JP2009079946A - Thermopile type infrared sensor - Google Patents

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Hiroyuki Kasai
宏之 河西
Yukihisa Ishikawa
恭久 石川
Kuniyuki Hishinuma
邦之 菱沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an infrared sensor which provides stable output by reducing the effect of heat generation caused by the consumption current of an amplification circuit formed on the same semiconductor substrate as a thermopile element. <P>SOLUTION: An infrared detection section 1 comprising the thermopile element 10 and a signal amplification section 2 comprising the amplification circuit which amplifies the output of the thermopile element 10 are formed on the semiconductor substrate 50. A separation groove 3 is formed between the infrared detection section 1 and the signal amplification section 2. Heat conduction between the infrared detection section 1 and the signal amplification section 2 is reduced by the separation groove 3, thereby reducing the influence of the heat generation caused by the consumption current of the signal amplification section 2 on the cold junction temperature of the thermopile element 10 to provide stable output. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description


本発明はサーモパイル型の赤外線センサに関し、特にサーモパイル素子と当該サーモパイル素子の出力を増幅する増幅回路とが同一の半導体基板上に形成される赤外線センサに関する。

The present invention relates to a thermopile type infrared sensor, and more particularly to an infrared sensor in which a thermopile element and an amplifier circuit that amplifies the output of the thermopile element are formed on the same semiconductor substrate.


サーモパイル型の赤外線センサは、赤外線を電気信号に変換するサーモパイル素子と、サーモパイル素子の冷接点温度を検出してセンサ出力を補正するための温度センサと、これらの出力を増幅する増幅回路とによって構成される。従来の一般的なサーモパイル型の赤外線センサは、サーモパイル素子および増幅回路がそれぞれ別々の半導体基板で形成され、それぞれが1つのパッケージ内で接続される構成となっていた。

A thermopile infrared sensor is composed of a thermopile element that converts infrared light into an electrical signal, a temperature sensor that detects the cold junction temperature of the thermopile element and corrects the sensor output, and an amplification circuit that amplifies the output. Is done. A conventional general thermopile type infrared sensor has a configuration in which a thermopile element and an amplifier circuit are formed on separate semiconductor substrates, and are connected in one package.


しかし、サーモパイル素子と増幅回路が別々の半導体基板上に形成されると、各半導体基板間の配線が長くなるほど、外部からのノイズが大きくなってしまうという問題があった。このような問題を解決するため、特許文献1には、サーモパイル素子および増幅回路を同一の半導体基板上に形成する赤外線センサが提案されている。

However, when the thermopile element and the amplifier circuit are formed on different semiconductor substrates, there is a problem that the noise from the outside increases as the wiring between the semiconductor substrates becomes longer. In order to solve such a problem, Patent Document 1 proposes an infrared sensor in which a thermopile element and an amplifier circuit are formed on the same semiconductor substrate.


特許文献1の赤外線センサを図7に示す。図7の赤外線センサは、受光する赤外線量に応じた信号を生成するサーモパイル素子91と、サーモパイル素子91の冷接点温度を検出する温度センサ92と、サーモパイル素子91の出力を増幅する増幅回路93と、温度センサ92の出力を増幅する増幅回路94と、が半導体基板90上に形成されてなる。

An infrared sensor disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. The infrared sensor of FIG. 7 includes a thermopile element 91 that generates a signal according to the amount of received infrared light, a temperature sensor 92 that detects the cold junction temperature of the thermopile element 91, and an amplification circuit 93 that amplifies the output of the thermopile element 91. An amplification circuit 94 that amplifies the output of the temperature sensor 92 is formed on the semiconductor substrate 90.


特許文献1の赤外線センサは、サーモパイル素子91と増幅回路94とが同一の半導体基板90に形成されることによって、各々を接続する配線を最小限の長さにすることができるため、配線を介しての外部ノイズの影響を抑えることができる。また、特許文献1の赤外線センサにおいて、温度センサ92は、サーモパイル素子91の冷接点のうち、入出力パッド95から最も離れた位置に隣接していることで、入出力パッド95を介したボンディングワイヤからの熱的な影響が軽減されるため、環境温度変化の影響を受けにくくすることができる。
特開2001−091360号公報

