(57)【要約】【課題】本発明は、回路特性に影響を与えず、また、基板の厚さを薄くすることなく、視野角の広い赤外線センサーを提供することを目的とする。【解決手段】上面と、下面との間を貫通する貫通孔が形成された基板と、  前記基板の上面側に形成され、前記貫通孔により基板と分離された赤外線吸収部と、  前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサー部と、を有する裏面照射型の赤外線センサーであって、  前記貫通孔は、前記基板の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部と、前記第１の貫通孔構成部とは異なる１以上の他の貫通孔構成部と、が連通して構成されており、  前記基板の上面と垂直な面での前記貫通孔の断面形状において、前記第１の貫通孔構成部の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部の内壁の方が外側に配置されている赤外線センサーを提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と、下面との間を貫通する貫通孔が形成された基板と、
前記基板の上面側に形成され、前記貫通孔により基板と分離された赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサー部と、を有する裏面照射型の赤外線センサーであって、
前記貫通孔は、前記基板の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部と、前記第１の貫通孔構成部とは異なる１以上の他の貫通孔構成部と、が連通して構成されており、
前記基板の上面と垂直な面での前記貫通孔の断面形状において、前記第１の貫通孔構成部の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部の内壁の方が外側に配置されている赤外線センサー。
【請求項２】
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部の、前記基板の上面と垂直な面における断面形状において、
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは曲面形状を有しており、
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは矩形形状を有する請求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項３】
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部の、前記基板の上面と垂直な面での断面形状において、
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部は矩形形状を有する請求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項４】
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部の、前記基板の上面と垂直な面での断面形状において、
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは台形形状を有しており、
前記第１の貫通孔構成部及び前記他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは矩形形状を有する請求項１に記載の赤外線センサー。
【請求項５】
前記基板の上面と垂直な一の面における前記貫通孔の断面形状において求められる前記赤外線センサーの視野角と、
前記基板の上面、及び、前記一の面と垂直な面における前記貫通孔の断面形状において求められる前記赤外線センサーの視野角とが異なる請求項１乃至４いずれか１項に記載の赤外線センサー。
【請求項６】
前記基板の下面側にさらに赤外線集光レンズを有し、
前記赤外線集光レンズの有効径の外周部から前記赤外線センサーへと入射する赤外線の入射経路が、
前記赤外線センサーの視野角の範囲内にある請求項１乃至５いずれか１項に記載の赤外線センサー。
【請求項７】
第１の方向における開口の大きさは前記第１の貫通孔構成部より前記他の貫通孔構成部の方が大きく、前記第１の方向に直交する第２の方向における開口の大きさは前記第１の貫通孔構成部と前記他の貫通孔構成部とで等しい請求項１乃至６いずれか１項に記載の赤外線センサー。
【請求項８】
第１の方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向において、開口の大きさは前記第１の貫通孔構成部より前記他の貫通孔構成部の方が大きく、
前記基板の上面と垂直でかつ前記第２の方向に平行な前記貫通孔の断面形状において、前記第１の貫通孔構成部の一側の側面と前記他の貫通孔構成部の一側の測面は第２の方向における第１の位置で連続しており、前記第１の貫通孔構成部の他側の側面は第２の方向における第２の位置に位置し、前記他の貫通孔構成部の他側の側面は第２の方向における第３の位置に位置する請求項１乃至６いずれか１項に記載の赤外線センサー。
【請求項９】
前記貫通孔とは別に、前記基板の上面と下面とを貫通する他の貫通孔をさらに備え、前記他の貫通孔は、前記基板の上面と平行な面での断面形状が一定である請求項１乃至８いずれか１項に記載の赤外線センサー。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれか１項に記載の赤外線センサーの製造方法であって、
原料基板の上面側に、前記赤外線吸収部と、前記温度センサー部とが形成された被加工体を準備する被加工体準備工程と、
前記原料基板の下面側に、前記貫通孔を形成する部分に凹部が形成され、前記第１の貫通孔構成部、及び前記他の貫通孔構成部を形成する箇所の前記凹部の深さが異なるマスクを形成するマスク形成工程と、
前記マスクを用いて前記原料基板のエッチングを行い、第１の貫通孔構成部に対応した箇所に第１の凹部を形成する第１のエッチング工程と、
第１の貫通孔構成部、及び他の貫通孔構成部を形成する第２のエッチング工程と、
を有する赤外線センサーの製造方法。
【請求項１１】
前記第１のエッチング工程後、第２のエッチング工程を実施する前に、前記マスクの一部を除去するマスク除去工程をさらに有する請求項１０に記載の赤外線センサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、裏面照射型赤外線センサー、裏面照射型赤外線センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ボロメータ、サーモパイル、ダイオード等を使用した非冷却型の熱型赤外線アレイセンサー、熱型赤外線ラインセンサー等の開発が盛んに行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
熱型赤外線センサーとして、裏面照射型の熱型赤外線センサーが知られている。
【０００４】
裏面照射型の熱型赤外線センサーを構成する赤外線センサー部は、例えば、図１に示す構成を有している。図１（Ａ）は赤外線センサー部の断面図であり、例えば後述する図２の赤外線センサーの赤外線センサー部１０周辺の拡大図となる。図１（Ｂ）は赤外線センサー部の平面図を示しており、図１（Ｂ）におけるＡ−Ａ´線での断面図が、図１（Ａ）に当たる。
【０００５】
基板１上に、赤外線吸収部３と温度センサー部４が形成されている。赤外線吸収部３は赤外線を吸収する材料からなる薄膜である。また、温度センサー部４は、赤外線吸収部３で赤外線を吸収したことによる温度変化を捉えるために設けられ、ここでは、サーモパイル型の温度センサー部４を用いた例を示している。
【０００６】
赤外線吸収部３、温度センサー部４は基板１との熱絶縁性を向上させ、赤外線センサー部１０の感度を高めるために形成された断熱構造体２上に形成されている。断熱構造体２は薄膜部６を中空状態に支持する構成となっており、図１（Ｂ）に示すように梁部５で支持する構成とすることができる。開口部７は図１（Ｂ）に示すように四隅部に設けられており、梁部５、薄膜部６の形状を決めている。赤外線吸収部３は、断熱構造体２の薄膜部６と一体の構成となっている。また、断熱構造体２の下部の基板は除去されている。
【０００７】
そして、赤外線センサーにおいては、図２に示すように、基板１上に赤外線センサー部１０が形成され、その周囲に周辺回路１１が形成されている。
【０００８】
