(57)【要約】【課題】空隙の角部の近傍における破損や変形を防止することができ、信頼性の高い熱型電磁波検出素子、熱型電磁波検出素子の製造方法、熱型電磁波検出装置および電子機器を提供すること。【解決手段】熱型電磁波検出素子１は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた支持部材と、前記支持部材上に設けられ、受けた電磁波の量に応じた電気信号を１対の電極から取り出すことのできる検出部５と、前記半導体基板を貫通し、前記１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビア３１、３２とを有し、前記半導体基板の前記１対のビア３１、３２の間に、前記支持部材側に開放する空隙２３が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた支持部材と、
前記支持部材上に設けられ、受けた電磁波の量に応じた電気信号を１対の電極から取り出すことのできる検出部と、
前記半導体基板を貫通し、前記１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビアとを有し、
前記半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙が設けられていることを特徴とする熱型電磁波検出素子。
【請求項２】
平面視で、前記１対のビアの前記支持部材側の面のそれぞれと前記空隙とが重ならない請求項１に記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項３】
前記空隙は、前記半導体基板に対してエッチング処理を施すことにより形成されたものである請求項１または２に記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項４】
前記エッチング処理における前記半導体基板の構成材料のエッチングレートは、前記支持部材の構成材料のエッチングレートよりも高い請求項３に記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項５】
前記１対のビアの前記支持部材側の面は、それぞれ、前記支持部材の前記半導体基板側の面側に位置している請求項１ないし４のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項６】
前記検出部は、前記１対の電極と前記１対のビアとを電気的に接続する１対の電極配線を有しており、
前記１対の電極配線は、それぞれ、前記支持部材を貫通して前記１対のビアと電気的に接続されている請求項１ないし５のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項７】
前記１対のビアは、それぞれ、前記支持部材を貫通して設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項８】
前記１対のビアは、それぞれ、その横断面積が前記支持部材側へ向けて漸減している請求項１ないし７のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子。
【請求項９】
半導体基板と、該半導体基板上に設けられた支持部材と、該支持部材上に設けられ、受けた電磁波の量に応じた電気信号を１対の電極から取り出すことのできる検出部とを有する積層体を得る工程と、
前記半導体基板を貫通し、前記１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビアを形成する工程と、
前記半導体基板に対してエッチング処理を施し、該半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙を形成する工程とを有することを特徴とする熱型電磁波検出装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板と、該半導体基板上に設けられた支持部材板とを有する積層体を得る工程と、
前記半導体基板を貫通し、導電性を有する１対のビアを形成する工程と、
前記支持部材上に、前記１対のビアと電気的に接続された１対の電極を有し、受けた電磁波の量に応じた電気信号を該１対の電極から取り出すことのできる検出部を形成する工程と、
前記半導体基板に対してエッチング処理を施し、該半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙を形成する工程とを有することを特徴とする熱型電磁波検出装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子が複数、２次元的に配置されていることを特徴とする熱型電磁波検出装置。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれかに記載の熱型電磁波検出素子を少なくとも１つ備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
複数の前記熱型電磁波検出素子が２次元的に配置された熱型電磁波検出装置を備える撮像装置である請求項１２に記載の電子機器。
【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、熱型電磁波検出素子の製造方法、熱型電磁波検出装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱型電磁波検出装置として、焦電型、熱電対型、抵抗型（ボロメーター型）等の赤外線検出装置が知られている。このうち焦電型の赤外線検出装置は、受光した赤外線の光量によって焦電体材料の自発分極量が変化することを利用して、例えばソースフォロワ回路での読み出しの場合、焦電体の両端に焦電流により生じる電位差を生じさせ、この電位差を利用して赤外線を検出している。このような焦電型の赤外線検出装置は、熱電対型、ボロメーター型等の他の赤外線検出装置と比較して、検出感度が優れるという利点がある。
【０００３】
焦電型の赤外線検出素子としては、例えば、特許文献１に記載された素子が知られている。特許文献１に記載の赤外線検出素子（焦電型赤外線検出器）は、基板と、基板上に設けられた層間絶縁層と、層間絶縁層上に設けられた支持基板と、支持基板上に設けられ、赤外線を受光する検出部と、検出部の１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビア（柱状電極）とを有している。また、層間絶縁層における検出部の下方の部位には、空隙が形成されており、これにより検出部と基板との熱分離が図られている。なお、各ビアは、空隙よりも下側に位置し、また、一方のビアは、平面視で、空隙と重なるように配置されている。
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の赤外線検出素子では、平面視で空隙と重なるようにビアが配置されているので、層間絶縁層に空隙を形成する際等に、その層間絶縁層における空隙の角部に応力が集中し、空隙の角部の近傍において、層間絶縁層等が破損や変形する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、空隙の角部の近傍における破損や変形を防止することができ、信頼性の高い熱型電磁波検出素子、熱型電磁波検出素子の製造方法、熱型電磁波検出装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の熱型電磁波検出素子は、半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた支持部材と、
前記支持部材上に設けられ、受けた電磁波の量に応じた電気信号を１対の電極から取り出すことのできる検出部と、
前記半導体基板を貫通し、前記１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビアとを有し、
前記半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、半導体基板における空隙の角部に応力が集中してしまうことを防止でき、空隙の角部の近傍において、半導体基板等が破損や変形することを防止することができ、これによって、信頼性の高い熱型電磁波検出素子を提供することができる。
また、半導体基板に空隙が設けられているので、その空隙を形成する際は、耐熱性の低い樹脂製の犠牲層を用いる必要がなく、これにより、検出部を形成する際の温度を、その検出部の形成に十分な温度にしても問題がなく、これによって、高性能の検出部を形成することができる。
【０００９】
本発明の熱型電磁波検出素子では、平面視で、前記１対のビアの前記支持部材側の面のそれぞれと前記空隙とが重ならないことが好ましい。
これにより、より確実に、空隙の角部の近傍において、半導体基板等が破損や変形することを防止することができる。
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記空隙は、前記半導体基板に対してエッチング処理を施すことにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、容易かつ確実に、空隙を形成することができる。
【００１０】
