TWI387092B - Infrared sensor - Google Patents

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TWI387092B
TWI387092B TW098132569A TW98132569A TWI387092B TW I387092 B TWI387092 B TW I387092B TW 098132569 A TW098132569 A TW 098132569A TW 98132569 A TW98132569 A TW 98132569A TW I387092 B TWI387092 B TW I387092B
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infrared
film
type
infrared sensor
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Inventor
Koji Tsuji
Yosuke Hagihara
Naoki Ushiyama
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Panasonic Corp
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Description

紅外線感測器
本發明係有關於一種紅外線感測器。
目前揭示有可檢測紅外線(例如波長為8μm至12μm之從人體放射之紅外線)之紅外線感測器。於文獻一(日本專利公報2576259)及文獻二(日本專利公報3287173)中揭示有利用微機械加工技術等而形成的紅外線感測器，此種紅外線感測器包含有：紅外線吸收體，其吸收紅外線而轉換成熱且呈薄膜狀；及感溫體，其檢測紅外線吸收體之溫度變化。
於前述文獻一中所揭示之紅外線感測器係包含有矽基板及形成於矽基板上的矽氮化膜。於矽基板形成熱絕緣用之空洞，且於矽氮化膜中覆蓋空洞之部分係構成紅外線吸收體。於該紅外線感測器中，感溫體係使用熱電堆，且熱電堆係藉由將業已形成於矽氮化膜上的n型矽膜與p型矽膜適當地進行圖案成形等而形成。
於前述文獻二中所揭示之紅外線感測器係具有絕緣層(紅外線吸收體)，其於紅外線波長領域中具有大的吸收率，且於該絕緣層上形成感熱半導體層。又，於感熱半導體層下側之絕緣層下形成空洞，以使感熱半導體層之熱不易傳送至外部。於該紅外線感測器中，為了減小絕緣層之熱傳導(增加熱阻)或為了達成反應速度之高速化，一般會考慮削薄絕緣層之厚度，然而，此時，於構成紅外線吸收體之絕緣層會產生翹曲而結構安定性變差，且感度亦會降低。
又，於前述文獻二中所揭示之紅外線感測器中使用輻射熱計型之紅外線檢測元件，因此，檢測電阻值之變化時必須流通電流，且損耗電力會變大。又，會產生自發熱，且會擔心起因於熱應力而於紅外線吸收體產生翹曲。又，由於電阻溫度係數會依據因自發熱所造成的溫度變化或周圍溫度變化而變化，因此，若未設置溫度補償用聚矽層，則難以高精度化，然而，若設置溫度補償用聚矽層，則感測器全體會大型化且成本提高。
另一方面，於前述文獻一中所揭示之紅外線感測器中，感溫體係使用熱電堆。熱電堆係與輻射熱計型之紅外線檢測元件不同，由於無需流通電流，因此不會自發熱，故，不會產生起因於自發熱之紅外線吸收體之翹曲，且可達成低損耗電力化。再者，由於不會依據溫度而感度固定，因此為高精度。
然而，於形成前述專利文獻一中所揭示之熱電堆時，必須利用蝕刻技術而將業已形成於紅外線吸收體上之n型矽膜或p型矽膜進行圖案成形，此時，會有紅外線吸收體亦一同被蝕刻之虞。在此種情況下，於利用紅外線吸收體或形成於其上之熱電堆等所構成之薄膜結構體會產生翹曲，且結構安定性變差，同時感度會降低。
本發明係有鑑於前述事由而完成。本發明之目的在提供一種紅外線感測器，其可達成紅外線吸收體之薄膜化，且亦可防止紅外線吸收體之翹曲。
有關本發明之紅外線感測器係包含有基底及配置於前述基底之一表面側的紅外線檢測元件。前述紅外線檢測元件包含有：吸收紅外線之紅外線吸收體；檢測前述紅外線吸收體與前述基底之溫度差的感溫體；及補償膜。前述紅外線吸收體係配置於前述基底之前述一表面側，且在與前述基底間具有熱絕緣用之間隙。前述感溫體係具有熱電偶，且熱電偶具備：p型聚矽層，其形成為橫跨前述紅外線吸收體與前述基底；n型聚矽層，其未與前述p型聚矽層接觸而形成為橫跨前述紅外線吸收體與前述基底；及連接層，其於前述紅外線吸收體上將前述p型聚矽層與前述n型聚矽層電連接。前述補償膜係構成為於前述p型聚矽層及前述n型聚矽層之形成時保護前述紅外線吸收體，同時抑制前述紅外線吸收體之翹曲。該補償膜係聚矽膜，其於屬於前述紅外線吸收體中的前述基底之相對側面之紅外線入射面上，形成為覆蓋該紅外線入射面。
若藉由該發明，則由於前述感溫體不會自發熱，因此不會產生因前述感溫體之自發熱所造成的前述紅外線吸收體之翹曲。又，由於在前述紅外線吸收體之前述紅外線入射面上形成前述補償膜，因此可抑制前述p型聚矽層及前述n型聚矽層之形成時前述紅外線吸收體被蝕刻而變薄，同時可提高前述紅外線吸收體之應力平衡之均一性。依此，於前述p型聚矽層及前述n型聚矽層之形成時保護前述紅外線吸收體，且可抑制前述紅外線吸收體之翹曲，其結果，可達成前述紅外線吸收體之薄膜化，且亦可防止紅外線吸收體之翹曲，並可提升感度。
較為理想的是前述紅外線檢測元件係具有連結前述紅外線吸收體與前述基底之支撐體，且前述支撐體與前述基底係於一處連結。
若藉由該構造，則於前述基底因來自外部之應力或熱應力等而變形時，可抑制前述紅外線吸收體變形，因此可抑制感度之變化，且可達成高精度化。
又，較為理想的是前述紅外線檢測元件係具有連結前述紅外線吸收體與前述基底之支撐體，且前述支撐體與前述紅外線吸收體係於二處連結。
若藉由該構造，則前述紅外線吸收體可承受扭轉應力。
又，較為理想的是前述p型聚矽層、前述n型聚矽層與前述補償膜之厚度係相互相等。
若藉由該構造，則可提升前述紅外線吸收體之應力平衡之均一性，並抑制前述紅外線吸收體之翹曲。
又，較為理想的是前述p型聚矽層、前述n型聚矽層與前述補償膜係形成於同一平面上。
若藉由該構造，則可提升前述紅外線吸收體之應力平衡之均一性，並抑制前述紅外線吸收體之翹曲。
較為理想的是前述紅外線檢測元件係於前述補償膜中的前述基底之相對側具有紅外線吸收膜，且於將前述紅外線吸收膜之折射率作成n、將藉由前述紅外線檢測元件檢測的紅外線之中心波長作成λ時，前述紅外線吸收膜之厚度係λ/4n。
若藉由該構造，則可提高前述紅外線吸收膜對於前述紅外線檢測元件之檢測對象的紅外線之吸收效率，且可達成高感度化。
較為理想的是前述補償膜係藉由p型補償膜及n型補償膜所構成，而前述p型補償膜係於前述p型聚矽層連續一體地形成，且雜質濃度為1018 cm-3 至1020 cm-3 ，而前述n型補償膜係於前述n型聚矽層連續一體地形成，且雜質濃度為1018 cm-3 至1020 cm-3 。
若藉由該構造，則可減低前述熱電偶之電阻值，且可提升S/N比。
較為理想的是前述補償膜之雜質濃度係1018 cm-3 至1020 cm-3 ，且於將前述補償膜之折射率作成n、將藉由前述紅外線檢測元件檢測的紅外線之中心波長作成λ時，前述補償膜之厚度係λ/4n。
若藉由該構造，則可提高前述補償膜對於藉由前述紅外線檢測元件檢測的紅外線之吸收效率，且可達成高感度化。
較為理想的是前述補償膜之雜質濃度係1018 cm-3 至1020 cm-3 ，且前述p型聚矽層與前述n型聚矽層之至少一者係以相同濃度含有與前述補償膜相同之雜質。
若藉由該構造，則可提高前述感溫體之輸出的S/N比。又，可藉由與前述p型聚矽層及前述n型聚矽層之至少一者同一程序來形成前述補償膜，且可達成低成本化。
較為理想的是包含有具備前述紅外線檢測元件之複數單元，且複數前述單元係於前述基底之前述一表面側排列成陣列狀。
若藉由該構造，則可實現紅外線影像感測器。
更為理想的是前述單元係具有用以讀取前述感溫體之輸出的MOS電晶體。
若藉由該構造，則可減少輸出用增耗墊之數量，且可達成小型化及低成本化。
再者，較為理想的是構成前述MOS電晶體之閘極電極的聚矽膜之厚度係與前述補償膜之厚度相等。
若藉由該構造，則可同時地形成前述MOS電晶體之閘極電極與前述補償膜，因此，可減少前述紅外線感測器之製造時的程序數而達成低成本化。
較為理想的是於前述基底形成用以將前述基底與前述紅外線吸收體間進行熱絕緣之空洞，且前述紅外線檢測元件係包含有薄膜結構體，其具有複數小薄膜結構體並配置於前述空洞上。各前述小薄膜結構體包含有：紅外線吸收體，其吸收紅外線且呈薄膜狀；及前述感溫體，其形成於前述紅外線吸收體上，並檢測前述紅外線吸收體之溫度。於前述小薄膜結構體間形成狹縫，且所有前述感溫體係以下述連接關係相互電連接，即：相較於前述感溫體個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
若藉由該構造，則可提升反應速度及感度，且可抑制起因於前述基底或來自外部之應力或熱應力而使各前述紅外線檢測體變形，因此，可提升結構安定性且感度安定。
更為理想的是前述薄膜結構體係包含有連結體，其連結鄰接之前述小薄膜結構體彼此。
若藉由該構造，則可防止因起因於使用中的外部之溫度變化或衝擊而產生的應力所造成的破損。又，可減低製造時之破損，且可提升製造良率。
(第一實施形態)
本實施形態之紅外線感測器1係紅外線影像感測器(紅外線陣列感測器)。如第一圖及第二圖所示，紅外線感測器1具備：基底(基底基板)10，其構成基台；及單元(像素)2，其於基底10之一表面側(於第一圖(b)中的上面側)排列成陣列狀(於圖示例中為二維陣列狀)。像素2具備：熱型紅外線檢測元件3，其具有紅外線吸收體33及感溫體30；及MOS電晶體4，其屬於像素選擇用開關元件。
