(57)【要約】【課題】十分な量の熱エネルギーを確保しつつ熱容量を縮小することができる熱型電磁波検出素子チップは提供される。【解決手段】支持板片２８は第１面２８ａおよび裏側の第２面２８ｂを有する。空間層３４を挟んで第２面２８ｂで基体３６に向き合わせられる。腕片２９は表面２９ａおよび裏面２９ｂを有する。空間層３４を挟んで裏面２９ｂで基体３６に向き合わせられる。腕片２９の裏面２９ｂから表面２９ａまでの距離Ｄ１よりも小さい距離Ｄ２で第２面２８ｂから離れる平面にて支持板片２８上に熱型光検出素子１８が形成される。腕片２９の表面に連続する平面にて支持板片２８上に熱型光検出素子１８が形成される場合に比べて、支持板片２８の第２面２８ｂと熱型光検出素子１８との間で容積は減少する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、
表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられ、前記基体に前記支持板片を連結する腕片と、
前記腕片の前記裏面から前記表面までの距離よりも小さい距離で前記第２面から離れる平面にて前記支持板片上に形成される熱型電磁波検出素子と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項２】
請求項１に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記支持板片の前記第１面および前記腕片の前記表面は面一に形成されることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記熱型電磁波検出素子は前記支持板片上で異種材の積層膜で覆われることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項４】
請求項３に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記積層膜は、酸化シリコン層および窒化シリコン層を有することを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記熱型電磁波検出素子から引き出されて、前記腕片内に埋め込まれる配線をさらに備えることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項６】
請求項１に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記支持板片の前記第１面と前記第２面との距離は前記腕片の前記表面と前記裏面との距離よりも大きいことを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出素子チップと、
前記熱型電磁波検出素子チップに結合され、前記熱型電磁波検出素子に電気的に接続される集積回路を含む集積回路基板と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項８】
請求項７に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板の表面に第１絶縁膜を積層する工程と、
前記第１絶縁膜の表面に第１厚みの第２絶縁膜を積層する工程と、
前記第２絶縁膜の表面に熱型電磁波検出素子を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成し、前記第３絶縁膜で前記熱型電磁波検出素子を覆う工程と、
前記第３絶縁膜の表面に研磨処理を施し、第３絶縁膜の表面を平坦化する工程と、
第３絶縁膜の表面に第４絶縁膜を積層する工程と、
共通のマスクに基づき、前記第２絶縁膜、前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜から、第１厚みよりも大きい第２厚みで腕片の表面と面一の表面を有して前記熱型電磁波検出素子を支持する支持板片を作り出す工程と、
前記支持板片および前記腕片の下で少なくとも部分的に前記第１絶縁膜を除去し、前記支持板片および前記腕片の下に空間層を形成する工程と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップの製造方法。
【請求項１０】
基板の表面に第１絶縁膜を積層する工程と、
前記第１絶縁膜の表面に第１厚みの第２絶縁膜を積層する工程と、
前記第２絶縁膜の表面に熱型電磁波検出素子を形成する工程と、
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成し、前記第３絶縁膜で前記熱型電磁波検出素子を覆う工程と、
第３絶縁膜の表面に第４絶縁膜を積層する工程と、
共通の第１マスクに基づき、前記第１絶縁膜の表面から第１厚みより大きい第２厚みで前記第３絶縁膜を残存させながら前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜を除去し、前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜から、前記熱型電磁波検出素子を支持する支持板片の輪郭の内側に収まる光吸収材片を作り出す工程と、
共通の第２マスクに基づき、前記光吸収材片を残存させながら前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜を除去し、前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜から、第２厚みの腕片に連続する前記支持板片を作り出す工程と、
前記支持板片および前記腕片の下で少なくとも部分的に前記第１絶縁膜を除去し、前記支持板片および前記腕片の下に空間層を形成する工程と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型電磁波検出素子チップ、および、それを利用した熱型電磁波検出器、並びに、その熱型電磁波検出器を利用した電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型電磁波検出器を利用した光センサーは一般に知られる。例えば特許文献１に記載されるように、センサー基板には貫通孔が形成される。センサー基板の表面には貫通孔内の空間に接しつつ絶縁薄膜が形成される。絶縁薄膜の表面には熱型電磁波検出素子すなわち熱電対が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４７０８５号公報
【特許文献２】米国特許第５５６６０４６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁薄膜は貫通孔の開口でメンブレンとして機能する。メンブレンは均一な膜厚で形成される。メンブレンの表面には光吸収膜が形成される。光吸収膜の体積が増大すれば、光吸収膜に吸収される光の量は増大する。光から変換される熱エネルギーは増大する。その一方で、体積の増大は熱容量の増大を意味する。したがって、熱時定数は増大する。その結果、熱型電磁波検出素子では緩慢な温度変化しか得られない。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、十分な量の熱エネルギーを確保しつつ熱容量を縮小することができる熱型電磁波検出素子チップは提供されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、基体と、第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられ、前記基体に前記支持板片を連結する腕片と、前記腕片の前記裏面から前記表面までの距離よりも小さい距離で前記第２面から離れる平面にて前記支持板片上に形成される熱型電磁波検出素子とを備える熱型電磁波検出素子チップに関する。
【０００７】
熱型電磁波検出素子チップでは、腕片の表面に連続する平面にて支持板片上に熱型電磁波検出素子が形成される場合に比べて、支持板片の第２面と熱型電磁波検出素子との間で容積は減少する。容積の減少は熱容量の減少につながる。その結果、熱型電磁波検出素子で温度変化の速度は高められることができる。熱型電磁波検出素子の時間分解能は高められることができる。
【０００８】
（２）熱型電磁波検出素子チップでは、前記支持板片の前記第１面および前記腕片の前記表面は面一に形成されることができる。こうした熱型電磁波検出素子チップでは、支持板片および腕片で連続的に膜厚は一定に維持される。その結果、支持板片および腕片を含むメンブレンの剛性は高められることができる。
【０００９】
