(57)【要約】      （修正有）【課題】対象に対する検知精度を向上する赤外線センサチップを提供する。【解決手段】赤外線センサチップ２は、枠状のフレーム部２１と、フレーム部の内側に形成された薄膜部２２と、薄膜部の上面にそれぞれ形成された複数の第１電極部６ａ〜６ｄと、複数の第１電極部の上面にそれぞれ形成された複数のセンサ部７ａ〜７ｄと、複数のセンサ部の上面にそれぞれ形成された複数の第２電極部８ａ，８ｂと、フレーム部の上面に形成され、複数の第１電極部及び複数の第２電極部にそれぞれ接続された複数の第１パッド部６２ａ〜６２ｄ及び複数の第２パッド部８２ａ〜８２ｄと、薄膜部の上面に形成され、複数の第１電極部と複数の第１パッド部とをそれぞれ接続する複数の第１配線部６１ａ〜６１ｄと、薄膜部２２の上面に形成され、複数の第２電極部と複数の第２パッド部とを接続し、互いに同一の配線長を有する複数の第２配線部８１ａ〜８１ｄとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状のフレーム部と、
前記フレーム部の内側に形成された薄膜部と、
前記薄膜部の上面にそれぞれ形成された複数の第１電極部と、
前記複数の第１電極部の上面にそれぞれ形成された複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部の上面にそれぞれ形成された複数の第２電極部と、
前記フレーム部の上面に形成され、前記複数の第１電極部にそれぞれ接続された複数の第１パッド部と、
前記フレーム部の上面に形成され、前記複数の第２電極部にそれぞれ接続された複数の第２パッド部と、
前記薄膜部の上面に形成され、前記複数の第１電極部と前記複数の第１パッド部とをそれぞれ接続する複数の第１配線部と、
前記薄膜部の上面に形成され、前記複数の第２電極部と前記複数の第２パッド部とを接続し、互いに同一の配線長を有する複数の第２配線部と
を備えることを特徴とする赤外線センサチップ。
【請求項２】
前記複数のセンサ部、前記第２パッド部及び前記第２配線部は、前記薄膜部の中心を通る垂線を対称の中心とした９０°の回転対称性を有することを特徴とする請求項１に記載の赤外線センサチップ。
【請求項３】
前記第１パッド部及び前記第１配線部は、前記薄膜部の中心を通る垂線を対称の中心とした９０°の回転対称性を有することを特徴とする請求項２に記載の赤外線センサチップ。
【請求項４】
前記第１配線部及び第２配線部は、前記薄膜部の中央部を除く周縁部に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線センサチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検知する赤外線センサチップに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜上に複数のセンサ部が配列され、センサ部が視野内の熱量変化に応じて電気信号を出力する赤外線センサチップが知られている。このような赤外線センサチップ（焦電素子）は、複数のセンサ部（受光部）のそれぞれ両面側に接続され、センサ部の出力信号を外部回路に出力する為の配線パターンが形成される（特許文献１参照）。センサチップは、各センサ部が画素として機能し、それぞれの出力信号を処理することで、対象の位置及び移動方向を検知することができる。センサチップの検知性能は、各センサ部の熱特性の均一性及び各センサ部の熱量変化に対する感度が重要な要因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１７２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の赤外線センサチップは、センサチップ上の配線パターンが対称性に乏しく、各センサ部における熱特性が不均一となっている。この為、各センサ部において出力特性が不均一となり、対象に対する検知精度が低下する恐れがある。
