(57)【要約】【課題】  生産性および品質の優れた真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】  真空パッケージセンサ素子は、センサ側基板２１と、センサ側基板２１に対して主表面が略平行になるように配置された対向基板２３と、センサ側基板２１および対向基板２３の間に介在するように配置されたスペーサ２とを備える。スペーサ２は、枠形に形成され、スペーサ２は、一の面がセンサ側基板２１に接合材料を介して固定され、上記一の面と反対側の面が対向基板２３に接合材料を介して固定され、センサ側基板２１、対向基板２３およびスペーサ２によって囲まれる空間が真空になるように形成されている。【選択図】        図１
2005223209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ側基板と、
前記センサ側基板に対して主表面が略平行になるように配置された対向基板と、
前記センサ側基板および前記対向基板の間に介在するように配置されたスペーサと
を備え、
前記スペーサは、枠形に形成され、
前記スペーサは、一の面が前記センサ側基板に接合材料を介して固定され、前記一の面と反対側の面が前記対向基板に接合材料を介して固定され、
前記センサ側基板、前記対向基板および前記スペーサによって囲まれる空間が真空になるように形成された、真空パッケージセンサ素子。
【請求項２】
前記空間に配置されたゲッターを備え、
前記ゲッターは、前記スペーサに固定されている、請求項１に記載の真空パッケージセンサ素子。
【請求項３】
前記スペーサは、前記枠形の内側の面に形成された溝部を含み、
前記ゲッターは、前記溝部に挿入されて固定されている、請求項２に記載の真空パッケージセンサ素子。
【請求項４】
前記スペーサは、前記対向基板または前記センサ側基板に対向する面に形成された窪み部を含み、
前記ゲッターは、前記窪み部に配置されて固定されている、請求項２に記載の真空パッケージセンサ素子。
【請求項５】
前記スペーサの表面にメタライズ膜が形成され、
前記対向基板および前記センサ側基板の主表面にメタライズパターンが形成され、
前記メタライズ膜と前記メタライズパターンとが半田によって互いに結合され、
前記ゲッターは、前記半田によって前記スペーサに固定されている、請求項２から４のいずれかに記載の真空パッケージセンサ素子。
【請求項６】
センサ側ウエハと、
前記センサ側ウエハに対して主表面が略平行になるように配置された対向板と、
前記センサ側ウエハおよび前記対向板の間に介在するように配置されたスペーサと
を備え、
前記スペーサは、枠形に形成され、
前記スペーサは、一の面が前記センサ側ウエハに接合材料を介して固定され、前記一の面と反対側の面が前記対向板に接合材料を介して固定され、
前記対向板は、対向ウエハまたは対向基板を含み、
前記センサ側ウエハ、前記対向板、および前記スペーサによって囲まれる空間が真空になるように形成された、ウエハレベル真空パッケージ。
【請求項７】
対向板として、対向基板または対向ウエハを形成する工程と、
枠形のスペーサの表面にメタライズ膜を形成する工程と、
センサ側ウエハおよび前記対向板の主表面に、前記枠形に対応するようにメタライズパターンを形成する工程と、
前記センサ側ウエハと前記対向板との間に前記スペーサが介在するように、前記メタライズ膜と前記メタライズパターンとを半田によって固定する固定工程と
を含む、ウエハレベル真空パッケージの製造方法。
【請求項８】
前記固定工程の前に、溝部または窪み部を前記スペーサに形成する工程と、
前記溝部または前記窪み部に対して、ゲッターを配置する工程と
を含み、
前記固定工程は、前記半田によって前記ゲッターを前記スペーサに固定する工程を含む、請求項７に記載のウエハレベル真空パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサ装置や赤外線センサ装置などに用いられるセンサ素子の中には、２枚の板状部材を互いの主表面が平行になるように固定して、２枚の基板に挟まれる空間を真空状態にしたセンサ素子がある。赤外線センサなどのセンサは、この真空空間に配置される。
【０００３】
たとえば、非冷却赤外線センサは、熱型センサとも言われるように、入射する赤外線を温度に換算する。非冷却型赤外線センサは、対象物の温度変化を電気信号の変化として読出す構成を有する。赤外線センサは、赤外線の検出感度を高めるため、板状部材から熱的に隔離された断熱構造を有するように配置される。さらに、赤外線センサは、断熱性を高めるために、真空の環境下に配置される。赤外線センサは、いわゆる真空パッケージの内部に配置されている。
【０００４】
