CN101405826B - 光电变换装置的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电变换装置的制造方法，该方法在不会使光电面的特性劣化的情况下，气密性地接合形成容纳上述光电面的外围器的两个部材。在具有光电面(7)的上侧框架(2)的接合部上，依次层叠铬金属膜(11a)和镍金属膜(12b)。下侧框架(5)由具备电子倍增管(8)和阳极(9)的平板状部材(4)以及硅制框部材(3)构成。在上述框部材的接合部上，依次层叠铬金属膜(10a)和镍金属膜(10b)。上述上侧框架和上述下侧框架夹持着含铟的接合材料(12)而重合。在减压至规定的真空度并被保持在铟的熔点以下的温度的真空空间内，在规定的压力下互相押接上述上侧框架和上述下侧框架，形成具有维持充分的气密性的容纳空间的外围器。

Description

光电变换装置的制造方法

技术领域

本发明是关于对应于来自于外部的光的入射而产生光电子的光电变换装置的制造方法。

背景技术

作为一直以来作为光感器并行使其功能的电子装置，光电倍增管(PMT：Photomultiplier Tube)等的光电变换装置是众所周知的。这些光电变换装置至少具备：把光变换成电子的光电面(Photocathode)、用于取入所生成的电子的阳极、将这些光电面以及阳极容纳于其内部空间中的真空容器(外围器)。作为这样的光电变换装置，已知如下光电倍增管：其具备由玻璃制的上侧框架以及下侧框架和由硅材料制的侧壁框架而构成的外围器，同时具备被配置于该外围器的内部空间的光电面、电子倍增部以及阳极(参照下述专利文献1)。另外，已公开了一种电子管，其将阳极电极配置于包含将光电面形成于内侧的玻璃制的输入面板和金属制的侧管的真空容器内，输入面板和侧管夹持着低熔点金属而被密封(参照下述专利文献2)。

专利文献1：国际公开WO2005/078760号小册子

专利文献2：特开平10-241622号公报

发明内容

本发明者们对现有技术进行研究探讨的结果，发现了如下课题。即，现有的光电变换装置在接合构成真空容器的部材之间的工序中受到环境温度的影响，其结果，会有发生由于各个部材之间的热膨胀率的差而引起真空容器的歪曲的情况。如果发生了像这样的歪曲，那么就难以维持真空容器内的气密性，就会有光电面的特性被劣化的情况。另外，根据夹持着铟并在其熔点以下的温度接合构成真空容器的部材之间的冷铟法(cold indium method)，虽然能够维持光电面的特性，但是根据真空容器的材质不同有时它与铟等的接合材料的亲和性会变差。在此情况下，部材之间的接合就会不够完全，同样就会有真空容器的密封不能够充分维持的情况。

本发明是为了解决如上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够获得在不使光电面的特性劣化的情况下能充分维持该光电面的容纳空间的气密性的光电变换装置的制造方法。

为了解决上述的课题，本发明所涉及的光电变换装置的制造方法，其特征在于：使用一种特殊而卓越的方法来接合构成外围器的各个部材之间，该外围器具有容纳光电面等的内部空间。由本发明的制造方法所制造的光电变换装置具有外围器，该外围器具有内部被减压至指定的真空度的内部空间，并且至少在该外围器的一部分上面具有光入射窗，同时，该光电变换装置具备分别容纳于该外围器的内部空间的光电面以及阳极。外围器具备第一框架以及接合于该第一框架的第二框架。第一框架包含平板状部材和以围绕该平板状部材的主面中心的形式配设于该主面上的同时从该主面向垂直方向(在第一框架和第二框架面对面的状态下，从该第一框架朝向第二框架的方向)上延伸的侧壁。另外，第二框架包含平板状部材(在该第二框架上也可以设置有侧壁)。因此，至少容纳光电面以及阳极的外围器的内部空间，由第一框架的平板状部材主面、第一框架的侧壁以及第二框架的平板状部材主面所规定。

为了制造具有如上述那样的构造的光电变换装置，本发明所涉及的制造方法具备：在面对于第二框架的平板状部材主面的第一框架的侧壁端面上形成第一金属膜的第一步骤；在与第一框架的侧壁端面相面对的第二框架的平板状部材表面上的接合部位，直接或者间接地形成第二金属膜的第二步骤；将光电面以及所述阳极配置于外围器的内部空间内的第三步骤；将第一以及第二框架导入至减压至指定真空度的温度处于铟的熔点以下的真空空间内(比如，导入第一以及第二框架的真空转换装置内)的第四步骤；在该真空空间内接合第一框架和第二框架的第五步骤。

另外，在第一步骤中，形成于第一框架的侧壁端面上的第一金属膜包含选自如下金属膜的任意一种：从该侧壁端面进一步在垂直方向(在第一框架和第二框架相面对的状态下，从该第一框架朝向第二框架的方向)上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该侧壁端面进一步在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜。另外，在第二步骤中，直接或者间接地形成于第二框架的平面状部材表面上的接合部位的第二金属膜，包含选自如下金属膜的任意一种：从该平板状部材表面进一步在垂直方向(在第一框架和第二框架相面对的状态下，从该第二框架朝向第一框架的方向)上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该平板部材表面进一步在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜。但是，在第二框架的接合部位设置有侧壁的构成中，不能将第二金属膜直接形成于接合部位。在此情况下，第二金属膜形成在第二框架上设置的侧壁端面上，从而在接合部位间接地形成第二金属膜。在第三步骤中，各个光电面以及阳极形成于第一框架的平板状部材的主面上以及第二框架的平板状部材主面上的至少任意一个主面上。在第四步骤中，被导入到真空空间内的第一以及第二框架，在将含有铟的接合材料夹持于第一金属膜和第二金属膜之间的状态下，使这些第一框架上的侧壁端面和第二框架的接合部位相面对。另外，在第五步骤中，通过在夹持接合材料的状态下以指定的压力进行紧密附着互相面对的第一以及第二框架来使它们得以接合。

