專利名稱：紅外線陣列傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及紅外線陣列傳感器。
背景技術：
在日本公開專利公報特開2001-309122號公報(以下作為專利文獻1進行說明) 中，公開了一種現有的紅外線陣列傳感器。以往，在各種領域中進行了紅外線陣列傳感器的研究和開發。該紅外線陣列傳感器利用顯微機械加工(micromachining)技術等制造而成。 紅外線陣列傳感器具有襯底(base)和多個像素部。各個像素部具有紅外線吸收部。而且， 多個像素部被陣列狀排列在襯底基板的表面上。圖23表示了專利文獻1所公開的紅外線陣列傳感器。如圖23所示，紅外線陣列傳感器具有襯底基板1、和多個像素部2。其中，在圖23中只圖示了 1個像素部。襯底基板1使用硅基板形成。多個像素部2被配置在襯底基板1的表面。各個像素部具有像素形成區域。該像素形成區域被十字狀的邊界部18分割成4個矩形狀的小區域。而且，襯底形成有多個下凹部11。而且，像素部在襯底基板1上被配置成各小區域位于各下凹部11之上。另外，各小區域具有小薄膜構造部3aa。而且，在襯底基板2上，像素部2被配置成小薄膜構造部3aa位于各下凹部11的邊緣內側。小薄膜構造部3aa保持具有層疊構造的紅外線吸收部33a。該紅外線吸收部33a 由第一 S^2膜、感溫元件、第二 S^2膜、和紅外線吸收膜構成。如果具體說明，則感溫元件由金屬薄膜電阻(電阻測輻射熱計(bolometer))構成。該金屬薄膜電阻被配置在第一 SiO2 膜上。第二 SiO2膜被配置成覆蓋感感溫元件。紅外線吸收膜被配置在第二 SiO2膜上。紅外線吸收部通過2個橋!3bb與襯底基板1的下凹部的邊緣連結。另外，在圖23所示的構造中，感溫元件由電阻測輻射熱計構成。而且，像素部2具有通過將4個感溫元件串聯連接而構成的感溫部，由此，與按每個感溫元件取得輸出的情況相比，被設定為相對溫度變化的輸出變化變大。而且，專利文獻1還記載了各感溫元件可以使用熱電堆(thermo pile)或焦電元件。其中，作為紅外線陣列傳感器，不限于上述的構造，還公知具備MOS晶體管的紅外線陣列傳感器。MOS晶體管是用于讀出感溫部的輸出的像素選擇用開關元件。這里，具有像素形成區域被分成4個小區域的像素部2的紅外線陣列傳感器，與具有作為形成區域大的1個薄膜構造部的像素部2的紅外線陣列傳感器相比，響應速度快。如果更具體說明，則具有像素形成區域被分成4個小區域的像素部2的紅外線陣列傳感器的紅外線吸收部，與具有作為形成區域大的1個薄膜構造部的像素部2的紅外線陣列傳感器的紅外線吸收部相比，熱容量降低，由此，降低了時間常數(熱時間常數)。結果，響應速度提尚。但是，該紅外線陣列傳感器的像素部2的像素形成區域在邊界部18未形成小薄膜構造部3aa。因此，各像素部2中的小薄膜構造部3aa所占的面積增大。由于這一點，難以提高紅外線陣列傳感器的靈敏度。
而且，在圖23所示的結構的紅外線陣列傳感器的情況下，如果增大紅外線吸收部 33a的厚度尺寸，則紅外線吸收部33a的熱容量增加。結果，導致紅外線陣列傳感器的響應速度降低。對此，可考慮減小紅外線吸收部33a的厚度尺寸。但是，如果減小紅外線吸收部 33a的厚度尺寸，則靈敏度會下降。并且，如果減小紅外線吸收部33a的厚度尺寸，則小薄膜構造部3aa容易發生翹曲。結果，導致制造時容易發生破損，降低了成品率。另外，導致構造的穩定性下降以及靈敏度下降。而且，在圖23所示的結構的紅外線陣列傳感器中，小薄膜構造部3aa由2根直線狀的橋31Λ從兩方支承。因此，來自襯底基板1或外部(例如安裝紅外線陣列傳感器的安裝基板等)的應力、熱應力，有可能使小薄膜構造部3aa發生變形。結果，導致紅外線陣列傳感器的靈敏度發生變化。
發明內容
本發明鑒于上述問題而提出。本發明的第一目的在于，提供一種使構造的穩定性提高的紅外線陣列傳感器。而本發明的第二目的在于，提高紅外線陣列傳感器的響應速度和靈敏度。為了解決上述問題，本發明的紅外線陣列傳感器具有襯底基板和多個像素部。上述襯底基板具有表面。襯底基板的表面具有多個下凹部和位于上述各個下凹部的周圍的多個邊緣。各個下凹部具有由上述邊緣定義的內周。上述像素部以覆蓋上述下凹部的方式被配置在上述襯底基板的上述表面。上述像素部具有薄膜構造體、多個第一紅外線吸收層和多個感溫元件。上述薄膜構造體設有第一狹縫，上述第一狹縫從上述薄膜構造體的背面貫通到表面。由此，上述第一狹縫將上述薄膜構造體分割成多個懸臂。上述懸臂沿著邊緣排列配置。懸臂具有長度和寬度。懸臂在長度方向的一端具有第一端，在另一端具有第二端。 懸臂的上述第一端被固定在上述邊緣。上述第一紅外線吸收層被各個懸臂保持成位于上述內周的內側。第一紅外線吸收層通過吸收紅外線而發熱。第一紅外線吸收層發出的熱被傳導到感溫元件。感溫元件設于上述懸臂。感溫元件構成為當上述感溫元件的溫度發生了變化時，產生與溫度變化對應的輸出信號。該情況下，可獲得響應速度和靈敏度提高、且構造的穩定性提高的效果。優選全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接。全部的上述感溫元件基于上述規定的連接關系，對應溫度變化的輸出變化被設定為比各個感溫元件所產生的輸出信號大。該情況下，也可獲得響應速度和靈敏度提高，并且構造的穩定性提高的效果。優選全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接，由此構成為當上述感溫元件的溫度發生了變化時，相互協作輸出第二輸出信號。第二輸出信號比上述輸出信號大。優選上述感溫元件是熱電堆。優選上述規定的連接關系是串聯連接。優選上述下凹部形成為四棱錐狀。優選上述下凹部從上述襯底基板的背面形成。優選上述下凹部形成為內面成為凹曲面的形狀。優選在上述襯底基板的其他表面側形成有使多個下凹部連通的開口部。優選上述懸臂在上述第一端與上述第二端之間形成有第二狹縫。上述第二狹縫從上述懸臂的背面朝向表面貫通。上述第二狹縫形成為在上述襯底基板的厚度方向與上述下凹部重疊。上述第一紅外線吸收層形成在第二狹縫與上述第二端之間。上述熱電堆具有熱電偶、位于上述熱電偶的一端的溫接點、和位于另一端的冷接點。溫接點被配置在上述第二端與上述第二狹縫之間。冷接點被配置在上述第一端與上述第二狹縫之間。該情況下，也可獲得響應速度和靈敏度提高，而且構造的穩定性提高的效果。上述懸臂在寬度方向的一端與上述第二狹縫之間具有橋部。該情況下，優選將上述熱電偶配置在上述橋部。由此，上述溫接點通過被配置在上述橋部的熱電偶與上述冷接點連接。優選上述溫接點被配置在上述第一紅外線吸收部與上述第二狹縫之間。優選上述紅外線陣列傳感器還具有第二紅外線吸收層。上述第二紅外線吸收層被配置在上述第二狹縫與上述第二端之間。溫接點被配置在上述第二紅外線吸收層與上述第一紅外線吸收層之間。優選上述第二狹縫沿著與上述懸臂的長度方向交叉的方向形成。也可以取而代之，優選上述懸臂由橋部、保持板、和副保持板構成。該情況下，橋部的第一端被安裝于上述邊緣。橋部從上述邊緣向上述內周的內側延伸，由此，具有位于與上述第一端相反側的第二端。保持板按照在上述襯底基板的厚度方向與下凹部重疊的方式被保持在上述橋部的第二端。副保持板從上述保持板向上述懸臂的第一端延伸。副保持板與上述橋部分離，由此，懸臂具有U字狀的第二狹縫。上述第二紅外線吸收層上述副保持板被保持，由此，上述第二紅外線吸收層被配置在上述第二狹縫與上述第二端之間。熱電偶按照通過上述橋部的方式被設置于上述懸臂。優選上述懸臂形成為上述寬度隨著從上述第一端向上述第二端而逐漸變小。優選上述下凹部具有與厚度方向正交的開口。上述開口為6邊形，由此，上述邊緣具有6個邊。各個懸臂的上述第一端被安裝于上述各個邊。各個懸臂向開口的中心延伸。 各個懸臂通過上述第一狹縫而與鄰接的懸臂分離。
