JP7175905B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、撮像装置、より具体的には、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子を備えた撮像装置に関する。
熱型赤外線検出装置として、
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。
特開2007-171170号公報
ところで、この特許公開公報に開示された熱型赤外線検出装置にあっては、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19が、第1のウェハの一表面側に形成されている(特開2007-171170号公報の図11参照)。それ故、この特許公開公報に開示された熱型赤外線検出装置の一層の小型化は困難であるし、多数の赤外線検出部が配列された素子アレイを構成することも困難である。しかも、増幅回路が第1のウェハに形成されているので、増幅回路を大きくしたり、信号処理回路を加えることは難しい。
従って、本開示の目的は、一層の小型化を達成し得る構成、構造の撮像装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の撮像装置は、
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。
本開示の撮像装置にあっては、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子を備えた第1構造体と駆動回路を備えた第2構造体とが積層されており、温度検出素子は、信号線及び信号線接続部を介して、また、駆動線及び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ので、撮像装置の一層の小型化を達成することができる。尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また、付加的な効果があってもよい。
図1は、実施例1の撮像装置の温度検出素子を含む領域(温度検出素子アレイ領域)の模式的な一部端面図である。 図2は、実施例1の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図3は、実施例1の撮像装置の駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図4A及び図4Bは、それぞれ、実施例1の撮像装置における第1接続孔を拡大した模式的な一部断面図、及び、第2接続孔を拡大した模式的な一部断面図である。 図5A及び図5Bは、実施例1の撮像装置における第1接続孔及び第2接続孔の一例の模式的な一部断面図である。 図6は、実施例1の撮像装置の変形例における信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図7は、実施例1の撮像装置の模式的な部分的平面図である。 図8は、実施例1の撮像装置における第1構造体及び第2構造体の模式的な分解斜視図である。 図9は、実施例1の撮像装置の等価回路図である。 図10は、実施例1の撮像装置の別の変形例の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図11は、実施例2の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図12は、実施例2の撮像装置の駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図13は、実施例3の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図14は、実施例3の撮像装置の駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図15は、実施例4の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図16は、実施例4の撮像装置の駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図である。 図17A及び図17Bは、実施例5の撮像装置の変形例の模式的な一部端面図である。 図18A及び図18Bは、実施例6の撮像装置及びその変形例の模式的な一部端面図である。 図19A及び図19Bは、実施例6の撮像装置の別の変形例の模式的な一部端面図である。 図20は、実施例6の撮像装置の更に別の変形例の模式的な一部端面図である。 図21A及び図21Bは、実施例7の撮像装置及びその変形例の模式的な一部端面図である。 図22A及び図22Bは、実施例8の撮像装置及びその変形例の模式的な一部端面図である。 図23は、実施例8の撮像装置における温度検出素子と温度制御層との配置状態を模式的に示す図である。 図24は、実施例8の撮像装置の別の変形例における温度検出素子と温度制御層との配置状態を模式的に示す図である。 図25A及び図25Bは、実施例9の撮像装置及びその変形例の模式的な一部端面図である。 図26A及び図26Bは、それぞれ、実施例9の撮像装置における温度検出素子の配置状態を模式的に示す図である。 図27は、物体からの放射スペクトルと赤外線波長の関係を模式的に示すグラフである。 図28は、実施例10の撮像装置の等価回路図である。 図29は、実施例10の撮像装置の変形例の模式的な一部端面図である。 図30は、図29に示した実施例10の撮像装置の変形例の構成要素の配置状態を模式的に示す図である。 図31は、実施例10の撮像装置の別の変形例の等価回路図である。 図32は、図31に示した実施例10の撮像装置の別の変形例の構成要素の配置状態を模式的に示す図である。 図33は、実施例11の撮像装置の等価回路図である。 図34は、実施例12の撮像装置の等価回路図である。 図35は、実施例13における本開示の撮像装置を備えた赤外線カメラの概念図である。 図36は、実施例9の撮像装置の変形例の等価回路図である。 図37は、実施例6の撮像装置の更に別の変形例の模式的な一部端面図である。 図38A及び図38Bは、実施例6の撮像装置の更に別の変形例の模式的な一部端面図である。 図39A及び図39Bは、実施例6の撮像装置の更に別の変形例の模式的な一部端面図である。 図40は、実施例5及び実施例6の撮像装置を構成する温度検出素子を上下に組み合わせた撮像装置(第4構成の撮像装置)の模式的な一部端面図である。 図41A及び図41Bは、それぞれ、実施例5の変形例及び実施例6の更に別の変形例の撮像装置の模式的な一部端面図である。 図42A、図42B、図42C及び図42Dは、実施例5の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。 図43A、図43B及び図43Cは、図42Dに引き続き、実施例5の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。 図44A及び図44Bは、図43Cに引き続き、実施例5の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。 図45A及び図45Bは、図44Bに引き続き、実施例5の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。 図46A、図46B及び図46Cは、実施例6の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。 図47A、図47B、図47C及び図47Dは、図46Cに引き続き、実施例6の撮像装置の製造方法を説明するためのSOI基板等の模式的な一部端面図である。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
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、全般に関する説明〉
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)として、銅(Cu)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、金(Au)、カーボン・ナノ・チューブやグラフェン等のカーボン、チタン-タングステン合金(TiW)、ポリシリコンを挙げることができる。第1A接続孔と第1B接続孔とは一体となって接続され、第2A接続孔と第2B接続孔とは一体となって接続されているが、具体的には、第1A接続孔と第1B接続孔とを一緒に(同時に)形成して第1接続孔を得ればよいし、同様に、第2A接続孔と第2B接続孔とを一緒に(同時に)形成して第2接続孔を得ればよい。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。尚、これらの接続孔は、スルーチップビヤ(TCV)あるいはスルーシリコンビヤ(TSV)とも呼ばれる。また、駆動回路を構成する配線や配線層を構成する材料としても、上記と同様の材料を挙げることができる。
あるいは又、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、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2形態の撮像装置において、
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。
金属層又は合金層を構成する材料として、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)を挙げることができるし、金属層又は合金層の形成方法として、各種CVD法や各種PVD法を挙げることができる。第1A接続端部と第1B接続端部の接合方法、第2A接続端部と第2B接続端部との接合方法として、常温にて、あるいは、加熱した状態で、圧力(加重)を加えて、直接、接合する方法(金属-金属接合法)を挙げることができる。
あるいは又、第2形態の撮像装置において、
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1接合材料層及び第2接合材料層を構成する材料として、ハンダ・ボール、ハンダ・ペースト、AuSn共晶ハンダ、半田やインジウム、金(Au)等を含むバンプ、所謂低融点金属(合金)材料や半田材料、ロウ材を用いることができ、例えば、In(インジウム:融点157゜C);インジウム-金系の低融点合金;Sn80Ag20(融点220~370゜C)、Sn95Cu5(融点227~370゜C)等の錫(Sn)系高温はんだ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb94.5Ag5.5(融点304~365゜C)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)系高温はんだ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜鉛(Zn)系高温はんだ;Sn5Pb95(融点300~314゜C)、Sn2Pb98(融点316~322゜C)等の錫-鉛系標準はんだ;Au88Ga12(融点381゜C)等のろう材(以上の添字は全て原子%を表す)を挙げることができるし、第1接合材料層及び第2接合材料層の形成方法として、各種CVD法や各種PVD法、各種印刷法を挙げることができる。第1A接続端部と第1B接続端部とを第1接合材料層を介して接続し、第2A接続端部と第2B接続端部とを第2接合材料層を介して接続するためには、これらの材料を加熱すればよい。あるいは又、半田やインジウム、金(Au)等を含むバンプを用いる方法、チップ・オン・チップ方式に基づく方法を挙げることができる。
そして、上記の好ましい形態を含む第1形態の撮像装置あるいは第2形態の撮像装置において、
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。
更には、上記の好ましい形態を含む第1形態の撮像装置あるいは第2形態の撮像装置において、第1接続孔の有する静電容量C1は、第2接続孔の有する静電容量C2よりも大きい構成(C1/C2>1)とすることができる。このように、第1接続孔の有する静電容量C1を第2接続孔の有する静電容量C2よりも大きくすることで、温度検出素子と駆動回路を結ぶ信号線全体に大きな容量を付けることができ、ローパスフィルタとして働かせることができるので、信号読出しにおけるノイズを低減することができる。また、各信号線に接続されるアナログ・フロント・エンドやサンプルホールド回路において使用される容量の一部として第1接続孔の有する静電容量C1を用いることで、回路面積を削減することもできる。尚、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、増幅器(プリアンプ)として機能する差動積分回路を有する構成とすることができる。ここで、差動積分回路は、反転増幅回路の帰還抵抗Rfをコンデンサ(上記の静電容量C1を有する)で置き換えた積分回路に相当する。
あるいは又、上記の好ましい形態、構成を含む第1形態の撮像装置あるいは第2形態の撮像装置において、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構成とすることができる。あるいは又、第1接続孔の数と第2接続孔の数を同じとし、各第1接続孔の平均断面積を各第2接続孔の平均断面積よりも大きくしてもよい。あるいは又、第1接続孔の数は第2接続孔の数よりも多い構成としてもよく、この場合、各第1接続孔の平均断面積と各第2接続孔の平均断面積とを同じとしてもよい。あるいは又、第1接続孔の長さは第2接続孔の長さよりも長い構成とすることができるし、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接続孔は少なくとも第1基板に設けられ、第2接続孔は少なくとも第2基板に設けられている。そして、第1接続孔は、導電材料から成る第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絶縁材料(誘電体材料)から成る第1外周部(第1外周層)から構成されており、第2接続孔も、導電材料から成る第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絶縁材料(誘電体材料)から成る第2外周部(第2外周層)から構成されている。従って、第1コア部と第1外周部と第1基板から一種のコンデンサ(便宜上、『第1コンデンサ』と呼ぶ)が形成され、第2コア部と第2外周部と第2基板から一種のコンデンサ(便宜上、『第2コンデンサ』と呼ぶ)が形成される。
