JP2000146683A - 赤外線透過窓およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたって気密性を維持することので
きる赤外線透過窓およびその作製方法を提供する。 【解決手段】 赤外線センサ容器４の開口部４ａに形成
される赤外線透過性材料よりなる窓材３と、窓材３の周
縁を取り巻いて窓枠状に形成された酸化シリコン薄膜２
と、赤外線センサ容器４の開口部４ａに酸化シリコン薄
膜２に対応する形状に形成された酸化シリコン薄膜５
と、酸化シリコン薄膜２と酸化シリコン薄膜５とを接合
する低融点ガラス６とからなる赤外線透過窓７。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦電型赤外線セン
サ、サーモパイル、サーミスタボロメータなどの熱型赤
外線センサに用いられる赤外線透過窓およびその作製方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】焦電型赤外線センサ、サーモパイル、サ
ーミスタボロメータなどの熱型赤外線センサには、その
容器内部に収納された赤外線検出素子に赤外線を入射さ
せるための赤外線透過窓が備えられている。この赤外線
透過窓に用いられる窓材の母材としては、赤外線透過性
材料であるシリコン、ゲルマニウムなどの半導体が主と
して用いられている。

【０００３】一般に、赤外線センサにおいては、センサ
容器の内部を真空にすることにより赤外線センサの出力
が向上しかつ環境変化に対する信頼性を向上させること
ができるので赤外線検出素子を真空容器内に封入したタ
イプの赤外線センサが次第に広く用いられるようになり
つつある。容器内を真空に保持するためには赤外線透過
窓の窓材を赤外線センサ容器の開口部に気密に封着する
必要がある。そのための封着剤としては、従来主として
エポキシ樹脂系接着剤が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のエポキ
シ樹脂系接着剤による赤外線透過窓の封着方法では、環
境温度変化など温度サイクルによる接着剤の劣化のため
にリークが生じやすく、長期間にわたって気密性を維持
することは難しい。また、赤外線センサ容器内を真空に
した赤外線センサでは、真空度が低下することにより赤
外線センサの特性が劣化するという問題もある。

【０００５】また、特開平６−１４７９１号公報には、
接着剤の代わりに低融点はんだを用いて窓材を容器の開
口部に封着する方法が開示されている。しかし、この方
法でも長期間にわたって気密性を維持することは難し
い。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、長期間にわた
って気密性を維持することのできる赤外線透過窓および
その作製方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の赤外線透過窓は、赤外線センサ容器の開口部に形成
される赤外線透過窓に用いられる赤外線透過性材料より
なる窓材と、窓材の周縁を取り巻いて窓枠状に形成され
た酸化物からなる第１の薄膜と、上記窓材が取り付けら
れる赤外線センサ容器の開口部に上記第１の薄膜に対応
する形状に形成された酸化物からなる第２の薄膜と、上
記第１の薄膜と上記第２の薄膜とを接合する低融点ガラ
スとからなることを特徴とする。

【０００８】また、上記目的を達成する本発明の赤外線
透過窓の作製方法は、赤外線センサ容器の開口部に形成
される赤外線透過窓に用いられる赤外線透過性材料より
なる窓材であって、窓材の周縁を取り巻くように窓枠状
に酸化物からなる第１の薄膜が形成されてなる窓材を準
備する工程と、上記窓材が取り付けられる赤外線センサ
容器の開口部に上記第１の薄膜に対応する形状に酸化物
からなる第２の薄膜を形成する工程と、上記第１の薄膜
と上記第２の薄膜とを低融点ガラスにより接合する工程
とを備えたことを特徴とする。

【０００９】ここで、上記窓材を準備する工程が、赤外
線透過性材料からなる基板に、切断後に上記第１の薄膜
となるパターンに酸化物薄膜を形成する工程と、酸化物
薄膜が形成された赤外線透過性材料からなる基板を切断
することにより上記第１の薄膜が形成された窓材を作製
する工程とを有するものであることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の赤外線透過窓の作
製方法の実施形態について説明する。

