JPH03199933A - Infrared-ray sensor - Google Patents
Infrared-ray sensorInfo
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- JPH03199933A JPH03199933A JP34374589A JP34374589A JPH03199933A JP H03199933 A JPH03199933 A JP H03199933A JP 34374589 A JP34374589 A JP 34374589A JP 34374589 A JP34374589 A JP 34374589A JP H03199933 A JPH03199933 A JP H03199933A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は非接触で体温等の温度を測定する温度計に用い
て好適な赤外線センサに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an infrared sensor suitable for use in a thermometer that measures temperature such as body temperature in a non-contact manner.
[従来の技術]
一般に赤外線センサは、非接触の温度計として高温の物
体や移動物体、さらに熱容量が小さ(て接触すると温度
が変化してしまうような物質の温度測定に使用されてき
た。例を挙げて説明すると、製鉄所などで溶鉱炉の温度
測定に用いられたり、防災安全機器のセンサとして火災
報知器に、またセキュリティ用として動物の体温と人間
の体温とを判別するセンサとして使用されている。また
最近特に大量に赤外線センサを使っているのは、家庭用
電子レンジや冷蔵庫の温度管理用である。[Prior Art] Generally, infrared sensors have been used as non-contact thermometers to measure the temperature of high-temperature objects, moving objects, and substances with small heat capacity (so that their temperature changes when they come in contact with them. Examples) To explain this, they are used to measure the temperature of blast furnaces at steel mills, fire alarms as sensors for disaster prevention and safety equipment, and sensors for security that distinguish between animal body temperature and human body temperature. Recently, infrared sensors have been used in large quantities to control the temperature of household microwave ovens and refrigerators.
これらのセンサは固定された場所から、しかも離れた部
位の温度測定を行うので、その測定精度が悪くても、測
定時間が長くなっても大きな問題とはならない。Since these sensors measure the temperature of a distant site from a fixed location, there are no major problems even if the measurement accuracy is poor or the measurement time is long.
一方、医療用機器の中で使用される温度計特に体温計は
、正確な測定(17100℃)ができるとともに速い計
測(3秒以下)ができ、しかも安価なものが望ましい。On the other hand, thermometers, particularly thermometers, used in medical equipment are desirably capable of accurate measurement (17,100° C.), fast measurement (3 seconds or less), and inexpensive.
しかしながら、従来の電子式体温計は実測値と経過時間
から熱平衡状態における温度を推定する、いわゆる予備
式体温計であり、この体温計は計測時間が短(でも数十
秒掛かり、乳幼児の体温測定や手術時の体温測定では困
難さを伴っていた。また、現在体温の測定場所はわきの
下や舌下が殆どで、体力を無くした重病人やお年寄りは
温度計測の間に体温計を保持することができない等多く
の問題があった。However, conventional electronic thermometers are so-called backup thermometers that estimate the temperature in a state of thermal equilibrium from the actual measurement value and the elapsed time. In addition, current body temperature measurements are mostly under the armpits or under the tongue, and seriously ill people who have lost their physical strength or the elderly are unable to hold the thermometer during temperature measurement. There were many problems.
ところで、従来、このように体温はわきの下や舌下で測
定しているが、生理学的背景からいうとわきの下の体温
が体全体の体温を代表しているとは思われず、むしろ頭
骸骨に囲まれていて安定した温度を保っている脳の温度
等のコア温度を測定するのが一番正確であり、手術時の
体温測定には必要な温度である。これらのことを考える
と耳の中の鼓膜温度は視床下部温度を反映しており、ま
た耳道が狭いため風の影響や外気からの赤外線の影響も
受けに(いので、最適の温度測定部位と言える。By the way, body temperature has traditionally been measured under the armpits or under the tongue, but from a physiological background, it is not thought that the body temperature in the armpits represents the body temperature as a whole. The most accurate method is to measure core temperature, such as the temperature of the brain, which maintains a stable temperature during surgery, and is necessary for measuring body temperature during surgery. Considering these things, the temperature of the eardrum in the ear reflects the temperature of the hypothalamus, and since the auditory canal is narrow, it is also affected by the wind and infrared rays from the outside air (so the optimal temperature measurement site is I can say that.
また、非接触型体温計は体温(15〜50℃)のように
外気温度と殆ど差の無い物体から放射される微量の赤外
線を検出する必要があり、どんなに感度や精度のよい体
温計であってもわずかでも大気に触れてしまうと風や熱
対流の影響を受けて正確な温度測定ができなくなる。In addition, non-contact thermometers need to detect minute amounts of infrared rays emitted from objects that have almost no difference in temperature from the outside air, such as body temperature (15 to 50 degrees Celsius), no matter how sensitive or accurate the thermometer is. If it comes into contact with even the slightest amount of air, it will be affected by wind and heat convection, making accurate temperature measurement impossible.
このような外乱の影響を少なくするためには、赤外線セ
ンサをパッケージに入れて保護する必要があり、またこ
のパッケージは対象物から放射された赤外線を赤外線セ
ンサへ損失無く導くために窓材としての検討が重要な課
題となる。In order to reduce the effects of such disturbances, it is necessary to protect the infrared sensor by putting it in a package, and this package also has a window material that guides the infrared rays emitted from the object to the infrared sensor without loss. This is an important issue to consider.
従来、このような非接触型体温計用の赤外線センサとし
ては、赤外線センサ素子を取付けた金属ステムに金属製
のキャップ部材を被せたものであり、そのキャップ部材
の一部に窓を開はシリコン等の板を貼り付けた構造であ
った。Conventionally, infrared sensors for such non-contact thermometers have been made by covering a metal stem with an infrared sensor element attached to a metal cap member, and a window made of silicon or other material with a window in a part of the cap member. The structure was made of boards pasted together.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上述の従来の赤外線センサでは、金属製
のキャップ部材を金属ステムに被せる構造であるため、
シール部分にフランジが必要であり、そのため外形が大
きくなるとともに高価格になり、上述の耳の中で測定す
る体温計には不適であった。[Problems to be Solved by the Invention] However, since the above-mentioned conventional infrared sensor has a structure in which a metal cap member covers a metal stem,
The sealing part requires a flange, which increases the external size and increases the price, making it unsuitable for the above-mentioned in-the-ear thermometer.
