JPH11153490A - 半導体赤外線検出装置 - Google Patents
半導体赤外線検出装置Info
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- JPH11153490A JPH11153490A JP9335007A JP33500797A JPH11153490A JP H11153490 A JPH11153490 A JP H11153490A JP 9335007 A JP9335007 A JP 9335007A JP 33500797 A JP33500797 A JP 33500797A JP H11153490 A JPH11153490 A JP H11153490A
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- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の半導体赤外線検出装置では、自己診断
時に素子表面の絶縁膜や配線がヒータによって直接加熱
されるため、素子表面が劣化した。また、素子が封止さ
れるパッケージ内の雰囲気の異常については自己診断出
来なかった。 【解決手段】 自己診断時には、自己診断回路１０によ
って拡散抵抗１１に電圧が印加されて電流が流され、拡
散抵抗１１は自己発熱して赤外線を放射する。この赤外
線は封止雰囲気に通じた空洞３を電磁波として伝播し、
ダイアフラム部２上に形成された赤外線吸収膜９に吸収
される。赤外線吸収膜９はこの赤外線の吸収によって温
度が上昇し、この温度上昇は熱電対４の温接点５に伝え
られる。熱電対４はこの温度上昇に応じた電圧を自己診
断回路１０へ出力し、自己診断回路１０はこの入力電圧
から装置自身の自己診断を行う。従って、自己診断は赤
外線吸収膜９の動作が関与して動作時と同じ熱伝導態様
で行われる
時に素子表面の絶縁膜や配線がヒータによって直接加熱
されるため、素子表面が劣化した。また、素子が封止さ
れるパッケージ内の雰囲気の異常については自己診断出
来なかった。 【解決手段】 自己診断時には、自己診断回路１０によ
って拡散抵抗１１に電圧が印加されて電流が流され、拡
散抵抗１１は自己発熱して赤外線を放射する。この赤外
線は封止雰囲気に通じた空洞３を電磁波として伝播し、
ダイアフラム部２上に形成された赤外線吸収膜９に吸収
される。赤外線吸収膜９はこの赤外線の吸収によって温
度が上昇し、この温度上昇は熱電対４の温接点５に伝え
られる。熱電対４はこの温度上昇に応じた電圧を自己診
断回路１０へ出力し、自己診断回路１０はこの入力電圧
から装置自身の自己診断を行う。従って、自己診断は赤
外線吸収膜９の動作が関与して動作時と同じ熱伝導態様
で行われる
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線吸収体に入
射する赤外線量を温度検出素子によって計測する半導体
赤外線検出装置に関し、特に、装置自身の故障を自己診
断する機能を備えた半導体赤外線検出装置に関するもの
である。
射する赤外線量を温度検出素子によって計測する半導体
赤外線検出装置に関し、特に、装置自身の故障を自己診
断する機能を備えた半導体赤外線検出装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の熱式の半導体赤外線検出
装置としては、例えば、特開平７−１８１０８２号公報
に開示されたものがある。同公報には次のような半導体
赤外線検出装置が示されている。
装置としては、例えば、特開平７−１８１０８２号公報
に開示されたものがある。同公報には次のような半導体
赤外線検出装置が示されている。
【０００３】この半導体赤外線検出装置は、シリコン基
板上に形成された赤外線検出部分と、この赤外線検出部
分と電気的に接続された自己診断回路とから構成されて
いる。シリコン基板は肉薄のダイアフラム部と肉厚のフ
レーム部とからなり、ダイアフラム部上には熱電対の温
接点を介して赤外線吸収膜が形成されている。熱電対の
冷接点はフレーム部上に形成されており、温接点と冷接
点とは熱分離されている。従って、赤外線吸収膜に赤外
線が吸収されて温接点の温度が上昇しても、この温度上
昇はほとんど冷接点には伝わらない構造になっている。
板上に形成された赤外線検出部分と、この赤外線検出部
分と電気的に接続された自己診断回路とから構成されて
いる。シリコン基板は肉薄のダイアフラム部と肉厚のフ
レーム部とからなり、ダイアフラム部上には熱電対の温
接点を介して赤外線吸収膜が形成されている。熱電対の
冷接点はフレーム部上に形成されており、温接点と冷接
点とは熱分離されている。従って、赤外線吸収膜に赤外
