JP2012013661A - 赤外線撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度化が可能な赤外線撮像素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、赤外線検出基板１０１と、対向基板２０１と、を備えた赤外線撮像素子が提供される。赤外線検出基板は、検出素子基板１０５と、検出素子基板の第１主面１０１ａの側に設けられ検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部１１０と、第１主面上において赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部１２０と、を含む。対向基板は、第１主面に対向する第２主面２０１ａを有する。対向基板は、第２主面上に設けられ赤外線検出画素部と離間し赤外線検出画素部に対向する複数のレンズ部２１０と、第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、第１突出部と当接する第２突出部２２０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、赤外線撮像素子及びその製造方法に関する。

冷却装置を必要としない非冷却型の熱型赤外線撮像素子の高感度化が望まれている。
赤外線撮像素子の高感度化のために、熱電変換素子と、画素領域外に設けられた凸部と、この凸部上に置かれ熱電変換素子に入射する赤外線を集光するマイクロレンズと、を有する構成が知られている。

しかしながら、この構成においては、マイクロレンズは画素領域外の凸部によって支えられるため、マイクロレンズの基板に撓みや振動などが発生し、マイクロレンズと熱電変換素子との距離が変化し集光効率が低下することがある。

特許第２８３３４５０号公報

本発明の実施形態は、高感度化が可能な赤外線撮像素子及びその製造方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、赤外線検出基板と、対向基板と、を備えた赤外線撮像素子が提供される。前記赤外線検出基板は、検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む。前記対向基板は、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する。前記対向基板は、前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、を含む。

本発明の別の実施形態によれば、赤外線検出基板と、対向基板と、を備えた赤外線撮像素子の製造方法が提供される。前記赤外線検出基板は、検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む。前記対向基板は、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する。前記対向基板は、前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、を含む。前記製造方法においては、前記赤外線検出基板の前記第１主面と前記対向基板の前記第２主面とを対向させ、前記第１突出部と前記第２突出部とを減圧中で接合させる。

本発明の別の実施形態によれば、赤外線検出基板と、対向基板と、を備えた赤外線撮像素子の製造方法が提供される。前記赤外線検出基板は、検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む。前記対向基板は、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する。前記対向基板は、前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、を含む。前記製造方法においては、前記赤外線検出基板の前記第１主面と前記対向基板の前記第２主面とを対向させ、前記赤外線検出基板の前記第１主面において前記複数の赤外線検出画素及び前記第１突出部が設けられる撮像領域に併設された周辺領域に設けられた第１合わせ部と、前記対向基板の前記第２主面において前記複数のレンズ部及び前記第２突出部が設けられる領域の外側に設けられた第２合わせ部と、に接触する液体によって、前記第１合わせ部と前記第２合わせ部とを位置合わせする。

本発明の別の実施形態によれば、赤外線撮像素子用対向基板の製造工程を備えた赤外線撮像素子の製造方法が提供される。前記赤外線撮像素子用対向基板は、赤外線検出基板と組み合わされる。前記赤外線検出基板は、検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む。前記赤外線撮像素子用対向基板は、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面と、前記第２主面上において前記複数の赤外線検出画素部の配設ピッチと同じピッチで設けられ赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられた第２突出部と、を含む。前記赤外線撮像素子用対向基板の前記製造工程は、前記赤外線撮像素子用基板となる母基板の上に、前記複数のレンズ部のそれぞれに対応する複数のレンズ形成領域に設けられ、前記レンズ形成領域の中心部の厚さが前記中心部よりも外側の周辺部の厚さよりも厚いレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜及び前記母基板をエッチングして前記レンズ部を形成する工程と、を含む。

第１の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的平面図である。 第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の赤外線検出基板を示す模式的断面図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す程順模式的断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の赤外線撮像素子を示す模式的平面図である。 図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の赤外線撮像素子を示す模式的平面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の赤外線撮像素子を示す模式的平面図である。 第２の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的断面図である。 第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を示す模式的斜視図である。 図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、赤外線撮像素子の製造方法を示す工程順模式的断面図である。 図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、赤外線撮像素子の別の製造方法を示す模式的断面図である。 第３の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的断面図である。 図２１（ａ）〜図２１（ｄ）は、第３の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的断面図である。 第４の実施形態に係る赤外線撮像素子を示す模式的断面図である。 第５の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。 第６の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。 第７の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
図１は、図２（ａ）のＡ１−Ａ２線断面及び図２（ｂ）のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。

図１、図２（ａ）及び図２（ｂ）に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０は、赤外線検出基板１０１と、対向基板２０１と、を備える。

赤外線検出基板１０１は、検出素子基板１０５と、複数の赤外線検出画素部１１０と、第１突出部１２０と、を含む。
検出素子基板１０５は、第１主面１０１ａを有する。

複数の赤外線検出画素部１１０は、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａの側に設けられ、検出素子基板１０５と離間し、赤外線３１０を検出する。

第１突出部１２０は、第１主面１０１ａ上において複数の赤外線検出画素部１１０どうしの間に設けられる。

対向基板２０１は、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａに対向する第２主面２０１ａを有する。
対向基板２０１は、複数のレンズ部２１０と、第２突出部２２０と、を含む。

複数のレンズ部２１０のそれぞれは、第２主面２０１ａ上に設けられ、複数の赤外線検出画素部１１０と離間し、複数の赤外線検出画素部１１０のそれぞれに対向する。複数のレンズ部２１０のそれぞれは、複数の赤外線検出画素部１１０に入射する赤外線３１０の光路を制御する。

レンズ部２１０には、赤外線３１０に対して透過性を有する、例えばシリコンやゲルマニウムなどが用いられる。例えば、レンズ部２１０の検出素子基板１０５に対向する側の面の中心部は周辺部よりも突出している。これにより、レンズ部２１０に入射した赤外線３１０の光路が制御され、赤外線３１０を効率的に、赤外線検出画素部１１０に集光させることができる。

第２突出部２２０は、第２主面２０１ａ上において複数のレンズ部２１０どうしの間に設けられる。第２突出部２２０は、第１突出部１２０と当接する。

第１突出部１２０と第２突出部２２０とは、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との間の距離を実質的に一定に保持するスペーサとして機能する。本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、複数の赤外線検出画素部１１０が設けられる撮像領域に、第１突出部１２０及び第２突出部２２０によりスペーサが配置されることで、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との間の距離が実質的に一定に保持される。

例えば、赤外線検出基板とレンズ基板との間の距離を保持するスペーサを撮像領域外に設けた場合には、赤外線撮像素子に与えられる機械的な力（振動なども含む）によってレンズ基板が変形してレンズと赤外線検出画素部との距離が変動し、集光効率が低下する。また、場合によっては、レンズが赤外線検出画素部に固着（スティッキング）されてしまい、正常に動作しない欠陥画素が発生し易くなる。また、この構成においては、レンズと赤外線検出画素部との距離の制御性が低いため、レンズが赤外線検出画素部に近づき過ぎることがあり、赤外線検出画素部の断熱性が低下し、検出感度が低下する。

これに対し、本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、複数の赤外線検出画素部１１０が設けられる撮像領域に、第１突出部１２０及び第２突出部２２０によるスペーサが配置されることで、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との間の距離の変動が小さい。例えば赤外線撮像素子５１０に与えられる機械的な力（振動なども含む）によって対向基板２０１が変形しようとしたときにも対向基板２０１の変形が抑制される。すなわち、対向基板２０１の撓みが生じ難い。これにより、対向基板２０１の変形（振動なども含む）によって対向基板２０１のレンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離が変動することが抑制される。これにより、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離の変動に起因した集光効率の低下が抑制される。

さらに、第１突出部１２０及び第２突出部２２０によって、対向基板２０１のレンズ部２１０が赤外線検出画素部１１０に過度に近づくことが抑制されるため、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との固着が抑制され、欠陥画素の発生も抑制される。

また、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離の制御性が高く、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離を適正に保てるため、赤外線検出画素部１１０の高い断熱性を維持することができ、検出感度が高い。

本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、検出素子基板１０５に第１突出部１２０を設け、対向基板２０１に第２突出部２２０を設け、これらの第１突出部１２０と第２突出部２２０とを互いに当接させることで、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との間の距離を適正に制御している。

例えば、検出素子基板１０５に第１突出部１２０を設け、対向基板２０１には第２突出部２２０を設けず、対向基板２０１にはレンズ部２１０だけを設ける場合において、第１突出部１２０の高さが不十分な場合は、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離が小さくなり、上記の問題（集光効率の低下、固着による欠陥画素の発生、及び、断熱性の低下による検出感度の低下など）が発生しやすくなる。一方、このような問題が発生しないように、第１突出部１２０の高さを高くする場合には、第１突出部１２０の形成が難しく、また、第１突出部１２０が機械的な力などによって破損し易くなり、結果として、例えば、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との適正な距離の維持が困難になる。

一方、対向基板２０１に第２突出部２２０を設け、検出素子基板１０５には第１突出部１２０を設けず、検出素子基板１０５には赤外線検出画素部１１０だけを設ける場合には、上記と同様に、第２突出部２２０の高さが不十分な場合は、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離が小さくなり、上記の問題が発生しやすくなる。そして、第２突出部１２０の高さを高くする場合には、第２突出部２２０の形成が難しく、第２突出部２２０が機械的な力などによって破損し易くなる。

