(57)【要約】  赤外線センサは、赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の前方に配置されたレンズと、前記レンズの赤外線入射面側に配置され前記レンズにおける赤外線透過領域を規定する開口部を有するアパーチャと、前記アパーチャと前記レンズとの間に介在し前記開口部よりも広い範囲に形成されたギャップ層とを備えている。
2013088903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の前方に配置されたレンズと、前記レンズの赤外線入射面側に配置され前記レンズにおける赤外線透過領域を規定する開口部を有するアパーチャと、前記アパーチャと前記レンズとの間に介在し前記開口部よりも広い範囲に形成されたギャップ層とを備えてなることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記アパーチャの前記開口部は、前記レンズから遠い側ほど開口面積が大きいテーパ状の開口形状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記開口部の内側面のテーパ角度は、９０°から所望の視野角の半分の角度を減じた値以下であることを特徴とする請求項２記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記アパーチャと前記レンズとの間に介在したスペーサを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
前記スペーサは、前記アパーチャもしくは前記レンズと一体に形成されてなることを特徴とする請求項４記載の赤外線センサ。
【請求項６】
前記赤外線検出素子が収納されたパッケージを備え、前記パッケージは、前記赤外線検出素子の前方に窓孔を有し、前記レンズは、前記窓孔を前記パッケージの外側から塞ぐように配置されてなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項７】
前記赤外線検出素子が収納されたパッケージを備え、前記パッケージは、前記赤外線検出素子の前方に窓孔を有し、前記レンズは、前記窓孔を前記パッケージの内側から塞ぐように配置されてなり、前記パッケージの一部が前記アパーチャを兼ね、前記窓孔は、前記開口部を兼ねていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外線検出素子と、この赤外線検出素子が収納されたパッケージと、このパッケージにおける赤外線検出素子の前方の窓孔を塞ぐように配置された半導体レンズとを備えた赤外線センサが知られている（例えば、日本国特開２０１１−２２０９３９号公報：特許文献１、日本国特開２００７−２９２７２１号公報：特許文献２、日本国特開２０１０−２３７１１７号公報：特許文献３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の赤外線センサでは、軸外物点から出た赤外線（軸外光）を検出する場合に軸外収差が発生し、検出精度が低下してしまう懸念がある。【０００４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、レンズの軸外収差の発生を抑制することが可能な赤外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の赤外線センサは、赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子の前方に配置されたレンズと、前記レンズの赤外線入射面側に配置され前記レンズにおける赤外線透過領域を規定する開口部を有するアパーチャと、前記アパーチャと前記レンズとの間に介在し前記開口部よりも広い範囲に形成されたギャップ層とを備えてなることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態１の赤外線センサの概略断面図である。
【図２】図２Ａは実施形態１の赤外線センサに入射する赤外線の進行経路の説明図である。図２Ｂは比較例の赤外線センサに入射する赤外線の進行経路の説明図である。
【図３】実施形態１の赤外線センサにおけるアパーチャの他の構成例の説明図である。
【図４】実施形態２の赤外線センサの概略断面図である。
【図５】実施形態３の赤外線センサの概略断面図である。
【図６】実施形態４の赤外線センサの概略断面図である。
【図７】実施形態５の赤外線センサの概略断面図である。
【図８】実施形態６の赤外線センサの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図１に基づいて説明する。
【０００８】
赤外線センサは、赤外線検出素子１と、この赤外線検出素子１が収納されたパッケージ３と、このパッケージ３における赤外線検出素子１の前方の窓孔３ａを塞ぐように配置されたレンズ４とを備えている。つまり、赤外線センサは、パッケージ３が、赤外線検出素子１の前方に窓孔３ａを有し、レンズ４が、窓孔３ａを塞ぐように配置されている。また、赤外線センサは、レンズ４の赤外線入射面４ａ側に配置されレンズ４における赤外線透過領域を規定する開口部５ａを有するアパーチャ（絞り）５と、このアパーチャ５とレンズ４との間に介在したスペーサ６とを備えている。
【０００９】
パッケージ３は、赤外線検出素子１が実装されたパッケージ本体３１と、パッケージ本体３１に接合されたパッケージ蓋３２とを備えている。パッケージ３は、パッケージ蓋３２に上述の窓孔３ａが形成されている。また、レンズ４は、パッケージ蓋３２に接合部３５を介して接合されている。ここで、赤外線センサは、レンズ４の周部とパッケージ蓋３２における窓孔３ａの周部とが全周に亘って接合されている。また、赤外線センサは、パッケージ３とレンズ４とで囲まれた内部空間（気密空間）を、ドライ窒素雰囲気としてあるが、これに限らず、例えば、真空雰囲気としてもよい。また、赤外線センサは、パッケージ３の内部空間を真空雰囲気とする場合、パッケージ３内の残留ガスなどを吸着するゲッタをパッケージ蓋３２の内側に設けることが好ましい。ここで、ゲッタの材料としては、例えば、活性化温度が３００〜３５０℃程度の非蒸発ゲッタを用いることが好ましく、例えば、ジルコニウムの合金やチタンの合金などからなる非蒸発ゲッタを採用すればよい。
【００１０】
