JP2008232863A

JP2008232863A - Infrared sensor device

Info

Publication number: JP2008232863A
Application number: JP2007073760A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Hishinuma; 邦之菱沼
Original assignee: Seiko NPC Corp
Current assignee: Seiko NPC Corp
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-03-21
Also published as: JP5540406B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared sensor device of thermopile type prevented from generating heat distribution (unevenness in temperature) due to heat generation in the amplifier, and the like, inside an integrated chip. <P>SOLUTION: The semiconductor chip 10 comprises the area sensor 12 of thermopile type consisting of a plurality of thermopile elements arranged into an array; an amplifier 13 for amplifying output of area sensor 12; and a heat conductive metal membrane 11, arranged at least adjacent to a part of periphery of the area. Even the thermal distribution (uneven temperature) due to heat generation in the amplifier in the semiconductor chip, the heat is diffused by the heat conductive metal membrane, so that the temperature in the semiconductor chip becomes uniform in temperature distribution. Thus, the infrared sensor device formed together with the thermopile array part (thermopile type area sensor) and its amplifier for amplifying the output of the same can measure the temperature with high accuracy. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、サーモパイル素子を利用した赤外線センサ装置に関するものである。 The present invention relates to an infrared sensor device using a thermopile element.

サーモパイル素子は、非接触で個々の物体から放射される赤外線を受け、そのエネルギーに応じた熱起電力を発生する赤外線センサ装置に用いられる。従来技術には、サーモパイル単素子と増幅器（アンプ：ＡＭＰ）とを１つのチップに搭載した赤外線センサ装置がある（特許文献１）。また、サーモパイル素子をアレイ状に配列した基本構造にアンプ（ＡＭＰ）が形成された別のチップを付加した赤外線センサ装置も知られている（特許文献２）。
これら従来技術には、二次元に配列したエリア型のサーモパイルセンサにおいては、アンプをエリアセンサと同一チップ上に形成するものはない。 The thermopile element is used in an infrared sensor device that receives infrared rays radiated from individual objects in a non-contact manner and generates a thermoelectromotive force according to the energy. In the prior art, there is an infrared sensor device in which a thermopile single element and an amplifier (amplifier: AMP) are mounted on one chip (Patent Document 1). An infrared sensor device is also known in which another chip in which an amplifier (AMP) is formed is added to a basic structure in which thermopile elements are arranged in an array (Patent Document 2).
In these conventional techniques, there is no two-dimensional array type thermopile sensor in which an amplifier is formed on the same chip as the area sensor.

これら従来技術に基づいて、１チップ化した赤外線センサ装置を作ろうとすると、図５に示すエリアセンサ装置が得られる。図５において、基板１００には、サーモパイル素子を複数個アレイ状に配列されたサーモパイルエリアセンサ部１０１が形成され、さらに、エリアセンサ部１０１に隣接したアンプ（ＡＭＰ）部１０２が設けられている。このような構成の赤外線センサ装置は、装置の動作に伴ってアンプ部に熱が発生する。この発生する熱は、アンプ部の近くに位置するサーモパイル素子の冷接点部ほどこの発生する熱の影響を受け、エリア全体として不均一に熱影響を与えていた。このような事情により、アンプとエリアセンサとを同一のチップ上に形成した装置の場合は高精度な温度測定ができない。 Based on these prior arts, if an infrared sensor device made into one chip is to be made, an area sensor device shown in FIG. 5 is obtained. In FIG. 5, a substrate 100 is provided with a thermopile area sensor unit 101 in which a plurality of thermopile elements are arranged in an array, and an amplifier (AMP) unit 102 adjacent to the area sensor unit 101 is provided. In the infrared sensor device having such a configuration, heat is generated in the amplifier unit with the operation of the device. The generated heat is affected by the generated heat in the cold junction portion of the thermopile element located near the amplifier portion, and the entire area is affected in a non-uniform manner. Under such circumstances, in the case of an apparatus in which an amplifier and an area sensor are formed on the same chip, temperature measurement with high accuracy cannot be performed.

