KR100860184B1 - 적외선 어레이 검출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 적외선 어레이 검출 장치에 있어서, 주변 가장자리부가 프레임에 의해 지지된 서포트막 상에, 열전쌍의 온접점이 중공 부분의 상부, 냉접점이 프레임의 상부에 형성되도록 3개 이상의 적외선 검출 화소가 어레이형으로 나란히 배열할 수 있고, 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단이 설치되어 있다. 이 구성에 의해, 복수의 적외선 검출 화소를 집적화함과 함께 그 감도를 충분히 높고 또한 균일화하는 것이 가능해진다.
Figure 112004000814528-pct00001
적외선, 어레이, 검출장치, 열전쌍, 더미배선.

Description

적외선 어레이 검출 장치{Infrared array detection device}
본 발명은 적외선 어레이 검출 장치에 관한 것으로, 상세하게는 3개 이상의 적외선 검출 화소가 어레이형으로 형성된 적외선 어레이 검출 장치에 관한 것이다.
종래의 서모파일형의 적외선 검출기로서, 일본 특허 제2663612호 공보는 p형 반도체와 n형 반도체로 이루어지는 복수개의 열전쌍을 직렬로 접속함으로써 구성되는 서모파일을 개시하고 있다. 이러한 적외선 검출기에서는 제벡 효과(Seebeck effect)가 이용된다. 즉, 적외선 흡수막에서 적외선의 흡수에 의해 발생하는 열이 열전쌍에 전해질 때에, 열전쌍의 온접점과 냉접점의 온도차에 의해서 생기는 기전력으로부터, 적외선 검출기에 입사한 적외선량(열량)이 측정된다.
상기 종래의 적외선 검출기는 예를 들면 적외선 어레이 검출 장치의 화소로서 이용된다. 즉, 복수의 적외선 검출기가 기판 상에 어레이형으로 배치된다. 각 적외선 검출기에서 발생하는 기전력을 화소 정보 신호로서 추출함으로써, 위치의 차이에 의한 적외선량의 차이가 측정된다.
본 발명은 복수의 적외선 검출 화소를 집적화함과 함께 그 검출 감도를 충분히 높게 또한 균일화하는 것이 가능한 적외선 어레이 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 검출 감도가 높고 또한 균일한 것이 중요하다. 그러나, 상기의 종래의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 흡수막으로부터 열전쌍에 열이 전해질 때에 그 일부가 기판에 전해지고, 열전 변환 효율이 나빠져서, 검출 감도가 저하되어 버리는 경우가 있다. 검출 감도가 저하되는 것을 막기 위해서, 기판을 이면으로부터 에칭함으로써, 기판은 다이어프램 구조로 가공된다. 다이어프램 구조의 경우에는 기판의 박판부의 상부에 열전쌍의 온접점, 후판부의 상부에 열전쌍의 냉접점이 배치되고, 이로써 기판에 전해지는 열량이 저감된다.
그러나, 이와 같이 다이어프램 구조의 기판에 복수의 적외선 검출기를 나란히 배열한 경우에는 적외선 검출기의 위치에 의해서 기판으로의 열의 전달 방법이 다르다. 따라서, 각 적외선 검출기의 열전 변환 효율에 격차가 생기고, 균일한 검출 감도가 얻어지지 않는다는 문제를 발생한다. 예를 들면 일차원 어레이형으로 나란히 배열한 적외선 검출기에 있어서는 어레이의 양단에 위치하는 적외선 검출기는 이들을 제외하는 다른 적외선 검출기보다도 기판의 후판부에 가깝기 때문에, 어레이의 양단에 위치하는 적외선 검출기에서는 적외선의 흡수에 따라 발생하는 열은 후판부에 용이하게 전해지고, 열전 변환 효율이 나빠져 검출 감도가 저하되기 쉽 다.
또, 기판의 박판부를 대단히 크게 함으로써 양 단부의 적외선 검출기와 후판부의 사이에 충분한 거리를 확보하거나, 적외선 검출기마다 별개로 박판부를 부여하면, 적외선 검출기의 감도를 균일화하는 것은 가능하다. 그러나, 이러한 방법에서는 장치를 소형화, 집적화하는 것이 곤란하고, 실용상 바람직하지 못하다.
본 발명에 따른 적외선 어레이 검출 장치는 절연 재료로 이루어지는 서포트막(support film), 중공 부분을 갖고 서포트막의 주변부를 지지하는 프레임, 온접점이 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비한다.
