(57)【要約】【課題】光の検出安定性に優れる光検出器を提供する。【解決手段】シリコン基板１と、シリコン基板１の上面近傍に設けられている赤外線反射膜１５と、シリコン基板１の上部にエアギャップ２を隔てて設けられており、ボロメータ材料薄膜６を有する受光部であるダイアフラム４と、ボロメータ材料薄膜６と赤外線反射膜１５とを同電位となるように導通する信号線１８などと、を備える赤外線検出器１００を提供する。この信号線１８などの代わりに、シリコン基板１内の配線とは独立して設けられている導電部材を設けてもよい。【選択図】図１
2005351857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上面近傍に設けられている第一の導電部材と、
前記基板の上部に空隙を隔てて設けられており、熱電変換膜を有する受光部と、
前記熱電変換膜と前記第一の導電部材とを同電位となるように導通する第二の導電部材と、
を備えることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上面近傍に設けられている第一の導電部材と、
前記基板の上部に空隙を隔てて設けられており、熱電変換膜を有する受光部と、
前記受光部の下面近傍に設けられている受光部下面導電部材と、
前記第一の導電部材と前記受光部下面導電部材とを同電位となるように導通する第二の導電部材と、
を備える光検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光検出器において、
前記第一の導電部材は、光反射膜であることを特徴とする光検出器。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の光検出器において、
前記第二の導電部材は、前記基板内に設けられている配線の一部を含むことを特徴とする光検出器。
【請求項５】
請求項１乃至３いずれかに記載の光検出器において、
前記第二の導電部材は、前記基板内に設けられている配線とは独立して設けられていることを特徴とする光検出器。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の光検出器において、
前記空隙の高さは、固定されていることを特徴とする光検出器。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の光検出器において、
前記受光部は、前記基板上に固定された梁状の構造の一部として設けられていることを特徴とする光検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の複数の光検出器と、
前記光検出器の走査回路と、
前記光検出器の読出回路と、
前記走査回路と接続する複数の走査線と、
前記読出回路と接続する複数の信号線と、
を備えることを特徴とする光検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光検出装置において、
前記光検出器に備わる熱電変換膜の一端と前記信号線との間にそれぞれ接続され、
制御電極が前記走査線とそれぞれ接続された複数のトランジスタ
を備えることを特徴とする光検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光検出装置において、
前記光検出器に備わる熱電変換膜の一端とグラウンドとの間にそれぞれ接続され、制御電極が前記走査線とそれぞれ接続された、複数の第一のトランジスタと、
前記光検出器に備わる熱電変換膜の他端と前記信号線との間にそれぞれ接続され、制御電極が前記走査線とそれぞれ接続された、複数の第二のトランジスタと、
を備えることを特徴とする光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器および光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物体の温度を非接触で測定することができる赤外線検出器の需要が高まっている。それに伴い、安価で高性能な熱型赤外線検出器の開発が望まれている。従来の赤外線検知器としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された赤外線検知器の斜視図および断面図である。
【０００４】