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記エッチング処理における前記半導体基板の構成材料のエッチングレートは、前記支持部材の構成材料のエッチングレートよりも高いことが好ましい。
これにより、半導体基板に対してエッチング処理を施して空隙を形成する際に検出部や支持部材を保護することを目的とする保護層を形成する必要がなく、これによって、その保護層の分、熱伝導率を低くすることができる。これにより、検出部の熱がビアや半導体基板に伝達されるのを抑制することができる。そのため、検出部にて、より効率的に電磁波を検出することができる。
【００１１】
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記１対のビアの前記支持部材側の面は、それぞれ、前記支持部材の前記半導体基板側の面側に位置していることが好ましい。
これにより、１対の電極と１対のビアとを電気的に接続する１対の電極配線と、１対のビアとを電気的に接続する際、互いの接触面積を小さくすることができ、これによって、検出部の熱がその電極配線を介してビアに伝達されるのを抑制することができる。そのため、検出部にて、より効率的に電磁波を検出することができる。
【００１２】
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記検出部は、前記１対の電極と前記１対のビアとを電気的に接続する１対の電極配線を有しており、
前記１対の電極配線は、それぞれ、前記支持部材を貫通して前記１対のビアと電気的に接続されていることが好ましい。
これにより、１対の電極配線と、１対のビアとを電気的に接続する際、互いの接触面積を小さくすることができ、これによって、検出部の熱がその電極配線を介してビアに伝達されるのを抑制することができる。そのため、検出部にて、より効率的に電磁波を検出することができる。
【００１３】
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記１対のビアは、それぞれ、前記支持部材を貫通して設けられていることが好ましい。
これにより、１対のビアが支持部材を貫通していない場合に比べ、容易に、熱型電磁波検出素子を製造することができる。
本発明の熱型電磁波検出素子では、前記１対のビアは、それぞれ、その横断面積が前記支持部材側へ向けて漸減していることが好ましい。
これにより、ビアと検出部との接触面積を小さくすることができ、検出部からビアへの熱伝達を抑制することができる。そのため、検出部がより効率的に電磁波を検出することができる。
【００１４】
本発明の熱型電磁波検出装置の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられた支持部材と、該支持部材上に設けられ、受けた電磁波の量に応じた電気信号を１対の電極から取り出すことのできる検出部とを有する積層体を得る工程と、
前記半導体基板を貫通し、前記１対の電極と電気的に接続された導電性を有する１対のビアを形成する工程と、
前記半導体基板に対してエッチング処理を施し、該半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
このような製造方法によれば、半導体基板における空隙の角部に応力が集中してしまうことを防止でき、空隙の角部の近傍において、半導体基板等が破損や変形することを防止することができ、信頼性の高い熱型電磁波検出素子を容易に製造することができる。
また、半導体基板に空隙を形成するので、耐熱性の低い樹脂製の犠牲層を用いる必要がなく、これにより、検出部を形成する際の温度を、その検出部の形成に十分な温度にしても問題がなく、これによって、高性能の検出部を形成することができる。
【００１６】
本発明の熱型電磁波検出装置の製造方法は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられた支持部材板とを有する積層体を得る工程と、
前記半導体基板を貫通し、導電性を有する１対のビアを形成する工程と、
前記支持部材上に、前記１対のビアと電気的に接続された１対の電極を有し、受けた電磁波の量に応じた電気信号を該１対の電極から取り出すことのできる検出部を形成する工程と、
前記半導体基板に対してエッチング処理を施し、該半導体基板の前記１対のビアの間に、前記支持部材側に開放する空隙を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
このような製造方法によれば、半導体基板における空隙の角部に応力が集中してしまうことを防止でき、空隙の角部の近傍において、半導体基板等が破損や変形することを防止することができ、信頼性の高い熱型電磁波検出素子を容易に製造することができる。
また、半導体基板に空隙を形成するので、耐熱性の低い樹脂製の犠牲層を用いる必要がなく、これにより、検出部を形成する際の温度を、その検出部の形成に十分な温度にしても問題がなく、これによって、高性能の検出部を形成することができる。
【００１８】
本発明の熱型電磁波検出装置は、本発明の熱型電磁波検出素子が複数、２次元的に配置されていることを特徴とする。
これにより、上述の効果を発揮することのできる熱型電磁波検出装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の熱型電磁波検出素子を少なくとも１つ備えることを特徴とする。
これにより、上述の効果を発揮することのできる電子機器が得られる。
本発明の電子機器では、複数の前記熱型電磁波検出素子が２次元的に配置された熱型電磁波検出装置を備える撮像装置であることが好ましい。
これにより、電子機器を、例えば、赤外線カメラ、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョン、監視カメラなどとして用いることができる。
【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素子を示す平面図である。
【図２】図１に示す熱型電磁波検出素子の断面図である。
【図３】図１に示す熱型電磁波検出素子の製造方法を説明する断面図である。
【図４】図１に示す熱型電磁波検出素子の製造方法を説明する断面図である。
【図５】図１に示す熱型電磁波検出素子の製造方法を説明する断面図である。
【図６】図１に示す熱型電磁波検出素子の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る熱型電磁波検出素子を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る熱型電磁波検出素子を示す断面図である。
【図９】本発明の熱型電磁波検出装置の好適な実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９に示す熱型電磁波検出装置の断面図である。
【図１１】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（テラヘルツカメラ）を示す図である。
【図１２】図１１に示すテラヘルツカメラの詳細を示すブロック図である。
【図１３】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（赤外線カメラ）を示す図である。
【図１４】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（ＦＡ機器）を示す図である。
【図１５】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（電気機器）を示す図である。
【図１６】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（運転支援装置）を示す図である。
【図１７】図１６に示す運転支援装置の詳細を示すブロック図である。
【図１８】本発明の熱型電磁波検出素子を備える電子機器（コントローラー）を示す図である。
【図１９】図１８に示すコントローラーの詳細を示すブロックである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の熱型電磁波検出素子、熱型電磁波検出素子の製造方法、熱型電磁波検出装置および電子機器の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の熱型電磁波検出素子の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱型電磁波検出素子を示す平面図、図２は、図１に示す熱型電磁波検出素子の断面図、図３〜図６は、図１に示す熱型光検出素子の製造方法を説明する断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２〜図６中の上側を「上」、下側「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００２１】
１．熱型電磁波検出素子
図１および図２に示す熱型電磁波検出素子１は、電磁波を検出する焦電型の検出素子である。電磁波には、例えば、電波、赤外線、可視光線、赤外線、Ｘ線、ガンマ線が含まれるが、以下では、代表して、主に赤外線（およそ０．７μｍ〜１０００μｍの波長を有する光）を検出する焦電型の赤外線検出素子について説明する。なお、電波、可視光線、赤外線、Ｘ線、ガンマ線等の赤外線以外の電磁波を検出する場合についても、熱型電磁波検出素子１と同様の構成とすることができる。
【００２２】
このような熱型電磁波検出素子１は、半導体基板（以下、基板という）２と、基板２上に設けられたメンブレン（支持部材）４と、メンブレン４上に設けられた検出部５と、基板２に形成された１対のビア（柱状電極）３１、３２とを有している。
ビア３１、３２は、基板２をその厚さ方向に貫通しており、基板２のビア３１とビア３２との間に、メンブレン４側に開放する空隙（空間）２３が設けられている。そして、この空隙２３によって、検出部５と基板２とが熱分離されている。
【００２３】
１−１．基板
基板２は、メンブレン４を支持する機能を有する。基板２の構成材料としては、半導体材料であれば、特に限定されず、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＧａＡｓ等を用いることができる。
ここで、後述する空隙２３は、基板２に対してエッチング処理を施すことにより形成されることが好ましい。これより、容易かつ確実に、空隙２３を形成することができる。そして、空隙２３をエッチング処理により形成する場合には、そのエッチング処理における基板２の構成材料のエッチングレートが、メンブレン４の構成材料のエッチングレートよりも高くなるように、基板２の構成材料およびメンブレン４の構成材料をそれぞれ選択する。
【００２４】
これにより、基板２に対してエッチング処理を施して空隙２３を形成する際に検出部５やメンブレン４を保護することを目的とする保護層を形成する必要がなく、これによって、その保護層の分、熱伝導率を低くすることができる。これにより、検出部５の熱がビア３１、３２や基板２に伝達されるのを抑制することができる。そのため、検出部５にて、より効率的に赤外線を検出することができる。
【００２５】
また、空隙２３の形成において、耐熱性の低い樹脂製の犠牲層を用いる必要がなく、これにより、検出部５を形成する際の温度を、その検出部５の形成に十分な温度にしても問題がなく、これによって、高性能の検出部５を形成することができる。
また、前記エッチング処理における基板２の構成材料のエッチングレートをａ、メンブレン４の構成材料のエッチングレートをｂとしたとき、そのエッチングレートの比（選択比）ａ／ｂは、１０以上であることが好ましく、１０以上１００以下であることがより好ましく、２０以上１００以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
基板２は、単層で構成されていてもよく、複数の層が積層された積層体で構成されていてもよい。
また、基板２の厚さとしては、特に限定されず、例えば、１０〜８００μｍ程度とすることができる。
図２に示すように、このような基板２の下面２１には、２つの外部接続端子２８、２９が形成されている。これら２つの外部接続端子２８、２９は、後述するように検出部５と電気的に接続されている。
【００２７】
また、基板２の後述するビア３１とビア３２との間には、メンブレン４側に開放する空隙２３が形成されている。なお、空隙２３のメンブレン４と反対側は、本実施形態では、閉塞している。
この空隙２３は、平面視で、検出部５のキャパシター５１を包含するように形成されている。これにより、空隙２３によって、検出部５と基板２、特にキャパシター５１と基板２とを熱分離することができる。
【００２８】
また、空隙２３は、平面視で、ビア３１、３２の上面（頂面）３１１、３２１、すなわちビア３１、３２のメンブレン４側の面のそれぞれと重ならないように形成されている。また、空隙２３は、平面視で、ビア３１、３２の下面３１２、３２２、すなわちビア３１、３２のメンブレン４と反対側の面のそれぞれとも重ならないように形成されている。これにより、基板２における空隙２３の角部に応力が集中してしまうことを防止でき、空隙２３の角部の近傍において、基板２等が破損や変形することを防止することができ、これによって、信頼性の高い熱型電磁波検出素子１を提供することができる。
【００２９】
ここで、熱型電磁波検出素子１を気密封止されたパッケージ（図示せず）に収容してもよい。この場合には、パッケージ内、すなわち空隙２３を減圧（好ましくは真空）環境下としたり、不活性ガス充填環境下としたりすることができる。これにより、例えば、大気中に熱型電磁波検出素子１を配置する場合と比較して、検出部５と基板２とを効果的に熱分離することができる。
【００３０】
空隙２３の高さ（厚さ）としては、特に限定されないが、例えば、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、１〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、基板２の薄型化、すなわち熱型電磁波検出素子１の小型化を図りつつ、メンブレン４に搭載された検出部５と基板２とを効果的に熱分離することができる。
なお、空隙２３の高さが１０〜２０μｍを超えると、空隙２３の高さが検出部５と基板２とを熱分離するのに十分な高さとなる。そのため、空隙２３の高さを１０〜２０μｍ以上とすることにより、例えば、熱型電磁波検出素子１がパッケージに収容されている場合には、空隙２３の真空度（パッケージ内の真空度）を高めなくても検出部５と基板２とを十分に熱分離することができ、その製造が容易となる。
【００３１】
また、図２に示すように、空隙２３は、その端部を除き、厚さが均一である。言い換えれば、空隙２３の厚さは、その端部を除き、ほぼ同じである。このように空隙２３の厚さを均一にすることにより、空隙２３の各部にて均一な熱分離の効果を発揮することができるため、信頼性が向上する。また、熱分離空隙２３の形成が容易となる。なお、空隙２３は、その厚さが、全域において均一であってもよく、また、端部以外においても分的に変化している箇所があってもよい。
【００３２】
１−２．メンブレン
図１および図２に示すように、メンブレン４は、板状をなしており、検出部５を搭載して支持する板状の搭載部４１と、搭載部４１の縁部から両側へ向けて延出する２本のアーム４２、４３とを有している。このようなメンブレン４は、２本のアーム４２、４３にて基板２に支持されている。搭載部４１および各アーム４２、４３は、例えば、単一の部材をエッチング等によりパターニングすることにより一体的に形成することができる。
【００３３】
搭載部４１の平面視形状は、略四角形（略正方形）である。搭載部４１の大きさとしては、特に限定されないが、例えば、一辺の長さが２０〜５０μｍ程度であるのが好ましい。なお、搭載部４１の平面視形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、長方形、三角形、五角形等であってもよい。
アーム４２は、その基端が搭載部４１と連結しており、基板２に支持されている。同様に、アーム４３は、その基端が搭載部４１と連結しており、基板２に支持されている。また、各アーム４２、４３は、長尺かつ細幅であって、一方向（所定方向）に延びる直線状をなしている。また、これら２本のアーム４２、４３は、搭載部４１の中心に対して点対称に形成されている。
【００３４】
各アーム４２、４３をこのような形状とすることにより、各アーム４２、４３の熱コンダクタンスを搭載部４１と比較して十分に小さくなる。すなわち、各アーム４２、４３の横断面（熱の伝達方向に直交する面）の面積を、搭載部４１の横断面の面積と比較して十分に小さくすることにより、アーム４２、４３を、搭載部４１と比較して熱が伝達され難いものとすることができる。そのため、検出部５の熱が各アーム４２、４３を介して基板２に伝達され難くなり、検出部５を基板２に対して効果的に熱分離することができるため、検出部５の感度が向上する。
【００３５】
各アーム４２、４３の長さは、特に限定されないが、例えば、２０〜５０μｍ程度であるのが好ましい。また、各アーム４２、４３の幅は、特に限定されないが、例えば、１〜１０μｍ程度であるのが好ましい。また、各アーム４２、４３の厚さは、特に限定されないが、例えば、１〜１０μｍ程度であるのが好ましい。
各アーム４２、４３をこのような長さ、幅および厚さとすることにより、上述の効果をより効果的に発揮することができるとともに、熱型電磁波検出素子１の小型化を図ることができる。さらに、各アーム４２、４３の撓みを抑制することができ、搭載部４１に搭載された検出部５の不本意な姿勢の変化（振動、搖動等）を抑制することもできる。これにより、熱型電磁波検出素子１は、小型でかつ優れた信頼性を有するものとなる。
【００３６】
メンブレン４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３などのシリコン酸化物、Ｓｉ３Ｎ４などのシリコン窒化物、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどを用いることができる。このような構成材料でメンブレン４を構成することにより、メンブレン４に絶縁性を付与することができる。また、メンブレン４の熱容量を小さくすることができ、検出部５を基板２に対して効果的に熱分離することができる。
なお、メンブレン４は、単層で構成されていてもよいし、複数の層が積層した積層体で構成されていてもよい。積層体で構成する場合には、メンブレン４は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜（シリコン窒化膜）、ＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）、Ｓｉ３Ｎ４膜（シリコン窒化膜）がこの順で積層された積層膜で構成することができる。
