(57)【要約】【課題】赤外線検出素子のそれぞれのシリコンダイオードが他のシリコンダイオードから受ける熱の影響によるノイズを低減もしくは解消させる。【解決手段】複数の直列接続されたシリコンダイオード３を備えた赤外線検出素子１において、一のシリコンダイオード３におけるその中心と他のすべてのシリコンダイオード３の中心との距離の総和と他のすべてのシリコンダイオードにおける前記距離の総和が等しくなるようにそれぞれのシリコンダイオード３を配置し、それぞれのシリコンダイオード３が他のシリコンダイオード３から受ける熱の影響を均一になるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直列接続されたシリコンダイオードを備えた赤外線検出素子において、
一のシリコンダイオードにおけるその中心と他のすべてのシリコンダイオードの中心との距離の総和と他のすべてのシリコンダイオードにおける前記距離の総和が等しくなるようにそれぞれのシリコンダイオードが配置されていることを特徴とする赤外線検出素子。
【請求項２】
請求項１の赤外線検出素子において、
赤外線を吸収して熱に変換する部位を支えるとともにその部位からの熱を伝導させる支柱を、それぞれのシリコンダイオードの中心からの距離が等しくなるように配置したことを特徴とする赤外線検出素子。
【請求項３】
直列接続されたｎ個（ｎは３以上の整数）のシリコンダイオードを備えた赤外線検出素子において、
それぞれのシリコンダイオードの中心がｎ角形の頂点にそれぞれ位置するように配置されていることを特徴とする赤外線検出素子。
【請求項４】
請求項３の赤外線検出素子において、
赤外線を吸収して熱に変換する部位を支えるとともにその部位からの熱を伝導させる支柱を、それぞれのシリコンダイオードの中心からの距離が等しくなるように配置したことを特徴とする赤外線検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を検出する赤外線検出素子に関し、特に複数のシリコンダイオードを直列に接続して配置する赤外線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の赤外線検出素子は、シリコン半導体基板内に埋め込まれ、シリコン酸化膜で形成された絶縁膜の上にｎ型シリコン領域とｐ型シリコン領域からなる直列シリコンｐｎ接合ダイオードで構成され、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部から支柱を介して伝導される熱を温度変化として捕らえ電気信号に変換するようにしている。
その赤外線の検出感度を良好にするため、この直列シリコンｐｎ接合ダイオードを全体の面積が小さくなるように折り返して蛇行させ、多数配置するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９−３１４７１号パンフレット（第１０頁―１１頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来の技術においては、赤外線をセンシングするとき、シリコンｐｎ接合ダイオードに定電流環境を作るため、そのシリコンｐｎ接合ダイオードから自己発熱が生じ、直列に接続され隣り合うシリコンｐｎ接合ダイオード間の距離は均一に構成されているものの、隣り合うシリコンｐｎ接合ダイオード以外のシリコンｐｎ接合ダイオードとの距離は不均一になっていることから、他のシリコンｐｎ接合ダイオードからの自己発熱の影響が不均一なものとなり、制御が困難な出力のばらつき（ノイズ）が発生してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明は、複数の直列接続されたシリコンダイオードを備えた赤外線検出素子において、一のシリコンダイオードにおけるその中心と他のすべてのシリコンダイオードの中心との距離の総和と他のすべてのシリコンダイオードにおける前記距離の総和が等しくなるようにそれぞれのシリコンダイオードが配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにした本発明は、それぞれのシリコンダイオードが他のシリコンダイオードから受ける熱の影響を均一にすることができ、ノイズを低減もしくは解消することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明による赤外線検出素子の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は第１の実施例におけるシリコンダイオードが４個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図であり、赤外線検出素子の要部の平面図である。
図１において、１は赤外線検出素子であり、赤外線を吸収して熱に変換する図示しない赤外線吸収部から伝導された熱を電気信号に変換して赤外線を検知するものである
