焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器
【課題】配線から熱が散逸するのを抑制した焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】焦電型検出素子は支持部材に搭載される第１電極２３４と第２電極２３６と焦電材料２３２を含み、第１電極が焦電材料が積層形成される第１領域２３３Ａと第１領域より延在形成された第２領域２３３Ｂを有するキャパシター２３０を含み、キャパシターを覆う層間絶縁膜２６０と層間絶縁膜に形成されて第１電極の第２領域に通ずる第１コンタクトホール２５２と第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグ２２６と層間絶縁膜に形成されて第２電極に通ずる第２コンタクトホール２５４と第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグ２２８と第１プラグに接続される第１電極配線層２２２と第２プラグに接続される第２電極配線層２２４を含む。第２電極配線層を形成する材料は第２プラグと接続される部分の第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低い。
【解決手段】焦電型検出素子は支持部材に搭載される第１電極２３４と第２電極２３６と焦電材料２３２を含み、第１電極が焦電材料が積層形成される第１領域２３３Ａと第１領域より延在形成された第２領域２３３Ｂを有するキャパシター２３０を含み、キャパシターを覆う層間絶縁膜２６０と層間絶縁膜に形成されて第１電極の第２領域に通ずる第１コンタクトホール２５２と第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグ２２６と層間絶縁膜に形成されて第２電極に通ずる第２コンタクトホール２５４と第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグ２２８と第１プラグに接続される第１電極配線層２２２と第２プラグに接続される第２電極配線層２２４を含む。第２電極配線層を形成する材料は第２プラグと接続される部分の第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦電型検出装置として、焦電型またはボロメーター型の赤外線検出装置が知られている。赤外線検出装置は、受光した赤外線の光量（温度）によって焦電体材料の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して焦電体の両端に起電力（分極による電荷）を生じさせるか（焦電型）、または温度によって抵抗値を変化させて（ボロメーター型）、赤外線を検出している。焦電型赤外線検出装置は、ボロメーター型赤外線検出装置と比較して、製造工程が複雑である反面、検出感度が優れるという利点がある。
【０００３】
焦電型赤外線検出装置のセルは、上部電極と下部電極とに接続された焦電体から成るキャパシターを含む赤外線検出素子を有し、電極や焦電体の材料や電極配線構造に関して、各種の提案がなされている（特許文献１，２）。
【０００４】
また、上部電極と下部電極とに接続された強誘電体を含むキャパシターは強誘電体メモリに用いられており、強誘電体メモリに適した電極や強誘電体の材料に関しても、各種の提案がなされている（特許文献３，４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０４０６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２８９６号公報
【特許文献３】特開２００９−７１２４２号公報
【特許文献４】特開２００９−１２９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、下部電極自体が引き回されて下部電極配線として兼用され、かつ、上部電極自体が引き回されて上部電極配線層として兼用されている。キャパシターの下部電極及び上部電極は、求められる電気的特性上から電気抵抗が低い材料（例えばＰｔまたはＩｒ等）が用いられ、熱伝導率性も高い（Ｐｔは７１．６Ｗ／ｍＫ、Ｉｒは１４７Ｗ／ｍＫ）。よって、特許文献１の技術では、赤外線検出素子の熱が下部電極配線または上部電極配線を介して外部に伝熱されてしまう。よって、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理の焦電型赤外線検出器として高い特性を担保できない。
【０００７】
特許文献１の技術の変形として、下部電極の下面に下部電極配線層を接続し、上部電極の上面に上部電極配線したスタック型は、強誘電体メモリに用いられている。
【０００８】
特許文献２は、特許文献１とは異なるプレーナー型のキャパシターを開示している。特許文献２は、単結晶半導体基板（４）上に形成される結晶性を有するＡｌ２０３薄膜（６）上に下部金属薄膜である下部プラチナ膜（８）を形成し、下部金属薄膜（８）の上
面の一部分上のみに強誘電体薄膜（１０）を積層し、強誘電体薄膜（８）の上面の一部分上のみに上部金属薄膜である上部プラチナ膜（１２）を積層している（図２，３及び請求項１）。下部金属薄膜（８）及び上部金属薄膜（１２）の上面には、絶縁膜（１４）に覆われない露出部に、金属薄膜にて形成される配線（１６）が接続されている（段落００３３）。
【０００９】
しかし、特許文献２は下部金属薄膜（８）、強誘電体薄膜（１０）及び上部金属薄膜（１２９の結晶性に専ら関心があり、配線（１６）からの熱の散逸については無関心である。
【００１０】
本発明の幾つかの態様によれば、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理に鑑み、焦電型検出素子から配線を辿って熱が散逸することを抑制して高い検出特性を実現できる焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る焦電型検出器は、
焦電型検出素子と、
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面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記焦電型検出素子は、
前記支持部材に搭載される第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とを含み、前記第１電極が、前記焦電材料が積層形成される第１領域と、前記第１領域より延在形成された第２領域とを含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、
前記キャパシターの表面を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第１電極の前記第２領域に通ずる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグと、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第２電極に通ずる第２コンタクトホールと、
前記第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグと、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第１プラグに接続される第１電極配線層と、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第２プラグに接続される第２電極配線層と、
を含み、
前記第２電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第２プラグと接続される部分の前記第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様によれば、プレーナー型キャパシター構造とすることで、スタック型キャパシター構造の問題を解消してセンサー特性を向上させることができる。また、焦電材料と第２プラグ及び第２電極を介して接続される第２電極配線層は、キャパシターの駆動に不可欠ではあるが、その第２電極配線は同時に放熱路としても機能する。本発明の一態様では、第２電極配線層の熱伝導率を第２電極よりも下げることで、焦電体から熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子の熱分離性が向上する。
【００１３】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第１プラグと接続される部分の前記第１電極を形成する材料の熱伝導率よりも低くすることができる。
【００１４】
焦電材料と第１プラグ及び第１電極を介して接続される第１電極配線層もまた、キャパシターの駆動に不可欠ではあるが、その第１電極配線は同時に放熱路としても機能する。本発明の一態様では、第１電極配線層の熱伝導率を第１電極よりも下げることで、焦電体から熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子の熱分離性が向上する。
【００１５】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層及び前記第２電極配線層の少なくとも一方は、窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドにて形成することができる。
【００１６】
窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドは、第１，第２電極材料として好適な金属例えばプラチナやイリジウムの熱伝導率よりも充分に小さい。
【００１７】
本発明の一態様では、前記第２電極の熱コンダクタンスを前記第１電極の熱コンダクタンスよりも大きくすることができる。第１電極は支持部材と直接接触して固体伝導により熱拡散するので、第１電極の熱コンダクタンスは低いほうが良い。一方、第２電極は支持部材等と直接接触しないので、第２電極の熱コンダクタンスは第１電極よりも大きくしても構わない。この場合でも、第２電極配線層の熱伝導率を低くしておけば、第２電極側からの熱の散逸を抑制できる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、光入射方向にて前記第２電極及び前記第２配線層よりも上流側となる領域に形成された光吸収部材をさらに含むことができる。
【００１９】
このように、キャパシターよりも光入射方向の上流側に光吸収部材が配置されると、光照射による熱は、光吸収部材から焦電体に伝達される。この熱伝達経路に第２電極が存在するため、その第２電極に接続される第２電極配線層からの放熱を抑制することは、光吸収部材から焦電材料への伝熱効率を高めることに寄与する。よって、第２電極配線層の熱伝達率を第２電極よりも低くするだけでも、赤外線検出素子の熱分離性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の一態様では、前記光吸収部材は、前記光入射方向から見た平面視で前記第２電極の全面を覆って形成され、前記第２電極は、前記焦電材料が前記第１電極と接する面と対向する面の全面を覆って形成することができる。
【００２１】
こうすると、第２電極の全面を光反射面とすることができ、光吸収部材を透過した光を光吸収部材に戻すことで、光吸収効率が改善される。
【００２２】
本発明の一態様では、前記光吸収部材は、平面視で、前記第１電極の前記第１領域と、前記第１電極の前記第２領域の少なくとも一部と、それぞれ重なる位置に形成することができる。
【００２３】
こうすると、光吸収部材の体積が増大して光吸収量が増大することに加え、第１電極も光反射面とすることができ、光吸収部材を透過した光を光吸収部材に戻すことで、光吸収効率がさらに改善される。
【００２４】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層は、前記第１プラグに接続される第１接続部と、前記第１接続部から引き出され、前記第１接続部よりも細幅の第１引き出し配線部と、を含み、前記第２電極配線層は、前記第２プラグに接続される第２接続部と、前記第２接続部から引き出され、前記第２接続部よりも細幅の第２引き出し配線部と、を含み、前記第２引き出し配線部の幅を、前記第２コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭くすることができる。
【００２５】
こうすると、第２引き出し配線部の熱抵抗が増大して焦電型検出素子の熱分離特性が向上する上、第２引き出し配線部での光反射量を低減して第２電極での光反射量を多くすることもでき、光吸収効率が高まる。
【００２６】
本発明の一態様では、前記第１引き出し配線部の幅を、前記第１コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭くすることができる。
【００２７】
こうすると、第１引き出し配線部の熱抵抗が増大して焦電型検出素子の熱分離特性が向上する上、第１引き出し配線部での光反射量を低減して第１電極での光反射量を多くすることもでき、光吸収効率が高まる。
【００２８】
本発明の一態様では、前記層間絶縁膜と前記キャパシターとの間に、還元ガスバリア膜をさらに有することができる。
【００２９】
キャパシターは製造時または実使用時に還元ガスによる酸素欠損が生ずると特性が劣化するので、還元ガスバリア層によりキャパシターを保護できる。
【００３０】
本発明の他の態様に係る焦電型検出装置は、上述した焦電型検出器が二軸方向に沿って二次元配置して構成される。この焦電型検出装置は、各セルの焦電型検出器にて検出感度が高められるので、明瞭な光（温度）分布画像を提供できる。
【００３１】
本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、上述した焦電型検出器または焦電型検出装置を有し、１セル分または複数セルの焦電型検出器をセンサーとして用いることで、光（温度）分布画像を出力するサーモグラフィー、車載用ナイトビジョンまたは監視カメラの他、物体の物理情報の解析（測定）を行う物体の解析機器（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）機器などに最適である。また、焦電型検出器または焦電型検出装置、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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るプレーナー型キャパシターの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の１セル分の焦電型検出器の概略断面図である。
【図４】犠牲層上に形成される支持部材及び赤外線検出素子を示す製造工程の概略断面図である。
【図５】配線プラグ付近の還元ガスバリア性を強化した変形例を示す概略断面図である。
【図６】焦電型赤外線検出器のキャパシター構造を説明するための概略断面図である。
【図７】赤外線吸収膜の配置領域を変更した焦電型赤外線検出器の概略断面図である。
【図８】焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器のブロック図である。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は焦電型検出器を二次元配置した焦電型検出装置の構成例を示す図である。
【図１０】比較例であるスタック型キャパシターの一例を示す断面図である。
【図１１】比較例であるスタック型キャパシターの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
１．焦電型赤外線検出装置
図１に示す支持部材２１０及びそれに搭載される焦電型検出素子２２０を各セルがそれぞれ備えた複数セルの焦電型赤外線検出器２００が、二軸方向例えば直交二軸方向に配列された焦電型赤外線検出装置（広義には焦電型検出装置）を、図２に示す。なお、１セル分のみの焦電型赤外線検出器にて焦電型赤外線検出装置が構成されても良い。図２において、基部（固定部ともいう）１００から複数のポスト１０４が立設され、例えば２本のポスト（支持部）１０４に支持された１セル分の焦電型赤外線検出器２００が、直交二軸方向に配列されている。１セル分の焦電型赤外線検出器２００が占める領域は、例えば３０×３０μｍである。
【００３４】
図２に示すように、焦電型赤外線検出器２００は、２本のポスト（支持部）１０４に連結された支持部材（メンブレン）２１０と、赤外線検出素子（広義には焦電型検出素子）２２０と、を含んでいる。１セル分の焦電型赤外線検出素子２２０が占める領域は、例えば１０×１０μｍである。
【００３５】
１セル分の焦電型赤外線検出器２００は、２本のポスト１０４と接続される以外は非接触とされ、焦電型赤外線検出器２００の下方には空洞部１０２（図２参照）が形成され、平面視で焦電型赤外線検出器２００の周囲には、空洞部１０２に連通する開口部１０２Ａが配置される。これにより、１セル分の焦電型赤外線検出器２００は、基部１００や他のセルの焦電型赤外線検出器２００から熱的に分離されている。
【００３６】
支持部材２１０は、赤外線検出素子２２０を搭載して支持する搭載部２１０Ａと、搭載部２１０Ａに連結された２本のアーム２１０Ｂとを有し、２本のアーム２１０Ｂの自由端部がポスト１０４に連結されている。２本のアーム２１０Ｂは、赤外線検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００３７】
図２は、上部電極に接続される配線層より上方の部材を省略した平面図であり、図２には赤外線検出素子２２０に接続された第１電極（下部電極）配線層２２２及び第２電極（上部電極）配線層２２４が示されている。第１，第２電極配線層２２２，２２４の各々は、アーム２１０Ｂに沿って延在され、ポスト１０４を介して基部１００内の回路に接続される。第１，第２電極配線層２２２，２２４も、赤外線検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００３８】
２．プレーナー型とスタック型
２．１．プレーナー型
図１は、本実施形態の焦電型赤外線検出器に採用されたプレーナー型のキャパシター２３４０を示している。比較例として、図１０及び図１１にスタック型のキャパシターを示す。
【００３９】
図１において、焦電型赤外線検出器は、焦電型赤外線検出素子２２０と、第１面２１１Ａと、第１面２１１Ａに対向する第２面２１１Ｂとを含み、第１面２１１Ａに焦電型赤外線検出素子２２０を搭載した支持部材２１０と、を有している。支持部材２１０の第２面２１１Ｂが空洞部１０２に臨んで配置され、支持部材２１０の一部が図２に示すポスト（支持部）１０４に支持されている。
【００４０】
焦電型赤外線検出素子２２０は、第１電極（下部電極）２３４と、第２電極（上部電極）２３６と、第１，第２電極２３４，２３６間に配置された焦電材料２３２を含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシター２３０を有する。第１電極２３４は、焦電材料２３２が積層形成される第１領域２３３Ａと、第１領域２３３Ａより延在形成された第２領域２３３Ｂとを含む。キャパシター２３０は、第１電極２３４が支持部材２１０に搭載されることで支持されている。
【００４１】
キャパシター２３０の表面を覆って層間絶縁膜２６０が形成されている。層間絶縁膜２６０には、第１電極２３４の第２領域２３３Ｂに通ずる第１コンタクトホール２５２と、第２電極２３６に通ずる第２コンタクトホール２５４とが形成されている。
【００４２】
第１コンタクトホール２５２には第１プラグ２２６が埋め込み形成される。層間絶縁層２６０及び支持部材２１０の上には、第１プラグ２２６に接続される第１電極配線層２２２が形成されている。同様に、第２コンタクトホール２５４には第２プラグ２２８が埋め込み形成される。層間絶縁層２６０及び支持部材２１０上には、第２プラグ２２８に接続される第２電極配線層２２４が形成されている。
