(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱放射を検出するためのセンサシステムを備える基板の製造方法であって、
前記センサシステムは、前記基板に取り付けられ、入射した熱線に応じた電気信号を出力するセンサ素子を備え、
前記センサ素子の下には、１つの空洞部が形成され、
前記空洞部は、前記基板材料に対する反応イオンエッチングによって形成されること
を特徴とする基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板の製造方法であって、
前記反応イオンエッチングは、プラズマエッチング法を用いて行われ、
前記基板は、その底面側から処理されること
を特徴とする基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板の製造方法であって、
前記空洞部は、その深さの９０〜９９％までを反応イオンエッチングにより形成され、残りの最深部までを、等方性または異方性エッチングによって形成されること
を特徴とする基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、独立請求範囲に上位概念として記載したセンサシステムと、その製法および自己試験方法に係わる。このセンサシステムは熱線の感知に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
熱線、特に赤外線（ＩＲ−線）の感知には種々の装置が知られている。図１は、その原理的な構成を示す簡略図である。基板１５上には２つ（または３つ以上）のセンサ素子１０が配置されている。熱線源１９から放出される熱線、詳しくは、ＩＲ−線は、たとえばレンズ１４によってセンサ素子１０の感知面上に結像される。熱線は、このようにして、複数のセンサ素子１０のいずれか１つに結像されるので、センサ素子１０の個数に応じて、種々の立体角度範囲における解像が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のシステムには、個々のセンサ素子１０間の熱伝導によって熱的なクロストーク（漏話）が起こりやすいという難点がある。このことは、（光学系を介して結像される）赤外線を照射されていないにもかかわらず、赤外線を照射されている隣接のセンサ素子１０からの熱を受けて信号を出力することを意味する。センサ素子は、たとえば、１０分の数度だけ加熱される。この熱は照射されていない隣接のセンサ素子に伝播し、この隣接センサ素子からも信号が出力される可能性がある。また、（個々のセンサ素子１０すべてを含めた）センサシステムの機能を、使用中に、簡単な方法でチェックすることは現在のところ不可能である。
【０００４】
支持基板のエッチング孔上に張設した低熱伝導性支持膜上に熱電対列を設けることは、米国特許第３,８０１,９４９号から公知である。エッチング孔は、基板１５に対してセンサ素子１０を断熱してセンサシステムの感度を高める。しかし、この構成においても、クロストーク現象が観察されるため、個々のセンサ素子１０間の断熱は充分とはいえない。しかも、センサ素子１０が占める基板頂面の部分は比較的小さい。その理由は、基板底面から形成されるエッチング孔の側壁は垂直ではなく、基板頂面に配置される個々のセンサ素子の間隔が必然的に広くなるからである。したがって、感度が低く、すなわち、レンズを介してセンサ素子間の位置に結像されてしまうような比較的小さい点光源が感知されず、センサシステムの信頼性が得られない。
【０００５】
図２は公知の構成を縮尺の精度を無視して示す断面図および頂面図である。図２Ａでは、センサ素子１０が、傾斜壁を有するエッチング孔２４の上方に位置する。傾斜壁が形成されるのは基板１５の結晶配向による公知製法を採用したことの影響による。したがって、センサ素子１０間の間隔が広くなり、感知面密度が低く、感知信頼度は不充分である。図２Ｂには、厚さ方向に垂直な壁を有する菱形断面形状のエッチング孔を形成された例を示す。この例において、エッチング孔が菱形を呈するのも結晶配向によるエッチング方法の影響である。図２Ｃでは、基板頂面からのエッチング方法によって凹部２６を形成している。この凹部２６も傾斜壁２１を有するから、センサ素子１０間の間隔は広くなる。最後に図２Ｄに示す例では、センサ素子１０と基板１５との間にギャップ２３を形成し、このギャップ内に暫間層を挿入し、この上にセンサ素子１０を形成したのち、再び取り除く。この間隙は狭いため、基板１５に対するセンサ素子の断熱効果が低い。このため、信号振幅、すなわち、センターシステムの感度が低くなる。