圖1是實施方式1的紅外線陣列傳感器中的像素部的平面布局圖。圖2是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的平面布局圖。圖3是上述紅外線陣列傳感器的平面布局圖。圖4表示上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分，(a)是平面布局圖，(b) 是與(a)的D-D剖面對應的概略剖面圖。圖5是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分的平面布局圖。圖6是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分的平面布局圖。圖7表示上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分，(a)是平面布局圖，(b) 是概略剖面圖。圖8表示上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分，(a)是平面布局圖，(b) 是概略剖面圖。圖9是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分的概略剖面圖。圖10是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的主要部分的概略剖面圖。
圖11是上述紅外線陣列傳感器的等效電路圖。圖12是上述紅外線陣列傳感器中的像素部的其他結構例的平面布局圖。圖13是具備上述紅外線陣列傳感器的紅外線模塊的概略剖面圖。圖14是用于說明上述紅外線陣列傳感器的制造方法的主要工程剖面圖。圖15是用于說明上述紅外線陣列傳感器的制造方法的主要工程剖面圖。圖16是用于說明上述紅外線陣列傳感器的制造方法的主要工程剖面圖。圖17是用于說明上述紅外線陣列傳感器的制造方法的主要工程剖面圖。圖18是實施方式2的紅外線陣列傳感器中的像素部的概略剖面圖。圖19是實施方式3的紅外線陣列傳感器中的像素部的概略剖面圖。圖20是實施方式4的紅外線陣列傳感器中的像素部的概略剖面圖。圖21是實施方式5的紅外線陣列傳感器中的像素部的平面布局圖。圖22是上述像素部的平面布局圖的主要部分放大圖。圖23是表示現有例的紅外線陣列傳感器的主要部分概略立體圖。
具體實施例方式(實施方式1)下面，結合圖1 圖13，對本實施方式的紅外線陣列傳感器A進行說明。本實施方式的紅外線陣列傳感器A具有多個像素部2 (參照圖3)、和襯底基板1。 各像素部2具有熱型紅外線檢測部3、和作為像素選擇用開關元件的MOS晶體管4。多個像素部2在襯底基板1的表面被排列成陣列狀。如果具體說明，則多個像素部2在襯底基板 1的表面以2維陣列狀排列。襯底基板1使用硅基板Ia形成。本實施方式中，在1個襯底基板1的上述表面形成有mXn個(在圖3及圖11所示的例子中是8X8個)像素部2。但是，像素部2的數量、排列沒有特別的限定。而且，在本實施方式中，熱型紅外線檢測部3的感溫部30由串聯連接的多個(這里是6個)感溫元件30a(參照圖1)構成。各個感溫元件30a分別由熱電堆構成。在圖11中，熱型紅外線檢測部3的感溫部30的等效電路由與該感溫部30的熱電動勢對應的電壓源Vs來表示。另外，本實施方式的紅外線陣列傳感器A如圖1、圖4及圖11所示，具有多個垂直讀出線7、多根水平信號線6、多根地線8、共用地線9、和多根基準偏置線5。多根垂直讀出線7通過上述的MOS晶體管4，按每列與各列的多個熱型紅外線檢測部3的感溫部30的一端公共連接。多根水平信號線6按每一行與和各行的熱型紅外線檢測部3的感溫部30對應的MOS晶體管4的柵電極46公共連接。多根地線8按每列與各列的MOS晶體管4的p+ 型阱區域41公共連接。多根基準偏置線5按每列與各列的多個熱型紅外線檢測部3的感溫部30的另一端公共連接。該結構能夠以時間序列讀出所有熱型紅外線檢測部3的感溫部30的輸出。總之，本實施方式的紅外線陣列傳感器A具有多個像素部2。該像素部在襯底基板1的表面形成有具有熱型紅外線檢測部3和MOS晶體管4的多個像素部2。MOS晶體管4為了讀出該熱型紅外線檢測部3的輸出而與熱型紅外線檢測部3并聯設置。MOS晶體管4具有柵電極46、源電極48和漏電極47。柵電極46與水平信號線6 連接。源電極48通過感溫部30與基準偏置線5連接，各個基準偏置線5與共用基準偏置線如公共連接。漏電極47與垂直讀出線7連接。各個水平信號線6分別與相互獨立的像
7素選擇用焊盤Vsel電連接。各個垂直讀出線7分別與相互獨立的輸出用焊盤Vout電連接。共用地線9與接地用焊盤&id電連接。共用基準偏置線如與基準偏置用焊盤Vref電連接。硅基板Ia與基板用焊盤Vdd電連接。因此，通過控制各個像素選擇用焊盤Vsel的電位，以使MOS晶體管4依次成為導通狀態，可依次讀出作為各像素部2的輸出電壓的輸出信號。例如，在預先設基準偏置用焊盤Vref的電位為1. 65V、設接地用焊盤&id的電位為0V、設基板用焊盤Vdd的電位為5V，并將像素選擇用焊盤Vsel的電位設為5V時，MOS晶體管4導通。由此，從輸出用焊盤Vout讀出像素部2的輸出電壓(1.65V+感溫部30的輸出電壓)。在將像素選擇用焊盤Vsel的電位設為OV的情況下，MOS晶體管4截止。由此，從輸出用焊盤Vout不能讀出像素部2的輸出電壓。其中，在圖3中未將像素選擇用焊盤Vsel、基準偏置用焊盤Vref、接地用焊盤&id 和輸出用焊盤Vout等區別圖示，而全部圖示為焊盤80。圖13表示了紅外線陣列傳感器模塊。該紅外線陣列傳感器模塊具有紅外線陣列傳感器A、信號處理IC芯片B和外殼C。信號處理IC芯片B對作為該紅外線陣列傳感器A 的輸出信號的輸出電壓進行信號處理。