【００４３】
２．２．スタック型
本実施形態のプレーナー型と対比されるスタック型キャパシターを図１０及び図１１に示す。図１０及び図１１に示すスタック型キャパシターは、第１電極（下部電極）２３４に対する配線構造が、図１に示すプレーナー型キャパシターと異なる。
【００４４】
図１０では、支持部材２１０の第１面２１１Ａに開口するコンタクトホール６００が形成され、第１電極配線層６０２が支持部材２１０の層内に形成され、コンタクトホール６００に充填されたプラグ６０４により第１電極２３４と第１電極配線層６０２とが接続される。
【００４５】
この場合、支持部材２１０の下面に形成されるエッチング保護膜６０６（図１では省略している）上に第１電極配線層６０２を形成し、次いで支持部材２１０を積層する。エッチング保護膜６０６は、詳細を後述する通り、犠牲層上に積層される支持部材２１０等を形成した後に犠牲層を等方性エッチングして空洞部１０２を形成する際に、支持部材２１０をエッチャントから保護するための膜である。
【００４６】
ここで、エッチング保護膜６０６上に第１電極配線層６０２を形成した後に、第１電極配線層６０２はパターニングのためにエッチンングされる。その際、図１０のＢ部拡大図に示すように、第１電極配線層６０２と共にエッチング保護膜６０６もエッチングされて、膜厚が薄い部分が生ずる。エッチング保護膜６０６が薄くなると、保護膜性能の低下を招く。薄膜現象を加味してエッチング保護膜６０６を予め厚く形成しておくと、赤外線検出素子２２０からの熱がエッチング保護膜６０６を介して拡散しやすくなり、赤外線検出素子２２０の熱分離特性が劣化してしまう。
【００４７】
一方、図１１に示すスタック型キャパシターでは、支持部材２１０の最上層に、第１電極２３４と接触する第１電極配線層６０８が形成される。その際、支持部材２１０の全面上に第１電極配線層６０８を形成した後、第１電極配線層６０８をパターニングする。この状態だと段差が生ずるので、さらに支持部材２１０を追加積層した後に、第１電極配線層６０８と面一になるように支持部材２１０の表層を平坦化する。その後、第１電極２３４、焦電体２３２及び第２電極２３６を積層した後にキャパシター２３０の形状になるようにパターニングされる。そのキャパシター２３０のパターニングの際に、図１１のＣ部拡大図に示すように、第１電極２３４の直下領域以外の領域の第１電極配線層６０８がエッチングされて薄膜化され、あるいは断線が生じてしまう。この現象を加味して、第１電極配線層６０８を厚く形成したとしても、エッチングによって第１電極配線層６０８の膜厚がばらつき、熱分離特性もばらつくので、センサー特性を劣化させる。
【００４８】
２．３．熱分離された焦電型検出器の課題とその対策
以上の通り、熱分離された赤外線検出素子のセンサー特性上の観点から言えば、プレーナー型キャパシターはスタック型キャパシターよりも優れている。ただし、プレーナー型キャパシター及びスタック型キャパシターの共通の課題として、第１，第２電極配線層が熱伝導路として機能してしまう課題がある。
【００４９】
つまり、焦電型キャパシター２３０を駆動するには第１，第２電極配線層２２２，２２４は不可欠である一方で、キャパシター２３０の熱が第１，第２電極配線層２２２，２２４から放熱されてしまう。
【００５０】
そこで、本実施形態では、第１，第２電極配線層２２２，２２４を形成する材料の熱伝導率を、第１，第２プラグ２２６，２２８と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）の熱伝導率よりも低くしている。
【００５１】
第１，第２電極２３４，２３６の材料の熱伝導率は、例えばプラチナ（Ｐｔ）は７１．６Ｗ／ｍＫであり、イリジウム（Ｉｒ）は１４７Ｗ／ｍＫである。一方、一般の配線材料であるアルミニウム（Ａｌ）は２３７Ｗ／ｍＫ、銅（Ｃｕ）は４０３Ｗ／ｍＫと、熱伝導率が第１，第２電極２３４，２３６高くなるのが通常である。
【００５２】
本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料、例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率の低い材料として、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）により、第１，第２電極配線層２２２，２２４を形成している。例えば窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫであり、チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）の熱伝導率は５〜１０Ｗ／ｍＫであり、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料である例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率が充分に低い。
【００５３】
こうすると、キャパシター２３０の駆動に不可欠な第１，第２電極配線２２２，２２４を介して、焦電体２３２の熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子２２０の熱分離性が向上する。
【００５４】
なお、後述する通り、キャパシター２３０の上方には赤外線吸収体が配置され、赤外線照射による熱は、赤外線吸収体から焦電体２３２に伝達される。この熱伝達経路に第２電極（上部電極）２３６が存在するため、その第２電極２３６に接続される第２電極配線層２２４からの放熱を抑制することは、赤外線吸収体から焦電体２３２への伝熱効率を高めることに寄与する。よって、第２電極配線層２２４の熱伝達率を第２電極２３６よりも低くするだけでも、赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。
【００５５】
特に、後述する通り、赤外線吸収体から焦電体２３２への伝熱効率を高めるために、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスを第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスよりも大きくする場合には、第２電極配線層２２４の熱伝達率を第２電極２３６よりも低くするだけでも、効果的に赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。ただし、加えて第１電極配線層２２２の熱伝達率を第１電極２３４よりも低くすることで、焦電体２３２の熱が第１電極２３４及び第１電極配線層２２２を介して放熱されることがさらに低減されるので、赤外線検出素子２２０は熱分離性がより向上する。
【００５６】
ここで、第１電極配線層２２２は、図１及び図２に示すように、第１プラグ２２６に接続される第１接続部２２２Ａと、第１接続部２２２Ａから引き出され、第１接続部２２２Ａよりも細幅の第１引き出し配線部２２２Ｂとを含むことができる。同様に、第２電極配線層２２４は、第２プラグ２２８に接続される第２接続部２２４Ａと、第２接続部２２４Ａから引き出され、第２接続部２２４Ａよりも細幅の第２引き出し配線部２２４Ｂとを含むことができる。
【００５７】
そして、本実施形態では、図２に示すように、第２引き出し配線部２２４Ｂの幅Ｗ２２は、第２コンタクトホール２５４の横断面の最大長さＷ２１よりも狭くしている。第２コンタクトホール２５４の横断面の最大長さＷ２１とは、コンタクトホールの外形が矩形であれば対角線長さであり、円形であれば直径である。本実施形態では、特許文献２とは異なり、第２コンタクトホール２５４内に赤外線吸収膜を配置する必要は無いので、第２コンタクトホール２５４の大きさを設計上で最小値に設定できる。第２引き出し配線部２２４Ｂの幅Ｗ２２は第２コンタクトホール２５４の横断面での最大長さＷ２１よりも狭いので、断面積に比例させて熱伝達特性を悪化させることができる。これによっても赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。
【００５８】
上記構成に追加して、図２に示すように、第１引き出し配線部２２２Ｂの幅Ｗ１２は、第１コンタクトホール２５２の横断面の最大長さＷ１１よりも狭くすることができる。こうすると、第１引き出し配線部２２２Ｂの熱伝達特性も悪化するので、赤外線検出素子２２０の熱分離性をさらに向上させることができる。
【００５９】
第１，第２引き出し配線部２２２Ｂ，２２４Ｂの幅Ｗ１２，Ｗ２２を狭くする他の技術的意義は、赤外線吸収膜での吸収効率を向上させる点にあるが、この点については後述する。
【００６０】
３．焦電型赤外線検出器の概要
図３は、図１２に示す焦電型赤外線検出器２００の全体を示す断面図である。また、図４は、製造工程途中の焦電型赤外線検出器２００の部分断面図である。図４では、図３の空洞部１０２が犠牲層１５０により埋め込まれている。この犠牲層１５０は、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程前から形成工程後まで存在しており、焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
【００６１】
図３に示すように、基部１００は、基板例えばシリコン基板１１０と、シリコン基板１１０上の絶縁膜（例えばＳｉＯ２）にて形成されるスペーサー層１２０とを含んでいる。ポスト（支持部）１０４は、スペーサー層１２０をエッチングすることで形成され、例えばＳｉＯ２にて形成されている。ポスト（支持部）１０４には、第１，第２電極配線層２２２，２２４の一方に接続されるプラグ１０６を配置することができる。このプラグ１０６は、シリコン基板１１０上に設けられる行選択回路（行ドライバー）か、または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に接続される。空洞部１０２は、スペーサー層１２０をエッチングすることで、ポスト１０４と同時に形成される。図２に示す開口部１０２Ａは、支持部材２１０をパターンエッチングすることで形成される。
【００６２】
支持部材２１０の第１面２１１Ａ上に搭載される赤外線検出素子２２０は、キャパシター２３０を含んでいる。キャパシター２３０は、焦電体２３２と、焦電体２３２の下面に接続される第１電極（下部電極）２３４と、焦電体２３２の上面に接続される第２電極（上部電極）２３６とを含んでいる。第１電極２３４は、支持部材２１０の第１層部材（例えばＳｉＯ２支持層）２１２（図４参照）との密着性を高める密着層２３４Ｄを含むことができる。
【００６３】
キャパシター２３０は、キャパシター２３０の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２３０に侵入することを抑制する還元ガスバリア層２４０に覆われている。キャパシター２３０の焦電体（例えばＰＺＴ等）２３２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。
【００６４】
還元ガスバリア層２４０は、図４に示すように、第１バリア層２４２と第２バリア層２４４とを含む。第１バリア層２４２は、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水素バリア層２４４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２４２によりキャパシター２３０は還元ガスから隔離される。
【００６５】
ここで、還元ガスバリア層２４０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２４２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２４４よりも厚く、薄くても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２４４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２４２，２４４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２４２は第２バリア層２４４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、キャパシター２３０からの熱の散逸を防止できる。
【００６６】
還元ガスバリア層２４０上には層間絶縁膜２５０が形成されている。一般に、層間絶縁膜２５０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２３０の周囲に設けた還元ガスバリア層２４０は、この層間絶縁膜２５０の形成中に発生する還元ガスからキャパシター２３０を保護するものである。
【００６７】
層間絶縁膜２５０上に、図１及び図２にも示した第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４とが配置される。層間絶縁膜２５０には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール２５２と第２コンタクトホール２５４が形成される。その際、還元ガスバリア層２４０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２５２に埋め込まれた第１プラグ２２６により、第１電極（下部電極）２３４と第１電極配線層２２２とが導通される。同様に第２コンタクトホール２５４に埋め込まれた第２プラグ２２８により、第２電極（上部電極）２３６と第２電極配線層２２４とが導通される。
【００６８】
ここで、層間絶縁膜２５０が存在しないと、第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４をパターンエッチングする際に、その下層の還元ガスバリア層２４０の第２バリア層２４４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２５０は、還元ガスバリア層２４０のバリア性を担保する上で必要である。
【００６９】
ここで、層間絶縁膜２５０は水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜２５０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２５０の水素含有率は、第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆うパッシベーション膜２６０よりも低くされる。
【００７０】
なお、キャパシター２３０の天面の還元ガスバリア層２４０は、層間絶縁膜２５０の形成時にはコンタクトホールがなく閉じているので、層間絶縁膜２５０の形成中の還元ガスがキャパシター２３０に侵入することはない。しかし、還元ガスバリア層２４０にコンタクトホールが形成された後は、バリア性が劣化する。これを防止する一例として、例えば図４に示すように第１，第２プラグ２２６，２２８を複数層２２８Ａ，２２８Ｂ（図４では第２プラグ２２８のみ図示）とし、その第１層２２８Ａにバリアメタル層を採用している。第１層２２８Ａのバリアメタルにより還元ガスバリア性が担保される。第１層２２８Ａのバリアメタルは、チタンＴｉのように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライドＴｉＡｌＮを採用できる。なお、コンタクトホールからの還元ガスの侵入を絶つ方法として、図５に示すように、少なくとも第２プラグ２２８を包囲して還元性ガスバリア層２９０を増設しても良い。この還元性ガスバリア層２９０は、第２プラグ２２８のバリアメタル２２８Ａを併用しても良いし、バリアメタル２２８Ａを排除しても良い。なお、還元性ガスバリア層２９０は、第１プラグ２２６を被覆しても良い。
【００７１】
第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆って、ＳｉＯ２またはＳｉＮのパッシベーション膜２６０が設けられている。少なくともキャパシター２３０の上方には、パッシベーション膜２６０上に赤外線吸収体（広義には光吸収部材）２７０が設けられている。パッシベーション膜２６０もＳｉＯ２またはＳｉＮにて形成されるが、赤外線吸収体２７０のパターンエッチングの必要上、下層のパッシベーション膜２６０とはエッチング選択比が大きい異種材料とすることが好ましい。この赤外線吸収体２７０に赤外線が図３の矢印方向から入射され、赤外線吸収体２７０は吸収した赤外線量に応じて発熱する。その熱が焦電体２３２に伝熱されることで、キャパシター２３０の自発分極量が熱によって変化し、自発分極による電荷を検出することで赤外線を検出できる。
【００７２】
パッシベーション膜２６０や赤外線吸収体２７０のＣＶＤ形成時に還元ガスが発生しても、キャパシター２３０は還元ガスバリア層２４０及び第１，第２プラグ２２６，２２８中のバリアメタルにより保護される。
【００７３】
この赤外線吸収体２７０を含む赤外線検出器２００の外表面を覆って、還元ガスバリア層２８０が設けられている。この還元ガスバリア層２８０は、赤外線吸収体２７０に入射する赤外線（波長帯域は８〜１４μｍ）の透過率を高くするために、例えば還元ガスバリア層２４０よりも薄肉に形成される必要がある。このために、原子の大きさレベルで膜厚が調整できる原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法が採用される。通常のＣＶＤ法では厚すぎて赤外線透過率が悪化してしまうからである。本実施形態では、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍの厚さで成膜して形成される。上述の通り、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、微細化に対応して原子レベルで緻密な膜を形成することが可能となり、薄くても還元ガスバリア性を高めることができる。
【００７４】
また、基部１００側では、空洞部１０２を規定する壁部、つまり空洞部１０２を規定する底壁１１０Ａと側壁１０４Ａには、焦電型赤外線検出器２００を製造する過程で空洞部１０２に埋め込まれていた犠牲層１５０（図４参照）を等方性エッチングする時のエッチングストップ膜１３０が形成されている。同様に、支持部材２１０の下面（犠牲層１５０の上面）にもエッチングストップ膜１４０が形成されている。本実施形態では、エッチングストップ膜１３０，１４０と同一材料により還元ガスバリア膜２８０を形成している。つまり、エッチングストップ膜１３０，１４０も還元ガスバリア性を有することになる。このエッチングストップ膜１３０，１４０も、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３が原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により膜厚２０〜５０ｎｍで成膜されて形成される。
【００７５】
エッチングストップ膜１３０が還元ガスバリア性を有することで、犠牲層１５０をフッ酸により還元雰囲気で等方性エッチングしたとき、支持部材２１０を透過してキャパシター２３０に還元ガスが侵入することを抑制できる。また、基部１００を覆うエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有することで、基部１００内に配置される回路のトランジスタや配線が還元されて劣化することを抑制できる。
【００７６】
４．支持部材の構造
図３に示すように、下層から上層に向う第１方向Ｄ１に沿って、基部１００上に、支持部１０４、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０が積層されている。支持部材２１０は、第１面２１１Ａ側に密着層２３４Ｄを介して焦電型赤外線検出素子２２０を搭載し、第２面２１１Ｂ側は空洞部１０２に面している。なお、密着層２３４Ｄは、焦電型赤外線検出素子２２０の一部（最下層）である。
