JP3519720B2 - 電子デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサやトランジ
スタなどを減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気内に封入し
て構成される電子デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、赤外線センサや真空トランジ
スタなど、真空雰囲気（又は減圧雰囲気）中で高い性能
を発揮する電子デバイスは、一般的に、ハーメチックシ
ールやセラミックなどの容器内に封入されて用いられて
いる。このような真空パッケージされた電子デバイスに
は、単独のセンサが配置されたいわゆるディスクリート
型デバイスと、多数のセンサやトランジスタがアレイ状
に配置された集積型デバイスとがある。

【０００３】一方、センサや放出素子などをアレイ状に
配置したものを、セラミック等の特別の容器を利用する
のではなく、半導体デバイスの製造プロセスを利用した
実装方法により真空雰囲気中に封入して、小型化，高集
積化された電子デバイスを得るための提案もなされてい
る。例えば、国際公開ＷＯ９５／１７０１４号公報に
は、第１のウェハに赤外線等の検出器又は放射素子のセ
ルアレイを形成した後、第１のウェハ上に第２のウェハ
を所定の間隔で配置して、両ウェハ間を真空状態に保持
しつつ、セルアレイの周囲をはんだを用いて接合するこ
とにより、セルアレイが配置されている領域を真空雰囲
気中に封入する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の技術においては、以下のような不具合があった。

【０００５】第１に、多数の赤外線検出器などの素子を
アレイ状に配置すると、セルアレイ周囲の接合部全体を
完全に平坦にすることが困難なため、おのずと熱圧着に
要する押圧力が過大になり、接合中のウェハの破損や残
留応力による真空状態の悪化，デバイス動作の不良など
を引き起こすおそれがある。

【０００６】第２に、多数の赤外線検出器などの素子を
真空状態に保持するための接合部の一部に接合不良が生
じた場合には、セルアレイ全体の真空状態が破壊される
ので、デバイス全体が不良になり、不良率が高くなる。

【０００７】第３に、はんだを用いた接合では、はんだ
ペーストに含まれている有機材料の脱ガス化により、セ
ルアレイが配置されている内部空間における真空度があ
る程度以上には高くならないことから、例えば赤外線セ
ンサなどの感度の向上が望めないおそれがあった。

【０００８】本発明の第１の目的は、赤外線等の検出器
や電子放出素子が配置された領域単位で減圧雰囲気又は
不活性ガス雰囲気中に封入する手段を講ずることによ
り、小型化，集積化に適した電子デバイス，その製造方
法などを提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、セルアレイが配置
されている内部空間における真空度を高める手段を講ず
ることにより、赤外線センサなどの電子デバイスの機能
の向上を図ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子デバイス
は、少なくとも１つの素子が配置された複数のセル領域
を有する本体基板と、上記本体基板上に載置されたキャ
ップ体と、上記複数のセル領域のうち少なくとも１つの
セル領域の上記素子が配置された部位に設けられ、上記
本体基板と上記キャップ体とに囲まれて減圧雰囲気又は
不活性ガス雰囲気に維持された空洞部と、上記本体基板
と上記キャップ体との間に設けられ、上記空洞部を外部
空間から遮断するための環状接合部とを備えている電子
デバイスであって、上記電子デバイスは、熱電変換素子
と、上記熱電変換素子を支持するための支持部材と、上
記支持部材の下方に形成された第２の空洞部とを有する
赤外線検出用センサである。

【００１１】これにより、減圧雰囲気や不活性ガス雰囲
気など、外部空間から遮断された雰囲気を必要とする素
子，例えば赤外線センサ，電子放出素子などを個別に空
洞部に配置することができるので、ディスクリート型電
子デバイスや、多数の素子を配置した集積型電子デバイ
スの双方に適した構造が得られる。

【００１２】その場合には、上記第２の空洞部内は、上
記支持部材から延びる柱又は壁が設けられていないこと
により、赤外線の検知感度のいっそうの向上と、検知精
度の向上とを図ることができる。

【００１３】また、上記第２の空洞部は、上記空洞部に
連通されていることにより、赤外線の検知感度の向上
と、検知精度の向上とを図ることができる。

【００１４】上記本体基板の上に形成され、上記素子を
囲む第１の環状膜と、上記キャップ体の上に形成された
第２の環状膜とをさらに備え、上記環状接合部は、上記
第１及び第２の環状膜との間に形成されており、上記第
１，第２の環状膜の材料は、Ａｌ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏ，Ｔａ，Ａｌ−Ｃｕ合金，酸化膜
のうち少なくともいずれか１つから選ばれる材料であ
り、上記第１，第２の環状膜の材料は、互いに同一の材
料であることが好ましい。

【００１５】その場合には、上記キャップ体が、Ｓｉ基
板と、該Ｓｉ基板の上に設けられた１．１ｅＶよりも小
さいバンドギャップを有する半導体層とを有することに
より、可視光に近い光による背景信号の重畳を回避する
ことができるため、赤外線検出のためのダイナミックレ
ンジを大きく確保することが可能となり、その結果、動
物や人の検出に適した電子デバイスが得られる。

【００１６】その場合、上記キャップ体の最上層は、フ
レネルレンズとなる回折パターンが形成されたＳｉ層に
より構成されていることにより、赤外線センサの熱電変
換素子に赤外線を集光させることができ、赤外線の検出
効率の向上を図ることができる。

【００１７】本発明の電子デバイスは、少なくとも１つ
の素子が配置された複数のセル領域を有する本体基板
と、上記本体基板上に載置されたキャップ体と、上記複
数のセル領域のうち少なくとも１つのセル領域の上記素
子が配置された部位に設けられ、上記本体基板と上記キ
ャップ体とに囲まれて減圧雰囲気又は不活性ガス雰囲気
に維持された第１の空洞部と、上記本体基板と上記キャ
ップ体との間に設けられ、上記第１の空洞部を外部空間
から遮断するための環状接合部とを備え、上記素子を支
持するための支持部材と、上記支持部材の下方に形成さ
れた第２の空洞部とを有し、上記第２の空洞部は、上記
第１の空洞部に連通されている。

【００１８】

【発明の実施の形態】（電子デバイスの基本構造） 図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の電子デバイスの基本構
造例を概略的に示す断面図である。なお、図１（ａ）〜
（ｄ）に示される電子デバイスのセル領域１１に配置さ
れる素子の具体的な構造については、後に説明する。

【００１９】セル領域１１の少なくとも素子が配置され
ている領域は、キャップ体によって減圧雰囲気に保持さ
れている。セル領域に設けられる素子としては、赤外線
センサ，圧力センサ，加速度センサ，流速センサ，真空
トランジスタなどがある。

【００２０】赤外線センサには、ボロメータ，焦電型セ
ンサ，サーモパイルなどの熱形と、ＰｂＳ，ＩｎＳｂ，
ＨｇＣｄＴｅなどを用いた量子形とに大別される。ボロ
メータには、ポリシリコン，Ｔｉ，ＴｉＯＮ，ＶＯｘ
などの抵抗変化を利用したものがある。サーモパイルに
は、ＰＮ接合部に生じるゼーペック効果を利用したも
の、さらにはＰＮダイオードなどの順方向電流の過渡特
性を利用したものがある。焦電型赤外線センサには、Ｐ
ＺＴ，ＢＳＴ，ＺｎＯ，ＰｂＴｉＯ３ などの材料の誘
電率変化を利用したものがある。量子型赤外線センサ
は、電子励起によって流れる電流を検出するものであ
る。これらの赤外線センサは、おしなべてキャップ体中
で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気中に封入すると特性
が向上する特性を有している。

【００２１】圧力センサ，加速度センサには、空気の粘
性抵抗を減少させると感度が向上するので、キャップ体
中で真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気に封入すると特性
が向上することが知られている。

【００２２】また、この種のセンサの１つのセル領域に
配置される素子の数は単体でも複数でもよい。さらに、
セル領域には、必要に応じて、スイッチング素子（トラ
ンジスタ）も、上記真空度を高めると特性が向上する素
子と共に設けられていてもよい。

【００２３】−第１の基本構造例− 図１（ａ）に示すように、第１の基本構造例の電子デバ
イスは、Ｓｉウェハから形成された本体基板１０と、本
体基板１０の所望の領域を減圧雰囲気に封着するため
の，Ｓｉウェハから形成されたキャップ体２０Ａとを備
えている。本体基板１０には、赤外線センサなどの単体
の素子と、素子に信号を供給するための回路などとが配
置されたセル領域１１が設けられている。一方、キャッ
プ体２０Ａは、シリコンからなる基板部２１と、減圧雰
囲気に保持される空洞部２３となる凹部を囲む筒部２２
とを備えている。つまり、後述する各種接合方法を利用
して、減圧雰囲気中で本体基板１０のセル領域の一部と
キャップ体２０Ａの筒部２２とを互いに結合させて、減
圧雰囲気に保持される空洞部２３を封止するための環状
接合部１５を形成する。これにより、セル領域１１内の
素子が所望の機能を発揮することができるように構成さ
れている。

