專利名稱：紅外線傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及紅外線傳感器。
背景技術：
以往，提出有如下 的紅外線傳感器(紅外線傳感器模塊)，該紅外線傳感器具備紅外線傳感器芯片，其在硅基板的一表面側呈陣列狀地配置有具備由溫差電堆構成的感溫部的多個像素部；IC芯片，其對該紅外線傳感器芯片的輸出信號進行信號處理；封裝體，其收納紅外線傳感器芯片及IC芯片(例如，參照日本國專利公開2010-78451號公報)。上述的封裝體由封裝體主體和封裝體蓋構成，所述封裝體主體通過將紅外線傳感器芯片及IC芯片橫向排列安裝而成，所述封裝體蓋以與該封裝體主體之間包圍紅外線傳感器芯片及IC芯片的方式覆蓋在封裝體主體上。在此，封裝體蓋具備對紅外線傳感器芯片的檢測對象的紅外線進行匯聚的透鏡。總而言之，封裝體蓋具有使紅外線傳感器芯片的檢測對象的紅外線透過的功能。上述的紅外線傳感器芯片通過在各像素部具備感溫部的熱型紅外線檢測部形成于娃基板的上述一表面側而被娃基板支承。另外，紅外線傳感器芯片在娃基板上在熱型紅外線檢測部的一部分的正下方形成有空洞部。另外，在紅外線傳感器芯片中，構成感溫部的溫差電堆的溫接點在熱型紅外線檢測部形成在與空洞部重疊的區域，冷接點在熱型紅外線檢測部形成在不與空洞部重疊的區域。需要說明的是，紅外線傳感器芯片在硅基板的上述一表面側在各像素部分別形成有作為像素部選擇用的開關元件的MOS晶體管。在上述的紅外線傳感器中，紅外線傳感器芯片和IC芯片收納在I個封裝體內，能夠縮短紅外線傳感器芯片與IC芯片之間的配線，因此能夠降低外來干擾的影響，可以提高耐干擾性。然而，在該紅外線傳感器中，在紅外線傳感器芯片的各像素部各自的輸出信號(輸出電壓)中包含有因IC芯片的發熱引起的偏移電壓(offset voltage)，并且，S/N比在各像素部之間不均。總而言之，S/N比在紅外線傳感器芯片的面內不均。在此，在從IC芯片通過封裝體主體的路徑向紅外線傳感器芯片的硅基板傳遞的熱量主要使冷接點的溫度上升，因此成為產生負的偏移電壓的主要原因。另一方面，因經由來自IC芯片的封裝體內的介質(例如，氮氣等)的熱傳導或熱輻射而向紅外線傳感器芯片傳遞的熱量主要使溫接點的溫度上升，因此成為產生正的偏移電壓的主要原因。

發明內容
本發明是鑒于上述事由而作出的，其目的在于提供一種能夠抑制因IC芯片的發熱引起的紅外線傳感器芯片的面內的S/N比不均的紅外線傳感器。本發明的紅外線傳感器的特征在于，具備紅外線傳感器芯片，其在半導體基板的一表面側呈陣列狀地配置有多個像素部，所述多個像素部具備由溫差電堆構成的感溫部；IC芯片，其對所述紅外線傳感器芯片的輸出信號進行信號處理；封裝體，其收納所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片，所述封裝體具備封裝體主體，其以所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片橫向排列的方式安裝有所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片；封裝體蓋，其具有使所述紅外線傳感器芯片的檢測對象的紅外線透過的功能，且以在與所述封裝體主體之間包圍所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片的方式與所述封裝體主體氣密接合，在所述封裝體內設置有罩構件，該罩構件具有供朝向所述紅外線傳感器芯片的紅外線通過的窗孔，且使與所述IC芯片的發熱對應的所述各像素部的溫接點及冷接點的溫度變化量均勻化。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件包括前板部，其位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；側板部，其從所述前板部的外周緣向后方延伸設置且在所述IC芯片與所述紅外線傳感器芯片之間與所述封裝體主體接合。 另外，在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述封裝體主體使安裝所述IC芯片的第二區域的表面比安裝所述紅外線傳感器芯片的第一區域的表面后退，所述罩構件具備前板部，該前板部位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；兩個側板部，該兩個側板部從所述前板部的外周緣向后方延伸設置，且位于沿著所述紅外線傳感器芯片與所述IC芯片的并列設置方向的所述紅外線傳感器芯片的兩側面各自的側方，并且與所述封裝體主體接合，所述前板部形成為使所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片收納在所述前板部的外周線的投影區域內的大小。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件形成為如下方式，即，所述前板部的所述窗孔為矩形狀，且在俯視下所述窗孔的所述IC芯片側的內周線比所述紅外線傳感器芯片的所述IC芯片側的外周線靠所述IC芯片側。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件具備前板部，其位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；側板部，其從所述前板部向后方延伸相接且與所述封裝體主體接合。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件接近所述紅外線傳感器芯片與所述IC芯片雙方配置。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述前板部形成為在該前板部的外周線的投影區域內至少收納所述紅外線傳感器芯片的大小。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件由導電性材料形成。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述罩構件通過導電性材料與所述封裝體主體接合。在該紅外線傳感器的基礎上，優選所述封裝體主體具備由絕緣材料構成的基體和由金屬材料構成的電磁防護層。本發明能夠抑制因IC芯片的發熱引起的紅外線傳感器芯片的面內的S/N比的不均。


圖I涉及實施方式I的紅外線傳感器，圖IA是局部剖斷得到的示意立體圖，圖IB是取下封裝體蓋后的狀態的示意立體圖，圖IC是取下封裝體蓋后的狀態的示意側視圖，圖ID是示意剖視圖，圖IE是紅外線傳感器芯片的主要部分示意剖視圖。圖2是同上的紅外線傳感器芯片的平面布局圖。圖3是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的平面布局圖。
圖4是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的平面布局圖。圖5表示同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分，圖5A是平面布局圖，圖5B是與圖5A的D-D’剖面對應的示意剖視圖。圖6是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分的平面布局圖。圖7是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分的平面布局圖。圖8表示同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分，圖8A是平面布局圖，圖8B是與圖8A的D-D’剖面對應的示意剖視圖。圖9表示同上的紅外線傳感器芯片的包括冷接點的主要部分，圖9A是平面布局圖，圖9B是意首I]視圖。圖10表示同上的紅外線傳感器芯片的包括溫接點的主要部分，圖IOA是平面布局圖，圖IOB是示意剖視圖。圖11是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分的示意剖視圖。圖12是同上的紅外線傳感器芯片的像素部的主要部分的示意剖視圖。