これに対し、本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、第１突出部１２０及び第２突出部２２０を設けることで、第１突出部１２０と第２突出部２２０のそれぞれの高さは過度に高くならず、第１突出部１２０及び第２突出部２２０の形成は、実用的に容易に形成でき、また、第１突出部１２０及び第２突出部２２０の強度を高くすることができ、第１突出部１２０及び第２突出部２２０の破損が抑制できる。

なお、対向基板２０１の検出素子基板１０５の側の第２主面２０１ａに第２突出部２２０を設け、第２主面２０１ａの側にレンズ部２１０を設けず、第２主面２０１ａとは反対の側の裏面にレンズ部を設ける構成を採用した場合は、第２主面２０１ａにおける第２突出部２２０の形成と、裏面におけるレンズ部の形成と、の工程が必要となり、工程が複雑になる。

これに対し、本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、対向基板２０１の第２主面２０１ａに、第２突出部２２０及びレンズ部２１０を設けるため、工程が簡略化され望ましい。ただし、実施形態はこれに限らず、後述するように、第２主面２０１ａに第２突出部２２０及びレンズ部２１０を設け、さらに、第２主面２０１ａとは反対の側の裏面に種々の加工を施しても良い。

図１に表したように、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａにおいて、複数の赤外線検出画素部１１０が設けられるそれぞれの領域を検出画素領域１１０ｒとする。検出画素領域１１０ｒどうしの間の領域が、画素間領域１１１ｒとなる。画素間領域１１１ｒは、複数の赤外線検出画素部１１０どうしの間の領域に対応する。

ここで、検出素子基板１０５から対向基板２０１に向かう方向をＺ軸方向（第１方向）とする。Ｚ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向（第２方向）とする。Ｚ軸方向とＸ軸方向とに対して垂直な方向をＹ軸方向（第３方向）とする。

図２（ａ）に表したように、複数の赤外線検出画素部１１０は、例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに沿ってマトリクス状に配列する。すなわち、検出画素領域１１０ｒは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに沿ってマトリクス状に配列する。画素間領域１１１ｒは、格子状の形状を有している。ただし、実施形態はこれに限らず、複数の赤外線検出画素部１１０のＸ−Ｙ平面内における配置は任意である。

赤外線検出画素部１１０は、赤外線検出部１１０ｓと、支持梁１１５と、を含む。
支持梁１１５は、赤外線検出部１１０ｓを検出素子基板１０５から離間させて支持する。
赤外線検出部１１０ｓには、例えばｐｎ接合ダイオードが用いられる。
支持梁１１５として、赤外線検出部１１０ｓの一端に接続された第１支持部１１５ａと、赤外線検出部１１０ｓの他端に接続された第２支持部１１５ｂと、が用いられている。

検出画素領域１１０ｒのそれぞれの周囲に、第１配線領域１２５ｘ及び第２配線領域１２５ｙが設けられている。第１配線領域１２５ｘ及び第２配線領域１２５ｙは、画素間領域１１１ｒに含まれる。第１配線領域１２５ｘは、例えばＸ軸方向に沿って延在する。第２配線領域１２５ｙは、例えばＹ軸方向に沿って延在する。
第１配線領域１２５ｘには、第１配線１２６ｘ（図示しない）が設けられ、第２配線領域１２５ｙには、第２配線１２６ｙが設けられる。

本具体例では、第１突出部１２０のＸ−Ｙ平面内における形状は、枠状（連続した格子状）の形状を有している。ただし、実施形態はこれに限らず、第１突出部１２０の平面形状は任意である。

第１支持部１１５ａの一端は、赤外線検出部１１０ｓの一端に接続され、第１支持部１１５ａの他端は、第１配線１２６ｘに接続されている。
第２支持部１１５ｂの一端は、赤外線検出部１１０ｓの他端に接続され、第２支持部１１５ｂの他端は、第２配線１２６ｙに接続されている。

第１支持部１１５ａ及び第２支持部１１５ｂはＸ−Ｙ平面内に延在する。本具体例では、第１支持部１１５ａ及び第２支持部１１５ｂはＸ−Ｙ平面で複数回折り畳まれており、第１支持部１１５ａ及び第２支持部１１５ｂはミアンダ構造を有している。これにより、赤外線検出部１１０ｓの断熱性を高めている。ただし、実施形態はこれに限らず、第１支持部１１５ａ及び第２支持部１１５ｂの形状は任意である。

図２（ｂ）に表したように、複数のレンズ部２１０は、例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに沿ってマトリクス状に配列する。ただし、実施形態はこれに限らず、複数のレンズ部２１０のＸ−Ｙ平面内における配列は任意である。本具体例では、第２突出部２２０のＸ−Ｙ平面内における形状は、格子状の形状を有している。ただし、実施形態はこれに限らず、第２突出部２２０の平面形状は任意である。

第１突出部１２０は、第２突出部２２０と当接する部分を有し、第２突出部２２０は、第１突出部１２０と当接する部分を有していればよい。これにより、第１突出部１２０及び第２突出部２２０は、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離を制御するスペーサとして機能する。

図１に例示したように、レンズ部２１０の中央部は、レンズ部２１０の周辺部よりも検出素子基板１０５に向かって突出している。すなわち、レンズ部２１０の、Ｚ軸方向に対して垂直な平面内における中央部は、レンズ部２１０の、Ｚ軸方向に対して垂直なその平面内において上記の中央部よりも外側に位置する周辺部よりも突出している。レンズ部２１０の、第２主面２０１ａに対して平行な平面内における中央部は、レンズ部２１０の、第２主面２０１ａに対して平行なその平面内において中央部よりも外側の周辺部よりも突出している。

これにより、レンズ部２１０のそれぞれに入射した赤外線３１０は、赤外線検出画素部１１０の赤外線検出部１１０ｓに効率良く入射する。レンズ部２１０のＺ軸方向に沿ってみたときの面積は、赤外線検出部１１０ｓのＺ軸方向に沿ってみたときの面積よりも広い。これにより、赤外線検出部１１０ｓの実効的な受光面積（開口率）を拡大できる。

なお、赤外線撮像素子において受光面積を拡大する別の方法として、赤外線検出部の上方に、支持梁や画素間領域を覆うような赤外線受光構造体を設ける構成があるが、この場合には、このような赤外線受光構造体を追加することによって熱容量が増加し、応答性が低下しやすく、残像が発生しやすくなる。

これに対し、本実施形態に係る赤外線撮像素子５１０においては、赤外線検出画素部１１０に付加的な構造体を設けないため、熱容量が増加せず、高い応答性が維持できる。

検出素子基板１０５の第１主面１０１ａは、対向基板２０１に対向する側の面である。第１主面１０１ａには、凹凸が設けられている。例えば、検出素子基板１０５は、検出画素領域１１０ｒにおいて、赤外線検出画素部１１０に対向して設けられた検出素子基板凹部１０５ｄと、検出素子基板凹部１０５ｄどうしの間に設けられた検出素子基板凸部１０５ｐと、を有する。検出素子基板凸部１０５ｐの頂部は、画素間領域１１１ｒに対応している。第１主面１０１ａは、このような検出素子基板凹部１０５ｄ及び検出素子基板凸部１０５ｐを含む。

本具体例においては、第１突出部１２０は、検出素子基板１０５の検出素子基板凸部１０５ｐの上に設けられている。
赤外線撮像素子５１０においては、第１突出部１２０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１２０ｔの高さは、赤外線検出画素部１１０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１１０ｔの高さよりも高い。

すなわち、図１に表したように、検出素子基板１０５は、赤外線検出画素部１１０に対向して設けられた検出素子基板凹部１０５ｄの底部１０５ｂを有している。そして、第１突出部１２０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１２０ｔと、底部１０５ｂを含む第１基準面１０６ｓと、のＺ軸方向に沿った距離Ｌ２は、赤外線検出画素部１１０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１１０ｔと、第１基準面１０６ｓと、のＺ軸方向に沿った距離Ｌ１よりも長い。

距離Ｌ１は、例えば５マイクロメートル（μｍ）以上２０μｍ以下とされる。距離Ｌ２は、例えば５μｍ以上２５μｍ以下とされる。ただし、実施形態はこれに限らず、距離Ｌ１及び距離Ｌ２は任意である。距離Ｌ１及び距離Ｌ２は、画素ピッチに基づいて適切に設定される。

対向基板２０１の第２主面２０１ａは、検出素子基板１０５（赤外線検出基板１０１）に対向する側の面である。
第２主面２０１ａには、凹凸が設けられている。例えば、レンズ部２１０は、レンズ部２１０の、Ｚ軸方向に対して垂直な平面内の中心部のレンズ凸部２１０ｐと、レンズ凸部２１０ｐの周縁に設けられ、レンズ凸部２１０ｐよりも後退したレンズ凹部２１０ｄと、を有している。レンズ凸部２１０ｐ及び第２突出部２２０は、レンズ凹部２１０ｄよりも相対的に突出している。第２主面２０１ａは、このようなレンズ凹部２１０ｄ、レンズ凸部２１０ｐ、及び、第２突出部２２０を含む。

第２突出部２２０の高さは、レンズ部２１０の中心部（レンズ凸部２１０ｐ）の高さよりも高い。

第２突出部２２０の端部２２０ｔと、Ｚ軸方向に対して垂直でレンズ凹部２１０ｄを含む第２基準面２０６ｓと、のＺ軸方向に沿った距離Ｌ４は、レンズ凸部２１０ｐの表面と、第２基準面２０６ｓと、のＺ軸方向に沿った距離Ｌ３よりも長い。

距離Ｌ３は、例えば０．２μｍ以上１μｍ未満とされる。距離Ｌ４は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下とされる。ただし、実施形態はこれに限らず、距離Ｌ３及び距離Ｌ４は任意である。

