CN102589712A - 热式光检测器及其制造方法、热式光检测装置、电子仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热式光检测器及其制造方法、热式光检测装置、电子仪器。该热式光检测器的特征在于具有：基板；支撑部件，经由空腔部支撑在基板上；热检测元件，形成在支撑部件上；光反射层，与热检测元件分离，形成在支撑部件上的热检测元件的周围区域的至少一部分处；光吸收层，形成在热检测元件和光反射层上；以及热传递部件，所述热传递部件具备集热部，所述集热部通过连接部与热检测元件连接，俯视时具有比连接部大的面积，并至少对一部分波长区域的光具有光透过性且具有形成在光吸收层的内部的集热部。

Description

热式光检测器及其制造方法、热式光检测装置、电子仪器
技术领域
本发明涉及热式光检测器、热式光检测装置、电子仪器以及热式光检测器的制造方法等。
背景技术
作为光传感器，众所周知有热式光检测器。热式光检测器通过光吸收层吸收从物体放射的光，将光转换成热，热检测元件测量温度的变化。热式光检测器包括直接检测随着光吸收而温度上升的热电堆、检测电极化(electrical polarity)变化的热电元件以及以电阻变化检测温度上升的辐射热测量器。热式光检测器的特征是可以检测的波段宽。近年来，利用半导体制造技术(MEMS技术等)尝试制造更小型的热式光检测器。
为了提高热式光检测器的检测灵敏度以及改善反应性，将光吸收层产生的热高效率传导到热检测元件是非常重要的。
用于进行高效率导热的热检测元件的结构例如专利文献1所述。专利文献1记载的红外线检测元件(这里是热电堆红外线检测元件)具有设置于红外线感应部和红外线吸收层之间的高导热层。具体是在空腔部上形成薄膜，薄膜通过设置在四个角的突出的梁被支撑在周围的基板上。在中间的薄膜部分上设置红外线吸收层和高导热层，另外，在梁的部分上设置热电堆元件。另外，高导热层由铝、金等红外线反射性好的材料构成。
专利文献1：特许3339276号公报
专利文献2：再表99/31471号公报
专利文献1记载的红外线检测元件虽然在光吸收层的下面设置了高热传递部件，但在光吸收层和高热传递部件的下面未设置热检测元件。由于红外线光吸收层在远离红外线感应部热检测元件的位置，因此不能直接向热检测元件红外线感应部供给红外线光吸收层产生的热。
专利文献2记载的红外线固态成像元件由于构成红外线吸收部的绝缘层在远离温度检测器的位置，因此不能直接向温度检测器供给在红外线吸收部的绝缘层产生的热。
根据本发明的至少一个方式，例如可以提高热式光检测器的检测灵敏度。
发明内容
(1)本发明的热式光检测器的一个方式具有：基板；支撑部件，经由空腔部支撑在所述基板上；热检测元件，形成在所述支撑部件上；光反射层，与所述热检测元件分离，形成在所述支撑部件上的所述热检测元件的周围区域的至少一部分处；光吸收层，形成在所述热检测元件和所述光反射层上；以及热传递部件，所述热传递部件具备集热部，所述集热部通过连接部与所述热检测元件连接，俯视时具有比所述连接部大的面积，并至少对一部分波长区域的光具有光透过性且形成在所述光吸收层的内部的集热部。
在本方式的热式光检测器中，例如入射到热式光检测器的光(例如红外线)的一部分首先被第二光吸收层吸收，其余的不被吸收而到达热传递部件。热传递部件对至少一部分波长区域的光具有光透过性，例如在红外线区域(例如远红外线区域)可以具有半透过性。热传递部件例如反射到达的光的一部分，而其余的则透过热传递部件。透过了热传递部件的光的一部分被第一光吸收层吸收，其余的光则到达热检测元件、光反射层的表面以及支撑部件的表面。
热检测元件形成在支撑部件上。这里“在…上”的表示可以是紧邻的上方，也可以是上部(有另外的层在中间的情况)。在其他部分同样也可以广义地解释。另外，光反射层由光反射率高的材料(例如金属材料)构成，因此向光反射层的表面入射的光大多被反射，该被反射的光被第一光吸收层或第二光吸收层吸收。因此可以没有浪费地利用已入射的光，转换成热。
另外，由于光反射层与热检测元件分离形成，因此，热检测元件上的热不会经由光反射层逸失。另外，也不会发生热检测元件的寄生电容增大的问题。
另外，到达支撑部件的表面的光的一部分也被反射，被第一光吸收层或第二光吸收层吸收，因此，在这点上也可以有效地利用入射光。
另外，热传递部件由具有光透过性(例如光的半透过性)的材料构成，具有连接部和俯视时具有比连接部大的面积的集热部，集热部形成在热检测元件上。热传递部件的集热部例如发挥收集在大范围的区域产生的热并向热检测元件传导的作用。热传递部件可以使用例如导热性好且具有光的半透过性的金属化合物(例如AlN或AlOx)。
已入射的光在有上述动作的情况下，如下所述地进行在第一光吸收层和第二光吸收层上产生热以及向热检测元件传导所产生的热。即，入射到热式光检测器的光(在俯视图中向支撑部件的区域入射的光)首先被第二光吸收层吸收，在第二光吸收层产生热。另外，通过热传递部件反射的光被第二光吸收层吸收，从而在第二光吸收层产生热。
另外，透过(通过)了热传递部件的光的一部分被第一光吸收层吸收产生热。另外，向光反射层入射的光大多(例如大部分)在其表面被反射，被第一光吸收层和第二光吸收层的至少一方吸收，从而在第一光吸收层或第二光吸收层产生热。另外，在支撑部件表面反射的光也被第一光吸收层和第二光吸收层的至少一方吸收，从而在第一光吸收层或第二光吸收层产生热。
然后，在第二光吸收层产生的热经由热传递部件被高效率地传递至热检测元件，另外在第一光吸收层产生的热直接或经由热传递部件被高效率传递至热检测元件。即，广泛覆盖热检测元件地形成热传递部件的集热部，因此在第一光吸收层和第二光吸收层产生的热无论在何处产生大多可以高效率地传递至热检测元件。例如，即使是在远离热检测元件的部位产生的热，也可以经由导热率高的热传递部件高效率地向热检测元件传导。
另外，由于热传递部件的集热部与热检测元件是通过热传递部件的连接部连接，因此经由热传递部件的集热部传导的热可以经由连接部直接传递至热检测元件。另外，由于热检测元件位于热传递部件之下(俯视时设置在重叠的位置)，因此，可以最短地连接俯视图中的热传递部件的中间部和热检测元件。因此可以减少热传递的损失，另外可以抑制专有面积增大。
另外，在本方式中，由于通过两层光吸收膜产生热，因此吸收效率提高。另外，可以通过第一光吸收层直接向热检测元件传导热。因此，与专利文献1记载的红外线检测元件以及专利文献2记载的红外线固态成像元件相比，可以进一步提高热式光检测器的检测灵敏度。另外，在本方式中，热检测元件与热传递部件连接。因此，响应速度与专利文献1记载的红外线检测元件一样高。另外，在本实施方式中，由于热传递部件直接与热检测元件连接，因此，与专利文献2记载的红外线固态成像元件相比，可以得到更高的响应速度。
