JPH08101070A - Infrared detection element - Google Patents

Infrared detection element

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JPH08101070A
JPH08101070A JP23612994A JP23612994A JPH08101070A JP H08101070 A JPH08101070 A JP H08101070A JP 23612994 A JP23612994 A JP 23612994A JP 23612994 A JP23612994 A JP 23612994A JP H08101070 A JPH08101070 A JP H08101070A
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detection
arm
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浩一 相澤
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    • H01L2224/48091Arched

Abstract

PURPOSE: To increase the degree of freedom in the setting of detection area for an infrared detection element. CONSTITUTION: A thin film body 6 is formed on a substrate 1 provided with an opening having substantially square plan view. Four infrared detecting parts A1, A2, B1, B2 are formed on the thin film 6 above the opening and four compensation resistors C1-C4 are formed on the thin film 6 while infrared absorption layers 20a-20d are formed in a rectangular region 19. Since the distances between four infrared detecting parts can be shortened infinitely, specifications for wider detection area can be dealt with while keeping high sensitivity detecting conditions without causing any significant variation of sensitivity.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線検出素子、特に
赤外線の吸収による温度変化をとらえて赤外線を検出す
る熱型の赤外線検出素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an infrared detecting element, and more particularly to a thermal type infrared detecting element for detecting infrared rays by detecting a temperature change due to absorption of infrared rays.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤外線検出素子には、量子型と熱型の二
種類のタイプがある。量子型の赤外線検出素子は、非常
に高感度であるが、低温に冷却して用いる必要があり、
また高価でもある。
2. Description of the Related Art There are two types of infrared detecting elements, a quantum type and a thermal type. Quantum type infrared detectors have very high sensitivity, but they need to be cooled to a low temperature before use.
It is also expensive.

【0003】一方、熱型の赤外線検出素子は、感度では
量子型に及ばないものの、冷却の必要がなく、価格も安
いので一般に広く使用されている。この熱型の赤外線検
出素子では、赤外線の入射に伴う赤外線検出部の温度上
昇を検出して赤外線の検出を行っている。
On the other hand, the thermal type infrared detecting element is generally used widely because it does not require cooling and its cost is low, though it is less sensitive than the quantum type. In this thermal infrared detection element, infrared rays are detected by detecting a rise in temperature of the infrared detection section associated with the incidence of infrared rays.

【0004】このタイプには、主に、焦電素子を用いる
もの、熱電対またはサーモパイルを用いるもの、抵抗体
を用いるものの3種類がある。
There are mainly three types of this type, one using a pyroelectric element, one using a thermocouple or a thermopile, and one using a resistor.

【0005】焦電素子を用いたものは、赤外線の入射に
よる焦電素子表面の温度変化を、焦電効果により検出し
ようとするもので、温度変化が生じた際の分極状態の変
化に伴う焦電電流を検出する。
The one using a pyroelectric element is intended to detect the temperature change on the surface of the pyroelectric element due to the incidence of infrared rays by the pyroelectric effect. The pyroelectric effect is accompanied by a change in the polarization state when the temperature changes. Detect the electric current.

【0006】熱電対またはサーモパイルを用いたもの
は、異種金属間や半導体のPN接合に生じる熱起電力を
検出するもので、特にサーモパイルは、熱電対を直列に
いくつも接続して出力のアップを図ったものである。
The one using a thermocouple or a thermopile is for detecting a thermoelectromotive force generated in a PN junction between different kinds of metals or a semiconductor. In particular, a thermopile is connected with several thermocouples in series to increase the output. It is intended.

【0007】抵抗体を用いたものは、温度変化を抵抗体
の抵抗値変化で検出しようとするものである。
The one using a resistor is intended to detect a temperature change by a resistance value change of the resistor.

【0008】これらの熱型の赤外線検出素子のうち、抵
抗体を用いるものは、焦電素子を用いたものと異なり、
入射赤外線が一定であっても検出可能である上、感度的
にもサーモパイルより有利なため、最近利用が増えてき
ている。このような抵抗体を用いた赤外線検出素子を実
際に利用する際には、その利用目的に応じて、複数の赤
外線検出部を設けたり、温度補償のための補償抵抗体を
設けたりして、回路的に色々な工夫をして使用される。
Among these thermal infrared detecting elements, those using a resistor are different from those using a pyroelectric element.
Since the infrared rays can be detected even if the incident infrared rays are constant, and the infrared rays are more advantageous than the thermopile, their use is increasing recently. When actually using an infrared detecting element using such a resistor, depending on the purpose of use, a plurality of infrared detecting units may be provided, or a compensating resistor for temperature compensation may be provided. It is used with various circuit-wise ideas.

【0009】そのようなものの1つに検知物体の移動方
向に係わらず感度に差がないように工夫した無方向性赤
外線検出素子がある。その一実施例を図8乃至図11に
基づいて説明する。図8は赤外線検出素子の断面図、図
9は平面図、図10は赤外線検出素子の平面形状の寸法
図、図11は回路図である。
One of such devices is a non-directional infrared detecting element devised so that there is no difference in sensitivity regardless of the moving direction of the detected object. One example thereof will be described with reference to FIGS. 8 is a sectional view of the infrared detecting element, FIG. 9 is a plan view, FIG. 10 is a dimensional drawing of the planar shape of the infrared detecting element, and FIG. 11 is a circuit diagram.

【0010】図で、基板1の表面には、赤外線を吸収し
て抵抗値が変化する抵抗体2が形成されており、その抵
抗体2の抵抗値を検出するための一対の電極、下部電極
3及び上部電極4が抵抗体2の上下に挟むように形成さ
れている。これらの、抵抗体2及び下部電極3及び上部
電極4の上部に、入射した赤外線を吸収する赤外線吸収
層5が形成されている。以上に説明した構成によって赤
外線検出部A1,B1が構成されている。
As shown in the figure, a resistor 2 whose resistance value changes by absorbing infrared rays is formed on the surface of a substrate 1, and a pair of electrodes for detecting the resistance value of the resistor 2 and a lower electrode. 3 and the upper electrode 4 are formed so as to be sandwiched above and below the resistor 2. An infrared absorption layer 5 that absorbs incident infrared rays is formed on the resistor 2, the lower electrode 3, and the upper electrode 4. The infrared detectors A1 and B1 are configured by the configuration described above.

【0011】赤外線検出部A1,B1は、基板1上に形成さ
れた薄膜体6上に形成されているが、赤外線検出部A1,
B1の下方の基板部分は除去されているので、赤外線検出
部A1,B1は、いわゆる薄膜ブリッジ構造7上に形成され
ていることになる。言い換えると、赤外線検出部A1,B1
は、基板1上に形成された開口1aを覆ってその周辺部
分が基板1に支持されるように張られた薄膜体6上の、
開口1a上方の領域に形成されている。このように構成
することによって、わずかなエネルギーの赤外線入射に
対しても赤外線検出部6の温度変化を大きくすることが
できると共に、時定数を小さくして検出速度を向上させ
ることができる。
The infrared detecting portions A1 and B1 are formed on the thin film body 6 formed on the substrate 1.
Since the substrate portion below B1 is removed, the infrared detecting portions A1 and B1 are formed on the so-called thin film bridge structure 7. In other words, the infrared detectors A1 and B1
Is on the thin film body 6 stretched so as to cover the opening 1a formed on the substrate 1 and the peripheral portion thereof is supported by the substrate 1,
It is formed in a region above the opening 1a. With such a configuration, it is possible to increase the temperature change of the infrared detection unit 6 even when an infrared ray with a small energy is incident, and to reduce the time constant to improve the detection speed.

【0012】図8では、赤外線検出部A1,B1が形成され
た位置での断面構造を示したが、図9に基づいて、赤外
線検出素子全体の平面構造を説明する。図に示すよう
に、平面視略正方形状の基板1上の4隅には、薄膜体6
を介して、平面視略L字状の補償抵抗体C1〜C4が、各補
償抵抗体C1〜C4のL字状の形状の角部分が基板1の隅部
に近接するように形成されていると共に、それらの4個
の補償抵抗体C1〜C4に囲まれる平面視略正方形の領域の
4隅に、平面視略正方形状の赤外線検出部A1,A2,B1,B2
が形成されている。赤外線検出部A1,A2,B1,B2 の下方に
は、それぞれ、開口1aが形成されている。赤外線検出
部A1と赤外線検出部A2とが平面視略正方形の領域の一方
の対角位置に形成されており、赤外線検出部B1と赤外線
検出部B2とが平面視略正方形の領域の他方の対角位置に
形成されている。
FIG. 8 shows the sectional structure at the position where the infrared detecting portions A1 and B1 are formed. The plane structure of the entire infrared detecting element will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the thin film body 6 is provided at four corners on the substrate 1 having a substantially square shape in plan view.
Through, the compensating resistors C1 to C4 having a substantially L-shape in plan view are formed such that the L-shaped corner portions of the compensating resistors C1 to C4 are close to the corners of the substrate 1. At the same time, at the four corners of the substantially square area in plan view surrounded by these four compensating resistors C1 to C4, the infrared detecting portions A1, A2, B1, B2 having a substantially square shape in plan view are formed.
Are formed. Openings 1a are formed below the infrared detecting portions A1, A2, B1 and B2, respectively. The infrared detecting section A1 and the infrared detecting section A2 are formed at one diagonal position of a substantially square area in a plan view, and the infrared detecting section B1 and the infrared detecting section B2 are paired with each other in a substantially square area in a plan view. It is formed in a corner position.

【0013】補償抵抗体C1〜C4は、赤外線検出部A1,A2,
B1,B2 と同様の断面構造を有し、赤外線検出部A1,A2,B
1,B2 の抵抗体と同じ抵抗値及び抵抗温度係数を有する
ものである。但し、平面図では、薄膜体6上に形成され
た回路パターン、下部電極及び上部電極、補償抵抗体C1
〜C4に接続される電極等を適宜図示を省略している。
The compensating resistors C1 to C4 are composed of infrared detectors A1, A2,
Infrared detectors A1, A2, B have the same sectional structure as B1, B2.
It has the same resistance value and temperature coefficient of resistance as the resistor of 1, B2. However, in the plan view, the circuit pattern formed on the thin film body 6, the lower electrode and the upper electrode, the compensation resistor C1
The electrodes and the like connected to C4 are omitted as appropriate.

