JPH02208525A - 赤外線センサ - Google Patents
赤外線センサInfo
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- JPH02208525A JPH02208525A JP1028692A JP2869289A JPH02208525A JP H02208525 A JPH02208525 A JP H02208525A JP 1028692 A JP1028692 A JP 1028692A JP 2869289 A JP2869289 A JP 2869289A JP H02208525 A JPH02208525 A JP H02208525A
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、サーモバイル形の赤外線センサに関し、検
出感度を向上させたものである。
出感度を向上させたものである。
（従来の技術）
従来のサーモバイル形の赤外線センサとしては、例えば
第７図及び第８図に示すようなものがある（Ｐ、Ｍ、５
ａｒｒｏ他ｒＡＮ ＩＮＦＲＡＲＥＤＳＥＮＳＩＮ
Ｇ ＡＲＲＡＹ ＢＡＳＥＤ ０ＮＩＮＴ
ＥＧＲＡＴＥＤ ５ＩＬＩＣＯＮ ＴＨＥＲＭ
ＯＰ ＩＬＥＳＪ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ８７
ｐｐ、２２７〜２３０ （１９８７）） 。
第７図及び第８図に示すようなものがある（Ｐ、Ｍ、５
ａｒｒｏ他ｒＡＮ ＩＮＦＲＡＲＥＤＳＥＮＳＩＮ
Ｇ ＡＲＲＡＹ ＢＡＳＥＤ ０ＮＩＮＴ
ＥＧＲＡＴＥＤ ５ＩＬＩＣＯＮ ＴＨＥＲＭ
ＯＰ ＩＬＥＳＪ ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ８７
ｐｐ、２２７〜２３０ （１９８７）） 。
第７図及び第８図中、１は半導体基板としてのｐ形シリ
コン基板、２はｎ形エピタキシャル層であり６、このｎ
形エピタキシャル層２の下側のｐ形シリコン基板部及び
周囲３方がエツチングで取除かれて片持梁３が形成され
ている。この肉薄とされて熱抵抗の大きい片持梁３によ
り、基板領域（以下、基板領域というときもｐ形シリコ
ン基板と同一符号１を用いる）から熱分離された熱分離
領域が形成されている。片持梁３の部分を含むｎ形エピ
タキシャル層２の表面にはシリコン酸化膜４が形成され
ている。
コン基板、２はｎ形エピタキシャル層であり６、このｎ
形エピタキシャル層２の下側のｐ形シリコン基板部及び
周囲３方がエツチングで取除かれて片持梁３が形成され
ている。この肉薄とされて熱抵抗の大きい片持梁３によ
り、基板領域（以下、基板領域というときもｐ形シリコ
ン基板と同一符号１を用いる）から熱分離された熱分離
領域が形成されている。片持梁３の部分を含むｎ形エピ
タキシャル層２の表面にはシリコン酸化膜４が形成され
ている。
片持梁３には、その先端部に赤外線吸収層５が形成され
、この赤外線吸収層５から固定部である基板領域１に向
ってｐ膨拡散層抵抗（ｐ形半導体抵抗層）６が３水平行
に形成されている。そして、この３本のｐ膨拡散層抵抗
６がコンタクトホールを介してＡｌ配線７により直列に
接続されてサーモパイル１０が構成されている。８はｎ
形エピタキシャル層２にバイアス電位°を与えるための
ｎ＋コンタクト領域である。
、この赤外線吸収層５から固定部である基板領域１に向
ってｐ膨拡散層抵抗（ｐ形半導体抵抗層）６が３水平行
に形成されている。そして、この３本のｐ膨拡散層抵抗
６がコンタクトホールを介してＡｌ配線７により直列に
接続されてサーモパイル１０が構成されている。８はｎ
形エピタキシャル層２にバイアス電位°を与えるための
ｎ＋コンタクト領域である。
いま、このような構造のサーモバイル形赤外線センサの
赤外線吸収層５へ赤外線が入射すると、このエネルギー
は熱に変換されて、片持梁３の先端側の温度が上昇し、
基板領域１側との間に温度差が生じる。片持柔構造はそ
の一辺が基板領域１へ接続されているだけで周りはＮ２
雰囲気又は真空にすることができるので、片持梁３の先
端部にある赤外線吸収層５から基板領域１への熱抵抗を
大きくすることができ、赤外線吸収層５で変換された熱
により生じる温度差を大きくすることができる。この温
度差によりサーモパイル１０の両端７ ａ ｓ ７ ｂ
には起電力Ｖｏが生じる。いま赤外線センサーチップが
