JP5636787B2 - 熱型光検出器、熱型光検出装置及び電子機器 - Google Patents
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Description
温度に基づいて物理特性が変化する熱型光検出素子と、
集熱すると共に集熱される熱を前記熱型光検出素子に伝達する集熱体と、
第1面と、前記第1面に対向する第2面とを含み、前記第2面が空洞部に臨んで配置され、前記第1面に前記熱型光検出素子を搭載する支持部材と、
前記支持部材の前記第2面の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記集熱体は、前記熱型光検出素子の頂部と連結され、かつ、前記熱型光検出素子の頂部より外側に張り出して平板状に形成されていることを特徴とする。
前記保護膜及び前記プラグ上にパターン形成される配線層と、をさらに含み、前記集熱体は、平面視にて、前記プラグ及び前記プラグを覆う前記配線層が形成される配線コンタクト領域を除く領域にて、前記キャパシターを覆って形成することができる。
1.1.焦電型赤外線検出装置
図1に示す支持部材210及びそれに搭載される焦電型検出素子(広義には熱型光検出素子)220Aを各セルがそれぞれ備えた複数セルの焦電型赤外線検出器(広義には熱型光検出器)200Aが、二軸方向例えば直交二軸方向に配列された焦電型赤外線検出装置(広義には熱型光検出装置)を、図2に示す。なお、1セル分のみの焦電型赤外線検出器にて焦電型赤外線検出装置が構成されても良い。図2において、基部(固定部ともいう)100から複数のポスト104が立設され、例えば2本のポスト(支持部)104に支持された1セル分の焦電型赤外線検出器200Aが、直交二軸方向に配列されている。1セル分の焦電型赤外線検出器200Aが占める領域は、例えば一辺が数十μmの矩形である。
図1は、図2に示す焦電型赤外線検出器200Aの断面図及び平面図である。なお、製造工程途中の焦電型赤外線検出器200Aでは、図1の空洞部102が第1犠牲層150(図3(A)参照)により埋め込まれている。この第1犠牲層150は、支持部材210及び焦電型赤外線検出素子220Aの形成工程前から形成工程後まで存在しており、焦電型赤外線検出素子220Aの形成工程後に等方性エッチングにより除去されるものである。
次に、図1に示す赤外線検出器200Aの製造方法について、図3(A)〜図3(C)及び図4(A)〜図4(C)を参照して説明する。図3(A)に示すように、図1の完成品では空洞部102となる領域に第1犠牲層150が埋め込まれ、第1犠牲層150上にエッチングストップ膜140が形成される。支持部材210及び赤外線検出素子220Aは、第1犠牲層150及びその上のエッチングストップ膜140上に形成される。なお、この状態では支持部材210はパターニングされてなく、全面に形成されている。
2.1.赤外線吸収体の構造
図5は、第2実施形態に係る赤外線検出器200Bを示している。なお、図5に示す部材のうち図1と同一機能を有する部材について図1と同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図5に示す赤外線検出器200Bを単一セルとする赤外線検出装置、あるいは図5に示す赤外線検出器200Bを図2に示すように二次元配置した赤外線検出装置は、例えば図3(A)〜図3(C)の工程に続いて、図6(A)〜図6(C)の工程を経ることで製造できる。図3(A)〜図3(C)の工程は第1実施形態にて説明した通りであり、説明を省略する。
3.1.赤外線吸収体の構造
図7は、第3実施形態に係る赤外線検出器200Cを示している。なお、図5に示す部材のうち図1と同一機能を有する部材について図1と同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図7に示す赤外線検出器の製造方法を、図8(A)〜図8(C)及び図9(A)〜図9(D)を参照して説明する。図8(A)〜図8(C)は、図3(A)〜図3(C)に対応する製造ステップを示している。図8(A)〜図8(C)が図3(A)〜図3(C)と相違する点は、層間絶縁膜250に形成される第2コンタクトホール254及びそれに充填される第2プラグ228にて形成されるコンタクト領域が、平面視にて、第2電極236の中心位置を避けた位置に配置されることだけである。
図10に本実施形態の熱型光検出器または熱型光検出装置を含む電子機器の構成例を示す。この電子機器は、光学系400、センサーデバイス(熱型光検出装置)410、画像処理部420、処理部430、記憶部440、操作部450、表示部460を含む。なお本実施形態の電子機器は図10の構成に限定されず、その構成要素の一部(例えば光学系、操作部、表示部等)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
Claims (10)