このように、第１突出部１２０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１２０ｔの高さを、赤外線検出画素部１１０の検出素子基板１０５とは反対側の端部１１０ｔの高さよりも高く設定し、第２突出部２２０の高さを、レンズ部２１０の中心部（レンズ凸部２１０ｐ）の高さよりも高く設定することで、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離を拡大できる。そして、その距離は安定して制御される。

レンズ部２１０の形状（例えば曲率などを含む）は、赤外線検出基板１０１の構成に合わせて適切に設計される。例えば、対向基板２０１に入射する赤外線３１０の多くの部分が、複数の赤外線検出画素部１１０のそれぞれに入射するようにレンズ部２１０は設計される。すなわち、レンズ部２１０は、赤外線３１０を集光する。

本具体例の赤外線撮像素子５１０は、対向基板２０１の第２主面２０１ａとは反対側に設けられた赤外線反射防止膜２３０をさらに備えている。これにより、赤外線３１０を対向基板２０１に効率良く入射させることができ、感度が向上できる。

既に説明したように、対向基板２０１には、赤外線３１０に対して透過性の材料（例えばシリコンやゲルマニウムなど）が用いられるが、これらの材料の屈折率は一般的には高いため、界面反射が大きい。例えば、赤外線が、空気中からシリコン及びゲルマニウムの基板に垂直にそれぞれ入射するときの、空気と基板との界面における反射率は、それぞれ３０％と３６％である。赤外線反射防止膜２３０を設けることで、このような空気と基板との反射を抑制できる。

対向基板２０１としてシリコンを用いる場合、赤外線反射防止膜２３０には、例えばＺｎＳ層、ＺｎＳｅ層、Ｇｅ層、及び、フッ化イットリウム（ＹＦ_３）などを含む多層積層膜を用いることができる。これにより、例えば、６μｍ以上１２μｍ以下の赤外波長領域で、外界から対向基板２０１に入射する透過率を９０％以上とすることができる。

対向基板２０１としてゲルマニウムを用いる場合、赤外線反射防止膜２３０には、例えばＺｎＳ層、ＺｎＳｅ層、Ｇｅ層、ＢａＦ_２層などを含む多層積層膜を用いることができる。これにより、例えば、６μｍ以上１２μｍ以下の赤外波長領域で、外界から対向基板２０１に入射する透過率を９０％以上とすることができる。または、赤外線反射防止膜２３０には、例えばアモルファス構造を有するカーボン系材料等を用いることができる。

図１に表したように、赤外線撮像素子５１０においては、第１突出部１２０は、複数の赤外線検出画素部１１０（具体的には、赤外線検出部１１０ｓに接続された支持梁１１５）に電気的に接続された配線１２６（第２配線１２６ｙ）を内蔵する。第２配線１２６ｙは、第２配線領域１２５ｙに設けられ、Ｙ軸方向に沿って延在する。なお、第１突出部１２０は、複数の赤外線検出画素部１１０に電気的に接続された第１配線１２６ｘ（図１では図示しない）を内蔵することができる。第１配線１２６ｘは、第１配線領域１２５ｘに設けられ、Ｘ軸方向に沿って延在する。

以下、赤外線検出基板１０１の具体例について説明する。
図３は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の赤外線検出基板を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、赤外線検出基板１０１の構成を例示しており、図２（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に相当し、１つの検出画素領域１１０ｒ及び画素間領域１１１ｒの、約１／２の部分を拡大して例示している。

図３に表したように、赤外線検出基板１０１は、検出素子基板１０５と、複数の赤外線検出画素部１１０と、第１突出部１２０と、を含む。
検出素子基板１０５の第１主面１０１ａには、検出素子基板凹部１０５ｄと検出素子基板凸部１０５ｐとが設けられている。

検出素子基板１０５には例えば、シリコン基板が用いられる。
検出素子基板１０５の第１主面１０１ａの上に、例えば埋め込み酸化膜１０７（ＢＯＸ：buried Oxide）が設けられている。

画素間領域１１１ｒにおいては、埋め込み酸化膜１０７の上に素子分離絶縁膜１１４（ＳＴＩ：Shallow Trench Isolation）が設けられている。素子分離絶縁膜１１４の上に第１の層間絶縁膜１３２が設けられ、第１の層間絶縁膜１３２の上に第２の層間絶縁膜１３３が設けられている。

第２の層間絶縁膜１３３の上に、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９がこの順で設けられている。第３の層間絶縁膜１７５には配線１２６（この図では第２配線１２６ｙ）が埋め込まれている。

この例では、配線１２６は３層構造を有している。配線１２６は、下層金属層１４１と、上層金属層１４３と、下層金属層１４１と上層金属層１４３との間に設けられた中間金属層１４２と、を含む。下層金属層１４１には、例えばＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜が用いられる。中間金属層１４２には、例えばＡｌ−Ｃｕ合金が用いられる。上層金属層１４３には、例えば、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜が用いられる。

埋め込み酸化膜１０７、素子分離絶縁膜１１４、第１の層間絶縁膜１３２、第２の層間絶縁膜１３３、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９には、例えば酸化シリコンが用いられる。

画素間領域１１１ｒにおける埋め込み酸化膜１０７、素子分離絶縁膜１１４、第１の層間絶縁膜１３２、第２の層間絶縁膜１３３、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９が、第１突出部１２０に相当する。

検出画素領域１１０ｒにおいては、赤外線検出画素部１１０が設けられている。赤外線検出画素部１１０は、赤外線検出部１１０ｓと、支持梁１１５（この図では第２支持部１１５ｂ）と、を含む。検出画素領域１１０ｒにおいては、検出素子基板１０５には、検出素子基板凹部１０５ｄが設けられており、赤外線検出画素部１１０は、検出素子基板１０５から離間している。

赤外線検出部１１０ｓは、例えば埋め込み酸化膜１０７の上に設けられたｐ^＋拡散層１１３ａと、ｐ^＋拡散層１１３ａの一部の上に設けられたｐ⁻拡散層１１３ｂと、ｐ⁻拡散層１１３ｂの一部の上に設けられたｎ^＋拡散層１１３ｃと、を含む。ｐ^＋拡散層１１３ａ、ｐ⁻拡散層１１３ｂ及びｎ^＋拡散層１１３ｃにより、ｐｎ接合ダイオードが形成される。この図では、２つのｐｎ接合ダイオードが図示されているが、１つの赤外線検出部１１０ｓにおいて設けられるｐｎ接合ダイオードの数は任意である。複数のｐｎ接合ダイオードは、例えば、直列または並列に接続される。なお、ｐ^＋拡散層１１３ａ、ｐ⁻拡散層１１３ｂ及びｎ^＋拡散層１１３ｃは、例えば、素子分離絶縁膜１１４のＺ軸方向に沿う位置とＺ軸方向に沿う位置が同じＳＯＩ（Silicon On Insulator）膜に不純物を導入することによって形成される。

ｐ^＋拡散層１１３ａ、ｐ⁻拡散層１１３ｂ及びｎ^＋拡散層１１３ｃによるｐｎ接合ダイオードの周囲には、素子分離絶縁膜１１４が設けられている。ｐ^＋拡散層１１３ａのコンタクト部を除いて、ｐ^＋拡散層１１３ａ及びｐ⁻拡散層１１３ｂの上にブロック膜１３４が設けられている。

赤外線検出部１１０ｓにおいて、ｐｎ接合ダイオードの上に、第１の層間絶縁膜１３２及び第２の層間絶縁膜１３３が設けられ、第２の層間絶縁膜１３３の上に、第３の層間絶縁膜１７５が設けられている。第３の層間絶縁膜１７５には、ｐｎ接合ダイオードを接続するための第１ダイオード配線１７４ａ及び第２ダイオード配線１７４ｂが埋め込まれている。第１ダイオード配線１７４ａ及び第２ダイオード配線１７４ｂには、例えば、下層金属層１４１、中間金属層１４２及び上層金属層１４３の積層膜が用いられる。

第１ダイオード配線１７４ａは、第１コンタクト配線１７３ａによって、ｐｎ接合ダイオードのｐ^＋拡散層１１３ａに電気的に接続される。第２ダイオード配線１７４ｂは、第２コンタクト配線１７３ｂによって、ｐｎ接合ダイオードのｎ^＋拡散層１１３ｃに電気的に接続される。

第１コンタクト配線１７３ａ及び第２コンタクト配線１７３ｂは、Ｚ軸方向に沿って延在する。第１コンタクト配線１７３ａ及び第２コンタクト配線１７３ｂには、例えば、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜及びＷ膜の積層膜が用いられる。

支持梁１１５は、Ｘ−Ｙ平面内に延在する。支持梁１１５は、第２の層間絶縁膜１３３と、第３の層間絶縁膜１７５と、第２の層間絶縁膜１３３と第３の層間絶縁膜１７５との間に挟まれた下層金属層１４１と、を有する。

第２支持部１１５ｂの下層金属層１４１の一端は、赤外線検出部１１０ｓの例えば第２ダイオード配線１７４ｂを介して、ｎ^＋拡散層１１３ｃに電気的に接続される。第２支持部１１５ｂの下層金属層１４１の他端は、第２配線１２６ｙに電気的に接続される。

なお、図示しないが、第１支持部１１５ａの下層金属層１４１の一端は、赤外線検出部１１０ｓの例えば第１ダイオード配線１７４ａを介して、ｐ^＋拡散層１１３ａに電気的に接続される。第１支持部１１５ａの下層金属層１４１の他端は、第１配線１２６ｘに電気的に接続される。