真空状態で実装されていて、片持梁３の先端側で生じた
熱はＳＬ（シリコン）の片持梁３だけを通って流れるも
のと仮定すると、赤外線の入射エネルギーＰｏに対しサ
ーモパイル１０の起電力Ｖｏは次のように表される。
赤外線吸収層５へ赤外線が入射すると、このエネルギー
は熱に変換されて、片持梁３の先端側の温度が上昇し、
基板領域１側との間に温度差が生じる。片持柔構造はそ
の一辺が基板領域１へ接続されているだけで周りはＮ２
雰囲気又は真空にすることができるので、片持梁３の先
端部にある赤外線吸収層５から基板領域１への熱抵抗を
大きくすることができ、赤外線吸収層５で変換された熱
により生じる温度差を大きくすることができる。この温
度差によりサーモパイル１０の両端７ ａ ｓ ７ ｂ
には起電力Ｖｏが生じる。いま赤外線センサーチップが
真空状態で実装されていて、片持梁３の先端側で生じた
熱はＳＬ（シリコン）の片持梁３だけを通って流れるも
のと仮定すると、赤外線の入射エネルギーＰｏに対しサ
ーモパイル１０の起電力Ｖｏは次のように表される。
ＶＯ−ｎ 拳 ａＰ φ Ｒｏ １
１ Ｐ□ −（
ｔ）ここでｎはサーモパイル１０を構成するｐ膨拡散層
抵抗６の本数、αＰはｐ膨拡散層抵抗６のゼーベック係
数であり、Ａｌ配線７のゼーベック効果については十分
小さいので無視することができる。Ｒｏは片持梁３の先
端部から基板領域１へ到る熱抵抗であり、ここではＳｔ
片持梁３の熱抵抗とその片持梁３上に形成されたＡ、ｌ
配線７の熱抵抗の並列合成抵抗となり次のように表され
る。
１ Ｐ□ −（
ｔ）ここでｎはサーモパイル１０を構成するｐ膨拡散層
抵抗６の本数、αＰはｐ膨拡散層抵抗６のゼーベック係
数であり、Ａｌ配線７のゼーベック効果については十分
小さいので無視することができる。Ｒｏは片持梁３の先
端部から基板領域１へ到る熱抵抗であり、ここではＳｔ
片持梁３の熱抵抗とその片持梁３上に形成されたＡ、ｌ
配線７の熱抵抗の並列合成抵抗となり次のように表され
る。
ＲＱ −Ｌ／ （ＫＳ Ｉ −ＡＳ Ｉ ＋ＫＡＬ −
ＡＡＬ）・・・（２） ここでＬは片持梁３部分の長さ、ＫＳ ｒ 。
ＡＡＬ）・・・（２） ここでＬは片持梁３部分の長さ、ＫＳ ｒ 。
ＫＡＬはそれぞれＳ １ＳＡｌの熱伝導率、Ａｓ■、Ａ
ＡＬはそれぞれＳｔ片持梁３、Ａｌ配線７の断面積であ
る。
ＡＬはそれぞれＳｔ片持梁３、Ａｌ配線７の断面積であ
る。
いま片持梁３が、長さＬ−２ｍｍ、幅４００μｍ１厚さ
が１０μｍで、サーモパイル１０が１０本（ｎ −１０
）のｐ膨拡散層抵抗６で構成されている赤外線センサを
考えると、ＫＳ Ｉ −１，４１（Ｗ／ｃｍ−Ｋ） 、
ＫＡＬ ＝２．３６（Ｗ／ｃｍ−Ｋ）より、熱抵抗Ｒｏ
は上記（２）式から次のような値となる。
が１０μｍで、サーモパイル１０が１０本（ｎ −１０
）のｐ膨拡散層抵抗６で構成されている赤外線センサを
考えると、ＫＳ Ｉ −１，４１（Ｗ／ｃｍ−Ｋ） 、
ＫＡＬ ＝２．３６（Ｗ／ｃｍ−Ｋ）より、熱抵抗Ｒｏ
は上記（２）式から次のような値となる。
Ｒｏ−０，２／ （１，４１Ｘ （４００Ｘ１０）ｘ１
０４＋２．３６ Ｘ （ＩＸ２０）ＸＩＯ−８Ｘ１０） −３，２７ｘ１０３ （Ｋ／Ｗ） したがって、例えばαＰ−１ｍＶ／にとするとＰＯ＝１
ｍＷの入射に対してＶｏ−３２，７ｍＶとなる。
０４＋２．３６ Ｘ （ＩＸ２０）ＸＩＯ−８Ｘ１０） −３，２７ｘ１０３ （Ｋ／Ｗ） したがって、例えばαＰ−１ｍＶ／にとするとＰＯ＝１
ｍＷの入射に対してＶｏ−３２，７ｍＶとなる。
次いで、このような片持梁式赤外線センサの製造方法に
ついて簡単に説明する。最初にバイポーラプロセスと同
様にｐ形シリコン基板１にｎ形エピタキシャル層２を１
０〜２０μｍ成長させ、ｐ形素子分離拡散（図示せず）
を片持梁３を３方から取り囲むようにＵ字形にｐ形シリ
コン基板１に達するように行う。次にサーモパイル１０
を構成するｐ膨拡散層抵抗６を形成し、続いてｎ＋コン
タクト領域８を形成する。次にウェーハ裏面にシリコン
窒化膜等の耐エツチング性膜を被着する。
ついて簡単に説明する。最初にバイポーラプロセスと同
様にｐ形シリコン基板１にｎ形エピタキシャル層２を１
０〜２０μｍ成長させ、ｐ形素子分離拡散（図示せず）
を片持梁３を３方から取り囲むようにＵ字形にｐ形シリ
コン基板１に達するように行う。次にサーモパイル１０
を構成するｐ膨拡散層抵抗６を形成し、続いてｎ＋コン
