JPH09113353A - 赤外線検出素子 - Google Patents
赤外線検出素子Info
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- JPH09113353A JPH09113353A JP7268179A JP26817995A JPH09113353A JP H09113353 A JPH09113353 A JP H09113353A JP 7268179 A JP7268179 A JP 7268179A JP 26817995 A JP26817995 A JP 26817995A JP H09113353 A JPH09113353 A JP H09113353A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応答速度の向上が図られ出力信号の低下を抑
制し感度の優れた赤外線検出素子。 【解決手段】 半導体基板１の空洞部２を介して形成さ
れたダイアフラム３上に、温接点７と冷接点８を備えた
赤外線検知部と赤外線吸収領域１２を有し、冷接点８が
素子の中央部及び外縁部に形成された赤外線検出素子。
制し感度の優れた赤外線検出素子。 【解決手段】 半導体基板１の空洞部２を介して形成さ
れたダイアフラム３上に、温接点７と冷接点８を備えた
赤外線検知部と赤外線吸収領域１２を有し、冷接点８が
素子の中央部及び外縁部に形成された赤外線検出素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線を検出する
センサ用の赤外線検出素子に関する。
センサ用の赤外線検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記赤外線検出素子には、冷却を
必要とする量子型と冷却を必要としない熱型の２種類が
ある。量子型素子は応答速度が速く感度が優れていると
いう特徴を有する反面、冷却（例えば液体窒素温度まで
の冷却）工程及び良質の化合物半導体を必要とするた
め、コストが高くなるという問題を有している。一方、
熱型赤外線検出素子は、常温で利用できるためコストが
著しく低いという利点を有するが、応答速度と感度の点
で量子型に劣るという問題点がある。
必要とする量子型と冷却を必要としない熱型の２種類が
ある。量子型素子は応答速度が速く感度が優れていると
いう特徴を有する反面、冷却（例えば液体窒素温度まで
の冷却）工程及び良質の化合物半導体を必要とするた
め、コストが高くなるという問題を有している。一方、
熱型赤外線検出素子は、常温で利用できるためコストが
著しく低いという利点を有するが、応答速度と感度の点
で量子型に劣るという問題点がある。
【０００３】熱型赤外線検出素子には、温度の時間変化
に比例して発生する出力信号を利用する焦電型、熱容量
の小さい熱電対を複数組直列に接続し熱起電力を測定す
るサ−モパイル型、温度変化に対応する金属または半導
体の電気抵抗の変化を利用するボロメ−タ型がある。し
かし、これらの熱型赤外線検出素子は応答速度が遅いた
め、高速応答用の素子としては、専ら量子型の赤外線検
出素子が利用されている。
に比例して発生する出力信号を利用する焦電型、熱容量
の小さい熱電対を複数組直列に接続し熱起電力を測定す
るサ−モパイル型、温度変化に対応する金属または半導
体の電気抵抗の変化を利用するボロメ−タ型がある。し
かし、これらの熱型赤外線検出素子は応答速度が遅いた
め、高速応答用の素子としては、専ら量子型の赤外線検
出素子が利用されている。
【０００４】熱型赤外線検出素子の一例を示すものし
て、図５は、マイクロマシニングにより表面形成された
従来のサ−モパイル型赤外線検出素子の平面図（ａ）
と、そのＧ−Ｇ′線断面図（ｂ）である。半導体基板１
上に形成された空洞２を介してダイアフラム３が配置さ
れ、ダイアフラム３上にｐ型半導体４とｎ型半導体５か
らなる熱電対を、金属電極６により直列に複数組接続
し、サ−モパイル素子を形成している。出力信号は温接
点７と冷接点８間の温度差に比例するため、温接点７と
冷接点８の熱分離性をよくするように、マイクロマシニ
ングにより、エッチング穴９からエッチングして冷接点
８下部以外の半導体基板１を除去し、ダイアフラム３を
