(57)【要約】【課題】  温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理に鑑み、キャパシターを還元ガスから保護し、しかも焦電型検出素子から熱が散逸することを抑制して高い検出特性を実現できる焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器を提供すること。【解決手段】  焦電型検出器２００は、温度に基づいて分極量が変化するキャパシター２３０と、キャパシターを還元ガスから保護する第１還元ガスバリア膜２４０とを含む焦電型検出素子２２０と、焦電型検出素子を搭載した支持部材２１０と、支持部材の一部を支持して焦電型検出素子を熱分離する支持部１０２とを有する。支持部材は、キャパシターが搭載される搭載部材２１０Ａと、搭載部材に連結されたアーム部材２１０Ｂとを含み、第１還元ガスバリア膜２４０は、搭載部材２１０Ａの第１外周縁Ｐ１と、キャパシター２３０の第２外周縁Ｐ２との間に第３外周縁Ｐ３を有する孤立パターンで形成されている。【選択図】      図１
2012008068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とから成り、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、前記キャパシターを還元ガスから保護する第１還元ガスバリア膜と、を含む焦電型検出素子と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の前記第２面の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記支持部材は、前記キャパシターが搭載される搭載部材と、前記搭載部材に連結されたアーム部材とを含み、
前記第１還元ガスバリア膜は、前記搭載部材の第１外周縁と、前記キャパシターの第２外周縁との間に第３外周縁を有する孤立パターンで形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１還元ガスバリア膜は、ＳｉＮよりも熱伝達率の小さい材料にて形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１還元ガスバリア膜は、金属酸化物であることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１還元ガスバリア膜は、酸化アルミニウムであることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記第１還元ガスバリア膜は、前記キャパシターに接する第１層膜と、前記第１層膜に積層される第２層膜とを含み、
前記第１層膜は前記第２層膜よりも膜密度が低いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記支持部材は、前記第１面を形成する第１層部材と、前記第１層部材よりも前記第２面側にて前記第１層部材に積層される第２層部材を含み、
前記第２層部材は、還元ガスバリア性を有することを特徴とする焦電型検出器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記焦電型検出素子は、前記キャパシターの頂面を覆う前記第１還元ガスバリア膜に形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホールに配置されて第２電極に接続されるプラグと、前記プラグに接続される配線層と、をさらに有し、
前記プラグは、還元ガスバリア性を有する材料にて形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記焦電型検出素子は、
前記第１還元ガスバリア膜を覆う層間絶縁膜と、
前記キャパシターの頂面を覆う前記第１還元ガスバリア膜及び前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールに配置されて前記第２電極に接続されるプラグと、
前記プラグに接続される配線層と、
をさらに有し、
前記層間絶縁膜は、前記載置部材の第１外周縁と前記第１還元ガスバリア膜の前記第３外周縁との間に第４外周縁を有する孤立パターンに形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項９】
請求項８において、
前記層間絶縁膜は、前記支持部よりも水素含有率が小さいことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記焦電型検出素子は、前記層間絶縁膜よりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜をさらに有し、
前記層間絶縁膜は、前記光吸収膜が吸収する波長帯域に光吸収特性を有することを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１１】
請求項１乃至９のずれかにおいて、
前記焦電型検出素子は、
前記キャパシターよりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜と、
前記キャパシター及び前記光吸収膜を覆って設けられた第２還元ガスバリア膜と、
をさらに有することを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１２】
請求項６において、
前記焦電型検出素子は、
前記キャパシターよりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜と、
前記キャパシター及び前記光吸収膜を覆って設けられた第２還元ガスバリア膜と、
をさらに有し、
前記支持部材は、前記キャパシターの周辺に沿って前記第１層部材が孤立状にパターニングされて、前記第２層部材が前記キャパシターの周辺に沿って露出され、
前記第２還元ガスバリア膜は、前記キャパシターから前記第２層部材の露出面に至る領域を覆うことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の焦電型検出器を二軸方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型検出装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の焦電型検出器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の焦電型検出装置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、焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦電型検出装置として、焦電型またはボロメーター型の赤外線検出装置が知られている。赤外線検出装置は、受光した赤外線の光量（温度）によって焦電体材料の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して焦電体の両端に起電力（分極による電荷）を生じさせるか（焦電型）、または温度によって抵抗値を変化させて（ボロメーター型）、赤外線を検出している。焦電型赤外線検出装置は、ボロメーター型赤外線検出装置と比較して、製造工程が複雑である反面、検出感度が優れるという利点がある。
【０００３】
焦電型赤外線検出装置のセルは、上部電極と下部電極とに接続された焦電体から成るキャパシターを含む赤外線検出素子を有し、電極や焦電体の材料や電極配線構造に関して、各種の提案がなされている（特許文献１）。
【０００４】
また、上部電極と下部電極とに接続された強誘電体を含むキャパシターは強誘電体メモリに用いられており、強誘電体メモリに適した電極や強誘電体の材料に関しても、各種の提案がなされている（特許文献３，４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０４０６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２８９６号公報
【特許文献３】特開２００９−７１２４２号公報
【特許文献４】特開２００９−１２９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
キャパシターは製造時または実使用時に還元ガスによる酸素欠損が生ずると、特性が劣化する。この点、特許文献１，２ではキャパシターを還元ガスから保護することについては無言である。
【０００７】
また、特許文献１では、下部電極自体が引き回されて下部電極配線として兼用され、かつ、上部電極自体が引き回されて上部電極配線層として兼用されている。キャパシターの下部電極及び上部電極は、求められる電気的特性上から電気抵抗が低い材料（例えばＰｔまたはＩｒ等）が用いられ、熱伝導率性も高い（Ｐｔは７１．６Ｗ／ｍＫ、Ｉｒは１４７Ｗ／ｍＫ）。よって、特許文献１の技術では、赤外線検出素子の熱が下部電極配線または上部電極配線を介して外部に伝熱されてしまう。このため、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理の焦電型赤外線検出器として高い特性を担保できない。
【０００８】
特許文献２は、特許文献１とは異なるプレーナー型のキャパシターを開示している。特許文献２は、単結晶半導体基板（４）上に形成される結晶性を有するＡｌ２０３薄膜（６）上に下部金属薄膜である下部プラチナ膜（８）を形成し、下部金属薄膜（８）の上
面の一部分上のみに強誘電体薄膜（１０）を積層し、強誘電体薄膜（８）の上面の一部分上のみに上部金属薄膜である上部プラチナ膜（１２）を積層している（図２，３及び請求項１）。下部金属薄膜（８）及び上部金属薄膜（１２）の上面には、絶縁膜（１４）に覆われない露出部に、金属薄膜にて形成される配線（１６）が接続されている（段落００３３）。
【０００９】
しかし、特許文献２は下部金属薄膜（８）、強誘電体薄膜（１０）及び上部金属薄膜（１２９の結晶性に専ら関心があり、キャパシターを還元ガスから保護することや、配線（１６）からの熱の散逸については無関心である。
【００１０】
本発明の幾つかの態様によれば、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理に鑑み、キャパシターを還元ガスから保護し、しかも焦電型検出素子から熱が散逸することを抑制して高い検出特性を実現できる焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る焦電型検出器は、
第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とから成り、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、前記キャパシターを還元ガスから保護する第１還元ガスバリア膜と、を含む焦電型検出素子と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の前記第２面の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記支持部材は、前記キャパシターが搭載される搭載部材と、前記搭載部材に連結されたアーム部材とを含み、
前記第１還元ガスバリア膜は、前記搭載部材の第１外周縁と、前記キャパシターの第２外周縁との間に第３外周縁を有する孤立パターンで形成されていることを特徴とする。
【００１２】
ここで、キャパシターは、キャパシターの形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシターに侵入することを抑制する還元ガスバリア層に覆われている。キャパシターの焦電体（例えばＰＺＴ等）は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるが、第１還元ガスバリア膜によりキャパシターを保護できる。
【００１３】
また、キャパシターと、それを覆う第１還元ガスバリア膜とは、支持部材の搭載部上にて孤立パターンとして形成されるので、第１還元ガスバリア膜を支持部材の全面に形成するものに比べて、赤外線検出素子の熱容量が小さくなり、熱分離性も向上する。
【００１４】
本発明の一態様では、前記第１還元ガスバリア膜は、ＳｉＮよりも熱伝達率の小さい材料にて形成することができる。つまり、第１還元ガスバリア膜は、強誘電体メモリに用いられる同機能の膜（代表的にはＳｉＮ）よりも熱伝達率の小さい材料にて形成することができる。こうすると、キャパシターの熱が、キャパシターと接触する第１還元ガスバリア膜を介して外部に散逸することを抑制できる。
【００１５】
熱伝達率の小さい第１還元ガスバリア膜とし、金属酸化物例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を挙げることができる。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫであり、ＳｉＮの熱伝導率７０Ｗ／ｍＫよりも格段に低い。しかも、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）はＳｉＮと比較して還元ガスバリア性例えば水素バリア性が高い点でも優れている。水素バリア性が高い酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を第１還元ガスバリア膜として用いれば、ＳｉＮで形成する場合よりも膜厚を薄くできる。よって、赤外線検出素子の熱容量を小さくできる。
【００１６】
本発明の一態様では、前記第１還元ガスバリア膜は、前記キャパシターに接する第１層膜と、前記第１層膜に積層される第２層膜とを含み、前記第１層膜は前記第２層膜よりも膜密度を低くすることができる。
【００１７】
こうすると、膜密度の低い第１層膜の熱伝導率を、膜密度の厚い第２層膜よりも低くできる。キャパシターに接触する側の第１層膜２４２の熱伝導率を低くすることで、赤外線検出素子の熱分離性が向上する。なお、膜密度の低い第１層膜は、還元ガスバリア性も低くなるが、第１層膜を覆う第２層膜の膜密度が高いので、第１還元ガスバリア膜としての還元ガスバリア性を確保できる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記支持部材は、前記第２面を形成する第１層部材と、前記第１層部材よりも前記第１面側にて前記第１層部材に積層される第２層部材を含み、前記第２層部材は、還元ガスバリア性を有することができる。
【００１９】
こうすると、第１還元ガスバリア膜では保護できない、キャパシターの下方側からの還元ガスの侵入を、支持部材の第２層部材にて抑制することができる。
【００２０】
このように、第１還元ガスバリア膜を、キャパシター２３０と配線２２４との間の層間絶縁膜として機能させることができる。この際、第１還元ガスバリア膜２４０にはコンタクトホール２５４が形成され、この領域にて還元ガスバリア性は担保できなくなる。そこで、コンタクトホールに充填されるプラグとして、還元ガスバリア性を有する材料を用い、第１還元ガスバリア膜とプラグとによりキャパシターを保護できる。
【００２１】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、前記キャパシターの頂面を覆う前記第１還元ガスバリア膜に形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホールに配置されて第２電極に接続されるプラグと、前記プラグに接続される配線層とをさらに有し、前記プラグは、還元ガスバリア性を有する材料にて形成することができる。
【００２２】
このように、第１還元ガスバリア膜を、キャパシターと配線との間の層間絶縁膜として機能させることができる。この際、第１還元ガスバリア膜にはコンタクトホールが形成され、この領域にて還元ガスバリア性は担保できなくなる。そこで、コンタクトホールに充填されるプラグとして、還元ガスバリア性を有する材料を用い、第１還元ガスバリア膜とプラグとによりキャパシターを保護できる。
【００２３】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、前記第１還元ガスバリア膜を覆う層間絶縁膜と、前記キャパシターの頂面を覆う前記第１還元ガスバリア膜及び前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、前記コンタクトホールに配置されて前記第２電極に接続されるプラグと、前記プラグに接続される配線層とをさらに有することができる。
【００２４】
このように、第１還元ガスバリア膜とは別個に層間絶縁膜を設けることができる。一般に、層間絶縁膜の原料ガス（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。キャパシターの周囲に設けた還元ガスバリア層は、この層間絶縁膜の形成中に発生する還元ガスからもキャパシターを保護することができる。また、層間絶縁膜を設けると、層間絶縁膜上の配線層をパターンエッチングする際に、その下層の還元ガスバリア層がエッチングされてバリア性が低下することを防止できる。また、層間絶縁膜は、同じ絶縁膜である支持部よりも含有水分を少なくし、または水素含有率を低くすることができる。こうすると、層間絶縁膜が形成された後に高温に晒されても、層間絶縁膜からの還元ガスの発生を抑制できる。
【００２５】
ここで、前記層間絶縁膜は、前記載置部材の第１外周縁と前記第１還元ガスバリア膜の前記第３外周縁との間に第４外周縁を有する孤立パターンに形成することができる。こうして、層間絶縁膜を設ける場合でも、赤外線検出素子の熱容量を小さくし、熱分離性を向上させることができる。
【００２６】
本発明の一態様では、前記層間絶縁膜は、前記支持部よりも水素含有率を小さくすることができる。層間絶縁膜の形成後にアニーリング等によって脱水処理することで、脱水処理されない他の絶縁膜である支持部よりも、層間絶縁膜を低水分膜とすることができる。こうすると、第１還元ガスバリア膜の近傍での還元ガスの発生を抑制することができ、層間絶縁膜形成後にキャパシターが高温に晒されても、焦電材料は酸素欠損することを低減できる。
【００２７】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、前記層間絶縁膜よりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜をさらに有し、前記層間絶縁膜は、前記光吸収膜が吸収する波長帯域に光吸収特性を有することができる。層間絶縁膜が光吸収膜として機能することで、焦電型検出器の感度が向上する。
【００２８】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、前記キャパシターよりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜と、前記キャパシター及び前記光吸収膜を覆って設けられた第２還元ガスバリア膜とをさらに有することができる。こうすると、第１，第２還元ガスバリア膜によりバリア性がさらに向上する。
【００２９】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、前記キャパシターよりも光入射方向の上流側に設けられた光吸収膜と、前記キャパシター及び前記光吸収膜を覆って設けられた第２還元ガスバリア膜とをさらに有し、前記支持部材は、前記キャパシターの周辺に沿って前記第１層部材が孤立状にパターニングされて、前記第２層部材が前記キャパシターの周辺に沿って露出され、前記第２還元ガスバリア膜は、前記キャパシターから前記第２層部材の露出面に至る領域を覆うことができる。
【００３０】
こうすると、キャパシターの下方側を、支持部材の第２層部材と第２還元ガスバリア膜とで包囲することができ、バリア性がさらに向上する。
【００３１】
本発明の他の態様に係る焦電型検出装置は、上述した焦電型検出器が二軸方向に沿って二次元配置して構成される。この焦電型検出装置は、各セルの焦電型検出器にて検出感度が高められるので、明瞭な光（温度）分布画像を提供できる。
【００３２】
本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、上述した焦電型検出器または焦電型検出装置を有し、１セル分または複数セルの焦電型検出器をセンサーとして用いることで、光（温度）分布画像を出力するサーモグラフィー、車載用ナイトビジョンまたは監視カメラの他、物体の物理情報の解析（測定）を行う物体の解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などに最適である。また、焦電型検出器または焦電型検出装置、あるいはそれらを有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサーなどにも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る赤外線検出素子の基本構造を示す図である。
【図２】図２（Ａ）（Ｂ）は、第１還元ガスバリア膜を層間絶縁膜として兼用した赤外線検出素子の基本構造を示す図である。
【図３】図３（Ａ）（Ｂ）は、第１還元ガスバリア膜及び層間絶縁膜を有する赤外線検出素子の基本構造を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の概略平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の１セル分の焦電型検出器の概略断面図である。
【図６】犠牲層上に形成される支持部材及び赤外線検出素子を示す製造工程の概略断面図である。
【図７】配線プラグ付近の還元ガスバリア性を強化した変形例を示す概略断面図である。
【図８】焦電型赤外線検出器のキャパシター構造を説明するための概略断面図である。
【図９】支持部材の第２層部材と第２還元ガスバリア膜とでキャパシター下方のバリア性をさらに向上させた焦電型赤外線検出器の概略断面図である。
【図１０】焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器のブロック図である。
【図１１】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は焦電型検出器を二次元配置した焦電型検出装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
１．焦電型赤外線検出装置
支持部材２１０及びそれに搭載される焦電型検出素子２２０を各セルがそれぞれ備えた複数セルの焦電型赤外線検出器２００が、二軸方向例えば直交二軸方向に配列された焦電型赤外線検出装置（広義には焦電型検出装置）を、図４に示す。なお、１セル分のみの焦電型赤外線検出器にて焦電型赤外線検出装置が構成されても良い。図４において、基部（固定部ともいう）１００から複数のポスト１０４が立設され、例えば２本のポスト（支持部）１０４に支持された１セル分の焦電型赤外線検出器２００が、直交二軸方向に配列されている。１セル分の焦電型赤外線検出器２００が占める領域は、例えば３０×３０μｍである。
【００３５】
図４に示すように、焦電型赤外線検出器２００は、２本のポスト（支持部）１０４に連結された支持部材（メンブレン）２１０と、赤外線検出素子（広義には焦電型検出素子）２２０と、を含んでいる。１セル分の焦電型赤外線検出素子２２０が占める領域は、例えば１０×１０μｍである。
【００３６】
１セル分の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、焦電型赤外線検出器２００の下方には空洞部１０２（図４参照）が形成され、平面視で焦電型赤外線検出器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セル分の焦電型赤外線検出器２００は、基部１００や他のセルの焦電型赤外線検出器２００から熱的に分離されている。
【００３７】
支持部材２１０は、赤外線検出素子２２０を搭載して支持する搭載部（搭載部材）２１０Ａと、搭載部２１０Ａに連結された２本のアーム（アーム部材）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、赤外線検出素子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。
【００３８】
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には赤外線検出素子２２０に接続された第１電極（下部電極）配線層２２２及び第２電極（上部電極）配線層２２４が示されている。第１，第２電極配線層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内の回路に接続される。第１，第２電極配線層２２２，２２４も、赤外線検出素子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。
【００３９】
２．焦電型赤外線検出素子と支持部材の基本構造
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る赤外線検出素子２２０の基本構造を示し、支持部材２１０と赤外線検出素子２２０とが示されている。赤外線検出素子２２０は、第１電極（下部電極）２３４と、第２電極（上部電極）２３６と、それらの間に配置された焦電材料２３２とから成り、温度に基づいて分極量が変化するキャパシター２３０を有する。赤外線検出素子２２０はさらに、キャパシター２３０を還元ガスから保護する第１還元ガスバリア膜２４０を有する。
【００４０】
赤外線検出素子２２０を支持する支持部材２１０は、第１面２１１Ａと、第１面２１１Ａに対向する第２面２１１Ｂとを含む。支持部材２１０は、搭載部２１０Ａの第１面２１１Ａに赤外線検出素子２２０を搭載している。支持部材２１０の第２面２１１Ｂは、空洞部１０２に臨んで配置されている。
【００４１】
第１還元ガスバリア膜２４０は、搭載部２１０Ａの第１外周縁Ｐ１と、キャパシター２３０の第２外周縁Ｐ２との間に第３外周縁Ｐ３を有する孤立パターンで形成されている。
【００４２】
ここで、キャパシター２３０は、キャパシター２３０の形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシター２３０に侵入することを抑制する第１還元ガスバリア膜２４０に覆われている。キャパシター２３０の焦電体（例えばＰＺＴ等）２３２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるが、第１還元ガスバリア膜２４０によりキャパシター２３０を保護できる。
【００４３】
また、キャパシター２３０と、それを覆う第１還元ガスバリア膜２４０とは、図１（Ｂ）のように支持部材２１０の搭載部２１０Ａ上にて孤立パターンとして形成されるので、第１還元ガスバリア膜２４０を支持部材２１０の全面に形成するものに比べて、赤外線検出素子２２０の熱分離性が向上する。
【００４４】
第１還元ガスバリア膜は、強誘電体メモリに同機能の膜として用いられるＳｉＮよりも熱伝達率の小さい材料にて形成することができる。こうすると、キャパシター２３０の熱が、キャパシター２３０と接触する第１還元ガスバリア膜２４０を介して外部に散逸することを抑制できる。
【００４５】
熱伝達率の小さい第１還元ガスバリア膜２４０として、金属酸化物例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を挙げることができる。酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫであり、ＳｉＮの熱伝導率７０Ｗ／ｍＫよりも格段に低い。しかも、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）はＳｉＮと比較して還元ガスバリア性例えば水素バリア性が高い点でも優れている。水素バリア性が高い酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を第１還元ガスバリア膜２４０として用いれば、ＳｉＮで形成する場合よりも膜厚を薄くできる。例えば、ＳｉＮ膜で水素ガスバリア性を高めようとすると膜厚２００ｎｍを要するが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜では膜厚６０ｎｍで足りる。よって、赤外線検出素子２２０の熱容量を小さくできる。
【００４６】
図１（Ａ）にて拡大して示すように、第１還元ガスバリア膜２４０は、キャパシター２３０に接する第１層膜２４２と、第１層膜２４２に積層される第２層膜２４４とを含むことができる。さらに、第１層膜２４２は第２層膜２４４よりも膜密度を低くすることができる。
【００４７】
こうすると、膜密度の低い第１層膜２４２の熱伝導率を、膜密度の厚い第２層膜２４４よりも低くできる。キャパシター２３０に接触する側の第１層膜２４２の熱伝導率を低くすることで、赤外線検出素子２２０の熱分離性が向上する。
【００４８】
膜密度の低い第１層膜２４２は、還元ガスバリア性も低くなるが、第１層膜２４２を覆う第２層膜２４４の膜密度が高いので、第１還元ガスバリア膜２４０としての還元ガスバリア性を確保できる。
【００４９】
図１（Ａ）にて拡大して示すように、支持部材２１０は、第１面２１１Ａを形成する第１層部材２１２と、第１層部材２１２よりも第２面２１１Ｂ側にて第１層部材２１２に積層される第２層部材２１４を含むことができる。第２層部材２１４は、還元ガスバリア性を有することができる。
【００５０】
こうすると、第１還元ガスバリア膜２４０では保護できない、キャパシター２３０の下方側からの還元ガスの侵入を、支持部材２１０の第２層部材２１４にて抑制することができる。なお、支持部材２１０はさらに第３層部材２１６を有することができるが、この点については後述する。
【００５１】
図２に示すように、赤外線検出素子２２０は、キャパシター２３０の頂面を覆う第１還元ガスバリア膜２４０に形成されたコンタクトホール２５４と、コンタクトホール２５４に配置されて第２電極に接続されるプラグ２２８と、プラグ２２８に接続される配線層２２４とをさらに有することができる。プラグ２２８は、還元ガスバリア性を有する材料にて形成することができる。
【００５２】
このように、第１還元ガスバリア膜２４０を、キャパシター２３０と配線２２４との間の層間絶縁膜として機能させることができる。この際、第１還元ガスバリア膜２４０にはコンタクトホール２５４が形成され、この領域にて還元ガスバリア性は担保できなくなる。そこで、コンタクトホール２５４に充填されるプラグ２２８として、還元ガスバリア性を有する材料を用い、第１還元ガスバリア膜２４０とプラグ２２８とによりキャパシター２３０を保護できる。
【００５３】
図２とは異なる構造を示す図３において、赤外線検出素子２２０は、第１還元ガスバリア膜２４０を覆う層間絶縁膜２５０と、キャパシター２３０の頂面を覆う第１還元ガスバリア膜２４０及び層間絶縁膜２５０に形成されたコンタクトホール２５４と、コンタクトホール２５４に配置されて第２電極２３６に接続されるプラグ２２８とをさらに有することができる。
【００５４】
図３では、図２とは異なり、第１還元ガスバリア膜２４０とは別個に層間絶縁膜２５０を設けている。この場合、層間絶縁膜２５０は、搭載部２１０Ａの第１外周縁Ｐ１と第１還元ガスバリア膜２４０の第３外周縁Ｐ３との間に第４外周縁Ｐ４を有する孤立パターンに形成することができる。こうして、層間絶縁膜２５０を設ける場合でも、赤外線検出素子２２０の熱容量を小さくし、熱分離性を向上させることができる。
また、層間絶縁膜２５０は、同じ絶縁膜であるポスト（支持部）１０４（図４参照）よりも水素含有率を小さくすることができる。こうすると、層間絶縁膜２５０が形成された後に高温に晒されても、層間絶縁膜２５０からの還元ガスの発生を抑制できる。なお、層間絶縁膜２５０は、赤外線吸収膜（光吸収膜）としても機能させることができる。この場合、層間絶縁膜２５０は、後述する赤外線吸収体（光吸収膜）２７０が吸収する波長帯域に光吸収特性を有する。こうして、光吸収特性を向上させることで、赤外線（光）検出精度を高めることができる。
【００５５】
３．熱分離された焦電型検出器の課題とその対策
赤外線検出素子２２０は、第１，第２電極配線層２２２，２２４や、第１，第２電極配線層２２２，２２４と第１，第２電極２３４，２３６とを接続する第１，第２プラグ２２６，２２８（図５参照）が、熱伝導路として機能してしまう課題がある。
【００５６】
つまり、焦電型キャパシター２３０を駆動するには第１，第２電極配線層２２２，２２４及び第１，第２プラグ２２６，２２８は不可欠である一方で、キャパシター２３０の熱が第１，第２電極配線層２２２，２２４及び第１，第２プラグ２２６，２２８から放熱されてしまう。
【００５７】
そこで、本実施形態では、第１，第２電極配線層２２２，２２４の材料や、第１，第２プラグ２２６，２２８の少なくとも一部を形成する材料の熱伝導率を、第１，第２プラグ２２６，２２８と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）の熱伝導率よりも低くしている。
【００５８】
第１，第２電極２３４，２３６の材料の熱伝導率は、例えばプラチナ（Ｐｔ）は７１．６Ｗ／ｍＫであり、イリジウム（Ｉｒ）は１４７Ｗ／ｍＫである。一方、一般の配線材料であるアルミニウム（Ａｌ）は２３７Ｗ／ｍＫ、銅（Ｃｕ）は４０３Ｗ／ｍＫと、熱伝導率が第１，第２電極２３４，２３６高くなるのが通常である。
【００５９】
本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料、例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率の低い材料として、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）により、第１，第２電極配線層２２２，２２４や、第１，第２プラグ２２６，２２８の少なくとも一部を形成している。例えば窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫであり、チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）の熱伝導率は５〜１０Ｗ／ｍＫであり、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料である例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率が充分に低い。
【００６０】
こうすると、キャパシター２３０の駆動に不可欠な第１，第２電極配線２２２，２２４及び第１，第２プラグ２２６，２２８を介して、焦電体２３２の熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子２２０の熱分離性が向上する。
【００６１】
４．焦電型赤外線検出器の概要
以下、本実施形態の焦電型赤外線検出器２００をより具体的に説明する。図５は、焦電型赤外線検出器２００の全体を示す断面図である。また、図６は、製造工程途中の焦電型赤外線検出器２００の部分断面図である。図６では、図５の空洞部１０２が犠牲層１５０により埋め込まれている。この犠牲層１５０は、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程前から形成工程後まで存在しており、焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
【００６２】
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上の絶縁膜（例えばＳｉＯ２）にて形成されるスペーサー層１２０とを含んでいる。ポスト（支持部）１０４は、スペーサー層１２０をエッチングすることで形成され、例えばＳｉＯ２にて形成されている。ポスト（支持部）１０４には、第１，第２電極配線層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、シリコン基板１１０上に設けられる行選択回路（行ドライバー）か、または列線を介して検出器からのデータを読み出す読み出し回路に接続される。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。図４に示す開口部１０２Ａは、支持部材２１０をパターンエッチングすることで形成される。
【００６３】
支持部材２１０の第１面２１１Ａ上に搭載される赤外線検出素子２２０は、キャパシター２３０を含んでいる。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第１電極（下部電極）２３４と、焦電体２３２の上面に接続される第２電極（上部電極）２３６とを含んでいる。第１電極２３４は、支持部材２１０の第１層部材（例えばＳｉＯ２支持層）２１２（図６参照）との密着性を高める密着層２３４Ｄを含むことができる。
【００６４】
キャパシター２３０は、キャパシター２３０の形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシター２３０に侵入することを抑制する第１還元ガスバリア膜２４０に覆われている。キャパシター２３０の焦電体（例えばＰＺＴ等）２３２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるからである。
【００６５】
第１還元ガスバリア膜２４０は、図６に示すように、第１バリア層（第１層膜）２４２と第２バリア層（第２層膜）２４４とを含むことができる。第１バリア層２４２は、金属酸化物例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３をスパッタ法により成膜して形成することができる。スパッタ法では還元ガスが用いられないので、キャパシター２３０が還元されることはない。第２バリア層２４４は、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を例えば原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ:Atomic Layer Chemical Vapor Deposition）法により成膜して形成すことができる。通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は還元ガスを用いるが、第１層バリア層２４２によりキャパシター２３０は還元ガスから隔離される。
【００６６】
ここで、第１還元ガスバリア膜２４０のトータル膜厚は５０〜７０ｎｍ、例えば６０ｎｍとする。このとき、ＣＶＤ法で形成される第１バリア層２４２の膜厚は原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層２４４よりも厚く、３５〜６５ｎｍ例えば４０ｎｍとなる。これに対して、原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層２４４の膜厚は薄くでき、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を５〜３０ｎｍ例えば２０ｎｍで成膜して形成される。原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法は、スパッタ法等と比較して、優れた埋め込み特性を有するため、微細化に対応することが可能となり、第１，第２バリア層２４２，２４４にて還元ガスバリア性を高めることができる。また、スパッタ法で成膜される第１バリア層２４２は第２バリア層２４４に比べて緻密ではないが、それが効を奏して伝熱率を下げる要因となるので、熱伝導率の低い第１バリア層２４２がキャパシター２３０と第２バリア層２４４間に介在することで、キャパシター２３０からの熱の散逸を防止できる。
【００６７】
第１還元ガスバリア膜２４０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。キャパシター２３０の周囲に設けた第１還元ガスバリア膜２４０は、この層間絶縁膜２５０の形成中に発生する還元ガスからキャパシター２３０を保護するものである。
【００６８】
層間絶縁膜２５０上に、図４及び図５にも示した第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４とが配置される。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。その際、第１還元ガスバリア膜２４０にも同様にコンタクトホールが形成される。第１コンタクトホール２５２に埋め込まれた第１プラグ２２６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プラグ２２８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。
【００６９】
ここで、層間絶縁膜２５０が存在しないと、第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４をパターンエッチングする際に、その下層の第１還元ガスバリア膜２４０の第２バリア層２４４がエッチングされて、バリア性が低下してしまう。層間絶縁膜２５０は、第１還元ガスバリア膜２４０のバリア性を確保する上でも、第１還元ガスバリア膜２４０上に形成することが好ましい。ただし、図２に示すように、第１還元ガスバリア膜２４０を層間絶縁膜として機能させても良い。
【００７０】
ここで、層間絶縁膜２５０は含有水分が少なく、あるいは水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜２５０はアニーリングにより脱ガス処理される。こうして、層間絶縁膜２５０の水素含有率または含水率は、第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆うパッシベーション膜２６０や、絶縁膜であるポスト（支持部）１０４よりも低くされる。こうすると、層間絶縁膜２５０が形成された後にキャパシター２３０が高温に晒されても、層間絶縁膜２５０からの還元ガスの発生を抑制できる。
【００７１】
なお、キャパシター２３０の頂面の第１還元ガスバリア膜２４０は、層間絶縁膜２５０の形成時にはコンタクトホールがなく閉じているので、層間絶縁膜２５０の形成中の還元ガスがキャパシター２３０に侵入することはない。しかし、第１還元ガスバリア膜２４０にコンタクトホールが形成された後は、バリア性が劣化する。なお、例えば第２コンタクトホール２５４は、第２電極（上部電極）２３６の面積の０．０３〜３％程度とすることができるが、バリア性の劣化は否めない。これを防止する一例として、例えば図６に示すように第１，第２プラグ２２６，２２８を複数層２２８Ａ，２２８Ｂ（図６では第２プラグ２２８のみ図示）とし、その第１層２２８Ａにバリアメタル層を採用している。第１層２２８Ａのバリアメタルにより還元ガスバリア性が担保される。第１層２２８Ａのバリアメタルは、チタンＴｉのように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライドＴｉＡｌＮを採用できる。なお、コンタクトホールからの還元ガスの侵入を絶つ方法として、図７に示すように、少なくとも第２プラグ２２８を包囲して還元性ガスバリア膜２９０を増設しても良い。この還元性ガスバリア膜２９０は、第２プラグ２２８のバリアメタル２２８Ａを併用しても良いし、バリアメタル２２８Ａを排除しても良い。なお、還元性ガスバリア膜２９０は、第１プラグ２２６を被覆しても良い。
【００７２】
第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆って、ＳｉＯ２またはＳｉＮのパッシベーション膜２６０が設けられている。少なくともキャパシター２３０の上方には、パッシベーション膜２６０上に赤外線吸収体（広義には光吸収部材）２７０が設けられている。パッシベーション膜２６０もＳｉＯ２またはＳｉＮにて形成されるが、赤外線吸収体２７０のパターンエッチングの必要上、下層のパッシベーション膜２６０とはエッチング選択比が大きい異種材料とすることが好ましい。この赤外線吸収体２７０に赤外線が図５の矢印方向から入射され、赤外線吸収体２７０は吸収した赤外線量に応じて発熱する。その熱が焦電体２３２に伝熱されることで、キャパシター２３０の自発分極量が熱によって変化し、自発分極による電荷を検出することで赤外線を検出できる。なお、層間絶縁膜２５０も赤外線吸収体として機能させることができる。
【００７３】
パッシベーション膜２６０や赤外線吸収体２７０のＣＶＤ形成時に還元ガスが発生しても、キャパシター２３０は第１還元ガスバリア膜２４０及び第１，第２プラグ２２６，２２８中のバリアメタルにより保護される。
【００７４】
この赤外線吸収体２７０を含む赤外線検出器２００の外表面を覆って、第２還元ガスバリア膜２８０が設けられている。この第２還元ガスバリア層２８０は、赤外線吸収体２７０に入射する赤外線（波長帯域は８〜１４μｍ）の透過率を高くするために、例えば第１還元ガスバリア膜２４０よりも薄肉に形成される必要がある。このために、原子の大きさレベルで膜厚が調整できる原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法が採用される。通常のＣＶＤ法では厚すぎて赤外線透過率が悪化してしまうからである。本実施形態では、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍの厚さで成膜して形成される。上述の通り、原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法は、スパッタ法等と比較して、優れた埋め込み特性を有するため、微細化に対応して原子レベルで緻密な膜を形成することが可能となり、薄くても還元ガスバリア性を高めることができる。
【００７５】
また、基部１００側では、空洞部１０２を規定する壁部、つまり空洞部１０２を規定する底壁１１０Ａと側壁１０４Ａには、焦電型赤外線検出器２００を製造する過程で空洞部１０２に埋め込まれていた犠牲層１５０（図６参照）を等方性エッチングする時のエッチングストップ膜１３０が形成されている。同様に、支持部材２１０の下面（犠牲層１５０の上面）にもエッチングストップ膜１４０が形成されている。本実施形態では、エッチングストップ膜１３０，１４０と同一材料により第２還元ガスバリア膜２８０を形成している。つまり、エッチングストップ膜１３０，１４０も還元ガスバリア性を有することになる。このエッチングストップ膜１３０，１４０も、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３が原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により膜厚２０〜５０ｎｍで成膜されて形成される。
【００７６】
エッチングストップ膜１３０が還元ガスバリア性を有することで、犠牲層１５０をフッ酸により還元雰囲気で等方性エッチングしたとき、支持部材２１０を透過してキャパシター２３０に還元ガスが侵入することを抑制できる。また、基部１００を覆うエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有することで、基部１００内に配置される回路のトランジスタや配線が還元されて劣化することを抑制できる。
【００７７】
５．支持部材の構造
図５に示すように、下層から上層に向う第１方向Ｄ１に沿って、基部１００上に、支持部１０４、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０が積層されている。支持部材２１０は、第１面２１１Ａ側に密着層２３４Ｄを介して焦電型赤外線検出素子２２０を搭載し、第２面２１１Ｂ側は空洞部１０２に面している。なお、密着層２３４Ｄは、焦電型赤外線検出素子２２０の一部（最下層）である。
【００７８】
支持部材２１０は、図７に示すように、少なくとも密着層２３４Ｄと接する第１面側の第１層部材２１２を絶縁層例えばＳｉＯ２支持層としている。このＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、図５に示す第１方向Ｄ１とは逆方向を第２方向Ｄ２としたとき、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４より水素含有率が小さい。これはＣＶＤ膜成膜時にＯ２流量を通常の層間絶縁膜ＣＶＤ時よりも多くして水素や水分の膜中含有量を低減することにより得られる。こうして、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、水素含有率が他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４よりも低い低水分膜となる。
【００７９】
密着層２３４Ｄと接する支持部材２１０の最上層のＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２の水素含有率が小さいと、焦電体２３２の形成後に熱処理により高温に晒されても、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２自体から還元ガス（水素、水蒸気）が発生することを抑制できる。こうして、キャパシター２３０中の焦電体２３２に対して、そのキャパシター２３０の直下の下方（支持部材２１０側）から侵入する還元種を抑制することができ、焦電体２３２が酸素欠損することを抑制できる。
【００８０】
ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るが、キャパシター２３０から離れているので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも影響度は少ない。ただし、ポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する支持部材２１０中に、還元ガスバリア性のある膜を形成しておくことが好ましい。この点も含め、支持部材２１０のより具体的構造について以下に説明する。
【００８１】
支持部材２１０は、図５に示す第２方向Ｄ２に沿って、図６に示すように、上述したＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２と、中間層（第２層部材）２１４と、他のＳｉＯ２層（第３層部材）２１６とを積層して形成することができる。
【００８２】
つまり、本実施形態では、単一材料では反りが生じてしまう支持部材２１０を、複数の異種材料を積層することで形成している。具体的には、第１，第３層部材２１２，２１６を酸化膜（ＳｉＯ２）とし、中間層である第２層部材２１４を窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）で形成することができる。
【００８３】
例えば第１層部材２１２及び第３層部材２１６に生ずる例えば圧縮残留応力と、第２層部材２１４に生ずる引張残留応力とを互いに相殺する方向に作用させる。これにより、支持部材２１０全体としての残留応力をさらに低減するか消滅させることができる。特に、第２層部材２１４の窒化膜が有する強い残留応力を、上下２層の酸化膜である第１，第３層部材２１２，２１６の逆向きの残留応力にて相殺するように作用させて、支持部材２１０に反りを生じさせる応力を低減できる。支持部材２１０を、密着層２３４Ｄと接する酸化膜（ＳｉＯ２）と、窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）との二層で形成しても、反りを抑制する効果がある。なお、支持部材２１０を、例えば特願２０１０−１０９０３５に開示された方法により形成すれば反りの発生を防止できるので、支持部材２１０は必ずしも積層構造でなくてもよく、例えばＳｉＯ２層等の絶縁層の単層にて形成しても良い。
【００８４】
ここで、第２層部材２１４を形成する窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）は、還元ガスバリア性を有する。これにより、キャパシター２３０の焦電体２３２に支持部材２１０側から侵入する還元性阻害要因をブロックする機能を、支持部材２１０自体に持たせることができる。このため、第２層部材２１４よりも、図５の第２方向Ｄ２に位置する第３層部材２１６が、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも水素含有率が多い他のＳｉＯ２層であっても、第３層部材２１６中の還元種（水素、水蒸気）が焦電体２３２に侵入することを、還元ガスバリア性を有する第２層部材２１４により抑制することができる。
【００８５】
６．キャパシターの構造
６．１．熱コンダクタンス
図８は、本実施形態の要部を説明するための概略断面図である。上述した通り、キャパシター２３０は、第１電極（下部電極）２３４と第２電極（上部電極）２３６との間に焦電体２３２を含む。このキャパシター２３０は、入射された赤外線の光量（温度）によって焦電体２３２の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して赤外線を検出できる。本実施形態では、入射された赤外線が赤外線吸収体２７０にて吸収されて赤外線吸収体２７０が発熱し、赤外線吸収体２７０と焦電体２３２との間にある固体熱伝導路を介して、赤外線吸収体２７０の発熱が伝達される。
【００８６】
本実施形態のキャパシター２３０では、支持部材２１０と接する第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１を、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２よりも小さくしている。こうすると、キャパシター２３０は、赤外線に起因した熱が第２電極（上部電極）２３６を介して焦電体２３２に伝達されやすく、しかも、焦電体２３２の熱が第１電極（下部電極）２３４を介して支持部材２１０に逃げ難くなり、赤外線検出素子２２０の信号感度が向上する。しかも、第２電極２３６に電気的に接続される第２電極配線層２２４の熱伝導率も上述のように低いので、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性は向上する。
【００８７】
上述した特性を有するキャパシター２３０の構造を、図８を参照してさらに詳細に説明する。先ず、第１電極（下部電極）２３４の厚さＴ１は、第２電極（上部電極）２３６よりも厚い（Ｔ１＞Ｔ２）である。第１電極（下部電極）２３４の熱伝導率をλ１とすると、第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１は、Ｇ１＝λ１／Ｔ１となる。第２電極（上部電極）２３６の熱伝導率をλ２としたとき、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２は、Ｇ２＝λ２／Ｔ２となる。
【００８８】
熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とするためには、例えば第１，第２電極２３４，２３６の材質を例えば共に白金ＰｔまたはイリジウムＩｒ等の同一の単一材料とすれば、λ１＝λ２となり、図８からＴ１＞Ｔ２であるのでＧ１＜Ｇ２の関係を満足できる。
【００８９】
そこで先ず、第１，第２電極２３４，２３６の各々を、それぞれ同一材料にて形成することについて考察する。キャパシター２３０は、焦電体２３２の結晶方向を揃えるために、焦電体２３２が形成される下層の第１電極２３４との界面の結晶格子レベルを整合させる必要がある。つまり、第１電極２３４は結晶のシード層としての機能を有するが、白金Ｐｔは自己配向性が強いので、第１電極２３４として好ましい。イリジウムＩｒもシード層材料として好適である。
【００９０】
また、第２電極（上部電極）２３６は、焦電体２３２の結晶性を崩さずに、第１電極２３４、焦電体２３２から第２電極２３６に至るまで結晶配向が連続的につながることが好ましい。そのため、第２電極２３６は第１電極２３４と同一材料にて形成することが好ましい。
【００９１】
このように、第２電極２３６を第１電極２３４と同一材料例えばＰｔまたはＩｒ等の金属にて形成すると、第２電極２３６の上面を反射面とすることができる。この場合、図８に示すように、赤外線吸収体２７０の頂面から第２電極２３６の頂面までの距離Ｌをλ／４（λは赤外線の検出波長）とすると良い。こうすると、赤外線吸収体２７０の頂面と第２電極２３６の頂面との間で、検出波長λの赤外線が多重反射されるので、検出波長λの赤外線を赤外線吸収体２７０にて効率よく吸収できる。
【００９２】
６．２．電極多層構造
次に、図８に示す本実施形態のキャパシター２３０の構造について説明する。図８に示すキャパシター２３０は、焦電体２３２、第１電極２３４及び第２電極２３６の結晶配向は、その優先配向方位が例えば（１１１）面方位で揃えられている。（１１１）面方位に優先配向されることで、他の面方位に（１１１）配向の配向率が例えば９０％以上に制御される。焦電係数を大きくするには（１１１）配向よりもむしろ（１００）配向などが好ましいが、印加電界方向に対して分極を制御しやくするために（１１１）配向としている。ただし、優先配向方位はこれに限定されない。
【００９３】
第１電極２３４は、支持部材２１０から順に、第１電極２３４を例えば（１１１）面に優先配向するように配向制御する配向制御層（例えばＩｒ）２３４Ａと、第１還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３４Ｂと、優先配向のシード層（例えばＰｔ）２３４Ｃとを含むことができる。
【００９４】
第２電極２３６は、焦電体２３２側から順に、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層（例えばＰｔ）２３６Ａと、第２還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３６Ｂと、第２電極２３６に接続される第２プラグ２２８との接合面を低抵抗化する低抵抗化層（例えばＩｒ）２３６Ｃとを含むことができる。
【００９５】
本実施形態にてキャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６を多層構造とした理由は、熱容量の小さい赤外線検出素子２２０でありながら、能力を低めずに低ダメージで加工して界面での結晶格子レベルを整合させ、しかも、キャパシター２３０の周囲が製造時または使用時に還元雰囲気となっても焦電体（酸化物）２３２を還元ガスから隔離することにある。
【００９６】
焦電体２３２は例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３の総称：チタン酸ジルコン酸鉛）またはＰＺＴＮ（ＰＺＴにＮｂを添加したものの総称）等を例えば（１１１）方位で優先配向させて結晶成長させている。ＰＺＴＮを用いると、薄膜になっても還元されにくく酸化欠損を抑制できる点で好ましい。焦電体２３２を配向結晶化させるために、焦電体２３２の下層の第１電極２３４の形成段階から配向結晶化させている。
【００９７】
このために、下部電極２３４には配向制御層として機能するＩｒ層２３４Ａがスパッタ法で形成される。なお、図８に示すように、配向制御層２３４Ａの下に密着層２３４Ｄとしてたとえばチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）層または窒化チタン（ＴｉＮ）層を形成すると良い。支持部材２１０の最上層であるＳｉＯ２支持層（第１層部材９２１２のＳｉＯ２との密着性を確保できるからである。この種の密着層２３４Ｄとしてチタン（Ｔｉ）も適用可能であるが、チタン（Ｔｉ）のように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の方が好ましい。
【００９８】
また、密着層２３４Ｄの下層に位置する支持部材２１０の第１層部材２１２をＳｉＯ２で形成するとき、該ＳｉＯ２層の前記第１電極と接する密着層側の表面ラフネスＲａは３０ｎｍ未満とすることが好ましい。こうすると、支持部材２１０がキャパシター２３０を搭載する表面の平坦性を確保できるからである。もし、配向制御層２３４Ａが形成される面が粗面であれば、結晶成長中に粗面の凹凸が反映されてしまうから好ましくない。
【００９９】
この密着層２３４Ｄは、還元ガスバリア性を有することができる。チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）は、還元ガスバリア性を有する。よって、支持部材のＳｉＯ２支持層から還元性ガスが漏れたとしても、還元ガスバリア性の密着層２３４Ｄによって還元性ガスがキャパシター２３０に侵入することを阻止できる。
【０１００】
密着層２３４Ｄの熱伝導率は第１電極２３４を形成する金属材料の熱伝導率よりも小さくすることができる。こうすると、キャパシター２３０の熱が密着層２３４Ｄを介して支持部材２１０側に逃げにくくなり、焦電体２３２での温度変化に基づく信号精度を高めることができる。上述の通り、ＳｉＯ２支持層２１２との密着性が良好な密着性２３４Ｄはチタン（Ｔｉ）系とすることができ、チタン（Ｔｉ）の熱伝導率は２１．９（Ｗ／ｍＫ）と、第１電極２３２に好適な金属例えば白金（Ｐｔ）の熱伝導率７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）やイリジウム（Ｉｒ）の熱伝達率１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも格段に小さく、チタンの窒化物であるチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は、窒素／チタンの混合率に応じてさらに低くなる。
【０１０１】
密着層２３４Ｄの水分解触媒活性度は、第１電極２３４の他の材料の水分解触媒活性度よりも低いことが好ましい。密着層２３４Ｄが、水分解触媒活性度例えば水分と反応して水素を発生させる触媒活性度が低ければ、下層の層間絶縁膜中や表面のＯＨ基や吸着水との反応によって還元ガスが発生することを抑制できる。
【０１０２】
第１電極２３４中にて還元ガスバリア層として機能するＩｒＯｘ層２３４Ｂは、キャパシター２３０の下方からの還元性の阻害因子から焦電体２３２を隔離するために、還元ガスバリア性を呈する支持部材２１０の第２層部材（例えばＳｉ３Ｎ４）及び支持部材２１０のエッチングストップ膜（例えばＡｌ２Ｏ３）１４０と共に用いられる。例えば焦電体（セラミック）２３２の焼成時や他のアニール工程での基部１００からの脱ガスや、犠牲層１５０の等方性エッチング工程に用いる還元ガスが、還元性阻害因子となる。
【０１０３】
なお、焦電体２３２の焼成工程中など、高温処理時にはキャパシター２３０内部で蒸発気体が生成されることがあるが、その蒸発気体の逃げ道が、支持部材２１０の第１層部材２１２にて確保される。つまり、キャパシター２３０内部で発生する蒸発気体を逃がすには、第１層部材２１２にはガスバリア性を備えず、第２層部材２１４にガスバリア性を備える方が良い。
【０１０４】
また、ＩｒＯｘ層２３４Ｂは、それ自体の結晶性は少ないが、Ｉｒ層２３４Ａとは金属−金属酸化物の関係となって相性が良いので、Ｉｒ層２３４Ａと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０５】
第１電極２３４中にてシード層として機能するＰｔ層２３４Ｃが、焦電体２３２の優先配向のシード層となり、（１１１）配向される。本実施形態では、Ｐｔ層２３４Ｃは二層構造となっている。第１層目のＰｔ層で（１１１）配向の基礎をつくり、第２層目のＰｔ層で表面にマイクロラフネスを形成して、焦電体２３２の優先配向のシード層として機能させる。焦電体２３２は、シード層２３４Ｃにならつて（１１１）配向される。
【０１０６】
第２電極２３６では、スパッタ法で成膜されるとは物理的に界面が荒れ、トラップサイトが生じて特性が劣化する虞があるので、第１電極２３４、焦電体２３２、第２電極２３６の結晶配向が連続的につながるように、結晶レベル格子整合の再構築を行なっている。
【０１０７】
第２電極２３６中のＰｔ層２３６Ａはスパッタ法で形成されるが、スパッタ直後で界面の結晶方向は不連続となる。そこで、その後にアニール処理してＰｔ層２３６Ａを再結晶化させている。つまり、Ｐｔ層２３６Ａは、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層として機能する。
【０１０８】
第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂは、キャパシター２３０の上方からの還元性劣化因子のバリアとして機能する。また、第２電極２３６中のＩｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂの抵抗値が大きいので、第２プラグ２２８との間の抵抗値を低抵抗化させるために用いられる。Ｉｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと金属酸化物−金属の関係で相性がよく、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０９】
このように、本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６は、焦電体２３２側から順に、Ｐｔ、ＩｒＯｘ、Ｉｒと多層に配置され、焦電体２３２を中心として、形成材料が対称配置されている。
【０１１０】
ただし、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、焦電体２３２を中心として非対称となっている。先ず、第１電極２３４のトータル厚さＴ１と、第２電極２３６のトータル厚さＴ２とは、上述したよりも関係（Ｔ１＞Ｔ２）を満足している。ここで、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱伝導率をλ１、λ２、λ３とし、各厚さをＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３とする。第２電極のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱伝導率は第１電極２３２と同じくλ１、λ２、λ３となり、その各厚さをＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３とする。
【０１１１】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱コンダクタンスをＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３とすると、Ｇ１１＝λ１／Ｔ１１、Ｇ１２＝λ２／Ｔ１２、Ｇ１３＝λ３／Ｃ１３となる。第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱コンダクタンスをＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３とすると、Ｇ２１＝λ１／Ｔ２１、Ｇ２２＝λ２／Ｔ２２、Ｇ１３＝λ３／Ｔ２３となる。
【０１１２】
第１電極２３４のトータル熱コンダクタンスＧ１は、１／Ｇ１＝（１／Ｇ１１）＋（１／Ｇ１２）＋（１／Ｇ１３）で表わされるので、
Ｇ１＝（Ｇ１１×Ｇ１２×Ｇ１３）／（Ｇ１１＋Ｇ１２＋Ｇ１３）…（１）
同様に、第２電極２３６のトータル熱コンダクタンスＧ２は、１／Ｇ２＝（１／Ｇ２１）＋（１／Ｇ２２）＋（１／Ｇ２３）で表わされるので、
Ｇ２＝（Ｇ２１×Ｇ２２×Ｇ２３）／（Ｇ２１＋Ｇ２２＋Ｇ２３）…（２）
となる。
【０１１３】
次に、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、Ｔ１１＋Ｔ１２＋Ｔ１３＝Ｔ１＞Ｔ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２＋Ｔ２３を満たす条件下でほぼ次の通りの関係である。
【０１１４】
Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃ      Ｔ１１：Ｔ２１＝１：０．７
ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂ  Ｔ１２：Ｔ２２＝０．３：１
Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａ    Ｔ１３：Ｔ２３＝３：１
このような膜厚関係とした理由は以下の通りである。まず、Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃについて言えば、第１電極２３４中のＩｒ層２３４Ａは配向制御層として機能するから、配向性を有するには所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６ＣのＩｒ層の目的は低抵抗化にあり、薄くするほど低抵抗化を実現できる。
【０１１５】
次に、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂについて言えば、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、第１還元性ガスバリア膜２４０、エッチングストップ膜兼第２還元性ガスバリア膜１４０，２８０）を併用しており、第１電極２３４のＩｒＯｘ層２３４Ｂは薄くしているが、第２電極２３６のＩｒＯｘ層２３６Ｂは第２プラグ２２８でのバリア性が低いことに備えて厚くしている。
【０１１６】
最後に、Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａに関して言えば、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃは焦電体２３２の優先配向を決定付けるシード層として機能するから所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａの目的は焦電体２３２の配向と整合する配向整合層として機能するので、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃよりも薄く形成しても良い。
【０１１７】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの肉厚比は、例えばＴ１１：Ｔ１２：Ｔ１３＝１０：３：１５とし、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの肉厚比は、例えばＴ２１：Ｔ２２：Ｔ２３＝７：１０：５とした。
【０１１８】
ここで、Ｐｔの熱伝達率λ３＝７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、Ｉｒの熱伝達率λ１は、λ１＝１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）とＰｔの熱伝達率λ３のほぼ２倍である。ＩｒＯｘの熱伝導率λ２は熱度や酸素／金属比（Ｏ／Ｍ）によって変化するが、Ｉｒの熱伝達率λ１を超えることはない。上述した膜厚の関係と熱伝達率の関係を式（１）（２）に代入してＧ１，Ｇ２の大小関係を求めると、Ｇ１＜Ｇ２が成立することが分かる。このように、本実施形態のように第１，第２電極２３４，２３６を多層構造にしても、熱伝達率と膜厚の関係からＧ１＜Ｇ２が満足される。
【０１１９】
また、上述した通り、第１電極２３４が支持部材２１０との接合面に密着層２３４Ｄを有する場合には、第１電極２３４の熱コンダクタンスＣ１はより小さくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足し易くなる。
【０１２０】
なお、キャパシター２３０のエッチングマスクはエッチングの進行に従い劣化するので、多層構造とするほどキャパシター２３０の側壁は、図８に示すように上側ほど狭く下側ほど広いテーパ形状となる。しかし、水平面に対するテーパ角は８０度程なので、キャパシター２３０の全高がナノメートルオーダーであることを考慮すれば、第２電極２３６に対する第１電極２３４の面積拡大は小さい。よって、第１，第２電極２３４，２３６の熱コンダクタンスの関係から、第１電極２３４での熱伝達量を第２電極２３６での熱伝達量よりも小さくできる。
【０１２１】
６．３．キャパシター構造の変形例
以上の通り、キャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６の各々について、単層構造及び多層構造を説明したが、キャパシター２３０の機能を維持しながら、熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とする他の種々の組み合わせが考えられる。
【０１２２】
先ず、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃを削除することができる。この場合、第２プラグ２２８の材料に例えばＩｒを用いれば、同様に低抵抗化の目的は達成されるからである。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２は図８の場合よりも大きくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足させ易くなる。また、この場合には、図８に示すＬ＝λ／４を規定する反射面は、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａに代わるが、同様に多重反射面を担保できる。
【０１２３】
次に、図８の第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂと同一厚さ以下とすることができる。上述の通り、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、第１還元ガスバリア膜２４０、エッチングストップ膜兼第２還元性ガスバリア膜１４０，２８０）を併用しているからで、第２プラグ２２８での還元ガスバリア性が例えば図７のようにして高められれば、第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂより厚くする必要はない。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２はより大きくなり、よりＧ１＜Ｇ２の関係を成立がし易くなる。
【０１２４】
次に、図８の第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することができる。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除しても、Ｉｒ層２３４ＡとＰｔ層２３４Ｃとの結晶の連続性は妨げられないので、結晶配向に関して何ら問題はない。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することで、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対してバリア膜を持たないことになる。ただし、キャパシター２３０を支持する支持部材２１０にて第２層部材２１４が、支持部材２１０の下面にはエッチングストップ膜１４０が、それぞれ存在し、第２層部材２１４及びエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有する膜で形成されれば、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対するバリア性を担保できる。
【０１２５】
ここで、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除すると、第１電極２３４の熱コンダクタンスＧ１は大きくなる。よって、Ｇ１＜Ｇ２の関係を成立させるには、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２も大きくする必要が生ずるかもしれない。その場合、例えば第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除することが考えられる。ＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除できれば、Ｉｒ層２３６Ｃもまた不要となる。Ｉｒ層２３６Ｃに代えてＰｔ層２３６Ａが低抵抗層として機能するからである。キャパシター２３０の上方からの還元性阻害因子についてのバリア性は、上述した第１還元性ガスバリア膜２４０や、図６に示すバリアメタル２２８Ａや、あるいは図７の還元性ガスバリア膜２９０により担保できる。
【０１２６】
図８の第２電極２３４は上述した通りＰｔ層２３６Ａのみで形成したとき、第１電極２３４は、Ｐｔ層２３４Ｃの単層か、Ｉｒ層２３４Ａ及びＰｔ層２３４Ｃの二層か、あるいは図８の通りＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ及びＰｔ層２３４Ｃの三層とすることができる。これらの場合のいずれでも、例えば第１電極２３４のＰｔ層２３４Ａの厚さＴ１１を第２電極２３６のＰｔ層２３６Ｃの厚さＴ２１よりも厚くすれば（Ｔ１１＞Ｔ２１）、Ｇ１＜Ｇ２の関係を容易に成立させることができる。
【０１２７】
以上の通り、本実施形態では、第１，第２プラグ２５２，２５４と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）として、プラチナ（Ｐｔ）またはイリジウム（Ｉｒ）を採用している。いずれの場合であって、第１，第２電極配線層２２２，２２４として例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）を用いることで、第１，第２電極配線層２２２，２２４の熱伝導率を第１，第２電極２３４，２３６の熱伝導率の低くでき、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性を改善できる。
【０１２８】
図９は、図５〜図８とは異なり、支持部材２１０の第２層部材２１４と第２還元ガスバリア膜２８０とでキャパシター２３０の下方のバリア性をさらに向上させた焦電型赤外線検出器の概略断面図である。
【０１２９】
図９では、支持部材２１０の第１層部材２１２は、下部電極２３４の直下の領域にのみ形成されている。つまり、支持部材２１０の第１層部材２１２は、キャパシター２３０をパターニングする時に同時にパターニングされている。これにより、第１層部材２１２は、下部電極２３４の直下の領域にのみ形成され、キャパシター２３０の周囲を含む他の領域では、第２層部材２１４が露出する。
【０１３０】
よって、図９に示すように、第２還元ガスバリア膜２８０は、支持部材２１０の第２層部材２１４と接触して形成されることになる。上述した通り、第２層部材２１４は窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）で形成され、還元ガスバリア性を有する。
【０１３１】
このため、キャパシター２３０の下部周囲では、第２還元ガスバリア膜２８０が支持部材２１０の第２層部材２１４と接触して配置されるので、キャパシター２３０の下部は第２還元ガスバリア膜２８０及び第２層部材２１４で完全に包囲することができる。こうすることで、図５〜図８の構造とは異なり、キャパシター２３０の下方からの劣化要因（還元ガス）の侵入ルートを、２還元ガスバリア膜２８０及び第２層部材２１４で完全に遮断することができる。
【０１３２】
７．電子機器
図１０に本実施形態の焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光学系４００、センサーデバイス（焦電型検出装置）４１０、画像処理部４２０、処理部４３０、記憶部４４０、操作部４５０、表示部４６０を含む。なお本実施形態の電子機器は図１０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するなどの種々の変形実施が可能である。
【０１３３】
光学系４００は、例えば１又は複数のレンズや、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。
【０１３４】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型検出器２００を二次元配列させて構成され、複数の行線（ワード線、走査線）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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
処理部４３０は、電子機器の全体の制御を行ったり、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。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。
【０１３７】
このように、１セル分の焦電型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セル分の焦電型検出器を二軸方向例えば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、車載用ナイトビジョン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。
【０１３８】
もちろん、１セル分または複数セルの焦電型検出器をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などの各種の電子機器を構成することもできる。
【０１３９】
図１１（Ａ）に図１０のセンサーデバイス４１０の構成例を示す。このセンサーデバイスは、センサーアレイ５００と、行選択回路（行ドライバー）５１０と、読み出し回路５２０を含む。またＡ／Ｄ変換部５３０、制御回路５５０を含むことができる。このセンサーデバイスを用いることで、例えばナイトビジョン機器などに用いられる赤外線カメラなどを実現できる。
【０１４０】
センサーアレイ５００には、例えば図４に示すように二軸方向に複数のセンサーセルが配列（配置）される。また複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。なお行線及び列線の一方の本数が１本であってもよい。例えば行線が１本である場合には、図１１（Ａ）において行線に沿った方向（横方向）に複数のセンサーセルが配列される。一方、列線が１本である場合には、列線に沿った方向（縦方向）に複数のセンサーセルが配列される。
【０１４１】
図１１（Ｂ）に示すように、センサーアレイ５００の各センサーセルは、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置（形成）される。例えば図１１（Ｂ）のセンサーセルは、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に配置されている。他のセンサーセルも同様である。  行選択回路５１０は、１又は複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図１１（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ５００（焦点面アレイ）を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２・・・・ＷＬ２３９を順次選択（走査）する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号（ワード選択信号）をセンサーアレイ５００に出力する。
【０１４２】
読み出し回路５２０は、１又は複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ５００を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２・・・・ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。
【０１４３】
Ａ／Ｄ変換部５３０は、読み出し回路５２０において取得された検出電圧（測定電圧、到達電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部５３０には、複数の列線の各列線に対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線において読み出し回路５２０により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。なお、複数の列線に対応して１つのＡ／Ｄ変換器を設け、この１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、複数の列線の検出電圧を時分割にＡ／Ｄ変換してもよい。
【０１４４】
制御回路５５０（タイミング生成回路）は、各種の制御信号を生成して、行選択回路５１０、読み出し回路５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０に出力する。例えば充電や放電（リセット）の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。
【０１４５】
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。
【０１４６】
本発明は、種々の焦電型検出器（例えば、熱伝対型素子（サーモパイル）、焦電型素子、ボロメーター等）に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、焦電型検出器または焦電型検出装置、あるいはそれらを有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサーなどにも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１００  基部（固定部）、１０２  空洞部、１０４  支持部（ポスト）、２００  焦電型検出器、２１０  支持部材、２１１Ａ  第１面、２１１Ｂ  第２面、２１２  第１層部材、２１４  第２層部材、２２０  赤外線検出素子（焦電型検出素子）、２２２，２２４  第１，第２電極配線層、２２２Ａ，２２４Ａ  第１，第２接続部、２２２Ｂ，２２４Ｂ  第１，第２引き出し配線部、２２６，２２８  第１，第２プラグ、２２８Ａ  バリアメタル、２３０  キャパシター、２３２  焦電体、２３４  第１電極、２３６  第２電極、２４０  還元ガスバリア膜（第１還元ガスバリア膜）、２４２  第１層膜（第１バリア層）、２４４  第２層膜（第２バリア層）、２５０  層間絶縁膜、２６０  パッシベーション膜、２７０  光吸収部材（赤外線吸収体）、２８０  還元ガスバリア膜（第２還元ガスバリア膜）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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