このように、赤外線検出部１１０ｓは、赤外線吸収部と、熱電変換部と、を含む。上記の第３の層間絶縁膜１７５が赤外線吸収部に相当し、上記のｐｎ接合ダイオードが熱電変換部に相当する。

赤外線吸収部（例えば第３の層間絶縁膜１７５）は、検出素子基板１０５と離間して設けられ、赤外線を吸収する。
熱電変換部（例えばｐｎ接合ダイオード）は、赤外線吸収部と検出素子基板１０５との間において検出素子基板１０５と離間し、赤外線吸収部と接する。熱電変換部は、赤外線吸収部で吸収された赤外線による赤外線吸収部の温度変化を電気信号に変換する。

支持梁１１５は、赤外線検出部１１０ｓを検出素子基板１０５から離間して支持し、熱電変換部で変換された電気信号を伝達する支持梁配線を含む。支持梁配線として、支持梁１１５に含まれる下層金属層１４１が用いられる。

このような構成を有する赤外線検出基板１０１においては、赤外線検出部１１０ｓの赤外線吸収部に入射した赤外線によって赤外線吸収部の温度が変化する。その温度の変化に伴う熱電変換部の電気的特性の変化を電気信号として、支持梁配線を介して取り出し、その電気信号を所定の信号処理を行うことで、赤外線による撮像が行われる。

なお、本具体例では、赤外線検出部１１０ｓの熱電変換部としてｐｎ接合ダイオードが用いられているが、本実施形態はこれに限らず、熱電変換部の構成は任意である。

赤外線撮像素子５１０において、１つの画素のサイズ（赤外線検出画素部１１０のＸ軸方向における配設ピッチ、及び、Ｙ軸方向における配設ピッチ）は、例えば１０マイクロメートル（μｍ）以上３０μｍ以下である。ただし、実施形態はこれに限らず、１つの画素のサイズは任意である。

画素間領域１１１ｒの幅は、例えば1μｍ程度とされる。第１突出部１２０の幅は、例えば１μｍとされる。第２突出部２２０の幅も１μｍ程度とされる。

以下、赤外線検出基板１０１の製造方法の例について説明する。
図４（ａ）及び図４（ｂ）、図５（ａ）〜図５（ｃ）、図６（ａ）〜図６（ｃ）、図７（ａ）及び図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）、並びに、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子５１０に用いられる赤外線検出基板の製造方法を例示している。これらの図は、図３に対応する断面図であり、図２（ａ）のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。

図４（ａ）に表したように、例えばシリコンからなる検出素子基板１０５の上に埋め込み酸化膜１０７を形成し、埋め込み酸化膜１０７の上に、ＳＯＩ膜１１３を形成する。ＳＯＩ膜１１３は、例えば単結晶シリコン膜である。ＳＯＩ膜１１３は、例えば、ｐ形半導体である。ＳＯＩ膜１１３を所定の形状に加工し、ＳＯＩ膜１１３が除去された領域に、素子分離絶縁膜１１４を形成する。ＳＯＩ膜１１３の所定の領域に、マスクを用いた不純物注入を行う。これにより、ｐ^＋拡散層１１３ａ、ｐ⁻拡散層１１３ｂ及びｎ^＋拡散層１１３ｃが形成される。

ｐ^＋拡散層１１３ａ及びｐ⁻拡散層１１３ｂの上にブロック膜１３４を形成する。このように、ＳＯＩ膜１１３の一部は、ｐｎ接合ダイオードとなる。後に支持梁１１５の下部となる領域に対応するＳＯＩ膜１１３が残されている。

図４（ｂ）に表したように、素子分離絶縁膜１１４、ＳＯＩ膜１１３及びブロック膜１３４の上に、第１の層間絶縁膜１３２を形成し、第１の層間絶縁膜１３２の上に第２の層間絶縁膜１３３を形成する。

第１の層間絶縁膜１３２には、例えばＢＰＳＧ（Boron Phosphor Silicate Glass）などが用いられる。これにより高い平坦性が得られる。第２の層間絶縁膜１３３には、例えばＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate)による酸化シリコンが用いられる。

図５（ａ）に表したように、第２の層間絶縁膜１３３の上に、第１コンタクト配線１７３ａ及び第２コンタクト配線１７３ｂに対応する開口部を有するレジスト膜１３３ｒを形成する。レジスト膜１３３ｒをマスクにして、第２の層間絶縁膜１３３及び第１の層間絶縁膜１３２を加工して、コンタクトホール１７３ｈを形成する。コンタクトホール１７３ｈは、ｐ^＋拡散層１１３ａ及びｎ^＋拡散層１１３ｃに到達する。その後、レジスト膜１３３ｒを除去する。

図５（ｂ）に表したように、コンタクトホール１７３ｈに導電材料を埋め込んで第１コンタクト配線１７３ａ及び第２コンタクト配線１７３ｂを形成する。すなわち、例えば、コンタクトホール１７３ｈの内側壁に、Ｔｉ膜、ＴｉＮ膜及びＷ膜の積層膜を成膜する。その後、必要に応じて上面を平坦化する。

図５（ｃ）に表したように、第２の層間絶縁膜１３３、第１コンタクト配線１７３ａ及び第２コンタクト配線１７３ｂの上に、下層金属層１４１（例えばＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜）、中間金属層１４２（例えばＡｌ−Ｃｕ合金膜）、及び、上層金属層１４３（例えばＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜）を順次形成する。

図６（ａ）に表したように、上層金属層１４３の上に、第１ダイオード配線１７４ａ、第２ダイオード配線１７４ｂ、支持梁１１５が形成される部分、及び、配線１２６となる部分を覆うレジスト膜１４３ｒ１を形成し、レジスト膜１４３ｒ１をマスクにして、下層金属層１４１、中間金属層１４２及び上層金属層１４３を加工する。これにより、第１ダイオード配線１７４ａ、第２ダイオード配線１７４ｂ、及び、配線１２６が形成される。その後、レジスト膜１４３ｒ１を除去する。

図６（ｂ）に表したように、支持梁１１５が形成される部分を露出させ、支持梁１１５が形成される部分を除く部分を覆うレジスト膜１４３ｒ２を形成する。

図６（ｃ）に表したように、レジスト膜１４３ｒ２をマスクにして、上層金属層１４３及び中間金属層１４２を除去する。その後、レジスト膜１４３ｒ２を除去する。

図７（ａ）に表したように、第２の層間絶縁膜１３３、第１ダイオード配線１７４ａ、第２ダイオード配線１７４ｂ、配線１２６、及び、下層金属層１４１の上に、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９を形成する。第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９には、例えば、例えばＴＥＯＳによる酸化シリコンが用いられる。

図７（ｂ）に表したように、層間絶縁膜１７９の上に、支持梁１１５どうしの間の部分に対応する開口部１７９ｏを有するレジスト膜１７９ｒ１を形成する。レジスト膜１７９ｒ１をマスクにして、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９をエッチングする。このエッチング処理は、下層金属層１４１により停止される。

図８（ａ）に表したように、レジスト膜１７９ｒ１をマスクにして、下層金属層１４１を加工する。これにより、支持梁１１５に含まれる配線部分（支持梁配線）が形成される。

図８（ｂ）に表したように、レジスト膜１７９ｒ１のうちの検出画素領域１１０ｒに対応する部分を選択的に除去して、レジスト膜１７９ｒ２を形成する。

図９（ａ）に表したように、レジスト膜１７９ｒ２をマスクにして、第２の層間絶縁膜１３３、第１の層間絶縁膜１３２、素子分離絶縁膜１１４、並びに、埋め込み酸化膜１０７を加工してスリット１７９ｈを形成する。スリット１７９ｈは、検出素子基板１０５に到達する。

図９（ｂ）に表したように、スリット１７９ｈを介して、レジスト膜１７９ｒ２に覆われていない部分の検出素子基板１０５の表面部分をエッチングする。これにより、検出素子基板１０５から離間する赤外線検出画素部１１０が形成される。すなわち、赤外線検出部１１０ｓ及び支持梁１１５の下に、検出素子基板凹部１０５ｄが形成される。検出素子基板凹部１０５ｄの底部１０５ｂは、赤外線検出画素部１１０から離間している。

画素間領域１１１ｒにおいては、検出素子基板凹部１０５ｄよりも相対的に突出する検出素子基板凸部１０５ｐが形成され、検出素子基板凸部１０５ｐの上に、埋め込み酸化膜１０７、素子分離絶縁膜１１４、第１の層間絶縁膜１３２、第２の層間絶縁膜１３３、第３の層間絶縁膜１７５、並びに、層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９に基づく第１突出部１２０が形成される。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）、及び、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は、第１の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子５１０に用いられる対向基板２０１の製造方法を例示している。これらの図は、図２（ｂ）のＢ１−Ｂ２線断面に相当する断面図である。なお、これらの図においては、図１に対して図中の上下が反転されている。

図１０（ａ）に表したように、本製造方法では、対向基板２０１の母材となる母基板２０１ｂとして、板状の例えばシリコン基板が用いられる。

図１０（ｂ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａ上に所定の形状を有するレジスト膜２０１ｒ１をフォトリソグラフィにより形成する。レジスト膜２０１ｒ１は、母基板２０１ｂの第２突出部２２０が形成される領域を覆う。

