CN111034175A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

该摄像装置包括第一结构20和第二结构40。第一结构20设置有第一基板21、形成在第一基板21上并基于红外光检测温度的温度检测元件、信号线71和驱动线72。第二结构40设置有第二基板41和驱动电路,驱动电路设置在第二基板41上并且被覆盖层43覆盖。第一基板21和第二电极41彼此层叠,信号线71经由信号线连接部100电连接到驱动电路,驱动线经由驱动线连接部电连接到驱动电路,并且信号线连接部100包括形成在第一结构20中的第一信号线连接部102和形成在第二结构40中的第二信号线连接部106。

Description

摄像装置
技术领域
本公开涉及一种成像装置,并且更具体地,涉及一种包括基于红外线检测温度的温度检测元件的成像装置。
背景技术
在日本专利申请公开号2007-171170中已知一种热红外检测装置,作为热红外检测装置,包括:
热红外检测元件,使用第一晶片形成,并且其中,在一个表面侧上形成与周围环境绝缘的红外检测单元;以及
封装,其以包围热红外检测元件的一个表面侧上的红外检测单元的形式密封在热红外检测元件上,其中,
使用至少第二晶片形成封装,
第二晶片的材料是半导体材料,
在热红外检测元件和封装中的一个上形成与红外检测单元电连接的通孔布线,
热红外检测元件和封装的外部尺寸相同,并且
包括部分第二水的半导体透镜单元与封装一体形成。然后,使用第一水形成并包括放大来自红外检测单元的输出信号的放大器电路的信号处理电路形成在第一晶片的一个表面侧上。
引文目录
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开号2007-171170
发明内容
本发明要解决的问题
顺便提及,在该专利申请公开中公开的热红外检测装置中,信号处理电路19形成在第一晶片的一个表面侧上,该信号处理电路19包括集成电路,该集成电路包括检测来自红外检测单元的输出信号的放大器电路(参见日本专利申请公开号2007-171170中的图11)。因此,难以进一步缩小在该专利申请公开中公开的热红外检测装置的尺寸,并且也难以配置排列有大量红外检测单元的元件阵列。此外,因为放大器电路形成在第一晶片上,所以难以放大放大器电路或添加信号处理电路。
因此,本公开的目的是提供一种成像装置,其具有能够实现进一步小型化的配置和结构。
问题的解决方案
用于实现上述目的的本公开的成像装置包括
第一结构和第二结构,其中,
第一结构包括
第一基板,
温度检测元件,其设置在第一基板上并且被配置为基于红外线检测温度,以及
信号线和驱动线,其连接到温度检测元件,
第二结构包括
第二基板,以及
驱动电路,其设置在第二基板上并被覆盖层覆盖,
第一基板和第二基板堆叠,
信号线经由信号线连接部与驱动电路电连接,
驱动线经由驱动线连接部与驱动电路电连接,
信号线连接部包括形成在第一结构中的第一信号线连接部和形成在第二结构中的第二信号线连接部,并且
驱动线连接部包括形成在第一结构中的第一驱动线连接部和形成在第二结构中的第二驱动线连接部。
本发明的效果
在本公开的成像装置中,包括基于红外线检测温度的温度检测元件的第一结构和包括驱动电路的第二结构堆叠,并且温度检测元件经由信号线和信号线连接部以及经由驱动线和驱动线连接部与驱动电路电连接。因此,可以实现成像装置的进一步小型化。注意,在本说明书中描述的效果仅仅是示例,并且不限于此,可以表现出额外的效果。
附图说明
[图1]图1是包括根据示例1的成像装置的温度检测元件的区域(温度检测元件阵列区域)的示意性局部端视图;
[图2]图2是根据示例1的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图3]图3是根据示例1的成像装置的包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图4]图4A和图4B分别是根据示例1的成像装置中放大第一连接孔的示意性局部剖视图和放大第二连接孔的示意性局部剖视图;
[图5]图5A和图5B是根据示例1的成像装置中的第一连接孔和第二连接孔的示例的示意性局部剖视图;
[图6]图6是在根据示例1的成像装置的改进中包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图7]图7是根据示例1的成像装置的示意性局部平面图;
[图8]图8是根据示例1的成像装置中的第一结构和第二结构的示意性分解透视图;
[图9]图9是根据示例1的成像装置的等效电路图;
[图10]图10是根据示例1的成像装置的另一改进的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图11]图11是根据示例2的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图12]图12是根据示例2的成像装置的包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图13]图13是根据示例3的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图14]图14是根据示例3的成像装置的包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图15]图15是根据示例4的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图16]图16是根据示例4的成像装置的包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图;
[图17]图17A和图17B是根据示例5的成像装置的改进的示意性局部端视图;
[图18]图18A和图18B是根据示例6及其改进的成像装置的示意性局部端视图;
[图19]图19A和图19B是根据示例6的成像装置的另一改进的示意性局部端视图;
[图20]图20是根据示例6的成像装置的又一改进的示意性局部端视图;
[图21]图21A和图21B是根据示例7及其改进的成像装置的示意性局部端视图;
[图22]图22A和图22B是根据示例8及其改进的成像装置的示意性局部端视图;
[图23]图23是示意性示出根据示例8的成像装置中的温度检测元件和温度控制层的设置状态的示图;
[图24]图24是示意性示出根据示例8的成像装置的另一改进中的温度检测元件和温度控制层的布置状态的示图;
[图25]图25A和图25B是根据示例9及其改进的成像装置的示意性局部端视图;
[图26]图26A和图26B是示意性示出根据示例9的成像装置中的温度检测元件的设置状态的示图;
[图27]图27是示意性示出来自物体的辐射光谱和红外波长之间的关系的曲线图;
[图28]图28是根据示例10的成像装置的等效电路图;
[图29]图29是根据示例10的成像装置的改进的示意性局部端视图;
[图30]图30是示意性示出根据图29所示的示例10的成像装置的改进的配置元件的设置状态的示图;
[图31]图31是根据示例10的成像装置的另一改进的等效电路图;
[图32]图32是示意性示出根据图31所示的示例10的成像装置的另一改进的配置元件的设置状态的示图;
[图33]图33是根据示例11的成像装置的等效电路图;
[图34]图34是根据示例12的成像装置的等效电路图;
[图35]图35是包括根据示例13的本公开的成像装置的红外相机的概念图;
[图36]图36是根据示例9的成像装置的改进的等效电路图;
[图37]图37是根据示例6的成像装置的又一改进的示意性局部端视图;
[图38]图38A和图38B是根据示例6的成像装置的又一改进的示意性局部端视图;
[图39]图39A和图39B是根据示例6的成像装置的又一改进的示意性局部端视图;
[图40]图40是成像装置(具有第四配置的成像装置)的示意性局部端视图,其中,构成根据示例5和示例6的成像装置的温度检测元件上下组合;
[图41]图41A和图41B是示例5的另一改进和示例6的又一改进的成像装置的示意性局部端视图;
[图42]图42A、图42B、图42C和图42D是用于描述根据示例5的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图;
[图43]图43A、图43B和图43C是在图42D之后用于描述根据示例5的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图;
[图44]图44A和图44B是在图43C之后用于描述根据示例5的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图;
[图45]图45A和图45B是在图44B之后用于描述根据示例5的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图;
[图46]图46A、图46B和图46C是用于描述根据示例6的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图;
[图47]图47A、图47B、图47C和图47D是在图46C之后用于描述根据示例6的成像装置的制造方法的SOI基板等的示意性局部端视图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图基于示例描述本公开。本公开不限于示例,示例中的各种数值和材料是示例。注意,将按以下顺序给出描述。
1.本公开的成像装置的概述
2.示例1(第一模式中的成像装置、具有第一配置的成像装置,并且具体地,具有前后结构的成像装置)
3.示例2(示例1的改进)
4.示例3(示例1的另一改进、第二模式中的成像装置以及第二A模式中的成像装置)
5.示例4(示例3的改进以及第二B模式中的成像装置)
6.示例5(示例1至示例4的改进、具有第一配置的成像装置,并且具体地,具有前后结构的成像装置)
7.示例6(示例1至示例4的改进,并且具体地,具有前后结构的成像装置)
8.示例7(示例1至示例6的改进)
9.示例8(示例1至示例7的改进)
10.示例9(具有本公开的第二配置和第三配置的成像装置)
11.示例10(具有第五配置的成像装置)
12.示例11(具有第六配置的成像装置)
13.示例12(成像装置中的降噪方法)
14.示例13(示例1至示例12的改进以及本公开的成像装置的应用)
15.其他
<本公开的成像装置的概述>
在根据本公开的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
第一信号线连接部包括形成在第一结构中的第一A连接孔,
第二信号线连接部包括形成在第二结构中的第一B连接孔,
第一驱动线连接部包括形成在第一结构中的第二A连接孔,
第二驱动线连接部包括形成在第二结构中的第二B连接孔,
第一A连接孔和第一B连接孔整体连接,以构成第一连接孔,并且
第二A连接孔和第二B连接孔整体连接,以构成第二连接孔。
注意,为方便起见,这种模式中的本公开的成像装置可以称为“第一模式中的成像装置”。
构成第一A连接孔、第一B连接孔、第二A连接孔和第二B连接孔的材料的示例(具体地,构成下面将描述的芯部的材料)包括铜(Cu)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、钽(Ta)、金(Au)、碳(例如,碳纳米管和石墨烯)、钛钨合金(TiW)和多晶硅。第一A连接孔和第一B连接孔整体连接,并且第二A连接孔和第二B连接孔整体连接。具体地,第一A连接孔和第一B连接孔简单地形成在一起(同时),以获得第一连接孔。类似地,第二A连接孔和第二B连接孔简单地形成在一起(同时),以获得第二连接孔。这些形成方法的示例包括各种CVD方法和各种PVD方法。注意,这些连接孔也称为芯片通孔(TCV)或硅通孔(TSV)。此外,类似于上述示例的材料可以被例示为配置构成驱动电路的导线和导线层的材料。
可选地,在根据本公开的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
第一信号线连接部包括形成在第一结构中的第一A连接孔以及设置在第一结构的面向第二结构的表面上的第一A连接端部,并且第一A连接端部连接到第一A连接孔,
第二信号线连接部包括形成在第二结构中的第一B连接孔以及设置在第二结构的面向第一结构的表面上的第一B连接端部,并且第一B连接端部连接到第一B连接孔,
第一驱动线连接部包括形成在第一结构中的第二A连接孔以及设置在第一结构的面向第二结构的表面上的第二A连接端部,并且第二A连接端部连接到第二A连接孔,
第二驱动线连接部包括形成在第二结构中的第二B连接孔以及设置在第二结构的面向第一结构的表面上的第二B连接端部,并且第二B连接端部连接到第二B连接孔,
第一A连接端部和第一B连接端部连接,
第二A连接端部和第二B连接端部连接,
第一A连接孔和第一B连接孔构成第一连接孔,并且
第二A连接孔和第二B连接孔构成第二连接孔。
注意,为方便起见,这种模式中的本公开的成像装置可以称为“第二模式中的成像装置”。构成第一A连接端部、第一B连接端部、第二A连接端部和第二B连接端部的材料的示例包括配置第一A连接孔、第一B连接孔、第二A连接孔和第二B连接孔的材料(具体地,构成将在下面描述的芯部的材料)。为了连接第一A连接孔和第一A连接端部,仅需要在第一A连接孔的端面上形成第一A连接端部。类似地,为了连接第一B连接孔和第一B连接端部,仅需要在第一B连接孔的端面上形成第一B连接端部。为了连接第二A连接孔和第二A连接端部,仅需要在第二A连接孔的端面上形成第二A连接端部。为了连接第二B连接孔和第二B连接端部,仅需要在第二B连接孔的端面上形成第二B连接端部。这些形成方法的示例包括各种CVD方法和各种PVD方法。
在第二模式的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
第一A连接端部、第一B连接端部、第二A连接端部和第二B连接端部包括金属层或合金层,
第一A连接端部和第一B连接端部接合,并且
第二A连接端部和第二B连接端部接合。
注意,为方便起见,处于这种第二模式的本公开的成像装置可以称为“处于第二模式的成像装置”。
构成金属层或合金层的材料的示例包括铜(Cu)、铝(Al)和金(Au),形成金属层或合金层的方法的示例包括各种CVD方法和各种PVD方法。接合第一A连接端部和第一B连接端部的方法和接合第二A连接端部和第二B连接端部的方法的示例包括施加压力(重量)并在室温或加热状态下直接接合这些部的方法(金属-金属接合方法)。
可选地,在第二模式的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
第一A连接端部和第一B连接端部经由第一接合材料层连接,并且
第二A连接端部和第二B连接端部经由第二接合材料层连接。
注意,为方便起见,处于这种第二模式的本公开的成像装置可以称为“处于第二B模式的成像装置”。
作为构成第一接合材料层和第二接合材料层的材料,可以使用焊球、焊膏、AuSn共晶焊料、包含焊料、铟、金(Au)等的凸块、所谓的低熔点金属(合金)材料、焊料或钎焊材料,并且示例包括In(铟:熔点157℃;铟-金基低熔点合金;锡(Sn)基高温焊料,例如,Sn80Ag20(熔点220至370℃)和Sn95Cu5(熔点227至370℃);铅(Pb)基高温焊料,例如,Pb97.5Ag2.5(熔点304℃)、Pb94.5Ag5.5(熔点304至365℃)和Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔点309℃);锌(Zn)基高温焊料,例如,Zn95Al5(熔点380℃);标准锡铅基焊料,例如,Sn5Pb95(熔点300至314℃)和Sn2Pb98(熔点316至322℃);和钎焊材料,例如,Au88Ga12(熔点381℃)(以上所有下标代表原子百分比)。形成第一接合材料层和第二接合材料层的方法的示例可以包括各种CVD方法、各种PVD方法和各种印刷方法。为了经由第一接合材料层连接第一A连接端部和第一B连接端部,并且经由第二接合材料层连接第二A连接端部和第二B连接端部,这些部和层的材料只需要加热。可选地,连接方法的示例包括使用包含焊料、铟、金(Au)等的凸块的方法或者基于片上芯片方法的方法。
然后,在包括上述有利模式的第一模式的成像装置或第二模式的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
第一A连接孔包括
第一A连接孔第一段,其连接到信号线并在远离第二结构的方向上延伸,
第一A连接孔第二段,其在接近第一B连接孔的方向上延伸,并且
第一A连接孔第三段,其连接第一A连接孔第一段和第一A连接孔第二段,并且
第二A连接孔包括
第二A连接孔第一段,其连接到驱动线并在远离第二结构的方向上延伸,
第二A连接孔第二段,其在接近第二B连接孔的方向上延伸,并且
第二A连接孔第三段,其连接第二A连接孔第一段和第二A连接孔第二段。
此外,在包括上述有利模式的第一模式的成像装置或第二模式的成像装置中,可以采用第一连接孔的电容C1大于第二连接孔的电容C2(C1/C2>1)的配置。如上所述,通过使第一连接孔的电容C1大于第二连接孔的电容C2,可以将大电容添加到连接温度检测元件和驱动电路的整条信号线,并且可以用作低通滤波器。因此,可以降低信号读出中的噪声。此外,通过使用第一连接孔的电容C1作为连接到每条信号线的模拟前端或采样保持电路中使用的电容的一部分,可以减小电路面积。注意,每条信号线连接到模拟前端和模数转换电路,并且模拟前端可以具有包括用作放大器(前置放大器)的差分集成电路的配置。在此处,差分集成电路对应于通过用电容器(具有上述电容C1)替换反相放大器电路的反馈电阻器Rf而获得的集成电路。
可选地,在包括上述有利模式和配置的第一模式的成像装置或第二模式的成像装置中,可以采用第一连接孔的平均横截面积大于第二连接孔的平均横截面积的配置。可选地,第一连接孔的数量和第二连接孔的数量可以相同,并且第一连接孔的平均横截面积可以大于第二连接孔的平均横截面积。可选地,第一连接孔的数量可以大于第二连接孔的数量。在这种情况下,第一连接孔的平均横截面积和第二连接孔的平均横截面积可以相同。可选地,可以采用第一连接孔的长度比第二连接孔的长度长的配置。可选地,可以采用一种配置,其中,第一连接孔包括第一芯部和设置在第一连接孔的侧壁和第一芯部之间的第一外围部,
第二连接孔包括第二芯部和第二外围部,第二芯部包括与构成所述第一芯部的材料相同的材料,第二外围部设置在第二连接孔的侧壁和第二芯部之间,并且包括与构成第一外围部的材料相同的材料,并且
第一外围部比第二外围部薄。可选地,可以采用一种构造,其中,第一连接孔包括第一芯部和设置在第一连接孔的侧壁和第一芯部之间的第一外围部,
第二连接孔包括第二芯部和设置在第二连接孔的侧壁和所述第二芯部之间的第二外围部,并且
构成第一外围部的材料的相对介电常数的值大于构成第二外围部的材料的相对介电常数的值。
第一连接孔设置在至少第一基板中,并且第二连接孔设置在至少第二基板中。然后,第一连接孔包括包含导电材料的第一芯部和包含设置在第一连接孔的侧壁和第一芯部之间的绝缘材料(介电材料)的第一外围部(第一外周层)。第二连接孔包括包含导电材料的第二芯部和包含设置在第二连接孔的侧壁和第二芯部之间的绝缘材料(介电材料)的第二外围部(第二外周层)。因此,一种电容器(为方便起见,称为“第一电容器”)包括第一芯部、第一外围部和第一基板,而一种电容器(为方便起见,称为“第二电容器”)包括第二芯部、第二外围部和第二基板。