外殼C用于收納紅外線陣列傳感器A和信號處理IC 芯片B。該情況下，信號處理IC芯片B中設有多個焊盤、放大電路(未圖示)、多路轉接器等。信號處理IC芯片B的多個焊盤通過由接合線(bonding wire)構成的布線81與紅外線陣列傳感器A的多個焊盤80分別獨立電連接。而且，信號處理IC芯片B的多個焊盤的一部分(以下稱為輸入用焊盤)與紅外線陣列傳感器A的輸出用焊盤Vout連接。放大電路用于放大從輸入用焊盤輸出的輸出電壓。多路轉接器用于將多個輸入用焊盤的輸出電壓擇一地輸入到上述放大電路。通過該結構，可獲得紅外線圖像。 外殼C由外殼主體90和殼蓋100構成。外殼主體90形成為一面開口的矩形箱狀， 而且，由在內底面側安裝紅外線陣列傳感器A及信號處理IC芯片B的多層陶瓷基板(陶瓷封裝)構成。殼蓋100具有將紅外線聚焦于紅外線陣列傳感器A的透鏡110，而且，由被設置成覆蓋外殼主體90的上述一面側的金屬罩構成。由外殼主體90和殼蓋100包圍的氣密空間成為干燥氮氣氛。這里，殼蓋100的周部通過縫焊而固定在形成于外殼主體90的上述一面上的矩形框狀的金屬圖案(未圖示)。另外，外殼主體90不限于多層陶瓷基板，例如也可以使用層疊了玻璃環氧樹脂基板的外殼主體。這里，在外殼主體90的內面形成有屏蔽用導體圖案92。紅外線陣列傳感器A及信號處理IC芯片B通過由導電性接合材料(例如焊錫或銀漿料等)構成的接合層95、95，與外殼主體90的屏蔽用導體圖案92接合。其中，紅外線陣列傳感器A與外殼主體90的接合方法、信號處理IC芯片B與外殼主體90的接合方法不限于使用焊錫或銀漿料等導電性接合材料的接合方法。例如，也可以采用常溫接合法，例如利用了 Au-Sn共晶或Au-Si共晶的接合法等。但是，與使用了導電性接合材料的接合法相比，優選采用常溫接合法等能夠直接接合的接合法。理由是使用常溫接合法等能夠直接接合的接合法，容易提高紅外線陣列傳感器5與透鏡110的距離精度。上述透鏡110的材料是紅外線透射材料的一種的Si。該透鏡110只要利用LIGA 工藝形成、或利用應用了陽極氧化技術的半導體透鏡的制造方法(例如日本專利公報第三 897055號公報、日本專利公報第三897056號公報等)形成即可。而且，以覆蓋殼蓋100的開口窗101的方式，利用導電性接合劑(例如焊錫、銀漿料等)將透鏡110粘接到殼蓋100的開口窗101的周部。并且，透鏡110與外殼主體90的屏蔽用導體圖案92電連接。基于該結構，在上述的紅外線陣列傳感器模塊中，可防止因外來的電磁噪聲引起的S/N比下降。其中，根據需要對透鏡110設置適當的紅外線光學濾波部(帶通濾波部、寬帶阻斷濾波部等)。 紅外線光學濾波部通過交替層疊折射率不同的多種薄膜等而形成。另外，在上述的紅外線陣列傳感器模塊中，紅外線陣列傳感器A的襯底基板1其外周形狀是矩形狀。紅外線陣列傳感器A的所有焊盤80沿著襯底基板1的外周緣的一邊并列設置。信號處理IC芯片B的外周形狀是矩形狀。與紅外線陣列傳感器A的各焊盤80電連接的上述各焊盤，沿著信號處理IC芯片B的外周緣的一邊并列設置。而且，紅外線陣列傳感器A及信號處理IC芯片B被配置成紅外線陣列傳感器A的襯底基板1的一邊和信號處理IC芯片B的一邊相對于其他邊之間更近。因此，可縮短將紅外線陣列傳感器A的各焊盤80和信號處理IC芯片B的上述各焊盤連接的布線81。由此，可降低外來噪聲的影響，從而提高抗噪聲性。下面，對熱型紅外線檢測部3及MOS晶體管4各自的構造進行說明。其中，在本實施方式中，作為上述的硅基板la，使用了導電型為η型且上述一個表面為(100)面的單晶硅基板。熱型紅外線檢測部3形成在硅基板Ia的上述表面的各像素部2各自中的熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al。MOS晶體管4形成在硅基板Ia的上述表面的各像素部2 各自中的MOS晶體管4的形成用區域Α2。各像素部2具有吸收紅外線的紅外線吸收部33。因此，在襯底基板1上形成有用于將紅外線吸收部33與該襯底基板1熱絕緣的多個下凹部11。由此，在下凹部11的周圍設有圖4(b)所示那樣的包圍下凹部11的邊緣15。而且，下凹部具有由邊緣定義的內周。在襯底基板1的上述表面設有薄膜構造部3a。該薄膜構造部3a以在襯底基板1的上述表面上，俯視下紅外線吸收部33位于下凹部11的內側的方式，覆蓋下凹部11。換言之，薄膜構造部3a位于邊緣的內側。而且，在各像素部2中，薄膜構造部3a設有多個線狀的第一狹縫 13。該第一狹縫13從薄膜構造部3a的背面貫通到表面。通過第一狹縫13分離成沿著下凹部的周方向并列設置、且分別從襯底基板1中的下凹部11的周部向內方延長的多個(在圖1所示的例中是6個)小薄膜構造部3aa。(通過多個線狀的第一狹縫13分離成沿著下凹部11的周方向并列設置并分別被襯底基板1懸臂支承的多個小薄膜構造部3aa。)該小薄膜構造部3aa具有長度和寬度。而且，小薄膜構造部3aa在長度方向的一端具有第一端， 在長度方向的另一端具有第二端。小薄膜構造部3aa的第一端被安裝在襯底基板1的邊緣 15，由此，小薄膜構造部3aa作為懸臂3aa發揮功能。按各個小薄膜構造部(懸臂)3aa設有感溫元件30a。并且，各個感溫元件30a以規定的連接關系相互電連接。具體而言，以與按每個感溫元件30a取得輸出的情況相比，對應溫度變化的輸出變化變大的連接關系，電連接全部的感溫元件30a。如果更具體說明，則將全部感溫元件30a電連接成能夠輸出各個感溫元件30a的輸出之和。由此，在感溫元件30a的溫度發生變化時，各個感溫元件30a 的第一輸出信號變化。各個感溫元件30a由于全部的感溫元件30a以輸出變化變大的連接關系電連接，所以，在各個感溫元件30a發生了溫度變化時，各個感溫元件30a與其他感溫元件30a協作，產生第二輸出信號。該第二輸出信號比第一輸出信號大。以下，將紅外線吸收部33中與各個小薄膜構造部(懸臂)3aa分別對應地被分割的各部位稱為紅外線吸收部33 ο另外，不是必須將形成在薄膜構造部3a的多個感溫元件30a全部(在上述的例中是6個感溫元件30a)串聯連接。例如，也可以分別將3個感溫元件30a的串聯電路并聯連接。該情況下，與全部6個感溫元件30a并聯連接的情況、按每個感溫元件30a取得輸出的情況相比，可提高靈敏度。而且，與全部6個感溫元件30a串聯連接的情況相比，可降低感溫部30的電阻，減少熱噪聲。從而，可提高S/N比。這里，在像素部2中，按每個小薄膜構造部(懸臂)3aa，在下凹部11的周方向分離形成有將襯底基板1和紅外線吸收部33a連結的2個俯視呈短柵狀的橋部!3bb、;3bb。而且，小薄膜構造部(懸臂)3aa形成有與下凹部11連通的俯視呈U字狀的第二狹縫14。該第二狹縫從小薄膜構造部3aa的背面朝向表面貫通。而且，第二狹縫14與下凹部11連通。 