JP2013122447A - 赤外線応用デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線応用デバイスを構成する部材間の接合強度を、より高めることが可能な赤外線応用デバイスを提供する。
【解決手段】開口部１ａａを有する基体１と、赤外線を透過し開口部１ａａを閉塞する窓材２と、基体１側と窓材２側とを接合する接合材３とを備えた赤外線応用デバイス１０である。赤外線応用デバイス１０の窓材２は、接合材３と接する金属層４を設けており、接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスであり、金属層４における金属材料は、複数種の上記金属酸化物の少なくとも１種の上記金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線を透過する窓材を備えた赤外線応用デバイスに関するものである。

従来から、赤外線放射素子を備えた分光式ガスセンサ装置や赤外線センサ素子を備えた赤外線検出装置などの赤外線応用デバイスが利用されている。

この種の赤外線応用デバイスとしては、図１５に示すように、リッド１０３に設けられた開口部１０３ｂを覆う形で、リッド１０３と赤外線透過部材１０４とを低融点ガラスにより形成された接合部１５２で接合するものが知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

赤外線応用デバイスに用いられる特許文献１のパッケージ１０１は、一面が開放された箱状のパッケージ本体１０２に赤外線センサ素子Ａが配設されている。赤外線センサ素子Ａは、ダイボンド部Ａ２を介してパッケージ本体１０２の内底面１０２ａに接合されている。パッケージ１０１は、パッケージ本体１０２の一面側を覆う形で、パッケージ本体１０２とリッド１０３とを半田により形成された接合部１５１で接合している。

なお、特許文献１のパッケージ１０１は、赤外線センサ素子Ａから出力される信号の処理を行う半導体集積回路素子Ｂをパッケージ本体１０２に配設している。半導体集積回路素子Ｂは、ダイボンド部Ｂ２を介してパッケージ本体１０２の内底面１０２ａに接合されている。パッケージ１０１には、パッケージ本体１０２の内底面１０２ａに赤外線センサ素子Ａと半導体集積回路素子Ｂとの間での信号の伝送などを行う配線パターン（図示されていない）が形成されている。赤外線センサ素子Ａは、ワイヤＡ１を介して配線パターンと電気的に接続されている。半導体集積回路素子Ｂは、ワイヤＢ１を介して配線パターンと電気的に接続されている。パッケージ１０１は、リッド１０３のパッケージ本体１０２側におけるゲッタ被形成部１０３ｃにゲッタＣが設けられている。パッケージ１０１では、ゲッタ被形成部１０３ｃにレーザ光（図１５の一点鎖線）を集光照射して局所的に加熱させることにより、パッケージ１０１内部の不純物ガス等を吸着するように、ゲッタＣが活性化される。パッケージ１０１には、リッド１０３のゲッタ被形成部１０３ｃからリッド１０３全体へ熱が伝達することを規制するヒートシンク１０６が設けられている。

特開２０１０−１７５３０３号公報

ところで、赤外線応用デバイスでは、外部から異物が混入することを抑制し赤外線放射素子や赤外線センサ素子などの赤外線機能素子を保護などする観点から、赤外線応用デバイスの内部を気密空間とする場合がある。そのため、赤外線応用デバイスは、上述した特許文献１のパッケージ１０１のように、リッド１０３と赤外線透過部材１０４とを、不純物ガスなどの放出の少ない低融点ガラスなどで接合して気密封止することが好適に行われている。

ここで、赤外線応用デバイスは、赤外線透過部材１０４などの赤外線を透過する窓材と、接合材である低融点ガラスなどのガラスとの密着性が低ければ、接合強度が低下する傾向にある。同様に、赤外線応用デバイスは、リッド１０３などの基体と、接合材である低融点ガラスなどのガラスとの密着性が低ければ、接合強度が低下する傾向にある。赤外線応用デバイスは、接合材による基体側と窓材側との接合強度が低ければ、気密性が損なわれるだけでなく、基体側と窓材側とが剥離する恐れもある。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、赤外線応用デバイスを構成する部材間の接合強度を、より高めることが可能な赤外線応用デバイスを提供することにある。

本発明の赤外線応用デバイスは、基体と、少なくとも一部が赤外線を透過する窓材と、上記基体側と上記窓材側とを接合する接合材とを備えた赤外線応用デバイスであって、上記窓材または上記基体の少なくとも一方は、上記接合材と接する金属層を設けており、上記接合材は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスであり、上記金属層における金属材料は、複数種の上記金属酸化物の少なくとも１種の上記金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いことを特徴とする。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記窓材は、上記金属層を設けており、上記窓材または上記窓材に設けた上記金属層の少なくとも一方は、上記窓材に設けた上記金属層と上記接合材との接合面を凹凸にする凹凸部を備えていることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記基体は、上記金属層を設けており、上記基体または上記基体に設けた上記金属層の少なくとも一方は、上記基体に設けた上記金属層と上記接合材との接合面を凹凸にする凹凸形状部を備えていることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記金属層は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の上記金属材料を含むことが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記窓材は、赤外線が透過する上記窓材の表面に機能膜を有することが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記機能膜は、赤外線の反射を抑制する反射防止膜であることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記機能膜は、所定の赤外線を選択的に透過する波長選択フィルタであることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記基体は、開口部を有する凹状のセラミック製のパッケージ基体であり、上記窓材は、上記凹状の上記パッケージ基体における上記開口部を閉塞するリッドであることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記リッドは、シリコンよりなることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記パッケージ基体の内底面側に実装する赤外線機能素子と、上記パッケージ基体の外周壁を覆う覆部と、該覆部を貫設し上記赤外線機能素子に対して窓となる貫設孔に設ける赤外線透過レンズとを備えたことが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記基体は、貫通孔が貫設され開口部を有するリッドであり、上記窓材は、上記貫通孔における上記開口部を閉塞する赤外線透過部材であることが好ましい。

この赤外線応用デバイスにおいて、上記赤外線透過部材は、レンズ形状を備え、シリコンよりなることが好ましい。

本発明の赤外線応用デバイスは、赤外線応用デバイスを構成する部材間の接合強度を、より高めることが可能となる。

実施形態１の赤外線応用デバイスたる赤外線検出装置の略断面図である。 同上の赤外線応用デバイスに用いられる赤外線センサ素子の要部を示し、（ａ）は部分平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）のＺＺ略断面図である。 同上の赤外線応用デバイスの要部を示す略断面図である。 同上の赤外線応用デバイスを構成する部材間の接合強度の向上を説明する説明図である。 同上の赤外線応用デバイスを構成する部材間の接合強度の向上に利用する酸化物生成自由エネルギーの説明図である。 実施形態２の赤外線応用デバイスの要部を示す略断面図である。 実施形態３の赤外線応用デバイスの要部を示す略断面図である。 実施形態４の赤外線応用デバイスたる赤外線検出装置の略断面図である。 同上の赤外線応用デバイスの別の要部を示す略断面図である。 同上の赤外線応用デバイスの他の要部を示す略断面図である。 実施形態５の赤外線応用デバイスの要部を示す略断面図である。 実施形態６の赤外線応用デバイスの要部を示す略断面図である。 実施形態７の赤外線応用デバイスたる赤外線検出装置の略断面図である。 実施形態８の赤外線応用デバイスたる赤外線検出装置の略断面図である。 従来の赤外線センサ素子のパッケージの略断面図である。

（実施形態１）
本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示すように、基体１たるリッド１ａと、少なくとも一部が赤外線を透過する窓材２たる赤外線透過部材２ｃと、基体１側と窓材２側とを接合する接合材３とを備えている。

窓材２は、接合材３と接する金属層４を設けており、接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスである。特に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の金属層４における金属材料は、複数種の上記金属酸化物の少なくとも１種の上記金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものを用いている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、窓材２側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

また、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の基体１は、接合材３と接する金属層（以下、金属接触層ともいう）５を設けている。特に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０における金属接触層５の金属材料は、上記金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものを用いている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、基体１側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

