JP2014153187A - Semiconductor physical quantity sensor - Google Patents

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JP2014153187A JP2013022943A JP2013022943A JP2014153187A JP 2014153187 A JP2014153187 A JP 2014153187A JP 2013022943 A JP2013022943 A JP 2013022943A JP 2013022943 A JP2013022943 A JP 2013022943A JP 2014153187 A JP2014153187 A JP 2014153187A
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Fumihito Kato
史仁 加藤
Kaoru Tone
薫 戸根
Akimitsu Fujii
章光 藤井
Masaki Hayashi
林　　正樹
Kazushi Yoshida
和司 吉田
Yuji Yasuoka
祐二 安岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor physical quantity sensor capable of improving sensor characteristics.SOLUTION: A semiconductor physical quantity sensor 10 includes: a dielectric body 60 which has a dielectric thin plate portion 61; a light-receiving element 40 disposed on the dielectric thin plate portion 61; a first electrode portion 30 which has a first electrode 31 disposed on one side of the light-receiving element 40; and a second electrode portion 50 which has a second electrode 51 disposed on the other side of the light-receiving element 40. Conductor portions 80 are oppositely provided through a part of at least either one of the first electrode portion 30 or the second electrode portion 50.

Description

本発明は、半導体物理量センサに関する。   The present invention relates to a semiconductor physical quantity sensor.

従来、半導体物理量センサとして、赤外線を検知する焦電体に赤外線を入射させることで、物体の存在や温度を検知できるようにした赤外線センサが知られている（例えば特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor physical quantity sensor, an infrared sensor that can detect the presence and temperature of an object by making infrared light incident on a pyroelectric body that detects infrared light is known (see, for example, Patent Document 1).

この特許文献１では、焦電体を封止体内に配置することで、焦電体を外乱光および電磁ノイズから保護している。   In this patent document 1, the pyroelectric body is disposed in a sealed body to protect the pyroelectric body from disturbance light and electromagnetic noise.

特開平０７−０９２０２７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-092027

上記従来の技術のように、焦電体を封止体内に配置するようにすれば、焦電体を外乱光および電磁ノイズから保護することができるため、センサ特性の向上を図ることが可能であるが、センサ特性をより向上させるようにした方が好ましい。   If the pyroelectric body is arranged in the sealed body as in the above-described conventional technique, the pyroelectric body can be protected from disturbance light and electromagnetic noise, so that it is possible to improve the sensor characteristics. However, it is preferable to improve the sensor characteristics.

そこで、本発明は、センサ特性をより向上させることのできる半導体物理量センサを得ることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to obtain a semiconductor physical quantity sensor that can further improve sensor characteristics.

本発明の第１の特徴は、誘電体薄板部を有する誘電体と、前記誘電体薄板部上に配置される受光素子と、前記受光素子の一側に配置される第１電極を有する第１電極部と、前記受光素子の他側に配置される第２電極を有する第２電極部と、を備える半導体物理量センサであって、前記第１電極部および第２電極部のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部が設けられていることを要旨とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a first dielectric including a dielectric having a dielectric thin plate portion, a light receiving element disposed on the dielectric thin plate portion, and a first electrode disposed on one side of the light receiving element. A semiconductor physical quantity sensor comprising: an electrode part; and a second electrode part having a second electrode disposed on the other side of the light receiving element, wherein at least one of the first electrode part and the second electrode part The gist is that the conductor portion is provided so as to face each other through a part of the electrode portion.

本発明の第２の特徴は、前記導体部は、前記第１電極部および第２電極部のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を囲うように設けられていることを要旨とする。   The second feature of the present invention is summarized in that the conductor portion is provided so as to surround a part of at least one of the first electrode portion and the second electrode portion.

本発明の第３の特徴は、前記導体部は、前記第１電極部側および前記第２電極部側にそれぞれ配置されており、前記第１電極部側に配置された導体部と前記第２電極部側に配置された導体部とが、少なくとも１箇所で連結されていることを要旨とする。   According to a third feature of the present invention, the conductor portion is disposed on the first electrode portion side and the second electrode portion side, respectively, and the conductor portion disposed on the first electrode portion side and the second electrode portion are disposed. The gist is that the conductor portion disposed on the electrode portion side is connected to at least one location.

本発明の第４の特徴は、前記導体部が、前記第１電極部および第２電極部の全周を囲うように配置されていることを要旨とする。   The gist of the fourth feature of the present invention is that the conductor portion is disposed so as to surround the entire circumference of the first electrode portion and the second electrode portion.

本発明の第５の特徴は、前記誘電体は、キャビティを有する半導体基材の一側に、当該キャビティ上に前記前記誘電体薄板部が位置するように固定されており、前記導体部が、前記半導体基材の所定領域を覆うように面状に配置されていることを要旨とする。   According to a fifth feature of the present invention, the dielectric is fixed to one side of a semiconductor substrate having a cavity so that the dielectric thin plate portion is positioned on the cavity. The gist is that the semiconductor substrate is arranged in a planar shape so as to cover a predetermined region.

本発明の第６の特徴は、前記半導体基材と前記導体部とが同電位となるようにしたことを要旨とする。   The sixth feature of the present invention is summarized as that the semiconductor substrate and the conductor portion have the same potential.

本発明によれば、第１電極部および第２電極部のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部を設けている。このように、電極部の少なくとも一部に対向するように導体部を設けることで、電極部を流れる電流が受けるセンサ外部からのノイズによる影響を低減することができるようになり、センサ特性における信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善がなされる。その結果、半導体物理量センサのセンサ特性をより向上させることができるようになる。   According to the present invention, the conductor portion is provided so as to face each other through a part of at least one of the first electrode portion and the second electrode portion. Thus, by providing the conductor part so as to face at least a part of the electrode part, it becomes possible to reduce the influence of noise from the outside of the sensor that the current flowing through the electrode part receives, and the signal in the sensor characteristics The noise ratio (S / N ratio) is improved. As a result, the sensor characteristics of the semiconductor physical quantity sensor can be further improved.

本発明の第１実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning 1st Embodiment of this invention. 図１のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 本発明の第１実施形態にかかる誘電体を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the dielectric material concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning 2nd Embodiment of this invention. 図４のＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 本発明の第３実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning 3rd Embodiment of this invention. 図６のＣ−Ｃ断面図である。It is CC sectional drawing of FIG. 図６のＤ−Ｄ断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 本発明の第４実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning 4th Embodiment of this invention. 図９のＥ−Ｅ断面図である。It is EE sectional drawing of FIG. 本発明の第５実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning 5th Embodiment of this invention. 図１１のＦ−Ｆ断面図である。It is FF sectional drawing of FIG. 本発明の他の実施形態にかかる半導体物理量センサを示す平面図である。It is a top view which shows the semiconductor physical quantity sensor concerning other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、半導体物理量センサとして、赤外線センサを例示する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Below, an infrared sensor is illustrated as a semiconductor physical quantity sensor.

また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。   Moreover, the same component is contained in the following several embodiment. Therefore, in the following, common reference numerals are given to those similar components, and redundant description is omitted.

（第１実施形態）
本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０は、図１および図２に示すように、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０は、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（受光素子）４０が配置されている。 (First embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 according to the present embodiment includes a semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 in which a cavity 21 is formed. Further, the infrared sensor 10 includes a dielectric 60 having a dielectric thin plate portion 61 disposed on the cavity 21 of the semiconductor substrate 20, and the dielectric 60 is on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20. It is fixed to. A pyroelectric body (light receiving element) 40 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 of the dielectric 60.

