JP2013205228A - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2013205228A
JP2013205228A JP2012074714A JP2012074714A JP2013205228A JP 2013205228 A JP2013205228 A JP 2013205228A JP 2012074714 A JP2012074714 A JP 2012074714A JP 2012074714 A JP2012074714 A JP 2012074714A JP 2013205228 A JP2013205228 A JP 2013205228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
viewing angle
infrared
semiconductor sensor
sensor according
unit
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
JP2012074714A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Yamaoka
慶祐 山岡
Seiichi Tokuo
聖一 徳尾
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.)
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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 Asahi Kasei Electronics Co Ltd filed Critical Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority to JP2012074714A priority Critical patent/JP2013205228A/en
Publication of JP2013205228A publication Critical patent/JP2013205228A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor sensor having a desired viewing angle characteristic.SOLUTION: A semiconductor sensor includes a viewing angle restriction part (3) having viewing angle adjustment means (4) for adjusting, to a desired value, a viewing angle characteristic (100) representing a relation between an incident angle (θ) to a light beam and an electric signal that is output by detecting the light beam, at an upper part of a light beam detection part (2).

Description

本発明は、半導体センサに関し、より詳細には、視野角制限部を有する赤外線センサに関する。   The present invention relates to a semiconductor sensor, and more particularly to an infrared sensor having a viewing angle limiting unit.

近年、省エネルギー化や環境センサの観点から、赤外線センサが注目されている。人体が発する赤外線を検知する人感センサは、照明やエアコンなどに搭載され、省エネルギー化に貢献している。また、赤外線センサは、測定対象物から入射する赤外線のエネルギー量を定量し、温度を検出する、非接触式温度計としても期待されている。   In recent years, infrared sensors have attracted attention from the viewpoint of energy saving and environmental sensors. Human sensors that detect infrared rays emitted by the human body are installed in lighting and air conditioners, contributing to energy savings. The infrared sensor is also expected as a non-contact type thermometer that quantifies the amount of infrared energy incident from the measurement object and detects the temperature.

赤外線センサは、測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出するために、赤外線検出部に入射する赤外線の視野角を制限して、検出対象物以外の背景から放射される赤外線などの外乱光を除去する必要がある。このため、赤外線検出部の前面には、視野角を制限するために、開口部を備えた視野角制限部が配置される。   Infrared sensors limit the viewing angle of infrared rays incident on the infrared detector to accurately detect infrared energy incident from the measurement object, and disturbing light such as infrared rays emitted from the background other than the detection object Need to be removed. For this reason, in order to restrict | limit a viewing angle, the viewing angle restriction | limiting part provided with the opening part is arrange | positioned in front of the infrared detection part.

例えば、特許文献1には、視野角制限部(特許文献1においては「コールドシールド」と称される)を有する赤外線検出器が開示されている。この赤外線検出器は、視野角制限部からの熱輻射によるノイズが発生しにくいように、大きな熱伝導率を有する材質を用いるという工夫がなされている。この赤外線検出器では、視野角が、視野角制限の開口部(特許文献1においては「開口」)の内径と、開口部の厚みと、開口部と赤外線検出部(特許文献1においては「赤外線検知素子」)との距離で決定される。   For example, Patent Document 1 discloses an infrared detector having a viewing angle limiting unit (referred to as “cold shield” in Patent Document 1). This infrared detector has been devised to use a material having a large thermal conductivity so that noise due to thermal radiation from the viewing angle limiting portion is less likely to occur. In this infrared detector, the viewing angle is the inner diameter of the opening with a viewing angle restriction ("opening" in Patent Document 1), the thickness of the opening, and the opening and the infrared detecting section ("Infrared" in Patent Document 1). It is determined by the distance to the sensing element ").

以上のように、視野角制限部を有する赤外線センサにおいては、開口部の内径と、開口部の厚みと、開口部と赤外線検出部との距離によって、視野角の大きさが決定され、開口部の内径を小さく、開口部の厚みを厚く、開口部と赤外線検出部との距離を長くすることで、より狭い検出対象範囲からの赤外線を精度良く定量することができる。   As described above, in the infrared sensor having the viewing angle limiting portion, the size of the viewing angle is determined by the inner diameter of the opening, the thickness of the opening, and the distance between the opening and the infrared detection portion. Infrared rays from a narrower detection target range can be accurately quantified by reducing the inner diameter of the aperture, increasing the thickness of the aperture, and increasing the distance between the aperture and the infrared detector.

特開平9−292276号公報JP-A-9-292276

しかしながら、半導体センサ、特に赤外線センサを薄型の携帯端末などに搭載しようとした場合、所望の視野特性を得るために視野角制限部を配置すると、開口部が厚く、開口部と赤外線検出部との距離が長くなり、赤外線センサ全体の厚みが厚くなってしまい、狭いスペースへの実装が困難であるという問題がある。   However, when a semiconductor sensor, in particular an infrared sensor, is to be mounted on a thin portable terminal or the like, if the viewing angle limiter is arranged in order to obtain desired viewing characteristics, the opening is thick and the opening and the infrared detector There is a problem that the distance becomes long, the thickness of the entire infrared sensor becomes thick, and it is difficult to mount in a narrow space.

そこで、本発明の目的は、所望の視野特性を有する薄型の半導体センサとして、特に赤外線センサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an infrared sensor in particular as a thin semiconductor sensor having a desired visual field characteristic.

本発明は、測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部を有する半導体センサにおいて、前記光線検出部の上部に、前記光線に対する入射角と前記出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設け、前記視野角調整手段は、N個(Nは1以上の正の整数)の光線検出部に対して、(N+1)個以上の開口部により構成されたことを特徴とする。   The present invention provides a semiconductor sensor having a light beam detection unit that detects a light beam emitted from a measurement object and outputs an electric signal, and has an incident angle with respect to the light beam and the output electric signal above the light beam detection unit. A viewing angle limiter having a viewing angle adjusting means for adjusting a viewing angle characteristic indicating a relationship to a desired value, and the viewing angle adjusting means includes N (N is a positive integer of 1 or more). It is characterized by being configured by (N + 1) or more openings with respect to the light beam detection unit.

前記視野角制限部の前記開口部の周辺に位置する壁面の反射率は、20%以下であることを特徴とする。   The reflectance of the wall surface located around the opening of the viewing angle limiting unit is 20% or less.

前記光線検出部に対向する位置に配置された前記視野角制限部の壁面の反射率は、該視野角制限部の表面の反射率に比べて低いことを特徴とする。   The reflectance of the wall surface of the viewing angle limiting unit disposed at a position facing the light beam detecting unit is lower than the reflectance of the surface of the viewing angle limiting unit.

前記電気信号として出力される出力電圧は、前記入射角が±60度の範囲内において前記視野角特性の最大出力の20%まで減少することを特徴とする。   The output voltage output as the electrical signal is reduced to 20% of the maximum output of the viewing angle characteristic when the incident angle is within a range of ± 60 degrees.