【0014】次に、赤外線検出素子の寸法を図10に基
づいて説明する。図に示すように、基板1は4.4mm 角に
形成され、開口1aは基板1の外周縁部から水平方向及
び垂直方向に0.6mm 離れた位置に1.3mm 角に形成されて
いる。隣接する開口1a間の距離は0.6mm である。ま
た、赤外線検出部A1,A2,B1,B2 は、それぞれ、基板1の
外周縁部から水平方向及び垂直方向に0.8mm 離れた位置
に0.8mm 角に形成されている。隣接する赤外線検出部間
の距離は1.2mm である。
Next, the dimensions of the infrared detecting element will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, the substrate 1 is formed in a 4.4 mm square, and the opening 1a is formed in a 1.3 mm square at a position 0.6 mm apart from the outer peripheral edge of the substrate 1 in the horizontal and vertical directions. The distance between the adjacent openings 1a is 0.6 mm. The infrared detectors A1, A2, B1 and B2 are each 0.8 mm square at a position 0.8 mm apart from the outer peripheral edge of the substrate 1 in the horizontal and vertical directions. The distance between adjacent infrared detectors is 1.2 mm.

【0015】次に、赤外線検出素子の回路の一例を図1
1に基づいて説明する。図に示すように、赤外線検出部
A1と赤外線検出部A2とが直列に接続されて、ホイートス
トンブリッジ8の1つのアーム(第1アーム9)を構成
し、赤外線検出部A3と赤外線検出部A4とが直列に接続さ
れて第1アーム9と向かい合う第2アーム10を構成し
ている。また、補償抵抗体C1と補償抵抗体C2とが直列に
接続されて、ホイートストンブリッジ8の1つのアーム
(第3アーム11)を構成し、補償抵抗体C3と補償抵抗
体C4とが直列に接続されて第3アームと向かい合う第4
アーム12を構成している。第1アーム9と第4アーム
12の接続点が、ホイートストンブリッジ8の高電位側
の電源供給端子であり、第3アーム11と第2アーム1
0の接続点が、低電位側の電源供給端子である。また、
第1アーム9と第3アーム11の接続点、及び、第2ア
ーム10と第4アーム12の接続点が、ホイートストン
ブリッジ8の出力端子13,14である。ここで、出力
端子13,14の電位を、それぞれ、V2,V1 としてお
く。
Next, an example of the circuit of the infrared detecting element is shown in FIG.
It will be described based on 1. Infrared detector as shown
A1 and the infrared detecting section A2 are connected in series to form one arm (first arm 9) of the Wheatstone bridge 8, and the infrared detecting section A3 and the infrared detecting section A4 are connected in series to form the first arm. A second arm 10 that faces 9 is configured. Further, the compensating resistor C1 and the compensating resistor C2 are connected in series to form one arm (third arm 11) of the Wheatstone bridge 8, and the compensating resistor C3 and the compensating resistor C4 are connected in series. The 4th which is done and is facing the 3rd arm
The arm 12 is configured. The connection point between the first arm 9 and the fourth arm 12 is the power supply terminal on the high potential side of the Wheatstone bridge 8, and the third arm 11 and the second arm 1
The connection point of 0 is the power supply terminal on the low potential side. Also,
The connection points between the first arm 9 and the third arm 11 and the connection points between the second arm 10 and the fourth arm 12 are the output terminals 13 and 14 of the Wheatstone bridge 8. Here, the potentials of the output terminals 13 and 14 are set to V2 and V1, respectively.

【0016】以上のように構成することによって、赤外
線検出素子の感度の無方向性を達成している。以下、そ
の原理について説明する。この赤外線検出素子を実際に
人体あるいは物体の検知に用いる場合には、赤外線検出
素子の前面にレンズあるいはミラー等で構成される光学
系を設置して、実空間の像を赤外線検出素子の上面に結
ばせることによって行う。このことは、逆に考えると、
赤外線検出素子の上面に形成された赤外線検出部の平面
形状(検知面形状)を実空間に投影することを意味す
る。今、この赤外線検出素子を検知面(赤外線検出部の
上面)を下方に向けて天井に設置し人体を検出する場合
を、図12の俯瞰図に基づいて説明する。
With the above structure, the non-directionality of the sensitivity of the infrared detecting element is achieved. The principle will be described below. When this infrared detection element is actually used for detecting a human body or an object, an optical system composed of a lens or a mirror is installed on the front surface of the infrared detection element, and an image of the real space is placed on the upper surface of the infrared detection element. Do by tying. On the contrary,
It means that the planar shape (sensing surface shape) of the infrared detecting portion formed on the upper surface of the infrared detecting element is projected in the real space. Now, a case where the infrared detection element is installed on the ceiling with the detection surface (the upper surface of the infrared detection section) facing downward and the human body is detected will be described based on the overhead view of FIG.

【0017】図12に示すように、レンズ15によって
赤外線検出素子16の検知面(赤外線検出部A1,A2,B1,B
2 の上面)は、実空間に投影される。つまり、赤外線検
出部A1,A2,B1,B2による検知面は、それぞれ、領域a
1,a2,b1,b2に投影される。まず、人体が領域a1,b1
に平行に移動する場合を考える。その時、まず人体は領
域a1,b2を横切る。従って、人体から放射される赤外線
は、赤外線検出部A1,B2に入射することになる。それに
よって、赤外線検出部A1,B2の抵抗体の抵抗値は小さく
なり、結果として、電位V1は下がり、電位V2は上がるこ
とになる。ホイートストンブリッジの出力(赤外線検出
素子の出力)は、電位V1と電位V2の電位差ΔV (ΔV=|
V1-V2 |)である。
As shown in FIG. 12, the lens 15 detects the detection surface of the infrared detecting element 16 (infrared detecting portions A1, A2, B1, B).
The upper surface of 2) is projected in real space. In other words, the detection surfaces of the infrared detection units A1, A2, B1, and B2 are the area a
It is projected on 1, a2, b1, and b2. First, the human body is in the regions a1 and b1.
Consider the case of moving parallel to. At that time, the human body first crosses the regions a1 and b2. Therefore, the infrared rays emitted from the human body are incident on the infrared detecting sections A1 and B2. As a result, the resistance value of the resistors of the infrared detection units A1 and B2 becomes small, and as a result, the potential V1 drops and the potential V2 rises. The output of the Wheatstone bridge (the output of the infrared detection element) is the potential difference ΔV (ΔV = |
V1-V2 |).

【0018】次に、人体が移動して領域a2,b1を横切る
と、同様に考えて、やはり同じく、電位V1は下がり、電
位V2は上がることになる。赤外線検出素子の出力は、電
位V1と電位V2の電位差ΔV (ΔV=|V1-V2 |)である。
Next, when the human body moves and crosses the regions a2 and b1, similarly, the potential V1 decreases and the potential V2 increases similarly. The output of the infrared detection element is the potential difference ΔV (ΔV = | V1-V2 |) between the potential V1 and the potential V2.

【0019】次に、人体が領域a1,b1に垂直に移動する
場合を考える。その時、まず、人体は領域a1,b1を横切
る。従って、人体からの赤外線は、赤外線検出部A1,B1
に入射することになる。それによって、赤外線検出部の
抵抗体A1,B1の抵抗体の抵抗値は小さくなり、結果とし
て、電位V1は下がり、電位V2は上がることになる。この
場合の赤外線検出素子の出力は、人体が領域a1,b1に平
行に移動する場合の赤外線検出素子の出力と同じ大きさ
である。
Next, consider the case where the human body moves vertically to the areas a1 and b1. At that time, first, the human body crosses the regions a1 and b1. Therefore, the infrared rays from the human body are detected by the infrared ray detectors A1, B1.
Will be incident on. As a result, the resistance values of the resistors A1 and B1 of the infrared detecting section are reduced, and as a result, the potential V1 decreases and the potential V2 increases. The output of the infrared detection element in this case has the same magnitude as the output of the infrared detection element when the human body moves in parallel to the regions a1 and b1.

【0020】次に、人体が移動してa2,b2のエリアを横
切ると、同様に考えて、やはり同じ出力が得られる。
Next, when the human body moves and crosses the areas a2 and b2, the same output is obtained in the same way.

【0021】こんどは、人体が領域b1から領域b2の方向
に斜めに移動する場合を考える。その時、まず人体は領
域b1を横切る。従って、人体からの赤外線は赤外線検出
部B1に入射することになる。それによって、赤外線検出
部B1の抵抗体の抵抗値は小さくなり、結果として、電位
V1は下がることになる。この時の素子出力は、人体が領
域a1,b1に平行に移動する場合の半分の大きさである。
Now, consider the case where the human body moves diagonally from the area b1 to the area b2. At that time, the human body first crosses the region b1. Therefore, infrared rays from the human body enter the infrared detecting section B1. As a result, the resistance value of the resistor of the infrared detection unit B1 becomes smaller, and as a result, the potential
V1 will go down. The element output at this time is half the size when the human body moves in parallel to the regions a1 and b1.

【0022】次に、人体が移動して領域a1,a2を横切る
と、人体からの赤外線は赤外線検出部A1,A2に入射する
ことになる。それによって、赤外線検出部A1,A2の抵抗
体の抵抗値は小さくなり、結果として、電位V2は上がる
ことになる。この時の素子出力は、人体からの赤外線の
ように微小なエネルギーの赤外線入射の場合、即ち抵抗
値の変化が非常に小さい場合には、領域a1,b1に平行に
移動する場合と略同じ大きさになる。
Next, when the human body moves and crosses the areas a1 and a2, the infrared rays from the human body enter the infrared detecting sections A1 and A2. As a result, the resistance value of the resistors of the infrared detection parts A1 and A2 becomes small, and as a result, the potential V2 rises. The element output at this time is approximately the same as when moving in parallel to the regions a1 and b1 when an infrared ray with a small energy is incident such as infrared rays from the human body, that is, when the change in the resistance value is very small. It will be

【0023】次に、人体が移動して領域b2を横切ると、
同様に考えて、電位V1は下がり、領域a1,b1に平行に移
動する場合の半分の大きさの素子出力が得られる。
Next, when the human body moves and crosses the area b2,
In the same way, the potential V1 drops, and an element output that is half the size when moving in parallel to the regions a1 and b1 is obtained.