この赤外線検知器は、赤外線反射層６０３と空間を挟んで対向する梁６０６を持ち、梁６０６に赤外線吸収層６０８を有する赤外線検出器において、信号によって梁６０６と赤外線反射層間６０３の距離を変化させ吸収波長帯を変えている。そして、赤外線反射層６０３側に配置した第１の導電層と梁６０６側に配置した第２の導電層との間の印加電圧６０９により距離を変化させ、吸収させる赤外線波長に応じて変化させているものである。またその駆動方法において、両者の間に印加する電圧を変化させ、梁の面と構造物の面を一時的に接触させている。
【特許文献１】特開平８−２０１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献記載の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【０００６】
第一に、特許文献１に記載された赤外線検知器のように、細い足部６１０により支えられている梁（ダイヤフラム）６０６中に受光部６１１が設けられている検出器では、信号の読み出しのために赤外線吸収層６０８にパルスバイアスを印加するときに、半導体基板６０１−赤外線吸収層６０８間に電位差が生じ、両者間の静電引力が変化するために梁６０６が振動する場合がある。このとき、赤外線吸収層６０８の寄生容量に変化が生じるためにノイズが発生する場合がある。このため、赤外線を安定して検出する上ではさらなる改善の余地がある。
【０００７】
第二に、特許文献１に記載された赤外線検知器のように、細い足部６１０により支えられている梁（ダイヤフラム）６０６中に受光部６１１が設けられている検出器では、小さな外力でも容易に空洞６０５の高さｄが変化する。この構造は、可変波長の赤外線を検出する上では有利である。しかし、細い足部６１０の強度（張力）が充分ではないため、梁６０６の振動量（振幅）や振動収束までの時間が大きくなってしまい、比較的大きなノイズが発生する場合があり、赤外線を安定して検出する上ではさらなる改善の余地がある。
【０００８】
第三に、特許文献１に記載された赤外線検知器においては、赤外線反射層６０３側に配置した第１の導電層と梁６０６側に配置した第２の導電層との間に空洞６０５の高さｄを変化させるために印加電圧６０９をかけているため、この印加電圧が電圧発生源のノイズ等により揺らいだ場合には、梁６０６の振動に伴うノイズが発生する。よって、赤外線の検出安定性の面ではさらなる改善の余地がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光の検出安定性に優れる光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】
【００１０】
本発明によれば、基板と、基板の上面近傍に設けられている第一の導電部材と、基板の上部に空隙を隔てて設けられており、熱電変換膜を有する受光部と、熱電変換膜と第一の導電部材とを同電位となるように導通する第二の導電部材と、を備える光検出器が提供される。
【００１１】
この構成によれば、受光部中の熱電変換膜と基板上面近傍にある第一の導電部材とを同電位にするため、基板と受光部との間にかかる静電引力による振動を抑制することによりノイズの発生が抑えられる。このため、光の検出安定性に優れる光検出器が得られる。
【００１２】
また、本発明によれば、基板と、基板の上面近傍に設けられている第一の導電部材と、基板の上部に空隙を隔てて設けられており、熱電変換膜を有する受光部と、受光部の下面近傍に設けられている受光部下面導電部材と、第一の導電部材と受光部下面導電部材とを同電位となるように接続する第二の導電部材と、を備える光検出器が提供される。
【００１３】
この構成によれば、受光部の下面近傍にある受光部下面導電部材と基板上面近傍にある第一の導電部材とを同電位にするため、基板と受光部との間にかかる静電引力による振動を抑制することによりノイズの発生が抑えられる。このため、光の検出安定性に優れる光検出器が得られる。
【００１４】
また、本発明によれば、複数の上記の光検出器と、光検出器の走査回路と、光検出器の読出回路と、走査回路と接続する複数の走査線と、読出回路と接続する複数の信号線と、
を備える光検出装置が提供される。
【００１５】
この構成によれば、複数の上記の光検出器を用いるため、光を安定して検出できる。また、複数の光検出器からそれぞれ信号を読み出すことにより、光の照射分布を安定して測定することができる。