(2)在本发明的热式光检测器的其他方式中，上述光吸收层形成在上述支撑部件上的上述热检测元件的周围。
在本方式中，光吸收层在俯视图中形成在热检测元件的周围。从而在光吸收层的大范围产生的热直接或经由热传递部件间接地、高效率地传递至热检测元件。因此，可以进一步提高热式光检测器的光检测灵敏度。另外，热式光检测器的响应速度也进一步提高。
(3)本发明的热式光检测器的其他方式是，上述光吸收层具有：第一光吸收层，在上述热传递部件与上述光反射层之间与上述热传递部件接触地形成；以及第二光吸收层，在上述热传递部件上与上述热传递部件接触地形成。
本方式中，采用以下结构：作为光吸收层，设置第一光吸收层和第二光吸收层，将热传递部件的集热部夹在该两层光吸收层之间。在第一光吸收层和第二光吸收层的大范围产生的热直接或经由热传递部件间接高效率地传递至热检测元件。另外，可以用上层的第二光吸收层吸收入射光中的通过热传递部件反射的光，并用下层的第一光吸收层吸收透过了热传递部件的光。
根据本方式的热式光检测器，可以将在两层(多层)的光吸收层的大范围产生的热高效率地传递至热检测元件，因此，可以大幅度地提高小型热式光检测器的光检测灵敏度。另外，可以缩短热传递所需时间，可以提高热式光检测器的响应速度。
(4)在本发明的热式光检测器的其他方式中，在上述光反射层的表面与上述第二光吸收层的上表面之间构成针对第一波长的第一光谐振器，在上述第二光吸收层的下表面与上述第二光吸收层的上表面之间构成针对与上述第一波长不同的第二波长的第二光谐振器。
在本方式中，调整各光吸收层的膜厚，构成具有不同谐振波长的两个光谐振器。针对第一波长的第一光谐振器在形成于支撑部件上的光反射层的表面与第二光吸收层的上表面之间形成。在光反射层的表面反射的光被第一光吸收层和第二吸收层的至少一方吸收，此时通过构成第一光谐振器，可以提高各光吸收层的有效吸收率。光反射层由光的反射率高的材料构成，因此可以使向光反射层入射的光大多向上方反射。从而容易产生光的谐振。
在此，第一光谐振器例如可以形成所谓的λ/4光谐振器。即，在使第一波长为λ1时，为了使支撑部件的光反射层的表面与第二光吸收层的上表面之间的距离满足n·(λ1/4)(n为1以上的整数)的关系，调整第一吸收层和第二光吸收层的膜厚即可。如果光反射层的膜厚非常薄，则可以忽略该膜厚，这种情况下，第一光吸收层和第二光吸收层的总膜厚满足n·(λl/4)(n为1以上的整数)的关系即可。因此，已入射的波长λl的光和在支撑部件表面反射的波长λ1的光因相互干涉而抵消，第一光吸收层和第二光吸收层的有效吸收率提高。
另外，如上所述，在热传递部件反射的光被第二光吸收层吸收，此时，通过构成第二光谐振器，可以提高第二光吸收层上的有效吸收率。第二光谐振器例如可以形成所谓的λ/4光谐振器。
即，在使第二波长为λ2时，通过将第二光吸收层的下表面与第二光吸收层的上表面之间的距离(即，第二光吸收层的膜厚)设定成n·(λ2/4)，可以构成第二光谐振器。因此，已入射的波长λ2的光与在第二光吸收层的下表面(第一光吸收层与第二光吸收层的界面)反射的波长λ2的光因相互干涉而抵消，可以提高第二光吸收层的有效吸收率。另外，彼此平行地配置热传递部件的集热部和光反射层。从而保持光反射层上表面与第二光吸收层上表面的平行。
另外，根据本方式，由于在两个不同的波长上产生谐振峰，因此可以扩大热式光检测器可检测的光的波段(波长宽度)。
(5)在本发明的热式光检测器的其他方式中，上述热传递部件兼作为将上述热检测元件与其他元件连接的配线。
如上所述，热传递部件由例如AlN或AlOx等金属化合物构成，以金属为主要成分的材料导电性也很好，因此热传递部件也可以作为将热检测元件与其他元件连接的配线(包括配线的一部分)使用。将热传递部件也作为配线使用，从而无需另外设置配线，可以简化制造步骤。
(6)在本发明的热式光检测器的其他方式中，二维地配置有多个上述任一项所述的热式光检测器。
因此，可以形成二维地配置了多个热式光检测器(热式光检测元件)(例如分别沿着直交的两个轴配置成阵列形)的热式光检测装置(热式光阵列传感器(thermal type optical array sensor))。
(7)在本发明的电子仪器的一个方式中，具有上述任一项所述的热式光检测器和处理上述热式光检测器的输出的控制部。
上述任一个热式光检测器的光的检测灵敏度都很高。因此，安装该热式光检测器的电子仪器的性能提高。电子仪器例如是红外线感应装置、温度记录器、车载夜间摄像机或监控摄像机等。控制部例如可以由图像处理部或CPU构成。
(8)本发明的热式光检测器的一个方式包括以下步骤：在基板的主面上形成包含绝缘层的结构体；在所述支撑部件上形成热检测元件，并与所述热检测元件分离地在所述支撑体上的所述热检测元件的周围区域的至少一部分上形成光反射层；以覆盖所述热检测元件和所述光反射层的方式形成第一光吸收层，使所述第一光吸收层平坦化；在所述第一光吸收层的一部分上形成接触孔后，形成具有导热性和至少对一部分波长区域的光具有光透过性的材料层，通过图案化所述材料层，从而形成具备与所述热检测元件连接的连接部和俯视时具有比所述连接部大的面积的集热部的热传递部件；在所述第一光吸收层上形成第二光吸收层的步骤；图案化所述第一光吸收层和所述第二光吸收层；图案化所述支撑部件；以及通过蚀刻除去所述牺牲层，在形成在所述基板的主面上的包含绝缘层的结构体与所述支撑部件之间形成空腔部。
在本方式中，在基板的主面层压形成包含层间绝缘层的多层结构、牺牲层、支撑部件，另外，在支撑部件上层压形成热检测元件和光反射层、第一光吸收层、热传递部件和第二光吸收层。第一光吸收层的上面通过平坦化处理进行平坦化。另外，在第一光吸收层上设置连接孔，将热传递部件的连接部埋入该连接孔。设置在第一光吸收层上的热传递部件的集热部通过连接部与热检测元件(例如热电电容器的上侧电极)连接。根据本方式，利用半导体制造技术(例如MEMS技术)可以实现小型且检测灵敏度高的热式光检测器。另外，优选平行配置热传递部件的集热部和光反射层。从而可以保持光反射层的上表面与第二光吸收层的上表面的平行。
如上所述，根据本发明的至少一个方式，例如可以明显提高热式光检测器的检测灵敏度。
附图说明
图1的(A)和(B)是热式光检测器的一个例子的俯视图和截面图。
图2的(A)和(B)是表示矾土(氧化铝)板的远红外线的波长区域上的分光特性(光反射特性和光透过特性)的一个例子以及构成两个光谐振器时的热式光检测器的检测灵敏度的一个例子。
图3的(A)至(E)是表示热式光检测器的制造方法中的到形成第一光吸收层为止的主要步骤图。
图4的(A)至(C)是表示热式光检测器的制造方法中的到使第一光吸收层和第二光吸收层图案化为止的主要步骤图。
图5的(A)和(B)是表示热式光检测器的制造方法中的到完成热式光检测器为止的主要步骤图。
