TWI239642B - Thermal infrared detector and infrared image sensor using the same - Google Patents

Description

1239642 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於可感測到紅外線的紅外線檢測器，及使 用此紅外線檢測器的紅外線畫像檢測器。 【先前技術】 傳統上，如紅外線攝影機的感熱型紅外線攝影裝置是 使用’可將紅外線當作熱感測而檢測的紅外線畫像檢測器 ’該紅外線畫像檢測器是以二維方式配置複數個感熱型紅 外線檢測器。感熱型紅外線攝影裝置的一個例子是，例如 ，在檢測部使用S i的pn接合二極体的感熱型紅外線攝 影裝置（參照日本特開2 0 0 1 - 2 8 1 0 5 1號公報）。感熱型 紅外線攝影裝置是利用，因物體照射的紅外線，pn接合 二極体的溫度變化使擴散電位障壁的高度或載體數發生變 化的現象。具體上是，在感熱型紅外線攝影裝置的各像素 表面配設有照射紅外線時溫度會變化的紅外線吸收體，將 其溫度導至例如pn接合二極体，藉此改變pn接合的頻帶 構造。而’例如藉電流動作造成的電壓變化而讀取此變化 ’以觀測照射的紅外線強度，則可檢測測量物體及表面溫 度。 日本特開2 00 1 - 2 8 1 0 5 1號公報所揭示的感熱型紅外 線攝影裝置的構造是，在基板表面矩陣狀配設複數個微小 空洞領域，分別在此微小空洞領域的內部，經由支撐腳成 中空狀態支撐各像素的檢測部。由於以中空狀態支撐檢測 1239642 (2) 部’因此能夠以隔離熱量的狀態支撐檢測部。檢測部備有 :吸收射入的紅外線將其轉換成熱量的紅外線吸收層；及 將紅外線吸收層的溫度變化轉換成電氣信號的熱電交換部 。各像素的熱電交換部連接有水平位址線及垂直信號線。 水平位址線及垂直信號線是配置成分別垂直相交的格子狀 。讀取信號時在水平位址線施加脈衝信號。因爲檢測部是 經由支撐腳成中空狀態支撐在基板表面的微小空洞領域， 檢測部所產生的熱量不容易放出外部，形成斷熱構造。 此傳統的感熱型紅外線攝影裝置要提昇靈敏度時，必 須將偏壓電流値設定成可以使S/N値較大的値，同時， 加強熱量的密封效果較可以對紅外線感測到較大的溫度變 化。其結果，便如第2 7圖所示，發生檢測部整體的溫度 上昇的自己加熱現象。這種自己加熱現象會在向檢測部施 加偏壓脈衝時產生，但是未施加脈衝時（遮沒時間）檢測 部的溫度會降低，因此不會發生因熱失控導致檢測部的被 破壞。 最近在嘗試，將感熱型紅外線攝影裝置利用在汽車作 爲夜間監視前方。其目的是希望獲得普通的可視攝影機無 法獲得的資訊。如果以載置車上爲目的，將被要求目前的 感熱型紅外線攝影機的好幾倍的圖框更換率（F. R : Frame Rate)。但是，在傳統的感熱型紅外線攝影裝置， 一旦圖框更換率上昇，便不可能藉遮沒時間，使因自己加 熱現象而上昇的檢測部的熱度充分下降，結果是，如第 2 8圖所示，在檢測部的熱度上昇被重疊，引起熱破壞現 (3) 1239642

要防止上述熱破壞現象，需要減小支撐腳的熱阻，同 時要使檢測部的熱容量減少，藉此減小熱時間常數。然而 ，減小熱時間常數時，會同時降低感熱型紅外線攝影裝置 的靈敏度。 有鑑於上述傳統的感熱型紅外線攝影裝置的問題，本 案發明的目的在提供，使用在紅外線攝影機等之感熱型紅 外線攝影裝置，而令其圖框更換率上昇時，靈敏度也不會 降低，且不會引起自己加熱現象造成的熱破壞的紅外線檢 測器，及使用該檢測器的紅外線畫像檢測器。 【發明內容】 爲了達成上述目的，本發明是以，具備有：基體；配 置在此基體上，可檢測紅外線的檢測部；設在此檢測部， 成隔離熱量的狀態支撐上述檢測部的支撐腳；以及可令儲 存在上述檢測部的熱能散發向上述基體方向的熱傳導性可 動體部，爲其特徵的紅外線檢測器，爲其主旨。同時。本 發明是以，具備有：基體；配置在此基體上的複數條信號 線；與此各信號線交叉的複數條位址線；以及在上述各信 號線與上述各位址線交叉的領域，連接上述各信號線與上 述各位址線而成，用以檢測紅外線的複數個檢測部’上述 各個檢測部分別配設有；以隔離熱量的狀態支撐上述檢測 部的支撐腳；及使儲存在上述各個檢測部的熱能散發向上 述基體方向的熱電導性可動體部’爲其特徵的紅外線晝像 (4) 1239642 檢測器，爲其主旨，並且，本發明是以，備有：（A )在 表面配置複數個微小空洞領域的基體；（B )以跟上述基 體成隔離熱量的狀態支撐在上述微小空洞領域，用以檢測 紅外線的複數個檢測部；（C )分別設在上述基體與上述 複數個檢測部之間，在將上述檢測部檢測的紅外線作爲電 氣信號讀取的時序，維持上述熱的分離狀態，在上述時序 以外的遮沒時，短路上述隔離熱量的狀態，使儲存在上述 檢測部的熱量散發到上述基體的機械式開關元件，爲其特 徵的紅外線畫像檢測器，爲其主旨。在此，所謂「跟上述 基體成隔離熱量的狀態支撐」的意思是，將向基體流動的 熱流抑制在，對紅外線畫像檢測器的動作不會造成問題的 大小的狀態，加以支撐。具體上是，將對基體以中空狀態 支撐檢測部的支撐腳的熱阻加大，便可藉此抑制熱傳導， 抑制熱流流向基體。 依據本發明特徵的紅外線畫像檢測器時，因爲使用機 械式的開關元件，可以使因自己加熱造成的檢測部的溫度 上昇散發到基體，加以復置。因此，將本發明的紅外線畫 像檢測器使用在感熱型紅外線攝影機等之紅外線攝影裝置 ，仍可增加圖框更換率。同時’使圖框更換率上昇時，因 自己加熱造成的檢測部的熱量散發良好，因此也可以迴避 熱破壞現象。其結果，可以提供圖框更換率較傳統的感熱 型紅外線攝影機高5〜1 〇倍的高速、高靈敏度的感熱型 紅外線攝影裝置。 本發明特徵的紅外線畫像檢測器使用的機械式開關元 (5) 1239642 件可以，例如，備有：電氣方式連接在配置於上述基體表 面的可動部配線，且固定端固定在上述基體，自由端從該 固定端延伸至上述檢測部上部的一端支撐式的梁構造的導 電性可動部；以及電氣方式連接在配置於上述基體表面的 控制電極配線，且配置在上述檢測部表面的控制電極。如 此則可以，藉由調整，經由上述可動部配線供給上述可動 部的電壓，及經由上述控制電極配線供給上述控制電極的 電壓，利用靜電引力，令上述自由端接觸或接近上述檢測 部，使因自己加熱造成的檢測部的溫度上昇散發到基體， 加以復置。由於將對基體以中空狀態支撐檢測部的支撐腳 的熱阻加大，可藉此抑制熱傳導，抑制熱流流向基體。。 或者，機械式開關元件可以備有：電氣方式連接在配 置於上述基體表面的可動部配線，且固定端固定在上述基 體，自由端從該固定端延伸至上述檢測部上部的一端支撐 式的粱構造的導電性可動部；以及電氣方式連接在配置在 上述基體表面的控制電極配線，且配置在上述檢測部表面 的控制電極。這時也可以，藉由調整，經由上述可動部配 線供給上述可動部的電壓，及經由上述控制電極配線供給 上述控制電極的電壓’利用靜電引力，令上述自由端接觸 或接近上述檢測部，使因自己加熱造成的檢測部的溫度上 昇散發到基體，加以復置。由於將控制電極配置在檢測部 內，具有機械開關元件功能的控制電極及面對此的部分的 有效面積變大，結果是能夠有低電壓、高效率的散熱用轉 接動作。 (6) 1239642 而且，檢測部可以具備有：配置在上述導電性可動部 上方，可吸收上述紅外線的紅外線吸收層；配置在上述導 電性可動部下方，將在上述紅外線吸收層產生的熱量轉換 成上述電氣信號的熱電轉換部；以及以熱的方式連接上述 紅外線吸收層與上述熱電轉換部，且以機械方式將上述紅 外線吸收層支撐在上述熱電轉換部的支撐部。亦即，導電 性可動部位於紅外線吸收層與熱電轉換部之間，紅外線吸 收層是利用以熱的方式連接在熱電轉換部的支撐部成中空 狀態固定在熱電轉換部上方，因此，紅外線吸收的開口率 增大，更可以有高靈敏度的檢測。 【實施方式】 茲參照附圖，說明本發明的第1〜5實施形態如下。 在以下各圖式的記載，相同或類似的部分標示相同或類似 的記號。但應留意，圖式只是模式性質，厚度與平面尺寸 的關係，各層的厚度比等與現實者有異。因此，具體的厚 度或尺寸應參酌以下的說明判斷。又，在圖式相互間當然 也含有尺寸關係或比率不相同的部分。 (第1實施形態） 本發明第1實施形態的紅外線畫像檢測器是如第1圖 所示，在由複數條垂直信號線B i .】、B j、B + !、——· ，及對複數條垂直信號線B」· ]、B』、B .j +】.....向垂 直方向延伸的複數條水平位址線W i . !、W i、W 1 + !、—— -10- (7) 1239642 --所構成的矩陣內部，以二維方式配置分別構成像素的檢 測部 X i _ 1，j · 1、X i _ 1，j、- - - -、X i , j · 1、X i，j、-- ——。並與垂直信號線B j · !、B j、B ” ]----平行設有可 動部配線Gj-2、Gj_i、Gj、----。同時，與水平位址 線w i · !、W i、w i + 1.....平行設有控制電極配線C i -1、Ci、Cj+】、 第2圖（a )是沿第1圖的A - A方向的紅外線檢測 器部分的截面圖，第2圖（b )是沿第1圖的B - B方向 的紅外線檢測器部分的截面圖，表示表面配置微小空洞Q i , j的基體（1、2、4 )，及分別在此微小空洞領域Q ^ 」 支撐的跟基體（1、2、4 )成隔離熱量的狀態的檢測部X ; ，j，所構成的構造。基體（1、2、4 )以S 01構造爲基礎 ，由支撐基板（單晶Si ) 1 ;支撐基板（單晶Si ) 1上部 的埋入氧化膜（Si〇2膜）2 ;此埋入氧化膜2上部的元件 分離氧化膜4，所構成。元件分離氧化膜4是取代構成 SOI構造的單晶Si層（SOI膜）3者（參照第7圖）。可 以在其一部分殘留單晶Sl層3。如第2圖所示，將檢測 部X i，j，以中空狀態收容在微小空洞領域Q i , i內，可 以從基體（1、2、4 )熱方式隔離檢測部X i，』。如第1圖 及第2圖（a )所示，構成各像素的檢測部X卜i . 、χ i_l，j.....、Xi，j-】、Xi，j.....是藉由第1支撐 腳2 1及第2支撐腳22以中空狀態支撐在基體（1、2、4 )。爲了要以「隔離熱量的狀態支撐」，加大第]支撐腳 21及第2支撐腳22的熱阻，抑制熱傳導，抑制流向基體 -11 - (8) 1239642 (1、2、4)的熱流。微小空洞領域Q i ,』內是成倒立金 字塔形狀構成在，選擇性去除基體（1、2、4 )的一部分 的凹部底部。 第1圖所示之檢測部X i _ !，』-i、X i _ i，j...... X i，j · ]、x i，.i.....是如第2圖所示，含有：可吸收 射入的紅外線將其轉換成熱量的紅外線吸收層4 2 ;及可 將紅外線吸收層42所產生的熱量引起的溫度變化轉換成 電氣信號的熱電轉換部4 1。熱電轉換部4 1的構造是，在 單晶S i層的表面堆疊選擇性摻雜雜質的pil接合二極体 。單晶S i層4 1的底面與側面分別由埋入氧化膜2與元 件分離氧化膜4覆蓋。也可以採用··摻雜矽、氧化釩（ V02 )、鈦（Ti )、非晶質矽等的測輻射熱用物（ bolometer )取代pn接合二極体。以單晶S i層41構成的 熱電轉換部4 1上配置有第1層間絕緣膜3 3 a及第2層間 絕緣膜3 3 b的氧化膜。此氧化膜3 3 a、3 3 b的上部配置有 氮化膜（S i 3 N 4膜）3 4。以氧化膜3 3 a、3 3 b與其上部 的氮化膜3 4構成的複合膜，構成紅外線吸收層4 2。紅外 線吸收層4 2是以實質上與熱電轉換部4 1相同的形配置。 氧化膜3：>a、33b的合計厚度可以選擇，例如1. 5 μΓη前 後，氮化膜3 4的厚度則可以選擇〇 · 5 μιη前後。 如第1圖及第2圖（a)所示，第1支撐腳21及第2 支撐腳22將檢測部X ; ^機械方式支撐在支撐基板]，及 支撐基板1上部的埋入氧化膜2及元件分離氧化膜4。而 ，在第1支撐腳2 1內部埋設有將熱電轉換部4 1連接在垂 -12- (9) 1239642 直信號線B j的第1檢測部配線5 1，在第2支撐腳22內 部埋設有將熱電轉換部4 1連接在水平位址線W i的第2檢 測部配線52。第1檢測部配線5 1及第2檢測部配線52 可以用鎢（W )、鈦（T i )、鈷（C 〇 )、鉬（Μ 〇 )等高融 點金屬，此等的之矽化物（WSi、TiSi、CoSi、MoSi )等 ，或使用此等矽化物的聚化物構成。藉由第1檢測部配線 5 1及第2檢測部配線5 2將在熱電轉換部4 1產生的信號 引至處理電路。 復如第1圖及第2圖（b )所示，各像素設有控制電 極3 7。各像素的控制電極3 7是經由控制電極補助配線5 3 分別連接在控制電極配線C i · !、C i、C i +】.....，經 由控制電極配線C i - 1、C i、C i + !、----施加電壓。例 如第1圖所示，可以使控制電極3 7及控制電極補助配線 5 3爲控制電極配線C i .】、C i、C i + ]、----的金屬配線 層（配線層次）的上層的同一金屬配線層（配線層次）， 經由通孔5 6與對應控制電極3 7的各控制電極配線C ,· . I 、C i、C i + 1.....電氣方式相連接。 如第1圖及第2圖（b )所示，面向各像素的控制電 極3 7，設一端支撐式的導電性可動部M i — ]，j · I、M i 一】 j、-----Mi，』·】、Mi，j、----，導電性可動部^1|-】，』- ]、M i_ i,j、----、M i , j · i、Mi , j、 連接在可動部 配線G j · 2、G j ·】、G Γ ·--。導電性可動部M i _ ι，j ·】 、M i —】，j、----、M i，j - i、M i，j、----的構造是，固定 端分別固定在支撐基板〗上部的由埋入氧化膜2、元件分 -13- (10) 1239642

