JP2014059249A

JP2014059249A - 熱型電磁波検出素子チップおよび熱型電磁波検出器並びに電子機器

Info

Publication number: JP2014059249A
Application number: JP2012205345A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tsuchiya; 泰土屋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-04-03

Abstract

【課題】腕片の輪郭を狭めても腕片の本体と終端部との間でクラックの発生を防止することができる熱型電磁波検出素子チップは提供される。
【解決手段】支持板片は空間層を挟んで基体に向き合わせられる。熱型電磁波検出素子は支持板片上に支持される。支持板片から腕片２９が延びる。腕片２９の終端部３１は支柱４１の頂上面に支持される。補強部５２は、終端部３１から連続して、平面視で支柱４１の輪郭に倣う輪郭５１に湾曲線の輪郭５３で接続される。鋭い谷形状の形成は回避されることができる。支持板片が反り返っても本体２９ａと終端部３１との間でクラックの発生は防止されることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱型電磁波検出素子チップ、および、それを利用した熱型電磁波検出器、並びに、その熱型電磁波検出器を利用した電子機器等に関する。

熱型電磁波検出素子では放熱の抑制が要求される。放熱の抑制にあたって熱型電磁波検出素子の支持板片から延びる腕片の断面形状はできる限り最小化されることが望まれる。その結果、平面視で腕片の輪郭は狭まる。

腕片の終端部は支柱の頂上面に重ねられる。終端部の輪郭は支柱の頂上面よりも大きく形成される。したがって、腕片の輪郭は終端部で著しく膨大化する。終端部の側面と幅狭の本体の側面とはほぼ９０°の交差角で交差する。こうして終端部と幅狭の本体との間には比較的に鋭い谷形状が区画される。

特開２０１０−２５５８５号公報特開２０１１−１５３８７１号公報

支持板片および腕片の形成にあたって犠牲層上で連続膜が成膜される。フォトリソグラフィ技術に基づき連続膜から支持板片および腕片は形作られる。その後、支持板片および腕片の下から犠牲層が取り払われる。エッチング処理が実施される。このとき、支持板片は反り返ってしまう。反り返りに応じて腕片では本体と終端部との境界にクラックが生じてしまう。

本発明の少なくとも１つの態様によれば、腕片の輪郭を狭めても腕片の本体と終端部との間でクラックの発生を防止することができる熱型電磁波検出素子チップは提供されることができる。

（１）本発明の一態様は、基体と、第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、前記支持板片上に支持される熱形電磁波検出素子と、表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられる腕片と、前記基体から立ち上がって頂上面で前記腕片を支持し、前記空間層上に前記支持板片および前記腕片を保持する支柱と、を備え、前記腕片は、平面視で少なくとも部分的に前記支柱の輪郭に倣う輪郭を有して前記支柱の頂上面に広がる終端部と、前記終端部から連続して、平面視で前記支柱の前記輪郭に倣う前記輪郭に湾曲線の輪郭で接続される補強部と、を備える熱型電磁波検出素子チップに関する。

終端部の側面と幅狭の本体の側面とは湾曲面の補強部で相互に接続される。鋭い谷形状の形成は回避されることができる。その結果、応力の集中は緩和される。支持板片が反り返っても腕片の本体と終端部との間でクラックの発生は防止されることができる。製造の歩留まりは向上する。特に、熱型電磁波検出素子の小型化に応じて腕片の本体の輪郭が狭められてもクラックの発生は効果的に防止されることができる。

（２）前記支持板片および前記腕片は連続する膜で形成されることができる。例えばフォトリソグラフィ技術に基づき支持板片および腕片は同時に形成されることができる。

（３）前記終端部の輪郭は四角形に形成されることができる。円形の輪郭に比べて四角形の輪郭は限られた空間に効率的に配置されることができる。

（４）前記湾曲線の輪郭は変曲点を有することができる。変曲点の働きで応力の集中は確実に緩和されることができる。

（５）前記補強部の輪郭は連続する湾曲線のみで形成されることができる。こうして補強部が湾曲線のみで形作られれば、谷形状の形成は確実に回避されることができる。

（６）熱型電磁波検出素子チップは熱型電磁波検出器に組み込まれて利用されることができる。このとき、熱型電磁波検出器は、熱型電磁波検出素子チップと、前記熱型電磁波検出素子チップに結合され、前記熱型電磁波検出素子に電気的に接続される集積回路を含む集積回路基板とを備えることができる。

（７）熱型電磁波検出器は電子機器に組み込まれて利用されることができる。このとき、電子機器は、熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することができる。

