JP7175905B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
第1のウェハを用いて形成され、一表面側において周囲と熱絶縁された赤外線検出部が形成された熱型赤外線検出素子と、
熱型赤外線検出素子の一表面側において赤外線検出部を囲む形で熱型赤外線検出素子に封着されたパッケージ、
とを備え、
パッケージが少なくとも第2のウェハを用いて形成され、
第2のウェハの材料が半導体材料であり、
熱型赤外線検出素子とパッケージとの一方に、赤外線検出部と電気的に接続される貫通孔配線が形成され、
熱型赤外線検出素子とパッケージとの外形サイズが同じであり、
パッケージに第2のウェハの一部から成る半導体レンズ部が一体に形成されている熱型赤外線検出装置が、特開2007-171170号公報から周知である。そして、第1のウェハを用いて形成され、赤外線検出部の出力信号を増幅する増幅回路を含む集積回路から成る信号処理回路が、第1のウェハの一表面側に形成されている。
第1構造体及び第2構造体から構成されており、
第1構造体は、
第1基板、
第1基板に設けられ、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、並びに、
温度検出素子に接続された信号線及び駆動線、
を備えており、
第2構造体は、
第2基板、及び、
第2基板に設けられ、被覆層によって被覆された駆動回路、
を備えており、
第1基板と第2基板とは積層されており、
信号線は、信号線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
駆動線は、駆動線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
信号線接続部は、第1構造体に形成された第1信号線接続部、及び、第2構造体に形成された第2信号線接続部から成り、
駆動線接続部は、第1構造体に形成された第1駆動線接続部、及び、第2構造体に形成された第2駆動線接続部から成る。
1.本開示の撮像装置、全般に関する説明
2.実施例1(第1形態の撮像装置、第1構成の撮像装置、具体的には、フェース・ツー・バック構造の撮像装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形、第2形態の撮像装置、第2A形態の撮像装置)
5.実施例4(実施例3の変形、第2B形態の撮像装置)
6.実施例5(実施例1~実施例4の変形、第1構成の撮像装置、具体的には、フェース・ツー・バック構造の撮像装置)
7.実施例6(実施例1~実施例4の変形、具体的には、フェース・ツー・フェース構造の撮像装置)
8.実施例7(実施例1~実施例6の変形)
9.実施例8(実施例1~実施例7の変形)
10.実施例9(本開示の第2構成~第3構成の撮像装置)
11.実施例10(第5構成の撮像装置)
12.実施例11(第6構成の撮像装置)
13.実施例12(撮像装置におけるノイズ低減方法)
14.実施例13(実施例1~実施例12の変形、本開示の撮像装置の応用例)
15.その他
本開示の撮像装置において、
第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔から成り、
第1A接続孔と第1B接続孔とは、一体となって接続され、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔と第2B接続孔とは、一体となって接続され、第2接続孔を構成する形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の撮像装置を、便宜上、『第1形態の撮像装置』と呼ぶ場合がある。
第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第1A接続孔に接続された第1A接続端部から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第1B接続孔に接続された第1B接続端部から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第2A接続孔に接続された第2A接続端部から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第2B接続孔に接続された第2B接続端部から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接続されており、
第1A接続孔及び第1B接続孔は、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔及び第2B接続孔は、第2接続孔を構成する形態とすることができる。尚、このような形態の本開示の撮像装置を、便宜上、『第2形態の撮像装置』と呼ぶ場合がある。第1A接続端部、第1B接続端部、第2A接続端部及び第2B接続端部を構成する材料として、上記の第1A接続孔、第1B接続孔、第2A接続孔及び第2B接続孔を構成する材料(具体的には、後述するコア部を構成する材料)を挙げることができる。第1A接続孔と第1A接続端部とを接続するためには、第1A接続孔の端面上に第1A接続端部を形成すればよい。同様に、第1B接続孔と第1B接続端部とを接続するためには、第1B接続孔の端面上に第1B接続端部を形成すればよいし、第2A接続孔と第2A接続端部とを接続するためには、第2A接続孔の端面上に第2A接続端部を形成すればよいし、第2B接続孔と第2B接続端部とを接続するためには、第2B接続孔の端面上に第2B接続端部を形成すればよい。これらの形成方法として、各種CVD法や各種PVD法を挙げることができる。
第1A接続端部、第1B接続端部、第2A接続端部及び第2B接続端部は、金属層又は合金層から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接合されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接合されている形態とすることができる。尚、このような第2形態の撮像装置を、便宜上、『第2A形態の撮像装置』と呼ぶ場合がある。
第1A接続端部と第1B接続端部とは、第1接合材料層を介して接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは、第2接合材料層を介して接続されている形態とすることができる。尚、このような第2形態の撮像装置を、便宜上、『第2B形態の撮像装置』と呼ぶ場合がある。
第1A接続孔は、
信号線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第1A接続孔・第1セグメント、
第1B接続孔に近づく方向に延びる第1A接続孔・第2セグメント、並びに、
第1A接続孔・第1セグメントと第1A接続孔・第2セグメントとを接続する第1A接続孔・第3セグメント、
から成り、
第2A接続孔は、
駆動線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第2A接続孔・第1セグメント、
第2B接続孔に近づく方向に延びる第2A接続孔・第2セグメント、並びに、
第2A接続孔・第1セグメントと第2A接続孔・第2セグメントとを接続する第2A接続孔・第3セグメント、
から成る形態とすることができる。
第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部から構成されており、
第2接続孔は、第1コア部を構成する材料と同じ材料から構成された第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設され、第1外周部を構成する材料と同じ材料から構成された第2外周部から構成されており、
第1外周部は、第2外周部よりも薄い構成とすることもできるし、あるいは又、
第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部から構成されており、
第2接続孔は、第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設された第2外周部から構成されており、
第1外周部を構成する材料の比誘電率の値は、第2外周部を構成する材料の比誘電率の値よりも大きい構成とすることもできる。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に配列された複数の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の駆動線、及び、第2の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている構成とすることができるし、あるいは又、上記の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置は、