前記視野角制限部の厚さは、20μm以下であることを特徴とする。   The viewing angle limiting portion has a thickness of 20 μm or less.

前記視野角調整手段は、前記光線を透過する窓材をさらに具えて、前記視野角特性を所望の値に調整することを特徴とする。   The viewing angle adjusting means further includes a window material that transmits the light beam, and adjusts the viewing angle characteristic to a desired value.

前記窓材は、シリコン板、ゲルマニウム板、サファイア板、ポリエチレン板、又はカルコゲナイドガラス板の板材により構成されたことを特徴とする。   The window material is formed of a silicon plate, a germanium plate, a sapphire plate, a polyethylene plate, or a chalcogenide glass plate.

前記窓材は、シリコン、ゲルマニウム、又はサファイアの基板上に薄膜を積層した光学フィルタにより構成されたことを特徴とする。   The window material is constituted by an optical filter in which a thin film is laminated on a silicon, germanium, or sapphire substrate.

前記光線検出部は、缶パッケージの台座に設置され、前記視野角調整手段を有する前記視野角制限部は、前記台座の上方を封止する金属缶として構成されたことを特徴とする。   The light beam detecting unit is installed on a pedestal of a can package, and the viewing angle limiting unit having the viewing angle adjusting unit is configured as a metal can that seals the upper part of the pedestal.

前記台座に配置された前記光線検出部の検出面と、該検出面の上方に位置する前記視野角調整手段との間には、所定の隙間を有することを特徴とする。   A predetermined gap is provided between the detection surface of the light beam detector disposed on the pedestal and the viewing angle adjusting means located above the detection surface.

前記光線検出部は、化合物半導体基板上に光吸収層とバリア層とを含む、PIN構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする。   The light detection unit is formed of a photodiode having a PIN structure including a light absorption layer and a barrier layer on a compound semiconductor substrate.

前記PIN構造を有するフォトダイオードは、前記化合物半導体基板としての砒化ガリウム(GaAs)基板上に、n型インジウムアンチモン(InSb)層と、p型InSb層と、前記n型InSb層と前記p型InSb層との間の前記光吸収層としてのi型InSb層と、前記p型InSb層と前記i型InSb層との間に生成したキャリアのリークを防ぐための前記バリア層としてのp型アルミニウムインジウムアンチモン(AlInSb)層と、を積層したPIN構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする。   The photodiode having the PIN structure includes an n-type indium antimony (InSb) layer, a p-type InSb layer, the n-type InSb layer, and the p-type InSb on a gallium arsenide (GaAs) substrate as the compound semiconductor substrate. P-type aluminum indium as the barrier layer for preventing leakage of carriers generated between the p-type InSb layer and the i-type InSb layer. It is characterized by comprising a photodiode having a PIN structure in which an antimony (AlInSb) layer is laminated.

前記PIN構造を有するフォトダイオードの上部に、前記視野角調整手段としてNiからなる少なくとも2つの開口部を有する前記視野角制限部を設けたことを特徴とする。
前記光線検出部は、前記光線としての赤外線を検出する赤外線検出部として構成されたことを特徴とする。
The viewing angle limiting unit having at least two openings made of Ni is provided as the viewing angle adjusting means on the photodiode having the PIN structure.
The light ray detection unit is configured as an infrared ray detection unit that detects infrared rays as the light rays.

前記赤外線検出部は、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する熱型センサとして構成されたことを特徴とする。   The infrared detector is configured as a thermal sensor that converts a temperature change due to infrared absorption into an electrical signal.

前記熱型センサは、サーモパイル又は焦電型センサであることを特徴とする。   The thermal sensor is a thermopile or pyroelectric sensor.

前記赤外線検出部は、光電変換によって信号を出力する量子型センサとして構成されたことを特徴とする。   The infrared detection unit is configured as a quantum sensor that outputs a signal by photoelectric conversion.

前記量子型センサは、フォトダイオード又はフォトコンダクタであることを特徴とする。   The quantum sensor is a photodiode or a photoconductor.

本発明によれば、光線検出部の上部に、光線に対する入射角(θ)と該光線を検出して出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設けたので、視野角調整手段として、例えば、N個(Nは1以上の正の整数)の光線検出部に対して、(N+1)個以上の開口部を構成することによって、測定対象物から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することが可能となり、これにより、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を有する薄型の赤外線センサを提供することができる。   According to the present invention, a visual field for adjusting a viewing angle characteristic indicating a relation between an incident angle (θ) with respect to a light beam and an electric signal output by detecting the light beam to a desired value is provided above the light beam detection unit. Since the viewing angle limiting unit having the angle adjusting unit is provided, as the viewing angle adjusting unit, for example, (N + 1) or more openings with respect to N (N is a positive integer of 1 or more) light beam detection units. By configuring this, it becomes possible to accurately detect the energy of infrared rays incident from the object to be measured, thereby providing a thin infrared sensor having a desired viewing angle characteristic by effectively removing ambient light can do.

本発明の第1の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the infrared sensor which is the 1st Embodiment of this invention. 図1の赤外線センサにおいて、検出対象物と背景とから放射される赤外線が検出される機能を示す説明図である。In the infrared sensor of FIG. 1, it is explanatory drawing which shows the function in which the infrared rays radiated | emitted from a detection target object and a background are detected. 図1の赤外線センサの変形例として、視野角制限部の壁面の反射率が異なる例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example from which the reflectance of the wall surface of a viewing angle restriction | limiting part differs as a modification of the infrared sensor of FIG. 本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the conventional infrared sensor for comparing with the infrared sensor which concerns on this invention. 本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the conventional infrared sensor for comparing with the infrared sensor which concerns on this invention. 本発明に係る赤外線センサと比較するための従来の赤外線センサの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the conventional infrared sensor for comparing with the infrared sensor which concerns on this invention. 本発明の第2の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the infrared sensor which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the infrared sensor which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the infrared sensor which is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態である、赤外線センサの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the infrared sensor which is the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態である、赤外線センサの視野角特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the viewing angle characteristic of the infrared sensor which is the 6th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔第1の例〕
本発明の第1の実施の形態を、図1〜図6に基づいて説明する。
[First example]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明では、測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部(2)を有する半導体センサ(1)において、光線検出部(2)の上部に、光線に対する入射角(θ)と出力される電気信号との関係を示す視野角特性(100)を所望の値に調整するための視野角調整手段(4)を有する視野角制限部(3)を設けたことを特徴とする。   In the present invention, in a semiconductor sensor (1) having a light beam detector (2) that detects a light beam emitted from a measurement object and outputs an electrical signal, an incident angle with respect to the light beam is formed above the light beam detector (2). A viewing angle limiting unit (3) having a viewing angle adjusting means (4) for adjusting a viewing angle characteristic (100) indicating a relationship between (θ) and an output electric signal to a desired value; Features.