半導体基板２０は、単結晶シリコンを用いて形成されており、平面視で輪郭形状が矩形状となるように形成されている。なお、単結晶シリコンで形成された半導体基板２０の任意の部位に、半導体基板２０の電位を取り出す電位取り出し部を設けるようにしてもよい。このとき、半導体基板２０の電位を取り出し易くするために、電位取り出し部が設けられている部位に高濃度不純物拡散部を形成するようにするのが好適である。   The semiconductor substrate 20 is formed using single crystal silicon, and is formed so that the outline shape is rectangular in plan view. Note that a potential extraction portion that extracts the potential of the semiconductor substrate 20 may be provided at an arbitrary portion of the semiconductor substrate 20 formed of single crystal silicon. At this time, in order to make it easy to take out the potential of the semiconductor substrate 20, it is preferable to form a high-concentration impurity diffusion portion in a portion where the potential extraction portion is provided.

キャビティ２１は、本実施形態では略直方体状をしており、半導体基板２０を厚さ方向に貫通するように形成されている。   In this embodiment, the cavity 21 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is formed so as to penetrate the semiconductor substrate 20 in the thickness direction.

このキャビティ２１は、公知の半導体プロセス、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで形成することができる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。   The cavity 21 can be formed by performing a vertical etching process by a known semiconductor process, for example, reactive ion etching (RIE). As reactive ion etching, for example, ICP processing by an etching apparatus provided with inductively coupled plasma (ICP) can be used.

本実施形態では、矩形状の半導体基板２０の中央部に略直方体状のキャビティ２１を厚さ方向に貫通するように形成している。このようにキャビティ２１を形成することで、キャビティ２１の周囲に矩形枠状のフレーム部２２が形成されることとなる。本実施形態では、キャビティ２１は、平面視で一辺（幅）が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの矩形状となるように形成されている。   In the present embodiment, a substantially rectangular parallelepiped cavity 21 is formed in the central portion of the rectangular semiconductor substrate 20 so as to penetrate in the thickness direction. By forming the cavity 21 in this manner, a frame portion 22 having a rectangular frame shape is formed around the cavity 21. In the present embodiment, the cavity 21 is formed to have a rectangular shape with one side (width) of 0.5 mm to 1.5 mm in plan view.

誘電体６０は、ガラス（ＳｉＯ２）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの絶縁性材料によって薄板状（略矩形板状）に形成されており、この誘電体６０の中央部には、略矩形板状の誘電体薄板部６１が形成されている。 The dielectric 60 is formed in a thin plate shape (substantially rectangular plate shape) from an insulating material such as glass (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ). A rectangular plate-like dielectric thin plate portion 61 is formed.

本実施形態では、誘電体６０は、ＳｉＯ２膜およびＳｉ３Ｎ４膜を用いて多層構造となるように形成されている。具体的には、誘電体６０は、ＳｉＯ２膜６０ａの上方にＳｉ３Ｎ４膜６０ｃを積層するとともにＳｉ３Ｎ４膜６０ｃの上方にＳｉＯ２膜６０ｂを積層することで３層構造となるように形成されている。このとき、例えば、図３に示すように、圧縮応力が生じるように上下のＳｉＯ２膜６０ａ，６０ｂを成膜するとともに、引っ張り応力が生じるようにＳｉ３Ｎ４膜６０ｃを成膜することで、誘電体６０の上下で応力差が生じてしまうのを抑制し、誘電体６０自体の内部応力によって誘電体６０が歪んでしまうのを抑制している。なお、誘電体６０は、本実施形態では、全体の厚さが１μｍ〜１．５μｍとなるように形成されている。 In the present embodiment, the dielectric 60 is formed to have a multilayer structure using a SiO 2 film and a Si 3 N 4 film. Specifically, the dielectric 60 has a three-layer structure by laminating a Si 3 N 4 film 60c above the SiO 2 film 60a and laminating a SiO 2 film 60b above the Si 3 N 4 film 60c. It is formed as follows. At this time, for example, as shown in FIG. 3, the upper and lower SiO 2 films 60a and 60b are formed so as to generate compressive stress, and the Si 3 N 4 film 60c is formed so as to generate tensile stress. In addition, the stress difference between the upper and lower sides of the dielectric 60 is suppressed, and the distortion of the dielectric 60 due to the internal stress of the dielectric 60 itself is suppressed. In the present embodiment, the dielectric 60 is formed so as to have a total thickness of 1 μm to 1.5 μm.

そして、この誘電体６０の周辺部をフレーム部２２の表面２２ａ側（一側）に固定することで、誘電体６０の中央部に、キャビティ２１上に位置する誘電体薄板部６１が形成されることとなる。すなわち、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定した誘電体６１のうちキャビティ２１上に位置する部分が誘電体薄板部６１となっている。したがって、本実施形態では、誘電体薄板部６１は、平面視で一辺（幅）が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの矩形状となるように形成されることとなる。このように、本実施形態では、誘電体薄板部６１が絶縁性薄膜で形成されている。   Then, by fixing the peripheral portion of the dielectric 60 to the surface 22a side (one side) of the frame portion 22, the dielectric thin plate portion 61 positioned on the cavity 21 is formed in the central portion of the dielectric 60. It will be. That is, a portion of the dielectric 61 fixed on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20 and located on the cavity 21 is the dielectric thin plate portion 61. Therefore, in this embodiment, the dielectric thin plate portion 61 is formed so as to have a rectangular shape with one side (width) of 0.5 mm to 1.5 mm in plan view. Thus, in this embodiment, the dielectric thin plate portion 61 is formed of an insulating thin film.

焦電体４０は、外力を受けない場合においても結晶部内部において自発分極を有する材料であり、結晶の温度が変化した場合に、自発分極の温度依存性に起因した電荷が結晶表面にあらわれる材料である。この焦電体４０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの高誘電率材料が一般的に利用されるが、これ以外にも、例えば、ＡＩＮ、ＺｎＯおよびＦ−ＢＡＲなどの材料を用いることができる。なお、本実施形態では、焦電体４０は、厚さが１μｍ〜２．５μｍとなるように形成されている。   The pyroelectric body 40 is a material having spontaneous polarization inside the crystal part even when no external force is applied. When the temperature of the crystal changes, the pyroelectric body 40 is a material in which charges due to the temperature dependence of the spontaneous polarization appear on the crystal surface. It is. As a material of the pyroelectric body 40, a high dielectric constant material such as lead zirconate titanate (PZT) is generally used. However, other materials such as AIN, ZnO, and F-BAR are also used. Can be used. In the present embodiment, the pyroelectric body 40 is formed to have a thickness of 1 μm to 2.5 μm.

そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面を挟むように設けられている。すなわち、下部電極部（第１電極部）３０が焦電体（受光素子）４０の裏面４０ａ側（一側）に配置される下部電極（第１電極）３１を有するとともに、上部電極部（第２電極部）５０が焦電体（受光素子）４０の表面４０ｂ側（他側）に配置される上部電極（第２電極）５１を有している。   The lower electrode (first electrode) 31 of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode (second electrode) 51 of the upper electrode part (second electrode part) 50 are placed on the front and back surfaces of the pyroelectric body 40. It is provided so that it may be pinched. That is, the lower electrode portion (first electrode portion) 30 includes a lower electrode (first electrode) 31 disposed on the back surface 40a side (one side) of the pyroelectric body (light receiving element) 40, and an upper electrode portion (first electrode portion). The two-electrode portion 50 has an upper electrode (second electrode) 51 disposed on the surface 40 b side (other side) of the pyroelectric body (light receiving element) 40.

