JP2000337959A - 赤外線検出器及びその製造方法 - Google Patents

赤外線検出器及びその製造方法

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JP2000337959A
JP2000337959A JP11149659A JP14965999A JP2000337959A JP 2000337959 A JP2000337959 A JP 2000337959A JP 11149659 A JP11149659 A JP 11149659A JP 14965999 A JP14965999 A JP 14965999A JP 2000337959 A JP2000337959 A JP 2000337959A
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infrared detector
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transmission
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Yoshiyuki Nakagi
義幸 中木
Hisatoshi Hata
久敏 秦
Takanori Sone
孝典 曽根
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
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    • G01J5/04—Casings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構造の赤外線検出器及び、このような
赤外線線検出器を容易かつ低コストで製造することがで
きる製造方法を提供する。 【解決手段】 赤外線を透過させる透過用基板３と、透
過用基板３との間に密閉空間１１が形成されるように透
過用基板３に接合された基板１と、基板１の表面に形成
されかつ密閉空間１１内に配置された赤外線を検出する
検出素子２と備える赤外線検出器２０に、密閉空間１１
内の水分及び気体を吸収して密閉空間１１を実質的に真
空に保持する該密閉空間１１内に配置されるゲッターと
して、バルク形状の材料を３５０℃以上に加熱して水分
及び気体を吸収するように活性化させたバルク型ゲッタ
ー４を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外線検出器及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、赤外線検出器の開発が活発であ
り、特にマイクロマシーニング技術を用いて微細化され
た赤外線検出器は実用段階にある。こういった赤外線検
出器は、熱線受光による温度変化を電気抵抗又は熱起電
力等の物理量に変換して熱・温度を検出する。従って、
赤外線検出器においては、熱量変化を有効に温度変化に
変換するために、赤外線検出素子と外界との熱遮断する
必要がある。具体的には、赤外線検出素子の周囲を真空
にして、熱が対流によって赤外線検出素子以外に伝わる
ことを防止して検出感度を向上させている。
【０００３】現在、赤外線検出素子の周囲を真空にする
ために、赤外線検出素子を含む赤外線検出器を丸ごと真
空パッケージ内に封止していた。しかしながら、このよ
うに赤外線検出器全体を真空パッケージ内に封止する
と、赤外線検出素子に比べてパッケージが大きくなり、
パッケージを構成する部品数が多くなるので、パッケー
ジを作製する工程が多くなり、パッケージの製造コスト
が割高になるという問題点があった。
【０００４】このような問題点に対処すべく、特開平９
―５０６７１２号公報は、赤外線検出素子のみを真空パ
ッケージ内に形成した赤外線検出器を提案している。以
下、図６を参照して、この赤外線検出素子３０を説明す
る。
【０００５】赤外線検出器３０は、赤外線検出素子２０
を表面に有する検知用シリコン基板１と透過用シリコン
基板１２とを、赤外線検出素子２０の上方に形成される
密閉空間２１を真空になるように半田１６で接合したも
のである。尚、半田１６としてインジウム５０−鉛５０
を用いる。さらに、透過用シリコン基板１２の両面に
は、反射防止膜１３が形成されている。
【０００６】密閉空間２１に放出される微量のガスはゲ
ッター２３に吸収されるので、密閉空間２１は真空に保
持される。ゲッター２３はバナジウム、バリウム又はこ
れらの合金を透過用シリコン基板１２の表面に薄膜状
（モノリシック状）に蒸着して形成したものであり、こ
のような蒸着膜は短時間高温に加熱し活性化すること
で、ゲッター２３としての機能を果たす。具体的にゲッ
ターを活性化するには、電流経路を介してゲッター２３
に加熱電流の印加する必要又は、赤外線レーザで熱放射
ビームを発生させゲッター２３を加熱する必要があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た赤外線検出器３０には以下に説明するような課題があ