従来の技術においては、複数のセンサを１枚のウエハの主表面に形成したのちに個々に分断する。次に、１つの真空容器の中に、センサが形成された１つの基板と対向する１つの基板とを配置して、個々に貼り合わせを行なっていた。すなわち、真空パッケージセンサ素子のパッケージングを１つずつ行なっていた。
【０００５】
近年、複数のセンサ素子を、１枚のウエハの主表面に形成したのちに、個々に分断する製造方法が行なわれている。１枚のウエハの主表面上に真空のパッケージングを行ったウエハレベル真空パッケージを形成したのちに、ウエハレベル真空パッケージを切断して、個々の真空パッケージセンサ素子を得ることができる。この製造方法では、センサ素子の生産性が向上して、低価格化を図ることができる。
【０００６】
特表平９−５０６７１２号公報においては、赤外線センサ素子を形成するためのウエハレベル真空パッケージが開示されている。このウエハレベル真空パッケージは、トップキャップと赤外線デバイスとの間に、熱伝導が非常に小さい空間が形成され、その空間は排気されるか、あるいは熱伝導が非常に小さい流体を満たされる。
【０００７】
トップキャップは、素子に触れず、素子に、あるいは素子から熱を伝えないように、熱的に絶縁された素子から切離す必要がある。この公報には、トップキャップの表面に、エッチングによって凹部が形成されているウエハレベル真空パッケージが開示されている。
【０００８】
マイクロパッケージ内部の低圧を確実に保つためには、マイクロパッケージ内に特殊なゲッター剤を少量封入することが効果的な場合がある。この公報には、マイクロパッケージ中に少量のゲッター剤を封入し、活性化するには、たとえば必要量のゲッター剤を赤外線ダイまたはトップキャップの適切な領域上に、モノリシック状に蒸着することが開示されている。
【０００９】
または、上記の公報においては、トップキャップを離間した位置に保つために少なくとも１本の支柱を付加したウエハレベル真空パッケージが開示されている。さらに、金属のような蒸着材料のスタンドオフを上記の支柱と同時に、半田接合部に対して形成することにより、トップキャップの表面にエッチングで凹部を形成しなくても済むようにしたウエハレベル真空パッケージが開示されている。
【特許文献１】特表平９−５０６７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
２枚の基板の間の真空空間にセンサが配置された真空パッケージセンサ素子において、センサ素子の外側は大気圧である。このため、２枚の基板には、互いに近づく向きに力が加わることになり、内部に配置されたセンサが一方の基板に接触して、正常な信号を得ることができないという問題があった。または、真空の空間に配置されたセンサが故障してしまうという問題があった。
【００１１】
上記の特許文献１に開示されたトップキャップに凹部を形成するウエハレベル真空パッケージにおいては、強アルカリ液のウエットエッチング法またはドライエッチング法により凹部を形成することが可能である。一方で、たとえば、センサが上記の赤外線センサであった場合には、入射する赤外光を透過させるために、凹部の底面は極力平滑にする必要がある。赤外線が透過する領域に、細かい凹凸などのいわゆる表面荒れや傷があると、正確な検知が行なえないという問題があった。たとえば、凹部の表面荒れがあると、この領域に入射した赤外光は散乱してしまうため、得られる赤外画像に画像むらが発生するという問題があった。
【００１２】
このように、トップキャップを形成する板状部材の表面は、平滑であることが好ましいが、ウエットエッチング法やドライエッチング法などで凹部が形成された場合には、エッチングされた面が荒れることがあるという問題があった。また、上記の凹部を形成するためには、細心の注意を払うが必要であるため、生産性が悪いという問題があった。
【００１３】
また、製造されるセンサ素子の品質面においても、凹部に表面荒れなどがあると、赤外線を正確に検知することができないため、検知される赤外線信号の精度が悪化したり、得られる赤外画像が不鮮明になったりするという問題があった。
【００１４】
また、上記の特許文献に開示されたトップキャップに１本の支柱が形成されたウエハレベル真空パッケージにおいては、支柱が封止されている部分の中央付近に形成されている。このため、赤外線センサの中央部分がこの支柱によって隠されてしまい、正確な検知を行なうことができないという問題がある。たとえば、赤外線カメラにおいては、センサの中央部分にも画素が形成されているため、この領域に支柱を形成することは困難であると考えられる。
【００１５】
また、封止されている領域に支柱を設ける場合、２枚の板状部材を接合するためには、真空空間のまわりを取囲む半田接合部が、支柱よりも高くないと封止を行なうことができない。しかし、このような高い半田接合部を形成することは困難であるという問題があった。また、支柱の高さを半田接合部の高さに合せて低くすると、２枚の板状部材が接近してしまい、２枚の板状部材同士の間隔を十分に空けることができないという問題があった。
