(57)【要約】【課題】測定する波長帯域を広く設定できるテラヘルツカメラを提供する。【解決手段】シリコン基板１０と、シリコン基板１０上に形成され凹部３０を有するスペーサー部材２０と、スペーサー部材２０の凹部３０に向き合いスペーサー部材２０に支持される支持部材４０と、支持部材４０上に形成され、テラヘルツ波を検出する焦電型検出素子６０と、を含み、凹部３０は、底面にスペーサー部材２０の厚み方向に対して交差する方向に形成された第１平面３１と、底面と支持部材４０との間に、スペーサー部材２０の厚み方向に対して交差する方向に形成された第２平面３２と、を備え、第１平面３１および第２平面３２にテラヘルツ波を反射する反射膜３６が形成されている。【選択図】図２
2013164364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され凹部を有するスペーサー部材と、
前記スペーサー部材の前記凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される支持部材と、
前記支持部材上に形成され、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を検出する焦電型検出素子と、を含み、
前記凹部は、底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第１平面と、前記底面と前記支持部材との間に、前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第２平面と、を備え、
前記第１平面および前記第２平面に、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されていることを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記支持部材と前記第１平面の間で第１波長に対する第１電磁波共振器が形成され、
前記支持部材と前記第２平面の間で前記第１波長とは異なる第２波長に対する第２電磁波共振器が形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記基板の厚み方向から見た平面視で、前記第１平面と前記支持部材とが重なる面積と、前記第２平面と前記支持部材とが重なる面積とが、同じである
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記凹部の前記第１平面と前記第２平面とを繋ぐ第１側壁および、前記第２平面と前記凹部の開口部とを繋ぐ第２側壁は前記支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記第１側壁および前記第２側壁に、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されていることを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に形成され第１凹部と第２凹部とを有するスペーサー部材と、
前記スペーサー部材の前記第１凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される第１支持部材と、
前記スペーサー部材の前記第２凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される第２支持部材と、
前記第１支持部材上に形成され、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を検出する第１焦電型検出素子と、
前記第２支持部材上に形成され、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を検出する第２焦電型検出素子と、を含み、
前記第１凹部は底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第１平面を備え、
前記第２凹部は前記第１凹部とは異なる深さの底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第２平面を備え、
前記第１平面および前記第２平面に、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項７】
請求項６に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記支持部材と前記第１平面の間で第１波長に対する第１電磁波共振器が形成され、
前記支持部材と前記第２平面の間で前記第１波長とは異なる第２波長に対する第２電磁波共振器が形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項８】
請求項６または７に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記第１平面と前記第２平面の面積とが同じである
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一項に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記第１凹部および前記第２凹部の側壁は、前記第１支持部材または前記第２支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項１０】
請求項９に記載のテラヘルツカメラにおいて、
前記第１凹部および前記第２凹部の前記側壁には、１００ＧＨｚ以上、３０ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されている
