(57)【要約】【課題】赤外線センサチップの画素部ごとの感度の均一化を図ることが可能な赤外線センサモジュールを提供する。【解決手段】サーモパイル３０ａにより構成される感温部３０を具備する複数の画素部２が半導体基板１の一表面側においてアレイ状に配置された赤外線センサチップ１００と、赤外線センサチップ１００と協働するＩＣチップ１２２と、赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２が収納されたパッケージ１３３とを備えている。各画素部２ごとにサーモパイル３０ａの冷接点Ｔ２の温度を調整可能な温度調整部９０が設けられている。【選択図】図１
2012173156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーモパイルにより構成される感温部を具備する複数の画素部が半導体基板の一表面側においてアレイ状に配置された赤外線センサチップと、前記赤外線センサチップと協働するＩＣチップと、前記赤外線センサチップおよび前記ＩＣチップが収納されたパッケージとを備え、前記各画素部ごとに前記サーモパイルの冷接点と温接点との少なくとも一方の温度を調整可能な温度調整部が設けられてなることを特徴とする赤外線センサモジュール。
【請求項２】
前記温度調整部は、前記冷接点の温度を昇温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサモジュール。
【請求項３】
前記温度調整部は、前記冷接点の温度を降温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサモジュール。
【請求項４】
前記温度調整部は、前記各画素部それぞれにおいて前記冷接点における前記温接点側とは反対側に配置された薄膜ヒータからなることを特徴とする請求項２記載の赤外線センサモジュール。
【請求項５】
前記温度調整部は、前記半導体基板の他表面側において前記各画素部それぞれに対応する領域ごとに１対１で配置された複数のペルチェ素子からなることを特徴とする請求項３記載の赤外線センサモジュール。
【請求項６】
前記温度調整部は、前記冷接点の温度を昇温させる機能および降温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することを特徴とする請求項１記載の赤外線センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線センサモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、サーモパイルからなる感温部を具備する複数の画素部がベース基板の一表面側においてアレイ状に配置された赤外線アレイセンサと、この赤外線アレイセンサの出力信号を信号処理するＩＣチップと、赤外線アレイセンサおよびＩＣチップが収納されたパッケージとを備えた赤外線センサモジュールが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上述のパッケージは、赤外線アレイセンサおよびＩＣチップが横並びで実装されたパッケージ本体と、このパッケージ本体との間に赤外線アレイセンサおよびＩＣチップを囲む形でパッケージ本体に覆着されたパッケージ蓋とで構成されている。ここにおいて、パッケージ蓋は、赤外線アレイセンサでの検知対象の赤外線を収束するレンズを備えている。要するに、パッケージ蓋は、赤外線アレイセンサでの検知対象の赤外線を透過する機能を有している。
【０００４】
また、赤外線アレイセンサは、感温部を構成しているサーモパイルの温接点が、ベース基板に形成された堀込部にベース基板１の厚み方向において重なる領域に配置され、冷接点が上記厚み方向において掘込部に重ならない領域に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の赤外線センサモジュールでは、赤外線アレイセンサとＩＣチップとが１つのパッケージ内に収納されており、赤外線アレイセンサとＩＣチップとの間の配線を短くできるので、外来ノイズの影響を低減でき、耐ノイズ性を向上できる。
【０００７】
しかしながら、この赤外線センサモジュールでは、レンズの形状やパッケージ内の温度分布の影響で、赤外線アレイセンサにおける各画素部の冷接点の温度がばらつき、画素部ごとの感度がばらついてしまうことがある。つまり、この赤外線センサモジュールでは、赤外線アレイセンサ（赤外線センサチップ）の面内で感度がばらついてしまうことがある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、赤外線センサチップの画素部ごとの感度の均一化を図ることが可能な赤外線センサモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の赤外線センサモジュールは、サーモパイルにより構成される感温部を具備する複数の画素部が半導体基板の一表面側においてアレイ状に配置された赤外線センサチップと、前記赤外線センサチップと協働するＩＣチップと、前記赤外線センサチップおよび前記ＩＣチップが収納されたパッケージとを備え、前記各画素部ごとに前記サーモパイルの冷接点と温接点との少なくとも一方の温度を調整可能な温度調整部が設けられてなることを特徴とする。
【００１０】
この赤外線センサモジュールにおいて、前記温度調整部は、前記冷接点の温度を昇温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することが好ましい。
【００１１】
この赤外線センサモジュールにおいて、前記温度調整部は、前記冷接点の温度を降温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することが好ましい。
【００１２】
この赤外線センサモジュールにおいて、前記温度調整部は、前記各画素部それぞれにおいて前記冷接点における前記温接点側とは反対側に配置された薄膜ヒータからなることが好ましい。
【００１３】
この赤外線センサモジュールにおいて、前記温度調整部は、前記半導体基板の他表面側において前記各画素部それぞれに対応する領域ごとに１対１で配置された複数のペルチェ素子からなることが好ましい。
【００１４】
この赤外線センサモジュールにおいて、前記温度調整部は、前記冷接点の温度を昇温させる機能および降温させる機能を有することで前記冷接点の温度を調整可能であり、前記ＩＣチップは、前記温度調整部を制御する機能を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、赤外線センサチップの画素部ごとの感度の均一化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の赤外線センサモジュールに関し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は赤外線センサチップの概略平面レイアウト図、（ｃ）は画素部の概略平面レイアウト図である。
【図２】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の平面レイアウト図である。
【図３】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の平面レイアウト図である。
【図４】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図５】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図６】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部の平面レイアウト図である。
【図７】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面に対応する概略断面図である。
【図８】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの温接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図９】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの冷接点を含む要部を示し、（ａ）は平面レイアウト図、（ｂ）は概略断面図である。
【図１０】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部の概略断面図である。
【図１１】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの画素部の要部の概略断面図である。
【図１２】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの要部説明図である。
【図１３】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップに関し、（ａ）は要部の平面レイアウト図、（ｂ）は、（ａ）のツェナダイオードの拡大図、（ｃ）はツェナダイオードの概略断面図である。
【図１４】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの要部等価回路図である。
【図１５】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの他の要部等価回路図である。