【００１６】
さらに、上記の特許文献１に開示されている、半田接合部に対して蒸着材料のスタンドオフが形成されたウエハレベル真空パッケージにおいては、２枚の板状部材同士の間隙を十分に大きくすることができないという問題があった。
【００１７】
また、上記の特許文献１に開示されたゲッターについては、ゲッターをウエハレベル真空パッケージの内部に配置するためのマイクロブリッジを形成したり、ゲッターを加熱するための抵抗加熱素子を形成したりする必要があるため、製造工程が多くなって生産性が悪くなるという問題があった。
【００１８】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、生産性および品質の優れた真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に基づく真空パッケージセンサ素子は、センサ側基板と、上記センサ側基板に対して主表面が略平行になるように配置された対向基板と、上記センサ側基板および上記対向基板の間に介在するように配置されたスペーサとを備える。上記スペーサは、枠形に形成され、上記スペーサは、一の面が上記センサ側基板に接合材料を介して固定され、上記一の面と反対側の面が上記対向基板に接合材料を介して固定され、上記センサ側基板、上記対向基板および上記スペーサによって囲まれる空間が真空になるように形成されている。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、本発明に基づくウエハレベル真空パッケージは、センサ側ウエハと、上記センサ側ウエハに対して主表面が略平行になるように配置された対向板と、上記センサ側ウエハおよび上記対向板の間に介在するように配置されたスペーサとを備える。上記スペーサは、枠形に形成され、上記スペーサは、一の面が上記センサ側ウエハに接合材料を介して固定され、上記一の面と反対側の面が上記対向板に接合材料を介して固定され、上記対向板は、対向ウエハまたは対向基板を含み、上記センサ側ウエハ、上記対向板、および上記スペーサによって囲まれる空間が真空になるように形成されている。
【００２１】
さらに、上記目的を達成するため、本発明に基づくウエハレベル真空パッケージの製造方法は、対向板として、対向基板または対向ウエハを形成する工程と、枠形のスペーサの表面にメタライズ膜を形成する工程と、センサ側ウエハおよび上記対向板の主表面に、上記枠形に対応するようにメタライズパターンを形成する工程と、上記センサ側ウエハと上記対向板との間に上記スペーサが介在するように、上記メタライズ膜と上記メタライズパターンとを半田によって固定する固定工程とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、生産性および品質の優れた真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法を提供することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
（構成）
図１から図５を参照して、本発明に基づく実施の形態１における真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法について説明する。なお、本明細書および特許請求の範囲においては、１枚のウエハの表面に、複数の真空パッケージセンサ素子が形成されたものを「ウエハレベル真空パッケージ」といい、単一のセンサ素子を「真空パッケージセンサ素子」という。
【００２４】
図１に、本実施の形態における真空パッケージセンサ素子の概略断面図を示す。本実施の形態におけるセンサ素子は、赤外線を検知するためのセンサ素子である。真空パッケージセンサ素子３０は、センサ側基板２１と、センサ側基板２１に対して主表面がほぼ平行になるように配置された対向板としての対向基板２３とを備える。
【００２５】
センサ側基板２１および対向基板２３は、それぞれ板状部材である。センサ側基板２１および対向基板２３は、スペーサ２を介して互いに離れるように固定されている。スペーサ２は、平面形状が枠形になるように形成されている。スペーサ２は、一の面がセンサ側基板２１に固定され、一の面と反対側の面が対向基板２３に固定されている。本実施の形態における各部材の接合のための接合材料としては、半田が用いられている。
【００２６】
センサ側基板２１、対向基板２３およびスペーサ２によって囲まれる空間は真空になるように形成されている。真空になる空間の内部には、平板状のゲッター４が配置されている。ゲッター４は、スペーサ２に固定されている。
【００２７】
