(57)【要約】【課題】製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することを可能にする。【解決手段】半導体基板上にマトリクス状に配列された複数の画素群であって、各画素群はそれぞれマトリクス状に配列された同じ個数の画素を有し、各画素は、入射された赤外線を吸収しこの吸収した赤外線を熱に変換する赤外線吸収膜と、前記赤外線吸収膜と電気的に絶縁され前記赤外線吸収膜からの熱を検出することにより電気信号を生成する熱電変換素子と、を有する、画素群と、列方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一列方向に配列された画素の個数と同じ本数の行選択線を有する行選択線群と、行方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一行方向に配列された画素の個数と同じ本数の読み出し信号線を有する読み出し信号線群と、を備え、前記行選択線群と前記読み出し信号線群との交差部は、前記半導体基板の支持部によって支持されている。【選択図】図１
2010216819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に複数の支持部が設けられた半導体基板と、
前記半導体基板上にマトリクス状に配列された複数の画素群であって、各画素群はそれぞれマトリクス状に配列された同じ個数の画素を有し、各画素は、入射された赤外線を吸収しこの吸収した赤外線を熱に変換する赤外線吸収膜と、前記赤外線吸収膜と電気的に絶縁され前記赤外線吸収膜からの熱を検出することにより電気信号を生成する熱電変換素子と、を有する、複数の画素群と、
列方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一列方向に配列された画素の個数と同じ本数の行選択線を有する行選択線群と、
行方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一行方向に配列された画素の個数と同じ本数の読み出し信号線を有する読み出し信号線群と、
各画素に対応して設けられ、一端が対応する画素に電気的に接続し他端が前記対応する画素を含む画素群に隣接する２つの行選択線群の一方の行選択線群中の１本の行選択線に電気的に接続する第１配線と、この第１配線を覆う第１絶縁膜とを有する第１支持脚と、
各画素に対応して設けられ、一端が対応する画素に電気的に接続し他端が前記対応する画素を含む画素群に隣接する２つの読み出し信号線群の一方の読み出し信号線群中の１本の読み出し信号線に電気的に接続する第２配線と、この第２配線を覆う第２絶縁膜とを有する第２支持脚と、
を備え、
各画素群に対応して各画素群の下方の前記半導体基板の表面部分に空洞部が形成され、
各画素は、対応する第１および第２支持脚によって、対応する前記空洞部の上方に支持され、
前記行選択線群と前記読み出し信号線群との交差部は、前記半導体基板の支持部によって支持されていることを特徴とする非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項２】
各画素群は２行×２列に配列された４個の画素を有し、各行選択線群は２本の行選択線を有し、各読み出し信号線群は２本の読み出し信号線を有し、各画素群中の同一行方向に配列された２つの画素は、同じ行選択線に電気的に接続されるとともにそれぞれ異なる読み出し信号線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項３】
各画素群は２行×２列に配列された４個の画素を有し、各行選択線群は２本の行選択線を有し、各読み出し信号線群は２本の読み出し信号線を有し、各画素群中の各画素は、それぞれが異なる行選択線に電気的に接続されるとともに、それぞれが異なる読み出し信号線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項４】
前記第１および第２支持脚はスパイラル形状であることを特徴とする請求項２または３記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項５】
各画素群は２行×１列に配列された２個の画素を有し、各行選択線群は２本の行選択線を有し、各読み出し信号線群は１本の読み出し信号線を有し、各画素群中の２つの画素は、それぞれが異なる行選択線に電気的に接続されるとともに同一の読み出し信号線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項６】
各画素群は１行×２列に配列された２個の画素を有し、各行選択線群は１本の行選択線を有し、各読み出し信号線群は２本の読み出し信号線を有し、各画素群中の２つの画素は、同一の行選択線に電気的に接続されるとともにそれぞれが異なる読み出し信号線に電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項７】
前記第１および第２支持脚はミアンダー形状であることを特徴とする請求項２、５、または６のいずれかに記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項８】
前記行選択線群と前記読み出し信号線群との交差部のそれぞれは、平面内における前記交差部の内接円の直径が、平面内における各画素の内接円の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【請求項９】
