JP5201157B2 - Infrared imaging device - Google Patents
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Description
この発明は、赤外線を熱に変換して検出する赤外線撮像素子に関する。 The present invention relates to an infrared imaging device that detects infrared rays by converting them into heat.
様々な分野で用いられる赤外線撮像素子において、冷却装置が不要な非冷却型の赤外線撮像素子がある。この非冷却型の赤外線撮像素子の一般的なものとして、基板に赤外線吸収部と熱電変換部とを備え、基板に接続される支持脚を介して中空に保持するように設けた赤外線検出画素を用いたものがある。これは入射される赤外線を赤外線吸収部が熱に変換し、熱電変換部が変換された熱による温度変化を電気信号に変換し、これを検出信号として出力するものである。また、赤外線撮像素子において微弱な熱変動に対する感度を向上させる為には、熱電変換部が受ける赤外線吸収部からの熱が支持脚を介して逃げないように支持脚の熱伝導率を低下させることが重要な要素の一つとなる。このため低熱伝導率の材料からなる支持脚を設計上可能な範囲でより細く、より長くレイアウトすることで支持脚の熱コンダクタンスを向上させて熱電変換部が受ける赤外線吸収部からの熱の逃げを抑制することが行なわれている。 Among infrared imaging devices used in various fields, there is an uncooled infrared imaging device that does not require a cooling device. As a general non-cooling type infrared imaging device, an infrared detection pixel provided with an infrared absorption part and a thermoelectric conversion part on a substrate and provided to be held hollow via a support leg connected to the substrate is provided. There is something used. In this method, incident infrared rays are converted into heat by the infrared absorption unit, and a temperature change due to the heat converted by the thermoelectric conversion unit is converted into an electrical signal, which is output as a detection signal. In addition, in order to improve sensitivity to weak thermal fluctuations in the infrared imaging device, the thermal conductivity of the support legs is reduced so that the heat from the infrared absorption part received by the thermoelectric conversion part does not escape via the support legs. Is one of the important factors. For this reason, the support legs made of a material with low thermal conductivity are made thinner and longer in the design range, and the heat conductance of the support legs is improved by laying out the support legs longer and heat escape from the infrared absorption part received by the thermoelectric conversion part. Suppression is done.
この赤外線検出画素が備える赤外線吸収部の領域を一つの画素領域として、2次元状に配列することで多画素化した画素エリアを備える赤外線撮像素子がある。従来の多画素化した赤外線撮像素子においては、各赤外線検出画素における熱電変換部を駆動する駆動線を各赤外線検出画素間の行方向に沿って配線し、各赤外線検出画素の検出信号を伝送する信号線を各赤外線検出画素間の列方向に沿って配線したうえで、各赤外線検出画素は隣接する駆動線の一方と支持脚を介して接続し、隣接する信号線の一方と支持脚を介して接続したものがある。このような構成によって各赤外線検出画素における熱電変換部の駆動を行単位で行い、検出信号の読み込みを列方向に時系列に読み込むことで赤外線撮像素子が備える画素全体の撮像結果を得ることを実現している。 There is an infrared imaging device including a pixel area that is multi-dimensionally arranged in a two-dimensional manner by using an infrared absorption portion included in the infrared detection pixel as one pixel region. In a conventional multi-pixel infrared imaging device, a drive line for driving a thermoelectric conversion unit in each infrared detection pixel is wired along the row direction between each infrared detection pixel, and a detection signal of each infrared detection pixel is transmitted. After wiring the signal lines along the column direction between the infrared detection pixels, each infrared detection pixel is connected to one of the adjacent drive lines via a support leg, and one of the adjacent signal lines is connected to the support leg. Connected. With such a configuration, the thermoelectric conversion unit in each infrared detection pixel is driven in units of rows, and the detection results are read in time series in the column direction to obtain the imaging results for the entire pixel included in the infrared imaging device. doing.
