WO2010113938A1 - 赤外線アレイセンサ - Google Patents

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infrared array
infrared
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辻　幸司
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パナソニック電工株式会社
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Definitions

  • the present invention generally relates to an infrared array sensor, and more particularly to an infrared array sensor including a plurality of pixels.
  • the infrared image sensor disclosed in the above patent document includes a silicon substrate, and a plurality of pixel formation regions are formed on the surface of the substrate.
  • a plurality of sensor elements (for example, bolometer type sensor elements) are arranged in each of the plurality of pixel formation regions.
  • the patent document also describes that the bolometer type sensor element can be replaced with a pyroelectric type sensor element or a thermopile type sensor element.
  • each of the plurality of pixel formation regions is divided into four regions (hereinafter referred to as “divided regions”), and four sensor elements are arranged in the four divided regions, respectively.
  • Each of the four sensor elements is a membrane structure that is arranged so as to close an opening of a recess formed in the surface of the silicon substrate.
  • the structure includes an SiO 2 thin film, a metal thin film resistor (resistance bolometer) disposed on the thin film, an SiO 2 thin film (second SiO 2 thin film) disposed on the resistor, and the second And an absorption film disposed on the SiO 2 thin film.
  • both ends of each sensor element formed in the four divided regions are extended in the direction along the diagonal line of its own divided region, and the four sensor elements are on the surface of the silicon substrate (end surface between the recesses).
  • the four sensor elements are on the surface of the silicon substrate (end surface between the recesses).
  • the output of each pixel can be increased.
  • each heat capacity of the four divided regions can be reduced, and a time constant (thermal time constant) can be reduced. As a result, the response speed can be increased.
  • each of the plurality of pixel formation regions is divided into four divided regions by a cross-shaped slit, so that the area of the membrane structure in one pixel is reduced by the slit, and the sensitivity of the sensor It becomes difficult to raise.
  • the sensitivity can be increased, but the heat capacity of the membrane structure increases, so the response speed decreases. Conversely, if the thickness dimension of the membrane structure is reduced, the response speed increases, but in addition to a decrease in sensitivity, the membrane structure may warp. For this reason, it becomes the cause of the yield fall by the damage at the time of manufacture. In addition, the sensitivity may decrease due to a decrease in structural stability.
  • each sensor element formed in the four divided regions is supported on the silicon substrate via two linear arms extending in a direction along the diagonal line of the own divided region.
  • the membrane structure may be deformed by an external force.
  • An object of the present invention is to improve the structural stability in addition to the improvement in response speed and sensitivity.
  • the infrared array sensor of the present invention includes a base substrate (1) having first and second surfaces, and a plurality of dug portions (11) having an array structure and formed on the first surface side of the base substrate (1). And a plurality of pixel portions (2) each supported by the base substrate (1) so as to cover the plurality of dug portions (11) and each including a membrane structure (3a).
  • Each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) includes a plurality of divided membrane structures (3aa) separated by a plurality of slits (13).
  • Each of the plurality of divided membrane structures (3aa) includes a temperature sensitive element (30a).
  • each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) includes a connection piece (3c) for connecting the plurality of divided membrane structures (3aa) to each other.
  • the structural stability can be improved and the stability of sensitivity can be increased.
  • the plurality of temperature sensing elements (30a) of each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) obtains the sum of the output absolute values of the plurality of temperature sensing elements (30a). Are electrically connected to each other. In this embodiment, response speed and sensitivity can be improved.
  • each temperature sensing element (30a) of the plurality of pixel portions (2) is a thermopile, and a plurality of temperature sensing elements (3a) of each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) ( 30a) are connected in series with each other so that the sum of the output absolute values of the temperature sensing elements (30a) can be obtained.
  • this embodiment has advantages such as power saving and high-precision sensitivity that is not affected by temperature.
  • each of the plurality of divided membrane structures (3aa) is supported by the base substrate (1) via a bridge portion (3bb), and the bridge portion (3bb) and the base via the bridge portion (3bb).
  • the divided membrane structure (3aa) supported by the substrate (1) has a rectangular shape surrounded by two or three slits (13). The two or three slits are separated by one or two connecting pieces (3c).
  • each inner circumference of the plurality of dug portions (11) is rectangular.
  • the plurality of divided membrane structures (3aa) include two divided membrane structures (3aa) arranged so as to approach each other from both sides of the opening of the corresponding dug portion (11).
  • the two divided membrane structures (3aa) are connected to each other via the one or two connecting pieces (3c).
  • each warp of the two divided membrane structures (3aa) can be reduced, the sensitivity is stabilized, and the manufacturing yield is improved.
  • each inner circumference of the plurality of dug portions (11) is rectangular.
  • the plurality of divided membrane structures (3aa) include two divided membrane structures (3aa) that are adjacent to each other along one piece of the opening of the corresponding digging portion (11).
  • the two divided membrane structures (3aa) are connected to each other via the one connecting piece (3c).
  • the torsional rigidity of the two divided membrane structures (3aa) is increased, the torsional deformation of the two divided membrane structures (3aa) can be reduced, the sensitivity is stabilized, and the manufacturing yield is increased. Will improve.
  • chamfered portions (3d) are formed between both side edges of the connecting piece (3c) and side edges of the divided membrane structure (3aa).
  • the stress concentration at the connecting portion between the connecting piece and the divided membrane structure can be alleviated, the residual stress generated during manufacturing can be reduced, and at the time of manufacturing Breakage can be reduced and the production yield can be improved. Further, it is possible to prevent damage due to stress generated due to an external temperature change or impact during use.
  • the connecting piece (3c) includes a reinforcing layer (39b) for reinforcing the connecting piece (3c).
  • a reinforcing layer (39b) for reinforcing the connecting piece (3c).
  • each of the plurality of dug portions (11) has a quadrangular pyramid shape.
  • each digging portion can be easily formed by anisotropic etching with an alkaline solution.
  • each of the plurality of dug portions (11) includes an opening on the second surface side of the base substrate (1). In this embodiment, heat transfer from each membrane structure to the base substrate can be further suppressed, and higher sensitivity can be achieved.
  • the base substrate (1) includes one opening (12) including the plurality of dug portions (11) on the second surface side of the base substrate (1). In this embodiment, heat transfer from each membrane structure to the base substrate can be further suppressed, and higher sensitivity can be achieved.
  • each inner surface of the plurality of dug portions (11) is a concave curved surface.
  • the infrared light transmitted through the membrane structure can be reflected to the membrane structure side by the inner surface of the digging portion, the amount of infrared absorption can be increased and the sensitivity can be improved.
  • the infrared array sensor of the present invention includes a base substrate (1), a plurality of dug portions (11) having an array structure and formed on one surface side of the base substrate (1), and the plurality of dug portions ( 11) and a plurality of pixel portions (2) each supported by the base substrate (1) and each including a membrane structure (3a).
  • Each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) includes a plurality of divided membrane structures (3aa) separated by slits (13).
  • Each of the plurality of divided membrane structures (3aa) includes a plurality of temperature sensing elements (30a), and the plurality of temperature sensing elements (30a) each output absolute value of the plurality of temperature sensing elements (30a).
  • the plurality of temperature sensitive elements (30a) are each a thermopile, and are connected in series so that the sum of the output absolute values of the plurality of temperature sensitive elements (30a) can be obtained.
  • response speed and sensitivity can be further improved.
  • this embodiment may be provided with a connection piece (3c).
  • the infrared array sensor of the present invention includes a base substrate (1), a plurality of dug portions (11) having an array structure and formed on one surface side of the base substrate (1), and the plurality of dug portions ( 11) and a plurality of pixel portions (2) each supported by the base substrate (1) and each including a membrane structure (3a).
  • Each membrane structure (3a) of the plurality of pixel portions (2) includes a plurality of divided membrane structures (3aa) separated by slits (13).
  • Each of the plurality of divided membrane structures (3aa) includes a temperature sensitive element (30a).
  • Each of the plurality of divided membrane structures (3aa) is supported by the base substrate (1) via a bridge portion (3bb).
  • the bridge portion (3bb) and the split membrane structure (3aa) supported by the base substrate (1) via the bridge portion (3bb) are electrically connected to each other at connection points as hot junctions.
  • a temperature sensitive element (30a) composed of a temperature element half is provided.
  • the hot junction is disposed on the divided membrane structure (3aa), while both ends of the thermosensitive element (30a) are disposed on the base substrate side.
  • the plurality of hot junctions in the plurality of divided membrane structures (3aa) are arranged at the center of the plurality of divided membrane structures (3aa). In this embodiment, each temperature change of the hot junction can be increased, so that the sensitivity can be improved.
  • this embodiment may be provided with a connection piece (3c).
  • FIG. 3 is a plan layout diagram of a pixel portion in the infrared array sensor of Embodiment 1.
  • FIG. It is a plane layout figure of the pixel part in this infrared array sensor. It is a plane layout view of the infrared array sensor.
  • FIG. 4A is a plan layout view
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view corresponding to the section DD ′ of FIG. 4A.
  • FIG. 3 is a plan layout view of a main part of a pixel portion in the infrared array sensor.
  • FIG. 3 is a plan layout view of a main part of a pixel portion in the infrared array sensor.
  • FIG. 7A is a plan layout view
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view corresponding to the section DD ′ of FIG. 7A.
  • FIG. 8A is a plan layout view
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view showing a main part of a pixel portion in the infrared array sensor.
  • FIG. 9A is a plan layout view and FIG. 9B is a schematic cross-sectional view showing the main part of a pixel portion in the infrared array sensor. It is a schematic sectional drawing of the principal part of the pixel part in this infrared array sensor.
  • FIG. 10 is a plan layout diagram of a pixel portion in the infrared array sensor of Embodiment 5.
  • FIG. 10 is a plan layout diagram of a pixel portion in an infrared array sensor of Embodiment 6.
  • FIG. 10 is a plan layout diagram of a pixel portion in an infrared array sensor of Embodiment 7. It is a principal part enlarged view of the planar layout figure of this pixel part.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment includes a base substrate 1 having a first surface (front surface) and a second surface (back surface), and includes a thermal infrared detection unit 3 and a MOS transistor 4 which is a pixel selection switching element.
  • a plurality of pixel portions 2 are arranged in an array (here, a two-dimensional array) on the first surface side of the base substrate 1.
  • the base substrate 1 is formed using a silicon substrate 1a.
  • m ⁇ n (8 ⁇ 8 in the example shown in FIGS. 3 and 13) pixel units 2 are formed on the first surface side of one base substrate 1.
  • the number and arrangement of are not particularly limited.
  • the temperature sensing unit 30 of the thermal infrared detector 3 includes a plurality of (here, six) temperature sensing elements 30a (see FIG. 1) each made of a thermopile.
  • the temperature elements 30a are connected in series so that the sum of the absolute values of the outputs can be obtained.
  • FIG. 13 an equivalent circuit of the temperature sensing unit 30 in the thermal infrared detection unit 3 is represented by a voltage source Vs corresponding to the thermoelectromotive force of the temperature sensing unit 30.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment has one end of the temperature sensing unit 30 of each of the plurality of thermal infrared detection units 3 in each row via the MOS transistor 4 described above.
  • the other end of the temperature sensing unit 30 of the plurality of thermal infrared detectors 3 in the row is provided with a plurality of reference bias lines 5 commonly connected to each row, and the sense of all the thermal infrared detectors 3 is provided. Reads the output of the temperature unit 30 in time series It has to be able to bet.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment is arranged in parallel with the thermal infrared detector 3 and the thermal infrared detector 3 on the first surface side of the base substrate 1 and reads the output of the thermal infrared detector 3.
  • a plurality of pixel portions 2 having a MOS transistor 4 for this purpose are formed.
  • the gate electrode 46 is connected to the horizontal signal line 6, the source electrode 48 is connected to the reference bias line 5 via the temperature sensing unit 30, and each reference bias line 5 is connected to the common reference bias line 5a.
  • the drain electrode 47 is connected to the vertical readout line 7, each horizontal signal line 6 is electrically connected to each pixel selection pad Vsel, and each vertical readout line 7 is individually connected to each other.
  • the common ground line 9 is electrically connected to the ground pad Gnd
  • the common reference bias line 5a is electrically connected to the reference bias pad Vref
  • the silicon substrate 1a is electrically connected. It is electrically connected to the substrate pad Vdd.
  • the output voltage of each pixel unit 2 can be read sequentially by controlling the potential of each pixel selection pad Vsel so that the MOS transistors 4 are sequentially turned on.
  • the MOS transistor 4 Is turned on, the output voltage of the pixel unit 2 (1.65 V + the output voltage of the temperature sensing unit 30) is read from the output pad Vout, and the potential of the pixel selection pad Vsel is set to 0 V, the MOS transistor 4 is turned off.
  • the output voltage of the pixel unit 2 is not read from the output pad Vout.
  • the pixel selection pad Vsel, the reference bias pad Vref, the ground pad Gnd, the output pad Vout, etc. are all shown as the pads 80 without being distinguished.
  • an infrared array sensor A a signal processing IC chip B that processes an output voltage that is an output signal of the infrared array sensor A, an infrared array sensor A, and a signal processing IC chip B
  • each pad 80 of the infrared array sensor A is electrically connected to the signal processing IC chip B via a wiring 81 made of a bonding wire.
  • the package C described above includes a package body 90 formed of a multilayer ceramic substrate (ceramic package), which is formed in a rectangular box shape with an opening on one side and on which an infrared array sensor A and a signal processing IC chip B are mounted on the inner bottom surface, and an infrared array.
  • the space is a dry nitrogen atmosphere.
  • the peripheral portion of the package lid 100 is fixed to a rectangular frame-shaped metal pattern (not shown) formed on the one surface of the package body 90 by seam welding.
  • the package body 90 is not limited to a multilayer ceramic substrate, and for example, a laminate of glass epoxy resin substrates may be used.
  • a shield conductor pattern 92 is formed on the inner surface of the package body 90, and the infrared array sensor A and the signal processing IC chip are connected to the shield conductor pattern 92 of the package body 90 with a conductive bonding material (for example, , Solder, silver paste, etc.).
