JP2004085331A - 赤外線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フレームレートを上昇させても感度を低下させることなく、且つ自己加熱現象による熱破壊を起こすことがない熱型赤外線撮像装置を提供する。
【解決手段】赤外線吸収層４２、この赤外線吸収層４２において発生した熱を電気信号に変換する熱電変換部４１とを備える検知部Ｘ_ｉ，ｊを、画素の主要部とし、この検知部Ｘ_ｉ，ｊの複数個を熱的に絶縁して基体（１，２，４）に配列した熱型赤外線撮像装置である。検知部Ｘ_ｉ，ｊの電気信号を読み出すタイミング以外のブランキング時において、検知部Ｘ_ｉ，ｊと基体（１，２，４）間を熱的に短絡し、検知部Ｘ_ｉ，ｊに蓄積される熱を基体（１，２，４）に放散させる機械的スイッチング素子Ｍ_ｉ，ｊを、支持基板基体（１，２，４）と複数個の検知部Ｘ_ｉ，ｊの間にそれぞれ設けている。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線検出器が複数個配置されている赤外線イメージセンサ、中でも赤外線を熱として感知する熱型赤外線撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、赤外線を熱として感知する熱型赤外線撮像装置は、複数個の熱型赤外線検出器が２次元に配置されたものである。熱型赤外線撮像装置の一例としては、例えば、検知部にＳｉのｐｎ接合ダイオードを用いた熱型赤外線撮像装置がある（特開２００１−２８１０５１号公報参照）。この熱型赤外線撮像装置は、物体から照射される赤外線を、ｐｎ接合ダイオードの温度変化に応じて拡散電位障壁の高さやキャリア数が変化するのを利用したものである。具体的には熱型赤外線撮像装置の各画素の表面に赤外線の照射により温度が変化する赤外線吸収体が設けられており、その温度変化を例えばｐｎ接合ダイオードに導くことにより、ｐｎ接合のバンド構造が変化される。この変化を例えば定電流動作による電圧変化で読み取ることにより、照射された赤外線強度を観測し、測定物体及び表面温度を検知することが出来る。
【０００３】
特開２００１−２８１０５１号公報に開示された熱型赤外線撮像装置においては、基板の表面に複数の微少空洞領域がマトリクス状に設けられ、この微少空洞領域のそれぞれの内部に支持脚を介して各画素の検知部が中空状態で支持された構造をしている。検知部を中空状態で支持することにより、検知部を熱的分離状態で支持している。検知部は入射赤外線を吸収し熱に変換する赤外線吸収層と、赤外線吸収層による温度変化を電気信号に変換する熱電交換部を備えている。各画素の熱電交換部には水平アドレス線及び垂直信号線が接続されている。水平アドレス線及び垂直信号線はそれぞれ直交する格子状に配置されている。信号読み出し時には水平アドレス線にパルス信号が印加される。検知部が支持脚を介して基板の表面の微少空洞領域に中空状態で支持されていることにより、検知部で発生した熱が外部に放出されにくくなり、断熱構造を形成している。
【０００４】
この従来の熱型赤外線撮像装置は感度を上昇させるためには、Ｓ／Ｎ比が大きくなるようなバイアス電流値に設定することが必要となり、又、熱の閉じ込めを大きくしたほうが赤外線に対する温度変化を大きく感知することが可能となる。結果として図２７に示すような検知部全体の温度が上昇する自己過熱現象が起こる。この自己加熱効果は検知部にバイアスパルスを印加するときに生じるが、パルスの無印加時（ブランキング時間）に検知部温度が低下するために熱暴走による検知部の破壊現象は起こらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近、熱型赤外線撮像装置を、乗用車の夜間前方監視への利用する試みがなされている。通常の可視カメラでは得られない情報を検知するのが目的である。車載目的となると現状の熱型赤外線カメラの何倍もの高いフレームレート（Ｆ．Ｒ．）が要求される。しかしながら従来の熱型赤外線撮像装置において、フレームレートが上昇すると、自己加熱現象により発生した検知部での熱上昇がブランキング時間により十分低下することが出来なくなり、結果として図２８のように検知部での熱上昇が重畳されて熱破壊現象を引き起こす。
【０００６】
上記の熱破壊現象を防ぐためには、支持脚の熱抵抗を減少させると同時に、検知部の熱容量を減少させることにより熱時定数を減らす必要がある。しかしながら熱時定数の減少させることは同時に熱型赤外線撮像装置の感度の減少することになってしまう。
【０００７】
上述した従来の熱型赤外線撮像装置の問題点を鑑み、本発明は、フレームレートを上昇させても感度を低下させることなく、且つ自己加熱現象による熱破壊を起こすことがない熱型赤外線撮像装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、（イ）複数の微小空洞領域を表面に配置した基体と、（ロ）微小空洞領域に、基体からそれぞれ熱的分離状態で支持された赤外線を検知する複数の検知部と、（ハ）基体と複数個の検知部との間にそれぞれ設けられ、検知部が検知した赤外線を電気信号として読み出すタイミングにおいて熱的分離状態を維持し、タイミング以外のブランキング時において、熱的分離状態を短絡し、検知部に蓄積される熱を基体に放散させる機械的スイッチング素子とを備える赤外線撮像装置であることを要旨とする。ここで、「基体から熱的分離状態で支持」とは、赤外線撮像装置の動作に問題とならない大きさに、基体への熱の流れを抑制した状態で支持するという意味である。具体的には、検知部を基体に対して中空状態で支持する支持脚の熱抵抗を大きくすることにより、熱伝導を抑制し、基体への熱の流れを抑制することが出来る。
【０００９】
本発明の特徴に係る赤外線撮像装置によれば、機械的スイッチング素子を用いることにより、自己加熱による検知部の温度上昇を、基体に放散させ、リセットすることが可能となる。したがって、赤外線撮像装置のフレームレートを更に増加することが可能となり、高感度で高速なレスポンスを得ることが可能となる。又、フレームレートを上昇させても、自己加熱現象により発生した検知部での熱放散が良好なので、熱破壊現象も回避出来る。この結果、従来の熱型赤外線カメラの５〜１０倍程度高いフレームレートの高速・高感度の熱型赤外線撮像装置を提供出来る。
【００１０】
本発明の特徴に係る赤外線撮像装置に用いる機械的スイッチング素子は、例えば、基体の表面に配置された可動部配線に電気的に接続され、且つ基体に固定端が固定され、この固定端側から検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部と、基体の表面に配置された制御電極配線に電気的に接続され、且つ基体の表面において固定端と自由端の間に配置された制御電極とを備えるようにすれば良い。こうすれば、可動部配線を介して可動部に供給される電圧と、制御電極配線を介して制御電極に供給される電圧を調整することにより、静電引力で、自由端を検知部に接触若しくは、近接させ、自己加熱による検知部の温度上昇を、基体に放散させ、リセットすることが可能となる。
【００１１】
或いは、機械的スイッチング素子は、基体の表面に配置された可動部配線に電気的に接続され、且つ基体に固定端が固定され、この固定端側から検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部と、基体の表面に配置された制御電極配線に電気的に接続され、且つ検知部の表面に配置された制御電極とを備えるようにしても良い。この場合も、可動部配線を介して可動部に供給される電圧と、制御電極配線を介して制御電極に供給される電圧を調整することにより、静電引力で、自由端を検知部に接触若しくは、近接させ、自己加熱による検知部の温度上昇を、基体に放散させ、リセットすることが可能となる。制御電極を検知部内に配置することにより、機械的スイッチング素子として機能する制御電極及びこれに対向する部分の有効面積が大きくなるので、結果として低電圧で、高効率の熱放散用スイッチ動作が可能となる。
【００１２】
更に、検知部は、導電性可動部の上方に配置され、赤外線を吸収する赤外線吸収層と、導電性可動部の下方に配置され、赤外線吸収層において発生した熱を電気信号に変換する熱電変換部と、赤外線吸収層と熱電変換部とを熱的に接続し、且つ赤外線吸収層を熱電変換部に対して機械的に支持する支持部とを備えるようにすれば良い。即ち、赤外線吸収層と熱電変換部との間に導電性可動部が位置し、赤外線吸収層は熱電変換部と熱的に接続される支持部を用いて、熱電変換部の上方に中空状態で固定されるので、赤外線吸収の開口率が増大し、更に高感度検出が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第５の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置は、図１に示すように、複数の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と、この複数の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に対し垂直方向に伸延する複数の水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・により構成されたマトリクスの内部に、それぞれ画素（ピクセル）を構成する検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・が２次元配置されている。更に、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と平行して、可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・が走行している。又、水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・と平行して、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・が走行している。
【００１５】
図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ方向に沿った断面図で、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ方向に沿った断面図で、微小空洞領域Ｑ_ｉ，ｊを表面に配置した基体（１，２，４）と、この微小空洞領域Ｑ_ｉ，ｊに基体（１，２，４）からそれぞれ熱的分離状態で支持された検知部Ｘ_ｉ，ｊとからなる構造を示している。基体（１，２，４）は、ＳＯＩ構造を基礎とし、支持基板（単結晶Ｓｉ）１と、支持基板（単結晶Ｓｉ）１の上部の埋め込み酸化膜（ＳｉＯ_２膜）２と、埋め込み酸化膜２の上部の素子分離酸化膜４とから構成されている。素子分離酸化膜４は、ＳＯＩ構造を構成する単結晶Ｓｉ層（ＳＯＩ膜）３を置き換えたものであり（図７参照。）、この一部に単結晶Ｓｉ層３が残留していても良い。図２に示すように、検知部Ｘ_ｉ，ｊを、微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊの内部に中空状態で収納することにより、検知部Ｘ_ｉ，ｊを基体（１，２，４）から熱的に分離できる。図１及び図２（ａ）に示すように、各ピクセルを構成する検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・は、基体（１，２，４）に対して第１支持脚２１及び第２支持脚２２により中空状態で支持されている。「熱的分離状態で支持」するために、第１支持脚２１及び第２支持脚２２の熱抵抗を大きくし、熱伝導を抑制し、基体（１，２，４）への熱の流れを抑制している。微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊは、基体（１，２，４）の一部を選択的に除去した凹部の底部に逆ピラミッド形状に構成されている。
【００１６】
図１に示す検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・は、図２に示すように、入射赤外線を吸収し熱に変換する赤外線吸収層４２と、赤外線吸収層４２で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部４１を含んでいる。熱電変換部４１は、単結晶Ｓｉ層の表面に不純物を選択的にドープしたｐｎ接合ダイオードを集積化した構造である。単結晶Ｓｉ層４１の底面と側面を、それぞれ埋め込み酸化膜２及び素子分離酸化膜４が覆っている。ｐｎ接合ダイオードの代わりに、ドープドポリシリコン、酸化バナジウム（ＶＯ_２）、チタン（Ｔｉ）、アモルファスシリコン等のボロメータが採用可能である。単結晶Ｓｉ層４１で構成された熱電変換部４１の上には、第１層間絶縁膜３３ａ及び第２層間絶縁膜３３ｂとしての酸化膜が配置されている。この酸化膜３３ａ，３３ｂの上部には窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４膜）３４が配置されている。酸化膜３３ａ，３３ｂと、この上部の窒化膜３４とからなる複合膜で、赤外線吸収層４２が構成されている。赤外線吸収層４２は、熱電変換部４１と実質的に同一の形状で配置されている。酸化膜３３ａ，３３ｂの合計の厚さは、例えば、１．５μｍ程度で、窒化膜３４の厚さは０．５μｍ程度に選ぶことが可能である。
【００１７】