ことを特徴とするテラヘルツカメラ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のテラヘルツカメラ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、テラヘルツカメラ及び当該テラヘルツカメラを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、赤外線と電波の中間に位置する電磁波であり、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれる。このテラヘルツ波を用いた画像計測技術は各種方面への活用が研究されている。例えば、テラヘルツカメラによる特定物質探知装置、偽造紙幣の判定、封筒内の薬品検出、建造物の非破壊検査等がある。
一方、赤外線カメラとしては、焦電型検出器を用いるカメラがある。出願人は、テラヘルツ波の波長が赤外線に近いことから、テラヘルツカメラに焦電型検出器を用いる技術を発明した。
【０００３】
特許文献１に記載される焦電型の検出素子は、空洞部上にメンブレン（支持部材）が形成され、メンブレンには、電磁波吸収層である赤外線吸収層、高熱伝導層、電磁波検出部である赤外線検知部が設けられている。この空洞部は素子と基板との熱分離のために設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３３５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１の構造において、メンブレンを透過した電磁波（赤外線）が空洞の底面で反射してメンブレンとの間で光学共振を起こさせ、メンブレンで赤外線を吸収させて効率化を図る構造をとることが可能である。この、光学共振する赤外線の波長は空洞部の深さに依存している。
しかしながら、従来の焦電型検出器では、１種類の空洞部の深さに対応する波長の光学共振を利用できるのみであり、測定する波長帯域を広く設定できないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかるテラヘルツカメラは、基板と、前記基板上に形成され凹部を有するスペーサー部材と、前記スペーサー部材の前記凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される支持部材と、前記支持部材上に形成されテラヘルツ波を検出する焦電型検出素子と、を含み、前記凹部は、底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第１平面と、前記底面と前記支持部材との間に、前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第２平面と、を備え、前記第１平面および前記第２平面にテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、スペーサー部材の凹部（空洞部）に第１平面と第２平面とが設けられている。そして、第１平面および第２平面で反射した異なる波長の電磁波を支持部材で吸収させることができる。
このように本適用例のテラヘルツカメラは、電磁波の波長を広範囲に捉え、測定する波長帯域を広く設定することができる。
ここで、「基板上」、「支持部材上」における「〜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。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記支持部材と前記第１平面の間で第１波長に対する第１電磁波共振器が形成され、前記支持部材と前記第２平面の間で前記第１波長とは異なる第２波長に対する第２電磁波共振器が形成されていることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、複数の電磁波共振器を有することから電磁波共振を異なる波長に設定でき、この電磁波共振を起こした電磁波を効率的に支持部材で吸収させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記基板の厚み方向から見た平面視で、前記第１平面と前記支持部材とが重なる面積と、前記第２平面と前記支持部材とが重なる面積とが、同じであることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、平面視で第１平面と支持部材とが重なる面積と、第２平面と前記支持部材とが重なる面積とが、同じであることから、それぞれの面における電磁波共振を同じにすることで両者の測定感度のバランスをとることができる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記凹部の前記第１平面と前記第２平面とを繋ぐ第１側壁および、前記第２平面と前記凹部の開口部とを繋ぐ第２側壁は前記支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されていることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１側壁および第２側壁が支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている。
側壁がテーパー形状であることから、入射する電磁波が遮られる部分が無く、支持部材から透過する電磁波を第１平面および第２平面で充分に受け入れることができる。
【００１５】