前記熱電変換素子は直列に接続された複数の感熱ダイオードを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の非冷却赤外線イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非冷却赤外線イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、非冷却赤外線イメージセンサには、シリコン基板上に、行方向に形成される複数の行選択線と、列方向に形成される複数の読み出し信号線とが設けられるとともに、これらの行選択線と読み出し信号線とが交差する領域に対応して、少なくとも１個のダイオードを有する画素部が設けられている。更に、この非冷却赤外線イメージセンサには、赤外線を吸収して熱に変換する赤外線吸収部が設けられ、この赤外線吸収部によって変換された熱の変化が上記ダイオードによって検知される。そして、この非冷却赤外線イメージセンサには、画素部の下方の基板領域に空洞部を形成することにより、基板からの熱の影響をダイオードが受けるのを排除し、感度を高めている。なお、画素部は、一端が基板に接続され他端が画素部に接続される支持脚によって空洞部の上方に支持された構成となっている。
【０００３】
また、感度を良くするために、画素部、すなわちダイオードの占める面積を大きくすることおよび、行選択線および読み出し信号線が載置される基板領域における、配線が延在する方向と略直交する方向の幅を可及的に狭くすることの少なくとも一方を用いた構成としている。このため、空洞部を形成する際には、行選択線および読み出し信号線が載置される基板領域が更に狭くなるのを防止するために、アルカリ溶液を用いたウェットエッチングにより基板を異方的にエッチングしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ウェットエッチングを用いた場合は、空洞部を形成した後、空洞部を薬液等で洗浄し、乾燥させる必要がある（例えば、特許文献２参照）。この乾燥の工程において、画素部および支持脚の一方が他方に張り付いてしまう可能性がある。これを回避するために、ＸｅＦ２ガス等を用いた等方性ドライエッチングでシリコン基板をエッチングして空洞部を形成することが望ましい。そこで、特許文献２においては、行選択線および読み出し信号線が載置される基板領域が更に狭くなるのを防止するために、空洞部の周囲にエッチングストップ層を形成しているか、エッチングホールを空洞部の中心付近に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６７５４２号公報
【特許文献２】特許３０４０３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、空洞部の形成にウェットエッチングを用いた場合には、画素部および支持脚の一方が他方に張り付いてしまうことを回避する必要があり、製造工程が煩雑となる。また、等方性ドライエッチングを用いた場合は、空洞部の周囲にエッチングストップ層またはエッチングホールを形成する必要があり、製造工程が煩雑となる。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる非冷却赤外線イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様による非冷却赤外線イメージセンサは、表面に複数の支持部が設けられた半導体基板と、前記半導体基板上にマトリクス状に配列された複数の画素群であって、各画素群はそれぞれマトリクス状に配列された同じ個数の画素を有し、各画素は、入射された赤外線を吸収しこの吸収した赤外線を熱に変換する赤外線吸収膜と、前記赤外線吸収膜と電気的に絶縁され前記赤外線吸収膜からの熱を検出することにより電気信号を生成する熱電変換素子と、を有する、複数の画素群と、列方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一列方向に配列された画素の個数と同じ本数の行選択線を有する行選択線群と、行方向において隣接する前記画素群間に設けられ、前記各画素群において同一行方向に配列された画素の個数と同じ本数の読み出し信号線を有する読み出し信号線群と、各画素に対応して設けられ、一端が対応する画素に電気的に接続し他端が前記対応する画素を含む画素群に隣接する２つの行選択線群の一方の行選択線群中の１本の行選択線に電気的に接続する第１配線と、この第１配線を覆う第１絶縁膜とを有する第１支持脚と、各画素に対応して設けられ、一端が対応する画素に電気的に接続し他端が前記対応する画素を含む画素群に隣接する２つの読み出し信号線群の一方の読み出し信号線群中の１本の読み出し信号線に電気的に接続する第２配線と、この第２配線を覆う第２絶縁膜とを有する第２支持脚と、を備え、各画素群に対応して各画素群の下方の前記半導体基板の表面部分に空洞部が形成され、各画素は、対応する第１および第２支持脚によって、対応する前記空洞部の上方に支持され、前記行選択線群と前記読み出し信号線群との交差部は、前記半導体基板の支持部によって支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図。