特許文献１には環境温度の変化により検出素子内で温度勾配が生じても、赤外線受光素子の温度を正確に検出することにより、対象物の温度をより正確に検出可能とした輻射温度検出素子が開示されている。赤外線受光素子と同一の半導体チップ上に、該半導体チップのデザインルールの最小単位で受光素子に隣接する温度センサを有する。赤外線受光素子は、受光赤外線エネルギーに対してリニアな電圧を出力可能なサーモパイル素子よりなり、温度センサも、温度に対してリニア若しくはほぼリニアな電圧を出力するものを使用する。また、赤外線受光素子の出力を増幅する直流アンプを同一の半導体チップ上に有する。 Patent Document 1 discloses a radiation temperature detection element that can detect the temperature of an object more accurately by accurately detecting the temperature of an infrared light receiving element even if a temperature gradient occurs in the detection element due to a change in environmental temperature. Is disclosed. On the same semiconductor chip as the infrared light receiving element, a temperature sensor adjacent to the light receiving element is provided in the minimum unit of the design rule of the semiconductor chip. The infrared light receiving element is composed of a thermopile element that can output a voltage that is linear with respect to the received infrared energy, and a temperature sensor that outputs a voltage that is linear or almost linear with respect to the temperature is used. Further, a DC amplifier for amplifying the output of the infrared light receiving element is provided on the same semiconductor chip.

また、特許文献２にはマトリクス状の赤外線検出素子を用いて居住空間の温度分布を検出し迅速かつ高精度、省スペース、低コストで移動人体、静止人体検出を可能とした人体検知装置と、空調時の快適性を向上すると共に省エネルギーを実現する空気調和装置が開示されている。居住空間を複数領域に分けて各領域の温度を検出するマトリクス状に配置された複数のサーモパイル素子が一体に形成されたサーモパイルユニットを設け、マトリクス配設された検出素子の最上行は少なくとも水平面を含む領域を含んだ温度分布検出結果に基づいて居住空間に存在する人体存在の有無等を認識し、この認識結果と居住空間の温度分布により空気調和装置の制御量を決定する。
特開２００１−９１３６０号公報特開２００１−３０４６５５号公報 Patent Document 2 discloses a human body detection device that detects a temperature distribution of a living space using a matrix-shaped infrared detection element, and can detect a moving human body and a stationary human body quickly, with high accuracy, space saving, and low cost. An air conditioner that improves comfort during air conditioning and realizes energy saving is disclosed. The living space is divided into a plurality of regions, and a thermopile unit is provided in which a plurality of thermopile elements arranged in a matrix for detecting the temperature of each region is formed, and the uppermost row of the detection elements arranged in a matrix has at least a horizontal plane Based on the temperature distribution detection result including the area to be included, the presence or absence of a human body existing in the living space is recognized, and the control amount of the air conditioner is determined based on the recognition result and the temperature distribution of the living space.
JP 2001-91360 A JP 2001-304655 A

本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、一体型チップ内でアンプ部等の発熱による熱分布（熱の不均一）が発生しないようにした赤外線センサ装置を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an infrared sensor device in which heat distribution (non-uniform heat) due to heat generated by an amplifier unit or the like does not occur in an integrated chip. To do.

本発明の赤外線センサ装置の一態様は、半導体チップと、前記半導体チップに形成され、アレイ状に配列された複数のサーモパイル素子からなるサーモパイルアレイ（サーモパイル型エリアセンサ）と、前記半導体チップに形成された前記サーモパイルアレイの出力を増幅するアンプと、前記半導体チップに形成され、前記サーモパイルアレイの周辺部の少なくとも一部に近接して配置形成された高熱伝導性金属膜とを具備したことを特徴としている。前記高熱伝導性金属膜は、アルミニウムからなるようにしても良い。前記高熱伝導性金属膜は、前記サーモパイルアレイの周辺部全周に沿って形成されているようにしても良い。前記アンプは、複数個に分割形成され、前記分割されたアンプは、前記半導体チップの周辺部に、前記高熱伝導性金属膜を囲むように配置されているようにしても良い。 One aspect of the infrared sensor device of the present invention is formed on a semiconductor chip, a thermopile array (thermopile type area sensor) that is formed on the semiconductor chip and includes a plurality of thermopile elements arranged in an array, and the semiconductor chip. And an amplifier for amplifying the output of the thermopile array, and a highly thermally conductive metal film formed on the semiconductor chip and disposed in the vicinity of at least a part of the periphery of the thermopile array. Yes. The high thermal conductivity metal film may be made of aluminum. The high thermal conductivity metal film may be formed along the entire periphery of the periphery of the thermopile array. The amplifier may be divided into a plurality of parts, and the divided amplifiers may be arranged at the periphery of the semiconductor chip so as to surround the high thermal conductive metal film.