In the infrared sensor of Patent Document 1, since the thermopile element 91 and the amplifier circuit 94 are formed on the same semiconductor substrate 90, the wiring connecting them can be made to the minimum length. The influence of all external noise can be suppressed. In the infrared sensor disclosed in Patent Document 1, the temperature sensor 92 is adjacent to a position farthest from the input / output pad 95 among the cold junctions of the thermopile element 91, so that a bonding wire via the input / output pad 95 is provided. Therefore, it is possible to make it less susceptible to environmental temperature changes.
JP 2001-091360 A


しかしながら特許文献1の構成は、サーモパイル素子91と増幅回路93、94とが同一の半導体基板上に隣接しているため、増幅回路93、94の消費電流に起因する発熱によって、サーモパイル素子91の冷接点温度が上昇してしまう。サーモパイル型赤外線センサは、温接点温度と冷接点温度との温度差を検出して出力電圧を生成するという原理上、冷接点温度が安定しないと出力電圧も安定しないため、増幅回路93、94の消費電流の変動に伴ってサーモパイル素子91の冷接点温度が変動してしまうと、出力電圧が不安定になってしまうという問題があった。

However, in the configuration of Patent Document 1, since the thermopile element 91 and the amplifier circuits 93 and 94 are adjacent to each other on the same semiconductor substrate, the thermopile element 91 is cooled by heat generated by the consumption current of the amplifier circuits 93 and 94. Contact temperature will rise. The thermopile type infrared sensor detects the temperature difference between the hot junction temperature and the cold junction temperature and generates an output voltage. The output voltage is not stable unless the cold junction temperature is stable. When the cold junction temperature of the thermopile element 91 fluctuates with fluctuations in current consumption, there is a problem that the output voltage becomes unstable.


本発明は上記の問題点に鑑み、サーモパイル素子と同一の半導体基板上に形成される増幅回路の消費電流による発熱の影響を抑制し、出力が安定した赤外線センサを提供することを目的とする。

In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an infrared sensor that suppresses the influence of heat generation due to current consumption of an amplifier circuit formed on the same semiconductor substrate as a thermopile element and has a stable output.

上記の課題を解決するため、本発明のサーモパイル型赤外線センサは、受光した赤外線量に応じた信号を出力するサーモパイル素子を含む赤外線検出部と、前記赤外線検出部によって生成された前記信号を増幅する増幅回路を含む信号処理部とを同一の半導体基板に形成したサーモパイル型赤外線センサであって、前記赤外線検出部と前記信号処理部との間に位置する前記半導体基板に形成された前記赤外線検出部と前記信号処理部との間の熱伝導を抑制する熱分離部を有する。   In order to solve the above problems, a thermopile type infrared sensor of the present invention amplifies the signal generated by the infrared detection unit including an infrared detection unit including a thermopile element that outputs a signal corresponding to the amount of received infrared rays. A thermopile type infrared sensor in which a signal processing unit including an amplifier circuit is formed on the same semiconductor substrate, wherein the infrared detection unit is formed between the infrared detection unit and the signal processing unit. And a heat separation unit that suppresses heat conduction between the signal processing unit and the signal processing unit.

前記熱分離部は、前記半導体基板の表面に形成された溝領域で構成されてもよい。 The heat separation part may be constituted by a groove region formed on a surface of the semiconductor substrate.

前記溝領域は、前記赤外線検出部を囲って形成され構成でもよい。 The groove region may be formed so as to surround the infrared detection unit.

前記熱分離部は、前記半導体基板の表面に形成された、前記サーモパイル素子と同じ構造を有するダミーのサーモパイル素子で構成されてもよい。 The thermal separation unit may be a dummy thermopile element formed on the surface of the semiconductor substrate and having the same structure as the thermopile element.

前記ダミーのサーモパイル素子は複数あり、前記赤外線検出部を囲って形成される構成でもよい。 A plurality of the dummy thermopile elements may be provided and may be formed so as to surround the infrared detection unit.

前記ダミーのサーモパイル素子は、前記赤外線検出部を構成するサーモパイル素子と同一の寸法で形成される構成でもよい。 The dummy thermopile element may be configured to have the same dimensions as the thermopile element constituting the infrared detection unit.

