CN105445186A - 太赫兹波检测装置、照相机、成像装置以及计测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够减小热容量并能提高反应速度的太赫兹波检测装置、照相机、成像装置以及计测装置。本发明涉及的太赫兹波检测装置(100)，包括：基板(10)；第一金属层(50)，设置于基板(10)上方；热电体层(52)，设置于第一金属层(50)上；以及第二金属层(54)，设置于热电体层(52)上，其中，第二金属层(54)具有以给定的周期(T)设置有单位结构(55)的周期结构，热电体层(52)吸收射入热电体层(52)的太赫兹波并转换为热，并且，将转换的热转换为电信号。
Description
技术领域
本发明有关太赫兹波检测装置、照相机、成像装置以及计测装置。
背景技术
近年来，具有100GHz以上30THz以下的频率的电磁波、即太赫兹波受到关注。太赫兹波例如可以用于成像、分光计测等各种计测、非破坏性检查等。
作为检测这种太赫兹波的检测装置(传感器)，在专利文献1中公开了一种形成有周期结构的光热转换体和热电体被热结合的结构。在这种检测装置中，光通过光热转换体而被转换为热，该热使热电体的电气性质发生变化，从而检测光量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-44703号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在专利文献1记载的检测装置中，会出现由于设置有光热转换体而热容量变大，检测装置的反应速度变慢的情况。
本发明的几个方面所涉及的目的之一在于，提供一种能够减小热容量并提高反应速度的太赫兹波检测装置。并且，本发明的几个方面所涉及的目的之一在于，提供包括上述的太赫兹波检测装置的照相机、成像装置及计测装置。
用于解决技术问题的方案
本发明涉及的太赫兹波检测装置，包括：基板；第一金属层，设置于所述基板的上方；热电体层，设置于所述第一金属层上；以及第二金属层，设置于所述热电体层上，其中，所述第二金属层具有以给定的周期设置有单位结构的周期结构，所述热电体层吸收射入所述热电体层的太赫兹波并转换为热，并且，将所转换的热转换为电信号。
在这种太赫兹波检测装置中，与分别设置吸收太赫兹波并转换为热的部分和将转换的热转换为电信号的部分的情况相比，能够减小热容量，并能提高太赫兹波检测装置的反应速度(应答速度)。
需要说明的是，在本发明涉及的记载中，例如在将“上方”一词使用为“在特定部分(以下称为“A”)的“上方”形成其它特定部分(以下称为“B”)”等时，将其视为既包括在A上直接形成B这样的情况，也包括在A上隔着其它部分形成B这样的情况来使用“上方”一词。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，所述给定的周期比通过所述热电体层吸收的所述太赫兹波在真空中的波长短。
在这种太赫兹波检测装置中，照射的太赫兹波能够进入热电体层，并在单位结构与第一金属层之间发生多重反射。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，所述第一金属层及所述第二金属层与所述热电体层电连接。
在这种太赫兹波检测装置中，随着热电体层的温度变化，热电体层的电极化量的变化能够作为热电流流向金属层。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，包括：支撑基板，支撑所述第一金属层；以及支撑部，以使所述支撑基板与所述基板分开的方式支撑所述支撑基板。
在这种太赫兹波检测装置中，能够使热电体层与基板热分离。因此，在这种太赫兹波检测装置中，能够精度良好地检测照射太赫兹波所引起的热电体层的温度变化。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，所述热电体层的厚度为300nm以上700nm以下。
在这种太赫兹波检测装置中，能够在热电体层中更可靠地吸收太赫兹波，提高太赫兹波检测装置的反应速度。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，所述第一金属层、所述热电体层、以及所述第二金属层构成单位单元，所述单位单元设置有多个。
在这种太赫兹波检测装置中，例如通过缩小相邻的单位单元间的距离，从而与仅设置1个单位单元的情况相比，能够提高太赫兹波检测装置整体的太赫兹波的吸收效率。由此，能够实现太赫兹波检测装置的高灵敏度化。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，所述单位结构具有：在所述热电体层上设置有所述第二金属层的区域；以及在所述热电体层上未设置有所述第二金属层的区域，在所述太赫兹波检测装置中设置有所述未设置有所述第二金属层的区域的宽度不同的多个所述单位单元。
在这种太赫兹波检测装置中，能够检测不同频率(不同波长)的太赫兹波。
在本发明涉及的太赫兹波检测装置中，也可以是，在所述第一金属层的下方包括反射所述太赫兹波的反射层。
在这种太赫兹波检测装置中，通过反射层，能使在热电体层中未被吸收而射向基板的太赫兹波朝着热电体层反射。由此，能够提高热电体层中的太赫兹波的吸收效率，能够实现太赫兹波检测装置的高灵敏度化。