图6是表示热式光检测器的其他例子。
图7是表示热式光检测装置(热式光检测阵列)的电路结构的一个例子的电路图。
图8是表示电子仪器的结构的一个例子。
图9是表示电子仪器的结构的其他例子。
具体实施方式
以下就本发明的优选实施方式进行具体说明。以下说明的本实施方式并不限制权利要求所述的本发明的内容，本实施方式中说明的结构并不是全部必须作为本发明的解决手段。
第一实施方式
图1(A)和图1(B)是热式光检测器的一个例子的俯视图和截面图。图1(B)是沿着图1(A)所示的热式光检测器的A-A’线的截面图。在图1(A)和图1(B)中表示了单个的热式光检测器，也可以将多个热式光检测器例如配置成矩阵形，形成热式光检测器阵列(即热式检测装置)。
图1(A)和图1(B)所示的热式光检测器是热电红外线检测器(光传感器的一种)200(但只是一个例子，并不受其限制)。该热电红外线检测器200可以将通过两层光吸收膜270、272的光吸收而产生的热经由导热性好的热传递部件260高效率地传递至热检测元件(这里是热电电容器230)。热检测元件230形成在支撑部件215上。这里的“在…上”的表述可以是紧邻的上方，也可以是上部(中间有其他层的情况)。在其他地方也同样可以广义地解释。
热传递部件260例如由具有高导热率的同时对热式光检测器具有检测灵敏度的波段(波长宽度)的光的至少一部分波长区域的光具有光透过性(例如半透过性)的材料(例如AlN和AlOx等金属化合物)构成。之后将参考图2就热传递部件260的光透过性进行说明。
作为热检测元件的热电电容器230将热转换成电信号。通过这样得到与接收到的光的强度对应的检测信号(例如电流信号)。以下进行具体说明。
作为热式光检测器的热电红外检测元件的结构的一个例子
首先，参照图1(B)就截面结构进行说明。
截面结构
作为热式光检测器的热电红外线检测器200由形成在基板(硅基板)10上的多层结构体构成。即，作为热式光检测器200的热电红外线检测器具有基板(此处为硅基板)10、形成在基板10的第一主面(此处为表面)上的包含绝缘层的结构体100(例如包含层间绝缘层的多层结构：多层结构的具体例子参考图6)、形成在包含绝缘层的结构体100的表面的蚀刻挡膜(stopper film)130a、热分离用的空腔部(热分离空腔)102、由放置部210和臂部212a、212b构成的支撑部件(薄膜(membrane))215、形成在支撑部件(薄膜)215上的作为热检测元件的热电电容器230、与作为热检测元件的热电电容器230分离且在支撑部件215上的热检测元件的周围区域的至少一部分上形成的光反射层235、覆盖热电电容器230表面的绝缘层250、第一光吸收层(例如SiO2层)270、热传递部件260(具有连接部CN和集热部FL)以及第二光吸收层(例如SiO2层)272。第一光吸收层270与热传递部件260连接地形成在热传递部件260和光反射层235之间。另外，第二光吸收层272在热传递部件260上与热传递部件260接触地形成。
由基板10和多层结构体100构成基部(基座)。该基部(基座)在空腔部102上支撑包括支撑部件215和热电电容器230的元件结构体160。另外，可以在硅(Si)基板10的俯视时与热检测元件(热电电容器230)重叠的区域上形成晶体管和电阻等半导体元件(例如参照图6的例子)。
如上所述，在形成于基板10上的多层结构体100的表面上设置蚀刻挡膜(例如Si3N4膜)130a，另外，在支撑部件(薄膜)215的背面设置蚀刻挡膜(例如Si3N4膜)130b～130d。该蚀刻挡膜130a～130d在为了形成空腔部102而除去牺牲层(在图1中未图示，图3的参考符号101)的步骤中发挥防止除去蚀刻对象以外的层的作用。而且，根据构成支撑部件(薄膜)215的材料的不同，有时不需要蚀刻挡膜。
另外，元件结构体160中包含的热电电容器230通过同样作为元件结构体160的构成要素的支撑部件(薄膜)215被支撑在空腔部102上。
这里，支撑部件(薄膜)215例如可以通过对氧化硅膜(SiO)/氮化硅膜(SiN)/氧化硅膜(SiO)的三层层压膜图案化来形成(但，这只是一个例子，本发明不限于此)。支撑部件(薄膜)215必须稳定地支撑热电电容器230，因此支撑部件(薄膜)215的总厚度具有满足必要的机械强度的厚度。
在支撑部件(薄膜)215的表面上形成取向膜(未图示)，在该取向膜上形成热电电容器230。热电电容器230包括下部电极(第一电极)234和形成在下部电极234上的热电材料层(例如作为热电体的PZT层：锆钛酸铅层)232以及形成在热电材料层232上的上部电极(第二电极)236。
下部电极(第一电极)234和上部电极(第二电极)236都可以例如通过层压三层金属膜形成。例如，可以是从远离热电材料层232(PZT层)的位置起依次溅射形成的铱(Ir)、铱氧化物(IrOx)以及铂(Pt)的三层结构。另外，如上所述，热电材料层232也可以使用例如PZT(Pb(Zi，Ti)O3：锆钛酸铅)。
一旦热传递至热电材料层(热电体)，其结果，通过热电效应(焦电效应)在热电材料层232上发生电极化量(electrical polarity)的变化。通过检测随着该电极化量变化而变化的电流，可以检测已入射的光强度。
该热电材料层232例如可以通过溅射法或MOCVD法等成膜。下部电极(第一电极)234和上部电极(第二电极)236的膜厚例如为0.4μm左右，热电材料层232的膜厚例如为0.1μm左右。
热电电容器230被绝缘层250和第一光吸收层270覆盖。在绝缘层250上设置第一连接孔252。第一连接孔252用于将上部电极(第二电极)236用的电极226与上部电极(第二电极)236连接。
另外，光反射层235与作为热检测元件的热电电容器230分离地形成在支撑部件215上的热检测元件的周围区域的至少一部分上。为了有效地利用反射光，光反射层235优选俯视时设置在热电电容器230的周围。进一步优选设置在整个周围。
该光反射层235可以由光反射率高的材料(例如金属材料)构成。例如可以由与作为热电电容器230的构成要素的下部电极(第一电极)234相同的材料(例如铱(Ir)、铱氧化物(IrOx)以及铂(Pt)的三层结构)构成。这种情况下，在支撑部件215的放置部210上形成以金属为主要成分的通用的材料，通过图案化来除去图1(B)中的区域SP的材料，从而可以同时形成下部电极(第一电极)234和光反射层235。从而可以减轻制造上的负担。
光反射层235由光反射率高的材料(金属材料等)构成，因此，向光反射层235表面入射的光大多被反射，该被反射的光被第一光吸收层270和第二光吸收层272吸收。因此，可以不浪费地利用已入射的光，转换成热。
