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】 熱型光検出器の検出波長帯域を広げること。
【解決手段】 熱型光検出器２００は、基板２０と、基板２０上に支持される支持部材２１５と、支持部材２１５に接して形成されている熱検出素子２２０と、を有し、熱検出素子２２０の第一部分の表面である第１反射面Ａ１と、基板２０、支持部材２１５および熱検出素子２２０のいずれか一つの表面であり、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置に設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１が共振し、熱検出素子２２０の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、第３反射面Ａ３から第２距離Ｈ３だけ離れた位置に設けられている第２反射面Ａ２と、第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２が共振する。
【解決手段】 熱型光検出器２００は、基板２０と、基板２０上に支持される支持部材２１５と、支持部材２１５に接して形成されている熱検出素子２２０と、を有し、熱検出素子２２０の第一部分の表面である第１反射面Ａ１と、基板２０、支持部材２１５および熱検出素子２２０のいずれか一つの表面であり、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置に設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１が共振し、熱検出素子２２０の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、第３反射面Ａ３から第２距離Ｈ３だけ離れた位置に設けられている第２反射面Ａ２と、第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２が共振する。
【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】
光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器には、光吸収にともなう温度上昇を直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメーター等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。
【０００３】
熱型光検出器の検出感度の向上、ならびに応答性の改善のためには、光吸収層で効率的に熱を発生させること、ならびに光吸収層で発生した熱を、効率的に熱検出素子に伝達することが重要である。
【０００４】
焦電型の赤外線センサーの構造の一例は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される例では、空洞部上に焦電素子を搭載する絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に焦電素子が形成されている。焦電素子は、焦電材料を上下の電極で挟んだ構成を有している。
【０００５】
また、赤外線センサーにおいて光共振器を構成する例は、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載される例では、ボロメーター型の赤外線センサーにおいて、反射膜と感熱膜との間の距離を、λ／４の整数倍（λは光の波長）とすることによって、光の共振を生じさせ、感熱膜における光吸収効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７９１０３公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載される技術では、光共振による効果が得られるのは、入射光に含まれる光のうちの、波長λ付近の波長についてのみである。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の熱型光検出器の一態様は、基板と、前記基板上に支持される支持部材と、前記支持部材に接して形成されている熱検出素子と、を有し、前記熱検出素子の第一部分の表面である第１反射面と、前記基板、前記支持部材および前記熱検出素子のいずれか一つの表面であり、前記第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長が共振し、前記熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、前記第３反射面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振する。
【００１０】
本態様では、熱検出素子は、支持部材に接して形成される。そして、熱検出素子の一部分の表面によって構成される第１反射面と、基板、支持部材および熱検出素子のいずれか一つの表面であり、第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長λ１が共振する。例えば、第３反射面側から光が入射される場合、入射光に含まれる波長λ１の光と、その入射光が第１反射面で反射した光との相互干渉が生じる。これによって、例えば、熱検出素子における光の実効吸収率が高まる。また、熱検出素子が光吸収層を含む場合、光吸収層における実効吸収率が高まる。よって、第１波長λ１の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。
【００１１】
また、第１波長とは異なる第２波長をλ２としたとき、熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、第２反射面から第２距離（第１距離とは異なる）離れた位置において設けられている第３反射面との間で、第２波長λ２が共振する。これによって、例えば、熱検出素子における光の実効吸収率が高まる。また、熱検出素子が光吸収層を含む場合、光吸収層における実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。
【００１２】
本態様では、第３反射面と、熱検出素子の一部で構成される第１反射面ならびに第２反射面を利用して、異なる波長に共振する２つの光共振器を構成することから構造が簡単であり、熱型光検出器の製造が容易である。
【００１３】
また、上述のとおり、異なる２つの波長において共振ピークが生じることから、熱型光検出器が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００１４】
（２）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子の第１反射面、前記第２反射面ならびに前記第３反射面は前記支持部材の表面と平行であり、前記第１波長をλ１としたとき、前記第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、前記第２波長をλ２としたとき、前記第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００１５】
本態様では、光共振器として、いわゆるλ／４光共振器を使用する。熱検出素子の第１反射面、第２反射面ならびに第３反射面は支持部材の表面に対して平行である。すなわち、各反射面は互いに平行に配置されている。また、第１距離は、第１波長λ１としたとき、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足する。また、第２距離は、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００１６】
本態様では、一対の反射面間の距離を調整することによって、λ／４光共振器を構成することができる。したがって、熱型光検出器の製造が容易である。また、簡単な構成で、熱型光検出器の感度を向上させることができる。
【００１７】
（３）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、を含み、前記第１電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第１電極は、前記支持部材上に延在する延在部分を有し、前記第１電極の前記延在部分の表面によって前記第１反射面が構成され、前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されている。
【００１８】
本態様では、熱検出素子は、焦電キャパシターと、光吸収層とを含む。焦電キャパシターは、焦電材料層を、支持部材側の第１電極ならびに反対側の第２電極によって挟んだ構造を有する。
【００１９】
また、第１電極の平面視における面積は、第２電極の平面視における面積よりも大きく設定され、かつ、第１電極は、支持部材上に延在する延在部分を含む。すなわち、焦電キャパシターは、いわゆるプレーナー構造を有する。
【００２０】
第１電極の延在部分の表面によって第１反射面が構成される。第２電極の表面によって第２反射面が構成される。光吸収層の上面（光吸収層が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面が構成される。
【００２１】
本態様によれば、プレーナー構造の焦電型キャパシターの構成要素である第１電極と第２電極、ならびに光吸収層の上面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子としての焦電型光検出器の通常の構成で）２個の光共振器を構成することができる。
【００２２】
すなわち、第１電極と第２電極との段差（高さの差）と、光吸収層の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００２３】
また、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第１電極の支持部材上に延在する延在部分上にも光吸収層を形成することによって、光吸収層の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子に効率的に伝達する効果も期待することができる。
【００２４】
（４）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、前記支持部材上に形成されている、前記第１電極に接続される第１配線ならびに前記第２電極に接続される第２配線と、を含み、前記第１配線および前記第２配線の少なくとも一方の表面によって前記第１反射面が構成され、前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されている。
【００２５】
本態様では、熱検出素子は、焦電キャパシターと、光吸収層と、第１配線ならびに第２配線と、を含む。焦電キャパシターは、焦電材料層を、支持部材側の第１電極ならびに反対側の第２電極によって挟んだ構造を有する。また、光吸収層は、支持部材上において、焦電キャパシターに接して形成され、かつ第１電極と第２電極の上に形成されている。また、第１配線は、支持部材上において第１電極に接続されている。また、第２配線は、支持部材上において、第２電極に接続されている。なお、支持部材上というとき、何らかの部材を介して上側にある場合、あるいは、直上にある場合の双方を含む広義の意味で使用する。
【００２６】
第１配線および第２配線の少なくとも一方の表面によって第１反射面が構成される。また、第２電極の表面によって第２反射面が構成され、光吸収層の上面（光吸収層が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面が構成される。
【００２７】
本態様によれば、焦電型キャパシターの構成要素である電極ならびに配線と、光吸収層の上面とを活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子としての焦電型光検出器の通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００２８】
すなわち、配線と第２電極との段差（高さの差）と、光吸収層の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００２９】
（５）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記第１波長λ１を１０μｍとし、前記第２波長λ２を８μｍとし、前記第１距離を２．５μｍとし、前記第２距離を２μｍとする。
【００３０】
本態様では、第１距離を２．５μｍとすることによって、１０μｍの波長（第１波長λ１）に対する第１光共振器を構成することができる。また、第２距離を２μｍとすることによって、８μｍの波長（第２波長λ２）に対する第２光共振器を構成することができる。
【００３１】
（６）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱型検出素子は、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体を含み、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体は、基板上において前記基板から離れて支持されており、かつ、前記感熱抵抗体の断面形状は、前記基板の表面と前記第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、前記基板の表面と前記第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、前記第１面を有する部分と前記第２面を有する部分とを接続する接続部とを有し、前記第１面および前記第２面は、前記基板の表面に対して平行であり、前記第１面によって前記第１反射面が構成され、前記第２面によって前記第２反射面が構成され、前記基板の表面によって前記第３反射面が構成される。
【００３２】
本態様では、熱検出素子は、支持部材と一体化された感熱抵抗体を備える、いわゆるボロメーターによって構成される。感熱抵抗体は、基板上において基板から離れて支持されている。
【００３３】
また、感熱抵抗体は、その断面形状が屈曲した形状を有する。すなわち、感熱抵抗体の断面形状は、基板の表面と第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、基板の表面と第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、第１面を有する部分と第２面を有する部分とを接続する接続部とを有する。
【００３４】