（８）本発明の他の態様は、テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、基体と、第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、前記支持板片上に支持され、テラヘルツ波の電磁波を電気に変換する熱形電磁波検出素子と、表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられる腕片と、前記基体から立ち上がって頂上面で前記腕片を支持し、前記空間層上に前記支持板片および前記腕片を保持する支柱と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路と、を備え、前記腕片は、平面視で少なくとも部分的に前記支柱の輪郭に倣う輪郭を有して前記支柱の頂上面に広がる終端部と、前記終端部から連続して、平面視で前記支柱の前記輪郭に倣う前記輪郭に湾曲線の輪郭で接続される補強部と、を備えるテラヘルツカメラに関する。

本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち電磁波検出器パッケージを概略的に示す断面図である。センサー基板の拡大部分平面図である。図２の３−３線に沿った垂直断面および３′−３′線に沿った垂直断面を示す複合的な垂直断面図である。一具体例に係る腕片の本体および終端部の拡大平面図である。熱型電磁波検出パッケージの製造にあたって用いられるウエハー基板を概略的に示す断面図である。ウエハー基板上の犠牲層を概略的に示す断面図である。ウエハー基板上に形成されたメンブレンを概略的に示す断面図である。腕片の補強部の形成に用いられるマスクを概略的に示す拡大平面図である。エッチング処理後のウエハー基板を概略的に示す断面図である。他の具体例に係る腕片の本体および終端部の拡大平面図である。さらに他の具体例に係る腕片の本体および終端部の拡大平面図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラの外観を概略的に示す斜視図である。テラヘルツカメラの構成を概略的に示すブロック図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラの構成を概略的に示すブロック図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器の構成を概略的に示すブロック図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る人感センサーが組み込まれた電気機器（家電機器）の構成を概略的に示すブロック図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係る運転支援装置が組み込まれた車両の構成を概略的に示す車両の外観図である。運転支援装置の構成を概略的に示すブロック図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機の外観を概略的に示す斜視図である。電磁波検出器パッケージを利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機コントローラーの構成を概略的に示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。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。

（１）電磁波検出器パッケージの全体構成
図１は本発明の一実施形態に係る熱型電磁波検出器の一具体例すなわち電磁波検出器パッケージ１１を概略的に示す。電磁波検出器パッケージ１１は箱形の筐体１２を備える。筐体１２は、筐体本体１３と、筐体本体１３の開口１３ａを閉鎖するカバー１４とを有する。筐体本体１３およびカバー１４は密閉された内部空間を区画する。筐体本体１３は例えば絶縁性のセラミックから形成されることができる。カバー１４は特定の波長の電磁波に対して透過性を有する材料から形成されることができる。カバー１４が樹脂やセラミックといった絶縁体から形成されれば、カバー１４はテラヘルツ帯の電磁波に対して透過性を有することができる。テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれることができる。その他、カバー１４が例えばシリコンから形成されれば、カバー１４は赤外線に対して透過性を有することができる。内部空間では真空状態が確立されることができる。

筐体１２には集積回路（ＩＣ）基板１５およびセンサー基板（基体）１６が収容される。ＩＣ基板１５は集積回路を含む。集積回路は読み出し回路を構成する。ＩＣ基板１５の裏面は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板に固定される。ＩＣ基板１５は例えば接着剤で底板に接着されればよい。ＩＣ基板１５はＩＣチップを構成する。センサー基板１６はセンサーチップを構成する。

センサー基板１６はＩＣ基板１５の表面に受け止められる。センサー基板１６は裏面でＩＣ基板１５の表面に接合される。接合にあたってセンサー基板１６とＩＣ基板１５との間には導電端子１７が挟まれる。導電端子１７はＩＣ基板１５内の読み出し回路に電気的にセンサー基板１６を接続する。ここでは、導電端子１７はバンプで構成される。バンプには例えば金バンプが用いられることができる。金バンプは金属接合やはんだ材でＩＣ基板１５に接合されることができる。その他、センサー基板１６およびＩＣ基板１５の接合には樹脂材が用いられてもよい。この場合には、金バンプとＩＣ基板１５との間で接触が維持されればよい。金バンプに代えてはんだバンプが用いられてもよい。センサー基板１６の表面には１以上の熱型電磁波検出素子１８が形成される。

筐体１２の外面には外部端子２１が設置される。外部端子２１は筐体本体１３の底板の外面に配置される。外部端子２１は導電材から形成される。その一方で、筐体１２の内面には中継パッド２２が設置される。中継パッド２２は筐体１２の内部空間で筐体本体１３の底板上に配置される。中継パッド２２は導電材から形成される。中継パッド２２および外部端子２１は中継導体２３で相互に接続される。中継導体２３は筐体本体１３の底板を貫通する。中継導体２３は導電材から形成される。

中継パッド２２は例えばワイヤー配線２４でＩＣ基板１５に電気的に接続される。ワイヤー配線２４は中継パッド２２に読み出し回路を接続する。こうして読み出し回路および外部端子２１の間で信号経路が形成される。こうした電磁波検出器パッケージ１１はソケット（図示されず）にはめ込まれて使用されることができる。外部端子２１はソケットの接続端子に接続される。ソケットは必要に応じて大型のプリント配線基板に実装されることができる。