如上所述，形成在第一框架上的侧壁端面上的第一金属膜，是由直接形成在该端面上的铬层和形成在该铬层上的镍层构成的多层金属膜、或者由直接形成在该端面上的铬层和形成在该铬层上的钛层构成的多层金属膜、或者由钛层构成的单层金属膜。另外，直接或者间接地形成在第二框架的接合部位(相面对于第一框架的侧壁端面的部位)上的第二金属膜，是具有与上述第一金属膜相同的组成的多层金属膜，或者钛金属膜。在将光电面以及阳极配置在由第一以及第二框架规定的空间内之后，在减压至指定的真空度的、温度处于铟的熔点以下的真空空间内，实施这些第一以及第二框架的接合。根据该制造方法，与第一框架以及第二框架的构成材料无关地，可提高夹持接合部材的第一框架和第二框架的粘结性，并且能够有效地抑制起因于接合时温度的外围器的歪曲的发生。由此，就能够充分地维持在构成光电变换装置的外围器中的内部空间的气密性。与此同时，还能够有效防止由于加热而引起的光电面的特性劣化。

在本发明所涉及的制造方法中，优选由玻璃材料构成第一框架的平板状部材以及第二框架的平板状部材的至少任意一个部材，并且，其一部分作为光入射窗来行使其功能。通过以这样的形式准备由玻璃材料构成的平板状部材，使得光入射窗的形成变得容易。再有，因为平板状部材和多层金属膜有良好的亲和性，所以能够进一步提高在外围器中的内部空间的气密性。

在本发明所涉及的制造方法中，优选由硅材料构成第一框架的侧壁。在此情况下，使得侧壁的加工就变得容易。另外，因为构成第一框架的一部分的平板状部材和多层金属膜的粘结性良好，所以能够进一步提高在外围器中的内部空间的气密性。

再有，在本发明所涉及的制造方法中，优选由玻璃材料构成第一框架的平板状部材，并且使该玻璃制的平板状部材与侧壁阳极接合。根据该构成，使得第一框架的制造变得容易，同时，能够有效降低在制造时对于第一框架的热的影响。

另外，本发明所涉及的光电变换装置的制造方法也可以具备适合于大量生产的构成。即，具备：在第一基板上形成分别具有与上述第一框架相同构造的多个框架构造的第一步骤；在第二基板上形成分别具有与上述第二框架相同构造的多个框架构造的第二步骤；将各个光电面以及阳极的多个组合分别配置于所对应的外围器的内部空间内的第三步骤；将第一以及第二基板导入到减压至指定的真空度的温度处于铟的熔点以下的温度的真空空间内(比如真空转换装置内)的第四步骤；在该真空空间内接合第一基板和第二基板的第五步骤；以及，从互相接合的第一以及第二基板获得多个外围器的第六步骤。

另外，在第一步骤中，准备第一基板并在该第一基板上制作第一框架构造。即，以围绕分配于所准备的第一基板的表面的多个分割区域的形式、形成多个侧壁，并在这些多个侧壁的各个端面上形成第一金属膜。在此，多个侧壁分别是沿着从第一基板表面向垂直方向前进的第一方向延伸的侧壁，其形成在该第一基板的表面上。另外，第一金属膜包含选自如下金属膜的任意一种：沿着第一方向按铬、镍的顺序层叠的金属膜；沿着该第一方向按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜。在第二步骤中，准备第二基板，并且，在应该面对于第一基板的表面上形成的多个侧壁端面的、第二基板表面上的多个接合部位，分别直接或者间接地形成第二金属膜。该第二金属膜包含选自如下金属膜的任意一种：沿着从第二基板的表面向垂直方向前进的第二方向(与第一方向相反)按铬、镍的顺序层叠的金属膜；沿着该第二方向按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜。但是，在第二基板的表面上的多个接合部位上也配设有多个侧壁的构成中，不能在各个接合部位上直接形成第二金属。在此情况下，通过在第二基板上设置的多个侧壁端面上形成第二金属膜，从而将第二金属膜间接地形成于各个接合部位。在第三步骤中，多个组合中的各自的光电面以及阳极形成在第一基板的表面上的对应区域以及第二基板的表面上的对应区域的至少任意一个区域上。在第四步骤中，在将含有铟的接合材料夹持于第一金属膜和第二金属膜之间的状态下，分别使在该第一基板表面上的多个侧壁端面和在该第二基板表面上的多个接合部位相面对。在第五步骤中，在夹持接合部材的状态下，在指定的压力条件下紧密粘结第一基板和所述第二基板。然后，在第六步骤中，通过分别沿着位于这些第一以及第二基板之间的多个侧壁切割互相接合的第一以及第二基板，从而获得多个光电变换装置。