【０００６】
暫間層利用に依存する製法はＤＥ１９ ５３９ ６９６ Ａ１またはＥＰ０ ５３４ ７６８またはＰＣＴ／ＥＰ８９／０１０８２に記述されている。結晶の異方性エッチング特性を利用する方法はＥＰ０ ６４０ ８１５ Ａ１またはＰＣＴ／ＡＵ９１／００１６２に記述されている。異方性エッチング方法の場合、達成される感知面密度は結晶構造によって限定される。暫間層方法を採用すれば、高い感知面密度が達成され、クロストークも軽減できる。しかし、技術的には凹部または中空部の深さは数μｍに過ぎないから、センサ素子１０の断熱性、したがって、信号振幅は全体として充分とはいえない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明は、信頼性が高く、質的に高度の信号感知を可能にするセンサシステムを提供することを目的とする。また、作用態様を簡単にチェックできるセンサシステムを提供するとともに、そのための試験方法を提供することを目的とする。さらに、構造がコンパクトで、低コストで製造できるセンサシシテムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、独立請求範囲に特徴として記述した構成要素によって構成される。従属請求範囲は本発明の好ましい実施態様である。
【０００９】
具体的には、たとえば、本発明の熱線感知用センサシステムは、基板（１５）と、基板（１５）上に設けられた、入射する熱線の量に応じて電気信号を出力する複数のセンサ素子（１０）とを備えた熱線感知用センサシステムであって、１つまたは２つ以上のセンサ素子（１０）を加熱することができる少なくとも１つの熱発生用自己試験装置（５３）を有する。
【００１０】
また、センサ素子の下に空洞部が形成されている本発明の熱線感知用センサシステムのための基板を製造する方法は、たとえば、空洞部を、基板頂面から多孔シリコンを表面精密機械加工するか、または反応イオン・エッチングすることによって形成する。
【００１１】
また、本発明の熱線感知用センサシステムにおける自己試験方法は、たとえば、少なくとも１つの自己試験装置を加熱し、少なくとも１つのセンサ素子の出力信号をモニタする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
構成部分ごとに、または、それらの組合わせで達成される本発明の特徴を以下に説明する。
【００１３】
図３は、本発明のセンサシステムが、少なくとも複数のセンサ素子１０および単一の基板１５を有する実施形態を示す。
【００１４】
センサシステムは、公知のように結像装置１４（図１参照）と協働する。この結像装置は、入射する熱線をセンサ素子１０の１つに結像するレンズ、レンズ系、適当なミラー装置などであればよい。
【００１５】
センサ素子１０は、寄光感性であって簡単な信号処理を可能にするという点で、たとえば熱電対列センサのような熱電検知手段であることが好ましい。ただし、センサ素子１０は、その他の熱検知手段、たとえば、入射熱線が変化した場合にだけ信号を出力するピロ電気（pyroelektrische）検知手段、またはボロメーター（Bolometer）であってもよい。さらにまた、入射熱線に応じて信号を出力するその他のセンサ素子も利用できる。
【００１６】
次に、図４を参照しながら、熱電対列タイプのセンサ素子の構成を詳細に説明する。図４において、１５は基板、４６は断熱装置、４１、４２は異なる適当な材料からなる層、４３は熱吸収層である。図示の構造は、“高温端”４４および“低温端”４５を有する。高温端４４は、断熱装置４６の上方、熱吸収層４３の下に位置する。したがって、高温端は入射赤外線によって加熱される。低温端４５は、図示の場合、“左側”および“右側”末端部を有し、それぞれがヒートシンクとして作用する基板１５上に位置する。このように構成すれば、赤外線を受ける高温端４４は吸収層４３および断熱装置４６によって高温に維持される一方、低温端４５、詳しくは、その両末端部は、おおむねヒートシンクとして作用する基板１５の温度に維持される。高温端４４と低温端４５との温度差により、電圧が発生し、この電圧は低温端４５の両末端部でタップすることができる。