本発明は、上記問題点を鑑み、対象に対する検知精度を向上する赤外線センサチップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、枠状のフレーム部と、フレーム部の内側に形成された薄膜部と、薄膜部の上面にそれぞれ形成された複数の第１電極部と、複数の第１電極部の上面にそれぞれ形成された複数のセンサ部と、複数のセンサ部の上面にそれぞれ形成された複数の第２電極部と、フレーム部の上面に形成され、複数の第１電極部にそれぞれ接続された複数の第１パッド部と、フレーム部の上面に形成され、複数の第２電極部にそれぞれ接続された複数の第２パッド部と、薄膜部の上面に形成され、複数の第１電極部と複数の第１パッド部とをそれぞれ接続する複数の第１配線部と、薄膜部の上面に形成され、複数の第２電極部と複数の第２パッド部とを接続し、互いに同一の配線長を有する複数の第２配線部とを備える赤外線センサチップであることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の第２の態様に係る赤外線センサチップは、第１の態様に係る赤外線センサチップにおいて、複数のセンサ部、第２パッド部及び第２配線部は、薄膜部の中心を通る垂線を対称の中心とした９０°の回転対称性を有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第３の態様に係る赤外線センサチップは、第２の態様に係る赤外線センサチップにおいて、第１パッド部及び第１配線部は、薄膜部の中心を通る垂線を対称の中心とした９０°の回転対称性を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第４の態様に係る赤外線センサチップは、第１〜第３のいずれかの態様に係る赤外線センサチップにおいて、第１配線部及び第２配線部は、薄膜部の中央部を除く周縁部に形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、対象に対する検知精度を向上する赤外線センサチップを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る赤外線センサの基本的な構成を説明する模式的な斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る赤外線センサが備える赤外線センサチップ説明する模式的な平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ方向から見た断面図である。（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ方向から見た拡大断面図である。
【図３】配線部が回転対称性を有さない赤外線センサチップを説明する模式的な斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態の変形例に係る赤外線センサチップの基本的な構成を説明する模式的な平面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
（赤外線センサ）
本発明の実施の形態に係る赤外線センサは、図１に示すように、基板１と、赤外線センサチップ２と、集積回路（ＩＣ）３と、パッケージ４と、レンズ５を備える。本発明の実施の形態に係る赤外線センサは、赤外線を受信して、例えば視野内の温度分布や熱源（対象）の位置等を検知する。
【００１３】
基板１は、概略として矩形平板状であり、セラミック基板や樹脂系のプリント基板等の多層基板からなる。基板１は、赤外線センサチップ２、ＩＣ３等と接続する回路配線が形成される。基板１は、図２に示すように、上面に、接地電位に接続され、パッケージ４と接合される接合用電極や、赤外線センサチップ２により検知された温度を補正する為に温度を検知するサーミスタ等が形成される。赤外線センサチップ２は、概略として矩形平板状であり、例えばダイボンディングにより基板１の上面に搭載される。
【００１４】
ＩＣ３は、例えばダイボンディングにより基板１の上面の、赤外線センサチップ２近傍に搭載される。ＩＣ３及び赤外線センサチップ２は、基板１の長手方向に沿って並んで配置される。ＩＣ３は、赤外線センサチップ２が出力する出力信号を処理し、赤外線センサチップ２の出力信号に基づいて、例えば視野内の温度分布、対象の位置等の検知処理を行う。赤外線センサチップ２は、例えばワイヤボンディングやフリップチップ等により、基板１の回路配線や赤外線センサチップ２の出力端子に接続される。
【００１５】
