(57)【要約】【課題】赤外線センサにおいて、確実、簡便な真空封止による高感度化、低コスト化を実現する。【解決手段】赤外線センサ１は、シリコン基板２上に形成され赤外線を受けて出力変化する赤外線センシング部５と、センシング部５を囲むようにガラスで形成された第１の構造体３と、第１の構造体３の上部に位置してシリコンで形成された第２の構造体４と、を備えている。センシング部５の形成されたシリコン基板２と第１の構造体３の接合部６、及び第１の構造体３と第２の構造体４の接合部７は、それぞれ陽極接合によって接合されている。センシング部５の形成されたシリコン基板２と第１の構造体３と第２の構造体４とによって囲まれた空間１０、すなわち、センシング部５を取り囲む空間１０が真空になっている。【選択図】図１
2006138704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に形成され赤外線を受けて出力変化する赤外線センシング部と、
前記センシング部を囲むようにガラスで形成された第１の構造体と、
前記第１の構造体の上部に位置してシリコンで形成された第２の構造体と、を備えた赤外線センサにおいて、
前記センシング部の形成されたシリコン基板と第１の構造体の接合部、及び前記第１の構造体と第２の構造体の接合部はそれぞれ陽極接合によって接合され、前記センシング部の形成されたシリコン基板と第１の構造体と第２の構造体とによって囲まれた空間が真空になっていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記第２の構造体に赤外線フィルタが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項３】
前記第２の構造体に形成されている赤外線フィルタは、該構造体のセンシング部に対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
赤外線を通過させるための開口を有するリードフレームを備え、前記センシング部が前記開口を通して外部からの赤外線をセンシングする配置とされ、前記第２の構造体が前記リードフレームに固定され、前記リードフレーム、センシング部の形成されたシリコン基板、第１の構造体、及び第２の構造体が前記開口を残して樹脂モールドされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか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。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線センサは気密封止が可能であることと、パッケージに赤外線フィルタを形成することができることから金属パッケージに実装されている。しかし、金属パッケージ実装は、外部から赤外線を取り入れる開口と気密封止の構造が必要であり、一般に高価である。そこで、凹部を有する２個のシリコン基板をガラス材を介在させて接合することにより形成した空間にセンシング部を封止した赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、凹部を有する２個のシリコン基板を接合して形成した空間にセンシング部を封止した赤外線センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２５８０４１号公報
【特許文献２】特開平７−３１８４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した特許文献１に示される赤外線センサにおいては、その封止は、シリコンフュージョンボンディング等で行うとされ、また、特許文献２に示される赤外線センサにおいては、その封止に用いる接合方法の記載がない。
【０００４】
本発明は、上記課題を解消するものであって、確実、簡便な真空封止による高感度、低コストの赤外線センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、シリコン基板上に形成され赤外線を受けて出力変化する赤外線センシング部と、前記センシング部を囲むようにガラスで形成された第１の構造体と、前記第１の構造体の上部に位置してシリコンで形成された第２の構造体と、を備えた赤外線センサにおいて、前記センシング部の形成されたシリコン基板と第１の構造体の接合部、及び前記第１の構造体と第２の構造体の接合部はそれぞれ陽極接合によって接合され、前記センシング部の形成されたシリコン基板と第１の構造体と第２の構造体とによって囲まれた空間が真空になっているものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の赤外線センサにおいて、前記第２の構造体に赤外線フィルタが形成されているものである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の赤外線センサにおいて、前記第２の構造体に形成されている赤外線フィルタは、該構造体のセンシング部に対向する面に形成されているものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の赤外線センサにおいて、赤外線を通過させるための開口を有するリードフレームを備え、前記センシング部が前記開口を通して外部からの赤外線をセンシングする配置とされ、前記第２の構造体が前記リードフレームに固定され、前記リードフレーム、センシング部の形成されたシリコン基板、第１の構造体、及び第２の構造体が前記開口を残して樹脂モールドされているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、赤外線センシング部の形成されたシリコン基板に対し、第１の構造体がガラス、また第２の構造体がシリコンであることより、これらの３つの部材は陽極接合が可能である。