また、体温程の低い温度になると赤外線波長は長波長(
8〜12μm)の所がピークとなる。したがって窓材と
しては長波長を通過させる材質であるとともに反射率は
小さく、しかも機械的強度は強く、さらに窓材そのもの
からの赤外線放射が少ない、加工性の優れたものが要求
される。また窓材内のガス体の熱対流でノイズが発生す
るのを防ぐために、窓材内を真空状態にすることが望ま
しい。このため窓材としては機密性の良いものが要求さ
れるが、従来の赤外線センサのキャップ部材ではいずれ
も不十分であった。Also, when the temperature is as low as body temperature, the infrared wavelength becomes longer wavelength (
8 to 12 μm) is the peak. Therefore, the window material is required to be a material that allows long wavelengths to pass through, has a low reflectance, has strong mechanical strength, emits little infrared radiation from the window material itself, and has excellent workability. Further, in order to prevent noise from being generated due to thermal convection of the gas inside the window material, it is desirable to keep the inside of the window material in a vacuum state. For this reason, window materials are required to have good airtightness, but conventional infrared sensor cap members have been insufficient.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
小型化を図れるとともに計測速度が速く、しかも機密性
に優れておりノイズが少な(、安定した特性が得られて
正確な計測ができ、また機械的強度にも優れており、か
つ安価に製造することができ、体温計等に用いて好適な
赤外線センサを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It can be miniaturized, has a fast measurement speed, has excellent confidentiality, and has low noise. The present invention aims to provide an infrared sensor suitable for use in thermometers and the like.
[課題を解決するための手段]
上記従来の課題を解決するために本発明に係る赤外線セ
ンサは、支持部材と、該支持部材上に支持された半導体
基板と、該半導体基板の表面に形成されるとともに赤外
線を検出し、当該赤外線の検出量に応じた電気信号を出
力する赤外線センサ素子と、赤外線入力部および当該赤
外線入力部に対応してキャビティ部を有し前記赤外線入
力部を介して入力した赤外線を前記赤外線センサ素子に
導く窓材とを備えた赤外線センサであって、前記赤外線
入力部はキャビティ部の内部圧力に応じて変形可能であ
り、当該赤外線入力部の底面の角部の少なくとも一部に
補強部を設けたことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above conventional problems, an infrared sensor according to the present invention includes a support member, a semiconductor substrate supported on the support member, and a semiconductor substrate formed on the surface of the semiconductor substrate. an infrared sensor element that detects infrared rays and outputs an electrical signal according to the detected amount of the infrared rays; an infrared sensor element that has an infrared input section and a cavity corresponding to the infrared input section, and inputs via the infrared input section; and a window material that guides the infrared rays to the infrared sensor element, the infrared input section is deformable according to the internal pressure of the cavity, and the infrared input section has at least one corner of the bottom surface of the infrared input section. It is characterized in that a reinforcing portion is provided in a portion.
前記補強部は、具体的には前記キャビティ部の側壁から
赤外線入力部の底面にわたって湾曲状態で連続して形成
された曲面部、特に一定の曲率を有する曲面部、あるい
はキャビティ部の側壁から赤外線入力部の底面にわたっ
て直線状に連続して形成された傾斜部である。Specifically, the reinforcing portion is a curved surface portion continuously formed in a curved state from the side wall of the cavity portion to the bottom surface of the infrared input portion, particularly a curved surface portion having a constant curvature, or a curved surface portion that is continuously formed in a curved state from the side wall of the cavity portion to the bottom surface of the infrared input portion, or a curved surface portion that is continuously formed from the side wall of the cavity portion to the bottom surface of the infrared input portion. This is a sloped part that is continuously formed in a straight line across the bottom surface of the part.
また本発明に係る赤外線センサは、前記窓材を半導体基
板、特にフローティングゾーン法により製造されたシリ
コン基板により形成することが好ましく、さらに前記キ
ャビティ部を陰圧状態に設定することが好ましい。Further, in the infrared sensor according to the present invention, it is preferable that the window material is formed of a semiconductor substrate, particularly a silicon substrate manufactured by a floating zone method, and it is further preferable that the cavity part is set to a negative pressure state.
[作 用]
上記のように構成された赤外線センサにおいては、被測
定対象物から放射された赤外線は窓材の赤外線入力部を
介してキャビィティ部に導入され、赤外線センサ素子に
入射される。そしてこの赤外線センサ素子において電気
信号に変換された後に出力され計測値が得られる。[Function] In the infrared sensor configured as described above, infrared rays emitted from the object to be measured are introduced into the cavity section through the infrared input section of the window material, and are incident on the infrared sensor element. The infrared sensor element converts the signal into an electrical signal and outputs it to obtain a measured value.
この赤外線センサは、半導体プロセスの微細加工により
製造された赤外線センサ素子と、窓材とを一体化した構
造であり、また従来構造の赤外線センサのような金属キ
ャップが不必要なため、ステムのフランジ部が不要とな
り、大幅に小型化を図ることができ、さらに窓材も半導
体微細加工プロセスにより製造するようにすればより小
型となり、パッチシステムで造るので歩留も高く安定し
、多量に安価で造れる。また赤外線入力部の底面部の角
部には曲面部または傾斜部等の補強部が設けられている
ため、赤外線入力部の機械的強度が増している。これに
より赤外線入力部の膜厚を相当薄く(約20μm)する
ことができ、赤外線の透過効率を向上させることができ
る。This infrared sensor has a structure that integrates an infrared sensor element manufactured by microfabrication in a semiconductor process and a window material, and does not require a metal cap like conventional infrared sensors, so the flange of the stem This eliminates the need for the window material, making it possible to significantly downsize the window.Furthermore, if the window material is manufactured using a semiconductor microfabrication process, it becomes even more compact.Since it is manufactured using a patch system, the yield is high and stable, and it can be produced in large quantities at low cost. I can build it. Further, since a reinforcing portion such as a curved surface portion or an inclined portion is provided at the corner of the bottom surface of the infrared input portion, the mechanical strength of the infrared input portion is increased. As a result, the film thickness of the infrared input section can be made considerably thinner (about 20 μm), and the transmission efficiency of infrared rays can be improved.
また特に窓材をフローティングゾーン法により製造され
たシリコン基板を用いて形成することにより、シリコン
基板に含まれる酸素や炭素原子が減少するので、これら
原子とシリコン原子のボンディング部で赤外線の吸収が
少なくなる。すなわち、赤外線の透過効率がより向上し
、さらにキャビティ部内を陰圧状態に保つようにすれば
、ノイズの発生がなく、電気的特性が安定化して正確な
温度計測を行うことができる。In addition, by forming the window material using a silicon substrate manufactured by the floating zone method, the oxygen and carbon atoms contained in the silicon substrate are reduced, so the bonding area between these atoms and silicon atoms absorbs less infrared rays. Become. That is, by further improving the transmission efficiency of infrared rays and maintaining the inside of the cavity in a negative pressure state, no noise is generated, the electrical characteristics are stabilized, and accurate temperature measurement can be performed.
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る赤外線センサの断面構
造を示すものである。FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an infrared sensor according to an embodiment of the present invention.
