(57)【要約】【課題】センサ特性をより向上させることのできる焦電センサおよび焦電センサの実装構造を得る。【解決手段】焦電センサ１０は、絶縁性薄膜で形成された誘電体薄板部６１を有する誘電体６０と、誘電体薄板部６１上に配置される焦電素子４０と、焦電素子４０の一側に配置される第１電極３１と、焦電素子４０の他側に配置される第２電極５１と、を備えている。そして、半導体基材２０の誘電体６０側に生じる応力Ｆ１と、半導体基材２０の誘電体６０とは反対側に生じる応力Ｆ２との関係が、誘電体薄板部６１を内方側に撓ませる関係となるようにした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する半導体基材と、絶縁性薄膜で形成されて前記キャビティ上に配置される誘電体薄板部を有し、前記半導体基材の一側に固定される誘電体と、前記誘電体薄板部上に配置される焦電素子と、前記焦電素子の一側に配置される第１電極と、前記焦電素子の他側に配置される第２電極と、を備える焦電センサであって、
前記半導体基材の誘電体側に生じる応力と、前記半導体基材の誘電体とは反対側に生じる応力との関係が、前記誘電体薄板部を内方側に撓ませる関係であることを特徴とする焦電センサ。
【請求項２】
前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の焦電センサ。
【請求項３】
前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じる応力膜を設けたことを特徴とする請求項２に記載の焦電センサ。
【請求項４】
回路基板に実装した状態で、前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の焦電センサ。
【請求項５】
前記半導体基材の誘電体とは反対側に外方側への応力が生じるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の焦電センサ。
【請求項６】
前記半導体基材の誘電体とは反対側に切り込み部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の焦電センサ。
【請求項７】
前記切り込み部に前記半導体基材よりも線膨張係数が大きい材料が充填されていることを特徴とする請求項６に記載の焦電センサ。
【請求項８】
前記半導体基材の誘電体とは反対側に、外方側への応力が生じる応力膜を設けたことを特徴とする請求項５に記載の焦電センサ。
【請求項９】
回路基板に実装した状態で、前記半導体基材の誘電体とは反対側に外方側への応力が生じるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の焦電センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の焦電センサを回路基板に実装したことを特徴とする焦電センサの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電センサおよび焦電センサの実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦電体や圧電体等の誘電体を用いた薄膜デバイスが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、基板に形成された圧力室を覆うように共通電極を設け、当該共通電極の上部に圧電体薄膜を配置している。そして、圧電体薄膜に圧縮応力を生じさせることで、引っ張り応力によるクラックの発生や膜破壊を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、白金等の導電性金属物質で共通電極を形成している。このように、熱コンダクタンスが高い共通電極上に誘電体を配置した構造では、誘電体が受けた熱が共通電極を介して逃げやすくなる。
【０００６】
したがって、誘電体として焦電素子を用い、焦電素子の熱変化による電位変化を利用する焦電センサに上記従来の構造を適用した場合、焦電素子が受けた熱が逃げやすくなってしまうため、焦電センサの応答性を高めることができなくなるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、応答性をより向上させることのできる焦電センサおよび焦電センサの実装構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、キャビティを有する半導体基材と、絶縁性薄膜で形成されて前記キャビティ上に配置される誘電体薄板部を有し、前記半導体基材の一側に固定される誘電体と、前記誘電体薄板部上に配置される焦電素子と、前記焦電素子の一側に配置される第１電極と、前記焦電素子の他側に配置される第２電極と、を備える焦電センサであって、前記半導体基材の誘電体側に生じる応力と、前記半導体基材の誘電体とは反対側に生じる応力との関係が、前記誘電体薄板部を内方側に撓ませる関係であることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じるようにしたことを要旨とする。
【００１０】
本発明の第３の特徴は、前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じる応力膜を設けたことを要旨とする。
【００１１】
本発明の第４の特徴は、回路基板に実装した状態で、前記半導体基材の誘電体側に内方側への応力が生じるようにしたことを要旨とする。
【００１２】
本発明の第５の特徴は、前記半導体基材の誘電体とは反対側に外方側への応力が生じるようにしたことを要旨とする。
【００１３】
本発明の第６の特徴は、前記半導体基材の誘電体とは反対側に切り込み部が形成されていることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第７の特徴は、前記切り込み部に前記半導体基材よりも線膨張係数が大きい材料が充填されていることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第８の特徴は、前記半導体基材の誘電体とは反対側に、外方側への応力が生じる応力膜を設けたことを要旨とする。
【００１６】
本発明の第９の特徴は、回路基板に実装した状態で、前記半導体基材の誘電体とは反対側に外方側への応力が生じるようにしたことを要旨とする。
【００１７】