さらに、本実施形態では、下部電極部（第１電極部）３０は、誘電体薄板部６１上に配置されるとともに上方に焦電体４０が配置される下部電極（第１電極）３１だけでなく、下部電極３１に電気的に接続される金属配線３３および当該金属配線３３に電気的に接続される電位取り出し部３２を備えている。   Further, in the present embodiment, the lower electrode portion (first electrode portion) 30 is only the lower electrode (first electrode) 31 that is disposed on the dielectric thin plate portion 61 and in which the pyroelectric body 40 is disposed above. Rather, a metal wiring 33 electrically connected to the lower electrode 31 and a potential extraction portion 32 electrically connected to the metal wiring 33 are provided.

具体的には、下部電極３１は、例えば、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料を用いて厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍとなる矩形板状に形成されている。そして、図１に示すように、下部電極３１の１つの頂点部分（図１の左下の頂点部分）に線状の金属配線３３が連結されており、この金属配線３３が、誘電体６０を介してフレーム部２２の表面２２ａ（図１の左下部分）に配置された電位取り出し部３２に連結されている。   Specifically, the lower electrode 31 is formed in a rectangular plate shape having a thickness of 100 nm to 500 nm using a conductive metal material such as Cr or Au. As shown in FIG. 1, a linear metal wiring 33 is connected to one apex portion (lower left apex portion in FIG. 1) of the lower electrode 31, and the metal wiring 33 is connected via a dielectric 60. Are connected to a potential extracting portion 32 disposed on the surface 22a of the frame portion 22 (lower left portion in FIG. 1).

このように、本実施形態では、電位取り出し部３２が金属配線３３を介して下部電極３１に電気的に接続されるようにしている。なお、金属配線３３は、誘電体６０上（誘電体薄板部６１上およびフレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上）に設けられている。   As described above, in this embodiment, the potential extraction unit 32 is electrically connected to the lower electrode 31 through the metal wiring 33. The metal wiring 33 is provided on the dielectric 60 (on the dielectric thin plate portion 61 and the dielectric 60 fixed to the surface 22a of the frame portion 22).

そして、この電位取り出し部３２は、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料で形成されており、図示せぬワイヤボンディングを介して、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップ（図示せず）に電気的に接続されている。こうして、下部電極３１の電位がＩＣチップ（図示せず）に出力されるようにしている。   The potential extracting portion 32 is formed of a conductive metal material such as Cr or Au, and an IC chip (not shown) such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) via wire bonding (not shown). ) Is electrically connected. In this way, the potential of the lower electrode 31 is output to an IC chip (not shown).

一方、上部電極部（第２電極部）５０も、焦電体４０上に配置される上部電極（第２電極）５１だけでなく、上部電極５１に電気的に接続される金属配線５３および当該金属配線５３に電気的に接続される電位取り出し部５２を備えている。   On the other hand, the upper electrode part (second electrode part) 50 includes not only the upper electrode (second electrode) 51 disposed on the pyroelectric body 40 but also the metal wiring 53 electrically connected to the upper electrode 51 and A potential extraction portion 52 that is electrically connected to the metal wiring 53 is provided.

具体的には、上部電極５１は、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料を用いて厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍとなる矩形板状に形成されている。そして、図１に示すように、上部電極５１の１つの頂点部分（図１の右上の頂点部分）に線状の金属配線５３が連結されており、この金属配線５３が、誘電体６０を介してフレーム部２２の表面２２ａ（図１の右上部分）に配置された電位取り出し部５２に連結されている。   Specifically, the upper electrode 51 is formed in a rectangular plate shape having a thickness of 100 nm to 500 nm using a conductive metal material such as Cr or Au. As shown in FIG. 1, a linear metal wiring 53 is connected to one apex portion (upper right apex portion in FIG. 1) of the upper electrode 51, and this metal wiring 53 is connected via a dielectric 60. Are connected to a potential extracting portion 52 disposed on the surface 22a of the frame portion 22 (upper right portion in FIG. 1).

このように、本実施形態では、電位取り出し部５２が金属配線５３を介して上部電極５１に電気的に接続されるようにしている。なお、金属配線５３も、誘電体６０上（誘電体薄板部６１上およびフレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上）に設けられている。   As described above, in this embodiment, the potential extraction unit 52 is electrically connected to the upper electrode 51 through the metal wiring 53. The metal wiring 53 is also provided on the dielectric 60 (on the dielectric thin plate portion 61 and the dielectric 60 fixed to the surface 22a of the frame portion 22).

また、本実施形態では、図１および図２に示すように、誘電体６０側から下部電極３１、焦電体４０、上部電極５１の順に積層されており、この順に１辺の長さが短くなるように形成されている。そのため、上部電極５１から誘電体６０にかけて絶縁層７０を形成し、この絶縁層７０上に金属配線５３を配置することで、上部電極５１と下部電極３１との短絡を防止している。   In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode 31, the pyroelectric body 40, and the upper electrode 51 are laminated in this order from the dielectric 60 side, and the length of one side is short in this order. It is formed to become. For this reason, an insulating layer 70 is formed from the upper electrode 51 to the dielectric 60, and the metal wiring 53 is disposed on the insulating layer 70, thereby preventing a short circuit between the upper electrode 51 and the lower electrode 31.

そして、電位取り出し部５２も、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料で形成されており、図示せぬワイヤボンディングを介して、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップ（図示せず）に電気的に接続されている。こうして、上部電極５１の電位がＩＣチップ（図示せず）に出力されるようにしている。   The potential extracting portion 52 is also formed of a conductive metal material such as Cr or Au, and an IC chip (not shown) such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) via wire bonding (not shown). Is electrically connected. In this way, the potential of the upper electrode 51 is output to an IC chip (not shown).

上述したように、本実施形態では、半導体基板２０が当接していない誘電体薄板部６１上に下部電極３１と上部電極５１とで挟持された焦電体４０を配置している。こうすることで、入射する赤外線等によって焦電体４０が加熱される際に、誘電体材料に比べて熱コンダクタンスが高い半導体基板２０による影響を低減することができるようになる。すなわち、焦電体４０が受ける熱が半導体基板２０を介して逃げてしまうのを抑制することができるようになる。そのため、より効率良く焦電体４０を加熱することができるようになって赤外線センサ１０の応答速度と感度を高めることができるようになる。   As described above, in this embodiment, the pyroelectric body 40 sandwiched between the lower electrode 31 and the upper electrode 51 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 with which the semiconductor substrate 20 is not in contact. By doing so, when the pyroelectric body 40 is heated by incident infrared rays or the like, the influence of the semiconductor substrate 20 having a higher thermal conductance than the dielectric material can be reduced. That is, the heat received by the pyroelectric body 40 can be prevented from escaping through the semiconductor substrate 20. Therefore, the pyroelectric body 40 can be heated more efficiently, and the response speed and sensitivity of the infrared sensor 10 can be increased.

かかる構成の赤外線センサ１０を用いることで、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）が赤外線センサ１０の近傍に存在しているか否かを検知することができる。   By using the infrared sensor 10 having such a configuration, it is possible to detect whether or not an object to be detected (for example, a human hand) is present in the vicinity of the infrared sensor 10.