第１面および第２面は、基板の表面に対して平行である。第１面によって第１反射面が構成される。第２面によって第２反射面が構成される。また、基板の表面によって第３反射面が構成される。
【００３５】
本態様によれば、屈曲した断面形状をもつ感熱抵抗体の異なる２面（第１面と第２面）、ならびに基板の表面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、ボロメーターの通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００３６】
（７）本発明の熱型光検出装置の一態様は、上記いずれかの熱型光検出器が複数、２次元配置されている。
【００３７】
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。
【００３８】
（８）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と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有する。
【００３９】
上記いずれかの熱型光検出器は、例えば、検出波長帯域が広く、また光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。なお、制御部は、例えば、画像処理部やＣＰＵで構成することができる。
【００４０】
（９）本発明の熱型光検出器の製造方法の一態様は、基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成する工程と、前記前記支持部材上に、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造を有し、前記第１電極の平面視における面積が前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ前記第１電極が前記支持部材上に延在する延在部分を有する焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ前記第１電極と前記第２電極の上に形成される光吸収層と、を有する熱検出素子を形成する工程と、を含み、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極上に形成される光吸収層と、を形成する工程と、を含み、前記熱検出素子の第１電極の前記延在部分の表面、前記第２電極の表面ならびに前記光吸収層の上面は、前記支持部材の表面と平行に形成され、第１波長をλ１としたとき、前記第１電極の前記延在部分の表面と前記光吸収層の上面との間の距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、第２波長をλ２としたとき、前記第２電極の表面と前記光吸収層の上面との間の距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００４１】
本態様では、基板の主面に絶縁層を含む構造体を形成し、構造体の一部に形成した凹部に犠牲層を埋め込んだ後、支持部材を形成し、さらに、支持部材上に熱検出素子を形成する。熱検出素子は、支持部材側の第１電極ならびに支持部材側とは反対の側の第２電極によって焦電材料層を挟んだ構造を有し、第１電極の平面視における面積が第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ第１電極が支持部材上に延在する延在部分を含む焦電キャパシターと、支持部材上において焦電キャパシターに接して形成される光吸収層と、を含む。
【００４２】
熱検出素子の第１電極の延在部分の表面、第２電極の表面ならびに光吸収層の上面は、支持部材の表面と平行に形成される。また、第１波長をλ１としたとき、第１電極の延在部分の表面と光吸収層の上面との間の第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように、光吸収層の高さ（膜厚）を調整する。また、第２波長をλ２としたとき、第２電極の表面と光吸収層の上面との間の距離が、ｎ・（λ２／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように、第１電極に対する第２電極の高さ、ならびに光吸収層の高さ（膜厚）を調整する。
【００４３】
第１波長λ１に共振する光共振器を構成することによって、光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、第２波長λ２に共振する光共振器を構成することによって、光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、２つの波長の共振ピークが重なることによって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００４４】
また、本態様では、第１電極と第２電極との段差（高さの差）ならびに光吸収層の膜厚を調整するだけで、異なる２つの波長に共振する光共振器を構成することができる。よって、熱型光検出器の構造が簡単であり、製造が容易である。
【００４５】
本態様によれば、例えば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器を容易に実現することができる。
【００４６】
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、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】熱型光検出器の一例の平面図ならびに断面図
【図２】２つの光共振器が構成される場合における、熱型光検出器の検出感度の一例を示す図
【図３】熱型光検出器の他の例の平面図ならびに断面図
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の他の例の断面図
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図７】熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【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】電子機器の構成の一例を示す図
【図１０】電子機器の構成の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
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。
【００４９】
（第１実施形態）
図１は、熱型光検出器の一例の平面図ならびに断面図である。図１では、単独の熱型光検出器を示しているが、複数の熱型光検出器を、例えばマトリクス状に配置して、熱型光検出器アレイ（すなわち熱型検出装置）を構成することもできる。図１に示される熱型光検出器は、焦電型赤外線検出器（光センサーの一種）２００である（但し、一例であり、これに限定されるものではない）。
【００５０】
（レイアウト構成）
図１の下側に示される平面図を参照して、熱型光検出器（焦電型赤外線検出器）２００のレイアウト構成について説明する。支持部材（メンブレン）２１５は、焦電キャパシター２３０を載置する載置部２１０と、この載置部２１０を、空洞部（熱分離空洞部）２１２上にて保持する２本のアーム、すなわち第１アーム部２１２ａと第２アーム部２１２ｂと、を有している。焦電キャパシター２３０は、支持部材（メンブレン）２１５における載置部２１０上（具体的には、載置部２１０の中央領域上）に形成されている。
【００５１】
すなわち、熱検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０と、光吸収層２７０と、を有する。焦電キャパシター２３０は、支持部材（メンブレン）２１５に接して形成されている。この焦電キャパシター２３０は、支持部材２１５側の第１電極（下部電極）２３４と、支持部材２１５とは反対側の第２電極（上部電極）２３６とによって焦電材料層（ＰＺＴ層）を挟んだ構造をもつ。
【００５２】
第１電極２３４の平面視における面積は、第２電極２３６の平面視における面積よりも大きく、かつ、第１電極２３４は、支持部材２１５上（具体的には、載置部２１０上）に延在する延在部分（図１において斜線が施されている部分）を有する。すなわち、焦電キャパシター２３０は、いわゆるプレーナー構造を有する。図示されるように、焦電キャパシター２３０は、平面視で、略正方形の形状を有する。
【００５３】
また、光吸収層２７０は、支持部材２１５上において、焦電キャパシター２３０に接して形成され、かつ第１電極２３４と第２電極２３６の上に形成されている。
【００５４】
支持部材（メンブレン）２１５は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ）／窒化シリコン膜（ＳｉＮ）／酸化シリコン膜（ＳｉＯ）の３層の積層膜をパターニングして、細長い形状に加工することによって形成することができる。第１アーム部２１２ａと第２アーム部２１２ｂは細長い形状に加工されている。細長い形状とするのは、熱抵抗を大きくして、焦電キャパシター２３０からの放熱（熱の逃げ）を抑制するためである。
【００５５】
第１アーム部２１２ａにおける幅広の先端部２３２ａは、第１ポスト１０４ａ（図１において破線で示される、平面視で円形の部材）によって、空洞部１０２上において支持されている。また、第１アーム部２１２ａ上には、一端２２６が、第１コンタクトホール２５２を介して焦電キャパシター２３０の第１電極２３４に接続され、他端２３１ａが、第１ポスト１０４ａに接続されている配線２２９ａが形成されている。
【００５６】
また、第１ポスト１０４ａは、例えば、柱状に加工された多層配線構造（層間絶縁層と、焦電キャパシター２３０と下地のシリコン基板２０に設けられたトランジスター等の素子とを接続するための配線を構成する導電層とからなる）によって構成することができる。
【００５７】
同様に、第２アーム部２１２ｂは、第２ポスト１０４ｂ（破線で示される、平面視で円形の部材）によって、空洞部１０２上において支持されている。また、第２アーム部２１２ｂ上には、一端（参照符号２２８）が、焦電キャパシター２３０の第２電極２３６に接続され、他端２３１ｂが、第２ポスト１０４ｂに接続される配線２２９ｂが形成されている。
【００５８】
第２ポスト１０４ｂは、例えば、柱状に加工された多層配線構造（層間絶縁層と、焦電キャパシター２３０と下地のシリコン基板２０に設けられたトランジスター等の素子とを接続するための配線を構成する導電層とからなる）によって構成することができる。
【００５９】
図１に示される例では、第１ポスト１０４ａならびに第２ポスト１０４ｂを用いて、支持部材２１５や焦電キャパシター２３０を含む素子構造体を、空洞部１０２において保持している。この構成は、共通の空洞部１０２において、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０を複数、高密度に配置する際（つまり、熱検出素子のアレイを形成する際）に有効である。但し、この構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、図７に示される例のように、一つの焦電キャパシター２３０毎に一つの空洞１０２を形成し、支持部材（メンブレン）２１５を、空洞部１０２の周囲の、多層配線構造１２９を含む多層構造体１５０にて支持するようにしてもよい（この例については後述する）。
【００６０】
（断面構造）
次に、図１の上側の図を参照して、熱型光検出器２００の断面構造について説明する。支持部材２１５の載置部２１０上には、熱検出素子２２０が形成されている。熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０は、上述のとおり、大面積の第１電極２３４と、焦電材料層（ＰＺＴ）２３２と、第２電極２３６と、を有する。なお、図１では、焦電キャパシターの電極や配線などを省略している（詳細な構造については後述する）。
【００６１】
また、焦電キャパシター２３０に接して光吸収層（例えば、ＳｉＯ２層）２７０が設けられている。
【００６２】
ここで注目すべきは、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０の第一部分の表面によって構成される第１反射面Ａ１と、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置において第１反射面Ａ１に対向して設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１に対する第１光共振器が構成されており、また、焦電キャパシター２３０の一部分とは異なる第二部分の表面によって構成される第２反射面Ａ２と、第２反射面から第２距離Ｈ３だけ離れた位置において設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成されている点である。
【００６３】
具体的には、第１電極２３４の延在部分（点線で囲んで示される部分Ｚ１）の表面によって第１反射面Ａ１が構成され、第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ２が構成され、光吸収層２７０の上面（光吸収層２７０が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面Ａ３が構成される。
【００６４】
以上は一例であり、これに限定されるものではない。第３反射面は、基板（例えば、図５に示される参照符号２０）、支持部材２１５および熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０と光吸収層２７０とを含む）のいずれか一つの表面であり、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置に設けられている反射面を、第３反射面として使用することができる。なお、第３反射面は、二つの光共振器において共通に使用される反射面であることから、「共通反射面」ということもできる。
【００６５】
焦電キャパシター２３０の第１反射面Ａ１、第２反射面Ａ２ならびに光吸収層２７０の上面である第３反射面Ａ３は支持部材２１５の表面と平行である。すなわち、各反射面Ａ１、Ａ２ならびにＡ３は、互いに平行に配置されている。
【００６６】
また、第１距離Ｈ１が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、第２距離Ｈ３が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。これによって、いわゆるλ／４光共振器が構成される。
【００６７】