図１及び図２（ａ）に示すように、第１支持脚２１及び第２支持脚２２は、検知部Ｘ_ｉ，ｊを支持基板１、及び支持基板１の上部の埋め込み酸化膜２及び素子分離酸化膜４に対して機械的に支持している。そして、第１支持脚２１の内部には熱電変換部４１を垂直信号線　Ｂ_ｊに接続する第１検知部配線５１、第２支持脚２２の内部には熱電変換部４１を水平アドレス線Ｗ_ｉに接続する第２検知部配線５２が埋め込まれている。第１検知部配線５１及び第２検知部配線５２は、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属、これらのシリサイド（ＷＳｉ_２，ＴｉＳｉ_２，ＣｏＳｉ_２，ＭｏＳｉ_２）等、或いはこれらのシリサイドを用いたポリサイドで構成しても良い。第１検知部配線５１及び第２検知部配線５２により、熱電変換部４１で生じた信号が処理回路に導かれる。
【００１８】
更に、図１及び図２（ｂ）に示すように、各ピクセルには、制御電極３７が設けられている。各ピクセルの制御電極３７は、制御電極補助配線５３を介して、それぞれ制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・に接続され、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・を介して電圧が印加される。例えば、図１に示すように、制御電極３７と制御電極補助配線５３とを、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・の金属配線層（配線レベル）の上層の同一金属配線層（配線レベル）とし、バイアホール５６を介して、制御電極３７と対応するそれぞれの制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・とを電気的に接続することが可能である。
【００１９】
図１及び図２（ｂ）に示すように、各ピクセルの制御電極３７に対向して、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・が設けられ、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・は、可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・に接続されている。導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・は、それぞれ支持基板１の上部の埋め込み酸化膜２、素子分離酸化膜４、酸化膜３３ａ，３３ｂ、窒化膜３４からなる積層構造の表面に固定端が固定され、この固定端側から検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の上部に自由端が延在する構造である。制御電極３７、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊにより、機械的スイッチング素子が構成されている。この導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・はアルミニウム（Ａｌ），銅（Ｃｕ），チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステン（Ｗ）などの金属材料（導電性材料）が適当である。
【００２０】
図２は、水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉが印加されている状態における検知部Ｘ_ｉ，ｊの選択状態を示している。行選択パルスＶ_ｉが印加される直前のブランキング状態では、制御用電極配線Ｃ_ｉに制御用電極電圧Ｖ_{＋Ｌ ｉ}を印加することにより、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊを撓ませ、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊを接触状態にし、検知部Ｘ_ｉ，ｊに蓄積された熱を熱伝導で放出する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊとを接触状態にすると、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端を介して検知部Ｘ_ｉ，ｊの熱は支持基板（単結晶Ｓｉ）１に一瞬にして熱伝導で移動し、検知部Ｘ_ｉ，ｊの温度は自己過熱する前の温度に安定する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊとの接触状態が解除された選択状態では、赤外線吸収層４２に赤外線が照射されると、その赤外線強度に対応して赤外線吸収層４２の温度が自己過熱現象により上昇する。
【００２１】
図３の等価回路に示すように、第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置においては、垂直アドレス回路１０１と水平アドレス回路１０２が撮像領域の行方向と列方向に各々隣接配置されている。垂直アドレス回路１０１には水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・が接続され、水平アドレス回路１０２には水平選択線Ｈ_ｊ−１，Ｈ_ｊ，Ｈ_ｊ＋１，・・・・・が接続されている。赤外線撮像装置の検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ＋１}，・・・・・，・・・・・は、それぞれ対応する垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・の間に接続されている。画素出力電圧を得るための定電流源として、各列の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・には負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・が接続されている。負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・のソースには基板電圧Ｖｓｓが印加されている。図３においては、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊで代表して、機械的スイッチング素子を表示している。図３に示される抵抗ｒ_{ｉ−１，ｊ−１}，ｒ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，ｒ_{ｉ，ｊ−１}，ｒ_ｉ，ｊは、図２に示した赤外線吸収層４２の有する熱抵抗及び導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊを赤外線吸収層４２に接触させたときの熱的コンタクト抵抗の合計となる熱抵抗を表す。導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊを赤外線吸収層４２に接触させたとき、図２に示すように、大部分の熱は窒化膜（第３層間絶縁膜）３４、酸化膜（第２層間絶縁膜）３３ｂ、酸化膜（第１層間絶縁膜）３３ａを介して、基体（１，２，４）に流れるが、この熱の流れは、図３の等価回路においては、図示を省略している。
【００２２】
垂直アドレス回路１０１により選択された水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・には電源電圧Ｖｄが印加され、垂直アドレス回路１０１により選択されない水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・には基板電圧Ｖｓｓが印加される。その結果、選択された行の検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・の内部のｐｎ接合が順バイアスとなりバイアス電流が流れ、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・内部のｐｎ接合の温度と順バイアス電流とにより動作点が決まり、各列の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・の信号出力電圧が発生する。このとき、垂直アドレス回路１０１によって選択されない検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・のｐｎ接合は逆バイアスとなる。即ち、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１ ，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・内部のｐｎ接合は検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・選択の機能を持っている。
【００２３】
垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に発生する電圧は、極めて低電圧であり、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に発生する雑音を発生する電圧（例えば５μＶ）以下にすることが必要になる。この雑音の値は、例えば、ＭＯＳ型の可視光イメージセンサであるＣＭＯＳセンサの雑音の約１／８０である。この低電圧の信号電圧を増幅するために、列毎に増幅読み出し回路Ａ_ｊ−１，Ａ_ｊ，Ａ_ｊ＋１，・・・・・が配置されており、各列の増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲートと各列の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・とは、結合容量Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１，・・・・・により容量結合している。この結合容量Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１，・・・・・により、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と増幅読み出し回路Ａ_ｊ−１，Ａ_ｊ，Ａ_ｊ＋１，・・・・・とはＤＣ的に分離される。
【００２４】
増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のドレイン側には、電流増幅した信号電流を積分し蓄積するための蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・が接続されている。信号電流を積分する蓄積時間は、垂直アドレス回路１０１により水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・に印加される行選択パルスにより決定される。蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・には、この蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・の電圧をリセットするためのリセットトランジスタＴ_{Ｒ ｊ−１}，Ｔ_{Ｒ ｊ}，Ｔ_{Ｒ ｊ＋１}，・・・・・が接続され、水平選択トランジスタＳ_ｊ−１，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，・・・・・による信号電圧の読み出しが完了した後にリセット動作を行うようになっている。
【００２５】
増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のドレインは、サンプルトランジスタＴ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}，・・・・・を介して増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲートに接続されており、サンプルトランジスタＴ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}，・・・・・をオンすることにより、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲートとドレインが同電位となる。
【００２６】
図４は、第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。タイミングチャートに表示されない負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・のソース電位と増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のソース電位は何れも基板電圧Ｖｓｓを与えており、リセットトランジスタＴ_{Ｒ ｊ−１}，Ｔ_{Ｒ ｊ}，Ｔ_{Ｒ ｊ＋１}，・・・・・のドレイン電圧には電源電圧を与えている。
【００２７】
