JP2001041818A - Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same - Google Patents

Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same

Info

Publication number
JP2001041818A
JP2001041818A JP11212779A JP21277999A JP2001041818A JP 2001041818 A JP2001041818 A JP 2001041818A JP 11212779 A JP11212779 A JP 11212779A JP 21277999 A JP21277999 A JP 21277999A JP 2001041818 A JP2001041818 A JP 2001041818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
hoffx
image sensor
axis
infrared
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.)
Pending
Application number
JP11212779A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chiaki Yamawaki
千明 山脇
Haruhiko Deguchi
治彦 出口
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP11212779A priority Critical patent/JP2001041818A/en
Publication of JP2001041818A publication Critical patent/JP2001041818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/05Means for preventing contamination of the components of the optical system; Means for preventing obstruction of the radiation path
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/023Particular leg structure or construction or shape; Nanotubes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/0225Shape of the cavity itself or of elements contained in or suspended over the cavity
    • G01J5/024Special manufacturing steps or sacrificial layers or layer structures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/20Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using resistors, thermistors or semiconductors sensitive to radiation, e.g. photoconductive devices

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce thermal conductance for improved detecting sensitivity by allowing the thickness of a beam supporting a substrate on which, thermally separated from a base board, a thermoelectric conversion element is formed to be thicker than the substrate while the length of the beam is made equal to or longer than the element. SOLUTION: Related to an infrared ray detector, a substrate 14 is supported on a silicon base plate 12 by a pair of beams 13, and a thermoelectric conversion element 15 is formed on the substrate which is thermally separated from the base board 12. A thickness H1 of the beam 13 is thicker than the substrate 14. The rigidity of the beam 13 in the direction of base board 12 is improved by B1<=H1 where a width of the beam 13 is B1, while a length L1 of the beam 13 is made equal to or longer than an element pitch for reduced thermal conductance. On the element 15, a metal film 17 whose sheet resistance is set is laminated for preventing reflection of incident infrared ray 16. The infrared ray 16 incident on the substrate 24 is absorbed into an infrared ray absorbing layer, and a temperature change is detected through the resistance change of the element 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボロメータ型赤外
線検知素子の構造、特に赤外線検出ダイヤフラム(サブ
ストレート)の梁(リード)構造と、その素子を用いる
赤外線イメージセンサにおける前記素子の2次元配列お
よび出力信号処理とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a bolometer type infrared detecting element, in particular, a beam (lead) structure of an infrared detecting diaphragm (substrate), and a two-dimensional arrangement of the elements in an infrared image sensor using the element. Output signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、撮像素子としては、CCDカメ
ラや光電子増倍管が広く用いられているけれども、これ
らの撮像素子は、昼夜、煙、霧、太陽光等の外乱に影響
してしまうので、そのような要求を満足することができ
る遠赤外線撮像カメラが、たとえばセキュリティ市場で
要求されている。すなわち、前記遠赤外線カメラは、遠
赤外(8〜12μm)を利用しているので、常温付近で
の黒体放射強度レベルが高く、近、中赤外を利用したC
CDカメラや量子型赤外線カメラより優れているためで
ある。
2. Description of the Related Art In general, CCD cameras and photomultiplier tubes are widely used as image pickup devices, but these image pickup devices affect disturbances such as smoke, fog, sunlight and the like day and night. A far-infrared imaging camera capable of satisfying such a demand is demanded in, for example, the security market. That is, since the far-infrared camera uses far-infrared light (8 to 12 μm), the black-body radiation intensity level near normal temperature is high, and C using near- and mid-infrared light.
This is because they are superior to CD cameras and quantum infrared cameras.

【0003】ここで、前記遠赤外線カメラには、量子効
果を利用したものと、熱効果を利用したものとがあり、
前記量子効果を利用したものは、検出感度が良いもの
の、冷却(77K°程度)機構が必要であり、コストや
メンテナンス面での負担が大きいという問題があり、非
冷却である熱効果を利用した遠赤外線カメラが注目され
ている。
There are two types of far-infrared cameras, one utilizing the quantum effect and the other utilizing the thermal effect.
Although the one utilizing the quantum effect has a high detection sensitivity, it requires a cooling (about 77 K °) mechanism, has a problem that the burden on costs and maintenance is large, and uses the uncooled thermal effect. Far infrared cameras are attracting attention.

【0004】一方、このような熱効果センサは、熱を抵
抗変化で検出するボロメータセンサと、熱を熱電対で検
出するサーモパイルセンサと、熱を電荷で検出する焦電
型センサとに分類されるが、近年、シリコンウエハ上に
モノリシック形成できる利点を生かしたボロメータセン
サーが開発・製造されている。
On the other hand, such thermal effect sensors are classified into a bolometer sensor for detecting heat by resistance change, a thermopile sensor for detecting heat by a thermocouple, and a pyroelectric sensor for detecting heat by electric charge. However, in recent years, bolometer sensors utilizing the advantage of being able to be formed monolithically on a silicon wafer have been developed and manufactured.

【0005】図18は典型的な従来技術のボロメータセ
ンサである遠赤外線検出器1の構造を示す斜視図であ
り、図19はその遠赤外線検出器1の正面図であり、図
20は図19の切断面線A−Aから見た断面図である。
この遠赤外線検出器1は、たとえば特許第271022
8号などに記載されており、シリコン基板2上に、一対
の梁(リード)3によってサブストレート4が支持さ
れ、こうして前記シリコン基板2とは熱分離された該サ
ブストレート4上に、熱電変換素子5が形成されてい
る。熱電変換素子5上には、入射赤外線6の反射防止用
に、シート抵抗が定められた金属膜7が積層されてい
る。サブストレート4に入射した赤外線6は、サブスト
レート4の赤外線吸収層(図示せず)において吸収さ
れ、熱に変換される。前記熱電変換素子(ボロメータ材
料)5は、温度によって抵抗値が変化する材料であり、
前記サブストレート4が入射した赤外線6を吸収するこ
とで上昇した温度変化を電気抵抗変化として検出するも
のである。前記電気抵抗変化は、前記梁3上に形成され
た配線パターン8を介して、端子9間で取出すことがで
き、図示しないシリコン基板2上の配線パターンに電気
的に接続される。
FIG. 18 is a perspective view showing the structure of a far-infrared ray detector 1 which is a typical conventional bolometer sensor, FIG. 19 is a front view of the far-infrared ray detector 1, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
This far-infrared detector 1 is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2710222.
No. 8 and the like, a substrate 4 is supported on a silicon substrate 2 by a pair of beams (leads) 3, and the thermoelectric conversion is performed on the substrate 4 thus thermally separated from the silicon substrate 2. An element 5 is formed. A metal film 7 having a predetermined sheet resistance is laminated on the thermoelectric conversion element 5 to prevent reflection of incident infrared rays 6. The infrared rays 6 incident on the substrate 4 are absorbed by an infrared absorbing layer (not shown) of the substrate 4 and converted into heat. The thermoelectric conversion element (bolometer material) 5 is a material whose resistance value changes with temperature.
A change in temperature that is increased by absorbing the infrared rays 6 incident on the substrate 4 is detected as a change in electric resistance. The electric resistance change can be taken out between the terminals 9 via the wiring pattern 8 formed on the beam 3 and is electrically connected to a wiring pattern on the silicon substrate 2 (not shown).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように構成される
遠赤外線検出器1の感度Resは以下の式で表される。 Res[V/W]=η・α・VB・(1−exp(−τi/τT))/G …(1) ここで、ηは赤外線吸収率であり、αは抵抗温度係数で
あり、VBはバイアス電圧であり、τiは積分時間であ
り、τTは熱時定数(=HC/G、HCは熱容量、Gは
熱コンダクタンス)である。
The sensitivity Res of the far-infrared detector 1 configured as described above is expressed by the following equation. Res [V / W] = η · α · VB · (1−exp (−τi / τT)) / G (1) where η is an infrared absorption coefficient, α is a temperature coefficient of resistance, and VB Is a bias voltage, τi is an integration time, τT is a thermal time constant (= HC / G, HC is heat capacity, and G is thermal conductance).

【0007】この式1から、遠赤外検出器1の感度を向
上させるためには、赤外線吸収率ηを向上させる、抵抗
温度係数αの大きなボロメータ材料を使用する、熱コン
ダクタンスGを小さくすることが考えられる。また、熱
容量HCを小さくすることで、熱時定数τTを小さくす
ることができ、応答性が向上する。
From equation (1), in order to improve the sensitivity of the far-infrared detector 1, it is necessary to improve the infrared absorptivity η, use a bolometer material having a large resistance temperature coefficient α, and reduce the thermal conductance G. Can be considered. Further, by reducing the heat capacity HC, the thermal time constant τT can be reduced, and the responsiveness is improved.

【0008】しかしながら、前記赤外線吸収率ηおよび
抵抗温度係数αは、使用する材料によって定まってしま
うので、遠赤外検出器1の感度を向上させるためには、
熱コンダクタンスGを小さくする必要がある。ここで、
前記熱コンダクタンスGは、 G=ρ・B・H/L …(2) で表される。ただし、ρは熱伝導度であり、Bは梁3の
幅であり、Hは梁3の厚さであり、Lは梁3の長さであ
る。
However, since the infrared absorption coefficient η and the temperature coefficient of resistance α are determined by the material used, in order to improve the sensitivity of the far infrared detector 1,
It is necessary to reduce the thermal conductance G. here,
The thermal conductance G is expressed as follows: G = ρ · B · H / L (2) Here, ρ is the thermal conductivity, B is the width of the beam 3, H is the thickness of the beam 3, and L is the length of the beam 3.

【0009】したがって、熱伝導度ρの小さな材料を用
いるか、梁3の面積(B・Hの積)を小さくするか、ま
たは梁3の長さLを長くすることで、熱コンダクタスG
を小さくすることができる。なお、前記熱伝導度ρは、
梁3の構造体と配線材料とを合わせた熱伝導度である。
Therefore, by using a material having a small thermal conductivity ρ, reducing the area (product of BH) of the beam 3, or increasing the length L of the beam 3, the thermal conductance G is reduced.
Can be reduced. Note that the thermal conductivity ρ is
This is the thermal conductivity of the combined structure of the beam 3 and the wiring material.

【0010】しかしながら、前記熱伝導度ρは使用する
材料によって定まってしまう。また、梁3の面積(B・
Hの積)に関しては、梁3の幅を広くすると、センサ面
積の減少によるセンサ感度の低下を招き、一方、従来か
ら、該梁3の厚さHをサブストレート4の厚さと同じに
する方がプロセス的に容易なため、両者は同じ厚さに成
膜している(たとえば特開平2−196929号公報で
は1700Å、日経エレクトロニクス1996.5.6
(no.661)pp.21では0.9μm)ので、梁
3の厚さHを薄くした場合、該梁3やサブストレート4
の歪や反りの影響が増大し、サブストレート4のシリコ
ン基板2への接触による熱コンダクタンスの増大によっ
て、デバイス不良を招くという問題を生じる。さらにま
た、梁3の長さLを長くすることは、矩形に形成される
サブストレート4のマトリクス配列に乱れが生じたり、
前記梁3の面積(B・Hの積)の増大を招くという問題
を生じる。
[0010] However, the thermal conductivity ρ is determined by the material used. In addition, the area of the beam 3 (B
Regarding the product of H, increasing the width of the beam 3 causes a decrease in sensor sensitivity due to a decrease in the sensor area. On the other hand, conventionally, the method of making the thickness H of the beam 3 the same as the thickness of the substrate 4 has been used. Are easily formed in the same thickness (for example, 1700 ° in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-196929, Nikkei Electronics 1996.5.6).
(No. 661) pp. 21 is 0.9 μm), and when the thickness H of the beam 3 is reduced, the beam 3 or the substrate 4
In this case, the influence of the distortion and warpage of the substrate 4 increases, and the thermal conductance increases due to the contact of the substrate 4 with the silicon substrate 2, thereby causing a problem of causing a device failure. Further, increasing the length L of the beam 3 may cause disturbance in the matrix arrangement of the substrate 4 formed in a rectangular shape,
There is a problem that the area (product of BH) of the beam 3 is increased.

【0011】本発明の目的は、熱コンダクタスを低減
し、検出感度を向上するすることができるボロメータ型
赤外線検知素子およびそれを用いる赤外線イメージセン
サを提供することである。
It is an object of the present invention to provide a bolometer type infrared detecting element capable of reducing thermal conductance and improving detection sensitivity, and an infrared image sensor using the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るボロメータ
型赤外線検知素子は、基板に対して梁で支持され、該基
板とは熱分離されたサブストレート上に熱電変換素子が
形成されて成るボロメータ型赤外線検知素子において、
前記梁の厚さを前記サブストレートの厚さより厚くして
梁剛性を向上し、梁の長さを素子長さ以上として熱コン
ダクタンスを低減することを特徴とする。
A bolometer type infrared detecting element according to the present invention is supported by a beam with respect to a substrate, and a bolometer having a thermoelectric conversion element formed on a substrate thermally separated from the substrate. Type infrared detecting element,
The thickness of the beam is made larger than the thickness of the substrate to improve the rigidity of the beam, and the length of the beam is made longer than the element length to reduce the thermal conductance.