（３）前記熱型電磁波検出素子は前記支持板片上で異種材の積層膜で覆われることができる。積層膜は光吸収膜として機能することができる。光の吸収率は光の波長に応じて相違する。素材ごとに、高い吸収率の波長は相違する。異種材の積層膜が光吸収膜として機能すると、素材ごとに特定の波長で高い吸収率が達成されるだけでなく、積層に基づく相乗効果で広い範囲の波長で吸収率が高められることができる。その結果、広い範囲の波長で光は熱エネルギーに変換されることができる。光に対して熱型電磁波検出素子の感度は高められることができる。
【００１０】
（４）前記積層膜は、酸化シリコン層および窒化シリコン層を有することができる。こうして酸化シリコン層と窒化シリコン層とが重ね合わせられると、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜が単独で用いられる場合に比べて、広い範囲の波長で光は熱エネルギーに変換されることができる。しかも、窒化シリコン層の働きで積層膜の膜剛性は高められることができる。
【００１１】
（５）熱型電磁波検出素子チップは、前記熱型電磁波検出素子から引き出されて、前記腕片内に埋め込まれる配線をさらに備えることができる。
【００１２】
（６）前記支持板片の前記第１面と前記第２面との距離は前記腕片の前記表面と前記裏面との距離よりも大きくてもよい。熱型電磁波検出素子チップでは腕片の容積は縮小されることができる。容積の減少はさらなる熱容量の減少につながる。その結果、熱型電磁波検出素子で温度変化の速度は高められることができる。熱型電磁波検出素子の時間分解能は高められることができる。
【００１３】
（７）熱型電磁波検出素子チップは熱型電磁波検出器で利用されることができる。ここで、熱型電磁波検出器は、熱型電磁波検出素子チップと、前記熱型電磁波検出素子チップに結合され、前記熱型電磁波検出素子に電気的に接続される集積回路を含む集積回路基板とを備えることができる。
【００１４】
（８）熱型電磁波検出器は電子機器に利用されることができる。ここで、電子機器は、熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することができる。
【００１５】
（９）本発明の他の態様は、基板の表面に第１絶縁膜を積層する工程と、前記第１絶縁膜の表面に第１厚みの第２絶縁膜を積層する工程と、前記第２絶縁膜の表面に熱型電磁波検出素子を形成する工程と、前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成し、前記第３絶縁膜で前記熱型電磁波検出素子を覆う工程と、前記第３絶縁膜の表面に研磨処理を施し、第３絶縁膜の表面を平坦化する工程と、第３絶縁膜の表面に第４絶縁膜を積層する工程と、共通のマスクに基づき、前記第２絶縁膜、前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜から、第１厚みよりも大きい第２厚みで腕片の表面と面一の表面を有して前記熱型電磁波検出素子を支持する支持板片を作り出す工程と、前記支持板片および前記腕片の下で少なくとも部分的に前記第１絶縁膜を除去し、前記支持板片および前記腕片の下に空間層を形成する工程とを備える熱型電磁波検出素子チップの製造方法に関する。
【００１６】
支持板片および腕片が作り出される際に第２絶縁膜、第３絶縁膜および第４絶縁膜の積層体が確立される。熱型電磁波検出素子は積層体に埋め込まれる。空間層の形成に先立って積層体は十分な剛性および強度を発揮する。したがって、熱型電磁波検出素子は第２絶縁膜のみで支持されるものの、支持板片および腕片は確実に成形されることができる。
【００１７】
（１０）本発明のさらに他の態様は、基板の表面に第１絶縁膜を積層する工程と、前記第１絶縁膜の表面に第１厚みの第２絶縁膜を積層する工程と、前記第２絶縁膜の表面に熱型電磁波検出素子を形成する工程と、前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜を形成し、前記第３絶縁膜で前記熱型電磁波検出素子を覆う工程と、第３絶縁膜の表面に第４絶縁膜を積層する工程と、共通の第１マスクに基づき、前記第１絶縁膜の表面から第１厚みより大きい第２厚みで前記第３絶縁膜を残存させながら前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜を除去し、前記第３絶縁膜および前記第４絶縁膜から、前記熱型電磁波検出素子を支持する支持板片の輪郭の内側に収まる光吸収材片を作り出す工程と、共通の第２マスクに基づき、前記光吸収材片を残存させながら前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜を除去し、前記第２絶縁膜および前記第３絶縁膜から、第２厚みの腕片に連続する前記支持板片を作り出す工程と、前記支持板片および前記腕片の下で少なくとも部分的に前記第１絶縁膜を除去し、前記支持板片および前記腕片の下に空間層を形成する工程とを備える熱型電磁波検出素子チップの製造方法に関する。
【００１８】
支持板片および腕片が作り出される際に第２絶縁膜および第３絶縁膜の積層体が確立される。熱型電磁波検出素子は積層体に埋め込まれる。空間層の形成に先立って積層体は十分な剛性および強度を発揮する。したがって、熱型電磁波検出素子は第２絶縁膜のみで支持されるものの、支持板片および腕片は確実に成形されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージを概略的に示す断面図である。
【図２】センサー基板の拡大部分平面図である。
【図３】図２に対応し、メンブレンの基礎膜の表面で構造体を概略的に示す拡大部分平面図である。
【図４】図２の４−４線に沿った垂直断面および４′−４′線に沿った垂直断面を示す複合的な垂直断面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った垂直断面図である。
【図６】メンブレンの拡大部分垂直断面図である。
【図７】酸化シリコンおよび窒化シリコンに関し光の波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図８】光検出器パッケージの製造方法を示し、第１ウエハー基板を概念的に示す部分垂直断面図である。
【図９】図８に対応し、第１ウエハー基板上に形成された第１メンブレン素材膜および熱型電磁波検出素子を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１０】図８に対応し、第１メンブレン素材膜の表面に形成された第２メンブレン素材膜を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１１】図８に対応し、平坦化された第２メンブレン素材膜を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１２】図８に対応し、フォトリソグラフィ法を概念的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１３】図８に対応し、第１ウエハー基板に形成された深穴を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１４】図８に対応し、第１ウエハー基板に形成された貫通電極を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１５】図８に対応し、第２ウエハー基板に接合されたセンサー基板を概略的に示す第１および第２ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１６】図８に対応し、センサー基板に形成される空間層を概略的に示す第１および第２ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る光検出器パッケージのセンサー基板の一部を概略的に示す断面図である。
【図１８】図８に対応し、第２メンブレン素材膜の表面に形成された第３メンブレン素材膜を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図１９】図８に対応し、第１ウエハー基板の表面に形成された光吸収材片を概略的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図２０】図８に対応し、フォトリソグラフィ法を概念的に示す第１ウエハー基板の部分垂直断面図である。
【図２１】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラの外観を概略的に示す斜視図である。
【図２２】テラヘルツカメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２３】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２４】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２５】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る人感センサーが組み込まれた電気機器（家電機器）の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２６】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る運転支援装置が組み込まれた車両の構成を概略的に示す車両の外観図である。