【００３７】
１−３．検出部
検出部５は、赤外線（およそ０．７μｍ〜１０００μｍの波長を有する光）を検出する機能を有している。
図２に示すように、検出部５は、メンブレン４の搭載部４１の上面に形成された下部電極５１１と、この下部電極５１１上に重ねて形成された焦電体層５１２と、この焦電体層５１２上に重ねて形成された上部電極５１３とにより構成されたキャパシター５１を有している。
【００３８】
検出部５に赤外線（または赤外線を含む光）が照射され、焦電体層５１２が赤外線を吸収し昇温すると、その温度変化に応じて焦電体層５１２の分極の大きさが変化する。そのため、焦電体層５１２の温度変化を下部電極５１１および上部電極５１３の間から電圧（電気信号）として取り出すことができる。そして、取り出した電圧の大きさから焦電体層５１２の温度を検出することができ、さらには、検出した焦電体層５１２の温度から検出部５に照射された赤外線の照射量を検出することができる。
【００３９】
焦電体層５１２は、焦電体で構成されている。焦電体層５１２を構成する焦電体としては、特に限定されず、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＰＺＴＮ（ＰＺＴにＮｂ（ニオブ）を添加したもの）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）、ＳＢＴ（チタン酸バリウムストロンチウム）、ＬｉＴａＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＬａＯ３などを用いることができる。
焦電体層５１２の厚さは、特に限定されず、例えば、０．０５〜０．２μｍ程度とすることができる。
【００４０】
また、下部電極５１１および上部電極５１３の構成材料としては、必要な導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｔａなどの金属材料、または、これらのうちの少なくとも１種を含む合金などを用いることができる。また、下部電極５１１および上部電極５１３の構成材料としては、上記材料のうちでも高い耐熱性を有する材料を用いるのが好ましく、その例としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒが挙げられる。
【００４１】
下部電極５１１（上部電極５１３についても同様）は、単層からなる単層構造であっても、複数の層が積層されてなる積層構造であってもよい。下部電極５１１を積層構造とする場合には、例えば、Ｉｒで構成された下地層と、Ｐｔで構成された電極層とを積層した構造とすることができ、さらに、下地層と電極層との間に、例えば、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）で構成された中間層を介在させてもよい。また、他の構成例として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ系合金で構成された下地層と、ＡｕまたはＡｕ系合金で構成された電極層とを積層した構造とすることができる。
下部電極５１１および上部電極５１３の厚さは、特に限定されず、例えば、０．３〜０．６μｍ程度とすることができる。
【００４２】
また、図２に示すように、検出部５は、さらに、キャパシター５１を覆う絶縁膜５２と、下部電極５１１と電気的に接続されているとともに、アーム４２の先端部まで引き出された下部電極配線５３と、上部電極５１３と電気的に接続されているとともに、アーム４３の先端部まで引き出された上部電極配線５４と、キャパシター５１、下部電極配線５３および上部電極配線５４を覆う絶縁膜５５と、キャパシター５１と重ねて形成された赤外線吸収膜５６とを有している。
【００４３】
絶縁膜５２は、キャパシター５１を覆っている。これにより、キャパシター５１を保護するとともに、キャパシター５１と配線等との不本意な電気的な接続（短絡）を防止することができる。
また、絶縁膜５２には、下部電極５１１に通じる第１コンタクトホール５２１と、上部電極５１３に通じる第２コンタクトホール５２２とが形成されている。
【００４４】
絶縁膜５２の構成材料としては、必要な絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３などのシリコン酸化物、Ｓｉ３Ｎ４などのシリコン窒化物などを用いることができる。
絶縁膜５２は、単層からなる単層構造であっても、複数層が積層されてなる積層構造であってもよい。絶縁膜５２を積層構造とする場合には、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成された第１層と、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４で構成された第２層とを積層した構造とすることができる。
【００４５】
このような絶縁膜５２上およびメンブレン４上に跨って下部電極配線５３が形成されている。下部電極配線５３は、その一端部にて第１コンタクトホール５２１を通じて下部電極５１１と電気的に接続されている。また、下部電極配線５３の他端部は、アーム４２上に位置している。このような下部電極配線５３によって、下部電極５１１がアーム４２上まで引き出されている。
【００４６】
また、絶縁膜５２上およびメンブレン４上に跨って上部電極配線５４が形成されている。上部電極配線５４は、その一端部にて第２コンタクトホール５２２を通じて上部電極５１３と電気的に接続されている。また、上部電極配線５４の他端は、アーム４３上に位置している。このような上部電極配線５４によって、上部電極５１３がアーム４３上まで引き出されている。
【００４７】
このような下部電極配線５３および上部電極配線５４の構成材料としては、必要な導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｉｒ、Ｔａなどの金属材料、または、これらのうちの少なくとも１種を含む合金などを用いることができる。また、下部電極配線５３および上部電極配線５４の構成材料としては、上記材料のうちでも高い耐熱性を有する材料を用いるのが好ましく、その例としては、前述したような下部電極５１１および上部電極５１３と同様のものが挙げられる。
【００４８】
また、キャパシター５１と重なって赤外線吸収膜５６が形成されている。赤外線吸収膜５６は、赤外線をほとんど反射せずに吸収する性質を有する。このような赤外線吸収膜５６をキャパシター５１に重ねて形成することにより、検出部５に照射された赤外線を効率的に吸収することができるため、焦電体層５１２の温度変化量を大きくすることができ、検出部５の感度を高めることができる。
赤外線吸収膜５６の構成材料としては、赤外線の吸収率が高い材料であれば、特に限定されず、例えば、Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ｃ、金黒、ポリイミドなどを用いることができる。
以上、検出部５について説明した。
【００４９】
１−４．ビア
ビア３１、３２は、導電性を有しており、下部電極配線５３と外部接続端子２８、および、上部電極配線５４と外部接続端子２９を、電気的に接続する機能を有している。
図１に示すように、ビア３１は、基板２およびメンブレン４のアーム４２を貫通して設けられており、その上面（頂面）３１１が、アーム４２の上面４２１と一致しており、下部電極配線５３と接触している。これにより、ビア３１と下部電極配線５３とが電気的に接続される。また、ビア３１がメンブレン４を貫通して設けられていることにより、メンブレン４の上面に形成された下部電極配線５３との導通を簡単かつ確実に行うことができる。
【００５０】
また、ビア３１の下面３１２は、基板２の下面２１に臨んでいるとともに、基板２の下面２１と一致しており、基板２の下面２１に形成された外部接続端子２８と接触している。これにより、ビア３１と外部接続端子２８とが電気的に接続される。
このように、熱型電磁波検出素子１では、ビア３１を介して下部電極配線５３（下部電極５１１）と外部接続端子２８とが電気的に接続されている。
【００５１】
同様に、ビア３２は、基板２およびメンブレン４のアーム４３を貫通して設けられており、その上面（頂面）３２１が、アーム４３の上面４３１と一致しており、上部電極配線５４と接触している。これにより、ビア３２と上部電極配線５４とが電気的に接続される。また、ビア３２がメンブレン４を貫通して設けられていることにより、メンブレン４の上面に形成された上部電極配線５４との導通を簡単かつ確実に行うことができる。
【００５２】
また、ビア３２の下面３２２は、基板２の下面２１に臨んでいるとともに、基板２の下面２１と一致しており、基板２の下面２１に形成された外部接続端子２９と接触している。これにより、ビア３２と外部接続端子２９とが電気的に接続される。
このように、熱型電磁波検出素子１では、ビア３２を介して上部電極配線５４（上部電極５１３）と外部接続端子２９とが電気的に接続されている。
【００５３】
ビア３１、３２は、略円錐台形状をなしている。そのため、ビア３１、３２の横断面積は、メンブレン４側に向けて、すなわち下面３１２、３２２側から上面３１１、３２１側に向けて、漸減している。ビア３１、３２をこのような形状とすることにより、ビア３１、３２の機械的強度を確保しつつ、ビア３１、３２の上面３１１、３２１の面積を小さくすることができる。そのため、ビア３１と下部電極配線５３との接触面積、および、ビア３２と上部電極配線５４との接触面積を小さくすることができ、検出部５の熱が下部電極配線５３および上部電極配線５４を介してビア３１、３２や基板２に伝達されるのを抑制することができる。すなわち、検出部５を基板２に対して、より効果的に熱分離することができる。