【００７７】
支持部材２１０は、図５に示すように、少なくとも密着層２３４Ｄと接する第１面側の第１層部材２１２を絶縁層例えばＳｉＯ２支持層としている。このＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、図３に示す第１方向Ｄ１とは逆方向を第２方向Ｄ２としたとき、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４より水素含有率が小さい。これはＣＶＤ膜成膜時にＯ２流量を通常の層間絶縁膜ＣＶＤ時よりも多くして水素や水分の膜中含有量を低減することにより得られる。こうして、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、水素含有率が他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４よりも低い低水分膜となる。
【００７８】
密着層２３４Ｄと接する支持部材２１０の最上層のＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２の含水量が少ないと、焦電体２３２の形成後に熱処理により高温に晒されても、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２自体から還元ガス（水素、水蒸気）が発生することを抑制できる。こうして、キャパシター２３０中の焦電体２３２に対して、そのキャパシター２３０の直下の下方（支持部材２１０側）から侵入する還元種を抑制することができ、焦電体２３２が酸素欠損することを抑制できる。
【００７９】
ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るが、キャパシター２３０から離れているので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも影響度は少ない。ただし、ポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する支持部材２１０中に、還元ガスバリア性のある膜を形成しておくことが好ましい。この点も含め、支持部材２１０のより具体的構造について以下に説明する。
【００８０】
支持部材２１０は、図３に示す第２方向Ｄ２に沿って、図４に示すように、上述したＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２と、中間層（第２層部材）２１４と、他のＳｉＯ２層（第３層部材）２１６とを積層して形成することができる。
【００８１】
つまり、本実施形態では、単一材料では反りが生じてしまう支持部材２１０を、複数の異種材料を積層することで形成している。具体的には、第１，第３層部材２１２，２１６を酸化膜（ＳｉＯ２）とし、中間層である第２層部材２１４を窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）で形成することができる。
【００８２】
例えば第１層部材２１２及び第３層部材２１６に生ずる例えば圧縮残留応力と、第２層部材２１４に生ずる引張残留応力とを互いに相殺する方向に作用させる。これにより、支持部材２１０全体としての残留応力をさらに低減するか消滅させることができる。特に、第２層部材２１４の窒化膜が有する強い残留応力を、上下２層の酸化膜である第１，第３層部材２１２，２１６の逆向きの残留応力にて相殺するように作用させて、支持部材２１０に反りを生じさせる応力を低減できる。支持部材２１０を、密着層２３４Ｄと接する酸化膜（ＳｉＯ２）と、窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）との二層で形成しても、反りを抑制する効果がある。なお、支持部材２１０を、例えば特願２０１０−１０９０３５号に開示された方法により形成すれば反りの発生を防止できるので、支持部材２１０は必ずしも積層構造でなくてもよく、ＳｉＯ２層の単層にて形成しても良い。
【００８３】
ここで、第２層部材２１４を形成する窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）は、還元ガスバリア性を有する。これにより、キャパシター２３０の焦電体２３２に支持部材２１０側から侵入する還元性阻害要因をブロックする機能を、支持部材２１０自体に持たせることができる。このため、第２層部材２１４よりも、図３の第２方向Ｄ２に位置する第３層部材２１６が、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも含水量が多い他のＳｉＯ２層であっても、第３層部材２１６中の還元種（水素、水蒸気）が焦電体２３２に侵入することを、還元ガスバリア性を有する第２層部材２１４により抑制することができる。
【００８４】
５．キャパシターの構造
５．１．熱コンダクタンス
図６は、本実施形態の要部を説明するための概略断面図である。上述した通り、キャパシター２３０は、第１電極（下部電極）２３４と第２電極（上部電極）２３６との間に焦電体２３２を含む。このキャパシター２３０は、入射された赤外線の光量（温度）によって焦電体２３２の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して赤外線を検出できる。本実施形態では、入射された赤外線が赤外線吸収体２７０にて吸収されて赤外線吸収体２７０が発熱し、赤外線吸収体２７０と焦電体２３２との間にある固体熱伝導路を介して、赤外線吸収体２７０の発熱が伝達される。
【００８５】
本実施形態のキャパシター２３０では、支持部材２１０と接する第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１を、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２よりも小さくしている。こうすると、キャパシター２３０は、赤外線に起因した熱が第２電極（上部電極）２３６を介して焦電体２３２に伝達されやすく、しかも、焦電体２３２の熱が第１電極（下部電極）２３４を介して支持部材２１０に逃げ難くなり、赤外線検出素子２２０の信号感度が向上する。しかも、第２電極２３６に電気的に接続される第２電極配線層２２４の熱伝導率も上述のように低いので、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性は向上する。
【００８６】
上述した特性を有するキャパシター２３０の構造を、図６を参照してさらに詳細に説明する。先ず、第１電極（下部電極）２３４の厚さＴ１は、第２電極（上部電極）２３６よりも厚い（Ｔ１＞Ｔ２）である。第１電極（下部電極）２３４の熱伝導率をλ１とすると、第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１は、Ｇ１＝λ１／Ｔ１となる。第２電極（上部電極）２３６の熱伝導率をλ２としたとき、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２は、Ｇ２＝λ２／Ｔ２となる。
【００８７】
熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とするためには、例えば第１，第２電極２３４，２３６の材質を例えば共に白金ＰｔまたはイリジウムＩｒ等の同一の単一材料とすれば、λ１＝λ２となり、図６からＴ１＞Ｔ２であるのでＧ１＜Ｇ２の関係を満足できる。
【００８８】
そこで先ず、第１，第２電極２３４，２３６の各々を、それぞれ同一材料にて形成することについて考察する。キャパシター２３０は、焦電体２３２の結晶方向を揃えるために、焦電体２３２が形成される下層の第１電極２３４との界面の結晶格子レベルを整合させる必要がある。つまり、第１電極２３４は結晶のシード層としての機能を有するが、白金Ｐｔは自己配向性が強いので、第１電極２３４として好ましい。イリジウムＩｒもシード層材料として好適である。
【００８９】
また、第２電極（上部電極）２３６は、焦電体２３２の結晶性を崩さずに、第１電極２３４、焦電体２３２から第２電極２３６に至るまで結晶配向が連続的につながることが好ましい。そのため、第２電極２３６は第１電極２３４と同一材料にて形成することが好ましい。
【００９０】
このように、第２電極２３６を第１電極２３４と同一材料例えばＰｔまたはＩｒ等の金属にて形成すると、第２電極２３６の上面を反射面とすることができる。この場合、図６に示すように、赤外線吸収体２７０の頂面から第２電極２３６の頂面までの距離Ｌをλ／４（λは赤外線の検出波長）とすると良い。こうすると、赤外線吸収体２７０の頂面と第２電極２３６の頂面との間で、検出波長λの赤外線が多重反射されるので、検出波長λの赤外線を赤外線吸収体２７０にて効率よく吸収できる。
【００９１】
５．２．電極多層構造
次に、図６に示す本実施形態のキャパシター２３０の構造について説明する。図６に示すキャパシター２３０は、焦電体２３２、第１電極２３４及び第２電極２３６の結晶配向は、その優先配向方位が例えば（１１１）面方位で揃えられている。（１１１）面方位に優先配向されることで、他の面方位に（１１１）配向の配向率が例えば９０％以上に制御される。焦電係数を大きくするには（１１１）配向よりもむしろ（１００）配向などが好ましいが、印加電界方向に対して分極を制御しやくするために（１１１）配向としている。ただし、優先配向方位はこれに限定されない。
【００９２】
第１電極２３４は、支持部材２１０から順に、第１電極２３４を例えば（１１１）面に優先配向するように配向制御する配向制御層（例えばＩｒ）２３４Ａと、第１還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３４Ｂと、優先配向のシード層（例えばＰｔ）２３４Ｃとを含むことができる。
【００９３】
第２電極２３６は、焦電体２３２側から順に、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層（例えばＰｔ）２３６Ａと、第２還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３６Ｂと、第２電極２３６に接続される第２プラグ２２８との接合面を低抵抗化する低抵抗化層（例えばＩｒ）２３６Ｃとを含むことができる。
【００９４】
本実施形態にてキャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６を多層構造とした理由は、熱容量の小さい赤外線検出素子２２０でありながら、能力を低めずに低ダメージで加工して界面での結晶格子レベルを整合させ、しかも、キャパシター２３０の周囲が製造時または使用時に還元雰囲気となっても焦電体（酸化物）２３２を還元ガスから隔離することにある。
【００９５】
焦電体２３２は例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３の総称：チタン酸ジルコン酸鉛）またはＰＺＴＮ（ＰＺＴにＮｂを添加したものの総称）等を例えば（１１１）方位で優先配向させて結晶成長させている。ＰＺＴＮを用いると、薄膜になっても還元されにくく酸化欠損を抑制できる点で好ましい。焦電体２３２を配向結晶化させるために、焦電体２３２の下層の第１電極２３４の形成段階から配向結晶化させている。
【００９６】
このために、下部電極２３４には配向制御層として機能するＩｒ層２３４Ａがスパッタ法で形成される。なお、図６に示すように、配向制御層２３４Ａの下に密着層２３４Ｄとしてたとえばチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）層または窒化チタン（ＴｉＮ）層を形成すると良い。支持部材２１０の最上層であるＳｉＯ２支持層（第１層部材９２１２のＳｉＯ２との密着性を確保できるからである。この種の密着層２３４Ｄとしてチタン（Ｔｉ）も適用可能であるが、チタン（Ｔｉ）のように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の方が好ましい。
【００９７】
また、密着層２３４Ｄの下層に位置する支持部材２１０の第１層部材２１２をＳｉＯ２で形成するとき、該ＳｉＯ２層の前記第１電極と接する密着層側の表面ラフネスＲａは３０ｎｍ未満とすることが好ましい。こうすると、支持部材２１０がキャパシター２３０を搭載する表面の平坦性を確保できるからである。もし、配向制御層２３４Ａが形成される面が粗面であれば、結晶成長中に粗面の凹凸が反映されてしまうから好ましくない。
【００９８】
この密着層２３４Ｄは、還元ガスバリア性を有することができる。チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）は、還元ガスバリア性を有する。よって、支持部材のＳｉＯ２支持層から還元性ガスが漏れたとしても、還元ガスバリア性の密着層２３４Ｄによって還元性ガスがキャパシター２３０に侵入することを阻止できる。
【００９９】
密着層２３４Ｄの熱伝導率は第１電極２３４を形成する金属材料の熱伝導率よりも小さくすることができる。こうすると、キャパシター２３０の熱が密着層２３４Ｄを介して支持部材２１０側に逃げにくくなり、焦電体２３２での温度変化に基づく信号精度を高めることができる。上述の通り、ＳｉＯ２支持層２１２との密着性が良好な密着性２３４Ｄはチタン（Ｔｉ）系とすることができ、チタン（Ｔｉ）の熱伝導率は２１．９（Ｗ／ｍＫ）と、第１電極２３４に好適な金属例えば白金（Ｐｔ）の熱伝導率７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）やイリジウム（Ｉｒ）の熱伝達率１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも格段に小さく、チタンの窒化物であるチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は、窒素／チタンの混合率に応じてさらに低くなる。
【０１００】
密着層２３４Ｄの水分触媒活性度は、第１電極２３４の他の材料の水分触媒活性度よりも低いことが好ましい。密着層２３４Ｄが、水分と反応して水素を発生させる水分触媒活性度が低ければ、下層の層間絶縁膜中や表面のＯＨ基や吸着水との反応によって還元ガスが発生することを抑制できる。
【０１０１】
第１電極２３４中にて還元ガスバリア層として機能するＩｒＯｘ層２３４Ｂは、キャパシター２３０の下方からの還元性の阻害因子から焦電体２３２を隔離するために、還元ガスバリア性を呈する支持部材２１０の第２層部材（例えばＳｉ３Ｎ４）及び支持部材２１０のエッチングストップ膜（例えばＡｌ２Ｏ３）１４０と共に用いられる。例えば焦電体（セラミック）２３２の焼成時や他のアニール工程での基部１００からの脱ガスや、犠牲層１５０の等方性エッチング工程に用いる還元ガスが、還元性阻害因子となる。
【０１０２】
なお、焦電体２３２の焼成工程中など、高温処理時にはキャパシター２３０内部で蒸発気体が生成されることがあるが、その蒸発気体の逃げ道が、支持部材２１０の第１層部材２１２にて確保される。つまり、キャパシター２３０内部で発生する蒸発気体を逃がすには、第１層部材２１２にはガスバリア性を備えず、第２層部材２１４にガスバリア性を備える方が良い。
【０１０３】
また、ＩｒＯｘ層２３４Ｂは、それ自体の結晶性は少ないが、Ｉｒ層２３４Ａとは金属−金属酸化物の関係となって相性が良いので、Ｉｒ層２３４Ａと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０４】
第１電極２３４中にてシード層として機能するＰｔ層２３４Ｃが、焦電体２３２の優先配向のシード層となり、（１１１）配向される。本実施形態では、Ｐｔ層２３４Ｃは二層構造となっている。第１層目のＰｔ層で（１１１）配向の基礎をつくり、第２層目のＰｔ層で表面にマイクロラフネスを形成して、焦電体２３２の優先配向のシード層として機能させる。焦電体２３２は、シード層２３４Ｃにならつて（１１１）配向される。
【０１０５】
第２電極２３６では、スパッタ法で成膜されるとは物理的に界面が荒れ、トラップサイトが生じて特性が劣化する虞があるので、第１電極２３４、焦電体２３２、第２電極２３６の結晶配向が連続的につながるように、結晶レベル格子整合の再構築を行なっている。
【０１０６】
第２電極２３６中のＰｔ層２３６Ａはスパッタ法で形成されるが、スパッタ直後で界面の結晶方向は不連続となる。そこで、その後にアニール処理してＰｔ層２３６Ａを再結晶化させている。つまり、Ｐｔ層２３６Ａは、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層として機能する。
【０１０７】
第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂは、キャパシター２３０の上方からの還元性劣化因子のバリアとして機能する。また、第２電極２３６中のＩｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂの抵抗値が大きいので、第２プラグ２２８との間の抵抗値を低抵抗化させるために用いられる。Ｉｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと金属酸化物−金属の関係で相性がよく、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０８】
このように、本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６は、焦電体２３２側から順に、Ｐｔ、ＩｒＯｘ、Ｉｒと多層に配置され、焦電体２３２を中心として、形成材料が対称配置されている。
【０１０９】
ただし、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、焦電体２３２を中心として非対称となっている。先ず、第１電極２３４のトータル厚さＴ１と、第２電極２３６のトータル厚さＴ２とは、上述したよりも関係（Ｔ１＞Ｔ２）を満足している。ここで、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱伝導率をλ１、λ２、λ３とし、各厚さをＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３とする。第２電極のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱伝導率は第１電極２３４と同じくλ１、λ２、λ３となり、その各厚さをＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３とする。
【０１１０】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱コンダクタンスをＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３とすると、Ｇ１１＝λ１／Ｔ１１、Ｇ１２＝λ２／Ｔ１２、Ｇ１３＝λ３／Ｃ１３となる。第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱コンダクタンスをＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３とすると、Ｇ２１＝λ１／Ｔ２１、Ｇ２２＝λ２／Ｔ２２、Ｇ１３＝λ３／Ｔ２３となる。
【０１１１】
第１電極２３４のトータル熱コンダクタンスＧ１は、１／Ｇ１＝（１／Ｇ１１）＋（１／Ｇ１２）＋（１／Ｇ１３）で表わされるので、
Ｇ１＝（Ｇ１１×Ｇ１２×Ｇ１３）／（Ｇ１１＋Ｇ１２＋Ｇ１３）…（１）
同様に、第２電極２３６のトータル熱コンダクタンスＧ２は、１／Ｇ２＝（１／Ｇ２１）＋（１／Ｇ２２）＋（１／Ｇ２３）で表わされるので、
Ｇ２＝（Ｇ２１×Ｇ２２×Ｇ２３）／（Ｇ２１＋Ｇ２２＋Ｇ２３）…（２）
となる。
【０１１２】