【0013】上記の構成によれば、前記梁の厚さを前記
サブストレートの厚さより厚くすることで梁の膜厚方向
の剛性を高め、梁の長さを素子長さ以上としても、従来
とほぼ同じ膜厚方向の梁剛性を確保し、衝撃などに対し
て、サブストレートの基板との接触を生じることはな
い。そして、梁の長さを素子長さ(画素ピッチ)以上に
とることができた結果、従来より熱コンダクタンスを低
減でき、検出感度を向上するすることができる。
According to the above construction, the rigidity of the beam in the film thickness direction is increased by making the thickness of the beam larger than the thickness of the substrate. Approximately the same beam stiffness in the film thickness direction is ensured, and there is no contact of the substrate with the substrate against impact or the like. And, as a result of the beam length being longer than the element length (pixel pitch), the thermal conductance can be reduced and the detection sensitivity can be improved as compared with the related art.

【0014】また、本発明に係るボロメータ型赤外線検
知素子は、基板に対して梁で支持され、該基板とは熱分
離されたサブストレート上に熱電変換素子が形成されて
成るボロメータ型赤外線検知素子において、前記梁の幅
をB、梁の厚さをHとしたとき、B≦Hとして梁剛性を
向上し、梁の長さを素子長さ以上として熱コンダクタン
スを低減することを特徴とする。
Further, the bolometer-type infrared detecting element according to the present invention is formed by supporting a substrate with a beam and forming a thermoelectric conversion element on a substrate thermally separated from the substrate. In the above, when the width of the beam is B and the thickness of the beam is H, the beam rigidity is improved by setting B ≦ H, and the thermal conductance is reduced by setting the beam length to be equal to or longer than the element length.

【0015】上記の構成によれば、前記B≦Hとするこ
とで梁の膜厚方向の剛性を高め、梁の長さを素子長さ以
上としても、従来とほぼ同じ膜厚方向の梁剛性を確保
し、衝撃などに対して、サブストレートの基板との接触
を生じることはない。そして、梁の長さを素子長さ(画
素ピッチ)以上にとることができた結果、従来より熱コ
ンダクタンスを低減でき、検出感度を向上することがで
きる。
According to the above construction, the rigidity of the beam in the film thickness direction is increased by satisfying the condition of B ≦ H. Even if the beam length is longer than the element length, the beam rigidity in the film thickness direction is almost the same as the conventional one. Therefore, contact with the substrate of the substrate does not occur against impact or the like. As a result, the beam length can be made longer than the element length (pixel pitch). As a result, the thermal conductance can be reduced and the detection sensitivity can be improved.

【0016】さらにまた、本発明に係る赤外線イメージ
センサは、前記請求項1または2記載のボロメータ型赤
外線検知素子を、各素子の中心を結んだ座標系が互いに
直交するように2次元配置して成ることを特徴とする。
Furthermore, in the infrared image sensor according to the present invention, the bolometer type infrared detecting element according to claim 1 or 2 is two-dimensionally arranged such that a coordinate system connecting the centers of the elements is orthogonal to each other. It is characterized by comprising.

【0017】上記の構成によれば、請求項1または2記
載のボロメータ型赤外線検知素子を2次元配列して成る
赤外線イメージセンサにおいて、2次元画素配列の各画
素中心を結んだ座標系が互いに直交するように配置す
る。
According to the above configuration, in the infrared image sensor in which the bolometer type infrared detecting elements according to claim 1 or 2 are two-dimensionally arranged, the coordinate systems connecting the centers of the pixels of the two-dimensional pixel array are orthogonal to each other. To be placed.

【0018】したがって、歪みなく画像出力できる。Accordingly, an image can be output without distortion.

【0019】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
は、任意の素子における梁の長手方向をy軸、その垂直
方向をx軸、y軸方向の素子ピッチをPy、x軸方向の
素子ピッチをPxとするとき、梁幅および梁の片側のギ
ャップ間隔の和をHoffxとおき、r1=Py/co
sθ、r2=Px/cosθ、θ=tan-1(Hoff
x/Py)またはθ=tan-1(−Hoffx/Py)
とおくと、前記任意の素子のy軸方向の両側の隣接素子
の中心位畳を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座
標(r1、θ−π/2)、(r1、θ+π/2)に配置
し、前記任意の素子のx軸方向の両側の隣接素子の中心
位置を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(r
2、θ)、(r2、θ+π)に配置することで、前記各
素子を、その中心を結んだ座標系が互いに直交する2次
元配置を実現することを特徴とする。
In the infrared image sensor according to the present invention, the longitudinal direction of the beam in an arbitrary element is the y-axis, the vertical direction is the x-axis, the element pitch in the y-axis direction is Py, and the element pitch in the x-axis direction is Px. Where Hoffx is the sum of the beam width and the gap interval on one side of the beam, and r1 = Py / co
sθ, r2 = Px / cos θ, θ = tan −1 (Hoff
x / Py) or θ = tan −1 (−Hoffx / Py)
In other words, the center positions of the adjacent elements on both sides of the arbitrary element in the y-axis direction are respectively converted into polar coordinates (r1, θ−π / 2) and (r1, θ + π / 2) from the center of the arbitrary element. And the center position of the adjacent element on both sides of the arbitrary element in the x-axis direction is defined by the polar coordinates (r
By arranging the elements at (2, θ) and (r2, θ + π), the respective elements are realized in a two-dimensional arrangement in which a coordinate system connecting the centers thereof is orthogonal to each other.

【0020】上記の構成によれば、請求項3を具現化す
るにあたって、請求項1または2記載のボロメータ型赤
外線検知素子を2次元配列したときに、任意の素子にお
ける梁の長手方向をy軸、その垂直方向をx軸、y軸方
向の素子ピッチをPy、x軸方向の素子ピッチをPxと
して、任意の素子のy軸方向の両側の隣接素子の中心位
置を、前記任意の素子の中心からそれぞれ前記極座標
(r1、θ−π/2)、(r1、θ+π/2)に配置す
ることで、前記請求項1または2のように梁の長さを素
子ピッチPy以上としても、隣接素子間の干渉なく配置
できる。また、前記任意の素子におけるx軸方向の両側
の隣接素子の中心位置を、前記任意の素子の中心から前
記極座標(r2、θ)、(r2、θ+π)に配置するこ
とで、各画素中心が直交して2次元配置できる。
According to the above configuration, when the third aspect is embodied, when the bolometer type infrared detecting elements according to the first or second aspect are two-dimensionally arranged, the longitudinal direction of the beam in any element is set to the y-axis. With the vertical direction as the x-axis, the element pitch in the y-axis direction as Py, and the element pitch in the x-axis direction as Px, the center position of adjacent elements on both sides in the y-axis direction of the arbitrary element is defined as the center of the arbitrary element. 3. By arranging the beams at the polar coordinates (r1, θ−π / 2) and (r1, θ + π / 2), respectively, even if the length of the beam is equal to or longer than the element pitch Py as described in claim 1 or 2, Can be arranged without interference between them. In addition, by arranging the center positions of the adjacent elements on both sides in the x-axis direction of the arbitrary element in the polar coordinates (r2, θ) and (r2, θ + π) from the center of the arbitrary element, the center of each pixel is set. They can be arranged two-dimensionally orthogonally.

【0021】さらにまた、本発明に係る赤外線イメージ
センサは、任意の素子における梁の長手方向をy軸、そ
の垂直方向をx軸、y軸方向の素子ピッチをPy、x軸
方向の素子ピッチをPxとするとき、梁幅および梁の片
側のギャップ間隔の和をHoffxとおき、r1=Py
/cosθ、θ=tan-1(Hoffx/Py)または
θ=tan-1(−Hoffx/Py)とおくと、前記任
意の素子のy軸方向の両側の隣接素子の中心位置を、前
記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(r1、θ−π
/2)、(r1、θ+π/2)に配置し、前記任意の素
子のx軸方向の両側の隣接素子の中心位置を、前記任意
の素子の中心からそれぞれ極座標(Px、0)、(P
x、π)に配置し、y軸方向に隣接する素子出力に予め
定める重みを乗算し、加算した補完出力を算出すること
で、前記各素子を、擬似的に、その中心を結んだ座標系
が互いに直交する2次元配置を実現することを特徴とす
る。
Further, in the infrared image sensor according to the present invention, the longitudinal direction of the beam in an arbitrary element is the y-axis, the vertical direction thereof is the x-axis, the element pitch in the y-axis direction is Py, and the element pitch in the x-axis direction is Py. When Px is set, the sum of the beam width and the gap interval on one side of the beam is set as Hoffx, and r1 = Py
/ Cos θ, θ = tan −1 (Hoffx / Py) or θ = tan −1 (−Hoffx / Py), the center position of the adjacent element on both sides in the y-axis direction of the arbitrary element is determined by the arbitrary Polar coordinates (r1, θ-π from the center of the element
/ 2), (r1, θ + π / 2), and the center positions of adjacent elements on both sides of the arbitrary element in the x-axis direction are respectively set to polar coordinates (Px, 0), (P
x, π), multiplying the output of the element adjacent in the y-axis direction by a predetermined weight, and calculating the complemented output, thereby connecting each of the elements in a pseudo-coordinate system. Realize a two-dimensional arrangement orthogonal to each other.

【0022】上記の構成によれば、請求項3を具現化す
るにあたって、請求項1または2記載のボロメータ型赤
外線検知素子を2次元配列したときに、任意の素子にお
ける梁の長手方向に位置する両側の隣接画素の中心位置
を、梁(リード)幅および梁の両側のギャップ間隔の和
Hoffxだけ、梁の長手方向の軸に垂直な方向に互い
に逆の方向にオフセットさせて、前記請求項1または2
のような素子ピッチ以上の梁を干渉なく配置し、これに
よって前記梁の長手方向の軸とは交差する方向での隣接
画素の中心を結んだ軸は前記梁の長手方向の軸とは互い
に直交しなくなり、直交座標とはオフセットが生じる。
たとえば2次元画素配置する際に、或る素子の両側の隣
接素子の中心位置を梁幅および梁の両側のギャプ間隔の
分だけ互いに逆方向に直交方向にオフセットさせた軸を
画像表示(ディスプレイ)の水平信号軸とすると、隣接
の水平走査線間で、各素子の位置に水平方向にずれが発
生することになるので、隣接する素子の出力に所定の重
みを乗算し、加算することで、本来の位置、すなわち直
交座標系の本来の位置での信号と等価な信号を演算さ
せ、本信号によりずれを補正させる。
According to the above configuration, in implementing the third aspect, when the bolometer type infrared detecting elements according to the first or second aspect are two-dimensionally arranged, they are located in the longitudinal direction of the beam in an arbitrary element. 2. The method according to claim 1, wherein the center positions of adjacent pixels on both sides are offset in directions opposite to each other in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the beam by a sum Hoffx of a beam (lead) width and a gap interval on both sides of the beam. Or 2
Such a beam having an element pitch or more is arranged without interference, whereby the axis connecting the centers of adjacent pixels in a direction intersecting with the longitudinal axis of the beam is orthogonal to the longitudinal axis of the beam. And an offset is generated from the rectangular coordinates.
For example, when arranging two-dimensional pixels, an image in which the center position of an adjacent element on both sides of a certain element is offset in a direction orthogonal to each other in the opposite direction by the beam width and the gap interval on both sides of the beam is displayed (display). When the horizontal signal axis is set, the position of each element is shifted in the horizontal direction between adjacent horizontal scanning lines, so that the output of the adjacent element is multiplied by a predetermined weight and added. A signal equivalent to the signal at the original position, that is, the signal at the original position in the rectangular coordinate system is calculated, and the deviation is corrected by the present signal.

【0023】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
は、任意の素子の出力をS(m,n)(mはx座標、n
はy座標)としたとき、前記重みを乗算した補完出力F
(m,n)を、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n-1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} または、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n+1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} ただし、MOD(a,b)はaをbで除算した剰余、Q
UOTIENT(a,b)はaをbで除算した商から算
出することを特徴とする。
In the infrared image sensor according to the present invention, the output of an arbitrary element is expressed by S (m, n) (m is the x coordinate, n
Is the y-coordinate), the complementary output F multiplied by the weight
(M, n) is expressed as F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n-1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} or F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n + 1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} where MOD (a, b) is a remainder obtained by dividing a by b, Q
UOTIENT (a, b) is characterized in that it is calculated from a quotient obtained by dividing a by b.