【図１６】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１７】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１８】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１９】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２０】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの他の構成例の要部概略断面図である。
【図２１】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの更に他の構成例の要部概略断面図である。
【図２２】実施形態の赤外線センサモジュールにおける赤外線センサチップの別の構成例の要部概略断面図である。
【図２３】他の実施形態の赤外線センサモジュールの要部概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態の赤外線センサモジュールについて、図１〜図１５を参照しながら説明する。
【００１８】
赤外線センサモジュールは、赤外線センサチップ１００と、赤外線センサチップ１００と協働するＩＣチップ１２２と、赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２が収納されたパッケージ１３３とを備えている。
【００１９】
赤外線センサチップ１００は、赤外線による熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換部である感温部３０および感温部３０の出力電圧を取り出すためのＭＯＳトランジスタ４を具備するａ×ｂ個（図示例では、８×８個）の画素部２が、半導体基板１の一表面側においてａ行ｂ列（図示例では、８行８列）の２次元アレイ状に配置されている。なお、図示例では、ａ＝８、ｂ＝８としてあるが、ａ≧２、ｂ≧２であればよい。
【００２０】
上述のＭＯＳトランジスタ４は、図４、図１１に示すように、半導体基板１の上記一表面側に形成された第１導電形のウェル領域４１内で、第２導電形のソース領域４４と第２導電形のドレイン領域４３とが離間して形成されている。本実施形態では、ウェル領域４１がチャネル形成用領域を構成している。なお、図１４には、第１導電形をｐ形、第２導電形をｎ形としてＭＯＳトランジスタ４をｎチャネルＭＯＳトランジスタとした場合の等価回路図を示してある。また、図１４の等価回路図では、感温部３０を抵抗の図記号で表してある。
【００２１】
また、赤外線センサチップ１００は、各列のｂ個（８個）の画素部２の感温部３０の一端がＭＯＳトランジスタ４のソース領域４４−ドレイン領域４３を介して各列ごとに共通接続されたｂ個（８個）の第１の配線１０１を備えている。
【００２２】
また、赤外線センサチップ１００は、各行の感温部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ａ個（８個）の第２の配線１０２と、各行のＭＯＳトランジスタ４のウェル領域４１が各列ごとに共通接続されたｂ個（８個）の第３の配線１０３と、各列のａ個（８個）の感温部３０の他端が各列ごとに共通接続されたｂ個（図示例では、８個）の第４の配線１０４とを備えている。
【００２３】
上述の赤外線センサチップ１００は、第１の配線１０１が各別に接続された出力用のｂ個の第１のパッドＶout1〜Ｖout8と、第２の配線１０２が各別に接続された画素部選択用のａ個の第２のパッドＶsel1〜Ｖsel8と、各第３の配線１０３が共通接続された第３のパッドＶchと、第４の配線１０４が共通接続された基準バイアス用の第４のパッドＶrefinとを備えている。しかして、赤外線センサチップ１００は、全ての感温部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。すなわち、ＭＯＳトランジスタ４が、順次、オン状態になるように各画素部２を選択するための第２のパッドＶsel1〜Ｖsel8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。
【００２４】
また、赤外線センサチップ１００は、各ＭＯＳトランジスタ４のゲート電極４６・ソース電極４８間に過電圧が印加されるのを防止するために各第２の配線１０２それぞれにカソードが接続された複数のツェナダイオードＺＤを備えている。ここで、ツェナダイオードＺＤは、図１３に示すように、半導体基板１の上記一表面側に形成された第１導電形の第１拡散領域８１内に第２導電形の第２拡散領域８２が形成されたものである。そして、赤外線センサチップ１００は、各ツェナダイオードＺＤの第１拡散領域８１が共通接続された第５のパッドＶzdを備えている。
【００２５】
また、赤外線センサチップ１００は、半導体基板１が接続された基板バイアス用の第６のパッドＶsuを備えている。なお、図１５の等価回路図には、ウェル領域４１と半導体基板１とで構成される寄生ダイオードＤ３、第１拡散領域８１と半導体基板１とで構成される寄生ダイオードＤ４も記載してある。
【００２６】
パッケージ１３３は、図１（ａ）に示すように、赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２が実装されたパッケージ本体１３４と、パッケージ本体１３４との間に赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２を囲む形でパッケージ本体１３４に気密的に接合されたパッケージ蓋１３５とで構成されている。
【００２７】
パッケージ本体１３４は、ＩＣチップ１２２と赤外線センサチップ１００とが横並びで実装されている。一方、パッケージ蓋１３５は、赤外線センサチップ１００での検知対象の赤外線を透過する機能および導電性を有している。
【００２８】
パッケージ蓋１３５は、パッケージ本体１３４の上記一表面側に覆着されたキャップ１５２と、キャップ１５２において赤外線センサチップ１００に対応する部位に形成された開口窓１５２ａを閉塞するレンズ１５３とで構成されている。ここにおいて、レンズ１５３が、赤外線を透過する機能を有するとともに、赤外線センサチップ１００へ赤外線を収束する機能を有している。なお、レンズ１５３の代わりに、赤外線を透過する平板状の赤外線透過部材を設けてもよい。
【００２９】
本実施形態の赤外線センサモジュールは、パッケージ本体１３４とパッケージ蓋１３５とで構成されるパッケージ１３３の内部空間（気密空間）１６５を、ドライ窒素雰囲気としてあるが、これに限らず、例えば、真空雰囲気としてもよい。
【００３０】
パッケージ本体１３４は、絶縁材料からなる基体１３４ａに金属材料からなる配線パターン（図示せず）および電磁シールド層１４４が形成されており、電磁シールド層１４４により電磁シールド機能を有している。一方、パッケージ蓋１３５は、レンズ１５３およびキャップ１５２それぞれが導電性を有しており、レンズ１５３がキャップ１５２に対して導電性材料により接合されている。したがって、パッケージ蓋１３５は、レンズ１５３とキャップ１５２とが電気的に接続されている。そして、パッケージ蓋１３５は、パッケージ本体１３４の電磁シールド層１４４と電気的に接続されている。しかして、本実施形態では、パッケージ本体１３４の電磁シールド層１４４とパッケージ蓋１３５とを同電位とすることができる。その結果、パッケージ１３３は、赤外線センサチップ１００とＩＣチップ１２２と上述の配線パターンと後述のボンディングワイヤ（図示せず）と含んで構成されるセンサ回路（図示せず）への外来の電磁ノイズを防止する電磁シールド機能を有している。
【００３１】
パッケージ本体１３４は、赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２が一表面側に実装される平板状のセラミック基板により構成してある。要するに、パッケージ本体１３４は、基体１３４ａが絶縁材料であるセラミックスにより形成されており、上述の配線パターンのうち基体１３４ａの一表面側に形成された部位に、赤外線センサチップ１００の各パッドＶout1〜Ｖout8，Ｖsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu，ＶzdおよびＩＣチップ１２２のパッドが、適宜、ボンディングワイヤを介して接続されている。なお、赤外線センサチップ１００とＩＣチップ１２２とは、ボンディングワイヤなどを介して電気的に接続されている。各ボンディングワイヤとしては、Ａｌワイヤに比べて耐腐食性の高いＡｕワイヤを用いることが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、パッケージ本体１３４の絶縁材料としてセラミックスを採用しているので、上記絶縁材料としてエポキシ樹脂などの有機材料を採用する場合に比べて、パッケージ本体１３４の耐湿性および耐熱性を向上させることができる。ここで、絶縁材料のセラミックスとして、窒化アルミニウムや炭化珪素などに比べて熱伝導率の小さなアルミナを採用すれば、ＩＣチップ１２２やパッケージ１３３の外部からの熱に起因した赤外線センサチップ１００の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００３３】