図１の熱型光検出器２００は、異なる共振波長λ１，λ２をもつ２個の光共振器を有しており、異なる２つの波長λ１，λ２において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。すなわち、各光共振器の検出帯域が重なることによって、より広範囲な波長に感度を有する熱型光検出器２００を実現することができる。
【００６８】
上述のとおり、第１波長λ１に対する光共振器は、焦電キャパシター２３０の第一部分である第１電極２３４の表面によって構成される第１反射面Ａ１と、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置において第１反射面Ａ１に対向して設けられている、光吸収層２７０の上面である第３反射面Ａ３との間において形成される。
【００６９】
例えば、第３反射面Ａ３側から、平面視における支持部材２１５（載置部２１０）の領域に光が入射すると、その入射光に含まれる波長λ１の光と、その入射光が第１反射面Ａ１で反射した光との相互干渉が生じる。これによって、例えば、熱検出素子２２０（すなわち焦電キャパシター２３０）自体における光の実効吸収率が高まり、また、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に接して設けられる光吸収層２７０における実効吸収率が高まる。したがって、第１波長λ１の光に対する、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の感度を高めることができる。
【００７０】
また、第１波長とは異なる第２波長をλ２としたとき、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の第一部分２３４とは異なる第２部分（ここでは第２電極２３６）の表面によって構成される第２反射面Ａ２と、第２反射面Ａ２から第２距離Ｈ３（第１距離Ｈ１とは異なる）離れた位置において設けられている第３反射面Ａ３との間で、第２波長λ２に対する光共振器が構成される。これによって、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に接して設けられている光吸収層２７０における実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の感度を高めることができる。
【００７１】
図１の例では、第３反射面Ａ３と、熱検出素子２２０の一部で構成される第１反射面Ａ１ならびに第２反射面Ａ２を利用して、異なる波長（λ１，λ２）に共振する２つの光共振器を構成することから構造が複雑化しない。つまり、一対の反射面間の距離を調整することによって、λ／４光共振器を構成することができる。よって、特別な構成の付加は不要である。
【００７２】
具体的には、プレーナー構造の焦電型キャパシター２３０の構成要素である第１電極２３４と第２電極２３６、ならびに光吸収層２７０の上面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子２２０としての焦電型光検出器の通常の構成で）２個の光共振器を構成することができる。すなわち、第１電極２３４と第２電極２３６との段差（高さの差）Ｈ２と、光吸収層２７０の高さ（膜厚）Ｈ１とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器２００の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００７３】
また、上述のとおり、異なる２つの波長λ１，λ２において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器２００の検出波長帯域を広げることができる。
【００７４】
また、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第１電極２３４の、支持部材２１５上に延在する延在部分（点線で囲まれる部分Ｚ１）上にも光吸収層２７０を形成することによって、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に効率的に伝達する効果も期待できる。
【００７５】
（熱型光検出器の検出感度について）
図２は、２つの光共振器が構成される場合における、熱型光検出器の検出感度の一例を示す図である。横軸は波長であり、縦軸は熱型検出器の感度（光吸収層の吸収効率）である。
【００７６】
図２に示される例では、第１光共振器による共振ピークＰ１が波長λ１（例えばλ１＝８μｍ）に出現し、第２光共振器による共振ピークＰ２が波長λ２（例えばλ２＝１０μｍ）に出現している。これらのピーク特性が合成されることによって、熱型光検出器２００の検出感度Ｐ３の波長帯域を広げることができる。つまり、広い波長域において検出感度をもつ熱型光検出器２００が実現される。
【００７７】
第１波長λ１を１０μｍとし、第２波長λ２を８μｍとしたとき、図１の例における第１距離Ｈ１を２．５μｍとし、第２距離Ｈ３を２．０μｍとするのが好ましい。このとき、第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、０．５μｍとなる。第１距離Ｈ１を２．５μｍとすることによって、１０μｍの波長（第１波長λ１）に対する第１光共振器を構成することができる。また、第２距離Ｈ３を２μｍとすることによって、８μｍの波長（第２波長λ２）に対する第２光共振器を構成することができる。
【００７８】
このように、第１電極２３４（の表面）に対する第２電極２３６（の表面）の高さＨ２、ならびに光吸収層２７０の全体の膜厚Ｈ１（あるいは、光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚Ｈ３ということもできる）を調整することによって、２つの波長に共振する光共振器を、特別な工程を付加することなく、容易に形成することができる。これによって、検出波長帯域がブロードであり、かつ光吸収層２７０における光の吸収率が高い熱型検出器２００を実現することができる。
【００７９】
（第２実施形態）
図３は、熱型光検出器の他の例の平面図ならびに断面図である。図３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。
【００８０】
図３の例では、熱検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０と、光吸収層２７０と、第１配線２２９ａ’ならびに第２配線２２９ｂ’と、を含む。第１配線２２９ａ’は、支持部材２１５上において第１電極２３４に接続されている。また、第２配線２２９ｂ’は、支持部材２１５上において、第２電極２３６に接続されている。なお、支持部材２１５上というとき、何らかの部材を介して上側にある場合、あるいは、直上にある場合の双方を含む広義の意味で使用する。
【００８１】
具体的には、第１配線２２９ａ’の一端は、第１電極（下部電極）２３４に、コンタクトホール２５２を介して接続されている。第２配線２２９ｂ’の一端は、第２電極（上部電極）２３６に、コンタクトホール２５４を介して接続されている。
【００８２】
第１配線２２９ａ’および第２配線２２９ｂ’の少なくとも一方の表面（図３の例では双方の表面）によって第１反射面Ａ１が構成される。また、第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ３が構成される。また、光吸収層２７０の上面（光吸収層２７０が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面Ａ３が構成される。
【００８３】
図３の例では、焦電型キャパシター２３０の構成要素である電極２３６ならびに配線（第１配線２２９ａ’，第２配線２２９ｂ’）と、光吸収層２７０の上面と、を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、焦電型光検出器の通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００８４】
すなわち、配線（第１配線２２９ａ’，第２配線２２９ｂ’）と第２電極２３６との段差（高さの差）と、光吸収層２７０の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器２００の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００８５】
なお、図３の例において、図１の例と同様に、第１電極２３４の表面を第１反射面Ａ１として利用することもできる。
【００８６】
（第３実施形態）
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の他の例の断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の例では、熱検出素子２２０としてボロメーターが採用されている。ボロメーターは、感熱抵抗体の抵抗値が温度によって変化する性質を利用した赤外線等の検出素子である。感熱抵抗体としては、チタン等の金属、酸化バナジウムやイットリュウムバリウム銅酸化物等の金属酸化物、セラミックス、シリコン単結晶などを使用することができる。
【００８７】
図４（Ａ）に示される熱型光検出器２００は、基板２１７上に設けられている支持部材（メンブレン）３０３を有する。支持部材（メンブレン）３０３には、感熱抵抗体２５１が埋め込まれている。つまり、感熱抵抗体２５１は、支持部材３０３に一体化されている。
【００８８】
支持部材（メンブレン）３０３は、ポスト３０１ａ，３０１ｂによって、基板２１７上に保持されている。つまり、支持部材３０３と一体化された感熱抵抗体２５１は、基板２１７上において、基板２１７から離れて、つまり空洞部１１１を介して支持されている。
【００８９】
また、感熱抵抗体２５１の断面形状は、基板２１７の表面Ｄ１と第１距離Ｈ４を隔てて対向する第１面Ｃ１を有する第一部分Ｑ１と、基板２１７の表面Ｄ１と第２距離Ｈ５を隔てて対向する第２面Ｃ２を有する第二部分Ｑ２と、第１面Ｃ１を有する第一部分Ｑ１と第２面Ｃ２を有する第二部分Ｑ２とを接続する接続部Ｑ３と、を有する。
【００９０】
第１面Ｃ１および第２面Ｃ２は、基板２１７の表面に対して平行であり、第１面Ｃ１によって第１反射面が構成され、第２面Ｃ２によって第２反射面が構成される。また、基板２１７の表面Ｄ１によって第３反射面が構成される。なお、基板２１７の表面には、金属層等の光反射層を設けてもよい。これによって、光共振が生じやすくなる。
【００９１】
第１反射面Ｃ１と第３反射面Ｄ１との間の距離である第１距離Ｈ４は、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、また、第２距離Ｈ５は、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。これによって、いわゆるλ／４光共振器が構成される。
【００９２】
λ１／４光共振器が構成されることによって、熱検出素子としての感熱抵抗体２５１自体における光の実効吸収率が高まる。よって、第１波長λ１の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。λ２／４光共振器が構成されることによって、熱検出素子としての感熱抵抗体２５１自体における光の実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。また、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００９３】
また、図４（Ｂ）の例では、図４（Ａ）における空洞部１１１内には、光吸収層２７０が形成されている。その他の構成は、図４（Ａ）に示される例と同じである。図４（Ｂ）の例によれば、光吸収層２７０における光の実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。また、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、屈曲した断面形状をもつ感熱抵抗体２５１の異なる２面（第１面Ｃ１と第２面Ｃ２）、ならびに基板２１７の表面Ｄ１を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、ボロメーターの通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。よって、簡単な構成によって、ボロメーター型の熱型光検出器２００の感度を向上させることができる。また、ボロメーター型の熱型光検出器２００の検出波長帯域を広げることができる。
【００９５】
（第４実施形態）
本実施形態では、図５〜図７を参照して、熱型光検出器（ここでは焦電型の熱型光検出器）の製造方法の一例について説明する。
【００９６】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図５（Ａ）の工程では、基板２０の第１主面上に、多層配線構造１２９の構成要素である第１絶縁層３０、第２絶縁膜４０ａを積層形成する。
【００９７】
基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。また、第１絶縁層３０の一部には、タングステン（Ｗ）等の金属からなるプラグＭ１が形成される。また、第１絶縁層３０上には、Ａｌ等からなる第２層目配線Ｍ２が形成される。
【００９８】
図５（Ｂ）の工程では、第２絶縁層４０ａを、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による平坦化処理によって平坦化する。これによって、平坦化された第２絶縁層４０が形成される。
【００９９】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図６（Ａ）の工程は、図５（Ｂ）の工程に続く工程である。
【０１００】
図６（Ａ）の工程では、第２絶縁層４０上に第３絶縁層５０を形成し、第３絶縁層５０の表面の一部に凹部１０２を形成し、凹部１０２の内表面上にエッチングストッパー膜（ＳｉＮ）１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）を形成した後、凹部１０２に犠牲層（例えばＳｉＯ層）１３５を埋め込む。これによって、支持部材（メンブレン）２１５多層構造体１５０が形成される。
【０１０１】
図６（Ｂ）の工程では、支持部材（メンブレン）２１５を形成し、支持部材２１５上に、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０を含む素子構造体１６０を形成する。素子構造体１６０は、半導体製造技術（フォトリソグラフィー）を用いて製造することができる。
【０１０２】