需要说明的是，在本发明涉及的记载中，例如在将“下方”一词用为“在特定部分(以下称为“C”)的“下方”形成其它特定部分(以下称为“D”)”等时，将其视为既包括在C下直接形成D这样的情况，也包括在C下隔着其它部分形成D这样的情况来使用“下方”一词。
本发明涉及的照相机，包括：太赫兹波产生部，产生太赫兹波；太赫兹波检测部，具有本发明涉及的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及存储部，存储所述太赫兹波检测部的检测结果。
在这种照相机中，由于包括本发明涉及的太赫兹波检测装置，因此，能够提高反应速度。
本发明涉及的成像装置，包括：太赫兹波产生部，产生太赫兹波；太赫兹波检测部，具有本发明涉及的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及图像形成部，基于所述太赫兹波检测部的检测结果，生成所述目标物的图像。
在这种成像装置中，由于包括本发明涉及的太赫兹波检测装置，因此，能够提高反应速度。
本发明涉及的计测装置，包括：太赫兹波产生部，产生太赫兹波；太赫兹波检测部，具有本发明涉及的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及计测部，基于所述太赫兹波检测部的检测结果，对所述目标物进行计测。
在这种计测装置中，由于包括本发明涉及的太赫兹波检测装置，因此，能够提高反应速度。
附图说明
图1为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的截面图。
图2为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的俯视图。
图3为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的俯视图。
图4为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图5为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图6为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图7为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图8为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图9为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造工序的截面图。
图10为示意性示出本实施方式的变形例涉及的太赫兹波检测装置的俯视图。
图11为示意性示出本实施方式涉及的成像装置的框图。
图12为示意性示出本实施方式涉及的成像装置的太赫兹波检测部的俯视图。
图13为示出目标物在太赫兹波段的光谱的图表。
图14为示出作为目标物的物质A、B及C的分布的图像的图。
图15为示意性示出本实施方式涉及的计测装置的框图。
图16为示意性示出本实施方式涉及的照相机的框图。
图17为示意性示出本实施方式涉及的照相机的立体图。
附图标记说明
3支撑基板；4层间绝缘层；6第一保护层；8第二保护层；10基板；12第一接触孔；12a、12b、12c接触孔；14第二接触孔；14a、14b、14c接触孔；20反射层；22层；30第一支撑部；32第二支撑部；40支撑基板；42基部；42a、42b面；44a第一臂部；44b第二臂部；46a第一固定部；46b第二固定部；50第一金属层；52热电体层；54第二金属层；55单位结构；56第一区域；57第二区域；60第一配线；62第二配线；64第一接触部；64a、64b、64c接触部；66第二接触部；66a、66b、66c接触部；70第一绝缘层；72第二绝缘层；80牺牲层；100太赫兹波检测装置；102、102a、102b、102c、102d单位单元；200太赫兹波检测装置；200a、200b、200c、200d区域；300成像装置；310太赫兹波产生部；320太赫兹波检测部；322像素；330图像形成部；400计测装置；410计测部；500照相机；510存储部；520壳体；530透镜；540窗部
具体实施方式
以下使用附图详细地说明本发明的优选的实施方式。需要注意的是，以下说明的实施方式并非对权利要求书中记载的本发明的内容进行不当限定。并且，以下说明的构成并非全部都是本发明的必须构成成分。
1、太赫兹波检测装置
首先，参照附图，对本实施方式涉及的太赫兹波检测装置进行说明。图1为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置100的单位单元(単位セル)102的截面图。图2为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置100的单位单元102的俯视图。图3为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置100的俯视图。需要说明的是，图1为图2的I-I线截面图。并且，在图1～图3中，作为相互正交的3个轴，示出了X轴、Y轴及Z轴。