った。第１に赤外線検出器３０で用いられる透過用シリ
コン基板１２の構成が複雑であるので、製造コストが高
くなる。また、上述したように透過用シリコン基板１２
に反射膜１３を形成する際、ゲッター２３に損傷を与え
るという課題もあった。
【０００８】また、薄膜状のゲッター２３の構造は複雑
であるから、形成するのが困難であった。さらに、透過
用シリコン基板１２と検知用シリコン基板１とを接合
後、ゲッター２３を活性化するために通常環境下で加熱
電流を印加すると、密閉空間２１の圧力が高く十分に活
性化させることが不可能であり、真空漕内で加熱電流印
加をするためには、多くの治具が必要になるので製造コ
ストが高くなる。通常環境下では密閉空間２１の圧力が
高く活性化が十分でないことはレーザ加熱による活性化
も同様であり、真空装置内でレーザ照射を行うには真空
装置の構成が複雑になるので製造コストが高くなる。つ
まり、薄膜状のゲッター２３を低コストで実用可能な程
度に活性化するのは困難であった。
【０００９】本発明は上記課題を鑑みてなされたもので
あり、簡素な構造の赤外線検出器及び、こういった赤外
線線検出器を容易かつ低コストで製造することができる
製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した課題は、薄膜状
の金属膜をゲッターとして利用することに起因する。本
発明はこのことに着眼し、ゲッターを薄膜状からバルク
形状に変更し課題を解決しようとするものである。具体
的に本発明の赤外線検出器は、赤外線を透過させる透過
用基板と、透過用基板との間に密閉空間が形成されるよ
うに透過基板に接合された基板と、基板の表面に形成さ
れかつ密閉空間内に配置された赤外線を検出する検出素
子と、密閉空間内の水分及び気体を吸収して密閉空間を
実質的に真空に保持する該密閉空間内に配置されたゲッ
ターとを有し、透過用基板を介して入射された赤外線を
検出素子で検出する赤外線検出器であって、ゲッター
は、バルク形状の材料を３５０℃以上に加熱して水分及
び気体を吸収するように活性化させたバルク型ゲッター
であることを特徴とするものである。即ち、ゲッターを
活性化の容易なバルク形状のものとすることで、構造が
簡素な赤外線検出器を容易に製造することができる。
【００１１】本発明の赤外線検出器において、検出素子
に入射する赤外線を妨げないように、密閉空間は検出用
空間とゲッター収納用空間とを有してなり、ゲッター収
納用空間は透過用基板に形成された第１の凹部により形
成するのが好ましい。
【００１２】また本発明の赤外線検出器において、透過
基板が検出素子に接触することを防止するために、検出
用空間が第１凹部に隣接して形成された第２凹部により
構成してもよい。
【００１３】さらに本発明の赤外線検出器において、第
１凹部と第２凹部とを精度良く分離するために、第１凹
部と第２凹部とを基板をエッチングすることにより形成
することができる。
【００１４】また本発明の赤外線検出器において、検出
素子用凹部を平坦に形成し赤外線の検出感度を向上させ
るために、透過用基板は、上記第１凹部に対応した第１
の貫通部及び上記第２凹部に対応した第２の貫通部を有
する第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とを接合
して形成してもよい。
【００１５】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターを透過用基板に接着することでバルク型ゲッタ
ーを安定させることができる。
【００１６】さらに本発明の赤外線検出器において、バ
ルク型ゲッターを透過用基板に半田又は無機ガラスで接
着することで、バルク型ゲッターを安定させてもよい。
【００１７】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターを、ガス及び水分に対して吸収性に優れたジル
コン系金属とするのが好ましい。
【００１８】また本発明の赤外線検出器を容易に製造す
るために、基板と透過用基板とを半田によって接着して
もよい。
【００１９】さらに本発明の赤外線検出器を容易に製造
するために、基板と透過用基板とを金属シリサイドによ
って接着することができる。
【００２０】本発明の赤外線検出器の製造方法は、赤外
線を検出する検出素子が形成された基板と、検出素子の
上方に密閉空間が形成されるように基板に接合されてい
る透過用基板と、水分及び気体を吸収することで密閉空
間を実質的に真空に保持する密閉空間に配置されたゲッ
ターとを有する赤外線検出器の製造方法であって、透過
用基板をエッチングしてバルク型ゲッターを収納する第
１凹部と第２凹部を形成する凹部形成工程と、検出素子
が形成された基板と上記透過用基板とを上記第１凹部が
上記検出素子と対向しかつ第１凹部に上記バルク型ゲッ
ターが位置するように接合する接合工程とを含むことを
特徴とする。即ち、本発明の赤外線検出器の製造方法に
よれば、第１凹部及び第２凹部を備え、簡素な形状の透
過用基板を容易に製造することができる。