図中、10は金属たとえば軟鉄にクロムめっきや金めつ
きを施した金属ステムと呼ばれる支持部材であり、この
支持部材lO上には半導体基板たとえばシリコン基板1
1が設けられている。さらにこのシリコン基板11の表
面には赤外線センサ素子12が形成されるともにキャビ
ティ部13を有する窓材14が当該素子12を覆うよう
にして接合し固定されている。In the figure, reference numeral 10 denotes a support member called a metal stem, which is made of a metal such as soft iron plated with chromium or gold.
1 is provided. Furthermore, an infrared sensor element 12 is formed on the surface of this silicon substrate 11, and a window material 14 having a cavity portion 13 is bonded and fixed so as to cover the element 12.
上記赤外線センサ素子12は所謂シリコン薄膜によるボ
ロメータ素子であり、入射された赤外線を検出してその
検出量に応じた電気信号を内部リード15および水平に
導出された外部リード16を介して出力するものである
。The infrared sensor element 12 is a so-called bolometer element made of a silicon thin film, which detects incident infrared rays and outputs an electric signal corresponding to the detected amount via an internal lead 15 and an external lead 16 led out horizontally. It is.
この赤外線センサ素子12は、熱(赤外線)量に応じて
抵抗値が変化する感温部12aと、この感温部12aの
熱がシリコン基板11を通じて支持部材10へ逃げるの
を防止してその周囲との間に温度差を設けるためのブリ
ッジ部12bとにより構成されている。This infrared sensor element 12 includes a temperature sensing part 12a whose resistance value changes depending on the amount of heat (infrared rays), and the surrounding area by preventing the heat of this temperature sensing part 12a from escaping to the support member 10 through the silicon substrate 11. and a bridge portion 12b for creating a temperature difference between the two.
この赤外線センサ素子12の感温部12aはシリコンに
より形成されているので、温度が上がると電気抵抗が下
がる負の温度係数を持っている。Since the temperature sensing portion 12a of the infrared sensor element 12 is made of silicon, it has a negative temperature coefficient, which causes the electric resistance to decrease as the temperature increases.
また、この感温部12aのシリコンは、スパッタリング
法により薄膜に形成すると、結晶構造はアモルファスシ
リコン構造となっている。このアモルファスシリコン構
造を持った検出器の原理をバンド理論を用いて説明する
と、導伝帯下端と充満帯上端の間の禁止帯には多くの準
位が存在し、その準位に電子も捕獲されている。入射し
た赤外線が感温部12aに照射されると、そのエネルギ
量に見合った電子の数が禁止帯にある準位から導伝帯に
励起され、その結果導伝帯には電子のキャリヤが増加す
る。また、充満帯の上端にはその電子の数に見合った正
孔が発生する。この電子と正孔の増加が外から検知する
電気抵抗を下げる。すなわち、入射した赤外線エネルギ
に見合った電気抵抗の変化が現われることになる。Furthermore, when the silicon of the temperature sensing portion 12a is formed into a thin film by sputtering, the crystal structure becomes an amorphous silicon structure. Explaining the principle of a detector with this amorphous silicon structure using band theory, there are many levels in the forbidden band between the lower end of the conduction band and the upper end of the filled band, and electrons are also captured in these levels. has been done. When the temperature sensitive part 12a is irradiated with the incident infrared rays, the number of electrons commensurate with the amount of energy is excited from the level in the forbidden band to the conduction band, and as a result, the number of electron carriers in the conduction band increases. do. Further, holes corresponding to the number of electrons are generated at the upper end of the filled band. This increase in electrons and holes lowers the electrical resistance detected from the outside. That is, a change in electrical resistance appears that corresponds to the incident infrared energy.
また窓材14は外部からの赤外線を効率よく赤外線セン
サ素子12へ導くとともに、当該赤外線センサ素子12
のキャビティ部13の真空度のリークをモニタする圧力
センサも兼ねている。Further, the window material 14 efficiently guides infrared rays from the outside to the infrared sensor element 12, and also allows the infrared sensor element 12 to
It also serves as a pressure sensor that monitors the degree of vacuum leakage in the cavity portion 13.
この窓材14は、膜厚数μm〜数十μmの1
半導体材料たとえばN型シリコン膜(ダイヤフラム)に
より形成されるとともにその表面にP型拡散層17から
なる拡散抵抗が形成された赤外線入力部18と、この赤
外線入力部18の周縁部を支持する支持部19とにより
構成されている。This window material 14 is an infrared input section formed of a semiconductor material such as an N-type silicon film (diaphragm) with a film thickness of several μm to several tens of μm, and a diffused resistor made of a P-type diffused layer 17 is formed on its surface. 18, and a support section 19 that supports the peripheral edge of the infrared input section 18.
また赤外線入力部18を除く窓材14とシリコン基板1
1の周囲は保護膜としての絶縁層たとえばエポキシ樹脂
層20により被覆保護されている。In addition, the window material 14 excluding the infrared input section 18 and the silicon substrate 1
1 is covered and protected by an insulating layer, such as an epoxy resin layer 20, serving as a protective film.
窓材14の底部はシリコン基板11に対して真空中の陽
極直接接合により接合されており、これによりキャビテ
ィ部13が真空状態に設定されている。The bottom of the window material 14 is bonded to the silicon substrate 11 by direct anodic bonding in a vacuum, thereby setting the cavity portion 13 in a vacuum state.
すなわちこのキャビティ部13に空気や窒素ガスが封入
されたり、感温部12aが大気にさらされていると、熱
的に対流が起きたり、感温部12aを吹き抜ける風がノ
イズ発生の原因になったり、電気的特性が不安定になっ
たりする。そのため真空中の陽極直接接合により窓材1
4をシリコン基板11に接合させるもので、これにより
2
キャビティ部13を容易に真空状態にすることができ、
これらの弊害を防止することができる。In other words, if air or nitrogen gas is filled in the cavity 13 or if the temperature sensing part 12a is exposed to the atmosphere, thermal convection may occur or wind blowing through the temperature sensing part 12a may cause noise. or the electrical characteristics may become unstable. Therefore, window material 1 is
4 is bonded to the silicon substrate 11, whereby: 2 the cavity portion 13 can be easily brought into a vacuum state;
These harmful effects can be prevented.
ここに、「陽極直接接合」とは、シリコン基板11に窓
材14を接合するとき、シリコン基板11側にシリコン
酸化膜を設けるとともに陰極側に配置し、また窓材14
を陽極側にして、真空中において約450℃の熱と35
0Vの電圧を加えることをいう。なお、キャビティ部1
3内は完全に真空でなくても、大気圧より低い状態、す
なわち除圧状態であればよいが好ましくはlX1O−2
Torr以下である。Here, "direct anode bonding" means that when bonding the window material 14 to the silicon substrate 11, a silicon oxide film is provided on the silicon substrate 11 side and also placed on the cathode side.
with the anode side facing the anode, and heat it to about 450℃ and 35℃ in a vacuum.
