JPH06194229A - Infrared ray sensor - Google Patents

Infrared ray sensor

Info

Publication number
JPH06194229A
JPH06194229A JP3374693A JP3374693A JPH06194229A JP H06194229 A JPH06194229 A JP H06194229A JP 3374693 A JP3374693 A JP 3374693A JP 3374693 A JP3374693 A JP 3374693A JP H06194229 A JPH06194229 A JP H06194229A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
infrared
film
filter
package
infrared ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3374693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Aizawa
浩一 相澤
Atsushi Sakai
淳 阪井
Takayoshi Awai
崇善 粟井
Takuo Ishida
拓郎 石田
Keiji Kakinote
啓治 柿手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP3374693A priority Critical patent/JPH06194229A/en
Publication of JPH06194229A publication Critical patent/JPH06194229A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide an infrared ray sensor that avoids cost-up accompanying attachment of a filter, and is provided with a filter which is not damaged even when a highly reliable package sealing method in which a reduced pressure charging of low heat conduction gas is used. CONSTITUTION:An infrared ray sensor is, on the side of infrared ray incidence, provided with an infrared ray absorption film 16, and a thermal type infrared ray detection film 2, that detects infrared ray by utilizing temperature change caused by the heat occurring at the infrared ray absorption film 16, as infrared ray is absorbed, is housed in a package, and is also provided with a filter 72 mounted on a package member, and through the filter 72, infrared ray is made incident, from the outside of the package, on the infrared ray absorption film 16. The infrared ray sensor features a filter where only a reflection preventive film 72a is provided an at least one side of a silicon package.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、赤外線吸収で生じた
熱で起こる温度変化を利用して赤外線検出を行うタイプ
の赤外線センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared sensor of the type which detects infrared rays by utilizing a temperature change caused by heat generated by infrared absorption.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線センサには量子型と熱型とがあ
る。量子型の赤外線センサは、赤外線の吸収で生じた電
子・正孔対を外部回路に導いて検出信号を得るタイプで
ある。熱型の赤外線センサは、赤外線の吸収で生じた熱
で起こる温度変化を利用して検出信号を得るタイプであ
る。
2. Description of the Related Art Infrared sensors are classified into quantum type and thermal type. The quantum infrared sensor is a type that obtains a detection signal by guiding an electron / hole pair generated by absorption of infrared light to an external circuit. The thermal infrared sensor is a type that obtains a detection signal by utilizing a temperature change caused by heat generated by absorption of infrared rays.

【0003】量子型の赤外線センサは、高感度・高速応
答という特徴があるが、ノイズの低減のために冷却によ
る低温保持が必要であるとともに高価であるため汎用性
に欠ける。一方、熱型の赤外線センサは、量子型に比べ
て感度・応答速度の面では一歩劣るのであるが、常温で
使用できるし、消費電力も少なく比較的安価でもあるこ
とから、一般家庭やビル、工場等で人体や物体の感知用
などとして実用に供されている。
The quantum infrared sensor is characterized by high sensitivity and high-speed response, but it is required to be kept at a low temperature by cooling in order to reduce noise and it is expensive, so that it is not versatile. On the other hand, the thermal type infrared sensor is one step inferior to the quantum type in terms of sensitivity and response speed, but it can be used at room temperature, consumes less power, and is relatively inexpensive, so it can be used in ordinary homes and buildings. It is put to practical use in factories etc. for sensing human bodies and objects.

【0004】熱型の赤外線センサには、温度変化を焦電
効果で捉える焦電型、温度変化をゼーベック効果で捉え
る熱電対・サーモパイル型、温度変化を材料の電気抵抗
変化で捉えるサーミスタ型等がある。このような熱型の
赤外線センサは、普通、フィルタを用いて、赤外以外の
波長域の光を除去したり、赤外域のうちの所望の波長域
の光(特定の波長域の赤外線)だけを透過させたりし
て、赤外線検出部の赤外線吸収膜に必要な赤外線を入射
させている。フィルタを装着する理由は、熱型の赤外線
センサは波長選択性に乏しく、広い波長範囲に感度を有
しており、検出すべき赤外線以外の光にも感じ、ノイズ
が多かったり誤動作を起こしたりといった不都合がある
からである。
Thermal infrared sensors include a pyroelectric type that detects temperature changes by the pyroelectric effect, a thermocouple / thermopile type that detects temperature changes by the Seebeck effect, and a thermistor type that detects temperature changes by the electrical resistance change of a material. is there. Such a thermal type infrared sensor usually uses a filter to remove light in a wavelength range other than infrared or only a light in a desired wavelength range (infrared of a specific wavelength range) in the infrared range. The infrared rays necessary for the infrared absorption film of the infrared detection section are made incident on the infrared absorption film. The reason for mounting the filter is that the thermal infrared sensor has poor wavelength selectivity and has sensitivity in a wide wavelength range, and it feels even light other than infrared light to be detected, causing a lot of noise and malfunctions. This is because there is an inconvenience.

【0005】例えば、人体や物体からの赤外線を捉えて
人体や物体の感知を行う場合、それらの表面温度に応じ
た波長にピークをもつ赤外線のみを捉えるようにする方
が、誤動作・外乱ノイズの影響を小さくする上から望ま
しいのである。ピークの波長は人体や物体の表面温度が
低いほど長くなる。例えば、人体から出る赤外線は約1
0μm近傍にピークをもつ。そこで、フィルタにより、
10μmを中心にした一定波長域の赤外線だけを選択的
に赤外線吸収膜に入射させ誤動作・外乱ノイズの影響を
小さくするのである。
For example, when infrared rays from a human body or an object are captured to sense the human body or an object, it is better to capture only the infrared rays having a peak at a wavelength corresponding to the surface temperature of the human body or the object, which may cause malfunction or disturbance noise. It is desirable to reduce the effect. The peak wavelength becomes longer as the surface temperature of the human body or object is lower. For example, infrared rays emitted from the human body are about 1
It has a peak near 0 μm. So, by the filter,
Only the infrared rays of a certain wavelength range centered on 10 μm are selectively incident on the infrared absorption film to reduce the influence of malfunction and disturbance noise.

【0006】図12に、約10μmを中心にした透過域
をもつフィルタの分光透過率の例を示す。このようなフ
ィルタとしては、図13に示す如く、シリコン基板51
の表裏面に波長選択透過膜52を設けてなるフィルタ5
0が使われる。波長選択透過膜52は、高屈折率層と低
屈折率層が交互に数十〜数百回積層された膜である。こ
こで使われる材料としては、硫化亜鉛や酸化鉛等があ
る。この他、シリコン基板の片面は波長選択透過膜でな
く高屈折率材料の反射防止膜を設けたフィルタもある。
FIG. 12 shows an example of the spectral transmittance of a filter having a transmission band centered at about 10 μm. As such a filter, as shown in FIG.
Filter 5 having wavelength selective transmission films 52 on the front and back surfaces of
0 is used. The wavelength selective transmission film 52 is a film in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are alternately laminated several dozen to several hundred times. Materials used here include zinc sulfide and lead oxide. In addition, there is a filter in which an antireflection film made of a high refractive index material is provided on one surface of the silicon substrate instead of the wavelength selective transmission film.

【0007】いずれにせよ、波長選択透過膜を設けたフ
ィルタは、高屈折率層と低屈折率層を多数回積層堆積さ
せることから製造コストが嵩み高価であり、装着した赤
外線センサのコストアップを招来するという問題があ
る。一方、赤外線センサの場合、高感度化のために、赤
外線検出部自体の構造に工夫が試みられている。例え
ば、金黒等の赤外線吸収膜を設けることにより、赤外線
吸収率をあげたり、赤外線検出部を基体から実質的に分
離された熱抵抗の高い薄膜(熱絶縁膜)の上に設けるこ
とにより、赤外線検出部からの熱エネルギーの流出を少
なくするといったことが行われている。
In any case, the filter provided with the wavelength selective transmission film is expensive because the high refractive index layer and the low refractive index layer are stacked and deposited many times, and the cost of the mounted infrared sensor is increased. There is a problem of inviting. On the other hand, in the case of an infrared sensor, ingenuity has been attempted in the structure of the infrared detection unit itself in order to increase the sensitivity. For example, by providing an infrared absorbing film such as gold black, the infrared absorption rate can be increased, or by providing the infrared detecting portion on a thin film (thermal insulating film) having a high thermal resistance which is substantially separated from the substrate, It has been carried out to reduce the outflow of heat energy from the infrared detecting section.