본 발명의 적외선 어레이 검출 장치에서는 열전쌍의 온접점이 중공 부분의 상부, 냉접점이 프레임의 상부에 각각 배치되도록, 3개 이상의 적외선 검출 화소가 서포트막 상에 어레이형으로 형성되어 있다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 적외선의 흡수에 의해 발생하는 열은 적외선 흡수층으로부터 열전쌍으로 효율이 좋게 전해진다.
또한, 적외선 검출 화소의 배열 방향에 대해서 보면, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소는 프레임에 가깝다. 이 때문에, 제 1 적외선 검출 화소에 있어서는 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소와 비교하여, 프레임에 전해지는 열량이 크지만, 이들의 검출 화소간의 손실 열량의 차이에 기인하는 기전력차는 보상 수단에 의해 보상된다. 따라서, 프레임의 중공 부분을 크게 하거나 적외선 검출 화소마다 별개로 설치하지 않더라도, 적외선 검출 화소의 검출 감도를 그 위치에 의하지 않고 실질적으로 동일하게 할 수 있다. 따라서, 복수의 적외선 검출 화소를 집적화함과 함께 그 검출 감도를 충분히 높고 또한 균일화하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 서포트막이 실리콘 기판 상에 형성된 절연재료의 막에 의해 구성되고, 프레임이, 상기 실리콘 기판의 주변 가장자리부에 둘러싸인 영역을 서포트막의 형성면의 반대면으로부터 에칭하여 구성되어 있으면 적합하다. 에칭에 의해 중공 부분이 형성되기 때문에, 중공 부분의 형상을 정밀하게 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 열전쌍을 구성하는 전극의 한쪽이 소정의 도전형을 갖는 폴리실리콘이고, 다른쪽이 알루미늄이면 유용하다. 이와 같이 구성되기 때문에, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 충분히 높은 열전 변환 효율을 갖고 적외선의 조사량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 제 1 적외선 검출 화소가 제 2 적외선 검출 화소보다도 많은 열전쌍을 구비함으로써 보상 수단이 실현되어 있으면 바람직하다. 제 2 적외선 검출 화소와 비교하여 제 1 적외선 검출 화소에서 보다 많은 열이 프레임에 전해지더라도, 보상 수단에 의해, 그 손실 열량의 차이에 의한 기전력의 차이가 제 1 적외선 검출 화소의 열전쌍의 증가분에 의해서 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도를 그 위치에 의하지 않고 실질적으로 동일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 열전쌍을 구성하는 부재 폭을 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소로 좁게 함으로써, 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 열전쌍을 통해 방열되는 열량은 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 작다. 열전쌍으로부터 손실되는 열량의 차이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 열전쌍을 구성하는 부재의 길이를 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 길게 함으로써, 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 열전쌍을 통해 방열되는 열량은 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 작아진다. 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 열전쌍을 구성하는 부재의 두께를 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 얇게 함으로써, 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 열전쌍을 통해 방열되는 열량은 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 작아진다. 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또한, 본 발명의 적외선 검출 어레이 장치는 제 2 적외선 검출 화소가, 열전쌍을 구성하는 부재와 접속되고, 상기 부재와 동일 또는 그 이상의 열전도성을 갖는 재료로 이루어지는 더미 배선(dummy wiring)을 더 구비함으로써, 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 제 2 적외선 검출 화소로 발생한 열의 일부가 더미 배선에서의 방열에 의해 손실된다. 따라서, 제 2 적외선 검출 화소와 비교하여 제 1 적외선 검출 화소에 의해 많은 열이 프레임에 전해지더라도, 더미 배선을 통해 방열되는 열량은 프레임에 의한 손실 열량의 차이에 기인하는 기전력의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 제 1 적외선 검출 화소에서, 열전쌍을 구성하는 부재의 일부가, 상기 부재보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 상기 부재와 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환된 것에 의해, 상기 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 열전쌍을 통해 방열하는 열량은 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 작아진다. 열전쌍을 통해 방열되는 양의 차이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또한, 본 발명의 적외선 어레이 검출 장치는 제 2 적외선 검출 화소에서, 열전쌍을 구성하는 부재의 일부가, 상기 부재보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 상기 부재와 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환된 것에 의해, 보상 수단이 실현되어도 좋다. 이 구성에 의하면, 열전쌍을 통해 방열하는 열량은 제 2 적외선 검출 화소보다도 제 1 적외선 검출 화소에서 작아진다. 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이를 보상한다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
도 1a는 제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 1b는 도 1a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 다른 예의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3a는 제 2 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 3b는 도 3a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 4a는 제 3 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 4b는 도 4a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 5a는 제 4 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 5a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 6a는 제 5 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 6b는 도 6a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 7a는 제 6 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7b는 도 7a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 8a는 제 7 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 8b는 도 8a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 9a는 제 8 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 9b는 도 9a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 10a는 제 9 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다.