離氧化膜4、氧化膜3 3 a、3 3 b、氮化膜3 4構成的積層構 造的表面，自由端從此固定端側向檢測部X i _ X i - i, j......X i，j · !、X i，j----的上部延伸。由控 制電極3 7 .、導電性可動部]\4|-1，丨-1、1^1-1，』、---- ^ M i , j . ! ^ M i 5 j.....構成機械方式的開關元件。此 導電性可動部 M i - 1, j · 1、M i _ I，j、- · - -、M i , j ·】、 M i，j、----使用鋁（Al)、銅（Cu)、鈦（Ti)、氮化 鈦（TiN )、鎢（W )等金屬材料（導電性材料）較適當 〇 第2圖表示，在水平位址線W i施加行選擇脈衝V i 的狀態下，檢測部X i，j的選擇狀態。在施加行選擇脈衝 V i前的遮沒狀態，向控制電極配線C i施加控制用電極 電壓V + Li，使一端支撐式梁構造的導電性可動部M i，』撓 ώ，使導電性可動部M i , j的自由端與檢測部X i，j成爲 連接狀態，藉由熱傳導將儲存在檢測部X i，.i的熱量釋放 出。使導電性可動部M i , 的自由端與檢測部X j成爲 連接狀態時，檢測部X i，^的熱量將經由導電性可動部Μ i，j的自由端舜間以熱傳導方式向支撐基板（單晶S i ) 1 移動，檢測部X i，的溫度便穩定在發生本身過熱前的溫 度。在解除導電性可動部M i，j的自由端與檢測部X i，j 的連接狀態後的選擇狀態時，向紅外線吸收層42照射紅 外線，紅外線吸收層4 2的溫度便對應其紅外線強度，因 本身過熱現象而上昇。 如第3圖的等效電路所示，在第]實施形態的紅外線 -14- (11) 1239642 畫像檢測器，成分別相鄰狀在攝影領域的行方向與列方向 配置垂直位址電路1 01與水平位址電路1 0 2。垂直位址電 路1 〇 1連接水平位址線w i · 1、W i、W i +】.....，水 平位址電路102連接水平選擇線η」.I、Η广H j + 1---- 。紅外線畫像檢測器的檢測部X i — ^，j · 1、X i _ ,，j、-- — X i , j - i ' X i , j.....分別連接在對應的垂直信號 線B j ·】、B j、B ” ,、---與水平位址線W , . i、W i、 W !.....之間。爲了獲得像素輸出電壓用的定電流源

，各列的垂直信號線B j - 1、B j、B j + j、----連接有負 荷 MOS 電晶體 T d j.i、Tdj、Td”]----。負荷 MOS 電晶體T d j . i、T d j、T d j +】.....的源極施加有基板 電壓Vss。在第3圖，以導電性可動部M i _匕j - !、M i 一 ]5 j......M , , j . , > M i , j.....代表，表示機械式 開關元件。第3圖所示的電阻r i —】，j · ]、r i -】，j..... 、r i，」-i、r i，』表示，第2圖所示紅外線吸收層42所 具有的熱電阻，及令導電性可動部M i _ !，j ·】、M i _ !，j ......M i，j .】、M i，j接觸紅外線吸收層4 2時的熱 接觸電阻的合計値的熱電阻。令導電性可動部M i , j · ! 、M i —】，j......M i，』· ]、M i，」接觸紅外線吸收層 42時，如第2圖所示，大部分熱量會經由氮化膜（第3 層間絕緣膜）3 4、氧化膜（第2層間絕緣膜）3 3 b、氧化 膜（第1層間絕緣膜）3 3 a流到基體（]、2、4 )，但此 熱流在第3圖的等效電路省略未圖示。 以垂直位址電路1 0 1選擇的水平位址線W i ·】' W i -15- (12) 1239642 、W i + 1、施加有電源電壓V d ^不被垂直位址電路 101選擇的水平位址線w i · 1、W i、W i+ 1.....施加有 基板電壓v s s。其結果，被選擇的行的檢測部X i，j · ϊ、 X i，j、Xi，j+i......Xi+】，j-】、Xi+】，j、Xi+1，j + !.....內部的pn接合成順向偏壓，有偏壓電流流通，

由檢測部 X i，j · 1、X i，j、X i，j + ]、- - - -、X i + I，j - I ^ X i + i , j ' X i + i , j + i.....內部的pn接合的溫度與順 向偏壓電流決定動作點，而在各列的垂直信號線B j · 1、 B j、B j + ].....產生檢測部x i，j -】、x i，j、x】·，j +】 、-· · -、X i + 1，j - 1、X i + 1，j、X i + 1，j + 1、·---的信 號輸出電壓。這時，不被垂直位址電路1 01選擇的檢測部

Xi，j-1、X i，j、Xi，j+1......Xi+l，j-l、Xi+l，j 、Xi+i，j+i、----的pn接合成爲逆向偏壓。亦即’檢 測部 X i，j - 1、X i，j、X i，j + 1、- - - -、X i + 1，j - ]、X i + l，j、X i + l，j + i、----內部的P n接合具有選擇檢測部 X i，j - I、X i，j、X i，j + 1......X i + ]，j - 1、X i + 】，j ^ X i , 1 , j + 1.....的功能。 產生在垂直信號線B j · i、B j、B 〗.....的電壓 是很低的電壓，必須使其較產生在垂直信號線B j - i、B j 、B i+ 1.....產生的雜訊電壓（例如5 μν )爲低的電壓 。此雜訊的値是，例如，MO S型的可視光影像感測器的 CMOS感測器的雜訊的約1/ 80。爲了放大此低電壓的信 號電壓，每列配置有放大讀取電路A .i . 1、A j、A j + 1—— -，各列的放大電晶體T A j i、T a』、T A」+ ].....的 -16- (13) 1239642 閘極與各列的垂直信號線B」.1、B j、B』+ ]、----是經 由耦合電容器C ci、C c j、C c』+ i.....成電容耦合 狀態。藉由此耦合電容器C c j ·】、C c j、C e j +】、---- ，垂直信號線B」·】、B广B p i、----與放大讀取電路 A j - i、A j、A .j + 1.....成DC隔離的狀態。 在放大電晶體T A j ·〗、T a j、T a』+】.....的汲極 側，連接有將電流放大的信號電流加以積分而儲存用的儲 存電容器C s j - 1、C s」、C s』+】.....。將信號電流積 分的儲存時間是由，藉由垂直位址電路1 0 1施加在水平位 址線W i - 1、W i、W i+ !----的行選擇脈衝所決定。儲 存電容器C s j·】、CSj、Csj+1.....連接有用以復置 此儲存電容器C s」· · 1、C s』、C s j +】.....的復置電晶 體T Rj·】、TRj、TRj+].....，在由水平選擇電晶體 S j ·】、S j、S j + 1、----完成信號電壓的讀取後，進行 復置動作。 放大電晶體T A j - 1、T A j、T A j + 1、————的汲極經 由樣本電晶體T sj.i、Tsj、Tsj+i、----連接在放大 電晶體T Aj·〗、TAj、TAj+l、----的閘極，使樣本電 晶體T sj-i、Tsj、Tsj+i.....導通，則可使放大電 晶體T Aj·】、TAj、TAj+l.....的閘極與汲極同電位 ο 第4圖是說明第1實施形態的紅外線畫像檢測器的動 作用的時序圖。時序圖未表不的負何MOS電晶體T dj-i '丁 d .丨、T d .丨+ ]、----的源極電位’及放大電晶體T a .丨· (14) 1239642 1、T A厂T A p的源極電位均是供給基板電壓 Vss，復置電晶體T Rj-i、TRj、TRj+i、----的汲極 電壓則供給電源電壓。