【0008】薄膜の上に設けた赤外線検出部では赤外線
吸収膜だけでなく感温抵抗体(サーミスタ)、引き出し
電極などが全て薄膜状に形成されている。これによって
赤外線吸収に伴う熱が検出部の温度上昇に有効に使われ
ることになるため、感度・応答速度が改善される。とこ
ろが、赤外線検出部の構造の工夫による向上策には限界
がある。というのは、薄膜構成タイプの赤外線検出部の
場合、検出部から流出する熱エネルギーのうち空気を通
して放散流出する分の占める割合が多くなるため、検出
部の構造変更を変えても熱エネルギーの流出をそれ以上
に効果的に押し止めることが出来ないからである。
In the infrared detecting section provided on the thin film, not only the infrared absorbing film but also the temperature sensitive resistor (thermistor), the extraction electrode and the like are all formed in a thin film shape. As a result, the heat associated with infrared absorption is effectively used to raise the temperature of the detection section, and the sensitivity and response speed are improved. However, there is a limit to improvement measures by devising the structure of the infrared detection unit. This is because in the case of a thin-film type infrared detection unit, the proportion of the thermal energy that flows out from the detection unit that radiates and flows through air is large, so even if the structural change of the detection unit is changed, the thermal energy will flow out. Because it cannot be effectively stopped.

【0009】そのため、赤外線検出部から空気を伝わっ
て逃げる熱エネルギーを少なくし高感度化を図るには、
赤外線検出部を減圧状態のパッケージの内に収容すれば
よい。このように、赤外線検出部を減圧状態に置けば、
高感度化・高速応答化が図れると同時に空気の乱れによ
るノイズの低減も図れるようになる。しかしながら、フ
ィルタの装着とパッケージ内の減圧状態の両方を同時に
採用することは困難である。パッケージ内の減圧状態を
長期間にわたり維持しておくためのパッケージ封止法は
何でもよいというわけではない。例えば、有機系接着剤
を使う封止法は接着剤からのガス発生があるため使えな
い。そこで、パッケージ部材同士は溶接・ろう付けで接
着する一方、パッケージ部材とフィルタの間は低融点ガ
ラスで接着するという封止法を使うことが考えられるわ
けであるが、この封止法の場合、低融点ガラスの封止の
際にフィルタが破損するという問題が起こる。
Therefore, in order to reduce the heat energy that escapes from the infrared detecting section through the air and achieves high sensitivity,
The infrared detector may be housed in the package under reduced pressure. In this way, if you put the infrared detector in a decompressed state,
High sensitivity and high speed response can be achieved, and at the same time noise due to air turbulence can be reduced. However, it is difficult to adopt both the mounting of the filter and the reduced pressure state in the package at the same time. Any method of encapsulating the package for maintaining the reduced pressure state in the package for a long period of time is not essential. For example, a sealing method using an organic adhesive cannot be used because gas is generated from the adhesive. Therefore, it is conceivable to use a sealing method in which the package members are bonded together by welding or brazing, while the package member and the filter are bonded together with a low melting point glass. The problem occurs that the filter is damaged when the low melting glass is sealed.

【0010】低融点ガラスでフィルタをパッケージ部材
に接着する場合、420〜450℃の温度がかかるが、
波長選択透過膜がシリコン基板から剥がれ落ちてしまう
のである。また、減圧の他、パッケージ内に低熱伝導性
ガスを封入する形態も有用であるが、減圧の場合と同様
の問題が起こりがちである。
When the filter is adhered to the package member with the low melting point glass, a temperature of 420 to 450 ° C. is required.
The wavelength selective transmission film is peeled off from the silicon substrate. In addition to depressurization, a mode in which a low thermal conductivity gas is enclosed in the package is also useful, but the same problems as in depressurization tend to occur.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、フィルタ装着に伴うコストアップの招来が避け
られ、しかも、減圧や低熱伝導性ガス封入可能な信頼性
の高いパッケージ封止法が使われる場合にも損傷しない
フィルタを備えた赤外線センサを提供することを課題と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention provides a highly reliable package encapsulation method capable of avoiding an increase in cost associated with mounting a filter and capable of decompressing and enclosing a low thermal conductive gas. An object of the present invention is to provide an infrared sensor having a filter that is not damaged even when used.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる赤外線センサは、赤外線吸収膜を
赤外線入射側に備え、赤外線の吸収に伴い前記赤外線吸
収膜に生じた熱で起こる温度変化を利用して赤外線検出
を行う熱型の赤外線検出部がパッケージ内に収容されて
いるとともに、パッケージ部材に装着されたフィルタを
備え、このフィルタを介して前記赤外線がパッケージ外
から前記赤外線吸収膜に入射するようになっている構成
において、前記フィルタとして、反射防止膜のみがシリ
コン基板の少なくとも片面に設けられてなるフィルタを
用いることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an infrared sensor according to the present invention is provided with an infrared absorption film on the infrared incident side, and a temperature caused by heat generated in the infrared absorption film due to absorption of infrared rays A thermal type infrared detecting section for detecting infrared rays by utilizing the change is housed in the package, and a filter mounted on the package member is provided, through which the infrared ray is absorbed from the outside of the package by the infrared absorbing film. In the configuration adapted to be incident on, a filter having only an antireflection film provided on at least one surface of a silicon substrate is used as the filter.

【0013】この発明の赤外線センサにおいては、パッ
ケージの内部空間が減圧状態である形態やフィルタのパ
ッケージ部材への装着が低融点ガラスによる接着である
形態は好ましい形態である。赤外線吸収膜が特定の波長
域の赤外線に対し高い吸収率を有する波長選択性赤外線
吸収膜である形態、特に波長選択性赤外線吸収膜が酸化
シリコンからなる形態、あるいは、赤外線吸収膜の赤外
線入射側と反対側の面に赤外線反射層が設けられている
形態、特に赤外線反射層がアルミニウムからなる形態も
好ましい形態である。
In the infrared sensor of the present invention, it is preferable that the internal space of the package is in a depressurized state or the filter is attached to the package member by low melting glass. A form in which the infrared absorbing film is a wavelength-selective infrared absorbing film having a high absorptivity for infrared rays in a specific wavelength range, particularly a form in which the wavelength-selective infrared absorbing film is made of silicon oxide, or the infrared incident side of the infrared absorbing film A form in which an infrared reflecting layer is provided on the surface opposite to the face, particularly a form in which the infrared reflecting layer is made of aluminum is also a preferable form.

【0014】この発明の赤外線センサにおいては、赤外
線検出部を基体から実質的に分離された熱抵抗の高い薄
膜(熱絶縁膜)の上に設ける形態も好ましい形態であ
る。熱絶縁膜で赤外線検出部からの熱エネルギーの流出
が少なくなる。加えて、熱絶縁膜の上に設けた赤外線検
出部では赤外線吸収膜だけでなく感温抵抗体(サーミス
タ)、引き出し電極などが全て薄膜状に形成されている
と、赤外線吸収に伴う熱の検出部の温度上昇が大幅とな
り、感度・応答速度の点で有利である。
In the infrared sensor of the present invention, it is also preferable that the infrared detecting section is provided on a thin film (heat insulating film) having a high thermal resistance which is substantially separated from the substrate. The heat insulating film reduces the outflow of heat energy from the infrared detecting section. In addition, if not only the infrared absorption film but also the temperature sensitive resistor (thermistor) and the extraction electrode are formed in a thin film in the infrared detection part provided on the heat insulation film, the heat due to infrared absorption can be detected. This greatly increases the temperature of the part, which is advantageous in terms of sensitivity and response speed.