シリコン基板から分離するように、ダイアフラム下部に
熱分離用の空洞２が形成されている。そして、熱分離梁
部１０が半導体基板と熱的に接している冷接点８の集合
部位で半導体基板１に支持されている。さらに、温接点
７上に絶縁層１１を挟んで熱吸収領域１２が形成されて
いる。
て、図５は、マイクロマシニングにより表面形成された
従来のサ−モパイル型赤外線検出素子の平面図（ａ）
と、そのＧ−Ｇ′線断面図（ｂ）である。半導体基板１
上に形成された空洞２を介してダイアフラム３が配置さ
れ、ダイアフラム３上にｐ型半導体４とｎ型半導体５か
らなる熱電対を、金属電極６により直列に複数組接続
し、サ−モパイル素子を形成している。出力信号は温接
点７と冷接点８間の温度差に比例するため、温接点７と
冷接点８の熱分離性をよくするように、マイクロマシニ
ングにより、エッチング穴９からエッチングして冷接点
８下部以外の半導体基板１を除去し、ダイアフラム３を
シリコン基板から分離するように、ダイアフラム下部に
熱分離用の空洞２が形成されている。そして、熱分離梁
部１０が半導体基板と熱的に接している冷接点８の集合
部位で半導体基板１に支持されている。さらに、温接点
７上に絶縁層１１を挟んで熱吸収領域１２が形成されて
いる。
【０００５】このように、半導体の微細化技術やマイク
ロマシニング技術の発展により、素子の微細化や熱分離
構造、すなわち、半導体基板１から空洞２を介して熱的
に分離されたダイアフラム３の構造形成が可能になって
いる。
ロマシニング技術の発展により、素子の微細化や熱分離
構造、すなわち、半導体基板１から空洞２を介して熱的
に分離されたダイアフラム３の構造形成が可能になって
いる。
【０００６】ここで、図５のサ−モパイル素子を例とし
て熱型赤外線検出素子の応答速度について検討する。熱
型赤外線検出素子の応答速度は、素子の熱時定数と電気
的時定数で決まるが、熱型赤外線検出素子においては一
般的に、熱時定数に対して電気的時定数が小さいため、
熱時定数が応答速度に大きく影響を与える。熱時定数τ
は（式１）に示すように素子の熱容量Ｃと熱抵抗Ｒthの
積で記述される。
て熱型赤外線検出素子の応答速度について検討する。熱
型赤外線検出素子の応答速度は、素子の熱時定数と電気
的時定数で決まるが、熱型赤外線検出素子においては一
般的に、熱時定数に対して電気的時定数が小さいため、
熱時定数が応答速度に大きく影響を与える。熱時定数τ
は（式１）に示すように素子の熱容量Ｃと熱抵抗Ｒthの
積で記述される。
【０００７】τ＝Ｒth・Ｃ………（１） 同様に素子の出力信号Ｓは下記（式２）に示すようにサ
−モパイルの感度Ｒと熱エネルギ−Ｐ（入射した赤外線
エネルギ−が素子の温度上昇に１００％変換されるとき
は入射赤外線エネルギ−）の積か、あるいは熱電対の組
数ｎ、半導体材料のゼ−ベック係数α、及び冷接点８と
温接点７の温度差ΔＴの積で表わすことができる。ここ
で、温度差ΔＴは、熱抵抗Ｒthと熱エネルギ−Ｐの積に
なることから、感度は熱電対の組数ｎ、半導体材料のゼ
−ベック計数α及び熱抵抗Ｒthの積になる。
−モパイルの感度Ｒと熱エネルギ−Ｐ（入射した赤外線
エネルギ−が素子の温度上昇に１００％変換されるとき
は入射赤外線エネルギ−）の積か、あるいは熱電対の組
数ｎ、半導体材料のゼ−ベック係数α、及び冷接点８と
温接点７の温度差ΔＴの積で表わすことができる。ここ
で、温度差ΔＴは、熱抵抗Ｒthと熱エネルギ−Ｐの積に
なることから、感度は熱電対の組数ｎ、半導体材料のゼ
−ベック計数α及び熱抵抗Ｒthの積になる。
【０００８】 Ｓ＝Ｒ・Ｐ＝ｎ・α・ΔＴ＝ｎ・α・Ｒth・Ｐ……（２） いま素子のダイアフラムなどの膜の厚さと、それぞれの
熱電対の幅が一定として、素子のサイズが１／κになっ
たときの応答速度と感度、出力信号の関係について近似
的に考えると、（表１）のような関係になる。
熱電対の幅が一定として、素子のサイズが１／κになっ
たときの応答速度と感度、出力信号の関係について近似
的に考えると、（表１）のような関係になる。
【０００９】
【表１】
【００１０】（表１）から明らかなように、素子の縮小
によりサイズが１／κになれば、熱時定数は（１／κ）
2に出力信号は（１／κ）3になり、素子サイズが１／２
