JPH09145479A - 非接触型温度センサ - Google Patents
非接触型温度センサInfo
- Publication number
- JPH09145479A JPH09145479A JP7333941A JP33394195A JPH09145479A JP H09145479 A JPH09145479 A JP H09145479A JP 7333941 A JP7333941 A JP 7333941A JP 33394195 A JP33394195 A JP 33394195A JP H09145479 A JPH09145479 A JP H09145479A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- substrate
- silicon substrate
- porous silicon
- temperature sensor
- 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
Links
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 赤外線検出素子の性能を損なうことなく、自
動組立が可能な非接触型温度センサを提供する。 【解決手段】 被測定物体から放射される赤外線を吸収
し、電気信号に変換する赤外線センサの赤外線吸収部分
を、熱容量が小さくかつ熱抵抗の高い多孔質シリコン上
に形成する。この多孔質シリコンは、単結晶シリコンを
シリコン酸化物を溶解する溶液中で陽極酸化することに
よって形成する。
動組立が可能な非接触型温度センサを提供する。 【解決手段】 被測定物体から放射される赤外線を吸収
し、電気信号に変換する赤外線センサの赤外線吸収部分
を、熱容量が小さくかつ熱抵抗の高い多孔質シリコン上
に形成する。この多孔質シリコンは、単結晶シリコンを
シリコン酸化物を溶解する溶液中で陽極酸化することに
よって形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物体の温度
を非接触で検知するセンサに関し、特に、赤外線が入射
し、センサ部の温度変化に伴う特性の変化を電気信号と
して検出する赤外線温度センサに関する。
を非接触で検知するセンサに関し、特に、赤外線が入射
し、センサ部の温度変化に伴う特性の変化を電気信号と
して検出する赤外線温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】非接触型温度センサとしてサーモパイル
や焦電センサが挙げられる。これら熱型センサは、量子
型センサと異なり、極低温に冷却する必要がなく、体温
計、侵入警戒装置等、広い用途に用いられている。しか
し、これらの装置は室温付近で使用するため、例えば侵
入警戒装置の場合、侵入者の温度と警戒領域にある物体
とに温度差が少なく、侵入者から放射される赤外線を効
率よく電気信号に変換する必要がある。
や焦電センサが挙げられる。これら熱型センサは、量子
型センサと異なり、極低温に冷却する必要がなく、体温
計、侵入警戒装置等、広い用途に用いられている。しか
し、これらの装置は室温付近で使用するため、例えば侵
入警戒装置の場合、侵入者の温度と警戒領域にある物体
とに温度差が少なく、侵入者から放射される赤外線を効
率よく電気信号に変換する必要がある。
【０００３】赤外線の検知にサーモパイルを使用する場
合、熱起電力の大きく異なる２種類の金属接合によりセ
ンサ部を形成する。センサ部に赤外線が入射すると、赤
外線が入射した部分の温度が上昇する。この温度が上昇
した部分（温接点）と赤外線の入射のない部分（冷接
点）との温度差を利用して、熱電効果（ゼーベック効
果）により、赤外線を電気信号に変換し、増幅及び信号
処理を施し、赤外線の入射の有無を検知する。同様に焦
電センサを使用する場合、強誘電体材料によりセンサ部
を形成する。赤外線が入射すると強誘電体材料の温度が
変化し、赤外線の入射のないときと較べて誘電分極の大
きさが変化する。このような焦電効果により、赤外線を
電気信号に変換し、赤外線の入射の有無を検知する。
合、熱起電力の大きく異なる２種類の金属接合によりセ
ンサ部を形成する。センサ部に赤外線が入射すると、赤
外線が入射した部分の温度が上昇する。この温度が上昇
した部分（温接点）と赤外線の入射のない部分（冷接
点）との温度差を利用して、熱電効果（ゼーベック効
果）により、赤外線を電気信号に変換し、増幅及び信号
処理を施し、赤外線の入射の有無を検知する。同様に焦
電センサを使用する場合、強誘電体材料によりセンサ部
を形成する。赤外線が入射すると強誘電体材料の温度が
変化し、赤外線の入射のないときと較べて誘電分極の大
きさが変化する。このような焦電効果により、赤外線を
電気信号に変換し、赤外線の入射の有無を検知する。
【０００４】このような変換を効率よく行うため、わず
かな赤外線の入射によってもセンサ部の温度が変化する