赤外線応用デバイス１０は、窓材２または基体１の少なくとも一方に、接合材３と接する金属層４，５を設ければよい。

以下、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の一例として、図１の赤外線検出装置１０Ａを説明する。また、赤外線検出装置１０Ａの内部に配される赤外線機能素子として、赤外線センサ素子たる赤外線アレイセンサ７を、図２を用いて説明する。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０における赤外線検出装置１０Ａでは、貫通孔が貫設され開口部１ａａを有する基体１たるリッド１ａと、赤外線を透過し貫通孔における開口部１ａａを閉塞する窓材２たる赤外線透過部材２ｃとを備えている。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃ側と、リッド１ａ側とを接合している。また、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａと、赤外線アレイセンサ７が配置されたパッケージ基体１１とを接合して気密封止している。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａとパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

赤外線検出装置１０Ａのリッド１ａは、金属製（たとえば、コバール製など）の蓋体に貫通孔が貫設された開口部１ａａを有するものである。赤外線検出装置１０Ａの赤外線透過部材２ｃは、赤外線を透過する半導体材料（たとえば、Ｓｉ材料やＧｅ材料など）により形成されている。赤外線検出装置１０Ａは、接合材３により、開口部１ａａを閉塞するようにリッド１ａに赤外線透過部材２ｃを接合している。接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラス（たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）からなる低融点ガラスを用いている。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａは、リッド１ａ側と、赤外線透過部材２ｃ側とを接合材３により接合している。

なお、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線が透過する窓材２の表面に機能膜を有している。具体的には、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の窓材２たる赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃにおける赤外線の入射面側に赤外線の反射を抑制する機能膜たる反射防止膜として、被覆層２ｃａが設けている。また、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃにおけるパッケージ基体１１側に赤外線アレイセンサ７で吸収する所定の赤外線を選択的に透過するフィルタ機能を備えた機能膜たる波長選択フィルタとして、被覆層２ｃｂを設けている。赤外線透過部材２ｃは、被覆層２ｃｂを介して、接合材３と接する平面視が環状の金属層４を備えている。機能膜は、反射防止膜や波長選択フィルタだけに限られず、窓材２の表面が結露により曇ることを抑制する防曇膜であってもよい。防曇膜は、吸水性の比較的高い樹脂により形成することができる。

赤外線検出装置１０Ａは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）を用いて接合材３を形成させる場合、たとえば、赤外線透過部材２ｃ側の金属層４として、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の金属材料を含んだものであればよい。金属層４における金属材料は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることにより、酸化物ガラスにおける金属酸化物たるＰｂＯの金属元素であるＰｂ元素よりも、後述する酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属層４は、蒸着法、スパッタリング法やめっきなどを利用して窓材２に形成させることができる。赤外線検出装置１０Ａでは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）のガラスフリット（ガラス粉体）を、たとえば、４００℃以上に加熱溶融して接合材３を形成することができる。

赤外線検出装置１０Ａでは、金属層４における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属層４の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａでは、金属層４における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。赤外線検出装置１０Ａは、金属層４を設けた赤外線透過部材２ｃ側と、接合材３との接合強度を高めることが可能となると考えられる。

同様に、赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５における金属材料に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることで、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）における金属酸化物たるＰｂＯの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属接触層５は、蒸着法やスパッタリング法などを利用して基体１に形成させることができる。

赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属接触層５の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａでは、金属接触層５における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５を設けたリッド１ａ側と、接合材３との接合強度を高めることが可能になると考えられる。赤外線検出装置１０Ａでは、赤外線透過部材２ｃ側とリッド１ａ側とを接合材３により接合している。

赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａが凹状のパッケージ基体１１を覆うように、リッド１ａとパッケージ基体１１とをシーム溶接されている。これにより、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａと、予め赤外線アレイセンサ７を内部に備えた凹状のパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

赤外線検出装置１０Ａは、ワイヤ９（たとえば、金線やアルミニウム線）により、赤外線アレイセンサ７と、パッケージ基体１１上の配線パターン（図示していない）とを電気的に接続させている。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線アレイセンサ７の検知信号をワイヤ９や配線パターンを介して赤外線検出装置１０Ａの外部へ外部接続端子（図示していない）を介して出力できるように構成している。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線アレイセンサ７をガラスや半田などの固着材８によりパッケージ基体１１の内底面１１ａｂに固着させている。

以下、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の各構成について、より詳細に説明する。

まず最初に、赤外線応用デバイス１０の一例である赤外線検出装置１０Ａに用いられる赤外線アレイセンサ７について、図２を用いて説明する。

赤外線アレイセンサ７は、赤外線イメージセンサなどに用いられるものであり、図２（ａ）の平面視において、ｍ×ｎ個（図示例では、２×２個）の熱型赤外線検出部４０ａを２次元アレイ状に配置して構成している。熱型赤外線検出部４０ａは、図２（ｃ）の断面図で示すように、シリコン基板４１の一表面側に形成されたシリコン酸化膜４２ａと、シリコン酸化膜４２ａ上に形成されたシリコン窒化膜４２ｂとを備えている。熱型赤外線検出部４０ａは、シリコン窒化膜４２ｂ上に形成されたセンシングエレメント（感温部）２０を備えている。熱型赤外線検出部４０ａは、シリコン窒化膜４２ｂの表面側でセンシングエレメント２０を覆うように形成された層間絶縁膜４２ｇと、層間絶縁膜４２ｇ上に形成されたパッシベーション膜４２ｉとを備えている。熱型赤外線検出部４０ａは、シリコン酸化膜４２ａと、シリコン窒化膜４２ｂと、センシングエレメント２０と、層間絶縁膜４２ｇと、パッシベーション膜４２ｉとの積層構造をパターニングすることで赤外線センサ薄膜４２を形成してある。赤外線センサ薄膜４２の一部は、シリコン基板４１における一表面側から形成された空洞４５によってシリコン基板４１と空間的に分離されている。また、赤外線センサ薄膜４２には、空洞４５と連通するスリット４４が赤外線センサ薄膜４２の厚み方向に貫設されている。熱型赤外線検出部４０ａは、赤外線センサ薄膜４２のうちシリコン基板４１から空間的に分離された部分が赤外線を吸収する赤外線吸収部２１を構成している。

熱型赤外線検出部４０ａは、ＢＰＳＧ（Boro-Phospho SilicateGlass）膜により層間絶縁膜４２ｇを構成している。熱型赤外線検出部４０ａは、ＰＳＧ（PhosphoSilicate Glass)膜とＰＳＧ膜上のＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass)膜との積層膜によりパッシベーション膜４２ｉを構成している。熱型赤外線検出部４０ａは、層間絶縁膜４２ｇとパッシベーション膜４２ｉとの積層膜が赤外線吸収膜２２を兼ねている。なお、パッシベーション膜４２ｉは、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜の積層膜に限らず、たとえば、シリコン窒化膜で形成してもよい。

熱型赤外線検出部４０ａのセンシングエレメント２０は、サーモパイルを備えている。サーモパイルは、図２（ｂ）における、中央部側の赤外線吸収部２１と外周部側の空洞４５を囲むシリコン基板４１とに跨って形成されたｐ型ポリシリコン層４２ｅおよびｎ型ポリシリコン層４２ｃを有している。また、サーモパイルは、赤外線吸収部２１の赤外線入射面側でｐ型ポリシリコン層４２ｅの一端部とｎ型ポリシリコン層４２ｃの一端部とを電気的に接合した金属材料（たとえば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる接続部２３を有している。ここで、サーモパイルは、シリコン基板４１の一表面側で互いに隣り合う熱電対のｐ型ポリシリコン層４２ｅの他端部とｎ型ポリシリコン層４２ｃの他端部とが金属材料（たとえば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる配線４２ｈで接合している。サーモパイルは、４個の熱電対が直列接続されている。サーモパイルは、ｎ型ポリシリコン層４２ｃの一端部とｐ型ポリシリコン層４２ｅの一端部と接続部２３とで赤外線吸収部２１側の温接点を構成している。また、サーモパイルは、ｐ型ポリシリコン層４２ｅの他端部とｎ型ポリシリコン層４２ｃの他端部と配線４２ｈとでシリコン基板４１側の冷接点を構成している。