圖13的圖13A及圖13B是用于說明同上的紅外線傳感器芯片的主要部分的圖。圖14是同上的紅外線傳感器芯片的等效電路圖。圖15的圖15A及圖15B是用于說明同上的紅外線傳感器的制造方法的主要工序首1J視圖。圖16的圖16A及圖16B是用于說明同上的紅外線傳感器的制造方法的主要工序首1J視圖。圖17的圖17A及圖17B是用于說明同上的紅外線傳感器的制造方法的主要工序首1J視圖。圖18的圖18A及圖18B是用于說明同上的紅外線傳感器的制造方法的主要工序首1J視圖。圖19涉及實施方式2的紅外線傳感器，圖19A是局部剖斷得到的示意立體圖，圖19B是取下封裝體蓋后的狀態的示意立體圖，圖19C是取下封裝體蓋后的狀態的示意側視圖，圖19D是示意剖視圖，圖19E是紅外線傳感器芯片的主要部分示意剖視圖。圖20涉及實施方式3的紅外線傳感器，圖20A是局部剖斷得到的示意立體圖，圖20B是取下封裝體蓋后的狀態的示意立體圖，圖20C是取下封裝體蓋后的狀態的示意側視圖，圖20D是示意剖視圖，圖20E是紅外線傳感器芯片的主要部分示意剖視圖。圖21涉及實施方式4的紅外線傳感器，圖21A是局部剖斷得到的示意立體圖，圖21B是取下封裝體蓋后的狀態的示意立體圖，圖21C是取下封裝體蓋后的狀態的示意側視圖，圖21D是示意剖視圖，圖21E是紅外線傳感器芯片的主要部分示意剖視圖。
具體實施例方式(實施方式I)以下，參照圖I 圖14說明本實施方式的紅外線傳感器。
本實施方式的紅外線傳感器具備紅外線傳感器芯片100、對該紅外線傳感器芯片100的輸出信號進行信號處理的IC芯片102、收納紅外線傳感器芯片100及IC芯片102的封裝體103。另外，紅外線傳感器在封裝體103中還收納有測定絕對溫度的熱敏電阻101。如圖IE所示，紅外線傳感器芯片100在由硅基板構成的半導體基板I的一表面側(前面側)形成有具有溫差電堆30a的熱型紅外線檢測部3。封裝體103具有封裝體主體104，其安裝有紅外線傳感器芯片100及IC芯片102及熱敏電阻101 ;封裝體蓋105，其以與封裝體主體104之間包圍紅外線傳感器芯片100及IC芯片102及熱敏電阻101的方式與封裝體主體104氣密接合。封裝體主體104橫向排列地安裝有IC芯片102和紅外線傳感器芯片100。另外，在封裝體主體104中，紅外線傳感器芯片100和熱敏電阻101在與IC芯片102和紅外線傳感器芯片100的并設方向正交的方向上橫向排列地安裝。另一方面，封裝體蓋105具有使紅外線傳感器芯片100的檢測對象的紅外線透過的功能及導電性。 封裝體蓋105包括覆蓋封裝體主體104的上述一表面側(前面側)的金屬帽152、將在金屬帽152上形成于與紅外線傳感器芯片100對應的部位的開口窗152a閉塞的透鏡153。在此，透鏡153具有使紅外線透過的功能，并且具有向紅外線傳感器芯片100匯聚紅外線的功能。另外，紅外線傳感器在封裝體103內設置有使與IC芯片102的發熱對應的各像素部2的溫接點Tl及冷接點T2的溫度變化量均勻化的罩構件106。在此，罩構件106具有供朝向紅外線傳感器芯片100的紅外線通過的窗孔108。即，在各像素部2中，能夠因IC芯片102的發熱而在溫接點Tl與冷接點T2之間產生溫度差AT。在本實施方式中，通過設置罩構件106，能夠減小各像素部2之間的上述溫度差AT(因IC芯片102的發熱引起的溫接點Tl與冷接點T2之間的溫度差AT)的不均。需要說明的是，使與IC芯片102的發熱對應的各像素部2的溫接點Tl及冷接點T2的溫度變化量均勻化的罩構件106為選擇器(option)。如后所述，罩構件106具備位于紅外線傳感器芯片100的前方且形成有窗孔108的前板部107、從前板部向后方延伸相接且與封裝體主體104接合的側板部109。該罩構件106接近紅外線傳感器芯片100與IC芯片102雙方配置。以下，進一步說明各構成要件。在紅外線傳感器芯片100中，具有熱型紅外線檢測部3和作為像素選擇用的開關元件的MOS晶體管4的多個像素部2在半導體基板I的上述一表面側排列成陣列狀(在此，為二維陣列狀)(參照圖2)。在本實施方式中，在I個半導體基板I的上述一表面側上形成有mXn個(在圖2所示的示例中為8X8個)像素部2，但像素部2的個數和排列沒有特別的限定。另外，在本實施方式中，熱型紅外線檢測部3的感溫部30通過將多個(在此為6個)溫差電堆30a(參照圖3)串聯連接而構成。在圖14中，將熱型紅外線檢測部3中的感溫部30的等效電路以與該感溫部30的熱起電力對應的電壓源來表示。另外，如圖3、圖5及圖14所示，紅外線傳感器芯片100具備各列的多個熱型紅外線檢測部3的感溫部30的一端經由上述的MOS晶體管4而對應各列共同連接形成的多個垂直讀出線7、與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對應各行共同連接形成的多個水平信號線6。另外，紅外線傳感器芯片100具備各列的MOS晶體管4的p+形阱區域41對應各列共同連接形成的多個接地線8、各接地線8共同連接形成的共同接地線9。進而，紅外線傳感器芯片100還具備各列的多個熱型紅外線檢測部3的感溫部30的另一端對應各列共同連接形成的多個基準偏壓線5。于是，紅外線傳感器芯片100能夠以時間序列讀出全部熱型紅外線檢測部3的感溫部30的輸出。總而言之，紅外線傳感器芯片100形成有在半導體基板I的上述一表面側具有熱型紅外線檢測部3和與該熱型紅外線檢測部3并列設置且用于讀出該熱型紅外線檢測部3的輸出的MOS晶體管4的多個像素部2。在此，MOS晶體管4的柵電極46與水平信號線6連接，源電極48經由感溫部30與基準偏壓線5連接，漏電極47與垂直讀出線7連接。在此，各水平信號線6分別與各個獨立的像素選擇用的焊盤(pad)Vsel電連接，各基準偏壓線5與共同基準偏壓線5a共同連接，各垂直讀出線7分別與各個獨立的輸出用的焊盤Vout電連接。另外，共同接地線9與接地用的焊盤Gnd電連接，共同基準偏壓線5a與基準偏壓用的焊盤Vref電 連接，半導體基板I與基板用的焊盤Vdd電連接。于是，通過以使MOS晶體管4依次成為點亮(ON)狀態的方式控制各像素選擇用的焊盤Vsel的電位，從而能夠依次讀出各像素部2的輸出電壓。例如，使基準偏壓用的焊盤Vref的電位為I. 65V、接地用的焊盤Gnd的電位為0V、基板用的焊盤Vdd的電位為5V，若使特定的像素選擇用的焊盤Vsel的電位為5V，則對應的MOS晶體管4點亮，從對應的輸出用的焊盤Vout讀出像素部2的輸出電壓(1.65V+感溫部30的輸出電壓)。另外，如果使像素選擇用的焊盤Vsel的電位為0V，則MOS晶體管4熄滅(OFF)，不會從輸出用的焊盤Vout讀出像素部2的輸出電壓。需要說明的是，在圖2中，不對圖14中的像素選擇用的焊盤Vsel、基準偏壓用的焊盤Vref、接地用的焊盤Gnd、輸出用的焊盤Vout等進行區別，全部作為焊盤80進行圖示。以下，分別對熱型紅外線檢測部3及MOS晶體管4的結構進行說明。需要說明的是，在本實施方式中，作為上述的半導體基板1，使用導電形為η形且上述一表面為(100)面的單晶娃基板。各像素部2的熱型紅外線檢測部3在半導體基板I的上述一表面側形成熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al (參照圖5)。另外，各像素部2的MOS晶體管4在半導體基板I的上述一表面側形成MOS晶體管4的形成用區域Α2 (參照圖5)。紅外線傳感器芯片100在半導體基板I的上述一表面側在各熱型紅外線檢測部3的一部分的正下方形成有空洞部11。熱型紅外線檢測部3具備在半導體基板I的上述一表面側形成于空洞部11的周部的支承部3d、在半導體基板I的上述一表面側在俯視下覆蓋空洞部11的第一薄膜結構部3a。第一薄膜結構部3a具備吸收紅外線的紅外線吸收部33。在此，第一薄膜結構部3a具有沿著空洞部11的周向(圖3中相對于紙面為水平方向)并列設置且支承于支承部3d的多個第二薄膜結構部3aa、將鄰接的第二薄膜結構部3aa彼此連結的連結片3c。需要說明的是，在圖3示例的熱型紅外線檢測部3，通過設置多個線狀的狹縫13，從而第一薄膜結構部3a分離成6個第二薄膜結構部3aa。以下，將紅外線吸收部33(稱為第一紅外線吸收部33)中的與第二薄膜結構部3aa分別對應地分割出的各部位稱為第二紅外線吸收部33a。