また、赤外線センサは、赤外線検出素子１の出力信号を信号処理するＩＣ素子２を備えており、このＩＣ素子２もパッケージ３内に収納されている。赤外線センサは、赤外線検出素子１とＩＣ素子２とが、パッケージ３内において横並びで収納されている。ここで、赤外線センサは、赤外線検出素子１とＩＣ素子２とが、パッケージ本体３１の一表面側（図１における上面側）において横並びで配置され実装されている。なお、パッケージ３は、ＩＣ素子２と赤外線検出素子１とを横並びで収納可能な構造に限らず、例えば、ＩＣ素子２と赤外線検出素子１とを縦並びで収納可能な構造としてもよい。
【００１１】
パッケージ本体３１は、絶縁材料からなる基体３１ａに、赤外線検出素子１、ＩＣ素子２などが電気的に接続される配線パターン（図示せず）が形成されている。赤外線検出素子１およびＩＣ素子２は、それぞれのパッドと上述の配線パターンとが、ワイヤ（図示せず）を介して適宜接続されている。ＩＣ素子２については、必ずしも、フェースアップで実装する必要はなく、フェースダウンで実装してもよく、この場合、当該ＩＣ素子２のパッドと上述の配線パターンとをバンプを介して適宜接続すればよい。また、赤外線検出素子１については、赤外線検出素子１に貫通孔配線を設け、当該貫通孔配線と上述の配線パターンとをバンプなどを介して適宜接続するようにしてもよい。また、パッケージ本体３１は、電磁シールド層３１ｂが形成されており、これにより、電磁シールド機能を有している。一方、パッケージ蓋３２は、後述のように、導電性を有している。また、パッケージ蓋３２は、パッケージ本体３１の電磁シールド層３１ｂと電気的に接続されている。また、レンズ４は、シリコンにより形成されている。しかして、赤外線センサは、パッケージ本体３１の電磁シールド層３１ｂとパッケージ蓋３２とレンズ４とを同電位とすることができる。これにより、赤外線センサは、赤外線検出素子１、ＩＣ素子２、上記配線パターンなどを含んで構成されるセンサ回路（図示せず）への外来の電磁ノイズを防止する機能を有している。
【００１２】
本実施形態の赤外線センサでは、パッケージ本体３１の基体３１ａの絶縁材料としてセラミックスを採用している。これにより、赤外線センサは、絶縁材料としてエポキシ樹脂などの有機材料を採用する場合に比べて、パッケージ本体３１の耐湿性および耐熱性を向上させることができる。また、赤外線センサは、絶縁材料のセラミックスとして、アルミナを採用すれば、窒化アルミニウムや炭化珪素などを採用する場合に比べて、絶縁材料の熱伝導率が小さくなる。これにより、赤外線センサは、ＩＣ素子２やパッケージ３の外部からの熱に起因した赤外線検出素子１の感度の低下を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、パッケージ本体３１は、上述のセンサ回路に電気的に接続される複数の外部接続用電極３１ｃが、基体３１ａの他表面（図１における下面）と側面とに跨って形成されている。
【００１４】
赤外線検出素子１は、パッケージ本体３１に第１のダイボンド剤（例えば、シリコーン樹脂など）からなる接合部１５を介して接合され、ＩＣ素子２は、パッケージ本体３１に第２のダイボンド剤（例えば、シリコーン樹脂など）からなる接合部２５を介して実装されている。各ダイボンド剤としては、低融点ガラスやエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などの絶縁性接着剤、半田（鉛フリー半田、金−錫半田など）や銀ペーストなどの導電性接着剤を用いることができる。また、赤外線検出素子１およびＩＣ素子２は、各ダイボンド剤を用いずに、例えば、常温接合法や、金−錫共晶もしくは金−錫共晶を利用した共晶接合法などによって、パッケージ本体３１と接合してもよい。
【００１５】
パッケージ本体３１は、上述の配線パターンのうち赤外線検出素子１およびＩＣ素子２それぞれのグランド用のパッド（図示せず）が接続される部位を、電磁シールド層３１ｂに電気的に接続してある。しかして、赤外線センサは、赤外線検出素子１およびＩＣ素子２などにより構成されるセンサ回路への外来の電磁ノイズの影響を低減でき、外来の電磁ノイズに起因したＳ／Ｎ比の低下を抑制することが可能となる。
【００１６】
パッケージ蓋３２は、パッケージ本体３１側の一面が開放された箱状に形成された金属キャップである。このパッケージ蓋３２は、当該一面がパッケージ本体３１により塞がれるようにパッケージ本体３１に気密的に接合されている。ここで、パッケージ本体３１の上記一表面の周部には、パッケージ本体３１の基体３１ａの外周形状に沿った枠状の金属パターン３１ｄが全周に亘って形成されている。パッケージ蓋３２とパッケージ本体３１の金属パターン３１ｄとは、シーム溶接（抵抗溶接法）により金属接合されており、気密性および電磁シールド効果を高めることができる。なお、パッケージ蓋３２は、コバールにより形成されており、ニッケルのめっきが施されている。また、パッケージ本体３１の金属パターン３１ｄは、コバールにより形成され、ニッケルのめっきが施され、さらに金のめっきが施されている。
【００１７】
パッケージ蓋３２とパッケージ本体３１の金属パターン３１ｄとの接合方法は、シーム溶接に限らず、他の溶接（例えば、スポット溶接）や、導電性樹脂により接合してもよい。ここで、導電性樹脂として異方導電性接着剤を用いれば、樹脂（バインダー）中に分散された導電粒子の含有量が少なく、接合時に加熱・加圧を行うことでパッケージ蓋３２とパッケージ本体３１との接合部の厚みを薄くできるので、外部からパッケージ３内へ水分やガス（例えば、水蒸気、酸素など）が侵入するのを抑制できる。また、導電性樹脂として、乾燥剤を混入させたものを用いてもよい。乾燥剤としては、例えば、酸化バリウム、酸化カルシウムなどを採用することができる。
【００１８】
なお、パッケージ本体３１およびパッケージ蓋３２の外周形状は矩形状としてあるが、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、パッケージ蓋３２は、パッケージ本体３１側の端縁から全周に亘って外方に延設された鍔部３２ｂを備えており、鍔部３２ｂが全周に亘ってパッケージ本体３１と接合されている。
【００１９】
パッケージ本体３１は、電磁シールド板を内蔵したプリント配線板により構成してもよい。この場合には、プリント配線板により構成されるパッケージ本体３１の周部とパッケージ蓋３２とを、例えば、乾燥剤を混入させた導電性樹脂や、導電性を有するＢステージのエポキシ樹脂などからなる接合部により気密的に接合すればよい。乾燥剤としては、例えば、酸化バリウム、酸化カルシウムなどを採用することができる。
【００２０】
