(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の量子型の赤外線検出素子で構成される受光部と、
前記受光部と配線によって電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤを介して前記基板の外部に接続され、前記受光部から出力される電気信号を外部に出力する複数のパッドと、
を備え、
複数の前記パッドは、前記基板の中央部に設けられ、複数の前記パッドの周囲に前記赤外線検出素子が配置されることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
前記基板が、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅの少なくとも１つの材料を含む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】
前記赤外線検出素子は、前記基板を介して入射される赤外線を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線センサ。
【請求項４】
前記受光部の温度を測定する少なくとも１つの温度測定素子をさらに備え、
前記温度測定素子は、複数の前記パッドに対し、複数の前記赤外線検出素子のうち、いずれの赤外線検出素子よりも近い位置に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項５】
前記受光部の温度を測定する少なくとも１つの温度測定素子をさらに備え、
前記温度測定素子は、複数の前記パッド同士の間隙に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項６】
前記配線は、前記基板上において、前記パッドと同一の層上に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の赤外線センサ。
【請求項７】
基板上に、複数の量子型の赤外線検出素子で構成される受光部を形成する受光部形成工程と、
前記受光部形成工程によって形成された前記受光部と配線によって電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤを介して前記基板の外部に接続され、前記受光部から出力される電気信号を外部に出力する複数のパッドを形成する工程と、を含み、
前記パッド形成工程は、複数の前記パッドを、前記基板の中央部に設け、複数の前記パッドの周囲に前記赤外線検出素子を配置することを特徴とする赤外線センサの製造方法。
【請求項８】
前記基板をダイシングして、センサチップを形成するセンサチップ形成工程と、
前記センサチップ形成工程において形成されたセンサチップを、リードフレームに貼られた粘着テープ上に固定する固定工程と、
前記固定工程によって固定された前記センサチップに対し、ボンディングワイヤを圧着するワイヤボンディング工程と、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の赤外線センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサ、赤外線センサの製造方法に係り、特に量子型の赤外線センサ、赤外線センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的長波長の光を検出するためのセンサの１つに、量子型の赤外線センサ（量子型赤外線センサ）がある。量子型赤外線センサの従来例としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
図５は、一般的な量子型赤外線センサの構成を説明するための図であって、量子型赤外線センサに用いられる受光部を示した断面図である。受光部は、例えば半絶縁性のＧａＡｓ基板１上に設けられた複数の赤外線検出素子２１によって構成される。複数の赤外線検出素子２１は、各々がＩｎＳｂ系の量子型ｐｉｎフォトダイオードであって、互いに直列に接続されている。フォトダイオード同士を接続する配線は、一層の金属等の配線４である。
【０００３】
各赤外線検出素子２１は、基板１上にインジウム（ｌｎ）及びアンチモン（Ｓｂ）を含むＩｎＳｂのようなｎ型化合物半導体層（ｎ層）、ノンドープの化合物半導体層層（π層）と、バンドギャップがｎ層及びπ層よりも大きいＡｌＩｎＳｂのような化合物半導体層と、Ｐ型の不純物が高濃度にドーピングされているｐ型化合物半導体層（ｐ層）とが順次積層された構造となっている。