［適用例５］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記第１側壁および前記第２側壁にテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されていることが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１側壁および第２側壁に反射膜が形成されている。このため、支持部材から透過するテラヘルツ波を各側壁で反射させ、支持部材に吸収させて効率化を図ることができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例にかかるテラヘルツカメラは、基板と、前記基板上に形成され第１凹部と第２凹部とを有するスペーサー部材と、前記スペーサー部材の前記第１凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される第１支持部材と、前記スペーサー部材の前記第２凹部に向き合い前記スペーサー部材に支持される第２支持部材と、前記第１支持部材上に形成され電磁波を検出する第１電磁波検出素子と、前記第２支持部材上に形成され電磁波を検出する第２電磁波検出素子と、を含み、前記第１凹部は底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第１平面を備え、前記第２凹部は前記第１凹部とは異なる深さの底面に前記スペーサー部材の厚み方向に対して交差する方向に形成された第２平面を備え、前記第１平面および前記第２平面に光を反射する反射膜が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、スペーサー部材に第１凹部（空洞部）および第２凹部（空洞部）が設けられ、それぞれの底面は異なる深さに形成されている。つまり、第１平面と第２平面で反射した異なる波長の電磁波を各支持部材で吸収させることができる。
このように本適用例のテラヘルツカメラは、電磁波の波長を広範囲に捉え、測定する波長帯域を広く設定することができる。
【００１９】
［適用例７］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記支持部材と前記第１平面の間で第１波長に対する第１電磁波共振器が形成され、前記支持部材と前記第２平面の間で前記第１波長とは異なる第２波長に対する第２電磁波共振器が形成されていることが望ましい。
【００２０】
この構成によれば、複数の電磁波共振器を有することから電磁波共振を異なる波長に設定でき、この電磁波共振を起こした電磁波を効率的に支持部材で吸収させることができる。
【００２１】
［適用例８］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記第１平面と前記第２平面の面積とが同じであることが望ましい。
【００２２】
この構成によれば、第１平面と前記第２平面の面積とが同じであることから、それぞれの面における電磁波共振を同じにすることで両者の測定感度のバランスをとることができる。
【００２３】
［適用例９］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記第１凹部および前記第２凹部の側壁は、前記第１支持部材または前記第２支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されていることが望ましい。
【００２４】
この構成によれば、第１凹部および第２凹部の側壁は支持部材に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている。
側壁がテーパー形状であることから、入射する光が遮られる部分が無く、支持部材から透過する光を凹部の底面に形成された第１平面および第２平面で充分に受け入れることができる。
【００２５】
［適用例１０］上記適用例にかかるテラヘルツカメラにおいて、前記第１凹部および前記第２凹部の前記側壁にはテラヘルツ波を反射する反射膜が形成されていることが望ましい。
【００２６】
この構成によれば、側壁に反射膜が形成されている。このため、支持部材から透過するテラヘルツ波を各側壁で反射させ、支持部材に吸収させて効率化を図ることができる。
【００２７】
［適用例１１］
本適用例に記載の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載のテラヘルツカメラを有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態における焦電型検出器の構成を示す概略平面図。
【図２】第１実施形態における焦電型検出器の構成を示す概略断面図。
【図３】第１実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その１）。
【図４】第１実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その２）。
【図５】第１実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その３）。
【図６】第１実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その４）。
【図７】第２実施形態における焦電型検出器の構成を示す概略平面図。
【図８】第２実施形態における焦電型検出器の構成を示す概略断面図。
【図９】第２実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その１）。
【図１０】第２実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その２）。
【図１１】第２実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その３）。
【図１２】第２実施形態における焦電型検出器の製造工程を示す工程図（その４）。
【図１３】本願発明の焦電型検出器の回路構成の一例を示す回路図。
【図１４】本願発明のテラヘルツカメラの外観を示す外観図。
【図１５】本願発明のテラヘルツカメラの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。
（第１実施形態）
【００３０】
以下の実施形態ではテラヘルツカメラに用いる焦電型検出器を例にとって説明する。
図１は焦電型検出器の構成を示す概略平面図である。図２は焦電型検出器の構成を示す概略断面図である。なお、図１は、後述する第２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る。