第1の方向に配列されたJ個(但し、J≧1)の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに温度検出素子が接続されたJ本の駆動線及びJ本の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている構成とすることもできる。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子が並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は異なっている構成とすることができる。尚、このような本開示の撮像装置を、便宜上、『第2構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。第2構成の撮像装置あるいは次に述べる第3構成の撮像装置にあっては、温度検出素子ユニットは複数の温度検出素子が並置されて成り、温度検出素子ユニットにおいて各温度検出素子が検出する赤外線の波長は異なっており、あるいは又、温度検出素子ユニットにおいて各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっているので、温度検出素子毎に波長分光特性や赤外線の感度を変え得ることが可能である。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子が並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている構成とすることができる。尚、このような本開示の撮像装置を、便宜上、『第3構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、赤外線の入射に沿って上下に配設された2つの温度検出素子から成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は同じであり、又は、異なっており、又は、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている構成とすることができる。尚、このような本開示の撮像装置を、便宜上、『第4構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。2つの温度検出素子は、同じ信号線及び駆動線に接続されていてもよいし、異なる信号線及び駆動線に接続されていてもよい。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に、M0×N0個(但し、M0≧2,N0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
第1の方向に沿って配設された複数の駆動線、
第2の方向に沿って配設されたN0×P0本(但し、P0≧2)の信号線、
複数の駆動線が接続された第1駆動回路、及び、
N0×P0本の信号線が接続された第2駆動回路、
を備えており、
各温度検出素子は、第1端子部及び第2端子部を備えており、
各温度検出素子の第1端子部は、駆動線に接続されており、
第(n,p)番目の信号線(但し、n=1,2・・・,N0、p=1,2・・・,P0)は、第2の方向に沿って配設された第n番目のN0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(q-1)P0+p}番目の温度検出素子(但し、q=1,2,3・・・)の第2端子部に接続されている構成とすることができる。尚、このような本開示の撮像装置を、便宜上、『第5構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。第5構成の撮像装置において、第(n,p)番目の信号線は、第2の方向に沿って配設された第n番目のN0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(q-1)P0+p}番目の温度検出素子の第2端子部に接続されているので、温度検出素子から出力される信号を積分するのに必要とされる時間を十分に確保することができ、撮像装置の高感度化、低ノイズ化を図ることができる。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に、S0×T0個(但し、S0≧2,T0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
第1の方向に沿って配設されたS0×U0本(但し、U0≧2)の駆動線、
第2の方向に沿って配設された複数の信号線、
S0×U0本の駆動線が接続された第1駆動回路、及び、
複数の信号線が接続された第2駆動回路、
を備えており、
各温度検出素子は、第1端子部及び第2端子部を備えており、
各温度検出素子の第2端子部は、信号線に接続されており、
第(s,u)番目の駆動線(但し、s=1,2・・・,S0、u=1,2・・・,U0)は、第1の方向に沿って配設された第s番目のS0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(t-1)U0+u}番目の温度検出素子(但し、t=1,2,3・・・)の第1端子部に接続されている構成とすることができる。尚、このような本開示の撮像装置を、便宜上、『第6構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。第6構成の撮像装置において、第(s,u)番目の駆動線は、第1の方向に沿って配設された第s番目のS0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(t-1)U0+u}番目の温度検出素子の第1端子部に接続されているので、温度検出素子の駆動における消費電力の低減を図ることができる。
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する構成とすることができる。λIRとして、8μm乃至14μmを例示することができる。
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足する構成とすることができる。λIRとして、8μm乃至14μmを例示することができる。
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する構成とすることができる。場合によっては、赤外線が入射する温度検出素子の側とは反対側に赤外線吸収層を形成してもよい。
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足する構成とすることができる。λIRとして、8μm乃至14μmを例示することができる。
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を備えており、
温度制御層は温度検出素子アレイ領域に形成されている構成とすることができるし、あるいは又、
温度制御層は、温度検出素子アレイ領域の正射影像が存在する被覆層の領域に形成されている構成とすることができるし、あるいは又、
駆動回路は、アナログ-デジタル変換回路(ADC)を備えており、
温度検出素子アレイ領域の正射影像が存在する駆動回路の領域には、アナログ-デジタル変換回路が配設されていない構成とすることができる。アナログ-デジタル変換回路は発熱量が多いので、このような構成を採用することで、より一層温度の均一化を図ることができる。尚、このような温度制御層の配設は、温度検出素子ではなく周知の受光素子(可視光を受光する受光素子)が形成された構造に対して適用することもできる。また、場合によっては、温度制御層は赤外線反射層を兼ねていてもよい。
各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層と赤外線反射層との間の光学的距離L0は異なっており、
各温度検出素子における光学的距離L0は、温度検出素子を構成する赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとしたとき、
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する形態とすることができる。そして、このような好ましい形態を含む第2構成の撮像装置において、
各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造、又は、赤外線反射層を構成する材料、構成、構造、又は、赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造及び赤外線反射層を構成する材料、構成、構造は、異なっている形態とすることができる。即ち、
(ケースA)各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造が異なっており、赤外線反射層を構成する材料、構成、構造は同じである形態
(ケースB)各温度検出素子における赤外線反射層を構成する材料、構成、構造が異なっており、赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造は同じである形態
(ケースC)各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造が異なっており、赤外線反射層を構成する材料、構成、構造が異なっている形態
とすることができる。
各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、又は、赤外線反射層を構成する材料、又は、赤外線吸収層を構成する材料及び赤外線反射層を構成する材料は、異なっている形態とすることができる。そして、このような好ましい形態を含む第3構成の撮像装置において、
各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有し、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層、又は、赤外線反射層、又は、赤外線吸収層及び赤外線反射層の面積、又は、厚さ、又は、面積及び厚さは異なっている形態とすることができる。即ち、
(ケースa)各温度検出素子における赤外線吸収層の面積が異なっており、赤外線反射層の面積は同じである形態
(ケースb)各温度検出素子における赤外線反射層の面積が異なっており、赤外線吸収層の面積は同じである形態
(ケースc)各温度検出素子における赤外線吸収層の面積が異なっており、赤外線反射層の面積が異なっている形態
(ケースd)各温度検出素子における赤外線吸収層の厚さが異なっており、赤外線反射層の厚さは同じである形態
(ケースe)各温度検出素子における赤外線反射層の厚さが異なっており、赤外線吸収層の厚さは同じである形態
(ケースf)各温度検出素子における赤外線吸収層の厚さが異なっており、赤外線反射層の厚さが異なっている形態
(ケースg)各温度検出素子における赤外線吸収層の面積及び厚さが異なっており、赤外線反射層の面積及び厚さは同じである形態
(ケースh)各温度検出素子における赤外線反射層の面積及び厚さが異なっており、赤外線吸収層の面積及び厚さは同じである形態
(ケースi)各温度検出素子における赤外線吸収層の面積及び厚さが異なっており、赤外線反射層の面積及び厚さが異なっている形態
とすることができる。
複数の駆動線の本数は、M0/P0であり、