２および５は金属配線であり、金属配線２はバイアス電源等に接続され、シリコンダイオードに電圧を供給するためのものであり、金属配線５は直列に接続されたシリコンダイオードからの電気信号を出力するためのものである。
【０００９】
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）はシリコンダイオードであり、ｎ型シリコン領域およびｐ型シリコン領域からなる直列シリコンｐｎ接合ダイオードで構成されたものである。このシリコンダイオード３は温度によって定電流を流すために必要な印加電圧が変化するため、温度変化を電気信号として出力することができる。
この温度による電圧変化は直列に接続されるシリコンダイオード３の数に比例する。したがって、単位面積あたりのシリコンダイオード３の数が多くなるように配置することにより温度変化の感度を向上させることができる。
【００１０】
本実施例では、シリコンダイオード３を４個配置する場合、シリコンダイオード３が正方形を形成するように配置する。このように配置することにより、それぞれのシリコンダイオード３ａ〜３ｄが他のシリコンダイオード３から受ける自己発熱の影響を均一になるようにすることができる。
また、シリコンダイオード３を６個配置する場合、図２（ａ）に示すようにシリコンダイオード３が正六角形を形成するように配置し、シリコンダイオード３を８個配置する場合、図２（ｂ）に示すようにシリコンダイオード３が正八角形を形成するように配置する（それぞれのシリコンダイオード３の中心がｎ角形の頂点にそれぞれ位置するように配置する）。
【００１１】
すなわち、シリコンダイオード３ａの中心と他のシリコンダイオード３（３ｂ、３ｃ、３ｄ）の中心との距離の総和が、シリコンダイオード３ｂの中心と他のシリコンダイオード３（３ａ、３ｃ、３ｄ）の中心との距離の総和、シリコンダイオード３ｃの中心と他のシリコンダイオード３（３ａ、３ｂ、３ｄ）の中心との距離の総和、およびシリコンダイオード３ｄの中心と他のシリコンダイオード３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の中心との距離の総和と等しくなるようにそれぞれのシリコンダイオード３を配置する。
【００１２】
このように一のシリコンダイオード３におけるその中心と他のすべてのシリコンダイオード３の中心との距離の総和と他のすべてのシリコンダイオード３における前記距離の総和が等しくなるようにそれぞれのシリコンダイオード３を配置することで他のシリコンダイオード３から受ける自己発熱の影響を均一にすることができる。
また、ｎ個（ｎは３以上の整数）のシリコンダイオード３が直列に接続されている場合、それぞれのシリコンダイオード３の中心がｎ角形の頂点にそれぞれ位置するように配置することで他のシリコンダイオード３から受ける自己発熱の影響を均一にすることができる。
【００１３】
４は接続配線であり、シリコンダイオード３ａ〜３ｄを直列に接続するためのものである。
このように赤外線検出素子１は、複数のシリコンダイオード３が接続配線４で直列に接続され、それぞれのシリコンダイオード３は他のシリコンダイオード３との距離の総和が等しくなるように配置されて構成されている。
【００１４】
なお、この赤外線検出素子１は、赤外線を吸収して熱に変換する図示しない赤外線吸収部から図示しない支柱を介して熱を伝導するものとする。
上述した構成の作用について説明する。
赤外線は図示しない赤外線吸収部に入射し、その赤外線は赤外線吸収部で吸収され赤外線吸収部の温度を上昇させる。赤外線吸収部の温度が上昇するとその熱が図示しない支柱を介して赤外線検出素子１に伝導し、赤外線検出素子１の温度を上昇させる。なお、赤外線検出素子１の温度上昇は赤外線吸収部の温度上昇と殆ど同じになるものとする。
【００１５】
赤外線検出素子１の温度が上昇すると定電流を流すのに必要なシリコンダイオード３の電圧が低下し、この電圧の変化で赤外線を検出することができるようになっている。
ここで、赤外線をセンシングするとき、シリコンダイオード３に定電流を流すため、各シリコンダイオード３は自己発熱するが、その発熱量は電流値に比例することから直列に接続された各シリコンダイオード３からの発熱量は一定になる。
【００１６】
この作用によりシリコンダイオード３は他のシリコンダイオード３からの熱を受けて温度が上昇するが、各シリコンダイオード３の発熱量は一定であり、また各シリコンダイオード３と他のシリコンダイオード３との間の距離の総和が一定になるようにしているため、それぞれのシリコンダイオード３が他のシリコンダイオード３から受ける熱の影響は均一になる。
【００１７】
本実施例では、正多角形を形成するようにシリコンダイオード３を配置したもので説明したが、複数のシリコンダイオード３が接続配線４で直列に接続され、それぞれのシリコンダイオード３は他のシリコンダイオード３との距離の総和が等しくなるように配置されているものであればこれに限られるものでなく、図４（ａ）および（ｂ）で示すように対称性を持たせて配置されたものであってもよい。
