(57)【要約】【課題】  焦電型光検出器における検出効率を向上させること。【解決手段】  焦電型光検出器２００は、下部電極２３４と、下部電極上に形成される焦電材料層２３２と、焦電材料層上に形成される上部電極２３６と、を含み、上部電極２３４は、単層の材料層または積層された複数層の材料層によって構成され、単層の材料層または積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、光吸収層を兼ねる。上部電極２３６は、平面視で、焦電材料層の全領域を覆う領域に設けることができる。また、単層の材料層または積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、焦電材料２３２を還元する還元ガスに対する還元ガスバリア層を兼ねることができる。還元ガスバリア層は、焦電材料層２３２の側面に形成することができる。【選択図】      図１
2012026860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と、
前記下部電極上に形成される焦電材料層と、
前記焦電材料層上に形成される上部電極と、を含み、
前記上部電極は、単層の材料層または積層された複数層の材料層によって構成され、
前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、光吸収層を兼ねることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項２】
請求項１記載の焦電型光検出器であって、
前記上部電極は、平面視で、前記焦電材料層の全領域を覆う領域に設けられていることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の焦電型光検出器であって、
前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、前記焦電材料を還元する還元ガスに対する還元ガスバリア層を兼ねることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項４】
請求項３記載の焦電型光検出器であって、
前記焦電材料層の側面には、還元ガスバリア層が形成されていることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の焦電型光検出器であって、
前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の焦電型光検出器であって、
前記上部電極は、前記積層された複数層の材料層として、第１層および第２層を含み、前記第１層は前記最上層であり、前記第２層は、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項７】
請求項５記載の焦電型光検出器であって、
前記上部電極は、前記単層の材料層で構成され、
前記下部電極は、単層の下部電極用の材料層、または積層された複数層の下部電極用の材料層によって構成され、前記単層の下部電極用の材料層、または前記積層された複数層の下部電極用の材料層のうちの少なくとも最上層は、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の焦電型光検出器であって、
前記上部電極上に、絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に導電体層形成され、前記導電体層は、前記絶縁膜の一部に形成されたコンタクトホールを介して前記上部電極に接続されており、前記上部電極における前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、前記コンタクトホール形成用のエッチャントに対するエッチング耐性を有することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の焦電型光検出器であって、
前記上部電極の一部は、前記上部電極を他の回路構成要素に接続するための配線を兼ねており、また、前記下部電極、前記焦電材料層ならびに前記上部電極によって構成される焦電キャパシターの少なくとも側面には絶縁膜が形成されており、前記配線は、前記焦電キャパシターの少なくとも側面に形成される前記絶縁膜上に配設されていることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型光検出器および電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型光検出器として、焦電型光検出器が知られている。焦電型光検出器は、光吸収に伴う光吸収膜の温度上昇を、例えば、強磁性体の焦電効果（パイロ電子効果）を利用して検出する。強誘電体(ＰＺＴ:チタン酸ジルコン酸鉛)やタンタル酸リチウム等の誘電率の大きな結晶体は、加熱したり冷却したりすると電気分極量の変化を生じる。すなわち、温度変化があると自発分極量に変化が生じて表面電荷量に変化が生じ、温度変化がないと表面電荷は中和する。分極状態が変化するのに伴い、強誘電体結晶の両端に接続される各電極間に表面電荷量の変化により生じた焦電流が流れる。焦電流（または分極量変化に伴う誘電率、分極量）を検出することによって、照射された光（赤外線等）の光量を検出することができる。
【０００３】
熱型光検出素子の一つである赤外線検出素子は、小規模素子分野では、例えば人感センサーに応用され、大規模アレイ分野では、例えば赤外線カメラ装置に応用されている。かつては軍事技術として開発されたが、近年は民生品へ応用が進みはじめており、今後、赤外線検出による様々な応用が期待されている。
【０００４】
焦電型光検出器としての薄膜赤外線検出素子は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される薄膜赤外線検出素子は、ＰＺＴ膜（参照符号１０）が、上部電極（参照符号１２）と下部電極（参照符号８）に挟まれた構造を有し、上部電極上に、赤外線吸収膜（参照符号１７）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２３２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載される薄膜赤外線検出素子では、赤外線吸収膜とＰＺＴ膜との間に上部電極が存在している。よって、赤外線吸収膜とＰＺＴ膜との間の距離は、必然的に大きくなる。
【０００７】
上述したとおり、赤外線吸収膜に生じた熱がＰＺＴ膜に伝わり、ＰＺＴ膜の電気分極量に変化が生じる。赤外線吸収膜に生じた熱を、効率的にＰＺＴ膜に伝達するために、赤外線吸収膜とＰＺＴ膜との間の距離を小さくすることが望ましい。しかし、特許文献１では、上記のとおり、赤外線吸収膜とＰＺＴ膜との間の距離の短縮には限界がある。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、焦電型光検出器における検出効率を向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の焦電型光検出器の一態様は、下部電極と、前記下部電極上に形成される焦電材料層と、前記焦電材料層上に形成される上部電極と、を含み、前記上部電極は、単層の材料層または積層された複数層の材料層によって構成され、前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、光吸収層を兼ねることを特徴とする焦電型光検出器。
【００１０】
本態様では、焦電型光検出器を構成する上部電極の少なくとも一部を、光吸収効率が高い材料層で構成して、上部電極の少なくとも一部を、光吸収層としても機能させる。すなわち、上部電極は、単層の材料層または積層された複数層の材料層によって構成され、単層の材料層または積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、光吸収層を兼ねている。
【００１１】
上部電極は、焦電材料層（焦電体）に接して形成されることから、上部電極の少なくとも一部を構成する光吸収層を、焦電材料層に近接して配置することが可能である。つまり、光吸収層と焦電材料層との間の距離を最小化することができる。したがって、光吸収層に生じた熱を、最も効率的に焦電材料層に伝達することができる。よって、焦電型光検出器における検出効率を向上させることができる。
【００１２】
（２）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記上部電極は、平面視で、前記焦電材料層の全領域を覆う領域に設けられている。
【００１３】
本態様では、上部電極は、平面視で、焦電材料層の全領域を覆うように設けられる。これによって、上部電極と焦電材料層（焦電体）との接触面積が増大することから、熱の伝達経路における熱コンダクタンスが大きくなる（換言すれば、熱抵抗が小さくなる）。よって、上部電極の少なくとも一部を構成する光吸収層で生じた熱を、より効率的に焦電材料層に伝達することができる。また、上部電極と焦電材料層（焦電体）との接触面積が増大すると、接触抵抗（電気的な抵抗）の値が小さくなるため、電気伝導の点でも有利となる。
【００１４】
（３）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、前記焦電材料を還元する還元ガスに対する還元ガスバリア層を兼ねる。
【００１５】
本態様では、上部電極の少なくとも一部を構成する材料層の材料として、さらに、還元ガス（例えば水素ガス）バリア特性も有する材料を使用する。ＰＺＴ等の酸化物は、還元ガス（水素等）に晒されると特性が劣化し、所望の特性が得られなくなる。そこで、本態様では、上部電極の少なくとも一部を構成する材料層の材料として、還元ガスを阻止するバリア性の高い材料を選び、これによって、焦電材料（焦電体）の特性劣化を防止することができる。
【００１６】
例えば、焦電キャパシターが絶縁層で被覆されていて、その絶縁層の一部にコンタクトホールが開口されて、そのコンタクトホールを介して、上部電極に接続される導電体層（例えば、引き出し電極の一部を構成するタングステンプラグ）が形成される場合を想定する。この場合、例えば、コンタクトホール開口時やタングステンプラグの埋め込み時において、水素ガス（還元ガス、あるいは焦電キャパシターの特性を劣化させる劣化ガス）が侵入する可能性がある。また、タングステンプラグが完成した後も、タングステンプラグは、特に還元ガスバリア能を有さないため、還元ガスがタングステンプラグを通過して、焦電材料層（焦電体）側に侵入する場合もあり得る。
【００１７】
しかし、本態様によれば、上部電極の少なくとも最上面には、還元ガスバリア能を有した材料層（材料膜）が存在することから、焦電材料層（焦電体）の特性劣化が確実に防止される。よって、焦電キャパシターの信頼性が向上する。
【００１８】
（４）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記焦電材料層の側面には、還元ガスバリアが形成されている。
【００１９】
上述のとおり、上部電極の少なくとも最上層には、還元ガスバリア能を有した材料層（材料膜）が存在するが、その材料層だけでは、焦電材料層の側面部分からの還元ガスの侵入を阻止することはできない。よって、本態様では、焦電材料層の側面にのみ還元ガスバリア層（少なくとも一層の還元ガスバリア層を有する）を形成する。これによって、焦電キャパシターの側面からの還元ガスの侵入による特性劣化を確実に防止することができる。
【００２０】
（５）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層である。
【００２１】
炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）は共に、例えば、波長８μｍ〜１２μｍ程度の光に対して吸収特性を示す。よって光吸収層として使用することができる。また、共に、６０〜３２０Ｗ／ｍ・ｋ程度の熱伝導率を確保することができる。また、共に、還元ガスに対するバリア特性が認められる。また、例えば、ＳｉＣの比抵抗（電気抵抗の指標の一つ）として、例えば、０．３〜１．３（Ω・ｃｍ）程度を確保することができる。ＡｌＮの場合、電気伝導率に関しては、ＳｉＣよりも劣るが、導電体としての特性は確保することができる。よって、両材料は、電極層、光吸収層、熱伝達層ならびに還元ガスバリア層としての特性を備えている。
【００２２】
炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法によって成膜することができる。スパッタリングターゲットとして、例えばＳｉＣターゲットを使用したとき、ターゲットには、その他、Ｂ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ等の金属が微量に含まれる場合がある。但し、炭化シリコン（ＳｉＣ）が主成分であれば、必要な特性を確保することができる。ＡｌＮについても同様である。
【００２３】
また、「炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする」という表現は、その材料層の成膜の際に、それ以外の金属等の材料が積極的に添加されることを排除するものではない。また、Ａｌに関しては、酸化物（ＡｌＯ）が使用される場合もあり得る。
【００２４】
（６）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記上部電極は、前記積層された複数層の材料層として、第１層および第２層を含み、前記第１層は前記最上層であり、前記第２層は、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層である。
【００２５】
本態様では、上部電極を２層の材料層で構成し、下層をＰｔやＩｒを主成分とする材料層で構成する。これによって、光吸収層の直下に、光反射特性をもつ層(光反射層)を形成することができる。本態様では、光反射層の近くに光吸収層（として機能する材料層）があるため、反射光が効率的に光吸収層で吸収されて熱に変換される、という効果が得られる。
【００２６】
（７）本発明の焦電型光検出器の態様では、前記上部電極は、前記単層の材料層で構成され、前記下部電極は、単層の下部電極用の材料層、または積層された複数層の下部電極用の材料層によって構成され、前記単層の下部電極用の材料層、または前記積層された複数層の下部電極用の材料層のうちの少なくとも最上層は、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層である。
【００２７】
本態様では、上部電極を単層の材料層で構成し、一方、下部電極をＰｔやＩｒを主成分とする材料層で構成する。この構造の場合、焦電キャパシターの上方から到来した光が、下部電極で反射して、上部電極における光吸収層（として機能する材料層）に入射する場合があり得る。よって、光吸収層で吸収される光量を増やすことができる。また、焦電材料層（焦電体）の厚みを調整して、上部電極と下部電極との間の距離を、検出対象の光の波長λの１／４に設定すると、光の共振によって、光吸収層で吸収される光量を積極的に増やすことができる。
【００２８】
（８）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記上部電極上に、絶縁膜が形成され、前記絶縁膜上に導電体層形成され、前記導電体層は、前記絶縁膜の一部に形成されたコンタクトホールを介して前記上部電極に接続されており、前記上部電極における前記単層の材料層または前記積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、前記コンタクトホール形成用のエッチャントに対するエッチング耐性を有する。
【００２９】
本態様では、上部電極の最上面は、コンタクトホール形成時のエッチングストッパーとしても機能する。例えば、焦電キャパシターが絶縁層で被覆されていて、その絶縁層の一部にコンタクトホールが開口されて、そのコンタクトホールを介して、上部電極に接続される導電体層（例えば、引き出し電極の一部を構成するタングステンプラグ）が形成される場合を想定する。焦電キャパシターを覆う絶縁層の一部にコンタクトホールを設ける際のエッチング工程において、上部電極の最上面がエッチングストッパーとして機能することから、オーバーエッチング（必要以上にエッチングが進むこと）が確実に防止され、よって、製造上の負担が軽減される。
【００３０】
（９）本発明の焦電型光検出器の他の態様では、前記上部電極の一部は、前記上部電極を他の回路構成要素に接続するための配線を兼ねており、また、前記下部電極、前記焦電材料層ならびに前記上部電極によって構成される焦電キャパシターの少なくとも側面には絶縁膜が形成されており、前記配線は、前記焦電キャパシターの少なくとも側面に形成される前記絶縁膜上に配設されている。
【００３１】
配線は、例えば、焦電キャパシターの側面上を通過して、焦電キャパシターを搭載している支持部材（例えばメンブレン）にまで到達するように配設される。この場合、配線（金属）を経由して熱が、焦電キャパシターの下方に伝達されて、焦電材料層にもその熱の一部が伝わる。よって、本態様によれば、光吸収層（として機能する材料層）に生じる熱を、より効率的に焦電材料層（焦電体）に伝達することができる。
【００３２】
（１０）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの焦電型光検出器を有する。
【００３３】
焦電型光検出器の検出効率が高められていることから、その焦電型光検出器を搭載する電子機器の性能も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、焦電型光検出器の構造例ならびに比較例の構造例を示す図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、図１（Ａ）に示される焦電型光検出器の製造方法の一例を示す図
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、図１（Ｂ）に示される焦電型光検出器の製造方法の一例を示す図
【図４】焦電型光検出装置のレイアウト構成を示す平面図
【図５】図４に示される焦電型光検出器の構造例を示す断面図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、空洞部（熱分離空洞）の形成方法の一例を示す図
【図７】電子機器の構成の一例を示す図
【図８】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】
【００３５】
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。
【００３６】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、焦電型光検出器の構造例ならびに比較例の構造例を示す図である。図１（Ａ），図１（Ｂ）が本実施形態にかかる焦電型光検出器の構造例を示し、図１（Ｃ）が比較例（本実施形態にかかる焦電型光検出器の構造の特徴を明確化するための比較例であり、従来例ではない）の構造を示す。
【００３７】
まず、図１（Ａ）を参照する。図１（Ａ）に示される焦電型光検出器２００は支持部材（メンブレン）２１０上に形成された焦電型光検出素子（例えば、焦電型赤外線検出素子）２２０を有する。焦電型光検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０を有する。なお、支持部材（メンブレン）２１０は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜／ＳｉＯ２膜／Ｓｉ３Ｎ４膜の３層の積層膜で構成することができる。支持部材（メンブレン）２１０は、焦電型光検出素子２２０を安定的に支持する必要があり、よって、支持部材（メンブレン）２１０のトータルの厚みは、必要な機械強度を満足するように設定されている。
【００３８】
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（焦電体：ＰＺＴ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。図１（Ａ）の例では、上部電極２３６は、単層の材料層で構成されており、この単層の上部電極２３６は、光吸収膜かつ還元ガスバリア膜を兼ねる材料層である。
【００３９】
また、上部電極２３６は、平面視で、焦電材料層２３２の全領域を覆う領域に設けられている（この点は、図１（Ｂ）の例でも同様である）。図１（Ａ）では、平面視の図は示されていないが、上部電極２３６は、焦電キャパシター２３０を覆うように形成されていることから、上部電極２３６が、平面視で、焦電材料層２３２の全領域を覆う領域に設けられていることは明らかである。
【００４０】
上部電極２３６は、炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層で構成することができる。
【００４１】
炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）は共に、例えば、波長８μｍ〜１２μｍ程度の光に対して吸収特性を示す。よって光吸収層として使用することができる。また、共に、６０〜３２０Ｗ／ｍ・ｋ程度の熱伝導率を確保することができる。また、共に、還元ガス（水素ガス等）に対するバリア特性が認められる。また、例えば、ＳｉＣの比抵抗（電気抵抗の指標の一つ）として、例えば、０．３〜１．３（Ω・ｃｍ）程度を確保することができる。ＡｌＮの場合、電気伝導率に関しては、ＳｉＣよりも劣るが、導電体としての特性は確保することができる。よって、両材料は、電極層、光吸収層、熱伝達層ならびに還元ガスバリア層としての特性を備えている。
【００４２】
炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層は、例えば、スパッタ法やＣＶＤ法によって成膜することができる。スパッタリングターゲットとして、例えばＳｉＣターゲットを使用したとき、ターゲットには、その他、Ｂ，Ｎａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｋ，Ｃａ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ等の金属が微量に含まれる場合がある。但し、炭化シリコン（ＳｉＣ）が主成分であれば、必要な特性を確保することができる。ＡｌＮについても同様である。
【００４３】
また、「炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする」という表現は、その材料層の成膜の際に、それ以外の金属等の材料が積極的に添加されることを排除するものではない。また、Ａｌに関しては、酸化物（ＡｌＯ）が使用される場合もあり得る。
【００４４】
また、図１（Ａ）の例では、焦電キャパシター２３０の側面には、サイドウオール層２４０が形成されている。このサイドウオール層２４０は、少なくとも一層の還元ガスバリア層（例えば、Ａｌ２Ｏ３膜）２４２と、絶縁層（例えば、ＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜）２４４とを含む。
【００４５】
また、焦電キャパシター２３０は、層間絶縁膜２５０で覆われている。層間絶縁膜２５０の一部が開口されて、コンタクトホール２５４が形成されており、そのコンタクトホール２５４を介して、引き出し電極２２８と上部電極２３６との電気的導通が確保される。引き出し電極２２８は、コンタクトプラグ（例えば、タングステンプラグ）２２８ａと、電極２２８ｂとを含む。
【００４６】
また、下部電極（第１電極）２３４は、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成される。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。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。
【００４７】
焦電キャパシター２３０の上方から入射する光は、上部電極２３６（光吸収層としても機能する）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。
【００４８】
次に、図１（Ｂ）の例について説明する。なお、図１（Ｂ）において、図１（Ａ）の例と共通する部分には、同じ参照符号を付してある（この点は、以下の図面でも同様である）。図１（Ｂ）の例では、上部電極（第２電極）２３６’は、下層の材料層２３５（図１（Ｂ）では、上部電極（１）と記載されている）と、上層の材料層２３６（図１（Ｂ）では、上部電極（２）と記載されている）とが積層されて構成されている。他の部分の構成は、図１（Ａ）の例と同様である。
【００４９】
図１（Ｂ）の例では、上部電極２３６’は、下層の材料層２３５と、上層（最上層）の材料層２３６とを含む。上層の材料層２３６（上部電極（１））は、例えば、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層である。また、上層の材料層２３６（上部電極（２））は、先に説明したように、光吸収膜かつ還元ガスバリア膜を兼ねる材料層であり、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）あるいは窒化アルミニュウム（ＡｌＮ）を主成分とする層によって構成される。
【００５０】
また、図１（Ｃ）に示される比較例では、上部電極がＰｔやＩｒ等の材料層であり、の還元ガスバリア層（例えば、Ａｌ２Ｏ３膜）２４２と、絶縁層（例えば、ＳｉＯ２膜あるいはＳｉ３Ｎ４膜）２４４は、焦電キャパシター２３０’を覆うように形成されている。また、絶縁層２５０にコンタクトホール２５５が形成されている。また、図１（Ｃ）に示される比較例では、絶縁層３０１が設けられており、絶縁層３０１上には光吸収膜（例えば、厚いＳｉＯ２膜）３０３が形成されている。
【００５１】
次に、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される、本実施形態にかかる焦電型光検出器の有利な点について、図１（Ｃ）の比較例と比較しつつ説明する。
【００５２】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、焦電型光検出器２００（焦電型光検出素子２２０）を構成する上部電極２３６（あるいは２３６’）の少なくとも一部を、光吸収効率が高い材料層で構成して、上部電極の少なくとも一部を、光吸収層としても機能させている。すなわち、上部電極は、単層の材料層（図１（Ａ）の例）または積層された複数層の材料層（図１（Ｂ）の例）によって構成される。よって、単層の材料層または積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層は、光吸収層を兼ねていることになる。
【００５３】
上部電極（２３６または２３６’）は、焦電材料層（焦電体）２３２に接して形成されることから、上部電極の少なくとも一部を構成する光吸収層２３６を、焦電材料層２３２に近接して配置することが可能である。つまり、光吸収層２３６と焦電材料層２３２との間の距離を最小化することができる。したがって、光吸収層２３６に生じた熱を、最も効率的に焦電材料層２３２に伝達することができる。よって、焦電型光検出器２００における検出効率を向上させることができる。
【００５４】
これに対して、図１（Ｃ）に示される比較例では、光吸収膜３０３と焦電材料層２３２との間には、上部電極２３１が存在している。よって、光吸収膜３０３と焦電材料層２３２との間の距離を短縮することには限界がある。また、図１（Ｃ）に示される比較例では、光吸収膜３０３の分だけ、焦電型光検出素子の高さが高くなるが、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、光吸収膜３０３を別途、設ける必要がないことから、その分、焦電型光検出素子の高さを抑制することができる。
【００５５】
また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、上述のとおり、上部電極の少なくとも最上層を構成する材料層２３６は、平面視で、焦電材料層の全領域を覆う領域に設けられている。これによって、上部電極の少なくとも最上層を構成する材料層２３６と焦電材料層（焦電体）２３２との接触面積が増大することから、熱の伝達経路における熱コンダクタンスが大きくなる（換言すれば、熱抵抗が小さくなる）。よって、上部電極の少なくとも最上層を構成する材料層２３６（光吸収層を兼ねる）で生じた熱を、より効率的に焦電材料層２３２に伝達することができる。また、上部電極２３６（２３６’）と焦電材料層（焦電体）２３２との接触面積が増大すると、接触抵抗（電気的な抵抗）の値が小さくなるため、電気伝導の点でも有利となる。
【００５６】
また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、上部電極の少なくとも最上層を構成する材料層２３６（つまり、単層の材料層２３６または積層された複数層の材料層のうちの少なくとも最上層２３６）は、焦電材料（ＰＺＴ等）を還元する還元ガス（水素ガス等）に対する還元ガスバリア層を兼ねている。先に説明したように、ＰＺＴ等の酸化物は、還元ガス（水素等）に晒されると特性が劣化し、所望の特性が得られなくなる。上部電極の少なくとも最上層を構成する材料層２３６の材料として、還元ガスを阻止するバリア性の高い材料を選ぶことによって、焦電材料（焦電体）の特性劣化を防止することができる。
【００５７】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、焦電キャパシター２３０が絶縁層２５０で被覆されており、その絶縁層２５０の一部にコンタクトホール２５４が開口されて、そのコンタクトホール２５４を介して、上部電極に接続される導電体層（例えば、引き出し電極の一部を構成するタングステンプラグ２２８ａ）が形成されている。コンタクトホール２５４の開口時や、タングステンプラグ２２８ａの埋め込み時において、水素ガス（還元ガス、あるいは焦電キャパシターの特性を劣化させる劣化ガス）が侵入する可能性がある。また、タングステンプラグ２２８ａが完成した後も、タングステンプラグ２２８ａは、特に還元ガスバリア能を有さないため、還元ガスがタングステンプラグを通過して、焦電材料層（焦電体）側に侵入する場合もあり得る。
【００５８】
しかし、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、上部電極の少なくとも最上面には、還元ガスバリア能を有した材料層（材料膜）２３６が存在することから、焦電材料層（焦電体）２３２の特性劣化が確実に防止される。よって、焦電キャパシター２３０の信頼性が向上する。
【００５９】
また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、焦電材料層２３２の側面には、還元ガスバリア層２４２が形成されている（つまり、還元ガスバリア層２４２を含むサイドウオール層２４０が形成されている）。
【００６０】
上述のとおり、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、上部電極の少なくとも最上層には、還元ガスバリア能を有した材料層（材料膜）２３６が存在するが、その材料層２３６だけでは、焦電材料層２３２の側面部分からの還元ガスの侵入を阻止することはできない。よって、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例では、焦電材料層２３２の側面に（側面にのみ）還元ガスバリア層（少なくとも一層の還元ガスバリア層２４２を有する）が形成されている。これによって、焦電キャパシター２３０の側面からの還元ガスの侵入による特性劣化を確実に防止することができる。
【００６１】
また、図１（Ｂ）の例では、上部電極は、複数層の材料層が積層されて構成され、最上層の材料層２３６の直下に、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する下層の材料層２３５が形成されている。したがって、光吸収層２３６の直下に、光反射特性をもつ層(光反射層)２３５を形成することができる。つまり、光反射層２３５の近くに、光吸収層（として機能する材料層）２３６があるため、反射光が効率的に光吸収層２３６で吸収されて熱に変換される、という効果が得られる。
【００６２】
また、図１（Ａ）の例では、上部電極は、単層の材料層２３６で構成されている。一方、下部電極２３４を構成する単層の下部電極用の材料層、または積層された複数層の下部電極用の材料層のうちの少なくとも最上層は、Ｐｔ（白金）またはイリジウム（Ｉｒ）を主成分とする、光反射特性を有する層で構成されている。
【００６３】
この構造の場合、焦電キャパシター２３０の上方から到来した光が、下部電極２３４の最上面で反射して、上部電極（つまり光吸収層として機能する材料層）２３６に入射する場合があり得る。よって、光吸収層２３６で吸収される光量を増やすことができる。また、焦電材料層（焦電体）２３２の厚みを調整して、上部電極２３６と下部電極２３４との間の距離を、検出対象の光の波長λの１／４に設定すると、光の共振によって、光吸収層２３６で吸収される光量を積極的に増やすことができる。
【００６４】
次に、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の例の製造方法について説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、図１（Ａ）に示される焦電型光検出器の製造方法の一例を示す図である。
【００６５】
図２（Ａ）に示される工程では、支持部材（メンブレン）２１０上に、下部電極２３４と、焦電材料層２３２を順次、積層形成し、さらに、還元ガスバリア層２４２および絶縁層２４４を順次、形成する。図２（Ｂ）の工程では、還元ガスバリア層２４２および絶縁層２４４の一部を、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等の異方性エッチングによって除去する。この結果、サイドウオール層２４０が形成される。
【００６６】
図２（Ｃ）の工程では、上部電極（光吸収膜／還元ガスバリア膜兼用層）２３６が形成される。図２（Ｄ）の工程では、絶縁膜２５０（層間絶縁膜）２５０が形成され、その一部が開口されてコンタクトホール２５４が形成される。図２（Ｄ）の工程では、引き出し電極２２８（コンタクトプラグ２２８ａとトップ電極２２８ｂとを含む）が形成される。
【００６７】
次に、図３に示される製造方法について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、図１（Ｂ）に示される焦電型光検出器の製造方法の一例を示す図である。
【００６８】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）の工程は、先に説明した図２（Ａ）および図２（Ｂ）の工程に対応し、同じ工程である。図３（Ｃ）の工程では、上部電極（１）（ＰｔやＩｒを主成分とする層）２３５と、上部電極（２）（光吸収膜／還元ガスバリア膜兼用層）２３６が形成される。これによって、上部電極２３６’が形成される。図３（Ｄ）および図３（Ｅ）の工程は、先に説明した図２（Ｄ）および図２（Ｅ）の工程に対応し、同じ工程である。
【００６９】
このように、焦電効果を用いた光センサーを製造する際に、単層の上部電極または複数層で構成される上部電極の最上層として、赤外線等の光に対する吸収特性を有する材料（より好ましくは、熱伝導率が高く、高い導電性を示し、また還元ガスバリア能を有する材料）からなる材料層を用いることによって、焦電型光検出器における、光の検出効率を高めることができる。
【００７０】
（第２実施形態）
本実施形態では、焦電型光検出器を２次元状に配置した焦電型光検出装置の構成等について説明する。
【００７１】
１．焦電型光検出装置のレイアウト構成
図４は、焦電型光検出装置のレイアウト構成を示す平面図である。図４において、基部（あるいは固定部）１００から複数のポスト１０４が立設され、例えば２本のポスト（一対のポスト）１０４に支持された焦電型光検出器（例えば焦電型赤外線検出器）２００が複数、直交二軸方向に配列されている。これによって、焦電型光検出器アレイが構成される。なお、１セル分の焦電型光検出器２００が占める領域の面積は、例えば３０μｍ×３０μｍである。
【００７２】
図４に示すように、焦電型光検出器２００は、２本のポスト１０４に連結された支持部材（メンブレン）２１０と、焦電型光検出素子（例えば焦電型赤外線検出素子）２２０と、を含んでいる。１セル分の焦電型光検出素子２２０が占める領域の面積は、例えば１０μｍ×１０μｍである。
【００７３】
１セル分の焦電型光検出器（焦電型赤外線検出器）２００は、２本のポスト１０４と接続される以外は非接触とされ、焦電型光検出器２００の下方には空洞部１０２（図５参照）が形成され、平面視で焦電型光検出器２００の周囲には、空洞部１０２に連通する開口部１０２Ａが配置される。これにより、１セル分の焦電型光検出器２００は、基部１００や他のセルの焦電型光検出器２００から熱的に分離されている。
【００７４】
また、支持部材（メンブレン）２１０は、焦電型光検出素子２２０を搭載して支持する搭載部２１０Ａと、搭載部２１０Ａに連結された２本のアーム２１０Ｂとを有し、２本のアーム２１０Ｂの自由端部がポスト１０４に連結されている。２本のアーム２１０Ｂは、焦電型光検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００７５】
図４は、上部電極に接続される配線層より上方の部材を省略した平面図であり、図４には焦電型光検出素子２２０に接続された下部電極（第１電極）用の配線層２２２および上部電極（第２電極）用の配線層２２４が示されている。各配線層２２２，２２４の各々は、アーム２１０Ｂに沿って延在され、ポスト１０４を介して基部１００内の回路（不図示）に接続される。各電極配線層２２２，２２４も、焦電型光検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００７６】
２．焦電型光検出器の構造例
図５は、図４に示される焦電型光検出器の構造例を示す断面図である。図５に示すように、基部１００は、基板例えばシリコン基板１１０と、シリコン基板１１０上の層間絶縁膜にて形成されるスペーサー層（例えば、多層配線構造のように複数の層が積層形成されてなる層）１２０とを含んでいる。ポスト１０４は、スペーサー層１２０をエッチングすることで形成されている。ポスト１０４には、配線層２２２，２２４の一方に接続されるプラグ１０６を配置することができる。このプラグ１０６は、例えば、シリコン基板１１０に設けられる行選択回路（行ドライバー：不図示）、または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（不図示）に接続される。また、空洞部１０２は、スペーサー層１２０をエッチングすることで、ポスト１０４と同時に形成される。先に図４に示した開口部１０２Ａは、支持部材（メンブレン）２１０をパターンエッチングすることで形成される。
【００７７】
支持部材（メンブレン）２１０上に搭載される焦電型光検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０を含んでいる。焦電キャパシター２３０は、焦電体２３２と、焦電体２３２の下面に接続される下部電極（第１電極）２３４と、焦電体２３２の上面に接続される上部電極（第２電極）２３６とを含んでいる。
【００７８】
焦電キャパシター２３０の側面には、サイドウオール層２４０が形成されている。サイドウオール層２４０には、還元ガスバリア層２４２および絶縁膜（ＳｉＯ２やＳｉ３Ｎ４等）２４４が含まれる。なお、図５において、還元ガスバリア能をもつ膜が、太い実線で示されている。
【００７９】