タクト領域８を形成する。次にウェーハ裏面にシリコン
窒化膜等の耐エツチング性膜を被着する。
コンタクトホールのエツチング、Ａｌ配線７形成の後、
裏面の耐エツチング性膜に窓をあけて、ｎ形エピタキシ
ャル層２を正電位にバイアスしながら、ｐ形シリコン基
板１を裏面よりＫＯＨＳＥＤＰ（エチレンジアミン・ピ
ロカテコール水溶液）等の強アルカリ性の異方性シリコ
ンエツチング液でエツチングする（エレクトロケミカル
エツチング）。エツチングが進行してｎ形エピタキシャ
ル層２へ達すると、エツチングは停止するがＵ字形に形
成されたｐ形素子分離領域は引続きエツチングされ、第
７図に示すような片持梁構造が完成する。
裏面の耐エツチング性膜に窓をあけて、ｎ形エピタキシ
ャル層２を正電位にバイアスしながら、ｐ形シリコン基
板１を裏面よりＫＯＨＳＥＤＰ（エチレンジアミン・ピ
ロカテコール水溶液）等の強アルカリ性の異方性シリコ
ンエツチング液でエツチングする（エレクトロケミカル
エツチング）。エツチングが進行してｎ形エピタキシャ
ル層２へ達すると、エツチングは停止するがＵ字形に形
成されたｐ形素子分離領域は引続きエツチングされ、第
７図に示すような片持梁構造が完成する。
（発明が解決しようとする課題）
従来の赤外線センサにあっては、サーモパイル１０がｐ
膨拡散層抵抗６とＡｌ配線７で構成されてｐ膨拡散層抵
抗６のゼーベック効果だけしか利用されていなかったた
め、温度差に対する起電力Ｖｏの変換効率が低く、感度
が悪い。金属配線のために熱抵抗が低下して感度の低下
を招いている。
膨拡散層抵抗６とＡｌ配線７で構成されてｐ膨拡散層抵
抗６のゼーベック効果だけしか利用されていなかったた
め、温度差に対する起電力Ｖｏの変換効率が低く、感度
が悪い。金属配線のために熱抵抗が低下して感度の低下
を招いている。
金属配線とＳｔのバイメタル効果により、例えば高温環
境で片持梁３がそって、光学的アライメントがずれ、こ
の点でも感度の低下を招いてしまうという問題点があっ
た。
境で片持梁３がそって、光学的アライメントがずれ、こ
の点でも感度の低下を招いてしまうという問題点があっ
た。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、サーモパイルを複数対のｐ形半導体抵抗層と
ｎ形半導体抵抗層の直列接続構造とすることにより、高
感度化を実現することのできる赤外線センナを提供する
ことを目的とする。
たもので、サーモパイルを複数対のｐ形半導体抵抗層と
ｎ形半導体抵抗層の直列接続構造とすることにより、高
感度化を実現することのできる赤外線センナを提供する
ことを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
この発明は上記課題を解決するために、半導体基板中の
肉薄部により形成され基板領域から熱分離された熱分離
領域と、該熱分離領域に形成された赤外線吸収層と、前
記熱分離領域中に前記赤外線吸収層から前記基板領域へ
向って形成された複数対の一導電形半導体抵抗層及び反
対導電形半導体抵抗層の直列接続構造からなるサーモパ
イルとを有することを要旨とする。
肉薄部により形成され基板領域から熱分離された熱分離
領域と、該熱分離領域に形成された赤外線吸収層と、前
記熱分離領域中に前記赤外線吸収層から前記基板領域へ
向って形成された複数対の一導電形半導体抵抗層及び反
対導電形半導体抵抗層の直列接続構造からなるサーモパ
イルとを有することを要旨とする。
（作用）
上記構成において、サーモパイルは一導電形半導体抵抗
層及び反対導電形半導体抵抗層の両ゼ〜ベック効果が利
用されて温度差−起電力の変換効率が高くなる。また、
赤外線吸収層と基板領域との間には金属配線を設ける必
要がないので、熱抵抗の低下及びバイメタル効果による
変形に起因した光学的アライメントのずれが防止され、
赤外線の単位入射量に対して温度差が大になる。したが
って、高感度化が実現される。
層及び反対導電形半導体抵抗層の両ゼ〜ベック効果が利
用されて温度差−起電力の変換効率が高くなる。また、
赤外線吸収層と基板領域との間には金属配線を設ける必
要がないので、熱抵抗の低下及びバイメタル効果による
変形に起因した光学的アライメントのずれが防止され、
赤外線の単位入射量に対して温度差が大になる。したが
って、高感度化が実現される。
（実施例）
