(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された読出回路に接続される電極配線を含む支持部により、前記電極配線に接続されるボロメータ薄膜を含む温度検出部が、前記基板から浮いた状態で支持される熱分離構造を有するボロメータ型THz波検出器であって、
前記基板上の前記温度検出部に対向する位置にTHz波を反射する反射膜が形成され、前記温度検出部上に前記THz波を吸収する吸収膜が形成され、前記反射膜と前記温度検出部とで光学的共振構造が形成され、
前記反射膜と前記温度検出部との間隔が8〜14μmに設定され、且つ、前記吸収膜のシート抵抗が100〜200Ω/squareに設定されることを特徴とするボロメータ型THz波検出器。
【請求項２】
前記温度検出部上に、該温度検出部の周縁部から外側に延びる庇が形成され、前記吸収膜が、前記温度検出部上及び前記庇上に形成され、前記反射膜と前記温度検出部との間隔及び前記反射膜と前記庇との間隔が8〜14μmに設定され、且つ、前記吸収膜のシート抵抗が100〜200Ω/squareに設定されることを特徴とする請求項１に記載のボロメータ型THz波検出器。
【請求項３】
前記間隔及び前記シート抵抗は、波長30〜300μmにおけるTHz波の吸収率が20％以上となるように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボロメータ型THz波検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、THz周波数帯の電磁波（THz波）を検出する検出器に関し、特に、ボロメータ型THz波検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光と電波の狭間にあるTHz周波数帯の電磁波（すなわち、周波数が1012Hz，波長が略30μm〜1mmの電磁波、以下、THz波と呼ぶ。）が物質の情報を直接反映する電磁波として注目されている。THz波の検出のため、熱分離構造を有するボロメータ型赤外線検出器の技術が応用されている。その従来例として、ボロメータ型THz波検出器があり、特開2008-241438号公報やSPIEの論文（小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12）に記載されている。またボロメータ型赤外線検出器の従来例は多数あるが、その中でも米国特許5,286,976号とSPIEの論文（J-L. Tissot等、Proceedings of SPIE, Vol.3379 (1998年)頁139から144）に、通常採用されている熱分離構造に関する技術内容が記載されている。
【０００３】
図7に従来の2次元ボロメータ型THz検出器の画素構造を示す。同図に示すように、従来例のボロメータ型THz波検出器20は、読出回路2a等が形成された回路基板2上に、入射するTHz波を反射する反射膜3と読出回路2aに接続するためのコンタクト4が形成され、その上に第1保護膜5が形成されている。また、コンタクト4上に、第2保護膜6、第3保護膜8、電極配線9、第4保護膜10からなる支持部13が形成され、コンタクト4を介して読出回路2aと電極配線9とが接続されている。また、この支持部13によって、第2保護膜6、ボロメータ薄膜7、第3保護膜8、第4保護膜10、吸収膜11からなる温度検出部14（ダイアフラム）が中空に保持されてエアギャップ22が形成され、ボロメータ薄膜7の両端部には電極配線9が接続されている。
【０００４】
図8にもう一つの従来例を示す。ボロメータ型THz波検出器21は、読出回路2a等が形成された回路基板2上に、入射するTHz波を反射する反射膜3と読出回路2aに接続するためのコンタクト4が形成され、その上に第1保護膜5が形成されている。また、コンタクト4上に、第2保護膜6、第3保護膜8、電極配線9、第4保護膜10からなる支持部13が形成され、コンタクト4を介して読出回路2aと電極配線9とが接続されている。また、この支持部13によって、第2保護膜6、ボロメータ薄膜7、第3保護膜8、第4保護膜10、吸収膜11からなる温度検出部14（ダイアフラム）が中空に保持されてエアギャップ22が形成され、ボロメータ薄膜7の両端部には電極配線9が接続されている。また、温度検出部14の周囲には、温度検出部14の周囲に入射するTHz波を吸収できるようにするための庇12が形成されている。
【０００５】