また、パッケージ本体１３４は、上述の配線パターンの一部により構成される外部接続電極（図示せず）が、基体１３４ａの他表面と側面とに跨って形成されている。しかして、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、回路基板などへの２次実装後において、回路基板などとの接合部の外観検査を容易に行うことができる。
【００３４】
また、赤外線センサチップ１００は、パッケージ本体１３４に対して、第１のダイボンド剤（例えば、シリコーン樹脂など）からなる複数の接合部１１５を介して実装されている。また、ＩＣチップ１２２は、パッケージ本体１３４に対して、第２のダイボンド剤（例えば、シリコーン樹脂など）からなる接合部１２５を介して実装されている。各ダイボンド剤としては、低融点ガラスやエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などの絶縁性接着剤、半田（鉛フリー半田、Ａｕ−Ｓｎ半田など）や銀ペーストなどの導電性接着剤を用いればよい。また、各ダイボンド剤を用いずに、例えば、常温接合法や、Ａｕ−Ｓｎ共晶もしくはＡｕ−Ｓｉ共晶を利用した共晶接合法などにより接合してもよい。
【００３５】
上述の赤外線センサモジュールでは、赤外線センサチップ１００とパッケージ本体１３４との間の空間１１６が断熱部として機能し、しかも、赤外線センサチップ１００の裏面の全体をパッケージ本体１３４に接合する場合に比べて接合部１１５の断面積を低減できるので、パッケージ本体１３４から赤外線センサチップ１００へ熱が伝達しにくくなる。接合部１１５には、赤外線センサチップ１００とパッケージ本体１３４との距離を規定するスペーサを混入させてもよく、このようなスペーサを混入させておけば、赤外線センサモジュールの製品間での赤外線センサチップ１００とパッケージ本体１３４との間の熱絶縁性能のばらつきを低減可能となる。
【００３６】
また、ＩＣチップ１２２は、外周形状が矩形状（正方形状ないし長方形状）であり、裏面全体が接合部１２５を介してパッケージ本体１３４に接合されている。
【００３７】
パッケージ蓋１３５は、パッケージ本体１３４側の一面が開放された箱状に形成され赤外線センサチップ１００に対応する部位に開口窓１５２ａが形成されたキャップ１５２と、キャップ１５２の開口窓１５２ａを閉塞する形でキャップ１５２に接合されたレンズ１５３とで構成されており、キャップ１５２の上記一面がパッケージ本体１３４により閉塞される形でパッケージ本体１３４に気密的に接合されている。ここで、パッケージ本体１３４の上記一表面の周部には、パッケージ本体１３４の外周形状に沿った枠状の金属パターン１４７（図１（ａ）参照）が全周に亘って形成されている。そして、パッケージ１３３は、パッケージ蓋１３５とパッケージ本体１３４の金属パターン１４７とが、シーム溶接（抵抗溶接法）により金属接合されているので、気密性および電磁シールド効果を高めることができる。なお、パッケージ蓋１３５のキャップ１５２は、コバールにより形成されており、Ｎｉめっきが施されている。また、パッケージ本体１３４の金属パターン１４７は、コバールにより形成され、Ｎｉのめっきが施され、さらにＡｕのめっきが施されている。
【００３８】
パッケージ蓋１３５とパッケージ本体１３４の金属パターン１４７との接合方法は、シーム溶接に限らず、他の溶接（例えば、スポット溶接）や、導電性樹脂により接合してもよい。ここで、導電性樹脂として異方導電性接着剤を用いれば、樹脂（バインダー）中に分散された導電粒子の含有量が少なく、接合時に加熱・加圧を行うことでパッケージ蓋１３５とパッケージ本体１３４との接合部の厚みを薄くできるので、外部からパッケージ１３３内へ水分やガス（例えば、水蒸気、酸素など）が侵入するのを抑制できる。また、導電性樹脂として、酸化バリウム、酸化カルシウムなどの乾燥剤を混入させたものを用いてもよい。
【００３９】
なお、パッケージ本体１３４およびパッケージ蓋１３５の外周形状は矩形状としてあるが、矩形状に限らず、例えば、円形状でもよい。また、パッケージ蓋１３５のキャップ１５２は、パッケージ本体１３４側の端縁から全周に亘って外方に延設された鍔部１５２ｂを備えており、鍔部１５２ｂが全周に亘ってパッケージ本体１３４と接合されている。
【００４０】
レンズ１５３は、平凸型の非球面レンズである。しかして、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、レンズ１５３の薄型化を図りながらも、赤外線センサチップ１００での赤外線の受光効率の向上による高感度化を図れる。また、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、赤外線センサチップ１００の検知エリアをレンズ１５３により設定することが可能となる。レンズ１５３は、赤外線センサチップ１００の半導体基板１とは別の半導体基板（半導体ウェハ）を用いて形成されている。すなわち、レンズ１５３は、所望のレンズ形状に応じて半導体基板（ここでは、シリコン基板）との接触パターンを設計した陽極を半導体基板の一表面側に半導体基板との接触がオーミック接触となるように形成した後に半導体基板の構成元素の酸化物をエッチング除去する溶液からなる電解液中で半導体基板の他表面側を陽極酸化することで除去部位となる多孔質部を形成してから当該多孔質部を除去することにより形成された半導体レンズ（ここでは、シリコンレンズ）により構成されている。なお、この種の陽極酸化技術を応用した半導体レンズの製造方法については、例えば、特許第３８９７０５５号公報、特許第３８９７０５６号公報などに開示されている製造方法を適宜に適用することができる。
【００４１】
本実施形態の赤外線センサモジュールでは、レンズ１５３として、球面レンズよりも短焦点で且つ開口径が大きく収差が小さな半導体レンズを採用することができるから、短焦点化により、パッケージ１３３の薄型化を図れる。本実施形態の赤外線センサモジュールは、赤外線センサチップ１００の検知対象の赤外線として、人体から放射される１０μｍ付近の波長帯（８μｍ〜１３μｍ）の赤外線を想定しており、レンズ１５３の材料として、ＺｎＳやＧａＡｓなどに比べて環境負荷が少なく且つ、Ｇｅに比べて低コスト化が可能であり、しかも、ＺｎＳに比べて波長分散が小さなＳｉを採用している。
【００４２】
また、レンズ１５３は、キャップ１５２における開口部１５２ａの周部に導電性接着剤（例えば、鉛フリー半田、銀ペーストなど）からなる接合部１５８により固着されている。上述のように、接合部１５８の材料として導電性接着剤を採用することにより、レンズ１５３が、接合部１５８およびキャップ１５２を介してパッケージ本体１３４の電磁シールド層１４４に電気的に接続されるので、電磁ノイズに対するシールド性を高めることができ、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。
【００４３】
上述のレンズ１５３には、赤外線センサチップ１００での検知対象の赤外線の波長を含む所望の波長域の赤外線を透過し当該波長域以外の赤外線を反射する光学多層膜（多層干渉フィルタ膜）からなるフィルタ部（図示せず）を設けることが好ましい。このようなフィルタ部を設けることにより、所望の波長域以外の不要な波長域の赤外線や可視光をフィルタ部によりカットすることが可能となり、太陽光などによるノイズの発生を抑制することができ、高感度化を図れる。
【００４４】
また、本実施形態では、パッケージ本体１３４が平板状に形成されているので、パッケージ本体１３４への赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２の実装が容易になるとともに、パッケージ本体１３４の低コスト化が可能となる。また、パッケージ本体１３４が平板状に形成されているので、パッケージ本体１３４を、一面が開放された箱状の形状として、多層セラミック基板により構成し、パッケージ本体１３４の内底面に赤外線センサチップ１００を実装する場合に比べて、パッケージ本体１３４の上記一表面側に配置される赤外線センサチップ１００とレンズ１５３との間の距離の精度を高めることができ、より一層の高感度化を図れる。なお、以下では、パッケージ本体１３４において、赤外線センサチップ１００を実装する領域を第１の領域１４０、ＩＣチップ１２２を実装する領域を第２の領域１４２と称する。
【００４５】
本実施形態の赤外線センサモジュールでは、パッケージ本体１３４において、第１の領域１４０に比べて、第２の領域１４２の厚みを薄くしてある。ここで、パッケージ本体１３４の第２の領域１４２は、基体１３４ａの上記一表面に凹部１３４ｂを設けることにより、第１の領域１４０よりも厚みを薄くしてある。また、パッケージ本体１３４の第２の領域１４２では、電磁シールド層１４４が露出している。
【００４６】
また、パッケージ本体１３４の第２の領域１４２では、金属材料（例えば、Ｃｕなど）からなる複数のビア（サーマルビア）１４５が基体１３４ａの厚み方向に貫設されており、各ビア１４５が電磁シールド層１４４と接して熱結合されている。
【００４７】