【図２７】運転支援装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２８】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機の外観を概略的に示す斜視図である。
【図２９】光検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機コントローラーの構成を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。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。
【００２１】
（１）第１実施形態に係る光検出器パッケージの全体構成
図１は本発明の第１実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち光検出器パッケージ１１を概略的に示す。光検出器パッケージ１１は箱形の筐体１２を備える。筐体１２は、筐体本体１３と、筐体本体１３の開口１３ａを閉鎖するカバー１４とを有する。筐体本体１３およびカバー１４は密閉された内部空間を区画する。筐体本体１３は例えば絶縁性のセラミックから形成されることができる。カバー１４は特定の波長の光に対して透過性を有する材料から形成されることができる。ここでは、カバーは例えばシリコンから形成される。その結果、カバー１４は例えば赤外線に対して透過性を有することができる。内部空間では真空状態が確立されることができる。
【００２２】
筐体１２には集積回路（ＩＣ）基板１５およびセンサー基板（熱型電磁波検出素子チップ）１６が収容される。ＩＣ基板１５は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。ＩＣ基板１５の裏面は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板に固定される。ＩＣ基板１５は例えば接着剤で底板に接着されればよい。ＩＣ基板１５はＩＣチップを構成する。センサー基板１６はセンサーチップを構成する。
【００２３】
センサー基板１６はＩＣ基板１５の表面に受け止められる。センサー基板１６は裏面でＩＣ基板１５の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板１６とＩＣ基板１５との間には接合体１７が挟まれる。接合体１７はＩＣ基板１５内の読み出し回路に電気的にセンサー基板１６を接続する。ここでは、接合体１７は導電材製のバンプで構成される。バンプには例えば金バンプが用いられることができる。金バンプは金属接合やはんだ材でＩＣ基板１５に接合されることができる。その他、センサー基板１６およびＩＣ基板１５の接合には樹脂材が用いられてもよい。この場合には、金バンプとＩＣ基板１５との間で接触が維持されればよい。金バンプに代えてはんだバンプが用いられてもよい。センサー基板１６の表面には１以上の熱型電磁波検出素子すなわち熱型光検出素子１８が形成される。
【００２４】
筐体１２の外面には外部端子２１が設置される。外部端子２１は筐体本体１２の底板の外面に配置される。外部端子２１は導電材から形成される。その一方で、筐体１２の内面には中継パッド２２が設置される。中継パッド２２は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板上に配置される。中継パッド２２は導電材から形成される。中継パッド２２および外部端子２１は中継導体２３で相互に接続される。中継導体２３は筐体本体１３の底板を貫通する。中継導体２３は導電材から形成される。
【００２５】
中継パッド２２は例えばワイヤ配線２４でＩＣ基板１５に電気的に接続される。ワイヤ配線２４は中継パッド２２に読み出し回路を接続する。こうして読み出し回路および外部端子２１の間で信号経路が形成される。こうした光検出器パッケージ１１はソケット（図示されず）にはめ込まれて使用されることができる。外部端子２１はソケットの接続端子に接続される。ソケットは必要に応じて大型のプリント配線基板に実装されることができる。
【００２６】
図２はセンサー基板１６の拡大部分平面図を示す。センサー基板１６の表面には複数行複数列の熱型光検出素子１８が配置される。すなわち、熱型光検出素子１８のマトリクスが形成される。個々の熱型光検出素子１８は焦電型光検出素子で例えられる。熱型光検出素子１８はメンブレン２７に埋め込まれる。メンブレン２７は絶縁膜から形成される。絶縁膜は異種材の積層膜で構成されることができる。積層膜は、例えば、表面で熱型光検出素子１８を支持する基礎膜２７ａと、この基礎膜２７ａの表面に重ねられて熱型光検出素子１８を覆う被覆膜２７ｂとを少なくとも有する。基礎膜２７ａの輪郭と被覆膜２７ｂの輪郭とは相互に重ね合わせられる。積層膜の詳細は後述される。
【００２７】
メンブレン２７は平板形状の支持板片２８、１対の腕片２９および１対の固定片３１ａ、３１ｂを備える。支持板片２８、腕版２９および固定片３１ａ、３１ｂは基礎膜２７ａおよび被覆膜２７ｂの積層膜で一体に形成される。支持板片２８は例えば四辺形の輪郭に形成されることができる。ここでは、支持板片２８は例えば正方形の輪郭を有する。腕片２９の一端は支持板片２８に１対角線上の角で連結される。腕片２９は１対角線上の角から相互に向き合う辺に沿って延びる。腕片２９の他端にはそれぞれ固定片３１ａ、３１ｂが連結される。固定片３１ａ、３１ｂは他方の対角線上の角に隣り合う。支持板片２８に熱型光検出素子１８は受け止められる。
【００２８】
図３に示されるように、基礎膜２７ａの表面には１対の導電配線３２ａ、３２ｂが形成される。導電配線３２ａ、３２ｂは熱型光検出素子１８から引き出される。導電配線３２ａ、３２ｂはそれぞれ腕片２９を横切り固定片３１ａ、３１ｂに至る。導電配線３２ａ、３２ｂは支持板片２８、腕片２９および固定片３１ａ、３１ｂで基礎膜２７ａの表面を這って延びる。導電配線３２ａ、３２ｂは被覆膜２７ｂで覆われる。こうして導電配線３２ａ、３２ｂは支持板片２８、腕片２９および固定片３１ａ、３１ｂ内に埋め込まれる。
【００２９】
図４に示されるように、センサー基板１６の表面には全てのメンブレン２７の固定片３１ａ、３１ｂごとに柱３３が形成される。柱３３は基板本体の表面から垂直方向に十分な高さで立ち上がる。柱３３の上端にメンブレン２７の固定片３１ａ、３１ｂが連結される。ここで、柱３３およびメンブレン２７は、センサー基板１６に熱型光検出素子１８を連結する構造体を構成する。このとき、メンブレン２７は固定片３１ａ、３１ｂだけで支持されることから、メンブレン２７の支持板片２８および腕片２９とセンサー基板１６の基板本体との間には十分な厚みの空間層３４が形成される。この空間層３４の働きで熱型光検出素子１８はセンサー基板１６の基板本体から熱的に分離される。
【００３０】
センサー基板１６はベース基板３５および絶縁体膜３６を備える。ベース基板３５および絶縁体膜３６は基板本体を構成する。ベース基板３５は支持体３７と絶縁層３８とで形成される。支持体３７は例えば所定の剛性を有する。支持体３７には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層３８は支持体３７の表面に積層される。絶縁層３８は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられることができる。
【００３１】
ベース基板３５には貫通電極４１、４１ａが形成される。貫通電極４１、４１ａはベース基板３５の表面からベース基板３５の裏面（表面の裏側）まで貫通する。貫通電極４１、４１ａは導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。ベース基板３５の裏面には一面に絶縁層４２が形成されることができる。絶縁層４２は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）から形成されることができる。絶縁層４２には貫通電極４１、４１ａごとに開口が形成される。貫通電極４１、４１ａの下端は開口で露出する。貫通電極４１、４１ａの下端には対応の接合体１７が個別に接続される。
【００３２】
ベース基板３５の表面には熱型光検出素子１８ごとに導電材製パッド４３が配置される。導電材製パッド４３は平板形状に形成される。導電材製パッド４３はセンサー基板１６の表面に平行に広がる。導電材製パッド４３の形成にあたって例えば金属材料が用いられる。ここでは、金属材料に例えば銅が用いられることができる。金属材料には銅以外の材料が用いられてもよい。導電材製パッド４３は対応の貫通電極４１の上端に個別に連結される。