ように、センサ部の熱容量を小さくするとともに熱抵抗
を高くし、赤外線を吸収するセンサ部を他の部分から熱
的に分離する構造としている。従来のサーモパイルの平
面図を図６（Ａ）、その断面図を図６（Ｂ）に示す。図
に示すように、シリコン基板１表面に、例えば、窒化
膜、酸化膜、窒化膜からなる三層の薄膜１８を形成し、
その上に熱電対を直列に接続した熱電素子４を形成す
る。シリコン基板１は、一部が除去され、開口１７を形
成している。サーモパイルの場合、赤外線を吸収する熱
電素子４の温接点を開口１７上に形成し、シリコン基板
１上の三層の薄膜上に冷接点を形成する。
かな赤外線の入射によってもセンサ部の温度が変化する
ように、センサ部の熱容量を小さくするとともに熱抵抗
を高くし、赤外線を吸収するセンサ部を他の部分から熱
的に分離する構造としている。従来のサーモパイルの平
面図を図６（Ａ）、その断面図を図６（Ｂ）に示す。図
に示すように、シリコン基板１表面に、例えば、窒化
膜、酸化膜、窒化膜からなる三層の薄膜１８を形成し、
その上に熱電対を直列に接続した熱電素子４を形成す
る。シリコン基板１は、一部が除去され、開口１７を形
成している。サーモパイルの場合、赤外線を吸収する熱
電素子４の温接点を開口１７上に形成し、シリコン基板
１上の三層の薄膜上に冷接点を形成する。
【０００５】シリコン基板１は熱伝導率が大きく、薄膜
１８は熱伝導率が小さくかつ熱容量も小さいため、温接
点と冷接点は熱的に分離され、両者の間に熱起電力が発
生するほどの温度差が生じることになる。
１８は熱伝導率が小さくかつ熱容量も小さいため、温接
点と冷接点は熱的に分離され、両者の間に熱起電力が発
生するほどの温度差が生じることになる。
【０００６】更に赤外線を効率よく熱に変換するため、
熱電素子４上に絶縁膜５を介して金属黒６を形成し、サ
ーモパイルを構成する。
熱電素子４上に絶縁膜５を介して金属黒６を形成し、サ
ーモパイルを構成する。
【０００７】一方、焦電センサの場合は、窒化膜等の三
層の薄膜１８上に、熱電対からなる熱電素子４の代わり
に、チタンとプラチナの積層膜等の下部電極を形成し、
その上に強誘電体物質からなる焦電材料をゾル−ゲル
法、スパッタ法あるいはＣＶＤ法により形成し、写真食
刻法等によりパターニングし、更にその上に上部電極を
形成し、シリコン基板１上の三層の薄膜１８上に引き出
し用電極を形成することにより、焦電素子を形成する構
造となる。
層の薄膜１８上に、熱電対からなる熱電素子４の代わり
に、チタンとプラチナの積層膜等の下部電極を形成し、
その上に強誘電体物質からなる焦電材料をゾル−ゲル
法、スパッタ法あるいはＣＶＤ法により形成し、写真食
刻法等によりパターニングし、更にその上に上部電極を
形成し、シリコン基板１上の三層の薄膜１８上に引き出
し用電極を形成することにより、焦電素子を形成する構
造となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このようにサーモパイ
ルあるいは焦電センサの赤外線を吸収する部分は、いず
れも、熱容量を小さくし、熱抵抗を大きくするため、窒
化膜等の薄膜上に形成される。このような構造の薄膜
は、機械的に極めて脆弱で、自動組立ができないという
問題があった。
ルあるいは焦電センサの赤外線を吸収する部分は、いず
れも、熱容量を小さくし、熱抵抗を大きくするため、窒
化膜等の薄膜上に形成される。このような構造の薄膜
は、機械的に極めて脆弱で、自動組立ができないという
問題があった。
【０００９】例えば、このような構造のサーモパイル等
を組み立てる際、リードフレームのダイアイランド表面
あるいはメタルキャンタイプヘッダの接着面表面にダイ
ボンドする場合、通常半導体装置の組立工程に使用する
真空吸着によるハンドリングができない。真空吸着によ
って薄膜あるいは熱電素子等が破損してしまうからであ
る。そのため、手作業でダイボンドしなければならな
い。
を組み立てる際、リードフレームのダイアイランド表面
あるいはメタルキャンタイプヘッダの接着面表面にダイ
ボンドする場合、通常半導体装置の組立工程に使用する
真空吸着によるハンドリングができない。真空吸着によ
って薄膜あるいは熱電素子等が破損してしまうからであ
る。そのため、手作業でダイボンドしなければならな
い。
【００１０】更に、シリコン基板裏面全体を銀ペースト
等の接着剤で接着すると、シリコン基板１の開口１７が
密封されてしまい、開口１７内に残存する空気が温度の
上下によって膨張、収縮するため、薄膜１８がゆがんだ
り、薄膜１８、熱電素子４等が破損してしまうという問
題があった。
等の接着剤で接着すると、シリコン基板１の開口１７が
密封されてしまい、開口１７内に残存する空気が温度の
上下によって膨張、収縮するため、薄膜１８がゆがんだ
り、薄膜１８、熱電素子４等が破損してしまうという問
題があった。
【００１１】このような問題を解決するため、シリコン
基板１の開口を密封しないように、接着剤をシリコン基
板１裏面の一部分のみに接触させるように塗布する方法