於本實施形態中，於一個基底10之前述一表面側形成m×n個(於圖示例中為4×4個)之像素2。像素2之數量或排列並無特殊之限制，另，於第二圖(b)中，以電源表示感溫體30之等效電路。
紅外線感測器1包含有複數垂直讀取線7、複數水平信號線6、複數接地線8、共通接地線9、複數基準偏壓線5、共通基準偏壓線5a。於各垂直讀取線7，複數紅外線檢測元件3之感溫體30之一端係透過MOS電晶體4每列地共通連接。於各水平信號線6，對應於紅外線檢測元件3之感溫體30的MOS電晶體4之閘極電極46係每行地共通連接。於各接地線8，MOS電晶體4之p型井領域41係每列地共通連接。於共通接地線9，各接地線8係共通地連接。於各基準偏壓線5，複數紅外線檢測元件3之感溫體30之另一端係每列地共通連接。又，各基準偏壓線5係與共通基準偏壓線5a共通地連接。
於紅外線感測器1中，可依時間序列讀取所有紅外線檢測元件3之感溫體30之輸出。又，於紅外線感測器1中，於基底10之前述一表面側形成複數像素2，且各像素2具備：紅外線檢測元件3；及MOS電晶體4，其配置於紅外線檢測元件3之隔壁而用以讀取紅外線檢測元件3之輸出。於該MOS電晶體4中，閘極電極46係與水平信號線6連接，源極電極48係透過感溫體30而與基準偏壓線5連接，汲極電極47係與垂直讀取線7連接。
又，紅外線感測器1係具有複數像素選擇用增耗墊Vsel、複數輸出用增耗墊Vout、接地用增耗墊Gnd、基準偏壓用增耗墊Vref及基板用增耗墊Vdd。各水平信號線6係個別地與像素選擇用增耗墊Vsel電連接，各垂直讀取線7係個別地與輸出用增耗墊Vout電連接，共通接地線9係與接地用增耗墊Gnd電連接，共通基準偏壓線5a係與基準偏壓用增耗墊Vref電連接，矽基板1a係與基板用增耗墊Vdd電連接。
於該紅外線感測器1中，藉由控制各像素選擇用增耗墊Vsel之電位，使MOS電晶體4依序地構成開啟狀態，而可依序地讀取各像素2之輸出電壓。舉例言之，將基準偏壓用增耗墊Vref之電位作成1.65V、將接地用增耗墊Gnd之電位作成0V、將基板用增耗墊Vdd之電位作成5V，且若將像素選擇用增耗墊Vsel之電位作成5V，則MOS電晶體4會開啟，其結果，像素2之輸出電壓(1.65V＋感溫體30之輸出電壓)係自輸出用增耗墊Vout輸出，即，可讀取感溫體30之輸出電壓。另一方面，若將像素選擇用增耗墊Vsel之電位作成0V，則由於MOS電晶體4會關閉，因此像素2之輸出電壓不會自輸出用增耗墊Vout輸出。
紅外線感測器1係使用於第三圖所示之紅外線感測器模組中。紅外線感測器模組包含有：紅外線感測器1；信號處理裝置(信號處理IC晶片)B，其將紅外線感測器1之輸出信號(輸出電壓)進行信號處理；及封裝體C，其安裝有紅外線感測器1與信號處理裝置B。
如第四圖所示，信號處理裝置B係具有複數(於圖示例中為四個)輸入用增耗墊Vin。於各輸入用增耗墊Vin，紅外線感測器1之複數(於圖示例中為四個)輸出用增耗墊Vout係分別透過由接合線所構成之配線80電連接。再者，信號處理裝置B具備：放大電路AMP，其將輸入用增耗墊Vin之輸出電壓放大；及多工器MUX，其將複數輸入用增耗墊Vin之輸出電壓擇一地輸入放大電路AMP。若使用此種信號處理裝置B，則可取得紅外線影像。
封裝體C係形成為於一面(上面)具有開口之矩形箱狀。於封裝體C之內底面搭載(安裝)有紅外線感測器1與信號處理裝置B，且於封裝體C上，包含有使紅外線會聚於紅外線檢測元件3之紅外線吸收體33的透鏡之封裝體蓋(未圖示)係安裝成阻塞前述開口。
於前述紅外線感測器模組中，紅外線感測器1之基底10之外周形狀係矩形狀。於基底10外周之第一邊側端，用以取出自感溫體30輸出之輸出信號的所有輸出用增耗墊Vout係沿著基底10之前述第一邊並列設置。信號處理裝置B之外周形狀係矩形狀。於信號處理裝置B外周之第二邊側端，與紅外線感測器1之輸出用增耗墊Vout電連接的所有輸入用增耗墊Vin係沿著信號處理裝置B之前述第二邊並列設置。紅外線感測器1係搭載於封裝體C，且使基底10之前述第一邊與信號處理裝置B之前述第二邊之距離比起與信號處理裝置B之其他任一邊之距離更接近，因此，可縮短連接紅外線感測器1之輸出用增耗墊Vout與信號處理裝置B之輸入用增耗墊Vin之配線80，藉此可減低外來雜訊之影響，並提升耐雜訊性。
以下說明紅外線感測器1之結構。
基底10係使用矽基板1a來形成。矽基板1a係例如導電型為n型且主表面(第一圖(b)之上面)為(100)面之單晶矽基板，又，於矽基板1a中，在分別對應於紅外線檢測體33之部位形成熱絕緣用之空洞11，且空洞11之內周形狀係矩形狀。
於矽基板1a之前述主表面設置有用以形成各像素2之紅外線檢測元件3之領域A1及用以形成各像素2之MOS電晶體4之領域A2。
紅外線檢測元件3係藉由具有紅外線吸收體33之薄膜結構體300來構成。紅外線吸收體33係於將矽基板1a作成基礎的基底10之前述一表面側形成為與基底10於空間上分離。再者，薄膜結構體300係具有連結基底10與紅外線吸收體33之支撐體(橋接器)310，且支撐體310係具有第一連結片311及第二連結片312。第一連結片311係形成為平視下呈U字狀，且於兩腳片之前端與紅外線吸收體33連結，第一連結片311係沿著紅外線吸收體33之外周緣配置。第二連結片312係自第一連結片311之中央片的中央朝紅外線吸收體33側之相對側延長，並與基底10連結。另，支撐體310之除了分別與紅外線吸收體33及基底10之連結部分以外的部分係藉由二個狹縫13而與紅外線吸收體33及基底10於空間上分離，各狹縫13之寬度可於例如0.2μm至5μm之範圍適當地設定。依此，支撐體310係於二處與紅外線吸收體33連結，且於一處與基底10連結。由於支撐體310係於一處與基底10連結，因此，即使於基底10因來自外部之應力或熱應力等而變形時，亦可抑制薄膜結構體300變形，藉此，由於可抑制因來自外部之應力或熱應力等所造成的感度變化，因此可達成高精度化。另，於基底10中，於平視下包圍薄膜結構體300之部位係形成為矩形框狀。
薄膜結構體300係藉由將矽氧化膜1b、矽氮化膜32、感溫體30、層間絕緣膜50與鈍化膜60之積層結構體進行圖案成形而形成。矽氧化膜1b係形成於矽基板1a之前述主表面側，矽氮化膜32係形成於矽氧化膜1b上，感溫體30係形成於矽氮化膜32上，層間絕緣膜50係由在矽氮化膜32之表面上形成為覆蓋感溫體30之BPSG膜所構成。於本實施形態中，層間絕緣膜50之膜厚係0.8μm(8000)。鈍化膜60係由形成於層間絕緣膜50上之PSG膜及形成於PSG膜上之NSG膜之積層膜所構成。於本實施形態中，PSG膜之膜厚係5000，且NSG膜之膜厚係5000，依此，鈍化膜60之膜厚係1μm。另，鈍化膜60並不限於PSG膜與NSG膜之積層膜，舉例言之，亦可為矽氮化膜。
於本實施形態之紅外線感測器1中，矽氮化膜32中除了薄膜結構體300之支撐體310以外的部位係構成紅外線吸收體33。藉由矽基板1a、矽氧化膜1b、矽氮化膜32、層間絕緣膜50及鈍化膜60構成基底10，依此，鈍化膜60之表面係構成基底10之前述一表面。
層間絕緣膜50與鈍化膜60之積層膜係形成為橫跨領域A1與領域A2，且該積層膜中形成於領域A1之部分係兼作紅外線吸收膜70。該紅外線吸收膜70之厚度t2係λ/4n2，且λ係藉由紅外線檢測元件3檢測的紅外線之中心波長，n2係紅外線吸收膜70之折射率。若依此作成，則可提高紅外線吸收膜70對於檢測對象之波長(例如8μm至12μm)的紅外線之吸收效率，並可達成高感度化。舉例言之，當n2=1.4、λ=10μm時，可作成t2≒1.8μm。另，紅外線吸收膜70例如亦可藉由矽氮化膜來構成。
感溫體30係構成為檢測紅外線吸收體33與基底10之溫度差。感溫體30係具有由p型聚矽層35、n型聚矽層34及連接層36所構成之熱電偶30a作為感溫元件。p型聚矽層35係形成為橫跨紅外線吸收體33與基底10，n型聚矽層34係未與p型聚矽層35接觸而形成為橫跨紅外線吸收體33與基底10，連接層36係於屬於紅外線吸收體33中的基底10(矽基板1a)之相對側面之紅外線入射面(第一圖(b)之上面)，即，紅外線吸收體33上將p型聚矽層35與n型聚矽層34電連接。
更詳細說明，n型聚矽層34與p型聚矽層35係於矽氮化膜32上形成為橫跨紅外線吸收體33、支撐體310與基底10。連接層36係藉由金屬材料(Al-Si等)來形成，且於紅外線吸收體33之表面中央將n型聚矽層34之一端與p型聚矽層35之一端相互電連接。於感溫體30中，在n型聚矽層34及p型聚矽層35各自之另一端上形成電極38a、電極38b。
連接層36與各電極38a、電極38b係藉由層間絕緣膜50分離並電絕緣，且連接層36係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔501、接觸孔502而與兩聚矽層34、聚矽層35之一端電連接。一者之電極38a係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔50b而與n型聚矽層34之另一端電連接，另一者之電極38b係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔50c而與p型聚矽層35之另一端電連接。
補償膜39係設置成用以於p型聚矽層35及n型聚矽層34之形成時保護紅外線吸收體33，同時抑制紅外線吸收體33之翹曲。該補償膜39係聚矽膜，其於紅外線吸收體33之前述紅外線入射面上形成為覆蓋前述紅外線入射面，且藉由p型補償膜(p型補償聚矽層)39a及n型補償膜(n型補償聚矽層)39b所構成。p型補償膜39a與n型補償膜39b係配置成不會相互接觸。