電圧の高さと極性は、特に、層４１、４２の材料選択、および、高温端４４と低温端４５との間の絶縁の品質によって決定される。効果を高めるには、図４に示す構成をいくつも直列に接続すればよい。その場合、ある材料からなる低温端４５の末端部を、他の材料からなる低温端４５の末端部と接続すればよい。これにより、個々の信号電圧が加算されるから、その分だけ強い効果が得られる。本願発明では、場合によっては直列に接続された図４の構造が単一の信号電圧を出力する単一の信号電圧を出力する。この場合、センサ素子は、必要に応じて直列接続した複数の図４に示す構造の高温端４４および低温端４５のすべてを含む。センサ素子の真の感知面積は、実質的には、吸収層４３によって占められる面積である。なぜなら、信号発生の起因となるほどの温度上昇は、この領域に現れるからである。したがって、吸収層４３は、該吸収層４３が断熱装置４６によって基板１５上に画定される面積内に位置するよう構成されることが好ましい。層４１、４２を形成する２つの材料のオーバーラップ位置は、吸収層４３の下に位置する。吸収層４３の面積は、ほぼ信号発生領域を画定するから、吸収層４３によって占められる領域を、センサ素子のセンサ領域と呼称することもできる。なお、必ずしも層４３を特別に設けなくてもよい。すなわち、断熱装置４６の上方において層４１、４２が互いにオーバーラップする接触面に適当な表面処理を施すことによっても、吸収層４３と同様に作用する領域が得られる。低温端４５を、図４のように構成せず、層４１、４２を断熱装置４６とほぼ平行に、かつ吸収層４３の下に位置するように、基板１５上に直接並置する構成とすることも可能である。
【００１７】
図３に戻って説明を続ける。センサ素子１０は、基板（または支持体）１５上に配置される。基板１５は、ケイ素を含むことが好ましい。センサ素子１０は、基板１５上に、１列または２次元の面として配設するか、あるいは、モニタすべき区間または領域をレンズを介して結像するのに必要な線に沿って、もしくは、結像に必要なフィールド上に配設すればよい。たとえば、１５個のセンサ素子１０を３×５フィールドに配列することができる。（図示しないが）適当な接続手段を講ずることにより、個々の出力信号を伝送し、個々のセンサ素子１０ごとに、その出力信号を検討、評価することができる。さらに広いセンサフィールドを形成することもできる。必要なら、たとえば、１０×１０フィールドまたは１００×１００フィールドを構成することもできる。このようにセンサ素子数を増やせば、その分だけ局部解像度が高くなる。
【００１８】
基板１５は、各センサ素子１０の下に空洞部３３、３５、５４（符号５４については図５参照）を有する。隣接するセンサ素子１０間スペースの下には、それぞれ隔壁３２が存在することが好ましい。材料空白部３３、３５、５４は、図４における断熱装置４６として機能する。
【００１９】
一般的な実施形態としては、センサシステムを構成するセンサ素子１０のうち、単一または複数のセンサ素子１０の下にだけ、それぞれ材料空洞部３３、３５、５４を設ける。好ましい実施形態においては、センサシステムの各センサ素子１０の下に、空洞部３３、３５、５４を設ける。なお、同一のセンサシステム内で空洞部３３、３５、５４が異なる形態を呈してもよい。具体的には、異なる製法で形成してもよい。
【００２０】
図３Ａにおいて、符号３３は、基板１５の裏側から孔を形成することで形成できる空洞部を示す。基板頂面では、センサ素子１０が、特にその低温端（コールドゾーン）４５が空洞部３３の縁辺部上に位置するように、空洞部３３の縁辺部が寸法設定されている。図５はセンサ素子１０を基板に固定できるようにした実施形態であるが、詳しくは後述する。
【００２１】
図３Ｂにおいて、符号３５は、基板頂面から基板内に凹部を形成することで形成できる空洞部を示す。この場合においても、センサ素子１０を、空洞部３５の縁辺上に載置し、固定できるように空洞部３５を寸法設定する。ここでも基板への固定は、図５に示す実施形態で行えばよい。
【００２２】
ここで、センサ素子１０の下に位置する空洞部３３、３５、５４の、特に好ましい形成方法について説明する。
【００２３】
（１）バルク・マイクロメカニクスにおける反応イオン・エッチング：