【0024】このことは、斜めの移動(例えば、領域a1
から領域a2方向への移動)の場合、人体の移動に伴って
3つの出力が得られ、そのうち、第1の出力と、第1の
出力は、平行または垂直移動の場合の出力の半分、第2
の出力は、平行または垂直移動の場合とほぼ同じ大きさ
の出力となるということである。従って、斜めの移動の
場合には、第2の出力を検出信号とすれば、平行あるい
は垂直方向の移動の場合と同じ出力が得られていること
になる。結局、いずれの方向への移動でも、略同じ大き
さの検出信号が得られることになる。つまり、以上に説
明した赤外線検出素子は、感度に方向性がないことにな
る。
This means that an oblique movement (for example, area a1
Movement from the area a2)), three outputs are obtained with the movement of the human body, of which the first output and the first output are half of the output in the case of parallel or vertical movement, Two
It means that the output of is about the same as the output of parallel or vertical movement. Therefore, in the case of diagonal movement, if the second output is used as the detection signal, the same output as in the case of movement in the parallel or vertical direction is obtained. As a result, detection signals having substantially the same magnitude can be obtained by moving in either direction. That is, the infrared detection element described above has no directivity in sensitivity.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際に評価
を行ってみると、このような従来の無方向性の赤外線検
出素子では、次のような問題点があることがわかった。
However, upon actual evaluation, it was found that such a conventional non-directional infrared detecting element has the following problems.

【0026】検知エリア内の検知対象を検出しようとす
る場合、赤外線検出素子から検知対象までの距離によら
ず感度は一定であるのが望ましいが、実際には検知対象
までの距離が遠くなるにつれて感度は下がる傾向にあ
る。しかし、検知エリア内で、ある閾値以上の感度があ
れば特に問題は生じない。ところが、従来の赤外線検出
素子では、ある距離よりも遠い場合に、急に感度が低下
して、それ以上距離が遠い場合には、所定の感度が得ら
れないということが生じた。つまり、検知対象までの距
離によって感度が大きく異なるという問題のあることが
わかった。
When detecting a detection target in the detection area, it is desirable that the sensitivity be constant regardless of the distance from the infrared detecting element to the detection target, but in reality, as the distance to the detection target increases, the sensitivity increases. Sensitivity tends to decrease. However, if there is a sensitivity equal to or higher than a certain threshold in the detection area, no particular problem will occur. However, in the conventional infrared detecting element, the sensitivity is suddenly lowered when the distance is longer than a certain distance, and the predetermined sensitivity cannot be obtained when the distance is further longer. That is, it has been found that there is a problem that the sensitivity greatly varies depending on the distance to the detection target.

【0027】この原因は次のように説明できる。実空間
での検知対象は、赤外線検出素子の検知面に、ある大き
さの像として投影されるが、その像の大きさは、光学系
が同一であるとすると検知対象までの距離に関係し、距
離が近いほどその大きさは大きくなる。
The cause can be explained as follows. The detection target in the real space is projected as an image of a certain size on the detection surface of the infrared detection element, and the size of the image is related to the distance to the detection target if the optical systems are the same. , The smaller the distance, the larger the size.

【0028】従って、検知対象が近距離にある場合に
は、検知対象の像は大きく検知面上に投影され、場合に
よっては、4個の赤外線検出部全体にかかることも起こ
り得る。このような場合には、全ての赤外線検出部に赤
外線が入射して全ての抵抗値が減少するということが生
じる。つまり、このような場合には、赤外線検出部A1,
A2,B1,B2の全ての抵抗体の抵抗値が小さくなる状態が
生じ、この時の信号出力は、図12に示したような、人
体が領域a1,b1に平行に移動する場合(人体が略2つの
検知領域を横切る場合)の出力の略2倍の出力となる。
Therefore, when the object to be detected is at a short distance, the image of the object to be detected is largely projected on the detection surface, and in some cases, it may happen that the four infrared detecting sections are entirely covered. In such a case, infrared rays may be incident on all infrared ray detecting portions and all resistance values may decrease. That is, in such a case, the infrared detector A1,
A state occurs in which the resistance values of all the resistors A2, B1, and B2 become small, and the signal output at this time is as shown in FIG. 12 when the human body moves in parallel to the regions a1 and b1 (when the human body is The output is approximately twice as large as the output when crossing approximately two detection areas).

【0029】一方、検知対象が遠方にある場合には、検
知対象の像は小さく検知面上に投影され、その像は1つ
あるいは2つの赤外線検出部をカバーするにすぎないこ
とになる。このような場合には、1つあるいは2つの赤
外線検出部のみに赤外線が入射することになる。
On the other hand, when the object to be detected is distant, the image of the object to be detected is projected on the detection surface in a small size, and the image only covers one or two infrared detecting portions. In such a case, infrared rays will be incident on only one or two infrared ray detecting portions.

【0030】2つの赤外線検出部に赤外線が入射する場
合は、図12に示したような、人体が領域a1,b1に平行
に移動する場合(人体が略2つの検知領域を横切る場
合)の出力となる。1つの赤外線検出部にのみしか赤外
線が入射しない場合には、その出力の半分しか得られな
いことになる。
When infrared rays are incident on the two infrared detecting sections, the output is obtained when the human body moves in parallel to the areas a1 and b1 as shown in FIG. 12 (when the human body crosses approximately two detection areas). Becomes When the infrared ray is incident only on one infrared ray detecting section, only half of the output is obtained.

【0031】以上、説明したように、検知距離によっ
て、感度が大きく異なるという問題は、検知距離によっ
て、検知対象の像の大きさが異なり、赤外線が入射する
赤外線検出部の個数が異なることによって生じていたの
である。
As described above, the problem that the sensitivity greatly differs depending on the detection distance occurs because the size of the image to be detected differs depending on the detection distance, and the number of infrared ray detecting sections on which infrared rays enter differs. It was.

【0032】そのため、検知エリア内の検知対象が検知
面に結ぶ像が、4個の赤外線検出部全てをカバーできる
よう、4個の赤外線検出部を、できるだけ近接して配置
するようにして、検知対象までの距離に関係なく、検知
対象からの赤外線が4個の赤外線検出部全てに入射する
ようにし、距離によって感度が急に減少するという現象
を防止できるように検討を行った。しかし、実際に赤外
線検出部同士を近接させようとする場合には、次のよう
な問題が生じる。
Therefore, the four infrared detecting sections are arranged as close to each other as possible so that the image formed by the detection target in the detection area on the detection surface can cover all the four infrared detecting sections. Irrespective of the distance to the object, the infrared rays from the object to be detected are made incident on all four infrared ray detecting parts, and a study was conducted to prevent the phenomenon that the sensitivity suddenly decreases depending on the distance. However, when actually trying to bring the infrared detectors close to each other, the following problems occur.

【0033】図8に示したように、赤外線検出部A1,A
2,B1,B2が形成される薄膜ブリッジ構造7を形成する
場合には、一般的には、基板1の裏面側より、基板1を
エッチングにより掘り込むことで行われる。この際、基
板1には、シリコン単結晶を用いると共に、エッチング
には、エッチングレートが結晶の面方位によって大きく
異なることを利用した、異方性エッチング技術を利用す
ることが通常よく行われる。
As shown in FIG. 8, the infrared detectors A1, A
When the thin film bridge structure 7 in which 2, B1 and B2 are formed is formed, it is generally performed by etching the substrate 1 from the back surface side of the substrate 1. At this time, it is common practice to use a silicon single crystal for the substrate 1 and use an anisotropic etching technique for etching, which utilizes the fact that the etching rate greatly varies depending on the plane orientation of the crystal.

【0034】特に、薄膜ブリッジ構造7を形成する場合
には、表面をシリコンの(100)面とする基板1が用
いられる。この場合、エッチングによって堀り込まれた
穴(空洞部1b)の壁面は、(111)面で囲まれるこ
とになるが、(111)面は基板1の表面とは、54.7°
という決まった角度をなす。そのため、基板1の厚みを
d とすると、空洞部1bの裏面側の開口1cのエッジの
位置は、空洞部1bの表面側の開口1aのエッジの位置
より、水平方向に、 20.5 d/2 だけ、開口1cの外側の
方向に移動した位置にくることになる。従って、隣接す
る開口1a間の距離は、 20.5 d よりも小さくはできな
いことになる。つまり、従来は、赤外線検出部同士を近
接させようとしても、それ以上、近接させることができ
ないという問題点があった。
In particular, when the thin film bridge structure 7 is formed, the substrate 1 whose surface is the (100) plane of silicon is used. In this case, the wall surface of the hole (cavity 1b) dug by etching is surrounded by the (111) plane, but the (111) plane is 54.7 ° from the surface of the substrate 1.
Form a fixed angle. Therefore, the thickness of the substrate 1
Assuming d, the edge position of the opening 1c on the back surface side of the cavity 1b is 20.5 d / 2 outside the opening 1c in the horizontal direction from the edge position of the opening 1a on the front surface side of the cavity portion 1b. You will come to the position moved in the direction. Therefore, the distance between the adjacent openings 1a cannot be smaller than 2 0.5 d. That is, conventionally, there has been a problem that even if the infrared detecting portions are made to come close to each other, they cannot be brought closer to each other.

【0035】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、検知エリアの設定自由度
がより高い赤外線検出素子の構造を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a structure of an infrared detecting element having a higher degree of freedom in setting a detection area.

【0036】[0036]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の赤外線検出素子は、基板上に形成さ
れた開口を覆ってその周辺部分が前記基板に支持される
ように薄膜体をはり、少なくとも、赤外線を吸収して抵
抗値が変化する抵抗体を備えた、第1赤外線検出部と第
2赤外線検出部と第3赤外線検出部と第4赤外線検出部
とを前記開口上の前記薄膜体上に形成すると共に、前記
抵抗体と同じ抵抗値及び抵抗温度係数の4個の補償抵抗
体を前記薄膜体上に形成し、前記開口上方に形成された
前記薄膜体上の所定の矩形領域の4隅に、前記第1赤外
線検出部と前記第2赤外線検出部とが前記矩形領域の一
方の対角位置にくるように配置すると共に、前記第3赤
外線検出部と前記第4赤外線検出部とが前記矩形領域の
他方の対角位置にくるように配置し、前記第1赤外線検
出部と前記第2赤外線検出部とで構成される直列回路を
ホイートストンブリッジの第1アームとし、前記第3赤
外線検出部と前記第4赤外線検出部とで構成される直列
回路を前記第1アームと向かい合う第2アームとすると
共に、4個の前記補償抵抗体を2個ずつ直列に接続した
回路を、それぞれ前記ホイートストンブリッジの第3ア
ーム、第4アームとしたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the infrared detecting element according to claim 1 is a thin film body which covers an opening formed on a substrate so that a peripheral portion thereof is supported by the substrate. The first infrared detecting section, the second infrared detecting section, the third infrared detecting section, and the fourth infrared detecting section, which are provided with at least a resistor whose resistance value changes by absorbing infrared rays. Formed on the thin film body, four compensating resistors having the same resistance value and temperature coefficient of resistance as the resistor body are formed on the thin film body, and a predetermined on the thin film body is formed above the opening. At the four corners of the rectangular area, the first infrared detecting section and the second infrared detecting section are arranged so as to come to one diagonal position of the rectangular area, and the third infrared detecting section and the fourth infrared The detection unit is placed at the other diagonal position of the rectangular area. And a series circuit composed of the first infrared detecting section and the second infrared detecting section is used as the first arm of the Wheatstone bridge, and the third infrared detecting section and the fourth infrared detecting section are configured. And a circuit in which four compensating resistors are connected in series, two each being a third arm and a fourth arm of the Wheatstone bridge, respectively. It is characterized by that.

