JP6826484B2 - Manufacturing method of infrared detector - Google Patents
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Description
本発明は、センサ性能を改善した赤外線検出装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an infrared detection device having improved sensor performance.
従来の赤外線センサは、シリコンなどの半導体基板(チップ)に形成され、配線基板などの実装基板に実装される。赤外線センサは、外部から赤外線を受光して、温度分布や熱源の有無などを検出するものである。
特許文献1には、従来の赤外線センサ(赤外線検出装置)が開示されている。赤外線検出素子から構成された赤外線検出装置には、サーモパイル型、焦電型およびボロメータ型がある。サーモパイル型赤外線検出素子としては、図7に示すものがある。図に示すサーモパイル型赤外線検出素子は、シリコン半導体基板101の上面に、ダイアフラム102を設けると共に、ダイアフラム102の上面に、p型ポリシリコン110とn型ポリシリコン111とをアルミニウム配線112で交互に接続して、一対の熱電対113を構成している。
A conventional infrared sensor is formed on a semiconductor substrate (chip) such as silicon, and is mounted on a mounting substrate such as a wiring board. The infrared sensor receives infrared rays from the outside and detects the temperature distribution and the presence or absence of a heat source.
この熱電対113は、半導体基板101側を冷接点とし且つ熱吸収領域105側を温接点とした状態で並列に配置し、これらを電気的に直列に連結してサーモパイルを形成している。そして、サーモパイルを配置したダイアフラム102上に、層間絶縁層103を介して熱吸収膜105を設けた構成になっている。このとき、熱吸収膜105は、素子の中央に配置してある。ここで、赤外線検出素子の熱起電圧は、熱吸収膜105と半導体基板101の間の温度差によって決まる。この温度差は、熱吸収膜105の端から半導体基板101の空洞106端までの熱抵抗の大きさに依存する。
The
半導体基板101に形成した空洞106は、熱電対113の冷接点側と温接点側とを熱的に分離するためのものである。赤外線検出素子は、ダイアフラム102の四隅にエッチング用開口孔107を形成したうえで、シリコンの異方性エッチングを行うことにより、ダイアフラム102下で半導体基板101の上側に開口する四角錐形の空洞106を形成している。
The
特許文献2には、従来の赤外線検出装置として、焦電型の赤外線センサが開示されている(図8参照)。この図に示す赤外線検出装置は、
パッケージ内に基板上に実装されたセンサチップを配置し、パッケージの上部にレンズを取り付けた構造を有している。このような構成の赤外線検出装置は、物体等の対象物から放射された赤外線をレンズによりセンサチップに集光し、入射された赤外線エネルギーに応じた出力信号をセンサチップから発生させるようになっている。
It has a structure in which a sensor chip mounted on a substrate is arranged in a package and a lens is attached to the upper part of the package. An infrared detection device having such a configuration collects infrared rays radiated from an object such as an object on a sensor chip by a lens, and generates an output signal from the sensor chip according to the incident infrared energy. There is.
図において、赤外線検出装置は、開口部100を有する封止缶200と、開口部100に取り付けられた赤外線入射窓300と、前記封止缶200内に位置する例えば薄膜である焦電体400と、赤外線入射窓300の前方に位置し、前記焦電体400付近に像点距離を有するレンズ500と、レンズ500をその光軸方向と垂直方向に左右に可動させるための駆動部600と、前記レンズ500の前方に位置するアパーチャ700より構成されている。
検知すべき対象物より照射された赤外線800は、アパーチャ700を通過し、レンズ500により像点上に位置する焦電体400に赤外線入射窓300を透過後結像する。
In the figure, the infrared detection device includes a sealing can 200 having an
The
パッケージ内において配線基板上に実装されたチップを配置しパッケージの上部にレンズを取り付けた構造を有する、例えば、特許文献2に記載された、従来の赤外線検出装置は、半導体基板からなるチップに複数の赤外線検出素子からなる赤外線検出部を有している。この赤外線検出部は、アレイ状の複数の赤外線検出素子から構成されている。
また、図9に示す空間認識を目的とした二次元アレイ状の赤外線検出素子からなる赤外線検出部を用いる赤外線検出装置では、低コストの集光レンズを用いることがある。このような低コストの集光レンズを用いると、対象物から照射される赤外線は集光レンズによって十分絞られず、焦点面積が大きくなってしまうという問題が生じてしまう。そして、チップ上の焦点スポット径が赤外線検出素子より十分に大きくなってしまう場合、隣接の素子も感知してしまい、目的とする感知すべき対象物を正確に空間認識が出来ないという問題が生じる。
The conventional infrared detection device described in
Further, in an infrared detection device using an infrared detection unit including a two-dimensional array-shaped infrared detection element for the purpose of spatial recognition shown in FIG. 9, a low-cost condensing lens may be used. When such a low-cost condensing lens is used, the infrared rays emitted from the object are not sufficiently focused by the condensing lens, which causes a problem that the focal area becomes large. Then, when the focal spot diameter on the chip is sufficiently larger than the infrared detection element, the adjacent element is also detected, which causes a problem that the target object to be detected cannot be accurately spatially recognized. ..