パッケージ３におけるパッケージ本体３１およびパッケージ蓋３２の形状は、上述の例に限らない。例えば、パッケージ３は、パッケージ本体３１が、一表面が開放された箱状（ここでは、矩形箱状）に形成され、窓孔３ａを有するパッケージ蓋３２が、パッケージ本体３１の上記一表面を塞ぐようにパッケージ本体３１に気密的に接合される平板状に形成されていてもよい。また、パッケージ３は、例えば特許文献２に開示されているようなキャンパッケージでもよく、キャンパッケージの構造も特許文献２の構造に限定するものではない。なお、パッケージ３は、例えば特許文献２に開示されたキャンパッケージの場合、特許文献２に記載されたステム、キャップおよび透光窓が、パッケージ本体３１、パッケージ蓋３２および窓孔をそれぞれ構成する。
【００２１】
赤外線検出素子１は、マイクロマシニング技術を利用して形成された赤外線センサチップを用いることができる。赤外線センサチップとしては、例えば、熱型赤外線検出部と画素選択用のスイッチング素子であるＭＯＳトランジスタとを有する複数の画素部１ｂ（図２Ａ参照）が、半導体基板からなる支持基板１ａの一表面側においてアレイ状（例えば、２次元アレイ状）に配列されたものを用いることができる。このような赤外線センサチップとしては、例えば、日本国特開２０１０−２３７１１７号公報に開示された赤外線アレイセンサを用いることができる。この赤外線アレイセンサでは、熱型赤外線検出部の感温部が、サーモパイルにより構成されており、温接点および冷接点を有している。ここで、本実施形態の赤外線センサでは、パッケージ３内に、ＩＣ素子２の発熱に応じた各画素部１ｂの温接点および冷接点の温度変化量を均一化するカバー部材８を設けることが好ましい。カバー部材８は、赤外線検出素子１の前方に、赤外線検出素子１への赤外線を通す開口窓８ａを有している。なお、赤外線検出素子１の外周形状は矩形状であり、開口窓８ａは、矩形状に開口されている。開口窓８ａの開口形状は、赤外線検出素子１の外周形状と相似となるように設定してあるが、必ずしも相似である必要はない。
【００２２】
カバー部材８の材料としては、コバールを採用しているが、これに限らず、例えば、ステンレス鋼、銅、アルミニウムなどを採用してもよい。
【００２３】
カバー部材８は、パッケージ本体３１に対して、接合部９を介して接合されている。この接合部９の材料としては、例えば、導電性ペースト（例えば、銀ペーストなど）やエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００２４】
本実施形態の赤外線センサは、パッケージ３内に、カバー部材８を備えていることにより、ＩＣ素子２の発熱に起因した熱が、パッケージ本体３１を通る経路と、カバー部材８を通る経路とで、赤外線検出素子１である赤外線センサチップの画素部１ｂへ伝わるので、各画素部１ｂへ伝わる熱を均一化することが可能となる。これにより、赤外線センサは、ＩＣ素子２の発熱に起因した赤外線センサチップの面内でのオフセット電圧のばらつきを抑制できて、Ｓ／Ｎ比のばらつきを抑制することが可能となる。したがって、赤外線センサは、カバー部材８を設けていない場合に比べて、赤外線センサチップのうちＩＣ素子２に最も近い画素部１ｂ（図２Ａの左端の画素部１ｂ）における感温部のオフセット電圧とＩＣ素子２から最も遠い画素部１ｂ（図２Ａの右端の画素部１ｂ）における感温部のオフセット電圧との差を低減することが可能となる。
【００２５】
また、赤外線センサは、パッケージ３内にカバー部材８が設けられていることにより、ＩＣ素子２の発熱に起因してＩＣ素子２から放射された赤外線やパッケージ蓋３２から放射された赤外線が赤外線検出素子１へ直接到達するのを抑制することも可能となる。
【００２６】
赤外線検出素子１を構成する赤外線センサチップは、上記公報に開示された構成のものに限らず、複数の熱型赤外線検出部が支持基板１ａの一表面側においてアレイ状に配列されたものを用いることができる。熱型赤外線検出部の感温部は、サーモパイルにより構成してあるが、これに限らず、例えば、抵抗ボロメータ、焦電体薄膜などにより構成してもよい。赤外線センサは、赤外線検出素子１である赤外線センサチップの感温部がサーモパイルにより構成されている場合、絶対温度を測定するサーミスタもパッケージ３内に収納されていることが好ましい。
【００２７】
赤外線検出素子１を構成する赤外線センサチップは、各画素部１ｂにＭＯＳトランジスタを設けてあるが、必ずしも設ける必要はない。また、赤外線検出素子１は、必ずしも画素部１ｂをアレイ状に備えた赤外線センサチップである必要はなく、少なくとも１つの感温部を備えたものであればよい。また、赤外線検出素子１は、焦電体基板を用いて形成した焦電素子でもよい。この場合には、赤外線センサを、プリント配線板のような回路基板などに２次実装する際に、接合材料として鉛フリー半田（例えば、ＳｎＣｕＡｇ半田など）を用いることを考慮して、焦電素子の材料としてチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3：ＰＺＴ）よりもキュリー温度の高いリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ3）やリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3）を用いることが好ましい。また、集電素子として、同一の焦電体基板に４つの素子エレメント（受光部）が２×２もしくは１×４のアレイ状に形成されたクワッドタイプ素子や、２つの素子エレメントが１×２のアレイ状に形成されたデュアルタイプ素子などを用いることにより、外部からの熱に起因した焦電素子の出力のゆらぎを低減することが可能となる。また、焦電素子は、上述のクワッドタイプ素子やデュアルタイプ素子に限らず、例えば、シングルタイプ素子でもよい。
【００２８】
ＩＣ素子２は、ＡＳＩＣ（Application  Specific  ＩＣ）であり、シリコン基板を用いて形成されている。ＩＣ素子２は、ＡＳＩＣに限らず、所望の信号処理回路が集積化されたものであればよい。また、ＩＣ素子２としてベアチップを用いている。しかして、本実施形態における赤外線センサでは、ＩＣ素子２がベアチップをパッケージングしたものである場合に比べて、パッケージ３の小型化を図れる。
【００２９】