本発明は、半導体チップ内のアンプ部の発熱による熱分布（熱の不均一）が発生したとしても、高熱伝導性金属膜によって熱が拡散して行き、半導体チップ内は均一な温度分布になる。これにより、サーモパイルアレイ（サーモパイル型エリアセンサ）部とその出力を増幅するアンプとを同一半導体チップに形成した赤外線センサ装置において、高精度な温度測定が可能となる。 In the present invention, even if heat distribution (non-uniform heat) occurs due to heat generated by the amplifier section in the semiconductor chip, heat is diffused by the highly thermally conductive metal film, and the semiconductor chip has a uniform temperature distribution. . Thereby, in the infrared sensor device in which the thermopile array (thermopile type area sensor) part and the amplifier that amplifies the output are formed on the same semiconductor chip, temperature measurement with high accuracy is possible.

以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
本発明は、一体型半導体チップ内でアンプ部の発熱による熱分布が発生しないように、熱伝導性の良い金属膜を半導体チップ全体に張り巡らせる赤外線センサ装置を特徴としている。この高熱伝導性金属膜によって熱が拡散して行き、半導体チップ内は均一な温度になる。よって、エリアセンサ部とアンプ部とを特別な分離をしなくても、サーモパイル素子の冷接点部の温度に不均一が発生しないために高精度な温度測定が可能になる。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to examples.
The present invention is characterized by an infrared sensor device in which a metal film having good thermal conductivity is stretched over the entire semiconductor chip so that heat distribution due to heat generated by the amplifier section does not occur in the integrated semiconductor chip. Heat is diffused by the high thermal conductive metal film, and the semiconductor chip has a uniform temperature. Therefore, even if the area sensor part and the amplifier part are not specially separated, the temperature of the cold junction part of the thermopile element does not become uneven, so that highly accurate temperature measurement is possible.

まず、図１及び図２を参照して実施例１を説明する。
図１は、この実施例の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの平面図、図２は、赤外線センサ装置を構成するサーモパイル型エリアセンサを構成するサーモパイル素子を形成した半導体チップの平面図及び断面図である。サーモパイル型エリアセンサは、サーモパイル素子をアレイ状に形成配置したものである。
サーモパイルは、非接触で個々の物体から放射される赤外線を受けると、そのエネルギーに応じた熱起電力を発生する赤外線センサであり、そのエネルギー絶対量（温度）が検出可能である。
次に、図２を参照して、サーモパイル型エリアセンサを構成するサーモパイル素子の一例を説明する。この実施例では既存のどのようなサーモパイル素子でも用いることができる。サーモパイル素子を構成する熱電対は、温度計の１種であり、異なる２種類の導電材料の細線の両端を接合し、２つの接合点の温度差により発生する電位差を測定することにより温度を測定する装置である。 First, Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor chip on which an infrared sensor device of this embodiment is formed. FIG. 2 is a plan view and a cross-section of a semiconductor chip on which a thermopile element constituting a thermopile area sensor constituting the infrared sensor device is formed. FIG. A thermopile type area sensor has thermopile elements formed and arranged in an array.
The thermopile is an infrared sensor that generates thermal electromotive force according to energy when receiving infrared rays radiated from individual objects in a non-contact manner, and the absolute amount (temperature) of the energy can be detected.
Next, with reference to FIG. 2, an example of the thermopile element which comprises a thermopile type area sensor is demonstrated. In this embodiment, any existing thermopile element can be used. The thermocouple that constitutes the thermopile element is a kind of thermometer, measuring the temperature by joining both ends of fine wires of two different kinds of conductive materials and measuring the potential difference caused by the temperature difference between the two joining points. It is a device to do.