図9を参照して、この問題を詳細に説明する。
チップ100に形成された赤外線検出素子のうち隣接する3個の赤外線検出素子101、102、103が図示されている。赤外線検出素子には、例えば、サーモパイル素子を用いる。チップ100に形成された赤外線検出素子101、102、103は、ダイアフラム構造の上に設けられている。ダイアフラム構造は、キャビティ104、105、106とこのキャビティを覆ってチップ100表面に形成されたシリコン窒化膜などのメンブレン110、111、112から構成される。サーモパイル素子は、図示はしないが、その上に形成され、その上に赤外線を吸収する吸収部107、108、109が形成されている。
このような構造の赤外線検出装置を用いて対象物から放射される赤外線を検出する。対象物から放射された赤外線は当該装置のレンズ(図示しない)に集光され、チップ100の赤外線検出素子が配列された検出部の所定の赤外線検出素子101に照射される。
This problem will be described in detail with reference to FIG.
Of the infrared detection elements formed on the
An infrared detection device having such a structure is used to detect infrared rays emitted from an object. The infrared rays emitted from the object are focused on a lens (not shown) of the device, and are applied to a predetermined
この例では赤外線を集光するレンズは、低コストのものを用いているので、集光された赤外線はレンズによって十分絞られず、焦点面積が大きくなってしまう。図示のように、赤外線113の照射領域114は、広がってしまい、したがって、集光された赤外線113は、赤外線検出素子101の吸収部107のみに照射されず、隣接する赤外線検出素子102、103にも照射されるので、感知すべき対象物を正確に空間認識が出来ないことがある。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、空間認識を目的とした二次元アレイ状の赤外線検出素子から構成された赤外線検出部を用いた赤外線検出装置において、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る赤外線検出装置を提供する。
In this example, since a low-cost lens that collects infrared rays is used, the focused infrared rays are not sufficiently focused by the lens, and the focal area becomes large. As shown in the figure, the
The present invention has been made under such circumstances, and is a low-cost condensing lens in an infrared detection device using an infrared detection unit composed of two-dimensional array-shaped infrared detection elements for the purpose of spatial recognition. Provided is an infrared detection device capable of accurately spatially recognizing an object to be sensed even by using.
本発明の赤外線検出装置の製造方法の一態様は、二次元アレイ状に形成された複数の赤外線検出素子からなる赤外線検出部を有する赤外線検出装置の製造方法において、半導体基板にその表面側からアルカリ溶液によるシリコン異方性エッチングにより前記赤外線検出素子にそれぞれ対応するキャビティを形成する工程と、前記表面側から前記キャビティ上に赤外線検出部を形成する工程と、前記赤外線検出部により検出した赤外線による熱起電力を出力するサーモパイル部を形成する工程と、前記赤外線検出素子が形成された各領域が、それぞれの前記キャビティを通して前記半導体基板の裏面側から開口部が露出するまで前記半導体基板を薄くする工程と、対象物からの赤外線が前記裏面側から入射するよう回路基板上に前記半導体基板を設置する工程とを有することを特徴としている。前記半導体基板の裏面に前記開口部を除いて赤外線を通さないバリア層を設けるようにしても良い。
One aspect of the method for manufacturing an infrared detection device of the present invention is a method for manufacturing an infrared detection device having an infrared detection unit composed of a plurality of infrared detection elements formed in a two-dimensional array, in which an alkali is formed on a semiconductor substrate from the surface side thereof. A step of forming a cavity corresponding to each of the infrared detection elements by silicon anisotropic etching with a solution, a step of forming an infrared detection unit on the cavity from the surface side, and heat by infrared rays detected by the infrared detection unit. A step of forming a thermopile portion that outputs an electromotive force, and a step of thinning the semiconductor substrate until an opening is exposed from the back surface side of the semiconductor substrate through each region in which the infrared detection element is formed. It is characterized by having a step of installing the semiconductor substrate on the circuit substrate so that infrared rays from the object are incident from the back surface side. A barrier layer that does not allow infrared rays to pass through may be provided on the back surface of the semiconductor substrate except for the opening.