センサ側基板２１の主表面のうち、対向基板２３に対向する主表面には、赤外線センサ２０が形成されている。また、対向基板２３の表裏の主表面には、それぞれ反射防止膜１２および反射防止膜１３が形成されている。反射防止膜１２，１３は、対向基板２３が平板状でも、赤外線の透過率が悪化しない機能を有する。
【００２８】
本実施の形態におけるスペーサ２は、コバール（Ｆｅ５４−Ｎｉ２９−Ｃｏ１７）によって形成されている。スペーサ２の表面には、メタライズ膜８が形成されている。本実施の形態においては、スペーサ２の表面全体を覆うようにメタライズ膜８が形成されている。
【００２９】
センサ側基板２１の主表面のうち対向基板２３に対向する主表面には、スペーサ２の平面形状である枠形に沿うように、メタライズパターン６が形成されている。また、対向基板２３の主表面のうち、センサ側基板２１に対向する主表面には、スペーサ２の平面形状である枠形に沿うように、メタライズパターン１０が形成されている。
【００３０】
本実施の形態におけるメタライズパターン６，１０およびメタライズ膜８は、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒから形成されている。メタライズパターン６とメタライズ膜８とは、半田７によって互いに結合されている。また、メタライズ膜８とメタライズパターン１０とは、半田９によって互いに結合されている。半田７と半田９とは、後述する溝部において、スペーサ２の高さ方向のほぼ中央部分で融合している。
【００３１】
このように、本実施の形態における真空パッケージセンサ素子は、２枚の基板がスペーサを介して固定され、それぞれの結合部は半田によって固定されている。
【００３２】
図２に、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に関する矢視断面図を示す。スペーサ２は、枠形に形成され、該枠形がほぼ長方形になるように形成されている。スペーサ２の表面には、スペーサ２を取囲むようにメタライズ膜８が形成されている。
【００３３】
本実施の形態におけるスペーサ２は、ゲッター４を配置するための溝部５を含む。溝部５は、スペーサ２の内側の表面に形成されている。溝部５は、延在する方向がスペーサ２の高さ方向に平行になるように形成されている。また、溝部５は、ゲッター４の外形に沿うように形成されている。ゲッター４は、溝部５に挿入するように配置され、半田９および半田７によってスペーサ２に固定されている。
【００３４】
本実施の形態における溝部５は、スペーサ２の一の面からこの一の面と反対側の面まで貫通するように形成されている。溝部５は、ゲッター４が赤外線センサ２０の一部を覆って赤外線センサ２０の機能を阻害しないように配置されている。すなわち、ゲッター４は、赤外線センサ２０が形成されている領域を避けるように配置されている。
【００３５】
ゲッター４は、真空パッケージセンサ素子の内部の真空度を維持するためのものであり、本実施の形態においては、バナジウム、ジルコニウムまたは鉄などからなる合金によって形成されている。
【００３６】
図３に、本実施の形態における第１のウエハレベル真空パッケージの概略断面図を示す。第１のウエハレベル真空パッケージには、図１に示した真空パッケージセンサ素子３０が複数個形成されている。第１のウエハレベル真空パッケージは、センサ側ウエハ１と、対向板としての対向ウエハ３とを備える。センサ側ウエハ１と対向ウエハ３とは、主表面がほぼ平行になるように離間して配置されている。センサ側ウエハ１と対向ウエハ３とは、枠形のスペーサ２を介して固定されている。センサ側ウエハ１、対向ウエハ３、およびスペーサ２によって囲まれる空間は、真空になるように形成されている。
【００３７】
本実施の形態における第１のウエハレベル真空パッケージは、真空パッケージセンサ素子３０の内部に赤外線センサが配置されている。対向ウエハ３の表裏の主表面において、スペーサ２に囲まれる領域には、赤外線の透過率を向上させるための反射防止膜１２および反射防止膜１３が形成されている。
【００３８】
第１のウエハレベル真空パッケージは、それぞれの真空パッケージセンサ素子３０の外縁に沿った切断線４０で、センサ側ウエハ１および対向ウエハ３が切断され、チップ状の真空パッケージセンサ素子３０が取出される。
【００３９】
図４に、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図を示す。センサ側ウエハ１は、平面形状がほぼ円形になるように形成され、センサ側ウエハ１の主表面に、スペーサ２が複数個配置されている。スペーサ２は、格子状に配置されている。
【００４０】
図５に、本実施の形態における第２のウエハレベル真空パッケージの概略断面図を示す。センサ側ウエハ１の主表面に、複数の真空パッケージセンサ素子３０が形成されていることは、第１のウエハレベル真空パッケージと同様である。
【００４１】