【００２４】ここで、凹部の構造としては、平坦な基板
の一部をある深さまでエッチングにより除去することに
より形成された空間と、平坦な基板上に閉ループ状の壁
である筒部が存在することにより筒部によって囲まれる
空間とがある。図１（ａ）には、筒部２２によって囲ま
れる空間である凹部のみが開示されているが、本発明に
おいて、空洞部を形成する前に本体基板又はキャップ用
基板あるいはその双方に形成される凹部の構造は、図１
（ａ）に示される形態に限定されるものではない。以下
の各基本構造例や、各実施形態においても同様である。

【００２５】また、凹部を囲む筒部の形成方法として
は、平坦な基板の閉ループ状の領域を残して他の領域を
ある深さまで除去することにより、凹部を囲む筒部を形
成する方法と、平坦な基板上に閉ループ状の壁を積み上
げることにより凹部を囲む筒部を形成する方法とがあ
り、いずれを用いてもよいものとする。

【００２６】−第２の基本構造例− 図１（ｂ）に示すように、第２の基本構造例の電子デバ
イスにおけるキャップ体２０Ｂは、基板部２１と、減圧
雰囲気に保持される空洞部２３となる凹部を囲む筒部２
２とに加えて、厚み３μｍ程度のＧｅからなるＧｅフィ
ルタ部２４を備えている。第２の基本構造例における本
体基板１０の構造は第１の基本構造例における本体基板
１０と同じである。この場合、基板部２１が波長約０．
８μｍ以上の光（赤外線）を容易に透過するのに対し
て、Ｇｅフィルタ部２４は、波長約１．４μｍ以上の光
（赤外線）のみを透過し、波長約１．４μｍ以下の可視
光に近い波長領域の光を遮蔽する。

【００２７】したがって、第２の基本構造例は、セル領
域１１に赤外線センサを内蔵するデバイスに適用するこ
とにより、可視光に近い光が入射することによる電子回
路中のトランジスタの電流量変化などに起因する誤検知
を防止することができる。特に、赤外線センサは、夜間
における人体や動物などの検出に用いられるが、車や照
明などの可視光に近い光は、電子回路のトランジスタの
活性領域のキャリアを励起して、背景信号の重畳による
赤外線成分の検出マージンの減少を招くおそれがあるか
らである。

【００２８】また、シリコンウェハの上にＧｅ層をエピ
タキシャル成長させるには、シリコンウェハの上にＳｉ
１−ｘ Ｇｅｘ 層をＧｅ成分比ｘが０から１まで変化す
るようにエピタキシャル成長させた後、Ｇｅ層を所定の
厚みだけエピタキシャル成長させればよい。

【００２９】なお、Ｇｅ層の上にＳｉ１−ｘ Ｇｅｘ 層
をＧｅ成分比ｘが１から０まで変化するようにエピタキ
シャル成長させた後、Ｓｉ層を所定の厚みだけエピタキ
シャル成長させてもよい。Ｇｅ層を露出させた状態でそ
の後の工程を進めると、製造装置がＧｅで汚染されるお
それがあること、表面層がＳｉ層によって構成されてい
ると次のフレネルレンズ形成のための加工に電子デバイ
スの製造プロセスをそのまま利用することができること
などの点で、Ｇｅ層を最表面に露出させておかないこと
が好ましい。

【００３０】また、フィルタとして機能する層がＧｅ以
外の元素を含む材料によって構成されていてもよい。特
に、Ｓｉのバンドギャップ１．１ｅＶよりも小さいバン
ドギャップを有する材料は、０．８μｍよりも長波長領
域の光（主として近赤外線）を吸収するので、セル内に
配置されるトランジスタなどの不純物拡散層のキャリア
を励起させることによって生じる不具合を回避すること
ができる。

【００３１】−第３の基本構造例− 図１（ｃ）に示すように、第３の基本構造例の電子デバ
イスにおけるキャップ体２０Ｃは、基板部２１と、減圧
雰囲気に保持される空洞部２３となる凹部を囲む筒部２
２とに加えて、Ｇｅフィルタ部２４と、凸レンズ機能を
有するフレネルレンズとなる格子パターン２７がその表
面に刻み込まれたＳｉ層２５とを備えている。第３の基
本構造例における本体基板１０の構造は第１の基本構造
例における本体基板１０と同じである。第３の基本構造
例では、第２の基本構造例と同様の理由で、赤外線セン
サを内蔵するデバイスに適しており、特に、表面の格子
パターンの凸レンズ機能によって光を抵抗体の存在位置
に効果的に集中させることができるので、小型化，高性
能化に適した電子デバイスが得られる。

【００３２】大気には、電磁波の波長域３μｍ〜５μｍ
と８μｍ〜１０μｍとに「大気の窓」と呼ばれる赤外線
の透過率の高い部分があり、その帯域は赤外線が通過し
てくるが、その大気の窓以外の部分では赤外線が擾乱ノ
イズによって検出困難な領域となる。そして、人体や動
物の体から放射される赤外線の波長領域は３μｍ〜１０
μｍであるので、Ｇｅフィルタ層２４を設けることによ
り、可視光に近い領域０．８μｍ〜１．４μｍの範囲の
光による誤検知を回避しつつ、赤外線センサの目的とす
る人や動物の検知を精度よく行なうことができる。

【００３３】なお、Ｇｅフィルタ層に代えて、ＳｉＧｅ
フィルタ層（組成Ｓｉ１−ｘ Ｇｅｘ ）を設けてもよ
い。その場合、Ｇｅの成分比ｘによって遮断できる赤外
線の周波数帯域が、０．８μｍ〜１．４μｍの範囲で変
動する。そのために、ＳｉＧｅフィルタ層を設けること
により、目的に応じて遮断周波数域を調整できるという
利点がある。

【００３４】−第４の基本構造例− 図１（ｄ）に示すように、第４の基本構造例の電子デバ
イスは、Ｓｉからなる本体基板１０と、本体基板１０の
所望の領域を減圧雰囲気中に封着するためのＳｉからな
るキャップ体２０Ｄとを備えている。本体基板１０に
は、赤外線センサなどの１つの素子と、素子に信号を供
給するための回路などとが配置された多数のセル領域１
１が設けられている。一方、キャップ体２０Ｄは、基板
部２１と、減圧雰囲気に保持される空洞部２３となる凹
部を囲む多数の筒部２２とを備えている。つまり、後述
する各種接合方法を利用して、減圧雰囲気中で本体基板
１０の各セル領域１１の一部とキャップ体２０Ｄの各筒
部２２とを互いに結合させて閉ループ状の環状接合部１
５を形成することにより、各空洞部２３を減圧雰囲気に
保持して各セル領域１１の素子が所望の機能を発揮する
ことができるように構成されている。

【００３５】なお、基板部２１には、基板部２１を各セ
ル領域ごとに区画するための切り込みが入っており、接
合時又は接合後に切り込み部で各セル領域ごとに分割さ
れる。ただし、切り込み部で分割されていなくてもよ
い。その場合にも、各キャップ体の接合厚さやウェハの
変形などによって、セルごとに押圧力（圧着力）に微妙
な差が生じようとしても、切り込み部で弾性変形するこ
とにより、各セルにおける接合の押圧力をできるだけ均
一化しうるように構成されている。

【００３６】また、図１（ｄ）においては、キャップ体
２０Ｄは基板部２１のみを有しているが、Ｇｅキャップ
部を備えていてもよいし、さらに、表面にフレネルレン
ズなどのレンズ機能を備えていてもよい。

【００３７】図１（ａ）〜（ｄ）においては、本体基板
とキャップ体との接合をＳｉ同士の接合によって実現し
た状態を示している。しかし、一般的には、Ｓｉ同士の
接合よりも金属同士の接合を利用した方が、製造プロセ
スが容易である。そこで、以下、接合部の構造の例につ
いて説明する。

【００３８】（接合部の構造例） 図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の電子デバイスの真空保
持のための接合部の構造例を概略的に示す断面図であ
る。

【００３９】ここで、本発明において利用する水素結合
を利用した接合、金属結合を利用した接合、及び常温接
合に意味について説明する。

【００４０】水素結合とは、常圧から１０−４Ｐａ程度
の低真空状態までの範囲で行なわれ、水素結合には、非
加熱の場合と加熱する場合とがある。金属結合は、１０
００Ｐａ程度に加圧して行なう場合もあれば、１０−８
よりも低圧の超真空状態までの範囲で行なう場合もあ
り、さらに、高温に加熱する場合と非加熱の場合とがあ
る。常温接合とは、非加熱で原子レベルで被接合部材同
士を直接接合させる方法であって、１０−４Ｐａ程度の
比較的低真空状態から１０−８Ｐａよりも低圧の超真空
状態までの範囲で行なわれる。常温接合により、金属同
士や、セラミック同士やシリコン同士など金属以外の材
料からなる被接合部材同士を接合させることができる。
また、常温接合には、原子レベル直接接合（１０−６〜
１０−９Ｐａの範囲で行なわれる）や金属結合を利用し
た接合もある。

【００４１】−第１の接合部の構造例− 図２（ａ）に示すように、第１の接合部の構造例では、
本体基板１０の上に接合用材料である金属（例えばアル
ミニウム（Ａｌ））からなる環状膜１２が設けられてお
り、キャップ体２０の筒部２２の先端に接合用材料であ
る金属（例えばＡｌ）などからなる環状膜２６が設けら
れている。そして、減圧雰囲気中で各環状膜１２，２６
同士を水素結合などにより結合させて環状接合部１５を
形成することにより、セル領域１１上の空洞部２３を減
圧雰囲気に封止する。