視野角調整手段(4)は、光線が通過する所定の大きさの開口部(4)により構成され、開口部を所定の大きさに設定することによって、視野角特性(100)を所望の値に調整することができる。   The viewing angle adjusting means (4) is configured by an opening (4) having a predetermined size through which a light beam passes, and the viewing angle characteristic (100) is set to a desired value by setting the opening to a predetermined size. Can be adjusted.

なお、視野角調整手段(4)を有する視野角制限部(3)は、光線検出部(2)を作製する際にその一連の作業工程の中で作製してもよく、また、単体として作製した後に光線検出部(2)上に別個の部材として取付けるようにしてもよい。   The viewing angle limiting unit (3) having the viewing angle adjusting means (4) may be manufactured in a series of work steps when the light detection unit (2) is manufactured, or manufactured as a single unit. After that, it may be attached as a separate member on the light detector (2).

ここでいう、入射角(θ)とは、光線検出部(2)の検出面(2a)に対する垂直方向の軸60をθ=0度として定義し、その軸60に対して光線が入射する角度のことをいう。   Here, the incident angle (θ) is defined as an axis 60 perpendicular to the detection surface (2a) of the light beam detector (2) as θ = 0 degrees, and the angle at which the light beam is incident on the axis 60. I mean.

<具体例>
以下、本例では、半導体センサとして赤外線センサを例に挙げて説明する。
<Specific example>
Hereinafter, in this example, an infrared sensor will be described as an example of the semiconductor sensor.

図1は、赤外線センサ1の構成例を示す。   FIG. 1 shows a configuration example of the infrared sensor 1.

(構成)
赤外線センサ1は、基体となる樹脂パッケージ5と、樹脂パッケージ5に埋め込まれた赤外線検出部2と、赤外線検出部2の上方に配置された視野角制限部3とから構成される。視野角制限部3には、視野角調整手段としての複数の開口部4が形成されている。複数の開口部4は、赤外線検出部2の検出面2aの上方に対向配置されている。
(Constitution)
The infrared sensor 1 includes a resin package 5 serving as a base, an infrared detection unit 2 embedded in the resin package 5, and a viewing angle restriction unit 3 disposed above the infrared detection unit 2. The viewing angle restriction unit 3 is formed with a plurality of openings 4 as viewing angle adjustment means. The plurality of openings 4 are arranged to face each other above the detection surface 2 a of the infrared detection unit 2.

41は、開口部4が形成された視野角制限部3の壁面である。42は、開口部4が形成された開口領域である。   Reference numeral 41 denotes a wall surface of the viewing angle limiting unit 3 in which the opening 4 is formed. Reference numeral 42 denotes an opening region in which the opening 4 is formed.

このように、赤外線センサ1は、樹脂パッケージ5によってモールドされた赤外線検出部2と、開口部4を有する視野角制限部3とを備えている。本例において、赤外線検出部2は、多層の半導体膜を有するフォトダイオードであり、検出対象物から放射される赤外線を吸収し、電気信号を出力する。   As described above, the infrared sensor 1 includes the infrared detection unit 2 molded by the resin package 5 and the viewing angle limiting unit 3 having the opening 4. In this example, the infrared detection unit 2 is a photodiode having a multilayer semiconductor film, and absorbs infrared rays emitted from a detection target and outputs an electrical signal.

赤外線検出部2は、赤外線を吸収して電気信号に変換するセンサであれば特に制限されず、例えば、フォトダイオードやフォトコンダクタなど、光電変換によって信号を出力する「量子型センサ」や、サーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」を用いることができる。   The infrared detector 2 is not particularly limited as long as it is a sensor that absorbs infrared rays and converts it into an electrical signal. For example, a “quantum sensor” that outputs a signal by photoelectric conversion, such as a photodiode or a photoconductor, a thermopile, A “thermal sensor” that converts a temperature change due to infrared absorption into an electrical signal, such as a pyroelectric sensor, can be used.

視野角制限部3は、少なくとも検出対象物から放射される赤外線が透過する開口部4を有している。該開口部4の数は、赤外線検出部2の数よりも多く、検出対象物以外の背景から放射される外乱光を除去するものであれば特に制限されない。ただし、視野角制限部3の厚みを薄くする観点からは、開口部4の数は多い方が好ましい。   The viewing angle limiting unit 3 has an opening 4 through which at least infrared rays radiated from the detection target are transmitted. The number of the openings 4 is not particularly limited as long as it is larger than the number of the infrared detectors 2 and can remove disturbance light emitted from the background other than the detection target. However, from the viewpoint of reducing the thickness of the viewing angle limiting portion 3, it is preferable that the number of the opening portions 4 is large.

視野角制限部3の材質としては、外乱光を効率よく除去する観点から、赤外線の透過率が低い材料であることが好ましい。赤外線の透過率が低い材料としては、例えば、金属、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられるが、この限りではない。   As a material of the viewing angle limiting unit 3, a material having a low infrared transmittance is preferable from the viewpoint of efficiently removing disturbance light. Examples of the material having a low infrared transmittance include, but are not limited to, metals, epoxy resins, and polyester resins.

開口部4は、赤外線を透過する方向に貫通した形状であれば特に制限されず、円形であっても、多角形であってもよい。また、開口部は、空洞であってもよいし、後述の例に示すように、赤外線を透過する窓材で満たされていてもよい。   The opening 4 is not particularly limited as long as it has a shape penetrating in the direction of transmitting infrared rays, and may be circular or polygonal. The opening may be a cavity or may be filled with a window material that transmits infrared rays, as shown in an example described later.

開口部4を形成する視野角制限部3の壁面41は、外乱光の反射を防ぐために反射率の低いことが好ましい。例えば、エポキシ樹脂であれば黒色であることが好ましく、また、金属であれば、表面を黒アルマイト処理されたアルミニウムであることが好ましい。さらに、視野角制限部3の加工方法としては、反射率を低くする観点から、絞り加工、なし地加工、研磨無し、であることが好ましい。また、反射率が高い材質であっても、壁面41に黒体塗料などを塗付して反射率を低くすれば、好適に用いることができる。開口部4を形成する視野角制限部の壁面41の反射率は20%以下であることが好ましい。   The wall surface 41 of the viewing angle limiting unit 3 that forms the opening 4 preferably has a low reflectance in order to prevent reflection of ambient light. For example, the epoxy resin is preferably black, and the metal is preferably aluminum whose surface is black anodized. Furthermore, as a processing method of the viewing angle limiting unit 3, it is preferable that drawing processing, no-finish processing, and no polishing are performed from the viewpoint of reducing the reflectance. Further, even a material having a high reflectance can be suitably used by applying a black body paint or the like to the wall surface 41 to reduce the reflectance. It is preferable that the reflectance of the wall surface 41 of the viewing angle limiting portion that forms the opening 4 is 20% or less.