因此,通过使第一连接孔的数量α1和第二连接孔的数量α2相同(α1=α2),并且使第一连接孔的平均横截面积β1大于第二连接孔的平均横截面积β212),可以使第一电容器的面积大于第二电容器的面积,并且因此,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
此外,通过使第一连接孔的数量α1大于第二连接孔的数量α212),并且使第一连接孔的平均横截面积β1和第二连接孔的平均横截面积β2相同(β1=β2),可以使第一连接孔中并联连接的电容器的数量大于第二连接孔中并联连接的电容器的数量,并且因此,第一电容器的电容C1可以大于第二电容器的电容C2
此外,通过采用第一连接孔的长度比第二连接孔的长度长的构造,可以使第一电容器的面积大于第二电容器的面积,并且因此,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
此外,通过使第一外围部(第一外围层)比第二外围部(第二外围层)薄,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2。通过使构成第一外围部(第一外围层)的材料的相对介电常数的值大于构成第二外围部(第二外围层)的材料的相对介电常数的值,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
此外,根据本公开的包括上述有利模式和配置的成像装置可以具有这样的构造,其中,
包括在第一方向和不同于第一方向的第二方向上排列多个温度检测元件,
还包括沿着第一方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条驱动线以及沿着第二方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条信号线,
第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,
信号线在外围区域中经由信号线连接部与驱动电路电连接,并且
驱动线在外围区域中经由驱动线连接部与驱动电路电连接。可选地,根据本公开的包括上述有利模式和配置的成像装置可以具有这样的构造,其中,
包括J个(注意,J≥1)温度检测元件,其在第一方向上排列;
还包括J条驱动线和J条信号线,其沿着第一方向设置并且与相应的温度检测元件连接,
第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,
信号线在外围区域中经由信号线连接部与驱动电路电连接,并且
驱动线在外围区域中经由驱动线连接部与驱动电路电连接。
此外,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用在温度检测元件和覆盖层之间设置空隙的配置。注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第一配置的成像装置”。在具有第一配置的成像装置中,第一基板和第二基板堆叠,并且在温度检测元件和覆盖层之间设置空隙。因此,可以高精度地在温度检测元件中设置空隙。然后,在这种情况下,可以采用这样的配置,其中,红外线吸收层形成在红外线进入的一侧,并且红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中。
可选地,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用一种配置,其中,
包括被配置为基于红外线检测温度的温度检测元件单元,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件,并且
由温度检测元件检测的红外线的波长在温度检测元件单元中是不同的。
注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第二配置的成像装置”。在具有下述第二配置的成像装置或具有第三配置的成像装置中,温度检测元件单元被形成为使得多个温度检测元件平行设置,并且由温度检测元件检测的红外线的波长在温度检测元件单元中不同,或者温度检测元件的红外线吸收量在温度检测元件单元中不同。因此,对于每个温度检测元件,可以改变红外线的波长光谱特性或灵敏度。
可选地,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用一种配置,其中,
包括被配置为基于红外线检测温度的温度检测元件单元,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件,并且
温度检测元件单元中温度检测元件的红外线吸收量是不同的。
注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第三配置的成像装置”。
可选地,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用一种配置,其中,
包括被配置为基于红外线检测温度的温度检测元件单元,
温度检测元件单元包括沿着红外线的入射向上和向下设置的两个温度检测元件,并且
在温度检测元件单元中,由温度检测元件检测的红外线的波长相同或不同,或者温度检测元件的红外线吸收量是不同的。
注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第四配置的成像装置”。两个温度检测元件可以连接到相同的信号线和驱动线,或者可以连接到不同的信号线和驱动线。
可选地,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用一种配置,其中,
包括M0×N0(注意,M0≥2和N0≥2)个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上,并且均被配置为基于红外线检测温度;
多条驱动线,其沿着第一方向设置;
N0×P0(注意,P0≥2)条信号线,其沿第二方向设置;
第一驱动电路,多条驱动线连接到第一驱动电路;以及
包括第二驱动电路,N0×P0条信号线连接到第二驱动电路,
每个温度检测元件包括第一端子部和第二端子部,
每个温度检测元件的第一端子部连接到驱动线,并且
第(n,p)条信号线(注意,n=1,2,...,或N0,并且p=1,2,...P0)连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+p}个温度检测元件(注意,q=1,2,3,...)。
注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第五配置的成像装置”。在具有第五配置的成像装置中,第(n,p)条信号线连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+p}个温度检测元件。因此,可以充分确保对从温度检测元件输出的信号进行集成所需的时间,并且可以实现成像装置的高灵敏度和低噪声。
可选地,在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中,可以采用一种配置,其中,
包括S0×T0(注意,S0≥2和T0≥2)个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上,并且均被配置为基于红外线检测温度;
S0×U0(注意,U0≥2)条驱动线,其沿第一方向设置;
多条信号线,其沿着第二方向设置;
第一驱动电路,S0×U0条驱动线连接到所述第一驱动电路;以及
包括第二驱动电路,多条信号线连接到第二驱动电路,其中,
每个温度检测元件包括第一端子部和第二端子部,
每个温度检测元件的第二端子部连接到信号线,并且
第(s,u)条驱动线(注意,s=1,2,...,或S0并且u=1,2,...或者U0)连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(t-1)U0+u}个温度检测元件(注意,t=1,2,3,...)的第一端子部。
注意,为了方便起见,本公开的这种成像装置可以称为“具有第六配置的成像装置”。在具有第六配置的成像装置中,第(s,u)条驱动线连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(t-1)U0+u}个温度检测元件的第一端子部。因此,可以降低驱动温度检测元件的功耗。
在具有第一配置的成像装置中,可以采用一种配置,其中,在第一基板的一部分中形成分隔壁,该部分位于温度检测元件和温度检测元件之间;并且分隔壁的底部与覆盖层接合。注意,为方便起见,具有这种配置的成像装置称为“具有前后结构的成像装置”。在第一基板的表面(面向第二基板的表面)称为“第一基板的第一表面”并且第一基板的表面(面向第一基板的第一表面的表面)称为“第一基板的第二表面”的情况下,温度检测元件设置在第一基板的第二表面侧。
然后,在具有前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,覆盖层的暴露表面(暴露表面暴露于空隙)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层;并且分隔壁的侧壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。由分隔壁的侧壁包围的分隔壁的内部包括第一基板的一部分。在一些情况下,分隔壁的内部可以包括与构成分隔壁的侧壁的材料相同的材料,或者可以包括与构成第一基板和分隔壁的侧壁的材料不同的材料。
可选地,在具有前后结构的成像装置中,可以采用这样的配置,其中,覆盖层的暴露表面(暴露表面暴露于空隙)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。然后,在具有包括这种配置的前后结构的成像装置中,可以采用这样的配置,其中,分隔壁的侧壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
构成覆盖层的暴露表面(暴露表面暴露在空隙中)的绝缘材料层的示例包括包含氧化物(具体地,例如,SiOX(1≤X≤2)、SiOF和SiOC)、包含氮化物(具体地,例如,SiN)的绝缘材料层、包含氮氧化物(具体地,例如,SiON)的绝缘材料层和接合材料层。构成覆盖层的暴露表面的金属材料层的示例包括金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、钨(W)和钛(Ti),该暴露表面暴露于空隙。构成覆盖层的暴露表面的合金材料层的示例包括合金层和包含前述金属的焊料层,该暴露表面暴露于空隙。构成覆盖层的暴露表面的碳材料层的示例包括碳膜和碳纳米管,该暴露表面暴露于空隙。
此外,作为构成分隔壁的侧壁的绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层,可以例示上述各种材料。
(构成覆盖层的暴露表面的绝缘材料的材料(暴露表面暴露于空隙)以及构成分隔壁的侧壁的绝缘材料层的材料)的组合包括(绝缘材料层、绝缘材料层)、(绝缘材料层、金属材料层)、(绝缘材料层、合金材料层)、(绝缘材料层、碳材料层)、(金属材料层、绝缘材料层)、(金属材料层、金属材料层)、(金属材料层、合金材料层)、(金属材料层、碳材料层)、(合金材料层、绝缘材料层)、(合金材料层、金属材料层)、(合金材料层、合金材料层)、(合金材料层、碳材料层)、(碳材料层、绝缘材料层)、(碳材料层、金属材料层)、(碳材料层、合金材料层)、以及(碳材料层、碳材料层)这16种组合。
构成覆盖层的暴露表面的绝缘材料层(暴露表面暴露于空隙)以及构成分隔壁的侧壁的绝缘材料层可以包括相同的材料或者可以包括不同的材料。构成覆盖层的暴露表面的金属材料层(暴露表面暴露于空隙)以及构成分隔壁的侧壁的金属材料层可以包括相同的材料或者可以包括不同的材料。构成覆盖层的暴露表面的合金材料层(暴露表面暴露于空隙)以及构成分隔壁的侧壁的合金材料层可以包括相同的材料或者可以包括不同的材料。构成覆盖层的暴露表面的碳材料层(暴露表面暴露于空隙)以及构成分隔壁的侧壁的碳材料层可以包括相同的材料或者可以包括不同的材料。上述内容类似地应用于具有下面将要描述的前后结构的成像装置。注意,“分隔壁的侧壁”被理解为“分隔壁”。
在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,在红外线进入的温度检测元件的一侧形成红外吸收层;并且在覆盖层的位于空隙底部的区域中形成红外线反射层。红外线反射层可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),或者可以形成为从覆盖层的一部分突出,该部分位于空隙的底部。然后,在这种情况下,红外吸收层可以形成在温度检测元件上方。具体地,红外吸收层可以形成在温度检测元件上形成的绝缘膜上,或者红外吸收层可以在红外吸收层和温度检测元件之间存在间隙(空间)的状态下形成。此外,在这些情况下,红外线反射层可以形成在覆盖层的顶表面上(包括覆盖层的顶表面或覆盖层的顶表面的一部分上)或覆盖层内部。此外,在这些情况下,红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0(考虑材料的厚度和折射率的距离)满足以下配置
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,要被红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR。作为λIR,可以举例说明8μm到14μm。
可选地,在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,第一红外吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧;红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中;并且在温度检测元件的面向空隙的一侧上形成第二红外吸收层。红外线反射层可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),或者可以形成为从覆盖层的一部分突出,该部分位于空隙的底部。然后,在这种情况下,第一红外吸收层可以形成在温度检测元件上方。具体地,第一红外吸收层可以形成在温度检测元件上形成的绝缘膜上,或者第一红外吸收层可以在第一红外吸收层和温度检测元件之间存在间隙(空间)的状态下形成。第二红外吸收层简单地形成在温度检测元件的面向空隙的表面上,只需要形成在温度检测元件上形成的绝缘膜上,或者简单地在第二红外吸收层和温度检测元件之间存在间隙(空间)的状态下形成。此外,在这些情况下,红外线反射层可以形成在覆盖层的顶表面上(包括覆盖层的顶表面或覆盖层的顶表面的一部分上)或覆盖层内部。因为每个红外吸收层不仅吸收红外线,而且透射部分红外线并反射部分红外线,所以通过采用透射和反射减少的配置可以进一步提高灵敏度。即,利用这种配置,透射通过第一红外吸收层的部分红外线被第二红外吸收层进一步吸收。因此,可以减少透射。此外,由第一红外吸收层反射的红外线和由第二红外吸收层反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,由第二红外吸收层反射的红外线和由红外线反射层反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,在这些情况下,采用一种配置,满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要被第一红外吸收层和第二红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR,第一红外吸收层和第二红外吸收层之间的光学距离是L1,并且第二红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离是L2。作为λIR,可以举例说明8μm到14μm。
可选地,在具有包括上述有利模式的第一配置的成像装置中,可以采用一种配置,其中,独立于第一基板,在第一基板的位于温度检测元件和温度检测元件之间的一部分和覆盖层之间形成分隔壁;并且分隔壁的底部与覆盖层接合。注意,为方便起见,具有这种配置的成像装置称为“具有前后结构的成像装置”。分隔壁包括不同于第一基板的材料。温度检测元件设置在第一基板的第一表面侧。
然后,在具有前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,覆盖层的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层;并且分隔壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
可选地,在具有前后结构的成像装置中,可以采用这样的配置,其中,覆盖层的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。然后,在具有包括这种配置的前后结构的成像装置中,可以采用这样的配置,其中,分隔壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
注意,构成覆盖层的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙)的绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层以及构成分隔壁的绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的具体示例和组合可以类似于在具有前后结构的上述成像装置中关于构成覆盖层的暴露表面的材料和构成分隔壁的侧壁的材料所描述的那些。
在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,在红外线进入的温度检测元件的一侧形成红外吸收层;并且在覆盖层的位于空隙底部的区域中形成红外线反射层。红外线反射层可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),或者可以形成为从覆盖层的一部分突出,该部分位于空隙的底部。此外,红外吸收层可以设置在第一基板的第一表面侧,可以设置在第一基板的第二表面侧,或者可以设置在下述保护基板上。然后,在这种情况下,红外线反射层可以形成在覆盖层的顶表面上(包括覆盖层的顶表面或覆盖层的顶表面的一部分上)或覆盖层内部。此外,在这些情况下,可以采用一种配置,其中,红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,要被红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR。在一些情况下,红外吸收层可以形成在红外线进入的温度检测元件一侧的相对侧。