第m番目の駆動線(但し、m=1、2・・・,M0/P0)は、第1の方向に沿って配設された第{(m-1)P0+p’}番目のM0個の温度検出素子(但し、p’=1,2・・・P0の全ての値)から構成された温度検出素子群に共通である形態とすることができる。
温度検出素子は、温度検出素子用基板に設けられた空所の上方に配設されており、
温度検出素子用基板に設けられた第1接続部と、温度検出素子の第1端子部とは、第1スタッド部(支持脚あるいは細長い梁であり、以下においても同様)を介して接続されており、
温度検出素子用基板に設けられた第2接続部と、温度検出素子の第2端子部とは、第2スタッド部を介して接続されている形態とすることができる。そして、この場合、
P0=2であり、
第2の方向に隣接する2つの温度検出素子のそれぞれの第2端子部は、1つの第2スタッド部を介して温度検出素子用基板に設けられた第2接続部に接続されており、
第1の方向に隣接する2つの温度検出素子と、第2の方向に隣接する2つの温度検出素子の、合計4つの温度検出素子のそれぞれの第1端子部は、1つの第1スタッド部を介して温度検出素子用基板に設けられた第1接続部に接続されている形態とすることができる。
第1構造体20及び第2構造体40から構成されており、
第1構造体20は、
第1基板21、
第1基板21に設けられ、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子15、並びに、
温度検出素子15に接続された信号線71及び駆動線72、
を備えており、
第2構造体40は、
第2基板41、及び、
第2基板41に設けられ、被覆層(層間絶縁層)43によって被覆された駆動回路、
を備えており、
第1基板21と第2基板41とは積層されている。
駆動線72は、駆動線接続部110を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
信号線接続部100は、第1構造体20に形成された第1信号線接続部101、及び、第2構造体40に形成された第2信号線接続部106から成り、
駆動線接続部110は、第1構造体20に形成された第1駆動線接続部111、及び、第2構造体40に形成された第2駆動線接続部116から成る。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に配列された複数の温度検出素子15,215を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子15,215が接続された複数の駆動線72、及び、第2の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子15,215が接続された複数の信号線71、
を更に備えている。図面において、駆動回路が形成された層を、模式的に参照番号42で示し、駆動回路が形成された層42に設けられた各種配線あるいは配線層(図示した例では3層であるが、これに限定するものではない)を模式的に参照番号42’で示す。ここで、第1構造体20は、図8に示すように、温度検出素子15を備えた温度検出素子アレイ領域11(点線で囲んで示す)、及び、温度検出素子アレイ領域11を取り囲む周辺領域12を有しており、周辺領域12及び次に述べる周辺領域14において、信号線71は、信号線接続部100を介して駆動回路と電気的に接続されており、周辺領域12,14において、駆動線72は、駆動線接続部110を介して駆動回路と電気的に接続されている。尚、第2構造体40における中央領域を参照番号13で示し、第2構造体40における周辺領域を参照番号14で示す。
第1信号線接続部101は、第1構造体20に形成された第1A接続孔102から成り、
第2信号線接続部106は、第2構造体40に形成された第1B接続孔107から成り、
第1駆動線接続部111は、第1構造体20に形成された第2A接続孔112から成り、
第2駆動線接続部116は、第2構造体40に形成された第2B接続孔117から成り、
第1A接続孔102と第1B接続孔107とは、一体となって接続され、第1接続孔100’を構成し、
第2A接続孔112と第2B接続孔117とは、一体となって接続され、第2接続孔110’を構成する。
第1A接続孔102は、
信号線71に接続され、第2構造体40から離れる方向に延びる第1A接続孔・第1セグメント103、
第1B接続孔107に近づく方向に延びる第1A接続孔・第2セグメント104、並びに、
第1A接続孔・第1セグメント103と第1A接続孔・第2セグメント104とを接続する第1A接続孔・第3セグメント105、
から成る。また、
第2A接続孔112は、
駆動線72に接続され、第2構造体40から離れる方向に延びる第2A接続孔・第1セグメント113、
第2B接続孔117に近づく方向に延びる第2A接続孔・第2セグメント114、並びに、
第2A接続孔・第1セグメント113と第2A接続孔・第2セグメント114とを接続する第2A接続孔・第3セグメント115、
から成る。第1A接続孔・第3セグメント105及び第2A接続孔・第3セグメント115は、絶縁膜26の上に形成された絶縁膜27の上に形成されている。
第1信号線接続部131は、第1構造体20に形成された第1A接続孔132、及び、第2構造体40と対向する第1構造体20の面に設けられ、第1A接続孔132に接続された第1A接続端部133から成り、
第2信号線接続部134は、第2構造体40に形成された第1B接続孔135、及び、第1構造体20と対向する第2構造体40の面に設けられ、第1B接続孔135に接続された第1B接続端部136から成り、
第1駆動線接続部141は、第1構造体20に形成された第2A接続孔142、及び、第2構造体40と対向する第1構造体20の面に設けられ、第2A接続孔142に接続された第2A接続端部143から成り、
第2駆動線接続部144は、第2構造体40に形成された第2B接続孔145、及び、第1構造体20と対向する第2構造体40の面に設けられ、第2B接続孔145に接続された第2B接続端部146から成り、
第1A接続端部133と第1B接続端部136とは接続されており、
第2A接続端部143と第2B接続端部146とは接続されており、
第1A接続孔132及び第1B接続孔135は、第1接続孔100’を構成し、
第2A接続孔142及び第2B接続孔145は、第2接続孔110’を構成する。
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する。実施例5において、具体的には、
L0=λIR/4
を満足する。λIRの値は、8μm乃至14μmであり、実施例5において、具体的には、限定するものではないが、λIR=10μmとした。ウィング状の赤外線吸収層61は、隣接する温度検出素子15の間で部分的に繋がっていてもよい。
表面に第1シリコン層91が形成され、第1シリコン層91の下にSiO2層92が形成されたSOI基板90を準備する。SiO2層92の下に位置するSOI基板90を構成するシリコン半導体基板の部分を、便宜上、『第2シリコン層93』と呼ぶ。そして、先ず、隔壁23の側壁24を形成すべきSOI基板90の第2シリコン層93の部分をエッチングして溝部を形成し、側壁24を構成する材料で溝部を埋め込む(図42A参照)。その後、SOI基板90の表面の第1シリコン層91をパターニングすることで、pn接合ダイオード30を形成すべき第1シリコン層91の領域を残す。次いで、周知の方法に基づき、第1シリコン層91にpn接合ダイオード30を形成する(図42B参照)。
その後、周知の方法に基づき、SiO2層92の上、及び、pn接合ダイオード30の一部の上に、配線31、信号線71を形成する(図42C参照)。次に、全面に、SiO2から成る絶縁膜26、コンタクトホール73、駆動線72を形成した後、絶縁膜26をパターニングする(図42D参照)。但し、コンタクトホール73、駆動線72は、図42D以降の図面には図示していない。
その後、第1犠牲層94の形成(図43A参照)、赤外線吸収層61の形成、第2犠牲層95の形成(図43B参照)を行った後、第2犠牲層95に支持基板96を貼り付ける(図43C参照)。
次に、SOI基板90の第2シリコン層93を、CMP法によって薄くする(図44A参照)。第2シリコン層93の厚さによってL0が規定される。それ故、L0の値を正確に規定することが可能である。こうして図44Bに示す構造を得ることができるが、側壁24の内側の部分の第2シリコン層93が隔壁23に相当し、便宜上、この部分のハッチングを第2シリコン層93のハッチングと異ならせた。
駆動回路が設けられた第2構造体40を準備する。尚、被覆層43には、赤外線反射層62を形成しておく。そして、周知の方法で、第2シリコン層93と被覆層43とを接合する(図45A参照)。そして、周辺領域12,14において、駆動線72及び信号線71と駆動回路とを、信号線接続部100及び駆動線接続部110によって電気的に接続する。
その後、支持基板96を除去し、エッチング法に基づき第2犠牲層95及び第1犠牲層94を除去する(図45B参照)。更には、pn接合ダイオード30の下方に位置する第2シリコン層93を、エッチング法に基づき除去する。こうして、図1に示した撮像装置10を得ることができる。SiO2層92によって、ダイヤフラム部25A、絶縁材料層25B、第1スタッド部25C、第2スタッド部25Dが構成される。尚、pn接合ダイオード30の下方に位置する第2シリコン層93が、全てが除去されていなくともよい。
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する。場合によっては、空所50と対向する温度検出素子15の側に赤外線吸収層61を形成してもよい。
先ず、実施例5と同様に、SOI基板90を準備する。そして、第1シリコン層側からSOI基板90に凹部を形成した後、凹部を、例えば、絶縁材料で埋め込み、凸部22Aの側壁24Aを形成する(図46A参照)。次いで、SOI基板90の表面の第1シリコン層91をパターニングすることで、pn接合ダイオード30を形成すべき第1シリコン層91の領域を残す。次に、周知の方法に基づき、第1シリコン層91にpn接合ダイオード30を形成する(図46B参照)。