【００４２】また、第１の接合部の構造例及び後述する
第２〜第４の接合部の構造例において、接合用材料であ
る金属としては、Ａｌの他に、Ｉｎ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏ，Ｔａ，Ａｌ−Ｃｕ合金などの金属
又は合金があり、これらの金属同士の間、金属と合金と
の間又は合金同士の間の金属結合を利用することができ
る。さらに、接合用材料として、金属以外の材料を用い
ることも可能である。例えば、シリコン酸化膜同士の間
や、シリコン酸化膜とＳｉとの間，あるいはＳｉ同士の
間の水素結合を利用することが可能である。

【００４３】これらの金属結合又は水素結合を利用した
接合、あるいは常温接合を行なう場合、低温かつ低真空
雰囲気下での接合が容易である点で、本発明に適してい
るといえる。

【００４４】なお、第１の接合部の構造例及び後述する
第２〜第４の接合部の構造例において、Ｓｉ同士の間の
水素結合を利用する場合には、各環状膜１２，２６を設
ける必要はない。

【００４５】−第２の接合部の構造例− 図２（ｂ）に示すように、第２の接合部の構造例では、
本体基板１０の上に、絶縁膜からなる環状突起部１４が
設けられており、セル領域１１の環状突起部１４内側の
領域上に環状膜１２が設けられている。一方、キャップ
体２０の筒部２２の先端に環状膜２６が設けられてい
る。そして、減圧雰囲気中で、筒部２２を環状突起部１
４に嵌入した状態で、各環状膜１２，２６同士を結合さ
せて環状接合部１５を形成することにより、セル領域１
１上の空洞部２３を減圧雰囲気に封止する。つまり、環
状突起部１４は、筒部２２と係合する係合部として機能
する。ただし、本体基板１０に筒部２２の外側面と係合
する内側面を有する凹部が係合部として設けられている
が、筒部２２の内側面と本体基板の係合部の外側面とを
係合させてもよい。

【００４６】この接合部の構造例によると、キャップ体
２０を本体基板１０上に確実に固定することができるの
で、この接合部の構造例は、複数のセル領域１１を有す
る電子デバイスに特に適した構造である。

【００４７】−第３の接合部の構造例− 図２（ｃ）に示すように、第３の接合部の構造例では、
本体基板１０の上に、内側面がテーパ面である絶縁体か
らなる環状突起部１４が設けられており、セル領域１１
の環状突起部１４内側の領域上に環状膜１２が設けられ
ている。一方、キャップ体２０の筒部２２の外側面も環
状突起部１４の内側面のテーパ面とほぼ同じ傾斜を持っ
たテーパ面となっており、筒部２２の先端に環状膜２６
が設けられている。そして、減圧雰囲気中で、環状突起
部１４の内側面と筒部２２の外側面とをはめ合わせた状
態で、各環状膜１２，２６同士を結合させて環状接合部
１５を形成することにより、セル領域１１上の空洞部２
３を減圧雰囲気に封止する。この場合にも、環状突起部
１４は、筒部２２と係合する係合部として機能する。た
だし、本体基板１０に筒部２２の外側面と係合する内側
面を有する凹部を係合部として設けてもよい。また、筒
部２２の内側面と本体基板の係合部の外側面とを係合さ
せてもよい。

【００４８】この接合部の構造例によると、キャップ体
２０を本体基板１０上に位置合わせすることが容易であ
り、この接合部の構造例は、複数のセル領域１１を有す
る電子デバイスに特に適した構造である。

【００４９】−第４の接合部の構造例− 図２（ｄ）に示すように、第４の接合部の構造例では、
本体基板１０の上に、内側面が段付き面である絶縁体か
らなる環状突起部１４が設けられており、セル領域１１
の環状突起部１４よりも内側の領域上に環状膜１２が設
けられている。一方、キャップ体２０の筒部２２の外側
面は環状突起部１４の内側面の段付き面と係合する段付
き面となっており、筒部２２の先端に環状膜２６が設け
られている。そして、減圧雰囲気中で、環状突起部１４
の内側面と筒部２２の外側面とをはめ合わせた状態で、
各環状膜１２，２６同士を結合させて環状接合部１５を
形成することにより、セル領域１１上の空洞部２３を減
圧雰囲気に封止する。

【００５０】この場合にも、環状突起部１４は、筒部２
２と係合する係合部として機能する。ただし、筒部２２
に段付きの外側面を設け、本体基板１０にこれと係合す
る段付きの内側面を有する凹部を係合部として設けても
よい。また、筒部２２に段付きの内側面を設け、本体基
板に段付きの外側面を有する係合部を設けてもよい。

【００５１】この接合部の構造例によると、キャップ体
２０を本体基板１０上に位置合わせすることが容易であ
り、この接合部の構造例は、複数のセル領域１１を有す
る電子デバイスに特に適した構造である。

【００５２】（電気的接続構造） 図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ順に、本発明の電子デ
バイスに適した電気的接続構造の例を示す平面図及び断
面図である。ただし、図３（ａ）は、キャップ体を除い
た状態での電子デバイスの平面構造を示している。

【００５３】図３（ａ），（ｂ）に示すように、本体基
板１０とキャップ体２０とは、環状膜１２，２６同士の
接合によって互いに機械的に接続されて、両者間には真
空状態に保持された空洞部２３が形成されている。ま
た、本体基板１０の上には、例えば破線で示すボロメー
タなどの素子４０と、ゲート電極３１，ソース領域３２
及びドレイン領域３３を有するＮチャネル型のスイッチ
ングトランジスタ３０とが設けられている。このスイッ
チングトランジスタ３０により、素子４０と外部回路と
の電気的接続が制御される。そして、キャップ体２０に
よって封止されている領域に配置されている素子４０と
外部回路との電気的接続のオン・オフが制御される。こ
のスイッチングトランジスタ３０のドレイン領域３３及
びゲート電極３１はキャップ体２０によって囲まれる領
域内に設けられている。ソース領域３２は、図３（ａ）
に示すように、基板本体１０内で各環状膜１２，２６を
横断するように形成されている。また、キャップ体２０
の筒部の直下方に位置する領域に、基板本体１０内で各
環状膜１２，２６を横断するように形成され、配線とし
て機能する不純物拡散層（Ｎ+ 型拡散層）３２，３５，
３６が設けられている。

【００５４】また、本体基板１０の上には、スイッチン
グトランジスタ３０及び本体基板１０の上を覆う酸化シ
リコンからなる層間絶縁膜４１と、層間絶縁膜４１の上
を覆うパッシベーション膜４２とが形成されている。さ
らに、スイッチングトランジスタ３０のゲート電極３１
と不純物拡散層３６とを接続するコンタクト３１ａと、
スイッチングトランジスタ３０のソース領域３２と外部
回路（図示せず）とを互いに接続する第１配線５１ａ
と、不純物拡散層３６と外部回路（図示せず）とを互い
に接続する第２配線５１ｂと、スイッチングトランジス
タ３０のドレイン領域３３と素子４０とを接続する第３
配線５１ｃと、素子４０と不純物拡散層３５とを互いに
接続する第４配線５１ｄと、不純物拡散層３５と外部回
路（図示せず）とを互いに接続する第５配線５１ｅとが
設けられている。すなわち、素子４０とスイッチングト
ランジスタ３０とは、第３配線５１ｃ及びドレイン領域
３３を介して接続されている。また、素子４０は、第４
配線５１ｄ，不純物拡散層３５及び第５配線５１ｅを介
して、外部回路に接続されている。

【００５５】このような電気的接続構造を採ることによ
り、キャップ体２０の環状膜２６とと本体基板１０の環
状膜１２との間に存在する環状接合部１５の直下方に金
属配線が存在しないので、環状膜同士を接続する際の押
圧力（圧着力）によって配線が破断されて断線したり、
一部の破断によって接続の信頼性が悪化するのを有効に
防止することができる。また、空洞部２３内では、パッ
シベーション膜４２によって層間絶縁膜４１を覆うこと
が容易となるので、層間絶縁膜４１から発生するガス等
が空洞部２３内に侵入するのを阻止することができ、空
洞部２３の真空状態を良好に保持することができる。

【００５６】なお、外部回路は、本体基板１０の上でキ
ャップ体２０によって覆われていない領域に形成されて
いてもよいし、赤外線センサとは別の部分に設けられて
いてもよい。

【００５７】また、図３（ａ），（ｂ）に示す電子デバ
イスの構造においては、セル領域中の素子４０とスイッ
チングトランジスタ３０（特にドレイン領域３３）とを
囲むようにキャップ体２０が設けられている。このよう
に、キャップ体２０にフィルタ機能を有するＧｅ層を設
けることにより、セル領域中のスイッチングトランジス
タ３０のドレイン領域に励起されるキャリアによる不具
合の発生を回避することができる。また、Ｇｅ層をキャ
ップ体２０に設けなくても、光が少なくともスイッチン
グトランジスタ３０に入射するのを妨げる位置にＧｅな
どからなるフィルタを設けてもよい。さらに、キャップ
体２０にＧｅ層などのフィルタ部を設けないのであれ
ば、スイッチングトランジスタ３０（特にドレイン領
域）をキャップ体２０によって囲む必要はない。