本発明の第１０の特徴は、前記焦電センサを回路基板に実装した焦電センサの実装構造であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半導体基材の誘電体側に生じる応力と、半導体基材の誘電体とは反対側に生じる応力との関係を、誘電体薄板部を内側に撓ませる関係となるようにしている。このような応力関係とすることで、焦電素子に圧縮力を与えることができ、焦電素子の誘電率を減少させることができる。その結果、焦電素子の出力電圧感度が向上して焦電センサの応答性をより向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる焦電センサを示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる誘電体を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態にかかる焦電センサの実装構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、焦電センサを赤外線センサに適用したものを例示する。
【００２１】
また、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１は、焦電センサとしての赤外線センサ１０を回路基板９０に実装することで形成されている。
【００２３】
赤外線センサ（焦電センサ）１０は、図１および図２に示すように、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０は、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体（焦電素子）４０が配置されている。
【００２４】
半導体基板２０は、単結晶シリコンを用いて形成されており、平面視で輪郭形状が矩形状となるように形成されている。なお、単結晶シリコンで形成された半導体基板２０の任意の部位に、半導体基板２０の電位を取り出す電位取り出し部を設けるようにしてもよい。このとき、半導体基板２０の電位を取り出し易くするために、電位取り出し部が設けられている部位に高濃度不純物拡散部を形成するようにするのが好適である。
【００２５】
キャビティ２１は、本実施形態では略直方体状をしており、半導体基板２０を厚さ方向に貫通するように形成されている。
【００２６】
このキャビティ２１は、公知の半導体プロセス、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで形成することができる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００２７】
本実施形態では、矩形状の半導体基板２０の中央部に略直方体状のキャビティ２１を厚さ方向に貫通するように形成している。このようにキャビティ２１を形成することで、キャビティ２１の周囲に矩形枠状のフレーム部２２が形成されることとなる。本実施形態では、キャビティ２１は、平面視で一辺（幅）が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの矩形状となるように形成されている。
【００２８】
誘電体６０は、ガラス（ＳｉＯ２）や窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの絶縁性材料によって薄板状（略矩形板状）に形成されており、この誘電体６０の中央部には、略矩形板状の誘電体薄板部６１が形成されている。
【００２９】
本実施形態では、誘電体６０は、ＳｉＯ２膜およびＳｉ３Ｎ４膜を用いて多層構造となるように形成されている。具体的には、誘電体６０は、ＳｉＯ２膜６０ａの上方にＳｉ３Ｎ４膜６０ｃを積層するとともにＳｉ３Ｎ４膜６０ｃの上方にＳｉＯ２膜６０ｂを積層することで３層構造となるように形成されている。このとき、例えば、図４に示すように、圧縮応力が生じるように上下のＳｉＯ２膜６０ａ，６０ｂを成膜するとともに、引っ張り応力が生じるようにＳｉ３Ｎ４膜６０ｃを成膜することで、誘電体６０の上下で応力差が生じてしまうのを抑制し、誘電体６０自体の内部応力によって誘電体６０が歪んでしまうのを抑制している。なお、誘電体６０は、本実施形態では、全体の厚さが１μｍ〜１．５μｍとなるように形成されている。
【００３０】
そして、この誘電体６０の周辺部をフレーム部２２の表面２２ａ側（一側）に固定することで、誘電体６０の中央部に、キャビティ２１上に位置する誘電体薄板部６１が形成されることとなる。すなわち、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定した誘電体６１のうちキャビティ２１上に位置する部分が誘電体薄板部６１となっている。したがって、本実施形態では、誘電体薄板部６１は、平面視で一辺（幅）が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの矩形状となるように形成されることとなる。このように、本実施形態では、誘電体薄板部６１が絶縁性薄膜で形成されている。
【００３１】
焦電体４０は、外力を受けない場合においても結晶部内部において自発分極を有する材料であり、結晶の温度が変化した場合に、自発分極の温度依存性に起因した電荷が結晶表面にあらわれる材料である。この焦電体４０の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの高誘電率材料が一般的に利用されるが、これ以外にも、例えば、ＡＩＮ、ＺｎＯおよびＦ−ＢＡＲなどの材料を用いることができる。なお、本実施形態では、焦電体４０は、厚さが１μｍ〜２．５μｍとなるように形成されている。
【００３２】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１が焦電体４０の裏面４０ａ側（一側：誘電体薄板部６１側）に配置されている。また、上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表面４０ｂ側（他側：誘電体薄板部６１とは反対側）に配置されている。すなわち、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。
【００３３】
本実施形態では、下部電極部（第１電極部）３０は、誘電体薄板部６１上に配置されるとともに上方に焦電体４０が配置される下部電極（第１電極）３１と、下部電極（第１電極）３１に電気的に接続される金属配線３３と、当該金属配線３３に電気的に接続される電位取り出し部３２とを備えている。
【００３４】
具体的には、下部電極（第１電極）３１は、例えば、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料を用いて厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍとなる矩形板状に形成されている。そして、図１に示すように、下部電極（第１電極）３１の１つの頂点部分（図１の左下の頂点部分）に線状の金属配線３３が連結されており、この金属配線３３が、誘電体６０を介してフレーム部２２の表面２２ａ（図１の左下部分）に配置された電位取り出し部３２に連結されている。