This means applying a voltage of 0V. In addition, cavity part 1
The inside of 3 does not need to be completely vacuum, but it is sufficient if it is lower than atmospheric pressure, that is, in a depressurized state, but preferably lX1O-2
Torr or less.
そして時間の経過に伴いこのキャビティ部13に真空リ
ークが生じ内部圧力が変化した場合には、その圧力変化
により赤外線入力部18が撓み、これによりP型拡散層
17の抵抗値が変化するもので、この抵抗値変化に応じ
た電流値の変化をP型拡散層17の上面に形成した電極
21を介して検出することにより真空度のリークをモニ
タすることができる。したがってこの真空度の変化に応
じて赤外線センサ素子12の出力信号の値を補正するこ
とにより計測精度を向上させることができる。If a vacuum leak occurs in this cavity part 13 over time and the internal pressure changes, the infrared input part 18 will bend due to the pressure change, and this will change the resistance value of the P-type diffusion layer 17. By detecting a change in current value in accordance with this change in resistance value via an electrode 21 formed on the upper surface of the P-type diffusion layer 17, leakage of the degree of vacuum can be monitored. Therefore, measurement accuracy can be improved by correcting the value of the output signal of the infrared sensor element 12 according to the change in the degree of vacuum.
さらに窓材14の内側壁面には赤外線の反射率の高い金
属膜たとえば金(Au)膜22が形成されている。キャ
ビティ部13内に入射した赤外線は感温部12aやブリ
ッジ部12bで反射し、窓材14の壁面に吸収され熱に
変わってしまい、折角入射した赤外線を無駄に使ったこ
とになるので、この金膜22により反射した赤外線を感
温部12aに集光させるものである。Further, a metal film 22 having a high reflectance of infrared rays, such as a gold (Au) film 22, is formed on the inner wall surface of the window material 14. The infrared rays that entered the cavity part 13 are reflected by the temperature sensing part 12a and the bridge part 12b, and are absorbed by the wall surface of the window material 14 and converted into heat. The infrared rays reflected by the gold film 22 are focused on the temperature sensitive part 12a.
また赤外線入力部18の底面の角部にはキャビティ部1
3の側壁から赤外線入力部18の底面にわたって湾曲状
態で連続して形成された曲面部からなる補強部23が設
けられており、これにより赤外線入力部18を補強し機
械的強度を増すようになっている。この補強部23によ
り赤外線入力部18の膜厚を薄く (約20μm)とす
ることができ、赤外線の透過効率を向上させることがで
きる。Furthermore, a cavity portion 1 is provided at the corner of the bottom surface of the infrared input portion 18.
A reinforcing section 23 is provided, which is a curved surface section continuously formed in a curved state from the side wall of 3 to the bottom surface of the infrared input section 18, thereby reinforcing the infrared input section 18 and increasing its mechanical strength. ing. This reinforcing portion 23 allows the infrared input portion 18 to be made thinner (approximately 20 μm), thereby improving the transmission efficiency of infrared rays.
また窓材14としての適性を検討する場合、反射率、透
過率および吸収率の3点が最も重要となるが、中でも吸
収率が大きい場合は入射してきた赤外線が殆ど窓材14
で吸収されてしまい、感温部12aに届く赤外線が少な
(なるだけでなく、吸収された赤外線が窓材14を暖め
てしまい、窓材14が二次的に熱(赤外線)を放出する
ことになる。その結果当該センサは外(体温)からの赤
外線と窓材14からの赤外線を感知することになるので
、これらを分離する必要があり、非常に複雑な系となっ
てしまう。その点シリコンは吸収率が小さく、しかも加
工性に富んでいるので窓材14として最適である。なお
、シリコンは反射率が大きいため、透過率は50%位で
ある。In addition, when considering suitability as the window material 14, the three points of reflectance, transmittance, and absorption are most important.Among them, if the absorption rate is high, most of the incoming infrared rays will be absorbed by the window material 14.
In addition, the absorbed infrared rays warm the window material 14, and the window material 14 secondarily emits heat (infrared rays). As a result, the sensor will sense infrared rays from the outside (body temperature) and infrared rays from the window material 14, so it is necessary to separate these, resulting in a very complicated system. Silicon has a low absorption rate and is highly workable, so it is optimal as the window material 14. Silicon has a high reflectance, so its transmittance is about 50%.
さらにシリコン基板は赤外線波長が10μm前後の所に
一5i−0−5−31−C−などのストレッチング、ベ
ンディングによる吸収波形が現われ、赤外線の透過率が
悪くなるので、シリコン基板としては、炭素原子や酸素
原子の少ないフローティングゾーン(FZ)法により製
造されたウニ八を使用することが好ましい。Furthermore, in silicon substrates, absorption waveforms due to stretching and bending such as 15i-0-5-31-C- appear at infrared wavelengths of around 10 μm, resulting in poor infrared transmittance. It is preferable to use sea urchins produced by the floating zone (FZ) method, which contains fewer atoms and oxygen atoms.
5
このように上記赤外線センサにおいては、窓材14によ
り赤外線の入射効率を向上させることができるとともに
、感温部12aへの集光効率を挙げることができる。5 As described above, in the above-mentioned infrared sensor, the window material 14 can improve the incidence efficiency of infrared rays, and also improve the efficiency of condensing light to the temperature sensing part 12a.
また、従来構造の赤外線センサに比較して、窓材14お
よび赤外線センサ素子12をそれぞれ半導体プロセスに
より微細に加工することができ、また窓材としての金属
製キャップが不要であり、したがってキャップ固定用の
ステムのフランジ部が不要となるため、パッケージの外
形を大幅に小型化することができる。Furthermore, compared to an infrared sensor with a conventional structure, the window material 14 and the infrared sensor element 12 can each be finely processed using a semiconductor process, and there is no need for a metal cap as a window material. This eliminates the need for a flange on the stem, allowing the package to be significantly smaller in size.
また、この赤外線センサにおいては、入射した赤外線で
赤外線センサ素子12の感温部12aの温度が上昇する
が、その温度がなるべ(逃げないようにシリコン基板よ
り2桁も熱伝導率の悪いシリコン酸化膜の上に感温部1
2aを設け、また熱容量を小さくするため半導体微細加
工技術を用いてシリコン酸化膜のブリッジ部12bを薄
く、狭く、かつ長くし、さらに電気信号を取り出す金属
も熱伝導の悪い金属たとえばチタンとして薄く6
かつ細くして使用することにより、計測速度が速くなる
。In addition, in this infrared sensor, the temperature of the temperature sensing part 12a of the infrared sensor element 12 rises due to the incident infrared rays, but the temperature must be as high as possible. Temperature sensitive part 1 on top of the oxide film
2a, and in order to reduce the heat capacity, semiconductor microfabrication technology is used to make the silicon oxide film bridge part 12b thinner, narrower, and longer, and the metal from which the electric signal is taken out is made of a metal with poor thermal conductivity, such as titanium, and is made thinner 6. Moreover, by using a thinner sensor, the measurement speed becomes faster.