また、前記赤外線検出部と同一の半導体基板に、前記赤外線検出部と隣接し、かつ前記信号増幅部からの熱伝導が抑制された領域に、前記赤外線検出部に含まれるサーモパイル素子の冷接点温度を検出する温度センサが形成される構成であってもよい。 Further, the cold junction temperature of the thermopile element included in the infrared detection unit in the same semiconductor substrate as the infrared detection unit, adjacent to the infrared detection unit, and in a region where heat conduction from the signal amplification unit is suppressed. The structure in which the temperature sensor which detects this is formed may be sufficient.

本発明に係る赤外線センサによれば、前記赤外線検出部と前記増幅回路の間に設けられる熱分離溝によって前記増幅回路と前記赤外線検出部との間の熱伝導が抑制される構成であるため、前記赤外線検出部に含まれるサーモパイル素子の冷接点温度が前記増幅回路の消費電流に与えられる影響を軽減し、出力を安定させることができる。また、前記赤外線検出部と前記増幅回路の間に複数のダミー素子が設けられることによっても前記増幅回路と前記赤外線検出部との間の熱伝導が抑制され、その出力を安定させることができる。   According to the infrared sensor according to the present invention, since heat conduction between the amplifier circuit and the infrared detector is suppressed by a heat separation groove provided between the infrared detector and the amplifier circuit, The influence of the cold junction temperature of the thermopile element included in the infrared detector on the current consumption of the amplifier circuit can be reduced, and the output can be stabilized. Further, by providing a plurality of dummy elements between the infrared detection unit and the amplification circuit, heat conduction between the amplification circuit and the infrared detection unit is suppressed, and the output can be stabilized.

以下、本発明の赤外線センサを図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る赤外線センサを示す平面図である。そして、図2は、図1に示されたA‐A部における断面を示した図である。図1の赤外線センサは、サーモパイル素子からなる赤外線検出部1、信号処理部としての増幅回路2、および熱分離部としての分離溝3が半導体基板50に形成されてなる。   Hereinafter, an infrared sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing an infrared sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a cross section taken along the line AA shown in FIG. The infrared sensor shown in FIG. 1 includes an infrared detection unit 1 made of a thermopile element, an amplifier circuit 2 as a signal processing unit, and a separation groove 3 as a heat separation unit formed in a semiconductor substrate 50.

赤外線検出部1を構成するサーモパイル素子は、p型ポリシリコン11とn型ポリシリコン12とが交互に直列接続されることによって熱電対を構成し、そのp型ポリシリコン11とn型ポリシリコン12との接続点は、それぞれ交互に、赤外線吸収膜13に覆われた温接点部14と、その周縁部に位置する冷接点部15を構成する。これら熱電堆および赤外線吸収膜はメンブレン16上に形成される。図2に示されるように、このメンブレン16は空洞17上に跨って形成され、その空洞部上に温接点部14が位置することで、温接点部14と冷接点部15とを熱的に分離される。p型ポリシリコン11およびn型ポリシリコン12から構成される熱電対によって、温接点部14と冷接点部15との温度差を検出し、それを電圧信号として出力する。   The thermopile element that constitutes the infrared detecting unit 1 forms a thermocouple by alternately connecting the p-type polysilicon 11 and the n-type polysilicon 12 in series, and the p-type polysilicon 11 and the n-type polysilicon 12 are connected. Are connected to the hot contact portion 14 covered with the infrared absorption film 13 and the cold contact portion 15 located at the peripheral portion thereof alternately. These thermopile and infrared absorption film are formed on the membrane 16. As shown in FIG. 2, the membrane 16 is formed so as to straddle the cavity 17, and the hot contact part 14 and the cold contact part 15 are thermally connected by positioning the hot contact part 14 on the cavity part. To be separated. A thermocouple composed of p-type polysilicon 11 and n-type polysilicon 12 detects a temperature difference between hot junction portion 14 and cold junction portion 15 and outputs it as a voltage signal.

信号増幅部は、赤外線検出部1を構成するサーモパイル素子の出力信号を増幅する増幅回路2から構成される。図示していないが、増幅回路2と赤外線検出部1とは半導体基板50上に形成された配線等によって接続され出力信号が伝達される。このように増幅回路2と赤外線検出部1は、ともに半導体基板50に形成されることで、これらを接続する配線の長さを最小限にすることができるため、外部からのノイズの影響を抑えることができる。   The signal amplification unit includes an amplification circuit 2 that amplifies the output signal of the thermopile element that constitutes the infrared detection unit 1. Although not shown, the amplifier circuit 2 and the infrared detection unit 1 are connected by a wiring or the like formed on the semiconductor substrate 50 and an output signal is transmitted. As described above, since the amplifier circuit 2 and the infrared detection unit 1 are both formed on the semiconductor substrate 50, the length of the wiring connecting them can be minimized, thereby suppressing the influence of external noise. be able to.