【0037】請求項2記載の赤外線検出素子は、基板上
に薄膜体を形成し、赤外線を吸収して抵抗値が変化する
抵抗体を備えた、第1赤外線検出部と第2赤外線検出部
と第3赤外線検出部と第4赤外線検出部とを前記薄膜体
上に形成すると共に、前記抵抗体と同じ抵抗値及び抵抗
温度係数の4個の補償抵抗体を前記薄膜体上に形成し、
前記基板上の所定の矩形領域の4隅に、前記第1赤外線
検出部と前記第2赤外線検出部とが前記矩形領域の一方
の対角位置にくるように配置すると共に、前記第3赤外
線検出部と前記第4赤外線検出部とが前記矩形領域の他
方の対角位置にくるように配置し、前記第1赤外線検出
部と前記第2赤外線検出部とで構成される直列回路をホ
イートストンブリッジの第1アームとし、前記第3赤外
線検出部と前記第4赤外線検出部とで構成される直列回
路を前記第1アームと向かい合う第2アームとすると共
に、4個の前記補償抵抗体を2個ずつ直列に接続した回
路を、それぞれ前記ホイートストンブリッジの第3アー
ム、第4アームとし検出対象の前記矩形領域上に結ぶ像
の全体が、前記矩形領域の内部に投影される状態で、前
記像が前記第1赤外線検出部及び前記第2赤外線検出部
及び前記第3赤外線検出部及び前記第4赤外線検出部の
領域にまたがって投影されるように、前記第1赤外線検
出部及び前記第2赤外線検出部及び前記第3赤外線検出
部及び前記第4赤外線検出部を近接させて配置したこと
を特徴とするものである。
An infrared detecting element according to a second aspect of the present invention includes a first infrared detecting section and a second infrared detecting section, each of which has a thin film body formed on a substrate and provided with a resistor whose resistance value changes by absorbing infrared rays. Forming a third infrared detecting section and a fourth infrared detecting section on the thin film body, and forming four compensating resistors having the same resistance value and temperature coefficient of resistance as the resistor body on the thin film body;
The first infrared detecting section and the second infrared detecting section are arranged at four corners of a predetermined rectangular area on the substrate so as to come to one diagonal position of the rectangular area, and the third infrared detecting section is arranged. Section and the fourth infrared detecting section are arranged so as to come to the other diagonal position of the rectangular area, and a series circuit composed of the first infrared detecting section and the second infrared detecting section is connected to a Wheatstone bridge. The first arm is used as the second arm facing the first arm, and the series circuit including the third infrared detection unit and the fourth infrared detection unit is used as the second arm. With the circuits connected in series as the third arm and the fourth arm of the Wheatstone bridge and connected on the rectangular area to be detected, the entire image is projected inside the rectangular area. First red The first infrared detecting unit, the second infrared detecting unit, and the line infrared detecting unit so that the line detecting unit, the second infrared detecting unit, the third infrared detecting unit, and the fourth infrared detecting unit are projected over the regions. The third infrared detector and the fourth infrared detector are arranged close to each other.

【0038】請求項3記載の赤外線検出素子は、請求項
1または請求項2記載の赤外線検出素子で、少なくと
も、前記第1赤外線検出部と前記第2赤外線検出部と前
記第3赤外線検出部と前記第4赤外線検出部とを形成し
た、前記矩形領域を覆うように、赤外線吸収層が形成さ
れていることを特徴とするものである。
An infrared detecting element according to claim 3 is the infrared detecting element according to claim 1 or 2, wherein at least the first infrared detecting section, the second infrared detecting section and the third infrared detecting section are provided. An infrared absorption layer is formed so as to cover the rectangular area in which the fourth infrared detection section is formed.

【0039】[0039]

【作用】請求項1記載の赤外線検出素子では、4個の赤
外線検出部を全て、同一の薄膜ブリッジ構造上に形成す
るようにしているため、一般的に薄膜ブリッジ構造を形
成する場合に用いられる、シリコン(100)面を用い
た異方性エッチングによっても、赤外線検出部同士をパ
ターン精度が許すかぎり、近接して配置することが可能
となる。
In the infrared detecting element according to the first aspect, since all four infrared detecting portions are formed on the same thin film bridge structure, it is generally used when forming a thin film bridge structure. Also by anisotropic etching using the silicon (100) plane, it is possible to arrange the infrared detecting portions in close proximity to each other as long as the pattern accuracy permits.

【0040】つまり、検知エリア、検知対象の大きさか
ら設定される赤外線検出素子の仕様と光学系の仕様とか
ら決まる位置に赤外線検出部を自由に、お互いに近接さ
せて配置することができるようになる。
In other words, the infrared detecting sections can be freely arranged in close proximity to each other at a position determined by the specifications of the infrared detecting element set by the size of the detection area and the size of the detection target and the specifications of the optical system. become.

【0041】そのように構成することによって、検知物
体の移動に伴って生じる赤外線検出部の抵抗体の抵抗値
の変化は、4個の赤外線検出部の抵抗体の抵抗値が全て
小さくなるようなモードでの動作を行えるようになる。
即ち、従来より高い感度での動作が可能となると共に、
素子の仕様の範囲内では、検知距離によって感度が急に
減少するといったことが生じなくなる。
With such a configuration, the change in the resistance value of the resistors of the infrared detecting portions caused by the movement of the detection object is such that the resistance values of the resistors of the four infrared detecting portions are all reduced. You can operate in the mode.
That is, it is possible to operate with higher sensitivity than before,
Within the specifications of the element, the sensitivity does not suddenly decrease due to the detection distance.

【0042】さらに、同一の薄膜ブリッジ構造上に4個
の赤外線検出部を搭載しているので、赤外線検出部相互
の熱の影響は、従来のように別々の薄膜ブリッジ構造上
に赤外線検出部を形成している場合に比べはるかに大き
い。即ち、1個の赤外線検出部に温度上昇が起こると、
他の3個の赤外線検出部にも温度上昇の影響が及ぶとい
うことである。つまり、移動物体から放射された赤外線
が赤外線検出素子に入射した場合、4個の赤外線検出部
全ての温度が上昇し、それらに設けられた抵抗体の抵抗
値が小さくなるということが、本発明の場合、非常に生
じやすくなっている。このことは、従来より高い感度で
の動作を可能ならしめると共に、検知距離によって感度
が大きく変わるといったことを生じにくくさせる作用を
もたらす。
Further, since four infrared ray detecting parts are mounted on the same thin film bridge structure, the influence of heat between the infrared ray detecting parts is different from that of the conventional one, and the infrared ray detecting parts are provided on separate thin film bridge structures. It is much larger than when it is formed. That is, if a temperature rise occurs in one infrared detector,
This means that the other three infrared detectors are also affected by the temperature rise. That is, when infrared rays emitted from a moving object enter the infrared detection element, the temperature of all four infrared detection sections rises, and the resistance value of the resistors provided therein decreases. In the case of, it is very likely to occur. This has the effect of enabling operation at a higher sensitivity than in the past and making it less likely that the sensitivity will change significantly depending on the detection distance.

【0043】また、請求項2記載の赤外線検出素子で
は、検知エリア内の検知対象が検知面に結ぶ像の全体
が、4個の赤外線検出部全体を囲む矩形領域内にある状
態で、その像が4個の赤外線検出部の領域にまたがって
投影されるように、近接して配置するように構成したこ
とを特徴とするものである。このように構成することに
よって、検知対象までの距離に関係なく検知対象から放
射された赤外線は、4個の赤外線検出部全てに入射する
ので、検知対象までの距離によって感度が急に減少する
ということがなくなるのである。また、この場合には、
従来の赤外線検出素子の感度のおよそ倍に感度アップを
図ることもできるのである。
Further, in the infrared detecting element according to the second aspect of the invention, the whole image of the detection object in the detection area, which is connected to the detection surface, is within a rectangular area surrounding the four infrared detecting portions. Are arranged in close proximity to each other so as to project over the area of the four infrared detection units. With this configuration, the infrared light emitted from the detection target is incident on all four infrared detection units regardless of the distance to the detection target, so that the sensitivity sharply decreases depending on the distance to the detection target. Nothing will happen. Also, in this case,
The sensitivity can be increased to about twice that of the conventional infrared detection element.

【0044】さらに、請求項3記載の赤外線検出素子で
は、少なくとも、4個の赤外線検出部全体を囲む矩形領
域を覆うように赤外線吸収層を形成したことを特徴とす
るものである。つまり、4個の赤外線検出部の上部だけ
でなく、赤外線検出部間の薄膜体上にも赤外線吸収層を
形成する。また、矩形領域の周辺近傍の薄膜体上にも赤
外線吸収層を形成してもよい。このように構成すること
によって、入射した赤外線を、矩形領全体で吸収させる
ことができる。即ち、請求項3記載の赤外線検出素子で
は、実質上、隣接する赤外線検出部間の隙間が存在しな
い状態を形成することができる。このことは、隣接する
赤外線検出部間の距離をゼロにしたことと同一であり、
従って、前述したように、従来より高い感度での動作が
可能となると共に、検知距離によって感度が大きく変わ
るといったことが生じなくなるのである。
Further, the infrared detecting element according to claim 3 is characterized in that an infrared absorbing layer is formed so as to cover at least four rectangular regions surrounding the entire infrared detecting portions. That is, the infrared absorbing layer is formed not only on the four infrared detecting portions but also on the thin film body between the infrared detecting portions. Further, the infrared absorption layer may be formed on the thin film body near the periphery of the rectangular region. With this configuration, the incident infrared rays can be absorbed by the entire rectangular area. That is, the infrared detecting element according to the third aspect can form a state in which there is substantially no gap between the adjacent infrared detecting portions. This is the same as setting the distance between adjacent infrared detectors to zero,
Therefore, as described above, it is possible to operate with higher sensitivity than before, and the sensitivity does not change significantly depending on the detection distance.

