(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに該半導体ダイオードから得られる順方向の電流変化に基づいて温度検出を可能に構成された温度検出装置において、前記半導体ダイオードは、装置の温度検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数のものが直列接続されて直列接続ダイオード回路部を成して前記半導体領域に設けられており、前記直列接続ダイオード回路部に対して前記一定な順方向のバイアス電圧を前記半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加したときに該直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて温度検出を可能に構成されたことを特徴とする温度検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の温度検出装置において、前記半導体領域は、前記基板とは熱分離されて薄膜状を成しており、前記直列接続ダイオード回路部は、前記薄膜状の半導体領域に設けられたことを特徴とする温度検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の温度検出装置において、前記薄膜状の半導体領域は、ＳＯＩ薄膜を用いて形成されたことを特徴とする温度検出装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の温度検出装置において、前記薄膜状の半導体領域は、活性領域であることを特徴とする温度検出装置。
【請求項５】
基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードを赤外線の受光用とした上で該半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに赤外線を受光した該半導体ダイオードから得られる温度変化に応じた順方向の電流変化に基づいて赤外線受光量を検出可能に構成された熱型赤外線検出装置において、前記半導体ダイオードは、装置の赤外線検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数のものが直列接続されて直列接続ダイオード回路部を成して前記半導体領域に設けられており、前記直列接続ダイオード回路部に対して前記一定な順方向のバイアス電圧を前記半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加したときに該直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて赤外線受光量を検出可能に構成されたことを特徴とする熱型赤外線検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の熱型赤外線検出装置において、前記半導体領域は、前記基板とは熱分離されて薄膜状を成しており、前記直列接続ダイオード回路部は、前記薄膜状の半導体領域に設けられたことを特徴とする熱型赤外線検出装置。
【請求項７】
請求項６記載の熱型赤外線検出装置において、前記薄膜状の半導体領域は、ＳＯＩ薄膜を用いて形成されたことを特徴とする熱型赤外線検出装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の熱型赤外線検出装置において、前記薄膜状の半導体領域は、活性領域であることを特徴とする熱型赤外線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてシリコン加工技術を応用して作製される温度検出装置及び熱型赤外線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の温度検出装置及び熱型赤外線検出装置に関連する周知技術としては、例えば特開２００１−２６４１７６号公報に開示された温度測定装置、熱型赤外線イメージセンサ及び温度測定装置が挙げられる。
【０００３】
図５は、この公報に開示された従来の一例に係る温度検出装置の基本構成を示した回路図である。この温度検出装置は、正極（＋）側が接地接続されると共に、負極（−）側と出力側との間に固定抵抗４４が介挿されたオペアンプ（Ａ）４３の負極（−）側に対し、接地接続された定電圧源４１と半導体ダイオード４２とを直列接続して構成され、オペアンプ（Ａ）４３において半導体ダイオード４２の電流を電圧に変換するように構成されている。
【０００４】
この温度検出装置では、オペアンプ（Ａ）４３の正極（＋）側端子と負極（−）側端子とがイマジナリーショートにより同電位なため、半導体ダイオード４２には一定電圧Ｖｉｎが印加され、このときにオペアンプ（Ａ）４３の出力電圧Ｖｏｕｔ  は、固定抵抗４４の抵抗値をＲｆ  ，半導体ダイオード４２の実質的な抵抗値をＲｄ  とすると、以下の数１式のような関係で表わされる。
【０００５】
【数１】
0003590952.tif 000002