熱型紅外線檢測部3與第二薄膜結構部3aa對應地設置有溫差電堆30a。在此，對于溫差電堆30a而言，溫接點Tl設置于第二薄膜結構部3aa，冷接點T2設置于支承部3d。總而言之，溫接點Tl形成于在熱型紅外線檢測部3中與空洞部11重疊的第一區域，冷接點T2形成于在熱型紅外線檢測部3中不與空洞部11重疊的第二區域。總而言之，紅外線傳感器芯片100具備多個像素部2。像素部2具備形成在半導體基板I的上述一表面側(前面側)的熱型紅外線檢測部3。熱側紅外線檢測部3具備感溫部30。在半導體基板I的上述一表面側與熱型紅外線檢測部3的一部分對應的部位上形成有空洞部11。并且，感溫部30的溫接點Tl形成于在熱型紅外線檢測部3中與空洞部11重疊的第一區域，感溫部30的冷接點T2形成于在熱型紅外線檢測部3中不與空洞部11重疊的第二區域。 另外，與對應于各溫差電堆30a取出輸出的情況相比，熱型紅外線檢測部3的感溫部30以相對于溫度變化的輸出變化變大的連接關系使全部的溫差電堆30a電連接。在圖3的示例中，感溫部30將6個溫差電堆30a串聯連接。但是，上述的連接關系不局限于將多個溫差電堆30a全部串聯連接的連接關系。例如，如果將各3個的溫差電堆30a的串聯電路并聯連接，則與將6個溫差電堆30a并聯連接的情況和對應于各溫差電堆30a取出輸出的情況相比能夠提高靈敏度。另外，與將6個溫差電堆30a全部串聯連接的情況相比，能夠降低感溫部30的電阻而減少熱雜音，因此S/N比提高。在此，在熱型紅外線檢測部3，與第二薄膜結構部3aa對應地在空洞部11的周向上分離地形成有將支承部3d和第二紅外線吸收部33a連結的兩個俯視長條狀的橋部3bb、3bb。S卩，第二薄膜結構部3aa各自具備第二紅外線吸收部33a和兩個橋部3bb、3bb。由此，形成使兩個橋部3bb、3bb和第二紅外線吸收部33a在空間上分離且與空洞部11連通的俯視下C字狀的狹縫14。熱型紅外線檢測部3中的在俯視下包圍第一薄膜結構部3a的部位即支承部3d形成為矩形框狀的形狀。需要說明的是，橋部3bb通過上述的各狹縫13、14使與第二紅外線吸收部33a及支承部3d各自的連結部位以外的部分在空間上與第二紅外線吸收部33a及支承部3d分離。在此，第二薄膜結構部3aa將從支承部3d的延長方向的尺寸設定為93 μ m,將與該延長方向正交的寬度方向的尺寸設定為75 μ m,將各橋部3bb的寬度尺寸設定為23 μ m，將各狹縫13、14的寬度設定為5 μ m，但所述值僅為一例，沒有特別的限定。第一薄膜結構部3a通過將形成在半導體基板I的上述一表面側上的硅氧化膜lb、形成在該硅氧化膜Ib上的硅氮化膜32、形成在該硅氮化膜32上的感溫部30、在硅氮化膜32的表面側形成為覆蓋感溫部30的層間絕緣膜50、形成在層間絕緣膜50上的鈍化膜60的層疊結構部圖案化而形成。層間絕緣膜50由BPSG膜構成，鈍化膜60由PSG膜與形成在該PSG膜上的NSG膜的層疊膜構成，但不局限于此，例如，也可以由硅氮化膜構成。在上述的熱型紅外線檢測部3，第一薄膜結構部3a的橋部3bb、3bb以外的部位構成第一紅外線吸收部33。另外，支承部3d由硅氧化膜lb、硅氮化膜32、層間絕緣膜50和鈍化膜60構成。另外，在紅外線傳感器芯片100中，層間絕緣膜50與鈍化膜60的層疊膜在半導體基板I的上述一表面側跨熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al和MOS晶體管4的形成用區域A2而形成，該層疊膜中的形成在熱型紅外線檢測部3的形成用區域Al的部分兼用作紅外線吸收膜70 (參照圖5B)。在此，在將紅外線吸收膜70的折射率設為n2、檢測對象的紅外線的中心波長設為λ時，紅外線吸收膜70的厚度t2設定為λ/4n2，因此能夠提高檢測對象的波長(例如，8 12 μ m)的紅外線的吸收效率，實現高靈敏度化。例如，在n2 = 1.4、λ = ομπι的情況下，使即可。需要說明的是，在本實施方式中，使層間絕緣膜50的膜厚為O. 8 μ m，使鈍化膜60的膜厚為I μ m (使PSG膜的膜厚為O. 5 μ m，使NSG膜的膜厚為 O. 5 μ m)。另外，在各像素部2中，空洞部11的內周形狀為矩形狀，連結片3c形成為俯視下X字狀，將在與第二薄膜結構部3aa的延長方向(從支承部3d的延長方向)交叉的斜向上相鄰的第二薄膜結構部3aa、3aa彼此、在第二薄膜結構部3aa的延長方向上相鄰的第二薄膜結構部3aa、3aa彼此、在與第二薄膜結構部3aa的延長方向正交的方向上相鄰的第二薄膜結構部3aa、3aa彼此連結。溫差電堆30a具有多個(在圖3所示的示例中，對于各溫差電堆30a而言為各9個)的熱電偶，所述多個熱電偶通過在硅氮化膜32上跨第二薄膜結構部3aa和支承部3d 形成的η形多晶硅層34和P形多晶硅層35的一端部彼此在第二紅外線吸收部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(第一連接部)36電連接而形成。即，在本實施方式中，η形多晶硅層34的第一端部和P形多晶硅層35的第一端部通過連接部36電連接。另外，溫差電堆30a通過在半導體基板I的上述一表面側彼此相鄰的熱電偶的η形多晶硅層34的另一端部(η形多晶硅層34的第二端部)和ρ形多晶硅層35的另一端部(P形多晶硅層35的第二端部)利用由金屬材料(例如，Al-Si等)構成的連接部(第二連接部)37接合而電連接。在此，溫差電堆30a由η形多晶硅層34的上述一端部、P形多晶硅層35的上述一端部和連接部36構成溫接點Tl。另外，通過η形多晶硅層34的上述另一端部、ρ形多晶硅層35的上述另一端部和連接部37構成冷接點Τ2。總而言之，溫差電堆30a的各溫接點Tl形成于在熱型紅外線檢測部3中與空洞部11重疊的區域，各冷接點T2形成于在熱型紅外線檢測部3中不與空洞部11重疊的區域。需要說明的是，在本實施方式的紅外線傳感器芯片100中，在溫差電堆30a的各η形多晶硅層34及各ρ形多晶娃層35中，在形成于上述的橋部3bb、3bb的部位及形成于半導體基板I的上述一表面側的硅氮化膜32上的部位也能夠吸收紅外線。總而言之，感溫部30具有具備η形多晶硅層34及ρ形多晶硅層35的至少I個熱電偶。該熱電偶的溫接點Tl形成于在熱型紅外線檢測部3中與空洞部11重疊的第一區域，該熱電偶的冷接點Τ2形成于在熱型紅外線檢測部3不與空洞部11重疊的第二區域。另外，對于紅外線傳感器芯片100而言，空洞部11的形狀為四角錘狀，俯視下的中央部的深度尺寸比周部更大，因此以使溫接點Tl集中于第一薄膜結構部3a的中央部的方式設計各像素部2的溫差電堆30a的平面布局。S卩，在圖3的上下方向上的正中央的兩個第二薄膜結構部3aa，如圖3及圖6所示，溫接點Tl沿著3個第二薄膜結構部3aa的并列設置方向(圖3的上下方向)排列配置，相對于此，在該上下方向上的上側的兩個第二薄膜結構部3aa，如圖3及圖7所示，溫接點Tl集中配置在3個第二薄膜結構部3aa的并列設置方向上的接近正中央的第二薄膜結構部3aa的一側(圖3中為下側)，在該上下方向上的下側的兩個第二薄膜結構部3aa中，如圖3所示，溫接點Tl集中配置在3個第二薄膜結構部3aa的并列設置方向上的接近正中央的第二薄膜結構部3aa的一側(圖3中為上側)。于是，在本實施方式的紅外線傳感器芯片100中，與圖3的上下方向上的上側、下側的第二薄膜結構部3aa的多個溫接點Tl的配置和正中央的第二薄膜結構部3aa的多個溫接點Tl的配置相同的情況相比，能夠增大溫接點Tl的溫度變化，因此能夠提高靈敏度。需要說明的是，在本實施方式中，在使空洞部11的最深部的深度為規定深度dp (參照圖5B)時，將規定深度dp設定為200 μ m，但該值為一例，沒有特別的限定。另外，在第二薄膜結構部3aa，在硅氮化膜32的紅外線入射面側未形成溫差電堆30a的區域上形成有抑制第二薄膜結構部3aa的翹曲且吸收紅外線的由η形多晶硅層構成的紅外線吸收層39(參照圖I、圖3、圖5及圖11)。另外，在將相鄰的第二薄膜結構部3aa、3aa彼此連結的連結片3c上設置有對該連結片3c進行加強的由η形多晶硅層構成的加強層39b(參照圖8)。在此，加強層39b與紅外線吸收層39連續一體形成。于是，在紅外線傳感器芯片100中，由于連結片3c通過加強層39b被加強，因此能夠防止因使用中的外部的溫度變化或碰撞等產生的應力而導致破損，另外，能夠減少制造時的破損，實現制造成品率的提高。