  • a conductive bonding material for example, , Solder, silver paste, etc.
  • the joining method of the infrared array sensor A and the signal processing IC chip B and the package body 90 is not limited to a joining method using a conductive joining material such as solder or silver paste.
  • a bonding method using Au—Sn eutectic or Au—Si eutectic may be employed.
  • a bonding method capable of direct bonding such as a room temperature bonding method is more advantageous in improving the distance accuracy between the infrared array sensor 5 and the lens 110 than a bonding method using a conductive bonding material. .
  • the material of the lens 110 is Si, which is a kind of infrared transmitting material.
  • the lens 110 is formed using a LIGA process, or a semiconductor lens manufacturing method using an anodizing technique (for example, a Japanese patent). No. 3897055, Japanese Patent No. 3897056, etc.) may be used.
  • the lens 110 is adhered to the periphery of the opening window 101 in the package lid 100 with a conductive adhesive (for example, solder, silver paste, etc.) so as to close the opening window 101 of the package lid 100, and the package body 90 shielded conductor patterns 92 are electrically connected. Therefore, in the above-described infrared array sensor module, it is possible to prevent a decrease in the S / N ratio due to external electromagnetic noise.
  • the lens 110 is provided with an appropriate infrared optical filter unit (a band pass filter unit, a broadband cutoff filter unit, etc.) formed by alternately laminating a plurality of types of thin films having different refractive indexes as necessary. You may do it.
  • an appropriate infrared optical filter unit a band pass filter unit, a broadband cutoff filter unit, etc.
  • the base substrate 1 of the infrared array sensor A has a rectangular outer peripheral shape, and all the pads 80 of the infrared array sensor A are arranged along one side of the outer peripheral edge of the base substrate 1.
  • the signal processing IC chip B has a rectangular outer peripheral shape, and the pads electrically connected to the pads 80 of the infrared array sensor A are along one side of the outer periphery of the signal processing IC chip B.
  • the infrared array sensor A and the signal processing IC chip B are arranged so that the one side of the base substrate 1 of the infrared array sensor A and the signal processing IC chip B is closer than the other sides. Therefore, the wiring 81 connecting each pad 80 of the infrared array sensor A and each pad of the signal processing IC chip B can be shortened, and the influence of external noise is reduced. Since kill, noise resistance is improved.
  • a single crystal silicon substrate having an n-type conductivity and a (100) plane on the first surface is used as the silicon substrate 1a.
  • the thermal infrared detector 3 is formed in the formation area A1 of the thermal infrared detector 3 in each pixel unit 2 on the first surface side of the silicon substrate 1a, and the MOS transistor 4 is connected to the first of the silicon substrate 1a. It is formed in the formation region A2 of the MOS transistor 4 in each pixel portion 2 on one surface side.
  • Each pixel unit 2 includes an infrared absorption unit 33 that absorbs infrared rays.
  • a dug unit 11 for thermally insulating the infrared absorption unit 33 on the base substrate 1 from the base substrate 1.
  • a membrane structure (thin film structure portion) 3a that has the infrared absorbing portion 33 inside the digging portion 11 in plan view on the first surface side of the base substrate 1 and covers the digging portion 11 is formed.
  • the membrane structure 3 a is juxtaposed along the circumferential direction of the digging portion by a plurality of linear slits 13 and extends inward from the circumferential portion of the digging portion 11 in the base substrate 1.
  • each divided membrane structure 3aa is provided with a temperature sensing element 30a and All the temperature sensitive elements 30a are electrically connected in a connection relationship in which the output change with respect to the temperature change is larger than when the output is taken out for each temperature element 30a, and the adjacent divided membrane structures 3aa and 3aa are connected to each other.
  • a connecting piece 3c is formed.
  • segmentation membrane structure 3aa among the infrared absorption parts 33 is called the division
  • all six temperature sensing elements 30a in series.
  • the series circuit of the elements 30a may be connected in parallel.
  • the sensitivity can be increased, and compared with the case where all six temperature sensing elements 30a are connected in series, the electrical resistance of the temperature sensing unit 30 can be lowered and the thermal noise is reduced. The ratio is improved.
  • each divided membrane structure 3 aa for each divided membrane structure 3 aa, two strip-shaped bridge portions 3 bb and 3 bb connecting the base substrate 1 and the divided infrared absorbing portion 33 a are arranged in the circumferential direction of the dug portion 11.
  • a slit 14 having a U-shape in plan view is formed so as to be spatially separated from each other and to communicate with the digging portion 11 by separating the two bridge portions 3bb, 3bb and the split infrared absorbing portion 33a.
  • the part surrounding the membrane structure 3a in the plan view of the base substrate 1 has a rectangular frame shape.
  • the bridge portion 3bb is spatially separated from the split infrared ray absorbing portion 33a and the base substrate 1 by the slits 13 and 14 described above, except for the connecting portion between the infrared ray absorbing portion 33 and the base substrate 1.
  • the dimension in the extending direction of the divided membrane structure 3aa from the base substrate 1 is 93 ⁇ m
  • the dimension in the width direction orthogonal to the extending direction of the divided membrane structure 3aa is 75 ⁇ m
  • the width dimension of each bridge portion 3bb is 23 ⁇ m
  • the width of the slits 13 and 14 is set to 5 ⁇ m, these values are merely examples and are not particularly limited.
  • the membrane structure 3a described above is formed on the silicon oxide film 1b formed on the first surface side of the silicon substrate 1a, the silicon nitride film 32 formed on the silicon oxide film 1b, and the silicon nitride film 32.
  • portions of the silicon nitride film 32 other than the bridge portions 3bb and 3bb of the membrane structure 3a constitute the above-described infrared absorbing portion 33
  • the silicon substrate 1a, the silicon oxide film 1b, the silicon nitride film 32, and the interlayer The insulating film 50 and the passivation film 60 constitute the base substrate 1.
  • the laminated film of the interlayer insulating film 50 and the passivation film 60 is formed across the formation area A1 of the thermal infrared detector 3 and the formation area A2 of the MOS transistor 4.
  • the portion formed in the formation region A1 of the thermal infrared detector 3 also serves as the infrared absorption film 70 (see FIG. 4B).
  • the thickness t2 of the infrared absorption film 70 is set to ⁇ / 4n 2.
  • the absorption efficiency of infrared rays of the target wavelength (for example, 8 to 12 ⁇ m) can be increased, and high sensitivity can be achieved.
  • t2 ⁇ 1.8 ⁇ m may be set.
  • the interlayer insulating film 50 has a thickness of 0.8 ⁇ m
  • the passivation film 60 has a thickness of 1 ⁇ m
  • the PSG film has a thickness of 0.5 ⁇ m
  • the NSG film has a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the infrared absorption film 70 is not limited to the above-described configuration, and may be configured by, for example, a silicon nitride film.
  • each of the temperature sensing elements 30a is a thermopile, and the above-described connection relation is in series connection.
  • the inner peripheral shape of the dug part 11 is a rectangular shape
  • the connecting piece 3c is formed in a cross shape in plan view, and is an oblique direction intersecting with the extending direction of the divided membrane structure 3aa.
  • the bodies 3aa and 3aa are connected to each other.
  • thermosensitive element 30 a made of a thermopile is formed on the silicon nitride film 32 and is formed over the divided membrane structure 3 aa and the base substrate 1.
  • the n-type polysilicon layer 34 (of the first and second thermosensitive elements half) is formed.
  • One side) and one end of the p-type polysilicon layer 35 (the other of the first and second temperature sensing elements half) are made of a metal material (for example, Al—Si) on the infrared incident surface side of the split infrared absorbing portion 33a.
  • a plurality of thermocouples (nine in the example shown in FIG. 1) that are electrically connected by the connecting portion (hot junction) 36, and are adjacent to each other on the first surface side of the base substrate 1.
  • thermopile constituting the temperature sensing element 30a is a hot junction part on the side of the split infrared absorbing part 33a divided by the one end part of the n-type polysilicon layer 34, the one end part of the p-type polysilicon layer 35 and the connection part 36.
  • the other end portion of the n-type polysilicon layer 34, the other end portion of the p-type polysilicon layer 35, and the connection portion 37 constitute a cold junction portion on the base substrate 1 side.
  • each of the plurality of divided membrane structures (3aa) includes a plurality of (first to ninth) temperature sensing elements (30a), and these include a plurality of temperature sensing elements.
  • a combinational circuit is configured by being electrically connected to each other so as to obtain the sum of the absolute values of the outputs of the element (30a).
  • a plurality of temperature sensing elements thermoopiles are connected in series so as to obtain the sum of the output absolute values of the plurality of temperature sensing elements (30a) to form a series circuit.
  • the plurality of (six) combinational circuits in the plurality of (six) membrane structures 3a are electrically connected to each other so as to obtain the sum of the output absolute values of the plurality of combinational circuits.
  • the plurality of series circuits are connected to each other in series so that the sum of the output absolute values of the plurality of series circuits can be obtained.
  • the shape of the above-described dug portion 11 is a quadrangular pyramid shape, and the central portion in plan view has a larger depth dimension than the peripheral portion.
  • the planar layout of the temperature sensitive element 30a in each pixel unit 2 is designed so that the hot junctions gather at the center of the membrane structure 3a. That is, in the two split membrane structures 3aa in the middle in the vertical direction of FIG. 1, as shown in FIGS. 1 and 5, the connecting portions 36 are arranged side by side along the juxtaposed direction of the three split membrane structures 3aa.
  • the upper two divided membrane structures 3aa in the vertical direction are close to the middle divided membrane structure 3aa in the juxtaposed direction of the three divided membrane structures 3aa as shown in FIGS.
  • the connecting portions 36 are concentrated on the side, and the middle in the juxtaposed direction of the three divided membrane structures 3aa.
  • the connecting portions 36 are concentrated on the side close to the divided membrane structure 3aa. Therefore, in the infrared array sensor A of the present embodiment, the arrangement of the plurality of connection portions 36 of the upper and lower divided membrane structures 3aa in the vertical direction in FIG. 1 is the plurality of connections of the middle divided membrane structure 3aa. Compared to the case where the arrangement of the portion 36 is the same, the temperature change of the hot junction portion can be increased, so that the sensitivity can be improved.
  • the split membrane structure 3aa is an n-type polysilicon that suppresses the warp of the split membrane structure 3aa and absorbs infrared rays in a region where the temperature sensing element 30a is not formed on the infrared incident surface side of the silicon nitride film 32.
  • An infrared absorption layer 39 (see FIGS. 1, 4 and 10) composed of layers is formed.
  • the connecting piece 3c that connects the adjacent divided membrane structures 3aa, 3aa is provided with a reinforcing layer 39b (see FIG. 7) made of an n-type polysilicon layer that reinforces the connecting piece 3c.
  • the reinforcing layer 39 b is formed integrally with the infrared absorption layer 39.
  • the connecting piece 3c is reinforced by the reinforcing layer 39b, it is possible to prevent damage due to stress generated due to external temperature change or impact during use. Therefore, damage during manufacturing can be reduced, and the manufacturing yield can be improved.
  • the length L1 of the connecting piece 3c shown in FIG. 7 is set to 24 ⁇ m
  • the width L2 is set to 5 ⁇ m
  • the width L3 of the reinforcing layer 39b is set to 1 ⁇ m.
  • the reinforcing layer 39b is etched when the digging portion 11 is formed.
  • the width dimension of the reinforcing layer 39b is set to be smaller than the width dimension of the connecting piece 3c, and both side edges of the reinforcing layer 39b are positioned inside the both side edges of the connecting piece 3c in plan view.
  • chamfered portions 3d and 3d are formed between both side edges of the connecting piece 3c and side edges of the divided membrane structure 3aa, respectively.
  • a chamfered portion 3e is also formed between the side edges of the cross-shaped connecting piece 3c that are substantially orthogonal to each other. Therefore, in the infrared array sensor A of this embodiment, the stress concentration at the connection portion between the connection piece 3c and the divided membrane structure 3aa can be reduced as compared with the case where the chamfered portion is not formed as shown in FIG. 12A.
  • each of the chamfered portions 3 d and 3 e is an R chamfered portion having an R of 3 ⁇ m, but is not limited to the R chamfered portion, and may be a C chamfered portion, for example.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment is routed around each pixel portion 2 so as to straddle the base substrate 1, one bridge portion 3 bb, the split infrared absorption portion 33 a, the other bridge portion 3 bb, and the base substrate 1.
  • Fault diagnosis wiring 139 made of the n-type polysilicon layer is provided, and all fault diagnosis wirings 139 are connected in series.
  • the series circuit of the m ⁇ n failure diagnosis wirings 139 it is possible to detect the presence or absence of breakage such as breakage of the bridge portion 3bb.
  • the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 described above have the same n-type impurity (for example, phosphorus) as the n-type polysilicon layer 34 and the same impurity concentration (for example, 10 18 to 10 20 cm ⁇ 3). And the n-type polysilicon layer 34 is formed at the same time. Further, for example, boron may be employed as the p-type impurity of the p-type polysilicon layer 35, and the impurity concentration may be set as appropriate within a range of, for example, about 10 18 to 10 20 cm ⁇ 3 .
  • the impurity concentration of each of the n-type polysilicon layer 34 and the p-type polysilicon layer 35 is 10 18 to 10 20 cm ⁇ 3 , the resistance value of the thermocouple can be reduced, and the S / N ratio can be improved.
  • I can plan.
  • the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 are doped with the same n-type impurity as the n-type polysilicon layer 34 at the same impurity concentration.
  • the same impurity as that of the silicon layer 35 may be doped with the same impurity concentration.
  • the refractive index of the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 is n 1
  • the center wavelength of the infrared ray to be detected is
  • the thickness t1 of each of the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 is set to ⁇ / 4n 1 .