第２のウエハレベル真空パッケージにおいては、対向板として対向基板２３が形成されている。対向基板２３は、それぞれの真空パッケージセンサ素子３０の平面形状に合うように、予め分断されている。対向基板２３は、スペーサ２の平面形状の枠形に沿うように長方形に形成されている。対向基板２３の表裏の主表面には、反射防止膜１２，１３が形成されている。その他の構成については、第１のウエハレベル真空パッケージと同様である。
【００４２】
第２のウエハレベル真空パッケージは、それぞれの真空パッケージセンサ素子３０の外縁に沿った切断線４１で、センサ側ウエハ１が切断され、チップ状の真空パッケージセンサ素子３０が取出される。
【００４３】
（作用・効果、製造方法）
図１に示す真空パッケージセンサ素子３０おいて、検知する赤外線は、対向基板２３の側から真空パッケージセンサ素子の内部に進入して、赤外線センサ２０で検知される。赤外線センサ２０は、真空中に配置されているため、断熱性を有する。また、周りの部材から真空空間に放出される気体は、ゲッター４で吸収される。
【００４４】
本実施の形態における真空パッケージセンサ素子は、センサ側基板および対向基板が、枠形のスペーサを介して、固定されている。また、センサ側基板および対向基板が、スペーサの表面に配置された接合材料によってスペーサに固定されている。この構成を採用することにより、センサ側基板と対向基板との間隔を十分に大きくすることができ、センサ側基板に形成された赤外線センサが対向基板に接触することを防止できる。また、スペーサを枠形に形成することによって、真空の封じ込めを容易に行なうことができる。
【００４５】
従来の技術における真空パッケージセンサ素子のように、２枚の板状部材を直接的に半田で接合する場合には、半田の接合部の高さが数十ミクロン程度になる。このため、２枚の板状部材同士の間隔を、大きくすることは困難であったが、本願のようにスペーサを配置することによって、外側の圧力によって板状部材同士が近づいたとしても、２枚の板状部材同士が接触しないように、十分な間隔をあけることができる。また、スペーサの高さを変更することによって、２枚の板状部材同士の間隔を任意に調整することができる。
【００４６】
本実施の形態における真空パッケージセンサ素子は、２枚の基板同士の間隔を大きくすることができるため、対向基板に凹部を形成する必要はなく、容易に表面荒れを防止した対向板を形成することができる。このため、たとえば、赤外線センサにおいては、対向基板の表面における赤外線の散乱を防止して、良質な赤外画像等を得ることができる。このように、本発明においては、良質の真空パッケージセンサ素子およびウエハレベル真空パッケージを提供することができる。また、表面荒れなどが防止されるために歩留まりが高くなり、さらに、凹部を形成する必要がないため、生産性が向上する。
【００４７】
本実施の形態における真空パッケージセンサ素子は、ゲッターがスペーサに固定されている。この構成を採用することにより、センサ側基板または対向基板にゲッターを配置するための窪んだ部分などを形成する必要がなくなって構成が簡単になる。従って、生産性が向上する。
【００４８】
本実施の形態においては、スペーサに形成されたメタライズ膜と２枚の板状部材に形成されたメタライズパターンとが半田によって結合固定されている。この構成を採用することにより、スペーサを容易に２枚の板状部材に固定することができる。また、ゲッターは、上記半田によってスペーサに固定されている。この構成を採用することにより、２枚の板状部材同士の固定とゲッターの固定とを同時に行なうことができ、生産性が向上する。
【００４９】
また、本実施の形態における真空パッケージセンサ素子は、スペーサに溝部が形成され、この溝部にゲッターが挿入されて固定されている。この構成を採用することにより、ゲッターを容易にスペーサに固定することができる。また、後述する製造工程において、２枚の板状部材の貼り合わせと、ゲッターの固定とを一度に行なうことができ、生産性が向上する。
【００５０】
本実施の形態におけるスペーサ２は、コバールで形成されている。この構成を採用することにより、スペーサの加工が容易になって生産性が向上する。また、センサ側基板や対向基板は、主にＳｉを材料として形成されている。コバールは、センサ側基板およびセンサ側ウエハ（以下、「センサ側板」という）、または対向板の主材料として用いられるＳｉと近い値の熱膨張係数を有する。スペーサの材料としてコバールを用いることによって、生産時や製品の使用時における熱膨張係数の差に起因する接合部の損傷などを防止することができる。
【００５１】
このように、スペーサは、センサ側板または対向板と熱膨張係数が近いものが好ましい。また、スペーサの表面には半田による固定を行なうためのメタライズ膜が形成されるため、スペーサは金属材料が好ましい。たとえば、スペーサとして、金属製のものを用いることによって、スペーサの全面に電解めっきのようなめっきを行なうことが容易になる。