本発明の赤外線検出装置は、集光された赤外線が開口されたキャビティの底辺を通して赤外線検出素子の熱吸収膜に入射されるために、キャビティ自体が赤外線を熱吸収膜に入射するもののみに限り、他に拡散する赤外線は他の赤外線検出素子の熱吸収膜に及ばないように防いでいるので、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る。 In the infrared detection device of the present invention, since the collected infrared rays are incident on the heat absorbing film of the infrared detecting element through the bottom of the opened cavity, the cavity itself is limited to those in which the infrared rays are incident on the heat absorbing film. Since the infrared rays diffused by others are prevented from reaching the heat absorbing film of other infrared detection elements, it is possible to accurately recognize the object to be sensed even by using a low-cost condensing lens.
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to Examples.
図1乃至図3を参照して実施例1を説明する。
この実施例で説明する赤外線検出装置は、対象物から放射される赤外線を集光するレンズを備えたサーモパイル型の装置である。
図2は、回路基板に搭載するチップの平面図である。シリコンなどのチップ1には赤外線検出素子11−13を含む複数の赤外線検出素子が作りこまれている。複数の赤外線検出素子は、検出エリア4を構成している。検出エリア4を囲んで周辺エリア5が配置され、そこに検出エリアからの信号を処理する信号処理回路が形成されている。この信号処理回路は他のチップに形成し、チップ1と共に回路基板に形成して両者をボンデイングワイヤで電気的に接続することもできる。
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The infrared detection device described in this embodiment is a thermopile type device provided with a lens that collects infrared rays emitted from an object.
FIG. 2 is a plan view of a chip mounted on a circuit board. A plurality of infrared detection elements including infrared detection elements 11-13 are built in the
図3に示すように、チップ1は、回路基板10に接着される。回路基板10上のチップ1は、金属ケースなどのパッケージ7により封止される。パッケージ7の天井には集光用のレンズ8が設けられ赤外線が受光できるように構成されている。対象物9から放射された赤外線6は、パッケージ7に設けられたレンズ8により集光され、集光された赤外線2は、チップ1の所定の赤外線検出素子11によりその裏面側から受光される。したがって、チップ1は、表面側を回路基板10に接続し、例えば、フリップチップ接続により回路基板10の回路と電気的に接続される。
この実施例では、赤外線6を集光するレンズ8は、低コストなので、赤外線2は十分絞られず、焦点面積が大きくなってしまう(図1、図3参照)。したがって、赤外線2が照射される領域は広がってしまい、隣接する赤外線検出素子12、13にまで拡散する。
そこで、この実施例では、チップの裏面を薄くしてキャビティの底部を開口すること、チップの裏面から赤外線を受光すること、前記開口部に拡散し進入してきた赤外線を内部に侵入するのを防ぐバリヤとすることにより、このような拡散の影響を防いでいる。そして、バリヤとしてチップ裏面にシリコン酸化膜を被覆している。
As shown in FIG. 3, the
In this embodiment, since the
Therefore, in this embodiment, the back surface of the chip is thinned to open the bottom of the cavity, infrared rays are received from the back surface of the chip, and infrared rays diffused into the opening are prevented from entering the inside. By using a barrier, the influence of such diffusion is prevented. Then, as a barrier, the back surface of the chip is coated with a silicon oxide film.