次に、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、Ｔ１１＋Ｔ１２＋Ｔ１３＝Ｔ１＞Ｔ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２＋Ｔ２３を満たす条件下でほぼ次の通りの関係である。
【０１１３】
Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃ Ｔ１１：Ｔ２１＝１：０．７
ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂ Ｔ１２：Ｔ２２＝０．３：１
Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａ Ｔ１３：Ｔ２３＝３：１
このような膜厚関係とした理由は以下の通りである。まず、Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃについて言えば、第１電極２３４中のＩｒ層２３４Ａは配向制御層として機能するから、配向性を有するには所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６ＣのＩｒ層の目的は低抵抗化にあり、薄くするほど低抵抗化を実現できる。
【０１１４】
次に、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂについて言えば、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、還元性ガスバリア層２４０、エッチングストップ膜兼還元性ガスバリア層１４０，２８０）を併用しており、第１電極２３４のＩｒＯｘ層２３４Ｂは薄くしているが、第２電極２３６のＩｒＯｘ層２３６Ｂは第２プラグ２２８でのバリア性が低いことに備えて厚くしている。
【０１１５】
最後に、Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａに関して言えば、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃは焦電体２３２の優先配向を決定付けるシード層として機能するから所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａの目的は焦電体２３２の配向と整合する配向整合層として機能するので、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃよりも薄く形成しても良い。
【０１１６】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの肉厚比は、例えばＴ１１：Ｔ１２：Ｔ１３＝１０：３：１５とし、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの肉厚比は、例えばＴ２１：Ｔ２２：Ｔ２３＝７：１０：５とした。
【０１１７】
ここで、Ｐｔの熱伝達率λ３＝７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、Ｉｒの熱伝達率λ１は、λ１＝１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）とＰｔの熱伝達率λ３のほぼ２倍である。ＩｒＯｘの熱伝導率λ２は熱度や酸素／金属比（Ｏ／Ｍ）によって変化するが、Ｉｒの熱伝達率λ１を超えることはない。上述した膜厚の関係と熱伝達率の関係を式（１）（２）に代入してＧ１，Ｇ２の大小関係を求めると、Ｇ１＜Ｇ２が成立することが分かる。このように、本実施形態のように第１，第２電極２３４，２３６を多層構造にしても、熱伝達率と膜厚の関係からＧ１＜Ｇ２が満足される。
【０１１８】
また、上述した通り、第１電極２３４が支持部材２１０との接合面に密着層２３４Ｄを有する場合には、第１電極２３４の熱コンダクタンスＣ１はより小さくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足し易くなる。
【０１１９】
なお、キャパシター２３０のエッチングマスクはエッチングの進行に従い劣化するので、多層構造とするほどキャパシター２３０の側壁は、図６に示すように上側ほど狭く下側ほど広いテーパ形状となる。しかし、水平面に対するテーパ角は８０度程なので、キャパシター２３０の全高がナノメートルオーダーであることを考慮すれば、第２電極２３６に対する第１電極２３４の面積拡大は小さい。よって、第１，第２電極２３４，２３６の熱コンダクタンスの関係から、第１電極２３４での熱伝達量を第２電極２３６での熱伝達量よりも小さくできる。
【０１２０】
５．３．キャパシター構造の変形例
以上の通り、キャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６の各々について、単層構造及び多層構造を説明したが、キャパシター２３０の機能を維持しながら、熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とする他の種々の組み合わせが考えられる。
【０１２１】
先ず、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃを削除することができる。この場合、第２プラグ２２８の材料に例えばＩｒを用いれば、同様に低抵抗化の目的は達成されるからである。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２は図６の場合よりも大きくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足させ易くなる。また、この場合には、図６に示すＬ＝λ／４を規定する反射面は、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａに代わるが、同様に多重反射面を担保できる。
【０１２２】
次に、図６の第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂと同一厚さ以下とすることができる。上述の通り、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、還元性ガスバリア層２４０、エッチングストップ膜兼還元性ガスバリア層１４０，２８０）を併用しているからで、第２プラグ２２８での還元ガスバリア性が例えば図５のようにして高められれば、第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂより厚くする必要はない。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２はより大きくなり、よりＧ１＜Ｇ２の関係を成立がし易くなる。
【０１２３】
次に、図６の第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することができる。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除しても、Ｉｒ層２３４ＡとＰｔ層２３４Ｃとの結晶の連続性は妨げられないので、結晶配向に関して何ら問題はない。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することで、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対してバリア膜を持たないことになる。ただし、キャパシター２３０を支持する支持部材２１０にて第２層部材２１４が、支持部材２１０の下面にはエッチングストップ膜１４０が、それぞれ存在し、第２層部材２１４及びエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有する膜で形成されれば、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対するバリア性を担保できる。
【０１２４】
ここで、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除すると、第１電極２３４の熱コンダクタンスＧ１は大きくなる。よって、Ｇ１＜Ｇ２の関係を成立させるには、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２も大きくする必要が生ずるかもしれない。その場合、例えば第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除することが考えられる。ＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除できれば、Ｉｒ層２３６Ｃもまた不要となる。Ｉｒ層２３６Ｃに代えてＰｔ層２３６Ａが低抵抗層として機能するからである。キャパシター２３０の上方からの還元性阻害因子についてのバリア性は、上述した還元性ガスバリア膜２４０や、図４に示すバリアメタル２２８Ａや、あるいは図５の還元性ガスバリア層２９０により担保できる。
【０１２５】
図６の第２電極２３４は上述した通りＰｔ層２３６Ａのみで形成したとき、第１電極２３４は、Ｐｔ層２３４Ｃの単層か、Ｉｒ層２３４Ａ及びＰｔ層２３４Ｃの二層か、あるいは図６の通りＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ及びＰｔ層２３４Ｃの三層とすることができる。これらの場合のいずれでも、例えば第１電極２３４のＰｔ層２３４Ａの厚さＴ１１を第２電極２３６のＰｔ層２３６Ｃの厚さＴ２１よりも厚くすれば（Ｔ１１＞Ｔ２１）、Ｇ１＜Ｇ２の関係を容易に成立させることができる。
【０１２６】
以上の通り、本実施形態では、第１，第２プラグ２２６，２２８と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）として、プラチナ（Ｐｔ）またはイリジウム（Ｉｒ）を採用している。いずれの場合であって、第１，第２電極配線層２２２，２２４として例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）を用いることで、第１，第２電極配線層２２２，２２４の熱伝導率を第１，第２電極２３４，２３６の熱伝導率の低くでき、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性を改善できる。
【０１２７】
６．電極面での反射による赤外線吸収効率の向上
図７は、図３の赤外線吸収膜２７０の配置領域を拡大した変形例の断面図である。図７を用いて、図３及び図７の各実施形態において、電極面での反射による赤外線吸収効率の向上について説明する。
【０１２８】
図７の矢印方向から入射された赤外線の一部は赤外線吸収膜２７０にて吸収されて熱に変換され、他の一部は透過する。この際、図３及び図７の各実施形態において、透過赤外線は第２電極（上部電極）２３６の面上にて反射されて赤外線吸収膜２７０の中心側にモ戻される（図７のＲ１）。こうして、透過赤外線は反射により再度、赤外線吸収膜２７０にて吸収される機会が付与されるので、赤外線吸収効率は高まる。
【０１２９】
ここで、赤外線の反射は、第２電極（上部）電極２３６上ばかりでなく、第２電極配線層２２４上でも生ずる（図７のＲ１’）。しかし、第２電極（上部）電極２３６上で反射された赤外線と、第２電極配線層２２４上で反射された赤外線とは、赤外線吸収膜２７０の層内での吸収極大となる高さポイントが異なる。そのため、赤外線吸収効率は低下する。第２電極配線層２２４が存在しなければ、第２電極（上部）電極２３６上で反射された赤外線の吸収極大となる高さポイントは一定となるが、第２電極配線層２２４必要である。
【０１３０】
そこで、上述した通り第２電極配線層２２４の幅Ｗ２２を狭くすることで、赤外線吸収効率の低下を抑制することができる。
【０１３１】
図７の実施形態では、第１電極（下部電極）３６４が拡大された第２領域２３３Ｂと対向する位置にも、赤外線吸収膜２７０が配置されている。こうすると、赤外線吸収膜２７０の体積が増大するので吸収される熱量が多くなるばかりか、第１電極（下部電極）２３４上でも赤外線を反射することができるので（図７のＲ２）、赤外線吸収膜２７０での吸収熱量はより増大される。
【０１３２】
なお、第１電極（下部電極）２３４上での赤外線の反射と同時に、第１電極配線層２２２（図７では省略）でも反射され、第２電極と同様な問題が生ずるが、上述した通り第１
電極配線層２２２の幅Ｗ１２を狭くすることで、赤外線吸収効率の低下を抑制することができる。
【０１３３】
７．電子機器
図８に本実施形態の焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光学系４００、センサーデバイス（焦電型検出装置）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。なお本実施形態の電子機器は図８の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型検出器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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
処理部４３０は、電子機器の全体の制御を行ったり、電子機器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、ユーザが電子機器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。
【０１３８】
このように、１セル分の焦電型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。
【０１３９】
もちろん、１セル分または複数セルの焦電型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。
【０１４０】
図９（Ａ）に図８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。このセンサーデバイスを用いることで、例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などを実現できる。
【０１４１】
センサーアレイ５００には、例えば図２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９（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。
【０１４２】
図９（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９（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。 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９（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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
本発明は、種々の焦電型検出器（例えば、熱伝対型素子（サーモパイル）、焦電型素子、ボロメーター等）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、焦電型検出器または焦電型検出装置、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。
【符号の説明】
【０１４８】
１００ 基部（固定部）、１０２ 空洞部、１０４ 支持部（ポスト）、１３０，１４０ 還元ガスバリア層（エッチングストップ膜）、２００ 焦電型検出器、２１０ 支持部材、２１１Ａ 第１面、２１１Ｂ 第２面、２１２ 第１層部材、２１４ 第２層部材、２１６ 第３層部材、２２０ 赤外線検出素子（焦電型検出素子）、２２２，２２４ 第１，第２電極配線層、２２２Ａ，２２４Ａ 第１，第２接続部、２２２Ｂ，２２４Ｂ 第１，第２引き出し配線部、２２６，２２８ 第１，第２プラグ、２２８Ａ バリアメタル、２３０ キャパシター、２３２ 焦電体、２３４ 第１電極、２３４Ａ 配向制御層、２３４Ｂ 第１還元ガスバリア層、２３４Ｃ シード層、２３４Ｄ 密着層、２３６ 第２電極、２３６Ａ 配向整合層、２３６Ｂ 第２還元ガスバリア層、２３６Ｃ 低抵抗化層、２４０ 還元ガスバリア層、２５０ 層間絶縁膜、２６０ パッシベーション膜、２７０ 光吸収部材（赤外線吸収体）、２８０ 還元ガスバリア層（エッチングストップ膜）、２９０ 還元ガスバリア層、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器等に関する。
【背景技術】
【０００２】
焦電型検出装置として、焦電型またはボロメーター型の赤外線検出装置が知られている。赤外線検出装置は、受光した赤外線の光量（温度）によって焦電体材料の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して焦電体の両端に起電力（分極による電荷）を生じさせるか（焦電型）、または温度によって抵抗値を変化させて（ボロメーター型）、赤外線を検出している。焦電型赤外線検出装置は、ボロメーター型赤外線検出装置と比較して、製造工程が複雑である反面、検出感度が優れるという利点がある。
【０００３】
焦電型赤外線検出装置のセルは、上部電極と下部電極とに接続された焦電体から成るキャパシターを含む赤外線検出素子を有し、電極や焦電体の材料や電極配線構造に関して、各種の提案がなされている（特許文献１，２）。
【０００４】
また、上部電極と下部電極とに接続された強誘電体を含むキャパシターは強誘電体メモリに用いられており、強誘電体メモリに適した電極や強誘電体の材料に関しても、各種の提案がなされている（特許文献３，４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０４０６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２８９６号公報
【特許文献３】特開２００９−７１２４２号公報
【特許文献４】特開２００９−１２９９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、下部電極自体が引き回されて下部電極配線として兼用され、かつ、上部電極自体が引き回されて上部電極配線層として兼用されている。キャパシターの下部電極及び上部電極は、求められる電気的特性上から電気抵抗が低い材料（例えばＰｔまたはＩｒ等）が用いられ、熱伝導率性も高い（Ｐｔは７１．６Ｗ／ｍＫ、Ｉｒは１４７Ｗ／ｍＫ）。よって、特許文献１の技術では、赤外線検出素子の熱が下部電極配線または上部電極配線を介して外部に伝熱されてしまう。よって、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理の焦電型赤外線検出器として高い特性を担保できない。
【０００７】
特許文献１の技術の変形として、下部電極の下面に下部電極配線層を接続し、上部電極の上面に上部電極配線したスタック型は、強誘電体メモリに用いられている。
【０００８】
特許文献２は、特許文献１とは異なるプレーナー型のキャパシターを開示している。特許文献２は、単結晶半導体基板（４）上に形成される結晶性を有するＡｌ２０３薄膜（６）上に下部金属薄膜である下部プラチナ膜（８）を形成し、下部金属薄膜（８）の上
面の一部分上のみに強誘電体薄膜（１０）を積層し、強誘電体薄膜（８）の上面の一部分上のみに上部金属薄膜である上部プラチナ膜（１２）を積層している（図２，３及び請求項１）。下部金属薄膜（８）及び上部金属薄膜（１２）の上面には、絶縁膜（１４）に覆われない露出部に、金属薄膜にて形成される配線（１６）が接続されている（段落００３３）。
【０００９】