図中に矢線で示した赤外線Ｉは、基板１の裏面から赤外線検出素子２１に入射する。赤外線Ｉの入射により、赤外線Ｉの輻射量に応じた光起電力が赤外線検出素子２１内で発生する。発生した光起電力は、接続配線を通って受光部の外へ出力されるようになっている。
【０００４】
ここで、赤外線センサのチップ（センサチップ）における赤外線検出素子２１の配置について説明する。図６は、従来のセンサチップの上面図である。センサチップ１１では、基板１上に、パッド部３ａ、３ｂが形成されている。パッド部３ａにはパッド７ａが設けられ、パッド部３ｂにはパッド７ｂが設けられる。パッド部３ａ、３ｂ間には、配線４によって直列接続された複数個の赤外線検出素子２１がある。複数の赤外線検出素子２１は、受光部２を構成している。
パッド部３ａ、３ｂは、一般的な半導体集積回路チップと同じように、基板１の外周部付近（センサチップの隅）に配置され、出力端子として図示しない外部の回路に接続される。赤外線検出素子２１は、基板１上にくまなく配置され、配線４によって複数段に直列接続されてパッド７ａ、７ｂ間に接続される。
【０００５】
図７は、図６に示したセンサチップ１１を封止して赤外線センサにする処理を説明するための図である。図７（ａ）は、センサチップ１１をボンディングする工程を説明するための図である。センサチップ１１は、基板１からダイシングされ、粘着テープ６に粘着されたリードフレーム７の開口部に粘着される。次にパッド部３ａ、３ｂとリードフレーム７を接続するために、ワイヤボンディング工程が行なわれる。
【０００６】
ワイヤボンディング工程では、基板１の図６に示したパッド７ａ、７ｂとリードフレーム７を接続するように、ボンディングワイヤ８がボンディングされる。ボンディングは、ワイヤボンディング装置によって行われ、基板１にはワイヤボンディング装置による圧力と超音波とが作用する。このため、本明細書では、ボンディングを圧着とも記すものとする。
【０００７】
ボンディング工程の後、図７（ｂ）に示すように、基板１からダイシングされたセンサチップ１１とリードフレーム７の間に封止部材９が注入され、赤外線センサを封止する。封止部材９の注入工程の後、リードフレーム７が隣接するセンサからダイシング工程によって切断される。さらに、粘着テープ６が取り外され、赤外線センサが完成する。
【特許文献１】特開２００７−８１２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来技術では、図７（ｂ）に示したように、パッド部３ａが基板１の外周付近に配置されている。このため、基板１の面積が比較的小さくて厚みが厚い場合には、ワイヤボンディングの際に基板１の端部にかかる力により基板１が倒れることがある。また、基板１がＧａＡｓ基板のように比較的もろい材質である場合、ワイヤボンディングの際に隅が欠損することがある。基板１が倒れる、あるいは欠損することは、いずれも後の組立工程において、組立収率を低下させる原因となり得る。
また、赤外線センサでは、パッド部３ａ、３ｂの二つ以上のパッド部が設けられる。このため、先に行われるワイヤボンディングの際に基板１が傾いた場合、後のワイヤボンディングにおいてパッド部の高さが規定の高さと異なるので、規定の条件によるワイヤボンディングに不具合が生じる。
【０００９】
つまり、後にワイヤボンディングされるパッド部の高さが通常より高い場合、ワイヤボンディングの際に設計値より強い圧力が基板１にかかり、基板１が破損する可能性が高まる。反対に、後にワイヤボンディングされるパッド部の高さが通常より低い場合、ワイヤボンディングの際にかかる圧力が設計値より低くなってワイヤボンディングの信頼性が低下する。また、ワイヤボンディングの強度が弱い場合、赤外線センサをモルド・封止する工程においてボンディングワイヤが切れるので、組立収率が低下する。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、ワイヤボンディングの工程における信頼性や組立工程における歩留まり及び組立収率を高めることができる赤外線センサ、赤外線センサ製造方法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】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の赤外線センサは、基板上に形成された複数の量子型の赤外線検出素子で構成される受光部と、前記受光部と配線によって電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤを介して前記基板の外部に接続され、前記受光部から出力される電気信号を外部に出力する複数のパッドと、を備え、複数の前記パッドは、前記基板の中央部に設けられ、複数の前記パッドの周囲に前記赤外線検出素子が配置されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の赤外線センサは、請求項１に記載の発明において、前記基板が、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅの少なくとも１つの材料を含むことを特徴とする。