【００２１】本発明の赤外線検出器の製造方法では、凹
部形成工程において、第１のシリコン基板と第２のシリ
コン基板とをＳｉＯ2で接合し、第１のシリコン基板の
みの所定の位置をエッチングによって貫通させて第１の
凹部と第２の凹部とを形成し、第１凹部及び上記第２凹
部を有する透過用基板を形成することができる。こうす
ることで、第２凹部の平坦性を向上させることができ
る。
【００２２】また本発明の赤外線検出器の製造方法で
は、凹部形成工程において、第１のシリコン基板の所定
の位置をエッチングによって貫通させて第１凹部に対応
する第１貫通孔と第２凹部に対応する第２貫通孔とを形
成し、第１貫通孔と第２貫通孔とを備えている第１のシ
リコン基板を第２のシリコン基板に接合して、第１凹部
及び第２凹部を有する透過用基板を形成することでも、
第２凹部の平坦性を向上させてもよい。
【００２３】本発明の赤外線検出器の製造方法では、接
合工程において、半田で基板と上記透過用基板とを接合
することで、赤外線検出器を容易に製造することができ
る。
【００２４】また本発明の赤外線検出器の製造方法で
は、接合工程において、金属シリサイドで上記基板と上
記透過用基板とを接合することによっても、赤外線検出
器を容易に製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形
態１にかかる赤外線検出器２０について、図１及び図２
を参照して説明する。赤外線検出器２０は、密閉空間１
１内に密閉されたバルク型ゲッター４を有する。バルク
型ゲッター４はバルク形状の材料、例えばジルコン系金
属を３５０℃以上に加熱し、水分及び気体を吸収するよ
うに活性化したものである。つまり、バルク型ゲッター
４によって密閉空間１１は実質的に真空に保持される。
さらに、バルク型ゲッター４は、密閉空間１１の一部を
形成するゲッター用凹部３ａに収納されるように配置さ
れている。また、図２に示すようにゲッター用凹部３ａ
は、密閉領域１１の角部を囲むように形成されたもので
あるので、バルク型ゲッター４は、密閉空間１１の角部
に配置される。本実施も形態１ではバルク型ゲッター４
を接着材等で固定することなく、単にゲッター用凹部３
ａ内に単に収納している。しかしながら本発明はこれに
限定されるものではなく、ゲッター用凹部３ａにバルク
型ゲッター４を固定してもよい。
【００２６】赤外線検出器２０は、表面に赤外線検出素
子２（以下、検出素子と呼ぶ）を備える赤外線検知用シ
リコン基板１（以下、検知用基板と呼ぶ）と赤外線透過
用シリコン基板３（以下、透過用基板と呼ぶ）との間に
密閉空間１１が形成されるように、検知用基板１と透過
用基板３とを接合したものである。
【００２７】透過用基板３には検出素子用凹部３ｂとゲ
ッター用凹部３ａとが形成され、検出素子用凹部３ｂと
ゲッター用凹部３ａとによって、密閉空間１１が構成さ
れる。また、検出素子用凹部３ｂとゲッター用凹部３ａ
とは仕切り部３ｃで分離されている。検出素子用凹部３
ｂとゲッター用凹部３ａとは、透過用基板３をエッチン
グして形成したものである。
【００２８】検知用基板１と透過用基板３は、シール材
１３で接合される。シール材１３は例えばＳｎＰｂ半
田、ＡｕＳｎ半田等であり、検知用基板側接合部７に形
成された検知基板側金属層６ａと透過基板側接合部５に
形成された透過基板側金属層６ｂとを接合する。検知基
板側金属層６ａは、検知用基板１と透過用基板３とを半
田材であるシール材１３で接合するために検知用基板１
に形成されたものであり、検知用基板１側から順に膜厚
５０ｎｍのクロム、膜厚２μｍのニッケル、及び膜厚５
０ｎｍの金を３層構造に形成したものである。尚、本発
明において、検知用基板側金属層６ａは、上述したよう
な材料及び膜厚に限定されるものでなく、半田付けに用
いられる公知のメタライズ金属であってもよい。
【００２９】同様に、透過用基板側金属層６ｂは、膜厚
５０ｎｍのクロム、膜厚３μｍのニッケル、及び５０ｎ
ｍの金を３層構造に形成したものである。尚、透過用基
板側金属層６ｂは、上述したような材料及び膜厚に限定
されるものでなく、半田付けに用いられる公知のメタラ
イズ金属であってもよい。
【００３０】赤外線検出器２０による赤外線の検出は、
透過用基板３を透過した赤外線を密閉空間１１を介して
検出素子２に入射させ、検出素子２で赤外線を電気信号
に変換し、変換した電気信号をパッド１２から出力させ
て行う。密閉空間１１の圧力は０.１パスカル以下であ
り、赤外線を効率よく検出素子２に伝えるようにほぼ真
空に保持されている。尚、透過用基板３には、赤外線の
反射を防止し、検出素子２への赤外線の透過率を向上さ
せるように、例えばジルクサルファからなる反射防止膜
１０が形成されている。
【００３１】検出素子２は、検知用基板１の一部の表面
に形成されたものである。以下、本明細書において、検
知用基板１の表面の検出素子２が形成された領域を素子
領域と呼び、検出素子２が形成されていない領域を非素
子領域と呼ぶ。
【００３２】検出素子２を検知用基板１から熱的に分離
することで検出感度を向上させるように、検出素子２