第4圖左端的期間表示非選擇期間。亦即，選擇第3 圖省略圖示的第1行的水平位址線W !、的選擇期間之T S E L前，有垂直位址電路1 〇 1不進行行選擇的非選擇期 間。在此非選擇期間進行，取得放大電晶體T a j - !、T A j ' T a j. i.....的臨界値資訊加以保存的動作。在此非 選擇期間，垂直信號線B j - 1、B j、B』+ ]、----的電壓 將跟負荷MOS電晶體T d j . 1、T d j、T d 1.....的源 極電壓相同，因此成爲 Vss。在非選擇期間，首先使復置 電晶體T R j - !、T R .j、T R j + i----導通，復置儲存電容 器 C sj-i、Csj、Csj+i、----的電壓 V cj-i、Vcj、 V c j + l.....。然後，使樣本電晶體T s j · ]、T s j、T s j、+ -導通，向放大電晶體T A j-l、TAj、TAj+l

、----的閘極施加，復置成電源電壓的放大電晶體T A J -1 ' T A j ' T A 1.....的汲極電壓。因此，放大電晶 體T A j .〗、T A j、T A j + 1.....導通，而有汲極電流流 通。因爲此汲極電流，汲極電壓V e j . 1、V c j、V e j +〗 、——…下降，使放大電晶體T A j · 1、T A j、T A ” 1、-- _ _的電導降低，汲極電壓V。j . !、V。j、V e j + ]..... 取得沒有汲極電流流通的狀態的閘極電壓。此電壓便是各 列的放大電晶體T a .j - 1、T A j、T A』+ ].....的臨界値 電壓。放大電晶體T A」_】、T A j、T A j +】.....的臨界 -18 _ (15) 1239642

値資訊讀取到汲極電壓V。； , , V .、V ，使樣本電晶體T s」·】、T s」、τ s j+ i、--界値資訊便被保持在親合電容器C e j _ !、c .....。此項臨界値資訊的讀取是在碼框期 次，，因此，第2行以後的行選擇以前是不進 直接使用選擇第1行前所保持的臨界値資訊。 置電晶體 T Rj-1、TRj、TRj+1----導通， Vcj-i、Vcj、Vcj+】---·復置 〇 緊接非選擇期間的第1行的選擇期間Τ S 平位址線w i行選擇脈衝施加V 1。 在第4圖，假設以1 / 6 0秒間隔在水平位 W2、_---、Wi.i、Wi、Wi+i、--- -施 的行選擇脈衝V ]、V 2......V i ·】、V i、 。在水平位址線Wi施加行選擇脈衝v 1的1 c 控制用電極配線c I施加控制用電極電壓W + 性可動部Μ I，j · 1、Μ〗，j、Μ】，j +】.....β j · ]、X】，.i、X !，j + !、----成爲接觸狀態， 過熱前的溫度。而，在水平位址線Wi施加行 !的1 〇 μ秒前，在連接控制電極3 7的控制用霄 施加〇 V，藉此，解除導電性可動部Μ ι j .〗 i3 j + 1----與檢測部X !，j ·】、X】，』、X i，j

的連接狀態。連接在導電性可動部M ^、 i + 1-的可動部配線G j . 1、G j、G』+ 1、 有Ο V。而由於在檢測部X〗，」.、X κ .i、X ]、----後 --截斷，臨 c j ' C c j + ] I間內進行一 :行，以後則 接著，使復 將汲極電壓 E L，在水 址線W 1、 加20 μ秒間 V i + 1 ----I μ秒前，在 u，使導電 ί檢測部X』, 設定在本身 選擇脈衝V ί極配線c I 、Μ 1，j、Μ M i, j、Μ 】， --· ·施加 -19- (16) 1239642 ——照射紅外線，使檢測部X】，』· 1、X】，』、X】，」+】、----的溫度上昇。在此狀態下，在水平位址線W 1施加行選 擇脈衝V ]的時，由負荷MOS電晶體T d j · I、T d』、T d P i、----決定的偏壓電流在負荷MOS電晶體T d j i、

Tdj、Tdj+i----〜垂直{5 5虎線 B j·]、B j、Bj+】--· - 〜弟1行的檢測部X】，j · 1、X 1，j、X 1，j + 1、· - _

• 〜第1行的水平位址線W ]〜垂直位址電路1 0 1的 電流路徑流動。此偏壓電流與檢測部X !，P厂X !，、X 1 , j + ......的熱電轉換手段的pri接合的溫度決定檢測 部X 1，j - 1、X I，j、X 1，j + !.....的動作點，在各列 垂直信號線B j · !、B j、B』+ 1.....產生因檢測部X !， j - 1、X 1，j、X !，j + I.....的溫度而變化的檢測部X !， J · ]、X ]，』、X !，j + ].....的輸出電壓。而垂直信號線 B j - !、B j、B j+ ]----的電壓則從基板電壓Vss變化成 檢測部X 1，j · 1、X】，j、X ]，j + 1、----的輸出電壓。 此垂直信號線B j · 1、B j、B」+】、----的電壓變化 ，因耦合電容器C Cj·】、Cej、Cej+1.....的耦合， 而使放大電晶體T A j · 1、T A j、T A j +】.....的閘極電 壓變化。因此，放大電晶體T A j ·】、T A』、T A j + !、—— ••的閘極電壓將變成，在非選擇期間保持的放大電晶體T Aj.i、Τα』、Τα』+ι、----的臨界値資訊’力口上檢測部 X !，j .】、X〗，』、X i，j +】.....的輸出電壓變化資訊者 。其結果’放大電晶體T Aj·]、TAj、TAj+】---·被導 通，流通對應垂直信號線電壓的汲極電流，在儲存電容器 -20- (17) 1239642

C s」· 1、c s」、C s j + ]、----，於第1行的選擇期間T s E L，電流被積分，汲極電壓V Cj -】、V』、V ej + , ——發生變化。這時，支配放大電晶體T a j ·】' T A j、T A j +的汲極電流的閘極電壓是由從保持的臨界値電 壓偏移的量而定，因此，不會受到因各列參差不齊的臨界 値的影響。而，在第i行的選擇期間T S E L結束後，經 過1 Ο μ秒時，再於控制用電極配線C ^施加控制用電極電 壓V + L】，使導電性可動部μ】，』—1、μ〗，j、Μ】，j +】-- ——與檢測部X〗，j . i、X】，」·、X i，j + i.....成爲接觸 狀態’便可以放出儲存在檢測部X i，』.]、χ ! s』、χ i，』· + l.....的熱量。 緊接在第1行的選擇期間T S E L的第1行的水平讀 取期間T R E A D，以水平位址電路1 02順序選擇水平開 關電晶體S j · 1、S j、S j + 1.....，以時間序列將汲極 電壓V c j · ]、V j、V e j + !.....讀取到水平信號線1 〇 4 〇 第2行以後的動作則除了沒有樣本電晶體T s j . 1、T s .i、T s』+ 1、----的動作以外，其餘與第丨行的動作相 同。 例如，在第i行，如第4圖所示，將第i行的選擇期 間的汲極電流加以積分，順序讀取。亦即，到在水平位址 線Wi加行選擇脈衝Vi的1 〇 μ秒前，在控制用電極配線C i施加控制用電極電壓W + l i，使導電性可動部M i，j -】

、M i :、M i，」+】、----與檢測部X〗，」.i、X i 、X -21 - 1239642 (18) i , j + 1.....成爲接觸狀態，設定在本身過熱前的溫度 。而，在水平位址線w i施加行選擇脈衝V i的1 Ο μ秒前 ，在連接控制電極3 7的控制用電極配線C i施加Ο V，藉 此，解除導電性可動部M i，」· 1、M i，丨、M i，』+--與 檢測部X i，j . i、X i，j、X i，」+ i、----的接觸狀態。連 接在導電性可動部M i，j ·〗、M i，j、M i，j + 1、----的可 動部配線G j · 1、G」·、G j + !、----施加有Ο V。而由於 在檢測部X i，j · 1、X i，j、X i，j + 1、----照射紅外線， 使檢測部X i，j . !、X i，j、X i，j + i.....的溫度上昇。 在此狀態下，在水平位址線Wi施加行選擇脈衝V i，開始 第i行的的選擇期間T S E L。在第i行的的選擇期間τ S E L時，由負荷MOS電晶體T d』· I、T d』、T d ”-… •決定的偏壓電流在負荷MOS電晶體Τ dj-i、Tdj、Tdj + i---- 〜垂直信號線B j . i、B j、B j + i - - - ·〜第i 行的檢測部X i，』_】、X i，』、X i，」+】-----第i行的 水平位址線W i〜垂直位址電路1 0 1的電流路徑流動。此 偏壓電流與檢測部X i，j - ]、X i，j、X i，j +】、----的熱 電轉換手段的pn接合的溫度決定檢測部X i，j .】、x 、X i，j +】、----的動作點，在各列垂直信號線B j .' B .丨、B j+ r ---產生因檢測部X i，』· i、X i，』' X丨，』+】 、----的溫度而變化的檢測部X i，j -】、X i，j、X i , j + 3 .....的輸出電壓。而，垂直信號線B j · ]、B ^ B』+ 1 .....的電壓則從基板電壓Vss變化成檢測部X i; j .;、 X i : j、X i，j + 1、- - - "的輸出電壓。 -22- (19) 1239642 此垂直信號線B j . 1、B j、B」+ !----的電壓變化， 因耦合電容器C c」·】、C e」·、C c j + i————的耦合，而使 放大電晶體T A j - ]、T a j、T a」+ ]----的閘極電壓變化 。因此，放大電晶體丁 A J - 1、T A j、T A j +〗.....的閘 極電壓將變成’在非選擇期間保持的放大電晶體T A j . i