如图1～图3所示，太赫兹波检测装置100包括：基板10、反射层20、支撑部30、32、支撑基板(膜)40、第一金属层50、热电体层52、第二金属层54、配线层60、62、接触部64、66、及绝缘层70、72。支撑部30、32、支撑基板40、金属层50、54、热电体层52、配线层60、62、接触部64、66、及绝缘层70、72构成单位单元102。需要注意的是，在图2中，方便起见，省略绝缘层70、72而示出。此外，在图3中，方便起见，将单位单元102简化示出。
基板10的形状例如为平板状。基板10具有支撑基板3、层间绝缘层4、和第一保护层6。支撑基板3的厚度例如为10μm以上500μm以下。支撑基板3的材质例如为硅。层间绝缘层4设置于支撑基板3上。层间绝缘层4的厚度例如为10nm以上10μm以下。层间绝缘层4的材质例如为氧化硅。第一保护层6设置于层间绝缘层4上。第一保护层6的厚度例如为10nm以上10μm以下。第一保护层6的材质例如为氧化铝(alumina)。第一保护层6在蚀刻后述的牺牲层80时能够保护层间绝缘层4。
反射层20设置于第一金属层50的下方。在图示的示例中，反射层20设置于基板10上。反射层20的厚度(Z轴方向的大小)例如为10nm以上1μm以下。反射层20的材质例如为金、银、铂、铜、铝、钛。反射层20能够使在热电体层52中未被吸收而射向基板10的太赫兹波朝向热电体层52反射。
需要说明的是，反射层20如果是设置于第一金属层50的下方的话，其既可以设置于支撑基板3与层间绝缘层4之间，也可以设置于层间绝缘层4与第一保护层6之间。
此外，在图示的示例中，于基板10的俯视观察中(从Z轴方向看)不与单位单元102重合的区域设置有层22。层22为与反射层20相同的材质。反射层20和层22之间的距离D1(参照图1)例如为1μm以上50μm以下。
单位单元102设置于基板10上。单位单元102设置有多个。在图3所示的示例中，设置有9个单位单元102，但其数目没有特别的限定。单位单元102例如以矩阵状排列。相邻的单位单元102之间的距离例如为1μm以上50μm以下。在多个单位单元102中，检测的太赫兹波的波长例如彼此相同。
支撑部30、32设置于基板10上。支撑部30、32彼此分开。支撑部30、32的材质例如为氧化硅。支撑部30、32以使支撑基板40与基板10分开的方式支撑支撑基板40。
通过支撑部30、32，支撑基板40与基板10分开地被支撑于基板10的上方。在图示的示例中，支撑基板40与反射层20分开地设置。支撑基板40和反射层20之间的距离例如为100nm以上10μm以下。
支撑基板40例如具有二氧化硅层、氮化硅层和二氧化硅层的3层结构。在图示的示例中，在支撑基板40之下设置有第二保护层8。第二保护层8的厚度例如为10nm以上10μm以下。第二保护层8的材质例如为氧化铝。第二保护层8在蚀刻后述的牺牲层80时能够保护支撑基板40。支撑基板40具有基部42、臂部44a、44b、和固定部46a、46b。
基部42的形状例如为平板状。在图2所示的示例中，基部42的平面形状(从Z轴方向看的形状)为正方形。基部42的X轴方向的大小例如为5μm以上500μm以下。基部42的Y轴方向的大小例如与基部42的X轴方向的大小相同。基部42的厚度例如为10nm以上1μm以下。基部42支撑第一金属层50。
第一臂部44a连结基部42和第一固定部46a。第二臂部44b连结基部42和第二固定部46b。如图2所示，臂部44a、44b从基部42的彼此相对的面(侧面)42a、42b向彼此相反的方向延伸，呈直角弯曲而到达固定部46a、46b。臂部44a、44b的宽度W1(参照图2)例如为500nm以上10μm以下。第一臂部44a和基部42之间的距离D2(参照图2)例如为500nm以上10μm以下。第二臂部44b和基部42之间的距离例如与D2相同。
固定部46a、46b设置于支撑部30、32上。具体而言，第一固定部46a固定于第一支撑部30上，第二固定部46b固定于第二支撑部32上。在图2所示的示例中，固定部46a、46b的平面形状为正方形。第一臂部44a的Y轴方向的大小和第一固定部46a的Y轴方向的大小之和W3(参照图2)例如为5μm以上500μm以下。第二臂部44b的Y轴方向的大小和第二固定部46b的Y轴方向的大小之和例如与W3相同。
第一金属层50设置于基板10的上方。在图示的示例中，第一金属层50设置于支撑基板40的基部42上。第一金属层50的厚度例如为1nm以上500nm以下。第一金属层50例如具有从基部42侧开始顺次层叠铱层、氧化铱层及铂(白金)层而成的3层结构。第一金属层50与热电体层52电连接。第一金属层50为用于检测热电体层52的热电流的一个电极。
热电体层52设置于第一金属层50上。热电体层52的厚度例如为300nm以上700nm以下。热电体层52的材质为能够发挥热电效应的电介质。具体而言，热电体层52的材质为锆钛酸铅(PZT)。热电体层52能够吸收射入热电体层52的太赫兹波并转换为热，并且，将转换的热转换为电信号。