p型補償膜39a係以相同濃度(例如1018cm-3至1020cm-3)含有與p型聚矽層35相同之p型雜質(例如硼等)，於本實施形態中，p型補償膜39a係與p型聚矽層35連續一體地形成。n型補償膜39b係以相同濃度(例如1018cm-3至1020cm-3)含有與n型聚矽層34相同之n型雜質(例如磷等)，於本實施形態中，n型補償膜39b係與n型聚矽層34連續一體地形成。
依此，補償膜39係藉由於p型聚矽層35連續一體地形成且雜質濃度為1018cm-3至1020cm-3之p型補償膜39a，以及於n型聚矽層34連續一體地形成且雜質濃度為1018cm-3至1020cm-3之n型補償膜39b所構成，因此，可減低熱電偶30a之電阻值，且可提升S/N比。
p型聚矽層35、n型聚矽層34與補償膜39(p型補償膜39a、n型補償膜39b)之厚度係相互相等。
補償膜39之厚度t1係λ/4n1。在此，n1係補償膜39之折射率(即，p型聚矽層35、n型聚矽層34、各補償膜39a、補償膜39b之折射率)，λ係藉由紅外線檢測元件3檢測的紅外線(p型聚矽層35、n型聚矽層34、各補償膜39a、補償膜39b之吸收對象的紅外線)之中心波長。藉此，可提高p型聚矽層35、n型聚矽層34、各補償膜39a、補償膜39b對於檢測對象之波長(例如8μm至12μm)的紅外線之吸收效率，且可達成高感度化。舉例言之，當n1=3.6、λ=10μm時，可作成t1≒0.69μm。
各補償膜39a、補償膜39b之雜質濃度係1018cm-3至1020cm-3。p型聚矽層35係以相同濃度含有與p型補償膜39a相同之雜質，又，n型聚矽層34係以相同濃度含有與n型補償膜39b相同之雜質。由於各聚矽層34、聚矽層35之雜質濃度為1018cm-3至1020cm-3，因此，如前述文獻二中所揭示，可提高紅外線之吸收率並抑制紅外線之反射，故，可提高感溫體30之輸出的S/N比。又，可藉由與p型聚矽層35同一程序來形成p型補償膜39a，且可藉由與n型聚矽層34同一程序來形成n型補償膜39b，依此，可達成低成本化。另，若將p型聚矽層35與n型聚矽層34之至少一者之雜質濃度作成1018cm-3至1020cm-3，則可提高感溫體30之輸出的S/N比。若將p型聚矽層35與n型聚矽層34兩者之雜質濃度作成1018cm-3至1020cm-3，則可更進一步地提高感溫體30之輸出的S/N比。又，若將p型補償膜39a與p型聚矽層35之雜質及雜質濃度作成相同，或將n型補償膜39b與n型聚矽層34之雜質及雜質濃度作成相同，則可達成低成本化。
MOS電晶體4係藉由p型井領域41、n＋型汲極領域44、n＋型源極領域43、p＋型溝道截斷環領域42、閘極絕緣膜45、閘極電極46、汲極電極47、源極電極48及接地用電極49所構成。p型井領域41係形成於矽基板1a之前述主表面側，n＋型汲極領域44與n＋型源極領域43係於p型井領域41內形成為相互分隔，p＋型溝道截斷環領域42係於p型井領域41內形成為包圍n＋型汲極領域44與n＋型源極領域43。閘極絕緣膜45係由矽氧化膜(熱氧化膜)所構成，且閘極絕緣膜45係形成於p型井領域41上，並位於n＋型汲極領域44與n＋型源極領域43間。閘極電極46係由n型聚矽層所構成，且形成於閘極絕緣膜45上。汲極電極47係由金屬材料(例如Al-Si等)所構成，且形成於n＋型汲極領域44上。源極電極48係由金屬材料(例如Al-Si等)所構成，且形成於n＋型源極領域43上。汲極電極47係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔50d而與n＋型汲極領域44電連接，源極電極48係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔50e而與n＋型源極領域43電連接，因此，閘極電極46、汲極電極47與源極電極48係藉由層間絕緣膜50分離並電絕緣。接地用電極49係由金屬材料(例如Al-Si等)所構成，且形成於p＋型溝道截斷環領域42上。接地用電極49係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔50f而與p＋型溝道截斷環領域42電連接，且接地用電極49係用以將p＋型溝道截斷環領域42偏壓成比n＋型汲極領域44及n＋型源極領域43更低電位而進行元件分離。
於各像素2中，感溫體30之電極38b係與MOS電晶體4之源極電極48電連接，且感溫體30之電極38a係透過金屬配線(例如Al-Si配線)59而與基準偏壓線5電連接。金屬配線59係於基準偏壓線5連續一體地形成，又，於各像素2中，MOS電晶體4之汲極電極47係與垂直讀取線7電連接，且閘極電極46係與水平信號線6電連接。水平信號線6係與閘極電極46連續一體地形成之n型聚矽配線。再者，接地用電極49係與共通接地線8電連接。
其次，參照第五圖及第六圖，簡單地說明紅外線感測器1之製造方法。
首先，進行絕緣層形成程序。於絕緣層形成程序中，於矽基板1a之前述主表面側形成絕緣層，其由第一預定膜厚(例如3000)之第一矽氧化膜31及第二預定膜厚(例如900)之矽氮化膜32之積層膜所構成。矽氧化膜31係藉由以預定溫度(例如1100℃)將矽基板1a之前述主表面進行熱氧化而形成。矽氮化膜32係藉由LPCVD法來形成。
於絕緣層形成程序後，進行絕緣層圖案成形程序。於絕緣層圖案成形程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而留下前述絕緣層中對應於領域A1之部分的一部分，並蝕刻除去對應於領域A2之部分。藉此，取得第五圖(a)所示之結構。
於絕緣層圖案成形程序後，進行井領域形成程序。於井領域形成程序中，於矽基板1a之前述主表面側形成p型井領域41。更詳而言之，藉由以預定溫度將矽基板1a之前述主表面之露出部位進行熱氧化，而選擇性地形成第二矽氧化膜(熱氧化膜)51。然後，利用光刻技術及蝕刻技術，其利用用以形成p型井領域41之遮罩，將矽氧化膜51進行圖案成形。然後，進行p型雜質(例如硼等)之離子注入後，藉由進行壓入而形成p型井領域41。
於井領域形成程序後，進行溝道截斷環領域形成程序。於溝道截斷環領域形成程序中，於p型井領域41內形成p+型溝道截斷環領域42。更詳而言之，藉由以預定溫度將矽基板1a之前述主表面進行熱氧化，而選擇性地形成第三矽氧化膜(熱氧化膜)52。然後，利用光刻技術及蝕刻技術，其利用用以形成p+型溝道截斷環領域42之遮罩，將矽氧化膜52進行圖案成形。然後，進行p型雜質(例如硼等)之離子注入後，藉由進行壓入而形成p+型溝道截斷環領域42。另，第一矽氧化膜31、第二矽氧化膜51與第三矽氧化膜52係構成矽氧化膜1b。藉此，取得第五圖(b)所示之結構。
於溝道截斷環領域形成程序後，進行閘極絕緣膜形成程序。於閘極絕緣膜形成程序中，藉由熱氧化，於矽基板1a之前述主表面側形成由預定膜厚(例如600)之矽氧化膜(熱氧化膜)所構成之閘極絕緣膜45。
於閘極絕緣膜形成程序後，進行聚矽層形成程序。於聚矽層形成程序中，藉由LPCVD法，於矽基板1a之前述主表面之全面形成預定膜厚(例如0.69μm)之無摻雜聚矽層。該無摻雜聚矽層係構成閘極電極46、水平信號線6(參照第一圖(a))、n型聚矽層34、p型聚矽層35、各補償膜39a、補償膜39b之基礎。
於聚矽層形成程序後，進行聚矽層圖案成形程序。於聚矽層圖案成形程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而將前述無摻雜聚矽層進行圖案成形，並留下前述無摻雜聚矽層中分別對應於閘極電極46、水平信號線6、n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39a、補償膜39b之部分。
於聚矽層圖案成形程序後，進行p型聚矽層形成程序。於p型聚矽層形成程序中，在前述無摻雜聚矽層中對應於p型聚矽層35及p型補償膜39a之部分進行p型雜質(例如硼等)之離子注入後進行打入，藉此形成p型聚矽層35及p型補償膜39a。
於p型聚矽層形成程序後，進行n型聚矽層形成程序。於n型聚矽層形成程序中，在前述無摻雜聚矽層中對應於n型聚矽層34、n型補償膜39b、閘極電極46、水平信號線6之部分進行n型雜質(例如磷等)之離子注入後進行打入，藉此形成n型聚矽層34、n型補償膜39b、閘極電極46、水平信號線6。藉此，取得第五圖(c)所示之結構。另，p型聚矽層形成程序與n型聚矽層形成程序之順序亦可相反。
於p型聚矽層形成程序及n型聚矽層形成程序結束後，進行源極、汲極形成程序。於源極、汲極形成程序中，在p型井領域41中的n＋型汲極領域44及n＋型源極領域43各自之形成預定領域進行n型雜質(例如磷等)之離子注入後進行打入，藉此形成n＋型汲極領域44及n＋型源極領域43。
於源極、汲極形成程序後，進行層間絕緣膜形成程序。於層間絕緣膜形成程序中，於矽基板1a之前述主表面上形成層間絕緣膜50。更詳而言之，藉由CVD法使預定膜厚(例如8000)之BPSG膜堆積於矽基板1a之前述主表面上後，藉由以預定溫度(例如800℃)進行回流，形成業已平坦化之層間絕緣膜50。
於層間絕緣膜形成程序後，進行接觸孔形成程序。於接觸孔形成程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而於層間絕緣膜50形成接觸孔501、接觸孔502、接觸孔50b、接觸孔50c、接觸孔50d、接觸孔50e、接觸孔50f。藉此，取得第五圖(d)所示之結構。