このような赤外線撮像素子の多画素化を進めていく上で、赤外線撮像素子そのものを小型化するには単位画素サイズの縮小が必要になり、従来の支持脚の構造をそのまま採用するとレイアウト長が短縮された支持脚による熱伝導の影響で感度の劣化が問題となる。そこで多画素化と高感度化とを実現する為に、支持脚を薄くすることで支持脚の熱コンダクタンスの低減を可能にし、熱電変換部からの熱の逃げを抑制するものがある(例えば、特許文献1参照)。 In proceeding with the increase in the number of pixels of the infrared imaging element, it is necessary to reduce the unit pixel size in order to reduce the size of the infrared imaging element itself. If the conventional support leg structure is used as it is, the layout length is increased. Sensitivity degradation becomes a problem due to the effect of heat conduction by the shortened support legs. Therefore, in order to realize a large number of pixels and high sensitivity, it is possible to reduce the thermal conductance of the support leg by thinning the support leg, and to suppress the escape of heat from the thermoelectric conversion part (for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1では、さらなる多画素化と高感度化とを実現するに当たって支持脚をさらに薄膜化を進めることは現状の製造プロセス技術では困難であり、支持脚における熱コンダクタンスの悪化による感度劣化を抑制する為には支持脚の線長を確保しなければならないという問題があった。一方、単位画素サイズが縮小する中で支持脚の線長を確保すれば赤外線検出画素の面積が小さくなる為、赤外線検出画素の面積を犠牲にすることとなり、面積縮小による感度の劣化を引き起こすというが問題があった。
However, in
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、赤外線検出画素の面積を犠牲にすることなく、支持脚における熱コンダクタンスの悪化による感度劣化を抑制することができる赤外線撮像素子を得るものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an infrared imaging element capable of suppressing deterioration in sensitivity due to deterioration of thermal conductance in a support leg without sacrificing the area of the infrared detection pixel. Is what you get.
この発明に係る赤外線撮像素子においては、第一の支持脚及び第二の支持脚で基板に中空保持される赤外線検出画素が2次元配列された画素エリアと、赤外線検出画素に駆動信号を入力する駆動極を当該赤外線検出画素を保持する第一の支持脚を介して行毎に共通接続する駆動線と、赤外線検出画素の検出信号を出力する信号極を当該赤外線検出画素を保持する第二の支持脚を介して列毎に共通接続する信号線とを備え、駆動線は、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線を用いてそれぞれの赤外線検出画素に隣接する行方向のうち一方のみに配線され、それぞれの赤外線検出画素の駆動極は、当該赤外線検出画素に対して2番目に近接する駆動線と接続されるようにしたものである。
また、この発明に係る赤外線撮像素子においては、第一の支持脚及び第二の支持脚で基板に中空保持される赤外線検出画素が2次元配列された画素エリアと、赤外線検出画素に駆動信号を入力する駆動極を当該赤外線検出画素を保持する第一の支持脚を介して行毎に共通接続する駆動線と、赤外線検出画素の検出信号を出力する信号極を当該赤外線検出画素を保持する第二の支持脚を介して列毎に共通接続する信号線とを備え、信号線は、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線を用いてそれぞれの赤外線検出画素に隣接する列方向のうち一方のみに配線され、それぞれの赤外線検出画素の信号極は、当該赤外線検出画素に対して2番目に近接する信号線と接続されるようにしたものである。
In the infrared imaging device according to the present invention, a pixel area in which infrared detection pixels that are hollowly held on the substrate by the first support leg and the second support leg are two-dimensionally arranged, and a drive signal is input to the infrared detection pixel. A drive line that commonly connects the drive poles for each row via a first support leg that holds the infrared detection pixel, and a signal pole that outputs a detection signal of the infrared detection pixel is a second that holds the infrared detection pixel A signal line commonly connected to each column through a support leg, and the drive line is one of the row directions adjacent to each infrared detection pixel using a multilayer line having two layers separated by an insulating layer. only wired to the drive electrode of each of the infrared detection pixel is obtained by the so that is connected to a drive line close to the second with respect to the infrared detection pixel.
In the infrared imaging device according to the present invention, a pixel area in which infrared detection pixels that are hollowly held on the substrate by the first support leg and the second support leg are two-dimensionally arranged, and a drive signal is sent to the infrared detection pixel. A drive line for commonly connecting the drive electrodes to be input for each row via the first support legs for holding the infrared detection pixels, and a signal pole for outputting the detection signals of the infrared detection pixels are used for holding the infrared detection pixels. A signal line commonly connected to each column through two support legs, and the signal line is arranged in a column direction adjacent to each infrared detection pixel using a multilayer line having two layers separated by an insulating layer. Only one of them is wired, and the signal electrode of each infrared detection pixel is connected to the signal line closest to the infrared detection pixel.