  • the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the fault diagnosis wiring 139 each have an impurity concentration of 10 18 to 10 20 cm ⁇ 3 . Therefore, the reflection of infrared rays can be suppressed while increasing the infrared absorption rate, the S / N ratio of the output of the temperature sensing unit 30 can be increased, and the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure Since the diagnostic wiring 139 can be formed in the same process as the n-type polysilicon layer 34, the cost can be reduced.
  • connection part 36 and the connection part 37 of the temperature sensing part 30 are insulated and separated by the above-described interlayer insulating film 50 on the first surface side of the base substrate 1 (see FIGS. 8 and 9). That is, the hot junction 36 is electrically connected to the one end portions of the polysilicon layers 34 and 35 through the contact holes 50a 1 and 50a 2 formed in the interlayer insulating film 50, and the connection portion 37 on the cold junction side is The other end portions of the polysilicon layers 34 and 35 are electrically connected through contact holes 50a 3 and 50a 4 formed in the interlayer insulating film 50.
  • the MOS transistor 4 is formed in the formation region A2 of the MOS transistor 4 in each pixel portion 2 on the first surface side of the silicon substrate 1a.
  • a p + type well region 41 is formed on the first surface side of the silicon substrate 1a, and an n + type drain region is formed in the p + type well region 41.
  • 43 and the n + -type source region 44 are formed apart from each other.
  • the p + -type well region 41, p ++ type channel stopper region 42 which surrounds the n + -type drain region 43 and the n + -type source region 44 is formed.
  • a gate electrode 46 made of an n-type polysilicon layer is formed.
  • a drain electrode 47 made of a metal material (for example, Al—Si) is formed on the n + -type drain region 43, and a metal material (for example, Al—Si) is formed on the n + -type source region 44.
  • a source electrode 48 is formed.
  • the gate electrode 46, the drain electrode 47, and the source electrode 48 are insulated and separated by the interlayer insulating film 50 described above.
  • the drain electrode 47 is electrically connected to the n + -type drain region 43 through the contact hole 50 d formed in the interlayer insulating film 50, and the source electrode 48 is n + -type through the contact hole 50 e formed in the interlayer insulating film 50. It is electrically connected to the source region 44.
  • the source electrode 48 of the MOS transistor 4 and one end of the temperature sensing unit 30 are electrically connected, and the other end of the temperature sensing unit 30 is the reference bias line. 5 is electrically connected.
  • the drain electrode 47 of the MOS transistor 4 is electrically connected to the vertical readout line 7, and the gate electrode 46 is formed continuously and integrally with the gate electrode 46. It is electrically connected to a horizontal signal line 6 made of n-type polysilicon wiring.
  • a ground electrode 49 made of a metal material (for example, Al—Si) is formed on the p ++ type channel stopper region 42 of the MOS transistor 4.
  • the p ++ -type channel stopper region 42 is electrically connected to the common ground line 8 for element isolation by biasing it to a lower potential than the n + -type drain region 43 and the n + -type source region 44.
  • the ground electrode 49 is electrically connected to the p ++ type channel stopper region 42 through a contact hole 50f formed in the interlayer insulating film 50.
  • a first silicon oxide film 31 having a first predetermined film thickness (for example, 0.3 ⁇ m) and a silicon nitride film having a second predetermined film thickness (for example, 0.1 ⁇ m) are formed on the first surface side of the silicon substrate 1a.
  • An insulating layer forming step for forming an insulating layer made of a laminated film with the insulating film 32 is performed, and thereafter, using the photolithography technique and the etching technique, the insulating layer corresponding to the formation region A1 of the thermal infrared detecting portion 3 is used.
  • the silicon oxide film 31 is formed by thermally oxidizing the silicon substrate 1a at a predetermined temperature (for example, 1100 ° C.), and the silicon nitride film 32 is formed by LPCVD.
  • a well region forming step for forming a p + type well region 41 on the first surface side of the silicon substrate 1a is performed, followed by a p + type well on the first surface side of the silicon substrate 1
  • the structure shown in FIG. 15B is obtained by performing the channel stopper region forming step of forming the p ++ type channel stopper region 42 in the region 41.
  • the second silicon oxide film (thermal oxide film) 51 is selectively formed by thermally oxidizing the exposed portion on the first surface side of the silicon substrate 1a at a predetermined temperature.
  • the silicon oxide film 51 is patterned using photolithography technology and etching technology using a mask for forming the p + -type well region 41, and then ion implantation of p-type impurities (for example, boron) is performed. Then, drive-in is performed to form the p + -type well region 41.
  • p-type impurities for example, boron
  • a third silicon oxide film (thermal oxide film) 52 is selectively formed by thermally oxidizing the first surface side of the silicon substrate 1a at a predetermined temperature, and thereafter, p ++
  • the third silicon oxide film 52 is patterned using a photolithography technique and an etching technique using a mask for forming the shaped channel stopper region 42, and then ion implantation of p-type impurities (for example, boron). Then, drive-in is performed to form the p ++ type channel stopper region 42.
  • the first silicon oxide film 31, the second silicon oxide film 51, and the third silicon oxide film 52 constitute the silicon oxide film 1b on the first surface side of the silicon substrate 1a.
  • n-type impurity e.g., phosphorus, etc.
  • n + -type drain region 43 and the n + -type source regions 44 each forming region in the p + -type well region 41 perform source-drain formation step of forming a n + -type drain region 43 and the n + -type source region 44 by performing the drive from, after the source and drain formation step, heat to the first surface of the silicon substrate 1a
  • a gate insulating film forming step of forming a gate insulating film 45 made of a silicon oxide film (thermal oxide film) having a predetermined film thickness (for example, 600 mm) by oxidation is performed, and then the entire surface on the first surface side of the silicon substrate 1a is formed.
  • Gate electrode 46 horizontal signal line 6 (see FIG. 1), n-type polysilicon layer 34, p-type polysilicon layer 35, infrared absorption layer 39, reinforcing layer 39b, And a polysilicon layer forming step of forming a non-doped polysilicon layer having a predetermined film thickness (for example, 0.69 ⁇ m) as a basis of the failure diagnosis wiring 139 by LPCVD, and then using a photolithography technique and an etching technique.
  • a predetermined film thickness for example 0.69 ⁇ m
  • non-doped polysilicon layer portions corresponding to the gate electrode 46, the horizontal signal line 6, the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the fault diagnosis wiring 139, respectively.
  • a polysilicon layer patterning process is performed so that a p-type impurity is left, and then a p-type impurity (for example, boron) is ion-implanted into a portion corresponding to the p-type polysilicon layer 35 in the non-doped polysilicon layer.
  • the p-type polysilicon layer is formed by driving the p-type polysilicon layer 35.
  • a recon layer forming step is performed, and then the portion corresponding to the n-type polysilicon layer 34, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, the failure diagnosis wiring 139, the gate electrode 46 and the horizontal signal line 6 in the non-doped polysilicon layer.
  • the n-type polysilicon layer 34, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, the failure diagnosis wiring 139, the gate electrode 46, and the horizontal signal are obtained by performing ion implantation after implanting n-type impurities (for example, phosphorus).
  • n-type impurities for example, phosphorus
  • an interlayer insulating film forming step for forming an interlayer insulating film 50 on the first surface side of the silicon substrate 1a is performed.
  • Contact hole formation for forming each of the contact holes 50a 1 , 50a 2 , 50a 3 , 50a 4 , 50d, 50e, 50f (see FIGS. 8, 9 and 11) in the interlayer insulating film 50 using the lithography technique and the etching technique By performing the steps, the structure shown in FIG. 16B is obtained.
  • a BPSG film having a predetermined film thickness (for example, 0.8 ⁇ m) is deposited on the first surface side of the silicon substrate 1a by the CVD method, and then at a predetermined temperature (for example, 800 ° C.).
  • a predetermined temperature for example, 800 ° C.
  • connection portions 36, 37, the drain electrode 47, the source electrode 48, the reference bias line 5, the vertical readout line 7, the ground line 8, and the common ground are formed on the entire first surface side of the silicon substrate 1a.
  • a metal film for example, Al—Si film having a predetermined film thickness (for example, 2 ⁇ m), which serves as a basis for the line 9 and the pads Vout, Vsel, Vref, Vdd, Gnd and the like (see FIG. 13) is formed by sputtering or the like.
  • a metal film forming step is performed, and then the metal film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique to thereby connect the connection portions 36 and 37, the drain electrode 47, the source electrode 48, the reference bias line 5, and the vertical readout line 7 , A metal film patterning process for forming the ground line 8, the common ground line 9, and the pads Vout, Vsel, Vref, Vdd, Gnd, etc. By doing so, the structure shown in FIG. 17A is obtained. Etching in the metal film patterning step is performed by RIE.
  • a PSG film having a predetermined film thickness (for example, 0.5 ⁇ m) and a predetermined film thickness (for example, 0 ⁇ m) are formed on the first surface side of the silicon substrate 1a (that is, the surface side of the interlayer insulating film 50).
  • the structure shown in FIG. 17B is obtained by performing a passivation film forming step of forming a passivation film 60 made of a laminated film with an NSG film of .5 ⁇ m) by the CVD method.
  • the passivation film 60 is not limited to a stacked film of a PSG film and an NSG film, and may be, for example, a silicon nitride film.
  • a thermal insulating layer composed of a laminated film of the silicon oxide film 31 and the silicon nitride film 32, a temperature sensitive portion 30 formed on the thermal insulating layer, and a surface side of the thermal insulating layer
  • the above-mentioned divided membrane structure 3aa is formed by patterning the laminated structure portion of the interlayer insulating film 50 formed so as to cover the temperature sensitive portion 30 and the passivation film 60 formed on the interlayer insulating film 50.
  • the laminated structure portion patterning step the structure shown in FIG. 18A is obtained.
  • the slits 13 and 14 are formed.
  • an opening forming step for forming openings (not shown) for exposing the pads Vout, Vsel, Vref, Vdd, and Gnd is performed using a photolithography technique and an etching technique.
  • the infrared array sensor A in which the pixel portions 2 having the structure shown in FIG. 18B are arranged in a two-dimensional array is obtained.
  • the etching in the opening forming step is performed by RIE.
  • a TMAH solution heated to a predetermined temperature for example, 85 ° C.
  • the etching solution is not limited to the TMAH solution, and other alkaline solutions (for example, a KOH solution, etc.) ) May be used.
  • a separation process for separating the individual infrared array sensors A may be performed.
  • a well-known general MOS transistor manufacturing method is adopted, and a thermal oxide film is formed by thermal oxidation, a photolithography technique and etching.
  • a thermal oxide film is formed by thermal oxidation, a photolithography technique and etching.
  • the base substrate 1 is provided with the digging portion 11 for thermally insulating the infrared absorption portion 33 from the base substrate 1, and the base substrate.
  • the membrane structure 3a which has the infrared absorption part 33 inside the digging part 11 in plan view on the first surface side of the first and covers the digging part 11 is formed, and the membrane structure 3a has a plurality of linear shapes.
  • Each of the divided membrane structures is separated by a slit 13 into a plurality of divided membrane structures 3aa arranged in parallel along the circumferential direction of the digging portion 11 and extending inwardly from the circumference of the digging portion 11 in the base substrate 1.
  • thermosensitive element 30a is provided for each body 3aa, and all thermosensitive elements have a connection relationship in which an output change with respect to a temperature change is larger than when an output is taken out for each thermosensitive element 30a.
  • 30a is electrically connected to improve response speed and sensitivity, and each divided membrane is formed by forming a connecting piece 3c that connects adjacent divided membrane structures 3aa and 3aa. The warpage of the structure 3aa can be reduced, the structural stability can be improved, and the sensitivity is stabilized.
  • the sensor element temperature sensing element
  • the resistance bolometer since the sensor element (temperature sensing element) is comprised by the resistance bolometer, it is necessary to flow an electric current when detecting the change of resistance value, and power consumption becomes large, There is a concern that self-heating occurs and the membrane structure is warped due to thermal stress. Also, since the temperature coefficient of resistance changes due to temperature changes due to self-heating and ambient temperature changes, it is difficult to achieve high accuracy unless temperature compensation means are provided. If temperature compensation means are provided, the entire sensor becomes large and expensive. turn into.
  • the plurality of temperature sensing elements 30a of each pixel unit 2 is a thermopile, and the connection relationship described above is a series connection. Since no current is required to flow and self-heating does not occur, there is an advantage that the warp of each divided membrane structure 3aa due to self-heating does not occur as compared with the case where each temperature sensing element 30a is configured by a resistance bolometer. There is an advantage that power consumption can be achieved and an advantage that sensitivity is constant regardless of temperature and high accuracy.
  • the temperature sensing element 30a may be a thermal infrared detection element, and is not limited to a thermopile or a resistance bolometer, and may employ a pyroelectric element.
  • each temperature sensing element 30a is a pyroelectric element, If a plurality of pyroelectric elements are connected in parallel, the charges generated by the pyroelectric effect are added and output, so that the above connection relationship can be satisfied and the sensitivity is increased.
  • the infrared array sensor A of this embodiment forms the above-mentioned digging part 11 in the shape of a quadrangular pyramid, when the base substrate 1 is formed using a silicon substrate, the digging part 11 is made of an alkaline solution. It can be easily formed by anisotropic etching.
  • the silicon nitride film 32 on the infrared incident surface side of the silicon nitride film 32, in addition to the n-type polysilicon layer 34 and the p-type polysilicon layer 35, an infrared absorption layer 39, a reinforcing layer 39b, a failure Since the diagnostic wiring 139 is formed, the silicon nitride film 32 is prevented from being etched and thinned when the n-type polysilicon layer 34 and the p-type polysilicon layer 35 are formed (here, the above-described polysilicon layer).
  • the silicon nitride film 32 is etched and thinned during over-etching when etching the non-doped polysilicon layer that is the basis of the n-type polysilicon layer 34 and the p-type polysilicon layer 35 in the patterning step).
  • the uniformity of the stress balance of the membrane structure 3a can be improved, and the infrared absorbing portion 33 While achieving thinning also it becomes possible to prevent warping of the split membrane structure 3aa, thereby improving the sensitivity.
  • the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 are the etching liquid (for example, TMAH solution) used in the above-described trench formation process.