従って、第1接続孔の数α1と第2接続孔の数α2を同じとし(α1=α2)、各第1接続孔の平均断面積β1を各第2接続孔の平均断面積β2よりも大きくする(β1>β2)ことで、第1コンデンサの面積を第2コンデンサの面積よりも大きくすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
また、第1接続孔の数α1を第2接続孔の数α2よりも多くし(α1>α2)、各第1接続孔の平均断面積β1と各第2接続孔の平均断面積β2とを同じ(β1=β2)とすれば、第1接続孔における並列接続のコンデンサの数を、第2接続孔における並列接続のコンデンサの数よりも多くすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
また、第1接続孔の長さを第2接続孔の長さよりも長い構成とすれば、第1コンデンサの面積を第2コンデンサの面積よりも大きくすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
また、第1外周部(第1外周層)を第2外周部(第2外周層)よりも薄くすることで、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができるし、第1外周部(第1外周層)を構成する材料の比誘電率の値を、第2外周部(第2外周層)を構成する材料の比誘電率の値よりも大きくすることで、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
更には、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、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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、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1構成の撮像装置』と呼ぶ場合がある。第1構成の撮像装置において、第1基板と第2基板とは積層され、温度検出素子と被覆層との間に空所が設けられるので、温度検出素子において空所を高い精度で設けることが可能となる。そして、この場合、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構成とすることができる。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、
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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、
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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、
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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、
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、
0×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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置において、
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、
0×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。
第1構成の撮像装置において、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構成とすることができる。尚、このような構成の撮像装置を、便宜上、『フェース・ツー・バック構造の撮像装置』と呼ぶ。第2基板と対向する第1基板の面を『第1基板の第1面』と呼び、第1基板の第1面と対向する第1基板の面を『第1基板の第2面』と呼ぶ場合、温度検出素子は、第1基板の第2面側に設けられている。
そして、フェース・ツー・バック構造の撮像装置において、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構成とすることができる。隔壁の側壁によって囲まれた隔壁内部は第1基板の一部から構成されている。場合によっては、隔壁内部は、隔壁の側壁を構成する材料と同じ材料から構成されていてもよいし、第1基板や隔壁の側壁を構成する材料とは異なる材料から構成されていてもよい。
あるいは又、フェース・ツー・バック構造の撮像装置において、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構成とすることができる。そして、このような構成を含むフェース・ツー・バック構造の撮像装置において、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構成とすることができる。
空所に露出した被覆層の露出面を構成する絶縁材料層として、酸化物から成る絶縁材料層(具体的には、例えば、SiOX(1≦X≦2)、SiOF、SiOC)、窒化物から成る絶縁材料層(具体的には、例えば、SiN)、酸窒化物から成る絶縁材料層(具体的には、例えば、SiON)、接着材料層を挙げることができるし、空所に露出した被覆層の露出面を構成する金属材料層として、金(Au)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)を挙げることができるし、空所に露出した被覆層の露出面を構成する合金材料層として、これらの金属を含む合金層や半田層を挙げることができるし、空所に露出した被覆層の露出面を構成する炭素材料層として、カーボンフィルムやカーボンナノチューブを挙げることができる。
また、隔壁の側壁を構成する絶縁材料層、金属材料層、合金材料層、炭素材料層として、上述した各種材料を挙げることができる。
(空所に露出した被覆層の露出面を構成する絶縁材料層の材料,隔壁の側壁を構成する絶縁材料層の材料)の組み合わせとして、(絶縁材料層,絶縁材料層)、(絶縁材料層,金属材料層)、(絶縁材料層,合金材料層)、(絶縁材料層,炭素材料層)、(金属材料層,絶縁材料層)、(金属材料層,金属材料層)、(金属材料層,合金材料層)、(金属材料層,炭素材料層)、(合金材料層,絶縁材料層)、(合金材料層,金属材料層)、(合金材料層,合金材料層)、(合金材料層,炭素材料層)、(炭素材料層,絶縁材料層)、(炭素材料層,金属材料層)、(炭素材料層,合金材料層)、(炭素材料層,炭素材料層)の16通りの組み合わせを挙げることができる。
空所に露出した被覆層の露出面を構成する絶縁材料層と、隔壁の側壁を構成する絶縁材料層とは、同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。空所に露出した被覆層の露出面を構成する金属材料層と、隔壁の側壁を構成する金属材料層とは、同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。空所に露出した被覆層の露出面を構成する合金材料層と、隔壁の側壁を構成する合金材料層とは、同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。空所に露出した被覆層の露出面を構成する炭素材料層と、隔壁の側壁を構成する炭素材料層とは、同じ材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。後述するフェース・ツー・フェース構造の撮像装置においても同様である。但し、「隔壁の側壁」を『隔壁』と読み替えるものとする。
以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・バック構造の撮像装置において、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構成とすることができる。赤外線反射層は、空所の底部に位置する被覆層の部分に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分の一部に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分からはみ出るように形成されていてもよい。そして、この場合、赤外線吸収層は、温度検出素子の上方に形成されている構成とすることができる。具体的には、赤外線吸収層は、温度検出素子の上に形成された絶縁膜の上に形成されていてもよいし、赤外線吸収層と温度検出素子との間に隙間(空間)が存在する状態で赤外線吸収層を形成してもよい。更には、これらの場合、赤外線反射層は、被覆層の頂面(被覆層の頂面上、あるいは、被覆層の頂面の一部を含む)、又は、被覆層の内部に形成されている構成とすることができる。更には、これらの場合、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(材料の厚さ及び屈折率を考慮した距離)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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・バック構造の撮像装置において、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構成とすることができる。赤外線反射層は、空所の底部に位置する被覆層の部分に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分の一部に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分からはみ出るように形成されていてもよい。そして、この場合、第1赤外線吸収層は、温度検出素子の上方に形成されている構成とすることができる。具体的には、第1赤外線吸収層は、温度検出素子の上に形成された絶縁膜の上に形成されていてもよいし、第1赤外線吸収層と温度検出素子との間に隙間(空間)が存在する状態で第1赤外線吸収層を形成してもよい。第2赤外線吸収層は、例えば、空所と対向する温度検出素子の面上に形成すればよいし、温度検出素子の上に形成された絶縁膜の上に形成されていてもよいし、第2赤外線吸収層と温度検出素子との間に隙間(空間)が存在する状態で第2赤外線吸収層を形成してもよい。更には、これらの場合、赤外線反射層は、被覆層の頂面(被覆層の頂面上、あるいは、被覆層の頂面の一部を含む)、又は、被覆層の内部に形成されている構成とすることができる。各赤外線吸収層は、赤外線を吸収するだけでなく、一部を透過し、一部を反射するため、透過や反射を低減する構造とすることで、より感度を向上させることができる。即ち、このような構成により、第1赤外線吸収層を透過した一部の赤外線が第2赤外線吸収層で更に吸収されるため、透過を低減させることができる。また、第1赤外線吸収層で反射した赤外線と第2赤外線吸収層で反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。また、第2赤外線吸収層を反射した赤外線と赤外線反射層を反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。更には、これらの場合、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。
あるいは又、上記の好ましい形態を含む第1構成の撮像装置において、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構成とすることができる。尚、このような構成の撮像装置を、便宜上、『フェース・ツー・フェース構造の撮像装置』と呼ぶ。隔壁は第1基板と異なる材料から構成されている。温度検出素子は、第1基板の第1面側に設けられている。
そして、フェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、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構成とすることができる。
あるいは又、フェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、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構成とすることができる。そして、このような構成を含むフェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、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構成とすることができる。
尚、空所に露出した被覆層の露出面を構成する絶縁材料層、金属材料層、合金材料層、炭素材料層、あるいは又、隔壁を構成する絶縁材料層、金属材料層、合金材料層、炭素材料層の具体例や組み合わせは、上述したフェース・ツー・バック構造の撮像装置における被覆層の露出面を構成する材料、隔壁の側壁を構成する材料に関して説明したと同様とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、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構成とすることができる。赤外線反射層は、空所の底部に位置する被覆層の部分に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分の一部に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分からはみ出るように形成されていてもよい。また、赤外線吸収層は、第1基板の第1面側に設けられていてもよいし、第1基板の第2面側に設けられていてもよいし、あるいは又、次に述べる保護基板に設けられていてもよい。そして、この場合、赤外線反射層は、被覆層の頂面(被覆層の頂面上、あるいは、被覆層の頂面の一部を含む)、又は、被覆層の内部に形成されている構成とすることができる。更には、これらの場合、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。
あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、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構成とすることができる。赤外線反射層は、空所の底部に位置する被覆層の部分に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分の一部に形成されていてもよいし、空所の底部に位置する被覆層の部分からはみ出るように形成されていてもよい。そして、この場合、第1赤外線吸収層は、第1基板の第1面側に設けられていてもよいし、第1基板の第2面側に設けられていてもよいし、あるいは又、次に述べる保護基板に設けられていてもよい。第2赤外線吸収層は、例えば、空所と対向する温度検出素子の面上に形成すればよいし、温度検出素子の上に形成された絶縁膜の上に空所と対向して形成されていてもよいし、第2赤外線吸収層と温度検出素子との間に隙間(空間)が存在する状態で第2赤外線吸収層を形成してもよい。更には、これらの場合、赤外線反射層は、被覆層の頂面(被覆層の頂面上、あるいは、被覆層の頂面の一部を含む)、又は、被覆層の内部に形成されている構成とすることができる。各赤外線吸収層は、赤外線を吸収するだけでなく、一部を透過し、一部を反射するため、透過や反射を低減する構造とすることで、より感度を向上させることができる。即ち、このような構成により、第1赤外線吸収層を透過した一部の赤外線が第2赤外線吸収層で更に吸収されるため、透過を低減させることができる。また、第1赤外線吸収層で反射した赤外線と第2赤外線吸収層で反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。また、第2赤外線吸収層を反射した赤外線と赤外線反射層を反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。更には、これらの場合、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。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・フェース構造の撮像装置において、赤外線が入射する第1基板の面側(第1基板の第2面側)に保護基板が配設されている構成とすることができる。そして、この場合、保護基板は、第1基板の面上(第1基板の第2面上)に配設されていてもよいし、第1基板の面の上方(第1基板の第2面の上方)に配設されていてもよい。また、以上に説明した各種の好ましい構成を含むフェース・ツー・バック構造の撮像装置において、赤外線が入射する第1基板の面(第1基板の第2面)の上方に保護基板が配設されている構成とすることができる。保護基板を構成する材料として、シリコン半導体基板、石英基板、プラスチック基板、プラスチックフィルム、ゲルマニウム基板、赤外線を透過する材料(具体的には、CaF2、BaF2、Al23、ZnSe等)から成る基板を例示することができる。また、プラスチックとして、ポリエチレンを例示することができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む第1構成の撮像装置にあっては、被覆層に熱伝導層が形成されている形態とすることができる。熱伝導層は、高い熱伝導性を有していてもよいし、逆に、低い熱伝導性を有していてもよい。高い熱伝導性を有する熱伝導層を構成する材料として、金属材料、カーボンフィルムやカーボンナノチューブといったカーボン系材料を挙げることができるし、低い熱伝導性を有する熱伝導層を構成する材料として、有機系材料を挙げることができる。熱伝導層は、限定するものではないが、温度検出素子アレイ領域の全面に形成することが好ましい。また、熱伝導層は、限定するものではないが、被覆層の内部であって、赤外線反射層の下方に配設することが望ましい。場合によっては、熱伝導層は赤外線反射層を兼ねていてもよい。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む第1構成の撮像装置において、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構成とすることができ、これによって、温度検出素子の温度や温度分布を高い精度で制御することができる。ここで、温度制御層はヒータ(抵抗体、抵抗部材)として機能する構成とすることができ、例えば、温度制御層は配線を兼ねている構成とすることができる。具体的には、温度検知手段として、温度に依存した電気抵抗値の変化を測定することで温度を検出するシリコンダイオードやトランジスタ、ポリシリコン薄膜を例示することができるし、配線を兼ねる温度制御層を構成する材料として、タングステン膜等の金属系材料膜、ポリシリコン膜、チタン膜を例示することができるし、温度制御層を構成する材料として、ペリチェ効果を用いた積層膜、カーボン膜を例示することができる。場合によっては、温度制御層を第2基板に設けてもよい。更には、これらの場合、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(具体的には、例えば、温度制御層に流す電流を制御し、以て、温度制御層の発熱量を制御する)構成とすることができる。そして、これらの構成において、
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。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む第1構成の撮像装置において、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形態とすることができる。
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。
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。
第2構成の撮像装置あるいは第3構成の撮像装置において、温度検出素子ユニットを構成する温度検出素子の数は、2以上であればよい。
第5構成の撮像装置において、
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。
そして、上記の好ましい形態を含む第5構成の撮像装置にあっては、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、増幅器(プリアンプ)として機能する差動積分回路を有する構成とすることができる。あるいは又、上記の好ましい形態を含む第5構成の撮像装置にあっては、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構成とすることができ、この場合、アナログ・フロント・エンドは差動積分回路を有する構成とすることができる。差動積分回路を含むアナログ・フロント・エンド、アナログ-デジタル変換回路は、周知の回路構成とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む第5構成の撮像装置において、
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、
0=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。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置(以下、単に、『本開示における撮像装置等』と呼ぶ場合がある)にあっては、駆動回路あるいは第2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いる形態とすることができる。そして、各信号線は、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路を介して水平走査回路に接続されている形態とすることができ、この場合、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形態とすることができ、更には、この場合、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形態とすることができる。差動積分回路を含むアナログ・フロント・エンド、アナログ-デジタル変換回路、スイッチ手段は、周知の回路構成とすることができる。また、各駆動線は垂直走査回路に接続されている形態とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の撮像装置等において、温度検出素子は、SOIダイオードを含むpn接合ダイオードやショットキダイオードといった各種ダイオード、あるいは、トランジスタ、ダイオードと能動素子の組合せ;酸化バナジウム膜やアモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、炭化ケイ素膜、チタン膜等を備えた抵抗ボロメータ素子;白金や金、ニッケル等の金属、サーミスタ等を用いた熱電変換素子;ゼーベック効果を用いたサーモパイル素子;誘電体の表面電荷が変化する焦電素子;強誘電体素子;トンネル効果を用いたダイオード;超電導を応用した素子から成る形態とすることができ、これらは、周知の構成、構造を有する。より具体的には、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形態とすることができる。1つの温度検出素子は、例えば、直列に接続された複数のダイオードから構成することもできる。温度検出素子は、例えば、所謂MEMS技術に基づき形成することができる。
第1構成の撮像装置~第6構成の撮像装置において、温度検出素子は、第1基板あるいは温度検出素子用基板の赤外線入射側に設けられていてもよいし、第1基板あるいは温度検出素子用基板の赤外線入射側とは反対側に設けられていてもよい。
本開示の撮像装置等において、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、例えば、2次元マトリクス状に)配列され、赤外線に基づき温度を検出する複数の温度検出素子あるいは温度検出素子ユニットの数として、640×480(VGA)、320×240(QVGA)、160×120(QQVGA)、612×512、1980×1080(及びその整数倍)、2048×1080(及びその整数倍)を例示することができる。第1の方向と第2の方向とは、直交していることが好ましいが、これに限定するものではなく、上記画素数の画素配列において、画素を市松状に除去して、斜め45度回転した配列としてもよい。
本開示における撮像装置等において、第1基板や温度検出素子用基板は、例えば、シリコン半導体基板やSOI基板から構成することができるし、第2基板は、例えば、シリコン半導体基板から構成することができる。信号線、駆動線は周知の導電材料から、周知の方法に基づき、形成すればよい。第2構造体に備えられた駆動回路も周知の駆動回路から構成することができる。あるいは又、駆動回路を、周知の読出し用集積回路(ROIC)から構成することもできる。第1基板には、温度検出素子だけでなく、他の回路が設けられていてもよい。
第2構造体における駆動回路を被覆する被覆層は、例えば、酸化シリコン系材料、窒化シリコン系材料、酸窒化シリコン系材料、各種有機材料から構成することができる。被覆層は、単層構成であってもよいし、複数層の積層構造を有していてもよい。
第1基板と被覆層との接合、具体的には、隔壁の底部と被覆層との接合方法として、例えば、脱水縮合によるシリコン-酸素共有結合の形成といった方法(Si-SiO2に基づく常温接合法)、SiO2-SiO2に基づく常温接合法を挙げることができる。
赤外線吸収層を構成する材料として、クロム(Cr)及びその合金、アルミニウム(Al)及びその合金、これらの材料から成る層と例えばSiO2膜やSiN膜との積層構造を例示することができる。赤外線吸収層において赤外線が吸収される結果発生した熱は、温度検出素子に確実に伝熱されることが望ましい。また、赤外線吸収層は、赤外線吸収層を構成する導電体材料や抵抗体材料のシート抵抗値が377Ω□±30%の範囲になるよう厚さに設定することが望ましい。赤外線反射層を構成する材料として、赤外線吸収層とは特性(例えば、面積抵抗率、シート抵抗値)が異なるアルミニウム(Al)及びその合金、金(Au)及びその合金、銀(Ag)及びその合金、銅(Cu)及びその合金、白金(Pt)及びその合金、これらの材料から成る層の積層構造を例示することができる。赤外線反射層は、被覆層の露出面を構成する金属材料層や合金材料層を兼ねていてもよい。
温度検出素子が配置される空間は、減圧され、また、真空(真空に近い低圧を含み、以下においても同様)とされていることが好ましい。空所も、減圧され、また、真空とされていることが好ましい。あるいは又、撮像装置、全体は、減圧され、また、真空にされたパッケージあるいは容器(ケース)内に格納されていることが好ましい。
赤外線入射側の撮像装置には、必要に応じて、赤外線の反射を防止する構造や、特定周波数の赤外線のみを通すための赤外線フィルタ、回折格子やレンズ等の集光素子を配設してもよい。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む第1構成の撮像装置~第6構成の撮像装置とを、任意に組み合わせることができる。組み合わせは、2種類の構成の撮像装置だけでなく、3種類以上の構成の撮像装置とすることもできる。
本開示における撮像装置等は、例えば、赤外線カメラ、暗視カメラ、サーモグラフ、車載カメラ(人検知)、エアコンディショナー(人検知センサ)、電子レンジに対して適用することができる。尚、場合によっては、本開示における撮像装置等は、赤外線に基づき温度を検出する温度検出センサと云い換えることもできる。
