焦電型光検出器、焦電型光検出装置および電子機器
【課題】 複数の光吸収領域で発生した熱を、複数の焦電キャパシターの焦電体に効率的に伝達して、焦電型光検出器の検出出力を高めること。
【解決手段】 焦電型光検出器は、基体２０と、支持部材３０と、焦電体を含む複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４とを有する。支持部材３０は、第１面３０Ａと、第１面に対向する第２面３０Ｂとを含み、第２面と基体２０との間に空洞部１００が形成される。複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４は支持部材３０上に支持される。複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、対応する各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４を有する。各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄを平面視で二次元面に投影した投影点の位置は、各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４と対応する各一つの焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体１２の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の内部に存在する。
【解決手段】 焦電型光検出器は、基体２０と、支持部材３０と、焦電体を含む複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４とを有する。支持部材３０は、第１面３０Ａと、第１面に対向する第２面３０Ｂとを含み、第２面と基体２０との間に空洞部１００が形成される。複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４は支持部材３０上に支持される。複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、対応する各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４を有する。各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄを平面視で二次元面に投影した投影点の位置は、各一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４と対応する各一つの焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体１２の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の内部に存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型光検出器、焦電型光検出装置、電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器としては、例えば、光吸収にともなう温度上昇を熱起電力として直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメータ等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。
【０００３】
熱型光検出器の一例である焦電型光検出器では、物体から放射された光の一例である赤外線を、例えば赤外線吸収層によって吸収し熱に変換する。その熱を焦電体に与えることによって、焦電体の自発分極量の変化が生じる。その変化量に基づく焦電流によって赤外線量を検出する。
【０００４】
近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。特許文献１には、焦電層を備えたモノリシック感熱センサーが記載されている。この焦電型光検出器では、集積回路基板上に半導体製造技術を用いて焦電型光検出素子が形成される。特許文献１の図６には、誘電体からなる焦電材料薄膜を電極で挟んで構成される二つの焦電型素子が共通板により接続される構成が開示される。
【０００５】
また、特許文献２の図２には、焦電膜を備えた赤外線センサーが記載されている。この焦電膜を備えたセンサーでは、基板に支持された絶縁膜上に下部電極、焦電膜、上部電極がこの順に形成され、上部電極および焦電膜の上には光吸収膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７１３４４号公報
【特許文献２】特開平５−１８７９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、焦電型光検出器の検出出力を高めることが求められている。入射光に起因した熱によって生成される焦電キャパシターでの自発分極量に基づく出力電圧は、受光領域の面積、焦電キャパシターの面積、焦電キャパシターの抵抗などに依存する。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、複数の光吸収領域で発生した熱を、複数の焦電キャパシターの焦電体に効率的に伝達して、焦電型光検出器の検出出力を高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様に係る焦電型光検出器は、
基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
前記複数の焦電キャパシターのそれぞれに接して設けられる光吸収層と、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは電気的に接続され、
前記光吸収層は前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域からなり、
基体の厚み方向からの平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体と重なる位置に存在する焦電型光検出器に関する。
【００１０】
本発明の一態様では、各一つの光吸収領域で吸収された光が、熱として各一つの焦電キャパシターの焦電体に伝達される。焦電体は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。この際、一つの支持部材に搭載された複数の焦電キャパシターは、共通画素（一画素）を構成するもので、同時に各一つの光吸収領域に入射された光は、各一つの焦電キャパシターにて同時に検出されなければならない。本発明の一態様では、各一つの光吸収領域で吸収された熱が各一つの焦電キャパシターの焦電体に伝達され熱伝達特性を揃えることができる。よって、例えば、時間軸上における生成された電荷のピーク（山）が揃い、複数の焦電キャパシターにて同時検出が可能となって、焦電型光検出器の検出出力を高めることができる。つまり、焦電型光検出器の熱時定数が小さくなり、例えば複数の焦電型光検出器の出力に基づいて二次元画像熱分布を出力する際には、その画像を高フレームレートで表示することができる。
【００１１】
ここで、複数の焦電キャパシターを覆う領域に一つの光吸収部材を配置した場合、この一つの光吸収部材が分割されて、複数の焦電キャパシターの各々に対応する一つの光吸収領域となる。このほか、複数の焦電キャパシターをそれぞれ覆う領域に複数の光吸収部材を設けても良く、この場合一つの光吸収部材が一つの光吸収領域となる。
【００１２】
なお、複数（ｎ個、ｎは２以上の整数）の焦電キャパシターを支持部材上で分極方向が揃う方向に直列に接続することができる。例えば、単体で配置される焦電キャパシターとそれぞれ同一電極面積のｎ個の焦電キャパシターを直列接続すると、ｎ個の焦電キャパシターの合成抵抗がｎ倍になる。この効果によって、出力電圧は、理論上、１個の焦電素子で構成される焦電型熱検出素子の出力電圧のｎ倍とすることができる。ただし、本発明の一態様は複数の焦電キャパシターを必ずしも支持部材上で直列接続するものに限らず、複数の焦電キャパシターからの信号を個々に取り出しても良い。
【００１３】
（２）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体の重心とは重なりを有することができる。
【００１４】
このようにすれば、一つの光吸収領域内の各所で発生した熱が、一つの光吸収領域の重心付近に均等に集まってくる。その熱は、一つの光吸収領域の重心と平面視にて重なりを有する焦電体の重心に効率的に伝達される。よって、各焦電キャパシターでは熱／電気変換によって、ほぼ同様に、バラツキ少なく電荷を生成することができる。
【００１５】
（３）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形であって、第１輪郭線ないし第ｎ輪郭線を含み、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域の各々の輪郭は、前記焦電体の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、前記第ｍ輪郭線と前記第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定とすることができる。
【００１６】
本態様では、一つの光吸収領域と一つの焦電体とは、相似形のｎ角形となる。よって、一つの光吸収領域では第１重心から第ｍ対向輪郭線までの距離がｍの値に拘わらず等しく、一つの焦電体でも第２重心から第ｍ輪郭線までの距離がｍの値にかかわらず等しくなる。これによって、一つの光吸収領域内で発生した熱を、一つの焦電キャパシターの焦電体に均等に集めることができる。
【００１７】
（４）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体の輪郭は、円または楕円とすることができる。
【００１８】
支持部材における応力緩和の観点からは、焦電キャパシターの焦電体の輪郭は、円または楕円の方がすぐれている。なお、光吸収領域の輪郭は、円や楕円、あるいは矩形のどちらでもよいが、応力緩和という観点からは円または楕円の方が優れている。
【００１９】
（５）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記焦電体を挟む第１電極及び第２電極を含み、前記第１電極は前記支持部材に支持され、かつ前記平面視における前記第１電極の面積が前記第２電極の面積よりも大きいプレーナー型キャパシターとすることができる。
【００２０】
いわゆるプレーナー構造とすることで、支持部材上に搭載される第１電極への配線を支持部材上に形成することができる。また、拡大された第１電極上に光吸収領域を形成することができ、光吸収面積が拡大されると共に、第１電極が集熱パスの効果を発揮して、光吸収領域の周縁で発生した熱を焦電体が存在する中心側に集熱させることができる。
【００２１】
（６）本発明の一態様では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面を電気的絶縁性の金属化合物層により覆うことができる。焦電体は酸化物であり、還元されると酸素欠損が生ずる。金属化合物層は還元ガスバリア性を有し、焦電体が還元されることを抑制できる。こうして、焦電体の酸素欠損を抑制できるので、焦電キャパシターを小型化して一つの支持部材上にて複数の焦電キャパシターを搭載させることが可能となる。
【００２２】
（７）本発明の一態様では、前記光吸収層は、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応して分割形成された複数の光吸収層にて形成することができる。
【００２３】
光吸収層が個別化されていることから、１個１個の吸収層の熱が周囲から逃げ、よって、個々の焦電キャパシターのリセット時間を早めることができる。なお、一つの光吸収層を領域毎に分割して個々の光吸収領域とする場合には、光吸収層を個別化する場合に比べて、光吸収層面積を増大させることができ、分割のための製造プロセスを省略できる利点がある。
【００２４】
（８）本発明の一態様では、前記支持部材は、前記複数の焦電キャパシターのうち隣り合う２つの焦電キャパシターの間の領域に、貫通孔を有することができる。
【００２５】
ここで、支持部材、複数の焦電キャパシター等を基体上に形成する際には、空洞部に犠牲層が埋め込まれている。この犠牲層は、基体上にて支持部材、複数の焦電キャパシター等を形成した後に、エッチチャントを用いて等方性エッチングされて除去される。そのエッチング時に、貫通孔がエッチャントの供給口として使用される。それにより、支持部材の下方の犠牲層までエッチャントが回り込みやすくなって、等方性エッチングにより犠牲層を除去し易くなる。
【００２６】
（９）本発明の他の態様は、上述した焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置した焦電型光検出装置を定義している。
【００２７】
これによって、複数の焦電型光検出器（焦電型光検出素子）が二次元に配置された（例えば、直交２軸の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。
【００２８】
（１０）本発明のさらに他の態様は、上述した焦電型光検出器または焦電型光検出装置を有する電子機器を定義している。
【００２９】
上記いずれかの焦電型光検出器は、光の検出感度が高い。よって、この焦電型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図及び二次元投影面を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｂ）は第１比較例の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｃ）は比較例２の光吸収領域の面積と素子面積を示す図である。
【図３】第１実施形態の直列接続されたキャパシターのバイアス印加状態を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る直列４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図である。
【図５】第１実施形態に係る直列３個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略断面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、２つの焦電キャパシターの接続配線例を示す図である。
【図７】スタック型の焦電キャパシターを有する焦電型光検出器に本発明を適用した実施形態を示す断面図である。
【図８】複数の光吸収領域の輪郭線と複数の焦電キャパシターの各々の焦電体の輪郭との関係を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）不均一な熱伝達となる光吸収領域と焦電キャパシターの焦電体とのレイアウトを示す図であり、図９（Ｂ）は不均一な熱伝達特性を示す図である。
【図１０】複数の焦電キャパシター間に貫通孔が形成された支持部材の平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。
【図１２】焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む本発明の第３実施形態に係る赤外線カメラ（電子機器）のブロック図である。
【図１３】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る運転支援装置（電子機器）を示す図である。
【図１４】示す赤外線カメラを前部に搭載した本発明の第３実施形態に係る車両を示す図である。
【図１５】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係るセキュリティー機器（電子機器）を示す図である。
【図１６】セキュリティー機器の赤外線カメラ及び人感センサーの検知エリアを示す図である。
【図１７】センサーデバイスを含む、本発明の第３実施形態に係るゲーム機器に用いられるコントローラーを示す図である。
【図１８】コントローラーを含むゲーム機器を示す図である。
【図１９】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る体温測定装置（電子機器）を示す図である。
【図２０】センサーデバイスをテラヘルツセンサーデバイスとして用い、テラヘルツ照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置（電子機器）を構成した例を示す図である。
【図２１】図２１（Ａ）（Ｂ）は、焦電型光検出器を二次元配置した焦電型光検出装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
【００３２】
１．第１の実施形態
１．１．複数の光吸収領域と複数のキャパシターの配置
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る焦電型光検出器の概念図である。図１（Ａ）に示すように、複数例えば４つの焦電キャパシター（キャパシターもいう）Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４が支持部材（メンブレン）３０に搭載されている。支持部材３０上のキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、２つの電極間に焦電体を有する。また、支持部材３０上のキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、例えば実質的に等しい面積の複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４を有する光吸収層５０内部に配置されている。光吸収層５０は、複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４に分割形成されていても良いし、一体形成されているものでも良い。