【００３３】
ベース基板３５の表面に１層または複数層の絶縁体膜３６が積層される。絶縁体膜３６は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）から形成されることができる。絶縁体膜３６はベース基板３５の表面を覆う。構造体の柱３３は絶縁体膜３６に一体化されることができる。絶縁体膜３６および柱３３の内部には１段または複数段の層間ビア４４が形成される。層間ビア４４の下端は導電材製パッド４３に連結される。層間ビア４４（複数段の場合には最上段の層間ビア４４）の上端は導電配線３２ａに接続される。接続にあたって層間ビア４４はメンブレン２７の固定片３１ａを貫通することができる。層間ビア４４は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。導電配線３２ａ、層間ビア４４、導電材製パッド４３および貫通電極４１は熱型光検出素子１８および対応の接合体１７を相互に接続する。
【００３４】
ＩＣ基板１５は支持体４５と絶縁層の積層体４６とで形成される。支持体４５は例えば所定の剛性を有する。支持体４５には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層の積層体４６は支持体４５の表面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられることができる。
【００３５】
支持体４５上には読み出し回路が構築される。読み出し回路の構築にあたって支持体４５の表面から支持体４５の内部に例えば不純物質が拡散する。こうした不純物質の拡散や酸化膜、電極、その他の形成に応じて支持体４５の表面には回路構成要素４７が確立されることができる。こうした回路構成要素４７には例えばＭＯＳＦＥＴ（酸化金属半導体電界効果トランジスター）が例示されることができる。
【００３６】
積層体４６の表面には接合体１７ごとに端子パッド４８が形成される。端子パッド４８は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。個々の接合体１７は個別に対応の端子パッド４８に接続される。積層体４６の内部にはパターン配線５１およびビア５２が形成される。パターン配線５１およびビア５２は導電材料から形成される。パターン配線５１およびビア５２は回路構成要素４７に端子パッド４８を連結する。こうして回路構成要素４７と端子パッド４８との間に信号経路が確立される。
【００３７】
積層体４６の表面にはさらに中継パッド５３が形成される。中継パッド５３は導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅といった金属材料が用いられることができる。中継パッド５３はパターン配線５１やビア５２を通じて読み出し回路に接続される。中継パッド５３にはワイヤ配線２４が結合される。
【００３８】
図５に示されるように、固定片３１ｂに対応して絶縁体膜３６および柱３３の内部には１段または複数段の層間ビア５４が形成される。層間ビア５４の下端はパターン配線５５に連結される。ここでは、マトリクスで１行の熱型光検出素子１８に共通に１本のパターン配線５５が割り当てられることができる。層間ビア５４の上端は導電配線３２ｂに接続される。接続にあたって層間ビア５４はメンブレン２７の固定片３１ｂを貫通することができる。層間ビア５４は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。パターン配線５５は１本の貫通電極４１ａに連結される。導電配線３２ｂ、層間ビア５４、パターン配線５５および貫通電極４１ａは熱型光検出素子１８および対応の接合体１７を相互に接続する。
【００３９】
図６に示されるように、熱型光検出素子１８は焦電キャパシター５７を備える。焦電キャパシター５７は焦電体５８を備える。焦電体５８は焦電効果を発揮する誘電体から形成される。誘電体には例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられることができる。焦電体５８は温度変化に応じて電気分極量の変化を生み出す。ここでは、焦電体５８は薄膜に形成される。
【００４０】
焦電キャパシター５７は下部電極５９および上部電極６１を備える。焦電体５８は下部電極５９および上部電極６１に挟み込まれる。下部電極５９は基礎膜２７ａの表面に形成される。下部電極５９は例えば基礎膜２７ａの表面から順番にイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）および白金（Ｐｔ）の三層構造を有することができる。下部電極５９には導電配線３２ｂが接続される。上部電極６１は焦電体５８の表面に形成される。上部電極６１は焦電体５８から順番に白金（Ｐｔ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）およびイリジウム（Ｉｒ）の三層構造を有することができる。上部電極６１には導電配線３２ａが接続される。焦電体５８の焦電効果に応じて上部電極６１および下部電極５９の間に電圧の変化が生じる。こうして熱は電気信号に変換される。
【００４１】
支持板片２８は表側の第１面２８ａおよびその裏側の第２面２８ｂを有する。支持板片２８は第２面２８ｂで空間層３４に接する。したがって、支持板片２８は空間層３４を挟んで第２面２８ｂで絶縁体膜３６すなわち基板本体に向き合わせられる。第１面２８ａおよび第２面２８ｂはそれぞれ平面に形成される。しかも、第１面２８ａおよび第２面２８ｂは相互に平行に広がる。第２面２８ｂから第１面２８ａまでの距離は第１距離Ｄ１に設定される。
【００４２】
個々の腕片２９は表面２９ａおよびその裏側の裏面２９ｂを有する。表面２９ａは支持板片２８の第１面２８ａに連続する。裏面２９ｂは支持板片２８の第２面２８ｂに連続する。腕片２９は裏面２９ｂで空間層３４に接する。したがって、腕片２９は空間層３４を挟んで裏面２９ｂで絶縁体膜３６すなわち基板本体に向き合わせられる。表面２９ａおよび裏面２９ｂはそれぞれ平面に形成される。その結果、表面２９ａは支持板片２８の第１面２８ａに面一で接続される。同様に、裏面２９ｂは支持板片２８の第２面２８ｂに面一で接続される。表面２９ａおよび裏面２９ｂは相互に平行に広がる。したがって、裏面２９ｂから表面２９ａまで第１距離Ｄ１が確立される。
【００４３】
メンブレン２７では基礎膜２７ａの表面は支持板片２８の第２面２８ｂおよび腕片２９の裏面２９ｂから第２距離Ｄ２で離れる。腕片２９は基礎膜２７ａおよび被覆膜２７ｂの積層体で構成されることから、第２距離Ｄ２は第１距離Ｄ１よりも小さい。その結果、熱型光検出素子１８は、腕片２９の裏面２９ｂから表面２９ａまでの第１距離Ｄ１よりも小さい第２距離Ｄ２で支持板片２８の第２面２８ｂから離れる平面（基礎膜２７ａの表面）にて支持板片２８に受け止められる。
【００４４】
メンブレン２７では基礎膜２７ａは例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層で構成される。被覆膜２７ｂは異種材の積層膜で構成される。積層膜は、窒化シリコン層の表面に積層される第１酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６２と、第１酸化シリコン層６２の表面に積層される窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層６３と、窒化シリコン層６３の表面に積層される第２酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６４とを有する。支持板片２８上で被覆膜２７ｂは光吸収膜として機能する。光の吸収に応じて光のエネルギーは蓄積される。酸化シリコンおよび窒化シリコンは赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。熱エネルギーの蓄積に応じて焦電キャパシター５７の温度変化は引き起こされる。焦電キャパシター５７は温度変化に応じて電気信号を出力する。
【００４５】
（２）第１実施形態に係る光検出器パッケージの動作
次に光検出器パッケージ１１の動作を簡単に説明する。光検出器パッケージ１１に光が届くと、特定の波長の光（例えば赤外線）はカバー１４を通過する。光はメンブレン２７の表面に照射される。支持板片２８上では光は被覆膜２７ｂに吸収され被覆膜２７ｂで熱が発生する。こうした熱や直接に照射される光に応じて焦電体５８の温度は変化する。温度の変化に応じて電気分極量の変化が生み出される。このとき、例えばソースフォロワー回路による検出をする場合には、個々の熱型光検出素子１８から貫通電極４１、４１ａを通じて個別に焦電流が流れ、抵抗により変換されＦＥＴゲートに電圧変化が伝達される。電気分極量の変化に応じて電圧は変化する。その結果、個々の熱型光検出素子１８ごとに温度情報が得られることができる。