도 10b는 도 10a의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다. 또, 도면 중, 동일하거나 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 1a는 제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 1b는 도 1a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 도시하는 바와 같이 다이어프램 구조의 지지 부재는 서포트막(1)과 실리콘제의 프레임(3)으로 구성되어 있다. 프레임(3)은 사각형(정사각형 또는 직사각형)의 중공 부분(2)을 갖고 있다. 서포트막(1)의 주변 가장자리부는 프레임(3)으로 지지되어 있다. 서포트막(1)상에는 적외선 검출 화소(4a, 4b)가 1차원 어레이형으로 나란히 배열되어 있다.
양 단부에 배치된 적외선 검출 화소(4a)와, 중간부에 배치된 적외선 검출 화소(4b)는 서모 파일을 구성하는 열전쌍의 수는 다르지만, 동일한 구성을 갖는다. 또한, 적외선 검출 화소(4a, 4b)의 화소 사이즈는 동일 사이즈의 적외선 흡수막(9)에 의해 결정되어 있다. 각 적외선 검출 화소에 있어서는, n형 또는 p형의 불순물이 1018 내지 1020cm-3의 농도로 도핑된 폴리실리콘막(5)과, 절연막으로서의 SiO2막(6)과, 폴리실리콘막(5)보다도 폭이 좁은 알루미늄막(7)이 이 순서로 서포트막(1)상에 적층되어 있다. SiO2막(6)의 개구 구멍에서 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)이 접속되고, 이렇게 하여 열전쌍이 형성되어 있다. 이 열전쌍의 복수개가 직렬로 접속되어 서모파일이 형성되어 있다. 도 1a에 도시하는 바와 같이, 적층된 폴리실리콘막(5) 및 알루미늄막(7)은 프레임(3)이 마주 대하는 2변에 설치되고, 프레임(3)으로부터 중공 부분(2) 상부의 중앙으로 신장하고 있다.
서포트막(1) 및 서모파일의 노출 표면은 질화실리콘(이하, SiN)으로 이루어지는 패시베이션막(passivation film:8)으로 피복되어 있다. 패시베이션막(8)상에는 중공 부분(2)의 상부에 형성된 SiO2막(6)의 개구 구멍부를 덮도록 적외선 흡수막(9)이 형성되어 있다. 그리고, SiO2막(6)의 개구 구멍부에서의 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 접점 중, 중공 부분(2)의 상부에 형성된 접점은 적외선 흡수막(9)으로 덮여 있다. 적외선 흡수막(9)으로 덮인 이 접점이 온접점으로서 작용한다. 한편, 프레임(3)의 상부에 형성된 접점은 적외선 흡수막(9)으로 덮여 있지 않다. 적외선 흡수막(9)에 덮여 있지 않은 이 접점이 냉접점으로서 작용한다. 적외선의 흡수에 의해 적외선 흡수막(9)에서 열이 발생하면, 열전쌍의 온접점와 냉접점에서 온도차가 생기고, 제벡 효과에 의해 기전력이 생긴다.
적외선 검출 화소의 배열 방향(도 1a에 도시하는 I-I에 따른 방향)에 대해서 보면, 적외선 검출 화소(4a)쪽이 적외선 검출 화소(4b)보다도 프레임(3)에 가깝기 때문에, 프레임(3)에 전해지는 열량은 적외선 검출 화소(4a)에서 많아진다. 제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4a, 4b)로의 적외선의 조사에 의해 발생하는 기전력과 적외선 검출 화소의 위치의 상관에 기초하여, 서모파일을 구성하는 열전쌍의 수는 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 많아지도록 결정된다. 이 때문에, 프레임(3)에 전해지는 열량 의 차에 의해 적외선 검출 화소(4a, 4b) 사이에서 기전력에 차이가 생기더라도, 기전력의 차이는 적외선 검출 화소(4a)의 추가된 열전쌍에서 생기는 기전력에 의해 보상된다. 따라서, 적외선 조사량이 동일하면 각 적외선 검출 화소로부터 추출되는 기전력은 그 위치에 의하지 않고 실질적으로 동일해진다. 즉, 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
적외선 검출 화소(4a, 4b)가 구비되는 서모파일의 일단에는 적외선 검출 화소마다 별개의 취출 전극(10a)이 접속되어 있고, 타단에는 각 적외선 검출 화소의 공통 전극으로서 공통 취출 전극(1Ob)이 접속되어 있다. 전극(10a, 1Ob)에 의해, 적외선의 흡수에 의해 열전쌍에 생기는 기전력이 화소 정보 신호로서 추출되고, 1차원적인 위치의 차이에 의한 적외선 조사량의 차이가 측정된다.