【００５２】
本実施の形態におけるメタライズパターン６，１０およびメタライズ膜８は、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒから形成されている。この構成を採用することにより、半田で接合する際の接合強度が向上する。メタライズパターン６，１０およびメタライズ膜８については、特にこの形態に限られず、半田で接合することができる任意の材料を用いることができる。
【００５３】
また、本実施の形態におけるゲッター４は、平板状のものを用いている。この構成を採用することにより、ゲッターの表面積が大きくなって、気体を吸収する能力が向上する。ゲッターの形状については、特にこの形態に限られず、任意の形状のゲッターを用いることができる。
【００５４】
さらに、本実施の形態においては、ゲッター４の主表面とスペーサ２の側面（スペーサ２の高さ方向）とがほぼ平行になるように溝部が形成されている。この構成を採用することにより、ゲッターを配置するための空間が小さくなって、真空パッケージセンサ素子の小型化を図ることができる。溝部の位置については、特にこの形態に限られず、任意の位置に溝部を形成してゲッターを配置することができる。たとえば、スペーサ２の平面形状である四角形のうち、隣り合う辺にそれぞれの溝部を形成して、該溝部にゲッターを配置しても構わない。しかし、ゲッターが配置される位置については、本実施の形態のように、センサ側板に形成されたセンサの駆動の障害にならないような位置に配置されることが好ましい。
【００５５】
本実施の形態においては、接合材料として半田を用いているが特にこの形態に限られず、液状になり得る任意の接合材料を用いることができる。たとえば、半田のような高温で溶融して液状となる接合材料の代わりに、接着剤を接合材料として用いて各部材同士が接着固定されていてもよい。
【００５６】
本実施の形態においては、真空パッケージセンサ素子として、赤外線センサ素子を示したが、特に赤外線センサ素子に限られず、他の真空パッケージセンサ素子に本発明を適用することができる。たとえば、圧力センサ素子、加速度センサ素子、角速度センサ素子または真空センサ素子などに本発明を適用することができる。
【００５７】
本実施の形態における真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージの製造方法について説明する。図３に示すように、板状部材であるセンサ側ウエハおよび対向ウエハを準備して、センサ側ウエハに赤外線センサを形成する。
【００５８】
次に、センサ側ウエハの主表面のうち、赤外線センサが形成された主表面に、スペーサの平面形状である枠形に沿うように、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒからなるメタライズパターンを形成する。同様に、表裏の主表面が研磨された対向ウエハに対して、反射防止膜を貼り付けた後に、スペーサの形状に沿うように枠形のＡｕ／Ｎｉ／Ｃｒからなるメタライズパターンを形成する。メタライズパターンは、めっき、スパッタ法、または蒸着法などによって形成することができる。
【００５９】
次に、スペーサを形成する。本実施の形態においては、スペーサはコバールから形成する。スペーサは、板状のコバールをワイヤカッターで切出して形成する。または、粉末状のコバールを型に入れてプレス加工を行なうことによって形成することができる。スペーサには、ゲッターを配置するための溝部を形成しておく。溝部は、ゲッターの外形に沿うように形成する。
【００６０】
次に、スペーサの表面全体に対して、めっき法によってＡｕ／Ｎｉ／Ｃｒからなるメタライズ膜を形成する。この際、溝部の内側にもメタライズ膜が形成される。
【００６１】
次に、幅がスペーサの高さよりも小さく、さらに長手方向の長さが溝部に対応するゲッターを準備する。本実施の形態においては、板状のゲッターを準備する。ゲッターは、予めスペーサに形成された溝部に挿入しておく。また、センサ側ウエハに形成されたメタライズパターンおよび対向ウエハに形成されたメタライズパターンの表面上にそれぞれ半田を配置しておく。
【００６２】
次に、下部ヒータおよび上部ヒータを内部に備えた真空チャンバ内に、センサ側ウエハ、対向ウエハおよびゲッターが挿入されたスペーサを配置する。下部ヒータには、センサ側ウエハとスペーサとを配置する。下部ヒータとセンサ側ウエハとが接するように配置する。上部ヒータには、対向ウエハを上部ヒータに接するように配置する。
【００６３】
次に、チャンバ内を真空排気した後に、下部ヒータを投入して、ヒータ温度を約４００℃にして１０分間加熱する。この加熱によってゲッターを活性化する。
【００６４】