実施例1は、第1形態の撮像装置に関し、具体的には、第1構成の撮像装置に関する。実施例1の撮像装置の温度検出素子を含む領域(温度検出素子アレイ領域)の模式的な一部端面図を図1に示し、信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図2に示し、駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図3に示し、第1接続孔を拡大した模式的な一部断面図及び第2接続孔を拡大した模式的な一部断面図を図4A及び図4Bに示し、模式的な部分的平面図を図7に示す。また、実施例1の撮像装置における第1構造体及び第2構造体の模式的な分解斜視図を図8に示し、実施例1の撮像装置の等価回路図を図9に示す。実施例1の撮像装置は、具体的には、フェース・ツー・バック構造の撮像装置である。ここで、図1は、図7の矢印A-Aに沿った模式的な一部端面図である。また、図7において、絶縁膜や赤外線吸収層の図示を省略し、明確化のために空所、信号線、配線に斜線を付し、駆動線を点線で示し、pn接合ダイオードを記号で示している。
実施例1の撮像装置10、あるいは、後述する実施例2~実施例13の撮像装置は、
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。
そして、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、
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。
また、温度検出素子15と被覆層43との間には、空所50が設けられている。このように、第1基板21と第2基板41とが積層され、温度検出素子15と被覆層43との間に空所50を設けることで、温度検出素子15において空所を高い精度で設けることが可能となる。更には、後述するように、赤外線が入射する側には、赤外線吸収層61が形成されており、空所の底部に位置する被覆層43の領域には、赤外線反射層62が形成されている。
尚、実施例1あるいは後述する実施例2~実施例13にあっては、
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2構造体40における周辺領域14には、例えば、駆動回路を構成する差動積分回路を含むアナログ・フロント・エンド(AFE)83、サンプルホールド回路84及びアナログ-デジタル変換回路(ADC)85が設けられた領域、並びに、定電流回路82及び垂直走査回路81が配置されている。差動積分回路は増幅器(プリアンプ)としての機能を有する。また、第2構造体40における中央領域13には、例えば、駆動回路を構成する水平走査回路86、CPU(あるいはDSP)、信号処理回路、記憶装置(例えば、メモリや不揮発性メモリ)等が配置されている。尚、CPU(あるいはDSP)、信号処理回路、記憶装置の図示は省略した。第2構造体40に備えられた駆動回路は、周知の駆動回路から構成することができる。
実施例1の撮像装置は、第1形態の撮像装置に関し、
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。
ここで、実施例1の撮像装置にあっては、
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。
駆動回路から第2基板41の下面41’に亙り、接続用配線121,122が形成されている。そして、接続用配線122上には半田ボール123が設けられている。また、第2基板41の下面41’には、接続用配線122を覆い、半田ボール123を取り囲むように、ソルダーレジスト層124が形成されている。
ここで、第1接続孔100’の有する静電容量C1は、第2接続孔110’の有する静電容量C2よりも大きい(C1/C2>1)。
図2及び図3では、第1接続孔100’及び第2接続孔110’を簡素化して図示した。図4A及び図4Bに、第1接続孔100’及び第2接続孔110’を拡大した模式的な一部断面図を示す。第1接続孔100’は、第1コア部1001、及び、第1接続孔100’の側壁1003と第1コア部1001との間に配設された第1外周部(第1外周層)1002から構成されている。同様に、第2接続孔110’は、第2コア部1101、及び、第2接続孔110’の側壁1103と第2コア部1101との間に配設された第2外周部(第2外周層)1102から構成されている。
そして、第1接続孔100’の平均断面積は第2接続孔110’の平均断面積よりも大きい構成とすることができ、この場合、図5A及び図5Bに第1接続孔100’及び第2接続孔110’の模式的な一部断面図を示すように、第1接続孔100’の数α1と第2接続孔110’の数α2を同じとし(α1=α2)、各第1接続孔100’の平均断面積β1を各第2接続孔110’の平均断面積β2よりも大きくすればよい(β1>β2)。これによって、第1コア部1001と第1外周部1002と第1基板21から構成された第1コンデンサの面積を、第2コア部1101と第2外周部1102と第1基板21から構成された第2コンデンサの面積よりも大きくすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
あるいは又、信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図6に示すように、第1接続孔100’の数α1は第2接続孔110’の数α2よりも多い構成とし(α1>α2であり、図示した例では、α1=2,α2=1)、各第1接続孔100’の平均断面積β1と各第2接続孔110’の平均断面積β2とを同じとしてもよい(β1=β2)。これによって、第1接続孔100’における並列接続のコンデンサの数を、第2接続孔110’における並列接続のコンデンサの数よりも多くすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
あるいは又、第1接続孔100’の長さ(例えば、図2に示した例では、第1A接続孔・第1セグメント103及び第1A接続孔・第2セグメント104の長さ)を、第2接続孔110’の長さ(例えば、図3に示した例では、第2A接続孔・第1セグメント113及び第2A接続孔・第2セグメント114の長さ)よりも長くする構成とすることができる。そして、これによって、第1コンデンサの面積を第2コンデンサの面積よりも大きくすることができ、その結果、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。具体的には、例えば、第1接続孔100’を形成すべき領域の絶縁膜27の厚さを、第2接続孔110’を形成すべき領域の絶縁膜27の厚さよりも厚くすればよい。
あるいは又、第1外周部1002及び第2外周部1102を構成する材料を同じ材料とし、第1外周部1002は第2外周部1102よりも薄い構成とすることもできる。このように、第1外周部1002を第2外周部1102よりも薄くすることで、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。あるいは又、第1外周部1002を構成する材料の比誘電率の値ε1は第2外周部1102を構成する材料の比誘電率の値ε2よりも大きい構成とすることもできる。これによっても、第1コンデンサの容量C1を第2コンデンサの容量C2よりも大きくすることができる。
尚、第1コア部1001及び第2コア部1102は、例えば、銅(Cu)あるいは銅を含む材料、タングステン(W)あるいはタングステンを含む材料、ポリシリコンから構成すればよいし、第1外周部1002及び第2外周部1102は、例えば、SiO2やSiNから構成すればよい。但し、第1外周部1002及び第2外周部1102を構成する材料の比誘電率を変える場合には、第1外周部1002を構成する材料を、例えば、SiNとし、第2外周部1102を構成する材料を、例えば、SiO2とすればよい。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2A接続孔112と第2B接続孔117とは一体となって接続されているが、具体的には、第1A接続孔102と第1B接続孔107とを一緒に(同時に)形成して第1接続孔100’を得ればよいし、同様に、第2A接続孔112と第2B接続孔117とを一緒に(同時に)形成して第2接続孔110’を得ればよい。これらの形成方法として、周知のCVD法を例示することができる。より具体的には、絶縁膜26,27の形成後、絶縁膜27,26、第1基板21及び被覆層43に、配線42’に至る貫通孔を形成し、絶縁膜27,26に信号線71、駆動線72に至る貫通孔を形成し、これらの貫通孔の側面に、周知の方法に基づき第1外周部1002及び第2外周部1102を形成し、次いで、これらの貫通孔の内部に、周知の方法に基づき第1コア部1001及び第2コア部1102を形成すればよい。
実施例1の撮像装置にあっては、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子を備えた第1構造体と駆動回路を備えた第2構造体とが積層されており、温度検出素子は、信号線及び信号線接続部を介して、また、駆動線及び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ので、撮像装置の一層の小型化を達成することができる。しかも、第1接続孔の有する静電容量を第2接続孔の有する静電容量よりも大きくしているので、温度検出素子から駆動回路へと出力される出力信号の電圧値をより高くすることができる結果、駆動回路において温度検出素子からの出力信号を一層大きく増幅することが可能となり、より一層高い感度を有する撮像装置を提供することができる。しかも、第1接続孔の有する静電容量を第2接続孔の有する静電容量よりも大きくしているので、温度検出素子から駆動回路へと出力される出力信号のノイズを下げることができる結果、駆動回路において温度検出素子からの出力信号を一層大きく増幅することが可能となり、より一層高い感度を有する撮像装置を提供することができる。また、各信号線に接続されるアナログ・フロント・エンドやサンプルホールド回路に使用される容量の一部として第1接続孔の有する静電容量を用いるので、回路面積を削減することもできる。
実施例1の撮像装置の変形例の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図10に示すように、駆動回路から第2基板41の下面41’に亙り、再配線125が形成されており、再配線125上には半田ボール123が設けられている構成とすることもできる。第2基板41の下面41’には、再配線125を覆い、半田ボール123を取り囲むように、ソルダーレジスト層124が形成されている。尚、このような構成、構造を、他の実施例に対しても適用することができる。
実施例2は、実施例1の変形である。実施例2の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図11に示し、駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図12に示すように、実施例2の撮像装置において、第1A接続孔102は、信号線71に接続され、第2構造体40に近づく方向に延びている。第1B接続孔107は、駆動回路に接続され、第1構造体20に近づく方向に延びている。第1A接続孔102の端面と第1B接続孔107の端面とは一体となって、第1接続孔100’を構成している。また、第2A接続孔112は、駆動線72に接続され、第2構造体40に近づく方向に延びている。第2B接続孔117は、駆動回路に接続され、第1構造体20に近づく方向に延びている。第2A接続孔112の端面と第2B接続孔117の端面とは一体となって、第2接続孔110’を構成している。
尚、図11、図12、図13、図14、図15及び図16では、第1接続孔及び第2接続孔を簡素化して図示している。
以上の点を除き、実施例2の撮像装置の構成、構造は、実施例1の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例3も、実施例1の変形であり、第2形態の撮像装置、より具体的には、第2A形態の撮像装置に関する。実施例3の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図13に示し、駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図14に示すように、
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。
第1A接続端部133、第1B接続端部136、第2A接続端部143及び第2B接続端部146を構成する材料として、銅(Cu)を挙げることができる。第1A接続孔132と第1A接続端部133とを接続するためには、第1A接続孔132の端面上に第1A接続端部133を形成すればよい。同様に、第1B接続孔135と第1B接続端部136とを接続するためには、第1B接続孔135の端面上に第1B接続端部136を形成すればよい。第2A接続孔142と第2A接続端部143とを接続するためには、第2A接続孔142の端面上に第2A接続端部143を形成すればよいし、第2B接続孔145と第2B接続端部146とを接続するためには、第2B接続孔145の端面上に第2B接続端部146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133、第1B接続端部136、第2A接続端部143及び第2B接続端部146は金属層又は合金層(具体的には、銅層)から成り、第1A接続端部133と第1B接続端部136とは接合されており、第2A接続端部143と第2B接続端部146とは接合されている。第1A接続端部133と第1B接続端部136、第2A接続端部143と第2B接続端部146とは、常温にて、あるいは、加熱した状態で、圧力(加重)を加えて、直接、接合する方法(金属-金属接合法)に基づき接合することができる。