以下、図1を参照してチップ1に形成された赤外線検出素子11の構造を説明する(赤外線検出素子12、13は、同じ構造なので説明は略す)。チップ1を構成する半導体基板は、表面及びその反対面に裏面を有しており、表面に赤外線検出素子11−13を含む複数の素子が形成されている。赤外線検出素子は、ダイヤフラム構造を備え、この構造を構成するキャビティは開口され、この開口部を通して、集光された赤外線が赤外線検出素子に照射される。
チップ1には複数のサーモパイル素子(図示しない)が形成されている。サーモパイル素子は、それぞれ専用のダイヤフラム構造の上に形成されている。例えば、赤外線検出素子11のダイヤフラム構造は、チップ1の表面に上方が広くなった凹状に形成されたキャビティ14とその上に位置するメンブレン20から構成され、その上にサーモパイル素子が形成され載置される。そして、サーモパイル素子の上面にはそれぞれ熱吸収膜もしくは赤外線吸収膜(以下、吸収膜という)が形成されている。
Hereinafter, the structure of the
A plurality of thermopile elements (not shown) are formed on the
サーモパイル素子は、熱電対が複数個直列に形成配置して構成されている。サーモパイルは、非接触で個々の物体から放射される赤外線エネルギーを受けると、そのエネルギーに応じた熱起電力を発生する熱式センサであり、そのエネルギー絶対量(温度)が検出可能である。
サーモパイル素子を構成する熱電対は、温度計の1種であり、異なる2種類の導電材料の細線の両端を接合し、2つの接合点の温度差によって発生する熱起電力を測定することにより温度を測定する装置である。
The thermopile element is configured by forming and arranging a plurality of thermocouples in series. The thermopile is a thermal sensor that generates thermoelectromotive force according to the infrared energy radiated from individual objects in a non-contact manner, and its absolute energy amount (temperature) can be detected.
The thermocouple that constitutes the thermopile element is a type of thermometer, and the temperature is measured by joining both ends of thin wires of two different types of conductive materials and measuring the thermoelectromotive force generated by the temperature difference between the two joint points. It is a device to measure.
チップ1上に、異種の導電材料からなる熱電対が複数個直列に接続した構造のサーモパイルを設ける。熱電対の温接点部は、例えば、チップ中心付近に、冷接点部は、その周辺部になるように配置する。サーモパイルは、例えば、SOG(Spin On Glass) などの絶縁膜で覆われている。この絶縁膜上には、サーモパイルの温接点部上で且つ冷接点部上にかからないように、例えば、金、銀などからなる熱を吸収する吸収膜17がアモルファスシリコン膜を介して配設される。
サーモパイル素子は、前述のように、チップ1上のダイヤフラム構造の上に設けられている。このダイヤフラム構造は、キャビティ14とキャビティ14を覆ってチップ1の表面上に形成されるメンブレン20から構成される。
A thermopile having a structure in which a plurality of thermocouples made of different types of conductive materials are connected in series is provided on the
As described above, the thermopile element is provided on the diaphragm structure on the
キャビティ14は、シリコン異方性エッチングなどにより形成され、メンブレン20は、例えば、シリコン窒化膜を、例えば、プラズマCVD法により形成される。厚さは、100nm程度である。メンブレン20上に熱電対を構成するポリシリコン膜を形成する。ポリシリコン膜を、例えば、BPSG(Boron-doped Phospho-Silicate Glass)膜などの絶縁膜で被覆し、この絶縁膜の表面は平坦化される。そして、平坦化された絶縁膜上に熱電対を構成するアルミニウム膜を形成し、アルミニウム膜とポリシリコン膜とを接合して複数の熱電対を形成する。アルミニウム膜は、吸収膜17をアモルファスシリコン膜を介して搭載する前記絶縁膜により被覆される。
冷接点部は、ヒートシンクの作用をするチップ1上に配置されており吸収膜17に覆われていないので、気体に接触しても温度は変化し難いが、温接点部は、チップ1から浮いたキャビティ14上に形成されているので、熱容量が小さく、更にその上部に吸収膜17が形成されているので、敏感に温度が変化して感度が良い。
The
Since the cold contact portion is arranged on the
次に、図3を参照しながら図1の赤外線検出装置の受光状態を説明する。
対象物9からの赤外線6は、ポリエチレンなどの有機材料やシリコン等の赤外線を透過する材料からなる集光レンズ8により集光され、集光された赤外線2は、キャビティ14底面の開口部から内部に入り、キャビティ14上の吸収膜17に照射される。
赤外線6を集光するレンズ8は、低コストであって、集光された赤外線2は十分絞られず、焦点面積が拡大して、隣接する赤外線検出素子12、13にまで拡散する。赤外線2のチップ1に照射される領域3は、赤外線検出素子11の吸収膜17に照射される領域31と他の赤外線検出素子12、13に拡散する拡散領域32に分かれる。
Next, the light receiving state of the infrared detector of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
The
The
赤外線2は、キャビティ底部の開口部から吸収膜に照射されるので、開口部の形状に一致させておくことが好ましく、且つ効率的である。また、キャビティ底部の開口部を赤外線の入射路とするとしても、チップの材料であるシリコン自体が赤外線透過材料であるので、入射路以外に赤外線が拡散する恐れは無くならない。そこで、チップ裏面に開口部を除いて赤外線を通さないバリア層を設けることもできる。バリア層は、シリコン酸化膜(SiO2)を用いることができる。
以上、この実施例では、集光された赤外線が開口されたキャビティの底辺を通して赤外線検出素子の吸収膜に入射されるために、キャビティ自体が赤外線を吸収膜に入射するもののみに限り、他に拡散する赤外線は他の赤外線検出素子の吸収膜に及ばないように防いでいるので、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る。
Since the
As described above, in this embodiment, since the focused infrared rays are incident on the absorption film of the infrared detection element through the bottom of the opened cavity, the cavity itself is limited to the one in which the infrared rays are incident on the absorption film. Since the diffused infrared rays are prevented from reaching the absorption film of other infrared detection elements, it is possible to accurately spatially recognize the object to be sensed even by using a low-cost condensing lens.