이하, 프레임(3)의 형성 방법을 설명한다. 첫번째로, 소정의 지름 및 두께를 갖는 실리콘 기판의 표면에 서포트막(1), 서모파일 패턴, 패시베이션막(8), 적외선 흡수막(9)이 형성된다. 두번째로, 실리콘 기판의 서포트막(1)이 형성되어 있는 것과는 반대측의 면(이면)에, 실리콘 에칭액에 내성이 있는 SiN 등으로 이루어지는 마스크(11)가 형성된다. 세번째로, 포토리소그래피 및 에칭에 의해, 마스크(11)에 중공 부분(2)을 형성하기 위한 개구부가 형성된다. 마지막으로, 실리콘 기판의 표면은 에칭되지 않도록 보호하면서, 마스크(11)를 사용하여 실리콘 기판이 에칭된다. 마스크(11)의 개구부에 노출되는 실리콘이 에칭되어 중공 부분(2)이 형성된다. 서포트막(1)은 에칭액에 내성이 있기 때문에, 중공 부분(2)을 덮도록 서포트막(1)이 남는다. 마스크(11)를 실리콘 기판의(100)면 상에 형성 하고, 에칭액으로서 예를 들면 수산화칼륨 용액 등을 사용하면, 이방성 에칭을 할 수 있다. 따라서, 도 1b에 도시하는 중공 부분(2)을 가진 다이어프램 구조를 형성할 수 있다. 또, 서포트막(1)은 질화실리콘(SiN), 또는 SiO2로 구성될 수 있다. 혹은, 서포트막(1)은 SiN, SiO2, PSG(Phospho Silicate Glass), BPSG(Boron Phospho Silicate Glass)의 어느 하나를 포함하는 다층막으로 구성되어도 좋다. 또한, 서포트막(1)의 두께는 0.5 내지 5μm 이다.
패시베이션막(8)은 SiO2나 폴리이미드막 등의 절연막이라도 좋다. 또한, 적외선 흡수막(9)은 적외선을 용이하게 흡수하고 또한 접착력을 갖는 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는 흑화 수지가 바람직하다. 이 흑화 수지로서는 카본 필러 등의 흑색 필러를 섞은 수지(에폭시계, 실리콘계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리이미드계 등)나, 흑색 레지스트 등을 들 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치에 의하면, 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)으로 구성되는 열전쌍의 온접점이 중공 부분(2)의 상부, 냉접점이 프레임(3)의 상부에 각각 배치되도록 복수의 적외선 검출 화소가 어레이형으로 형성된다. 적외선 흡수막(9)이 모든 온접점을 덮도록 형성되어 있기 때문에, 적외선의 흡수에 의해 적외선 흡수막(9)에서 발생한 열은 열전쌍에 효율 좋게 전해진다.
또한, 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍은 적외선 검출 화소(4b)의 열전쌍보다도 많기 때문에, 프레임(3)에 전해지는 열량의 차이에 의한 기전력의 차이는 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍에서 생기는 기전력에 의해 보상된다. 이 때문에, 적외 선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화되고, 위치의 차이에 의한 적외선의 조사량의 차이를 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
따라서, 제 1 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 의하면, 복수의 적외선 검출 화소를 집적화함과 함께 그 검출 감도를 충분하게 높고 또한 균일화하는 것이 가능해진다. 또, 후술하는 다른 실시형태에 있어서도, 열전쌍의 수를 상기한 바와 같이 설정함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)이 적층되어 열전쌍이 형성되어 있기 때문에, 1개의 열전쌍에 대한 배치 영역이 좁아진다. 따라서, 열전쌍은 고밀도로 배치될 수 있다. 더욱이, 서모파일은 폴리실리콘막(5), SiO2막(6), 및 알루미늄막(7)이 이 순서로 적층된 3층 구조를 갖기 때문에, 높은 기계적 지지 강도를 갖는다. 이러한 3층 구조는 프레임(3)으로부터 중공 부분(2)으로 넓어지도록 형성되기 때문에, 중공 부분(2)의 기계적 강도는 높아진다. 더욱이, 중공 부분(2) 상부에 있어서, 접착력을 갖는 재료로 이루어지는 단일의 덩어리인 적외선 흡수막(9)이 서포트막(1)과 서모파일 패턴을 덮도록 접착되어 있기 때문에, 중공 부분(2)에서 두께가 두껍게 되어 있는 영역의 기계적 강도는 더욱 높아진다.