一般に、赤外線センサは、真空封止することにより熱抵抗を高くして、高感度化が可能となる。シリコン基板と第１の構造体と第２の構造体とを陽極接合により容易かつ確実に封止接合でき、従って確実に真空構造体を形成するので、高感度と低コストの赤外線センサを実現できる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、第２の構造体に赤外線フィルタが形成されているので、この赤外線センサを実装するパッケージに追加部材を設けて赤外線フィルタを形成する必要がなく、低コスト化できる。また、赤外線センサ自体に赤外線フィルタを形成するので、他の光センサ（例えば照度センサ）とともに同一パッケージに実装できる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、第２の構造体に形成されている赤外線フィルタは、真空封止された内面側に形成されているので、外部から付着するゴミなどによる赤外線フィルタの劣化を防止できる。
【００１２】
請求項４の発明によれば、真空封止された赤外線センサを、高価な金属パッケージなどを用いることなく、リードフレームに固定して樹脂モールドするので、低コスト化、小型化の達成された取扱簡便な赤外線センサが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る赤外線センサについて、図面を参照して説明する。図１は、本発明の赤外線センサ１を示す。赤外線センサ１は、シリコン基板２上に形成され赤外線を受けて出力変化する赤外線センシング部５と、センシング部５を囲むようにガラスで形成された第１の構造体３と、第１の構造体３の上部に位置してシリコンで形成された第２の構造体４と、を備えている。センシング部５の形成されたシリコン基板２と第１の構造体３の接合部６、及び第１の構造体３と第２の構造体４の接合部７は、それぞれ陽極接合によって接合されている。センシング部５の形成されたシリコン基板２と第１の構造体３と第２の構造体４とによって囲まれた空間１０、すなわち、センシング部５を取り囲む空間１０が真空になっている。
【００１４】
上述の陽極接合は、可動イオンを含むガラスとシリコンウエハや金属等を密着接合する方法である。重ね合わせたシリコン基板を加熱して、ガラス側を軟化させ、同時にシリコン側を陽極として両者の間に高電圧を付加することにより、電気的二重層を発生させて静電引力により接合することができる。この陽極接合は、固相で行われるので、高精度の接合が達成される。接合面の平坦度を上げておくことにより、大きな接合強度を得ることができる。
【００１５】
そして、赤外線センシング部５を形成した基板がシリコン基板２であり、第１の構造体３がガラス、第２の構造体４がシリコンであることより、これらの３つの部材は陽極接合が可能である。従って、真空中において、上述の接合部６，７に陽極接合を施すことにより、確実、簡便に空間１０を真空とした真空封止を行うことができる。赤外線センサは、真空封止にすれば、熱抵抗が高くなって熱雑音の影響を受けなくなり、高感度化が可能となる。これにより、高感度、低コストの赤外線センサが得られる。
【００１６】
図１、図２はそれぞれ、赤外線フィルタＦを第２に構造体４の外面側、内面側に形成した赤外線センサ１を示す。このように、第２の構造体４に赤外線フィルタＦが形成されていることで、この赤外線センサ１を実装するパッケージ側に赤外線フィルタを形成する必要がなくなり、結果として、低コスト化に寄与できる。また、赤外線センサ自体に赤外線フィルタを備えているので、他の光センサや電子部品とともに、同一パッケージに実装可能である。また、図２に示す赤外線センサ１では、外部から付着するゴミなどから赤外線フィルタＦを守ることができる。
【００１７】
図４は、樹脂モールドされた赤外線センサ１を示す。この赤外線センサ１は、赤外線を通過させるための開口８ａを有するリードフレーム８を備え、センシング部５が開口８ａを通して外部からの赤外線ＩＲをセンシングする配置とされ、第２の構造体４がリードフレーム８に固定され、リードフレーム８、センシング部５の形成されたシリコン基板２、第１の構造体３、及び第２の構造体３が開口８ａを残して樹脂９によってモールドされている。真空封止された赤外線センサ１を、高価な金属パッケージなどを用いることなく、リードフレーム８に固定して樹脂モールドするので、低コスト化、小型化の達成された取扱簡便な赤外線センサが得られる。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。図４に示す赤外センサ１のフィルタＦは、図２に示されるように、外部側に設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る赤外線センサの断面図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る赤外線センサの断面図。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る赤外線センサの断面図。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る赤外線センサの断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１    赤外線センサ
２    シリコン基板
３    第１の構造体
４    第２の構造体
５    センシング部
６，７    接合部
８    リードフレーム
９    樹脂
８ａ    開口
１０    空間
ＩＲ    赤外線
【図１】
2006138704.tif 000003
【図２】
2006138704.tif 000004
【図３】
2006138704.tif 000005
【図４】
2006138704.tif 000006