図４の左端の期間は非選択期間を示す。即ち、図３において図示を省略した１行目の水平アドレス線Ｗ_１が選択される選択期間Ｔ_ＳＥＬの前に、垂直アドレス回路１０１が行選択を行わない非選択期間がある。この非選択期間で増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・の閾値情報を取得し保存する動作を行う。この非選択期間においては、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・の電圧は負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・のソース電圧と等しくなるので基板電圧Ｖｓｓになる。非選択期間では、まず、リセットトランジスタＴ_{Ｒ ｊ−１}，Ｔ_{Ｒ ｊ}，Ｔ_{Ｒ ｊ＋１}，・・・・・をオンして蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・の電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・をリセットする。次に、サンプルトランジスタＴ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}，・・・・・をオンして、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲートに電源電圧にリセットされた増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のドレイン電圧を与える。そのため、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・はオンされドレイン電流が流れる。このドレイン電流によりドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・は低下して増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のコンダクタンス低下させ、ドレイン電流が流れない状態のゲート電圧がドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・に取得される。この電圧が各列毎の増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・の閾値電圧である。増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・の閾値情報がドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・に読み出された後にサンプルトランジスタＴ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}，・・・・・をオフすることで、閾値情報は結合容量Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１，・・・・・に保持されることになる。この閾値情報の読み出しは、フレーム期間内に一度行うものであるので、２行目以降の行選択前には行わず、以降は１行目選択前に保持された閾値情報をそのまま使用する。次に、リセットトランジスタＴ_{Ｒ ｊ−１}，Ｔ_{Ｒ ｊ}，Ｔ_{Ｒ ｊ＋１}，・・・・・をオンして、ドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ
_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・をリセットする。
【００２８】
非選択期間に続く１行目の選択期間Ｔ_ＳＥＬにおいては、水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１が印加される。
【００２９】
図４において、１／６０秒間隔で水平アドレス線Ｗ_１，Ｗ_２，・・・・・，Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・に２０μ秒間、行選択パルスＶ_１，Ｖ_２，・・・・・，Ｖ_ｉ−１，Ｖ_ｉ，Ｖ_ｉ＋１，・・・・が印加されているとする。水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１が印加される１０μ秒前まで、制御用電極配線Ｃ_１に制御用電極電圧Ｖ_＋Ｌ１を印加し、導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・とを接触状態にして、自己過熱する前の温度に設定しておく。そして、水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１の印加される１０μ秒前に、制御電極３７に接続している制御用電極配線Ｃ_１に０Ｖを印加することにより導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・との接触を解除する。導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・に接続している可動部配線Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，Ｇ_ｊ＋１，・・・・・には、一定電圧０Ｖが印加されている。そして、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・への赤外線の照射により、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の温度を上昇させる。この状態で、水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１が印加されると、負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・〜垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・〜１行目の検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・〜１行目の水平アドレス線Ｗ_１〜垂直アドレス回路１０１の電流パスを、負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・により決定されるバイアス電流が流れる。このバイアス電流と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の熱電変換手段であるｐｎ接合の温度とにより検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の動作点が決まり、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の温度により変化する検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧が各列の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に発生する。そして、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・の電圧が基板電圧Ｖｓｓから検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧に変化する。
【００３０】
この垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・の電圧変化は、結合容量Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１，・・・・・によるカップリングで増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲート電圧を変化させる。したがって、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲート電圧は、非選択期間において保持された増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・の閾値情報に検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧変化情報が加わったものとなる。その結果、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・がオンされ垂直信号線電圧に応じたドレイン電流が流れ、蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・で１行目の選択期間Ｔ_ＳＥＬの期間、電流が積分されドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・が変化する。このとき、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のドレイン電流を支配するゲート電圧は、保持された閾値電圧からのシフト量により決定されるので、列毎にばらつく閾値の影響を受けない。そして、１行目選択期間Ｔ_ＳＥＬの終了後１０μ秒経過して、再び、制御用電極配線Ｃ_１に制御用電極電圧Ｖ_＋Ｌ１を印加し、導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・とを接触状態にすれば、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・に蓄積された熱を放出させることが出来る。
【００３１】
１行目選択期間Ｔ_ＳＥＬに続く１行目水平読み出し期間Ｔ_ＲＥＡＤに、水平アドレス回路１０２により水平選択トランジスタＳ_ｊ−１，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，・・・・・が順次選択されドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・が時系列で水平信号線１０４に読み出される。
【００３２】
２行目以降の動作は、サンプルトランジスタＴ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}，・・・・・の動作がないこと以外は、１行目での動作と同様である。
【００３３】
例えば、ｉ行目においては、図４に示すようにして、ｉ行目の選択期間のドレイン電流を積分し、順次読み出す。即ち、水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉが印加される１０μ秒前まで、制御用電極配線Ｃ_ｉに制御用電極電圧Ｖ_{＋Ｌ ｉ}を印加し、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・とを接触状態にして、自己過熱する前の温度に設定しておく。そして、水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉの印加される１０μ秒前に、制御電極３７に接続している制御用電極配線Ｃ_１に０Ｖを印加することにより導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・との接触を解除する。導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・に接続している可動部配線Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，Ｇ_ｊ＋１，・・・・・には、一定電圧０Ｖが印加されている。そして、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，への赤外線の照射により、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の温度を上昇させる。この状態で、水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉが印加され、ｉ行目の選択期間Ｔ_ＳＥＬが開始される。ｉ行目の選択期間Ｔ_ＳＥＬにおいては、負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・〜垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・〜ｉ行目の検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・〜ｉ行目の水平アドレス線Ｗ_ｉ〜垂直アドレス回路１０１の電流パスを、負荷ＭＯＳトランジスタＴ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}，・・・・・により決定されるバイアス電流が流れる。このバイアス電流と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の熱電変換手段であるｐｎ接合の温度とにより検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の動作点が決まり、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の温度により変化する検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧が各列の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に発生する。そして、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・の電圧が基板電圧Ｖｓｓから検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧に変化する。
【００３４】
この垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・の電圧変化は、結合容量Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１，・・・・・によるカップリングで増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲート電圧を変化させる。したがって、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のゲート電圧は、非選択期間において保持された増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・の閾値情報に検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・の出力電圧変化情報が加わったものとなる。その結果、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・がオンされ垂直信号線電圧に応じたドレイン電流が流れ、蓄積容量Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１，・・・・・でｉ行目選択期間Ｔ_ＳＥＬの期間、電流が積分されドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・が変化する。このとき、増幅トランジスタＴ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}，・・・・・のドレイン電流を支配するゲート電圧は、保持された閾値電圧からのシフト量により決定されるので、列毎にばらつく閾値の影響を受けない。そして、ｉ行目選択期間Ｔ_ＳＥＬの終了後１０μ秒経過して、再び、制御用電極配線Ｃ_１に制御用電極電圧Ｖ_{＋Ｌ ｉ}を印加し、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・とを接触状態にすれば、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・に蓄積された熱を放出させることが出来る。
【００３５】
ｉ行目選択期間Ｔ_ＳＥＬに続くｉ行目水平読み出し期間Ｔ_ＲＥＡＤに、水平アドレス回路１０２により水平選択トランジスタＳ_ｊ−１，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，・・・・・が順次選択されドレイン電圧Ｖ_ｃｊ−１，Ｖ_ｃｊ，Ｖ_ｃｊ＋１，・・・・・が時系列で水平信号線１０４に読み出される。
【００３６】
ｉ＋１行目以降の動作は、図４に示すように、ｉ行目での動作と同様であり、ｉ＋１行目選択期間のドレイン電流を積分し、順次読み出す。
【００３７】
検知部Ｘ_ｉ，ｊの温度の時間的な変化を図５に示す。ここで、図６に示すような幅Ｗ＝１０μｍ、長さＬ＝２０μｍ、厚さｔ＝０．５μｍの片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊによる熱の流れを検討してみる。この場合、熱の流れに直交する断面積Ｓ＝１０μｍ×０．５μｍ＝５μｍ^２となる。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの材料をＡｌとすれば、熱容量Ｃ＝１．６×１０^−９Ｊ／Ｋ、熱伝導係数Ｇ＝２３７Ｗ／（ｍ／Ｋ）として良いであろうから、
熱時定数τ＝Ｃ・Ｌ／Ｇ・Ｓ＝５９μｓｅｃ・・・・・（１）
となる。仮にフレームレート＝１２０ｆｐｓとすれば、垂直走査周期Ｔは、１／１２０＝８．３ｍｓであるので、熱時定数τは、垂直走査周期Ｔより２桁ほど速いことがわかる。
【００３８】
この様に、第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置によれば、機械的スイッチング素子を用いることにより、熱電変換部４１にパルス電圧を印加する際に生じる自己加熱による検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・の温度上昇を図５に示すように、リセットすることが可能となる。したがって、フレームレートを更に増加することが可能となり、高感度で高いレスポンスを有する熱型赤外線撮像装置を提供出来る。又、フレームレートを上昇させても、自己加熱現象により発生した検知部での熱上昇がブランキング時間により十分低下することが可能であるので、熱破壊現象も回避出来る。この結果、従来の熱型赤外線カメラの５〜１０倍程度高いフレームレートの熱型赤外線撮像装置を提供出来るので、乗用車の夜間前方監視へ好適となる。
【００３９】
図７〜図１４を用いて、微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊのピクセルに着目して、本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する。なお、以下に述べる赤外線撮像装置の製造方法は、一例であり、この一例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
【００４０】
（イ）まず、図７（ａ）に示すように、単結晶Ｓｉ支持基板１上に埋め込み酸化膜２、単結晶Ｓｉ層３が順次積層された、いわゆるＳＯＩ基板を準備する。　次に、フォトリソグラフィー等の技術を用いて素子分離領域を定義し、素子分離領域形成予定の部分の単結晶Ｓｉ層３を、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等の技術によりエッチング除去する。そして、図７（ｂ）に示すように、素子分離酸化膜４を化学気相堆積（ＣＶＤ）法等の技術により埋め込み、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法等の技術で平坦化する。
【００４１】
（ロ）次に、図２（ａ）に示す第１支持脚２１及び第２支持脚２２の形成予定領域の素子分離酸化膜４と埋め込み酸化膜２とを、例えばＲＩＥ等の技術により選択的にエッチング除去し、図７（ｃ）に示すような溝部５を形成する。図７（ｃ）は図１のＡ−Ａ方向に沿った断面図であり、図１のＢ−Ｂ方向に沿った断面図においては、図７（ｃ）よりも幅の狭い溝部が同時に形成される。この溝部５に第１犠牲Ｓｉ膜６をＣＶＤ法等の技術により埋め込み、ＣＭＰ法等の技術で図７（ｄ）に示すように平坦化する。この第１犠牲Ｓｉ膜６は、単結晶、多結晶、非晶質のいずれであっても構わない。　図７（ｄ）に示す平坦化工程において、いわゆる活性領域となる単結晶Ｓｉ層３の表面を保護するために、溝部５の形成工程に先立ち、単結晶Ｓｉ層３表面を酸化膜等で保護する工程を実施することがより好ましい。次に、図３に示した垂直アドレス回路１０１と水平アドレス回路１０２、可動部ドライバ１０３及び定電流源の周辺回路を構成するそれぞれのトランジスタのソース・ドレイン領域と同様に、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ}，Ｘ_{ｉ＋１，ｊ＋１}，・・・・・のｐｎ接合ダイオードを構成するためのｎ型不純物領域及びｎ型不純物領域をフォトリソグラフィー技術を用いたイオン注入等の選択的なドーピング技術により形成する。周辺回路は、通常の標準的なＭＯＳ集積回路の製造方法によれば良い。詳細は省略するが、反転防止層（チャネルストップ領域）、素子分離領域等の標準的なＭＯＳ集積回路に必要な領域を形成した後、単結晶Ｓｉ層３の表面を熱酸化して、厚さ５０ｎｍ〜１００ｎｍのゲート酸化膜を形成する。この際Ｖ_ｔｈ制御イオン注入を加えても良い。次に、ゲート酸化膜の上の全面にＣＶＤ法によりポリシリコン膜を３００ｎｍ〜６００ｎｍ程度、例えば４００ｎｍ堆積する。次にフォトレジスト膜（以下において、単に「フォトレジスト」という。）をポリシリコン膜の表面にスピン塗布する。そして、フォトリソグラフィー技術により、フォトレジストをパターニングする。そして、このフォトレジストをマスクとして、ＲＩＥ法等によりポリシリコン膜をエッチングして、ゲート電極及びポリシリコン配線（図示しない）を形成する。その後、フォトレジストを除去し、新たなフォトレジストをゲート電極の表面にスピン塗布する。そして、次に、フォトリソグラフィー技術を用いて、ＭＯＳトランジスタ形成領域にイオン注入用開口部を形成し、ポリシリコンゲート電極を露出させる。そして、露出したポリシリコンゲート電極と新たなフォトレジストをマスクとして、自己整合的に、ヒ素イオン（^７５Ａｓ^＋）をドーズ量１０^１５ｃｍ^−２のオーダーでイオン注入する。このとき、ポリシリコンゲート電極にもヒ素（^７５Ａｓ^＋）がイオン注入される。新たなフォトレジストを除去してから、単結晶Ｓｉ層３を熱処理し、注入した不純物イオンを活性化及び拡散し、単結晶Ｓｉ層３にｎ型ソース領域及びｎ型ドレイン領域を形成する。但し、単結晶Ｓｉ層３中のｎ型ソース領域、ｎ型ドレイン領域、ｎ型不純物領域及びｎ型不純物領域等は図示を省略している。
【００４２】
（ハ）次に図８に示すように、単結晶Ｓｉ層３の表面に熱酸化法若しくはＣＶＤ法を用いて、第１層間絶縁膜３３ａとしての酸化膜を厚さ０．５μｍ〜１．０μｍ程度に形成する。なお、図８〜図１４において、（ａ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ方向に沿った断面図であり、（ｂ）はそれぞれ図１のＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。更に、図示を省略しているが、周辺回路のトランジスタのソース・ドレイン領域、及びｐｎ接合ダイオードに対する配線のため、第１層間絶縁膜３３ａの所定の箇所に、コンタクトホールを開口する。更に、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりチタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等からなる金属膜を堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術等を用いたメタライゼーション技術により、金属膜をパターニングすれば、図８（ａ）に示すように、第１層金属配線として、第１検知部配線５１，第２検知部配線５２，水平アドレス線Ｗ_ｉ及び制御電極配線Ｃ_ｉが形成される。図示を省略しているが、隣接する画素（ピクセル）にも、同様に第１検知部配線５１，第２検知部配線５２，水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・及び制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・が形成されることは勿論である。それぞれの画素の第２検知部配線５２と、水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・とは同一レベル（メタライゼーションレベル）にあるので、連続した金属パターンとして、電気的に接続することが可能である。第１検知部配線５１，第２検知部配線５２，水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・及び制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・と同時に、周辺回路及びｐｎ接合ダイオードに対する第１層金属配線も形成されるが、これらも図示を省略している。
【００４３】
（ニ）次に、第１層間絶縁膜３３ａの上に、ＣＶＤ法を用いて厚さ１．０μｍ程度の第２層間絶縁膜３３ｂとしての酸化膜を形成する。第２層間絶縁膜３３ｂとしては、ＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜等を使用しても良い。そして、ＣＭＰ法等を用いて平坦化した後、図９に示すように、厚さ０．５μｍ程度の第３層間絶縁膜３４としての窒化膜を形成する。更に、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法等を手用いて、第３層間絶縁膜（窒化膜）３４の所定の位置にバイアホールを開口する。例えば、図１に示す、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・・の上部に、バイアホール５６を開口する。又、それぞれの第１検知部配線５１の端部の上部、バイアホールが開口される。その後、図９（ｂ）に示すように、第３層間絶縁膜３４の上に、第２層金属配線として、制御電極３７及び垂直信号線　Ｂ_ｊ及びＢ_ｊ＋１を形成する。制御電極３７からは、図１に示すように、制御電極補助配線５３が、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・・の上部に形成されたバイアホール５６まで延在して形成される。したがって、バイアホール５６を介して、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・・と、それぞれの制御電極３７とは電気的に接続される。図示を省略しているが、隣接する画素（ピクセル）にも、同様に制御電極３７及び垂直信号線　Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・が形成されることは勿論である。したがって、それぞれの画素の第１検知部配線５１の端部の上部と垂直信号線　Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・とはバイアホールを介して電気的に接続される。制御電極３７及び垂直信号線　Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・と同時に、周辺回路に対する第２層金属配線も形成されるが、これらも図示を省略している。第１層間絶縁膜３３ａ、第２層間絶縁膜３３ｂ及び第３層間絶縁膜３４は、図２に示すように、赤外線吸収層４２の役割と層間絶縁膜及びパッシベーション膜の役割を果たしている。
（ホ）次に、第１支持脚２１及び第２支持脚２２形成予定部の周辺部の位置に、溝部７６ａ，７７ａをＲＩＥ法若しくはＥＣＲイオンエッチング法等で形成する。更に、図１１に示すように、溝部７６ａ，７７ａを埋めるように、厚さ１．５〜３．０μｍの第２犠牲Ｓｉ膜７を堆積する。更に、ＣＭＰ法等を用いて、図１１に示すように、第２犠牲Ｓｉ膜７の表面を平坦化する。