請求項３に記載の赤外線センサは、請求項１または２に記載の発明において、前記赤外線検出素子は、前記基板を介して入射される赤外線を検出することを特徴とする。
請求項４に記載の赤外線センサは、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記受光部の温度を測定する少なくとも１つの温度測定素子をさらに備え、前記温度測定素子は、複数の前記パッドに対し、複数の前記赤外線検出素子のうち、いずれの赤外線検出素子よりも近い位置に配置されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の赤外線センサは、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記受光部の温度を測定する少なくとも１つの温度測定素子をさらに備え、前記温度測定素子は、複数の前記パッド同士の間隙に配置されることを特徴とする。
請求項６に記載の赤外線センサは、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、前記配線が、前記基板上において、前記パッドと同一の層上に形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の赤外線センサの製造方法は、基板上に、複数の量子型の赤外線検出素子で構成される受光部を形成する受光部形成工程と、前記受光部形成工程によって形成された前記受光部と配線によって電気的に接続されるとともに、ボンディングワイヤを介して前記基板の外部に接続され、前記受光部から出力される電気信号を外部に出力する複数のパッドを形成する工程と、を含み、前記パッド形成工程は、複数の前記パッドを、前記基板の中央部に設け、複数の前記パッドの周囲に前記赤外線検出素子を配置することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の赤外線センサの製造方法は、請求項７に記載の発明において、前記基板をダイシングして、センサチップを形成するセンサチップ形成工程と、前記センサチップ形成工程において形成されたセンサチップを、リードフレームに貼られた粘着テープ上に固定する固定工程と、前記固定工程によって固定された前記センサチップに対し、ボンディングワイヤを圧着するワイヤボンディング工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に記載の赤外線センサは、受光部から出力される電気信号を外部に出力する複数のパッドを、基板の中央部分に設け、複数の赤外線検出素子をその周囲に配置することができる。この結果、ワイヤボンディングの際に基板が倒れる、あるいは欠損することがなく、歩留まりや組立収率を高めることができる。また、ワイヤボンディングや組立工程の信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、複数のパッドを中央部に近接して配置することができるので、先に実行されるワイヤボンディングの際に基板が傾く可能性を低減し、以降に実行されるワイヤボンディングの際に基板の欠損や強度の弱い不良のボンディングの発生を抑えることができる。このことにより、センサパッケージの封止工程における断線の発生を低減し、歩留まりや収率の高い組立工程が実現できる。
上記した効果は、ＧａＡｓ基板等のように比較的にもろい基板、ＧａＡｓ基板等より強度の高いＳｉ基板のいずれを用いた場合であっても得ることができる。
【００１７】
請求項２に記載の赤外線センサは、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、Ｇｅの少なくとも１つの材料を含む基板を用いることにより、基板の裏面から被検出赤外線を効率よく取込んで感度の高い赤外線センサを提供することができる。
【００１８】
請求項３に記載の赤外線センサは、赤外線検出素子が基板を介して入射される赤外線を検出するので、赤外線に対して透過率が高いが比較的欠損しやすいＧａＡｓ基板等を使用することが要求される。このため、基板の欠損や、ワイヤボンディングにおける不良を低減する本願発明を適用して顕著な効果を上げることができる。