その後、実施例5の[工程-510]と同様にして、周知の方法に基づき、SiO2層92の上、及び、pn接合ダイオード30の一部の上に、配線31、信号線71を形成する。次に、全面に、SiO2から成る絶縁膜26、コンタクトホール73、駆動線72を形成した後、絶縁膜26をパターニングする(図46C参照)。但し、コンタクトホール73、駆動線72は、図46C以降の図面には図示していない。
その後、絶縁材料から成る犠牲層97を全面に形成し(図47A参照)、隔壁223を形成すべき犠牲層97の部分をエッチングして溝部を形成し、隔壁223を構成する材料で溝部を埋め込むことで、隔壁223を得る(図47B参照)。犠牲層97の厚さによってL0が規定される。それ故、L0の値を正確に規定することが可能である。更に、隔壁223を形成すべき部分の犠牲層97にエッチング用マスク層(図示せず)を形成する。
次に、エッチング法に基づき犠牲層97を除去し(図47C参照)、更に、エッチャントを変更して、エッチング法に基づき第2シリコン層93の一部を除去することで(図47D参照)、ダイヤフラム部25Aと第2シリコン層との間に空洞51を設ける。その後、隔壁223に形成しておいたエッチング用マスク層を除去する。尚、空洞51の断面形状は図示した形状に限定されない。
駆動回路が設けられた第2構造体40を準備する。尚、被覆層43には、赤外線反射層62を形成しておく。そして、周知の方法で、隔壁223と被覆層43とを、真空雰囲気下で接合する。次いで、周辺領域12,14において、駆動線72及び信号線71と駆動回路とを、信号線接続部100及び駆動線接続部110によって電気的に接続する。こうして、図18Aに示した撮像装置10Aを得ることができる。その後、得られた撮像装置10をパッケージする。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子15A,15Bが並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15A,15Bが検出する赤外線の波長は異なっている。尚、実施例9にあっては、複数の温度検出素子ユニットが、第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に(具体的には、2次元マトリクス状に)配列されている。
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15A,15Bにおける赤外線吸収層61,61A,61Bと赤外線反射層62,62A,62Bとの間の光学的距離L0,L0’は異なっており、
各温度検出素子15A,15Bにおける光学的距離L0,L0’は、温度検出素子15A,15Bを構成する赤外線吸収層61,61A,61Bが吸収すべき赤外線の波長をλIR-A,λIR-Bとしたとき、
0.75×λIR-A/2≦L0≦1.25×λIR-A/2
又は、
0.75×λIR-A/4≦L0≦1.25×λIR-A/4
を満足し、
0.75×λIR-B/2≦L0’≦1.25×λIR-B/2
又は、
0.75×λIR-B/4≦L0’≦1.25×λIR-B/4
を満足する。また、各温度検出素子15A,15Bは、赤外線入射側に赤外線吸収層61,61A,61Bを有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層62,62A,62Bを有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15A,15Bにおける赤外線吸収層61,61A,61Bを構成する材料、構成、構造、又は、赤外線反射層62,62A,62Bを構成する材料、構成、構造、又は、赤外線吸収層61,61A,61Bを構成する材料、構成、構造及び赤外線反射層62,62A,62Bを構成する材料、構成、構造は、異なっている。即ち、具体的には、前記(ケースA)、(ケースB)、(ケースC)において説明したとおりである。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子15A,15Bが並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15A,15Bの赤外線吸収量は異なっている。尚、この実施例9にあっても、複数の温度検出素子ユニットが、第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に(具体的には、2次元マトリクス状に)配列されている。
各温度検出素子15A,15Bは、赤外線入射側に赤外線吸収層61,61A,61Bを有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層62,62A,62Bを有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15における赤外線吸収層61,61A,61Bを構成する材料、又は、赤外線反射層62,62A,62Bを構成する材料、又は、赤外線吸収層61,61A,61Bを構成する材料及び赤外線反射層62,62A,62Bを構成する材料は、異なっている。また、実施例9の撮像装置において、
各温度検出素子15A,15Bは、赤外線入射側に赤外線吸収層61,61A,61Bを有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層62,62A,62Bを有し、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子15における赤外線吸収層61,61A,61B、又は、赤外線反射層62,62A,62B、又は、赤外線吸収層61,61A,61B及び赤外線反射層62,62A,62Bの面積、又は、厚さ、又は、面積及び厚さは異なっている。即ち、具体的には、前記(ケースa)、(ケースb)、(ケースc)、(ケースd)、(ケースe)、(ケースf)、(ケースg)、(ケースh)、(ケースi)において説明したとおりである。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に(具体的には、2次元マトリクス状に)、M0×N0個(但し、M0≧2,N0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
第1の方向に沿って配設された複数の駆動線72、
第2の方向に沿って配設されたN0×P0本(但し、P0≧2)の信号線、
複数の駆動線72が接続された第1駆動回路(具体的には、垂直走査回路81)、及び、
N0×P0本の信号線が接続された第2駆動回路(具体的には、水平走査回路86等)、
を備えている。そして、
各温度検出素子は、第1端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における一端に位置するpn接合ダイオード30)、及び、第2端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における他端に位置するpn接合ダイオード30)を備えており、
各温度検出素子の第1端子部は、駆動線72に接続されており、
第(n,p)番目の信号線(但し、n=1,2・・・,N0、p=1,2・・・,P0)は、第2の方向に沿って配設された第n番目のN0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(q-1)P0+p}番目の温度検出素子(但し、q=1,2,3・・・)の第2端子部に接続されている。
複数の駆動線の本数は、M0/P0であり、
第m番目の駆動線(但し、m=1、2・・・,M0/P0)は、第1の方向に沿って配設された第{(m-1)P0+p’}番目のM0個の温度検出素子(但し、p’=1,2・・・P0の全ての値)から構成された温度検出素子群に共通である。
温度検出素子615A,615Bは、温度検出素子用基板(第1基板21)に設けられた空所50の上方に配設されており、
温度検出素子用基板(第1基板21)に設けられた第1接続部(具体的には、駆動線72の一部)と、温度検出素子615A,615Bの第1端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における一端に位置するpn接合ダイオード30)とは、第1スタッド部25Cを介して(具体的には、一部が共有化された第1スタッド部25Cを介して)接続されており、
温度検出素子用基板(第1基板21)に設けられた第2接続部(具体的には、信号線71A,71Bの一部)と、温度検出素子615A,615Bの第2端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における他端に位置するpn接合ダイオード30)とは、第2スタッド部25Dを介して(具体的には、一部が共有化された第2スタッド部25Dを介して)接続されている。
第2の方向に隣接する2つの温度検出素子615A,615Bのそれぞれの第2端子部は、1つの第2スタッド部25Dを介して(具体的には、一部が共有化された第2スタッド部25Dを介して)温度検出素子用基板(第1基板21)に設けられた第2接続部(信号線71A,71Bの一部)に接続されており、
第1の方向に隣接する2つの温度検出素子615Aあるいは温度検出素子615Bと、第2の方向に隣接する2つの温度検出素子615A,615Bの、合計4つの温度検出素子615A,615Bのそれぞれの第1端子部は、1つの第1スタッド部25Cを介して(具体的には、一部が共有化された第1スタッド部25Cを介して)温度検出素子用基板(第1基板21)に設けられた第1接続部(駆動線72の一部)に接続されている。
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に(具体的には、2次元マトリクス状に)、S0×T0個(但し、S0≧2,T0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子715A,715B、
第1の方向に沿って配設されたS0×U0本(但し、U0≧2)の駆動線72、
第2の方向に沿って配設された複数の信号線71、
S0×U0本の駆動線72が接続された第1駆動回路(具体的には、垂直走査回路81)、及び、
複数の信号線71が接続された第2駆動回路(具体的には、水平走査回路86等)、
を備えている。そして、