  • TMAH solution the etching liquid used in the above-described trench formation process.
  • the n-type polysilicon layer 34, the p-type polysilicon layer 35, the infrared absorption layer 39, the reinforcing layer 39b, and the failure diagnosis wiring 139 are set to the same thickness. Therefore, the uniformity of the stress balance of the divided membrane structure 3aa is improved, and the warp of the divided membrane structure 3aa can be suppressed.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment has the MOS transistor 4 for reading the output of the temperature sensing unit 30 for each pixel unit 2, the number of output pads Vout can be reduced and the size can be reduced. In addition, the cost can be reduced.
  • Embodiment 2 The basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 19, the digging portion 11 of the base substrate 1 is formed from the second surface side of the base substrate 1. Is different. In addition, the same code
  • an etching solution is introduced from the first surface side of the base substrate 1 through the slits 13 and 14 so that the silicon substrate 1a is crystallized at the etching rate.
  • the digging portion 11 is formed by anisotropic etching using orientation dependency.
  • the digging portion 11 in the silicon substrate 1a is formed from the second surface side of the base substrate 1.
  • the region to be formed may be formed using an anisotropic etching technique using, for example, an inductively coupled plasma (ICP) type dry etching apparatus.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and as shown in FIG. 20, the digging portion 11 is formed in a shape in which the inner surface of the digging portion 11 is a concave curved surface. Is different.
  • symbol is attached
  • the digging portion 11 was formed by anisotropic etching utilizing the crystal plane orientation dependence of the etching rate.
  • the dug portion 11 is formed by isotropic etching.
  • the infrared light transmitted through the membrane structure 3a can be reflected by the inner surface of the digging portion 11 toward the membrane structure 3a.
  • the amount can be increased and the sensitivity can be improved.
  • the basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first to third embodiments, and a plurality of dug portions 11 are communicated with the second surface side of the base substrate 1 as shown in FIG. The difference is that the opening 12 is formed. That is, each of the plurality of dug portions 11 includes an opening on the second surface side of the base substrate 1, and the base substrate 1 includes one opening portion 12 including the plurality of dug portions 11 on the second surface of the base substrate 1. Hold on the side. Note that the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • an anisotropic etching technique using, for example, an ICP type dry etching apparatus is used to form a region where the opening 12 is to be formed in the silicon substrate 1a from the second surface side of the base substrate 1. To be formed.
  • the basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first to fourth embodiments, and as shown in FIG. 22, the connecting piece 3c is adjacent in the extending direction of the split membrane structure 33a. The only difference is that the bodies 33a and 33a are connected to each other. Note that the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the divided membrane structures 33a and 33a adjacent in the extending direction are separated from each other in the direction intersecting the extending direction (that is, the width direction of the divided membrane structure 3aa).
  • the two connected pieces 3c are connected.
  • the connecting piece 3c connects the divided membrane structures 3aa and 3aa adjacent to each other in the extending direction of the divided membrane structure 3aa. While one end side of 3aa and 3aa is directly supported by the peripheral part of the engraved part 11 in the base substrate 1, the other end side of the engraved part 11 in the base substrate 1 is connected via the connecting piece 3c and another divided membrane structure 3aa. Since each divided membrane structure 3aa is supported by the base substrate 1 as a result, the warp of the divided membrane structure 3aa can be reduced, the sensitivity is stabilized, and the manufacturing yield is improved. . In addition, you may make it connect the division
  • the basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first to fourth embodiments.
  • the connecting piece 3c is perpendicular to the extending direction of the divided membrane structure 3aa (divided).
  • adjacent divided membrane structures 3aa, 3aa are connected in the width direction of the membrane structure 3aa, that is, in the vertical direction in FIG.
  • the same components as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the divided membrane structures 33a and 33a adjacent in the direction orthogonal to the extension direction are connected by one connecting piece 3c at a portion other than the bridge portion 3bb.
  • the connecting piece 3c connects the adjacent divided membrane structures 3aa and 3aa in the direction orthogonal to the extending direction of the divided membrane structure 3aa.
  • the torsional rigidity of each divided membrane structure 3aa is increased, the torsional deformation of each divided membrane structure 3aa can be reduced, the sensitivity is stabilized, and the manufacturing yield is improved.
  • the basic configuration of the infrared array sensor A of the present embodiment is substantially the same as that of the first to sixth embodiments, and as shown in FIGS. 24 and 25, the planar view shape of the pixel unit 2 is a hexagonal shape. Are different from each other in that they are arranged in a honeycomb shape. Note that the same components as those in the first to sixth embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the membrane structure 3a in this embodiment is separated into six divided membrane structures 3aa by six slits 13, and these six divided membrane structures 3aa are connected by connecting pieces 3c.
  • the infrared array sensor A of the present embodiment can prevent the deformation of each divided membrane structure 3aa and can increase the arrangement density of the pixel units 2.
  • the MOS transistor 4 is provided in each pixel unit 2, but the MOS transistor 4 is not necessarily provided.

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Abstract

　赤外線アレイセンサは、ベース基板と、アレイ構造を持ち該ベース基板の一表面側に形成された複数の掘込部と、該複数の掘込部をそれぞれ覆うように該ベース基板に支持される複数の画素部とを含む。該複数の画素部の各々はメンブレン構造体を含み、これは、複数のスリットにより分離される複数の分割メンブレン構造体を含む。該複数の分割メンブレン構造体の各々は感温素子を含む。該複数の画素部の各メンブレン構造体は、それ自身の複数の分割メンブレン構造体を互いに連結するための連結片を含む。

Description

赤外線アレイセンサ
　本発明は、一般に赤外線アレイセンサ、より詳細には複数の画素を備える赤外線アレイセンサに関するものである。
　従来から、マイクロマシニング技術などを利用して形成され、赤外線吸収部を備えた複数の画素部がベース基板の一表面側でアレイ状に設けられた赤外線アレイセンサが各所で研究開発されている（日本国特許出願公開番号Ｐ２００１－３０９１２２Ａ（以下「特許文献」という）参照）。
　上記特許文献に開示された赤外線イメージセンサは、シリコン基板を備え、複数の画素形成領域が該基板の表面に形成されている。また、複数のセンサ素子（例えばボロメータ型センサ素子）が該複数の画素形成領域の各々に配置されている。また、特許文献は、ボロメータ型センサ素子が焦電型センサ素子又はサーモパイル型センサ素子と交換可能であることを記述する。
　詳しくは、複数の画素形成領域の各々は、４つの領域（以下「分割領域」という）に分割され、４つのセンサ素子がそれぞれ４つの分割領域に配置される。４つのセンサ素子の各々は、シリコン基板の表面に形成された凹部の開口を塞ぐように配置されるメンブレン構造体である。その構造体は、ＳｉＯ2薄膜と、該薄膜上に配置される金属薄膜抵抗（抵抗ボロメータ）と、該抵抗上に配置されるＳｉＯ2薄膜（第２のＳｉＯ2薄膜）と、該第２のＳｉＯ2薄膜上に配置される吸収膜とを含む。
　このように、４つの分割領域に形成される各センサ素子の両端は、それ自身の分割領域の対角線に沿った方向に延長され、４つのセンサ素子は、シリコン基板の表面（凹部間の端面）で３つの導体パターンにより直列に接続される。これにより、一画素の出力が４つのセンサ素子の出力の和によって得られるので、各画素出力を増大することができる。また、１つのセンサ素子が複数の画素形成領域の各々に配置されるセンサと比較して、４つの分割領域の各熱容量を低減することができ、時定数（熱時定数）を低減することができるので、応答速度を増大することができる。
　しかしながら、上記赤外線イメージセンサでは、複数の画素形成領域の各々が、十字状のスリットで４つの分割領域に分割されるので、１画素におけるメンブレン構造体の面積がそのスリットにより低減され、センサの感度を上げることが難しくなる。
　メンブレン構造体の厚さ寸法を増大すれば感度を上げることができるが、メンブレン構造体の熱容量が大きくなるため、応答速度が低下する。逆に、メンブレン構造体の厚さ寸法を低減すれば、応答速度が増大するが、感度の減少に加えて、メンブレン構造体が反ることがある。このため、製造時の破損による歩留まり低下の原因となる。また、構造安定性の低下により感度が低下する原因となることがある。
　また、４つの分割領域に形成される各センサ素子は、それ自身の分割領域の対角線に沿った方向に延長された２つの直線状のアームを介してシリコン基板に支持されるので、振動などの外力によりメンブレン構造体が変形することがある。
　本発明の目的は、応答速度および感度の向上に加えて、構造安定性の向上を図ることにある。
　本発明の赤外線アレイセンサは、第１及び第２表面を備えるベース基板（１）と、アレイ構造を持ち該ベース基板（１）の第１表面側に形成された複数の掘込部（１１）と、該複数の掘込部（１１）をそれぞれ覆うように該ベース基板（１）に支持され各々がメンブレン構造体（３ａ）を備える複数の画素部（２）とを備える。該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）は、複数のスリット（１３）により分離される複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）を備える。該複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は感温素子（３０ａ）を備える。望ましくは、該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）は、それ自身の複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）を互いに連結するための連結片（３ｃ）を備える。
　この発明では、構造安定性の向上を図ることができ、感度の安定性を高めることができる。
　一実施形態において、該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）の複数の感温素子（３０ａ）は、該複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに電気的に接続されている。この実施形態では、応答速度および感度の向上を図ることができる。
　一実施形態において、該複数の画素部（２）の各感温素子（３０ａ）は、サーモパイルであり、該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）の複数の感温素子（３０ａ）は、該複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに直列に接続されている。この実施形態では、各感温素子に電流を流す必要がなく、自己発熱が発生しないので、各分割メンブレン構造体（３ａａ）が自己発熱に起因して反るのを防止することができる。また、本実施形態は、省電力、温度に左右されない高精度な感度などの利点を持つ。
　一実施形態において、前記複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は、ブリッジ部（３ｂｂ）を介して該ベース基板（１）によって支持され、該ブリッジ部（３ｂｂ）及びそれを介して該ベース基板（１）によって支持される分割メンブレン構造体（３ａａ）は、２つ又は３つのスリット（１３）で囲まれる矩形状である。該２つ又は３つのスリットは、１つ又は２つの連結片（３ｃ）によって分離される。