請求項４に記載の赤外線センサは、温度測定素子を基板の中央部に近い位置に配置することができるので、基板全体の代表的な温度を受光部の温度として測定することができる。
【００１９】
請求項５に記載の赤外線センサは、温度測定素子をパッドの間隙に配置することができるので、温度測定素子を配置したことによって赤外線検出素子を配置するスペースが小さくなることがない。このため、温度測素子を備えながらチップサイズの大型化、赤外線センサの感度の低下を防ぐことができる。
請求項６に記載の発明は、配線とパッドと同一の層上に形成することができるので、１回のマスク工程で配線とパッドとを形成できる。このため、赤外線検出センサの製造工程数を抑えることができる。
【００２０】
請求項７に記載の赤外線センサの製造方法は、パッドを基板の中央部に配置することにより、ワイヤボンディングの際に基板が倒れる、あるいは欠損することがなく、歩留まりや組立収率を高めることができる。また、ワイヤボンディングや組立工程の信頼性を高めることができる。
また、複数のパッドを近接して配置することができるので、先に実行されるワイヤボンディングの際に基板が傾く可能性を低減し、以降に実行されるワイヤボンディングの際に基板の欠損や強度の弱い不良のボンディングの発生を抑えることができる。このことにより、センサパッケージの封止工程における断線の発生を低減し、歩留まりや収率の高い組立工程が実現できる。
【００２１】
請求項８に記載の赤外線センサの製造方法は、粘着テープ上に固定されたセンサチップに対してボンディングワイヤを圧着する工程を含むので、この際に起こり得る基板の欠損や不良ボンディングの発生を本発明によって効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態１から実施形態３について、図面を用いて説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１は、以下の点に着目してなされたものである。すなわち、図１に示すように、ワイヤボンディングの工程において、強度の強いボンディングを実現するには、パッド部１０３に圧力と共に超音波が加えられる。このとき、パッド部１０３が基板１０１の隅に近い場所に設けられると、力点から作用点までの距離が長くなって強い応力が加わるため、基板１０１が破損する可能性が高くなる。
【００２３】
基板１０１の破損は、センサチップの機能の消失やワイヤボンディングにおける不具合の原因になる。また、配線１０４が断線して受光部１０２の信号が取り出せなくなる原因にもなる。さらに、配線１０４が断線しなかったとしても、裏面が破損した場合、完成した赤外線センサが光を取り込む面積が狭くなって光感度が下がることがある。
ところが、量子型の赤外線センサでは、受光部１０２が形成された面の反対側（裏面）から被検出光が入射するため、基板１０１には被検出光に対して十分に透明である部材を用いることが必要になる。このような基板１０１としては、例えば、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板、ＩｎＡｓ基板、ＩｎＰ基板、またはＧｅ基板等が用いられる。このような基板によれば、赤外線の透過率が高く、基板１０１の裏面からの赤外線が効率的に入射される。
【００２４】
ただし、ＧａＡｓ基板、ＩｎＡｓ基板、ＩｎＰ基板、Ｇｅ基板は機械的な強度が低いため、従来のようにパッド部を基板１０１の隅に設けた場合、ワイヤボンディング工程における基板１０１の欠損やそれに伴う不具合の発生率が高まることが予想される。また、ワイヤボンディング工程は、基板１０１が粘着シート上に粘着された状態で実施される。このため、ＧａＡｓ基板等より強度が高いＳｉ基板であっても、基板１０１の傾きによってキャピラリの超音波が分散する、あるいはチップ高さの変動によって、ボンディングワイヤの圧着が不十分になることがある。
【００２５】
そこで、本発明の実施形態１は、パッド１０７ａ、１０７ｂを基板１０１の中央部に配置することにより、パッド１０７ａ、１０７ｂを基板１０１の端部に設けるよりもワイヤボンディングの際に基板１０１にかかる応力を低減する。そして、このことにより、基板１０１の破損を防ぎ、ワイヤボンディング時に予想される不具合を低減するものである。
【００２６】
・構成