另外，光反射层235与热检测元件分离地形成，因此热检测元件中的热不会经由光反射层逸失。另外，不会发生热检测元件的寄生电容增大的情况。
另外，在第一光吸收层270(以及绝缘层250)上形成第二连接孔254。第二连接孔254设置为贯通第一光吸收层270和绝缘层250。该第二连接孔254用于将热传递部件260与热电电容器230的上部电极236连接。即，将构成热传递部件260的材料(例如氮化铝(AlN)或氧化铝(AlOx)等)填充到第二连接孔254内(在图中填充部分用参考符号228表示)，从而构成热传递部件260上的连接部CN。
热传递部件260具有在表面被平坦化的第一光吸收层270上延伸的部分即集热部FL和将该集热部FL与热电电容器230上的上部电极(第二电极)236连接的部分即连接部CN。集热部FL对热式光检测器200具有检测灵敏度的波段中的至少一部分波长区域的光具有光透过性且形成在光吸收层(包括第一光吸收层270和第二光吸收层272的广义的光吸收层)的内部。该集热部FL通过连接部CN与热检测元件连接，且在俯视时具有比连接部CN大的面积。
热传递部件260的集热部FL在此发挥例如收集在大范围区域产生的热，并传导到热检测元件即热电电容器230的作用。集热部FL例如在平坦化后的第一光吸收层270上有时以具有平坦面的方式形成，这种情况下，“集热部”也可以称为“平板部或平坦部”。
如上所述，热传递部件260可以由导热率高且对所需波段的光具有光透过性(例如半透过性)的材料构成，例如可以由氮化铝(AlN)或氧化铝(AlOx)等构成。也可以使集热部FL的材料与连接部CN的材料228(例如嵌入连接孔254中的接触插塞的材料)不同。
另外，如图1(B)所示，在使连接部CN的横宽为W0、热电电容器230的横宽(这里是横宽最大的下部电极(第一电极)234的横宽)为W1、热传递部件260的集热部FL的横宽为W2时，形成W0＜W1＜W2的关系。
另外，如图1(B)所示，使第一波长为λ1、第二波长为λ2时，将形成于支撑部件215上的光反射层235的表面与第二光吸收层272的上表面之间的距离H1设定为n·(λ1/4)(n为1以上的整数)。从而，在光反射层235的表面与第二光吸收层272的上表面之间构成第一光谐振器(λ1/4光谐振器)。
由于光反射层235的膜厚很薄，因此即使忽略不计该膜厚也没有问题，因此，也可以将第一光吸收层270的膜厚H2与第二光吸收层272的膜厚H3的总膜厚当作上述的距离H1。
另外，将第二光吸收层272的下表面与第二光吸收层272的上表面之间的距离H3(即第二光吸收层272的膜厚H3)设定为n·(λ2/4)。从而在第二光吸收层272的下表面与第二光吸收层272的上表面之间构成第二光谐振器(λ2/4光谐振器)。由于热传递部件260上的集热部FL的膜厚很薄，因此，即使忽略不计该膜厚也没有问题，因此，可以将第二光吸收层272的膜厚H3当作第二光谐振器的谐振器长度。关于构成第一光谐振器和第二光谐振器的效果将在后面说明。另外，彼此平行地配置热传递部件260上的集热部FL和光反射层235。从而可以保持光反射层235的上表面与第二光吸收层272的上表面平行。
布局结构
以下参考图1(A)就布局结构进行说明。如图1(A)所示，支撑部件(薄膜)215具有放置热电电容器230的放置部210和将该放置部210保持在空腔部(热分离空腔部)102上的两根臂，即第一臂部212a和第二臂部212b。热电电容器230形成在支撑部件(薄膜)215上的放置部210上。另外，如上所述，支撑部件(薄膜)215、热电电容器230、第一光吸收层270、热传递部件260以及第二光吸收层272构成元件结构体160。
如上所述，第一臂部212a和第二臂部212b例如通过可以将氧化硅膜(SiO)/氮化硅膜(SiN)/氧化硅膜(SiO)的三层层压膜图案化后制造成细长形状来形成。制造成细长形状是为了增加热电阻，抑制热电电容器230的散热(热的逸失)。
第一臂部212a的宽幅的前端部232a通过第一支柱104a(在图1(A)中用虚线表示，俯视时为圆形的部件)被支撑在空腔部102上。另外，在第一臂部212a上形成一端(参考符号228)与热电电容器230的下部电极(第一电极)234连接、另一端231a与第一支柱104a连接的配线229a。
第一支柱104a例如设置在图1(B)所示的包含绝缘层的结构体100和第一臂部212a的前端部232a之间。该第一支柱104a可以通过选择性地形成在空腔部102的被制造成柱形的多层配线结构(由层间绝缘层和导电层组成，该导电层构成用于连接热电电容器230和设置于底层的硅基板10上的晶体管等元件的配线)构成。
第二臂部212b同样通过第二支柱104b(在图1(A)中用虚线表示，俯视时为圆形的部件)被支撑在空腔部102上。第二臂部212b的宽幅的前端部232b通过第二支柱104b(在图1(A)中用虚线表示，在俯视图中圆形的部件)被支撑在空腔部102上。另外，在第二臂部212b上形成一端(参考符号226)与热电电容器230的上部电极(第二电极)236连接、另一端231b与第二支柱104b连接的配线229b。
第二支柱104b设置在图1(B)所示的包含绝缘层的结构体100和第二臂部212b的前端部232b之间。另外，第二支柱104b例如可以通过选择性地形成在空腔部102的被制造成柱形的多层配线结构(由层间绝缘层和导电层组成，该导电层构成用于连接热电电容器230和设置于底层的硅基板10上的晶体管等元件的配线)构成。
在图1(A)所示的例子中，利用第一支柱104a和第二支柱104b在空腔部102保持包含支撑部件215和热电电容器230的元件结构体160。在通用的空腔部102上高密度地配置多个作为热检测元件的热电电容器230时(即在形成热检测元件的阵列时)该结构是有效的。但该结构只是一个例子，本发明不限于此。如图6所示的例子，也可以每一个热检测元件(热电电容器)230形成一个空腔102，通过空腔部102周围的包含绝缘层的结构体100来支撑支撑部件(薄膜)215。
另外，在图1(A)中，热电电容器230配置在支撑部件215的放置部210的中间区域，热电电容器230具有俯视时大致正方形的形状。另外，如图1(A)所示，在使热传递部件260的连接部CN的横宽为W0、热电电容器230的横宽(这里是横宽最大的下部电极(第一电极)234的横宽)为W1、热传递部件260的集热部FL的横宽为W2时，形成W0＜W1＜W2的关系。
因此，俯视图(从与基板10的表面垂直的方向看的俯视图，更具体是从垂直上侧的方向看的俯视图)中的热传递部件260的集热部FL的面积大于连接部CN的面积。另外，俯视图中的热传递部件260的集热部FL的面积大于热电电容器230的面积。