　一実施形態において、該複数の掘込部（１１）の各内周は矩形状である。前記複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）は、対応する掘込部（１１）の開口の両側から互いに近づくように配置される２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）を備える。該２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）は、前記１つ又は２つの連結片（３ｃ）を介して互いに連結されている。この実施形態では、該２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）の各反りを低減でき、感度が安定するとともに、製造歩留まりが向上する。
　一実施形態において、該複数の掘込部（１１）の各内周は矩形状である。前記複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）は、対応する掘込部（１１）の開口の一片に沿って互いに隣接される２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）を備える。該２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）は、前記１つの連結片（３ｃ）を介して互いに連結されている。この実施形態では、該２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）の各ねじり剛性が大きくなって、該２つの分割メンブレン構造体（３ａａ）の各ねじり変形を低減でき、感度が安定するとともに、製造歩留まりが向上する。
　一実施形態において、前記連結片（３ｃ）の両側縁と前記分割メンブレン構造体（３ａａ）の側縁との間にそれぞれ面取り部（３ｄ）が形成されている。この実施形態では、面取り部が形成されていない場合に比べて前記連結片と前記分割メンブレン構造体との連結部位での応力集中を緩和でき、製造時に発生する残留応力を低減できるとともに製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。また、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止できる。
　一実施形態において、前記連結片（３ｃ）は、該連結片（３ｃ）を補強するための補強層（３９ｂ）を備える。この実施形態では、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止でき、また、製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。
　一実施形態において、該複数の掘込部（１１）の各々は四角錘形状である。この実施形態では、ベース基板がシリコン基板を用いて形成される場合に各掘込部をアルカリ系溶液による異方性エッチングによって容易に形成することができる。
　一実施形態において、該複数の掘込部（１１）の各々は該ベース基板（１）の該第２表面側に開口を備える。この実施形態では、各メンブレン構造体からベース基板への熱伝達をより抑制することができ、より一層の高感度化を図れる。
　一実施形態において、該ベース基板（１）は、該複数の掘込部（１１）を含む一の開口部（１２）を該ベース基板（１）の該第２表面側に備える。この実施形態では、各メンブレン構造体からベース基板への熱伝達をより抑制することができ、より一層の高感度化を図れる。
　一実施形態において、該複数の掘込部（１１）の各内面は、凹曲面である。この実施形態では、メンブレン構造体を透過した赤外線を掘込部の内面でメンブレン構造体側へ反射することができるので、赤外線吸収量を大きくでき、感度の向上を図れる。
　本発明の赤外線アレイセンサは、ベース基板（１）と、アレイ構造を持ち該ベース基板（１）の一表面側に形成された複数の掘込部（１１）と、該複数の掘込部（１１）をそれぞれ覆うように該ベース基板（１）に支持され各々がメンブレン構造体（３ａ）を備える複数の画素部（２）とを備える。該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）は、スリット（１３）により分離される複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）を備える。該複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は、複数の感温素子（３０ａ）を備え、該複数の感温素子（３０ａ）は、該複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに電気的に接続されている。望ましくは、該複数の感温素子（３０ａ）は、めいめいサーモパイルであり、該複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに直列に接続されている。この実施形態では、応答速度および感度を更に改善することができる。また、本実施形態は、連結片（３ｃ）を備えてもよい。
　本発明の赤外線アレイセンサは、ベース基板（１）と、アレイ構造を持ち該ベース基板（１）の一表面側に形成された複数の掘込部（１１）と、該複数の掘込部（１１）をそれぞれ覆うように該ベース基板（１）に支持され各々がメンブレン構造体（３ａ）を備える複数の画素部（２）とを備える。該複数の画素部（２）の各メンブレン構造体（３ａ）は、スリット（１３）により分離される複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）を備える。該複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は感温素子（３０ａ）を備える。前記複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は、ブリッジ部（３ｂｂ）を介して該ベース基板（１）によって支持される。該ブリッジ部（３ｂｂ）及びそれを介して該ベース基板（１）によって支持される分割メンブレン構造体（３ａａ）は、温接点としての接続点で互いに電気的に接続される第１及び第２感温素子ハーフから構成される感温素子（３０ａ）を備える。該温接点は、該分割メンブレン構造体（３ａａ）に配置される一方、該感温素子（３０ａ）の両端は、該ベース基板側に配置される。加えて、前記複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）における複数の温接点は、該複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の中央部に配置される。この実施形態では、温接点の各温度変化を大きくできるので、感度を向上できる。また、本実施形態は、連結片（３ｃ）を備えてもよい。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
実施形態１の赤外線アレイセンサにおける画素部の平面レイアウト図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の平面レイアウト図である。 該赤外線アレイセンサの平面レイアウト図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部を示し、図４Ａは平面レイアウト図、図４Ｂは図４ＡのＤ－Ｄ’断面に対応する概略断面図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部の平面レイアウト図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部を示し、図７Ａは平面レイアウト図、図７Ｂは図７ＡのＤ－Ｄ’断面に対応する概略断面図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部を示し、図８Ａは平面レイアウト図、図８Ｂは概略断面図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部を示し、図９Ａは平面レイアウト図、図９Ｂは概略断面図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部の概略断面図である。 該赤外線アレイセンサにおける画素部の要部の概略断面図である。 該赤外線アレイセンサの要部説明図である。 該赤外線アレイセンサの等価回路図である。 該赤外線アレイセンサを備えた赤外線モジュールの概略断面図である。 該赤外線アレイセンサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 該赤外線アレイセンサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 該赤外線アレイセンサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 該赤外線アレイセンサの製造方法を説明するための主要工程断面図である。 実施形態２の赤外線アレイセンサにおける画素部の概略断面図である。 実施形態３の赤外線アレイセンサにおける画素部の概略断面図である。 実施形態４の赤外線アレイセンサにおける画素部の概略断面図である。 実施形態５の赤外線アレイセンサにおける画素部の平面レイアウト図である。 実施形態６の赤外線アレイセンサにおける画素部の平面レイアウト図である。 実施形態７の赤外線アレイセンサにおける画素部の平面レイアウト図である。 該画素部の平面レイアウト図の要部拡大図である。
　（実施形態１）
　以下、図１～１３に基づいて本実施形態の赤外線アレイセンサＡを説明する。
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、第１表面（正面）及び第２表面（背面）を備えるベース基板１を含み、熱型赤外線検出部３と画素選択用スイッチング素子であるＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２（図３参照）がベース基板１の第１表面側においてアレイ状（ここでは、２次元アレイ状）に配列されている。ここで、ベース基板１は、シリコン基板１ａを用いて形成されている。本実施形態では、１つのベース基板１の第１表面側にｍ×ｎ個（図３および１３に示した例では、８×８個）の画素部２が形成されているが、画素部２の数や配列は特に限定するものではない。また、本実施形態では、熱型赤外線検出部３の感温部３０が、それぞれサーモパイルからなる複数個（ここでは、６個）の感温素子３０ａ（図１参照）を、該複数個の感温素子３０ａの各出力絶対値の和が得られるように直列接続することにより構成されている。図１３では、熱型赤外線検出部３における感温部３０の等価回路を、当該感温部３０の熱起電力に対応する電圧源Ｖｓで表してある。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、図１、４および１３に示すように、各列の複数の熱型赤外線検出部３の感温部３０の一端が上述のＭＯＳトランジスタ４を介して各列ごとに共通接続された複数の垂直読み出し線７と、各行の熱型赤外線検出部３の感温部３０に対応するＭＯＳトランジスタ４のゲート電極４６が各行ごとに共通接続された複数の水平信号線６と、各列のＭＯＳトランジスタ４のｐ+形ウェル領域４１が各列ごとに共通接続された複数のグラウンド線８と、各グラウンド線８が共通接続された共通グラウンド線９と、各列の複数個の熱型赤外線検出部３の感温部３０の他端が各列ごとに共通接続された複数の基準バイアス線５とを備えており、全ての熱型赤外線検出部３の感温部３０の出力を時系列的に読み出すことができるようになっている。要するに、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、ベース基板１の第１表面側に熱型赤外線検出部３と当該熱型赤外線検出部３に並設され当該熱型赤外線検出部３の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４とを有する複数の画素部２が形成されている。
　ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、ゲート電極４６が水平信号線６に接続され、ソース電極４８が感温部３０を介して基準バイアス線５に接続され、各基準バイアス線５が共通基準バイアス線５ａに共通接続され、ドレイン電極４７が垂直読み出し線７に接続されており、各水平信号線６それぞれが各別の画素選択用パッドＶselに電気的に接続され、各垂直読み出し線７それぞれが各別の出力用パッドＶoutに電気的に接続され、共通グラウンド線９がグラウンド用パッドＧndに電気的に接続され、共通基準バイアス線５ａが基準バイアス用パッドＶrefと電気的に接続され、シリコン基板１ａが基板用パッドＶddに電気的に接続されている。
　しかして、ＭＯＳトランジスタ４が順次オン状態になるように各画素選択用パッドＶselの電位を制御することで各画素部２の出力電圧を順次読み出すことができる。例えば、基準バイアス用パッドＶrefの電位を１．６５、グラウンド用パッドＧndの電位を０Ｖ、基板用パッドＶddの電位を５Ｖとしておき、画素選択用パッドＶselの電位を５Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオンとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧（１．６５Ｖ＋感温部３０の出力電圧）が読み出され、画素選択用パッドＶselの電位を０Ｖとすれば、ＭＯＳトランジスタ４がオフとなり、出力用パッドＶoutから画素部２の出力電圧は読み出されない。なお、図３では、画素選択用パッドＶsel、基準バイアス用パッドＶref、グラウンド用パッドＧnd、出力用パッドＶoutなどを区別せずに全てパッド８０として図示してある。
　ここで、図１４に示すように、赤外線アレイセンサＡと、当該赤外線アレイセンサＡの出力信号である出力電圧を信号処理する信号処理ＩＣチップＢと、赤外線アレイセンサＡおよび信号処理ＩＣチップＢが収納されたパッケージＣとを備えた赤外線アレイセンサモジュールを構成する場合、信号処理ＩＣチップＢには、赤外線アレイセンサＡの各パッド８０それぞれがボンディングワイヤからなる配線８１を介して各別に電気的に接続される複数のパッド（図示せず）、これらのパッドのうち赤外線アレイセンサＡの出力用パッドＶoutに接続されているパッド（以下、入力用パッドと称する）の出力電圧を増幅する増幅回路（図示せず）、複数の入力用パッドの出力電圧を択一的に上記増幅回路に入力するマルチプレクサなどを設ければ、赤外線画像を得ることができる。
　上述のパッケージＣは、一面が開口した矩形箱状に形成され内底面側に赤外線アレイセンサＡおよび信号処理ＩＣチップＢが実装された多層セラミック基板（セラミックパッケージ）からなるパッケージ本体９０と、赤外線アレイセンサＡへ赤外線を収束するレンズ１１０を備えパッケージ本体９０の上記一面側に覆着されたメタルリッドよりなるパッケージ蓋１００とで構成されており、パッケージ本体９０とパッケージ蓋１００とで囲まれた気密空間をドライ窒素雰囲気としてある。ここで、パッケージ蓋１００の周部は、パッケージ本体９０の上記一面上に形成された矩形枠状の金属パターン（図示せず）にシーム溶接により固着されている。なお、パッケージ本体９０は、多層セラミック基板に限らず、例えば、ガラスエポキシ樹脂基板を積層したものを用いてもよい。
　ここおいて、パッケージ本体９０の内面には、シールド用導体パターン９２が形成されており、赤外線アレイセンサＡおよび信号処理ＩＣチップは、パッケージ本体９０のシールド用導体パターン９２に導電性接合材料（例えば、半田や銀ペーストなど）からなる接合層９５，９５を介して接合されている。なお、赤外線アレイセンサＡおよび信号処理ＩＣチップＢとパッケージ本体９０との接合方法は、半田や銀ペーストなどの導電性接合材料を用いた接合法に限らず、例えば、常温接合法や、例えば、Ａｕ－Ｓｎ共晶もしくはＡｕ－Ｓｉ共晶を利用した接合法などを採用してもよい。ただし、常温接合法などの直接接合が可能な接合法の方が、導電性接合材料を用いた接合法に比べて、赤外線アレイセンサ５とレンズ１１０との距離精度を向上させる上では有利である。
　上述のレンズ１１０の材料は赤外線透過材料の一種であるＳｉであり、当該レンズ１１０は、ＬＩＧＡプロセスを利用して形成したり、陽極酸化技術を応用した半導体レンズの製造方法（例えば、日本国特許第３８９７０５５号、日本国特許第３８９７０５６号など）などを利用して形成すればよい。また、レンズ１１０は、パッケージ蓋１００の開口窓１０１を閉塞するようにパッケージ蓋１００における開口窓１０１の周部に導電性接着剤（例えば、半田、銀ペーストなど）により接着されており、パッケージ本体９０のシールド用導体パターン９２に電気的に接続されている。したがって、上述の赤外線アレイセンサモジュールでは、外来の電磁ノイズに起因したＳ／Ｎ比の低下を防止することができる。なお、レンズ１１０には、必要に応じて、屈折率の異なる複数種類の薄膜を交互に積層することにより形成される適宜の赤外線光学フィルタ部（バンドパスフィルタ部、広帯域遮断フィルタ部など）を設けるようにしてもよい。
　また、上述の赤外線アレイセンサモジュールでは、赤外線アレイセンサＡのベース基板１は、外周形状が矩形状であり、赤外線アレイセンサＡの全てのパッド８０がベース基板１の外周縁の一辺に沿って並設され、信号処理ＩＣチップＢは、外周形状が矩形状であり、赤外線アレイセンサＡの各パッド８０に電気的に接続される上記各パッドが信号処理ＩＣチップＢの外周縁の一辺に沿って並設されており、赤外線アレイセンサＡのベース基板１と信号処理ＩＣチップＢとの上記一辺同士が他の辺同士に比べて近くなるように赤外線アレイセンサＡおよび信号処理ＩＣチップＢが配置されているので、赤外線アレイセンサＡの各パッド８０と信号処理ＩＣチップＢの上記各パッドとを接続する配線８１を短くでき、外来ノイズの影響を低減できるから、耐ノイズ性が向上する。
　以下、熱型赤外線検出部３およびＭＯＳトランジスタ４それぞれの構造について説明する。なお、本実施形態では、上述のシリコン基板１ａとして、導電形がｎ形で第１表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いている。
　熱型赤外線検出部３は、シリコン基板１ａの第１表面側の各画素部２それぞれにおける熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に形成されており、ＭＯＳトランジスタ４は、シリコン基板１ａの第１表面側の各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に形成されている。
　ところで、各画素部２は、赤外線を吸収する赤外線吸収部３３を備えており、各画素部２では、ベース基板１に赤外線吸収部３３を当該ベース基板１から熱絶縁するための掘込部１１が形成され、ベース基板１の第１表面側で平面視において掘込部１１の内側に赤外線吸収部３３を有し掘込部１１を覆うメンブレン構造体（薄膜構造部）３ａが形成されている。また、各画素部２では、メンブレン構造体３ａが複数の線状のスリット１３により掘込部の周方向に沿って並設されそれぞれベース基板１における掘込部１１の周部から内方へ延長された複数（図１に示した例では、６つ）の分割メンブレン構造体（小薄膜構造部）３ａａに分離され、各分割メンブレン構造体３ａａごとに感温素子３０ａが設けられるとともに、各感温素子３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなる接続関係で全ての感温素子３０ａが電気的に接続されており、隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されている。以下では、赤外線吸収部３３のうち各分割メンブレン構造体３ａａそれぞれに対応して分割された各部位を分割赤外線吸収部３３ａと称する。
　なお、必ずしも、メンブレン構造体３ａに形成された複数の感温素子３０ａの全て、上述の例では、６つ全ての感温素子３０ａを直列接続する必要はなく、例えば、それぞれ３個の感温素子３０ａの直列回路を並列接続するようにしてもよく、この場合には、６つ全ての感温素子３０ａが並列接続されている場合や各感温素子３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて感度を高めることができ、また、６つ全ての感温素子３０ａが直列接続されている場合に比べて、感温部３０の電気抵抗を低くできて熱雑音が低減されるから、Ｓ／Ｎ比が向上する。