になると熱時定数が１／４になり応答速度は４倍にな
る。しかし出力信号は１／８に低下することがわかる。
この結果、応答速度の改善にもかかわらず、本来、感度
が低いとされる熱型赤外線検出素子の出力信号がさらに
低下することになる。このことが高速応答用として熱型
赤外線検出素子が利用され難い一要因となっている。さ
らに、光学系と被検出体のサイズの関係と入射赤外線エ
ネルギ−が熱吸収領域の面積に比例することから、素子
の大きさを徒らに小さくすると、素子の出力信号が小さ
くなるから、感度の低い熱型赤外線検出素子のサイズの
縮小化には問題点が残っていた。
によりサイズが１／κになれば、熱時定数は（１／κ）
2に出力信号は（１／κ）3になり、素子サイズが１／２
になると熱時定数が１／４になり応答速度は４倍にな
る。しかし出力信号は１／８に低下することがわかる。
この結果、応答速度の改善にもかかわらず、本来、感度
が低いとされる熱型赤外線検出素子の出力信号がさらに
低下することになる。このことが高速応答用として熱型
赤外線検出素子が利用され難い一要因となっている。さ
らに、光学系と被検出体のサイズの関係と入射赤外線エ
ネルギ−が熱吸収領域の面積に比例することから、素子
の大きさを徒らに小さくすると、素子の出力信号が小さ
くなるから、感度の低い熱型赤外線検出素子のサイズの
縮小化には問題点が残っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱型赤外線検出
素子では冷接点が素子の外側すなわち周辺部に位置して
いるため、出力信号を確保して応答速度を向上すること
が難しく、応答速度が要求される赤外線検出素子として
は高価な量子型素子を利用している。安価で応答速度の
速い熱型赤外線検出素子の実用化が可能であれば、赤外
線検出の高速化として有望なものとなりうる。しかし、
熱型赤外線検出素子の応答速度の向上については、以下
のような点で技術的な問題があった。 （１）熱型赤外線検出素子サイズの縮小により応答速度
は改善されるが、出力信号の低下が著しい。 （２）感度の低下に加えて、素子サイズと光学系の焦点
距離の商と、被検出体のサイズと被検出体と素子までの
距離の商との相互関係から、素子サイズの縮小化には限
界があり大幅の縮小ができない。 （３）熱型赤外線検出素子の冷接点が素子の周囲に配置
されているところから、素子の熱分離用ダイアフラムの
支持点間の距離が長く、機械的強度が低下するため、応
答速度と関連するダイアフラムの厚さをあまり薄くする
ことができない。本発明は上記のような問題点に着目し
てなされたもので、熱型赤外線検出素子の応答速度を向
上し、出力信号の低下を抑えることが可能な赤外線検出
素子を提供することを目的としている。 以下、熱型赤外線検出素子を単に赤外線検出素子と記載
する。
素子では冷接点が素子の外側すなわち周辺部に位置して
いるため、出力信号を確保して応答速度を向上すること
が難しく、応答速度が要求される赤外線検出素子として
は高価な量子型素子を利用している。安価で応答速度の
速い熱型赤外線検出素子の実用化が可能であれば、赤外
線検出の高速化として有望なものとなりうる。しかし、
熱型赤外線検出素子の応答速度の向上については、以下
のような点で技術的な問題があった。 （１）熱型赤外線検出素子サイズの縮小により応答速度
は改善されるが、出力信号の低下が著しい。 （２）感度の低下に加えて、素子サイズと光学系の焦点
距離の商と、被検出体のサイズと被検出体と素子までの
距離の商との相互関係から、素子サイズの縮小化には限
界があり大幅の縮小ができない。 （３）熱型赤外線検出素子の冷接点が素子の周囲に配置
されているところから、素子の熱分離用ダイアフラムの
支持点間の距離が長く、機械的強度が低下するため、応
答速度と関連するダイアフラムの厚さをあまり薄くする
ことができない。本発明は上記のような問題点に着目し
てなされたもので、熱型赤外線検出素子の応答速度を向
上し、出力信号の低下を抑えることが可能な赤外線検出
素子を提供することを目的としている。 以下、熱型赤外線検出素子を単に赤外線検出素子と記載
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上述べた課題を解決す