しかし、特許文献２は下部金属薄膜（８）、強誘電体薄膜（１０）及び上部金属薄膜（１２９の結晶性に専ら関心があり、配線（１６）からの熱の散逸については無関心である。
【００１０】
本発明の幾つかの態様によれば、温度に基づいて焦電体材料の分極量が変化する検出原理に鑑み、焦電型検出素子から配線を辿って熱が散逸することを抑制して高い検出特性を実現できる焦電型検出器、焦電型検出装置及び電子機器を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る焦電型検出器は、
焦電型検出素子と、
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面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記焦電型検出素子は、
前記支持部材に搭載される第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とを含み、前記第１電極が、前記焦電材料が積層形成される第１領域と、前記第１領域より延在形成された第２領域とを含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、
前記キャパシターの表面を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第１電極の前記第２領域に通ずる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグと、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第２電極に通ずる第２コンタクトホールと、
前記第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグと、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第１プラグに接続される第１電極配線層と、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第２プラグに接続される第２電極配線層と、
を含み、
前記第２電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第２プラグと接続される部分の前記第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様によれば、プレーナー型キャパシター構造とすることで、スタック型キャパシター構造の問題を解消してセンサー特性を向上させることができる。また、焦電材料と第２プラグ及び第２電極を介して接続される第２電極配線層は、キャパシターの駆動に不可欠ではあるが、その第２電極配線は同時に放熱路としても機能する。本発明の一態様では、第２電極配線層の熱伝導率を第２電極よりも下げることで、焦電体から熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子の熱分離性が向上する。
【００１３】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第１プラグと接続される部分の前記第１電極を形成する材料の熱伝導率よりも低くすることができる。
【００１４】
焦電材料と第１プラグ及び第１電極を介して接続される第１電極配線層もまた、キャパシターの駆動に不可欠ではあるが、その第１電極配線は同時に放熱路としても機能する。本発明の一態様では、第１電極配線層の熱伝導率を第１電極よりも下げることで、焦電体から熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子の熱分離性が向上する。
【００１５】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層及び前記第２電極配線層の少なくとも一方は、窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドにて形成することができる。
【００１６】
窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドは、第１，第２電極材料として好適な金属例えばプラチナやイリジウムの熱伝導率よりも充分に小さい。
【００１７】
本発明の一態様では、前記第２電極の熱コンダクタンスを前記第１電極の熱コンダクタンスよりも大きくすることができる。第１電極は支持部材と直接接触して固体伝導により熱拡散するので、第１電極の熱コンダクタンスは低いほうが良い。一方、第２電極は支持部材等と直接接触しないので、第２電極の熱コンダクタンスは第１電極よりも大きくしても構わない。この場合でも、第２電極配線層の熱伝導率を低くしておけば、第２電極側からの熱の散逸を抑制できる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記焦電型検出素子は、光入射方向にて前記第２電極及び前記第２配線層よりも上流側となる領域に形成された光吸収部材をさらに含むことができる。
【００１９】
このように、キャパシターよりも光入射方向の上流側に光吸収部材が配置されると、光照射による熱は、光吸収部材から焦電体に伝達される。この熱伝達経路に第２電極が存在するため、その第２電極に接続される第２電極配線層からの放熱を抑制することは、光吸収部材から焦電材料への伝熱効率を高めることに寄与する。よって、第２電極配線層の熱伝達率を第２電極よりも低くするだけでも、赤外線検出素子の熱分離性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の一態様では、前記光吸収部材は、前記光入射方向から見た平面視で前記第２電極の全面を覆って形成され、前記第２電極は、前記焦電材料が前記第１電極と接する面と対向する面の全面を覆って形成することができる。
【００２１】
こうすると、第２電極の全面を光反射面とすることができ、光吸収部材を透過した光を光吸収部材に戻すことで、光吸収効率が改善される。
【００２２】
本発明の一態様では、前記光吸収部材は、平面視で、前記第１電極の前記第１領域と、前記第１電極の前記第２領域の少なくとも一部と、それぞれ重なる位置に形成することができる。
【００２３】
こうすると、光吸収部材の体積が増大して光吸収量が増大することに加え、第１電極も光反射面とすることができ、光吸収部材を透過した光を光吸収部材に戻すことで、光吸収効率がさらに改善される。
【００２４】
本発明の一態様では、前記第１電極配線層は、前記第１プラグに接続される第１接続部と、前記第１接続部から引き出され、前記第１接続部よりも細幅の第１引き出し配線部と、を含み、前記第２電極配線層は、前記第２プラグに接続される第２接続部と、前記第２接続部から引き出され、前記第２接続部よりも細幅の第２引き出し配線部と、を含み、前記第２引き出し配線部の幅を、前記第２コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭くすることができる。
【００２５】
こうすると、第２引き出し配線部の熱抵抗が増大して焦電型検出素子の熱分離特性が向上する上、第２引き出し配線部での光反射量を低減して第２電極での光反射量を多くすることもでき、光吸収効率が高まる。
【００２６】
本発明の一態様では、前記第１引き出し配線部の幅を、前記第１コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭くすることができる。
【００２７】
こうすると、第１引き出し配線部の熱抵抗が増大して焦電型検出素子の熱分離特性が向上する上、第１引き出し配線部での光反射量を低減して第１電極での光反射量を多くすることもでき、光吸収効率が高まる。
【００２８】
本発明の一態様では、前記層間絶縁膜と前記キャパシターとの間に、還元ガスバリア膜をさらに有することができる。
【００２９】
キャパシターは製造時または実使用時に還元ガスによる酸素欠損が生ずると特性が劣化するので、還元ガスバリア層によりキャパシターを保護できる。
【００３０】
本発明の他の態様に係る焦電型検出装置は、上述した焦電型検出器が二軸方向に沿って二次元配置して構成される。この焦電型検出装置は、各セルの焦電型検出器にて検出感度が高められるので、明瞭な光（温度）分布画像を提供できる。
【００３１】
本発明のさらに他の態様に係る電子機器は、上述した焦電型検出器または焦電型検出装置を有し、１セル分または複数セルの焦電型検出器をセンサーとして用いることで、光（温度）分布画像を出力するサーモグラフィー、車載用ナイトビジョンまたは監視カメラの他、物体の物理情報の解析（測定）を行う物体の解析機器（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）機器などに最適である。また、焦電型検出器または焦電型検出装置、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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係るプレーナー型キャパシターの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の概略平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る焦電型赤外線検出装置の１セル分の焦電型検出器の概略断面図である。
【図４】犠牲層上に形成される支持部材及び赤外線検出素子を示す製造工程の概略断面図である。
【図５】配線プラグ付近の還元ガスバリア性を強化した変形例を示す概略断面図である。
【図６】焦電型赤外線検出器のキャパシター構造を説明するための概略断面図である。
【図７】赤外線吸収膜の配置領域を変更した焦電型赤外線検出器の概略断面図である。
【図８】焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器のブロック図である。
【図９】図９（Ａ）、図９（Ｂ）は焦電型検出器を二次元配置した焦電型検出装置の構成例を示す図である。
【図１０】比較例であるスタック型キャパシターの一例を示す断面図である。
【図１１】比較例であるスタック型キャパシターの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
１．焦電型赤外線検出装置
図１に示す支持部材２１０及びそれに搭載される焦電型検出素子２２０を各セルがそれぞれ備えた複数セルの焦電型赤外線検出器２００が、二軸方向例えば直交二軸方向に配列された焦電型赤外線検出装置（広義には焦電型検出装置）を、図２に示す。なお、１セル分のみの焦電型赤外線検出器にて焦電型赤外線検出装置が構成されても良い。図２において、基部（固定部ともいう）１００から複数のポスト１０４が立設され、例えば２本のポスト（支持部）１０４に支持された１セル分の焦電型赤外線検出器２００が、直交二軸方向に配列されている。１セル分の焦電型赤外線検出器２００が占める領域は、例えば３０×３０μｍである。
【００３４】
図２に示すように、焦電型赤外線検出器２００は、２本のポスト（支持部）１０４に連結された支持部材（メンブレン）２１０と、赤外線検出素子（広義には焦電型検出素子）２２０と、を含んでいる。１セル分の焦電型赤外線検出素子２２０が占める領域は、例えば１０×１０μｍである。
【００３５】
１セル分の焦電型赤外線検出器２００は、２本のポスト１０４と接続される以外は非接触とされ、焦電型赤外線検出器２００の下方には空洞部１０２（図２参照）が形成され、平面視で焦電型赤外線検出器２００の周囲には、空洞部１０２に連通する開口部１０２Ａが配置される。これにより、１セル分の焦電型赤外線検出器２００は、基部１００や他のセルの焦電型赤外線検出器２００から熱的に分離されている。
【００３６】
支持部材２１０は、赤外線検出素子２２０を搭載して支持する搭載部２１０Ａと、搭載部２１０Ａに連結された２本のアーム２１０Ｂとを有し、２本のアーム２１０Ｂの自由端部がポスト１０４に連結されている。２本のアーム２１０Ｂは、赤外線検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００３７】
図２は、上部電極に接続される配線層より上方の部材を省略した平面図であり、図２には赤外線検出素子２２０に接続された第１電極（下部電極）配線層２２２及び第２電極（上部電極）配線層２２４が示されている。第１，第２電極配線層２２２，２２４の各々は、アーム２１０Ｂに沿って延在され、ポスト１０４を介して基部１００内の回路に接続される。第１，第２電極配線層２２２，２２４も、赤外線検出素子２２０を熱分離するために、細幅でかつ冗長に延在形成される。
【００３８】
２．プレーナー型とスタック型
２．１．プレーナー型
図１は、本実施形態の焦電型赤外線検出器に採用されたプレーナー型のキャパシター２３４０を示している。比較例として、図１０及び図１１にスタック型のキャパシターを示す。
【００３９】
図１において、焦電型赤外線検出器は、焦電型赤外線検出素子２２０と、第１面２１１Ａと、第１面２１１Ａに対向する第２面２１１Ｂとを含み、第１面２１１Ａに焦電型赤外線検出素子２２０を搭載した支持部材２１０と、を有している。支持部材２１０の第２面２１１Ｂが空洞部１０２に臨んで配置され、支持部材２１０の一部が図２に示すポスト（支持部）１０４に支持されている。
【００４０】
焦電型赤外線検出素子２２０は、第１電極（下部電極）２３４と、第２電極（上部電極）２３６と、第１，第２電極２３４，２３６間に配置された焦電材料２３２を含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシター２３０を有する。第１電極２３４は、焦電材料２３２が積層形成される第１領域２３３Ａと、第１領域２３３Ａより延在形成された第２領域２３３Ｂとを含む。キャパシター２３０は、第１電極２３４が支持部材２１０に搭載されることで支持されている。
【００４１】
キャパシター２３０の表面を覆って層間絶縁膜２６０が形成されている。層間絶縁膜２６０には、第１電極２３４の第２領域２３３Ｂに通ずる第１コンタクトホール２５２と、第２電極２３６に通ずる第２コンタクトホール２５４とが形成されている。
【００４２】
第１コンタクトホール２５２には第１プラグ２２６が埋め込み形成される。層間絶縁層２６０及び支持部材２１０の上には、第１プラグ２２６に接続される第１電極配線層２２２が形成されている。同様に、第２コンタクトホール２５４には第２プラグ２２８が埋め込み形成される。層間絶縁層２６０及び支持部材２１０上には、第２プラグ２２８に接続される第２電極配線層２２４が形成されている。
【００４３】
２．２．スタック型
本実施形態のプレーナー型と対比されるスタック型キャパシターを図１０及び図１１に示す。図１０及び図１１に示すスタック型キャパシターは、第１電極（下部電極）２３４に対する配線構造が、図１に示すプレーナー型キャパシターと異なる。
【００４４】
図１０では、支持部材２１０の第１面２１１Ａに開口するコンタクトホール６００が形成され、第１電極配線層６０２が支持部材２１０の層内に形成され、コンタクトホール６００に充填されたプラグ６０４により第１電極２３４と第１電極配線層６０２とが接続される。
【００４５】
この場合、支持部材２１０の下面に形成されるエッチング保護膜６０６（図１では省略している）上に第１電極配線層６０２を形成し、次いで支持部材２１０を積層する。エッチング保護膜６０６は、詳細を後述する通り、犠牲層上に積層される支持部材２１０等を形成した後に犠牲層を等方性エッチングして空洞部１０２を形成する際に、支持部材２１０をエッチャントから保護するための膜である。
【００４６】
ここで、エッチング保護膜６０６上に第１電極配線層６０２を形成した後に、第１電極配線層６０２はパターニングのためにエッチンングされる。その際、図１０のＢ部拡大図に示すように、第１電極配線層６０２と共にエッチング保護膜６０６もエッチングされて、膜厚が薄い部分が生ずる。エッチング保護膜６０６が薄くなると、保護膜性能の低下を招く。薄膜現象を加味してエッチング保護膜６０６を予め厚く形成しておくと、赤外線検出素子２２０からの熱がエッチング保護膜６０６を介して拡散しやすくなり、赤外線検出素子２２０の熱分離特性が劣化してしまう。
【００４７】
一方、図１１に示すスタック型キャパシターでは、支持部材２１０の最上層に、第１電極２３４と接触する第１電極配線層６０８が形成される。その際、支持部材２１０の全面上に第１電極配線層６０８を形成した後、第１電極配線層６０８をパターニングする。この状態だと段差が生ずるので、さらに支持部材２１０を追加積層した後に、第１電極配線層６０８と面一になるように支持部材２１０の表層を平坦化する。その後、第１電極２３４、焦電体２３２及び第２電極２３６を積層した後にキャパシター２３０の形状になるようにパターニングされる。そのキャパシター２３０のパターニングの際に、図１１のＣ部拡大図に示すように、第１電極２３４の直下領域以外の領域の第１電極配線層６０８がエッチングされて薄膜化され、あるいは断線が生じてしまう。この現象を加味して、第１電極配線層６０８を厚く形成したとしても、エッチングによって第１電極配線層６０８の膜厚がばらつき、熱分離特性もばらつくので、センサー特性を劣化させる。
【００４８】
２．３．熱分離された焦電型検出器の課題とその対策
以上の通り、熱分離された赤外線検出素子のセンサー特性上の観点から言えば、プレーナー型キャパシターはスタック型キャパシターよりも優れている。ただし、プレーナー型キャパシター及びスタック型キャパシターの共通の課題として、第１，第２電極配線層が熱伝導路として機能してしまう課題がある。
【００４９】
つまり、焦電型キャパシター２３０を駆動するには第１，第２電極配線層２２２，２２４は不可欠である一方で、キャパシター２３０の熱が第１，第２電極配線層２２２，２２４から放熱されてしまう。
【００５０】
そこで、本実施形態では、第１，第２電極配線層２２２，２２４を形成する材料の熱伝導率を、第１，第２プラグ２２６，２２８と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）の熱伝導率よりも低くしている。
【００５１】
第１，第２電極２３４，２３６の材料の熱伝導率は、例えばプラチナ（Ｐｔ）は７１．６Ｗ／ｍＫであり、イリジウム（Ｉｒ）は１４７Ｗ／ｍＫである。一方、一般の配線材料であるアルミニウム（Ａｌ）は２３７Ｗ／ｍＫ、銅（Ｃｕ）は４０３Ｗ／ｍＫと、熱伝導率が第１，第２電極２３４，２３６高くなるのが通常である。
【００５２】
本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料、例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率の低い材料として、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）により、第１，第２電極配線層２２２，２２４を形成している。例えば窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫであり、チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）の熱伝導率は５〜１０Ｗ／ｍＫであり、第１，第２電極２３４，２３６の電極材料として好適な金属材料である例えばプラチナ（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）よりも熱伝導率が充分に低い。
【００５３】
こうすると、キャパシター２３０の駆動に不可欠な第１，第２電極配線２２２，２２４を介して、焦電体２３２の熱が放熱されることを抑制でき、赤外線検出素子２２０の熱分離性が向上する。
【００５４】
なお、後述する通り、キャパシター２３０の上方には赤外線吸収体が配置され、赤外線照射による熱は、赤外線吸収体から焦電体２３２に伝達される。この熱伝達経路に第２電極（上部電極）２３６が存在するため、その第２電極２３６に接続される第２電極配線層２２４からの放熱を抑制することは、赤外線吸収体から焦電体２３２への伝熱効率を高めることに寄与する。よって、第２電極配線層２２４の熱伝達率を第２電極２３６よりも低くするだけでも、赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。