これらの従来技術の構造の特徴は、反射膜と温度検出部の間隔が赤外線の波長を基準にして設定されていること、且つ、温度検出部のシート抵抗が10〜100Ω/squareに設定されていることである。このことにより、ボロメータ型赤外線検出器の構造をほぼ保った状態で、吸収膜を追加することだけでTHz波の感度、例えば3THz（波長100μm）において約6倍の感度向上を達成することができた（小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12）。
【０００６】
他の従来例として、米国特許5,286,976号は、熱分離構造を有するボロメータ型赤外線検出器において高い感度を持たせる技術について記載されている。2レベル型マイクロブリッジボロメータ画素100の一実施例の断面図を図9に示す。このデバイス100は、2つのレベルすなわち上段のマイクロブリッジ検出器レベル101及び下段レベル102を有する。下段レベルは、単結晶シリコン基板のような表面が平らな半導体基板103を有する。シリコン基板表面104には、通常のシリコンIC技術によってダイオード、バス線、接続配線及びコンタクトパット（具体的には図示されていない）のような集積回路105の通常の素子が作り込まれている。このICには、窒化ケイ素保護膜106が形成されている。上段の検出器レベル101は、窒化ケイ素保護膜108、好ましくは酸化バナジウムまたは酸化チタン（例えばV2O3、TiOx、VOx等）、すなわちABxで表されるバナジウムまたはチタンの酸化物よりなるボロメータ薄膜109、これらの膜108及び109の上に形成された窒化ケイ素保護膜110、及びこの窒化ケイ素保護膜110の上に設けられた赤外吸収膜111を有する。この薄い吸収膜（厚さ約20Å）は、例えばしばしばパーマロイと呼ばれるニッケル−鉄合金で形成することができる。製造時に窒化ケイ素保護膜108及び110と同時に被着される下方に延びた窒化ケイ素保護膜108′及び110′は、上段の検出器レベル101のための傾斜支持部112および112'をなしている。上記2つのレベル間のキャビティまたはエアギャップ113（高さ約1〜2μm）は周囲大気よりなる。ただし、製造プロセスにおいては、最初エアギャップは、あらかじめ被着された容易に溶解可能な可溶性ガラスまたはその他の可溶性材料で満たされており、その可溶性材料は膜108、108′、110、110′を被着した後取り除される。可溶性ガラス以外の容易に溶解可能な材料としては、クオーツ、ポリイミド及びレジストがある。次工程においては、ガラスを溶解させて取り除き、断熱キャビティまたはエアギャップを得る（すなわちエアギャップは、実際には真空ギャップとして作用する）。図9においては、水平寸法は大きく縮小して示されている。すなわち、同図においては、本発明による構造を詳細に示すため、高さが横方向の長さに比して拡大して示されている。
【０００７】
同米国特許では、このような熱分離構造において、波長10μm帯（8〜14μm）の赤外線に対してエアギャップを1〜2μm、特に1.5μmにすると吸収率が大きくなり高い感度が実現される。その理由として、入射赤外線が宙に浮かせた検出器部を透過し反射層によって上方に反射された赤外線と入射赤外線が検出器部の最上層で干渉するため、大きな吸収が得られることが記載されている。また同最上層が”節”の位置に来るようエアギャップを調整している。
【０００８】
次にSPIEの論文（J-L. Tissot等、Vol3379 (1998年）頁139〜144)では、エアギャップ（同論文ではキャビティと呼ばれている）を検出したい波長の1/4に設定し、且つ、赤外吸収を担う最上層の金属薄膜のシート抵抗を377Ω/squareという真空インピーダンスに整合させることを述べている。
【０００９】
上記の米国特許と同論文の記載内容を合わせて考えると、従来技術として、熱分離構造の土台であるSi基板上に反射膜107を形成し、熱分離構造のエアギャップを検出したい波長の1/4に設定し、且つ、検出器部の最上層に形成された金属薄膜のシート抵抗を377Ω/squareに調整することにより、検出したい波長の電磁波を最も効率良く吸収することができ、従って感度を非常に高めることができる。
【００１０】
従来技術について、上記の米国特許の実施例において、波長10μm帯（8〜14μm）の赤外線を効率良く検出するのにエアギャップを約2.5μmではなく何故1.5μmにしたのか考察する。実施例では、エアギャップ1.5μm、検出器部の窒化ケイ素保護膜の厚み350nmおよびボロメータ薄膜の厚み75nmに対して90%以上の高い吸収率が得られている。上記の米国特許に記載されているボロメータ薄膜と窒化ケイ素保護膜の反射特性より、赤外での両膜の屈折率は約1.9と算出される。この値を用いて反射層の上部から検出器部の最上層までの光路長を計算すると2.3μmとなり、2.5μmに非常に近い。このような理由で、上記の米国特許の熱分離構造において波長10μm帯の赤外線を検出する際、エアギャップを1.5μmに設定することは、反射層と検出器部の最上層の間隔を検出したい波長の1/4に設定することと合致する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開2008-241438号公報