【００４６】
センサー基板１６では、熱型光検出素子１８は、腕片２９の裏面２９ｂから表面２９ａまでの第１距離Ｄ１よりも小さい第２距離Ｄ２で支持板片２８の第２面２８ｂから離れる平面（基礎膜２７ａの表面）にて支持板片２８に受け止められる。したがって、腕片２９の表面２９ａに連続する平面にて支持板片２８上に熱型光検出素子１８が形成される場合に比べて、支持板片２８の第２面２８ｂと熱型光検出素子１８との間でメンブレン２７の容積は減少する。容積の減少は熱容量の減少につながる。その結果、熱型光検出素子１８で温度変化の速度は高められることができる。熱型光検出素子１８の時間分解能は高められることができる。
【００４７】
支持板片２８の第１面２８ａおよび腕片２９の表面２９ａは面一に形成される。すなわち、メンブレン２７では支持板片２８、腕片２９および固定片３１にわたって連続的に膜厚は一定に維持される。その結果、支持板片２８および腕片２９を含むメンブレン２７の膜剛性は高められることができる。
【００４８】
光の吸収率は光の波長に応じて相違する。素材ごとに、高い吸収率の波長は相違する。異種材の積層膜で被覆膜２７ｂが形成されると、素材ごとに特定の波長で高い吸収率が達成されるだけでなく、積層に基づく相乗効果で広い範囲の波長で吸収率が高められることができる。その結果、広い範囲の波長で光は熱エネルギーに変換されることができる。光に対して熱型光検出素子１８の感度は高められることができる。例えば図７に示されるように、酸化シリコンは波長λ＝９．０〜９．５μｍおよび１２．０〜１３．０μｍあたりで吸収率のピークを示す。窒化シリコンは波長λ＝１１．０μｍあたりで吸収率のピークを示す。酸化シリコン層および窒化シリコン層の積層体では波長９．０μｍ以上で高い吸収率が確立されることができる。酸化シリコン膜または窒化シリコン膜が単独で用いられる場合に比べて、被覆膜２７ｂでは広い範囲の波長で光は熱エネルギーに変換されることができる。しかも、窒化シリコン層の基礎膜２７ａおよび窒化シリコン層６３の働きでメンブレン２７の膜剛性は高められることができる。
【００４９】
（３）第１実施形態に係る光検出器パッケージの製造方法
次に光検出器パッケージ１１の製造方法を詳述する。まず、図８に示されるように、第１ウエハー基板（基板）７１が用意される。第１ウエハー基板７１は円盤形の基体７２と絶縁層７３とで構成される。基体７２には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。絶縁層７３は基体７２の表面に一面に積層される。絶縁層７３は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられることができる。絶縁層７３の表面には導電材製パッド４３およびパターン配線５５が形成される。
【００５０】
絶縁層７３の表面には絶縁体膜（第１絶縁膜）７４が積層される。絶縁体膜７４は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）から形成されることができる。絶縁体膜７４の積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。絶縁体膜７４は絶縁層７３の表面全体を覆う。導電材製パッド４３およびパターン配線５５は絶縁体膜７４で覆われる。絶縁体膜７４内には層間ビア４４、５４が形成される。層間ビア４４、５４の形成にあたって例えばめっき法が用いられることができる。層間ビア４４、５４は対応の導電材製パッド４３およびパターン配線５５に個別に接続される。層間ビア４４、５４の形成にあたって絶縁体膜７４は例えば絶縁層７４ａ、７４ｂの積層体で構成されることができる。
【００５１】
図９に示されるように、絶縁体膜７４の表面には第１メンブレン素材膜（第２絶縁膜）７５が積層される。第１メンブレン素材膜７５は第１厚みｔ１の膜厚を有する。この第１厚みｔ１は前述の第２距離Ｄ２に相当する。ここでは、第１メンブレン素材膜７５の材料には窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられる。第１メンブレン素材膜７５の形成にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。第１メンブレン素材膜７５の表面には個々の導電材製パッド４３ごとに熱型光検出素子１８が形成される。下部電極５９や焦電体５８、上部電極６１、導電配線３２ａ、３２ｂは形成される。形成にあたって例えばフォトリソグラフィ法やめっき法が用いられることができる。
【００５２】
図１０に示されるように、第１メンブレン素材膜７５の表面には一面に第２メンブレン素材膜（第３絶縁膜）７６が積層される。第２メンブレン素材膜７６は熱型光検出素子１８を覆う。ここでは、第２メンブレン素材膜７６の材料には酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられる。第２メンブレン素材膜７６の形成にあたって例えばスパッタリング法が用いられることができる。このとき、第２メンブレン素材膜７６の膜厚Ｈ１は熱型光検出素子１８の高さＨ２よりも大きく設定される。
【００５３】
図１１に示されるように、第２メンブレン素材膜７６の表面には研磨処理が施される。第２メンブレン素材膜７６の表面は平坦化される。研磨処理にあたって例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）が用いられることができる。平坦化後、熱型光検出素子１８は第２メンブレン素材膜７６内に埋もれたまま維持される。したがって、前述の膜厚Ｈ１は、熱型光検出素子１８の高さＨ２に、熱型光検出素子１８上に残存する素材膜の膜厚および研磨処理の削り代が加えられたものに相当する。平坦化された表面には第３メンブレン素材膜（第４絶縁膜）７７が積層される。第３メンブレン素材膜７７は異種絶縁材の積層体で構成される。ここでは、第３メンブレン素材膜７７の形成にあたって窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層７７ａおよび酸化シリコン（ＳｉＯ２）層７７ｂが相次いで積層される。第１メンブレン素材膜７５、第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７の総膜厚は第２厚みｔ２に設定される。第２厚みｔ２は前述の第１距離Ｄ１に相当する。第２厚みｔ２は第１厚みｔ１より大きい。
【００５４】
続いて、図１２に示されるように、支持板片２８、腕片２９および固定片３１すなわちメンブレン２７が作り出される。支持板片２８、腕片２９および固定片３１は第１メンブレン素材膜７５、第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７の積層体から成形される。成形にあたって例えばフォトリソグラフィ法が用いられることができる。第３メンブレン素材膜７７の表面にはフォトレジスト膜（マスク）７８が形成される。フォトレジスト膜７８はメンブレン２７の形状を象る。フォトレジスト膜７８の周囲で第１メンブレン素材膜７５、第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７はエッチング処理に曝される。その結果、共通のフォトレジスト膜７８に基づき、第２厚みｔ２で腕片２９の表面２９ａと面一の第１面２８ａを有して熱型光検出素子１８を支持する支持板片２８が削り出される。
【００５５】
こうして第１ウエハー基板７１上でメンブレン２７が形成されると、図１３に示されるように、第１ウエハー基板７１の裏面から深穴７９が形成される。深穴７９の形成にあたって例えばディープリアクティブイオンエッチング（ディープＲＩＥ）が利用されることができる。深穴７９は基体７２および絶縁層７３を貫通し導電材製パッド４３およびパターン配線５５に到達する。
【００５６】
図１４に示されるように、深穴７９には導電材８２が充填される。充填にあたって例えばめっき法が用いられることができる。その結果、第１ウエハー基板７１の裏面から、層間ビア４４、５４に接続される貫通電極４１、４１ａが形成される。第１ウエハー基板７１の裏面には接合体１７が形成される。接合体１７は個別に個々の貫通電極４１、４１ａに接続される。その後、第１ウエハー基板７１から個々のセンサー基板１６すなわちセンサーチップが切り出される。
【００５７】