図１は、本発明の実施形態１の赤外線センサを説明するための図であって、基板１０１上に赤外線センサの受光部が形成されている状態を示している。赤外線センサは、基板１０１上に、パッド１０７ａ、１０７ｂを含むパッド部１０３と、受光部１０２とを備えて構成される。受光部１０２は、配線１０４によって複数段に直列接続された複数個の赤外線検出素子１０６によって構成される。複数の赤外線検出素子１０６は、電気的にはパッド１０７ａ、１０７ｂ間に配置されている。
【００２７】
図１に示した複数の赤外線検出素子１０６は、いずれも量子型のフォトダイオードであって、配線１０４によって直列に接続されている。接続される赤外線検出素子１０６の数が大きいほど発生する起電力は大きくなってセンサとしての感度が高まる。図１では、説明の簡単を簡単にするため赤外線検出素子１０６を直線状にのみ接続している。しかし、千鳥配線等によって基板１０１上をくまなく埋めるように配置することによってさらに高い感度を得ることができる。
【００２８】
パッド部１０３は、受光部１０２の光電変換で得られた電気信号を基板１０１の外部にある図示しない回路に出力するために設けられている。電気信号の出力は、具体的には、パッド部１０３に含まれるパッド１０７ａ、１０７ｂと、赤外線センサのパッケージ内にあるリードフレーム（接続端子）とをワイヤボンディングを介して接続することによって実現できる。受光部１０２から出力される電気信号を外部へ導くためには、最低２個のパッドが必要となる。
以上の構成を有する実施形態１では、パッド１０７ａ、１０７ｂを、基板１０１の中央部に設けている。また、パッド１０７ａ、１０７ｂを含むパッド部１０３の周囲に複数の赤外線センサ１０６を配置している。
【００２９】
実施形態１では、パッド１０７ａ、１０７ｂが基板１０１の中央部に配置されているため、パッド１０７ａ、１０７ｂにワイヤボンディングする際、圧力や超音波が加わっても基板１０１が欠損し難い。また、欠損が発生し難いために充分な圧力や超音波を加えることができて、図示しないボンディングワイヤをパッド１０７ａ、１０７ｂに確実に圧着することができるので、ワイヤボンディングの信頼性を高めることができる。
さらに、先のワイヤボンディングにおいて基板１０１が傾くことがないので、後のワイヤボンディングで加圧が不十分になることがない。この点においても、実施形態１は、ワイヤボンディングの信頼性を高め、後の組立工程の収率を高めることができる。
【００３０】
・製造方法
図２は、実施形態１の赤外線センサの製造方法を説明するための工程図である。実施形態１では、赤外線センサの製造にあたり、先ず、図２（ａ）に示すように、基板１０１上に、複数の受光部１０２とパッド部１０３が形成される。この際、図１に示した赤外線検出素子１０６同士及びパッド部１０３を接続する配線１０４も形成される。配線１０４は、基板１０１上において、パッド部１０３と同一の金属層上に形成される。つまり、同一の金属層をエッチング等によって一度にパターニングすることにより、配線１０４とパッド部１０３が形成される。
【００３１】
パッド部１０３及び配線１０４の形成後、図２（ｂ）に示すように、基板１０１がダイシングされ、切り離されて複数のセンサチップ２０１が作成される。続いて、図２（ｃ）に示すように、センサチップ２０１は、リードフレーム２０７と共に粘着テープ２０６上に固定される。
次に、実施形態１では、図２（ｄ）に示すように、ワイヤボンディングの工程により、センサチップ２０１のパッド部１０３にある図１に示したパッド１０７ａ、１０７ｂとリードフレーム２０７を接続する。ワイヤボンディングの工程では、各基板１０１の１０７ａ、１０７ｂとリードフレーム２０７とにボンディングワイヤ１０８がボンディングされる。
【００３２】
ワイヤボンディングの工程後、図２（ｅ）に示すように、封止部材２０９が基板１０１とリードフレーム２０７の間に注入され、センサチップ２０１を封止する。封止部材２０９は、受光部１０２が形成された基板１０１の表面、基板１０１の側面及びボンディングワイヤ１０８を保護する。封止部材２０９の具体例としては、半導体プロセスで一般的に用いられている樹脂が挙げられる。
封止部材２０９の注入後、リードフレーム２０７がダイシング工程によって切断される。切断後、封止されたセンサチップ２０１は粘着テープ６が取り外され、赤外線センサが完成する。
【００３３】
ここで、実施形態１の赤外線センサの製造方法によって得られる効果を、図７に示した赤外線センサの製造方法と対比しながら説明する。図７（ａ）、（ｂ）に示した赤外線センサの製造方法では、パッド部３ａ、３ｂが基板１の端部に互いに離れて形成されている。このため、ワイヤボンディング時の圧力と超音波の作用によって基板１が傾く、あるいは倒れることがある。基板１が傾く、あるいは倒れる頻度は、チップ面積が小さいほど大きくなって組立収率を下げる原因となる。