【0045】[0045]

【実施例】図1乃至図3に基づいて本発明の赤外線検出
素子の一実施例について説明する。図1は平面図、図2
は断面図、図3は赤外線検出素子をパッケージに実装し
た状態を示す断面図である。但し、図8または図9に示
した構成と同等構成については同符号を付すこととす
る。図で、シリコン単結晶の(100)面を表面に持つ
厚み 300μm の、平面視略正方形状の基板1の表面に、
窒化シリコンの厚み0.05μm の薄膜と酸化シリコンの厚
み0.4 μm の薄膜及び窒化シリコンの厚み0.05μm の薄
膜とからなる、トータル0.5 μm の厚みの複合膜である
薄膜体6が形成されている。シリコンで構成される基板
1の一部分は、基板1の裏側から除去されて、薄膜体6
に達する空洞部17が形成されている。そのため、空洞
部17の、基板表面側の開口17aを覆っている部分の
薄膜体6は、周辺部分のみが基板1に支持された、いわ
ゆる、薄膜ブリッジ構造18となるように形成されてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the infrared detecting element of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view, FIG.
Is a cross-sectional view, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which an infrared detection element is mounted on a package. However, the same components as those shown in FIG. 8 or 9 are designated by the same reference numerals. In the figure, on the surface of a substrate 1 having a (100) plane of a silicon single crystal and having a thickness of 300 μm and a substantially square shape in plan view,
A thin film body 6 is formed which is a composite film of a total thickness of 0.5 μm, which is composed of a thin film of silicon nitride of 0.05 μm, a thin film of silicon oxide of 0.4 μm and a thin film of silicon nitride of 0.05 μm. A portion of the substrate 1 composed of silicon is removed from the back side of the substrate 1 to give a thin film body 6
A cavity 17 is formed that reaches Therefore, the thin film body 6 in the portion of the cavity 17 that covers the opening 17a on the substrate surface side is formed to have a so-called thin film bridge structure 18 in which only the peripheral portion is supported by the substrate 1.

【0046】薄膜ブリッジ構造18上には、平面視略正
方形状の赤外線検出部A1,A2,B1,B2が、所定の矩形領域
19(4個の赤外線検出部を囲む仮想の平面視略正方形
状の領域)の4隅の位置に形成されている。赤外線検出
部A1(第1赤外線検出部)と赤外線検出部A2(第2赤外
線検出部)とが矩形領域19の一方の対角位置に形成さ
れており、赤外線検出部B1(第3赤外線検出部)と赤外
線検出部B2(第4赤外線検出部)とが矩形領域19の他
方の対角位置に形成されている。
Infrared detectors A1, A2, B1 and B2 each having a substantially square shape in a plan view are provided on the thin film bridge structure 18 in a predetermined rectangular area 19 (a virtual square shape in a plan view surrounding four infrared detectors). Regions) are formed at four corners. The infrared detecting section A1 (first infrared detecting section) and the infrared detecting section A2 (second infrared detecting section) are formed at one diagonal position of the rectangular area 19, and the infrared detecting section B1 (third infrared detecting section). ) And the infrared detector B2 (fourth infrared detector) are formed at the other diagonal position of the rectangular area 19.

【0047】赤外線検出部A1,A2,B1,B2 は、アモルファ
スシリコンで構成された、厚み1.0μm の抵抗体2と、
厚み0.2 μm のクロムで抵抗体2を挟むように形成され
た、その抵抗体2の抵抗値を検出し外部回路に取り出す
ための、下部電極3及び上部電極4と、抵抗体2または
上部電極4の上方に形成された赤外線吸収層20a〜2
0dとで構成されている。但し、本実施例では、赤外線
検出部間の薄膜体7上にも赤外線吸収層20eを形成す
る。図1の平面図では、赤外線吸収層20eの図示を省
略することとする。
The infrared detectors A1, A2, B1 and B2 are made of amorphous silicon and have a thickness of 1.0 μm and a resistor 2.
The lower electrode 3 and the upper electrode 4, and the resistor 2 or the upper electrode 4 for detecting the resistance value of the resistor 2 and extracting it to an external circuit, which is formed by sandwiching the resistor 2 with chromium having a thickness of 0.2 μm. Infrared absorption layers 20a-2 formed above the
0d and. However, in this embodiment, the infrared absorption layer 20e is also formed on the thin film body 7 between the infrared detection parts. In the plan view of FIG. 1, the infrared absorption layer 20e is not shown.

【0048】下部電極3及び上部電極4は、それぞれ、
薄膜ブリッジ構造18の部分より基板1の外周に向かっ
て引き出され、それらの一部は外部回路へ接続するため
の電極端子21に接続されている。また、赤外線検出部
A1,A2,B1,B2 と同様の断面構造を持ち、赤外線検出部A
1,A2,B1,B2 の抵抗体2と同じ抵抗値及び抵抗温度係数
を持つ平面視略L字状の補償抵抗体C1〜C4が、基板1の
4隅に、補償抵抗体C1〜C4のL字状の形状の角部分が基
板1の隅部に近接するように配置されている。本実施例
では、補償抵抗体C1〜C4は、薄膜ブリッジ構造18上で
はなく、基板1上の薄膜体6上に形成されている。ま
た、補償抵抗体C1〜C4には、それぞれ、電極が接続され
るが図示を省略することとする。
The lower electrode 3 and the upper electrode 4 are respectively
The thin film bridge structure 18 is drawn out toward the outer periphery of the substrate 1, and a part of them is connected to an electrode terminal 21 for connecting to an external circuit. Also, infrared detector
It has the same cross-sectional structure as A1, A2, B1, B2, and infrared detector A
Compensation resistors C1 to C4, which are substantially L-shaped in plan view and have the same resistance value and temperature coefficient of resistance as those of the resistors 2 of 1, A2, B1 and B2, are provided at the four corners of the substrate 1 with the compensation resistors C1 to C4 The L-shaped corners are arranged so as to be close to the corners of the substrate 1. In the present embodiment, the compensation resistors C1 to C4 are formed on the thin film body 6 on the substrate 1, not on the thin film bridge structure 18. Further, electrodes are respectively connected to the compensation resistors C1 to C4, but the illustration is omitted.

【0049】次に、図1に基づいて、赤外線検出素子の
各部寸法について説明する。図に示すように、基板1は
4.4mm 角に形成され、開口17aは基板1の中央に、3.
2mm角に形成されている。また、赤外線検出部A1,A2,B1,
B2 は、開口17aの中央にあたる位置に、0.2mm の距
離を隔てて近接するように配置されている。
Next, the dimensions of each part of the infrared detection element will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the substrate 1 is
It is formed in a 4.4 mm square, and the opening 17a is at the center of the substrate 1.
It is formed in 2mm square. Also, the infrared detectors A1, A2, B1,
B2 is arranged so as to be close to the center of the opening 17a with a distance of 0.2 mm.

【0050】次に、赤外線検出素子の回路の一実施例を
図11に基づいて説明する。図に示すように、赤外線検
出部A1と赤外線検出部A2とが直列に接続されて、ホイー
トストンブリッジの1つのアーム(第1アーム9)を構
成し、赤外線検出部A3と赤外線検出部A4とが直列に接続
されて第1アーム9と向かい合う第2アーム10を構成
している。また、補償抵抗体C1と補償抵抗体C2とが直列
に接続されて、ホイートストンブリッジの1つのアーム
(第3アーム11)を構成し、補償抵抗体C3と補償抵抗
体C4とが直列に接続されて第3アームと向かい合う第4
アーム12を構成している。第1アーム9と第4アーム
12の接続点が、ホイートストンブリッジの高電位側の
電源供給端子であり、第3アーム11と第2アーム10
の接続点が、低電位側の電源供給端子である。また、第
1アーム9と第3アーム11の接続点、及び、第2アー
ム10と第4アーム12の接続点が、ホイートストンブ
リッジの出力端子13,14である。このように構成す
ることによって、赤外線検出素子の感度の無方向性を達
成している。
Next, an embodiment of the circuit of the infrared detecting element will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the infrared detection unit A1 and the infrared detection unit A2 are connected in series to form one arm (first arm 9) of the Wheatstone bridge, and the infrared detection unit A3 and the infrared detection unit A4 are A second arm 10 that is connected in series and faces the first arm 9 is configured. Further, the compensating resistor C1 and the compensating resistor C2 are connected in series to form one arm (third arm 11) of the Wheatstone bridge, and the compensating resistor C3 and the compensating resistor C4 are connected in series. 4th facing the 3rd arm
The arm 12 is configured. The connection point between the first arm 9 and the fourth arm 12 is the power supply terminal on the high potential side of the Wheatstone bridge, and the third arm 11 and the second arm 10 are connected.
Is a power supply terminal on the low potential side. Further, the connection point between the first arm 9 and the third arm 11 and the connection point between the second arm 10 and the fourth arm 12 are the output terminals 13 and 14 of the Wheatstone bridge. With such a configuration, the non-directionality of the sensitivity of the infrared detection element is achieved.

【0051】次に、図3に基づいて赤外線検出素子をパ
ッケージに実装した一実施例について説明する。図で、
22は赤外線検出素子、23は赤外線検出素子22を実
装する平板状のシュテム、24はシュテム23に形成さ
れた貫通孔に挿通され、接着剤25を介してシュテム2
3に固着された外部端子、26は赤外線検出素子22の
電極端子と外部端子とを接続するボンディングワイヤ、
27はシュテム23の赤外線検出素子22の実装面を覆
う中空のキャップ、28はキャップ27に形成された赤
外線を入射させるための赤外線入射窓27aを塞ぐよう
にキャップ27に固着された赤外線フィルタである。
Next, an embodiment in which an infrared detecting element is mounted on a package will be described with reference to FIG. In the figure,
Reference numeral 22 is an infrared detecting element, 23 is a flat plate-shaped stem for mounting the infrared detecting element 22, 24 is a through hole formed in the stem 23, and the stem 2 is inserted through an adhesive 25.
3, an external terminal fixed to 3, a bonding wire 26 for connecting the electrode terminal of the infrared detection element 22 and the external terminal,
Reference numeral 27 denotes a hollow cap that covers the mounting surface of the infrared detecting element 22 of the stem 23, and 28 denotes an infrared filter fixed to the cap 27 so as to close the infrared incident window 27a for allowing infrared rays formed on the cap 27 to enter. .

