(57)【要約】      （修正有）【課題】高Ｓ／Ｎ比を有するセンサを提供する。【解決手段】キャビティ２を有する基板３と、キャビティの上に配置された、下部電極４、薄膜５、上部電極６の順番に積層された積層体７とを有し、上部電極上に、上部電極よりも電気抵抗の低い低抵抗層８を配置することを特徴とするセンサ１で、低抵抗層は上部電極上における外周部に配置されていることが好ましいが、この限りではない。例えば、低抵抗層は上部電極上における中心部に配置されていても構わない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有する基板と、
前記キャビティの上に配置された、下部電極、薄膜、上部電極の順番に積層された積層体とを有し、
前記上部電極上に、前記上部電極よりも電気抵抗の低い低抵抗層を配置することを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記低抵抗層は、前記上部電極上における外周部にのみ配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
平面視において、前記低抵抗層は、前記上部電極の中心を囲うように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記低抵抗層は、前記上部電極よりも厚いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項５】
電極パッドと、
前記電極パッドと前記上部電極とを電気的に接続する引き出し配線とを有しており、
前記引き出し配線は、前記低抵抗層と同一の材料からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項６】
前記低抵抗層は、第１の低抵抗層と第２の低抵抗層から構成され、
平面視において、前記第１の低抵抗層は前記上部電極の中心を囲うように配置され、
前記第２の低抵抗層は前記第１の低抵抗層を囲うように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項７】
前記上部電極はチタンを有しており、
前記低抵抗層は金を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項８】
前記積層体を構成する薄膜は、ＰＺＴ、ＰＬＭＴ、又は、ＬｉＴａＯ3から構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線などの光を吸収するセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の赤外線などの光を吸収するセンサとして、例えば、特許文献１〜９に記載されている装置がある。特許文献１〜９に共通する技術は、基板に形成されたキャビティ上に赤外線などの光を吸収する構造体が配置されている点にある。また、非特許文献１には、赤外線の波長と赤外線吸収層の赤外線吸収率についての関係が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−０１５０３７号公報
【特許文献２】特開平８−３１３３５５号公報
【特許文献３】特開平７−１４６１７７号公報
【特許文献４】特開平７−１２８１４１号公報
【特許文献５】特開平７−０５５５７７号公報
【特許文献６】特開昭６２−２５２００６号公報
【特許文献７】特開昭６２−２５２００５号公報
【特許文献８】特開昭６２−２０５２６６号公報
【特許文献９】特開昭６１−１００６２１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｓｅｌｆ−ａｂｓｏｒｂｉｎｇ，  ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ，  Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３，Ｐ８４２−８４６，Ｍａｙ／Ｊｕｎ  ２００４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、例えば、特許文献１〜９などのセンサでは、人体が放射する波長１０μｍ程度の赤外線の吸収率を高くすることが難しい。一般に、赤外吸収層を厚くすれば、吸収率を高くすることはできるが、その分熱容量が低下し、熱応答性が悪くなるという課題がある。
【０００６】
一方、非特許文献１に記載の方法によって波長１０μｍ程度の赤外線の吸収率を高めることを考えると、上部電極のシート抵抗が３７７Ω／□程度と高くなる。そして、この抵抗値は、微細加工で得られる２００μｍ□程度の画素から電荷を集める際には無視できない。したがって、抵抗の熱雑音が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が小さくなるという課題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、高Ｓ／Ｎ比を有するセンサを提供することを目的とする。なお、本発明は、人体が放射する波長１０μｍ程度の赤外線を吸収するセンサ以外のセンサにも広く使用できることは言うまでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサは、  キャビティを有する基板と、キャビティの上に配置された、下部電極、薄膜、上部電極の順番に積層された積層体とを有し、上部電極上に、上部電極よりも電気抵抗の低い低抵抗層を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のセンサによれば、高Ｓ／Ｎ比を有することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るセンサの上面図及び断面図
【図２】積層体及び低抵抗層の配置・構造に関する変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係るセンサについて、図１、図２を参照して説明する。図１、図２において、同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することがある。また、図１、図２は好ましい形態の一例を示すものであり、それぞれの形状・構造・数値などに限定されるわけではない。また、矛盾の無い範囲でそれぞれの図面が示す特徴を組み合わせることも可能である。
【００１２】
＜実施形態＞
図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係るセンサについて説明する。
【００１３】