【００１８】
以上説明したように、第１の実施例では、他のシリコンダイオード３との間の距離の総和が一定になるようにそれぞれのシリコンダイオード３を配置することにより、それぞれのシリコンダイオード３が他のシリコンダイオード３から受ける熱の影響は均一になるため、ノイズを低減もしくは解消することができるという効果が得られる。
【実施例２】
【００１９】
図５は第２の実施例におけるシリコンダイオードが４個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図であり、赤外線検出素子の要部の平面図である。
第１の実施例では正多角形を形成するようにシリコンダイオード３を配置し、シリコンダイオード３による自己発熱の影響をすべてのシリコンダイオード３で均一になるようにしたが、第２の実施例ではシリコンダイオード３の自己発熱の影響を均一にした条件の下で赤外線吸収部からの吸熱を一定になるようにしたものである。
【００２０】
なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、６は支柱であり、赤外線を吸収して熱に変換する図示しない赤外線吸収部を支えるとともにその赤外線吸収部からの熱を伝導するためのものである。
この支柱６は、一のシリコンダイオードの中心と他のすべてのシリコンダイオードの中心との距離の総和が等しくなるように配置された複数のシリコンダイオード３の中心に位置するように設けられている。
【００２１】
例えば、支柱６は正多角形を形成するように配置された複数のシリコンダイオード３の中心に位置するように、例えば正方形を形成するように配置された４個のシリコンダイオード３ａ〜３ｄの中心から等しい距離の位置に設けられている。
また、図６（ａ）に示すようにシリコンダイオード３が正六角形を形成するように配置した場合、６個のシリコンダイオードの中心から等しい距離の位置に支柱６を設け、さらに、図６（ｂ）に示すようにシリコンダイオード３が正八角形を形成するように配置した場合、６個のシリコンダイオードの中心から等しい距離の位置に支柱６を設けるものとする。
【００２２】
上述した構成の作用について説明する。
赤外線は図示しない赤外線吸収部に入射し、その赤外線は赤外線吸収部で吸収され赤外線吸収部の温度を上昇させる。赤外線吸収部の温度が上昇するとその熱が支柱６を介して赤外線検出素子１に伝導し、赤外線検出素子１の温度を上昇させる。なお、赤外線検出素子１の温度上昇は赤外線吸収部の温度上昇と殆ど同じになるのは第１の実施例と同様である。
【００２３】
赤外線検出素子１の温度が上昇すると定電流を流すのに必要なシリコンダイオード３の電圧が低下し、この電圧の変化で赤外線を検出することができるようになっている。
このとき、シリコンダイオード３の出力電圧が安定するまでの時間（応答速度）は支柱６とシリコンダイオード３との距離によって決定される。
本実施例では、支柱６を複数のシリコンダイオード３の中心に配置したため、支柱６から各シリコンダイオード３までの距離が均一になり、各シリコンダイオード３が出力する電圧が安定するまでの時間が均一になる。したがって、シリコンダイオード３の応答時間のばらつきを解消させることができる。
【００２４】
以上説明したように、第２の実施例では、第１の実施例の効果に加え、支柱６を複数のシリコンダイオード３の中心に配置し、支柱６から各シリコンダイオード３までの距離が均一になるようにしたことにより、シリコンダイオード３の応答時間のばらつきを解消させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施例におけるシリコンダイオードが４個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図
【図２】第１の実施例におけるシリコンダイオードが６個および８個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図
【図３】第１の実施例における赤外線検出素子の構成を示す説明図
【図４】第１の実施例における赤外線検出素子の構成を示す説明図
【図５】第２の実施例におけるシリコンダイオードが４個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図
【図６】第２の実施例におけるシリコンダイオードが６個および８個の場合の赤外線検出素子の構成を示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
１    赤外線検出素子
２    金属配線
３    シリコンダイオード
４    接続配線
５    金属配線
６    支柱
【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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