熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法
【課題】 熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させること。
【解決手段】 熱型光検出器の一実施形態は、基板ＢＳと、光吸収膜４を含む熱型光検出素子５と、熱型光検出素子５を支持すると共に、基板ＢＳに支持されている支持部材５０と、基板ＢＳおよび支持部材５０の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ）と、を含み、少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ）の突出全長Ｌ０は、基板ＢＳと支持部材５０との間の最大距離Ｌ１よりも小さく設定されている。
【解決手段】 熱型光検出器の一実施形態は、基板ＢＳと、光吸収膜４を含む熱型光検出素子５と、熱型光検出素子５を支持すると共に、基板ＢＳに支持されている支持部材５０と、基板ＢＳおよび支持部材５０の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ）と、を含み、少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ）の突出全長Ｌ０は、基板ＢＳと支持部材５０との間の最大距離Ｌ１よりも小さく設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型光検出器としては、熱電対型素子（サーモパイル）、焦電型素子あるいはボロメーター等がある。熱電対型素子（サーモパイル）は、光吸収に伴う光吸収膜の温度上昇を、熱電対によって直接的に検出する。
【０００３】
焦電型素子は、光吸収に伴う光吸収膜の温度上昇を、強誘電体の焦電効果（パイロ電子効果）を利用して検出する。例えば、強誘電体(ＰＺＴ:チタン酸ジルコン酸鉛)やタンタル酸リチウム等の誘電率の大きな結晶体は、加熱したり冷却したりすると電気分極量の変化を生じる。すなわち、温度変化があると自発分極量に変化が生じて表面電荷量に変化が生じ、温度変化がないと表面電荷は中和する。分極状態が変化するのに伴い、強誘電体結晶の両端に接続される各電極間に表面電荷量の変化により生じた焦電流が流れる。焦電流（または分極量変化に伴う誘電率、分極量）を検出することによって、照射された光（赤外線等）の光量を検出することができる。
【０００４】
また、ボロメーターは、光吸収に伴う温度上昇を、例えば感熱抵抗素子の抵抗値の変化として検出する。
【０００５】
熱型光検出素子は冷却装置をもたない構造であるのが通常である。よって、素子を気密パッケージに収容する等して、素子を減圧環境下に置き、さらに基板や周辺膜と熱分離して、受光した光（赤外線等）によって生じる熱が周囲へ極力拡散しない構造とする必要がある。熱の基板への散逸を防いで熱型光検出素子の検出特性の低下を抑制するためには、例えば、基板と熱型光検出素子との間に、熱分離用の空洞部を設ける構造を採用することが有効である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１には、熱分離用の空洞部を有する熱型赤外線アレイセンサーが示され、特許文献２には、熱分離用の空洞部を有する焦電型赤外線検出素子が示されている。
【０００６】
また、熱型光検出素子の一つである赤外線検出素子は、小規模素子分野では、例えば人感センサーに応用され、大規模アレイ分野では、例えば赤外線カメラ装置に応用されている。かつては軍事技術として開発されたが、近年は民生品へ応用が進みはじめており、今後赤外線検出による様々な応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２０５９４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱型光検出素子では、上述のとおり、受光した光（赤外線を含む）によって生じる熱の、周囲へ拡散を極力低減することが重要である。つまり、熱型光検出素子が搭載される支持部材は、空洞部を介して基板から浮いた状態で保持されるのが好ましい。また、検出素子の熱感応性を向上させるために熱容量を小さくするのが好ましい。また、基板側への熱伝達を抑制するために支持部自体はある程度以上の熱抵抗を有するのが好ましい。
【０００９】
このためには、例えば、素子が搭載される搭載部と、その搭載部を支持する細いく（かつ、ある程度の長さをもつ）アームとを有する支持部材（例えば、膜状の部材：メンブレン）を使用し、その支持部材を、上述の細いアームによって基板から浮上した状態に保持し、基板への熱拡散を抑制しつつ支持部材（メンブレン）を安定に支えるという立体構造を採用することが考えられる。
【００１０】
支持部材のアームは、熱拡散を抑制するために、平面視で、細く形成するのが好ましいが、その一方、搭載部に搭載される素子を安定に支えるだけの機械強度（剛性等）を持つことも要求される。支持部材の機械強度は、例えば、立体構造を製造する過程における不良品発生頻度（歩留まり）に影響を及ぼす。例えば、支持部材に、熱型光吸収素子の自重による撓み等が生じ、支持部材と基板との間の最小距離が、設計値よりも小さくなった状態であると、例えば、熱熱分離用の空洞の形成のためにウエットエッチングを使用した場合には、スティッキング（基板と支持部材との貼り付き（固着））が生じ易くなる。スティッキングは、例えば、ウエットエッチング後の乾燥工程において、液体の表面張力によって生じる。
【００１１】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、熱型光検出素子における熱の散逸による素子特性の低下の抑制と、製造時における、支持部材の必要な機械的強度の確保とを両立することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明の熱型光検出器の一態様では、基板と、光吸収膜を含む熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、を含み、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている。
【００１３】
この構造によれば、製造工程においては、補助支柱（補助支持部）を利用して支持部材を安定的に支持することができる。例えば、補助支柱に連接して犠牲膜からなる犠牲層（犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱（あるいは犠牲スペーサー）ということもできる）を設け、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、立体構造（支持部材および支持部材上に形成される熱型光検出素子を含む立体構造）を支持する（支える）ことができる。これによって、実質的に、製造時における支持部材の機械的強度が向上したことになり、基板側への撓み等が抑制される。よって、例えば、ウエットエッチング工程の乾燥処理時等におけるスティッキングの発生を抑制することができる。
【００１４】
一方、問題となる製造工程が終了した後、必要がなくなった犠牲層（犠牲支柱）を除去することによって、支持部材と補助支柱との間には空隙が形成され、基板と支持部材とは熱的に分断されることになり、これによって熱の拡散が阻止される。例えば、支持部材と基板との間の最大距離と、補助支柱の突出全長と差に対応する空隙が形成され、これによって、支持部材と補助支柱が熱的に分離される。よって、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材を経由した熱の拡散の原因にはならない。したがって、熱型光検出素子における熱の散逸による素子特性の低下の抑制と、製造時における、支持部材の必要な機械的強度の確保とを両立することができる。
【００１５】
（２）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記支持部材は、前記熱型光検出素子を搭載する搭載部と、一端が前記搭載部に連結され、他端が前記基板に支持された少なくとも一本のアーム部と、を有し、前記少なくとも一本の補助支柱は、前記搭載部と前記基板との間、および前記少なくとも一本のアーム部と前記基板との間の、少なくとも一方に設けられている。
【００１６】
本態様では、支持部材は、搭載部と、搭載部と支持する少なくとも一本のアームと、を有する。補助支柱は、搭載部と基板（センサーの土台となる基部）との間に設けることができ、また、少なくとも一本のアームと基板との間に設けることができる。なお、基板上の別構造物（例えば、基板上に積層形成される各種の膜や層（絶縁膜や絶縁層、導体膜や導体層等））も、基板（広義の基板）の一部と考えることができる（検出素子を支持する土台となるため）。すなわち、補助支柱は、平面視で、搭載部と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができ、また、少なくとも一本のアームと重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができる。
【００１７】
（３）本発明の熱型光検出器の他の態様では、一本の補助支柱を、平面視で、前記支持部材の中心の位置に設ける。
【００１８】
補助支柱は、熱型光検出器の製造工程中の（少なくとも）一期間において、支持部材を安定的に支持して、支持部材（搭載部やアーム）の変位（撓み等）や変形（ねじれ等）を抑制する働きをすることが期待される。本態様では、補助支柱を、平面視で、支持部材の中心の位置に設ける（つまり、支持部材の中心と重なりを有するように、補助支柱を設ける）。支持部材の搭載部には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材の中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００１９】
支持部材が、例えば平面視で、中心点に対して点対称な図形（１８０°回転すると元の図に重なる図形）であるとすると（これに限定されるものではない）、その中心点は、その図形（つまり支持部材）の重心に一致することになる。よって、その中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で特に効果的である。
【００２０】
（４）本発明の熱型光検出器の他の態様では、一対の補助支柱の各々を、平面視で、前記支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置に設ける。
【００２１】
本態様では、一対の補助支柱の各々を、平面視で、支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設ける。これによって、支持部材は、補助支柱によってバランスよく支持され、変位や変形を効果的に抑制することができる。
【００２２】
（５）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱型光検出素子は、赤外線検出素子である。
【００２３】
本態様によれば、小型で、熱容量が小さく、かつ歩留まりがよい（つまり、製造工程において、スティッキング等による不良が生じにくい）赤外線検出器を実現することができる。
【００２４】
（６）本発明の熱型光検出装置の一態様では、上記いずれか記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されている。
【００２５】
これによって、複数の熱型光検出器（熱型光検出素子）が２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）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【００２６】
（７）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの熱型光検出器を含む。
【００２７】
上記いずれかの熱型光検出器は、熱容量が小さいために熱に対する感応性が高く、かつ製造時の歩留まりが高いことから、製造コストの低減も可能である。この熱型光検出器を有する電子機器も、同様の効果を享受することができる。例えば、１セル分または複数セルの熱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ができる。
【００２８】
（８）本発明の電子機器の一態様は、上記の熱型光検出装置を含む。
【００２９】
上記の熱型光検出装置は、熱容量が小さいために熱に対する感応性が高く、かつ製造時の歩留まりが高いことから、製造コストの低減も可能である。この熱型光検出装置を有する電子機器も、同様の効果を享受することができる。電子機器の好適な例としては、例えば、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あるいは監視カメラ等があげられる。
【００３０】
（９）本発明の熱型光検出器の製造方法の一態様は、基板と、熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板と前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている熱型光検出器の製造方法であって、前記補助支柱層とは異なる材料で構成される第１犠牲層を、前記基板と前記支持部材との間の空洞部となるべき空間を埋めるように、前記基板上に形成する工程と、前記少なくとも一本の補助支柱が第１補助支柱を含むとした場合に、前記第１補助支柱としての補助支柱層を形成する工程と、前記第１補助支柱層に連接し、前記補助支柱層および前記第１犠牲層の各々の構成材料とは異なる材料からなり、かつ、前記第１補助支柱層の突出長と前記第１犠牲層の膜厚に相当する突出長とを合計した合計突出長が、前記基板と前記支持部材との間の前記最大距離となるように、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成する工程と、前記第１補助支柱層と、前記第１補助支柱層に連接する前記第２犠牲層とで構成される積層構造の上に前記支持部材を形成する工程と、前記支持部材上に、前記熱型光検出素子を形成する工程と、前記第１犠牲層を除去する工程と、前記第２犠牲層を除去する工程と、を含む。
【００３１】
本態様では、基板と支持部材との間に空洞部を形成するために第１犠牲層を利用し、また、補助支柱と支持部材との間の空隙の形成のために第２犠牲層を利用する。例えば、支持部材の形成前に、空洞部が形成されるべき空間を埋める（換言すれば、充填する）ように第１犠牲層を形成しておく。
【００３２】
また、補助支柱に連接して第２犠牲層（第２犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱ということもできる）を形成しておく。第２犠牲層上に、支持部材を形成する材料層等を形成すれば、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、支持部材を支持することができ、これによって、実質的に、支持部材の機械的強度が向上したことになる。
【００３３】