如上所述，在第一基板表面的多个侧壁端面上形成的第一金属膜，是由在该端面上直接形成的铬层和形成于该铬层上的镍层构成的多层金属膜、或者由在该端面上直接形成的铬层和形成于该铬层上的钛层构成的多层金属膜、或者是钛层的单层金属膜。另外，直接或者间接地形成于第二基板表面上的多个接合部位(分别面对于第一基板的侧壁端面的部位)的第二金属膜，是具有与上述第一金属膜相同的组成的多层金属膜或者是钛金属膜。在形成于第一以及第二基板之间的、相当于外围器的内部空间的空间内配置光电面以及阳极之后，在减压至指定的真空度的、温度处于铟的熔点以下的温度的真空空间内(比如是真空转换装置内)，实施这些第一以及第二基板的接合。在该制造方法中，进一步通过分别沿着多个侧壁并一体性地切割压接的第一以及第二基板，从而获得多个光电变换装置。根据该制造方法，与第一以及第二基板的材料无关地，可提高夹持接合部材的第一基板和第二基板的粘结性。其结果，通过切割可获得充分确保内部空间的气密性的多个外围器。另外，能够有效地抑制起因于接合时温度的外围器的歪曲的发生。因此，还能有效地防止因加热而引起的光电面的特性劣化。

再有，在本发明所涉及的制造方法中，第一步骤也可以包含子步骤，在子步骤中，准备第三基板，并在该第三基板上制作多个侧壁。具体而言，在该子步骤中，将第三基板蚀刻成包含多个侧壁的图形。其后，以如此形式蚀刻而成的第三基板，以所形成的多个侧壁分别围绕分配于第一基板的表面的多个分割区域的形式，阳极接合于该第一基板。在此情况下，使得第一基板的制造变得容易，同时能够有效降低在制造时对具有侧壁的第一基板的热的影响。

另外，根据以下的详细说明以及附图能够更充分地理解本发明所涉及的实施例。这些实施例仅仅是为了例示所表示的例子，不能视为是对本发明的限定。

另外，根据以下的详细说明可知本发明的更进一步的应用范围。然而，虽然详细的说明以及特定的事例表示本发明的优选的实施例，但是这些仅仅是为了例示而表示的实施例，根据本详细说明，本领域技术人员可知在本发明的思想以及范围中的各种各样的变形以及改良。

根据本发明所涉及的光电变换装置的制造方法，不会使光电面的特性劣化，而且能够充分维持该光电面的容纳空间的气密性。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的光电变换装置的制造方法的一个实施例的构成的立体图。

图2是沿着由图1所表示的光电变换装置的II-II线的截面图。

图3是用于说明图1所示光电变换装置的制造方法的截面图。

图4是表示在硅晶片上加工而成的下侧框架的配置的图[区域(a)]以及就有关区域(a)所示分割区域的一个而表示接合线材的配置的放大图[区域(b)]。

图5是用于说明图1所示光电变换装置的制造方法的截面图。

图6是表示在玻璃基板上加工而成的上侧框架的配置的图。

图7是表示在硅晶片上加工而成的下侧框架的配置的图[区域(a)]以及是就有关区域(a)所示分割区域的一个而表示接合层的配置的放大图[区域(b)]。

图8是表示根据本发明所涉及的制造方法所获得的多个试样(试样1～试样5)的各个原材与比较例(比较例1以及比较例2)的数据的表。

符号说明

1       光电倍增管                2                  上侧框架(第二框架)

2r      平坦面                    3                  侧壁

4       平板状部材                4r                 内面(平坦面)

5       下侧框架                  6                  外围器

7       光电面                    9                  阳极

10，11  多层金属膜                10a，10b，11a，11b 金属膜

12,112  接合层                    25，33             分割区域

30      玻璃基板(第一基板)        32                 玻璃基板(第二基板)

S       硅晶片(第3基板)           W                  接合线材(接合材料)

具体实施方式

以下参照图1～图8详细说明本发明所涉及的光电变换装置的制造方法的各个实施例。在附图说明中，对相同或者相当的部分标注相同的符号，并省略重复说明。另外，各个附图是为了说明而准备的，以特别强调说明的对象部位的形式进行了描绘。因此，附图中各个部材的尺寸比例并不一定与实际尺寸相一致。

图1是表示本发明所涉及的光电变换装置的制造方法的一个实施例的构成的立体图。如图1所示，光电变换装置1与透过型电子倍增管相同地行使其功能，具备外围器6的同时，还具备容纳于该外围器6的内部的光电面7、电子倍增部8以及阳极9。外围器6由互相接合的上侧框架2和下侧框架5构成。下侧框架2包含侧壁3以及平板状部材4，上侧框架5自身为平板状部材。在该光电变换装置1中，以朝向光电面7的光的入射方向和在电子倍增部8中的电子的行走方向交叉的方式，将光电面7以及电子倍增部8配置于外围器7的内部空间。也就是说，在光电变换装置1中，当从图1中的箭头A所表示的方向入射光之后，从光电面7放出的光电子到达电子倍增部8，通过该光电子在由箭头B所表示的方向上行走，从而使二次电子被级联倍增。图2是沿着由图1所表示的光电变换装置1的II-II线的截面图，以下就有关各个构成要素加以详细的说明。

如图2所示，上侧框架2自身和下侧框架5的平板状部材4均是矩形状的玻璃制平板。上侧框架2的至少一部分是作为将从外部入射的光朝向光电面7透过的光入射窗而行使其功能。下侧框架5包含中空四方柱状的硅制框部材即侧壁3。该侧壁3沿着位于平板状部材4的内侧(面向外围器6的内部空间的一侧)的平坦面的周围并以与该平坦面的四边相平行的形式，被竖立着设置于平板状部材4上。由此，侧壁3构成用于将电子倍增部8以及阳极9容纳于外围器6内的容纳空间的一部分。另外，侧壁3和平板状部材4通过阳极接合，从而在不用配置接合用部材的情况下完成牢固接合。由此，下侧框架5即使在制造时被放置于高温环境条件下，该下侧框架5也不会受热的影响。

