(57)【要約】【課題】小型化に寄与する構造を有する熱型光検出器は提供される。【解決手段】  第１基板１２の表面には第２基板１３の第１面が向き合わせられる。第２基板１３は特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される。第２基板１３の第１面には熱型光検出素子１８が形成される。封止体１９は第１基板１２および第２基板１３の間で少なくとも熱型電磁波検出素子１８を封止する。第１基板１２および第２基板１３そのものが封止パッケージとして機能することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を含む第１基板と、
前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続される熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体とを備え、
前記第１基板、前記第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱型電磁波検出器において、前記封止体は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟み込まれて、前記第１基板と前記第２基板との間に少なくとも前記熱型電磁波検出素子を収容する真空空間を形成することを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱型電磁波検出器において、前記第２基板は、基体と、前記基体の表面に形成される空間層上で前記熱型電磁波検出素子を支持するメンブレンと、前記基体に前記メンブレンを連結する支持アームとを備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱型電磁波検出器において、前記メンブレンと前記熱型電磁波検出素子との間には電磁波吸収材が挟まれることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【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器において、前記第２基板で前記第１面の裏側の第２面には反射防止膜が形成されることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、前記メンブレンは異種材の積層膜で構成されることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱型電磁波検出器において、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器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出器において、前記封止体は金属から形成され、前記封止体はグラウンド電位に落とされることを特徴とする熱型電磁波検出器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項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処理回路とを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
集積回路を含む第１基板と、
前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続される熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備え、
前記第１基板、前記第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
集積回路を含む第１基板と、
前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、
前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する熱型電磁波検出素子と、
前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体と、
前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備え、
前記第１基板、前記第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止することを特徴とするテラヘルツカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型電磁波検出器、および、それ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、センサー基板は集積回路（ＩＣ）基板に接合される。センサー基板の表面はＩＣ基板の表面に向き合わせられる。センサー基板の表面には導電材パッドが形成される。導電材パッドにはバンプが接合される。
【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】
センサー基板上の熱型電磁波検出素子は窒素や不活性ガスの雰囲気内に封止される。封止にあたってセンサー基板およびＩＣ基板は封止パッケージに収容される。その結果、熱型電磁波検出器は大型化してしまう。
【０００５】
本発明の少なくとも１つの態様によれば、小型化に寄与する構造を有する熱型電磁波検出器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、集積回路を含む第１基板と、前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続される熱型電磁波検出素子と、前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体とを備え、前記第１基板、第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止する熱型電磁波検出器に関する。