【００３５】
このように、本実施形態では、電位取り出し部３２が金属配線３３を介して下部電極（第１電極）３１に電気的に接続されるようにしている。なお、金属配線３３は、誘電体６０上（誘電体薄板部６１上およびフレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上）に設けられている。
【００３６】
そして、この電位取り出し部３２は、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料で形成されており、図示せぬワイヤボンディングを介して、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップ（図示せず）に電気的に接続されている。こうして、下部電極（第１電極）３１の電位がＩＣチップ（図示せず）に出力されるようにしている。
【００３７】
一方、上部電極部（第２電極部）５０も、焦電体４０上に配置される上部電極（第２電極）５１と、上部電極（第２電極）５１に電気的に接続される金属配線５３と、当該金属配線５３に電気的に接続される電位取り出し部５２とを備えている。
【００３８】
具体的には、上部電極（第２電極）５１は、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料を用いて厚さが１００ｎｍ〜５００ｎｍとなる矩形板状に形成されている。そして、図１に示すように、上部電極（第２電極）５１の下部中央部に線状の金属配線５３が連結されており、この金属配線５３が、誘電体６０を介してフレーム部２２の表面２２ａ（図１の下部中央部）に配置された電位取り出し部５２に連結されている。
【００３９】
このように、本実施形態では、電位取り出し部５２が金属配線５３を介して上部電極（第２電極）５１に電気的に接続されるようにしている。なお、金属配線５３も、誘電体６０上（誘電体薄板部６１上およびフレーム部２２の表面２２ａに固定された誘電体６０上）に設けられている。
【００４０】
また、本実施形態では、図１および図２に示すように、誘電体６０側から下部電極（第１電極）３１、焦電体４０、上部電極（第２電極）５１の順に積層されており、この順に１辺の長さが短くなるように形成されている。そのため、上部電極（第２電極）５１から誘電体６０にかけて絶縁層７０を形成し、この絶縁層７０上に金属配線５３を配置することで、上部電極（第２電極）５１と下部電極（第１電極）３１との短絡を防止している。
【００４１】
そして、電位取り出し部５２も、Ｃｒ，Ａｕなどの導電性を有する金属材料で形成されており、図示せぬワイヤボンディングを介して、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのＩＣチップ（図示せず）に電気的に接続されている。こうして、上部電極（第２電極）５１の電位がＩＣチップ（図示せず）に出力されるようにしている。
【００４２】
上述したように、本実施形態では、半導体基板２０が当接していない誘電体薄板部６１上に下部電極（第１電極）３１と上部電極（第２電極）５１とで挟持された焦電体４０を配置している。こうすることで、入射する赤外線等によって焦電体４０が加熱される際に、誘電体材料に比べて熱コンダクタンスが高い半導体基板２０による影響を低減することができるようになる。すなわち、焦電体４０が受ける熱が半導体基板２０を介して逃げてしまうのを抑制することができるようになる。そのため、より効率良く焦電体４０を加熱することができるようになって赤外線センサ１０の応答速度と感度を高めることができるようになる。
【００４３】
かかる構成の赤外線センサ１０を用いることで、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）が赤外線センサ１０の近傍に存在しているか否かを検知することができる。
【００４４】
例えば、赤外線センサ１０の上側（半導体基板２０の表面２０ａ側）に被検知物体が存在する場合、当該被検知物体から赤外線が照射され、被検知物体から照射された赤外線は、焦電体４０に入射する。
【００４５】
そして、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）からの赤外線が焦電体４０に入射、吸収されると、焦電体４０内の結晶の温度が変化する。このように、焦電体４０内の結晶の温度が変化すると、自発分極の温度依存性に起因した電荷が結晶表面にあらわれる。そして、結晶表面に電荷があらわれることで、上部電極（第２電極）５１と下部電極（第１電極）３１との電位差が変化し、この電位差の変化がＩＣチップ（図示せず）に出力されることで、図示せぬ被検知物体（例えば、人の手など）が赤外線センサ１０の近傍に存在していることが、赤外線センサ１０によって検知される。
【００４６】
ここで、本実施形態では、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側に撓ませる関係となるようにしている。
【００４７】
具体的には、誘電体６０の裏面側全体（半導体基板２０の表面２０ａ側）に内方側への応力が生じる応力膜８０を設けることで、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に内方側への応力Ｆ１が生じるようにした。
【００４８】
本実施形態では、応力膜８０としてＬｐ−ＳｉＮ膜を用い、約１５００ＭＰａ程度の引っ張り応力が応力膜８０に生じるようにしている。
【００４９】
なお、本実施形態では、誘電体６０の裏面側全体に応力膜８０を設けたものを例示したが、誘電体６０の一部（誘電体薄板部６１の裏面側のみやフレーム部２２に固定された部分のみ）に応力膜を形成することも可能である。また、応力膜は単層で形成してもよいし、複数の膜を積層させることで形成してもよい。
【００５０】
一方、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）には、外方側への応力Ｆ２が生じるようにしている。
【００５１】
このように、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１が生じるようにし、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２が生じるようにすることで、誘電体薄板部６１に内方側への応力が生じるようにしている。このとき、絶縁性薄膜で形成されている誘電体薄板部６１は、他の部分よりも撓みやすくなっているため、図２に示すように、内方側への応力によって中央部が凸となるように撓むこととなる。本実施形態では、キャビティ２１側（焦電体４０が配置されていない側）に凸となるように誘電体薄板部６１を撓ませたものを例示している。