、T A j、T A j+】.....的臨界値資訊，加上檢測部X i，J • 1、x i，j、X i，j +】、----的輸出電壓變化資訊者。其 結果，放大電晶體T Aj-1、TAj、TAj+i----被導通， 流通對應垂直信號線電壓的汲極電流，在儲存電容器c s

j - 1、c s』、C s j + I.....，於第i行的選擇期間τ S E L期間，電流被積分，汲極電壓V e j _ 1、V c j、V + 1、-——發生變化。這時，支配放大電晶體T A j ·】、T A j、T A j + 的汲極電流的閘極電壓是由從保持的臨界値 電壓的偏移量而定，因此，不會受到因各列參差不齊的臨 界値的影響。而，在第i行的選擇期間T S E L結束後， 經過1 Ο μ秒，再於控制用電極配線C i施加控制用電極電 壓V + l i，使導電性可動部M i，j · !、M i，j、M is』+ ]、-- --與檢測部X i，j ·】、X i，j、X i，j +】.....成爲接觸狀 態，便可以放出儲存在檢測部X . !、X i，厂X i，j + ! 、·---的熱量。 緊接在第i行的選擇期間τ s E L的第i行的水平讀 取期間T R E A D，以水平位址電路1 〇 2順序選擇水平選 擇電晶體 S j ·】、S .i、S ”】.....，以時間序列將汲極 電壓V c j ·】、V j、V e p〗.....讀取到水平信號線1 04 -23- (20) 1239642 第i + 1行以後的動作是如第4圖所示，與第i行的 動作相同，將第i + 1行選擇期間的汲極電流加以積分， 順序讀取。 第5圖表示檢測部X ^』的溫度隨時間的變化。如第 6圖所示，在此檢討寬度w = 1〇μηι、長度L = 20Mm、 厚度t = 〇 · 5 μ m的一端支撐式的粱構造的導電性可動部M i，j的熱量的流動。這時，與熱流垂直相交的截面積s = 10 μπα X 0_ 5 μιη = 5 μΐΏ2。導電性可動部M i5j的材料是 A1時，熱容量C = 1. 6 x l〇_9J/K、熱傳導係數G = 23 7 W/ ( m/ K)，因此 熱時間常數丁 ^C.L/G.SsSPpsec · · · ( \ ) 假設，圖框更換率 =120£?3，垂直掃描周期丁是 ，：1/120 = 8· 3 ms，因此，熱時間常數τ較垂直掃描周 期Τ快兩位數。 如此，依據第1實施形態的紅外線畫像檢測器時，因 爲使用機械開關元件，可以如第5圖所示’復置施加脈衝 電壓於熱電轉換部4 1時產生的自己加熱引起的檢測部X i ,j.]、X i，j、X i，j+l、-----Xi + l，j·]、Xi+】’j、Xi + 1 5 j + 1-----的溫度上昇。因此，可以進一步增加圖框 更換率，可以提供高靈敏度且有高回應的感熱型紅外線攝 影裝置。又因，圖框更換率上昇時，仍可以使因自己加熱 -24 - (21) 1239642 現象而產生的檢測部的溫度上昇因遮沒時間而充分降低， 因此，可以防止熱破壞現象。其結果，可以提供圖框更換 率較傳統的感熱型紅外線攝影機高5〜1 〇倍前後的感熱 型紅外線攝影裝置，很適合在汽車的夜間前方監視。 再使用第7圖〜第1 4圖，著眼於微小空洞領域Q i j的像素，對本發明第1實施形態的紅外線畫像檢測器， 說明所使用的紅外線檢測器及其製造方法。再者，以下所 述的紅外線檢測器的製造方法只是一個例子，當然可以藉 由包括此例子的其他各種製造方法來實現。 (A)首先’如第7圖（8)所示，準備，在單晶；^ 支撐基板1上順序堆積埋入氧化膜2及單晶S i層3的所 謂S 0 I基板。接著，利用光平版印刷等技術，定義元件分 離領域’以例如反應性離子蝕刻（RIE )法等技術，蝕刻 去除預定形成元件分離領域部分的單晶S i層3。而，如 第7圖（b)所示，藉由化學氣相堆積（CVD)法等技術 ，埋設元件分離氧化膜4，再藉化學機械硏磨（CMp )法 等技術將其平坦化。 (B )接著，以例如RIE法等技術，飩刻去除預定形 成第2圖（a)所示第〗支撐腳21與第2支撐腳22的領 域的元件分離氧化膜4及埋入氧化膜2，形成如第7圖（ c )所示的溝部5。第7圖（c )是沿第][圖的a — a方向 的截面圖，在沿第1圖的B _ B方向的截面圖，同時形成 有寬度較第7圖（c )窄的溝部。在此溝部5，藉由CVD 法等技術埋設第1犧牲S i膜6，以c Μ P法等技術，如第 >25> (22) 1239642 7圖（d )加以平坦化。此第1犧牲S丨膜6可以是單晶、 多晶、非晶質。在第7圖（d )所示的平坦化過程，爲了 保護成爲所謂活性領域的單晶S i層3的表面，最好在溝 部5的形成製程前，實施以氧化膜等保護單晶S丨層3表 面的製程。接著，藉由使用光蝕刻技術的離子注入等的選 擇性摻雜技術，跟第3圖所示的垂直位址電路1 0 1、水平 位址電路102、可動部驅動電路1〇3及構成定電流源的周 邊電路的各電晶體的源極·汲極領域同樣，形成用以構成 檢測部 X i，j · 1、X i，j、X i，』+ 】.....X i，j ·】、X i， j、 X i，j+l、 - - - -、 Xi+I，j-]、 Xi+l，j、 Xi+I，j+1、 ----的pn接合二極体的p型雜質領域及n型雜質領域。 周邊電路可以依照普通的標準MOS積體電路的製造方法 製造。詳細說明擬予省略，但在形成防止反轉層、元件分 離領域等的標準的MO S積體電路所需要的領域後，將單 晶Si層3的表面熱氧化，形成厚度50 nm〜100 nm的閘 極氧化膜。這時也可以加上控制Vth的離子注入。接著， 在閘極氧化膜上的整面藉由CVD法堆積300 nm〜600 nm 左右，例如400 nm的聚矽膜。然後，在聚矽膜的表面旋 轉塗敷光阻劑膜（以下簡稱爲「光阻劑」）。而，藉由光 平版印刷技術將光阻劑形成圖案。再以此光阻劑作爲光罩 ’以RIE法等蝕刻聚矽膜，形成閘電極及聚矽配線（未圖 示）。然後，去除光阻劑，在閘電極表面旋轉塗敷新的光 阻劑。而，再使用光平版印刷技術，在MO S電晶體形成 領域形成注入離子用開口，使聚矽閘電極露出。而以露出 -26- (24) 1239642 以電氣方式相連接。跟第1檢測部配線5 1、第2檢測部 配線5 2、水平位址線W ; ·〗、W i、W i + 1、----及控制 用電極配線C i · !、C i + ι、----的同時，也形成對周邊 電路及pn接合二極体的第1檢測部配線，但同樣未圖示 〇 (D)其次，在第1層間絕緣膜33a上，使用CVD法 形成厚度1 · Ο μιη前後的第2層間絕緣膜3 3 b的氧化膜。 第2層間絕緣膜33b也可以使用PSG膜、BSG膜、BPSG 膜等。而使用CMP法等加以平坦化後，如第9圖所示， 形成厚度〇. 5 μπι的第3層間絕緣膜3 4的氮化膜。再使 用光平版技術及RIE法等手法，在第3層間絕緣膜（氮化 膜）3 4的規定位置開設通孔。例如，第1圖所示，在控 制電極配線C i · I、C i、C 】.....上部開設通孔56。 並在各第1檢測部配線5 1的端部上部開設通孔。然後， 如第9圖（b )所示，在第3層間絕緣膜3 4上形成第2層 間絕緣膜的控制電極3 7及垂直信號線B j及B j +1。如第 1圖所示，從控制電極3 7形成延伸至形成在控制電極配 線C i . I、C i、C i +】.....上部的通孔5 6的控制電極 補助配線5 3。因此，經由通孔5 6以電氣方式將控制電極 配線C i · ]、C i、C i +】----、與控制電極3 7連接在一 起。雖未圖示，但相鄰接的像素也同樣，形成有控制電極 3 7及垂直信號線B j .】、B j、B j + ].....。因此，各該 像素的第1檢測部配線51的端部上部與垂直信號線B j · ]、B丨、Bj+厂----是經由通孔電氣方式連接在一·起° -28- (25) 1239642 與控制電極3 7及垂直信號線B _】、B 、B p】、——-的同時’形成對周邊電路的第2層金屬配線，但同樣未圖 示。第1層間絕緣膜3 3 a、第2層間絕緣膜3 3 b、第3層 間絕緣膜3 4是如第2圖所示，可發揮紅外線吸收層4 2的 任務及層間絕緣膜與鈍化膜的任務。 (E)其次，在預定形成第！支撐腳21及第2支撐腳 22部位的周邊部位置，以RIE法或Ecr離子蝕刻法等形 成溝部76a、77a。再如第11圖所示，以淹埋溝部76a、 77a狀堆積厚度1· 5〜3· 〇 μηι的第2犧牲Si層7。再使 用CMP法等’如第11圖所示，將第2犧牲Si層7的表 面平坦化。 (F )然後，藉由選擇性重複使用光平版印刷技術及 RIE的不同深度的蝕刻，如第1 2圖（b )所示，在第2犧 牲Si層7的表面形成深度不同的溝部37a、37b、37c。溝 部3 7 c是進行到氮化膜3 4露出。接著，藉由濺射法或電 子束真空蒸著法等，形成第3層間絕緣膜的鋁合金膜（A1 一 Si、A1 - Cu - Si)到厚度〇· 5 μηι〜1 μχη前後。再使用 光平版印刷技術，在此上部形成光阻劑的光罩，使用此光 罩，藉由RIE法，將鋁合金膜形成圖案，而如第1 3圖所 示，形成導電性可動部M i，』的圖案。導電性可動部M i j的圖案是’以垂直fe號線B j + 1與控制電極3 7間作爲支 撐部（支柱）的一端支撐粱構造。 (G )此後，如第14圖所示，以矽蝕刻液去除第2 犧牲S i層7。將因蝕刻而露出的支撐基板]的表面的一 -29- (26) 1239642 部分，繼續使用單晶Si的向異性蝕刻劑，例如TMAΗ等 的藥液進行向異性蝕刻，則可如第2圖所示，形成微小空 洞領域Q i，j，完成本發明第1實施形態的紅外線畫像檢 測器。 在上述說明，第1犧牲Si膜6及第2犧牲Si層7的 蝕刻去除過程，緊接的支撐基板1的向異性蝕刻過程是分 開獨立說明，但此等蝕刻所使用的藥液基本上是相同藥液 ，因此，在實際的製程，可以在成爲第1 3圖的形狀後， 進行例如以TMAH藥液的蝕刻，便可以不必意識到第j 4 圖的形態，獲得最終形狀的第2圖的構造。 在第7圖〜第14圖是說明使用SOI基板的紅外線 畫像檢測器的製造方法，但不使用S 0 I基板也可以製造紅 外線畫像檢測器。使用第1 5圖及第1 6圖說明本發明第1 實施形態的變形例子（第1變形例）的紅外線畫像檢測器 的製造方法如下。 (A)首先’在Si基板31的主表面形成垂直位址電 路1 〇 1、水平位址電路1 〇2、可動部驅動電路丨〇3及定電 流源等的周邊電路。接著堆積，對周邊電路的MOS積體 電路構成層間絕緣膜的厚度i μιΏ前後的基底氧化膜32。 例如，基底氧化膜32可以是，由藉CVD法堆積的膜厚度 〇 · 5 μηι則後的氧化膜，及此氧化膜上的膜厚度〇. 5 μηι 前後的PSG膜或BPSG膜的雙層構造所構成的複合膜。此 複α膜的上層的B P S G膜則被回流使基底氧化膜3 2平坦 化。其次’如第1 5圖（a )所示，對基底氧化膜3 2，使 •30- (27) 1239642 用光平版印刷技術及RIE法，以露出S i基板3 1表面的一 部分狀選擇性配設溝部6 1 ' 62、63。此等溝部6 1、62、 6 3是用以形成第1檢測部配線5 1、熱電轉換部41、第2 檢測部配線5 2的第1檢測部配線形成用溝部6 1、熱電轉 換部形成用溝部62及第2檢測部配線形成用溝部63。而 ，在配設溝部61、62、63的基底氧化膜32的表面，如第 15圖（a)所示，以CVD法堆積鞘層（Si〇2) 35。 (B )而，以埋沒被鞘層（S i 0 2 ) 3 5被覆的溝部6 1 、62、63狀，堆積厚度1· 〇〜1. 5 μπι的測輻射熱聚矽（ bolometer polysilicon) 41。再使用 CMP 法，如第 15 圖 (b )所示，使測輻射熱聚矽4 1的表面平坦化，直到露出 鞘層（S i 0 2 ) 3 5，將測輻射熱聚矽4 1分別埋入溝部6 1 、62、6 3的內部。此後，準備摻雜p +型雜質的聚矽4 1， 在此摻雜P +型雜質的聚矽41的表面選擇性注入η型雜質 離子以形成陰極領域，構成ρη接合二極体。 (C )其次，使用光阻劑構成的蝕刻罩，蝕刻去除埋 設在第1檢測部配線形成用溝部61及第2檢測部配線形 成用溝部6 3內部的測輻射熱聚矽4 1。再將使用作爲蝕刻 罩的光阻劑當作剝離罩，藉由濺射法或電子束真空蒸著法 等堆積由Ti構成的金屬膜64。然後，去除當作剝離罩使 用的光阻劑，則可在第1檢測部配線形成用溝部6 1及第 2檢測部配線形成用溝部63的內部埋設由Ti構成的金屬 膜。並使用CMP法，如第1 5圖（c )所示，使金屬膜的 表面平坦化，直到基底氧化膜3 2露出，藉此使T i構成的 -31 - (28) 1239642 金屬膜表面的位準，與基底氧化膜3 2表面的位準及測輻 射熱聚矽4 1表面的位準相互一致。其結果，經由基底氧 化膜3 2及元件分離氧化膜4，分別在第1檢測部配線形 成用溝部6 1及第2檢測部配線形成用溝部6 3內部埋設第 1檢測部配線5 1及第2檢測部配線52。並且，以使用光 平版印刷技術形成圖案的光阻劑作爲光罩，藉由RIE法或 ECR離子蝕刻法等蝕刻基底氧化膜3 2，開設對構成第3 圖所示紅外線畫像檢測器的周邊電路1 0 1、1 0 2、1 0 3、----的各電晶體的接觸孔。而，以濺射法或電子束真空蒸著 法等形成厚度〇 · 5 μπι左右的W膜。再使用光平版印刷技 術，形成光阻劑的蝕刻罩，使用此蝕刻罩，以RIE法將 W膜形成圖案，埋設對構成周邊電路1〇1、1〇2、103、----的各電晶體的接觸孔。 同時，如第15圖（c )所示，形成水平位址線W 1及 控制用電極配線C i的圖案。雖未圖示，但在相鄰接的像 素也同樣形成水平位址線W i -】、W i、W i + 1----及控 制用電極配線C i - ι、C i +】----。與水平位址線W i . ! 、W i、W i +】----及控制用電極配線C i · ]、C i +】---- 的同時，也形成對周邊電路的金屬配線，但此等也省略未 圖示。這時，埋設在測輻射熱聚矽4 1與支撐腳溝部6 1、 63的各內部的第1檢測部配線5 1與第2檢測部配線52 藉由W膜連接在一起。另外，第2檢測部配線52與水平 位址線W i . I、W i、W i + !----相互連接在一起。 (D )此後，如第1 5圖（d -])所示，以c V D法整 (29) 1239642 面堆積厚度〇. 5μιη〜1· 5 μηι左右的氧化膜33及厚度〇. 5 μιη的氮化膜3 4。第1 5圖（d - 1 )是從第1圖的Α - A 方向所示的截面圖。由氧化膜33及氮化膜34構成的複合 膜在檢測部X i，具有紅外線吸收層42的功能，但在周 邊電路101、102、103-部時，具有層間絕緣膜的 功能。而’使用光平版印刷技術，以形成圖案的光阻劑作 爲光罩，藉由RIE法或ECR離子蝕刻法等，蝕刻層間絕 緣膜3 3、3 4，開設對連接紅外線攝影裝置的周邊電路]〇 1 、1 〇2、1 .....的第1金屬配線、第1檢測部配線 5 1 '及垂直信號線B j的圖案用的連接金屬（插頭）的通 孔。接著，藉由濺射法或電子束真空蒸著法等，形成第2 層間絕緣膜的厚度0. 5 μηι前後的鋁合金膜（Al - Si、A1 ~ Cu - Si)。再使用光平版印刷技術，在此上部形成光阻 劑的光罩，使用此光罩，藉由RIE法，將鋁合金膜形成圖 案’同時形成對構成周邊電路1 0 1、1 0 2、1 0 3.....的 各電晶體的插頭，及第15圖（d - 2)所示的第2層金屬 配線的垂直信號線B j + 1及控制電極3 7的圖案。第1 5圖 (d - 2 )相當於從第1圖的B - B方向所示，垂直於第 15圖（d — 1)的方向的截面圖。在以下的說明，第16圖 (e-2) ' (f- 2)是同樣從第1圖的B-B方向所示的 截面圖，第16圖（e-1) 、 （f-Ι) 是同樣從第1圖 的A-A方向所示的截面圖。在第15圖（d- 2)，雖省 略1®示，但是，當然在相鄰接的像素也同樣形成有控制電 極3 7及垂直信號線b」· ]、b」·、B」+ ].....。因此， -33 - (30) 1239642 各像素的第1檢測部配線5 1端部上部與垂直信號線b , _ 2、B j - 1、B」、B』+】、B j + 2、B」+ 3、————是經由通孔 以電氣方式相連接。與控制電極3 7及垂直信號線b』_ i 、B j、B j + 1、B p 2、B j + 3.....的同時，也形成對周 邊電路的金屬配線，但也同樣省略未圖示。此後去除用以 形成此第2層金屬配線或垂直信號線B j . 2、B」.！、B j 、B j + 1 ' B j + 2、B j + 3、-…-的圖案的光阻劑。 (E )而在氮化膜3 4、控制電極配線3 7及第2層金 屬配線 B」-2、B j - i、B j、B j + 】、B j + 2、B』+ 3、----上，塗敷新的光阻劑。並使用光平版印刷技術將光阻劑形 成圖案。而使用形成圖案的光阻劑，藉由RIE法或ECR 離子蝕刻法等，選擇性蝕刻氮化膜3 4及氧化膜3 3，形成 溝部。並堆積厚度1 . 5 μηι〜3_ 0 μιη的犧牲聚矽膜36， 以埋沒溝部。並使用CMP法，如第1 6圖（e - 1 )及（e - 2)所示，將犧牲聚矽膜36表面平坦化。