基板１上に、異種の導電材料からなる熱電対７が複数個直列に接続した構造のサーモパイル６を設ける。熱電対７の温接点部５は基板１中心付近に、冷接点部４は基板１周辺部になるように配置する。サーモパイル６の上は黒体用絶縁膜８で覆われている。この黒体用絶縁膜８上には、サーモパイル６の温接点部５上で、且つ冷接点部４上にかからないように黒体（熱吸収膜）９が配設される。基板上には、図示しないが基準温度、即ち冷接点部４の温度を測定するための温度検出素子である薄膜サーミスタが設置されている。
測定物から赤外線の入射があると、黒体９がこの赤外線を吸収し、サーモパイル６の温接点部５の温度が上昇し、温接点部５と冷接点部４との間に温度差を生じ、これによって熱電対７にそれぞれ熱起電力が生じる。サーモパイル６には、これらの熱電対７の熱起電力が足し合わされ、サーモパイル引き出し電極２から出力を取り出すことができる。この場合、基準温度となる冷接点部４の温度を薄膜サーミスタを用いて測定することによって、測定物の赤外線量を正確に測定でき、したがって測定物の温度を測定することができる。 A thermopile 6 having a structure in which a plurality of thermocouples 7 made of different conductive materials are connected in series is provided on the substrate 1. The hot junction 5 of the thermocouple 7 is arranged near the center of the substrate 1 and the cold junction 4 is arranged around the periphery of the substrate 1. The top of the thermopile 6 is covered with a black body insulating film 8. A black body (heat absorption film) 9 is disposed on the black body insulating film 8 so as not to cover the hot contact portion 5 and the cold contact portion 4 of the thermopile 6. Although not shown, a thin film thermistor that is a temperature detection element for measuring the reference temperature, that is, the temperature of the cold junction portion 4 is installed on the substrate.
When infrared rays are incident from the measurement object, the black body 9 absorbs the infrared rays, the temperature of the hot junction part 5 of the thermopile 6 rises, and a temperature difference is generated between the hot junction part 5 and the cold junction part 4. As a result, a thermoelectromotive force is generated in each thermocouple 7. The thermopile 6 adds the thermoelectromotive forces of these thermocouples 7, and the output can be taken out from the thermopile lead electrode 2. In this case, by measuring the temperature of the cold junction portion 4 serving as the reference temperature using a thin film thermistor, the amount of infrared rays of the measurement object can be accurately measured, and therefore the temperature of the measurement object can be measured.

赤外線センサ装置を構成するサーモパイル型エリアセンサは、以上のように説明したサーモパイル素子を複数個、例えば、３×３個あるいは８×８個などアレイ状に配置してなるものである。
図１に示すように、複数のサーモパイル素子で構成されたサーモパイル型エリアセンサ部（以下、エリアセンサ部という）１２が、例えば、シリコンなどの半導体基板１０（以下、半導体チップという）に形成されている。エリアセンサ部１２は、半導体チップ１０のほぼ中央部分に形成されている。半導体チップ１０の周辺部には、内部の集積回路に接続された接続電極（以下、パッドという）１４が形成されている。パッド１４は、例えば、アルミニウム層を用いる。半導体チップ１０には、さらに、周辺部にアンプ部１３が形成されている。また、半導体チップ１０は、エリアセンサ部１２の外周に形成され、アンプ部１３とエリアセンサ部１２との間に配置された３重のリング状の高熱伝導性金属層１１を有している。金属層の材料としてはアルミニウムや銅などがある。
アンプ部１３は、エリアセンサ部１２のエリアセンサからの電圧を高精度に直流増幅するアンプであり、エリアセンサ部１２に近接して設けられている。 The thermopile type area sensor constituting the infrared sensor device is formed by arranging a plurality of thermopile elements as described above, for example, 3 × 3 or 8 × 8 in an array.
As shown in FIG. 1, a thermopile area sensor unit (hereinafter referred to as an area sensor unit) 12 composed of a plurality of thermopile elements is formed on a semiconductor substrate 10 (hereinafter referred to as a semiconductor chip) such as silicon. Yes. The area sensor unit 12 is formed at a substantially central portion of the semiconductor chip 10. In the peripheral portion of the semiconductor chip 10, connection electrodes (hereinafter referred to as pads) 14 connected to an internal integrated circuit are formed. For example, an aluminum layer is used for the pad 14. In the semiconductor chip 10, an amplifier unit 13 is further formed in the peripheral part. The semiconductor chip 10 includes a triple ring-shaped high thermal conductive metal layer 11 formed on the outer periphery of the area sensor unit 12 and disposed between the amplifier unit 13 and the area sensor unit 12. Examples of the material for the metal layer include aluminum and copper.
The amplifier unit 13 is an amplifier that amplifies the voltage from the area sensor of the area sensor unit 12 with high accuracy, and is provided close to the area sensor unit 12.