以上の点を除き、実施例3の撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例2の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例4は、実施例3の変形であり、第2B形態の撮像装置に関する。実施例4の撮像装置の信号線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図15に示し、駆動線接続部を含む領域(周辺領域)の模式的な一部端面図を図16に示すように、第1A接続端部133と第1B接続端部136とは、第1接合材料層137を介して接続されており、第2A接続端部143と第2B接続端部146とは、第2接合材料層147を介して接続されている。第1接合材料層137及び第2接合材料層147として半田材料(例えば、半田)、インジウム(In)バンプ、金(Au)バンプを挙げることができる。
以上の点を除き、実施例4の撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例2の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
実施例5においては、実施例1~実施例4において説明した撮像装置で用いた温度検出素子15の説明を行う。尚、実施例5の撮像装置は、図1に示すように、フェース・ツー・バック構造の撮像装置である。
実施例1~実施例4に説明した撮像装置10において、温度検出素子15と温度検出素子15との間に位置する第1基板21の部分には、隔壁23が形成されており、隔壁23の底部は、被覆層43と接合されている。ここで、隔壁23の底部と被覆層43とは、脱水縮合によるシリコン-酸素共有結合の形成といった方法に基づき接合されている。隔壁23の側壁24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。具体的には、実施例5において、隔壁23の側壁24はSiO2層といった絶縁材料層から構成されている。また、隔壁23の側壁24によって囲まれた隔壁23の内部は、第1基板21の一部、具体的には、シリコン層22から構成されている。空所50に露出した被覆層43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。具体的には、実施例5において、空所50に露出した被覆層43の露出面はSiO2層といった絶縁材料層から構成されており、SiO2層の下方には、被覆層43を構成するSiN等から成る層間絶縁層(具体的には図示せず)が形成されている。尚、隔壁23の側壁24を、赤外線を反射する材料から構成すれば、入射した赤外線を効果的に反射することができる。
実施例5において、温度検出素子15は、複数(図示した例では4つ)のpn接合ダイオード30が配線31を介して直列接続されて成るが、これに限定されるものではなく、周知の構成、構造を有する抵抗ボロメータ素子や、熱電変換素子、サーモパイル素子、焦電素子、強誘電体素子から構成することもできる。pn接合ダイオードは、周知の構成、構造を有する。温度検出素子15は、後述するように、所謂MEMS技術に基づき形成される。温度検出素子15は、第1基板21の赤外線入射側(第1基板21の第2面21B)に設けられている。
温度検出素子15(具体的には、pn接合ダイオード30)は、SiO2から成る絶縁材料層から構成されたダイヤフラム部(架空部、架空薄層部)25A上に形成されている。また、隔壁23の頂面にはSiO2から成る絶縁材料層25Bが形成されている。ダイヤフラム部25Aと絶縁材料層25Bとは、ダイヤフラム部25A及び絶縁材料層25Bの延在部に相当する第1スタッド部25C(支持脚あるいは細長い梁。以下においても同様)、第2スタッド部25Dを介して、一体に形成されている。ダイヤフラム部25A、第1スタッド部25C及び第2スタッド部25Dの下には空所50が位置する。
温度検出素子15の一端(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)は、ダイヤフラム部25A及び第2スタッド部25D上に形成された配線31を介して、隔壁23の上に形成された絶縁材料層25Bの上に設けられた信号線71に接続されている。また、温度検出素子15の他端(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)は、ダイヤフラム部25A及び第1スタッド部25C上に形成された配線31、更には、コンタクトホール73を介して、隔壁23の上方に形成された駆動線72に接続されている。ダイヤフラム部25A、第1スタッド部25C、第2スタッド部25D、pn接合ダイオード30、配線31、信号線71、駆動線72は、SiO2から成る絶縁膜26で被覆されている。
温度検出素子15(具体的には、pn接合ダイオード30)は、シリコン層にn型不純物及びp型不純物を、例えば、イオン注入することによって形成することができる。複数の温度検出素子15の数は、例えば、640×480(VGA)である。第1の方向と第2の方向とは直交している。第1基板21は、全て、又は、一部がSOI基板から構成されており、第2構造体40はシリコン半導体基板から成る第2基板41から構成されている。配線31、信号線71、駆動線72及びコンタクトホール73は、例えば、アルミニウム合金から形成されている。
赤外線が入射する温度検出素子15の側(第1基板21の第2面21B)には、アルミニウム薄膜から成る赤外線吸収層61が形成されており、空所50の底部に位置する被覆層43の領域には、銅薄膜から成る赤外線反射層62が形成されている。図示した例では、赤外線反射層62は、空所50の底部に位置する被覆層43の部分の一部に形成されている。また、赤外線吸収層61は、温度検出素子15の上方に形成されている。具体的には、絶縁膜26の上には、絶縁膜26と一部が接し、一部が絶縁膜26から隙間を開けた状態(空間が設けられた状態)の赤外線吸収層61が形成されている。赤外線反射層62は、被覆層43の頂面に形成されている。そして、赤外線吸収層61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61と赤外線反射層62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。実施例5において、具体的には、
0=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。
各駆動線72は、垂直走査回路81に接続されている。そして、撮像装置の動作にあっては、垂直走査回路81の制御下、1本の駆動線72を選択する。一方、全ての信号線71に定電流回路82から一定の電流を流す。選択された温度検出素子15にあっては、入射した赤外線に依存して温度が変化し、この温度変化は、温度検出素子15(具体的には、pn接合ダイオード30)の電気抵抗値に変化を生じさせる。その結果、各信号線71に現れる電圧に変化が生じる。各信号線71は、アナログ・フロント・エンド(AFE)83及びアナログ-デジタル変換回路(ADC)85を介して水平走査回路86に接続されており、各信号線71における電圧は、アナログ・フロント・エンド(AFE)83を構成する差動積分回路の一方の入力部に入力される。一方、差動積分回路の他方の入力部には基準電圧(参照電圧)が入力される。差動積分回路においては、温度検出素子15の出力の増幅が図られる。そして、所定の時間経過後、差動積分回路から電圧の差分の積分値がサンプルホールド回路84に送出され、サンプルホールド回路84においてホールドされたアナログ値はアナログ-デジタル変換回路(ADC)85に出力され、アナログ-デジタル変換回路85において電圧の差分の積分値がデジタル値に変換され、水平走査回路86に送出される。そして、水平走査回路86の作動によって、温度検出素子毎、順次、信号処理回路に出力され、最終的にデジタル出力として出力される。
尚、実施例1~実施例4において説明したとおり、第1接続孔100’の有する静電容量C1を第2接続孔110’の有する静電容量C2よりも大きくしているので、温度検出素子15から駆動回路へと出力される出力信号(アナログ・フロント・エンド83を構成する差動積分回路の一方の入力部に入力される信号)のノイズを低減することができる結果、駆動回路において温度検出素子15からの出力信号を一層大きく増幅することが可能となり、より一層高い感度を有する撮像装置を提供することができる。
以下、実施例5の撮像装置の製造方法、特に、第1構造体20の製造方法の概要を、SOI基板等の模式的な一部端面図である図42A、図42B、図42C、図42D、図43A、図43B、図43C、図44A、図44B、図45A及び図45Bを参照して説明する。
[工程-500]
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)。
[工程-510]
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。
[工程-520]
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)。
[工程-530]
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。
[工程-540]
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。
[工程-550]
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。
その後、得られた撮像装置10を真空雰囲気下でパッケージする。これによって、温度検出素子15が配置される空間は、減圧され、あるいは又、真空とされる。空所50も、減圧され、あるいは又、真空とされる。
実施例5の撮像装置において、第1基板は第2基板に形成された被覆層と接合されており、温度検出素子の下方に位置するシリコン層は、シリコン層よりもエッチングされ難い被覆層及び隔壁の側壁によって囲まれている。従って、温度検出素子と被覆層との間に、確実に、しかも、高い精度で空所を設けることができる。その結果、例えば、赤外線吸収層に、所望の波長を有する赤外線を、確実に、高い効率で吸収させることができ、温度検出素子における検出感度の向上を図ることができる。また。任意の公知の駆動回路、信号処理回路を備えた第2構造体を組み合わせることが可能となるため、撮像装置の製造コストの低減、設計自由度の向上、設計時間の短縮化を図ることができるし、入出力ピン数の削減、入出力信号帯域の低減が可能となる。
図1に示した実施例5の撮像装置の変形例を、図17A及び図17Bに示す。図17Aに示す実施例5の撮像装置の変形例において、赤外線吸収層61は絶縁膜26の上に形成されている。図17Bに示す実施例5の撮像装置の変形例において、赤外線反射層62は、被覆層43の内部に形成されている。図17Bにおいて、赤外線吸収層61を図17Aに示した構造としたが、図1に示した構造とすることもできる。また、赤外線吸収層61を絶縁膜26の内部に形成してもよいし、赤外線反射層62を被覆層43の頂面の上に形成してもよい。
実施例6は、実施例1~実施例5の変形であり、フェース・ツー・フェース構造の撮像装置に関する。実施例6の撮像装置の模式的な一部端面図を図18Aに示す。
実施例6の撮像装置10Aにおいて、温度検出素子215と温度検出素子215との間に位置する第1基板221の部分と被覆層43との間には、第1基板221と独立して隔壁223が形成されており、隔壁223の底部は被覆層43と接合されている。空所50に露出した被覆層43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。具体的には、実施例6の撮像装置10Aにおいては、空所50に露出した被覆層43の露出面は、SiO2から成る。また、隔壁223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。隔壁223は、具体的には、SiO2から成る。参照番号22Aは、後述するシリコン層から延びる凸部を指し、参照番号24Aは凸部22Aの側壁を指す。
赤外線が入射する温度検出素子215の側には、赤外線吸収層61が形成されており、空所50の底部に位置する被覆層43の領域には、赤外線反射層62が形成されている。赤外線反射層62は、被覆層43の頂面又は被覆層43の内部に形成されている。また、赤外線反射層62は、空所50の底部に位置する被覆層43の部分に形成されていてもよいし、空所50の底部に位置する被覆層43の部分の一部に形成されていてもよいし、空所50の底部に位置する被覆層43の部分からはみ出るように形成されていてもよい。具体的には、赤外線反射層62は、実施例5と同様の構成、構造を有する。赤外線吸収層61は、第1基板221の第1面側に設けられていてもよいし、第1基板221の第2面側に設けられていてもよい。図18Aに示した実施例6において、具体的には、第1基板221の第2面側(第1基板221の第2面221Bの上)に設けられている。実施例6にあっても、赤外線吸収層61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61と赤外線反射層62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。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。
以下、実施例6の撮像装置の製造方法、特に、第1構造体20の製造方法の概要を、SOI基板等の模式的な一部端面図である図46A、図46B、図46C、図47A、図47B、図47C及び図47Dを参照して説明する。
[工程-600]
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)。
[工程-610]
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。
[工程-620]
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。
[工程-630]
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。
[工程-640]
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。