從而，第二狹縫14在襯底基板的厚度方向與下凹部11重疊。因此，小薄膜構造部(懸臂 3aa)由橋部!3bb、保持板、和副保持板構成。上述橋部的第一端被安裝在上述邊緣，而且從上述邊緣向上述內周的內側延伸，由此，具有位于上述第一端相反側的第二端。上述保持板被保持在上述橋部的第二端，以便在上述襯底基板的厚度方向與下凹部重疊。上述副保持板從上述保持板向上述懸臂的第一端延伸，而且與上述橋部分離，由此，懸臂具有U字狀的第二狹縫。這里，襯底基板1中俯視下包圍薄膜構造部3a的部位成為矩形框狀的形狀。換言之，襯底基板1中包圍薄膜構造部3a的部位，在與襯底基板1的厚度方向垂直的面上成為矩形框狀的形狀。其中，橋部:3bb的與紅外線吸收部33及襯底基板1各自的連接部位以外的部分，被上述的各第一狹縫13、第二狹縫14在空間上分離成紅外線吸收部33a及襯底基板1。即，這里將小薄膜構造部(懸臂)3aa的從襯底基板1起的延長方向的尺寸設為 93 μ m、將小薄膜構造部(懸臂)3aa的與延長方向正交的寬度方向的尺寸設為75 μ m、將各個橋部!3bb的寬度尺寸設為23 μ m、將各個第一狹縫13、第二狹縫14的寬度設為5 μ m。但是，這些值只是一例，并沒有特殊的限定。上述的薄膜構造部3a通過將硅氧化膜lb、硅氮化膜32、感溫部30、層間絕緣膜 50、和鈍化膜60的層疊構造部圖案化而形成。硅氧化膜Ib形成在硅基板Ia的上述表面。 硅氮化膜32形成在該硅氧化膜Ib上。感溫部30形成在該硅氮化膜32上。層間絕緣膜50 由形成為覆蓋硅氮化膜32的表面側的BPSG膜構成。鈍化膜60由形成在層間絕緣膜50上的PSG膜和形成在該PSG膜上的NSG膜的層疊膜構成。在本實施方式中，硅氮化膜32中的薄膜構造部3a的橋部!BbbJbb以外的部位構成上述紅外線吸收部33。而且，由硅基板la、硅氧化膜lb、硅氮化膜32、層間絕緣膜50和鈍化膜60構成了襯底基板1。另外，在本實施方式中，層間絕緣膜50與鈍化膜60的層疊膜跨越熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al JPMOS晶體管4的形成用區域A2而形成。但是，形成在熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al上的部分兼作紅外線吸收膜70 (參照圖 4(b))。這里，在將紅外線吸收膜70的折射率設為π2、將檢測對象的紅外線的中心波長設為λ時，將紅外線吸收膜70的厚度t2設定為λ/4η2。因此，可提高檢測對象的波長(例如8 12 λ m)的紅外線吸收效率，實現高靈敏度化。例如在n2 = 1. 4、λ = 10 μ m的情況下，只要t2 1. 8μ m即可。其中，在本實施方式中，將層間絕緣膜50的膜厚設為0. 8μ m、 將鈍化膜60的膜厚設定為1 μ m(將PSG膜的膜厚設定為0. 5 μ m、將BSG膜的膜厚設定為 0. 5μπι)。而且，紅外線吸收膜70不限于上述的構造，例如也可以由硅氮化膜構成。
另外，像素部2的各個感溫元件30a分別是熱電堆。而且，感溫元件30a的連接關系為串聯連接。并且，在各像素部2中，下凹部11的內周形狀為矩形狀。由熱電堆構成的感溫元件30a具有多個熱電偶。該熱電偶(在圖1所示的例中有 9個)將η型多晶硅層34和P型多晶硅層35的一端部彼此，在紅外線吸收部33a的紅外線入射面側，利用由金屬材料(例如Al-Si等)構成的連接部36電連接。η型多晶硅層34和 P型多晶硅層35跨越在硅氮化膜32上形成的小薄膜構造部(懸臂)3aa和襯底基板1而形成。換言之，熱電偶按照通過橋部的方式被設置于上述懸臂。這里，構成感溫元件30a的熱電堆利用η型多晶硅層34的上述一端部、ρ型多晶硅層35的上述一端部和連接部36，構成紅外線吸收部33a側的溫接點300，利用η型多晶硅層34的上述另一端部、ρ型多晶硅層 35的上述另一端部和連接部37，構成襯底基板1側的冷接點310。熱電堆根據溫接點與冷接點的溫度差，輸出規定的輸出信號。即，熱電堆在溫接點與冷接點的溫度差發生變化時， 產生與溫度變化對應的輸出信號。這里，在本實施方式的紅外線陣列傳感器A中，上述下凹部11的形狀為四棱錐狀。 而且，俯視下的中央部比周部深度尺寸大。換言之，下凹部11具有與襯底基板1的厚度方向垂直的開口，該開口具有開口尺寸。該開口尺寸隨著從下凹部11的表面向背面的延伸而逐漸變小。而且，將各像素部2中的感溫元件30a的平面布局設計成溫接點集中在薄膜構造部3a的中央部。S卩，在圖1的上下方向的正中的2個小薄膜構造部3aa中，如圖1及圖 5所示，沿著3個小薄膜構造部(懸臂)3aa的排列方向，排列配置連接部36。另一方面，在該上下方向上的上側的2個小薄膜構造部3aa中，如圖1及圖6所示，在3個小薄膜構造部 (懸臂)3aa的排列方向上，將連接部36集中配置在接近正中的小薄膜構造部(懸臂)3aa 的一側。在該上下方向上的下側的2個小薄膜構造部3aa中，如圖1所示，在3個小薄膜構造部(懸臂)3aa的排列方向上，將連接部36集中配置在接近正中的小薄膜構造部(懸臂)3aa的一側。因此，在本實施方式的紅外線陣列傳感器A中，與圖1的上下方向中的上側、下側的小薄膜構造部(懸臂)3aa的多個連接部36的配置，和正中的小薄膜構造部(懸臂)3aa的多個連接部的配置相同的情況相比，可增大溫接點的溫度變化，從而能夠提高靈敏度。而且，小薄膜構造部(懸臂)3aa在硅氮化膜32的紅外線入射面側未形成感溫元件30a的區域，形成有紅外線吸收層39 (第一紅外線吸收層39a、第二紅外線吸收層39b和第三紅外線吸收層39c)(參照圖1、圖4及圖8)。該紅外線吸收層39(39a、39b、39c)由抑制小薄膜構造部(懸臂)3aa的翹曲、且吸收紅外線的η型多晶硅層構成。若具體說明，則第一紅外線吸收層39a被設在薄膜構造部3aa的長度方向的第二端，位于與第一端相反側。 (但是，第一紅外線吸收層39a只要位于第二狹縫14與第二端之間即可。)因此，溫接點位于第二端與第二狹縫之間。并且，溫接點300位于第一紅外線吸收層39a與第二狹縫14 之間。另外，第二紅外線吸收層39b按照離開第一紅外線吸收層39a的方式被配置在第二狹縫與第二端之間。因此，第二紅外線吸收層39b位于溫接點300與第二狹縫14之間。換言之，上述第二紅外線吸收層被上述副保持板保持，由此，上述第二紅外線吸收層被配置在上述第二狹縫14與上述第二端之間。另外，溫接點300被配置在第二紅外線吸收層39b與第一紅外線吸收層39a之間。而且，第三紅外線吸收層39c只設在6個小薄膜構造部(懸臂)3aa中位于中央的2個小薄膜構造部(懸臂)3aa。第三紅外線吸收層39c被配置在第一紅外線吸收層39a與第二紅外線吸收層39b之間。另外，本實施方式的紅外線陣列傳感器A在小薄膜構造部(懸臂)3aa的延長方向的前端緣與寬度方向的兩側緣之間形成有倒角部。