【0052】図1に示した赤外線検出素子の検知エリア
を図4に示す。本実施例では、ミラーを用いることで、
素子の真下ではなく、ある角度をなした斜め方向が検知
エリアとなるように検知面に像を投影するようにしてい
る。その結果、赤外線検出素子29の略四角錐状の検知
エリア30は、略四角錐状の検知エリア30の頂点に配
置された赤外線検出素子29から5m離れた位置の平面視
略正方形状の一辺の長さが、0.58m となり、赤外線検出
素子29から9m離れた位置の平面視略正方形状の一辺の
長さが、1.05m となった。本実施例の素子を用いた場
合、赤外線検出素子29からの10m 離れた箇所でも人体
の検出を確実に行えるようになった。
FIG. 4 shows the detection area of the infrared detecting element shown in FIG. In this embodiment, by using a mirror,
The image is projected on the detection surface so that the detection area is not obliquely below the element but in an oblique direction with a certain angle. As a result, the substantially quadrangular pyramid-shaped detection area 30 of the infrared detection element 29 has a side of a substantially square shape in plan view at a position 5 m away from the infrared detection element 29 arranged at the apex of the substantially quadrangular pyramid-shaped detection area 30. The length was 0.58 m, and the length of one side of the substantially square shape in plan at a position 9 m away from the infrared detection element 29 was 1.05 m. When the element of this embodiment is used, the human body can be reliably detected even at a position 10 m away from the infrared detecting element 29.

【0053】このように、本発明による実施例によれ
ば、従来のものと比較して感度の大きな変化を生じるこ
となく、より広い検知エリアの素子仕様に応じることが
可能となる。また、赤外線検出部間の距離を自由に縮め
ることができるので、光学系の設計自由度が増すという
メリットがある。
As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to comply with the element specifications of a wider detection area without causing a large change in sensitivity as compared with the conventional one. In addition, since the distance between the infrared detectors can be freely shortened, there is an advantage that the degree of freedom in designing the optical system is increased.

【0054】また、4つの赤外線検出部全体を囲む矩形
領域19、即ち、赤外線吸収層20a〜20eの存在す
る部分を受光面積とすると、本発明の赤外線検出素子で
は、薄膜ブリッジ構造に占める受光面積の割合が大きく
なる。即ち、本発明の赤外線検出素子の方が開口率が大
きいということを示しており、従って、感度が高くなる
というメリットがある。
If the rectangular area 19 surrounding the entire four infrared detecting portions, that is, the portion where the infrared absorbing layers 20a to 20e are present is taken as the light receiving area, the infrared detecting element of the present invention has the light receiving area occupied in the thin film bridge structure. The ratio of That is, this indicates that the infrared detection element of the present invention has a larger aperture ratio, and therefore has the advantage of higher sensitivity.

【0055】一方、図9に示した従来の赤外線検出素子
の検知エリアは図13に示すエリアとなっていた。図1
3に示すように、赤外線検出素子31の検知エリアは、
4個の赤外線検出部による4個の検知エリア(図12に
示した、領域a1,a2,b1,b2 )を集めたものとなる。この
場合、領域a1,a2,b1,b2 で表される検知エリアは、それ
ぞれ、略四角錐状となるが、それらの検知エリア間に
は、検知対象を検知できない領域が存在している。赤外
線検出素子31から5m離れた位置での、隣接する検知エ
リア32,33間の距離は、0.21m となり、赤外線検出
素子31から9m離れた位置での検知エリア32,33間
の距離は、0.36m となった。また、図12に示した領域
a1,a2,b1,b2 を含んだ、略四角錐状の検知エリアの最大
範囲については、赤外線検出素子31から5m離れた位置
の平面視略正方形状の一辺の長さが、0.58m となり、赤
外線検出素子31から9m離れた位置の平面視略正方形状
の一辺の長さが、1.05m となった。この場合、赤外線検
出素子31からの距離が7mを越えると人体の検出感度は
急に低下し、所定の感度が得られないという現象が生じ
ていた。
On the other hand, the detection area of the conventional infrared detecting element shown in FIG. 9 is the area shown in FIG. FIG.
As shown in 3, the detection area of the infrared detection element 31 is
It is a collection of four detection areas (areas a1, a2, b1, b2 shown in FIG. 12) by the four infrared detection units. In this case, the detection areas represented by the areas a1, a2, b1, and b2 each have a substantially quadrangular pyramid shape, but a detection target area exists between these detection areas. The distance between the adjacent detection areas 32 and 33 at a position 5 m away from the infrared detection element 31 is 0.21 m, and the distance between the detection areas 32 and 33 at a position 9 m away from the infrared detection element 31 is 0.36. It became m. Also, the area shown in FIG.
Regarding the maximum range of the detection area of a substantially quadrangular pyramid shape including a1, a2, b1, b2, the length of one side of the substantially square shape in plan view at a position 5 m away from the infrared detection element 31 is 0.58 m, The length of one side of the substantially square-shaped plan view at a position 9 m away from the infrared detection element 31 was 1.05 m 2. In this case, when the distance from the infrared detection element 31 exceeds 7 m, the detection sensitivity of the human body suddenly decreases, and a phenomenon occurs that a predetermined sensitivity cannot be obtained.

【0056】次に、図5乃至図7に基づいて、本発明の
赤外線検出素子の異なる実施例について説明する。図5
は平面図、図6は寸法図、図7は検知エリアを示す説明
図である。但し、本実施例の構成と、図9に示した従来
構成との相違点は、赤外線検出部A1,A2,B1,B2のサイ
ズ、及び、開口1aの位置及びサイズであるので、同等
構成については、同符号を付すこととする。
Next, different embodiments of the infrared detecting element of the present invention will be described with reference to FIGS. Figure 5
Is a plan view, FIG. 6 is a dimensional diagram, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing a detection area. However, the difference between the configuration of the present embodiment and the conventional configuration shown in FIG. 9 is the size of the infrared detection parts A1, A2, B1, B2 and the position and size of the opening 1a. Are denoted by the same symbols.

【0057】赤外線検出部A1,A2,B1,B2の形成位置を
図6に基づいて説明する。図6に示すように、隣接する
赤外線検出部A2,B2間の距離は0.7mm 、隣接する赤外線
検出部A1,B2間の距離は0.5mm に設定されている。ま
た、平面視略正方形状の赤外線検出部A1,A2,B1,B2の
一辺の長さは1.05mmとなっている。赤外線検出部A1,A2,
B1,B2 は、それぞれ、基板1の外周縁部から水平及び垂
直方向に0.8mm 離れた位置に形成されている。図6に示
すように、本実施例の赤外線検出素子では、基板1の外
周縁部から赤外線検出部A1,A2,B1,B2 までの距離を変え
ずに、そのサイズを大きくして赤外線検出部A1,A2,B1,B
2 間の距離を小さくしたものである。
The formation positions of the infrared detecting portions A1, A2, B1 and B2 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the distance between the adjacent infrared detecting portions A2 and B2 is set to 0.7 mm, and the distance between the adjacent infrared detecting portions A1 and B2 is set to 0.5 mm. The length of one side of the infrared detection parts A1, A2, B1, and B2, which are substantially square in plan view, is 1.05 mm. Infrared detector A1, A2,
B1 and B2 are respectively formed at positions 0.8 mm apart from the outer peripheral edge of the substrate 1 in the horizontal and vertical directions. As shown in FIG. 6, in the infrared detecting element of the present embodiment, the infrared detecting section A1, A2, B1, B2 is increased in size without changing the distance from the outer peripheral edge of the substrate 1 to the infrared detecting section. A1, A2, B1, B
The distance between the two is reduced.

【0058】本実施例では、ミラーを用いることで、素
子の真下ではなく、ある角度をなした斜め方向が検知エ
リアとなるように検知面に像を投影するようにしてい
る。その結果、素子の検知エリアは、図5に示すよう
に、5m先では、0.12m 、9m先では、0.21m の間隙になっ
ている。これにより、検知エリアは、図7に示すよう
に、赤外線検出素子34から5m離れた位置での、隣接す
る検知エリア35,36間の距離は、0.12m となり、赤
外線検出素子34から9m離れた位置での検知エリア3
5,36間の距離は、0.21m となった。また、領域a1,a
2,b1,b2 を含んだ、略四角錐状の検知エリアの最大範囲
については、赤外線検出素子34から5m離れた位置の平
面視略正方形状の最大範囲の一辺の長さが、0.58m とな
り、赤外線検出素子30から9m離れた位置の平面視略正
方形状の最大範囲の一辺の長さが、1.05mとなった。
In this embodiment, the mirror is used so that the image is projected onto the detection surface so that the oblique direction with a certain angle becomes the detection area, not directly under the element. As a result, as shown in FIG. 5, the detection area of the element has a gap of 0.12 m at 5 m and 0.21 m at 9 m. As a result, as shown in FIG. 7, the detection area is 5 m away from the infrared detection element 34, and the distance between the adjacent detection areas 35 and 36 is 0.12 m, which is 9 m away from the infrared detection element 34. Detection area at position 3
The distance between 5 and 36 was 0.21m. In addition, the regions a1 and a
Regarding the maximum range of the detection area in the shape of a quadrangular pyramid that includes 2, b1 and b2, the length of one side of the maximum area in the shape of a square in plan view that is 5 m away from the infrared detection element 34 is 0.58 m. The length of one side of the maximum range of the square shape in plan view at a position 9 m away from the infrared detection element 30 was 1.05 m.