なお、接続部２３は、ｎ型ポリシリコン層４２ｃおよびｐ型ポリシリコン層４２ｅに対して、層間絶縁膜４２ｇに形成したコンタクトホール２５を通してそれぞれ、電気的に接続させてある。赤外線アレイセンサ７は、赤外線吸収部２１となる矩形領域の四隅に、赤外線センサ薄膜４２の厚み方向に貫通するスリット４４をシリコン基板４１の一表面側からエッチングにより形成している。スリット４４は、各熱電対を熱的に分離させ熱型赤外線検出部４０ａのセンサ感度を向上させることができる。

さらに、赤外線アレイセンサ７は、赤外線吸収部２１の赤外線入射面側に、赤外線センサ薄膜４２の応力バランスの均一性を高めることが可能なｎ型補償ポリシリコン層４２ｄおよびｐ型補償ポリシリコン層４２ｆを好適に備えている。ｎ型補償ポリシリコン層４２ｄやｐ型補償ポリシリコン層４２ｆは、ｎ型ポリシリコン層４２ｃおよびｐ型ポリシリコン層４２ｅの形成時に、ｎ型ポリシリコン層４２ｃやｐ型ポリシリコン層４２ｅと同様に成膜などして形成することができる。

赤外線アレイセンサ７は、赤外線センサ薄膜４２の厚みを、シリコン基板４１の厚みに比較して十分に薄く形成している。赤外線アレイセンサ７は、たとえば、赤外線センサ薄膜４２の厚みを、０．１μｍ〜１０μｍ程度の厚みとすることができる。なお、赤外線アレイセンサ７は、個別電極２４と共通電極２６とを介して、赤外線アレイセンサ７の外部に検知信号を出力させることができる。

次に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０における基体１たるリッド１ａは、開口部１ａａを有しており、開口部１ａａが赤外線を透過する窓材２たる赤外線透過部材２ｃで閉塞されるものである。赤外線検出装置１０Ａにおいて、リッド１ａは、パッケージ基体１１の内底面１１ａｂ側に実装させた赤外線アレイセンサ７に対して窓となる開口部１ａａを貫設している。リッド１ａは、赤外線アレイセンサ７に赤外線を入射させるレンズ形状の赤外線透過部材２ｃが開口部１ａａを覆うように、赤外線透過部材２ｃと気密接合してある。また、リッド１ａは、パッケージ基体１１に実装された赤外線アレイセンサ７を囲ってパッケージ基体１１と気密封止が可能としている。なお、赤外線検出装置１０Ａは、蓋体となる基体１として、パッケージ基体１１を封止するリッド１ａだけに限らず、キャンパッケージに用いられるキャップでもよいし、半導体製の蓋体でもよい。半導体製の蓋体の場合、赤外線検出装置１０Ａの基体１は、たとえば、平板状のシリコン半導体などを用いることができる。言い換えれば、リッド１ａは、シリコンよりなるものでもよい。

リッド１ａは、ノイズの原因となる不要な赤外線が赤外線アレイセンサ７に入射することを抑制し、パッケージ基体１１側と気密接合することが可能なものが好ましい。リッド１ａとパッケージ基体１１とをシーム溶接する場合、リッド１ａは、導電性を有することが好ましい。リッド１ａは、リッド１ａの材料として、コバール、ステンレスや鉄などの金属材質のものを好適に用いることができる。また、赤外線検出装置１０Ａは、リッド１ａをパッケージ基体１１にシーム溶接させる場合、リッド１ａがパッケージ基体１１或いはシームリング（図示していない）と当接するリッド１ａの表面にＮｉメッキ層を設けることが好ましい。

なお、赤外線応用デバイス１０の一例である赤外線検出装置１０Ａの基体１としてリッド１ａを説明しているが、基体１としては、赤外線を利用する各種装置の筐体などの一部であってもよい。

次に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０における窓材２たる赤外線透過部材２ｃは、赤外線が透過可能なものであり、リッド１ａに設けられた開口部１ａａを閉塞するものである。赤外線透過部材２ｃは、リッド１ａの開口部１ａａを接合材３で気密的に封止するように接合される。赤外線透過部材２ｃは、図１に示すように、外部からの赤外線を集光して赤外線アレイセンサ７に照射する平凸レンズ形状に形成している。赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの形状として、平凸レンズ形状に限られず、たとえば、凹レンズ、シリンドリカルレンズ、楕円球面レンズ、フレネルレンズや回折レンズなどのレンズ形状や板状の平板形状としてもよい。

また、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの材料として、赤外線が透過可能なＳｉ材料やＧｅ材料などの半導体材料が好適に用いられるが、これに限られない。したがって、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの材料として、たとえば、赤外線が透過可能なポリエチレン樹脂材料などを利用することもできる。赤外線透過部材２ｃは、接合材３との接合時における溶融温度に耐えれればよく、ポリエチレン樹脂材料などを利用する場合、たとえば、赤外線透過部材２ｃと、金属層４との間にセラミック材料などを適宜に設ければよい。すなわち、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃにセラミック材料を介して設けられた金属層４と、接合材３とをレーザなどによる局所加熱を利用して接合させることもできる。

赤外線透過部材２ｃは、たとえば、陽極酸化技術を応用した半導体レンズの形成方法により、赤外線透過部材２ｃの形状をレンズ形状に形成することができる。

より具体的には、陽極酸化技術を応用して赤外線透過部材２ｃとなる半導体レンズを形成するため、半導体基板（たとえば、シリコン基板）とオーミック接触をなすように、半導体基板の一表面側に所望のレンズ形状に応じてパターン設計した陽極を形成する。たとえば、平凸レンズ形状の赤外線透過部材２ｃを形成する場合、半導体基板は、半導体基板の一表面上に陽極の基礎となる導電性層を形成した後、導電性層に円形状に開口した部位を設け半導体基板の一表面の一部が円形状に露出するようにパターニングを行う。次に、半導体基板は、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去可能な電解液中に、半導体基板の他表面における多孔質部の形成予定領域全域が浸される。その後、半導体基板は、半導体基板の他表面側に対向配置される陰極と陽極との間に通電させ、半導体基板の他表面側に所望形状の多孔質部を酸化により形成される。続いて、半導体基板では、半導体基板に形成された多孔質部をエッチングなどにより除去される。これにより、半導体基板は、平凸レンズ形状の赤外線透過部材２ｃとすることができる。

なお、半導体基板は、導電性層に円形状に開口した部位を設ける代わりに、平面形状が長方形状の陽極を形成すれば、赤外線透過部材２ｃとして平凹型のシリンドリカルレンズを形成することもできる。赤外線透過部材２ｃは、ウエハレベルの半導体基板に複数個のレンズ形状を形成し、ダイシングにより各別に個片化することで複数個の赤外線透過部材２ｃを量産性よく形成することができる。