　ここで、画素部２では、分割メンブレン構造体３ａａごとに、ベース基板１と分割赤外線吸収部３３ａとを連結する２つの平面視短冊状のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂが掘込部１１の周方向に離間して形成されており、当該２つのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａとを空間的に分離し掘込部１１に連通する平面視コ字状のスリット１４が形成されている。ここにおいて、ベース基板１のうち平面視においてメンブレン構造体３ａを囲む部位は矩形枠状の形状となっている。なお、ブリッジ部３ｂｂは、赤外線吸収部３３およびベース基板１それぞれとの連結部位以外の部分が上述の各スリット１３，１４により分割赤外線吸収部３３ａおよびベース基板１と空間的に分離されている。ここで、分割メンブレン構造体３ａａのベース基板１からの延長方向の寸法を９３μｍ、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向に直交する幅方向の寸法を７５μｍ、各ブリッジ部３ｂｂの幅寸法を２３μｍ、各スリット１３，１４の幅を５μｍに設定してあるが、これらの値は一例であって特に限定するものではない。
　上述のメンブレン構造体３ａは、シリコン基板１ａの第１表面側に形成されたシリコン酸化膜１ｂと、当該シリコン酸化膜１ｂ上に形成されたシリコン窒化膜３２と、当該シリコン窒化膜３２上に形成された感温部３０と、シリコン窒化膜３２の表面側で感温部３０を覆うように形成されたＢＰＳＧ膜からなる層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成されたＰＳＧ膜と当該ＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより形成されている。
　本実施形態では、シリコン窒化膜３２のうちメンブレン構造体３ａのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂ以外の部位が上述の赤外線吸収部３３を構成し、シリコン基板１ａとシリコン酸化膜１ｂとシリコン窒化膜３２と層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０とでベース基板１を構成している。また、本実施形態では、層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０との積層膜が、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１とＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２とに跨って形成されているが、熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に形成された部分が赤外線吸収膜７０（図４Ｂ参照）を兼ねている。ここで、赤外線吸収膜７０の屈折率をｎ2、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、赤外線吸収膜７０の厚さｔ２をλ／４ｎ2に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８～１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ2＝１．４、λ＝１０μｍの場合には、ｔ２≒１．８μｍとすればよい。なお、本実施形態では、層間絶縁膜５０の膜厚を０．８μｍ、パッシベーション膜６０の膜厚を１μｍ（ＰＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ、ＮＳＧ膜の膜厚を０．５μｍ）としてある。また、赤外線吸収膜７０は、上述の構成に限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
　また、画素部２は、各感温素子３０ａそれぞれがサーモパイルであり、上述の接続関係が直列接続となっている。また、各画素部２では、掘込部１１の内周形状が矩形状であり、連結片３ｃは、平面視十字状に形成されており、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向に交差する斜め方向において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向に直交する方向において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結している。
　サーモパイルからなる感温素子３０ａは、シリコン窒化膜３２上に形成され分割メンブレン構造体３ａａとベース基板１とに跨って形成されたｎ形ポリシリコン層３４（第１及び第２感温素子ハーフの一方）とｐ形ポリシリコン層３５（第１及び第２感温素子ハーフの他方）との一端部同士を分割赤外線吸収部３３ａの赤外線入射面側で金属材料（例えば、Ａｌ－Ｓｉなど）からなる接続部（温接点）３６により電気的に接続した複数個（図１に示した例では、９個）の熱電対を有しており、ベース基板１の第１表面側で互いに隣り合う熱電対のｎ形ポリシリコン層３４の他端部（冷接点としての出力端子）とｐ形ポリシリコン層３５の他端部（冷接点としての出力端子）とが金属材料（例えば、Ａｌ－Ｓｉなど）からなる接続部３７により接合され電気的に接続されている。ここで、感温素子３０ａを構成するサーモパイルは、ｎ形ポリシリコン層３４の上記一端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記一端部と接続部３６とで分割赤外線吸収部３３ａ側の温接点部を構成し、ｎ形ポリシリコン層３４の上記他端部とｐ形ポリシリコン層３５の上記他端部と接続部３７とでベース基板１側の冷接点部を構成している。
　要するに、図５及び６に示すように、複数の分割メンブレン構造体（３ａａ）の各々は、複数の（第１～第９の）感温素子（３０ａ）を含み、これらは、複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに電気的に接続されて、組合せ回路を構成する。例えば、複数の感温素子（サーモパイル）は、複数の感温素子（３０ａ）の各出力絶対値の和が得られるように互いに直列に接続されて、直列回路を構成する。加えて、複数の（６つの）メンブレン構造体３ａにおける複数の（６つの）組合せ回路は、複数の組合せ回路の各出力絶対値の和が得られるように互いに電気的に接続されている。例えば、複数の直列回路は、複数の直列回路の各出力絶対値の和が得られるように互いに直列に接続されている。
　ここにおいて、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、上述の掘込部１１の形状が四角錘状であり、平面視における中央部の方が周部に比べて深さ寸法が大きくなっているので、メンブレン構造体３ａの中央部に温接点が集まるように各画素部２における感温素子３０ａの平面レイアウトを設計してある。すなわち、図１の上下方向における真ん中の２つの分割メンブレン構造体３ａａでは、図１および５に示すように、３つの分割メンブレン構造体３ａａの並設方向に沿って接続部３６を並べて配置してあるのに対し、当該上下方向における上側の２つの分割メンブレン構造体３ａａでは、図１および６に示すように、３つの分割メンブレン構造体３ａａの並設方向において真ん中の分割メンブレン構造体３ａａに近い側に接続部３６を集中して配置してあり、当該上下方向における下側の２つの分割メンブレン構造体３ａａでは、図１に示すように、３つの分割メンブレン構造体３ａａの並設方向において真ん中の分割メンブレン構造体３ａａに近い側に接続部３６を集中して配置してある。しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、図１の上下方向における上側、下側の分割メンブレン構造体３ａａの複数の接続部３６の配置が、真ん中の分割メンブレン構造体３ａａの複数の接続部３６の配置と同じである場合に比べて、温接点部の温度変化を大きくできるので、感度を向上できる。
　また、分割メンブレン構造体３ａａは、シリコン窒化膜３２の赤外線入射面側において感温素子３０ａを形成していない領域に、分割メンブレン構造体３ａａの反りを抑制するとともに赤外線を吸収するｎ形ポリシリコン層からなる赤外線吸収層３９（図１、４および１０参照）が形成されている。また、隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃには、当該連結片３ｃを補強するｎ形ポリシリコン層からなる補強層３９ｂ（図７参照）が設けられている。ここで、補強層３９ｂは、赤外線吸収層３９と連続一体に形成されている。しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、連結片３ｃが補強層３９ｂにより補強されているので、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止でき、また、製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。なお、本実施形態では、図７に示す連結片３ｃの長さ寸法Ｌ１を２４μｍ、幅寸法Ｌ２を５μｍ、補強層３９ｂの幅寸法Ｌ３を１μｍに設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。ただし、本実施形態のようにベース基板１がシリコン基板１ａを用いて形成され、補強層３９ｂがｎ形ポリシリコン層により形成される場合には、掘込部１１の形成時に補強層３９ｂがエッチングされるのを防止するために、補強層３９ｂの幅寸法は、連結片３ｃの幅寸法よりも小さく設定し、平面視において補強層３９ｂの両側縁が連結片３ｃの両側縁よりも内側に位置する必要がある。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、図７および１２Ｂに示すように、連結片３ｃの両側縁と分割メンブレン構造体３ａａの側縁との間にそれぞれ面取り部３ｄ，３ｄが形成され、十字状の連結片３ｃの略直交する側縁間にも面取り部３ｅが形成されている。しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、図１２Ａに示すように面取り部が形成されていない場合に比べて連結片３ｃと分割メンブレン構造体３ａａとの連結部位での応力集中を緩和でき、製造時に発生する残留応力を低減できるとともに製造時の破損を低減でき、製造歩留まりの向上を図れる。また、使用中の外部の温度変化や衝撃に起因して発生する応力による破損を防止できる。なお、図７に示した例では、各面取り部３ｄ，３ｅをＲが３μｍのＲ面取り部としてあるが、Ｒ面取り部に限らず、例えば、Ｃ面取り部としてもよい。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、各画素部２に、ベース基板１と一方のブリッジ部３ｂｂと分割赤外線吸収部３３ａと他方のブリッジ部３ｂｂとベース基板１とに跨るように引き回されたｎ形ポリシリコン層からなる故障診断用配線１３９を設けて、全ての故障診断用配線１３９を直列接続してある。しかして、ｍ×ｎ個の故障診断用配線１３９の直列回路へ通電することで、ブリッジ部３ｂｂの折れなどの破損の有無を検出することができる。
　上述の赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物（例えば、リンなど）を同じ不純物濃度（例えば、１０18～１０20ｃｍ-3）で含んでおり、ｎ形ポリシリコン層３４と同時に形成されている。また、ｐ形ポリシリコン層３５のｐ形不純物として例えばボロンを採用すればよく、不純物濃度を例えば１０18～１０20ｃｍ-3程度の範囲で適宜設定すればよい。本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５それぞれの不純物濃度が１０18～１０20ｃｍ-3であり、熱電対の抵抗値を低減でき、Ｓ／Ｎ比の向上を図れる。なお、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４と同じｎ形不純物を同じ不純物濃度でドーピングしてあるが、これに限らず、例えば、ｐ形ポリシリコン層３５と同じ不純物を同じ不純物濃度でドーピングするようにしてもよい。
　ところで、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９の屈折率をｎ1、検出対象の赤外線の中心波長をλとするとき、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９それぞれの厚さｔ１をλ／４ｎ1に設定するようにしているので、検出対象の波長（例えば、８～１２μｍ）の赤外線の吸収効率を高めることができ、高感度化を図れる。例えば、ｎ1＝３．６、λ＝１０μｍの場合には、ｔ１≒０．６９μｍとすればよい。
　また、本実施形態では、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９それぞれの不純物濃度が１０18～１０20ｃｍ-3であるので、赤外線の吸収率を高くしつつ赤外線の反射を抑制することができて、感温部３０の出力のＳ／Ｎ比を高めることができ、また、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９をｎ形ポリシリコン層３４と同一工程で形成できるから、低コスト化を図れる。
　ここで、感温部３０の接続部３６と接続部３７とは、ベース基板１の第１表面側において上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている（図８および９参照）。すなわち、温接点３６は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ａ1，５０ａ2を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各一端部と電気的に接続され、冷接点側の接続部３７は、層間絶縁膜５０に形成されたコンタクトホール５０ａ3，５０ａ4を通して両ポリシリコン層３４，３５の上記各他端部と電気的に接続されている。
　また、ＭＯＳトランジスタ４は、上述のように、シリコン基板１ａの第１表面側における各画素部２それぞれにおけるＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に形成されている。ここで、ＭＯＳトランジスタ４は、図４および１１に示すように、シリコン基板１ａの第１表面側にｐ+形ウェル領域４１が形成され、ｐ+形ウェル領域４１内に、ｎ+形ドレイン領域４３とｎ+形ソース領域４４とが離間して形成されている。また、ｐ+形ウェル領域４１内には、ｎ+形ドレイン領域４３とｎ+形ソース領域４４とを囲むｐ++形チャネルストッパ領域４２が形成されている。また、ｐ+形ウェル領域４１においてｎ+形ドレイン領域４３とｎ+形ソース領域４４との間に位置する部位の上には、シリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を介してｎ形ポリシリコン層からなるゲート電極４６が形成されている。また、ｎ+形ドレイン領域４３上には金属材料（例えば、Ａｌ－Ｓｉなど）からなるドレイン電極４７が形成され、ｎ+形ソース領域４４上には金属材料（例えば、Ａｌ－Ｓｉなど）からなるソース電極４８が形成されている。ここで、ゲート電極４６、ドレイン電極４７およびソース電極４８は、上述の層間絶縁膜５０により絶縁分離されている。すなわち、ドレイン電極４７は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｄを通してｎ+形ドレイン領域４３と電気的に接続され、ソース電極４８は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｅを通してｎ+形ソース領域４４と電気的に接続されている。
　ところで、本実施形態の赤外線アレイセンサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のソース電極４８と感温部３０の一端とが電気的に接続され、感温部３０の他端が基準バイアス線５に電気的に接続されている。また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡの各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のドレイン電極４７が垂直読み出し線７と電気的に接続され、ゲート電極４６が当該ゲート電極４６と連続一体に形成されたｎ形ポリシリコン配線からなる水平信号線６と電気的に接続されている。また、各画素部２では、ＭＯＳトランジスタ４のｐ++形チャネルストッパ領域４２上に金属材料（例えば、Ａｌ－Ｓｉなど）からなるグラウンド用電極４９が形成されており、当該グラウンド用電極４９が、当該ｐ++形チャネルストッパ領域４２をｎ+形ドレイン領域４３およびｎ+形ソース領域４４よりも低電位にバイアスして素子分離するための共通グラウンド線８と電気的に接続されている。なお、グラウンド用電極４９は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｆを通してｐ++形チャネルストッパ領域４２と電気的に接続されている。
　以下、本実施形態の赤外線アレイセンサＡの製造方法について図１５～１８を参照しながら簡説明する。
　まず、シリコン基板１ａの第１表面側に第１の所定膜厚（例えば、０．３μｍ）の第１のシリコン酸化膜３１と第２の所定膜厚（例えば、０．１μｍ）のシリコン窒化膜３２との積層膜からなる絶縁層を形成する絶縁層形成工程を行い、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して当該絶縁層のうち熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１に対応する部分の一部を残してＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に対応する部分をエッチング除去する絶縁層パターニング工程を行うことによって、図１５Ａに示す構造を得る。ここにおいて、シリコン酸化膜３１は、シリコン基板１ａを所定温度（例えば、１１００℃）で熱酸化することにより形成し、シリコン窒化膜３２は、ＬＰＣＶＤ法により形成している。
　上述の絶縁層パターニング工程の後、シリコン基板１ａの第１表面側にｐ+形ウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の第１表面側におけるｐ+形ウェル領域４１内にｐ++形チャネルストッパ領域４２を形成するチャネルストッパ領域形成工程を行うことによって、図１５Ｂに示す構造を得る。ここで、ウェル領域形成工程では、シリコン基板１ａの第１表面側の露出部位を所定温度で熱酸化することにより第２のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５１を選択的に形成し、その後、ｐ+形ウェル領域４１を形成するためのマスクを利用したフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン酸化膜５１をパターニングし、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ+形ウェル領域４１を形成する。また、チャネルストッパ領域形成工程では、シリコン基板１ａの第１表面側を所定温度で熱酸化することにより第３のシリコン酸化膜（熱酸化膜）５２を選択的に形成し、その後、ｐ++形チャネルストッパ領域４２を形成するためのマスクを利用したフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第３のシリコン酸化膜５２をパターニングし、続いて、ｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってから、ドライブインを行うことにより、ｐ++形チャネルストッパ領域４２を形成する。なお、第１のシリコン酸化膜３１と第２のシリコン酸化膜５１と第３のシリコン酸化膜５２とでシリコン基板１ａの第１表面側のシリコン酸化膜１ｂを構成している。