は、公知のマイクロマシン技術によって検知用基板１に
対して浮き構造をなすように形成されている。赤外線を
電気信号に変換する方式としては、抵抗ボロメータ方
式、誘電ボロメータ方式、サーモパイル方式、焦電方
式、半導体の温度特性を利用した方式、又はバイメタル
方式等の熱検知方式等が挙げられる。
【００３３】検出素子２の上方には検出素子用凹部３ｂ
が配置されている。従って、大気圧によって透過用基板
３及び検知用基板１にたわみが発生した場合でも、透過
用基板３と検知用素子２とが接触することはない。即
ち、大気圧によって透過用基板３及び検知用基板１にた
わみが発生した場合でも、赤外線検出器２０の検出感度
が低下することはない。
【００３４】さらにゲッター用凹部３ａは検知用基板１
の非アレイ領域の上方に形成され、バルク型ゲッター４
はゲッター用凹部３ａに収納されているので、バルク型
ゲッター４が配置される位置は非素子領域上に限定され
る。
【００３５】即ち、バルク型ゲッター４をゲッター用凹
部３ａに収納し、バルク型ゲッター４が素子領域上に位
置ずれをおこすことを防止することで、検出素子２に入
射される赤外線が、バルク型ゲッター４に妨げられるこ
とを防止し、赤外線検出器２０の検出感度が低下するこ
とを防止することができる。
【００３６】さらに、ゲッター用凹部３ａの寸法をバル
ク型ゲッター４の寸法より小さく形成し、ゲッター用凹
部３ａにバルク型ゲッター４を押しこむように挿入する
ことで、より確実にバルク型ゲッター４が素子領域上に
位置ずれを起こすことを防止することができる。
【００３７】次に、赤外線検出器２０の製造方法につい
て説明する。最初に透過用基板３を製造する。本実施の
形態１では、透過用基板３として例えば厚さ６００ミク
ロンで（１００）方位を有するシリコン基板を用いる。
本実施の形態１では、ゲッター用凹部３ａと検出素子用
凹部３ｂとを、アルカリ溶液を用いて透過用基板３を物
理的に研磨する鏡面エッチング法で形成する。アルカリ
溶液として、例えば数十％のＫＯＨを用いる。具体的に
は、透過用基板３にゲッター用凹部３ａ及び素子用凹部
３ｂを形成しようとする領域を設定し、仕切り部３ｃ及
び透過基板側接続部５等を含む凹部を形成しない領域に
耐アルカリの金属層をマスクとして形成した後、透過用
基板３を鏡面エッチングする。本実施の形態１では、例
えばゲッター用凹部３ａ及び素子用凹部３ｂの厚さを３
００ミクロンになるように鏡面エッチングを行う。
【００３８】鏡面エッチングが終了した後、仕切り部３
ｃ等に形成された金属マスク層を除去し、シール材１３
及び反射防止膜１０を形成することで、透過用基板３は
完成する。シール材１３は、透過用基板側接続部５に厚
さ約５０μｍの半田層を透過用基板側金属層６ｂを介し
て積層して形成する。半田層を積層する方法としては、
ディスペンス塗布法、シート状の半田を用いる方法、又
はメッキによる方法が挙げられる。また、上述した製造
方法においては、鏡面エッチング法によって、ゲッター
用凹部３ａと素子用凹部３ｂを形成したが本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、反応性イオンエッ
チングによって、バルク型凹部３ａと素子用凹部３ｂを
形成してもよい。さらに、検出素子２を備えている検知
基板１を製造し、さらに例えばジルコン系金属をバルク
状に形成して、バルク型ゲッター４を製造する。
【００３９】次に、真空漕内でバルク型ゲッター４を活
性化し、さらに真空漕内で検知基板１と透過基板３とを
接合する。以下この工程について詳細に説明する。最初
に検真空漕の試料台に透過用基板３及びバルク型ゲッタ
ー４を設置し、これら透過用基板３、バルク型ゲッター
４とは別に真空漕内に検知用基板１を真空漕に投入す
る。試料台は、試料台上の試料を任意の温度に加熱する
ことができるように加熱機構を有するものである。
【００４０】試料台を４００℃に昇温し、水素ガスと希
ガスとの混合雰囲気中で透過用基板３を数十秒加熱し
て、透過用基板３に形成された半田材であるシール材１
３を還元する。さらに、透過用基板２のゲッター用凹部
３ａにバルク型ゲッター４を収納した後、試料台を４０
０℃に昇温し、希ガス雰囲気中で透過用基板３とバルク
型ゲッター４とを４００℃に加熱して、バルク型ゲッタ
ー４が水分及びガスを吸収するように活性化する。バル
ク型ゲッター４は４００℃以上に加熱することで、ガス
及び水分に対して優れた吸収性を示すように活性化され
るが、バルク型ゲッター４を３５０℃以上に加熱し活性
化することによっても十分な吸収性を得ることができ
る。また、バルク型ゲッター４の活性化は真空下で行っ
てもよい。
【００４１】続いて、続いて真空漕内を真空引きし、検
出素子２と検出素子用凹部３ｂとが対向するように、バ
ルク型ゲッター４が収納された透過用基板３と検出用基
板１とを配置し、真空漕内を２３０℃に昇温して検知用
基板１と透過用基板３とを接合する。さらに検知用基板
１と透過用基板３とを冷却し、シール材１３を固着さ
せ、検知用基板１と透過用基板３との接合を完了させ