【００５８】（第１の実施形態） 次に、本発明の電子デバイスをディスクリート型の赤外
線センサに適用した例である第１の実施形態について説
明する。

【００５９】図４（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実
施形態に係る赤外線センサの断面図及び電気回路図であ
る。

【００６０】図４（ａ）に示すように、本実施形態の赤
外線センサは、厚みが約３００μｍのＳｉ基板１１０
と、Ｓｉ基板１１０の上に設けられた抵抗素子（ボロメ
ータ）１２０と、Ｓｉ基板１１０の上に形成され、抵抗
素子１２０への電流をオン・オフするためのスイッチン
グトランジスタ１３０と、抵抗素子１２０が搭載されて
いる領域を減圧雰囲気に保持するためのキャップ体１４
０とを備えている。この赤外線センサ全体の大きさは、
数ｍｍ程度である。Ｓｉ基板１１０の上には、つづら折
り状にパターニングされた抵抗体１１１と、抵抗体１１
１を支持するシリコン窒化膜１１２及びシリコン酸化膜
１１３と、抵抗体１１１の上を覆うＢＰＳＧ膜１１６及
びパッシベーション膜（シリコン窒化膜）１１７とが設
けられている。シリコン酸化膜１１３，ＢＰＳＧ膜１１
６及びシリコン窒化膜１１２は、抵抗体１１１と共につ
づら折り状にパターニングされており、かつ、Ｓｉ基板
１１０の上まで延びている。つづら折り状の抵抗体１１
１，シリコン酸化膜１１３，ＢＰＳＧ膜１１６及びパッ
シベーション膜１１７の下方及び上方には、それぞれ真
空に保持された空洞部１１９，１４３が設けられ、空洞
部１１９，１４３は、シリコン酸化膜１１３，ＢＰＳＧ
膜１１６及びシリコン窒化膜１１２の一体化された部分
の間隙及び側方を通じて互いにつながっている。そし
て、空洞部１１９の上に、抵抗体１１１，シリコン酸化
膜１１３，ＢＰＳＧ膜１１６，パッシベーション膜１１
７及びシリコン窒化膜１１２の全体がつづら折り状で架
設された状態となっている。

【００６１】抵抗体１１１の材質は、Ｔｉ，ＴｉＯ，ポ
リシリコン，Ｐｔなどがあり、いずれを用いても構わな
い。

【００６２】また、パッシベーション膜１１７のうちキ
ャップ体１４０の筒部１４２の下方に位置する部分には
軟質金属材料（アルミニウムなど）からなる環状膜１１
８が設けられ、筒部１４２の先端にも軟質金属材料（ア
ルミニウムなど）からなる環状膜１４４が設けられてい
て、両接合部１１８，１４２同士の間に形成された環状
接合部１５により、キャップ体１４０とＳｉ基板１１０
との間に存在する空洞部１１９，１４３が減圧雰囲気
（真空状態）に保持されている。すなわち、空洞部１１
９，１４３が存在することにより、抵抗体１１１がＳｉ
基板１１０と熱絶縁され、赤外線から熱への変換効率を
高く維持するように構成されている。

【００６３】また、キャップ体１４０の基板部１４１
は、厚み約３００μｍのシリコン基板上に、厚み約３μ
ｍのＧｅ層と、表面にフレネルレンズが形成された厚み
約１μｍのＳｉ層とをエピタキシャル成長させた構造と
なっている。キャップ体１４０の筒部１４２によって深
さ数μｍ以上の空洞部が形成される。なお、窓部となる
部分をエッチングなどにより薄くしてもよい。

【００６４】また、スイッチングトランジスタ１３０
は、ソース領域１３１，ドレイン領域１３２及びゲート
電極１３３を備えている。そして、ドレイン領域１３２
がキャップ体１４０の筒部１４２の下方に形成されてお
り、ドレイン領域１３２が真空状態に封止された抵抗体
１１１と外部の部材との間の信号をつなぐ配線として機
能するように構成されている。

【００６５】なお、図４（ａ）には図示されていない
が、Ｓｉ基板１１０の下面には、抵抗素子を冷却するた
めのペルチェ素子が取り付けられている。このペルチェ
素子は、ショットキー接触部を通過するキャリアの移動
に伴う熱の吸収作用を利用した素子であり、本実施形態
においては、周知の構造を有する各種ペルチェ素子を用
いることができる。

【００６６】図４（ｂ）に示すように、抵抗体１１１の
一端は電源電圧Ｖddを供給する配線１３５に接続され、
抵抗体１１１の他端はスイッチングトランジスタ１３０
のドレイン領域１３２に接続されている。また、スイッ
チングトランジスタ１３０のゲートには、配線１３６を
介してオン・オフ切り替え用信号が入力され、スイッチ
ングトランジスタ１３０のソースは、他端に標準抵抗が
設けられた配線１３８を介して抵抗体１１１が受けた赤
外線量を検知するための検出部（図示せず）に接続さ
れ、スイッチングトランジスタ１３０の基板領域は、配
線１３７を介して接地電圧Ｖssを供給する接地に接続さ
れている。すなわち、赤外線量に応じて抵抗体１１１の
温度が変化して抵抗値が変化すると、配線１３８の電位
が変化することから、この電位の変化から赤外線量が検
出される。

【００６７】なお、ディスクリート型赤外線センサにお
いては、ボロメータなどからの出力を増幅するオペアン
プをも基板上に設けることがある。その場合、本実施形
態のボロメータ，スイッチングトランジスタに加えて、
オペアンプをキャップ体によって封止される領域に配置
することができる。

【００６８】次に、本実施形態における赤外線センサの
製造工程の一例について説明する。図５（ａ）〜（ｆ）
は、本発明の第１の実施形態（図４（ａ），（ｂ）参
照）に係る赤外線センサの製造工程を示す断面図であ
る。また、図６（ａ）〜（ｅ）は、ボロメータ及びその
周辺領域の形成工程を示す平面図である。そして、図５
（ａ）は図６（ｃ）に示すVa−Va線における断面図、図
５（ｂ）は図６（ｄ）に示すVb−Vb線における断面図、
図５（ｄ）は図６（ｅ）に示すVd−Vd線における断面図
である。

【００６９】図１３は、本実施形態に係る赤外線センサ
の全体構造を示す断面図である。同図に示すように、赤
外線センサは、ボロメータ等の抵抗素子やスイッチング
トランジスタを有するセル領域をアレイ状に配置してな
るセンサ領域Ｒsensと、各セル領域の電流や動作の制御
を行なうためのトランジスタを配置してなる周辺回路領
域Ｒperi（制御回路）とを備えている（図９参照）。た
だし、本実施形態においては、製造工程におけるセンサ
領域Ｒsensにおける構造の変化のみを説明する。製造工
程中における周辺回路領域Ｒperiの構造の変化について
は、本発明の特徴とは無関係であり、周知の各種ＣＭＯ
Ｓ工程を利用することができる。

【００７０】まず、図５（ａ）に示す工程で、Ｓｉ基板
１１０上に、図６（ａ）に示すような多数の孔１１２ｘ
を有する平板状のシリコン窒化膜１１２を形成する。次
に、このシリコン窒化膜１１２をマスクとして、Ｓｉ基
板１１０のドライエッチングを行なって、孔１１２ｘの
直下方に底付き孔を形成した後、ウエットエッチングに
より孔を横方向及び縦方向に拡大して、図６（ｂ）に示
すような深さ約１μｍの空洞部１１９ｘを形成する。こ
のとき、図５（ａ）では小さな空洞部１１９ｘ同士の間
に必ず壁部１１０ｘが存在しているように描かれている
が、接近した孔１１２ｘ同士の下方においては、空洞部
１１９ｘが互いに結合して比較的大きな空洞部となって
いてもよい。

【００７１】そして、シリコン窒化膜１１２の上に、ポ
リシリコン膜１１３を形成すると、ポリシリコン膜１１
３は完全に孔１１２ｘの上を覆うのではないので、図６
（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜１１３にも小さな
孔１１３ｘが形成される。

【００７２】次に、図５（ｂ）に示す工程で、ポリシリ
コン膜１１３を熱酸化するとシリコン酸化膜１１３ａが
形成され、このシリコン酸化膜１１３ａによって、孔１
１３ｘがふさがれる。さらに、シリコン酸化膜１１３ａ
の上に、Ｔｉ等の導体からなる抵抗体膜を堆積した後、
これをパターニングして、図６（ｄ）に示すようなつづ
ら折り状のパターンを有する抵抗体１１１を形成する。

【００７３】その後、基板上にポリシリコン膜を堆積し
た後、ポリシリコン膜をパターニングしてゲート電極１
３３を形成する。そして、Ｓｉ基板１１０のうちゲート
電極１３３の両側方に位置する領域に不純物（例えば砒
素，リンなどのｎ型不純物）を注入して、ソース領域１
３１及びドレイン領域１３２を形成する。

【００７４】このとき、センサ領域以外の周辺トランジ
スタ領域（図示せず）のＭＩＳトランジスタも同時に形
成する。その後、図示しないが、基板上に、センサ領域
及び周辺トランジスタ領域の既に形成されている部材を
覆う何層かの層間絶縁膜と配線層（つまり多層配線層）
を形成する。ただし、本実施形態においては、この工程
では、配線層を形成せずに、何層かの層間絶縁膜だけが
センサ領域に堆積される。