【図２】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図３】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図４】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図５】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図６】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図７】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの断面図。
【図８】第１実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの画素群の平面図。
【図９】比較例による非冷却赤外線イメージセンサの画素群の平面図。
【図１０】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの製造工程断面図。
【図１１】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの製造工程断面図。
【図１２】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの製造工程断面図。
【図１３】第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの製造工程断面図。
【図１４】第２実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図。
【図１５】第３実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図。
【図１６】第４実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図。
【図１７】第５実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図を図１に示す。なお、この図１においては、後述する赤外線吸収膜は示されていない。また、図１における切断線Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’、およびＥ−Ｅ’で切断した断面をそれぞれ図２、図３、図４、図５、および図６に示す。なお、図２乃至図６においては、各切断線で切断した断面を拡大して表示している。また、図２における切断線Ｆ−Ｆ’で切断した断面を図７に示す。
【００１３】
本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサは、基板（例えば、シリコン基板）２上に、マトリクス状に配列された複数の画素群４を有している。各画素群４は、マトリクス状に配列された複数（本実施形態では、２行×２列の計４個）の画素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有している。列方向において隣接する画素群４の間には行選択線群６が設けられている。各行選択線群６は、列方向において隣接する画素群中の列方向において隣接する画素を選択するための行選択線６ａ、６ｂを有している。例えば、行選択線６ａは図１の中央に示す画素群４の画素４ａ、４ｂを選択するための行選択線であり、行選択線６ｂは図１の中央に示す画素群４の上方において隣接する画素群４の画素４ｃ、４ｄを選択するための行選択線である。同一の行選択線群に含まれる行選択線６ａ、６ｂは、行方向に並んで配置される。
【００１４】
また、行方向において隣接する画素群４の間には読み出し信号線群８が設けられている。各読み出し信号線群８は、行方向において隣接する画素群中の行方向において隣接する画素からの信号を読み出すための読み出し信号線８ａ、８ｂを有している。例えば、読み出し信号線８ａは図１の中央に示す画素群４の画素４ａ、４ｃからの信号を読み出すための読み出し信号線であり、読み出し信号８ｂは図１の中央に示す画素群４の左方において隣接する画素群４の画素４ｂ、４ｄからの信号を読み出すための読み出し信号線である。同一の読み出し信号線群に含まれる読み出し信号線８ａ、８ｂは、列方向に並んで配置される。
【００１５】
更に、各画素群４に対応して、基板２の表面領域には空洞部３が設けられている（図２参照）。また、図１に示すように、各画素群４中の各画素、例えば画素４ａに対応して、一端がこの画素４ａに接続され他端が対応する行選択線６ａに接続される支持脚１０ａと、一端が上記画素４ａに接続され他端が対応する読み出し信号線８ａに接続される支持脚１０ｂとが設けられている。これらの支持脚１０ａ、１０ｂは、九十九折りまたはミアンダー状に曲がりくねって形成された平面形状を有している。そして、各画素群４中の各画素、例えば画素４ａは、対応する空洞部３の上方に、対応する支持脚１０ａ、１０ｂによって支持されるように構成されている。
【００１６】
図２に示すように、各画素は、絶縁膜１２ａと、この絶縁膜１２ａ上に形成された感熱ダイオード（熱電変換素子）１４と、この感熱ダイオード１４を覆うように形成された赤外線吸収率が高い絶縁膜１６ａと、この絶縁膜１６ａ上に形成され、入射する赤外線を更に高率に吸収して熱に変換する赤外線吸収膜１８と、を備えている。この赤外線吸収膜１８は、対応する画素ばかりでなく、対応するように設けられた支持脚１０ａ、１０ｂ、行選択線、および読み出し信号線をも覆うように形成される。
【００１７】