可选地,在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,第一红外吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧;红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中;并且在温度检测元件的面向空隙的一侧上形成第二红外吸收层。红外线反射层可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),可以形成在覆盖层的一部分中(该部分位于空隙的底部),或者可以形成为从覆盖层的一部分突出,该部分位于空隙的底部。然后,在这种情况下,第一红外吸收层可以设置在第一基板的第一表面侧,可以设置在第一基板的第二表面侧,或者可以设置在接下来将描述的保护基板上。第二红外吸收层仅需要形成在温度检测元件的面向空隙的表面上,或者可以形成在面向空隙的温度检测元件上形成的绝缘膜上,或者可以在第二红外吸收层和温度检测元件之间存在间隙(空间)的状态下形成。此外,在这些情况下,红外线反射层可以形成在覆盖层的顶表面上(包括覆盖层的顶表面或覆盖层的顶表面的一部分上)或覆盖层内部。因为每个红外吸收层不仅吸收红外线,而且透射部分红外线并反射部分红外线,所以通过采用透射和反射减少的配置可以进一步提高灵敏度。即,利用这种配置,透射通过第一红外吸收层的部分红外线被第二红外吸收层进一步吸收。因此,可以减少透射。此外,由第一红外吸收层反射的红外线和由第二红外吸收层反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,由第二红外吸收层反射的红外线和由红外线反射层反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,在这些情况下,可以采用一种配置,满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要被第一红外吸收层和第二红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR,第一红外吸收层和第二红外吸收层之间的光学距离是L1,并且第二红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离是L2。作为λIR,可以举例说明8μm到14μm。
此外,在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,保护基板设置在红外线进入的第一基板的表面侧(第一基板的第二表面侧)。然后,在这种情况下,保护基板可以设置在第一基板的表面上(在第一基板的第二表面上),或者可以设置在第一基板的表面上方(在第一基板的第二表面上方)。此外,在具有包括上述各种有利配置的前后结构的成像装置中,可以采用一种配置,其中,保护基板设置在红外线进入的第一基板的表面上方(第一基板的第二表面侧上方)。构成保护基板的材料的示例包括硅半导体基板、石英基板、塑料基板、塑料膜、锗基板以及包括透射红外线的材料(具体地,CaF2、BaF2、Al2O3、ZnSe等)的基板。此外,聚乙烯可以例示为塑料。
此外,在具有包括上述各种有利模式和配置的第一配置的成像装置中,可以采用在覆盖层中形成导热层的模式。导热层可以具有高导热率,相反,可以具有低导热率。构成具有高导热率的导热层的材料的示例包括金属材料和碳基材料,例如,碳膜和碳纳米管,并且构成具有低导热率的导热层的材料的示例包括有机基材料。导热层不受限制,而是有利地形成在温度检测元件阵列区域的整个表面上。此外,导热层不受限制,而是理想地设置在覆盖层内的红外线反射层下方。在一些情况下,导热层也可以用作红外线反射层。
此外,在具有包括上述各种有利模式和配置的第一配置的成像装置中,可以采用一种配置,其中,在覆盖层中形成温度控制层并且还包括温度检测装置,由此可以高精度地控制温度检测元件的温度和温度分布。在此处,温度控制层可以被配置为用作加热器(电阻器或电阻元件)。例如,温度控制层可以被配置为也用作导线。具体地,温度检测装置的示例包括硅二极管、晶体管或多晶硅薄膜,其通过测量电阻值随温度的变化来检测温度。配置也用作导线的温度控制层的材料的示例包括金属基材料膜,例如,钨膜、多晶硅膜和钛膜。配置温度控制层的材料的示例包括使用珀耳帖效应的层压膜和碳膜。在一些情况下,温度控制层可以设置在第二基板上。此外,在这些情况下,可以采用一种配置,其中,驱动电路基于温度检测装置的温度检测结果来控制温度控制层(具体地,控制流过温度控制层的电流,从而控制由温度控制层产生的热量)。然后,在这些配置中,
所述第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,并且
温度控制层可以形成在温度检测元件阵列区域中,或者
温度控制层可以形成在覆盖层的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中,或者
驱动电路包括模数转换电路(ADC),并且
模数转换电路不设置在驱动电路的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中。由于模数转换电路产生大量的热量,所以通过采用这种配置,可以使温度更加均匀。注意,温度控制层的这种设置也可以应用于形成已知的光接收元件(接收可见光的光接收元件)来代替温度检测元件的结构。此外,在一些情况下,温度控制层也可以用作红外线反射层。
此外,在具有包括上述各种有利模式和配置的第一配置的成像装置中,可以采用提供多个温度检测元件并且空隙由相邻的2×k个温度检测元件共享的模式(注意,k是1或更大的整数)。
在具有第二配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,
在温度检测元件中的红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0在温度检测元件单元中不同,并且
温度检测元件中的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,由构成温度检测元件的红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR
然后,在具有包括这种有利模式的第二配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,每个温度检测元件包括在红外线入射侧上的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧上的红外线反射层,并且
在温度检测元件中,构成红外吸收层的材料、配置和结构、构成红外线反射层的材料、配置和结构、或者构成红外吸收层的材料、配置和结构以及构成红外线反射层的材料、配置和结构在温度检测元件单元中是不同的。即,可以采用
(情况A)在温度检测元件中,红外吸收层的材料、配置和结构不同,并且红外线反射层的材料、配置和结构相同的模式,
(情况B)在温度检测元件中,红外线反射层的材料、配置和结构不同,并且红外吸收层的材料、配置和结构相同的模式,或者
(情况C)在温度检测元件中,红外吸收层的材料、配置和结构不同,并且红外线反射层的材料、配置和结构不同的模式。
在具有第三配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,并且
在温度检测元件中,构成红外吸收层的材料、构成红外线反射层的材料或者构成红外吸收层的材料和构成红外线反射层的材料在温度检测元件单元中是不同的。然后,在具有包括这种有利模式的第三配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,并且
温度检测元件中的红外吸收层、红外线反射层或红外吸收层和红外线反射层的面积、厚度或面积和厚度在温度检测元件单元中是不同的。即,可以采用一种模式,其中,
(情况a)在温度检测元件中红外吸收层的面积不同并且红外线反射层的面积相同的模式,
(情况b)在温度检测元件中红外线反射层的面积不同并且红外吸收层的面积相同的模式,
(情况c)在温度检测元件中红外吸收层的面积不同并且红外线反射层的面积不同的模式,
(情况d)在温度检测元件中红外吸收层的厚度不同并且红外线反射层的厚度相同的模式,
(情况e)在温度检测元件中红外线反射层的厚度不同并且红外吸收层的厚度相同的模式,
(情况f)温度检测元件中红外吸收层的厚度不同并且红外线反射层的厚度不同的模式,
(情况g)在温度检测元件中红外吸收层的面积和厚度不同并且红外线反射层的面积和厚度相同的模式,
(情况h)在温度检测元件中红外线反射层的面积和厚度不同并且红外吸收层的面积和厚度相同的模式,或者
(情况i)温度检测元件中红外吸收层的面积和厚度不同并且红外线反射层的面积和厚度不同的模式。
在具有第二配置的成像装置或具有第三配置的成像装置中,构成温度检测元件单元的温度检测元件的数量可以是两个或更多。
在具有第五配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
多条驱动线的数量是M0/P0,并且
第m条驱动线(注意,m=1,2,...、或M0/P0)对于包括沿着第一方向设置的第{(m-1)P0+p′}个M0温度检测元件(注意,p′的所有值=1,2,...或P0)的温度检测元件组是共有的。
然后,在具有包括上述有利模式的第五配置的成像装置中,可以采用这样的配置,其中,每条信号线连接到模拟前端和模数转换电路,并且模拟前端包括在第二驱动电路中用作放大器(前置放大器)的差分集成电路。可选地,在具有包括上述有利模式的第五配置的成像装置中,在第二驱动电路中可以采用每条信号线连接到模拟前端和模数转换电路的配置。在这种情况下,模拟前端可以具有包括差分集成电路的配置。包括差分集成电路和模数转换电路的模拟前端可以具有已知的电路配置。
此外,在具有包括上述各种有利模式和配置的第五配置的成像装置中,可以采用一种模式,其中,
温度检测元件设置在温度检测元件基板中提供的空隙上方,
设置在温度检测元件基板中的第一连接部和温度检测元件的第一端子部经由第一螺柱部(支撑腿或长梁,并且同样应用于下面)连接,并且
设置在温度检测元件基板中的第二连接部和温度检测元件的第二端子部经由第二螺柱部(支撑腿或长梁)连接。然后,在这种情况下,可以采用一种模式,其中,
P0=2,
在第二方向上相邻的两个温度检测元件的相应第二端子部经由一个第二螺柱部连接到设置在温度检测元件基板中的第二连接部,并且
在第一方向上相邻的两个温度检测元件和在第二方向上相邻的两个温度检测元件的总共四个温度检测元件的相应第一端子部经由一个第一螺柱部连接到设置在温度检测元件基板中的第一连接部。
在包括上述各种有利模式和配置的本公开的成像装置中(下文中可简称为“本公开中的成像装置等”),驱动电路或第二驱动电路可至少包括模拟前端、模数转换电路、水平扫描电路和垂直扫描电路。然后,每条信号线可以经由模拟前端和模数转换电路连接到水平扫描电路。在这种情况下,模拟前端包括差分集成电路,并且可以在差分集成电路和信号线之间提供控制差分集成电路和信号线之间的导通状态的开关设备。此外,在这种情况下,开关设备可以将信号线切换到固定电位,以使差分集成电路和信号线之间的导通状态不导通。包括差分集成电路、模数转换电路和开关设备的模拟前端可以具有已知的电路配置。此外,每个驱动线可以连接到垂直扫描电路。
在包括上述各种有利模式和配置的本公开等的成像装置中,温度检测元件可以包括各种二极管,例如,包括SOI二极管和肖特基二极管的pn结二极管、晶体管以及二极管和有源元件的组合;具有氧化钒膜、非晶硅膜、多晶硅膜、碳化硅膜、钛膜等的电阻测辐射热计元件;使用诸如铂、金和镍等金属和热敏电阻的热电转换元件;使用塞贝克效应的热电堆元件;电介质表面电荷变化的热电元件;铁电元件;利用隧道效应的二极管;以及应用超导的元件,这些元件具有已知的配置和结构。更具体地,温度检测元件可以包括pn结二极管、测辐射热计元件、热电堆元件、金属膜电阻元件、金属氧化物电阻元件、陶瓷电阻元件和热敏电阻元件。例如,一个温度检测元件还可以包括多个串联的二极管。温度检测元件可以基于例如所谓的MEMS技术来形成。
在具有第一配置的成像装置到具有第六配置的成像装置中,温度检测元件可以设置在第一基板或温度检测元件基板的红外线入射侧,或者可以设置在第一基板或温度检测元件基板的红外线入射侧的相对侧。
在本公开等的成像装置中,作为在第一方向和不同于第一方向的第二方向上排列(具体地,例如,以二维矩阵方式)的并且被配置为基于红外线检测温度的多个温度检测元件或温度检测元件单元的数量,可以例示640×480(VGA)、320×240(QVGA)、160×120(QQVGA)、612×512、1980×1080(及其整倍数)以及2048×1080(及其整倍数)。第一方向和第二方向有利地彼此正交。然而,配置不限于此。可以采用通过去除方格模式中的像素并在具有上述像素数量的像素阵列中以45°的角度旋转像素而获得的阵列。
在本公开的成像装置等中,第一基板和温度检测元件基板可以包括例如硅半导体基板或SOI基板,并且第二基板可以包括例如硅半导体基板。基于已知的方法,仅需要使用已知的导电材料来形成信号线和驱动线。在第二结构中提供的驱动电路也可以包括已知的驱动电路。可选地,驱动电路可以包括已知的读出集成电路(ROIC)。第一基板不仅可以设置有温度检测元件,还可以设置有其他电路。
覆盖第二结构中的驱动电路的覆盖层可以包括基于氧化硅的材料、基于氮化硅的材料、基于氮氧化硅的材料或各种有机材料。覆盖层可以具有单层配置或者可以具有多层结构。
接合第一基板和覆盖层的方法的示例(具体地,接合分隔壁的底部和覆盖层的方法的示例)包括通过脱水缩合形成硅-氧共价键的方法(基于Si-SiO2的室温接合方法)和基于SiO2-SiO2的室温接合方法。
构成红外吸收层的材料的示例包括铬(Cr)及其合金、铝(Al)及其合金以及包含上述材料和SiO2膜或SiN膜的层的层压结构。由于红外线在红外线吸收层中的吸收而产生的热量理想地可靠地传递到温度检测元件。此外,期望红外吸收层被设置为具有这样的厚度,使得配置红外吸收层的导体材料或电阻器材料的薄层电阻值落在377Ω±30%的范围内。构成红外线反射层的材料的示例包括与红外吸收层具有不同特性(例如,薄层电阻率和薄层电阻值)的铝(Al)及其合金、金(Au)及其合金、银(Ag)及其合金、铜(Cu)及其合金、铂(Pt)及其合金以及包含上述材料的层的层压结构。红外线反射层也可以用作构成覆盖层的暴露表面的金属材料层或合金材料层。
设置温度检测元件的空间有利地减压或抽空(包括接近真空的低压,这同样适用于下文)。空隙也有利地减压或抽空。可选地,整个成像装置有利地存储在减压或抽空的封装或容器(箱)中。
根据需要,红外线入射侧的成像装置可以设置有用于防止红外线反射的结构、用于仅使特定频率的红外线通过的红外滤光器、诸如衍射光栅或透镜等聚光元件。
具有第一配置的成像装置到具有包括上述各种有利模式和配置的第六配置的成像装置可以任意组合。该组合不仅可以是两种类型配置的成像装置,还可以是三种或更多种类型配置的成像装置。
本公开中的成像装置等可以应用于例如红外相机、夜视相机、热成像器、车载相机(人体检测)、空调(人体检测传感器)和微波炉。注意,在一些情况下,本公开中的成像装置等可以被重新表述为基于红外线检测温度的温度检测传感器。
[示例1]
示例1涉及第一模式中的成像装置,并且具体涉及具有第一配置的成像装置。图1示出了包括根据示例1的成像装置的温度检测元件的区域(温度检测元件阵列区域)的示意性局部端视图,图2示出了包括根据示例1的成像装置的信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,图3示出了包括根据示例1的成像装置的驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,图4A和图4B示出了根据示例1的成像装置中放大第一连接孔的示意性局部剖视图和放大第二连接孔的示意性局部剖视图,并且图7示出了示意性局部平面图。此外,图8示出了根据示例1的成像装置中的第一结构和第二结构的示意性分解透视图,并且图9示出了根据示例1的成像装置的等效电路图。具体地,根据示例1的成像装置是具有前后结构的成像装置。在此处,图1是沿图7中箭头A-A的示意性局部端视图。此外,在图7中,省略绝缘膜和红外吸收层的图示,为了清楚起见,空隙、信号线和线被阴影化,驱动线被图示为虚线,并且pn结二极管由符号表示。
下面将要描述的根据示例1的成像装置10或根据示例2至示例13中任一个的成像装置包括
第一结构20和第二结构40,其中,
第一结构20包括
第一基板21,
温度检测元件15,其设置在第一基板21上,并且基于红外线检测温度,以及
信号线71和驱动线72,其连接到温度检测元件15,
第二结构40包括
第二基板41,以及
驱动电路,其设置在第二基板41上,并被覆盖层(层间绝缘层)43覆盖,并且
第一基板21和第二基板41堆叠。
然后,信号线71经由信号线连接部100与驱动电路电连接,
驱动线72经由驱动线连接部110与驱动电路电连接,
信号线连接部100包括形成在第一结构20中的第一信号线连接部101和形成在第二结构40中的第二信号线连接部106,并且
驱动线连接部110包括形成在第一结构20中的第一驱动线连接部111和形成在第二结构40中的第二驱动线连接部116。
此外,在温度检测元件15和覆盖层43之间设置空隙50。如上所述,第一基板21和第二基板41堆叠,并且空隙50设置在温度检测元件15和覆盖层43之间,使得空隙可以高精度地设置在温度检测元件15中。此外,如下所述,红外吸收层61形成在红外线进入的一侧,红外线反射层62形成在覆盖层43的位于空隙的底部的区域中。
注意,在下面将要描述的示例1或示例2至示例13中,
提供了在第一方向和不同于第一方向的第二方向上排列的多个温度检测元件15或215,并且
还设置了沿着第一方向设置并且多个温度检测元件15或215连接到其上的多个驱动线72以及沿着第二方向设置并且多个温度检测元件15或215连接到其上的多条信号线71。在附图中,形成驱动电路的层由附图标记42示意性地表示,并且在形成驱动电路的层42中设置的各种导线或导线层(在所示的示例中,具有三层,但是层数不限于三层)由附图标记42'示意性地表示。在此处,如图8所示,第一结构20包括设置有温度检测元件15的温度检测元件阵列区域11(用虚线包围示出)以及围绕温度检测元件阵列区域11的外围区域12。信号线71在外围区域12和接下来将描述的外围区域14中经由信号线连接部100与驱动电路电连接,并且驱动线72在外围区域12和14中经由驱动线连接部110与驱动电路电连接。注意,第二结构40中的中心区域由附图标记13表示,并且第二结构40中的外围区域由附图标记14表示。
在第二结构40的外围区域14中,例如,设置提供包括构成驱动电路的差分集成电路的模拟前端(AFE)83、采样和保持电路84以及模数转换电路(ADC)85的区域、恒流电路82和垂直扫描电路81。差分集成电路具有放大器(前置放大器)的功能。此外,在第二结构40的中心区域13中,例如,设置了构成驱动电路的水平扫描电路86、CPU(或DSP器)、信号处理电路、存储装置(例如,存储器或非易失性存储器)等。注意,省略了对CPU(或DSP器)、信号处理电路和存储装置的图示。第二结构40中提供的驱动电路可以包括已知的驱动电路。
根据示例1的成像装置涉及第一模式中的成像装置,并且
第一信号线连接部101包括形成在第一结构20中的第一A连接孔102,
第二信号线连接部106包括形成在第二结构40中的第一B连接孔107,
第一驱动线连接部111包括形成在第一结构20中的第二A连接孔112,
第二驱动线连接部116包括形成在第二结构40中的第二B连接孔117,
第一A连接孔102和第一B连接孔107整体连接,以配置第一连接孔100',并且
第二A连接孔112和第二B连接孔117整体连接,以配置第二连接孔110'。
在此处,在根据示例1的成像装置中,
第一A连接孔102包括
第一A连接孔第一段103,其连接到信号线71并在远离第二结构40的方向上延伸,