【００３１】
図２に示すように、焦電型検出器１００は、シリコン基板１０と、スペーサー部材２０と、支持部材（メンブレン）４０と、焦電型検出素子６０とを有している。
シリコン基板１０上には、第１絶縁層２１および第２絶縁層２２が順次積層されスペーサー部材２０を構成している。第１絶縁層２１および第２絶縁層２２はＳｉＯ2などの絶縁材料にて形成されている。
【００３２】
このスペーサー部材２０には段付の凹部３０が形成されている。凹部３０は第１絶縁層２１に形成された凹部３５ａと、第２絶縁層２２に形成された第１絶縁層２１の凹部３５ａよりも開口の大きい凹部３５ｂとを重ねた形状である。凹部３５ａは平面視で支持部材４０の面積の半分をカバーするように配置されている（図１参照）。
凹部３０の底面にはスペーサー部材２０の厚み方向に交差する第１平面３１が形成されている。また、第２絶縁層２２に形成された凹部３５ｂの底面にはスペーサー部材２０の厚み方向に交差する第２平面３２が形成されている。
なお、第１平面３１および第２平面３２は、支持部材４０の対する面と平行に配置されていることが望ましい。
また、凹部３５ａは支持部材４０までの距離がＤ１の凹部であり、凹部３５ｂは支持部材４０までの距離がＤ２の凹部である。
このように、凹部３０は支持部材４０までの距離がＤ１とＤ２となる２つの平面を有する形状となっている。
【００３３】
また、第１平面３１と第２平面３２とを繋ぐ第１側壁３３、および第２平面と凹部３０の開口部とを繋ぐ第２側壁３４は、凹部３０の開口部に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている。
そして、凹部３０の第１平面３１、第２平面３２、第１側壁３３、第２側壁３４には電磁波を反射するＴｉ膜などの反射膜３６が形成されている。なお反射膜３６としては、ＡｌＯX膜またはＳｉＮ膜の上にＴｉ膜を形成した積層膜であってもよい。
【００３４】
スペーサー部材２０の上には凹部３０を覆う支持部材４０が設けられている。支持部材４０はＳｉＮ膜またはＡｌＯX膜などで形成されている。
そして、支持部材４０の一方の面には焦電型検出素子６０が形成され、他方の面は凹部３０に向き合って配置されている。
【００３５】
焦電型検出素子６０は、キャパシター５０と電磁波吸収部材７０とを含み構成されている。
キャパシター５０は第１電極５１と、第２電極５２と、焦電体５３とを有する。焦電体５３は第１、第２電極５１，５２間に配置され、温度に基づいて分極量が変化するキャパシター５０を構成する。そして、キャパシター５０は第１電極５１が支持部材４０に搭載されることで支持されている。
第１電極５１および第２電極５２の電極材料としては例えばＰｔ，Ｉｒなどが用いられる。また、焦電体５３の焦電材料としては例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＺＴＮ（ＰＺＴにＮｂを添加したもの）などが用いられる。
【００３６】
キャパシター５０の表面には保護膜５４が形成され、製造工程における還元雰囲気から焦電体５３を保護している。さらに、保護膜５４を覆って絶縁膜５５が形成されている。
保護膜５４および絶縁膜５５には第１電極５１に通ずるコンタクトホール５６と、第２電極５２に通ずるコンタクトホール５７とが形成されている。
【００３７】
コンタクトホール５６には第１プラグ６１が埋め込み形成される。絶縁膜５５および支持部材４０の上には、第１プラグ６１に接続される第１電極配線層５８が形成されている。
同様に、コンタクトホール５７には第２プラグ６２が埋め込み形成される。絶縁膜５５及び支持部材４０上には、第２プラグ６２に接続される第２電極配線層５９が形成されている。
このように、焦電型検出素子６０にはプレーナー型のキャパシター５０を備えている。
【００３８】
第１、第２電極配線層５８，５９を覆って、ＳｉＯ2またはＳｉＮのパッシベーション膜６３が設けられている。そして、キャパシター５０の上方には、パッシベーション膜６３上に電磁波吸収部材７０が設けられている。この電磁波吸収部材７０はＳｉＯ2またはＳｉＮにて形成される。
【００３９】
この電磁波吸収部材７０を含む焦電型検出器１００の外表面を覆って、保護膜７１が設けられている。
この保護膜７１は、例えばＡｌ2Ｏ3にて形成され、電磁波の透過を阻害しないように１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍの厚さで成膜して形成される。
【００４０】
なお、図１に示すように、支持部材４０は焦電型検出素子６０を搭載して支持する２本のアーム４５を有し、２本のアーム４５の自由端部がポスト２８に連結されている。２本のアーム４５は、焦電型検出素子６０を熱分離するために、細幅でかつ長く延びた形状に形成される。
【００４１】
焦電型検出器１００は、２本のポスト２８と接続される以外は非接触であり、焦電型検出器１００の下方には凹部３０が形成され、平面視で焦電型検出器１００の周囲には、凹部３０に連通する開口部６５が配置される。これにより、焦電型検出器１００は、焦電型検出素子６０とシリコン基板１０とが熱的に分離されている。
【００４２】
（焦電型検出器の動作）
次に焦電型検出器１００の動作について説明する。
焦電型検出器１００の焦電型検出素子６０に入射した電磁波（テラヘルツ波）の一部は、電磁波吸収部材７０で吸収され、電磁波吸収部材７０に熱が発生する。また、支持部材４０の表面に到達した電磁波は、支持部材４０にて吸収され熱が発生する。
さらに、支持部材４０を透過した電磁波は凹部３０の第１平面３１および第２平面３２で反射し、支持部材４０にて吸収され熱が発生する。
これらの発生した熱はキャパシター５０に伝達され、キャパシター５０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電磁波を検出している。