(F )此後，使用光平板印刷技術及RIE法選擇性反 覆實施深度不相同的蝕刻，藉此，在犧牲聚矽膜3 6表面 形成深度不一樣的溝部。並選擇性去除各像素的控制電極 3 7 與垂直信號線 B j _ 】、B j、B」+ I、B j + 2、B j + 3、---•間的位置的犧牲聚矽膜3 6，直到露出氮化膜3 4，而開設 接觸孔。接著，藉由濺射法或電子束真空蒸著法等，形成 厚度0. 5 μπι〜1 μηα左右的的鋁合金膜（A1 - Si、A] -CU - Si )’作爲第3層間絕緣膜。再使用光平版印刷技 術’在此上部形成光阻劑的光罩，使用此光罩，藉由RIE (31) 1239642 法，將鋁合金膜形成圖案，而如第1 6圖（f - 1 )及（f -2 )所示，形成導電性可動部M i的圖案。導電性可動 部M i ^的圖案是，以控制電極3 7與垂直信號線B」· + 1 的圖案間作爲支撐部（支柱）的一端支撐式的梁構造。同 樣地，導電性可動部M i，j ·〗、M i，j + 1、M i，j + 2、M i ，j + 3、----的圖案是，以控制電極3 7與垂直信號線B』 •】、B j、B j +】、B j + 2、B j + 3.....的圖案間作爲支撐 部（支柱）的一端支撐式的粱構造。 (G )然後，用矽蝕刻液去除犧牲聚矽膜3 6 ’繼續以 聚矽蝕刻液去除上述蝕刻後露出的S i基板3 1表面的一部 分，便可以形成跟第2圖同樣的微小空洞領域Q i , j ’完 成.本發明第1實施形態的變形例子（第1便形例‘）的紅外 線檢測器。這時，本發明的「基本」是由S i基板3 1與其 上部的基底氧化膜3 2所構成。 第1 7圖表示第1實施形態的其他變形例（第2變形 例）的紅外線檢測器（對應沿第1圖B - B方向的截面圖 )。與第2圖不同，微小空洞領域是形成在由S i基板31 與其上部的基底氧化膜3 2構成的基體表面的淺洞。因此 ，使一端支撐式的粱構造的導電性可動部M i，j與檢測部 X i，成爲接觸狀態下’檢測部X i，j會因彈性變形而向下 沉，其底部接觸到S i基板3 1。在水平位址線W i施加行 選擇脈衝V i，而選擇檢測部X i，j · I、X i，j、X i，j + 1 .....時，導電性可動部M i，」· ·】、M i，」、M i ;+】 、----與檢測部 X i, .i · ]、X i，.i、X i : .i + i、----成爲 -35 - (32) 1239642 非接觸狀態。再者，第1 7圖（a )是表示，檢測部X i，j 接觸在基板31的狀態，而，第17圖（b )則表示，檢測 部x i，j從基板3 1向S方向離開的狀態。這時，如第1 7 圖（b )所示，因爲彈性，檢測部X 」的底部從Si基板 •^1向上浮，檢測部X i，j的底部與基板3 1成爲非接觸狀 態。亦即，在遮沒狀態時，使熱阻力較小，使熱的流動更 順暢，同時因，導電性可動部M i3 · !、M i，j、M i，j + 】、----與相對應的檢測部X i，j ·】、X i，j、X i，j + 1 、分別接觸使應力變形變小，因此可以維持機械強 度，壽命較長。 (第2實施形態） 在本發明第1實施形態的紅外線畫像檢測器，控制電 極3 7是配置在圍繞檢測部X】—i，〗· ι、X ; — ^ s』..... 、乂|，**.1、又|，厂____的支撐基板（5丨）1表面。本 發明之第2實施形態的紅外線畫像檢測器是，如第1 8圖 及第19圖所示，控制電極38配置在檢測部X i _ ·】、 X 1 — 1，j、.....X ;，j · 1、X i，j ·——·的內部，這一點 與實施形態1不相同。同時’此第2實施形態，將以基體 是由Si基板31及其上部的基底氧化膜32所構成的例子 進行說明，當然，S 01構造的基體也可以。 -，且固定端 亦即，第2實施形態的紅外線畫像檢測器的機械方式 的開關兀件備有：電氣方式連接在配置於基體（31、32) 表面的可動部配線G .丨.2、G」 > 36 - (33) 1239642 是固定在基體（3 1、3 2 )，自由端側從此固定端延伸至檢 測部上部的一端支撐構造的導電性可動部M i ·!，_)·· 1、Μ i·】，」·.....M i，』.】、Mi,j、----；及電氣方式連接 在，配置於基體（3 1、3 2 )表面的控制電極配線C i . !、 C i、C i + !、----，且，配置在檢測部表面的控制電極 3 8。調整經由可動部配線G j · 2、G』· ！、G j.....供給 可動部的電壓，與經由控制電極配線C i . !、C i、C i +〗 .....供給控制電極38的電壓，而藉由靜電引力使導電 性可動部 M i ·丨，j ·〗、M i · !，j.....M i，』-!、M i，j .....的各該自由端接觸到檢測部或接近檢測部。第2 支撐腳22內收容有將熱電轉換部4 1連接在各水平位址線 W i · I、W i、W i+ !----的第2檢測部配線52，以及， 連接控制電極3 8與控制電極配線C i -】、C i、C ; + 1、----用的控制電極補助配線5 3。 如此，將控制電極3 8配置在檢測部X i _ !，』_】、X { _ 1，j......X i , j _ 】、X i , j _ 內，貝l[可以使具 有機械開關元件功能的控制電極3 8及面對此的導電性可 動部 M Mi·】，』、----Jvi M j，j、- · --的電極部分的有效面積擴大，其結果是，可以在低電壓 下進行散熱用轉接動作。 (第3實施形態） 如桌2 0圖所不’本發明第3實施形態的紅外線畫像 檢測器的平面構造是’跟第]實施形態的紅外線畫像檢劉 - 37- (34) 1239642

