JP5331759B2 - 赤外線撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
赤外線撮像素子の高感度化のために、熱電変換素子と、画素領域外に設けられた凸部と、この凸部上に置かれ熱電変換素子に入射する赤外線を集光するマイクロレンズと、を有する構成が知られている。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。 図2(a)及び図2(b)は、第1の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的平面図である。
図1は、図2(a)のA1−A2線断面及び図2(b)のB1−B2線断面に相当する断面図である。
検出素子基板105は、第1主面101aを有する。
対向基板201は、複数のレンズ部210と、第2突出部220と、を含む。
支持梁115は、赤外線検出部110sを検出素子基板105から離間させて支持する。
赤外線検出部110sには、例えばpn接合ダイオードが用いられる。
支持梁115として、赤外線検出部110sの一端に接続された第1支持部115aと、赤外線検出部110sの他端に接続された第2支持部115bと、が用いられている。
第1配線領域125xには、第1配線126x(図示しない)が設けられ、第2配線領域125yには、第2配線126yが設けられる。
第2支持部115bの一端は、赤外線検出部110sの他端に接続され、第2支持部115bの他端は、第2配線126yに接続されている。
赤外線撮像素子510においては、第1突出部120の検出素子基板105とは反対側の端部120tの高さは、赤外線検出画素部110の検出素子基板105とは反対側の端部110tの高さよりも高い。
第2主面201aには、凹凸が設けられている。例えば、レンズ部210は、レンズ部210の、Z軸方向に対して垂直な平面内の中心部のレンズ凸部210pと、レンズ凸部210pの周縁に設けられ、レンズ凸部210pよりも後退したレンズ凹部210dと、を有している。レンズ凸部210p及び第2突出部220は、レンズ凹部210dよりも相対的に突出している。第2主面201aは、このようなレンズ凹部210d、レンズ凸部210p、及び、第2突出部220を含む。
図3は、第1の実施形態に係る赤外線撮像素子の赤外線検出基板を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、赤外線検出基板101の構成を例示しており、図2(a)のA1−A2線断面に相当し、1つの検出画素領域110r及び画素間領域111rの、約1/2の部分を拡大して例示している。
検出素子基板105の第1主面101aには、検出素子基板凹部105dと検出素子基板凸部105pとが設けられている。
検出素子基板105の第1主面101aの上に、例えば埋め込み酸化膜107(BOX:buried Oxide)が設けられている。
熱電変換部(例えばpn接合ダイオード)は、赤外線吸収部と検出素子基板105との間において検出素子基板105と離間し、赤外線吸収部と接する。熱電変換部は、赤外線吸収部で吸収された赤外線による赤外線吸収部の温度変化を電気信号に変換する。
図4(a)及び図4(b)、図5(a)〜図5(c)、図6(a)〜図6(c)、図7(a)及び図7(b)、図8(a)及び図8(b)、並びに、図9(a)及び図9(b)は、第1の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子510に用いられる赤外線検出基板の製造方法を例示している。これらの図は、図3に対応する断面図であり、図2(a)のA1−A2線断面に相当する断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子510に用いられる対向基板201の製造方法を例示している。これらの図は、図2(b)のB1−B2線断面に相当する断面図である。なお、これらの図においては、図1に対して図中の上下が反転されている。
保護層202を除去することで、図1に例示した対向基板201が作製される。
この構成においては、赤外線撮像素子を別の真空パッケージ内に封止する工程が省略でき、別の部品である真空パッケージが省略できるため、有利である。
これらの図は、本実施形態に係る別の赤外線撮像素子511〜514に用いられる対向基板201の構成を例示している。これらの図は、図2(b)に対応する平面図である。
このように、第2突出部220は、枠状(連続した格子状)の他、独立した島状、及び、独立した帯状など、任意の形状を有することができる。
すなわち、これらの図は、本実施形態に係る別の赤外線撮像素子515に用いられる赤外線検出基板101及び対向基板201の構成をそれぞれ例示している。
図14(b)に表したように、赤外線撮像素子515に用いられる対向基板201の第2突出部220は、Y軸方向に延在する帯状の形状を有している。
また、任意の形状を有する第2突出部220は、例えば、母基板201bを加工する際に用いられるレジスト膜のパターン形状を所望の形状に設計することで得られる。
図15は、第2の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
同図は、図2(a)のA1−A2線断面及び図2(b)のB1−B2線断面を含む断面に相当する断面図である。
図16に表したように、赤外線検出基板101の第1主面101aと、対向基板201の第2主面201aと、を互いに対向させて設置し、第1合わせ部410の位置と第2合わせ部420の位置とを観察し、赤外線検出基板101と対向基板201との位置関係が所望の状態になった状態で、赤外線検出基板101と対向基板201とを固定する。これにより、赤外線検出画素部110とレンズ部210との互いの位置精度が向上でき、赤外線の検出感度がさらに向上する。すなわち、第1合わせ部410と第2合わせ部420とを観察することで、赤外線検出基板101と対向基板201との相対的な位置をリアルタイムで観察し、赤外線検出基板101と対向基板201とにおける相対的な位置を適切に制御することが可能である。