因此，與如圖12所示那樣未形成倒角部的情況相比，可減少制造時的破損。而且，下凹部11的形成變得容易，可提高制造成品率。其中，上述倒角部是C面倒角部，但不限于C 面倒角部，例如也可以是R面倒角部。另外，本實施方式的紅外線陣列傳感器A在各像素部2中設有由η型多晶硅層構成的故障診斷用布線139，該布線139按照跨越襯底基板1、一方的橋部:3bb、紅外線吸收部 33a、另一方的橋部!3bb、和襯底基板1的方式迂回布置。而且，所有的故障診斷用布線139 串聯連接。因此，通過向mXn個故障診斷用布線139的串聯電路通電，可檢測出橋部!3bb 的折斷等破損的有無。上述的紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139，以相同的雜質濃度 (例如1018 1020cm_3)含有與η型多晶硅層34相同的η型雜質(例如磷等)。因此，紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139與η型多晶硅層34同時形成。另外，作為P型多晶硅層35的ρ型雜質，例如只要采用硼即可。該情況下，只要將雜質濃度恰當設定為例如IOw 102°cm_3程度的范圍即可。在本實施方式中，η型多晶硅層34及ρ型多晶硅層35各自的雜質濃度為1018 102°cm_3，可減小熱電偶的電阻值，提高S/N比。另外，雖然紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139以相同的雜質濃度摻雜了與η型多晶硅層34相同的η型雜質，但并不限于此，例如，也可以以相同的雜質濃度摻雜與ρ型多晶硅層35相同的雜質。在本實施方式中，當將η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、 39c以及故障診斷用布線139的折射率設定為nl、將檢測對象的紅外線的中心波長設定為 λ時，將η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139各自的厚度tl設定為λ/4η1。因此，可提高檢測對象的波長(例如8 12 μ m)的紅外線的吸收效率，從而實現高靈敏度化。例如，在nl = 3. 6、λ =IOym的情況下，只要設定tl ^ 0. 69 μ m即可。另外，在本實施方式中，η型多晶硅層34、p型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、 39c以及故障診斷用布線139各自的雜質濃度為IO18 102°cm_3。因此，可以在提高紅外線的吸收率的同時，抑制紅外線的反射。結果，可提高感溫部30的輸出的S/N比。而且，由于能夠在與η型多晶硅層34相同工序形成紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線 139，所以可降低成本。這里，感溫部30的連接部36和連接部37在襯底基板1的上述表面，被上述的層間絕緣膜50絕緣分離(參照圖7和圖8)。即，溫接點側的連接部36穿過形成在層間絕緣膜50中的接觸孔50al、50a2，與兩個多晶硅層34、35的上述各一端部電連接。冷接點側的連接部37穿過形成在層間絕緣膜50中的接觸孔50a3、50a4，與兩個多晶硅層34、35的上述各另一端部電連接。而且，MOS晶體管4如上所述，形成在襯底基板Ia的上述表面上的各像素部2各自的MOS晶體管4的形成用區域A2。這里，MOS晶體管4如圖4及圖10所示，在硅基板Ia 的上述表面上形成有P+型阱區域41。而且，在ρ+型阱區域41內分開形成η+型漏極區域43 和η+型源極區域44。另外，在ρ+型阱區域41內，形成有包圍η+型漏極區域43和η+型源極
12區域44的p++型溝道阻斷區域42。而且，在ρ+型阱區域41中位于η+型漏極區域43與η+ 型源極區域44之間的部位上，隔著由硅氧化膜(熱氧化膜)構成的柵極絕緣膜45形成有由η型多晶硅層構成的柵電極46。另外，在η+型漏極區域43上形成有由金屬材料(例如 Al-Si等)構成的漏電極47。而且，在η+型源極區域44上形成有由金屬材料(例如Al-Si 等)構成的源電極48。這里，柵電極46、漏電極47和源電極48被上述的層間絕緣膜50絕緣分離。即，漏電極47穿過形成在層間絕緣膜50中的接觸孔50d與η+型漏極區域43電連接，源電極48穿過形成在層間絕緣膜50中的接觸孔50e與η+型源極區域44電連接。在本實施方式的紅外線陣列傳感器A的各像素部2中，MOS晶體管4的源電極48 與感溫部30的一端電連接，感溫部30的另一端與基準偏置線5電連接。而且，在本實施方式的紅外線陣列傳感器A的各像素部2中，MOS晶體管4的漏電極47與垂直讀出線7電連接。柵電極46與和該柵電極46連續一體形成的由η型多晶硅布線構成的水平信號線6電連接。另外，在各像素部2中，在MOS晶體管4的ρ++型溝道阻斷區域42上形成有由金屬材料(例如Al-Si等)構成的接地用電極49。該接地用電極49與共用地線8電連接，該共用地線8用于通過將該ρ++型溝道阻斷區域42偏置為比η.型漏極區域43及η.型源極區域低的電位，來實現元件分離。其中，接地用電極49穿過形成在層間絕緣膜50中的接觸孔50f， 與P++型溝道阻斷區域42電連接。下面，參照圖14 圖17，對本實施方式的紅外線陣列傳感器A的制造方法進行說明。首先，進行絕緣層形成工序，在硅基板Ia的上述表面形成由第一規定膜厚(例如 0. 3 μ m)的硅氧化膜31與第二規定膜厚(例如1 μ m)的硅氮化膜32的層疊膜構成的絕緣層。然后，進行絕緣層圖案化工序，利用光刻技術及蝕刻技術，保留該絕緣層中與熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al對應的部分的一部分，將與MOS晶體管4的形成用區域A2對應的部分蝕刻除去。由此，得到圖14(a)所示的構造。這里，通過以規定溫度(例如1100°C ) 對硅基板Ia實施熱氧化來形成硅氧化膜31，通過LPCVD法形成硅氮化膜32。在上述的絕緣層圖案化工序之后，進行在硅基板Ia的上述表面形成P+型阱區域 41的阱區域形成工序。然后，進行溝道阻斷區域形成工序，在硅基板1的上述表面上的P+ 型阱區域41內，形成p++型溝道阻斷區域42。由此，得到圖14(b)所示的構造。這里，在阱區域形成工序中進行如下的第一工序、第二工序和第三工序。在第一工序中，通過以規定的溫度對硅基板Ia的上述表面的露出部位實施熱氧化，選擇性形成第二硅氧化膜(熱氧化膜)51。在第一工序之后的第二工序中，采用用于形成ρ+型阱區域41的利用了掩模的光刻技術及蝕刻技術，對硅氧化膜51實施圖案化。在第二工序之后的第三工序中，進行ρ型雜質 (例如硼等)的離子注入，然后進行深入擴散(drive in)。這樣，形成p+型阱區域41。另外，在溝道阻斷區域形成工序中，進行如下的第一工序、第二工序和第三工序。在第一工序中，通過以規定的溫度對硅基板Ia的上述表面實施熱氧化，選擇性形成第三硅氧化膜(熱氧化膜)52。在第一工序之后的第二工序中，采用用于形成p++型溝道阻斷區域42的利用了掩模的光刻技術及蝕刻技術對第三硅氧化膜52實施圖案化。緊接著第二工序在第三工序中，進行P型雜質(例如硼等)的離子注入，然后進行深入擴散。這樣，形成P++型溝道阻斷區域42。其中，由第一硅氧化膜31、第二硅氧化膜51和第三硅氧化膜52構成了硅基板 Ia的上述表面的硅氧化膜lb。