另外，如图1(A)所示，俯视时，第一光吸收层270和第二光吸收层272形成在支撑部件215上热检测元件即热电电容器230的周围。因此，在第一光吸收层270和第二光吸收层272的大范围产生的热被直接或经由覆盖大范围的具有大面积的热传递部件260间接地高效率地传递至热电电容器230。即，在第一光吸收层270和第二光吸收层272的大范围产生的热从各个方向(即从四面八方)集中到热电电容器230。此时，热电电容器230俯视时位于大致正方形的热传递部件260中间之下。因此，从各个方向经由热传递部件260集中来的热经由连接部CN被以最短的距离传递至热电电容器230的上部电极(第二电极)236。因此，多数热可以从大范围高效率地被集中，且将这些热以最短的距离将损失限制在最小的方式传递至热电电容器230的上部电极(第二电极)236。因此，可以进一步提高热式光检测器200的光检测灵敏度。另外，热式光检测器的响应速度也进一步提高。
在本实施方式中，由于两层光吸收膜270、272产生热，因此吸收效率提高。并且，可以通过第一光吸收层270直接将热传递至热检测元件230。因此，与专利文献1记载的红外线检测元件以及专利文献2记载的红外线固态成像元件相比，可以进一步提高热式光检测器的检测灵敏度。另外，在本实施方式中，热检测元件230与热传递部件260连接。因此，响应速度与专利文献1记载的红外线检测元件一样高。另外，在本实施方式中，由于热传递部件260直接与热检测元件230连接，因此，与专利文献2记载的红外线固态成像元件相比，可以得到更高的响应速度。
关于热式光检测器的动作等
图1(A)和图1(B)所示的本实施方式涉及的热式光检测器(热式光检测器)200如下所述地进行动作。
即，入射到热式光检测器200的光即在俯视图中入射到支撑部件(薄膜)215的区域的入射光的一部分(例如红外线)首先被第二光吸收层272吸收，其余的不被吸收地到达热传递部件260。热传递部件260对热式光检测器200具有检测灵敏度的波段的光具有光透过性，例如对红外线具有半透过性。在热传递部件260上例如反射到达的光的一部分，其余的透过热传递部件260。透过了热传递部件260的光的一部分被第一光吸收层270吸收，其余的光到达形成于支撑部件(薄膜)215上的光反射层235的表面、作为热检测元件的热电电容器230以及支撑部件(薄膜)215的表面。
向光反射层235入射的光大多(例如大部分)被其表面反射，被第一光吸收层270和第二光吸收层272的至少一方吸收，从而在第一光吸收层270或第二光吸收层272产生热。即，由于光反射层235的存在，可以减少入射的光通过支撑部件(薄膜)215向下方逸失，因此，可以将更多的入射光转换成热，实现光的有效利用。
另外，在支撑部件(薄膜)215的表面反射的光也被第一光吸收层270和第二光吸收层272的至少一方吸收，从而由第一光吸收层或第二光吸收层产生热。例如，第一光吸收层270由SiO2层构成(折射率：1.45)，支撑部件(薄膜)215由SiN膜(折射率2.0)构成的情况下，由于构成支撑部件(薄膜)215的膜的折射率(即支撑部件215的折射率)大于第一光吸收层270的折射率，因此，到达支撑部件(薄膜)215的光几乎全部被支撑部件(薄膜)215的表面反射。
另外，作为支撑部件(薄膜)215的构成要素，例如设置钛(Ti)膜等金属膜(优选设置在光进行反射的表面)以提高支撑部件(薄膜)215的表面(即未设置光反射层235的表面)的光反射率也是有效的。被支撑部件(薄膜)215的表面反射的光被第一光吸收层270或第二光吸收层272吸收。
在已入射的光示出上述动作的情况下，第一光吸收层270以及第二光吸收层272上的热的产生以及所产生的热向热检测元件即热电电容器230的传导例如可以如下进行。
即，入射到热式光检测器200的光的一部分首先被第二光吸收层272吸收，在第二光吸收层272产生热。另外，热传递部件260反射的光被第二光吸收层272吸收，从而在第二光吸收层272产生热。
另外，透过(通过)了热传递部件260的光的一部分被第一光吸收层270吸收并产生热。其余的光到达作为热式检测元件的热电电容器230、光反射层235的表面以及支撑部件(薄膜)215的表面。
如上所述，光反射层235由光反射率高的材料(例如金属材料)构成，因此向光反射层的表面入射的光大多(例如大部分)被反射，该被反射的光被第一光吸收层270或第二光吸收层272吸收。因此，可以不浪费地利用已入射的光，转换成热。
另外，由于光反射层235与作为热检测元件的热电电容器230分离地形成，因此，热电电容器230上的热不会经由光反射层235逸失。另外，也不会发生热电电容器230的寄生电容增大的问题。
另外，到达支撑部件(薄膜)215表面的光的一部分也被反射，被第一光吸收层270或第二光吸收层272吸收，因此，在这点上也可以有效地利用入射光。
并且，在第二光吸收层272上产生的热通过热传递部件260被高效率地传导到热检测元件即热电电容器230，另外，在第一光吸收层270上产生的热直接或通过热传递部件260被高效率地传导到热电电容器230。
即，热传递部件260的集热部大范围地覆盖在热检测元件230上，因此，第一光吸收层270和第二光吸收层272产生的热无论在哪里产生大多可以高效率地传递至热检测元件。例如，即使是在远离热检测元件230的部位产生的热，也可以经由导热率高的热传递部件260高效率地传递至热检测元件即热电电容器230。
另外，由于热传递部件260的集热部FL与热电电容器230是通过热传递部件260的连接部CN连接，因此经由热传递部件260的集热部FL传导的热可以通过连接部CN直接向热电电容器230传导。另外，由于作为热检测元件的热电电容器230位于热传递部件260之下(正下方)(俯视时设置在重叠的位置)，因此，可以最短地连接俯视图中的热传递部件260的中间部和热电电容器230。因此，可以减少热传递造成的损失，另外，可以抑制专有面积增大。
因此，根据图1(A)和图1(B)所述的热式光检测器(这里是热电红外线检测器)，可以将在两层(多层)光吸收层270、272上的大范围产生的热高效率地传递至热检测元件即热电电容器230，因此，可以大幅度地提高小型热式光检测器(热电红外线检测器)的光检测灵敏度。另外，由于缩短了热传递所需要的时间，因此可以提高热式光检测器(热电红外线检测器)的响应速度。
另外，在图1(A)和图1(B)所述的热式光检测器(热电红外线检测器)中，俯视时第一光吸收层270和第二光吸收层272形成在支撑部件215(的放置部210)上的热检测元件即热电电容器230的周围。因此，在第一光吸收层270和第二光吸收层272的大范围产生的热被直接或经由热传递部件260间接地极高效率地传递至热检测元件即热电电容器230。因此，可以进一步提高热式光检测器(热电红外线检测器)的光检测灵敏度。另外，热式光检测器(热电红外线检测器)的响应速度也进一步提高。
