JP2002340678A - 赤外線センサ - Google Patents
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Abstract
サを提供する。 【解決手段】 シリコン基板1に形成されたメンブレン
3と、このメンブレン3上に形成され、赤外線を受光し
たときに生じる温度差に基づいて起電力を発生する熱電
対4、5とを備える赤外線センサにおいて、メンブレン
3には、熱電対4、5に温度差を発生させるためのヒー
タ配線7が設けられている。
Description
のメンブレン上に形成され赤外線受光時に生じる温度変
化に基づいて電気信号を発生する検出素子とを備える赤
外線センサに関する。
は、サーモパイル型の赤外線センサやボロメータ型の赤
外線センサが知られている。前者は、シリコンチップに
形成されたメンブレン上とメンブレン外側の厚肉部上と
に複数個の熱電対を形成し、赤外線を受光したときに複
数個の熱電対の接点に生じる温度差によって熱電対の起
電力を変化させ、変化した起電力に基づいて赤外線を検
出するものである。
たメンブレン上に抵抗素子を形成し、赤外線を受光した
ときに抵抗素子に生じる温度変化による抵抗値変化を利
用して赤外線を検出するものである。
赤外線センサをウェハ状態で検査する場合、通常の電気
検査では、検出素子の抵抗特性程度の測定しか行うこと
ができない。実際のセンサ動作の確認を行おうとする
と、ウェハ外部から赤外線や熱を加えて検出素子に温度
変化を与えながら、検出素子の電気信号を検査する必要
があるが、赤外線照射手段や加熱手段を別体に用意する
必要があり、検査装置のコストが増大してしまう。
ウェハの分断やチップの組付等の後工程を行うと、最終
検査まで不良品を検出することができない。そのため、
ウェハ工程で発生した不良品の組付等までも余分に実施
することになり、これもコストの増大につながってしま
う。
方法にて動作検査の可能な赤外線センサを提供すること
を目的とする。
め、請求項1に記載の発明では、メンブレン(3)と、
このメンブレン上に形成され、赤外線を受光したときに
生じる温度変化に基づいて電気信号を発生する検出素子
(4、5)とを備える赤外線センサにおいて、メンブレ
ンには、検出素子に温度変化を発生させるためのヒータ
手段(7)が設けられていることを特徴とする。
温度変化を発生させるためのヒータ手段を設けているの
で、センサ動作の検査時に、別体の赤外線照射手段や加
熱手段等が不要となる。従って、本発明によれば、安価
な方法にて動作検査の可能な赤外線センサを提供するこ
とができる。
手段(7)は、検出素子(4、5)を構成する材料と同
一材料にて構成されていることを特徴としている。それ
によれば、検出素子とヒータ手段とを同時に形成するこ
とができ、製造上のコストアップが発生せず、好まし
い。
子は、ポリシリコンを含む材料よりなる複数個の熱電対
(4、5)であり、赤外線を受光したときに複数個の熱
電対の接点に生じる温度差によって熱電対の起電力を変
化させ、変化した起電力に基づいて赤外線を検出するよ
うになっており、ヒータ手段(7)を構成する材料はポ
リシリコンであることを特徴とする。
サを構成することができる。このタイプのセンサでは、
検出素子としての熱電対は、通常ポリシリコンを用いる
ことが多く、そのため、ヒータ手段を構成する材料もポ
リシリコンとすれば、上記請求項2の発明と同様の効果
を発揮することができ、好ましい。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
について説明する。本実施形態は、本発明の赤外線セン
サを、複数の熱電対の起電力を利用したサーモパイル型
の赤外線センサに適用したものとして説明する。
ンサS1の概略平面構成を示す図であり、図2は、図1
中のA−A断面に沿った模式的断面図である。なお、図
1中のハッチングは、各部の識別を容易にするために施
したもので断面を示すものではなく、また、図1と図2
では、各膜の厚さや配線の寸法等は多少、違えて示して
ある。
00)面や(110)面であるシリコン基板(シリコン
チップ、本例では矩形板状)1を備え、このシリコン基
板1の表面1a側に、各種配線や膜等を積層してセンシ
ングに必要な素子部を形成すると共に、シリコン基板1
の裏面1b側からウェットエッチングを行い空洞部8を
形成してなる。図1では、空洞部8の外形は一点鎖線に
て示してある。
面1a上の空洞部8上を含むほぼ全域には、CVD法、
スパッタ法、蒸着法等により成膜されたシリコン窒化膜
やシリコン酸化膜等よりなる絶縁薄膜2が形成されてい
る。
厚肉部(例えば厚さ400μm程度)としたとき、シリ
コン基板1の表面1a上のうち空洞部8の上に位置する
絶縁薄膜2の部分は、薄肉部(例えば厚さ2μm程
度)、つまりメンブレン3として構成されている。
部からメンブレン3外側のシリコン基板1の厚肉部に渡
って、CVD法等にて成膜されたポリシリコンよりなる
ポリシリコン配線(図1中、斜線ハッチングにて図示)
4とスパッタ法や蒸着法等により形成されたアルミニウ
ムよりなるアルミ配線5とが、それぞれ複数本、放射状
に形成されている。
には、多結晶シリコン配線4の上および多結晶シリコン
配線4が形成されていない絶縁薄膜2の上にSiO2等
