JPH03199933A - 赤外線センサ - Google Patents

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】 ［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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

　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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に同図（ｐ）に示すように燐酸（Ｈ。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

・、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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）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赤外線センサ。
2. （２）前記補強部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
   曲面部である請求項１記載の赤外線センサ。
3. （３）前記補強部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。
4. （４）前記窓材は半導体基板により形成されてなる請求
   項１ないし３のいずれか１つに記載の赤外線センサ。
5. （５）前記半導体基板は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である請求項４記載の赤外線セ
   ンサ。
6. （６）前記キャビティ部は陰圧状態に設定されてなる請
   求項１ないし５のいずれか１つに記載の赤外線センサ。