於接觸孔形成程序後，進行金屬膜形成程序。於金屬膜形成程序中，藉由濺鍍法，於矽基板1a之前述主表面之全面形成預定膜厚(例如2μm)之金屬膜(例如Al-Si膜)。該金屬膜係構成連接層36、電極38a、電極38b、汲極電極47、源極電極48、基準偏壓線5、金屬配線59、垂直讀取線7、接地線8、共通接地線9、各增耗墊Vout、增耗墊Vsel、增耗墊Vref、增耗墊Vdd、增耗墊Gnd之基礎。
於金屬膜形成程序後，進行金屬膜圖案成形程序。於金屬膜圖案成形程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而將金屬膜進行圖案成形，藉此形成連接層36、電極38a、電極38b、汲極電極47、源極電極48、基準偏壓線5、金屬配線59、垂直讀取線7、接地線8、共通接地線9、各增耗墊Vout、增耗墊Vsel、增耗墊Vref、增耗墊Vdd、增耗墊Gnd。藉此，取得第六圖(a)所示之結構。另，於金屬膜圖案成形程序中，藉由RIE進行蝕刻。
於金屬膜圖案成形程序後，進行鈍化膜形成程序。於鈍化膜形成程序中，藉由CVD法，於矽基板1a之前述主表面上(即，層間絕緣膜50之表面上)形成由預定膜厚(例如5000)之PSG膜及預定膜厚(例如5000)之NSG膜之積層膜所構成之鈍化膜60。藉此，取得第六圖(b)所示之結構。
於鈍化膜形成程序後，進行積層結構體圖案成形程序。於積層結構體圖案成形程序中，將由矽氧化膜31及矽氮化膜32之積層膜所構成之熱絕緣層、形成於該熱絕緣層上之感溫體30、於熱絕緣層上形成為覆蓋感溫體30之層間絕緣膜50與形成於層間絕緣膜50上之鈍化膜60之積層結構體進行圖案成形，藉此形成薄膜結構體300。藉此，取得第六圖(c)所示之結構。另，於積層結構體圖案成形程序中，形成複數(於本實施形態中為二個)狹縫13，其係將積層結構體朝其厚度方向貫通，並使紅外線吸收體33與基底10分隔。藉此，形成薄膜結構體300。
於積層結構體圖案成形程序後，進行開口形成程序。於開口形成程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而形成使各增耗墊Vout、增耗墊Vsel、增耗墊Vref、增耗墊Vdd、增耗墊Gnd露出之開口(未圖示)。於開口形成程序中，藉由RIE進行蝕刻。
於開口形成程序後，進行空洞形成程序。於空洞形成程序中，將各狹縫13作成蝕刻液導入孔而導入蝕刻液，並將矽基板1a進行各向異性蝕刻，藉此於矽基板1a形成空洞11。藉此，如第六圖(d)所示，取得像素2排列成二維陣列狀之紅外線感測器1。於空洞形成程序中，蝕刻液係使用業已加熱至預定溫度(例如85℃)之TMAH溶液，且蝕刻液並不限於TMAH溶液，亦可為其他鹼系溶液(例如KOH溶液等)。
直到空洞形成程序結束為止之全體程序係於晶圓級下進行。依此，於空洞形成程序後，進行分離成各個紅外線感測器1之分離程序。
又，MOS電晶體4之製造方法係採用周知之一般MOS電晶體之製造方法。藉由反覆利用熱氧化之熱氧化膜之形成、利用光刻技術及蝕刻技術之熱氧化膜之圖案成形、雜質之離子注入、壓入(雜質之擴散)之基本程序，形成p型井領域41、p＋型溝道截斷環領域42、n＋型汲極領域44、n＋型源極領域43。
若藉由以上所說明的本實施形態之紅外線感測器1，則由於感溫體30係利用熱電偶30a而檢測紅外線吸收體33與基底10之溫度差，因此無需於感溫體30流通電流。由於感溫體30不會自發熱，因此，與藉由電阻輻射熱計來構成感溫體30之情況不同，不會產生起因於感溫體30之自發熱之紅外線吸收體33以及薄膜結構體300之翹曲，且可達成低損耗電力化。又，由於不會依據溫度而感度固定，因此可提高精度。再者，由於在紅外線吸收體33之紅外線入射面上形成補償膜39a、補償膜39b，因此可抑制p型聚矽層35及n型聚矽層34之形成時紅外線吸收體33被蝕刻而變薄，即，於聚矽層圖案成形程序中，可抑制紅外線吸收體33因於蝕刻無摻雜聚矽層時之過蝕刻而變薄，因此，於p型聚矽層35及n型聚矽層34之形成時可保護紅外線吸收體33。又，可藉由補償膜39a、補償膜39b，提高薄膜結構體300之應力平衡之均一性，依此，可達成紅外線吸收體33之薄膜化，且亦可防止薄膜結構體300之翹曲，並可提升感度。
此種補償膜39a、補償膜39b宜與感溫體30同時地形成為覆蓋紅外線吸收體33之大略全面。又，必須防止補償膜39a、補償膜39b被空洞形成程序中使用之蝕刻液(例如TMAH溶液等)蝕刻，因此，補償膜39a、補償膜39b係形成為具有補償膜39a、補償膜39b不會於狹縫13之內側面露出之平視形狀，即，補償膜39a、補償膜39b係形成為於平視下未覆蓋紅外線吸收體33之外周。
於紅外線感測器1中，由於p型聚矽層35、n型聚矽層34與補償膜39a、補償膜39b之厚度相同，因此可提升薄膜結構體300之應力平衡之均一性，故，可抑制紅外線吸收體33之翹曲。
於紅外線感測器1中，由於p型聚矽層35、n型聚矽層34與補償膜39a、補償膜39b係形成於同一平面上，因此可提升薄膜結構體300之應力平衡之均一性，故，可抑制紅外線吸收體33之翹曲。
由於紅外線感測器1係每個像素2皆具有MOS電晶體4，因此可減少輸出用增耗墊Vout之數量，且可達成小型化及低成本化。
於紅外線感測器1中，屬於構成MOS電晶體4之閘極電極46的聚矽層之n型聚矽層之厚度係與n型補償膜39b相同之厚度，因此，可同時地形成MOS電晶體4之閘極電極46與n型補償膜39b，藉此可削減製造程序數而可達成低成本化。
另，紅外線感測器1亦可僅包含有一個紅外線檢測元件3。
(第二實施形態)
本實施形態之紅外線感測器1A係像素2A與感溫體30A與第一實施形態之紅外線感測器1不同，另，於紅外線感測器1A與紅外線感測器1中共通之構成要素係附上同一符號而省略說明。
各像素2A並未包含有MOS電晶體4。
感溫體30A係具有藉由n型聚矽層34、p型聚矽層35及連接層36所構成之四個熱電偶30a。熱電偶30a之p型聚矽層35之另一端係藉由利用金屬材料(例如Al-Si等)所構成之連接層37而與隔壁的熱電偶30a之n型聚矽層34之另一端電連接。依此作成而使四個熱電偶30a串聯連接，並構成熱電堆。
該熱電堆具備：熱接點，其由n型聚矽層34之一端、p型聚矽層35之一端與連接層36所構成；及冷接點，其由p型聚矽層35之另一端、n型聚矽層34之另一端與連接層37所構成。熱接點係位於紅外線吸收體33上，冷接點係位於基底10上。
紅外線感測器1A之製造方法係積層結構體圖案成形程序與空洞形成程序與紅外線感測器1之製造方法不同。於本實施形態中的積層結構體圖案成形程序中，於矽基板1a中的空洞11之形成預定領域之投影領域四角，形成將積層結構體朝其厚度方向貫通之四個矩形狀狹縫14，藉此形成薄膜結構體300。於本實施形態中的空洞形成程序中，利用四個狹縫14作為蝕刻液之導入孔。另，由於紅外線感測器1A並未包含有MOS電晶體4，因此僅藉由第一矽氧化膜31來構成矽氧化膜1b。
如第七圖及第八圖所示，紅外線感測器1A包含有複數(於圖示例中為四個)輸出用增耗墊Vout及一個基準偏壓用增耗墊Vref。於各輸出用增耗墊Vout，各感溫體30A之一端係個別地連接，於基準偏壓用增耗墊Vref，複數(於圖示例中為二個)紅外線檢測元件3之感溫體30A之另一端係每列地共通連接。於該紅外線感測器1A中，可依時間序列讀取所有紅外線檢測元件3之輸出。另，感溫體30A之一端係透過垂直讀取線7而與輸出用增耗墊Vout電連接，感溫體30A之另一端係透過基準偏壓線5而與業已與基準偏壓用增耗墊Vref連接之共通基準偏壓線5a電連接。另，於第八圖中，以電源表示感溫體30A之等效電路。
舉例言之，若將基準偏壓用增耗墊Vref之電位作成1.65V，則像素2A之輸出電壓(1.65V＋感溫體30A之輸出電壓)係自輸出用增耗墊Vout輸出。
第九圖係顯示紅外線感測器模組，其包含有：紅外線感測器1A；信號處理裝置B，其將屬於紅外線感測器1A之輸出信號的輸出電壓進行信號處理；及封裝體C，其安裝有紅外線感測器1A與信號處理裝置B。
如第十圖所示，信號處理裝置B係包含有複數(於圖示例中為四個)輸入用增耗墊Vin及增耗墊VrefB。於各輸入用增耗墊Vin，紅外線感測器1A之輸出用增耗墊Vout係透過配線80而個別地電連接。增耗墊VrefB係用以賦予紅外線感測器1A之基準偏壓用增耗墊Vref基準電壓，且增耗墊VrefB係透過配線80而與基準偏壓用增耗墊Vref電連接。再者，信號處理裝置B係包含有放大電路AMP或多工器MUX。若使用此種信號處理裝置B，則可取得紅外線影像。
第十一圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1A之變形例。於第十一圖所示之變形例中，感溫體30A係由業已串聯連接之二個熱電偶30a所構成之熱電堆。又，於該變形例中，薄膜結構體300係藉由二個支撐體310而與基底10連結。
第十二圖係顯示紅外線感測器1A之其他變形例。於第十二圖所示之變形例中，空洞11係形成為將矽基板1a朝其厚度方向貫通，即，薄膜結構體300係形成為隔膜狀。
(第三實施形態)
以下根據第十三圖至第三十七圖，說明本實施形態之紅外線感測器1B。
本實施形態之紅外線感測器1B主要係薄膜結構體300B與第一實施形態之紅外線感測器1不同，另，於紅外線感測器1B與紅外線感測器1中共通之構成要素係附上同一符號而省略說明。
於紅外線感測器1B中，如第十五圖及第二十五圖所示，於一個基底10之前述一表面側形成8×8個之像素2，然而，像素2之數量或排列並無特殊之限制。
另，於第十五圖中，並未區分像素選擇用增耗墊Vsel、基準偏壓用增耗墊Vref、接地用增耗墊Gnd、輸出用增耗墊Vout等而全部以增耗墊81來圖示。