【００５５】
特に、後述する通り、赤外線吸収体から焦電体２３２への伝熱効率を高めるために、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスを第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスよりも大きくする場合には、第２電極配線層２２４の熱伝達率を第２電極２３６よりも低くするだけでも、効果的に赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。ただし、加えて第１電極配線層２２２の熱伝達率を第１電極２３４よりも低くすることで、焦電体２３２の熱が第１電極２３４及び第１電極配線層２２２を介して放熱されることがさらに低減されるので、赤外線検出素子２２０は熱分離性がより向上する。
【００５６】
ここで、第１電極配線層２２２は、図１及び図２に示すように、第１プラグ２２６に接続される第１接続部２２２Ａと、第１接続部２２２Ａから引き出され、第１接続部２２２Ａよりも細幅の第１引き出し配線部２２２Ｂとを含むことができる。同様に、第２電極配線層２２４は、第２プラグ２２８に接続される第２接続部２２４Ａと、第２接続部２２４Ａから引き出され、第２接続部２２４Ａよりも細幅の第２引き出し配線部２２４Ｂとを含むことができる。
【００５７】
そして、本実施形態では、図２に示すように、第２引き出し配線部２２４Ｂの幅Ｗ２２は、第２コンタクトホール２５４の横断面の最大長さＷ２１よりも狭くしている。第２コンタクトホール２５４の横断面の最大長さＷ２１とは、コンタクトホールの外形が矩形であれば対角線長さであり、円形であれば直径である。本実施形態では、特許文献２とは異なり、第２コンタクトホール２５４内に赤外線吸収膜を配置する必要は無いので、第２コンタクトホール２５４の大きさを設計上で最小値に設定できる。第２引き出し配線部２２４Ｂの幅Ｗ２２は第２コンタクトホール２５４の横断面での最大長さＷ２１よりも狭いので、断面積に比例させて熱伝達特性を悪化させることができる。これによっても赤外線検出素子２２０の熱分離性を向上させることができる。
【００５８】
上記構成に追加して、図２に示すように、第１引き出し配線部２２２Ｂの幅Ｗ１２は、第１コンタクトホール２５２の横断面の最大長さＷ１１よりも狭くすることができる。こうすると、第１引き出し配線部２２２Ｂの熱伝達特性も悪化するので、赤外線検出素子２２０の熱分離性をさらに向上させることができる。
【００５９】
第１，第２引き出し配線部２２２Ｂ，２２４Ｂの幅Ｗ１２，Ｗ２２を狭くする他の技術的意義は、赤外線吸収膜での吸収効率を向上させる点にあるが、この点については後述する。
【００６０】
３．焦電型赤外線検出器の概要
図３は、図１２に示す焦電型赤外線検出器２００の全体を示す断面図である。また、図４は、製造工程途中の焦電型赤外線検出器２００の部分断面図である。図４では、図３の空洞部１０２が犠牲層１５０により埋め込まれている。この犠牲層１５０は、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程前から形成工程後まで存在しており、焦電型赤外線検出素子２２０の形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
【００６１】
図３に示すように、基部１００は、基板例えばシリコン基板１１０と、シリコン基板１１０上の絶縁膜（例えばＳｉＯ２）にて形成されるスペーサー層１２０とを含んでいる。ポスト（支持部）１０４は、スペーサー層１２０をエッチングすることで形成され、例えばＳｉＯ２にて形成されている。ポスト（支持部）１０４には、第１，第２電極配線層２２２，２２４の一方に接続されるプラグ１０６を配置することができる。このプラグ１０６は、シリコン基板１１０上に設けられる行選択回路（行ドライバー）か、または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に接続される。空洞部１０２は、スペーサー層１２０をエッチングすることで、ポスト１０４と同時に形成される。図２に示す開口部１０２Ａは、支持部材２１０をパターンエッチングすることで形成される。
【００６２】
支持部材２１０の第１面２１１Ａ上に搭載される赤外線検出素子２２０は、キャパシター２３０を含んでいる。キャパシター２３０は、焦電体２３２と、焦電体２３２の下面に接続される第１電極（下部電極）２３４と、焦電体２３２の上面に接続される第２電極（上部電極）２３６とを含んでいる。第１電極２３４は、支持部材２１０の第１層部材（例えばＳｉＯ２支持層）２１２（図４参照）との密着性を高める密着層２３４Ｄを含むことができる。
【００６３】
キャパシター２３０は、キャパシター２３０の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２３０に侵入することを抑制する還元ガスバリア層２４０に覆われている。キャパシター２３０の焦電体（例えばＰＺＴ等）２３２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。
【００６４】
還元ガスバリア層２４０は、図４に示すように、第１バリア層２４２と第２バリア層２４４とを含む。第１バリア層２４２は、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水素バリア層２４４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２４２によりキャパシター２３０は還元ガスから隔離される。
【００６５】
ここで、還元ガスバリア層２４０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２４２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２４４よりも厚く、薄くても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２４４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２４２，２４４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２４２は第２バリア層２４４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、キャパシター２３０からの熱の散逸を防止できる。
【００６６】
還元ガスバリア層２４０上には層間絶縁膜２５０が形成されている。一般に、層間絶縁膜２５０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２３０の周囲に設けた還元ガスバリア層２４０は、この層間絶縁膜２５０の形成中に発生する還元ガスからキャパシター２３０を保護するものである。
【００６７】
層間絶縁膜２５０上に、図１及び図２にも示した第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４とが配置される。層間絶縁膜２５０には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール２５２と第２コンタクトホール２５４が形成される。その際、還元ガスバリア層２４０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２５２に埋め込まれた第１プラグ２２６により、第１電極（下部電極）２３４と第１電極配線層２２２とが導通される。同様に第２コンタクトホール２５４に埋め込まれた第２プラグ２２８により、第２電極（上部電極）２３６と第２電極配線層２２４とが導通される。
【００６８】
ここで、層間絶縁膜２５０が存在しないと、第１電極（下部電極）配線層２２２と第２電極（上部電極）配線層２２４をパターンエッチングする際に、その下層の還元ガスバリア層２４０の第２バリア層２４４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２５０は、還元ガスバリア層２４０のバリア性を担保する上で必要である。
【００６９】
ここで、層間絶縁膜２５０は水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜２５０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２５０の水素含有率は、第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆うパッシベーション膜２６０よりも低くされる。
【００７０】
なお、キャパシター２３０の天面の還元ガスバリア層２４０は、層間絶縁膜２５０の形成時にはコンタクトホールがなく閉じているので、層間絶縁膜２５０の形成中の還元ガスがキャパシター２３０に侵入することはない。しかし、還元ガスバリア層２４０にコンタクトホールが形成された後は、バリア性が劣化する。これを防止する一例として、例えば図４に示すように第１，第２プラグ２２６，２２８を複数層２２８Ａ，２２８Ｂ（図４では第２プラグ２２８のみ図示）とし、その第１層２２８Ａにバリアメタル層を採用している。第１層２２８Ａのバリアメタルにより還元ガスバリア性が担保される。第１層２２８Ａのバリアメタルは、チタンＴｉのように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライドＴｉＡｌＮを採用できる。なお、コンタクトホールからの還元ガスの侵入を絶つ方法として、図５に示すように、少なくとも第２プラグ２２８を包囲して還元性ガスバリア層２９０を増設しても良い。この還元性ガスバリア層２９０は、第２プラグ２２８のバリアメタル２２８Ａを併用しても良いし、バリアメタル２２８Ａを排除しても良い。なお、還元性ガスバリア層２９０は、第１プラグ２２６を被覆しても良い。
【００７１】
第１，第２電極配線層２２２，２２４を覆って、ＳｉＯ２またはＳｉＮのパッシベーション膜２６０が設けられている。少なくともキャパシター２３０の上方には、パッシベーション膜２６０上に赤外線吸収体（広義には光吸収部材）２７０が設けられている。パッシベーション膜２６０もＳｉＯ２またはＳｉＮにて形成されるが、赤外線吸収体２７０のパターンエッチングの必要上、下層のパッシベーション膜２６０とはエッチング選択比が大きい異種材料とすることが好ましい。この赤外線吸収体２７０に赤外線が図３の矢印方向から入射され、赤外線吸収体２７０は吸収した赤外線量に応じて発熱する。その熱が焦電体２３２に伝熱されることで、キャパシター２３０の自発分極量が熱によって変化し、自発分極による電荷を検出することで赤外線を検出できる。
【００７２】
パッシベーション膜２６０や赤外線吸収体２７０のＣＶＤ形成時に還元ガスが発生しても、キャパシター２３０は還元ガスバリア層２４０及び第１，第２プラグ２２６，２２８中のバリアメタルにより保護される。
【００７３】
この赤外線吸収体２７０を含む赤外線検出器２００の外表面を覆って、還元ガスバリア層２８０が設けられている。この還元ガスバリア層２８０は、赤外線吸収体２７０に入射する赤外線（波長帯域は８〜１４μｍ）の透過率を高くするために、例えば還元ガスバリア層２４０よりも薄肉に形成される必要がある。このために、原子の大きさレベルで膜厚が調整できる原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法が採用される。通常のＣＶＤ法では厚すぎて赤外線透過率が悪化してしまうからである。本実施形態では、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を１０〜５０ｎｍ、例えば２０ｎｍの厚さで成膜して形成される。上述の通り、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、微細化に対応して原子レベルで緻密な膜を形成することが可能となり、薄くても還元ガスバリア性を高めることができる。
【００７４】
また、基部１００側では、空洞部１０２を規定する壁部、つまり空洞部１０２を規定する底壁１１０Ａと側壁１０４Ａには、焦電型赤外線検出器２００を製造する過程で空洞部１０２に埋め込まれていた犠牲層１５０（図４参照）を等方性エッチングする時のエッチングストップ膜１３０が形成されている。同様に、支持部材２１０の下面（犠牲層１５０の上面）にもエッチングストップ膜１４０が形成されている。本実施形態では、エッチングストップ膜１３０，１４０と同一材料により還元ガスバリア膜２８０を形成している。つまり、エッチングストップ膜１３０，１４０も還元ガスバリア性を有することになる。このエッチングストップ膜１３０，１４０も、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３が原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により膜厚２０〜５０ｎｍで成膜されて形成される。
【００７５】
エッチングストップ膜１３０が還元ガスバリア性を有することで、犠牲層１５０をフッ酸により還元雰囲気で等方性エッチングしたとき、支持部材２１０を透過してキャパシター２３０に還元ガスが侵入することを抑制できる。また、基部１００を覆うエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有することで、基部１００内に配置される回路のトランジスタや配線が還元されて劣化することを抑制できる。
【００７６】
４．支持部材の構造
図３に示すように、下層から上層に向う第１方向Ｄ１に沿って、基部１００上に、支持部１０４、支持部材２１０及び焦電型赤外線検出素子２２０が積層されている。支持部材２１０は、第１面２１１Ａ側に密着層２３４Ｄを介して焦電型赤外線検出素子２２０を搭載し、第２面２１１Ｂ側は空洞部１０２に面している。なお、密着層２３４Ｄは、焦電型赤外線検出素子２２０の一部（最下層）である。
【００７７】
支持部材２１０は、図５に示すように、少なくとも密着層２３４Ｄと接する第１面側の第１層部材２１２を絶縁層例えばＳｉＯ２支持層としている。このＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、図３に示す第１方向Ｄ１とは逆方向を第２方向Ｄ２としたとき、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４より水素含有率が小さい。これはＣＶＤ膜成膜時にＯ２流量を通常の層間絶縁膜ＣＶＤ時よりも多くして水素や水分の膜中含有量を低減することにより得られる。こうして、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２は、水素含有率が他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４よりも低い低水分膜となる。
【００７８】
密着層２３４Ｄと接する支持部材２１０の最上層のＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２の含水量が少ないと、焦電体２３２の形成後に熱処理により高温に晒されても、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２自体から還元ガス（水素、水蒸気）が発生することを抑制できる。こうして、キャパシター２３０中の焦電体２３２に対して、そのキャパシター２３０の直下の下方（支持部材２１０側）から侵入する還元種を抑制することができ、焦電体２３２が酸素欠損することを抑制できる。
【００７９】
ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する他のＳｉＯ２層である例えばポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るが、キャパシター２３０から離れているので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも影響度は少ない。ただし、ポスト（支持部）１０４の水分も還元種となり得るので、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも第２方向Ｄ２に位置する支持部材２１０中に、還元ガスバリア性のある膜を形成しておくことが好ましい。この点も含め、支持部材２１０のより具体的構造について以下に説明する。
【００８０】
支持部材２１０は、図３に示す第２方向Ｄ２に沿って、図４に示すように、上述したＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２と、中間層（第２層部材）２１４と、他のＳｉＯ２層（第３層部材）２１６とを積層して形成することができる。
【００８１】
つまり、本実施形態では、単一材料では反りが生じてしまう支持部材２１０を、複数の異種材料を積層することで形成している。具体的には、第１，第３層部材２１２，２１６を酸化膜（ＳｉＯ２）とし、中間層である第２層部材２１４を窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）で形成することができる。
【００８２】
例えば第１層部材２１２及び第３層部材２１６に生ずる例えば圧縮残留応力と、第２層部材２１４に生ずる引張残留応力とを互いに相殺する方向に作用させる。これにより、支持部材２１０全体としての残留応力をさらに低減するか消滅させることができる。特に、第２層部材２１４の窒化膜が有する強い残留応力を、上下２層の酸化膜である第１，第３層部材２１２，２１６の逆向きの残留応力にて相殺するように作用させて、支持部材２１０に反りを生じさせる応力を低減できる。支持部材２１０を、密着層２３４Ｄと接する酸化膜（ＳｉＯ２）と、窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）との二層で形成しても、反りを抑制する効果がある。なお、支持部材２１０を、例えば特願２０１０−１０９０３５号に開示された方法により形成すれば反りの発生を防止できるので、支持部材２１０は必ずしも積層構造でなくてもよく、ＳｉＯ２層の単層にて形成しても良い。
【００８３】
ここで、第２層部材２１４を形成する窒化膜（例えばＳｉ３Ｎ４）は、還元ガスバリア性を有する。これにより、キャパシター２３０の焦電体２３２に支持部材２１０側から侵入する還元性阻害要因をブロックする機能を、支持部材２１０自体に持たせることができる。このため、第２層部材２１４よりも、図３の第２方向Ｄ２に位置する第３層部材２１６が、ＳｉＯ２支持層（第１層部材）２１２よりも含水量が多い他のＳｉＯ２層であっても、第３層部材２１６中の還元種（水素、水蒸気）が焦電体２３２に侵入することを、還元ガスバリア性を有する第２層部材２１４により抑制することができる。
【００８４】
５．キャパシターの構造
５．１．熱コンダクタンス
図６は、本実施形態の要部を説明するための概略断面図である。上述した通り、キャパシター２３０は、第１電極（下部電極）２３４と第２電極（上部電極）２３６との間に焦電体２３２を含む。このキャパシター２３０は、入射された赤外線の光量（温度）によって焦電体２３２の自発分極量が変化すること（焦電効果またはパイロ電子効果）を利用して赤外線を検出できる。本実施形態では、入射された赤外線が赤外線吸収体２７０にて吸収されて赤外線吸収体２７０が発熱し、赤外線吸収体２７０と焦電体２３２との間にある固体熱伝導路を介して、赤外線吸収体２７０の発熱が伝達される。
【００８５】