【0015】この発明の赤外線センサのフィルタは、普
通、厚みが400〜500μm程度のものである。この
フィルタで使われるシリコン基板としては、普通、単結
晶シリコン基板が挙げられ、このシリコン基板の表裏面
の両方、あるいは、表面または裏面の一方に反射防止膜
のみが設けられるのである。この反射防止膜としては、
硫化亜鉛(ZnS)などの膜が挙げられる。
The filter of the infrared sensor of the present invention usually has a thickness of about 400 to 500 μm. The silicon substrate used in this filter is usually a single crystal silicon substrate, and only the antireflection film is provided on both the front and back surfaces of this silicon substrate, or on either the front surface or the back surface. As this antireflection film,
Examples thereof include films of zinc sulfide (ZnS).

【0016】この発明の赤外線センサのパッケージとし
ては、ステム(シュテム)とキャップの二つのパッケー
ジ部材からなるものが挙げられる。フィルタは、普通、
キャップに装着されることが多い。ステムとキャップの
間は溶接やろう付けなどで接着封止されている。また、
フィルタとキャップの間は低融点ガラスで接着封止され
ている。
As an infrared sensor package of the present invention, a package including two package members of a stem (stem) and a cap can be mentioned. The filter is usually
Often attached to a cap. The stem and the cap are adhesively sealed by welding or brazing. Also,
A space between the filter and the cap is adhesively sealed with low melting point glass.

【0017】この発明の場合、パッケージ内に低熱伝導
性ガスを封入する形態も有用である。低熱伝導性ガスを
封入する場合、パッケージ内は普通は常圧とするが、加
圧ないし減圧としてもよい。低熱伝導性ガスとしては、
不活性ガスが好ましい。また、低熱伝導性ガスの分子が
大きいほど、封入部分からの漏洩が起こり難い。具体的
には、低熱伝導性ガスとしてキセノンガスを用いると、
ガス抜けが起こり難くて好ましい。
In the case of the present invention, a form in which a low thermal conductivity gas is enclosed in the package is also useful. When the low thermal conductivity gas is sealed, the inside of the package is usually at normal pressure, but may be pressurized or depressurized. As a low thermal conductivity gas,
Inert gas is preferred. Further, the larger the molecules of the low thermal conductivity gas, the less likely the leakage from the enclosed portion occurs. Specifically, when xenon gas is used as the low thermal conductivity gas,
Outgassing is less likely to occur, which is preferable.

【0018】[0018]

【作用】この発明の赤外線センサでは、フィルタがシリ
コン基板の表裏面に反射防止膜を設けただけのものであ
るため、フィルタの膜形成工程が単純で短くてすみ、フ
ィルタは安価なものとなる。この発明の赤外線センサで
装着されているフィルタは、例えば、図2にみるよう
に、10μm付近の赤外線を反射せず透過させるととも
に5μm以下の波長域にも高い透過率の箇所があるもの
が用いられており、幅広い波長域の光を通し赤外線選択
性は薄れている。しかし、フィルタの分光透過率が図2
の通りでさしつかえない場合は問題ないし、問題のある
場合は、赤外線吸収膜に波長選択性赤外線吸収膜、例え
ば酸化シリコン膜を用いれば、図3にみるように、赤外
線を選択的に吸収する(特定の波長域の赤外線に対し高
い吸収率を有する波長選択性を示す)ため、結果的に、
センサとしての分光吸収率を、図4に示す通りにするこ
とが可能であり、10μm前後の赤外線の選択検出が簡
単に行えることになる。つまり、赤外線吸収膜に特定材
料(酸化シリコン)のものを用いることにより、フィル
タの透過特性が広すぎる点を補い、従来の高価なフィル
タと略同じ作用をさせることができるのである。
In the infrared sensor of the present invention, since the filter is provided with the antireflection film on the front and back surfaces of the silicon substrate, the film forming process of the filter is simple and short, and the filter is inexpensive. . As the filter mounted on the infrared sensor of the present invention, for example, as shown in FIG. 2, a filter which transmits infrared rays in the vicinity of 10 μm without reflection and has a portion having a high transmittance even in a wavelength range of 5 μm or less is used. Infrared selectivity is weakened by allowing light in a wide wavelength range to pass through. However, the spectral transmittance of the filter is
If there is no problem, there is no problem. If there is a problem, if a wavelength-selective infrared absorbing film such as a silicon oxide film is used as the infrared absorbing film, infrared rays are selectively absorbed as shown in FIG. Since it exhibits wavelength selectivity with a high absorption rate for infrared rays in a specific wavelength range), as a result,
The spectral absorptance of the sensor can be set as shown in FIG. 4, which makes it possible to easily perform selective detection of infrared rays of about 10 μm. That is, by using a specific material (silicon oxide) for the infrared absorbing film, it is possible to make up for the fact that the transmission characteristics of the filter are too wide, and to make the same operation as that of a conventional expensive filter.

【0019】赤外線吸収膜を透過する赤外線が赤外線吸
収膜の下側で吸収されることが不都合な場合は、赤外線
吸収膜の赤外線入射側と反対側の面に赤外線反射層(例
えば、アルミニウム層)を設け、赤外線を戻してやれば
何ら問題ない。パッケージの内部空間が減圧状態であっ
たり、低熱伝導性ガスが封入されていたりした場合、赤
外線吸収膜で生じた熱が、空気を通して流出することな
く赤外線検出部の温度上昇に有効に使われることになる
ため、感度や応答速度がよくなる。
When it is inconvenient for the infrared ray transmitted through the infrared absorbing film to be absorbed by the lower side of the infrared absorbing film, an infrared reflecting layer (for example, an aluminum layer) is formed on the surface of the infrared absorbing film opposite to the infrared incident side. There is no problem if you set up and return infrared rays. If the internal space of the package is in a decompressed state or filled with low thermal conductivity gas, the heat generated in the infrared absorption film should be effectively used to raise the temperature of the infrared detection part without flowing out through the air. Therefore, the sensitivity and response speed are improved.

【0020】酸化シリコン膜を赤外線吸収膜とする場
合、薄膜形成が容易であり、赤外線検出部の保護機能を
兼ねさせることも出来、その上、金黒等を用いた場合に
比べて熱伝導率が低く熱の流出を抑制できるなどの利点
もある。パッケージの内部空間を減圧状態(あるいはガ
ス封止状態)とする場合、封止の際の処理温度(450
℃程度)が高くなるのであるが、フィルタの表裏面は反
射防止膜だけで膜厚が薄くて、数μm〜十数μmの厚い
波長選択透過膜と違って熱応力が小さくて剥がれ難いた
め、封止の際の温度が高くともフィルタが損傷するよう
なことはない。
When a silicon oxide film is used as an infrared absorbing film, it is easy to form a thin film and can also serve as a protective function for the infrared detecting portion. Moreover, the thermal conductivity is higher than that when gold black or the like is used. It also has the advantage that it is low in heat flow and can be suppressed. When the internal space of the package is depressurized (or gas-sealed), the processing temperature at the time of sealing (450
However, unlike the thick wavelength selective transmission film with a thickness of several μm to a few tens of μm, thermal stress is small and it is difficult to peel it off. Even if the temperature at the time of sealing is high, the filter is not damaged.

【0021】フィルタのパッケージ部材への装着が低融
点ガラスによる接着であると、フィルタ部分の封止の信
頼性が高くてパッケージ内の減圧状態やガス封止状態を
確実に長期間維持できるようになる。
If the filter is attached to the package member by low melting point glass, the reliability of the sealing of the filter portion is high and the depressurized state and the gas sealed state in the package can be reliably maintained for a long period of time. Become.

【0022】[0022]

【実施例】以下、この発明の赤外線センサの実施例を説
明する。この発明は、以下の実施例に限らない。 −実施例1− 図1に、実施例1にかかる赤外線センサの全体構造をあ
らわす。
Embodiments of the infrared sensor of the present invention will be described below. This invention is not limited to the following embodiments. —Example 1— FIG. 1 shows the entire structure of an infrared sensor according to Example 1.