図17(a)〜図17(d)、及び、図18(a)〜図18(d)は、第2の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法の一部を例示する工程順模式的断面図である。
これらの図は、赤外線撮像素子520に用いられる対向基板201の製造方法を例示している。これらの図は、図15に対応する断面図である。ただし、これらの図においては、図15に対して図中の上下が反転されている。
図19(a)に表したように、本製造方法においては、赤外線検出基板101の第1主面101aと、対向基板201の第2主面201aと、を対向させる際に、第1合わせ部410と、第2合わせ部420と、に液体440を付着させる。例えば、第1主面101aの第1合わせ部410の近傍部分の液体440に対する濡れ性は、第1合わせ部410の液体440に対する濡れ性よりも低い。例えば、第2主面201aの第2合わせ部420の近傍部分の液体440に対する濡れ性は、第2合わせ部420の液体440に対する濡れ性よりも低い。これにより、液体440は、第1合わせ部410及び第2合わせ部420に対して選択的に付着する。
この後、必要な処理を行い、赤外線検出基板101と対向基板201とを接合する。
図20は、第3の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図20に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子530においては、第1突出部120の端部120tに第1凹凸部127が設けられ、第2突出部220の端部220tに第2凹凸部227が設けられている。第2突出部220の第2凹凸部227は、第1突出部120の第1凹凸部127と噛合する形状を有する。
これらの図は、第1突出部120の端部120tと、第2突出部220の端部220tと、を拡大して示している。
図22は、第4の実施形態に係る赤外線撮像素子の構成を例示する模式的断面図である。
図22に表したように、本実施形態に係る赤外線撮像素子540においては、対向基板201は、第2主面201aとは反対側の面の、第2主面201aのレンズ部210のそれぞれに対応する位置に設けられた曲面部280をさらに有している。曲面部280は、例えば凹曲面を有する。これ以外は、赤外線撮像素子510と同様とすることができるので説明を省略する。
本実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。
本製造方法は、例えば、検出素子基板105と、検出素子基板105の第1主面101aの側に設けられ検出素子基板105と離間し赤外線310を検出する複数の赤外線検出画素部110と、第1主面101a上において複数の赤外線検出画素部110どうしの間に設けられた第1突出部120と、を含む赤外線検出基板101と、検出素子基板105の第1主面101aに対向する第2主面201aを有する対向基板201であって、第2主面201a上に設けられ複数の赤外線検出画素部110と離間し複数の赤外線検出画素部110のそれぞれに対向し複数の赤外線検出画素部110に入射する赤外線310の光路を制御する複数のレンズ部210と、第2主面201a上において複数のレンズ部210どうしの間に設けられ、第1突出部120と当接する第2突出部220と、を含む対向基板201と、を有する赤外線撮像素子の製造方法である。
図23に表したように、赤外線検出基板101の第1主面101aと対向基板201の第2主面201aとを対向させる(ステップS110)。
第1突出部120と第2突出部220とを減圧中で接合させる(ステップS120)。
本実施形態は、赤外線撮像素子の製造方法である。
図24は、第6の実施形態に係る赤外線撮像素子の製造方法を例示するフローチャート図である。
図24に表したように、赤外線検出基板101の第1主面101aと対向基板201の第2主面201aとを対向させる(ステップS210)。
赤外線検出基板101の第1主面101aにおいて複数の赤外線検出画素部110及び第1突出部120が設けられる撮像領域401rに併設された周辺領域402rに設けられた第1合わせ部410と、対向基板201の第2主面201aにおいて複数のレンズ部210及び第2突出部220が設けられる領域の外側に設けられた第2合わせ部420と、に接触する液体440によって、第1合わせ部410と第2合わせ部420とを位置合わせする(ステップS220)。
この製造方法によれば、液体440により、第1合わせ部410と第2合わせ部420とが近接し、赤外線検出基板101と対向基板201とが自己整合的に位置制御され、工程が省略できると共に、位置精度が向上する。
本実施形態は、実施形態に係る赤外線撮像素子の対向基板の製造工程を備えた赤外線撮像素子の製造方法である。
本製造方法は、検出素子基板105と、検出素子基板105の第1主面101aの側に設けられ検出素子基板105と離間し赤外線310を検出する複数の赤外線検出画素部110と、第1主面101a上において複数の赤外線検出画素部110どうしの間に設けられた第1突出部120と、を含む赤外線検出基板101と組み合わされる赤外線撮像素子用対向基板(対向基板201)の製造工程を備える。赤外線撮像素子用対向基板(対向基板201)は、検出素子基板105の第1主面101aに対向する第2主面201aと、第2主面201a上において複数の赤外線検出画素部110の配設ピッチと同じピッチで設けられ赤外線の光路を制御する複数のレンズ部210と、第2主面201a上において複数のレンズ部210どうしの間に設けられた第2突出部220と、含む。