第一A连接孔第二段104,其在接近第一B连接孔107的方向上延伸,并且
第一A连接孔第三段105,其连接第一A连接孔第一段103和第一A连接孔第二段104。此外,
第二A连接孔112包括
第二A连接孔第一段113,其连接到驱动线72并在远离第二结构40的方向上延伸,
第二A连接孔第二段114,其在接近第二B连接孔117的方向上延伸,并且
第二A连接孔第三段115,其连接第二A连接孔第一段113和第二A连接孔第二段114。第一A连接孔第三段105和第二A连接孔第三段115形成在绝缘膜26上形成的绝缘膜27上。
从驱动电路到第二基板41的下表面41'形成连接线121和122。然后,在连接线122上提供焊球123。此外,阻焊层124形成在第二基板41的下表面41'上,以覆盖连接线122并围绕焊球123。
此处,第一连接孔100'的电容C1大于第二连接孔110'的电容C2(C1/C2>1)。
图2和图3以简化的方式示出了第一连接孔100'和第二连接孔110'。图4A和图4B示出了第一连接孔100'和第二连接孔110'的示意性放大局部剖视图。第一连接孔100'包括第一芯部1001和设置在第一连接孔100'的侧壁1003和第一芯部1001之间的第一外围部(第一外围层)1002。类似地,第二连接孔110'包括第二芯部1101和设置在第二连接孔110'的侧壁1103和第二芯部1101之间的第二外围部(第二外围层)1102
然后,第一连接孔100'的平均横截面积可以被配置为大于第二连接孔110'的平均横截面积。在这种情况下,由于图5A和图5B示出了第一连接孔100'和第二连接孔110'的示意性局部剖视图,所以简单地使第一连接孔100'的数量α1和第二连接孔110'的数量α2相同(α1=α2),并且只需要使第一连接孔100'的平均横截面积β1大于第二连接孔110'的平均横截面积β212)。因此,包括第一芯部1001、第一外围部1002和第一基板21的第一电容器的面积可以比包括第二芯部1101、第二外围部1102和第一基板21的第二电容器的面积大。因此,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
可选地,由于图6示出了包括信号线连接部(外围区域)的区域的示意性局部端视图,所以第一连接孔100'的数量α1可以被配置为大于第二连接孔110'的数量α2(在所示的示例中,α12,α1=2,并且α2=1)并且第一连接孔100'的平均横截面积β1可以与第二连接孔110'的平均横截面积β2相同(β1=β2)。因此,在第一连接孔100'中并联连接的电容器的数量可以大于在第二连接孔110'中并联连接的电容器的数量。因此,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
可选地,第一连接孔100'的长度(例如,图2所示的示例中的第一A连接孔第一段103和第一A连接孔第二段104的长度)可以被配置为大于第二连接孔110'的长度(例如,图3所示的示例中的第二A连接孔第一段113和第二A连接孔第二段114的长度)。然后,因此,第一电容器的面积可以大于第二电容器的面积,并且因此,第一电容器的电容C1可以大于第二电容器的电容C2。具体地,例如,仅需要使将要形成第一连接孔100'的区域中的绝缘膜27的厚度大于将要形成第二连接孔110'的区域中的绝缘膜27的厚度。
可选地,第一外围部1002和第二外围部1102可以包括相同的材料,并且第一外围部1002可以被配置为比第二外围部1102薄。因此,通过使第一外围部1002比第二外围部1102薄,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2。可选地,构成第一外围部1002的材料的相对介电常数值ε1可以被配置为大于构成第二外围部1102的材料的相对介电常数值ε2。因此,可以使第一电容器的电容C1大于第二电容器的电容C2
注意,第一芯部1001和第二芯部1102可以仅需要包括例如铜(Cu)或包含铜的材料、钨(W)或包含钨的材料或多晶硅,并且第一外围部1002和第二外围部1102仅需要包括例如SiO2或SiN。注意,在改变构成第一外围部1002和第二外围部1102的材料的相对介电常数的情况下,仅需要采用SiN,作为构成第一外围部1002的材料,并且仅需要采用SiO2,作为构成第二外围部1102的材料。第一A连接孔102和第一B连接孔107整体连接,并且第二A连接孔112和第二B连接孔117整体连接。具体地,第一A连接孔102和第一B连接孔107简单地一起形成(同时),以获得第一连接孔100',类似地,第二A连接孔112和第二B连接孔117简单地一起形成(同时),以获得第二连接孔110'。作为这些形成方法,可以举例说明已知的CVD方法。更具体地,在形成绝缘膜26和27之后,在绝缘膜26和27、第一基板21和覆盖层43中形成到达导线42'的通孔,并且在绝缘膜26和27中形成到达信号线71和驱动线72的通孔。基于已知方法,第一外围部1002和第二外围部1102形成在通孔的侧表面上。接下来,基于已知的方法,仅需要在通孔内形成第一芯部1001和第二芯部1102
在根据示例1的成像装置中,包括基于红外线检测温度的温度检测元件的第一结构和包括驱动电路的第二结构堆叠,并且温度检测元件经由信号线和信号线连接部以及经由驱动线和驱动线连接部与驱动电路电连接。因此,可以实现成像装置的进一步小型化。此外,由于第一连接孔的电容大于第二连接孔的电容,所以从温度检测元件输出到驱动电路的输出信号的电压值可以变高。因此,来自温度检测元件的输出信号可以在驱动电路中更大程度地放大,并且可以提供具有更高灵敏度的成像装置。此外,由于第一连接孔的电容比第二连接孔的电容大,所以可以降低从温度检测元件输出到驱动电路的输出信号的噪声。因此,来自温度检测元件的输出信号可以在驱动电路中更大程度地放大,并且可以提供具有更高灵敏度的成像装置。此外,由于第一连接孔的电容用作连接到每条信号线的模拟前端或采样保持电路中使用的电容的一部分,所以可以减小电路面积。
由于图10示出了包括根据示例1的成像装置的改进的信号线连接部(外围区域)的区域的示意性局部端视图,因此可以采用这样的配置,其中,从驱动电路到第二基板41的下表面41'形成再布线125,并且在再布线125上设置焊球123。阻焊层124形成在第二基板41的下表面41'上,以覆盖再布线125并围绕焊球123。注意,这种配置和结构可以应用于其他示例。
[示例2]
示例2是示例1的改进。由于图11示出了根据示例2的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,并且图12示出了包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,所以在根据示例2的成像装置中,第一A连接孔102连接到信号线71,并且沿接近第二结构40的方向延伸。第一B连接孔107连接到驱动电路,并且在接近第一结构20的方向上延伸。第一A连接孔102的端面和第一B连接孔107的端面整体配置第一连接孔100'。此外,第二A连接孔112连接到驱动线72,并且在接近第二结构40的方向上延伸。第二B连接孔117连接到驱动电路,并在接近第一结构20的方向上延伸。第二A连接孔112的端面和第二B连接孔117的端面整体配置第二连接孔110'。
注意,图11、图12、图13、图14、图15和图16以简化的方式示出了第一连接孔和第二连接孔。
由于除了以上几点之外,根据示例2的成像装置的配置和结构可以类似于根据示例1的成像装置的配置和结构,因此省略了详细描述。
[示例3]
示例3也是示例1的改进,并且涉及第二模式中的成像装置,并且更具体地涉及第二模式中的成像装置。由于图13示出了根据示例3的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,而图14示出了包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,所以
第一信号线连接部131包括形成在第一结构20中的第一A连接孔132以及设置在第一结构20的面向第二结构40的表面上的第一A连接端部133,并且第一A连接端部133连接到第一A连接孔132,
第二信号线连接部134包括形成在第二结构40中的第一B连接孔135以及设置在第二结构40的面向第一结构20的表面上的第一B连接端部136,并且第一B连接端部136连接到第一B连接孔135,
第一驱动线连接部141包括形成在第一结构20中的第二A连接孔142以及设置在第一结构20的面向第二结构40的表面上的第二A连接端部143,并且第二A连接端部143连接到第二A连接孔142,
第二驱动线连接部144包括形成在第二结构40中的第二B连接孔145以及设置在第二结构40的面向第一结构20的表面上的第二B连接端部146,并且第二B连接端部146连接到第二B连接孔145,
第一A连接端部133和第一B连接端部136连接,
第二A连接端部143和第二B连接端部146连接,
第一A连接孔132和第一B连接孔135构成第一连接孔100',并且
第二A连接孔142和第二B连接孔145构成第二连接孔110'。
构成第一A连接端部133、第一B连接端部136、第二A连接端部143和第二B连接端部146的材料的示例包括铜(Cu)。为了连接第一A连接孔132和第一A连接端部133,仅需要在第一A连接孔132的端面上形成第一A连接端部133。类似地,为了连接第一B连接孔135和第一B连接端部136,仅需要在第一B连接孔135的端面上形成第一B连接端部136。为了连接第二A连接孔142和第二A连接端部143,仅需要在第二A连接孔142的端面上形成第二A连接端部143。为了连接第二B连接孔145和第二B连接端部146,仅需要在第二B连接孔145的端面上形成第二B连接端部146。这些形成方法的示例包括各种CVD方法和各种PVD方法。
第一A连接端部133、第一B连接端部136、第二A连接端部143和第二B连接端部146包括金属层或合金层(具体地,铜层),第一A连接端部133和第一B连接端部136接合,并且第二A连接端部143和第二B连接端部146接合。第一A连接端部133、第一B连接端部136、第二A连接端部143和第二B连接端部146可以基于施加压力(重量)并在室温或加热状态下直接接合这些部的方法(金属-金属接合方法)来接合。
由于除了以上几点之外,根据示例3的成像装置的配置和结构可以类似于根据示例1或示例2的成像装置的配置和结构,因此省略了详细描述。
[示例4]
示例4涉及示例3的改进,并且涉及第二B模式中的成像装置。由于图15示出了根据示例4的成像装置的包括信号线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,并且图16示出了包括驱动线连接部的区域(外围区域)的示意性局部端视图,所以第一A连接端部133和第一B连接端部136经由第一接合材料层137连接,并且第二A连接端部143和第二B连接端部146经由第二接合材料层147连接。第一接合材料层137和第二接合材料层147的示例包括焊料(例如,焊料)、铟(In)凸点和金(Au)凸点。
由于除了以上几点之外,根据示例4的成像装置的配置和结构可以类似于根据示例1或示例2的成像装置的配置和结构,因此省略了详细描述。
[示例5]
在示例5中,将描述在示例1至示例4中描述的成像装置中使用的温度检测元件15。注意,根据示例5的成像装置是具有前后结构的成像装置,如图1所示。
在示例1至示例4中描述的成像装置10中,分隔壁23形成在第一基板21的位于温度检测元件15和温度检测元件15之间的部分中,并且分隔壁23的底部与覆盖层43接合。在此处,分隔壁23的底部和覆盖层43基于通过脱水缩合形成硅氧共价键的方法接合。分隔壁23的侧壁24包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。具体地,在示例5中,分隔壁23的侧壁24包括绝缘材料层,例如,SiO2层。此外,由分隔壁23的侧壁24包围的分隔壁23的内部包括第一基板21的一部分,具体地,硅层22。覆盖层43的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙50)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。具体地,在示例5中,覆盖层43的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙50)包括诸如SiO2层等绝缘材料层,并且在SiO2层下方形成包含构成覆盖层43等的SiN的层间绝缘层(未具体示出)。注意,如果分隔壁23的侧壁24包括反射红外线的材料,则入射红外线可以有效地反射。
在示例5中,温度检测元件15形成为使得多个(在所示的示例中为四个)pn结二极管30经由导线31串联连接。然而,配置不限于此,并且温度检测元件15可以包括具有已知配置和结构的电阻测辐射热计元件、热电转换元件、热电堆元件、热电元件或铁电元件。pn结二极管具有已知的配置和结构。温度检测元件15基于所谓的MEMS技术形成,如下所述。温度检测元件15设置在第一基板21的红外线入射侧(第一基板21的第二表面21B)。
温度检测元件15(具体地,pn结二极管30)形成在包括包含SiO2的绝缘材料层的隔膜部(虚拟部或虚拟薄层部)25A上。包含SiO2的绝缘材料层25B形成在分隔壁23的顶表面上。隔膜部25A和绝缘材料层25B经由第一螺柱部25C(支撑腿或长梁,类似地应用于下面)和对应于隔膜部25A和绝缘材料层25B的延伸部的第二螺柱部25D整体形成。空隙50位于隔膜部25A、第一螺柱部25C和第二螺柱部25D的下方。
温度检测元件15的一端(位于多个pn结二极管30的一端的pn结二极管30)经由形成在隔膜部25A和第二螺柱部25D上的导线31连接到设置在形成在分隔壁23上的绝缘材料层25B上的信号线71。此外,温度检测元件15的另一端(位于多个pn结二极管30的另一端的pn结二极管30)经由形成在隔膜部25A和第一螺柱部25C上的导线31并经由接触孔73连接到形成在分隔壁23上方的驱动线72。隔膜部25A、第一螺柱部25C、第二螺柱部25D、pn结二极管30、导线31、信号线71和驱动线72被包含SiO2的绝缘膜26覆盖。
温度检测元件15(具体地,pn结二极管30)可以通过例如将n型杂质和p型杂质离子注入硅层来形成。温度检测元件15的数量例如是640×480(VGA)。第一方向和第二方向彼此正交。第一基板21全部或部分包括SOI基板,第二结构40包括包含硅半导体基板的第二基板41。导线31、信号线71、驱动线72和接触孔73包括例如铝合金。
包括铝薄膜的红外吸收层61形成在温度检测元件15的红外线进入的一侧(第一基板21的第二表面21B),并且包括铜薄膜的红外线反射层62形成在覆盖层43的位于空隙50的底部的区域中。在所示的示例中,红外线反射层62形成在覆盖层43的部分的一部分上,该部分位于空隙50的底部。此外,红外吸收层61形成在温度检测元件15上方。具体地,部分地与绝缘膜26接触并且部分地与绝缘膜26隔开(部分地设置有空间)的红外吸收层61形成在绝缘膜26上。红外线反射层62形成在覆盖层43的顶面上。然后,红外吸收层61和红外线反射层62之间的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,被红外吸收层61吸收的红外线的波长是λIR。在示例5中,具体地,满足
L0=λIR/4
λIR的值为8μm至14μm。在示例5中,尽管没有特别限制,但是已经采用λIR=10μm。翼状红外吸收层61可以部分连接在相邻的温度检测元件15之间。
每条驱动线72连接到垂直扫描电路81。然后,在成像装置的操作中,在垂直扫描电路81的控制下选择一条驱动线72。同时,恒定电流从恒定电流电路82流向所有信号线71。所选择的温度检测元件15的温度根据入射红外线而变化,并且该温度变化导致温度检测元件15(具体地,pn结二极管30)的电阻值变化。因此,出现在每条信号线71上的电压改变。每条信号线71经由模拟前端(AFE)83和模数转换电路(ADC)85连接到水平扫描电路86,并且每条信号线71中的电压输入到构成模拟前端(AFE)83的差分集成电路的一个输入单元。同时,参考电压(参考电压)输入到差分集成电路的另一输入单元。差分集成电路放大温度检测元件15的输出。然后,在经过预定时间之后,电压差的集成值从差分集成电路发送到采样保持电路84,采样保持电路84中保持的模拟值输出到模数转换电路(ADC)85,电压差的集成值在模数转换电路85中转换成数字值,并发送到水平扫描电路86。然后,通过激活水平扫描电路86,数字值依次输出到每个温度检测元件的信号处理电路,并最终作为数字输出而输出。
注意,如示例1至示例4中所述,由于第一连接孔100'的电容C1大于第二连接孔110'的电容C2,所以可以降低从温度检测元件15输出到驱动电路的输出信号(输入到构成模拟前端83的差分集成电路的一个输入单元的信号)的噪声。因此,来自温度检测元件15的输出信号可以在驱动电路中更大程度地放大,并且可以提供具有更高灵敏度的成像装置。
在下文中,将参考图42A、图42B、图42C、图42D、图43A、图43B、图43C、图44A、图44B、图45A和图45B来描述根据示例5的制造成像装置的方法,具体地,将描述制造第一结构20的方法的概要,图42A、图42B、图42C、图42D、图43A、图43B、图43C、图44A、图44B、图45A和图45B是SOI基板等的示意性局部端视图。
[工艺500]
制备具有形成在表面上的第一硅层91和形成在第一硅层91下面的SiO2层92的SOI基板90。为了方便起见,位于SiO2层92下方的构成SOI基板90的硅半导体基板部称为“第二硅层93”。然后,首先,蚀刻要形成分隔壁23的侧壁24的SOI基板90的第二硅层93的一部分,以形成凹槽,并且用构成侧壁24的材料嵌入凹槽(参见图42A)。此后,在SOI基板90的表面上的第一硅层91被模式化,以留下第一硅层91的将要形成pn结二极管30的区域。接下来,基于已知方法在第一硅层91上形成pn结二极管30(参见图42B)。
[工艺510]
此后,基于已知方法,在SiO2层92和pn结二极管30的一部分上形成导线31和信号线71(参见图42C)。接下来,在整个表面上形成包含SiO2的绝缘膜26、接触孔73和驱动线72,然后将绝缘膜26模式化(参见图42D)。注意,接触孔73和驱动线72没有在图42D和随后的附图中示出。
[工艺520]
然后,在形成第一牺牲层94(参见图43A)、形成红外吸收层61和形成第二牺牲层95(参见图43B)之后,将支撑基板96附接到第二牺牲层95(参见图43C)。
[工艺530]
接下来,通过CMP方法减薄SOI基板90的第二硅层93(参见图44A)。L0由第二硅层93的厚度限定。因此,可以精确地定义L0的值。因此,可以获得图44B所示的结构。侧壁24的内部中的第二硅层93对应于分隔壁23,并且为了方便起见,阴影部分与阴影的第二硅层93不同。
[工艺540]
制备具有驱动电路的第二结构40。注意,红外线反射层62形成在覆盖层43上。然后,通过已知的方法接合第二硅层93和覆盖层43(参见图45A)。然后,在外围区域12和14中,驱动线72和信号线71以及驱动电路通过信号线连接部100和驱动线连接部110电连接。
[工艺550]
此后,去除支撑基板96,并且基于蚀刻方法去除第二牺牲层95和第一牺牲层94(参见图45B)。此外,基于蚀刻方法去除位于pn结二极管30下方的第二硅层93。这样,可以获得图1所示的成像装置10。SiO2层92构成隔膜部25A、绝缘材料层25B、第一螺柱部25C和第二螺柱部25D。注意,位于pn结二极管30下方的第二硅层93可能没有完全去除。