が採用されていた。しかしこのような方法では、接着剤
の塗布の位置、量の制御が難しかったり、ダイボンド時
のサーモパイル等のチップの位置精度を高める必要があ
り、組立コストが高くなるという問題があった。更に、
ダイボンド後、ワイヤボンドのボンディングパッドは、
接着剤の塗布位置近傍でないと、チップがダメージを受
けるため、チップ及びパッケージの設計が制約を受ける
という問題があった。
基板１の開口を密封しないように、接着剤をシリコン基
板１裏面の一部分のみに接触させるように塗布する方法
が採用されていた。しかしこのような方法では、接着剤
の塗布の位置、量の制御が難しかったり、ダイボンド時
のサーモパイル等のチップの位置精度を高める必要があ
り、組立コストが高くなるという問題があった。更に、
ダイボンド後、ワイヤボンドのボンディングパッドは、
接着剤の塗布位置近傍でないと、チップがダメージを受
けるため、チップ及びパッケージの設計が制約を受ける
という問題があった。
【００１２】また、薄膜等の一部に通気孔を開けたり、
シリコン基板１裏面に異方性エッチングにより、溝を設
けることで、開口１７内の空気を外部と通気させる方法
や、リードフレームのダイアイランド表面あるいはメタ
ルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける方法も採ら
れてきた。しかしこれらの方法も、製造工程が増加した
り、リードフレーム等のコストが高くなるという問題が
あった。
シリコン基板１裏面に異方性エッチングにより、溝を設
けることで、開口１７内の空気を外部と通気させる方法
や、リードフレームのダイアイランド表面あるいはメタ
ルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける方法も採ら
れてきた。しかしこれらの方法も、製造工程が増加した
り、リードフレーム等のコストが高くなるという問題が
あった。
【００１３】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、素子の性能を損なわず、自動組立が可能な
非接触型温度センサを提供することを目的とする。
れたもので、素子の性能を損なわず、自動組立が可能な
非接触型温度センサを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、被測定物体から放射される赤外線を吸収し、
電気信号に変換する赤外線センサを備えた非接触型温度
センサにおいて、赤外線センサの赤外線の吸収部分を熱
容量が小さくかつ熱抵抗の高い多孔質シリコン上に形成
することを特徴とするものである。
するため、被測定物体から放射される赤外線を吸収し、
電気信号に変換する赤外線センサを備えた非接触型温度
センサにおいて、赤外線センサの赤外線の吸収部分を熱
容量が小さくかつ熱抵抗の高い多孔質シリコン上に形成
することを特徴とするものである。
【００１５】また、この多孔質シリコンは、単結晶シリ
コンをシリコン酸化物を溶解する溶液中で陽極酸化する
ことにより形成することを特徴とするものである。
コンをシリコン酸化物を溶解する溶液中で陽極酸化する
ことにより形成することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、サーモパイルを例に取り、
本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように本発
明のサーモパイルは、従来シリコン基板の開口上に形成
されていた熱電素子を、多孔質シリコン上に形成するよ
うに構成したものである。図において１はシリコン基
板、２は多孔質シリコン、３は絶縁膜、４は熱電対群か
らなる熱電素子、５は絶縁膜、６は金属黒を示す。
本発明の実施の形態を説明する。図１に示すように本発
明のサーモパイルは、従来シリコン基板の開口上に形成
されていた熱電素子を、多孔質シリコン上に形成するよ
うに構成したものである。図において１はシリコン基
板、２は多孔質シリコン、３は絶縁膜、４は熱電対群か
らなる熱電素子、５は絶縁膜、６は金属黒を示す。
【００１７】このような構造のサーモパイルが、シリコ
ン基板上に複数個同時に形成される製造工程を以下に示
す。まず、Ｎ型の単結晶シリコン基板１表面に多孔質シ
リコン形成予定領域を露出するように、Ｓｉ3Ｎ4膜、ホ
トレジスト、ワックス等のマスク材をパターニングす
る。その後、図２に示すように、テフロン製の容器７に
シリコン基板１をＯリング８によって挟持し固定し、多
孔質シリコン形成予定領域をフッ化水素酸の水溶液９に
接触させる。シリコン基板１の裏面側に電極を接触さ
せ、シリコン基板１を陽極、白金板あるいは白金メッシ
ュ等の対向電極１０を陰極として、電源１１に接続す
る。電流を供給し、陽極酸化を行う。その結果、シリコ
ン基板１の溶液９に接触する表面は、全体が均一に溶解
されることはなく、基板表面に対して、垂直方向に多く
の細孔が形成され、いわゆる多孔質シリコンとなる。マ