일반적으로, 알루미늄은 비교적 높은 열전도율을 갖기 때문에 온접점에서 얻어진 열은 알루미늄막(7)을 통해서 프레임(3)상에 용이하게 전해진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 감도가 저하될 가능성이 있다. 그러나, 제 1 실시형태의 적외 선 어레이 검출 장치에 있어서는 알루미늄막(7)은 SiO2막(6)을 사이로 하여 실리콘막(5)상에 얇게 적층되어 있기 때문에, 알루미늄막(7)과 실리콘제 프레임(3)은 열적으로 절연되어 있다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 감도가 저하되는 것이 방지된다. SiO2막(6)은 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 전기 절연 기능 뿐만 아니라, 열을 폴리실리콘막(5)으로부터 알루미늄막(7)에 전하지 않기 위한 열절연 기능도 또한 갖고 있다.
적외선 흡수막(9)에 입사한 적외선이 적외선 흡수막(9)하에 형성되어 있는 알루미늄막(7)으로 반사됨으로써, 일반적으로, 적외선 검출 화소의 감도 저하를 초래할 가능성이 있다. 그러나, 제 1 실시형태의 적외선 검출 화소에 있어서는 알루미늄막(7)은 가늘게 형성되어 있기 때문에 적외선의 반사는 저감된다. 더구나, 알루미늄막(7)에서 반사된 적외선도 또한 적외선 흡수막(9)에서 흡수되기 때문에, 적외선 검출 화소의 감도가 저하하는 것이 더욱 방지된다.
또, 제 1 실시형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 1에는 적외선 검출 화소(4a, 4b)가 1차원 어레이형으로 나란히 배열된 예를 도시하지만, 제 1 실시형태에 있어서는 도 2에 도시하는 바와 같이, 프레임(3)에 2개의 중공 부분(2)이 설치되고, 프레임(3)의 상부로부터 각 중공 부분(2)의 상부에 걸쳐 적외선 검출 화소(4a, 4b)가 2차원 어레이형으로 나란히 배열되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 적외선 조사량의 2차원적인 차이를 측정할 수 있다. 후술하는 다른 실시형태에 있어서도, 복수의 적외선 검출 화소를 2차원 어레이형으로 나란히 배열함으로 써 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 3a는 제 2 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 3b는 도 3a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 제 2 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 도 1a 및 도 1b에 도시하는 제 1 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치의 적외선 검출 화소와 동일한 구성을 갖는 적외선 검출 화소가 1차원 어레이형으로 나란히 배열되어 있다. 제 2 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4a, 4b)의 열전쌍수는 동일하지만, 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭은 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)보다도 좁아져 있다. 이 때문에, 열은 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍으로부터 프레임(3)에 전해지기 어렵다. 이들의 알루미늄막(7)의 폭은 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 이들의 알루미늄막(7)의 폭의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 2 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 좁아져 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수막(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 2 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭은 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 그것보다도 좁기 때문에, 열전쌍으로부터 방열되는 열량은 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또, 제 2 실시형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 제 2 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 폭보다도 좁은 예를 제시하였지만, 폴리실리콘막(5)의 폭, 혹은 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 쌍방의 폭이, 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 좁아져 있어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 열전쌍으로부터 방열되는 열량은 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아지고, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
폴리실리콘은 알루미늄과 비교하여 비저항이 높기 때문에, 열전쌍의 전기 저항은 폴리실리콘막에 의해 지배된다. 따라서, 폴리실리콘막의 폭이 불필요하게 좁아지면 열전쌍의 전기 저항이 상승하기 때문에, 잡음이 증가하여 S/N비가 나빠져 버린다. 따라서, 알루미늄막과 폴리실리콘막을 조합하는 경우에는 알루미늄막의 폭을 조절하여 열전쌍을 통해 방열되는 열량을 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 열전쌍을 구성하는 전극의 길이나 두께를 조절함으로써도 열전쌍을 통해 방열되는 열량을 제어하는 것이 가능하지만, 이러한 경우에도 알루미늄막의 길이나 폭을 조절하는 것이 바람직하다.