線が吸収されて温接点の温度が上昇しても、この温度上
昇はほとんど冷接点には伝わらない構造になっている。
【０００４】熱電対は赤外線吸収膜に吸収される赤外線
量に応じた電圧を所定の測定回路に出力する。この出力
電圧は自己診断回路にも与えられており、自己診断回路
は装置自身に生じた故障を検出して警報信号として出力
する。この自己診断は、冷接点下に形成されたヒータが
自己診断回路によって電圧印加され、このヒータが発熱
することによって行われる。ヒータの発熱は層間絶縁膜
を介して冷接点に伝わり、冷接点の温度を上昇させる。
従って、自己診断時、冷接点の温度は温接点の温度より
も高くなって熱電対には逆極性の熱起電力が生じる。
量に応じた電圧を所定の測定回路に出力する。この出力
電圧は自己診断回路にも与えられており、自己診断回路
は装置自身に生じた故障を検出して警報信号として出力
する。この自己診断は、冷接点下に形成されたヒータが
自己診断回路によって電圧印加され、このヒータが発熱
することによって行われる。ヒータの発熱は層間絶縁膜
を介して冷接点に伝わり、冷接点の温度を上昇させる。
従って、自己診断時、冷接点の温度は温接点の温度より
も高くなって熱電対には逆極性の熱起電力が生じる。
【０００５】自己診断回路は熱電対が出力するこの電圧
を検出し、装置自身の故障を自己診断する。つまり、自
己診断回路によってヒータが発熱しても、熱電対から出
力電圧が検出されない場合には、熱電対または配線が断
線している故障が検出される。このような自己診断は電
源投入時や動作時に行われ、動作時には一定時間間隔を
おいて定期的に行われる。
を検出し、装置自身の故障を自己診断する。つまり、自
己診断回路によってヒータが発熱しても、熱電対から出
力電圧が検出されない場合には、熱電対または配線が断
線している故障が検出される。このような自己診断は電
源投入時や動作時に行われ、動作時には一定時間間隔を
おいて定期的に行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の熱式半導体赤外線検出装置においては、ヒータ
のような熱源を素子表面に設け、熱伝導を使って熱電対
の接点を加熱して自己診断する構造であるため、次のよ
うな問題が発生する。
た従来の熱式半導体赤外線検出装置においては、ヒータ
のような熱源を素子表面に設け、熱伝導を使って熱電対
の接点を加熱して自己診断する構造であるため、次のよ
うな問題が発生する。
【０００７】つまり、素子表面に設けた絶縁膜や配線
は、定期的に行われる自己診断の際にヒータによって直
接加熱されるため、加熱と冷却が繰り返し加えられる。
このため、素子表面にストレスが定期的に加えられる結
果となり、素子表面状態の劣化を招き、半導体赤外線検
出装置の信頼性は低下する。
は、定期的に行われる自己診断の際にヒータによって直
接加熱されるため、加熱と冷却が繰り返し加えられる。
このため、素子表面にストレスが定期的に加えられる結
果となり、素子表面状態の劣化を招き、半導体赤外線検
出装置の信頼性は低下する。
【０００８】また、自己診断は熱源によって加熱された
熱電対の出力電圧が調べられて行われており、赤外線吸
収膜の動作は自己診断には一切関与していない。つま
り、上記従来の半導体赤外線検出装置における自己診断
は、動作時と異なる熱伝導態様で行われており、従っ
て、外来する赤外線が通過する、パッケージ内の封止雰
囲気の異常については、自己診断することが出来なかっ
た。
熱電対の出力電圧が調べられて行われており、赤外線吸
収膜の動作は自己診断には一切関与していない。つま
り、上記従来の半導体赤外線検出装置における自己診断
は、動作時と異なる熱伝導態様で行われており、従っ
て、外来する赤外線が通過する、パッケージ内の封止雰
囲気の異常については、自己診断することが出来なかっ
た。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたもので、封止雰囲気に通じる
空洞を形成する肉薄のダイアフラム部を備えた半導体基
板と、このダイアフラム上に形成された赤外線吸収体
と、この赤外線吸収体に入射する赤外線強度に応じて出
力電圧が変化する温度検出素子と、印加された電圧に応
じて赤外線を放射する，上記空洞を介してダイアフラム
に対向して設けられた赤外線放射体と、この赤外線放射
体に電圧を印加し，温度検出素子の出力電圧を検出して
自己診断する自己診断手段とから、半導体赤外線検出装
置を構成した。
を解決するためになされたもので、封止雰囲気に通じる
空洞を形成する肉薄のダイアフラム部を備えた半導体基
板と、このダイアフラム上に形成された赤外線吸収体
と、この赤外線吸収体に入射する赤外線強度に応じて出
力電圧が変化する温度検出素子と、印加された電圧に応