なお、凹部３０の第１側壁３３、第２側壁３４に入射した電磁波も反射し、支持部材４０に到達した電磁波は支持部材４０に吸収される。
【００４３】
ここで、凹部３０における電磁波の反射では、支持部材４０と凹部の底面との間で電磁波共振を起こさせることが、支持部材４０での電磁波の吸収に有効である。
電磁波共振を起こさせる波長をλ、電磁波共振が起こる２平面間の距離をＤ、２平面間の媒質の屈折率をｎとすると、Ｄ＝λ／４ｎ、という関係が成り立つ。屈折率ｎは真空中と仮定して、ｎ＝１とすると、Ｄ＝λ／４、と書き表せる。
上の式から、電磁波共振を起こさせる電磁波の波長を例えば、λ１＝１０μｍ、λ２＝５μｍとすると、２平面間の距離がＤ１＝２．５μｍ、Ｄ２＝１．２５μｍとなる。
図２において、Ｄ１＝２．５μｍ、とすると、支持部材４０と第１平面３１との間で電磁波の波長λ１＝１０μｍに対する電磁波共振器が構成される。
同様に、図２において、Ｄ２＝１．２５μｍ、とすると、支持部材４０と第２平面３２との間で電磁波の波長λ２＝５μｍに対する電磁波共振器が構成される。
このように、支持部材４０と凹部３０との間に２つの電磁波共振器を形成することができる。
なお、電磁波の波長としてλ１＝１０μｍはおよそ２０℃の温度に相当し、λ２＝５μｍはおよそ３００℃の温度に相当する。
【００４４】
このように、焦電型検出器１００は、支持部材４０と凹部の第１平面と第２平面の間で電磁波共振器を有することから電磁波共振を異なる波長に設定でき、この電磁波共振を起こした電磁波を効率的に支持部材で吸収させることができる。
また、２個の電磁波共振器を構成することによって、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、ピーク同士が合成されて、焦電型検出器１００が検出できる波長帯域が拡大される。つまり、焦電型検出器１００が検出可能な電磁波の波長帯域（波長幅）を広げることができる。このように、焦電型検出器１００は電磁波の波長を広範囲に捉え、測定する波長帯域を広く設定することができる。
【００４５】
また、シリコン基板１０の厚み方向から見た平面視で、第１平面３１と支持部材４０とが重なる面積と、第２平面３２と支持部材４０とが重なる面積とが、同じであることが望ましい。
この構成によれば、それぞれの面における電磁波共振を同じにすることで両者の測定感度のバランスをとることができる。
【００４６】
（第１実施形態における焦電型検出器の製造方法）
次に、上記焦電型検出器の製造方法について説明する。
図３〜図６は焦電型検出器の製造工程を示す工程図である。
まず、シリコン基板１０を用意する（図３（ａ））。
次に、シリコン基板１０の上にＳｉＯ2などの第１絶縁層２１を形成し、その上からレジスト８０を塗布して第１トレンチを形成する部分に開口８１を形成する（図３（ｂ））。第１絶縁層２１の形成はスパッタリング、ＣＶＤなどの手法により成膜する。
続いて、レジスト８０の開口８１を通してエッチングを行い第１絶縁層２１に第１トレンチ８２を形成する（図３（ｃ））。エッチングはフッ酸系の溶液を用いて、第１絶縁層２１をウェットエッチングする。
そして、レジスト８０を除去して、第１絶縁層２１の表面に赤外線を反射する反射膜３６を形成する（図３（ｄ））。反射膜３６としてはＴｉ膜や、ＡｌＯX膜またはＳｉＮ膜の上にＴｉ膜を形成した積層膜を形成する。この反射膜３６は後工程にけるＳｉＯ2膜をエッチングする際のバリア膜としても機能する。
【００４７】
次に、反射膜３６の上からＳｉＯ2など第１犠牲層２３を成膜する（図４（ａ））。この成膜では、第１トレンチ８２が埋まる厚みまで行なわれる。
そして、第１犠牲層２３を化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）する（図４（ｂ））。研磨は第１トレンチ８２に埋め込んだ第１犠牲層２３と反射膜３６が平坦となるように行なう。
続いて、ＣＭＰ加工した表面に、ＳｉＯ2などの第２絶縁層２２を成膜し、その上からレジスト８０を塗布して第２トレンチを形成する部分に開口８３を形成する（図４（ｃ））。ここでの第２トレンチを形成する位置は、平面視において第１トレンチ８２を含む位置であり、一方向にずれた位置に形成する。
また、第２絶縁層２２の材料は第１絶縁層２１の材料と同じ材料が好ましい。
そして、レジスト８０の開口８３を通してエッチングを行い第２絶縁層２２に、第１トレンチ８２よりも開口の大きい第２トレンチ８４を形成する（図４（ｄ））。エッチングは第１絶縁層２１のエッチングと同様に行なう。
【００４８】
次に、レジスト８０を除去して、第２絶縁層２２の表面に電磁波を反射する反射膜３６を形成する（図５（ａ））。反射膜３６としてはＴｉ膜や、ＡｌＯX膜またはＳｉＮ膜の上にＴｉ膜を形成した積層膜を形成する。この反射膜３６は後工程にけるＳｉＯ2膜をエッチングする際のバリア膜としても機能する。
そして、第１犠牲層２３の上に形成された反射膜３６をパターニングして除去する（図５（ｂ））。このようにして、第１犠牲層２３の上に開口８５を形成する。
続いて、反射膜３６の上からＳｉＯ2など第２犠牲層２４を成膜する（図５（ｃ））。この成膜では、第２トレンチ８４が埋まる厚みまで行なわれる。
そして、第２犠牲層２４をＣＭＰ加工する（図５（ｄ））。研磨は第２トレンチ８４に埋め込んだ第２犠牲層２４と反射膜３６が平坦となるように行なう。
【００４９】
次に、ＣＭＰ加工した表面に支持部材４０を形成し、支持部材４０の上に焦電型検出素子６０および保護膜７１を形成する（図６（ａ））。
焦電型検出素子６０の形成は、支持部材４０の上にキャパシター５０および配線（図示せず）を形成した後に、キャパシター５０の上部に電磁波吸収部材７０を形成する。
保護膜７１は、Ａｌ2Ｏ3膜などにより電磁波吸収部材７０を含む焦電型検出器の外表面を覆って設ける。
そして、第１、第２犠牲層２３，２４をエッチングするために、保護膜７１、支持部材４０に開口８６を形成する。また、図示しないが、同時に支持部材４０をエッチングしアームを形成する（図６（ｂ））。