この数１式中の半導体ダイオード４２の抵抗値Ｒｄ  は、半導体ダイオード４２の消費電流をＩｄ  とした場合、一定電圧Ｖｉｎ及び消費電流Ｉｄ  の間でＲｄ  ＝Ｖｉｎ／Ｉｄ  なる関係が成立する。
【０００６】
又、この温度検出装置においては、オペアンプ（Ａ）４３の出力側からの出力電圧Ｖｏｕｔ  のＳＮ比（信号／雑音の比）を高くすることが要求されているが、ここで出力電圧Ｖｏｕｔ  のノイズとして熱的ノイズであるジョンソンノイズだけを考えると、ノイズは半導体ダイオード４２の抵抗値Ｒｄ  の平方根とオペアンプ（Ａ）４３の倍率との積に比例するため、ノイズの値Ｖｎｏｉｓｅ  は、比例定数をａとすると、以下の数２式の関係で表わされる。
【０００７】
【数２】
0003590952.tif 000003
よって、ＳＮ比は上述した数１式及び数２式により、以下の数３式のような関係で表わすことができる。
【０００８】
【数３】
0003590952.tif 000004
一般的に、こうした温度検出装置では、半導体ダイオード４２の電流−電圧特性により、順方向バイアスにおいて一定電圧Ｖｉｎを大きくすれば抵抗値Ｒｄ  が指数関数的に小さくなるので、こうした場合、数３式により一定電圧Ｖｉｎが大きい程、ＳＮ比を大きくすることができる。
【０００９】
因みに、上述した温度検出装置は、半導体ダイオード４２が基板に形成された半導体領域に設けられるものとしたが、この半導体ダイオード４２を赤外線の受光用とした上、半導体ダイオード４２に対して所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加する構成とすれば、赤外線を受光した半導体ダイオード４２から得られる温度変化に応じた順方向の電流変化に基づいて赤外線受光量の検出が可能な熱型赤外線検出装置として構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した温度検出装置（熱型赤外線検出装置）の場合、半導体ダイオードの順方向バイアスにおいて一定電圧Ｖｉｎを大きくすればＳＮ比を改善できるが、実際には電流の指数関数的な上昇、及び消費電力や発熱の問題で通常半導体ダイオード１個にかけられる電圧は最大でも半導体ダイオードの立ち上がり電圧である０．６〜０．８［Ｖ］程度であるため、ＳＮ比を高くするには限界があり、十分にＳＮ比を改善できないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、十分にＳＮ比を改善できる構成の温度検出装置及び熱型赤外線検出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに該半導体ダイオードから得られる順方向の電流変化に基づいて温度検出を可能に構成された温度検出装置において、半導体ダイオードは、装置の温度検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数のものが直列接続されて直列接続ダイオード回路部を成して半導体領域に設けられており、直列接続ダイオード回路部に対して一定な順方向のバイアス電圧を半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加したときに該直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて温度検出を可能に構成された温度検出装置が得られる。
【００１３】
又、本発明によれば、上記温度検出装置において、半導体領域は、基板とは熱分離されて薄膜状を成しており、直列接続ダイオード回路部は、薄膜状の半導体領域に設けられた温度検出装置が得られる。
【００１４】
更に、本発明によれば、上記温度検出装置において、薄膜状の半導体領域は、ＳＯＩ薄膜を用いて形成された温度検出装置が得られる。
【００１５】
加えて、本発明によれば、上記何れかの温度検出装置において、薄膜状の半導体領域は、活性領域である温度検出装置が得られる。
【００１６】
一方、本発明によれば、基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードを赤外線の受光用とした上で該半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに赤外線を受光した該半導体ダイオードから得られる温度変化に応じた順方向の電流変化に基づいて赤外線受光量を検出可能に構成された熱型赤外線検出装置において、半導体ダイオードは、装置の赤外線検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数のものが直列接続されて直列接続ダイオード回路部を成して半導体領域に設けられており、直列接続ダイオード回路部に対して一定な順方向のバイアス電圧を半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加したときに該直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて赤外線受光量を検出可能に構成された熱型赤外線検出装置が得られる。
【００１７】