赤外線センサー部１０の下部の基板１には、断熱構造体２を形成するための貫通孔１２が形成されており、この貫通孔１２から赤外線が入射する。このため、赤外線センサーの視野角Ｂは、基板１の厚さと、貫通孔１２の開口サイズで決まる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図２に示した赤外線センサーにおいては、貫通孔１２のサイズが制約され、センサーの視野が狭くなっていた。
【００１０】
これは、赤外線センサー部１０の周辺には周辺回路１１が形成されており、貫通孔１２のサイズを大きくすると周辺回路１１の下部まで基板１が除去されてしまい、回路特性に影響が出てしまうためである。また、視野角を拡げる方法として、基板１の厚さを薄くすることも考えられるが、製造工程における基板のハンドリング等に影響が出るため、薄くすることはできなかった。特に、赤外線センサーにおいてもさらなる小型化が求められており、赤外線センサー部１０を小型化しようとすると、貫通孔１２のアスペクト比がさらに大きくなり、センサーの視野角がより狭くなってしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記従来技術の問題に鑑みて、回路特性に影響を与えず、また、基板の厚さを薄くすることなく、視野角の広い赤外線センサー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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、上面と、下面との間を貫通する貫通孔が形成された基板と、
前記基板の上面側に形成され、前記貫通孔により基板と分離された赤外線吸収部と、
前記赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサー部と、を有する裏面照射型の赤外線センサーであって、
前記貫通孔は、前記基板の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部と、前記第１の貫通孔構成部とは異なる１以上の他の貫通孔構成部と、が連通して構成されており、
前記基板の上面と垂直な面での前記貫通孔の断面形状において、前記第１の貫通孔構成部の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部の内壁の方が外側に配置されている赤外線センサーを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回路特性に影響を与えず、また、基板の厚さを薄くすることなく、視野角の広い赤外線センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】赤外線センサー部の構成の説明図。
【図２】従来の赤外線センサーの構成の説明図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサーの説明図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る赤外線センサーの製造工程の説明図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサーの説明図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサーの製造工程の説明図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサーの製造工程の説明図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る赤外線センサーの製造工程の説明図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る赤外線センサーの説明図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る赤外線センサーの製造工程の説明図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る赤外線センサーの基板裏面側から見た構成の説明図。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る赤外線センサーの断面図。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る赤外線センサーの基板裏面側から見た構成の説明図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る赤外線センサーの断面図。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る赤外線センサーの断面図。
【図１６】本発明の第７の実施形態に係る赤外線センサーの断面図。
【図１７】従来の赤外線センサーの構成の説明図。
【図１８】本発明の第８の実施形態に係る赤外線センサーの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［第１の実施形態］
本実施形態においては、本発明の裏面照射型赤外線センサーの構成例について説明する。
【００１６】
本実施形態の赤外線センサーは裏面照射型の赤外線センサーである。そして、上面と、下面との間を貫通する貫通孔が形成された基板と、基板の上面側に形成され、貫通孔により基板と分離された赤外線吸収部と、赤外線吸収部の温度変化を検出する温度センサー部と、を有する。
【００１７】
貫通孔は、基板の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部と、第１の貫通孔構成部とは異なる１以上の他の貫通孔構成部と、が連通して構成されている。そして、基板の上面と垂直な面での貫通孔の断面形状において、第１の貫通孔構成部の内壁よりも、他の貫通孔構成部の内壁の方が外側に配置されていることを特徴とする。
【００１８】
具体的な構成について、図３を用いて説明する。
【００１９】
図３は、本実施形態の赤外線センサーを構成する基板１の上面（下面）と垂直な面であって、貫通孔を通る面で切断した場合の断面図を示している。
【００２０】
まず、本実施形態の赤外線センサーは裏面照射型の赤外線センサーであり、上面と下面との間を貫通する貫通孔１２を有する基板１と、基板１の上面中央部に赤外線センサー部１０、また、赤外線センサー部１０の周辺には周辺回路１１が形成されている。
【００２１】
赤外線センサー部１０は、例えば図１に示したように、基板１上に、赤外線吸収部３と温度センサー部４が形成された構成とすることができる。
【００２２】
そして、赤外線吸収部３は、基板１に形成された貫通孔１２により基板と分離されている、すなわち、その下部に貫通孔１２が配置され、基板１と接しない構成とすることができる。
【００２３】
赤外線吸収部３は赤外線を吸収する材料からなる薄膜であり、赤外線を吸収することにより温度変化を生じる材料であればよく、その材料は特に限定されるものではない。例えば、Ｓｉ酸化膜や層間膜、Ｓｉ窒化膜等を用いて構成することができる。また、赤外線吸収部３の裏面側（下面側）に別途、金黒等の赤外線吸収膜を形成しても良い。
【００２４】
温度センサー部４は、赤外線吸収部３で赤外線を吸収したことによる温度変化を検出する。温度センサー部４は、サーモパイル、ダイオード、ボロメータ、焦電体等の温度変動を検知できるものであればどのような方式のものでも良く、その構成は限定されるものではない。図１においては、サーモパイル型の温度センサー部４を示しており、温度センサー部４は第１のサーモパイル材料８と第２のサーモパイル材料９とが交互に接続された構成となっている。他方式の温度センサーを用いる場合も同様に、後述する断熱構造体２の薄膜部６上に温度センサーを形成することができる。
【００２５】
赤外線吸収部３及び温度センサー部４は、断熱構造体２上に形成することができる。
【００２６】
断熱構造体２は赤外線センサーの感度を高める目的で、基板1との熱絶縁性を向上するために形成されており、断熱構造体２の下部の基板１は例えばＩＣＰエッチング等の方法を用いて除去されている。断熱構造体２は、赤外線吸収部３と一体となった薄膜部６を中空状態に支持する構成であればよく、その具体的な構成は特に限定されるものではないが、例えば、図１（Ｂ）に示すように、梁部５で薄膜部６を中空状態に支持する構成とすることができる。開口部７は図１（Ｂ）に示すように四隅に設けられ、梁部５、薄膜部６の形状を決めている。
【００２７】