器同樣，控制電極3 7是配置在圍繞檢測部χ ^.、X 1 — ]，j、.....X i，〕· i、X i，』、----的支撐基板（Si )1表面。亦即，第3實施形態的紅外線畫像檢測器的機 械方式的開關元件備有：電氣方式連接在配置於基體（3 1 、3 2 )表面的可動部配線G』· · 2、g j · ]、G』、____，且 固定端是固定在基體（3 1、3 2 )，自由端側從此固定端延 伸至檢測部上部的一端支撐式構造的導電性可動部M i - i ，j - 1、M i - 1，j、- - - -Μ 1，』-1、1\4;，』、----，以及電 氣方式連接在，配置在基體（31、32)表面的控制電極配 線C卜！、C i、Ci+1.....，且在基體（31、32)表面 配置於固定端與自由端間的控制電極3 7。 但是，從第2 1圖所示的沿第2 0圖的B - B方向的截 面構造可淸楚看出，檢測部X i，』是配置在導電性可動部 M i，j的上方，具備有：吸收紅外線的紅外線吸收層4 2 ; 配置在導電性可動部M ,, j的下方，可將在紅外線吸收層 4 2產生的熱量轉換成電氣信號的熱電轉換部4 1 ;及以熱 的方式連接紅外線吸收層42與熱電轉換部4 1，且以機械 方式支撐紅外線吸收層4 2於熱電轉換部4 1上的支撐部 5 4a、5 4b、5 4c、5 4d。亦即，各像素的紅外線吸收層42 呈由 4根支撐部 54a、54b、54c、54d支撐的傘構造。但 是’在第21圖是僅表示4根支撐部中的支撐部54a、54b ’在截面（紙面）的前面的支撐部5 4 c、5 4 d省略未圖示 。在第2 Q圖’以兩點虛線（假想線）表示紅外線吸收層 4 2 ’淸楚表示連接在紅外線吸收層4 2下的4根支撐部 -38- 1239642 (35) 54a、 54b、 54c、 54d 的構造。 紅外線吸收層42是經由熱電導率高的4根支撐部（ 導電性支撐部）5 4 a、5 4 b、5 4 c、5 4 d連接在熱電轉換部 4 1。在第3實施形態的紅外線畫像檢測器，熱電轉換部 4 1上部的氧化膜3 3 a、3 3 b與氮化膜3 4構成的複合膜只 是具有層間絕緣膜的功能。從第2 1圖可以淸楚，一端支 撐式粱構造的可動部M i，』是配置在紅外線吸收層42與 熱電轉換部4 1之間。 在第1實施形態與第2實施形態，金屬性的導電性可 動部 M Mi·!，』、----Mi，j·】、Mi，j、-- --配置在紅外線吸收層4 2的上方，因此，照射的紅外線 被導電性可動部M i ·】，j - ]、M i ·】，j、----M i，j · ! 、M i，j.....反射，紅外線吸收率降低。在第2 0圖及 第2 1圖所示的第3實施形態的構造，因紅外線吸收層4 2 在導電性可動部M i · 1，j - ]、M i - 1，」、--· - M i，j .】 、M i ,」· '----上，照射的紅外線可以全部被紅外線吸收 層4 2吸收。因此，第3實施形態的紅外線畫像檢測器的 紅外線吸收率極高。同時，如第2 0圖的兩點虛線所示， 可以使紅外線吸收層4 2有擴展到S i基板3 1上的領域的 廣大面積。亦即，第3實施形態的紅外線畫像檢測器的各 像素的紅外線吸收的開口率較之第1及第2實施形態，可 以充分增大。在第2 0圖，如果擴大至兩點虛線的領域相 鄰接，也可以縮小紅外線的不感部的無用空間（dead space ) 〇 -35 - (36) 1239642 (第4實施形態） 第1 8圖及第1 9圖所示的第2實施形態的紅外線畫像 檢測器，將控制電極3 8配置在檢測部X i _ 1，j · !、X i _ ! j......x i , j - 1 ' X i , j-----內，因此可以使具有機 械開關元件功能的控制電極3 8及面對此的導電性可動部 電極部分的有效面積擴大，其結果是，可以在低電壓下進 行散熱用轉接動作。但是，從第1 8圖可以淸楚，控制電 極3 8使各像素的紅外線吸收的開口率降低。 在第22圖所示的本發明第4實施形態的紅外線畫像 檢測器，與第2實施形態的紅外線畫像檢測器一樣，將控

制電極3 8配置在檢測部X i - !，j .】、X i _】，j......X i 5 j > i、X i，j----內。但，各像素的紅外線吸收層42是 跟第3實施形態同樣，具有由4根支撐部54a、54b、54c 、54d支撐的傘構造。在第21圖是僅表示4根支撐部中 的支撐部54a、54b，在截面（紙面）的前面的支撐部54c 、5 4 d省略未圖示。在第2 0圖，以兩點虛線（假想線） 表示紅外線吸收層4 2。 跟在第3圖說明者一樣，紅外線吸收層42是經由熱 導電率高的4根支撐部（導電性支撐部）54a、54b、54c 、54d連接在熱電轉換部41。而一端支撐式梁構造的可動 部M i，j是配置在紅外線吸收層4 2與熱電轉換部4 1之間 。亦即，因爲紅外線吸收層4 2是位於導電性可動部M i . (37) 1239642 1，j - 1 ' M i - ]，j.....M i，j ·】、M i，j、---上，因此 ，照射的紅外線可以全部被紅外線吸收層4 2吸收。因此 ，第4實施形態的紅外線畫像檢測器的紅外線吸收率極高 ，同時，兼有可以在低電壓下進行散熱用轉接動作的好處 (第5實施形態） 本發明第5實施形態的紅外線畫像檢測器是如第24 圖所示，在由複數條垂直信號線B j . 1、B j、B j + i、___ -’及向垂直信號線B j - 1、B j、B j + 1、----的垂直方向 延伸的複數條水平位址線W i . !、W丨、W丨+丨----所構 成的矩陣內部，以二維方式分別配置構成像素的檢測部χ i - X - Xi，j-i、Xj，j、- - - - 0 各像素的檢測部X i - 1，j · 1、X i _】，j、· - - -、χ i』· 1 、X i，j、----分別備有對應之垂直開關電晶體丁卜！，』- 1、T i _】，j、T i，j · i、T〗，j、----，分別經由第2檢測 部配線5 2相互連接在一起。亦即，各像素的檢測部χ i _ 1，j.1、Xi_l，j......X i , J - 1 ' X i , j.....的一方 的電極是分別連接在對應的垂直開關電晶體T i — !，j · !、 T i _ 1，j、T i，j · 1、T i，j、_ _ _ .的汲電極。例如第 2 6 圖所示，如果各像素的檢測部\^1，』.]、）（^1，』、-- • _、X i，j .】、X i，j.....是由P n接合二極体構成， 則P n接合二極体X i — l1、χ ^ 、____、X i，j · 1、X 1 , .i、· _ _ _的—方的電極（陽極）是分別經由第2 -41 - (38) 1239642