支持部材が形成された後（例えば、熱型光検出素子の少なくとも一部が形成された後）に、第１犠牲層を選択的に除去し、これによって、空洞部を形成する。このとき、支持部材は、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、基板上に支持されていることから、変位や変形が抑制され、ウエットエッチングによって第１犠牲層を除去した場合であっても、スティッキング（液体の表面張力によって支持部材の一部と基板とが固着する現象）の発生が抑制される。
【００３４】
なお、第１犠牲層のエッチング除去の際、補助支柱や第２犠牲層は構成材料が異なることから、除去されずに残存する。また、基板や支持部材に関しても、例えば、その表面に、上述の第１犠牲層用エッチャントに対してエッチングストッパーとして働く膜等を形成しておけば、第１犠牲層のエッチングによる影響を受けない。
【００３５】
空洞部が形成された後に、必要がなくなった第２犠牲層（犠牲支柱）を、例えばエッチングによって除去することによって、支持部材と補助支柱との間に空隙を形成することができる。例えば、支持部材と基板との間の最大距離と、補助支柱の突出全長と差に対応する空隙が形成される。この空隙は、補助支柱と支持部材とを熱的に分離する熱分離用の空隙となる。熱型光検出器が例えば気密封止された減圧パッケージ内に収容される場合、空隙による断熱効果は高まる。支持部材と補助支柱は熱的に分離されているため、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材の熱容量に影響を与えない。
【００３６】
（１０）本発明の熱型光検出器の製造方法の他の態様では、前記補助支柱層を形成する工程は、前記第１犠牲層をパターニングして、前記第１補助支柱層を形成するための第１開口部を形成する工程と、前記第１開口部に、前記第１補助支柱層を構成する材料を埋め込む工程と、含み、かつ、前記第２犠牲層を形成する工程は、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成した後、前記第２犠牲層をパターニングする工程を含む。
【００３７】
本態様では、第１犠牲層に選択的に設けられた開口部に補助支柱層を埋め込むことによって補助支柱を形成する（つまり、第１犠牲層が除去された場合に、埋め込まれていた補助支柱層が補助支柱となる）。さらに、その補助支柱層上に第２犠牲層を形成し、その第２犠牲層をパターニングして、補助支柱に連接する第２犠牲層（具体的には、第２犠牲層の材料からなる犠牲支柱）を形成する。
【００３８】
この製造方法によれば、異なる材料からなる補助支柱および第２犠牲層（犠牲支柱）を、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して無理なく、形成することができる。
【００３９】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は、補助支柱を有する熱型光検出器の一例（ここでは、焦電型赤外線検出器とする）の構成を説明するための図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の概要を示す図
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明するための図
【図７】熱型光検出装置の他の例（基板上にトランジスター等の回路素子が形成された例）を示す図
【図８】熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図
【図９】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、補助支柱を有するボロメーターの例を示す図
【図１０】熱型光検出器や熱型光検出装置を含む電子機器の構成の一例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は、補助支柱を有する熱型光検出器の一例（ここでは、焦電型赤外線検出器とする）の構成を説明するための図である。図１（Ａ）は、熱型光検出器の要部の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１（Ｃ）〜図１（Ｅ）の各々は、補助支柱の構成例を示す図である。
【００４３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される熱型光検出器は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術（半導体製造技術）を使用して基板上に形成される立体構造を有する、焦電型赤外線検出器（焦電型赤外線センサー）である。
【００４４】
（焦電型光検出器の構造例）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、基板ＢＳと支持部材５０との間には、空洞部１０が設けられている。空洞部１０は、例えば、基板ＢＳと、支持部材５０の被支持部以外の部分とを熱的に分離する機能を有する。基板ＢＳの表面（凹部の表面）には、空洞部１０形成時のエッチングストッパーなるエッチングストッパー膜ＥＳ（例えば、チタンナイトライド膜：ＴｉＮ）が形成されている。
【００４５】
また、空洞部１０上に支持部材５０が設けられている。基板ＢＳは、狭義には、例えばシリコン基板等であり、広義には、センサーの土台となる基部（センサー基部）ということができる。広義の意味の基板（基部）には、シリコン基板等の表面上に形成された絶縁層（層間絶縁膜）が含まれる。つまり、基板上の別構造物（例えば、基板上に積層形成される各種の膜や層（絶縁膜や絶縁層、導体膜や導体層等））も、検出素子を支持する土台となることから、基板の一部と考えることができる。広義の基板ＢＳを使用した具体例については、図７を用いて後述する。
【００４６】
支持部材５０は、例えば、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜（ポリサイド）から形成される膜状の部材（メンブレン）である。支持部材（メンブレン）５０は、赤外線吸収膜４からの熱の放逸を抑制するために、その熱容量が小さく設定されるのが好ましい。
【００４７】
支持部材（メンブレン）５０は、赤外線検出素子５が搭載される搭載部５１と、搭載部５１の一端に一端が連結され、他端が基板ＢＳ（ここでは、基板ＢＳの固定部Ｑａ）に支持される第１アーム（第１アーム部）５２ａと、搭載部５１の他端に一端が連結され、他端が基板ＢＳ側（ここでは、基板ＢＳの固定部Ｑｂ）に支持される第２アーム（第１アーム部）５２ｂと、を有する。
【００４８】
また、熱型光検出素子としての焦電型赤外線検出素子（焦電型光検出素子）５は、下部電極１と、焦電膜（強誘電体膜）２と、上部電極３と、光吸収膜としての赤外線吸収膜４と、を有する。下部電極（第１電極）１および上部電極（第２電極）３は、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成される。例えば、焦電膜（強誘電体膜）２から遠い位置から順に、例えばスパッタリングにて形成されるイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、焦電膜（強誘電体膜）２としては、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。焦電膜（強誘電体膜）２は、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極（第１電極）１および上部電極（第２電極）３の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、焦電膜（強誘電体膜）２の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００４９】
（補助支柱の形成例）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、メイン支柱（主支柱、主ポストあるいは主支持部）５５ａ，５５ｂに加えて、製造時における支持部材５０の変位や変形を抑制するため（製造時における機械的強度の補強のため）に、補助支柱（補助ポストあるいは補助支持部）５７ａ，５７ｂが設けられている。
【００５０】
図１（Ａ）に示されるように、平面視で、支持部材５０における第１アーム５２ａと重なる位置に、メイン支柱５５ａと補助支柱５７ａが設けられており、同様に、平面視で、第２アーム５２ｂに重なる位置に、メイン支柱５５ｂと補助支柱５７ｂが設けられている。合計で４つの支柱（ポスト）が設けられており、赤外線検出素子５からより遠い位置にある２つの支柱５５ａ，５５ｂをメイン支柱と呼び、赤外線検出素子５からより近い位置にある２つの支柱５７ａ，５７ｂを補助支柱と呼んでいる。
【００５１】
図１（Ｂ）に示されるように、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、基板ＢＳと、支持部材５０の第１アーム５２ａまたは第２アーム５２ｂとの間に設けられる。メイン支柱５５ａ，５５ｂの各上面は、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各底面に接触し、支持部材５０（つまり第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂ）を支持して、支持部材５０（特に、搭載部５１）の基板方向への撓み等を抑制している。
【００５２】
一方、補助支柱５７ａ，５７ｂは、製造工程中（の一期間）において、支持部材５０を支持して撓み等の発生を抑制するために使用される。そして、問題となる製造工程（スティッキングの発生が生じやすい、空洞部１０の形成のためのウエットエッチング工程等）が終了した後は、空隙Ｇａ，Ｇｂによって、支持部材５０から切り離される（分断された状態となる）。つまり、補助支柱５７ａ，５７ｂの各々は、支持部材５０から熱的に分離された状態となる。
【００５３】
例えば、補助支柱５７ａ，５７ｂに連接して犠牲膜からなる犠牲層（犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱（犠牲スペーサー）ということもできる）を形成しておけば、補助支柱（５７ａ，５７ｂ）および犠牲層（犠牲支柱）によって支持部材５０を支持することができる。これによって、実質的に、支持部材５０の機械的強度が向上したことになる。よって、例えば、ウエットエッチング工程の乾燥処理時等におけるスティッキングの発生を抑制することができる。
【００５４】
そして、問題となる工程が終了した後に、必要がなくなった犠牲層（犠牲支柱）を除去することによって、支持部材と補助支柱との間には空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。つまり、熱型光検出器が完成した状態において、支持部材５０と基板ＢＳとの間の最大距離をＬ１とし、補助支柱５７ａ，５７ｂの突出全長をＬ０としたとき、Ｌ１＞Ｌ０が成立する。そして、Ｌ１とＬ０の差に相当する間隔をもつ空隙Ｇａ，Ｇｂが形成され、これによって、支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂが熱的に分離される。よって、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材５０を経由した熱の拡散には影響を与えない。したがって、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。
【００５５】
なお、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、必ず設けなくてはならないものではない。例えば、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各々の距離が短い場合には、基板ＢＳ側の固定部Ｑａ，Ｑｂの各々で、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各々を支持するだけでよい場合もあり得る。
【００５６】
但し、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）は、熱を基板ＢＳ側に極力逃がさないという観点から、大きな熱抵抗を有するのが好ましく、この点で、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）の全長は、ある程度、長くするのが好ましい（アーム部５２の熱抵抗は、アーム部５２の全長に比例して増大するため）。一方、支持部材５０は、支持部材５０自体による蓄熱を極力抑制するという観点から、熱容量を小さくするのが好ましく、膜状の支持部材（メンブレン）５０の厚みは、断面積を小さくするために薄く形成するのが好ましく、そして、支持部材（メンブレン）５０の厚みが薄くなるほど、支持部材（メンブレン）５０の剛性が低下して、撓み等の変位や、ねじれ等の変形等が生じやすくなる。
【００５７】
したがって、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）の全長を長くした場合には、特に製造時において、支持部材（メンブレン）５０の剛性不足が特に問題となり易く、上述のとおり、例えばウエットエッチング時にスティッキングが発生する可能性が高まる。このような場合には、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、まず、平面視で、赤外線検出素子５からより遠い位置にメイン支柱５５ａ，５５ｂを設け、さらに、赤外線検出素子５からより近い位置に補助支柱５７ａ，５７ｂを設ける構成を採用することが好ましい。メイン支柱と補助支柱とを併用することによって、支持部材５０の変位や変形をより効果的に抑制することができる。
【００５８】
補助支柱の形成態様としては、図１（Ｃ）〜図１（Ｅ）に示され態様が考えられる。図１（Ｃ）の例では、補助支柱５７が、基板ＢＳから支持部材５０に向けて突出しており、空隙（エアギャップ）Ｇは、支持部材５０側に設けられている。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される構造では、この図１（Ｃ）の態様の補助支柱が使用されている。
【００５９】
また、図１（Ｄ）の例では、補助支柱５７が、支持部材５０から基板ＢＳに向けて突出しており、空隙Ｇは、基板ＢＳ側に設けられている。また、図１（Ｅ）の例では、一対の補助支柱５７が設けられる。一対の補助支柱５７の一方は、支持部材５０から基板ＢＳに向けて突出し、その突出長はＬａであり、他方は、基板ＢＳから支持部材５０に向けて突出し、その突出長はＬｂである。空隙Ｇは、一対の補助支柱５７の各々に挟まれた位置に形成されている。一対の補助支柱５７の全突出長をＬ０（＝Ｌａ+Ｌｂ）とし、基板ＢＳと支持部材５０との間の最大距離をＬ１とすると、Ｌ１＞Ｌ０が成立する。
【００６０】