る。このようにして、赤外線線検出器２０が完成する。
【００４２】バルク型ゲッター４は加熱するのみで活性
化することが可能であるから、従来のように、薄膜形状
のゲッターを活性化させるためのレーザ機構等を真空装
置に設けることが不用になる。即ち、ゲッターをバルク
型のものすることで赤外線検出器２０の製造コストを低
減することができる。
【００４３】実施の形態２．上記実施の形態１に示した
赤外線検出器２０が有する透過用基板３には、ゲッター
用凹部３ａと素子用凹部３ｂとが形成されているが、本
発明にかかる赤外線検出器が有する透過基板はこれに限
定されるものではなく、図３に示す本発明の実施の形態
２にかかる赤外線検出器２１のように、ゲッター用凹部
３ａのみが形成されている透過用基板３ｈを有するもの
であってもよい。
【００４４】透過用基板３ｈには、ゲッター用凹部３ａ
のみが形成されていることを除いて、赤外線検出器２１
の構造は、実施の形態１で説明した赤外線検出器２０の
構造と同様である。上記赤外線検出器２０と同様に赤外
線検出器２１においても、透過用基板３ｈと検知用基板
１との間に密閉空間１１が形成されている。透過用基板
３ｈと検知用基板１との間の間隔は、検知用基板１と透
過用基板３ｈとを接合するシール材１３の厚さによって
調整することができる。本実施の形態２では、検知用基
板側金属層６ａおよび透過用基板側金属層６ｂのそれぞ
れに厚さ５０μｍのシール材１３を供給し、透過基板３
ｈと検知基板１との間の間隔を１００μｍとし、バルク
型ゲッター４の高さを１００〜２００μｍとする。
【００４５】実施の形態１にかかる赤外線検出器２０に
関しては、検出素子２に入射する赤外線が透過する検出
素子用凹部３ｂを平坦に形成する必要であるから、検出
素子用凹部３ｂを形成する工程には優れた精度が要求さ
れる。これに対して、ゲッター用凹部３ａを形成するに
は、検出素子用凹部３ｂに対するほど優れた精度が要求
されることはない。従って、本実施の形態２にかかる赤
外線検出器２１のゲッター用凹部３ａは、精度に優れた
エッチング法を用いることなく、透過用基板３ａを削り
出すなどの容易な手段で形成することができる。つま
り、透過用基板３ｈに形成する凹部をゲッター用凹部３
ａのみとすることで、本実施の形態２にかかる赤外線検
出器２１を、より容易に製造することができる。尚、ゲ
ッタ用凹部３ａを形成するのは、透過基板３ｈに反射防
止膜１０を形成する前であっても、反射膜１０を形成し
た後であってもよい。
【００４６】実施の形態３．上記赤外線検出器２０、２
１は、接着材等を用いることなくバルク型ゲッター４を
ゲッター用凹部３ａに収める構造であるが、本発明はこ
のような構造に限定されるものではなく、図４に示す赤
外線検出器２２のように、バルク型ゲッター４を透過用
基板３Ｉに接合してもよい。
【００４７】本実施の形態３にかかる赤外線検出器２２
は、ゲッター型バルク４を検知用基板１の非素子領域の
上方に配置し、さらにゲッター固定材９によって透過基
板３Ｉに接合し固定したものである。赤外線線検出器２
２においては、ゲッタ固定材９によってゲッター型バル
ク４が固定されているので、バルク型ゲッター４が位置
ずれを起こすことはない。従って、上記実施の形態１の
ように検知基板１の非素子領域の上方にゲッター用凹部
を形成し、ゲッター用凹部にバルク型ゲッターを収納す
る必要はない。従って、実施の形態１では分離して形成
していたゲッター用凹部と検出素子用凹部とを凹部３ｄ
として一体化することができる。尚、以下、凹部３ｄの
バルク型ゲッター４が接合される領域をゲッター領域３
ｅと呼ぶ。
【００４８】次に、バルク型ゲッター４を透過用基板３
Ｉにゲッター固定材９で接合する方法について説明す
る。まず、上記実施の形態１で説明した方法と同様にし
て、透過用基板３Ｉに凹部３ｄを形成し、さらに反射防
止膜１０を形成する。次に、透過用基板３Ｉの透過基板
側接合部５及びゲッター領域３ｅに金属層を積層し、こ
の金属層上に半田材を配置する。この際、ゲッター領域
３ｅには、ゲッター固定材９としてメッキ半田、ディス
ペンス半田、シート半田等の半田材を供給する。次に、
バルク型ゲッター４をゲッタ固定材９と接触するように
配置し、透過用基板３Ｉと検知用基板１とを接合する工
程において、バルク型ゲッター４を透過用基板３Ｉに接
合する。透過用基板３Ｉと検知基板１とを接合する方法
は、上記実施の形態１と同様である。
【００４９】また、アルミナ、シリカ、ナトリウムガラ
ス等の無機ガラスをゲッター固定材９として用いてもよ
い。以下に具体的な方法について説明する。透過用基板
３Ｉに凹部３ｄと反射膜１０とを形成した後、アルミ
ナ、シリカ、ナトリウムガラス等の無機ガラスを含有す
る水溶液を適切な粘度に調製する。次に、この水溶液を
スクリーン印刷法やディスペンス法等で透過基板３Ｉの
ゲッター領域３ｅに塗布する。続いて、ゲッタ領域３ｅ
に接触するようにバルク型ゲッター４を配置し、透過基
板３Ｉを加熱することでバルク型ゲッター４が透過基板
３Ｉに接合される。例えば、酸化シリコンと酸化ナトリ
ウムの水和物の水溶液をゲッター領域３ｅに塗布した場