図１５に示されるように、第２ウエハー基板８４が用意される。第２ウエハー基板８４は円盤形の基体８５と絶縁層の積層体８６とで構成される。基体８５には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。基体８５の表面には回路構成要素４７が形成される。形成にあたってイオン注入や酸化膜の形成、電極の形成が実施される。積層体８６は基体８５の表面に一面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられることができる。絶縁層の形成にあたってスパッタリング法が用いられることができる。個々の絶縁層の表面および内部にはパターン配線５１およびビア５２が形成される。積層体８６の表面には端子パッド４８および中継パッド５３が形成される。パターン配線５１、ビア５２、端子パッド４８および中継パッド５３の形成にあたって例えばフォトリソグラフィ法やめっき法が用いられることができる。こうして第２ウエハー基板８４には特定の領域ごとに読み出し回路（集積回路）が形成される。
【００５８】
第２ウエハー基板８４にセンサー基板１６は接合される。センサー基板１６は裏面で第２ウエハー基板８４に受け止められる。センサー基板１６の裏面に配置される接合体１７でセンサー基板１６は読み出し回路に電気的に接続される。
【００５９】
その後、図１６に示されるように、センサー基板１６ではメンブレン２７の支持板片２８および腕片２９の下で少なくとも部分的に絶縁体膜７４が除去される。絶縁体膜７４の除去にあたって柱３３は残される。こうした除去にあたってエッチング処理が施されることができる。その結果、支持板片２８および腕片２９の下に空間層３４が形成される。支持板片２８および腕片２９は絶縁体膜３６から熱的に分離される。最終的に、第２ウエハー基板８４から個々のＩＣ基板１５が切り出される。ＩＣ基板１５は筐体１２に封じ込められる。こうして光検出器パッケージ１１は製造される。
【００６０】
以上のような製造方法によれば、支持板片２８および腕片２９が作り出される際に第１メンブレン素材膜７５、第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７の積層体が確立される。熱型光検出素子１８は積層体に埋め込まれる。空間層３４の形成に先立って積層体は十分な剛性および強度を発揮する。したがって、熱型光検出素子１８は第１メンブレン素材膜７５すなわち基礎膜２７ａのみで支持されるものの、支持板片２８および腕片２８は確実に成形されることができる。
【００６１】
（４）第２実施形態に係る光検出器パッケージの構成
図１７は本発明の第２実施形態に係る光検出器パッケージ１１のセンサー基板１６の一部を概略的に示す。このセンサー基板１６では熱型光検出素子１８はメンブレン８７に埋め込まれる。メンブレン８７は絶縁膜から形成される。絶縁膜は異種材の積層膜で構成されることができる。積層膜は、例えば、表面で熱型光検出素子１８および導電配線３２ａ、３２ｂを支持する基礎膜８７ａと、この基礎膜８７ａの表面に重ねられて熱型光検出素子１８および導電配線３２ａ、３２ｂを覆う被覆膜８７ｂとを少なくとも有する。基礎膜８７ａの輪郭と被覆膜８７ｂの輪郭とは相互に重ね合わせられる。メンブレン８７は平板形状の支持板片８８、１対の腕片８９および１対の固定片９１ａ、９１ｂを備える。支持板片８８、腕片８９および固定９１ａ、片９１ｂは前述の支持板片２８、腕片２９および固定片３１ａ、３１ｂと同様な輪郭に形成され同様な機能を担う。被覆膜８７ｂは、支持板片８８、腕片８９および固定片９１ａ、９１ｂにわたって基礎膜８７ａの表面に重ねられる基層９３と、支持板片８８上で熱型光検出素子１８上に配置され基層９３から盛り上がる光吸収材片９４とを備える。
【００６２】
支持板片８８は表側の第１面８８ａおよびその裏側の第２面８８ｂを有する。第１面８８ａは光吸収材片９４の頂面に相当する。支持板片８８は第２面８８ｂで空間層３４に接する。したがって、支持板片８８は空間層３４を挟んで第２面８８ｂで絶縁体膜３６すなわち基板本体に向き合わせられる。第１面８８ａおよび第２面８８ｂはそれぞれ平面に形成される。しかも、第１面８８ａおよび第２面８８ｂは相互に平行に広がる。第２面８８ｂから第１面８８ａまでの距離は第３距離Ｄ３に設定される。
【００６３】
個々の腕片８９は表面８９ａおよびその裏側の裏面８９ｂを有する。裏面８９ｂは支持板片８８の第２面８８ｂに連続する。腕片８９は裏面８９ｂで空間層３４に接する。したがって、腕片８９は空間層３４を挟んで裏面８９ｂで絶縁体膜３６すなわち基板本体に向き合わせられる。表面８９ａおよび裏面８９ｂはそれぞれ平面に形成される。裏面８９ｂは支持板片８８の第２面８８ｂに面一で接続される。表面８９ａおよび裏面８９ｂは相互に平行に広がる。裏面８９ｂから表面８９ａまで第４距離Ｄ４が確立される。第３距離Ｄ３は第４距離Ｄ４よりも大きい。
【００６４】
メンブレン８７では基礎膜８７ａの表面は支持板片８８の第２面８８ｂおよび腕片８９の裏面８９ｂから第２距離Ｄ２で離れる。腕片８９は基礎膜８７ａおよび被覆膜８７ｂの積層体で構成されることから、第２距離Ｄ２は第４距離Ｄ４よりも小さい。その結果、熱型光検出素子１８は、腕片８９の裏面８９ｂから表面８９ａまでの第４距離Ｄ４よりも小さい第２距離Ｄ２で支持板片８８の第２面８８ｂから離れる平面（基礎膜８７ａの表面）にて支持板片８８に受け止められる。
【００６５】
メンブレン８７では基礎膜８７ａは例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層で構成される。被覆膜８７ｂの基層９３は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）層で構成される。被覆膜８７ｂの光吸収材片９４は異種材の積層膜で構成される。積層膜は、基層９３の酸化シリコン層に連続する第１酸化シリコン（ＳｉＯ２）層９５と、第１酸化シリコン層９５の表面に積層される窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層９６と、窒化シリコン層９６の表面に積層される第２酸化シリコン（ＳｉＯ２）層９７とを有する。光吸収材片９４は光を吸収し光のエネルギーを蓄積する。酸化シリコンおよび窒化シリコンは赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。熱エネルギーの蓄積に応じて焦電キャパシター５７の温度変化は引き起こされる。焦電キャパシター５７は温度変化に応じて電気信号を出力する。その他、前述の第１実施形態と均等な構成や構造には同一の参照符号が付されそれらの詳細な説明は繰り返されない。
【００６６】
第２実施形態に係るセンサー基板１６ではさらに腕片８９の容積は縮小されることができる。容積の減少はさらなる熱容量の減少につながる。その結果、熱型光検出素子１８で温度変化の速度は高められることができる。熱型光検出素子１８の時間分解能はさらに高められることができる。
【００６７】
（５）第２実施形態に係る光検出器パッケージの製造方法
第１実施形態と同様に第１ウエハー基板７１上で第２メンブレン素材膜７６の積層まで実施される（図８〜図１０参照）。続いて、図１８に示されるように、第２メンブレン素材膜７６の表面に第３メンブレン素材膜７７が積層される。前述と同様に、窒化シリコン層７７ａおよび酸化シリコン層７７ｂが相次いで積層される。
【００６８】
図１９に示されるように、個々の光検出素子１８ごとに光吸収材片９４が作り出される。光吸収材片９４は第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７の積層体から成形される。成形にあたって例えばフォトリソグラフィ法が用いられることができる。第３メンブレン素材膜７７の表面にはフォトレジスト膜（第１マスク）９８が形成される。フォトレジスト膜９８は光吸収材片９４の形状を象る。フォトレジスト膜９８の周囲では絶縁体膜７４の表面から第３厚みｔ３で第２メンブレン素材膜７６を残存させながら第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７は除去される。エッチング処理が施される。その結果、共通のフォトレジスト膜９８の下には第２メンブレン素材膜７６および第３メンブレン素材膜７７で光吸収材片９４が削り出される。
【００６９】
続いて、図２０に示されるように、支持板片８８、腕片８９および固定片９１すなわちメンブレン８７が作り出される。支持板片８８、腕片８９および固定片９１は第１メンブレン素材膜７５および第２メンブレン素材膜７６から成形される。このとき、支持板片８８上で光吸収材片９４は維持される。成形にあたって例えばフォトリソグラフィ法が用いられることができる。第２メンブレン素材膜７６の表面にはフォトレジスト膜（第２マスク）７８が形成される。フォトレジスト膜７８はメンブレン８７の形状を象る。光吸収材片９４はフォトレジス膜７８に覆われる。フォトレジスト膜７８の周囲で第１メンブレン素材膜７５および第２メンブレン素材膜７６は除去される。エッチング処理が施される。その結果、共通のフォトレジスト膜７８に基づき、第３厚みｔ３の腕片８９に連続する支持板片８８が削り出される。その後、第１実施形態と同様に光検出器パッケージ１１は製造されることができる。