【００１６】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【００１７】
例えば、上記の光検出装置は、複数の上記の光検出器を、平面上にマトリックス状に配置してもよいが、特にこの配置に限定するわけではなく、任意の平面上または任意の空間中に任意の配置が可能である。例えば、曲面上にマトリックス状に配置してもよく、あるいは平面上に線状または放射状に配置してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、受光部の振動を抑制する構成を備えるため、光の検出安定性に優れる光検出器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面を用いてさらに詳細に説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２０】
図１は、後述の実施例１に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【００２１】
赤外線検出器１００は、シリコン基板１と、シリコン基板１の上面近傍に設けられている第一の導電部材である赤外線反射膜１５と、シリコン基板１の上部にエアギャップ２を隔てて設けられており、熱電変換膜であるボロメータ材料薄膜６を有する受光部であるダイアフラム４と、ボロメータ材料薄膜６と赤外線反射膜１５とを、電圧印加装置を介さずに常に同電位となるように接続する第二の導電部材である信号線１８などと、を備える。
【００２２】
この構成によれば、ダイアフラム４中のボロメータ材料薄膜６とシリコン基板１上面近傍にある赤外線反射膜１５とを常に同電位にするため、シリコン基板１とダイアフラム４との間にかかる静電引力による振動を抑制することによりノイズの発生が抑えられる。このため、赤外線の検出安定性に優れる赤外線検出器１００が得られる。
【００２３】
図２は、後述の実施例２に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【００２４】
赤外線検出器２００は、シリコン基板１と、シリコン基板１の上面近傍に設けられている第一の導電部材である赤外線反射膜１５と、シリコン基板１の上部にエアギャップ２を隔てて設けられており、熱電変換膜であるボロメータ材料薄膜６を有する受光部であるダイアフラム４と、ダイアフラム４の下面近傍に設けられている受光部下面導電部材である導電性膜２１と、ボロメータ材料薄膜６と赤外線反射膜１５とを電圧印加装置を介さずに常に同電位となるように接続する第二の導電部材である信号線１８などと、を備える。
【００２５】
この構成によれば、ダイアフラム４の下面近傍にある導電性膜２１とシリコン基板１上面近傍にある赤外線反射膜１５とを常に同電位にするため、シリコン基板１とダイアフラム４との間にかかる静電引力による振動を抑制することによりノイズの発生が抑えられる。このため、赤外線の検出安定性に優れる赤外線検出器２００が得られる。
【００２６】
上述のいずれの実施形態においても、上記の第一の導電部材は、赤外線反射膜１５とする構成を採用している。
【００２７】
この構成によれば、入射赤外線は、ダイアフラム４の上方から入射し、ボロメータ材料薄膜６で一部吸収された後、赤外線反射膜１５で反射される。ここで、空洞の間隙の高さをｄとすると、入射赤外線の波長λに対してλ／（４ｎ）（空洞の場合ｎはほぼ１）に設定することができる。このような高さの間隙を有する場合、反射した赤外線は空洞内に定在波を作り、電磁気学的効果により受光部中のボロメータ材料薄膜６に吸収される。このため、赤外線検出器の検出感度を向上することができる。
【００２８】
また、上述のいずれの実施形態においても、上記第二の導電部材は、シリコン基板１内に設けられている信号線１８などの一部を含む構成を採用している。
【００２９】
この構成によれば、シリコン基板１内に信号線１８などの各種配線を形成するプロセスにおいて、第二の導電部材を形成し得るため、赤外線検出器の製造プロセスを簡略化することができる。
【００３０】
あるいは、上記第二の導電部材は、シリコン基板１内に設けられている信号線１８などとは独立して設けてもよい。この構成によれば、信号線１８などの寄生容量を低減し得るため、赤外線検出器の検出感度の安定性を向上することができる。
【００３１】