合、窒素雰囲気で透過基板３Ｉを９０〜１５０℃に加熱
することで、バルク型ゲッター４を透過基板３Ｉに接合
することができる。
【００５０】実施の形態４．上記実施の形態１〜３にか
かる赤外線検出器で用いられる透過用基板は、１枚のシ
リコン基板から形成されたものであるが、本発明の赤外
線検出器はこれに限定されるものではなく、２枚のシリ
コン基板から形成された透過用基板を用いるものであっ
てもよい。以下、２枚のシリコン基板から形成された透
過用基板３Ｊを備えている本発明の実施の形態４にかか
る赤外線検出器２３について、図５を参照して説明す
る。
【００５１】２枚のシリコン基板からなる透過用基板３
Ｊを備えていることを除いて、赤外線検出器２３の構造
は、上記実施の形態１にかかる赤外線検出器２０と同様
である。
【００５２】次に、透過用基板３Ｊの製造方法について
説明する。透過用基板３Ｊは、第１のシリコン基板３ｇ
と第２のシリコン基板３ｆとを酸化ケイ素８で接合して
なるいわゆるＳＯＩ（Silicon-On-Insulator）基板であ
る。最初に、第１のシリコン基板３ｇにゲッター用凹部
３ａ及び素子用凹部３ｂを形成しようとする領域を設定
し、仕切り部３ｃ、透過基板側接続部５等を含む凹部を
形成しない領域に酸化ケイ素をマスクとして形成した
後、有機アルカリ溶液を用いてエッチングし、第１のシ
リコン基板３ｇのゲッター用凹部３ａ及び素子用凹部３
ｂを形成しようとする領域を完全に除去する。こうする
ことで、第１のシリコン基板３ｇにゲッター用凹部３ａ
及び素子用凹部３ｂに対応する貫通部が形成される。こ
の際、第１のシリコン基板３ｇと第２のシリコン基板３
ｆとを接合する酸化ケイ素８がマスクの役割を果たすの
で第２のシリコン基板３ｆがエッチングされることはな
く、エッチングによって形成されたゲッター用凹部３ａ
及び素子用凹部３ｂには、第２のシリコン基板３ｆの表
面を覆う酸化ケイ素８が露出する。
【００５３】次に、ゲッター用凹部３ａ及び素子用凹部
３ｂに露出された第２のシリコン基板３ｆの表面を覆う
酸化ケイ素８をふっ酸で除去する。こうすることで、ゲ
ッター用凹部３ａ及び素子用凹部３ｂに第１のシリコン
基板３ｇの表面を露出させる。このようにすることで、
より平坦な検出素子用凹部３ｂを備えている透過用基板
３Ｊが完成する。
【００５４】また、上記の方法では、２枚のシリコン基
板３ｆ、３ｇを接合した後にゲッター用凹部３ａと素子
用凹部３ｂを形成して透過用基板３Ｊを作製したが本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、以下の方
法によって２枚のシリコン基板から透過基板を製造する
こともできる。
【００５５】最初に第１のシリコン基板にゲッター用凹
部及び検出素子用凹部を形成しようとする領域を設定
し、仕切り部、透過基板側接続部等を含む凹部を形成し
ない領域にマスクを形成した後、ゲッター用凹部及び素
子用凹部を形成しようとする領域をエッチングして貫通
し、第１のシリコン基板にゲッター用凹部及び検出素子
用凹部に対応する貫通孔を形成する。続いて、両面が鏡
面である第２のシリコン基板に第１のシリコン基板を接
合することで、２枚のシリコン基板からなる透過基板を
完成させてもよい。２枚のシリコン基板の接合は、例え
ば第１のシリコン基板又は第２のシリコン基板のいずれ
かに金を蒸着させ、この金層を４００℃でシリサイド化
して２枚のシリコン基板を金属シリサイドを介して接合
する方法が挙げられる。
【００５６】実施の形態５．上記実施の形態１では、シ
ール材１３として半田材を用いたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、シール材として金属シリサイド
を用いてもよい。具体的には、検知用基板１の検知用基
板側接続部７に、例えば膜厚約５０ｎｍのクロムと膜厚
約１μｍの金とを２層構造に形成して、検知用基板側接
続部７を平坦にする。透過基板側接続部５には金属層等
を形成する必要はない。
【００５７】このようにシール材として金属シリサイド
を用いると、上記実施の形態１で説明した半田材からな
るシール材を還元する工程が不要になり、透過基板３と
検知基板１とを４００℃に加熱し、荷重を印加すること
で透過基板３と検知基板１とを接合することができる。
【００５８】尚、実施形態１〜５は赤外線検出器に関す
るものであるが、本発明は赤外線検出器に限定されるも
のではなく、上記実施の形態で開示された構造を赤外線
放出器に利用することができる。実施の形態で開示され
た構造が利用される赤外線放出器は、赤外線放出素子を
備える基板に透過基板を接合し、赤外線放出素子の上方
に密閉空間を形成したものであり、この密閉空間にバル
ク型ゲッターを配置することで、入力電力から赤外線へ
の変換効率を向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】本発明の赤外線検出器は、バルク型ゲッ
ターを用いているので、薄膜状のゲッターを用いる従来
例と比較して、ゲッターを容易に活性化することがで