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図及び第２図は、この発明の第１実施例を示す図で
ある。この実施例は熱分離領域として片持梁が用いられ
ている。なお、第１図、第２図及び後述の各実施例を示
す図において前記第７図及び第８図における部材及び部
位と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。
ある。この実施例は熱分離領域として片持梁が用いられ
ている。なお、第１図、第２図及び後述の各実施例を示
す図において前記第７図及び第８図における部材及び部
位と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。
まず、赤外線センサの構成を説明すると、この実施例で
は、ｐ膨拡散層抵抗６の中に、それぞれｎ膨拡散層抵抗
（ｎ形半導体抵抗層）１１が形成されている。各ｐ膨拡
散層抵抗６とｎ膨拡散層抵抗１１とは片持梁３の先端側
において同一対同志がコンタクトホールを介してＡｌ配
線７により電気的に接続され、一方、固定部側である基
板領域１側では、ｎ膨拡散層抵抗１１が隣接対のｐ膨拡
散層抵抗６へ接続されている。即ち、ｐ膨拡散層抵抗６
とｎ膨拡散層抵抗１１から、なる熱電対が複数個直列接
続されてサーモパイル２０が構成されている。２０ａ、
２０ｂはサーモパイル２０の出力端子である。
は、ｐ膨拡散層抵抗６の中に、それぞれｎ膨拡散層抵抗
（ｎ形半導体抵抗層）１１が形成されている。各ｐ膨拡
散層抵抗６とｎ膨拡散層抵抗１１とは片持梁３の先端側
において同一対同志がコンタクトホールを介してＡｌ配
線７により電気的に接続され、一方、固定部側である基
板領域１側では、ｎ膨拡散層抵抗１１が隣接対のｐ膨拡
散層抵抗６へ接続されている。即ち、ｐ膨拡散層抵抗６
とｎ膨拡散層抵抗１１から、なる熱電対が複数個直列接
続されてサーモパイル２０が構成されている。２０ａ、
２０ｂはサーモパイル２０の出力端子である。
次いで、赤外線センサの製造方法の一例を説明すること
により、その構成をさらに詳述する。
により、その構成をさらに詳述する。
ｐ形シリコン基板１にｎ形エピタキシャル層２を形成し
た後、片持梁３を取り囲むようにＵ字形のｐ形素子分離
拡散（図示せず）をｐ形シリコン基板１へ達するように
行う。
た後、片持梁３を取り囲むようにＵ字形のｐ形素子分離
拡散（図示せず）をｐ形シリコン基板１へ達するように
行う。
次にボロンをイオン注入又はデポジションし、ドライブ
インすることによりｐ膨拡散層抵抗６を形成する。さら
にその中にリンをイオン注入又はデポジションし、ドラ
イブインすることによりｎ膨拡散層抵抗１１を形成する
。
インすることによりｐ膨拡散層抵抗６を形成する。さら
にその中にリンをイオン注入又はデポジションし、ドラ
イブインすることによりｎ膨拡散層抵抗１１を形成する
。
ｎ″″コンタクト領域８を形成した後にウェーハ裏面に
シリコン窒化膜等の耐エツチング性膜をデポジションす
る。コンタクトホールのエツチング、Ａｌ配線７の形成
後に、裏面の耐エツチング性膜に窓をあけ、ｎ形エピタ
キシャル層２を正電位にバイアスしながら、ｐ形シリコ
ン基板１を裏面よりＫＯＨＳＥＤＰ等の異方性シリコン
エツチング液でエツチングすると、片持梁の下側部分の
ｐ形シリコン基板１並びにｐ形素子分離領域が除去され
、片持梁３が形成される。なお、ｐ膨拡散層抵抗６及び
ｎ膨拡散層抵抗１１のコンタクト部には、オーミックと
するためのｐ＋領領域びｎ＋領領域入れてもよい。
シリコン窒化膜等の耐エツチング性膜をデポジションす
る。コンタクトホールのエツチング、Ａｌ配線７の形成
後に、裏面の耐エツチング性膜に窓をあけ、ｎ形エピタ
キシャル層２を正電位にバイアスしながら、ｐ形シリコ
ン基板１を裏面よりＫＯＨＳＥＤＰ等の異方性シリコン
エツチング液でエツチングすると、片持梁の下側部分の
ｐ形シリコン基板１並びにｐ形素子分離領域が除去され
、片持梁３が形成される。なお、ｐ膨拡散層抵抗６及び
ｎ膨拡散層抵抗１１のコンタクト部には、オーミックと
するためのｐ＋領領域びｎ＋領領域入れてもよい。
次に、作用を説明する。
サーモパイル２０の出力ｖＯは前記（１）式と同様にし
て次のように表すことができる。
て次のように表すことができる。
Ｖ□ −ｎ ・ＣａＰ ＋ａＮ ） ◆Ｒ□ −Ｐ
Ｏ−（３）ここでｎはサーモパイル２０を構成するｐ形