ここで、ＩＣチップ１２２は、第２の領域１４２において電磁シールド層１４４に接合部１２５を介して実装されている。しかして、ＩＣチップ１２２で発生した熱を電磁シールド層１４４におけるＩＣチップ１２２の直下の部位およびビア１４５を通してパッケージ１３３の外側へ効率良く放熱させることが可能となる。本実施形態では、電磁シールド層１４４のうち第２の領域１４２に形成された部位が、ＩＣチップ１２２が実装され熱結合される金属部を構成し、各ビア１４５が、第１の領域１４０を避けて形成されてパッケージ１３３の外側に一部が露出する放熱部を構成している。要するに、金属部は、第１の領域１４０を避けて形成されてパッケージ１３３の外側に一部が露出する放熱部と熱結合されている。
【００４８】
次に、本実施形態における赤外線センサチップ１００についてさらに詳細に説明する。
【００４９】
赤外線センサチップ１００は、感温部３０が埋設された熱型赤外線検出部３とＭＯＳトランジスタ４とを有する複数（ａ×ｂ個）の画素部２が、半導体基板１の上記一表面側においてアレイ状（ここでは、２次元アレイ状）に配置されている。ここで、半導体基板１の上記一表面は、Ｓｉ（１００）面としてある。感温部３０は、複数個（ここでは、６個）のサーモパイル３０ａ（図２参照）を直列接続することにより構成されている。
【００５０】
各画素部２の熱型赤外線検出部３は、半導体基板１の上記一表面側において熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１（図４参照）に形成されている。また、各画素部２のＭＯＳトランジスタ４は、半導体基板１の上記一表面側においてＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２（図４参照）に形成されている。
【００５１】
赤外線センサチップ１００は、半導体基板１の上記一表面側において熱型赤外線検出部３の一部の直下に空洞部１１が形成されている。熱型赤外線検出部３は、半導体基板１の上記一表面側で空洞部１１の周部に形成された支持部３ｄと、半導体基板１の上記一表面側で平面視において空洞部１１を覆う第１の薄膜構造部３ａとを備えている。第１の薄膜構造部３ａは、赤外線を吸収する赤外線吸収部３３を備えている。ここで、第１の薄膜構造部３ａは、空洞部１１の周方向に沿って並設され支持部３ｄに支持された複数の第２の薄膜構造部３ａａと、隣接する第２の薄膜構造部３ａａ同士を連結する連結片３ｃ（図２参照）とを有している。なお、図２の例の熱型赤外線検出部３では、複数の線状のスリット１３を設けることにより、第１の薄膜構造部３ａが６つの第２の薄膜構造部３ａａに分離されている。以下では、赤外線吸収部３３（第１の赤外線吸収部３３と称する）のうち第２の薄膜構造部３ａａそれぞれに対応して分割された各部位を第２の赤外線吸収部３３ａと称する。
【００５２】
熱型赤外線検出部３は、第２の薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａが設けられている。ここで、サーモパイル３０ａは、温接点Ｔ１が、第２の薄膜構造部３ａａに設けられ、冷接点Ｔ２が、支持部３ｄに設けられている。要するに、温接点Ｔ１は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重なる領域に形成され、冷接点Ｔ２は、熱型赤外線検出部３において空洞部１１に重ならない領域に形成されている。
【００５３】
また、熱型赤外線検出部３の感温部３０は、各サーモパイル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、全てのサーモパイル３０ａが電気的に接続されている。図２の例では、感温部３０は、６個のサーモパイル３０ａを直列接続してある。ただし、上述の接続関係は、複数個のサーモパイル３０ａの全てを直列接続する接続関係に限らない。例えば、それぞれ３個のサーモパイル３０ａの直列回路を並列接続すれば、６個のサーモパイル３０ａが並列接続されている場合や、各サーモパイル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る。また、６個のサーモパイル３０ａの全て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。
【００５４】
ここで、熱型赤外線検出部３では、第２の薄膜構造部３ａａごとに、支持部３ｄと第２の赤外線吸収部３３ａとを連結する２つの平面視短冊状のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂが空洞部１１の周方向に離間して形成されている。これにより、２つのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂと第２の赤外線吸収部３３ａとを空間的に分離し空洞部１１に連通する平面視Ｕ字状のスリット１４が形成されている。熱型赤外線検出部３のうち、平面視において第１の薄膜構造部３ａを囲む部位である支持部３ｄは、矩形枠状の形状となっている。なお、ブリッジ部３ｂｂは、上述の各スリット１３，１４により、第２の赤外線吸収部３３ａおよび支持部３ｄそれぞれとの連結部位以外の部分が、第２の赤外線吸収部３３ａおよび支持部３ｄと空間的に分離されている。ここで、第２の薄膜構造部３ａａは、支持部３ｄからの延長方向の寸法を９３μｍ、この延長方向に直交する幅方向の寸法を７５μｍとし、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。
【００５５】
第１の薄膜構造部３ａは、半導体基板１の上記一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形成されている。層間絶縁膜５０は、ＢＰＳＧ膜により構成してある。パッシベーション膜６０は、ＰＳＧ膜と当該ＰＳＧ膜上に形成されたＮＳＧ膜との積層膜により構成してあるが、これに限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００５６】
上述の熱型赤外線検出部３では、シリコン窒化膜３２のうち第１の薄膜構造部３ａのブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂ以外の部位が第１の赤外線吸収部３３を構成している。また、支持部３ｄは、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とで構成されている。
【００５７】
また、赤外線センサチップ１００は、層間絶縁膜５０とパッシベーション膜６０との積層膜が、半導体基板１の上記一表面側において、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おり、この積層膜のうち、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４（ｂ）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。
【００５８】
また、各画素部２では、空洞部１１の内周形状が矩形状であり、連結片３ｃは、平面視Ｘ字状に形成されており、第２の薄膜構造部３ａａの延長方向に交差する斜め方向において隣接する第２の薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、第２の薄膜構造部３ａａの延長方向において隣接する第２の薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士、第２の薄膜構造部３ａａの延長方向に直交する方向において隣接する第２の薄膜構造部３ａａ，３ａａ同士を連結している。
【００５９】
サーモパイル３０ａは、シリコン窒化膜３２上で第２の薄膜構造部３ａａと支持部３ｄとに跨って形成されたｎ形ポリシリコン層３４とｐ形ポリシリコン層３５との一端部同士を第２の赤外線吸収部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３６により電気的に接続した複数個（図２に示した例では、９個）の熱電対を有している。また、サーモパイル３０ａは、半導体基板１の上記一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の他端部とｐ形ポリシリコン層３５の他端部とが金属材料（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、サーモパイル３０ａ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とで温接点Ｔ１を構成している。また、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とで冷接点Ｔ２を構成している。なお、本実施形態における赤外線センサチップ１００では、サーモパイル３０ａの各ｎ形ポリシリコン層３４および各ｐ形ポリシリコン層３５それぞれにおいて、上述のブリッジ部３ｂｂ，３ｂｂに形成されている部位および半導体基板１の上記一表面側のシリコン窒化膜３２上に形成されている部位でも赤外線を吸収することができる。
【００６０】