【0023】実施例1の赤外線センサでは、熱型の赤外
線検出部2をもつ赤外線検出素子1が、パッケージ部材
であるステム(基台)60とキャップ(蓋体)70から
なるパッケージ内に収容されている。この赤外線検出素
子1は、赤外線吸収で生じた熱で起こる温度変化を利用
して赤外線検出を行うタイプのものである。実施例1の
赤外線センサは、ステム60とキャップ70で作られる
パッケージの内部空間が減圧状態である。ステム60と
キャップ70は、真空中でレーザ溶接することにより封
止接着されている。
In the infrared sensor of the first embodiment, the infrared detecting element 1 having the thermal infrared detecting section 2 is housed in a package composed of a stem (base) 60 and a cap (cover) 70 which are package members. ing. The infrared detection element 1 is of a type that performs infrared detection by utilizing a temperature change caused by heat generated by infrared absorption. In the infrared sensor of the first embodiment, the internal space of the package formed by the stem 60 and the cap 70 is in a reduced pressure state. The stem 60 and the cap 70 are sealed and adhered by laser welding in vacuum.

【0024】減圧状態の程度は、10-2Torrより高い真
空度、例えば、10-3Torr程度に保たれる。赤外線検出
素子1は、基板10の裏面がセラミックや金属あるいは
合成樹脂からなるステム60の上に、接合剤62を介し
てダイボンド接着されている。ステム60には、棒状の
端子64,64がステム60の上下面を貫通して取り付
けられている。端子64,64の上端と、赤外線検出素
子1のパッド32,32は、金のボンディングワイヤ6
6で配線接続されていて、駆動電源の供給、赤外線検出
信号の取り出し等がなされるようになっている。
The degree of reduced pressure is maintained at a degree of vacuum higher than 10 -2 Torr, for example, about 10 -3 Torr. The back surface of the substrate 10 of the infrared detection element 1 is die-bonded to the stem 60 made of ceramic, metal, or synthetic resin via a bonding agent 62. Rod-shaped terminals 64, 64 are attached to the stem 60 by penetrating the upper and lower surfaces of the stem 60. The upper ends of the terminals 64, 64 and the pads 32, 32 of the infrared detecting element 1 are made of gold bonding wire 6
Wiring connection is made at 6 so that driving power is supplied and infrared detection signals are taken out.

【0025】一方、キャップ70の中央には窓が開いて
いて、この窓を塞ぐようにフィルタ72が封着されてい
る。このフィルタ72は、シリコン基板の表裏面に硫化
亜鉛の反射防止膜72a,72aだけが設けられた厚み
400μmのフィルタであって、図2に示す分光透過率
をもつ。キャップ70への装着は低融点ガラスによる接
着でなされており、減圧状態が保持されるよう確実な封
止がなされている。接着時の処理温度は約450℃であ
る。
On the other hand, a window is opened in the center of the cap 70, and a filter 72 is sealed so as to close the window. This filter 72 is a filter having a thickness of 400 μm in which only antireflection films 72a, 72a of zinc sulfide are provided on the front and back surfaces of a silicon substrate, and has the spectral transmittance shown in FIG. The cap 70 is attached to the cap 70 by adhesion with a low-melting glass, and is reliably sealed so that the reduced pressure state is maintained. The processing temperature at the time of adhesion is about 450 ° C.

【0026】赤外線検出素子1では、図1にみるよう
に、シリコンなどからなる基板10の上に、熱抵抗の大
きな熱絶縁膜11が形成され、この熱絶縁膜11の上に
赤外線検出部2が設けられている。熱絶縁膜11は、厚
み1000Åの窒化シリコン膜で厚み5000Åの酸化
シリコン膜をサンドイッチしてなる多層構造膜である。
そして、赤外線検出部2の設置箇所に対応する熱絶縁膜
11の裏側で、基板10には中空部(熱分離空間)12
が欠除形成されており、この中空部12の部分では、熱
絶縁膜11が中空状態になっており、いわゆるダイアフ
ラム構造を構成している。熱絶縁膜11があると、赤外
線検出部2から熱が流出し難く、赤外線吸収で発生した
熱が赤外線検出部2を高い温度に迅速に上昇させる。
In the infrared detecting element 1, as shown in FIG. 1, a thermal insulating film 11 having a large thermal resistance is formed on a substrate 10 made of silicon or the like, and the infrared detecting portion 2 is formed on the thermal insulating film 11. Is provided. The thermal insulation film 11 is a multi-layered structure film formed by sandwiching a 5000 Å-thick silicon oxide film with a 1000 Å-thick silicon nitride film.
A hollow portion (heat separation space) 12 is formed in the substrate 10 on the back side of the heat insulating film 11 corresponding to the installation location of the infrared detection unit 2.
The heat insulating film 11 is in a hollow state in the hollow portion 12 and forms a so-called diaphragm structure. The presence of the heat insulating film 11 makes it difficult for heat to flow out from the infrared detecting section 2, and the heat generated by infrared absorption quickly raises the infrared detecting section 2 to a high temperature.

【0027】赤外線検出部2では、熱絶縁膜11の上に
は、厚み2000Åのクロム膜製の下電極13、厚み2
000Åのクロム膜製の上電極15でサンドイッチされ
る形で厚み1.0μmのアモルファスシリコンカーバイ
ド(SiC)膜製の感温抵抗体14が設けられている。
そして、上電極15の上には、厚み1.5μmの酸化シ
リコン膜からなる図3に示す分光吸収率をもつ赤外線吸
収膜16が設けられている。赤外線吸収膜16を透過し
た赤外線が上電極15で吸収されることを考慮しなくて
よい場合、センサ全体としての分光吸収率は図4の通り
となり、10μm前後の波長の赤外線が選択的に検出さ
れることになる。赤外線吸収膜16を透過した赤外線が
上電極15で吸収される場合は、赤外線吸収膜16によ
る赤外線吸収に上電極15による赤外線吸収が加わる。
In the infrared detecting section 2, a lower electrode 13 made of a chromium film having a thickness of 2000 Å is formed on the heat insulating film 11, and a thickness of 2 is provided.
A temperature-sensitive resistor 14 made of an amorphous silicon carbide (SiC) film having a thickness of 1.0 μm is provided so as to be sandwiched by an upper electrode 15 made of a chrome film of 000 Å.
Then, on the upper electrode 15, an infrared absorption film 16 made of a silicon oxide film having a thickness of 1.5 μm and having a spectral absorption rate shown in FIG. 3 is provided. When it is not necessary to consider that the infrared rays transmitted through the infrared absorption film 16 are absorbed by the upper electrode 15, the spectral absorptance of the entire sensor is as shown in FIG. 4, and infrared rays having a wavelength of about 10 μm are selectively detected. Will be done. When the infrared light transmitted through the infrared absorption film 16 is absorbed by the upper electrode 15, the infrared absorption by the upper electrode 15 is added to the infrared absorption by the infrared absorption film 16.

【0028】すなわち、例えば、上電極15と赤外線吸
収膜16の間に赤外線反射層を設ければ、上電極15に
よる赤外線吸収を考慮する必要はなくなるのであるが、
赤外線吸収膜16を透過した赤外線がクロム膜の上電極
15に入射吸収される場合、赤外線検出素子の赤外線吸
収特性は、図11に示す分光吸収率を示し、その結果、
センサ全体としての分光吸収率は図5の通りとなり、1
0μm前後以外の波長、例えば、5μm以下の赤外線に
も感度をもつことになる。
That is, for example, if an infrared reflecting layer is provided between the upper electrode 15 and the infrared absorbing film 16, it is not necessary to consider the infrared absorption by the upper electrode 15.
When the infrared rays transmitted through the infrared absorption film 16 are incident on and absorbed by the upper electrode 15 of the chromium film, the infrared absorption characteristics of the infrared detection element show the spectral absorption rate shown in FIG.
The spectral absorptance of the sensor as a whole is as shown in Fig. 1.
It also has sensitivity to wavelengths other than about 0 μm, for example, infrared rays of 5 μm or less.