【００４４】
（ヘ）その後、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥを用いた異なる深さのエッチングを選択的に繰り返すことにより、図１２（ｂ）に示すように、第２犠牲Ｓｉ膜７の表面に深さの異なる溝部３７ａ，３７ｂ，３７ｃを形成する。溝部３７ｃは、窒化膜３４が露出するまで行う。次に、第３層金属配線として、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりアルミニウム合金膜（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）を厚さ０．５μｍ〜１μｍ程度に形成する。この上に、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジストのマスクを形成し、このマスクを用いて、ＲＩＥにより、アルミニウム合金膜をパターニングして、図１３に示すように、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊのパターンを形成する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊのパターンは、垂直信号線　Ｂ_{ｊ ＋１}と制御電極３７のパターンの間を支持部（支柱）とする片持ち梁構造である。
【００４５】
（ト）その後、図１４に示すように、第２犠牲Ｓｉ膜７をシリコンエッチング液で除去する。このエッチングで露出した支持基板１の表面の一部を、引き続き、単結晶Ｓｉの異方性エッチャント、例えばＴＭＡＨ等の薬液を用いて、異方性エッチングを行えば、図２に示すように、微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊが形成され、本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置が完成する。
【００４６】
上記説明においては、第１犠牲Ｓｉ膜６及び第２犠牲Ｓｉ膜７のエッチング除去工程と、それに続く支持基板１の異方性エッチング工程として、独立に説明したが、これらのエッチングに用いる薬液は、基本的に同一の薬液であるので、実際の工程においては、図１３の形状となった後に、例えばＴＭＡＨ等の薬液によるエッチングを行うことで、図１４の形状を意識することなく、最終形状である図２の構造を得ることが出来る。
【００４７】
図７〜図１４においては、ＳＯＩ基板を用いた赤外線撮像装置の製造方法を説明したが、ＳＯＩ基板を用いなくても、赤外線撮像装置を製造することも可能である。図１５及び図１６を用いて、本発明の第１の実施の形態の変形例（第１の変形例）に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する。
【００４８】
（イ）まず、Ｓｉ基板３１の主表面に垂直アドレス回路１０１と水平アドレス回路１０２、可動部ドライバ１０３及び定電流源等の周辺回路を形成する。次に周辺回路のＭＯＳ集積回路に対しては層間絶縁膜として機能する下地酸化膜３２を、厚さ１μｍ程度に堆積する。例えば、下地酸化膜３２は、ＣＶＤ法により堆積された膜厚０．５μｍ程度の酸化膜と、この酸化膜の上の膜厚０．５μｍ程度のＰＳＧ膜又はＢＰＳＧ膜の２層構造から構成された複合膜で良い。この複合膜の上層のＢＰＳＧ膜は、リフローされて下地酸化膜３２の表面が平坦化される。次に、図１５（ａ）に示すように、下地酸化膜３２に対して、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法を用いて、Ｓｉ基板３１の表面の一部を露出するように選択的に溝部６１，６２，６３を設ける。これらの溝部６１，６２，６３は、第１検知部配線５１，熱電変換部４１、第２検知部配線５２を形成するための第１検知部配線形成用溝部６１、熱電変換部形成用溝部６２及び第２検知部配線形成用溝部６３である。そして、溝部６１，６２，６３が設けられた下地酸化膜３２の表面に、図１５（ａ）に示すように、鞘層（ＳｉＯ_２膜）３５をＣＶＤ法で堆積する。
【００４９】
（ロ）そして、鞘層（ＳｉＯ_２膜）３５で被覆された溝部６１，６２，６３を埋めるように、厚さ１．０〜１．５μｍのボロメータポリシリコン４１を堆積する。更に、ＣＭＰを用いて、図１５（ｂ）に示すように、ボロメータポリシリコン４１の表面を鞘層（ＳｉＯ_２膜）３５が露出するまで平坦化させ、ボロメータポリシリコン４１を溝部６１，６２，６３のそれぞれの内部に埋め込む。図示を省略するが、この後、ｐ^＋型ドープドポリシリコン４１を用意し、このｐ^＋型ドープドポリシリコン４１の表面にｎ型不純物イオンを選択的にイオン注入してカソード領域を形成し、ｐｎ接合ダイオードを構成しても良い。
【００５０】
（ハ）次に、フォトレジストからなるエッチングマスクを用いて、第１検知部配線形成用溝部６１及び第２検知部配線形成用溝部６３のそれぞれの内部に埋め込まれたボロメータポリシリコン４１をエッチング除去する。更に、エッチングマスクとして用いたフォトレジストをリフトオフマスクとして用い、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりＴｉからなる金属膜６４を堆積する。その後、リフトオフマスクとして用いたフォトレジストを除去すれば、第１検知部配線形成用溝部６１及び第２検知部配線形成用溝部６３のそれぞれの内部にＴｉからなる金属膜が埋め込まれる。更に、ＣＭＰ法を用いて、図１５（ｃ）に示すように、金属膜の表面を下地酸化膜３２が露出するまで平坦化させ、Ｔｉからなる金属膜の表面のレベルを、下地酸化膜３２の表面のレベル及びボロメータポリシリコン４１の表面のレベルと一致させる。この結果、Ｔｉからなる第１検知部配線５１及び第２検知部配線５２が、第１検知部配線形成用溝部６１及び第２検知部配線形成用溝部６３のそれぞれの内部に下地酸化膜３２及び素子分離酸化膜４を介して埋め込まれる。更に、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングされたフォトレジストをマスクにして、ＲＩＥ法若しくはＥＣＲイオンエッチング法等により下地酸化膜３２をエッチングし、図３に示した赤外線撮像装置の周辺回路１０１，１０２，１０３，・・・・・を構成する各トランジスタに対するコンタクトホールを開口する。そして、このコンタクトホールを形成に用いたフォトレジストを除去する。次に、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりＷ膜を厚さ０．５μｍ程度に形成する。この上に、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジストのエッチングマスクを形成し、このエッチングマスクを用いて、これをＲＩＥ法により、Ｗ膜をパターニングして、周辺回路１０１，１０２，１０３，・・・・・を構成する各トランジスタに対するコンタクトプラグを埋め込む。更に同時に、
図１５（ｃ）に示すように水平アドレス線Ｗ_ｉ及び制御電極配線Ｃ_ｉのパターンを形成する。図示を省略しているが、隣接する画素（ピクセル）にも、同様に水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・及び制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・が形成される。水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・及び制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・と同時に、周辺回路等に対する金属配線も形成されるが、これらも図示を省略している。このとき、ボロメータポリシリコン４１と支持脚溝部６１，６３のそれぞれの内部に埋め込まれた第１検知部配線５１及び第２検知部配線５２とがＷ膜で接続される。又、各画素の第２検知部配線５２と水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・とが互いに接続される。
【００５１】
（ニ）この後、図１５（ｄ−１）に示すように、厚さ０．５μｍ〜１．５μｍ程度の酸化膜３３及び厚さ０．５μｍの窒化膜３４を全面にＣＶＤ法で堆積する。図１５（ｄ−１）は、図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。酸化膜３３及び窒化膜３４とからなる複合膜は、検知部Ｘ_ｉ，ｊにおいては、赤外線吸収層４２として機能するが、周辺回路１０１，１０２，１０３，・・・・・部では、層間絶縁膜として機能する。そして、フォトリソグラフィー技術を用いてパターニングされたフォトレジストをマスクにして、ＲＩＥ法若しくはＥＣＲイオンエッチング法等により層間絶縁膜３３，３４をエッチングし、赤外線撮像装置の周辺回路１０１，１０２，１０３，・・・・・の第１層金属配線、第１検知部配線５１と垂直信号線　Ｂ_ｊのパターンとを接続するための接続金属（プラグ）に対するバイアホールを開口する。次に、第２層金属配線として、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりシリコンなどを含有するアルミニウム合金膜（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）を厚さ０．５μｍ程度に形成する。この上に、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジストのマスクを形成し、このマスクを用いて、これをＲＩＥ法により、アルミニウム合金膜をパターニングして、周辺回路１０１，１０２，１０３，・・・・・を構成する各トランジスタに対するバイアプラグと同時に、第２層金属配線として、図１５（ｄ−２）に示すように、垂直信号線Ｂ_{ｊ ＋１}及び制御電極３７のパターンを同時に形成する。図１５（ｄ−２）は、図１のＢ−Ｂ方向から見た場合に相当し、図１５（ｄ−１）に直交する方向の断面図である。以下の説明において、図１６（ｅ−２）、（ｆ−２）は、同様に図１のＢ−Ｂ方向から見た断面図であり、図１６（ｅ−１）、（ｆ−１）は、同様に図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。図１５（ｄ−２）において、図示を省略しているが、隣接する画素（ピクセル）にも、同様に制御電極３７及び垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・が形成されることは勿論である。したがって、それぞれの画素の第１検知部配線５１の端部の上部と垂直信号線　Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・とはバイアホールを介して電気的に接続される。制御電極３７及び垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・と同時に、周辺回路に対する金属配線も形成されるが、これらも図示を省略している。その後、この第２層金属配線や垂直信号線Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・のパターニングに用いたフォトレジストを除去する。
【００５２】
（ホ）そして、窒化膜３４、制御電極配線３７及び第２層金属配線Ｂ_ｊ−２，　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・の上に新たなフォトレジストを塗布する。更に、フォトリソグラフィー技術を用いてフォトレジストをパターニングする。このパターニングされたフォトレジストを用いて、ＲＩＥ法若しくはＥＣＲイオンエッチング法等により、窒化膜３４及び酸化膜３３を選択的にエッチング除去し、溝部を形成する。更に、溝部を埋めるように、厚さ１．５〜３．０μｍの犠牲ポリシリコン膜３６を堆積する。更に、ＣＭＰ法を用いて、図１６（ｅ−１）及び（ｅ−２）に示すように、犠牲ポリシリコン膜３６の表面を平坦化する。
【００５３】
（ヘ）その後、フォトリソグラフィー技術及びＲＩＥ法を用いた異なる深さのエッチングを選択的に繰り返すことにより、犠牲ポリシリコン膜３６の表面に深さの異なる溝部を形成する。更に、各画素の制御電極３７と垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，　Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・のそれぞれの間の位置の犠牲ポリシリコン膜３６を選択的に窒化膜３４が露出するまで除去しコンタクトホールを開口する。次に、第３層金属配線として、スパッタリング法又は電子ビーム真空蒸着法等によりアルミニウム合金膜（Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ）を厚さ０．５μｍ〜１μｍ程度に形成する。この上に、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジストのマスクを形成し、このマスクを用いて、ＲＩＥ法により、アルミニウム合金膜をパターニングして、図１６（ｆ−１）及び（ｆ−２）に示すように、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊのパターンを形成する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊのパターンは、制御電極３７と垂直信号線Ｂ_ｊ＋１のパターンの間を支持部（支柱）とする片持ち梁構造である。同様に、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ，ｊ＋１}，Ｍ_{ｉ，ｊ＋２}，Ｍ_{ｉ，ｊ＋３}，・・・・・のパターンは、各画素の制御電極３７と垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ＋１，Ｂ_ｊ＋２，Ｂ_ｊ＋３，・・・・・のパターンの間を支持部（支柱）とする片持ち梁構造である。
