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JPH04215022A - 赤外線検出素子 - Google Patents

赤外線検出素子

Info

Publication number
JPH04215022A
JPH04215022A JP40209590A JP40209590A JPH04215022A JP H04215022 A JPH04215022 A JP H04215022A JP 40209590 A JP40209590 A JP 40209590A JP 40209590 A JP40209590 A JP 40209590A JP H04215022 A JPH04215022 A JP H04215022A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared
semiconductor substrate
absorbing film
electrode
infrared ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP40209590A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Himesawa
秀和 姫澤
Motoo Igari
素生 井狩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP40209590A priority Critical patent/JPH04215022A/ja
Publication of JPH04215022A publication Critical patent/JPH04215022A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度による抵抗値の変
化を利用して赤外線を検出する赤外線検出素子に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】赤外線検出素子は、一般に微弱な赤外線
の輻射エネルギのみを検出する用途に用いられることが
多く、高感度であることが要求されることが多い。そこ
で、赤外線検出素子を赤外以外の波長帯を除去する赤外
線フィルタと組み合わせて用い、感度を上げるようにし
てある。そして、従来では赤外線検出部と赤外線フィル
タ部とを別個に作成した後、互いの光軸を合わせて組み
立てられていた。
【0003】第6図に従来のこの種の赤外線検出素子の
構造の一例を示す。この赤外線検出素子では、ベース5
に取り付けられたステム1にサーミスタ等の赤外線検出
素子チップ2を取り付け、上面の開口に赤外線フィルタ
3が貼着されたキャップ4を赤外線検出素子2を覆うよ
うにベース5に取り付けてある。なお、赤外線検出素子
の内部は密封してある。このような構造の赤外線検出素
子の赤外線フィルタ3は、検出する赤外線の波長帯を良
好に通過させると共に、雑音となる不要な波長成分を遮
断し、空気との屈折率差による反射損失を軽減するため
、基板材料3aの両面に光学干渉多層膜3bをコーティ
ングしたものを用いてある。
【0004】ところが、この種の構造の赤外線検出素子
では、赤外線フィルタ3をキャップ4の開口部の形状に
合わせた微小な形に切り出し、それを開口部に接着剤で
貼り付ける必要がある。このため、組立工数が多く、組
立が面倒で、結果として組立コストが高くなるという欠
点があった。また、各部品の形状的な制約や組立作業性
の面からの制約により、赤外線検出素子チップ2と赤外
線フィルタ3 をある程度離しておく必要があり、この
ために赤外線検出素子の上下幅が広くなり、しかも視野
角θが狭きなるという欠点もあった。
【0005】そこで、本発明者等は上記問題点を解決し
、簡単で能率的、かつ低コストで製造でき、しかも小形
で、視野角を十分に確保することができる赤外線検出素
子を提案している。この赤外線検出素子では、半導体基
板の片面に赤外線検出部を形成し、半導体基板と赤外線
検出部とを熱的に分離する熱分離空間を半導体基板に設
け、0.1〜5.0μmの薄膜の多結晶シリコンまたは
非晶質シリコンからなる薄膜抵抗体と、この薄膜抵抗体
の表面を覆う複数の電極とで上記赤外線検出部を構成し
てある。ここで、電極は薄膜抵抗体と信号処理回路とを
接続する配線としての機能を備えると共に、赤外線の吸
収体として薄膜抵抗体の温度変化を良好とする働きがあ
る。上記信号処理回路は、検出信号の増幅、雑音の除去
といった信号処理を行うものであり、半導体基板上に一
体に形成することができる。また、この赤外線検出素子
では、赤外線検出部の下部の半導体基板をエッチング等
により取り除いて熱分離空間を形成し、この熱分離空間
により半導体基板と赤外線検出部とを熱的に分離し、赤
外線検出感度が良好となるようにしてある。
【0006】しかしながら、この赤外線検出素子のよう
に電極に赤外線の吸収体の働きを持たせた場合、電極に
よる赤外線吸収率が悪いために、赤外線検出感度を高く
できないという問題があった。つまり、電極は金属であ
るため、赤外線に対する反射率が大きく、赤外線を20
〜30%程度しか吸収できない。しかも、上記半導体基
板上に電極が一体形成されるため、電極として半導体プ