また、焦電キャパシター２３０上には、層間絶縁膜２５０が形成されている。一般に、層間絶縁膜２５０の原料ガス（ＴＥＯＳ）が化学反応する際には、水素ガスや水蒸気等の還元ガスが発生する。上部電極２３６の少なくとも最上層は、還元ガスバリア能を有しており、また、焦電キャパシター２３０の側面には、還元ガスバリア能を有するサイドウオール層２４０が設けられている。よって、焦電キャパシター２３０には、層間絶縁膜２５０の形成中に発生する還元ガスによる劣化が生じない。
【００８０】
また、層間絶縁膜２５０上に、下部電極（第１電極）用の配線層２２２と上部電極（第２電極）用の配線層２２４とが配設されている。層間絶縁膜２５０には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール２５２と第２コンタクトホール２５４が形成される。第１コンタクトホール２５２に埋め込まれた第１コンタクトプラグ２２６ａにより、第１電極（下部電極）２３４と第１電極配線層２２２とが導通される。同様に第２コンタクトホール２５４に埋め込まれた第２コンタクトプラグ２２８ａにより、第２電極（上部電極）２３６と第２電極配線層２２４とが導通される。
【００８１】
先に説明したように、上部電極２３６の最上面は、第２コンタクトホール２５４形成時のエッチングストッパーとしても機能する。層間絶縁膜２５０の一部に第２コンタクトホール２５４を設ける際、エッチング工程において、上部電極２３６の最上面がエッチングストッパーとして機能することから、オーバーエッチング（必要以上にエッチングが進んで、焦電キャパシター２３０の一部がエッチングで除去される等）が確実に防止される。よって、製造上の負担が軽減される。
【００８２】
また、図５において、焦電キャパシター２３０の少なくとも側面には層間絶縁膜２５０が形成されており、上部電極（第２電極）用の配線層２２４は、層間絶縁膜２５０上に配設されている。この配線層２２４は、図５の例では、焦電キャパシター２３０の左側の側面上を通過して、焦電キャパシター２３０を搭載している支持部材（例えばメンブレン）２１０にまで到達するように配設される。この構造によると、配線層２２４（金属）を経由して熱が、焦電キャパシター２３０の下方に伝達され、この結果、焦電材料層（ＰＺＴ層）２３２にもその熱の一部が伝わる。よって、上部電極２３６の、光吸収層として機能する材料層に生じる熱を、より効率的に焦電材料層（ＰＺＴ層）２３２に伝達することができる。
【００８３】
なお、図５において、参照符号１３０は、空洞部（熱分離空洞）１０２の表面（底面および側面）１００Ａ上に設けられるエッチングストップ膜であり、また、参照符号１４０は、支持部材（メンブレン）２１０の裏面に設けられるエッチングストップ膜である。
【００８４】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、空洞部（熱分離空洞）の形成方法の一例を示す図である。図６（Ａ）に示すように、焦電型光検出器２００の製造過程においては、空洞部（熱分離空洞）１０２には、犠牲層１５０が埋め込まれている。この犠牲層１５０上に支持部材（メンブレン）２１０が形成され、支持部材（メンブレン）２１０上に、焦電型光検出素子２２０が形成される。次に、図６（Ｂ）に示されるように、犠牲層１５０を、等方性エッチングにより除去する。これによって、空洞部（熱分離空洞）１０２が形成され、焦電型光検出素子２２０は、基部１００から熱的に分離される。
【００８５】
（第３実施形態）
図７は、電子機器の構成の一例を示す図である。図７の電子機器は、例えば赤外線カメラである。図示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス（熱型光検出器）４１０（前掲の実施形態では参照符号２００）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７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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
先に説明したように、センサーデバイス４１０（焦電型光検出器２００）の検出効率が高められていることから、そのセンサーデバイス４１０を搭載する電子機器の性能も向上する。
【００９２】
図８は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図８の電子機器８００は、熱型光検出器２００と、加速度検出素子５００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。
【００９３】
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、焦電型光検出器における検出効率を向上させることができる。
【００９４】
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。例えば、支持部材（メンブレン）の構成材料や、その形成方法等に関しては種々、変形が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
２００  焦電型光検出器（熱型光検出器）、２１０  支持部材（メンブレン）、
２２０  焦電型光検出素子（赤外線センサー素子等）、
２３０  焦電キャパシター、２３４  下部電極、
２３２  焦電材料層（焦電体：ＰＺＴ層等）、
２３６  上部電極（上部電極／光吸収膜／還元ガスバリア膜兼用層）
２５０  絶縁膜、２２８ａ  コンタクトプラグ、  ２２８ｂ  電極、
２２８  引き出し電極（あるいは配線）、
２５２，２５４  コンタクトホール（第１コンタクトホール，第２コンタクトホール）
【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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