また、赤外線センサチップ１００は、空洞部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、第１の薄膜構造部３ａの中央部に温接点Ｔ１が集まるように各画素部２におけるサーモパイル３０ａの平面レイアウトを設計してある。すなわち、図２の上下方向における真ん中の２つの第２の薄膜構造部３ａａでは、図２および図５に示すように、３つの第２の薄膜構造部３ａａの並設方向に沿って温接点Ｔ１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つの第２の薄膜構造部３ａａでは、図２および図６に示すように、３つの第２の薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の第２の薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１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つの第２の薄膜構造部３ａａでは、図２に示すように、３つの第２の薄膜構造部３ａａの並設方向において真ん中の第２の薄膜構造部３ａａに近い側に温接点Ｔ１を集中して配置してある。しかして、本実施形態における赤外線センサチップ１００では、図２の上下方向における上側、下側の第２の薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置が、真ん中の第２の薄膜構造部３ａａの複数の温接点Ｔ１の配置と同じである場合に比べて、温接点Ｔ１の温度変化を大きくできるので、感度を向上できる。なお、本実施形態では、空洞部１１の最深部の深さを所定深さｄｐ（図４（ｂ）参照）とするとき、所定深さｄｐを２００μｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。
【００６１】
また、第２の薄膜構造部３ａａは、シリコン窒化膜３２の赤外線入射面側においてサーモパイル３０ａを形成していない領域に、第２の薄膜構造部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が形成されている。また、隣接する第２の薄膜構造部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、赤外線センサチップ１００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半導体基板１としてシリコン基板を用いており、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、空洞部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。
【００６２】
また、赤外線センサチップ１００は、図７および図１２（ｂ）に示すように、連結片３ｃの両側縁と第２の薄膜構造部３ａａの側縁との間にそれぞれ面取り部３ｄ，３ｄが形成され、Ｘ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、赤外線センサチップ１００では、図１２（ａ）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と第２の薄膜構造部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（アール）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。
【００６３】
また、赤外線センサチップ１００は、各熱型赤外線検出部３に、支持部３ｄと一方のブリッジ部３ｂｂと第２の赤外線吸収部３３ａと他方のブリッジ部３ｂｂと支持部３ｄ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（故障診断用のヒータ）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、ａ×ｂ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。
【００６４】
要するに、赤外線センサチップ１００は、製造途中での検査時や使用時において、ａ×ｂ個の故障診断用配線１３９の直列回路への通電の有無によって、ブリッジ部３ｂｂの折れや故障診断用配線１３９の断線などを検出することができる。また、赤外線センサチップ１００では、上述の検査時や使用時において、ａ×ｂ個の故障診断用配線１３９の直列回路へ通電して各感温部３０の出力を検出することにより、感温部３０の断線の有無や感度のばらつき（感温部３０の出力のばらつき）などを検知することが可能となる。ここにおいて、感度のばらつきに関しては、画素部２ごとの感度のばらつきを検知することが可能であり、例えば、第１の薄膜構造部３ａの反りや第１の薄膜構造部３ａの半導体基板１へのスティッキングなどに起因した感度のばらつきを検知することが可能となる。ここで、本実施形態における赤外線センサチップ１００では、平面視において、故障診断用配線１３９を複数の温接点Ｔ１の群の付近において折り返され蛇行した形状としてある。したがって、故障診断用配線１３９へ通電することにより発生するジュール熱によって、各温接点Ｔ１を効率良く温めることができる。上述の故障診断用配線１３９は、ｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５と同一平面上に同一厚さで形成されている。
【００６５】
上述の赤外線吸収層３９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してもよい。
【００６６】
赤外線センサチップ１００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、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、および故障診断用配線１３９それぞれの厚さｔ１をλ／４ｎ１に設定してある。しかして、本実施形態における赤外線センサチップ１００では、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。
【００６７】
また、赤外線センサチップ１００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、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る。また、本実施形態における赤外線センサチップ１００では、赤外線吸収層３９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。
【００６８】
ここで、感温部３０の接続部３６と接続部３７とは、半導体基板１の上記一表面側において、層間絶縁膜５０によって絶縁分離されている（図８および図９参照）。すなわち、温接点Ｔ１側の接続部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ている。また、冷接点Ｔ２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。
【００６９】
また、ＭＯＳトランジスタ４は、上述のように、半導体基板１の上記一表面側においてＭＯＳトランジスタ４の形成用領域Ａ２に形成されている。
【００７０】
ＭＯＳトランジスタ４は、図４および図１１に示すように、半導体基板１の上記一表面側に第１導電形であるｐ形（ｐ＋）のウェル領域４１が形成され、ウェル領域４１内に、第２導電形であるｎ形（ｎ＋）のドレイン領域４３と第２導電形であるｎ形（ｎ＋）のソース領域４４とが離間して形成されている。さらに、ウェル領域４１内には、ドレイン領域４３とソース領域４４とを囲む第１導電形であるｐ形（ｐ＋＋）のチャネルストッパ領域４２が形成されている。
【００７１】
ウェル領域４１においてドレイン領域４３とソース領域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。
【００７２】
また、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、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。
【００７３】
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によって絶縁分離されている。ここで、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を通してソース領域４４と電気的に接続されている。
【００７４】
赤外線センサチップ１００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の他端が第４の配線１０４に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のドレイン電極４７が、第１の配線１０１と電気的に接続され、ゲート電極４６が、ｎ形ポリシリコン配線からなる第２の配線１０２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）からなる電極４９が形成されている。しかして、ウェル領域４１は、チャネルストッパ領域４２および電極４９を介して、第３の配線１０３と電気的に接続されている。なお、電極４９は、層間絶縁膜５０に形成したコンタクトホール５０ｆを通してチャネルストッパ領域４２と電気的に接続されている。
【００７５】
また、上述のツェナダイオードＺＤは、図１３に示すように、第１拡散領域８１上にアノード電極８３が形成され、第２拡散領域８２上に２つのカソード電極８４ａ，８４ｂが形成されている。このツェナダイオードＺＤは、アノード電極８３が、第５のパッドＶzdと電気的に接続され、一方のカソード電極８４ａが、１つの第２の配線１０２を介して当該第２の配線１０２に接続されたＭＯＳトランジスタ４のゲート電極４６と電気的に接続され、他方のカソード電極８４ｂが、当該第２の配線１０２に接続された第２のパッドＶsel1〜Ｖsel8の１つと電気的に接続されている。