るため、本発明においては特許請求の範囲に記載するよ
うな、すなわち、半導体基板の一主面に形成されている
赤外線検出素子において、この赤外線検出素子の中央部
び外周部に半導体基板と熱的に接する冷接点を有するこ
とにより、素子の熱容量と熱抵抗を低減して熱時定数を
小さくし応答速度を向上させている。なお、出力信号の
低下対策としては、電気的に直列接続すること、及びサ
ーモパイルの組数の増大により対応するものである。
るため、本発明においては特許請求の範囲に記載するよ
うな、すなわち、半導体基板の一主面に形成されている
赤外線検出素子において、この赤外線検出素子の中央部
び外周部に半導体基板と熱的に接する冷接点を有するこ
とにより、素子の熱容量と熱抵抗を低減して熱時定数を
小さくし応答速度を向上させている。なお、出力信号の
低下対策としては、電気的に直列接続すること、及びサ
ーモパイルの組数の増大により対応するものである。
【００１３】すなわち、熱抵抗の低減については温接点
と冷接点の距離を短縮し熱伝導の幅を広くしている。熱
容量の低減については熱吸収領域の面積を減少させてい
る。これにより熱時定数を低減され、素子の応答速度の
向上が図られる。このような冷接点を素子の内外側、す
なわち、素子の中央部及び外縁部の両側に配置し、熱容
量と熱抵抗の低減により熱時定数を小さくすることによ
って、赤外線検出素子の応答速度の向上が可能となる。
と冷接点の距離を短縮し熱伝導の幅を広くしている。熱
容量の低減については熱吸収領域の面積を減少させてい
る。これにより熱時定数を低減され、素子の応答速度の
向上が図られる。このような冷接点を素子の内外側、す
なわち、素子の中央部及び外縁部の両側に配置し、熱容
量と熱抵抗の低減により熱時定数を小さくすることによ
って、赤外線検出素子の応答速度の向上が可能となる。
【００１４】熱分離用として用いるダイアフラムまたは
メンブレンの支持点が素子の中央部に位置することによ
り、支持点間の距離が短縮し素子の機械的強度が増加す
るから、ダイアフラムの厚さを薄くすることができ、ま
た熱容量の低減によって素子の応答速度の向上が可能と
なる。熱吸収層と素子の中央部の冷接点の集合部位を複
数個所に設けることにより、熱容量と熱抵抗をさらに低
減することができ応答速度の向上が可能となる。
メンブレンの支持点が素子の中央部に位置することによ
り、支持点間の距離が短縮し素子の機械的強度が増加す
るから、ダイアフラムの厚さを薄くすることができ、ま
た熱容量の低減によって素子の応答速度の向上が可能と
なる。熱吸収層と素子の中央部の冷接点の集合部位を複
数個所に設けることにより、熱容量と熱抵抗をさらに低
減することができ応答速度の向上が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の赤外線検出素子を
実施の形態に応じて図面により説明する。図１は、この
発明の実施の形態１を示す図で、表面のマイクロマシニ
ングにより作成されたサ−モパイル型赤外線検出素子の
平面図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。素子の中
央部と外縁部の両側に半導体基板１と熱的に接する冷接
点８を有するサ−モパイル型赤外線検出素子は、半導体
基板１上に空洞２を介してダイアフラム３が形成され、
ダイアフラム上にｐ型半導体４とｎ型半導体５からなる
熱電対を金属電極６で直列に複数組接続して形成されて
いる。出力信号は温接点７と冷接点８間の温度差に比例
するため、温接点７と冷接点８の熱分離をよくするよう
に冷接点８下部以外のシリコン基板を表面マイクロマシ
ニング技術により、エッチング穴９からエッチングによ
り除去し、ダイアフラム３をシリコン基板から分離し、
ダイアフラム下部に熱分離用の空洞２が形成されてい
る。そして、熱分離梁部１０が半導体基板と熱的に接し
ている冷接点の集合部位で半導体基板１に支持されてい
る。ここで、熱分離梁部１０またはダイアフラムの半導
体基板１との支持点個所は何個所でもかまわない。しか
し、素子の機械的強度と熱抵抗を考慮して熱分離梁部１
０の配設数を決める必要がある。さらに、温接点７上に
絶縁層１１を挟んで熱吸収領域１２が形成され、サ−モ
パイル型赤外線検出素子が形成される。ここでは、サ−