【００３３】
図１（Ｂ）には、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々の重心を平面視で二次元面に投影した第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄと、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４と、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体の重心を二次元面に投影した第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄとを示している。
【００３４】
図１（Ｂ）から明らかなように、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つは、焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の各一つの内部に存在する。
【００３５】
ここで、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で吸収された光が、熱として焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体に伝達される。焦電体は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。この際、一つの支持部材３０に搭載された複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４は、共通画素（一画素）を構成するもので、同時に光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々に入射された光は、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて同時に検出されなければならない。本実施形態では、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で吸収された熱が焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体に伝達され熱伝達特性を揃えることができる。よって、例えば、時間軸上における生成された電荷のピーク（山）が揃い、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて同時検出が可能となる。
【００３６】
図１（Ｂ）では特に、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々とは重なりを有する。このようにすれば、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４内の各所で発生した熱が、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つの近辺に均等に集まってくる。その熱は、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と二次元投影面上にて重なりを有する第２重心第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々を有する焦電体に効率的に伝達される。よって、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、熱／電気変換によって、ほぼ同様に、バラツキ少なく電荷を生成することができる。ただし、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々とは重なりを有するものに限らない。少なくとも、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つは、焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の各一つの内部に存在していれば良い。
【００３７】
なお、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４を覆う領域に一つの光吸収部材を配置した場合、この一つの光吸収部材が分割されて、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々に対応する一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４となる。このほか、複数の焦電キャパシターをそれぞれ覆う領域に複数の光吸収部材を設けても良く、この場合一つの光吸収部材が一つの光吸収領域となる。
【００３８】
１．２．複数のキャパシターの直列接続
図１の例では、第１キャパシターＣａｐａ１〜第４キャパシターＣａｐａ４が支持部材３０上にて直列に接続されている。ただし、第１キャパシターＣａｐａ１〜第４キャパシターＣａｐａ４は、支持部材３０上で直列接続されることは要件ではなく、例えば支持部材３０の外部にて直列接続されても良い。
【００３９】
図１（Ａ）中のプラスとマイナスは各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の分極極性を示す。本例では、各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の容量値は同じものとするがこれに限定されるものではない。第１キャパシターＣａｐａ１の正極は第１外部端子ＴＡ１に接続されており、この第１外部端子ＴＡ１は正極性である。また、第４キャパシターＣａｐａ４の負極は第２外部端子ＴＡ２に接続されており、この第２外部端子ＴＡ２は負極性である。
【００４０】
ここで、図２（Ａ）に本実施形態の概略平面図を、図２（Ｂ）に比較例１の概略平面図を、図２（Ｃ）に比較例２の概略平面図をそれぞれ示す。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａはそれぞれ等しいものとする。
【００４１】
先ず、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｂ）に示す比較例１とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々と、図２（Ｂ）に示す単体のＣａｐａとは、それぞれ素子面積Ａｃと容量Ｃが等しいものとする。
【００４２】
図２（Ａ）でも図２（Ｂ）でも、照射光の熱を電荷Ｑに変換することで得られるキャパシターからの出力電圧は、キャパシターの素子抵抗をＲｐ（図２（Ａ）の場合は合成抵抗）とすると、
Ｖｓ＝Ｑ×Ｒｐ…（１）
となる。つまり、焦電型光検出器の出力電圧Ｖｓは、キャパシターの分極電荷Ｑとキャパシターの抵抗値Ｒｐとの積に応じて変動する。また、電荷Ｑは受光部面積Ａａと素子面積Ａｃに比例することから、
Ｖｓ∝Ａａ・Ａｃ・Ｒｐ…（２）
が成立する。
【００４３】
ところで、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が直列接続されていることから、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の素子面積Ａｃは図２（Ｂ）のように電気的に一個の容量Ｃａｐａの素子面積Ａｃと等しい関係となる。また、図２（Ａ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａと、図２（Ｂ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａとは等しいことは上述した通りである。
【００４４】
そこで、次にキャパシターの素子抵抗をＲｐについて考察する。図２（Ｂ）では、素子抵抗Ｒｐと容量との関係から、
Ｒｐ＝１／Ｃ…（３）
が成立する。
【００４５】
一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となる。合成素子抵抗をＲｐｘとすると、
Ｒｐｘ＝４／Ｃ＝４×Ｒp…（４）
が成立する。
【００４６】
よって、式（１）を参照すると、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）に示す比較例１にて得られる出力電圧の４倍となることが分かる。つまり、キャパシターをｎ個直列接続することで、比較例１の単体キャパシターの場合と比較して、電気的な電極面によって決まる合成容量（電気的キャパシターの容量）は１／ｎになり、それにより合成抵抗がｎ倍になり、結果として出力電圧Ｖｓがｎ倍となることが分かる。
【００４７】
次に、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｃ）に示す比較例２とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４のトータル素子面積（４×Ａｃ）と、図２（Ｃ）に示す単体のＣａｐａの素子面積（４×Ａｃ）とが等しいものとする。
【００４８】
図２（Ａ）に示す４個直列接続の電気的な素子面積Ａｃと比較して、比較例２の素子面積は４×Ａｃとなる。一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となり、抵抗値は式（４）の通り４×Ｒｐである。これに対して、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの容量値は４×Ｃであり、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの抵抗値はＲｐ／４となる。このため、図２（Ｃ）では素子面積（４×Ａｃ）が４倍であるが抵抗値（Ｒｐ／４）が１／４倍となり、素子面積と抵抗値とで相殺される。よって、図２（Ｃ）の出力電圧Ｖｓは図２（Ｂ）と同等となり、図２（Ａ）の出力電圧Ｖｓの１／４となる。従って、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）（Ｃ）の比較例１，２よりも大きく確保することができる。
【００４９】
１．３．複数の焦電キャパシターを自発分極させるバイアス電圧
図３は、図１に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４にバイアスを印加した時の自発分極を示している。キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、第１電極１０と、第２電極１４との間にＰＺＴ等の焦電体１２を有する。電源ＥＡのブラス端子を外部端子ＴＡ１に、マイナス端子を外部端子ＴＡ２に接続して、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４に図３に示す電界Ｅを作用させると、分極方向が揃えられる。
【００５０】
つまり、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４に電界Ｅが作用する。このため、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、図３の例では、第１電極１０側がプラスに、第２電極１４側がマイナスになるように分極方向が揃えられて分極する。その後、電界Ｅを解除しても、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２では、自発分極が維持される。
【００５１】
ここで、図３に示すように、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて、第１電極１０と第２電極１４の露出面には浮遊電荷が存在する。図３の例では、第１電極１０の浮遊電荷はマイナス、第２電極１４の浮遊電荷はプラスと、それぞれ揃っているが、これに限定されるものではない。例えば第１キャパシターＣａｐａ１の第１電極１０と第２キャパシターＣａｐａ２の第１電極１０とを接続する等、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４うちの隣り合うキャパシター同士の電極接続は、第１，第２電極１０，１４同士、第１電極１０同士または第２電極１４同士等、種々の組み合わせを選択できる。また、外部端子ＴＡ１は第１キャパシターＣａｐａ１の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続することができ、同様に外部端子ＴＡ２も第４キャパシターＣａｐａ４の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続すれば良い。
【００５２】
焦電キャパシターを用いた光検出原理は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって、電界Ｅを解除した後の焦電キャパシターの自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。よって、少なくとも光検出前の製造時または使用時などにて少なくとも１回だけ、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４に電界Ｅを作用させて分極状態を生成しておけば良い。
【００５３】
１．４．焦電型光検出器の構造
図４及び図５は、焦電型光検出器例えば焦電型赤外線検出器２００の平面図及び断面図である。なお、図４では図１と同じく４個の焦電キャパシターを直列接続しているが、図３では紙面の関係上で３個の焦電キャパシターを直列接続した状態を示している。この焦電型赤外線検出器２００は、基体２０と、基体２０に設けられた支持部材（メンブレン）３０と、支持部材（メンブレン）３０上にて直列接続された複数（図４では４個、図５では３個）の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４（Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ３）とを有する。なお、複数の焦電キャパシターを総称してＣａｐａと称する。
【００５４】
支持部材（メンブレン）３０は、図４に示すように、２つのアーム３０−１，３０−２を備え、２つのアーム３０−１，３０−２が基体２０に支持されている。支持部材（メンブレン）３０は、図５に示すように第１面３０Ａと、第１面３０Ａに対向する第２面３０Ｂとを含み、第２面３０Ｂと基体２０との間に空洞部１００が形成されている。この空洞部１００により、支持部材（メンブレン）３０と基体２０とが熱分離されている。
【００５５】
図５に示す基体２０は、例えばシリコン基板２１と、シリコン基板２１上に形成された絶縁膜（ＳｉＯ２層）２２とを有し、絶縁膜２２の一部が除去されることで空洞部１００が形成されている。シリコン基板２１の素子領域２１Ａにはトランジスター等の素子４０，４１を形成することができる。
【００５６】
図５に示す絶縁層２２のうち空洞部１００以外の領域は、支持部材３０の少なくとも２箇所を保持する保持部（ポスト）２２Ａ，２２Ｂとなる。この保持部２２Ａ，２２Ｂには、ビア３１，３２を設けることができる。ビア３１は、絶縁層２２中に設けられた配線層３３と接続される。ビア３２は、絶縁層２２中に設けられた他の配線層３４と接続される。配線層３３はさらに、絶縁層２２中に設けられたコンタクト３５，３６を介して素子４０，４１に接続することができる。
【００５７】
複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、支持部材（メンブレン）３０側の第１電極（下部電極）１０と、支持部材（メンブレン）３０側とは反対の側に設けられる、平面視における面積が、第１電極１０より小さい第２電極（上部電極）１４と、第１電極１０と第２電極１４との間に設けられる焦電体（例えば、ＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）１２を有する。
【００５８】
複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、図５に示すように、酸化アルミニウム等の絶縁性を有する金属化合物層１６により覆われている。この金属化合物層１６は還元ガスバリア膜として機能する。それにより、複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、キャパシター形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシターに侵入することが抑制される。焦電体１２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるからである。このように、金属化合物層１６により焦電体１２の酸素欠損が防止されるようになったことから、一つの支持部材３０上の複数の光吸収領域の各々に、各々が比較的サイズの小さな複数の焦電キャパシターＣａｐａを形成することが可能になる。
【００５９】
金属化合物層１６は、図５に拡大して示すように、第１バリア層（第１層膜）１６Ａと第２バリア層（第２層膜）１６Ｂとを含むことができる。第１バリア層１６Ａは、金属酸化物例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３をスパッタ法により成膜して形成することができる。スパッタ法では還元ガスが用いられないので、キャパシター２３０が還元されることはない。第２バリア層１６Ｂは、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を例えば原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ:Atomic Layer Chemical Vapor Deposition）法により成膜して
形成すことができる。通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は還元ガスを用い
るが、第１層バリア層１６ＡによりキャパシターＣａｐａは還元ガスから隔離される。
【００６０】