き、容易に製造することができる。
【００６０】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターを第１の凹部に収納することで、バルク型ゲッ
ターが検出素子に入射する赤外線を妨げることを防止
し、赤外線検出器の検出感度を向上させることができ
る。
【００６１】本発明の赤外線検出器において、透過用基
板に第２凹部を検出用空間の一部をなすように形成する
ことで、透過基板が検出素子に接触することを防ぎ、検
出感度が低減することを防止することができる。
【００６２】本発明の赤外線検出器において、第１凹部
と第２凹部とをエッチングして形成することで、さらに
赤外線検出器を容易に製造することができる。
【００６３】本発明の赤外線検出器において、第１凹部
に対応した第１の貫通部及び第２凹部に対応した第２の
貫通部を有する第１のシリコン基板と第２のシリコン基
板とを接合したものを透過用基板とすることで、赤外線
が透過する第１凹部の平坦性が優れたものになり、赤外
線検出器の検出感度を向上させることができる。
【００６４】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターを透過用基板に接着することでバルク型ゲッタ
ーを安定させ、バルク型ゲッターが検出素子に入射する
赤外線を妨げることを防止し、さらに赤外線検出器の検
出感度を向上させることができる。
【００６５】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターを透過用基板に半田又は無機ガラスで接着する
ことで、バルク型ゲッターが検出素子に入射する赤外線
を妨げることをより確実に防止することができる。
【００６６】本発明の赤外線検出器において、バルク型
ゲッターをジルコン系金属とすることで、密閉空間をよ
り高真空に保持することができる。
【００６７】本発明の赤外線検出器において、基板と透
過用基板とを半田で接着することによって、赤外線検出
器の製造が容易になる。
【００６８】本発明の赤外線検出器において、基板と透
過用基板とを金属シリサイドによって接着することによ
っても、赤外線検出器の製造を容易にすることができ
る。
【００６９】本発明の赤外線検出器の製造方法は、エッ
チングによって第１凹部及び第２凹部を透過用基板に形
成し、該凹部にバルク型ゲッターを収納するものであ
る。こすことで、赤外線検出器の構成が簡単にでき、か
つバルク型ゲッターを容易に活性活性化することができ
るので、赤外線検出器を容易に製造できる。
【００７０】本発明の赤外線検出器の製造方法におい
て、第１のシリコン基板と第２のシリコン基板とをＳｉ
Ｏ2で接合し、第１のシリコン基板のみをエッチングし
て、第１凹部及び上記第２凹部を有する透過用基板を形
成することで、赤外線が透過する第２凹部の平坦性を優
れたものにし、検出感度に優れた赤外線検出器を製造す
ることができる。
【００７１】本発明の赤外線検出器の製造方法におい
て、第１のシリコン基板に第１凹部に対応する第１貫通
孔と第２凹部に対応する第２貫通孔とを形成し、この第
１のシリコン基板を第２のシリコン基板に接合して透過
用基板を形成することによっても、赤外線が透過する第
２凹部の平坦性を優れたものにし、検出感度に優れた赤
外線検出器を製造することができる。
【００７２】本発明の赤外線検出器の製造方法におい
て、半田で基板と透過用基板とを接合することによっ
て、赤外線検出器を容易に製造することができる。
【００７３】本発明の赤外線検出器の製造方法におい
て、金属シリサイドで基板と透過用基板とを接合するこ
とによっても、赤外線検出器を容易に製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１にかかる赤外線検出器
の断面図を示す。
【図２】 本発明の実施の形態１にかかる赤外線検出器
の上面図を示す。
【図３】 本発明の実施の形態２にかかる赤外線検出器
の断面図を示す。
【図４】 本発明の実施の形態３にかかる赤外線検出器
の断面図を示す。
【図５】 本発明の実施の形態４にかかる赤外線検出器
の断面図を示す。
【図６】 従来技術にかかる赤外線検出器の断面図を示
す。
【符号の説明】
１ 検知用基板、 ２ 検出用素子、 ３ 透過用基
板、 ３ａ ゲッター用凹部、 ３ｂ 素子用凹部、
３ｃ 仕切り部、 ３ｄ 凹部、３ｈ,３Ｉ,３Ｊ透過用
基板、 ４ バルク型ゲッター、 ８ 基板接合材、
９ ゲッター固定材、 ２０,２１,２２,２３ 赤外線
検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根 孝典 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G065 AB02 BA11 BA12 BA13 BA14 BA38 CA23 5F088 BA01 BA11 BA16 BB06 BB10 JA07 JA20 LA01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 赤外線を透過させる透過用基板と、上記