開口部4を有する開口領域42の形状としては、測定対象物から放射される光線が赤外線検出部2により多く到達する構成で、センサの感度を高くするという観点から、検出面2aに対して平行な方向での、開口領域42の面積に対して、開口部4の面積の占める割合が高い方が好ましい。   The shape of the opening region 42 having the opening 4 is a configuration in which more light rays radiated from the measurement object reach the infrared detection unit 2 and is parallel to the detection surface 2a from the viewpoint of increasing the sensitivity of the sensor. It is preferable that the ratio of the area of the opening 4 to the area of the opening region 42 in a certain direction is high.

なお、図1においては、壁面41は赤外線検出部2に接触している。壁面41は、水平方向に近い外乱光を効率よく除去する観点から、赤外線検出部2と壁面41とは、互いに近い距離に配置されることが好ましく、接触していることがより好ましい。   In FIG. 1, the wall surface 41 is in contact with the infrared detection unit 2. From the viewpoint of efficiently removing disturbance light close to the horizontal direction, the wall surface 41 is preferably disposed at a distance close to each other, and more preferably in contact with each other.

(機能説明)
図2は、本例の赤外線センサ1において、検出対象物と背景から放射される赤外線とが存在した場合の機能を説明したものである。
(Feature Description)
FIG. 2 illustrates the function in the case where the detection object and the infrared ray radiated from the background exist in the infrared sensor 1 of the present example.

20は、検出対象物である。21は、検出対象物20から入射する赤外線である。22は、背景である。23は、背景22から放射される外乱光である。   Reference numeral 20 denotes a detection target. Reference numeral 21 denotes infrared rays incident from the detection target 20. Reference numeral 22 denotes a background. Reference numeral 23 denotes disturbance light emitted from the background 22.

図2に示すように、赤外線センサ1において、検出対象物20から入射する赤外線21が、視野角制限部3の開口領域42にある開口部4を透過して、赤外線検出部2に到達して赤外線21を検出し、この検出信号は電気信号に変換されて出力される。一方、背景22から放射される外乱光23は、赤外線検出部2の直上に設置された、開口部4を形成する視野角制限部3の壁面41によって吸収されて、除去されるため、赤外線検出部2には検出されず、これにより電気信号として出力されない。   As shown in FIG. 2, in the infrared sensor 1, the infrared ray 21 incident from the detection target 20 passes through the opening 4 in the opening region 42 of the viewing angle restriction unit 3 and reaches the infrared detection unit 2. The infrared ray 21 is detected, and this detection signal is converted into an electrical signal and output. On the other hand, the disturbance light 23 radiated from the background 22 is absorbed and removed by the wall surface 41 of the viewing angle restriction unit 3 that forms the opening 4 and is installed immediately above the infrared detection unit 2. It is not detected by the unit 2 and is not output as an electric signal.

<変形例>
図3は、図1および図2の変形例である赤外線センサ1の構成を示す。
<Modification>
FIG. 3 shows a configuration of an infrared sensor 1 which is a modified example of FIGS. 1 and 2.

31は、表面31aの反射率が比較的高い部材からなる視野角制限部である。43は、その視野角制限部31の壁面である。   Reference numeral 31 denotes a viewing angle limiting portion made of a member having a relatively high reflectance of the surface 31a. Reference numeral 43 denotes a wall surface of the viewing angle limiting unit 31.

図3に示すように、視野角制限部31の壁面43の反射率が比較的高い場合、背景22から放射される外乱光23は、壁面43によって反射されて、赤外線検出部2に入ってしまうが、壁面43によって反射する過程で背景22から放射される赤外線は減衰するため、ほとんど精度を落とすことなく、所望の視野角内での赤外線21の測定が可能になる。   As shown in FIG. 3, when the reflectance of the wall surface 43 of the viewing angle restriction unit 31 is relatively high, the disturbance light 23 radiated from the background 22 is reflected by the wall surface 43 and enters the infrared detection unit 2. However, since the infrared rays radiated from the background 22 in the process of being reflected by the wall surface 43 are attenuated, the infrared rays 21 can be measured within a desired viewing angle with almost no decrease in accuracy.

次に、比較例1〜3について説明する。   Next, Comparative Examples 1 to 3 will be described.

<比較例1>
図4は、本例の赤外線センサ1と比較するための比較例1を示す。
<Comparative Example 1>
FIG. 4 shows Comparative Example 1 for comparison with the infrared sensor 1 of this example.

11は、1つの開口領域42に対応した大きさの開口部4を有する視野角制限部3を備えた赤外線センサの構成例を示す。   11 shows a configuration example of an infrared sensor including the viewing angle limiting unit 3 having the opening 4 having a size corresponding to one opening region 42.

赤外線センサ11は、本例の赤外線センサ1と比較して、視野角制限部3の厚みと、開口領域42の面積が、それぞれ等しい。図4に示すように、開口部4が1つしかない場合は、外乱光23の光路上に壁面が存在しないため、外乱光23が直接赤外線検出部2に到達してしまい、検出対象物20から入射する赤外線を精度よく測定することができない。   In the infrared sensor 11, the thickness of the viewing angle restriction unit 3 and the area of the opening region 42 are equal as compared with the infrared sensor 1 of this example. As shown in FIG. 4, when there is only one opening 4, since no wall surface exists on the optical path of the disturbance light 23, the disturbance light 23 reaches the infrared detection unit 2 directly, and the detection target 20 It is impossible to measure the infrared rays incident from the center with high accuracy.

<比較例2>
図5は、本例の赤外線センサ1と比較するための比較例2を示す。
<Comparative example 2>
FIG. 5 shows a comparative example 2 for comparison with the infrared sensor 1 of the present example.

赤外線センサ11は、本例の赤外線センサ1と比較して、同じ視野角を有するが、開口領域42の基板と平行な面の面積は等しく、視野角制限部3が厚い。このように、開口部4が1つしか存在しない場合に、外乱光23を除去し、本例の赤外線センサ1と同じ視野角を得ようとすると、より厚みの厚い視野角制限部3が必要となることが理解される。   The infrared sensor 11 has the same viewing angle as that of the infrared sensor 1 of this example, but the area of the plane parallel to the substrate of the opening region 42 is equal, and the viewing angle limiting portion 3 is thick. In this way, when only one opening 4 is present, if the ambient light 23 is removed to obtain the same viewing angle as that of the infrared sensor 1 of this example, a thicker viewing angle limiter 3 is required. It is understood that

<比較例3>
図6は、本例の赤外線センサ1と比較するための比較例3を示す。
<Comparative Example 3>
FIG. 6 shows a comparative example 3 for comparison with the infrared sensor 1 of the present example.