各温度検出素子715A,715Bは、第1端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における一端に位置するpn接合ダイオード30)、及び、第2端子部(具体的には、複数のpn接合ダイオード30における他端に位置するpn接合ダイオード30)を備えており、
各温度検出素子715A,715Bの第2端子部は、信号線71に接続されており、
第(s,u)番目の駆動線72(但し、s=1,2・・・,S0、u=1,2・・・,U0)は、第1の方向に沿って配設された第s番目のS0個の温度検出素子715A,715Bから構成された温度検出素子群における第{(t-1)U0+u}番目の温度検出素子715A,715B(但し、t=1,2,3・・・)の第1端子部に接続されている。
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子15、
温度検出素子15が接続された駆動線72、及び、
温度検出素子15が接続された信号線71、
を備えており、
駆動線72が接続された第1駆動回路、信号線71が接続された第2駆動回路、記憶装置(例えば、図示しない不揮発性メモリ)を更に備えており、
第2駆動回路において、信号線71は差動積分回路83A及びアナログ-デジタル変換回路85に接続されている。
(実施例1において説明した信号線接続部,実施例2において説明した駆動線接続部)
(実施例1において説明した信号線接続部,実施例3において説明した駆動線接続部)
(実施例1において説明した信号線接続部,実施例4において説明した駆動線接続部)
(実施例2において説明した信号線接続部,実施例3において説明した駆動線接続部)
(実施例2において説明した信号線接続部,実施例4において説明した駆動線接続部)
(実施例3において説明した信号線接続部,実施例4において説明した駆動線接続部)
(実施例1において説明した駆動線接続部,実施例2において説明した信号線接続部)
(実施例1において説明した駆動線接続部,実施例3において説明した信号線接続部)
(実施例1において説明した駆動線接続部,実施例4において説明した信号線接続部)
(実施例2において説明した駆動線接続部,実施例3において説明した信号線接続部)
(実施例2において説明した駆動線接続部,実施例4において説明した信号線接続部)
(実施例3において説明した駆動線接続部,実施例4において説明した信号線接続部)
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、赤外線の入射に沿って上下に配設された2つの温度検出素子から成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は同じであり、又は、異なっており、又は、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている。尚、2つの温度検出素子は、同じ駆動線及び信号線に接続されていてもよいし、異なる駆動線及び信号線に接続されていてもよい。
第1の方向に配列されたJ個(但し、J≧1)の温度検出素子15,215を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに温度検出素子15,215が接続されたJ本の駆動線72及びJ本の信号線71を備えており、
第1構造体20は、温度検出素子15,215を備えた温度検出素子アレイ領域11、及び、温度検出素子アレイ領域11を取り囲む周辺領域12を有しており、
周辺領域12において、信号線71は、信号線接続部100を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域12において、駆動線72は、駆動線接続部110を介して駆動回路と電気的に接続されている。
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足することが好ましい。第1赤外線吸収層61C及び第2赤外線吸収層61Dを備える構成は、その他の実施例1の撮像装置やその他の実施例の撮像装置に、適宜、適用することができることは云うまでもない。
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足することが好ましい。第1赤外線吸収層61C及び第2赤外線吸収層61Dを備える構成は、その他の実施例6の撮像装置やその他の実施例の撮像装置に、適宜、適用することができることは云うまでもない。
IIRフィルタ処理により、補正対象画素の近傍の参照画素の信号値の平均値を算出する第1工程と、
IIRフィルタ処理により、補正対象画素の近傍の参照画素の信号値の分散値を算出する第2工程と、
参照画素の平均値と分散値を入力し、平均値と分散値を適用したエッジ保存平滑化処理を実行する第3工程と、
第1工程と第2工程において適用するIIRフィルタ係数を、画像を構成する画素の信号値に応じて更新する第4工程、
から構成されたノイズ低減処理を挙げることができる。
[A01]《撮像装置》
第1構造体及び第2構造体から構成されており、
第1構造体は、
第1基板、
第1基板に設けられ、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、並びに、
温度検出素子に接続された信号線及び駆動線、
を備えており、
第2構造体は、
第2基板、及び、
第2基板に設けられ、被覆層によって被覆された駆動回路、
を備えており、
第1基板と第2基板とは積層されており、
信号線は、信号線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
駆動線は、駆動線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
信号線接続部は、第1構造体に形成された第1信号線接続部、及び、第2構造体に形成された第2信号線接続部から成り、
駆動線接続部は、第1構造体に形成された第1駆動線接続部、及び、第2構造体に形成された第2駆動線接続部から成る撮像装置。
[A02]《撮像装置:第1形態》
第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔から成り、
第1A接続孔と第1B接続孔とは、一体となって接続され、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔と第2B接続孔とは、一体となって接続され、第2接続孔を構成する[A01]に記載の撮像装置。
[A03]《撮像装置:第2形態》
第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第1A接続孔に接続された第1A接続端部から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第1B接続孔に接続された第1B接続端部から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第2A接続孔に接続された第2A接続端部から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第2B接続孔に接続された第2B接続端部から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接続されており、
第1A接続孔及び第1B接続孔は、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔及び第2B接続孔は、第2接続孔を構成する[A01]に記載の撮像装置。
[A04]《撮像装置:第2A形態》
第1A接続端部、第1B接続端部、第2A接続端部及び第2B接続端部は、金属層又は合金層から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接合されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接合されている[A03]に記載の撮像装置。
[A05]《撮像装置:第2B形態》
第1A接続端部と第1B接続端部とは、第1接合材料層を介して接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは、第2接合材料層を介して接続されている[A03]に記載の撮像装置。
[A06]第1A接続孔は、
信号線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第1A接続孔・第1セグメント、
第1B接続孔に近づく方向に延びる第1A接続孔・第2セグメント、並びに、
第1A接続孔・第1セグメントと第1A接続孔・第2セグメントとを接続する第1A接続孔・第3セグメント、
から成り、
第2A接続孔は、
駆動線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第2A接続孔・第1セグメント、
第2B接続孔に近づく方向に延びる第2A接続孔・第2セグメント、並びに、
第2A接続孔・第1セグメントと第2A接続孔・第2セグメントとを接続する第2A接続孔・第3セグメント、
から成る[A02]乃至[A05]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A07]第1接続孔の有する静電容量は、第2接続孔の有する静電容量よりも大きい[A02]乃至[A06]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A08]第1接続孔の平均断面積は、第2接続孔の平均断面積よりも大きい[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A09]第1接続孔の数は、第2接続孔の数よりも多い[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A10]第1接続孔の長さは、第2接続孔の長さよりも長い[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A11]第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部(第1外周層)から構成されており、