パッケージ４は、概略として直方体の箱状であり、下面の全面を開口する。パッケージ４は、例えば金属から形成される。パッケージ４は、赤外線センサチップ２及びＩＣ３等を覆うように、側壁部の下端部が、基板１の接合用電極に、導電性樹脂等により接合されることにより、基板１に設置される。パッケージ４は、赤外線センサチップ２の上方の、上面の一部に矩形状の入射窓４０を有する。入射窓４０は、赤外線に対して透明であり、例えば貫通孔である。
【００１６】
入射窓４０は、レンズ５の下面の縁部が、パッケージ４の上方から入射窓４０の周囲に接合可能なように、レンズ５に沿う円形形状である。入射窓４０は、周囲にレンズ５の下面が接合されることにより、レンズ５を保持する。入射窓４０は、レンズ５を介して赤外線センサチップ２の受光面に赤外線を入射させる。パッケージ４は、樹脂等により入射窓４０の周囲にレンズ５が接合され、側壁部の下端部が基板１の接合用電極に接合されることにより、内部を封止する。
【００１７】
レンズ５は、概略として円板状であり、上面（片面）が平坦面、下面（他面）が凸面に形成された凸レンズである。レンズ５は、赤外線センサチップ２の受光面に赤外線を結像するように、赤外線センサチップ２の上方に赤外線センサチップ２の受光面と平行に配置される。レンズ５は、赤外線センサチップ２の受光面に集光させる機能を有していればよい。例えば、レンズ５は、両面が凸面に形成されていてもよく、片面が凹面で他面がその凹面よりも曲率の大きな凸面で形成されていてもよい。レンズ５の凸面及び凹面は、放物面等の種々の曲率を有してもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る赤外線センサの視野は、レンズ５の形状、赤外線センサチップ２の受光面のパターン及びレンズ５と赤外線センサチップ２との位置関係により決定される。
【００１９】
赤外線センサチップ２は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、枠状のフレーム部２１と、フレーム部２１の内側の上部に形成された薄膜部２２と、複数のセンサ部７ａ〜７ｄと、第１パッド部６２ａ〜６２ｄと、第２パッド部８２ａ〜８２ｄとを備える。赤外線センサチップ２は、各センサ部７ａ〜７ｄの両面側に生じる電圧を、それぞれ、第１パッド部６２ａ〜６２ｄ及び第２パッド部８２ａ〜８２ｄを介してＩＣ３に出力する。
【００２０】
フレーム部２１及び薄膜部２２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板等の同一の半導体基板からなり、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて、半導体基板の下面を、平面視正方形状にエッチングすることにより、形成される。
【００２１】
センサ部７ａ〜７ｄは、それぞれ両面側に形成された第１電極部６ａ〜６ｄ及び第２電極部８ａ〜８ｄにより挟まれ、薄膜部２２の上面（片面側）側に形成される。センサ部７ａ〜７ｄは、赤外線センサチップ２の受光面として形成され、例えば、２×２の正方格子状に配列された４画素の受光素子である。センサ部７ａ〜７ｄは、それぞれ、例えば焦電体からなり、赤外線を受信し、受信した赤外線の強度に応じた出力信号を両面側に出力する。センサ部７ａ〜７ｄは、その他、サーモパイル、量子型センサ素子等であってもよい。
【００２２】
第１電極部６ａ〜６ｄは、それぞれ、薄膜部２２の上面（片面）に形成され、上面に複数のセンサ部７ａ〜７ｄが形成される。複数のセンサ部７ａ〜７ｄは、それぞれ上面に、第２電極部８ａ〜８ｄ（図２（ａ）において図示省略）が形成される。センサ部７ａ〜７ｄ、第１電極部６ａ〜６ｄ及び第２電極部８ａ〜８ｄは、それぞれ平面視正方形状である。センサ部７ａ〜７ｄ、第１電極部６ａ〜６ｄ及び第２電極部８ａ〜８ｄは、センサ部７ａ〜７ｄの格子線と薄膜部２２の辺とが沿うように配置され、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心（回転軸）とした９０°の回転対称性を有する。
【００２３】