少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ等）は、断面図で視て、支持部材５０の構成要素である搭載部５１と基板ＢＳとの間、および少なくとも一本のアーム部（５２ａ，５２ｂ）と基板ＢＳとの間の、少なくとも一方に設けることができる。すなわち、補助支柱（５７ａ，５７ｂ等）は、平面視で、搭載部５１と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができ、また、少なくとも一本のアーム（５２ａ，５２ｂ）と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができる。
【００６１】
（立体構造の製造方法について）
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の概要を示す図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００６２】
図１（Ｂ）の断面構造をもつ熱型光検出器を形成する場合には、まず、シリコン基板ＢＳをエッチング加工して凹部を形成し、凹部表面をエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ）で覆っておく。そして、ＭＥＭＳ技術あるいは半導体製造技術を利用して、フォトリソグラフィーによって図２（Ａ）に示すような立体構造を形成する。この立体製造の具体的な製造工程については、後述する。
【００６３】
図２（Ａ）において、基板ＢＳはシリコンで構成され、メイン支柱５５ａ，５５ｂおよび補助支柱５７ａ，５７ｂはシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）で構成され、第１犠牲層７０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成され、第２犠牲層８０は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）で構成される。また、支持部材５０は、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜（ポリサイド）から形成される膜状の部材（メンブレン）である。
【００６４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１犠牲層７０をエッチングにより除去することによって空洞部１０を形成する。次に、図２（Ｃ）に示すように、第２犠牲層（犠牲支柱あるいは犠牲スペーサー）８０をエッチングにより除去することによって、空隙Ｇａ，Ｇｂを形成する。第２犠牲層（犠牲支柱あるいは犠牲スペーサー）８０のエッチングに際しては、スティッキング防止のために、ドライエッチングを用いることが好ましい（ウエットエッチングとドライエッチングを併用することも可能であるが、仕上げのエッチングにはドライエッチングを使用することが好ましい）。
【００６５】
（製造方法の具体例）
以下、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）を用いて、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）は各々、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図である。各図において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００６６】
図１（Ｂ）の断面構造をもつ熱型光検出器を形成する場合には、まず、シリコン基板ＢＳをエッチング加工して凹部を形成し、凹部表面をエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ）で覆っておく。次に、図３（Ａ）に示すように、空洞部１０となるべき空間を埋める（充填する）ように、基板ＢＳ上に第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０を形成する。次に、第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０をパターニングして、メイン支柱および補助支柱を形成するべき位置に、開口部７１を形成する。
【００６７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、開口部７１に、メイン支柱層５５ａ，５５ｂおよび補助支柱層５７ａ，５７ｂとしてのシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を埋め込む。具体的には、例えば、全面にシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を形成した後、エッチバック処理によって第１犠牲層７０上のシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を除去することで、開口部７１に、メイン支柱層および補助支柱層としてのシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を埋め込むことができる。つまり、第１犠牲層７０に選択的に設けられた開口部７１に補助支柱層を埋め込むことによって補助支柱５７ａ，５７ｂを形成することができる。この方法によれば、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して、補助支柱５７ａ，５７ｂを無理なく形成することができる。
【００６８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）７９を形成する。次に、図３（Ｄ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）７９をパターニングして、犠牲支柱（犠牲スペーサー）としての第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）８０を形成する。次に、図３（Ｅ）に示すように、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜から形成される支持部材（メンブレン）５０を形成する。
【００６９】
次に、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照する。まず、図４（Ａ）に示すように、下部電極の構成材料層１’と、強誘電体層（ＰＺＴ層）２’と、上部電極の構成材料層３’とを順次、積層形成する。下部電極構成材料層１’および上部電極構成材料層３’の各々は、例えば、強誘電体層２’から遠い位置から順に、イリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、強誘電体層２’としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。これらは、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極構成材料層１’および上部電極構成材料層３’の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、強誘電体層２’の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００７０】
次に、図４（Ｂ）に示すように、下部電極の構成材料層１’、強誘電体層（ＰＺＴ層）２’ならびに上部電極の構成材料層３’の各々をパターニングして、下部電極１、強誘電体膜（ＰＺＴ膜）２ならびに上部電極３を構成する（これによって、積層コンデンサーが形成される）。次に、図４（Ｃ）に示すように、積層コンデンサー上を電気的絶縁膜６０で覆う。次に、図４（Ｄ）に示すように、光吸収膜（赤外線吸収膜）４と、引き出し電極層６５と、を形成する。光吸収膜（赤外線吸収膜）４は、例えばＳｉＯ２膜である。
【００７１】
次に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照する。図５（Ａ）に示すように、第１犠牲層７０（ＳｉＯ２層）を、例えば弗酸系のエッチング液を用いて除去する。これによって、熱分離用の空洞部１０が形成される。このとき、支持部材５０は、メイン支柱５５ａ，５５ｂならびに補助支柱５７ａ，５７ｂによって安定的に支持されるため、変位や変形が抑制され、スティッキングが生じにくい。
【００７２】
なお、第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０のエッチング除去の際、メイン支柱５５ａ，５５ｂ、補助支柱５７ａ，５７ｂならびに第２犠牲層８０は構成材料が異なることから、除去されずに残存する。また、基板ＢＳにはエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ膜）が形成されており、また、支持部材（メンブレン）５０の表裏面はＳｉ３Ｎ４膜であることから、これらもエッチングによって除去されずに残存する。
【００７３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉからなる犠牲支柱（犠牲スペーサー））をエッチングによって除去する。これによって、空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。このエッチングは、スティッキング防止のために、ドライエッチング（例えば、ＸｅＦ系のエッチングガスを用いたプラズマドライエッチング）によって除去する。なお、ウエットエッチングとドライエッチングを併用することも可能であるが、この場合、仕上げのエッチングにはドライエッチングを使用することが好ましい。この方法によれば、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して、熱分離用の空隙Ｇａ，Ｇｂを無理なく形成することができる。
【００７４】
空洞部１０が形成された後に、必要がなくなった第２犠牲層（犠牲支柱，犠牲スペーサー）を除去することによって、支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂとの間に空隙を形成され、両者が分断される。例えば、支持部材５０と基板ＢＳとの間の最大距離Ｌ１と、補助支柱５７ａ，５７ｂの突出全長Ｌ０と差に対応する空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。この空隙Ｇａ，Ｇｂは、補助支柱５７ａ，５７ｂと支持部材５０とを熱的に分離する熱分離用の空隙となる。熱型光検出器が例えば気密封止された減圧パッケージ内に収容される場合、空隙Ｇａ，Ｇｂによる断熱効果は高まる。支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂは熱的に分離されているため、熱型光検出器の製造が完了した後は、補助支柱５７ａ，５７ｂが存在していても、支持部材５０の熱容量に影響を与えず、また、補助支柱５７ａ，５７ｂを経由した放熱経路が形成されることもない。
【００７５】
このようにして、熱型光検出器（赤外線検出器等）が形成される。この熱型光検出器（赤外線検出器等）は、半導体製造技術を用いて製造されることから微細化（小型化）が可能であり、補助支柱（補助ポスト）は空隙によって支持部材から熱分離されていることから素子特性の低下を招かず、かつ、製造工程において、スティッキング等による不良が生じにくいことから、歩留まりよく製造することができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
本実施形態では、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明するための図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）において、前掲の図と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００７７】
製造工程において、単純に支柱を設けて支持部材５０を支持する構造を採用すると、その支柱が放熱経路を構成する可能性があることから、支柱は、熱型光検出素子から遠い位置に設ける必要がある。このため、図６（Ａ）の例では、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、熱型光検出素子５からの距離が大きくなるように配置されている。つまり、メイン支柱５５ａは、第１アーム５２ａの基板側に設けられており、メイン支柱５５ｂは、第２アーム５２ｂの基板側に設けられている。
【００７８】
一方、本実施形態の補助支柱は、問題となる製造工程が終了した後は、補助支柱と支持部材との間には空隙が形成されて、補助支柱を経由した放熱経路の形成の心配がないことから、補助支柱は、熱型光検出素子に近い位置に形成しても問題がない。この利点を考慮すると、補助支柱は、例えば、図６（Ａ）に示される位置に設けることが可能である。
【００７９】
図６（Ａ）では、メイン支柱５５ａ，５５ｂに加えて、補助支柱５７ａ〜５７ｅが設けられている。但し、これらの補助支柱のすべてを設置する必要はなく、補助支柱の本数や設置位置は、適宜、調整することができる。支柱（ポスト）の設置位置は、力学的バランスを考慮して決定するのが好ましい。
【００８０】
一本の補助支柱は、平面視で、支持部材５０の中心の位置に設ける（つまり、支持部材５０の中心と重なりを有するように補助支柱を設ける）ことができる。図６（Ａ）では、補助支柱５７ｇが支持部材５０の中心の位置（Ｏ点）に設けられている。支持部材５０の搭載部５１には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材５０の中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００８１】
支持部材が、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対称な形状（１８０°回転すると元の図に重なる形状）であるとすると、その中心点（Ｏ点）は、その図形（つまり支持部材５０）の重心に一致することになる。図６（Ａ）に示される支持部材５０は、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対象な形状を有する。よって、図６（Ａ）の例において、その中心点（Ｏ点）を、補助支柱５７ｇを利用して支持することは、支持部材５０（搭載部５１やアーム５２）の変位（撓み等）や変形（ねじれ等）を抑制する点で効果的である。
【００８２】
また、一対の補助支柱の各々を、平面視で、支持部材５０の中心に対して、互いに点対称となる位置に設けることができる。図６（Ａ）では、一対の補助支柱（５７ａと５７ｂ、５７ｃと５７ｄ、５７ｅと５７ｆ）の各々が、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）に対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設けられている。これによって、支持部材５０は、一対の補助支柱の各々によってバランスよく支持され、変位や変形が効果的に抑制される。
【００８３】
また、図６（Ａ）では、一対のメイン支柱の各々（５５ａと５５ｂ）も、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）に対して、互いに点対称となる位置に設けられている。