高熱伝導性金属層１１を形成する工程は、半導体装置の製造方法の通常の工程を利用する。例えば、アンプなどを構成するトランジスタに繋がる配線を形成する時に、同時に高熱伝導性金属層１１を形成する。また、図１の半導体チップに表示されているパッド１４を形成する時にパッド材料をパターニングして形成しても良い。
この実施例では、以上のような構成により、アンプ部の発熱による熱分布が、例え、発生したとしても、熱伝導性の良い銅やアルミニウムなどの高熱伝導性金属層の存在によって熱が拡散して行き、半導体チップの内部は均一な温度分布になる。その結果、アンプとエリアセンサとを同一のチップに形成しても、高精度な温度測定が可能となる。 The step of forming the high thermal conductive metal layer 11 utilizes a normal step of the semiconductor device manufacturing method. For example, when a wiring connected to a transistor constituting an amplifier or the like is formed, the high thermal conductivity metal layer 11 is formed at the same time. Further, when forming the pad 14 displayed on the semiconductor chip in FIG. 1, the pad material may be formed by patterning.
In this embodiment, with the above configuration, even if heat distribution due to heat generation in the amplifier section occurs, heat is diffused by the presence of a highly thermally conductive metal layer such as copper or aluminum having good thermal conductivity. The semiconductor chip has a uniform temperature distribution. As a result, even if the amplifier and the area sensor are formed on the same chip, temperature measurement with high accuracy is possible.

まず、図３を参照して実施例２を説明する。
図３は、この実施例の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの平面図である。赤外線センサ装置を構成するサーモパイル型エリアセンサは、例えば、実施例１において説明したサーモパイル素子を複数個、例えば、３×３個あるいは８×８個などアレイ状に配置してなるものである。エリアセンサ部２２は、半導体チップ２０のほぼ中央部分に形成されている。半導体チップ２０の周辺部には、内部の集積回路に接続されたパッド２４が形成されている。パッド２４は、例えば、アルミニウム層を用いる。半導体チップ２０には、さらに、周辺部にアンプ部２３、２３１、２３２、２３３が各辺に沿って形成されている。また、半導体チップ２０は、エリアセンサ部２２の外周に形成され、アンプ部２３、２３１、２３２、２３３とエリアセンサ部２２との間の各辺に沿って配置された４つの高熱伝導性金属層２１、２１１、２１２、２１３を有している。金属層の材料としてはアルミニウムや銅などがある。 First, Embodiment 2 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a plan view of a semiconductor chip on which the infrared sensor device of this embodiment is formed. The thermopile type area sensor constituting the infrared sensor device is formed by arranging a plurality of thermopile elements described in the first embodiment, for example, 3 × 3 or 8 × 8 in an array. The area sensor unit 22 is formed at a substantially central portion of the semiconductor chip 20. Pads 24 connected to an internal integrated circuit are formed in the periphery of the semiconductor chip 20. For example, an aluminum layer is used for the pad 24. In the semiconductor chip 20, amplifier parts 23, 231, 232, and 233 are further formed along each side in the peripheral part. Further, the semiconductor chip 20 is formed on the outer periphery of the area sensor unit 22, and has four high heat conductive metal layers arranged along each side between the amplifier units 23, 231, 232, and 233 and the area sensor unit 22. 21, 211, 212, 213. Examples of the material for the metal layer include aluminum and copper.