ところで、赤外線応用デバイス１０では、窓材２に、透過させる所定の赤外線の波長を選択するフィルタ機能を備えた機能膜たる波長選択フィルタとして、被覆層２ｃｂが形成される場合がある。同様に、赤外線応用デバイス１０では、窓材２に、透過させる赤外線の反射を抑制などする機能膜たる反射防止膜として、被覆層２ｃａが形成される場合もある。被覆層２ｃａ，２ｃｂが窓材２に形成されている場合、赤外線応用デバイス１０は、窓材２と接合材３である酸化物ガラスとを直接接触させるものと比較して、窓材２側と接合材３との密着性が悪く接合強度が低下する場合がある。また、赤外線応用デバイス１０は、窓材２側だけでなく基体１側でも、基体１と接合材３である酸化物ガラスとを直接接触させるものと比較して、基体１側と接合材３との密着性が悪く接合強度が低下する場合がある。特に、赤外線検出装置１０Ａでは、基体１を金属材料により形成されたリッド１ａなどとし、窓材２を半導体材料により形成された赤外線透過部材２ｃとした場合、リッド１ａなどと赤外線透過部材２ｃとの線膨張係数の差が大きい。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、金属材料のリッド１ａと、半導体材料の赤外線透過部材２ｃとを酸化物ガラスで接合させた場合、赤外線応用デバイス１０の実装時における加熱などによる線膨張係数の差により接合強度が低下する傾向にある。この場合、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線検出装置１０Ａ内部の気密空間の気密性を維持することが困難となる恐れがある。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０における赤外線検出装置１０Ａでは、金属材料のリッド１ａ側と、半導体材料の赤外線透過部材２ｃ側とを酸化物ガラスで接合させた場合であっても、赤外線検出装置１０Ａ内部の気密空間の気密性を維持することが可能となる。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０となる赤外線検出装置１０Ａでは、窓材２となる平凸レンズ形状のシリコン半導体からなる赤外線透過部材２ｃの表面に、誘電体多層膜により形成させた被覆層２ｃａ，２ｃｂを形成している。赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの赤外線出射面側に、赤外線アレイセンサ７で検知させる所定の赤外線を透過させる誘電体多層膜により形成させた波長選択フィルタとして機能する機能膜たる被覆層２ｃｂを備えている。波長選択フィルタとして機能する被覆層２ｃｂは、たとえば、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２などの金属酸化物、ＭｇＦ_２などの金属弗化物、硫化亜鉛やＤＬＣ(Diamond-like Carbon)などの積層膜により形成させた誘電体多層膜により構成することができる。同様に、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの赤外線入射面側に、赤外線アレイセンサ７で検知させる所定の赤外線の反射を抑制する反射防止膜として、誘電体多層膜により形成させた機能膜たる被覆層２ｃａを備えている。赤外線の反射を抑制する被覆層２ｃａは、たとえば、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２などの金属酸化物、ＭｇＦ_２などの金属弗化物、硫化亜鉛やＤＬＣなどの積層膜により形成させた誘電体多層膜により構成することができる。波長選択フィルタや反射防止膜として機能する機能膜は、赤外線透過部材２ｃの赤外線入射側や赤外線透過部材２ｃの赤外線出射側の少なくとも一方に好適に備えていればよい。赤外線透過部材２ｃは、平面視において、リッド１ａにおける円形状の開口部１ａａを閉塞するように、円環状の金属層４を被覆層２ｃｂ上に形成させている。なお、赤外線透過部材２ｃは、被覆層２ｃｂ上に金属層４を形成させる場合だけでなく、接合材３に接合できれば被覆層２ｃａ上に金属層４を形成するものでもよい。

また、被覆層２ｃａ，２ｃｂは、互いに屈折率の異なる第１層（たとえば、ゲルマニウム層）と、第２層（たとえば、硫化亜鉛層）とが交互に積層された多層光学層により構成することができる。赤外線アレイセンサ７は、人を検知するセンサとして機能させる場合、検知対象の赤外線の波長が８〜１２μｍ程度であり、検知する赤外線の中心波長を１０μｍ程度として設定すればよい。このため、被覆層２ｃａ，２ｃｄは、８μｍよりも波長の短い、たとえば、５μｍ以下の赤外線が抑制できるように、第１層、第２層の光学膜厚、材質、積層数とを適宜に設定すればよい。

次に、接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスである。接合材３の材料としては、たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２・ＴｉＯ_２・Ｒ_２Ｏなどが挙げられる。なお、Ｒ_２ＯのＲは、Ｌｉ、ＮａやＫなどのアルカリ金属を示している。また、接合材３の材料は、Ｂ_２Ｏ_３・ＰｂＯ、ＳｉＯ_２・Ｂ_２Ｏ_３・ＰｂＯ、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３・ＺｎＯ、ＳｉＯ_２・Ａｌ_２Ｏ_３・ＲＯ、Ｂ_２Ｏ_３・ＺｎＯ・Ｐｂ、ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３、ＳｎＯ・ＺｎＯ・Ｐ_２Ｏ_５などを用いてもよい。なお、ＲＯのＲは、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒやＢａなどのアルカリ土類金属を示している。

次に、金属層４および金属接触層５について、図３ないし図５を用いて、本実施形態の赤外線応用デバイス１０を構成する部材間の接合強度の向上の原理とともに説明する。

まず最初に、図３に示す赤外線応用デバイス１０の一例である赤外線検出装置１０Ａにおいて、金属層４が設けられた赤外線透過部材２ｃ側と、接合材３との接合を図４の模式図にしたがって説明する。

赤外線検出装置１０Ａの製造時において、赤外線検出装置１０Ａでは、接合材３となる複数種の金属酸化物より構成される酸化物ガラス（たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）のガラスフリット３ａ１を加熱して溶融させる（図４（ａ）を参照）。次に、赤外線検出装置１０Ａでは、ガラスフリット３ａ１を溶融させた溶融物３ａ２と、たとえば、Ｃｒ材料から成る金属層４とを接触させる（図４（ｂ）を参照）。ここで、溶融物３ａ２には、複数種の金属酸化物の１種として金属酸化物Ｚ−Ｏ（ここでは、ＰｂＯ）が含まれている。また、金属層４の金属材料Ｘ（ここでは、Ｃｒ元素）は、接合材３の金属酸化物Ｚ−ＯにおけるＺ（ここでは、Ｐｂ元素）と対比して酸化物生成自由エネルギーがより低いものとなっている。金属は、一般に、酸化物生成自由エネルギーが低いものほど酸化しやすい傾向にあるとされている。そのため、赤外線検出装置１０Ａでは、溶融物３ａ２と金属層４とを接触させた界面近傍部６において、Ｐｂ元素とＯ元素との結合が切断される。また、接合材３の金属酸化物Ｚ−Ｏ（ここでは、ＰｂＯ）における切断されたＯ元素は、金属層４の金属材料Ｘ（ここでは、Ｃｒ元素）と反応する（図４（ｃ）を参照）。これにより、赤外線検出装置１０Ａは、接合材３となる金属酸化物Ｚ−ＯのＯ元素と、金属層４の金属材料Ｘ（Ｃｒ元素）との結合により、接合材３と金属層４との接合強度が向上すると考えられる。

言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａは、金属層４における金属材料Ｘ（Ｃｒ元素）の酸化物生成自由エネルギーがＰｂ元素の酸化物生成自由エネルギーよりも低い。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃに設けられた金属層４と接合材３との接合時における界面での反応などにより、酸化還元反応を生じさせ赤外線透過部材２ｃ側と接合材３との接合強度を高めることが可能となる。

なお、図４では、赤外線検出装置１０Ａの製造時において、予め溶融したガラスフリット３ａ１の溶融物３ａ２と、金属層４とを接触させているが、ガラスフリット３ａ１と金属層４とを接触させた状態で、ガラスフリット３ａ１を溶融させてもよい。

ここで、酸化物生成自由エネルギーは、化学反応により元素の酸化物が生成する場合における標準ギブスエネルギー変化を示すエリンガム・ダイアグラムから知ることができる。図５に示すエリンガム・ダイアグラムは、たとえば、「H.T.T.Ellingham,j.Soc.Chem.Ind.〔London〕63(1944),p.125.」や「金属物理化学,(社)日本金属学会編,平成4年,p.73」などに図示されている。そのため、赤外線検出装置１０Ａの製造にあっては、エリンガム・ダイアグラムの酸化物生成自由エネルギーに基づいて、赤外線透過部材２ｃ側の金属層４の金属材料Ｘと、金属酸化物Ｚ−Ｏが含まれ接合材３となる酸化物ガラスの材料とを適宜に選択すればよい。

なお、金属層４は、スパッタリング法などにより、金属層４の材料としてＣｒ材料を赤外線透過部材２ｃ側に成膜し、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して予め所望の形状に形成させておけばよい。赤外線検出装置１０Ａの赤外線透過部材２ｃでは、被覆層２ｃｂ上に設けたＷやＴｉなどの高融点金属などからなる下地層（図示していない）上に金属層４を設けてもよい。また、同様にして、赤外線検出装置１０Ａにおいて、金属接触層５と接合材３との接合強度を向上させればよい。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の一例である赤外線検出装置１０Ａを製造する場合では、基体１たるリッド１ａの開口部１ａａの周部に金属接触層５を設けている。金属接触層５は、スパッタリング法などにより、金属接触層５の材料としてＣｒ材料を成膜し、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して予め所望の形状に設けている。

赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、リッド１ａの開口部１ａａの周部における金属接触層５たるＣｒ層上に接合材３となる酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）のガラスフリット３ａ１を配置させる。赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５たるＣｒ層上のガラスフリット３ａ１と赤外線透過部材２ｃに予め被覆層２ｃｂを介して形成させた金属層４たるＣｒ層とが重なるように配置させる。この状態で、赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、赤外線検出装置１０Ａとなる部材全体を、たとえば、５５０℃の温度で１０分の間加熱する。これにより、赤外線検出装置１０Ａは、ガラスフリット３ａ１が溶融し接合材３として、金属層４と金属接触層５とをそれぞれ接合することができる。

同様に、赤外線検出装置１０Ａは、接合材３に酸化物ガラスとしてＳｉＯ_２・ＴｉＯ_２・Ｒ_２Ｏのガラスフリット３ａ１を用いた場合、たとえば、赤外線透過部材２ｃに設けられる金属層４としては、Ａｌを金属材料Ｘとして含んだもので形成すればよい。金属層４における金属材料ＸであるＡｌは、金属酸化物における金属元素たるＴｉよりも酸化物生成自由エネルギーが低い。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃに設けられた金属層４と、接合材３となる溶融した酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＴｉＯ_２・Ｒ_２Ｏ）の溶融物３ａ２との接合時における界面での反応などにより、酸化還元反応を生じさせ赤外線透過部材２ｃ側と接合材３との接合強度を高めることが可能となる。この場合、赤外線検出装置１０Ａは、ガラスフリット３ａ１を４００℃以上に加熱して接合材３を形成すればよい。なお、ＳｉＯ_２が主成分のガラスフリット３ａ１からなる接合材３では、Ｂ_２Ｏ_３−ＰｂＯやＢ_２Ｏ_３−ＺｎＯが主成分のガラスフリット３ａ１からなる接合材３よりも耐酸性が優れている。したがって、赤外線検出装置１０Ａは、金属層４や金属接触層５の金属材料や接合材３となるガラスフリット３ａ１の種類を、赤外線検出装置１０Ａの用途や使用環境などに応じて適宜に選択すればよい。

赤外線検出装置１０Ａは、接合材３により、リッド１ａ上に赤外線透過部材２ｃを接合することができる。これにより、赤外線検出装置１０Ａは、リッド１ａと赤外線透過部材２ｃとの接合強度を高めることが可能となる。

次に、赤外線検出装置１０Ａのパッケージ基体１１は、たとえば、パッケージ基体１１の内底面１１ａｂ側に赤外線アレイセンサ７が実装可能なものである。パッケージ基体１１は、たとえば、アルミナを主成分としたセラミックにより形成することができる。パッケージ基体１１は、アルミナを主成分としたセラミックだけでなく、アルミナにガラス系材質を加えることで、たとえば９００℃以下のより低い温度で焼成されたＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）を用いることができる。パッケージ基体１１は、ＬＴＣＣの材料として、具体的には、アルミノケイ酸塩系（Ｎａ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｂａ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）のガラス組成物を用いることができる。

パッケージ基体１１は、不活性ガスを封入したり真空排気させるなど気密封止のため、ガスバリア性が高いことが好ましい。パッケージ基体１１は、パッケージ基体１１の材料として、窒化アルミニウム、アルミナやシリカ系セラミックを用いることができる。また、パッケージ基体１１は、金属材料やＳｉ材料により形成させてもよい。したがって、パッケージ基体１１は、凹状のセラミック製のパッケージ基体１１の構成だけに限定されず、キャンパッケージに使用されるステムでもよいし、半導体ウエハを利用するものでもよい。

赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａを蓋体として、リッド１ａと、赤外線アレイセンサ７が実装されたパッケージ基体１１とを接合して気密封止することで、赤外線検出装置１０Ａの内部を気密空間１０ａとしている。金属製（たとえば、コバール製など）のリッド１ａとセラミック製のパッケージ基体１１とを気密性よく強固に接合するためには、たとえば、抵抗シーム溶接を行えばよい。そのため、パッケージ基体１１は、パッケージ基体１１上にリッド１ａと抵抗シーム溶接が可能なように、たとえば、コバールからなるシームリング（図示していない）が設けられている。なお、パッケージ基体１１は、リッド１ａと抵抗シーム溶接する場合、シームリングと当接するパッケージ基体１１上にシーム溶接用金属膜（たとえば、Ｗ膜、Ｎｉメッキ膜およびＡｕメッキ膜など）を予め形成しておくことが好ましい。

次に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の製造方法および赤外線応用デバイス１０の一例である赤外線検出装置１０Ａの製造方法を説明する。

赤外線応用デバイス１０の製造方法は、開口部１ａａを有する基体１側と、赤外線を透過し開口部１ａａを閉塞する窓材２側とを接合するものである。赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、基体１における開口部１ａａの周部に形成された金属接触層５と、窓材２における金属接触層５に対応する位置に形成された金属層４との間に、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスのガラスフリット３ａ１を配置させる配置工程を行う。次に、赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、ガラスフリット３ａ１を溶融させることで、金属接触層５と金属層４とをガラスフリット３ａ１からなる接合材３で接合する接合工程を行う。

ここで、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の製造方法では、金属層４および金属接触層５それぞれにおける金属材料は、複数種の金属酸化物の少なくとも１種の金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものを用いている。

これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の製造方法は、赤外線検出装置１０Ａを構成する部材間の接合強度を、より高める赤外線検出装置１０Ａを製造することが可能となる。

より具体的には、本実施形態における赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、赤外線透過部材２ｃをリッド１ａ側に接合させるに先立って、メッキ法により、Ｃｒ元素を含む金属材料として金属接触層５を、リッド１ａ上に設けている。金属接触層５は、リッド１ａに貫設された開口部１ａａの周部に設けている。なお、金属接触層５は、メッキ法によりリッド１ａ側に形成させるだけでなく、スパッタ法や蒸着法により形成させたものでもよい。本実施形態における赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、金属接触層５がＣｒ元素を含む金属材料としてＣｒ層を形成している。

また、赤外線透過部材２ｃでは、リッド１ａの金属接触層５とは別途に、スパッタ法などを用いて、赤外線透過部材２ｃの赤外線入射面側に誘電体多層膜により形成させた被覆層２ｃａを形成する。同様に、赤外線透過部材２ｃは、赤外線透過部材２ｃの赤外線出射面側に、誘電体多層膜により形成させた被覆層２ｃｂを形成する。本実施形態における赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、赤外線透過部材２ｃをリッド１ａ側に接合させるに先立って、メッキ法により、Ｃｒ元素を含む金属材料として金属層４を、赤外線透過部材２ｃの被覆層２ｃｂ上に設けている。金属層４は、金属接触層５と対向配置できるように設けている。金属層４は、金属接触層５と同様に、スパッタ法によりリッド１ａ側に形成させるだけでなく、蒸着法などにより形成させたものでもよい。本実施形態における赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、金属層４がＣｒ元素を含む金属材料としてＣｒ層を形成している。

次に、赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、たとえば、加熱炉（図示していない）で、リッド１ａ側と赤外線透過部材２ｃ側とを接合させる。赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、リッド１ａと赤外線透過部材２ｃとの間に、後に接合材３として機能するガラスフリット３ａ１（ここでは、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）を介在させた状態で、加熱炉内に配置する。赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、加熱炉内で、ガラスフリット３ａ１を溶融する処理温度（ここでは、５５０℃）以上で１０分加熱する。加熱炉は、リッド１ａおよび赤外線透過部材２ｃごとガラスフリット３ａ１を加熱してガラスフリット３ａ１を軟化させる。これにより、赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、リッド１ａの開口部１ａａを覆って塞ぐように、赤外線透過部材２ｃとリッド１ａとを接合材３で接合することが可能となる。