【００８４】
また、力学的バランスを考慮すると、支柱（メイン支柱および補助支柱）は、線対称の位置に設けるのが、さらに好ましい。図６（Ａ）では、第１方向ＤＲ１（あるいは第２方向ＤＲ２）に沿う線（Ｘ軸とする）に対して、補助支柱５７ｃと５７ｆならびに補助支柱５７ｅと５７ｄが、線対称の位置に配置されている。また、メイン支柱５５ａと５５ｂもＹ軸に対して線対称の位置に配置されている。また、補助支柱５７ｇは、Ｙ軸上に（Ｘ軸に沿って）配置されている。
【００８５】
また、図６（Ａ）では、第３方向ＤＲ３（あるいは第４方向ＤＲ４）に沿う線（Ｙ軸とする）に対して、補助支柱５７ａと５７ｂ、補助支柱５７ｃと５７ｅ、補助支柱５７ｆと５７ｄが、線対称の位置に配置されている。また、メイン支柱５５ａと５５ｂ、ならびに補助支柱５７ａ，５７ｇおよび５７ｂは、Ｘ軸上に（Ｘ軸に沿って）配置されている。
【００８６】
図６（Ｂ）には、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の他の例が示される。図６（Ｂ）の例では、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂが、平面視で、屈曲部を有する形状を有している。よって、アーム長を長くとることができ、熱抵抗を大きくすることができることから、赤外線検出素子５から基板に向けての熱の拡散が効果的に抑制される。
【００８７】
図６（Ｂ）に示される支持部材５０は、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対象な形状を有する。図６（Ｂ）では、補助支柱５７ｃが支持部材５０の中心の位置（Ｏ点）に設けられている。支持部材５０の搭載部５１には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材５０の中心点を、補助支柱５７ｃを利用して支持することは、支持部材５０の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００８８】
また、図６（Ｂ）では、一対の補助支柱（５７ａと５７ｂ）の各々が、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏに対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設けられている。これによって、支持部材５０は、一対の補助支柱の各々によってバランスよく支持され、変位や変形が効果的に抑制される。また、メイン支柱５５ａと５５ｂも、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏに対して、互いに点対称となる位置に設けられている。
【００８９】
また、メイン支柱５５ａと補助支柱５７ａ、ならびに補助支柱５７ｂとメイン支柱５５ｂは、Ｘ軸に対して線対称の位置に設けられている。また、補助支柱５７ａとメイン支柱５５ｂ、ならびにメイン支柱５５ａと補助支柱５７ｂは、Ｙ軸に対して線対称の位置に設けられている。図６（Ｂ）の例は、アーム長を長くとることができ、また、各支柱が点対称（ならびに線対称）の位置に配置されていることから、力学的なバランスがよい。製造工程において、支持部材５０は、各支柱によって安定的に保持される。
【００９０】
（第３実施形態）
図７は、熱型光検出装置の他の例（基板上にトランジスター等の回路素子が形成された例）を示す図である。図７の上側に熱型光検出器（熱型赤外線検出器）の平面図が示され、下側に、Ａ―Ａ線に沿う断面図が示される。図７において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００９１】
図７において、Ｐ型のシリコン基板１１の表面には、薄い酸化膜（ゲート酸化膜）１５が形成されており、ゲート酸化膜１５上には、ＭＯＳトランジスターのゲート（例えばシリコンゲート）９が形成されている。ゲート９およびＮ型拡散層７ａ，７ｂは、ＭＯＳトランジスターＭ１を構成する。このＭＯＳトランジスターＭ１は、例えば、図８における光検出セルＣＬ１における、選択トランジスターＭ１として利用することができる。
【００９２】
シリコン基板１１上には層間絶縁膜１３（ＳｉＯ２層）が形成されている。層間絶縁膜１３上に、先に説明した立体構造が形成されている。本実施形態では、シリコン基板１１と層間絶縁膜１３を含めた部分が、広義の基板ＢＳ（基部ＢＳ）となる。
【００９３】
本実施形態では、３本の補助支柱（５７ａ〜５７ｃ）が設けられている。各補助支柱（５７ａ〜５７ｃ）と支持部材５０との間には、空隙Ｇａ〜Ｇｃが形成されている。なお、本実施形態では、メイン支柱は使用されていない。また、図７の例では、３つのコンタクト部（ＣＸ１〜ＣＸ３）が設けられている。各コンタクト部（ＣＸ１〜ＣＸ３）は、１層目メタル３１と、コンタクトプラグ３２と、２層目メタル３３と、コンタクトプラグ３４と、３層目メタル３５と、コンタクトプラグ３６と、４層目メタル３７と、によって構成される。
【００９４】
（第４実施形態）
図８は、熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図８の例では、複数の光検出セル（ＣＬ１〜ＣＬ４等）が、２次元的に配置されている。複数の光検出セル（ＣＬ１〜ＣＬ４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。
【００９５】
光検出セルＣＬ１は、熱型光検出素子５としての圧電コンデンサーＺＣと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。圧電コンデンサーＺＣの両極の電位関係は、ＰＤｒ１に印加する電位を切り換えることによって反転することができる（この電位反転によって、機械的なチョッパーを設ける必要がなくなる）。なお、光検出セルＣＬ２も同様の構成である（他の光検出セルも構成は同じである）。
【００９６】
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。
【００９７】
本実施形態では、複数の熱型光検出器（熱型光検出素子）が２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）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【００９８】
（第５実施形態）
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、補助支柱を有するボロメーターの例を示す図である。図９（Ａ）は平面図であり、図９（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態のボロメーターは、例えば、感熱抵抗素子を用いたボロメーターである。
【００９９】
図９（Ａ），図９（Ｂ）に示すように、基板ＢＳには、空洞部１０が形成されている。支持部材５０は、空洞部１０を介して基板ＢＳから離間して設けられている。支持部材５０には、４つの搭載部５１ａ〜５１ｄが設けられている。搭載部５１ａ〜５１ｄの各々には、４つの感熱抵抗素子（ＳｉＣ薄膜サーミスター等）５ａ’〜５ｄ’の各々が搭載されている。各感熱抵抗素子５ａ’〜５ｄ’は、例えば、ブリッジ回路を構成するように相互に接続される。
【０１００】
また、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏの位置に、補助支柱５７（Ｓｉ３Ｎ４からなる）が構成されている。補助支柱５７と支持部材５０との間には、空隙Ｇが設けられている。
【０１０１】
（第６実施形態）
図１０に本実施形態の熱型光検出器や熱型光検出装置を含む電子機器の構成例を示す。電子機器は、例えば赤外線カメラである。図示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス（熱型光検出装置）４１０と、画像処理部４２０と、処理部４３０と、記憶部４４０と、操作部４５０と、表示部４６０とを含む。なお本実施形態の電子機器は図１０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したりする等の種々の変形実施が可能である。
【０１０２】
光学系４００は、例えば１または複数のレンズや、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。
【０１０３】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の光検出器を二次元配列させて構成され、複数の行線（走査線（あるいはワード線））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、二次元配列された光検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して光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光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。
【０１０４】
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。処理部４３０は、電子機器の全体の制御や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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
このように、１セル分の熱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セル分の熱型光検出器を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（熱型光検出装置）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。
【０１０７】
もちろん、１セル分または複数セルの熱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。
【０１０８】
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。また、補助支柱の製造方法は、先に説明した方法に限定されるものではない。補助支柱の製造方法としては、例えば、熱分離用の空洞部と補助支柱用の第２犠牲層と支持部材（メンブレン）用の膜とを最初に積層しておき、空洞をトレンチ状に掘り込む際に、併せて形成してしまう方法を採用することもできる。また、第１犠牲層および第２犠牲層の構成材料、それらの除去方法等に関しても種々、変形が可能である。
【０１０９】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。本発明は、種々の熱型光検出器（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。
【符号の説明】
【０１１０】
５ 熱型光検出素子（光検出素子）としての赤外線検出素子、１０ 空洞部、
５０ 支持部材（メンブレン）、５１ 搭載部、Ｇ（Ｇａ，Ｇｂ） 空隙、
５２（５２ａ，５２ｂ） アーム部（第１アーム、第２アーム）、
５５ａ，５５ｂ メイン支柱、５７ａ，５７ｂ 補助支柱、
７０ 第１犠牲層、８０ 第２犠牲層、ＢＳ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱型光検出器、熱型光検出装置、電子機器および熱型光検出器の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱型光検出器としては、熱電対型素子（サーモパイル）、焦電型素子あるいはボロメーター等がある。熱電対型素子（サーモパイル）は、光吸収に伴う光吸収膜の温度上昇を、熱電対によって直接的に検出する。
【０００３】
焦電型素子は、光吸収に伴う光吸収膜の温度上昇を、強誘電体の焦電効果（パイロ電子効果）を利用して検出する。例えば、強誘電体(ＰＺＴ:チタン酸ジルコン酸鉛)やタンタル酸リチウム等の誘電率の大きな結晶体は、加熱したり冷却したりすると電気分極量の変化を生じる。すなわち、温度変化があると自発分極量に変化が生じて表面電荷量に変化が生じ、温度変化がないと表面電荷は中和する。分極状態が変化するのに伴い、強誘電体結晶の両端に接続される各電極間に表面電荷量の変化により生じた焦電流が流れる。焦電流（または分極量変化に伴う誘電率、分極量）を検出することによって、照射された光（赤外線等）の光量を検出することができる。
【０００４】
また、ボロメーターは、光吸収に伴う温度上昇を、例えば感熱抵抗素子の抵抗値の変化として検出する。
【０００５】
熱型光検出素子は冷却装置をもたない構造であるのが通常である。よって、素子を気密パッケージに収容する等して、素子を減圧環境下に置き、さらに基板や周辺膜と熱分離して、受光した光（赤外線等）によって生じる熱が周囲へ極力拡散しない構造とする必要がある。熱の基板への散逸を防いで熱型光検出素子の検出特性の低下を抑制するためには、例えば、基板と熱型光検出素子との間に、熱分離用の空洞部を設ける構造を採用することが有効である（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１には、熱分離用の空洞部を有する熱型赤外線アレイセンサーが示され、特許文献２には、熱分離用の空洞部を有する焦電型赤外線検出素子が示されている。
【０００６】
また、熱型光検出素子の一つである赤外線検出素子は、小規模素子分野では、例えば人感センサーに応用され、大規模アレイ分野では、例えば赤外線カメラ装置に応用されている。かつては軍事技術として開発されたが、近年は民生品へ応用が進みはじめており、今後赤外線検出による様々な応用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２０５９４４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱型光検出素子では、上述のとおり、受光した光（赤外線を含む）によって生じる熱の、周囲へ拡散を極力低減することが重要である。つまり、熱型光検出素子が搭載される支持部材は、空洞部を介して基板から浮いた状態で保持されるのが好ましい。また、検出素子の熱感応性を向上させるために熱容量を小さくするのが好ましい。また、基板側への熱伝達を抑制するために支持部自体はある程度以上の熱抵抗を有するのが好ましい。
【０００９】
このためには、例えば、素子が搭載される搭載部と、その搭載部を支持する細いく（かつ、ある程度の長さをもつ）アームとを有する支持部材（例えば、膜状の部材：メンブレン）を使用し、その支持部材を、上述の細いアームによって基板から浮上した状態に保持し、基板への熱拡散を抑制しつつ支持部材（メンブレン）を安定に支えるという立体構造を採用することが考えられる。
【００１０】