本実施形態のキャパシター２３０では、支持部材２１０と接する第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１を、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２よりも小さくしている。こうすると、キャパシター２３０は、赤外線に起因した熱が第２電極（上部電極）２３６を介して焦電体２３２に伝達されやすく、しかも、焦電体２３２の熱が第１電極（下部電極）２３４を介して支持部材２１０に逃げ難くなり、赤外線検出素子２２０の信号感度が向上する。しかも、第２電極２３６に電気的に接続される第２電極配線層２２４の熱伝導率も上述のように低いので、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性は向上する。
【００８６】
上述した特性を有するキャパシター２３０の構造を、図６を参照してさらに詳細に説明する。先ず、第１電極（下部電極）２３４の厚さＴ１は、第２電極（上部電極）２３６よりも厚い（Ｔ１＞Ｔ２）である。第１電極（下部電極）２３４の熱伝導率をλ１とすると、第１電極（下部電極）２３４の熱コンダクタンスＧ１は、Ｇ１＝λ１／Ｔ１となる。第２電極（上部電極）２３６の熱伝導率をλ２としたとき、第２電極（上部電極）２３６の熱コンダクタンスＧ２は、Ｇ２＝λ２／Ｔ２となる。
【００８７】
熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とするためには、例えば第１，第２電極２３４，２３６の材質を例えば共に白金ＰｔまたはイリジウムＩｒ等の同一の単一材料とすれば、λ１＝λ２となり、図６からＴ１＞Ｔ２であるのでＧ１＜Ｇ２の関係を満足できる。
【００８８】
そこで先ず、第１，第２電極２３４，２３６の各々を、それぞれ同一材料にて形成することについて考察する。キャパシター２３０は、焦電体２３２の結晶方向を揃えるために、焦電体２３２が形成される下層の第１電極２３４との界面の結晶格子レベルを整合させる必要がある。つまり、第１電極２３４は結晶のシード層としての機能を有するが、白金Ｐｔは自己配向性が強いので、第１電極２３４として好ましい。イリジウムＩｒもシード層材料として好適である。
【００８９】
また、第２電極（上部電極）２３６は、焦電体２３２の結晶性を崩さずに、第１電極２３４、焦電体２３２から第２電極２３６に至るまで結晶配向が連続的につながることが好ましい。そのため、第２電極２３６は第１電極２３４と同一材料にて形成することが好ましい。
【００９０】
このように、第２電極２３６を第１電極２３４と同一材料例えばＰｔまたはＩｒ等の金属にて形成すると、第２電極２３６の上面を反射面とすることができる。この場合、図６に示すように、赤外線吸収体２７０の頂面から第２電極２３６の頂面までの距離Ｌをλ／４（λは赤外線の検出波長）とすると良い。こうすると、赤外線吸収体２７０の頂面と第２電極２３６の頂面との間で、検出波長λの赤外線が多重反射されるので、検出波長λの赤外線を赤外線吸収体２７０にて効率よく吸収できる。
【００９１】
５．２．電極多層構造
次に、図６に示す本実施形態のキャパシター２３０の構造について説明する。図６に示すキャパシター２３０は、焦電体２３２、第１電極２３４及び第２電極２３６の結晶配向は、その優先配向方位が例えば（１１１）面方位で揃えられている。（１１１）面方位に優先配向されることで、他の面方位に（１１１）配向の配向率が例えば９０％以上に制御される。焦電係数を大きくするには（１１１）配向よりもむしろ（１００）配向などが好ましいが、印加電界方向に対して分極を制御しやくするために（１１１）配向としている。ただし、優先配向方位はこれに限定されない。
【００９２】
第１電極２３４は、支持部材２１０から順に、第１電極２３４を例えば（１１１）面に優先配向するように配向制御する配向制御層（例えばＩｒ）２３４Ａと、第１還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３４Ｂと、優先配向のシード層（例えばＰｔ）２３４Ｃとを含むことができる。
【００９３】
第２電極２３６は、焦電体２３２側から順に、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層（例えばＰｔ）２３６Ａと、第２還元ガスバリア層（例えばＩｒＯｘ）２３６Ｂと、第２電極２３６に接続される第２プラグ２２８との接合面を低抵抗化する低抵抗化層（例えばＩｒ）２３６Ｃとを含むことができる。
【００９４】
本実施形態にてキャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６を多層構造とした理由は、熱容量の小さい赤外線検出素子２２０でありながら、能力を低めずに低ダメージで加工して界面での結晶格子レベルを整合させ、しかも、キャパシター２３０の周囲が製造時または使用時に還元雰囲気となっても焦電体（酸化物）２３２を還元ガスから隔離することにある。
【００９５】
焦電体２３２は例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３の総称：チタン酸ジルコン酸鉛）またはＰＺＴＮ（ＰＺＴにＮｂを添加したものの総称）等を例えば（１１１）方位で優先配向させて結晶成長させている。ＰＺＴＮを用いると、薄膜になっても還元されにくく酸化欠損を抑制できる点で好ましい。焦電体２３２を配向結晶化させるために、焦電体２３２の下層の第１電極２３４の形成段階から配向結晶化させている。
【００９６】
このために、下部電極２３４には配向制御層として機能するＩｒ層２３４Ａがスパッタ法で形成される。なお、図６に示すように、配向制御層２３４Ａの下に密着層２３４Ｄとしてたとえばチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）層または窒化チタン（ＴｉＮ）層を形成すると良い。支持部材２１０の最上層であるＳｉＯ２支持層（第１層部材９２１２のＳｉＯ２との密着性を確保できるからである。この種の密着層２３４Ｄとしてチタン（Ｔｉ）も適用可能であるが、チタン（Ｔｉ）のように拡散性の高いものは好ましくなく、拡散性が少なくかつ還元ガスバリア性の高いチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の方が好ましい。
【００９７】
また、密着層２３４Ｄの下層に位置する支持部材２１０の第１層部材２１２をＳｉＯ２で形成するとき、該ＳｉＯ２層の前記第１電極と接する密着層側の表面ラフネスＲａは３０ｎｍ未満とすることが好ましい。こうすると、支持部材２１０がキャパシター２３０を搭載する表面の平坦性を確保できるからである。もし、配向制御層２３４Ａが形成される面が粗面であれば、結晶成長中に粗面の凹凸が反映されてしまうから好ましくない。
【００９８】
この密着層２３４Ｄは、還元ガスバリア性を有することができる。チタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）は、還元ガスバリア性を有する。よって、支持部材のＳｉＯ２支持層から還元性ガスが漏れたとしても、還元ガスバリア性の密着層２３４Ｄによって還元性ガスがキャパシター２３０に侵入することを阻止できる。
【００９９】
密着層２３４Ｄの熱伝導率は第１電極２３４を形成する金属材料の熱伝導率よりも小さくすることができる。こうすると、キャパシター２３０の熱が密着層２３４Ｄを介して支持部材２１０側に逃げにくくなり、焦電体２３２での温度変化に基づく信号精度を高めることができる。上述の通り、ＳｉＯ２支持層２１２との密着性が良好な密着性２３４Ｄはチタン（Ｔｉ）系とすることができ、チタン（Ｔｉ）の熱伝導率は２１．９（Ｗ／ｍＫ）と、第１電極２３４に好適な金属例えば白金（Ｐｔ）の熱伝導率７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）やイリジウム（Ｉｒ）の熱伝達率１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも格段に小さく、チタンの窒化物であるチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）または窒化チタン（ＴｉＮ）の熱伝導率は、窒素／チタンの混合率に応じてさらに低くなる。
【０１００】
密着層２３４Ｄの水分触媒活性度は、第１電極２３４の他の材料の水分触媒活性度よりも低いことが好ましい。密着層２３４Ｄが、水分と反応して水素を発生させる水分触媒活性度が低ければ、下層の層間絶縁膜中や表面のＯＨ基や吸着水との反応によって還元ガスが発生することを抑制できる。
【０１０１】
第１電極２３４中にて還元ガスバリア層として機能するＩｒＯｘ層２３４Ｂは、キャパシター２３０の下方からの還元性の阻害因子から焦電体２３２を隔離するために、還元ガスバリア性を呈する支持部材２１０の第２層部材（例えばＳｉ３Ｎ４）及び支持部材２１０のエッチングストップ膜（例えばＡｌ２Ｏ３）１４０と共に用いられる。例えば焦電体（セラミック）２３２の焼成時や他のアニール工程での基部１００からの脱ガスや、犠牲層１５０の等方性エッチング工程に用いる還元ガスが、還元性阻害因子となる。
【０１０２】
なお、焦電体２３２の焼成工程中など、高温処理時にはキャパシター２３０内部で蒸発気体が生成されることがあるが、その蒸発気体の逃げ道が、支持部材２１０の第１層部材２１２にて確保される。つまり、キャパシター２３０内部で発生する蒸発気体を逃がすには、第１層部材２１２にはガスバリア性を備えず、第２層部材２１４にガスバリア性を備える方が良い。
【０１０３】
また、ＩｒＯｘ層２３４Ｂは、それ自体の結晶性は少ないが、Ｉｒ層２３４Ａとは金属−金属酸化物の関係となって相性が良いので、Ｉｒ層２３４Ａと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０４】
第１電極２３４中にてシード層として機能するＰｔ層２３４Ｃが、焦電体２３２の優先配向のシード層となり、（１１１）配向される。本実施形態では、Ｐｔ層２３４Ｃは二層構造となっている。第１層目のＰｔ層で（１１１）配向の基礎をつくり、第２層目のＰｔ層で表面にマイクロラフネスを形成して、焦電体２３２の優先配向のシード層として機能させる。焦電体２３２は、シード層２３４Ｃにならつて（１１１）配向される。
【０１０５】
第２電極２３６では、スパッタ法で成膜されるとは物理的に界面が荒れ、トラップサイトが生じて特性が劣化する虞があるので、第１電極２３４、焦電体２３２、第２電極２３６の結晶配向が連続的につながるように、結晶レベル格子整合の再構築を行なっている。
【０１０６】
第２電極２３６中のＰｔ層２３６Ａはスパッタ法で形成されるが、スパッタ直後で界面の結晶方向は不連続となる。そこで、その後にアニール処理してＰｔ層２３６Ａを再結晶化させている。つまり、Ｐｔ層２３６Ａは、焦電体２３２と結晶配向が整合する配向整合層として機能する。
【０１０７】
第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂは、キャパシター２３０の上方からの還元性劣化因子のバリアとして機能する。また、第２電極２３６中のＩｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂの抵抗値が大きいので、第２プラグ２２８との間の抵抗値を低抵抗化させるために用いられる。Ｉｒ層２３６Ｃは、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと金属酸化物−金属の関係で相性がよく、ＩｒＯｘ層２３６Ｂと同一の優先配向方位を持つことができる。
【０１０８】
このように、本実施形態では、第１，第２電極２３４，２３６は、焦電体２３２側から順に、Ｐｔ、ＩｒＯｘ、Ｉｒと多層に配置され、焦電体２３２を中心として、形成材料が対称配置されている。
【０１０９】
ただし、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、焦電体２３２を中心として非対称となっている。先ず、第１電極２３４のトータル厚さＴ１と、第２電極２３６のトータル厚さＴ２とは、上述したよりも関係（Ｔ１＞Ｔ２）を満足している。ここで、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱伝導率をλ１、λ２、λ３とし、各厚さをＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３とする。第２電極のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱伝導率は第１電極２３４と同じくλ１、λ２、λ３となり、その各厚さをＴ２１、Ｔ２２、Ｔ２３とする。
【０１１０】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの各熱コンダクタンスをＧ１１、Ｇ１２、Ｇ１３とすると、Ｇ１１＝λ１／Ｔ１１、Ｇ１２＝λ２／Ｔ１２、Ｇ１３＝λ３／Ｃ１３となる。第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの各熱コンダクタンスをＧ２１、Ｇ２２、Ｇ２３とすると、Ｇ２１＝λ１／Ｔ２１、Ｇ２２＝λ２／Ｔ２２、Ｇ１３＝λ３／Ｔ２３となる。
【０１１１】
第１電極２３４のトータル熱コンダクタンスＧ１は、１／Ｇ１＝（１／Ｇ１１）＋（１／Ｇ１２）＋（１／Ｇ１３）で表わされるので、
Ｇ１＝（Ｇ１１×Ｇ１２×Ｇ１３）／（Ｇ１１＋Ｇ１２＋Ｇ１３）…（１）
同様に、第２電極２３６のトータル熱コンダクタンスＧ２は、１／Ｇ２＝（１／Ｇ２１）＋（１／Ｇ２２）＋（１／Ｇ２３）で表わされるので、
Ｇ２＝（Ｇ２１×Ｇ２２×Ｇ２３）／（Ｇ２１＋Ｇ２２＋Ｇ２３）…（２）
となる。
【０１１２】
次に、第１，第２電極２３４，２３６を形成する多層構造の各層の厚さは、Ｔ１１＋Ｔ１２＋Ｔ１３＝Ｔ１＞Ｔ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２＋Ｔ２３を満たす条件下でほぼ次の通りの関係である。
【０１１３】
Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃ Ｔ１１：Ｔ２１＝１：０．７
ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂ Ｔ１２：Ｔ２２＝０．３：１
Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａ Ｔ１３：Ｔ２３＝３：１
このような膜厚関係とした理由は以下の通りである。まず、Ｉｒ層２３４Ａ，２３６Ｃについて言えば、第１電極２３４中のＩｒ層２３４Ａは配向制御層として機能するから、配向性を有するには所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６ＣのＩｒ層の目的は低抵抗化にあり、薄くするほど低抵抗化を実現できる。
【０１１４】
次に、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ，２３６Ｂについて言えば、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、還元性ガスバリア層２４０、エッチングストップ膜兼還元性ガスバリア層１４０，２８０）を併用しており、第１電極２３４のＩｒＯｘ層２３４Ｂは薄くしているが、第２電極２３６のＩｒＯｘ層２３６Ｂは第２プラグ２２８でのバリア性が低いことに備えて厚くしている。
【０１１５】
最後に、Ｐｔ層２３４Ｃ，２３６Ａに関して言えば、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃは焦電体２３２の優先配向を決定付けるシード層として機能するから所定の膜厚が必要であるのに対して、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａの目的は焦電体２３２の配向と整合する配向整合層として機能するので、第１電極２３４中のＰｔ層２３４Ｃよりも薄く形成しても良い。
【０１１６】
また、第１電極２３４のＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ、Ｐｔ層２３４Ｃの肉厚比は、例えばＴ１１：Ｔ１２：Ｔ１３＝１０：３：１５とし、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃ、ＩｒＯｘ層２３６Ｂ、Ｐｔ層２３６Ａの肉厚比は、例えばＴ２１：Ｔ２２：Ｔ２３＝７：１０：５とした。
【０１１７】
ここで、Ｐｔの熱伝達率λ３＝７１．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、Ｉｒの熱伝達率λ１は、λ１＝１４７（Ｗ／ｍ・Ｋ）とＰｔの熱伝達率λ３のほぼ２倍である。ＩｒＯｘの熱伝導率λ２は熱度や酸素／金属比（Ｏ／Ｍ）によって変化するが、Ｉｒの熱伝達率λ１を超えることはない。上述した膜厚の関係と熱伝達率の関係を式（１）（２）に代入してＧ１，Ｇ２の大小関係を求めると、Ｇ１＜Ｇ２が成立することが分かる。このように、本実施形態のように第１，第２電極２３４，２３６を多層構造にしても、熱伝達率と膜厚の関係からＧ１＜Ｇ２が満足される。
【０１１８】
また、上述した通り、第１電極２３４が支持部材２１０との接合面に密着層２３４Ｄを有する場合には、第１電極２３４の熱コンダクタンスＣ１はより小さくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足し易くなる。
【０１１９】
なお、キャパシター２３０のエッチングマスクはエッチングの進行に従い劣化するので、多層構造とするほどキャパシター２３０の側壁は、図６に示すように上側ほど狭く下側ほど広いテーパ形状となる。しかし、水平面に対するテーパ角は８０度程なので、キャパシター２３０の全高がナノメートルオーダーであることを考慮すれば、第２電極２３６に対する第１電極２３４の面積拡大は小さい。よって、第１，第２電極２３４，２３６の熱コンダクタンスの関係から、第１電極２３４での熱伝達量を第２電極２３６での熱伝達量よりも小さくできる。
【０１２０】
５．３．キャパシター構造の変形例
以上の通り、キャパシター２３０の第１，第２電極２３４，２３６の各々について、単層構造及び多層構造を説明したが、キャパシター２３０の機能を維持しながら、熱コンダクタンスの関係をＧ１＜Ｇ２とする他の種々の組み合わせが考えられる。
【０１２１】
先ず、第２電極２３６のＩｒ層２３６Ｃを削除することができる。この場合、第２プラグ２２８の材料に例えばＩｒを用いれば、同様に低抵抗化の目的は達成されるからである。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２は図６の場合よりも大きくなるので、Ｇ１＜Ｇ２の関係を満足させ易くなる。また、この場合には、図６に示すＬ＝λ／４を規定する反射面は、第２電極２３６のＰｔ層２３６Ａに代わるが、同様に多重反射面を担保できる。
【０１２２】
次に、図６の第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂと同一厚さ以下とすることができる。上述の通り、キャパシター２３０の下方及び上方からの還元性阻害因子のバリア性は他のバリア膜（第２層部材２１４、還元性ガスバリア層２４０、エッチングストップ膜兼還元性ガスバリア層１４０，２８０）を併用しているからで、第２プラグ２２８での還元ガスバリア性が例えば図５のようにして高められれば、第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂの厚さを第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂより厚くする必要はない。こうすると、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２はより大きくなり、よりＧ１＜Ｇ２の関係を成立がし易くなる。
【０１２３】