また、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃをリッド１ａに接合することとは別途に、赤外線アレイセンサ７をパッケージ基体１１に固着させている。赤外線検出装置１０Ａは、ガラスや半田などの固着材８により、赤外線アレイセンサ７をパッケージ基体１１側に固着させている。赤外線検出装置１０Ａでは、ワイヤ９により、赤外線アレイセンサ７の個別電極２４や共通電極２６と、パッケージ基体１１に設けた配線パターン（図示していない）とをワイヤボンディングして電気的に接続する。

その後、赤外線検出装置１０Ａの製造方法では、赤外線検出装置１０Ａの内部に気密空間１０ａを形成するように、パッケージ基体１１と、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａとを真空チャンバ（図示していない）内でシーム溶接する。具体的には、赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、赤外線アレイセンサ７などが実装されたパッケージ基体１１を覆うように、シームリングを介して、リッド１ａを真空雰囲気でシーム溶接し気密封止する気密封止工程を行う。赤外線検出装置１０Ａの製造方法は、気密封止工程により赤外線検出装置１０Ａを形成することができる（図１を参照）。

これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の製造方法では、赤外線応用デバイス１０である赤外線検出装置１０Ａを構成する部材間の接合強度を、より高めた赤外線検出装置１０Ａを製造することが可能となる。

特に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、パッケージ基体１１がアルミナで形成され、リッド１ａがコバール製などの金属材質のもので形成し、赤外線透過部材２がＳｉ材料などの半導体材料で形成しており、各々線膨張係数が異なる。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、パッケージ基体１１の材料、リッド１ａの材料および赤外線透過部材２の材料それぞれの間での線膨張係数差に起因して熱応力が生じる。本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線検出装置１０Ａの形成時や形成後の実装時など赤外線検出装置１０Ａを加熱させた場合でも赤外線検出装置１０Ａを構成する部材間の接合強度を高めることができるために、気密的な封止を長期に亘って維持することが可能となる。

なお、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、上述のサーモパイルを備えた赤外線センサ素子を用いた赤外線検出装置１０Ａだけでなく、焦電素子を備えた赤外線センサ素子を用いたものでもよい。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線センサ素子だけでなく、赤外線検出素子から出力される信号の処理を行う半導体集積回路素子を適宜に設けてもよい。また、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線検出装置１０Ａだけに限られず、分光式ガスセンサ装置、ＭＥＭＳ光スキャナなどにも適用できる。さらに、赤外線応用デバイス１０は、気密封止する場合に用いられるものだけに限られない。赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０の内部を真空雰囲気とするものだけに限られず、アルゴンガスやＮ_２ガスなどの不活性ガスなどを封止したものでもよい。

（実施形態２）
図６に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示す実施形態１の金属層４と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものの代わりに、金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部２ａ１を、窓材２に備えている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０の窓材２は、図６に示すように、金属層４を設けており、窓材２は、窓材２に設けた金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部２ａ１を備えている。赤外線応用デバイス１０は、図示していないが、金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にできる限り、略平坦な赤外線透過部材２ｃに設けた金属層４に凹凸部を備えるものでもよい。

言い換えれば、窓材２は、金属層４を設けており、窓材２または窓材２に設けた金属層４の少なくとも一方は、窓材２に設けた金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部２ａ１を備えている。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、金属層４と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものと比較して、金属層４と接合材３との接合面積を大きくしている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、金属層４の金属材料と、接合材３の金属酸化物とが反応する領域が増えることになる。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、具体的には、窓材２側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

（実施形態３）
図７に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示す実施形態１の金属接触層５と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものの代わりに、金属接触層５と接合材３との接合面（以下、接合界面ともいう）３ｂを凹凸にする凹凸形状部１ｂ１を、基体１に備えている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０の基体１は、図７に示すように、金属接触層５を設けており、基体１は、基体１に設けた金属接触層５と接合材３との接合界面３ｂを凹凸にする凹凸形状部１ｂ１を備えている。赤外線応用デバイス１０は、図示していないが、金属接触層５と接合材３との接合界面３ｂを凹凸にできる限り、略平坦なリッド１ａに設けた金属接触層５に凹凸部を備えるものでもよい。

言い換えれば、基体１は、金属接触層５を設けており、基体１または基体１に設けた金属接触層５の少なくとも一方は、基体１に設けた金属接触層５と接合材３との接合面３ｂを凹凸にする凹凸形状部１ａ１を備えている。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、金属接触層５と接合材３との界面が略平坦な接合界面とするものと比較して、金属接触層５と接合材３との接合面積を大きくしている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、金属接触層５の金属材料と、接合材３の金属酸化物とが反応する領域が増えることになる。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、より具体的には、基体１側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

なお、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図６の実施形態２に示す赤外線応用デバイス１０における金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部２ａ１を窓材２に備えたものに適用することもできる。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、赤外線応用デバイス１０を構成する基体１側と、窓材２側との接合強度を更に高めることが可能となる。

（実施形態４）
図８に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示す実施形態１のパッケージ基体１１とリッド１ａとをシーム溶接する代わりに、パッケージ基体１１とリッド１ａとを接合材３により接合する点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図８に示すように、基体１たるパッケージ基体１１と、少なくとも一部が赤外線を透過する窓材２とを備えている。本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａが窓材２として機能している。赤外線応用デバイス１０は、基体１側と窓材２側とを接合する接合材３とを備えている。

窓材２は、接合材３と接する金属層４を設けており、接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスである。特に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の金属層４における金属材料は、複数種の上記金属酸化物の少なくとも１種の上記金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものを用いている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、窓材２側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

また、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の基体１は、接合材３と接する金属層（以下、金属接触層ともいう）５を設けている。特に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０における金属接触層５の金属材料は、上記金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものを用いている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、基体１側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、窓材２の金属層４と基体１の金属接触層５とを備えるものだけに限られず、図９に示す、窓材２たるリッド１ａに接合材３と接する金属層４を設け、基体１たるパッケージ基体１１に金属接触層５を設けないものでもよい。同様に、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１０に示すように、基体１たるパッケージ基体１１に金属接触層５を設け、窓材２たるリッド１ａに、接合材３と接する金属層４を設けないものでもよい。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、窓材２または基体１の少なくとも一方に、接合材３と接する金属層４，５を設ければよい。

以下、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の一例として、図８の赤外線検出装置１０Ａを説明する。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０における赤外線検出装置１０Ａでは、基体１として、開口部１１ａａを有する凹状のパッケージ基体１１と、開口部１１ａａを閉塞する窓材２たるリッド１ａとを備えている。リッド１ａには、赤外線を透過する赤外線透過部材２ｃを、リッド１ａに貫設された貫通孔を閉塞するように設けている。赤外線検出装置１０Ａは、パッケージ基体１１側と、リッド１ａ側とを接合材３で接合している。また、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａと、赤外線アレイセンサ７が配置されたパッケージ基体１１とを接合して気密封止している。赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａとパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

赤外線検出装置１０Ａは、接合材３により、開口部１１ａａを閉塞するようにパッケージ基体１１に、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａを接合している。接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラス（たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）からなる低融点ガラスを用いている。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａは、パッケージ基体１１側と、リッド１ａ側とを接合材３により接合している。

なお、赤外線検出装置１０Ａは、図示していないが、赤外線透過部材２ｃとリッド１ａとを実施形態１と同様にして接合している。

赤外線検出装置１０Ａは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）を用いて接合材３を形成させる場合、たとえば、リッド１ａ側の金属層４として、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の金属材料を含んだものであればよい。金属層４における金属材料は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることにより、酸化物ガラスにおける金属酸化物たるＰｂＯの金属元素であるＰｂ元素よりも、酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属層４は、蒸着法、スパッタリング法やめっきなどを利用して窓材２に形成させることができる。赤外線検出装置１０Ａでは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）のガラスフリット（ガラス粉体）を、たとえば、４００℃以上に加熱溶融して接合材３を形成することができる。

赤外線検出装置１０Ａでは、金属層４における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属層４の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａでは、金属層４における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。赤外線検出装置１０Ａは、金属層４を設けたリッド１ａ側と、接合材３との接合強度を高めることが可能となると考えられる。