じて赤外線を放射する，上記空洞を介してダイアフラム
に対向して設けられた赤外線放射体と、この赤外線放射
体に電圧を印加し，温度検出素子の出力電圧を検出して
自己診断する自己診断手段とから、半導体赤外線検出装
置を構成した。
【００１０】本構成においては、自己診断時、赤外線放
射体は自己診断手段によって電圧印加され、赤外線を放
射する。この赤外線は封止雰囲気に通じた空洞を電磁波
として伝播し、ダイアフラム上に形成された赤外線吸収
体に吸収される。赤外線吸収体はこの赤外線の吸収によ
って温度が上昇し、この温度上昇は温度検出素子に伝え
られる。温度検出素子は温度上昇に応じた電圧を自己診
断手段に出力し、自己診断手段はこの入力電圧から装置
自身の自己診断を行う。
射体は自己診断手段によって電圧印加され、赤外線を放
射する。この赤外線は封止雰囲気に通じた空洞を電磁波
として伝播し、ダイアフラム上に形成された赤外線吸収
体に吸収される。赤外線吸収体はこの赤外線の吸収によ
って温度が上昇し、この温度上昇は温度検出素子に伝え
られる。温度検出素子は温度上昇に応じた電圧を自己診
断手段に出力し、自己診断手段はこの入力電圧から装置
自身の自己診断を行う。
【００１１】すなわち、本構成によれば、封止雰囲気を
通過した赤外線が赤外線吸収体に吸収され、入射赤外線
量に応じた電圧が温度検出素子から自己診断手段に出力
され、自己診断時にも動作時と同様な態様で熱が伝わ
る。
通過した赤外線が赤外線吸収体に吸収され、入射赤外線
量に応じた電圧が温度検出素子から自己診断手段に出力
され、自己診断時にも動作時と同様な態様で熱が伝わ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明による半導体赤外線
検出装置の一実施形態について説明する。
検出装置の一実施形態について説明する。
【００１３】図１は本実施形態による自己診断機能付き
の半導体赤外線検出装置を示しており、同図（ａ）は半
導体赤外線検出装置の平面図，同図（ｂ）は同図（ａ）
のｂ−ｂ線破断断面図である。
の半導体赤外線検出装置を示しており、同図（ａ）は半
導体赤外線検出装置の平面図，同図（ｂ）は同図（ａ）
のｂ−ｂ線破断断面図である。
【００１４】半導体基板であるシリコン基板１の中央部
には肉薄のダイアフラム部２が形成されている。このダ
イアフラム部２は、シリコン基板１が表面側から異方性
エッチング除去されて形成されており、この除去部には
熱分離のための空洞３が形成されている。空洞３は、
「コ」の字状に開口した開口部３ａを介し、素子が封止
されるパッケージ内の雰囲気に通じている。この封止雰
囲気は真空状態かもしくは不活性ガスで満たされてい
る。
には肉薄のダイアフラム部２が形成されている。このダ
イアフラム部２は、シリコン基板１が表面側から異方性
エッチング除去されて形成されており、この除去部には
熱分離のための空洞３が形成されている。空洞３は、
「コ」の字状に開口した開口部３ａを介し、素子が封止
されるパッケージ内の雰囲気に通じている。この封止雰
囲気は真空状態かもしくは不活性ガスで満たされてい
る。
【００１５】ダイアフラム部２からその周囲の肉厚のフ
レーム部にかけて熱電対４が形成されている。熱電対４
は２種類の金属薄膜もしくは半導体薄膜からなり、２対
形成されている。各熱電対４の一端には温接点５が、他
端には冷接点６が導電材料から形成されている。温接点
５はダイアフラム部２上にあり、冷接点６はフレーム部
上にある。熱分離されたこれら各接点５，６は、層間絶
縁膜７を介して各熱電対４を直列接続している。直列接
続された各熱電対４は温度検出素子であるサーモパイル
を構成している。
レーム部にかけて熱電対４が形成されている。熱電対４
は２種類の金属薄膜もしくは半導体薄膜からなり、２対
形成されている。各熱電対４の一端には温接点５が、他
端には冷接点６が導電材料から形成されている。温接点
５はダイアフラム部２上にあり、冷接点６はフレーム部
上にある。熱分離されたこれら各接点５，６は、層間絶
縁膜７を介して各熱電対４を直列接続している。直列接
続された各熱電対４は温度検出素子であるサーモパイル
を構成している。
【００１６】ダイアフラム部２上には層間絶縁膜７，８
を介して赤外線吸収膜９が形成されている。この赤外線
吸収膜９は入射された赤外線の吸収によって温度上昇す
る。赤外線吸収膜９の温度上昇は熱電対４の温接点５に
伝えられ、熱電対４は赤外線吸収膜９に入射する赤外線
強度に応じた電圧を自己診断回路１０へ出力する。
を介して赤外線吸収膜９が形成されている。この赤外線
吸収膜９は入射された赤外線の吸収によって温度上昇す
る。赤外線吸収膜９の温度上昇は熱電対４の温接点５に
伝えられ、熱電対４は赤外線吸収膜９に入射する赤外線