また、図２に示すように、支持脚１０ａは、絶縁膜１２ｂと、この絶縁膜１２ｂ上に形成された配線１５ａと、この配線１５ａを覆うように形成された絶縁膜１６ｂとを備えている。また同様に、支持脚１０ｂも、絶縁膜１２ｃと、この絶縁膜１２ｃ上に形成された配線１５ｂと、この配線１５ｂを覆うように形成された絶縁膜１６ｃとを備えている。支持脚１０ａの配線１５ａは、一端が対応する画素の感熱ダイオードの一端に接続され、他端が対応する行選択線に電気的に接続される。一方、支持脚１０ｂの配線１５ｂは、一端が対応する画素の感熱ダイオードの他端に接続され、他端が対応する読み出し信号線に電気的に接続される。
【００１８】
また同様に、行選択線群６の行選択線６ａ、６ｂは、絶縁膜１２ｄ上に設けられて、絶縁膜１６ｄによって覆われている（図４参照）。読み出し信号線群８の読み出し信号線８ａ、８ｂは、絶縁膜上１２ｅ上に設けられて、絶縁膜１６ｅによって覆われている。
【００１９】
本実施形態においては、行選択線群６は、読み出し信号群８の上方に設けられている。そして、行選択線群６および読み出し信号線群８は、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部において、基板２の支持部２ａによって支持された構成となっている（図２、図４参照）。なお、本実施形態においては、この支持部２ａは、行選択線群６の直下にも設けられているが（図５、図６、図７参照）、上記交差部以外の読み出し信号線群８の直下には設けられていない（図３参照）。すなわち、列方向に配列された隣接する画素群４のそれぞれに対応する空洞部３は行選択線群６の直下にも設けられた支持部２ａによって遮られて連結しないが、行方向に配列された隣接する画素群４のそれぞれに対応する空洞部３は、連結した形態となっている。この理由は、本実施形態においては、読み出し信号線よりも行選択線の幅を広くなるように構成しているので、読み出し信号線群８よりも行選択線群６の幅が広くなり、この結果、空洞部３を形成する際のエッチャントとして気体（例えば、ＸｅＦ２ガス）を用いた等方性エッチングを行った場合に、読み出し信号線群８直下の基板領域が、行選択線６直下の基板領域よりも早くエッチングされるためである。なお、隣接する赤外線吸収膜１８間、赤外線吸収膜１８と支持脚１０ａ、１０ｂとの間、および画素と対応する支持脚との間にそれぞれ隙間が設けられているので、これらの隙間を通じて、エッチャントとなる気体が基板表面に流れてエッチングが行われることにより、空洞部３が形成される。この説明からわかるように、空洞部３を形成する場合に、エッチングストッパを空洞部３の周囲に形成することなく、エッチャントとして気体を用いた等方性エッチングを行うことが可能となり、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。
【００２０】
このような等方性エッチングを行った場合に、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部に、行選択線群６および読み出し信号線群８を基板２側から支持する支持部２ａが存在するためには、図１に示すように、上記交差部の平面内における内接円２０の直径ｄ１が、各画素群４の各画素の平面内における内接円２２の直径ｄ２よりも大きいことが必要となる。
【００２１】
次に、本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサの動作について説明する。外部からの赤外線が赤外線吸収膜１８に照射されると、赤外線吸収膜１８によって赤外線が熱に変換される。この変換された熱は、絶縁膜１６ａを通じて感熱ダイオード１４に伝わり、感熱ダイオード１４によって電気信号に変換される。すなわち、感熱ダイオード１４の温度変化に応じて感熱ダイオード１４の抵抗が変化することにより、感熱ダイオード１４を流れる電流または感熱ダイオード１４の端子間の電圧が変化し、この変化を読み出し信号線を通じて検出する。
【００２２】
また、図８に示すように、本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサにおいて、各画素群４の各画素の行選択線の延在する方向（行方向）のサイズをＸ１、各画素を支持する支持脚１０ａの行方向のサイズをＹ１、支持脚１０ｂの行方向のサイズをＹ２、読み出し信号線８ａ、８ｂの行方向のサイズ（幅）をａ、一本の読み出し信号線（例えば、読み出し信号線８ａ）とこの信号線を覆うっている絶縁膜１６ｅの端面との間の行方向のサイズをｂ、同一の読み出し信号線群６おける２本の信号線８ａ、８ｂ間の行方向のサイズ（間隔）をｃ、同一の画素群４中の隣接する支持脚１０ａ間の行方向のサイズをｅ、画素群４の行方向のピッチを２Ｐとすると、下記の（１）式
２Ｐ＝２ａ＋２ｂ＋ｃ＋２Ｙ１＋２Ｙ２＋ｅ＋２Ｘ１      ・・・  （１）  
を満たす。
【００２３】
一方、本実施形態の比較例として、図９に示すように、隣接する画素間の行方向に１本の行選択線６ａが設けられ、隣接する画素間の列方向に１本の読み出し信号線８ａが設けられた非冷却赤外線イメージセンサを考える。この比較例において、２行２列の４個の画素の集合を、本実施形態の画素群に対応すると考え、２行２列の４個の画素の集合からなる画素群の行方向のピッチを２Ｐ、各画素の行選択線の延在する方向（行方向）のサイズをＸ２、各画素を支持する支持脚１０ａの行方向のサイズをＹ１、支持脚１０ｂの行方向のサイズをＹ２、読み出し信号線８ａの行方向のサイズ（幅）をａ、読み出し信号線８ａとこの信号線を覆うっている絶縁膜１６ｅの端面との間の行方向のサイズをｂ、同一の画素群中の隣接する支持脚１０ａ間の行方向のサイズをｅ、とすると、下記の（２）式
２Ｐ＝２ａ＋４ｂ＋２Ｙ１＋２Ｙ２＋２ｅ＋２Ｘ１    ・・・  （２）