モパイル型素子について示したが、熱電対の代わりに抵
抗体を用いるボロメ−タ型素子でもよい。
実施の形態に応じて図面により説明する。図１は、この
発明の実施の形態１を示す図で、表面のマイクロマシニ
ングにより作成されたサ−モパイル型赤外線検出素子の
平面図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。素子の中
央部と外縁部の両側に半導体基板１と熱的に接する冷接
点８を有するサ−モパイル型赤外線検出素子は、半導体
基板１上に空洞２を介してダイアフラム３が形成され、
ダイアフラム上にｐ型半導体４とｎ型半導体５からなる
熱電対を金属電極６で直列に複数組接続して形成されて
いる。出力信号は温接点７と冷接点８間の温度差に比例
するため、温接点７と冷接点８の熱分離をよくするよう
に冷接点８下部以外のシリコン基板を表面マイクロマシ
ニング技術により、エッチング穴９からエッチングによ
り除去し、ダイアフラム３をシリコン基板から分離し、
ダイアフラム下部に熱分離用の空洞２が形成されてい
る。そして、熱分離梁部１０が半導体基板と熱的に接し
ている冷接点の集合部位で半導体基板１に支持されてい
る。ここで、熱分離梁部１０またはダイアフラムの半導
体基板１との支持点個所は何個所でもかまわない。しか
し、素子の機械的強度と熱抵抗を考慮して熱分離梁部１
０の配設数を決める必要がある。さらに、温接点７上に
絶縁層１１を挟んで熱吸収領域１２が形成され、サ−モ
パイル型赤外線検出素子が形成される。ここでは、サ−
モパイル型素子について示したが、熱電対の代わりに抵
抗体を用いるボロメ−タ型素子でもよい。
【００１６】ここで、応答速度の向上と出力信号につい
て、図１に示した本発明の実施の形態１と、図５の従来
技術との比較を近似的に検討する。いま、素子のダイア
フラムの厚さとそれぞれの熱電対の幅が一定として、光
学系と被検出体のサイズとの関係から赤外線検出素子に
許されるサイズが一定（ダイアフラムの１辺の長さを
ｄ）として考える。比較を容易にするため、図５と図１
の熱吸収領域の面積を、何れもダイアフラム面積ｄ2の
１／４とする。図１の内側の冷接点集合部位のサイズを
０．３ｄとすると、（式１）と（式２）の関係と（表
１）から図１の素子と図５の従来の素子の熱時定数の比
は、下記の（表２）に示すように約４：１になる。この
結果、本発明の実施の形態１の素子の応答速度は、従来
の素子の４倍速くなるが出力信号は約１／２になる。
て、図１に示した本発明の実施の形態１と、図５の従来
技術との比較を近似的に検討する。いま、素子のダイア
フラムの厚さとそれぞれの熱電対の幅が一定として、光
学系と被検出体のサイズとの関係から赤外線検出素子に
許されるサイズが一定（ダイアフラムの１辺の長さを
ｄ）として考える。比較を容易にするため、図５と図１
の熱吸収領域の面積を、何れもダイアフラム面積ｄ2の
１／４とする。図１の内側の冷接点集合部位のサイズを
０．３ｄとすると、（式１）と（式２）の関係と（表
１）から図１の素子と図５の従来の素子の熱時定数の比
は、下記の（表２）に示すように約４：１になる。この
結果、本発明の実施の形態１の素子の応答速度は、従来
の素子の４倍速くなるが出力信号は約１／２になる。
【００１７】
【表２】
【００１８】上記のように、応答速度が４倍に増加する
一方で、出力信号の減少は、１／２程度にとどめること
ができた。
一方で、出力信号の減少は、１／２程度にとどめること
ができた。
【００１９】図２は、本発明の実施の形態２を示す平面
図（ａ）と断面図（ｂ）、（ｃ）であり、実施の形態１
における素子中央部の冷接点の集合部位を２個所にした
ものである。冷接点の集合部位は複数個所であれば何個
所でもよい。熱吸収領域の面積を同一とすると、本実施
の形態は、実施の形態１に比べて冷接点８と温接点間７
間の距離が短縮されるため、熱抵抗が小さくなり応答速
度が速くなる。構成は実施の形態１に準じている。冷接
点部はダイアフラムの支持部を兼ねているため素子の機
械的強度の向上につながっている。このため、機械的強
度を所定値に固定すればダイアフラムの厚さが薄くで
き、応答速度と出力信号の両者の向上を図ることができ
る。
図（ａ）と断面図（ｂ）、（ｃ）であり、実施の形態１