【００３４】
また、図７（ａ）、（ｂ）に示した赤外線センサの製造方法では、二つ以上のパッド部３ａ、３ｂを備えているから、例えばパッド部３ａをワイヤボンディングする際に基板１が傾いた場合、パッド部３ｂのワイヤボンディング時には傾いた基板１に対してワイヤボンディングしなければなくなる。基板１が傾いたことによってパッド部３ｂの高さが規定の位置（基板１に傾きがない状態のパッド３ｂの位置）よりも高い場合、通常よりも強い圧力が基板１にかかって基板１が破損しやすくなる。
【００３５】
反対に、パッド部３ｂの高さが規定の位置よりも低い場合、パッド部３ｂにかかる圧力が小さくなってワイヤボンディングの信頼性が低下する。ワイヤボンディングの強度が不十分である場合、センサチップのモルド・封止工程でボンディングワイヤ１０８が切れ、組立収率が低下することが考えられる。
そこで、実施形態１では、唯一のパッド部１０３が基板１の中心付近に配置されるように赤外線センサを設計し、面積の小さい基板１がワイヤボンディングの際に倒れる確率を低減した。このようにすることより、実施形態１は、赤外線センサの製造歩留まりを高めることができる。
【００３６】
また、実施形態１では、２つ以上のパッド１０７ａ、１０７ｂを基板１０１の中央部であって互いの近傍に配置したため、先に行われたワイヤボンディングで基板１が傾かない。このため、次にワイヤボンディングされるパッド部が規定の高さにあり、基板１の破損や圧着が不十分なワイヤボンディング、さらにはセンサチップの封止工程における断線の発生を低減することができる。このため、収率の高い組立工程が実現し、赤外線センサの製造の歩留まりを高めることができる。
【００３７】
また、ワイヤボンディングは、図７（ａ）、（ｂ）に示したように、センサチップ２を粘着テープ６上に固定して行われる。粘着テープ６は柔らかい材質であるから、キャピラリを押圧したときセンサチップが沈む。このことにより、ボンディング過重が分散され、規定の条件（キャピラリを押圧してもセンサチップが移動しないとした場合の条件）によってはボンディングワイヤ８がパッド部３ａ、３ｂに充分な強度で圧着できないことがある。
しかし、実施形態１では、基板１０１の中央部にパッド部１０３が配置されているため、図７（ａ）、（ｂ）に示した構成よりも基板１０１が動き難い。このため、規定の条件によって信頼性が高いワイヤボンディングを実現し、製造の歩留まりを高めることができる。
【００３８】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を説明する。実施形態２の赤外線センサは、赤外線センサ１０６の温度を検出する温度測定部３００をさらに備えるものである。なお、温度測定部３００は、赤外線センサの温度を受光部１０２または基板１０１の温度として測定する温度測定素子３０１を備えていて、赤外線センサを使って温度を測定する場合に使用できる。また、温度測定素子３０１による温度測定の結果を赤外線検出センサから出力される信号の値の補正に使用することも可能である。なお、赤外線センサの温度による出力値の補正は、公知の技術であるから詳細な説明を省くものとする。
【００３９】
図３は、実施形態２の赤外線センサの構成を説明するための上面図である。なお、実施形態２では、実施形態１で説明した構成については実施形態１の説明で使用した図中に示した符号と同様の符号を付し、説明を一部略すものとする。
実施形態２は、受光部１０２の温度を測定する少なくとも１つの温度測定素子３０１を備えている。温度測定素子３０１は、複数のパッド３０７ｃ、３０７ｄに対し、複数の赤外線検出素子１０６のうちいずれの赤外線検出素子１０６よりも近い位置に配置される。
【００４０】
すなわち、図３では、図１に示した赤外線検出センサと同様に、パッド３０７ａ〜３０７ｄを基板１０１の中央部に設け、その周囲に全ての赤外線検出素子１０６が設けられている。温度測定素子３０１は、パッド３０７ａ〜３０７ｄの全てに対し、どの赤外線検出素子１０６よりもパッド１０７ａ〜１０７ｄの各々に近い位置に設けられている。なお、「パッド３０７ａ〜３０７ｄの全てに対し、どの赤外線検出素子１０６よりもパッド１０７ａ〜１０７ｄの各々に近い」とは、例えば、温度測定素子３０１の重心とパッド１０７ａ〜１０７ｄの各々との重心とを結ぶ直線が、いずれも、赤外線検出素子１０６の重心とパッド１０７ａ〜１０７ｄの各々との重心とを結ぶ直線よりも短いことを意味している。
【００４１】