図１０（ｃ）に表したように、レジスト膜２０１ｒ１をマスクにして、母基板２０１ｂを例えばドライエッチングによって加工して、第２突出部２２０を形成する。

図１０（ｄ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａの全面に、後の加工の際の保護層となる保護膜２０２ｆを形成する。保護膜２０２ｆには、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどが用いられる。保護膜２０２ｆの形成には、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法など用いられる。

図１１（ａ）に表したように、フォトリソグラフィとエッチングにより、保護膜２０２ｆを加工し、第２突出部２２０の上の保護膜２０２ｆを残し、第２突出部２２０の上に保護層２０２を形成する。

図１１（ｂ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａに、レジスト膜２０１ｒ２を塗布し、熱処理を行う。

図１１（ｃ）に表したように、熱処理によって、レジスト膜２０１ｒ２の形状が変化し、レジスト膜２０１ｒ２の厚さは、検出画素領域１１０ｒに対応する領域の中心部で厚くなり、周辺部で薄くなる。

図１１（ｄ）に表したように、変化する厚さを有するレジスト膜２０１ｒ２と、母基板２０１ｂと、を異方性エッチングする。これにより、レジスト膜２０１ｒ２の形状に対応する形状が母基板２０１ｂに形成される。これにより、レンズ部２１０が形成される。このとき、この異方性エッチングにおいて、保護層２０２のエッチング速度は、母基板２０１ｂのエッチング速度よりも遅くなるように、保護層２０２の材料、及び、エッチングガスが設定される。これにより、レンズ部２１０の形成の加工の際に、第２突出部２２０の形状が変形することが抑制される。
保護層２０２を除去することで、図１に例示した対向基板２０１が作製される。

このように、本具体例では、第２突出部２２０とレンズ部２１０とは一体的に形成される。すなわち、対向基板２０１の基となる母基板を加工して、第２突出部２２０とレンズ部２１０とを形成している。これにより、第２突出部２２０とレンズ部２１０とを有する対向基板２０１が効率的に作製できる。

ただし、実施形態はこれに限らず、レンズ部２１０と第２突出部２２０とは別に形成されても良い。例えば、母基板の第２主面２０１ａの側にレンズ部２１０を形成し、第２突出部２２０となる膜をその上に形成し、その膜を加工して第２突出部２２０を形成しても良い。このように、実施形態において、レンズ部２１０と第２突出部２２０とは、別体として形成されても良い。

上記のようにして得られた赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを組み立てることにより、赤外線撮像素子５１０が製造される。

すなわち、赤外線検出基板１０１の第１突出部１２０の端部１２０ｔと、対向基板２０１の第２突出部２２０の端部２２０ｔと、を互いに当接させた状態で、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを固定する。

この際、赤外線検出基板１０１の第１突出部１２０の端部１２０ｔと、対向基板２０１の第２突出部２２０の端部２２０ｔと、を接合しても良い。赤外線検出基板１０１の第１突出部１２０の端部１２０ｔと、対向基板２０１の第２突出部２２０の端部２２０ｔと、のそれぞれを平坦化（例えばナノレベルでの平坦化）し、第１突出部１２０の端部１２０ｔと、第２突出部２２０の端部２２０ｔと、を接触させて例えば加熱し端部どうしを接合する直接接合法を採用することができる。また、第１突出部１２０の端部１２０ｔと、第２突出部２２０の端部２２０ｔと、を接着層によって接着しても良い。

第１突出部１２０が枠状（連続した格子状）であり、第２突出部２２０が枠状（連続した格子状）である場合には、第１突出部１２０及び第２突出部２２０で囲まれた空間が減圧状態になるように、第１突出部１２０と第２突出部２２０とを接合することができる。このときには、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを減圧雰囲気中で対向させ、減圧雰囲気中で第１突出部１２０と第２突出部２２０とを接合する。減圧雰囲気の圧力は、例えば１パスカル（Ｐａ）程度以下とされる。これにより、第１突出部１２０と第２突出部２２０とで囲まれた空間内の赤外線検出画素部１１０のそれぞれが独立して減圧状態で封止される。

この構成の場合には、複数の赤外線撮像素子５１０をウェーハレベルで一括して製造し、その後、赤外線撮像素子５１０どうしを分断することで、複数の赤外線撮像素子５１０を一括して得ることができる。

このように、第１突出部１２０と第２突出部２２０とが接触する部分は、第１主面１０１ａに対して平行な平面内（Ｚ軸方向に対して垂直な平面内）において、複数の赤外線検出画素部１１０のそれぞれを取り囲むことができる。

そして、複数の赤外線検出画素部１１０のそれぞれは、第１突出部１２０と第２突出部２２０とが接触する部分に囲まれた空間内に密閉されていることができる。
この構成においては、赤外線撮像素子を別の真空パッケージ内に封止する工程が省略でき、別の部品である真空パッケージが省略できるため、有利である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）、並びに、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
これらの図は、本実施形態に係る別の赤外線撮像素子５１１〜５１４に用いられる対向基板２０１の構成を例示している。これらの図は、図２（ｂ）に対応する平面図である。

赤外線撮像素子５１１〜５１４においては、赤外線検出基板１０１の構成は、赤外線撮像素子５１０と同様なので説明を省略する。

図１２（ａ）に表したように、赤外線撮像素子５１１における対向基板２０１の第２突出部２２０は、Ｘ軸方向に沿って並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられている。なお、本具体例では、第２突出部２２０のＸ軸方向におけるピッチは、レンズ部２１０のピッチと同じである。第２突出部２２０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられても良い。

図１２（ｂ）に表したように、赤外線撮像素子５１２における対向基板２０１の第２突出部２２０は、Ｘ軸方向に沿って並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられている。ただし、第２突出部２２０は、レンズ部２１０どうしの間の全てにおいて設けられていない。すなわち、本具体例では、第２突出部２２０のＸ軸方向におけるピッチは、レンズ部２１０のピッチの２倍である。実施形態はこれに限らず、第２突出部２２０は、レンズ部２１０どうしの間に設けられればよく、第２突出部２２０のＸ軸方向におけるピッチと、レンズ部２１０のピッチと、の関係は任意である。

図１３（ａ）に表したように、赤外線撮像素子５１３における対向基板２０１の第２突出部２２０は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して斜め方向で並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられている。すなわち、レンズ部２１０どうしの間の領域のＸ軸方向とＹ軸方向とが交差する交点部分に第２突出部２２０が設けられている。なお、この場合も、第２突出部２２０のピッチと、レンズ部２１０のピッチと、の関係は任意である。

図１３（ｂ）に表したように、赤外線撮像素子５１４における対向基板２０１の第２突出部２２０は、帯状の形状を有しており、第２突出部２２０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられている。この場合も、第２突出部２２０のＹ軸方向におけるピッチと、レンズ部２１０のＹ軸方向におけるピッチと、の関係は任意である。なお、第２突出部２２０は、Ｘ軸方向に沿って並ぶレンズ部２１０どうしの間に設けられ、Ｙ軸方向に延在する帯状の形成を有していても良い。
このように、第２突出部２２０は、枠状（連続した格子状）の他、独立した島状、及び、独立した帯状など、任意の形状を有することができる。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第１の実施形態に係る別の赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、これらの図は、本実施形態に係る別の赤外線撮像素子５１５に用いられる赤外線検出基板１０１及び対向基板２０１の構成をそれぞれ例示している。

図１４（ａ）に表したように、赤外線撮像素子５１５に用いられる赤外線検出基板１０１の第１突出部１２０は、Ｘ軸方向に延在する帯状の形状を有している。
図１４（ｂ）に表したように、赤外線撮像素子５１５に用いられる対向基板２０１の第２突出部２２０は、Ｙ軸方向に延在する帯状の形状を有している。

このような第１突出部１２０と第２突出部２２０とが対向させられ、Ｘ軸方向とＹ軸方向とが交差する交点の部分において、第１突出部１２０と第２突出部２２０とが互いに当接する。

このように、第１突出部１２０と第２突出部２２０とが互いに当接すれば良く、第１突出部１２０も、枠状（連続した格子状）の他、独立した島状、及び、独立した帯状など、任意の形状を有することができる。

なお、任意の形状を有する第１突出部１２０は、例えば層間絶縁膜１７６、１７７、１７８及び１７９などを加工する際に用いられるレジスト膜の形状を所望の形状に設計することで得られる。
また、任意の形状を有する第２突出部２２０は、例えば、母基板２０１ｂを加工する際に用いられるレジスト膜のパターン形状を所望の形状に設計することで得られる。

このように、第１突出部１２０及び第２突出部２２０の少なくともいずれかは、枠状（連続した格子状）でなくても良い。この場合には、例えば、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを大気中で対向させ、この状態で、第１突出部１２０と第２突出部２２０とを接合しても良い。赤外線検出画素部１１０のそれぞれは独立して減圧状態で封止されない。赤外線撮像素子５１０を例えば真空封止パッケージ内に格納し、真空封止することで、赤外線検出画素部１１０のそれぞれの周囲は減圧状態に維持される。

（第２の実施の形態）
図１５は、第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
同図は、図２（ａ）のＡ１−Ａ２線断面及び図２（ｂ）のＢ１−Ｂ２線断面を含む断面に相当する断面図である。

図１５に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子５２０の赤外線検出基板１０１においては、複数の赤外線検出画素部１１０及び第１突出部１２０が設けられる撮像領域４０１ｒと、撮像領域４０１ｒに併設された周辺領域４０２ｒと、が設定されている。