における素子中央部の冷接点の集合部位を２個所にした
ものである。冷接点の集合部位は複数個所であれば何個
所でもよい。熱吸収領域の面積を同一とすると、本実施
の形態は、実施の形態１に比べて冷接点８と温接点間７
間の距離が短縮されるため、熱抵抗が小さくなり応答速
度が速くなる。構成は実施の形態１に準じている。冷接
点部はダイアフラムの支持部を兼ねているため素子の機
械的強度の向上につながっている。このため、機械的強
度を所定値に固定すればダイアフラムの厚さが薄くで
き、応答速度と出力信号の両者の向上を図ることができ
る。
【００２０】図３は、本発明の実施の形態３の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）である。本実施の形態は、実施の
形態１における熱吸収領域を複数個に分割した場合のサ
−モパイル素子を示している。熱吸収層を分割にするこ
とにより、実施の形態１よりも熱容量を著しく小さくで
きる。この結果、実施の形態１の素子より応答速度が向
上する。
（ａ）と断面図（ｂ）である。本実施の形態は、実施の
形態１における熱吸収領域を複数個に分割した場合のサ
−モパイル素子を示している。熱吸収層を分割にするこ
とにより、実施の形態１よりも熱容量を著しく小さくで
きる。この結果、実施の形態１の素子より応答速度が向
上する。
【００２１】図４は、本発明の実施の形態４の平面図
（ａ）と断面図（ｂ）、（ｃ）で、本実施の形態は、素
子内側に複数個所の冷接点集合部位を有し、かつ熱吸収
領域が複数個所に分割されている場合である。図４では
サ−モパイル素子の冷接点集合部位が４個所、熱吸収領
域が５個所に分割した構成のサ−モパイル素子を示して
いるが、それぞれの分割は、複数個所であれば何個所で
あってもよく、実施の形態３と比較して、熱容量を小さ
くすることができ、熱吸収領域の面積の総和が大きくな
るため、応答速度と出力信号を同時に向上させることが
できる。また、複数個のダイアフラム支持部を有するこ
とから、素子の機械的強度が向上する。応答速度の検討
結果を（表３）にまとめている。ここで、ダイアフラム
の大きさ、熱吸収領域の面積、使用材料の膜厚が図５の
場合と同一と仮定して近似的に検討する。また、冷接点
集合部位のサイズを０．２５ｄとする。
（ａ）と断面図（ｂ）、（ｃ）で、本実施の形態は、素
子内側に複数個所の冷接点集合部位を有し、かつ熱吸収
領域が複数個所に分割されている場合である。図４では
サ−モパイル素子の冷接点集合部位が４個所、熱吸収領
域が５個所に分割した構成のサ−モパイル素子を示して
いるが、それぞれの分割は、複数個所であれば何個所で
あってもよく、実施の形態３と比較して、熱容量を小さ
くすることができ、熱吸収領域の面積の総和が大きくな
るため、応答速度と出力信号を同時に向上させることが
できる。また、複数個のダイアフラム支持部を有するこ
とから、素子の機械的強度が向上する。応答速度の検討
結果を（表３）にまとめている。ここで、ダイアフラム
の大きさ、熱吸収領域の面積、使用材料の膜厚が図５の
場合と同一と仮定して近似的に検討する。また、冷接点
集合部位のサイズを０．２５ｄとする。
【００２２】
【表３】
【００２３】（表３）によれば、図４に示した実施の形
態４の素子の応答は、図５の素子に比べて７．５倍に向
上し、出力信号の低下が約１／３に押さえられている。
ダイアフラムの支持部が４個所であることから、機械的
強度を同一レベルにすると、使用材料の膜厚を薄くする
ことができ、応答速度と出力信号の両者を共に向上させ
ることができる。
態４の素子の応答は、図５の素子に比べて７．５倍に向
上し、出力信号の低下が約１／３に押さえられている。
ダイアフラムの支持部が４個所であることから、機械的
強度を同一レベルにすると、使用材料の膜厚を薄くする
ことができ、応答速度と出力信号の両者を共に向上させ
ることができる。
【００２４】なお、上記各実施の形態は、単素子のみへ
の適用に限定されることなくアレイの構成にも適用する
ことが可能である。
の適用に限定されることなくアレイの構成にも適用する
ことが可能である。
【００２５】
【発明の効果】本発明の実施により、素子の周辺部のみ
ならず、中央部にも冷接点部を設けることにより、冷接