第2図は本発明の他の実施例に係る赤外線センサの構造
を示すものである。FIG. 2 shows the structure of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention.
すなわち、第1図の赤外線センサにおいては、窓材14
をシリコン基板11の上面に接合し、赤外線センサ素子
12のみを覆う構成としたが、本実施例においては、窓
材24をシリコン基板11と同様に支持部材10の表面
にたとえば接着剤により固定し、シリコン基板11の全
体を覆う構成としたもので、本実施例においても上記実
施例と同様に小型化を図ることができる。That is, in the infrared sensor shown in FIG.
is bonded to the upper surface of the silicon substrate 11 to cover only the infrared sensor element 12. However, in this embodiment, the window material 24 is fixed to the surface of the support member 10 with adhesive, for example, in the same way as the silicon substrate 11. , the structure is such that the entire silicon substrate 11 is covered, and the size can be reduced in this embodiment as well as in the above embodiment.
また赤外線入力部18の補強部25は曲面部ではなく直
線状に変化する傾斜部となっており、この補強部25に
反射膜としての金膜22が形成されている。Further, the reinforcing section 25 of the infrared input section 18 is not a curved section but an inclined section that changes linearly, and a gold film 22 as a reflective film is formed on this reinforcing section 25.
センサ の 工
次に、赤外線センサの製造方法について、第3図(a)
〜(p)により具体的に説明する。Regarding the manufacturing method of the infrared sensor, Fig. 3(a) shows the manufacturing method of the infrared sensor.
~(p) will be explained more specifically.
先ず、第3図(a)に示すようなシリコン基板30を用
意し、同図(b)に示すように1100℃の温度で30
分間のウェット酸化を行い、表面に膜厚5000人のシ
リコン酸化膜31を形成する。続いて、同図(c)に示
すように蒸着法によりシリコン酸化膜31上に前述のブ
リッジ部12b形成のための犠牲層となる膜厚1.5〜
2.0gmの金属膜たとえばモリブデン膜32を形成す
る。なお、この犠牲層としては金属膜以外にもリン・ケ
イ酸ガラス(PSG)膜等を用いることもできる。First, a silicon substrate 30 as shown in FIG. 3(a) is prepared, and as shown in FIG.
Wet oxidation is performed for several minutes to form a silicon oxide film 31 with a thickness of 5,000 yen on the surface. Subsequently, as shown in FIG. 3(c), a film with a thickness of 1.5 to 1.5 mm is deposited on the silicon oxide film 31 by a vapor deposition method to serve as a sacrificial layer for forming the bridge portion 12b described above.
A 2.0 gm metal film, for example, a molybdenum film 32 is formed. In addition to the metal film, a phosphorus silicate glass (PSG) film or the like can also be used as this sacrificial layer.
続いて同図(d)に示すように、モリブデン膜32の表
面に膜厚1.0μmのフォトレジスト膜33を塗布形成
し、通常のホトリソグラフィーにより犠牲層のパターン
を形成する。すなわちマスク合せの後、露光および現像
を行い、さらに窒素(N2)雰囲気中において90秒間
、140±2℃の熱処理(八−ドベーキング)を行う。Subsequently, as shown in FIG. 3D, a photoresist film 33 having a thickness of 1.0 μm is coated on the surface of the molybdenum film 32, and a sacrificial layer pattern is formed by ordinary photolithography. That is, after mask alignment, exposure and development are performed, and further heat treatment (8-do baking) is performed at 140±2° C. for 90 seconds in a nitrogen (N2) atmosphere.
続いて同図(e)に示すようにバターニングされたフォ
トレジスト膜33をマスクにしてフッ化炭素(CF4)
によるプラズマエツチングを行い、モリブデン膜32を
選択的に除去する。さらに、ガス圧力5 、 OOTo
rr、高周波電力500Wの条件でプラズマアッシング
(灰化)を4.5秒間行い、上記フォトレジスト膜33
を除去する。Next, as shown in the same figure (e), carbon fluoride (CF4) is applied using the patterned photoresist film 33 as a mask.
Plasma etching is performed to selectively remove the molybdenum film 32. Furthermore, the gas pressure 5, OOTo
rr, plasma ashing (ashing) was performed for 4.5 seconds under the condition of high frequency power of 500 W, and the photoresist film 33
remove.
次に、同図(f)に示すように、圧力0.9Torr、
fi度300±2℃の条件で、反応ガスとしてシラン
(S i H,) =200sccm、笑気ガス(N2
0)=4000secmを流し、CVD法(化学的気相
成長法)によりウニ八全面に不純物無添加の膜厚900
0±1500人のシリコン酸化膜34を形成する。Next, as shown in the same figure (f), the pressure is 0.9 Torr,
Under the condition of fi degree 300±2℃, silane (S i H,) = 200sccm and laughing gas (N2
0) = 4000 sec, a film with a thickness of 900 mm without any impurities is formed on the entire surface of the sea urchin eight using the CVD method (chemical vapor deposition method).
A silicon oxide film 34 having a thickness of 0±1500 is formed.
次に、同図(g)に示すようにターゲットとしてシリコ
ン基板比抵抗300Ω・cmを用いてスパッタリングを
行い、上記シリコン酸化膜34上に膜厚1.0〜1.5
μmのシリコン膜35を形成し、さらに加速電圧120
KeV、ドーズ量1 、 OX 10 ′!′/ cm
”の条件でボロンのイオン注入を行いシリコン膜35を
中性半導体型に近づける。続いて温度1100℃の窒素
雰囲気中において、30分間加熱(アニール)し、シリ
コン膜 9
35の結晶化を行う。これにより前述の感温部12aの
B定数(抵抗の温度係数)を約5000とすることがで
き、温度変化に対する感度(抵抗値の変化)が良好とな
る。Next, as shown in FIG. 3(g), sputtering is performed using a silicon substrate specific resistance of 300 Ωcm as a target, and a film with a thickness of 1.0 to 1.5 cm is formed on the silicon oxide film 34.
A silicon film 35 with a thickness of μm is formed, and an acceleration voltage of 120
KeV, dose 1, OX 10'! '/cm
Boron ions are implanted under the following conditions to bring the silicon film 35 close to a neutral semiconductor type. Subsequently, the silicon film 935 is heated (annealed) for 30 minutes in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1100° C. to crystallize the silicon film 935. As a result, the B constant (temperature coefficient of resistance) of the above-mentioned temperature sensing portion 12a can be set to about 5000, and sensitivity to temperature changes (changes in resistance value) can be improved.