【0024】上記の構成によれば、請求項5を具現化し
て、実際に直交座標系にない2次元素子出力を使用し
て、直交座標系のディスプレイでの表示のための補完出
力F(m,n)を算出することができる。
According to the above-described structure, the fifth embodiment is embodied, and a complementary output F (m) for display on a display in a rectangular coordinate system is provided by using a two-dimensional element output which is not actually in the rectangular coordinate system. , N) can be calculated.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図1〜図5ならびに前記図19および図20に基づいて
説明すれば以下の通りである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described.
The following is a description based on FIGS. 1 to 5 and FIGS. 19 and 20.

【0026】図1は本発明の実施の一形態のボロメータ
センサである遠赤外線検出器11の断面図であり、図2
はその遠赤外線検出器11の正面図である。図2におい
て、図1の切断面線をB−Bで示している。この遠赤外
線検出器11は、シリコン基板12上に、一対の梁(リ
ード)13によってサブストレート(ダイヤフラム)1
4が支持され、こうして前記シリコン基板12とは熱分
離された該サブストレート14上に、熱電変換素子15
が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a far-infrared detector 11 which is a bolometer sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the far-infrared detector 11. 2, the section line in FIG. 1 is indicated by BB. The far-infrared detector 11 includes a substrate (diaphragm) 1 on a silicon substrate 12 by a pair of beams (leads) 13.
4 is supported on the substrate 14 thus thermally separated from the silicon substrate 12.
Are formed.

【0027】熱電変換素子15上には、入射赤外線16
の反射防止用に、シート抵抗が定められた金属膜17が
積層されている。サブストレート14に入射した赤外線
16は、サブストレート14の赤外線吸収層(図示せ
ず)において吸収され、熱に変換される。前記熱電変換
素子15は、たとえば遷移金属の酸化物やPtまたはT
i等のボロメータ材料から成り、温度によって抵抗値が
変化する材料であり、前記サブストレート14が入射し
た赤外線16を吸収することで上昇した温度変化を電気
抵抗変化として検出するものである。
On the thermoelectric conversion element 15, incident infrared rays 16
A metal film 17 having a predetermined sheet resistance is laminated to prevent reflection of the light. The infrared light 16 incident on the substrate 14 is absorbed by an infrared absorbing layer (not shown) of the substrate 14 and converted into heat. The thermoelectric conversion element 15 is made of, for example, an oxide of a transition metal, Pt or Tt.
It is made of a bolometer material such as i, and has a resistance value that changes with temperature. The substrate 14 detects an increased temperature change by absorbing the incident infrared light 16 as an electric resistance change.

【0028】前記電気抵抗変化は、前記梁13上に形成
された配線パターン18を介して取出され、図示しない
シリコン基板12上の配線パターンに与えられる。シリ
コン基板12上には、サブストレート14に対向して、
該サブストレート14を透過した赤外線を反射するため
の反射膜19が形成されている。
The change in electric resistance is taken out via a wiring pattern 18 formed on the beam 13 and given to a wiring pattern on a silicon substrate 12 (not shown). On the silicon substrate 12, facing the substrate 14,
A reflection film 19 for reflecting infrared light transmitted through the substrate 14 is formed.

【0029】たとえば、前記サブストレート14および
梁13はSiO2 またはSiNから成り、前記配線パタ
ーン18および反射膜19はAlから成る。なお、配線
パターン18には、前記Al以外の、Ti等の材料を用
いている場合もある。前記金属膜17のシート抵抗は、
たとえば377Ω/□である。サブストレート14のシ
リコン基板12(反射膜19)からの高さKは、赤外線
16の波長、たとえば10μmの1/4に選ばれ、前記
反射膜19からの反射波の位相を反射膜19への出射波
の位相と反転させることで、サブストレート14の表面
での反射を抑えるように構成されている。
For example, the substrate 14 and the beam 13 are made of SiO 2 or SiN, and the wiring pattern 18 and the reflection film 19 are made of Al. The wiring pattern 18 may be made of a material other than Al, such as Ti. The sheet resistance of the metal film 17 is:
For example, it is 377Ω / □. The height K of the substrate 14 from the silicon substrate 12 (reflection film 19) is selected to be the wavelength of the infrared light 16, for example, 1/4 of 10 μm, and the phase of the reflected wave from the reflection film 19 is applied to the reflection film 19. By inverting the phase of the output wave, reflection on the surface of the substrate 14 is suppressed.

【0030】注目すべきは、本発明では、梁13の厚さ
(図1では配線パターン18を含んでいる)H1を、前
記サブストレート14の厚さより厚くしていることであ
る。これによって、後述するように梁13の幅B1に対
して、B1≦H1となり、梁13の基板12方向への剛
性を向上し、梁13の長さL1を、素子ピッチPy以上
として、前記式1における熱コンダクタンスGを低減
し、感度Resを向上させていることである。
It should be noted that, in the present invention, the thickness H1 of the beam 13 (including the wiring pattern 18 in FIG. 1) is larger than the thickness of the substrate 14. As a result, B1 ≦ H1 with respect to the width B1 of the beam 13 as described later, the rigidity of the beam 13 in the direction of the substrate 12 is improved, and the length L1 of the beam 13 is set to be equal to or more than the element pitch Py, and 1 is to reduce the thermal conductance G and improve the sensitivity Res.

【0031】図3は、上述のような梁13をサブストレ
ート14より厚く形成する該遠赤外線検出器11の作成
工程を説明するための断面図である。なお、この図3で
は、前記反射膜19は省略している。まず、図3(a)
で示すように、シリコン基板12上に、ポリイミドなど
の有機材料またはアモルファスシリコンなどの無機材料
から成る犠牲層21を形成する。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the step of forming the far-infrared detector 11 for forming the beam 13 thicker than the substrate 14 as described above. In FIG. 3, the reflection film 19 is omitted. First, FIG.
As shown by, a sacrifice layer 21 made of an organic material such as polyimide or an inorganic material such as amorphous silicon is formed on the silicon substrate 12.

【0032】次に、図3(b)で示すように、前記Si
2 またはSiNによって前記サブストレート14およ
び梁13となる下部絶縁層22を形成し、参照符23で
示すように前記サブストレート14に対応する部分を、
RIEまたはイオンミリング等のドライエッチングもし
くはウエットエッチングによって所定量だけエッチング
する。
Next, as shown in FIG.
The substrate 14 and the lower insulating layer 22 which becomes the beam 13 are formed by O 2 or SiN, and a portion corresponding to the substrate 14 is indicated by a reference numeral 23.
Etching is performed by a predetermined amount by dry etching or wet etching such as RIE or ion milling.

【0033】続いて、図3(c)で示すように、前記熱
電変換素子15となる感温層24、Ti、TaまたはA
lなどの金属材料から成り、前記感温層24の一部にオ
ーバーラップするとともに前記配線パターン18となる
電極層25および前記図1では図示していない上部絶縁
層26が順次積層される。なお、電極層25の感温層2
4に対するオーバーラップは、所望の形状に加工する
(加工形状は図示していない)。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the thermosensitive layer 24 serving as the thermoelectric conversion element 15, Ti, Ta or A
An electrode layer 25 which is made of a metal material such as 1 and overlaps a part of the temperature sensitive layer 24 and serves as the wiring pattern 18 and an upper insulating layer 26 not shown in FIG. 1 are sequentially laminated. The temperature-sensitive layer 2 of the electrode layer 25
4 is processed into a desired shape (the processed shape is not shown).

【0034】さらに、図3(d)で示すように、前記R
IEまたはイオンミリング等のドライエッチングもしく
はウエットエッチングによって、サブストレート14お
よび梁13の周囲を犠牲層21までエッチングする。そ
の後、酸素プラズマまたは水溶液によって、図3(e)
で示すように、サブストレート14および梁13とシリ
コン基板12との間の犠牲層21を除去すると、遠赤外
線検出器11が完成する。
Further, as shown in FIG.
The periphery of the substrate 14 and the beam 13 is etched down to the sacrificial layer 21 by dry etching or wet etching such as IE or ion milling. Then, as shown in FIG.
As shown by, when the sacrificial layer 21 between the substrate 14 and the beam 13 and the silicon substrate 12 is removed, the far-infrared detector 11 is completed.

【0035】なお、上述の例では、梁13およびサブス
トレート14となる下部絶縁層22を均等に成膜し、サ
ブストレート14に対応する部分を選択的にエッチング
することで、梁13およびサブストレート14それぞれ
に適切な厚さに形成しているけれども、サブストレート
14の厚さまで均等に成膜し、梁13部分だけを選択的
に所定の梁厚さまでリフトオフ等で成膜するようにして
もよい。
In the above-described example, the lower insulating layer 22 to be the beam 13 and the substrate 14 is uniformly formed, and the portion corresponding to the substrate 14 is selectively etched, whereby the beam 13 and the substrate 14 are formed. Although the respective layers 14 are formed to have appropriate thicknesses, the film may be formed uniformly to the thickness of the substrate 14 and only the beam 13 may be selectively formed to a predetermined beam thickness by lift-off or the like. .

【0036】ここで、前記図19および図20を参照し
て、遠赤外線検出器1において、本発明に関係するパラ
メータを説明する。梁3の幅をB0、厚さをH0、長さ
をL0とする。したがって、梁3の断面積A0は、B0
×H0である。梁3の長手方向をy軸、その垂直方向を
x軸、y軸方向の素子ピッチをPy、x軸方向の素子ピ
ッチをPxとする。なお、梁3の熱伝導度ρは、梁構造
による熱伝導度ρSiO2と梁の配線パターン8による熱伝
導度ρwiringとの和で現わす。
Here, parameters related to the present invention in the far-infrared detector 1 will be described with reference to FIGS. The width of the beam 3 is B0, the thickness is H0, and the length is L0. Therefore, the sectional area A0 of the beam 3 is B0
× H0. The longitudinal direction of the beam 3 is defined as the y-axis, the vertical direction is defined as the x-axis, the element pitch in the y-axis direction is defined as Py, and the element pitch in the x-axis direction is defined as Px. The thermal conductivity of the beam 3 [rho is reveal the sum of the thermal conductivity [rho the Wiring by thermal conductivity [rho SiO2 and the beam of the wiring pattern 8 by the beam structure.

【0037】この従来の遠赤外線検出器1では、梁3の
長さL0は素子ピッチPxと比較して、L0<Pxであ
る。また、梁幅B0と梁厚さH0とは、B0>H0の関
係である。本構造においては、梁3が片持ち梁構造で、
先端にサブストレート4の荷重Wが加わっているものと
することができる。このときの梁3の撓みの慣性モーメ
ントI0xは、 I0x=B0・H03 /12 …(3) であり、また梁3のヤング率をEとすると、本梁3の最
大撓みV0maxは先端において発生し、 V0max=W・L0/(3・E・I0x) …(4) となる。
In this conventional far-infrared detector 1, the length L0 of the beam 3 is L0 <Px as compared with the element pitch Px. Further, the beam width B0 and the beam thickness H0 have a relationship of B0> H0. In this structure, the beam 3 has a cantilever structure,
The load W of the substrate 4 may be applied to the tip. Moment of inertia I0x of deflection of the beam 3 at this time is I0x = B0 · H0 3/12 ... (3), also when the E the Young's modulus of the beam 3, the maximum deflection V0max of the beam 3 is generated at the tip V0max = W · L0 / (3 · E · I0x) (4)

【0038】次に、熱コンダクタンスG0は、梁3の断
面積が前記A0、幅がB0、厚さがH0、長さがL0で
あり、梁構造材料の熱伝導度を前記ρとすると、前記式
2から、 G0=ρ・B0・H0/L0=ρ・A0/L0 …(5) と表される。
Next, assuming that the sectional area of the beam 3 is A0, the width is B0, the thickness is H0, the length is L0, and the thermal conductivity of the beam structural material is ρ, the thermal conductance G0 is as follows. From Equation 2, G0 = ρ · B0 · H0 / L0 = ρ · A0 / L0 (5)

【0039】これに対して、本発明の遠赤外線検出器1
1では、サブストレート14はサブストレート4と同じ
材料、同じ形状であり、前記素子ピッチもPy,Pxで
同一である。しかしながら、前記のように、梁13の長
さL1は素子ピッチPxと比較して、L1>Pxであ
り、梁13の幅B1と厚さH1とは、B1<H1の関係
である。また、梁13の断面積A1は、B1×H1であ
る。
On the other hand, the far infrared detector 1 of the present invention
In 1, the substrate 14 has the same material and the same shape as the substrate 4, and the element pitch is the same for Py and Px. However, as described above, the length L1 of the beam 13 is L1> Px compared to the element pitch Px, and the width B1 and the thickness H1 of the beam 13 have a relationship of B1 <H1. The cross-sectional area A1 of the beam 13 is B1 × H1.