需要說明的是，在本實施方式中，將圖8所示的連結片3c的長度尺寸LI設定為24 μ m，將寬度尺寸L2設定為5 μ m，將加強層39b的寬度尺寸L3設定為I μ m，但這些數值僅為一例，沒有特別的限定。但是，在如本實施方式這樣作為半導體基板I使用硅基板且加 強層39b由η形多晶硅層形成的情況下，為了防止空洞部11的形成時加強層39b被蝕刻，需要將加強層39b的寬度尺寸L3設定為比連結片3c的寬度尺寸L2小，且在俯視下加強層39b的兩側緣比連結片3c的兩側緣位于內側。另外，如圖8及圖13B所示，紅外線傳感器芯片100在連結片3c的兩側緣與第二薄膜結構部3aa的側緣之間分別形成有倒角部3f、3f，在X字狀的連結片3c的大致正交的側緣間也形成有倒角部3e。于是，在紅外線傳感器芯片100中，與圖13A所示那樣未形成倒角部的情況相比，能夠緩和連結片3c和第二薄膜結構部3aa的連結部位處的應力集中，在能夠減少制造時廣生的殘留應力且能夠降低制造時的破損，實現制造成品率的提聞。另外，能夠防止因使用中的外部的溫度變化或碰撞而產生的應力導致破損。需要說明的是，在圖8所示的示例中，將各倒角部3f、3e形成為R(圓角)為3μ m的R倒角部，但不局限于R倒角部，例如也可以為C倒角部。另外，紅外線傳感器芯片100在各熱型紅外線檢測部3設置有以跨支承部3d、一方的橋部3bb、第二紅外線吸收部33a、另一方的橋部3bb、支承部3d的方式繞回且由η形多晶硅層構成的故障診斷用的配線(以下，稱為故障診斷用配線或自我診斷用配線)139，并將全部的故障診斷用配線139串聯連接。于是，通過向mXn個故障診斷用配線139的串聯電路通電，從而能夠檢測橋部3bb的折損等破損的有無。總而言之,在制造中途的檢查時和使用時,紅外線傳感器芯片100根據向mXn個故障診斷用配線139的串聯電路是否有通電，能夠檢測橋部3bb的折損或故障診斷用配線139的斷線等。另外，在紅外線傳感器芯片100中，在上述的檢查時和使用時，通過向mXn個故障診斷用配線139的串聯電路通電而檢測各感溫部30的輸出，從而能夠檢測感溫部30的斷線的有無和靈敏度的不均(感溫部30的輸出不均)等。在此，對于靈敏度的不均而言，能夠檢測與每個像素部2對應的靈敏度的偏差，例如，能夠檢測因第一薄膜結構部3a的翹曲或第一薄膜結構部3a向半導體基板I的粘合等引起的靈敏度的不均。在此，在本實施方式的紅外線傳感器芯片100中，在俯視下，使故障診斷用配線139在多個溫接點Tl的組的附近折返而形成蛇行的形狀。由此，通過向故障診斷用配線139通電而產生的焦耳熱能夠高效地加熱各溫接點Tl。上述的故障診斷用配線139與η形多晶硅層34及ρ形多晶硅層35在同一平面上以同一厚度形成。上述的紅外線吸收層39及故障診斷用配線139含有與η形多晶硅層34相同的η形雜質(例如，磷等)，且含有相同的雜質濃度(例如，IO18 102°cm_3)，且與η形多晶硅層34同時形成。另外，作為ρ形多晶硅層35的ρ形雜質采用例如硼即可，將雜質濃度適當設定在例如IO18 102°cm_3左右的范圍即可。在本實施方式中，η形多晶硅層34及ρ形多晶硅層35的雜質濃度分別為IO18 102°cm_3，能夠降低熱電偶的電阻值，實現S/N比的提高。需要說明的是，紅外線吸收層39及故障診斷用配線139以相同雜質濃度摻入與η形多晶硅層34相同的η形雜質,但不局限于此,例如，也可以相同雜質濃度摻入與P形多晶娃層35相同的雜質。總而言之，故障診斷用配線(自我診斷用配線)139優選通過與第一熱電要件即η形多晶硅層34或第二熱電要件即ρ形多晶硅層35相同的材料形成。
另外，在本實施方式中，在η形多晶硅層34、ρ形多晶硅層35、紅外線吸收層39及故障診斷用配線139的折射率為nl，檢測對象的紅外線的中心波長為λ時，將η形多晶硅層34、ρ形多晶硅層35、紅外線吸收層39及故障診斷用配線139各自的厚度tl設定為λ /4ηι。于是，能夠提高檢測對象的波長(例如，8 12 μ m)的紅外線的吸收效率，實現高靈敏度化。例如,在Ii1 = 3. 6、λ = 10 μ m的情況下，使 I 4 0.69μ η即可。另外，在本實施方式中，由于η形多晶硅層34、ρ形多晶硅層35、紅外線吸收層39及故障診斷用配線139各自的雜質濃度為IO18 102°cm_3，因此能夠提高紅外線的吸收率且抑制紅外線的反射，能夠提高感溫部30的輸出的S/N比。另外，由于能夠將紅外線吸收層39及故障診斷用配線139與η形多晶硅層34在同一工序中形成，因此得以實現低成本化。在此，感溫部30的連接部36和連接部37在半導體基板I的上述一表面側通過層間絕緣膜50絕緣分離。溫接點Tl側的連接部36通過形成在層間絕緣膜50上的接觸孔SOa1^SOa2與兩多晶娃層34、35的上述各一端部(η形多晶娃層34的第一端部及ρ形多晶硅層35的第一端部)電連接(參照圖10)。另外，冷接點Τ2側的連接部37通過形成在層間絕緣膜50上的接觸孔50a3、50a4與兩多晶硅層34、35的上述各另一端部(η形多晶硅層34的第二端部及ρ形多晶硅層35的第二端部)電連接(參照圖9)。另外，如上所述，MOS晶體管4在半導體基板I的上述一表面側形成在MOS晶體管4的形成用區域Α2上(參照圖5)。如圖5及圖12所示，在MOS晶體管4上，在半導體基板I的上述一表面側(前面側)形成有P+形阱區域41，在P+形阱區域41內上分離形成有η+形漏區域43和η+形源區域44。進而，在ρ+形阱區域41內形成有包圍η+形漏區域43和η+形源區域44的ρ++形溝道截斷區域42。在ρ+形阱區域41中位于η+形漏區域43與η+形源區域44之間的部位上經由由硅氧化膜(熱氧化膜)構成的柵絕緣膜45形成有由η形多晶硅層構成的柵電極46。另外，在η+形漏區域43上形成有由金屬材料(例如，Al-Si等)構成的漏電極47，在η+形源區域44上形成有由金屬材料(例如，Al-Si等)構成的源電極48。柵電極46、漏電極47及源電極48通過上述的層間絕緣膜50絕緣分離。在此，漏電極47通過形成于層間絕緣膜50的接觸孔50d與η.形漏區域43電連接，源電極48通過形成于層間絕緣膜50上的接觸孔50e與n+形源區域44電連接。
在紅外線傳感器芯片100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的另一端與基準偏壓線5電連接。另外，在各像素部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形多晶硅配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++形溝道截斷區域42上形成有由金屬材料(例如，Al-Si等)構成的接地用的電極(以下，稱為接地用電極)49。該接地用電極49與共同接地線8電連接，該共同接地線8用于使該P++形溝道截斷區域42向比η+形漏區域43及η+形源區域44低的低電位偏置而進行元件分離。需要說明的是，接地用電極49通過形成于層間絕緣膜50的接觸孔50f與ρ++形溝道截斷區域42電連接。根據上述的紅外線傳感器芯片100，由于具備利用通電產生的焦耳熱來加熱溫接點Tl的自我診斷用配線139，因此通過向自我診斷用配線139通電而測定溫差電堆30a的輸出，從而能夠判斷溫差電堆30a的斷線等故障的有無，實現可靠性的提高，并且，自我診斷用配線139由于配置成在熱型紅外線檢測部3中與半導體基板I的空洞部11重疊的區域內不與溫差電堆30a重疊，因此能夠防止自我診斷用配線139導致的溫差電堆30a的溫 接點Tl的熱容量的增大，實現靈敏度及響應速度的提高。在此，紅外線傳感器芯片100在使用時不進行自我診斷，在通常時，自我診斷用配線139也吸收來自外部的紅外線，因此實現多個溫接點Tl的溫度的均勻化，實現靈敏度的提高。需要說明的是，在紅外線傳感器芯片100中，由于紅外線吸收層39及加強層39b也吸收來自外部的紅外線，因此實現多個溫接點Tl的溫度的均勻化，實現靈敏度的提高。另夕卜，紅外線傳感器芯片100的使用時的自我診斷通過設置在IC芯片102上的自我診斷電路(未圖示)定期進行，但也并非必須定期進行。