- 第1電極と、第2電極と、前記第1,第2電極間に配置された焦電材料とから成り、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターを含む熱型光検出素子と、
集熱すると共に熱を前記熱型光検出素子に伝達する集熱体と、
第1面と、前記第1面に対向する第2面とを含み、前記第2面が空洞部に臨んで配置され、前記第1面に前記熱型光検出素子を搭載する支持部材と、
前記支持部材の前記第2面の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記集熱体は、前記熱型光検出素子の頂部と連結されて、かつ、前記熱型光検出素子の頂部より外側に張り出して、平面視にて前記熱型光検出素子のキャパシターの面積よりも広い面積を有する平板状に形成され、
前記熱型光検出素子は、
前記キャパシターの外表面を覆う保護膜と、
前記第2電極に臨んで前記保護膜に形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールに充填される導電性かつ伝熱性のプラグと、
前記保護膜及び前記プラグ上にパターン形成される配線層と、
をさらに含み、
前記集熱体は、前記プラグ及び前記配線層を介して前記第2電極に連結され、
平面視にて、前記プラグは前記第2電極の面積中の50%以上の領域とコンタクトされていることを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項1において、
前記集熱体は、
前記熱型光検出素子の頂部を覆い、かつ、前記熱型光検出素子の頂部より外側に張り出して平板状に形成されている支持層と、
前記支持層上に形成された集熱膜と、
を有することを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項2において、
前記支持層は金属で形成され、
前記集熱体の厚さは、入射光の波長をλとしたとき、(2m+1)λ/4(m=0,1,2…)に設定されていることを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記熱型光検出素子は、
前記キャパシターの外表面と前記保護膜との間に形成される第1還元ガスバリア層と、
前記保護膜及び前記配線層を覆って形成される第2還元ガスバリア層と、
をさらに有することを特徴とする熱型光検出器。 - 第1電極と、第2電極と、前記第1,第2電極間に配置された焦電材料とから成り、温度に基づいて分極量が変化するキャパシターを含む熱型光検出素子と、
集熱すると共に熱を前記熱型光検出素子に伝達する集熱体と、
第1面と、前記第1面に対向する第2面とを含み、前記第2面が空洞部に臨んで配置され、前記第1面に前記熱型光検出素子を搭載する支持部材と、
前記支持部材の前記第2面の一部を支持する支持部と、
を有し、
前記集熱体は、前記熱型光検出素子の頂部と連結されて、かつ、前記熱型光検出素子の頂部より外側に張り出して、平面視にて前記熱型光検出素子のキャパシターの面積よりも広い面積を有する平板状に形成され、
前記熱型光検出素子は、
前記キャパシターの側面と、前記キャパシターの頂部の一部を覆う保護膜と、
前記キャパシターの頂部の一部を覆う前記保護膜に形成されたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールに充填される導電性のプラグと、
前記保護膜及び前記プラグ上にパターン形成される配線層と、
をさらに含み、
前記集熱体は、平面視にて、前記プラグ及び前記プラグを覆う前記配線層が形成される配線コンタクト領域を除く領域にて、前記キャパシターを覆って形成されていることを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項5において、
前記配線コンタクト領域は、平面視にて、前記第2電極の中心位置を避けた位置に配置されていることを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項5または6において、
前記熱型光検出素子は、
前記キャパシターの外表面と前記保護膜との間に形成される第1還元ガスバリア層と、
前記保護膜及び前記配線層を覆って形成される第2還元ガスバリア層と、
前記保護膜で覆われない領域の前記第2電極の頂面と、前記集熱体との間に形成される第3還元ガスバリア層と、
をさらに有することを特徴とする熱型光検出器。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載の熱型光検出器が二軸方向に沿って二次元配置されることを特徴とする熱型光検出装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の熱型光検出器を有することを特徴とする電子機器。
- 請求項8に記載の熱型光検出装置を有することを特徴とする電子機器。
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