【0040】本発明の構造においても、梁13が片持ち
梁構造で、先端にサブストレート14の荷重Wが加わっ
ているものとすることができる。このときの梁13の撓
みの慣性モーメントI1xは、 I1x=B1・H13 /12 …(6) であり、また梁13のヤング率をEとすると、本梁13
の最大携みV1maxは先端において発生し、 V1max=W・L1/(3・E・I1x) …(7) となる。
Also in the structure of the present invention, the beam 13 may have a cantilever structure, and the load W of the substrate 14 may be applied to the tip. Moment of inertia I1x deflection of the beam 13 at this time is, I1x = B1 · H1 3/ 12 a ... (6), also when the E the Young's modulus of the beam 13, the beam 13
Is generated at the tip, and V1max = W · L1 / (3 · E · I1x) (7)

【0041】次に、熱コンダクタンスG1は、梁13の
断面積が前記A1、幅がB1、厚さがH1、長さがL1
であり、梁構造材料の熱伝導度を前記ρとすると、前記
式2から、 G1=ρ・B1・H1/L1=ρ・A1/L1 …(8) と表される。
Next, the thermal conductance G1 is such that the cross-sectional area of the beam 13 is A1, the width is B1, the thickness is H1, and the length is L1.
When the thermal conductivity of the beam structural material is ρ, from the above equation 2, G1 = ρ · B1 · H1 / L1 = ρ · A1 / L1 (8)

【0042】ここで、梁3と梁13との断面積を同一、
すなわちA0=A1とし、それらの先端に許容する最大
携みを同一、すなわちV0max=V1maxとおく。
まず、前記式5と式8とから、 G0/G1=L0/L1 …(9) が得られる。一方、前記式4と式7とから、 W・L0/(3・E・I0x)=W・L1/(3・E・I1x)…(10) したがって、 L0/I0x=L1/I1x …(11) となり、さらに式3と式6とから、 L0/(B0・H03 /12)=L1/(B1・H13 /12)…(12) となり、 L0/(A0・H02 )=L1/(A1・H12 ) …(13) となって、前記A0=A1および前記式9から、 (G0/G1)=(H1/H0)2 …(14) となる。
Here, the sectional areas of the beams 3 and 13 are the same,
That is, A0 = A1 is set, and the maximum allowable movements at the tips are the same, that is, V0max = V1max.
First, G0 / G1 = L0 / L1 (9) is obtained from Expressions 5 and 8. On the other hand, from Equations 4 and 7, W · L0 / (3 · E · I0x) = W · L1 / (3 · E · I1x) (10) Therefore, L0 / I0x = L1 / I1x (11) ), and further from equation 3 and equation 6 which, L0 / (B0 · H0 3 /12) = L1 / (B1 · H1 3/12) ... (12) becomes, L0 / (A0 · H0 2 ) = L1 / (A1 · H1 2 ) (13) From the above-mentioned A0 = A1 and the above equation 9, (G0 / G1) = (H1 / H0) 2 (14)

【0043】すなわち、梁3,13の断面積A0,A1
が同一であれば、梁3,13の先端に許容する最大携み
V0max,V1maxを同一値とすると、梁3,13
の長さL0,L1に関わらず、熱コンダクタンスG0と
G1との比は、(H1/H0)2 となる。したがって、
梁13の厚さをある状態のH0より厚くすること(H0
/H1<1)で、熱コンダクタンスG1をG0より(H
0/H1)2 で小さくできることが理解される。この式
14の関係を、図4のグラフに示す。
That is, the sectional areas A0, A1 of the beams 3, 13
Are the same, the maximum values V0max and V1max allowed at the tips of the beams 3 and 13 are the same.
Irrespective of the lengths L0 and L1, the ratio between the thermal conductances G0 and G1 is (H1 / H0) 2 . Therefore,
The thickness of the beam 13 is made thicker than H0 in a certain state (H0
/ H1 <1), the thermal conductance G1 is increased from G0 by (H
0 / H1) 2 can be reduced. The relationship of Equation 14 is shown in the graph of FIG.

【0044】また、以下には、梁13の断面積A1およ
び長さL1を一定、すなわち熱コンダクタンスG1が一
定のとき、梁13の厚さをH1からH2に、および幅を
B1からB2に変化させた場合の梁13の先端撓みV1
max,V2maxの関係について説明する。
In the following, when the sectional area A1 and the length L1 of the beam 13 are constant, that is, when the thermal conductance G1 is constant, the thickness of the beam 13 is changed from H1 to H2 and the width of the beam 13 is changed from B1 to B2. The tip deflection V1 of the beam 13 when it is made to
The relationship between max and V2max will be described.

【0045】梁13の剛性は、前記式3および式6と同
様に、 I2x=B2・H23 /12=A2・H22 /12 …(15) で表されるので、同じ断面積A1=A2では、慣性モー
メントI2xは厚さH2の2乗で表される。梁先端のた
わみV2maxは、前記式4および式7と同様に、 V2max=W・L13 /(3・E・I2x) …(16) から、前記式15を代入して、 V2max=4W・L13 /(E・B2・H23 ) …(17) となる。同様に、 V1max=4W・L13 /(E・B1・H13 ) …(18) と表される。ここで、 A1=B1・H1=B2・H2 …(19) であるから、 V1max/V2max=(H2/B2)(B1/H1) …(20) が得られる。
The rigidity of the beam 13, similarly to the equation 3 and equation 6, since represented by I2x = B2 · H2 3/12 = A2 · H2 2/12 ... (15), the same cross-sectional area A1 = A2 In this case, the moment of inertia I2x is represented by the square of the thickness H2. The deflection V2max at the tip of the beam is obtained by substituting the equation 15 from the equation V2max = W · L1 3 / (3 · E · I2x) (16), as in the equations 4 and 7, V2max = 4W · L1 3 / (E · B2 · H2 3 ) (17) Similarly, V1max = 4W · L1 3 / (E · B1 · H1 3 ) (18) Here, since A1 = B1 · H1 = B2 · H2 (19), V1max / V2max = (H2 / B2) (B1 / H1) (20) is obtained.

【0046】そして、比較のためにH2=B2とおく
と、上記式20は、 V1max/V2max=(B1/H1) …(21) となる。したがって、前記H2=B2のときの撓みV2
maxに対して、撓みV1maxの比は、(B1/H
1)の比として表すことができる。この関係を図5のグ
ラフに示す。すなわち、梁13の断面積A1および長さ
L1が一定、したがって熱コンダクタンスG1が一定の
とき、梁13の先端撓みV1maxは、梁13の幅B1
と厚さH1との比として表され、B1<H1となる程、
前記み撓みV1maxが小さくなることが理解される。
Then, if H2 = B2 is set for comparison, the above equation (20) becomes: V1max / V2max = (B1 / H1) (21) Therefore, the deflection V2 when H2 = B2
The ratio of the deflection V1max to the maximum is (B1 / H
It can be expressed as a ratio of 1). This relationship is shown in the graph of FIG. That is, when the cross-sectional area A1 and the length L1 of the beam 13 are constant, and therefore, the thermal conductance G1 is constant, the tip deflection V1max of the beam 13 is equal to the width B1 of the beam 13.
And the thickness H1. As B1 <H1,
It is understood that the deflection V1max is reduced.

【0047】以上のように本発明は、梁13の厚さH1
をサブストレート14の厚さより厚くすることで、また
梁13の幅B1を、前記厚さH1に対して、B1≦H1
とすることで、梁13の膜厚方向の剛性を高め、梁13
の長さL1を素子長さPy以上としても、従来とほぼ同
じ膜厚方向の梁剛性を確保し、衝撃などに対して、サブ
ストレート14のシリコン基板12との接触を生じるこ
となく、従来より熱コンダクタンスG1を低減でき、検
出感度Resを向上するすることができる。但し、横方
向の耐衝撃性を考慮し、むやみにB1≪H1とすること
は望ましくない。
As described above, according to the present invention, the thickness H1
Is larger than the thickness of the substrate 14, and the width B1 of the beam 13 is set to be B1 ≦ H1 with respect to the thickness H1.
By increasing the rigidity of the beam 13 in the thickness direction,
Even when the length L1 is equal to or longer than the element length Py, the beam rigidity in the film thickness direction is substantially the same as that of the related art, and the substrate 14 does not come into contact with the silicon substrate 12 in response to impact or the like. The thermal conductance G1 can be reduced, and the detection sensitivity Res can be improved. However, in consideration of the impact resistance in the lateral direction, it is not desirable to make B1≪H1 unnecessarily.

【0048】本発明の実施の他の形態について、図6お
よび図7に基づいて説明すれば以下の通りである。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 and 7.

【0049】図6は、本発明の実施の他の形態のボロメ
ータセンサである遠赤外線検出器31の断面図である。
この遠赤外線検出器31は、前述の遠赤外線検出器11
に類似し、対応する部分には同一の参照符を付して示
し、その説明を省略する。注目すべきは、この遠赤外線
検出器31は、前述の遠赤外線検出器11が梁13とサ
ブストレート14との下面の高さを揃えているのに対し
て、梁33とサブストレート14との上面の高さを揃え
ていることである。
FIG. 6 is a sectional view of a far-infrared detector 31 which is a bolometer sensor according to another embodiment of the present invention.
This far-infrared detector 31 is the far-infrared detector 11 described above.
, And corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. It should be noted that the far-infrared detector 31 has the same height as the lower surface of the beam 13 and the substrate 14, whereas the far-infrared detector 11 has the same height as that of the beam 33 and the substrate 14. That is, the heights of the upper surfaces are aligned.

【0050】図7は、上述のような遠赤外線検出器31
の作成工程を説明するための断面図である。なお、この
図7は前記図3に対応している。まず、図7(a)で示
すように、シリコン基板12上に前記犠牲層21を形成
し、参照符34で示すように前記梁33に対応する部分
を、RIEまたはイオンミリング等のドライエッチング
もしくはウエットエッチングによって所定量だけエッチ
ングする。
FIG. 7 shows a far infrared detector 31 as described above.
FIG. 6 is a cross-sectional view for describing a manufacturing step. FIG. 7 corresponds to FIG. First, as shown in FIG. 7A, the sacrificial layer 21 is formed on the silicon substrate 12, and a portion corresponding to the beam 33 is dry-etched by RIE or ion milling or the like as indicated by reference numeral 34. Etching is performed by a predetermined amount by wet etching.

【0051】次に、図7(b)で示すように、前記サブ
ストレート14および梁33となる下部絶縁層22を形
成する。さらにその上部に、前記感温層24、電極層2
5および上部絶縁層26が積層される。
Next, as shown in FIG. 7B, the lower insulating layer 22 to be the substrate 14 and the beam 33 is formed. Further thereon, the temperature-sensitive layer 24 and the electrode layer 2
5 and the upper insulating layer 26 are stacked.

【0052】続いて、図7(c)で示すように、前記上
部絶縁層26の凹凸を、エッチバックまたはCMPによ
る研削などによって平坦化し、図7(d)で示すよう
に、前記RIEまたはイオンミリング等のドライエッチ
ングもしくはウエットエッチングによって、サブストレ
ート14および梁33の周囲を犠牲層21までエッチン
グする。その後、酸素プラズマまたは水溶液によって、
図7(e)で示すように、サブストレート14および梁
33とシリコン基板12との間の犠牲層21を除去する
と、遠赤外線検出器31が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, the unevenness of the upper insulating layer 26 is flattened by etching back or grinding by CMP, and as shown in FIG. The periphery of the substrate 14 and the beam 33 is etched to the sacrifice layer 21 by dry etching such as milling or wet etching. Then, by oxygen plasma or aqueous solution,
As shown in FIG. 7E, when the sacrificial layer 21 between the substrate 14 and the beam 33 and the silicon substrate 12 is removed, the far-infrared detector 31 is completed.

【0053】本発明の実施のさらに他の形態について、
図8に基づいて説明すれば以下の通りである。
Regarding still another embodiment of the present invention,
The following is a description based on FIG.

【0054】図8は、本発明の実施のさらに他の形態の
ボロメータセンサである遠赤外線検出器41の断面図で
ある。この遠赤外線検出器41は、梁13の厚さH1を
幅B1に対して、B1≦H1としている点は前記遠赤外
線検出器11,31と同様であるけれども、サブストレ
ート44の厚さを梁13の厚さに等しく形成している。
FIG. 8 is a sectional view of a far-infrared ray detector 41 which is a bolometer sensor according to still another embodiment of the present invention. This far-infrared detector 41 is similar to the far-infrared detectors 11 and 31 in that the thickness H1 of the beam 13 is set to B1 ≦ H1 with respect to the width B1, but the thickness of the substrate 44 is 13 is formed.