スク材によって被覆されたシリコン基板は、変化が無
い。
ン基板上に複数個同時に形成される製造工程を以下に示
す。まず、Ｎ型の単結晶シリコン基板１表面に多孔質シ
リコン形成予定領域を露出するように、Ｓｉ3Ｎ4膜、ホ
トレジスト、ワックス等のマスク材をパターニングす
る。その後、図２に示すように、テフロン製の容器７に
シリコン基板１をＯリング８によって挟持し固定し、多
孔質シリコン形成予定領域をフッ化水素酸の水溶液９に
接触させる。シリコン基板１の裏面側に電極を接触さ
せ、シリコン基板１を陽極、白金板あるいは白金メッシ
ュ等の対向電極１０を陰極として、電源１１に接続す
る。電流を供給し、陽極酸化を行う。その結果、シリコ
ン基板１の溶液９に接触する表面は、全体が均一に溶解
されることはなく、基板表面に対して、垂直方向に多く
の細孔が形成され、いわゆる多孔質シリコンとなる。マ
スク材によって被覆されたシリコン基板は、変化が無
い。
【００１８】陽極酸化により形成される多孔質シリコン
の細孔の形状は、シリコン基板の主表面の結晶方位が
（１００）面の場合、柱状構造となり、主表面の結晶方
位が（１１１）面の場合、枝状部分を持つ樹枝状構造と
なることが知られている（J.Electrochem.Soc.,Vol137,
No.2,1990 PP653-659）。このような細孔の成長と同時
に、細孔内への電解液（フッ化水素酸の水溶液）が流入
し、二次的な溶解も進行し、多くの細孔の間にシリコン
が残る多孔質シリコンが形成される。例えば、シリコン
基板１がＮ型０．０１Ωｃｍでその主表面が（１００）
面の結晶方位を持つ場合、陽極酸化後のシリコン基板
は、表面は小さな細孔１２があり（図３Ａ）、断面形状
は残存するシリコン１３間に、微細な空隙が形成される
（図３Ｂ）。４８％のフッ化水素酸中で１００ｍＡ／ｍ
ｍ2の化成電流で陽極酸化を行った場合、多孔質層は約
８μｍ／分で垂直方向へ形成される。この時、空孔率は
５０％から６０％にも達する。化成電流密度を変えるこ
とで、形成速度や空孔率を変えることも可能である。多
孔質シリコン２の厚さは、空孔率等に応じて、所望の熱
抵抗が得られる厚さに適宜設定される。
の細孔の形状は、シリコン基板の主表面の結晶方位が
（１００）面の場合、柱状構造となり、主表面の結晶方
位が（１１１）面の場合、枝状部分を持つ樹枝状構造と
なることが知られている（J.Electrochem.Soc.,Vol137,
No.2,1990 PP653-659）。このような細孔の成長と同時
に、細孔内への電解液（フッ化水素酸の水溶液）が流入
し、二次的な溶解も進行し、多くの細孔の間にシリコン
が残る多孔質シリコンが形成される。例えば、シリコン
基板１がＮ型０．０１Ωｃｍでその主表面が（１００）
面の結晶方位を持つ場合、陽極酸化後のシリコン基板
は、表面は小さな細孔１２があり（図３Ａ）、断面形状
は残存するシリコン１３間に、微細な空隙が形成される
（図３Ｂ）。４８％のフッ化水素酸中で１００ｍＡ／ｍ
ｍ2の化成電流で陽極酸化を行った場合、多孔質層は約
８μｍ／分で垂直方向へ形成される。この時、空孔率は
５０％から６０％にも達する。化成電流密度を変えるこ
とで、形成速度や空孔率を変えることも可能である。多
孔質シリコン２の厚さは、空孔率等に応じて、所望の熱
抵抗が得られる厚さに適宜設定される。
【００１９】このように形成された多孔質シリコン２の
抵抗値は、シリコン基板１の抵抗値が低いにもかかわら
ず、極めて高い抵抗値を示す。上述の条件で形成した場
合、１００ｋΩ／μｍ／ｍｍ2になる。尚、このままで
は抵抗値が安定しない場合があるので、極短時間高温で
酸化処理（Rapid Thermal Oxidation）を施すのが好ま
しい。この酸化処理によって抵抗値は、陽極酸化直後の
１／１０から１／１００まで低下する。しかし低下した
値でも、シリコン基板の抵抗値に較べて、多孔質シリコ
ンの厚さが１μｍの場合で、１０4倍の抵抗比を得るこ
とができる。
抵抗値は、シリコン基板１の抵抗値が低いにもかかわら
ず、極めて高い抵抗値を示す。上述の条件で形成した場
合、１００ｋΩ／μｍ／ｍｍ2になる。尚、このままで
は抵抗値が安定しない場合があるので、極短時間高温で
酸化処理（Rapid Thermal Oxidation）を施すのが好ま
しい。この酸化処理によって抵抗値は、陽極酸化直後の
１／１０から１／１００まで低下する。しかし低下した
値でも、シリコン基板の抵抗値に較べて、多孔質シリコ
ンの厚さが１μｍの場合で、１０4倍の抵抗比を得るこ
とができる。
【００２０】次に、多孔質シリコン２上に熱電素子を形
成する。多孔質シリコン２の表面には、平均径数ミクロ
ンの細孔１２が開口している。そこで、多孔質シリコン
の空孔率を下げずに細孔１２の開口をふさぎ、平坦化す
る必要がある。平坦化の方法を図４に示す。図に示すよ
うに、シリコン基板１の多孔質シリコンが形成されてい
る面を表面にし、斜め蒸着となるように台１４に固定す
る。台１４を回転させながら、絶縁物等の蒸着物１５を
