抗等の受動部品や、光を反射させるリフレクタ等である。

【符号の説明】

【0061】

１０ 基板
１０ａ 基板の一方の面
１０ｂ 基板の他方の面
１１ 貫通配線
２０ 接合部
３０ 半導体素子
４０ キャップ
４０ｃ 凹部
４０ｓ 空間
４１ シリコン基板
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ シリコン酸化膜
４２ｗ 窓部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】