また、上記エアギャップ２の高さは、固定されていてもよい。具体的には、ダイアフラム４は、シリコン基板１上に固定された梁状の構造の一部として設けることができる。
【００３２】
この構成によれば、信号の読み出しのためにボロメータ材料薄膜６にパルスバイアスを印加するときに、シリコン基板１−ボロメータ材料薄膜６間に電位差が生じ、両者間の静電引力が変化する場合にも、ダイアフラム４の振動が抑制される。よって、ボロメータ材料薄膜６の寄生容量の変化が生じにくいためにノイズの発生が抑制される。このため、赤外線を安定して検出することができる。
【００３３】
図３は、後述の実施例３に係る読み出し回路の構造を模式的に示した回路図である。
【００３４】
この赤外線検出装置は、上記の赤外線検出器と、赤外線検出器の読出回路と、を備えるため、赤外線を安定して検出できる。また、複数の赤外線検出器からそれぞれ信号を読み出すことにより、物体の温度分布などによる赤外線照射分布を安定して測定することができる。
【００３５】
より具体的には、この赤外線検出装置は、複数の上記の赤外線検出器と、走査回路と、積分回路と、走査回路と接続する複数の走査線と、積分回路と接続する複数の信号線と、赤外線検出器に備わるボロメータ材料薄膜６の一端とグラウンド（ＧＮＤ）との間にソース２０およびドレイン１７によりそれぞれ接続され、ゲート１９が走査線とそれぞれ接続された、複数の画素トランジスタ１と、赤外線検出器に備わるボロメータ材料薄膜６の他端と信号線との間にソース２０およびドレイン１７によりそれぞれ接続され、ゲート１９が走査線とそれぞれ接続された、複数の画素トランジスタ２と、を備える。
【００３６】
この構成によれば、読み出すボロメータ材料薄膜６のみに電圧を印加することが可能であるため、それ以外のボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間の静電引力変動が抑制される。このため、ダイアフラム４が振動する赤外線検出器の数が低減され、信号線に流れる電流のノイズが減少する。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
<実施例１>
図１は、実施例１に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【００３９】
図１に示すように、スルーホールに設けられた導電プラグ２２を通じて赤外線反射膜１５と信号線１８を接続することにより、赤外線反射膜１５がボロメータ材料薄膜６にかかる電圧に対して常に同電位にすることができる。
【００４０】
信号線１８を通じてボロメータ材料薄膜６に電圧印加される時、同時にシリコン基板１表面の赤外線反射膜１５にも同電圧が印加される。このときボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間の静電引力はほとんど変動しないため、ダイアフラム４の振動の発生は抑制される。
【００４１】
ボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間の静電引力が生じると、ダイアフラム４の振動が引き起こされやすくなる。このため、ボロメータ材料薄膜６とシリコン基板１上面にある赤外線反射膜１５とを常に同電位にすることで、ボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間の静電引力の発生が抑制される。このためボロメータ材料薄膜６の電荷変動は生じにくく、ノイズの原因となる信号線１８の変位電流が減少する。
【００４２】
一方、従来の赤外線検出器の構造においては、信号線を通じて周期的にボロメータへの電圧印加ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと、基板−ボロメータ間の電位差が変動する場合がある。その際にクーロンの法則により両者間の静電引力が変化するためダイアフラムが振動しやすい。
【００４３】
このとき、基板−ボロメータ間の距離の変動量をΔｄとすると、ΔＱ＝εＡＶ／Δｄ  （ε：誘電率、Ａ：ボロメータの面積、Ｖ：基板−ボロメータ間の電位差）で表されるボロメータの電荷変動ΔＱが生じる。信号線には複数のボロメータが接続されており、走査回路で読み出しているボロメータだけでなく並列接続されている全てのボロメータに電圧が印加される。
【００４４】