支持部材のアームは、熱拡散を抑制するために、平面視で、細く形成するのが好ましいが、その一方、搭載部に搭載される素子を安定に支えるだけの機械強度（剛性等）を持つことも要求される。支持部材の機械強度は、例えば、立体構造を製造する過程における不良品発生頻度（歩留まり）に影響を及ぼす。例えば、支持部材に、熱型光吸収素子の自重による撓み等が生じ、支持部材と基板との間の最小距離が、設計値よりも小さくなった状態であると、例えば、熱熱分離用の空洞の形成のためにウエットエッチングを使用した場合には、スティッキング（基板と支持部材との貼り付き（固着））が生じ易くなる。スティッキングは、例えば、ウエットエッチング後の乾燥工程において、液体の表面張力によって生じる。
【００１１】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、熱型光検出素子における熱の散逸による素子特性の低下の抑制と、製造時における、支持部材の必要な機械的強度の確保とを両立することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明の熱型光検出器の一態様では、基板と、光吸収膜を含む熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、を含み、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている。
【００１３】
この構造によれば、製造工程においては、補助支柱（補助支持部）を利用して支持部材を安定的に支持することができる。例えば、補助支柱に連接して犠牲膜からなる犠牲層（犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱（あるいは犠牲スペーサー）ということもできる）を設け、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、立体構造（支持部材および支持部材上に形成される熱型光検出素子を含む立体構造）を支持する（支える）ことができる。これによって、実質的に、製造時における支持部材の機械的強度が向上したことになり、基板側への撓み等が抑制される。よって、例えば、ウエットエッチング工程の乾燥処理時等におけるスティッキングの発生を抑制することができる。
【００１４】
一方、問題となる製造工程が終了した後、必要がなくなった犠牲層（犠牲支柱）を除去することによって、支持部材と補助支柱との間には空隙が形成され、基板と支持部材とは熱的に分断されることになり、これによって熱の拡散が阻止される。例えば、支持部材と基板との間の最大距離と、補助支柱の突出全長と差に対応する空隙が形成され、これによって、支持部材と補助支柱が熱的に分離される。よって、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材を経由した熱の拡散の原因にはならない。したがって、熱型光検出素子における熱の散逸による素子特性の低下の抑制と、製造時における、支持部材の必要な機械的強度の確保とを両立することができる。
【００１５】
（２）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記支持部材は、前記熱型光検出素子を搭載する搭載部と、一端が前記搭載部に連結され、他端が前記基板に支持された少なくとも一本のアーム部と、を有し、前記少なくとも一本の補助支柱は、前記搭載部と前記基板との間、および前記少なくとも一本のアーム部と前記基板との間の、少なくとも一方に設けられている。
【００１６】
本態様では、支持部材は、搭載部と、搭載部と支持する少なくとも一本のアームと、を有する。補助支柱は、搭載部と基板（センサーの土台となる基部）との間に設けることができ、また、少なくとも一本のアームと基板との間に設けることができる。なお、基板上の別構造物（例えば、基板上に積層形成される各種の膜や層（絶縁膜や絶縁層、導体膜や導体層等））も、基板（広義の基板）の一部と考えることができる（検出素子を支持する土台となるため）。すなわち、補助支柱は、平面視で、搭載部と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができ、また、少なくとも一本のアームと重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができる。
【００１７】
（３）本発明の熱型光検出器の他の態様では、一本の補助支柱を、平面視で、前記支持部材の中心の位置に設ける。
【００１８】
補助支柱は、熱型光検出器の製造工程中の（少なくとも）一期間において、支持部材を安定的に支持して、支持部材（搭載部やアーム）の変位（撓み等）や変形（ねじれ等）を抑制する働きをすることが期待される。本態様では、補助支柱を、平面視で、支持部材の中心の位置に設ける（つまり、支持部材の中心と重なりを有するように、補助支柱を設ける）。支持部材の搭載部には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材の中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００１９】
支持部材が、例えば平面視で、中心点に対して点対称な図形（１８０°回転すると元の図に重なる図形）であるとすると（これに限定されるものではない）、その中心点は、その図形（つまり支持部材）の重心に一致することになる。よって、その中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で特に効果的である。
【００２０】
（４）本発明の熱型光検出器の他の態様では、一対の補助支柱の各々を、平面視で、前記支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置に設ける。
【００２１】
本態様では、一対の補助支柱の各々を、平面視で、支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設ける。これによって、支持部材は、補助支柱によってバランスよく支持され、変位や変形を効果的に抑制することができる。
【００２２】
（５）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱型光検出素子は、赤外線検出素子である。
【００２３】
本態様によれば、小型で、熱容量が小さく、かつ歩留まりがよい（つまり、製造工程において、スティッキング等による不良が生じにくい）赤外線検出器を実現することができる。
【００２４】
（６）本発明の熱型光検出装置の一態様では、上記いずれか記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されている。
【００２５】
これによって、複数の熱型光検出器（熱型光検出素子）が２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）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【００２６】
（７）本発明の電子機器の一態様は、上記いずれかの熱型光検出器を含む。
【００２７】
上記いずれかの熱型光検出器は、熱容量が小さいために熱に対する感応性が高く、かつ製造時の歩留まりが高いことから、製造コストの低減も可能である。この熱型光検出器を有する電子機器も、同様の効果を享受することができる。例えば、１セル分または複数セルの熱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ができる。
【００２８】
（８）本発明の電子機器の一態様は、上記の熱型光検出装置を含む。
【００２９】
上記の熱型光検出装置は、熱容量が小さいために熱に対する感応性が高く、かつ製造時の歩留まりが高いことから、製造コストの低減も可能である。この熱型光検出装置を有する電子機器も、同様の効果を享受することができる。電子機器の好適な例としては、例えば、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あるいは監視カメラ等があげられる。
【００３０】
（９）本発明の熱型光検出器の製造方法の一態様は、基板と、熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板と前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている熱型光検出器の製造方法であって、前記補助支柱層とは異なる材料で構成される第１犠牲層を、前記基板と前記支持部材との間の空洞部となるべき空間を埋めるように、前記基板上に形成する工程と、前記少なくとも一本の補助支柱が第１補助支柱を含むとした場合に、前記第１補助支柱としての補助支柱層を形成する工程と、前記第１補助支柱層に連接し、前記補助支柱層および前記第１犠牲層の各々の構成材料とは異なる材料からなり、かつ、前記第１補助支柱層の突出長と前記第１犠牲層の膜厚に相当する突出長とを合計した合計突出長が、前記基板と前記支持部材との間の前記最大距離となるように、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成する工程と、前記第１補助支柱層と、前記第１補助支柱層に連接する前記第２犠牲層とで構成される積層構造の上に前記支持部材を形成する工程と、前記支持部材上に、前記熱型光検出素子を形成する工程と、前記第１犠牲層を除去する工程と、前記第２犠牲層を除去する工程と、を含む。
【００３１】
本態様では、基板と支持部材との間に空洞部を形成するために第１犠牲層を利用し、また、補助支柱と支持部材との間の空隙の形成のために第２犠牲層を利用する。例えば、支持部材の形成前に、空洞部が形成されるべき空間を埋める（換言すれば、充填する）ように第１犠牲層を形成しておく。
【００３２】
また、補助支柱に連接して第２犠牲層（第２犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱ということもできる）を形成しておく。第２犠牲層上に、支持部材を形成する材料層等を形成すれば、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、支持部材を支持することができ、これによって、実質的に、支持部材の機械的強度が向上したことになる。
【００３３】
支持部材が形成された後（例えば、熱型光検出素子の少なくとも一部が形成された後）に、第１犠牲層を選択的に除去し、これによって、空洞部を形成する。このとき、支持部材は、補助支柱および犠牲層（犠牲支柱）によって、基板上に支持されていることから、変位や変形が抑制され、ウエットエッチングによって第１犠牲層を除去した場合であっても、スティッキング（液体の表面張力によって支持部材の一部と基板とが固着する現象）の発生が抑制される。
【００３４】
なお、第１犠牲層のエッチング除去の際、補助支柱や第２犠牲層は構成材料が異なることから、除去されずに残存する。また、基板や支持部材に関しても、例えば、その表面に、上述の第１犠牲層用エッチャントに対してエッチングストッパーとして働く膜等を形成しておけば、第１犠牲層のエッチングによる影響を受けない。
【００３５】
空洞部が形成された後に、必要がなくなった第２犠牲層（犠牲支柱）を、例えばエッチングによって除去することによって、支持部材と補助支柱との間に空隙を形成することができる。例えば、支持部材と基板との間の最大距離と、補助支柱の突出全長と差に対応する空隙が形成される。この空隙は、補助支柱と支持部材とを熱的に分離する熱分離用の空隙となる。熱型光検出器が例えば気密封止された減圧パッケージ内に収容される場合、空隙による断熱効果は高まる。支持部材と補助支柱は熱的に分離されているため、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材の熱容量に影響を与えない。
【００３６】
（１０）本発明の熱型光検出器の製造方法の他の態様では、前記補助支柱層を形成する工程は、前記第１犠牲層をパターニングして、前記第１補助支柱層を形成するための第１開口部を形成する工程と、前記第１開口部に、前記第１補助支柱層を構成する材料を埋め込む工程と、含み、かつ、前記第２犠牲層を形成する工程は、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成した後、前記第２犠牲層をパターニングする工程を含む。
【００３７】
本態様では、第１犠牲層に選択的に設けられた開口部に補助支柱層を埋め込むことによって補助支柱を形成する（つまり、第１犠牲層が除去された場合に、埋め込まれていた補助支柱層が補助支柱となる）。さらに、その補助支柱層上に第２犠牲層を形成し、その第２犠牲層をパターニングして、補助支柱に連接する第２犠牲層（具体的には、第２犠牲層の材料からなる犠牲支柱）を形成する。
【００３８】
この製造方法によれば、異なる材料からなる補助支柱および第２犠牲層（犠牲支柱）を、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して無理なく、形成することができる。
【００３９】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は、補助支柱を有する熱型光検出器の一例（ここでは、焦電型赤外線検出器とする）の構成を説明するための図
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の概要を示す図
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｅ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明するための図
【図７】熱型光検出装置の他の例（基板上にトランジスター等の回路素子が形成された例）を示す図
【図８】熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図
【図９】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、補助支柱を有するボロメーターの例を示す図
【図１０】熱型光検出器や熱型光検出装置を含む電子機器の構成の一例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は、補助支柱を有する熱型光検出器の一例（ここでは、焦電型赤外線検出器とする）の構成を説明するための図である。図１（Ａ）は、熱型光検出器の要部の平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図１（Ｃ）〜図１（Ｅ）の各々は、補助支柱の構成例を示す図である。
【００４３】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される熱型光検出器は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術（半導体製造技術）を使用して基板上に形成される立体構造を有する、焦電型赤外線検出器（焦電型赤外線センサー）である。
【００４４】
（焦電型光検出器の構造例）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、基板ＢＳと支持部材５０との間には、空洞部１０が設けられている。空洞部１０は、例えば、基板ＢＳと、支持部材５０の被支持部以外の部分とを熱的に分離する機能を有する。基板ＢＳの表面（凹部の表面）には、空洞部１０形成時のエッチングストッパーなるエッチングストッパー膜ＥＳ（例えば、チタンナイトライド膜：ＴｉＮ）が形成されている。