【0055】したがって、サブストレート44の熱容量
HCが前記サブストレート14と比較して大きくなる
が、感度、時定数が許容できるならば、本構成は従来通
りの作成プロセスで容易である。
Therefore, although the heat capacity HC of the substrate 44 is larger than that of the substrate 14, if the sensitivity and the time constant can be tolerated, this configuration can be easily performed by a conventional manufacturing process.

【0056】本発明の実施の他の形態について、図9に
基づいて説明すれば以下の通りである。
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0057】図9は、本発明の実施の他の形態の赤外線
イメージセンサ51の正面図である。この赤外線イメー
ジセンサ51は、上述の各遠赤外線検出器11,31,
41の何れかから成る素子を2次元マトリックス配列し
て構成されている。各素子は参照符Sで示し、さらに括
弧書きでアドレスを付して示している(総称するときに
はSのみで示す)。図9では、素子S(m,n)を中心
として、3×3個の素子S(m−1,n−1),S
(m,n−1),S(m+1,n−1);S(m−1,
n),S(m,n),S(m+1,n);S(m−1,
n+1),S(m,n+1),S(m+1,n+1)を
示している。座標系は、x,yで示している。
FIG. 9 is a front view of an infrared image sensor 51 according to another embodiment of the present invention. The infrared image sensor 51 includes the above-described far infrared detectors 11, 31,
The device is formed by arranging elements consisting of any one of 41 in a two-dimensional matrix. Each element is indicated by a reference numeral S, and is further indicated by an address in parentheses (when generically indicated, only S is indicated). In FIG. 9, 3 × 3 elements S (m−1, n−1), S are centered on element S (m, n).
(M, n−1), S (m + 1, n−1); S (m−1,
n), S (m, n), S (m + 1, n); S (m-1,
n + 1), S (m, n + 1), and S (m + 1, n + 1). The coordinate system is indicated by x and y.

【0058】前記中心の素子S(m,n)に対して、x
軸方向に隣接する素子S(m±1,n)は、梁13の長
さL1を素子ピッチPxより長くするために、その中心
位置がy軸方向にHoffyだけオフセットして配置さ
れている。前記オフセットHoffyは、前記梁幅B1
と、隣接素子間のギャップ間隔D1とから、 Hoffy=B1+D1 …(22) で表すことができる。前記ギャップ間隔D1は相互に等
しく、かつ梁13とサブストレート14との間隔に等し
い。
For the central element S (m, n), x
The elements S (m ± 1, n) adjacent in the axial direction are arranged with their center positions offset by Hoffy in the y-axis direction in order to make the length L1 of the beam 13 longer than the element pitch Px. The offset Hoffy is equal to the beam width B1.
Hoffy = B1 + D1... (22) The gap distances D1 are equal to each other and equal to the distance between the beam 13 and the substrate 14.

【0059】したがって、図9の例では9個の各素子S
の中心位置を結ぶ直線は、互い直交していない。このた
め、この図9のマトリックス構成で2次元の検出を行
い、画像として出力すると、画像出力側の各画素の中心
位置を結ぶ直線が直交したディスプレイ(たとえばブラ
ウン管、液晶ディスプレイ)ではあれば歪んだ画像とな
ってしまうけれども、直交座標系に表示しても歪が問題
無い応用用途ではそのまま出力すればよい。また、各素
子S間の前記オフセットHoffyは既知であるので、
画像抽出等の演算の際には、既知のオフセットHoff
yを考慮し、画像抽出等の演算を行えばよい。
Therefore, in the example of FIG. 9, nine elements S
Are not orthogonal to each other. For this reason, when two-dimensional detection is performed using the matrix configuration of FIG. 9 and output as an image, the image is distorted if the display (for example, a cathode ray tube or a liquid crystal display) has straight lines connecting the center positions of the pixels on the image output side. Although it becomes an image, it may be output as it is in an application in which there is no problem in displaying it on the rectangular coordinate system. Further, since the offset Hoffy between the elements S is known,
When performing an operation such as image extraction, a known offset Hoff is used.
An operation such as image extraction may be performed in consideration of y.

【0060】本発明の実施のさらに他の形態について、
図10に基づいて説明すれば以下の通りである。
Regarding still another embodiment of the present invention,
The following is a description based on FIG.

【0061】図10は、本発明の実施のさらに他の形態
の赤外線イメージセンサ61の正面図である。この赤外
線イメージセンサ61は、上述の赤外線イメージセンサ
51と同一構成であり、注目すべきは、x,y座標が相
互に入換えられていることである。このようなx,y座
標系において、前述のように梁13の長さL1が素子ピ
ッチPxより長い各素子Sを2次元配列すると、中心の
素子S(m,n)に対して、y軸方向に隣接する両側の
素子S(m,n±1)の中心位置は、各々x軸方向にH
offxだけオフセットする。Hoffxは、前記図9
のHoffyと同様に、 Hoffx=B1+D1 …(23) である。
FIG. 10 is a front view of an infrared image sensor 61 according to still another embodiment of the present invention. This infrared image sensor 61 has the same configuration as the infrared image sensor 51 described above, and it should be noted that the x and y coordinates are exchanged with each other. In such an x, y coordinate system, when the elements S whose length L1 is longer than the element pitch Px are two-dimensionally arrayed as described above, the y-axis is positioned with respect to the center element S (m, n). The center positions of the elements S (m, n ± 1) on both sides adjacent to each other in the X direction are H
Offset by offset. Hoffx corresponds to FIG.
Similarly, Hoffx = B1 + D1 (23).

【0062】ここで、 r1=Py/cosθ …(24) θ=tan-1(−Hoffx/Py) …(25) とおくと、素子S(m,n)の中心から素子S(m,n
−1)の中心は極座標(r1、θ−π/2)に位置し、
素子S(m,n+1)の中心は極座標(r1、θ+π/
2)に位置する。なお、θは図10では図示していな
い。また、梁13の引出し方向が逆である場合には、前
記式25に代えて、 θ=tan-1(Hoffx/Py) …(26) が用いられる。
Here, r1 = Py / cos θ (24) θ = tan −1 (−Hoffx / Py) (25) If the element S (m, n) is shifted from the center of the element S (m, n),
The center of -1) is located at polar coordinates (r1, θ-π / 2),
The center of the element S (m, n + 1) is at the polar coordinates (r1, θ + π /
It is located in 2). Note that θ is not shown in FIG. When the direction in which the beams 13 are pulled out is opposite, θ = tan −1 (Hoffx / Py) (26) is used instead of the equation 25.

【0063】また、前記素子S(m,n)に対して、x
軸方向に隣接する両側の素子S(m−1,n),S(m
+1,n)の中心は、それぞれ極座標(Px、0),
(Px、π)に位置する。
Further, for the element S (m, n), x
The elements S (m-1, n) and S (m
+1 and n) are the polar coordinates (Px, 0) and
(Px, π).

【0064】このように構成すると、前記直交座標ディ
スプレイにおいて、各素子Sは各々のx軸上にあり、オ
フセットHoffxはx軸方向に発生する。即ち直交デ
ィスプレイで表示する際に水平走査線方向に各素子Sの
オフセットが発生することに相当する。隣接する走査線
間で、水平方向の素子のこのオフセットHoffxは既
知であるので、隣接素子の検出信号から所定の重みを乗
算し、両者を加算することで、直交座標系に相当する画
素位置での検出信号を算出することができる。
With this configuration, in the rectangular coordinate display, each element S is on each x-axis, and the offset Hoffx occurs in the x-axis direction. That is, this corresponds to the occurrence of an offset of each element S in the horizontal scanning line direction when displaying on the orthogonal display. Since the offset Hoffx of the element in the horizontal direction between the adjacent scanning lines is known, a predetermined weight is multiplied from the detection signal of the adjacent element, and both are added to obtain a pixel position corresponding to the orthogonal coordinate system. Can be calculated.

【0065】たとえば、図11で示すように、素子S
(m,n)[m=0,1,…,11、n=0,1,…,
9]を、x,y軸方向でそれぞれピッチPx,Py、x
軸方向のオフセット量をHoffxでマトリックス状に
配置する(ただし、S(m,n)<S(m,n+1)、
すなわち素子S(m,n+1)が素子S(m,n)より
もx軸上で相対的に右方にあることを示している。ま
た、素子S(j,−1)[j=1〜4,6〜9]は、後
述する重み計算上でのダミー素子である。)と、素子S
(m,n)の出力に対して重みを乗算した補完出力F
(m,n)は、 F(m,n) ={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(Px,Hoffx)) *Hoffx)/Px} +{S(m,n-1)*MOD(m,(QUOTIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} …(27) で求めることができる。ここで、MOD(a,b)はa
をbで除算した剰余、QUOTIENT(a,b)はa
をbで除算した商である。
For example, as shown in FIG.
(M, n) [m = 0, 1,..., 11, n = 0, 1,.
9] at pitches Px, Py, x in the x and y axis directions, respectively.
The offset amounts in the axial direction are arranged in a matrix with Hoffx (where S (m, n) <S (m, n + 1),
In other words, it indicates that the element S (m, n + 1) is relatively rightward on the x-axis than the element S (m, n). The element S (j, -1) [j = 1 to 4, 6 to 9] is a dummy element in weight calculation described later. ) And the element S
Complementary output F obtained by multiplying the output of (m, n) by weight
(M, n) is: F (m, n) = {S (m, n) * (Px-MOD (m, (QUOTIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n) -1) * MOD (m, (QUOTIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} (27) where MOD (a, b) is a
Is divided by b, QUAOTIENT (a, b) is a
Divided by b.

【0066】本例の演算結果を表1および表2に示す。
表1は図11の素子S(m,n)の素子出力をそのまま
示したものであり、表2は前記式27を用いて重み付け
をした直交座標系の位置の補完出力F(m,n)の算出
結果である。ただし、図11で示すように、本例ではP
x:Hoffx=5:1としている。また、表1のn=
−1のダミー欄は、式27におけるn=0の重み補完を
行う際に用いるダミー出力であり、本例では便宜的に出
力“0”を用いたが、素子出力の中間値、最大値、最小
値等、その用途に適応して、どのような値を用いてもよ
い。
Tables 1 and 2 show the calculation results of this example.
Table 1 shows the element output of the element S (m, n) in FIG. 11 as it is, and Table 2 shows the complementary output F (m, n) of the position of the rectangular coordinate system weighted using the above equation (27). It is a calculation result of. However, as shown in FIG.
x: Hoffx = 5: 1. Also, n =
The -1 dummy column is a dummy output used when performing weight complementation of n = 0 in Expression 27. In this example, the output “0” is used for convenience, but the intermediate value of the element output, the maximum value, Any value, such as a minimum value, may be used depending on the application.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】次に、素子S(m,n)と素子S(m,n
+1)との相対位置関係がS(m,n)>S(m,n+
1)、すなわち素子S(m,n+1)が素子S(m,
n)よりもx軸上で相対的に左方にある場合の例につい
て、前記図11と同様の図である図12を用いて説明す
る。素子S(j,12)[j=1〜4,6〜9]は、前
記ダミー素子である。この場合、素子S(m,n)の出
力に対して重みを乗算した補完出力F(m,n)は、 F(m,n) ={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(Px,Hoffx)) *Hoffx)/Px} +{S(m,n+1)*MOD(m,(QUOTIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} …(28) で求めることができる。
Next, the element S (m, n) and the element S (m, n)
+1) is S (m, n)> S (m, n +
1), that is, the element S (m, n + 1) is
An example of the case where the position is relatively left on the x-axis relative to n) will be described with reference to FIG. 12, which is a diagram similar to FIG. The element S (j, 12) [j = 1 to 4, 6 to 9] is the dummy element. In this case, a complementary output F (m, n) obtained by multiplying the output of the element S (m, n) by a weight is given by F (m, n) = S (m, n) * (Px−MOD (m , (QUOTIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n + 1) * MOD (m, (QUOTIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} (28) be able to.