又、本発明によれば、上記熱型赤外線検出装置において、半導体領域は、基板とは熱分離されて薄膜状を成しており、直列接続ダイオード回路部は、薄膜状の半導体領域に設けられた熱型赤外線検出装置が得られる。
【００１８】
更に、本発明によれば、上記熱型赤外線検出装置において、薄膜状の半導体領域は、ＳＯＩ薄膜を用いて形成された熱型赤外線検出装置が得られる。
【００１９】
加えて、本発明によれば、上記何れかの熱型赤外線検出装置において、薄膜状の半導体領域は、活性領域である熱型赤外線検出装置が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。最初に、本発明の温度検出装置及び熱型赤外線検出装置の技術的概要について簡単に説明する。
【００２１】
本発明の温度検出装置は、基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに半導体ダイオードから得られる順方向の電流変化に基づいて温度検出を可能に構成された基本構成において、半導体ダイオードとして、装置の温度検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数（複数個）のものを直列接続して成る直列接続ダイオード回路部を半導体領域に設けるものとし、この直列接続ダイオード回路部に対して一定な順方向のバイアス電圧を半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加したときに直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて温度検出可能に構成されたものであり、直列接続ダイオード回路部の順方向の電流変化からそのときの直列接続ダイオード回路部近傍の平均的な温度を測定することにより、装置が設置されている場所の温度を測定することができる。
【００２２】
即ち、この温度検出装置では、複数個の半導体ダイオードを直列接続して成る直列接続ダイオード回路部に対して［（０．６〜０．８［Ｖ］）×半導体ダイオードの個数］分の一定電圧を印加するが、こうした場合、各半導体ダイオードが電流Ｉ対電圧Ｖの特性において非直線性を有するので、これらを直列接続して電圧を印加したときに１つの半導体ダイオードに大きな電圧が印加されるようなことが生じるか否かをシュミレーションして調べた結果、温度変化があっても各半導体ダイオードには電圧がほぼ平均化されてそれぞれに印加された状態で動作することが判明した。従って、複数個の半導体ダイオードを直列接続して成る直列接続ダイオード回路部においては、その立ち上がり電圧が直列接続された各半導体ダイオードの１個分のそれぞれの立ち上がり電圧の総和のものと等価であることが判った。
【００２３】
特に、この温度検出装置の場合、直列接続ダイオード回路部に順方向のバイアス電圧を印加したとき、直列接続ダイオード回路部を構成する各半導体ダイオードが好都合な具合いの非線形的な電流−電圧特性を有しており、特定の半導体ダイオードに大きな電圧が印加されようとするときに急に電気抵抗が小さくなるような特性を持ち、このために次第に大きな電圧がかかって破壊に至るようなことにはならず、各半導体ダイオードにほぼ平均的な電圧が印加されるという有利な点があることが判った。
【００２４】
このように、各半導体ダイオードを直列接続した直列接続ダイオード回路部を具備した温度検出装置の場合、印加する電圧をほぼ直列接続ダイオード回路部における各半導体ダイオードの立ち上がり電圧の総和として大きくできるため、従来の場合と比べて格段にＳＮ比の高いものとなる。
【００２５】
ところで、この温度検出装置における直列接続ダイオード回路部は基板に形成された半導体領域に設けられるものとしたが、同様な構成の直列接続ダイオード回路部を赤外線の受光用とした上、この直列接続ダイオード回路部に対して一定な順方向のバイアス電圧を半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で印加する構成（即ち、ここでの直列接続ダイオード回路部についても、同様に装置の赤外線検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数の半導体ダイオードが直列接続されて成る）とすれば、赤外線を受光した直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて赤外線受光量の検出が可能な熱型赤外線検出装置として構成される。
【００２６】
又、こうした温度検出装置や熱型赤外線検出装置において、直列接続ダイオード回路部を基板とは熱分離されて形成された薄膜状の半導体領域に設けること、即ち、例えば基板に形成したマイクロエアブリッジのような薄膜状の半導体領域を対象として基板から熱分離したところに直列接続ダイオード回路部を設けることが好ましく、特にここでの要件を熱型赤外線検出装置に適用した場合には熱型赤外線センサや熱型赤外線イメージセンサ等として好適となる。
【００２７】
