赤外線検出器及びその製造方法

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【発明の名称】	赤外線検出器及びその製造方法
【発明者】	【氏名】中木義幸【氏名】秦久敏【氏名】曽根孝典
【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。

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。

【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１１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３ａ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３ｂ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５０ｎｍ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５０ｎｍ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３００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３ｃ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１３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４００℃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３ｈ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３ａ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、２１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２２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３ｅと呼ぶ。
【００４８】次に、バルク型ゲッター４を透過用基板３Ｉ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３Ｊ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３ｂ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３ｆ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ＳｉＯ₂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。

【出願人】	【識別番号】０００００６０１３【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【出願日】	平成１１年５月２８日（１９９９．５．２８）
【代理人】	【識別番号】１０００６２１４４【弁理士】【氏名又は名称】青山葆（外１名）
【公開番号】	特開２０００－３３７９５９（Ｐ２０００－３３７９５９Ａ）
【公開日】	平成１２年１２月８日（２０００．１２．８）
【出願番号】	特願平１１－１４９６５９