【００５４】
なお、ビア３１と下部電極配線５３との接触面積（ビア３２と上部電極配線５４との接触面積）としては、特に限定されないが、０．１〜１μｍ２程度であるのが好ましい。これにより、ビア３１と下部電極配線５３とをより確実に電気的に接続することができるとともに、検出部５をより効果的に熱分離することができる。
また、ビア３１、３２の形状は、特に限定されず、例えば、三角錐台、四角錐台等であってもよいし、円柱、三角柱、四角柱のような柱状であってもよい。また、ビア３１、３２は、中実体に限定されず、中空体であってもよい。
【００５５】
このようなビア３１、３２の構成材料としては、必要な導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｔａなどの金属材料、または、これらのうちの少なくとも１種を含む合金などを用いることができる。
このようなビア３１、３２は、絶縁膜６３で覆われている。絶縁膜６３は、ビア３１、３２と、基板２とを絶縁する機能を有している。
【００５６】
絶縁膜６３の構成材料としては、必要な絶縁性を有していれば、特に限定されず、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３などのシリコン酸化物、Ｓｉ３Ｎ４などのシリコン窒化物などを用いることができる。
絶縁膜６３は、単層からなる単層構造であっても、複数層が積層されてなる積層構造であってもよい。絶縁膜６３を積層構造とする場合には、例えば、Ａｌ２Ｏ３で構成された第１層と、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４で構成された第２層とを積層した構造とすることができる。
【００５７】
絶縁膜６３の厚さとしては、特に限定されず、例えば、０．１〜１μｍ程度とすることができる。
また、本実施形態では、ビアが１対形成されているが、ビアの数は、２つ以上であれば、特に限定されず、例えば、３つ以上であってもよい。
以上、熱型電磁波検出素子１の構成について説明した。
【００５８】
２．熱型電磁波検出素子の製造方法
次に、熱型電磁波検出素子の製造方法（本発明の熱型電磁波検出素子の製造方法）について、熱型電磁波検出素子１の製造方法を例に挙げて説明する。なお、以下では、説明の便宜上、各部の構成材料を特定して説明するが、各部の構成材料は、その特定されたものに限定されるものではなく、上述したような各種材料を用いることができる。
【００５９】
熱型電磁波検出素子１の製造方法は、基板２と、基板２上に設けられたメンブレン４と、メンブレン４上に設けられ、受けた赤外線（光）（電磁波）の量に応じた電気信号を下部電極５１１、上部電極５１３から取り出すことのできる検出部５とを有する積層体９を得る工程と、基板２を貫通し、下部電極５１１、上部電極５１３と電気的に接続された導電性を有するビア３１、３２を形成する工程と、基板２に対してエッチング処理を施し、基板２のビア３１とビア３２との間に、メンブレン４側に開放する空隙２３を形成する工程とを有している。以下、具体的に説明する。
【００６０】
［１］基板準備工程
まず、図３（ａ）に示すように、Ｓｉで構成された基板２を用意する。
［２］基板接合工程
次に、図３（ｂ）に示すように、基板２の上面に、ＳｉＯ２で構成された基板４０を接合する。この基板４０は、後のパターニング工程を経てメンブレン４となる基板である。
【００６１】
［３］パターニング工程
次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、フォトリソグラフィ法を用いて基板４０の上面に搭載部４１およびアーム４２、４３に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて基板４０をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、搭載部４１およびアーム４２、４３が一体的に形成されたメンブレン４が形成される。
【００６２】
［４］検出部形成工程
次に、搭載部４１の上面に下部電極５１１を形成する。具体的には、まず、Ｉｒ（イリジウム）、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）、Ｐｔ（白金）を、この順に、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤ（Ｐｈｉｓｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの気相成膜法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に下部電極５１１に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、下部電極５１１が形成される。
【００６３】
次に、下部電極５１１の上面に焦電体層５１２を形成する。具体的には、まず、焦電体層５１２を構成する材料（焦電体）を、前述したような気相成膜法またはゾルゲル法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に焦電体層５１２に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法を用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、焦電体層５１２が形成される。
【００６４】
次に、焦電体層５１２の上面に上部電極５１３を形成する。具体的には、まず、Ｐｔ（白金）、ＩｒＯｘ（酸化イリジウム）、Ｉｒ（イリジウム）を、この順に前述したような気相成膜法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に上部電極５１３に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、上部電極５１３が形成される。
以上により、図４（ａ）に示すように、キャパシター５１が形成される。
【００６５】
次に、キャパシター５１を覆うように、絶縁膜５２を形成する。具体的には、まず、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４を前述したような気相成膜法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に絶縁膜５２に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、絶縁膜５２が形成される。
【００６６】
次に、絶縁膜５２に第１、第２コンタクトホール５２１、５２２を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ法などを用いて絶縁膜５２上に第１、第２コンタクトホール５２１、５２２を除く部位に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて絶縁膜５２をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、絶縁膜５２に第１コンタクトホール５２１および第２コンタクトホール５２２が形成される。
【００６７】
次に、下部電極配線５３および上部電極配線５４を形成する。具体的には、まず、メンブレン４の上面および絶縁膜５２の上面に跨って、Ａｌ（アルミニウム）を前述したような気相成膜法により成膜する。この際、第１、第２コンタクトホール５２１、５２２内にＡｌが充填されるように成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に下部電極配線５３および上部電極配線５４に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いてパターニングした後、マスクを除去する。これにより、第１コンタクトホール５２１を通じて下部電極５１１と電気的に接続され、アーム４２まで引き出された下部電極配線５３が形成されるとともに、第２コンタクトホール５２２を通じて上部電極５１３と電気的に接続され、アーム４３まで引き出された上部電極配線５４が形成される。
【００６８】
次に、キャパシター５１と重なるように赤外線吸収膜５６を形成する。具体的には、まず、Ｓｉ３Ｎ４を前述したような気相成膜法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に赤外線吸収膜５６に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、赤外線吸収膜５６が形成される。
以上により、図４（ｂ）に示すように、検出部５が形成され、積層体９が得られる。
【００６９】
［５］ビア形成工程
まず、図４（ｃ）に示すように、基板２の下面２１に、フォトリソグラフィ法などを用いてビア３１、３２および絶縁膜６３を除く部位に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて基板２およびメンブレン４を貫通する孔（スルーホール）８１、８２を形成し、マスクを除去する。