第二十六圖係顯示包含有紅外線感測器1B之紅外線感測器模組(紅外線陣列感測器模組)。該紅外線感測器模組包含有：紅外線感測器1B；信號處理裝置B，其將屬於紅外線感測器1B之輸出信號的輸出電壓進行信號處理；及封裝體C，其收納紅外線感測器1B與信號處理裝置B。
封裝體C係藉由封裝體本體90及封裝體蓋100所構成。封裝體本體90係多層陶瓷基板(陶瓷封裝體)，其形成為業已於一面(上面)形成開口之矩形箱狀。於封裝體本體90之內底面安裝有紅外線感測器1B與信號處理裝置B。封裝體蓋100係由金屬蓋所構成，且包含有使紅外線會聚於紅外線感測器1B的透鏡110。於封裝體C中，藉由封裝體本體90與封裝體蓋100所包圍的氣密空間係構成乾氮環境氣體。封裝體蓋100之外周係藉由縫焊固定於業已形成於封裝體本體90之前述一面上的矩形框狀金屬圖案(未圖示)，且封裝體本體90亦可積層玻璃環氧樹脂基板而形成。
於封裝體本體90之內面形成屏蔽用導體圖案92。紅外線感測器1B與信號處理裝置B係使用由導電性接合材料(例如焊料或銀糊等)所構成之接合層95、接合層95而與屏蔽用導體圖案92接合。另，紅外線感測器1B或信號處理裝置B與封裝體本體90之接合方法可採用常溫接合法，或是利用Au-Sn共晶或Au-Si共晶之接合法等，然而，相較於使用導電性接合材料之接合法，常溫接合法等之可直接接合之接合法較可提升紅外線感測器1A與透鏡110之距離精度。
透鏡110之材料係屬於紅外線透射材料之一種的Si。透鏡110可利用LIGA製程或應用陽極氧化技術之半導體透鏡之製造方法(例如於日本專利公報3897055或日本專利公報3897056中所揭示之製造方法等)等而形成。又，透鏡110係使用導電性接著劑(例如焊料、銀糊等)而與封裝體蓋100中的開口窗101之周緣接著，並堵塞封裝體蓋100之開口窗101。又，透鏡110係與屏蔽用導體圖案92電連接，因此，於紅外線陣列感測器模組中，可防止起因於外來之電磁雜訊的S/N比之降低。另，依需要亦可於透鏡110設置紅外線光學過濾器，紅外線光學過濾器係例如帶通過濾器或寬頻帶阻斷過濾器。此種紅外線光學過濾器可藉由交互地積層折射率不同的複數種類之薄膜而形成。
薄膜結構體300B係於平視下形成為覆蓋用以將基底10與紅外線吸收體33間熱絕緣之空洞11。於本實施形態中，空洞11係形成為四角紡錘狀，因此，在使用矽基板1a來形成基底10時，可藉由利用鹼系溶液之各向異性蝕刻而輕易地形成空洞11。
薄膜結構體300B係藉由複數線狀狹縫15分割成複數(於圖示例中為六個)小薄膜結構體301，即，薄膜結構體300B係藉由複數小薄膜結構體301來構成。複數小薄膜結構體301係沿著空洞11之周方向並列設置，且各小薄膜結構體301係自基底10中的空洞11之緣部朝內方延長。各小薄膜結構體301係具有紅外線吸收體33及感溫體30B，依此，薄膜結構體300B係包含有於平視下配置於空洞11之內側的複數(於圖示例中為六個)紅外線吸收體33。又，薄膜結構體300B係包含有連結體320，其連結鄰接之小薄膜結構部301、小薄膜結構部301彼此。
感溫體30B係設置於各紅外線吸收體33上。所有感溫體30B係以下述連接關係電連接，即：相較於感溫體30B個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
於本實施形態中，所有感溫體30B係串聯連接。若將所有感溫體30B串聯連接，則由於各感溫體30B之熱電動勢會加算而輸出，因此，相較於感溫體30B個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大，故，可提高感度。
然而，未必要將所有感溫體30B串聯連接，舉例言之，亦可作成將由三個感溫體30B所構成之二個串聯電路並聯連接。此時，相較於所有感溫體30B並聯連接之情形或感溫體30B個別地取出輸出之情形，可提高感度。又，相較於所有感溫體30B串聯連接之情形，可減小由六個感溫體30B所構成之電路的電阻，因此，可減低熱雜音，且可提升S/N比。
又，感溫體30B只要是熱型紅外線檢測元件即可，因此，感溫體30B可採用焦電元件。此時，若將複數感溫體30B並聯連接，則藉由焦電效果所產生的電荷會加算而輸出，因此，相較於感溫體30B個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
薄膜結構體300B係每個小薄膜結構體301皆具有連結基底10與紅外線吸收體33之二個支撐體310、支撐體310。二個支撐體310、支撐體310係平視下呈薄長方形狀，且形成為於空洞11之周方向分隔。又，薄膜結構體300B係形成平視下呈U字狀之狹縫13，其於空間上分離二個支撐體310、支撐體310與紅外線吸收體33，且與空洞11連通。基底10中於平視下包圍薄膜結構體300B之部位係矩形框狀。支撐體310之除了與紅外線吸收體33及基底10各自之連結部位以外的部分係藉由各狹縫13、狹縫15而與紅外線吸收體33及基底10於空間上分離。於本實施形態中，小薄膜結構體301之起自基底10的延長方向之尺寸係93μm，與小薄膜結構體301之延長方向正交的寬度方向之尺寸係75μm，各支撐體310之寬度尺寸係23μm，各狹縫13、狹縫15之寬度係5μm。該等數值為一例，且無特殊之限制。
與薄膜結構體300相同，薄膜結構體300B係藉由將矽氧化膜1b、矽氮化膜32、感溫體30B、層間絕緣膜50與鈍化膜60之積層結構體進行圖案成形而形成。
連結體320係形成為平視下呈十字狀，且構成為連結在與小薄膜結構體301之延長方向交叉之傾斜方向中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此。又，連結體320係構成為連結在小薄膜結構體301之延長方向中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此。再者，連結體320係構成為連結在與小薄膜結構體301之延長方向正交之方向中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此。
感溫體30B係熱電堆，且具有業已串聯連接之複數(於圖示例中為九個)熱電偶30a。相鄰之熱電偶30a彼此係如第二實施形態中所述，藉由連接層37電連接。於本實施形態中，亦與第二實施形態相同，n型聚矽層34之一端、p型聚矽層35之一端與連接層36係構成熱接點，且n型聚矽層34之另一端、p型聚矽層35之另一端與連接層37係構成冷接點。熱接點係位於紅外線吸收體33上，冷接點係位於基底10上。
連接層36與連接層37係藉由層間絕緣膜50絕緣分離(參照第二十圖及第二十一圖)，即，熱接點側之連接層36係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔501、接觸孔502而分別與兩聚矽層34、聚矽層35之一端電連接，冷接點側之連接層37係經由業已形成於層間絕緣膜50之接觸孔503、接觸孔504而分別與兩聚矽層34、聚矽層35之另一端電連接。
於本實施形態之紅外線感測器1B中，空洞11之形狀係四角紡錘狀，因此，於空洞11中，於平視下的中央側會比外周側更深，故，感溫體30B係配置於小薄膜結構體301上，使熱接點集中於薄膜結構體300B之中央。具體而言，於第十三圖之上下方向(小薄膜結構體301排列三個之方向)中的正中央之二個小薄膜結構體301中，如第十三圖及第十八圖所示，連接層36係沿著上下方向排列、配置。於第十三圖之上下方向中的上側之二個小薄膜結構體301中，如第十三圖及第十八圖所示，於第十三圖之上下方向中，連接層36係集中、配置於下側。於第十三圖之上下方向中的下側之二個小薄膜結構體301中，如第十三圖所示，連接層36係集中、配置於第十三圖之上下方向之上側。若依此作成，則於第十三圖之上下方向中的上側及下側之小薄膜結構體301中的複數連接層36之配置，比起與正中央之小薄膜結構體301中的複數連接層36之配置相同之情形，可增大熱接點之溫度變化，依此，可提升感度。
小薄膜結構體301係於矽氮化膜32之紅外線入射面側未形成感溫體30B之領域形成補償膜39(參照第十三圖、第十六圖、第二十二圖)。補償膜39係紅外線吸收層，其由抑制小薄膜結構體301之翹曲同時吸收紅外線之n型聚矽層所構成。
於連結體320形成補強體(補強層)330(參照第十九圖)，其由補強連結體320之機械強度之n型聚矽層所構成。在此，補強體330係與補償膜39連續一體地形成。於本實施形態之紅外線感測器1B中，由於連結體320係藉由補強體330來補強，因此，可防止因起因於紅外線感測器1B之使用中的外部之溫度變化或衝擊所產生的應力而使紅外線感測器1B破損，又，可防止於製造時紅外線感測器1B破損，且可提升製造良率。另，於本實施形態中，第十九圖所示之連結體320之長度L1係24μm，寬度L2係5μm，補強體330之寬度L3係1μm。該等數值為一例，且無特殊之限制。在此，如本實施形態，基底10係使用矽基板1a來形成，且補強體330係藉由n型聚矽層來形成，因此，必須防止於空洞11之形成時補強體330被蝕刻，故，宜使補強體330之寬度窄於連結體320之寬度，且於平視下使補強體330之兩側緣位於比連結體320之兩側緣更內側。
又，於紅外線感測器1B中，如第十九圖及第二十四圖(b)所示，於連結體320之兩側緣與小薄膜結構體301之側緣間分別形成斜角面340、斜角面340，又，於十字狀之連結體320之略呈正交之側緣間亦形成斜角面350。若依此作成，則相較於如第二十四圖(a)所示般未形成斜角面340、斜角面350之情形，可緩和於連結體320與小薄膜結構體301之連結部位的應力集中。依此，可減低於紅外線感測器1B之製造時所產生的殘留應力，且可防止於製造時紅外線感測器1B破損，因此，可提升製造良率，又，可防止因起因於紅外線感測器1B之使用中的外部之溫度變化或衝擊所產生的應力而使紅外線感測器1B破損。另，於第十九圖所示之例子中，各斜角面340、斜角面350係R為3μm之R面，然而，舉例言之，亦可為C面。