とｎ形の拡散層抵抗６．１１からなる熱電対の本数、α
ＰとαＮはそれぞれｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨拡散層抵抗
１１のゼーベック係”数、ＲＯは片持梁３の先端部から
基板領域１へ到る熱抵抗であり、次のように表される。
Ｏ−（３）ここでｎはサーモパイル２０を構成するｐ形
とｎ形の拡散層抵抗６．１１からなる熱電対の本数、α
ＰとαＮはそれぞれｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨拡散層抵抗
１１のゼーベック係”数、ＲＯは片持梁３の先端部から
基板領域１へ到る熱抵抗であり、次のように表される。
Ｒｏ ＝ Ｌ／ （ＫＳ Ｉ −ＡＳ Ｉ ）
−（４）前記従来例の場合と同様に、長さＬ−２ｍｍ
。
−（４）前記従来例の場合と同様に、長さＬ−２ｍｍ
。
幅４００μｍ１厚さ１０μｍの片持梁３を考えると、熱
抵抗Ｒ□−３，５５ｘ１０３ （Ｋ／Ｗ）となって従来
例より大になる。赤外線の入射エネルギーがＰ□−１ｍ
Ｗの場合、出力端子２０ａ１２０ｂから得られるサーモ
パイル２０の出力電圧Ｖｏは、ｎ−１０、ａ Ｐ −ａ
Ｎ −１ｍ Ｖ ／ Ｋとすると、Ｖｏ＝７１ｍＶと
なる。
抵抗Ｒ□−３，５５ｘ１０３ （Ｋ／Ｗ）となって従来
例より大になる。赤外線の入射エネルギーがＰ□−１ｍ
Ｗの場合、出力端子２０ａ１２０ｂから得られるサーモ
パイル２０の出力電圧Ｖｏは、ｎ−１０、ａ Ｐ −ａ
Ｎ −１ｍ Ｖ ／ Ｋとすると、Ｖｏ＝７１ｍＶと
なる。
このように、従来例よりも大なる出力電圧Ｖ。
が得られるのは、ｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨拡散層抵抗１
１を用いることにより実効的なゼーベック係数が大きく
なったことと、金属配線による熱伝導がなくなり、熱抵
抗Ｒｏが大になったことに起因している。また、金属配
線が片持梁３の先端部と固定部間を結ぶような構成とな
っていないため、バイメタル効果による片持梁３のそり
がなくなり、高温環境で光学的なアライメントのずれ発
生が防止される。したがってこの点で感度の向上が得ら
れる。
１を用いることにより実効的なゼーベック係数が大きく
なったことと、金属配線による熱伝導がなくなり、熱抵
抗Ｒｏが大になったことに起因している。また、金属配
線が片持梁３の先端部と固定部間を結ぶような構成とな
っていないため、バイメタル効果による片持梁３のそり
がなくなり、高温環境で光学的なアライメントのずれ発
生が防止される。したがってこの点で感度の向上が得ら
れる。
次に、第３図には、この発明の第２実施例を示す。この
実施例は、前記第１実施例のようにｐ膨拡散層抵抗６の
中にｎ膨拡散層抵抗を作る代りに、ｎ形半導体抵抗層と
してシリコン酸化膜４上にｎ膨長結晶シリコン抵抗１２
を形成し、これを片持梁３の先端側で同一対のｐ膨拡散
層抵抗６と結線する一方、固定部側では隣接するｐ膨拡
散層抵抗６と結線するようにしたものである。なお、ｎ
膨長結晶シリコン抵抗１２の上にもシリコン酸化膜が形
成されている。したがってｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨長結
晶シリコン抵抗１２からなる熱電対が複数個直列接続さ
れてサーモパイル３０が構成されている。作用効果につ
いては、前記第１実施例のものとほぼ同様である。
実施例は、前記第１実施例のようにｐ膨拡散層抵抗６の
中にｎ膨拡散層抵抗を作る代りに、ｎ形半導体抵抗層と
してシリコン酸化膜４上にｎ膨長結晶シリコン抵抗１２
を形成し、これを片持梁３の先端側で同一対のｐ膨拡散
層抵抗６と結線する一方、固定部側では隣接するｐ膨拡
散層抵抗６と結線するようにしたものである。なお、ｎ
膨長結晶シリコン抵抗１２の上にもシリコン酸化膜が形
成されている。したがってｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨長結
晶シリコン抵抗１２からなる熱電対が複数個直列接続さ
れてサーモパイル３０が構成されている。作用効果につ
いては、前記第１実施例のものとほぼ同様である。
第４図には、この発明の第３実施例を示す。この実施例
は熱分離領域として両持梁１３が用いられている。この
両持梁１３の中心位置に赤外線吸収層５が形成され、前