在构成下侧框架5的侧壁3的上端面上，形成有多层金属膜10。该多层金属膜10是通过朝着上侧框架2按顺序层叠由铬构成的金属膜10a和由镍构成的金属膜10b而得到的。同样，在上侧框架2的内侧的平坦面2r的周围，即在上侧框架2和下侧框架5相接合的时候面对该侧壁3的该上侧框架2的接合部位上，也形成有多层金属膜11。该多层金属膜11是通过朝着下侧框架5按顺序层叠由铬构成的金属膜11a和由镍构成的金属膜11b而得到的。另外，金属膜10a(铬)具有50nm的厚度，金属膜10b(镍)具有500nm的厚度。另外，金属膜11a(铬)具有50nm的厚度，金属膜11b(镍)具有500nm的厚度。

下侧框架5和上侧框架2是通过在多层金属膜10和多层金属膜11之间夹持含有铟(In)的接合材料(比如含有In、In和Sn的合金、In和Ag的合金等)而被接合的，从而能够保持内部的气密性。在此，在图2中表示了线状的接合材料在下侧框架5和上侧框架2之间通过被加压而压缩变形成为接合层12。多层金属膜10和多层金属膜11是通过接合层12而被粘合的，由此，就能够维持外围器6内的气密性。另外，作为被使用的接合材料并不限定于线状材料，也可以在多层金属膜10或者多层金属膜11上应用被加工成层状的材料。

在上述的外围器6中的上侧框架2的内面2r上，形成有透过型的光电面7，其对应于透过上侧框架2的入射光而朝向外围器6的内部空间放出光电子。光电面7在上侧框架2的内面2r的长边方向(图2的左右方向)的左端部侧沿着内面2r而形成。在上侧框架2上，配设有从表面2s向内面2r贯通的孔13。在孔13中配置有光电面端子14，而该光电面端子14则电连接于光电面7。

在下侧框架5的平板状部材4的内面4r上，沿着内面4r形成有电子倍增部8和阳极9。电子倍增部8具有以互相沿着朝平板状部材4的长边方向的形式竖立设置的多个壁部，在这些壁部之间形成有沟部。在该壁部的侧壁以及底部，形成有由二次电子放出材料构成的二次电子放出面。电子倍增部8在外围器6内被配置于相对于光电面7的位置。阳极9是被配设于从该电子倍增部8离开的位置上。再则，在平板状部材4上，从表面4s向着内面4r分别配设有贯通孔15、16、17。在孔15中插入有光电面侧端子18，在孔16中插入有阳极侧端子19，在孔17中插入有阳极端子20。光电面侧端子18以及阳极侧端子19分别电连接于电子倍增部8的两端部，通过施加指定的电压，从而在平板状部材4的长边方向上产生电位差。另外，阳极端子20电接触于阳极9，将到达阳极9的电子作为信号而取出至外部。

以下就具有如上构造的光电变换装置1的工作加以说明。当光透过上侧框架2入射到光电面7，那么从光电面7朝着下侧框架5向内部放出光电子。所放出的光电子到达一端相对于光电面7的电子倍增部8。因为在电子倍增部8的长边方向上通过向光电面侧端子18以及阳极侧端子19所施加的电压而产生有电位差，所以到达电子倍增部8的光电子一边与电子倍增部8的侧壁以及底部相冲突一边产生二次电子。于是，这些二次电子一边被级联倍增一边到达阳极9。所产生的二次电子作为信号从阳极9通过阳极端子20被取出至外部。

以下参照图3～图6就有关本发明所涉及的光电变换装置的制造方法加以说明。

首先，参照图3就有关包含侧壁3以及平板状部材4的下侧框架5的制造方法加以说明。另外，图3是着眼于相当于1个下侧框架5的部分的详细图。最初，准备一个4英寸的硅晶片(第3基板)。在该硅晶片上的矩形的分割区域25的面上由铝的线路图形而形成电子倍增部8用的2个端子29a、29b和阳极9用的端子29c。其后，分别在包含端子29a以及端子29b的面以及包含端子29c的面上以形成正方体状的岛状部27、28的形式，由反应性离子蚀刻(RIE：Reactive Ion Etching)加工凹部26[图3中的区域(a)]。

接着，准备预先配设有用于插入端子的孔15、16、17的玻璃基板(第一基板)30。然后，硅晶片的分割区域25和基板30在夹入了端子29a、29b、29c的状态下由阳极接合方法而被接合[图3中的区域(b)]。在此，作为构成基板30的玻璃材料，因为能够降低起因于热膨胀的影响，所以优选具有与形成侧壁3的硅晶片相同程度的热膨胀系数的材质。

之后，通过RIE加工，直至分割区域25的表面为止贯通岛状部27、28的周围的凹部26[参照图3中的区域(a)]。由此，各个岛状部27、28便成为电子倍增部8以及阳极9，分割区域25的周缘部成为侧壁3[图3中的区域(c)]。此时，电子倍增部8以及阳极9被配置于由下侧框架5的内侧的侧壁3环绕的空间内。然后，在分割区域25的表面上除了缘部的区域用模版掩膜(stencil mask)覆盖之后，首先在该缘部上蒸镀铬以作为金属膜11a，接着蒸镀镍作为金属膜10b。由此，由按顺序蒸镀的金属膜10a、10b，而在分割区域25的表面的缘部形成多层金属膜10[图3中的区域(c)]。

在形成电子倍增部8、阳极9以及侧壁3之后，在电子倍增部8的壁部的侧壁以及底部形成二次电子放出面[图3中的区域(d)]。另外，二次电子放出面是通过掩膜蒸镀Sb、MgO等之后，在这些Sb、MgO等中导入碱金属而得到的。