この方法はＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching：反応イオン深食）とも呼ばれる。この方法では、基板底面から基板に透孔を形成することが好ましい。これはプラズマ・エッチング法であり、正確に寸法設定され、垂直な壁を有する孔を形成することができる。この方法では、比較的細く、長い孔を形成することができる。したがって、個々の孔が基板に占めるスペースは小さいから、基板面積当たりのセンサ素子数、すなわち、基板面積当たりのセンサ面の数を多くすることができる。このことから、解像度、感知面密度、したがって、感度を高めることができる。ただし、図１〜図５は正確に縮尺した図ではなく、それぞれの実施形態をあくまでも質的に示した図である。反応イオン・エッチングによって図３Ａに示すような空洞部（孔）３３を形成することができる。この方法では、たとえば、基板１５として使用される厚さ５００μｍのウェーハにおいて、任意の直径、特に５０〜２００μｍの直径を有する透孔を等間隔に形成することができる。孔の深さはウェーハの厚さに等しいから、高温端は充分に断熱され、したがって、センサ素子の感度が向上する。壁がほぼ垂直であるから、薄い隔壁が残るだけでよく、結果として高い感知面密度が得られる。好ましい実施形態としては、孔の９０〜９９％を反応イオン・エッチングで形成する。孔の残り最深部（１００％）までを等方性または異方性エッチング法によって形成する。
【００２４】
（２）多孔シリコンの製造および加工：
ここでは、基板の頂面から精密機械加工する。第１工程として、あとで空洞部３３、３５、５４が形成される基板１５の表面に多孔シリコンを設ける。この作業には電気機械的方法が利用される。次いで、空洞部として、図３Ｂに示す空洞部（凹部）３５を形成する。もし、あらかじめ多孔シリコン、したがって、基板１５上にセンサ素子１０を形成してある場合、多孔シリコンを除去してから凹部３５を形成するのが好ましい。その場合、表面から多孔シリコンをエッチングによって除去する。この方法によれば、深さ１００μｍ以上の孔を形成することができる。図３Ａに示す空洞部（孔）３３のかわりに図３Ｂに示す空洞部（凹部）３５を採用した場合、製造後の基板、ひいては、構造全体が比較的高い機械的安定性を得る。この方法の長所として、ウェーハの厚さに左右されず、高い感度を保ちながら高い感知面密度を達成できる。
【００２５】
上記２つの方法の長所として、基板の結晶配向に影響されないから、感知面密度に悪影響を及ぼす縁辺条件は存在しない。
【００２６】
図５は、特に熱的クロストークを防止できるその他の実施形態を組合わせて示す。ここでは、空洞部として基板１５に細長い溝５４を設けてあり、この溝は上記方法のいずれかを利用して、基板頂面から、あるいは基板底面から形成することができる。複数の溝のそれぞれに複数のセンサ素子を、好ましくは互いに平行に配設すればよい。基板１５は、断熱層５１によって被覆されている。断熱層５１上には、少なくとも一部が溝５４の上方に位置するようにセンサ素子１０を設けてある。特に、吸収層４３によって画定されるセンサ部位は、溝５４の上方に位置する。図５において、符号５５は、図４の吸収層４３に相当する吸収層である。この吸収層５５の下にセンサ素子１０の高温端４４が位置し、低温端４５は溝５４を挟む両隔壁３２の上方に位置する。手前側のセンサ素子１０は、その全体が溝の上方に位置する。センサ素子１０の位置選択は空洞部を溝５４の形ではなく、図３に示す実施形態のように形成した場合にも可能である。
【００２７】
図５では、センサ素子１０の近傍に断熱装置５２を設けている。断熱装置５２は、たとえば薄い金属層のような熱伝導性にすぐれた材料から成る。断熱装置５２は、断熱層５１を介して隣接のセンサ素子に伝播するおそれのある熱を他の方向へ逃がすヒートシンクとして作用する。断熱装置５２は、空洞部、たとえば、溝５４または孔３３（図３Ａ参照）の上方に位置するとともに、基板隔壁２２（図２Ｂ参照）の上方にも位置するように配置することが好ましい。また、隣接し合うセンサ素子１０の間に位置することが好ましい。シリコンは比較的すぐれた熱伝導材であるから、基板と直接接続していない断熱層５１の部位から、基板と直接接続している断熱層５１の部位へ誘導することにより、基板１５およびその隔壁３２中に熱が散乱して、隣接のセンサ素子に達しないようにすることが好ましい。断熱装置５２を、断熱層５１の下に位置して溝または大きい孔にまたがる基板ブリッジによって形成することもできる。この基板ブリッジも断熱層５１を介して広がる熱に対してヒートシンクとして作用するから、熱は基板１５およびその隔壁３２中へ逃がされる。断熱装置５２を、空洞部を横切るように断熱層５１に設けたスリット、またはブリッジとスリットの組合わせの形で構成することも可能である。このスリットは、断熱層５１を通って隣接のセンサ素子１０へ流れる熱流を遮断する。この場合、熱は基板１５およびその隔壁３２と接続している断熱層５１の部位に達する方向に向かって断熱層５１中に広がるから、熱はこのヒートシンクに吸収される。