在上述溝道阻斷區域形成工序之后，進行源極/漏極形成工序。在源極/漏極形成工序中進行如下的第一工序和第二工序。即，在第一工序中，對P+型阱區域41中的η+型漏極區域43及η+型源極區域44各自的形成預定區域進行η型雜質(例如磷等)的離子注入。接著，在第二工序中進行深入擴散。由此來進行形成η+型漏極區域43及η+型源極區域44的源極/漏極形成工序。在該源極/漏極形成工序之后，進行柵極絕緣膜形成工序，在硅基板Ia的上述表面通過熱氧化形成規定膜厚(例如600人)的由硅氧化膜(熱氧化膜)構成的柵極絕緣膜45。接著，進行多晶硅層形成工序，在硅基板Ia的上述表面的整個面，利用LPCVD法形成規定膜厚(例如0.69μπι)的無摻雜多晶硅層，該無摻雜多晶硅層成為柵電極46、水平信號線6 (參照圖1)、η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139的基礎。然后，利用光刻技術及蝕刻技術，進行按照保留上述無摻雜多晶硅層中的與柵電極46、水平信號線6、η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139分別對應的部分的方式加以圖案化的多晶硅層圖案蝕刻工序。接著，進行P型多晶硅層形成工序，對上述無摻雜多晶硅層中的與P型多晶硅層35對應的部分進行ρ型雜質(例如硼等)的離子注入，并進行深入擴散，由此形成P型多晶硅層35。然后，進行通過對上述無摻雜多晶硅層中的與η型多晶硅層 34、紅外線吸收層39a、39b、39c、故障診斷用布線139、柵電極46以及水平信號線6對應的部分進行η型雜質(例如磷等)的離子注入，并深入擴散，由此形成η型多晶硅層34、紅外線吸收層39a、39b、39c、故障診斷用布線139、柵電極46及水平信號線6的η型多晶硅層形成工序。由此，得到圖15(a)所示的構造。其中，ρ型多晶硅層形成工序和η型多晶硅層形成工序的順序可以顛倒。在上述的ρ型多晶硅層形成工序及η型多晶硅層形成工序完成之后，進行在硅基板Ia的上述表面形成層間絕緣膜50的層間絕緣膜形成工序，接下來，進行接觸孔形成工序，利用光刻技術和蝕刻技術對層間絕緣膜50形成上述各個接觸孔50al、50a2、50a3、 50a4、50d、50e、50f(參照圖7、圖8及圖10)，由此得到圖15(b)所示的構造。這里，在層間絕緣膜形成工序中，在硅基板Ia的上述表面利用CVD法堆積規定膜厚(例如0.8μπι)的 BPSG膜之后，通過以規定溫度(例如800°C)進行回流(ref low)，形成平坦化的層間絕緣膜 50。在上述的接觸孔形成工序之后，進行金屬膜形成工序，在硅基板Ia上述表面的整個面，采用濺射法形成規定膜厚(例如2μπι)的金屬膜(例如Al-Si膜等)，該金屬膜成為連接部36、37、漏電極47、源電極48、基準偏置線5、垂直讀出線7、地線8、共用地線9以及各個焊盤￥0肚、￥%1、￥1~時、￥(1(1、&1(1等(參照圖11)的基礎。接下來，進行金屬膜圖案化工序， 通過采用光刻技術和蝕刻技術對金屬膜進行圖案化，形成連接部36、37、漏電極47、源電極 48、基準偏置線5、垂直讀出線7、地線8、共用地線9以及各個焊盤Vout、Vsel, Vref, Vdd、 &id等。由此，得到圖16(a)所示的構造。其中，金屬膜圖案化工序中的蝕刻是通過RIE進行。在上述的金屬膜圖案化工序之后，進行鈍化膜形成工序，利用CVD法在硅基板Ia 的上述表面(即層間絕緣膜50的表面側)形成由規定膜厚(例如0. 5 μ m)的PSG膜和規定膜厚(例如0.5μπι)的NSG膜的層疊膜構成的鈍化膜60。由此，得到圖16(b)所示的構造。其中，鈍化膜60不限于PSG膜與NSG膜的層疊膜，例如也可以是硅氮化膜。
在上述的鈍化膜形成工序之后，進行層疊構造部圖案化工序，通過對由硅氧化膜 31與硅氮化膜32的層疊膜構成的熱絕緣層、形成在該熱絕緣層上的感溫部30、在熱絕緣層的表面側形成為覆蓋感溫部30的層間絕緣膜50、和形成在層間絕緣膜50上的鈍化膜60的層疊構造部進行圖案化，來形成上述的小薄膜構造部(懸臂)3aa。由此，得到圖17(a)所示的構造。其中，在層疊構造部圖案化工序中，形成了上述的各個第一狹縫13、第二狹縫14。在上述的層疊構造部圖案化工序之后，進行利用光刻技術和蝕刻技術，形成使各焊盤V0ut、Vsel、Vref、Vdd、&id露出的焊盤用開口部(未圖示)的焊盤用開口部形成工序。 接著，進行下凹部形成工序，通過將上述各個第一狹縫13、第二狹縫14作為蝕刻液導入孔， 導入蝕刻液，并對硅基板Ia進行各向異性蝕刻，在硅基板Ia中形成下凹部11。由此，得到圖17(b)所示構造的像素部2被配置成2維陣列狀的紅外線陣列傳感器A。這里，焊盤用開口部形成工序中的蝕刻通過RIE進行。另外，在下凹部形成工序中，作為蝕刻液，使用被加熱到規定溫度(例如85°C)的TMAH溶液。但蝕刻液不限于TMAH溶液，也可以使用其他堿類溶液(例如KOH溶液等)。其中，由于到下凹部形成工序結束的全部工序以晶片規模進行，所以在下凹部形成工序完成之后，只要進行分離成各個紅外線陣列傳感器A的分離工序即可。另外，根據上述的說明可知，關于MOS晶體管4的制造方法，采用了公知的一般性 MOS晶體管的制造方法。即，通過反復進行基于熱氧化的熱氧化膜的形成、采用光刻技術和蝕刻技術的熱氧化膜的圖案化、雜質的離子注入、深入擴散(雜質的擴散)的基本工序，形成了 P+型阱區域41、p++型溝道阻斷區域42、n+型漏極區域43和η.型源極區域44。以上說明的本實施方式的紅外線陣列傳感器A具有襯底基板和多個像素部。上述襯底基板具有表面，上述表面具有多個下凹部和位于上述各下凹部的周圍的多個邊緣。上述下凹部具有由上述邊緣定義的內周。上述像素部以覆蓋上述下凹部的方式被配置在上述襯底基板的上述表面。上述像素部具有薄膜構造體、多個第一紅外線吸收部和多個感溫元件。上述薄膜構造體設有狹縫，上述狹縫從上述薄膜構造體的背面貫通到表面。由此，上述狹縫將上述薄膜構造體分割成多個懸臂。