図２はセンサー基板１６の拡大部分平面図を示す。センサー基板１６の表面には複数行複数列の熱型電磁波検出素子１８が配置される。すなわち、熱型電磁波検出素子１８のマトリクスが形成される。個々の熱型電磁波検出素子１８は焦電型電磁波検出素子で例えられる。熱型電磁波検出素子１８は電磁波吸収膜２５を備える。電磁波吸収膜２５は、所望の電磁波を吸収する材料から形成される。電磁波の吸収に応じて電磁波のエネルギーは蓄積される。電磁波吸収膜２５の材料には例えば二酸化珪素（ＳｉＯ_２）が用いられることができる。二酸化珪素は赤外線の熱エネルギーを蓄積することができる。熱型電磁波検出素子１８は焦電キャパシター２６を備える。電磁波吸収膜２５は焦電キャパシター２６を覆う。焦電キャパシター２６は温度変化に応じて電気信号を出力する。

個々の熱型電磁波検出素子１８は個別にメンブレン２７上に設置される。メンブレン２７は二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜および二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜の三層構造を有する。メンブレン２７は平板形状の支持板片２８および１対の腕片２９を備える。したがって、支持板片２８および腕片２９は連続する膜で形成される。

支持板片２８は例えば四辺形の輪郭に形成されることができる。ここでは、支持板片２８は例えば正方形の輪郭を有する。腕片２９は本体２９ａを備える。本体２９ａの輪郭は平面視で２本の平行な直線で仕切られる。ただし、本体２９ａは平面視で屈折することができる。屈折に応じて直線状の本体２９ａは方向転換することができる。本体２９ａの一端は支持板片２８に１対角線上の角で連結される。本体２９ａは１対角線上の角から相互に向き合う辺に沿って延びる。本体２９ａの他端には終端部３１が接続される。終端部３１は本体２９ａに連続する。終端部３１は他方の対角線上の角に隣り合う。支持板片２８の表面に電磁波吸収膜２５は配置される。

センサー基板１６の表面には導電配線３２ａ、３２ｂが形成される。導電配線３２ａ、３２ｂはメンブレン２７の表面に電流経路を形成する。導電配線３２ａ、３２ｂは終端部３１から本体２９ａを経て支持板片２８上で電磁波吸収膜２５下に進入する。後述されるように、電磁波吸収膜２５下では電流経路に焦電キャパシター２６が挿入される。こうして導電配線３２ａ、３２ｂは焦電キャパシター２６から引き出される。

図３に示されるように、焦電キャパシター２６は焦電体３３を備える。焦電体３３は焦電効果を発揮する誘電体から形成される。誘電体には例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられることができる。焦電体３３は温度変化に応じて電気分極量の変化を生み出す。ここでは、焦電体３３は薄膜に形成される。

焦電キャパシター２６は下部電極３４および上部電極３５を備える。焦電体３３は下部電極３４および上部電極３５に挟まれる。下部電極３４はメンブレン２７の表面に形成される。下部電極３４は例えばメンブレン２７の表面から順番にイリジウム（Ｉｒ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）および白金（Ｐｔ）の三層構造を有することができる。上部電極３５は焦電体３３の表面に形成される。上部電極３５は焦電体３３から順番に白金（Ｐｔ）、イリジウム酸化物（ＩｒＯｘ）およびイリジウム（Ｉｒ）の三層構造を有することができる。焦電体３３の焦電効果に応じて上部電極３５および下部電極３４の間で焦電流が生起される。こうして熱は電気信号に変換される。

焦電キャパシター２６には絶縁層３６が覆い被さる。絶縁層３６には第１コンタクトホール３７および第２コンタクトホール３８が形成される。第１コンタクトホール３７は絶縁層３６を貫通して下部電極３４に接する空間を区画する。第１コンタクトホール３７に導電配線３２ａが進入する。導電配線３２ａは下部電極３４に接続される。第２コンタクトホール３８は絶縁層３６を貫通して上部電極３５に接する空間を区画する。第２コンタクトホール３８には導電配線３２ｂが進入する。導電配線３２ｂは上部電極３５に接続される。こうして焦電キャパシター２６は電流経路に挿入される。

導電配線３２ａ、３２ｂは導電材膜で形成されることができる。導電材膜には厚膜および薄膜が含まれる。導電材膜の体積は最大限に縮小されることができる。こうして熱型電磁波検出素子１８から引き出される電流経路の熱容量は最大限に縮小される。

上部電極３５には熱伝達層３９が接続される。熱伝達層３９は電磁波吸収膜２５内で広がる。熱伝達層３９は、例えば電磁波吸収膜２５に比べて高い熱伝導率を有する材料から形成される。こうした材料には例えばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）といった金属や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化チタン（ＴｉＮ）といった金属化合物が用いられることができる。熱伝達層３９は、電磁波吸収膜２５で発生する熱を効率的に焦電キャパシター２６に伝達することができる。