【0029】感温抵抗体14は温度変化で抵抗値が変化
する。この赤外線検出素子1では、赤外線吸収膜16で
生じた熱で感温抵抗体14の温度が変化し抵抗値が変わ
るので、これを捉えて赤外線検出がなされることは言う
までもない。 −実施例2− 図6に、実施例2にかかる赤外線センサの全体構造を、
図7に実施例2の赤外線センサの赤外線検出素子の構造
を、図8に実施例2の赤外線センサのフィルタの構造
を、それぞれあらわす。
The resistance value of the temperature sensitive resistor 14 changes with temperature. In the infrared detecting element 1, since the temperature of the temperature sensitive resistor 14 changes due to the heat generated in the infrared absorbing film 16 and the resistance value changes, it goes without saying that infrared detection is performed by capturing this. Example 2 FIG. 6 shows the entire structure of the infrared sensor according to Example 2,
FIG. 7 shows the structure of the infrared detecting element of the infrared sensor of the second embodiment, and FIG. 8 shows the structure of the filter of the infrared sensor of the second embodiment.

【0030】実施例2の赤外線センサでも、熱型の赤外
線検出部2をもつ赤外線検出素子1が、パッケージ部材
であるステム60とキャップ70からなるパッケージ内
に収容されている。この赤外線検出素子1は、赤外線吸
収で生じた熱で起こる温度変化を利用して赤外線検出を
行うタイプのものである。実施例2の赤外線センサは、
ステム60とキャップ70で作られるパッケージの内部
空間が減圧状態である。ステム60とキャップ70は、
真空中でレーザ溶接することにより封止接着されてい
る。
Also in the infrared sensor of the second embodiment, the infrared detecting element 1 having the thermal infrared detecting section 2 is housed in the package consisting of the stem 60 and the cap 70 which are package members. The infrared detection element 1 is of a type that performs infrared detection by utilizing a temperature change caused by heat generated by infrared absorption. The infrared sensor of Example 2 is
The internal space of the package formed by the stem 60 and the cap 70 is in a reduced pressure state. The stem 60 and the cap 70 are
It is sealed and adhered by laser welding in vacuum.

【0031】減圧状態の程度は、10-2Torrより高い真
空度、例えば、10-3Torr程度に保たれる。赤外線検出
素子1は、基板10の裏面がセラミックや金属あるいは
合成樹脂からなるステム60の上に、接合剤62を介し
てダイボンド接着されている。ステム60には、棒状の
端子64,64がステム60の上下面を貫通して取り付
けられている。端子64,64の上端と、赤外線検出素
子1のパッド32,32は、金のボンディングワイヤ6
6で配線接続されていて、駆動電源の供給、赤外線検出
信号の取り出し等がなされるようになっている。
The degree of reduced pressure is maintained at a degree of vacuum higher than 10 -2 Torr, for example, about 10 -3 Torr. The back surface of the substrate 10 of the infrared detection element 1 is die-bonded to the stem 60 made of ceramic, metal, or synthetic resin via a bonding agent 62. Rod-shaped terminals 64, 64 are attached to the stem 60 by penetrating the upper and lower surfaces of the stem 60. The upper ends of the terminals 64, 64 and the pads 32, 32 of the infrared detecting element 1 are made of gold bonding wire 6
Wiring connection is made at 6 so that driving power is supplied and infrared detection signals are taken out.

【0032】一方、キャップ70の中央には窓が開いて
いて、この窓を塞ぐようにフィルタ72が封着されてい
る。このフィルタ72は、シリコン基板72bの表裏面
に硫化亜鉛の反射防止膜72a,72aだけが設けられ
た厚み400μmのフィルタであって、図2に示す分光
透過率をもつ。キャップ70への装着は低融点ガラスに
よる接着でなされており、減圧状態が保持されるよう確
実な封止がなされている。接着時の処理温度は約450
℃である。
On the other hand, a window is opened in the center of the cap 70, and a filter 72 is sealed so as to close the window. The filter 72 is a filter having a thickness of 400 μm in which only the antireflection films 72a, 72a of zinc sulfide are provided on the front and back surfaces of the silicon substrate 72b, and has the spectral transmittance shown in FIG. The cap 70 is attached to the cap 70 by adhesion with a low-melting glass, and is reliably sealed so that the reduced pressure state is maintained. Processing temperature for bonding is about 450
℃.

【0033】赤外線検出素子1では、図7にみるよう
に、シリコンなどからなる基板10の上に、熱抵抗の大
きな熱絶縁膜11が形成され、この熱絶縁膜11の上に
赤外線検出部2が設けられている。熱絶縁膜11は、厚
み1000Åの窒化シリコン膜で厚み8000Åの酸化
シリコン膜をサンドイッチしてなる合計厚み1μmの多
層構造膜である。そして、赤外線検出部2の設置箇所に
対応する熱絶縁膜11の裏側で、基板10には中空部
(熱分離空間)12が欠除形成されており、この中空部
12の部分では、熱絶縁膜11が中空状態になってお
り、いわゆるダイアフラム構造を構成している。熱絶縁
膜11があると、赤外線検出部2から熱が流出し難く、
赤外線吸収で発生した熱が赤外線検出部2を高い温度に
迅速に上昇させる。
In the infrared detecting element 1, as shown in FIG. 7, a thermal insulating film 11 having a large thermal resistance is formed on a substrate 10 made of silicon or the like, and the infrared detecting portion 2 is formed on the thermal insulating film 11. Is provided. The heat insulating film 11 is a multi-layer structure film having a total thickness of 1 μm formed by sandwiching a silicon nitride film having a thickness of 1000 Å with a silicon oxide film having a thickness of 8000 Å. A hollow portion (heat separation space) 12 is formed in the substrate 10 on the back side of the heat insulating film 11 corresponding to the installation location of the infrared detection unit 2. In this hollow portion 12, heat insulation is performed. The membrane 11 is hollow and constitutes a so-called diaphragm structure. When the heat insulating film 11 is provided, it is difficult for heat to flow out from the infrared detecting section 2,
The heat generated by the infrared absorption rapidly raises the infrared detection unit 2 to a high temperature.

【0034】赤外線検出部2では、熱絶縁膜11の上に
は、厚み2000Åのクロム膜製の下電極13、厚み2
000Åのクロム膜製の上電極15でサンドイッチされ
る形で厚み1.0μmのアモルファスシリコンカーバイ
ド(SiC)膜製の感温抵抗体14が設けられている。
そして、上電極15の上には、厚み0.3μmのアルミ
ニウム層からなる赤外線反射層17と厚み1.5μmの
酸化シリコン膜からなる図3に示す分光吸収率をもつ赤
外線吸収膜16が順に積層形成されていて、赤外線吸収
膜16を透過した赤外線が上電極15で吸収されること
を考慮しなくてよい構成となっている。
In the infrared detecting section 2, a lower electrode 13 made of a chrome film having a thickness of 2000 Å and a thickness of 2 are provided on the heat insulating film 11.
A temperature-sensitive resistor 14 made of an amorphous silicon carbide (SiC) film having a thickness of 1.0 μm is provided so as to be sandwiched by an upper electrode 15 made of a chrome film of 000 Å.
Then, on the upper electrode 15, an infrared reflecting layer 17 made of an aluminum layer having a thickness of 0.3 μm and an infrared absorbing film 16 having a spectral absorption rate shown in FIG. It is configured so that it is not necessary to consider that the infrared rays that have been formed and have passed through the infrared absorption film 16 are absorbed by the upper electrode 15.

【0035】感温抵抗体14は温度変化で抵抗値が変化
する。この赤外線検出素子1では、赤外線吸収膜16で
生じた熱で感温抵抗体14の温度が変化し抵抗値が変わ
るので、これを捉えて赤外線検出がなされることは言う
までもない。実施例2の赤外線センサの各部分は、以下
のようにして形成することが出来る。
The resistance value of the temperature sensitive resistor 14 changes with temperature. In the infrared detecting element 1, since the temperature of the temperature sensitive resistor 14 changes due to the heat generated in the infrared absorbing film 16 and the resistance value changes, it goes without saying that infrared detection is performed by capturing this. Each part of the infrared sensor of Example 2 can be formed as follows.