ＩＣ素子２の回路構成は、赤外線検出素子１の種類などに応じて適宜設計すればよく、例えば、赤外線検出素子１が上述の赤外線センサチップの場合には、赤外線検出素子１を制御する制御回路、赤外線検出素子１の出力電圧を増幅する増幅回路、赤外線検出素子１の複数の出力用のパッドに電気的に接続された複数の入力用のパッドの出力電圧を択一的に上記増幅回路に入力するマルチプレクサなどを備えた回路構成とすれば、赤外線画像を得ることができる。この場合、ＩＣ素子２は、例えば、上記増幅回路の出力（画素部１ｂにおける温接点と冷接点との温度差に応じた出力）とサーミスタの出力（絶対温度に応じた出力であり、画素部１ｂにおける冷接点の温度に応じた出力であると想定している）とに基づいて温度を求める演算回路を備えており、外部の表示装置に赤外線画像を表示させることができる。また、赤外線センサが人体検知用のものであり、赤外線検出素子１が上述の焦電素子の場合、ＩＣ素子２の回路構成は、例えば、赤外線検出素子１から出力される出力信号である焦電電流を電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、電流電圧変換回路により変換された電圧信号のうち所定の周波数帯域の電圧信号を増幅する電圧増幅回路（バンドパスアンプ）と、電圧増幅回路で増幅された電圧信号を適宜設定したしきい値と比較し電圧信号がしきい値を越えた場合に検知信号を出力する検知回路と、検知回路の検知信号を所定の人体検出信号として出力する出力回路とを備えた回路構成とすればよい。
【００３０】
本実施形態の赤外線センサは、赤外線検出素子１の検知対象の赤外線として人体から放射される１０μｍ付近の波長帯（８μｍ〜１３μｍ）の赤外線を想定しており、レンズ４の材料として、シリコンを採用している。レンズ４の材料は、シリコンに限らず、例えば、ゲルマニウム、硫化亜鉛や砒化ガリウムなどを採用することもできる。ただし、レンズ４の材料は、硫化亜鉛や砒化ガリウムなどに比べて環境負荷が少なく且つ、ゲルマニウムに比べて低コスト化が可能であり、しかも、硫化亜鉛に比べて波長分散が小さなシリコンを採用することが好ましい。また、検出対象の赤外線の波長帯や波長は、上述の波長帯に限定するものではなく、赤外線センサの用途（例えば、人体検知の用途、ガス検知、炎検知の用途など）に応じて適宜設定すればよい。
【００３１】
また、レンズ４は、赤外線入射面４ａ側と赤外線出射面４ｂ側との少なくとも一方に、光学フィルタ膜を設けることが好ましい。光学フィルタ膜の光学特性（フィルタ特性）は、赤外線検出素子１での検出対象の赤外線の波長帯や波長に基づいて適宜設計すればよい。
【００３２】
本実施形態の赤外線センサでは、検出対象の赤外線の波長帯を８〜１３μｍと想定し、光学フィルタ膜の光学特性を、５μｍ〜１５μｍの波長域の赤外線を透過するように光学設計してあるが、赤外線センサの用途に応じた検出対象の赤外線の波長や波長域に応じて適宜の光学設計を行えばよい。
【００３３】
光学フィルタ膜は、例えば、屈折率の異なる複数種類の薄膜を交互に積層することにより形成することができる。この種の薄膜の材料としては、例えば、ゲルマニウム、硫化亜鉛、硫化セレン、アルミナ、酸化シリコン、窒化シリコン、フッ化マグネシウムなどを採用することができる。
【００３４】
赤外線センサは、レンズ４に適宜の光学フィルタ膜を設けることにより、所望の波長域以外の不要な波長域の赤外線や可視光を光学フィルタ膜によりカットすることが可能となり、太陽光などによるノイズの発生を抑制することが可能となり、高感度化を図ることが可能となる。
【００３５】
レンズ４は、赤外線入射面４ａ側と赤外線出射面４ｂ側との両方に光学フィルタ膜を設ける場合、これら２つの光学フィルタ膜の光学特性を同じとしてもよいし異ならせてもよい。例えば、レンズ４は、赤外線入射面４ａ側の光学フィルタ膜が２μｍ〜５μｍの赤外線をカットするように光学設計され、赤外線出射面４ｂ側の光学フィルタが２μｍ以下の赤外線をカットするように光学設計されたものとしてもよい。また、レンズ４は、赤外線入射面４ａ側と赤外線出射面４ｂ側との一方に光学フィルタ膜を設け、他方に赤外線の反射を防止する反射防止膜を設けた構成としてもよい。反射防止膜については、光学フィルタ膜と同様の材料を採用し、積層構造を適宜設計すればよい。
【００３６】
上述の光学フィルタ膜や反射防止膜などの光学膜は、蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術を利用して成膜した後で、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングするようにしてもよいし、レーザ光によるパターニングやダイシングソーを利用したパターニングを行うようにしてもよい。また、上述の光学膜を蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術を利用して成膜する際に、適宜のシャドーマスクを配置して所定領域のみに光学膜を形成するようにすれば、光学膜の成膜後に光学膜をパターニングする工程が不要となる。
【００３７】
レンズ４とパッケージ蓋３２とを接合している接合部３５の材料としては、例えば、半田などを採用することができる。接合部３５の材料として半田を採用する場合には、レンズ４において接合部３５に対応する領域に、半田に対する濡れ性の良い金属材料からなるメタライズ膜（金属膜）を設けることが好ましい。また、接合部３５は、例えば、低融点ガラスから形成された第１部位と、導電性ペーストから形成された第２部位とで構成するようにしてもよい。低融点ガラスとしては、鉛フリーの低融点ガラスを用いることが好ましい。また、導電性ペーストとしては、銀ペーストを用いているが、これに限定するものではない。ここにおいて、導電性ペーストは、導電フィラーとバインダーとからなる。導電フィラーとしては、銀、金、銅、ニッケル、アルミニウム、カーボン、グラファイトなどを用いることができる。バインダーとしては、エポキシ樹脂、ウレタン、シリコーン、アクリル、ポリイミドなどを用いることができる。赤外線センサは、接合部３５を第１部位と第２部位とで構成する場合、第２部位よりも内側となる第１部位の材料を低融点ガラスとすることで、接合部３５からパッケージ３内へのアウトガスが少なく、アウトガスに起因した製造歩留まりの低下や特性の劣化を防止することが可能となる。
【００３８】
レンズ４は、平凸型の非球面レンズを用いることが好ましい。本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４の平面状の第１面を赤外線入射面４ａとし、レンズ４の凸曲面状の第２面を赤外線出射面４ｂとして配置してある。本実施形態の赤外線センサでは、赤外線検出素子１の検知エリアをレンズ４とアパーチャ５とで設定することが可能となる。
【００３９】