次に、図５（ａ）に示すように、孔８１、８２の内周面に、前述したような気相成膜法により、Ａｌ２Ｏ３で構成された絶縁膜６３を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、孔８１、８２にＣｕ（銅）を充填し、ビア３１、３２を形成する。
【００７０】
［６］外部接続端子形成工程
次に、図６（ａ）に示すように、基板２の下面２１に外部接続端子２８、２９を形成する。具体的には、まず、基板２の下面２１に、Ｎｉ−Ｃｒ系合金、Ａｕ（金）を、この順に前述したような気相成膜法により成膜する。次に、フォトリソグラフィ法などを用いて膜上に外部接続端子２８、２９に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去する。これにより、外部接続端子２８、２９が形成される。
【００７１】
［７］空隙形成工程
次に、図６（ｂ）に示すように、基板２に対してエッチング処理を施し、空隙２３を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ法などを用いて空隙２３を形成する部位を除いた部位に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて空隙２３を形成した後、マスクを除去する。
【００７２】
なお、前記エッチングでは、基板２のエッチングレートが、メンブレン４のエッチングレートよりも高くなるような処理ガスを用いる。Ｓｉのエッチングレートが、ＳｉＯ２のエッチングレートよりも高くなる処理ガスとしては、例えば、ＸｅＦ２等が挙げられる。また、ウェットエッチング法で形成する場合は、エッチャントとして、例えば、ＫＯＨ等が挙げられる。
以上により、熱型電磁波検出素子１が得られる。
【００７３】
このような製造方法によれば、基板２における空隙２３の角部に応力が集中してしまうことを防止でき、空隙２３の角部の近傍において、基板２等が破損や変形することを防止することができ、信頼性の高い熱型電磁波検出素子１を容易に製造することができる。
また、基板２に空隙２３を形成するので、耐熱性の低い樹脂製の犠牲層を用いる必要がなく、これにより、検出部５を形成する際の温度を、その検出部５の形成に十分な温度にしても問題がなく、これによって、高性能の検出部５を形成することができる。
【００７４】
なお、熱型電磁波検出素子１の製造方法は、前記の方法には限定されず、例えば、前記の方法において、検出部５を形成する工程と、ビア３１、３２を形成する工程の順序を逆にしてもよい。すなわち、熱型電磁波検出素子１の他の製造方法は、基板２と、基板２上に設けられたメンブレン４とを有する積層体を得る工程と、基板２を貫通し、導電性を有するビア３１、３２を形成する工程と、メンブレン４上に、ビア３１、３２と電気的に接続された下部電極５１１、上部電極５１３を有し、受けた赤外線（光）（電磁波）の量に応じた電気信号をその下部電極５１１、上部電極５１３から取り出すことのできる検出部５を形成する工程と、基板２に対してエッチング処理を施し、基板２のビア３１とビア３２との間に、メンブレン４側に開放する空隙２３を形成する工程とを有している。
【００７５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の熱型電磁波検出素子の第２実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱型電磁波検出素子を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図７中の上側を「上」、下側「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００７６】
以下、第２実施形態の熱型電磁波検出素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図７に示すように、第２実施形態の熱型電磁波検出素子１では、ビア３１、３２は、メンブレン４を貫通していない。具体的には、ビア３１、３２のメンブレン４側の面、すなわち上面（頂面）３１１、３２１は、メンブレン４の基板２側の面側、すなわちアーム４２の下面４２２、アーム４３の下面４３２側に位置している。また、ビア３１の上面３１１、ビア３２の上面３２１は、基板２の上面２２と一致している。
【００７７】
また、アーム４２におけるビア３１の上面３１１に対応する部位には、そのアーム４２を貫通するコンタクトホール４２３が形成されている。下部電極配線５３は、その一端部にて、アーム４２を貫通して、すなわちコンタクトホール４２３を通じて、ビア３１の上面３１１に接触し、ビア３１と電気的に接続されている。
同様に、アーム４３におけるビア３２の上面３２１に対応する部位には、そのアーム４３を貫通するコンタクトホール４３３が形成されている。上部電極配線５４は、その一端部にて、アーム４３を貫通して、すなわちコンタクトホール４３３を通じて、ビア３２の上面３２１に接触し、ビア３２と電気的に接続されている。
【００７８】
これにより、下部電極配線５３、上部電極配線５４と、ビア３１、３２との互いの接触面積をより小さくすることができ、これによって、検出部５の熱が下部電極配線５３、上部電極配線５４を介してビア３１、３２に伝達されるのを抑制することができる。そのため、検出部５にて、より効率的に赤外線を検出することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【００７９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の熱型電磁波検出素子の第３実施形態について説明する。
図８は、本発明の第３実施形態に係る熱型電磁波検出素子を示す断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図８中の上側を「上」、下側「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。
【００８０】
以下、第３実施形態の熱型電磁波検出素子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図７に示すように、第３実施形態の熱型電磁波検出素子１では、空隙２３は、基板２をその厚さ方向に貫通している。換言すれば、空隙は、基板２の上面２２側、すなわち基板２のメンブレン４側のみならず、基板２の下面２１側、すなわち基板２のメンブレン４と反対側にも開放している。
【００８１】
これにより、基板２の厚さを比較的薄くすることができ、熱型電磁波検出素子１の小型化を図ることができる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、第３実施形態は、前述した第２実施形態にも適用することができる。すなわち、第２実施形態においても、空隙２３は、基板２の下面２１側、すなわち基板２のメンブレン４と反対側にも開放していてもよい。
【００８２】
３．熱型電磁波検出装置
次に、熱型電磁波検出素子１を適用した熱型電磁波検出装置（本発明の熱型電磁波検出装置）１０について説明する。
図９は、本発明の熱型電磁波検出装置の好適な実施形態を示す平面図、図１０は、図９に示す熱型電磁波検出装置の断面図である。
【００８３】
図９および図１０に示すように、センサーデバイス（熱型電磁波検出装置）１０は、複数の熱型電磁波検出素子１が直交２軸方向に行列状に配列されたセンサー基板１１と、センサー基板１１の下側に位置し、各熱型電磁波検出素子１からの信号を処理する回路が形成された回路基板１２とを有している。
センサー基板１１に配置される熱型電磁波検出素子１の数としては、例えば、３２０×２４０程度とすることができる。これにより、ＱＶＧＡ程度の表示解像度が得られ、例えば、センサーデバイス１０をカメラ等に適用する場合に、その使用目的によっても異なるが十分な解像度を有する画像を提供することができる。なお、センサー基板１１に配置される熱型電磁波検出素子１の数としては、特に限定されず、例えば、６４０×４８０程度であってもよい。これにより、ＶＧＡ程度の表示解像度が得られ、高い解像度を有する画像を提供することができる。
【００８４】
センサー基板１１は、基板２が各熱型電磁波検出素子１で共通化されていること以外は、前述した熱型電磁波検出素子１の構成と同様である。すなわち、センサー基板１１は、基板２と、基板２にビア３１、３２を介して支持されている複数のメンブレン４と、各メンブレン４に搭載された複数の検出部５とを有している。１つの熱型電磁波検出素子１が占める領域は、例えば３０×３０μｍ程度である。なお、各部の構成は、前述したものと同様であるため、その説明を省略する。
【００８５】
回路基板１２は、基板２の下面に形成された複数の外部接続端子２８、２９と接続バンプ１３を介して電気的に接続されている。これにより、回路基板１２と各熱型電磁波検出素子１とが電気的に接続される。ここで、前述したように、各熱型電磁波検出素子１では、ビア３１、３２によって、下部電極５１１および上部電極５１３が基板２の下面まで引き出されているため、センサー基板１１と回路基板１２との電気的な接続を簡単に行うことができる。
【００８６】
回路基板１２は、例えば、各熱型電磁波検出素子１に対応して形成された読み出し回路（ＲＯＩＣ）１２１と、各熱型電磁波検出素子１の駆動を制御する制御回路１２２と、Ａ／Ｄ変換回路１２３とを有している。