【０００７】
熱型電磁波検出器では熱型電磁波検出素子は第１基板および第２基板の間で封止される。第１基板および第２基板そのものが封止パッケージとして機能することができる。したがって、第１基板および第２基板を収容する封止パッケージは省略されることができる。こうした熱型電磁波検出器はこれまでに比べて小型化されることができる。
【０００８】
（２）前記封止体は、前記第１基板と前記第２基板との間に挟み込まれて、前記第１基板と前記第２基板との間に少なくとも前記熱型電磁波検出素子を収容する真空空間を形成することができる。
【０００９】
熱型電磁波検出器では第１基板および第２基板の間で真空空間が形成される。真空空間の体積はできる限り縮小されることができる。その結果、第１基板や第２基板、封止体の剛性や強度はそれほど高められなくて済む。こうした構造は熱型電磁波検出器の小型化および軽量化に寄与する。第１基板および第２基板が封止パッケージに収容される場合には、封止パッケージに大きな容積が要求されることから、封止パッケージの剛性や強度の確保にあたって封止パッケージのサイズや重量は増大してしまう。
【００１０】
（３）前記第２基板は、基体と、前記基体の表面に形成される空間層上で前記熱型電磁波検出素子を支持するメンブレンと、前記基体に前記メンブレンを連結する支持アームとを備えることができる。
【００１１】
メンブレンの働きで熱型電磁波検出素子は基体から熱的に分離されることができる。熱エネルギーの流通経路は支持アームに制限されることができる。その結果、支持アームの設計に応じて熱型電磁波検出素子の熱時定数は比較的に簡単に設定されることができる。
【００１２】
（４）熱型電磁波検出器では前記メンブレンと前記熱型電磁波検出素子との間には電磁波吸収材が挟まれることができる。熱型電磁波検出器では特定の波長の電磁波は第２基板を透過してメンブレンに照射される。メンブレンで電磁波は吸収される。同時に、電磁波吸収材に電磁波は吸収される。こうしてメンブレン単独に比べて十分な量の電磁波は吸収される。十分な量の熱エネルギーが熱型電磁波検出素子の温度変化に寄与することができる。
【００１３】
（５）熱型電磁波検出器では、前記第２基板で前記第１面の裏側の第２面には反射防止膜が形成されることができる。反射防止膜は第２基板の第２面で電磁波の反射を防止する。したがって、十分な量の電磁波が第２基板を透過することができる。十分な量の熱エネルギーが熱型電磁波検出素子に作用することができる。
【００１４】
（６）前記メンブレンは異種材の積層膜で構成されることができる。電磁波の吸収率は電磁波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。異種材の積層膜で電磁波吸収材膜が形成されると、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、広い範囲の波長で電磁波は熱エネルギーに変換されることができる。電磁波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。
【００１５】
（７）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、広い範囲の波長で電磁波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。
【００１６】
（８）熱型電磁波検出器では、前記封止体は金属から形成され、前記封止体はグラウンド電位に落とされることができる。こうして封止体は電磁シールドとして機能することができる。
【００１７】
（９）熱型電磁波検出器は電子機器に組み込まれて利用されることができる。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処理回路とを有することができる。
【００１８】
（１０）本発明の他の態様は、集積回路を含む第１基板と、前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続される熱型電磁波検出素子と、前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備え、前記第１基板、前記第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止する電子機器に関する。
【００１９】
（１１）本発明のさらに他の態様は、テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、集積回路を含む第１基板と、前記第１基板の表面に向き合わせられる第１面を有し、前記第１面に配置される接続端子で前記集積回路に電気的に接続され、特定の波長の電磁波を透過させる素材で少なくとも部分的に形成される第２基板と、前記第２基板の前記第１面に位置して、前記接続端子に電気的に接続され、テラヘルツ帯の電磁波を電気に変換する熱型電磁波検出素子と、前記第１基板および前記第２基板の間で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を囲む封止体と、前記集積回路に接続されて、前記集積回路の出力を処理する処理回路とを備え、前記第１基板、前記第２基板および前記封止体で少なくとも前記熱型電磁波検出素子を封止するテラヘルツカメラに関する。こうしたテラヘルツカメラでは、熱型電磁波検出素子の高密度化に応じて画像の高精細化は実現されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一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の３−３線に沿った集積回路（ＩＣ）基板およびセンサー基板の拡大垂直断面図である。