図18Bに模式的な一部端面図を示すように、赤外線吸収層61は、第1基板221の第1面221Aに設けられていてもよい。あるいは又、図19Aに模式的な一部端面図を示すように、赤外線吸収層61は、第1基板221の内部に設けられていてもよい。あるいは又、図19Bに模式的な一部端面図を示すように、赤外線吸収層61は、ダイヤフラム部25Aの赤外線入射側に設けられていてもよい。
また、実施例6の撮像装置において、図20に模式的な一部端面図を示すように、赤外線が入射する第1基板221の面(第1基板221の第2面221B)に、シリコン半導体基板から成る保護基板222が取り付けられて(貼り合わされて)いてもよい。
実施例7は、実施例1~実施例6の変形である。実施例7にあっては、模式的な一部端面図を図21A(実施例5の変形例)及び図21B(実施例6の変形例)に示すように、被覆層43には、金属材料、カーボンフィルムやカーボンナノチューブといったカーボン系材料、あるいは、有機系材料から成る熱伝導層(熱均一化層)63が形成されている。具体的には、熱伝導層63は、被覆層43の内部であって、赤外線反射層62の下方に配設されている。熱伝導層63の形成によって、温度のより一層の均一化、温度分布のより一層の均一化を図ることができる。場合によっては、熱伝導層(熱均一化層)63を真空層から構成することもできる。また、温度検出素子アレイ領域11の領域に依存して、熱伝導層(熱均一化層)63の構成を変えてもよい。
以上の点を除き、実施例7の撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例6の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、熱伝導層(熱均一化層)を、実施例1~実施例6の撮像装置以外の撮像装置(例えば、可視光に基づき撮像を行う撮像装置)に適用することもできる。
実施例8は、実施例1~実施例7の変形である。実施例8にあっては、模式的な一部端面図を図22A(実施例5の変形例)及び図22B(実施例6の変形例)に示すように、被覆層43には(具体的には、被覆層43の内部には)、タングステン(W)から成る温度制御層64が形成されており、被覆層43には、シリコンダイオードから成る温度検知手段(図示せず)が設けられている。温度制御層64はヒータ(抵抗体、抵抗部材)として機能する。尚、温度制御層は配線を兼ねている構成とすることもできる。そして、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64を制御する。具体的には、例えば、温度制御層64に流す電流を制御することで、温度制御層64の発熱量を制御する。尚、温度制御層64を制御するために温度制御層64と駆動回路を結ぶ配線の図示は省略した。
即ち、温度検知手段の温度検知結果を受け取った駆動回路(具体的には、CPUあるいはDSP)は、受け取った温度検知結果に基づき被覆層43の温度分布を求める。そして、駆動回路は、必要とされる熱量を計算し、個別に温度制御層64に流す電流の値を制御することで、被覆層43の温度の均一化、温度分布の均一化(面内温度バラツキ発生の抑制)、更には、第1基板21,221の温度の均一化、温度分布の均一化、温度検出素子15の温度の均一化、温度分布の均一化を図る。従って、例えば、アナログロジックブロックの電流量が変化し、アナログロジックブロックにおける発熱量が変化した場合にも、容易に温度制御を行うことができる。温度制御層64による温度制御の範囲を逸脱した場合、駆動回路は、アナログロジックブロックにおける電流量の制御、アナログロジックブロックにおける動作クロックの制御を行うことで、温度の均一化、温度分布の均一化を図ることができる。尚、温度制御層64を設けずに、駆動回路が、アナログロジックブロックにおける電流量の制御、アナログロジックブロックにおける動作クロックの制御を行うことで、温度の均一化、温度分布の均一化を図ることも可能である。温度制御層64によって制御される温度を、例えば、室温よりも高く設定することで、温度制御層64は、一種のオン/オフ動作となり、温度制御層64の消費電力の低下を図ることが可能となる。また、実施例7において説明した熱伝導層63と組み合わせることで、より一層、温度の均一化、温度分布の均一化を図ることができる。この場合、温度制御層64の上方に熱伝導層63を配設することが好ましい。場合によっては、温度制御層64は赤外線反射層62を兼ねていてもよい。
温度検出素子15と温度制御層64の配置状態を模式的に図23及び図24に例示するが、温度検出素子15の正射影像と温度制御層64の正射影像とは重なっていてもよいし(図23参照)、温度検出素子15の正射影像と温度検出素子15の正射影像との間に温度制御層64の正射影像が位置する配置とすることもできる(図24参照)。温度制御層64の面積や配置位置、配置密度は、温度の均一化、温度分布の均一化を達成できるような面積や配置位置、配置密度とすればよい。尚、温度検出素子15よりも温度制御層64は下方に位置するので、図23、図24において、温度制御層64を点線で示した。
ここで、第1構造体20は、複数の温度検出素子15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を備えており、温度制御層64は温度検出素子アレイ領域11に形成されている構成とすることが好ましい。あるいは又、温度制御層64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43の領域に形成されていることが好ましい。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好ましい。
以上の点を除き、実施例8の撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例7の撮像装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、温度制御層を、実施例1~実施例7の撮像装置以外の撮像装置(例えば、可視光に基づき撮像を行う撮像装置)に適用することもできる。
実施例9は、本開示の第2構成の撮像装置及び第3構成の撮像装置に関する。
室温前後の温度にある物体からの放射スペクトルは、波長10μm付近にピークを有する(図27における放射スペクトル「B」を参照)。尚、図27の放射スペクトル「A」は、室温よりも高い温度にある物体からの放射スペクトルを示す。そして、例えば、このピーク波長よりも短い感度波長を有する温度検出素子と、このピーク波長よりも長い感度波長を有する温度検出素子とを同一画素内において組み合わせることで、2つの温度検出素子からの信号の強度の比率から、物体の温度を高い精度で測定することが可能となる。
実施例9の撮像装置にあっては、
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。
そして、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。
あるいは又、実施例9の撮像装置は、
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。
そして、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。
より具体的には、模式的な一部端面図を図25Aに示すように、温度検出素子15Aと温度検出素子15Bにおける赤外線吸収層61A,61Bの構造が異なっている。これによって、温度検出素子15A,15BにおけるL0,L0’の値を変えることができ、各温度検出素子15A,15Bが検出する赤外線の波長を異ならせることができるし、各温度検出素子15A,15Bの赤外線吸収量を異ならせることができる。
あるいは又、模式的な一部端面図を図25Bに示すように、温度検出素子15Aと温度検出素子15Bにおける赤外線吸収層61A,61Bの構造は同じであるが、形成されている位置が異なっている。これによっても、温度検出素子15A,15BにおけるL0,L0’の値を変えることができ、各温度検出素子15A,15Bが検出する赤外線の波長を異ならせることができる。
2種類の温度検出素子15A及び温度検出素子15Bから温度検出素子ユニットを構成する場合の温度検出素子15A及び温度検出素子15Bの配置を図26Aに例示する。1画素を構成する4つの温度検出素子15A,15Bから構成された温度検出素子ユニットを点線で囲んで示す。尚、2つの温度検出素子15A,15Bから温度検出素子ユニットを構成することもできる。また、3種類の温度検出素子15A、温度検出素子15B及び温度検出素子15Cから温度検出素子ユニットを構成する場合の温度検出素子15A、温度検出素子15B及び温度検出素子15Cの配置を図26Bに例示する。高い空間分解が要求される赤外線波長に対応する温度検出素子を温度検出素子15Aとすればよい。
実施例9の撮像装置において、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。そして、異なる感度波長を有する温度検出素子を同一画素内において組み合わせることで、複数の温度検出素子からの信号の強度の比率から物体の温度を高い精度で測定することが可能となる。あるいは又、高感度温度検出素子と低感度温度検出素子を組み合わせた温度検出素子ユニットとすることで、温度検出素子ユニットとしてのダイナミックレンジを変えることが可能となる。即ち、赤外線強度が高い場合には低感度温度検出素子を作動させ、赤外線強度が低い場合には高感度温度検出素子を作動させればよい。あるいは又、赤外線強度が低い状態から高い状態に被写体(あるいは環境)が変化した場合、高感度温度検出素子から低感度温度検出素子へと切り替え、赤外線強度が高い状態から低い状態に被写体(あるいは環境)が変化した場合、低感度温度検出素子から高感度温度検出素子へと切り替えればよい。
図25A、図25Bに示した温度検出素子15A,15Bの構成、構造として、実施例5において説明した温度検出素子の構成、構造を採用したが、これに限定するものではなく、実施例9の撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例8において説明した撮像装置の構成、構造と同様とすることができる。あるいは又、温度検出素子ユニットが、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限りにおいて、実施例1~実施例8において説明した撮像装置の構成、構造に限定するものではなく、他の構成、構造を有する撮像装置に適用することもできる。
実施例10は、第5構成の撮像装置に関する。
前述したとおり、第2の方向に沿って配列された複数の温度検出素子が接続された信号線に差動積分回路を配置した場合、温度検出素子から出力される信号を差動積分回路によって積分するのに必要とされる時間が十分ではない場合がある。
実施例10の撮像装置は、このような問題を解決するために、図28に等価回路図を示すように、
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、
0×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。
実施例10にあっては、より具体的には、P0=2とした。従って、pの値は、1又は2である。即ち、信号線の数は2N0本である。奇数番目の信号線71A(711,1,712,1,713,1・・・)に接続された温度検出素子を参照番号615Aで示し、偶数番目の信号線71B(711,2,712,2,713,2・・・)に接続された温度検出素子を参照番号615Bで示す。
p=1としたとき、第(n,1)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+1}番目の温度検出素子(但し、q=1,2,3・・・)、即ち、奇数番目の温度検出素子615Aの第2端子部に接続されている。また、p=2としたとき、第(n,2)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+2}番目の温度検出素子(但し、q=1,2,3・・・)、即ち、偶数番目の温度検出素子615Bの第2端子部に接続されている。
ここで、実施例10の撮像装置において、各信号線71A,71Bは、第2駆動回路を構成するアナログ・フロント・エンド(AFE)83a,83b、サンプルホールド回路84及びアナログ-デジタル変換回路(ADC)85a,85bに接続されており、アナログ・フロント・エンド83a,83bは差動積分回路を有する。差動積分回路を含むアナログ・フロント・エンド83a,83b、アナログ-デジタル変換回路85a,85bは、周知の回路構成とすることができる。
このように、第2の方向に沿って配列された一群の温度検出素子615A,615Bを、2つのグループ(第2の方向に沿って配列された奇数番目の温度検出素子615A、及び、第2の方向に沿って配列された偶数番目の温度検出素子615B)に分け、それぞれのグループの温度検出素子615A,615Bを信号線71A,71Bに接続する。即ち、第2の方向に沿って配列された温度検出素子615A,615Bを2本の信号線71A,71Bに接続する。従って、第2の方向に沿って配列された温度検出素子を1本の信号線に接続する場合と比較して、差動積分回路が並列に配置されているが故に、温度検出素子から出力される信号を差動積分回路によって積分するのに必要とされる時間を2倍とすることができ、高い感度を有し、低ノイズ化された撮像装置を提供することができる。このような実施例10の撮像装置の構成、構造を、実施例1~実施例9において説明した撮像装置に適用することができる。場合によっては、このような実施例10の撮像装置の構成、構造を、実施例1~実施例9において説明した撮像装置以外の構成、構造を有する撮像装置(例えば、可視光に基づき撮像を行う撮像装置)に適用することもできる。
温度検出素子615A,615Bあるいは撮像装置の構成、構造は、実施例1~実施例8において説明した温度検出素子15あるいは撮像装置の構成、構造と同様とすることができる。あるいは又、温度検出素子615A,615Bの構成、構造を、実施例9において説明した温度検出素子15A,15Bの構成、構造と同様とすることができる。それ故、温度検出素子615A,615Bあるいは撮像装置の説明は省略する。