另外，對于紅外線傳感器芯片100而言，第一薄膜結構部3a通過設置多個線狀的狹縫13，從而分離為從沿著空洞部11的內周向并列設置且分別在熱型紅外線檢測部3包圍空洞部11的部位即支承部3d向內方延長的多個第二薄膜結構部3aa，與對應于各第二薄膜結構部3aa地設置溫差電堆30a的溫接點Tl且對應于各溫差電堆30a地取出輸出的情況相比，以相對于溫度變化的輸出變化變大的連接關系將全部的溫差電堆30a電連接，因此實現響應速度及靈敏度的提高，并且，由于跨全部的第二薄膜結構部3aa地形成自我診斷用配線139，因此能夠一并地對熱型紅外線檢測部3的全部的溫差電堆30a進行自我診斷。另外，在紅外線傳感器芯片100中，通過形成將相鄰的第二薄膜結構部3aa、3aa彼此連結的連結片3c，從而能夠減少各第二薄膜結構部3aa的翹曲，實現結構穩定性的提高，靈敏度穩定。另外,對于紅外線傳感器芯片100而言，由于將η形多晶娃層34、ρ形多晶娃層35、紅外線吸收層39、加強層39b和自我診斷用配線139設定為相同的厚度，因此能夠提高第二薄膜結構部3aa的應力平衡的均勻性，抑制第二薄膜結構部3aa的翹曲，能夠減少各制品的靈敏度的不均和各像素部2的靈敏度的不均。另外，對于紅外線傳感器芯片100而言，自我診斷用配線139由與第一熱電要件即η形多晶硅層34或第二熱電要件即ρ形多晶硅層35相同的材料形成，因此可以將自我診斷用配線139與第一熱電要件或第二熱電要件同時形成，實現基于制造過程簡化而達成的低成本化。
另外，對于紅外線傳感器芯片100而言，由于具備紅外線吸收部33及自我診斷用配線139的多個像素部2在半導體基板I的上述一表面側設置成陣列狀，因此通過在制造時或使用時的自我診斷之際對各像素部2各自的自我診斷用配線139通電，從而能夠掌握各像素部2各自的感溫部30的靈敏度的不均。另外，紅外線傳感器芯片100 由于對應于各像素部2而具有用于讀出感溫部30的MOS晶體管4，因此能夠減少輸出用的焊盤Vout(參照圖14)的個數，實現小型化及低成本化。以下，參照圖15 圖18說明紅外線傳感器芯片100的制造方法。首先，進行在由硅基板構成的半導體基板I的上述一表面側(前面側)上形成由第一規定膜厚(例如，O. 3 μ m)的第一娃氧化膜31和第二規定膜厚(例如,O. I μ m)的娃氮化膜32的層疊膜構成的絕緣層的絕緣層形成工序。然后，通過進行如下工序而得到圖15A所示的結構，該工序為利用光刻技術及蝕刻技術使該絕緣層中的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留下而蝕刻除去與MOS晶體管4的形成用區域A2對應的部分的絕緣層圖案化工序。在此，第一硅氧化膜31通過以規定溫度(例如，IlO(TC)對半導體基板I進行熱氧化形成，硅氮化膜32通過LPCVD法形成。在上述的絕緣層圖案化工序之后，進行在半導體基板I的上述一表面側形成P+形阱區域41的阱區域形成工序，接著，進行在半導體基板I的上述一表面側的P+形阱區域41內形成P++形溝道截斷區域42的溝道截斷區域形成工序，由此得到圖15B所示的結構。在此，在阱區域形成工序中，首先，以規定溫度對半導體基板I的上述一表面側的露出部位進行熱氧化，由此選擇性地形成第二硅氧化膜(熱氧化膜)51。然后，利用光刻技術及蝕刻技術使硅氧化膜51圖案化，所述光刻技術及蝕刻技術利用了用于形成P+形阱區域41的掩模。接著，在進行P形雜質(例如，硼等)的離子注入之后進行壓入(drive in)，由此形成P+形阱區域41。另外，在溝道截斷區域形成工序中，通過以規定溫度對半導體基板I的上述一表面側進行熱氧化，從而選擇性地形成第三硅氧化膜(熱氧化膜)52。然后，利用光刻技術及蝕刻技術使第三硅氧化膜52圖案化，所述光刻技術及蝕刻技術利用了用于形成P++形溝道截斷區域42的掩模。接著，在進行P形雜質(例如，硼等)的離子注入之后進行壓入，由此形成P++形溝道截斷區域42。需要說明的是，由第一硅氧化膜31、第二硅氧化膜51和第三硅氧化膜52構成半導體基板I的上述一表面側的硅氧化膜Ib0在上述的溝道截斷區域形成工序之后，進行形成η.形漏區域43及η.形源區域44的源區·漏區形成工序。在該源區·漏區形成工序中，在向P+形阱區域41中的η+形漏區域43及η+形源區域44各自的形成預定區域進行η形雜質(例如，磷等)的離子注入之后進行壓入，由此形成η+形漏區域43及η+形源區域44。在源區·漏區形成工序之后，進行在半導體基板I的上述一表面側通過熱氧化而形成由規定膜厚(例如，600 A)的硅氧化膜(熱氧化膜)構成的柵絕緣膜45的柵絕緣膜形成工序。接著，進行在半導體基板I的上述一表面側的整個面上通過LPCVD法形成成為柵電極46、水平信號線6 (參照圖3)、η形多晶硅層34、ρ形多晶硅層35、紅外線吸收層39及故障診斷用配線139的基礎的規定膜厚(例如，0.69μπι)的無摻雜多晶硅層的多晶硅層形成工序。然后，進行多晶硅層圖案化工序，利用光刻技術及蝕刻技術以使上述無摻雜多晶硅層中的與柵電極46、水平信號線6、η形多晶硅層34、ρ形多晶硅層35、紅外線吸收層39及故障診斷用配線139各自對應的部分留下的方式進行圖案化。接著，進行ρ形多晶硅層形成工序，通過在向上述無摻雜多晶娃層中的與P形多晶娃層35對應的部分進行P形雜質(例如，硼等)的離子注入之后進行壓入，從而形成P形多晶硅層35。然后，通過進行η形多晶硅層形成工序而得到圖16Α所示的結構，在所述η形多晶硅層形成工序中，在對上述無摻雜多晶硅層中的η形多晶硅層34、紅外線吸收層39、故障診斷用配線139、柵電極46及水平信號線6對應的部分進行η形雜質(例如，磷等)的離子注入之后進行壓入而形成η形多晶硅層34、紅外線吸收層39、故障診斷用配線139、柵電極46及水平信號線6。需要說明的是，P形多晶硅層形成工序和η形多晶硅層形成工序的順序也可以相反。在上述的ρ形多晶硅層形成工序及η形多晶硅層形成工序結束后，進行在半導體基板I的上述一表面側上形成層間絕緣膜50的層間絕緣膜形成工序。接著，通過進行利 用光刻技術及蝕刻技術在層間絕緣膜50上形成各接觸孔50&1、50&2、50&3、50&4、50(1、50θ、50f(參照圖9、圖10、圖12)的接觸孔形成工序，從而得到圖16B所示的結構。在層間絕緣膜形成工序中，在半導體基板I的上述一表面側通過CVD法堆積規定膜厚(例如，O. 8 μ m)的BPSG膜之后，通過以規定溫度(例如，800°C )進行回流而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，進行在半導體基板I的上述一表面側的整個面上通過濺射法形成成為連接部36、37、漏電極47、源電極48、基準偏壓線5、垂直讀出線7、接地線8、共同接地線9及各焊盤Vout、Vsel、Vref、Vdd、Gnd等(參照圖14)的基礎的規定膜厚(例如，2μπι)的金屬膜(例如，Al-Si膜)的金屬膜形成工序。接著，通過進行金屬膜圖案化工序而得到圖17Α所示的結構，在所述金屬膜圖案化工序中，通過利用光刻技術及蝕刻技術使金屬膜圖案化，從而形成連接部36、37、漏電極47、源電極48、基準偏壓線5、垂直讀出線7、接地線8、共同接地線9及各焊盤Vout、Vsel、Vref、Vdd、Gnd等。需要說明的是,金屬膜圖案化工序中的蝕刻通過RIE進行。另外，通過進行該金屬膜圖案化工序，從而形成溫接點Tl及冷接點T2。在上述的金屬膜圖案化工序之后，通過進行在半導體基板I的上述一表面側(即，層間絕緣膜50的表面側)利用CVD法形成由規定膜厚(例如，O. 5 μ m)的PSG膜和規定膜厚(例如，O. 5 μ m)的NSG膜的層疊膜構成的鈍化膜60的鈍化膜形成工序，從而得到圖17B所示的結構。在上述的鈍化膜形成工序之后，通過進行層疊結構部圖案化工序而得到圖18A所示的結構，在所述層疊結構部圖案化工序中，通過使具備硅氧化膜31、硅氮化膜32、層間絕緣膜50、鈍化膜60等且埋設有感溫部30等的層疊結構部圖案化，從而形成第二薄膜結構部3aa及連結片3c。需要說明的是，在層疊結構部圖案化工序中形成了各狹縫13、14。在上述的層疊結構部圖案化工序之后，進行利用光刻技術及蝕刻技術形成使各焊盤Vout、Vsel、Vref、Vdd、Gnd露出的開口部(未圖示)的開口部形成工序。