レンズ４は、半導体レンズ（例えば、シリコンレンズなど）により構成されているのが好ましい。半導体レンズの製造にあたっては、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板など）を準備する。その後には、所望のレンズ形状に応じて半導体基板との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成する。その後には、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成する。その後には、当該多孔質部を除去することにより半導体レンズを形成する。この種の陽極酸化技術を応用した半導体レンズの製造方法については、例えば、日本国特許第３８９７０５５号公報、日本国特許第３８９７０５６号公報などに開示されている半導体レンズの製造方法などを適用できる。なお、上述の半導体レンズからなるレンズ４は、例えば、半導体基板として半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用い、多数のレンズ４を形成した後に、ダイシングなどによって個々のレンズ４に分離すればよい。
【００４０】
本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４として、半導体レンズからなる非球面レンズを採用することにより、短焦点で且つ開口径が大きいレンズ４においても、切削加工により形成される球面レンズよりも収差を小さくできるから、短焦点化により、パッケージ３の薄型化を図れる。また、本実施形態の赤外線センサは、レンズ４の凸曲面状の第２面をパッケージ蓋３２の窓孔３ａ側としてあり、窓孔３ａ内にレンズ４の一部を収納することができるので、パッケージ３のより一層の薄型化を図れる。
【００４１】
レンズ４は、レンズ部４１とレンズ部４１を全周に亘って囲むフランジ部４２とが連続一体に形成されている半導体レンズが好ましい。これにより、赤外線センサは、レンズ４とアパーチャ５との間に介在するスペーサ６を、レンズ４のフランジ部４２とアパーチャ５の開口部５ａの周部との間に介在させることが可能となる。したがって、赤外線センサは、レンズ４の第１面に対するアパーチャ５の平行度を高めることが可能となり、アパーチャ５とレンズ４との互いの光軸の合わせ精度を向上させることが可能となる。また、赤外線センサは、厚みが略一定で厚み方向の両面の各々が平面状であるフランジ部４２を備えることにより、レンズ４の光軸方向におけるレンズ４と赤外線検出素子１との距離の精度を高めることが可能となる。
【００４２】
なお、レンズ４は、パッケージ蓋３２における窓孔３ａの内周面および周部に位置決めされる段差部を、フランジ部４２の全周に亘って形成してもよい。この場合、レンズ４は、段差部を、接合部３５を介してパッケージ蓋３２の窓孔３ａの周部の全周に亘って接合すればよい。このような段差部を設ければ、レンズ４と赤外線検出素子１との平行度を高めることができ、レンズ４の光軸方向におけるレンズ４と赤外線検出素子１との距離の精度を高めることができる。段差部は、例えば、分割前のシリコンウェハの段階でダイシングブレードなどを利用して形成してもよいし、ダイシング工程よりも前にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して形成するようにしてもよい。
【００４３】
アパーチャ５は、外周形状をレンズ４の外周形状と同じ矩形状としてある。また、アパーチャ５は、開口部５ａが円形状に開口されている。ここで、アパーチャ５は、開口部５ａの内径を、レンズ４のレンズ径よりも小さく設定してある。また、アパーチャ５は、当該アパーチャ５の光軸がレンズ４の光軸と一致するように配置されていることが好ましい。
【００４４】
アパーチャ５の材料としては、例えば、シリコン、ガラスなどを採用することができる。アパーチャ５の材料として、シリコンやガラスを採用する場合、アパーチャ５は、シリコンやガラスなどからなるアパーチャ基材におけるレンズ４側とは反対側に、赤外線を遮光するための遮光膜として金属膜などを備えていればよい。この金属膜の材料としては、例えば、金、クロム、ニッケル、チタンなどを採用することができる。また、金属膜は、蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術を利用して成膜した後で、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングするようにしてもよい。また、金属膜を蒸着法やスパッタ法などの薄膜形成技術を利用して成膜する際に、適宜のシャドーマスクを配置して所定領域のみに金属膜を形成するようにすれば、金属膜の成膜後に金属膜をパターニングする工程が不要となる。
【００４５】
アパーチャ５の形成にあたっては、例えば、シリコンやガラスからなるウェハ（以下、第１のウェハと称する）に多数のアパーチャ５を形成した後に、ダイシングなどによって個々のアパーチャ５に分離すればよい。第１のウェハの材料としてシリコンを採用する場合、アパーチャ５の開口部５ａは、例えば、ＴＭＡＨ（tetra-methyl ammonium hydroxide）溶液などのアルカリ系溶液を用いたウェットエッチングや、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングなどのエッチングにより形成することができる。ここで、アパーチャ５の開口部５ａの開口面積がレンズ４からの距離によらず略一定の場合には、第１のウェハとして主表面が（１１０）面のシリコンウェハを用いれば、アルカリ系溶液を用いたウェットエッチングによっても開口部５ａを形成することができる。また、ドライエッチング装置は、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置に限らず、第１のウェハのエッチング速度を比較的速くすることが可能で且つ開口部５ａの開口形状の制御が比較的容易なドライエッチング装置であればよい。また、第１のウェハの材料としてガラスを採用する場合、アパーチャ５の開口部５ａは、例えば、ブラスト加工などによって形成することができる。
【００４６】
また、スペーサ６の材料としては、例えば、シリコン、ガラスなどを採用することができる。
【００４７】
スペーサ６は、枠状の形状としてある。ここで、スペーサ６は、平面視の外周形状がレンズ４の外周形状と同じ矩形状で、平面視の内周形状がアパーチャ５の開口部５ａの内周形状よりも内径の大きな円形状としてある。これにより、本実施形態の赤外線センサでは、アパーチャ５とレンズ４との間に介在しアパーチャ５の開口部５ａよりも広い範囲に形成されたギャップ層７を備えている。本実施形態の赤外線センサでは、ギャップ層７が、アパーチャ５とレンズ４とスペーサ６とで囲まれた円柱状の空洞により構成されている。
【００４８】