尚、模式的な一部端面図を図29に示し、撮像装置の構成要素の配置状態を模式的に図30に示すように、空所50は、隣接する2×k個の温度検出素子615(但し、kは1以上の整数であり、図示した例では、k=1)において共有化されている構造とすることもできる。尚、空所50を明確化するために、図30において、空所50に斜線を付した。また、信号線71A,71B、駆動線72を太い実線で示し、配線31の一部分も太い実線で示した。後述する図32においても同様である。温度検出素子615の検出感度を高めるためには、第1スタッド部25C及び第2スタッド部25Dを介した熱の散逸をできる限り抑制する必要がある。図29に示す例では、第1の方向に沿って隣接する2つの温度検出素子で第1スタッド部25Cの一部が共有されているので、第1スタッド部25Cを介した熱の散逸を抑制することができる。尚、図29、図30に示した空所50の構造を、実施例1~実施例9において説明した撮像装置に適用することができる。
以下、実施例10の撮像装置の変形例を説明する。
図31に等価回路図に示し、構成要素の配置状態を模式的に図32に示すように、実施例10の撮像装置の変形例にあっては、
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。
実施例10にあっては、より具体的には、前述したとおり、P0=2とした。従って、p’の値は、1及び2である。即ち、第m番目の駆動線72m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(具体的には、第{(m-1)P0+1}番目のM0個の温度検出素子、及び、第{(m-1)P0+2}番目のM0個の温度検出素子の全て)から構成された温度検出素子群に共通である。
そして、図31に示した実施例10の撮像装置の変形例において、
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。
あるいは又、P0=2であり、
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。
温度検出素子615の検出感度を高めるためには、第1スタッド部25C及び第2スタッド部25Dを介した熱の散逸をできる限り抑制する必要がある。図31に示す例では、第1の方向及び第2の方向に沿って隣接する4つの温度検出素子で第1スタッド部25Cの一部が共有されており、第2の方向に沿って隣接する2つの温度検出素子で第2スタッド部25Dの一部が共有されているので、第1スタッド部25C、第2スタッド部25Dを介した熱の散逸を抑制することができる。尚、図31に示した空所50の構造を、実施例1~実施例9において説明した撮像装置に適用することができる。
実施例11は、第6構成の撮像装置に関する。等価回路図を図33に示すように、実施例11の撮像装置は、
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、
0×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。
実施例11にあっては、より具体的には、U0=2とした。従って、uの値は、1又は2である。即ち、駆動線の数は2S0本である。奇数番目の駆動線72A(721,1,722,1,723,1・・・)に接続された温度検出素子を参照番号715Aで示し、偶数番目の駆動線72B(721,2,722,2,723,3・・・)に接続された温度検出素子を参照番号715Bで示す。
u=1としたとき、第(s,1)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+1}番目の温度検出素子(但し、t=1,2,3・・・)、即ち、奇数番目の温度検出素子715Aの第1端子部に接続されている。また、u=2としたとき、第(s,2)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)P0+2}番目の温度検出素子(但し、t=1,2,3・・・)、即ち、偶数番目の温度検出素子715Bの第2端子部に接続されている。
このように、第1の方向に沿って配列された一群の温度検出素子715A,715Bを、2つのグループ(第1の方向に沿って配列された奇数番目の温度検出素子715A、及び、第1の方向に沿って配列された偶数番目の温度検出素子715B)に分け、それぞれのグループの温度検出素子715A,715Bを駆動線72A,72Bに接続する。即ち、第1の方向に沿って配列された温度検出素子715A,715Bを2本の駆動線72A,72Bに接続する。従って、駆動線を流れる電流の電流密度低減を図ることができる結果、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し、例えば、駆動線における電圧低下の抑制を図ることができる。このような実施例11の撮像装置の構成、構造を、実施例1~実施例10において説明した撮像装置に適用することができる。場合によっては、このような実施例11の撮像装置の構成、構造を、実施例1~実施例10において説明した撮像装置以外の構成、構造を有する撮像装置(例えば、可視光に基づき撮像を行う撮像装置)に適用することもできる。
実施例12は、本開示の撮像装置におけるノイズ低減方法に関する。実施例12における撮像装置は、実施例1~実施例11において説明した撮像装置である。即ち、実施例12における撮像装置は、等価回路図を図34に示すように、
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。
ここで、実施例1~実施例12の撮像装置において、各信号線71における電圧は、アナログ・フロント・エンド(AFE)83を構成する差動積分回路83Aの一方の入力部に入力される。また、差動積分回路83Aの他方の入力部には基準電圧(参照電圧)が、配線83Bを介して入力される。配線83Bは、また、定電流回路83Cに接続されている。更には、各信号線71と配線83とを短絡するためのスイッチ手段83Dが、各信号線71と配線83Bとの間に配設されている。尚、定電流回路83Cを信号線毎に配設した構成により、配線抵抗による電圧降下に起因した誤差を低減することができる。即ち、定電流回路83Cを信号線毎に配設すると、配線83Bの電流分布と駆動線72の電流分布を概ね同等にすることができる。電流分布が同等で、なおかつ、配線83Bと駆動線72の長さ当たりの配線抵抗値を概ね同等にすると、配線抵抗と電流の積による電圧降下を列毎にほぼ等しくすることができる。配線83Bの電圧降下は差動積分回路83Aのプラス側の端子電圧を低下させ、駆動線72の電圧降下は差動積分回路83Aのマイナス側の端子電圧を低下させるが、プラス側の端子とマイナス側の端子の等しい電圧降下は差動積分によって相殺されるため、差動積分回路83Aの出力端子に現れる誤差が低減される。
実施例12のノイズ低減方法にあっては、先ず、温度検出素子15を不作動の状態として、差動積分回路83Aをリセットする。即ち、垂直走査回路81からの温度検出素子15の選択を行うこと無く、スイッチ手段83Dを「閉」状態とし、差動積分回路83Aの2つの入力部を短絡させ、差動積分回路83Aをリセットする。
次いで、温度検出素子15を不作動の状態として、温度検出素子15が作動状態にある時間TM0と同じ時間TM0だけ信号線71に定電流を流し、信号線71の電圧を差動積分回路83A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85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する。
具体的には、スイッチ手段83Dを「開」状態とし、温度検出素子15を不作動の状態のままとして、温度検出素子15が作動状態にある時間TM0と同じ時間TM0だけ信号線71に定電流を流す一方、差動積分回路83Aの他方の入力部に基準電圧(参照電圧)を配線83Bを介して入力する。信号線71の電圧(原則、無変化の電圧値)は差動積分回路83Aにおいて積分される。そして、時間TM0が経過した後、得られた積分値をアナログ-デジタル変換回路85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する。このように、差動積分回路83Aの他方の入力部には基準電圧(参照電圧)が入力され、差動積分回路83Aの一方の入力部には不作動の温度検出素子15の出力が入力されるので、結局、差動積分回路83Aにおいて得られた積分値は、差動積分回路83Aにおける特性バラツキ(具体的には、差動積分回路を構成するオペアンプにおけるオフセットのバラツキ)に起因した値である。
次に、温度検出素子15を実際に作動させる。ここで、温度検出素子15を、時間TM0だけ動作状態として、信号線71の電圧を差動積分回路83A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85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。
こうして、差動積分回路83Aに起因したノイズを低減させることができ、あるいは又、差動積分回路83Aの特性バラツキを抑制することができ、所謂縦筋固定パターンノイズを低減させることができる。以上の処理は、1撮像フレーム(1画面)を読み出す前に行えばよい。
実施例13では、実施例1~実施例12において説明した撮像装置を赤外線カメラに適用した例を説明する。図35に概念図を示すように、赤外線カメラは、レンズ301、シャッター302、実施例1~実施例12において説明した撮像装置303、駆動回路304、電源部305、記憶媒体306、ビデオ出力部307、各種インターフェース308から構成されている。駆動回路304には、先に説明した各種の回路の他、例えば、画素間バラツキを補正し、また、欠陥画素の補正を行い、また、各種ノイズ除去を行う信号処理回路が含まれる。このような構成の赤外線カメラの構成要素は、撮像装置303を除き、周知の構成要素とすることができるので、詳細な説明は省略する。
以上、本開示の撮像装置を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示の撮像装置はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した撮像装置や温度検出素子の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができるし、撮像装置や温度検出素子を構成する材料、撮像装置や温度検出素子の製造方法も例示であり、適宜、変更することができる。場合によっては、赤外線反射層の形成を省略し、被覆層の頂面、それ自体を赤外線反射層として機能させてもよい。
各実施例において説明した(信号線接続部,駆動線接続部)の組み合わせとして、以下の組み合わせを挙げることができる。
(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)
場合によっては、以下のような構成、構造を採用することができる。即ち、各温度検出素子を、信号線及び信号線接続部(場合によっては、信号線接続部のみ)を介して、駆動回路を構成するアナログ・フロント・エンドと接続する。ここで、アナログ・フロント・エンドは、温度検出素子の直下に位置する第2基板の領域に形成されている。そして、アナログ・フロント・エンドの出力を、実施例1~実施例4において説明した信号線の代替としての出力線を介して駆動回路へと送出する。尚、出力線と駆動回路とを接続するための接続部は、例えば、駆動線接続部と同様の構成、構造とすればよい。
あるいは又、各温度検出素子を、信号線及び信号線接続部(場合によっては、信号線接続部のみ)を介して、駆動回路を構成するアナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路と接続する。ここで、アナログ・フロント・エンド及びアナログ-デジタル変換回路は、温度検出素子の直下に位置する第2基板の領域に形成されている。そして、アナログ-デジタル変換回路の出力を、実施例1~実施例4において説明した信号線の代替としての出力線を介して駆動回路を構成する回路へと送出する。尚、出力線と駆動回路を構成する回路とを接続するための接続部は、例えば、駆動線接続部と同様の構成、構造とすればよい。
撮像装置の赤外線入射側に、例えば、レンズ等から成る集光素子を配設してもよい。例えば、図19Bに示した実施例6の変形例において、第1基板221の第1面221Aの側に集光素子(レンズ)65を設けた例を図37に示す。このような集光素子65は、例えば、実施例6の[工程-630]において、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の一部を除去して(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を設けると同時に形成することができる。即ち、エッチング法に基づき第2シリコン層93の一部を除去するとき、エッチング液は隔壁223の近傍から第2シリコン層93へと浸入するが、エッチング条件を適切に設定することで、隔壁223の近傍の第2シリコン層93の部分の方を、隔壁223から遠い第2シリコン層93の部分よりも、多くエッチングすることができる。その結果、第1基板221(第2シリコン層93)の第1面221Aの側に集光素子(レンズ)65を設けることができる。
あるいは又、例えば、図20に示した実施例6の変形例において、第1基板221の面(第1基板221の第2面221B)に取り付けられたシリコン半導体基板から成る保護基板222の赤外線入射側に、集光素子(レンズ)66,67を設けてもよい(図38A及び図38B参照)。図38Aに示す例は、保護基板222とは別の部材(例えば、レジスト材料)から集光素子66を形成した例であり、図38Bに示す例は、保護基板222をエッチング加工することで集光素子67を形成した例である。これらの集光素子は、例えば、周知のオンチップ・マイクロ・レンズの形成方法と同様の方法で形成することができる。シリコン半導体基板から成る保護基板222の代わりに、例えば、CaF2、BaF2、Al23、ZnSe等の赤外線を透過する材料から成る保護基板とすることもできる。また、図39A及び図39Bに示すように、撮像装置の赤外線入射側に遮光部68を設け、隣接する温度検出素子への赤外線の入射を抑制してもよい。遮光部68は、例えば、保護基板222に溝部を形成し、この溝部に金属材料や合金材料を埋め込むことで形成することができる。集光素子66,67、遮光部68は、他の実施例に対しても、適宜、適用することができることは云うまでもない。