接下來，通過進行空洞部形成工序而得到圖18B所示的結構的紅外線傳感器芯片100，在所述空洞部形成工序中，通過將各狹縫13、14作為蝕刻液導入孔而導入蝕刻液并對半導體基板I進行各向異性蝕刻(結晶各向異性蝕刻)，從而在半導體基板I上形成空洞部11。在此，開口部形成工序中的蝕刻通過RIE進行。另外，在空洞部形成工序中，作為蝕刻液使用加熱到了規定溫度(例如，85°C )的TMAH溶液，但蝕刻液不局限于TMAH溶液，也可以使用其他的堿系溶液(例如，KOH溶液等)。需要說明的是，由于在空洞部形成工序結束前的全部工序以晶片級進行，因此在空洞部形成工序結束后，進行分離成單個的紅外線傳感器芯片100的分離工序即可。另外，如上述的說明可知的那樣，關于MOS晶體管4的制造方法采用了公知的一般的MOS晶體管的制造方法，通過反復進行基于熱氧化的熱氧化膜的形成、基于光刻技術及蝕刻技術的熱氧化膜的圖案化、雜質的離子注入、壓入(雜質的擴散)的基本工序，從而形成P+形阱區域41、p++形溝道截斷區域42、η.形漏區域43和η.形源區域44。在上述的紅外線傳感器芯片100中，作為半導體基板I使用上述一表面為(100)面的單結晶的硅基板，使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而形成的空洞部11形成為四角錘狀的形狀，但不局限于四角錘狀的形狀，也可以為四角錘臺狀的形狀。另外，半導體基板I的上述一表面的面方位沒有特別的限定，例如，作為半導體基板I也可以使用上述一表面為(110)面的單結晶的硅基板。IC芯片102為ASIC( Application Specific IC :專用集成電路)，使用娃基板形成。 IC芯片102例如具備控制紅外線傳感器芯片100的控制電路；對與紅外線傳感器芯片100的多個輸出用的焊盤80電連接的多個輸入用的焊盤的輸出電壓進行增幅的增幅電路；擇一地向上述增幅電路輸入多個輸入用的焊盤的輸出電壓的多路調制器；根據上述增幅電路的輸出(與像素部2的溫接點Tl和冷接點T2的溫度差對應的輸出)和熱敏電阻101的輸出(與絕對溫度對應的輸出，假定為與像素部2的冷接點T2的溫度對應的輸出)求出溫度的演算電路等，能夠在外部的顯示裝置上顯示紅外線圖像。另外，IC芯片102具備上述的自我診斷電路。需要說明的是，IC芯片102的電路結構沒有特別的限定。另外，熱敏電阻101并非必須設置。本實施方式的紅外線傳感器使由封裝體主體104和封裝體蓋105構成的封裝體103的內部空間(氣密空間)165為氮氣(干氮氣)氣氛，但不局限于此，例如，也可以是真
空氣氛。封裝體主體104在由絕緣材料構成的基體104a上形成有由金屬材料構成的配線圖案(未圖示)及電磁防護層(未圖示)，利用該電磁防護層而具有電磁防護功能。另一方面，在封裝體蓋105中，透鏡153具有導電性，且透鏡153通過導電性材料與金屬帽152接合，因此封裝體蓋105具有導電性。并且，封裝體蓋105與封裝體主體104的上述電磁防護層電連接。于是，在本實施方式中，能夠使封裝體主體104的上述電磁防護層和封裝體蓋105成為相同電位。其結果是，封裝體103具有防止向構成為包括紅外線傳感器芯片100、IC芯片102、熱敏電阻101、上述配線圖案、后述的接合導線(未圖示)等的傳感器電路(未圖不)產生外來電磁干擾的電磁防護功能。封裝體主體104由在一表面側(前面側)上安裝有紅外線傳感器芯片100、IC芯片102及熱敏電阻101的平板狀的陶瓷基板構成。總而言之，在封裝體主體104中，基體104a由為絕緣材料的陶瓷形成，在配線圖案中的形成在基體104a的一表面側(前面側)的部位上經由接合導線而適當連接有紅外線傳感器芯片100及IC芯片102各自的焊盤(未圖示)。需要說明的是，在紅外線傳感器中，紅外線傳感器芯片100和IC芯片102經由接合導線及封裝體主體104的配線圖案等電連接。作為各接合導線，優選比Al導線耐腐蝕性高的Au導線。
在本實施方式中，由于作為封裝體主體104的絕緣材料采用了陶瓷，因此與作為上述絕緣材料采用環氧樹脂等有機材料的情況相比，能夠提高封裝體主體104的耐濕性及耐熱性。在此，作為絕緣材料的陶瓷采用了氧化鋁，但不特別局限于氧化鋁，也可以采用氮化鋁或碳化硅等。需要說明的是，氧化鋁的熱傳導率為14W/m*K左右。另外，在封裝體主體104中，由上述的配線圖案的一部分構成的外部連接電極(未圖示)跨基體104a的另一表面(后面)和側面形成。于是，在本實施方式的紅外線傳感器中，在進行向電路基板等的2次安裝后，能夠容易地進行與電路基板等接合的接合部的外觀檢查。另外，紅外線傳感器芯片100及IC芯片102使用芯片焊接劑相對于封裝體主體104進行安裝。作為芯片焊接劑，使用環氧系樹脂、硅酮系樹脂等絕緣性粘接劑或者焊料(無鉛焊料、Au-Sn焊料等)或銀膏劑等導電性粘接劑即可。另外，也可以不使用芯片焊接齊U，例如通過常溫接合法、利用Au-Sn共晶或Au-Si共晶的共晶接合法等來接合。需要說明的是，環氧系樹脂的熱傳導率為O. 2W/m· K左右。另外，紅外線傳感器芯片100及IC芯片102的外周形狀為矩形狀(正方形狀或長方形狀)。封裝體蓋105包括金屬帽152和透鏡153，金屬帽152形成為封裝體主體104側的一面開放的箱狀且在與紅外線傳感器芯片100對應的部位形成有開口窗152a，透鏡153以閉塞金屬帽152的開口窗152a的方式與金屬帽152接合，封裝體蓋105以金屬帽152的上述一面由封裝體主體104閉塞的方式與封裝體主體104氣密接合。在此，在封裝體主體104的上述一表面(前面)的周部遍及整周地形成有沿著封裝體主體104的外周形狀的框狀的金屬圖案147 (參照圖I)，封裝體蓋105和封裝體主體104的金屬圖案147通過縫焊(電阻焊接法)金屬接合，能夠提高氣密性及電磁防護效果。需要說明的是，封裝體蓋105的金屬帽152由科瓦合金形成，并實施了鍍Ni。另外，封裝體主體104的金屬圖案147由科瓦合金·形成，且實施了鍍Ni，進而還實施了鍍Au。科瓦合金的熱傳導率為16.7W/m*K左右。封裝體蓋105和封裝體主體104的金屬圖案147的接合方法不局限于縫焊，也可以為其他的焊接(例如，點焊)或通過導電性樹脂接合。在此，如果作為導電性樹脂使用各向異性導電性粘接劑，則在樹脂(粘合劑)中分散的導電粒子的含有量少，通過在接合時進行加熱·加壓從而能夠減薄封裝體蓋105與封裝體主體104的接合部的厚度，因此能夠抑制水分和氣體(例如，水蒸氣，氧氣等)從外部向封裝體103內侵入。另外，作為導電性樹月旨，也可以使用混入有氧化鋇、氧化鈣等干燥劑的物質。需要說明的是，封裝體主體104及封裝體蓋105的外周形狀形成為矩形狀，但不局限于矩形狀，例如也可以是圓形狀。另外，封裝體蓋105的金屬帽152具備從封裝體主體104側的端緣遍及整周地向外方延伸設置的凸緣部152b，凸緣部152b遍及整周地與封裝體主體104接合。S卩，通過將凸緣部152b與金屬圖案147接合，從而封裝體蓋105與封裝體主體104接合。透鏡153為平凸型的非球面透鏡。于是，根據本實施方式的紅外線傳感器，不僅實現透鏡153的薄型化，而且通過紅外線傳感器芯片100中的紅外線的受光效率的提高而實現高靈敏度化。另外，在本實施方式的紅外線傳感器中，可以通過透鏡153設定紅外線傳感器芯片100的檢測區域。透鏡153使用與紅外線傳感器芯片100的半導體基板I不同的半導體基板形成。進一步說明，透鏡153由以如下方式形成的半導體透鏡(在此為硅透鏡)構成，即，將根據期望的透鏡形狀設計出與半導體基板(在此為硅基板)接觸的接觸圖案后的陽極以在半導體基板的一表面側與半導體基板的接觸為電阻接觸的方式形成后，在由對半導體基板的構成元素的氧化物進行蝕刻除去的溶液構成的電解液中對半導體基板的另一表面側進行陽極氧化而形成成為除去部位的多孔質部，然后除去該多孔質部而形成上述半導體透鏡。于是，透鏡153具有導電性。需要說明的是，關于應用了這種陽極氧化技術的半導體透鏡的制造方法，例如在日本國專利第3897055號公報、日本國專利第3897056號公報等中公開，因此省略說明。在本實施方式中，可以通過由上述的半導體透鏡構成的透鏡153設定紅外線傳感器芯片100的檢測區域，另外，作為透鏡153，可以采用與球面透鏡相比為短焦點且開口徑大而象差小的半導體透鏡，因此能夠通過短焦點化而實現封裝體103的薄型化。對于本實施方式的紅外線傳感器而言，作為紅外線傳感器芯片100的檢測對象的紅外線假定為從人體放射出的接近IOym的波長帶(8μπι 13μπι)的紅外線，作為透鏡153的材料采用了與ZnS和GaAs等相比環境負荷小、與Ge相比能夠低成本化并且與ZnS相比波長分散小的Si。