分離溝3は、図2に示すように、赤外線検出部1と増幅回路2との間の半導体基板50に形成された溝であり、この分離溝3によって、増幅回路2からサーモパイル素子に対する直接的な熱流が遮断される。そして増幅回路2から分離溝3の下方、および側方を介して冷接点部15へ至る熱流は、信号増幅部2から冷接点部15へ直接至る熱流よりも十分に小さいことから、サーモパイル素子に含まれる冷接点部15の温度は、増幅回路2の発熱を受けず安定する。本実施例の赤外線センサは、分離溝3の長さが、増幅回路2に面したサーモパイル素子の長さL以上に形成される。   As shown in FIG. 2, the separation groove 3 is a groove formed in the semiconductor substrate 50 between the infrared detection unit 1 and the amplifier circuit 2, and by this separation groove 3, the amplification circuit 2 directly connects the thermopile element. Heat flow is interrupted. Since the heat flow from the amplifier circuit 2 to the cold junction 15 via the side of the separation groove 3 and the side is sufficiently smaller than the heat flow directly from the signal amplifier 2 to the cold junction 15, the thermopile element The temperature of the included cold junction 15 is stabilized without receiving heat from the amplifier circuit 2. In the infrared sensor of this embodiment, the length of the separation groove 3 is formed to be equal to or longer than the length L of the thermopile element facing the amplifier circuit 2.

本実施例に係る赤外線センサは、分離溝3によってサーモパイル素子と増幅回路2との間の熱伝導が抑制されることで、サーモパイル素子に含まれる冷接点部15の温度が信号増幅部2の発熱に影響されないため、センサとしての出力を安定させることができる。   In the infrared sensor according to the present embodiment, the heat conduction between the thermopile element and the amplifier circuit 2 is suppressed by the separation groove 3, so that the temperature of the cold junction part 15 included in the thermopile element generates heat of the signal amplifier 2. Therefore, the output as a sensor can be stabilized.

なお、本実施例において、赤外線検出部1はサーモパイル素子10が単体で構成された例を示したが、サーモパイル素子が複数行、複数列に配置されたサーモパイルアレイによって構成されてもよい。図3は、サーモパイルアレイによって構成された赤外線検出部1を有する赤外線センサの平面図であり、上述の実施例同様に赤外線検出部1と増幅回路2との間の半導体基板50には、両者間の熱の影響を抑制するための分離溝3が形成される。   In the present embodiment, the infrared detection unit 1 is shown as an example in which the thermopile elements 10 are configured as a single unit, but the thermopile elements may be configured by a thermopile array in which a plurality of rows and columns are arranged. FIG. 3 is a plan view of an infrared sensor having an infrared detection unit 1 constituted by a thermopile array. Like the above-described embodiment, the semiconductor substrate 50 between the infrared detection unit 1 and the amplifier circuit 2 has a gap between the two. A separation groove 3 is formed for suppressing the influence of heat.

図4に本発明の第2の実施例に係る赤外線センサの平面図を示す。図4に示される赤外線センサは、サーモパイル素子10が複数行、複数列に配置されたサーモパイルアレイからなる赤外線検出部1と、信号増幅部2と、赤外線検出部1を囲む分離溝3とから構成され、全てひとつの半導体基板上に形成されている。図示していないが、増幅回路2と赤外線検出部1とは半導体基板50上に形成された配線等によって接続され出力信号が伝達される。そしてこの配線形成のための半導体基板領域を設けるため分離溝3は一部が途切れる場合もある。   FIG. 4 is a plan view of an infrared sensor according to the second embodiment of the present invention. The infrared sensor shown in FIG. 4 includes an infrared detection unit 1 composed of a thermopile array in which thermopile elements 10 are arranged in a plurality of rows and columns, a signal amplification unit 2, and a separation groove 3 surrounding the infrared detection unit 1. All are formed on one semiconductor substrate. Although not shown, the amplifier circuit 2 and the infrared detection unit 1 are connected by a wiring or the like formed on the semiconductor substrate 50 and an output signal is transmitted. In order to provide a semiconductor substrate region for forming the wiring, a part of the separation groove 3 may be interrupted.