強度に応じた電圧を自己診断回路１０へ出力する。
【００１７】また、空洞３の底面にはダイアフラム部２
と対向して拡散低抗１１が形成されている。この拡散抵
抗１１は赤外線放射体を構成しており、自己診断回路１
０に接続されている。自己診断回路１０によって拡散抵
抗１１に電圧が印加されることにより、拡散抵抗１１は
ジュール熱によって自己発熱し、赤外線を放射する。
と対向して拡散低抗１１が形成されている。この拡散抵
抗１１は赤外線放射体を構成しており、自己診断回路１
０に接続されている。自己診断回路１０によって拡散抵
抗１１に電圧が印加されることにより、拡散抵抗１１は
ジュール熱によって自己発熱し、赤外線を放射する。
【００１８】このような構成において、半導体赤外線検
出装置の動作時に、シリコン基板１の上側から赤外線が
照射されると、赤外線は封止雰囲気を介して赤外線吸収
膜９で吸収される。赤外線吸収膜９はこの入射赤外線量
に応じて温度上昇し、この温度上昇と共にダイアフラム
部２の温度も上昇する。従って、ダイアフラム部２とシ
リコン基板１の肉厚のフレーム部との間に温度差が生
じ、この温度差は熱電対４の温接点５と冷接点６とに拾
われる。つまり、熱電対４にはこの温度差に応じた熱起
電力が発生し、この電圧は出力端子１２，１３を介して
図示しない測定回路に与えられて測定される。この測定
によって赤外線吸収膜９に入射した赤外線量が検出され
る。
出装置の動作時に、シリコン基板１の上側から赤外線が
照射されると、赤外線は封止雰囲気を介して赤外線吸収
膜９で吸収される。赤外線吸収膜９はこの入射赤外線量
に応じて温度上昇し、この温度上昇と共にダイアフラム
部２の温度も上昇する。従って、ダイアフラム部２とシ
リコン基板１の肉厚のフレーム部との間に温度差が生
じ、この温度差は熱電対４の温接点５と冷接点６とに拾
われる。つまり、熱電対４にはこの温度差に応じた熱起
電力が発生し、この電圧は出力端子１２，１３を介して
図示しない測定回路に与えられて測定される。この測定
によって赤外線吸収膜９に入射した赤外線量が検出され
る。
【００１９】また、半導体赤外線検出装置の自己診断時
には、自己診断回路１０の診断信号によって拡散抵抗１
１に電圧が印加される。拡散抵抗１１に電圧が印加され
ると、印加電圧に応じた電流が流れて自己発熱し、拡散
抵抗１１から赤外線が放射される。この赤外線は封止雰
囲気に通じた空洞３を電磁波として伝播し、ダイアフラ
ム部２上に形成された赤外線吸収膜９に吸収される。赤
外線吸収膜９はこの赤外線の吸収によって温度が上昇
し、この温度上昇は熱電対４の温接点５に伝えられる。
熱電対４は温度上昇に応じた電圧を自己診断回路１０へ
出力し、自己診断回路１０はこの入力電圧から装置自身
の自己診断を行う。
には、自己診断回路１０の診断信号によって拡散抵抗１
１に電圧が印加される。拡散抵抗１１に電圧が印加され
ると、印加電圧に応じた電流が流れて自己発熱し、拡散
抵抗１１から赤外線が放射される。この赤外線は封止雰
囲気に通じた空洞３を電磁波として伝播し、ダイアフラ
ム部２上に形成された赤外線吸収膜９に吸収される。赤
外線吸収膜９はこの赤外線の吸収によって温度が上昇
し、この温度上昇は熱電対４の温接点５に伝えられる。
熱電対４は温度上昇に応じた電圧を自己診断回路１０へ
出力し、自己診断回路１０はこの入力電圧から装置自身
の自己診断を行う。
【００２０】すなわち、本実施形態における半導体赤外
線検出装置の自己診断時には、封止雰囲気と同じ雰囲気
の空洞３を通過した赤外線が赤外線吸収膜９に吸収さ
れ、入射赤外線量に応じた電圧が熱電対４から自己診断
回路１０に出力される。つまり、シリコン基板１の上方
から封止雰囲気を介して赤外線が放射された場合と同様
に赤外線が赤外線吸収膜９に吸収され、ダイアフラム部
２の温度を上昇させ、熱電対４の温接点５を暖め、温度
差が生じて起電力が発生し、自己診断時にも動作時と同
様な態様で熱が伝わる。
線検出装置の自己診断時には、封止雰囲気と同じ雰囲気
の空洞３を通過した赤外線が赤外線吸収膜９に吸収さ
れ、入射赤外線量に応じた電圧が熱電対４から自己診断
回路１０に出力される。つまり、シリコン基板１の上方
から封止雰囲気を介して赤外線が放射された場合と同様
に赤外線が赤外線吸収膜９に吸収され、ダイアフラム部
２の温度を上昇させ、熱電対４の温接点５を暖め、温度
差が生じて起電力が発生し、自己診断時にも動作時と同
様な態様で熱が伝わる。
【００２１】このため、本実施形態においては、従来の
ように、自己診断時に素子表面に設けた絶縁膜や配線が
ヒータによって直接加熱されるといったことはなくな
る。従って、加熱および冷却によるストレスが素子表面
に加わらなくなって、素子表面は従来のように劣化しな
くなる。