【００５２】
以上、説明したように、本実施形態では、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。このような応力関係とすることで、焦電体（焦電素子）４０に圧縮力を与えることができ、焦電体（焦電素子）４０の誘電率を減少させることができる。その結果、焦電体（焦電素子）４０の出力電圧感度が向上して赤外線センサ（焦電センサ）１０の応答性をより向上させることができるようになる。
【００５３】
また、焦電体（焦電素子）４０の誘電率を減少させることで、センサ特性における信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善がなされる。このように、センサ特性における信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善がなされることで、赤外線センサ（焦電センサ）１０のセンサ特性をより向上させることができるようになる。
【００５４】
さらに、焦電体（焦電素子）４０に圧縮力を与えて誘電率を減少させるようにすれば、同一の熱容量で圧縮力が与えられていない焦電体（焦電素子）よりも応答性を向上させることができるようになる。
【００５５】
また、誘電体薄板部６１を絶縁性薄膜で形成して撓みやすくすることで、焦電体（焦電素子）４０に圧縮力を与えた際に誘電体薄板部６１が破損等してしまうのを抑制することができるため、比較的強い圧縮力を焦電体（焦電素子）４０に与えることができ、焦電センサの応答性をより一層向上させることができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１が生じるようにしたため、より確実に誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませることができるようになる。
【００５７】
特に、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力が生じる応力膜８０を設けることで、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１が生じるようにしたため、より容易かつ簡素な構成で、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に内方側への応力Ｆ１を生じさせることができるようになる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２が生じるようにしたため、半導体基板２０の表面２０ａ側に、半導体基板２０の表面２０ａ側を撓ませる応力を作用させることができる。そのため、より確実に誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませることができるようになる。
【００５９】
さらに、上述したような赤外線センサ（焦電センサ）１０を回路基板９０に実装することで、応答性をより向上させることのできる焦電センサの実装構造１を得ることができる。
【００６０】
なお、上記第１実施形態では、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１を生じさせ、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２を生じさせたものを例示している。しかしながら、応力関係は、これに限らず、図６に示すような関係であってもよい。
【００６１】
図６では、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ａを回路基板９０に実装することで、焦電センサの実装構造１Ａを形成している。
【００６２】
この図６に示す赤外線センサ（焦電センサ）１０Ａでは、半導体基板２０の表面２０ａ側に外方側への応力Ｆ１を生じさせるとともに、半導体基板２０の裏面２０ｂ側にも外方側への応力Ｆ２を生じさせるようにしている。そして、それぞれの応力の大きさがＦ１＜Ｆ２となるようにしている。このような応力関係としても、焦電体（焦電素子）４０に圧縮力を与えることができ、焦電体（焦電素子）４０の誘電率を減少させることができる。
【００６３】
また、図示省略したが、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１を生じさせ、半導体基板２０の裏面２０ｂ側にも内方側への応力Ｆ２を生じさせ、応力の大きさがＦ１＞Ｆ２となるようにしてもよい。
【００６４】
（第２実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１Ｂは、焦電センサとしての赤外線センサ１０Ｂを回路基板９０に実装することで形成されており、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｂは、基本的に上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と同様の構成をしている。
【００６５】
すなわち、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｂは、図７に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｂは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体４０が配置されている。
【００６６】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面を挟むように設けられている。
【００６７】
また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３０、焦電体４０および上部電極５０が平面視で略矩形状をしている。
【００６８】
そして、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。
【００６９】
ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｂが上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と主に異なる点は、回路基板９０に実装した状態で、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力が生じるようにした点にある。