上述懸臂沿著邊緣排列配置。上述懸臂具有長度和寬度。懸臂在長度方向的一端具有第一端、且在另一端具有第二端。上述第一端被固定在上述邊緣。上述第一紅外線吸收部被各個懸臂保持為位于上述內周的內側。上述感溫元件被設在上述懸臂。上述感溫元件構成為當上述感溫元件的溫度發生了變化時，輸出與溫度變化對應的輸出信號。因此，懸臂上的第一紅外線吸收部所吸收的熱被可靠地傳導到感溫元件。從而，在第一紅外線吸收部吸收紅外線而發出的熱發生了變化時，感溫元件的溫度變化。由此，感溫元件能夠可靠地檢測出溫度變化。并且，可抑制因來自襯底基板1或外部的應力、熱應力引起各個小薄膜構造部30aa變形，從而可提高構造穩定性。并且，全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接。全部的上述感溫元件基于上述規定的連接關系，對應溫度變化的輸出變化被設定為比各感溫元件所產生的輸出信號大。因此，可提高響應速度和靈敏度。另外，全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接，由此，構成為在上述感溫元件的溫度發生了變化時，相互協作輸出第二輸出信號。上述第二輸出信號比上述輸出信號大。因此，可提高響應速度和靈敏度。并且，上述感溫元件是熱電堆。因此，由于不需要向各感溫元件流入電流，本身不發熱，所以與利用電阻測輻射熱計構成各感溫元件30a的情況相比，具有不發生因本身發熱導致各小薄膜構造部(懸臂)3aa翹曲的優點和降低電力消耗的優點、以及靈敏度不因溫度而一定的高精度的優點。這里，在采用熱電堆作為各感溫元件30a的情況下，只要將全部感溫元件30a串聯連接，即可將各感溫元件30a各自的熱電動勢相加輸出，因此，可滿足上述連接關系，提高靈敏度。但感溫元件30a只要是熱型紅外線檢測元件即可，不限于熱電堆或電阻測輻射熱計，也可以采用焦電元件，在各感溫元件30a是焦電元件的情況下，只要將多個焦電元件并聯連接，即可將基于焦電效應產生的電荷相加輸出，因此，可滿足上述連接關系，提高靈敏度。而且，上述下凹部形成為四棱錐狀。因此，在使用硅基板形成襯底基板1的情況下，能夠通過利用堿類溶液的各向異性蝕刻容易地形成下凹部11。并且，小薄膜構造部(懸臂)3aa在上述第一端與上述第二端之間形成有第二狹縫。上述第二狹縫從上述懸臂的背面朝向表面貫通。上述第二狹縫形成為在上述襯底基板的厚度方向與上述下凹部重疊。上述第一紅外線吸收部形成在第二狹縫與上述第二端之間。上述熱電堆具有熱電偶、位于上述熱電偶的一端的溫接點、和位于另一端的冷接點。上述溫接點被配置在上述第二端與上述第二狹縫之間。上述冷接點被配置在上述第一端與上述第二狹縫之間。因此，可提高響應速度和靈敏度。而且，溫接點被配置在上述第一紅外線吸收部與上述第二端之間。因此，可提高響應速度和靈敏度。并且，紅外線陣列傳感器還具有第二紅外線吸收部，上述第二紅外線吸收部被配置在上述第二狹縫與上述第二端之間。溫接點被配置在上述第二紅外線吸收部與上述第一紅外線吸收部之間。因此，可提高響應速度和靈敏度。另外，第二狹縫沿著與上述懸臂的長度方向交叉的方向形成。因此，可提高響應速度和靈敏度。而且，在本實施方式的紅外線陣列傳感器A中，由于在硅氮化膜32的紅外線入射面側，除了 η型多晶硅層34及ρ型多晶硅層35以外，還設有紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139，所以，在形成η型多晶硅層34及ρ型多晶硅層35時，可抑制硅氮化膜32被蝕刻而變薄(這里，在上述的多晶硅層圖案化工序中，抑制當對成為η型多晶硅層 34及ρ型多晶硅層35的基礎的無摻雜多晶硅層進行蝕刻時的過蝕刻時，硅氮化膜32被蝕刻而變薄的情況)，并且可提高薄膜構造部3a的應力平衡的均衡性，實現紅外線吸收部33 的薄膜化，同時防止小薄膜構造部(懸臂)3aa的翹曲，從而提高靈敏度。這里，對于η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139，為了防止被上述下凹部形成工序中使用的蝕刻液(例如TMAH溶液)腐蝕，需要將俯視形狀設計成在第一狹縫13、第二狹縫14的內側面不露出。而且，在本實施方式的紅外線陣列傳感器A中，由于將η型多晶硅層34、ρ型多晶硅層35、紅外線吸收層39a、39b、39c以及故障診斷用布線139設定為相同的厚度，所以，小薄膜構造部(懸臂)3aa的應力平衡的均勻性提高，可抑制小薄膜構造部(懸臂)3aa的翹曲ο另外，由于本實施方式的紅外線陣列傳感器A按各像素部2具有用于讀出感溫部 30的輸出的MOS晶體管4，所以可減少輸出用焊盤Vout的數量，實現小型化及低成本化。(實施方式2)CN 102414544 A
說明書
14/15 頁
本實施方式的紅外線陣列傳感器A的基本結構與實施方式1大致相同，其不同點如圖18所示那樣，襯底基板1的下凹部11從襯底基板1的背面形成。其中，對于與實施方式1相同的構成要素附加相同的符號，并省略說明。實施方式1在形成下凹部11的下凹部形成工序中，從襯底基板1的上述表面經過第一狹縫13、第二狹縫14導入蝕刻液，通過對硅基板Ia進行利用了蝕刻速度的結晶面方位依存性的各向異性蝕刻，形成了下凹部11。與之相對，當制造本實施方式的紅外線陣列傳感器A時，在形成下凹部11的下凹部形成工序中，只要使用例如采用了感應耦合等離子(ICP)型干式蝕刻裝置進行各向異性蝕刻，從襯底基板1的上述其他表面側形成硅基板Ia中的下凹部11形成預定區域即可。因此，根據本實施方式的紅外線陣列傳感器，可抑制從薄膜構造部3a的各個小薄膜構造部(懸臂)3aa向襯底基板1的熱傳導，能夠實現進一步的高靈敏度化。(實施方式3)本實施方式的紅外線陣列傳感器A的基本結構與實施方式1大致相同，其不同點如圖19所示那樣，下凹部11形成為該下凹部11的內面成為凹曲面的形狀。其中，對于與實施方式1相同的構成要素附加相同的符號，并省略說明。這里，實施方式1在形成下凹部11的下凹部形成工序中，通過利用了蝕刻速度的結晶面方位依存性的各向異性蝕刻，形成了下凹部11，但在本實施方式中，通過各向同性蝕刻形成了下凹部11。因此，根據本實施方式的紅外線陣列傳感器A，可抑制透過了薄膜構造部3a的紅外線在下凹部11的內面向薄膜構造部3a側反射，所以能夠增大紅外線吸收部33中的紅外線吸收量，提高靈敏度。(實施方式4)本實施方式的紅外線陣列傳感器A的基本結構與實施方式1、3大致相同，其不同點如圖20所示那樣，在襯底基板1的其他表面側，形成有使多個下凹部11連通的開口部 12。其中，對于與實施方式1、3相同的構成要素附加相同的符號，并省略說明。這里，對于襯底基板1的開口部12，只要采用例如使用了 ICP型干式蝕刻裝置的各向異性蝕刻技術，從襯底基板1的上述其他表面側形成硅基板Ia中的開口部12的形成預定區域即可。因此，根據本實施方式的紅外線陣列傳感器A，可抑制從薄膜構造部3a的各個小薄膜構造部(懸臂)3aa向襯底基板1的熱傳導，能夠實現進一步的高靈敏度化。(實施方式5)本實施方式的紅外線陣列傳感器A的基本結構與實施方式1 4大致相同，其不同點如圖21及圖22所示那樣，像素部2的俯視形狀為6邊形，像素部2被配置成蜂窩狀。 其中，對于與實施方式1 4相同的構成要素附加相同的符號，并省略說明。在圖21及圖22中雖然沒有示出，但本實施方式在襯底基板1的表面形成有下凹部11。該下凹部11具有與襯底基板1的厚度方向垂直的6邊形開口。因此，6邊形的邊緣位于下凹部11的周圍。該6邊形的邊緣具有6個邊。而且，薄膜構造體3a被以覆蓋下凹部11的方式配置在襯底基板1的表面上。薄膜構造體3a被狹縫分割成6個成為懸臂的小薄膜構造體3aa。該小薄膜構造體3aa隨著從第一端向第二端延伸，其寬度逐漸變窄。