接着，环境温度在从二次电子放出面的制作温度降低至常温(25℃～30℃的程度)之后，将用于接合于上侧框架2上的接合线材W，在接合部分即在多层金属膜10的表面上沿着分割区域25的缘部配置[图3中的区域(e)]。另外，该接合线材W是使用夹具31来进行配置的。作为接合线材W，除了In线状材料之外，还有In和Sn的合金或者In和Ag的合金等的含In的线状材料，比如可以使用直径0.5mm的线状材料。

如上述那样的下侧框架5的制造工序，对于在硅晶片的多个分割区域25的每个区域均实施。在图4中，区域(a)是表示在硅晶片S上加工而成的下侧框架5的配置的图，区域(b)是表示在由区域(a)所示的分割区域25之一中的接合线材W的配置的放大图。但是，在图4中的区域(a)以及(b)中，为了简化而省略了电子倍增部8以及阳极9的图示。如这些区域(a)以及(b)所示，对于在硅晶片S上二维地排列的多个分割区域25的每一个，均形成侧壁3以及多层金属膜10。另外，在硅晶片S的背面侧，接合有玻璃制的基板30。即，侧壁3以围绕其分割区域25内的玻璃基板30的平坦面的形式被配置。对应于硅晶片S的分割区域25的玻璃基板30的部分相当于平板状部材4。另外，在玻璃基板30上的分割区域25的各自的内侧，配置电子倍增部8以及阳极9(省略图示)。进一步，接合线材W沿着形成于硅晶片S上的多个分割区域25的缘部的多层金属膜10以网眼状被载置。

以下，参照图5就有关上侧框架2的制造方法加以说明。另外，与图3相同，图5是着眼于相当于一个上侧框架2的部分的详细图。

首先，准备玻璃制基板(第二基板)32。在对应于上述的分割区域25的矩形的分割区域33的外面上，由铝的线路图形形成光电面7用的端子(没有图示)。在这个基板32上，通过蚀刻加工或者喷砂加工而预先形成用于将金属电极埋入于每个分割区域的孔13。另外，通过将金属电极填充到孔13中，光电面端子14被埋入到该孔13内[图5中的区域(a)]。

接着，在与下侧框架5的侧壁3的相接合部位，即沿着分割区域33的内面的周围的部位，形成多层金属膜11[图5中的区域(b)]。另外，多层金属膜11，是通过首先在蒸镀由铬形成的金属膜11a之后，在该金属膜11a上再进一步蒸镀由镍构成的金属膜11b而得到的。另外，在将侧壁配设于上侧框架2的接合部位的构成中，多层金属膜11被形成在该侧壁端面上。

在形成多层金属膜11之后，分割区域33上的内面的中央部，掩膜蒸镀含有锑(Sb)的光电面材料34[图5中的区域(c)]。之后，通过将碱金属导入到光电面材料34中而得到光电面7[图5中的区域(d)]。其结果，光电面7被配置于上侧框架2的内侧的空间。

如上述那样的上侧框架2的制造工序，对于玻璃基板上的多个分割区域33的每个区域均实施。图6是表示在玻璃基板32上加工而成的上侧框架2的配置的图。但是，在图6中，为了简化而省略了光电面7的图示。如图6所示，对于在玻璃基板32上二维地排列的多个分割区域33的每一个，均形成多层金属膜11以及光电面7。因此，多层金属膜11以围绕其分割区域33内的玻璃基板32的平坦面的形式被配置。在玻璃基板32上的各个分割区域33相当于上侧框架2。

之后，在环境温度以如上所示方式从光电面7或者二次电子放出面的制作温度降低至常温(25℃～30℃的程度)的真空空间(比如减压至指定的真空度的真空转换装置的内部空间)内，互相叠合硅晶片S和玻璃基板32。此时，以使多个分割区域25和多个分割区域33互相对应的部分之间面对的形式，即，以上侧框架2的接合部位即多层金属膜11和形成于下侧框架5的侧壁3的端面的多层金属膜10相面对的形式，叠合硅晶片S和玻璃基板32。此时，接合线材W被配置于多层金属膜10和多层金属膜11之间。其后，在保持在铟的熔点以下的常温的条件下，在夹持接合线材W的状态下在真空空间内压接硅晶片S和玻璃基板32。此时，接合线材W在紧密附着于多层金属膜10、11的状态下变形为具有大约0.15mm程度的厚度的接合层12，由此，上侧框架2和下侧框架5在广泛范围上被粘合[图5中的区域(e)]。另外，上侧框架2和下侧框架5的压接，可通过渐渐地降低真空转换装置内的真空度，即，通过逐渐增大真空转换装置与由上侧框架2和下侧框架5规定的内部空间(光电变换装置1的内部空间)之间的气压差来实现。另外，在真空转换装置内，通过在重叠于下侧框架5上的上侧框架2上添加指定的重量，也可以压接上侧框架2和下侧框架5。再则，在真空转换装置内，通过使用加压夹具以指定的压力互相推挤上侧框架2以及下侧框架5也可以押接上侧框架2和下侧框架5。在压接的时候向硅晶片S和玻璃基板32之间所施加的压力的大小是，比如针对每一个芯片为100Kg。由此，就能够切实地真空密封上侧框架2和下侧框架5。在最后，在接合于各个分割区域25、33的状态下，沿着构成分割区域25、33的边界的侧壁3切割硅晶片S和玻璃基板32。由此，就获得了包含由上侧框架2和下侧框架5构成的外围器6的光电变换装置1。