赤外線センサ11は、本例の赤外線センサ1と比較して、視野角制限部3の厚みが等しく、開口領域42の面積が小さい。このように、開口部4が1つしかない場合に、視野角制限部3を薄くしようとすると、視野角制限部3によって赤外線検出部2の大部分を覆ってしまうことになり、センサの感度が大きく低下してしまうことになる。   In the infrared sensor 11, the thickness of the viewing angle restriction portion 3 is equal and the area of the opening region 42 is smaller than that of the infrared sensor 1 of this example. Thus, when there is only one opening 4 and an attempt is made to make the viewing angle limiter 3 thinner, the viewing angle limiter 3 covers most of the infrared detection unit 2, and the sensitivity of the sensor. Will be greatly reduced.

以上より、本例の赤外線センサ1では、検出対象物20から放射される赤外線21が視野角制限部3の開口部4を透過して赤外線検出部2に到達し、一方で、検出対象物以外の背景22から放射される赤外線などの外乱光23は、視野角制限部3で反射又は吸収されて赤外線検出部2に到達することがないため、所望の視野角θを得ることができ、これにより、赤外線センサ1は測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出することができる。   As described above, in the infrared sensor 1 of the present example, the infrared ray 21 radiated from the detection target object 20 passes through the opening 4 of the viewing angle limiting unit 3 and reaches the infrared detection unit 2, on the other hand, other than the detection target object The disturbance light 23 such as infrared rays radiated from the background 22 is not reflected or absorbed by the viewing angle restriction unit 3 and reaches the infrared detection unit 2, so that a desired viewing angle θ can be obtained. Thus, the infrared sensor 1 can accurately detect the infrared energy incident from the measurement object.

また、開口部4の数を多く設けることで、開口領域42を狭めることなく、視野角制限部3の厚みを薄くしても、壁面41が外乱光23の光路を塞いで、外乱光23を除去することが可能となるため、赤外線センサ1の感度を大きく損なうことなく、薄型の赤外線センサ1を作製することができる。   In addition, by providing a large number of openings 4, the wall surface 41 blocks the optical path of the disturbance light 23 and reduces the disturbance light 23 even if the thickness of the viewing angle limiter 3 is reduced without narrowing the opening region 42. Since it becomes possible to remove, the thin infrared sensor 1 can be produced, without significantly impairing the sensitivity of the infrared sensor 1.

以上説明したように、光線検出部2の上部に、光線に対する入射角(θ)と該光線を検出して出力される電気信号との関係を示す視野角特性100を所望の値に調整するための視野角調整手段4を有する視野角制限部3を設けたので、視野角調整手段4として、例えば、N個(Nは1以上の正の整数)の光線検出部2に対して、(N+1)個以上の開口部4を構成することによって、測定対象物から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することが可能となり、これにより、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を有する薄型の赤外線センサ1を提供することができる。   As described above, in order to adjust the viewing angle characteristic 100 indicating the relationship between the incident angle (θ) with respect to the light beam and the electric signal output by detecting the light beam, to the desired value at the upper portion of the light beam detection unit 2. Since the viewing angle restricting unit 3 having the viewing angle adjusting unit 4 is provided, as the viewing angle adjusting unit 4, for example, (N + 1) for N (N is a positive integer of 1 or more) light beam detecting units 2. ) By configuring more than four openings 4, it is possible to accurately detect the energy of infrared rays incident from the measurement object, thereby effectively removing disturbance light and obtaining a desired viewing angle characteristic. The thin infrared sensor 1 which has can be provided.

〔第2の例〕
本発明の第2の実施の形態を、図7に基づいて説明する。なお、前述した第1の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Second example]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same part as the 1st example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.

図7は、本発明に係る赤外線センサ1の構成例を示す。   FIG. 7 shows a configuration example of the infrared sensor 1 according to the present invention.

本例の赤外線センサ1では、視野角制限部3に形成された開口部4の領域に赤外線を透過する窓材6が設けられている。   In the infrared sensor 1 of this example, a window material 6 that transmits infrared rays is provided in the region of the opening 4 formed in the viewing angle restriction portion 3.

窓材6は、少なくとも赤外線検出部2が受光したときに赤外線センサ信号を出力する波長の赤外線を透過するものであれば、特に制限されるものではない。   The window material 6 is not particularly limited as long as it transmits infrared light having a wavelength that outputs an infrared sensor signal at least when the infrared detection unit 2 receives light.

窓材6として、例えば、シリコン板,ゲルマニウム板,サファイア板,ポリエチレン板,カルコゲナイドガラス板などの板材、又は、シリコン,ゲルマニウム,サファイアなどの基板上に薄膜を積層した光学フィルタなどを用いることができる。   As the window material 6, for example, a plate material such as a silicon plate, a germanium plate, a sapphire plate, a polyethylene plate, a chalcogenide glass plate, or an optical filter in which a thin film is laminated on a substrate such as silicon, germanium, or sapphire can be used. .

また、窓材6として、さらに、赤外線を集光する光学レンズも用いることも可能である。   Further, as the window member 6, it is also possible to use an optical lens that collects infrared rays.

〔第3の例〕
本発明の第3の実施の形態を、図8に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Third example]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same part as each example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.

図8は、本発明に係る赤外線センサ1の構成例を示す。   FIG. 8 shows a configuration example of the infrared sensor 1 according to the present invention.

本例の赤外線センサ1では、赤外線検出部2と視野角制限部3との間に、光学フィルタ7が設けられている。   In the infrared sensor 1 of this example, an optical filter 7 is provided between the infrared detection unit 2 and the viewing angle restriction unit 3.

光学フィルタ7は、赤外線センサの用途によって適宜選択される。例えば、人感センサや放射温度計などで、太陽光の入射を防ぐ目的では5μmよりも短波長の赤外線を除去するするフィルタが好適に用いられるが、この限りではない。   The optical filter 7 is appropriately selected depending on the application of the infrared sensor. For example, a filter that removes infrared rays having a wavelength shorter than 5 μm is preferably used for the purpose of preventing the incidence of sunlight, such as a human sensor or a radiation thermometer, but is not limited thereto.

また、光学フィルタに限らず、赤外線を透過する材質のものであれば、所望の視野角特性を有する赤外線センサを得ることができる。   In addition to an optical filter, an infrared sensor having a desired viewing angle characteristic can be obtained as long as it is made of a material that transmits infrared rays.

また、光学フィルタ7は、図8に示すように基板の全面に配置していてもよいが、少なくとも赤外線検出部2と開口部4との間の一部領域に存在していればよい。   Further, the optical filter 7 may be disposed on the entire surface of the substrate as shown in FIG. 8, but it may be present at least in a partial region between the infrared detection unit 2 and the opening 4.

図8には、赤外線検出部2、光学フィルタ7、視野角制限部3の順で積層された構造として構成された例を示したが、赤外線検出部2、視野角制限部3、光学フィルタ7の順で積層された構造として構成してもよい。   FIG. 8 shows an example in which the infrared detection unit 2, the optical filter 7, and the viewing angle restriction unit 3 are stacked in this order, but the infrared detection unit 2, the viewing angle restriction unit 3, and the optical filter 7 are illustrated. You may comprise as a structure laminated | stacked in this order.