【００７６】
上述の赤外線センサチップ１００によれば、故障診断用配線１３９へ通電してサーモパイル３０ａの出力を測定することにより、サーモパイル３０ａの断線などの故障の有無を判断することが可能となって、信頼性の向上を図れる。しかも、赤外線センサチップ１００は、故障診断用配線１３９が、熱型赤外線検出部３において半導体基板１の空洞部１１に重なる領域でサーモパイル３０ａと重ならないように配置されているので、故障診断用配線１３９によるサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１の熱容量の増大を防止でき、感度および応答速度の向上を図れる。
【００７７】
ここで、赤外線センサチップ１００は、使用時において自己診断を行わない通常時において、故障診断用配線１３９も外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。なお、赤外線センサチップ１００では、赤外線吸収層３９および補強層３９ｂも外部からの赤外線を吸収するので、複数の温接点Ｔ１の温度の均一化を図れ、感度の向上を図れる。また、赤外線センサチップ１００の使用時の自己診断は、ＩＣチップ１２２に設けられた自己診断回路（図示せず）により定期的に行われるが、必ずしも定期的に行う必要はない。
【００７８】
また、赤外線センサチップ１００は、第１の薄膜構造部３ａが、複数の第２の薄膜構造部３ａａに分離され、各第２の薄膜構造部３ａａごとにサーモパイル３０ａの温接点Ｔ１が設けられるとともに、各サーモパイル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サーモパイル３０ａが電気的に接続されているので、応答速度および感度の向上を図れる。しかも、赤外線センサチップ１００は、全ての第２の薄膜構造部３ａａに跨って故障診断用配線１３９が形成されているので、熱型赤外線検出部３の全てのサーモパイル３０ａを一括して自己診断することが可能となる。また、赤外線センサチップ１００では、隣接する第２の薄膜構造部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、各第２の薄膜構造部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。
【００７９】
また、赤外線センサチップ１００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、第２の薄膜構造部３ａａの応力バランスの均一性が向上する。これにより、赤外線センサチップ１００は、第２の薄膜構造部３ａａの反りを抑制することができ、製品ごとの感度のばらつきや、画素部２ごとの感度のばらつきを低減できる。
【００８０】
また、赤外線センサチップ１００は、故障診断用配線１３９が、第１の熱電要素であるｎ形ポリシリコン層３４もしくは第２の熱電要素であるｐ形ポリシリコン層３５と同じ材料により形成されているので、故障診断用配線１３９を第１の熱電要素もしくは第２の熱電要素と同時に形成することが可能となり、製造プロセスの簡略化による低コスト化を図れる。
【００８１】
また、赤外線センサチップ１００は、赤外線吸収部３３および故障診断用配線１３９を備えた複数の画素部２が、半導体基板１の上記一表面側で２次元アレイ状に設けられているので、製造時や使用時の自己診断に際して各画素部２それぞれの故障診断用配線１３９に通電することにより、各画素部２それぞれの感温部３０の感度のばらつきを把握することが可能となる。
【００８２】
ところで、赤外線センサチップ１００は、図１（ｃ）の画素部２の概略平面レイアウト図に示すように、各画素部２ごとにサーモパイル３０ａの冷接点Ｔ２の温度を調整可能な温度調整部９０が設けられている。なお、図１（ｃ）は説明を簡単にするために画素部２の構造を簡略化して図示してある。また、温度調整部９０は、画素部２における熱型赤外線検出部３の形成用領域Ａ１（図４参照）に形成されている。
【００８３】
図１（ｃ）における温度調整部９０は、各画素部２それぞれにおいて冷接点Ｔ２における温接点Ｔ１側とは反対側に配置された薄膜ヒータ９１により構成されており、薄膜ヒータ９１の両端部がそれぞれ配線９２，９２を介して図示しない温度調整部用のパッドと電気的に接続されている。要するに、図１（ｃ）における温度調整部９０は、冷接点Ｔ２の温度を昇温させる機能を有することで冷接点Ｔ２の温度を調整可能である。この温度調整部９０は、上述のＩＣチップ１２２によって制御される。言い換えれば、ＩＣチップ１２２は、温度調整部９０を制御する機能を有している。
【００８４】
上述の薄膜ヒータ９１は、平面視形状が蛇行した形状に形成されている。また、薄膜ヒータ９１は、ｎ形ポリシリコン層により構成してある。ここで、薄膜ヒータ９１は、サーモパイル３０ａのｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５と同一平面上に同一厚さで形成されている。したがって、薄膜ヒータ９１をサーモパイル３０ａのｎ形ポリシリコン層３４と同一工程で形成することが可能となるから、低コスト化を図れる。薄膜ヒータ９１は、ｎ形ポリシリコン層に限らず、例えば、ｐ形ポリシリコン層により構成してもよく、この場合は、薄膜ヒータ９１をサーモパイル３０ａのｐ形ポリシリコン層３５と同一工程で形成することが可能となる。なお、薄膜ヒータ９１は、金属薄膜により構成してもよい。
【００８５】
また、赤外線センサチップ１００は、各画素部２それぞれにおいて冷接点Ｔ２における温接点Ｔ１側とは反対側に配置された温度センサ９３を備えることが好ましい。この場合、赤外線センサチップ１００は、温度センサ９３の両端部がそれぞれ配線９７，９７を介して図示しない温度モニタ用のパッドと電気的に接続されている。これにより、赤外線センサモジュールは、赤外線センサチップ１００が温度センサ９３によって冷接点Ｔ２の温度を検知することができ、ＩＣチップ１２２が、温度センサ９３の出力に基づいて温度調整部９０を制御することが可能となる。なお、本実施形態では、温度センサ９３よりも温度調整部９０を、冷接点Ｔ２に近づけて配置してある。
【００８６】
温度センサ９３は、複数のｐ形ポリシリコン層９４と複数のｎ形ポリシリコン層９５とが金属材料（例えば、Ａｌ−Ｓｉなど）からなる接続部９６により交互に接続されている。ここで、温度センサ９３のｐ形ポリシリコン層９４およびｎ形ポリシリコン層９５は、サーモパイル３０ａのｎ形ポリシリコン層３４およびｐ形ポリシリコン層３５と同一平面上に同一厚さで形成されている。したがって、温度センサ９３をサーモパイル３０ａと同一工程で同時に形成することが可能となるから、低コスト化を図れる。
【００８７】
以下、赤外線センサチップ１００の製造方法の一例について図１６〜図１９を参照して説明する。
【００８８】
まず、第２導電形のシリコン基板からなる半導体基板１の上記一表面側に第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う。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１６（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、第１のシリコン酸化膜３１は、半導体基板１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。
【００８９】
上述の絶縁層パターニング工程の後、半導体基板１の上記一表面側に第１導電形であるｐ形（ｐ＋）のウェル領域４１を形成するウェル領域形成工程を行う。続いて、半導体基板１の上記一表面側におけるウェル領域４１内に第１導電形であるｐ形（ｐ＋＋）の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。その後、ＭＯＳトランジスタ４のしきい値電圧Ｖthを制御するためのイオン注入工程を行うことによって、図１６（ｂ）に示す構造を得る。ここで、ウェル領域形成工程では、まず、半導体基板１の上記一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を選択的に形成する。その後、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第２のシリコン酸化膜５１をパターニングする。続いて、第１導電形の不純物（ここでは、ｐ形の不純物であり、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、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、半導体基板１の上記一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を選択的に形成する。その後、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をパターニングする。続いて、第１導電形の不純物（ここでは、ｐ形の不純物であり、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、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、半導体基板１の上記一表面側のシリコン酸化膜１ｂを構成している。