【図４】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５】第１ウエハー基板の垂直断面図である。
【図６】絶縁体膜に形成された貫通空間を概略的に示す第１ウエハー基板の垂直断面図である。
【図７】第２ウエハー基板に接合される第１ウエハー基板を概念的に示す垂直断面図である。
【図８】図３に対応し、他の実施形態に係る熱型光検出素子を概略的に示す拡大垂直断面図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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】
【００２１】
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。
【００２２】
（１）光検出器パッケージの全体構成
図１は本発明の一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は集積回路（ＩＣ）基板（第１基板）１２およびセンサー基板（第２基板）１３を備える。ＩＣ基板１２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１２の裏面には例えばはんだバンプ１４が取り付けられる。ＩＣ基板１２ははんだバンプ１４でプリント配線基板１５に接合される。こうして光検出器パッケージ１１はプリント配線基板１５に実装されることができる。ＩＣ基板１２はＩＣチップを構成する。センサー基板１３はセンサーチップを構成する。はんだバンプ１４に代えてその他の接続端子が用いられてもよい。
【００２３】
センサー基板１３はＩＣ基板１２の表面に受け止められる。センサー基板１３の表面（第１面）はＩＣ基板１２の表面に向き合わせられる。すなわち、センサー基板１３は裏返される。センサー基板１３の表面はＩＣ基板１２の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板１３とＩＣ基板１２との間には導電材の接合体１７が挟まれる。接合体１７はＩＣ基板１２内の読み出し回路に電気的にセンサー基板１３を接続する。ここでは、接合体１７は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１２に接合されることができる。その他、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１３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】
センサー基板１３とＩＣ基板１２との間には封止体１９が挟み込まれる。封止体１９は、センサー基板１３およびＩＣ基板１２の輪郭に沿って途切れなく延びる枠体を形成する。枠体は少なくとも接合体１７および熱型光検出素子１８を途切れなく囲む。枠体は、センサー基板１３の表面に気密に接合されるとともに、ＩＣ基板１２の表面に気密に接合される。こうして枠体はセンサー基板１３とＩＣ基板１２との間に密閉空間２１を形成する。密閉空間２１に少なくとも接合体１７および熱型光検出素子１８は収容される。こうしてセンサー基板１３およびＩＣ基板１２の間で少なくとも接合体１７および熱型光検出素子１８は封止される。ここでは、密閉空間２１内では真空状態が確立される。真空空間が形成される。封止体１９は密閉空間２１を複数室に分割してもよい。
【００２５】
センサー基板１３の裏面（第２面）には一面に反射防止膜（ＡＲ膜）２２が積層される。反射防止膜２２には例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が用いられることができる。反射防止膜２２はセンサー基板１３の裏面で光の反射を防止する。
【００２６】
図２はセンサー基板１３の拡大部分平面図を示す。センサー基板１３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。
【００２７】
個々の熱型光検出素子１８は個別にメンブレン２５に支持される。メンブレン２５は、後述されるように、センサー基板１３の基体の表面に形成される空間層２６上に配置される。メンブレン２５は、例えば四辺形の輪郭を有する平板形状に形成される。ここでは、メンブレン２５は例えば正方形の輪郭を有する。メンブレン２５は支持アーム２７で基体に連結される。
【００２８】
センサー基板１３の表面には空間層２６の輪郭よりも外側で第１接続端子（接続端子）２８および第２接続端子２９が配置される。第１接続端子２８は個々の熱型光検出素子１８ごとに割り当てられる。第１接続端子２８はパッド形に形成される。第１接続端子２８は例えば銅といった導電材から形成されることができる。
【００２９】
個々の第１接続端子２８は個別に対応の熱型光検出素子１８に電気的に接続される。接続にあたって個々の熱型光検出素子１８から個別に第１配線３１が引き出される。第１配線３１は導電材から形成される。第１配線３１は１本の直線状のパターン配線から構成されることができる。第１配線３１は熱型光検出素子１８の表面およびセンサー基板１３の表面を這って延びる。個々の第１配線３１は先端で対応の第１接続端子２８に個別に接続される。
【００３０】
第２接続端子２９はマトリクス内で１行の熱型光検出素子１８に共通に１個だけ割り当てられる。第２接続端子２９はパッド形に形成される。第２接続端子２９は例えば銅といった導電材から形成されることができる。第２接続端子２９には対応の熱型光検出素子１８群が共通に接続される。接続にあたって個々の熱型光検出素子１８から第２配線３２が引き出される。第２配線３２は導電材から形成される。第２配線３２は熱型光検出素子１８の輪郭の外側で直角に屈曲するクランク状のパターン配線から構成されることができる。第２配線３２は熱型光検出素子１８の表面およびセンサー基板１３の表面を這って延びる。