そして、本実施形態の赤外線センサーにおいては、基板１に形成される貫通孔１２が、基板１の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部１２１と、第１の貫通孔構成部とは異なる他の貫通孔構成部１２２と、の組み合わせによって構成されている。すなわち、両貫通孔構成部が連通して構成されている。なお、図３においては、他の貫通孔構成部１２２は１つであるが複数の他の貫通孔構成部により構成することもできる。
【００２８】
第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の形状については特に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、第１の貫通孔構成部及び他の貫通孔構成部の、前記基板の上面と垂直な面での断面形状において、第１の貫通孔構成部及び他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは曲面形状を有する構成とすることができる。また、第１の貫通孔構成部及び他の貫通孔構成部のうち少なくとも一つは矩形形状を有する構成とすることができる。
【００２９】
図３においては、第１の貫通孔構成部１２１の断面形状が矩形形状、他の貫通孔構成部（第２の貫通孔構成部）１２２の断面形状が曲面形状となっているが、係る形態に限定されるものではなく、例えば後述の各実施形態のように各種形状とすることができる。
【００３０】
なお、上述のように第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の具体的な形状は特に限定されるものではないが、例えば第１の貫通孔構成部１２１を円柱形状、他の貫通孔構成部１２２を半球形状とすることができる。
【００３１】
このように構成された貫通孔の断面形状において、図３に示すように、第１の貫通孔構成部１２１の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に配置されている。
【００３２】
貫通孔１２がこのような構成を有する場合、該赤外線センサーの視野角は、第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´、または、他の貫通孔構成部１２２の下端部１６、１６´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図３の場合には、第１の貫通孔構成部の下端部１５、１５´と赤外線センサー部１０とを結ぶ直線が内側になることから、該直線Ｆ、Ｇの間の角度Ｅが視野角となる。該直線上にない貫通孔構成部の下端部は、該直線よりも外側に位置することとなる。
【００３３】
貫通孔１２を以上のような構成とすることにより、赤外線センサーを構成する基板１は全体としてはその厚さを維持しながら、第１または他の貫通孔構成部の形状、高さを調整することによりその視野角を従来よりも拡げ、角度を自由に制御することが可能になる。
【００３４】
次に、本実施形態の赤外線センサーの貫通孔１２部分の製造方法について図４を用いて説明する。
【００３５】
図４（Ａ）は基板１上に赤外線センサー部１０と周辺回路１１が形成された状態であり、これらは、例えば通常のＩＣ、ＬＳＩ等と同様の半導体製造プロセスにより形成することができる。
【００３６】
図４（Ｂ）は、基板１の裏面側に開口を形成するためのマスク１７を形成した状態である。マスク材料としては特に限定されるものではないが、例えば、レジストや感光性ポリイミド、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料が使用できる。
【００３７】
図４（Ｃ）は他の貫通孔構成部１２２を、等方性エッチングを用いて形成した状態である。エッチングガスとしては、ＳＦ６やＸｅＦ２等のガスが使用できる。等方性エッチングを用いた場合、他の貫通孔構成部１２２の断面形状は曲面形状となる。
【００３８】
図４（Ｄ）はさらにマスク１７を用いて異方性エッチングを行い、第１の貫通孔構成部１２１を形成した状態である。異方性エッチングの具体的な方法は特に限定されるものではないが、例えばＩＣＰエッチングやＲＩＥ等の異方性エッチングが使用できる。
【００３９】
図４（Ｅ）は裏面に形成したマスク１７を除去した後の最終形状を示す図である。第１の貫通孔構成部１２１のサイズは、既述のように、赤外線センサー部１０のサイズによりその最大径は決まっている。このため、赤外線センサーの視野角は他の貫通孔構成部１２２の形状、すなわち、深さや、内壁の位置を、図３を用いて説明したように制御することによって調整することができる。
【００４０】
また、他の貫通孔構成部１２２の形状は図３、４ではおおよそ半球形状のものを示したが、特に形状は限定されず、図３で示した各貫通孔構成部の位置関係が得られていればよい。図４で示した方法では、２回のエッチングにおいて同じ形状のマスクを用いることができるため、裏面に形成するマスクが一回のみでよいので、製造工程が簡略化できる。
【００４１】
以上、本実施形態の赤外線センサーについて説明してきたが、本実施形態の赤外線センサーにおいては、回路特性に影響を与えず、また、基板の厚さを薄くすることなく、従来の裏面照射型赤外線センサーと比較して、その視野角を拡げることができる。
［第２の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【００４２】
本実施形態の赤外線センサーは、第１の貫通孔構成部１２１及び他の貫通孔構成部１２２の、基板１の上面と垂直な面での断面形状において、第１の貫通孔構成部１２１及び他の貫通孔構成部１２２は矩形形状を有することを特徴とする。
【００４３】
具体的な構成について、図５を用いて説明する。
【００４４】
図５は本実施形態の赤外線センサーを構成する基板１の上面（下面）と垂直な面であって、貫通孔を通る面で切断した場合の断面図を示している。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態の赤外線センサーの貫通孔１２は、基板１の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部１２１と、第１の貫通孔構成部１２１とは異なる他の貫通孔構成部１２２と、の組み合わせにより構成されている。すなわち、両者が連通して貫通孔が構成されている。なお、本実施形態においては、第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２共に矩形形状を有しているが、サイズが異なっており、その形状は異なるものといえる。また、本実施形態においても他の貫通孔構成部１２２は１つであるが複数の他の貫通孔構成部により構成することもできる。
【００４６】
なお、第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の具体的な形状は特に限定されるものではないが、例えば第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の形状を円柱形状とすることができる。
【００４７】
このように構成された貫通孔の断面形状において、図５に示すように、第１の貫通孔構成部１２１の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に配置されている。
【００４８】
貫通孔１２がこのような構成を有する場合、該赤外線センサーの視野角は、第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´、または、他の貫通孔構成部１２２の下端部１６、１６´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図５の場合には、第１の貫通孔構成部の下端部１５、１５´と赤外線センサー部１０とを結ぶ直線が内側になることから、該直線Ｆ、Ｇの間の角度Ｅが視野角となる。該直線上にない他の貫通孔構成部の下端部１６、１６´は、該直線よりも外側に位置することとなる。
【００４９】
貫通孔１２を以上のような構成とすることにより、赤外線センサーを構成する基板１は全体としてはその厚さを維持しながら、第１または他の貫通孔構成部の形状、高さを調整することによりその視野角を従来よりも拡げ、角度を自由に制御することが可能になる。
【００５０】
他の構成については第１の実施形態で説明した赤外線センサーと同様の構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
次に、本実施形態の赤外線センサーの貫通孔１２部分の製造方法について図６を用いて説明する。
【００５２】
図６（Ａ）は基板１上に赤外線センサー部１０と周辺回路１１が形成された状態であり、これらは、例えば通常のＩＣ、ＬＳＩ等と同様の半導体製造プロセスにより形成することができる。