また、第4構成の撮像装置として、温度検出素子ユニットを、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(各実施例において説明した温度検出素子)から構成することもできる。図17Aに示した実施例1の変形例と、図18Aに示した実施例6を組み合わせた例を図40に示すが、他の実施例に対しても適用することができることは云うまでもない。具体的には、このような撮像装置は、
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。
また、本開示の撮像装置を構成する温度検出素子の1つから温度検出素子を構成することもできるし、本開示の撮像装置を構成する温度検出素子を1次元に配列した撮像装置とすることもできる。即ち、広くは、本開示の撮像装置を構成する温度検出素子を、J個(但し、J≧1)、1次元に配列した撮像装置、云い換えれば、1次元に配列されたJ個(但し、J≧1)の温度検出素子を備えている本開示の撮像装置とすることもできる。具体的には、
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。
実施例9において説明した撮像装置においては、複数の温度検出素子を有する温度検出素子ユニットが備えられている。ここで、温度検出素子ユニットにおいて、場合によっては1つの温度検出素子を動作させればよい場合、等価回路図を図36に示すように、AFE83(具体的には、差動積分回路)と信号線71との間に、差動積分回路と信号線71との導通状態を制御するスイッチ手段87を設ければよい。更には、この場合、スイッチ手段87は、差動積分回路と信号線71との間を不導通状態とするとき、信号線71を固定電位へと切り替えることが好ましい。これによって、撮像装置の消費電力の低減を図ることができる。尚、このような回路構成を他の実施例に適用することもできる。即ち、作動する温度検出素子の間引きを行うことで、解像度は低下するが、撮像装置の消費電力の低減を図ることができる。同様に、実施例11において、例えば、奇数番目の駆動線あるいは偶数番目の駆動線の一方を動作させ(あるいは、複数の駆動線の組におけるいずれかの駆動線を動作させ)、作動する温度検出素子の間引きを行うことで、解像度は低下するが、撮像装置の消費電力の低減を図ることができる。また、読み出しデータ量を減少させることができ、データ出力レートの増加を図ることができる。尚、高い解像度が要求される場合には、全ての温度検出素子を作動させればよい。
図17Aに示した実施例1の変形例の撮像装置の模式的な一部端面図を図41Aに示すように、赤外線が入射する温度検出素子15の側には、第1赤外線吸収層61Cが形成されており、空所50の底部に位置する被覆層43の領域には、赤外線反射層62が形成されており、空所50と対向する温度検出素子15の側には、第2赤外線吸収層61Dが形成されている構成とすることができる。図示した例では、第1赤外線吸収層61Cは、温度検出素子15の上に形成された絶縁膜26の上に形成されており、第2赤外線吸収層61Dは、空所50と対向する温度検出素子15の面上(より具体的には、空所50と対向するダイヤフラム部25Aの面上)に形成されている。赤外線吸収層61C,61Dは、赤外線を吸収するだけでなく、一部を透過し、一部を反射するため、透過や反射を低減する構造とすることで、より感度を向上させることができる。即ち、このような構成により、第1赤外線吸収層61Cを透過した一部の赤外線が第2赤外線吸収層61Dで更に吸収されるため、透過を低減させることができる。また、第1赤外線吸収層61Cで反射した赤外線と第2赤外線吸収層61Dで反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。また、第2赤外線吸収層61Dを反射した赤外線と赤外線反射層62を反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。尚、第1赤外線吸収層61C及び第2赤外線吸収層61Dが吸収すべき赤外線の波長をλIRとし、第1赤外線吸収層61Cと第2赤外線吸収層61Dとの光学的距離L1とし、第2赤外線吸収層61Dと赤外線反射層62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。
あるいは又、図19Bに示した実施例6の変形例の撮像装置の模式的な一部端面図を図41Bに示すように、赤外線が入射する温度検出素子215の側には、第1赤外線吸収層61Cが形成されており;空所50の底部に位置する被覆層43の領域には、赤外線反射層62が形成されており;空所50と対向する温度検出素子215の側には、第2赤外線吸収層61Dが形成されている構成とすることができる。赤外線反射層62は、空所50の底部に位置する被覆層43の部分の一部に形成されている。第1赤外線吸収層61Cは、第1基板221の第1面側に設けられている。具体的には、第1赤外線吸収層61は、ダイヤフラム部25Aの赤外線入射側に設けられている。第2赤外線吸収層61Dは、温度検出素子215の上に形成された絶縁膜26の上に空所50と対向して形成されている。各赤外線吸収層61C,61Dは、赤外線を吸収するだけでなく、一部を透過し、一部を反射するため、透過や反射を低減する構造とすることで、より感度を向上させることができる。即ち、このような構成により、第1赤外線吸収層61Cを透過した一部の赤外線が第2赤外線吸収層61Dで更に吸収されるため、透過を低減させることができる。また、第1赤外線吸収層61Cで反射した赤外線と第2赤外線吸収層61Dで反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。また、第2赤外線吸収層61Dを反射した赤外線と赤外線反射層62を反射した赤外線が逆位相で打ち消し合い、反射を低減させることができる。更には、これらの場合、第1赤外線吸収層61C及び第2赤外線吸収層61Dが吸収すべき赤外線の波長をλIRとし、第1赤外線吸収層61Cと第2赤外線吸収層61Dとの光学的距離L1とし、第2赤外線吸収層61Dと赤外線反射層62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。
信号処理回路には、ノイズを予め測定することによる固定パターンノイズ補正処理、ノイズモデルに基づくノイズ低減処理、レンズ結像モデルに基づく解像度補正処理を含めることができる。また、赤外線カメラから得られた画像と、通常の可視光に基づき撮像された画像を合成することも可能である。以下に、各種信号処理の概略を説明するが、信号処理はこれらに限定されるものではない。
固定パターンノイズ補正処理として、例えば、前回の撮像フレームにおいて得られた固定パターンノイズデータと今回の撮像フレームにおいて得られた固定パターンノイズデータとの差に応じた差分データを生成し、差分データと前回の撮像フレームにおいて得られた固定パターンノイズデータとを加算して新たな固定パターンノイズデータとするといった処理を挙げることができる。
また、無限インパルス応答(IIR,Infinite Impulse Response)型フィルターを用いたノイズ低減処理として、例えば、
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。
また、解像度補正処理として、複数の像高にそれぞれ設定されているぼけ補正を行うフィルタを取得し、取得されたフィルタを用いて、補正対象とされた像高における画素の画素値を補正する方法を挙げることができる。ここで、補正は、補正対象とされた像高に隣接する像高に設定されているフィルタを、補正対象とされた画素の画素値に適用し、補正対象とされた像高と隣接する像高との位置関係から係数を算出し、フィルタ適用後の画素値と係数を用いて補正後の画素値を算出する処理とすることができる。あるいは又、補正は、補正対象とされた像高と隣接する像高との位置関係から係数を算出し、補正対象とされた像高に隣接する像高に設定されているフィルタと係数を用いて、補正対象とされた画素の画素値に適用するフィルタを生成し、生成されたフィルタと補正対象とされた画素の画素値を用いて補正後の画素値を算出する処理とすることができる。更には、フィルタの係数は、第1の像高上の複数の像点からPSF(Point Spread Function)データを算出し、PSFデータを平均化し、平均化されたPSFデータを所定の関数で近似し、近似されたPSFデータから算出された係数とすることができ、フィルタの係数の算出はウィナーフィルタを用いることができる。
第1基板や第2基板に、トランジスタの温度特性を利用した半導体温度センサ素子を形成してもよい(組み込んでもよい)。尚、半導体温度センサ素子は、温度検出素子の下方に位置する第2基板の領域に形成することが好ましいし、温度検出素子に隣接した第1基板の領域に形成することが好ましい。あるいは又、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子に隣接して、赤外線に基づき温度を検出する温度検出素子と同じ構成、構造を有する温度検出素子(但し、赤外線吸収層を備えておらず、あるいは又、赤外線吸収層及び赤外線反射層を備えておらず、あるいは又、温度検出素子に備えられている赤外線吸収層よりも小面積の赤外線吸収層を備えている)を、温度参照用の温度検出素子として配設してもよい。温度参照用の温度検出素子に隣接した温度検出素子によって測定された温度と、温度参照用の温度検出素子によって測定された温度との差を求めることで、温度参照用の温度検出素子に隣接した温度検出素子によって測定された真の温度を得ることができる。また、異なる面積の赤外線吸収層を備えた温度検出素子を、複数、備えた温度検出素子ユニットから温度検出素子を構成することもでき、これによって、温度検出のレンジや感度を変更したり、温度検出のレンジを拡大したり、赤外線吸収波長を変更することが可能となる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[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、
0×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、
0×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。
10,10A・・・撮像装置、11・・・温度検出素子アレイ領域、13・・・中央領域、12,14・・・周辺領域、15,215,15A,15B,15C,615A,615B,715A,715B・・・温度検出素子、20・・・第1構造体、21,221・・・第1基板(温度検出素子用基板)、221A・・・第1基板の第2面、222・・・保護基板、21B,221B・・・第1基板の第2面、22・・・シリコン層、22A・・・シリコン層から延びる凸部、23,223・・・隔壁、24・・・隔壁の側壁、24A・・・凸部の側壁、25A・・・ダイヤフラム部(架空部、架空薄層部)、25B・・・絶縁材料層、25C・・・第1スタッド部、25D・・・第2スタッド部、26,27・・・絶縁膜、30・・・pn接合ダイオード、31・・・配線、40・・・第2構造体、41・・・第2基板、41’・・・第2基板の下面、42・・・駆動回路が形成された層、42’・・・駆動回路が形成された層に設けられた各種配線あるいは配線層、43・・・被覆層(層間絶縁層)、50・・・空所、51・・・空洞、61,61A,61B,61C,61D・・・赤外線吸収層、62,62A,62B・・・赤外線反射層、63・・・熱伝導層、64・・・温度制御層(ヒータ)、65,66,67・・・集光素子(レンズ)、68・・・遮光部、71,71A,711,1,712,1,713,1,71B,711,2,712,2,713,2・・・信号線、72,72A,721,1,722,1,723,1,72B,721,2,722,2,723,3・・・駆動線、73・・・コンタクトホール、81・・・垂直走査回路、82・・・定電流回路、83,83a,83b・・・アナログ・フロント・エンド(AFE)、83A・・・差動積分回路、83B・・・配線、83C・・・定電流回路、83D・・・スイッチ手段、84・・・サンプルホールド回路、85,85a,85b・・・アナログ-デジタル変換回路(ADC)、86・・・水平走査回路、90・・・SOI基板、91・・・第1シリコン層、92・・・SiO2層、93・・・第2シリコン層、94・・・第1犠牲層、95・・・第2犠牲層、96・・・支持基板、97・・・犠牲層、100・・・信号線接続部、1001,1101・・・コア部、1002,1102・・・外周部(外周層)、1003,1103・・・接続孔の側壁、100’・・・第1接続孔、101・・・第1信号線接続部、102・・・第1A接続孔、103・・・第1A接続孔・第1セグメント、104・・・第1A接続孔・第2セグメント、105・・・第1A接続孔・第3セグメント、106・・・第2信号線接続部、107・・・第1B接続孔、110・・・駆動線接続部、110’・・・第2接続孔、111・・・第1駆動線接続部、112・・・第2A接続孔、113・・・第2A接続孔・第1セグメント、114・・・第2A接続孔・第2セグメント、115・・・第2A接続孔・第3セグメント、116・・・第2駆動線接続部、117・・・第2B接続孔、121,122・・・接続用配線、123・・・半田ボール、124・・・ソルダーレジスト層、132・・・第1A接続孔、133・・・第1A接続端部、135・・・第1B接続孔、136・・・第1B接続端部、137・・・第1接合材料層、142・・・第2A接続孔、143・・・第2A接続端部、145・・・第2B接続孔、146・・・第2B接続端部、147・・・第2接合材料層、301・・・レンズ、302・・・シャッター、303・・・撮像装置、304・・・駆動回路、305・・・電源部、306・・・記憶媒体、307・・・ビデオ出力部、308・・・各種インターフェース

Claims (16)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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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