【００７５】次に、図５（ｃ）に示す工程で、センサ領
域の層間絶縁膜上に、ゲート電極１３３及び抵抗体１１
１を含む基板の上面全体を覆うシリコン酸化膜１１６を
堆積する。

【００７６】次に、図５（ｄ）及び図６（ｅ）に示す工
程で、シリコン酸化膜１１６のうち抵抗体１１１の間隙
部に位置する部分を除去する。このとき、シリコン酸化
膜１１６の一部は残存していて、抵抗体１１１を覆って
いる。その後、基板上に、窒化シリコンからなるパッシ
ベーション膜１１７を堆積する。このパッシベーション
膜１１７は、抵抗体１１１やスイッチングトランジスタ
１３０に水分，湿気などが侵入するのを防止するための
ものである。その後、パッシベーション膜１１７，シリ
コン酸化膜１１３及びシリコン窒化膜１１２のうち，抵
抗体１１１の間隙部に位置する部分を除去する。これに
より、抵抗素子（ボロメータ）１２０の形成が終了す
る。このとき、空洞部１１９ｘ同士の間に存在する壁部
１１０ｘも除去され、広い空洞部１１９が形成される。
そして、このエッチングにより形成された孔Ｈetによ
り、空洞部１１９は外部空間と連通する。また、抵抗体
１１１は、シリコン酸化膜１１３，シリコン酸化膜１１
６及びパッシベーション膜１１７によって包まれた状態
となる。

【００７７】なお、図示しない周辺トランジスタ領域に
おいても、このパッシベーション膜１１７を多層配線の
最上層を覆うように形成しておくことができる。このパ
ッシベーション膜は、ＬＳＩの製造工程においては、極
めて一般的に形成されるものである。本実施形態におい
ては、センサ領域のパッシベーション膜１１７を周辺ト
ランジスタ領域を覆うパッシベーション膜と共通の窒化
膜により共通の工程で形成することができる。

【００７８】次に、図５（ｅ）に示す工程で、パッシベ
ーション膜１１７のうち抵抗体１１１の周囲の領域上
に、抵抗体１１１及びスイッチングトランジスタ１３０
を環状に囲む厚み約６００ｎｍの金属（アルミニウム
（Ａｌ））からなる環状膜１１８を形成する。このと
き、環状膜１１８の一部はスイッチングトランジスタ１
３０のソース領域１３１の上方に位置している。

【００７９】また、図５（ｅ）には図示されていない
が、図３（ａ），（ｂ）に示すような配線５１ａ〜５１
ｅを形成する。すなわち、パッシベーション膜１１７及
びシリコン酸化膜１１６を貫通して不純物拡散層（ソー
ス・ドレイン領域を含む）やボロメータの抵抗体１１１
に到達するコンタクトホールを形成した後、コンタクト
ホールを埋めてパッシベーション膜上に延びる配線を形
成するのである。

【００８０】次に、図５（ｆ）に示す工程で、シリコン
基板の上に、１．４μｍ以上の波長領域の赤外線を通過
させる窓となる基板部１４１と、凹部を囲む筒部１４２
と、筒部１４２の先端上に設けられたＡｌからなる環状
膜１４４とを有するキャップ体１４０を準備する。そし
て、キャップ体１４０上の環状膜１４４と、Ｓｉ基板１
１０上の環状膜１１８とを位置合わせして、両者を互い
に結合させて環状接合部１５を形成する。このとき、セ
ル領域全体は、図３（ａ），（ｂ）に示されるとほぼ同
じ平面形状及び回路構造を有している。

【００８１】ここで、各環状膜１１８，１４４は、Ａｌ
のスパッタリングにより形成されたＡｌ膜をパターニン
グすることにより形成される。そして、環状膜１１８，
１４４にＦＡＢ（First Atom Beam ）処理，つまりＡｒ
原子を照射する処理を施して、Ａｌの表面にダングリン
グボンドを露出させてから、両者を圧着により接合す
る。この接合工程の詳細については、後述する。

【００８２】なお、本実施形態では、特にボロメータと
呼ばれる抵抗体を利用した赤外線センサの製造工程につ
いて説明したが、本発明に利用しうるボロメータの形成
方法は、この製造工程に限定されるものではない。ま
た、他のタイプの赤外線センサを利用することもでき
る。その場合には全く異なる製造工程を行なうことにな
るが、いずれにしても、本発明の特徴はボロメータその
ものの構造ではないので、本発明を他のタイプの赤外線
センサや、圧力センサ，加速度センサに適用する場合の
製造工程の説明は省略する。

【００８３】以上、図５（ａ）〜（ｆ）に示す製造工程
により、以下のような２つの効果が得られる。

【００８４】第１に、図５（ｄ）及び図６（ｅ）に示す
工程で、空洞部１１９ｘ同士の間に存在する壁部１１０
ｘも除去され、広い空洞部１１９を形成しているので、
空洞部１１９内には、上方の抵抗素子１２０と下方の基
板領域とを接続する柱や壁が存在しなくなるので、抵抗
素子１２０の熱放散をできるだけ少なくすることがで
き、赤外線センサの検出感度や検出精度の向上を図るこ
とができる。

【００８５】第２に、孔Ｈetによって抵抗素子１２０の
下方に形成された空洞部１１９がキャップ１４１内の空
間と連通しているので、空洞部１１９の雰囲気はキャッ
プ１４１内の雰囲気と同じ真空度を有している。すなわ
ち、空洞部１１９が孤立している場合には、空洞部１１
９が図５（ｂ）に示す酸化工程での雰囲気の状態で封入
されるので、空洞部１１９をあまり高い真空度に維持す
ることができない。それに対し、本実施形態では、空洞
部１１９の真空度がキャップ体１４０内の真空度，つま
り，キャップ体１４０の環状接合部１５を形成するとき
の真空度（例えば、１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度の
真空度）になる。したがって、赤外線センサの熱放射を
抑制することができ、赤外線センサの検出感度や検出精
度の向上を図ることができる。

【００８６】ただし、本実施形態のようにすべての壁部
を除去せずに、部分的に壁部や柱を残すようにしてもよ
い。その場合にも、環状接合部１５を金属結合や水素結
合を利用して形成することによる効果や、各セル領域個
別にキャップ体を設けることの効果は発揮することがで
きる。

【００８７】また、図５に示す空洞部１１９とキャップ
体１４０内の空間とが互いに連通していなくてもよい。
その場合にも、環状接合部１５を金属結合や水素結合を
利用して形成することによる効果や、各セル領域個別に
キャップ体を設けることの効果は発揮することができ
る。

【００８８】−キャップ体の形成方法− 図７（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態の電子デバイスに用
いられるキャップ体の形成方法を示す断面図である。

【００８９】まず、図７（ａ）に示す工程で、シリコン
ウェハの上にＧｅ層とＳｉ層とを順次エピタキシャル成
長させてなるキャップ用ウェハ１５０を準備する。シリ
コンウェハの上に厚み約３μｍのＧｅ層をエピタキシャ
ル成長させるには、上述のように、シリコンウェハの上
にＳｉ１−ｘ Ｇｅｘ 層をＧｅ成分比ｘが０から１まで
変化するようにエピタキシャル成長させた後、Ｇｅ層を
所定の厚みだけエピタキシャル成長させる。また、その
後、Ｇｅ層の上にＳｉ１−ｘ Ｇｅｘ 層をＧｅ成分比ｘ
が１から０まで変化するようにエピタキシャル成長させ
た後、厚み約１μｍのＳｉ層をエピタキシャル成長させ
る。そして、Ｓｉ層の表面に各赤外線センサに赤外線を
集光させるための凸レンズとなるフレネルレンズを形成
する。

【００９０】そして、キャップ用ウェハ１５０のフレネ
ルレンズが形成された面を下方にした状態で、図７
（ａ）に示すように、キャップ用ウェハ１５０のＧｅ層
及びＳｉ層とは対向する面上に、蒸着法，スパッタリン
グ法などにより、厚さ約６００ｎｍのＡｌ膜１５１を形
成する。

【００９１】次に、図７（ｂ）に示す工程で、Ａｌ膜１
５１上にレジストパターン（図示せず）を形成し、レジ
ストパターンをマスクとして、Ａｌ膜１５１をエッチン
グし、環状膜１４４を形成する。

【００９２】次に、図７（ｃ）に示す工程で、環状膜１
４４をマスク（ハードマスク）として、あるいはレジス
トパターンを残したままでドライエッチング（ＲＩＥ）
を行なって、キャップ用ウェハ１５０に、各赤外線セン
サの空洞となる凹部を囲む筒部１４２を形成する。この
とき、キャップ用ウェハ１５０は、シリコンウェハの残
部，Ｇｅ層，Ｓｉ層及びフレネルレンズなどを有する基
板部１４１と、筒部１４２とにより構成され、筒部１４
２の高さつまり凹部の深さは、数μｍ以上である。

【００９３】なお、キャップ体の作成方法として、バル
クＳｉ基板に代えて、酸化絶縁層（例えばいわゆるＢＯ
Ｘ層）を有するＳＯＩ基板を用いることもできる。その
場合、絶縁層とＳｉ基板とのエッチング選択比が高い条
件でＳｉ基板をエッチングすることができるので、絶縁
層の部分で凹部の形成を確実に停止させることが可能に
なる。