この発明は、2次元配列された赤外線検出画素の行ごとおよび列ごとに接続される駆動線もしくは信号線に対して、駆動線もしくは信号線そのものを配線するのではなく、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線を用いて前記2つの層に前記駆動線を2つずつもしくは前記信号線を2つずつ設けるようにして配線することで、駆動線もしくは信号線の配線領域の一部が削減することが可能となる。これにより、削減された配線領域の一部を熱電変換部の面積拡大や支持脚の長さ確保に利用できる。従って、多画素化に対応する際に感度の劣化を抑制できる赤外線撮像素子を得ることが出来る。 In the present invention, the drive lines or signal lines connected to the rows and columns of the two-dimensionally arranged infrared detection pixels are separated by an insulating layer instead of wiring the drive lines or signal lines themselves. A part of the wiring region of the drive line or signal line is provided by using a multilayer line having two layers and wiring the two layers so that two drive lines or two signal lines are provided. Can be reduced. Thereby, a part of the reduced wiring area can be used for area expansion of the thermoelectric conversion part and securing of the length of the support leg. Therefore, it is possible to obtain an infrared imaging device capable of suppressing deterioration in sensitivity when dealing with the increase in the number of pixels.
実施の形態1.
図1は、この発明を実施するための実施の形態1における赤外線撮像素子の概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、赤外線撮像素子は基板1上に赤外線検出画素2をM行×N列の2次元に配列されている。ここでMおよびNは自然数である。駆動線3aおよび3bを設ける多層線3は、行方向に沿って赤外線検出画素2と赤外線検出画素2の間に配線されており、各駆動線はそれぞれ所定の行に配列された赤外線検出画素2と駆動走査回路5又は8とに接続されている。信号線4は、列方向に沿って赤外線検出画素2と赤外線検出画素2の間に配線されており、各信号線はそれぞれ所定の行に配列された赤外線検出画素2と信号走査回路6又は9とに接続されている。また信号走査回路6は出力アンプ7に、信号走査回路9は出力アンプ10に接続される。多層線3は基板1上に斜線領域で示す絶縁層11の間に2つの配線層を備え、それぞれが第一の駆動線3aおよび第二の駆動線3bを設けている。また第一の駆動線3aおよび第二の駆動線3bは絶縁層11によって分割されているので電気的な接続関係にない。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an infrared imaging element according to
第一の駆動線3aおよび第二の駆動線3bは、例えばアルミニウム、チタン、窒化チタン、タングステン、タングステンシリサイドなどからなるものである。また特に、第一の駆動線3aおよび第二の駆動線3bと信号線4とが交差する部分においては、導電性シリコンおよびタングステン、チタン、コバルト、タンタル、プラチナ、モリブデン等の高融点金属や、これら高融点金属のシリサイド等で接続するように配線してもよい。このようにアルミニウム等の配線材料に代えて、高融点の材料を用いることにより、後の工程で形成される層間絶縁膜を形成温度の高い熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法等で形成することができる。また第一の駆動線3aおよび第二の駆動線3bは配線の太さを同じ、あるいは抵抗値を同じにすることが好ましい
The first drive line 3a and the second drive line 3b are made of, for example, aluminum, titanium, titanium nitride, tungsten, tungsten silicide, or the like. In particular, in the portion where the first drive line 3a and the second drive line 3b intersect with the
図2は、図1の赤外線撮像素子において断面A部分の赤外線検出画素2周辺を水平方向から示した模式図である。図2において、11は絶縁膜、12は赤外線吸収部、13はエッチングホール、14は空洞、15aおよび15bは支持脚、16は熱電変換部、17は絶縁膜、18は薄膜配線、19は信号線である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the periphery of the
図2に示すように、基板1にエッチングホール13を介したエッチングにより凹状の空洞14を形成し、その空洞14に支持脚15aおよび15bで熱電変換部16を中空に保持されている。赤外線検出画素2は、絶縁膜17(埋め込み酸化膜)上に設けられた熱電変換部16と、その熱電変換部16の上に赤外線吸収部12が設けられて構成される。
As shown in FIG. 2, a