図25に表したように、赤外線撮像素子用基板(対向基板201)となる母基板201bの上に、複数のレンズ部210のそれぞれに対応する複数のレンズ形成領域に設けられ、レンズ形成領域の中心部の厚さが中心部よりも外側の周辺部の厚さよりも厚いレジスト膜201r2を形成する(ステップS310)。例えば、図11(b)及び図11(c)に関して説明した処理を行う。
これにより、中心部と周辺部とで厚さが異なるレンズ部210が形成できる。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (9)
- 検出素子基板と、
前記検出素子基板の第1主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、
前記第1主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第1突出部と、
を含む赤外線検出基板と、
前記検出素子基板の前記第1主面に対向する第2主面を有する対向基板であって、
前記第2主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部に対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、
前記第2主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第1突出部と当接する第2突出部と、
を含む前記対向基板と、
を備え、
前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な平面内における中央部は、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な前記平面内において前記中央部よりも外側の周辺部よりも突出しており、
前記第1突出部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さは、前記赤外線検出画素部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さよりも高く、
前記第2突出部の高さは、前記レンズ部の中心部の高さよりも高いことを特徴とする赤外線撮像素子。 - 前記第2突出部と前記レンズ部とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項1記載の赤外線撮像素子。
- 前記第1突出部は、前記複数の赤外線検出画素部に電気的に接続された配線を内蔵することを特徴とする請求項1または2に記載の赤外線撮像素子。
- 前記第1突出部と前記第2突出部とが接触する部分は、前記第1主面に対して平行な平面内において前記複数の赤外線検出画素部のそれぞれを取り囲むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の赤外線撮像素子。
- 前記赤外線検出基板は、前記第1主面において、前記複数の赤外線検出画素部及び前記第1突出部が設けられる撮像領域に併設された周辺領域に設けられた第1合わせ部をさらに有し、
前記対向基板は、前記第2主面上において前記周辺領域に対向する領域に設けられ、前記第1合わせ部に対応する第2合わせ部をさらに有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の赤外線撮像素子。 - 前記第1突出部は、第2突出部の前記検出素子基板側の端部の凹凸と噛合する第1凹凸部を有する、及び、
前記第2突出部は、第1突出部の前記対向基板側の端部の凹凸と噛合する第2凹凸部を有する、
の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の赤外線撮像素子。 - 検出素子基板と、前記検出素子基板の第1主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第1主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第1突出部と、を含む赤外線検出基板と、前記検出素子基板の前記第1主面に対向する第2主面を有する対向基板であって、前記第2主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部に対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第2主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第1突出部と当接する第2突出部と、を含む前記対向基板と、を有し、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な平面内における中央部は、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な前記平面内において前記中央部よりも外側の周辺部よりも突出しており、前記第1突出部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さは、前記赤外線検出画素部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さよりも高く、前記第2突出部の高さは、前記レンズ部の中心部の高さよりも高い赤外線撮像素子の製造方法であって、
前記赤外線検出基板の前記第1主面と前記対向基板の前記第2主面とを対向させ、