【0059】次に図2に示した赤外線検出素子の製造方
法について説明する。図2で基板1の表面に形成する、
窒化シリコン及び酸化シリコンからなる薄膜体6の形成
は、プラズマCVD 法により行い、導入ガスとして、モノ
シラン及びアンモニア、モノシラン及び一酸化二窒素を
用い、基板温度400 ℃及び250 ℃、周波数13.56MHzの条
件を用いた。最初に、この窒化シリコンと酸化シリコン
からなる薄膜体6を、シリコンの基板1の片面に形成し
た。また、反対の面には、窒化シリコンの薄膜(図示省
略)を同様に形成した。
Next, a method for manufacturing the infrared detecting element shown in FIG. 2 will be described. Formed on the surface of the substrate 1 in FIG.
The thin film body 6 made of silicon nitride and silicon oxide is formed by the plasma CVD method, using monosilane and ammonia, monosilane and dinitrogen monoxide as the introduction gas, and the substrate temperature is 400 ° C. and 250 ° C. and the frequency is 13.56 MHz. Was used. First, the thin film body 6 made of silicon nitride and silicon oxide was formed on one surface of the silicon substrate 1. A thin film of silicon nitride (not shown) was similarly formed on the opposite surface.

【0060】次に、シリコンの基板1の薄膜体6を形成
した面の上に、抵抗体2の下部電極3としてクロムを真
空蒸着法にて、基板温度150 ℃にて、厚み0.2 μm 堆積
された。その後、一般的なフォトリソグラフィー技術を
用いて、所望の下部電極3のパターンが得られるよう
に、レジストをパターニングする。
Next, on the surface of the silicon substrate 1 on which the thin film body 6 is formed, chromium is deposited as the lower electrode 3 of the resistor 2 by vacuum vapor deposition at a substrate temperature of 150 ° C. to a thickness of 0.2 μm. It was Then, using a general photolithography technique, the resist is patterned so that the desired pattern of the lower electrode 3 can be obtained.

【0061】このレジストパターンをマスクに用いて、
硝酸セリウムアンモニウムを含むエッチング液中にて、
クロムの下部電極3をパターンエッチングする。次に、
アモルファスシリコンの抵抗体2をモノシランと水素ガ
スを用いたプラズマCVD 法により、基板温度270 ℃、真
空度0.9 Torr、放電電力150Wで堆積させた。その後、一
般的なフォトリソグラフィー技術を用いて、所望の抵抗
体2のパターンが得られるようにレジストをパターニン
グする。このレジストパターンをマスクに用いて、硝
酸、酢酸、沸酸からなるエッチング液中にて、アモルフ
ァスシリコンの抵抗体2をパターンエッチングする。エ
ッチング後にレジストの除去を行って、所望のパターン
の抵抗体2が得る。
Using this resist pattern as a mask,
In an etching solution containing cerium ammonium nitrate,
The lower electrode 3 made of chromium is pattern-etched. next,
Amorphous silicon resistor 2 was deposited by plasma CVD using monosilane and hydrogen gas at a substrate temperature of 270 ° C., a vacuum degree of 0.9 Torr, and a discharge power of 150 W. After that, the resist is patterned by using a general photolithography technique so that a desired pattern of the resistor 2 is obtained. Using this resist pattern as a mask, the amorphous silicon resistor 2 is pattern-etched in an etching solution containing nitric acid, acetic acid, and hydrofluoric acid. The resist is removed after etching to obtain the resistor 2 having a desired pattern.

【0062】次に、下部電極と同様の工程により、抵抗
体2の上に、クロムからなる上部電極4をパターン形成
する。次に、上部電極4の上に、赤外線吸収層20a〜
20eとして酸化シリコンの薄膜を、薄膜体6の場合と
同様にプラズマCVD 法により堆積する。その後、フォト
リソグラフィー法を用いて、所望の赤外線吸収層20a
〜20eのパターンが得られるように、レジストをパタ
ーニングする。このレジストパターンをマスクに用い
て、沸酸、沸化アンモニウムからなるエッチング液中に
て、酸化シリコンの赤外線吸収層20a〜20eをパタ
ーンエッチングする。エッチング後にレジストの除去を
行って、所望のパターンの赤外線吸収層20a〜20e
を得る。
Next, the upper electrode 4 made of chromium is patterned on the resistor 2 by the same process as the lower electrode. Next, on the upper electrode 4, the infrared absorption layers 20a ...
As 20e, a thin film of silicon oxide is deposited by the plasma CVD method as in the case of the thin film body 6. After that, a desired infrared absorption layer 20a is formed by using a photolithography method.
The resist is patterned so as to obtain a pattern of ~ 20e. Using this resist pattern as a mask, the infrared absorbing layers 20a to 20e of silicon oxide are pattern-etched in an etching solution composed of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. After the etching, the resist is removed to form the infrared absorption layers 20a to 20e having a desired pattern.
Get.

【0063】次に、アルミニウムを真空蒸着法にて、基
板温度150 ℃、厚み1.5 μm 堆積した。その後、一般的
なフォトリソグラフィー技術を用いて、所望のパターン
の電極端子21を得る。
Next, aluminum was deposited by vacuum evaporation at a substrate temperature of 150 ° C. and a thickness of 1.5 μm. After that, the electrode terminals 21 having a desired pattern are obtained by using a general photolithography technique.

【0064】次に、シリコンの基板1の赤外線検出部A
1,A2,B1,B2を形成した面とは逆の面にある窒化シリ
コンの薄膜(図示省略)をパターニングするため、その
面上に、先程と同様にフォトリソグラフィー技術により
レジストをパターニングする。このレジストをマスクと
して、基板1の裏面の窒化シリコンの薄膜を、プラズマ
エッチング法によりパターニングを行う。この時のプラ
ズマエッチング条件として、パワー200W、ガス圧400mTo
rr、導入ガスは四沸化炭素とした。レジストを除去した
後、このときパターン形成された窒化シリコンの薄膜を
マスクとして、シリコンの結晶方位の違いによって、エ
ッチング速度が大きく異なる、いわゆる、異方性エッチ
ング法を用いて、シリコンの基板1に空洞部17を形成
する。異方性エッチングの条件として、エッチャントに
水酸化カリウムを用い、エッチャント濃度40wt% 、液温
80℃とした。以上に説明したように形成した赤外線検出
素子を、図3に示したように、金属製のシュテム23に
接着剤(図示省略)を用いてボンディングを行う。その
後、シュテム23に固着されている外部端子24と赤外
線検出素子の電極端子21とを金のボンディングワイヤ
26で接続し、素子に電圧を印加すると共に、出力端子
13,14の電位を外部から検出できるようにする。最
後に、特定の波長の赤外線を、選択的に透過する赤外線
フィルタ28を赤外線入射窓27aに固着した金属製の
キャップ27をシュテム23に溶接封止した。
Next, the infrared detector A of the silicon substrate 1
In order to pattern a silicon nitride thin film (not shown) on the surface opposite to the surface on which 1, A2, B1, and B2 are formed, a resist is patterned on the surface by the photolithography technique as in the previous case. Using this resist as a mask, the silicon nitride thin film on the back surface of the substrate 1 is patterned by the plasma etching method. The plasma etching conditions at this time are as follows: power 200W, gas pressure 400mTo
rr and introduced gas were carbon tetrafluoride. After removing the resist, the silicon substrate 1 is formed on the silicon substrate 1 using a so-called anisotropic etching method in which the etching rate is greatly different due to the difference in the crystal orientation of silicon using the patterned thin film of silicon nitride as a mask. The cavity 17 is formed. As anisotropic etching conditions, potassium hydroxide was used as the etchant, the etchant concentration was 40 wt%, and the liquid temperature was
It was set to 80 ° C. The infrared detection element formed as described above is bonded to the metal stem 23 using an adhesive (not shown) as shown in FIG. After that, the external terminal 24 fixed to the stem 23 and the electrode terminal 21 of the infrared detection element are connected by a gold bonding wire 26, a voltage is applied to the element, and the potentials of the output terminals 13 and 14 are detected from the outside. It can be so. Finally, a metal cap 27, in which an infrared filter 28 that selectively transmits infrared rays having a specific wavelength is fixed to an infrared entrance window 27a, is welded and sealed to the stem 23.

【0065】本実施例では、赤外線フィルタ28とし
て、シリコン基板の片面に反射防止膜、もう一方の面に
は選択透過膜を設けたものを用い、赤外線フィルタ28
とキャップ27とは低融点ガラスを用いて接着した。
In this embodiment, as the infrared filter 28, a silicon substrate provided with an antireflection film on one surface and a selective transmission film on the other surface is used.
The cap 27 and the cap 27 were adhered to each other using low melting point glass.

【0066】なお、本発明に係る赤外線検出素子は、実
施例に示したものに限定されない。構成材料、製造方
法、製造条件、製造順序、寸法、構成要素数等は当然こ
れに限定されるものではなく、その用途、目的によっ
て、最適なものを選択すればよい。
The infrared detecting element according to the present invention is not limited to the one shown in the embodiment. The constituent materials, the manufacturing method, the manufacturing conditions, the manufacturing order, the dimensions, the number of constituent elements, etc. are not limited to these, and the optimum one may be selected according to the use and purpose.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
赤外線検出素子によれば、4個の赤外線検出部を全て、
同一の薄膜ブリッジ構造上に形成するようにしたため、
赤外線検出部間の距離を限りなく小さくすることが可能
となっている。そのため、高い感度の検出条件を保った
まま、大きな感度変化を生じることなく、より広い検知
エリアの仕様に対応することができるという効果があ
る。また、赤外線検出部間距離を小さくできるので、光
学系の設計自由度が大きく、最適設計に近い素子とする
ことができる。さらに、開口率が大きくなるので、素子
感度の向上を図ることができる。
As described above, according to the infrared detecting element of claim 1, all the four infrared detecting parts are
Since they are formed on the same thin film bridge structure,
It is possible to make the distance between the infrared detecting sections as small as possible. Therefore, there is an effect that it is possible to comply with the specification of a wider detection area without causing a large change in sensitivity while maintaining the detection condition of high sensitivity. Further, since the distance between the infrared detecting portions can be reduced, the degree of freedom in designing the optical system is large, and the element can be close to the optimum design. Furthermore, since the aperture ratio is increased, the device sensitivity can be improved.

【0068】請求項2記載の赤外線検出素子によれば、
検知エリア内にある検知対象の像が、全ての赤外線検出
部にかかるよう4個の赤外線検出部間の距離を小さくし
ている。そのため、高い感度の検出条件を保ったまま、
大きな感度変化を生じることなく、検知距離の仕様に対
応することができるという効果がある。
According to the infrared detecting element of claim 2,
The distance between the four infrared detecting units is made small so that the image of the detection target in the detection area covers all the infrared detecting units. Therefore, while maintaining the detection conditions of high sensitivity,
There is an effect that the specification of the detection distance can be met without causing a large sensitivity change.