例えば、赤外線センサ１０の上側（半導体基板２０の表面２０ａ側）に被検知物体が存在する場合、当該被検知物体から赤外線が照射され、被検知物体から照射された赤外線は、焦電体４０に入射する。   For example, when an object to be detected exists above the infrared sensor 10 (on the surface 20a side of the semiconductor substrate 20), infrared light is emitted from the object to be detected, and the infrared light emitted from the object to be detected is applied to the pyroelectric body 40. Incident.

そして、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）からの赤外線が焦電体４０に入射、吸収されると、焦電体４０内の結晶の温度が変化する。このように、焦電体４０内の結晶の温度が変化すると、自発分極の温度依存性に起因した電荷が結晶表面にあらわれる。そして、結晶表面に電荷があらわれることで、上部電極５１と下部電極３１との電位差が変化し、この電位差の変化がＩＣチップ（図示せず）に出力されることで、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）が赤外線センサ１０の近傍に存在していることが、赤外線センサ１０によって検知される。なお、赤外線センサ１０は、通常、ＩＣチップとともに図示せぬ回路基板に実装された状態で使用される。   When infrared rays from a detection target (not shown) (for example, a human hand) are incident on and absorbed by the pyroelectric body 40, the temperature of the crystal in the pyroelectric body 40 changes. As described above, when the temperature of the crystal in the pyroelectric body 40 changes, a charge due to the temperature dependence of the spontaneous polarization appears on the crystal surface. The potential difference between the upper electrode 51 and the lower electrode 31 changes due to the electric charge appearing on the crystal surface, and the change in the potential difference is output to an IC chip (not shown). The infrared sensor 10 detects that (for example, a human hand) exists in the vicinity of the infrared sensor 10. The infrared sensor 10 is normally used in a state where it is mounted on a circuit board (not shown) together with an IC chip.

ところで、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０は、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０外部からの電磁波ノイズや赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０近傍の素子群や回路が発生する電磁ノイズ、また、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０そのものが発生する熱ノイズや半導体基板２０を形成するシリコンの材料特性（光・温度に起因したノイズ）による影響を受けやすい。そして、このようなノイズの影響を受けると赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０のセンサ出力信号が劣化してしまうおそれがある。   By the way, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 includes an electromagnetic wave noise from the outside of the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10, electromagnetic noise generated by an element group and a circuit near the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10, and an infrared sensor. (Semiconductor physical quantity sensor) It is easily affected by thermal noise generated by itself 10 and material characteristics (noise caused by light and temperature) of silicon forming the semiconductor substrate 20. And if it receives to the influence of such noise, there exists a possibility that the sensor output signal of the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 may deteriorate.

そこで、本実施形態では、ノイズによる影響をより低減させることができる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０を得られるようにした。   Therefore, in the present embodiment, an infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 that can further reduce the influence of noise can be obtained.

具体的には、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０を設けるようにした。   Specifically, the conductor part 80 is provided so as to face each other through a part of at least one of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode part (second electrode part) 50. I did it.

本実施形態では、フレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上に形成された金属配線３３の両側に、金属配線３３を介して金属配線３３と当接することなく対向するように金属製の導体部８０を細線状に設けている。このとき、導体部８０は金属配線３３に沿うように設けられている。   In the present embodiment, the metal wiring 33 formed on the dielectric 60 fixed to the surface 22 a of the frame portion 22 is opposed to both sides of the metal wiring 33 via the metal wiring 33 without contacting the metal wiring 33. The conductor portion 80 is provided in a thin line shape. At this time, the conductor portion 80 is provided along the metal wiring 33.

さらに、本実施形態では、導体部８０の金属配線３３の両側における電位取り出し部３２側をそれぞれ延設させて電位取り出し部３２を囲うように連結させた形状となるように、導体部８０を形成している。このとき、導体部８０は、電位取り出し部３２に沿うように設けられており、電位取り出し部３２と当接しないように設けられている。すなわち、導体部８０は、下部電極部３０と当接しないように設けられている。   Furthermore, in the present embodiment, the conductor portion 80 is formed so that the potential extraction portion 32 side on both sides of the metal wiring 33 of the conductor portion 80 is extended and connected so as to surround the potential extraction portion 32. doing. At this time, the conductor portion 80 is provided along the potential extraction portion 32 and is provided so as not to contact the potential extraction portion 32. That is, the conductor part 80 is provided so as not to contact the lower electrode part 30.

このように、本実施形態では、下部電極部３０および上部電極部５０のうち少なくともいずれか一方の電極部（下部電極部３０）の一部である電位取り出し部３２および金属配線３３（誘電体薄板部６１上にない金属配線３３）を囲うように、細線状の導体部８０を設けている。   As described above, in the present embodiment, the potential extracting portion 32 and the metal wiring 33 (dielectric thin plate) which are a part of at least one of the lower electrode portion 30 and the upper electrode portion 50 (lower electrode portion 30). A thin line-shaped conductor portion 80 is provided so as to surround the metal wiring 33) not on the portion 61.

一方、上部電極部５０側にも、上部電極部５０の一部を介して対向するように導体部８０を設けている。   On the other hand, the conductor portion 80 is also provided on the upper electrode portion 50 side so as to face each other through a part of the upper electrode portion 50.

具体的には、下部電極部３０側と同様に、フレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上に形成された金属配線５３の両側に、金属配線５３を介して金属配線５３と当接することなく対向するように金属製の導体部８０を細線状に設けている。このとき、導体部８０は金属配線５３に沿うように設けられている。   Specifically, similar to the lower electrode portion 30 side, the metal wiring 53 is connected to both sides of the metal wiring 53 formed on the dielectric 60 fixed to the surface 22 a of the frame portion 22 via the metal wiring 53. A metal conductor portion 80 is provided in a thin line shape so as to face each other without contact. At this time, the conductor portion 80 is provided along the metal wiring 53.

そして、導体部８０の金属配線５３の両側における電位取り出し部５２側をそれぞれ延設させて電位取り出し部５２を囲うように連結させた形状となるように、導体部８０を形成している。このとき、導体部８０は、このとき、導体部８０は、電位取り出し部５２に沿うように設けられており、電位取り出し部５２と当接しないように設けられている。すなわち、導体部８０は、上部電極部５０と当接しないように設けられている。   The conductor portion 80 is formed so that the potential extraction portion 52 side on both sides of the metal wiring 53 of the conductor portion 80 is extended and connected so as to surround the potential extraction portion 52. At this time, the conductor portion 80 is provided so as to be along the potential extraction portion 52 and not to contact the potential extraction portion 52 at this time. That is, the conductor part 80 is provided so as not to contact the upper electrode part 50.

このように、本実施形態では、下部電極部３０および上部電極部５０のうち少なくともいずれか一方の電極部（上部電極部５０）の一部である電位取り出し部５２および金属配線５３（誘電体薄板部６１上にない金属配線５３）を囲うように、細線状の導体部８０を設けている。   As described above, in the present embodiment, the potential extraction portion 52 and the metal wiring 53 (dielectric thin plate) which are a part of at least one of the lower electrode portion 30 and the upper electrode portion 50 (upper electrode portion 50). A thin line-shaped conductor portion 80 is provided so as to surround the metal wiring 53) not on the portion 61.

したがって、本実施形態では、下部電極部３０側および上部電極部５０側のそれぞれに導体部８０が配置されることとなる。   Therefore, in this embodiment, the conductor part 80 will be arrange | positioned at each of the lower electrode part 30 side and the upper electrode part 50 side.