【００９４】次に、図７（ｄ）に示す工程で、キャップ
用ウェハ１５０の基板部１４１を上に向けた状態で、Ｉ
ＣＰ−ＲＩＥを用いたドライエッチングにより、キャッ
プ用ウェハ１５０の基板部１４１に、基板部１４１を分
離して各赤外線センサのキャップ体を個別に形成するた
めの切り込み部１５２を形成する。そして、図５（ｆ）
や図３（ａ）に示すような構造を有する本体基板１００
を準備し、本体基板１００の上に図５（ｆ）や図３
（ａ）に示す形状を有する，Ａｌからなる環状膜１１８
を形成する。

【００９５】次に、図７（ｅ）に示す工程で、例えば図
５（ａ）〜（ｅ）に示す工程を経て赤外線センサが形成
された本体ウェハ１００の上に、キャップ用ウェハ１５
０を載置して、環状膜１１８，１４４同士を結合させる
ことにより、図５（ｆ）に示すような環状接合部１５を
形成するための圧着による接合工程を行なう。

【００９６】次に、図７（ｆ）に示す工程で、キャップ
用ウェハ１５０の切り込み部１５２でキャップ用ウェハ
を各赤外線センサごとに割るとともに、本体ウェハ１０
０を各赤外線センサごとにダイシングによって切り出す
ことにより、Ｓｉ基板１１０とキャップ体１４０からな
るディスクリート型赤外線センサ（図５（ｆ）参照）が
得られる。

【００９７】−圧着による接合工程の詳細− 図８は、圧着に用いられる装置の構成を概略的に示す断
面図である。同図に示すように、チャンバー１６０に
は、圧着用の圧力を印加するための支持部材１６１と、
チャンバー１６０内を真空に保持するための広帯域ロー
タリーポンプ１６２と、Ａｒを照射するための照射装置
１６３，１６４とが取り付けられている。そして、本体
ウェハ１００を上方に、キャップ用ウェハ１５０を下方
に配置した状態で、照射装置１６３，１６４から各環状
膜１１８，１４４（図７（ｄ）参照）にそれぞれＡｒ原
子ビームを照射する。この処理により、環状膜１１８，
１４４を構成するＡｌ表面の汚染物質や酸化膜が除去さ
れる。その後、チャンバー１６０内の真空度を１０−４
Ｐａレベルに保持した状態で、常温（例えば３０℃程
度）で、０．５ＭＰａ〜２０ＭＰａの圧力を両環状膜１
１８，１４４間に印加することにより、各環状膜１１
８，１４４を互いに接合する。

【００９８】このとき、圧着する前に、環状膜１１８，
１４４を約１５０℃に加熱することにより、表面に吸着
しているＡｒの追い出しを行なってもよい。

【００９９】また、Ａｒ原子を照射する代わりにＯ原子
や、他の中性原子を照射しても、Ａｌなどの金属の表面
にダングリングボンドを露出させることができるので、
本実施形態と同様の効果を得ることができる。

【０１００】接合に用いる金属としては、Ａｌの他の金
属（合金を含む）を用いることができるが、特に、融点
の低いＩｎ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ−Ｃｕ合金など
は、常温又は常温に近い低温での接合が可能である。こ
れらの金属は同種同士の金属を用いてもよいし、互いに
異なる種類の金属同士を用いてもよい。

【０１０１】例えば、環状膜としてＩｎ膜を蒸着により
形成しておき、加圧すると、Ｉｎ膜の表面がつぶれてＩ
ｎ膜の表面部に存在する自然酸化膜がつぶれて、Ｉｎ同
士の金属結合が行なわれる。このような圧着を用いるこ
ともできる。

【０１０２】また、接合方法には、熱圧着だけでなく超
音波接合を用いる方法や、常温で組成変形を与えて接合
する方法などがあり、いずれを用いてもよい。さらに、
Ｓｉ同士の間，Ｓｉ−酸化膜間，酸化膜同士の間などに
おける水素結合を利用した接合も可能である。

【０１０３】特に、１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度の
真空度で接合させることにより、内部空間の真空度を高
くして赤外線センサ等の機能をある程度高く維持しつ
つ、高真空状態を保持するための困難性を回避すること
ができるので、実用的かつ量産に適した接合を行なうこ
とができる。

【０１０４】本実施形態によると、上記従来のデバイス
のごとく、多くのセンサ，放射素子などの素子を含むセ
ルアレイ全体を真空状態に保持するものではなく、多数
の赤外線センサが形成されたウェハを用いつつ、各赤外
センサを個別に真空状態に封止することができるので、
ディスクリート型素子にも容易に適用することができ
る。

【０１０５】特に、本実施形態は、電子デバイスの製造
プロセス，特に、ＣＭＯＳ用プロセスをそのまま利用す
ることができるので、実用に適した製造方法である。

【０１０６】また、従来技術のように封止部をはんだ接
合によって形成するのではなく、封止部をアルミニウム
などの軟質金属同士の接合を利用して形成するので、赤
外線センサなどの素子の小型化にも適用が容易となる。

【０１０７】また、本実施形態の製造工程によると、ウ
ェハに多数のディスクリート型赤外線センサを形成する
場合にも、各赤外線センサ個別にキャップ体を接合する
ことができる。特に、図７（ｄ）に示すように、基板部
１４１に切り込み部１５２を形成することにより、各セ
ルごとに接合部に加わる応力を均一化することができる
ので、接合時に局部的に大きな応力が作用せず、接続部
の信頼性の向上を図ることができる。

【０１０８】（第２の実施形態） 図９は、本発明の第２の実施形態に係る赤外線エリアセ
ンサの構成を説明するための電気回路図である。本実施
形態の赤外線エリアセンサの具体的な構造は、図１３に
示すとおりである。

【０１０９】同図に示すように、本体基板には、ボロメ
ータ２０１とスイッチングトランジスタ２０２とを有す
る多数のセルＡ１〜Ｅ５が行列状に配置されたセルアレ
イが設けられている。１つのセルの大きさは、例えば４
０μｍ〜５０μｍ程度であるが、検知する赤外線のほぼ
波長の２倍に当たる２０μｍ以上であればよい。各セル
のスイッチングトランジスタ２０２のゲート電極は、縦
方向走査回路２０９（Ｖ−ＳＣＡＮ）から延びる選択線
ＳEL-1〜ＳEL-5に接続されている。各セルのボロメータ
２０１の一端は電源供給ライン２０５に接続され、スイ
ッチングトランジスタ２０２のソースは、接地から基準
抵抗Ｒａ〜Ｒｅを介して延びるデータライン２０４ａ〜
２０４ｅに接続されている。また、データライン２０４
ａ〜２０４ｅは、それぞれスイッチングトランジスタＳ
Ｗａ〜ＳＷｅを経て出力アンプ２０６に接続されてい
る。各スイッチングトランジスタＳＷａ〜ＳＷｅのゲー
ト電極には、横方向走査回路２０８（Ｈ−ＳＣＡＮ）か
ら延びる信号線２０７ａ〜２０７ｅが接続されている。

【０１１０】図１０は、本実施形態の赤外線エリアセン
サの制御方法を示すタイミングチャートである。縦方向
走査回路（Ｖ−ＳＣＡＮ）の制御により、選択線ＳEL-1
が駆動されると、各セルＡ１〜Ｅ１のスイッチングトラ
ンジスタ２０２がオンになり、ボロメータ２０１に基準
抵抗Ｒａ〜Ｒｅを経た電圧がそれぞれ供給される。一
方、横方向走査回路（Ｈ−ＳＣＡＮ）により、スイッチ
ングトランジスタＳＷａ〜ＳＷｅが順次駆動されて、各
セルＡ１〜Ｅ１のデータＤa1〜Ｄe1が出力アンプ２０６
から出力される。次に、縦方向走査回路（Ｖ−ＳＣＡ
Ｎ）の制御により、選択線ＳEL-2が駆動されると、横方
向走査回路（Ｈ−ＳＣＡＮ）の制御により、スイッチン
グトランジスタＳＷａ〜ＳＷｅが順次駆動されて、各セ
ルＡ２〜Ｅ２のデータＤa2〜Ｄe2が出力アンプ２０６か
ら出力される。同様に、縦方向走査回路（Ｖ−ＳＣＡ
Ｎ），横方向走査回路（Ｈ−ＳＣＡＮ）の制御によっ
て、各セルＡ３〜Ｅ３のデータＤa3〜Ｄe3、各セルＡ４
〜Ｅ４のデータＤa4〜Ｄe4、各セルＡ５〜Ｅ５のデータ
Ｄa5〜Ｄe5が出力アンプ２０６から順次出力される。

【０１１１】そして、各ボロメータ２０１が配置されて
いるセルにおける赤外線の入力レベルが集計されて、検
出対象に関する２次元の情報が得られる。

【０１１２】図１１（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態のセ
ルアレイを有する赤外線エリアセンサの製造工程を示す
斜視図である。

【０１１３】図１１（ａ）〜（ｅ）に示す工程では、上
記第１の実施形態における図７（ａ）〜（ｅ）に示す工
程と同じ処理を行なう。

【０１１４】そして、図１１（ｆ）に示す工程では、キ
ャップ用ウェハ１５０を切り込み部１５２で割ることに
より、セルアレイの各セルごとにキャップ体１４０を搭
載した赤外線エリアセンサが得られる。