更に、こうした温度検出装置や熱型赤外線検出装置において、薄膜状の半導体領域をＳＯＩ薄膜を用いて形成し、例えば半導体基板，埋め込み絶縁層，ＳＯＩ薄膜をこの順で積層した形態のＳＯＩ基板におけるＳＯＩ薄膜及び埋め込み絶縁層において直列接続ダイオード回路部を構造的に基板から熱分離されたＳＯＩ薄膜に設けることが好ましく、加えて、薄膜状の半導体領域（特にＳＯＩ薄膜）を活性領域とすることも好ましい。
【００２８】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した回路図である。この温度検出装置は、正極（＋）側が接地接続されると共に、負極（−）側と出力側との間に固定抵抗１４が介挿されたオペアンプ（Ａ）１３の負極（−）側に対し、接地接続された定電圧源１１と４個の略同一特性の半導体ダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを直列接続して成る直列接続ダイオード回路部１２とを直列接続して構成され、オペアンプ（Ａ）１３において直列接続ダイオード回路部１２の電流を電圧に変換するように構成されている。
【００２９】
この温度検出装置では、オペアンプ（Ａ）１３の正極（＋）側端子と負極（−）側端子とがイマジナリーショートにより同電位なため、直列接続ダイオード回路部１２には一定電圧Ｖｉｎが印加され、このときに一般的な室温付近で直列接続ダイオード回路部１２に流れる電流Ｉは、直列接続ダイオード回路部１２における絶対温度をＴ，Ｉ０  を飽和電流，Ｖを印加電圧，Ｖｄ  を接合部における内蔵電位．ｑを電荷素量，ｎを１〜２の定数（理想定数），ｋをボルツマン定数とすると、以下の数４式の関係で表わされる。
【００３０】
【数４】
0003590952.tif 000005
この数４式からは、直列接続ダイオード回路部１２に流れる順方向電流Ｉが１／Ｔに対して自然対数的に変化するため、そのときの温度を検出できることを示している。又、ここでの数４式は、室温付近での熱電圧（ｋＴ／ｑ…約０．０２５［Ｖ］）より順方向の印加電圧Ｖが十分大きい場合（おおよそ０．１［Ｖ］以上）、以下の数５式の関係で表わされる近似式が成立する。
【００３１】
【数５】
0003590952.tif 000006
尚、ここでの直列接続ダイオード回路部１２を基板に形成された半導体活性領域に設けて赤外線の受光用とすれば、赤外線光量の検出が可能となる。
【００３２】
以下は、本願発明の温度検出装置（熱型赤外線検出装置）について、更に詳細な実施の形態を挙げて具体的に説明する。
【００３３】
図２は、本願発明の他の実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した外観斜視図である。この温度検出装置は、図２に示されるように、基板１０に形成された半導体領域２１（ここでは基板１０自体の役割を果たしている）上に４個の半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄから成る直列接続ダイオード回路部２２を対向して離間された２個の取り出し電極２３ａ，２３ｂ間に接続されるように配設することにより、取り出し電極２３ａ，２３ｂ及び直列接続ダイオード回路部２２に係る導電パターンが直線状を成すように構成されたものである。
【００３４】
この温度検出装置の場合、直列接続ダイオード回路部２２を成す各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとして、ｐ−ｎ接合ダイオードを適用しており、具体的にはｎ型領域２２ａａ，２２ｂａ，２２ｃａ，２２ｄａに対し、ｐ型領域（ｐウェル）２２ａｂ，２２ｂｂ，２２ｃｂ，２２ｄｂをｎ型領域よりも深く拡散することにより、それぞれｐ−ｎ接合ダイオード１素子を形成している。
【００３５】
又、この温度検出装置において、半導体領域２１に不純物を添加してｐ型領域及びｎ型領域を形成する方法は、公知の不純物導入技術を用いれば良く、例えば塗布拡散剤による固相拡散源を用いた方法，液体拡散源をキャリアガス（一般的に窒素ガス）として導入する不純物を熱処理炉内に気体として流して半導体領域２１に供給する方法，熱処理炉内に固体拡散源を配置して近接する半導体基板に不純物を供給する方法等が挙げられる。これらの技術は、拡散技術と呼ばれ、拡散領域の選択は、公知のフォトリソグラフィー技術でフォトレジストのパターニングを行い、主に熱酸化膜をマスクとして選択的に不純物を導入する方法が挙げられる。尚、その他にイオン注入技術による不純物導入方法も可能であるが、この場合には注入領域の選択を公知のフォトリソグラフィー技術でフォトレジストをマスクとして選択的に導入する方法が主である。
【００３６】
ところで、上述した直列接続ダイオード回路部２２を成す各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードは、金属薄膜配線を介して電気的に接続される。金属薄膜配線は、公知のスパッタリング法，真空蒸着法，メッキ法等で成膜された金属薄膜を公知のフォトリソグラフィー技術，ウェット若しくはドライエッチング技術で加工したものであるが、その他にもリフトオフ法による配線加工方法も適用可能である。
【００３７】