本実施例の赤外線センサによると、赤外線検出部1が分離溝3に囲まれる構成であるため、赤外線検出部1は、信号増幅部2以外の構成要素との間の熱伝導も抑制され、サーモパイル素子10に含まれる冷接点部15の温度は、信号増幅部2以外の構成要素による温度変動、例えば半導体基板の周縁部に設けられたボンディングパッド(図示せず)を介したボンディングワイヤからの熱的な影響を抑えることもできる。   According to the infrared sensor of the present embodiment, since the infrared detection unit 1 is surrounded by the separation groove 3, the infrared detection unit 1 also suppresses heat conduction with components other than the signal amplification unit 2, and the thermopile. The temperature of the cold junction 15 included in the element 10 is caused by temperature fluctuations due to components other than the signal amplifying unit 2, for example, heat from a bonding wire via a bonding pad (not shown) provided on the peripheral edge of the semiconductor substrate. Can also reduce the impact.

本発明の第3の実施例に係る赤外線センサの平面図を図5に示す。図5の赤外線センサは、サーモパイル素子10が複数行、複数列に配置されたサーモパイルアレイからなる赤外線検出部1と、増幅回路2と、一列に並べられた複数個のダミー素子4とから構成される。   FIG. 5 shows a plan view of an infrared sensor according to the third embodiment of the present invention. The infrared sensor shown in FIG. 5 is composed of an infrared detector 1 composed of a thermopile array in which thermopile elements 10 are arranged in a plurality of rows and columns, an amplifier circuit 2, and a plurality of dummy elements 4 arranged in a row. The

ダミー素子4は、増幅回路2に面したサーモパイルアレイの行に平行して複数個配置される。ダミー素子4は図2に示されたサーモパイル素子10と同じ製造工程中で製造され、同様の構造で、同一の面積からなるが、電気的には他の構成要素から切断される。それぞれのダミー素子4に含まれる空洞によって、赤外線検出部1と信号増幅部2とを結ぶ最短経路を空間的に遮断し、熱流を制限することで熱伝導を抑制する。   A plurality of dummy elements 4 are arranged in parallel to the rows of the thermopile array facing the amplifier circuit 2. The dummy element 4 is manufactured in the same manufacturing process as the thermopile element 10 shown in FIG. 2 and has the same structure and the same area, but is electrically cut from other components. The cavities included in the respective dummy elements 4 spatially block the shortest path connecting the infrared detecting unit 1 and the signal amplifying unit 2 to restrict heat flow, thereby suppressing heat conduction.

本実施例に係る赤外線センサは、赤外線検出部1と増幅回路2との間に複数のダミー素子4が並べて挿入されることで、赤外線検出部1と増幅回路2との間に、分離溝3が形成された第1実施例の赤外線センサと同等の効果を得ることができる。また、本実施例に係る赤外線センサは、サーモパイル素子10とダミー素子4とが同じ構造、および同じ面積で形成されるため、ともに同一のプロセスで製造することができ、工程の簡略化を図ることができる。   In the infrared sensor according to the present embodiment, a plurality of dummy elements 4 are inserted side by side between the infrared detector 1 and the amplifier circuit 2, so that the separation groove 3 is interposed between the infrared detector 1 and the amplifier circuit 2. An effect equivalent to that of the infrared sensor of the first embodiment in which is formed can be obtained. In addition, since the thermopile element 10 and the dummy element 4 are formed with the same structure and the same area in the infrared sensor according to the present embodiment, both can be manufactured by the same process, and the process can be simplified. Can do.