同様に、赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５における金属材料に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることで、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）における金属酸化物たるＰｂＯの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属接触層５は、蒸着法やスパッタリング法などを利用して基体１に形成させることができる。また、金属接触層５は、基体１となるセラミック製のパッケージ基体１１におけるグリーンシートに予め上述の金属材料を形成しておき、グリーンシートの焼成時にパッケージ基体１１の形成と同時に金属接触層５を形成させることもできる。

赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属接触層５の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ａでは、金属接触層５における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。そのため、赤外線検出装置１０Ａは、金属接触層５を設けたパッケージ基体１１側と、接合材３との接合強度を高めることが可能になると考えられる。赤外線検出装置１０Ａでは、リッド１ａ側とパッケージ基体１１側とを接合材３により接合している。

赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａが凹状のパッケージ基体１１を覆うように、リッド１ａとパッケージ基体１１とを接合材３で接合している。これにより、赤外線検出装置１０Ａは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａと、予め赤外線アレイセンサ７を内部に備えた凹状のパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、具体的には、窓材２たるリッド１ａ側と基体１たるパッケージ基体１１側との接合強度を、より高めることが可能となる。

（実施形態５）
図１１に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図９に示す実施形態４の金属層４と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものの代わりに、金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部４ａ１を、窓材２に備えている点が相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０の窓材２たるリッド１ａは、図１１に示すように、金属層４を設けており、窓材２に設けた金属層４は、窓材２に設けた金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部４ａ１を備えている。赤外線応用デバイス１０は、図示していないが、金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にできる限り、リッド１ａに凹凸部を備えるものでもよい。

言い換えれば、窓材２は、金属層４を設けており、窓材２または窓材２に設けた金属層４の少なくとも一方は、窓材２に設けた金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部４ａ１を備えている。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、金属層４と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものと比較して、金属層４と接合材３との接合面積を大きくしている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、金属層４の金属材料と、接合材３の金属酸化物とが反応する領域が増えることになる。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、より具体的には、窓材２たるリッド１ａ側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

（実施形態６）
図１２に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１０に示す実施形態４の金属接触層５と接合材３との界面が略平坦な接合面とするものの代わりに、金属接触層５と接合材３との接合面（以下、接合界面とも言う）３ｂを凹凸にする凹凸形状部５ｂ１を、金属接触層５に備えている点が相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０の基体１たるパッケージ基体１１は、図１２に示すように、金属接触層５を設けており、基体１に設けた金属接触層５は、基体１に設けた金属接触層５と接合材３との接合界面３ｂを凹凸にする凹凸形状部５ａ１を備えている。赤外線応用デバイス１０は、図示していないが、金属接触層５と接合材３との接合界面３ｂを凹凸にできる限り、パッケージ基体１１に凹凸形状部を備えるものでもよい。

言い換えれば、基体１は、金属接触層５を設けており、基体１または基体１に設けた金属接触層５の少なくとも一方は、基体１に設けた金属接触層５と接合材３との接合界面３ｂを凹凸にする凹凸形状部５ａ１を備えている。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、金属接触層５と接合材３との界面が略平坦な接合界面とするものと比較して、金属接触層５と接合材３との接合面積を大きくしている。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、金属接触層５の金属材料と、接合材３の金属酸化物とが反応する領域が増えることになる。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、より具体的には、基体１たるパッケージ基体１１側と接合材３との接合強度を、より高めることが可能となる。

なお、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１１の実施形態５に示す赤外線応用デバイス１０における金属層４と接合材３との接合面３ａを凹凸にする凹凸部４ａ１をリッド１ａ側に備えたものに適用することもできる。これにより、本実施形態の赤外線応用デバイス１０では、赤外線応用デバイス１０を構成する基体１側と、窓材２側との接合強度を更に高めることが可能となる。

（実施形態７）
図１３に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示す実施形態１とリッド１ａ、赤外線透過部材２ｃおよびパッケージ基体１１の構造が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

以下、本実施形態の赤外線応用デバイス１０の一例として、図１３の赤外線検出装置１０Ｂを説明する。

赤外線検出装置１０Ｂは、平板状のセラミック製のパッケージ基体１１を備えている。赤外線検出装置１０Ｂは、平板状のパッケージ基体１１を覆う有底筒状のリッド１ａを備えている。リッド１ａは、内底面１ｃａに貫通孔を有しており、貫通孔における開口部１ａａを閉塞する赤外線透過部材２ｃを備えている。また、赤外線透過部材２ｃは、レンズ形状を備え、シリコンよりなっている。赤外線透過部材２ｃは、リッド１ａの内底面１ｃａ側が平らな平板凸状としている。赤外線透過部材２ｃは、外部からの赤外線を透過しパッケージ基体１１側に透過した赤外線を集光して照射する。リッド１ａは、有底筒状の先端部に外方に向かって突出する鍔部１ａｃを備えている。

赤外線検出装置１０Ｂは、固着材８により、赤外線センサ素子たる赤外線アレイセンサ７を平板状のパッケージ基体１１の一表面１１ｂｃ側に実装している。赤外線検出装置１０Ｂは、赤外線透過部材２ｃの外周縁に設けた金属層４とリッド１ａの開口部１ａａの周部に設けた金属接触層５とを接合部３を介して接合している。また、赤外線検出装置１０Ｂは、リッド１ａの鍔部１ａｃに設けた金属層４とパッケージ基体１１に設けた金属接触層５とを接合部３を介して接合している。

赤外線検出装置１０Ｂは、赤外線透過部材２ｃ側と、リッド１ａ側と、パッケージ基体１１側とをそれぞれ接合して気密封止している。赤外線検出装置１０Ｂは、赤外線透過部材２ｃとリッド１ａとパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

各接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラス（たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）からなる低融点ガラスを用いている。

赤外線検出装置１０Ｂは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）を用いて接合材３を形成させる場合、たとえば、有底筒状のリッド１ａ側や赤外線透過部材２ｃ側の金属層４として、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の金属材料を含んだものであればよい。金属層４における金属材料は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることにより、酸化物ガラスにおける金属酸化物たるＰｂＯの金属元素であるＰｂ元素よりも、後述する酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。

赤外線検出装置１０Ｂでは、金属層４における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属層４の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ｂでは、金属層４における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。赤外線検出装置１０Ｂは、金属層４を設けたリッド１ａ側や金属層４を設けた赤外線透過部材２ｃ側と、接合材３との接合強度を高めることが可能となると考えられる。

同様に、赤外線検出装置１０Ｂは、金属接触層５における金属材料に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることで、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）における金属酸化物たるＰｂＯの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属接触層５は、蒸着法やスパッタリング法などを利用してパッケージ基体１１やリッド１ａに形成させることができる。なお、金属接触層５は、セラミック製のパッケージ基体１１におけるグリーンシートに予め上述の金属材料を形成しておき、グリーンシートの焼成時にパッケージ基体１１の形成と同時に金属接触層５を形成させることもできる。

赤外線検出装置１０Ｂは、金属接触層５における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属接触層５の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ｂでは、金属接触層５における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。そのため、赤外線検出装置１０Ｂは、金属接触層５を設けたパッケージ基体１１側や金属接触層５を設けたリッド１ａと、接合材３との接合強度を高めることが可能になると考えられる。

赤外線検出装置１０Ｂは、有底筒状のリッド１ａを赤外線透過部材２ｃに対して基体１として用いている。赤外線検出装置１０Ｂは、有底筒状のリッド１ａを閉塞する平凸状の赤外線透過部材２ｃをリッド１ａに対して窓材２として用いている。また、赤外線検出装置１０Ｂは、赤外線透過部材２ｃを備えたリッド１ａをパッケージ基体１１に対して窓材２として用いている。赤外線検出装置１０Ｂは、平板状のパッケージ基体１１を有底筒状のリッド１ａに対して基体１として用いている。すなわち、本実施形態の赤外線応用デバイス１０における赤外線検出装置１０Ｂでは、リッド１ａが基体１としても窓材２としても機能する。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、具体的には、赤外線透過部材２ｃ側とリッド１ａ側との接合強度を、より高めることが可能となる。また、本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、具体的には、リッド１ａ側とパッケージ基体１１側との接合強度を、より高めることが可能となる。