第2接続孔は、第1コア部を構成する材料と同じ材料から構成された第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設され、第1外周部を構成する材料と同じ材料から構成された第2外周部(第2外周層)から構成されており、
第1外周部は、第2外周部よりも薄い[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A12]第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部(第1外周層)から構成されており、
第2接続孔は、第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設された第2外周部(第2外周層)から構成されており、
第1外周部を構成する材料の比誘電率の値は、第2外周部を構成する材料の比誘電率の値よりも大きい[A02]乃至[A07]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A13]第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に配列された複数の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の駆動線、及び、第2の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている[A01]乃至[A12]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A14]第1の方向に配列されたJ個(但し、J≧1)の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに温度検出素子が接続されたJ本の駆動線及びJ本の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている[A01]乃至[A12]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A15]温度検出素子と被覆層との間には、空所が設けられている[A01]乃至[A14]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A16]赤外線が入射する側には、赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されている[A15]に記載の撮像装置。
[A17]温度検出素子は、pn接合ダイオード、ボロメータ素子、サーモパイル素子、金属膜抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、セラミック抵抗素子、サーミスタ素子から成る[A01]乃至[A16]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[A18]駆動回路は、少なくとも、アナログ・フロント・エンド、アナログ-デジタル変換回路、水平走査回路及び垂直走査回路を備えており、
各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路を介して水平走査回路に接続されており、
各駆動線は、垂直走査回路に接続されている[A01]乃至[A17」]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B01]第1構造体及び第2構造体から構成されており、
第1構造体は、
第1基板、
第1基板に設けられ、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、並びに、
温度検出素子に接続された駆動線及び信号線、
を備えており、
第2構造体は、
第2基板、及び、
第2基板に設けられ、被覆層によって被覆された駆動回路、
を備えており、
第1基板は、被覆層と接合されており、
温度検出素子と被覆層との間には、空所が設けられており、
駆動線及び信号線は、駆動回路と電気的に接続されている撮像装置。
[B02]《第1構成の撮像装置》
温度検出素子と被覆層との間には空所が設けられている[A01]乃至[A18]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B03]温度検出素子と温度検出素子との間に位置する第1基板の部分には、隔壁が形成されており、
隔壁の底部は、被覆層と接合されている[A01]乃至[B02]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B04]空所に露出した被覆層の露出面は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されており、
隔壁の側壁は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B03]に記載の撮像装置。
[B05]空所に露出した被覆層の露出面は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B03]に記載の撮像装置。
[B06]隔壁の側壁は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B03]又は[B05]に記載の撮像装置。
[B07]赤外線が入射する温度検出素子の側には、赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されている[B03]乃至[B06]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B08]赤外線吸収層は、温度検出素子の上方に形成されている[B07]に記載の撮像装置。
[B09]赤外線反射層は、被覆層の頂面又は被覆層の内部に形成されている[B07]又は[B08]に記載の撮像装置。
[B10]赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとしたとき、赤外線吸収層と赤外線反射層との間の光学的距離L0は、
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する[B07]乃至[B09]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B11]赤外線が入射する温度検出素子の側には、第1赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されており、
空所と対向する温度検出素子の側には、第2赤外線吸収層が形成されている[B03]乃至[B06]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B12]第1赤外線吸収層及び第2赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとし、第1赤外線吸収層と第2赤外線吸収層との光学的距離L1とし、第2赤外線吸収層と赤外線反射層との光学的距離をL2としたとき、
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足する[B11]に記載の撮像装置。
[B13]温度検出素子と温度検出素子との間に位置する第1基板の部分と被覆層との間には、第1基板と独立して隔壁が形成されており、
隔壁の底部は、被覆層と接合されている[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B14]空所に露出した被覆層の露出面は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されており、
隔壁は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B13]に記載の撮像装置。
[B15]空所に露出した被覆層の露出面は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B13]に記載の撮像装置。
[B16]隔壁は、絶縁材料層、金属材料層、合金材料層及び炭素材料層から成る群から選択された少なくとも1種類の材料層から構成されている[B13]又は[B15]に記載の撮像装置。
[B17]赤外線が入射する温度検出素子の側には、赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されている[B13]乃至[B16]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B18]赤外線反射層は、被覆層の頂面又は被覆層の内部に形成されている[B17]に記載の撮像装置。
[B19]赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとしたとき、赤外線吸収層と赤外線反射層との間の光学的距離L0は、
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する[B17]又は[B18]に記載の撮像装置。
[B20]赤外線が入射する温度検出素子の側には、第1赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されており、
空所と対向する温度検出素子の側には、第2赤外線吸収層が形成されている[B13]乃至[B16]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B21]第1赤外線吸収層及び第2赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとし、第1赤外線吸収層と第2赤外線吸収層との光学的距離L1とし、第2赤外線吸収層と赤外線反射層との光学的距離をL2としたとき、
0.75×λIR/4≦L1≦1.25×λIR/4
0.75×λIR/4≦L2≦1.25×λIR/4
を満足する[B20]に記載の撮像装置。