また、本実施形態では、図１に示すように、下部電極部３０側の導体部８０に電気的に接続される電位取り出し部８１および上部電極部５０側の導体部８０に電気的に接続される電位取り出し部８１がそれぞれ設けられている。このように、電位取り出し部８１を設けることで、下部電極部３０側の導体部８０および上部電極部５０側の導体部８０は、それぞれに電気的に接続された電位取り出し部８１を介して所定の電位（例えば、グランド電位などの基準となる電位）で保持されるようにしている。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the potential extraction portion 81 that is electrically connected to the conductor portion 80 on the lower electrode portion 30 side and the conductor portion 80 on the upper electrode portion 50 side are electrically connected. A potential extracting portion 81 is provided. In this way, by providing the potential extraction portion 81, the conductor portion 80 on the lower electrode portion 30 side and the conductor portion 80 on the upper electrode portion 50 side are predetermined via the potential extraction portion 81 electrically connected to each. (For example, a reference potential such as a ground potential).

また、本実施形態では、導体部８０が誘電体薄板部６１上に配置されないようにしている。このように、導体部８０が誘電体薄板部６１上に配置されないようにすることで、誘電体薄板部６１が導体部８０の残留応力による影響によって歪んでしまうのを抑制している。   In the present embodiment, the conductor portion 80 is not arranged on the dielectric thin plate portion 61. Thus, by preventing the conductor portion 80 from being disposed on the dielectric thin plate portion 61, the dielectric thin plate portion 61 is suppressed from being distorted due to the influence of the residual stress of the conductor portion 80.

以上、説明したように、本実施形態では、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０を設けている。このように、電極部の少なくとも一部に対向するように導体部８０を設けることで、互いに対向する導体部８０にシールド機能を持たせることができる。その結果、電極部を流れる電流（特に、導体部８０の間を流れる電流）が受けるセンサ外部からのノイズ（センサチップ外部からの電磁波ノイズ等）による影響を低減することができるようになり、センサ特性における信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善がなされる。このように、センサ特性における信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善がなされることで、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０のセンサ特性をより向上させることができるようになる。   As described above, in the present embodiment, the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode part (second electrode part) 50 face each other through a part of at least one of the electrode parts. Thus, the conductor portion 80 is provided. Thus, by providing the conductor part 80 so as to face at least a part of the electrode part, the conductor parts 80 facing each other can have a shield function. As a result, it is possible to reduce the influence of noise from the outside of the sensor (such as electromagnetic wave noise from the outside of the sensor chip) that is received by the current flowing through the electrode portion (particularly, the current flowing between the conductor portions 80). The signal noise ratio (S / N ratio) in the characteristics is improved. Thus, by improving the signal-to-noise ratio (S / N ratio) in the sensor characteristics, the sensor characteristics of the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 can be further improved.

また、本実施形態によれば、下部電極部３０および上部電極部５０のうち少なくともいずれか一方の電極部（下部電極部３０）の一部である電位取り出し部３２および金属配線３３（誘電体薄板部６１上にない金属配線３３）を囲うように、細線状の導体部８０を設けている。そして、下部電極部３０および上部電極部５０のうち少なくともいずれか一方の電極部（上部電極部５０）の一部である電位取り出し部５２および金属配線５３（誘電体薄板部６１上にない金属配線５３）を囲うように、細線状の導体部８０を設けている。このように、電極部の一部を囲うように導体部８０を設けることで、電極部を流れる電流が受けるセンサ外部からのノイズによる影響をより低減することができるようになる。   Further, according to the present embodiment, the potential extracting portion 32 and the metal wiring 33 (dielectric thin plate) which are a part of at least one of the lower electrode portion 30 and the upper electrode portion 50 (lower electrode portion 30). A thin line-shaped conductor portion 80 is provided so as to surround the metal wiring 33) not on the portion 61. Then, a potential extraction portion 52 and a metal wiring 53 (a metal wiring not on the dielectric thin plate portion 61) which are a part of at least one of the lower electrode portion 30 and the upper electrode portion 50 (upper electrode portion 50). 53) is provided with a thin wire-like conductor portion 80. As described above, by providing the conductor portion 80 so as to surround a part of the electrode portion, it is possible to further reduce the influence of noise from the outside of the sensor that is received by the current flowing through the electrode portion.

また、本実施形態によれば、下部電極部３０側および上部電極部５０側のそれぞれに導体部８０が配置されている。したがって、下部電極部３０を流れる電流が受けるノイズを低減させつつ、上部電極部５０を流れる電流が受けるノイズを低減させることができるため、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０のセンサ特性をより一層向上させることができるようになる。   Moreover, according to this embodiment, the conductor part 80 is arrange | positioned at each of the lower electrode part 30 side and the upper electrode part 50 side. Therefore, the noise received by the current flowing through the upper electrode portion 50 can be reduced while reducing the noise received by the current flowing through the lower electrode portion 30, thereby further improving the sensor characteristics of the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10. To be able to.

また、本実施形態では、電位取り出し部８１を設けることで、下部電極部３０側の導体部８０および上部電極部５０側の導体部８０が、それぞれに電気的に接続された電位取り出し部８１を介して所定の電位（例えば、グランド電位などの基準となる電位）で保持されるようにしている。そのため、導体部８０自体が受けるノイズを除去することができるようになる。   Further, in the present embodiment, by providing the potential extraction portion 81, the potential extraction portion 81 in which the conductor portion 80 on the lower electrode portion 30 side and the conductor portion 80 on the upper electrode portion 50 side are electrically connected to each other is provided. Via a predetermined potential (for example, a reference potential such as a ground potential). Therefore, it is possible to remove noise received by the conductor 80 itself.

また、受光素子として焦電体４０を用いることで、赤外線センサ１０をより安価に製造することができる。   Further, by using the pyroelectric body 40 as the light receiving element, the infrared sensor 10 can be manufactured at a lower cost.

（第２実施形態）
本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａは、基本的に上記第１実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０と同様の構成をしている。 (Second Embodiment)
An infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A according to the present embodiment basically has the same configuration as the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 of the first embodiment.

すなわち、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａは、図４および図５に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ａは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（受光素子）４０が配置されている。   That is, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A includes a semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 formed of single crystal silicon and having a cavity 21 as shown in FIGS. The infrared sensor 10 </ b> A includes a dielectric 60 having a dielectric thin plate portion 61 disposed on the cavity 21 of the semiconductor substrate 20, and the dielectric 60 is on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20. It is fixed to. A pyroelectric body (light receiving element) 40 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 of the dielectric 60.

そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。   The lower electrode (first electrode) 31 of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode (second electrode) 51 of the upper electrode part (second electrode part) 50 are the front and back surfaces 40b of the pyroelectric body 40. , 40a.

また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３１、焦電体４０および上部電極５１が平面視で略矩形状をしている。   Also in the present embodiment, the cavity 21, the dielectric thin plate portion 61, the lower electrode 31, the pyroelectric body 40, and the upper electrode 51 have a substantially rectangular shape in plan view.

そして、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０が設けられている。   And the conductor part 80 is provided so that it may oppose through a part of at least any one electrode part among the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50. FIG. .

本実施形態においても、下部電極部３０側および上部電極部５０側のそれぞれに導体部８０が配置されている。   Also in this embodiment, the conductor part 80 is arrange | positioned at each of the lower electrode part 30 side and the upper electrode part 50 side.

ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａが上記第１実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０と主に異なる点は、下部電極部（第１電極部）３０側に配置された導体部８０と上部電極部（第２電極部）５０側に配置された導体部８０とを少なくとも１箇所で連結させた点にある。   Here, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 </ b> A according to the present embodiment is mainly different from the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 of the first embodiment on the lower electrode part (first electrode part) 30 side. The conductor part 80 arranged and the conductor part 80 arranged on the upper electrode part (second electrode part) 50 side are connected at least at one point.