第二金属层54设置于热电体层52上。第二金属层54的平面形状例如为正方形。第二金属层54的X轴方向的大小例如为5μm以上500μm以下。第二金属层54的Y轴方向的大小例如与第二金属层54的X轴方向的大小相同。当第二金属层54的X轴方向的大小及Y轴方向的大小小于10nm时，会出现热电体层52中的太赫兹波的吸收效率下降的情况。当第二金属层54的X轴方向的大小及Y轴方向的大小大于200μm时，会出现不能通过支撑部30、32而将支撑基板40支撑为与基板10分开的情况。第二金属层54的厚度例如为1nm以上500nm以下。
第二金属层54例如具有从热电体层52侧开始顺次层叠铂层、氧化铱层及铱层而成的3层结构。第二金属层54与热电体层52电气连接。第二金属层54为用于检测热电体层52的热电流的另一电极。金属层50、54对太赫兹波的反射率例如为90％以上。
需要说明的是，金属层50、54的材质不限于上述示例，例如也可以为金、铜、铁、铝、锌、铬、铅、钛等金属、镍铬合金等合金。
第二金属层54具有以给定的周期设置有单位结构55的周期结构。单位结构55为超材料(メタマテリアル)的一部分。这里，所谓的超材料是指，周期性地排列有与电磁波(太赫兹波)的波长相比足够小的单位结构、且构成为作为相对于电磁波均质的介质而动作的人工物质。超材料可通过单位结构的结构/配置而自由调整其物性值(介电常数、导磁率)。
单位结构55具有：在热电体层52上设置有第二金属层54的第一区域56、以及在热电体层52上未设置有第二金属层54的第二区域57。在图示的示例中，第一区域56的平面形状及第二区域57的平面形状为正方形。第二区域57为通过在第二金属层54设置开口部(贯通第二金属层54的开口部)而形成的区域。
单位结构55例如在X轴方向上以周期T的长度周期性地设置。换言之，在X轴方向上，交替地排列大小(宽度)为L的第一区域56、大小(宽度)为D的第二区域57。L与D之和为T(L+D＝T)。单位结构55例如在Y轴方向上以周期T的长度周期性地设置。换言之，在Y轴方向上，宽度L的第一区域56、宽度D的第二区域57交替地排列，L与D之和为T(L+D＝T)。
单位结构55的周期T比通过热电体层52吸收的太赫兹波在真空中的波长短。即，单位结构55的第一区域56的宽度L及第二区域57的宽度D比通过热电体层52吸收的太赫兹波在真空中的波长短。第一区域56的宽度L例如为0.1μm以上3μm以下。通过宽度L的值确定在热电体层52中被吸收的太赫兹波的波长(频率)。第二区域57的宽度D例如为0.1μm以上3μm以下。通过宽度D确定在热电体层52中被吸收的太赫兹波的吸收率。
第一配线层60设置于第一臂部44a上。第一配线层60与第一金属层50及第一接触部64连接。第二配线层62设置于第二臂部44b上。第二配线层62与第二金属层54及第二接触部66连接。配线层60、62的宽度W2(参照图2)例如为500nm以上10μm以下。配线层60、62的厚度例如为10nm以上100nm以下。配线层60、62的材质只要具有导电性，则没有特别的限定。配线层60、62也可以为引线接合。
第一接触部64设置于形成于第一固定部46a、第二保护层8、第一支撑部30、第一保护层6及层间绝缘层4的第一接触孔12。第二接触部66设置于形成于第二固定部46b、第二保护层8、第二支撑部32、第一保护层6及层间绝缘层4的第二接触孔14。接触部64、66的厚度例如为100nm以上10μm以下。接触部64、66的材质只要具有导电性，则没有特别的限定。
接触部64、66例如与设置于支撑基板3上的未图示的电路部电连接。通过接触部64、66而能够使金属层50、54与电路部电连接。
绝缘层70、72覆盖热电体层52而设置。在图示的示例中，第一绝缘层70设置于热电体层52的侧方及第一金属层50的侧方。第二绝缘层72设置于热电体层52的侧方和第二金属层54的侧方、以及热电体层52上和第二金属层54上。第二绝缘层72的厚度(第二金属层54上的第二绝缘层72的厚度)例如为1nm以上100nm以下。绝缘层70、72的材质例如为氧化铝、氧化硅。绝缘层70、72能够抑制异物附着于热电体层52及金属层50、54。进而，绝缘层70、72能够抑制热电体层52及金属层50、54的氧化。
下面，对太赫兹波检测装置100的动作进行说明。
当向太赫兹波检测装置100的单位单元102照射太赫兹波时，由于第二金属层54的单位结构55的周期T比太赫兹波的波长短，因此，太赫兹波进入热电体层52，在单位结构55与第一金属层50之间发生多重反射。具体而言，在单位结构55的与热电体层52的接触面和第一金属层50的与热电体层52的接触面之间发生多重反射而发生共振现象，产生驻波。共振的太赫兹波的频率(共振频率)可根据单位结构55的形状、大小而适当变更。这样，在太赫兹波检测装置100中，能够将太赫兹波限制于热电体层52内。
被限制于热电体层52内的太赫兹波在夹着热电体层52的单位结构55与第一金属层50之间多重反射，导致在热电体层52上产生介电损失，从而产生热。这样，热电体层52能够吸收太赫兹波并转换为热。并且，构成单位结构55的与热电体层52的接触面的原子和电子、以及构成第一金属层50的与热电体层52的接触面的原子和电子振动，由此产生热。
在热电体层52中，由于产生的热而发生温度变化。于是，随着热电体层52的温度变化，热电体层52的电极化量的变化作为热电流流向金属层50、54。这样，热电体层52能够将温度变化(热)转换为电信号。