このとき、前述のボロメータの電荷変動が加算されるため、信号線を通じて大きな変位電流が流れ、ノイズとなる場合がある。以上のメカニズムにおいて、さらに基板−ボロメータ間の電位差やダイアフラムを支える梁の強度等が信号線毎に差がある場合には、ラインパターン性のノイズとなりやすい。
【００４５】
これに対して、本実施例に係る赤外線検出器１００は、シリコン基板１と、シリコン基板１に支持されている受光部であるダイアフラム４と、を備える。そして、シリコン基板１とダイアフラム４との間にエアギャップ２が形成されている。また、ダイアフラム４は熱電変換材料で形成されるボロメータ材料薄膜６とその両側電極とを含む。
【００４６】
さらに、赤外線検出器１００は、ボロメータ材料薄膜６にパルス電圧を印加する役割を果たす信号配線１８と電気的に接続する導電性薄膜である赤外線反射膜１５を、シリコン基板１上部に形成することによって、常にダイアフラム４とシリコン基板１上部が常に同電位になるような構造を持つ。
【００４７】
赤外線検出器１００は、このようにボロメータ材料薄膜６とシリコン基板１上面にある赤外線反射膜１５とを常に同電位にするので、ダイアフラム４にかかる静電引力による振動を抑える。その結果、赤外線検出器の振動が抑えられることにより、ライン状のパターン性ノイズが低減される。
【００４８】
また、赤外線検出器１００は、梁状の構造からなるダイヤフラム４中に受光部が設けられており、梁状の構造はシリコン基板上にしっかりと固定されている。そのため、小さな外力によりエアギャップ２の高さｄが変化することは抑制される。この構造は、エアギャップ２の高さｄが変化しにくいため、最適な吸収波長も変化しにくい。その結果、特定波長の赤外線を安定して検出することができる。
【００４９】
また、赤外線検出器１００は、ボロメータ材料薄膜６とシリコン基板１上面にある赤外線反射膜１５との間に電圧印加装置などが設けられていないため、印加電圧の揺らぎも生じにくい。そのため、エアギャップ２の高さｄが変化しにくく、ノイズが発生したり、最適な吸収波長が変化することも抑制される。よって、特定波長の赤外線の検出安定性が向上する。
【００５０】
<実施例２>
図２は、実施例２に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【００５１】
本実施例に係る赤外線検出器２００は、基本的には、実施例１に係る赤外線検出器１００と同様の構成を備える。そのため、基本的には、赤外線検出器１００と同様に、ダイアフラム４の振動の発生が抑制されるという作用効果を奏する。
【００５２】
赤外線検出器２００は、図２に示すように、赤外線反射膜１５と電気的に接続した導電性膜２１をダイアフラム４の下部に作成することにより、ダイアフラム４の下側が赤外線反射膜１５に対して常に同電位にするという特有の構成を備える。また、赤外線反射膜１５とボロメータ材料薄膜６とは電気的に接続していない点においても、赤外線検出器１００と異なる。
【００５３】
より具体的には、赤外線検出器２００は、シリコン基板１と、シリコン基板１に支持されている受光部であるダイアフラム４とを備える。また、シリコン基板１とダイアフラム４との間にエアギャップ２が形成され、ダイアフラム４は熱電変換材料で形成されるボロメータ材料薄膜６とその両側の電極とを含む。
【００５４】
そして、シリコン基板１に設けられた赤外線検出膜１５と電気的に接続した導電性薄膜２１をダイアフラム４下部に形成することによって、ダイアフラム４下部とシリコン基板１とが常に同電位になるような構造を持つという構造を有する。また、この導電性薄膜２１は、信号配線１８とは電気的に接続せず、独立して設けられている。
【００５５】
この構造により、信号線１８を通じて、ボロメータ材料薄膜６にパルス電圧が印加される時も、ボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間は、赤外線反射膜１５と接続する導電性膜２１でシールドされる。このため、ボロメータ材料薄膜６−シリコン基板１間に静電引力がほとんど発生しなくなるため、ダイアフラム４の振動の発生が抑制される。その結果、ボロメータ材料薄膜６の電荷変動は抑制され、ノイズの原因となる信号線の変位電流が減少する。
【００５６】
また、導電性薄膜２１は、信号配線１８とは電気的に接続しておらず、独立して設けられている。このため、信号配線１８の寄生容量が低減し、信号配線から読み出される信号のノイズが低減される特有の効果も奏する。
【００５７】