電子ビーム１６で加熱する。放射状に飛散する蒸着物１
５は、シリコン基板１表面の垂直方向に対して斜め方向
から被着する。その結果、図５に示すように、細孔１２
の表面に選択的に蒸着物１５が被着し、細孔１２の表面
近傍がふさがれ、更に蒸着を続けると、シリコン基板表
面は次第に平坦化されていく。
成する。多孔質シリコン２の表面には、平均径数ミクロ
ンの細孔１２が開口している。そこで、多孔質シリコン
の空孔率を下げずに細孔１２の開口をふさぎ、平坦化す
る必要がある。平坦化の方法を図４に示す。図に示すよ
うに、シリコン基板１の多孔質シリコンが形成されてい
る面を表面にし、斜め蒸着となるように台１４に固定す
る。台１４を回転させながら、絶縁物等の蒸着物１５を
電子ビーム１６で加熱する。放射状に飛散する蒸着物１
５は、シリコン基板１表面の垂直方向に対して斜め方向
から被着する。その結果、図５に示すように、細孔１２
の表面に選択的に蒸着物１５が被着し、細孔１２の表面
近傍がふさがれ、更に蒸着を続けると、シリコン基板表
面は次第に平坦化されていく。
【００２１】このような方法によれば、多孔質シリコン
の空孔率を下げることなく、細孔１２をふさぐことがで
きる。更に一層平坦化が必要な場合は、細孔１２の開口
をふさいだ後、蒸着被着した絶縁膜、具体的には二酸化
シリコンに拡散またはイオン注入によって硼素あるいは
リン等を添加し、融点まで温度を上げることで、溶解
（リフロー）させ、所望の平坦度を得ることができる。
の空孔率を下げることなく、細孔１２をふさぐことがで
きる。更に一層平坦化が必要な場合は、細孔１２の開口
をふさいだ後、蒸着被着した絶縁膜、具体的には二酸化
シリコンに拡散またはイオン注入によって硼素あるいは
リン等を添加し、融点まで温度を上げることで、溶解
（リフロー）させ、所望の平坦度を得ることができる。
【００２２】また、多孔質シリコンの細孔は、半導体の
製造工程で使用されるＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ
法を用いて、二酸化シリコン、ＰＳＧ（リンガラス）、
ＢＳＧ（硼素ガラス）あるいはＢＰＳＧ（硼素リンガラ
ス）を通常の方法で数ミクロン堆積すれば、これらの膜
の生成に寄与する化学種の平均自由行程は短いため、常
圧の場合、細孔の開口の表面付近に選択的に堆積し、内
部の空孔率を下げることなく、開口をふさぐこともでき
る。更に前述のリフローを行い、より一層の平坦化を行
っても良い。
製造工程で使用されるＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ
法を用いて、二酸化シリコン、ＰＳＧ（リンガラス）、
ＢＳＧ（硼素ガラス）あるいはＢＰＳＧ（硼素リンガラ
ス）を通常の方法で数ミクロン堆積すれば、これらの膜
の生成に寄与する化学種の平均自由行程は短いため、常
圧の場合、細孔の開口の表面付近に選択的に堆積し、内
部の空孔率を下げることなく、開口をふさぐこともでき
る。更に前述のリフローを行い、より一層の平坦化を行
っても良い。
【００２３】以上のように形成した平坦化された多孔質
シリコン上に、従来と同様の方法で、複数の熱電対から
なる熱電素子４を形成する。この時、従来開口１７上に
形成していた温接点は多孔質シリコン２上に、シリコン
基板１上の薄膜上に形成していた冷接点は従来同様、多
孔質化されていない単結晶シリコン基板上の絶縁膜３上
に形成する。更に、赤外線を効果的に熱に変換するた
め、熱電素子４上に絶縁膜５を介して金属黒６を形成し
ても良い。その後、シリコン基板をデイシングによりダ
イス化し、サーモパイル素子を完成する。このような形
状のサーモパイルにより、従来同様に赤外線を電気信号
に変換し、増幅及び信号処理を施す手段を付加し、赤外
線の入射の有無を検知する非接触型温度センサを完成す
る。
シリコン上に、従来と同様の方法で、複数の熱電対から
なる熱電素子４を形成する。この時、従来開口１７上に
形成していた温接点は多孔質シリコン２上に、シリコン
基板１上の薄膜上に形成していた冷接点は従来同様、多
孔質化されていない単結晶シリコン基板上の絶縁膜３上
に形成する。更に、赤外線を効果的に熱に変換するた
め、熱電素子４上に絶縁膜５を介して金属黒６を形成し
ても良い。その後、シリコン基板をデイシングによりダ
イス化し、サーモパイル素子を完成する。このような形
状のサーモパイルにより、従来同様に赤外線を電気信号
に変換し、増幅及び信号処理を施す手段を付加し、赤外
線の入射の有無を検知する非接触型温度センサを完成す
る。
【００２４】このように形成した本発明のサーモパイル
は、組立時において、リードフレームのダイアイランド
表面あるいはメタルキャンタイプヘッダの接着面表面に
ダイボンドする場合、通常半導体装置の組立に使用する
真空吸着によるハンドリング方法を用いても薄膜あるい
は熱電素子等が破損することはなく、自動ダイボンドが
可能となった。更に、シリコン基板裏面を銀ペースト等
の接着剤で接着する場合、シリコン基板１に従来のよう