随着热电体层52的热电效应而流至金属层50、54的电流(电信号)到达设置于支撑基板3的电路部(未图示)。在电路部中，从该电信号检测太赫兹波。通过以上，太赫兹波检测装置100能够检测太赫兹波。
需要说明的是，在太赫兹波检测装置100中，于相邻的单位结构55中，在一个单位结构55和第一金属层50之间产生的驻波与在另一个单位结构55和第一金属层50之间产生的驻波之间，产生电耦合。由此，能够提高热电体层52中的太赫兹波的吸收率。
此外，在太赫兹波检测装置100中，太赫兹波不仅在单位结构55与第一金属层50之间发生多重反射，例如还在相邻的单位结构55之间发生多重反射，产生共振现象。
太赫兹波检测装置100例如具有以下的特征。
在太赫兹波检测装置100中，第二金属层54具有单位结构55以给定的周期T设置的周期结构，热电体层52吸收射入热电体层52的太赫兹波并转换为热，并且，将转换的热转换为电信号。因此，在太赫兹波检测装置100中，与分别设置吸收太赫兹波并转换为热的部分和将转换的热转换为电信号的部分的情况相比，能够减小热容量，提高太赫兹波检测装置100的反应速度(应答速度)。
例如，在分别设置吸收太赫兹波并转换为热的第一部分和将转换的热转换为电信号的第二部分的情况下，需要将第一部分的热传递至第二部分，相应地产生时间损耗，出现太赫兹波检测装置的反应速度慢的情况。
进而，在太赫兹波检测装置100中，无需从外部施加电流、电压即可检测起因于太赫兹波的电信号，因此，不会产生由于施加电流、电压而导致的噪声。从而，太赫兹波检测装置100能够抑制电气噪声导致的检测灵敏度的下降。
在太赫兹波检测装置100中，单位结构55的给定的周期T比通过热电体层52吸收的太赫兹波在真空中的波长短。因此，照射至太赫兹波检测装置100的单位单元102的太赫兹波能够进入热电体层52，在单位结构55与第一金属层50之间发生多重反射。
在太赫兹波检测装置100中，第一金属层50及第二金属层54与热电体层52电连接。因此，在太赫兹波检测装置100中，随着热电体层52的温度变化，热电体层52的电极化量的变化能够作为热电流流向金属层50、54。
在太赫兹波检测装置100中，包括支撑第一金属层50的支撑基板40、和将支撑基板40支撑为与基板10分开的支撑部30、32。因此，在太赫兹波检测装置100中，能够使热电体层52与基板10热分离。从而，在太赫兹波检测装置100中，能够抑制在多个单位单元102之间发生热传递。进而，在太赫兹波检测装置100中，能够精度良好地检测照射太赫兹波所引起的热电体层的温度变化。
在太赫兹波检测装置100中，热电体层52的厚度例如为300nm以上700nm以下。因此，在太赫兹波检测装置100中，能够在热电体层52更为可靠地吸收太赫兹波，提高太赫兹波检测装置100的反应速度。当热电体层的厚度小于300nm时，会出现不能在热电体层充分吸收太赫兹波的情况。当热电体层的厚度大于700nm时，在热电体层中至完全极化需要时间，会出现太赫兹波检测装置的反应速度变慢的情况。进而，当热电体层的厚度大于700nm时，会发生在热电体层中出现裂缝的情况。
在太赫兹波检测装置100中，第一金属层50、热电体层52以及第二金属层54构成单位单元102，并设置有多个单位单元102。因此，在太赫兹波检测装置100中，例如通过缩小相邻的单位单元102间的距离，从而与仅设置1个单位单元的情况相比，能够提高太赫兹波检测装置100整体的太赫兹波的吸收效率。由此，能够实现太赫兹波检测装置100的高灵敏度化。
在太赫兹波检测装置100中，在第一金属层50的下方包括反射太赫兹波的反射层20。因此，在太赫兹波检测装置100中，通过反射层20，能使在热电体层52中未被吸收而射向基板10的太赫兹波朝着热电体层52反射。由此，能够提高热电体层52中的太赫兹波的吸收效率，能够实现太赫兹波检测装置100的高灵敏度化。
2、太赫兹波检测装置的制造方法
下面，参照附图，对本实施方式涉及的太赫兹波检测装置的制造方法进行说明。图4～图9为示意性示出本实施方式涉及的太赫兹波检测装置100的制造工序的截面图，其与图1相对应。
如图4所示，在支撑基板3上形成层间绝缘层4。层间绝缘层4例如通过CVD(化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition))法形成。
然后，对层间绝缘层4进行图案化(通过光刻及蚀刻的图案化)而形成接触孔12a、14a。然后，在接触孔12a、14a中分别形成接触部64a、66a。接触部64a、66a例如通过镀覆法、溅射法形成。
如图5所示，在层间绝缘层4上形成第一保护层6。第一保护层6例如通过CVD法、溅射法形成。由此，能够形成具有支撑基板3、层间绝缘层4以及第一保护层6的基板10。
然后，在第一保护层6上形成反射层20及层22。例如，通过溅射法、真空蒸镀法等将导电层(未图示)成膜后，对该导电层进行图案化，从而形成反射层20及层22。
然后，在第一保护层6上、反射层20上以及层22上形成牺牲层80。牺牲层80例如通过CVD法形成。牺牲层80的材质例如为氧化硅。