ロセスに適した材料を使用しなければならないため、赤
外線の吸収率はさらに悪くなるためである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点の
解決を目的とするものであり、赤外線の吸収率が高い赤
外線検出素子を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、半導体基板の片面に赤外線検出部を形
成し、この赤外線検出部を半導体基板から熱的に分離す
る熱分離空間を半導体基板に設け、入射される赤外線を
吸収する赤外線吸収膜と、この赤外線吸収膜より受ける
温度の変化によって抵抗値が可変する薄膜抵抗体と、薄
膜抵抗体に取り付けられた少なくとも一対の電極部とで
上記赤外線検出部を構成してある。
【0009】
【作用】本発明は上述のように赤外線検出部に電極と別
個に赤外線吸収膜を設けることにより、赤外線吸収膜を
赤外線の吸収率の高い材料で形成できるようにして、電
極に赤外線吸収膜の働きを持たせた場合よりも赤外線の
吸収率を高くできるようにしたものである。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を第1図乃至第3図に示す
。本実施例の赤外線検出素子では、第1図に示すように
、半導体基板10の片面に赤外線検出部Aを形成すると
共に、半導体基板10に信号処理回路20も形成してあ
る。ここで、半導体基板10は、第2図に示すように、
シリコンウエハ11の表面に酸化シリコン(SiO2 
)あるいは窒化シリコン(Si3 N4 )などからな
る絶縁層30を形成したものであり、上記赤外線検出部
Aは絶縁層30上に形成してある。上記赤外線検出部A
は通常のIC回路作製における半導体プロセス等と同様
の薄膜形成技術や微細加工技術などを利用して形成して
あり、0.1〜5.0μmの薄膜の多結晶シリコンから
なる薄膜抵抗体40と、この薄膜抵抗体10の表面を覆
う櫛歯状の一対の電極50と、この電極50上に配置さ
れる赤外線吸収膜90とで構成されている。ここで、薄
膜抵抗体40を形成する多結晶シリコンは、従来のサー
ミスタのように不純物の多いものは好ましくなく、不純
物を添加していないものを用いてある。なお、薄膜抵抗
体40は非晶質シリコンで形成することも可能である。 また、電極50は普通の半導体プロセスと同様にして形
成されるので、半導体プロセスに適した材料(例えば、
ニッケルクロム等)を使用してある。さらに、赤外線吸
収膜90は、赤外線の吸収率が高く、且つ半導体プロセ
スに適した材料である必要があるので、本実施例では酸
化シリコン(SiO2 )で形成してある。この酸化シ
リコン(SiO2 )は、熱抵抗が大きいため、熱の逃
げが少ないという特長がある。しかも、酸化シリコンは
、半導体の絶縁膜として用いられているように電気的に
問題がなく、熱容量が小さく、応答性への影響が少ない
ので、赤外線吸収膜90は赤外線検出部Aの保護膜とし
ての役目も果たす。なお、赤外線吸収膜90を信号処理
回路20を含む赤外線検出素子全体を覆うように形成し
、赤外線検出素子全体の保護膜として用いてもよい。ま
た、赤外線吸収膜90を酸化シリコンの代わりに窒化シ
リコン(Si3 N4 )を用いて形成してもよい。と
ころで、半導体基板10と赤外線検出部Aとの間には、
赤外線検出部Aの下部の半導体基板10をエッチング等
により取り除いて熱分離空間80を形成し、この熱分離
空間80によって半導体基板10と赤外線検出部Aとを
熱的に分離して赤外線検出感度が良好になるようにして
ある。ここで、熱分離空間80の上面となる絶縁層30
部分には赤外線検出部Aの回りを囲むようにスリット3
1を形成し、絶縁層30を通して熱が半導体基板10側
に伝導することを極力防止する構造にしてある。なお、
第1図の場合には直線状の4本のスリット31を夫々赤
外線検出部Aの回りに形成してあるが、例えば第4図に
示すように一部だけを残して赤外線検出部Aの回りを囲
む連続するスリット31を形成してもよい。つまり、本
発明の赤外線検出素子は振動により誤動作することはな
く、耐衝撃性に強いので、上記第4図に示す構造とする
ことができる。
【0011】本実施例の赤外線検出素子の製造方法の一
例を第3図に基づいて説明する。なお、半導体基板10
上には信号処理回路20を通常の半導体プロセスにより
予め作製しておく。この状態において半導体基板10の
表面にシリコン酸化膜からなる絶縁層30を形成し、次
いで熱分離空間80を形成する部分を除いてフォトレジ
スタ膜12を形成し、エッチングによりフォトレジスト
のない部分の絶縁層30を取り除く(第3図(a))。 そして、異方性エッチングにより半導体基板10に空間
を形成し、空間の内面に絶縁層30を形成する(第3図
(b))。その後、絶縁層30上に蒸着してニッケル蒸
着膜13を形成し、熱分離空間80を形成する部分を除
いてフォトレジスタ膜12を形成し、ニッケル14をメ
ッキする(第3図(c))。次いで、上記ニッケル蒸着
膜13が無くなるまで研磨して平坦化し、絶縁膜30を
形成し、絶縁膜30上に薄膜抵抗体40を形成する(第
3図(d))。その後は、薄膜抵抗体40の上にさらに
ニッケルクロムからなる電極膜を蒸着して電極50を形
成し、さらに酸化シリコンを蒸着して赤外線吸収膜90
を形成する。そして、最後にスリット31を形成し、そ