　上述のチャネルストッパ領域形成工程の後、ｐ+形ウェル領域４１におけるｎ+形ドレイン領域４３およびｎ+形ソース領域４４それぞれの形成予定領域にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ+形ドレイン領域４３およびｎ+形ソース領域４４を形成するソース・ドレイン形成工程を行い、当該ソース・ドレイン形成工程の後、シリコン基板１ａの第１表面側に熱酸化により所定膜厚（例えば、６００Å）のシリコン酸化膜（熱酸化膜）からなるゲート絶縁膜４５を形成するゲート絶縁膜形成工程を行い、続いて、シリコン基板１ａの第１表面側の全面にゲート電極４６、水平信号線６（図１参照）、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９の基礎となる所定膜厚（例えば、０．６９μｍ）のノンドープポリシリコン層をＬＰＣＶＤ法により形成するポリシリコン層形成工程を行い、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記ノンドープポリシリコン層のうちゲート電極４６、水平信号線６、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂおよび故障診断用配線１３９それぞれに対応する部分が残るようにパターニングするポリシリコン層パターニング工程を行い、続いて、上記ノンドープポリシリコン層のうちｐ形ポリシリコン層３５に対応する部分にｐ形不純物（例えば、ボロンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｐ形ポリシリコン層３５を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行い、その後、上記ノンドープポリシリコン層のうちｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、故障診断用配線１３９、ゲート電極４６および水平信号線６に対応する部分にｎ形不純物（例えば、リンなど）のイオン注入を行ってからドライブを行うことによりｎ形ポリシリコン層３４、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、故障診断用配線１３９、ゲート電極４６および水平信号線６を形成するｎ形ポリシリコン層形成工程を行うことによって、図１６Ａに示す構造を得る。なお、ｐ形ポリシリコン層形成工程とｎ形ポリシリコン層形成工程との順序は逆でもよい。
　上述のｐ形ポリシリコン層形成工程およびｎ形ポリシリコン層形成工程が終了した後、シリコン基板１ａの第１表面側に層間絶縁膜５０を形成する層間絶縁膜形成工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して層間絶縁膜５０に上記各コンタクトホール５０ａ1，５０ａ2，５０ａ3，５０ａ4，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図８、９および１１参照）を形成するコンタクトホール形成工程を行うことによって、図１６Ｂに示す構造を得る。ここで、層間絶縁膜形成工程では、シリコン基板１ａの第１表面側に所定膜厚（例えば、０．８μｍ）のＢＰＳＧ膜をＣＶＤ法により堆積させてから、所定温度（例えば、８００℃）でリフローすることにより平坦化された層間絶縁膜５０を形成する。
　上述のコンタクトホール形成工程の後、シリコン基板１ａの第１表面側の全面に接続部３６，３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなど（図１３参照）の基礎となる所定膜厚（例えば、２μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ－Ｓｉ膜）をスパッタ法などにより形成する金属膜形成工程を行い、続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して金属膜をパターニングすることで接続部３６，３７、ドレイン電極４７、ソース電極４８、基準バイアス線５、垂直読み出し線７、グラウンド線８、共通グラウンド線９および各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndなどを形成する金属膜パターニング工程を行うことによって、図１７Ａに示す構造を得る。なお、金属膜パターニング工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。
　上述の金属膜パターニング工程の後、シリコン基板１ａの第１表面側（つまり、層間絶縁膜５０の表面側）に所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＰＳＧ膜と所定膜厚（例えば、０．５μｍ）のＮＳＧ膜との積層膜からなるパッシベーション膜６０をＣＶＤ法により形成するパッシベーション膜形成工程を行うことによって、図１７Ｂに示す構造を得る。なお、パッシベーション膜６０は、ＰＳＧ膜とＮＳＧ膜との積層膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜でもよい。
　上述のパッシベーション膜形成工程の後、シリコン酸化膜３１とシリコン窒化膜３２との積層膜からなる熱絶縁層と、当該熱絶縁層上に形成された感温部３０と、熱絶縁層の表面側で感温部３０を覆うように形成された層間絶縁膜５０と、層間絶縁膜５０上に形成されたパッシベーション膜６０との積層構造部をパターニングすることにより上述の分割メンブレン構造体３ａａを形成する積層構造部パターニング工程を行うことによって、図１８Ａに示す構造を得る。なお、積層構造部パターニング工程において、上述の各スリット１３，１４を形成している。
　上述の積層構造部パターニング工程の後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して各パッドＶout，Ｖsel，Ｖref，Ｖdd，Ｇndを露出させる開口部（図示せず）を形成する開口部形成工程を行い、続いて、上述の各スリット１３，１４をエッチング液導入孔としてエッチング液を導入してシリコン基板１ａを異方性エッチングすることによりシリコン基板１ａに掘込部１１を形成する掘込部形成工程を行うことによって、図１８Ｂに示す構造の画素部２が２次元アレイ状に配列された赤外線アレイセンサＡを得る。ここで、開口部形成工程におけるエッチングはＲＩＥにより行っている。また、堀込部形成工程では、エッチング液として所定温度（例えば、８５℃）に加熱したＴＭＡＨ溶液を用いているが、エッチング液はＴＭＡＨ溶液に限らず、他のアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ溶液など）を用いてもよい。なお、堀込部形成工程が終了するまでの全工程はウェハレベルで行うので、堀込部形成工程が終了した後、個々の赤外線アレイセンサＡに分離する分離工程を行えばよい。また、上述の説明から分かるように、ＭＯＳトランジスタ４の製造方法に関してみれば、周知の一般的なＭＯＳトランジスタの製造方法を採用しており、熱酸化による熱酸化膜の形成、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術による熱酸化膜のパターニング、不純物のイオン注入、ドライブイン（不純物の拡散）の基本工程を繰り返すことにより、ｐ+形ウェル領域４１、ｐ++形チャネルストッパ領域４２、ｎ+形ドレイン領域４３とｎ+形ソース領域４４を形成している。
　以上説明した本実施形態の赤外線アレイセンサＡによれば、各画素部２では、ベース基板１に赤外線吸収部３３を当該ベース基板１から熱絶縁するための掘込部１１が形成され、ベース基板１の第１表面側で平面視において掘込部１１の内側に赤外線吸収部３３を有し掘込部１１を覆うメンブレン構造体３ａが形成されており、メンブレン構造体３ａが複数の線状のスリット１３により掘込部１１の周方向に沿って並設されそれぞれベース基板１における掘込部１１の周部から内方へ延長された複数の分割メンブレン構造体３ａａに分離され、各分割メンブレン構造体３ａａごとに感温素子３０ａが設けられるとともに、各感温素子３０ａごとに出力を取り出す場合に比べて温度変化に対する出力変化が大きくなる接続関係で全ての感温素子３０ａが電気的に接続されていることにより、応答速度および感度の向上を図れ、しかも、隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結する連結片３ｃが形成されていることにより、各分割メンブレン構造体３ａａの反りを低減でき、構造安定性の向上を図れ、感度が安定する。
　ところで、上記特許文献の赤外線イメージセンサでは、センサ素子（感温素子）が抵抗ボロメータにより構成されているので、抵抗値の変化を検出する時に電流を流す必要があり、消費電力が大きくなるとともに、自己発熱が発生し、熱応力に起因してメンブレン構造体に反りが発生してしまう懸念がある。また、自己発熱による温度変化や周囲温度変化により抵抗温度係数が変化してしまうので、温度補償手段を設けないと高精度化が難しく、温度補償手段を設けるとセンサ全体が大型化し、コストが高くなってしまう。
　これに対して、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、各画素部２の複数個の感温素子３０ａが、サーモパイルであり、上述の接続関係が直列接続であるから、各感温素子３０ａに電流を流す必要がなく、自己発熱が発生しないので、各感温素子３０ａを抵抗ボロメータにより構成する場合に比べて、自己発熱に起因した各分割メンブレン構造体３ａａの反りが発生しないという利点や低消費電力化を図れるという利点や、温度によらず感度が一定であり高精度であるという利点がある。ここで、各感温素子３０ａとして、サーモパイルを採用する場合には、全ての感温素子３０ａを直列接続すれば、各感温素子３０ａそれぞれの熱起電力が加算して出力されることになるので、上記接続関係を満足することができ、感度が高くなる。ただし、感温素子３０ａは、熱型赤外線検出素子であればよく、サーモパイルや抵抗ボロメータに限らず、焦電素子を採用してもよく、各感温素子３０ａが焦電素子の場合には、複数個の焦電素子を並列接続すれば、焦電効果により発生する電荷が加算して出力されることになるので、上記接続関係を満足することができ、感度が高くなる。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、上述の掘込部１１を四角錘状に形成するので、ベース基板１がシリコン基板を用いて形成される場合に掘込部１１をアルカリ系溶液による異方性エッチングによって容易に形成することができる。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、シリコン窒化膜３２の赤外線入射面側に、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５の他に、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、故障診断用配線１３９が形成されているので、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５の形成時にシリコン窒化膜３２がエッチングされて薄くなるのを抑制する（ここでは、上述のポリシリコン層パターニング工程でｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５の基礎となるノンドープポリシリコン層をエッチングする際のオーバーエッチング時にシリコン窒化膜３２がエッチングされて薄くなるのを抑制する）ことができるとともにメンブレン構造体３ａの応力バランスの均一性を高めることができ、赤外線吸収部３３の薄膜化を図りながらも分割メンブレン構造体３ａａの反りを防止することが可能となり、感度の向上を図れる。ここで、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、赤外線吸収層３９、補強層３９ｂ、故障診断用配線１３９は、上述の堀込部形成工程において用いるエッチング液（例えば、ＴＭＡＨ溶液など）によりエッチングされるのを防止するため、スリット１３，１４の内側面に露出しないように平面視形状を設計する必要がある。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、ｎ形ポリシリコン層３４とｐ形ポリシリコン層３５と赤外線吸収層３９と補強層３９ｂと故障診断用配線１３９とが同一の厚さに設定されているので、分割メンブレン構造体３ａａの応力バランスの均一性が向上し、分割メンブレン構造体３ａａの反りを抑制することができる。
　また、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、各画素部２ごとに感温部３０の出力を読み出すためのＭＯＳトランジスタ４を有しているので、出力用パッドＶoutの数を少なくでき、小型化および低コスト化を図れる。
　（実施形態２）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１９に示すように、ベース基板１の堀込部１１が、ベース基板１の第２表面側から形成されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　ところで、実施形態１では、掘込部１１を形成する掘込部形成工程において、ベース基板１の第１表面側からスリット１３，１４を通してエッチング液を導入してシリコン基板１ａをエッチング速度の結晶面方位依存性を利用した異方性エッチングすることで掘込部１１を形成している。
　これに対して、本実施形態の赤外線アレイセンサＡの製造にあたっては、掘込部１１を形成する掘込部形成工程において、ベース基板１の第２表面側からシリコン基板１ａにおける掘込部１１の形成予定領域を例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置を用いた異方性エッチング技術を利用して形成すればよい。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサによれば、メンブレン構造体３ａの各分割メンブレン構造体３ａａからベース基板１への熱伝達をより抑制することができ、より一層の高感度化を図れる。
　（実施形態３）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１と略同じであって、図２０に示すように、堀込部１１が、当該掘込部１１の内面が凹曲面となる形状に形成されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　ここにおいて、実施形態１では、掘込部１１を形成する掘込部形成工程において、掘込部１１をエッチング速度の結晶面方位依存性を利用した異方性エッチングにより形成していたのに対して、本実施形態では、掘込部１１を等方性エッチングにより形成している。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、メンブレン構造体３ａを透過した赤外線を掘込部１１の内面でメンブレン構造体３ａ側へ反射することができるので、赤外線吸収部３３での赤外線吸収量を大きくでき、感度の向上を図れる。
　（実施形態４）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１～３と略同じであって、図２１に示すように、ベース基板１の第２表面側に、複数の掘込部１１を連通させる開口部１２が形成されている点が相違する。つまり、複数の掘込部１１の各々はベース基板１の第２表面側に開口を含み、ベース基板１は、複数の掘込部１１を含む一の開口部１２をベース基板１の第２表面側に持つ。なお、実施形態１～３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　ここで、ベース基板１の開口部１２は、ベース基板１の第２表面側からシリコン基板１ａにおける開口部１２の形成予定領域を例えばＩＣＰ型のドライエッチング装置を用いた異方性エッチング技術を利用して形成すればよい。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡによれば、メンブレン構造体３ａの各分割メンブレン構造体３ａａからベース基板１への熱伝達をより抑制することができ、より一層の高感度化を図れる。
　（実施形態５）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１～４と略同じであって、図２２に示すように、連結片３ｃが、分割メンブレン構造体３３ａの延長方向において隣接する分割メンブレン構造体３３ａ，３３ａ同士を連結している点が相違するだけである。なお、実施形態１～４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　ここで、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、上記延長方向において隣接する分割メンブレン構造体３３ａ，３３ａ同士が、上記延長方向に交差する方向（つまり、分割メンブレン構造体３ａａの幅方向）において離間した２つの連結片３ｃにより連結されている。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡによれば、連結片３ｃが、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結しているので、分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａの一端側がベース基板１における堀込部１１の周部に直接支持される一方で、他端側が連結片３ｃと別の分割メンブレン構造体３ａａとを介してベース基板１における堀込部１１の周部に支持され、結果的に、各分割メンブレン構造体３ａａがベース基板１に両持ち支持されるから、分割メンブレン構造体３ａａの反りを低減でき、感度が安定するとともに、製造歩留まりが向上する。なお、上記延長方向において隣接する分割メンブレン構造体３３ａ，３３ａ同士は、分割メンブレン構造体３ａａの幅方向の中央部において１つの連結片３ｃにより連結するようにしてもよい。
　（実施形態６）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１～４と略同じであって、図２３に示すように、連結片３ｃが、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向に直交する方向（分割メンブレン構造体３ａａの幅方向、つまり、図２３の上下方向）において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結している点が相違するだけである。なお、実施形態１～４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　ここで、本実施形態の赤外線アレイセンサＡでは、上記延長方向において直交する方向において隣接する分割メンブレン構造体３３ａ，３３ａ同士がブリッジ部３ｂｂ以外の部位で１つの連結片３ｃにより連結されている。なお、連結片３ｃは、ブリッジ部３ｂｂから遠い部位に設けることが好ましい。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡによれば、連結片３ｃが、分割メンブレン構造体３ａａの延長方向に直交する方向において隣接する分割メンブレン構造体３ａａ，３ａａ同士を連結しているので、各分割メンブレン構造体３ａａのねじり剛性が大きくなって、各分割メンブレン構造体３ａａのねじり変形を低減でき、感度が安定するとともに、製造歩留まりが向上する。
　（実施形態７）
　本実施形態の赤外線アレイセンサＡの基本構成は実施形態１～６と略同じであって、図２４および図２５に示すように、画素部２の平面視形状が六角形状であり、画素部２がハニカム状に配列されている点が相違する。なお、実施形態１～６と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
　本実施形態におけるメンブレン構造体３ａは、６つのスリット１３により６個の分割メンブレン構造体３ａａに分離され連結片３ｃにより、これら６個の分割メンブレン構造体３ａａが連結されている。
　しかして、本実施形態の赤外線アレイセンサＡは、各分割メンブレン構造体３ａａの変形を防止でき、且つ、画素部２の配置密度を高めることができる。
　ところで、上記各実施形態の赤外線アレイセンサＡは、各画素部２にＭＯＳトランジスタ４を設けてあるが、ＭＯＳトランジスタ４は必ずしも設ける必要はない。
　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (12)

  1. 　第１及び第２表面を備えるベース基板と、
    　アレイ構造を持ち該ベース基板の該第１表面側に形成された複数の掘込部と、
    　該複数の掘込部をそれぞれ覆うように該ベース基板に支持され各々がメンブレン構造体を備える複数の画素部と