スペーサ６の形成にあたっては、例えば、シリコンやガラスからなるウェハ（以下、第２のウェハと称する）に多数のスペーサ６を形成した後に、ダイシングなどによって個々のスペーサ６に分離すればよい。第２のウェハの材料としてシリコンを採用する場合、スペーサ６の開口部６ａは、例えば、ＴＭＡＨ溶液などのアルカリ系溶液を用いたウェットエッチングや、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングなどのエッチングにより形成することができる。ここで、スペーサ６の開口部６ａの開口面積がレンズ４からの距離によらず略一定の場合には、第２のウェハとして主表面が（１１０）面のシリコンウェハを用いれば、アルカリ系溶液を用いたウェットエッチングによっても開口部６ａを形成することができる。また、ドライエッチング装置は、誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置に限らず、第２のウェハのエッチング速度を比較的速くすることが可能で且つ開口部６ａの開口形状の制御が比較的容易なドライエッチング装置であればよい。また、第２のウェハの材料としてガラスを採用する場合、スペーサ６の開口部６ａは、例えば、ブラスト加工などによって形成することができる。
【００４９】
スペーサ６と、レンズ４、アパーチャ５それぞれとの接合は、ウェハレベルで行い、スペーサ６が多数形成された第２ウェハと、レンズ４が多数形成された半導体ウェハ、アパーチャ５が多数形成された第１ウェハとがウェハレベルで接合されたウェハレベル構造体から、スペーサ６とレンズ４およびアパーチャ５とを一体に備えた個々の光学部材にダイシングすることが好ましい。ここで、接合方法としては、例えば、予め互いの接合面側に金膜を形成しておき、金−金の金属拡散接合を行う方法や、予め互いの接合面側の一方に金膜、他方に錫膜を形成しておき、金−錫の共晶接合を行う方法や、表面活性化接合方法などを採用することができる。
【００５０】
本実施形態の赤外線センサでは、上述のようにレンズ４とスペーサ６とアパーチャ５とが一体に形成されていることが好ましく、これにより、レンズ４とスペーサ６とアパーチャ５との相対的な位置精度を高めることが可能となる。
【００５１】
図２Ａは、本実施形態の赤外線センサにおいて、レンズ４の光軸方向に沿った方向におけるレンズ４の赤外線入射面４ａとアパーチャ５との距離Ｇ１を０．２５ｍｍとした場合について、レンズ４の赤外線入射面４ａに入射する赤外線である赤外光（軸上光および軸外光）の進行経路を示す。また、図２Ｂは、実施形態の赤外線センサと略同じ構成でスペーサ６を設けずレンズ４の赤外線入射面４ａとアパーチャ５とを接するようにした比較例の赤外線センサについて、レンズ４の赤外線入射面４ａに入射する赤外線である赤外光（軸上光および軸外光）の進行経路を示す。なお、図２Ａ，２Ｂにおける赤外線の進行経路は、光線追跡法によりシミュレーションした結果である。
【００５２】
図２Ｂに示した比較例では、図示しない熱源からの赤外線の入射角が大きい場合、赤外線入射面４ａへの入射角も大きく、軸外収差が大きくなるため、軸外物点の熱源から出た軸外光（軸外入射光）に対する解像度が低くなってしまう。このため、赤外線検出素子１が上述のように複数の画素部１ｂがアレイ状に配列された赤外線センサチップの場合、赤外線検出素子１の中心から遠い画素部１ｂにおいてＳ／Ｎ比が低下してしまう。これに対して、本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４とアパーチャ５との間にスペーサ６を設けてあることにより、図２Ａに示すように、レンズ４の赤外線入射面４ａに入射する軸外光に関して、赤外線透過領域をレンズ４の中心部から周部側へずらすことが可能となって、レンズ４の赤外線出射面４ｂへの入射角を小さくすることが可能となり、軸外光に対する解像度を向上させることが可能となる。
【００５３】
図２Ａに示した本実施形態の赤外線センサでは、図２Ｂに示した比較例の赤外線センサに比べて、軸外収差が小さくなっていることが確認された。
【００５４】
本実施形態の赤外線センサでは、スペーサ６とアパーチャ５とを合わせた厚みを０．２５ｍｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではなく、レンズ４のレンズ径やバックフォーカスなどに応じて適宜設計すればよい。
【００５５】
本実施形態の赤外線センサは、上述のように、赤外線検出素子１と、パッケージ３と、レンズ４とを備え、さらに、レンズ４の赤外線入射面４ａ側に配置されレンズ４における赤外線透過領域を規定する開口部５ａを有するアパーチャ５と、このアパーチャ５とレンズ４との間に介在したスペーサ６とを備えている。これにより、本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４の軸外収差の発生を抑制することが可能となる。ここで、本実施形態の赤外線センサは、レンズ４とアパーチャ５との間にギャップ層７を備えることにより、レンズ４の赤外線入射面４ａに入射する軸外光に関して、赤外線透過領域をレンズ４の中心部から周部側へずらすことが可能となって、レンズ４の赤外線出射面４ｂへの入射角を小さくすることが可能となり、軸外光に対する解像度を向上させることが可能となる。要するに、本実施形態の赤外線センサは、レンズ４とアパーチャ５との間にギャップ層７を備えることにより、レンズ４の軸外収差の発生を抑制することが可能となる。
【００５６】
また、赤外線センサは、図３に示すように、アパーチャ５として、開口部５ａが、レンズ４から遠い側ほど開口面積が大きいテーパ状の開口形状に形成されたものを用いてもよい。これにより、赤外線センサは、軸外光がアパーチャ５により遮られるのを抑制することが可能となり、アパーチャ５を設けたことで検知エリアが狭くなったり、赤外線検出素子１の周部の画素部１ｂの感度が低下するのを抑制することが可能となる。このようなアパーチャ５の開口部５ａは、例えば、第１のウェハとして主表面が（１００）面のシリコンウェハを用いれば、アルカリ系溶液を用いたウェットエッチングによって形成することができる。この場合、開口部５ａの内側面のテーパ角度は、略５４．７°となる。また、このようなアパーチャ５の開口部５ａは、ドライエッチング装置を用いても、エッチング条件を適宜設定することにより、形成することができる。また、アパーチャ５の開口部５ａは、グレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを利用して形成するようにすれば、開口部５ａの開口形状およびテーパ角度それぞれの設計自由度を高くすることが可能となる。
【００５７】