（実施形態８）
図１４に示す本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、図１に示す実施形態１と基体１と窓材２との具体的形状が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略している。

本実施形態の赤外線応用デバイス１０の赤外線検出装置１０Ｃは、図１４に示すように、基体１として、開口部１１ａａを有する凹状のセラミック製のパッケージ基体１１を用いている。赤外線検出装置１０Ｃは、窓材２として、凹状のパッケージ基体１１における開口部１１ａａを閉塞するリッド２ｄを用いている。リッド２ｄは、平板状のシリコン半導体を用いている。すなわち、リッド２ｄは、シリコンよりなっている。リッド２ｄは、図示していないが、機能膜として、リッド２ｄの厚み方向の少なくとも一方の表面に硫化亜鉛からなる反射防止膜を好適に設けている。

赤外線検出装置１０Ｃは、パッケージ基体１１の外周壁１１ａｄを覆う覆部１２と、覆部１２を貫設し赤外線機能素子たる赤外線アレイセンサ７に対して窓となる貫設孔１２ａａに設けた赤外線透過レンズ２ｅとを備えている。また、赤外線検出装置１０Ｃは、パッケージ基体１１の外周壁１１ａｄから外方に向かって突出する鍔部１１ａｃを備えている。

赤外線検出装置１０Ｃは、凹状のパッケージ基体１１の内底面１１ａｂ側に赤外線アレイセンサ７を実装している。赤外線検出装置１０Ｃは、平板状のリッド２ｄに設けた金属層４と、パッケージ基体１１に設けた金属接触層５とを接合材３を介して接合して気密封止している。赤外線検出装置１０Ｃは、赤外線を透過する平板状のリッド２ｄとパッケージ基体１１とで囲まれた空間を気密空間１０ａとしている。

赤外線検出装置１０Ｃは、接合材３により平板状のリッド２ｄ側と凹状のパッケージ基体１１側との内部を気密封止されており、赤外線透過レンズ２ｅを備えた覆部１２で覆われるパッケージ基体１１との空間を必ずしも気密封止させる必要がない。

赤外線検出装置１０Ｃの覆部１２は、金属（たとえば、コバール製など）や樹脂などからなる蓋体に貫設孔１２ａａが設けられたものである。赤外線検出装置１０Ｃは、覆部１２とパッケージ基体１１とをエポキシ樹脂などにより、接着して固定している。赤外線検出装置１０Ｃの赤外線透過レンズ２ｅは、赤外線を透過する半導体材料（たとえば、Ｓｉ材料やＧｅ材料など）により形成されている。赤外線検出装置１０Ｃは、内底面１１ａｂ側に赤外線アレイセンサ７が実装された基体１の外周壁１１ａｄの頂上部と、平板状のリッド２ｄとを接合材３で接合して、内部を気密封止している。接合材３は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラス（たとえば、ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）からなる低融点ガラスを用いている。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ｃは、リッド２ｄ側と、パッケージ基体１１側とを接合材３により接合している。

赤外線検出装置１０Ｃは、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）を用いて接合材３を形成させる場合、たとえば、平板状のリッド２ｄ側の金属層４として、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の金属材料を含んだものであればよい。金属層４における金属材料は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることにより、酸化物ガラスにおける金属酸化物たるＰｂＯの金属元素であるＰｂ元素よりも、後述する酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。

赤外線検出装置１０Ｃでは、金属層４における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属層４の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ｃでは、金属層４における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。赤外線検出装置１０Ｃは、金属層４を設けたリッド２ｄ側と、接合材３との接合強度を高めることが可能となると考えられる。

同様に、赤外線検出装置１０Ｃは、金属接触層５における金属材料に、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種を用いることで、酸化物ガラス（ＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３）における金属酸化物たるＰｂＯの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物生成自由エネルギーが低いものとすることができる。金属接触層５は、蒸着法やスパッタリング法などを利用して基体１に形成させることができる。また、金属接触層５は、基体１となるセラミック製のパッケージ基体１１におけるグリーンシートに予め上述の金属材料を形成しておき、グリーンシートの焼成時にパッケージ基体１１の形成と同時に金属接触層５を形成させることもできる。

赤外線検出装置１０Ｃは、金属接触層５における金属材料をＦｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種とすることで、金属接触層５の金属材料がＳｉＯ_２・ＰｂＯ・Ｂ_２Ｏ_３により構成される酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりもＯ元素との親和力を強くできる。言い換えれば、赤外線検出装置１０Ｃでは、金属接触層５における金属材料（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ）が酸化物ガラスの金属元素（Ｐｂ元素）よりも酸化物ガラスにおけるＯ元素と反応しやすい。そのため、赤外線検出装置１０Ｃは、金属接触層５を設けたパッケージ基体１１側と、接合材３との接合強度を高めることが可能になると考えられる。赤外線検出装置１０Ｃでは、パッケージ基体１１側とリッド２ｄ側とを接合材３により接合している。

これにより本実施形態の赤外線応用デバイス１０は、赤外線応用デバイス１０を構成する部材間として、具体的には、赤外線透過部材２ｄ側とパッケージ基体１１側との接合強度を、より高めることが可能となる。

１ 基体
１ａ、２ｄ リッド
１ｂ１ 凹凸形状部
１ａａ 開口部
２ 窓材
２ａ１ 凹凸部
２ｅ 赤外線透過レンズ
３ 接合材
３ａ、３ｂ 接合面
４、５ 金属層
１０ 赤外線応用デバイス
１１ パッケージ基体
１１ａｂ 内底面
１１ａｄ 外周壁
１２ 覆部
１２ａａ 貫設孔

Claims (12)

1. 基体と、少なくとも一部が赤外線を透過する窓材と、前記基体側と前記窓材側とを接合する接合材とを備えた赤外線応用デバイスであって、
   前記窓材または前記基体の少なくとも一方は、前記接合材と接する金属層を設けており、前記接合材は、複数種の金属酸化物により構成される酸化物ガラスであり、前記金属層における金属材料は、複数種の前記金属酸化物の少なくとも１種の前記金属酸化物における金属元素よりも酸化物生成自由エネルギーが低いことを特徴とする赤外線応用デバイス。
2. 前記窓材は、前記金属層を設けており、前記窓材または前記窓材に設けた前記金属層の少なくとも一方は、前記窓材に設けた前記金属層と前記接合材との接合面を凹凸にする凹凸部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線応用デバイス。
3. 前記基体は、前記金属層を設けており、前記基体または前記基体に設けた前記金属層の少なくとも一方は、前記基体に設けた前記金属層と前記接合材との接合面を凹凸にする凹凸形状部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線応用デバイス。
4. 前記金属層は、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種の前記金属材料を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の赤外線応用デバイス。
5. 前記窓材は、赤外線が透過する前記窓材の表面に機能膜を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の赤外線応用デバイス。
6. 前記機能膜は、赤外線の反射を抑制する反射防止膜であることを特徴とする請求項５記載の赤外線応用デバイス。
7. 前記機能膜は、所定の赤外線を選択的に透過する波長選択フィルタであることを特徴とする請求項５記載の赤外線応用デバイス。
8. 前記基体は、開口部を有する凹状のセラミック製のパッケージ基体であり、前記窓材は、前記凹状の前記パッケージ基体における前記開口部を閉塞するリッドであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の赤外線応用デバイス。
9. 前記リッドは、シリコンよりなることを特徴とする請求項８に記載の赤外線応用デバイス。
10. 前記パッケージ基体の内底面側に実装する赤外線機能素子と、前記パッケージ基体の外周壁を覆う覆部と、該覆部を貫設し前記赤外線機能素子に対して窓となる貫設孔に設ける赤外線透過レンズとを備えたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の赤外線応用デバイス。
11. 前記基体は、貫通孔が貫設され開口部を有するリッドであり、前記窓材は、前記貫通孔における前記開口部を閉塞する赤外線透過部材であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の赤外線応用デバイス。
12. 前記赤外線透過部材は、レンズ形状を備え、シリコンよりなることを特徴とする請求項１１に記載の赤外線応用デバイス。

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