検出素子基板１０５は、第１主面１０１ａの周辺領域４０２ｒに設けられた第１合わせ部４１０をさらに有する。第１合わせ部４１０は、例えば合わせマークである。

対向基板２０１は、第２主面２０１ａにおいて上記の周辺領域４０２ｒに対向する領域に設けられ、第１合わせ部に対応する第２合わせ部４２０をさらに有する。第２合わせ部４２０は、例えば合わせマークである。

第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とは、組み合わされて使用される。赤外線検出画素部１１０とレンズ部２１０との互いの位置合わせの際に、第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とが使用される。

なお、赤外線検出基板１０１は、検出素子基板１０５の周辺領域４０２ｒに設けられた周辺回路部４３０をさらに有している。周辺回路部４３０は、例えば、配線１２６（第１配線１２６ｘ及び第２配線１２６ｙなど）に電気的に接続され、赤外線検出画素部１１０で検出し、得られた電気信号を処理する読み出し回路を含む。周辺回路部４３０は、例えば、検出素子基板１０５の例えばシリコン層に設けられるＰＭＯＳ素子及びＮＭＯＳ素子などを含む。また、周辺回路部４３０は、赤外線検出部１１０ｓのｐｎ接合ダイオードとなる半導体層と同層の半導体層を用いた素子などを含む。このように、周辺回路部４３０は、赤外線検出画素部１１０と一緒に検出素子基板１０５上に集積される。これにより、電気信号のノイズが低減でき、赤外線の検出感度がさらに向上する。

図１６は、第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示する模式的斜視図である。
図１６に表したように、赤外線検出基板１０１の第１主面１０１ａと、対向基板２０１の第２主面２０１ａと、を互いに対向させて設置し、第１合わせ部４１０の位置と第２合わせ部４２０の位置とを観察し、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との位置関係が所望の状態になった状態で、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを固定する。これにより、赤外線検出画素部１１０とレンズ部２１０との互いの位置精度が向上でき、赤外線の検出感度がさらに向上する。すなわち、第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とを観察することで、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との相対的な位置をリアルタイムで観察し、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とにおける相対的な位置を適切に制御することが可能である。

赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との位置合わせの際の、第１合わせ部４１０の位置及び第２合わせ部４２０の位置の検出には、例えば赤外線を用いることができる。すなわち、例えば、対向基板２０１として赤外線を透過するシリコンやゲルマニウムが用いられ、第２合わせ部４２０として赤外線を反射または吸収する材料が用いられる。第２合わせ部４２０として例えば酸化シリコンや金属などが用いられる。また、第２合わせ部４２０として、対向基板２０１よりも赤外線に対する透過率が高い部分（凹部や空洞を含む）を用いることもできる。このように、第２合わせ部４２０には、対向基板２０１となる材料とは異なる光学特性を有する材料（空気や減圧状態の空間も含む）を用いることができる。

また、両基板に合わせマークが形成してあれば、対向する２枚の基板の上下に観察用カメラを配置し、基板のそれぞれをずらしたときの合わせマークの位置を確認した後、機械的精度にて合わせを行う方法も可能である。この場合には、合わせマークを観察する光は赤外線でなくても良く、例えば可視光でも良い。

実施形態において、検出素子基板１０５、第１合わせ部４１０、対向基板２０１及び第２合わせ部４２０に用いられる材料（空洞を含む）を適切に選択することで、第１合わせ部４１０の位置及び第２合わせ部４２０の位置の検出は、任意の波長の光によって実施することができる。

第１合わせ部４１０には、例えば、赤外線検出画素部１１０及び第１突出部１２０（配線１２６を含む）に用いられる材料、並びに、それらの形成の際に用いられる材料などを用いることができる。第１合わせ部４１０は、例えば、金属などの導体、半導体、絶縁体などの種々の薄膜を用いることができる。また、第１合わせ部４１０は、検出素子基板１０５に設けられた凹部や空洞でも良い。

第２合わせ部４２０には、対向基板２０１（レンズ部２１０及び第２突出部２２０を含む）の材料、及び、対向基板２０１の形成の際に用いられる材料を用いることができる。第２合わせ部４２０には、対向基板２０１の製造方法の例に関して説明した保護層２０２を用いることができる。また、第２合わせ部４２０は、対向基板２０１に設けられた凹部や空洞でも良い。

第１合わせ部４１０は、赤外線検出画素部１１０及び第１突出部１２０の少なくともいずれかの形成の際に用いられるマスクと同じマスクによって形成することができる。これにより、第１合わせ部４１０及び赤外線検出画素部１１０の互いの位置関係の精度が向上する。

第２合わせ部４２０は、対向基板２０１において、レンズ部２１０及び第２突出部２２０の少なくともいずれかの形成の際に用いられるマスクと同じマスクによって形成することができる。これにより、第２合わせ部４２０及びレンズ部２１０の互いの位置関係の精度が向上する。

このように形成された第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とを用いて、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを位置合わせすることで、赤外線検出画素部１１０とレンズ部２１０との互いの位置精度がより向上でき、赤外線の検出感度がさらに向上される。

以下、第２合わせ部４２０として、対向基板２０１に形成された凹部が用いられる場合の対向基板２０１の製造方法の例について説明する。
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）、及び、図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子５２０に用いられる対向基板２０１の製造方法を例示している。これらの図は、図１５に対応する断面図である。ただし、これらの図においては、図１５に対して図中の上下が反転されている。

図１７（ａ）に表したように、本製造方法では、対向基板２０１の母材となる母基板２０１ｂとして、例えばシリコン基板が用いられる。母基板２０１ｂには、撮像領域４０１ｒと周辺領域４０２ｒとが設定されている。

図１７（ｂ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａ上に所定の形状を有するレジスト膜２０１ｒ１を形成する。レジスト膜２０１ｒ１は、撮像領域においては母基板２０１ｂの第２突出部２２０が形成される領域を覆い、周辺領域４０２ｒにおいては、第２合わせ部４２０が形成される領域を除く領域を覆う。

図１７（ｃ）に表したように、レジスト膜２０１ｒ１をマスクにして母基板２０１ｂを加工して、撮像領域４０１ｒにおいて第２突出部２２０を形成し、周辺領域４０２ｒにおいて第２合わせ部４２０となる凹部４２０ｄを形成する。

図１７（ｄ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａに、保護層となる保護膜２０２ｆを形成する。保護膜２０２ｆは、周辺領域４０２ｒにおいては凹部４２０ｄに埋め込まれる。

図１８（ａ）に表したように、保護膜２０２ｆを加工し第２突出部２２０の上の保護膜２０２ｆを残し、第２突出部２２０の上に保護層２０２を形成する。周辺領域４０２ｒの保護膜２０２ｆは残され、周辺領域４０２ｒにも、保護層２０２が形成される。

図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に表したように、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａに、レジスト膜２０１ｒ２を塗布し、熱処理を行い、レジスト膜２０１ｒ２の形状を変化させる。

図１８（ｄ）に表したように、レジスト膜２０１ｒ２と母基板２０１ｂとを異方性エッチングし、レンズ部２１０を形成する。このとき、周辺領域４０２ｒの母基板２０１ｂは保護層２０２によって保護され、エッチングされない。

保護層２０２を除去することで、撮像領域４０１ｒにおいてレンズ部２１０と第２突出部２２０が形成され、周辺領域４０２ｒに、凹部４２０ｄからなる第２合わせ部４２０が形成される。

本具体例では、第２突出部２２０と第２合わせ部４２０とが１つのマスクで一括して形成される。ただし、本実施形態はこれに限らず、レンズ部２１０と第２合わせ部４２０とが１つのマスクで一括して形成されても良い。

なお、例えば赤外線検出基板１０１に設けられる第１合わせ部４１０には、例えば周辺回路部４３０の一部（周辺回路部４３０に含まれる、例えばトランジスタや配線などの一部など）を用いることができる。そして、対向基板２０１の第２合わせ部４２０は、周辺回路部４３０の一部のパターンが用いられた第１合わせ部４１０に適合する位置と形状を有していれば良い。

このように、第１合わせ部４１０は、基板どうしの位置を合わせるために特別に設けられなくてもよく、他の用途として設けられる構造体を第１合わせ部４１０として用いても良い。これにより、特別の合わせマークを作製する必要がなく、設計効率が向上し、生産性が向上する。

上記の具体例では、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０を光学的に検出して、その結果に基づいて、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との相対的な位置を制御する方法について説明したが、実施形態はこれには限らない。例えば、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０によって、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との相対的な位置が自己整合的に制御される方法を採用できる。

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、第２の実施形態に係る赤外線撮像素子の別の製造方法を例示する模式的断面図である。
図１９（ａ）に表したように、本製造方法においては、赤外線検出基板１０１の第１主面１０１ａと、対向基板２０１の第２主面２０１ａと、を対向させる際に、第１合わせ部４１０と、第２合わせ部４２０と、に液体４４０を付着させる。例えば、第１主面１０１ａの第１合わせ部４１０の近傍部分の液体４４０に対する濡れ性は、第１合わせ部４１０の液体４４０に対する濡れ性よりも低い。例えば、第２主面２０１ａの第２合わせ部４２０の近傍部分の液体４４０に対する濡れ性は、第２合わせ部４２０の液体４４０に対する濡れ性よりも低い。これにより、液体４４０は、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０に対して選択的に付着する。

図１９（ｂ）に表したように、液体４４０の表面張力により、第１合わせ部４１０と第１合わせ部４１０とは、最も近接した位置に配置される。これにより、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とが自己整合的に位置制御される。
この後、必要な処理を行い、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを接合する。