【特許文献２】米国特許5,286,976号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12
【非特許文献２】J-L. Tissot等、Proceedings of SPIE, Vol.3379 (1998年)頁139から144
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記の従来技術（特開2008-241438号公報）の画素構造の場合、反射膜と温度検出部の間隔を赤外線の波長を基準に設定し、且つ、温度検出部のシート抵抗をTHz波を基準に設定したため、吸収膜を付けた熱分離構造の吸収率として、波長100μmでは18〜40%しか実現できないという問題点があった。それ以外の波長では、SPIEの論文（小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12））の式を用いると、吸収率の波長特性を算出することができる。その結果を、エアギャップが1.5μmの場合（図10）とエアギャップが2.5μmの場合（図11）に示す。これらの図を見て分かるように、殆どのTHz波の領域において吸収率が低いことが問題である。例えば、波長300μmでの吸収率として5〜10%しか実現できない。
【００１４】
他の従来技術（米国特許5,286,976号とSPIEの論文（J-L. Tissot等、Proceedings of SPIE, Vol.3379 (1998年)頁139から144））の画素構造において、例えば、3THz（波長100μm）の電磁波に対する吸収率を最大にするにはエアギャップを25μmにする必要がある。このエアギャップの値に対して、SPIEの論文（小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12））の式を用いると、図12に示す吸収特性が得られる。同図を見ると分かるように、吸収率は非常に改善されているが、波長50μm付近での吸収率が非常に小さくなるため、THz波領域の短波長側30μm以上において特定の波長付近で感度がなくなる又は極端に小さくなることがないようなTHz波検出器を実現することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、主たる目的は高感度ボロメータ型THz波検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、基板に形成された読出回路に接続される電極配線を含む支持部により、前記電極配線に接続されるボロメータ薄膜を含む温度検出部が、前記基板から浮いた状態で支持される熱分離構造を有するボロメータ型THz波検出器であって、前記基板上の前記温度検出部に対向する位置にTHz波を反射する反射膜が形成され、前記温度検出部上に前記THz波を吸収する吸収膜が形成され、前記反射膜と前記温度検出部とで光学的共振構造が形成され、前記反射膜と前記温度検出部との間隔が8〜14μmに設定され、且つ、前記吸収膜のシート抵抗が100〜200Ω/squareに設定されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のボロメータ型THz波検出器によれば、反射膜と温度検出部（吸収膜）の間隔や反射膜と庇の間隔を8〜14μmに設定し、且つ、温度検出部上の吸収膜のシート抵抗を100〜200Ωに設定することにより、従来技術の問題点（例えば、波長100μm（3THz）での熱分離構造の吸収率は18〜40%程度、また波長300μm（1THz）での吸収率は5〜10%程度と低い。）を解決することができる。
【００１８】
つまり、本発明の適用により、波長100μmでの吸収率を65〜90%に、波長300μmでの吸収率を25〜45%にすることができる。これは感度に換算すると、波長100μmでは約2.5倍の感度向上に、波長300μmでは約4.5倍の感度向上に対応する。これら2つの波長以外においても、本発明の適用により、従来技術で得られる感度に比べて数倍の感度向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の画素構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の画素構造（庇付き）を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性（エアギャップ12μmの場合）を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性（エアギャップ15μmの場合）を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の吸収率のエアギャップと波長に対する依存性（シート抵抗100Ωの場合）を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器の吸収率のエアギャップと波長に対する依存性（シート抵抗200Ωの場合）を示す図である。