ように、自己診断時に素子表面に設けた絶縁膜や配線が
ヒータによって直接加熱されるといったことはなくな
る。従って、加熱および冷却によるストレスが素子表面
に加わらなくなって、素子表面は従来のように劣化しな
くなる。
【００２２】また、自己診断は赤外線吸収膜９の動作も
関与して動作時と同じ熱伝導態様で行われるため、素子
自体の劣化だけではなく、外来する赤外線が通過する封
止雰囲気の異常についても、自己診断することが可能と
なる。例えば、赤外線検出感度に影響を与える封止雰囲
気の真空度の劣化等は、空洞３内の雰囲気にも現れ、拡
散抵抗１１から放射されてこの空洞３内を伝搬する赤外
線が赤外線吸収膜９に吸収されることにより、自己診断
される。
関与して動作時と同じ熱伝導態様で行われるため、素子
自体の劣化だけではなく、外来する赤外線が通過する封
止雰囲気の異常についても、自己診断することが可能と
なる。例えば、赤外線検出感度に影響を与える封止雰囲
気の真空度の劣化等は、空洞３内の雰囲気にも現れ、拡
散抵抗１１から放射されてこの空洞３内を伝搬する赤外
線が赤外線吸収膜９に吸収されることにより、自己診断
される。
【００２３】次に本発明による半導体赤外線検出装置の
第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態について説明する。
【００２４】図２はこの第２の実施形態による半導体赤
外線検出装置の断面図である。なお、同図において図１
と同一または相当する部分には同一符号を付してその説
明は省略する。また、第１の実施形態で示した自己診断
回路１０は簡単のため、省略している。
外線検出装置の断面図である。なお、同図において図１
と同一または相当する部分には同一符号を付してその説
明は省略する。また、第１の実施形態で示した自己診断
回路１０は簡単のため、省略している。
【００２５】本実施形態による半導体赤外線検出装置の
構造は、基本的には上述した第１の実施形態による半導
体赤外線検出装置の構造と同じであるが、空洞３および
拡散抵抗１１の構造が異なっている。
構造は、基本的には上述した第１の実施形態による半導
体赤外線検出装置の構造と同じであるが、空洞３および
拡散抵抗１１の構造が異なっている。
【００２６】つまり、上述した第１の実施形態ではシリ
コン基板１の表面がエッチング除去されてダイアフラム
部２が形成され、空洞３が形成されていた。しかし、本
実施形態では、シリコン基板１上の表面絶縁膜２１およ
び層間絶縁膜２２の間に犠牲層が一旦形成され、この犠
牲層が除去されてダイアフラム部２が形成され、犠牲層
があった部分に空洞３が形成されている。従って、熱分
離のためのダイアフラム部２は、シリコン基板１上の表
面絶縁膜２１の上で空洞３をブリッジするように浮いて
形成されている。この空洞３も素子がパッケージ内に封
止される雰囲気に通じている。
コン基板１の表面がエッチング除去されてダイアフラム
部２が形成され、空洞３が形成されていた。しかし、本
実施形態では、シリコン基板１上の表面絶縁膜２１およ
び層間絶縁膜２２の間に犠牲層が一旦形成され、この犠
牲層が除去されてダイアフラム部２が形成され、犠牲層
があった部分に空洞３が形成されている。従って、熱分
離のためのダイアフラム部２は、シリコン基板１上の表
面絶縁膜２１の上で空洞３をブリッジするように浮いて
形成されている。この空洞３も素子がパッケージ内に封
止される雰囲気に通じている。
【００２７】また、拡散抵抗１１は、上述した第１の実
施形態と同様に空洞３を介してダイアフラム部２に対向
して形成されているが、シリコン基板１の表面に形成さ
れている点が異なっている。
施形態と同様に空洞３を介してダイアフラム部２に対向
して形成されているが、シリコン基板１の表面に形成さ
れている点が異なっている。
【００２８】本実施形態においても、自己診断回路１０
によって拡散抵抗１１に電圧が印加されることにより、
拡散抵抗１１はジュール熱によって自己発熱し、赤外線
を放射する。この赤外線は空洞３を電磁波として伝播
し、赤外線吸収膜９に吸収される。自己診断回路１０は
この時の熱電対４の出力電圧を検出し、装置自身の自己
診断を行う。
によって拡散抵抗１１に電圧が印加されることにより、
拡散抵抗１１はジュール熱によって自己発熱し、赤外線
を放射する。この赤外線は空洞３を電磁波として伝播
し、赤外線吸収膜９に吸収される。自己診断回路１０は
この時の熱電対４の出力電圧を検出し、装置自身の自己
診断を行う。
【００２９】従って、本実施形態においても上述した第
１の実施形態と同様な効果が奏され、素子表面は従来の
ように劣化しなくなり、また、封止雰囲気の異常につい
ても自己診断することが可能となる。
１の実施形態と同様な効果が奏され、素子表面は従来の