    透過用基板との間に密閉空間が形成されるように上記透
    過用基板に接合された基板と、上記基板の表面に形成さ
    れかつ上記密閉空間内に配置された赤外線を検出する検
    出素子と、上記密閉空間内の水分及び気体を吸収して該
    密閉空間を実質的に真空に保持する該密閉空間内に配置
    されたゲッターとを有し、上記透過用基板を介して入射
    された赤外線を上記検出素子で検出する赤外線検出器で
    あって、 上記ゲッターは、バルク形状の材料を３５０℃以上に加
    熱して水分及び気体を吸収するように活性化させたバル
    ク型ゲッターであることを特徴とする赤外線検出器。
  2. 【請求項２】 上記密閉空間は、検出用空間とゲッター
    収納用空間とを有してなり、上記ゲッター収納用空間は
    上記透過用基板に形成された第１凹部により形成される
    ことを特徴とする請求項１記載の赤外線検出器。
  3. 【請求項３】 上記検出用空間は、上記第１凹部に隣接
    して形成された第２凹部により構成されていることを特
    徴とする請求項２記載の赤外線検出器。
  4. 【請求項４】 上記第１凹部と上記第２凹部とは、上記
    基板をエッチングすることにより形成されたものである
    ことを特徴とする請求項３記載の赤外線検出器。
  5. 【請求項５】 上記透過用基板は、上記第１凹部に対応
    した第１の貫通部及び上記第２凹部に対応した第２の貫
    通部を有する第１のシリコン基板を第２のシリコン基板
    に接合したものであることを特徴とする請求項４記載の
    赤外線検出器。
  6. 【請求項６】 上記バルク型ゲッターが、上記透過用基
    板に接着されることを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれか１つに記載の赤外線検出器。
  7. 【請求項７】 上記バルク型ゲッターが、上記透過用基
    板に半田又は無機ガラスで接着されていることを特徴と
    する請求項６記載の赤外線検出器。
  8. 【請求項８】 上記バルク型ゲッターがジルコン系金属
    であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１
    つに記載の赤外線検出器。
  9. 【請求項９】 上記基板と上記透過用基板とが、半田に
    よって接着されていることを特徴とする請求項１ないし
    ８のいずれか１つに記載の赤外線検出器。
  10. 【請求項１０】 上記基板と上記透過用基板とが、金属
    シリサイドによって接着されていることを特徴とする請
    求項１ないし８のいずれか１つに記載の赤外線検出器。
  11. 【請求項１１】 赤外線を検出する検出素子が形成され
    た基板と、上記検出素子の上方に密閉空間が形成される
    ように上記基板に接合されている透過用基板と、水分及
    び気体を吸収することで上記密閉空間を実質的に真空に
    保持する該密閉空間に配置されたゲッターとを有する赤
    外線検出器の製造方法であって、 透過用基板をエッチングしてバルク型ゲッターを収納す
    る第１凹部と第２凹部を形成する凹部形成工程と、 検出素子が形成された基板と上記透過用基板とを上記第
    １凹部が上記検出素子と対向しかつ上記第１凹部に上記
    バルク型ゲッターが位置するように接合する接合工程と
    を含むことを特徴とする赤外線検出器の製造方法。
  12. 【請求項１２】 上記凹部形成工程において、第１のシ
    リコン基板と第２のシリコン基板とをＳｉＯ2で接合
    し、上記第１のシリコン基板のみの所定の位置をエッチ
    ングによって貫通させて上記第１の凹部と上記第２の凹
    部とを形成することを特徴とする請求項１１記載の赤外
    線検出器の製造方法。
  13. 【請求項１３】 上記凹部形成工程において、第１のシ
    リコン基板の所定の位置をエッチングによって貫通させ
    上記第１凹部に対応する第１貫通孔と上記第２凹部に対
    応する第２貫通孔とを形成した後、 上記第１のシリコン基板を第２のシリコン基板に接合し
    て、上記第１凹部及び上記第２凹部を有する上記透過用
    基板を形成することを特徴とする請求項１１記載の赤外
    線検出器の製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記接合工程において、半田で上記基
    板と上記透過用基板とを接合すること特徴とする請求項
    １１ないし１３のいずれかに記載の赤外線検出器の製造
    方法。
  15. 【請求項１５】 上記接合工程において、金属シリサイ
    ドで上記基板と上記透過用基板とを接合すること特徴と
    する請求項１１ないし１３のいずれかに記載の赤外線検
    出器の製造方法。
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