次に、図６の第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することができる。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除しても、Ｉｒ層２３４ＡとＰｔ層２３４Ｃとの結晶の連続性は妨げられないので、結晶配向に関して何ら問題はない。ＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除することで、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対してバリア膜を持たないことになる。ただし、キャパシター２３０を支持する支持部材２１０にて第２層部材２１４が、支持部材２１０の下面にはエッチングストップ膜１４０が、それぞれ存在し、第２層部材２１４及びエッチングストップ膜１４０が還元ガスバリア性を有する膜で形成されれば、キャパシター２３０はその下方からの還元性阻害因子に対するバリア性を担保できる。
【０１２４】
ここで、第１電極２３４中のＩｒＯｘ層２３４Ｂを削除すると、第１電極２３４の熱コンダクタンスＧ１は大きくなる。よって、Ｇ１＜Ｇ２の関係を成立させるには、第２電極２３６の熱コンダクタンスＧ２も大きくする必要が生ずるかもしれない。その場合、例えば第２電極２３６中のＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除することが考えられる。ＩｒＯｘ層２３６Ｂを削除できれば、Ｉｒ層２３６Ｃもまた不要となる。Ｉｒ層２３６Ｃに代えてＰｔ層２３６Ａが低抵抗層として機能するからである。キャパシター２３０の上方からの還元性阻害因子についてのバリア性は、上述した還元性ガスバリア膜２４０や、図４に示すバリアメタル２２８Ａや、あるいは図５の還元性ガスバリア層２９０により担保できる。
【０１２５】
図６の第２電極２３４は上述した通りＰｔ層２３６Ａのみで形成したとき、第１電極２３４は、Ｐｔ層２３４Ｃの単層か、Ｉｒ層２３４Ａ及びＰｔ層２３４Ｃの二層か、あるいは図６の通りＩｒ層２３４Ａ、ＩｒＯｘ層２３４Ｂ及びＰｔ層２３４Ｃの三層とすることができる。これらの場合のいずれでも、例えば第１電極２３４のＰｔ層２３４Ａの厚さＴ１１を第２電極２３６のＰｔ層２３６Ｃの厚さＴ２１よりも厚くすれば（Ｔ１１＞Ｔ２１）、Ｇ１＜Ｇ２の関係を容易に成立させることができる。
【０１２６】
以上の通り、本実施形態では、第１，第２プラグ２２６，２２８と接続される部分の第１，第２電極２３４，２３６を形成する材料（単層であればその単層電極材料であり、複数層であれば最上層の電極材料）として、プラチナ（Ｐｔ）またはイリジウム（Ｉｒ）を採用している。いずれの場合であって、第１，第２電極配線層２２２，２２４として例えば窒化チタン（ＴｉＮ）またはチタン・アルミ・ナイトライド（ＴｉＡｌＮ）を用いることで、第１，第２電極配線層２２２，２２４の熱伝導率を第１，第２電極２３４，２３６の熱伝導率の低くでき、焦電型赤外線検出器２００の熱分離特性を改善できる。
【０１２７】
６．電極面での反射による赤外線吸収効率の向上
図７は、図３の赤外線吸収膜２７０の配置領域を拡大した変形例の断面図である。図７を用いて、図３及び図７の各実施形態において、電極面での反射による赤外線吸収効率の向上について説明する。
【０１２８】
図７の矢印方向から入射された赤外線の一部は赤外線吸収膜２７０にて吸収されて熱に変換され、他の一部は透過する。この際、図３及び図７の各実施形態において、透過赤外線は第２電極（上部電極）２３６の面上にて反射されて赤外線吸収膜２７０の中心側にモ戻される（図７のＲ１）。こうして、透過赤外線は反射により再度、赤外線吸収膜２７０にて吸収される機会が付与されるので、赤外線吸収効率は高まる。
【０１２９】
ここで、赤外線の反射は、第２電極（上部）電極２３６上ばかりでなく、第２電極配線層２２４上でも生ずる（図７のＲ１’）。しかし、第２電極（上部）電極２３６上で反射された赤外線と、第２電極配線層２２４上で反射された赤外線とは、赤外線吸収膜２７０の層内での吸収極大となる高さポイントが異なる。そのため、赤外線吸収効率は低下する。第２電極配線層２２４が存在しなければ、第２電極（上部）電極２３６上で反射された赤外線の吸収極大となる高さポイントは一定となるが、第２電極配線層２２４必要である。
【０１３０】
そこで、上述した通り第２電極配線層２２４の幅Ｗ２２を狭くすることで、赤外線吸収効率の低下を抑制することができる。
【０１３１】
図７の実施形態では、第１電極（下部電極）３６４が拡大された第２領域２３３Ｂと対向する位置にも、赤外線吸収膜２７０が配置されている。こうすると、赤外線吸収膜２７０の体積が増大するので吸収される熱量が多くなるばかりか、第１電極（下部電極）２３４上でも赤外線を反射することができるので（図７のＲ２）、赤外線吸収膜２７０での吸収熱量はより増大される。
【０１３２】
なお、第１電極（下部電極）２３４上での赤外線の反射と同時に、第１電極配線層２２２（図７では省略）でも反射され、第２電極と同様な問題が生ずるが、上述した通り第１
電極配線層２２２の幅Ｗ１２を狭くすることで、赤外線吸収効率の低下を抑制することができる。
【０１３３】
７．電子機器
図８に本実施形態の焦電型検出器または焦電型検出装置を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光学系４００、センサーデバイス（焦電型検出装置）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。なお本実施形態の電子機器は図８の構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略したり、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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型検出器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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
処理部４３０は、電子機器の全体の制御を行ったり、電子機器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、ユーザが電子機器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。
【０１３８】
このように、１セル分の焦電型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。
【０１３９】
もちろん、１セル分または複数セルの焦電型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。
【０１４０】
図９（Ａ）に図８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。このセンサーデバイスを用いることで、例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などを実現できる。
【０１４１】
センサーアレイ５００には、例えば図２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９（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。
【０１４２】
図９（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９（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。 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９（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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
本発明は、種々の焦電型検出器（例えば、熱伝対型素子（サーモパイル）、焦電型素子、ボロメーター等）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、焦電型検出器または焦電型検出装置、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。
【符号の説明】
【０１４８】
１００ 基部（固定部）、１０２ 空洞部、１０４ 支持部（ポスト）、１３０，１４０ 還元ガスバリア層（エッチングストップ膜）、２００ 焦電型検出器、２１０ 支持部材、２１１Ａ 第１面、２１１Ｂ 第２面、２１２ 第１層部材、２１４ 第２層部材、２１６ 第３層部材、２２０ 赤外線検出素子（焦電型検出素子）、２２２，２２４ 第１，第２電極配線層、２２２Ａ，２２４Ａ 第１，第２接続部、２２２Ｂ，２２４Ｂ 第１，第２引き出し配線部、２２６，２２８ 第１，第２プラグ、２２８Ａ バリアメタル、２３０ キャパシター、２３２ 焦電体、２３４ 第１電極、２３４Ａ 配向制御層、２３４Ｂ 第１還元ガスバリア層、２３４Ｃ シード層、２３４Ｄ 密着層、２３６ 第２電極、２３６Ａ 配向整合層、２３６Ｂ 第２還元ガスバリア層、２３６Ｃ 低抵抗化層、２４０ 還元ガスバリア層、２５０ 層間絶縁膜、２６０ パッシベーション膜、２７０ 光吸収部材（赤外線吸収体）、２８０ 還元ガスバリア層（エッチングストップ膜）、２９０ 還元ガスバリア層、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電型検出素子と、
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面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記焦電型検出素子は、
前記支持部材に搭載される第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とを含み、前記第１電極が、前記焦電材料が積層形成される第１領域と、前記第１領域より延在形成された第２領域とを含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、
前記キャパシターの表面を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第１電極の前記第２領域に通ずる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグと、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第２電極に通ずる第２コンタクトホールと、
前記第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグと、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第１プラグに接続される第１電極配線層と、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第２プラグに接続される第２電極配線層と、
を含み、
前記第２電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第２プラグと接続される部分の前記第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第１プラグと接続される部分の前記第１電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１電極配線層及び前記第２電極配線層の少なくとも一方は、窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドにて形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第２電極の熱コンダクタンスが前記第１電極の熱コンダクタンスよりも大きいことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記焦電型検出素子は、光入射方向にて前記第２電極及び前記第２配線層よりも上流側となる領域に形成された光吸収部材をさらに含むことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項６】
請求項５において、
前記光吸収部材は、前記光入射方向から見た平面視で前記第２電極の全面を覆って形成され、
前記第２電極は、前記焦電材料が前記第１電極と接する面と対向する面の全面を覆って形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記光吸収部材は、平面視で、前記第１電極の前記第１領域と、前記第１電極の前記第２領域の少なくとも一部と、それぞれ重なる位置に形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記第１電極配線層は、前記第１プラグに接続される第１接続部と、前記第１接続部から引き出され、前記第１接続部よりも細幅の第１引き出し配線部と、を含み、
前記第２電極配線層は、前記第２プラグに接続される第２接続部と、前記第２接続部から引き出され、前記第２接続部よりも細幅の第２引き出し配線部と、を含み、
前記第２引き出し配線部の幅は、前記第２コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１引き出し配線部の幅は、前記第１コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記層間絶縁膜と前記キャパシターとの間に、還元ガスバリア膜をさらに有することを特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の焦電型検出器を二軸方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の焦電型検出器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の焦電型検出装置を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
焦電型検出素子と、
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面が空洞部に臨んで配置され、前記第１面に前記焦電型検出素子を搭載した支持部材と、
前記支持部材の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記焦電型検出素子は、
前記支持部材に搭載される第１電極と、第２電極と、前記第１，第２電極間に配置された焦電材料とを含み、前記第１電極が、前記焦電材料が積層形成される第１領域と、前記第１領域より延在形成された第２領域とを含み、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターと、
前記キャパシターの表面を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第１電極の前記第２領域に通ずる第１コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホールに埋め込まれた第１プラグと、
前記層間絶縁膜に形成され、前記第２電極に通ずる第２コンタクトホールと、
前記第２コンタクトホールに埋め込まれた第２プラグと、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第１プラグに接続される第１電極配線層と、
前記層間絶縁層及び前記支持部材の上に形成され、前記第２プラグに接続される第２電極配線層と、
を含み、
前記第２電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第２プラグと接続される部分の前記第２電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１電極配線層を形成する材料の熱伝導率は、前記第１プラグと接続される部分の前記第１電極を形成する材料の熱伝導率よりも低いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１電極配線層及び前記第２電極配線層の少なくとも一方は、窒化チタンまたはチタン・アルミ・ナイトライドにて形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記第２電極の熱コンダクタンスが前記第１電極の熱コンダクタンスよりも大きいことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記焦電型検出素子は、光入射方向にて前記第２電極及び前記第２配線層よりも上流側となる領域に形成された光吸収部材をさらに含むことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項６】
請求項５において、
前記光吸収部材は、前記光入射方向から見た平面視で前記第２電極の全面を覆って形成され、
前記第２電極は、前記焦電材料が前記第１電極と接する面と対向する面の全面を覆って形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項７】
請求項５または６において、
前記光吸収部材は、平面視で、前記第１電極の前記第１領域と、前記第１電極の前記第２領域の少なくとも一部と、それぞれ重なる位置に形成されていることを特徴とする焦電型検出器。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、
前記第１電極配線層は、前記第１プラグに接続される第１接続部と、前記第１接続部から引き出され、前記第１接続部よりも細幅の第１引き出し配線部と、を含み、
前記第２電極配線層は、前記第２プラグに接続される第２接続部と、前記第２接続部から引き出され、前記第２接続部よりも細幅の第２引き出し配線部と、を含み、
前記第２引き出し配線部の幅は、前記第２コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１引き出し配線部の幅は、前記第１コンタクトホールの横断面の最大長さよりも狭いことを特徴とする焦電型検出器。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記層間絶縁膜と前記キャパシターとの間に、還元ガスバリア膜をさらに有することを特徴とする焦電型赤外線検出器。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の焦電型検出器を二軸方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の焦電型検出器を有することを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１１に記載の焦電型検出装置を有することを特徴とする電子機器。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８０３５（Ｐ２０１２−８０３５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４８９７（Ｐ２０１０−１４４８９７）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【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２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【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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