然后，对牺牲层80及第一保护层6进行图案化，形成接触孔12b、14b。接触孔12b、14b分别形成为使接触部64a、66a露出。然后，在接触孔12b、14b中分别形成接触部64b、66b。接触部64b、66b以分别连接于接触部64a、66a的方式形成。接触部64b、66b例如通过镀覆法、溅射法形成。
如图6所示，在牺牲层80上形成第二保护层8。第二保护层8例如通过CVD法、溅射法形成。然后，在第二保护层8上形成将成为支撑基板40的层40a。层40a例如通过CVD法、溅射法形成。
然后，对第二保护层8及层40a进行图案化，形成接触孔12c、14c。接触孔12c、14c分别形成为使接触部64b、66b露出。然后，在接触孔12c、14c中分别形成接触部64c、66c。接触部64c、66c以分别连接于接触部64b、66b的方式形成。接触部64c、66c例如通过镀覆法、溅射法形成。
通过以上工序，能够形成由接触孔12a、12b、12c构成的第一接触孔12、以及由接触孔14a、14b、14c构成的第二接触孔14。并且，能够形成由接触部64a、64b、64c构成的第一接触部64、以及由接触部66a、66b、66c构成的第二接触部66。
如图7所示，在层40a上依次形成第一金属层50、热电体层52以及第二金属层54。金属层50、54例如通过溅射法成膜以及图案化而形成。第二金属层54以被设置多个具有第一区域56及第二区域57的单位结构55的方式而形成。热电体层52例如通过利用溅射法、溶胶凝胶法的成膜以及图案化而形成。
然后，在层40a上，于第一金属层50的侧方及热电体层52的侧方形成第一绝缘层70。第一绝缘层70例如通过利用溅射法、CVD法的成膜以及图案化而形成。
如图8所示，在层40a上形成第一配线层60，将第一金属层50和第一接触部64电连接。进而，在层40a上以及第一绝缘层70上形成第二配线层62，将第二金属层54和第二接触部66电连接。配线层60、62例如通过镀覆法、溅射法形成。
然后，在第二金属层54上以及热电体层52上形成第二绝缘层72。第二绝缘层72例如通过利用溅射法、CVD法的成膜以及图案化而形成。
如图9所示，对层40a以及第二保护层8进行图案化。由此，能够形成具有基部42、臂部44a、44b以及固定部46a、46b的支撑基板40。
如图1所示，除去牺牲层80。例如，通过以支撑基板40为掩模的蚀刻而除去牺牲层80。由此，能够形成支撑部30、32。
通过以上的工序，能够制造太赫兹波检测装置100。
3、太赫兹波检测装置的变形例
下面，参照附图，对本实施方式的变形例涉及的太赫兹波检测装置进行说明。图10为示意性示出本实施方式的变形例涉及的太赫兹波检测装置200的俯视图。需要注意的是，在图10中，方便起见，将单位单元102简化示出。另外，在图10中，作为相互正交的3个轴，示出了X轴、Y轴及Z轴。
以下，在本实施方式的变形例涉及的太赫兹波检测装置200中，对与本实施方式涉及的太赫兹波检测装置100的构成部件具有同样功能的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。
在太赫兹波检测装置200中，与上述的太赫兹波检测装置100的不同点在于设置有单位结构55的第二区域57的宽度D不同的多个单位单元102。
在太赫兹波检测装置200中，如图10所示，具有4个区域200a、200b、200c、200d，在区域200a、200b、200c、200d分别设置有单位单元102a、102b、102c、102d。在图示的示例中，区域200a、200b、200c、200d的平面形状为正方形。如图10所示，区域200a、200b、200c、200d也可以是通过设置于基板10上的层22而被划分的区域。单位单元102a、102b、102c、102d分别在区域200a、200b、200c、200d中设置有多个。
在单位单元102a、102b、102c、102d间，单位结构55的第二区域57的宽度D彼此不同。即，在太赫兹波检测装置200中，设置有第二区域57的宽度D不同的4种单位单元102。需要注意的是，单位单元102的种类不限于4种。
在太赫兹波检测装置200中，设置有单位结构55的第二区域57的宽度D不同的多个单位单元102。因此，太赫兹波检测装置200能够检测不同频率(不同波长)的太赫兹波。
在太赫兹波检测装置200中，与太赫兹波检测装置100同样，能够减小热容量，提高反应速度。
4、成像装置
下面，参照附图，对本实施方式涉及的成像装置300进行说明。图11为示出本实施方式涉及的成像装置300的框图。图12为示意性示出本实施方式涉及的成像装置300的太赫兹波检测部320的俯视图。图13为示出目标物在太赫兹波段(テラヘルツ帯)的光谱的图表。图14为示出作为目标物的物质A、B及C的分布的图像的图。
如图11所示，成像装置300包括：太赫兹波产生部310，产生太赫兹波；太赫兹波检测部320，对从太赫兹波产生部310射出并透过目标物O的太赫兹波或者由目标物O反射的太赫兹波进行检测；以及图像形成部330，基于太赫兹波检测部320的检测结果，生成目标物O的图像、即图像数据。
作为太赫兹波产生部310，例如采用使用了量子级联激光器、光电导天线和短脉冲激光器的方式、使用了非线性光学晶体的差频发生方式。