【００７０】
具体的には、図７に示すように、半田１００等を介して赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｂを回路基板９０にフリップチップ実装し、半田１００の表面張力を利用して、半導体基板２０の表面２０ａ側に内方側への応力Ｆ１を生じさせている。
【００７１】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００７２】
（第３実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１Ｃは、焦電センサとしての赤外線センサ１０Ｃを回路基板９０に実装することで形成されており、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｃは、基本的に上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と同様の構成をしている。
【００７３】
すなわち、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｃは、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｃは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体４０が配置されている。
【００７４】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。
【００７５】
また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３０、焦電体４０および上部電極５０が平面視で略矩形状をしている。
【００７６】
そして、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。
【００７７】
ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｃが上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と主に異なる点は、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に切り込み部２３を形成した点にある。
【００７８】
具体的には、図８に示すように、半導体基板２０のフレーム部２２の各片部の中央部に、それぞれ切り込み部２３を形成している。このように、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に切り込み部２３を形成することで、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２を生じさせることができるため、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませることができるようになる。
【００７９】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００８０】
（第４実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１Ｄは、焦電センサとしての赤外線センサ１０Ｄを回路基板９０に実装することで形成されており、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｄは、基本的に上記第３実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｃと同様の構成をしている。
【００８１】
すなわち、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｄは、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｄは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体４０が配置されている。
【００８２】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。
【００８３】
また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３０、焦電体４０および上部電極５０が平面視で略矩形状をしている。
【００８４】
さらに、半導体基板２０の裏面２０ｂ側には、切り込み部２３が形成されている。本実施形態では、フレーム部２２の各片部に複数の切り込み部２３が形成されたものを例示している。
【００８５】
そして、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。
【００８６】
ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｄが上記第３実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と主に異なる点は、切り込み部２３に、半導体基板２０よりも線膨張係数が大きい材料１１０を充填した点にある。
【００８７】
具体的には、図９に示すように、それぞれの切り込み部２３に、半導体基板２０よりも線膨張係数が大きい材料１１０を充填させている。なお、切り込み部２３が複数箇所形成されている場合、全ての切り込み部２３に半導体基板２０よりも線膨張係数が大きい材料１１０を充填させる必要はなく、一部の切り込み部２３だけに充填させるようにしてもよい。
【００８８】
半導体基板２０よりも線膨張係数が大きい材料１１０として、エポキシ樹脂やシリコン等を用いることができる。
【００８９】
このように、切り込み部２３に半導体基板２０よりも線膨張係数が大きい材料１１０を充填させて熱硬化させることで、線膨張係数の異なる材料１１０により切り込み部２３が拡開する方向に応力Ｆ２を作用させることができる。すなわち、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２を生じさせることができる
以上の本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００９０】
また、本実施形態によれば、より確実に誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませることができるようになる。
【００９１】