を満たす。
【００２４】
上記（１）式と（２）式から
２（Ｘ１−Ｘ２）＝２ｂ＋ｅ−ｃ  ・・・  （３）
が得られる。この（３）式から分かるように、下記条件
２ｂ＋ｅ−ｃ＞０    
すなわち、
２ｂ＋ｅ＞ｃ    ・・・  （４）
を満たせば、
Ｘ１＞Ｘ２
となる。このことは、本実施形態と比較例において、画素群が同じピッチを有するようにした場合に、（４）式の条件を満たせば、本実施形態における各画素を、比較例における画素よりも、大きくすることができることを意味する。すなわち、（４）式の条件を満たせば、画素の面積を増大させることが可能となるので、各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。この効果は、本実施形態のように、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とするとともに、複数の読み出し信号線を並列に配列して一つの読み出し信号線群とした構成とすることにより得られる。
【００２５】
なお、同一の画素群における列方向に隣接する画素間の間隔、画素と支持脚との間隔、画素と行選択線群との間隔、支持脚と読み出し信号線群との間隔、および同一の行選択線群における行選択線の間隔は大きいほど相互に熱の伝達および混信が小さくなるが、集積密度が低下するので、感度が低下する。これに対して、上記間隔が小さすぎると、製作が困難である。このため、上記間隔は、０．２μｍ以上２μｍ以下が望ましい。
【００２６】
また、行選択線を覆っている絶縁膜は幅が大きいほど絶縁性、製作段階の安定性、機械的安定性が増大するが、集積密度が低下するので、感度が低下する。これに対して、上記絶縁膜の幅が小さすぎると、製作が困難である。このため、上記絶縁膜の幅は、０．３μｍ以上３μｍ以下が望ましい。
【００２７】
なお、本実施形態においては、各行選択線群６には２本の行選択線６ａ、６ｂが設けられ、各読み出し信号線群８には２本の読み出し信号線８ａ、８ｂが設けられていたが、各画素群内の画素の個数に応じた個数の行選択線または読み出し信号線とすることが可能である。
【００２８】
次に、本実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの製造方法を図１０乃至図１３を参照して説明する。なお、図１０乃至図１３は、図１における切断線Ａ−Ａ’で切断した断面である。
【００２９】
まず、図１０に示すように、シリコン基板２上に絶縁膜１２を形成し、この絶縁膜１２上に熱伝導率のよい第１絶縁膜１６を形成する。この第１絶縁膜１６上に、画素を構成する感熱ダイオード１４を形成するとともに、読み出し信号線８ａ、８ｂを形成する。その後、これらの感熱ダイオード１４および読み出し信号線８ａ、８ｂを覆うように、熱伝導率のよい第２絶縁膜１６を形成し、この第２絶縁膜１６上に行選択線６ａ、６ｂを形成する。その後、これらの行選択線６ａ、６ｂを覆うように、熱伝導性のよい第３絶縁膜１６を形成する。なお、説明を簡単にするために上記第１乃至第３絶縁膜を符号１６で示している。続いて、この絶縁膜１６の上面から基板２の上面に達する複数の開口を形成する。この開口の形成によって、画素、支持脚、行選択線群、読み出し信号線群がそれぞれの形状にパターニングされる。その後、これらの開口を埋め込むように、犠牲層１７を絶縁膜１６上に形成する。そして、この犠牲層１７をパターニングした後、絶縁膜１６の各画素となる領域上に赤外線吸収膜１８を形成する。
【００３０】
次に、図１１に示すように、犠牲層１７をウェットエッチングにより除去する。これにより、犠牲層１７が除去された跡には、基板２の表面に通じる開口３０が存在する。続いて、図１２に示すように、上記開口３０を通じて、エッチャントとして気体（例えば、ＸｅＦ２ガス）を用いた等方性エッチングを行うと、開口３０の底部に露出した基板２の表面からエッチングされ、基板２の表面に空洞部３の形成が開始される。更に、上記気体を用いた等方性エッチングを行うことにより、基板２のエッチングが進行する。そして、このエッチングを終了することにより、各画素群４の直下の基板領域に空洞部３が形成される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態よれば、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。また、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とするとともに、複数の読み出し信号線を並列に配列して一つの読み出し信号線群とした構成となっているので、画素の面積を増大させることが可能となって各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図を図１４に示す。本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサは、図１に示す第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサにおいて、各画素に対応して設けられ、対応する画素を空洞部上で支持する支持脚１０ａ、１０ｂの形状を、曲がりくねった九十九折りまたはミアンダー形状から対応する画素の周りを廻るスパイラル形状に変更した構成となっている。