記第１実施例のものと同様のｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨拡
散層抵抗１１からなる熱電対の複数個で構成されたサー
モパイル２０が、赤外線吸収層５を中心として両固定部
に向ってそれぞれ形成されている。
は熱分離領域として両持梁１３が用いられている。この
両持梁１３の中心位置に赤外線吸収層５が形成され、前
記第１実施例のものと同様のｐ膨拡散層抵抗６とｎ膨拡
散層抵抗１１からなる熱電対の複数個で構成されたサー
モパイル２０が、赤外線吸収層５を中心として両固定部
に向ってそれぞれ形成されている。
この実施例では、２つのサーモパイル２０．２０を直列
接続することにより、両持梁１３からなる熱分離領域の
熱抵抗が半分になる不利をキャンセルできるので片持梁
の場合と同様の感度を有し、且つ強度的に強いものを作
ることができる。
接続することにより、両持梁１３からなる熱分離領域の
熱抵抗が半分になる不利をキャンセルできるので片持梁
の場合と同様の感度を有し、且つ強度的に強いものを作
ることができる。
但し、占有面積は前記第１実施例のもの等と比べて大き
くなる。
くなる。
第５図及び第６図には、この発明の第４実施例を示す。
この実施例は熱分離領域として絶縁体膜のダイヤフラム
１４が用いられている。
１４が用いられている。
シリコン基板１の表面にシリコン窒化膜、シリコン酸化
膜等の絶縁体膜を形成し、その裏面側のシリコン基板１
を選択的にエツチング除去することにより第５図に示す
ような絶縁体からなるダイヤフラム１４が得られる。
膜等の絶縁体膜を形成し、その裏面側のシリコン基板１
を選択的にエツチング除去することにより第５図に示す
ような絶縁体からなるダイヤフラム１４が得られる。
ダイヤフラム１４上には、中心部に赤外線吸収層５が形
成され、その両側に、それぞれｎ膨長結晶シリコン抵抗
１２とｐ膨長結晶シリコン抵抗１５が交互に形成され、
これらの各ペアからなる熱電対が複数個直列接続されて
サーモパイル４０が構成されている。シリコン窒化膜や
シリコン酸化膜は単結晶シリコンと比べて熱伝導率がか
なり小さいため、このような絶縁体膜のダイヤフラム１
４によってより効率的な熱分離を行うことができ、変換
効率が高められてより一層大なる出力電圧Ｖｏを得るこ
とができる。
成され、その両側に、それぞれｎ膨長結晶シリコン抵抗
１２とｐ膨長結晶シリコン抵抗１５が交互に形成され、
これらの各ペアからなる熱電対が複数個直列接続されて
サーモパイル４０が構成されている。シリコン窒化膜や
シリコン酸化膜は単結晶シリコンと比べて熱伝導率がか
なり小さいため、このような絶縁体膜のダイヤフラム１
４によってより効率的な熱分離を行うことができ、変換
効率が高められてより一層大なる出力電圧Ｖｏを得るこ
とができる。
上述したように、各実施例に係る赤外線センサは、バイ
ポーラＩＣプロセスをベースに製造できるので増幅器や
温度補償回路を１チツプ化して、高感度のスマート・セ
ンサを構成することができる。
ポーラＩＣプロセスをベースに製造できるので増幅器や
温度補償回路を１チツプ化して、高感度のスマート・セ
ンサを構成することができる。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明によれば、熱分離領域中
に赤外線吸収層から基板領域へ向って形成した複数対の
一導電形半導体抵抗層及び反対導電形半導体抵抗層の直
列接続によりサーモバイルを構成したので、当該−導電
形半導体抵抗層及び反対導電形半導体抵抗層の両ゼーベ
ック効果が利用されて温度差−起電力の変換効率が高め
られる。
に赤外線吸収層から基板領域へ向って形成した複数対の
一導電形半導体抵抗層及び反対導電形半導体抵抗層の直
列接続によりサーモバイルを構成したので、当該−導電
形半導体抵抗層及び反対導電形半導体抵抗層の両ゼーベ
ック効果が利用されて温度差−起電力の変換効率が高め
られる。
また、赤外線吸収層から基板領域に向って金属配線を設
ける必要がないため、金属配線に起因する熱分離領域の
熱抵抗の低下及びバイメタル効果による変形に起因した
光学的アライメントのずれが防止されて赤外線の単位入
射量に対する温度差を大にすることができる。したがっ
て高感度化を実現することができるという利点がある。
ける必要がないため、金属配線に起因する熱分離領域の