なお、本実施例に係る赤外線センサは、ダミー素子4がサーモパイル素子10よりも小さい面積で構成されてもよい。小面積で形成された複数のダミー素子4が、隙間なく配置されることで、それぞれのダミー素子4に含まれる空洞17が密集し、半導体基板50中を増幅回路2から赤外線検出部1へ直接至る熱流が減少するため、熱伝導の抑制効果が上がる。
また、熱分離部として溝を設けた場合と同様に、サーモパイル素子が複数行、複数列に配置されたサーモパイルアレイからなる赤外線検出部と、信号増幅回路とを有する赤外線センサにおいても、サーモパイルから構成されるダミー素子を、赤外線検出部を囲むよう形成することも可能である。
In the infrared sensor according to the present embodiment, the dummy element 4 may be configured with an area smaller than the thermopile element 10. The plurality of dummy elements 4 formed with a small area are arranged without gaps, so that the cavities 17 included in the respective dummy elements 4 are densely packed, and the semiconductor substrate 50 is directly passed from the amplifier circuit 2 to the infrared detection unit 1. Since the heat flow to reach decreases, the effect of suppressing heat conduction increases.
Similarly to the case where a groove is provided as a heat separation part, an infrared sensor having a thermopile array in which thermopile elements are arranged in a plurality of rows and a plurality of columns and a signal amplifying circuit also includes a thermopile. It is also possible to form the dummy element to be surrounded so as to surround the infrared detection unit.

このような場合でも、赤外線検出部は、信号増幅回路以外の構成要素からの熱伝導も抑制され、サーモパイル素子に含まれる冷接点部の温度は、信号増幅回路以外の構成要素からの熱的な影響を抑えることもできる。   Even in such a case, the infrared detection unit also suppresses heat conduction from the components other than the signal amplifier circuit, and the temperature of the cold junction portion included in the thermopile element is thermally increased from components other than the signal amplifier circuit. The impact can also be suppressed.

図6に、本発明の第4の実施例に係る赤外線センサが示す。図6の赤外線センサは、赤外線検出部1と、信号増幅部2と、分離溝3と、温度センサ5と、から構成される。温度センサ5は、赤外線検出部1を構成するサーモパイル素子10に含まれる冷接点部15の温度を検出するものであり、赤外線検出部1と隣接し、かつ分離溝3によって増幅回路2からの熱伝導の影響が抑制された領域に形成される。そして、例えばサーミスタや、バンドギャップ型のアナログセンサから構成される。   FIG. 6 shows an infrared sensor according to a fourth embodiment of the present invention. The infrared sensor shown in FIG. 6 includes an infrared detection unit 1, a signal amplification unit 2, a separation groove 3, and a temperature sensor 5. The temperature sensor 5 detects the temperature of the cold junction 15 included in the thermopile element 10 constituting the infrared detection unit 1, is adjacent to the infrared detection unit 1, and is heated from the amplifier circuit 2 by the separation groove 3. It is formed in a region where the influence of conduction is suppressed. For example, it is composed of a thermistor or a band gap type analog sensor.

本実施例に係る赤外線センサは、赤外線検出部1とともに温度センサ5が半導体基板50上に形成されることで、これらを互いに接続する配線を短くすることができるため、当該配線からの熱的影響による誤差を極小化することができる。また、温度センサ5と信号増幅部2との間は分離溝3によって熱伝導が抑制されているため、信号増幅部2の消費電流の変動によって、赤外線検出部1の冷接点部15の温度および温度センサ5の検出する温度が影響されることなく、赤外線検出部と温度センサが別々の半導体基板に形成される赤外線センサよりも、サーモパイル素子10に含まれる冷接点部15の温度をより正確に検出することができる。   In the infrared sensor according to the present embodiment, since the temperature sensor 5 is formed on the semiconductor substrate 50 together with the infrared detection unit 1, the wiring for connecting them to each other can be shortened. The error due to can be minimized. Further, since the heat conduction is suppressed between the temperature sensor 5 and the signal amplification unit 2 by the separation groove 3, the temperature of the cold junction unit 15 of the infrared detection unit 1 and The temperature of the cold junction part 15 included in the thermopile element 10 is more accurately determined than the infrared sensor in which the infrared detection part and the temperature sensor are formed on separate semiconductor substrates without being affected by the temperature detected by the temperature sensor 5. Can be detected.

なお本実施例に係る赤外線センサでは、分離溝3によって赤外線検出部1と信号増幅部2との間の熱伝導を抑制していたが、分離溝3に替えて複数のダミー素子4が用いられてもよい。   In the infrared sensor according to the present embodiment, the heat conduction between the infrared detection unit 1 and the signal amplification unit 2 is suppressed by the separation groove 3, but a plurality of dummy elements 4 are used instead of the separation groove 3. May be.