又，於紅外線感測器1B中，每個小薄膜結構體301皆設置有由n型聚矽層所構成之故障診斷用配線139。故障診斷用配線139係自基底10通過一者之支撐體310、紅外線吸收體33、另一者之支撐體310而回到基底10來拉線，且所有故障診斷用配線139係串聯連接。藉由對該m×n個(於圖示例中為3×2個)之故障診斷用配線139之串聯電路通電，而可檢測支撐體310之彎折等破損之有無。
補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139係以相同之雜質濃度(例如1018cm-3至1020cm-3)含有與n型聚矽層34相同之n型雜質(例如磷等)，且與n型聚矽層34同時地形成。另一方面，p型聚矽層35之p型雜質例如可採用硼，且其雜質濃度可於例如1018cm-3至1020cm-3之範圍適當地設定。於本實施形態中，n型聚矽層34及p型聚矽層35各自之雜質濃度為1018cm-3至1020cm-3。若依此作成，則可減低熱電偶之電阻值，且可提升S/N比。另，補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139亦可藉由p型聚矽層來形成，此時，亦可以相同之雜質濃度含有與p型聚矽層35相同之雜質。
不過，於本實施形態中，n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139各自之厚度t1係λ/4n1。在此，n1係n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139各自之折射率，λ係藉由紅外線檢測元件3檢測的紅外線之中心波長。若依此作成，則可提高檢測對象之波長(例如8μm至12μm)的紅外線之吸收效率，且可達成高感度化。舉例言之，當n1=3.6、λ=10μm時，可作成t1≒0.69μm。
又，由於n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139各自之雜質濃度為1018cm-3至1020cm-3，因此，可提高紅外線之吸收率並抑制紅外線之反射，故，可提高感溫體30B之輸出的S/N比。又，由於可藉由與n型聚矽層34同一程序來形成補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139，因此可達成低成本化。
於本實施形態之紅外線感測器1B之各像素2中，感溫體30B之一端係與MOS電晶體4之源極電極48電連接，且感溫體30B之另一端係與基準偏壓線5電連接。又，MOS電晶體4之汲極電極47係與垂直讀取線7電連接，且閘極電極46係與水平信號線6電連接，而該水平信號線6係由與閘極電極46連續一體地形成之n型聚矽配線所構成。
以下參照第二十七圖至第三十圖，簡單地說明本實施形態之紅外線感測器1B之製造方法。
首先，進行絕緣層形成程序，然後，藉由進行絕緣層圖案成形程序，取得第二十七圖(a)所示之結構。由於絕緣層形成程序與絕緣層圖案成形程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略其說明。
於絕緣層圖案成形程序後進行井領域形成程序，接著，藉由進行溝道截斷環領域形成程序，取得第二十七圖(b)所示之結構。由於絕緣層圖案成形程序、井領域形成程序與溝道截斷環領域形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略其說明。
於溝道截斷環領域形成程序後，進行閘極絕緣膜形成程序。由於閘極絕緣膜形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略其說明。
於閘極絕緣膜形成程序後，進行聚矽層形成程序。於本實施形態中的聚矽層形成程序中，藉由LPCVD法，於矽基板1a之前述主表面之全面形成預定膜厚(例如0.69μm)之無摻雜聚矽層。該無摻雜聚矽層係構成閘極電極46、水平信號線6(參照第十三圖)、n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330、故障診斷用配線139之基礎。
於聚矽層形成程序後，進行聚矽層圖案成形程序。於本實施形態中的聚矽層圖案成形程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而將前述無摻雜聚矽層進行圖案成形，並留下前述無摻雜聚矽層中對應於閘極電極46、水平信號線6、n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139之部分。
於該聚矽層圖案成形程序後，進行p型聚矽層形成程序。由於p型聚矽層形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略說明。
於p型聚矽層形成程序後，進行n型聚矽層形成程序。於本實施形態中的n型聚矽層形成程序中，在前述無摻雜聚矽層中對應於n型聚矽層34、補償膜39、補強體330、故障診斷用配線139、閘極電極46與水平信號線6之部分進行n型雜質(例如磷等)之離子注入後進行打入，藉此形成n型聚矽層34、補償膜39、補強體330、故障診斷用配線139、閘極電極46與水平信號線6。藉此，取得第二十八圖(a)所示之結構。另，p型聚矽層形成程序與n型聚矽層形成程序之順序亦可相反。
於p型聚矽層形成程序及n型聚矽層形成程序結束後，藉由依序地進行源極、汲極形成程序、層間絕緣膜形成程序、接觸孔形成程序，取得第二十八圖(b)所示之結構。由於源極、汲極形成程序、層間絕緣膜形成程序與接觸孔形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略其說明。
於接觸孔形成程序後，進行金屬膜形成程序。於本實施形態中的金屬膜形成程序中，藉由濺鍍法，於矽基板1a之前述主表面之全面形成預定膜厚(例如2μm)之金屬膜(例如Al-Si膜)。該金屬膜係構成連接層36、連接層37、汲極電極47、源極電極48、基準偏壓線5、垂直讀取線7、接地線8、共通接地線9、增耗墊Vout、增耗墊Vsel、增耗墊Vref、增耗墊Vdd、增耗墊Gnd等(參照第二十五圖)之基礎。
於金屬膜形成程序後，接著，進行金屬膜圖案成形程序。於金屬膜圖案成形程序中，利用光刻技術及蝕刻技術而將金屬膜進行圖案成形，藉此形成連接層36、連接層37、汲極電極47、源極電極48、基準偏壓線5、垂直讀取線7、接地線8、共通接地線9、各增耗墊Vout、增耗墊Vsel、增耗墊Vref、增耗墊Vdd、增耗墊Gnd。藉此，取得第二十九圖(a)所示之結構。另，於金屬膜圖案成形程序中，藉由RIE進行蝕刻。
於金屬膜圖案成形程序後，藉由進行鈍化膜形成程序，取得第二十九圖(b)所示之結構。由於鈍化膜形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略說明。
於鈍化膜形成程序後，進行積層結構體圖案成形程序。於積層結構體圖案成形程序中，將利用由矽氧化膜31及矽氮化膜32之積層膜所構成之熱絕緣層、感溫體30B、層間絕緣膜50與鈍化膜60所構成之積層結構體進行圖案成形，藉此形成具有複數小薄膜結構體301之薄膜結構體300B。藉此，取得第三十圖(a)所示之結構。另，於積層結構體圖案成形程序中，形成各狹縫13、狹縫15。
於積層結構體圖案成形程序後，進行開口形成程序，接著，進行空洞形成程序。於本實施形態中的空洞形成程序中，將各狹縫13、狹縫15作成蝕刻液導入孔而導入蝕刻液，並將矽基板1a進行各向異性蝕刻，藉此於矽基板1a形成空洞11。藉此，取得第三十圖(b)所示之結構的像素2排列成二維陣列狀之紅外線感測器1B。由於開口形成程序係業已於第一實施形態中說明，因此省略說明。於空洞形成程序中，蝕刻液可使用業已加熱至預定溫度(例如85℃)之TMAH溶液或其他鹼系溶液(例如KOH溶液等)。
另，由於直到空洞形成程序結束為止之全體程序係於晶圓級下進行，因此，於空洞形成程序結束後，可進行分離成各個紅外線感測器1B之分離程序。
於以上所說明的本實施形態之紅外線感測器1B中，薄膜結構體300B係藉由複數線狀狹縫15分割成複數小薄膜結構體301。複數小薄膜結構體301係沿著空洞11之周方向並列設置，且分別自基底10中的空洞11之緣部朝內方延長。於各小薄膜結構體301設置有感溫體30B，且所有感溫體30B係以下述連接關係電連接，即：相較於感溫體30B個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
因此，若藉由本實施形態之紅外線感測器1B，則可提升紅外線感測器1B之反應速度及感度，又，由於鄰接之小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此係藉由連結體320連結，因此可減低各小薄膜結構體301之翹曲，藉此可提升結構安定性且感度安定。