【0036】熱絶縁膜11は、プラズマCVD法を用
い、導入ガスとして、モノシランおよびアンモニア、又
は、モノシランおよび一酸化二窒素を用い、基板10の
温度が400℃および250℃、周波数13.56MHz
の条件で窒化シリコンおよび酸化シリコンを積層するこ
とで形成できる。この方法で、シリコンからなる基板1
0の表面に熱絶縁膜11を形成し、反対面の裏面に窒化
シリコンの薄膜を同様にして形成する。
The thermal insulating film 11 is formed by using the plasma CVD method, using monosilane and ammonia or monosilane and dinitrogen monoxide as an introduction gas, the temperature of the substrate 10 is 400 ° C. and 250 ° C., and the frequency is 13.56 MHz.
It can be formed by stacking silicon nitride and silicon oxide under the above condition. In this way, a substrate 1 made of silicon
A thermal insulation film 11 is formed on the surface of 0 and a thin film of silicon nitride is similarly formed on the back surface of the opposite surface.

【0037】そして、熱絶縁膜11の上に下電極13用
の厚み0.2μmのクロム薄膜を、真空蒸着法を用いて
基板温度150℃の条件で形成した。そして、このクロ
ム薄膜の上に通常のフォトグラフィ技術を用いて下電極
パターン形成用のフォトレジストマスクを形成し、硝酸
セリウムアンモニウムを含むエッチング液中にてエッチ
ングを行い、所定のパターン形状にしたあと、フォトレ
ジストマスクを除去して下電極13を作成した。
Then, a 0.2 μm-thick chromium thin film for the lower electrode 13 was formed on the heat insulating film 11 by the vacuum evaporation method under the condition of the substrate temperature of 150 ° C. Then, a photoresist mask for forming the lower electrode pattern is formed on the chromium thin film by using a normal photography technique, and etching is performed in an etching solution containing cerium ammonium nitrate to form a predetermined pattern shape. The photoresist mask was removed to form the lower electrode 13.

【0038】続いて、感温抵抗体14用のアモルファス
シリコンカーバイド(SiC)膜をプラズマCVDで形
成し、その上に通常のフォトグラフィ技術を用いて感温
抵抗体パターン形成用のフォトレジストマスクを形成
し、硝酸、酢酸およびフッ酸からなるエッチング液中に
てエッチングを行い、所定のパターン形状にしたあと、
フォトレジストマスクを除去して感温抵抗体14を作成
した。
Subsequently, an amorphous silicon carbide (SiC) film for the temperature sensitive resistor 14 is formed by plasma CVD, and a photoresist mask for forming the temperature sensitive resistor pattern is formed on the amorphous silicon carbide (SiC) film by plasma CVD. After forming and etching in an etching solution consisting of nitric acid, acetic acid and hydrofluoric acid to form a predetermined pattern,
The photoresist mask was removed to prepare the temperature sensitive resistor 14.

【0039】感温抵抗体14を形成した後、クロム製の
上電極15を前記の下電極13の場合と同様にして作成
し、その上に、反射層17形成用の厚み0.3μmのア
ルミニウム薄膜を真空蒸着法で積層し、その上に通常の
フォトグラフィ技術を用いて反射層パターン形成用のフ
ォトレジストマスクを形成し、燐酸、酢酸および硝酸か
らなるエッチング液中にてエッチングを行い、所定のパ
ターン形状にしてからフォトレジストマスクを除去し
て、反射層17を形成した。この後、赤外線吸収膜16
形成用の酸化シリコンの薄膜を熱絶縁膜の場合と同様に
プラズマCVD法で形成し、その上に通常のフォトグラ
フィ技術を用いて赤外線吸収膜パターン形成用のフォト
レジストマスクを形成し、フッ酸、フッ化アンモニウム
からなるエッチング液中にてエッチングを行い、所定の
パターン形状にしてからフォトレジストマスクを除去し
て、赤外線吸収膜16を形成した。反射層17と赤外線
吸収膜16は略同一パターンである。
After forming the temperature sensitive resistor 14, a chromium upper electrode 15 is formed in the same manner as the lower electrode 13 described above, and a 0.3 .mu.m thick aluminum for forming the reflection layer 17 is formed thereon. Thin films are laminated by vacuum evaporation method, a photoresist mask for forming a reflective layer pattern is formed on the thin film by using a normal photography technique, and etching is performed in an etching solution composed of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid, and a predetermined pattern is formed. Then, the photoresist mask was removed and the reflective layer 17 was formed. After this, the infrared absorption film 16
A thin film of silicon oxide for formation is formed by the plasma CVD method similarly to the case of the heat insulating film, and a photoresist mask for forming an infrared absorbing film pattern is formed thereon by using a normal photography technique. Etching was performed in an etching solution containing ammonium fluoride to form a predetermined pattern and then the photoresist mask was removed to form the infrared absorption film 16. The reflection layer 17 and the infrared absorption film 16 have substantially the same pattern.

【0040】赤外線吸収膜16形成の後、パッド32形
成用の厚み1.5μmのアルミニウム薄膜を真空蒸着法
で積層し、その上に通常のフォトグラフィ技術を用いて
パッドパターン形成用のフォトレジストマスクを形成
し、燐酸、酢酸および硝酸からなるエッチング液中にて
エッチングを行い、所定のパターン形状にしてからフォ
トレジストマスクを除去して、パッド32を形成した。
After the infrared absorption film 16 is formed, an aluminum thin film having a thickness of 1.5 μm for forming the pad 32 is laminated by a vacuum vapor deposition method, and a photoresist mask for forming a pad pattern is formed thereon by using an ordinary photography technique. Was formed, and etching was performed in an etching solution containing phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid to form a predetermined pattern shape, and then the photoresist mask was removed to form the pad 32.

【0041】続いて、中空部(熱分離空間)12を形成
する。基板10の裏面の窒化シリコン薄膜の上に、通常
のフォトグラフィ技術を用いて堀り込み窓形成用のフォ
トレジストマスクを形成し、導入ガス(四フッ化炭素)
圧力400mTorr、パワー200Wの条件でプラズマエ
ッチング法でパターンニングし、窓を設けた後、レジス
トマスクを除去し、窓付き窒化シリコン薄膜をマスクと
して、結晶方位によってエッチング速度が大きく異なる
いわゆる異方性エッチングを行い、中空部12を形成し
赤外線検出素子1を得た。異方性エッチングの条件とし
ては、エッチャントとして水酸化カリウムを用い、エッ
チャント濃度40重量%、液温80℃とした。
Subsequently, the hollow portion (heat separation space) 12 is formed. A photoresist mask for forming a digging window is formed on the silicon nitride thin film on the back surface of the substrate 10 by using a normal photography technique, and introduced gas (carbon tetrafluoride) is used.
Patterning is performed by plasma etching under the conditions of a pressure of 400 mTorr and a power of 200 W, a window is provided, then the resist mask is removed, and the silicon nitride thin film with a window is used as a mask. Then, the hollow portion 12 was formed and the infrared detection element 1 was obtained. As conditions for anisotropic etching, potassium hydroxide was used as an etchant, the etchant concentration was 40% by weight, and the liquid temperature was 80 ° C.

【0042】この後、図6に示すように、赤外線検出素
子1の基板10の裏面をセラミックや金属あるいは合成
樹脂からなるステム60の上に、接合剤(接着剤)62
を介してダイボンド接着し、端子64,64の上端と、
赤外線検出素子1のパッド32,32を、金のボンディ
ングワイヤ66で接続し、フィルタ72付きキャップ7
0を溶接封止した。
After this, as shown in FIG. 6, the back surface of the substrate 10 of the infrared detecting element 1 is placed on the stem 60 made of ceramic, metal or synthetic resin, and a bonding agent (adhesive) 62.
Die-bonding via the terminals 64 and 64, and
The pads 32, 32 of the infrared detection element 1 are connected by a gold bonding wire 66, and the cap 7 with the filter 72 is attached.
0 was welded and sealed.