センサー基板１６の表面には全ての腕片２９の終端部３１ごとに支柱４１が形成される。支柱４１はセンサー基板１６の表面から垂直方向に十分な高さで立ち上がる。支柱４１の上端に腕片２９の終端部３１が連結される。終端部３１は支柱４１の頂上面に重ねられる。ここで、支柱４１およびメンブレン２７は、センサー基板１６に熱型電磁波検出素子１８を連結する構造体を構成する。このとき、メンブレン２７は腕片２９の終端部３１だけで支持されることから、メンブレン２７の支持板片２８および腕片２９の本体２９ａとセンサー基板１６の表面との間には十分な厚みの空間層が形成される。支柱４１は支持板片２８および腕片２９を空間層上に保持する。この空間層の働きで熱型電磁波検出素子１８はセンサー基板１６の表面から熱的に分離される。支持板片２８の裏面（第２面）および腕片２９の裏面は面一で連続する。支持板片２８および腕片２９は空間層を挟んでセンサー基板１６の表面にそれぞれ裏面で向き合わせられる。

センサー基板１６はベース基板４２および絶縁層４３を備える。ベース基板４２は基体４４と絶縁層４５とで形成される。基体４４は例えば所定の剛性を有する。基体４４には例えばシリコン基板が用いられることができる。絶縁層４５は基体４４の表面に積層される。絶縁層４５は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。

ベース基板４２には貫通電極４６、４６ａが形成される。貫通電極４６、４６ａはベース基板４２の表面からベース基板４２の裏面（表面の裏側）まで貫通する。貫通電極４６、４６ａは導電材料から形成される。ここでは、導電材料には例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。ベース基板４２の裏面には一面に絶縁層４７が形成されることができる。絶縁層４７は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層４７には貫通電極４６、４６ａごとに開口が形成される。貫通電極４６、４６ａの下端は開口で露出する。貫通電極４６、４６ａの下端には対応の導電端子１７が個別に接続される。

ベース基板４２の表面には熱型電磁波検出素子１８ごとに導電材製パッド４８が配置される。導電材製パッド４８は平板形状に形成される。導電材製パッド４８はセンサー基板１６の表面に平行に広がる。導電材製パッド４８は例えば金属材料から形成される。ここでは、金属材料に例えば銅が用いられることができる。金属材料には銅以外の材料が用いられてもよい。導電材製パッド４８は対応の貫通電極４６の上端に個別に連結される。

ベース基板４２の表面に１層または複数層の絶縁層４３が積層される。絶縁層４３は例えば二酸化珪素から形成されることができる。絶縁層４３はベース基板４２の表面を覆う。構造体の支柱４１は絶縁層４３に一体化されることができる。下部電極３４に対応して絶縁層４３および支柱４１の内部には１段または複数段の層間ビア４９が形成される。層間ビア４９の下端は導電材製パッド４８に連結される。層間ビア４９（複数段の場合には最上段の層間ビア４９）の上端は導電配線３２ａに接続される。接続にあたって層間ビア４９は腕片２９の終端部３１を貫通することができる。層間ビア４９は例えば導電材料から形成される。ここでは、導電材料に例えば銅が用いられることができる。導電材料には銅以外の金属材料が用いられてもよい。導電配線３２ａ、層間ビア４９、導電材製パッド４８および貫通電極４６は下部電極３４および導電端子１７の間で連続する導電体を形成する。この導電体は熱型電磁波検出素子１８および対応の導電端子１７を相互に接続する。

図４に示されるように、腕片２９の終端部３１は平面視で支柱４１の輪郭に倣った輪郭５１を有する。ここでは、支柱４１は四角形の輪郭を有する。したがって、腕片２９の終端部３１は四角形の輪郭５１を有する。円形の輪郭に比べて四角形の輪郭５１は限られた空間に効率的に配置されることができる。

腕片２９では本体２９ａと終端部３１との間に補強部５２が形成される。補強部５２は終端部３１および本体２９ａに連続する。補強部５２は平面視で終端部３１の輪郭に湾曲線の輪郭線５３で接続される。ここでは、湾曲線は２つの変曲点５４を有する。２つの変曲点５４の間では外側に向かって湾曲面は膨らむ。平面視で、本体２９ａの側面と変曲点５４の間、および、終端部３１の側面と変曲点５４との間では湾曲面は内側に向かって窪む。こうして本体２９ａの側面と終端部３１の側面とは滑らかな曲面で接続されることができる。変曲点５４の働きで応力の集中は確実に緩和されることができる。しかも、補強部５２の輪郭は連続する湾曲線のみで形成される。補強部５２が湾曲線のみで形作られれば、谷形状の形成は確実に回避されることができる。ここでは、腕片２９の厚み方向に輪郭は一定に維持される。