熱抵抗の低下及びバイメタル効果による変形に起因した
光学的アライメントのずれが防止されて赤外線の単位入
射量に対する温度差を大にすることができる。したがっ
て高感度化を実現することができるという利点がある。
第１図はこの発明に係る赤外線センサの第１実施例を示
す縦断面図、第２図は同上第１実施例の平面図、第３図
はこの発明の第２実施例を示す縦断面図、第４図はこの
発明の第３実施例を示す縦断面図、第５図はこの発明の
第４実施例を示す縦断面図、第６図は同上第４実施例の
要部平面図、第７図は従来の赤外線センサの縦断面図、
第８図は同上従来例の平面図である。 １：ｐ形シリコン基板（半導体基板）、３：片持梁（熱
分離領域）、 ５：赤外線吸収層、 ６：ｐ膨拡散層抵抗（ｐ形半導体抵抗層）、１１：ｎ膨
拡散層抵抗（ｎ形半導体抵抗層）、１２：ｎ膨長結晶シ
リコン抵抗（ｎ形半導体抵抗層）、 １５二ｐ形多結晶シリコン抵抗（ｐ形半導体抵抗層）、 １３：両持梁（熱分離領域）、 １４：ダイヤフラム（熱分離領域）、 ２０．３０．４０：サーモバイル。 代理人 弁理士 三 好 秀 和第１１！１ 第３図 Ｗ４４図 第２図 第５図
す縦断面図、第２図は同上第１実施例の平面図、第３図
はこの発明の第２実施例を示す縦断面図、第４図はこの
発明の第３実施例を示す縦断面図、第５図はこの発明の
第４実施例を示す縦断面図、第６図は同上第４実施例の
要部平面図、第７図は従来の赤外線センサの縦断面図、
第８図は同上従来例の平面図である。 １：ｐ形シリコン基板（半導体基板）、３：片持梁（熱
分離領域）、 ５：赤外線吸収層、 ６：ｐ膨拡散層抵抗（ｐ形半導体抵抗層）、１１：ｎ膨
拡散層抵抗（ｎ形半導体抵抗層）、１２：ｎ膨長結晶シ
リコン抵抗（ｎ形半導体抵抗層）、 １５二ｐ形多結晶シリコン抵抗（ｐ形半導体抵抗層）、 １３：両持梁（熱分離領域）、 １４：ダイヤフラム（熱分離領域）、 ２０．３０．４０：サーモバイル。 代理人 弁理士 三 好 秀 和第１１！１ 第３図 Ｗ４４図 第２図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板中の肉薄部により形成され基板領域から熱分
離された熱分離領域と、 該熱分離領域に形成された赤外線吸収層と、前記熱分離
領域中に前記赤外線吸収層から前記基板領域へ向って形
成された複数対の一導電形半導体抵抗層及び反対導電形
半導体抵抗層の直列接続構造からなるサーモパイルと を有することを特徴とする赤外線センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028692A JP2663612B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028692A JP2663612B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 赤外線センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208525A true JPH02208525A (ja) | 1990-08-20 |
| JP2663612B2 JP2663612B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=12255536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028692A Expired - Fee Related JP2663612B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663612B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03122532A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-24 | Anritsu Corp | 光パワーセンサ |
| WO2003006939A1 (fr) | 2001-07-12 | 2003-01-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Dispositif a reseau de detection d'ir |