根据如以上所述那样的光电变换装置1的制造方法，在配设于硅晶片S的分割区域25的周围的侧壁3的端面上，形成以铬膜、镍膜的顺序进行层叠的多层金属膜10，并且，在面对于侧壁3的端面的玻璃基板32的接合部位，也层叠同样的组成的多层金属膜11。在硅晶片S或者玻璃基板32的内侧的空间，在与分割区域25、33的各组相对应地配置光电面7、电子倍增部8以及阳极9之后，将硅晶片S和玻璃基板32导入到铟的熔点以下的常温的真空空间内。之后，在该真空空间内，在硅晶片S的侧壁3和玻璃基板32的接合部位之间夹持含有铟的接合线材W的状态下，压接并接合硅晶片S和玻璃基板32。以如此形式，硅晶片S和玻璃基板32的接合是通过在常温的环境下挤压接合线材来实现的，因为接合线材与熔融时不同、不易流动，并且接合线材的新鲜部分变得容易显现于外部，所以尽管对内部构造有较小的影响但能够实现可靠的气密性密封。再则，在硅晶片S和玻璃基板32叠合的状态下被切割而并被分割成每个外围器6。

根据这样的制造工序，不需要依赖于所使用的基板的材料，比如，即使上侧框架2和下侧框架3的热膨胀系数不同，夹持多层金属膜10、11以及接合线材W的基板之间的粘结性也会增高。为此，就能够充分地确保这些基板在被接合的状态下通过切割而获得的外围器6中的内部空间的气密性。特别是在使用半导体工艺而加工平板状的部材的情况下，用于构成外围器6的部材被大面积化，所以容易出现歪斜的影响。为此，本发明所涉及的制造方法在上述各方面就显得特别有效。再则，也不会发生起因于接合温度的外围器6歪斜的问题，所以就能够充分维持光电变换装置1中的内部空间的气密性。与此同时，因为在制作光电面7之后不再有加热工序，所以也就能够防止光电面7的特性劣化或者来自于各个构成部材的气体的发生。

上侧框架2由玻璃材料构成，其一部分作为光入射窗行使其功能。由该构成，简化了在制造工序中的光入射窗的形成，同时改善了上侧框架2和多层金属膜11的亲和性。这有助于进一步提高在外围器6中的内部空间的气密性。再有，根据成为上侧框架2的材料选择的自由度的高度，也可以适当设定光入射窗的透过波长范围。

因为下侧框架5的侧壁3是由硅材料构成，所以该侧壁3的加工就变得容易。另外，因为下侧框架5和多层金属膜10的粘结性较高，所以就进一步提高了在外围器6中的内部空间的气密性。

另外，因为下侧框架5的平板状部材4是由玻璃材料构成，所以平板状部材4和侧壁3是被阳极接合的。为此，下侧框架5的制作就变得容易。另外，即使在制作下侧框架5上的二次电子放出面时等的高温状态下，因为起因于热膨胀的歪斜的影响被降低，所以提高了光电变化装置1的耐久性。

另外，本发明并不限定于上述的实施例。比如，多层金属膜10、11也可以是按铬膜、钛膜的顺序进行层叠的多层金属膜，更进一步还可以是钛单层的金属膜。即使是这样的构成，也能够充分维持上侧框架2和下侧框架5的密封。

配置于多层金属膜10、11之间的接合层，可以在上侧框架2的多层金属膜11或者下侧框架5的多层金属膜10上通过丝网印刷而形成为膜状，另外，也可以通过油墨喷射的方式以及点矩阵(dot matrix)的方式等的形成图形的方式而形成为膜状。在图7中，区域(a)是表示在硅晶片S上的下侧框架5的配置的图，区域(b)是表示就有关区域(a)的分割区域25之一通过图形形成而形成的接合层112的配置的放大图。如这些图7中的区域(a)以及(b)所示，接合层112沿着形成于分割区域25的周围的多层金属膜10，对于每个分割区域25独立地形成为框状。该接合层112，以上侧框架2和下侧框架5在被接合的时候不会流入外围器6的内部空间中的形式，离开多层金属膜10的内周部规定距离而形成。另外，适当调整在多层金属膜10上的接合材料的量以及在接合的时候所施加的压力，从而使接合材料不溢出到外围器6的内部空间中。

作为上侧框架2的材料以及下侧框架5的平板状部材4的材料，可以使用石英、Pyrex(注册商标)等的耐热玻璃、硼硅酸、UV玻璃、蓝宝石玻璃、氟化镁(MgF₂)玻璃以及硅等。作为侧壁3的材料可以使用科瓦铁镍钴合金、铝、不锈钢、镍、陶瓷、硅以及玻璃等。

侧壁3也可在上侧框架2和下侧框架5接合之前接合于上侧框架2上。另外，也可以分别将侧壁接合于上侧框架2以及下侧框架5的双方。在该情况下，多层金属膜10、11被设置于各个侧壁的断面上。另外，侧壁3不限于与下侧框架5的平板状部材4或者上侧框架2分开的部材，也可以是与平板状部材4或者上侧框架2形成为一体的部材。侧壁3和平板状部材5或者上侧框架2也可以通过铟等的接合部材进行接合。

光电面7不限于配置于上侧框架2的透过型光电面，也可以是配置于下侧框架5的反射型光电面。

再有，电子倍增部8以及阳极9并没有必要由一个硅材料与侧壁3一起形成为一体，也可以适当使用与侧壁3另行形成的部材。

另外，图8是表示作为由本发明所涉及的制造方法而得到的光电变换装置1的关于多个试样(试样1～5)以及比较例1～2的良品率。另外，图8中所表示的良品率是根据光电面的活性状态即使是在制造工序之后是否也还能够保持来进行判定的。