図4を参照して実施例2を説明する。
この実施例を含め以後の実施例ではチップに用いる半導体基板としてSOI(Silicon on Insulator)基板を用いる。SOI基板40は、図4(a)に示されるように、シリコン基板41と、その上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜42と、絶縁膜42上に形成されたシリコン単結晶層43から構成されている。SOI基板は、シリコン基板に酸素をイオン注入し、加熱処理して絶縁膜を形成する方法か、シリコン基板の表面を酸化し、その上に表面処理をしていない他のシリコン基板を貼り合わせて形成する方法の2通りのいずれかで形成される。
The second embodiment will be described with reference to FIG.
In the following examples including this example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate is used as the semiconductor substrate used for the chip. As shown in FIG. 4A, the
まず、シリコン単結晶層43上の赤外線検出素子が形成される予定の領域にシリコン窒化物などからなるメンブレン44、45を形成する(図4(a))。次に、SOI基板の裏面研削を行って、絶縁膜42を露出させる(図4(b))。
次に、シリコンの異方性エッチングによりメンブレンの下にキャビティ46、47を形成する。エッチングは絶縁膜42が露出するまで行われる。このとき、シリコン酸化膜はストッパーとなる(図4(c))。次に、弗酸などを用いて絶縁膜42をウエットエッチングを行って、キャビティ46、47の底部を除去して開口部を形成する。
さらに、メンブレン上に赤外線検出部(図示しない)を形成し、その上に吸収膜48、49を形成する(図4(d))。
First,
Next,
Further, an infrared detection unit (not shown) is formed on the membrane, and
以上、この実施例では、集光された赤外線が開口されたキャビティの底辺を通して赤外線検出素子の吸収膜に入射されるために、キャビティ自体が赤外線を吸収膜に入射するもののみに限り、他に拡散する赤外線は他の赤外線検出素子の吸収膜に及ばないように防いでいるので、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る。また、キャビティ底部の開口部を吸収膜の形状に一致させることにより効率よく赤外線を赤外線検出素子に照射させることができる。 As described above, in this embodiment, since the focused infrared rays are incident on the absorption film of the infrared detection element through the bottom of the opened cavity, the cavity itself is limited to the one in which the infrared rays are incident on the absorption film. Since the diffused infrared rays are prevented from reaching the absorption film of other infrared detection elements, it is possible to accurately spatially recognize the object to be sensed even by using a low-cost condensing lens. Further, by matching the opening at the bottom of the cavity with the shape of the absorbing film, infrared rays can be efficiently irradiated to the infrared detection element.
次に、図5を参照して実施例3を説明する。
この実施例では、キャビティを形成し、吸収膜が形成されるまでSOI基板下層のシリコン基板は除去しないことに特徴がある。
SOI基板50は、図5(a)に示すように、シリコン基板51と、その上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜52と、絶縁膜52上に形成されたシリコン単結晶層53とから構成されている。シリコン単結晶層53上にシリコン窒化物などのメンブレン54、55が形成されている。メンブレンの下に、絶縁膜52及びシリコン単結晶層53をエッチングすることにより、キャビティ56、57が形成されている。エッチングはシリコン基板51が露出するまで行われる。メンブレン55、54上に赤外線検出部(図示しない)が形成され、その上に吸収膜58、59が形成されている。次に、図5(b)に示すように、SOI基板の裏面研削を行って、シリコン基板51をポリッシングして除去し、絶縁膜52を露出させる。
Next, the third embodiment will be described with reference to FIG.
This embodiment is characterized in that the silicon substrate under the SOI substrate is not removed until the cavity is formed and the absorption film is formed.