よりなる層間絶縁膜が形成され、アルミ配線5は、上記
層間絶縁膜の上に形成されるとともに、該層間絶縁膜に
形成された開口部(コンタクトホール)を介して各ポリ
シリコン配線4の端部間を接続している。
およびアルミ配線5は直列に接続されて赤外線センサの
熱電対を構成しており、この熱電対4、5は、図1に示
す様に、複数回折り返された折り返し形状を有してい
る。複数個の折り返し部4a、4bの各々が、両配線
4、5の接合部となっており、この異種材料同士の接合
部にてゼーベック効果によって起電力が発生するように
なっている。
線5には、図1に示す様に、外部と電気的に接続するた
めの両アルミパッド5a、5bが導通されている。そし
て、メンブレン3上に位置する折り返し部4aが温接
点、メンブレン3外側のシリコン基板1の厚肉部に位置
する折り返し部4bが冷接点となり、両接点の温度差に
基づく熱電対4、5の電圧が、上記両アルミパッド5a
と5bとの間に出力されるようになっている。
温接点である折り返し部4aを覆うように、赤外線吸収
膜6が形成されている。この赤外線吸収膜6は、ポリエ
ステル樹脂にカーボン(C)を含有させ、焼き固めたも
のであり、赤外線を吸収して温接点の温度を効率よく上
昇させるためのものである。なお、図1では、赤外線吸
収膜6の外形は破線にて示してある。
においては、熱容量の小さいメンブレン3上に位置する
温接点4aは、熱容量の大きい厚肉部上に位置する冷接
点4bよりも熱引き性が小さい。つまり、シリコン基板
1の厚肉部がヒートシンクの役目を果たす。
れ、シリコン基板1の表面1a側にてこの赤外線を受光
すると、赤外線吸収膜6に赤外線が吸収され温度上昇が
起こる。その結果、赤外線吸収膜6に覆われた折り返し
部(温接点)4aの温度が上昇する。
返し部(冷接点)4bは、シリコン基板1がヒートシン
クとなるため、温度上昇はほとんど起きない。結果とし
て、温接点4aの方が冷接点4bよりも高温となり、両
接点間に温度差が生じるため、ゼーベック効果により起
電力が発生する。
た複数本の熱電対4、5の電圧の総和Vout(センサ
出力)が、両アルミパッド(センサ出力端子)5aと5
bから出力されることで、赤外線の検出が可能となって
いる。
S1は、メンブレン3の上に、熱電対(検出素子)4、
5に温度変化を発生させるためのヒータ手段としてのヒ
ータ配線7を有している。
する材料(アルミまたはポリシリコン、本例ではポリシ
リコン)を用いて、熱電対4、5と同様の方法にてメン
ブレン3の上に、パターニング形成されている。図1に
示す様に、ヒータ配線7は、複数回折り返された折り返
し配線形状を有し、その両端がメンブレン3の外側まで
引き出されてヒータ端子としてのアルミパッド7a、7
bに導通している。
るポリシリコン配線4の形成工程またはアルミ配線5の
形成工程と同時に、成膜・パターニングを行い、形成す
ることができる。また、上記アルミパッド5a、5b、
7a、7bはアルミ配線5の形成と同時に行うことがで
きる。
(ヒータ端子)7a、7bより電流を流すことでジュー
ル熱により発熱するものである。それにより、メンブレ
ン3上に位置する熱電対4、5の温接点4aの温度が上
昇し、温接点4aと冷接点4bとの間に温度差が生じる
ようになっている。
チップ単位に分断されて上記シリコン基板1となるシリ
コンウェハに対して周知の半導体製造技術を施すことに
より製造することができる。
成膜技術、フォトリソグラフ法等によるパターニング技
術を用いて、上記シリコンウェハ表面の各チップ形成領
域に、絶縁薄膜膜2、熱電対4、5、各パッド等を形成
する。その後、シリコンウェハ裏面側からウェットエッ
チングすることにより、空洞部8を形成しメンブレン3
を形成する。
ングカット等を行って、上記シリコンウェハをチップ単
位に分断することにより、複数個の上記赤外線センサS
1ができあがる。
ン基板1に形成されたメンブレン3と、このメンブレン
3上に形成された複数個の熱電対4、5と、メンブレン
3上に形成された赤外線吸収膜6とを備え、赤外線受光
時に、熱電対4、5間に発生する温度差による起電力に
基づいて赤外線を検出するようにした赤外線センサにお
いて、メンブレン3に、熱電対4、5に温度差を発生さ
せるためのヒータ配線7を設けたことを主たる特徴とし
ている。
(ヒータ手段)7を設けているので、センサ動作の検査
時に、検出素子である熱電対4、5に温度差(温度変
化)を発生させるための別体の赤外線照射手段や加熱手
段等が不要となる。この検査は、ウェハ工程終了後、ダ
イシング等による分断工程の前に行う。
タ配線7に電流を流し発熱させることで、赤外線受光時
と同様に、温接点4aと冷接点4bとの間に温度差が生
じるため、ゼーベック効果により起電力が発生する。そ
して、上記センサ出力Voutを測定することにより、
センサとしての動作を確認することができ、動作しない
ものは、不良品とすることができる。
ハのダイシング以降の工程(チップ拾い、外観検査、ア
ッシー組付等)を通す必要がないため、無駄な作業を無
くすことができる。従って、本実施形態によれば、安価
な方法にて動作検査の可能な赤外線センサを提供するこ
とができる。
検出素子である熱電対4、5を構成する材料と同一材料
にて構成されているため、ウェハ工程で熱電対4、5を
形成するときに、同時に、ヒータ配線7も形成すること
