TW201215856A - Pyroelectric detector, pyroelectric detection device, and electronic instrument - Google Patents

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201215856 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於焦電型感測器、焦電型感測裝置及電子機 器等。 【先前技術】 ~ 作為焦電型感測裝置，眾所周知的是焦電型或輻射熱計 型紅外線感測裝置。紅外線感測裝置利用焦電體材料之自 發極化量會根據接收到之紅外線之光量（溫度）而發生變化 0 的現象（焦電效應或熱電效應）而於焦電體之兩端產生電動 勢（極化電荷）（焦電型），或使電阻值根據溫度發生變化（輕 射熱計型）而感測紅外線。焦電型紅外線感測裝置與輻射 熱計型紅外線感測裝置相比，製造步驟較為複雜，而另— 方面具有感測感度優異之優點。 焦電型紅外線感測裝置之單元具有紅外線感測元件，該 紅外線感測元件包含電容器，其包含連接於上部電極與下 部電極之焦電體’關於電極及焦電體之材料及電極配線構 〇 造提出有各種提案（專利文獻1、2)。 又’包含連接於上部電極與下部電極之強介電體之電容 ' 器用於強介電體記憶體中’關於適於強介電體記憶體之電 ： 極或強介電體之材料提出有各種提案（專利文獻3、4)。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]曰本專利特開平1〇_1〇4〇62號公報 [專利文獻2]曰本專利特開2〇〇8_232896號公報 156460.doc 201215856 [專利文獻3]曰本專利特開2009-7 1242號公极 [專利文獻4]曰本專利特開2009-129972號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 專利文獻1中，下部電極自身纏繞而兼用作下部電極配 線，且上部電極自身纏繞而兼用作上部電極配線層。電容 器之下部電極及上部電極自所需之電氣特性方面考慮使用 電阻較低之材料（例如Pt或卜等），該些材料之熱導率性亦 較高（Pt為71.6W/mK，Ir為147W/mK)。由此，專利文獻j 之技術中，紅外線感測元件之熱經由下部電極配線或上部 電極配線向外部傳導。由此，作為焦電體材料之極化量根 據溫度而發生變化之感測原理之焦電型紅外線感測器而 吕’無法確保較高的特性。 作為專利文獻1之技術之變形，將下部電極配線層連接 於下部電極之下表面，且將上部電極配線於上部電極之上 表面之堆疊型用於強介電體記憶體。 專利文獻2揭示有與專利文獻1不同之平面型電容器。專 矛J文獻2中，在形成於單晶半導體基板（4)上之具有結晶性 之Ab〇3薄膜（6)上形成作為下部金屬薄膜之下部鉑膜， 僅於下部金屬薄膜（8)上表面之一部分上積層強介電體薄膜 (10)，並僅於強介電體薄膜（8)上表面之一部分上積層作為 上部金屬薄膜之上部鉑膜圖2、圖3及技術方案丨）。於 下部金屬薄膜（8)及上部金屬薄膜（12)之上表面，在未被絕 緣膜（14)覆蓋之露出部連接有由金屬薄膜形成之配線 156460.doc 201215856 (16)(段落 0033)。 然而’專利文獻2只關心下部金屬薄膜（8)、強介電體薄 膜（10)及上部金屬薄膜（12)之結晶性，而並未關心來自配 線（16)之熱之散發。 •根據本發明之幾個形態，鑒於焦電體材料之極化量會根 • 據溫度發生變化之感測原理，可提供一種能夠抑制自焦電 型感測元件沿著配線散發熱而實現高感測特性之焦電型感 測器、焦電型感測裝置及電子機器。 