【００３１】
１行の熱型光検出素子１８群ごとに第２配線３２は１本の共通配線３３に接続される。共通配線３３は導電材から形成される。共通配線３３は、センサー基板１３の表面を這って延びるパターン配線で構成されることができる。個々の共通配線３３の先端は対応の第２接続端子２９に個別に接続される。
【００３２】
図３に示されるように、センサー基板１３は基体３４と絶縁体膜３５とを備える。基体３４は、特定の波長の電磁波を透過させる素材で形成される。ここでは、基体３４は例えばシリコンから形成されることができる。シリコンは例えば赤外線の透過を許容する。
【００３３】
絶縁体膜３５は基体３４の表面に広がる。絶縁体膜３５は例えば酸化シリコンから形成される。絶縁体膜３５には貫通空間３６が形成される。貫通空間３６は絶縁体膜３５の表面から裏面に貫通する。メンブレン２５および支持アーム２７は絶縁体膜３５の表面で貫通空間３６に接して配置される。支持アーム２７は絶縁体膜３５の表面に連結される。こうして支持アーム２７は絶縁体膜３５を介して基体３４にメンブレン２５を連結する。貫通空間３６は空間層２６を形成する。
【００３４】
メンブレン２５は、所望の電磁波を吸収する材料から形成される。材料には例えば絶縁体が用いられる。電磁波の吸収に応じて電磁波のエネルギーは熱エネルギーに変換される。ここでは、メンブレン２５は異種材の積層膜で構成される。積層膜は三層構造を有することができる。三層構造は、空間層２６に接する第１酸化シリコン（ＳｉＯ２）層２５ａと、第１酸化シリコン層２５ａの表面に積層される窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層２５ｂと、窒化シリコン層２５ｂの表面に積層される第２酸化シリコン（ＳｉＯ２）層２５ｃとを有する。ここでは、第１酸化シリコン層２５ａの膜厚は例えば１０００ｎｍ程度に設定され、窒化シリコン層２５ｂの膜厚は例えば３００ｎｍ程度に設定され、第２酸化シリコン層２５ｃの膜厚は例えば６００ｎｍ程度に設定されることができる。
【００３５】
熱型光検出素子１８は焦電キャパシター３７を備える。焦電キャパシター３７は焦電体３８を備える。焦電体３８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３８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３８は薄膜に形成される。
【００３６】
焦電キャパシター３７は下部電極３９および上部電極４１を備える。焦電体３８は下部電極３９および上部電極４１に挟み込まれる。下部電極３９はメンブレン２５の表面に形成される。下部電極３９は例えばメンブレン２５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。上部電極４１は焦電体３８の表面に形成される。上部電極４１は焦電体３８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。焦電体３８の焦電効果に応じて上部電極４１および下部電極３９の間に電圧の変化が生じる。
【００３７】
焦電キャパシター３７は絶縁膜４２で覆われる。絶縁膜４２には例えば酸化シリコンが用いられることができる。絶縁膜４２の表面に第１配線３１は形成される。第１配線３１は上部電極４１に接続される。この接続にあたって絶縁膜４２にはコンタクトホール４３が形成される。同様に、絶縁膜４２の表面に第２配線３２は形成される。第２配線３２は下部電極３９に接続される。この接続にあたって絶縁膜４２にはコンタクトホール４４が形成される。
【００３８】
ＩＣ基板１２は基体４５と絶縁層の積層体４６とで形成される。基体４５は例えば所定の剛性を有する。基体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は基体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が用いられることができる。
【００３９】
基体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基体４５の表面から基体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基体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。
【００４０】
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４９およびビア５１が形成される。パターン配線４９およびビア５１は導電材料から形成される。パターン配線４９およびビア５１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。
【００４１】
基体４５には貫通電極５２が形成される。貫通電極５２は基体４５を貫通する。貫通電極５２の上端は積層体３５の内部でパターン配線４９に接続される。貫通電極５２はパターン配線４９やビア５１を通じて読み出し回路に接続される。貫通電極５２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。貫通電極５２の下端は基体４５の裏面で露出する。貫通電極５２の下端にはんだバンプ１４が接合される。
【００４２】
封止体１９は例えば酸化物から形成されることができる。封止体１９はＩＣ基板１２上の積層体４６の表面に積み上げられて形成されることができる。したがって、封止体１９はＩＣ基板１２の表面に強固に気密に接合されることができる。その一方で、封止体１９はセンサー基板１３の表面の絶縁体膜３５に接合される。酸化膜同士は強固に接合されることができる。したがって、封止体１９はセンサー基板１３の表面に強固に気密に接合されることができる。その他、封止体１９には酸化物に代えて金属材料が用いられることができる。この場合には、封止体１９はグラウンド電位に落とされることができる。