【0070】本例の演算結果を表3および表4に示す。
表3は図12の素子S(m,n)の素子出力をそのまま
示したものであり、表2は前記式28を用いて重み付け
をした直交座標系の位置の補完出力F(m,n)の算出
結果である。ただし、図11と同様に、Px:Hoff
x=5:1としている。また、表3のn=12のダミー
欄は、便宜的に出力“0”を用いたが、素子出力の中間
値、最大値、最小値等、その用途に適応して、どのよう
な値を用いてもよい。
Tables 3 and 4 show the calculation results of this example.
Table 3 shows the element output of the element S (m, n) of FIG. 12 as it is, and Table 2 shows the complementary output F (m, n) of the position of the rectangular coordinate system weighted by using the equation (28). It is a calculation result of. However, similarly to FIG. 11, Px: Hoff
x = 5: 1. In the dummy column of n = 12 in Table 3, the output “0” is used for convenience, but what value, such as an intermediate value, a maximum value, and a minimum value of the element output, is adapted to the intended use. May be used.

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】[0072]

【表4】 [Table 4]

【0073】以上のように重み付け演算を行うことによ
って、直交座標系のディスプレイで表示を行うにあたっ
て、該直交座標系に相当する画素位置での補完出力F
(m,n)を算出することができる。
By performing the weighting operation as described above, when displaying on the display of the rectangular coordinate system, the complementary output F at the pixel position corresponding to the rectangular coordinate system is displayed.
(M, n) can be calculated.

【0074】本発明の実施の他の形態について、図13
〜図15に基づいて説明すれば以下の通りである。
FIG. 13 shows another embodiment of the present invention.
15 will be described below.

【0075】図13は、本発明の実施の他の形態の赤外
線イメージセンサ71の正面図である。この赤外線イメ
ージセンサ71は、上述の赤外線イメージセンサ51,
61に類似しており、注目すべきは、各素子Sが、その
中心を通る軸線Lx,Lyが相互に直交するように配置
され、かつそれらの軸線Lx,Lyと平行に、x’,
y’座標が設定されていることである。
FIG. 13 is a front view of an infrared image sensor 71 according to another embodiment of the present invention. The infrared image sensor 71 includes the infrared image sensor 51,
It is noteworthy that each element S is arranged such that its axes Lx, Ly passing through its center are orthogonal to each other and parallel to their axes Lx, Ly, x ',
That is, the y 'coordinate is set.

【0076】すなわち、軸線Ly(m−1)上には素子
S(m−1,n−1),S(m−1,n),S(m−
1,n+1)が配置され、軸線Ly(m)上には素子S
(m,n−1),S(m,n),S(m,n+1)が配
置され、軸線Ly(m+1)上には素子S(m+1,n
−1),S(m+1,n),S(m+1,n+1)が配
置され、同様に軸線Lx(n−1)上には素子S(m−
1,n−1),S(m,n−1),S(m+1,n−
1)が配置され、軸線Lx(n)上には素子S(m−
1,n),S(m,n),S(m+1,n)が配置さ
れ、軸線Lx(n+1)上には素子S(m−1,n+
1),S(m,n+1),S(m+1,n+1)が配置
されている。
That is, the elements S (m−1, n−1), S (m−1, n), S (m−) are located on the axis Ly (m−1).
1, n + 1) are arranged, and the element S is located on the axis Ly (m).
(M, n-1), S (m, n), S (m, n + 1) are arranged, and the element S (m + 1, n) is located on the axis Ly (m + 1).
-1), S (m + 1, n) and S (m + 1, n + 1), and similarly, the element S (m-
1, n-1), S (m, n-1), S (m + 1, n-
1) is arranged, and the element S (m−) is disposed on the axis Lx (n).
1, n), S (m, n) and S (m + 1, n) are arranged, and the element S (m−1, n +) is located on the axis Lx (n + 1).
1), S (m, n + 1), and S (m + 1, n + 1).

【0077】図14を参照して、前記x’,y’座標
は、x,y座標からθだけ回転している。各素子S
(m,n)の中心を各々C(m,n)とし、上記直交座
標系にするためには、たとえば素子S(m,n)に対し
て素子S(m+1,n)は、素子S(m,n)の中心C
(m,n)を通り、y軸と平行な軸線y(m,n)に対
する前記軸線Ly(m)の傾きθだけ、x軸から傾向け
た前記軸線Lx(n)と、その中心C(m+1,n)を
通り、前記y軸と平行な軸線y(m+1,n)との交点
に、その中心C’(m+1,n)を配置すればよい。す
なわち、素子S(m+1,n)の中心C’(m+1,
n)は、前記軸線y(m+1,n)上で、中心C(m,
n)の回りに中心C(m+1,n)からθだけ回転した
位置に配置すればよい。
Referring to FIG. 14, the x 'and y' coordinates are rotated by θ from the x and y coordinates. Each element S
In order to set the center of (m, n) to C (m, n) and use the above-described rectangular coordinate system, for example, the element S (m + 1, n) is replaced by the element S (m, n). m, n) center C
The axis Lx (n) inclined from the x-axis by the inclination θ of the axis Ly (m) with respect to the axis y (m, n) passing through the (m, n) and parallel to the y-axis, and the center C (m + 1) , N), the center C ′ (m + 1, n) may be arranged at the intersection with the axis y (m + 1, n) parallel to the y-axis. That is, the center C ′ (m + 1, n) of the element S (m + 1, n)
n) is a center C (m, m) on the axis y (m + 1, n).
It may be arranged at a position rotated by θ from the center C (m + 1, n) around n).

【0078】なお、素子S(m+1,n)の中心C’
(m+1,n)が軸線y(m+1,n)上に位置するの
は、隣接素子S(m,n)とのギャップ間隔として素子
ピッチPxが必要であるためである。ここで、移動する
距離Hoffy(C(m+1,n)とC’(m+1,
n)との間の距離)は、 Hoffy=Px×tanθ …(29) で表わされる。ただし、 θ=tan-1(Hoffx/Py) …(26) (Hoffx,Pyは前記図10記載)である。
The center C 'of the element S (m + 1, n)
The reason why (m + 1, n) is located on the axis y (m + 1, n) is that the element pitch Px is required as a gap interval between the adjacent element S (m, n). Here, the moving distance Hoffy (C (m + 1, n) and C ′ (m + 1,
n)) is represented by Hoffy = Px × tan θ (29). Here, θ = tan −1 (Hoffx / Py) (26) (Hoffx and Py are described in FIG. 10).

【0079】図15に、前記軸線Ly(m)上の素子S
(m,n−1),S(m,n),S(m,n+1)を基
準として、それぞれ隣接する素子S(m+1,n−
1),S(m+1,n),S(m+1,n+1)を、上
述のように変位して前記軸線Ly(m+1)上に配置
し、各々の素子中心がx’,y’座標の直交座標系に位
置するようにした状態を示す。
FIG. 15 shows an element S on the axis Ly (m).
Based on (m, n-1), S (m, n), and S (m, n + 1), adjacent elements S (m + 1, n-)
1), S (m + 1, n) and S (m + 1, n + 1) are displaced as described above and arranged on the axis Ly (m + 1), and the center of each element is orthogonal coordinates of x ′, y ′ coordinates. This shows a state in which it is positioned in the system.

【0080】ここで、x’,y’座標の新たな直交座標
系における素子ピッチPx’,Py’は、それぞれ、 Px’=Px/cosθ …(30) Py’=Py/cosθ …(31) として表わされる。
Here, the element pitches Px ′ and Py ′ in the new orthogonal coordinate system of the x ′ and y ′ coordinates are respectively Px ′ = Px / cos θ (30) Py ′ = Py / cos θ (31) Is represented as

【0081】この場合、素子S(m,n)にy軸方向に
隣接する素子S(m,n−1)の中心C(m,n−1)
は、中心C(m,n)から極座標(r1、θ+π/2)
に位置する。また、y軸方向に隣接するもう1つの素子
S(m,n+1)の中心C(m,n+1)は、中心C
(m,n)から極座標(r1、θ−π/2)に位置す
る。ここで、 r1=Py/cosθ …(24) θ=tan-1(−Hoffx/Py) …(25) である。
In this case, the center C (m, n-1) of the element S (m, n-1) adjacent to the element S (m, n) in the y-axis direction
Is the polar coordinate (r1, θ + π / 2) from the center C (m, n).
Located in. The center C (m, n + 1) of another element S (m, n + 1) adjacent in the y-axis direction is the center C
It is located at polar coordinates (r1, θ-π / 2) from (m, n). Here, r1 = Py / cos θ (24) θ = tan −1 (−Hoffx / Py) (25)

【0082】また、素子S(m,n)にx軸方向に隣接
する素子S(m+1,n)の中心C’(m+1,n)
は、中心C(m,n)から極座標(r2、θ)に位置す
る。また、x軸方向に隣接するもう1つの素子S(m−
1,n)(前記図13参照)の中心C’(m−1,n)
は、中心C(m,n)から極座標(r2、θ+π)に位
置する。ここで、r2=Px/cosθ
…(32)θ=tan-1(−
Hoffx/Py) …(2
5)である。
The center C ′ (m + 1, n) of the element S (m + 1, n) adjacent to the element S (m, n) in the x-axis direction
Is located at polar coordinates (r2, θ) from the center C (m, n). Further, another element S (m−
1, n) (see FIG. 13) C ′ (m−1, n)
Is located at polar coordinates (r2, θ + π) from the center C (m, n). Here, r2 = Px / cos θ
... (32) θ = tan -1 (−
Hoffx / Py) ... (2
5).

【0083】隣接素子をこのように配置することによっ
て、前記図13に示す直交座標系でのマトリックス配列
を実現することができ、前記図10〜図12で示す赤外
線イメージセンサ61のような複雑な信号処理を行うこ
となく、前記直交座標系のディスプレイでの表示を行う
ことができる。
By arranging the adjacent elements in this manner, a matrix arrangement in the rectangular coordinate system shown in FIG. 13 can be realized, and a complicated arrangement like the infrared image sensor 61 shown in FIGS. The display on the display in the rectangular coordinate system can be performed without performing the signal processing.

【0084】本発明の実施のさらに他の形態について、
図16に基づいて説明すれば以下の通りである。
[0084] In still another embodiment of the present invention,
The following is a description based on FIG.

【0085】図16は、本発明の実施のさらに他の形態
の赤外線イメージセンサ81の正面図である。この赤外
線イメージセンサ81は、前述の赤外線イメージセンサ
51に類似しており、注目すべきは、前記赤外線イメー
ジセンサ51では梁13の長さL1が素子ピッチPxの
約1.5倍であるのに対して、長さL2が素子ピッチP
xの約2・5倍に形成されていることである。
FIG. 16 is a front view of an infrared image sensor 81 according to still another embodiment of the present invention. This infrared image sensor 81 is similar to the above-described infrared image sensor 51. It should be noted that although the length L1 of the beam 13 in the infrared image sensor 51 is about 1.5 times the element pitch Px. On the other hand, the length L2 is the element pitch P
x is formed about 2.5 times.

【0086】素子S(m,n)の中心C(m,n)に対
して、x軸方向に隣接する素子S(m±1,n)の中心
C(m±1,n)は、前述の赤外線イメージセンサ51
と変わらず、y軸方向にHoffyだけオフセットして
いる。しかしながら、y軸方向の素子ピッチは、Pyか
らPy”に拡がっている。すなわち、サブストレート1
4の幅をB10、隣接素子間のギャップ間隔および梁1
3とサブストレート14との間隔をD1とすると、 Py=B10+3×B1+4×D1 …(33) に対して、 Py”=B10+4×B1+5×D1 …(34) となり、 Py”−Py=B1+D1 …(33) だけ素子ピッチを拡大すればよい。
The center C (m ± 1, n) of the element S (m ± 1, n) adjacent in the x-axis direction to the center C (m, n) of the element S (m, n) is as described above. Infrared image sensor 51
And is offset by Hoffy in the y-axis direction. However, the element pitch in the y-axis direction has expanded from Py to Py ″.
4, the width of B10, the gap between adjacent elements and the beam 1
Assuming that the distance between the substrate 3 and the substrate 14 is D1, Py "= B10 + 4.times.B1 + 5.times.D1 (34) with respect to Py = B10 + 3.times.B1 + 4.times.D1 (34), and Py" -Py = B1 + D1 (34) 33) It is only necessary to increase the element pitch.

【0087】このようにして、梁13の長さL2を延長
し、前記熱コンダクタンスGをさらに低減することがで
きる。ここで、y軸方向の素子ピッチPy”が異なるだ
けで、x軸方向の素子ピッチPxは前記赤外線イメージ
センサ51と同一であり、図9で示すこの赤外線イメー
ジセンサ51から、図10〜図12の赤外線イメージセ
ンサ61または図13〜図15の赤外線イメージセンサ
71に対するx,y座標のx’,y’座標への変換の考
え方を、この赤外線イメージセンサ81に適用すること
もできる。
Thus, the length L2 of the beam 13 can be extended, and the thermal conductance G can be further reduced. Here, the element pitch Px in the x-axis direction is the same as that of the infrared image sensor 51 except for the element pitch Py ″ in the y-axis direction, and the infrared image sensor 51 shown in FIG. The concept of converting x, y coordinates into x ′, y ′ coordinates with respect to the infrared image sensor 61 or the infrared image sensor 71 shown in FIGS. 13 to 15 can be applied to the infrared image sensor 81.