【００５３】
図６（Ｂ）は、基板１の裏面側に開口を形成するためのマスク２０を形成した状態である。マスク材料としては特に限定されるものではないが、例えば、レジストや感光性ポリイミド、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料が使用できる。
【００５４】
図６（Ｃ）は他の貫通孔構成部１２２を、異方性エッチングを用いて形成した状態である。エッチング方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ＩＣＰエッチングやＲＩＥ等を使用できる。エッチングガスとしては、例えば、ＳＦ６やＸｅＦ２等のガスが使用できる。異方性エッチングを用いた場合、他の貫通孔構成部１２２の断面形状は矩形状となる。
【００５５】
図６（Ｄ）は他の貫通孔構成部１２２の底にさらに第１の貫通孔構成部１２１を形成するためのマスク２１を形成した状態である。マスク２１は、マスク２０を除去せずに該マスク２０上からダブルコートしても良いし、マスク２０を一度除去した後に改めて作成しても良い。ここではダブルコートの方式を示している。マスク材料としては特に限定されるものではないが、例えば、レジストや感光性ポリイミド、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料を使用できる。なお、他の貫通孔構成部１２２の底にパターニングするため、スプレーコーター等の段差部に対してマスク材料等を容易に塗布できる装置を使用してマスクを形成することが好ましい。
【００５６】
図６（Ｅ）は第１の貫通孔構成部１２１を、異方性エッチングを用いて形成した状態である。エッチング方法としては特に限定されるものではないが、例えばＩＣＰエッチングやＲＩＥ等が使用できる。エッチングガスとしては、例えば、ＳＦ６やＸｅＦ２等のガスが使用できる。
【００５７】
図６（Ｆ）は裏面に形成したマスク２０、２１を除去した後の最終形状を示す図である。第１の貫通孔構成部１２１のサイズは、既述のように、赤外線センサー部１０のサイズによりその最大径は決まっている。このため、赤外線センサーの視野角は他の貫通孔構成部１２２の形状、すなわち、深さや、内壁の位置を、図５を用いて説明したように制御することによって調整することができる。
【００５８】
また、他の貫通孔構成部１２２の形状は図６では長方形形状のものを示したが、テーパー形状などでもよく、各貫通孔構成部の形状が、図５を用いて説明した形状となっていればよく、長方形形状に限定されるものではない。
【００５９】
本実施形態の赤外線センサーの製造方法の他の構成例について図７を用いて説明する。
【００６０】
ここで説明する本実施形態の赤外線センサーの製造方法は、例えば以下の工程を有することができる。
【００６１】
原料基板（基板）１の上面側に、赤外線吸収部と、温度センサー部とが形成された被加工体を準備する被加工体準備工程を有することができる。なお、原料基板１とは貫通孔が形成される前の基板を意味している。
【００６２】
そして原料基板１の下面側に、貫通孔を形成する部分に凹部２２１が形成され、凹部２２１は深さの異なる部分を含むマスク２２を形成するマスク形成工程を有することができる。
【００６３】
さらに、マスク２２を用いて原料基板１のエッチングを行い、第１の貫通孔構成部１２１に対応した箇所に第１の凹部を形成する第１のエッチング工程を有することができる。また、第１の貫通孔構成部１２１、及び他の貫通孔構成部１２２を形成する第２のエッチング工程と、を有することができる。
【００６４】
図７（Ａ）は被加工体準備工程後の状態を示しており、原料基板（以下、単に「基板」とも記載する）１上に赤外線吸収部や、温度センサー部を含む赤外線センサー部１０と周辺回路１１と、が形成された状態である。これらは、例えば通常のＩＣ、ＬＳＩ等と同様の半導体製造プロセスにより形成することができる。
【００６５】
図７（Ｂ）はマスク形成工程後の状態を示しており、基板１の裏面側に貫通孔を形成するためのマスク２２を形成した状態である。マスク材料としては特に限定されるものではないが、例えば、レジストや感光性ポリイミド、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料が使用できる。
【００６６】
マスク２２には図７（Ｂ）に示したように貫通孔を形成する部分に対応して凹部２２１を形成することができる。凹部２２１は深さが異なる部分を含むことができる。すなわち、凹部２２１の底面は凹凸形状を有することができる。
【００６７】
マスク２２に形成する凹部２２１の形状としては、図７（Ｂ）に示したように例えば第１の貫通孔構成部１２１を形成する部分に対応する箇所と、それ以外の箇所とで深さが異なるように構成できる。すなわち、例えば凹部２２１は形成する貫通孔の形状にあわせた形状とすることができる。このため、マスク２２は、基板１の裏面側のうち、全くエッチングを行わない領域についてはマスク２２を厚く形成し、貫通孔を形成する部分はその開口深さに応じてマスク２２に凹部２２１を形成できる。
【００６８】
具体的には例えば図７（Ｂ）に示したように第１の貫通孔構成部１２１を形成する部分に対応する箇所は凹部２２１の深さを最も深くすることができる。図７（Ｂ）に示した例ではマスク２２の第１の貫通孔構成部１２１に対応した箇所には、マスク２２が全く配置されていない、すなわち基板１の裏面側が露出した状態となっている。ただし、係る形態に限定されるものではなく、凹部２２１の最も深い部分についてもマスク２２が配置されていてもよい。
【００６９】
図７（Ｃ）は、マスク形成工程で形成したマスク２２を用いて第１のエッチング工程を実施した後の状態を示している。第１のエッチング工程では、マスク２２を用いて基板１の裏面について例えば異方性エッチングを行うことができる。第１のエッチング工程は、例えばマスク２２の凹部２２１のうち２番目に深い部分に配置されていたマスクが除去されるまで実施することができる。第１のエッチング工程では、マスク２２に形成した凹部２２１のうち最も深い部分に対応した箇所に第１の凹部１２１´を形成することができる。またエッチングの際、マスク２２の凹部２２１のうち、２番目に深かった箇所についてマスク２２が除去されるため、基板１の裏面の一部である基板面１´が露出した状態となる。
【００７０】
第１の凹部１２１´の深さはマスク２２に形成した凹部２２１のうち、２番目に深い部分のマスク２２の厚さ、すなわち図７（Ｂ）の場合、凹部２２１内に残存していたマスク２２の厚さに依存する。このため、凹部２２１内の２番目に深い部分のマスク２２の厚さが厚いほど第１の凹部１２１´は深くなり、凹部２２１内の２番目に深い部分のマスク２２の厚さが薄いほど第１の凹部１２１´は浅くなる。
【００７１】
第１のエッチング工程、第２のエッチング工程で実施するエッチング方法は特に限定されるものではないが、例えば、ＩＣＰエッチングやＲＩＥ等を好ましく用いることができる。また、エッチングガスとしてはＳＦ６やＸｅＦ２等のガスを好ましく用いることができる。
【００７２】
図７（Ｄ）は第２のエッチング工程を実施した後の状態を示している。すなわち、図７（Ｃ）の状態からさらにエッチングを進め、図７（Ｃ）で形成された第１の凹部１２１´がさらに深くなり基板１を貫通し、貫通孔形状となっている。また、上述のように図７（Ｃ）の時点で基板面１´が露出した部分についてもエッチングにより第２の凹部が形成される。これにより、第１の貫通孔構成部１２１、及び他の貫通孔構成部１２２を形成できる。
【００７３】
第２の凹部の深さはマスク２２に形成した凹部２２１のうち２番目に深い部分のマスク２２の厚さに依存し、第１の凹部１２１´の深さと相関を有する。
【００７４】
なお、ここでは第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程とを説明の便宜上分けて説明したが、第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程とは分けることなく１つの（一度の）エッチング工程として実施することができる。
【００７５】
図７（Ｅ）は、第２のエッチング工程を実施後、基板１の裏面に形成したマスク２２を除去した後の最終形状を示す図である。第１の貫通孔構成部１２１のサイズは、赤外線センサー部１０のサイズで決まっているので、視野角は他の貫通孔構成部１２２の開口幅及び深さを制御することによって調整できる。
【００７６】
なお、ここでは、本実施形態の赤外線センサーの製造方法を例に説明したため、図７では他の貫通孔構成部１２２の断面形状としておおよそ矩形形状のものを示したが係る形状に限定されるものではなく、例えばテーパー形状等とすることもできる。本実施形態で説明した赤外線センサーの製造方法で形成する貫通孔の形状は特に限定されるものではなく、他の実施形態で説明する各種形態にも適用することができる。