ように劣化しなくなり、また、封止雰囲気の異常につい
ても自己診断することが可能となる。
【００３０】さらに、本実施形態では、拡散抵抗１１は
シリコン基板１の表面に形成することが出来るため、第
１の実施形態のようにシリコン基板１内に拡散抵抗用の
埋込層を形成する必要はない。従って、本実施形態では
全ての構造が基板表面からの加工によって実現すること
が可能である。
シリコン基板１の表面に形成することが出来るため、第
１の実施形態のようにシリコン基板１内に拡散抵抗用の
埋込層を形成する必要はない。従って、本実施形態では
全ての構造が基板表面からの加工によって実現すること
が可能である。
【００３１】次に本発明による半導体赤外線検出装置の
第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態について説明する。
【００３２】図３はこの第３の実施形態による半導体赤
外線検出装置の断面図である。なお、同図において図１
と同一または相当する部分には同一符号を付してその説
明は省略する。また、第１の実施形態で示した自己診断
回路１０は簡単のため、省略している。
外線検出装置の断面図である。なお、同図において図１
と同一または相当する部分には同一符号を付してその説
明は省略する。また、第１の実施形態で示した自己診断
回路１０は簡単のため、省略している。
【００３３】本実施形態による半導体赤外線検出装置の
構造も、基本的には前述した第１の実施形態による半導
体赤外線検出装置の構造と同じであるが、空洞３および
赤外線放射体の構造が異なっている。
構造も、基本的には前述した第１の実施形態による半導
体赤外線検出装置の構造と同じであるが、空洞３および
赤外線放射体の構造が異なっている。
【００３４】つまり、本実施形態では、ダイアフラム部
２はシリコン基板１の裏面が異方性エッチング除去され
て形成されており、封止雰囲気に通じる空洞３はそのシ
リコン基板１の裏面に別の基板３１が貼り合わされて形
成されている。基板３１のダイアフラム部２に対向する
表面には、拡散抵抗や金属配線等によって赤外線放射体
３２が形成されている。基板３１は、表面にこのような
赤外線放射体３２が形成でき、かつシリコン基板１との
貼り合わせが行えれば材質は問わない。
２はシリコン基板１の裏面が異方性エッチング除去され
て形成されており、封止雰囲気に通じる空洞３はそのシ
リコン基板１の裏面に別の基板３１が貼り合わされて形
成されている。基板３１のダイアフラム部２に対向する
表面には、拡散抵抗や金属配線等によって赤外線放射体
３２が形成されている。基板３１は、表面にこのような
赤外線放射体３２が形成でき、かつシリコン基板１との
貼り合わせが行えれば材質は問わない。
【００３５】本実施形態においても、自己診断回路１０
によって赤外線放射体３２に電圧が印加されることによ
り、赤外線放射体３２は赤外線を放射する。この赤外線
は空洞３を電磁波として伝播し、赤外線吸収膜９に吸収
される。自己診断回路１０はこの時の熱電対４の出力電
圧を検出し、装置自身の自己診断を行う。
によって赤外線放射体３２に電圧が印加されることによ
り、赤外線放射体３２は赤外線を放射する。この赤外線
は空洞３を電磁波として伝播し、赤外線吸収膜９に吸収
される。自己診断回路１０はこの時の熱電対４の出力電
圧を検出し、装置自身の自己診断を行う。
【００３６】従って、本実施形態においても上述した第
１の実施形態と同様な効果が奏され、素子表面は従来の
ように劣化しなくなり、また、封止雰囲気の異常につい
ても自己診断することが可能となる。
１の実施形態と同様な効果が奏され、素子表面は従来の
ように劣化しなくなり、また、封止雰囲気の異常につい
ても自己診断することが可能となる。
【００３７】さらに、本実施形態では、シリコン基板１
の裏面へのエッチングおよび別の基板３１の貼り合わせ
によってダイアフラム部２および空洞３が形成され、ま
た、基板３１側に赤外線放射体３２を形成することが出
来る。このため、シリコン基板１側の構造や製造プロセ
スに一切変更を加える必要はない。従って、従来の自己
診断機能の無い半導体赤外線検出装置にも、上述した加
工を基板の裏面に施すことにより、容易に本実施形態を
適用することが出来、自己診断機能付き半導体赤外線検
出装置を容易に実現することが可能である。
の裏面へのエッチングおよび別の基板３１の貼り合わせ
によってダイアフラム部２および空洞３が形成され、ま
た、基板３１側に赤外線放射体３２を形成することが出
来る。このため、シリコン基板１側の構造や製造プロセ
スに一切変更を加える必要はない。従って、従来の自己
診断機能の無い半導体赤外線検出装置にも、上述した加
工を基板の裏面に施すことにより、容易に本実施形態を