又、直列接続ダイオード回路部２２を成す各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードは、ｎ型シリコンの半導体領域２１上において、ｎ型シリコンの半導体領域２１とｐウェル２２ａｂ，２２ｂｂ，２２ｃｂ，２２ｄｂとにより素子間分離されている。
【００３８】
更に、直列接続ダイオード回路部２２を成す各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードを素子間分離する方法としては、例えばｐ型シリコン基板上に形成する場合、各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのそれぞれのｐウェル２２ａｂ，２２ｂｂ，２２ｃｂ，２２ｄｂ間に十分深く形成したｎ型領域を形成して絶縁分離する方法や、各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのそれぞれの周辺をシリコンエッチングによりｐウェルよりも十分深くエッチングすることで空間的に素子間分離する方法等が挙げられる。
【００３９】
尚、図２に示されるような直列接続ダイオード回路部２２を形成する場合、当然のことながら、半導体領域２１も含めてｐ型とｎ型との不純物タイプを全て反対にした構成とすることも可能である。
【００４０】
何れにしても、この温度検出装置の場合、直列接続ダイオード回路部２２に順方向のバイアス電圧を印加した場合、各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのそれぞれのジュール熱により温度がほぼ均一に成り、その場所の温度を精度良く検出することができる。尚、この温度検出装置の場合、半導体領域２１としてはシリコン等の半導体、直列接続ダイオード回路部２２における各半導体ダイオード２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとしてはｐ−ｎ接合ダイオードやショットキー接合ダイオード等を用いることもできる。
【００４１】
図３は、本願発明の別の実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した外観斜視図である。又、図４は、図３に示す温度検出装置のＸ−Ｘ′線方向における側面断面図である。この温度検出装置は、図３に示されるように、基板１０を成す半導体基板３１ｃ，埋め込み絶縁層３１ｂ，ＳＯＩ薄膜３１ａをこの順で積層した形態のＳＯＩ基板３１に形成された半導体領域としてのＳＯＩ薄膜３１ａ（ここでは基板１０自体の役割を果たしている）上に４個の半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄから成る直列接続ダイオード回路部３２を取り出し電極３３ａ，３３ｂ間に接続されるように設けることにより、取り出し電極３３ａ，３３ｂ及び直列接続ダイオード回路部３２に係る導電パターンがジグザグ状を成すように構成されたものである。
【００４２】
この温度検出装置の場合においても、直列接続ダイオード回路部３２を成す各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとして、ｐ−ｎ接合ダイオードを適用しており、具体的にはｎ型領域３２ａａ，３２ｂａ，３２ｃａ，３２ｄａに対し、ｐ型領域（ｐウェル）３２ａｂ，３２ｂｂ，３２ｃｂ，３２ｄｂをｎ型領域よりも深く拡散することにより、それぞれｐ−ｎ接合ダイオード１素子を形成している。
【００４３】
又、この温度検出装置においても、ＳＯＩ薄膜３１ａに不純物を添加してｐ型領域及びｎ型領域を形成する方法は、公知の不純物導入技術を用いれば良く、例えば塗布拡散剤による固相拡散源を用いた方法，液体拡散源をキャリアガス（一般的に窒素ガス）として導入する不純物を熱処理炉内に気体として流してＳＯＩ薄膜３１ａに供給する方法，熱処理炉内に固体拡散源を配置して近接する半導体基板に不純物を供給する方法等が挙げられる。これらの技術は、拡散技術と呼ばれ、拡散領域の選択は、公知のフォトリソグラフィー技術でフォトレジストのパターニングを行い、主に熱酸化膜をマスクとして選択的に不純物を導入する方法が挙げられる。尚、その他にイオン注入技術による不純物導入方法も可能であるが、この場合には注入領域の選択を公知のフォトリソグラフィー技術でフォトレジストをマスクとして選択的に導入する方法が主である。
【００４４】
ところで、上述した直列接続ダイオード回路部３２を成す各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードは、金属薄膜配線を介して電気的に接続される。金属薄膜配線は、公知のスパッタリング法，真空蒸着法，或いはメッキ法で成膜された金属薄膜を公知のフォトリソグラフィー技術，ウェット若しくはドライエッチング技術で加工したものであるが、その他にもリフトオフ法による配線加工方法も適用可能である。
【００４５】
又、直列接続ダイオード回路部３２を成す各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードは、ＳＯＩ薄膜３１ａがｎ型である場合、ｐウェルにより素子間分離されている。