素子構造体１６０は、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０および光吸収層２７０を含む。
【０１０３】
熱検出素子２２０は、絶縁層２５０と、絶縁層２５０に形成されている第１コンタクトホール２５２に一部が埋め込まれている第１コンタクト電極２２６と、第１コンタクト電極２２６に接続されている配線２２２と、絶縁層２５０に形成されている第２コンタクトホール２５４に一部が埋め込まれている第２コンタクト電極２２８と、第２コンタクト電極２２８に接続されている配線２２９と、光吸収層２７０と、を有する。
【０１０４】
光吸収層２７０は、例えば、ＳｉＯ２層である。光吸収層２７０は、支持部材２１５上において、焦電キャパシター２３０、第１電極２３４、第２電極２３６ならびに配線２２２，２２９に接して設けられる。
【０１０５】
また、図６（Ｂ）に示される例では、支持部材２１５上には、第１電極２３４と同層の材料（例えばアルミニウム）で構成される孤立パターン（孤立形状）２３５が形成されている。
【０１０６】
焦電キャパシター２３０は、先に説明したように、大面積の第１電極２３４と、焦電材料層（ＰＺＴ）２３２と、第２電極２３６と、を有する。
【０１０７】
また、図６（Ｂ）の例では、第１電極２３４の表面、ならびに第１電極２３４と同層の材料からなる孤立パターン（孤立形状）２３５の表面によって第１反射面Ａ１が構成される。第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ２が構成される。また、光吸収層２７０の上面によって第３反射面Ａ３が構成される。
【０１０８】
第１反射面Ａ１と第３反射面Ａ３との間の第１距離Ｈ１は、支持部材２１５上に形成される光吸収層２７０の膜厚によって決定される。上述のとおり、光吸収層２７０の膜厚は、第１距離Ｈ１がｍ・λ１／４の関係を満足するように調整される。
【０１０９】
また、第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、距離Ｈ２に設定される。また、第２反射面Ａ２と第３反射面Ａ３との間の第２距離はＨ３である。光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚は、第２距離Ｈ３がｎ・λ２／４の関係を満足するように調整される。
【０１１０】
一例として、第１波長λ１を１０μｍとし、第２波長λ２を８μｍとしたとき、第１距離Ｈ１を２．５μｍとし、第２距離Ｈ３を２．０μｍとするのが好ましい。第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、０．５μｍでとなる。
【０１１１】
このように、第１電極２３４（の表面）に対する第２電極２３６（の表面）の高さＨ２、ならびに光吸収層２７０の全体の膜厚Ｈ１（あるいは、光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚Ｈ３ということもできる）を調整することによって、２つの波長に共振する光共振器を、特別な工程を付加することなく、容易に形成することができる。
【０１１２】
図７は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図７の工程は、図６（Ｂ）の工程に続く工程である。図７の工程では、犠牲層１３５を除去する。これによって、支持部材（メンブレン）２１５は、基板２０上に支持される状態となる。すなわち、支持部材（メンブレン）２１５は、基板２０に対して空洞部（熱分離空洞）１０２を介して支持される。
【０１１３】
図５〜図７に示される熱型光検出器の製造方法によれば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器を容易に形成することができる。
【０１１４】
また、図７の例では、第１電極２３４の支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ１，Ｘ２上にも光吸収層２７０が形成されている。金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、図７の例では、第１電極２３４が熱伝達部材としても機能することが期待できる。すなわち、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を、第１電極２３４の延在部分Ｘ１，Ｘ２を介して集熱し、焦電キャパシター２３０に効率的に伝達する効果も期待することができる。また、図７の例では、配線２２２の、支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ３ならびに第２配線２２９の、支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ４上にも、光吸収層２７０が形成されている。よって、同様に、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を、各配線２２２，２２９の延在部分Ｘ３，Ｘ４を介して集熱し、焦電キャパシター２３０に効率的に伝達する効果も期待することができる。
【０１１５】
（第５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（すなわち、熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、２次元的に配置されている。複数の光検出セル（熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。
【０１１６】
第１の光検出セルとしての熱型光検出器２００ａは、熱検出素子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、他の光検出セルも同様の構成である。
【０１１７】
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６０１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７０１によってデジタルデータに変換される。
【０１１８】
本実施形態では、複数の熱型光検出器が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。
【０１１９】
（第６実施形態）
図９は、電子機器の構成の一例を示す図である。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。
【０１２０】
図９に示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス４１０（前掲の実施形態における熱型光検出器２００に相当する）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９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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０（熱型光検出器２００）の出力を処理する制御部に相当する。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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、車載用の夜間視認カメラ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。
【０１２６】
先に説明したように、本発明にかかる熱型光検出器は、光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。
【０１２７】
図１０は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図１０の電子機器８００は、熱型光検出器２００と、加速度検出素子５０３と、を搭載したセンサーユニット６００を有する。センサーユニット６００には、さらにジャイロセンサー等を搭載することもできる。センサーユニット６００によって、異なる種類の物理量を測定することが可能である。センサーユニット６００から出力される各検出信号は、ＣＰＵ７００によって処理される。ＣＰＵ７００は、熱型光検出器２００の出力を処理する制御部に相当する。
【０１２８】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。また、例えば、熱型光検出器の検出感度を、格段に向上させることができる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
本発明では、焦電型の素子だけではなく、熱検出素子として、他の種類の素子、例えば、サーモパイル素子を用いることもできる。例えば、電極や配線等からなる２つ以上の平坦な光反射面を有し、また、光吸収膜の厚さ方向（基板に垂直な方向）において素子の段差が形成され、これに伴って、２以上の光反射面の高さに差が生じるような素子に、広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
２０ 基板（例えばシリコン基板）、３０ 第１絶縁層、４０ 第２絶縁層、
５０ 第３絶縁層、 １０２ 空洞部（熱分離空洞部）、
１２９ 多層配線構造、１３０ａ〜１３０ｃ エッチングストッパー膜、
１５０ 多層構造体、２００ 熱型光検出器、
２１５ 支持部材（メンブレン）、２２０ 熱検出素子（焦電型赤外線検出素子等）、
２２２、２２９ 配線、２２９ａ’ 第１配線、２２９ｂ’ 第２配線
２２６ 第１コンタクト電極、２２８ 第２コンタクト電極、
２３０ 焦電キャパシター、２３２ 焦電材料層（ＰＺＴ層等）、
２３４ 第１電極（下部電極）、２３６ 第２電極（上部電極）、２５０ 絶縁層、
２５２、２５４ 第１コンタクトホールおよび第２コンタクトホール、
２７０ 光吸収層、Ａ１，Ｃ１ 第１反射面、Ａ２，Ｃ２ 第２反射面、
Ａ３，Ｄ１ 第３反射面
【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】
光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器には、光吸収にともなう温度上昇を直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメーター等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。
【０００３】
熱型光検出器の検出感度の向上、ならびに応答性の改善のためには、光吸収層で効率的に熱を発生させること、ならびに光吸収層で発生した熱を、効率的に熱検出素子に伝達することが重要である。
【０００４】
焦電型の赤外線センサーの構造の一例は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載される例では、空洞部上に焦電素子を搭載する絶縁膜が形成され、この絶縁膜上に焦電素子が形成されている。焦電素子は、焦電材料を上下の電極で挟んだ構成を有している。
【０００５】
また、赤外線センサーにおいて光共振器を構成する例は、例えば、特許文献２に記載されている。特許文献２に記載される例では、ボロメーター型の赤外線センサーにおいて、反射膜と感熱膜との間の距離を、λ／４の整数倍（λは光の波長）とすることによって、光の共振を生じさせ、感熱膜における光吸収効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２７９１０３公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載される技術では、光共振による効果が得られるのは、入射光に含まれる光のうちの、波長λ付近の波長についてのみである。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の熱型光検出器の一態様は、基板と、前記基板上に支持される支持部材と、前記支持部材に接して形成されている熱検出素子と、を有し、前記熱検出素子の第一部分の表面である第１反射面と、前記基板、前記支持部材および前記熱検出素子のいずれか一つの表面であり、前記第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長が共振し、前記熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、前記第３反射面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振する。
【００１０】
本態様では、熱検出素子は、支持部材に接して形成される。そして、熱検出素子の一部分の表面によって構成される第１反射面と、基板、支持部材および熱検出素子のいずれか一つの表面であり、第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長λ１が共振する。例えば、第３反射面側から光が入射される場合、入射光に含まれる波長λ１の光と、その入射光が第１反射面で反射した光との相互干渉が生じる。これによって、例えば、熱検出素子における光の実効吸収率が高まる。また、熱検出素子が光吸収層を含む場合、光吸収層における実効吸収率が高まる。よって、第１波長λ１の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。
【００１１】
また、第１波長とは異なる第２波長をλ２としたとき、熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、第２反射面から第２距離（第１距離とは異なる）離れた位置において設けられている第３反射面との間で、第２波長λ２が共振する。これによって、例えば、熱検出素子における光の実効吸収率が高まる。また、熱検出素子が光吸収層を含む場合、光吸収層における実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。
【００１２】
本態様では、第３反射面と、熱検出素子の一部で構成される第１反射面ならびに第２反射面を利用して、異なる波長に共振する２つの光共振器を構成することから構造が簡単であり、熱型光検出器の製造が容易である。
【００１３】
また、上述のとおり、異なる２つの波長において共振ピークが生じることから、熱型光検出器が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００１４】
（２）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子の第１反射面、前記第２反射面ならびに前記第３反射面は前記支持部材の表面と平行であり、前記第１波長をλ１としたとき、前記第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、前記第２波長をλ２としたとき、前記第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００１５】
本態様では、光共振器として、いわゆるλ／４光共振器を使用する。熱検出素子の第１反射面、第２反射面ならびに第３反射面は支持部材の表面に対して平行である。すなわち、各反射面は互いに平行に配置されている。また、第１距離は、第１波長λ１としたとき、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足する。また、第２距離は、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００１６】
本態様では、一対の反射面間の距離を調整することによって、λ／４光共振器を構成することができる。したがって、熱型光検出器の製造が容易である。また、簡単な構成で、熱型光検出器の感度を向上させることができる。
【００１７】
（３）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、を含み、前記第１電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第１電極は、前記支持部材上に延在する延在部分を有し、前記第１電極の前記延在部分の表面によって前記第１反射面が構成され、前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されている。
【００１８】
本態様では、熱検出素子は、焦電キャパシターと、光吸収層とを含む。焦電キャパシターは、焦電材料層を、支持部材側の第１電極ならびに反対側の第２電極によって挟んだ構造を有する。
【００１９】
また、第１電極の平面視における面積は、第２電極の平面視における面積よりも大きく設定され、かつ、第１電極は、支持部材上に延在する延在部分を含む。すなわち、焦電キャパシターは、いわゆるプレーナー構造を有する。
【００２０】
第１電極の延在部分の表面によって第１反射面が構成される。第２電極の表面によって第２反射面が構成される。光吸収層の上面（光吸収層が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面が構成される。
【００２１】
本態様によれば、プレーナー構造の焦電型キャパシターの構成要素である第１電極と第２電極、ならびに光吸収層の上面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子としての焦電型光検出器の通常の構成で）２個の光共振器を構成することができる。
【００２２】
すなわち、第１電極と第２電極との段差（高さの差）と、光吸収層の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００２３】
また、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第１電極の支持部材上に延在する延在部分上にも光吸収層を形成することによって、光吸収層の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子に効率的に伝達する効果も期待することができる。
【００２４】
（４）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、前記支持部材上に形成されている、前記第１電極に接続される第１配線ならびに前記第２電極に接続される第２配線と、を含み、前記第１配線および前記第２配線の少なくとも一方の表面によって前記第１反射面が構成され、前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されている。
【００２５】
本態様では、熱検出素子は、焦電キャパシターと、光吸収層と、第１配線ならびに第２配線と、を含む。焦電キャパシターは、焦電材料層を、支持部材側の第１電極ならびに反対側の第２電極によって挟んだ構造を有する。また、光吸収層は、支持部材上において、焦電キャパシターに接して形成され、かつ第１電極と第２電極の上に形成されている。また、第１配線は、支持部材上において第１電極に接続されている。また、第２配線は、支持部材上において、第２電極に接続されている。なお、支持部材上というとき、何らかの部材を介して上側にある場合、あるいは、直上にある場合の双方を含む広義の意味で使用する。
【００２６】
第１配線および第２配線の少なくとも一方の表面によって第１反射面が構成される。また、第２電極の表面によって第２反射面が構成され、光吸収層の上面（光吸収層が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面が構成される。
【００２７】
本態様によれば、焦電型キャパシターの構成要素である電極ならびに配線と、光吸収層の上面とを活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子としての焦電型光検出器の通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００２８】
すなわち、配線と第２電極との段差（高さの差）と、光吸収層の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００２９】
（５）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記第１波長λ１を１０μｍとし、前記第２波長λ２を８μｍとし、前記第１距離を２．５μｍとし、前記第２距離を２μｍとする。
【００３０】
本態様では、第１距離を２．５μｍとすることによって、１０μｍの波長（第１波長λ１）に対する第１光共振器を構成することができる。また、第２距離を２μｍとすることによって、８μｍの波長（第２波長λ２）に対する第２光共振器を構成することができる。
【００３１】
（６）本発明の熱型光検出器の他の態様では、前記熱型検出素子は、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体を含み、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体は、基板上において前記基板から離れて支持されており、かつ、前記感熱抵抗体の断面形状は、前記基板の表面と前記第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、前記基板の表面と前記第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、前記第１面を有する部分と前記第２面を有する部分とを接続する接続部とを有し、前記第１面および前記第２面は、前記基板の表面に対して平行であり、前記第１面によって前記第１反射面が構成され、前記第２面によって前記第２反射面が構成され、前記基板の表面によって前記第３反射面が構成される。
【００３２】
本態様では、熱検出素子は、支持部材と一体化された感熱抵抗体を備える、いわゆるボロメーターによって構成される。感熱抵抗体は、基板上において基板から離れて支持されている。
【００３３】
また、感熱抵抗体は、その断面形状が屈曲した形状を有する。すなわち、感熱抵抗体の断面形状は、基板の表面と第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、基板の表面と第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、第１面を有する部分と第２面を有する部分とを接続する接続部とを有する。
【００３４】
第１面および第２面は、基板の表面に対して平行である。第１面によって第１反射面が構成される。第２面によって第２反射面が構成される。また、基板の表面によって第３反射面が構成される。
【００３５】
本態様によれば、屈曲した断面形状をもつ感熱抵抗体の異なる２面（第１面と第２面）、ならびに基板の表面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、ボロメーターの通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００３６】
（７）本発明の熱型光検出装置の一態様は、上記いずれかの熱型光検出器が複数、２次元配置されている。
【００３７】
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。
【００３８】
（８）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と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有する。
【００３９】
上記いずれかの熱型光検出器は、例えば、検出波長帯域が広く、また光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。なお、制御部は、例えば、画像処理部やＣＰＵで構成することができる。
【００４０】
（９）本発明の熱型光検出器の製造方法の一態様は、基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成する工程と、前記前記支持部材上に、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造を有し、前記第１電極の平面視における面積が前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ前記第１電極が前記支持部材上に延在する延在部分を有する焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ前記第１電極と前記第２電極の上に形成される光吸収層と、を有する熱検出素子を形成する工程と、を含み、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極上に形成される光吸収層と、を形成する工程と、を含み、前記熱検出素子の第１電極の前記延在部分の表面、前記第２電極の表面ならびに前記光吸収層の上面は、前記支持部材の表面と平行に形成され、第１波長をλ１としたとき、前記第１電極の前記延在部分の表面と前記光吸収層の上面との間の距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、第２波長をλ２としたとき、前記第２電極の表面と前記光吸収層の上面との間の距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。
【００４１】
本態様では、基板の主面に絶縁層を含む構造体を形成し、構造体の一部に形成した凹部に犠牲層を埋め込んだ後、支持部材を形成し、さらに、支持部材上に熱検出素子を形成する。熱検出素子は、支持部材側の第１電極ならびに支持部材側とは反対の側の第２電極によって焦電材料層を挟んだ構造を有し、第１電極の平面視における面積が第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ第１電極が支持部材上に延在する延在部分を含む焦電キャパシターと、支持部材上において焦電キャパシターに接して形成される光吸収層と、を含む。
【００４２】
熱検出素子の第１電極の延在部分の表面、第２電極の表面ならびに光吸収層の上面は、支持部材の表面と平行に形成される。また、第１波長をλ１としたとき、第１電極の延在部分の表面と光吸収層の上面との間の第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように、光吸収層の高さ（膜厚）を調整する。また、第２波長をλ２としたとき、第２電極の表面と光吸収層の上面との間の距離が、ｎ・（λ２／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足するように、第１電極に対する第２電極の高さ、ならびに光吸収層の高さ（膜厚）を調整する。
【００４３】
第１波長λ１に共振する光共振器を構成することによって、光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、第２波長λ２に共振する光共振器を構成することによって、光吸収層における光の実効吸収率が高まる。また、２つの波長の共振ピークが重なることによって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００４４】
また、本態様では、第１電極と第２電極との段差（高さの差）ならびに光吸収層の膜厚を調整するだけで、異なる２つの波長に共振する光共振器を構成することができる。よって、熱型光検出器の構造が簡単であり、製造が容易である。
【００４５】
本態様によれば、例えば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器を容易に実現することができる。
【００４６】
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、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】熱型光検出器の一例の平面図ならびに断面図
【図２】２つの光共振器が構成される場合における、熱型光検出器の検出感度の一例を示す図
【図３】熱型光検出器の他の例の平面図ならびに断面図
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の他の例の断面図
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【図７】熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図
【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】電子機器の構成の一例を示す図
【図１０】電子機器の構成の他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４８】
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。
【００４９】
（第１実施形態）
図１は、熱型光検出器の一例の平面図ならびに断面図である。図１では、単独の熱型光検出器を示しているが、複数の熱型光検出器を、例えばマトリクス状に配置して、熱型光検出器アレイ（すなわち熱型検出装置）を構成することもできる。図１に示される熱型光検出器は、焦電型赤外線検出器（光センサーの一種）２００である（但し、一例であり、これに限定されるものではない）。
【００５０】
（レイアウト構成）
図１の下側に示される平面図を参照して、熱型光検出器（焦電型赤外線検出器）２００のレイアウト構成について説明する。支持部材（メンブレン）２１５は、焦電キャパシター２３０を載置する載置部２１０と、この載置部２１０を、空洞部（熱分離空洞部）２１２上にて保持する２本のアーム、すなわち第１アーム部２１２ａと第２アーム部２１２ｂと、を有している。焦電キャパシター２３０は、支持部材（メンブレン）２１５における載置部２１０上（具体的には、載置部２１０の中央領域上）に形成されている。
【００５１】
すなわち、熱検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０と、光吸収層２７０と、を有する。焦電キャパシター２３０は、支持部材（メンブレン）２１５に接して形成されている。この焦電キャパシター２３０は、支持部材２１５側の第１電極（下部電極）２３４と、支持部材２１５とは反対側の第２電極（上部電極）２３６とによって焦電材料層（ＰＺＴ層）を挟んだ構造をもつ。
【００５２】
第１電極２３４の平面視における面積は、第２電極２３６の平面視における面積よりも大きく、かつ、第１電極２３４は、支持部材２１５上（具体的には、載置部２１０上）に延在する延在部分（図１において斜線が施されている部分）を有する。すなわち、焦電キャパシター２３０は、いわゆるプレーナー構造を有する。図示されるように、焦電キャパシター２３０は、平面視で、略正方形の形状を有する。
【００５３】
また、光吸収層２７０は、支持部材２１５上において、焦電キャパシター２３０に接して形成され、かつ第１電極２３４と第２電極２３６の上に形成されている。
【００５４】
支持部材（メンブレン）２１５は、例えば、酸化シリコン膜（ＳｉＯ）／窒化シリコン膜（ＳｉＮ）／酸化シリコン膜（ＳｉＯ）の３層の積層膜をパターニングして、細長い形状に加工することによって形成することができる。第１アーム部２１２ａと第２アーム部２１２ｂは細長い形状に加工されている。細長い形状とするのは、熱抵抗を大きくして、焦電キャパシター２３０からの放熱（熱の逃げ）を抑制するためである。
【００５５】
第１アーム部２１２ａにおける幅広の先端部２３２ａは、第１ポスト１０４ａ（図１において破線で示される、平面視で円形の部材）によって、空洞部１０２上において支持されている。また、第１アーム部２１２ａ上には、一端２２６が、第１コンタクトホール２５２を介して焦電キャパシター２３０の第１電極２３４に接続され、他端２３１ａが、第１ポスト１０４ａに接続されている配線２２９ａが形成されている。
【００５６】
また、第１ポスト１０４ａは、例えば、柱状に加工された多層配線構造（層間絶縁層と、焦電キャパシター２３０と下地のシリコン基板２０に設けられたトランジスター等の素子とを接続するための配線を構成する導電層とからなる）によって構成することができる。
【００５７】
同様に、第２アーム部２１２ｂは、第２ポスト１０４ｂ（破線で示される、平面視で円形の部材）によって、空洞部１０２上において支持されている。また、第２アーム部２１２ｂ上には、一端（参照符号２２８）が、焦電キャパシター２３０の第２電極２３６に接続され、他端２３１ｂが、第２ポスト１０４ｂに接続される配線２２９ｂが形成されている。
【００５８】
第２ポスト１０４ｂは、例えば、柱状に加工された多層配線構造（層間絶縁層と、焦電キャパシター２３０と下地のシリコン基板２０に設けられたトランジスター等の素子とを接続するための配線を構成する導電層とからなる）によって構成することができる。
【００５９】
図１に示される例では、第１ポスト１０４ａならびに第２ポスト１０４ｂを用いて、支持部材２１５や焦電キャパシター２３０を含む素子構造体を、空洞部１０２において保持している。この構成は、共通の空洞部１０２において、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０を複数、高密度に配置する際（つまり、熱検出素子のアレイを形成する際）に有効である。但し、この構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、図７に示される例のように、一つの焦電キャパシター２３０毎に一つの空洞１０２を形成し、支持部材（メンブレン）２１５を、空洞部１０２の周囲の、多層配線構造１２９を含む多層構造体１５０にて支持するようにしてもよい（この例については後述する）。
【００６０】
（断面構造）
次に、図１の上側の図を参照して、熱型光検出器２００の断面構造について説明する。支持部材２１５の載置部２１０上には、熱検出素子２２０が形成されている。熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０は、上述のとおり、大面積の第１電極２３４と、焦電材料層（ＰＺＴ）２３２と、第２電極２３６と、を有する。なお、図１では、焦電キャパシターの電極や配線などを省略している（詳細な構造については後述する）。
【００６１】
また、焦電キャパシター２３０に接して光吸収層（例えば、ＳｉＯ２層）２７０が設けられている。
【００６２】
ここで注目すべきは、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０の第一部分の表面によって構成される第１反射面Ａ１と、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置において第１反射面Ａ１に対向して設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１に対する第１光共振器が構成されており、また、焦電キャパシター２３０の一部分とは異なる第二部分の表面によって構成される第２反射面Ａ２と、第２反射面から第２距離Ｈ３だけ離れた位置において設けられている第３反射面Ａ３との間で、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２に対する第２光共振器が構成されている点である。
【００６３】
具体的には、第１電極２３４の延在部分（点線で囲んで示される部分Ｚ１）の表面によって第１反射面Ａ１が構成され、第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ２が構成され、光吸収層２７０の上面（光吸収層２７０が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面Ａ３が構成される。
【００６４】
以上は一例であり、これに限定されるものではない。第３反射面は、基板（例えば、図５に示される参照符号２０）、支持部材２１５および熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０と光吸収層２７０とを含む）のいずれか一つの表面であり、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置に設けられている反射面を、第３反射面として使用することができる。なお、第３反射面は、二つの光共振器において共通に使用される反射面であることから、「共通反射面」ということもできる。
【００６５】
焦電キャパシター２３０の第１反射面Ａ１、第２反射面Ａ２ならびに光吸収層２７０の上面である第３反射面Ａ３は支持部材２１５の表面と平行である。すなわち、各反射面Ａ１、Ａ２ならびにＡ３は、互いに平行に配置されている。
【００６６】
また、第１距離Ｈ１が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、第２距離Ｈ３が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。これによって、いわゆるλ／４光共振器が構成される。
【００６７】
図１の熱型光検出器２００は、異なる共振波長λ１，λ２をもつ２個の光共振器を有しており、異なる２つの波長λ１，λ２において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。すなわち、各光共振器の検出帯域が重なることによって、より広範囲な波長に感度を有する熱型光検出器２００を実現することができる。
【００６８】
上述のとおり、第１波長λ１に対する光共振器は、焦電キャパシター２３０の第一部分である第１電極２３４の表面によって構成される第１反射面Ａ１と、第１反射面Ａ１から第１距離Ｈ１だけ離れた位置において第１反射面Ａ１に対向して設けられている、光吸収層２７０の上面である第３反射面Ａ３との間において形成される。
【００６９】
例えば、第３反射面Ａ３側から、平面視における支持部材２１５（載置部２１０）の領域に光が入射すると、その入射光に含まれる波長λ１の光と、その入射光が第１反射面Ａ１で反射した光との相互干渉が生じる。これによって、例えば、熱検出素子２２０（すなわち焦電キャパシター２３０）自体における光の実効吸収率が高まり、また、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に接して設けられる光吸収層２７０における実効吸収率が高まる。したがって、第１波長λ１の光に対する、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の感度を高めることができる。
【００７０】
また、第１波長とは異なる第２波長をλ２としたとき、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の第一部分２３４とは異なる第２部分（ここでは第２電極２３６）の表面によって構成される第２反射面Ａ２と、第２反射面Ａ２から第２距離Ｈ３（第１距離Ｈ１とは異なる）離れた位置において設けられている第３反射面Ａ３との間で、第２波長λ２に対する光共振器が構成される。これによって、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に接して設けられている光吸収層２７０における実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）の感度を高めることができる。
【００７１】
図１の例では、第３反射面Ａ３と、熱検出素子２２０の一部で構成される第１反射面Ａ１ならびに第２反射面Ａ２を利用して、異なる波長（λ１，λ２）に共振する２つの光共振器を構成することから構造が複雑化しない。つまり、一対の反射面間の距離を調整することによって、λ／４光共振器を構成することができる。よって、特別な構成の付加は不要である。
【００７２】
具体的には、プレーナー構造の焦電型キャパシター２３０の構成要素である第１電極２３４と第２電極２３６、ならびに光吸収層２７０の上面を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、熱検出素子２２０としての焦電型光検出器の通常の構成で）２個の光共振器を構成することができる。すなわち、第１電極２３４と第２電極２３６との段差（高さの差）Ｈ２と、光吸収層２７０の高さ（膜厚）Ｈ１とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器２００の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００７３】
また、上述のとおり、異なる２つの波長λ１，λ２において共振ピークが生じることから、熱型光検出器２００が検出可能な光の波長帯域（波長幅）を広げることができる。したがって、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器２００の検出波長帯域を広げることができる。
【００７４】
また、金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、第１電極２３４の、支持部材２１５上に延在する延在部分（点線で囲まれる部分Ｚ１）上にも光吸収層２７０を形成することによって、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を集熱して、熱検出素子２２０（焦電キャパシター２３０）に効率的に伝達する効果も期待できる。
【００７５】
（熱型光検出器の検出感度について）
図２は、２つの光共振器が構成される場合における、熱型光検出器の検出感度の一例を示す図である。横軸は波長であり、縦軸は熱型検出器の感度（光吸収層の吸収効率）である。
【００７６】
図２に示される例では、第１光共振器による共振ピークＰ１が波長λ１（例えばλ１＝８μｍ）に出現し、第２光共振器による共振ピークＰ２が波長λ２（例えばλ２＝１０μｍ）に出現している。これらのピーク特性が合成されることによって、熱型光検出器２００の検出感度Ｐ３の波長帯域を広げることができる。つまり、広い波長域において検出感度をもつ熱型光検出器２００が実現される。
【００７７】
第１波長λ１を１０μｍとし、第２波長λ２を８μｍとしたとき、図１の例における第１距離Ｈ１を２．５μｍとし、第２距離Ｈ３を２．０μｍとするのが好ましい。このとき、第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、０．５μｍとなる。第１距離Ｈ１を２．５μｍとすることによって、１０μｍの波長（第１波長λ１）に対する第１光共振器を構成することができる。また、第２距離Ｈ３を２μｍとすることによって、８μｍの波長（第２波長λ２）に対する第２光共振器を構成することができる。
【００７８】
このように、第１電極２３４（の表面）に対する第２電極２３６（の表面）の高さＨ２、ならびに光吸収層２７０の全体の膜厚Ｈ１（あるいは、光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚Ｈ３ということもできる）を調整することによって、２つの波長に共振する光共振器を、特別な工程を付加することなく、容易に形成することができる。これによって、検出波長帯域がブロードであり、かつ光吸収層２７０における光の吸収率が高い熱型検出器２００を実現することができる。
【００７９】
（第２実施形態）
図３は、熱型光検出器の他の例の平面図ならびに断面図である。図３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。
【００８０】
図３の例では、熱検出素子２２０は、焦電キャパシター２３０と、光吸収層２７０と、第１配線２２９ａ’ならびに第２配線２２９ｂ’と、を含む。第１配線２２９ａ’は、支持部材２１５上において第１電極２３４に接続されている。また、第２配線２２９ｂ’は、支持部材２１５上において、第２電極２３６に接続されている。なお、支持部材２１５上というとき、何らかの部材を介して上側にある場合、あるいは、直上にある場合の双方を含む広義の意味で使用する。
【００８１】
具体的には、第１配線２２９ａ’の一端は、第１電極（下部電極）２３４に、コンタクトホール２５２を介して接続されている。第２配線２２９ｂ’の一端は、第２電極（上部電極）２３６に、コンタクトホール２５４を介して接続されている。