図2における赤外線吸収部12は、傘構造をしており、赤外線吸収膜である酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITO(酸化インジウムスズ)などの導電性酸化物薄膜、チタン、クロム、ニクロムなどの金属薄膜や窒化チタン、窒化バナジウムなどの金属化合物薄膜とこれを保持する誘電体膜からなる。
The
熱電変換部16は、pn接合ダイオード、トランジスタ等、温度によって電気特性が変化する感温素子によって構成される。例えば熱電変換部16をpn接合ダイオードとする場合、pn接合ダイオードの陽極に駆動信号として所定の電圧を与えることで、陰極より出力される電位信号は、熱電変換部16が赤外線吸収部12から受けた熱に応じた電位信号となる。
The
また絶縁膜17は、熱電変換部16の熱容量に含まれるため、より薄い方が熱容量が小さくなる。そこで絶縁膜17はシリコン基板上に酸化シリコン層を介してシリコン層が形成されたSOI(Silicon On Insulator)基板であることが好ましい。このSOI基板を用いることによりSOI層にpn接合ダイオードを形成し、熱電変換部16とすることができる。この場合、信号読み出し回路と感温素子を汎用の半導体プロセスで同時に形成できる為、高い歩留りで量産に適した赤外線撮像素子を作ることができる。
Moreover, since the insulating
支持脚15aおよび15bは、一方の支持脚15aを赤外線検出画素2と多層線3とに接続し、他方の支持脚15bを赤外線検出画素2と信号線4とに接続することで赤外線検出画素2を中空保持する。また駆動線と接続された支持脚15a内に設けられた薄膜配線18は、熱電変換部16と駆動線とを電気的に接続する為の配線であり、信号線と接続された支持脚15b内に設けられた薄膜配線18は、熱電変換部16と信号線とを電気的に接続する為の配線である。
The
ここで本実施の形態の赤外線撮像素子における動作を説明する。それぞれの赤外線検出画素2に設けた赤外線吸収部12は、入射された赤外線を熱に変換して当該赤外線検出画素2の熱電変換部16に供給する。この際、駆動走査回路5又は8が、行単位で該当する行の赤外線検出画素2の熱電変換部16を当該赤外線検出画素2に接続された駆動線を介して駆動させる。これによって駆動させた行の赤外線検出画素2の熱電変換部16が、供給された熱による温度変化を電気信号に変換した検出信号を接続された信号線に出力する。これを信号走査回路6又は9によって列ごとに走査しながら、駆動されている行の赤外線検出画素2の熱電変換部16から出力されるそれぞれの検出信号を取り込み出力アンプ7又は10に供給し出力する。この信号走査回路6又は9が時系列に取り込む動作を完了したら、駆動走査回路5又は8が次の行を駆動させて同様の取り込み動作を信号走査回路6又は9が行なう。このようにしてM行×N列分の赤外線検出信号を得られる。またここでは1画面(M行×N列分)の検出にかかる時間を短縮する為、駆動走査回路、信号走査回路、及び出力アンプを2セットずつ持つことで、この走査制御を分割して並列動作させている。
Here, the operation of the infrared imaging device of the present embodiment will be described. The
次に赤外線検出画素2と多層線3及び信号線4とを接続する支持脚のレイアウト例について説明する。図3(a)は、図1のm−2行目からm+1行目の赤外線検出画素2の一部を上から見た模式図である。この図でのmは3以上M−1以下の任意の自然数として示している。ここではm行目の赤外線検出画素2とm+1行目の赤外線検出画素2との間には多層線3が配線されず、m−1行目の赤外線検出画素2とm行目の赤外線検出画素2との間及びm+1行目の赤外線検出画素2とm+2行目の赤外線検出画素2との間に多層線3が配線されている。
Next, an example of the layout of the support legs that connect the
図3(b)は、図3(a)の断面Bを示す。断面Bは、多層線3とm−2行目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15aとの接続点であって、多層線3内部に設けられた第一の駆動線3aと支持脚15a内部に設けられた薄膜配線18とが接続されていることを示す。また図3(c)は、図3(a)の断面Cを示す。断断面Cは、多層線3とm+1行目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15aとの接続点であって、多層線3内部に設けられた第二の駆動線3bと支持脚15a内部に設けられた薄膜配線18とが接続されていることを示す。
FIG. 3B shows a cross section B of FIG. The cross section B is a connection point between the
これらの接続関係から、m−1行目とm行目の間に配線された多層線3の内部に設けられた駆動線3aは、m−2行目の熱電変換部16に接続され、駆動線3bは、m+1行目の熱電変換部16に接続されることになる。この接続関係は他の多層線3においても同様である。またこの際、1行目の赤外線検出画素2と隣接する多層線3の内部に設けられた駆動線3a用の内層及びM行目の赤外線検出画素2と隣接する多層線3の内部に設けられた駆動線3b用の内層はここでは使用されない。従って一番端に配線されるものは多層構造を持つ必要はない。
From these connection relationships, the drive line 3a provided inside the
以上のように、2次元配列された赤外線検出画素2の行ごとに接続される駆動線に対して、駆動線そのものを配線するのではなく、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線3を用いて前記2つの層に前記駆動線を2つずつ設けるようにして配線することで、従来それぞれの赤外線検出画素2に必要とされていた駆動線において2本分の配線領域が1本分の配線領域で済むこととなる。これにより、削減された配線領域の一部を赤外線検出画素2の領域拡大や支持脚15aおよび15bの長さ確保に利用できる。従って、多画素化に対応する際に感度の劣化を抑制できる赤外線撮像素子を得ることが出来る。