【００４６】
更に、直列接続ダイオード回路部３２を成す各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄにおけるそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードを素子間分離する方法としては、ｐ型のＳＯＩ薄膜３１ａを形成する場合、各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄのそれぞれのｐ−ｎ接合ダイオードをｐウェルよりも十分深くしてＳＯＩ薄膜３１ａの底部まで形成したｎ型領域で絶縁分離する方法や、各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄのそれぞれの周辺をシリコンエッチングによりｐウェルよりも十分深くエッチングすることで空間的に素子間を分離する方法等が挙げられる。
【００４７】
加えて、ここでのＳＯＩ基板３１のＳＯＩ薄膜３１ａの厚さは、精度良く制御ができて数ミクロン程度に薄くできるため、図３，図４に示されるように、半導体領域であるＳＯＩ薄膜３１ａ上で直列接続ダイオード回路部３２が設けられた活性領域４０を溝１０１ａ，１０１ｂとＳＯＩ基板３１の半導体基板３１ｃとで形成された空洞１００によりＳＯＩ基板３１から熱分離させている。尚、溝１０１ａ，１０１ｂ及び空洞１００は、公知の異方性エッチング技術やドライエッチング技術等により容易に形成することができる。
【００４８】
ここでの溝１０１ａ，１０１ｂ及び空洞１００の形成を図４を参照して異方性エッチング技術を用いた場合について説明すると、半導体基板３１ｃが面方位（１００）であれば、空洞１００の半導体基板３１ｃの表面と成す角ａは５４．７度になることが知られている。異方性エッチング液は、一般的にヒドラジン水和物，ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド），ＫＯＨＭ，ＥＰＷ（エチレンジアミンピレカテコールウォーター）等のアルカリ水溶液が用いられる。そのときのマスクとしては、主として熱酸化膜を用いるものとするが、その他にも窒化膜やＡｕ，Ｃｒ，ＮｉＣｒ等による金属膜も適用することができる。
【００４９】
ところで、図３，４に示した例では主として基板１０の裏面から異方性エッチングを行い、溝１０１ａ，１０１ｂと半導体基板３１ｃによりマイクロエアブリッジ形状とを形成した場合を説明しているが、基板１０の表面からのみ異方性エッチングを行い、溝１０１ａ，１０１ｂと半導体基板３１ｃによりマイクロエアブリッジ形状とを形成することも可能である。又、溝１０１ａ，１０１ｂと空洞１００とは、フォトレジストや熱酸化膜等をマスクとしたシリコンドライエッチング技術でも形成することが可能であるが、この場合にはほぼ垂直にエッチングできるというドライエッチングの特色により図４に示される空洞１００の半導体基板３１ｃの表面と成す角ａをほぼ垂直にすることができる。従って、この場合にはＳＯＩ基板３１の裏面から半導体基板３１ｃをエッチングしてマイクロエアブリッジ形状を形成するとき、エッチングをするために必要な開口面積を小さくすることができるので、結果として基板１０の面積を低減することができる。更に、図４に示される空洞１００は、異方性エッチング等で形成されるものとしたが、これに代えてガラスや半導体等の基板上に犠牲層等を介して例えば多結晶シリコン薄膜を形成しておき、ここに直列接続ダイオード回路部を形成した後、犠牲層をエッチングにより除去する等の手法によっても同様に形成することができる。
【００５０】
尚、上述した図２乃至図５で説明した各実施の形態の温度検出装置では、半導体領域として、単結晶シリコンを用いるものとするが、シリコンに限らず、その他の半導体を適用しても良いし、或いは多結晶シリコンのように多結晶半導体を適用しても良く、更には単結晶シリコンの上にエピタキシャル成長膜を形成して半導体領域としても良い。又、例えば図３に示されるように直列接続ダイオード回路部３２における各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと同じ工程で形成可能な別の２個の半導体ダイオード１３２ａ，１３２ｂを例えば半導体基板３１ｃ上の対向する隅部（ＳＯＩ薄膜３１ａの対向する隅部）に配置［具体的には図３中でｎ型領域１３２ａａ及びｐ型領域（ｐウェル）１３２ａｂから成る半導体ダイオード１３２ａを取り出し電極１３３ａａ，１３３ａｂ間に接続した直線状の導電パターンと、ｎ型領域１３２ｂａ及びｐ型領域（ｐウェル）１３２ｂｂから成る半導体ダイオード１３２ｂを取り出し電極１３３ｂａ，１３２ｂｂ間に接続した直線状の導電パターンとによる構成を示す］して基板１０上の温度を検出するためのリファレンス用として構成することもできる。但し、こうした構成の場合、リファレンスとする半導体ダイオードは、半導体基板３１ｃ上の空いているスペースに自由に配置することができるので、例えば半導体ダイオード１３２ａ，１３２ｂに代えて直列接続ダイオード回路部３２における各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとしたり、或いは各半導体ダイオード３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄでなく半導体ダイオード１３２ａ，１３２ｂの何れか一つをリファレンスとして適用させるようにしても良い。