〔第4の例〕
本発明の第4の実施の形態を、図9に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Fourth example]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same part as each example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.

図9は、本発明に係る赤外線センサ1の構成例を示す。   FIG. 9 shows a configuration example of the infrared sensor 1 according to the present invention.

本例の赤外線センサ1は、2つの赤線検出部2を備えている。このように、赤外線検出部2を複数有する赤外線センサ2であっても、該開口部4の数が赤外線検出部2の数よりも多ければ、赤外線検出部2の直上に設置された、壁面41が外乱光の光路を塞いで、外乱光を除去することが可能となる。これにより、開口領域42を狭めることなく、赤外線検出部2の数が開口部4の数以上の場合に比べて、赤外線センサ1を薄く構成することが可能となる。   The infrared sensor 1 of this example includes two red line detection units 2. Thus, even in the infrared sensor 2 having a plurality of infrared detection units 2, if the number of openings 4 is larger than the number of infrared detection units 2, the wall surface 41 installed immediately above the infrared detection unit 2. Can block the optical path of disturbance light and remove the disturbance light. Thereby, it is possible to make the infrared sensor 1 thinner without narrowing the opening region 42 as compared with the case where the number of the infrared detection units 2 is equal to or more than the number of the openings 4.

〔第5の例〕
本発明の第5の実施の形態を、図10に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Fifth example]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same part as each example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.

図10は、本発明に係る赤外線センサ1の構成例を示す。   FIG. 10 shows a configuration example of the infrared sensor 1 according to the present invention.

本例の赤外線センサ1は、金属缶51と台座52とからなる缶パッケージ53により構成されている。台座52上には、赤外線検出部2が設置されている。この赤外線検出部2の上方に位置する金属缶51には、赤外線検出部2の検出面に対向する位置に、視野角調整手段としての開口部4が形成されている。これにより、本例では、金属缶51自体が視野角制限部として構成されることになる。   The infrared sensor 1 of this example is configured by a can package 53 including a metal can 51 and a pedestal 52. On the pedestal 52, the infrared detection unit 2 is installed. In the metal can 51 located above the infrared detection unit 2, an opening 4 as a viewing angle adjusting unit is formed at a position facing the detection surface of the infrared detection unit 2. Thereby, in this example, metal can 51 itself is comprised as a viewing angle restriction | limiting part.

開口部4と赤外線検出部2の検出面との間には隙間54が存在し、互いに非接触状態となっている。このように、開口部4は赤外線検出部2と必ずしも接触する必要はないが、外乱光を効果的に除去して所望の視野角特性を効果的に得るためには、視野角制限部として機能する金属缶51の厚みが、赤外線検出部2の上部と金属缶51との隙間54に比べて厚い方が好ましい。   A gap 54 exists between the opening 4 and the detection surface of the infrared detection unit 2 and is in a non-contact state. Thus, the opening 4 does not necessarily need to be in contact with the infrared detection unit 2, but functions as a viewing angle limiting unit in order to effectively remove disturbance light and effectively obtain a desired viewing angle characteristic. The thickness of the metal can 51 is preferably thicker than the gap 54 between the upper portion of the infrared detecting unit 2 and the metal can 51.

本例の赤外線センサ1は、赤外線検出部2がサーモパイルや焦電型センサなど、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する「熱型センサ」として構成する場合に好適に用いることができる。   The infrared sensor 1 of this example can be suitably used when the infrared detection unit 2 is configured as a “thermal sensor” that converts a temperature change due to infrared absorption into an electrical signal, such as a thermopile or a pyroelectric sensor.

以上の各例では、断面図を示して断面方向での視野角制限部の機能を説明したが、本発明においては、断面図の奥行き方向についても同様の構成で同様の効果が得られる。   In each of the above examples, the function of the viewing angle limiting unit in the cross-sectional direction has been described by showing a cross-sectional view. However, in the present invention, the same effect can be obtained with the same configuration in the depth direction of the cross-sectional view.

〔第6の例〕
本発明の第6の実施の形態を、図11に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Sixth example]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, about the same part as each example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.

本例の赤外線センサ1における赤外線検出部2の構成を、図1を用いて説明する。   The configuration of the infrared detection unit 2 in the infrared sensor 1 of this example will be described with reference to FIG.

赤外線検出部2は、化合物半導体基板上に、光吸収層とバリア層とを含む、PIN構造を有するフォトダイオードとして構成される。   The infrared detection unit 2 is configured as a photodiode having a PIN structure including a light absorption layer and a barrier layer on a compound semiconductor substrate.

PIN構造を有するフォトダイオードは、化合物半導体基板としての砒化ガリウム(GaAs)基板上に、n型インジウムアンチモン(InSb)層と、p型InSb層と、n型InSb層とp型InSb層との間の光吸収層としてのi型InSb層と、p型InSb層とi型InSb層との間に生成したキャリアのリークを防ぐためのバリア層としてのp型アルミニウムインジウムアンチモン(AlInSb)層と、を積層して構成される。   A photodiode having a PIN structure has a n-type indium antimony (InSb) layer, a p-type InSb layer, an n-type InSb layer, and a p-type InSb layer on a gallium arsenide (GaAs) substrate as a compound semiconductor substrate. An i-type InSb layer as a light absorption layer, and a p-type aluminum indium antimony (AlInSb) layer as a barrier layer for preventing leakage of carriers generated between the p-type InSb layer and the i-type InSb layer, It is constructed by stacking.

また、このように構成された赤外線検出部2のPIN構造を有するフォトダイオードの上部には、視野角調整手段としてNiからなる少なくとも2つ(例えば、121個としてもよい)の開口部4を有する視野角制限部3が配設されている。   Further, at least two (for example, 121 may be) openings 4 made of Ni are provided as viewing angle adjusting means on the upper part of the photodiode having the PIN structure of the infrared detecting section 2 configured as described above. A viewing angle restriction unit 3 is provided.

(測定例)
本例では、上述した図1に示した赤外線センサ1を用いて、赤外線の入射角θを変化させて出力信号を測定し、視野角特性を評価した。
(Measurement example)
In this example, using the infrared sensor 1 shown in FIG. 1 described above, the output signal was measured by changing the incident angle θ of infrared rays, and the viewing angle characteristics were evaluated.

<視野角特性>
図11は、本例における赤外線センサ1の視野角特性100を示す説明図である。
<Viewing angle characteristics>
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the viewing angle characteristic 100 of the infrared sensor 1 in this example.

赤外線センサ1を用いて、227℃に設定された、内径3.2mmのアパーチャを有する黒体炉を検出対象物20とする。赤外線センサ1と黒体炉との間の距離は、100mmとする。   A black body furnace having an aperture with an inner diameter of 3.2 mm set at 227 ° C. using the infrared sensor 1 is set as a detection object 20. The distance between the infrared sensor 1 and the black body furnace is 100 mm.