次に、同図(h)に示すように膜厚1.0μmのフォト
レジスト膜36をシリコン膜35上に塗布形成し、マス
ク合せを行い、露光および現像の後、窒素ガス中におい
て140±2℃の熱処理(ハードベーキング)を90秒
間行うことにより感温部12aのパターンを形成する。Next, as shown in the figure (h), a photoresist film 36 with a film thickness of 1.0 μm is formed by coating on the silicon film 35, mask alignment is performed, and after exposure and development, a photoresist film 36 with a thickness of 140 ± 2 By performing heat treatment (hard baking) at .degree. C. for 90 seconds, a pattern of the temperature sensing portion 12a is formed.
次に、同図(i)に示すように反応ガスとして酸素(0
゜)=45±1 sccm、フッ化イオウ(SF、)=
135±2 secmを流し、圧力400 mTorr
、高周波電力125Wの条件で上記フォトレジスト膜3
6をマ区りにしてプラズマエツチングを行うことにより
シリコン膜35を選択的に除去する。Next, as shown in Figure (i), oxygen (0
°) = 45 ± 1 sccm, sulfur fluoride (SF, ) =
Flowing 135±2 sec, pressure 400 mTorr
, the above photoresist film 3 under the condition of high frequency power of 125W.
The silicon film 35 is selectively removed by performing plasma etching using 6 as a square.
次に同図(j)に示すように電力5.OKW、温度23
0±30℃の条件でターゲットとしてチタン(T i
)を用いたスパッタリングを91秒間0
行い、膜厚0.6±0.1umのチタン膜37を形成す
る。続いて同図(k)に示すように前述の工程(h)と
同様にしてフォトレジスト膜38の電極用パターンを形
成する。Next, as shown in the same figure (j), the electric power 5. OKW, temperature 23
Titanium (Ti
) for 91 seconds to form a titanium film 37 with a thickness of 0.6±0.1 um. Subsequently, as shown in FIG. 6(k), an electrode pattern of the photoresist film 38 is formed in the same manner as in the above-mentioned step (h).
次に、同図(I)に示すように反応ガスとして3塩化ホ
ウ素(B C12s ) = 47 secm、塩素(
CI22) = 39 secm、ヘリウム(He)1
500secmを流し、圧力135Pa、電力320W
の条件で、ドライエツチングを130秒間行うことによ
り、チタン電極膜39を形成する。続いて圧力5 、
OTorr、高周波電力500Wの条件でプラズマアッ
シング(灰化)を4.5秒間行い、フォトレジスト膜3
8を除去する。Next, as shown in Figure (I), boron trichloride (B C12s ) = 47 sec and chlorine (
CI22) = 39 sec, helium (He) 1
Flowing 500sec, pressure 135Pa, power 320W
A titanium electrode film 39 is formed by performing dry etching for 130 seconds under the following conditions. Then pressure 5,
Plasma ashing (ashing) was performed for 4.5 seconds under the conditions of OTorr and high frequency power of 500W, and the photoresist film 3
Remove 8.
次に同図(m)に示すように犠牲層の窓開は用ホトリソ
グラフィーとして前述の工程と同様にしてフォトレジス
ト膜40のパターンを形成する。Next, as shown in FIG. 4(m), a pattern of a photoresist film 40 is formed using photolithography for opening the sacrificial layer in the same manner as in the above-described process.
その後、同図(n)に示すように上記パターニングされ
たフォトレジスト月莫40をマスクにしてフッ化水素水
溶液(HF:H,O=1 : 10) によるウェット
エツチングを45秒間行い、前記シリコン酸化膜34に
モリブデン膜32に達する開口41を形成する。続いて
当該ウェハを5分間ずつ5回超純水により流水洗浄し、
さらにスピンドライ法により乾燥させる。Thereafter, as shown in FIG. 4(n), wet etching was performed for 45 seconds using a hydrogen fluoride aqueous solution (HF:H,O=1:10) using the patterned photoresist layer 40 as a mask to remove the silicon oxide. An opening 41 reaching the molybdenum film 32 is formed in the film 34 . Subsequently, the wafer was washed with running ultrapure water five times for 5 minutes each, and
Further, it is dried by a spin dry method.
次に同図(p)に示すように燐酸(H。Next, as shown in the same figure (p), phosphoric acid (H) was added.
PO4):硝酸(HNO3):水(I20)5:1:4
のエツチング液中においてフォトレジスト膜40をマス
クにしてエツチングを行い前述の犠牲層としてのモリブ
デン膜32を除去する。PO4): Nitric acid (HNO3): Water (I20) 5:1:4
Etching is performed in an etching solution using the photoresist film 40 as a mask to remove the molybdenum film 32 as the sacrificial layer.
最後に同図(p)に示すように圧力5.0Torr、高
周波電力500Wの条件でプラズマアッシング(灰化)
を4.5秒間行い、フォトレジスト膜40を除去する。Finally, as shown in the same figure (p), plasma ashing (ashing) is performed under the conditions of a pressure of 5.0 Torr and a high frequency power of 500 W.
is performed for 4.5 seconds, and the photoresist film 40 is removed.
このようにしてシリコン膜35およびチタン電極膜39
からなる感温部と、シリコン酸化膜34からなるブリッ
ジ層を備えた赤外線センサ素子を製造することができる
。In this way, the silicon film 35 and the titanium electrode film 39
It is possible to manufacture an infrared sensor element including a temperature sensing portion made of the above and a bridge layer made of the silicon oxide film 34.
区杯夏梨是ユ1
次にζ第2図に示した窓材の製造方法について第4図(
a)〜(h)を参照して具体的に説明する。Figure 4 shows the manufacturing method for the window material shown in Figure 2.
This will be specifically explained with reference to a) to (h).
先ず、第4図(a)に示すように半導体基板たとえばフ
ローティングゾーン法により製造され、(100)面を
有するP型のシリコン基板(抵抗率4〜8Ω・cm)5
0を用意し、このシリコン基板50の両面を清浄化した
後、片面にエピタキシャル成長法によりN型層(抵抗率
10〜20Ω・cm)51を形成する。なお、このN型
層51はシリコン基板50の表面に拡散法を用いてN型
不純物を拡散させることにより形成してもよい。First, as shown in FIG. 4(a), a semiconductor substrate, such as a P-type silicon substrate (resistivity 4 to 8 Ωcm) 5 manufactured by the floating zone method and having a (100) plane, is prepared.
After cleaning both sides of this silicon substrate 50, an N-type layer (resistivity: 10 to 20 Ω·cm) 51 is formed on one side by epitaxial growth. Note that this N-type layer 51 may be formed by diffusing N-type impurities into the surface of the silicon substrate 50 using a diffusion method.