【００８２】
第１配線２２９ａ’および第２配線２２９ｂ’の少なくとも一方の表面（図３の例では双方の表面）によって第１反射面Ａ１が構成される。また、第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ３が構成される。また、光吸収層２７０の上面（光吸収層２７０が複数層によって構成される場合には最上面）によって第３反射面Ａ３が構成される。
【００８３】
図３の例では、焦電型キャパシター２３０の構成要素である電極２３６ならびに配線（第１配線２２９ａ’，第２配線２２９ｂ’）と、光吸収層２７０の上面と、を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、焦電型光検出器の通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。
【００８４】
すなわち、配線（第１配線２２９ａ’，第２配線２２９ｂ’）と第２電極２３６との段差（高さの差）と、光吸収層２７０の高さ（膜厚）とを調整することによって、２つの光共振器を簡単に構成することができる。よって、熱型光検出器２００の構成が複雑化せず、また、製造も容易である。
【００８５】
なお、図３の例において、図１の例と同様に、第１電極２３４の表面を第１反射面Ａ１として利用することもできる。
【００８６】
（第３実施形態）
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、熱型光検出器の他の例の断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の例では、熱検出素子２２０としてボロメーターが採用されている。ボロメーターは、感熱抵抗体の抵抗値が温度によって変化する性質を利用した赤外線等の検出素子である。感熱抵抗体としては、チタン等の金属、酸化バナジウムやイットリュウムバリウム銅酸化物等の金属酸化物、セラミックス、シリコン単結晶などを使用することができる。
【００８７】
図４（Ａ）に示される熱型光検出器２００は、基板２１７上に設けられている支持部材（メンブレン）３０３を有する。支持部材（メンブレン）３０３には、感熱抵抗体２５１が埋め込まれている。つまり、感熱抵抗体２５１は、支持部材３０３に一体化されている。
【００８８】
支持部材（メンブレン）３０３は、ポスト３０１ａ，３０１ｂによって、基板２１７上に保持されている。つまり、支持部材３０３と一体化された感熱抵抗体２５１は、基板２１７上において、基板２１７から離れて、つまり空洞部１１１を介して支持されている。
【００８９】
また、感熱抵抗体２５１の断面形状は、基板２１７の表面Ｄ１と第１距離Ｈ４を隔てて対向する第１面Ｃ１を有する第一部分Ｑ１と、基板２１７の表面Ｄ１と第２距離Ｈ５を隔てて対向する第２面Ｃ２を有する第二部分Ｑ２と、第１面Ｃ１を有する第一部分Ｑ１と第２面Ｃ２を有する第二部分Ｑ２とを接続する接続部Ｑ３と、を有する。
【００９０】
第１面Ｃ１および第２面Ｃ２は、基板２１７の表面に対して平行であり、第１面Ｃ１によって第１反射面が構成され、第２面Ｃ２によって第２反射面が構成される。また、基板２１７の表面Ｄ１によって第３反射面が構成される。なお、基板２１７の表面には、金属層等の光反射層を設けてもよい。これによって、光共振が生じやすくなる。
【００９１】
第１反射面Ｃ１と第３反射面Ｄ１との間の距離である第１距離Ｈ４は、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、また、第２距離Ｈ５は、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する。これによって、いわゆるλ／４光共振器が構成される。
【００９２】
λ１／４光共振器が構成されることによって、熱検出素子としての感熱抵抗体２５１自体における光の実効吸収率が高まる。よって、第１波長λ１の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。λ２／４光共振器が構成されることによって、熱検出素子としての感熱抵抗体２５１自体における光の実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。また、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００９３】
また、図４（Ｂ）の例では、図４（Ａ）における空洞部１１１内には、光吸収層２７０が形成されている。その他の構成は、図４（Ａ）に示される例と同じである。図４（Ｂ）の例によれば、光吸収層２７０における光の実効吸収率が高まる。よって、第２波長λ２の光に対する熱検出素子の感度を高めることができる。また、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。
【００９４】
このように、本実施形態によれば、屈曲した断面形状をもつ感熱抵抗体２５１の異なる２面（第１面Ｃ１と第２面Ｃ２）、ならびに基板２１７の表面Ｄ１を活用することによって、特別な構造を付加することなく（つまり、ボロメーターの通常の構成で）、２個の光共振器を構成することができる。よって、簡単な構成によって、ボロメーター型の熱型光検出器２００の感度を向上させることができる。また、ボロメーター型の熱型光検出器２００の検出波長帯域を広げることができる。
【００９５】
（第４実施形態）
本実施形態では、図５〜図７を参照して、熱型光検出器（ここでは焦電型の熱型光検出器）の製造方法の一例について説明する。
【００９６】
図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図５（Ａ）の工程では、基板２０の第１主面上に、多層配線構造１２９の構成要素である第１絶縁層３０、第２絶縁膜４０ａを積層形成する。
【００９７】
基板２０には、ＭＯＳトランジスターのソース層２１と、ドレイン層２２が形成されている。基板２０の表面にはゲート絶縁膜２３が形成されている。ゲート電極２４の両サイドには、サイドウオール２５が設けられている。ゲート電極２４には、例えば配線２６が接続される。また、第１絶縁層３０の一部には、タングステン（Ｗ）等の金属からなるプラグＭ１が形成される。また、第１絶縁層３０上には、Ａｌ等からなる第２層目配線Ｍ２が形成される。
【００９８】
図５（Ｂ）の工程では、第２絶縁層４０ａを、例えばＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）による平坦化処理によって平坦化する。これによって、平坦化された第２絶縁層４０が形成される。
【００９９】
図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図６（Ａ）の工程は、図５（Ｂ）の工程に続く工程である。
【０１００】
図６（Ａ）の工程では、第２絶縁層４０上に第３絶縁層５０を形成し、第３絶縁層５０の表面の一部に凹部１０２を形成し、凹部１０２の内表面上にエッチングストッパー膜（ＳｉＮ）１３０（１３０ａ〜１３０ｃ）を形成した後、凹部１０２に犠牲層（例えばＳｉＯ層）１３５を埋め込む。これによって、支持部材（メンブレン）２１５多層構造体１５０が形成される。
【０１０１】
図６（Ｂ）の工程では、支持部材（メンブレン）２１５を形成し、支持部材２１５上に、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０を含む素子構造体１６０を形成する。素子構造体１６０は、半導体製造技術（フォトリソグラフィー）を用いて製造することができる。
【０１０２】
素子構造体１６０は、熱検出素子２２０の構成要素としての焦電キャパシター２３０および光吸収層２７０を含む。
【０１０３】
熱検出素子２２０は、絶縁層２５０と、絶縁層２５０に形成されている第１コンタクトホール２５２に一部が埋め込まれている第１コンタクト電極２２６と、第１コンタクト電極２２６に接続されている配線２２２と、絶縁層２５０に形成されている第２コンタクトホール２５４に一部が埋め込まれている第２コンタクト電極２２８と、第２コンタクト電極２２８に接続されている配線２２９と、光吸収層２７０と、を有する。
【０１０４】
光吸収層２７０は、例えば、ＳｉＯ２層である。光吸収層２７０は、支持部材２１５上において、焦電キャパシター２３０、第１電極２３４、第２電極２３６ならびに配線２２２，２２９に接して設けられる。
【０１０５】
また、図６（Ｂ）に示される例では、支持部材２１５上には、第１電極２３４と同層の材料（例えばアルミニウム）で構成される孤立パターン（孤立形状）２３５が形成されている。
【０１０６】
焦電キャパシター２３０は、先に説明したように、大面積の第１電極２３４と、焦電材料層（ＰＺＴ）２３２と、第２電極２３６と、を有する。
【０１０７】
また、図６（Ｂ）の例では、第１電極２３４の表面、ならびに第１電極２３４と同層の材料からなる孤立パターン（孤立形状）２３５の表面によって第１反射面Ａ１が構成される。第２電極２３６の表面によって第２反射面Ａ２が構成される。また、光吸収層２７０の上面によって第３反射面Ａ３が構成される。
【０１０８】
第１反射面Ａ１と第３反射面Ａ３との間の第１距離Ｈ１は、支持部材２１５上に形成される光吸収層２７０の膜厚によって決定される。上述のとおり、光吸収層２７０の膜厚は、第１距離Ｈ１がｍ・λ１／４の関係を満足するように調整される。
【０１０９】
また、第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、距離Ｈ２に設定される。また、第２反射面Ａ２と第３反射面Ａ３との間の第２距離はＨ３である。光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚は、第２距離Ｈ３がｎ・λ２／４の関係を満足するように調整される。
【０１１０】
一例として、第１波長λ１を１０μｍとし、第２波長λ２を８μｍとしたとき、第１距離Ｈ１を２．５μｍとし、第２距離Ｈ３を２．０μｍとするのが好ましい。第１反射面Ａ１と第２反射面Ａ２の高さの差（段差）は、０．５μｍでとなる。
【０１１１】
このように、第１電極２３４（の表面）に対する第２電極２３６（の表面）の高さＨ２、ならびに光吸収層２７０の全体の膜厚Ｈ１（あるいは、光吸収層２７０の、第２電極２３６の表面上に位置する部分の膜厚Ｈ３ということもできる）を調整することによって、２つの波長に共振する光共振器を、特別な工程を付加することなく、容易に形成することができる。
【０１１２】
図７は、熱型光検出器の製造方法の一例を示すデバイスの断面図である。図７の工程は、図６（Ｂ）の工程に続く工程である。図７の工程では、犠牲層１３５を除去する。これによって、支持部材（メンブレン）２１５は、基板２０上に支持される状態となる。すなわち、支持部材（メンブレン）２１５は、基板２０に対して空洞部（熱分離空洞）１０２を介して支持される。
【０１１３】
図５〜図７に示される熱型光検出器の製造方法によれば、半導体製造技術（例えばＭＥＭＳ技術）を用いて、小型かつ検出感度の高い熱型光検出器を容易に形成することができる。
【０１１４】
また、図７の例では、第１電極２３４の支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ１，Ｘ２上にも光吸収層２７０が形成されている。金属材料は熱伝導性にも優れる。よって、図７の例では、第１電極２３４が熱伝達部材としても機能することが期待できる。すなわち、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を、第１電極２３４の延在部分Ｘ１，Ｘ２を介して集熱し、焦電キャパシター２３０に効率的に伝達する効果も期待することができる。また、図７の例では、配線２２２の、支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ３ならびに第２配線２２９の、支持部材２１５上に延在する延在部分Ｘ４上にも、光吸収層２７０が形成されている。よって、同様に、光吸収層２７０の広範囲で発生する熱を、各配線２２２，２２９の延在部分Ｘ３，Ｘ４を介して集熱し、焦電キャパシター２３０に効率的に伝達する効果も期待することができる。
【０１１５】
（第５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（すなわち、熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、２次元的に配置されている。複数の光検出セル（熱型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。
【０１１６】
第１の光検出セルとしての熱型光検出器２００ａは、熱検出素子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、他の光検出セルも同様の構成である。
【０１１７】
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６０１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７０１によってデジタルデータに変換される。
【０１１８】
本実施形態では、複数の熱型光検出器が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。
【０１１９】
（第６実施形態）
図９は、電子機器の構成の一例を示す図である。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。
【０１２０】
図９に示されるように、電子機器は、光学系４００と、センサーデバイス４１０（前掲の実施形態における熱型光検出器２００に相当する）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９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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０（熱型光検出器２００）の出力を処理する制御部に相当する。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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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、車載用の夜間視認カメラ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。
【０１２６】
先に説明したように、本発明にかかる熱型光検出器は、光の検出感度が高い。よって、この熱型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。