此后,将获得的成像装置10封装在真空环境中。因此,设置温度检测元件15的空间减压或抽空。空隙50也减压或抽空。
在根据示例5的成像装置中,第一基板与形成在第二基板上的覆盖层接合,并且位于温度检测元件下方的硅层被覆盖层和分隔壁的侧壁包围,该覆盖层和分隔壁的侧壁比硅层更不容易被蚀刻。因此,能够在温度检测元件和覆盖层之间以高精度可靠地设置空隙。因此,具有期望波长的红外线能够被红外吸收层高效可靠地吸收,并且能够提高温度检测元件中的检测灵敏度。此外,由于设置有任何已知驱动电路和信号处理电路的第二结构可以组合,所以可以降低成像装置的制造成本,可以增加设计自由度,并且可以缩短设计时间。此外,可以减少输入/输出引脚的数量和输入/输出信号带宽。
图17A和图17B示出了图1所示的根据示例5的成像装置的改进。在图17A所示的根据示例5的成像装置的改进中,红外吸收层61形成在绝缘膜26上。在图17B所示的根据示例5的成像装置的改进中,红外线反射层62形成在覆盖层43内部。在图17B中,红外吸收层61具有图17A所示的结构。然而,红外吸收层61可以具有图1所示的结构。此外,红外吸收层61可以形成在绝缘膜26内部,或者红外线反射层62可以形成在覆盖层43的顶表面上。
[示例6]
示例6是示例1至示例5的改进,并且涉及具有前后结构的成像装置。图18A示出了根据示例6的成像装置的示意性局部端视图。
在根据示例6的成像装置10A中,独立于第一基板221,在第一基板221的一部分和位于温度检测元件215和温度检测元件215之间的覆盖层43之间形成分隔壁223,并且分隔壁223的底部与覆盖层43接合。覆盖层43的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙50)包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。具体地,在根据示例6的成像装置10A中,覆盖层43的暴露表面(该暴露表面暴露于空隙50)包含SiO2。此外,分隔壁223包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。具体地,分隔壁223包含SiO2。附图标记22A表示从下面将要描述的硅层延伸的突起,并且附图标记24A表示突起22A的侧壁。
红外线吸收层61形成在红外线进入的温度检测元件215的一侧,并且红外线反射层62形成在覆盖层43的位于空隙50的底部的区域中。红外线反射层62形成在覆盖层43的顶表面上或覆盖层43内部。此外,红外线反射层62可以形成在覆盖层43的一部分中,该部分位于空隙50的底部,可以形成在覆盖层43的一部分中(该部分位于空隙50的底部),或者可以形成为从覆盖层43的一部分突出,该部分位于空隙50的底部。具体地,红外线反射层62具有与示例5中类似的配置和结构。红外吸收层61可以设置在第一基板221的第一表面侧,或者可以设置在第一基板221的第二表面侧。在图18A所示的示例6中,具体地,红外吸收层61设置在第一基板221的第二表面侧(第一基板221的第二表面221B上)。即使在示例6中,红外吸收层61和红外线反射层62之间的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,被红外吸收层61吸收的红外线的波长是λIR。在一些情况下,红外吸收层61可以形成在面向空隙50的温度检测元件15侧。
在下文中,将参考图46A、图46B、图46C、图47A、图47B、图47C和图47D来描述根据示例6的成像装置的制造方法,特别是制造第一结构20的方法的概要,图46A、图46B、图46C、图47A、图47B、图47C和图47D是SOI基板等的示意性局部端视图。
[工艺600]
首先,如示例5中那样制备SOI基板90。然后,在从第一硅层侧在SOI基板90中形成凹部之后,例如,用绝缘材料嵌入凹部,以形成突起22A的侧壁24A(参见图46A)。接下来,在SOI基板90的表面上的第一硅层91被模式化,以留下第一硅层91的将要形成pn结二极管30的区域。接下来,基于已知方法在第一硅层91上形成pn结二极管30(参见图46B)。
[工艺610]
此后,基于已知方法,类似于示例5的[工艺510],在SiO2层92和pn结二极管30的一部分上形成导线31和信号线71。接下来,在整个表面上形成包含SiO2的绝缘膜26、接触孔73和驱动线72,并且然后将绝缘膜26模式化(参见图46C)。注意,接触孔73和驱动线72没有在图46C和随后的附图中示出。
[工艺620]
此后,包括绝缘材料的牺牲层97形成在整个表面上(参见图47A),牺牲层97的将要形成分隔壁223的部分被蚀刻,以形成凹槽,并且用构成分隔壁223的材料嵌入凹槽。因此,获得了分隔壁223(参见图47B)。L0由牺牲层97的厚度限定。因此,可以精确地定义L0的值。此外,蚀刻掩模层(未示出)形成在牺牲层97的将要形成分隔壁223的部分上。
[工艺630]
接下来,基于蚀刻方法去除牺牲层97(参见图47C),并且进一步,基于蚀刻方法,改变蚀刻剂,以去除第二硅层93的一部分(参见图47D),以在隔膜部25A和第二硅层之间提供空腔51。此后,去除形成在分隔壁223上的蚀刻掩模层。注意,空腔51的横截面形状不限于图示的形状。
[工艺640]
制备具有驱动电路的第二结构40。注意,红外线反射层62形成在覆盖层43上。然后,分隔壁223和覆盖层43通过已知的方法在真空环境中接合在一起。接下来,在外围区域12和14中,驱动线72和信号线71以及驱动电路通过信号线连接部100和驱动线连接部110电连接。这样,可以获得图18A所示的成像装置10A。此后,封装获得的成像装置10。
由于图18B示出了示意性局部端视图,所以红外吸收层61可以设置在第一基板221的第一表面221A上。可选地,由于如图19A示出了示意性局部端视图,所以红外吸收层61可以设置在第一基板221内部。可选地,由于图19B示出了示意性局部端视图,所以红外吸收层61可以设置在隔膜部25A的红外线入射侧。
此外,由于图20示出了示意性局部端视图,所以在根据示例6的成像装置中,包括硅半导体基板的保护基板222可以附着(粘贴)到红外线进入的第一基板221的表面(第一基板221的第二表面221B)。
[示例7]
示例7是示例1到示例6的改进。在示例7中,由于图21A(示例5的改进)和图21B(示例6的改进)示出了示意性局部端视图,所以包括金属材料、诸如碳膜或碳纳米管等碳基材料或有机基材料的导热层(热均匀化层)63形成在覆盖层43中。具体地,导热层63设置在覆盖层43的内部以及红外线反射层62的下方。通过形成导热层63,可以使温度更加均匀,并且可以使温度分布更加均匀。在一些情况下,导热层(热均匀层)63可以包括真空层。此外,导热层(热均匀化层)63的配置可以根据温度检测元件阵列区域11的区域而改变。
由于除了以上几点之外,根据示例7的成像装置的配置和结构可以类似于根据示例1至示例6中任一个的成像装置的配置和结构,因此省略了详细描述。注意,导热层(热均匀化层)可以应用于除了示例1至示例6的成像装置之外的成像装置(例如,基于可见光执行成像的成像装置)。
[示例8]
示例8是示例1到示例7的改进。由于图22A(示例5的改进)和图22B(示例6的改进)示出了示意性局部端视图,所以在示例8中,包含钨(W)的温度控制层64形成在覆盖层43中(具体地,在覆盖层43内部),并且包括硅二极管的温度检测装置(未示出)设置在覆盖层43中。温度控制层64用作加热器(电阻器或电阻元件)。注意,温度控制层可以用作导线。然后,驱动电路基于温度检测装置的温度检测结果控制温度控制层64。具体地,例如,通过控制流过温度控制层64的电流来控制由温度控制层64产生的热量。注意,省略了连接温度控制层64和驱动电路以控制温度控制层64的导线的图示。
即,已经接收到温度检测装置的温度检测结果的驱动电路(具体地,CPU或DSP)基于接收到的温度检测结果获得覆盖层43的温度分布。然后,驱动电路计算所需的热量并单独控制流过温度控制层64的电流值,从而使得覆盖层43的温度和温度分布均匀(抑制面内温度变化),并且进一步抑制第一基板21或221的温度和温度分布均匀,并且温度检测元件15的温度和温度分布均匀。因此,例如,即使在模拟逻辑块中的电流量改变并且模拟逻辑块中产生的热量改变的情况下,也可以容易地执行温度控制。在温度控制层64偏离温度控制范围的情况下,驱动电路控制模拟逻辑块中的电流量,并控制模拟逻辑块中的操作时钟,从而使温度和温度分布均匀。注意,驱动电路可以控制模拟逻辑块中的电流量并控制模拟逻辑块中的操作时钟,从而使得温度和温度分布均匀,而不包括温度控制层64。例如,通过将由温度控制层64控制的温度设置为高于室温,温度控制层64执行一种开/关操作,并且可以降低温度控制层64的功耗。此外,通过组合示例7中描述的温度控制层64和导热层63,可以进一步使温度和温度分布均匀。在这种情况下,导热层63有利地设置在温度控制层64上方。在一些情况下,温度控制层64也可以用作红外线反射层62。
在图23和图24中示意性地示出了温度检测元件15和温度控制层64的设置状态。温度检测元件15的正交投影图像可以与温度控制层64的正交投影图像重叠(参见图23),或者温度控制层64的正交投影图像可以位于温度检测元件15的正交投影图像和温度检测元件15的正交投影图像之间(参见图24)。温度控制层64的面积、设置位置和设置密度仅需要被设置为使得温度和温度分布均匀。注意,由于温度控制层64位于温度检测元件15下方,所以图23和图24以虚线示出了温度控制层64。
在此处,第一结构20有利地包括设置有多个温度检测元件15的温度检测元件阵列区域11和围绕温度检测元件阵列区域11的外围区域12,并且温度控制层64有利地形成在温度检测元件阵列区域11中。可选地,温度控制层64有利地形成在覆盖层43的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中。可选地,驱动电路有利地包括模数转换电路(ADC),并且模数转换电路有利地不设置在驱动电路的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中。
由于除了以上几点之外,根据示例8的成像装置的配置和结构可以类似于根据示例1至示例7中任一个的成像装置的配置和结构,因此省略了详细描述。注意,温度控制层可以应用于除了示例1至示例7的成像装置之外的成像装置(例如,基于可见光执行成像的成像装置)。
[示例9]
示例9涉及本公开的具有第二配置的成像装置和具有第三配置的成像装置。
来自大约室温的温度的物体的辐射光谱在10μm波长附近具有峰值(参见图27中的辐射光谱“B”)。注意,图27中的辐射光谱“A”表示来自高于室温的温度的物体的辐射光谱。然后,例如,通过在同一像素中组合具有比峰值波长短的灵敏度波长的温度检测元件和具有比峰值波长长的灵敏度波长的温度检测元件,可以根据来自两个温度检测元件的信号强度的比率,高精度地测量物体的温度。
在根据示例9的成像装置中,
设置了被配置为基于红外线检测温度的温度检测元件单元,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件15A和15B,并且
由温度检测元件15A和15B检测的红外线的波长在温度检测元件单元中不同。注意,在示例9中,多个温度检测元件单元在第一方向和不同于第一方向的第二方向上排列(具体地,以二维矩阵方式)。
然后,在根据示例9的成像装置中,
温度检测元件15A和15B包括位于红外线入射侧的红外吸收层61、61A和61B以及位于红外线入射侧的相反侧的红外线反射层62、62A和62B,
温度检测元件15A和15B中的红外吸收层61、61A和61B与红外线反射层62、62A和62B之间的光学距离L0和L0'在温度检测元件单元中是不同的,并且
温度检测元件15A和15B中的光学距离L0和L0'满足
0.75×λIR-A/2≤L0≤1.25×λIR-A/2
或者
0.75×λIR-A/4≤L0≤1.25×λIR-A/4,并满足
0.75×λIR-B/2≤L0′≤1.25×λIR-B/2
或者
0.75×λIR-B/4≤L0′≤1.25×λIR-B/4
其中,由构成温度检测元件15A和15B的红外吸收层61、61A和61B吸收的红外线的波长是λIR-A和λIR-B。此外,温度检测元件15A和15B包括红外线入射侧的红外吸收层61、61A和61B以及红外线入射侧的相对侧的红外线反射层62、62A和62B,并且
在温度检测元件15A和15B中,构成红外吸收层61、61A和61B的材料、配置和结构、构成红外线反射层62、62A和62B的材料、配置和结构、或者构成红外吸收层61、61A和61B的材料、配置和结构、以及构成红外线反射层62、62A和62B的材料、配置和结构在温度检测元件单元中是不同的。即,具体地,如(情况A)、(情况B)和(情况C)中所述。
可选地,在根据示例9的成像装置中,
设置了被配置为基于红外线检测温度的温度检测元件单元,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件15A和15B,并且
温度检测元件15A和15B的红外线吸收量在温度检测元件单元中不同。注意,即使在示例9中,多个温度检测元件单元也在第一方向和不同于第一方向的第二方向上排列(具体地,以二维矩阵方式)。
然后,在根据示例9的成像装置中,
温度检测元件15A和15B包括红外线入射侧的红外线吸收层61、61A和61B以及红外线入射侧的相对侧的红外线反射层62、62A和62B,并且
在温度检测元件15中构成红外吸收层61、61A和61B的材料、构成红外线反射层62、62A和62B的材料、或者构成红外吸收层61、61A和61B的材料以及构成红外线反射层62、62A和62B的材料在温度检测元件单元中是不同的。此外,在根据示例9的成像装置中,
温度检测元件15A和15B包括红外线入射侧的红外线吸收层61、61A和61B以及红外线入射侧的相对侧的红外线反射层62、62A和62B,并且
温度检测元件15中的红外吸收层61、61A和61B、红外线反射层62、62A和62B或者红外吸收层61、61A和61B以及红外线反射层62、62A和62B的面积、厚度或者面积和厚度在温度检测元件单元中是不同的。即,具体如(情况a)、(情况b)、(情况c)、(情况d)、(情况e)、(情况f)、(情况g)、(情况h)和(情况i)所述。
更具体地,由于图25A示出了示意性局部端视图,所以温度检测元件15A和温度检测元件15B中的红外吸收层61A和61B的结构不同。由于这种差异,温度检测元件15A和15B中的值L0和L0'可以改变,由温度检测元件15A和15B检测的红外线的波长可以不同,并且温度检测元件15A和15B的红外线吸收量可以不同。
可选地,由于图25B示出了示意性局部端视图,所以温度检测元件15A和温度检测元件15B中的红外吸收层61A和61B的结构相同,但是形成位置不同。由于这种差异,温度检测元件15A和15B中的值L0和L0'可以改变,并且由温度检测元件15A和15B检测的红外线的波长可以不同。
图26A示出了在由两种类型的温度检测元件15A和温度检测元件15B配置温度检测元件单元的情况下温度检测元件15A和温度检测元件15B的设置。由虚线包围的温度检测元件单元包括配置一个像素的四个温度检测元件15A和15B。注意,温度检测元件单元也可以包括两个温度检测元件15A和15B。此外,图26B示出了在由三种类型的温度检测元件15A、温度检测元件15B和温度检测元件15C配置温度检测元件单元的情况下,温度检测元件15A、温度检测元件15B和温度检测元件15C的设置。只需要将对应于需要高空间分辨率的红外波长的温度检测元件用作温度检测元件15A。
在根据示例9的成像装置中,温度检测元件单元形成为使得多个温度检测元件平行设置,并且由温度检测元件检测的红外线的波长在温度检测元件单元中不同,或者温度检测元件的红外线吸收量在温度检测元件单元中不同。因此,对于每个温度检测元件,可以改变红外线的波长光谱特性或灵敏度。然后,例如,通过在同一像素中组合具有不同灵敏度波长的温度检测元件,可以根据来自多个温度检测元件的信号强度的比率来高精度地测量对象的温度。可选地,通过使用组合了高灵敏度温度检测元件和低灵敏度温度检测元件的温度检测元件单元,可以改变作为温度检测元件单元的动态范围。即,在红外强度高的情况下,简单地激活低灵敏度温度检测元件,而在红外强度低的情况下,简单地激活高灵敏度温度检测元件。可选地,在对象(或环境)已经从低红外强度状态改变到高红外强度状态的情况下,高灵敏度温度检测元件简单地切换到低灵敏度温度检测元件。在对象(或环境)已经从高红外强度状态改变到低红外强度状态的情况下,低灵敏度温度检测元件简单地切换到高灵敏度温度检测元件。
作为图25A和图25B所示的温度检测元件15A和15B的配置和结构,采用了示例5中描述的温度检测元件的配置和结构。然而,配置和结构不限于此,并且根据示例9的成像装置的配置和结构可以与示例1至示例8中的任一个中描述的成像装置的配置和结构类似。可选地,成像装置的配置和结构不限于示例1至示例8中任一个中描述的成像装置的配置和结构,并且可以应用于具有其他配置和结构的成像装置,只要温度检测元件单元被形成为使得多个温度检测元件平行设置,并且由温度检测元件检测的红外线的波长在温度检测元件单元中不同,或者温度检测元件的红外线吸收量在温度检测元件单元中不同。
[示例10]
示例10涉及具有第五配置的成像装置。
如上所述,在沿第二方向排列的多个温度检测元件所连接的信号线中设置差分集成电路的情况下,存在通过差分集成电路对从温度检测元件输出的信号进行集成所需的时间不够的一些情况。
为了解决这样的问题,如图28中的等效电路图所示,根据示例10的成像装置包括
M0×N0(注意,M0≥2和N0≥2)个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上(具体地,以二维矩阵方式),并且均被配置为基于红外线检测温度;
多条驱动线72,其沿着第一方向设置;
N0×P0(注意,P0≥2)信号线,其沿第二方向设置;
第一驱动电路(具体地,垂直扫描电路81),多条驱动线72连接到所述第一驱动电路;以及
第二驱动电路(具体地,水平扫描电路86等),N0×P0条信号线连接到所述第二驱动电路。然后,
每个温度检测元件包括第一端子部(具体地,位于多个pn结二极管30的一端的pn结二极管30)和第二端子部(具体地,位于多个pn结二极管30的另一端的pn结二极管30),
每个温度检测元件的第一端子部连接到驱动线72,并且
第(n,p)条信号线(注意,n=1,2,...,或N0,并且p=1,2,...或P0)连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+p}个温度检测元件(注意,q=1,2,3,...)的第二端子部。
在示例10中,更具体地,已经设置P0=2。因此,p的值是1或2。即,信号线的数量是2N0。连接到奇数信号线71A(711,1、712,1、713,1等)的温度检测元件由附图标记615A表示,并且连接到偶数信号线71B(711,2、712,2、713,2等)的温度检测元件由附图标记615B表示。
当p=1时,第(n,1)条信号线连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+1}个温度检测元件(注意,q=1,2,3,...)的第二端子部,即奇数个温度检测元件615A的第二端子部。此外,当p=2时,第(n,2)条信号线连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+2}个温度检测元件(注意,q=1,2,3,...)的第二端子部,即偶数个温度检测元件615B的第二端子部。