【００４３】
（２）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に電磁波が届くと、特定の波長の電磁波（例えば赤外線）はセンサー基板１３の基体３４を透過する。光は貫通空間３６を通過してメンブレン２５に到達する。光はメンブレン２５に吸収されメンブレン２５で熱が発生する。光の熱エネルギーは所定の熱時定数で熱型光検出素子１８に伝達される。焦電体３８は金属製の下部電極３９に直接に接触し、下部電極３９はメンブレン２５に直接に接触することから、メンブレン２５の熱エネルギーは時間遅れなく焦電体３８に伝達されることができる。熱エネルギーに応じて焦電体３８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。例えばソールフォロワー回路による検出をする場合、個々の熱型光検出素子１８から第１接続端子２８および第２接続端子２９を通じて個別に焦電流が流れ電圧に変換され、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。
【００４４】
光検出器パッケージ１１では熱型光検出素子１８はＩＣ基板１２およびセンサー基板１３の間で封止される。ＩＣ基板１２およびセンサー基板１３そのものが封止パッケージとして機能することができる。したがって、ＩＣ基板１２およびセンサー基板１３を収容する封止パッケージは省略されることができる。こうした光検出器パッケージ１１はこれまでに比べて小型化されることができる。
【００４５】
封止にあたって密閉空間２１内では真空状態が確立されることができる。ＩＣ基板１２およびセンサー基板１３が別体の封止パッケージに収容される場合に比べて、真空空間の体積はできる限り縮小されることができる。圧力は小さな体積でしか作用しないことから、ＩＣ基板１２やセンサー基板１３、封止体１９の剛性や強度はそれほど高められなくて済む。こうした構造は光検出器パッケージ１１の小型化および軽量化に寄与する。ＩＣ基板１２およびセンサー基板１３が封止パッケージに収容される場合には、封止パッケージに大きな容積が要求されることから、封止パッケージの剛性や強度の確保にあたって封止パッケージのサイズや重量は増大してしまう。
【００４６】
また、メンブレン２５の働きで熱型光検出素子１８は基体３４および絶縁体膜３５から熱的に分離されることができる。熱エネルギーの流通経路は支持アーム２７に制限されることができる。その結果、支持アーム２７の設計に応じて熱型光検出素子１８の熱時定数は比較的に簡単に設定されることができる。
【００４７】
加えて、センサー基板１３の裏面では反射防止膜２２が光の反射を防止する。十分な量の光がセンサー基板１３を透過することができる。十分な量の熱エネルギーが熱型光検出素子１８に作用することができる。
【００４８】
さらに、電磁波の吸収率は電磁波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。異種材の積層膜でメンブレン２５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、広い範囲の波長で電磁波は熱エネルギーに変換されることができる。電磁波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４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、メンブレン２５では広い範囲の波長で電磁波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２５ｂの働きでメンブレン２５の膜剛性は高められることができる。
【００４９】
さらにまた、封止体１９が金属材料から形成され、封止体１９がグラウンド電位に落とされれば、封止体１９は電磁シールドとして機能することができる。したがって、密閉空間２１内は外部の電磁波から保護されることができる。
【００５０】
（３）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の製造方法を簡単に説明する。まず、図５に示されるように、第１ウエハー基板６１が用意される。第１ウエハー基板６１は円盤形の基体６２を備える。基体６２の表面には一面に絶縁体膜６３が積層形成される。絶縁体膜６３の表面にはさらにメンブレン素材膜６４が一面に積層形成される。基体６２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。メンブレン素材膜６４は異種材の積層膜で構成される。積層膜は三層構造を有する。三層構造は、絶縁体膜６３の表面に積層される第１酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６５と、第１酸化シリコン層６５の表面に積層される窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）層６６と、窒化シリコン層６６の表面に積層される第２酸化シリコン（ＳｉＯ２）層６７とを有する。メンブレン素材膜６４の表面には熱型光検出素子１８、第１接続端子２８、第２接続端子２９、第１配線３１、第２配線３２および共通配線３３が形成される。形成にあたって真空蒸着やスパッタリング法、めっき法、その他の成膜方法が適宜に利用されることができる。所定のパターンに従ってメンブレン素材膜６４からメンブレン２５および支持アーム２７は削り出される。削り出しにあたって例えばエッチング法が用いられることができる。
【００５１】
その後、図６に示されるように、第１ウエハー基板６１の絶縁体膜６３に貫通空間３６が形成される。メンブレン２５下で絶縁体膜６３の素材は除去される。メンブレン２５は基体６２の表面に向き合わせられる。メンブレン２５および基体６２の間に空間層２６が形成される。
【００５２】