| US7282712B2 (en) | 2001-04-10 | 2007-10-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Infrared sensor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005241457A (ja) | 2004-02-26 | 2005-09-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 赤外線センサ及びその製造方法 |
| JP2007101213A (ja) | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Ricoh Co Ltd | 半導体装置、赤外線センサ、及び半導体装置の製造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51120784U (ja) * | 1975-03-27 | 1976-09-30 | ||
| JPS5729171U (ja) * | 1980-07-28 | 1982-02-16 | ||
| JPS6242447A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPS62263680A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気センサ− |
| JPS63265125A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-11-01 | New Japan Radio Co Ltd | 非接触型半導体温度センサ |
| JPS63273024A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-10 | New Japan Radio Co Ltd | 非接触型半導体温度センサ |
| JPH02205729A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-15 | Nec Corp | 赤外線センサ |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP1028692A patent/JP2663612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51120784U (ja) * | 1975-03-27 | 1976-09-30 | ||
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| JPH02205729A (ja) * | 1989-02-03 | 1990-08-15 | Nec Corp | 赤外線センサ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03122532A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-24 | Anritsu Corp | 光パワーセンサ |
| US7282712B2 (en) | 2001-04-10 | 2007-10-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Infrared sensor |
| WO2003006939A1 (fr) | 2001-07-12 | 2003-01-23 | Hamamatsu Photonics K.K. | Dispositif a reseau de detection d'ir |
| US7208734B2 (en) | 2001-07-12 | 2007-04-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Infrared array detection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2663612B2 (ja) | 1997-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |