(57)【要約】【課題】  熱型光検出器の検出感度を向上させること。【解決手段】  熱型光検出器は、基板１０と、基板に対して空洞部１０２を介して支持される支持部材２１５と、記支持部材上に形成されている熱検出素子２２０と、熱検出素子２２０および支持部材２１５上において、熱検出素子２２０に接して形成されている第１光吸収層２７０と、第１光吸収層上において第１光吸収層に接して形成され、かつ、第１光吸収層よりも高い屈折率を有する第２光吸収層２７２と、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７２の上面との間で第１波長が共振し、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬと第２光吸収層２７２の上面との間で前記第１波長とは異なる第２波長が共振する。【選択図】      図１
2012154685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に対して空洞部を介して支持される支持部材と、
前記支持部材上に形成されている熱検出素子と、
前記熱検出素子および前記支持部材上において、前記熱検出素子に接して形成されている第１光吸収層と、
前記第１光吸収層上において前記第１光吸収層に接して形成され、かつ、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する第２光吸収層と、を有し、
前記支持部材の表面と前記第２光吸収層の上面との間で第１波長が共振し、
前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振することを特徴とする熱型光検出器。
【請求項２】
請求項１記載の熱型光検出器であって、
前記支持部材の表面と、前記第２光吸収層の上面とが平行であり、かつ、
前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面とが平行であり、
前記第１波長をλ１としたとき、前記支持部材の表面と第２光吸収層の上面との間の距離がｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、
前記第２波長をλ２としたとき、前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面との間の距離を、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足することを特徴とする熱型光検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記支持部材の表面は、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する材料層の表面であることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記支持部材の表面は、光を反射する光反射特性を有する材料層の表面であることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子に接続される配線の、前記支持部材の表面上に延在する部分の少なくとも一部は、前記第１光吸収層によって覆われていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記第２光吸収層側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記第１電極に接続される第１コンタクト電極と、前記第２電極に接続される第２コンタクト電極と、を有し、
前記第２コンタクト電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きいことを特徴とする熱型光検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱型光検出器であって、
前記第２光吸収層は前記第２コンタクト電極に接して形成されることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されていることを特徴とする熱型光検出装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の熱型光検出器と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成し、前記支持部材上に熱検出素子を形成する工程と、
前記熱検出素子および前記支持部材上において、前記熱検出素子に接して第１光吸収層を形成する工程と、
前記第１光吸収層上において前記第１光吸収層に接して、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する第２光吸収層を形成する工程と、を含み、
前記第１光吸収層の厚みと前記第２光吸収層の厚みとを合算した厚みを、第１波長をλ１としたとき、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足する厚みとし、
前記第２光吸収層の厚みを、第２波長をλ２としたとき、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する厚みとすることを特徴とする熱型光検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器には、光吸収にともなう温度上昇を直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメーター等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。
【０００３】
熱型光検出器の検出感度の向上、ならびに応答性の改善のためには、光吸収層で効率的に熱を発生させること、ならびに光吸収層で発生した熱を、効率的に熱検出素子に伝達することが重要である。
【０００４】
焦電型の赤外線センサーの構造の一例は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される例では、空洞部上に焦電素子を搭載する絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に焦電素子が形成されている。焦電素子は、焦電材料を上下の電極で挟んだ構成を有している。
【０００５】
また、赤外線センサーにおいて光共振器を構成する例は、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載される例では、ボロメーター型の赤外線センサーにおいて、反射膜と感熱膜との間の距離を、λ／４の整数倍（λは光の波長）とすることによって、光の共振を生じさせ、感熱膜における光吸収効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７９１０３公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載される技術では、光共振による効果が得られるのは、入射光に含まれる光のうちの、波長λ付近の波長についてのみである。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の熱型光検出器の一態様は、基板と、前記基板に対して空洞部を介して支持される支持部材と、前記支持部材上に形成されている熱検出素子と、前記熱検出素子および前記支持部材上において、前記熱検出素子に接して形成されている第１光吸収層と、前記第１光吸収層上において前記第１光吸収層に接して形成され、かつ、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する第２光吸収層と、を有し、前記支持部材の表面と前記第２光吸収層の上面との間で第１波長が共振し、前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振する。
【００１０】
本態様では、異なる共振波長をもつ２個の光共振器を構成する。異なる２つの波長において共振ピークが生じることから、熱型光検出器が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。
【００１１】
第１波長λ１に対する第１光共振器は、支持部材の表面と第２光吸収層の上面との間において形成される。平面視で支持部材の領域に入射する入射光の一部は、第１光吸収層および第２光吸収層の少なくとも一方に吸収され、また、一部の光は第１光吸収層と第２光吸収層との界面で反射し、また、第２光吸収層で吸収されなかった光の一部は、支持部材の表面に到達し、到達した光の一部は反射される。支持部材の表面で反射した光の一部は、第１光吸収層および第２光吸収層の少なくとも一方に吸収され、吸収されなかった光は、第２光吸収層の上面で反射して、再び下方に向かう。この動作が繰り返されて、第１波長λ１の光の共振が生じる。
【００１２】
このとき、入射した波長λ１の光と、支持部材の表面で反射した波長λ１の光とが相互干渉よって打ち消され、第１光吸収層ならびに第２光吸収層における実効吸収率が高まる。すなわち、第１光共振器を構成することによって、各光吸収層における実効吸収率を高めることができる。
【００１３】
また、第２波長をλ２としたとき、第１光吸収層と第２光吸収層とが接する界面（第２光吸収層の下面ということもできる）と、第２光吸収層の上面との間で、第１波長とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成される。
【００１４】
上述のとおり、平面視で支持部材の領域に入射する入射光の一部は、第１光吸収層と第２光吸収層との界面で反射される。第２光吸収層の屈折率は第１光吸収層の屈折率よりも高いことから、第１光吸収層と第２光吸収層との界面での光の反射が確実に生じる。この界面で反射した光は第２光吸収層に吸収され、吸収されなかった光は第２光吸収層の上面で反射して再び下方に向かう。この動作が繰り返されて、第２波長λ２の光の共振が生じる。
【００１５】
これによって、入射した波長λ２の光と、第１光吸収層と第２光吸収層との界面（第２光吸収層の下面）で反射した波長λ２の光とが相互干渉よって打ち消され、第２光吸収層における実効吸収率を高めることができる。
【００１６】
本態様では、支持部材の表面、第１光吸収層と第２光吸収層とが接する界面、ならびに第２光吸収層の上面を利用して、異なる波長に共振する２つの光共振器を構成することから構造が簡単であり、熱型光検出器の製造が容易である。
【００１７】
また、上述のとおり、異なる２つの波長において共振ピークが生じることから、熱型光検出器が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００１８】
（２）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記支持部材の表面と、前記第２光吸収層の上面とが平行であり、かつ、前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面とが平行であり、前記第１波長をλ１としたとき、前記支持部材の表面と第２光吸収層の上面との間の距離がｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、前記第２波長をλ２としたとき、前記第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面と、前記第２光吸収層の上面との間の距離を、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００１９】
本態様では、第１光吸収層および第２光吸収層の膜厚を調整して、異なる共振波長をもつ２個の光共振器を構成する。本態様では、第１光共振器および第２光共振器として、いわゆるλ／４光共振器を採用する。第１波長をλ１としたとき、支持部材の、支持部材の表面と第２光吸収層の上面との間の距離が、ｍ（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように、第１光吸収層および第２光吸収層の膜厚が調整される。すなわち、第１光吸収層および第２光吸収層の合計の膜厚が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足する厚みに調整される。
【００２０】
また、第２波長をλ２としたとき、第２光吸収層の下面と第２光吸収層の上面との間の距離（すなわち、第２光吸収層の膜厚）を、ｎ・（λ２／４）に設定することによって、第２光共振器を構成する。
【００２１】
本態様では、２層の光吸収層の膜厚調整をするだけでよいことから、熱型光検出器の製造が容易である。
【００２２】
本態様では、支持部材の表面と、第２光吸収層の上面とが平行であり、かつ、第１光吸収層と第２光吸収層とが接する界面と、第２光吸収層の上面とが平行である。これらの面を利用して、異なる２つの波長に共振する共振器を構成する。よって、簡単な構成で、２層の光吸収層における光吸収効率を高めることができる。
【００２３】
（３）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記支持部材の表面は、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する材料層の表面である。
【００２４】
本態様では、支持部材の表面を構成する材料層として、第１光吸収層よりも高い屈折率を有する材料層を用いる。第１光吸収層よりも高い屈折率を有する材料層を、支持部材の構成要素とし、その材料層の表面を反射面として利用するものである。その材料層によって支持部材の全部を構成してもよく、また、その材料層が、支持部材を構成する積層された複数の材料層のうちの最上層（第１光吸収層側の層）を構成してもよい。
【００２５】
これによって、支持部材の表面での光の反射を確実に生じさせることができる。よって、第１光共振器による光共振が生じやすくなる。
【００２６】
（４）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記支持部材の表面は、光を反射する光反射特性を有する材料層の表面である。
【００２７】
本態様では、光を反射する光反射特性を有する材料層を支持部材の構成要素とし、その材料層の表面を反射面として利用する。その材料層によって支持部材の全部を構成してもよく、また、その材料層が、支持部材を構成する積層された複数の材料層のうちの最上層（第１光吸収層側の層）を構成してもよい。
【００２８】
これによって、例えば、支持部材の表面に到達する光の大部分を反射させることができる。よって、第１光共振器による光共振が生じやすくなる。
【００２９】
（５）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子に接続される配線の、前記支持部材の表面上に延在する部分の少なくとも一部は、前記第１光吸収層によって覆われている。
【００３０】
本態様では、第１光吸収層が、熱検出素子に接続される配線の、支持部材の表面上に延在する部分の少なくとも一部を覆っている。配線は金属材料で構成されるが、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第１光吸収層に覆われた配線部分（支持部材の表面上に延在する部分の少なくとも一部）は、熱検出素子から遠い位置で発生した熱を集熱して、熱検出素子に効率的に伝達する役割も果たす。よって、本態様によれば、熱検出素子の熱検出感度が向上する。
【００３１】
（６）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記第２光吸収層側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記第１電極に接続される第１コンタクト電極と、前記第２電極に接続される第２コンタクト電極と、を有し、前記第２コンタクト電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きい。
【００３２】
本態様では、熱検出素子は、焦電キャパシターによって構成される。焦電キャパシターは、焦電材料層を、支持部材側の第１電極ならびに第２光吸収層側の第２電極によって挟んだ構造を有する。また、第２電極に接続される第２コンタクト電極の平面視における面積は、第２電極の平面視における面積よりも大きく設定される。
【００３３】
第２コンタクト電極は金属材料で構成されるが、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第２コンタクト電極の平面視における面積を、焦電キャパシターの第２電極（上部電極）の平面視における面積よりも大きくすることによって、第２光吸収層の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子に効率的に伝達する効果が期待できる。よって、本態様によれば、熱検出素子の熱検出感度が向上する。
【００３４】
（７）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記第２光吸収層は前記第２コンタクト電極に接して形成される。
【００３５】
本態様によれば、第２光吸収層（第２光共振器）で吸収した熱を、損失少なく熱検出素子に伝達することができる。
【００３６】
（８）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかに記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されている。
【００３７】
これによって、複数の熱型光検出器（熱型光検出素子）が２次元に配置された（例えば、直交２軸の各々に沿ってアレイ状に配置された）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【００３８】
（９）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの熱型光検出器と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有する。
【００３９】
上記いずれかの熱型光検出器は、例えば、検出波長帯域が広く、また光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。なお、制御部は、例えば、画像処理部やＣＰＵで構成することができる。
【００４０】
（１０）熱型光検出器の製造方法の一態様は、基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成し、前記支持部材上に熱検出素子を形成する工程と、前記熱検出素子および前記支持部材上において、前記熱検出素子に接して第１光吸収層を形成する工程と、前記第１光吸収層上において前記第１光吸収層に接して、前記第１光吸収層よりも高い屈折率を有する第２光吸収層を形成する工程と、を含み、前記第１光吸収層の厚みと前記第２光吸収層の厚みとを合算した厚みを、第１波長をλ１としたとき、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足する厚みとし、前記第２光吸収層の厚みを、第２波長をλ２としたとき、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する厚みとする。
【００４１】
本態様では、基板の主面に絶縁層を含む構造体を形成し、構造体の一部に形成した凹部に犠牲層を埋め込んだ後、支持部材を形成し、さらに、支持部材上に、熱検出素子および光反射層、第１光吸収層、および第１光吸収層よりも高い屈折率をもつ第２光吸収層を積層形成する。第１光吸収層の上面は、平坦化処理によって平坦化される。犠牲層を除去することによって空洞部が形成される。これによって、支持部材は、基板に対して空洞部を介して支持される。支持部材の表面、第１光吸収層と前記第２光吸収層とが接する界面ならびに第２光吸収層の上面は互いに平行であることが好ましい。
【００４２】
また、第１光吸収層ならびに第２光吸収層の各膜厚は、第１光吸収層の厚みと第２光吸収層の厚みとを合算した厚みが、第１波長をλ１としたとき、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように調整される。また、第２光吸収層の厚みは、第２波長をλ２としたとき、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足するように調整される。
【００４３】
第１波長λ１に共振する第１光共振器を構成することによって、第１光吸収層ならびに第２光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、第２波長λ２に共振する第２光共振器を構成することによって、第２光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、２つの波長の共振ピークが重なることによって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００４４】
また、本態様では、第１光吸収層と第２光吸収層の膜厚を調整するだけで、２波長共振器を構成することができる。よって、熱型光検出器の構造が簡単であり、製造が容易である。本態様によれば、例えば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器を容易に実現することができる。
【００４５】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、熱型光検出器の一例の断面構造と、第１光吸収層、第２光吸収層ならびに支持部材で使用される材料の例を示す図
【図２】図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、２つの光共振器が構成される場合における熱型光検出器の検出感度の一例、ならびに支持部材上に延在する配線部分による集熱効果を示す図
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図５】熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図６】熱型光検出器の他の例を示す図
【図７】熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図
【図８】電子機器の構成の一例を示す図
【図９】電子機器の構成の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００４８】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、熱型光検出器の一例の断面構造と、第１光吸収層、第２光吸収層ならびに支持部材で使用される材料の例を示す図である。図１（Ａ）では、単独の熱型光検出器を示しているが、複数の熱型光検出器を、例えばマトリクス状に配置して、熱型光検出器アレイ（すなわち熱型検出装置）を構成することもできる。図１（Ａ）に示される熱型光検出器は、焦電型赤外線検出器（光センサーの一種）２００である（但し、一例であり、これに限定されるものではない）。
【００４９】
（全体構成）
図１（Ａ）に示される熱型光検出器２００は、最上層において空洞部（凹部）１０２が形成されている多層構造体１５０と、多層構造体１５０上に形成されている素子構造体１６０と、を有する。
【００５０】
素子構造体１６０は、基板２０に対して空洞部１０２を介して支持される支持部材２１５と、支持部材（メンブレン）２１５上に形成されている熱検出素子２２０と、熱検出素子２２０および支持部材２１５上において、熱検出素子２２０に接して形成されている第１光吸収層２７０と、第１光吸収層２７０上において第１光吸収層２７０に接して形成され、かつ、第１光吸収層２７０よりも高い屈折率を有する第２光吸収層２７２と、を有している。
【００５１】
支持部材２１５の表面と前記第２光吸収層２７２の上面との間で、第１波長λ１に対する第１光共振器が構成されており、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬと、第２光吸収層２７２の上面との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成されている。すなわち、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７１の上面との間で第１波長λ１が共振する。また、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬと第２光吸収層２７２の上面との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２が共振する。
【００５２】
また、多層構造体１５０は、基板（ここではシリコン基板とする）２０と、基板２０の第１主面（ここでは表面とする）上に形成された多層配線構造１２９とを有する。多層配線構造１２９は、第１絶縁層３０と、第２絶縁層４０と、第３絶縁層５０とを有する。多層配線構造１２９における、最上層である第３絶縁層５０の一部には空洞部（凹部）１０２が形成されている。
【００５３】
空洞部１０２の内表面（底面および側面）は、エッチングストッパー膜（例えばＳｉ３Ｎ４膜）１３０ａ，１３０ｂが設けられている。このエッチングストッパー膜１３０ａ，１３０ｂは、空洞部１０２を形成するために犠牲層（図１（Ａ）では不図示、図４の参照符号１３５）を除去する工程において、エッチングの対象外の層が除去されるのを防止する役割を果たす。また、多層配線構造１２９の表面（メンブレン２１５の裏面）にも、エッチングストッパー膜１３０ｃを設けることができる。このエッチングストッパー膜１３０ｃは、例えば、犠牲層除去工程における、支持部材（メンブレン）２１５のエッチングを防止する機能をもつ（但し、メンブレンの材料によっては不要の場合がある）。
【００５４】
また、基板２０の、平面視で熱検出素子２２０と重なる領域（つまり、基板２０の、熱検出素子２２０の下に位置する領域）には、例えば、信号読み出し用の回路を構成する回路要素（トランジスタ等）が形成されている。これによって、熱型光検出器２００の専有面積を削減することができる。
【００５５】
すなわち、基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。
【００５６】
また、多層配線構造１２９は、金属からなるプラグＭ１と、第２層目配線Ｍ２と、プラグＭ３と、第３層目配線Ｍ４と、プラグＭ５とを含む。支持部材（メンブレン）２１５に設けられたコンタクトホールには、金属からなるプラグＭ６が埋め込まれている。熱検出素子２２０の構成要素である第１配線２２２は、プラグＭ６およびＭ５を経由して、多層配線構造１５０における第３層目配線Ｍ４に接続されている。
【００５７】
また、熱検出素子２２０は焦電キャパシター２３０を有する。支持部材（メンブレン）２１０上には、配向膜２３８が形成されており、この配向膜２３８上に、焦電キャパシター２３０が形成されている。焦電キャパシター２３０は、下部電極（第１電極）２３４と、下部電極上に形成される焦電材料層（例えば焦電体としてのＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）２３２と、焦電材料層２３２上に形成される上部電極（第２電極）２３６と、を含む。
【００５８】
下部電極（第１電極）２３４ならびに上部電極（第２電極）２３６は共に、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成することができる。例えば、焦電材料層（ＰＺＴ層）２３２から遠い位置から順に、例えばスパッタリングにて形成されるイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、焦電材料層２３２としては、上述のとおり、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。この焦電材料層２３２は、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極（第１電極）２３４および上部電極（第２電極）２３６の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、焦電材料層２３２の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００５９】
焦電キャパシター２３０は、絶縁膜２５０によって覆われている。この絶縁膜２５０には、第１コンタクトホール２５２および第２コンタクトホール２５４が設けられている。第１コンタクトホール２５２には、第１コンタクト電極２２６の一部が埋め込まれており、この第１コンタクト電極２２６には、第１配線２２２が接続されている。また、第２コンタクトホール２５４には、第２コンタクト電極２２８の一部が埋め込まれており、この第２コンタクト電極２２８には、第２配線２２９が接続されている。
【００６０】
第１配線２２２の一部は、支持部材（メンブレン）２１５の表面上に延在する延在部分Ｑ１を有する。また、第２配線２２９の一部は、支持部材（メンブレン）２１５の表面上に延在する延在部分Ｑ２を有する。延在部分Ｑ１およびＱ２上には、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２が存在する。ここで、「〜上」という表現は、直上であってもよく、あるいは、上部（別の層が介在する場合）であってもよい。他の箇所においても同様に、広義に解釈することができる。
【００６１】
焦電キャパシター２３０の上方から入射する光（平面視で支持部材２１５の領域に入射する入射光）は、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２によって吸収され、熱に変換される。この熱は、焦電材料層（焦電体）２３２に伝達され、その結果、焦電効果（パイロ電子効果）によって、焦電材料層（焦電体）２３２に電気分極量の変化が生じる。この電気分極量の変化に伴う電流を検出することによって、入射した光の強度を検出することができる。
【００６２】
（光共振器について）
上述のとおり、図１（Ａ）に示される熱型光検出器２００では、異なる共振波長をもつ２個の光共振器が構成される。異なる２つの波長λ１，λ２において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。
【００６３】
第１波長λ１に対する第１光共振器は、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７２の上面との間において形成される。また、第２波長をλ２としたとき、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬ（第２光吸収層２７２の下面ということもできる）と、第２光吸収層２７２の上面との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成される。第１光共振器ならびに第２光共振器は、いわゆるλ／４光共振器である。
【００６４】
すなわち、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７２の上面とが平行であり、かつ、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬと、第２光吸収層２７２の上面とが平行である。これらの面を利用して、異なる２つの波長に共振する共振器を構成する。よって、簡単な構成で、２層の光吸収層における光吸収効率を高めることができる。
【００６５】
ここで、第１波長をλ１としたとき、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７２の上面との間の距離がｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、また、第２波長をλ２としたとき、第２光吸収層の下面と第２光吸収層の上面との間の距離（すなわち、第２光吸収層の膜厚）は、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００６６】
具体的には、第１光吸収層２７０の膜厚をＨ２とし、第２光吸収層２７２の膜厚をＨ３としたとき、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２の合計の膜厚Ｈ３は、ｍ・（λ１／４）の関係を満足する厚みに調整され、これによって第１光共振器が構成される。また、第２波長をλ２としたとき、第２光吸収層２７２の膜厚Ｈ３は、ｎ・（λ２／４）の関係を満足する厚みに調整され、これによって第２光共振器が構成される。
【００６７】
この構成によれば、互いに平行に配置された、支持部材２１５の表面、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬならびに第２光吸収層２７２の上面を利用して、異なる２つの波長λ１，λ２に共振する光共振器を簡単に構成することができる。つまり、簡単な構成を用いて、２層の光吸収層２７０，２７２における光吸収効率を高めることができる。第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２の各膜厚を調整するだけでよいことから、熱型光検出器２００の構造が複雑化せず、製造が容易である。
【００６８】
平面視で支持部材２１５の領域に入射する入射光の一部は、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２の少なくとも一方に吸収され、また、一部の光は第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２との界面ＲＬ（反射界面）で反射し、また、第２光吸収層２７２で吸収されなかった光の一部は、支持部材２１５の表面に到達し、到達した光の一部は反射される。支持部材２１５の表面で反射した光の一部は、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２の少なくとも一方に吸収され、吸収されなかった光は、第２光吸収層２７２の上面で反射して、再び下方に向かう。この動作が繰り返されて、第１波長λ１の光の共振が生じる。
【００６９】
このとき、入射した波長λ１の光と、支持部材２１５の表面で反射した波長λ１の光とが相互干渉よって打ち消され、第１光吸収層２７０ならびに第２光吸収層２７２における実効吸収率が高まる。すなわち、第１光共振器を構成することによって、各光吸収層２７０，２７２における実効吸収率を高めることができる。
【００７０】
また、平面視で支持部材２１５の領域に入射する入射光の一部は、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２との界面で反射される。第２光吸収層２７２の屈折率は第１光吸収層２７０の屈折率よりも高いことから、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２との界面ＲＬでの光の反射が確実に生じる。この界面（反射界面）ＲＬで反射した光は第２光吸収層２７２に吸収され、吸収されなかった光は第２光吸収層２７２の上面で反射して再び下方に向かう。この動作が繰り返されて、第２波長λ２の光の共振が生じる。
【００７１】
これによって、入射した波長λ２の光と、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２との界面ＲＬ（第２光吸収層２７２の下面）で反射した波長λ２の光とが相互干渉よって打ち消され、第２光吸収層２７２における実効吸収率を高めることができる。
【００７２】
このように、異なる２つの波長において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００７３】
具体的には、第１波長λ１を４μｍに設定し、第２波長λ２を１２μｍに設定することができる。この場合、第１光吸収膜２７０の膜厚は例えば３μｍとすればよく、また、第２光吸収膜２７２の膜厚は例えば１μｍとすればよい。
【００７４】
（第１光吸収層、第２光吸収層ならびに支持部材で使用される材料の例について）
第１光吸収層２７０、第２光吸収層２７２ならびに支持部材２１５で使用される材料の例が、図１（Ｂ）および図１（Ｃ）に示されている。図１（Ｂ）の例では、支持部材２１５は、下層のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）２１１ａ／シリコン酸化膜（ＳｉＯ）２１１ｂ／上層のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）２１１ｃの３層の積層膜で構成される。また、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２は共にシリコン酸化膜で構成される。但し、各光吸収層を成膜する際の成膜条件を異ならせることによって、第１光吸収層２７０の屈折率を、第２光吸収層２７２の屈折率よりも高く設定している。第２光吸収層２７２は低屈折率層であり、第１光吸収層２７０は第１高屈折率層である。
【００７５】
また、支持部材２１５の表面は、第１光吸収層２７０よりも高い屈折率を有する材料層であるＳｉＮ層（第２高屈折率層）２１１ｃの表面である。
【００７６】
例えば、第２光吸収層（低屈折率層）２７２の屈折率を１．３とし、第１光吸収層（第１高屈折率層）２７０の屈折率を１．２とし、ＳｉＮ層（第２高屈折率層）２１１ｃの屈折率を２．０とすることができる。
【００７７】
支持部材２１５の表面は、最も高い屈折率をもつ材料層であるＳｉＮ層（第２高屈折率層）２１１ｃの表面であることから、支持部材２１５の表面での光の反射を確実に生じさせることができる。よって、第１光共振器による光共振（波長λ１における共振）が生じ易くなる。
【００７８】
また、低屈折率の第２光吸収層２７２（低屈折率層）の下に、より高い屈折率を有する第２光吸収層２７０（第１高屈折率層）が存在することから、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬでは、光の反射が生じる。よって、第２光共振器による光共振（波長λ２における共振）が生じ易くなる。
【００７９】
図１（Ｂ）の例は一例であり、これに限定されるものではない。広義には、光を反射する光反射特性を有する材料層を支持部材の構成要素とし、その材料層の表面を反射面として利用することができる。その材料層によって支持部材２１５の全部を構成してもよく、また、その材料層が、支持部材２１５を構成する積層された複数の材料層のうちの最上層（第１光吸収層２７０側の層）を構成してもよい（図１（Ａ）の例）。
【００８０】
また、図１（Ｃ）の例では、支持部材２１５の表面は、光を反射する光反射特性を有する材料層２１３ｄの表面である。光反射特性を有する材料層２１３ｄとしては、例えばチタン（Ｔｉ）等の、光を全反射する金属材料を使用することができる。また、高い屈折率を有するチタン酸化物（ＴｉＯ２）等を用いることもできる。
【００８１】
また、図１（Ｃ）の例では、第１光吸収層２７０をシリコン窒化膜ＳｉＮ（高屈折率層）で構成し、第２光吸収層２７２をシリコン酸化膜ＳｉＯ（低屈折率層）で構成している。例えば、第２光吸収層（低屈折率層）２７２の屈折率を１．４とし、第１光吸収層２７０（高屈折率層）の屈折率を２．０とし、また、支持部材２１５の表面を提供する材料層２１３ｄとして、光を全反射する金属材料（Ｔｉ等）を使用することができる。
【００８２】
図１（Ｃ）の例では、光を反射する光反射特性を有する材料層を支持部材２１５の構成要素とし、その材料層の表面を反射面として利用している。その材料層によって支持部材２１５の全部を構成してもよく、また、その材料層が、支持部材２１５を構成する積層された複数の材料層のうちの最上層（第１光吸収層側の層）を構成してもよい（図１（Ｃ）の例）。
【００８３】
図１（Ｃ）の例では、支持部材２１５の表面に到達する光の大部分を確実に反射させることができる。よって、第１光共振器による光共振が生じ易くなる。
【００８４】
（光吸収特性の例と、支持部材上に延在する配線部分による集熱効果について）
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、２つの光共振器が構成される場合における熱型光検出器の検出感度の一例、ならびに支持部材上に延在する配線部分による集熱効果を示す図である。
【００８５】
図２（Ａ）は、２つの光共振器が構成される場合における、熱型光検出器の検出感度の一例を示している。図２（Ａ）に示すように、熱型光検出器の検出感度を有する波長帯域を広げることができる。図２（Ａ）に示される例では、第１光共振器による共振ピークＰ１が波長λ１（例えばλ１＝４μｍ）に出現し、第２光共振器による共振ピークＰ２が波長λ２（例えばλ２＝１２μｍ）に出現している。これらのピーク特性が合成されることによって、熱型光検出器２００の検出感度Ｐ３が広がる。つまり、広い波長域において検出感度をもつ熱型光検出器２００が実現される。
【００８６】
図２（Ｂ）は、支持部材（メンブレン）２１５上に延在する配線部分Ｑ１，Ｑ２による集熱効果を示している。なお、図２（Ｂ）には、図１（Ａ）に示される熱型光検出器２００の要部が示されている。
【００８７】
図２（Ｂ）に示されるように、熱検出素子２２０に接続される配線（第１配線２２２ならびに第２配線２２９）の、支持部材（メンブレン）２１５の表面上に延在する部分（Ｑ１，Ｑ２）の少なくとも一部は、第１光吸収層２７０によって覆われている。
【００８８】
第１配線２２２ならびに第２配線２２９は例えばアルミニウム等の金属で構成されている。金属は一般に熱伝導性にも優れる。よって、第１光吸収層２７０に覆われた配線部分（支持部材の表面上に延在する部分の少なくとも一部Ｑ１，Ｑ２）は、熱検出素子２２０から遠い位置で発生した熱を集熱して、熱検出素子２２０に効率的に伝達する役割も果たす。よって、熱検出素子２２０の熱検出感度が向上する。
【００８９】
図２（Ｂ）において、第１配線２２２および第２配線２２９によって集熱される熱が、太線の矢印で示されている。図２（Ｂ）から明らかなように、第１配線２２２および第２配線２２９の、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の側面上を通過する部分も第１光吸収層２７０によって覆われており、よって、この部分においても、集熱効果が期待できる。
【００９０】
（熱型光検出器の製造方法の一例について）
以下、図３〜図５を参照して、熱型光検出器の製造方法の一例について説明する。
【００９１】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図３（Ａ）の工程では、基板２０の第１主面上に、多層配線構造１２９の構成要素である第１絶縁層３０、第２絶縁膜４０ａを積層形成する。
【００９２】
基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。また、第１絶縁層３０の一部には、タングステン（Ｗ）等の金属からなるプラグＭ１が形成される。また、第１絶縁層３０上には、Ａｌ等からなる第２層目配線Ｍ２が形成される。
【００９３】
図３（Ｂ）の工程では、第２絶縁層４０ａを、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による平坦化処理によって平坦化する。これによって、平坦化された第２絶縁層４０が形成される。
【００９４】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図４（Ａ）の工程は、図３（Ｂ）の工程に続く工程である。
【００９５】
図４（Ａ）の工程では、第２絶縁層４０上に第３絶縁層５０を形成し、第３絶縁層５０の表面の一部に凹部１０２を形成し、凹部１０２の内表面上にエッチングストッパー膜（ＳｉＮ）１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）を形成した後、凹部１０２に犠牲層（例えばＳｉＯ層）１３５を埋め込む。
【００９６】
次に、図４（Ｂ）に示すように、支持部材（メンブレン）２１５と、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０、第１コンタクト電極２２６、絶縁層２５０、第２コンタクト電極２２８、第１配線２２２ならびに第２配線２２９を含む）とを形成し、続いて、第１光吸収層となるＳｉＯ層２７０を形成する。さらに、ＳｉＯ層２７０上に第２光吸収層となるＳｉＯ層２７２を形成する。ＳｉＯ層２７０の表面を平坦化した後、ＳｉＯ層２７２を形成することもできる。この場合、ＳｉＯ層２７０とＳｉＯ層２７２との界面（反射界面）ＲＬの平坦性が高まる。
【００９７】
ここで、ＳｉＯ層２７２およびＳｉＯ層２７２を成膜するにあたって、成膜条件を異ならせて、ＳｉＯ層２７２の屈折率が、ＳｉＯ層２７０の屈折率よりも高くなるようにする。なお、これは一例であり、材料を異ならせて屈折率に差が生じるようにしてもよい。
【００９８】
また、ＳｉＯ層２７０の厚み（高さ）はＨ２であり、ＳｉＯ層２７２上の厚み（高さ）はＨ１である。ＳｉＯ層２７０の厚みとＳｉＯ層２７２の厚みとを合算した厚みはＨ３である。上述のとおり、Ｈ１＝ｍ・（λ１／４）の関係が成立する。また、Ｈ３＝ｎ・（λ２／４）の関係が成立する。
【００９９】
また、先に説明した図３（Ｂ）の工程にて、ＣＭＰ等によって第１絶縁層４０が平坦化されていることから、第１絶縁層４０上に積層して形成される各層の表面も平坦な表面となる。よって、支持部材２１５の表面、ＳｉＯ層２７０とＳｉＯ層２７２とが接する界面ＲＬならびにＳｉＯ層２７２の上面は互いに平行となる。
【０１００】
図５は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図５の工程は、図４（Ｂ）の工程に続く工程である。図５の工程では、ＳｉＯ層２７０およびＳｉＯ層２７２をパターニングする。これによって、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２が形成される。
【０１０１】
次に、犠牲層１３５を除去して空洞部（熱分離空洞）１０２を形成する。このようにして、２波長に共振する共振器を有する熱型光検出器２００が完成する。上述のとおり、第１波長λ１に対する第１光共振器は、支持部材２１５の表面と第２光吸収層２７２の上面との間において形成される。また、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２とが接する界面ＲＬ（第２光吸収層２７２の下面ということもできる）と、第２光吸収層２７２の上面との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成される。第１光共振器ならびに第２光共振器は、いわゆるλ／４光共振器である。このλ／４光共振器は、第１光吸収層２７０および第２光吸収層２７２の膜厚を調整するだけで構成することができる。よって、熱型光検出器２００の構造が複雑化せず、熱型光検出器２００の製造が容易である。
【０１０２】
このように、基板２０の主面上に絶縁層を含む構造体（多層配線構造体）１３０を形成し、構造体１３０の少なくとも最上層である第３絶縁層５０の一部を除去して凹部１０２を形成し、凹部１０２の内表面上にエッチングストッパー膜１３０ａ〜１３０ｃを形成した後、凹部１０２内に犠牲層１３５を形成し、続いて、犠牲層１３５を含む構造体１３０上に支持部材（メンブレン）２１５を形成し、支持部材（メンブレン）２１５上に熱検出素子２２０を形成し、続いて、熱検出素子２２０および支持部材（メンブレン）２１５上において、熱検出素子２２０に接して第１光吸収層２７０を形成し、第１光吸収層２７０上において第１光吸収層２７０に接して、第１光吸収層２７０よりも高い屈折率を有する第２光吸収層２７２を形成することによって、熱型光検出器２００を形成することができる。
【０１０３】
第１光吸収層２７０の厚みＨ２と第２光吸収層２７２の厚みＨ３とを合算した厚みＨ１を、ｍ・（λ１／４）の関係を満足する厚みとし、また、第２光吸収層２７２の厚みＨ３を、ｎ・（λ２／４）の関係を満足する厚みとすることによって、容易に２つの光共振器を構成することができる。
【０１０４】
第１波長λ１に共振する第１光共振器を構成することによって、第１光吸収層ならびに第２光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、第２波長λ２に共振する第２光共振器を構成することによって、第２光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、２つの波長の共振ピークが重なることによって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【０１０５】
また、第１光吸収層２７０と第２光吸収層２７２の膜厚を調整するだけで、２波長共振器を構成することができる。よって、熱型光検出器の構造が簡単であり、製造が容易である。このように、例えば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器２００を容易に実現することができる。
【０１０６】
（第２実施形態）
図６は、本発明の熱型光検出器の他の例の構成を示す図である。図６に示される熱型光検出器の基本的な構造は、図１に示される熱型光検出器の構造と同じである。但し、図６の例では、平面視での第２コンタクト電極２２８の面積（大きさ）が、焦電キャパシター２３０を構成する第２電極（上部電極）２３６の平面視での面積（大きさ）よりも大きく設定されており、この点で、図１の例とは異なる。
【０１０７】
図６の上側には、図１の例（第１実施形態）における第２コンタクト電極２２８の平面視における形状と、本実施形態（第２実施形態）における第２コンタクト電極２２８の平面視における形状と、が示されている。
【０１０８】
先に説明したように、熱検出素子２２０は、焦電材料層２３２を、支持部材２１５側の第１電極２３４ならびに第２光吸収層２７２側の第２電極２３６によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシター２３０と、第１電極２３４に接続される第１コンタクト電極２２６と、第２電極２３６に接続される第２コンタクト電極２２８と、を有している。
【０１０９】
図１の例（第１実施形態）では、第２コンタクト電極２２８の平面視における面積は、第２電極（上部電極）２３６の平面視での面積よりも小さい。これに対して、本実施形態（第２実施形態）では、第２コンタクト電極２２８の平面視における面積を、第２電極（上部電極）２３６の平面視での面積よりも意図的に大きく設定している。
【０１１０】
第２コンタクト電極２２８は、Ａｌ等の金属材料で構成されるが、金属材料は一般に熱伝導性にも優れる。よって、第２コンタクト電極２２８の平面視における面積を、焦電キャパシターの第２電極（上部電極）２３６の平面視における面積よりも大きくすることによって、第２光吸収層２７２の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子２２０に効率的に伝達する効果が期待できる。
【０１１１】
図６では、第２コンタクト電極２２８によって集熱される熱が、太線の矢印で示されている。よって、本実施形態によれば、熱検出素子２２０の熱検出感度が向上する。
【０１１２】
また、図６の熱型光検出器では、第２光吸収層２７２は第２コンタクト電極２２８に接して形成されている。よって、第２光吸収層２７２（第２光共振器）で吸収した熱を、損失少なく熱検出素子に伝達することができる。また、第１光吸収層２７０の高さＨ２を、第２コンタクト電極２２８の高さ位置に揃える（つまり、第１光吸収層の高さＨ２を、図中のＨ２’とする）ことが望ましく、この場合、第２光共振器（第２光吸収層）で吸収した熱を、損失少なく、効率的に熱検出素子２２０に伝達することができる。
【０１１３】
（第３実施形態）
図７は、熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図７の例では、複数の光検出セル（すなわち、熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、２次元的に配置されている。複数の光検出セル（熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。
【０１１４】
第１の光検出セルとしての熱型光検出器２００ａは、熱形光検出素子５としての圧電コンデンサーＺＣと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。圧電コンデンサーＺＣの両極の電位関係は、ＰＤｒ１に印加する電位を切り換えることによって反転することができる（この電位反転によって、機械的なチョッパーを設ける必要がなくなる）。なお、他の光検出セルも同様の構成である。
【０１１５】
データ線Ｄ１ａの電位は、リセットトランジスターＭ２をオンすることによって初期化することができる。検出信号の読み出し時には、読み出しトランジスターＭ３がオンする。焦電効果によって生じる電流は、Ｉ／Ｖ変換回路５１０によって電圧に変換され、アンプ６０１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７００によってデジタルデータに変換される。
【０１１６】
本実施形態では、複数の熱型光検出器が２次元的に配置された（例えば、直交２軸（Ｘ軸およびＹ軸）の各々に沿ってアレイ状に配置された）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【０１１７】
（第４実施形態）
図８は、電子機器の構成の一例を示す図である。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。
【０１１８】
図８に示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス４１０（前掲の実施形態における熱型光検出器２００に相当する）と、画像処理部４２０と、処理部４３０と、記憶部４４０と、操作部４５０と、表示部４６０と、を含む。なお本実施形態の電子機器は図８の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。
【０１１９】
光学系４００は、例えば１または複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【０１２０】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の光検出器を二次元配列させて構成され、複数の行線（走査線（あるいはワード線））と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された光検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して光検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各光検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。
【０１２１】
画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０（熱型光検出器２００）の出力を処理する制御部に相当する。処理部４３０は、電子機器の全体の制御や電子機器内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザが電子機器を操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。
【０１２２】
表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。
【０１２３】
このように、１セル分の熱型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の熱型光検出器を直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス（熱型光検出装置）４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用の夜間視認カメラあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。
【０１２４】
先に説明したように、本発明にかかる熱型光検出器は、光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。
【０１２５】
図９は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図９の電子機器８００は、熱型光検出器２００と、加速度検出素子５０３と、を搭載したセンサーユニット６００を有する。センサーユニット６００には、さらにジャイロセンサー等を搭載することもできる。センサーユニット６００によって、異なる種類の物理量を測定することが可能である。センサーユニット６００から出力される各検出信号は、ＣＰＵ７００によって処理される。ＣＰＵ７００は、熱型光検出器２００の出力を処理する制御部に相当する。
【０１２６】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、熱型光検出器の検出感度を、格段に向上させることができる。
【０１２７】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【０１２８】
また、上述の実施形態では、熱検出素子として、焦電キャパシターが用いられているが、これに代えて、サーモパイル素子やボロメーター素子を用いることもできる。
【符号の説明】
【０１２９】
２０  基板（例えばシリコン基板）、３０  第１絶縁層、４０  第２絶縁層、
５０  第３絶縁層、
１００  多層構造体、１０２  空洞部（熱分離空洞部）、
１２９  多層配線構造、１３０ａ〜１３０ｄ  エッチングストッパー膜、
１５０  多層構造体、２００  熱型光検出器、２１５  支持部材（メンブレン）、
２２２  第１配線、２２６  第１コンタクト電極、２２８  第２コンタクト電極、
２２９  第２配線、２３０  焦電キャパシター、２３２  焦電材料層（ＰＺＴ層等）、
２３４  第１電極（下部電極）、２３６  第２電極（上部電極）、２５０  絶縁層、
２５２、２５４  第１コンタクトホールおよび第２コンタクトホール、
２７０  第１光吸収層、２７２  第２光吸収層、
Ｑ１  第１配線２２２の、支持部材の表面上に延在する部分、
Ｑ２  第２配線２２９の、支持部材の表面上に延在する部分
【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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