具体的には、導体部８０は、図４に示すように、平面視で内側に閉じた領域が形成されるように設けられている。すなわち、導体部８０の形状は、上記第１実施形態で示した２つの導体部８０の一端（図１の右下側）同士を延設させて連結するとともに、他端（図１の右上側）を延設させて連結した形状をしている。このように、本実施形態では、下部電極部（第１電極部）３０側に配置された導体部８０と上部電極部（第２電極部）５０側に配置された導体部８０とを少なくとも２箇所で連結させている。   Specifically, as shown in FIG. 4, the conductor portion 80 is provided so as to form a closed region inside in a plan view. That is, the shape of the conductor portion 80 is such that one end (lower right side in FIG. 1) of the two conductor portions 80 shown in the first embodiment is extended and connected, and the other end (upper right side in FIG. 1). ) Are extended and connected. As described above, in this embodiment, at least two conductor portions 80 arranged on the lower electrode portion (first electrode portion) 30 side and conductor portions 80 arranged on the upper electrode portion (second electrode portion) 50 side are provided. They are connected at points.

なお、本実施形態においても、導体部８０が誘電体薄板部６１上に配置されないようにしている。   Also in the present embodiment, the conductor portion 80 is not disposed on the dielectric thin plate portion 61.

また、本実施形態では、平面視で内側に閉じた領域が形成されるように導体部８０を設けているため、電位取り出し部８１を１つだけ設けるようにしている。そして、この電位取り出し部８１を介して導体部８０が所定の電位（例えば、グランド電位などの基準となる電位）で保持されるようにしている。   Further, in the present embodiment, since the conductor part 80 is provided so as to form a region closed inward in a plan view, only one potential extracting part 81 is provided. The conductor portion 80 is held at a predetermined potential (for example, a reference potential such as a ground potential) via the potential extraction portion 81.

そして、この導体部８０によって形成された閉じた領域内に、下部電極部３０および上部電極部５０が配置されるようにしている。すなわち、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０の全周を囲うように導体部８０を配置している。   The lower electrode part 30 and the upper electrode part 50 are arranged in a closed region formed by the conductor part 80. That is, the conductor part 80 is disposed so as to surround the entire circumference of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode part (second electrode part) 50.

以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   Also according to this embodiment described above, the same operations and effects as those of the first embodiment can be achieved.

また、本実施形態によれば、下部電極部（第１電極部）３０側に配置された導体部８０と上部電極部（第２電極部）５０側に配置された導体部８０とを少なくとも１箇所で連結させている。そのため、上記第１実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０よりも、電極部を流れる電流が受けるセンサ外部からのノイズによる影響を低減することができるようになる。特に、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０の全周を囲うように導体部８０を配置することで、導体部８０によるシールド効果をより一層向上させることができるようになり、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａのセンサ特性のさらなる向上を図ることができるようになる。   Further, according to this embodiment, at least one conductor portion 80 disposed on the lower electrode portion (first electrode portion) 30 side and conductor portion 80 disposed on the upper electrode portion (second electrode portion) 50 side are provided. They are connected at points. Therefore, compared to the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10 of the first embodiment, it is possible to reduce the influence of noise from outside the sensor that is received by the current flowing through the electrode portion. In particular, by arranging the conductor part 80 so as to surround the entire circumference of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode part (second electrode part) 50, the shielding effect by the conductor part 80 is further improved. As a result, the sensor characteristics of the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A can be further improved.

（第３実施形態）
本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｂは、基本的に上記第２実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａと同様の構成をしている。 (Third embodiment)
The infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10B according to the present embodiment has basically the same configuration as the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A of the second embodiment.

すなわち、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｂは、図６および図７に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｂは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（受光素子）４０が配置されている。   That is, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10B includes a semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 formed of single crystal silicon and having a cavity 21 as shown in FIGS. The infrared sensor 10 </ b> B includes a dielectric 60 having a dielectric thin plate portion 61 disposed on the cavity 21 of the semiconductor substrate 20, and the dielectric 60 is on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20. It is fixed to. A pyroelectric body (light receiving element) 40 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 of the dielectric 60.

そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。   The lower electrode (first electrode) 31 of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode (second electrode) 51 of the upper electrode part (second electrode part) 50 are the front and back surfaces 40b of the pyroelectric body 40. , 40a.

また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３１、焦電体４０および上部電極５１が平面視で略矩形状をしている。   Also in the present embodiment, the cavity 21, the dielectric thin plate portion 61, the lower electrode 31, the pyroelectric body 40, and the upper electrode 51 have a substantially rectangular shape in plan view.

そして、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０が設けられている。   And the conductor part 80 is provided so that it may oppose through a part of at least any one electrode part among the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50. FIG. .

本実施形態においても、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０の全周を囲うように導体部８０を配置している。   Also in this embodiment, the conductor part 80 is arrange | positioned so that the perimeter of the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50 may be enclosed.

ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｂが上記第２実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａと主に異なる点は、半導体基板（半導体基材）２０と導体部８０とが同電位となるようにした点にある。   Here, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10B according to the present embodiment is mainly different from the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A of the second embodiment in that the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 and the conductor portion 80 are different. Are at the same potential.

具体的には、図８に示すように、誘電体６０の電位取り出し部８１が設けられる部位に貫通穴６０ｄを形成し、フレーム部２２（半導体基板２０）の貫通穴６０ｄから露出する部位に導電性を有する高濃度不純物拡散部２３を設けている。そして、貫通穴６０ｄを覆うとともに高濃度不純物拡散部２３と当接するように電位取り出し部８１を設けることで、電位取り出し部８１とフレーム部２２（半導体基板２０）とを高濃度不純物拡散部２３を介して導通させている。   Specifically, as shown in FIG. 8, a through hole 60 d is formed in a portion of the dielectric 60 where the potential extraction portion 81 is provided, and a conductive portion is exposed to the portion exposed from the through hole 60 d of the frame portion 22 (semiconductor substrate 20). A high-concentration impurity diffusion portion 23 having a property is provided. Then, by providing the potential extraction portion 81 so as to cover the through-hole 60d and contact the high concentration impurity diffusion portion 23, the potential extraction portion 81 and the frame portion 22 (semiconductor substrate 20) are connected to the high concentration impurity diffusion portion 23. Through.

高濃度不純物拡散部２３は、単結晶シリコンで形成された半導体基板２０に、例えば、半導体基板２０と同一導電型の不純物をイオン注入するあるいは不純物拡散により導入することで形成することができる。   The high-concentration impurity diffusion portion 23 can be formed by, for example, ion-implanting or introducing impurities having the same conductivity type as that of the semiconductor substrate 20 into the semiconductor substrate 20 formed of single crystal silicon.

以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   Also according to this embodiment described above, the same operations and effects as those of the second embodiment can be achieved.

また、本実施形態によれば、半導体基板（半導体基材）２０と導体部８０とが同電位となるようにしたため、半導体基板（半導体基材）２０が受けるノイズによる影響を除去することが可能となり、信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）のさらなる改善を図ることができる。   In addition, according to the present embodiment, since the semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 and the conductor portion 80 are set to the same potential, it is possible to eliminate the influence of noise that the semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 receives. Thus, it is possible to further improve the signal-to-noise ratio (S / N ratio).