ここで、金属化合物層１６のトータル膜厚は５０〜７０ｎｍ、例えば６０ｎｍとする。このとき、ＣＶＤ法で形成される第１バリア層１６Ａの膜厚は原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂよりも厚く、３５〜６５ｎｍ例えば４０ｎｍとなる。これに対して、原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂの膜厚は薄くでき、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を５〜３０ｎｍ例えば２０ｎｍで成膜して形成される。原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法は、スパッタ法等と比較して、優れた埋め込み特性を有するため、微細化に対応することが可能となり、第１，第２バリア層１６Ａ，１６Ｂにて還元ガスバリア性を高めることができる。また、スパッタ法で成膜される第１バリア層１６Ａは第２バリア層１６Ｂに比べて緻密ではないが、それが効を奏して伝熱率を下げる要因となるので、熱伝導率の低い第１バリア層１６Ａが焦電キャパシターＣａｐａと第２バリア層１６Ｂ間に介在することで、焦電キャパシターＣａｐａからの熱の散逸を防止できる。
【００６１】
図５に示すように、金属化合物層１６上には層間絶縁膜１７が形成されている。一般に、層間絶縁膜１７の原料ガス（ＴＥＯＳ）が化学反応する際には、水素ガスや水蒸気等の還元ガスが発生する。キャパシターＣａｐａの周囲に設けた第１還元ガスバリア膜１６は、この層間絶縁膜１７の形成中に発生する還元ガスからキャパシターＣａｐａを保護するものである。
【００６２】
図５に示すように、層間絶縁膜１７上に配線層１８が配置される。層間絶縁膜１７には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール１７Ａと第２コンタクトホール１７Ｂが形成される。その際、金属化合物層１６にも同様にコンタクトホールが形成される。第１コンタクトホール１７Ａに埋め込まれた第１プラグ１９Ａにより、第１電極（下部電極）１０と配線層１８とが導通される。同様に第２コンタクトホール１７Ｂに埋め込まれた第２プラグ１９Ｂにより、第２電極（上部電極）１４と配線層１８とが導通される。
【００６３】
本実施形態では、図５に示すように、ビア３２とＣａｐａ１の下部電極１０とが配線層１８Ａにより接続され、Ｃａｐａ１の上部電極１４とＣａｐａ２の下部電極１０が配線層１８Ｂにより接続され、Ｃａｐａ２の上部電極１４とＣａｐａ３の下部電極１０が配線層１８Ｃにより接続され、Ｃａｐａ３の上部電極１４とビア３１が配線層１８Ｄにより接続されている。図４では、同様にして配線１８Ａ〜１８Ｅを用いて４つの焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が直列接続される。
【００６４】
なお、直列接続された複数の焦電キャパシターの両端と外部端子ＴＡ１，ＴＡ２とに接続される第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅は、複数の焦電キャパシター間を接続する第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）の幅よりも狭くすることができる。
【００６５】
こうすると、熱の出口となる第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅を細くして放熱を抑制する一方で、焦電キャパシター間の第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）は幅広として電圧降下を抑制できる。
【００６６】
ここで、層間絶縁膜１７が存在しないと、配線層１８をパターンエッチングする際に、その下層の金属化合物層１６（第２バリア層１６Ｂ）がエッチングされて、バリア性が低下してしまう。層間絶縁膜１７は、金属化合物層１６のバリア性を確保する上でも、金属化合物層１６上に形成することが好ましい。
【００６７】
また、層間絶縁膜１７は含有水分が少なく、あるいは水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜１７はアニーリングにより脱ガス処理される。こうして、層間絶縁膜１７の水素含有率または含水率は、配線層１８を覆う光吸収層５０や、絶縁膜であるポスト（保持部）２２Ａ，２２Ｂよりも低くされる。こうすると、層間絶縁膜１７が形成された後にキャパシターＣａｐａが高温に晒されても、層間絶縁膜１７からの還元ガスの発生を抑制できる。
【００６８】
図６（Ａ）（Ｂ）に、直列接続される２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１との配線例を示す。図６（Ａ）に示すように、Ｃａｐａｎの上部電極１４とＣａｐａｎ＋１の下部電極１０とを配線層１８で接続するものに限らず、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０同士を配線層１８で接続することができる。このように、２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１間を接続するとき、下部電極１０同士を接続する配線１８が山状のキャパシターに沿って形成する必要がないため、配線１８は最短経路となる。このため、電圧降下が小さくなり、出力電圧Ｖｓの低下が抑制される。
【００６９】
あるいは、図６（Ｂ）に示すように、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０を共通電極として配線層１８を省略することができる。こうすると、配線１８を省略できる上に、共通電極は配線１８よりも幅広にかつ厚肉で形成できるので、配線抵抗を格段に小さくすることができる。これにより、電圧降下が小さくなって出力電圧Ｖｓの低下をさらに抑制できる。
【００７０】
なお、図６（Ａ）（Ｂ）のいずれの場合も、図３に示すようにしてバイアス電界Ｅを作用させれば、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の分極方向は一義的に定まる。
【００７１】
配線接続された焦電キャパシターＣａｐａの上には、図５に示すように光吸収層５０が形成される。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って一つの光吸収層５０を配置した場合、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３に対応するほぼ等面積の領域が個々の光吸収領域となる。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って、分割された複数の光吸収層５０ａ〜５０ｃを形成してもよい。こうすると、一つの共通の光吸収層５０を有する場合と比較して、個々の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３での放熱速度が速くなり、熱リセットを短時間で行える利点がある。
【００７２】
上述した実施形態は、下部電極１０が上部電極１４よりも広いプレーナー構造であったが、図７に示すようにスタック構造の焦電キャパシターＣａｐａにも本発明を適用することができる。スタック構造の焦電キャパシターＣａｐａは、図７に示すように、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４の横断面積が実質的に等しい。よって、プレーナー構造の焦電キャパシターとは異なり、第１電極１０への配線を層間絶縁層１７の上方に設けることができない。
【００７３】
このため、支持部材（メンブレン）３０を多層構造とし、その一層を配線１８Ｂとする。この配線１８Ｂは、隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０同士を接続する。支持部材３０中の配線１８Ｂは、支持部材３０に形成されたコンタクトホール３０Ｃ，３０Ｄに充填されたプラグ１９Ｃ，１９Ｄにより、２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０に接続される。
【００７４】
１．５．光吸収領域と焦電体の輪郭線の関係
次に、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４と焦電体１２の輪郭線の関係について検討する。図８は、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形、例えば四角形である例を示す。第１焦電キャパシターＣａｐａ１の焦電体１２は、第１〜第ｎ輪郭線Ｋ１ａ〜Ｋ４ａを含む。第１焦電キャパシターＣａｐａ１に対応する光吸収領域ＡＲ１は、第１焦電キャパシターＣａｐａ１の焦電体１２の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、第ｍ輪郭線と第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍ（ｄ１ａ，ｄ２ａ，ｄ３ａ，ｄ４ａ）は、ｍの値に拘わらず一定とすることができる（ｄ１ａ＝ｄ２ａ＝ｄ３ａ＝ｄ４ａ）。他のキャパシターＣａｐａ２〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２も輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形例えば四角形であり、第１〜第ｎ輪郭線Ｋ１ｂ〜Ｋ４ｂ，Ｋ１ｃ〜Ｋ１ｃ及びＫ１ｄ〜Ｋ４ｄａを含む。そして、同様に第ｍ輪郭線と第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定とすることができる（ｄ１ｂ＝ｄ２ｂ＝ｄ３ｂ＝ｄ４ｂ，ｄ１ｃ＝ｄ２ｃ＝ｄ３ｃ＝ｄ４ｃ，ｄ１ｄ＝ｄ２ｄ＝ｄ３ｄ＝ｄ４ｄ）。
【００７５】
このように、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各一つと複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２とは、相似形のｎ角形となる。よって、一つの光吸収領域では第１重心（Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄ）から第ｍ対向輪郭線までの距離がｍの値に拘わらず等しく、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２でも第２重心（Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄ）から第ｍ輪郭線までの距離がｍの値にかかわらず等しくなる。これによって、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で発生した熱を、一つの焦電キャパシターＣａｐａの焦電体１２に均等に集めることができる。
【００７６】
なお、図２は複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２は輪郭が円であり、焦電体１２の輪郭を円や楕円とすると、図２では焦電体１２の輪郭から光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の輪郭までの距離は位置によって異なる。よって、熱伝達の均一性は図８の方が優れているが、焦電体１２の輪郭を円や楕円としても上述した距離の相違は比較的小さいので、図２にて説明した効果を奏することができる。
【００７７】
１．６．支持部材に形成される貫通孔
図９（Ａ）（Ｂ）は、不均一な熱伝達構造と熱伝達特性とを示している。図９（Ａ）は、図２や図８で説明した条件を満たしていないレイアウト例を示している。この場合、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の周縁から焦電体１２に至る熱伝達パスの長さが区々となっている。
【００７８】
図９（Ｂ）は、不均一な熱伝達特性の一例を示している。図９（Ｂ）の例では、４つの焦電体１２の３つで熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピーク位置は揃っているが、熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピークレベルが異なっている。さらに悪いことに、４つの焦電体１２の残りの１つで熱流量ＴＰ４のピーク位置が他の３つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピーク位置からずれている。よって、熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４をある時刻でサンプリングした時、４つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４のピーク位置とピークレベルが揃ったものと比較すると、出力電圧Ｖｓは低下してしまうことが分かる。本実施形態では、４つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４のピーク位置とピークレベルをほぼ同一に揃えることができる。
【００７９】
本実施形態では、一つの支持部材３０上に複数の焦電キャパシターＣａｐａを搭載することから、複数の焦電キャパシターＣａｐａのうち隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの間にスペースが確保される。そこで、図１０に示すように、支持部材８メンブレン）３０は、複数の焦電キャパシターＣａｐａのうち隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの間の領域に、少なくとも一つの貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６を有することができる。
【００８０】
ここで、図５に示す空洞部１０２には、支持部材３０、焦電キャパシターＣａｐａ等を基体２０上に形成する際には、犠牲層が埋め込まれている。そして、基体２０上の全面に支持部材３０となる材料層を形成し、その材料層上に焦電キャパシターＣａｐａ等を形成した後に、支持部材３０となる材料層は例えば図４に示すように２本のアーム３０−１，３０−２を有する支持部材２０の形状にエッチングされる。そのエッチング時に、図５に示す貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６も同時に形成される。
【００８１】
犠牲層はエッチチャントを用いて等方性エッチングされるが、貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６がエッチャントの供給口として使用される。それにより、支持部材３０の下方の犠牲層までエッチャントが回り込みやすくなって、等方性エッチングにより犠牲層を除去し易くなる。
【００８２】
２．第２の実施形態
図１１は、焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図１１の例では、複数の光検出セル（すなわち、焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、二次元的に配置されている。なお、図１１に示す焦電キャパシターＣａｐａは、上述した通り複数個直列接続されたものである。複数の光検出セル（焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。
【００８３】
第１の光検出セルとしての焦電型光検出器２００ａは、複数個直列接続された焦電キャパシターＣａｐａと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。焦電キャパシターＣａｐａの両極の電位関係は、ドライバＰＤｒ１に印加する電位によって、図３に示す通り、電界Ｅの方向によって一義的に決定される。光検出時には、ドライバＰＤｒ１の出力は接地されている。なお、他の光検出セルも同様の構成である。１つの光検出セルが占める領域のサイズは、例えば２０μｍ×２０μｍである。
【００８４】
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５１０によって電圧に変換され、アンプ６００によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７００によってデジタルデータに変換される。
【００８５】
本実施形態では、複数の焦電型光検出器が二次元的に配置された（例えば、直交２軸（Ｘ軸およびＹ軸）の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。
【００８６】
３．第３実施形態
本実施形態では、電子機器について説明する。
【００８７】
３．１．赤外線カメラ
図１２に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として赤外線カメラ４００Ａの構成例を示す。この赤外線カメラ４００Ａは、光学系４００、センサーデバイス（焦電型光検出装置）４１０、画像処理部４２０、処理部４３０、記憶部４４０、操作部４５０、表示部４６０を含む。
【００８８】
光学系４００は、例えば１又は複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【００８９】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型光検出器２００を二次元配列させて構成され、複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。
【００９０】
画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。
【００９１】
処理部４３０は、赤外線カメラ４００Ａの全体の制御を行い、赤外線カメラ４００Ａ内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザーが赤外線カメラ４００Ａを操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。