例えば、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０として、親水性の材料、または、親水性の処理が施された領域を適用することができる。そして、液体４４０として、例えば水または水溶液などを用いることができる。これにより、液体４４０の表面張力によって、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０は互いに引き寄せられ、自己整合的にアライメントが行われる。液体４４０は、固形分と溶剤とを含む樹脂液でも良い。

例えば、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０として、はんだに対して濡れ性が高い材料、または、濡れ性が高くなる処理が施された領域を適用することができる。第１主面１０１ａの第１合わせ部４１０の近傍部分のはんだに対する濡れ性は、第１合わせ部４１０のはんだに対する濡れ性よりも低く設定される。第２主面２０１ａの第２合わせ部４２０の近傍部分のはんだに対する濡れ性は、第２合わせ部４２０のはんだに対する濡れ性よりも低く設定される。第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０に溶融はんだを接触させ、はんだを硬化させると、第１合わせ部４１０及び第２合わせ部４２０が半田で接合される際に、はんだの熱収縮によって、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との自己整合的なアライメントが行われる。

（第３の実施の形態）
図２０は、第３の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２０に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子５３０においては、第１突出部１２０の端部１２０ｔに第１凹凸部１２７が設けられ、第２突出部２２０の端部２２０ｔに第２凹凸部２２７が設けられている。第２突出部２２０の第２凹凸部２２７は、第１突出部１２０の第１凹凸部１２７と噛合する形状を有する。

第１凹凸部１２７と第２凹凸部２２７とが互いに噛合することにより、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との位置合わせの精度が向上する。また、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との位置合わせの作業が場合によっては不要になる。

本具体例では、第１凹凸部１２７が凹形状を有し、第２凹凸部２２７が凸形状を有しているが、第１凹凸部１２７と第２凹凸部２２７とが互いに噛合すれば良く、第１凹凸部１２７の形状及び第２凹凸部２２７の形状は種々の変形が可能である。

図２１（ａ）〜図２１（ｄ）は、第３の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
これらの図は、第１突出部１２０の端部１２０ｔと、第２突出部２２０の端部２２０ｔと、を拡大して示している。

図２１（ａ）に表したように、赤外線撮像素子５３１においては、第１突出部１２０の端部１２０ｔに凹形状の第１凹凸部１２７が設けられ、第２突出部２２０の端部２２０ｔに凸形状の第２凹凸部２２７が設けられている。第１凹凸部１２７の壁面と、第２凹凸部２２７の壁面と、は、テーパ状の壁面（壁面が例えばＺ軸方向に対して傾斜している）である。第１凹凸部１２７と第２凹凸部２２７とは、互いに噛合する。

図２１（ｂ）に表したように、赤外線撮像素子５３２においては、第１突出部１２０の端部１２０ｔに凸形状の第１凹凸部１２７が設けられ、第２突出部２２０の端部２２０ｔに凹形状の第２凹凸部２２７が設けられている。この場合も第１凹凸部１２７の壁面と、第２凹凸部２２７の壁面と、は、テーパ状の壁面である。そして、第１凹凸部１２７と第２凹凸部２２７とは、互いに噛合する。

図２１（ｃ）に表したように、赤外線撮像素子５３３においては、第１突出部１２０の端部１２０ｔに凹形状の第１凹凸部１２７が設けられている。一方、第２突出部２２０の断面は、第２突出部２２０の突出方向に進むに従って小さくなっている。このように、本具体例では、第２突出部２２０の端部２２０ｔには第２凹凸部２２７が設けられていない。第１凹凸部１２７の凹部は、第２突出部２２０の端部２２０ｔの形状（凹凸）と噛合する。このように、第２突出部２２０には、必ずしも第２凹凸部２２７が設けられなくても良く、第１突出部１２０に設けられる第１凹凸部１２７が、第２突出部２２０の端部２２０ｔ（検出素子基板１０５の側の端部）の凹凸形状と噛合すれば良い。

図２１（ｄ）に表したように、赤外線撮像素子５３４においては、第２突出部２２０の端部２２０ｔに凹形状の第２凹凸部２２７が設けられている。一方、第１突出部１２０の断面は、第１突出部１２０の突出方向に進むに従って小さくなっている。このように、本具体例では、第１突出部１２０の端部１２０ｔには第１凹凸部１２７が設けられていない。第２凹凸部２２７の凹部は、第１突出部１２０の端部１２０ｔの形状（凹凸）と噛合する。このように、第１突出部１２０には、必ずしも第１凹凸部１２７が設けられなくても良く、第２突出部２２０に設けられる第２凹凸部２２７が、第１突出部１２０の端部１２０ｔ（対向基板２０１の側の端部）の凹凸形状と噛合すれば良い。

このように、第１突出部１２０は、第２突出部２２０の検出素子基板１０５側の端部２２０ｔの凹凸と噛合する第１凹凸部１２７を有することができる。第２突出部２２０の検出素子基板１０５側の端部２２０ｔの凹凸は、図２１（ａ）に例示したように、第２突出部２２０に設けられる第２凹凸部２２７でも良く、図２１（ｃ）に例示したように、第２突出部２２０自体の先端の形状でも良い。

また、第２突出部２２０は、第１突出部１２０の対向基板２０１側の端部１２０ｔの凹凸と噛合する第２凹凸部２２７を有することができる。第１突出部１２０の対向基板２０１側の端部１２０ｔの凹凸は、図２１（ｂ）に例示したように、第１突出部１２０に設けられる第１凹凸部１２７でも良く、図２１（ｄ）に例示したように、第１突出部１２０自体の先端の形状でも良い。

このように、第１凹凸部１２７及び第２凹凸部２２７の少なくともいずれかを設けることで、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１との位置合わせの精度が向上し、赤外線検出の感度がより向上できる。

（第４の実施の形態）
図２２は、第４の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図２２に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子５４０においては、対向基板２０１は、第２主面２０１ａとは反対側の面の、第２主面２０１ａのレンズ部２１０のそれぞれに対応する位置に設けられた曲面部２８０をさらに有している。曲面部２８０は、例えば凹曲面を有する。これ以外は、赤外線撮像素子５１０と同様とすることができるので説明を省略する。

対向基板２０１に用いられるシリコンやゲルマニウムなどの屈折率は比較的大きいため、レンズ部２１０の形状、及び、レンズ部２１０と赤外線検出画素部１１０との距離などの設計条件によっては、対向基板２０１に入射する赤外線３１０を効率的に赤外線検出画素部１１０に入射させることが困難である場合がある。このとき、対向基板２０１の第２主面２０１ａとは反対側の面に、レンズ部２１０のそれぞれに対応して曲面部２８０を設けることで、赤外線３１０の光路をより適切に制御することが容易になる。

このような曲面部２８０は、既に説明した赤外線撮像素子５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５２０、５３０、５３１、５３２、５３３及び５３４、並びに、それらの変形の赤外線撮像素子にも適用できる。

（第５の実施の形態）
本実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。
本製造方法は、例えば、検出素子基板１０５と、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａの側に設けられ検出素子基板１０５と離間し赤外線３１０を検出する複数の赤外線検出画素部１１０と、第１主面１０１ａ上において複数の赤外線検出画素部１１０どうしの間に設けられた第１突出部１２０と、を含む赤外線検出基板１０１と、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａに対向する第２主面２０１ａを有する対向基板２０１であって、第２主面２０１ａ上に設けられ複数の赤外線検出画素部１１０と離間し複数の赤外線検出画素部１１０のそれぞれに対向し複数の赤外線検出画素部１１０に入射する赤外線３１０の光路を制御する複数のレンズ部２１０と、第２主面２０１ａ上において複数のレンズ部２１０どうしの間に設けられ、第１突出部１２０と当接する第２突出部２２０と、を含む対向基板２０１と、を有する赤外線撮像素子の製造方法である。

図２３は、第５の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図２３に表したように、赤外線検出基板１０１の第１主面１０１ａと対向基板２０１の第２主面２０１ａとを対向させる（ステップＳ１１０）。
第１突出部１２０と第２突出部２２０とを減圧中で接合させる（ステップＳ１２０）。

既に説明したように、例えば、第１突出部１２０が枠状であり、第２突出部２２０が枠状であり、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とを減圧雰囲気中で対向させ、この状態（減圧中）で、第１突出部１２０と第２突出部２２０とを接合する。これにより、第１突出部１２０と第２突出部２２０とで囲まれた空間内の赤外線検出画素部１１０のそれぞれが独立して減圧状態で封止される。

この製造方法によれば、赤外線撮像素子を別の真空パッケージ内に封止する工程が省略でき、有利である。

（第６の実施の形態）
本実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。
図２４は、第６の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図２４に表したように、赤外線検出基板１０１の第１主面１０１ａと対向基板２０１の第２主面２０１ａとを対向させる（ステップＳ２１０）。
赤外線検出基板１０１の第１主面１０１ａにおいて複数の赤外線検出画素部１１０及び第１突出部１２０が設けられる撮像領域４０１ｒに併設された周辺領域４０２ｒに設けられた第１合わせ部４１０と、対向基板２０１の第２主面２０１ａにおいて複数のレンズ部２１０及び第２突出部２２０が設けられる領域の外側に設けられた第２合わせ部４２０と、に接触する液体４４０によって、第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とを位置合わせする（ステップＳ２２０）。

例えば、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に関して説明した処理を実施する。
この製造方法によれば、液体４４０により、第１合わせ部４１０と第２合わせ部４２０とが近接し、赤外線検出基板１０１と対向基板２０１とが自己整合的に位置制御され、工程が省略できると共に、位置精度が向上する。