此处,在根据示例10的成像装置中,信号线71A和71B连接到配置第二驱动电路、采样和保持电路84以及模数转换电路(ADC)85a和85b的模拟前端(AFE)83a和83b,并且模拟前端83a和83b包括差分集成电路。包括差分集成电路和模数转换电路85a和85b的模拟前端83a和83b可以具有已知的电路配置。
因此,沿着第二方向排列的一组温度检测元件615A和615B分成两组(沿着第二方向排列的奇数个温度检测元件615A和沿着第二方向排列的偶数个温度检测元件615B),并且相应组中的温度检测元件615A和615B连接到信号线71A和71B。即,沿着第二方向排列的温度检测元件615A和615B连接到两条信号线71A和71B。因此,与沿第二方向排列的温度检测元件连接到一条信号线的情况相比,由于差分集成电路并联设置,所以对由差分集成电路从温度检测元件输出的信号进行集成所需的时间可以加倍,并且可以提供具有高灵敏度和较少噪声的成像装置。根据示例10的成像装置的这种配置和结构可以应用于示例1至示例9中描述的成像装置。在一些情况下,根据示例10的这种成像装置的配置和结构可以应用于具有不同于示例1至示例9中任一个中描述的成像装置的配置和结构的成像装置(例如,基于可见光执行成像的成像装置)。
温度检测元件615A和615B以及成像装置的配置和结构可以类似于示例1至示例8中任一个中描述的温度检测元件15和成像装置的配置和结构。可选地,温度检测元件615A和615B的配置和结构可以与示例9中描述的温度检测元件15A和15B的配置和结构类似。因此,省略了对温度检测元件615A和615B以及成像装置的描述。
注意,由于图29示出了示意性的部分端视图,而图30示意性地示出了成像装置的配置元件的设置状态,空隙50可以具有由相邻的2×k个温度检测元件615共享的结构(注意,在示出的示例中,k是1或更大的整数,并且k=1),注意,为了阐明空隙50,空隙50在图30中被阴影化。此外,信号线71A和71B以及驱动线72被图示为粗实线,并且导线31的一部分也被图示为粗实线。类似地示出了下面将要描述的图32。为了提高温度检测元件615的检测灵敏度,需要尽可能多地抑制经由第一螺柱部25C和第二螺柱部25D的散热。在图29所示的示例中,由于第一螺柱形部25C的一部分由沿第一方向相邻的两个温度检测元件共享,因此可以抑制通过第一螺柱形部25C的散热。注意,图29和图30所示的空隙50的结构可以应用于示例1至示例9中描述的成像装置。
在下文中,将描述根据示例10的成像装置的改进。
如图31中的等效电路图所示以及如图32中示意性示出的配置元件的设置状态,在根据示例10的成像装置的改进中,
多条驱动线的数量是M0/P0,并且
第m条驱动线(注意,m=1,2,...、或M0/P0)对于包括沿着第一方向设置的第{(m-1)P0+p′}个M0温度检测元件(注意,p′的所有值=1,2,...或P0)的温度检测元件组是共有的。
在示例10中,更具体地,如上所述,已经设置P0=2。因此,p'的值是1和2。即,第m条驱动线72m对于包括沿着第一方向设置的第{(m-1)P0+p′}个M0温度检测元件(具体地,所有的第{(m-1)P0+1}个M0温度检测元件和第{(m-1)P0+2}个M0温度检测元件)的温度检测元件组是共有的。
然后,在图31所示的根据示例10的成像装置的改进中,温度检测元件615A和615B设置于设置在温度检测元件基板(第一基板21)中的空隙50上方,设置在温度检测元件基板(第一基板21)中的第一连接部(具体地,驱动线72的一部分)和温度检测元件615A和615B的第一端子部(具体地,位于多个pn结二极管30中的一端的pn结二极管30)经由第一螺柱部25C(具体地,经由部分共享的第一螺柱部25C)连接,并且设置在温度检测元件基板(第一基板21)中的第二连接部(具体地,信号线71A和71B的一部分)和温度检测元件615A和615B的第二端子部(具体地,位于多个pn结二极管30的另一端的pn结二极管30)经由第二螺柱部25D(具体地,经由部分共享的第二螺柱部25D)连接。
可选地,P0=2,
在第二方向上相邻的两个温度检测元件615A和615B的相应第二端子部经由一个第二螺柱部25D(具体地,部分共享的第二螺柱部25D)连接到设置在温度检测元件基板(第一基板21)中的第二连接部(信号线71A和71B的一部分),并且
在第一方向上相邻的两个温度检测元件615A或两个温度检测元件615B的总共四个温度检测元件615A和615B的相应第一端子部以及在第二方向上相邻的两个温度检测元件615A和615B经由一个第一螺柱部25C(部分共享的第一螺柱部25C)连接到设置在温度检测元件基板(第一基板21)中的第一连接部(驱动线72的一部分)。
为了提高温度检测元件615的检测灵敏度,需要尽可能多地抑制经由第一螺柱部25C和第二螺柱部25D的散热。在图31所示的示例中,由于第一螺柱形部25C的一部分由沿第一方向和第二方向相邻的四个温度检测元件共享,并且第二螺柱形部25D的一部分由沿第二方向相邻的两个温度检测元件共享,因此可以抑制经由第一螺柱形部25C和第二螺柱形部25D的散热。注意,图31所示的空隙50的结构可以应用于示例1至示例9中描述的成像装置。
[示例11]
示例11涉及具有第六配置的成像装置。如图33中的等效电路图所示,根据示例11的成像装置包括:
S0×T0(注意,S0≥2和T0≥2)个温度检测元件715A和715B,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上(具体地,以二维矩阵方式),并且均被配置为基于红外线检测温度;
S0×U0(注意,U0≥2)条驱动线72,其沿第一方向设置;
多条信号线71,其沿着第二方向设置;
第一驱动电路(具体地,垂直扫描电路81),所述S0×U0条驱动线72连接到第一驱动电路;以及
第二驱动电路(具体地,水平扫描电路86等),多条信号线71连接到第二驱动电路,其中,
每个温度检测元件715A或715B包括第一端子部(具体地,位于多个pn结二极管30的一端的pn结二极管30)和第二端子部(具体地,位于多个pn结二极管30的另一端的pn结二极管30),
每个温度检测元件715A或715B的第二端子部连接到信号线71,并且
第(s,u)条驱动线72(注意,s=1,2,...,或S0和u=1,2,...或者U0)连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件715A或715B的温度检测元件组中的第{(t-1)U0+u}个温度检测元件715A或715B(注意,t=1,2,3,...)的第一端子部。
在示例11中,更具体地,已经设置了U0=2。因此,u值是1或2。即,驱动线的数量是2S0。连接到奇数驱动线72A(721,1、722,1、723,1等)的温度检测元件由附图标记715A表示,并且连接到偶数驱动线72B(721,2、722,2、723,3等)的温度检测元件由附图标记715B表示。
当u=1时,第(s,1)条驱动线连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(t-1)U0+1}个温度检测元件(注意,t=1,2,3,...)的第一端子部,即奇数个温度检测元件715A。此外,当u=2时,第(s,2)条驱动线连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(t-1)P0+2}个温度检测元件(注意,t=1,2,3,...)的第二端子部,即偶数温度检测元件715B。
如上所述,沿着第一方向排列的一组温度检测元件715A和715B分成两组(沿着第一方向排列的奇数个温度检测元件715A和沿着第一方向排列的偶数个温度检测元件715B),并且相应组中的温度检测元件715A和715B连接到驱动线72A和72B。即,沿着第一方向排列的温度检测元件715A和715B连接到两条驱动线72A和72B。因此,可以降低流过驱动线的电流的电流密度。结果,可以降低驱动温度检测元件的功耗,并且例如可以抑制驱动线中的电压降。根据示例11的成像装置的这种配置和结构可以应用于示例1至示例10中描述的成像装置。在一些情况下,根据示例11的这种成像装置的配置和结构可以应用于具有不同于示例1至示例10中任一个中描述的成像装置的配置和结构的成像装置(例如,基于可见光执行成像的成像装置)。
[示例12]
示例12涉及本公开的成像装置中的降噪方法。根据示例12的成像装置是示例1至示例11中任一个中描述的成像装置。即,如图34中的等效电路图所示,根据示例12的成像装置包括:
温度检测元件15,其被配置为基于红外线检测温度,
驱动线72,温度检测元件15连接到该驱动线72,以及
信号线71,温度检测元件15连接到该信号线71,并且还包括
驱动线72连接到的第一驱动电路、信号线71连接到的第二驱动电路以及存储单元(例如,非易失性存储器(未示出)),并且
信号线71连接到第二驱动电路中的差分集成电路83A和模数转换电路85。
此处,在根据示例1至示例12中任一个的成像装置中,每条信号线71中的电压输入到构成模拟前端(AFE)83的差分集成电路83A的一个输入单元。此外,参考电压(参考电压)通过导线83B输入到差分集成电路83A的另一输入单元。导线83B也连接到恒流电路83C。此外,用于短路每条信号线71和导线83的开关设备83D设置在每条信号线71和导线83B之间。注意,利用为每条信号线设置恒流电路83C的配置,可以减少由线电阻引起的电压降引起的误差。即,当恒定电流电路83C被设置用于每条信号线时,导线83B的电流分布和驱动线72的电流分布可以大致相等。当使电流分布大致相等,并且使导线83B和驱动线72的每长度的导线电阻值大致相等时,对于每一列,可以使由导线电阻和电流的乘积引起的电压降大致相等。导线83B的电压降降低了差分集成电路83A的正侧端子电压,并且驱动线72的电压降降低了差分集成电路83A的负侧端子电压,但是正侧端子和负侧端子的相等电压降被差分集成抵消,并且因此出现在差分集成电路83A的输出端子中的误差减小。
在示例12的降噪方法中,首先,温度检测元件15被设置为去激活状态,并且差分集成电路83A复位。即,开关设备83D被设置为“闭合”状态,差分集成电路83A的两个输入单元短路,并且差分集成电路83A复位,而不从垂直扫描电路81选择温度检测元件15。
接下来,将温度检测元件15设置为去激活状态,仅在与温度检测元件15处于激活状态的时间TM0相同的时间TM0内,使恒定电流流过信号线71,将信号线71的电压集成在差分集成电路83A中,获得的集成值在模数转换电路85中转换成数字值,并将获得的数字值作为偏移值存储在存储装置中。
具体地,开关设备83D被设置为“打开”状态,以将温度检测元件15保持在去激活状态,仅在与温度检测元件15处于激活状态的时间TM0相同的时间TM0,使恒定电流流过信号线71,并且参考电压(参考电压)经由导线83B输入到差分集成电路83A的另一输入单元。信号线71的电压(原则上,未改变的电压值)集成在差分集成电路83A中。然后,在时间TM0已经过去之后,通过模数转换电路85将获得的集成值转换成数字值,并且将获得的数字值作为偏移值存储在存储装置中。以这种方式,参考电压(参考电压)输入到差分集成电路83A的另一输入单元,并且非活动温度检测元件15的输出被输入到差分集成电路83A的一个输入单元。因此,最终,在差分集成电路83A中获得的集成值是由差分集成电路83A中的特性变化(具体地,构成差分集成电路的运算放大器中的偏移变化)引起的值。
接下来,温度检测元件15实际上激活。在此处,温度检测元件15仅在时间TM0被设置为操作状态,信号线71的电压集成在差分集成电路83A中,并且所获得的集成值在模数转换电路85中转换成数字值。然后,从数字信号值中减去偏移值。
以这种方式可以减少由差分集成电路83A引起的噪声,或者可以抑制差分集成电路83A的特性变化,并且可以减少所谓的垂直条纹固定模式噪声。在读出一个成像帧(一个屏幕)之前,简单地执行上述处理。
[示例13]
在示例13中,将描述将示例1至示例12中的一个中描述的成像装置应用于红外相机的示例。如图35中的概念图所示,红外相机包括透镜301、快门302、在示例1至示例12中的一个中描述的成像装置303、驱动电路304、电源单元305、存储介质306、视频输出单元307和各种接口308。除了上述各种电路之外,驱动电路304包括例如校正像素间变化、校正缺陷像素以及去除各种噪声的信号处理电路。由于具有这种配置的红外相机的配置元件可以是除了成像装置303之外的众所周知的配置元件,所以省略了详细描述。
已经基于有利的示例描述了本公开的成像装置,但是本公开的成像装置不限于这些示例。示例中描述的成像装置和温度检测元件的配置和结构是示例,并且可以适当地改变。构成成像装置和温度检测元件的材料以及制造成像装置和温度检测元件的方法也是示例,并且可以适当改变。在一些情况下,可以省略红外线反射层的形成,并且覆盖层本身的顶表面可以用作红外线反射层。
以下组合可以作为示例中描述的(信号线连接部和驱动线连接部)的组合来例示。
(示例1中描述的信号线连接部和示例2中描述的驱动线连接部)
(示例1中描述的信号线连接部和示例3中描述的驱动线连接部)
(示例1中描述的信号线连接部和示例4中描述的驱动线连接部)
(示例2中描述的信号线连接部和示例3中描述的驱动线连接部)
(示例2中描述的信号线连接部和示例4中描述的驱动线连接部)
(示例3中描述的信号线连接部和示例4中描述的驱动线连接部)
(示例1中描述的驱动线连接部和示例2中描述的信号线连接部)
(示例1中描述的驱动线连接部和示例3中描述的信号线连接部)
(示例1中描述的驱动线连接部和示例4中描述的信号线连接部)
(示例2中描述的驱动线连接部和示例3中描述的信号线连接部)
(示例2中描述的驱动线连接部和示例4中描述的信号线连接部)
(示例3中描述的驱动线连接部和示例4中描述的信号线连接部)
在某些情况下,可以采用以下配置和结构。即,每个温度检测元件经由信号线和信号线连接部(在一些情况下,仅信号线连接部)连接到构成驱动电路的模拟前端。在此处,模拟前端形成在第二基板的区域中,该区域位于温度检测元件的正下方。然后,模拟前端的输出经由输出线发送到驱动电路,作为示例1至示例4中描述的信号线的替代。注意,例如,仅需要使用于连接输出线和驱动电路的连接部具有与驱动线连接部类似的配置和结构。
可选地,每个温度检测元件经由信号线和信号线连接部(在一些情况下,仅信号线连接部)连接到构成驱动电路和模数转换电路的模拟前端。在此处,模拟前端和模数转换电路形成在第二基板的区域中,该区域位于温度检测元件的正下方。然后,模数转换电路的输出经由输出线发送到构成驱动电路的电路,作为示例1至示例4中描述的信号线的替代。注意,仅需要使用于连接输出线和构成驱动电路的电路的连接部具有与例如驱动线连接部类似的配置和结构。
例如,包括透镜的聚光元件可以设置在成像装置的红外线入射侧。例如,图37示出了在图19B所示的示例6的改进中,聚光元件(透镜)65设置在第一基板221的第一表面221A侧的示例。在示例6的[工艺630]中,这种聚光元件65可以与基于蚀刻方法去除牺牲层97(参见图47C)同时形成,并且进一步地,基于蚀刻方法改变蚀刻剂,以去除第二硅层93的一部分(参见图47D),并且在隔膜部25A和第二硅层之间提供空腔51。即,当基于蚀刻方法去除第二硅层93的一部分时,蚀刻剂从分隔壁223的附近进入第二硅层93,但是通过适当地设置蚀刻条件,分隔壁223附近的第二硅层93的一部分可以比远离分隔壁223的第二硅层93的一部分更多地蚀刻。结果,聚光元件(透镜)65可以设置在第一基板221(第二硅层93)的第一表面221A侧。
可选地,例如,在图20所示的示例6的改进中,聚光元件(透镜)66和67可以设置在保护基板222的红外线入射侧,保护基板222包括附着到第一基板221的表面(第一基板221的第二表面221B)的硅半导体基板(参见图38A和图38B)。图38A所示的示例是聚光元件66包括不同于保护基板222的构件(例如,抗蚀剂材料)的示例,并且图38B所示的示例是通过蚀刻保护基板222形成聚光元件67的示例。这些聚光元件可以通过例如类似于众所周知的片上微透镜形成方法的方法形成。例如,可以采用包括透射红外线的材料的保护基板,例如,CaF2、BaF2、Al2O3或ZnSe,来代替包括硅半导体基板的保护基板222。此外,如图39A和图39B所示,遮光部68可以设置在成像装置的红外线入射侧,并且可以抑制红外线在相邻温度检测元件上的入射。遮光部68可以通过例如在保护基板222中形成凹槽,并用金属材料或合金材料嵌入该凹槽来形成。不用说,聚光元件66和67以及遮光部68可以适当地应用于其他示例。
此外,作为具有第四配置的成像装置,温度检测元件单元可以包括沿着红外线的入射向上和向下设置的两个温度检测元件(在每个示例中描述的温度检测元件)。图40示出了组合图17A所示的示例1和图18A所示的示例6的改进的示例。不用说,本示例可以应用于其他示例。具体地,这种成像装置包括
温度检测元件单元,其被配置为基于红外线检测温度,其中,
温度检测元件单元包括沿着红外线的入射向上和向下设置的两个温度检测元件,并且
在温度检测元件单元中,由温度检测元件检测的红外线的波长相同或不同,或者温度检测元件的红外线吸收量不同。注意,两个温度检测元件可以连接到相同的驱动线和信号线,或者可以连接到不同的驱动线和信号线。
此外,温度检测元件可以包括构成本公开的成像装置的温度检测元件中的一个,或者可以采用构成本公开的成像装置的温度检测元件以一维方式排列的成像装置。即,广义地,可以采用构成本公开的成像装置的J(注意,J≥1)个温度检测元件以一维方式排列的成像装置,换言之,可以采用以一维方式设置有J(注意,J≥1)个温度检测元件的本公开的成像装置。具体地,
提供沿第一方向排列的J(注意J≥1)个温度检测元件15或215,并且
提供沿第一方向设置并与相应温度检测元件15和215连接的J条驱动线72和J条信号线71,其中,
第一结构20包括设置有温度检测元件15或215的温度检测元件阵列区域11和围绕温度检测元件阵列区域11的外围区域12,
信号线71在外围区域12中经由信号线连接部100与驱动电路电连接,并且
驱动线72在外围区域12中经由驱动线连接部110与驱动电路电连接。
示例9中描述的成像装置设置有包括多个温度检测元件的温度检测元件单元。在此处,在一个温度检测元件在一些情况下需要在温度检测元件单元中操作的情况下,如图36中的等效电路图所示,控制差分集成电路和信号线71之间的导通状态的开关设备87简单地设置在AFE83(具体地,差分集成电路)和信号线71之间。此外,在这种情况下,开关设备87有利地将信号线71切换到固定电位,以使差分集成电路和信号线71之间的导通状态不导通。因此,可以降低成像装置的功耗。注意,这种电路配置也可以应用于其他示例。即,通过减薄温度检测元件来激活,分辨率降低,但是成像装置的功耗可以降低。类似地,在示例11中,例如,通过操作奇数驱动线和偶数驱动线中的一个(或者操作多组驱动线中的驱动线)并且减薄温度检测元件来激活,尽管分辨率降低,但是可以降低成像装置的功耗。此外,可以减少读出的数据量,并且可以提高数据输出速率。在需要高分辨率的情况下,简单地激活所有温度检测元件。