檢測部配線5 2，與對應的垂直開關電晶體T i - !,.1、T i - i，广T i，』· ] ' T i，』、----相互連接在一起。各像素 的檢測部 X i _ 1，j - 1、X i ~ 1 , j......X i，j · 1、X i，j -----的另一方的電極則連接在共同電位（例如接地電 位）。各行的垂直開關電晶體T i _】，j . 1、T i - i, j、T i , j - i、T i，j.....分別連接在水平位址線w i . 1、W i、 w i+ !.....。各列的垂直開關電晶體T i - ]，j _ 1、T i 一 1, j ' T i , j . ^ T i , J.....的源電極分別連接在垂直信 號線B j · 1、B j、B j + !、----。而且，與垂直信號線B j - 1、B j、B j + i、---平行設有可動部配線G〗· 2、G j . i、G j、----。同時，與水平位址線W i ·〗、W i、W i +】 -----平行設有控制電極配線C i · i、C i、C i + i、—— _ o 第25圖（a)是沿第24圖的A - A方向的截面圖， 第25圖（b)是沿第24圖的B - B方向的截面圖，表示 檢測部X ^」以中空狀態收納在微小空洞領域Q ,，j的內 部。此中空構造是爲了使檢測部X i，j、與S i基板3 1成 隔離熱量的狀態而形成。如第24圖及第25圖（a)所示 ，構成各像素的檢測部X i，j對Si基板3 1及Si基板3 1 上部的基底氧化膜3 2，由熱阻很大的第1支撐腳2 1及第 2支撐腳22支撐成中空狀態，以維持隔離熱量的狀態。 微小空洞領域Q i，」·是成倒立金字塔形狀形成在選擇性去 除S i基板3 1的一部分的凹部的底部。S i基板3 1的表面 的一部分形成有垂直開關電晶體T i，』的源極領域7 1及 -42 - (39) 1239642 汲極領域7 2 °位於源極領域7 1與汲極領域7 2間的基底 氧化膜32內部埋設有垂直開關電晶體τ ;，^的閘電極73 。第24圖所示的檢測部X , — ls』·〗、X i — l」......χ i，· I、X i，j.....是如第2 5圖所示，分別含有：可吸 收紅外線將其轉換成熱量的紅外線吸收層42，及將紅外 線吸收層42產生的熱量轉換成電氣信號的熱電轉換部4 ! 。熱電轉換部4 1具有堆疊在聚矽層的表面選擇性摻雜有 雜質的ρ η接合二極体的構造。聚矽層41的底面與側面 分別用氧化膜構成的鞘層3 5覆蓋。也可以採用ν 0 2、T i 等的測輻射熱用物取代ρ η接合二極体。熱電轉換部4 1 上配置當作層間絕緣膜3 3的氧化膜。此氧化膜3 3的上面 配置有氮化膜3 4。由氧化膜3 3，與此上面的氮化膜3 4構 成的複合膜構成紅外線吸收層4 2。紅外線吸收層4 2是以 實質上與熱電轉換部4 1相同的形狀配置。 如第24圖及第25圖（a)所示，第1支撐腳21的內 部埋設有將熱電轉換部4 1連接在共同電位（接地電位） 的第1檢測部配線5 1，第2支撐腳22的內部埋設有將熱 電轉換部4 1連接於垂直開關電晶體T ^的汲電極的第2 檢測部配線52。第1檢測部配線5 1與第2檢測部配線52 可以用，W、Ti、Co、Mo等高融點金屬，此等矽化物等 ，或使用此等矽化物的聚矽化物構成。 而且，如第24圖及第25圖（b)所示，在各像素設 有控制電極3 7。各像素的控制電極3 7是經由控制電極補 助配線5 3，分別連接在控制電極配線C , _ ]、C i、C i + ; -43- (40) 1239642 .....，經由控制電極配線c i .】、C i、C i +】、 施加有電壓。如第25圖（b )所示，面向各像素的 極3 7，設有一端支撐式梁構造的導電性可動部M i I、 Mi.i ，j、 - - - -M M i，j、---，導電 部 M i · 1，j - l、M 丨· ！，j、- - - -M i，j - !、M i， 連接在可動部配線G· 2、G j · ]、G』、----。導 動部 M Mi·]，』.....M i，j·】、M i --的固定端固定在，分別由Si基板31上部的基底 32、氧化膜33、氮化膜34所構成的積層構造的表 自由端從此固定端側向檢測部X i -】，」.！、X i - 1 --、Xi，j·]、Xi，j.....的上面延伸。藉由控 3 7、及導電性可動部^^-!，』-!、]^;.】，』、--- .,^ M i , j.....構成機械式開關元件。此導電性 M i · i，j · !、M i · I，j ' - ---Mi，j-i、Mi，j、· 用A1、Cu、Ti、Ti N、W等導電性材料較爲適當。 第2 5圖表示，在水平位址線w i施加有行選 V i的狀態下的檢測部X i，j的選擇狀態。施加行 衝V i前的遮沒狀態時，由於在控制電極配線C i 制用電極電壓v + Li，使一端支撐式粱構造的導電 部M i，j撓曲，使導電性可動部M i，j的自由端與 X i，』成爲接觸狀態，將積存在檢測部X i，j的熱 熱傳導釋放出。使導電性可動部M i，j的自由端與 X j成爲接觸狀態時’檢測部X i，^的熱量將經 性可動部M i , .j藉由熱傳導舜間移動至S丨基板3 1 控制電 -1 3 j -性可動 j…… 電性可 ，j ' 氧化膜 面，其 ，j…_ 制電極 i , j 可動部 …-ί吏 擇脈衝 選擇脈 施加控 性可動 檢測部 量藉由 檢測部 由導電 ，檢測 (41) 1239642 部χ i，、的溫度將穩定在成爲本身過熱前的溫度。在解 除導電性可動部M i，j的自由端與檢測部X i , j的接觸狀 態後的選擇狀態，當有紅外線照射在紅外線吸收層42時 ，紅外線吸收層42的溫度將對應紅外線強度上昇。 在第26圖的等效電路，是以導電性可動部M i . i，』. 】、M i - 1，j.....M i，j · i、M i，j代表，表示機械式開 關兀件。弟26圖所不之電阻r i_】，j.i、r ----、 r i，j · 1、r i，j表示，第2 5圖所示紅外線吸收層4 2所具 有的熱阻，及使導電性可動部M i . ]，j . 1、M i -〗，} ——M i，』· ]、M i，j接觸紅外線吸收層42時的接觸熱阻的 合計熱阻。使導電性可動部M i . i，」.I、M i . 1，j、--- -M i , j · i、M i，j接觸紅外線吸收層4 2時，如第2 5圖所 示，大部分的熱量是經由氮化膜3 4、氧化膜3 3，流至基 體（3 1、32 )，但，此熱流在第26圖的等效電路圖省略 未圖示。在第26圖的等效電路圖，例如，假設以1/60 秒間隔，在水平位址線W i . ]、W i、W i +】.....施加 20 μ秒的行選擇脈衝V ]、V 2、V i......V i . J > V i

、V i + 1、----。到在水平位址線W i施加行選擇脈衝V !之1 0 μ秒前，對控制用電極配線C 1施加控制用電極電 壓V + L]，使導電性可動部μ匕」‘.]、]^】，』、！^ i，j + 1 、----與檢測部X】，」· i、X 1，j、X】，j +〗.....成爲 接觸狀態，設定在本身過熱前之溫度。而，在水平位址線 W 1施加fj运擇脈衝V】之1 0 μ秒前，在連接於控制電極 3 7的控制用電極配線C 1施加0 V，藉此解除導電性可動 -45- (42) 1239642 部Μ 1，』·】、Μ !，』、Μ】，』+】、——與檢測部χ】，』.】 、X 1，j、X ! , j + 1、----的接觸狀態。連接在導電性可 動部Μ ]，』· 1、Μ 1，j、Μ】，j + ]、---的可動部配線g』 -i、Gj、+ i.....施加有一定電壓〇V。而，因對檢 測部X 1，j . 1、X 1，j、X 1，j + 1、----照射紅外線，使 檢測部X 1，j · 1、X 1，j、X 1，j + 1、----的溫度上昇。 在此狀態下，對水平位址線W 1施加行選擇脈衝v 1，藉 由水平位址電路1 02順序選擇水平開關電晶體S j _ i、s j 、S j + 1.....，則可經由垂直信號線B j · ]、B j、B j + ] .....以時間序列將檢測部X】，j .】、X】，j、X】，』+ ! .....的信號讀取到水平信號線1 04。