【図７】従来例のボロメータ型THz波検出器の画素構造を示す断面図である。
【図８】従来例のボロメータ型THz波検出器の画素構造（庇付き）を示す断面図である。
【図９】従来例のボロメータ型赤外線検出器の画素構造を示す断面図である。
【図１０】従来例のボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性（エアギャップ1.5μmの場合）を示す図である。
【図１１】従来例のボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性（エアギャップ2.5μmの場合）を示す図である。
【図１２】従来例のボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性（エアギャップ25μmの場合）を示す図である。
【図１３】窒化ケイ素の吸収特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本願発明者は、特開2008-241438号公報において、周波数が1012Hz，波長が略30μm〜1mmのTHz波を検出するTHz波検出器を提案している。しかしながら、このTHz波検出器は、反射膜と温度検出部の間隔を赤外線の波長を基準に設定し、且つ、温度検出部のシート抵抗をTHz波を基準に設定したため、THz波の吸収率をあまり高くできないという問題があった。
【００２１】
ここで、赤外線検出器では、エアギャップを検出したい波長の1/4に設定し、且つ、赤外吸収を担う最上層の金属薄膜のシート抵抗を377Ω/squareという真空インピーダンスに整合させることで赤外線の吸収率を上げており（米国特許5,286,976号とSPIEの論文（J-L. Tissot等、Proceedings of SPIE, Vol.3379 (1998年)頁139から144））、この方法をTHz波に応用することでTHz波の吸収率を上げることができるとも考えられる。
【００２２】
しかしながら、本願発明者が確認したところ、従来技術の画素構造においてエアギャップをTHz波に合わせて25μmに設定した場合、THz波領域の短波長側の特定の波長付近で感度が極端に小さくなるという問題が生じることが判明した。
【００２３】
この問題は、THz波の吸収率がエアギャップと吸収膜のシート抵抗の双方に大きく依存しているためと考えられる。そこで、本願発明者は、エアギャップと吸収膜のシート抵抗をパラメータとしてTHz波の吸収率を調べた結果、反射膜と温度検出部（吸収膜）の間隔や反射膜と庇の間隔を8〜14μm、温度検出部上の吸収膜のシート抵抗を100〜200Ω/squareに設定すれば、THz波領域の短波長側の特定の波長付近で感度が極端に小さくなることがなく、高感度ボロメータ型THz波検出器を実現できることを見出した。以下、図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
なお、本明細書におけるエアギャップとは光学的共振構造の間隔であり、図では便宜上、反射膜と温度検出部の間隔としているが、詳細には、反射膜と温度検出部の厚み方向の中心との間隔、実際には吸収膜が支配的であるため、反射膜と吸収膜との間隔である。
【実施例】
【００２５】
本発明の一実施例に係るボロメータ型THz波検出器について、図1乃至6及び図13を参照して説明する。図1は、本実施例のボロメータ型THz波検出器の画素構造を示す断面図であり、図2は、庇付きのボロメータ型THz波検出器の画素構造を示す断面図である。図3は、エアギャップ12μmの場合のボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性、図4は、エアギャップ15μmの場合のボロメータ型THz波検出器の吸収率の波長依存性を示す図である。また、図5は、吸収膜のシート抵抗が100Ωの場合のボロメータ型THz波検出器の吸収率のエアギャップと波長に対する依存性、図6は、吸収膜のシート抵抗が200Ωの場合のボロメータ型THz波検出器の吸収率のエアギャップと波長に対する依存性を示す図である。また、図13は、窒化ケイ素の吸収率を示す図である。