As described above, the drive line connected to each row of the two-dimensionally arranged
また、ある多層線に対して、隣接する赤外線検出画素における熱電変換部ではなく、さらに隣の赤外線検出画素2における熱電変換部と接続するようにすることで、支持脚の配線長を長くレイアウトすることが可能となる為、支持脚の熱コンダクタンスを向上させて熱電変換部が受ける赤外線吸収部からの熱の逃げに対する抑制力が大きくなるという効果を奏する。
In addition, the wiring length of the support legs is laid out longer by connecting the multilayered line to the thermoelectric conversion unit in the adjacent
図4は、支持脚15aおよび15bの引き回し形状における他の一例を示すものであり、m行目の赤外線検出画素の支持脚15aとm+1行目の赤外線検出画素の支持脚15aとの引き回し形状を同じ形状にし、m行目の赤外線検出画素の支持脚15bとm+1行目の赤外線検出画素の支持脚15bとの引き回し形状を同じ形状にしたものである。このように、それぞれの赤外線検出画素の支持脚15aおよび15bの引き回し形状が均一化するので、内部応力による熱電変換部16の傾きを抑制することができる。
FIG. 4 shows another example of the routing shape of the
実施の形態2.
実施の形態1では駆動線を多層線にするように構成したが、信号線を多層線にしても構わない。図5(a)はこの発明の実施の形態2の赤外線撮像素子における赤外線検出画素と支持脚とのレイアウト図を示すものであり、n−2列目からn+1列めの赤外線検出画素2の一部を上から見た模式図である。ここでnは3以上N−1以下の任意の自然数である。ここではn列目の赤外線検出画素2とn+1列目の赤外線検出画素2との間には多層線4が配線されず、n−1列目の赤外線検出画素2とn列目の赤外線検出画素2との間及びn+1列目の赤外線検出画素2とn+2列目の赤外線検出画素2との間に多層線4が配線されている。
In the first embodiment, the drive line is configured to be a multilayer line, but the signal line may be a multilayer line. FIG. 5A shows a layout diagram of the infrared detection pixels and the support legs in the infrared imaging element according to
図5(b)は、図5(a)の断面Dを示す。断面Dは、多層線4とn−2列目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15bとの接続点であって、多層線4内部に設けられた第一の信号線4aと支持脚15b内部に設けられた薄膜配線18とが接続されていることを示す。また図5(c)は、図5(a)の断面Eを示す。断断面Eは、多層線4とn+1列目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15bとの接続点であって、多層線4内部に設けられた第二の信号線4bと支持脚15b内部に設けられた薄膜配線18とが接続されていることを示す。
FIG.5 (b) shows the cross section D of Fig.5 (a). A section D is a connection point between the
図5の示すように、n−1列目の赤外線検出画素2とn列目の赤外線検出画素2との間に配線される多層線4内部に設けられた第一の信号線4aと、n−2列目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15b内部に設けられた薄膜配線18とを接続し、これを介して、n−2列目の熱電変換部16に接続される。他方、n−1列目の赤外線検出画素2とn列目の赤外線検出画素2との間に配線される多層線4内部に設けられた第二の信号線4bと、n+1列目の赤外線検出画素2を保持する支持脚15b内部に設けられた薄膜配線18とを接続し、これを介して、n+1列目の熱電変換部16に接続される。
As shown in FIG. 5, a first signal line 4a provided inside a
これらの接続関係から、n−1列目とn列目の間に配線された多層線4の内部に設けられた信号線4aは、n−2列目の赤外線検出画素2における熱電変換部16に接続され、信号線4bは、n+1列目の赤外線検出画素2における熱電変換部16に接続されることになる。この接続関係は他の多層線4においても同様である。この際、1列目の赤外線検出画素2と隣接する多層線4の内部に設けられた信号線4a用の内層及びN列目の赤外線検出画素2と隣接する多層線4の内部に設けられた信号線4b用の内層はここでは使用されない。従って一番端に配線されるものは多層構造を持つ必要はない。
From these connection relations, the signal line 4a provided inside the
以上のように、2次元配列された赤外線検出画素2の列ごとに接続される信号線に対して、信号線そのものを配線するのではなく、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線4を用いて前記2つの層に前記信号線を2つずつ設けるようにして配線することで、従来それぞれの赤外線検出画素2に必要とされていた信号線において2本分の配線領域が1本分の配線領域で済むこととなる。これにより、削減された配線領域の一部を赤外線検出画素2の領域拡大や支持脚15aおよび15bの長さ確保に利用できる。従って、実施の形態1と同様に所期の目的を達成し得ることはいうまでもない。
As described above, the signal line connected to each column of the two-dimensionally arranged
実施の形態3.