な開口１７がないから、全面を接着することができる。
従って、接着剤の塗布の位置、量の制御や、ダイボンド
時のサーモパイル等のチップの位置精度を高めた組立技
術が必要がなくなる。更に、ダイボンド後、ワイヤボン
ドのボンディングパッドは任意の位置に設定することが
でき、チップ及びパッケージの設計の自由度が増す。
は、組立時において、リードフレームのダイアイランド
表面あるいはメタルキャンタイプヘッダの接着面表面に
ダイボンドする場合、通常半導体装置の組立に使用する
真空吸着によるハンドリング方法を用いても薄膜あるい
は熱電素子等が破損することはなく、自動ダイボンドが
可能となった。更に、シリコン基板裏面を銀ペースト等
の接着剤で接着する場合、シリコン基板１に従来のよう
な開口１７がないから、全面を接着することができる。
従って、接着剤の塗布の位置、量の制御や、ダイボンド
時のサーモパイル等のチップの位置精度を高めた組立技
術が必要がなくなる。更に、ダイボンド後、ワイヤボン
ドのボンディングパッドは任意の位置に設定することが
でき、チップ及びパッケージの設計の自由度が増す。
【００２５】また、薄膜等の一部に通気孔を開けたり、
シリコン基板１裏面に異方性エッチングにより、溝を設
けたり、リードフレームのダイアイランド表面あるいは
メタルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける必要も
なく、製造工程の増加や、リードフレーム等のコスト高
を招くこともない。
シリコン基板１裏面に異方性エッチングにより、溝を設
けたり、リードフレームのダイアイランド表面あるいは
メタルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける必要も
なく、製造工程の増加や、リードフレーム等のコスト高
を招くこともない。
【００２６】多孔質シリコン上に熱電素子を形成した本
発明のサーモパイルと薄膜上に熱電素子を形成した従来
のサーモパイルの特性を比較すると、その出力が従来の
８０％となることがわかった。しかし、これは実用上全
く支障のない値であり、本発明の構造を採用すること
で、自動組立が可能となる効果は大きい。
発明のサーモパイルと薄膜上に熱電素子を形成した従来
のサーモパイルの特性を比較すると、その出力が従来の
８０％となることがわかった。しかし、これは実用上全
く支障のない値であり、本発明の構造を採用すること
で、自動組立が可能となる効果は大きい。
【００２７】以上サーモパイルを例に取り説明を行った
が、多孔質シリコン上に熱電素子の代わりに焦電素子を
形成した焦電センサや他の熱型センサの場合も全く同様
の効果があることは明らかである。
が、多孔質シリコン上に熱電素子の代わりに焦電素子を
形成した焦電センサや他の熱型センサの場合も全く同様
の効果があることは明らかである。
【００２８】また、多孔質シリコンの形成条件は、上述
の条件に限定されることなく、例えば、フッ化水素酸の
水溶液の代わりにフッ酸のエタノール溶液、フッ化水
素、硝酸、酢酸の混合液等のシリコン酸化物を溶解する
溶液を陽極酸化の電解液として選択することもできる。
の条件に限定されることなく、例えば、フッ化水素酸の
水溶液の代わりにフッ酸のエタノール溶液、フッ化水
素、硝酸、酢酸の混合液等のシリコン酸化物を溶解する
溶液を陽極酸化の電解液として選択することもできる。
【００２９】更に陽極酸化時に、シリコン基板裏面から
ハロゲンランプを照射し、陽極酸化により形成された柱
状、枝状構造の細孔内へ電解液の流入し生じる二次的な
溶解を促進することも可能である。
ハロゲンランプを照射し、陽極酸化により形成された柱
状、枝状構造の細孔内へ電解液の流入し生じる二次的な
溶解を促進することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来の薄
膜に代えて多孔質シリコン上に熱電素子等を形成する構
造としたため、組立時において、リードフレームのダイ
アイランド表面あるいはメタルキャンタイプヘッダの接
着面表面にダイボンドする場合、通常半導体装置の組立
工程に使用する真空吸着によるハンドリングが可能とな
り、自動組立が可能となった。更に、シリコン基板を銀
ペースト等の接着剤で接着する場合、全面を接着するこ
とができるため、接着剤の塗布の位置、量の制御や、ダ
イボンド時のサーモパイル等のチップの位置精度を高め
る必要がなくなり、組立コストを抑えることができる。
更に、ダイボンド後、ワイヤボンドのボンディングパッ
ドは任意の位置に設定することができ、チップ及びパッ
ケージの設計の自由度が増すという効果がある。
膜に代えて多孔質シリコン上に熱電素子等を形成する構
造としたため、組立時において、リードフレームのダイ
アイランド表面あるいはメタルキャンタイプヘッダの接
着面表面にダイボンドする場合、通常半導体装置の組立
工程に使用する真空吸着によるハンドリングが可能とな
り、自動組立が可能となった。更に、シリコン基板を銀
ペースト等の接着剤で接着する場合、全面を接着するこ