【０１２７】
図１０は、電子機器の構成の他の例を示す図である。図１０の電子機器８００は、熱型光検出器２００と、加速度検出素子５０３と、を搭載したセンサーユニット６００を有する。センサーユニット６００には、さらにジャイロセンサー等を搭載することもできる。センサーユニット６００によって、異なる種類の物理量を測定することが可能である。センサーユニット６００から出力される各検出信号は、ＣＰＵ７００によって処理される。ＣＰＵ７００は、熱型光検出器２００の出力を処理する制御部に相当する。
【０１２８】
以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、簡単な構成によって、熱型光検出器の検出波長帯域を広げることができる。また、例えば、熱型光検出器の検出感度を、格段に向上させることができる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
本発明では、焦電型の素子だけではなく、熱検出素子として、他の種類の素子、例えば、サーモパイル素子を用いることもできる。例えば、電極や配線等からなる２つ以上の平坦な光反射面を有し、また、光吸収膜の厚さ方向（基板に垂直な方向）において素子の段差が形成され、これに伴って、２以上の光反射面の高さに差が生じるような素子に、広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
２０ 基板（例えばシリコン基板）、３０ 第１絶縁層、４０ 第２絶縁層、
５０ 第３絶縁層、 １０２ 空洞部（熱分離空洞部）、
１２９ 多層配線構造、１３０ａ〜１３０ｃ エッチングストッパー膜、
１５０ 多層構造体、２００ 熱型光検出器、
２１５ 支持部材（メンブレン）、２２０ 熱検出素子（焦電型赤外線検出素子等）、
２２２、２２９ 配線、２２９ａ’ 第１配線、２２９ｂ’ 第２配線
２２６ 第１コンタクト電極、２２８ 第２コンタクト電極、
２３０ 焦電キャパシター、２３２ 焦電材料層（ＰＺＴ層等）、
２３４ 第１電極（下部電極）、２３６ 第２電極（上部電極）、２５０ 絶縁層、
２５２、２５４ 第１コンタクトホールおよび第２コンタクトホール、
２７０ 光吸収層、Ａ１，Ｃ１ 第１反射面、Ａ２，Ｃ２ 第２反射面、
Ａ３，Ｄ１ 第３反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に支持される支持部材と、
前記支持部材に接して形成されている熱検出素子と、を有し、
前記熱検出素子の第一部分の表面である第１反射面と、前記基板、前記支持部材および前記熱検出素子のいずれか一つの表面であり、前記第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長が共振し、
前記熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、前記第３反射面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振す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、
前記熱検出素子の第１反射面、前記第２反射面ならびに前記第３反射面は前記支持部材の表面と平行であり、
前記第１波長をλ１としたとき、前記第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、
前記第２波長をλ２としたとき、前記第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足することを特徴とする熱型光検出器。
【請求項３】
請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、
前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、を含み、
前記第１電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第１電極は、前記支持部材上に延在する延在部分を有し、
前記第１電極の前記延在部分の表面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、
前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項４】
請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、
前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、
前記支持部材上に形成されている、前記第１電極に接続される第１配線ならびに前記第２電極に接続される第２配線と、を含み、
前記第１配線および前記第２配線の少なくとも一方の表面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、
前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の熱型光検出器であって、
前記第１波長λ１を１０μｍとし、
前記第２波長λ２を８μｍとし、
前記第１距離を２．５μｍとし、
前記第２距離を２．０μｍとしたことを特徴とする熱型光検出器。
【請求項６】
請求項１記載の熱型光検出器であって、
前記熱型検出素子は、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体を含み、
前記支持部材と一体化された感熱抵抗体は、基板上において前記基板から離れて支持されており、かつ、前記感熱抵抗体の断面形状は、前記基板の表面と前記第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、前記基板の表面と前記第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、前記第１面を有する部分と前記第２面を有する部分とを接続する接続部とを有し、
前記第１面および前記第２面は、前記基板の表面に対して平行であり、
前記第１面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２面によって前記第２反射面が構成され、
前記基板の表面によって前記第３反射面が構成されることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項７】
請求項１〜請求項６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８】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱型光検出器と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成する工程と、
前記前記支持部材上に、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造を有し、前記第１電極の平面視における面積が前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ前記第１電極が前記支持部材上に延在する延在部分を有する焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ前記第１電極と前記第２電極の上に形成される光吸収層と、を有する熱検出素子を形成する工程と、
を含み、
前記熱検出素子の第１電極の前記延在部分の表面、前記第２電極の表面ならびに前記光吸収層の上面は、前記支持部材の表面と平行に形成され、
第１波長をλ１としたとき、前記第１電極の前記延在部分の表面と前記光吸収層の上面との間の第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、
第２波長をλ２としたとき、前記第２電極の表面と前記光吸収層の上面との間の第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する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、
前記基板上に支持される支持部材と、
前記支持部材に接して形成されている熱検出素子と、を有し、
前記熱検出素子の第一部分の表面である第１反射面と、前記基板、前記支持部材および前記熱検出素子のいずれか一つの表面であり、前記第１反射面から第１距離だけ離れた位置に設けられている第３反射面との間で、第１波長が共振し、
前記熱検出素子の第一部分とは異なる第二部分の表面であり、前記第３反射面から第２距離だけ離れた位置に設けられている第２反射面と、前記第３反射面との間で、前記第１波長とは異なる第２波長が共振す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、
前記熱検出素子の第１反射面、前記第２反射面ならびに前記第３反射面は前記支持部材の表面と平行であり、
前記第１波長をλ１としたとき、前記第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、
前記第２波長をλ２としたとき、前記第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足することを特徴とする熱型光検出器。
【請求項３】
請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、
前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、を含み、
前記第１電極の平面視における面積は、前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ、前記第１電極は、前記支持部材上に延在する延在部分を有し、
前記第１電極の前記延在部分の表面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、
前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項４】
請求項２記載の熱型光検出器であって、
前記熱検出素子は、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造をもつ焦電キャパシターと、
前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ、前記第１電極と前記第２電極の上に形成されている光吸収層と、
前記支持部材上に形成されている、前記第１電極に接続される第１配線ならびに前記第２電極に接続される第２配線と、を含み、
前記第１配線および前記第２配線の少なくとも一方の表面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２電極の表面によって前記第２反射面が構成され、
前記光吸収層の上面によって前記第３反射面が構成されていることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の熱型光検出器であって、
前記第１波長λ１を１０μｍとし、
前記第２波長λ２を８μｍとし、
前記第１距離を２．５μｍとし、
前記第２距離を２．０μｍとしたことを特徴とする熱型光検出器。
【請求項６】
請求項１記載の熱型光検出器であって、
前記熱型検出素子は、前記支持部材と一体化された感熱抵抗体を含み、
前記支持部材と一体化された感熱抵抗体は、基板上において前記基板から離れて支持されており、かつ、前記感熱抵抗体の断面形状は、前記基板の表面と前記第１距離を隔てて対向する第１面を有する部分と、前記基板の表面と前記第２距離を隔てて対向する第２面を有する部分と、前記第１面を有する部分と前記第２面を有する部分とを接続する接続部とを有し、
前記第１面および前記第２面は、前記基板の表面に対して平行であり、
前記第１面によって前記第１反射面が構成され、
前記第２面によって前記第２反射面が構成され、
前記基板の表面によって前記第３反射面が構成されることを特徴とする熱型光検出器。
【請求項７】
請求項１〜請求項６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８】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱型光検出器と、前記熱型光検出器の出力を処理する制御部と、を有することを特徴とする電子機器。
【請求項９】
基板の主面上に絶縁層を含む構造体を形成し、前記構造体の少なくとも最上層の一部を除去して凹部を形成し、前記凹部の内表面上にエッチングストッパー膜を形成した後、前記凹部内に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層を含む前記構造体上に支持部材を形成する工程と、
前記前記支持部材上に、焦電材料層を、前記支持部材側の第１電極ならびに前記支持部材側とは反対の側の第２電極によって挟んだ構造を有し、前記第１電極の平面視における面積が前記第２電極の平面視における面積よりも大きく、かつ前記第１電極が前記支持部材上に延在する延在部分を有する焦電キャパシターと、前記支持部材上において前記焦電キャパシターに接し、かつ前記第１電極と前記第２電極の上に形成される光吸収層と、を有する熱検出素子を形成する工程と、
を含み、
前記熱検出素子の第１電極の前記延在部分の表面、前記第２電極の表面ならびに前記光吸収層の上面は、前記支持部材の表面と平行に形成され、
第１波長をλ１としたとき、前記第１電極の前記延在部分の表面と前記光吸収層の上面との間の第１距離が、ｍ・（λ１／４）（ｍは１以上の整数）の関係を満足し、
第２波長をλ２としたとき、前記第２電極の表面と前記光吸収層の上面との間の第２距離が、ｎ・（λ２／４）（ｎは１以上の整数）の関係を満足する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２０１２−１５９４５０（Ｐ２０１２−１５９４５０Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４１５（Ｐ２０１１−２０４１５）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【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８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【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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