次に、同図(b)に示すように温度を790±4℃、ガ
ス流量を(S、H2Cρ2)=120±4 secm、
アンモニア(NH3)=40±2 secm、圧力を1
70±10mTorrとして、CVD法によりウェハの
両面にそれぞれ膜厚2000人の窒化シリコン膜52を
形成する。Next, as shown in the same figure (b), the temperature was set to 790 ± 4°C, the gas flow rate was set to (S, H2Cρ2) = 120 ± 4 sec,
Ammonia (NH3) = 40±2 sec, pressure 1
At a pressure of 70±10 mTorr, a silicon nitride film 52 with a thickness of 2,000 yen is formed on each side of the wafer by the CVD method.
続いて、同図(C)に示すように、通常のホトリソグラ
フィーによりキャビティ部のパターンを有するフォトレ
ジスト膜を窒化シリコン膜52上 3
に形成する。そして、このフォトレジスト膜をマスクに
して圧力400±10 mTorr、反応ガス六フッ化
イオウ(SF6)=150±2 secmの条件で、プ
ラズマエツチングを行い窒化シリコン膜52を選択的に
除去する。続いて当該ウェハをエツチング液(H2SO
4’ : H20□=2:1)に10分間浸すことによ
り上記フォトレジスト膜を除去する。Subsequently, as shown in FIG. 5C, a photoresist film having a cavity pattern is formed on the silicon nitride film 52 by ordinary photolithography. Then, using this photoresist film as a mask, plasma etching is performed to selectively remove the silicon nitride film 52 under the conditions of a pressure of 400±10 mTorr and a reaction gas of sulfur hexafluoride (SF6)=150±2 sec. Subsequently, the wafer was etched with an etching solution (H2SO
4': H20□=2:1) for 10 minutes to remove the photoresist film.
次に、圧力0.3Pa、アルゴンガス流量=10sec
mで5分間のスパッタエツチングを行った後、同図(d
)に示すように温度230±30℃、電力5KWの条件
下でアルミニウム(A℃)の蒸着を91秒間行うことに
より、膜厚1.0±0.1μmのアルミニウム膜53を
形成する。Next, the pressure is 0.3 Pa, the argon gas flow rate is 10 sec.
After performing sputter etching for 5 minutes at m, the same figure (d
), aluminum film 53 having a thickness of 1.0±0.1 μm is formed by vapor deposition of aluminum (A° C.) for 91 seconds under conditions of a temperature of 230±30° C. and a power of 5 KW.
続いて、温度45℃の窒素ガス雰囲気中において、10
分間の熱処理を施す。Subsequently, in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of 45°C,
Apply heat treatment for 1 minute.
次に、濃フッ化水素水溶液中において、当該ウェハを陽
極、白金電極を陰極にして、200mA/cm2の電流
を流すことにより、化成速度 4
10μrn / Hrの陽極化成を行う。これにより同
図(e)に示すようにシリコン基板50の裏面側から多
孔質化が進み、陽極化成層54が形成される。なお、こ
の陽極化成は、シリコン基板50とN型層51との境界
部より50μm程度手前の所で停止するようにする。す
なわち、これにより前述の補強部56の大きさを決める
ものである。Next, in a concentrated hydrogen fluoride aqueous solution, anodic formation is performed at a formation rate of 4 10 μrn/Hr by passing a current of 200 mA/cm 2 using the wafer as an anode and the platinum electrode as a cathode. As a result, the silicon substrate 50 becomes porous from the back side as shown in FIG. 5(e), and an anodized layer 54 is formed. Note that this anodization is stopped approximately 50 μm before the boundary between the silicon substrate 50 and the N-type layer 51. That is, this determines the size of the reinforcement portion 56 mentioned above.
次に、同図(f)に示すように上記ウェハを異方性エツ
チング液(HF : HNO3: CH。Next, as shown in FIG. 6(f), the wafer was etched with an anisotropic etching solution (HF:HNO3:CH).
C00H=l : 3 : 40)に2分間浸して陽極
化成層54を選択的に除去することによりキャビティ部
55を形成する。続いて、温度105±3℃の異方性エ
ツチング液(NH,NH2:H2O:l:1)に浸すこ
とにより、エツチング速度2μm / mi nで2.
5分間、異方性エツチングを行う。これにより、同図(
g)に示すようにキャビティ部55の天井面角部に傾斜
面56aを有する補強部56が形成される。C00H=l:3:40) for 2 minutes to selectively remove the anodized layer 54, thereby forming the cavity portion 55. Subsequently, etching was performed at an etching rate of 2 μm/min by immersion in an anisotropic etching solution (NH, NH2:H2O:l:1) at a temperature of 105±3°C.
Perform anisotropic etching for 5 minutes. As a result, the same figure (
As shown in g), a reinforcing portion 56 having an inclined surface 56a is formed at a corner of the ceiling surface of the cavity portion 55.
最後に、当該ウェハを180±5℃に加熱した燐酸(H
3PO4)溶液中に55分間浸して、窒化シリコン膜5
2を除去すると、同図(h)に示すような窓材57が得
られる。Finally, the wafer was heated to 180±5°C with phosphoric acid (H).
3PO4) Soak in the solution for 55 minutes to remove the silicon nitride film 5.
When 2 is removed, a window material 57 as shown in FIG. 5(h) is obtained.
・、外 センサの 立工
次に、シリコン基板30側に350℃のプラズマCVD
法によりシリコン酸化膜を形成した後、当該ウェハを陽
極側に配置し、また窓材14を陽極側にして真空中(1
0−2Torr)において約450℃で加熱するととも
に350vの電圧を加えることにより、窓材57をシリ
コン基板30上に接合する。・Next, the outside sensor is erected by plasma CVD at 350°C on the silicon substrate 30 side.
After forming a silicon oxide film by the method, the wafer is placed on the anode side, and the window material 14 is placed on the anode side in a vacuum (1
The window material 57 is bonded onto the silicon substrate 30 by heating at about 450° C. (0-2 Torr) and applying a voltage of 350 V.
次にこのようにして組立てられたセンサを外部リードが
配設された支持部材上にペレットボンディングし、続い
て内部リードのワイヤボンディングを行い、さらに保護
膜としてのエポキシ樹脂をボッティングして乾燥させる
ことにより赤外線センサを作製することができる。Next, the sensor assembled in this way is pellet-bonded onto the support member on which the external leads are arranged, followed by wire bonding of the internal leads, and then bottled with epoxy resin as a protective film and dried. By doing so, an infrared sensor can be manufactured.
以上に実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更し
ない範囲で種々変更可能である。Although the present invention has been described above with reference to Examples, the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and can be modified in various ways without changing the gist thereof.