（第４実施形態）
本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃは、基本的に上記第２実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａと同様の構成をしている。 (Fourth embodiment)
An infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C according to the present embodiment basically has the same configuration as the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A of the second embodiment.

すなわち、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃは、図９および図１０に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｃは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（受光素子）４０が配置されている。   That is, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C includes a semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 formed of single crystal silicon and having a cavity 21 as shown in FIGS. The infrared sensor 10 </ b> C includes a dielectric 60 having a dielectric thin plate portion 61 disposed on the cavity 21 of the semiconductor substrate 20, and the dielectric 60 is on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20. It is fixed to. A pyroelectric body (light receiving element) 40 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 of the dielectric 60.

そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。   The lower electrode (first electrode) 31 of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode (second electrode) 51 of the upper electrode part (second electrode part) 50 are the front and back surfaces 40b of the pyroelectric body 40. , 40a.

また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３１、焦電体４０および上部電極５１が平面視で略矩形状をしている。   Also in the present embodiment, the cavity 21, the dielectric thin plate portion 61, the lower electrode 31, the pyroelectric body 40, and the upper electrode 51 have a substantially rectangular shape in plan view.

そして、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０が設けられている。   And the conductor part 80 is provided so that it may oppose through a part of at least any one electrode part among the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50. FIG. .

本実施形態においても、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０の全周を囲うように導体部８０を配置している。   Also in this embodiment, the conductor part 80 is arrange | positioned so that the perimeter of the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50 may be enclosed.

ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃが上記第２実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ａと主に異なる点は、半導体基板（半導体基材）２０の所定領域を覆うように導体部８０を面状に配置した点にある。   Here, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C according to the present embodiment is mainly different from the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10A of the second embodiment in that a predetermined region of the semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 is defined. The conductor part 80 is arranged in a plane so as to cover it.

具体的には、誘電体６０のフレーム部２２の表面２２ａ側（一側）に固定された部位（誘電体薄板部６１以外の領域であって、下部電極部３０および上部電極部５０が形成されていない部分）のほぼ全域を覆うように導体部８０を面状に形成した。このように、導体部８０を面状に形成することで、平面視でフレーム部２２の表面２２ａのほぼ全域が導体部８０によって覆われることとなる。   Specifically, a portion (a region other than the dielectric thin plate portion 61, which is fixed to the surface 22a side (one side) of the frame portion 22 of the dielectric 60, and the lower electrode portion 30 and the upper electrode portion 50 are formed. The conductor part 80 was formed in a planar shape so as to cover almost the entire area of the non-part). Thus, by forming the conductor part 80 in a planar shape, almost the entire area of the surface 22a of the frame part 22 is covered with the conductor part 80 in plan view.

そして、面状に形成した導体部８０の一部（図９の右下）に電位取り出し部８１を設け、導体部８０が電位取り出し部８１を介して所定の電位（例えば、グランド電位などの基準となる電位）で保持されるようにしている。   A potential extraction portion 81 is provided in a part of the conductor portion 80 formed in a planar shape (lower right in FIG. 9), and the conductor portion 80 passes through the potential extraction portion 81 and has a predetermined potential (for example, a reference such as a ground potential) The potential is held at a potential.

以上の本実施形態によっても、上記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   Also according to this embodiment described above, the same operations and effects as those of the second embodiment can be achieved.

また、本実施形態によれば、半導体基板（半導体基材）２０の所定領域を覆うように導体部８０を面状に配置したため、半導体基板（半導体基材）２０の表面２０ａ（フレーム部２２の表面２２ａ）を導体部８０によって遮光することができる。このように、半導体基板（半導体基材）２０の表面２０ａを遮光することで、半導体基板（半導体基材）２０が受光した際に生じる導電率変化を抑制することができるようになり、光に起因したノイズを除去することが可能となる。さらに、半導体基板（半導体基材）２０を導体部８０によって遮光することで、半導体基板（半導体基材）２０の温度変化も抑制されるため、温度に起因したノイズを除去することも可能となる。   Moreover, according to this embodiment, since the conductor part 80 was arrange | positioned so that the predetermined area | region of the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 might be covered, surface 20a (frame part 22 of the frame part 22) of the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 was arrange | positioned. The surface 22a) can be shielded by the conductor 80. Thus, by shielding the surface 20a of the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20, it becomes possible to suppress a change in conductivity that occurs when the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 receives light. It is possible to remove the resulting noise. Furthermore, since the temperature change of the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 is also suppressed by shielding the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 with the conductor part 80, it is also possible to remove noise caused by temperature. .

（第５実施形態）
本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｄは、基本的に上記第４実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃと同様の構成をしている。 (Fifth embodiment)
An infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10D according to the present embodiment basically has the same configuration as the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C of the fourth embodiment.

すなわち、赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｄは、図１１および図１２に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｄは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（受光素子）４０が配置されている。   That is, as shown in FIGS. 11 and 12, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10D includes a semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 made of single crystal silicon and having a cavity 21 formed therein. The infrared sensor 10 </ b> D includes a dielectric 60 having a dielectric thin plate portion 61 disposed on the cavity 21 of the semiconductor substrate 20, and the dielectric 60 is on the surface 20 a side (one side) of the semiconductor substrate 20. It is fixed to. A pyroelectric body (light receiving element) 40 is disposed on the dielectric thin plate portion 61 of the dielectric 60.

そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。   The lower electrode (first electrode) 31 of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode (second electrode) 51 of the upper electrode part (second electrode part) 50 are the front and back surfaces 40b of the pyroelectric body 40. , 40a.

また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３１、焦電体４０および上部電極５１が平面視で略矩形状をしている。   Also in the present embodiment, the cavity 21, the dielectric thin plate portion 61, the lower electrode 31, the pyroelectric body 40, and the upper electrode 51 have a substantially rectangular shape in plan view.

そして、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部８０が設けられている。   And the conductor part 80 is provided so that it may oppose through a part of at least any one electrode part among the lower electrode part (1st electrode part) 30 and the upper electrode part (2nd electrode part) 50. FIG. .

本実施形態においても、下部電極部（第１電極部）３０および上部電極部（第２電極部）５０の全周を囲うように導体部８０を面状に配置している。   Also in this embodiment, the conductor part 80 is arranged in a planar shape so as to surround the entire circumference of the lower electrode part (first electrode part) 30 and the upper electrode part (second electrode part) 50.

ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｄが上記第４実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃと主に異なる点は、半導体基板（半導体基材）２０と導体部８０とが同電位となるようにした点にある。   Here, the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10D according to the present embodiment is mainly different from the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C of the fourth embodiment described above in that the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 and the conductor portion 80 are different. Are at the same potential.

具体的には、図１２に示すように、誘電体６０の一部に貫通穴６０ｄを形成し、フレーム部２２（半導体基板２０）の貫通穴６０ｄから露出する部位に導電性を有する高濃度不純物拡散部２３を設けている。そして、貫通穴６０ｄを覆うとともに高濃度不純物拡散部２３と当接するように導体部８０を設けることで、導体部８０の当接部８０ａとフレーム部２２（半導体基板２０）とを高濃度不純物拡散部２３を介して導通させている。   Specifically, as shown in FIG. 12, through holes 60d are formed in a part of the dielectric 60, and conductive high concentration impurities are exposed from the through holes 60d of the frame portion 22 (semiconductor substrate 20). A diffusion unit 23 is provided. Then, by providing the conductor portion 80 so as to cover the through hole 60d and to contact the high concentration impurity diffusion portion 23, the contact portion 80a of the conductor portion 80 and the frame portion 22 (semiconductor substrate 20) are diffused at high concentration. Conduction is made through the part 23.