アンプ部２３、２３１、２３２、２３３は、エリアセンサ部２２のエリアセンサからの電圧を高精度に直流増幅するアンプであり、エリアセンサ部２２に近接して設けられている。
高熱伝導性金属層２１、２１１、２１２、２１３を形成する工程は、半導体装置の製造方法の通常の工程を利用する。例えば、アンプなどを構成するトランジスタに繋がる配線を形成する時に、同時に高熱伝導性金属層を形成する。また、図３の半導体チップに表示されているパッド２４を形成する時にパッド材料をパターニングして形成しても良い。
この実施例では、以上のような構成により、アンプ部の発熱による熱分布が、例え、発生したとしても、熱伝導性の良い銅やアルミニウムなどの高熱伝導性金属層の存在によって熱が拡散して行き、半導体チップの内部は均一な温度分布になる。その結果、アンプとエリアセンサとを同一のチップに形成しても、高精度な温度測定が可能となる。アンプを分割し、分散配置することにより、熱の拡散をより迅速に行うことができる。 The amplifier units 23, 231, 232, and 233 are amplifiers that amplify the voltage from the area sensor of the area sensor unit 22 with high accuracy and are provided close to the area sensor unit 22.
The process of forming the high thermal conductive metal layers 21, 211, 212, 213 utilizes a normal process of the semiconductor device manufacturing method. For example, when a wiring connected to a transistor constituting an amplifier or the like is formed, a high thermal conductivity metal layer is formed at the same time. Further, when the pad 24 displayed on the semiconductor chip of FIG. 3 is formed, the pad material may be formed by patterning.
In this embodiment, with the above configuration, even if heat distribution due to heat generation in the amplifier section occurs, heat is diffused by the presence of a highly thermally conductive metal layer such as copper or aluminum having good thermal conductivity. The semiconductor chip has a uniform temperature distribution. As a result, even if the amplifier and the area sensor are formed on the same chip, temperature measurement with high accuracy is possible. By dividing the amplifiers and arranging them in a distributed manner, heat can be diffused more quickly.

まず、図４を参照して実施例３を説明する。
図４は、この実施例の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの平面図である。サーモパイル素子を形成した半導体チップの平面図及び断面図を示す。赤外線センサ装置を構成するサーモパイル型エリアセンサは、サーモパイル素子をアレイ状に形成配置したものである。
図４に示すように、複数のサーモパイル素子で構成されたサーモパイル型エリアセンサ部（以下、エリアセンサ部という）３２が半導体チップに形成されている。エリアセンサ部３２は、半導体チップ３０のほぼ中央部分に形成されている。半導体チップ３０の周辺部には、内部の集積回路に接続されたパッド３４が形成されている。パッド３４は、例えば、アルミニウム層を用いる。半導体チップ３０には、さらに、周辺部にアンプ部３３が形成されている。また、半導体チップ３０は、エリアセンサ部３２の外周に形成され、アンプ部３３とエリアセンサ部３２との間に配置されたスパイラル状の高熱伝導性金属層３１を有している。金属層の材料としてはアルミニウムや銅などがある。 First, Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a plan view of a semiconductor chip on which the infrared sensor device of this embodiment is formed. The top view and sectional drawing of the semiconductor chip in which the thermopile element was formed are shown. The thermopile type area sensor that constitutes the infrared sensor device has thermopile elements formed and arranged in an array.
As shown in FIG. 4, a thermopile type area sensor unit (hereinafter referred to as area sensor unit) 32 composed of a plurality of thermopile elements is formed on a semiconductor chip. The area sensor unit 32 is formed at a substantially central portion of the semiconductor chip 30. Pads 34 connected to the internal integrated circuit are formed in the peripheral portion of the semiconductor chip 30. For example, an aluminum layer is used for the pad 34. In the semiconductor chip 30, an amplifier unit 33 is further formed in the peripheral part. The semiconductor chip 30 includes a spiral high heat conductive metal layer 31 formed on the outer periphery of the area sensor unit 32 and disposed between the amplifier unit 33 and the area sensor unit 32. Examples of the material for the metal layer include aluminum and copper.