【００４５】
また、空洞部１０上に支持部材５０が設けられている。基板ＢＳは、狭義には、例えばシリコン基板等であり、広義には、センサーの土台となる基部（センサー基部）ということができる。広義の意味の基板（基部）には、シリコン基板等の表面上に形成された絶縁層（層間絶縁膜）が含まれる。つまり、基板上の別構造物（例えば、基板上に積層形成される各種の膜や層（絶縁膜や絶縁層、導体膜や導体層等））も、検出素子を支持する土台となることから、基板の一部と考えることができる。広義の基板ＢＳを使用した具体例については、図７を用いて後述する。
【００４６】
支持部材５０は、例えば、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜（ポリサイド）から形成される膜状の部材（メンブレン）である。支持部材（メンブレン）５０は、赤外線吸収膜４からの熱の放逸を抑制するために、その熱容量が小さく設定されるのが好ましい。
【００４７】
支持部材（メンブレン）５０は、赤外線検出素子５が搭載される搭載部５１と、搭載部５１の一端に一端が連結され、他端が基板ＢＳ（ここでは、基板ＢＳの固定部Ｑａ）に支持される第１アーム（第１アーム部）５２ａと、搭載部５１の他端に一端が連結され、他端が基板ＢＳ側（ここでは、基板ＢＳの固定部Ｑｂ）に支持される第２アーム（第１アーム部）５２ｂと、を有する。
【００４８】
また、熱型光検出素子としての焦電型赤外線検出素子（焦電型光検出素子）５は、下部電極１と、焦電膜（強誘電体膜）２と、上部電極３と、光吸収膜としての赤外線吸収膜４と、を有する。下部電極（第１電極）１および上部電極（第２電極）３は、例えば、３層の金属膜を積層することによって形成される。例えば、焦電膜（強誘電体膜）２から遠い位置から順に、例えばスパッタリングにて形成されるイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、焦電膜（強誘電体膜）２としては、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。焦電膜（強誘電体膜）２は、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極（第１電極）１および上部電極（第２電極）３の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、焦電膜（強誘電体膜）２の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００４９】
（補助支柱の形成例）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるように、本実施形態では、メイン支柱（主支柱、主ポストあるいは主支持部）５５ａ，５５ｂに加えて、製造時における支持部材５０の変位や変形を抑制するため（製造時における機械的強度の補強のため）に、補助支柱（補助ポストあるいは補助支持部）５７ａ，５７ｂが設けられている。
【００５０】
図１（Ａ）に示されるように、平面視で、支持部材５０における第１アーム５２ａと重なる位置に、メイン支柱５５ａと補助支柱５７ａが設けられており、同様に、平面視で、第２アーム５２ｂに重なる位置に、メイン支柱５５ｂと補助支柱５７ｂが設けられている。合計で４つの支柱（ポスト）が設けられており、赤外線検出素子５からより遠い位置にある２つの支柱５５ａ，５５ｂをメイン支柱と呼び、赤外線検出素子５からより近い位置にある２つの支柱５７ａ，５７ｂを補助支柱と呼んでいる。
【００５１】
図１（Ｂ）に示されるように、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、基板ＢＳと、支持部材５０の第１アーム５２ａまたは第２アーム５２ｂとの間に設けられる。メイン支柱５５ａ，５５ｂの各上面は、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各底面に接触し、支持部材５０（つまり第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂ）を支持して、支持部材５０（特に、搭載部５１）の基板方向への撓み等を抑制している。
【００５２】
一方、補助支柱５７ａ，５７ｂは、製造工程中（の一期間）において、支持部材５０を支持して撓み等の発生を抑制するために使用される。そして、問題となる製造工程（スティッキングの発生が生じやすい、空洞部１０の形成のためのウエットエッチング工程等）が終了した後は、空隙Ｇａ，Ｇｂによって、支持部材５０から切り離される（分断された状態となる）。つまり、補助支柱５７ａ，５７ｂの各々は、支持部材５０から熱的に分離された状態となる。
【００５３】
例えば、補助支柱５７ａ，５７ｂに連接して犠牲膜からなる犠牲層（犠牲層が柱状にパターニングされる場合には犠牲支柱（犠牲スペーサー）ということもできる）を形成しておけば、補助支柱（５７ａ，５７ｂ）および犠牲層（犠牲支柱）によって支持部材５０を支持することができる。これによって、実質的に、支持部材５０の機械的強度が向上したことになる。よって、例えば、ウエットエッチング工程の乾燥処理時等におけるスティッキングの発生を抑制することができる。
【００５４】
そして、問題となる工程が終了した後に、必要がなくなった犠牲層（犠牲支柱）を除去することによって、支持部材と補助支柱との間には空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。つまり、熱型光検出器が完成した状態において、支持部材５０と基板ＢＳとの間の最大距離をＬ１とし、補助支柱５７ａ，５７ｂの突出全長をＬ０としたとき、Ｌ１＞Ｌ０が成立する。そして、Ｌ１とＬ０の差に相当する間隔をもつ空隙Ｇａ，Ｇｂが形成され、これによって、支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂが熱的に分離される。よって、熱型光検出素子の製造が完了した後は、補助支柱の存在は、支持部材５０を経由した熱の拡散には影響を与えない。したがって、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。
【００５５】
なお、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、必ず設けなくてはならないものではない。例えば、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各々の距離が短い場合には、基板ＢＳ側の固定部Ｑａ，Ｑｂの各々で、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂの各々を支持するだけでよい場合もあり得る。
【００５６】
但し、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）は、熱を基板ＢＳ側に極力逃がさないという観点から、大きな熱抵抗を有するのが好ましく、この点で、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）の全長は、ある程度、長くするのが好ましい（アーム部５２の熱抵抗は、アーム部５２の全長に比例して増大するため）。一方、支持部材５０は、支持部材５０自体による蓄熱を極力抑制するという観点から、熱容量を小さくするのが好ましく、膜状の支持部材（メンブレン）５０の厚みは、断面積を小さくするために薄く形成するのが好ましく、そして、支持部材（メンブレン）５０の厚みが薄くなるほど、支持部材（メンブレン）５０の剛性が低下して、撓み等の変位や、ねじれ等の変形等が生じやすくなる。
【００５７】
したがって、アーム部５２（第１アーム５２ａ，第２アーム５２ｂ）の全長を長くした場合には、特に製造時において、支持部材（メンブレン）５０の剛性不足が特に問題となり易く、上述のとおり、例えばウエットエッチング時にスティッキングが発生する可能性が高まる。このような場合には、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、まず、平面視で、赤外線検出素子５からより遠い位置にメイン支柱５５ａ，５５ｂを設け、さらに、赤外線検出素子５からより近い位置に補助支柱５７ａ，５７ｂを設ける構成を採用することが好ましい。メイン支柱と補助支柱とを併用することによって、支持部材５０の変位や変形をより効果的に抑制することができる。
【００５８】
補助支柱の形成態様としては、図１（Ｃ）〜図１（Ｅ）に示され態様が考えられる。図１（Ｃ）の例では、補助支柱５７が、基板ＢＳから支持部材５０に向けて突出しており、空隙（エアギャップ）Ｇは、支持部材５０側に設けられている。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示される構造では、この図１（Ｃ）の態様の補助支柱が使用されている。
【００５９】
また、図１（Ｄ）の例では、補助支柱５７が、支持部材５０から基板ＢＳに向けて突出しており、空隙Ｇは、基板ＢＳ側に設けられている。また、図１（Ｅ）の例では、一対の補助支柱５７が設けられる。一対の補助支柱５７の一方は、支持部材５０から基板ＢＳに向けて突出し、その突出長はＬａであり、他方は、基板ＢＳから支持部材５０に向けて突出し、その突出長はＬｂである。空隙Ｇは、一対の補助支柱５７の各々に挟まれた位置に形成されている。一対の補助支柱５７の全突出長をＬ０（＝Ｌａ+Ｌｂ）とし、基板ＢＳと支持部材５０との間の最大距離をＬ１とすると、Ｌ１＞Ｌ０が成立する。
【００６０】
少なくとも一本の補助支柱（５７ａ，５７ｂ等）は、断面図で視て、支持部材５０の構成要素である搭載部５１と基板ＢＳとの間、および少なくとも一本のアーム部（５２ａ，５２ｂ）と基板ＢＳとの間の、少なくとも一方に設けることができる。すなわち、補助支柱（５７ａ，５７ｂ等）は、平面視で、搭載部５１と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができ、また、少なくとも一本のアーム（５２ａ，５２ｂ）と重なりを有する位置（つまり、重なりを有するよう）に設けることができる。
【００６１】
（立体構造の製造方法について）
図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、熱型光検出器の立体構造の製造方法の概要を示す図である。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００６２】
図１（Ｂ）の断面構造をもつ熱型光検出器を形成する場合には、まず、シリコン基板ＢＳをエッチング加工して凹部を形成し、凹部表面をエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ）で覆っておく。そして、ＭＥＭＳ技術あるいは半導体製造技術を利用して、フォトリソグラフィーによって図２（Ａ）に示すような立体構造を形成する。この立体製造の具体的な製造工程については、後述する。
【００６３】
図２（Ａ）において、基板ＢＳはシリコンで構成され、メイン支柱５５ａ，５５ｂおよび補助支柱５７ａ，５７ｂはシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）で構成され、第１犠牲層７０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）で構成され、第２犠牲層８０は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）で構成される。また、支持部材５０は、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜（ポリサイド）から形成される膜状の部材（メンブレン）である。
【００６４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１犠牲層７０をエッチングにより除去することによって空洞部１０を形成する。次に、図２（Ｃ）に示すように、第２犠牲層（犠牲支柱あるいは犠牲スペーサー）８０をエッチングにより除去することによって、空隙Ｇａ，Ｇｂを形成する。第２犠牲層（犠牲支柱あるいは犠牲スペーサー）８０のエッチングに際しては、スティッキング防止のために、ドライエッチングを用いることが好ましい（ウエットエッチングとドライエッチングを併用することも可能であるが、仕上げのエッチングにはドライエッチングを使用することが好ましい）。
【００６５】
（製造方法の具体例）
以下、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）を用いて、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｅ）、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）ならびに図５（Ａ），図５（Ｂ）は各々、熱型光検出器の立体構造の製造方法の具体例を説明するための図である。各図において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００６６】
図１（Ｂ）の断面構造をもつ熱型光検出器を形成する場合には、まず、シリコン基板ＢＳをエッチング加工して凹部を形成し、凹部表面をエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ）で覆っておく。次に、図３（Ａ）に示すように、空洞部１０となるべき空間を埋める（充填する）ように、基板ＢＳ上に第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０を形成する。次に、第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０をパターニングして、メイン支柱および補助支柱を形成するべき位置に、開口部７１を形成する。
【００６７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、開口部７１に、メイン支柱層５５ａ，５５ｂおよび補助支柱層５７ａ，５７ｂとしてのシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を埋め込む。具体的には、例えば、全面にシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を形成した後、エッチバック処理によって第１犠牲層７０上のシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を除去することで、開口部７１に、メイン支柱層および補助支柱層としてのシリコンナイトライド層（Ｓｉ３Ｎ４層）を埋め込むことができる。つまり、第１犠牲層７０に選択的に設けられた開口部７１に補助支柱層を埋め込むことによって補助支柱５７ａ，５７ｂを形成することができる。この方法によれば、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して、補助支柱５７ａ，５７ｂを無理なく形成することができる。