【0088】なお、前述の遠赤外線検出器11,31,
41を2次元マトリックス配列して成る上記各赤外線イ
メージセンサ51,61,71,81において、各素子
で検出した信号は、2次元座標系で表わした場合、各素
子の中心位置での検出値となる。そこで、図17におい
てハッチングを施して示すように、梁13の素子ピッチ
Px,Pyの外のエリア13aは、赤外線検出範囲とし
て使用してもよく、また使用しなくてもよい。
The far-infrared detectors 11, 31,
In each of the infrared image sensors 51, 61, 71, and 81 having a two-dimensional matrix array of 41, a signal detected by each element is represented by a detection value at a center position of each element when represented by a two-dimensional coordinate system. Become. Therefore, as shown by hatching in FIG. 17, the area 13a outside the element pitches Px and Py of the beam 13 may or may not be used as the infrared detection range.

【0089】使用しない場合には、そのエリア13a部
分による影響が生じないように、たとえば特開平2−1
96929号公報に記載されているように、表面金属膜
のシート抵抗、および波長λのλ/4離れた位置に平行
に厚い導電層を形成することによって赤外線吸収率が異
なることを利用し、前記エリア13a部分の赤外線吸収
率を低下させるようにすればよい。
When not used, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 96929, the sheet resistance of the surface metal film and the fact that a thick conductive layer is formed in parallel at a position λ / 4 away from the wavelength λ to take advantage of the fact that the infrared absorptivity is different, The infrared absorptance of the area 13a may be reduced.

【0090】[0090]

【発明の効果】本発明に係るボロメータ型赤外線検知素
子は、以上のように、基板に対して梁で支持され、該基
板とは熱分離されたサブストレート上に熱電変換素子が
形成されて成るボロメータ型赤外線検知素子において、
前記梁の厚さを前記サブストレートの厚さより厚くして
梁剛性を向上し、梁の長さを素子長さ以上として熱コン
ダクタンスを低減する。
As described above, the bolometer-type infrared detecting element according to the present invention is formed by forming a thermoelectric conversion element on a substrate that is supported by a beam on a substrate and thermally separated from the substrate. In the bolometer type infrared detecting element,
The thickness of the beam is made larger than the thickness of the substrate to improve the rigidity of the beam, and the length of the beam is made longer than the element length to reduce the thermal conductance.

【0091】それゆえ、検出感度を向上するすることが
できる。
Therefore, the detection sensitivity can be improved.

【0092】また、本発明に係るボロメータ型赤外線検
知素子は、以上のように、基板に対して梁で支持され、
該基板とは熱分離されたサブストレート上に熱電変換素
子が形成されて成るボロメータ型赤外線検知素子におい
て、前記梁の幅をB、梁の厚さをHとしたとき、B≦H
として梁剛性を向上し、梁の長さを素子長さ以上として
熱コンダクタンスを低減する。
Further, the bolometer type infrared detecting element according to the present invention is supported by the beam with respect to the substrate as described above.
In a bolometer-type infrared detecting element in which a thermoelectric conversion element is formed on a substrate thermally separated from the substrate, when the width of the beam is B and the thickness of the beam is H, B ≦ H
The beam rigidity is improved, and the thermal conductance is reduced by setting the length of the beam to be equal to or longer than the element length.

【0093】それゆえ、検出感度を向上するすることが
できる。
Therefore, the detection sensitivity can be improved.

【0094】さらにまた、本発明に係る赤外線イメージ
センサは、以上のように、前記請求項1または2記載の
ボロメータ型赤外線検知素子を、各素子の中心を結んだ
座標系が互いに直交するように2次元配置して成る。
Further, as described above, the infrared image sensor according to the present invention is arranged such that the bolometer type infrared detecting element according to claim 1 or 2 is arranged such that the coordinate systems connecting the centers of the elements are orthogonal to each other. It consists of a two-dimensional arrangement.

【0095】それゆえ、歪みなく画像出力できる。Therefore, an image can be output without distortion.

【0096】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
は、以上のように、請求項3を具現化するにあたって、
請求項1または2記載のボロメータ型赤外線検知素子を
2次元配列したときに、任意の素子における梁の長手方
向をy軸、その垂直方向をx軸、y軸方向の素子ピッチ
をPy、x軸方向の素子ピッチをPxとして、任意の素
子のy軸方向の両側の隣接素子の中心位置を、前記任意
の素子の中心からそれぞれ前記極座標(r1、θ−π/
2)、(r1、θ+π/2)に配置し、また前記任意の
素子におけるx軸方向の両側の隣接素子の中心位置を、
前記任意の素子の中心から前記極座標(r2、θ)、
(r2、θ+π)に配置する。
Further, in implementing the infrared image sensor according to the present invention as described above,
When the bolometer type infrared detecting elements according to claim 1 or 2 are two-dimensionally arranged, the longitudinal direction of a beam in an arbitrary element is the y-axis, the vertical direction is the x-axis, the element pitch in the y-axis direction is Py, and the x-axis. Assuming that the element pitch in the direction is Px, the center position of the adjacent element on both sides of the arbitrary element in the y-axis direction is defined by the polar coordinates (r1, θ−π /
2), (r1, θ + π / 2), and the center position of the adjacent element on both sides in the x-axis direction in the arbitrary element is
The polar coordinates (r2, θ) from the center of the arbitrary element,
(R2, θ + π).

【0097】それゆえ、前記y軸方向では、前記請求項
1または2のように梁の長さを素子ピッチPy以上とし
ても、隣接素子間の干渉なく配置できる。また、前記x
軸方向では、各画素中心が直交して2次元配置できる。
Therefore, in the y-axis direction, even if the length of the beam is equal to or longer than the element pitch Py as in the first or second aspect, the beams can be arranged without interference between adjacent elements. In addition, the x
In the axial direction, the centers of the pixels can be two-dimensionally arranged orthogonally.

【0098】さらにまた、本発明に係る赤外線イメージ
センサは、以上のように、請求項3を具現化するにあた
って、請求項1または2記載のボロメータ型赤外線検知
素子を2次元配列したときに、任意の素子における梁の
長手方向に位置する両側の隣接画素の中心位置を、梁
(リード)幅および梁の両側のギャップ間隔の和Hof
fxだけ、梁の長手方向の軸に垂直な方向に互いに逆の
方向にオフセットさせて配置し、前記任意の素子の梁の
長手方向の軸に垂直な方向に位置する両側の隣接画素は
そのままで、素子出力に予め定める重みを乗算し、加算
した補完出力を算出することで、前記各素子を、擬似的
に、その中心を結んだ座標系が互いに直交する2次元配
置を実現する。
Further, as described above, the infrared image sensor according to the present invention, when embodying the third aspect, has a structure in which the bolometer type infrared detecting elements according to the first or second aspect are two-dimensionally arranged. The center position of the adjacent pixels on both sides located in the longitudinal direction of the beam in the device of the above is determined by the sum Hof of the beam (lead) width and the gap interval on both sides of the beam.
fx, and are arranged offset from each other in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the beam in directions opposite to each other, and adjacent pixels on both sides of the arbitrary element located in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the beam remain as they are. By multiplying the output of the element by a predetermined weight and calculating the complemented output, the two-dimensional arrangement of the respective elements is realized in a pseudo manner in a coordinate system connecting the centers thereof.

【0099】それゆえ、素子ピッチ以上の梁を干渉なく
配置することができ、これによる直交座標からのずれも
補正することができる。
Therefore, it is possible to arrange beams having a pitch equal to or larger than the element pitch without interference, and it is possible to correct a deviation from the orthogonal coordinates.

【0100】また、本発明に係る赤外線イメージセンサ
は、以上のように、前記請求項5を具現化するにあたっ
て、任意の素子の出力をS(m,n)(mはx座標、n
はy座標)としたとき、前記重みを乗算した補完出力F
(m,n)を、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n-1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} または、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n+1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} ただし、MOD(a,b)はaをbで除算した剰余、Q
UOTIENT(a,b)はaをbで除算した商から算
出する。
In the infrared image sensor according to the present invention, as described above, in realizing the fifth aspect, the output of an arbitrary element is represented by S (m, n) (m is the x coordinate, n
Is the y-coordinate), the complementary output F multiplied by the weight
(M, n) is expressed as F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n-1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} or F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n + 1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} where MOD (a, b) is a remainder obtained by dividing a by b, Q
UOTIENT (a, b) is calculated from the quotient obtained by dividing a by b.

【0101】それゆえ、直交座標系にない2次元素子出
力を使用して、直交座標系のディスプレイでの表示のた
めの補完出力F(m,n)を算出することができる。
Therefore, a complementary output F (m, n) for display on a display in a rectangular coordinate system can be calculated using a two-dimensional element output not in the rectangular coordinate system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の一形態のボロメータセンサであ
る遠赤外線検出器の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a far-infrared detector that is a bolometer sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1で示す遠赤外線検出器の正面図である。FIG. 2 is a front view of the far-infrared detector shown in FIG.

【図3】図1および図2で示す遠赤外線検出器の作成工
程を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the far-infrared detector shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】ボロメータセンサにおける梁の厚さの変化に対
する熱コンダクタンスの変化を説明するためのグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph for explaining a change in thermal conductance with respect to a change in beam thickness in the bolometer sensor.

【図5】ボロメータセンサにおける梁の幅と厚さとの比
の変化に対する梁の撓みの変化を説明するためのグラフ
である。
FIG. 5 is a graph for explaining a change in deflection of the beam with respect to a change in the ratio of the width to the thickness of the beam in the bolometer sensor.

【図6】本発明の実施の他の形態のボロメータセンサで
ある遠赤外線検出器の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a far-infrared detector which is a bolometer sensor according to another embodiment of the present invention.

【図7】図6で示す遠赤外線検出器の作成工程を説明す
るための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a step of producing the far-infrared detector shown in FIG.

【図8】本発明の実施のさらに他の形態のボロメータセ
ンサである遠赤外線検出器の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a far-infrared detector which is a bolometer sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の他の形態の赤外線イメージセン
サの正面図である。
FIG. 9 is a front view of an infrared image sensor according to another embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施のさらに他の形態の赤外線イメ
ージセンサの正面図である。
FIG. 10 is a front view of an infrared image sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図11】図10で示す赤外線イメージセンサにおい
て、素子出力の直交座標系のデータへの変換方法を説明
するための概略的正面図である。
11 is a schematic front view for explaining a method of converting element outputs into data of a rectangular coordinate system in the infrared image sensor shown in FIG.

【図12】図10で示す赤外線イメージセンサにおい
て、素子出力の直交座標系のデータへの変換方法を説明
するための概略的正面図である。
12 is a schematic front view for explaining a method of converting element outputs into data of a rectangular coordinate system in the infrared image sensor shown in FIG.

【図13】本発明の実施の他の形態の赤外線イメージセ
ンサの正面図である。
FIG. 13 is a front view of an infrared image sensor according to another embodiment of the present invention.

【図14】図13で示す赤外線イメージセンサにおける
素子の配列方法を説明するための正面図である。
FIG. 14 is a front view for explaining a method of arranging elements in the infrared image sensor shown in FIG.

【図15】図13で示す赤外線イメージセンサにおける
素子の配列方法を説明するための正面図である。
FIG. 15 is a front view for explaining a method of arranging elements in the infrared image sensor shown in FIG.

【図16】本発明の実施のさらに他の形態の赤外線イメ
ージセンサの正面図である。
FIG. 16 is a front view of an infrared image sensor according to still another embodiment of the present invention.

【図17】前記各遠赤外線検出器の赤外線検出範囲を説
明するための正面図である。
FIG. 17 is a front view for explaining an infrared detection range of each of the far infrared detectors.

【図18】典型的な従来技術のボロメータセンサである
遠赤外線検出器の構造を示す斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view showing a structure of a far-infrared detector which is a typical conventional bolometer sensor.

【図19】図18で示す遠赤外線検出器の正面図であ
る。
FIG. 19 is a front view of the far-infrared detector shown in FIG.