【００５１】
又、図３，図４に示される温度検出装置において、直列接続ダイオード回路部３２が形成された活性領域４０に赤外線を入射して吸収させ、その領域の温度を上昇させることで温度検出するようにすること、即ち、マイクロエアブリッジ形状の活性領域４０に直列接続ダイオード回路部３２を設け、これを温度センシング部としての受光用とし、更に図４に示されるように赤外線吸収膜５４を活性領域４０上に形成、即ち、厳密には活性領域４０上に形成される層間絶縁膜５３及び金属薄膜配線５１（これらの形成技術は周知であって、本願発明の技術的要旨と関係しないので、説明を省略する）を覆って形成しておくようにすれば、高速応答で高感度にして高精度な熱型赤外線検出装置が構成される。
【００５２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の温度検出装置によれば、基板に形成された半導体領域に設けられた半導体ダイオードに所定の範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに半導体ダイオードから得られる順方向の電流変化に基づいて温度検出を可能に構成された基本構成において、半導体ダイオードとして、装置の温度検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数（複数個）のものを直列接続して成る直列接続ダイオード回路部を半導体領域に設けるものとした上、この直列接続ダイオード回路部に対して半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加したときに直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて温度検出するように構成しているので、印加する電圧をほぼ直列接続ダイオード回路部における各半導体ダイオードの立ち上がり電圧の総和として大きくできるため、従来と比べて格段にＳＮ比を高くするように改善でき、高速応答で高感度にして高精度な検出が可能となる。又、この温度検出装置で適用された同様な構成の直列接続ダイオード回路部を赤外線の受光用とした上、この直列接続ダイオード回路部に対して所定の範囲を半導体ダイオードの個数倍に拡張した範囲で一定な順方向のバイアス電圧を印加する構成とした熱型赤外線検出装置（ここでの直列接続ダイオード回路部についても、同様に装置の赤外線検出時にジョンソンノイズを低減させてＳ／Ｎ比を改善できるように略同一特性の所定数の半導体ダイオードが直列接続されて成る）では、赤外線を受光した直列接続ダイオード回路部を流れる電流の温度変化に基づいて赤外線受光量を検出する際、同様に従来と比べて格段にＳＮ比を高くするように改善でき、高速応答で高感度にして高精度な検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した回路図である。
【図２】本願発明の他の実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した外観斜視図である。
【図３】本願発明の別の実施の形態に係る温度検出装置の基本構成を示した外観斜視図である。
【図４】図３に示す温度検出装置のＸ−Ｘ′線方向における側面断面図である。
【図５】従来の一例に係る温度検出装置の基本構成を示した回路図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１，４１  定電圧源
１２，２２，３２  直列接続ダイオード回路部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，４２，１３２ａ，１３２ｂ  半導体ダイオード
１３，４３  オペアンプ
１４，４４  固定抵抗
２１  半導体領域
２２ａａ，２２ｂａ，２２ｃａ，２２ｄａ，３２ａａ，３２ｂａ，３２ｃａ，３２ｄａ，１３２ａａ，１３２ｂａ  ｎ型領域
２２ａｂ，２２ｂｂ，２２ｃｂ，２２ｄｂ，３２ａｂ，３２ｂｂ，３２ｃｂ，３２ｄｂ，１３２ａｂ，１３２ｂｂ  ｐ型領域（ｐウェル）
２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ，１３３ａａ，１３３ａｂ，１３３ｂａ，１３３ｂｂ  取り出し電極
３１  ＳＯＩ基板
３１ａ  ＳＯＩ薄膜
３１ｂ  埋め込み絶縁層
３１ｃ  半導体基板
４０  活性領域
５１  金属薄膜配線
５３  層間絶縁膜
５４  赤外線吸収膜
１００  空洞
１０１ａ，１０１ｂ  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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