As shown in FIG. 5A, the SOI substrate 50 includes a
以上、この実施例では、集光された赤外線が開口されたキャビティの底辺を通して赤外線検出素子の吸収膜に入射されるために、キャビティ自体が赤外線を吸収膜に入射するもののみに限り、他に拡散する赤外線は他の赤外線検出素子の吸収膜に及ばないように防いでいるので、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る。キャビティ開口部は、大きさを吸収膜に一致させる必要があるので、SOI基板上層のシリコン単結晶層の厚みを調整することにより、キャビティ底部の開口部サイズを決定することができる。絶縁膜は、赤外線に対するマスクとして用いられる。 As described above, in this embodiment, since the focused infrared rays are incident on the absorption film of the infrared detection element through the bottom of the opened cavity, the cavity itself is limited to the one in which the infrared rays are incident on the absorption film. Since the diffused infrared rays are prevented from reaching the absorption film of other infrared detection elements, it is possible to accurately spatially recognize the object to be sensed even by using a low-cost condensing lens. Since the size of the cavity opening needs to match the size of the absorption film, the size of the opening at the bottom of the cavity can be determined by adjusting the thickness of the silicon single crystal layer on the SOI substrate. The insulating film is used as a mask against infrared rays.
次に、図6を参照して実施例4を説明する。
この実施例では、裏面反射膜を用いたことに特徴がある。
まず、シリコン単結晶層63上の赤外線検出素子が形成される予定の領域にメンブレン64、65を形成する(図6(a))。次に、SOI基板の裏面研削を行って、絶縁膜62を露出させる(図6(b))。次に、シリコンの異方性エッチングによりメンブレンの下にキャビティ66、67を形成する。さらに、絶縁膜62の上にアルミなどの裏面反射膜68を形成する。裏面反射膜68は、キャビティ66、67底面の開口部に相当する部分を開口しておく(図6(c))。
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
This embodiment is characterized by using a backside reflective film.
First, the
次に、絶縁膜62をウエットエッチングして、キャビティと裏面反射膜の開口の間にある絶縁膜を除去してキャビティを外部と導通するようにする。さらに、メンブレン上に赤外線検出部(図示しない)を形成し、その上に吸収膜69、70を形成する(図6(d))。
以上、この実施例では、集光された赤外線が開口されたキャビティの底辺を通して赤外線検出素子の吸収部に入射されるために、キャビティ自体が赤外線を吸収膜に入射するもののみに限り、他に拡散する赤外線は他の赤外線検出素子の吸収膜に及ばないように防いでいるので、低コストの集光レンズを用いても感知すべき対象物を正確に空間認識が出来る。キャビティ開口部は、大きさを吸収膜に一致させる必要があるので、SOI基板上層のシリコン単結晶層の厚みを調整することにより、キャビティ底部の開口部サイズを決定することができる。絶縁膜及び裏面反射膜は赤外線に対するマスクとして用いることも可能である。
Next, the insulating
As described above, in this embodiment, since the focused infrared rays are incident on the absorbing portion of the infrared detecting element through the bottom of the opened cavity, the cavity itself is limited to the one in which the infrared rays are incident on the absorbing film. Since the diffused infrared rays are prevented from reaching the absorption film of other infrared detection elements, it is possible to accurately spatially recognize the object to be sensed even by using a low-cost condensing lens. Since the size of the cavity opening needs to match the size of the absorption film, the size of the opening at the bottom of the cavity can be determined by adjusting the thickness of the silicon single crystal layer on the SOI substrate. The insulating film and the back surface reflective film can also be used as a mask against infrared rays.
1・・・チップ(半導体基板)
2・・・集光された赤外線
3・・・赤外線の照射領域
4・・・チップの検出エリア
5・・・チップの周辺エリア
6・・・赤外線
7・・・パッケージ
8・・・レンズ
9・・・対象物
10・・・回路基板
11、12、13・・・赤外線検出素子
14、15、16、46、47、56、57、66、67・・・キャビティ
17、18、19、48、49、58、59、69、70・・・吸収膜
20、21、22、44、45、54、55、64、65・・・メンブレン
31・・・赤外線の照射領域
32・・・赤外線の拡散領域
40、50、60・・・SOI基板
41、51、61・・・シリコン基板
42、52、62・・・絶縁膜
43、53、63・・・シリコン単結晶層
68・・・裏面反射膜
1 ... Chip (semiconductor substrate)
2 ... Condensed
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