【００７７】
また、図７（Ｂ）では対称な開口部形状を形成するためのマスク２２のパターンを示したが、マスク２２の薄い部分を片側のみ厚さや幅を変更することもできる。マスク２２の一部について厚さや幅を変更することにより、形成する貫通孔を非対称な形状とすることもできる。
【００７８】
基板１に形成する貫通孔の数は１つに限定されるものではなく、後述するように１つの基板１に複数の貫通孔を形成することもできる。例えば、図７（Ｂ）において、マスク２２に複数の凹部２２１を形成し、第１、第２のエッチング工程を実施することにより１つの基板１に複数の貫通孔を形成できる。貫通孔の形状は、マスク２２に形成した凹部２２１の形状によることから、複数の貫通孔を同時に形成する場合であっても貫通孔の形状は個々に制御することができる。
【００７９】
また、図７を用いて説明した赤外線センサーの製造方法の他の構成例において、第１のエッチング工程後、第２のエッチング工程を実施する前に、前記マスクの一部を除去するマスク除去工程をさらに有することができる。この場合の赤外線センサーの製造方法の構成例について図８を用いて説明する。なお、上述した赤外線センサーの製造方法と共通する部分については一部説明を省略する。
【００８０】
図８（Ａ）は図７（Ａ）と同様に、被加工体準備工程後の状態を示しており、基板１上に赤外線吸収部や、温度センサー部を含む赤外線センサー部１０と周辺回路１１と、が形成された状態である。
【００８１】
図８（Ｂ）は図７（Ｂ）と同様にマスク形成工程後の状態を示しており、基板１の裏面側に貫通孔を形成するためのマスク２３を形成した状態である。
【００８２】
マスク２３には図８（Ｂ）に示したように貫通孔を形成する部分に対応して凹部２３１を形成することができる。凹部２３１については図７（Ｂ）の凹部２２１と同様に深さが異なる部分を含むことができる。凹部２３１については図７（Ｂ）を用いて説明した場合と同様に構成することができるためここでは説明を省略する。
【００８３】
図８（Ｃ）はマスク形成工程で形成したマスク２３を用いて第１のエッチング工程を実施した後の状態を示している。第１のエッチング工程では、マスク２３を用いて基板１の裏面について例えば異方性エッチングを行うことができる。ただし、図７（Ｃ）の場合と異なり、ここでの第１のエッチング工程では、マスク２３に形成した凹部２３１のうち、２番目に深い部分のマスクが完全になくなる直前までエッチングを実施することが好ましい。なお、この際形成する第１の凹部１２１´の深さが所望の深さとなるように、マスク形成工程において凹部２３１の深さ、形状を調整しておくことが好ましい。
【００８４】
第１のエッチング工程を実施した段階で、凹部２３１の最も深かった部分、すなわち図８（Ｂ）においてマスク２３から基板１が露出していた部分に第１の凹部１２１´が形成される。第１の凹部１２１´の深さはエッチングを行った時間に依存することとなる。
【００８５】
図８（Ｄ）は図８（Ｃ）の状態からマスク２２の一部を除去するマスク除去工程を実施した後の状態を示している。マスク除去工程においては図８（Ｄ）に示すように凹部２３１内に残ったマスクを除去することができ、例えば基板１の裏面の一部である基板面１´が露出するまで凹部２３１内のマスクを除去することが好ましい。基板面１´が露出した時点でマスク除去工程を止め、マスク２３のうち厚い部分は残るように実施することが好ましい。
【００８６】
図８（Ｅ）は図８（Ｄ）の状態から、第２のエッチング工程を実施した後の状態を示している。すなわち、図８（Ｄ）の状態からさらにエッチングを進め、図８（Ｃ）で形成された第１の凹部１２１´がさらに深くなり基板１を貫通し、貫通孔形状となっている。また、マスク除去工程後の図８（Ｄ）の時点で基板面１´が露出した部分についてもエッチングにより第２の凹部が形成される。これにより、第１の貫通孔構成部１２１、及び他の貫通孔構成部１２２を形成できる。
【００８７】
図８（Ｆ）は、第２のエッチング工程を実施後、基板１の裏面に形成したマスク２２を除去した後の最終形状を示す図である。第１の貫通孔構成部１２１のサイズは、赤外線センサー部１０のサイズで決まっているので、視野角は他の貫通孔構成部１２２の開口幅及び深さを制御することによって調整できる。
【００８８】
図７を用いて説明した赤外線センサーの製造方法では、第１のエッチング工程において、エッチングにより凹部に形成したマスクを除去して基板面１´を露出させた（図７（Ｃ））。係る赤外線センサーの製造方法では第１のエッチング工程と、第２のエッチング工程と、を例えば１つのエッチング工程として連続して実施できるため、生産性を高めることができる。しかし、エッチングにより凹部に形成したマスクを除去して基板面１´を露出させる場合、エッチング面内でのばらつきや、マスク２２の厚さムラなどにより、基板面１´を均一に露出できず、露出の早い部分と遅い部分とを生じる場合がある。基板面１´が均一に露出できない場合、他の貫通孔構成部１２２の底面が針状又は凹凸の多い形状となる場合がある。
【００８９】
これに対して、図８を用いて説明した赤外線センサーの製造方法においては、第１のエッチング工程を実施した後、一旦エッチング工程を中断し、マスク除去工程を実施している。このようにマスク除去工程を実施した場合、基板面１´を均一に露出することができ、他の貫通孔構成部１２２の底面１２２１が針状や凹凸の多い形状となることをより確実に防ぎ、平らな面による貫通孔を形成することができる。
［第３の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【００９０】
本実施形態の赤外線センサーは、第１の貫通孔構成部１２１及び他の貫通孔構成部１２２の、基板１の上面と垂直な面での断面形状において、第１の貫通孔構成部１２１及び他の貫通孔構成部１２２のうち少なくとも一つは台形形状を有している。また、第１の貫通孔構成部１２１及び他の貫通孔構成部１２２のうち少なくとも一つは矩形形状を有している。
【００９１】
具体的な構成について、図９を用いて説明する。
【００９２】
図９は本実施形態の赤外線センサーを構成する基板１の上面（下面）と垂直な面であって、貫通孔を通る面で切断した場合の断面図を示している。
【００９３】
図９に示すように、本実施形態の赤外線センサーの貫通孔１２は、基板１の上面に開口部を有する第１の貫通孔構成部１２１と、第１の貫通孔構成部１２１とは異なる他の貫通孔構成部１２２と、の組み合わせにより構成されている。すなわち、両者が連通して貫通孔が構成されている。なお、本実施形態においては、第１の貫通孔構成部１２１の形状が矩形形状、他の貫通孔構成部１２２の形状が台形形状となっている。なお、本実施形態においても他の貫通孔構成部１２２は１つであるが複数の他の貫通孔構成部により構成することもできる。また、上記のように第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の少なくとも１つが矩形形状であり、少なくとも１つが台形形状であれば良く、図９に示した形態に限定されるものではない。
【００９４】
なお、第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の具体的な形状は特に限定されるものではないが、例えば第１の貫通孔構成部１２１を円柱形状、他の貫通孔構成部１２２を円錐台形状とすることができる。
【００９５】
このように構成された貫通孔の断面形状において、図９に示すように、第１の貫通孔構成部１２１の内壁よりも、前記他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に配置されている。
【００９６】
貫通孔１２がこのような構成を有する場合、該赤外線センサーの視野角は、第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´、または、他の貫通孔構成部１２２の下端部１６、１６´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図９の場合には、第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´と赤外線センサー部１０とを結ぶ直線が内側になることから、該直線Ｆ、Ｇの間の角度Ｅが視野角となる。該直線上にない他の貫通孔構成部の下端部１６、１６´は、該直線よりも外側に位置することとなる。
【００９７】