又，於本實施形態之紅外線感測器1B中，除了n型聚矽層34及p型聚矽層35外，於矽氮化膜32之紅外線入射面上形成補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139，因此，可抑制n型聚矽層34及p型聚矽層35之形成時矽氮化膜32被蝕刻而變薄。即，於聚矽層圖案成形程序中蝕刻構成n型聚矽層34及p型聚矽層35之基礎的無摻雜聚矽層時，可抑制矽氮化膜32因過蝕刻而變薄。再者，可提高薄膜結構體300B之應力平衡之均一性，依此，可達成紅外線吸收體33之薄膜化，且亦可防止紅外線吸收體33以及小薄膜結構體301之翹曲，藉此可達成感度之提升。另，為了防止被空洞形成程序中使用之蝕刻液(例如TMAH溶液等)蝕刻，n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139係形成為不會於狹縫13、狹縫15之內側面露出之平視形狀。
又，於紅外線感測器1B中，n型聚矽層34、p型聚矽層35、補償膜39、補強體330與故障診斷用配線139係設定為同一厚度，因此，可提升小薄膜結構體301之應力平衡之均一性，且可抑制小薄膜結構體301之翹曲。
又，於紅外線感測器1B中，由於每個像素2皆具有用以讀取感溫體30B之輸出的MOS電晶體4，因此可減少輸出用增耗墊Vout之數量，且可達成小型化及低成本化，然而，像素2未必要具有MOS電晶體4。
第三十一圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第一變形例。第一變形例係薄膜結構體300B與第十三圖至第三十圖所示之本實施形態之紅外線感測器1B的基本例不同。
於第一變形例之紅外線感測器1B之薄膜結構體300B中，在小薄膜結構體301之延長方向(小薄膜結構體301之長度方向，即，於第三十一圖中的左右方向)中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此係藉由在與前述延長方向交叉之方向(即，小薄膜結構體301之寬度方向)中分隔的二個連結體320來連結。
若藉由此種第一變形例，則小薄膜結構體301、小薄膜結構體301之一端(延長方向之一端)會直接支撐於基底10中的空洞11之緣部。另一方面，小薄膜結構體301、小薄膜結構體301之另一端係透過連結體320與其他小薄膜結構體301而支撐於基底10中的空洞11之緣部。依此，各小薄膜結構體301係兩端支撐而支撐於基底10，故，可減低小薄膜結構體301之翹曲，藉此，感度會安定並提升製造良率。另，在前述延長方向中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此亦可於小薄膜結構體301之寬度方向之中央藉由一個連結體320來連結。
第三十二圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第二變形例。第二變形例係薄膜結構體300B與基本例不同。
於第二變形例之紅外線感測器1B中，在與小薄膜結構體301之延長方向正交之方向(小薄膜結構體301之寬度方向，即，第三十二圖之上下方向)中鄰接的小薄膜結構體301、小薄膜結構體301彼此係於支撐體310以外之部位(於圖示例中為紅外線吸收體33)藉由一個連結體320來連結。另，連結體320宜遠離支撐體310。
若藉由此種第二變形例，則各小薄膜結構體301之扭轉剛性會變大而可減低各小薄膜結構體301之扭轉變形，因此感度安定並提升製造良率。
第三十三圖及第三十四圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第三變形例。第三變形例係像素2與基本例不同。
於第三變形例之紅外線感測器1B中，像素2之平視形狀係六角形狀，且複數像素2係排列成蜂巢狀。
於第三變形例中的薄膜結構體300B係藉由複數(於圖示例中為六個)狹縫15分離成複數(於圖示例中為六個)小薄膜結構體301，且複數小薄膜結構體301彼此係藉由連結體320來連結。
若藉由此種第三變形例，則可防止各小薄膜結構體301之變形，又，可提高小薄膜結構體301以及像素2之配置密度。
第三十五圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第四變形例。第四變形例係於以下方面與基本例不同，即：基底10之空洞11係自基底10之其他表面(於第三十五圖中的下面)形成。
於第四變形例之紅外線感測器1B之製造時，空洞形成程序係依下述來變更，即，於空洞形成程序中，利用例如使用感應耦合電漿(ICP)型之乾蝕刻裝置的各向異性蝕刻技術，將基底10之前述其他表面側(於第三十五圖中的矽基板1a之下面側)中的空洞11之形成預定領域進行蝕刻，藉此形成空洞11。
若藉由第四變形例，則可進一步地抑制自薄膜結構體300B之各小薄膜結構體301朝基底10之熱傳送，且可達成更進一步之高感度化。
第三十六圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第五變形例。第五變形例係於以下方面與基本例不同，即：基底10之空洞11係形成為空洞11之內面構成凹曲面。
於第五變形例中的空洞11係例如藉由各向同性蝕刻來形成。
若藉由第五變形例，則可於空洞11之內面將業已透過薄膜結構體300B之紅外線朝薄膜結構體300側反射，因此可增加於紅外線吸收體33之紅外線吸收量，且可提升感度。
第三十七圖係顯示本實施形態之紅外線感測器1B之第六變形例。第六變形例係於以下方面與基本例不同，即：於基底10之其他表面側形成使複數空洞11相互連通之開口12。
開口12可依下述來形成，即：利用例如使用ICP型之乾蝕刻裝置的各向異性蝕刻技術，將基底10之前述其他表面側(於第三十七圖中的矽基板1a之下面側)中的開口12之形成預定領域進行蝕刻。
若藉由第六變形例，則可進一步地抑制自薄膜結構體300B之各小薄膜結構體301朝基底10之熱傳送，且可達成更進一步之高感度化。
(第四實施形態)
以下根據第三十八圖至第四十四圖，說明本實施形態之紅外線感測器1C。
本實施形態之紅外線感測器1C主要係薄膜結構體300C與第三實施形態之紅外線感測器1B不同，另，於紅外線感測器1B與紅外線感測器1中共通之構成要素係附上同一符號而省略說明。
於本實施形態中的薄膜結構體300C在未包含有連結體320之方面係與薄膜結構體300B不同。即，於薄膜結構體300C中，各小薄膜結構體301係懸臂支撐於基底10。
於紅外線感測器1C中，於小薄膜結構體301之延長方向之前端與寬度方向之兩側端間形成斜角面，因此，相較於如第四十二圖所示般未形成斜角面之情形，可減低紅外線感測器1C之製造時之破損，且可輕易地形成空洞11，其結果，可提升製造良率。另，於圖示例中，前述斜角面為C面，然而，舉例言之，亦可為R面。
除了未形成連結體320及補強體330之方面外，紅外線感測器1C之製造方法係與第三實施形態之紅外線感測器1B之製造方法相同，因此省略說明。
於以上所說明的本實施形態之紅外線感測器1C中，薄膜結構體300C係藉由複數線狀狹縫15分割成複數小薄膜結構體301。複數小薄膜結構體301係沿著空洞11之周方向並列設置，且各小薄膜結構體301係懸臂支撐於基底10。
又，於各小薄膜結構體301設置有感溫體30B，且所有感溫體30B係以下述連接關係電連接，即：相較於感溫體30B個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
因此，若藉由本實施形態之紅外線感測器1C，則可達成反應速度及感度之提升，且可抑制起因於基底10或來自外部之應力或熱應力而使各小薄膜結構體301變形，依此，可達成結構安定性之提升且感度安定。
不過，如第四十三圖及第四十四圖所示，亦可將像素2之平視形狀作成六角形狀，此時，宜將像素2排列成蜂巢狀。
若依此作成，則可防止各小薄膜結構體301之變形，又，可提高小薄膜結構體301以及像素2之配置密度。
1，1A，1B，1C．．．紅外線感測器
1a．．．矽基板
1b．．．矽氧化膜
2，2A．．．單元(像素)
3．．．紅外線檢測元件
4．．．MOS電晶體
5．．．基準偏壓線
5a．．．共通基準偏壓線
6．．．水平信號線
7．．．垂直讀取線
8．．．接地線
9．．．共通接地線
10．．．基底
11．．．空洞
12．．．開口
13，14，15．．．狹縫
30，30A，30B．．．感溫體
30a．．．熱電偶
31．．．第一矽氧化膜
32．．．矽氮化膜
33．．．紅外線吸收體
34．．．n型聚矽層
35．．．p型聚矽層
36，37．．．連接層
38a，38b．．．電極
39．．．補償膜
39a．．．p型補償膜
39b．．．n型補償膜
41．．．p型井領域
42．．．p+ 型溝道截斷環領域
43．．．n+ 型源極領域
44．．．n+ 型汲極領域
45．．．閘極絕緣膜
46．．．閘極電極
47．．．汲極電極
48．．．源極電極
49．．．接地用電極
50．．．層間絕緣膜
50b，50c，50d，50e，50f，501，502，503，504．．．接觸孔
51．．．第二矽氧化膜
52．．．第三矽氧化膜
59．．．金屬配線
60．．．鈍化膜
70．．．紅外線吸收膜
80．．．配線
81，VrefB．．．增耗墊
90．．．封裝體本體
92．．．屏蔽用導體圖案
95．．．接合層
100．．．封裝體蓋
101．．．開口窗
110．．．透鏡
139．．．故障診斷用配線
300，300B，300C．．．薄膜結構體
301．．．小薄膜結構體
310．．．支撐體
311．．．第一連結片
312．．．第二連結片
320．．．連結體
330．．．補強體
340，350．．．斜角面
A1，A2．．．領域
AMP．．．放大電路
B．．．信號處理裝置
C．．．封裝體
Gnd．．．接地用增耗墊
L1．．．長度
L2，L3．．．寬度
MUX．．．多工器
Vdd．．．基板用增耗墊
Vin．．．輸入用增耗墊
Vout．．．輸出用增耗墊
Vref．．．基準偏壓用增耗墊
Vsel．．．像素選擇用增耗墊