の部分からニッケルを溶かし出して、熱分離空間80を
形成する。
【0012】赤外線検出部Aの上に被着される赤外線フ
ィルタ70はシリコンで形成されている。ここで、赤外
線検出部Aの回りの絶縁層30上にはチタン(Ti)/
白金(Pt)/金(Au)からなる3層膜を形成し、こ
の3層膜上に赤外線フィルタ70を載置し、赤外線フィ
ルタ70と3層膜の最上部のAu層とに熱処置を加え、
これによりAu−Si共晶合金32を形成させて、気密
封止した状態で赤外線検出部Aを覆うように赤外線フィ
ルタ70を取り付ける。このようにすれば、赤外線検出
部Aの機械的な保護も可能である。赤外線フィルタ70
の内部を真空とすることにより、電極50から空気への
熱伝導がなくなり、さらに検出感度の向上が可能となる
【0013】本実施例の赤外線検出素子では、入射され
た赤外線は赤外線吸収膜90によって吸収され、薄膜抵
抗体40の温度を変化させ、この温度変化によって可変
する薄膜抵抗体40の抵抗値に応じた出力を電極50を
通して信号処理回路20に出力するというように動作す
る。ところで、上述の説明の場合には熱分離空間70を
赤外線検出部Aの下方に形成してあったが、第5図に示
すように異方性エッチングにより半導体基板10の下面
に熱分離空間80を形成してもよい。また、この第5図
に示すように一対の電極50で薄膜抵抗体40を上下に
挟み込む構造としてもよい。
【0014】
【発明の効果】本発明は上述のように、半導体基板の片
面に赤外線検出部を形成し、この赤外線検出部を半導体
基板から熱的に分離する熱分離空間を半導体基板に設け
、入射される赤外線を吸収する赤外線吸収膜と、この赤
外線吸収膜より受ける温度の変化によって抵抗値が可変
する薄膜抵抗体と、薄膜抵抗体に取り付けられた少なく
とも一対の電極部とで上記赤外線検出部を構成したもの
であり、赤外線検出部に電極と別個に赤外線吸収膜を設
けてあるので、赤外線吸収膜を赤外線の吸収率の高い材
料で形成でき、このため電極に赤外線吸収膜の働きを持
たせた場合よりも赤外線の吸収率を高くでき、赤外線検
出感度を向上させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の赤外線検出素子の分解斜視
図である。
【図2】同上の断面図である。
【図3】同上の要部の製造方法を示す説明図である。
【図4】スリットを異なる形状とした場合の要部の平面
図ある。
【図5】他の実施例の斜視図である。
【図6】従来例の断面図である。
【符号の説明】
A  赤外線検出部 10  半導体基板 40  薄膜抵抗体 50  電極 80  熱分離空間 90  赤外線吸収膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板の片面に赤外線検出部を形
    成し、この赤外線検出部を半導体基板から熱的に分離す
    る熱分離空間を半導体基板に設け、入射される赤外線を
    吸収する赤外線吸収膜と、この赤外線吸収膜より受ける
    温度の変化によって抵抗値が可変する薄膜抵抗体と、薄
    膜抵抗体に取り付けられた少なくとも一対の電極部とで
    上記赤外線検出部を構成して成ることを特徴とする赤外
    線検出素子。
JP40209590A 1990-12-14 1990-12-14 赤外線検出素子 Withdrawn JPH04215022A (ja)

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JP40209590A JPH04215022A (ja) 1990-12-14 1990-12-14 赤外線検出素子

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JP40209590A JPH04215022A (ja) 1990-12-14 1990-12-14 赤外線検出素子

Publications (1)

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JP (1) JPH04215022A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426412A (en) * 1992-10-27 1995-06-20 Matsushita Electric Works, Ltd. Infrared detecting device and infrared detecting element for use in the device
JP2012119389A (ja) * 2010-11-29 2012-06-21 Tdk Corp サーミスタ、温度センサ及びガスセンサ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5426412A (en) * 1992-10-27 1995-06-20 Matsushita Electric Works, Ltd. Infrared detecting device and infrared detecting element for use in the device
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980312