【００６８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）７９を形成する。次に、図３（Ｄ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）７９をパターニングして、犠牲支柱（犠牲スペーサー）としての第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ層）８０を形成する。次に、図３（Ｅ）に示すように、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）／シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）の積層膜から形成される支持部材（メンブレン）５０を形成する。
【００６９】
次に、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を参照する。まず、図４（Ａ）に示すように、下部電極の構成材料層１’と、強誘電体層（ＰＺＴ層）２’と、上部電極の構成材料層３’とを順次、積層形成する。下部電極構成材料層１’および上部電極構成材料層３’の各々は、例えば、強誘電体層２’から遠い位置から順に、イリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）及びプラチナ（Ｐｔ）の三層構造とすることができる。また、強誘電体層２’としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ３：チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。これらは、例えば、スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法等で成膜することができる。下部電極構成材料層１’および上部電極構成材料層３’の膜厚は、例えば０．４μｍ程度であり、強誘電体層２’の膜厚は、例えば０．１μｍ程度である。
【００７０】
次に、図４（Ｂ）に示すように、下部電極の構成材料層１’、強誘電体層（ＰＺＴ層）２’ならびに上部電極の構成材料層３’の各々をパターニングして、下部電極１、強誘電体膜（ＰＺＴ膜）２ならびに上部電極３を構成する（これによって、積層コンデンサーが形成される）。次に、図４（Ｃ）に示すように、積層コンデンサー上を電気的絶縁膜６０で覆う。次に、図４（Ｄ）に示すように、光吸収膜（赤外線吸収膜）４と、引き出し電極層６５と、を形成する。光吸収膜（赤外線吸収膜）４は、例えばＳｉＯ２膜である。
【００７１】
次に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照する。図５（Ａ）に示すように、第１犠牲層７０（ＳｉＯ２層）を、例えば弗酸系のエッチング液を用いて除去する。これによって、熱分離用の空洞部１０が形成される。このとき、支持部材５０は、メイン支柱５５ａ，５５ｂならびに補助支柱５７ａ，５７ｂによって安定的に支持されるため、変位や変形が抑制され、スティッキングが生じにくい。
【００７２】
なお、第１犠牲層（ＳｉＯ２層）７０のエッチング除去の際、メイン支柱５５ａ，５５ｂ、補助支柱５７ａ，５７ｂならびに第２犠牲層８０は構成材料が異なることから、除去されずに残存する。また、基板ＢＳにはエッチングストッパー膜ＥＳ（ＴｉＮ膜）が形成されており、また、支持部材（メンブレン）５０の表裏面はＳｉ３Ｎ４膜であることから、これらもエッチングによって除去されずに残存する。
【００７３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、第２犠牲層（Ｐｏｌｙ−Ｓｉからなる犠牲支柱（犠牲スペーサー））をエッチングによって除去する。これによって、空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。このエッチングは、スティッキング防止のために、ドライエッチング（例えば、ＸｅＦ系のエッチングガスを用いたプラズマドライエッチング）によって除去する。なお、ウエットエッチングとドライエッチングを併用することも可能であるが、この場合、仕上げのエッチングにはドライエッチングを使用することが好ましい。この方法によれば、半導体の製造方法（フォトリソグラフィー）を利用して、熱分離用の空隙Ｇａ，Ｇｂを無理なく形成することができる。
【００７４】
空洞部１０が形成された後に、必要がなくなった第２犠牲層（犠牲支柱，犠牲スペーサー）を除去することによって、支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂとの間に空隙を形成され、両者が分断される。例えば、支持部材５０と基板ＢＳとの間の最大距離Ｌ１と、補助支柱５７ａ，５７ｂの突出全長Ｌ０と差に対応する空隙Ｇａ，Ｇｂが形成される。この空隙Ｇａ，Ｇｂは、補助支柱５７ａ，５７ｂと支持部材５０とを熱的に分離する熱分離用の空隙となる。熱型光検出器が例えば気密封止された減圧パッケージ内に収容される場合、空隙Ｇａ，Ｇｂによる断熱効果は高まる。支持部材５０と補助支柱５７ａ，５７ｂは熱的に分離されているため、熱型光検出器の製造が完了した後は、補助支柱５７ａ，５７ｂが存在していても、支持部材５０の熱容量に影響を与えず、また、補助支柱５７ａ，５７ｂを経由した放熱経路が形成されることもない。
【００７５】
このようにして、熱型光検出器（赤外線検出器等）が形成される。この熱型光検出器（赤外線検出器等）は、半導体製造技術を用いて製造されることから微細化（小型化）が可能であり、補助支柱（補助ポスト）は空隙によって支持部材から熱分離されていることから素子特性の低下を招かず、かつ、製造工程において、スティッキング等による不良が生じにくいことから、歩留まりよく製造することができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
本実施形態では、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の例について説明するための図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）において、前掲の図と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００７７】
製造工程において、単純に支柱を設けて支持部材５０を支持する構造を採用すると、その支柱が放熱経路を構成する可能性があることから、支柱は、熱型光検出素子から遠い位置に設ける必要がある。このため、図６（Ａ）の例では、メイン支柱５５ａ，５５ｂは、熱型光検出素子５からの距離が大きくなるように配置されている。つまり、メイン支柱５５ａは、第１アーム５２ａの基板側に設けられており、メイン支柱５５ｂは、第２アーム５２ｂの基板側に設けられている。
【００７８】
一方、本実施形態の補助支柱は、問題となる製造工程が終了した後は、補助支柱と支持部材との間には空隙が形成されて、補助支柱を経由した放熱経路の形成の心配がないことから、補助支柱は、熱型光検出素子に近い位置に形成しても問題がない。この利点を考慮すると、補助支柱は、例えば、図６（Ａ）に示される位置に設けることが可能である。
【００７９】
図６（Ａ）では、メイン支柱５５ａ，５５ｂに加えて、補助支柱５７ａ〜５７ｅが設けられている。但し、これらの補助支柱のすべてを設置する必要はなく、補助支柱の本数や設置位置は、適宜、調整することができる。支柱（ポスト）の設置位置は、力学的バランスを考慮して決定するのが好ましい。
【００８０】
一本の補助支柱は、平面視で、支持部材５０の中心の位置に設ける（つまり、支持部材５０の中心と重なりを有するように補助支柱を設ける）ことができる。図６（Ａ）では、補助支柱５７ｇが支持部材５０の中心の位置（Ｏ点）に設けられている。支持部材５０の搭載部５１には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材５０の中心点を、補助支柱を利用して支持することは、支持部材の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００８１】
支持部材が、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対称な形状（１８０°回転すると元の図に重なる形状）であるとすると、その中心点（Ｏ点）は、その図形（つまり支持部材５０）の重心に一致することになる。図６（Ａ）に示される支持部材５０は、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対象な形状を有する。よって、図６（Ａ）の例において、その中心点（Ｏ点）を、補助支柱５７ｇを利用して支持することは、支持部材５０（搭載部５１やアーム５２）の変位（撓み等）や変形（ねじれ等）を抑制する点で効果的である。
【００８２】
また、一対の補助支柱の各々を、平面視で、支持部材５０の中心に対して、互いに点対称となる位置に設けることができる。図６（Ａ）では、一対の補助支柱（５７ａと５７ｂ、５７ｃと５７ｄ、５７ｅと５７ｆ）の各々が、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）に対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設けられている。これによって、支持部材５０は、一対の補助支柱の各々によってバランスよく支持され、変位や変形が効果的に抑制される。
【００８３】
また、図６（Ａ）では、一対のメイン支柱の各々（５５ａと５５ｂ）も、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）に対して、互いに点対称となる位置に設けられている。
【００８４】
また、力学的バランスを考慮すると、支柱（メイン支柱および補助支柱）は、線対称の位置に設けるのが、さらに好ましい。図６（Ａ）では、第１方向ＤＲ１（あるいは第２方向ＤＲ２）に沿う線（Ｘ軸とする）に対して、補助支柱５７ｃと５７ｆならびに補助支柱５７ｅと５７ｄが、線対称の位置に配置されている。また、メイン支柱５５ａと５５ｂもＹ軸に対して線対称の位置に配置されている。また、補助支柱５７ｇは、Ｙ軸上に（Ｘ軸に沿って）配置されている。
【００８５】
また、図６（Ａ）では、第３方向ＤＲ３（あるいは第４方向ＤＲ４）に沿う線（Ｙ軸とする）に対して、補助支柱５７ａと５７ｂ、補助支柱５７ｃと５７ｅ、補助支柱５７ｆと５７ｄが、線対称の位置に配置されている。また、メイン支柱５５ａと５５ｂ、ならびに補助支柱５７ａ，５７ｇおよび５７ｂは、Ｘ軸上に（Ｘ軸に沿って）配置されている。
【００８６】
図６（Ｂ）には、補助支柱（ならびにメイン支柱）の好ましい配置の他の例が示される。図６（Ｂ）の例では、第１アーム５２ａおよび第２アーム５２ｂが、平面視で、屈曲部を有する形状を有している。よって、アーム長を長くとることができ、熱抵抗を大きくすることができることから、赤外線検出素子５から基板に向けての熱の拡散が効果的に抑制される。
【００８７】
図６（Ｂ）に示される支持部材５０は、平面視で、中心点（Ｏ点）に対して点対象な形状を有する。図６（Ｂ）では、補助支柱５７ｃが支持部材５０の中心の位置（Ｏ点）に設けられている。支持部材５０の搭載部５１には、熱型光検出素子の自重が直接的にかかる。よって、支持部材５０の中心点を、補助支柱５７ｃを利用して支持することは、支持部材５０の撓み等を抑制する点で効果的である。
【００８８】
また、図６（Ｂ）では、一対の補助支柱（５７ａと５７ｂ）の各々が、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏに対して、互いに点対称となる位置（つまり、１８０°回転すると互いに重なり合う位置）に設けられている。これによって、支持部材５０は、一対の補助支柱の各々によってバランスよく支持され、変位や変形が効果的に抑制される。また、メイン支柱５５ａと５５ｂも、平面視で、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏに対して、互いに点対称となる位置に設けられている。
【００８９】
また、メイン支柱５５ａと補助支柱５７ａ、ならびに補助支柱５７ｂとメイン支柱５５ｂは、Ｘ軸に対して線対称の位置に設けられている。また、補助支柱５７ａとメイン支柱５５ｂ、ならびにメイン支柱５５ａと補助支柱５７ｂは、Ｙ軸に対して線対称の位置に設けられている。図６（Ｂ）の例は、アーム長を長くとることができ、また、各支柱が点対称（ならびに線対称）の位置に配置されていることから、力学的なバランスがよい。製造工程において、支持部材５０は、各支柱によって安定的に保持される。
【００９０】
（第３実施形態）
図７は、熱型光検出装置の他の例（基板上にトランジスター等の回路素子が形成された例）を示す図である。図７の上側に熱型光検出器（熱型赤外線検出器）の平面図が示され、下側に、Ａ―Ａ線に沿う断面図が示される。図７において、前掲の図面と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００９１】
図７において、Ｐ型のシリコン基板１１の表面には、薄い酸化膜（ゲート酸化膜）１５が形成されており、ゲート酸化膜１５上には、ＭＯＳトランジスターのゲート（例えばシリコンゲート）９が形成されている。ゲート９およびＮ型拡散層７ａ，７ｂは、ＭＯＳトランジスターＭ１を構成する。このＭＯＳトランジスターＭ１は、例えば、図８における光検出セルＣＬ１における、選択トランジスターＭ１として利用することができる。
【００９２】
シリコン基板１１上には層間絶縁膜１３（ＳｉＯ２層）が形成されている。層間絶縁膜１３上に、先に説明した立体構造が形成されている。本実施形態では、シリコン基板１１と層間絶縁膜１３を含めた部分が、広義の基板ＢＳ（基部ＢＳ）となる。
【００９３】
本実施形態では、３本の補助支柱（５７ａ〜５７ｃ）が設けられている。各補助支柱（５７ａ〜５７ｃ）と支持部材５０との間には、空隙Ｇａ〜Ｇｃが形成されている。なお、本実施形態では、メイン支柱は使用されていない。また、図７の例では、３つのコンタクト部（ＣＸ１〜ＣＸ３）が設けられている。各コンタクト部（ＣＸ１〜ＣＸ３）は、１層目メタル３１と、コンタクトプラグ３２と、２層目メタル３３と、コンタクトプラグ３４と、３層目メタル３５と、コンタクトプラグ３６と、４層目メタル３７と、によって構成される。
【００９４】
（第４実施形態）
図８は、熱型光検出装置（熱型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図８の例では、複数の光検出セル（ＣＬ１〜ＣＬ４等）が、２次元的に配置されている。複数の光検出セル（ＣＬ１〜ＣＬ４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。
【００９５】
光検出セルＣＬ１は、熱型光検出素子５としての圧電コンデンサーＺＣと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。圧電コンデンサーＺＣの両極の電位関係は、ＰＤｒ１に印加する電位を切り換えることによって反転することができる（この電位反転によって、機械的なチョッパーを設ける必要がなくなる）。なお、光検出セルＣＬ２も同様の構成である（他の光検出セルも構成は同じである）。