本発明の第1の実施例に係る赤外線センサの平面図。The top view of the infrared sensor which concerns on the 1st Example of this invention. 図1のA−A’についての断面図。Sectional drawing about A-A 'of FIG. 本発明の第1の実施例に係るサーモパイルアレイ構造を有する赤外線センサの平面図。1 is a plan view of an infrared sensor having a thermopile array structure according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例に係る他の赤外線センサの平面図。The top view of the other infrared sensor which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る赤外線センサの平面図。The top view of the infrared sensor which concerns on the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例に係る赤外線センサの平面図。The top view of the infrared sensor which concerns on the 4th Example of this invention. 従来の赤外線センサを表す平面図。The top view showing the conventional infrared sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 赤外線検出部
2 増幅回路
3 分離溝
4 ダミー素子
5 温度センサ
10 サーモパイル素子
11 n型ポリシリコン
12 p型ポリシリコン
13 赤外線吸収膜
14 温接点部
15 冷接点部
16 ダイアフラム
17 空洞
50 半導体基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Infrared detection part 2 Amplifying circuit 3 Separation groove 4 Dummy element 5 Temperature sensor 10 Thermopile element 11 N type polysilicon 12 P type polysilicon 13 Infrared absorption film 14 Hot contact part 15 Cold contact part 16 Diaphragm 17 Cavity 50 Semiconductor substrate

Claims (7)

受光した赤外線量に応じた信号を出力するサーモパイル素子を含む赤外線検出部と、前記赤外線検出部によって生成された前記信号を増幅する増幅回路を含む信号処理部とを同一の半導体基板に形成したサーモパイル型赤外線センサであって、少なくとも前記赤外線検出部と前記信号処理部との間に位置する前記半導体基板に形成された前記赤外線検出部と前記信号処理部との間の熱伝導を抑制する熱分離部を有することを特徴とするサーモパイル型赤外線センサ。   A thermopile in which an infrared detection unit including a thermopile element that outputs a signal according to the amount of received infrared light and a signal processing unit including an amplification circuit that amplifies the signal generated by the infrared detection unit are formed on the same semiconductor substrate Separation that suppresses heat conduction between the infrared detection unit and the signal processing unit formed on the semiconductor substrate at least between the infrared detection unit and the signal processing unit Thermopile type infrared sensor characterized by having a part. 前記熱分離部は、前記半導体基板の表面に形成された溝領域であることを特徴とする請求項1に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 The thermopile infrared sensor according to claim 1, wherein the heat separation part is a groove region formed on a surface of the semiconductor substrate. 前記溝領域は、前記赤外線検出部を囲って形成されることを特徴とする請求項1に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 The thermopile infrared sensor according to claim 1, wherein the groove region is formed to surround the infrared detection unit. 前記熱分離部は、前記半導体基板の表面に形成された、前記サーモパイル素子と同じ構造を有するダミーのサーモパイル素子であることを特徴とする請求項1に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 2. The thermopile infrared sensor according to claim 1, wherein the heat separation part is a dummy thermopile element formed on a surface of the semiconductor substrate and having the same structure as the thermopile element. 前記ダミーのサーモパイル素子は複数形成されており、前記赤外線検出部を囲って形成されることを特徴とする請求項4に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 The thermopile type infrared sensor according to claim 4, wherein a plurality of the dummy thermopile elements are formed so as to surround the infrared detection unit. 前記ダミーのサーモパイル素子は、前記赤外線検出部を構成するサーモパイル素子と同一の寸法で形成されることを特徴とする請求項4又は請求項5のいずれか一項に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 6. The thermopile infrared sensor according to claim 4, wherein the dummy thermopile element is formed to have the same size as the thermopile element constituting the infrared detection unit. 前記赤外線検出部と同一の半導体基板に、前記赤外線検出部と隣接し、かつ前記信号増幅部からの熱伝導が抑制された領域に、前記赤外線検出部に含まれるサーモパイル素子の冷接点温度を検出する温度センサが形成されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のサーモパイル型赤外線センサ。 The cold junction temperature of the thermopile element included in the infrared detection unit is detected in a region adjacent to the infrared detection unit on the same semiconductor substrate as the infrared detection unit and in which heat conduction from the signal amplification unit is suppressed. The thermopile type infrared sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a temperature sensor is formed.
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