【０１１５】ここで、図１１（ｆ）に示す分割は、接合
のための圧着力が加わった時点で自然に行なわれるよう
に切り込み部１５２における残存部の厚みを設定しても
よいし、圧着による接合が終了してから分割のための押
圧力を切り込み部１５２に別途加えることにより、行な
ってもよい。

【０１１６】なお、図１１（ａ）〜（ｆ）においては、
図７（ａ）〜（ｆ）に示す赤外線エリアセンサの構造と
基本的に類似しているので、同じ符号を付しているが、
ディスクリート型デバイス中のセルと集積型デバイス中
のセルとは、一般には大幅に大きさが異なる。

【０１１７】寸法が径（又は１辺）数百μｍ以下で高さ
数百μｍ以下の真空ドームを有する電子デバイスは、従
来の技術ではまだ実現することができなかったが、本実
施形態によると、かかる電子デバイスの形成が可能にな
った。この場合、キャップ体の筒部の壁厚は数十μｍ以
下であり、天井部の厚みは数百μｍ以下である。特に、
寸法が径（又は１辺）数十μｍ以下で深さ数μｍ以下の
真空ドームを「μ真空ドーム」と呼ぶことができる。ま
た、このような真空ドームを形成するための技術は、サ
ブミクロンの厚みを有する環状膜同士の接合を必要とす
るので、「ナノ接合μ真空ドーム」と称することができ
る。

【０１１８】また、セルアレイを有する赤外線エリアセ
ンサの場合、本体ウェハ１００には、ボロメータ、各セ
ル同士を接続する配線、電気回路などが設けられている
が、図１１（ａ）〜（ｆ）においてはそれらの図示が省
略されている。さらに、セルアレイを有する赤外線エリ
アセンサは、一般的には１つのウェハ上に複数個形成さ
れるので、図１１（ｆ）に示す工程の後に、本体ウェハ
１００を各チップに分割するためのダイシングなどが行
なわれる。

【０１１９】本実施形態によると、以下の効果を発揮す
ることができる。

【０１２０】第１に、従来のごとく、セルアレイ全体を
含む大面積の領域を１つのキャップ体で覆うものでは、
接合のための圧着時に接合部に局所的に大きな圧着力が
加わることがあり、接合部の破壊や基板の割れを生じる
おそれがある。それに対し、本実施形態のように、各セ
ル個別にキャップ体を接合する場合には、図１１に示す
ごとく、キャップ用ウェハ１５０に切り込み部１５２を
設けることにより、圧着による接合の際に各接合部に加
わる応力を均一化することができる。その際、接合の圧
着力によって切り込み部で自然にキャップ用ウェハが分
割されるようにしてもよい。すなわち、局所的に過大な
応力が生じるのを防止することができるので、接合時，
その後の工程あるいは実使用時における信頼性の向上を
図ることができる。

【０１２１】第２に、従来の赤外線センサのように、セ
ルアレイ全体を１つのキャップ体により封入する場合に
は、接合部の一部に接合不良が生じた場合にはセルアレ
イ全体が不良になり、救済を施すことがほとんど不可能
になる。それに対し、本実施形態によると、センサ等の
素子を配置した多数のセルをアレイ状に設けた電子デバ
イスにおいて、各セルごとに真空封止用のキャップ体を
装着する構造としたので、一部のセルの接合部が接合不
良により正常な真空状態に維持されないときにも、その
セルに隣接するセルの情報を利用するなどの手段を講ず
ることにより不良救済を図ることができる。

【０１２２】第３に、従来のごとく、セルアレイ全体を
含む大面積の領域を１つのキャップ体で覆う構造のもの
では、セルアレイの面積が特に大きい場合や、キャップ
体の窓部の厚みが薄い場合には、外部の大気とキャップ
内の減圧雰囲気との圧力差によって窓部にたわみが生じ
て、窓部の割れや窓部とセルとの接触が生じるおそれが
ある。それに対し、本実施形態においては、セルごとに
小面積のキャップ体が設けられているので、このような
不具合は生じない。そのため、窓部の厚みを薄くして赤
外線の検知感度を上げたり、デバイスの小型化を図るこ
とができる。

【０１２３】（第３の実施形態） 図１２は、本発明の第３の実施形態に係る真空ドーム構
造を有する微小真空トランジスタの例を示す断面図であ
る。本実施形態の微小真空トランジスタは、サファイア
基板２０１と、サファイア基板２０１の上に設けられた
電子供給層として機能するｎ−ＧａＮ層２０２と、ｎ−
ＧａＮ層２０２の上に設けられ、組成がほぼ連続的に変
化する組成傾斜層からなる電子移動層として機能するＡ
ｌｘＧａ１−ｘＮ層２０３と、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層２
０３の上に設けられ、表面層として機能するＡｌＮ層２
０４と、ｎ−ＧａＮ層２０２の上に設けられた下部電極
２０５と、ＡｌＮ層２０４の上に設けられ、ＡｌＮ層２
０４とショットキー接触する表面電極２０６と、ＡｌＮ
層２０４の上に形成され、開口部を有する第１の絶縁膜
２０７とが設けられている。そして、第１の絶縁膜２０
７の開口部の底面に露出するＡｌＮ層２０４の表面から
第１の絶縁膜２０７の開口部の側面を経て、第１の絶縁
膜２０７の上面に至る領域に、表面電極２０６の薄膜部
２０６ａが形成されている。表面電極２０６の薄膜部２
０６ａは厚みが５〜１０ｎｍ程度の薄い金属（Ｃｕな
ど）からなり、薄膜部２０６ａのうち開口部内でＡｌＮ
層２０４のショットキー接触する部分が電子放出部とな
っている。そして、表面電極２０６の厚膜部２０６ｂ
は、第１の絶縁膜２０７の上の設けられた厚みが１００
ｎｍ以上の金属からなり、厚膜部２０６ｂは薄膜部２０
６ａに接続されて配線の接続用パット部として機能す
る。

【０１２４】そして、第１の絶縁膜２０７の上に、真空
ドーム２１０を囲む円筒部を有するキャップ体２０８が
設けられ、キャップ体２０８の天井部の内面上には、電
子収集用の上部電極２０９ａが設けられ、キャップ体２
０８の天井部の外面上には外部電極２０９ｂが設けられ
ていて、上部電極２０９ａと外部電極２０９ｂとはキャ
ップ体２１０の天井部を貫通するスルーホールを介して
互いに接続されている。また、表面電極２０６を覆う窒
化シリコンからなるパッシベーション膜２１１と、パッ
シベーション膜２１１の上に形成されたＡｌからなる環
状膜２１２と、キャップ体２０８の円筒部の先端に形成
された環状膜２１３が設けられていて、各環状膜２１
２，２１３は互いに圧着により接合されて環状接合部１
５が形成されている。そして、真空ドーム２１０は、内
径が約１０μｍで、圧力が１０−４Ｐａ程度の減圧状態
となっている。

【０１２５】なお、ＡｌｘＧａ１−ｘＮ層２０３は下端
部においてはＧａに対するＡｌ含有比がほぼ０であり
（ｘ＝０）、逆に上端部においてはＡｌ含有比がほぼ１
である傾斜組成を有している。

【０１２６】この真空トランジスタは、表面電極２０６
と下部電極２０５の間に印加された信号に対応して放出
される電子を、減圧された電子走行室２１０で加速し
て、上部電極２０９で受けるものであり、電子走行領域
を真空としているため、絶縁性が高く、内部損失が小さ
く、温度依存性も小さい増幅素子又はスイッチング素子
として機能する。

【０１２７】（第４の実施形態） 上記各実施形態においては、各セル領域個別にキャップ
体を設ける構造について説明したが、本発明は、かかる
実施形態に限定されるものではない。

【０１２８】図１４は、本発明の第４の実施形態に係る
赤外線センサの全体構造を示す断面図である。同図に示
すように、本実施形態においては、キャップ体が１つの
セル単位で各セル領域を覆うのではなく、センサ領域Ｒ
sensの複数のセル領域を覆っている。そして、環状接合
部は、複数のセル領域を囲んでいる。キャップ体の材質
や、環状接合部を構成する材料及び形成方法は、上記第
１の実施形態と同様である。

【０１２９】図１５は、本発明の第４の実施形態の変形
例に係る赤外線センサの全体構造を示す断面図である。
同図に示すように、本実施形態においては、各セル領域
を個別に覆うのではなく、センサ領域Ｒsensのすべての
セル領域を覆っている。そして、環状接合部は、センサ
領域Ｒsens全体を囲んでいる。キャップ体の材質や、環
状接合部を構成する材料及び形成方法は、上記第１の実
施形態と同様である。

【０１３０】本実施形態又はその変形例によると、環状
接合部が、従来のはんだを利用したものとは異なり、金
属結合又は水素結合を利用した接合、あるいは常温接合
により形成されているので、抵抗素子が封入される空間
の真空度を高く維持することができ、キャップ体内に封
入される各種センサの検出感度のいっそうの向上や検出
精度の向上を図ることができる。

【０１３１】（その他の実施形態） 上記各実施形態においては、減圧雰囲気中に保持される
素子がボロメータや真空トランジスタである場合につい
て説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、ボロメータ以外のＰＮ接合ダイオー
ドなどの熱電変換素子や、波長４０μｍ〜５０μｍのテ
ラ波を検出又は放出する素子など、減圧雰囲気又は不活
性ガス雰囲気を必要とする素子全般に適用することがで
きる。