【００５４】
（ト）その後、犠牲ポリシリコン膜３６をシリコンエッチング液で除去し、このエッチングで露出したＳｉ基板３１の表面の一部を、引き続きシリコンエッチング液で除去すれば、図２と同様な微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊが形成され、本発明の第１の実施の形態の変形例（第１の変形例）に係る赤外線撮像装置が完成する。この場合、本発明の「基体」は、Ｓｉ基板３１とその上部の下地酸化膜３２とで構成される。
【００５５】
図１７に、第１の実施の形態の他の変形例（第２の変形例）に係る赤外線撮像装置を示す（図１のＢ−Ｂ方向に沿った断面図に対応する。）。図２と異なり、微少空洞領域がＳｉ基板３１とその上部の下地酸化膜３２とで構成される基体の表面に浅く形成されている。このため、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊと検知部Ｘ_ｉ，ｊとを接触状態にした状態では、検知部Ｘ_ｉ，ｊが弾性変形で下方に沈み、その底部がＳｉ基板３１に接触する。水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉが印加され、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・が選択されると、導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・とは非接触状態になる。この場合、図１７に示すように、弾性で、検知部Ｘ_ｉ，ｊの底部はＳｉ基板３１から浮き上がり、検知部Ｘ_ｉ，ｊの底部はＳｉ基板３１と非接触状態となる。即ち、ブランキング状態では、熱抵抗を小さくし、より熱の流れを良好とすると同時に、導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と、対応する検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ，Ｘ_{ｉ，ｊ＋１}，・・・・・とがそれぞえ接触することによる応力変形が小さくなるので、機械的強度を維持することが出来、長寿命である。
【００５６】
（第２の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置においては、制御電極３７は、検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・を囲む支持基板（単結晶Ｓｉ）１の表面に配置されていた。本発明の第２の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置は、図１８及び図１９に示すように、制御電極３８が検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・・・・・・の内部に配置されている点が第１の実施形態と異なる。又、第２の実施形態においては、基体がＳｉ基板３１とその上部の下地酸化膜３２とで構成される場合で説明するが、ＳＯＩ構造の基体でも良いことは勿論である。
【００５７】
即ち、第２の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の機械的スイッチング素子は、基体（３１，３２）の表面に配置された可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・に電気的に接続され、且つ基体（３１，３２）に固定端が固定され、この固定端側から検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・と、基体（３１，３２）の表面に配置された制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・に電気的に接続され、且つ検知部の表面に配置された制御電極３８とを備える。可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・を介して可動部に供給される電圧と、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・を介して制御電極３８に供給される電圧を調整することにより、静電引力で、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・のそれぞれの自由端を検知部に接触若しくは、近接させる。第２支持脚２２の内部には、熱電変換部４１をそれぞれ水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・に接続する第２検知部配線５２と共に、制御電極３８と制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・とを接続するための制御電極補助配線５３が収納されている。
【００５８】
この様に制御電極３８を検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・内に配置することにより、機械的スイッチング素子として機能する制御電極３８及びこれに対向する導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・の電極部分の有効面積が大きくなり、結果として低電圧での熱放散用スイッチ動作が可能となる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図２０に示すように、本発明の第３の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の平面構造は、第１の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置と同様に、制御電極３７が、検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・・・・・・を囲むＳｉ基板３１の表面に配置されている。即ち、第３の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の機械的スイッチング素子は、基体（３１，３２）の表面に配置された可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・に電気的に接続され、且つ基体（３１，３２）に固定端が固定され、この固定端側から検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・と、基体（３１，３２）の表面に配置された制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・に電気的に接続され、且つ基体（３１，３２）の表面において固定端と自由端の間に配置された制御電極３７とを備える。
【００６０】
しかし、図２１に示す図２０のＢ−Ｂ方向に沿った断面構造から明らかなように、検知部Ｘ_ｉ，ｊは、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの上方に配置され、赤外線を吸収する赤外線吸収層４２と、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの下方に配置され、赤外線吸収層４２において発生した熱を電気信号に変換する熱電変換部４１と、赤外線吸収層４２と熱電変換部４１とを熱的に接続し、且つ赤外線吸収層４２を熱電変換部４１に対して機械的に支持する支持部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄとを備える。即ち、各ピクセルの赤外線吸収層４２が４本の支持部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄで支えられた傘構造をなしている。但し、図２１においては、４本の支持部の内、５４ａ，５４ｂのみが示され、断面（紙面）より手前の支持部５４ｃ，５４ｄは図示を省略している。図２０においては、２点鎖線（想像線）で赤外線吸収層４２で示し、赤外線吸収層４２の下に接続される４本の支持部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの構造を明示している。
【００６１】
赤外線吸収層４２は、熱電導率の高い４本の支持部（導電性支持部）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ介して熱電変換部４１に接続されている。第３の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置においては、熱電変換部４１の上部の酸化膜３３ａ，３３ｂ及び窒化膜３４とからなる複合膜は、層間絶縁膜として機能しているに過ぎない。図２１から明らかなように、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊは赤外線吸収層４２と熱電変換部４１の間に配置されている。
【００６２】
第１の実施形態及び第２の実施形態では、金属性の導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊが赤外線吸収層４２の上に配置されているために照射された赤外線が導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊで反射され、赤外線吸収率が低下してしまう。図２０及び図２１に示す第３の実施形態の構造においては、赤外線吸収層４２が導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊの上に位置するため、照射された赤外線はすべて赤外線吸収層４２にて吸収することが可能となる。このため、第３の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の赤外線吸収率は、極めて高くなる。又、図２０の２点鎖線（想像線）で示すように、赤外線吸収層４２をＳｉ基板３１の上の領域まで、広い面積に張り出した構造とすることが可能となる。つまり、第３の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の各ピクセルの赤外線吸収の開口率は、第１及び第２の実施形態に比し、十分に増大させることが出来る。図２０において、２点鎖線（想像線）の領域を互いに隣接するまで広げれば、赤外線の不感部となるデッドスペースを少なくすることも可能となる。
【００６３】
（第４の実施形態）
図１８及び図１９に示した第２の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置は、制御電極３８を検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・内に配置し、機械的スイッチング素子として機能する制御電極３８及びこれに対向する導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・の電極部分の有効面積が大きくなり、結果として低電圧での熱放散用スイッチ動作が可能となる。しかし、図１８に明らかなように、制御電極３８が、各ピクセルの赤外線吸収の開口率を低下させている。
【００６４】
図２２に示す本発明の第４の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置においては、第２の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置と同様に、制御電極３８が検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・内に配置されている。しかし、各ピクセルの赤外線吸収層４２が、第３の実施形態と同様に、４本の支持部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄで支えられた傘構造をなしている。図２３においては、４本の支持部の内、５４ａ，５４ｂのみが示され、断面（紙面）より手前の支持部５４ｃ，５４ｄは図示が省略されている。図２２の２点鎖線（想像線）で示される領域が、赤外線吸収層４２である。
【００６５】
第３の実施形態で説明したと同様に、赤外線吸収層４２は、熱電導率の高い４本の支持部（導電性支持部）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ介して熱電変換部４１に接続されている。そして、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊは赤外線吸収層４２と熱電変換部４１の間に配置されている。つまり、赤外線吸収層４２が導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊの上に位置するため、照射された赤外線はすべて赤外線吸収層４２にて吸収することが可能となる。このため、第４の実施形態に係る熱型赤外線撮像装置の赤外線吸収率は、極めて高くなると同時に、低電圧での熱放散用スイッチ動作が可能となる利点を合わせ持つことが可能となる。