<実施例３>
図３は、実施例３に係る読み出し回路の構造を模式的に示した回路図である。
【００５８】
本実施例に係る赤外線検出装置は、複数の上記の実施例に係る赤外線検出器と、走査回路と、積分回路（不図示）と、走査回路と接続する複数の走査線と、積分回路と接続する複数の信号線と、を備える。また、複数の赤外線検出器は、シリコン基板上にマトリックス状に配置されている。
【００５９】
さらに、この赤外線検出装置は、基本的には、後述する図５に示す比較例の読み出し回路と同様の構成を備える。すなわち、この赤外線検出装置は、図３に示すような、ゲート電極にて走査線とそれぞれ接続し、ソース電極にてグラウンドとそれぞれ接続し、ドレイン電極にて赤外線検出器のボロメータ薄膜（一種の抵抗素子として機能する）の一端とそれぞれ接続する、複数の画素トランジスタ１を備える。
【００６０】
一方、この赤外線検出装置は、ゲート電極にて走査線とそれぞれ接続し、ソース電極にて赤外線検出器に備わる熱電変換膜の他端とそれぞれ接続し、ドレイン電極にて信号線とそれぞれ接続する、複数の画素トランジスタ２を備える点においては、図５に示す比較例の読み出し回路と異なる特有の構造を有する。
【００６１】
すなわち、この赤外線検出装置は、シリコン基板と、シリコン基板に支持されている受光部とを備え、シリコン基板と受光部との間にエアギャップが形成され、この受光部は熱電変換材料で形成される薄膜と電極とから形成され、走査回路によって選択された熱電変換材料にのみ信号が印加されるような構造を持つ熱型赤外線検出装置である。
【００６２】
この赤外線検出装置は、上記の画素トランジスタ２を備える特有の構造を備えるため、読み出す赤外線検出器に備わるボロメータ薄膜のみに選択的に電圧を印加することができる。このため、それ以外の赤外線検出器に備わるボロメータ薄膜−シリコン基板間の静電引力変動がほとんど生じない。その結果、電荷が変動するボロメータ薄膜を備える赤外線検出器の数が制限され、ノイズの原因となる信号線の変位電流が小さくなる特有の作用効果が奏される。なお、上記の画素トランジスタ１は省略しても、同様の作用効果が得られる。
【００６３】
また、この赤外線検出装置は、このようなマトリックス状の配置の複数の赤外線検出器を備えるため、複数の赤外線検出器からそれぞれ信号を読み出すことにより、物体の温度分布などによる特定波長の赤外線照射分布を安定して測定することができる。
【００６４】
<比較例>
図４は、比較例に係る赤外線検出器４００の１画素の断面図である。
【００６５】
赤外線検出器４００は、２本の支持部材により基板上に支持されている梁状構造に含まれる受光部であるダイアフラム１０４と、Ｓｉ基板１０１に設けられた画素トランジスタ１１６から成る。ダイアフラム１０４は、ボロメータ材料薄膜１０６と電極及びそれらを取り囲む保護膜１０５、１０７、１０８、１０９から形成されている。支持部材は、接続用配線材料薄膜１１１とそれを取り囲む保護膜１０５、１０９から構成されている。
【００６６】
また、赤外線検出器４００の構造においては、ダイアフラム１０４が、画素トランジスタ付きのＳｉ基板１０１上に、エアギャップ１０２を介して２本の支持部材で支持されている。ダイアフラム１０４に設けられたボロメータ材料薄膜１０６の両側の電極は、配線材料薄膜１１１、コンタクトパッド１１３、タングステンの配線プラグ１１４を介して、画素トランジスタのドレイン１１７と信号線１１８に電気的に接続されている。
【００６７】
また、画素トランジスタのゲート１１９は、走査回路に接続され、ソース１２０は画素トランジスタのセル１１６の大部分を占めるグラウンド配線ＧＮＤにつながっている。シリコン基板１０１の上面側には、赤外線反射膜１１５が成膜されている。赤外線反射膜１１５は、電気的にフローティングであり、画素サイズ３７μｍ角の大部分を占め、保護膜１０５との距離は約１．５μｍである。
【００６８】
各画素の受光部に入射した赤外線の一部は、ダイアフラム１０４で吸収される。更にダイアフラム１０４を透過した赤外線は、ダイアフラム１０４に向かう方向に赤外線反射膜１１５で反射され、ダイアフラム１０４で再度吸収される。吸収された赤外線は各画素のダイアフラム１０４の温度を上昇させ、ボロメータ材料薄膜１０６で電気信号に変換される。
【００６９】