腕片２９では終端部３１の側面と幅狭の本体２９ａの側面とは湾曲面の補強部５２で相互に接続される。鋭い谷形状の形成は回避されることができる。その結果、応力の集中は緩和される。支持板片２８が反り返っても腕片２９の本体２９ａと終端部３１との間でクラックの発生は防止されることができる。製造の歩留まりは向上する。特に、熱型電磁波検出素子１８の小型化に応じて腕片２９の本体２９ａの輪郭が狭められてもクラックの発生は効果的に防止されることができる。

（２）電磁波検出器パッケージの動作
次に電磁波検出器パッケージ１１の動作を簡単に説明する。電磁波検出器パッケージ１１に電磁波が届くと、特定の波長の電磁波（例えば赤外線やテラヘルツ帯の電磁波）はカバー１４を通過して個々の熱型電磁波検出素子１８に行き着く。熱型電磁波検出素子１８では電磁波が電磁波吸収膜２５に吸収され電磁波吸収膜２５で熱が発生する。熱は熱伝達層３９の働きで効率的に焦電体３３に伝達される。こうした熱や直接に照射される電磁波に応じて焦電体３３の温度は変化する。温度の変化に応じて電気分極量の変化が生み出され、焦電流が生じる。この焦電流の電圧は例えばＦＥＴのゲートに伝達される。電気分極量の変化に応じて電圧は変化する。こうして例えばソースフォロワー回路による検出は実施される。個々の熱型電磁波検出素子１８ごとに温度情報が得られることができる。

（３）電磁波検出器パッケージの製造方法
次に電磁波検出器パッケージ１１の製造方法を簡単に説明する。まず、図５に示されるように、ウエハー基板６１が用意される。ウエハー基板６１は円盤形の基体と絶縁層とで構成される。基体には例えばシリコンウエハーが用いられることができる。絶縁層は基体の表面に一面に積層される。絶縁層は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。

ウエハー基板６１の表面には複数層の絶縁層６２が積層される。絶縁層６２は絶縁性材料の薄膜で構成されることができる。絶縁性材料には例えば二酸化珪素が用いられることができる。絶縁層６２の積層にあたってウエハー基板６１の絶縁層の表面には導電材製パッド４８が形成される。同様に、絶縁層６２には層間ビア４９が形成される。最上層の絶縁層６２から支柱４１が形成される。支柱４１の形成にあたって例えばフォトリソグラフィ技術が用いられることができる。その後、絶縁層６２の露出面にはエッチングストップ層が成膜される。エッチングストップ層は後述のエッチング液に無反応な材料で構成される。

図６に示されるように、絶縁層６２の表面には犠牲層６３が形成される。犠牲層６３に支柱４１は埋もれる。犠牲層６３には後述のエッチング液でエッチングされる材料が用いられる。犠牲層６３の働きでウエハー基板６１の表面で平面が確立される。続いて、犠牲層６３の表面に一面にメンブレン２７の素材膜６４が形成される。この素材膜６４は例えば二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜および二酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜の積層膜で構成されることができる。素材膜６４の表面には導電配線３２ａ、３２ｂや熱型電磁波検出素子１８が形成される。

図７に示されるように、素材膜６４からメンブレン２７が形成される。形成にあたって例えばフォトリソグラフィ技術が用いられることができる。図８に示されるように、腕片２９の補強部５２の形成にあたってマスク６５の角は四角く内側に切り取られる。こうして形成される２つの直角と直角の間に形成される隅の働きで補強部５２の輪郭線には変曲点５４が形成されることができる。マスク６５はフォトレジスト膜のパターン形成にあたって用いられる。前述のようにメンブレン２７では支持板片２８および腕片２９は連続する膜で形成される。したがって、例えばフォトリソグラフィ技術に基づき支持板片２８および腕片２９は同時に形成されることができる。

メンブレン２７の形成後、図９に示されるように、犠牲層６３が取り払われる。エッチング処理が実施される。犠牲層６３は例えばエッチング液に曝される。その結果、犠牲層６３は溶解する。溶解はエッチングストップ層で停止する。こうしてメンブレン２７と絶縁層６２の露出面との間に空気層が形成される。

（４）腕片の変形例
図１０に示されるように、腕片２９では本体２９ａの一方の側面と終端部３１の側面とは面一に接続されることができる。こうした場合には、本体２９ａの輪郭と終端部３１との輪郭は直線で接続されるものの、本体２９ａと終端部３１との間で応力集中は緩和されることができる。その他、図１１に示されるように、支柱４１の輪郭は円形に形成されてもよい。この場合でも、補強部５２は湾曲線のみで形成されることができる。こうして応力集中は緩和されることができる。

（５）テラヘルツカメラ
図１２は電磁波検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るテラヘルツカメラ１０１の構成を概略的に示す。テラヘルツカメラ１０１は筐体１０２を備える。筐体１０２の正面にはスリット１０３が形成されレンズ１０４が装着される。スリット１０３からテラヘルツ帯の電磁波が対象物に向かって照射される。こうした電磁波にはテラヘルツ波といった電波および赤外線といった光が含まれる。ここでは、テラヘルツ帯には１００ＧＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数帯が含まれることができる。レンズ１０４には対象物から反射してくるテラヘルツ帯の電磁波が取り込まれる。

テラヘルツカメラ１０１の構成をさらに詳しく説明すると、図１３に示されるように、テラヘルツカメラ１０１は照射源（電磁波源）１０５を備える。照射源１０５には駆動回路１０６が接続される。駆動回路１０６は照射源１０５に所望の駆動信号を供給する。照射源１０５は駆動信号の受領に応じてテラヘルツ帯の電磁波を放射する。照射源１０５には例えばレーザー光源が用いられることができる。

レンズ１０４は光学系１０７を構成する。光学系１０７はレンズ１０４のほかに光学部品を備えてもよい。レンズ１０４の光軸１０８上に電磁波検出器パッケージ１１が配置される。センサー基板１３の表面は例えば光軸１０８に直交する。光学系１０７は熱型電磁波検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。電磁波検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１０９が接続される。アナログデジタル変換回路１０９には電磁波検出器パッケージ１１から熱型電磁波検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１０９は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。

アナログデジタル変換回路１０９には演算処理回路（処理回路）１１１が接続される。演算処理回路１１１にはアナログデジタル変換回路１０９からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１１１は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１１１には描画処理回路１１２が接続される。描画処理回路１１２は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１１２には表示装置１１３が接続される。表示装置１１３には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイが用いられることができる。表示装置１１３は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１１４に格納されることができる。紙やプラスチック、繊維その他の物体に対する透過性、および、物質固有の吸収スペクトルに基づきテラヘルツカメラ１０１は検査装置として利用されることができる。

その他、テラヘルツカメラ１０１は物質の定性分析や定量分析に利用されることができる。こうした利用にあたって例えばレンズ１０４の光軸１０８上には特定周波数のフィルターが配置されることができる。フィルターは特定波長以外の電磁波を遮断する。したがって、特定波長の電磁波のみが電磁波検出器パッケージ１１に到達することができる。これによって特定の物質の有無や量は検出されることができる。

（６）赤外線カメラ
図１４は電磁波検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係る赤外線カメラ１２１の構成を概略的に示す。赤外線カメラ１２１は光学系１２２を備える。光学系１２２の光軸１２３上に電磁波検出器パッケージ１１は配置される。センサー基板１６の裏面は例えば光軸１２３に直交する。光学系１２２は熱型電磁波検出素子１８のマトリクス上に像を結像する。電磁波検出器パッケージ１１にはアナログデジタル変換回路１２４が接続される。アナログデジタル変換回路１２４には電磁波検出器パッケージ１１から熱型電磁波検出素子１８の出力が順番に時系列で供給される。アナログデジタル変換回路１２４は出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する。

アナログデジタル変換回路１２４には演算処理回路（制御回路）１２５が接続される。演算処理回路１２５にはアナログデジタル変換回路１２４からデジタルの画像データが供給される。演算処理回路１２５は画像データを処理し表示画面の画素ごとに画素データを生成する。演算処理回路１２５には描画処理回路１２６が接続される。描画処理回路１２６は画素データに基づき描画データを生成する。描画処理回路１２６には表示装置１２７が接続される。表示装置１２７には例えば液晶ディスプレイといったフラットパネルディスプレイが用いられることができる。表示装置１２７は描画データに基づき画面上に画像を表示する。描画データは記憶装置１２８に格納されることができる。

赤外線カメラ１２１はサーモグラフィとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７の画面に熱分布画像を映し出すことができる。熱分布画像の生成にあたって演算処理回路１２５では温度帯域ごとに画素の色が設定される。サーモグラフィは人体の温度分布の測定や体温そのものの測定に用いられることができる。その他、サーモグラフィはＦＡ（ファクトリーオートメーション）機器に組み込まれて熱漏れや異常な温度変化の検出に用いられることができる。例えば図１５に示されるように、ＦＡ機器（電子機器）１３１はＦＡ機能ユニット１３２を備える。ＦＡ機能ユニット１３２は特定の機能の実現にあたって動作する。ＦＡ機能ユニット１３２には制御回路（処理回路）１３３が接続される。制御回路１３３は加熱や加圧、機械的処理、化学的処理、その他のＦＡ機能ユニット１３２の動作を制御する。制御回路１３３には赤外線カメラ１２１、表示装置１３４およびスピーカー１３５などが接続される。赤外線カメラ１２１は撮像範囲内でＦＡ機能ユニット１３２を撮像する。制御回路１３３は、撮像範囲内で異常な高温や温度変化を検出すると、ＦＡ機能ユニット１３２に向けて動作停止信号を出力したり、表示装置１３４やスピーカー１３５に向けて警告信号を出力したりすることができる。異常な高温や温度変化の検出にあたって制御回路１３３は例えばメモリ（図示されず）内に基準温度分布データを保持する。基準温度分布データは平常時の撮像範囲内の温度分布を特定する。制御回路１３３は基準温度分布データの熱分布にリアルタイムの熱分布画像を照らし合わせることができる。その他、サーモグラフィは物体と周囲との温度差に基づき物体の検出に用いられることができる。

赤外線カメラ１２１はナイトビジョンすなわち暗視カメラとして利用されることができる。この場合には赤外線カメラ１２１は表示装置１２７に例えば暗闇での画像を映し出すことができる。暗視カメラは、例えばセキュリティ機器の一具体例としての監視カメラや、人感センサー、運転支援装置その他に利用されることができる。人感センサーは、エスカレーターや照明器具、空気調和機、テレビといった電気機器（家電機器）のオンオフ制御、その他の制御に用いられることができる。例えば図１６に示されるように、電気機器１３６は機能ユニット１３７を備える。機能ユニット１３７は特定の機能の実現にあたって機械的動作や電気的動作を実施する。機能ユニット１３７には人感センサー１３８が接続される。人感センサー１３８は赤外線カメラ１２１を備える。赤外線カメラ１２１は監視範囲内で撮像を実施する。赤外線カメラ１２１には判定回路（制御回路）１３９が接続される。判定回路１３９は熱分布画像に基づき人の存在または不存在を判定する。判定にあたって判定回路１３９は画像内で特定温度域（例えば体温の温度域の塊）の動きを検出する。判定回路１３９は人の存在または不存在を特定する判定信号を機能ユニット１３７に供給する。機能ユニット１３７は判定信号の受領に応じてオンオフ制御されることができる。例えば図１７に示されるように、運転支援装置（電子機器）１４１は赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２を備える。赤外線カメラ１２１は例えば車両１４３のフロントノーズ１４４に取り付けられる。赤外線カメラ１２１は、車両１４３から前方に広がる撮像範囲を撮像する位置に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２は例えばフロントウインドウ１４５の運転席側に配置される。ヘッドアップディスプレイ１４２には赤外線カメラ１２１の画像が映し出されることができる。ヘッドアップディスプレイ１４２の画面では例えば撮像範囲で捕捉される歩行者の像は強調されることができる。図１８に示されるように、赤外線カメラ１２１およびヘッドアップディスプレイ１４２には処理回路（制御回路）１４６が接続される。処理回路１４６には車速センサー１４７、ヨーレートセンサー１４８およびブレーキセンサー１４９が接続される。車速センサー１４７は車両１４３の走行速度を検出する。ヨーレートセンサー１４８は車両１４３のヨーレートを検出する。ブレーキセンサー１４９はブレーキペダルの操作の有無を検出する。処理回路１４６は車両１４３の走行状態に応じて特定の歩行者を選別する。処理回路１４６は車両１４３の走行速度、ヨーレートおよびブレーキの踏み具合に応じて車両１４３の走行状態を特定する。処理回路１４６はスピーカー１５１から例えば音声に基づき運転者の注意を促してもよい。

（７）ゲーム機コントローラー
図１９は電磁波検出器パッケージ１１を利用した電子機器の一具体例に係るゲーム機１５２の構成を概略的に示す。ゲーム機１５２はゲーム機本体１５３、表示装置１５４およびコントローラー（電子機器）１５５を備える。表示装置１５４は例えば有線でゲーム機本体１５３に接続される。ゲーム機本体１５３の動作は表示装置１５４の画面に映し出される。プレーヤーＧはコントローラー１５５を用いてゲーム機本体１５３の動作を操作することができる。こうした操作の実現にあたってコントローラー１５５には例えば１対のＬＥＤモジュール１５６から赤外線が照射される。ＬＥＤモジュール１５６は例えば表示装置１５４の画面の周囲でベゼルに取り付けられることができる。