【０１３２】なお、上記各実施形態においては、キャッ
プ体のみに空洞部となる凹部とこれを囲む閉ループ状の
筒部を設けたが、本発明は係る実施形態に限定されるも
のではなく、キャップ体及び本体基板の双方に、空洞部
となる凹部とこれを囲む閉ループ状の筒部とがあっても
よい。また、本体基板のみに、空洞部となる凹部とこれ
を囲む閉ループ状の筒部とがあってもよく、その場合に
は、キャップ体が平板状であってもよい。

【０１３３】また、空洞部を囲む筒部の形状としては、
円筒状でも、四角筒状などの多角筒状等であってもよ
い。ただし、空洞部を減圧雰囲気に維持するためには、
閉ループの環状の構造を有していることを要する。

【０１３４】さらに、平坦な本体基板に凹部のみが設け
られていて筒部が存在していないものを利用することも
可能である。その場合には、キャップ用基板が、平板状
であってもよいし、凹部を有するものであってもよい。

【０１３５】さらに、平坦なキャップ用基板に凹部のみ
が設けられていて筒部が存在していないものを利用する
ことも可能である。その場合には、本体基板が、平板状
であってもよいし、凹部を有するものであってもよい。

【０１３６】また、上記各実施形態においては、キャッ
プ体によって封止される空洞部が真空ドームである場合
を想定している。その場合、空洞部内の圧力は、製造工
程中の圧着による環状膜の接合の容易性を考慮すると、
１０−２Ｐａ〜１０−４Ｐａ程度が好ましいが、１０−
４Ｐａ以下で１０−７Ｐａに達する真空雰囲気下におけ
る接合も可能である。

【０１３７】また、本発明は、プラズマ発光素子にも適
用が可能である。圧力が１３３Ｐａ以下の減圧雰囲気
で、ある特定のガス（例えばヘリウムガス，アルゴンガ
ス，ネオンガス，キセノンガス，クリプトンガス，水素
ガス，酸素ガス，窒素ガスなど）が含まれた特定雰囲気
にあるものについても、圧着による接合を利用した封止
が可能である限り、適用が可能である。

【０１３８】また、上記プラズマ発光素子において、本
発明のキャップ体は、半導体以外の材料によって構成さ
れていてもよい。例えば、酸化膜，窒化膜などの透明性
材料によりキャップ体を構成することにより、可視光を
発光する発光素子を減圧雰囲気などに封入したデバイス
を得ることができる。その構成を採る場合、Ｓｉ基板上
に透明性絶縁膜などを堆積した後、透明性絶縁膜にＳｉ
基板までは到達しない凹部を囲む筒部（外側面はＳｉ基
板まで達していてもよい）を形成しておき、上記各実施
形態において説明した接合方法によって、本体基板上の
セルごとにキャップ体を封着し、さらに、Ｓｉ基板のみ
をドライエッチングなどによって除去する手順により、
各セルの上に透明性キャップ体を搭載することができ
る。

【０１３９】

【発明の効果】本発明によると、少なくとも単体の素子
が配置された少なくとも１つのセル領域を減圧雰囲気又
は不活性ガス雰囲気に保持するためのキャップ体を設け
たので、既存の電子デバイスの製造プロセスを利用しつ
つ、ディスクリート型，集積型いずれの構造にも適した
信頼性の高い電子デバイス及びその製造方法の提供を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の電子デバイスの基
本構造例を概略的に示す断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の電子デバイスの真
空保持のための接合部の構造例を概略的に示す断面図で
ある。

【図３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ順に、本発明の電
子デバイスに適した電気的接続構造の例を示す平面図及
び断面図である。

【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に
係る赤外線センサの断面図及び電気回路図である。

【図５】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に
係る赤外線センサの製造工程を示す断面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）は、ボロメータ及びその周辺領
域の形成工程を示す平面図である。

【図７】（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態の赤外線セ
ンサに用いられるキャップ体の形成方法を示す断面図で
ある。

【図８】圧着に用いられる装置の構成を概略的に示す断
面図である。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る赤外線エリアセ
ンサの構成を説明するための電気回路図である。

【図１０】第２の実施形態の赤外線エリアセンサの制御
方法を示すタイミングチャートである。

【図１１】（ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態のセルア
レイを有する赤外線エリアセンサの製造工程を示す斜視
図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態に係る真空ドーム構
造を有する微小真空トランジスタの例を示す断面図であ
る。

【図１３】本発明の第１及び第２の実施形態に係る赤外
線センサの全体構造を示す断面図である。

【図１４】本発明の第４の実施形態に係る赤外線センサ
の全体構造を示す断面図である。

【図１５】本発明の第４の実施形態の変形例に係る赤外
線センサの全体構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 本体基板 １１ セル領域 １２ 環状膜 ２０ キャップ体 ２１ 基板部 ２２ 筒部 ２３ 空洞部 ２４ Ｇｅ層 ２５ Ｓｉ層 ２６ 環状膜 ２７ 格子パターン ３０ スイッチングトランジスタ ３１ ゲート電極 ３２ ソース電極 ３３ ドレイン電極 ３５ 不純物拡散層 ４０ 素子 ４１ 層間絶縁膜 ４２ パッシベーション膜 ５１ 配線 １００ 本体ウェハ １１０ Ｓｉ基板 １１１ 抵抗体 １１２ シリコン窒化膜 １１３ シリコン酸化膜 １１６ シリコン酸化膜 １１７ パッシベーション膜 １１９ 空洞部 １２０ 抵抗素子（ボロメータ） １３０ スイッチングトランジスタ １３１ ソース領域 １３２ ドレイン領域 １３３ ゲート電極 １４０ キャップ体 １４１ 基板部 １４２ 筒部 １４３ 空洞部 １４４ 環状膜 １５０ キャップ用ウェハ １５１ Ａｌ膜 １５２ 切り込み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/84 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ａ 35/32 Ｋ 37/00 Ｄ 29/80 Ａ (72)発明者 岡嶋 道生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 山本 真一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−111878（ＪＰ，Ａ) 特開2000−133817（ＪＰ，Ａ) 国際公開95／017014（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/02 H01L 23/06 H01L 27/14 H01L 27/146 H01L 29/80 H01L 29/84 H01L 35/32 H01L 37/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの素子が配置された複数
   のセル領域を有する本体基板と、 上記本体基板上に載置されたキャップ体と、 上記複数のセル領域のうち少なくとも１つのセル領域の
   上記素子が配置された部位に設けられ、上記本体基板と
   上記キャップ体とに囲まれて減圧雰囲気又は不活性ガス
   雰囲気に維持された空洞部と、 上記本体基板と上記キャップ体との間に設けられ、上記
   空洞部を外部空間から遮断するための環状接合部とを備
   えている電子デバイスであって、 上記電子デバイスは、熱電変換素子と、上記熱電変換素
   子を支持するための支持部材と、上記支持部材の下方に
   形成された第２の空洞部とを有する赤外線検出用センサ
   であることを特徴とする 電子デバイス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子デバイスにおい
   て、 上記第２の空洞部内は、上記支持部材から延びる柱又は
   壁が設けられていないことを特徴とする電子デバイス。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電子デバイスに
   おいて、 上記第２の空洞部は、上記空洞部に連通されていること
   を特徴とする電子デバイス。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の電子デバイスにおい
   て、上記本体基板の上に形成され、上記素子を囲む第１の環
   状膜と、 上記キャップ体の上に形成された第２の環状膜とをさら
   に備え、 上記環状接合部は、上記第１及び第２の環状膜との間に
   形成されており、 上記第１，第２の環状膜の材料は、Ａｌ，Ｉｎ，Ｃｕ，
   Ａｕ，Ａｇ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏ，Ｔａ，Ａｌ−Ｃｕ合金，
   酸化膜のうち少なくともいずれか１つから選ばれる材料
   であり、 上記第１，第２の環状膜の材料は、互いに同一の材料で
   あることを特徴とする電子デバイス。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の電子デバイスにおい
   て、 上記キャップ体は、Ｓｉ基板と、該Ｓｉ基板の上に設け
   られた１．１ｅＶよりも小さいバンドギャップを有する
   半導体層とを有することを特徴とする電子デバイス。
6. 【請求項６】 請求項１又は５に記載の電子デバイスに
   おいて、 上記キャップ体の最上層は、フレネルレンズとなる回折
   パターンが形成されたＳｉ層により構成されていること
   を特徴とする電子デバイス。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの素子が配置された複数
   のセル領域を有する本体基板と、 上記本体基板上に載置されたキャップ体と、 上記複数のセル領域のうち少なくとも１つのセル領域の
   上記素子が配置された部位に設けられ、上記本体基板と
   上記キャップ体とに囲まれて減圧雰囲気又は不活性ガス
   雰囲気に維持された第１の空洞部と、 上記本体基板と上記キャップ体との間に設けられ、上記
   第１の空洞部を外部空間から遮断するための環状接合部
   とを備え、 上記素子を支持するための支持部材と、上記支持部材の
   下方に形成された第２の空洞部とを有し、 上記第２の空洞部は、上記第１の空洞部に連通されてい
   ることを特徴とする電子デバイス。