도 4a는 제 3 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 4b는 도 4a에서의 I-I에 따른 단면도를 도시하고 있다. 제 2 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 폭보다도 좁아져 있다. 한편, 제 3 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)에서의 알루미늄막(7)은 파형으로 굴곡하고, 적외선 검출 화소(4a)에서의 알루미늄막(7)의 길이는 적외선 검출 화소(4b)에서의 알루미늄막(7)의 길이보다도 길어져 있다. 알루미늄막(7)의 길이는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 알루미늄막(7)의 길이의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서의 기능과, 보상 수단으로서의 기능을 갖고 있다.
제 3 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 알루미늄막(7)의 길이가 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 길어져 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수막(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 제 3 실시형태에서 는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 길이가 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 길이보다도 길기 때문에, 열전쌍을 통해 방열되는 열량은 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또, 제 3 실시형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 제 3 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)이 파형상인 예를 나타내었지만, 알루미늄막(7) 길이가 상기의 조건을 만족하는 한, 그 형상은 직선형, S자형, 톱날형 등이라도 좋다.
도 5a는 제 4 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 5b는 도 5a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 제 2 실시형태에서는 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 좁아져 있는 것에 대하여, 제 4 실시형태에서는 알루미늄막(7)의 두께가 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 얇아져 있다. 이들의 알루미늄막(7)의 두께는 적외선 검출 화소(4a, 4b)의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 알루미늄막(7)의 두께의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 4 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 알루미늄막(7)의 두께가 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 얇아져 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수층(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 4 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 두께를 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 두께보다도 얇기 때문에, 열전쌍을 통해 방열되는 열량이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
도 6a는 제 5 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 6b는 도 6a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 제 6 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)에, 알루미늄과 동등하거나 또는 그 이상의 열전도율을 갖는 재료로 구성되는 더미 배선(12)이 접속되어 있다. 더미 배선(12)은 알루미늄, 금 등과 같은 재료로 구성될 수 있다. 더미 배선(12)의 재료 및 형상은 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 선택된다. 더미 배선(12)의 재료 및 형상의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용 한다.
제 5 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 적외선 검출 화소(4b)가 더미 배선(12)을 추가로 구비하는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수층(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 5 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4b)가 더미 배선(12)을 구비하기 때문에, 적외선의 흡수에 의해 발생하는 열의 일부가 더미 배선(12)을 통해서 손실된다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 더미 배선에서의 손실 열량으로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또, 제 5 실시형태는 이것에 한정되는 것이 아니다. 지금까지의 설명에서는 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)에 접속된 더미 배선(12)을 구비하는 예를 참조하였지만, 제 5 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4b)의 실리콘막(5), 혹은 실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 쌍방에 더미 배선이 설치되어도 좋다.
도 7a는 제 6 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 7b는 도 7a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 제 6 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 일부가 알루미늄막(7)보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환된다. 이러한 재료로서는 폴리실리콘, 크롬, 티타늄 등을 사용할 수 있다. 어떠한 재료를 사용할지, 혹은, 알루미늄막(7)의 길이의 어느 정도를 치환할지에 대해서는 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 재료 및 치환되어야 할 길이의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 6 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 일부가 상기의 재료로 치환되어 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수층(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 6 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 일부가 알루미늄막(7)보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환되어 있기 때문에, 열전쌍을 통해 방열되는 열량이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또, 제 6 실시형태는 이것에 한정되는 것이 아니다. 제 6 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 일부를 알루미늄막(7)보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환한 예를 제시 하였다. 그러나, 적외선 검출 화소(4a)의 실리콘막(5)의 일부, 혹은 실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 쌍방의 일부를, 각각의 재료보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환하여도 좋다.
도 8a는 제 7 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 8b는, 도 8a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 제 6 실시형태의 적외선 어레이 검출 장치에 있어서는 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 일부가, 알루미늄막(7)보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환되어 있다. 치환된 부분은 크롬-금, 티타늄-금 등의 2종류의 금속의 적층체일 수 있다. 어떠한 재료를 사용할지, 및 알루미늄막(7)의 어느 정도를 치환할지에 대해서는 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 재료 및 치환되어야 할 길이는 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량과의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 7 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 일부가 상기의 재료로 치환되어 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수층(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 동일하다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 7 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 일부가, 알루미늄막(7)보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환되어 있기 때문에, 열전쌍을 통해 방열되는 열량이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분히 균일화된다.
또, 제 7 실시형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 제 6 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 일부를 알루미늄막(7)보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 알루미늄막(7)과 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환한 예를 제시하였다. 그러나, 적외선 검출 화소(4b)의 실리콘막(5), 혹은 실리콘막(5)과 알루미늄막(7)의 쌍방을 각각의 재료보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환하여도 좋다.