点と温接点間の距離が短縮され、熱時定数を小さくする
ことができる。この結果、出力信号のレベルを確保して
応答速度を速くした熱型赤外線検出素子を低原価で提供
することができる。また、ダイアフラムの支持部を素子
の中央部に具備することにより素子の機械的強度が増大
する。実施の形態２における特有の効果は、実施の形態
１に比べて冷接点と温接点間の距離がさらに短縮され、
応答速度の向上が可能となる。また、支持部の距離が短
縮されるため素子の機械的強度が増加する。実施の形態
３における特有の効果は、実施の形態１に比べて熱吸収
領域が分割されているため、熱容量の著しい低減が図ら
れ熱時定数を小さくできる。実施の形態５における特有
の効果は、熱吸収領域が分割され、熱容量の著しい低減
により熱時定数を小さくすることができると同時に、熱
吸収領域の面積を確保し、出力信号の低下の割合を小さ
くしている。また、支持部の距離が短縮されるため素子
の機械的強度が増加する。
ならず、中央部にも冷接点部を設けることにより、冷接
点と温接点間の距離が短縮され、熱時定数を小さくする
ことができる。この結果、出力信号のレベルを確保して
応答速度を速くした熱型赤外線検出素子を低原価で提供
することができる。また、ダイアフラムの支持部を素子
の中央部に具備することにより素子の機械的強度が増大
する。実施の形態２における特有の効果は、実施の形態
１に比べて冷接点と温接点間の距離がさらに短縮され、
応答速度の向上が可能となる。また、支持部の距離が短
縮されるため素子の機械的強度が増加する。実施の形態
３における特有の効果は、実施の形態１に比べて熱吸収
領域が分割されているため、熱容量の著しい低減が図ら
れ熱時定数を小さくできる。実施の形態５における特有
の効果は、熱吸収領域が分割され、熱容量の著しい低減
により熱時定数を小さくすることができると同時に、熱
吸収領域の面積を確保し、出力信号の低下の割合を小さ
くしている。また、支持部の距離が短縮されるため素子
の機械的強度が増加する。
【図１】本発明に係る赤外線検出素子の実施の形態１の
平面図と断面図である。
平面図と断面図である。
【図２】本発明に係る赤外線検出素子の実施の形態２の
平面図と断面図である。
平面図と断面図である。
【図３】本発明に係る赤外線検出素子の実施の形態３の
平面図と断面図である。
平面図と断面図である。
【図４】本発明に係る赤外線検出素子の実施の形態４の
平面図と断面図である。
平面図と断面図である。
【図５】本発明に係る赤外線検出素子の実施の形態５の
平面図と断面図である。
平面図と断面図である。
１…半導体基板 ２…空洞 ３…ダイヤフラム ４…ｐ型半導体 ５…ｎ型半導体 ６…金属電極 ７…温接点 ８…冷接点 ９…エッチング穴 １０…熱分離梁部 １１…絶縁層 １２…熱吸収層
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板の一主面に形成された空洞部
と、該半導体基板から前記空洞部を介して形成された低
熱伝導性のダイアフラムまたはメンブレンと、該ダイア
フラムまたはメンブレン上に、冷接点と温接点を備える
赤外線検知部、及び赤外線吸収領域を有する赤外線検出
素子において、 前記赤外線検知部の冷接点は、前記赤外線検出素子の中
央部及び外縁部に形成されていることを特徴とする赤外
線検出素子。 - 【請求項２】前記赤外線検知部の冷接点は、中央部の複
数個所に集合して形成されていることを特徴とする請求
項１記載の赤外線検出素子。 - 【請求項３】前記赤外線吸収領域は、前記空洞部を介し
て複数個所に分割され、前記半導体基板と熱的に分離さ
れたダイフラムまたはメンブレン上に形成されているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２の赤外線検出素
子。 - 【請求項４】前記赤外線検出素子は、サ−モパイル型ま
たはボロメ−タ−型であることを特徴とする請求項１〜