適用することが出来、自己診断機能付き半導体赤外線検
出装置を容易に実現することが可能である。
【００３８】なお、上述した各実施形態では、シリコン
基板１に１つのダイアフラム部２だけを備えた場合につ
いて説明したが、複数のダイアフラム部２を備えてアレ
イ化してもよい。この際、各ダイアフラム部２の熱電対
出力を切り換えるスイッチ回路，熱電対出力を増幅する
増幅回路，自己診断回路等を１チップ上に集積化するこ
とにより、装置を小型化することが可能である。
基板１に１つのダイアフラム部２だけを備えた場合につ
いて説明したが、複数のダイアフラム部２を備えてアレ
イ化してもよい。この際、各ダイアフラム部２の熱電対
出力を切り換えるスイッチ回路，熱電対出力を増幅する
増幅回路，自己診断回路等を１チップ上に集積化するこ
とにより、装置を小型化することが可能である。
【００３９】また、上述した各実施形態では、温度検出
素子をサーモパイルとして説明したが、ボロメータや焦
電素子を温度検出素子としてもよく、この場合において
も上述した各実施形態と同様な効果が奏される。
素子をサーモパイルとして説明したが、ボロメータや焦
電素子を温度検出素子としてもよく、この場合において
も上述した各実施形態と同様な効果が奏される。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、自
己診断時にも、封止雰囲気を通過した赤外線が赤外線吸
収体に吸収され、入射赤外線量に応じた電圧が温度検出
素子から自己診断手段に出力され、動作時と同様な態様
で熱が伝わる。
己診断時にも、封止雰囲気を通過した赤外線が赤外線吸
収体に吸収され、入射赤外線量に応じた電圧が温度検出
素子から自己診断手段に出力され、動作時と同様な態様
で熱が伝わる。
【００４１】このため、自己診断によって半導体赤外線
検出素子の表面は従来のように劣化しなくなり、また、
半導体赤外線検出素子をパッケージ内に封止する雰囲気
の変化による赤外線検出装置の動作不良についても自己
診断することが可能となる。
検出素子の表面は従来のように劣化しなくなり、また、
半導体赤外線検出素子をパッケージ内に封止する雰囲気
の変化による赤外線検出装置の動作不良についても自己
診断することが可能となる。
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態による半導体
赤外線検出装置の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の
ｂ−ｂ線破断断面図である。
赤外線検出装置の構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の
ｂ−ｂ線破断断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による半導体赤外線検
出装置の構成を示す断面図である。
出装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による半導体赤外線検
出装置の構成を示す断面図である。
出装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】 １…シリコン基板 ２…ダイアフラム部 ３…空洞 ４…熱電対 ５…温接点 ６…冷接点 ７，８，２２…層間絶縁膜 ９…赤外線吸収膜 １０…自己診断回路 １１…拡散抵抗 １２，１３…出力端子 ２１…表面絶縁膜 ３１…基板 ３２…赤外線放射体
Claims (5)
- 【請求項１】 封止雰囲気に通じる空洞を形成する肉薄
のダイアフラム部を備えた半導体基板と、このダイアフ
ラム上に形成された赤外線吸収体と、この赤外線吸収体
に入射する赤外線強度に応じて出力電圧が変化する温度
検出素子と、印加された電圧に応じて赤外線を放射す
る，前記空洞を介して前記ダイアフラムに対向して設け
られた赤外線放射体と、この赤外線放射体に電圧を印加
し，前記温度検出素子の出力電圧を検出して自己診断す
る自己診断手段とからなる半導体赤外線検出装置。 - 【請求項２】 前記温度検出素子はサーモパイルである
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体赤外線検出装
置。 - 【請求項３】 前記ダイアフラムは、前記半導体基板が
表面側からエッチング除去されて形成され、この除去部
に前記空洞を形成していることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の半導体赤外線検出装置。 - 【請求項４】 前記ダイアフラムは、前記半導体基板表
面に形成された犠牲層がエッチング除去されて形成さ