如此，依照第5實施形態的紅外線畫像檢測器時，由 於使用機械式開關元件，可以復置在熱電轉換部4 1施加 脈衝電壓時產生的自己加熱使檢測部X i — i，j _ i、X i _ I j......X i，j · 1、X i，j、- _ _ _發生的溫度上昇。因 此，可以進一步增加圖框更換率，能夠提供高靈敏度而具 有局度回應的紅外線畫像檢測裝置。问時，縱使提高圖框 更換率，仍可以在遮沒時間充分降低自己加熱現象引起的 檢測部的溫度上昇，因此也可以防止熱破壞現象。 (其他實施形態） 如上述，本發明是記載如第1〜第5實施形態，但 成爲揭示的一部分的敘述及附圖不應被理解爲用以限定本 發明。從所揭示的內容’本行業者應可以淸楚各種替代實 -46 - (43) 1239642 施形態、實施例及運用技術。 在已說明的第1〜第5實施形態’導電性可動部M i .1，j · i、M i - 1，j、- - - -M i，j - 1、M i，j 是使用金屬材 料，但只要在導電性可動部M i ·】，j ·】、M ^ ·]，』、—— -M i，j . ]、M i，j的一部分使用可藉由控制電極37產生 引力的材料便可以。同時，在導電性可動部M i -j · ! 、- - - -M M i，j 施加有 Ο V 的電壓， 但也可以是浮動，如果機械式開關元件的動作與第1〜 第5實施形態相同，供給控制電極3 7與導電性可動部Μ i ·】，j ·】、M i ·】，j.....M i，j - ]、M i，』的電壓的組 合可以自由選擇。 在已說明的第1〜第5實施形態是說明，在遮沒狀 態時，使一端支撐式梁構造的導電性可動部M i，」撓曲， 使導電性可動部M i，與檢測部X i，」成爲接觸狀態，將 積存在檢測部X i，的熱量藉由熱傳導釋放出。但，不使 導電性可動部M i，j與檢測部X i，」·成爲完全接觸狀態， 而是使用經由〇. 5〜0· 1 μπι程度，或更小的微米大小的 空隙接近的機械式開關元件，也可以在導電性可動部M i， j與檢測部X i，j之間形成經此輻射的熱流。輻射形成的 熱流較熱傳導小，因此第3圖或第2 6圖所示的熱電阻r i - 1，j . ]、r i - 1，j....... i，j · !、r i，j 的値較大。但是 ，因爲可以防止導電性可動部M i , j與檢測部X ;，』成爲 機械方式接觸造成的物理性疲勞，因此對紅外線畫像檢測 器的長壽命化有效。爲了要確保導電性可動部M i，」與檢 -47- (44) 1239642 測部X i，之間形成的微米大小的空隙，可以在導電性可 動部M i，j與支撐基板（單晶S i ) 1的表面間設規定高度 的間隔片。 在已說明的第1〜第5實施形態是說明，構成由垂 直信號線及水平位址線形成的X - Y矩陣的二維紅外線畫 像檢測器（區域型紅外線畫像檢測器），當然其水平位址 線可以僅有一條，而構成一維紅外線畫像檢測器。 如此，本發明當然包含未記載於此的各種實施形態。 因此，本發明的技術範圍可由上述說明以妥當的申請專利 範圍的發明特定事項所規定。 依據本發明時，可以提供，縱使提高圖框更換率，也 不會使靈敏度降低，且不會引起因自己加熱現象造成的熱 破壞現象的紅外線攝影裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明第1實施形態的紅外線畫像檢測 器的像素排列的一部分（2 X 2部分）的平面圖。 第2圖（a )是沿第1圖的A - A方向的紅外線檢測 器部分的截面圖’第2圖（b )是沿B - B方向的紅外線 檢測器部分的截面圖。 第3圖是包含本發明第1實施形態的紅外線畫像檢測 器（檢測器陣列）的周邊電路的簡化的等效電路圖。 第4圖是表示施加在本發明第1實施形態的紅外線畫 像檢測器的垂直信號線的讀取電壓，及施加在控制用電極 - 48- (47) 1239642 測器（檢測器陣列）的周邊電路的簡化等效電路圖。 第2 7圖是表示傳統的紅外線畫像檢測器的自己加熱 現象造成的檢測部的溫度隨時間變化的圖（圖框更換率低 時）。 第2 8圖是表示傳統的紅外線畫像檢測器的自己加熱 現象造成的檢測部的溫度隨時間的變化的圖（圖框更換率 高時）。 【主要元件對照表】 1 :支撐基板 2 :埋入氧化膜 3 :單晶S i層 4 :元件分離氧化膜 5、 76a、 76b、 77a、 77b:溝部 6 :第1犧牲S i膜 7 ··第2犧牲S i層 2 1 :第1支撐腳 22 :第2支撐腳 31 :基體 32 :基底氧化膜 3 3 :氧化膜 3 3 a :第1層間絕緣膜 3 3 b :第2層間絕緣膜 3 4 :氮化膜 •51 - (48) (48)1239642 3 5 :鞘層 3 6 :犧牲聚矽膜 3 7、3 8 :控制電極 37a、 37b、 37c ：溝部 4 1 :熱電轉換部 4 2 :紅外線吸收層 5 1 :第1檢測部配線 5 2 :第2檢測部配線 5 3 :控制電極補助配線 54a、 54b、 54c、 54d ：支撐部 5 5 :形成空洞用聚矽 6 1 :第1檢測部配線形成用溝部 62 :熱電轉換部形成用溝部 63 :第2檢測部配線形成用溝部 64 :金屬膜 7 6、7 7 ··間隙部 8 3 :光阻劑 7 1 :源極領域 72 :汲極領域 7 3 :鬧極電極 74 :閘極氧化膜 1 0 1 :垂直位址電路 1 0 2 :水平位址電路 1 0 3 :可動部驅動電路 -52 - (49) 1239642 1 Ο 4 :水平信號線 1 Ο 5 :定電流源 A」 丨· 1、A j、 A · i + !=放大讀取電路 B j • i ' B j、 B j + 1 :垂直信號線 C ( :j - 1、C c J C c j + :耦合電容器 C i -1、C i、 c i + 1 :控制電極配線 C < 5 j - l ' C s j N C S j + !:儲存電容器 G j •l 、 G j 、 G J + 1 :可動部配線 H j -】、H j、 H j + i ·’水平選擇線 M i - 1，j - 1、 M i - 1，j......M i，j - !、M i， W i - 1 ^ w i 、W i + ϊ :水平位址線 Q i »· ，j · l、Q i , j 微小空洞領域 Γ ] S j -I，j -】、 -l、s j、 ^ j 一 s ” -]: 1 ，j....... i , j - 1、r i，j : :水平開關電晶體 T , -I，j - 1、 T i - I，J、T i，j - I、τ i，j :垂直 T d i j - 1、T d J T d j + I :負荷Μ 0 S電晶體 T P ^ j - 1 N T A > J T A j + 1 :放大電晶體 T F L j ·】、T R Λ J T R j + !:重置電晶體 T S ;j - 1、T s j T S j + !:樣本電晶體 X i 一 1, j · 1 、 X i l，j、----、Xi.i :可動部 :檢測部 -53-

Claims (1)

1. 1239642 (1) 拾、申請專利範圍 第92 1 23477號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國94年5月2〇日修正 1 ·一種紅外線檢測器，其特徵爲，具備有： 基體；和

   配置在此基體上，可檢測紅外線的檢測部；和 設在此檢測部，以隔離熱量的狀態支撐上述檢測部的 支撐腳；以及 可令儲存在上述檢測部的熱能散發往上述基體方向的 熱傳導性可動體部。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之紅外線檢測器，其中 基體的表面設有凹部，經由上述支撐腳在此凹部內配 設上述檢測器。

   3 .如申請專利範圍第1項所述之紅外線檢測器，其中 熱傳導性可動體部是具有固定在基體的柱子，從此柱 子往上述檢測部的上方延伸，一端形成爲自由端，熱量可 以在上述基體與上述檢測部之間移動的一端支撐式的樑。 4.如申請專利範圍第3項所述之紅外線檢測器，其中 熱傳導性可動體部是以電傳導性的材料構成上述自由 端與上述柱子之間。 5 .如申請專利範圍第4項所述之紅外線檢測器，其中 熱傳導性可動體部是在上述自由端與上述柱子之間， (2) 1239642 於上述基體上設控制電極，利用上述以電傳導性的材料構 成的部分與上述控制電極之間的靜電吸引力，以熱的方$ 連接上述檢測部與上述基體，而將上述檢測部的熱量散熱 到上述基體。 6 ·如申請專利範圍第4項所述之紅外線檢測器，其中 熱傳導性可動體部是將上述控制電極設在上述檢測部 端側，利用上述以電傳導性的材料構成的部分與上述控制 電極之間的靜電吸引力，以熱的方式連接上述檢測部與上 述基體，將上述檢測部的熱量散熱到上述基體。 7 .如申請專利範圍第1項所述之紅外線檢測器，其中 上述檢測部進一步具備有可吸收紅外線的紅外線吸收 層，及可以將此紅外線吸收層產生的熱量轉換成電氣信號 的熱電轉換部。 8.如申請專利範圍第7項所述之紅外線檢測器，其中 紅外線吸收層是堆疊構成在上述熱電轉換部上。 9 ·如申請專利範圍第7項所述之紅外線檢測器，其中 上述檢測部更具備有，以熱的方式連接上述紅外線吸 收層與上述熱電轉換部，且以機械性方式將上述紅外線吸 收層支撐在上述熱電轉換部的支撐部。 10.—種紅外線畫像檢測器，其特徵爲具備有： 基體；和 配置在此基體上的複數條信號線；和 與此等各信號線交叉的複數條位址線；以及 在上述各信號線與上述各位址線交叉的領域，連接上 (3) 1239642 述各信號線與上述各位址線而成，用以檢測紅外線的複數 個檢測部； 上述各個檢測部分別配設有： 以隔離熱量的狀態支撐上述檢測部的支撐腳；以及 使儲存在上述各個檢測部的熱能散發到上述基體方向 的熱電導性可動體部。 1 1 ·如申請專利範圍第1 0項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 基體的表面設有凹部，經由上述支撐腳將上述檢測部 設在此凹部內。 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 熱傳導性可動體部是具有固定在基體的柱子，從此柱 子向上述檢測部的上方延伸，一端形成爲自由端，熱量可 以在上述基體與上述檢測部之間移動的一端支撐式的粱。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 熱傳導性可動體部是以電傳導性的材料構成上述自自 端與上述柱子之間。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 熱傳導性可動體部是在上述自由端與上述柱子之間， 於上述基體上設控制電極，利用上述以電傳導性的材料構 成的部分與上述控制電極之間的靜電吸引力，以熱的方$ (4) 1239642 連接上述檢測部與上述基體，而將上述檢測部的熱量散熱 到上述基體。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 熱傳導性可動體部是將上述控制電極設在上述檢測部 端側，利用上述以電傳導性的材料構成的部分與上述控制 電極之間的靜電吸引力，以熱的方式連接上述檢測部與上 述基體，將上述檢測部的熱量散熱到上述基體。 1 6.如申請專利範圍第1 0項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 上述檢測部更具備有可吸收紅外線的紅外線吸收層， 及可以將此紅外線吸收層產生的熱量轉換成電氣信號的熱 電轉換部。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 紅外線吸收層是堆疊構成在上述熱電轉換部上。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 上述檢測部更具備有以熱的方式連接上述紅外線吸收 層與上述熱電轉換部，且以機械性方式將上述紅外線吸收 層支撐在上述熱電轉換部的支撐部。 1 9 · 一種紅外線畫像檢測器，其特徵爲具備有： 在表面配置複數個微小空洞領域的基體；和 從上述基體以各熱分離狀態支撐在上述微小空洞領域 -4- (5) 1239642 ，用以檢測紅外線的複數個檢測部； 分別設在上述基體與上述複數個檢測部之間，將上述 檢測部檢測的紅外線作爲電氣信號讀取的時序之中，維持 上述熱的分離狀態，在上述時序以外的遮沒之中，短路上 述的分離狀態，使儲存在上述檢測部的熱量散發到上述基 體的機械式開關元件。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 上述機械式開關元件備有： 電氣方式連接在配置於上述基體表面的可動部配線， 且固定端固定在上述基體，自由端從該固定端側延伸至上 述檢測部上部的一端支撐式的梁構造的導電性可動部；及 電氣方式連接在配置於上述基體表面的控制電極配線 ，且在上述基體表面，配置於上述固定端與自由端之間的 控制電極； 藉由調整，經由上述可動部配線供給上述可動部的電 壓，及經由上述控制電極配線供給上述控制電極的電壓’ 利用靜電引力，使上述自由端接觸或接近上述檢測部。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之紅外線畫像檢測器 ，其中 上述機械式開關元件備有： 電氣方式連接在配置於上述基體表面的可動部配線’ 且固定端固定在上述基體’自由端從該固定端延伸至上述 檢測部上部的一端支撐式的梁構造的導電性可動部；及 (6) 1239642 電氣方式連接在配置於上述基體表面的控制電極配線 ，且配置在上述檢測部表面的控制電極； 藉由調整，經由上述可動部配線供給上述可動部的電 壓，及經由上述控制電極配線供給上述控制電極的電壓， 利用靜電引力，使上述自由端接觸或接近上述檢測部。 22·如申請專利範圍第19〜21項中任一項所述之紅外 線畫像檢測器，其中

   上述檢測部具備有： 可吸收上述紅外線的紅外線吸收層；和 將在上述紅外線吸收層產生的熱量轉換成上述電氣信 號的熱電轉換部；及 以熱的方式連接上述紅外線吸收層與上述熱電轉換部 ，且以機械方式將上述紅外線吸收層支撐在上述熱電轉換 部的支撐部。

   23 ·如申請專利範圍第1 9〜2 1項中任一項所述之紅外 線畫像檢測器，其中 上述檢測部具備有： 配置在上述導電性可動部上方，可吸收上述紅外線的 紅外線吸收層；和 配置在上述導電性可動部下方，將在上述紅外線吸收 層產生的熱量轉換成上述電氣信號得熱電轉換部；及 以熱的方式連接上述紅外線吸收層與上述熱電轉換部 ，且以機械方式將上述紅外線吸收層支撐在上述熱電轉換 部的支撐部。 -6 -