【００６６】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施の形態に係る赤外線撮像装置は、図２４に示すように、複数の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と、この複数の垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に対し垂直方向に伸延する複数の水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・により構成されたマトリクスの内部に、それぞれ画素（ピクセル）を構成する検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・が２次元配置されている。各画素の検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・は、それぞれ対応する垂直スイッチングトランジスタＴ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ・・・・・を備え、それぞれ第２検知部配線５２を介して互いに接続されている。即ち、各画素の検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の一方の電極は、それぞれ対応する垂直スイッチングトランジスタＴ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ・・・・・のドレイン電極に接続されている。例えば、図２６に示すように、各画素の検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・が、ｐｎ接合ダイオードで構成されているとすれば、ｐｎ接合ダイオードＸ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の一方の電極（アノード電極）は、それぞれ対応する垂直スイッチングトランジスタＴ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ・・・・・のドレイン電極に、それぞれ第２検知部配線５２を介して互いに接続されている。各画素の検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の他方の電極は、共通電位（例えば接地電位）に接続されている。垂直スイッチングトランジスタＴ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ・・・・・のゲート電極は、各行毎に、水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・に接続されている。垂直スイッチングトランジスタＴ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ・・・・・のソース電極は、各列毎に、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・に接続されている。更に、垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・と平行して、可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・が走行している。又、水平アドレス線Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・と平行して、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・が走行している。
【００６７】
図２５（ａ）は、図２４のＡ−Ａ方向に沿った断面図で、図２５（ｂ）は、図２４のＢ−Ｂ方向に沿った断面図で、検知部Ｘ_ｉ，ｊが、微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊの内部に中空状態で収納されていることが示されている。この中空構造は、検知部Ｘ_ｉ，ｊをＳｉ基板３１から熱的分離状態にするために形成されている。図２４及び図２５（ａ）に示すように、各ピクセルを構成する検知部Ｘ_ｉ，ｊは、Ｓｉ基板３１、及びＳｉ基板３１の上部の下地酸化膜３２に対して、熱的抵抗の大きな第１支持脚２１及び第２支持脚２２により中空状態で支持し、熱的分離状態を維持している。微少空洞領域Ｑ_ｉ，ｊは、Ｓｉ基板３１の一部を選択的に除去した凹部の底部に逆ピラミッド形状に構成されている。Ｓｉ基板３１の表面の一部には、垂直スイッチングトランジスタＴ_ｉ，ｊのソース領域７１及びドレイン領域７２が形成されている。ソース領域７１とドレイン領域７２の間に位置する下地酸化膜３２内部に垂直スイッチングトランジスタＴ_ｉ，ｊのゲート電極７３が埋め込まれている。図２４に示す検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・は、それぞれ、図２５に示すように、入射赤外線を吸収し熱に変換する赤外線吸収層４２と、赤外線吸収層４２で発生した熱による温度変化を電気信号に変換する熱電変換部４１を含んでいる。熱電変換部４１は、ポリシリコン層の表面に不純物を選択的にドープしたｐｎ接合ダイオードを集積化した構造である。ポリシリコン層４１の底面と側面を、それぞれ酸化膜からなる鞘層３５が覆っている。ｐｎ接合ダイオードの代わりに、ドープドポリシリコン、ＶＯ_２、Ｔｉ等のボロメータが採用可能である。熱電変換部４１の上には、層間絶縁膜３３としての酸化膜が配置されている。この酸化膜３３の上部には窒化膜３４が配置されている。酸化膜３３と、この上部の窒化膜３４とからなる複合膜で、赤外線吸収層４２が構成されている。赤外線吸収層４２は、熱電変換部４１と実質的に同一の形状で配置されている。
【００６８】
図２４及び図２５（ａ）に示すように、第１支持脚２１の内部には熱電変換部４１を共通電位（接地電位）に接続する第１検知部配線５１、第２支持脚２２の内部には熱電変換部４１を垂直スイッチングトランジスタＴ_ｉ，ｊのドレイン電極に_ｉに接続する第２検知部配線５２が埋め込まれている。第１検知部配線５１及び第２検知部配線５２は、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｏ等の高融点金属、これらのシリサイド等、或いはこれらのシリサイドを用いたポリサイドで構成しても良い。
【００６９】
更に、図２４及び図２５（ｂ）に示すように、各ピクセルには、制御電極３７が設けられている。各ピクセルの制御電極３７は、制御電極補助配線５３を介して、それぞれ制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・に接続され、制御電極配線Ｃ_ｉ−１，Ｃ_ｉ，Ｃ_ｉ＋１，・・・・・を介して電圧が印加される。図２５（ｂ）に示すように、各ピクセルの制御電極３７に対向して、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・が設けられ、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・は、可動部配線Ｇ_ｊ−２，Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，・・・・・に接続されている。導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・は、それぞれＳｉ基板３１の上部の下地酸化膜３２、酸化膜３３、窒化膜３４からなる積層構造の表面に固定端が固定され、この固定端側から検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の上部に自由端が延在する構造である。制御電極３７、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊにより、機械的スイッチング素子が構成されている。この導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ，・・・・・はＡｌ，Ｃｕ，Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗなどの導電性材料が適当である。
【００７０】
図２５は、水平アドレス線Ｗ_ｉに行選択パルスＶ_ｉが印加されている状態における検知部Ｘ_ｉ，ｊの選択状態を示している。行選択パルスＶ_ｉが印加される直前のブランキング状態では、制御用電極配線Ｃ_ｉに制御用電極電圧Ｖ_{＋Ｌ ｉ}を印加することにより、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊを撓ませ、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊを接触状態にし、検知部Ｘ_ｉ，ｊに蓄積された熱を熱伝導で放出する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊとを接触状態にすると、導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端を介して検知部Ｘ_ｉ，ｊの熱はＳｉ基板３１に一瞬にして熱伝導で移動し、検知部Ｘ_ｉ，ｊの温度は自己過熱する前の温度に安定する。導電性可動部Ｍ_ｉ，ｊの自由端と検知部Ｘ_ｉ，ｊとの接触状態が解除された選択状態では、赤外線吸収層４２に赤外線が照射されると、その赤外線強度に対応して赤外線吸収層４２の温度が上昇する。
【００７１】
図２６の等価回路において、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊで代表して、機械的スイッチング素子を表示している。図２６に示される抵抗ｒ_{ｉ−１，ｊ−１}，ｒ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，ｒ_{ｉ，ｊ−１}，ｒ_ｉ，ｊは、図２５に示した赤外線吸収層４２の有する熱抵抗及び導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊを赤外線吸収層４２に接触させたときの熱的コンタクト抵抗の合計となる熱抵抗を表す。導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊを赤外線吸収層４２に接触させたとき、図２５に示すように、大部分の熱は窒化膜３４、酸化膜３３を介して、基体（３１，３２）に流れるが、この熱の流れは、図２６の等価回路においては、図示を省略している。図２６の等価回路において、例えば、１／６０秒間隔で水平アドレス線Ｗ_１，Ｗ_２，・・・・・，Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１，・・・・・に２０μ秒間、行選択パルスＶ_１，Ｖ_２，・・・・・，Ｖ_ｉ−１，Ｖ_ｉ，Ｖ_ｉ＋１，・・・・が印加されているとする。水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１が印加される１０μ秒前まで、制御用電極配線Ｃ_１に制御用電極電圧Ｖ_＋Ｌ１を印加し、導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・とを接触状態にして、自己過熱する前の温度に設定しておく。そして、水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１の印加される１０μ秒前に、制御電極３７に接続している制御用電極配線Ｃ_１に０Ｖを印加することにより導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・と検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・との接触を解除する。導電性可動部Ｍ_{１，ｊ−１}，Ｍ_１，ｊ，Ｍ_{１，ｊ＋１}，・・・・・に接続している可動部配線Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，Ｇ_ｊ＋１，・・・・・には、一定電圧０Ｖが印加されている。そして、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・への赤外線の照射により、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の温度を上昇させる。この状態で、水平アドレス線Ｗ_１に行選択パルスＶ_１が印加され、水平アドレス回路１０２により水平選択トランジスタＳ_ｊ−１，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１，・・・・・が順次選択されると、
垂直信号線　Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１，・・・・・を介して、検知部Ｘ_{１，ｊ−１}，Ｘ_１，ｊ，Ｘ_{１，ｊ＋１}，・・・・・の信号が、時系列で水平信号線１０４に読み出される。
【００７２】
この様に、第５の実施の形態に係る赤外線撮像装置によれば、機械的スイッチング素子を用いることにより、熱電変換部４１にパルス電圧を印加する際に生じる自己加熱による検知部Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ・・・・・の温度上昇を、リセットすることが可能となる。したがって、フレームレートを更に増加することが可能となり、高感度で高いレスポンスを有する熱型赤外線撮像装置を提供出来る。又、フレームレートを上昇させても、自己加熱現象により発生した検知部での熱上昇がブランキング時間により十分低下することが可能であるので、熱破壊現象も回避出来る。
【００７３】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７４】