次に、２枚の板状部材を貼り合せる固定工程を行なう。下部ヒータおよび上部ヒータを、半田の融点よりも約５０℃程度高い温度に設定する。この状態で、２枚のウエハに形成されたメタライズパターンと、スペーサに形成されたメタライズ膜とが半田を介して、互いに接するように移動させる。たとえば、上部ヒータを下側に移動して、メタライズパターンとメタライズ膜とを半田によって結合固定する。または、下部ヒータを上方に移動しても構わない。このように、センサ側ウエハと対向ウエハとをスペーサを介して結合固定する。
【００６５】
結合に際して、センサ側ウエハのメタライズパターンおよび対向ウエハのメタライズパターンに配置された半田が溶融して、これらのメタライズパターンとスペーサに形成されたメタライズ膜とが接合する他に、スペーサに形成された溝部の内側にも、半田が流れ込んでゲッターがスペーサに固定される。
【００６６】
接合後には、ヒータによる加熱を止め、半田の融点以下になるまで冷却を行なう。溶融された半田が固化することによって、スペーサの内側が真空封止されたウエハレベル真空パッケージが形成される。
【００６７】
この後に、個々の真空パッケージセンサ素子の外縁に沿って、ウエハレベル真空パッケージを切断して、真空パッケージセンサ素子を得る。たとえば、図５における第２のウエハレベル真空パッケージにおいては、切断線４１または隣り合う真空パッケージセンサ素子同士の中央線に沿って切断することによって、チップ状の真空パッケージセンサ素子を得ることができる。隣り合う真空パッケージセンサ素子同士の中央線に沿って切断する場合には、センサ基板の主表面上（センサが形成されている面と同一表面）に、電極パッドなどを形成することができる。
【００６８】
このように、センサ側ウエハと対向ウエハとの間に枠形のスペーサが介在するように、半田によって固定する固定工程とを含むことによって、対向板に凹部などを形成する必要がなくなって、歩留まりおよび生産性が向上したウエハレベル真空パッケージの製造方法を提供することができる。また、対向板に凹部などを形成する必要がないために、凹部の表面荒れなどを防止でき、品質が向上した真空パッケージセンサ素子を製造することができる。
【００６９】
また、本実施の形態における製造方法のように、２枚の板状部材同士を半田で固定する固定工程の前に、スペーサに溝部を形成する工程と、溝部に対してゲッターを配置する工程とを含むことによって、２枚の板状部材、ゲッターおよびスペーサの結合を一つの工程で行なうことができる。したがって、生産性が向上するウエハレベル真空パッケージの製造方法を提供することができる。
【００７０】
ウエハレベル真空パッケージの製造においては、対向板として、図３に示すような対向ウエハを用いる他、図５に示すようなそれぞれの素子の大きさに予め切断された対向基板を用いてもよい。この場合においても、対向ウエハを用いたウエハレベル真空パッケージの製造方法と同様の作用および効果を得ることができる。
【００７１】
（実施の形態２）
（構成）
図６および図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２における真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法について説明する。
【００７２】
センサ側基板と対向基板とが互いの主表面がほぼ平行になるように配置され、スペーサを介して固定されていることは、実施の形態１における真空パッケージセンサ素子と同様である。真空パッケージセンサ素子の内部に、ゲッターが配置されていることも、実施の形態１における真空パッケージセンサ素子と同様である。本実施の形態においては、ゲッターの固定方法が実施の形態１における真空パッケージセンサ素子と異なる。本実施の形態の真空パッケージセンサ素子においては、溝部の代わりに窪み部がスペーサに形成されている。
【００７３】
図６は、本実施の形態における真空パッケージセンサ素子の概略断面図である。本実施の形態におけるスペーサ１５は、実施の形態１と同様に、平面形状が四角形の枠形に形成されている。本実施の形態におけるスペーサ１５は、対向板としての対向基板２３に向かう表面に窪み部１１が形成されている。窪み部１１は、真空パッケージセンサ素子の内側に向かう側に形成され、ゲッター２４の形状に沿うように形成されている。
【００７４】
ゲッター２４は、平板状に形成されている。ゲッター２４は、長手方向の両端が窪み部１１に挿入されて固定されている。ゲッター２４は、半田１９によってスペーサ１５に固定されている。
【００７５】
スペーサ１５の表面全体には、メタライズ膜１８が形成されている。メタライズ膜１８は、窪み部１１の部分にも形成されている。
【００７６】