このように測定条件において、黒体炉から放射される赤外線21を入射角θを0度から±90度の範囲内で変化させながら検出し、その入射角θに対する規格化された出力電圧を測定した。   In this way, under the measurement conditions, the infrared ray 21 radiated from the blackbody furnace is detected while changing the incident angle θ within the range of 0 ° to ± 90 °, and the normalized output voltage with respect to the incident angle θ is measured. did.

図11に示す曲線A(実線)のように、出力電圧は、θ=±60度の入射角で最大出力の20%まで減少し、θ=±80度の入射角では略ゼロとなっており、厚さ20μmの視野角制限部3によって赤外線センサ1の視野角が制限されている。その結果、検出対象物20から入射する赤外線のエネルギーを精度良く検出することができる。   As shown by curve A (solid line) in FIG. 11, the output voltage decreases to 20% of the maximum output at an incident angle of θ = ± 60 degrees, and is substantially zero at an incident angle of θ = ± 80 degrees. The viewing angle of the infrared sensor 1 is limited by the viewing angle limiting unit 3 having a thickness of 20 μm. As a result, it is possible to accurately detect infrared energy incident from the detection target 20.

(比較例)
比較例として、図5に示した赤外線センサ11を用いて、該視野角制限部3の厚みと視野角特性100とを調べた。比較される赤外線センサ11は、1つの赤外線検出部2に対して1つの開口部4を有する視野角制限部3を備えて構成される。
(Comparative example)
As a comparative example, using the infrared sensor 11 shown in FIG. 5, the thickness of the viewing angle restricting portion 3 and the viewing angle characteristics 100 were examined. The infrared sensor 11 to be compared is configured to include a viewing angle restriction unit 3 having one opening 4 for one infrared detection unit 2.

本発明と同じ赤外線検出部2について、同じ面積の開口領域42を有する視野角制限部3を用いて、θ=±80度の入射角で略ゼロの視野角特性を得るためには、視野角制限部3は150μmの厚みが必要となる。   In order to obtain a viewing angle characteristic of substantially zero at an incident angle of θ = ± 80 degrees using the viewing angle limiting unit 3 having the opening area 42 of the same area for the same infrared detection unit 2 as in the present invention, the viewing angle The limiting portion 3 needs to have a thickness of 150 μm.

すなわち、本発明の121個の開口部を有する視野角制限部3を持たない場合は、視野角制限部3が厚くなり、赤外線センサが厚くなってしまうことがわかる。   That is, it can be seen that when the viewing angle restriction unit 3 having 121 openings according to the present invention is not provided, the viewing angle restriction unit 3 becomes thick and the infrared sensor becomes thick.

視野角制限部外線センサ信号の環境温度に対する変化を補正して、この本発明は、主としてフォトダイオードやサーモパイルなどの赤外線センサに関し、測定対象物から入射する赤外線エネルギーを精度良く検出できる視野角特性を有する、薄型の赤外線センサを提供することができる。   This invention is mainly related to an infrared sensor such as a photodiode or a thermopile, and has a viewing angle characteristic that can accurately detect infrared energy incident from a measurement object. The thin infrared sensor which has can be provided.

1 半導体センサ(赤外線センサ)
2 光線検出部(赤外線検出部)
2a検出面
3 視野角制限部
4 視野角調整手段(開口部)
5 樹脂パッケージ
20 測定対象物(検出対象物)
21 光線(赤外線)
22 背景
23 外乱光
31 視野角制限部
31a 表面
41 壁面
42 開口領域
51 金属缶
52 台座
53 缶パッケージ
54 隙間
60 軸
100 視野角特性
1 Semiconductor sensor (infrared sensor)
2 Light detector (infrared detector)
2a detection surface 3 viewing angle limiter 4 viewing angle adjustment means (opening)
5 Resin package 20 Measurement object (detection object)
21 rays (infrared rays)
22 Background 23 Ambient Light 31 Viewing Angle Limiting Section 31a Surface 41 Wall 42 Opening Area 51 Metal Can 52 Base 53 Can Package 54 Clearance 60 Axis 100 Viewing Angle Characteristics

Claims (18)