【００２６】
図1と図2に示す本実施例のボロメータ型THz波検出器は、反射膜と温度検出部（吸収膜）の間隔、反射膜と庇の間隔および温度検出部や庇の上の吸収膜のシート抵抗を除いて、図7と図8に示す従来例と同じ熱分離構造であるため、簡単な記載に留める。
【００２７】
図1のボロメータ型THz波検出器1では、画素数320x240、画素ピッチ37μmのボロメータ型非冷却アレイセンサを用いた。第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10に窒化ケイ素を用い保護膜の全体の厚みを700nmとした。また、ボロメータ薄膜7に酸化バナジウム薄膜を60nm形成し、電極配線9と吸収膜11にTiAlVを用いた。電極配線9のTiAlVの厚みは70nm、吸収膜11のTiAlVの厚みは、シート抵抗を100Ω/squareとする場合は20nmに、シート抵抗を200Ω/squareとする場合は10nmに設定した。
【００２８】
また、図2のボロメータ型THz波検出器1では、画素数320x240、画素ピッチ23.5μmのボロメータ型非冷却アレイセンサを用いた。第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10に窒化ケイ素を用い保護膜の全体の厚みを350nmとし、庇12にも窒化ケイ素を用いその厚みを300nmとした。また、ボロメータ薄膜7に酸化バナジウム薄膜を60nm形成し、電極配線9と吸収膜11にTiAlVを用いた。電極配線9のTiAlVの厚みは50nm、吸収膜11のTiAlVの厚みは、シート抵抗を100Ω/squareとする場合は20nmに、シート抵抗を200Ω/squareとする場合は10nmに設定した。
【００２９】
窒化ケイ素の吸収率については、Q.Hu等の講演資料（”Real-time THz Imaging Using Quantum-cascade Lasers and Focal-plane Array Cameras”, 2nd International Workshop on Quantum Cascade Lasers, September 6-9 (2006)）に記載されており、それを図13に示す。同図を見て分かるように、窒化ケイ素は、波長50μm以上でほぼ透明になる。従って、この波長領域では、SPIEの論文（小田等、Proceedings of SPIE, Vol.6940 (2008年)頁69402Y-1から69402Y-12）の式を用いて（干渉効果による吸収）、本実施例のボロメータ型THz波検出器が有する熱分離構造の吸収率を計算することができる。尚、波長50μm以下では窒化ケイ素自身の吸収が大きくなるため、干渉効果による吸収ではなく温度検出部の主な構造材料である窒化ケイ素自身による吸収が寄与することを念頭に置く必要がある。
【００３０】
図3は、エアギャップが12μmの場合の熱分離構造の吸収特性である。同図を見て分かるように、波長30μm以上のTHz領域において、特定の波長付近で感度がなくなる又は極端に小さくなることがない。シート抵抗が20、50Ωと小さい場合、吸収特性は平坦であるが、値が小さい。
【００３１】
また、図4は、エアギャップが15μmの場合の吸収特性である。同図を見て分かるように、波長30μmでの吸収率が極端に小さくなる。しかし、温度検出部の保護膜（第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10）や庇12の材料が窒化ケイ素の場合、波長40μm以下では窒化ケイ素自身の吸収が大きくなるため、同図のように吸収率が極端に減ることはない。またシート抵抗が20、50Ωと小さい場合、図3と同じように、吸収特性は平坦であるが、値が小さい。
【００３２】
以上、図3と図4から総合的に判断すると、シート抵抗が100〜200Ω程度の場合、吸収率の波長依存性はあるが、シート抵抗が377Ωや500Ωの場合ほど吸収率の大きな減少はなく、且つ、シート抵抗が20Ωや50Ωの場合に比べて吸収率が十分に高い。従って、吸収膜11のシート抵抗としては100〜200Ωの範囲が好適であるといえる。
【００３３】
次に、シート抵抗が100Ωと200Ωの吸収膜に対して、エアギャップをパラメータとして、吸収特性を求め、エアギャップと波長を縦横軸とするダイアグラム上に吸収率の等高線を描いた。その結果を図5と図6に示す。ここでエアギャップを1.5μmから25μmまで振り、波長を30μm（10THz）から300μm（1THz）までの範囲とした。なお、ここではシート抵抗が100Ωと200Ωの場合を例示しているが、その間の数値に関しては図5と図6から類推可能である。