実施の形態1では駆動線を多層線にし、実施の形態2では信号線を多層線にするように構成したが、駆動線と信号線とを両方多層線にして配線領域を削減することで赤外線検出画素2の画素領域拡大や支持脚15aおよび15bの長さ確保に利用できる。図6(a)はこの発明の実施の形態3を示すものであり、m−1行n−1列からm+2行n+2列の赤外線検出画素2の一部を上から見た模式図である。この図においてnは2以上N−2以下の任意の自然数、mは2以上M−2以下の任意の自然数である。図6(b)に断面Fを示す。ここではm行目の赤外線検出画素2とm+1行目の赤外線検出画素2との間と、n列目の赤外線検出画素2とn+1列目の赤外線検出画素2との間には多層線3および40が配線されず、m−1行目の赤外線検出画素2とm行目の赤外線検出画素2との間及びm+1行目の赤外線検出画素2とm+2行目の赤外線検出画素2との間に多層線3が、n−1列目の赤外線検出画素2とn列目の赤外線検出画素2との間及びn+1列目の赤外線検出画素2とn+2列目の赤外線検出画素2との間に多層線4が配線されている。
In the first embodiment, the drive line is configured as a multilayer line, and in the second embodiment, the signal line is configured as a multilayer line. However, both the drive line and the signal line are configured as multilayer lines, thereby reducing the wiring area. This can be used to enlarge the pixel area of the
この際、m行n列目の赤外線検出画素2に設けられる熱電変換部16にはn−1列目の赤外線検出画素2とn列目の赤外線検出画素2との間に配線される多層線4に設けられた信号線4bが支持脚15bを介して接続され、n+1列目の赤外線検出画素2に設けられる熱電変換部16にはn+1列目の赤外線検出画素2とn+2列目の赤外線検出画素2との間に配線される多層線4に設けられた信号線4aが支持脚15bを介して接続される。
In this case, the
以上のように、2次元配列された赤外線検出画素2の列ごとに接続される駆動線および信号線に対して、駆動線および信号線そのものを配線するのではなく、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線3および4を用いて前記2つの層に前記駆動線を2つずつ、もしくは前記信号線を2つずつ設けるようにして配線することで、従来それぞれの赤外線検出画素2に必要とされていた駆動線および信号線において計2本分の配線領域が削減できることとなる。これにより、削減された配線領域の一部を赤外線検出画素2の領域拡大や支持脚15aおよび15bの長さ確保に利用できる。従って、画素に対して必要な配線領域がさらに削減できることから、さらなる感度の向上の効果を奏する赤外線撮像素子を得ることが可能になる。
As described above, the drive lines and the signal lines themselves are not wired to the drive lines and the signal lines connected to each column of the two-dimensionally arranged
実施の形態4.