制御回路１２２は、各熱型電磁波検出素子１の駆動を制御する機能を有する。また、各読み出し回路１２１は、対応する熱型電磁波検出素子１から出力された信号を個別に処理する。読み出し回路１２１によって処理された各熱型電磁波検出素子１からの信号は、Ａ／Ｄ変換回路１２３によってデジタル信号に変換され、デジタルの画像信号として出力される。
なお、図示の構成では、複数の熱型電磁波検出素子１が２次元的に配列されているが、これに限定されず、複数の熱型電磁波検出素子１が１列（１軸方向）に並んで配置されていてもよい。この場合、直線状に並んだものの他、例えば、円形に並んだものでもよい。
【００８７】
４．電子機器
次に、熱型電磁波検出素子１（センサーデバイス１０）を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。
（テラヘルツカメラ）
図１１は、センサーデバイス１０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１００の構成を概略的に示す。この図において、テラヘルツカメラ１００は、筐体１０１を備えている。また、筐体１０１の正面には、スリット１０２が形成されているとともに、レンズ１０３が装着されている。スリット１０２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。なお、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれている。レンズ１０３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。
【００８８】
テラヘルツカメラ１００の構成をさらに詳しく説明すると、図１２に示すように、テラヘルツカメラ１００は、照射源（電磁波源）１０４を備えている。照射源１０４には、駆動回路１０５が接続されている。駆動回路１０５は、照射源１０４に所望の駆動信号を供給する。照射源１０４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１０４には、例えばレーザー光源が用いられる。
【００８９】
レンズ１０３は、光学系１０６を構成する。光学系１０６は、レンズ１０３のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ１０３の光軸１０３ａ上にセンサーデバイス１０が配置されている。光学系１０６は、熱型電磁波検出素子１のマトリクス上に像を結像する。センサーデバイス１０には、アナログデジタル変換回路１０７が接続されている。アナログデジタル変換回路１０７には、センサーデバイス１０から熱型電磁波検出素子１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１０７は、出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００９０】
アナログデジタル変換回路１０７には、演算処理回路（処理回路）１０８が接続されている。演算処理回路１０８には、アナログデジタル変換回路１０７からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１０８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１０８には、描画処理回路１０９が接続されている。描画処理回路１０９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１０９には、表示装置１１０が接続されている。表示装置１１０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を用いることができる。表示装置１１０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１１１に格納することができる。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１００は、検査装置として利用されることができる。
【００９１】
その他、テラヘルツカメラ１００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１０３の光軸１０３ａ上には特定周波数のフィルターが配置される。フィルターは、特定波長以外の電磁波を遮断する機能を有する。したがって、特定波長の電磁波のみがセンサーデバイス１０に到達し、これによって特定の物質の有無や量が検出される。
【００９２】
（赤外線カメラ）
図１３は、センサーデバイス１０を利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ２００の構成を概略的に示す。この図において、赤外線カメラ２００は、光学系２０１を備えている。光学系２０１の光軸２０１ａ上にセンサーデバイス１０が配置されている。光学系２０１は、熱型電磁波検出素子１のマトリクス上に像を結像する。センサーデバイス１０には、アナログデジタル変換回路２０２が接続されている。アナログデジタル変換回路２０２には、センサーデバイス１０から熱型電磁波検出素子１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２０２は、出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００９３】
アナログデジタル変換回路２０２には、演算処理回路（処理回路）２０３が接続されている。演算処理回路２０３には、アナログデジタル変換回路２０２からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路２０３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２０３には、描画処理回路２０４が接続されている。描画処理回路２０４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２０４には、表示装置２０５が接続されている。表示装置２０５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を用いることができる。表示装置２０５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２０６に格納することができる。
【００９４】
赤外線カメラ２００は、サーモグラフィーとして利用することができる。この場合には赤外線カメラ２００は、表示装置２０５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２０３では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィーは、人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いることができる。その他、サーモグラフィーは、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ることができる。
【００９５】
例えば、図１４に示すように、ＦＡ機器（電子機器）３００は、ＦＡ機能ユニット３０１を備えている。ＦＡ機能ユニット３０１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３０１には、制御回路（処理回路）３０２が接続されている。制御回路３０２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３０１の動作を制御する。
【００９６】
制御回路３０２には、赤外線カメラ２００、表示装置３０３およびスピーカー３０４などが接続されている。赤外線カメラ２００は、撮像範囲内でＦＡ機能ユニット３０１を撮像する。制御回路３０２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３０１に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置３０３やスピーカー３０４に向けて警告信号を出力したりする。
【００９７】
異常な高温や温度変化の検出にあたって、制御回路３０２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３０２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、サーモグラフィーは、物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いることができる。
【００９８】
赤外線カメラ２００は、ナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用することができる。この場合には、赤外線カメラ２００は、表示装置２０５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ー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することができる。
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ることができる。
【００９９】