とができるため、接着剤の塗布の位置、量の制御や、ダ
イボンド時のサーモパイル等のチップの位置精度を高め
る必要がなくなり、組立コストを抑えることができる。
更に、ダイボンド後、ワイヤボンドのボンディングパッ
ドは任意の位置に設定することができ、チップ及びパッ
ケージの設計の自由度が増すという効果がある。
【００３１】また、薄膜等の一部に通気孔を開けたり、
シリコン基板裏面に異方性エッチングにより、溝を設け
たり、リードフレームのダイアイランド表面あるいはメ
タルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける必要もな
く、製造工程の増加や、リードフレーム等のコスト高を
招くこともない。
シリコン基板裏面に異方性エッチングにより、溝を設け
たり、リードフレームのダイアイランド表面あるいはメ
タルキャップヘッダの接着面表面に溝を設ける必要もな
く、製造工程の増加や、リードフレーム等のコスト高を
招くこともない。
【図１】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の多孔質シリコンを説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の製造方法を説明する説明
図である。
図である。
【図５】本発明の実施の形態の製造方法を説明する説明
図である。
図である。
【図６】従来のサーモパイルの構造を説明する説明図で
ある。
ある。
１ シリコン基板 ２ 多孔質シリコン ３ 絶縁膜 ４ 熱電素子 ５ 絶縁膜 ６ 金属黒 ７ 容器 ８ Ｏリング ９ 電解液 １０ 対向電極 １１ 電源 １２ 細孔 １３ シリコン １４ 台 １５ 蒸着物 １６ 電子ビーム １７ 開口 １８ 薄膜
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定物体から放射される赤外線を吸収
し、電気信号に変換する赤外線センサを備えた非接触型
温度センサにおいて、 前記赤外線センサの赤外線の吸収部分を多孔質シリコン
上に形成することを特徴とする非接触型温度センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の非接触型温度センサにお
いて、前記多孔質シリコンは、単結晶シリコンをシリコ
ン酸化物を溶解する溶液中で陽極酸化することにより形
成することを特徴とする非接触型温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7333941A JPH09145479A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 非接触型温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7333941A JPH09145479A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 非接触型温度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145479A true JPH09145479A (ja) | 1997-06-06 |
Family
ID=18271695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7333941A Pending JPH09145479A (ja) | 1995-11-29 | 1995-11-29 | 非接触型温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09145479A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548879B2 (en) | 1999-11-01 | 2003-04-15 | Hiroyoshi Komobuchi | Semiconductor device having heat detecting element and insulating cavity and method of manufacturing the same |
| JP2009210289A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線検出システム |
| WO2011145295A1 (ja) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | 日本電気株式会社 | ボロメータ、その製造方法 |
| CN104108677A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-22 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种mems硅基微热板及其加工方法 |