対向基板２３の主表面には、スペーサ１５の平面形状に沿うように、メタライズパターン１０が形成されている。また、センサ側基板２１には、スペーサ１５の平面形状に沿うように、メタライズパターン６が形成されている。スペーサ１５は、半田１９を介して対向基板２３に固定されている。半田１９は、メタライズパターン１０とメタライズ膜１８とを結合固定している。また、スペーサ１５は、半田１７を介してセンサ側基板２１に固定されている。半田１７は、メタライズパターン６とメタライズ膜１８とを結合固定している。
【００７７】
図７に、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に関する矢視断面図を示す。スペーサ１５は、平面形状がほぼ四角形の枠形に形成されている。メタライズ膜１８は、スペーサ１５の表面を取り囲むように形成されている。窪み部１１は、スペーサ１５の平面形状である枠形の端部にゲッター２４が配置されるように形成されている。また、窪み部１１は、配置されるゲッター２４が、赤外線センサの駆動の障害にならないように形成されている。
【００７８】
本実施の形態におけるウエハレベル真空パッケージは、１枚のウエハ上に、図６および図７に示す真空パッケージセンサ素子が複数形成されている。本実施の形態におけるウエハレベル真空パッケージは、実施の形態１におけるウエハレベル真空パッケージのスペーサおよびゲッターが、図６および図７に示したスペーサおよびゲッターに置き換えられたものである。
【００７９】
その他の構成については、実施の形態１における真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージと同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００８０】
（作用・効果、製造方法）
本実施の形態における真空パッケージセンサ素子のスペーサは、対向基板に対向する面に窪み部が形成され、この窪み部にゲッターが配置されて固定されている。この構成を採用することにより、容易にゲッターをスペーサに固定することができる。
【００８１】
本実施の形態においては、窪み部がスペーサの表面のうち対向基板に向かう面に形成されていたが、特にこの形態に限られず、スペーサの表面のうち、センサ側基板と向かう面に窪み部が形成されていてもよい。
【００８２】
製造方法においては、実施の形態１における製造方法と同様の方法を用いることができる。すなわち、まず、スペーサを形成する工程においてゲッターの形状に沿うように、窪み部を形成しておく。次に、メタライズ膜をスペーサの表面に形成する。この際に、窪み部の内部にもメタライズ膜を形成する。次に、窪み部に対してゲッターを配置して真空状態でゲッターを活性化させる。
【００８３】
次に、半田を溶融して、スペーサ、対向板、センサ側ウエハおよびゲッターを結合する固定工程を行なう。この固定工程においては、半田が溶融して、窪み部の内部にも半田が配置され、ゲッターをスペーサに固定することができる。
【００８４】
このように、本実施の形態における製造方法においても、スペーサ、ゲッター、センサ側ウエハおよび対向板を、１つの工程で接続固定することができ、生産性が向上する。
【００８５】
その他の作用、効果および製造方法については、実施の形態１における真空パッケージセンサ素子、ウエハレベル真空パッケージおよびウエハレベル真空パッケージの製造方法と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【００８６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施の形態１における真空パッケージセンサ素子の一の概略断面図である。
【図２】実施の形態１における真空パッケージセンサ素子の他の概略断面図である。
【図３】実施の形態１における第１のウエハレベル真空パッケージの一の概略断面図である。
【図４】実施の形態１における第１のウエハレベル真空パッケージの他の概略断面図である。
【図５】実施の形態１における第２のウエハレベル真空パッケージの概略断面図である。
【図６】実施の形態２における真空パッケージセンサ素子の一の概略断面図である。
【図７】実施の形態２における真空パッケージセンサ素子の他の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  センサ側ウエハ、２，１５  スペーサ、３  対向ウエハ、４，２４  ゲッター、５  溝部、６，１０  メタライズパターン、８，１８  メタライズ膜、７，９，１７，１９  半田、１１  窪み部、１２，１３  反射防止膜、２０  赤外線センサ、２１  センサ側基板、２３  対向基板、３０  真空パッケージセンサ素子、４０，４１  切断線。
【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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