なお、図１１では、電位取り出し部８１も設けたものを例示したが、電位取り出し部８１を設けないようにしてもよい。   In addition, in FIG. 11, although what provided the electric potential extraction part 81 was illustrated, you may make it not provide the electric potential extraction part 81. FIG.

以上の本実施形態によっても、上記第４実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。   Also according to this embodiment described above, the same operations and effects as those of the fourth embodiment can be obtained.

また、本実施形態によれば、半導体基板（半導体基材）２０と導体部８０とが同電位となるようにしたため、半導体基板（半導体基材）２０が受けるノイズによる影響を除去することが可能となる。その結果、上記第４実施形態の赤外線センサ（半導体物理量センサ）１０Ｃと較べて、信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）のさらなる改善を図ることができるようになる。   In addition, according to the present embodiment, since the semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 and the conductor portion 80 are set to the same potential, it is possible to eliminate the influence of noise that the semiconductor substrate (semiconductor substrate) 20 receives. It becomes. As a result, the signal / noise ratio (S / N ratio) can be further improved as compared with the infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor) 10C of the fourth embodiment.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made.

例えば、上記各実施形態では、半導体物理量センサとして赤外線センサを例示したが、これに限ることなく、その他の半導体物理量センサであっても本発明を適用することができる。   For example, in each of the above-described embodiments, the infrared sensor is exemplified as the semiconductor physical quantity sensor. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other semiconductor physical quantity sensors.

また、上記各実施形態では、受光素子として焦電体を用いたものを例示したが、上述したサーモパイルやフォトダイオード、フォトトランジスタ等を受光素子として用いることも可能である。   In each of the above embodiments, a pyroelectric material is used as the light receiving element. However, the above-described thermopile, photodiode, phototransistor, or the like can also be used as the light receiving element.

また、上記各実施形態では、略直方体状のキャビティが形成されたものを例示したが、キャビティの形状を略円錐台状とすることもできる。この場合、半導体基材の一面側から異方性エッチングを施すことでキャビティを形成するのが好ましい。   Further, in each of the above embodiments, an example in which a substantially rectangular parallelepiped cavity is formed is illustrated, but the shape of the cavity may be a substantially truncated cone shape. In this case, it is preferable to form the cavity by performing anisotropic etching from one side of the semiconductor substrate.

また、上記各実施形態では、導体部をグランド電位等、所定の電位で保持されるようにしたものを例示したが、図１３の半導体センサ１０Ｅで示すように、導体部８０をフロートさせた状態（所定の電位で保持されていない状態）で設けるようにしてもよい。このように、導体部８０をフロートさせた場合であっても、ノイズによる影響を抑制することができる。なお、図１３では、導体部８０の形状が上記第１実施形態で示した形状となるようにしたものを例示したが、導体部８０の形状を上記第２実施形態から第５実施形態に示した形状としてフロートさせるようにすることも可能である。   In each of the above embodiments, the conductor is held at a predetermined potential such as the ground potential. However, as shown by the semiconductor sensor 10E in FIG. 13, the conductor 80 is floated. It may be provided in a state where it is not held at a predetermined potential. Thus, even when the conductor 80 is floated, the influence of noise can be suppressed. In FIG. 13, the conductor portion 80 has the shape shown in the first embodiment, but the shape of the conductor portion 80 is shown in the second to fifth embodiments. It is also possible to float as a different shape.

また、半導体基板（半導体基材）２０の裏面２０ｂ側（他側）に基材を接合してキャビティ２１が密閉空間となるようにしてもよい。   Further, a base material may be bonded to the back surface 20b side (other side) of the semiconductor substrate (semiconductor base material) 20 so that the cavity 21 becomes a sealed space.

また、導体部の配置パターンも適宜に設定可能であるし、キャビティや誘電体薄板部その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。   In addition, the arrangement pattern of the conductor portions can be set as appropriate, and the specifications (shape, size, layout, etc.) of the cavity, the dielectric thin plate portion, and other details can be changed as appropriate.

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 赤外線センサ（半導体物理量センサ）
２０ 半導体基板（半導体基材）
２１ キャビティ
３０ 下部電極部（第１電極部）
３１ 下部電極（第１電極）
４０ 焦電体（受光素子）
５０ 上部電極部（第２電極部）
５１ 上部電極（第２電極）
６０ 誘電体
６１ 誘電体薄板部
８０ 導体部 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E Infrared sensor (semiconductor physical quantity sensor)
20 Semiconductor substrate (semiconductor substrate)
21 Cavity 30 Lower electrode part (first electrode part)
31 Lower electrode (first electrode)
40 Pyroelectric (light receiving element)
50 Upper electrode part (second electrode part)
51 Upper electrode (second electrode)
60 Dielectric 61 Dielectric Thin Plate 80 Conductor

Claims (6)

誘電体薄板部を有する誘電体と、
前記誘電体薄板部上に配置される受光素子と、
前記受光素子の一側に配置される第１電極を有する第１電極部と、前記受光素子の他側に配置される第２電極を有する第２電極部と、
を備える半導体物理量センサであって、
前記第１電極部および第２電極部のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を介して対向するように導体部が設けられていることを特徴とする半導体物理量センサ。 A dielectric having a dielectric thin plate portion;
A light receiving element disposed on the dielectric thin plate portion;
A first electrode portion having a first electrode disposed on one side of the light receiving element; a second electrode portion having a second electrode disposed on the other side of the light receiving element;
A semiconductor physical quantity sensor comprising:
A semiconductor physical quantity sensor, wherein a conductor portion is provided so as to face each other through a part of at least one of the first electrode portion and the second electrode portion. 前記導体部は、前記第１電極部および第２電極部のうち少なくともいずれか一方の電極部の一部を囲うように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。   The semiconductor physical quantity sensor according to claim 1, wherein the conductor portion is provided so as to surround a part of at least one of the first electrode portion and the second electrode portion. 前記導体部は、前記第１電極部側および前記第２電極部側にそれぞれ配置されており、
前記第１電極部側に配置された導体部と前記第２電極部側に配置された導体部とが、少なくとも１箇所で連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体物理量センサ。 The conductor portions are respectively disposed on the first electrode portion side and the second electrode portion side,
The conductor part arrange | positioned at the said 1st electrode part side and the conductor part arrange | positioned at the said 2nd electrode part side are connected by at least 1 place, The Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Semiconductor physical quantity sensor. 前記導体部が、前記第１電極部および第２電極部の全周を囲うように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体物理量センサ。   The semiconductor physical quantity sensor according to claim 3, wherein the conductor portion is disposed so as to surround the entire circumference of the first electrode portion and the second electrode portion. 前記誘電体は、キャビティを有する半導体基材の一側に、当該キャビティ上に前記前記誘電体薄板部が位置するように固定されており、
前記導体部が、前記半導体基材の所定領域を覆うように面状に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。 The dielectric is fixed to one side of a semiconductor substrate having a cavity so that the dielectric thin plate portion is positioned on the cavity,
The semiconductor physical quantity sensor according to claim 1, wherein the conductor portion is arranged in a planar shape so as to cover a predetermined region of the semiconductor substrate. 前記半導体基材と前記導体部とが同電位となるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の半導体物理量センサ。   The semiconductor physical quantity sensor according to claim 5, wherein the semiconductor substrate and the conductor portion have the same potential.
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