由于图41A示出了图17A所示的示例1的改进的成像装置的示意性局部端视图,所以可以采用一种配置,其中,第一红外吸收层61C形成在红外线进入的温度检测元件15的一侧,红外线反射层62形成在覆盖层43的位于空隙50的底部的区域中,并且第二红外吸收层61D形成在温度检测元件15的面向空隙50的一侧。在所示的示例中,第一红外吸收层61C形成在温度检测元件15上形成的绝缘膜26上,第二红外吸收层61D形成在温度检测元件15的表面上,该表面面向空隙50(更具体地,在隔膜部25A的表面上,该表面面向空隙50)。因为红外吸收层61C或61D不仅吸收红外线,而且透射部分红外线并反射部分红外线,所以通过采用透射和反射减少的结构可以进一步提高灵敏度。即,利用这种配置,透射通过第一红外吸收层61C的部分红外线被第二红外吸收层61D进一步吸收。因此,可以减少透射。此外,由第一红外吸收层61C反射的红外线和由第二红外吸收层61D反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,由第二红外吸收层61D反射的红外线和由红外线反射层62反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。注意,可以有利地满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要由第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D吸收的红外线的波长为λIR,第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D之间的光学距离为L1,第二红外吸收层61D和红外线反射层62之间的光学距离为L2。不用说,包括第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D的配置可以适当地应用于示例1的成像装置和其他示例的成像装置。
可选地,由于图41B示出了图19B中示出的示例6的改进的成像装置的示意性局部端视图,所以可以采用一种配置,其中,第一红外吸收层61C形成在红外线进入的温度检测元件215的一侧上;红外线反射层62形成在覆盖层43的位于空隙50的底部的区域中;并且第二红外吸收层61D形成在温度检测元件215的面向空隙50的一侧上。红外线反射层62形成在覆盖层43的部分的一部分上,该部分位于空隙50的底部。第一红外吸收层61C设置在第一基板221的第一表面侧。具体地,第一红外吸收层61设置在隔膜部25A的红外线入射侧。第二红外吸收层61D形成在绝缘膜26上,绝缘膜26形成在温度检测元件215上,以面向空隙50。因为红外吸收层61C或61D不仅吸收红外线,而且透射部分红外线并反射部分红外线,所以通过采用透射和反射减少的结构可以进一步提高灵敏度。即,利用这种配置,透射通过第一红外吸收层61C的部分红外线被第二红外吸收层61D进一步吸收。因此,可以减少透射。此外,由第一红外吸收层61C反射的红外线和由第二红外吸收层61D反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,由第二红外吸收层61D反射的红外线和由红外线反射层62反射的红外线以相反的相位抵消,并且可以减少反射。此外,在这些情况下,有利地满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要由第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D吸收的红外线的波长为λIR,第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D之间的光学距离为L1,第二红外吸收层61D和红外线反射层62之间的光学距离为L2。不用说,包括第一红外吸收层61C和第二红外吸收层61D的配置可以适当地应用于示例6的成像装置和其他示例的成像装置。
信号处理电路可以包括通过预先测量噪声的固定模式噪声校正处理、基于噪声模型的降噪处理、以及基于透镜成像模型的分辨率校正处理。此外,还可以合成从红外相机获得的图像和基于正常可见光捕捉的图像。下文将描述各种类型的信号处理的概要,但是信号处理不限于该处理。
固定模式噪声校正处理的示例包括例如根据在先前成像帧中获得的固定模式噪声数据和在此时的成像帧中获得的固定模式噪声数据之间的差异来生成差异数据并且将差异数据和在先前成像帧中获得的固定模式噪声数据相加以获得新的固定模式噪声数据的处理。
此外,使用无限脉冲响应(IIR)滤波器的降噪处理的示例包括降噪处理,包括
第一处理,用于通过IIR滤波处理计算校正目标像素附近的参考像素的信号值的平均值,
第二处理,用于通过IIR滤波处理计算校正目标像素附近的参考像素的信号值的方差值,
第三处理,用于输入参考像素的平均值和方差值,并应用平均值和方差值执行边缘保持平滑处理,以及
第四处理,用于根据配置图像的像素的信号值,更新要在第一处理和第二处理中应用的IIR滤波器系数。
此外,分辨率校正处理的示例包括获取设置为多个图像高度中的每一个的用于模糊校正的滤波器并且使用获取的滤波器校正要校正的图像高度中的像素的像素值的方法。在此处,校正可以是以下处理:将设置为与要校正的图像高度相邻的图像高度的滤波器应用于要校正的像素的像素值,从要校正的图像高度与相邻的图像高度之间的位置关系计算系数,并且使用应用滤波器后的像素值和系数计算校正后的像素值。可选地,校正可以是以下处理:根据要校正的图像高度和相邻图像高度之间的位置关系计算系数,使用设置为与要校正的图像高度相邻的图像高度的滤波器和系数来生成要应用于要校正的像素的像素值的滤波器,并且使用生成的滤波器和要校正的像素的像素值来计算校正后的像素值。此外,滤波器的系数可以是通过从第一图像高度上的多个图像点计算点扩展函数(PSF)数据、平均PSF数据、通过预定函数近似平均PSF数据并且从近似的PSF数据计算而获得的系数。对于滤波器系数的计算,可以使用维纳滤波器。
使用晶体管的温度特性的半导体温度传感器元件可以形成(可以包含)在第一基板或第二基板中。注意,半导体温度传感器元件有利地形成在第二基板的位于温度检测元件下方的区域中,并且有利地形成在第一基板的与温度检测元件相邻的区域中。可选地,温度检测元件具有与基于红外线检测温度的温度检测元件相同的配置和结构(注意,温度检测元件不包括红外吸收层或者不包括红外吸收层和红外线反射层,或者包括面积小于温度检测元件中包括的红外吸收层的红外吸收层),可以被设置为温度参考温度检测元件,与基于红外线检测温度的温度检测元件相邻。通过获得由与温度参考温度检测元件相邻的温度检测元件测量的温度和由温度参考温度检测元件测量的温度之间的差,可以获得由与温度参考温度检测元件相邻的温度检测元件测量的真实温度。此外,温度检测元件可以包括设置有多个温度检测元件的温度检测元件单元,所述温度检测元件设置有具有不同面积的红外吸收层。通过该配置,可以改变温度检测范围和灵敏度,可以扩大温度检测范围,并且可以改变红外线吸收波长。
注意,本公开可以具有以下配置。
[A01]<<成像装置>>
一种成像装置,包括:
第一结构和第二结构,其中,
第一结构包括
第一基板,
温度检测元件,其设置在第一基板上并且被配置为基于红外线检测温度,以及
信号线和驱动线,其连接到温度检测元件,
第二结构包括
第二基板,以及
驱动电路,其设置在第二基板上并被覆盖层覆盖,
第一基板和第二基板堆叠,
信号线经由信号线连接部与驱动电路电连接,
驱动线经由驱动线连接部与驱动电路电连接,
信号线连接部包括形成在第一结构中的第一信号线连接部和形成在第二结构中的第二信号线连接部,并且
驱动线连接部包括形成在第一结构中的第一驱动线连接部和形成在第二结构中的第二驱动线连接部。
[A02]<<成像装置:第一模式>>
根据[A01]的成像装置,其中,
第一信号线连接部包括形成在第一结构中的第一A连接孔,
第二信号线连接部包括形成在第二结构中的第一B连接孔,
第一驱动线连接部包括形成在第一结构中的第二A连接孔,
第二驱动线连接部包括形成在第二结构中的第二B连接孔,
第一A连接孔和第一B连接孔整体连接,以配置第一连接孔,并且
第二A连接孔和第二B连接孔整体连接,以配置第二连接孔。
[A03]<<成像装置:第二模式>>
根据[A01]的成像装置,其中,
第一信号线连接部包括形成在第一结构中的第一A连接孔以及设置在第一结构的面向第二结构的表面上的第一A连接端部,并且第一A连接端部连接到第一A连接孔,
第二信号线连接部包括形成在第二结构中的第一B连接孔以及设置在第二结构的面向第一结构的表面上的第一B连接端部,并且第一B连接端部连接到第一B连接孔,
第一驱动线连接部包括形成在第一结构中的第二A连接孔以及设置在第一结构的面向第二结构的表面上的第二A连接端部,并且第二A连接端部连接到第二A连接孔,
第二驱动线连接部包括形成在第二结构中的第二B连接孔以及设置在第二结构的面向第一结构的表面上的第二B连接端部,并且第二B连接端部连接到第二B连接孔,
第一A连接端部和第一B连接端部连接,
第二A连接端部和第二B连接端部连接,
第一A连接孔和第一B连接孔构成第一连接孔,并且
第二A连接孔和第二B连接孔构成第二连接孔。
[A04]<<成像装置:第二A模式>>
根据[A03]的成像装置,其中,
第一A连接端部、第一B连接端部、第二A连接端部和第二B连接端部包括金属层或合金层,
第一A连接端部和第一B连接端部接合,并且
第二A连接端部和第二B连接端部接合。
[A05]<<成像装置:第二B模式>>
根据[A03]的成像装置,其中,
第一A连接端部和第一B连接端部经由第一接合材料层连接,并且
第二A连接端部和第二B连接端部通过第二接合材料层连接。
[A06]根据[A02]至[A05]中任一项的成像装置,其中,
第一A连接孔包括
第一A连接孔第一段,其连接到信号线并在远离第二结构的方向上延伸,
第一A连接孔第二段,其在接近第一B连接孔的方向上延伸,并且
第一A连接孔第三段,其连接第一A连接孔第一段和第一A连接孔第二段,并且
第二A连接孔包括
第二A连接孔第一段,其连接到驱动线并在远离第二结构的方向上延伸,
第二A连接孔第二段,其在接近第二B连接孔的方向上延伸,并且
第二A连接孔第三段,其连接第二A连接孔第一段和第二A连接孔第二段。
[A07]根据[A02]至[A06]中任一项的成像装置,其中,第一连接孔的电容大于第二连接孔的电容。
[A08]根据[A02]至[A07]中任一项的成像装置,其中,第一连接孔的平均横截面积大于第二连接孔的平均横截面积。
[A09]根据[A02]至[A07]中任一项的成像装置,其中,第一连接孔的数量大于第二连接孔的数量。
[A10]根据[A02]至[A07]中任一项的成像装置,其中,第一连接孔的长度比第二连接孔的长度长。
[A11]根据[A02]至[A07]中任一项的成像装置,其中,
第一连接孔包括第一芯部和设置在第一连接孔的侧壁和第一芯部之间的第一外围部(第一外围层),
第二连接孔包括第二芯部和第二外围部,第二芯部包括与构成第一芯部的材料相同的材料,第二外围部(第二外围层)设置在第二连接孔的侧壁和第二芯部之间,并且包括与构成第一外围部的材料相同的材料,并且
第一外围部比第二外围部薄。
[A12]根据[A02]至[A07]中任一项的成像装置,其中,
第一连接孔包括第一芯部和设置在第一连接孔的侧壁和第一芯部之间的第一外围部(第一外围层),
第二连接孔包括第二芯部和设置在第二连接孔的侧壁和第二芯部之间的第二外围部(第二外围层),并且
构成第一外围部的材料的相对介电常数的值大于构成第二外围部的材料的相对介电常数的值。
[A13]根据[A01]至[A12]中任一项的成像装置,还包括:
多个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上;以及
沿着第一方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条驱动线以及沿着第二方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条信号线,其中,
第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,
信号线在外围区域中经由信号线连接部与驱动电路电连接,并且
驱动线在外围区域中经由驱动线连接部与驱动电路电连接。
[A14]根据[A01]至[A12]中任一项的成像装置,还包括:
J个(注意,J≥1)温度检测元件,其在第一方向上排列;以及
J条驱动线和J条信号线,其沿着第一方向设置并且与相应的温度检测元件连接,其中,
第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,
信号线在外围区域中经由信号线连接部与驱动电路电连接,并且
驱动线在外围区域中经由驱动线连接部与驱动电路电连接。
[A15]根据[A01]至[A14]中任一项的成像装置,其中,在温度检测元件和覆盖层之间设置空隙。
[A16]根据[A15]的成像装置,其中,
红外线吸收层形成在红外线进入的一侧,并且
红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中。
[A17]根据[A01]至[A16]中任一项的成像装置,其中,温度检测元件包括pn结二极管、测辐射热计元件、热电堆元件、金属膜电阻元件、金属氧化物电阻元件、陶瓷电阻元件或热敏电阻元件。
[A18]根据[A01]至[A17]中任一项的成像装置,其中,
驱动电路至少包括模拟前端、模数转换电路、水平扫描电路和垂直扫描电路,
每条信号线经由模拟前端和模数转换电路连接到水平扫描电路,并且
每条驱动线连接到垂直扫描电路。
[B01]一种成像装置,包括第一结构和第二结构,其中,
第一结构包括
第一基板,
温度检测元件,其设置在第一基板上并且基于红外线检测温度,以及
驱动线和信号线,其连接到温度检测元件,
第二结构包括
第二基板,以及
驱动电路,其设置在第二基板上并被覆盖层覆盖,
第一基板与覆盖层接合,
在温度检测元件和覆盖层之间设置空隙,并且
驱动线和信号线与驱动电路电连接。
[B02]<<具有第一配置的成像装置>>
根据[A01]至[A18]中任一项的成像装置,其中,在温度检测元件和覆盖层之间设置有空隙。
[B03]根据[A01]至[B02]中任一项的成像装置,其中,
分隔壁形成在第一基板的一部分中,该部分位于温度检测元件和温度检测元件之间,并且
分隔壁的底部与覆盖层接合。
[B04]根据[B03]的成像装置,其中,
覆盖层的暴露表面包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层,该暴露表面暴露于空隙,并且
分隔壁的侧壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
[B05]根据[B03]的成像装置,其中,覆盖层的暴露表面包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层,该暴露表面暴露于空隙。
[B06]根据[B03]或[B05]的成像装置,其中,分隔壁的侧壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
[B07]根据[B03]至[B06]中任一项的成像装置,其中,
红外线吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧,并且
红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中。
[B08]根据[B07]的成像装置,其中,红外吸收层形成在温度检测元件上方。
[B09]根据[B07]或[B08]的成像装置,其中,红外线反射层形成在覆盖层的顶面上或覆盖层内。
[B10]根据[B07]至[B09]中任一项的成像装置,其中,
在红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,被红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR
[B11]根据[B03]至[B06]中任一项的成像装置,其中,
第一红外吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧,
红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中,并且
第二红外吸收层形成在温度检测元件的面向空隙的一侧上。
[B12]根据[B11]的成像装置,其中,满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要被第一红外吸收层和第二红外吸收层吸收的红外线的波长为λIR,第一红外吸收层和第二红外吸收层之间的光学距离为L1,并且第二红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离为L2
[B13]根据[B01]至[B04]中任一项的成像装置,其中,
独立于第一基板,在第一基板的位于温度检测元件和温度检测元件之间的部分和覆盖层之间形成分隔壁,并且
分隔壁的底部与覆盖层接合。
[B14]根据[B13]的成像装置,其中,
覆盖层的暴露表面包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层,该暴露表面暴露于空隙,并且
分隔壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
[B15]根据[B13]的成像装置,其中,覆盖层的暴露表面包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层,该暴露表面暴露于空隙。
[B16]根据[B13]或[B15]的成像装置,其中,分隔壁包括选自包括绝缘材料层、金属材料层、合金材料层和碳材料层的组中的至少一种材料层。
[B17]根据[B13]至[B16]中任一项的成像装置,其中,
红外线吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧,并且
红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中。
[B18]根据[B17]的成像装置,其中,红外线反射层形成在覆盖层的顶面上或覆盖层内部。
[B19]根据[B17]或[B18]的成像装置,其中,
在红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,被红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR
[B20]根据[B13]至[B16]中任一项的成像装置,其中,
第一红外吸收层形成在红外线进入的温度检测元件的一侧,
红外线反射层形成在覆盖层的位于空隙的底部的区域中,并且
第二红外吸收层形成在温度检测元件的面向空隙的一侧上。
[B21]根据[B20]的成像装置,其中,满足
0.75×λIR/4≤L1≤1.25×λIR/4,以及
0.75×λIR/4≤L2≤1.25×λIR/4
其中,要被第一红外吸收层和第二红外吸收层吸收的红外线的波长为λIR,第一红外吸收层和第二红外吸收层之间的光学距离为L1,并且第二红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离为L2
[B22]根据[B13]至[B19]中任一项的成像装置,其中,保护基板设置在红外线进入的第一基板的表面侧上。
[B23]根据[B01]至[B04]中任一项的成像装置,还包括:
温度检测元件单元,其被配置为基于红外线检测温度,其中,
温度检测元件单元包括沿着红外线的入射向上和向下设置的两个温度检测元件,并且