アパーチャ５の開口部５ａの内側面のテーパ角度は、９０°から所望の視野角の半分の角度を減じた値以下であるのが好ましい。ここで、所望の視野角は、赤外線センサの視野角である。所望の視野角が６０°の場合、テーパ角度は、６０°以下であるのが好ましい。また、所望の視野角が１２０°の場合、テーパ角度は、３０°以下であるのが好ましい。
【００５８】
アパーチャ５の開口部５ａの内側面のテーパ角度は、０°よりも大きければよいが、アパーチャ５の平面サイズの小型化やアパーチャ５の機械的強度などの観点によれば、９０°から赤外線入射面４ａの全反射角を減じた値よりも大きいのが好ましい。
【００５９】
（実施形態２）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図４に基づいて説明する。
【００６０】
本実施形態の赤外線センサは、パッケージ３の外側に配置されアパーチャ５を保護する保護部９を備えている点が実施形態１の赤外線センサと相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
保護部９の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミドなどの樹脂を採用することができる。
【００６２】
本実施形態の赤外線センサは、アパーチャ５を保護する保護部９を備えていることにより、アパーチャ５の破損を防止することが可能となる。
【００６３】
保護部９は、アパーチャ５におけるレンズ４側とは反対側の表面だけでなく、アパーチャ５の側面、スペーサ６の側面、レンズ４の側面、パッケージ蓋３２におけるレンズ４の周辺部分とに跨って形成されているのが好ましい。これにより、赤外線センサは、保護部９により、アパーチャ５だけでなく、スペーサ４およびレンズ４も保護することが可能となり、信頼性を向上させることが可能となる。
【００６４】
本実施形態の赤外線センサは、アパーチャ５の開口部５ａの開口形状を実施形態１において説明した図１の構成と同じにしてあるが、図３に示したアパーチャ５の開口部５ａの開口形状と同様にしてもよい。
【００６５】
（実施形態３）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図５に基づいて説明する。
【００６６】
本実施形態の赤外線センサは、レンズ４の凸曲面状の第２面を赤外線入射面４ａとし、平面状の第１面を赤外線出射面４ｂとしている点が実施形態１の赤外線センサとは相違する。すなわち、本実施形態の赤外線センサは、実施形態１とはレンズ４の向きが逆になっ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、同様の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の赤外線センサは、実施形態１の赤外線センサと同様、赤外線検出素子１と、パッケージ３と、レンズ４とを備え、さらに、レンズ４の赤外線入射面４ａ側に配置されレンズ４における赤外線透過領域を規定する開口部５ａを有するアパーチャ５と、このアパーチャ５とレンズ４との間に介在したスペーサ６とを備えている。これにより、本実施形態の赤外線センサは、アパーチャ５とレンズ４との間に介在し開口部５ａよりも広い範囲に形成されたギャップ層７を備え、レンズ４の軸外収差の発生を抑制することが可能となる。
【００６８】
本実施形態の赤外線センサは、アパーチャ５の開口部５ａの開口形状を実施形態１において説明した図１の構成と同じにしてあるが、図３に示したアパーチャ５の開口部５ａの開口形状と同様にしてもよい。また、本実施形態の赤外線センサは、実施形態２で説明した保護部９を設けてもよい。
【００６９】
なお、上述の各実施形態の赤外線センサでは、レンズ４をパッケージ蓋３２の外側に配置してあるが、これらに限らず、レンズ４をパッケージ蓋３２の内側に配置してもよい。
【００７０】
（実施形態４）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図６に基づいて説明する。
【００７１】
本実施形態の赤外線センサは、レンズ４が、パッケージ３の窓孔３ａをパッケージ３の内側から塞ぐように配置されており、パッケージ３の一部が、アパーチャ５を兼ねている点などが実施形態１の赤外線センサと相違する。ここで、アパーチャ５は、窓孔３ａを開口部５ａとして備えている。つまり、窓孔３ａは、開口部５ａを兼ねている。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
本実施形態の赤外線センサは、パッケージ３の内側において、アパーチャ５とレンズ４との間にスペーサ６が配置されている。要するに、本実施形態の赤外線センサは、パッケージ蓋３２における窓孔３ａの周部（アパーチャ５の開口部５ａの周部）とレンズ４の周部（ここでは、フランジ部４２）との間に、窓孔３ａよりも大きな開口部６ａを有するスペーサ６が配置されている。これにより、赤外線センサは、パッケージ３の内側に、アパーチャ５とレンズ４との間に介在しアパーチャ５の開口部５ａよりも広い範囲に形成されたギャップ層７を備えている。スペーサ６は、枠状に形成されており、レンズ４側の面が全周に亘ってレンズ４の周部と接合され、アパーチャ５側の面が全周に亘ってアパーチャ５の開口部５ａの周部と接合されている。これにより、本実施形態の赤外線センサは、パッケージ３とレンズ４とスペーサ６とで囲まれた内部空間を気密空間とすることが可能となる。本実施形態の赤外線センサは、パッケージ３とレンズ４とスペーサ６とで囲まれた内部空間をドライ窒素雰囲気としてあるが、これに限らず、例えば、真空雰囲気としてもよい。
【００７３】
本実施形態の赤外線センサでは、ギャップ層７が、アパーチャ５とレンズ４とスペーサ６とで囲まれた円柱状の空洞により構成されている。
【００７４】
また、アパーチャ５は、パッケージ３の窓孔３ａよりなる開口部５ａが、レンズ４から遠い側ほど開口面積が大きいテーパ状の開口形状に形成されている。アパーチャ５の開口部５ａの内側面のテーパ角度は、９０°から所望の視野角の半分の角度を減じた値以下であるのが好ましい。
【００７５】
本実施形態の赤外線センサは、実施形態１の赤外線センサと同様、赤外線検出素子１の前方に配置されたレンズ４と、レンズ４の赤外線入射面４ａ側に配置されレンズ４における赤外線透過領域を規定する開口部５ａを有するアパーチャ５と、アパーチャ５とレンズ４との間に介在し開口部５ａよりも広い範囲に形成されたギャップ層７とを備えている。これにより、本実施形態の赤外線センサは、実施形態１の赤外線センサと同様、レンズ４の赤外線入射面４ａに入射する軸外光に関して、赤外線透過領域をレンズ４の中心部から周部側へずらすことが可能となって、レンズ４の赤外線出射面４ｂへの入射角を小さくすることが可能となり、軸外光に対する解像度を向上させることが可能となる。よって、本実施形態の赤外線センサは、実施形態１の赤外線センサと同様、レンズ４の軸外収差の発生を抑制することが可能となる。