도 9a는 제 8 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 9b는 도 9a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 상기 제 1 내지 7 실시형태에서는 모든 열전쌍이 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)으로 구성되어 있다. 이것에 대하여, 제 8 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍이 n형 폴리실리콘막(50)과 p형 폴리실리콘막(51)으로 구성되고, 적외선 검출 화소(4b)의 열전쌍이 n형 또는 p형의 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)으로 구성되어 있다. 이로써, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 8 실시형태는 열전쌍의 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점, 및 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍이 n형 폴리실리콘막(50)과 p형 폴리실리콘막(51)으로 구성되어 있는 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 열전쌍, 패시베이션막(8), 적외선 흡수층(9)의 적층 구조 및 배치는 제 1 실시형태와 같기 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 충분히 높은 검출 감도가 달성된다. 이것에 더하여, 제 8 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍은 n형 폴리실리콘막(50)과 p형 폴리실리콘막(51)으로 구성되어 있기 때문에, 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)으로 구성되는 적외선 검출 화소(4b)의 열전쌍과 비교하여 높은 열전 변환 효율을 나타낸다. 이 때문에, 적외선 검출 화소(4a)에서는 적외선 검출 화소(4a)보다도 적은 열량으로 동등한 기전력을 발생할 수 있다. 따라서, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전 변환 효율의 차이에 의해 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또, 제 8 실시형태는 이것에 한정되는 것은 아니다. 제 8 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 열전쌍으로서 n형 폴리실리콘막과 p형 폴리실리콘막으로 구성된다. 그러나, 적외선 검출 화소(4b)의 열전쌍보다도 열전 변환 효율이 높은 재료가 사용되면, 이 조합에 특히 제한되는 것은 없다.
도 10a는 제 9 실시형태에 따른 적외선 어레이 검출 장치의 서모파일 패턴을 도시하는 도면이다. 도 10b는 도 10a에서의 I-I에 따른 단면도이다. 상기 제 1 내지 제 8 실시형태에서는 2개의 전극(예를 들면 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7))이 적층되고 열전쌍이 형성되어 있다. 이것에 대하여, 제 9 실시형태의 열전쌍으로서는 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)이 병렬로 배치되어 열전쌍 이 형성되고, 그 열전쌍이 복수 직렬로 접속되어 서모파일이 형성되어 있다. 그리고, 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭은 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 폭보다도 좁아져 있다. 이들의 알루미늄막(7)의 폭은 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상되도록 결정된다. 알루미늄막(7)의 폭의 결정은 적외선 검출 화소의 위치와 프레임(3)에 전해지는 열량의 사이의 미리 얻어지고 있는 상관에 기초한다. 이와 같이 구성되기 때문에, 상기 열전쌍은 열전쌍으로서, 또한, 보상 수단으로서 작용한다.
제 9 실시형태는 폴리실리콘막(5)과 알루미늄막(7)이 병렬로 배치되어 열전쌍이 형성되어 있는 점, 및 열전쌍 수가 적외선 검출 화소(4a, 4b)에서 동일한 점에서 제 1 실시형태와 상이하지만, 각 열전쌍의 온접점은 중공 부분(2)의 상부, 냉접점이 프레임(3)의 상부에 각각 배치되고, 온접점을 덮도록 적외선 흡수층이 형성되어 있다. 이 때문에, 각 적외선 검출 화소에 있어서는 제 1 실시형태의 적외선 검출 화소와 같이 높은 검출 감도를 얻을 수 있다. 이것에 더하여, 제 2 실시형태와 같이, 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 좁아져 있다. 따라서, 열전쌍을 통해 방열되는 열량은 적외선 검출 화소(4b)보다도 적외선 검출 화소(4a)에서 작아진다. 이 때문에, 적외선 검출 화소의 위치의 차이에 의해 생기는 손실 열량의 차이가 열전쌍을 통해 방열되는 열량의 차이로 보상된다. 따라서, 각 적외선 검출 화소의 검출 감도는 충분하게 균일화된다.
또, 제 9 실시형태는 이것에 한정되는 것이 아니다. 제 9 실시형태에서는 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 폭이 적외선 검출 화소(4b)의 알루미늄막(7)의 폭보다도 좁은 예를 나타내었다. 그러나, 적외선 검출 화소(4a)의 알루미늄막(7)의 길이를 짧게 하거나, 두께를 얇게 하여도 좋다.