[B22]赤外線が入射する第1基板の面側に保護基板が配設されている[B13]乃至[B19]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B23]赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、赤外線の入射に沿って上下に配設された2つの温度検出素子から成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は同じであり、又は、異なっており、又は、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B24]被覆層には熱伝導層が形成されている[B01]乃至[B22]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B25]被覆層には温度制御層が形成されており、
温度検知手段を更に有する[B01]乃至[B24]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B26]温度制御層はヒータとして機能する[B25]に記載の撮像装置。
[B27]温度制御層は配線を兼ねている[B26]に記載の撮像装置。
[B28]温度検知手段の温度検知結果に基づき、駆動回路は温度制御層を制御する[B25]乃至[B27]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B29]第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を備えており、
温度制御層は温度検出素子アレイ領域に形成されている[B25]乃至[B28]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B30]温度制御層は、温度検出素子アレイ領域の正射影像が存在する被覆層の領域に形成されている[B25]乃至[B28]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B31]駆動回路は、アナログ-デジタル変換回路を備えており、
温度検出素子アレイ領域の正射影像が存在する駆動回路の領域には、アナログ-デジタル変換回路が配設されていない[B01]乃至[B28]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B32]複数の温度検出素子を備えており、空所は、隣接する2×k個の温度検出素子(但し、kは1以上の整数)において共有化されている[B01]乃至[B31]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B33]《第2構成の撮像装置》
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子が並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は異なっている撮像装置。
[B34]各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層と赤外線反射層との間の光学的距離L0は異なっており、
各温度検出素子における光学的距離L0は、温度検出素子を構成する赤外線吸収層が吸収すべき赤外線の波長をλIRとしたとき、
0.75×λIR/2≦L0≦1.25×λIR/2
又は、
0.75×λIR/4≦L0≦1.25×λIR/4
を満足する[B33]に記載の撮像装置。
[B35]各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、又は、赤外線反射層を構成する材料、構成、構造、又は、赤外線吸収層を構成する材料、構成、構造及び赤外線反射層を構成する材料、構成、構造は、異なっている[B33]又は[B34]に記載の撮像装置。
[B36]《第3構成の撮像装置》
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、複数の温度検出素子が並置されて成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている撮像装置。
[B37]各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有しており、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層を構成する材料、又は、赤外線反射層を構成する材料、又は、赤外線吸収層を構成する材料及び赤外線反射層を構成する材料は、異なっている[B36]に記載の撮像装置。
[B38]各温度検出素子は、赤外線入射側に赤外線吸収層を有し、赤外線入射側とは反対側に赤外線反射層を有し、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子における赤外線吸収層、又は、赤外線反射層、又は、赤外線吸収層及び赤外線反射層の面積、又は、厚さ、又は、面積及び厚さは異なっている[B36]又は[B37]に記載の撮像装置。
[B39]駆動回路において、各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路に接続されている[B01]乃至[B38]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B40]アナログ・フロント・エンドは差動積分回路を有し、
差動積分回路と信号線との間に、差動積分回路と信号線との導通状態を制御するスイッチ手段が設けられている[B39]に記載の撮像装置。
[B41]スイッチ手段は、差動積分回路と信号線との間を不導通状態とするとき、信号線を固定電位とする[B40]に記載の撮像装置。
[B42]《第4構成の撮像装置》
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子ユニットを備えており、
温度検出素子ユニットは、赤外線の入射に沿って上下に配設された2つの温度検出素子から成り、
温度検出素子ユニットにおいて、各温度検出素子が検出する赤外線の波長は同じであり、又は、異なっており、又は、各温度検出素子の赤外線吸収量は異なっている撮像装置。
[B43]《第5構成の撮像装置》
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に、M0×N0個(但し、M0≧2,N0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
第1の方向に沿って配設された複数の駆動線、
第2の方向に沿って配設されたN0×P0本(但し、P0≧2)の信号線、
複数の駆動線が接続された第1駆動回路、及び、
N0×P0本の信号線が接続された第2駆動回路、
を備えており、
各温度検出素子は、第1端子部及び第2端子部を備えており、
各温度検出素子の第1端子部は、駆動線に接続されており、
第(n,p)番目の信号線(但し、n=1,2・・・,N0、p=1,2・・・,P0)は、第2の方向に沿って配設された第n番目のN0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(q-1)P0+p}番目の温度検出素子(但し、q=1,2,3・・・)の第2端子部に接続されている撮像装置。
[B44]複数の駆動線の本数は、M0/P0であり、
第m番目の駆動線(但し、m=1、2・・・,M0/P0)は、第1の方向に沿って配設された第{(m-1)P0+p’}番目のM0個の温度検出素子(但し、p’=1,2・・・P0の全ての値)から構成された温度検出素子群に共通である[B43]に記載の撮像装置。
[B45]第2駆動回路において、各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路に接続されており、
アナログ・フロント・エンドは差動積分回路を有する[B43]又は[B44]に記載の撮像装置。
[B46]第2駆動回路において、各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路に接続されている[B43]又は[B44]に記載の撮像装置。
[B47]アナログ・フロント・エンドは差動積分回路を有する[B46]に記載の撮像装置。
[B48]温度検出素子は、温度検出素子用基板に設けられた空所の上方に配設されており、
温度検出素子用基板に設けられた第1接続部と、温度検出素子の第1端子部とは、第1スタッド部(支持脚あるいは細長い梁)を介して接続されており、
温度検出素子用基板に設けられた第2接続部と、温度検出素子の第2端子部とは、第2スタッド部(支持脚あるいは細長い梁)を介して接続されている[B43]乃至[B47]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B49]P0=2であり、
第2の方向に隣接する2つの温度検出素子のそれぞれの第2端子部は、1つの第2スタッド部(支持脚あるいは細長い梁)を介して温度検出素子用基板に設けられた第2接続部に接続されており、
第1の方向に隣接する2つの温度検出素子と、第2の方向に隣接する2つの温度検出素子の、合計4つの温度検出素子のそれぞれの第1端子部は、1つの第1スタッド部(支持脚あるいは細長い梁)を介して温度検出素子用基板に設けられた第1接続部に接続されている[B48]に記載の撮像装置。
[B50]《第6構成の撮像装置》
第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に、S0×T0個(但し、S0≧2,T0≧2)、配列された、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
第1の方向に沿って配設されたS0×U0本(但し、U0≧2)の駆動線、
第2の方向に沿って配設された複数の信号線、
S0×U0本の駆動線が接続された第1駆動回路、及び、
複数の信号線が接続された第2駆動回路、
を備えており、
各温度検出素子は、第1端子部及び第2端子部を備えており、
各温度検出素子の第2端子部は、信号線に接続されており、
第(s,u)番目の駆動線(但し、s=1,2・・・,S0、u=1,2・・・,U0)は、第1の方向に沿って配設された第s番目のS0個の温度検出素子から構成された温度検出素子群における第{(t-1)U0+u}番目の温度検出素子(但し、t=1,2,3・・・)の第1端子部に接続されている撮像装置。