在温度检测元件单元中,由温度检测元件检测的红外线的波长相同或不同,或者温度检测元件的红外线吸收量不同。
[B24]根据[B01]至[B22]中任一项的成像装置,其中,在覆盖层中形成导热层。
[B25]根据[B01]至[B24]中任一项的成像装置,其中,
温度控制层形成在覆盖层中,并且
成像装置还包括温度检测装置。
[B26]根据[B25]的成像装置,其中,温度控制层用作加热器。
[B27]根据[B26]的成像装置,其中,温度控制层也用作导线。
[B28]根据[B25]至[B27]中任一项的成像装置,其中,驱动电路基于温度检测装置的温度检测结果来控制温度控制层。
[B29]根据[B25]至[B28]中任一项的成像装置,其中,第一结构包括设置有温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕温度检测元件阵列区域的外围区域,并且
温度控制层形成在温度检测元件阵列区域中。
[B30]根据[B25]至[B28]中任一项的成像装置,其中,温度控制层形成在覆盖层的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中。
[B31]根据[B01]至[B28]中任一项的成像装置,其中,
驱动电路包括模数转换电路,并且
模数转换电路不设置在驱动电路的存在温度检测元件阵列区域的正交投影图像的区域中。
[B32]根据[B01]至[B31]中任一项的成像装置,其中,设置多个温度检测元件,并且空隙由相邻的2×k个温度检测元件共享(注意,k是1或更大的整数)。
[B33]<<具有第二配置的成像装置>>
一种成像装置,包括:
温度检测元件单元,其被配置为基于红外线检测温度,其中,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件,并且
由温度检测元件检测的红外线的波长在温度检测元件单元中是不同的。
[B34]根据[B33]的成像装置,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,
在温度检测元件中的红外吸收层和红外线反射层之间的光学距离L0在温度检测元件单元中不同,并且
在温度检测元件中的光学距离L0满足
0.75×λIR/2≤L0≤1.25×λIR/2
或者
0.75×λIR/4≤L0≤1.25×λIR/4
其中,将被构成温度检测元件的红外吸收层吸收的红外线的波长是λIR
[B35]根据[B33]或[B34]的成像装置,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,并且
在温度检测元件中的构成红外吸收层的材料、构成红外线反射层的材料、配置和结构、或者构成红外吸收层的材料、配置和结构以及构成红外线反射层的材料、配置和结构在温度检测元件单元中是不同的。
[B36]<<具有第三配置的成像装置>>
一种成像装置,包括:
温度检测元件单元,其被配置为基于红外线检测温度,其中,
温度检测元件单元包括平行设置的多个温度检测元件,并且
温度检测元件的红外线吸收量在温度检测元件单元中是不同的。
[B37]根据[B36]的成像装置,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,并且
在温度检测元件中的构成红外吸收层的材料、构成红外线反射层的材料、或者构成红外吸收层的材料以及构成红外线反射层的材料在温度检测元件单元中是不同的。
[B38]根据[B36]或[B37]的成像装置,其中,
每个温度检测元件包括在红外线入射侧的红外线吸收层和在红外线入射侧的相对侧的红外线反射层,并且
在温度检测元件中的红外吸收层、红外线反射层或红外吸收层和红外线反射层的面积、厚度或面积和厚度在温度检测元件单元中是不同的。
[B39]根据[B01]至[B38]中任一项的成像装置,其中,每条信号线连接到驱动电路中的模拟前端和模数转换电路。
[B40]根据[B39]的成像装置,其中,
模拟前端包括差分集成电路,并且
控制差分集成电路和信号线之间的导通状态的开关设备设置在差分集成电路和信号线之间。
[B41]根据[B40]的成像装置,其中,为了使差分集成电路和信号线之间的导通状态不导通,开关设备将信号线设置为固定电位。
[B42]<<具有第四配置的成像装置>>
一种成像装置,根据包括:
温度检测元件单元,其被配置为基于红外线检测温度,其中,
温度检测元件单元包括沿着红外线的入射向上和向下设置的两个温度检测元件,并且
在温度检测元件单元中,由温度检测元件检测的红外线的波长相同或不同,或者温度检测元件的红外线吸收量不同。
[B43]<<具有第五配置的成像装置>>
一种成像装置,包括:
M0×N0(注意,M0≥2和N0≥2)个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上,并且均被配置为基于红外线检测温度;
多条驱动线,其沿着第一方向设置;
N0×P0(注意,P0≥2)条信号线,其沿第二方向设置;
第一驱动电路,多条驱动线连接到第一驱动电路;以及
第二驱动电路,N0×P0条信号线连接到第二驱动电路,其中,
每个温度检测元件包括第一端子部和第二端子部,
每个温度检测元件的第一端子部连接到驱动线,并且
第(n,p)条信号线(注意,n=1,2,...,或N0,并且p=1,2,...P0)连接到包括沿第二方向设置的第n个N0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(q-1)P0+p}个温度检测元件(注意,q=1,2,3,...)。
[B44]根据[B43]的成像装置,其中,
多条驱动线的数量是M0/P0,并且
第m条驱动线(注意,m=1,2,...、或M0/P0)对于包括沿着第一方向设置的第{(m-1)P0+p′}个M0温度检测元件(注意,p′的所有值=1,2,...或P0)的温度检测元件组是共有的。
[B45]根据[B43]或[B44]的成像装置,其中,
每条信号线连接到第二驱动电路中的模拟前端和模数转换电路,并且
模拟前端包括差分集成电路。
[B46]根据[B43]或[B44]的成像装置,其中,每条信号线连接到第二驱动电路中的模拟前端和模数转换电路。
[B47]根据[B46]的成像装置,其中,模拟前端包括差分集成电路。
[B48]根据[B43]至[B47]中任一项的成像装置,其中,
温度检测元件设置在温度检测元件基板中提供的空隙上方,
设置在温度检测元件基板中的第一连接部和温度检测元件的第一端子部经由第一螺柱部(支撑腿或长梁)连接,并且
设置在温度检测元件基板中的第二连接部和温度检测元件的第二端子部经由第二螺柱部(支撑腿或长梁)连接。
[B49]根据[B48]的成像装置,其中,
P0=2,
在第二方向上相邻的两个温度检测元件的相应第二端子部经由一个第二螺柱部(支撑腿或长梁)连接到设置在温度检测元件基板中的第二连接部,并且
在第一方向上相邻的两个温度检测元件和在第二方向上相邻的两个温度检测元件的总共四个温度检测元件的相应第一端子部经由一个第一螺柱部(支撑腿或长梁)连接到设置在温度检测元件基板中的第一连接部。
[B50]<<具有第六配置的成像装置>>
一种成像装置,包括:
S0×T0(注意,S0≥2和T0≥2)个温度检测元件,其排列在第一方向和不同于第一方向的第二方向上,并且均被配置为基于红外线检测温度;
S0×U0(注意,U0≥2)条驱动线,其沿第一方向设置;
多条信号线,其沿着第二方向设置;
第一驱动电路,S0×U0条驱动线连接到第一驱动电路;以及
第二驱动电路,多条信号线连接到第二驱动电路,其中,
每个温度检测元件包括第一端子部和第二端子部,
每个温度检测元件的第二端子部连接到信号线,并且
第(s,u)条驱动线(注意,s=1,2,...,或S0和u=1,2,...或者U0)连接到包括沿着第一方向设置的第s个S0温度检测元件的温度检测元件组中的第{(t-1)U0+u}个温度检测元件(注意,t=1,2,3,...)的第一端子部。
[B51]根据[B50]的成像装置,其中,每条信号线连接到第二驱动电路中的模拟前端和模数转换电路。
[B52]根据[B01]至[B51]中任一项的成像装置,其中,温度检测元件包括pn结二极管、测辐射热计元件、热电堆元件、金属膜电阻元件、金属氧化物电阻元件、陶瓷电阻元件或热敏电阻元件。
[B53]根据[B01]至[B52]中任一项的成像装置,还包括聚光元件。
[B54]根据[B01]至[B53]中任一项的成像装置,还包括遮光部。
[B55]根据[B01]至[B54]中任一项的成像装置,其中,半导体温度传感器元件形成在第一基板、第二基板或第一基板和第二基板上。
[B56]根据[B01]至[B55]中任一项的成像装置,其中,温度参考温度检测元件被设置成与温度检测元件相邻。
[B57]根据[B56]的成像装置,其中,温度参考温度检测元件不包括红外吸收层,或者不包括红外吸收层和红外线反射层。
[C01]<<成像装置中的降噪方法>>
一种成像装置中的降噪方法,该成像装置包括
温度检测元件,其被配置为基于红外线检测温度,
驱动线,温度检测元件连接到驱动线,
信号线,温度检测元件连接到信号线,以及
驱动线连接到的第一驱动电路、信号线连接到的第二驱动电路和存储装置,以及
信号线连接到第二驱动电路中的差分集成电路和模数转换电路,
降噪方法包括以下过程:
将温度检测元件设置为去激活状态,并重置差分集成电路;
然后将温度检测元件设置为去激活状态,使得恒定电流仅在与温度检测元件处于激活状态的时间TM0相同的时间TM0内在信号线中流动,在差分集成电路中集成信号线的电压,在模数转换电路中将获得的集成值转换为数字值,并将获得的数字值作为偏移值存储在存储装置中;并且
仅在时间TM0内将温度检测元件设置为处于操作状态,在差分集成电路中集成信号线的电压,在模数转换电路中将获得的集成值转换为数字值,以获得数字信号值,然后从数字信号值中减去偏移值。
附图标记列表
10、10A成像装置
11温度检测元件阵列区域
13中心区域
12、14周围区域
15、215、15A、15B、15C、615A、615B、715A、715B温度检测元件
20第一结构
21、221第一基板(温度检测元件基板)
221第一基板的第二表面
222保护基板
21B、221B第一基板的第二表面
22硅层
22A从硅层延伸的突起
23、223分隔壁
24分隔壁的侧壁
24A突起的侧壁
25A隔膜部(虚拟部或虚拟薄层部)
25B绝缘材料层
25C第一螺柱部
25D第二螺柱部
26、27绝缘膜
30pn结二极管
31导线
40第二结构
41第二基板
41'第二基板的下表面
42形成驱动电路的层
42'设置在形成驱动电路的层中的各种导线或导线层
43覆盖层(层间绝缘层)
50空隙
51空腔
61、61A、61B、61C、61D红外线吸收层
62、62A、62B红外线反射层
63导热层
64温度控制层(加热器)
65、66、67聚光元件(透镜)
68遮光部
71、71A、711,1、712,1、713,1、71B、711,2、712,2、713,2信号线
72、72A、721,1、722,1、723,1、72B、721,2、722,2、723,3驱动线
73接触孔
81垂直扫描电路
82恒流电路
83、83a、83b模拟前端(AFE)
83A差分集成电路
83B导线
83C恒流电路
83D开关设备
84采样保持电路
85、85a、85b数字转换电路(ADC)
86水平扫描电路
90SOI基板
91第一硅层
92SiO2
93第二硅层
94第一牺牲层
95第二牺牲层
96支撑基板
97牺牲层
100信号线连接部
1001、1101芯部
1002、1102外围部(外围层)
1003、1103连接孔的侧壁
100'第一连接孔
101第一信号线连接部
102第一A连接孔
103第一A连接孔第一段
104第一A连接孔第二段
105第一A连接孔第三段
106第二信号线连接部
107第一B连接孔
110驱动线连接部
110'第二连接孔
111第一驱动线连接部
112第二A连接孔
113第一A连接孔第一段
114第二A连接孔第二段
115第二A连接孔第三段
116第二驱动线连接部
117第二B连接孔
121、122连接线
123焊球
124阻焊层
132第一A连接孔
133第一A连接端部
135第一B连接孔
136第一B连接端部
137第一接合材料层
142第二A连接孔
143第二A连接端部
145第二B连接孔
146第二B连接端部
147第二接合材料层
301透镜
302快门
303成像装置
304驱动电路
305电源单元
306存储介质
307视频输出单元
308各种接口。

Claims (18)

1.一种成像装置,包括:
第一结构;和
第二结构,其中,
所述第一结构包括
第一基板,
温度检测元件,所述温度检测元件设置在所述第一基板上并且被配置为基于红外线检测温度,以及
信号线和驱动线,所述信号线和所述驱动线连接到所述温度检测元件,
所述第二结构包括
第二基板,以及
驱动电路,所述驱动电路设置在所述第二基板上并被覆盖层覆盖,
所述第一基板和所述第二基板堆叠,
所述信号线经由信号线连接部与所述驱动电路电连接,
所述驱动线经由驱动线连接部与所述驱动电路电连接,
所述信号线连接部包括形成在所述第一结构中的第一信号线连接部和形成在所述第二结构中的第二信号线连接部,并且
所述驱动线连接部包括形成在所述第一结构中的第一驱动线连接部和形成在所述第二结构中的第二驱动线连接部。
2.根据权利要求1所述的成像装置,其中,
所述第一信号线连接部包括形成在所述第一结构中的第一A连接孔,
所述第二信号线连接部包括形成在所述第二结构中的第一B连接孔,
所述第一驱动线连接部包括形成在所述第一结构中的第二A连接孔,
所述第二驱动线连接部包括形成在所述第二结构中的第二B连接孔,
所述第一A连接孔和所述第一B连接孔整体连接,以构成第一连接孔,并且
所述第二A连接孔和所述第二B连接孔整体连接,以构成第二连接孔。
3.根据权利要求1所述的成像装置,其中,
所述第一信号线连接部包括形成在所述第一结构中的第一A连接孔以及设置在所述第一结构的面向所述第二结构的表面上的第一A连接端部,并且所述第一A连接端部连接到所述第一A连接孔,
所述第二信号线连接部包括形成在所述第二结构中的第一B连接孔以及设置在所述第二结构的面向所述第一结构的表面上的第一B连接端部,并且所述第一B连接端部连接到所述第一B连接孔,
所述第一驱动线连接部包括形成在所述第一结构中的第二A连接孔以及设置在所述第一结构的面向所述第二结构的表面上的第二A连接端部,并且所述第二A连接端部连接到所述第二A连接孔,
所述第二驱动线连接部包括形成在所述第二结构中的第二B连接孔以及设置在所述第二结构的面向第一结构的表面上的第二B连接端部,并且所述第二B连接端部连接到所述第二B连接孔,
所述第一A连接端部和所述第一B连接端部连接,
所述第二A连接端部和所述第二B连接端部连接,
所述第一A连接孔和所述第一B连接孔构成第一连接孔,并且所述第二A连接孔和所述第二B连接孔构成第二连接孔。
4.根据权利要求3所述的成像装置,其中,
所述第一A连接端部、所述第一B连接端部、所述第二A连接端部和所述第二B连接端部包括金属层或合金层,
所述第一A连接端部和所述第一B连接端部接合,并且
所述第二A连接端部和所述第二B连接端部接合。
5.根据权利要求3所述的成像装置,其中,
所述第一A连接端部和所述第一B连接端部经由第一接合材料层连接,并且
所述第二A连接端部和所述第二B连接端部经由第二接合材料层连接。
6.根据权利要求2所述的成像装置,其中,
所述第一A连接孔包括:
第一A连接孔第一段,所述第一A连接孔第一段连接到所述信号线并在远离所述第二结构的方向上延伸,
第一A连接孔第二段,所述第一A连接孔第二段在接近所述第一B连接孔的方向上延伸,以及
第一A连接孔第三段,所述第一A连接孔第三段连接所述第一A连接孔第一段和所述第一A连接孔第二段,并且
所述第二A连接孔包括
第二A连接孔第一段,所述第二A连接孔第一段连接到所述驱动线并在远离所述第二结构的方向上延伸,
第二A连接孔第二段,所述第二A连接孔第二段在接近所述第二B连接孔的方向上延伸,以及
第二A连接孔第三段,所述第二A连接孔第三段连接所述第二A连接孔第一段和所述第二A连接孔第二段。
7.根据权利要求2所述的成像装置,其中,所述第一连接孔的电容大于所述第二连接孔的电容。
8.根据权利要求2所述的成像装置,其中,所述第一连接孔的平均横截面积大于所述第二连接孔的平均横截面积。
9.根据权利要求2所述的成像装置,其中,所述第一连接孔的数量大于所述第二连接孔的数量。
10.根据权利要求2所述的成像装置,其中,所述第一连接孔的长度比所述第二连接孔的长度长。
11.根据权利要求2所述的成像装置,其中,
所述第一连接孔包括第一芯部和设置在所述第一连接孔的侧壁和所述第一芯部之间的第一外围部,
所述第二连接孔包括第二芯部和第二外围部,所述第二芯部包括与构成所述第一芯部的材料相同的材料,所述第二外围部设置在所述第二连接孔的侧壁和所述第二芯部之间,并且包括与构成所述第一外围部的材料相同的材料,并且
所述第一外围部比所述第二外围部薄。
12.根据权利要求2所述的成像装置,其中,
所述第一连接孔包括第一芯部和设置在所述第一连接孔的侧壁和所述第一芯部之间的第一外围部,
所述第二连接孔包括第二芯部和设置在所述第二连接孔的侧壁和所述第二芯部之间的第二外围部,并且
构成所述第一外围部的材料的相对介电常数的值大于构成所述第二外围部的材料的相对介电常数的值。
13.根据权利要求1所述的成像装置,还包括:
多个温度检测元件,所述多个温度检测元件排列在第一方向和不同于所述第一方向的第二方向上;以及
沿着所述第一方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条驱动线以及沿着所述第二方向设置并与相应的多个温度检测元件连接的多条信号线,其中,
所述第一结构包括设置有所述温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕所述温度检测元件阵列区域的外围区域,
所述信号线在所述外围区域中经由所述信号线连接部与所述驱动电路电连接,并且
所述驱动线在所述外围区域中经由所述驱动线连接部与所述驱动电路电连接。
14.根据权利要求1所述的成像装置,还包括:
J个(注意,J≥1)温度检测元件,所述J个温度检测元件在第一方向上排列;以及
J条驱动线和J条信号线,所述J条驱动线和所述J条信号线沿着所述第一方向设置并且与相应的温度检测元件连接,其中,
所述第一结构包括设置有所述温度检测元件的温度检测元件阵列区域和围绕所述温度检测元件阵列区域的外围区域,
所述信号线在所述外围区域中经由所述信号线连接部与所述驱动电路电连接,并且
所述驱动线在所述外围区域中经由所述驱动线连接部与所述驱动电路电连接。
15.根据权利要求1所述的成像装置,其中,在所述温度检测元件和所述覆盖层之间设置空隙。
16.根据权利要求15所述的成像装置,其中,
红外线吸收层形成在红外线进入的一侧,并且
红外线反射层形成在所述覆盖层的位于所述空隙的底部的区域中。
17.根据权利要求1所述的成像装置,其中,所述温度检测元件包括pn结二极管、测辐射热计元件、热电堆元件、金属膜电阻元件、金属氧化物电阻元件、陶瓷电阻元件或热敏电阻元件。
18.根据权利要求1所述的成像装置,其中,
所述驱动电路至少包括模拟前端、模数转换电路、水平扫描电路和垂直扫描电路,
每条信号线经由所述模拟前端和所述模数转换电路连接到所述水平扫描电路,并且
每条驱动线连接到所述垂直扫描电路。
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