既に述べた第１〜第５の実施の形態の説明においては、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊとして金属材料を用いているが、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊの一部に制御電極３７によって引力を発生する材料が使ってあれば良い。又、導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊには０Ｖの電圧を印加しているが、フローティングしていても良く、機械的スイッチング素子が第１〜第５の実施の形態と同様の動作となるならば制御電極３７と導電性可動部Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊに与える電圧の組み合わせは自由である。
【００７５】
既に述べた第１〜第５の実施の形態の説明においては、ブランキング状態で、片持ち梁構造の導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}を撓ませ、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}を接触状態にし、検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}に蓄積された熱を熱伝導で放出する場合について説明した。しかし、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}とを完全な接触状態にせず、０．５〜０．１μｍ程度、若しくはこれ以下のミクロなギャップ（間隙部）を介して近接さるような機械的スイッチング素子としても、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}との間に輻射による熱の流れが形成出来る。輻射による熱の流れは、熱伝導に比し小さいので、図３や図２６に示す熱抵抗ｒ_{ｉ−１，ｊ−１}，ｒ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，ｒ_{ｉ，ｊ−１}，ｒ_ｉ，ｊの値は大きくなる。しかし、導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}とが機械的に接触することによる物理的疲労が回避出来るので、熱型赤外線撮像装置の長寿命化に効果がある。導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と検知部Ｘ_{ｉ，ｊ−１}との間のミクロなギャップを確保するためには、所定の高さのスペーサを導電性可動部Ｍ_{ｉ，ｊ−１}と支持基板（単結晶Ｓｉ）１の表面の間に設けておけば良い。
【００７６】
既に述べた第１〜第５の実施の形態の説明においては、垂直信号線及び水平アドレス線とからなるＸ−Ｙマトリクスを構成た２次元赤外線撮像装置（エリア型赤外線撮像装置）について説明した。しかし、水平アドレス線を１本のままとして、１次元赤外線撮像装置（ライン型赤外線撮像装置）としても良いことは勿論である。
【００７７】
この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、フレームレートを上昇させても感度を低下させることなく、且つ自己加熱現象による熱破壊を起こすことがない熱型赤外線撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の画素の配列の一部（２×２部分）を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のＡ−Ａ方向に沿った断面図で、図２（ｂ）はＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置（センサアレイ）の周辺回路を含めた簡略化した等価回路である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置における垂直信号線に印加される読み出し電圧と、制御用電極配線に印加される制御用電極電圧との関係を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置における検知部の温度の時間的な変化を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置における片持ち梁構造の可動部による熱の流れを検討するための片持ち梁構造の寸法を例示する模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その３）。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その４）。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その５）。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その６）。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その７）。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その８）。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の変形例（第１の変形例）に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。
【図１６】本発明の第１の実施の形態の変形例（第１の変形例）に係る赤外線撮像装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の他の変形例（第２の変形例）に係る赤外線撮像装置の画素の断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係る赤外線撮像装置の画素の配列の一部（２×２部分）を示す平面図である。
【図１９】図１８のＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態に係る赤外線撮像装置の画素の配列の一部（２×２部分）を示す平面図である。
【図２１】図２０のＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態に係る赤外線撮像装置の画素の配列の一部（２×２部分）を示す平面図である。
【図２３】図２２のＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。
【図２４】本発明の第５の実施の形態に係る赤外線撮像装置の画素の配列の一部（２×２部分）を示す平面図である。
【図２５】図２５（ａ）は図２４のＡ−Ａ方向に沿った断面図で、図２５（ｂ）はＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。
【図２６】本発明の第５の実施の形態に係る赤外線撮像装置（センサアレイ）の周辺回路を含めた簡略化した等価回路である。
【図２７】従来の熱型赤外線撮像装置における自己加熱現象による検知部の温度の時間的な変化を示す図である（フレームレートが低い場合。）。
【図２８】従来の熱型赤外線撮像装置における自己加熱現象による検知部の温度の時間的な変化を示す図である（フレームレートが高い場合。）。画素の配列の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
１　支持基板（単結晶Ｓｉ）
２　埋め込み酸化膜
３　単結晶Ｓｉ層
４　素子分離酸化膜
５，７６ａ，７６ｂ，７７ａ，７７ｂ　溝部
６　第１犠牲Ｓｉ膜
７　第２犠牲Ｓｉ膜
２１　第１支持脚
２２　第２支持脚
３１　基体（Ｓｉ基板）
３２　下地酸化膜
３３　酸化膜
３３ａ　第１層間絶縁膜（酸化膜）
３３ｂ　第２層間絶縁膜（酸化膜）
３４　窒化膜（第３層間絶縁膜）
３５　鞘層
３６　犠牲ポリシリコン膜
３７，３８　制御電極
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ　溝部
４１　熱電変換部（単結晶Ｓｉ層又はボロメータポリシリコン）
４２　赤外線吸収層
５１　第１検知部配線
５２　第２検知部配線
５３　制御電極補助配線
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ　支持部
５５　空洞形成用ポリシリコン
６１　第１検知部配線形成用溝部
６２　熱電変換部形成用溝部
６３　第２検知部配線形成用溝部
６４　金属膜
７６，７７　スリット部
８３　フォトレジスト
７１　ソース領域
７２　ドレイン領域
７３　ゲート電極７３
７４　ゲート酸化膜
１０１　垂直アドレス回路
１０２　水平アドレス回路
１０３　可動部ドライバ
１０４　水平信号線
１０５　定電流源
Ａ_ｊ−１，Ａ_ｊ，Ａ_ｊ＋１　増幅読み出し回路
Ｂ_ｊ−１，Ｂ_ｊ，Ｂ_ｊ＋１　垂直信号線
Ｃ_ｃｊ−１，Ｃ_ｃｊ，Ｃ_ｃｊ＋１　結合容量
Ｃ_{ｉ −１}，Ｃｉ，Ｃ_{ｉ ＋１}　制御電極配線
Ｃｓ_ｊ−１，Ｃｓ_ｊ，Ｃｓ_ｊ＋１　蓄積容量
Ｇ_ｊ−１，Ｇ_ｊ，Ｇ_ｊ＋１　可動部配線
Ｈ_ｊ−１，Ｈ_ｊ，Ｈ_ｊ＋１水平選択線
Ｍ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｍ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｍ_{ｉ，ｊ−１}，Ｍ_ｉ，ｊ　可動部
Ｗ_ｉ−１，Ｗ_ｉ，Ｗ_ｉ＋１　　水平アドレス線
Ｑ_{ｉ，ｊ−１}，Ｑ_ｉ，ｊ　微少空洞領域
ｒ_{ｉ−１，ｊ−１}，ｒ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，ｒ_{ｉ，ｊ−１}，ｒ_ｉ，ｊ　抵抗
Ｓ_ｊ−１，Ｓ_ｊ，Ｓ_ｊ＋１　水平スイッチトランジスタ
Ｔ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｔ_{ｉ−１，ｊ}，Ｔ_{ｉ，ｊ−１}，Ｔ_ｉ，ｊ　垂直スイッチングトランジスタ
Ｔ_{ｄ ｊ−１}，Ｔ_{ｄ ｊ}，Ｔ_{ｄ ｊ＋１}　負荷ＭＯＳトランジスタ
Ｔ_{Ａ ｊ−１}，Ｔ_{Ａ ｊ}，Ｔ_{Ａ ｊ＋１}　増幅トランジスタ
Ｔ_{Ｒ ｊ−１}，Ｔ_{Ｒ ｊ}，Ｔ_{Ｒ ｊ＋１}　リセットトランジスタ
Ｔ_{Ｓ ｊ−１}，Ｔ_{Ｓ ｊ}，Ｔ_{Ｓ ｊ＋１}　サンプルトランジスタ
Ｘ_{ｉ−１，ｊ−１}，Ｘ_{ｉ−１，ｊ}，・・・・・，Ｘ_{ｉ，ｊ−１}，Ｘ_ｉ，ｊ　検知部

Claims (5)

1. 複数の微小空洞領域を表面に配置した基体と、
   前記微小空洞領域に、前記基体からそれぞれ熱的分離状態で支持された赤外線を検知する複数の検知部と、
   前記基体と前記複数個の検知部との間にそれぞれ設けられ、前記検知部が検知した赤外線を電気信号として読み出すタイミングにおいて前記熱的分離状態を維持し、前記タイミング以外のブランキング時において、前記熱的分離状態を短絡し、前記検知部に蓄積される熱を前記基体に放散させる機械的スイッチング素子
   とを備えることを特徴とする赤外線撮像装置。
2. 前記機械的スイッチング素子は、
   前記基体の表面に配置された可動部配線に電気的に接続され、且つ前記基体に固定端が固定され、該固定端側から前記検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部と、
   前記基体の表面に配置された制御電極配線に電気的に接続され、且つ前記基体の表面において前記固定端と自由端の間に配置された制御電極とを備え、
   前記可動部配線を介して前記可動部に供給される電圧と、前記制御電極配線を介して前記制御電極に供給される電圧を調整することにより、静電引力で、前記自由端を前記検知部に接触若しくは、近接させることを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。
3. 前記機械的スイッチング素子は、
   前記基体の表面に配置された可動部配線に電気的に接続され、且つ前記基体に固定端が固定され、該固定端側から前記検知部の上部に自由端が延在する片持ち梁構造の導電性可動部と、
   前記基体の表面に配置された制御電極配線に電気的に接続され、且つ前記検知部の表面に配置された制御電極とを備え、
   前記可動部配線を介して前記可動部に供給される電圧と、前記制御電極配線を介して前記制御電極に供給される電圧を調整することにより、静電引力で、前記自由端を前記検知部に接触若しくは、近接させることを特徴とする請求項１に記載の赤外線撮像装置。
4. 前記検知部は、
   前記赤外線を吸収する赤外線吸収層と、
   前記赤外線吸収層において発生した熱を前記電気信号に変換する熱電変換部と、
   前記赤外線吸収層と前記熱電変換部とを熱的に接続し、且つ前記赤外線吸収層を前記熱電変換部に対して機械的に支持する支持部
   とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の赤外線撮像装置。
5. 前記検知部は、
   前記導電性可動部の上方に配置され、前記赤外線を吸収する赤外線吸収層と、
   前記導電性可動部の下方に配置され、前記赤外線吸収層において発生した熱を前記電気信号に変換する熱電変換部と、
   前記赤外線吸収層と前記熱電変換部とを熱的に接続し、且つ前記赤外線吸収層を前記熱電変換部に対して機械的に支持する支持部
   とを備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の赤外線撮像装置。

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