[B51]第2駆動回路において、各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路に接続されている[B50]に記載の撮像装置。
[B52]温度検出素子は、pn接合ダイオード、ボロメータ素子、サーモパイル素子、金属膜抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、セラミック抵抗素子、サーミスタ素子から成る[B01]乃至[B51]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B53]集光素子を更に備えている[B01]乃至[B52]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B54]遮光部を更に備えている[B01]乃至[B53]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B55]第1基板、又は、第2基板、又は、第1基板及び第2基板には、半導体温度センサ素子が形成されている[B01]乃至[B54]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B56]温度検出素子に隣接して、温度参照用の温度検出素子が配設されている[B01]乃至[B55]のいずれか1項に記載の撮像装置。
[B57]温度参照用の温度検出素子は、赤外線吸収層を備えておらず、又は、赤外線吸収層及び赤外線反射層を備えていない[B56]に記載の撮像装置。
[C01]《撮像装置におけるノイズ低減方法》
赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、
温度検出素子が接続された駆動線、及び、
温度検出素子が接続された信号線、
を備えており、
駆動線が接続された第1駆動回路、信号線が接続された第2駆動回路、記憶装置を更に備えており、
第2駆動回路において、信号線は差動積分回路及びアナログ-デジタル変換回路に接続されている撮像装置におけるノイズ低減方法であって、
温度検出素子を不作動の状態として、差動積分回路をリセットし、次いで、
温度検出素子を不作動の状態として、温度検出素子が作動状態にある時間TM0と同じ時間TM0だけ信号線に定電流を流し、信号線の電圧を差動積分回路において積分し、得られた積分値をアナログ-デジタル変換回路においてデジタル値に変換し、得られたデジタル値をオフセット値として記憶装置に記憶しておき、
温度検出素子を、時間TM0だけ、動作状態として、信号線の電圧を差動積分回路において積分し、得られた積分値をアナログ-デジタル変換回路においてデジタル値に変換してデジタル信号値を得た後、デジタル信号値からオフセット値を減じる、
各工程から成る撮像装置におけるノイズ低減方法。
Claims (16)
- 第1構造体及び第2構造体から構成されており、
第1構造体は、
第1基板、
第1基板に設けられ、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子、並びに、 温度検出素子に接続された信号線及び駆動線、
を備えており、
第2構造体は、
第2基板、及び、
第2基板に設けられ、被覆層によって被覆された駆動回路、
を備えており、
第1基板と第2基板とは積層されており、
信号線は、信号線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
駆動線は、駆動線接続部を介して、駆動回路と電気的に接続されており、
信号線接続部は、第1構造体に形成された第1信号線接続部、及び、第2構造体に形成された第2信号線接続部から成り、
駆動線接続部は、第1構造体に形成された第1駆動線接続部、及び、第2構造体に形成された第2駆動線接続部から成り、
第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔から成り、
第1A接続孔と第1B接続孔とは、一体となって接続され、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔と第2B接続孔とは、一体となって接続され、第2接続孔を構成し、
第1接続孔の平均断面積は、第2接続孔の平均断面積よりも大きい撮像装置。 - 第1信号線接続部は、第1構造体に形成された第1A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第1A接続孔に接続された第1A接続端部から成り、
第2信号線接続部は、第2構造体に形成された第1B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第1B接続孔に接続された第1B接続端部から成り、
第1駆動線接続部は、第1構造体に形成された第2A接続孔、及び、第2構造体と対向する第1構造体の面に設けられ、第2A接続孔に接続された第2A接続端部から成り、
第2駆動線接続部は、第2構造体に形成された第2B接続孔、及び、第1構造体と対向する第2構造体の面に設けられ、第2B接続孔に接続された第2B接続端部から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接続されており、
第1A接続孔及び第1B接続孔は、第1接続孔を構成し、
第2A接続孔及び第2B接続孔は、第2接続孔を構成する請求項1に記載の撮像装置。 - 第1A接続端部、第1B接続端部、第2A接続端部及び第2B接続端部は、金属層又は合金層から成り、
第1A接続端部と第1B接続端部とは接合されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは接合されている請求項2に記載の撮像装置。 - 第1A接続端部と第1B接続端部とは、第1接合材料層を介して接続されており、
第2A接続端部と第2B接続端部とは、第2接合材料層を介して接続されている請求項2に記載の撮像装置。 - 第1A接続孔は、
信号線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第1A接続孔・第1セグメント、
第1B接続孔に近づく方向に延びる第1A接続孔・第2セグメント、並びに、
第1A接続孔・第1セグメントと第1A接続孔・第2セグメントとを接続する第1A接続孔・第3セグメント、
から成り、
第2A接続孔は、
駆動線に接続され、第2構造体から離れる方向に延びる第2A接続孔・第1セグメント、
第2B接続孔に近づく方向に延びる第2A接続孔・第2セグメント、並びに、
第2A接続孔・第1セグメントと第2A接続孔・第2セグメントとを接続する第2A接続孔・第3セグメント、
から成る請求項1に記載の撮像装置。 - 第1接続孔の有する静電容量は、第2接続孔の有する静電容量よりも大きい請求項1に記載の撮像装置。
- 第1接続孔の数は、第2接続孔の数よりも多い請求項1に記載の撮像装置。
- 第1接続孔の長さは、第2接続孔の長さよりも長い請求項1に記載の撮像装置。
- 第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部から構成されており、
第2接続孔は、第1コア部を構成する材料と同じ材料から構成された第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設され、第1外周部を構成する材料と同じ材料から構成された第2外周部から構成されており、
第1外周部は、第2外周部よりも薄い請求項1に記載の撮像装置。 - 第1接続孔は、第1コア部、及び、第1接続孔の側壁と第1コア部との間に配設された第1外周部から構成されており、
第2接続孔は、第2コア部、及び、第2接続孔の側壁と第2コア部との間に配設された第2外周部から構成されており、
第1外周部を構成する材料の比誘電率の値は、第2外周部を構成する材料の比誘電率の値よりも大きい請求項1に記載の撮像装置。 - 第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に配列された複数の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の駆動線、及び、第2の方向に沿って配設され、それぞれに複数の温度検出素子が接続された複数の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている請求項1に記載の撮像装置。 - 第1の方向に配列されたJ個(但し、J≧1)の温度検出素子を備えており、
更に、第1の方向に沿って配設され、それぞれに温度検出素子が接続されたJ本の駆動線及びJ本の信号線を備えており、
第1構造体は、温度検出素子を備えた温度検出素子アレイ領域、及び、温度検出素子アレイ領域を取り囲む周辺領域を有しており、
周辺領域において、信号線は、信号線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されており、
周辺領域において、駆動線は、駆動線接続部を介して駆動回路と電気的に接続されている請求項1に記載の撮像装置。 - 温度検出素子と被覆層との間には、空所が設けられている請求項1に記載の撮像装置。
- 赤外線が入射する側には、赤外線吸収層が形成されており、
空所の底部に位置する被覆層の領域には、赤外線反射層が形成されている請求項13に記載の撮像装置。 - 温度検出素子は、pn接合ダイオード、ボロメータ素子、サーモパイル素子、金属膜抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、セラミック抵抗素子、サーミスタ素子から成る請求項1に記載の撮像装置。
- 駆動回路は、少なくとも、アナログ・フロント・エンド、アナログ-デジタル変換回路、水平走査回路及び垂直走査回路を備えており、
各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路を介して水平走査回路に接続されており、
各駆動線は、垂直走査回路に接続されている請求項1に記載の撮像装置。
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