【００７０】
以上のような製造方法によれば、支持板片８８および腕片８９が作り出される際に第１メンブレン素材膜７５および第２メンブレン素材膜７６の積層体が確立される。熱型光検出素子１８は積層体に埋め込まれる。空間層３４の形成に先立って積層体は十分な剛性および強度を発揮する。したがって、熱型光検出素子１８は第１メンブレン素材膜７５すなわち基礎膜８７ａのみで支持されるものの、支持板片８８および腕片８８は確実に成形されることができる。
【００７１】
（６）テラヘルツカメラ
図２１は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ１０１の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ１０１は筐体１０２を備える。筐体１０２の正面にはスリット１０３が形成されレンズ１０４が装着される。スリット１０３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１０４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１０１の構成をさらに詳しく説明すると、図２２に示されるように、テラヘルツカメラ１０１は照射源（電磁波源）１０５を備える。照射源１０５には駆動回路１０６が接続される。駆動回路１０６は照射源１０５に所望の駆動信号を供給する。照射源１０５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１０５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１０４は光学系１０７を構成する。光学系１０７はレンズ１０４のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ１０４の光軸１０８上に光検出器パッケージ１１が配置される。センサー基板１３の表面は例えば光軸１０８に直交する。光学系１０７は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１０９が接続される。アナログデジタル変換回路１０９には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８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１０９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１０９には演算処理回路（処理回路）１１１が接続される。演算処理回路１１１にはアナログデジタル変換回路１０９からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１１１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１１１には描画処理回路１１２が接続される。描画処理回路１１２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１１２には表示装置１１３が接続される。表示装置１１３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１１３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１１４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１０１は検査装置として利用されることができる。
【００７５】
その他、テラヘルツカメラ１０１は物質の定性分析や定量分析に利用されることができる。こうした利用にあたって例えばレンズ１０４の光軸１０８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光検出器パッケージ１１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。
【００７６】
（７）赤外線カメラ
図２３は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ１２１の構成を概略的に示す。赤外線カメラ１２１は光学系１２２を備える。光学系１２２の光軸１２３上に光検出器パッケージ１１は配置される。センサー基板１６の表面は例えば光軸１２３に直交する。光学系１２２は熱型光検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。光検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１２４が接続される。アナログデジタル変換回路１２４には光検出器パッケージ１１から熱型光検出素子１８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１２４は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００７７】
アナログデジタル変換回路１２４には演算処理回路（制御回路）１２５が接続される。演算処理回路１２５にはアナログデジタル変換回路１２４からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１２５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１２５には描画処理回路１２６が接続される。描画処理回路１２６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１２６には表示装置１２７が接続される。表示装置１２７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１２７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１２８に格納されることができる。
【００７８】
赤外線カメラ１２１はサーモグラフィとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７の画面に熱分布画像を映し出すことができる。熱分布画像の生成にあたって演算処理回路１２５では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィは人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いられることができる。その他、サーモグラフィはＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器に組み込まれて熱漏れや異常な温度変化の検出に用いられることができる。例えば図２４に示されるように、ＦＡ機器（電子機器）１３１はＦＡ機能ユニット１３２を備える。ＦＡ機能ユニット１３２は特定の機能の実現にあたって動作する。ＦＡ機能ユニット１３２には制御回路（処理回路）１３３が接続される。制御回路１３３は加熱や加圧、機械的処理、化学的処理、その他のＦＡ機能ユニット１３２の動作を制御する。制御回路１３３には赤外線カメラ１２１、表示装置１３４およびスピーカー１３５などが接続される。赤外線カメラ１２１は撮像範囲内でＦＡ機能ユニット１３２を撮像する。制御回路１３３は、撮像範囲内で異常な高温や温度変化を検出すると、ＦＡ機能ユニット１３２に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置１３４やスピーカー１３５に向けて警告信号を出力したりすることができる。異常な高温や温度変化の検出にあたって制御回路１３３は例えばメモリ（図示されず）内に基準温度分布データを保持する。基準温度分布データは平常時の撮像範囲内の温度分布を特定する。制御回路１３３は基準温度分布データの熱分布にリアルタイムの熱分布画像を照らし合わせることができる。その他、サーモグラフィは物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いられることができる。
【００７９】