【００２８】
断熱層５１は、シリコンよりも熱伝導性が低く、導電性も低い層であり、断熱と電気的絶縁を兼ねる一方、図３および図５に示す空洞部３３、３５、５４の上方にセンサ素子１０を支持する機能をも果たす。断熱層５１は、たとえば一酸化ケイ素、炭化ケイ素および／または窒化ケイ素などで形成することができ、厚さは、１μｍ以下であるのが普通である。断熱層５１を形成してから、空洞部３３、３５、５４を形成する。基板底面から空洞部を形成する場合、断熱層５１はエッチングストッパーとして作用する。空洞部を基板頂面から形成する場合、断熱層５１を適当なエッチング方法、たとえば、ＲＩＥ（reaktive Ionentzen艨F反応イオン・エッチング）によって貫通することができる。
【００２９】
図５において、符号５３は、自己試験に使用される自己試験装置である。この装置は、ここでは、センサ素子１０に熱を作用させることにより、この熱に反応してセンサ素子１０が期待どおりに信号を出力できるかどうかをチェックするヒーター素子である。自己試験装置５３としては、（図示しない）導線を介して電流を受けて発熱し、基板１５および場合によっては断熱層５１を介して、熱放射および／または熱伝導によってセンサ素子１０を加熱する抵抗素子を使用すればよい。各センサ素子１０と連携させて自己試験装置５３を設けてもよいが、２つ以上のセンサ素子を加熱するようにセンサ素子１０間に設けてもよい。自己試験装置５３は、個別にまたは一括して作動させることができるように構成すればよい。好ましくは、抵抗素子から成る自己試験装置５３は、線形の抵抗材片として形成することができ、その場合、この抵抗材片をセンサ素子１０の１辺と平行にその全長に沿って延設することが好ましい。複数の自己試験装置５３を設ける場合、個別に作動させる必要がないなら、互いに並列または直列に接続すればよい。
【００３０】
好ましい実施形態では、自己試験装置５３が断熱装置５２の機能をも兼ねるように、自己試験装置５３の素材を選択することができる。こうして、２つの装置は、別々に分離されるのではなく、一体化される。材料としては、電流が流れると発熱するが、断熱層５１と接する流体（たとえば、空気）の熱伝導率よりもすぐれた熱伝導率を有する材料を選択しなければならない。熱伝導率は、断熱層５１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。具体的な材料としては、たとえば、ポリシリコン、結晶シリコン、アルミニウム、または金のような金属あるいは半導体から成る抵抗層が好ましい。図５に示す実施形態では、溝５４の上方にセンサ素子１０および一体化自己試験／断熱装置５２、５３が交互に配置されるように構成することができる。自己試験装置５３は、隣接する２つのセンサ素子１０を加熱することができるから、センサ素子１０間に位置する２つの装置のうち、一方が適当な接触手段を介して通電可能な一体化自己試験／断熱装置５２、５３であり、他方の（それぞれ別のスペースに配置される）装置が純粋な断熱装置５２である、という実施形態も可能である。このようにすることで、低コストの、しかもコンパクトなセンサシステム構成が得られる。
【００３１】
自己試験においては、自己試験装置５３（抵抗素子）が発熱し、センサ素子１０を加熱する。この時点で、各センサ素子１０が質的および／または量的に所期の信号を出力するかどうかがチェックされる。こうして、個々の、またはすべてのセンサ素子１０の機能をチェックすることができる。センサシステムの校正も可能である。自己試験によって得られた出力信号を所期の値と比較することによって、センサ素子の、ひいてはセンサシステムのパラメータを求め、次いでこれを目標値に適合させることができる。
【００３２】