図１（ａ）はセンサ１の上面図を表し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図を表す。また、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、積層体７及び低抵抗層８の配置・構造に関する変形例を示す図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１（ａ）における積層体７及び低抵抗層８の拡大図に相当する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るセンサ１は、キャビティ２を有する基板３と、キャビティ２の上に配置された、下部電極４、薄膜５、上部電極６の順番に積層された積層体７を有し、上部電極６上に上部電極６よりも電気抵抗の低い低抵抗層８を配置している。該構成により、例えば、熱容量の増加を抑えながら、画素面の電荷を集める際の電気抵抗を低くできるという効果がある。
【００１５】
ここで、図１（ａ）に示すように、低抵抗層８は、上部電極６上における外周部にのみ配置されていることが好ましい。画素が熱を吸収したときの温度分布は中心部が最も高く、周辺部は低くなる。少しでも高温部の熱容量を小さくした方が、温度変化を検知するセンサにとって、高感度になるからである。ただし、図２（ａ）に示すように、低抵抗層８が上部電極６上における中心部に配置されていても構わない。ただし、高温部の熱容量を小さくするという観点からは、図１（ａ）に示すように、低抵抗層８が、上部電極６上における外周部にのみ配置されている方が好ましい。
【００１６】
また、図２（ａ）に示すように、低抵抗層８は上部電極６の略対角線上にそれぞれ配置されそれぞれの低抵抗層が中心近傍で交差するように配置されていても構わない。ここで、「略対角線上に配置」とは、設計誤差を許容する程度の範囲内で対角線上に配置されることをいう。
【００１７】
また、図１（ａ）に示すように、平面視において、低抵抗層８は、上部電極６の中心を囲うように配置されていることが好ましい。周辺部はもともと温度変化が小さく、センサの感度への寄与が小さいからである。ここで、図１（ａ）に示すように、低抵抗層８が上部電極６の中心を囲うように連続的に配置されている方が好ましいが、例えば、図２（ｂ）に示すように、断続的に配置されていても構わない。なお、断続的に配置される低抵抗層８同士の距離は略同じであることが好ましい。抵抗値のばらつきによる破損を防ぐためである。
【００１８】
また、図２（ｄ）に示すように、低抵抗層８は、第１の低抵抗層と第２の低抵抗層から構成され、平面視において、第１の低抵抗層は上部電極６の中心を囲うように配置され、第２の低抵抗層は第１の低抵抗層を囲うように配置されていても構わない。この場合、第１の低抵抗層と第２の低抵抗層を結ぶ結合部を第１の低抵抗層と第２の低抵抗層の間に設けても構わないが、設けなくてもよい。第１の低抵抗層と第２の低抵抗層は上部電極６を介して電気的に接続しているからである。図２（ｄ）のように、低抵抗層８を複数形成することにより、積層体７全体の膜強度を向上させることができるという効果がある。なお、ここでは、低抵抗層８が２つの低抵抗層から構成されることを説明したが、３つ以上の低抵抗層から構成されていても構わない。
【００１９】
また、上部電極６のシート抵抗値は３００Ω／□以上５００Ω／□以下であることが好ましく、低抵抗層８のシート抵抗値は１Ω／□以下であることが好ましい。
【００２０】
また、低抵抗層８は、上部電極６よりも厚いことが好ましい。例えば、低抵抗層８の厚さは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましく、上部電極６の厚さは３ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また、センサ１が電極パッド９を有しており、電極パッド９と上部電極６とを電気的に接続する引き出し配線１０を有しており、引き出し配線１０は、低抵抗層８と同一の材料からなることが好ましい。低抵抗層８と引き出し配線１０を同一の材料とすることにより、低抵抗層８と引き出し配線１０とを同一工程にて形成することが可能であり、生産性を高めることが可能となる。
【００２２】
また、センサ１が電極パッド１３を有しており、電極パッド１３と下部電極４とを電気的に接続する引き出し配線１４を有しており、引き出し配線１４は下部電極４と同じ材料から構成されていることが好ましい。下部電極４及び引き出し配線１４を同一工程にて形成することが可能であり、生産性を高めることが可能となる。
【００２３】
また、上部電極６はチタンを有していることが好ましく、低抵抗層８は金を有していることが好ましいが、これに限定されない。例えば、上部電極６はアルミニウム、クロムなどの材料から構成されていても構わない。また、低抵抗層８は金、ニッケルなどの材料から構成されていても構わない。
【００２４】
また、電極パッド９は金を有していることが好ましく、引き出し配線１０は金を有していることが好ましく、下部電極４は鉛又はチタンを有していることが好ましい。
【００２５】
また、積層体７を構成する薄膜５は焦電体であることが好ましく、ＰＺＴ、ＰＬＭＴ、又は、ＬｉＴａＯ3から構成されていることが好ましい。ただし、アモルファス炭化シリコンなどの材料で形成されていても構わない。また、他の誘電体でも構わない。
【００２６】
また、積層体７は絶縁膜１１を介してキャビティ２の上に配置されていることが好ましい。積層体７と基板３間の絶縁性を保つことが望ましいからである。なお、絶縁膜１１はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はこれらの積層膜から構成されていることが好ましい。
【００２７】
また、基板３はシリコンなどの半導体基板であることが好ましい。
【００２８】
また、積層体７は、メンブレン領域１５全面に形成された絶縁膜１１上に配置されていることが好ましいが、この形態に限らない。例えば、絶縁膜１１はメンブレン領域１５上において、複数のスリットを有していても構わない。絶縁膜１１にかかる応力を緩和することができるなどの効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、高Ｓ／Ｎ比を有するセンサを提供することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  センサ
２  キャビティ
３  基板
４  下部電極
５  薄膜
６  上部電極
７  積層体
８  低抵抗層
９  電極パッド
１０  引き出し配線
１１  絶縁膜
１２  絶縁膜
１３  電極パッド
１４  引き出し配線
１５  メンブレン領域
１６  溝
【図１】
2015094585.tif 000003
【図２】
2015094585.tif 000004