第１パッド部６２ａ〜６２ｄは、例えば、フレーム部２１の上面（片面）の、各辺の中央部にそれぞれ形成される。第１パッド部６２ａ〜６２ｄは、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心回転軸とした９０°の回転対称性を有する。第１パッド部６２ａ〜６２ｄは、第１配線部６１ａ〜６１ｈにより、第１電極部６ａ〜６ｄにそれぞれ接続される。
【００２４】
第１配線部６１ａ〜６１ｈ及び第１パッド部６２ａ〜６２ｄは、例えば、第１電極部６ａ〜６ｄの材料と同一の材料からなり、第１電極部６ａ〜６ｄと同一の工程により同時に形成されることができる。第１電極部６ａ〜６ｄは、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によりフレーム部２１及び薄膜部２２の上面に成膜された金属材料を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて、エッチングを行うことにより形成される。
【００２５】
第１配線部６１ａ〜６１ｄは、それぞれ、フレーム部２１及び薄膜部２２の上面において、第１パッド部６２ａ〜６２ｄから薄膜部２２の中心に延伸し、薄膜部の中心において互いに連結する。第１配線部６１ｅ〜６１ｈは、薄膜部２２の上面において、第１電極部６ａ〜６ｄから薄膜部２２の中心に延伸し、薄膜部の中心において互いに連結する。第１配線部６１ａ〜６１ｄそれぞれ、互いに略同一の配線長を有する。第１配線部６１ｅ〜６１ｈは、それぞれ、互いに略同一の配線長を有する。第１配線部６１ａ〜６１ｈは、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心回転軸とした９０°の回転対称性を有する。
【００２６】
センサ部７ａ〜７ｄは、第１電極部６ａ〜６ｄの上面に、それぞれ、第１電極部６ａ〜６ｄよりも小さな面積を有するように形成される。センサ部７ａ〜７ｄは、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により、フレーム部２１及び薄膜部２２の上方から成膜された焦電体を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて、エッチングを行うことにより形成される。
【００２７】
第２パッド部８２ａ〜８２ｄは、例えば、フレーム部２１の上面の、４つの角部にそれぞれ形成される。第２パッド部８２ａ〜８２ｄは、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心回転軸とした９０°の回転対称性を有する。第２パッド部８２ａ〜８２ｄは、第２配線部８１ａ〜８１ｄにより、第２電極部８ａ〜８ｄにそれぞれ接続される。
【００２８】
第２配線部８１ａ〜８１ｄ及び第２パッド部８２ａ〜８２ｄは、例えば、第２電極部８ａ〜８ｄの材料と同一の材料からなり、第２電極部８ａ〜８ｄと同一の工程により同時に形成されることができる。第２電極部８ａ〜８ｄは、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等によりフレーム部２１及び薄膜部２２の上方から成膜された金属材料を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて、エッチングを行うことにより形成される。
【００２９】
第２配線部８１ａ〜８１ｄは、それぞれ、フレーム部２１及び薄膜部２２の上面において、第２パッド部８２ａ〜８２ｄから第２電極部８ａ〜８ｄまで延伸し、第２電極部８ａ〜８ｄに連結する。第２配線部８１ａ〜８１ｄは、互いに略同一の配線長を有する。なお、第１電極部６ａ〜６ｄ及び第２配線部８１ａ〜８１ｄは、第１電極部６ａ〜６ｄと第２配線部８１ａ〜８１ｄとの間に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等の絶縁膜（図２（ｃ）において図示省略）により、互いに電気的に絶縁される。第２配線部８１ａ〜８１ｄは、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心回転軸とした９０°の回転対称性を有する。
【００３０】
図３に示す赤外線センサチップ２Ｐのように、第１配線部６１ｑ〜６１ｓが、対称性に乏しく回転対称性を有さない場合、センサ部７ａ〜７ｄの間で熱特性が不均一となり、センサ部７ａ〜７ｄの出力特性が不均一となる可能性が高い。センサ部７ａ〜７ｄの出力特性が不均一となると、赤外線センサチップ２Ｐは、信号処理が適正に行われず、対象の位置、移動方向等が誤検知されてしまう。