【図20】図19の切断面線A−Aから見た断面図であ
る。
FIG. 20 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 19;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 遠赤外線検出器 12 シリコン基板 13 梁(リード) 14 サブストレート(ダイヤフラム) 15 熱電変換素子 16 赤外線 17 金属膜 18 配線パターン 19 反射膜 21 犠牲層 22 下部絶縁層 24 感温層 25 電極層 26 上部絶縁層 31 遠赤外線検出器 33 梁(リード) 41 遠赤外線検出器 44 サブストレート(ダイヤフラム) 51 赤外線イメージセンサ 61 赤外線イメージセンサ 71 赤外線イメージセンサ 81 赤外線イメージセンサ B1 梁幅 B10 サブストレートの幅 C(m,n) 中心 C’(m,n) 中心 D1 隣接素子間ギャップ間隔 H1 梁厚さ Hoffx オフセット Hoffy オフセット L1 梁長さ L2 梁長さ S(m,n) 素子 Px 素子ピッチ Px’ 素子ピッチ Py 素子ピッチ Py’ 素子ピッチ Py” 素子ピッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Far infrared detector 12 Silicon substrate 13 Beam (lead) 14 Substrate (diaphragm) 15 Thermoelectric conversion element 16 Infrared 17 Metal film 18 Wiring pattern 19 Reflection film 21 Sacrificial layer 22 Lower insulating layer 24 Temperature sensing layer 25 Electrode layer 26 Upper part Insulating layer 31 Far-infrared detector 33 Beam (lead) 41 Far-infrared detector 44 Substrate (diaphragm) 51 Infrared image sensor 61 Infrared image sensor 71 Infrared image sensor 81 Infrared image sensor B1 Beam width B10 Width of substrate C (m , N) Center C '(m, n) Center D1 Gap interval between adjacent elements H1 Beam thickness Hoffx offset Hoffy offset L1 Beam length L2 Beam length S (m, n) Element Px Element pitch Px' Element pitch Py Element Pitch Py 'element Pitch Py ”Element pitch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G065 AA04 AB02 BA12 BA34 CA13 CA27 4M118 AA01 AA05 AA10 CA14 CA35 CB14 EA01 GA10 GD15  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G065 AA04 AB02 BA12 BA34 CA13 CA27 4M118 AA01 AA05 AA10 CA14 CA35 CB14 EA01 GA10 GD15

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板に対して梁で支持され、該基板とは熱
分離されたサブストレート上に熱電変換素子が形成され
て成るボロメータ型赤外線検知素子において、 前記梁の厚さを前記サブストレートの厚さより厚くして
梁剛性を向上し、梁の長さを素子長さ以上として熱コン
ダクタンスを低減することを特徴とするボロメータ型赤
外線検知素子。
1. A bolometer-type infrared detecting element comprising a thermoelectric conversion element formed on a substrate supported on a substrate and thermally separated from the substrate by a beam, wherein the thickness of the beam is controlled by the substrate. A bolometer-type infrared detection element characterized in that the thickness is larger than the thickness of the element to improve the rigidity of the beam, and the length of the beam is longer than the element length to reduce the thermal conductance.
【請求項2】基板に対して梁で支持され、該基板とは熱
分離されたサブストレート上に熱電変換素子が形成され
て成るボロメータ型赤外線検知素子において、 前記梁の幅をB、梁の厚さをHとしたとき、B≦Hとし
て梁剛性を向上し、梁の長さを素子長さ以上として熱コ
ンダクタンスを低減することを特徴とするボロメータ型
赤外線検知素子。
2. A bolometer-type infrared detecting element comprising a thermoelectric conversion element formed on a substrate thermally separated from the substrate and supported by a beam with respect to the substrate. A bolometer-type infrared detecting element characterized in that when the thickness is H, the beam rigidity is improved by setting B ≦ H, and the thermal conductance is reduced by setting the beam length to the element length or more.
【請求項3】前記請求項1または2記載のボロメータ型
赤外線検知素子を、各素子の中心を結んだ座標系が互い
に直交するように2次元配置して成ることを特徴とする
赤外線イメージセンサ。
3. An infrared image sensor, wherein the bolometer-type infrared detecting elements according to claim 1 or 2 are two-dimensionally arranged such that a coordinate system connecting the centers of the elements is orthogonal to each other.
【請求項4】任意の素子における梁の長手方向をy軸、
その垂直方向をx軸、y軸方向の素子ピッチをPy、x
軸方向の素子ピッチをPxとするとき、 梁幅および梁の片側のギャップ間隔の和をHoffxと
おき、 r1=Py/cosθ r2=Px/cosθ θ=tan-1(Hoffx/Py)または θ=tan-1(−Hoffx/Py) とおくと、 前記任意の素子のy軸方向の両側の隣接素子の中心位畳
を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(r1、
θ−π/2)、(r1、θ+π/2)に配置し、 前記任意の素子のx軸方向の両側の隣接素子の中心位置
を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(r2、
θ)、(r2、θ+π)に配置することで、前記各素子
を、その中心を結んだ座標系が互いに直交する2次元配
置を実現することを特徴とする請求項3記載の赤外線イ
メージセンサ。
4. The longitudinal direction of a beam in an arbitrary element is defined as a y-axis,
The vertical direction is the x-axis, and the element pitch in the y-axis direction is Py, x
When the element pitch in the axial direction is Px, the sum of the beam width and the gap interval on one side of the beam is Hoffx, and r1 = Py / cos θ r2 = Px / cos θ θ = tan −1 (Hoffx / Py) or θ = tan −1 (−Hoffx / Py), the center position of the adjacent element on both sides of the arbitrary element in the y-axis direction can be calculated from the center of the arbitrary element in polar coordinates (r1,
θ-π / 2) and (r1, θ + π / 2), and the center position of the adjacent element on both sides in the x-axis direction of the arbitrary element is set to polar coordinates (r2,
4. The infrared image sensor according to claim 3, wherein by arranging the elements at (θ) and (r2, θ + π), the respective elements realize a two-dimensional arrangement in which a coordinate system connecting the centers thereof is orthogonal to each other.
【請求項5】任意の素子における梁の長手方向をy軸、
その垂直方向をx軸、y軸方向の素子ピッチをPy、x
軸方向の素子ピッチをPxとするとき、 梁幅および梁の片側のギャップ間隔の和をHoffxと
おき、 r1=Py/cosθ θ=tan-1(Hoffx/Py)または θ=tan-1(−Hoffx/Py) とおくと、 前記任意の素子のy軸方向の両側の隣接素子の中心位置
を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(r1、
θ−π/2)、(r1、θ+π/2)に配置し、 前記任意の素子のx軸方向の両側の隣接素子の中心位置
を、前記任意の素子の中心からそれぞれ極座標(Px、
0)、(Px、π)に配置し、 y軸方向に隣接する素子出力に予め定める重みを乗算
し、加算した補完出力を算出することで、前記各素子
を、擬似的に、その中心を結んだ座標系が互いに直交す
る2次元配置を実現することを特徴とする請求項3記載
の赤外線イメージセンサ。
5. The y-axis means the longitudinal direction of a beam in an arbitrary element;
The vertical direction is the x-axis, and the element pitch in the y-axis direction is Py, x
When the element pitch in the axial direction is Px, the sum of the beam width and the gap interval on one side of the beam is Hoffx, and r1 = Py / cos θ θ = tan −1 (Hoffx / Py) or θ = tan −1 (− Hoffx / Py), the center positions of adjacent elements on both sides of the arbitrary element in the y-axis direction are respectively set to polar coordinates (r1,
θ-π / 2) and (r1, θ + π / 2), and the center positions of the adjacent elements on both sides in the x-axis direction of the arbitrary element are respectively set to polar coordinates (Px,
0), (Px, π), multiplying the outputs of the elements adjacent in the y-axis direction by a predetermined weight, and calculating an added complementary output. The infrared image sensor according to claim 3, wherein the connected coordinate systems realize two-dimensional arrangement orthogonal to each other.
【請求項6】任意の素子の出力をS(m,n)(mはx
座標、nはy座標)としたとき、前記重みを乗算した補
完出力F(m,n)を、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n-1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} または、 F(m,n)={S(m,n)*(Px−MOD(m,(QUOTIENT(P
x,Hoffx)) *Hoffx)/Px}+{S(m,n+1)*MOD(m,(QUO
TIENT(Px,Hoffx ))*Hoffx)/Px} ただし、MOD(a,b)はaをbで除算した剰余、Q
UOTIENT(a,b)はaをbで除算した商から算
出することを特徴とする請求項5記載の赤外線イメージ
センサ。
6. An output of an arbitrary element is represented by S (m, n) (m is x
When the coordinates and n are the y-coordinates, the complementary output F (m, n) multiplied by the weight is expressed as F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n-1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} or F (m, n) = {S (m, n) * (Px−MOD (m, (QUOTIENT (P
x, Hoffx)) * Hoffx) / Px} + {S (m, n + 1) * MOD (m, (QUO
TIENT (Px, Hoffx)) * Hoffx) / Px} where MOD (a, b) is a remainder obtained by dividing a by b, Q
The infrared image sensor according to claim 5, wherein UOTIENT (a, b) is calculated from a quotient obtained by dividing a by b.
JP11212779A 1999-07-27 1999-07-27 Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same Pending JP2001041818A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11212779A JP2001041818A (en) 1999-07-27 1999-07-27 Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11212779A JP2001041818A (en) 1999-07-27 1999-07-27 Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001041818A true JP2001041818A (en) 2001-02-16

Family

ID=16628263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11212779A Pending JP2001041818A (en) 1999-07-27 1999-07-27 Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001041818A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340684A (en) * 2001-05-17 2002-11-27 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of thermal infrared solid-state image sensor, and thermal infrared solid-state image sensor
US7180063B2 (en) 2002-11-01 2007-02-20 Director General, Technical Research Institute, Japan Defense Agency Thermal infrared detector having a small thermal time constant and method of producing the same
JP2007139455A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Nissan Motor Co Ltd Infrared detecting element and its manufacturing method
JP2009180574A (en) * 2008-01-30 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp Infrared imaging device and method for manufacturing infrared imaging device
KR101237100B1 (en) * 2010-10-08 2013-02-25 호서대학교 산학협력단 micro-bolometer
RU2490751C1 (en) * 2012-02-09 2013-08-20 Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ" Microbolometer with reinforced supporting beams and methods for production thereof
US8692348B2 (en) 2008-03-17 2014-04-08 Hamamatsu Photonics K.K. Photodetector

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002340684A (en) * 2001-05-17 2002-11-27 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of thermal infrared solid-state image sensor, and thermal infrared solid-state image sensor
US7180063B2 (en) 2002-11-01 2007-02-20 Director General, Technical Research Institute, Japan Defense Agency Thermal infrared detector having a small thermal time constant and method of producing the same
JP2007139455A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Nissan Motor Co Ltd Infrared detecting element and its manufacturing method
JP2009180574A (en) * 2008-01-30 2009-08-13 Mitsubishi Electric Corp Infrared imaging device and method for manufacturing infrared imaging device
US8692348B2 (en) 2008-03-17 2014-04-08 Hamamatsu Photonics K.K. Photodetector
TWI457547B (en) * 2008-03-17 2014-10-21 Hamamatsu Photonics Kk Photodetector
KR101237100B1 (en) * 2010-10-08 2013-02-25 호서대학교 산학협력단 micro-bolometer
RU2490751C1 (en) * 2012-02-09 2013-08-20 Открытое акционерное общество "АНГСТРЕМ" Microbolometer with reinforced supporting beams and methods for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7180063B2 (en) Thermal infrared detector having a small thermal time constant and method of producing the same
US8734010B2 (en) Thermal detector, thermal detection device, electronic instrument, and thermal detector manufacturing method
US7288765B2 (en) Device for detecting infrared radiation with bolometric detectors
US8851748B2 (en) Thermal detector, thermal detector device, electronic instrument, and method of manufacturing thermal detector
JP4441578B2 (en) Electronic device and control method thereof
US7544942B2 (en) Thermal detector for electromagnetic radiation and infrared detection device using such detectors
JP5259430B2 (en) Photodetector
US8610064B2 (en) Thermal detector, thermal detector device, and electronic instrument
JP5255873B2 (en) Photodetector
US6528789B1 (en) Thermal infrared detector
JP2001041818A (en) Bolometer type infrared ray detection element and infrared ray image sensor using the same
JP5625232B2 (en) Thermal infrared solid-state image sensor
JP5728978B2 (en) Thermal photodetector, thermal photodetector, and electronic device
JP5353138B2 (en) Infrared imaging device
JP2001153722A (en) Heat type infrared detecting element and image pickup device using same
JP2010101675A (en) Infrared imaging element and method of manufacturing the same
US20010052570A1 (en) Radiation detection device
JP2008175720A (en) Infrared sensor and infrared sensor array
JP2004294296A (en) Infrared ray sensor array
JP2000349355A (en) Thermal infrared detecting element
JP2003004525A (en) Manufacturing method for thermal infrared detector
JP2004271386A (en) Thermal infrared detector and its manufacturing method
JP2001013010A (en) Resistance variably-type infrared detector