図２０に示されるように、コントローラー１５５には電磁波検出器パッケージ１１が組み込まれる。電磁波検出器パッケージ１１には赤外線フィルター１５７および光学系（例えばレンズ）１５８が組み合わせられてもよい。電磁波検出器パッケージ１１はＬＥＤモジュール１５６から放射される赤外線を受光することができる。電磁波検出器パッケージ１１には画像処理回路１５９が接続される。画像処理回路１５９は予め決められた画面内でＬＥＤモジュール１５６の赤外線スポットを画像化する。画像処理回路１５９には演算処理回路（制御回路）１６１が接続される。演算処理回路１６１は赤外線スポット情報を生成する。この赤外線スポット情報では、予め決められた画面内で赤外線スポットの位置および大きさが特定される。赤外線スポットの位置はＬＥＤモジュール１５６の位置に対応する。赤外線スポットの大きさはＬＥＤモジュール１５６との距離に対応する。演算処理回路１６１には無線モジュール１６２が接続される。赤外線スポット情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に送り込まれる。ここでは、演算処理回路１６１に操作スイッチ１６３や加速度センサー１６４が接続される。操作スイッチ１６３の操作信号や加速度センサー１６４の加速度情報は無線モジュール１６２からゲーム機本体１５３に供給される。ゲーム機本体１５３は無線モジュール１６５で操作信号や赤外線スポット情報、加速度情報を受信する。ゲーム機本体１５３内のプロセッサー１６６は、操作信号に基づき操作スイッチ１６３の動作を特定し、赤外線スポット情報および加速度情報に基づきコントローラー１５５の動きを特定する。こうして操作スイッチ１６３の動作やコントローラー１５５の動きに応じてゲーム機本体１５３は制御されることができる。ＬＥＤモジュール１５６はプロセッサー１６６に接続されることができる。プロセッサー１６６はＬＥＤモジュールの動作を制御することができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、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であろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書また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られることができる。また、電磁波検出器パッケージ１１や熱型電磁波検出素子１８、テラヘルツカメラ１０１、赤外線カメラ１２１、ＦＡ機器１３１、電気機器、家電機器、人感センサー１３８、ゲーム機１５２、ゲーム機コントローラー１５５等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

１１電磁波検出器（電磁波検出器パッケージ）、１５集積回路基板、１６熱型電磁波検出素子チップ（センサー基板）、１８熱型電磁波検出素子、２８支持板片、２９腕片、２９ａ本体、３１終端部、４１支柱、４３基体（絶縁層）、５１終端部の輪郭、５２補強部、５３補強部の輪郭（輪郭線）、５４変曲点、１０１電子機器（テラヘルツカメラ）、１１１処理回路（演算処理回路）、１２１電子機器（赤外線カメラ）、１２５制御回路（演算処理回路）、１３１電子機器（ファクトリーオートメーション機器）、１３３制御回路、１３６電子機器（電気機器および家電機器）、１３９制御回路（判定回路）、１４１電子機器（運転支援装置）、１４６制御回路（処理回路）、１５２電子機器（ゲーム機）、１５５電子機器（ゲーム機コントローラー）、１６１制御回路（演算処理回路）。

Claims

基体と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、
前記支持板片上に支持される熱形電磁波検出素子と、
表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられる腕片と、
前記基体から立ち上がって頂上面で前記腕片を支持し、前記空間層上に前記支持板片および前記腕片を保持する支柱と、を備え、
前記腕片は、平面視で少なくとも部分的に前記支柱の輪郭に倣う輪郭を有して前記支柱の頂上面に広がる終端部と、前記終端部から連続して、平面視で前記支柱の前記輪郭に倣う前記輪郭に湾曲線の輪郭で接続される補強部と、
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
請求項１に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記支持板片および前記腕片は連続する膜で形成されることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
請求項１または２に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記終端部の輪郭は四角形に形成されることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記湾曲線の輪郭は変曲点を有することを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
請求項１〜４に記載の熱型電磁波検出素子チップにおいて、前記補強部の輪郭は連続する湾曲線のみで形成されることを特徴とする熱型電磁波検出素子チップ。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱型電磁波検出素子チップと、
前記熱型電磁波検出素子チップに結合され、前記熱型電磁波検出素子に電気的に接続される集積回路を含む集積回路基板と
を備えることを特徴とする熱型電磁波検出器。
請求項６に記載の熱型電磁波検出器と、前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路とを有することを特徴とする電子機器。
テラヘルツ帯の電磁波を放射する電磁波源と、
基体と、
第１面および前記第１面の裏側の第２面を有し、空間層を挟んで前記第２面で前記基体に向き合わせられる支持板片と、
前記支持板片上に支持され、テラヘルツ波の電磁波を電気に変換する熱形電磁波検出素子と、
表面および前記第２面に連続する裏面を有し、前記空間層を挟んで前記裏面で前記基体に向き合わせられる腕片と、
前記基体から立ち上がって頂上面で前記腕片を支持し、前記空間層上に前記支持板片および前記腕片を保持する支柱と、
前記熱型電磁波検出器の出力を処理する制御回路と、を備え、
前記腕片は、平面視で少なくとも部分的に前記支柱の輪郭に倣う輪郭を有して前記支柱の頂上面に広がる終端部と、前記終端部から連続して、平面視で前記支柱の前記輪郭に倣う前記輪郭に湾曲線の輪郭で接続される補強部と、
を備えることを特徴とするテラヘルツカメラ。