貫通孔１２を以上のような構成とすることにより、赤外線センサーを構成する基板１は全体としてはその厚さを維持しながら、第１または他の貫通孔構成部の形状、高さを調整することによりその視野角を従来よりも拡げ、角度を自由に制御することが可能になる。
【００９８】
他の構成については第１の実施形態で説明した赤外線センサーと同様の構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【００９９】
次に、本実施形態の赤外線センサーの貫通孔１２部分の製造方法について図１０を用いて説明する。
【０１００】
図１０（Ａ）は基板１上に赤外線センサー部１０と周辺回路１１が形成された状態であり、これらは、例えば通常のＩＣ、ＬＳＩ等と同様の半導体製造プロセスにより形成することができる。
【０１０１】
図１０（Ｂ）は、基板１の裏面側に開口を形成するためのマスク２４を形成した状態である。ここでは、マスク２４に形成された開口を結晶異方性ウェットエッチングで形成するためマスク材料としては特に限定されるものではないが、例えば、アルカリ耐性のあるレジストやＳｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料が使用できる。
【０１０２】
図１０（Ｃ）は他の貫通孔構成部１２２を、結晶異方性ウェットエッチングを用いて形成した状態である。エッチャントとしては特に限定されるものではないが、例えばＫＯＨ、ＴＭＡＨ等のアルカリ系の溶液が使用できる。結晶異方性ウェットエッチングを用いることにより、他の貫通孔構成部１２２の断面形状を台形形状とすることができる。
【０１０３】
図１０（Ｄ）は他の貫通孔構成部１２２の底にさらに第１の貫通孔構成部１２１を形成するためのマスク２５を形成した状態である。マスク２５は、マスク２４を除去せずにダブルコートしても良いし、マスク２４を一度除去した後に改めて作成しても良い。図１０（Ｄ）ではダブルコートの方式を示している。マスク材料としては特に限定されるものではないが、例えばレジストや感光性ポリイミド、Ｓｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の材料が使用できる。
【０１０４】
なお、他の貫通孔構成部１２２の底にパターニングするため、スプレーコーター等の段差部に対してマスク材料等を容易に塗布できる装置を使用してマスクを形成することが好ましい。
【０１０５】
図１０（Ｅ）は第１の貫通孔構成部１２１を、異方性エッチングを用いて形成した状態である。エッチング方法としては特に限定されるものではないが、例えばＩＣＰエッチングやＲＩＥ等が使用できる。エッチングガスとしては、例えば、ＳＦ６やＸｅＦ２等のガスが使用できる。
【０１０６】
図１０（Ｆ）は裏面に形成したマスク２４、２５を除去した後の最終形状を示す図である。第１の貫通孔構成部１２１のサイズは、既述のように、赤外線センサー部１０のサイズによりその最大径は決まっている。このため、赤外線センサーの視野角は他の貫通孔構成部１２２の形状、すなわち、深さや、内壁の位置を、図９を用いて説明したように制御することによって調整することができる。
［第４の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【０１０７】
本実施形態の赤外線センサーは、基板の上面と垂直な一の面における貫通孔の断面形状において求められる赤外線センサーの視野角と、基板の上面、及び、前記一の面と垂直な面における貫通孔の断面形状において求められる赤外線センサーの視野角とが異なる。
【０１０８】
この点について、図１１、図１２を用いて説明する。
【０１０９】
図１１は、本実施形態の赤外線センサーを基板裏面側から見た図、すなわち、赤外線センサーの基板側から見た図を示している。そして、図１２（Ａ）が、図１１におけるＨ−Ｈ´線における断面図、図１２（Ｂ）が、図１１におけるＩ−Ｉ´線における断面図をそれぞれ示している。
【０１１０】
本実施形態の赤外線センサーにおいては、赤外線センサーの視野角を図１１における水平方向であるＨ−Ｈ´線断面と、垂直方向であるＩ−Ｉ´線断面と、で異なる角度としたことを特徴とする。
【０１１１】
まず、本実施形態の赤外線センサーにおいても、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の貫通孔構成部１２１と、他の貫通孔構成部１２２とが組み合わされて貫通孔が構成されている。すなわち、複数の貫通孔構成部が連通して貫通孔が形成されている。
【０１１２】
この際、図１２に示すように、基板上面と垂直な一の面（例えばＨ−Ｈ´線断面図）、及び、基板上面及び該一の面と垂直な面（例えばＩ−Ｉ´線断面図）において、第１の貫通孔構成部１２１の内壁より他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に位置している。また、Ｈ−Ｈ´線断面図と、Ｉ−Ｉ´線断面図とで、貫通孔構成部の形状が異なるように形成されているため、後述のように、水平方向（例えばＨ−Ｈ´線断面の方向）と垂直方向（例えばＩ−Ｉ´線断面の方向）とで視野角が異なるように構成されている。
【０１１３】
そして、図１２（Ａ）に示すように赤外線センサーのＨ−Ｈ´断面での視野角をJとすると、該視野角を決める第１の貫通孔構成部１２１の下端部２６、２６´、他の貫通孔構成部１２２の下端部２７、２７´のうち少なくとも一方が直線K上に位置している。そして、直線K上にない交点は視野角Jの外側に位置するように他の貫通孔構成部１２２の形状が制御されている。
【０１１４】
また、赤外線センサーのＩ−Ｉ´断面での視野角をＥとすると、該視野角を決める第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´、他の貫通孔構成部１２２の下端部１６、１６´のうち少なくとも一方が直線F上に位置している。そして、直線Ｆ上にない交点は視野角Ｅの外側に位置するように他の貫通孔構成部１２２の形状が制御されている。
【０１１５】
さらに、本実施形態の赤外線センサーにおいては、図１２からも分かるように、図１１で見た場合の水平方向であるＨ−Ｈ´線断面図での視野角と、垂直方向であるＩ−Ｉ´線断面図での視野角が異なるように構成されている。
【０１１６】
このような構成にすることで、水平方向と垂直方向で視野角の異なるセンサーを形成することが可能である。また、水平方向と垂直方向で視野角（画角）の異なるレンズとセンサーを組み合わせて使用する場合に、本実施例の形態が特に有効である。
【０１１７】
なお、本実施形態においては、貫通孔の断面形状が、矩形形状の貫通孔構成部と、曲線形状の貫通孔構成部を組み合わせた第１の実施形態で説明した形態を用いて説明したが係る形態に限定されるものではない。第２、第３の実施形態で説明した各形態の赤外線センサーにおいても同様に、貫通孔構成部の形状を制御することにより、水平方向と、垂直方向で視野角の異なる構成とすることができる。
【０１１８】
ここまで本実施形態の赤外線センサーの構成について説明したが、他の構成については第１の実施形態で説明した赤外線センサーと同様の構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【０１１９】
本実施形態で説明した赤外線センサーの製造方法に関しては第１〜第３の実施形態で説明した製造方法と同様の製造方法を用いることができるため、ここでは省略する。
［第５の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【０１２０】
本実施形態の赤外線センサーは、第１の方向における開口の大きさは第１の貫通孔構成部より他の貫通孔構成部の方が大きくなっている。そして、第１の方向に直交する第２の方向における開口の大きさは第１の貫通孔構成部と他の貫通孔構成部とで等しくなっている。
【０１２１】
本実施形態の赤外線センサーにおいては、例えば水平方向と垂直方向で同じ開口の大きさ（開口幅）の第１の貫通孔構成部を形成した際に、赤外線センサーの視野角を垂直方向と水平方向で異なる角度とすることができる。なお、第１の貫通孔構成部、他の貫通孔構成部の水平方向（第１の方向）、垂直方向（第２の方向）の開口の大きさとは、基板１の下面側（裏面側）から見た場合の第１の貫通孔構成部、他の貫通孔構成部の例えば水平方向、垂直方向の開口幅を意味している。
【０１２２】
本実施形態の赤外線センサーについて、図１３、図１４を用いて説明する。
【０１２３】
図１３は、本実施形態の赤外線センサーを基板下面側（裏面側）から見た図、すなわち、赤外線センサーの基板１側から見た図を示している。そして、図１４（Ａ）が、図１３における水平方向（第１の方向）であるＨ−Ｈ´線における断面図、図１４（Ｂ）が、図１３における垂直方向（第２の方向）Ｉ−Ｉ´線における断面図をそれぞれ示している。