関与する素子の質量は比較的小さいから、自己試験は比較的短い時定数で行われる。このことは特定の応用分野、たとえば、自動車の分野において有益である。最近の自動車では、始動に際してすべてのセンサがチェックされる。時定数が短いから、本発明による自己試験は、短時間で、好ましくは１秒以内で行うことができ、したがって、始動ごとに、対応のセンサをチェックすることができる。
【００３３】
センサ素子は、自己試験の結果発生する信号だけでなく、自己試験とは無関係に存在する赤外線も“感知”するから、自己試験信号をこれとは無関係な信号から弁別するためには、自己試験装置５３を特定のタイムパターンで作動させることが好ましい。その場合、このタイムパターンは、試験されるセンサ素子１０の出力信号中にほぼ完全に現われる。タイムパターンとしては、たとえば、２個以上のパルスから成るパルス列またはタイムバリアブル信号を採用することができる。質量が小さいため時定数が短いから、個々のパルスの長さが５０ｍｓ以下、好ましくは５ｍｓ以下の信号パターンが可能である。したがって、被検体に起因する変化よりも速い。自己試験信号は、このようにして、自己試験と併存する赤外線による信号から弁別されるから、自己試験中であっても総和信号（自己試験信号＋赤外線による信号）から試験信号を差し引くことによってモニタリングを続行することができる。また、自己試験装置５３を構成する個々の抵抗素子の断面積、したがって、抵抗値に差を設けることができる。こうすることより、個々の自己試験装置５３と連携するセンサ素子の温度上昇、したがって、自己試信号に差が現われる。センサシステムの通常操作に伴って付加的に存在する赤外線による信号から自己試験信号を弁別する上でも上記構成は有効である。上記方法を採用すれば、自己試験信号をノイズパルスから弁別することも可能である。以上に述べた自己試験装置５３の操作およびこれに続くセンサ素子１０からの出力信号のチェックは、（図示しないが）制御装置によって行うのが望ましい。
【００３４】
上記センサ素子１０は、原則として入射する熱線の強さを量的に反映する信号、すなわちアナログ信号を出力する。複数のセンサ素子１０を設けるから、複数のアナログ信号を伝送し、処理することになる。この伝送および処理は、センサ素子１０のすぐ近傍で、アナログ値を時分割多重処理し、得られらた直列信号を、データラインを介して出力することによって行うことができる。この方法によって、必要な信号出力ラインの本数を著しく減らすことができ、極端な場合には１本だけにすることができる。
【００３５】
図６は、本発明のセンサシステムに関連の回路構成例を示す図である。符号１０は、複数のセンサ素子を表し、それぞれが独自のアナログマルチプレクサ６２に入力信号（１〜１６）を入力する。そこで個別に選択された信号が増幅器６３で増幅される。増幅器６３から出力される信号がそのままの形で出力されるように構成してもよいが、増幅器６３からのアナログ信号を受信するアナログサンプルアンドホールド回路６５を設けることもできる。さらに、センサシステムの絶対温度に対応するアナログ信号を出力する温度センサ６４を設けることができる。もう１つのマルチプレクサ６６を設けることによって、温度センサ６４およびサンプルアンドホールド回路６５の出力信号を合成し、個々のセンサ素子１０および温度センサ６４の出力信号を時系列的に示す単一のアナログ信号がデータ出力６７に出現させることができる。この実施形態では、データ出力６７が１つしか存在しない。このほかに、制御回路や電源回路と接続する１〜２個のデータ出力が必要である。符号６９は、センサシステムの境号を表す。回路素子は、いずれも数ミリメートルのスペースに収容され、システム全体を１００ｍｍ2以下のスペースに組み立てることができる。図６は、Ａ／Ｄ変換が全く行われない実施形態を示しているが、増幅器６３、サンプルアンドホールド回路６５またはマルチプレクサ６６の出力に、Ａ／Ｄコンバータを設けてもよい。符号６８は、制御装置、好ましくは、センサシステム内の動向を制御し、モニタする制御プロセッサである。
【００３６】
図６に例示する構成では、センサ素子１０からの出力信号が信号処理回路６２〜６９によって処理される。信号処理回路６２〜６９は、好ましくは、逐次的に、アナログまたはディジタル信号を出力する。図６の構成は、ハイブリッド構成であってもモノリシック構成であってもよい。モノリシック構成の場合、信号処理回路は、センサ素子１０と共通の基板１５上に設けられる。ハイブリッド構成の場合、信号処理回路６２〜６９は独自の基板またはチップ上に構成され、基板１５上のセンサ素子１０と電気的に接続する。この構成においても、両基板は空間的に近接し、本発明のセンサシステムを収容する単一のハウジング６９内に位置する。