また、実施形態２の赤外線センサは、１つのパッド部３０３に４つのパッド３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄを備えている。パッド３０７ｃ、３０７ｄは、配線３０４によって温度測定素子３０１に接続されていて、温度測定素子３０１の出力信号を外部に出力することに使用される。また、パッド３０７ａ、３０７ｂは、配線１０４によって赤外線検出素子１０６に接続されていて、赤外線検出素子１０６の出力信号を外部に出力することに使用される。
【００４２】
実施形態２では、温度測定素子３０１をパッド３０７ａ〜３０７ｄの近傍に配置しているため、温度測定素子３０１とパッド３０７ｃ、３０７ｄとの距離が短くなって配線３０４を引き回す必要がない。このため、配線３０４の占める面積が小さくなり、赤外線検出素子１０６の設置スペースを大きくすることができる。設置スペースに赤外線検出素子１０６をより多くの数設けることにより、赤外線センサの感度を高めることができる。
【００４３】
また、図３では温度測定素子３０１が１つ設けられている例を示すが、必要に応じて、２個以上の温度測定素子３０１を設けてもよい。温度測定素子３０１が２つ以上設けられる場合、所定の電気抵抗を得るため、必要に応じて温度測定素子３０１を直列、または並列に接続するものであってもよい。
温度測定素子３０１を２個使う場合、１つの温度測定素子３０１を赤外線センサの温度情報を得るのに利用し、他方の温度測定素子３０１から得られた測定温度を外部の演算回路に出力し、赤外線センサの出力信号の温度補正に利用してもよい。このような場合、必要に応じて、パッドの数を増やしてもよい。
【００４４】
なお、本発明の実施形態２は、以上述べた構成に限定されるものではない。例えば、受光部１０２が出力する信号の取り出しに利用されるパッドのうち、パッド３０７ａまたはパッド３０７ｂを、温度測定素子３０１の出力信号を出力するパッド３０７ｃまたはパッド３０７ｄと共通にしてパッドを合計３個にすることもできる。また、配線１０４、３０４の引き回しや設計を必要に応じて変更することが可能であることは言うまでもない。
【００４５】
赤外線検出素子１０６がフォトダイオードであっても、温度測定素子３０１は赤外線検出素子１０６と同じ構造でなくてもよく、赤外線検出素子１０６と同じ材料の抵抗体であってもよい。温度測定素子３０１に赤外線検出素子１０６と同じ材料を用いることにより、赤外線検出センサの製造プロセスを簡略化することができる。特に、温度測定素子３０１によって測定される温度を赤外線センサの出力値の補正に利用する場合、赤外線検出素子１０６と同じ温度特性を持った材料を用いることが望ましい。
【００４６】
また、単に温度測定素子３０１の測定温度を出力させる場合、温度測定素子３０１の材料は、赤外線検出素子１０６の材料と同じでなくてもよいが、電気特性が温度と比例関係を持っていることが望ましい。例えば、後述するＰｔ抵抗体は、電気抵抗が温度と比例関係を持つので、抵抗値を簡単に温度に換算し、正確な温度算出することができる。
【００４７】
（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態を図４に示す。なお、実施形態３では、実施形態１、実施形態２で説明した構成と同様の構成については同様の符号を付して示し、説明を一部略すものとする。
実施形態３は、温度測定部４００が温度測定素子４０１を備え、温度測定素子４０１が、複数のパッド３０７ａ〜３０７ｅ同士の間隙に配置されるものである。特に実施形態３の温度測定素子４０１は、図示したように十字型の形状を有していて、パッド３０７ａ〜３０７ｄ間のスペースに配置されている。
【００４８】
以下、温度測定素子４０１について説明する。図４に示した温度測定素子４０１は、赤外線検出素子１０６と構造及び材料が同一の素子であってもよい。ただし、赤外線検出センサの設計によってはパッド３０７ａ〜３０７ｃの間隙に温度測定素子４０１を形成する領域が確保できない場合がある。このような場合には、温度測定素子４０１を抵抗体としてもよい。温度測定素子４０１を抵抗体とすることにより、温度測定素子４０１をパッド３０７ａ〜３０７ｃ同士の細長い隙間に配置し易くなり、設計の自由度を高めることができる。
【００４９】
また、赤外線検出素子１０６と温度測定素子４０１とを同じ材料とすれば、両者の温度特性が同じになるから、測定された温度によって赤外線検出センサの検出値を温度によって補正する場合に有利である。また、単に測定された温度を外部に出力する場合には、赤外線検出素子１０６と温度測定素子４０１とに異なる材料を用いてもよい。