（第５実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１Ｅは、焦電センサとしての赤外線センサ１０Ｅを回路基板９０に実装することで形成されており、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｅは、基本的に上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と同様の構成をしている。
【００９２】
すなわち、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｅは、図１０に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｅは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体４０が配置されている。
【００９３】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。
【００９４】
また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３０、焦電体４０および上部電極５０が平面視で略矩形状をしている。
【００９５】
そして、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。
【００９６】
ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｅが上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と主に異なる点は、半導体基板２０のフレーム部２２の裏面側全体（半導体基板２０の裏面２０ｂ側）に外方側への応力が生じる応力膜１２０を設けることで、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２が生じるようにした点にある。
【００９７】
具体的には、応力膜１２０としてＳｉＯ２膜を用い、約４００ＭＰａ程度の圧縮応力が応力膜１２０に生じるようにしている。
【００９８】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００９９】
（第６実施形態）
本実施形態にかかる焦電センサの実装構造１Ｆは、焦電センサとしての赤外線センサ１０Ｆを回路基板９０に実装することで形成されており、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｆは、基本的に上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と同様の構成をしている。
【０１００】
すなわち、赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｆは、図１０に示すように、単結晶シリコンで形成され、キャビティ２１が形成された半導体基板（半導体基材）２０を備えている。また、赤外線センサ１０Ｆは、半導体基板２０のキャビティ２１上に配置される誘電体薄板部６１を有する誘電体６０を備えており、この誘電体６０は、半導体基板２０の表面２０ａ側（一側）に固定されている。そして、誘電体６０の誘電体薄板部６１上には、焦電体４０が配置されている。
【０１０１】
そして、下部電極部（第１電極部）３０の下部電極（第１電極）３１および上部電極部（第２電極部）５０の上部電極（第２電極）５１が焦電体４０の表裏面４０ｂ，４０ａを挟むように設けられている。
【０１０２】
また、本実施形態においても、キャビティ２１、誘電体薄板部６１、下部電極３０、焦電体４０および上部電極５０が平面視で略矩形状をしている。
【０１０３】
そして、半導体基板２０の表面２０ａ側（誘電体６０側）に生じる応力Ｆ１と、半導体基板２０の裏面２０ｂ側（誘電体６０とは反対側）に生じる応力Ｆ２との関係を、誘電体薄板部６１を内方側（本実施形態では中央側）に撓ませる関係となるようにしている。
【０１０４】
ここで、本実施形態にかかる赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｃが上記第１実施形態の赤外線センサ（焦電センサ）１０と主に異なる点は、回路基板９０に実装した状態で、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力が生じるようにした点にある。
【０１０５】
具体的には、図１１に示すように、エポキシ樹脂やシリコン等、回路基板９０や半導体基板２０とは線膨張係数が異なる材料１３０を介して赤外線センサ（焦電センサ）１０Ｆを回路基板９０に実装し、材料１３０を熱硬化させる際の線膨張係数の相違を利用して、半導体基板２０の裏面２０ｂ側に外方側への応力Ｆ２を生じさせている。
【０１０６】
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【０１０７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【０１０８】
例えば、上記各実施形態では、略直方体状のキャビティが形成されたものを例示したが、キャビティの形状を略円錐台状とすることもできる。この場合、半導体基材の一面側から異方性エッチングを施すことでキャビティを形成するのが好ましい。
【０１０９】
また、半導体基板（半導体基材）２０の裏面２０ｂ側（他側）に基材を接合してキャビティ２１が密閉空間となるようにしてもよい。
【０１１０】
また、キャビティや誘電体薄板部その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  焦電体の実装構造
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  赤外線センサ（焦電センサ）
２０  半導体基板（半導体基材）
２１  キャビティ
２３  切り込み部
３１  下部電極（第１電極）
４０  焦電体（受光素子）
５１  上部電極（第２電極）
６０  誘電体
６１  誘電体薄板部
８０  応力膜
９０  回路基板
１１０  半導体基材よりも線膨張係数が大きい材料
１２０  応力膜
【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】
2014153189.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014153189.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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