具体是，在试样1的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架2，在该上侧框架2的接合部位，作为多层金属膜11按顺序层叠有50nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，在下侧框架5中，也由玻璃材料构成平板状部材4，由硅材料构成侧壁3。在侧壁3的端面上，作为多层金属膜10按顺序层叠有50nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，上侧框架2和下侧框架5在被接合的时候，作为被夹持于多层金属膜10、11之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的试样1的光电变换装置的良品率为6/6。

在试样2的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架2，在该上侧框架2的接合部位，作为多层金属膜11(在试样2中为单层构造)仅仅形成有300nm的钛层。另外，在下侧框架5中，也由玻璃材料构成平板状部材4，由硅材料构成侧壁3。在侧壁3的端面上，作为多层金属膜10(在试样2中为单层构造)也仅仅形成有300nm的钛层。另外，在上侧框架2和下侧框架5被接合的时候，作为被夹持于多层金属膜10、11之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的试样2的光电变换装置的良品率为2/2。

在试样3的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架2，在该上侧框架2的接合部位，作为多层金属膜11按顺序层叠有50nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，在下侧框架5中，由硅材料构成平板状部材4，由硅材料构成侧壁3。在侧壁3的端面上，作为多层金属膜10按顺序层叠有50nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，在上侧框架2和下侧框架5被接合的时候，作为被夹持于多层金属膜10、11之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的试样3的光电变换装置的良品率为2/2。

在试样4的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架2，在该上侧框架2的接合部位，作为多层金属膜11按顺序层叠有300nm的铬层(金属膜11a)、30nm的钛层(金属膜11b)。另外，在下侧框架5中，也由玻璃材料构成平板状部材4，由硅材料构成侧壁3。在侧壁3的端面上，作为多层金属膜10按顺序层叠有300nm的铬层(金属膜11a)、30nm的钛层(金属膜11b)。另外，在上侧框架2和下侧框架5被接合的时候，作为被夹持于多层金属膜10、11之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的试样4的光电变换装置的良品率为3/3。

在试样5的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架2，在该上侧框架2的接合部位，作为多层金属膜11按顺序层叠有300nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，在下侧框架5中，由硅材料构成平板状部材4，由硅材料构成侧壁3。在侧壁3的端面上，作为多层金属膜10按顺序层叠有300nm的铬层(金属膜11a)、500nm的镍层(金属膜11b)。另外，在上侧框架2和下侧框架5被接合的时候，作为被夹持于多层金属膜10、11之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的试样5的光电变换装置的良品率为10/10。

相对于如上所述的试样1～5，在比较例1的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架，在该上侧框架的接合部位，按顺序层叠有30nm的钛层、20nm的铂层以及1000nm的金层。另外，在下侧框架中，由玻璃材料构成平板状部材，由硅材料构成侧壁。在侧壁的端面上，也按顺序层叠有30nm的钛层、20nm的铂层以及1000nm的金层。另外，在上侧框架和下侧框架被接合的时候，作为被夹持于各个3层构造的多层金属膜之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的比较例1的光电变换装置的良品率为0/6。

在比较例2的光电变换装置中，由玻璃材料构成上侧框架，在该上侧框架的接合部位，不形成金属膜。另外，在下侧框架中，由玻璃材料构成平板状部材，由硅材料构成侧壁。在侧壁的端面上也不形成金属膜。另外，在上侧框架和下侧框架被接合的时候，作为被夹持于各个3层构造的多层金属膜之间的接合线材，适当使用由铟材料构成的金属丝。以如上所述的形式所构成的比较例2的光电变换装置的良品率为0/4。

如上所述，试样1～5以及比较例1～2的光电变换装置，是将含有In的接合线材(金属丝)作为接合线材配置于下侧框架5上的情况的例子。相比于试样1，在试样2以及4中改变了多层金属膜10、11的组成。相比于试样1以及2，在试样3中改变了下侧框架5的平板状部材4的材料。再有，相比于试样3，试样5中改变了多层金属膜10、11的膜厚。另外，在比较例1中，将多层金属膜10、11改变成除了按顺序层叠铬和镍的多层金属膜、按顺序层叠铬和钛的多层金属膜、或者钛的单层金属膜以外的组成。在比较例2中，不形成多层金属膜10、11。另外，图8所示多层金属膜的组成意味着多层金属膜在上侧框架上或者在下侧框架上以所记载的顺序成膜，各个元素符号的括号内的数字表示其膜厚(nm)。

根据以上的评价结果确认了：将铬和镍的组合、铬和钛的组合、或者仅仅是钛的金属层用作多层金属膜10、11，并且在将铟的接合线材夹持于这些多层金属膜10、11之间的试样1～5，良品率均为100％(与下侧框架的材料无关)，极其高。相对于此，在具有其它的组成的多层金属膜的比较例1或者在没有多层金属膜的比较例2中，良品率下降至0％。

根据以上的本发明的说明可知，本发明可以进行各种变形。这些变形不能视为脱离了本发明的思想以及范围，所有对于本区域技术人员而言显而易见的改良，均包含于本发明权利要求中。

产业上的利用可能性

本发明所涉及的光电变换装置的制造方法能够适用于在实际运用中要求维持充分的气密性的各种传感器外围器的制造。

Claims (6)

1.一种光电变换装置的制造方法，其特征在于：

所述光电变换装置具备外围器，

所述外围器是通过接合第一框架和第二框架而构成的，该第一框架包括平板状部材和以围绕该平板状部材的主面中心的形式配设于该主面上的同时从该主面向垂直方向上延伸的侧壁，该第二框架包括平板状部材，

在所述外围器的至少一部分上具有光入射窗，并且，在由所述第一框架的平板状部材主面、所述第一框架的侧壁以及所述第二框架的平板状部材主面所规定的内部空间内，容纳有光电面和阳极，