続いて、開口８６などを通して第２犠牲層２４をエッチングし、さらにエッチングを続けて第１犠牲層２３をエッチングして凹部３０を形成する。これらの犠牲層のエッチングではウェットエッチング、ドライエッチング、気相エッチングなどの手法を利用することができる。
このようにして、焦電型検出器１００の凹部３０に第１平面３１および第２平面３２を容易に形成することができる。
（第２実施形態）
【００５０】
次に、焦電型検出器の他の実施形態について説明する。
本実施形態の焦電型検出器では、一つの基板（セル）に深さの異なる複数の凹部を有する点が第１実施形態と異なる。
図７は焦電型検出器の構成を示す概略平面図である。図８は焦電型検出器の構成を示す概略断面図である。
本実施形態の説明では、第１実施形態と同様な構成については同符号を付し、説明を省略あるいは簡略化する。
【００５１】
図８に示すように、焦電型検出器２００は、第１焦電型検出器２００ａと第２焦電型検出器２００ｂとを備えている。
第１焦電型検出器２００ａおよび第２焦電型検出器２００ｂは、シリコン基板１０と、スペーサー部材２０と、を共通にして、それぞれに支持部材４０ａ，４０ｂと、焦電型検出素子６０ａ、６０ｂとを有している。
【００５２】
スペーサー部材２０には２つの凹部３０ａ，３０ｂが形成されている。
第１焦電型検出器２００ａの凹部３０ａは第２絶縁層２２を貫き第１絶縁層２１に達し、凹部３０ａの底部と支持部材４０ａとの距離がＤ１に設定されている。
第２焦電型検出器２００ｂの凹部３０ｂは第２絶縁層２２を貫いたところで止まり、凹部３０ｂの底部と支持部材４０ｂとの距離がＤ２に設定されている。
凹部３０ａの底面にはスペーサー部材２０の厚み方向に交差または直交する第１平面３１ａが形成されている。また、凹部３０ｂの底面にはスペーサー部材２０の厚み方向に交差または直交する第２平面３２ａが形成されている。
このように、焦電型検出器２００には２つの凹部３０ａ，３０ｂが形成され、それぞれの凹部は支持部材までの距離がＤ１とＤ２となる２つの平面を有する形状となっている。
この第１平面３１ａ、第２平面３２ａと支持部材までの距離Ｄ１，Ｄ２は特定波長の電磁波において電磁波共振が起こる距離に設定され、例えば電磁波共振を起こさせる電磁波の波長を、λ１＝１０μｍ、λ２＝５μｍとして、Ｄ１＝２．５μｍ、Ｄ２＝１．２５μｍ、に設定されている。
【００５３】
また、凹部３０ａの第１平面３１ａと開口部とを繋ぐ側壁３７は凹部３０ａの開口部に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている。
同様に、凹部３０ｂの第２平面３２ａと開口部とを繋ぐ側壁３８は凹部３０ｂの開口部に向かうに従って開口が大きくなるテーパー状に形成されている。
【００５４】
凹部３０ａの上方には支持部材４０ａが設けられ、凹部３０ｂの上方には支持部材４０ｂが設けられている。
そして、支持部材４０ａの一方の面には焦電型検出素子６０ａが形成され、他方の面は凹部３０ａに向き合って配置されている。同様に、支持部材４０ｂの一方の面には焦電型検出素子６０ｂが形成され、他方の面は凹部３０ｂに向き合って配置されている。
【００５５】
焦電型検出素子６０ａ、６０ｂは、それぞれキャパシター５０と電磁波吸収部材７０とを有し、これらの構成は第１実施形態と同様な構成のためここでは説明を省略する。
そして、電磁波吸収部材７０を含む焦電型検出器の外表面を覆って保護膜７１が設けられている。
【００５６】
なお、図７に示すように、支持部材４０ａは焦電型検出素子６０ａを搭載して支持する２本のアーム４５を有し、２本のアーム４５の自由端部がポスト２８に連結されている。２本のアーム４５は、焦電型検出素子６０ａを熱分離するために、細幅でかつ長く延びた形状に形成される。
同様に、支持部材４０ｂは焦電型検出素子６０ｂを搭載して支持する２本のアーム４５を有し、２本のアーム４５の自由端部がポスト２８に連結されている。２本のアーム４５は、焦電型検出素子６０ｂを熱分離するために、細幅でかつ長く延びた形状に形成される。
【００５７】
焦電型検出器２００において、第１焦電型検出器２００ａおよび第２焦電型検出器２００ｂは、２本のポスト２８と接続される以外は非接触である。そして、第１焦電型検出器２００ａおよび第２焦電型検出器２００ｂの下方には凹部３０ａ，３０ｂが形成され、平面視で焦電型検出器２００の周囲には、凹部３０ａ，３０ｂに連通する開口部６５が配置される。これにより、焦電型検出器２００は、焦電型検出素子６０ａ，６０ｂとシリコン基板１０とが熱的に分離されている。
【００５８】
（焦電型検出器の動作）
次に焦電型検出器の動作について説明する。
第１焦電型検出器２００ａの焦電型検出素子６０ａに入射した電磁波（テラヘルツ波）の一部は、電磁波吸収部材７０で吸収され、電磁波吸収部材７０に熱が発生する。また、支持部材４０ａの表面に到達した電磁波は、支持部材４０ａにて吸収され熱が発生する。
さらに、支持部材４０ａを透過した電磁波は電磁波共振器を構成する凹部３０ａの第１平面３１ａで反射し、支持部材４０ａにて吸収され熱が発生する。
これらの発生した熱はキャパシター５０に伝達され、キャパシター５０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電磁波を検出している。
なお、凹部３０ａの側壁３７に入射した電磁波も反射して支持部材４０ａに吸収される。
【００５９】
また、第２焦電型検出器２００ｂの焦電型検出素子６０ｂに入射した電磁波（テラヘルツ波）の一部は、電磁波吸収部材７０で吸収され、電磁波吸収部材７０に熱が発生する。また、支持部材４０ｂの表面に到達した電磁波は、支持部材４０ｂにて吸収され熱が発生する。
さらに、支持部材４０ｂを透過した電磁波は電磁波共振器を構成する凹部３０ｂの第２平面３２ａで反射し、支持部材４０ｂにて吸収され熱が発生する。
これらの発生した熱はキャパシター５０に伝達され、キャパシター５０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電磁波を検出している。