本比較例に係る赤外線検出器４００の構造によれば、実施例の場合に比べて、信号の読み出しのためにボロメータ材料薄膜１０６にパルスバイアスを印加するときに、基板１０１−ボロメータ材料薄膜１０６間に電位差が生じ、両者間の静電引力が変化するためにダイアフラム１０４が振動する場合がある。このとき、ボロメータ１０４の寄生容量に変化が生じるためにノイズが発生しやすい。
【００７０】
図５は、比較例に係る赤外線検出器の読出し回路の回路図である。上記の赤外線検出器を含む画素は、基板上に２次元状に複数配設されている。
【００７１】
画素の下に形成された信号線には、信号線方向の画素列が並列接続されている。さらにこの信号線１本もしくは複数本につき１個の積分回路に接続される。これらの信号線、積分回路を複数配設することにより２次元の読出し回路を形成する。
【００７２】
読出し動作については、信号線を通じて並列に電圧印加された画素のうち、画素トランジスタを制御する走査回路によって、走査線を介して選択された画素について、順次電気信号に変換され積分回路に読み出される。
【００７３】
本比較例に係る赤外線検出器の読出し回路によれば、実施例の場合に比べて、読み出すボロメータ薄膜のみに電圧を印加することが困難である。そのため、読み出し対象以外のボロメータ薄膜−シリコン基板間にも静電引力変動が生じる場合がある。その結果、電荷が変動するボロメータ薄膜の数が増加するので、ノイズの原因となる信号線の変位電流が大きくなる場合がある。
【００７４】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７５】
たとえば、上記実施例では、ボロメータ薄膜−シリコン基板間にエアギャップが設けられている構造を用いたが、ボロメータ薄膜−シリコン基板間に、シリコン酸化膜などの絶縁材料が充填されていてもよい。この場合、ボロメータ薄膜を含む受光部がシリコン酸化膜により支持されてさらに振動しにくくなるため、特定波長の赤外線をより安定して測定することができる。
【００７６】
また、上記実施例では、光検出器として、赤外線領域の波長を検出する赤外線検出器を例に挙げたが、特に限定する趣旨ではない。例えば、可視光領域の波長、紫外領域の波長を有する光を検出するための、光検出器であってもよい。
【００７７】
また、上記実施例では、画素トランジスタとしてＭＯＳトランジスタを用いたが、特に限定する趣旨ではない。例えば、バイポーラトランジスタなども好適に用い得る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【図２】実施例２に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【図３】実施例３に係る読み出し回路の構造を模式的に示した回路図である。
【図４】比較例に係る赤外線検出器の構造を模式的に示した断面図である。
【図５】比較例に係る読み出し回路の構造を模式的に示した回路図である。
【図６】従来の赤外線検出器の構造を模式的に示した斜視図および断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  シリコン基板
２  エアギャップ
４  ダイアフラム
５  保護膜
６  ボロメータ材料薄膜
７  保護膜
８  保護膜
９  保護膜
１１  接続用配線材料薄膜
１４  配線プラグ
１５  赤外線反射膜
１６  画素トランジスタ
１７  ドレイン
１８  信号線
１９  ゲート
２０  ソース
２１  導電性膜
２２  導電プラグ
１００  赤外線検出器
１０１  シリコン基板
１０２  エアギャップ
１０４  ダイアフラム
１０５  保護膜
１０６  ボロメータ材料薄膜
１０７  保護膜
１０８  保護膜
１０９  保護膜
１１１  接続用配線材料薄膜
１１４  配線プラグ
１１５  赤外線反射膜
１１６  画素トランジスタ
１１７  ドレイン
１１８  信号線
１１９  ゲート
１２０  ソース
２００  赤外線検出器
４００  赤外線検出器
６０１  半導体基板
６０２  走査回路
６０３  赤外線反射層
６０４  酸化膜
６０５  空洞
６０６  梁
６０７  入射赤外線
６０８  赤外線吸収層
６０９  印加電圧
６１０  足部
６１１  受光部
ＧＮＤ  グラウンド
【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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