【０１２４】
まず、本実施形態の赤外線センサーにおいても、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の貫通孔構成部１２１と、他の貫通孔構成部１２２とが組み合わされて貫通孔が構成されている。すなわち、複数の貫通孔構成部が連通して貫通孔が形成されている。
【０１２５】
この際、図１４に示すように、基板上面と垂直な一の面（例えば図１４（Ａ））において、第１の貫通孔構成部１２１の内壁より他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に位置している。
【０１２６】
図１４（Ａ）に示すように赤外線センサーの水平方向のＨ−Ｈ´断面での視野角をＪとすると該視野角Ｊは、第１の貫通孔構成部１２１の下端部２８、２８´、または他の貫通孔構成部１２２の下端部２９、２９´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図１４（Ａ）の例では、視野角Ｊを規定する直線Ｋ、Ｌ上に下端部２８、２８´、２９、２９´が位置している。
【０１２７】
また、赤外線センサーの垂直方向のＩ−Ｉ´断面での視野角をＮとすると、該視野角Ｎは赤外線センサー部１０と貫通孔１２の開口部の頂点３０、３０´によって決まっている。これはセンサー視野角を最も狭くした場合の形状である。
【０１２８】
本実施形態の赤外線センサーは、基板の上面と垂直な一の面における貫通孔の断面形状において求められる赤外線センサーの視野角と、基板の上面、及び、一の面と垂直な面における貫通孔の断面形状において求められる赤外線センサーの視野角とが異なっている。
【０１２９】
このように、水平方向と垂直方向とで片方向のみ第１の貫通孔構成部１２１の開口部の大きさ（長さ）と、他の貫通孔構成部１２２の開口部大きさ（長さ）と、を異なるように構成することができる。また、第４の実施形態で説明したように水平方向と垂直方向とで第１の貫通孔構成部１２１の開口部の大きさ（長さ）と、他の貫通孔構成部１２２の開口部の大きさ（長さ）をそれぞれ異なるように構成することもできる。
【０１３０】
水平方向と垂直方向とで開口部の形状を変えることで、自由に視野角を制御することができる。また、例えば図１３、図１４では、水平方向の開口部の形状が赤外線センサー部１０を挟んで左右で対称な開口サイズを有しているが、係る形態に限定されず、後述のように左右で開口サイズを異なるように構成することもできる。この場合、水平方向で異なる視野角を持たせることが可能となる。垂直方向においても同様の制御が可能である。
また、貫通孔の基板１の裏面側での開口部の形状は図１３に示したような直線的な形状のみではなく、曲線的な形状としても良い。例えば図１３に示した第１の貫通孔構成部１２１の開口部に対し、他の貫通孔構成部１２２の開口部が円形となるように形成することで、全方位に対し同等の視野角を得ることも可能である。
【０１３１】
ここまで本実施形態の赤外線センサーの構成について説明したが、他の構成については第１の実施形態で説明した赤外線センサーと同様の構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【０１３２】
本実施形態で説明した赤外線センサーの製造方法に関しては第１〜第３の実施形態で説明した製造方法と同様の製造方法を用いることができるため、ここでは省略する。また、水平方向と垂直方向で視野角の異なるレンズとセンサーを組み合わせて使用する場合に、本実施例の赤外線センサーの形態が特に有効である。
［第６の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【０１３３】
本実施形態の赤外線センサーは、第１の方向及び第１の方向に直交する第２の方向において、開口の大きさは第１の貫通孔構成部より他の貫通孔構成部の方が大きく構成することができる。
【０１３４】
そして、基板の上面と垂直でかつ第２の方向に平行な貫通孔の断面形状において、第１の貫通孔構成部の一側の側面と他の貫通孔構成部の一側の測面は第２の方向における第１の位置で連続している。また、第１の貫通孔構成部の他側の側面は第２の方向における第２の位置に位置し、他の貫通孔構成部の他側の側面は第２の方向における第３の位置に位置する。なお、第１の貫通孔構成部、他の貫通孔構成部の水平方向（第１の方向）、垂直方向（第２の方向）の開口の大きさとは、基板１の下面側（裏面側）から見た場合の第１の貫通孔構成部、他の貫通孔構成部の例えば水平方向、垂直方向の開口幅を意味している。
【０１３５】
本実施形態の赤外線センサーについて、図１５を用いて説明する。
【０１３６】
図１５（Ａ）は基板１の上面と垂直で、かつ水平方向（第１の方向）と平行な面での断面図を示している。図１５（Ｂ）は基板１の上面と垂直で、かつ垂直方向（第２の方向）と平行な面での断面図を示している。
【０１３７】
本実施形態の赤外線センサーにおいても、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の貫通孔構成部１２１と、他の貫通孔構成部１２２とが組み合わされて貫通孔が構成されている。すなわち、複数の貫通孔構成部が連通して貫通孔が形成されている。
【０１３８】
この際、図１５（Ａ）に示すように、基板上面と垂直な一の面において、第１の貫通孔構成部１２１の内壁より他の貫通孔構成部１２２の内壁の方が外側に位置している。
【０１３９】
図１５（Ａ）に示すように赤外線センサーの水平方向（第１の方向）での視野角をＪとすると、該視野角Ｊは、第１の貫通孔構成部１２１の下端部３１、３１´、または他の貫通孔構成部１２２の下端部３２、３２´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図１５（Ａ）の例では、直線Ｋ、Ｌ上に下端部３１、３１´、３２、３２´が位置している。
【０１４０】
また、図１５（Ｂ）に示すように、赤外線センサーの垂直方向（第２の方向）と平行な面での断面においては、第１の貫通孔構成部１２１の一側の側面と他の貫通孔構成部１２２の一側の側面は第２の方向における第１の位置３５で連続している。また、第１の貫通孔構成部１２１の他側の側面は第２の方向における第２の位置３６に位置し、他の貫通孔構成部１２２の他側の側面は第２の方向における第３の位置３７に位置する。この際、第２の位置３６と第３の位置３７とは図１５（Ｂ）に示すように位置が異なっており、例えば第３の位置３７の方が第２の位置３６よりも外側に位置している。すなわち、赤外線センサーの垂直方向と平行な面での断面において、他の貫通孔構成部１２２は赤外線センサー部１０を通り基板１の上面と垂直な直線を軸とした場合、非対称な形状となっている。
【０１４１】
そして、赤外線センサーの垂直方向での視野角をＮとすると、該視野角Ｎは、第１の貫通孔構成部１２１の下端部３３、３３´、または他の貫通孔構成部１２２の下端部３４、３４´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により規定される。図１４（Ｂ）の例では、下端部３４、３４´それぞれと赤外線センサー部１０とを結ぶ直線により視野角Ｎが規定される。
【０１４２】
本実施形態の赤外線センサーは、基板の上面と垂直な一の面における貫通孔の断面形状において求められる視野角と、基板の上面及び、一の面と垂直な面における貫通孔の断面形状において求められる視野角とを図１５に示したように異なるように構成できる。また、両視野角は同じになるように構成することもできる。
【０１４３】
このように、水平方向と垂直方向とで開口部の形状を変えることで、自由に視野角を制御することができる。また、図１５（Ｂ）に示したように、赤外線センサー部１０を通り基板１の上面と垂直な直線を挟んで左右で非対称な開口形状（サイズ）を有することにより、垂直方向の任意の位置、範囲に視野角を持たせることが可能となる。ここでは、垂直方向について赤外線センサー部１０を挟んで左右で非対称な形状としたが、係る形態に限定されるものではなく、水平方向においても同様の制御が可能である。
【０１４４】
ここまで本実施形態の赤外線センサーの構成について説明したが、他の構成については第１の実施形態で説明した赤外線センサーと同様の構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【０１４５】
本実施形態で説明した赤外線センサーの製造方法に関しては第１〜第３の実施形態で説明した製造方法と同様の製造方法を用いることができるため、ここでは省略する。
［第７の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【０１４６】