アンプ部３３は、エリアセンサ部３２からの電圧を高精度に直流増幅するアンプであり、エリアセンサ部３２に近接して設けられている。
高熱伝導性金属層３１を形成する工程は、半導体装置の製造方法の通常の工程を利用する。例えば、アンプなどを構成するトランジスタに繋がる配線を形成する時に、同時に高熱伝導性金属層３１を形成する。また、図４の半導体チップに表示されているパッド３４を形成する時にパッド材料をパターニングして形成しても良い。
この実施例では、以上のような構成により、アンプ部の発熱による熱分布が、例え、発生したとしても、熱伝導性の良い銅やアルミニウムなどの高熱伝導性金属層の存在によって熱が拡散して行き、半導体チップの内部は均一な温度分布になる。その結果、アンプとエリアセンサとを同一のチップに形成しても、高精度な温度測定が可能となる。リング状の高熱伝導性金属層と同じような効果が得られる。 The amplifier unit 33 is an amplifier that amplifies the voltage from the area sensor unit 32 with high accuracy and is provided close to the area sensor unit 32.
The process of forming the high thermal conductive metal layer 31 uses a normal process of the semiconductor device manufacturing method. For example, the high thermal conductivity metal layer 31 is formed at the same time when the wiring connected to the transistors constituting the amplifier or the like is formed. Further, when forming the pad 34 displayed on the semiconductor chip of FIG. 4, the pad material may be formed by patterning.
In this embodiment, with the above configuration, even if heat distribution due to heat generation in the amplifier section occurs, heat is diffused by the presence of a highly thermally conductive metal layer such as copper or aluminum having good thermal conductivity. The semiconductor chip has a uniform temperature distribution. As a result, even if the amplifier and the area sensor are formed on the same chip, temperature measurement with high accuracy is possible. The same effect as that of the ring-shaped high heat conductive metal layer can be obtained.

実施例１の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの概念的平面図。1 is a conceptual plan view of a semiconductor chip on which an infrared sensor device of Example 1 is formed. 実施例１で用いられる赤外線センサ装置を構成するサーモパイル型エリアセンサを構成するサーモパイル素子の平面図及び断面図。The top view and sectional drawing of the thermopile element which comprise the thermopile type area sensor which comprises the infrared sensor apparatus used in Example 1. FIG. 実施例２の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの概念的平面図。The conceptual top view of the semiconductor chip in which the infrared sensor apparatus of Example 2 was formed. 実施例３の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの概念的平面図。The conceptual top view of the semiconductor chip in which the infrared sensor apparatus of Example 3 was formed. 従来の赤外線センサ装置が形成された半導体チップの概念的平面図。The conceptual top view of the semiconductor chip in which the conventional infrared sensor apparatus was formed.

Explanation of symbols

１・・・基板
２・・・サーモパイル引き出し電極
４・・・冷接点部
５・・・温接点部
６・・・サーモパイル
７・・・熱電対
８・・・黒体用絶縁膜
９・・・黒体
１０、２０、３０・・・半導体チップ（半導体基板）
１１、２１、３１・・・高熱伝導性金属膜
１２、２２、３２・・・エリアセンサ
１３、２３、２３１、２３２、２３３、３３・・・アンプ部
１４、２４、３４・・・パッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... Thermopile extraction electrode 4 ... Cold junction part 5 ... Warm junction part 6 ... Thermopile 7 ... Thermocouple 8 ... Insulating film for black bodies 9 ... Black body 10, 20, 30 ... Semiconductor chip (semiconductor substrate)
11, 21, 31 ... High thermal conductive metal film 12, 22, 32 ... Area sensor 13, 23, 231, 232, 233, 33 ... Amplifier unit 14, 24, 34 ... Pad

Claims

A semiconductor chip, a thermopile array formed on the semiconductor chip and including a plurality of thermopile elements arranged in an array, an amplifier that amplifies the output of the thermopile array formed on the semiconductor chip, and the semiconductor chip An infrared sensor device, comprising: a highly thermally conductive metal film disposed in the vicinity of at least a part of a peripheral portion of the thermopile array.

2. The infrared sensor device according to claim 1, wherein the high thermal conductivity metal film is formed along the entire periphery of the periphery of the thermopile array.

2. The amplifier according to claim 1, wherein the amplifier is divided into a plurality of parts, and the divided amplifiers are arranged in a peripheral portion of the semiconductor chip so as to surround the high thermal conductivity metal film. Item 3. The infrared sensor device according to Item 2.