该光电变换装置的制造方法具备如下第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤和第五步骤：

所述第一步骤是在面对于所述第二框架的平板状部材主面的、所述第一框架的侧壁端面上形成第一金属膜的步骤，

该第一金属膜包含选自如下金属膜的任意一种：从该侧壁端面进一步在垂直方向上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该侧壁端面进一步在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜，

所述第二步骤是在面对于所述第一框架的侧壁端面的、所述第二框架的平板状部材表面上的接合部位，直接或者间接地形成第二金属膜的步骤，

所述第二金属膜包含选自如下金属膜的任意一种：从该平板状部材表面在垂直方向上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该平板状部材表面在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜，

所述第三步骤是将所述光电面以及所述阳极配置于所述外围器的内部空间内的步骤，在该第三步骤中，分别将该光电面以及阳极形成于所述第一框架的平板状部材的主面上以及所述第二框架的平板状部材主面上的至少任意一个主面上，

在所述第四步骤中，将所述第一以及第二框架导入到在通过从所述光电面的制作温度降低从而保持在铟的熔点以下的温度的同时减压至指定的真空度的真空空间内，在将含有铟的接合材料夹持于所述第一金属膜和所述第二金属膜之间的状态下，使所述第一框架上的侧壁端面和所述第二框架的接合部位相面对，

所述第五步骤是在保持在铟的熔点以下的温度的所述真空空间内接合所述第一框架和所述第二框架的步骤，在该第五步骤中，在夹持所述接合材料的状态下，不进行加热而以指定的压力使所述第一框架和所述第二框架紧密附着。

2.根据权利要求1所记载的光电变换装置的制造方法，其特征在于：

由玻璃材料构成所述第一框架的平板状部材以及所述第二框架的平板状部材的至少一个部材，并且其一部分作为所述光入射窗而起作用。

3.根据权利要求1或2所记载的光电变换装置的制造方法，其特征在于：

由硅材料构成所述第一框架上的所述侧壁。

4.根据权利要求1或者2所记载的制造方法，其特征在于：

由玻璃材料构成所述第一框架上的所述平板状部材，并且其与所述侧壁阳极接合。

5.一种光电变换装置的制造方法，其特征在于：

所述光电变换装置具备外围器，

所述外围器是通过接合第一框架和第二框架而构成的，该第一框架包括平板状部材和以围绕该平板状部材的主面中心的形式配设于该主面上的、从该主面向垂直方向上延伸的侧壁，该第二框架包含平板状部材，

在所述外围器的至少一部分上具有光入射窗，并且，在由所述第一框架的平板状部材主面、所述第一框架的侧壁以及所述第二框架的平板状部材主面所规定的内部空间内，容纳有光电面和阳极，

该光电变换装置的制造方法具备如下第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤、第五步骤和第六步骤：

所述第一步骤是在第一基板上形成分别具有与所述第一框架相同的构造的多个框架构造的步骤，在该第一步骤中，准备所述第一基板，以分别围绕分配于各个所述第一基板的表面的多个分割区域的形式，在该第一基板的表面上分别形成从该第一基板的表面向垂直方向上延伸的多个侧壁，在所形成的多个侧壁各自的端面上形成第一金属膜，

该第一金属膜是选自如下金属膜的任意一种：从该侧壁端面进一步在垂直方向上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该侧壁端面进一步在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜，

所述第二步骤是在第二基板上形成分别具有与所述第二框架相同的构造的多个框架构造的步骤，在该第二步骤中，准备所述第二基板，在面对于所述第一基板的表面上形成的多个侧壁的端面的、所述第二基板的表面上的多个接合部位的每一个接合部位，直接或者间接地形成第二金属膜，

该第二金属膜是选自如下金属膜的任意一种：从该第二基板的表面在垂直方向上按铬、镍的顺序层叠的金属膜；从该第二基板的表面在垂直方向上按铬、钛的顺序层叠的金属膜；以及，由钛构成的金属膜，

所述第三步骤是将分别相当于所述光电面以及所述阳极的组合的多个组合分别配置于所对应的所述外围器的内部空间内的步骤，在该第三步骤中，将所述多个组合各自的光电面以及阳极形成于所述第一基板的表面上的对应区域以及所述第二基板的表面上的对应区域的至少任意一个区域上，

在所述第四步骤中，将所述第一以及第二基板导入到在通过从所述光电面的制作温度降低从而保持在铟的熔点以下的温度的同时减压至指定的真空度的真空空间内，在将含有铟的接合材料夹持于所述第一金属膜和所述第二金属膜之间的状态下，使所述第一基板表面上的多个侧壁端面和所述第二基板表面上的多个接合部位分别互相面对，

所述第五步骤是在保持在铟的熔点以下的温度的所述真空空间内接合所述第一基板和所述第二基板的步骤，在该第五步骤中，在夹持所述接合材料的状态下，不进行加热而以指定的压力使所述第一基板和所述第二基板紧密附着，

所述第六步骤是从互相接合的所述第一以及第二基板获得多个外围器的步骤，在该第六步骤中，分别沿着位于这些第一以及第二基板之间的多个侧壁切割互相接合的所述第一以及第二基板。

6.根据权利要求5所记载的光电变换装置的制造方法，其特征在于：

所述第一步骤包含子步骤，在该子步骤中，准备第三基板，并将该第三基板蚀刻成包括所述多个侧壁的图形，

被蚀刻的所述第三基板，以所形成的所述多个侧壁的各自围绕被分配于所述第一基板的表面的多个分割区域的形式，被阳极接合于该第一基板。

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