另外，如上所述，在图1(A)和图1(B)所述的热式光检测器(热电红外线检测器)上，在形成于支撑部件215上的光反射层235的表面和第二光吸收层272的上表面之间构成针对第一波长λ1的第一光谐振器，另外，在第二光吸收层272的下表面与第二光吸收层272的上表面之间构成针对与第一波长λ1不同的第二波长λ2的第二光谐振器。即，通过调整第一光吸收层270和第二光吸收层272的膜厚构成具有不同谐振波长的两个光谐振器。
如上所述，在光反射层235的表面反射的光被第一光吸收层270和第二光吸收层272的至少一方吸收，此时，通过构成第一光谐振器，可以提高各光吸收层上的有效吸收率。
第一光谐振器例如可以形成所谓的λ/4光谐振器。即，在使第一波长为λ1时，为了使光反射层235的表面与第二光吸收层272的上表面之间的距离H1(如果不计光反射层的膜厚，则第1光吸收层270及第2光吸收层272的合计膜厚H1)满足n·(λ1/4)(n为1以上的整数)的关系，调整第一吸收层270和第二光吸收层272的膜厚。因此，已入射的波长λ1的光与光反射层235的表面反射的波长λ1的光因相互干涉而抵消，第一光吸收层270和第二光吸收层272的有效吸收率提高。
另外，由于光反射层235由光的反射率高的材料构成，从而使向光反射层235入射的光大多向上方反射。从而容易产生光的谐振。
另外，支撑部件(薄膜)215表面反射的光与入射光之间也不发生相互干涉，因此第一光谐振器上容易产生谐振。
另外，如上所述，热传递部件260反射的光被第二光吸收层272吸收，此时，由于构成第二光谐振器，可以提高第二光吸收层272上的有效吸收率。第二光谐振器例如可以形成λ/4光谐振器。
即，在使第二波长为λ2时，通过将第二光吸收层272的下表面与第二光吸收层272的上表面之间的距离(即，第二光吸收层的膜厚)设定成n·(λ2/4)，可以构成第二光谐振器。因此，已入射的波长λ2的光与在第二光吸收层的下表面(第一光吸收层270与第二光吸收层272的界面)反射的波长λ2的光因相互干涉而抵消，可以提高第二光吸收层的有效吸收率。
另外，通过构成两个光谐振器，从而对两个不同的波长产生谐振峰，因此这些谐振峰被合成一个，扩大了热式光检测器具有检测灵敏度的波段。即，可以扩大热式光检测器可检测出的光的波段(波长宽度)。
关于热传递部件的优选例子
以下就热传递部件(导热层)的优选例子进行说明。如上所述，本实施方式的热式光检测器200采用的是通过第一光吸收层270和第二光吸收层272夹持热传递部件260的集热部FL的结构，且为了也可以收集在远离热检测元件即热电电容器230的位置产生的热，因此优选热传递部件260的集热部FL在俯视图中具有大的面积。这种情况下，为了使第一光吸收层270和第二光吸收层272双方都吸收从热式光检测器200的上方入射的光，优选由具有使所需波段中的至少一部分波长区域的光透过的光透过性的材料构成热传递部件260。
即，热传递部件260优选由具有良好的导热性和光透过性的材料构成。热传递部件260例如可以由氮化铝(AlN)或氧化铝(AlOx)等构成。氧化铝也称为矾土，例如可以使用Al2O3。
图2(A)和图2(B)是表示矾土板在远红外线波长区域上的分光特性(光反射性和光透过特性)的一个例子的图以及表示构成两个光谐振器的情况下的热式光检测器的检测灵敏度的一个例子的图。
另外，关于远红外线的波长区域虽然并没有很严格的定义，但远红外线的波长区域一般为4μm～1000μm左右。物体必然放出红外线，温度越高的物体放射的红外线越强。另外，放射峰的波长与温度成反比，例如室温为20℃的物体放射的红外线的峰的波长为10μm左右。
图2(A)表示矾土板在4μm～24μm的波长区域的反射率和透过率。横轴是波长(μm)，纵轴是相对强度(任意波形单位：a.u.)。在图2中，表示透过率的特性线Q1用点划线表示，表示反射率的特性线Q2用实线表示，表示透过率和反射率相加结果的特性线Q3用虚线表示。
如图2(A)所示，反射率根据波长不同而发生很大的变化。而在6μm以上的波长区域透过率几乎接近零。
这里关注对波长4μm的光的透过率和反射率。透过率为0.2(即20％)，反射率为0.5(即50％)。另外，关注对波长12μm的光的透过率和反射率。透过率几乎为0(即0％)，反射率为0.43(43％)左右。
如果考虑这样的分光特性，例如可将上述的第一波长λ1设定成4μm，将第二波长λ2设定成12μm。这种情况下，第一光吸收膜270的膜厚例如为3μm即可，另外，第二光吸收膜272的膜厚例如为1μm即可。
如果将图2(A)所示的具有分光特性的矾土作为热传递部件260的材料使用，则入射光所含有的波长为第一波长λ1(＝4μm)的光的50％左右被由矾土构成的热传递部件260反射，另外，入射光所含有的波长为第一波长λ1(＝4μm)的光的20％左右透过热传递部件260。
透过热传递部件260后的波长λ1的光到达支撑部件(薄膜)215，在其表面反射后重新向第二光吸收层272上升，该上升的光的一部分在第二光吸收层272的上表面(大气与第一光吸收层272的界面)反射后再次朝向下方。通过这样可以在第一光谐振器上产生波长λ1上的谐振。
另外，入射光所含有的波长λ2(＝12μm)的光的43％左右在热传递部件260上反射(几乎不产生透射光)，反射后的光在第二光吸收层272内上升，该上升的光的一部分在第二光吸收层272的上表面(大气与第二光吸收层272的界面)反射后再次朝向下方。通过这样，可以在第二光谐振器上产生波长λ2上的谐振。
如上所述，通过产生光谐振，可以提高第一光吸收层270和第二光吸收层272中的光的有效吸收率。
另外，如图2(B)所示，可以扩大热式光检测器具有检测灵敏度的波段。图2(B)是表示构成两个光谐振器的情况下的热式光检测器的检测灵敏度的一个例子。在图2(B)所示的例子中，第一光谐振器产生的谐振峰P1出现在波长λ1(例如λ1＝4μm)，第二光谐振器产生的谐振峰P2出现在波长λ2(例如λ2＝12μm)。合成这些峰特性使热式光检测器200的检测灵敏度P3扩大。即，实现在宽的波长区域具有检测灵敏度的热式光检测器200。另外，热传递部件260的材料使用氮化铝(AlN)的情况下也可以得到相同的效果。
根据本实施方式的热式光检测器，可以将在远离热检测元件的地方产生的热经由热传递部件(导热层)260的集热部FL高速且高效率地收集到热检测元件即热电电容器230。另外，通过利用光的波长的相互干涉(利用光的谐振)，可以提高第一光吸收层270和第二光吸收层272上的光的有效吸收效率，另外，可以扩大热式光检测器具有检测灵敏度的波段。
热式光检测器的制造方法
以下参考图3至图5就热式光检测器的制造方法进行说明。首先，参考图3(A)至图3(E)。图3(A)至图3(E)是表示热式光检测器的制造方法中的到形成第一光吸收层为止的主要步骤。