第一圖係顯示第一實施形態之紅外線感測器，且第一圖(a)係平面圖，第一圖(b)係同第一圖(a)之D-D線截面圖，第一圖(c)係同第一圖(a)之E-E截面圖。
第二圖係顯示同上之紅外線感測器，且第二圖(a)係平面圖，第二圖(b)係等效電路圖。
第三圖係包含有同上之紅外線感測器的紅外線模組之概略平面圖。
第四圖係包含有同上之紅外線感測器的紅外線模組之說明圖。
第五圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第六圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第七圖係顯示第二實施形態之紅外線感測器，且第七圖(a)係平面圖，第七圖(b)係放大圖，第七圖(c)係同第七圖(b)之D-D線截面圖。
第八圖係同上之紅外線感測器之等效電路圖。
第九圖係包含有同上之紅外線感測器的紅外線模組之概略平面圖。
第十圖係包含有同上之紅外線感測器的紅外線模組之說明圖。
第十一圖係顯示同上之紅外線感測器之變形例，且第十一圖(a)係平面圖，第十一圖(b)係同第十一圖(a)之D-D線截面圖。
第十二圖係顯示同上之紅外線感測器之其他變形例，且第十二圖(a)係平面圖，第十二圖(b)係同第十二圖(a)之D-D線截面圖。
第十三圖係第三實施形態之紅外線感測器之平面圖。
第十四圖係同上之紅外線感測器之概略平面圖。
第十五圖係同上之紅外線感測器之概略平面圖。
第十六圖係顯示同上之紅外線感測器，且第十六圖(a)係局部平面圖，第十六圖(b)係同第十六圖(a)之D-D線截面圖。
第十七圖係同上之紅外線感測器之局部平面圖。
第十八圖係同上之紅外線感測器之局部平面圖。
第十九圖係顯示同上之紅外線感測器，且第十九圖(a)係局部平面圖，第十九圖(b)係同第十九圖(a)之D-D線截面圖。
第二十圖係顯示同上之紅外線感測器，且第二十圖(a)係局部平面圖，第二十圖(b)係概略截面圖。
第二十一圖係顯示同上之紅外線感測器，且第二十一圖(a)係局部平面圖，第二十一圖(b)係概略截面圖。
第二十二圖係同上之紅外線感測器之局部截面圖。
第二十三圖係同上之紅外線感測器之局部截面圖。
第二十四圖係同上之紅外線感測器之說明圖。
第二十五圖係同上之紅外線感測器之等效電路圖。
第二十六圖係包含有同上之紅外線感測器的紅外線模組之概略截面圖。
第二十七圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第二十八圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第二十九圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第三十圖係同上之紅外線感測器之製造方法程序圖。
第三十一圖係同上之第一變形例之紅外線感測器之局部平面圖。
第三十二圖係同上之第二變形例之紅外線感測器之局部平面圖。
第三十三圖係同上之第三變形例之紅外線感測器之局部平面圖。
第三十四圖係同上之紅外線感測器之局部放大圖。
第三十五圖係同上之第四變形例之紅外線感測器之概略截面圖。
第三十六圖係同上之第五變形例之紅外線感測器之概略截面圖。
第三十七圖係同上之第六變形例之紅外線感測器之概略截面圖。
第三十八圖係第四實施形態之紅外線感測器之平面圖。
第三十九圖係同上之紅外線感測器之概略平面圖。
第四十圖係同上之紅外線感測器之局部平面圖。
第四十一圖係同上之紅外線感測器之局部平面圖。
第四十二圖係同上之第一變形例之紅外線感測器之局部平面圖。
第四十三圖係同上之第二變形例之紅外線感測器之局部平面圖。
第四十四圖係同上之紅外線感測器之局部放大圖。
1．．．紅外線感測器
1a．．．矽基板
1b．．．矽氧化膜
2．．．單元(像素)
3．．．紅外線檢測元件
4．．．MOS電晶體
5．．．基準偏壓線
6．．．水平信號線
7．．．垂直讀取線
8．．．接地線
10．．．基底
11．．．空洞
13．．．狹縫
30．．．感溫體
30a．．．熱電偶
31．．．第一矽氧化膜
32．．．矽氮化膜
33．．．紅外線吸收體
34．．．n型聚矽層
35．．．p型聚矽層
36．．．連接層
38a，38b．．．電極
39．．．補償膜
39a．．．p型補償膜
39b．．．n型補償膜
41．．．p型井領域
42．．．p+ 型溝道截斷環領域
43．．．n+ 型源極領域
44．．．n+ 型汲極領域
45．．．閘極絕緣膜
46．．．閘極電極
47．．．汲極電極
48．．．源極電極
49．．．接地用電極
50．．．層間絕緣膜
50b，50c，50d，50e，50f，501，502．．．接觸孔
51．．．第二矽氧化膜
52．．．第三矽氧化膜
59．．．金屬配線
60．．．鈍化膜
70．．．紅外線吸收膜
300．．．薄膜結構體
310．．．支撐體
311．．．第一連結片
312．．．第二連結片
A1，A2．．．領域

Claims (14)

  1. 一種紅外線感測器，包含有：基底；及紅外線檢測元件，其配置於前述基底之一表面側，前述紅外線檢測元件包含有：紅外線吸收體，其配置於前述基底之前述表面側，且在與前述基底間具有熱絕緣用之間隙，並吸收紅外線且呈薄膜狀；感溫體，其具有熱電偶，並檢測前述紅外線吸收體與前述基底之溫度差，而前述熱電偶具備：p型聚矽層，其形成為橫跨前述紅外線吸收體與前述基底；n型聚矽層，其未與前述p型聚矽層接觸而形成為橫跨前述紅外線吸收體與前述基底；及連接層，其於前述紅外線吸收體上將前述p型聚矽層與前述n型聚矽層電連接；以及補償膜，其於前述p型聚矽層及前述n型聚矽層之形成時保護前述紅外線吸收體，同時抑制前述紅外線吸收體之翹曲，前述補償膜係聚矽膜，其於屬於前述紅外線吸收體中的前述基底之相對側面之紅外線入射面上，形成為覆蓋該紅外線入射面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述紅外線檢測元件係具有連結前述紅外線吸收體與前述基底之支撐體，且前述支撐體與前述基底係於一處連結。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述紅外線檢測元件係具有連結前述紅外線吸收體與前述基底之支撐體，且前述支撐體與前述紅外線吸收體係於二處連結。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述p型聚矽層、前述n型聚矽層與前述補償膜之厚度係相等。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述p型聚矽層、前述n型聚矽層與前述補償膜係形成於同一平面上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述紅外線檢測元件係於前述補償膜中的前述基底之相對側具有紅外線吸收膜，且於將前述紅外線吸收膜之折射率作成n、將藉由前述紅外線檢測元件檢測的紅外線之中心波長作成λ時，前述紅外線吸收膜之厚度係λ/4n。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述補償膜係藉由p型補償膜及n型補償膜所構成，而前述p型補償膜係於前述p型聚矽層連續一體地形成，且雜質濃度為1018 cm-3 至1020 cm-3 ，而前述n型補償膜係於前述n型聚矽層連續一體地形成，且雜質濃度為1018 cm-3 至1020 cm-3 。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述補償膜之雜質濃度係1018 cm-3 至1020 cm-3 ，且於將前述補償膜之折射率作成n、將藉由前述紅外線檢測元件檢測的紅外線之中心波長作成λ時，前述補償膜之厚度係λ/4n。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中前述補償膜之雜質濃度係1018 cm-3 至1020 cm-3 ，且前述p型聚矽層與前述n型聚矽層之至少一者係以相同濃度含有與前述補償膜相同之雜質。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，更包含有具備前述紅外線檢測元件之複數單元，且複數前述單元係於前述基底之前述一表面側排列成陣列狀。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之紅外線感測器，其中前述單元係具有用以讀取前述感溫體之輸出的MOS電晶體。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之紅外線感測器，其中構成前述MOS電晶體之閘極電極的聚矽膜之厚度係與前述補償膜之厚度相等。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線感測器，其中於前述基底形成用以將前述基底與前述紅外線吸收體間進行熱絕緣之空洞，且前述紅外線檢測元件係包含有薄膜結構體，其具有複數小薄膜結構體並配置於前述空洞上，又，各前述小薄膜結構體包含有：紅外線吸收體，其吸收紅外線且呈薄膜狀；及前述感溫體，其形成於前述紅外線吸收體上，並檢測前述紅外線吸收體之溫度，於前述小薄膜結構體間形成狹縫，且所有前述感溫體係以下述連接關係相互電連接，即：相較於前述感溫體個別地取出輸出之情形，相對於溫度變化之輸出變化會增大。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之紅外線感測器，其中前述薄膜結構體係包含有連結體，其連結相鄰接之前述小薄膜結構體之間。
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