れ、この除去部に前記空洞を形成していることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の半導体赤外線検出
装置。 - 【請求項５】 前記ダイアフラムは、前記半導体基板が
裏面側からエッチング除去されて形成され、前記半導体
基板の裏面に貼り合わされた基板との間に前記空洞を形
成し、前記赤外線放射体は前記空洞に臨むこの基板表面
に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に記載の半導体赤外線検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335007A JPH11153490A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9335007A JPH11153490A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体赤外線検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153490A true JPH11153490A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18283703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9335007A Pending JPH11153490A (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 半導体赤外線検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11153490A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777961B2 (en) | 2001-05-18 | 2004-08-17 | Denso Corporation | Thermopile infrared sensor and method for inspecting the same |
| WO2014029189A1 (zh) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 江苏物联网研究发展中心 | 一种高性能mems热电堆红外探测器结构及其制备方法 |
| WO2014029190A1 (zh) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 江苏物联网研究发展中心 | 基于黒硅的高性能mems热电堆红外探测器及其制备方法 |
| US10048137B2 (en) | 2013-10-07 | 2018-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including electrodes for temperature measurement |
-
1997
- 1997-11-19 JP JP9335007A patent/JPH11153490A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6777961B2 (en) | 2001-05-18 | 2004-08-17 | Denso Corporation | Thermopile infrared sensor and method for inspecting the same |
| WO2014029189A1 (zh) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 江苏物联网研究发展中心 | 一种高性能mems热电堆红外探测器结构及其制备方法 |
| WO2014029190A1 (zh) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | 江苏物联网研究发展中心 | 基于黒硅的高性能mems热电堆红外探测器及其制备方法 |
| US10048137B2 (en) | 2013-10-07 | 2018-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices including electrodes for temperature measurement |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040713 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041221 |