請求項３の何れか１項に記載の赤外線検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26817995A JP3775830B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 赤外線検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26817995A JP3775830B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 赤外線検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113353A true JPH09113353A (ja) | 1997-05-02 |
| JP3775830B2 JP3775830B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=17455024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26817995A Expired - Lifetime JP3775830B2 (ja) | 1995-10-17 | 1995-10-17 | 赤外線検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3775830B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1151762A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2002202195A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-07-19 | Denso Corp | 赤外線検出装置 |
| JP2007285892A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nippon Ceramic Co Ltd | サーモパイルアレイ温度検出器 |
| CN104150435A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-11-19 | 上海先进半导体制造股份有限公司 | 与cmos工艺兼容的大面积微桥电阻阵列谐振腔工艺 |
| WO2023238277A1 (ja) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | ソニーグループ株式会社 | 熱型検出素子、熱型検出素子の製造方法、及びイメージセンサ |
-
1995
- 1995-10-17 JP JP26817995A patent/JP3775830B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1151762A (ja) * | 1997-08-06 | 1999-02-26 | Toshiba Corp | 赤外線固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2002202195A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-07-19 | Denso Corp | 赤外線検出装置 |
| JP2007285892A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Nippon Ceramic Co Ltd | サーモパイルアレイ温度検出器 |
| CN104150435A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-11-19 | 上海先进半导体制造股份有限公司 | 与cmos工艺兼容的大面积微桥电阻阵列谐振腔工艺 |
| WO2023238277A1 (ja) * | 2022-06-08 | 2023-12-14 | ソニーグループ株式会社 | 熱型検出素子、熱型検出素子の製造方法、及びイメージセンサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3775830B2 (ja) | 2006-05-17 |
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