    　を備え、
    　該複数の画素部の各メンブレン構造体は、複数のスリットにより分離され各々が感温素子を備える複数の分割メンブレン構造体を備え、
    　該複数の画素部の各メンブレン構造体は、それ自身の複数の分割メンブレン構造体を互いに連結するための連結片を備える
    　赤外線アレイセンサ。
  2. 　該複数の画素部の各メンブレン構造体の複数の感温素子は、該複数の感温素子の各出力絶対値の和が得られるように互いに電気的に接続されている請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
  3. 　該複数の画素部の各感温素子は、サーモパイルであり、
    　該複数の画素部の各メンブレン構造体の複数の感温素子は、該複数の感温素子の各出力絶対値の和が得られるように互いに直列に接続されている
    　請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
  4. 　前記複数の分割メンブレン構造体の各々は、ブリッジ部を介して該ベース基板によって支持され、該ブリッジ部及びそれを介して該ベース基板によって支持される分割メンブレン構造体は、２つ又は３つのスリットで囲まれる矩形状であり、該２つ又は３つのスリットは、１つ又は２つの連結片によって分離される
    　請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
  5. 　該複数の掘込部の各内周は矩形状であり、
    　前記複数の分割メンブレン構造体は、対応する掘込部の開口の両側から互いに近づくように配置される２つの分割メンブレン構造体を備え、該２つの分割メンブレン構造体は、前記１つ又は２つの連結片を介して互いに連結されている
    　請求項４記載の赤外線アレイセンサ。
  6. 　該複数の掘込部の各内周は矩形状であり、
    　前記複数の分割メンブレン構造体は、対応する掘込部の開口の一片に沿って互いに隣接される２つの分割メンブレン構造体を備え、該２つの分割メンブレン構造体は、前記１つの連結片を介して互いに連結されている
    　請求項４記載の赤外線アレイセンサ。
  7. 　前記連結片の両側縁と前記分割メンブレン構造体の側縁との間にそれぞれ面取り部が形成されている請求項４記載の赤外線アレイセンサ。
  8. 　前記連結片は、該連結片を補強するための補強層を備える請求項４記載の赤外線アレイセンサ。
  9. 　該複数の掘込部の各々は四角錘形状である請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
  10. 　該複数の掘込部の各々は該ベース基板の該第２表面側に開口を備える請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
  11. 　該ベース基板は、該複数の掘込部を含む一の開口部を該ベース基板の該第２表面側に備える請求項１０記載の赤外線アレイセンサ。
  12. 　該複数の掘込部の各内面は、凹曲面である請求項１記載の赤外線アレイセンサ。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2561556B1 (en) * 2010-04-23 2016-06-08 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Silicon photoelectric multiplier
JP5842118B2 (ja) 2010-06-24 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 赤外線センサ
TWI452272B (zh) * 2011-05-24 2014-09-11 Univ Nat Kaohsiung Applied Sci Thermopile sensing element
US10078007B2 (en) 2011-12-14 2018-09-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Infrared sensor
JP6083573B2 (ja) 2011-12-14 2017-02-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 赤外線センサ
JP5975380B2 (ja) * 2012-03-30 2016-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 赤外線放射素子およびその製造方法
US10119865B2 (en) * 2013-06-10 2018-11-06 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Infrared sensor having improved sensitivity and reduced heat generation
US9219185B2 (en) 2013-12-19 2015-12-22 Excelitas Technologies Singapore Pte. Ltd CMOS integrated method for the fabrication of thermopile pixel with umbrella absorber on semiconductor substrate
US9373772B2 (en) * 2014-01-15 2016-06-21 Excelitas Technologies Singapore Pte. Ltd. CMOS integrated method for the release of thermopile pixel on a substrate by using anisotropic and isotropic etching
US9324760B2 (en) 2014-01-21 2016-04-26 Excelitas Technologies Singapore Pte. Ltd CMOS integrated method for fabrication of thermopile pixel on semiconductor substrate with buried insulation regions
CN103884434B (zh) * 2014-03-21 2017-10-17 江苏罗思韦尔电气有限公司 一种红外阵列传感器
WO2015182066A1 (ja) * 2014-05-30 2015-12-03 パナソニック株式会社 温度センサおよび、それを用いた装置、および温度測定方法
TWI615985B (zh) 2015-12-25 2018-02-21 財團法人工業技術研究院 光感測元件及其製造方法
CN113091919A (zh) * 2021-04-12 2021-07-09 上海芯物科技有限公司 一种热电堆传感器及其制作方法
CN113588100A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 成都优蕊光电科技有限公司 一种用于扩展薄膜型红外器件特定方向视场的装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0476065U (ja) * 1990-11-16 1992-07-02
JPH06213707A (ja) * 1992-04-14 1994-08-05 Terumo Corp 赤外線センサ
JPH06229821A (ja) * 1993-01-30 1994-08-19 Nissan Motor Co Ltd 赤外線センサおよびその製造方法
JPH07324978A (ja) * 1994-01-13 1995-12-12 Texas Instr Inc <Ti> 混成熱撮像システム用熱絶縁構造およびその製造方法
JPH1140539A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Mitsuteru Kimura フローティング部を有する半導体装置及びフローティング単結晶薄膜の形成方法
JPH11191644A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Nissan Motor Co Ltd 赤外線検知素子
JP2000065639A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Omron Corp 赤外線センサ
JP2007178323A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toshiba Corp 赤外線検出素子およびその製造方法と赤外線カメラ
JP2007315916A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ
WO2010035738A1 (ja) * 2008-09-25 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 赤外線センサ
WO2010035739A1 (ja) * 2008-09-25 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 赤外線センサ
JP2010078451A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Panasonic Electric Works Co Ltd 赤外線センサおよび赤外線センサモジュール

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220188A (en) 1983-07-06 1993-06-15 Honeywell Inc. Integrated micromechanical sensor element
JPS60186723A (ja) 1984-03-06 1985-09-24 Ogasawara Keiki Seisakusho:Kk 放射計
JP2542048B2 (ja) * 1988-06-27 1996-10-09 松下電工株式会社 人体検出装置
JPH02205729A (ja) 1989-02-03 1990-08-15 Nec Corp 赤外線センサ
JP2576259B2 (ja) 1990-03-30 1997-01-29 日本電気株式会社 赤外線センサ
JPH05164605A (ja) 1991-12-12 1993-06-29 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線検出素子
JPH0799346A (ja) 1993-09-28 1995-04-11 Nissan Motor Co Ltd 半導体赤外線センサ及びその製造方法
JP2776740B2 (ja) 1994-03-30 1998-07-16 日本電気航空宇宙システム株式会社 熱型赤外線固体撮像素子
JP3385762B2 (ja) 1994-12-12 2003-03-10 日産自動車株式会社 赤外線検知素子
JPH08271345A (ja) * 1995-03-29 1996-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 焦電型赤外線検出素子
JP3287173B2 (ja) 1995-04-07 2002-05-27 三菱電機株式会社 赤外線検出素子
JP3372180B2 (ja) * 1996-04-15 2003-01-27 松下電工株式会社 焦電型赤外線検知素子及び焦電型赤外線センサ
JP3585337B2 (ja) 1997-02-28 2004-11-04 株式会社フジクラ 中空梁を有するマイクロデバイス及びその製造方法
JP3529596B2 (ja) 1997-08-06 2004-05-24 株式会社東芝 赤外線固体撮像装置及びその製造方法
JPH11148861A (ja) * 1997-09-09 1999-06-02 Honda Motor Co Ltd マイクロブリッジ構造
JP3728916B2 (ja) * 1998-03-10 2005-12-21 日産自動車株式会社 赤外線検出素子の製造方法
JPH11326064A (ja) 1998-05-19 1999-11-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 赤外線撮像素子
JP4511676B2 (ja) 1999-03-24 2010-07-28 石塚電子株式会社 サーモパイル型赤外線センサ及びその製造方法
JP2000298062A (ja) 1999-04-14 2000-10-24 Nec Corp 熱型機能デバイス、エネルギー検出装置および熱型機能デバイスの駆動方法
JP3730100B2 (ja) 1999-09-16 2005-12-21 シャープ株式会社 熱型赤外線検出素子およびこれを用いた撮像装置
GB2359192B (en) 1999-09-16 2004-03-31 Sharp Kk Thermal-type infrared radiation detector cell and image capture device incorporating the same
JP3723386B2 (ja) * 1999-09-17 2005-12-07 光磊科技股▲ふん▼有限公司 マイクロタイプサーモパイル素子における熱隔離形成方法と構造
US6690014B1 (en) * 2000-04-25 2004-02-10 Raytheon Company Microbolometer and method for forming
JP2001309122A (ja) * 2000-04-26 2001-11-02 Denso Corp 赤外線イメージセンサ
JP4876304B2 (ja) * 2000-09-08 2012-02-15 パナソニック電工株式会社 焦電型赤外線センサ
JP2002168716A (ja) 2000-11-30 2002-06-14 Matsushita Electric Works Ltd 圧力センサモジュール
JP2002176204A (ja) 2000-12-07 2002-06-21 Ihi Aerospace Co Ltd 赤外線検出素子
US6777681B1 (en) * 2001-04-25 2004-08-17 Raytheon Company Infrared detector with amorphous silicon detector elements, and a method of making it
JP2002340668A (ja) 2001-05-18 2002-11-27 Denso Corp サーモパイル式赤外線センサおよびその検査方法
JP2003304005A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Nissan Motor Co Ltd 熱型赤外線検出素子及び受光素子
US7332717B2 (en) 2004-10-18 2008-02-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Infrared sensor and infrared sensor array
JP2006300623A (ja) 2005-04-19 2006-11-02 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ
JP2006317232A (ja) 2005-05-11 2006-11-24 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ
JP3897056B1 (ja) 2005-05-18 2007-03-22 松下電工株式会社 半導体レンズの製造方法
JP3897055B1 (ja) 2005-05-18 2007-03-22 松下電工株式会社 半導体レンズの製造方法
JP2007132865A (ja) 2005-11-11 2007-05-31 Matsushita Electric Works Ltd サーモパイル及びそれを用いた赤外線センサ
JP4742826B2 (ja) 2005-11-15 2011-08-10 日産自動車株式会社 赤外線検知素子の製造方法
JP4888861B2 (ja) 2005-11-17 2012-02-29 光照 木村 電流検出型熱電対等の校正方法および電流検出型熱電対
US7459686B2 (en) * 2006-01-26 2008-12-02 L-3 Communications Corporation Systems and methods for integrating focal plane arrays
JP2007309796A (ja) * 2006-05-18 2007-11-29 Matsushita Electric Works Ltd サーモパイル
JP2008082791A (ja) 2006-09-26 2008-04-10 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ
US7785002B2 (en) 2006-12-05 2010-08-31 Delphi Technologies, Inc. P-N junction based thermal detector
JP2009031197A (ja) * 2007-07-30 2009-02-12 Nissan Motor Co Ltd 赤外線検出素子およびその製造方法
JP2010237118A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Panasonic Electric Works Co Ltd 赤外線アレイセンサ

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0476065U (ja) * 1990-11-16 1992-07-02
JPH06213707A (ja) * 1992-04-14 1994-08-05 Terumo Corp 赤外線センサ
JPH06229821A (ja) * 1993-01-30 1994-08-19 Nissan Motor Co Ltd 赤外線センサおよびその製造方法
JPH07324978A (ja) * 1994-01-13 1995-12-12 Texas Instr Inc <Ti> 混成熱撮像システム用熱絶縁構造およびその製造方法
JPH1140539A (ja) * 1997-07-18 1999-02-12 Mitsuteru Kimura フローティング部を有する半導体装置及びフローティング単結晶薄膜の形成方法
JPH11191644A (ja) * 1997-12-26 1999-07-13 Nissan Motor Co Ltd 赤外線検知素子
JP2000065639A (ja) * 1998-08-26 2000-03-03 Omron Corp 赤外線センサ
JP2007178323A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toshiba Corp 赤外線検出素子およびその製造方法と赤外線カメラ
JP2007315916A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Matsushita Electric Works Ltd 赤外線センサ
WO2010035738A1 (ja) * 2008-09-25 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 赤外線センサ
WO2010035739A1 (ja) * 2008-09-25 2010-04-01 パナソニック電工株式会社 赤外線センサ
JP2010078451A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Panasonic Electric Works Co Ltd 赤外線センサおよび赤外線センサモジュール

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2416134A4 *

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Publication number Publication date
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