例えば、図１５に示すように、電気機器４００は、機能ユニット４０１を備えている。機能ユニット４０１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４０１には、人感センサー４０２が接続されている。人感センサー４０２は、赤外線カメラ２００を備えている。赤外線カメラ２００は、監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ２００には、判定回路４０３が接続されている。
【０１００】
判定回路４０３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４０３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４０３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４０１に供給する。機能ユニット４０１は、例えば、判定信号の受領に応じてオンオフ制御される。
【０１０１】
例えば、図１６に示すように、運転支援装置（電子機器）５００は、赤外線カメラ２００およびヘッドアップディスプレイ５０１を備えている。赤外線カメラ２００は、例えば車両５０２のフロントノーズ５０３に取り付けられている。赤外線カメラ２００は、車両５０２から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置されている。ヘッドアップディスプレイ５０１は、例えばフロントウインドウ５０４の運転席側に配置されている。ヘッドアップディスプレイ５０１には、赤外線カメラ２００の画像が映し出すことができる。ヘッドアップディスプレイ５０１の画面では、例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像を強調することができる。
【０１０２】
図１７に示すように、赤外線カメラ２００およびヘッドアップディスプレイ５０１には処理回路５０５が接続されている。処理回路５０５には、車速センサー５０６、ヨーレートセンサー５０７およびブレーキセンサー５０８が接続されている。車速センサー５０６は、車両５０２の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー５０７は、車両５０２のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー５０８は、ブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路５０５は、車両５０２の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路５０５は、車両５０２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５０２の走行状態を特定する。処理回路５０５は、スピーカー５０９から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。
【０１０３】
（ゲーム機コントローラー）
図１８は、センサーデバイス１０を利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機６００の構成を概略的に示す。この図において、ゲーム機６００は、ゲーム機本体６０１、表示装置６０２およびコントローラー（電子機器）６０３を備えている。
表示装置６０２は、例えば有線でゲーム機本体６０１に接続されている。ゲーム機本体６０１の動作は、表示装置６０２の画面に映し出される。プレーヤーＧは、コントローラー６０３を用いてゲーム機本体６０１の動作を操作する。こうした操作の実現にあたって、コントローラー６０３には、例えば１対のＬＥＤモジュール６０４から赤外線が照射される。ＬＥＤモジュール６０４は、例えば表示装置６０２の画面の周囲でベゼルに取り付けることができる。
【０１０４】
図１９に示すように、コントローラー６０３には、センサーデバイス１０が組み込まれている。なお、センサーデバイス１０には、赤外線フィルター６０５および光学系（例えばレンズ）６０６が組み合わせられてもよい。センサーデバイス１０は、ＬＥＤモジュール６０４から放射される赤外線を受光することができる。センサーデバイス１０には、画像処理回路６０７が接続されている。画像処理回路６０７は、予め決められた画面内でＬＥＤモジュール６０４の赤外線スポットを画像化する。
【０１０５】
画像処理回路６０７には、演算処理回路６０８が接続されている。演算処理回路６０８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６０４の位置に対応する。また、赤外線スポットの大きさは、ＬＥＤモジュール６０４との距離に対応する。
【０１０６】
演算処理回路６０８には、無線モジュール６０９が接続されている。赤外線スポット情報は、無線モジュール６０９からゲーム機本体６０１に送り込まれる。なお、図示の構成では、演算処理回路６０８に操作スイッチ６１０や加速度センサー６１１が接続されている。操作スイッチ６１０の操作信号や加速度センサー６１１の加速度情報は、無線モジュール６０９からゲーム機本体６０１に供給される。
【０１０７】
ゲーム機本体６０１は、無線モジュール６１２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６０１内のプロセッサー６１３は、操作信号に基づき操作スイッチ６１０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６０３の動きを特定する。こうして操作スイッチ６１０の動作やコントローラー６０３の動きに応じてゲーム機本体６０１が制御される。ＬＥＤモジュール６０４は、プロセッサー６１３に接続されることができる。プロセッサー６１３は、ＬＥＤモジュール６０４の動作を制御することができる。
【０１０８】
以上、本発明の熱型電磁波検出素子、熱型電磁波検出素子の製造方法、熱型電磁波検出装置および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【０１０９】
また、前述した実施形態では、焦電型の熱型電磁波検出素子について説明したが、本発明の熱型電磁波検出素子は、焦電型に限定されず、例えば、熱電対型、抵抗型（ボロメーター型）であってもよい。
また、前述した実施形態では、検出部が赤外線を検出する構成について説明したが、検出部が検出する光の波長は、特に限定されない。
【符号の説明】
【０１１０】
１……熱型電磁波検出素子  １０……センサーデバイス  １１……アレイ基板  １２……回路基板  １２１……読み出し回路  １２２……制御回路  １２３……Ａ／Ｄ変換回路  １３……接続バンプ  ２……基板  ２１……下面  ２２……上面  ２３……空隙  ２８、２９……外部接続端子  ３１、３２……ビア  ３１１、３２１……上面  ３１２、３２２……下面  ４……メンブレン  ４０……基板  ４１……搭載部  ４２、４３……アーム  ４２１、４３１……上面  ４２２、４３２……下面  ４２３、４３３……コンタクトホール  ５……検出部  ５１……キャパシター  ５１１……下部電極  ５１２……焦電体層  ５１３……上部電極  ５２……絶縁膜  ５２１……第１コンタクトホール  ５２２……第２コンタクトホール  ５３……下部電極配線  ５４……上部電極配線  ５５……絶縁膜  ５６……赤外線吸収膜  ６３……絶縁膜  ８１、８２……孔  ９……積層体  １００……テラヘルツカメラ  １０１……筐体  １０２……スリット  １０３……レンズ  １０３ａ……光軸  １０４……照射源  １０５……駆動回路  １０６……光学系  １０７……アナログデジタル変換回路  １０８……演算処理回路  １０９……描画処理回路  １１０……表示装置  １１１……記憶装置  ２００……赤外線カメラ  ２０１……光学系  ２０１ａ……光軸  ２０２……アナログデジタル変換回路  ２０３……演算処理回路  ２０４……描画処理回路  ２０５……表示装置  ２０６……記憶装置  ３００……ＦＡ機器（電子機器）  ３０１……ＦＡ機能ユニット  ３０２……制御回路  ３０３……表示装置  ３０４……スピーカー  ４００……電気機器  ４０１……機能ユニット  ４０２……人感センサー  ４０３……判定回路  ５００……運転支援装置（電子機器）  ５０１……ヘッドアップディスプレイ  ５０２……車両  ５０３……フロントノーズ  ５０４……フロントウインドウ  ５０５……処理回路  ５０６……車速センサー  ５０７……ヨーレートセンサー  ５０８……ブレーキセンサー  ５０９……スピーカー  ６００……ゲーム機  ６０１……ゲーム機本体  ６０２……表示装置  ６０３……コントローラー  ６０４……ＬＥＤモジュール  ６０５……赤外線フィルター  ６０６……光学系  ６０７……画像処理回路  ６０８……演算処理回路  ６０９……無線モジュール  ６１０……操作スイッチ  ６１１……加速度センサー  ６１２……無線モジュール  ６１３……プロセッサー  Ｇ……プレーヤー
【図１】
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【図２】
2013246021.tif 000004
【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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