【００３４】
図5及び図6において、本実施例のボロメータ型THz波検出器1の熱分離構造の最小吸収率を、従来構造（特開2008-241438号公報）に対して十分な優位性が見込めるように20%に設定すると、それ以上の吸収率を実現できるエアギャップの範囲（図中の黒の塗り潰し領域を含まない範囲）は、8〜14μmとなる。
【００３５】
なお、前述のように、温度検出部の保護膜（第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10）や庇12の材料が窒化ケイ素の場合、波長40μm以下では窒化ケイ素自身の吸収が大きく、図5や図6のように波長30μm付近で吸収率が極端に減ることはないため、エアギャップの上限は多少大きく設定することが可能である。但し、エアギャップを大きくすると製造工程が難しくなることから、これらを総合的に判断することが好ましい。
【００３６】
このように、吸収膜のシート抵抗をパラメータとして吸収率の波長依存性を調べてシート抵抗の範囲を決定し、そのシート抵抗の範囲において、吸収率のエアギャップと波長に対する依存性を調べてエアギャップの範囲を決定した結果、反射膜と温度検出部（吸収膜）の間隔や反射膜と庇の間隔を8〜14μm、温度検出部上の吸収膜のシート抵抗を100〜200Ω/squareに設定すれば、高感度ボロメータ型THz波検出器を実現できることが確認した。
【００３７】
以下、上記構造のボロメータ型THz波検出器1の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、CMOS回路等の読出回路2aを形成した回路基板2上に、スパッタ法によりAl、Ti等の金属を500nm程度の膜厚で成膜し、レジストをマスクとしてパターン形成を行い、各画素の温度検出部14に入射するTHz波を反射するための反射膜3及び電極配線9と読出回路2aとを接続するためのコンタクト4を形成する。なお、上記金属はTHz波の反射率が高く、電気抵抗が小さい材料であればよく、Al、Tiに限定されない。
【００３９】
次に、回路基板2全面に、プラズマCVD法により酸化ケイ素（SiO、SiO2)、窒化ケイ素(SiN、Si3N4)、酸窒化ケイ素(SiON)などを100〜500nm程度の膜厚で成膜し、反射膜3及びコンタクト4を保護する第1保護膜5を形成する。
【００４０】
次に、回路基板2全面に感光性ポリイミド膜等の有機膜を塗布し、コンタクト4及び画素間の領域が露出するように露光・現像を行った後、400℃程度の温度で焼締めを行い、マイクロブリッジ構造を形成するための犠牲層を形成する。その際、キュア後の感光性ポリイミド膜は、エアギャップ15が8〜14μmになるように設定する。
【００４１】
次に、犠牲層の上に、プラズマCVD法により窒化ケイ素(SiN、Si3N4)を成膜し、第2保護膜6を形成する。
【００４２】
次に、第2保護膜6の上に、酸素雰囲気の反応性スパッタにより酸化バナジウム（V2O3、VOｘなど）を60nm程度の膜厚で堆積し、レジストをマスクとしてパターン形成を行い、温度検出部14となる部分にボロメータ薄膜7を形成する。なお、ここではボロメータ薄膜7として酸化バナジウムを用いているが、抵抗温度係数（TCR：Temperature Coefficient of Resistance）の大きい他の材料を用いることもできる。
【００４３】
次に、プラズマCVD法により窒化ケイ素(SiN、Si3N4)を成膜し、ボロメータ薄膜７を保護する第3保護膜8を形成する。その後、コンタクト4上の第1保護膜5、第2保護膜6及び第3保護膜8、ボロメータ薄膜7端部の第3保護膜8を除去する。
【００４４】
次に、スパッタ法によりTiAlVを50nm程度の膜厚で成膜した後、レジストをマスクとしてパターン形成を行い、電極配線9を形成する。この電極配線9はコンタクト4を介してボロメータ薄膜7と回路基板2内の読出回路2aとを電気的に接続すると共に、ボロメータ薄膜7を中空に保持する支持部13としての役割を果たす。なお、電極配線9の材料はTiAlVに限定されず、Al、Cu、Au、Ti、W、Moなどの金属を用いることもできる。
【００４５】
その後、プラズマCVD法により窒化ケイ素(SiN、Si3N4)を成膜し、電極配線9を保護する第4保護膜10を形成する。
【００４６】
次に、スパッタ法によりTiAlVを成膜した後、レジストをマスクとしてパターン形成を行い、吸収膜11を形成する。その際、温度検出部14（実質的に吸収膜11）のシート抵抗が100〜200Ωとなるように膜厚を設定（シート抵抗を100Ωとする場合は20nm、シート抵抗を200Ωとする場合は10nmに設定）する。この吸収膜11はTHz波を効率的に吸収する役割を果たす。なお、吸収膜11の材料もTiAlVに限定されず、電極配線9と同様の金属を用いることもできる。