在图3(A)所示的步骤中，准备硅基板(也可以具有晶体管等元件)，在该硅基板10上形成含有绝缘层的结构体(例如多层配线结构体)100。在包括绝缘层的结构体100上形成蚀刻挡膜130a，另外，还形成牺牲层(例如SiO2层)101。
在图3(B)的步骤中，在牺牲层101上形成蚀刻挡膜130b。然后，形成作为支撑部件(薄膜)215的厚膜(例如由三层层压膜构成的厚膜)。
在图3(C)的步骤中，在支撑部件(薄膜)215上层压形成下部电极(第一电极)234、热电材料层(PZT层)232以及上部电极(第二电极)236，形成作为热检测元件的热电电容器230。另外，在热电电容器230的周围区域的至少一部分(优选周围区域)上形成与热电电容器230分离的光反射层235。光反射层235与作为热检测元件的热电电容器230分离，形成在支撑部件215上的热检测元件的至少一部分周围区域。
例如可以由与热电电容器230的构成要素即下部电极(第一电极)234相同的材料(例如铱(Ir)、铱氧化物(IrOx)以及铂(Pt)的三层结构)构成。这种情况下，在支撑部件215的放置部210上形成以金属为主要成分的通用的材料，通过图案化，可以同时形成下部电极(第一电极)234和光反射层235。
热电电容器230的形成方法例如可以使用原子层化学气相沉积法。然后以覆盖热电电容器230的方式形成绝缘层250。绝缘层250例如可以通过CVD方法形成。然后，将绝缘层250图案化。
在图3(E)的步骤中，在覆盖热电电容器230的绝缘层250上形成第一连接孔252，然后堆积金属材料层，之后通过将该金属材料层图案化，从而形成与上部电极(第二电极)236连接的电极(和配线)226。另外，在图3(E)的步骤中也一并形成与下部电极(第一电极)连接的电极和配线(未图示)。
在图3(E)的步骤中，通过CVD方法形成第一光吸收层(SiO2层等)270。然后通过例如CMP(化学机械抛光)使其表面平坦。
图4(A)至图4(C)是表示热式光检测器的制造方法中的、到将第一光吸收层和第二光吸收层图案化为止的主要步骤图。在图4(A)的步骤中，在第一光吸收层270上形成第二连接孔254。然后堆积氧化铝(矾土：AlOx)或氮化铝(AlN)等具有高导热率和光透过性的材料并进行图案化，从而形成热传递部件(导热层)260。热传递部件260具有集热部FL和连接部CN。在第二连接孔254内填充矾土等材料。通过填充了矾土等材料的部分238构成连接部CN。相互平行地配置热传递部件260的集热部FL和连接部CN。
在图4(B)的步骤中，在第一光吸收层270上堆积了成为第二光吸收层的材料层(SiO2层等)之后进行图案化。从而形成第二光吸收层272。在图4(C)的步骤中将第一光吸收层270图案化。
图5(A)和图5(B)是表示热式光检测器的制造方法中的、到完成热式光检测器为止的主要步骤图。在图5(A)的步骤中，将支撑部件(薄膜)215图案化。从而形成放置部210、第一臂部212a和第二臂部212b。在图5(A)中，通过图案化除去的部分(开口部)使用参考符号OP。
在图5(B)的步骤中，例如通过湿蚀刻选择性地除去牺牲层101。从而形成空腔部(热分离空腔部)102。支撑部件215的放置部210通过空腔部102与基部(包括基板10、含有绝缘层的结构体100以及蚀刻挡膜130a)分离。因此，可以抑制经由支撑部件215的散热。通过这样完成热式光检测器。
第二实施方式
图6是表示热式光检测器的其他例子的图。在图6所示的热式光检测器200上，在每一个热检测元件上形成空腔部102，支撑部件(薄膜)215被空腔部102周围的结构体(一部分基部)支撑。另外，在俯视图中，在基板的与热检测元件重叠的区域形成了电路构成要素(这里是MOS晶体管)，该MOS晶体管经由多层配线与热检测元件即热电电容器230连接。另外，在图6的例子中，热传递部件260也作为配线使用。
即，在基板(硅基板)10上形成源极层(S)和漏极(D)层，另外，在基板10上形成栅极绝缘膜INS和栅电极(例如多晶硅栅极)G，通过这些形成电路结构要素即MOS晶体管。
在基板10上形成包含绝缘层的结构体100。通过基板10和含有绝缘层的结构体100构成基部(基座部)。
含有绝缘层的结构体100由多层结构体构成，更具体是由多层配线结构体构成。多层配线结构体包括第一绝缘层100a、第二绝缘层100b、第三绝缘层100c、第一接触插塞CP1、第一层配线M1、第二接触插塞CP2、第二层配线M2以及第三接触插塞CP3。通过选择性地除去第三绝缘层100c的一部分从而形成空腔部(热分离空腔部)102。
在支撑部件(薄膜)215的放置部210上形成作为热检测元件的热电电容器230。另外，热传递部件260被第一光吸收层270和第二光吸收层272夹持而形成。
由支撑部件(薄膜)215、热电电容器230、第一光吸收层270、第二光吸收层272、热传递部件260、第四接触插塞CP4、第三层配线M3以及第五接触插塞CP5构成元件结构体160。如上所述，热传递部件260兼作为将热检测元件即热电电容器230与其他元件(这里是形成在基板10上的CMOS晶体管)连接的一部分配线。
即，热传递部件260如上所述例如可以由AlN或AlOx等金属化合物构成，由于以金属为主要成分的材料导电性也好，因此热传递部件260也可以作为将热检测元件与其他元件连接的配线(包括一部分配线)使用。通过将热传递部件260用作配线，无需另外设置配线，可以简化制造步骤。
第三实施方式
图7是表示热式光检测装置(热式光检测阵列)的一个电路结构例子的电路图。在图7的例子中，二维地配置多个光检测单元(cell)(即热式光检测器200a～200d等)。为了从多个光检测元件(即热式光检测器200a～200d等)中选择一个光检测单元而设置有扫描线(W1a、W1b等)和数据线(D1a、D1b等)。
作为第一光检测单元的热式光检测器200a具有作为热式光检测元件5的压电电容器ZC和元件选择晶体管M1a。压电电容器ZC的两极的电位关系可以通过切换施加到PDr1的电位而进行反转(通过该电位反转，无需设置机械斩波器)。其他光检测单元也是相同的结构。
数据线D1a的电位可以通过接通复位晶体管M2进行初始化。在读出检测信号时，接通读出晶体管M3。热电效果产生的电流通过I/V转换电路510转换成电压，通过放大器600放大，通过A/D转换器700转换成数字数据。
在本实施方式中，可以实现将多个热式光检测器二维配置(例如沿着直交的两个轴(X轴和Y轴)的每一个配置成阵列)的热式光检测装置(热式光学传感器阵列)。
第四实施方式
图8是表示电子仪器的结构的一个例子。电子仪器例如可以是红外线传感设备置、温度记录器、车载用夜间摄像机或监控摄像机等。