【００９２】
このように、１セル分の焦電型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の焦電型光検出器を二軸方向例えば直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョンあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。
【００９３】
もちろん、１セル分または複数セルの焦電型光検出器をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などの各種の電子機器を構成することもできる。
【００９４】
３．２．運転支援装置
図１３に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、運転支援装置６００の構成例を示す。この運転支援装置６００は、運転支援装置６００を制御するＣＰＵを備えた処理ユニット６１０と、車両外部の所定撮像領域に対して赤外線を検出可能な赤外線カメラ６２０と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー６３０と、車両の走行速度を検出する車速センサー６４０と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー６５０と、スピーカー６６０と、表示装置６７０とを備えて構成されている。
【００９５】
この運転支援装置６００の処理ユニット６１０は、例えば赤外線カメラ６２０の撮像により得られる自車両周辺の赤外線画像と、各センサー６３０〜６５０により検出される自車両の走行状態に係る検出信号とから、自車両の進行方向前方に存在する物体及び歩行者などの対象物を検出し、検出した対象物と自車両との接触が発生する可能性があると判断したときに、スピーカー６６０または表示装置６７０により警報を出力する。
【００９６】
また、たとえば図１４に示すように、赤外線カメラ６２０は、車両の前部において車幅方向の中心付近に配置されている。表示装置６７０は、フロントウィンドーにおいて運転者の前方視界を妨げない位置に各種情報を表示するＨＵＤ（Head Up Display）６７１などを備えて構成されている。
【００９７】
３．３．セキュリティー機器
図１５に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、セキュリティー機器７００の構成例を示す。
【００９８】
セキュリティー機器７００は、少なくとも監視エリアを撮影する赤外線カメラ７１０と、監視エリアへの侵入者を検知する人感センサー７２０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを処理して監視エリアに侵入した移動体を検知する動き検知処理部７３０と、人感センサー７２０の検知処理を行う人感センサー検知処理部７４０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを所定の方式で圧縮する画像圧縮部７５０と、圧縮された画像データや侵入者検知情報の送信や外部装置からセキュリティー機器７００への各種設定情報などを受信する通信処理部７６０と、セキュリティー機器７００の各処理部に対して条件設定、処理コマンド送信、レスポンス処理をＣＰＵで行う制御部７７０とを備えて構成されている。
【００９９】
動き検知処理部７３０は、図示しないバッファメモリーと、バッファメモリーの出力が入力されるブロックデータ平滑部と、ブロックデータ平滑部の出力が入力される状態変化検出部とを備える。そして動き検出処理部７３０の状態変化検出部は、監視エリアが静止状態であれば動画で撮影した異なるフレームでも同一画像データとなるが、状態変化（移動体の侵入）があるとフレーム間の画像データで差が生じることを利用して状態変化を検知している。
【０１００】
また、たとえば軒下に設置されているセキュリティー機器７００と、セキュリティー機器７００に組み込まれている赤外線カメラ７１０の撮像エリアＡ１と、人感センサー７２０の検知エリアＡ２を側面から示したものを図１６に示す。
【０１０１】
３．４．ゲーム機器
図１７および図１８は、本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０を用いたコントローラー８２０を含むゲーム機器８００の構成例を示す。
【０１０２】
図１７に示すように、図１８のゲーム機器８００に用いられるコントローラー８２０は、撮像情報演算ユニット８３０と、操作スイッチ８４０と、加速度センサー８５０と、コネクター８６０と、プロセッサー８７０と、無線モジュール８８０と、を備えて構成される。
【０１０３】
撮像情報演算ユニット８３０は、撮像ユニット８３１と、この撮像ユニット８３１で撮像した画像データを処理するための画像処理回路８３５を有する。撮像ユニット８３１は、センサーデバイス８３２（図１２のセンサーデバイス４１０）を含み、その前方には、赤外線フィルター（赤外線だけを通すフィルター）８３３及び光学系（レンズ）８３４を配置している。そして、画像処理回路８３５は、撮像ユニット８３１から得られた赤外線画像データを処理して、高輝度部分を検知し、それの重心位置や面積を検出してこれらのデータを出力する。
【０１０４】
プロセッサー８７０は、操作スイッチ８４０からの操作データと、加速度センサー８５０からの加速度データおよび高輝度部分データを一連のコントロールデータとして出力する。無線モジュール８８０は所定周波数の搬送波をこのコントロールデータで変調し、アンテナ８９０から電波信号として出力する。
【０１０５】
なおコントローラー８２０に設けられているコネクター８６０を通して入力されたデータもプロセッサー８７０によって上述のデータと同様に処理されてコントロールデータとして無線モジュール８８０とアンテナ８９０を介して出力される。
【０１０６】
図１８に示すように、ゲーム機器８００は、コントローラー８２０と、ゲーム機本体８１０と、ディスプレイ８１１と、ＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂとを備え、プレイヤー８０１が一方の手でコントローラー８２０を把持してゲームをプレイすることができる。そして、コントローラー８２０の撮像ユニット８３１をディスプレイ８１１の画面８１３を向くようにすると、ディスプレイ８１１の近傍に設置された二つのＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂから出力される赤外線を撮像ユニット８３１が検知して、コントローラー８２０は、二つのＬＥＤモジュール８１２Ａ，８１２Ｂの位置や面積情報を高輝度点の情報として取得する。輝点の位置や大きさのデータがコントローラー８２０から無線でゲーム機本体８１０に送信され、ゲーム機本体８１０で受信される。プレイヤー８０１がコントローラー８２０を動かすと、輝点の位置や大きさのデータが変化するため、それを利用して、ゲーム機本体８１０はコントローラー８２０の動きに対応した操作信号を取得できるので、それにしたがってゲームを進行させることができる。
【０１０７】
３．５．体温測定装置
図１９に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、体温測定装置９００の構成例を示す。
【０１０８】
図１９に示すように、体温測定装置９００は、赤外線カメラ９１０と、体温分析装置９２０と、情報通信装置９３０と、ケーブル９４０とを備えて構成されている。赤外線カメラ９１０は、図示しないレンズなどの光学系と前述のセンサーデバイス４１０を含んで構成されている。
【０１０９】
赤外線カメラ９１０は所定の対象領域を撮影し、撮影された対象者９０１の画像情報を、ケーブル９４０を経由して体温分析装置９２０に送信する。体温分析装置９２０は、図示しないが、赤外線カメラ９１０からの熱分布画像を読み取る画像読取処理ユニットと、画像読取処理ユニットからのデータと画像分析設定テーブルに基づいて体温分析テーブルを作成する体温分析処理ユニットとを含み、体温分析テーブルに基づいて体温情報送信用データを情報通信装置９３０へ送信する。この体温情報送信用データは体温異常であることに対応する所定のデータを含んでもよい。また、撮影領域内に複数の対象者９０１を含んでいると判断した場合には、対象者９０１の人数と体温異常者の人数の情報を体温情報送信用データに含んでもよい。
【０１１０】
３．６．特定物質探知装置
図２０に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスをテラヘルツ光センサーデバイスとして用い、テラヘルツ光照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置１０００を構成した例を示す。
【０１１１】
特定物質探知装置１０００は、制御ユニット１０１０と、照射光ユニット１０２０と、光学フィルター１０３０と、撮像ユニット１０４０と、表示部１０５０とを備えて構成されている。撮像ユニット１０４０は、図示しないレンズなどの光学系と前述の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスを含んで構成されている。
【０１１２】
制御ユニット１０１０は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部および画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット１０２０は、テラヘルツ光（波長が１００μｍ〜１０００μｍの範囲にある電磁波を指す。）出射するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物１０６０に照射する。人物１０６０からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質１０７０の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター１０３０を介して撮像ユニット１０４０に受光される。撮像ユニット１０４０で生成された画像信号は、制御ユニット１０１０の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部１０５０へ出力される。そして人物１０６０の衣服内等に特定物質１０７０が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質１０７０の存在が判別できる。
【０１１３】
以上、いくつかの電子機器の実施形態について説明したが、上記実施形態の電子機器は説明した構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略し、あるいは他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【０１１４】
３．７．センサーデバイス
図２１（Ａ）に図１９のセンサーデバイス４１０の構成例を示す。このセンサーデバイスは、センサーアレイ５００と、行選択回路（行ドライバー）５１０と、読み出し回路５２０を含む。またＡ／Ｄ変換部５３０、制御回路５５０を含むことができる。行選択回路（行ドライバー）５１０と読み出し回路５２０を駆動回路と称する。このセンサーデバイスを用いることで、図１２に示す、たとえばナイトビジョン機器などに用いられる赤外線カメラ４００Ａなどを実現できる。
【０１１５】
センサーアレイ５００には、例えば図１１に示すように二軸方向に複数のセンサーセルが配列（配置）される。また複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。なお行線及び列線の一方の本数が１本であってもよい。例えば行線が１本である場合には、図２１（Ａ）において行線に沿った方向（横方向）に複数のセンサーセルが配列される。一方、列線が１本である場合には、列線に沿った方向（縦方向）に複数のセンサーセルが配列される。
【０１１６】
図２１（Ｂ）に示すように、センサーアレイ５００の各センサーセルは、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置（形成）される。例えば図２１（Ｂ）のセンサーセルは、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に配置されている。他のセンサーセルも同様である。
【０１１７】
行選択回路５１０は、１又は複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図２１（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ５００（焦点面アレイ）を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２・・・・ＷＬ２３９を順次選択（走査）する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号（ワード選択信号）をセンサーアレイ５００に出力する。
【０１１８】
読み出し回路５２０は、１又は複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ５００を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２・・・・ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。
【０１１９】
Ａ／Ｄ変換部５３０は、読み出し回路５２０において取得された検出電圧（測定電圧、到達電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部５３０には、複数の列線の各列線に対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線において読み出し回路５２０により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。なお、複数の列線に対応して１つのＡ／Ｄ変換器を設け、この１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、複数の列線の検出電圧を時分割にＡ／Ｄ変換してもよい。
【０１２０】
制御回路５５０（タイミング生成回路）は、各種の制御信号を生成して、行選択回路５１０、読み出し回路５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０に出力する。例えば充電や放電（リセット）の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。
【０１２１】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。例えば、基体は、基板、ベースあるいは基盤、支持基盤などあらゆる支持構造を指すものとする。
【０１２２】
本発明は、種々の焦電型光検出器に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、焦電型光検出器または焦電型光検出装置、あるいはそれらを有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサーなどにも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、焦電型光検出器の検出感度を、格段に向上させることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 第１電極（下部電極）、１２ 焦電体、１４ 第２電極（上部電極）、
１６ 金属化合物層、１８ 配線、２０ 基体、３０ 支持部材、５０ 光吸収層、
１００ 空洞部、２００ 検出器、 ＡＲ１〜ＡＲ４ 光吸収領域、
Ｃａｐａ キャパシター、ＣＮ１〜ＣＮ６ 貫通孔、Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄ 第１重心、
Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄ 第２重心、
Ｊ１〜Ｊ４ 焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域、
Ｋ１ａ〜Ｋ４ｄ 輪郭線、ｄ１ａ〜ｄ４ｄ 距離、
ＴＡ１，ＴＡ２ 外部端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型光検出器、焦電型光検出装置、電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器としては、例えば、光吸収にともなう温度上昇を熱起電力として直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメータ等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。
【０００３】
熱型光検出器の一例である焦電型光検出器では、物体から放射された光の一例である赤外線を、例えば赤外線吸収層によって吸収し熱に変換する。その熱を焦電体に与えることによって、焦電体の自発分極量の変化が生じる。その変化量に基づく焦電流によって赤外線量を検出する。
【０００４】
近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。特許文献１には、焦電層を備えたモノリシック感熱センサーが記載されている。この焦電型光検出器では、集積回路基板上に半導体製造技術を用いて焦電型光検出素子が形成される。特許文献１の図６には、誘電体からなる焦電材料薄膜を電極で挟んで構成される二つの焦電型素子が共通板により接続される構成が開示される。
【０００５】
また、特許文献２の図２には、焦電膜を備えた赤外線センサーが記載されている。この焦電膜を備えたセンサーでは、基板に支持された絶縁膜上に下部電極、焦電膜、上部電極がこの順に形成され、上部電極および焦電膜の上には光吸収膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２７１３４４号公報