【００３１】
本発明の実施の形態に係る赤外線センサが備える赤外線センサチップ２によれば、第１配線部６１ａ〜６１ｈ及び第２配線部８１ａ〜８１ｄ等が回転対称性を有しているため、センサ部７ａ〜７ｄの熱特性を均一化し、対象に対する検知精度を向上できる。また、赤外線センサチップ２は、第１配線部６１ａ〜６１ｄが、それぞれ互いに略同一の配線長を有し、第２配線部８１ａ〜８１ｄが、それぞれ互いに略同一の配線長を有する。このため、赤外線センサチップ２は、薄膜部２２における熱が一部から周囲に逃げにくく、センサ部７ａ〜７ｄの感度を向上できる。
【００３２】
−変形例−
本発明の実施の形態の変形例に係る赤外線センサは、赤外線センサチップ２の、配線部６１ａ〜６１ｆの配線パターンが上述の実施の形態と異なる。本発明の実施の形態の変形例において説明しない多の構成は、上述の実施の形態と実質的に同様であるので重複する説明を省略する。
【００３３】
本発明の実施の形態の変形例に係る赤外線センサが備える赤外線センサチップ２Ａは、図４に示すように、薄膜部２２の上面の、中央部を除く周縁部に形成された第１配線部６１ｉ〜６１ｐを備える。第１配線部６１ｉ〜６１ｐ及び第１パッド部６２ａ〜６２ｄは、例えば、第１電極部６ａ〜６ｄの材料と同一の材料からなり、第１電極部６ａ〜６ｄと同一の工程により同時に形成されることができる。
【００３４】
第１配線部６１ｍ〜６１ｐは、薄膜部２２の上面において、第１電極部６ａ〜６ｄそれぞれが外側の２辺を延伸するように形成され、第１電極部６ａ〜６ｄそれぞれの間を連結する。第１配線部６１ｉ〜６１ｌは、それぞれ、フレーム部２１及び薄膜部２２の上面において、第１パッド部６２ａ〜６２ｄから第１配線部６１ｍ〜６１ｐまで延伸し、第１配線部６１ｍ〜６１ｐに連結する。第１配線部６１ｉ〜６１ｌそれぞれ、互いに略同一の配線長を有する。第１配線部６１ｍ〜６１ｐは、それぞれ、互いに略同一の配線長を有する。第１配線部６１ｉ〜６１ｐは、概ね、薄膜部２２の中心を通る垂線を対称の中心回転軸とした９０°の回転対称性を有する。
【００３５】
本発明の実施の形態の変形例に係る赤外線センサが備える赤外線センサチップ２Ａによれば、第１配線部６１ｉ〜６１ｐ及び第２配線部８１ａ〜８１ｄ等が回転対称性を有しているため、センサ部７ａ〜７ｄの熱特性を均一化し、対象に対する検知精度を向上できる。また、赤外線センサチップ２Ａは、第１配線部６１ｉ〜６１ｌが、それぞれ互いに略同一の配線長を有し、及び第２配線部８１ａ〜８１ｄが、それぞれ互いに略同一の配線長を有する。このため、赤外線センサチップ２Ａは、薄膜部２２における熱が一部から周囲に逃げにくく、センサ部７ａ〜７ｄの感度を向上できる。
【００３６】
更に、赤外線センサチップ２Ａは、第１配線部６１ｉ〜６１ｐ及び第２配線部８１ａ〜８１ｄが、薄膜部２２の中央部を除く周縁部に形成されることにより、熱が薄膜部２２の周囲に逃げにくく、センサ部７ａ〜７ｄの感度を向上できる。
【００３７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
例えば、既に述べた本発明の実施の形態おいて、赤外線センサチップ２のセンサ部７ａ〜７ｄの数は、４に限るものでなく、１６、３２等であってもよい。また、既に述べた実施の形態において、レンズ５の平面パターンは、円形に限るものでなく、矩形等であってもよい。この場合、レンズ５が接合される入射窓４０平面パターンは、レンズ５の平面パターンに応じて変形させればよい。
【００３９】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。  
【符号の説明】
【００４０】
２，２Ａ  赤外線センサチップ
６ａ〜６ｄ  第１電極部
７ａ〜７ｄ  センサ部
８ａ〜８ｄ  第２電極部
２１  フレーム部
２２  薄膜部
６１ａ〜６１ｐ  配線部
６２ａ〜６２ｄ  第１パッド部
８１ａ〜８１ｄ  第２配線部
８２ａ〜８２ｄ  第２パッド部
【図１】
2014219334.tif 000003
【図２】
2014219334.tif 000004
【図３】
2014219334.tif 000005
【図４】
2014219334.tif 000006