【００９６】
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。
【００９７】
本実施形態では、複数の熱型光検出器（熱型光検出素子）が２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）、熱型光検出装置（熱型光アレイセンサー）が実現される。
【００９８】
（第５実施形態）
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、補助支柱を有するボロメーターの例を示す図である。図９（Ａ）は平面図であり、図９（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態のボロメーターは、例えば、感熱抵抗素子を用いたボロメーターである。
【００９９】
図９（Ａ），図９（Ｂ）に示すように、基板ＢＳには、空洞部１０が形成されている。支持部材５０は、空洞部１０を介して基板ＢＳから離間して設けられている。支持部材５０には、４つの搭載部５１ａ〜５１ｄが設けられている。搭載部５１ａ〜５１ｄの各々には、４つの感熱抵抗素子（ＳｉＣ薄膜サーミスター等）５ａ’〜５ｄ’の各々が搭載されている。各感熱抵抗素子５ａ’〜５ｄ’は、例えば、ブリッジ回路を構成するように相互に接続される。
【０１００】
また、支持部材５０の中心点（点対称の中心点）Ｏの位置に、補助支柱５７（Ｓｉ３Ｎ４からなる）が構成されている。補助支柱５７と支持部材５０との間には、空隙Ｇが設けられている。
【０１０１】
（第６実施形態）
図１０に本実施形態の熱型光検出器や熱型光検出装置を含む電子機器の構成例を示す。電子機器は、例えば赤外線カメラである。図示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス（熱型光検出装置）４１０と、画像処理部４２０と、処理部４３０と、記憶部４４０と、操作部４５０と、表示部４６０とを含む。なお本実施形態の電子機器は図１０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したりする等の種々の変形実施が可能である。
【０１０２】
光学系４００は、例えば１または複数のレンズや、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。
【０１０３】
センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の光検出器を二次元配列させて構成され、複数の行線（走査線（あるいはワード線））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、二次元配列された光検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して光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光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。
【０１０４】
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。処理部４３０は、電子機器の全体の制御や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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
このように、１セル分の熱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セル分の熱型光検出器を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（熱型光検出装置）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。
【０１０７】
もちろん、１セル分または複数セルの熱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。
【０１０８】
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。また、補助支柱の製造方法は、先に説明した方法に限定されるものではない。補助支柱の製造方法としては、例えば、熱分離用の空洞部と補助支柱用の第２犠牲層と支持部材（メンブレン）用の膜とを最初に積層しておき、空洞をトレンチ状に掘り込む際に、併せて形成してしまう方法を採用することもできる。また、第１犠牲層および第２犠牲層の構成材料、それらの除去方法等に関しても種々、変形が可能である。
【０１０９】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、熱型光検出素子を支持する支持部材についての熱容量の低減と、製造工程において必要となる機械的強度の確保と、を両立させることができる。本発明は、種々の熱型光検出器（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。
【符号の説明】
【０１１０】
５ 熱型光検出素子（光検出素子）としての赤外線検出素子、１０ 空洞部、
５０ 支持部材（メンブレン）、５１ 搭載部、Ｇ（Ｇａ，Ｇｂ） 空隙、
５２（５２ａ，５２ｂ） アーム部（第１アーム、第２アーム）、
５５ａ，５５ｂ メイン支柱、５７ａ，５７ｂ 補助支柱、
７０ 第１犠牲層、８０ 第２犠牲層、ＢＳ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
光吸収膜を含む熱型光検出素子と、
前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、
前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、を含み、
前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項２】
請求項１記載の熱型光検出器であって、
前記支持部材は、前記熱型光検出素子を搭載する搭載部と、一端が前記搭載部に連結され、他端が前記基板に支持された少なくとも一本のアーム部と、を有し、
前記少なくとも一本の補助支柱は、前記搭載部と前記基板との間、および前記少なくとも一本のアーム部と前記基板との間の、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする熱型光検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱型光検出器であって、
一本の補助支柱を、平面視で、前記支持部材の中心の位置に設けることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
一対の補助支柱の各々を、平面視で、前記支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置に設けることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
前記熱型光検出素子は、赤外線検出素子である、ことを特徴とする熱型光検出器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されていることを特徴とする熱型光検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱型光検出器を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項６記載の熱型光検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板と、熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている熱型光検出器の製造方法であって、
前記補助支柱層とは異なる材料で構成される第１犠牲層を、前記基板と前記支持部材との間の空洞部となるべき空間を埋めるように、前記基板上に形成する工程と、
前記少なくとも一本の補助支柱が第１補助支柱を含むとした場合に、前記第１補助支柱としての補助支柱層を形成する工程と、
前記第１補助支柱層に連接し、前記補助支柱層および前記第１犠牲層の各々の構成材料とは異なる材料からなり、かつ、前記第１補助支柱層の突出長と前記第１犠牲層の膜厚に相当する突出長とを合計した合計突出長が、前記基板と前記支持部材との間の前記最大距離となるように、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成する工程と、
前記第１補助支柱層と、前記第１補助支柱層に連接する前記第２犠牲層とで構成される積層構造の上に前記支持部材を形成する工程と、
前記支持部材上に、前記熱型光検出素子を形成する工程と、
前記第１犠牲層を除去する工程と、
前記第２犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする熱型光検出器の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の熱型光検出器の製造方法であって、
前記補助支柱層を形成する工程は、
前記第１犠牲層をパターニングして、前記第１補助支柱層を形成するための第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に、前記第１補助支柱層を構成する材料を埋め込む工程と、含み、
かつ、前記第２犠牲層を形成する工程は、
前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成した後、前記第２犠牲層をパターニングする工程を含む、
ことを特徴とする熱型光検出器の製造方法。
【請求項１】
基板と、
光吸収膜を含む熱型光検出素子と、
前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、
前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、を含み、
前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項２】
請求項１記載の熱型光検出器であって、
前記支持部材は、前記熱型光検出素子を搭載する搭載部と、一端が前記搭載部に連結され、他端が前記基板に支持された少なくとも一本のアーム部と、を有し、
前記少なくとも一本の補助支柱は、前記搭載部と前記基板との間、および前記少なくとも一本のアーム部と前記基板との間の、少なくとも一方に設けられていることを特徴とする熱型光検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の熱型光検出器であって、
一本の補助支柱を、平面視で、前記支持部材の中心の位置に設けることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
一対の補助支柱の各々を、平面視で、前記支持部材の中心に対して、互いに点対称となる位置に設けることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱型光検出器であって、
前記熱型光検出素子は、赤外線検出素子である、ことを特徴とする熱型光検出器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱型光検出器が複数、２次元配置されていることを特徴とする熱型光検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱型光検出器を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項６記載の熱型光検出装置を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板と、熱型光検出素子と、前記熱型光検出素子を支持すると共に、前記基板に支持されている支持部材と、前記基板および前記支持部材の少なくとも一方から他方に向けて突出する少なくとも一本の補助支柱と、前記少なくとも一本の補助支柱の突出全長は、前記基板と前記支持部材との間の最大距離よりも小さく設定されている熱型光検出器の製造方法であって、
前記補助支柱層とは異なる材料で構成される第１犠牲層を、前記基板と前記支持部材との間の空洞部となるべき空間を埋めるように、前記基板上に形成する工程と、
前記少なくとも一本の補助支柱が第１補助支柱を含むとした場合に、前記第１補助支柱としての補助支柱層を形成する工程と、
前記第１補助支柱層に連接し、前記補助支柱層および前記第１犠牲層の各々の構成材料とは異なる材料からなり、かつ、前記第１補助支柱層の突出長と前記第１犠牲層の膜厚に相当する突出長とを合計した合計突出長が、前記基板と前記支持部材との間の前記最大距離となるように、前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成する工程と、
前記第１補助支柱層と、前記第１補助支柱層に連接する前記第２犠牲層とで構成される積層構造の上に前記支持部材を形成する工程と、
前記支持部材上に、前記熱型光検出素子を形成する工程と、
前記第１犠牲層を除去する工程と、
前記第２犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とする熱型光検出器の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の熱型光検出器の製造方法であって、
前記補助支柱層を形成する工程は、
前記第１犠牲層をパターニングして、前記第１補助支柱層を形成するための第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に、前記第１補助支柱層を構成する材料を埋め込む工程と、含み、
かつ、前記第２犠牲層を形成する工程は、
前記膜厚が設定された第２犠牲層を形成した後、前記第２犠牲層をパターニングする工程を含む、
ことを特徴とする熱型光検出器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１５３８５３（Ｐ２０１１−１５３８５３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１７７（Ｐ２０１０−１４１７７）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【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２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【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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