【００７６】
（実施形態５）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図７に基づいて説明する。
【００７７】
本実施形態の赤外線センサは、スペーサ６がアパーチャ５に一体に形成されている点などが実施形態４の赤外線センサと相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００７８】
アパーチャ５は、実施形態４と同様、窓孔３ａを開口部５ａとして備えている。本実施形態の赤外線センサでは、パッケージ蓋３２におけるレンズ４の赤外線入射面４ａとの対向面において、窓孔３ａの周部に凹部３ｂを設けてある。これにより、本実施形態の赤外線センサでは、パッケージ蓋３２において凹部３ｂを囲んでいる部位がスペーサ６を構成している。このスペーサ６の厚み寸法は、凹部３ｂの深さ寸法と同じである。凹部３ｂは、パッケージ蓋３２に対して例えば機械加工を施すことで形成することができる。機械加工としては、例えば、切削などが挙げられる。凹部３ｂは、パッケージ蓋３２を成型するときに形成してもよい。
【００７９】
本実施形態の赤外線センサでは、スペーサ６がアパーチャ５に一体に形成されているので、部品点数の削減による低コスト化や組み立て工程の簡略化を図ることが可能となる。また、本実施形態の赤外線センサでは、スペーサ６がアパーチャ５に一体に形成されていることにより、レンズ４とスペーサ６とアパーチャ５との相対的な位置精度を高めることが可能となり、軸外収差の発生を、より抑制することが可能となる。
【００８０】
本実施形態の赤外線センサでは、アパーチャ５の開口部５ａを、レンズ４の光軸方向におけるレンズ４からの距離によらず開口面積が一様となる開口形状としてあるが、これに限らず、レンズ４から遠い側ほど開口面積が大きいテーパ状の開口形状としてもよい。
【００８１】
また、本実施形態の赤外線センサは、パッケージ蓋３２における窓孔３ａの周部に凹部３ｂを設けることでスペーサ６を形成してあるが、これに限らず、パッケージ蓋３２における窓孔３ａの周部にスペーサ６となる凸部を一体に形成してもよい。
【００８２】
（実施形態６）
以下では、本実施形態の赤外線センサについて図８に基づいて説明する。
【００８３】
本実施形態の赤外線センサは、スペーサ６がレンズ４に一体に形成されている点などが実施形態４の赤外線センサと相違する。なお、実施形態４と同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４に光軸方向におけるパッケージ蓋３２との対向面に、凹部４ｃを設けてある。これにより、本実施形態の赤外線センサでは、レンズ４において凹部４ｃを囲んでいる部位がスペーサ６を構成している。このスペーサ６の厚み寸法は、凹部４ｃの深さ寸法と同じである。レンズ４は、凹部４ｃの内底面を赤外線入射面４ａとすることができる。レンズ４は、赤外線入射面４ａ側と赤外線出射面４ｂ側との両方に光学フィルタ膜を設ける場合、これら２つの光学フィルタ膜の光学特性を同じとしてもよいし異ならせてもよい。また、レンズ４は、赤外線入射面４ａ側と赤外線出射面４ｂ側との一方に光学フィルタ膜を設け、他方に赤外線の反射を防止する反射防止膜を設けた構成としてもよい。反射防止膜については、光学フィルタ膜と同様の材料を採用し、積層構造を適宜設計すればよい。
【００８５】
レンズ４は、例えば、上述の陽極酸化技術を応用した半導体レンズの製造方法に準じて形成することが可能である。すなわち、レンズ４は、半導体レンズ（例えば、シリコンレンズなど）により構成されているのが好ましい。そして、半導体レンズの製造にあたっては、例えば、半導体基板（例えば、シリコン基板など）を準備する。その後には、所望のレンズ形状に応じて半導体基板との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成する。その後には、半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成する。その後には、当該多孔質部を除去することにより半導体レンズを形成する。その後には、半導体基板の上記一表面側の陽極を除去してから、半導体基板の上記一表面側から凹部４ｃの形成予定領域をエッチングすることで凹部４ｃおよび凹部４ｃの周部からなるスペーサ６を形成すればよい。その後には、必要に応じて、上述の光学フィルタ膜や反射防止膜などの光学膜を形成すればよい。なお、上述のレンズ４は、例えば、半導体基板として半導体ウェハ（例えば、シリコンウェハ）を用い、多数のレンズ４を形成した後に、ダイシングなどによって個々のレンズ４に分離すればよい。
【００８６】
上述の凹部４ｃを形成するためのエッチングは、例えば、ドライエッチングでもよいし、薬液を用いたウェットエッチングでもよい。ウェットエッチングについては、結晶面方位異方性エッチングが好ましい。半導体基板として上記他表面が（１１０）面や（１００）面のシリコン基板を採用している場合、ウェットエッチングについては、ＴＭＡＨ（tetra-methyl ammonium hydroxide）溶液やＫＯＨ溶液などのアルカリ系溶液を用いた結晶面方位異方性エッチングが好ましい。
【００８７】
本実施形態の赤外線センサでは、スペーサ６がレンズ４に一体に形成されているので、部品点数の削減による低コスト化や組み立て工程の簡略化を図ることが可能となる。また、本実施形態の赤外線センサでは、スペーサ６がレンズ４に一体に形成されていることにより、レンズ４とスペーサ６とアパーチャ５との相対的な位置精度を高めることが可能となり、軸外収差の発生を、より抑制することが可能となる。
【００８８】
本実施形態の赤外線センサでは、アパーチャ５の開口部５ａを、レンズ４の光軸方向におけるレンズ４からの距離によらず開口面積が一様となる開口形状としてあるが、これに限らず、レンズ４から遠い側ほど開口面積が大きいテーパ状の開口形状としてもよい。
【００８９】
上述の各実施形態で説明した各赤外線センサは、パッケージ３内にＩＣ素子２およびカバー部材８を備えているが、ＩＣ素子２およびカバー部材８を備えていない形態でもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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