【００３７】
上述したように、基板の絶対温度を感知する温度センサ６４を設けることができる。温度センサ６４を設けることで、基板温度と相対関係にあるセンサ素子１０の出力信号を絶対温度と関連させ、センサシステムの出力信号を質的に向上させることができる。本発明のシステムを利用すれば、たとえば、人間を感知し、他の熱線源から弁別することができる。ただし、他の熱線源の温度が約３７℃である場合、弁別は不可能である。また、センサ自体の温度が一定でなくても、被検体の温度を高い精度で測定できる。
【００３８】
センサシステム、詳しくは、これを構成するセンサ素子のパラメータを調定するため、上記の信号処理回路６２〜６９に、たとえば“ヒューズ”のような校正装置を組み込むことができる。たとえば、校正用抵抗器と接続している個々のダイオードセグメントを焼き切ることによって、メーカー側でゼロ点および増幅器を恒久的に調定し、任意のセンサシステムのパラメータを他のセンサシステムのパラメータと適合させることができる。このように、メーカー側でセンサシステムを校正できるから、ユーザーは交換の際にあらためて校正する必要がない。
【００３９】
本発明のセンサシステムの典型的な数値は、下記のとおりである。
【００４０】
センサ素子は通常矩形であり、各辺の長さは４０〜５００μｍでる。正方形であることが好ましい。個々のセンサ素子の中心間距離は５０〜１０００μｍである。基板として使用されるウェーハの厚さは２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜５００μｍである。凹部３５の深さは１００μｍ以上であることが好ましい。
【００４１】
このような小型センサシステムは、種々の目的に利用できる。用途の一例が自動車内部のモニタである。自動車の屋板にセンサシステムを取り付け、個々の座席が埋まっているかどうかを認識できる程度に解像度（センサ素子１０の個数によって異なる）を設定すればよい。得られる信号の大きさに応じて、他の機能、たとえば、エアコンデイショナやエアバックなどを制御することもできる。本発明のセンサシステムは、ビルのモニタリング、または広く人物監視用としても利用できる。
【００４２】
以上に述べたセンサシステムは、結像光学系および信号処理回路を含めても含めなくても１ｃｍ3またはそれ以下の小さいトランジスタハウジング内に組み込むことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性が高く、質的に高度の信号感知を可能にするセンサシステムを提供することができる。また、作用態様を簡単にチェックでき、かつ、そのための試験方法を提供することができる。さらに、構造がコンパクトで、低コストで製造できるセンサシシテムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】センサシステムの原理的構成を示す簡略図である。
【図２】公知の方法で製造された種々のセンサシステムを示す断面図および頂面図である。
【図３】本発明のセンサシステムの実施形態を示す断面図および頂面図である。
【図４】熱電対列式センサシステムの構成を略示する断面図である。
【図５】本発明の他の複数の実施形態を組合わせて示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
１  センサ素子
１５  基板
３２  隔壁
３３、３５、５４  空洞部
４１、４２  層
４３、５５  熱吸収層
４４  高温端
４５  低温端
４６、５２  断熱装置
５１  断熱層
５３  自己試験装置
６２、６６  マルチプレクサ
６３  増幅器
６４  温度センサ
６５  アナログサンプルアンドホールド回路
６７  データ出力
６８  制御プロセッサ
【図１】
0004380813.tif 000002
【図２】
0004380813.tif 000003
【図３】
0004380813.tif 000004
【図４】
0004380813.tif 000005
【図５】
0004380813.tif 000006
【図６】
0004380813.tif 000007