なお、凹部３０ｂの側壁３８に入射した電磁波も反射して支持部材４０ｂに吸収される。
このように、支持部材と凹部との間に異なる電磁波の波長に対応する２つの電磁波共振器が形成されている。
電磁波の波長としてλ１＝１０μｍはおよそ２０℃の温度に相当し、λ２＝５μｍはおよそ３００℃の温度に相当する。
【００６０】
以上のように、焦電型検出器２００は、第１焦電型検出器２００ａと第２焦電型検出器２００ｂとを備えている。そして、２つの深さの異なる凹部３０ａ，３０ｂを有し、支持部材４０ａと第１平面３１ａと、支持部材４０ｂと第２平面３２ａとの間で電磁波共振器を有することから電磁波共振を異なる波長に設定でき、この電磁波共振を起こした電磁波を効率的に支持部材で吸収させることができる。
また、２個の電磁波共振器を構成することによって、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、ピーク同士を合成することで、焦電型検出器が検出感度を有する波長帯域が拡大される。つまり、焦電型検出器２００が検出可能な電磁波の波長帯域（波長幅）を広げることができる。このように、焦電型検出器２００は電磁波の波長を広範囲に捉え、測定する波長帯域を広く設定することができる。
【００６１】
また、電磁波共振器を構成する第１平面３１ａと第２平面３２ａの面積が同じであることが望ましい。第１平面３１ａと第２平面３２ａの面積が同じであれば、それぞれの面における電磁波共振を同じにすることで両者の測定感度のバランスをとることができる。
【００６２】
（第２実施形態における焦電型検出器の製造方法）
本実施形態における焦電型検出器の製造は第１実施形態における焦電型検出器と同様の工程にて製造が可能であり、以下に簡単にその製造方法を説明する。
図９〜図１２は焦電型検出器の製造工程を示す工程図である。
まず、シリコン基板１０を用意する（図９（ａ））。
次に、シリコン基板１０の上にＳｉＯ2などの第１絶縁層２１を形成し、その上からレジスト９０を塗布して複数の第１トレンチを形成する部分に開口９１を形成する（図９（ｂ））。
続いて、レジスト９０の開口９１を通してエッチングを行い第１絶縁層２１に第１トレンチ９２ａ，９２ｂを形成する（図９（ｃ））。
そして、レジスト９０を除去して、第１絶縁層２１の表面に電磁波（テラヘルツ波）を反射する反射膜３６を形成する（図９（ｄ））。
【００６３】
次に、反射膜３６の上からＳｉＯ2など第１犠牲層２３を成膜する（図１０（ａ））。
そして、第１犠牲層２３を化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical  Mechanical  Polishing）する（図１０（ｂ））。
続いて、ＣＭＰした表面に、ＳｉＯ2などの第２絶縁層２２を成膜し、その上からレジスト９０を塗布して複数の第２トレンチを形成する部分に開口９３を形成する（図１０（ｃ））。
そして、レジスト９０の開口９３を通してエッチングを行い第２絶縁層２２に、第２トレンチ９４ａ，９４ｂを形成する（図１０（ｄ））。第２トレンチ９４ａ，９４ｂは、第１トレンチ９２ａ，９２ｂよりも開口が大きく、平面視において第１トレンチ９２ａ，９２ｂと重なる位置に形成する。
【００６４】
次に、レジスト９０を除去して、第２絶縁層２２の表面に電磁波（テラヘルツ波）を反射する反射膜３６を形成する（図１１（ａ））。
そして、第２トレンチ９４ａの底面に形成された反射膜３６をパターニングして除去する（図１１（ｂ））。このようにして、第１犠牲層２３の上に開口９５を形成する。
続いて、反射膜３６の上からＳｉＯ2など第２犠牲層２４を成膜する（図１１（ｃ））。
そして、第２犠牲層２４をＣＭＰ加工する（図１１（ｄ））。
【００６５】
次に、ＣＭＰ加工した表面に支持部材４０ａ，４０ｂを形成し、支持部材４０ａ，４０ｂの上に焦電型検出素子６０ａ、６０ｂおよび保護膜７１を形成する（図１２（ａ））。
焦電型検出素子６０ａ、６０ｂの形成は、支持部材４０ａ，４０ｂの上にキャパシター５０および配線（図示せず）を形成した後に、キャパシター５０の上部に電磁波吸収部材７０を形成する。
保護膜７１は、Ａｌ2Ｏ3膜などにより電磁波吸収部材７０を含む焦電型検出器の外表面を覆って設ける。
そして、第１、第２犠牲層２３，２４をエッチングするための開口９６を形成する。また、図示しないが、同時に支持部材４０ａ，４０ｂをエッチングしアームを形成する（図１２（ｂ））。
続いて、開口９６などを通して第２トレンチ９４ｂの第２犠牲層２４をエッチングして凹部３０ｂを形成する。また、同時に第２トレンチ９４ａの第２犠牲層２４をエッチングする。そして、さらにエッチングを続けて第１トレンチ９２ａの第１犠牲層２３をエッチングして凹部３０ａを形成する（図１２（ｃ））。
このようにして、焦電型検出器２００に第１焦電型検出器２００ａと第２焦電型検出器２００ｂとを形成する。
以上のように、焦電型検出器２００に深さの異なる凹部３０ａ，３０ｂを設けることで、それぞれの底面に第１平面３１ａおよび第２平面３２ａを容易に形成することができる。
【００６６】
第１実施形態および第２実施形態の焦電型線検出器では、２種類の深さにおいて電磁波共振器を形成する平面を形成したが、３種類以上の深さに平面を形成してもよい。
（第３実施形態）
【００６７】
図１３は、焦電型検出器の回路構成の一例を示す回路図である。焦電型検出装置３００には、複数の焦電型検出器３００ａ〜３００ｄが２次元的に配置されている。複数の焦電型検出器３００ａ〜３００ｄの中から一つの検出セルを選択するために、走査線Ｗ１ａ，Ｗ１ｂと、データ線Ｄ１ａ，Ｄ１ｂが設けられている。
【００６８】
第１の検出セルとしての焦電型検出器３００ａは、焦電型検出素子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、ＲＤｒ１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。なお、他の検出セルも同様の構成である。