（第７の実施の形態）
本実施形態は、実施形態に係る赤外線撮像素子の対向基板の製造工程を備えた赤外線撮像素子の製造方法である。
本製造方法は、検出素子基板１０５と、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａの側に設けられ検出素子基板１０５と離間し赤外線３１０を検出する複数の赤外線検出画素部１１０と、第１主面１０１ａ上において複数の赤外線検出画素部１１０どうしの間に設けられた第１突出部１２０と、を含む赤外線検出基板１０１と組み合わされる赤外線撮像素子用対向基板（対向基板２０１）の製造工程を備える。赤外線撮像素子用対向基板（対向基板２０１）は、検出素子基板１０５の第１主面１０１ａに対向する第２主面２０１ａと、第２主面２０１ａ上において複数の赤外線検出画素部１１０の配設ピッチと同じピッチで設けられ赤外線の光路を制御する複数のレンズ部２１０と、第２主面２０１ａ上において複数のレンズ部２１０どうしの間に設けられた第２突出部２２０と、含む。

図２５は、第７の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図２５に表したように、赤外線撮像素子用基板（対向基板２０１）となる母基板２０１ｂの上に、複数のレンズ部２１０のそれぞれに対応する複数のレンズ形成領域に設けられ、レンズ形成領域の中心部の厚さが中心部よりも外側の周辺部の厚さよりも厚いレジスト膜２０１ｒ２を形成する（ステップＳ３１０）。例えば、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に関して説明した処理を行う。

レジスト膜２０１ｒ２及び母基板２０１ｂをエッチングしてレンズ部２１０を形成する（ステップＳ３２０）。例えば、図１１（ｄ）に関して説明した処理を行う。
これにより、中心部と周辺部とで厚さが異なるレンズ部２１０が形成できる。

さらに、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に関して説明したように、本製造方法は、母基板２０１ｂの第２主面２０１ａ上の、複数のレンズ形成領域どうしの間に、第２突出部２２０を形成する工程をさらに備えても良い。

また、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）及び図１１（ａ）に関して説明したように、本製造方法は、第２突出部２２０の上に保護層２０２を形成する工程をさらに備えても良い。

なお、上記においては、第２突出部２２０の形成の後に、レンズ部２１０が形成される例について説明したが、実施形態はこれに限らず、第２突出部２２０の形成の前に、レンズ部２１０を形成しても良い。

また、赤外線撮像素子用基板（対向基板２０１）となる母基板２０１ｂの上に、第２突出部２２０及びレンズ部２１０の少なくともいずれかと一緒に、第２合わせ部４２０を形成しても良い。

本製造方法によれば、母基板２０１ｂの第２突出部２２０が設けられる第２主面２０１ａに、効率的にレンズ部２１０を形成することができる。

本発明の実施形態によれば、高感度化が可能な赤外線撮像素子及びその製造方法を提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、赤外線撮像素子に含まれる赤外線検出基板、検出素子基板、赤外線検出画素部、第１突出部、赤外線検出部、熱電変換部、半導体層、支持梁、配線及び第１合わせ部など、対向基板に含まれるレンズ部、第２突出部及び第２合わせ部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した赤外線撮像素子及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての赤外線撮像素子及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０１…赤外線検出基板、 １０１ａ…第１主面、 １０５…検出素子基板、 １０５ｂ…底部、 １０５ｄ…検出素子基板凹部、 １０５ｐ…検出素子基板凸部、 １０６ｓ…第１基準面、 １０７…埋め込み酸化膜、 １１０…赤外線検出画素部、 １１０ｒ…検出画素領域、 １１０ｓ…赤外線検出部、 １１０ｔ…端部、 １１１ｒ…画素間領域、 １１３…ＳＯＩ膜、 １１３ａ…ｐ^＋拡散層、 １１３ｂ…ｐ⁻拡散層、 １１３ｃ…ｎ^＋拡散層、 １１４…素子分離絶縁膜、 １１５…支持梁、 １１５ａ…第１支持部、 １１５ｂ…第２支持部、 １２０…第１突出部、 １２０ｔ…端部、 １２５ｘ…第１配線領域、 １２５ｙ…第２配線領域、 １２６…配線、 １２６ｙ…第２配線、 １２７…第１凹凸部、 １３２…第１の層間絶縁膜、 １３３…第２の層間絶縁膜、 １３３ｒ…レジスト膜、 １３４…ブロック膜、 １４１…下層金属層、 １４２…中間金属層、 １４３…上層金属層、 １４３ｒ１、１４３ｒ２…レジスト膜、 １７３ａ…第１コンタクト配線、 １７３ｂ…第２コンタクト配線、 １７３ｈ…コンタクトホール、 １７４ａ…第１ダイオード配線、 １７４ｂ…第２ダイオード配線、 １７５…第３の層間絶縁膜、 １７６、１７７、１７８、１７９…層間絶縁膜、 １７９ｏ…開口部、 １７９ｒ１、１７９ｒ２…レジスト膜、 １７９ｈ…スリット、 ２０１…対向基板、 ２０１ａ…第２主面、 ２０１ｂ…母基板、 ２０１ｒ１、２０１ｒ２…レジスト膜、 ２０２…保護層、 ２０２ｆ…保護膜、 ２０６ｓ…第２基準面、 ２１０…レンズ部、 ２１０ｄ…レンズ凹部、 ２１０ｐ…レンズ凸部、 ２２０…第２突出部、 ２２０ｔ…端部、 ２２７…第２凹凸部、 ２３０…赤外線反射防止膜、 ２８０…曲面部、 ３１０…赤外線、 ４０１ｒ…撮像領域、 ４０２ｒ…周辺領域、 ４１０…第１合わせ部、 ４２０…第２合わせ部、 ４２０ｄ…凹部、 ４３０…周辺回路部、 ４４０…液体、 ５１０〜５１５、５２０、５３０〜５３４、５４０…赤外線撮像素子、 Ｌ１〜Ｌ４…距離

Claims (10)

1. 検出素子基板と、
   前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、
   前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、
   を含む赤外線検出基板と、
   前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する対向基板であって、
   前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、
   前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、
   を含む前記対向基板と、
   を備えたことを特徴とする赤外線撮像素子。
2. 前記第１突出部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さは、前記赤外線検出画素部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さよりも高く、
   前記第２突出部の高さは、前記レンズ部の中心部の高さよりも高いことを特徴とする請求項１記載の赤外線撮像素子。
3. 前記レンズ部の、前記第２主面に対して平行な平面内における中央部は、前記レンズ部の、前記第２主面に対して平行な前記平面内において前記中央部よりも外側の周辺部よりも突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線撮像素子。
4. 前記第１突出部は、前記複数の赤外線検出画素部に電気的に接続された配線を内蔵することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
5. 前記第１突出部と前記第２突出部とが接触する部分は、前記第１主面に対して平行な平面内において前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれを取り囲むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
6. 前記赤外線検出基板は、前記第１主面において、前記複数の赤外線検出画素部及び前記第１突出部が設けられる撮像領域に併設された周辺領域に設けられた第１合わせ部をさらに有し、
   前記対向基板は、前記第２主面上において前記周辺領域に対向する領域に設けられ、前記第１合わせ部に対応する第２合わせ部をさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
7. 前記第１突出部は、第２突出部の前記検出素子基板側の端部の凹凸と噛合する第１凹凸部を有する、及び、
   前記第２突出部は、第１突出部の前記対向基板側の端部の凹凸と噛合する第２凹凸部を有する、
   の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の赤外線撮像素子。
8. 検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む赤外線検出基板と、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する対向基板であって、前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、を含む前記対向基板と、を有する赤外線撮像素子の製造方法であって、
   前記赤外線検出基板の前記第１主面と前記対向基板の前記第２主面とを対向させ、
   前記第１突出部と前記第２突出部とを減圧中で接合させることを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。
9. 検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む赤外線検出基板と、前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面を有する対向基板であって、前記第２主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれに対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第１突出部と当接する第２突出部と、を含む前記対向基板と、を有する赤外線撮像素子の製造方法であって、
   前記赤外線検出基板の前記第１主面と前記対向基板の前記第２主面とを対向させ、
   前記赤外線検出基板の前記第１主面において前記複数の赤外線検出画素及び前記第１突出部が設けられる撮像領域に併設された周辺領域に設けられた第１合わせ部と、前記対向基板の前記第２主面において前記複数のレンズ部及び前記第２突出部が設けられる領域の外側に設けられた第２合わせ部と、に接触する液体によって、前記第１合わせ部と前記第２合わせ部とを位置合わせすることを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。
10. 検出素子基板と、前記検出素子基板の第１主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第１主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第１突出部と、を含む赤外線検出基板と組み合わされる赤外線撮像素子用対向基板であって、
    前記赤外線撮像素子用対向基板は、
    前記検出素子基板の前記第１主面に対向する第２主面と、
    前記第２主面上において前記複数の赤外線検出画素部の配設ピッチと同じピッチで設けられ赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、
    前記第２主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられた第２突出部と、
    を含む前記赤外線撮像素子用対向基板の製造工程を備えた赤外線撮像素子の製造方法であって、
    前記赤外線撮像素子用対向基板の製造工程は、
    前記赤外線撮像素子用基板となる母基板の上に、前記複数のレンズ部のそれぞれに対応する複数のレンズ形成領域に設けられ、前記レンズ形成領域の中心部の厚さが前記中心部よりも外側の周辺部の厚さよりも厚いレジスト膜を形成する工程と、
    前記レジスト膜及び前記母基板をエッチングして前記レンズ部を形成する工程と、
    を含むことを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。

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