太赫兹波检测部320具有本发明涉及的太赫兹波检测装置。下面，以具有太赫兹波检测装置200作为本发明涉及的太赫兹波检测装置为例进行说明。此外，方便起见，在图12中，将太赫兹波检测装置200简化示出。
如图12所示，太赫兹波检测部320包括多个像素322。在图示的示例中，像素322的形状为正方形。像素322以矩阵状配置。像素322的数量没有特别的限定。像素322通过太赫兹波检测装置200构成。
在太赫兹波检测装置200中，如上所述，能够通过分别设置于区域200a、200b、200c、200d的单位单元102a、102b、102c、102d选择性地检测彼此不同波长的太赫兹波。即，在各像素322中能够检测4种波长的太赫兹波。
下面，对成像装置300的使用例进行说明。
首先，假设作为分光成像目标的目标物O由3种物质A、B、C构成。成像装置300进行该目标物O的分光成像。并且，在此，作为一例，假设太赫兹波检测部320检测由目标物O反射的太赫兹波。
另外，在太赫兹波检测部320的各像素322中，使用设置于太赫兹波检测装置200的区域200a的单位单元102a以及设置于区域200b的单位单元102b。当将在单位单元102a中检测的波长(吸收的波长)设为λ1、将在单位单元102b中检测的波长(吸收的波长)设为λ2、将由目标物O反射的太赫兹波的波长λ1的分量(分量)的强度设为α1、将波长λ2的分量的强度设为α2时，以强度α2和强度α1之差(α2-α1)在物质A、物质B和物质C之间相互得以显著区分的方式设定在单位单元102a中检测的波长λ1以及在单位单元102b中检测的波长λ2。
如图13所示，对于物质A，由目标物O反射的太赫兹波的波长λ2的分量的强度α2和波长λ1的分量的强度α1之差(α2-α1)为正值。对于物质B，强度α2和强度α1之差(α2-α1)为零。对于物质C，强度α2和强度α1之差(α2-α1)为负值。
通过成像装置300进行目标物O的分光成像时，首先，通过太赫兹波产生部310产生太赫兹波，将该太赫兹波照射至目标物O。于是，在太赫兹波检测部320将由目标物O反射的太赫兹波检测为α1及α2。该检测结果被送出至图像形成部330。需要注意的是，向该目标物O照射太赫兹波以及检测由目标物O反射的太赫兹波是对整个目标物O进行的。
在图像形成部330中，基于前述检测结果，求得在单位单元102b中检出的太赫兹波的波长λ2的分量的强度α2与在单位单元102a中检出的太赫兹波的波长λ1的分量的强度α1之差(α2-α1)。然后，将目标物O中所述差为正值的部位判断指定为物质A、将所述差为零的部位判断指定为物质B、将所述差为负值的部位判断指定为物质C。
另外，在图像形成部330中，如图14所示，创建示出目标物O的物质A、B及C的分布的图像的图像数据。该图像数据从图像形成部330送出至未图示的监视器，在该监视器上显示示出目标物O的物质A、B及C的分布的图像。这种情况下，例如，以目标物O的物质A分布的区域为黑色、物质B分布的区域为灰色、物质C分布的区域为白色的方式进行分色显示。在该成像装置300中，如上所述，能够同时进行构成目标物O的各物质的鉴定和该各物质的分布测定。成像装置300例如用于药剂检查。
需要说明的是，成像装置300的用途不限于上述，例如，通过对人照射太赫兹波，并检测透过该人或由该人反射的太赫兹波而在图像形成部330中进行处理，从而还能够判别该人是否携带有枪支、刀具、违法药物等。
成像装置300中包括能够减小热容量并能提高反应速度的太赫兹波检测装置200。因此，成像装置300能够使反应速度提速。
5、计测装置
下面，参照附图，对本实施方式涉及的计测装置400进行说明。图15为示出本实施方式涉及的计测装置400的框图。
以下，在本实施方式涉及的计测装置400中，对于与本实施方式涉及的成像装置300的构成部件具有同样功能的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。关于这点，在以下所示的本实施方式涉及的照相机500中也是同样。
如图15所示，计测装置400包括：太赫兹波产生部310，产生太赫兹波；太赫兹波检测部320，对从太赫兹波产生部310射出并透过目标物O的太赫兹波或者由目标物O反射的太赫兹波进行检测；以及计测部410，基于太赫兹波检测部320的检测结果，对目标物O进行计测。
下面，对计测装置400的使用例进行说明。通过计测装置400进行目标物O的分光计测时，首先，通过太赫兹波产生部310产生太赫兹波，并将该太赫兹波照射至目标物O。然后，由太赫兹波检测部320对透过目标物O的太赫兹波或者由目标物O反射的太赫兹波进行检测。其检测结果被送出至计测部410。需要注意的是，向该目标物O照射太赫兹波以及对透过目标物O的太赫兹波或者由目标物O反射的太赫兹波的检测是对整个目标物O进行的。
在计测部410中，从前述检测结果掌握在构成各像素322的太赫兹波检测装置200的单位单元102a、102b、102c、102d中检出的太赫兹波的各自的强度，并进行目标物O的成分及其分布的分析等。
计测装置400中包括能够减小热容量并能提高反应速度的太赫兹波检测装置200。因此，计测装置400能够使反应速度提速。
6、照相机
下面，参照附图，对本实施方式涉及的照相机500进行说明。图16为示出本实施方式涉及的照相机500的框图。图17为示意性示出本实施方式涉及的照相机500的立体图。