【００６９】
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３１０によって電圧に変換され、アンプ３２０によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器３３０によってデジタルデータに変換される。
【００７０】
本実施形態では、複数の焦電型検出器が２次元的に配置された焦電型検出装置（焦電型アレイセンサー）が実現される。
（第４実施形態）
【００７１】
図１４は、焦電型検出装置３００を利用したテラヘルツカメラ１０００を概略的に示す。テラヘルツカメラ１０００は筐体１０１０を備える。筐体１０１０の正面にはスリット１０２１が形成され、このスリット１０２１と同じ面にレンズ１０３１が装着される。スリット１０２１からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれることができる。レンズ１０３１には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。
【００７２】
テラヘルツカメラ１０００の構成をさらに詳しく説明すると、図１５に示されるように、テラヘルツカメラ１０００は照射源（電磁波源）１０２０を備える。照射源１０２０には駆動回路１０２２が接続される。駆動回路１０２２は照射源１０２０に所望の駆動信号を供給する。照射源１０２０は駆動信号の受領に応じてテラヘルツ帯の電磁波を放射する。照射源１０２０には例えばレーザー光源が用いられることができる。
【００７３】
レンズ１０３１は光学系１０３０を構成する。光学系１０３０はレンズ１０３１のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ１０３１の光軸１０３２上に焦電型検出装置３００が配置される。センサー基板の表面は例えば光軸１０３２に直交する。光学系１０３０は焦電型検出装置３００のマトリクス上に像を結像する。焦電型検出装置３００にはアナログデジタル変換回路１０５０が接続される。アナログデジタル変換回路１０５０には焦電型検出装置３００から焦電型光検出素子の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１０５０は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００７４】
アナログデジタル変換回路１０５０には演算処理回路（処理回路）１０６０が接続される。演算処理回路１０６０にはアナログデジタル変換回路１０５０からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１０６０は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１０６０には描画処理回路１０７０が接続される。描画処理回路１０７０は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１０７０には表示装置１０８０が接続される。表示装置１０８０には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイが用いられることができる。表示装置１０８０は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１０９０に格納されることができる。紙やプラスチック、繊維その他の物体に対する透過性、および、物質固有の吸収スペクトルに基づきテラヘルツカメラ１０００は検査装置として利用されることができる。
【００７５】
その他、本願発明のテラヘルツカメラ１０００は物質の定性分析や定量分析のための各種の電子機器に利用することができる。こうした利用にあたって例えばレンズ１０３１の光軸１０３２上には特定周波数のフィルターが配置されることができる。フィルターは特定波長以外の電磁波を遮断する。したがって、特定波長の電磁波のみが焦電型検出装置３００に到達することができる。これによって特定の物質の有無や量は検出されることができる。
さらに、偽造防止の為に、特殊なインク等を含有させている紙幣を判定する偽造紙幣判定装置や、封筒内の薬品検出装置、建造物の非破壊検査装置等の電子機器への応用が考えられる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…シリコン基板、２０…スペーサー部材、２１…第１絶縁層、２２…第２絶縁層、２３…第１犠牲層、２４…第２犠牲層、２８…ポスト、３０…凹部、３０ａ…第１凹部、３０ｂ…第２凹部、３１…第１平面、３１ａ…第１平面、３２…第２平面、３２ａ…第２平面、３３…第１側壁、３４…第２側壁、３５ａ，３５ｂ…凹部、３６…反射膜、３７…側壁、３８…側壁、４０…支持部材、４０ａ…第１支持部材、４０ｂ…第２支持部材、４５…アーム、５０…キャパシター、５１…第１電極、５２…第２電極、５３…焦電体、５４…保護膜、５５…絶縁膜、５６，５７…コンタクトホール、５８…第１電極配線層、５９…第２電極配線層、６０…焦電型検出素子、６０ａ，６０ｂ…焦電型検出素子、６１…第１プラグ、６２…第２プラグ、６３…パッシベーション膜、６５…開口部、７０…電磁波吸収部材、７１…保護膜、８２…第１トレンチ、８４…第２トレンチ、９２ａ，９２ｂ…第１トレンチ、９４ａ，９４ｂ…第２トレンチ、１００…焦電型検出器、２００…焦電型検出器、２００ａ…第１焦電型検出器、２００ｂ…第２焦電型検出器、３００…焦電型検出装置（焦電型アレイセンサー）、１０００…テラヘルツカメラ、１０２０…照射源（電磁波源）、１０２１…スリット、１０３０…光学系、１０３１…レンズ。
【図１】
2013164364.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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