【0043】フィルタ72には選択透過膜が設けられて
いないため、図2に示すように、波長5μm以下の赤外
線も透過させるが、赤外線吸収膜16は、図3にみるよ
うに、5μm以下の波長の赤外線は殆ど吸収しない。し
かも、反射層17により上電極15の赤外線吸収を考慮
する必要がないため、赤外線検出素子1としては、図9
に示す分光吸収率となり、36℃の黒体から放射される
赤外線エネルギーに対する分光吸収特性は、図9にみる
ように、選択透過膜付きのフィルタと実施例2の赤外線
センサを組み合わせた場合の分光吸収特性を示す図10
と同じとなる。つまり、選択透過膜付きのフィルタを用
いる必要がなくなっているのである。
Since the filter 72 is not provided with a selective transmission film, it transmits infrared rays having a wavelength of 5 μm or less as shown in FIG. 2, but the infrared absorption film 16 has an emission wavelength of 5 μm or less as shown in FIG. Infrared rays having a wavelength are hardly absorbed. Moreover, since it is not necessary to consider the infrared absorption of the upper electrode 15 due to the reflective layer 17, the infrared detection element 1 shown in FIG.
As shown in FIG. 9, the spectral absorption characteristics with respect to the infrared energy radiated from a black body at 36 ° C. are as shown in FIG. 9, and the spectrum when the filter with the selective transmission film and the infrared sensor of Example 2 are combined. FIG. 10 showing absorption characteristics
Is the same as That is, it is not necessary to use a filter with a selective transmission film.

【0044】図9および図10の比較から、36℃の黒
体からの放射エネルギーの吸収特性は、選択透過膜付き
のフィルタを用いた従来のセンサと殆ど変わらず、その
トータルエネルギーも殆ど同じであり、したがって、こ
の発明の赤外線センサは人体の感知への応用の場合にも
何ら問題ない。 −実施例3− 実施例3の赤外線センサは、実施例2のセンサにおい
て、パッケージ内を減圧とするかわりにパッケージ内に
キセノンを封入した構成である他は、実施例2と同じ構
成であり、実施例2と略同様の性能であまる。
From the comparison of FIGS. 9 and 10, the absorption characteristic of the radiant energy from the black body at 36 ° C. is almost the same as that of the conventional sensor using the filter with the selective transmission film, and the total energy is almost the same. Therefore, the infrared sensor of the present invention has no problem in the application to human body sensing. -Example 3-The infrared sensor of Example 3 has the same configuration as that of Example 2 except that the sensor of Example 2 has a configuration in which xenon is enclosed in the package instead of reducing the pressure inside the package. The performance is almost the same as that of the second embodiment.

【0045】実施例2の赤外線センサでも、熱型の赤外
線検出部2をもつ赤外線検出素子1この発明は、上記実
施例に限らない。図7において、赤外線吸収膜16と赤
外線反射層17を一つの薄膜で実現したもの、つまり、
赤外線吸収膜16と反射層17の代わりに両方の機能を
兼ね備えた薄膜(例えば、アルミニウム薄膜)とした構
成を他の実施例としてあげることが出来る。赤外線反射
層が赤外線反射性に優れたアルミニウムで出来ている場
合は非常に好ましい。
Even in the infrared sensor of the second embodiment, the infrared detecting element 1 having the thermal infrared detecting section 2 is not limited to the above embodiment. In FIG. 7, the infrared absorbing film 16 and the infrared reflecting layer 17 are realized by one thin film, that is,
As another example, a configuration in which the infrared absorption film 16 and the reflection layer 17 are replaced by a thin film (for example, an aluminum thin film) having both functions can be given. It is very preferable when the infrared reflective layer is made of aluminum having excellent infrared reflectivity.

【0046】[0046]

【発明の効果】この発明の赤外線センサでは、フィルタ
が安価なものであるため、フィルタの装着で赤外線セン
サのコストが大きくアップしてしまうことはなく、さら
に、減圧封止の際の処理温度が高くとも反射防止膜の剥
がれは起こり難く、フィルタが損傷するようなことはな
く、非常に実用性に富む。
In the infrared sensor of the present invention, since the filter is inexpensive, the cost of the infrared sensor will not be greatly increased by mounting the filter. At most, peeling of the antireflection film does not easily occur, the filter is not damaged, and it is very practical.

【0047】赤外線吸収膜が波長選択性赤外線吸収膜で
ある場合、フィルタの分光特性の不足が解消されるとい
う利点が加わる。赤外線吸収膜の赤外線入射側と反対側
の面に設けられた赤外線反射層を設けた場合は、赤外線
吸収膜を透過した赤外線が赤外線吸収膜の下側で吸収さ
れることの不都合を解消するという利点が加わる。
When the infrared absorbing film is a wavelength selective infrared absorbing film, there is an added advantage that the lack of the spectral characteristic of the filter is eliminated. When the infrared reflecting layer provided on the surface of the infrared absorbing film opposite to the infrared incident side is provided, it is said that the inconvenience that infrared rays transmitted through the infrared absorbing film are absorbed on the lower side of the infrared absorbing film is eliminated. Added benefits.

【0048】パッケージの内部空間が減圧状態であった
り低熱伝導性ガスの封入状態であると、赤外線吸収膜で
生じた熱が、空気を通して流出することなく赤外線検出
部の温度上昇に有効に使われることになるため、感度や
応答速度がよくなるという利点がある。また、フィルタ
のパッケージ部材への装着が低融点ガラスによる接着で
あると、パッケージ内の減圧状態や低熱伝導性ガスの封
入状態を確実に長期間維持できるようになるという利点
が加わり、一層、実用性に富む。
When the internal space of the package is in a depressurized state or in a state of being filled with a low thermal conductive gas, the heat generated in the infrared absorbing film is effectively used for raising the temperature of the infrared detecting section without flowing out through the air. Therefore, there is an advantage that the sensitivity and the response speed are improved. Further, if the filter is attached to the package member by adhesion with a low melting point glass, there is an added advantage that it is possible to reliably maintain the decompressed state of the package and the sealed state of the low thermal conductive gas for a long period of time. Rich in sex.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の赤外線センサの全体構成をあらわす
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an infrared sensor of Example 1.

【図2】実施例の赤外線センサのフィルタの分光透過率
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the spectral transmittance of the filter of the infrared sensor of the example.

【図3】赤外線吸収膜用の酸化シリコン膜の分光吸収率
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a spectral absorptance of a silicon oxide film for an infrared absorption film.

【図4】実施例の赤外線センサ全体の分光吸収率例を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of the spectral absorptance of the entire infrared sensor of the example.

【図5】実施例の赤外線センサ全体の分光吸収率例を示
すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an example of the spectral absorptance of the entire infrared sensor of the example.

【図6】実施例2の赤外線センサの全体構成をあらわす
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an infrared sensor of Example 2.

【図7】実施例2の赤外線センサの赤外線検出素子をあ
らわす断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing an infrared detection element of the infrared sensor of the second embodiment.

【図8】実施例2の赤外線センサのフィルタをあらわす
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a filter of the infrared sensor according to the second embodiment.

【図9】実施例2の赤外線センサの分光吸収特性を示す
グラフである。
9 is a graph showing spectral absorption characteristics of the infrared sensor of Example 2. FIG.

【図10】参考例の赤外線センサの分光吸収特性を示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing the spectral absorption characteristics of the infrared sensor of the reference example.

【図11】実施例の赤外線センサの赤外線検出素子の分光
吸収率を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing the spectral absorptance of the infrared detection element of the infrared sensor of the example.

【図12】従来の赤外線センサのフィルタの分光吸収率を
示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a spectral absorption rate of a filter of a conventional infrared sensor.