測定対象物から放射される光線を検出して電気信号を出力する光線検出部を有する半導体センサにおいて、
前記光線検出部の上部に、前記光線に対する入射角と前記出力される電気信号との関係を示す視野角特性を所望の値に調整するための視野角調整手段を有する視野角制限部を設け、
前記視野角調整手段は、N個(Nは1以上の正の整数)の光線検出部に対して、(N+1)個以上の開口部により構成されたことを特徴とする半導体センサ。
In a semiconductor sensor having a light detection unit that detects light emitted from a measurement object and outputs an electrical signal,
A viewing angle limiting unit having a viewing angle adjusting means for adjusting a viewing angle characteristic indicating a relationship between an incident angle with respect to the light beam and the output electric signal to a desired value is provided on the light detecting unit,
2. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the viewing angle adjusting means includes (N + 1) or more openings with respect to N (N is a positive integer of 1 or more) light beam detection units.
前記視野角制限部の前記開口部の周辺に位置する壁面の反射率は、20%以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 1, wherein a reflectance of a wall surface located around the opening of the viewing angle limiting portion is 20% or less. 前記光線検出部に対向する位置に配置された前記視野角制限部の壁面の反射率は、該視野角制限部の表面の反射率に比べて低いことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体センサ。   The reflectance of the wall surface of the viewing angle limiting unit disposed at a position facing the light beam detecting unit is lower than the reflectance of the surface of the viewing angle limiting unit. Semiconductor sensor. 前記電気信号として出力される出力電圧は、前記入射角が±60度の範囲内において前記視野角特性の最大出力の20%まで減少することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体センサ。   4. The output voltage output as the electric signal decreases to 20% of the maximum output of the viewing angle characteristic within the range of the incident angle of ± 60 degrees. 5. Semiconductor sensor. 前記視野角制限部の厚さは、20μm以下であることを特徴とする請求項4記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 4, wherein the viewing angle limiting portion has a thickness of 20 μm or less. 前記視野角調整手段は、前記光線を透過する窓材をさらに具えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the viewing angle adjusting unit further includes a window member that transmits the light beam. 前記窓材は、シリコン板、ゲルマニウム板、サファイア板、ポリエチレン板、又はカルコゲナイドガラス板の板材により構成されたことを特徴とする請求項6記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 6, wherein the window material is formed of a silicon plate, a germanium plate, a sapphire plate, a polyethylene plate, or a chalcogenide glass plate. 前記窓材は、シリコン、ゲルマニウム、又はサファイアの基板上に薄膜を積層した光学フィルタにより構成されたことを特徴とする請求項6記載の半導体センサ。   7. The semiconductor sensor according to claim 6, wherein the window material is constituted by an optical filter in which a thin film is laminated on a silicon, germanium, or sapphire substrate. 前記光線検出部は、缶パッケージの台座に設置され、
前記視野角調整手段を有する前記視野角制限部は、前記台座の上方を封止する金属缶として構成されたことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の半導体センサ。
The light detection unit is installed on the base of the can package,
9. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the viewing angle limiting unit having the viewing angle adjusting means is configured as a metal can that seals the upper portion of the pedestal.
前記台座に配置された前記光線検出部の検出面と、該検出面の上方に位置する前記視野角調整手段との間には、所定の隙間を有することを特徴とする請求項9記載の半導体センサ。   10. The semiconductor according to claim 9, wherein a predetermined gap is provided between a detection surface of the light beam detection unit disposed on the pedestal and the viewing angle adjustment unit positioned above the detection surface. Sensor. 前記光線検出部は、化合物半導体基板上に光吸収層とバリア層とを含む、PIN構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の半導体センサ。   11. The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the light detector includes a photodiode having a PIN structure including a light absorption layer and a barrier layer on a compound semiconductor substrate. 前記PIN構造を有するフォトダイオードは、前記化合物半導体基板としての砒化ガリウム(GaAs)基板上に、n型インジウムアンチモン(InSb)層と、p型InSb層と、前記n型InSb層と前記p型InSb層との間の前記光吸収層としてのi型InSb層と、前記p型InSb層と前記i型InSb層との間に生成したキャリアのリークを防ぐための前記バリア層としてのp型アルミニウムインジウムアンチモン(AlInSb)層と、を積層したPIN構造を有するフォトダイオードからなることを特徴とする請求項11記載の半導体センサ。   The photodiode having the PIN structure includes an n-type indium antimony (InSb) layer, a p-type InSb layer, the n-type InSb layer, and the p-type InSb on a gallium arsenide (GaAs) substrate as the compound semiconductor substrate. P-type aluminum indium as the barrier layer for preventing leakage of carriers generated between the p-type InSb layer and the i-type InSb layer. 12. The semiconductor sensor according to claim 11, comprising a photodiode having a PIN structure in which an antimony (AlInSb) layer is laminated. 前記PIN構造を有するフォトダイオードの上部に、前記視野角調整手段としてNiからなる少なくとも2つの開口部を有する前記視野角制限部を設けたことを特徴とする請求項12記載の半導体センサ。   13. The semiconductor sensor according to claim 12, wherein the viewing angle limiting portion having at least two openings made of Ni is provided as the viewing angle adjusting means on an upper portion of the photodiode having the PIN structure. 前記光線検出部は、前記光線としての赤外線を検出する赤外線検出部として構成されたことを特徴とする請求項1ないし13のいずれかに記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 1, wherein the light beam detecting unit is configured as an infrared ray detecting unit that detects infrared light as the light beam. 前記赤外線検出部は、赤外線吸収による温度変化を電気信号に変換する熱型センサとして構成されたことを特徴とする請求項14記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 14, wherein the infrared detection unit is configured as a thermal sensor that converts a temperature change due to infrared absorption into an electrical signal. 前記熱型センサは、サーモパイル又は焦電型センサであることを特徴とする請求項15記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 15, wherein the thermal sensor is a thermopile or a pyroelectric sensor. 前記赤外線検出部は、光電変換によって信号を出力する量子型センサとして構成されたことを特徴とする請求項14記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 14, wherein the infrared detection unit is configured as a quantum sensor that outputs a signal by photoelectric conversion. 前記量子型センサは、フォトダイオード又はフォトコンダクタであることを特徴とする請求項17記載の半導体センサ。   The semiconductor sensor according to claim 17, wherein the quantum sensor is a photodiode or a photoconductor.
JP2012074714A 2012-03-28 2012-03-28 Semiconductor sensor Pending JP2013205228A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012074714A JP2013205228A (en) 2012-03-28 2012-03-28 Semiconductor sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012074714A JP2013205228A (en) 2012-03-28 2012-03-28 Semiconductor sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013205228A true JP2013205228A (en) 2013-10-07

Family

ID=49524451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012074714A Pending JP2013205228A (en) 2012-03-28 2012-03-28 Semiconductor sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013205228A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015190912A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared detection device, visual field limiting unit, and manufacturing method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175475A (en) * 1991-12-26 1993-07-13 Fujitsu Ltd Fine processing method for semiconductor
JPH0915040A (en) * 1995-07-01 1997-01-17 Horiba Ltd Pyroelectric type infrared detector
JP2003078838A (en) * 2001-09-03 2003-03-14 Tdk Corp Optical sensor and display device provided with the same
JP2009206357A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Compound semiconductor device and method for manufacturing compound semiconductor device
JP2012194054A (en) * 2011-03-16 2012-10-11 Seiko Epson Corp Optical sensor and electronic apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175475A (en) * 1991-12-26 1993-07-13 Fujitsu Ltd Fine processing method for semiconductor
JPH0915040A (en) * 1995-07-01 1997-01-17 Horiba Ltd Pyroelectric type infrared detector
JP2003078838A (en) * 2001-09-03 2003-03-14 Tdk Corp Optical sensor and display device provided with the same
JP2009206357A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Compound semiconductor device and method for manufacturing compound semiconductor device
JP2012194054A (en) * 2011-03-16 2012-10-11 Seiko Epson Corp Optical sensor and electronic apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015190912A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 旭化成エレクトロニクス株式会社 Infrared detection device, visual field limiting unit, and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3896746B1 (en) Single-photon avalanche diode and manufacturing method, detector array, and image sensor
US8975645B2 (en) Optical filter
KR20150105245A (en) Infrared sensor module
EP3480570A1 (en) Pyranometer and photometric device
EP3025132A1 (en) An apparatus for sensing
US20190186988A1 (en) Pyranometer and photometric device
US9612159B2 (en) Infrared sensor and infrared sensor array
KR102651676B1 (en) Radiation thermometer
JP2013205228A (en) Semiconductor sensor
US8664606B2 (en) Infrared radiation detector
JP4740022B2 (en) Optical sensor and object detection method
CN110109128B (en) Infrared emission and detection integrated chip
JP6462991B2 (en) Infrared detector and method of manufacturing field-limiting unit
US20230317754A1 (en) Near infrared to far infrared polarization sensitive image sensor
JP2014169968A (en) Infrared sensor apparatus, and manufacturing method for the same
CN211347087U (en) Indium-arsenic-antimony infrared detector
KR20190140167A (en) Infrared detection sensor module and thermal imaging camera module including the module
WO2024086968A1 (en) Thermal infrared imaging mechanism and electronic device
JP2005207830A (en) Infrared sensor
TWI802032B (en) Photodiode
Kang et al. Improvement of external quantum efficiency of silicide Schottky-barrier detectors in the 3 to 5 μ m waveband with subwavelength-grating incident plane
JP6001992B2 (en) Perspective determination device
CN116722061A (en) Voltage-controlled broad-spectrum germanium-silicon detector and control method thereof
RU96958U1 (en) DIFFERENT LIGHT PYROMETER
JP2023179039A (en) infrared sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150814

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150818

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20151222