【００９０】
上述のイオン注入工程の後、第２導電形であるｎ形（ｎ＋）のドレイン領域４３および第２導電形であるｎ形（ｎ＋）のソース領域４４を形成するソース・ドレイン形成工程を行う。このソース・ドレイン形成工程では、ウェル領域４１におけるドレイン領域４３およびソース領域４４それぞれの形成予定領域に第２導電形の不純物（ここでは、ｎ形の不純物であり、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って、ドレイン領域４３およびソース領域４４を形成する。
【００９１】
ソース・ドレイン形成工程の後、半導体基板１の上記一表面側に例えば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う。続いて、半導体基板１の上記一表面側の全面にゲート電極４６、第２の配線１０２（図２参照）、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、薄膜ヒータ９１、ｎ形ポリシリコン層９５、ｐ形ポリシリコン層９４、赤外線吸収層３９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う。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、第２の配線１０２、ｎ形ポリシリコン層３４、ｐ形ポリシリコン層３５、薄膜ヒータ９１、ｎ形ポリシリコン層９５、ｐ形ポリシリコン層９４、赤外線吸収層３９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う。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およびｐ形ポリシリコン層９４に対応する部分にｐ形の不純物（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およびｐ形ポリシリコン層９４を形成するｐ形ポリシリコン層形成工程を行う。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、故障診断用配線１３９、ゲート電極４６および第２の配線１０２に対応する部分にｎ形の不純物例えば、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、薄膜ヒータ９１、ｎ形ポリシリコン層９５、赤外線吸収層３９、故障診断用配線１３９、ゲート電極４６および第２の配線１０２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１７（ａ）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。
【００９２】
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、半導体基板１の上記一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う。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にコンタクトホール５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３，５０ａ４，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ（図８、図９、図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１７（ｂ）に示す構造を得る。層間絶縁膜形成工程では、半導体基板１の上記一表面側に所定膜厚（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。また、コンタクトホール形成工程では、薄膜ヒータ９１の両端部それぞれの一部を露出させるコンタクトホール（図示せず）や、温度センサ９３の接続部９６用のコンタクトホール（図示せず）なども形成する。
【００９３】
上述のコンタクトホール形成工程の後、半導体基板１の上記一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、第４の配線１０４、第１の配線１０１、第３の配線１０３、パッドＶout1〜Ｖout8，Ｖsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu（図１４参照）、薄膜ヒータ９１に接続される配線９２、温度センサ９３に接続される配線９７、上述の温度調整部用のパッド、上述の温度モニタ用のパッドなどの基礎となる所定膜厚（例えば、２μｍ）の金属膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）を形成する金属膜形成工程を行う。続いて、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、第４の配線１０４、第１の配線１０１、第３の配線１０３、パッドＶout1〜Ｖout8，Ｖsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu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１８（ａ）に示す構造を得る。上述の金属膜形成工程では、金属膜をスパッタ法により形成している。金属膜形成工程での金属膜の形成方法は、スパッタ法に限らず、例えば、ＣＶＤ法や蒸着法などでもよい。また、金属膜パターニング工程では、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。ここで、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。なお、この金属膜パターニング工程を行うことにより、温接点Ｔ１および冷接点Ｔ２が形成される。
【００９４】
上述の金属膜パターニング工程の後、半導体基板１の上記一表面側（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１８（ｂ）に示す構造を得る。パッシベーション膜形成工程では、ＣＶＤ法によってパッシベーション膜６０を形成する。
【００９５】
上述のパッシベーション膜形成工程の後、第１のシリコン酸化膜３１、シリコン窒化膜３２、層間絶縁膜５０、パッシベーション膜６０などを備えた積層構造部をパターニングすることにより、第２の薄膜構造部３ａａおよび連結片３ｃ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１９（ａ）に示す構造を得る。なお、積層構造部パターニング工程を行う際には、既に積層構造部に感温部３０などが埋設されている。また、積層構造部パターニング工程において、各スリット１３，１４を形成している。
【００９６】
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パッドＶout1〜Ｖout8，Ｖsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu（図１４参照）、上述の温度調整部用のパッド、上述の温度モニタ用のパッド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う。次に、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半導体基板１を異方性エッチング（結晶異方性エッチング）することにより半導体基板１に空洞部１１を形成する空洞部形成工程を行うことで、図１９（ｂ）に示す構造を得る。ここで、開口部形成工程では、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述の開口部を形成する。また、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、空洞部形成工程では、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、空洞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、空洞部形成工程が終了した後、個々の赤外線センサチップ１００に分離する分離工程を行えばよい。また、上述の製造方法では、ツェナダイオードＺＤの製造工程について説明を省略したが、イオン注入技術、拡散技術、薄膜形成技術、エッチング技術などを利用して形成することができる。
【００９７】
上述の赤外線センサチップ１００では、半導体基板１として上記一表面が（１００）面の単結晶シリコン基板を用いて、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する空洞部１１を四角錘状の形状としてあるが、四角錘状の形状に限らず、四角錘台状の形状でもよい。また、半導体基板１の上記一表面の面方位は特に限定するものではなく、例えば、半導体基板１として上記一表面がＳｉ（１１０）面の単結晶のシリコン基板を用いてもよい。また、赤外線センサチップ１００において、半導体基板１の空洞部１１は、半導体基板１の厚み方向に貫通する形で形成してもよく、この場合は、空洞部１１を形成する空洞部形成工程において、半導体基板１の上記一表面とは反対の他表面側から、半導体基板１における空洞部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。また、赤外線センサチップ１００は、熱電変換部である感温部３０を具備する複数の画素部２が半導体基板１の一表面側においてアレイ状に配置されたものであればよく、構造は特に限定するものではない。また、感温部３０を構成するサーモパイル３０ａの数も複数に限らず、１つでもよい。