【図13】従来の赤外線センサのフィルタをあらわす断面
図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a filter of a conventional infrared sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 赤外線検出素子 2 赤外線検出部 16 赤外線吸収膜 17 赤外線反射層 60 ステム(パッケージ部材) 70 キャップ(パッケージ部材) 72 フィルタ 72a 反射防止膜 1 Infrared Detector 2 Infrared Detector 16 Infrared Absorption Film 17 Infrared Reflection Layer 60 Stem (Package Member) 70 Cap (Package Member) 72 Filter 72a Antireflection Film

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年5月17日[Submission date] May 17, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0038[Correction target item name] 0038

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0038】続いて、感温抵抗体14用のアモルファス
シリコンカーバイド(SiC)膜をプラズマCVDで形
成し、その上に通常のフォトグラフィ技術を用いて感温
抵抗体パターン形成用のフォトレジストマスクを形成
し、ドライエッチング法(例えばSFをガスとして用
いるRIE法,Arイオンによるイオンミリング法等)
によりエッチングを行い、所定のパターン形状にしたあ
と、フォトレジストマスクを除去して感温抵抗体14を
作成した。
Subsequently, an amorphous silicon carbide (SiC) film for the temperature sensitive resistor 14 is formed by plasma CVD, and a photoresist mask for forming the temperature sensitive resistor pattern is formed on the amorphous silicon carbide (SiC) film by plasma CVD. Formed and dry etching method (for example, using SF 6 as a gas)
Existing RIE method, ion milling method using Ar ions, etc.)
Etched by, after the predetermined pattern, creating the temperature-sensitive resistor 14 by removing the photoresist mask.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図12[Name of item to be corrected] Fig. 12

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図12】従来の赤外線センサのフィルタの分光透過
を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the spectral transmittance of a filter of a conventional infrared sensor.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図12[Name of item to be corrected] Fig. 12

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図12】 [Fig. 12]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 拓郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 柿手 啓治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takuro Ishida 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Keiji Kakite, 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 赤外線吸収膜を赤外線入射側に備え、赤
外線の吸収に伴い前記赤外線吸収膜に生じた熱で起こる
温度変化を利用して赤外線検出を行う熱型の赤外線検出
部がパッケージ内に収容されているとともに、パッケー
ジ部材に装着されたフィルタを備え、このフィルタを介
して前記赤外線がパッケージ外から前記赤外線吸収膜に
入射するようになっている赤外線センサにおいて、前記
フィルタとして、反射防止膜のみがシリコン基板の少な
くとも片面に設けられてなるフィルタが用いられている
ことを特徴とする赤外線センサ。
1. A thermal infrared detecting section is provided in a package, wherein an infrared absorbing film is provided on an infrared incident side, and infrared detection is performed by utilizing a temperature change caused by heat generated in the infrared absorbing film due to absorption of infrared rays. In an infrared sensor, which is housed and has a filter attached to a package member, through which the infrared rays enter the infrared absorption film from the outside of the package, an antireflection film is used as the filter. An infrared sensor, characterized in that a filter is used, which is provided only on at least one side of a silicon substrate.
【請求項2】 赤外線吸収膜が、特定の波長域の赤外線
に対し高い吸収率を有する波長選択性赤外線吸収膜であ
る請求項1記載の赤外線センサ。
2. The infrared sensor according to claim 1, wherein the infrared absorption film is a wavelength-selective infrared absorption film having a high absorption rate for infrared rays in a specific wavelength range.
【請求項3】 波長選択性赤外線吸収膜が酸化シリコン
からなる請求項2記載の赤外線センサ。
3. The infrared sensor according to claim 2, wherein the wavelength selective infrared absorbing film is made of silicon oxide.
【請求項4】 赤外線吸収膜の赤外線入射側と反対側の
面に赤外線反射層が設けられている請求項1から3まで
のいずれかに記載の赤外線センサ。
4. The infrared sensor according to claim 1, wherein an infrared reflecting layer is provided on the surface of the infrared absorbing film opposite to the infrared incident side.
【請求項5】 赤外線反射層がアルミニウムからなる請
求項4記載の赤外線センサ。
5. The infrared sensor according to claim 4, wherein the infrared reflective layer is made of aluminum.
【請求項6】 パッケージの内部空間が減圧状態である
請求項1から5までのいずれかに記載の赤外線センサ。
6. The infrared sensor according to claim 1, wherein the internal space of the package is in a reduced pressure state.
【請求項7】 フィルタのパッケージ部材への装着が低
融点ガラスによる接着である請求項1から6までのいず
れかに記載の赤外線センサ。
7. The infrared sensor according to claim 1, wherein the mounting of the filter on the package member is bonding with a low melting point glass.
JP3374693A 1992-10-27 1993-02-23 Infrared ray sensor Pending JPH06194229A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3374693A JPH06194229A (en) 1992-10-27 1993-02-23 Infrared ray sensor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-289130 1992-10-27
JP28913092 1992-10-27
JP3374693A JPH06194229A (en) 1992-10-27 1993-02-23 Infrared ray sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06194229A true JPH06194229A (en) 1994-07-15

Family

ID=26372489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3374693A Pending JPH06194229A (en) 1992-10-27 1993-02-23 Infrared ray sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06194229A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7005643B2 (en) 2003-03-31 2006-02-28 Denso Corporation Infrared sensor
KR100565727B1 (en) * 1999-12-30 2006-03-29 엘지전자 주식회사 micro bolometer
KR100810474B1 (en) * 2006-05-23 2008-03-07 주식회사 오토전자 Infrared sensor device, method for manufacturing the same and Infrared sensor package
JP2008064516A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Hioki Ee Corp Infrared sensor and manufacturing method of infrared sensor
JP2010054262A (en) * 2008-08-27 2010-03-11 Kyocera Corp Window member for sensor, and package for sensor and sensor device using the same
JP2011027643A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Panasonic Electric Works Co Ltd Infrared sensor
WO2011129307A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 パナソニック電工株式会社 Method for manufacturing infrared sensor
JP2014115244A (en) * 2012-12-12 2014-06-26 Tdk Corp Infrared detector

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100565727B1 (en) * 1999-12-30 2006-03-29 엘지전자 주식회사 micro bolometer
US7005643B2 (en) 2003-03-31 2006-02-28 Denso Corporation Infrared sensor
KR100810474B1 (en) * 2006-05-23 2008-03-07 주식회사 오토전자 Infrared sensor device, method for manufacturing the same and Infrared sensor package
JP2008064516A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Hioki Ee Corp Infrared sensor and manufacturing method of infrared sensor
JP2010054262A (en) * 2008-08-27 2010-03-11 Kyocera Corp Window member for sensor, and package for sensor and sensor device using the same
JP2011027643A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Panasonic Electric Works Co Ltd Infrared sensor
WO2011129307A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 パナソニック電工株式会社 Method for manufacturing infrared sensor
JP2014115244A (en) * 2012-12-12 2014-06-26 Tdk Corp Infrared detector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7208736B2 (en) Infrared sensor device and its manufacturing method
EP0566156B1 (en) Infrared sensor and method for production thereof
JP5266321B2 (en) Quantum type infrared sensor and quantum type infrared gas concentration meter using the same
JP3399399B2 (en) Infrared sensor and method of manufacturing the same
JP2006214758A (en) Infrared detector
JP2006226890A (en) Thermal infrared detection element
WO1995017014A1 (en) Integrated silicon vacuum micropackage for infrared devices
WO2006057191A1 (en) Infrared sensor
JPH10274561A (en) Thermal infrared detecting element
JPH06194229A (en) Infrared ray sensor
JP5636557B2 (en) Infrared sensor manufacturing method, infrared sensor, and quantum infrared gas concentration meter
JPH04158583A (en) Infrared-ray detecting element
JP3580126B2 (en) Infrared sensor
JPH07209089A (en) Infrared ray sensor
JPH09311072A (en) Infrared detector
JP3339276B2 (en) Infrared detector
US3560812A (en) High selectively electromagnetic radiation detecting devices
JP3200657B2 (en) Infrared sensor
JPH04158584A (en) Infrared-ray detecting element
JP3594923B2 (en) Manufacturing method of thermopile infrared sensor
JPH04158586A (en) Infrared-ray detecting element
KR20100036853A (en) High sensitive infrared detector for ndir type gas sensor using wafer level packaging and its manufacturing method
JPH07128140A (en) Infrared detector
JPH1019670A (en) Human body detection sensor device
JP2006208177A (en) Infrared detector