が可能である。そのため、ヒータ配線7を設けることに
よる工程の増加は発生せず、コストアップとはならな
い。
用時にも自在に熱電対4、5に温度差を発生させること
が可能である。例えば、センサの起動時にヒータ配線7
に電流を流して発熱させ、熱電対4、5に温度差を発生
させることで、自己診断機能を有するセンサを実現する
ことも可能である。
ータ型の赤外線センサにも適用可能であり、検出素子と
しての抵抗素子の近傍にヒータ手段を設ければ、上記同
様、安価な方法にて動作検査の可能な赤外線センサを提
供することができる。
面図である。
る。
線、7…ヒータ配線。
Claims (3)
- 【請求項1】 メンブレン(3)と、 このメンブレン上に形成され、赤外線を受光したときに
生じる温度変化に基づいて電気信号を発生する検出素子
(4、5)とを備える赤外線センサにおいて、 前記メンブレンには、前記検出素子に温度変化を発生さ
せるためのヒータ手段(7)が設けられていることを特
徴とする赤外線センサ。 - 【請求項2】 前記ヒータ手段(7)は、前記検出素子
(4、5)を構成する材料と同一材料にて構成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の赤外線センサ。 - 【請求項3】 前記検出素子は、ポリシリコンを含む材
料よりなる複数個の熱電対(4、5)であり、 赤外線を受光したときに前記複数個の熱電対の接点に生
じる温度差によって前記熱電対の起電力を変化させ、変
化した起電力に基づいて赤外線を検出するようになって
おり、 前記ヒータ手段(7)を構成する材料はポリシリコンで
あることを特徴とする請求項2に記載の赤外線センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001148249A JP2002340678A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 赤外線センサ |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2001148249A JP2002340678A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 赤外線センサ |
Publications (1)
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---|---|
JP2002340678A true JP2002340678A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18993607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001148249A Pending JP2002340678A (ja) | 2001-05-17 | 2001-05-17 | 赤外線センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002340678A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004163407A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-06-10 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2007033154A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Denso Corp | 赤外線検出器 |
JP2007232665A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Seiko Npc Corp | 赤外線センサ評価装置 |
JP2011027652A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサ |
-
2001
- 2001-05-17 JP JP2001148249A patent/JP2002340678A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2004163407A (ja) * | 2002-10-25 | 2004-06-10 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2007033154A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Denso Corp | 赤外線検出器 |
JP2007232665A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Seiko Npc Corp | 赤外線センサ評価装置 |
JP2011027652A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 赤外線センサ |
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