【特許文献２】特開平５−１８７９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、焦電型光検出器の検出出力を高めることが求められている。入射光に起因した熱によって生成される焦電キャパシターでの自発分極量に基づく出力電圧は、受光領域の面積、焦電キャパシターの面積、焦電キャパシターの抵抗などに依存する。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、複数の光吸収領域で発生した熱を、複数の焦電キャパシターの焦電体に効率的に伝達して、焦電型光検出器の検出出力を高めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様に係る焦電型光検出器は、
基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
前記複数の焦電キャパシターのそれぞれに接して設けられる光吸収層と、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは電気的に接続され、
前記光吸収層は前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域からなり、
基体の厚み方向からの平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体と重なる位置に存在する焦電型光検出器に関する。
【００１０】
本発明の一態様では、各一つの光吸収領域で吸収された光が、熱として各一つの焦電キャパシターの焦電体に伝達される。焦電体は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。この際、一つの支持部材に搭載された複数の焦電キャパシターは、共通画素（一画素）を構成するもので、同時に各一つの光吸収領域に入射された光は、各一つの焦電キャパシターにて同時に検出されなければならない。本発明の一態様では、各一つの光吸収領域で吸収された熱が各一つの焦電キャパシターの焦電体に伝達され熱伝達特性を揃えることができる。よって、例えば、時間軸上における生成された電荷のピーク（山）が揃い、複数の焦電キャパシターにて同時検出が可能となって、焦電型光検出器の検出出力を高めることができる。つまり、焦電型光検出器の熱時定数が小さくなり、例えば複数の焦電型光検出器の出力に基づいて二次元画像熱分布を出力する際には、その画像を高フレームレートで表示することができる。
【００１１】
ここで、複数の焦電キャパシターを覆う領域に一つの光吸収部材を配置した場合、この一つの光吸収部材が分割されて、複数の焦電キャパシターの各々に対応する一つの光吸収領域となる。このほか、複数の焦電キャパシターをそれぞれ覆う領域に複数の光吸収部材を設けても良く、この場合一つの光吸収部材が一つの光吸収領域となる。
【００１２】
なお、複数（ｎ個、ｎは２以上の整数）の焦電キャパシターを支持部材上で分極方向が揃う方向に直列に接続することができる。例えば、単体で配置される焦電キャパシターとそれぞれ同一電極面積のｎ個の焦電キャパシターを直列接続すると、ｎ個の焦電キャパシターの合成抵抗がｎ倍になる。この効果によって、出力電圧は、理論上、１個の焦電素子で構成される焦電型熱検出素子の出力電圧のｎ倍とすることができる。ただし、本発明の一態様は複数の焦電キャパシターを必ずしも支持部材上で直列接続するものに限らず、複数の焦電キャパシターからの信号を個々に取り出しても良い。
【００１３】
（２）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体の重心とは重なりを有することができる。
【００１４】
このようにすれば、一つの光吸収領域内の各所で発生した熱が、一つの光吸収領域の重心付近に均等に集まってくる。その熱は、一つの光吸収領域の重心と平面視にて重なりを有する焦電体の重心に効率的に伝達される。よって、各焦電キャパシターでは熱／電気変換によって、ほぼ同様に、バラツキ少なく電荷を生成することができる。
【００１５】
（３）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形であって、第１輪郭線ないし第ｎ輪郭線を含み、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域の各々の輪郭は、前記焦電体の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、前記第ｍ輪郭線と前記第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定とすることができる。
【００１６】
本態様では、一つの光吸収領域と一つの焦電体とは、相似形のｎ角形となる。よって、一つの光吸収領域では第１重心から第ｍ対向輪郭線までの距離がｍの値に拘わらず等しく、一つの焦電体でも第２重心から第ｍ輪郭線までの距離がｍの値にかかわらず等しくなる。これによって、一つの光吸収領域内で発生した熱を、一つの焦電キャパシターの焦電体に均等に集めることができる。
【００１７】
（４）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体の輪郭は、円または楕円とすることができる。
【００１８】
支持部材における応力緩和の観点からは、焦電キャパシターの焦電体の輪郭は、円または楕円の方がすぐれている。なお、光吸収領域の輪郭は、円や楕円、あるいは矩形のどちらでもよいが、応力緩和という観点からは円または楕円の方が優れている。
【００１９】
（５）本発明の一態様に係る焦電型光検出器では、前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記焦電体を挟む第１電極及び第２電極を含み、前記第１電極は前記支持部材に支持され、かつ前記平面視における前記第１電極の面積が前記第２電極の面積よりも大きいプレーナー型キャパシターとすることができる。
【００２０】
いわゆるプレーナー構造とすることで、支持部材上に搭載される第１電極への配線を支持部材上に形成することができる。また、拡大された第１電極上に光吸収領域を形成することができ、光吸収面積が拡大されると共に、第１電極が集熱パスの効果を発揮して、光吸収領域の周縁で発生した熱を焦電体が存在する中心側に集熱させることができる。
【００２１】
（６）本発明の一態様では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面を電気的絶縁性の金属化合物層により覆うことができる。焦電体は酸化物であり、還元されると酸素欠損が生ずる。金属化合物層は還元ガスバリア性を有し、焦電体が還元されることを抑制できる。こうして、焦電体の酸素欠損を抑制できるので、焦電キャパシターを小型化して一つの支持部材上にて複数の焦電キャパシターを搭載させることが可能となる。
【００２２】
（７）本発明の一態様では、前記光吸収層は、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応して分割形成された複数の光吸収層にて形成することができる。
【００２３】
光吸収層が個別化されていることから、１個１個の吸収層の熱が周囲から逃げ、よって、個々の焦電キャパシターのリセット時間を早めることができる。なお、一つの光吸収層を領域毎に分割して個々の光吸収領域とする場合には、光吸収層を個別化する場合に比べて、光吸収層面積を増大させることができ、分割のための製造プロセスを省略できる利点がある。
【００２４】
（８）本発明の一態様では、前記支持部材は、前記複数の焦電キャパシターのうち隣り合う２つの焦電キャパシターの間の領域に、貫通孔を有することができる。
【００２５】
ここで、支持部材、複数の焦電キャパシター等を基体上に形成する際には、空洞部に犠牲層が埋め込まれている。この犠牲層は、基体上にて支持部材、複数の焦電キャパシター等を形成した後に、エッチチャントを用いて等方性エッチングされて除去される。そのエッチング時に、貫通孔がエッチャントの供給口として使用される。それにより、支持部材の下方の犠牲層までエッチャントが回り込みやすくなって、等方性エッチングにより犠牲層を除去し易くなる。
【００２６】
（９）本発明の他の態様は、上述した焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置した焦電型光検出装置を定義している。
【００２７】
これによって、複数の焦電型光検出器（焦電型光検出素子）が二次元に配置された（例えば、直交２軸の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。
【００２８】
（１０）本発明のさらに他の態様は、上述した焦電型光検出器または焦電型光検出装置を有する電子機器を定義している。
【００２９】
上記いずれかの焦電型光検出器は、光の検出感度が高い。よって、この焦電型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図及び二次元投影面を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｂ）は第１比較例の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｃ）は比較例２の光吸収領域の面積と素子面積を示す図である。
【図３】第１実施形態の直列接続されたキャパシターのバイアス印加状態を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る直列４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図である。
【図５】第１実施形態に係る直列３個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略断面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）は、２つの焦電キャパシターの接続配線例を示す図である。
【図７】スタック型の焦電キャパシターを有する焦電型光検出器に本発明を適用した実施形態を示す断面図である。
【図８】複数の光吸収領域の輪郭線と複数の焦電キャパシターの各々の焦電体の輪郭との関係を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）不均一な熱伝達となる光吸収領域と焦電キャパシターの焦電体とのレイアウトを示す図であり、図９（Ｂ）は不均一な熱伝達特性を示す図である。
【図１０】複数の焦電キャパシター間に貫通孔が形成された支持部材の平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。
【図１２】焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む本発明の第３実施形態に係る赤外線カメラ（電子機器）のブロック図である。
【図１３】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る運転支援装置（電子機器）を示す図である。
【図１４】示す赤外線カメラを前部に搭載した本発明の第３実施形態に係る車両を示す図である。
【図１５】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係るセキュリティー機器（電子機器）を示す図である。
【図１６】セキュリティー機器の赤外線カメラ及び人感センサーの検知エリアを示す図である。
【図１７】センサーデバイスを含む、本発明の第３実施形態に係るゲーム機器に用いられるコントローラーを示す図である。
【図１８】コントローラーを含むゲーム機器を示す図である。
【図１９】赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る体温測定装置（電子機器）を示す図である。
【図２０】センサーデバイスをテラヘルツセンサーデバイスとして用い、テラヘルツ照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置（電子機器）を構成した例を示す図である。
【図２１】図２１（Ａ）（Ｂ）は、焦電型光検出器を二次元配置した焦電型光検出装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
【００３２】
１．第１の実施形態
１．１．複数の光吸収領域と複数のキャパシターの配置
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る焦電型光検出器の概念図である。図１（Ａ）に示すように、複数例えば４つの焦電キャパシター（キャパシターもいう）Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４が支持部材（メンブレン）３０に搭載されている。支持部材３０上のキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、２つの電極間に焦電体を有する。また、支持部材３０上のキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、例えば実質的に等しい面積の複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４を有する光吸収層５０内部に配置されている。光吸収層５０は、複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４に分割形成されていても良いし、一体形成されているものでも良い。
【００３３】
図１（Ｂ）には、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々の重心を平面視で二次元面に投影した第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄと、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４と、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の焦電体の重心を二次元面に投影した第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄとを示している。
【００３４】
図１（Ｂ）から明らかなように、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つは、焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の各一つの内部に存在する。
【００３５】
ここで、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で吸収された光が、熱として焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体に伝達される。焦電体は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。この際、一つの支持部材３０に搭載された複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４は、共通画素（一画素）を構成するもので、同時に光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々に入射された光は、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて同時に検出されなければならない。本実施形態では、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で吸収された熱が焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体に伝達され熱伝達特性を揃えることができる。よって、例えば、時間軸上における生成された電荷のピーク（山）が揃い、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて同時検出が可能となる。
【００３６】
図１（Ｂ）では特に、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々とは重なりを有する。このようにすれば、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４内の各所で発生した熱が、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つの近辺に均等に集まってくる。その熱は、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と二次元投影面上にて重なりを有する第２重心第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々を有する焦電体に効率的に伝達される。よって、焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、熱／電気変換によって、ほぼ同様に、バラツキ少なく電荷を生成することができる。ただし、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各々と第２重心Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄの各々とは重なりを有するものに限らない。少なくとも、第１重心Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄの各一つは、焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域Ｊ１〜Ｊ４の各一つの内部に存在していれば良い。
【００３７】
なお、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４を覆う領域に一つの光吸収部材を配置した場合、この一つの光吸収部材が分割されて、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々に対応する一つの光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４となる。このほか、複数の焦電キャパシターをそれぞれ覆う領域に複数の光吸収部材を設けても良く、この場合一つの光吸収部材が一つの光吸収領域となる。
【００３８】
１．２．複数のキャパシターの直列接続
図１の例では、第１キャパシターＣａｐａ１〜第４キャパシターＣａｐａ４が支持部材３０上にて直列に接続されている。ただし、第１キャパシターＣａｐａ１〜第４キャパシターＣａｐａ４は、支持部材３０上で直列接続されることは要件ではなく、例えば支持部材３０の外部にて直列接続されても良い。
【００３９】
図１（Ａ）中のプラスとマイナスは各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の分極極性を示す。本例では、各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の容量値は同じものとするがこれに限定されるものではない。第１キャパシターＣａｐａ１の正極は第１外部端子ＴＡ１に接続されており、この第１外部端子ＴＡ１は正極性である。また、第４キャパシターＣａｐａ４の負極は第２外部端子ＴＡ２に接続されており、この第２外部端子ＴＡ２は負極性である。
【００４０】
ここで、図２（Ａ）に本実施形態の概略平面図を、図２（Ｂ）に比較例１の概略平面図を、図２（Ｃ）に比較例２の概略平面図をそれぞれ示す。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａはそれぞれ等しいものとする。
【００４１】
先ず、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｂ）に示す比較例１とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々と、図２（Ｂ）に示す単体のＣａｐａとは、それぞれ素子面積Ａｃと容量Ｃが等しいものとする。
【００４２】
図２（Ａ）でも図２（Ｂ）でも、照射光の熱を電荷Ｑに変換することで得られるキャパシターからの出力電圧は、キャパシターの素子抵抗をＲｐ（図２（Ａ）の場合は合成抵抗）とすると、
Ｖｓ＝Ｑ×Ｒｐ…（１）
となる。つまり、焦電型光検出器の出力電圧Ｖｓは、キャパシターの分極電荷Ｑとキャパシターの抵抗値Ｒｐとの積に応じて変動する。また、電荷Ｑは受光部面積Ａａと素子面積Ａｃに比例することから、
Ｖｓ∝Ａａ・Ａｃ・Ｒｐ…（２）
が成立する。
【００４３】
ところで、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が直列接続されていることから、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の素子面積Ａｃは図２（Ｂ）のように電気的に一個の容量Ｃａｐａの素子面積Ａｃと等しい関係となる。また、図２（Ａ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａと、図２（Ｂ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａとは等しいことは上述した通りである。
【００４４】
そこで、次にキャパシターの素子抵抗をＲｐについて考察する。図２（Ｂ）では、素子抵抗Ｒｐと容量との関係から、
Ｒｐ＝１／Ｃ…（３）
が成立する。
【００４５】
一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となる。合成素子抵抗をＲｐｘとすると、
Ｒｐｘ＝４／Ｃ＝４×Ｒp…（４）
が成立する。
【００４６】
よって、式（１）を参照すると、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）に示す比較例１にて得られる出力電圧の４倍となることが分かる。つまり、キャパシターをｎ個直列接続することで、比較例１の単体キャパシターの場合と比較して、電気的な電極面によって決まる合成容量（電気的キャパシターの容量）は１／ｎになり、それにより合成抵抗がｎ倍になり、結果として出力電圧Ｖｓがｎ倍となることが分かる。
【００４７】
次に、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｃ）に示す比較例２とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４のトータル素子面積（４×Ａｃ）と、図２（Ｃ）に示す単体のＣａｐａの素子面積（４×Ａｃ）とが等しいものとする。
【００４８】
図２（Ａ）に示す４個直列接続の電気的な素子面積Ａｃと比較して、比較例２の素子面積は４×Ａｃとなる。一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となり、抵抗値は式（４）の通り４×Ｒｐである。これに対して、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの容量値は４×Ｃであり、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの抵抗値はＲｐ／４となる。このため、図２（Ｃ）では素子面積（４×Ａｃ）が４倍であるが抵抗値（Ｒｐ／４）が１／４倍となり、素子面積と抵抗値とで相殺される。よって、図２（Ｃ）の出力電圧Ｖｓは図２（Ｂ）と同等となり、図２（Ａ）の出力電圧Ｖｓの１／４となる。従って、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）（Ｃ）の比較例１，２よりも大きく確保することができる。
【００４９】
１．３．複数の焦電キャパシターを自発分極させるバイアス電圧
図３は、図１に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４にバイアスを印加した時の自発分極を示している。キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、第１電極１０と、第２電極１４との間にＰＺＴ等の焦電体１２を有する。電源ＥＡのブラス端子を外部端子ＴＡ１に、マイナス端子を外部端子ＴＡ２に接続して、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４に図３に示す電界Ｅを作用させると、分極方向が揃えられる。
【００５０】
つまり、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４に電界Ｅが作用する。このため、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、図３の例では、第１電極１０側がプラスに、第２電極１４側がマイナスになるように分極方向が揃えられて分極する。その後、電界Ｅを解除しても、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２では、自発分極が維持される。
【００５１】
ここで、図３に示すように、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて、第１電極１０と第２電極１４の露出面には浮遊電荷が存在する。図３の例では、第１電極１０の浮遊電荷はマイナス、第２電極１４の浮遊電荷はプラスと、それぞれ揃っているが、これに限定されるものではない。例えば第１キャパシターＣａｐａ１の第１電極１０と第２キャパシターＣａｐａ２の第１電極１０とを接続する等、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４うちの隣り合うキャパシター同士の電極接続は、第１，第２電極１０，１４同士、第１電極１０同士または第２電極１４同士等、種々の組み合わせを選択できる。また、外部端子ＴＡ１は第１キャパシターＣａｐａ１の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続することができ、同様に外部端子ＴＡ２も第４キャパシターＣａｐａ４の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続すれば良い。
【００５２】
焦電キャパシターを用いた光検出原理は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって、電界Ｅを解除した後の焦電キャパシターの自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。よって、少なくとも光検出前の製造時または使用時などにて少なくとも１回だけ、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４に電界Ｅを作用させて分極状態を生成しておけば良い。
【００５３】
１．４．焦電型光検出器の構造
図４及び図５は、焦電型光検出器例えば焦電型赤外線検出器２００の平面図及び断面図である。なお、図４では図１と同じく４個の焦電キャパシターを直列接続しているが、図３では紙面の関係上で３個の焦電キャパシターを直列接続した状態を示している。この焦電型赤外線検出器２００は、基体２０と、基体２０に設けられた支持部材（メンブレン）３０と、支持部材（メンブレン）３０上にて直列接続された複数（図４では４個、図５では３個）の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４（Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ３）とを有する。なお、複数の焦電キャパシターを総称してＣａｐａと称する。
【００５４】
支持部材（メンブレン）３０は、図４に示すように、２つのアーム３０−１，３０−２を備え、２つのアーム３０−１，３０−２が基体２０に支持されている。支持部材（メンブレン）３０は、図５に示すように第１面３０Ａと、第１面３０Ａに対向する第２面３０Ｂとを含み、第２面３０Ｂと基体２０との間に空洞部１００が形成されている。この空洞部１００により、支持部材（メンブレン）３０と基体２０とが熱分離されている。
【００５５】
図５に示す基体２０は、例えばシリコン基板２１と、シリコン基板２１上に形成された絶縁膜（ＳｉＯ２層）２２とを有し、絶縁膜２２の一部が除去されることで空洞部１００が形成されている。シリコン基板２１の素子領域２１Ａにはトランジスター等の素子４０，４１を形成することができる。
【００５６】
図５に示す絶縁層２２のうち空洞部１００以外の領域は、支持部材３０の少なくとも２箇所を保持する保持部（ポスト）２２Ａ，２２Ｂとなる。この保持部２２Ａ，２２Ｂには、ビア３１，３２を設けることができる。ビア３１は、絶縁層２２中に設けられた配線層３３と接続される。ビア３２は、絶縁層２２中に設けられた他の配線層３４と接続される。配線層３３はさらに、絶縁層２２中に設けられたコンタクト３５，３６を介して素子４０，４１に接続することができる。
【００５７】
複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、支持部材（メンブレン）３０側の第１電極（下部電極）１０と、支持部材（メンブレン）３０側とは反対の側に設けられる、平面視における面積が、第１電極１０より小さい第２電極（上部電極）１４と、第１電極１０と第２電極１４との間に設けられる焦電体（例えば、ＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）１２を有する。
【００５８】
複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、図５に示すように、酸化アルミニウム等の絶縁性を有する金属化合物層１６により覆われている。この金属化合物層１６は還元ガスバリア膜として機能する。それにより、複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、キャパシター形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシターに侵入することが抑制される。焦電体１２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるからである。このように、金属化合物層１６により焦電体１２の酸素欠損が防止されるようになったことから、一つの支持部材３０上の複数の光吸収領域の各々に、各々が比較的サイズの小さな複数の焦電キャパシターＣａｐａを形成することが可能になる。
【００５９】
金属化合物層１６は、図５に拡大して示すように、第１バリア層（第１層膜）１６Ａと第２バリア層（第２層膜）１６Ｂとを含むことができる。第１バリア層１６Ａは、金属酸化物例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３をスパッタ法により成膜して形成することができる。スパッタ法では還元ガスが用いられないので、キャパシター２３０が還元されることはない。第２バリア層１６Ｂは、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を例えば原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ:Atomic Layer Chemical Vapor Deposition）法により成膜して
形成すことができる。通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は還元ガスを用い
るが、第１層バリア層１６ＡによりキャパシターＣａｐａは還元ガスから隔離される。
【００６０】
ここで、金属化合物層１６のトータル膜厚は５０〜７０ｎｍ、例えば６０ｎｍとする。このとき、ＣＶＤ法で形成される第１バリア層１６Ａの膜厚は原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂよりも厚く、３５〜６５ｎｍ例えば４０ｎｍとなる。これに対して、原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂの膜厚は薄くでき、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を５〜３０ｎｍ例えば２０ｎｍで成膜して形成される。原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法は、スパッタ法等と比較して、優れた埋め込み特性を有するため、微細化に対応することが可能となり、第１，第２バリア層１６Ａ，１６Ｂにて還元ガスバリア性を高めることができる。また、スパッタ法で成膜される第１バリア層１６Ａは第２バリア層１６Ｂに比べて緻密ではないが、それが効を奏して伝熱率を下げる要因となるので、熱伝導率の低い第１バリア層１６Ａが焦電キャパシターＣａｐａと第２バリア層１６Ｂ間に介在することで、焦電キャパシターＣａｐａからの熱の散逸を防止できる。
【００６１】
図５に示すように、金属化合物層１６上には層間絶縁膜１７が形成されている。一般に、層間絶縁膜１７の原料ガス（ＴＥＯＳ）が化学反応する際には、水素ガスや水蒸気等の還元ガスが発生する。キャパシターＣａｐａの周囲に設けた第１還元ガスバリア膜１６は、この層間絶縁膜１７の形成中に発生する還元ガスからキャパシターＣａｐａを保護するものである。
【００６２】
図５に示すように、層間絶縁膜１７上に配線層１８が配置される。層間絶縁膜１７には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール１７Ａと第２コンタクトホール１７Ｂが形成される。その際、金属化合物層１６にも同様にコンタクトホールが形成される。第１コンタクトホール１７Ａに埋め込まれた第１プラグ１９Ａにより、第１電極（下部電極）１０と配線層１８とが導通される。同様に第２コンタクトホール１７Ｂに埋め込まれた第２プラグ１９Ｂにより、第２電極（上部電極）１４と配線層１８とが導通される。
【００６３】
本実施形態では、図５に示すように、ビア３２とＣａｐａ１の下部電極１０とが配線層１８Ａにより接続され、Ｃａｐａ１の上部電極１４とＣａｐａ２の下部電極１０が配線層１８Ｂにより接続され、Ｃａｐａ２の上部電極１４とＣａｐａ３の下部電極１０が配線層１８Ｃにより接続され、Ｃａｐａ３の上部電極１４とビア３１が配線層１８Ｄにより接続されている。図４では、同様にして配線１８Ａ〜１８Ｅを用いて４つの焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が直列接続される。
【００６４】
なお、直列接続された複数の焦電キャパシターの両端と外部端子ＴＡ１，ＴＡ２とに接続される第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅は、複数の焦電キャパシター間を接続する第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）の幅よりも狭くすることができる。
【００６５】
こうすると、熱の出口となる第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅を細くして放熱を抑制する一方で、焦電キャパシター間の第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）は幅広として電圧降下を抑制できる。
【００６６】
ここで、層間絶縁膜１７が存在しないと、配線層１８をパターンエッチングする際に、その下層の金属化合物層１６（第２バリア層１６Ｂ）がエッチングされて、バリア性が低下してしまう。層間絶縁膜１７は、金属化合物層１６のバリア性を確保する上でも、金属化合物層１６上に形成することが好ましい。
【００６７】
また、層間絶縁膜１７は含有水分が少なく、あるいは水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜１７はアニーリングにより脱ガス処理される。こうして、層間絶縁膜１７の水素含有率または含水率は、配線層１８を覆う光吸収層５０や、絶縁膜であるポスト（保持部）２２Ａ，２２Ｂよりも低くされる。こうすると、層間絶縁膜１７が形成された後にキャパシターＣａｐａが高温に晒されても、層間絶縁膜１７からの還元ガスの発生を抑制できる。
【００６８】
図６（Ａ）（Ｂ）に、直列接続される２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１との配線例を示す。図６（Ａ）に示すように、Ｃａｐａｎの上部電極１４とＣａｐａｎ＋１の下部電極１０とを配線層１８で接続するものに限らず、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０同士を配線層１８で接続することができる。このように、２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１間を接続するとき、下部電極１０同士を接続する配線１８が山状のキャパシターに沿って形成する必要がないため、配線１８は最短経路となる。このため、電圧降下が小さくなり、出力電圧Ｖｓの低下が抑制される。
【００６９】
あるいは、図６（Ｂ）に示すように、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０を共通電極として配線層１８を省略することができる。こうすると、配線１８を省略できる上に、共通電極は配線１８よりも幅広にかつ厚肉で形成できるので、配線抵抗を格段に小さくすることができる。これにより、電圧降下が小さくなって出力電圧Ｖｓの低下をさらに抑制できる。
【００７０】
なお、図６（Ａ）（Ｂ）のいずれの場合も、図３に示すようにしてバイアス電界Ｅを作用させれば、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の分極方向は一義的に定まる。
【００７１】
配線接続された焦電キャパシターＣａｐａの上には、図５に示すように光吸収層５０が形成される。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って一つの光吸収層５０を配置した場合、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３に対応するほぼ等面積の領域が個々の光吸収領域となる。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って、分割された複数の光吸収層５０ａ〜５０ｃを形成してもよい。こうすると、一つの共通の光吸収層５０を有する場合と比較して、個々の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３での放熱速度が速くなり、熱リセットを短時間で行える利点がある。
【００７２】
上述した実施形態は、下部電極１０が上部電極１４よりも広いプレーナー構造であったが、図７に示すようにスタック構造の焦電キャパシターＣａｐａにも本発明を適用することができる。スタック構造の焦電キャパシターＣａｐａは、図７に示すように、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４の横断面積が実質的に等しい。よって、プレーナー構造の焦電キャパシターとは異なり、第１電極１０への配線を層間絶縁層１７の上方に設けることができない。
【００７３】
このため、支持部材（メンブレン）３０を多層構造とし、その一層を配線１８Ｂとする。この配線１８Ｂは、隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０同士を接続する。支持部材３０中の配線１８Ｂは、支持部材３０に形成されたコンタクトホール３０Ｃ，３０Ｄに充填されたプラグ１９Ｃ，１９Ｄにより、２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０に接続される。
【００７４】
１．５．光吸収領域と焦電体の輪郭線の関係
次に、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４と焦電体１２の輪郭線の関係について検討する。図８は、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形、例えば四角形である例を示す。第１焦電キャパシターＣａｐａ１の焦電体１２は、第１〜第ｎ輪郭線Ｋ１ａ〜Ｋ４ａを含む。第１焦電キャパシターＣａｐａ１に対応する光吸収領域ＡＲ１は、第１焦電キャパシターＣａｐａ１の焦電体１２の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、第ｍ輪郭線と第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍ（ｄ１ａ，ｄ２ａ，ｄ３ａ，ｄ４ａ）は、ｍの値に拘わらず一定とすることができる（ｄ１ａ＝ｄ２ａ＝ｄ３ａ＝ｄ４ａ）。他のキャパシターＣａｐａ２〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２も輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形例えば四角形であり、第１〜第ｎ輪郭線Ｋ１ｂ〜Ｋ４ｂ，Ｋ１ｃ〜Ｋ１ｃ及びＫ１ｄ〜Ｋ４ｄａを含む。そして、同様に第ｍ輪郭線と第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定とすることができる（ｄ１ｂ＝ｄ２ｂ＝ｄ３ｂ＝ｄ４ｂ，ｄ１ｃ＝ｄ２ｃ＝ｄ３ｃ＝ｄ４ｃ，ｄ１ｄ＝ｄ２ｄ＝ｄ３ｄ＝ｄ４ｄ）。
【００７５】
このように、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各一つと複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２とは、相似形のｎ角形となる。よって、一つの光吸収領域では第１重心（Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄ）から第ｍ対向輪郭線までの距離がｍの値に拘わらず等しく、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２でも第２重心（Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄ）から第ｍ輪郭線までの距離がｍの値にかかわらず等しくなる。これによって、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で発生した熱を、一つの焦電キャパシターＣａｐａの焦電体１２に均等に集めることができる。
【００７６】
なお、図２は複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２は輪郭が円であり、焦電体１２の輪郭を円や楕円とすると、図２では焦電体１２の輪郭から光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の輪郭までの距離は位置によって異なる。よって、熱伝達の均一性は図８の方が優れているが、焦電体１２の輪郭を円や楕円としても上述した距離の相違は比較的小さいので、図２にて説明した効果を奏することができる。
【００７７】
１．６．支持部材に形成される貫通孔
図９（Ａ）（Ｂ）は、不均一な熱伝達構造と熱伝達特性とを示している。図９（Ａ）は、図２や図８で説明した条件を満たしていないレイアウト例を示している。この場合、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の各々で、光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４の周縁から焦電体１２に至る熱伝達パスの長さが区々となっている。
【００７８】
図９（Ｂ）は、不均一な熱伝達特性の一例を示している。図９（Ｂ）の例では、４つの焦電体１２の３つで熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピーク位置は揃っているが、熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピークレベルが異なっている。さらに悪いことに、４つの焦電体１２の残りの１つで熱流量ＴＰ４のピーク位置が他の３つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ３のピーク位置からずれている。よって、熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４をある時刻でサンプリングした時、４つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４のピーク位置とピークレベルが揃ったものと比較すると、出力電圧Ｖｓは低下してしまうことが分かる。本実施形態では、４つの熱流量ＴＰ１〜ＴＰ４のピーク位置とピークレベルをほぼ同一に揃えることができる。
【００７９】
本実施形態では、一つの支持部材３０上に複数の焦電キャパシターＣａｐａを搭載することから、複数の焦電キャパシターＣａｐａのうち隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの間にスペースが確保される。そこで、図１０に示すように、支持部材８メンブレン）３０は、複数の焦電キャパシターＣａｐａのうち隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの間の領域に、少なくとも一つの貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６を有することができる。
【００８０】
ここで、図５に示す空洞部１０２には、支持部材３０、焦電キャパシターＣａｐａ等を基体２０上に形成する際には、犠牲層が埋め込まれている。そして、基体２０上の全面に支持部材３０となる材料層を形成し、その材料層上に焦電キャパシターＣａｐａ等を形成した後に、支持部材３０となる材料層は例えば図４に示すように２本のアーム３０−１，３０−２を有する支持部材２０の形状にエッチングされる。そのエッチング時に、図５に示す貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６も同時に形成される。
【００８１】
犠牲層はエッチチャントを用いて等方性エッチングされるが、貫通孔ＣＮ１〜ＣＮ６がエッチャントの供給口として使用される。それにより、支持部材３０の下方の犠牲層までエッチャントが回り込みやすくなって、等方性エッチングにより犠牲層を除去し易くなる。
【００８２】
２．第２の実施形態
図１１は、焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図１１の例では、複数の光検出セル（すなわち、焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、二次元的に配置されている。なお、図１１に示す焦電キャパシターＣａｐａは、上述した通り複数個直列接続されたものである。複数の光検出セル（焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。
【００８３】
第１の光検出セルとしての焦電型光検出器２００ａは、複数個直列接続された焦電キャパシターＣａｐａと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。焦電キャパシターＣａｐａの両極の電位関係は、ドライバＰＤｒ１に印加する電位によって、図３に示す通り、電界Ｅの方向によって一義的に決定される。光検出時には、ドライバＰＤｒ１の出力は接地されている。なお、他の光検出セルも同様の構成である。１つの光検出セルが占める領域のサイズは、例えば２０μｍ×２０μｍである。
【００８４】
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５１０によって電圧に変換され、アンプ６００によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７００によってデジタルデータに変換される。
【００８５】
本実施形態では、複数の焦電型光検出器が二次元的に配置された（例えば、直交２軸（Ｘ軸およびＹ軸）の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。
【００８６】
３．第３実施形態
本実施形態では、電子機器について説明する。
【００８７】
３．１．赤外線カメラ
図１２に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として赤外線カメラ４００Ａの構成例を示す。この赤外線カメラ４００Ａは、光学系４００、センサーデバイス（焦電型光検出装置）４１０、画像処理部４２０、処理部４３０、記憶部４４０、操作部４５０、表示部４６０を含む。
【００８８】
光学系４００は、例えば１又は複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。
【００８９】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型光検出器２００を二次元配列させて構成され、複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。
【００９０】
画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。
【００９１】
処理部４３０は、赤外線カメラ４００Ａの全体の制御を行い、赤外線カメラ４００Ａ内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザーが赤外線カメラ４００Ａを操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。
【００９２】
このように、１セル分の焦電型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の焦電型光検出器を二軸方向例えば直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョンあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。
【００９３】
もちろん、１セル分または複数セルの焦電型光検出器をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などの各種の電子機器を構成することもできる。
【００９４】
３．２．運転支援装置
図１３に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、運転支援装置６００の構成例を示す。この運転支援装置６００は、運転支援装置６００を制御するＣＰＵを備えた処理ユニット６１０と、車両外部の所定撮像領域に対して赤外線を検出可能な赤外線カメラ６２０と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー６３０と、車両の走行速度を検出する車速センサー６４０と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー６５０と、スピーカー６６０と、表示装置６７０とを備えて構成されている。
【００９５】
この運転支援装置６００の処理ユニット６１０は、例えば赤外線カメラ６２０の撮像により得られる自車両周辺の赤外線画像と、各センサー６３０〜６５０により検出される自車両の走行状態に係る検出信号とから、自車両の進行方向前方に存在する物体及び歩行者などの対象物を検出し、検出した対象物と自車両との接触が発生する可能性があると判断したときに、スピーカー６６０または表示装置６７０により警報を出力する。
【００９６】
また、たとえば図１４に示すように、赤外線カメラ６２０は、車両の前部において車幅方向の中心付近に配置されている。表示装置６７０は、フロントウィンドーにおいて運転者の前方視界を妨げない位置に各種情報を表示するＨＵＤ（Head Up Display）６７１などを備えて構成されている。
【００９７】
３．３．セキュリティー機器
図１５に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、セキュリティー機器７００の構成例を示す。
【００９８】
セキュリティー機器７００は、少なくとも監視エリアを撮影する赤外線カメラ７１０と、監視エリアへの侵入者を検知する人感センサー７２０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを処理して監視エリアに侵入した移動体を検知する動き検知処理部７３０と、人感センサー７２０の検知処理を行う人感センサー検知処理部７４０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを所定の方式で圧縮する画像圧縮部７５０と、圧縮された画像データや侵入者検知情報の送信や外部装置からセキュリティー機器７００への各種設定情報などを受信する通信処理部７６０と、セキュリティー機器７００の各処理部に対して条件設定、処理コマンド送信、レスポンス処理をＣＰＵで行う制御部７７０とを備えて構成されている。
【００９９】
動き検知処理部７３０は、図示しないバッファメモリーと、バッファメモリーの出力が入力されるブロックデータ平滑部と、ブロックデータ平滑部の出力が入力される状態変化検出部とを備える。そして動き検出処理部７３０の状態変化検出部は、監視エリアが静止状態であれば動画で撮影した異なるフレームでも同一画像データとなるが、状態変化（移動体の侵入）があるとフレーム間の画像データで差が生じることを利用して状態変化を検知している。
【０１００】
また、たとえば軒下に設置されているセキュリティー機器７００と、セキュリティー機器７００に組み込まれている赤外線カメラ７１０の撮像エリアＡ１と、人感センサー７２０の検知エリアＡ２を側面から示したものを図１６に示す。
【０１０１】
３．４．ゲーム機器
図１７および図１８は、本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０を用いたコントローラー８２０を含むゲーム機器８００の構成例を示す。