前記第1突出部と前記第2突出部とを減圧中で接合させることを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。 - 検出素子基板と、前記検出素子基板の第1主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第1主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第1突出部と、を含む赤外線検出基板と、前記検出素子基板の前記第1主面に対向する第2主面を有する対向基板であって、前記第2主面上に設けられ前記複数の赤外線検出画素部と離間し前記複数の赤外線検出画素部に対向し、前記複数の赤外線検出画素部に入射する前記赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、前記第2主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ、前記第1突出部と当接する第2突出部と、を含む前記対向基板と、を有し、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な平面内における中央部は、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な前記平面内において前記中央部よりも外側の周辺部よりも突出しており、前記第1突出部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さは、前記赤外線検出画素部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さよりも高く、前記第2突出部の高さは、前記レンズ部の中心部の高さよりも高い赤外線撮像素子の製造方法であって、
前記赤外線検出基板の前記第1主面と前記対向基板の前記第2主面とを対向させ、
前記赤外線検出基板の前記第1主面において前記複数の赤外線検出画素及び前記第1突出部が設けられる撮像領域に併設された周辺領域に設けられた第1合わせ部と、前記対向基板の前記第2主面において前記複数のレンズ部及び前記第2突出部が設けられる領域の外側に設けられた第2合わせ部と、に接触する液体によって、前記第1合わせ部と前記第2合わせ部とを位置合わせすることを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。 - 検出素子基板と、前記検出素子基板の第1主面の側に設けられ前記検出素子基板と離間し赤外線を検出する複数の赤外線検出画素部と、前記第1主面上において前記複数の赤外線検出画素部どうしの間に設けられた第1突出部と、を含み、前記第1突出部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さは、前記赤外線検出画素部の前記検出素子基板とは反対側の端部の高さよりも高い赤外線検出基板と組み合わされる赤外線撮像素子用対向基板であって、
前記赤外線撮像素子用対向基板は、
前記検出素子基板の前記第1主面に対向する第2主面と、
前記第2主面上において前記複数の赤外線検出画素部の配設ピッチと同じピッチで設けられ赤外線の光路を制御する複数のレンズ部と、
前記第2主面上において複数のレンズ部どうしの間に設けられ前記第1突出部と当接される第2突出部と、
を含み、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な平面内における中央部は、前記レンズ部の、前記第2主面に対して平行な前記平面内において前記中央部よりも外側の周辺部よりも突出しており、前記第2突出部の高さは、前記レンズ部の中心部の高さよりも高い前記赤外線撮像素子用対向基板の製造工程を備えた赤外線撮像素子の製造方法であって、
前記赤外線撮像素子用対向基板の製造工程は、
前記赤外線撮像素子用対向基板となる母基板の主面上に、前記第2突出部を形成する工程と、
前記母基板の前記主面上に、前記複数のレンズ部のそれぞれに対応する複数のレンズ形成領域に設けられ、前記レンズ形成領域の中心部の厚さが前記中心部よりも外側の周辺部の厚さよりも厚いレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜及び前記母基板をエッチングして前記レンズ部を形成する工程と、
を含むことを特徴とする赤外線撮像素子の製造方法。
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DE102015015710A1 (de) | 2015-12-07 | 2017-06-08 | Trovotech Gmbh | Komplexe halogenfreie feste Flammschutzmittelzusammensetzung für Polymerformmassen bestehend aus einem Reaktionsprodukt von porösen, durch Hochtemperaturextrusion hergestellten und bei niedrigen Temperaturen schmelzenden Borsilikatglaspartikeln, Melamin und Amoniumnitrat und Verfahren zu deren Herstellung |
WO2017097385A1 (de) | 2015-12-07 | 2017-06-15 | Trovotech Gmbh | Komplexe halogenfreie feste flammschutzmittelzusammensetzung für polymerformmassen bestehend aus einem reaktionsprodukt von porösen, durch hochtemperaturextrusion hergestellten und bei niedrigen temperaturen schmelzenden borsilikatglaspartikeln, melamin und amoniumnitrat und verfahren zu deren herstellung |
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JP2012013661A (ja) | 2012-01-19 |
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