如图16及图17所示，照相机500包括：太赫兹波产生部310，产生太赫兹波；太赫兹波检测部320，对从太赫兹波产生部310射出并由目标物O反射的太赫兹波或者透过目标物O的太赫兹波进行检测；以及存储部510，存储太赫兹波检测部320的检测结果。并且，上述各部310、320、510收纳于照相机500的壳体520中。此外，照相机500具备：透镜(光学系统)530，使由目标物O反射的太赫兹波汇聚(成像)于太赫兹波检测部320；以及窗部540，用于使由太赫兹波产生部310产生的太赫兹波向壳体520的外部射出。透镜530、窗部540通过使太赫兹波透过/折射的硅、石英、聚乙烯等的部件而构成。需要注意的是，窗部540也可以采用单纯设置如开缝样的开口的构成。
下面，对照相机500的使用例进行说明。通过照相机500拍摄目标物O时，首先，通过太赫兹波产生部310产生太赫兹波，并将该太赫兹波照射至目标物O。然后，通过透镜530使由目标物O反射的太赫兹波汇聚(成像)于太赫兹波检测部320进行检测。其检测结果被送出至存储部510并存储。需要说明的是，向该目标物O照射太赫兹波以及检测由目标物O反射的太赫兹波是对整个目标物O进行的。此外，前述检测结果例如也可以发送至个人电脑等外部装置。在个人电脑中可基于前述检测结果进行各种处理。
照相机500中包括能够减小热容量并能提高反应速度的太赫兹波检测装置200。因此，照相机500能够使反应速度提速。
上述实施方式及变形例只是一个例子，并不限于上述示例。例如，可对各实施方式及各变形例进行适当组合。
本发明包括与实施方式中说明的构成实质上相同的构成(例如功能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成)。另外，本发明包括对实施方式中说明的构成中的非本质部分进行置换后的构成。另外，本发明包括能起到与实施方式中说明的构成相同作用效果的构成或能达到相同目的的构成。另外，本发明包括在实施方式中说明的构成上加入了公知技术的构成。
Claims (11)
1.一种太赫兹波检测装置，其特征在于，
包括：
基板；
第一金属层，设置于所述基板的上方；
热电体层，设置于所述第一金属层上；以及
第二金属层，设置于所述热电体层上，
其中，
所述第二金属层具有以给定的周期设置有单位结构的周期结构，
所述热电体层吸收射入所述热电体层的太赫兹波并转换为热，并且，将所转换的热转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
所述给定的周期比通过所述热电体层吸收的所述太赫兹波在真空中的波长短。
3.根据权利要求1或2所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
所述第一金属层及所述第二金属层与所述热电体层电连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
还包括：
支撑基板，支撑所述第一金属层；以及
支撑部，以使所述支撑基板与所述基板分开的方式支撑所述支撑基板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
所述热电体层的厚度为300nm以上700nm以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
所述第一金属层、所述热电体层、以及所述第二金属层构成单位单元，
所述单位单元设置有多个。
7.根据权利要求6所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
所述单位结构具有：
在所述热电体层上设置有所述第二金属层的区域；以及
在所述热电体层上未设置有所述第二金属层的区域，
在所述太赫兹波检测装置中设置有所述未设置有所述第二金属层的区域的宽度不同的多个所述单位单元。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的太赫兹波检测装置，其特征在于，
在所述第一金属层的下方包括反射所述太赫兹波的反射层。
9.一种照相机，其特征在于，
包括：
太赫兹波产生部，产生太赫兹波；
太赫兹波检测部，具有权利要求1至8中任一项所述的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及
存储部，存储所述太赫兹波检测部的检测结果。
10.一种成像装置，其特征在于，
包括：
太赫兹波产生部，产生太赫兹波；
太赫兹波检测部，具有权利要求1至8中任一项所述的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及
图像形成部，基于所述太赫兹波检测部的检测结果，生成所述目标物的图像。
11.一种计测装置，其特征在于，
包括：
太赫兹波产生部，产生太赫兹波；
太赫兹波检测部，具有权利要求1至8中任一项所述的太赫兹波检测装置，用于对从所述太赫兹波产生部射出并透过目标物的所述太赫兹波或者由所述目标物反射的所述太赫兹波进行检测；以及
计测部，基于所述太赫兹波检测部的检测结果，对所述目标物进行计测。
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