【０１０２】
図１７に示すように、図１８のゲーム機器８００に用いられるコントローラー８２０は、撮像情報演算ユニット８３０と、操作スイッチ８４０と、加速度センサー８５０と、コネクター８６０と、プロセッサー８７０と、無線モジュール８８０と、を備えて構成される。
【０１０３】
撮像情報演算ユニット８３０は、撮像ユニット８３１と、この撮像ユニット８３１で撮像した画像データを処理するための画像処理回路８３５を有する。撮像ユニット８３１は、センサーデバイス８３２（図１２のセンサーデバイス４１０）を含み、その前方には、赤外線フィルター（赤外線だけを通すフィルター）８３３及び光学系（レンズ）８３４を配置している。そして、画像処理回路８３５は、撮像ユニット８３１から得られた赤外線画像データを処理して、高輝度部分を検知し、それの重心位置や面積を検出してこれらのデータを出力する。
【０１０４】
プロセッサー８７０は、操作スイッチ８４０からの操作データと、加速度センサー８５０からの加速度データおよび高輝度部分データを一連のコントロールデータとして出力する。無線モジュール８８０は所定周波数の搬送波をこのコントロールデータで変調し、アンテナ８９０から電波信号として出力する。
【０１０５】
なおコントローラー８２０に設けられているコネクター８６０を通して入力されたデータもプロセッサー８７０によって上述のデータと同様に処理されてコントロールデータとして無線モジュール８８０とアンテナ８９０を介して出力される。
【０１０６】
図１８に示すように、ゲーム機器８００は、コントローラー８２０と、ゲーム機本体８１０と、ディスプレイ８１１と、ＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂとを備え、プレイヤー８０１が一方の手でコントローラー８２０を把持してゲームをプレイすることができる。そして、コントローラー８２０の撮像ユニット８３１をディスプレイ８１１の画面８１３を向くようにすると、ディスプレイ８１１の近傍に設置された二つのＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂから出力される赤外線を撮像ユニット８３１が検知して、コントローラー８２０は、二つのＬＥＤモジュール８１２Ａ，８１２Ｂの位置や面積情報を高輝度点の情報として取得する。輝点の位置や大きさのデータがコントローラー８２０から無線でゲーム機本体８１０に送信され、ゲーム機本体８１０で受信される。プレイヤー８０１がコントローラー８２０を動かすと、輝点の位置や大きさのデータが変化するため、それを利用して、ゲーム機本体８１０はコントローラー８２０の動きに対応した操作信号を取得できるので、それにしたがってゲームを進行させることができる。
【０１０７】
３．５．体温測定装置
図１９に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、体温測定装置９００の構成例を示す。
【０１０８】
図１９に示すように、体温測定装置９００は、赤外線カメラ９１０と、体温分析装置９２０と、情報通信装置９３０と、ケーブル９４０とを備えて構成されている。赤外線カメラ９１０は、図示しないレンズなどの光学系と前述のセンサーデバイス４１０を含んで構成されている。
【０１０９】
赤外線カメラ９１０は所定の対象領域を撮影し、撮影された対象者９０１の画像情報を、ケーブル９４０を経由して体温分析装置９２０に送信する。体温分析装置９２０は、図示しないが、赤外線カメラ９１０からの熱分布画像を読み取る画像読取処理ユニットと、画像読取処理ユニットからのデータと画像分析設定テーブルに基づいて体温分析テーブルを作成する体温分析処理ユニットとを含み、体温分析テーブルに基づいて体温情報送信用データを情報通信装置９３０へ送信する。この体温情報送信用データは体温異常であることに対応する所定のデータを含んでもよい。また、撮影領域内に複数の対象者９０１を含んでいると判断した場合には、対象者９０１の人数と体温異常者の人数の情報を体温情報送信用データに含んでもよい。
【０１１０】
３．６．特定物質探知装置
図２０に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスをテラヘルツ光センサーデバイスとして用い、テラヘルツ光照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置１０００を構成した例を示す。
【０１１１】
特定物質探知装置１０００は、制御ユニット１０１０と、照射光ユニット１０２０と、光学フィルター１０３０と、撮像ユニット１０４０と、表示部１０５０とを備えて構成されている。撮像ユニット１０４０は、図示しないレンズなどの光学系と前述の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスを含んで構成されている。
【０１１２】
制御ユニット１０１０は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部および画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット１０２０は、テラヘルツ光（波長が１００μｍ〜１０００μｍの範囲にある電磁波を指す。）出射するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物１０６０に照射する。人物１０６０からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質１０７０の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター１０３０を介して撮像ユニット１０４０に受光される。撮像ユニット１０４０で生成された画像信号は、制御ユニット１０１０の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部１０５０へ出力される。そして人物１０６０の衣服内等に特定物質１０７０が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質１０７０の存在が判別できる。
【０１１３】
以上、いくつかの電子機器の実施形態について説明したが、上記実施形態の電子機器は説明した構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略し、あるいは他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
【０１１４】
３．７．センサーデバイス
図２１（Ａ）に図１９のセンサーデバイス４１０の構成例を示す。このセンサーデバイスは、センサーアレイ５００と、行選択回路（行ドライバー）５１０と、読み出し回路５２０を含む。またＡ／Ｄ変換部５３０、制御回路５５０を含むことができる。行選択回路（行ドライバー）５１０と読み出し回路５２０を駆動回路と称する。このセンサーデバイスを用いることで、図１２に示す、たとえばナイトビジョン機器などに用いられる赤外線カメラ４００Ａなどを実現できる。
【０１１５】
センサーアレイ５００には、例えば図１１に示すように二軸方向に複数のセンサーセルが配列（配置）される。また複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。なお行線及び列線の一方の本数が１本であってもよい。例えば行線が１本である場合には、図２１（Ａ）において行線に沿った方向（横方向）に複数のセンサーセルが配列される。一方、列線が１本である場合には、列線に沿った方向（縦方向）に複数のセンサーセルが配列される。
【０１１６】
図２１（Ｂ）に示すように、センサーアレイ５００の各センサーセルは、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置（形成）される。例えば図２１（Ｂ）のセンサーセルは、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に配置されている。他のセンサーセルも同様である。
【０１１７】
行選択回路５１０は、１又は複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図２１（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ５００（焦点面アレイ）を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２・・・・ＷＬ２３９を順次選択（走査）する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号（ワード選択信号）をセンサーアレイ５００に出力する。
【０１１８】
読み出し回路５２０は、１又は複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ５００を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２・・・・ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。
【０１１９】
Ａ／Ｄ変換部５３０は、読み出し回路５２０において取得された検出電圧（測定電圧、到達電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部５３０には、複数の列線の各列線に対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線において読み出し回路５２０により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。なお、複数の列線に対応して１つのＡ／Ｄ変換器を設け、この１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、複数の列線の検出電圧を時分割にＡ／Ｄ変換してもよい。
【０１２０】
制御回路５５０（タイミング生成回路）は、各種の制御信号を生成して、行選択回路５１０、読み出し回路５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０に出力する。例えば充電や放電（リセット）の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。
【０１２１】
以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。例えば、基体は、基板、ベースあるいは基盤、支持基盤などあらゆる支持構造を指すものとする。
【０１２２】
本発明は、種々の焦電型光検出器に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、焦電型光検出器または焦電型光検出装置、あるいはそれらを有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサーなどにも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができ、光以外を検出対象とすることができる。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、焦電型光検出器の検出感度を、格段に向上させることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０ 第１電極（下部電極）、１２ 焦電体、１４ 第２電極（上部電極）、
１６ 金属化合物層、１８ 配線、２０ 基体、３０ 支持部材、５０ 光吸収層、
１００ 空洞部、２００ 検出器、 ＡＲ１〜ＡＲ４ 光吸収領域、
Ｃａｐａ キャパシター、ＣＮ１〜ＣＮ６ 貫通孔、Ｇ１ａ〜Ｇ１ｄ 第１重心、
Ｇ２ａ〜Ｇ２ｄ 第２重心、
Ｊ１〜Ｊ４ 焦電体の輪郭線を二次元面に投影した領域、
Ｋ１ａ〜Ｋ４ｄ 輪郭線、ｄ１ａ〜ｄ４ｄ 距離、
ＴＡ１，ＴＡ２ 外部端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
前記複数の焦電キャパシターのそれぞれに接して設けられる光吸収層と、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは電気的に接続され、
前記光吸収層は前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域からなり、
基体の厚み方向からの平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体と重なる位置に存在することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体の重心と重なりを有することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形であって、第１輪郭線ないし第ｎ輪郭線を含み、
前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域の各々の輪郭は、前記焦電体の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、
前記第ｍ輪郭線と前記第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体の輪郭は、円または楕円であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記焦電体を挟む第１電極及び第２電極を含み、前記第１電極は前記支持部材に支持され、かつ、前記平面視における前記第１電極の面積が前記第２電極の面積よりも大きいプレーナー型キャパシターであることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面が電気的絶縁性の金属化合物層により覆われていることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記光吸収層は、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応して分割形成された複数の光吸収層からなることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項８】
請求項７において、
前記支持部材は、前記複数の焦電キャパシターのうち隣り合う２つの焦電キャパシターの間の領域に、貫通孔を有することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型光検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項９に記載の焦電型光検出装置を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
前記複数の焦電キャパシターのそれぞれに接して設けられる光吸収層と、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは電気的に接続され、
前記光吸収層は前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域からなり、
基体の厚み方向からの平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体と重なる位置に存在することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記平面視で、前記複数の光吸収領域の各々の重心は、前記複数の光吸収領域の各々が対応する各一つの焦電キャパシターの前記焦電体の重心と重なりを有することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、輪郭がｎ（ｎは３以上の整数）角形であって、第１輪郭線ないし第ｎ輪郭線を含み、
前記複数の焦電キャパシターの各々に対応する複数の光吸収領域の各々の輪郭は、前記焦電体の第ｍ輪郭線（１≦ｍ≦ｎ）に対向する第ｍ対向輪郭線を有し、
前記第ｍ輪郭線と前記第ｍ対向輪郭線との間の距離ｄｍは、ｍの値に拘わらず一定であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体の輪郭は、円または楕円であることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記焦電体を挟む第１電極及び第２電極を含み、前記第１電極は前記支持部材に支持され、かつ、前記平面視における前記第１電極の面積が前記第２電極の面積よりも大きいプレーナー型キャパシターであることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面が電気的絶縁性の金属化合物層により覆われていることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記光吸収層は、前記複数の焦電キャパシターの各々に対応して分割形成された複数の光吸収層からなることを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項８】
請求項７において、
前記支持部材は、前記複数の焦電キャパシターのうち隣り合う２つの焦電キャパシターの間の領域に、貫通孔を有することを特徴とする焦電型光検出器。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型光検出装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項９に記載の焦電型光検出装置を有することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−９６７８８（Ｐ２０１３−９６７８８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８５５３（Ｐ２０１１−２３８５５３）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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