【００１１】本実施形態における赤外線透過窓は次の各
工程により作製される。

【００１２】第１工程：赤外線センサ容器の開口部に形
成される赤外線透過窓に用いられる窓材を準備する工
程。

【００１３】第２工程：赤外線センサ容器の開口部に上
記第１の薄膜に対応する形状に第２の薄膜を形成する工
程。

【００１４】第３工程：第１の薄膜と第２の薄膜とを低
融点ガラスにより接合する工程。

【００１５】なお、上記の第１工程は、さらに次の２工
程に分けて行われる。すなわち、 第１＿Ａ工程：赤外線透過性材料からなる基板に酸化物
薄膜を形成する工程。この酸化物薄膜は、切断後に窓枠
状の第１の薄膜となるパターンに形成される。

【００１６】第１＿Ｂ工程：酸化物薄膜が形成された基
板を切断することにより窓枠状に第１の薄膜が形成され
た窓材を作製する工程。

【００１７】図１は、本発明の赤外線透過窓の作製方法
における第１工程の前半部分の工程を示す図であり、図
２は、本発明の赤外線透過窓の作製方法における第１工
程の前半部分の工程を示す図である。

【００１８】先ず、第１工程の前半部分の第１＿Ａ工程
では、厚さ４００μｍのシリコンウエハ１の片面に、ス
パッタリング法により、図１に示すように、井桁状のパ
ターンで厚さ１．０μｍの酸化シリコンの薄膜２を形成
する。スパッタ条件は、シリコンウエハ１の温度を２０
０℃とし、アルゴンガス雰囲気中で、高周波パワーを８
００Ｗとする。

【００１９】シリコンウエハ１は、本発明にいう赤外線
透過性材料からなる基板に相当するものであり、シリコ
ンに限らず、ゲルマニウムその他、赤外線が透過するも
のならどのような材料を用いてもよい。また、シリコン
ウエハ１の厚みは１００〜５００μｍの範囲であればよ
い。

【００２０】酸化シリコン薄膜２は、本発明にいう酸化
物からなる第１の薄膜に相当するものであり、酸化シリ
コンに限らず、酸化ゲルマニウムその他の酸化物からな
る薄膜でもよい。薄膜の厚さは０．１〜２．０μｍの範
囲であればよい。

【００２１】次に、シリコンウエハ１の、酸化シリコン
薄膜２が形成された面に感光性樹脂層を形成し、所定の
フォトマスクを用いて露光し現像処理を行い感光性樹脂
層をパターニングする。次に、この感光性樹脂層をマス
クとしフッ化水素酸をエッチング液として赤外線透過窓
部３ａの酸化シリコン薄膜を取り除く。

【００２２】次に、第１工程の後半部分の第１＿Ｂ工程
では、ダイシングマシーンにより、酸化シリコン薄膜２
が形成されたシリコンウエハ１を３．０×３．０ｍｍの
チップ状に切断することにより、図２に示すように、窓
枠状に酸化シリコン薄膜２が形成された複数個の窓材３
を作製する。

【００２３】図３は、赤外線センサ容器の開口部に第２
の薄膜を形成する第２工程（ａ）、および第１の薄膜と
第２の薄膜とを低融点ガラスにより接合する第３工程
（ｂ）を示す図である。 第２工程では、図３（ａ）に
示すように、赤外線センサ容器４の開口部４ａの周縁を
取り巻くように、窓材３（図２参照）側の酸化シリコン
薄膜２に対応する形状に酸化シリコン薄膜５を形成す
る。

【００２４】酸化シリコン薄膜５は、本発明にいう酸化
物からなる第２の薄膜に相当するものであり、第１の薄
膜と同様の材質、厚さ、およびスパッタ条件で形成され
る。

【００２５】赤外線センサ容器４の材質としては、ニッ
ケル、コバルト、鉄とニッケルの合金などを用いること
ができる。

【００２６】次に、第３工程では、図３（ｂ）に示すよ
うに、窓材３側の酸化シリコン薄膜２と、赤外線センサ
容器４側の酸化シリコン薄膜５とをホウ酸・鉛系の低融
点ガラス６により接合する。接合条件は、焼成温度４５
３℃、焼成時間１０分間とする。