たとえば上記実施例においては窓材14.57の材料と
してシリコンを用いたが、ゲルマニウム(Ge)、セレ
ン化亜鉛(ZnSe)、ガリウム砒素(G a A s
)等地の半導体材料、さらには臭ヨウ化タリュウム(
KH2−5) 、臭塩化タリュウム(KH2−6)等の
プラスチック材料を用いることも可能である。また窓材
14,24の拡散抵抗層は必ずしも必要ではなく、検出
精度をそれほど要求されないセンサにあっては省略する
こともできる。For example, in the above embodiment, silicon was used as the material for the window material 14.57, but germanium (Ge), zinc selenide (ZnSe), gallium arsenide (GaAs
) semiconductor materials, as well as odorous thallium iodide (
It is also possible to use plastic materials such as KH2-5) and thallium bromochloride (KH2-6). Furthermore, the diffusion resistance layers of the window materials 14 and 24 are not necessarily required, and can be omitted in sensors that do not require high detection accuracy.
[発明の効果]
以上説明したように本発明に係る赤外線センサによれば
、半導体プロセスの微細加工により製造された赤外線セ
ンサ素子と窓材とを一体化した構造であり、しかもステ
ムにはフランジ部が不要であるため、小型かつ安価な赤
外線センサを実現することができる。また窓材も半導体
プロセスにより製造するようにすればより小型となる。[Effects of the Invention] As explained above, the infrared sensor according to the present invention has a structure in which an infrared sensor element manufactured by microfabrication in a semiconductor process and a window material are integrated, and the stem has a flange portion. Since this is not necessary, it is possible to realize a small and inexpensive infrared sensor. Furthermore, if the window material is also manufactured using a semiconductor process, it will become more compact.
また赤外線入力部の底面部の角部には曲面部または傾斜
部からなる補強部を設け、赤外線入力部の機械的強度を
増すようにしたので、赤外線 7
入力部の膜厚を薄く(約20μm)することができ、赤
外線の透過効率を向上させることができる。In addition, a reinforcing section consisting of a curved or sloped section is provided at the corner of the bottom of the infrared input section to increase the mechanical strength of the infrared input section. ), and the transmission efficiency of infrared rays can be improved.
また特に窓材をフローティングゾーン法により製造され
たシリコン基板を用いて形成することにより、赤外線の
透過効率がより向上し、さらにキャビティ部内を除圧状
態に保つようにすれば、ノイズの発生がなく、電気的特
性が安定化して正確な計測を行なうことが可能な赤外線
センサを提供できる。In particular, by forming the window material using a silicon substrate manufactured by the floating zone method, the transmission efficiency of infrared rays is further improved, and if the inside of the cavity is maintained in a depressurized state, noise generation is eliminated. , it is possible to provide an infrared sensor that has stable electrical characteristics and can perform accurate measurements.
第1図は本発明の一実施例に係る赤外線センサの構造を
示す断面図、第2図は本発明の他の実施例に係る赤外線
センサの断面図、第3図(a)〜(p)はそれぞれ赤外
線センサの製造工程の一例を示す断面図、第4図(a)
〜(h)は第2図の窓材の製造工程を示す断面図である
。
10・・・支持部材、 11・・・シリコン基板1
2・・・赤外線センサ素子
12a・・・感温部、 12b・・・ブリッジ部
8
3・・・キャビティ部、
5・・・内部リード、
7・−・P型拡散層、
9−・支持部、
3.25・・・補強部
14.24・・・窓材
16・・・外部リード
18・・・赤外線入力部
20・・−エポキシ樹脂層FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an infrared sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an infrared sensor according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 3(a) to (p) FIG. 4(a) is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of an infrared sensor, respectively.
-(h) are sectional views showing the manufacturing process of the window material of FIG. 2. 10... Supporting member, 11... Silicon substrate 1
2... Infrared sensor element 12a... Temperature sensing part, 12b... Bridge part
8 3... Cavity part, 5... Internal lead, 7... P-type diffusion layer, 9-... Support part, 3.25... Reinforcement part 14.24... Window material 16... External lead 18...Infrared input section 20...-Epoxy resin layer
Claims (6)
板と、該半導体基板の表面に形成されるとともに赤外線
を検出し、当該赤外線の検出量に応じた電気信号を出力
する赤外線センサ素子と、赤外線入力部および当該赤外
線入力部に対応してキャビティ部を有し前記赤外線入力
部を介して入力した赤外線を前記赤外線センサ素子に導
く窓材とを備えた赤外線センサであって、前記赤外線入
力部はキャビティ部の内部圧力に応じて変形可能であり
、当該赤外線入力部の底面の角部の少なくとも一部に補
強部を設けたことを特徴とする赤外線センサ。(1) A support member, a semiconductor substrate supported on the support member, and an infrared sensor element formed on the surface of the semiconductor substrate that detects infrared rays and outputs an electrical signal according to the detected amount of the infrared rays. an infrared sensor comprising: an infrared input section; and a window material having a cavity corresponding to the infrared input section and guiding infrared rays input through the infrared input section to the infrared sensor element, the infrared sensor comprising: an infrared input section; An infrared sensor characterized in that the input part is deformable according to the internal pressure of the cavity part, and a reinforcing part is provided on at least a part of a corner of a bottom surface of the infrared input part.
入力部の底面にわたって湾曲状態で連続して形成された
曲面部である請求項1記載の赤外線センサ。(2) The infrared sensor according to claim 1, wherein the reinforcing portion is a curved portion continuously formed in a curved state from the side wall of the cavity portion to the bottom surface of the infrared input portion.
入力部の底面にわたって直線状に連続して形成された傾
斜部である請求項1記載の赤外線センサ。(3) The infrared sensor according to claim 1, wherein the reinforcing portion is an inclined portion continuously formed in a straight line from the side wall of the cavity portion to the bottom surface of the infrared input portion.
項1ないし3のいずれか1つに記載の赤外線センサ。(4) The infrared sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the window material is formed of a semiconductor substrate.
製造されたシリコン基板である請求項4記載の赤外線セ
ンサ。(5) The infrared sensor according to claim 4, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate manufactured by a floating zone method.
求項1ないし5のいずれか1つに記載の赤外線センサ。(6) The infrared sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the cavity section is set to a negative pressure state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34374589A JPH03199933A (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Infrared-ray sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34374589A JPH03199933A (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Infrared-ray sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199933A true JPH03199933A (en) | 1991-08-30 |
Family
ID=18363916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34374589A Pending JPH03199933A (en) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | Infrared-ray sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03199933A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106997868A (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 精工半导体有限公司 | Semiconductor device |
| EP3207969A1 (en) | 2016-02-19 | 2017-08-23 | Tomy Company, Ltd. | Game table for spinning top |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP34374589A patent/JPH03199933A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106997868A (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 精工半导体有限公司 | Semiconductor device |
| TWI707415B (en) * | 2016-01-26 | 2020-10-11 | 日商艾普凌科有限公司 | Semiconductor device |
| CN106997868B (en) * | 2016-01-26 | 2022-02-11 | 艾普凌科有限公司 | semiconductor device |
| EP3207969A1 (en) | 2016-02-19 | 2017-08-23 | Tomy Company, Ltd. | Game table for spinning top |
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