如图8所示，电子仪器具有光学系统400、传感设备410(相当于上述实施方式中的热式光检测器200)、图像处理部420、处理部430、存储部440、操作部450以及显示部460。但本实施方式的电子仪器不限于图8的结构，也可以省略其组成元件的一部分(例如光学系统、操作部、显示部等)或添加其他构成要素等进行各种变形。
光学系统400例如包括1个或多个透镜和驱动这些透镜的驱动部等。并且向传感设备410进行物体图像的成像等。另外根据需要进行调焦。
传感设备410通过二维地排列上述本实施方式的光检测元件而构成，设置有多条行线(扫描线(或字线))和多条列线(数据线)。传感设备410除了二维排列的光检测器之外，还可以包括行选择电路(行驱动器)和通过列线读取来自光检测器的数据的读取电路以及A/D转换部等。通过依次读取来自二维排列的各光检测器的数据，从而可进行物体图像的成像处理。
图像处理部420基于来自传感设备410的数字图像数据(图像数据)进行图像校正处理等各种图像处理。图像处理部420相当于对传感设备410(热式光检测器200)的输出进行处理的控制部。处理部430进行整个电子仪器的控制和电子仪器内的各模块的控制。该处理部430例如通过CPU等实现。存储部440存储各种信息，例如发挥处理部430或图像处理部420的工作区域的作用。操作部450作为用于用户操作电子仪器的界面，例如由各种按钮或GUI(图形用户界面)画面等实现。
显示部460例如显示通过传感设备410获取的图像或GUI页面等，通过液晶显示器或有机EL显示器等各种显示器实现。
这样，可以通过除了将一个单元量的热式光检测器用作红外线传感器等传感器以外将一个单元量的热式光检测器二维地配置在直交的两个轴方向来构成传感设备(热式光检测装置)410，从而可以提供热(光)分布图像。利用该传感设备410可以构成温度记录器、车载用夜间观察摄像机或监控摄像机(camera)等电子仪器。
如上所述，本发明涉及的热式光检测器的光的检测灵敏度高。因此，安装了该热式光检测器的电子仪器的性能增强。
图9是电子仪器的结构的其他例子。图9的电子仪器800具有安装了热式光检测器200和加速度检测元件503的传感器单元600。传感器单元600上还可以安装陀螺仪传感器等。可以利用传感器单元600测定不同种类的物理量。从传感器单元600输出的各检测信号通过CPU 700进行处理。CPU 700相当于处理热式光检测器200的输出的控制部。
如上所述，根据本发明的至少一个实施方式，可以明显提高热式光检测器的检测灵敏度。
以上就几个实施方式进行了说明，但实质上在不偏离本发明的新事项和效果的情况下可以进行各种变形，本领域技术人员对此容易理解。因此，这些变形例都属于本发明的范围。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或同义的不同术语一起记载的术语在说明书或附图的任何地方都可以置换成该不同术语。
另外，在上述实施方式中，作为热检测元件，使用了热电电容器，也可以使用热电堆元件或辐射热计元件代替热电电容器。
符号说明
10基板(例如硅基板)、
100包含绝缘层的结构体(例如至少含一层的层间绝缘层的多层结构体)、
102空腔部(热分离空腔部)、104a、104b第一支柱和第二支柱、
130a～130d蚀刻挡膜、200热式光检测器、210支撑部件的放置部、
212(212a、212b)支撑部件的臂部(第一臂部、第二臂部)、
215支撑部件(薄膜)、229a、229b配线(形成在臂部的配线)、
226电极(配线)、228构成热传递部件的材料的填充到第二连接孔的部分、
230作为热检测元件的热电电容器、232热电材料层(PZT层等)、
232a、232b臂部的端部、234下部电极(第一电极)、235光反射层、
236上部电极(第二电极)、250绝缘层、
252 254第一连接孔和第二连接孔、260热传递部件、270第一光吸收层、
272第二光吸收层、FL热传递部件的集热部、CN热传递部件的连接部

Claims (8)

1.一种热式光检测器，其特征在于，具有：
基板；
支撑部件，经由空腔部支撑在所述基板上；
热检测元件，形成在所述支撑部件上；
光反射层，与所述热检测元件分离，形成在所述支撑部件上的所述热检测元件的周围区域的至少一部分处；
光吸收层，形成在所述热检测元件和所述光反射层上；以及
热传递部件，所述热传递部件具备集热部，所述集热部通过连接部与所述热检测元件连接，俯视时具有比所述连接部大的面积，并至少对一部分波长区域的光具有光透过性且形成在所述光吸收层的内部的集热部。
2.根据权利要求1所述的热式光检测器，其特征在于，
所述光吸收层在所述支撑部件上形成在所述热检测元件的周围。
3.根据权利要求2所述的热式光检测器，其特征在于，
所述光吸收层具有：第一光吸收层，在所述热传递部件与所述光反射层之间与所述热传递部件接触地形成；以及第二光吸收层，在所述热传递部件上与所述热传递部件接触地形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热式光检测器，其特征在于，
在所述光反射层的表面与所述第二光吸收层的上表面之间构成针对第一波长的第一光谐振器，
在所述第二光吸收层的下表面与所述第二光吸收层的上表面之间构成针对与所述第一波长不同的第二波长的第二光谐振器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热式光检测器，其特征在于，
所述热传递部件兼作为将所述热检测元件与其他元件连接的配线。
6.一种热式光检测装置，其特征在于，二维地配置有多个权利要求1至5中任一项所述的热式光检测器。
7.一种电子仪器，其特征在于，具有权利要求1至5中任一项所述的热式光检测器和处理所述热式光检测器的输出的控制部。
8.一种热式光检测器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板的主面上形成包含绝缘层的结构体；
在支撑部件上形成热检测元件，并与所述热检测元件分离地在所述支撑体上的所述热检测元件的周围区域的至少一部分上形成光反射层；
以覆盖所述热检测元件和所述光反射层的方式形成第一光吸收层，使所述第一光吸收层平坦化；
在所述第一光吸收层的一部分上形成接触孔后，形成具有导热性和至少对一部分波长区域的光具有光透过性的材料层，通过图案化所述材料层，从而形成具备与所述热检测元件连接的连接部和俯视时具有比所述连接部大的面积的集热部的热传递部件；
在所述第一光吸收层上形成第二光吸收层；
图案化所述第一光吸收层和所述第二光吸收层；
图案化所述支撑部件；以及
通过蚀刻除去所述牺牲层，在形成在所述基板的主面上的包含绝缘层的结构体与所述支撑部件之间形成空腔部。
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