另外，透鏡153通過由導電性粘接劑(例如，無鉛焊料、銀膏劑等)構成的接合部 (未圖示)固接在金屬帽152的開口部152a的周部。通過采用導電性粘接劑作為上述接合部的材料，透鏡153經由上述接合部及金屬帽152與封裝體主體104的上述電磁防護層電連接，因此能夠提高對電磁噪聲的防護性，能夠防止因外來的電磁噪聲引起的S/N比的降低。優選，在上述的透鏡153上設置有由使包括紅外線傳感器芯片100的檢測對象的紅外線的波長的期望的波長域的紅外線透過且反射該波長域以外的紅外線的光學多層膜(多層干涉濾光膜)構成的濾光部(未圖示)。通過設置這樣的濾光部，能夠通過濾光部截斷期望的波長域以外的不需要的波長域的紅外線、可見光，能夠抑制因太陽光等產生的干擾，能夠實現高靈敏度化。在此，在本實施方式中，由于如上所述那樣采用裸芯片作為IC芯片102，且適當選擇金屬帽152及透鏡153及濾光部的材料以使封裝體蓋105具有截斷可見光的功能，由此能夠防止因可見光引起的IC芯片102的起電力導致的誤動作。但是，如果在由裸芯片構成的IC芯片102中的至少封裝體蓋105側的表面上設置遮擋來自外部的光的樹脂部(未圖示)，則能夠防止因可見光引起的IC芯片102的電動勢導致的誤動作。另外，在本實施方式中，由于封裝體主體104形成為平板狀，因此紅外線傳感器芯片100及IC芯片102向封裝體主體104的安裝更容易，且能夠實現封裝體主體104的低成本化。另外，由于封裝體主體104形成為平板狀，因此與將封裝體主體104形成為一面開放的箱狀的形狀而由多層陶瓷基板構成且在封裝體主體104的內底面安裝紅外線傳感器芯片100的情況相比，能夠提高配置在封裝體主體104的上述一表面側的紅外線傳感器芯片100與透鏡153之間的距離的精度，進一步實現高靈敏度化。罩構件106包括位于紅外線傳感器芯片100的前方且形成有窗孔108的前板部107、在從前板部107的外周緣向后方延伸設置且在IC芯片102和紅外線傳感器芯片100之間與封裝體主體104接合的側板部109。在此，前板部107在透鏡153與紅外線傳感器芯片100之間分別從透鏡153及紅外線傳感器芯片100分離配置。罩構件106以窗孔108位于紅外線傳感器芯片100與透鏡153 (在封裝體蓋105中具有使檢測對象的紅外線透過的功能的部位)之間的方式配置。另外，罩構件106的前板部107從封裝體103分離。側板部109在IC芯片102與紅外線傳感器芯片100之間分別從IC芯片102及紅外線傳感器芯片100分離配置，但優選將側板部109與IC芯片102的距離設定為比側板部109與紅外線傳感器芯片100的距離短。總而言之，優選將側板部109與IC芯片102接近配置。S卩，罩構件106接近紅外線傳感器芯片100和IC芯片102這兩方配置。由此，由IC芯片102產生的熱既向封裝體主體104傳遞也向罩構件106傳遞。總而言之，由IC芯片102產生的熱經由通過封裝體主體104的路徑和通過罩構件106的路徑向紅外線傳感器芯片100傳遞。作為罩構件106的材料采用了科瓦合金，但不局限于此，例如也可以采用不銹鋼、銅、鋁等。在本實施方式中，罩構件106由具有導電性的材料形成。若由導電性材料形成罩構件106，則能夠對罩構件106賦予電磁防護性。由此，能夠減輕從IC芯片102向紅外線傳感器芯片100的電磁噪聲。
在上述的罩構件106中，前板部107的外周形狀為矩形狀，且以紅外線傳感器芯片100收納在前板部107的外周緣的投影區域內的方式設定前板部107的外形尺寸。罩構件106的側板部109與封裝體主體104例如通過粘接劑(例如,環氧樹脂等)接合即可，但從將罩構件106與封裝體主體104熱結合的觀點考慮，優選熱傳導率高的材料，另外，從將罩構件106與封裝體主體104的上述防護層電連接而賦予電磁防護性的觀點考慮，優選具有導電性的材料，例如，優選采用銀膏劑等。另外，前板部107的窗孔108開口成矩形狀。在此，窗孔108的開口形狀設定為與紅外線傳感器芯片100的外周形狀相似，但并非必須相似。在以上說明的本實施方式的紅外線傳感器中，通過在封裝體103內設置罩構件106，該罩構件106具有供朝向紅外線傳感器芯片100的紅外線通過的窗孔108且使與IC芯片102的發熱對應的各像素部2的溫接點Tl及冷接點T2的溫度變化量均勻化，從而從IC芯片102產生的熱量向封裝體主體104及罩構件106傳遞。即，在本實施方式的紅外線傳感器中，由于因IC芯片102的發熱產生的熱量經由通過封裝體主體104的路徑和經由罩構件106的路徑向紅外線傳感器芯片100的像素部2傳遞，因此能夠使朝向紅外線傳感器芯片100的各像素部2傳遞的熱均勻化，能夠抑制因IC芯片102的發熱產生的紅外線傳感器芯片100的面內的偏移電壓的不均，能夠抑制S/N比的不均。例如，在圖I所示的紅外線傳感器中，與不設置罩構件106的情況相比，能夠減小紅外線傳感器芯片100中的最接近IC芯片102的像素部2的感溫部30的偏移電壓與最遠離IC芯片102的像素部2的感溫部30的偏移電壓之間的差。另外，紅外線傳感器通過在封裝體103內設置罩構件106，從而能夠阻止因IC芯片102的發熱而從IC芯片102放射出的紅外線或從封裝體蓋105的金屬帽152放射出的紅外線到達紅外線傳感器芯片100。在此，罩構件106包括位于紅外線傳感器芯片100的前方且形成有窗孔108的前板部107、從前板部107的外周緣向后方延伸設置且在IC芯片102和紅外線傳感器芯片100之間與封裝體主體104接合的側板部109，由此能夠防止從IC芯片102放射出的紅外線直接到達紅外線傳感器芯片100。另外，在本實施方式中，由于封裝體主體104形成為平板狀，因此罩構件106向封裝體主體104的安裝也變得容易。另外，在本實施方式中，前板部107從封裝體103分離。因此，前板部107與前板部107和封裝體103接觸的情況相比更不易受到封裝體103的溫度變化產生的影響。另外，在本實施方式的紅外線傳感器中，由于在紅外線傳感器芯片100的各像素部2設置有MOS晶體管4，因此能夠降低因感溫部30與MOS晶體管4之間的配線引起的噪聲。另外，對于本實施方式的紅外線傳感器 而言，在封裝體主體104中，將上述的配線圖案中的連接有紅外線傳感器芯片100及IC芯片102各自的接地用的焊盤(未圖示)的部位與上述電磁防護層電連接，由此能夠降低外來的電磁干擾對由紅外線傳感器芯片100及IC芯片102等構成的傳感器電路的影響，能夠抑制因外來的電磁噪聲引起的S/N比的降低。需要說明的是，在將紅外線傳感器向電路基板等2次安裝時，通過使電磁防護層與電路基板等的接地圖案電連接，從而能夠降低外來的電磁干擾對上述的傳感器電路的影響，能夠減少因外來的電磁干擾引起的S/N比的降低。(實施方式2)本實施方式的紅外線傳感器的基本結構與實施方式I大致相同，如圖19所示，罩構件106的形狀等不同。需要說明的是，對與實施方式I相同的構成要件標注相同的符號而適當省略說明。根據本實施方式的紅外線傳感器，在封裝體主體104中，使安裝IC芯片102的第二區域142比安裝紅外線傳感器芯片100的第一區域141的表面后退。由此，在第一區域141的表面與第二區域142之間形成臺階。在此，封裝體主體104以使臺階的尺寸比IC芯片102的厚度尺寸小的方式設定使第二區域142的表面后退的尺寸。罩構件106具備位于紅外線傳感器芯片100的前方且形成有窗孔108的前板部107、從前板部107的外周緣向后方延伸設置且與封裝體主體104接合的兩個側板部109。在此，前板部107與紅外線傳感器芯片100之間的距離設定為比實施方式I的紅外線傳感器長。另外，兩個側板部109位于沿著紅外線傳感器芯片100和IC芯片102的并列設置方向的紅外線傳感器芯片100的兩側面各自的側方。另外，前板部107形成為使紅外線傳感器芯片100及IC芯片102收納在該前板部107的外周線的投影區域內的大小。另外，前板部107從沿著紅外線傳感器芯片100與IC芯片102的并列設置方向的長度方向的兩側緣向后方延伸設置有突出片107b。該突出片107b從前板部107突出的突出尺寸設定為如下方式，S卩，從前板部107突出的突出尺寸比側板部109小，且包括該突出片107b的前端面的平面比紅外線傳感器芯片100的表面位于前方。在本實施方式的紅外線傳感器中，能夠抑制因IC芯片102的發熱引起的紅外線傳感器芯片100的面內的S/N比的不均，并且與實施方式I相比能夠更加穩定地接合罩構件106,能夠防止前板部107相對于紅外線傳感器芯片100的表面傾斜。另外，在本實施方式的紅外線傳感器中，由于側板部109不位于紅外線傳感器芯片100與IC芯片102之間，因此紅外線傳感器芯片100與IC芯片102能夠僅通過接合導線直接連接。(實施方式3)本實施方式的紅外線傳感器的基本結構與實施方式2大致相同，如圖20所示，罩構件106的形狀等不同。需要說明的是，對與實施方式2相同的構成要件標注相同的符號而適當省略說明。