図7(a)はこの発明の実施の形態4を示す赤外線撮像素子における赤外線検出画素を示すものである。図7(a)において、11は絶縁膜、12は赤外線吸収部、13はエッチングホール、14は空洞、15aおよび15bは支持脚、16は熱電変換部、17は絶縁膜、18は薄膜配線、19は信号線である。ここで図7(a)においても図1の赤外線撮像素子における断面A部分を水平方向から示した模式図である。図7(a)のように、支持脚15aおよび15bを熱電変換部16上で接続することで赤外線検出画素2を中空保持するように構成する。このような構成にすることで、図7(b)のm行目及びm+1行目の赤外線検出画素2と支持脚15aおよび15bとのレイアウト図のように支持脚15aおよび15bのレイアウト領域に依存して熱電変換部16の領域を小さくする必要がなくなる。
FIG. 7 (a) shows an infrared detection pixel in the infrared imaging
また、熱電変換部16がpnダイオードで構成される場合にはショット雑音という物性で決まる成分と、1/f雑音のような構造やプロセス方法によって変わる成分があり、これらによって赤外線撮像素子が持つ信号対雑音比の性能が影響される。この1/f雑音はキャリア捕獲準位がある部分の体積、一般的には熱電変換部16全体積と相関があり、熱電変換部16ができるだけ大きな体積を持つ方が1/f雑音を小さくすることができ、低雑音化の効果を奏する。
In addition, when the
以上のことから、図7(a)のように支持脚15aおよび15bを熱電変換部16上で接続することで赤外線検出画素2を中空保持するように構成することで、より支持脚のレイアウト配線長が確保しながらにして熱電変換部16全体積を確保できるので、上述した実施の形態1に示した赤外線検出画素よりも熱電変換部が受ける赤外線吸収部からの熱の逃げに対する抑制力が大きくし、さらに低雑音化の効果を奏する。
As described above, the
1 基板
2 赤外線検出画素
3 多層線
4 信号線
11 絶縁層
3a 駆動線
3b 駆動線
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記赤外線検出画素に駆動信号を入力する駆動極を当該赤外線検出画素を保持する第一の支持脚を介して行毎に共通接続する駆動線と、
前記赤外線検出画素の検出信号を出力する信号極を当該赤外線検出画素を保持する第二の支持脚を介して列毎に共通接続する信号線とを備え、
前記駆動線は、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線を用いてそれぞれの前記赤外線検出画素に隣接する行方向のうち一方のみに配線され、
それぞれの前記赤外線検出画素の前記駆動極は、当該赤外線検出画素に対して2番目に近接する前記駆動線と接続されたことを特徴とする赤外線撮像素子。 A pixel area in which infrared detection pixels that are held hollow in the substrate by the first support leg and the second support leg are two-dimensionally arranged;
A drive line for commonly connecting a drive pole for inputting a drive signal to the infrared detection pixel for each row via a first support leg for holding the infrared detection pixel;
A signal line that outputs a detection signal of the infrared detection pixel, and a signal line that is commonly connected to each column via a second support leg that holds the infrared detection pixel;
The drive line is wired only in one of the row directions adjacent to each of the infrared detection pixels using a multilayer line having two layers separated by an insulating layer ,
The infrared imaging element , wherein the drive pole of each infrared detection pixel is connected to the drive line that is second closest to the infrared detection pixel .
前記赤外線検出画素に駆動信号を入力する駆動極を当該赤外線検出画素を保持する第一の支持脚を介して行毎に共通接続する駆動線と、
前記赤外線検出画素の検出信号を出力する信号極を当該赤外線検出画素を保持する第二の支持脚を介して列毎に共通接続する信号線とを備え、
前記信号線は、絶縁層によって分離された2つの層を有する多層線を用いてそれぞれの前記赤外線検出画素に隣接する列方向のうち一方のみに配線され、
それぞれの前記赤外線検出画素の前記信号極は、当該赤外線検出画素に対して2番目に近接する前記信号線と接続されたことを特徴とする赤外線撮像素子。 A pixel area in which infrared detection pixels that are held hollow in the substrate by the first support leg and the second support leg are two-dimensionally arranged;
A drive line for commonly connecting a drive pole for inputting a drive signal to the infrared detection pixel for each row via a first support leg for holding the infrared detection pixel;
A signal line that outputs a detection signal of the infrared detection pixel, and a signal line that is commonly connected to each column via a second support leg that holds the infrared detection pixel;
The signal line is wired only in one of the column directions adjacent to each infrared detection pixel using a multilayer line having two layers separated by an insulating layer ,
The infrared imaging element , wherein the signal electrode of each infrared detection pixel is connected to the signal line that is second closest to the infrared detection pixel .
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