| WO2017208790A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 可変容量コンデンサ |
-
1995
- 1995-11-29 JP JP7333941A patent/JPH09145479A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6548879B2 (en) | 1999-11-01 | 2003-04-15 | Hiroyoshi Komobuchi | Semiconductor device having heat detecting element and insulating cavity and method of manufacturing the same |
| US6617659B2 (en) | 1999-11-01 | 2003-09-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device having heat detecting element and insulating cavity and method of manufacturing thereof |
| JP2009210289A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線検出システム |
| WO2011145295A1 (ja) * | 2010-05-20 | 2011-11-24 | 日本電気株式会社 | ボロメータ、その製造方法 |
| CN104108677A (zh) * | 2014-07-18 | 2014-10-22 | 苏州能斯达电子科技有限公司 | 一种mems硅基微热板及其加工方法 |
| WO2017208790A1 (ja) * | 2016-05-30 | 2017-12-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 可変容量コンデンサ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4158830B2 (ja) | 熱型赤外線検出装置の製造方法 | |
| US5242863A (en) | Silicon diaphragm piezoresistive pressure sensor and fabrication method of the same | |
| EP1039280B1 (en) | Thermopile-type infrared sensor and process for producing the same | |
| JP4944590B2 (ja) | 熱型赤外線検出装置の製造方法 | |
| JP2000298060A (ja) | 赤外線センサ及びその製造方法 | |
| JP2003177064A (ja) | 非接触型温度測定センサ | |
| JP2000340848A (ja) | サーモパイル型赤外線センサ及びその製造方法 | |
| CN112661106A (zh) | 非制冷探测器的晶圆级封装方法、非制冷探测器及其制备方法 | |
| JP4581215B2 (ja) | 薄膜センシング部を有する半導体装置の製造方法 | |
| US6949286B2 (en) | Radiation-absorbing layers for thermopile radiation detectors | |
| JPH09145479A (ja) | 非接触型温度センサ | |
| JP2541458B2 (ja) | 赤外線センサおよびその製造方法 | |
| CN212539430U (zh) | 异质整合的热红外线感测元件及热红外线感测器 | |
| CN113428833A (zh) | Mems热电堆红外传感器及制备方法 | |
| JP2012173156A (ja) | 赤外線センサモジュール | |
| JP4052041B2 (ja) | 赤外線センサとその製造方法 | |
| JPH08159866A (ja) | 赤外線センサ | |
| CN216671681U (zh) | 一种钽酸锂敏感元及应用其的红外热释探测器 | |
| CN114242882B (zh) | 一种红外探测器芯片的制备方法 | |
| JPS62123348A (ja) | 化学センサ | |
| CN112768598B (zh) | 一种红外热释电探测器及其制备方法 | |
| TW541413B (en) | Two-layer thermo-electric stack sensor device | |
| JPH08315969A (ja) | マイクロヒーターとその製造方法及びガスセンサー | |
| JP3269199B2 (ja) | 焦電型赤外線検出素子 | |
| CN114156402A (zh) | 一种钽酸锂敏感元及应用其的红外热释探测器、制作方法 |