例えば、温度測定素子４０１としてＰｔ抵抗体を利用する場合、所定の温度範囲において、Ｐｔの電気抵抗が温度と良好な比例関係を持つ。このため、この温度範囲で温度測定をする場合、温度測定素子４０１の抵抗を測定し、抵抗値を温度に換算することによって簡易、かつ正確に温度に算出することができる。また、抵抗体と基板１０１との密着性を高めたい場合には、抵抗体の材料をＰｔを含む合金とする、または抵抗体を互いに異なる金属材料による多層構造にしてもよい。
【００５０】
また、実施形態３は、温度測定素子４０１の材料をＰｔにする構成に限定されるものではなく、測定温度範囲において温度と電気抵抗との関係が線形になる他の材料であってもよい。さらに、製造工程を簡略化するため、配線１０４と温度測定素子４０１の材料を同じにしてもよい。製造工程を簡略化するためには、配線１０４とパッド３０７ａ〜３０７ｄとを、同一の金属材料膜に対してマスク工程を実施し、同時に形成することが望ましい。
【００５１】
また、実施形態３においても、実施形態１、実施形態２と同様に、パッド３０７ａ〜３０７ｄを基板１０１の中央部に配置し、その外周に赤外線検出素子１０６を配置している。このため、赤外線検出素子１０６を配置するための領域をより大きくし、小型、高感度な上に製造工程が簡易な赤外線検出センサを提供することができる。また、温度測定素子４０１を基板１０１の中央部に設けることは、赤外線センサのより正確な温度を検出することに有利である。
【００５２】
また、前述したように、赤外線検出センサでは、赤外線検出素子１０６を多く備えるほど感度が高まる。このため、要求される感度を満たすためには温度測定素子４０１を設けるスペースが確保できないと判断される場合がある。しかし、実施形態３のように、十字型の温度測定素子４０１をパッド３０７ａ〜３０７ｄの間に設けるようにすれば、温度測定素子４０１を設けるためのスペースを最小限に抑えることができる。
【００５３】
なお、以上述べた実施形態３では、赤外線検出素子１０６と温度測定素子４０１とに同じ材料を用いる場合と異なる材料を用いる場合とについて説明した。しかし、実施形態３は、このような構成に限定されるものでなく、必要に応じて、温度測定部４００が２種類の温度測定素子４０１を含むものであってもよい。一方の温度測定素子４０１を単なる温度測定に使用し、他方を赤外線センサの検出値を補正するための温度測定に使用するものであってもよい。
【００５４】
このような場合、単なる温度測定にＰｔ抵抗体を温度測定素子４０１として用い、赤外線検出素子１０６と同じ材料からなる温度測定素子４０１を検出値補正用に使用することが考えられる。こうすることにより、温度測定には設置スペースが最小限の温度測定素子４０１を用い、赤外線の検出値を簡易に、かつ正確に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態１の赤外線センサを説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態１の赤外線センサの製造方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の実施形態２の赤外線センサの構成を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施形態３の赤外線センサの構成を説明するための上面図である。
【図５】一般的な量子型赤外線センサの構成を説明するための図であって、量子型赤外線センサに用いられる受光部を示した断面図である。
【図６】従来のセンサチップを説明するための上面図である。
【図７】図６に示したセンサチップを封止して赤外線センサにする処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１  基板
１０２  受光部
１０３、３０３  パッド部
１０４、３０４  配線
１０６  赤外線検出素子
１０７ａ，１０７ｂ  パッド
１０８  ボンディングワイヤ
２０１  センサチップ
２０６  粘着テープ
２０７  リードフレーム
２０９  封止部材
３００、４００  温度測定部
３０１、４０１  温度測定素子
３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ、３０７ｄ  パッド
【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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【図６】
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【図７】
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