【００４７】
その後、一フッ化メタンと酸素の混合ガスを用いたプラズマエッチングにより、第2保護膜6と第3保護膜8と第4保護膜10とを部分的にエッチングして、犠牲層上の所定の領域にスルーホールを形成してポリイミドを部分的に露出させ、O2ガスプラズマを用いたアッシングにより犠牲層を除去し、図1の構造のボロメータ型THz波検出器1が完成する。
【００４８】
一方、図2の構造の場合は、上記と同様に、CMOS回路等の読出回路2aを形成した回路基板2上に、反射膜3及びコンタクト4を形成し、その上に第1保護膜5を形成した後、温度検出部14となる領域に犠牲層を形成する。次に、犠牲層の上に第2保護膜6、ボロメータ薄膜7、第3保護膜8を形成し、コンタクト4上の第1保護膜5、第2保護膜6及び第3保護膜8、ボロメータ薄膜7端部の第3保護膜8を除去する。次に、電極配線9、第4保護膜10を形成する。その際、第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10の合計膜厚が350nm程度となるようにする。
【００４９】
次に、一フッ化メタンと酸素の混合ガスを用いたプラズマエッチングにより、第2保護膜6と第3保護膜8と第4保護膜10とを部分的にエッチングして、犠牲層上の所定の領域にスルーホールを形成し、ポリイミドを部分的に露出させる。
【００５０】
次に、回路基板2全面に感光性ポリイミドを塗布し、温度検出部14の周縁部が露出するように露光・現像を行った後、熱処理を施して、温度検出部14の中央部及び隣接する温度検出部14の間の領域に第2犠牲層を形成する。第2犠牲層の厚さは、反射膜3と庇の間隔が8〜14μmとなるように設定する。
【００５１】
次に、プラズマCVD法により窒化ケイ素(SiN、Si3N4)を350nm程度の膜厚で形成した後、温度検出部14中央部の上記絶縁材料を除去して庇12を形成する。
【００５２】
次に、スパッタ法によりTiAlVを成膜した後、レジストをマスクとしてパターン形成を行い、温度検出部14中央部及び庇12上に吸収膜11を形成する。その際、上記と同様に、温度検出部14（実質的に吸収膜11）のシート抵抗が100〜200Ωとなるように膜厚を設定（シート抵抗を100Ωとする場合は20nm、シート抵抗を200Ωとする場合は10nmに設定）する。
【００５３】
その後、隣接する画素間の庇12にスルーホールを形成してポリイミドを部分的に露出させ、O2ガスプラズマを用いたアッシングにより犠牲層及び第2犠牲層を除去し、図2の構造のボロメータ型THz波検出器1が完成する。
【００５４】
なお、上記説明では、第2保護膜6、第3保護膜8、第4保護膜10、庇12を窒化ケイ素としたが、酸化ケイ素（SiO、SiO2)や酸窒化ケイ素(SiON)などを用いることもできる。
【００５５】
また、上記各実施例では、温度検出部としてボロメータ薄膜を備えたボロメータ型THz波検出器1について述べたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば温度検出部としてサーモパイルを備えたものなどにも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、波長30μm〜1mm程度のTHz波を検出する検出器に利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１  ボロメータ型THz波検出器
２  回路基板
２ａ  読出回路
３  反射膜
４  コンタクト
５  第１保護膜
６  第２保護膜
７  ボロメータ薄膜
８  第３保護膜
９  電極配線
１０  第４保護膜
１１  吸収膜
１２  庇
１３  支持部
１４  温度検出部（ダイアフラム）
１５  エアギャップ
２０、２１  ボロメータ型THz波検出器
２２  エアギャップ
１００  マイクロブリッジボロメータ画素
１０１  上段のマイクロブリッジ検出器レベル
１０２  下段レベル
１０３  半導体基板
１０４  シリコン基板表面
１０５  集積回路
１０６  窒化ケイ素保護膜
１０７  反射膜
１０８、１０８’  窒化ケイ素保護膜
１０９  ボロメータ薄膜
１１０、１１０’  窒化ケイ素保護膜
１１１  赤外吸収膜
１１２、１１２’  支持部
１１３  エアギャップ
【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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