本実施形態の赤外線センサーは、第１〜第６の実施形態で説明した貫通孔とは別に、基板の上面と下面とを貫通する他の貫通孔をさらに備え、他の貫通孔は、基板の上面と平行な面での断面形状が一定とすることができる。
【０１４７】
すなわち、第１〜第６の実施形態で説明した第１の貫通孔構成部と他の貫通孔構成部が連通して構成された貫通孔を第１の貫通孔とした場合、第１の貫通孔に加え、貫通孔の基板の上面と平行な面での断面形状が一定である第２の貫通孔をさらに備えることができる。
【０１４８】
本実施形態の赤外線センサーの構成について図１６を用いて説明する。
【０１４９】
本実施形態の赤外線センサーにおいては、図１６に示したように第１の赤外線センサー部１０１と、第２の赤外線センサー部１０２とを有することができ、各赤外線センサー部に対して貫通孔が形成されている。なお、図１６では周辺回路については記載を省略しているが、各赤外線センサー部の周辺に他の実施形態で説明したように配置することができる。そして、第１の赤外線センサー部１０１の周辺部分については、これまで第１〜第６の実施形態で説明したものと同様の構成とすることができる。すなわち、第１の赤外線センサー部１０１の下部に設けられた貫通孔（第１の貫通孔）は、第１の貫通孔構成部１２１と、他の貫通孔構成部１２２と、が連通して構成することができる。第１の貫通孔構成部１２１、他の貫通孔構成部１２２の構成については上述のように第１〜第６の実施形態で説明した構成とすることができるため、ここでは説明を省略する。
【０１５０】
そして、第２の赤外線センサー部１０２の下部に設けられた貫通孔（他の貫通孔、第２の貫通孔）３８は基板１の下面側に向かって拡大する形状とはせず、基板１と平行な面での断面形状が一定になるように構成することができる。すなわち、貫通孔３８は柱状形状を有することができる。
【０１５１】
このように１つの基板上に複数の赤外線センサー部を形成し、それぞれの赤外線センサー部に対して異なる構成の貫通孔を設けることにより、複数の異なる感度の赤外線センサー部を有する赤外線センサーとすることができる。
【０１５２】
なお、本実施の形態では、一方の赤外線センサー部の下部に設けた貫通孔を柱状形状としたが、係る形態に限定されるものではなく、第１〜第６の実施形態で説明した構成を有する赤外線センサーを複数隣接して配置することもできる。また、本実施形態では２つの赤外線センサー部を有する場合について説明したが、係る形態に限定されるものではなく、さらに多くの赤外線センサー部及びそれに貫通孔等を設けた構成とすることもできる。
【０１５３】
本実施形態で説明した赤外線センサーの製造方法に関しては第１〜第３の実施形態で説明した製造方法と同様の製造方法を用いることができるため、ここでは省略する。
【０１５４】
［第８の実施形態］
本実施形態では、本発明の赤外線センサーの他の構成例について説明する。
【０１５５】
本実施形態の赤外線センサーは、第１〜第７の実施形態で説明した赤外線センサーの基板の下面側にさらに赤外線集光レンズを有している。そして、赤外線集光レンズの有効径の外周部から前記赤外線センサーへと入射する赤外線の入射経路が、赤外線センサーの視野角の範囲内にあることを特徴とする。
【０１５６】
ここでまず、従来の赤外線集光レンズを有する赤外線センサーの問題点について説明する。
【０１５７】
従来の赤外線集光レンズを有する赤外線センサーの構成図を図１７に示す。
【０１５８】
ここでは、図２に示した赤外線センサーの下面側に赤外線集光レンズ１３を配置した構成を示している。
【０１５９】
係る従来の赤外線センサーにおいては、既述のように貫通孔１２の幅が制約され視野角が狭かった。このため、赤外線集光レンズ１３を配置した場合においても、赤外線集光レンズ１３からセンサーへと入射する赤外線のうち、貫通孔１２よりも外側からセンサーへと入射する赤外線は、基板１に遮られて赤外線センサー部に到達することができなかった。従って、図１７に示すように赤外線集光レンズ１３の有効径Ｃに対して、実質的にはセンサーの視野角で決まる有効径Ｄしか使えておらず、赤外線光量の損失が大きかった。また、このようなセンサー、レンズ構成の場合は、赤外線センサー部１０と赤外線集光レンズ１３との距離や傾きの精度を得るために、基板１をそれらの基準として用いる必要がある。そのため、視野角を拡げるために、基板１の厚さを変えて貫通孔１２のアスペクト比を変えることはできなかった。
【０１６０】
次に、本実施形態の赤外線センサーを図１８に示す。
【０１６１】
図１８は本実施形態の赤外線センサーを構成する基板１の上面（下面）と垂直な面であって、貫通孔を通る面で切断した場合の断面図を示している。
【０１６２】
図１８に示すように、本実施形態の赤外センサーは、基板１の下面に赤外線集光レンズ１３を備えている。そしてこの際、赤外線集光レンズ１３の有効径はＣで示した範囲であり、該有効径を効率的に使用できるように、レンズの特性に合わせて赤外線センサー部の視野角を選択している。
【０１６３】
図１８では、赤外線集光レンズ１３の有効径Ｃの端部から赤外線センサーに入射する赤外線の入射経路上に基板１が配置されないように、すなわち、基板１によって赤外線の入射経路が遮られないように、赤外線センサーの視野角を決めている。
【０１６４】
第１〜第７の実施形態で説明したように、貫通孔１２を構成する第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´、または、他の貫通孔構成部１２２の下端部１６、１６´と、赤外線センサー部１０とを結ぶ直線のうち内側にある直線により視野角が規定される。図１８の場合には、第１の貫通孔構成部１２１の下端部１５、１５´と赤外線センサー部１０とを結ぶ直線が内側になることから、該直線Ｈ、Ｉの間の角度が視野角となる。該直線上にない他の貫通孔構成部の下端部１６、１６´は、該直線よりも外側に位置することとなる。そして、本実施形態においては、該視野角の範囲内に赤外線集光レンズ１３からの入射経路、すなわち、赤外線集光レンズ１３の有効径の外周部から赤外線センサーへと入射する赤外線の入射経路が該赤外線センサーの視野角の範囲内に配置されている。
【０１６５】
本実施形態の赤外線センサーによれば、赤外線センサーに付加した赤外線集光レンズの有効径内に入射した赤外線は、入射経路をセンサーの視野角の範囲内となっており、基板１に遮られることなく赤外線センサー部１０に入射することとなる。このため、本来の赤外線センサーに付加したレンズ性能を十分に発揮することが可能となる。
【０１６６】
なお、本実施形態においては、貫通孔の断面形状が、矩形形状の貫通孔構成部と、曲線形状の貫通孔構成部を組み合わせた第１の実施形態で説明した形態を用いて説明したが係る形態に限定されるものではない。第２〜第７の実施形態で説明した各形態の赤外線センサーにおいても同様に赤外線集光用レンズを配置し、その視野角を選択することにより、本実施形態の赤外線センサーとすることができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１          基板
３          赤外線吸収部
４          温度センサー部
１２        貫通孔
１２１      第１の貫通孔構成部
１２１´    第１の凹部
１２２      他の貫通孔構成部
１３        赤外線集光レンズ
２２、２３  マスク
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６８】
【特許文献１】特開２０００−１１４６０７号
【図１】
2014199254.tif 000003
【図２】
2014199254.tif 000004
【図３】
2014199254.tif 000005
【図４】
2014199254.tif 000006
【図５】
2014199254.tif 000007
【図６】
2014199254.tif 000008
【図７】
2014199254.tif 000009
【図８】
2014199254.tif 000010
【図９】
2014199254.tif 000011
【図１０】
2014199254.tif 000012
【図１１】
2014199254.tif 000013
【図１２】
2014199254.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2014199254.tif 000016
【図１５】
2014199254.tif 000017
【図１６】
2014199254.tif 000018
【図１７】
2014199254.tif 000019
【図１８】
2014199254.tif 000020