【0069】また、請求項3記載の赤外線検出素子によ
れば、赤外線吸収層を、4個の赤外線検出部を囲む所定
の矩形領域全体を覆うように形成したため、赤外線検出
部間の距離をさらに小さくしたのと同様の効果が期待で
きる。そのため、高い感度の検出条件を保ったまま、大
きな感度変化を生じることなく、より広い検知エリアの
仕様に対応することができるという効果がある。また、
赤外線検出部間距離を小さくできるので、光学系の設計
自由度が大きく、最適設計に近い素子とすることができ
る。また、それにより、開口率が大きく、素子感度の高
い素子を得ることができる。
According to the infrared detecting element of the third aspect, since the infrared absorbing layer is formed so as to cover the entire predetermined rectangular area surrounding the four infrared detecting portions, the distance between the infrared detecting portions is further increased. You can expect the same effect as making it smaller. Therefore, there is an effect that it is possible to comply with the specification of a wider detection area without causing a large change in sensitivity while maintaining the detection condition of high sensitivity. Also,
Since the distance between the infrared detectors can be reduced, the degree of freedom in designing the optical system is large, and the element can be close to the optimum design. Further, as a result, an element having a large aperture ratio and high element sensitivity can be obtained.

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

【図1】本発明の赤外線検出素子の一実施例を示す平面
図である。
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an infrared detection element of the present invention.

【図2】本発明の赤外線検出素子の一実施例を示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of an infrared detection element of the present invention.

【図3】本発明の赤外線検出素子をパッケージに実装し
た一実施例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the infrared detection element of the present invention is mounted on a package.

【図4】本発明の赤外線検出素子の検知エリアの一実施
例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a detection area of the infrared detection element of the present invention.

【図5】本発明の赤外線検出素子の異なる実施例を示す
平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the infrared detecting element of the present invention.

【図6】本発明の赤外線検出素子の異なる実施例を示す
寸法図である。
FIG. 6 is a dimensional view showing another embodiment of the infrared detecting element of the present invention.

【図7】本発明の赤外線検出素子の検知エリアの異なる
実施例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an embodiment in which the detection area of the infrared detecting element of the present invention is different.

【図8】従来の赤外線検出素子の一例を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view showing an example of a conventional infrared detecting element.

【図9】従来の赤外線検出素子の一例を示す平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view showing an example of a conventional infrared detecting element.

【図10】従来の赤外線検出素子の一例を示す寸法図で
ある。
FIG. 10 is a dimensional diagram showing an example of a conventional infrared detection element.

【図11】赤外線検出素子の回路の一例を示す回路図で
ある。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a circuit of an infrared detection element.

【図12】赤外線検出素子の検知エリアを説明するため
の俯瞰図である。
FIG. 12 is an overhead view for explaining a detection area of an infrared detection element.

【図13】従来の赤外線検出素子の検知エリアの一例を
示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a detection area of a conventional infrared detection element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A1 赤外線検出部(第1赤外線検出
部) A2 赤外線検出部(第2赤外線検出
部) B1 赤外線検出部(第3赤外線検出
部) B2 赤外線検出部(第4赤外線検出
部) C1〜C4 補償抵抗体 1 基板 1a,17 開口 2 抵抗体 5,20a〜20e 赤外線吸収層 6 薄膜体 8 ホイートストンブリッジ 9 アーム(第1アーム) 10 アーム(第2アーム) 11 アーム(第3アーム) 12 アーム(第4アーム) 19 矩形領域
A1 infrared detector (first infrared detector) A2 infrared detector (second infrared detector) B1 infrared detector (third infrared detector) B2 infrared detector (fourth infrared detector) C1 to C4 compensation resistors DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 1a, 17 Opening 2 Resistor 5, 20a-20e Infrared absorption layer 6 Thin film body 8 Wheatstone bridge 9 Arm (1st arm) 10 Arm (2nd arm) 11 Arm (3rd arm) 12 Arm (4th arm) ) 19 rectangular area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 31/09 35/32 A // G01V 8/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 31/09 35/32 A // G01V 8/12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された開口を覆ってその周
辺部分が前記基板に支持されるように薄膜体をはり、少
なくとも、赤外線を吸収して抵抗値が変化する抵抗体を
備えた、第1赤外線検出部と第2赤外線検出部と第3赤
外線検出部と第4赤外線検出部とを前記開口上の前記薄
膜体上に形成すると共に、前記抵抗体と同じ抵抗値及び
抵抗温度係数の4個の補償抵抗体を前記薄膜体上に形成
し、 前記開口上方に形成された前記薄膜体上の所定の矩形領
域の4隅に、前記第1赤外線検出部と前記第2赤外線検
出部とが前記矩形領域の一方の対角位置にくるように配
置すると共に、前記第3赤外線検出部と前記第4赤外線
検出部とが前記矩形領域の他方の対角位置にくるように
配置し、 前記第1赤外線検出部と前記第2赤外線検出部とで構成
される直列回路をホイートストンブリッジの第1アーム
とし、前記第3赤外線検出部と前記第4赤外線検出部と
で構成される直列回路を前記第1アームと向かい合う第
2アームとすると共に、 4個の前記補償抵抗体を2個ずつ直列に接続した回路
を、それぞれ前記ホイートストンブリッジの第3アー
ム、第4アームとしたことを特徴とする赤外線検出素
子。
1. A thin film body is provided so as to cover an opening formed on a substrate so that a peripheral portion thereof is supported by the substrate, and at least a resistor is provided which absorbs infrared rays to change a resistance value. The first infrared detecting unit, the second infrared detecting unit, the third infrared detecting unit, and the fourth infrared detecting unit are formed on the thin film body above the opening, and have the same resistance value and resistance temperature coefficient as the resistor body. Four compensating resistors are formed on the thin film body, and the first infrared detecting section and the second infrared detecting section are provided at four corners of a predetermined rectangular area on the thin film body formed above the opening. Is arranged so as to be located at one diagonal position of the rectangular area, and the third infrared detection section and the fourth infrared detection section are arranged so as to be located at the other diagonal position of the rectangular area, Comprised of a first infrared detecting section and the second infrared detecting section The series circuit is a first arm of a Wheatstone bridge, and the series circuit including the third infrared detection section and the fourth infrared detection section is a second arm facing the first arm, and the four compensation circuits are provided. An infrared detecting element, wherein a circuit in which two resistors are connected in series is used as a third arm and a fourth arm of the Wheatstone bridge, respectively.
【請求項2】 基板上に薄膜体を形成し、赤外線を吸収
して抵抗値が変化する抵抗体を備えた、第1赤外線検出
部と第2赤外線検出部と第3赤外線検出部と第4赤外線
検出部とを前記薄膜体上に形成すると共に、前記抵抗体
と同じ抵抗値及び抵抗温度係数の4個の補償抵抗体を前
記薄膜体上に形成し、 前記基板上の所定の矩形領域の4隅に、前記第1赤外線
検出部と前記第2赤外線検出部とが前記矩形領域の一方
の対角位置にくるように配置すると共に、前記第3赤外
線検出部と前記第4赤外線検出部とが前記矩形領域の他
方の対角位置にくるように配置し、 前記第1赤外線検出部と前記第2赤外線検出部とで構成
される直列回路をホイートストンブリッジの第1アーム
とし、前記第3赤外線検出部と前記第4赤外線検出部と
で構成される直列回路を前記第1アームと向かい合う第
2アームとすると共に、4個の前記補償抵抗体を2個ず
つ直列に接続した回路を、それぞれ前記ホイートストン
ブリッジの第3アーム、第4アームとし検出対象の前記
矩形領域上に結ぶ像の全体が、前記矩形領域の内部に投
影される状態で、前記像が前記第1赤外線検出部及び前
記第2赤外線検出部及び前記第3赤外線検出部及び前記
第4赤外線検出部の領域にまたがって投影されるよう
に、前記第1赤外線検出部及び前記第2赤外線検出部及
び前記第3赤外線検出部及び前記第4赤外線検出部を近
接させて配置したことを特徴とする赤外線検出素子。
2. A first infrared detecting section, a second infrared detecting section, a third infrared detecting section, and a fourth infrared detecting section, each of which has a thin film body formed on a substrate and which has a resistance that changes by absorbing infrared rays. An infrared detector and an infrared detector are formed on the thin film body, and four compensating resistors having the same resistance value and temperature coefficient of resistance as the resistor body are formed on the thin film body. At the four corners, the first infrared detecting section and the second infrared detecting section are arranged so as to come to one diagonal position of the rectangular area, and the third infrared detecting section and the fourth infrared detecting section are arranged. Is arranged so as to be on the other diagonal position of the rectangular area, and the series circuit composed of the first infrared detecting section and the second infrared detecting section is used as a first arm of a Wheatstone bridge, and the third infrared A direct component composed of a detector and the fourth infrared detector. A circuit in which the circuit is a second arm facing the first arm and the four compensation resistors are connected in series, two circuits each being a third arm and a fourth arm of the Wheatstone bridge, are the detection targets. In a state where the entire image formed on the rectangular area is projected inside the rectangular area, the image is the first infrared detecting section, the second infrared detecting section, the third infrared detecting section, and the fourth infrared. The first infrared detecting section, the second infrared detecting section, the third infrared detecting section and the fourth infrared detecting section are arranged close to each other so as to project over the area of the detecting section. Infrared detection element.
【請求項3】 少なくとも、前記第1赤外線検出部と前
記第2赤外線検出部と前記第3赤外線検出部と前記第4
赤外線検出部とを形成した、前記矩形領域を覆うよう
に、赤外線吸収層が形成されていることを特徴とする請
求項1または請求項2記載の赤外線検出素子。
3. At least the first infrared detector, the second infrared detector, the third infrared detector, and the fourth infrared detector.
The infrared detection element according to claim 1 or 2, wherein an infrared absorption layer is formed so as to cover the rectangular area in which the infrared detection section is formed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002075262A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-26 Seiko Epson Corporation Infrared detection element and method for fabricating the same and equipment for measuring temperature
JP2019039870A (en) * 2017-08-28 2019-03-14 ファナック株式会社 Detector

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