【００３３】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、空洞部の周囲にエッチングストップ層を形成することなく、等方性エッチングを行うことが可能にするためには、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部に、行選択線群６および読み出し信号線群８を基板２側から支持する支持部２ａが存在する必要がある。このためには、第１実施形態と同様に、上記交差部の平面内における内接円の直径が、各画素群の各画素の平面内における内接円の直径よりも大きいことが必要となる。
【００３４】
本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサも第１実施形態と同様に、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。また、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とするとともに、複数の読み出し信号線を並列に配列して一つの読み出し信号線群とした構成となっているので、画素の面積を増大させることが可能となって各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
【００３５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図を図１５に示す。本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサは、図１４に示す第２実施形態の非冷却赤外線イメージセンサにおいて、各画素に対応して設けられ、対応する画素を空洞部上で支持する支持脚１０ａ、１０ｂの形状を、第２実施形態とは異なるスパイラル形状に変更した構成となっている。この第３実施形態においては、第２実施形態と異なり、同一画素群４の画素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち、画素４ａ、４ｂは、それぞれの支持脚１０ａによって、図１５上で画素群４の下側に位置する行選択線群６の行選択線６ａ、６ｂにそれぞれ接続され、画素４ｃ、４ｄは、図１５上で画素群４の上側に位置する行選択線群６の行選択線６ｂ、６ａに支持脚１０ａによってそれぞれ接続される。また、第２実施形態と異なり、同一画素群４の画素４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうち、画素４ａ、４ｃは、それぞれの支持脚１０ｂによって、図１５上で画素群４の右側に位置する読み出し信号線群８の読み出し信号線８ａ、８ｂにそれぞれ接続され、画素４ｂ、４ｄは、図１５上で画素群４の左側に位置する読み出し信号線群８の行選択線８ｂ、８ａに支持脚１０ｂによってそれぞれ接続される。すなわち、本実施形態においては、各画素群４中の各画素は、それぞれが異なる行選択線に接続されるとともに、それぞれが異なる読み出し信号線に接続される。
【００３６】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、空洞部の周囲にエッチングストップ層を形成することなく、等方性エッチングを行うことが可能にするためには、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部に、行選択線群６および読み出し信号線群８を基板２側から支持する支持部２ａが存在する必要がある。このためには、第１実施形態と同様に、上記交差部の平面内における内接円の直径が、各画素群の各画素の平面内における内接円の直径よりも大きいことが必要となる。
【００３７】
本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサも第２実施形態と同様に、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。また、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とするとともに、複数の読み出し信号線を並列に配列して一つの読み出し信号線群とした構成となっているので、画素の面積を増大させることが可能となって各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
【００３８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図を図１６に示す。本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサは、図１に示す第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサにおいて、２行×２列の計４個の画素からなる各画素群４を、列方向に配列された２行×１列の計２個の画素４ａ、４ｂからなる画素群４に換えるとともに、行方向に隣接する画素群間に設けられている２本の読み出し信号線を有する読み出し信号線群６を、１本の読み出し信号線からなる読み出し信号線群に換えた構成となっている。なお、行選択線群６は第１実施形態における行選択線群６と同じ構成となっている。
【００３９】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、空洞部の周囲にエッチングストップ層を形成することなく、等方性エッチングを行うことが可能にするためには、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部に、行選択線群６および読み出し信号線群８を基板２側から支持する支持部２ａが存在する必要がある。このためには、第１実施形態と同様に、上記交差部の平面内における内接円の直径が、各画素群の各画素の平面内における内接円の直径よりも大きいことが必要となる。