赤外線カメラ１２１はナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７に例えば暗闇での画像を映し出すことができる。暗視カメラは、例えばセキュリティ機器の一具体例としての監視カメラや、人感センサー、運転支援装置その他に利用されることができる。人感センサーは、エスカレーターや照明器具、空気調和機、テレビといった電気機器（家電機器）のオンオフ制御、その他の制御に用いられることができる。例えば図２５に示されるように、電気機器１３６は機能ユニット１３７を備える。機能ユニット１３７は特定の機能の実現にあたって機械的動作や電気的動作を実施する。機能ユニット１３７には人感センサー１３８が接続される。人感センサー１３８は赤外線カメラ１２１を備える。赤外線カメラ１２１は監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ１２１には判定回路１３９が接続される。判定回路１３９は熱分布画像に基づき人の存在または不存在を判定する。判定にあたって判定回路１３９は画像内で特定温度域（例えば体温の温度域の塊）の動きを検出する。判定回路１３９は人の存在または不存在を特定する判定信号を機能ユニット１３７に供給する。機能ユニット１３７は判定信号の受領に応じてオンオフ制御されることができる。例えば図２６に示されるように、運転支援装置（電子機器）１４１は赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２を備える。赤外線カメラ１２１は例えば車両１４３のフロントノーズ１４４に取り付けられる。赤外線カメラ１２１は、車両１４３から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２は例えばフロントウインドウ１４５の運転席側に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２には赤外線カメラ１２１の画像が映し出されることができる。ヘッドアップディスプレイ１４２の画面では例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像は強調されることができる。図２７に示されるように、赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２には処理回路１４６が接続される。処理回路１４６には車速センサー１４７、ヨーレートセンサー１３８およびブレーキセンサー１４９が接続される。車速センサー１４７は車両１４３の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー１３８は車両１４３のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー１４９はブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路１４６は車両１４３の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路１４６は車両１４３の走行速度、ヨーレートおよびブレーキの踏み具合に応じて車両１４３の走行状態を特定する。処理回路１４６はスピーカー１５１から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。
【００８０】
（８）ゲーム機コントローラー
図２８は光検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機１５２の構成を概略的に示す。ゲーム機１５２はゲーム機本体１５３、表示装置１５４およびコントローラー（電子機器）１５５を備える。表示装置１５４は例えば有線でゲーム機本体１５３に接続される。ゲーム機本体１５３の動作は表示装置１５４の画面に映し出される。プレーヤーＧはコントローラー１５５を用いてゲーム機本体１５３の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー１５５には例えば１対のＬＥＤモジュール１５６から赤外線が照射される。ＬＥＤモジュール１５６は例えば表示装置１５４の画面の周囲でベゼルに取り付けられることができる。
【００８１】
図２９に示されるように、コントローラー１５５には光検出器パッケージ１１が組み込まれる。光検出器パッケージ１１には赤外線フィルター１５７および光学系（例えばレンズ）１５８が組み合わせられてもよい。光検出器パッケージ１１はＬＥＤモジュール１５６から放射される赤外線を受光することができる。光検出器パッケージ１１には画像処理回路１５９が接続される。画像処理回路１５９は予め決められた画面内でＬＥＤモジュール１５６の赤外線スポットを画像化する。画像処理回路１５９には演算処理回路１６１が接続される。演算処理回路１６１は赤外線スポット情報を生成する。この赤外線スポット情報では、予め決められた画面内で赤外線スポットの位置および大きさが特定される。赤外線スポットの位置はＬＥＤモジュール１５６の位置に対応する。赤外線スポットの大きさはＬＥＤモジュール１５６との距離に対応する。演算処理回路１６１には無線モジュール１６２が接続される。赤外線スポット情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に送り込まれる。ここでは、演算処理回路１６１に操作スイッチ１６３や加速度センサー１６４が接続される。操作スイッチ１６３の操作信号や加速度センサー１６４の加速度情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に供給される。ゲーム機本体１５３は無線モジュール１６５で操作信号や赤外線スポット情報、加速度情報を受信する。ゲーム機本体１５３内のプロセッサー１６６は、操作信号に基づき操作スイッチ１６３の動作を特定し、赤外線スポット情報および加速度情報に基づきコントローラー１５５の動きを特定する。こうして操作スイッチ１６３の動作やコントローラー１５５の動きに応じてゲーム機本体１５３は制御されることができる。ＬＥＤモジュール１５６はプロセッサー１６６に接続されることができる。プロセッサー１６６はＬＥＤモジュールの動作を制御することができる。
【００８２】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、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であろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書また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られることができる。また、光検出器パッケージ１１やＩＣ基板１５、センサー基板１６、熱型光検出素子１８、テラヘルツカメラ１０１、赤外線カメラ１２１、ＦＡ機器１３１、電気機器、家電機器、人感センサー１３８、ゲーム機１５２、ゲーム機コントローラー１５５等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  熱型電磁波検出器（光検出器パッケージ）、１５  集積回路（ＩＣ）基板、１６  熱型電磁波検出素子チップ（センサー基板）、１８  熱型電磁波検出素子（熱型光検出素子）、２７ａ  窒化シリコン層（基礎膜）、２７ｂ  異種材の積層膜（被覆膜）、２８  支持板片、２８ａ  第１面、２８ｂ  第２面、２９  腕片、２９ａ  表面、２９ｂ  裏面、３２ａ  配線（導電配線）、３２ｂ  配線（導電配線）、３４  空間層、３５  基体（ベース基板）、３６  基体（絶縁体膜）、６２  酸化シリコン層（第１酸化シリコン層）、６３  窒化シリコン層、６４  酸化シリコン層（第２酸化シリコン層）、７１  基板（第１ウエハー基板）、７４  第１絶縁膜（絶縁体膜）、７５  第２絶縁膜（第１メンブレン素材膜）、７６  第３絶縁膜（第２メンブレン素材膜）、７７  第４絶縁膜（第３メンブレン素材膜）、７８  マスクおよび第２マスク（フォトレジスト膜）、８７ａ  窒化シリコン層（基礎膜）、８７ｂ  異種材の積層膜（被覆膜）、８８  支持板片、８８ａ  第１面、８８ｂ  第２面、８９  腕片、８９ａ  表面、８９ｂ  裏面、９５  酸化シリコン層（第１酸化シリコン層）、９６  窒化シリコン層、９７  酸化シリコン層（第２酸化シリコン層）、９８  第１マスク（フォトレジスト膜）、１０１  電子機器（赤外線カメラ）、１０５  制御回路（演算処理回路）、１０１  電子機器およびテラヘルツカメラ、１１１  電磁波源（照射源）、１１６  処理回路（演算処理回路）、１２１  電子機器（赤外線カメラ）、１２５  処理回路（演算処理回路）、１３１  電子機器（ファクトリーオートメーション機器）、１３３  （処理回路（制御回路）、１３６  電子機器（電気機器および家電機器）、１３９  処理回路（判定回路）、１４１  電子機器（運転支援装置）、１４６  処理回路、１５２  電子機器（ゲーム機）、１５５  電子機器（ゲーム機コントローラー）、１６１  処理回路（演算処理回路）、Ｄ１  裏面から表面までの距離（第１距離）、Ｄ２  小さい距離（第２距離）、Ｄ３  第１面と第２面との距離（第３距離）、Ｄ４  表面と裏面との距離（第４距離）、ｔ１  第１厚み、ｔ２  第２厚み、ｔ３  第２厚み（第３厚み）。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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