本實施方式的紅外線傳感器未設置實施方式2中說明的突出片107b(參照圖19)，如圖20所示，前板部107與紅外線傳感器芯片100之間的距離設定得比實施方式2的紅外線傳感器短這一點不同。于是，在本實施方式的紅外線傳感器中，能夠抑制因IC芯片102的發熱引起的紅外線傳感器芯片100的面內的S/N比的不均，并且能夠實現前板部107與紅外線傳感器芯片100之間的距離的縮短化。(實施方式4)
本實施方式的紅外線傳感器的基本結構與實施方式2大致相同，如圖21所示，罩構件106的形狀等不同。需要說明的是，對與實施方式2相同的構成要件標注相同的符號而適當省略說明。本實施方式中的罩構件106在前板部107的窗孔108為矩形狀這一點上與實施方式2相同，但在俯視下窗孔108的IC芯片102側的內周線(4邊中的I邊；圖21B的左側的I邊)比紅外線傳感器芯片100的IC芯片102側的外周線(4邊中的I邊)靠IC芯片102側這一點與實施方式2不同。于是，在本實施方式的紅外線傳感器中，與實施方式2相比能夠減少通過罩構件106向紅外線傳感器芯片100傳遞的熱量。此外，在上述各實施方式中，半導體基板I的空洞部11也可以貫通半導體基板I的厚度方向的方式形成，在這種情況下，在形成空洞部11的空洞部形成工序中，從半導體基板I的上述一表面相反的另一表面側，利用例如使用了感應結合等離子(ICP)型的干式蝕刻裝置的各向異性蝕刻技術而形成半導體基板I中的空洞部11的形成預定區域即可。另夕卜，紅外線傳感器芯片100只要是具備由溫差電堆30a構成的感溫部30的多個像素部2在半導體基板I的一表面側配置成陣列狀的構造即可，結構沒有特別的限定，構成感溫部30的溫差電堆30a的個數也不局限于多個，也可以是I個。另外，半導體基板I也不局限于硅基板，例如也可以是鍺基板或碳化硅基板等。另外，在封裝體蓋104中，也可以代替透鏡153而配置平板狀的硅基板從而具有使紅外線透過的功能。另外，封裝體蓋104中的透鏡153的配置也沒有特別的限定，也可以將透鏡153配置在封裝體蓋104的外側。針對幾個優選的實施方式對本發明進行了說明，但在不脫離本發明原本的精神及范圍、即權利要求書的范圍的情況下，本領域技術人員可以進行各種修改及變形。
權利要求
1.一種紅外線傳感器，其特征在于，具備紅外線傳感器芯片，其在半導體基板的一表面側呈陣列狀地配置有多個像素部，所述多個像素部具備由溫差電堆構成的感溫部；IC芯片，其對所述紅外線傳感器芯片的輸出信號進行信號處理；封裝體，其收納所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片，所述封裝體具備封裝體主體，其以所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片橫向排列的方式安裝有所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片；封裝體蓋，其具有使所述紅外線傳感器芯片的檢測對象的紅外線透過的功能，且以在與所述封裝體主體之間包圍所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片的方式與所述封裝體主體氣密接合，在所述封裝體內設置有罩構件，該罩構件具有供朝向所述紅外線傳感器芯片的紅外線通過的窗孔，且使與所述IC芯片的發熱對應的所述各像素部的溫接點及冷接點的溫度變化量均勻化。
2.根據權利要求I所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件包括前板部，其位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；側板部，其從所述前板部的外周緣向后方延伸設置并在所述IC芯片與所述紅外線傳感器芯片之間與所述封裝體主體接合。
3.根據權利要求I所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述封裝體主體設置成安裝所述IC芯片的第二區域的表面比安裝所述紅外線傳感器芯片的第一區域的表面后退，所述罩構件具備前板部，該前板部位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；兩個側板部，該兩個側板部從所述前板部的外周緣向后方延伸設置，且位于沿著所述紅外線傳感器芯片與所述IC芯片的并列設置方向的所述紅外線傳感器芯片的兩側面各自的側方，并且與所述封裝體主體接合，所述前板部形成為使所述紅外線傳感器芯片及所述IC芯片收納在所述前板部的外周線的投影區域內的大小。
4.根據權利要求3所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件形成為如下方式，即，所述前板部的所述窗孔為矩形狀，且在俯視下所述窗孔的所述IC芯片側的內周線比所述紅外線傳感器芯片的所述IC芯片側的外周線靠所述IC芯片側。
5.根據權利要求I所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件具備前板部，其位于所述紅外線傳感器芯片的前方且形成有所述窗孔；側板部，其從所述前板部向后方延伸相接并與所述封裝體主體接合。
6.根據權利要求5所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件接近所述紅外線傳感器芯片與所述IC芯片雙方配置。
7.根據權利要求5所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述前板部形成為在該前板部的外周線的投影區域內至少收納所述紅外線傳感器芯片的大小。
8.根據權利要求I所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件由導電性材料形成。
9.根據權利要求8所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述罩構件通過導電性材料與所述封裝體主體接合。
10.根據權利要求9所述的紅外線傳感器，其特征在于，所述封裝體主體具備由絕緣材料構成的基體和由金屬材料構成的電磁防護層。
全文摘要
本發明提供一種能夠抑制因IC芯片的發熱引起的紅外線傳感器芯片的面內的S/N比的不均的紅外線傳感器。紅外線傳感器具備紅外線傳感器芯片(100)，其在半導體基板(1)的一表面側呈陣列狀地配置有具備由溫差電堆(30a)構成的感溫部(30)的多個像素部(2)；IC芯片(102)，其對紅外線傳感器芯片(100)的輸出信號進行信號處理。封裝體(103)具有封裝體主體(104)，其以橫向排列的方式安裝有紅外線傳感器芯片(100)及IC芯片(102)；封裝體蓋(105)，其具有使紅外線透過的透鏡(153)且與封裝體主體(104)氣密接合。在封裝體(103)內設置有罩構件(106)，該罩構件(106)具有供朝向紅外線傳感器芯片(100)的紅外線通過的窗孔(108)且使與IC芯片(102)的發熱對應的各像素部(2)的溫接點(T1)及冷接點(T2)的溫度變化量均勻化。
文檔編號H01L35/30GK102933942SQ201180027200
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月23日 優先權日2010年6月24日
發明者桐原昌男, 山中浩, 佐名川佳治, 明田孝典, 中村雄志, 植田充彥 申請人:松下電器產業株式會社