【００４０】
本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサも第１実施形態と同様に、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。また、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とした構成となっているので、画素の面積を増大させることが可能となって各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態の変形例として、各画素群を１行×２列の計２個の画素からなるように構成し、各行選択線群が一本の行選択線から構成され、各読み出し信号線群が２本の読み出し信号線から構成され、各画素群中の２つの画素は、同一の行選択線に電気的に接続されるとともにそれぞれが異なる読み出し信号線に電気的に接続されるようにしてもよい。
【００４２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による非冷却赤外線イメージセンサの平面図を図１７に示す。本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサは、図１に示す第１実施形態の非冷却赤外線イメージセンサにおいて、行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部のサイズを大きくした構成となっている。これは、交差部における、行選択線群６を覆っている絶縁膜の幅（行選択線が延在する方向と略直交する方向のサイズ）を大きくすることによって可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、空洞部の周囲にエッチングストップ層を形成することなく、等方性エッチングを行うことが可能にするためには、少なくとも行選択線群６と読み出し信号線群８との交差部に、行選択線群６および読み出し信号線群８を基板２側から支持する支持部２ａが存在する必要がある。このためには、第１実施形態と同様に、上記交差部の平面内における内接円の直径が、各画素群の各画素の平面内における内接円の直径よりも大きいことが必要となる。
【００４４】
本実施形態の非冷却赤外線イメージセンサも第１実施形態と同様に、製造工程が煩雑となるのを可及的に防止することができる。また、複数の行選択線を並列に配列して一つの行選択線群とするとともに、複数の読み出し信号線を並列に配列して一つの読み出し信号線群とした構成となっているので、画素の面積を増大させることが可能となって各画素における感熱ダイオードの個数を増大させることができ、イメージセンサの感度を高めることが可能となる。
【００４５】
なお、上記第１乃至第５実施形態においては、空洞部３はエッチャントとして気体を用いた等方性エッチングによって形成していたが、異方性ウェットエッチングによって形成することも可能である。
【００４６】
また、上記第１乃至第５実施形態においては、非冷却赤外線イメージセンサの感度を高めるために、各画素は複数の感熱ダイオードが直列に接続された構成することが好ましい。
【００４７】
また、非冷却赤外線イメージセンサの実装のため、各画素のピッチは大きすぎると得られる画像が荒くなる傾向がある。また、ピッチが小さすぎると感度の低下が生じる。したがって、各画素のピッチは１０μｍから５０μｍの間のいずれの大きさが望ましい。
【００４８】
また、画素を構成する感熱ダイオードは、その厚さが厚すぎると、感度が低下するとともに、支持脚などの製作が困難となる。また、その厚さが薄すぎる感熱ダイオードの製作が困難となる。したがって、感熱ダイオードの厚みは０．１μｍ以上１０μｍ以下が望ましい。
【００４９】
また、赤外線吸収膜はその厚さが厚すぎると製作が困難であるとともに感度が低下する。一方、その厚さが薄すぎると、赤外吸収効率が低下する。したがって、赤外線吸収膜の材料は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらの積層膜を用い、その厚さは０．１μｍ以上５μｍ以下が望ましい。
【００５０】
なお、上記第１乃至第５実施形態においては、行選択線群の幅を読み出し信号線群の幅よりも大きかったが、読み出し信号線の幅を行選択線の幅よりも大きくし、これにより読み出し信号線群の幅を行選択線群の幅よりも大きくなるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
２  基板（シリコン基板）
２ａ  支持部
３  空洞部
４  画素群
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  画素
６  行選択線群
６ａ  行選択線
６ｂ  行選択線
８  読み出し信号線群
８ａ  読み出し信号線
８ｂ  読み出し信号線
１２  絶縁膜
１２ａ  絶縁膜
１２ｂ  絶縁膜
１２ｃ  絶縁膜
１２ｄ  絶縁膜
１４  感熱ダイオード
１６  絶縁膜
１６ａ  絶縁膜
１６ｂ  絶縁膜
１６ｃ  絶縁膜
１６ｄ  絶縁膜
１６ｅ  絶縁膜
１８  赤外線吸収膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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