その後、図７に示されるように、第２ウエハー基板７１が用意される。第２ウエハー基板７１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。さらに第２ウエハー基板７１の積層体４６上には接合体１７および封止体１９が形成される。封止体１９は例えば酸化シリコンといった酸化物が積み上げられて形成されることができる。封止体１９は個々の光検出器パッケージ１１ごとに端子パッド４８群を囲めばよい。
【００５３】
第２ウエハー基板７１に第１ウエハー基板６１は接合される。接合にあたって第１ウエハー基板６１の表面は第２ウエハー基板７１の表面に向き合わせられる。第１ウエハー基板６１の表面に配置される接合体１７で第１ウエハー基板６１は読み出し回路に電気的に接続される。同時に、封止体１９の頂上面は第１ウエハー基板６１の表面に接合される。こうして第１ウエハー基板６１および第２ウエハー基板７１の間では個々の封止体１９ごとに密閉空間は確立される。
【００５４】
その後、相互に接合された第１ウエハー基板６１および第２ウエハー基板７１から個々の光検出器パッケージ１１は切り出されることができる。切り出しにあたって封止体１９ごとに密閉空間は維持される。こうして光検出器パッケージ１１は製造される。その他、第１ウエハー基板６１および第２ウエハー基板７１の接合に代えて第２ウエハー基板７１に個々にセンサー基板１３が接合されてもよい。この場合には、接合に先立って第１ウエハー基板６１から個々のセンサー基板１３が切り出される。その後、第２ウエハー基板７１から個々の光検出器パッケージ１１は切り出される。それらに代えてＩＣ基板１２にセンサー基板１３が個別に接合されてもよい。この場合には、接合に先立って第１ウエハー基板６１から個々のセンサー基板１３が切り出されるとともに第２ウエハー基板７１からＩＣ基板１２が切り出される。
【００５５】
（４）他の実施形態
図８に示されるように、個々の熱型光検出素子１８では焦電キャパシター３７とメンブレン２５との間に光吸収材７２が挟み込まれてもよい。光はメンブレン２５に吸収されると同時に光吸収材７２に吸収される。メンブレン２５に加えて光吸収材７２で光は熱エネルギーに変換される。こうした光吸収材７２の付加によれば、メンブレン２５や支持アーム２７の膜厚は縮小されることができる。支持アーム２７で熱エネルギーの流通経路はさらに狭められることができる。
【００５６】
（５）テラヘルツカメラ
図９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。
【００５７】
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１０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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
（６）電子機器
図１１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の裏面は例えば光軸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。
【００６２】
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。
【００６３】
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１２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。
【００６４】
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１３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１４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１５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１４８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１４８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。
【００６５】
（７）ゲーム機コントローラー
図１６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。
【００６６】
図１７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。
【００６７】
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】
【００６８】
１１  熱型電磁波検出器（光検出器パッケージ）、１２  第１基板（集積回路（ＩＣ）基板）、１３  第２基板（センサー基板）、１８  熱型電磁波検出素子（熱型光検出素子）、１９  封止体、２１  真空空間（密閉空間）、２２  反射防止膜、２５  メンブレン、２５ａ  酸化シリコン層（第１酸化シリコン層）、２５ｂ  窒化シリコン層、２５ｃ  酸化シリコン層（第２酸化シリコン層）、２６  空間層、２７  支持アーム、２８  接続端子（第１接続端子）、２９  接続端子（第２接続端子、）、３４  基体、７２  光吸収材、１０１  電子機器（テラヘルツカメラ）、１１１  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）。
【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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