17
這樣，懸臂隨著從第一端向第二端延伸，其寬度逐漸變窄。因此，減少了懸臂的熱容量。若懸臂的熱容量減少，則被紅外線吸收部33吸收的熱發生變化時，感溫元件30a的溫度迅速變化。這樣，可提高感溫元件30a的檢測性能。另外，本實施方式的紅外線陣列傳感器A能夠防止各個小薄膜構造部(懸臂)3aa 的變形，而且可提高像素部2的配置密度。上述各個實施方式的紅外線陣列傳感器A在各像素部2中設有MOS晶體管4，但不必一定設置MOS晶體管4。
權利要求
1.一種紅外線陣列傳感器，具有襯底基板和多個像素部，其特征在于，上述襯底基板具有表面，上述表面具有多個下凹部和位于上述各個下凹部的周圍的多個邊緣，上述下凹部具有由上述邊緣定義的內周，上述像素部按照覆蓋上述下凹部的方式被配置在上述襯底基板的上述表面， 上述像素部具有薄膜構造體、多個第一紅外線吸收層和多個感溫元件， 上述薄膜構造體設有第一狹縫，上述第一狹縫從上述薄膜構造體的背面貫通到表面， 由此，上述第一狹縫將上述薄膜構造體分割成多個懸臂，上述懸臂沿著邊緣排列配置，上述懸臂具有長度和寬度，在長度方向的一端具有第一端，而且在另一端具有第二端， 上述第一端被固定于上述邊緣，上述第一紅外線吸收層被各個懸臂保持為位于上述內周的內側， 上述感溫元件被設于上述懸臂，上述感溫元件構成為當上述感溫元件的溫度發生了變化時，產生與溫度變化對應的輸出信號。
2.根據權利要求1所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接，全部的上述感溫元件基于上述規定的連接關系，對應溫度變化的輸出變化被設定為比各個感溫元件產生的輸出信號大。
3.根據權利要求1所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于，全部的上述感溫元件以規定的連接關系相互電連接，由此，構成為當上述感溫元件的溫度發生了變化時，相互協作輸出第二輸出信號， 上述第二輸出信號比上述輸出信號大。
4.根據權利要求2或3所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述感溫元件是熱電堆。
5.根據權利要求2 4中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述規定的連接關系是串聯連接。
6.根據權利要求2 5中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述下凹部形成為四棱錐狀。
7.根據權利要求2 5中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述下凹部從上述襯底基板的背面形成。
8.根據權利要求2 5中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述下凹部形成為內面成為凹曲面的形狀。
9.根據權利要求1 8中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 在上述襯底基板的其他表面側形成有使多個下凹部連通的開口部。
10.根據權利要求1 9中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述懸臂在上述第一端與上述第二端之間形成有第二狹縫，上述第二狹縫從上述懸臂的背面朝向表面貫通，上述第二狹縫形成為在上述襯底基板的厚度方向與上述下凹部重疊，上述第一紅外線吸收層形成在第二狹縫與上述第二端之間，上述熱電堆具有熱電偶、位于上述熱電偶的一端的溫接點、和位于另一端的冷接點，上述溫接點被配置在上述第二端與上述第二狹縫之間， 上述冷接點被配置在上述第一端與上述第二狹縫之間。
11.根據權利要求10所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述溫接點被配置在上述第一紅外線吸收部與上述第二狹縫之間。
12.根據權利要求11所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于，上述像素部還具有第二紅外線吸收層，上述第二紅外線吸收層被配置在上述第二狹縫與上述第二端之間，上述溫接點被配置在上述第二紅外線吸收層與上述第一紅外線吸收層之間。
13.根據權利要求1 12中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述第二狹縫沿著與上述懸臂的長度方向交叉的方向形成。
14.根據權利要求1 13中任意一項所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述懸臂形成為上述寬度隨著從上述第一端向上述第二端而逐漸變小。
15.根據權利要求14所述的紅外線陣列傳感器，其特征在于， 上述下凹部具有與厚度方向正交的開口，上述開口為6邊形，由此，上述邊緣具有6個邊， 上述各個懸臂的上述第一端被安裝于上述各個邊， 上述各個懸臂朝向開口的中心延伸， 上述各個懸臂通過上述第一狹縫與鄰接的懸臂分離。
全文摘要
該紅外線陣列傳感器具有襯底基板和多個像素部。襯底基板設有下凹部。像素部按照覆蓋下凹部的方式被配置于襯底基板。上述像素部具有薄膜構造體、多個第一紅外線吸收層和多個感溫元件。上述薄膜構造體設有第一狹縫，上述第一狹縫將上述薄膜構造體分割成多個懸臂。上述懸臂在長度方向的一端具有第一端，在另一端具有第二端。上述感溫元件被設于上述懸臂。感溫元件構成為上上述感溫元件的溫度發生了變化時，輸出與溫度變化相應的輸出信號。
文檔編號H01L35/32GK102414544SQ20108001938
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者辻幸司 申請人:松下電工株式會社