본 발명의 적외선 어레이 검출 장치에서는 열전쌍의 온접점이 중공 부분의 상부, 냉접점이 프레임의 상부에 각각 배치되도록, 3개 이상의 적외선 검출 화소가 서포트막 상에 어레이형으로 형성되어 있다.
따라서, 각 적외선 검출 화소에서는 적외선의 흡수에 의해 발생하는 열을 적외선 흡수층으로부터 열전쌍으로 효율 좋게 전할 수 있다. 또한, 제 1 적외선 검출 화소에서 프레임에 전해지는 열량은 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소에 있어서 프레임에 전해지는 열량보다도 크지만, 그 손실 열량에 기인하는 기전력의 차이는 보상 수단에 의해 보상되기 때문에, 프레임의 중공 부분을 크게 하거나 적외선 검출 화소마다 별개로 설치하더라도, 적외선 검출 화소의 검출 감도를 그 위치에 의하지 않고 실질적으로 동일하게 할 수 있다.
따라서, 복수의 적외선 검출 화소를 집적화함과 함께 그 검출 감도를 충분하게 높고 또한 균일화하는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 제 1 적외선 검출 화소가 상기 제 2 적외선 검출 화소보다도 많은 상기 열전쌍을 구비함으로써, 상기 보상 수단이 실현되어 있는 적외선 어레이 검출 장치.
  2. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 열전쌍을 구성하는 부재의 폭을 상기 제 2 적외선 검출 화소보다도 상기 제 1 적외선 검출 화소에 있어서 좁게 함으로써, 상기 보상 수단이 실현되어 있는 적외선 어레이 검출 장치.
  3. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 열전쌍을 구성하는 부재의 길이를 상기 제 2 적외선 검출 화소보다도 상기 제 1 적외선 검출 화소에서 길게 함으로써, 상기 보상 수단이 실현되고 있는 것을 특징으로 하는 적외선 어레이 검출 장치.
  4. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 열전쌍을 구성하는 부재의 두께를, 상기 제 2 적외선 검출 화소보다도 상기 제 1 적외선 검출 화소에서 얇게 함으로써, 상기 보상 수단이 실현되어 있는 적외선 어레이 검출 장치.
  5. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 제 2 적외선 검출 화소가 상기 열전쌍을 구성하는 부재와 접속되고, 상기 전극과 동일 또는 그 이상의 열전도성을 갖는 재료로 이루어지는 더미 배선을 추가로 구비함으로써, 상기 보상 수단이 실현되어 있는 적외선 어레이 검출 장치.
  6. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 제 1 적외선 검출 화소에서, 상기 열전쌍을 구성하는 부재의 일부가, 상기 부재보다도 낮은 열전도율을 갖고 또한 상기 부재와 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환된 것에 의해, 상기 보상 수단이 실현되어 있는, 적외선 어레이 검출 장치.
  7. 절연 재료로 이루어지는 서포트막,
    중공 부분을 갖고 상기 서포트막의 주변 가장자리부를 지지하는 프레임,
    온접점이 상기 중공 부분의 상부에 형성됨과 함께 냉접점이 상기 프레임의 상부에 형성된 복수의 열전쌍이 직렬로 접속되고, 상기 온접점의 상부를 덮도록 적외선 흡수층을 형성함으로써 1 화소가 구성되고, 상기 서포트막 상에 어레이형으로 배치된 3개 이상의 적외선 검출 화소, 및
    상기 적외선 검출 화소에 적외선을 조사하였을 때에 추출되는 열기전력과 위치의 상관에 기초하여, 주변 단부에 배치된 제 1 적외선 검출 화소의 검출 감도와, 중간부에 배치된 제 2 적외선 검출 화소의 검출 감도의 차이를 보상하는 보상 수단을 구비하고,
    상기 제 2 적외선 검출 화소에서, 상기 열전쌍을 구성하는 부재의 일부가, 상기 부재보다도 높은 열전도율을 갖고 또한 상기 부재와 전기적으로 접속 가능한 재료로 치환됨으로써, 상기 보상 수단이 실현되어 있는 적외선 어레이 검출 장치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서포트막이 실리콘 기판 상에 형성된 절연재료의 막에 의해 구성되고,
    상기 프레임이, 상기 실리콘 기판의 주변 가장자리부에 둘러싸인 영역을 상기 서포트막의 형성면의 반대면으로부터 에칭하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 적외선 어레이 검출 장치.
  9. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전쌍을 구성하는 부재의 한쪽이 소정의 도전형을 갖는 폴리실리콘이고, 다른쪽이 알루미늄인 적외선 어레이 검출 장치.
  10. 삭제
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