【００２７】図３には、窓材３を赤外線センサ容器４の
外側から取り付ける場合の例を示しているが、窓材３は
赤外線センサ容器４の内側から取り付けるようにしても
よい。

【００２８】図４は、窓材３を赤外線センサ容器の内側
から取り付ける場合の第２工程（ａ）および第３工程
（ｂ）を示す図である。

【００２９】赤外線センサ容器４の開口部４ａに酸化シ
リコン薄膜５を形成する第２工程、および、酸化シリコ
ン薄膜２と酸化シリコン薄膜５とを接合する第３工程
は、図３におけると同様である。

【００３０】以上説明した赤外線透過窓の作製方法によ
り、図３および図４に示すように、赤外線センサ容器４
の開口部４ａに形成される赤外線透過性材料よりなる窓
材３と、窓材３の周縁を取り巻いて窓枠状に形成された
酸化シリコン薄膜２と、赤外線センサ容器４の開口部４
ａに酸化シリコン薄膜２に対応する形状に形成された酸
化シリコン薄膜５と、酸化シリコン薄膜２と酸化シリコ
ン薄膜５とを接合する低融点ガラス６とからなる赤外線
透過窓７を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の赤外線透
過窓によれば、長期間にわたって気密性を維持すること
のできる赤外線透過窓を実現することができる。また、
長期間にわたって気密性が維持されるので、容器内を真
空にした赤外線センサにおける真空度低下が起こらず赤
外線センサの特性が変化しないという効果を得ることが
できる。

【００３２】また、本発明の赤外線透過窓の作製方法に
よれば、上記の赤外線透過窓を確実かつ容易に作製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の赤外線透過窓の作製方法における第１
工程の前半部分の工程を示す図である。

【図２】本発明の赤外線透過窓の作製方法における第１
工程の後半部分の工程を示す図である。

【図３】赤外線センサ容器の開口部に第２の薄膜を形成
する第２工程（ａ）、および第１の薄膜と第２の薄膜と
を低融点ガラスにより接合する第３工程（ｂ）を示す図
である。

【図４】窓材を赤外線センサ容器の内側から取り付ける
場合の第２工程（ａ）および第３工程（ｂ）を示す図で
ある。

【符号の説明】 １ シリコンウエハ ２ 酸化シリコン薄膜 ３ 窓材 ３ａ 赤外線透過窓部 ４ 赤外線センサ容器 ４ａ 開口部 ５ 酸化シリコン薄膜 ６ 低融点ガラス ７ 赤外線透過窓

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線センサ容器の開口部に形成される
   赤外線透過窓に用いられる赤外線透過性材料よりなる窓
   材と、該窓材の周縁を取り巻いて窓枠状に形成された酸
   化物からなる第１の薄膜と、前記窓材が取り付けられる
   赤外線センサ容器の開口部に前記第１の薄膜に対応する
   形状に形成された酸化物からなる第２の薄膜と、前記第
   １の薄膜と前記第２の薄膜とを接合する低融点ガラスと
   からなることを特徴とする赤外線透過窓。
2. 【請求項２】 赤外線センサ容器の開口部に形成される
   赤外線透過窓に用いられる赤外線透過性材料よりなる窓
   材であって、該窓材の周縁を取り巻くように窓枠状に酸
   化物からなる第１の薄膜が形成されてなる窓材を準備す
   る工程と、前記窓材が取り付けられる赤外線センサ容器
   の開口部に前記第１の薄膜に対応する形状に酸化物から
   なる第２の薄膜を形成する工程と、前記第１の薄膜と前
   記第２の薄膜とを低融点ガラスにより接合する工程とを
   備えたことを特徴とする赤外線透過窓の作製方法。
3. 【請求項３】 前記窓材を準備する工程が、赤外線透過
   性材料からなる基板に、切断後に前記第１の薄膜となる
   パターンに酸化物薄膜を形成する工程と、該酸化物薄膜
   が形成された赤外線透過性材料からなる基板を切断する
   ことにより前記第１の薄膜が形成された窓材を作製する
   工程とを有するものであることを特徴とする請求項２記
   載の赤外線透過窓の作製方法。