【００９８】
また、半導体基板１の導電形は、ｎ形に限らず、例えば、図２０〜図２２に示すようにｐ形でもよい。図２０は、ｐ形の半導体基板１がチャネル形成用領域を構成し、ドレイン領域４３およびソース領域４４の導電形をｎ形（ｎ＋）とする例である。また、図２１は、ｐ形の半導体基板１に形成したｐ形（ｐ＋）のウェル領域４１がチャネル形成用領域を構成し、ドレイン領域４３およびソース領域４４の導電形をｎ形（ｎ＋）とする例である。また、図２２は、ｐ形の半導体基板１に形成したｎ形のウェル領域４１がチャネル形成用領域を構成し、ドレイン領域４３およびソース領域４４の導電形をｐ形（ｐ＋）とする例である。
【００９９】
次に、ＩＣチップ１２２について説明する。
【０１００】
ＩＣチップ１２２は、ＡＳＩＣ（：Application  Specific  ＩＣ）であり、シリコン基板を用いて形成されている。また、ＩＣチップ１２２としてベアチップを用いている。しかして、本実施形態では、ＩＣチップ１２２がベアチップをパッケージングしたものである場合に比べて、パッケージ１３３の小型化を図れる。ＩＣチップ１２２は、赤外線センサチップ１００のパッドＶout1〜Ｖout8，Ｖsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu，Ｖzd、上述の温度調整部用のパッド、上述の温度モニタ用のパッドそれぞれと適宜に接続される複数のパッド（図示せず）を備えている。
【０１０１】
ＩＣチップ１２２は、赤外線センサチップ１００を制御する制御部と、赤外線センサチップ１００の出力電圧からなる出力信号を信号処理する信号処理部と、上述の自己診断回路とを備えている。制御部は、赤外線センサチップ１００のＶsel1〜Ｖsel8，Ｖrefin，Ｖsu，Ｖzdなどの電位を制御する機能や、温度調整部９０を制御する機能などを有している。また、信号処理部は、第１のパッドＶout1〜Ｖout8それぞれに電気的に接続されたパッドの出力電圧（出力信号）を増幅する増幅回路、第１のパッドＶout1〜Ｖout8それぞれに電気的に接続された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、増幅回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路、Ａ／Ｄ変換回路の出力に基づいて適宜の演算を行う演算回路などを備えた回路構成としてあるが、信号処理回路の回路構成は特に限定するものではない。なお、パッケージ１３３内において、赤外線センサチップ１００の近傍に、絶対温度を測定するためのサーミスタを配置して、ＩＣチップ１２２の演算回路が、上記サーミスタの出力と感温部３０の出力とに基づいて温度を演算するようにしてもよい。
【０１０２】
本実施形態の赤外線センサモジュールの製造にあたっては、パッケージ本体１３４に赤外線センサチップ１００およびＩＣチップ１２２を実装する実装工程を行ってから、所望の雰囲気中でパッケージ蓋１３５とパッケージ本体１３４とを接合する接合工程を行うようにすればよい。
【０１０３】
ところで、本実施形態の赤外線センサモジュールにおいて、温度調整部９０を設けていない比較例では、レンズ１５３の形状やパッケージ１３３内の温度分布の影響で、赤外線センサチップ１００における各画素部２の冷接点Ｔ２の温度がばらつきやすい。このような温度分布は、例えば、ＩＣチップ１２２と赤外線センサチップ１００との間での熱伝達や、赤外線センサチップ１００とパッケージ本体１３４との間での熱伝達や、赤外線センサチップ１００とパッケージ蓋１３５との間の熱伝達などに起因して生じる。
【０１０４】
これに対して、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、各画素部２ごとにサーモパイル３０ａの冷接点Ｔ２の温度を調整可能な温度調整部９０が設けられているので、赤外線センサチップ１００の画素部２ごとの感度の均一化を図ることが可能となる。すなわち、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、温度調整部９０により冷接点Ｔ２の温度を調整することにより、赤外線センサチップ１００の画素部２ごとの出力を補正することが可能となり、画素部２ごとの感度の均一化を図ることが可能となる。そして、この赤外線センサモジュールにおいては、温度調整部９０が、冷接点Ｔ２の温度を昇温させる機能を有することで冷接点Ｔ２の温度を調整可能であり、ＩＣチップ１２２が、温度調整部９０を制御する機能を有している。ＩＣチップ１２２において温度調整部９０を制御する機能の決定にあたっては、例えば、まず、比較例の赤外線センサモジュールにおいて、赤外線検知エリアを塞ぐ大きさの標準の赤外線源（例えば、黒体、擬似黒体など）からの赤外線を検知させる。ここで、比較例の赤外線センサモジュールの各画素部２の出力が均一化されるように、各冷接点Ｔ２の温度の調整度合い（出力の小さな画素部２の出力が増加するように、温度調整部９０の制御内容）を決める。そして、この調整度合いに応じたデータを実施形態の赤外線センサモジュールにおけるＩＣチップ１２２のメモリ（図示せず）などに記憶させておけばよい。なお、温度調整部９０の制御内容としては、例えば、各冷接点Ｔ２近傍の薄膜ヒータ９０への通電量（電流値、電流供給時のオンデューティ）などが挙げられる。
【０１０５】
また、本実施形態の赤外線センサモジュールでは、温度調整部９０が、各画素部２それぞれにおいて冷接点Ｔ２における温接点Ｔ１側とは反対側に配置された薄膜ヒータ９１からなるので、赤外線センサチップ１００において冷接点Ｔ２の近傍に温度調整部９０を位置精度良く形成することができ、各画素部２それぞれの冷接点Ｔ２を効率良く昇温させることが可能となる。また、ＩＣチップ１２２において、上述の温度センサ９２の出力をモニタしながら温度調整部９０を制御するようにすれば、冷接点Ｔ２の温度を高精度に制御することが可能となる。この場合、例えば、冷接点Ｔ２の温度が最も高い画素部２の冷接点Ｔ２の温度と他の画素部２の冷接点Ｔ２の温度との差分に基づいて、他の画素部２の温度調整部９０を制御するようにすればよい。温度センサ９３は、半導体基板１の上記一表面側に設けてあるが、半導体基板１の上記他表面側において、各画素部２それぞれの投影領域内に設けてもよい。
【０１０６】
また、上述の赤外線センサモジュールは、温度調整部９０が、冷接点Ｔ２の温度を昇温させることで冷接点Ｔ２の温度を調整するものであるが、これに限らず、例えば、温度調整部９０が、冷接点Ｔ２の温度を降温させる機能を有することで冷接点Ｔ２の温度を調整可能であるものとして、ＩＣチップ１２２が、この温度調整部９０を制御する機能を有するようにしてもよい。ここで、比較例の赤外線センサモジュールの各画素部２の出力が均一化されるように、各冷接点Ｔ２の温度の調整度合いを決める際には、出力の大きな画素部２の出力が減少するように、ＩＣチップ１２２による温度調整部９０の制御内容を決めればよい。
【０１０７】
この場合、例えば、図２３に示すように、半導体基板１の他表面側において各画素部２それぞれに対応する領域ごとに１対１で配置された複数のペルチェ素子２００により温度調整部９０を構成してもよい。ここにおいて、各ペルチェ素子２００は、例えば、パッケージ本体１３４に設ければよい。
【０１０８】
また、上述の赤外線センサモジュールは、温度調整部９０が冷接点Ｔ２の温度を調整するものであるが、これに限らず、温度調整部９０が、温接点Ｔ１の温度を調整するものでもよい。この場合には、例えば、温度調整部９０として、例えば、温接点Ｔ１の近傍に薄膜ヒータを配置し、上述の比較例において出力の小さな画素部２の出力が増加するように、ＩＣチップ１２２による温度調整部９０の制御内容を決めればよい。
【０１０９】
また、赤外線センサモジュールは、温度調整部９０が、冷接点Ｔ２の温度を昇温させる機能および降温させる機能を有することで冷接点Ｔ２の温度を調整可能であり、ＩＣチップ１２２が、この温度調整部９０を制御する機能を有するようにしてもよく、これにより、各冷接点Ｔ２の温度の制御性を向上させることが可能となる。この場合、例えば、温度調整部９０として、上述の薄膜ヒータ９１とペルチェ素子２００とを各画素部２ごとに設ければよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１  半導体基板
２  画素部
３０  感温部
３０ａ  サーモパイル
９０  温度調整部
９１  薄膜ヒータ
１００  赤外線センサチップ
１２２  ＩＣチップ
１３３  パッケージ
１５３  レンズ
２００  ペルチェ素子
Ｔ１  温接点
Ｔ２  冷接点
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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