〇 [解決問題之技術手段] 本發明之一形態之焦電型感測器之特徵在於包括： 焦電型感測元件；以及 支撐部件，其包含第1面及與上述第i面對向之第2面， 上述第2面面向空洞部配置，且於上述第丨面搭載有上述焦 電型感測元件；且 上述焦電型感測元件包括： 於上述支撐部件之第丨電極、第2電極、 i、第2電極之間之焦電材料，上述第 電容器，其極化量會根據溫度而發生變化，且包含搭載 有上述焦電材料之第1區域， 第2區域； 、及配置於上述第 ，上述第1電極包含積層形成 及自上述第1區域延伸形成之 且與上述第1電 層間絕緣層，其覆蓋上述電容器之表面； 第1接觸孔，其形成於上述層間絕緣層， 極之上述第2區域連通； 第1插塞，其埋入至上述第丨接觸孔中； 156460.doc 201215856 第2接觸孔’其形成於上述層間絕緣層，且與上述第2電 極連通； 第2插塞’其埋入至上述第2接觸孔中； 第1電極配線層，其形成於上述層間絕緣層及上述支撐 部件上’且與上述第1插塞連接；以及 第2電極配線層，其形成於上述層間絕緣層及上述支撐 部件上，且與上述第2插塞連接；且 形成上述第2電極配線層之材料之熱導率，低於形成與 上述第2插塞連接之部分之上述第2電極之材料之熱導率。 根據本發明之一形態，藉由設為平面型電容器構造，可 /肖除堆疊型電谷器構造之問題而提高感測器特性。又，經 由第2插塞及第2電極而與焦電材料連接之第2電極配線層 為電容器之驅動所不可缺少之部分，但該第2電極配線同 時亦作為散熱路發揮功能。本發明之一形態中，藉由使第 2電極配線層之熱導率低於第2電極，可抑制自焦電體散發 熱，從而使紅外線感測元件之熱分離性提高。 本發明之一形態中，形成上述第1電極配線層之材料之 熱導率，可設為低於形成與上述第i插塞連接之部分之上 述第1電極之材料之熱導率。 經由第1插塞及第1電極而與焦電材料連接之第丨電極配 線層亦又為電容器之驅動所不可缺少之部分，但該第丄電 極配線同時亦作為散熱路發揮功能。本發明之一形態中， 藉由使第1電極配線層之熱導率低於第丨電極，可抑制自焦 電體散發熱，從而使紅外線感測元件之熱分離性提高。 156460.doc 201215856 本發明之一形態中，上述第】電極配線層及上述第2電極 配線層中之至少一者由氮化鈦或氮化鋁鈦形成。 氮化鈦或氮化鋁鈦之熱導率充分小於作為第〗、第2電極 材料而較佳之金屬例如鉑或銥之熱導率。 本發明之一形態中，可使上述第2電極之導熱率大於上 述第1電極之導熱率。第1電極與支撐部件直接接觸而藉由 固體傳導使熱擴散，因此第丨電極之導熱率越低越好。另 一方面，第2電極不與支撐部件等直接接觸，因此亦可使 〇 第2電極之導熱率大於第1電極。即便於該情形時，若預先 降低第2電極配線層之熱導率，則亦可抑制來自第2電極側 之熱之散發。 本發明之一形態中，上述焦電型感測元件可進而包括光 吸收部件，其於光入射方向形成於較上述第2電極及上述 第2電極配線層靠上游側之區域。 如此，若於較電容器而靠光入射方向上游側處配置光吸 收。卩件，則光照射所產生之熱會自光吸收部件傳導至焦電 體。因於該熱傳導路徑中存在第2電極，故而抑制自與該 • 第2電極連接之第2電極配線層散熱則會有助於提高自光吸 收部件向焦電材料之導熱效率。由此，即便僅使第2電極 ： 配線層之熱傳導率低於第2電極，亦可提高紅外線感測元 件之熱分離性。 本發明之一形態中，上述光吸收部件可於自上述光入射 方向觀察之俯視時覆蓋上述第2電極之整個表面而形成， 上述第2電極可覆蓋上述焦電材料與上述第丨電極接觸之面 156460.doc 201215856 所對向之面的整個表面而形成。 如此一來，可使第2電極之整個表面為光反射面，藉由 使透過光吸收部件之光返回至光吸收部件而改善光吸收效 率 〇 本發明之一形態中，上述光吸收部件於俯視時形成於分 另J /、上述第1电極之上述第1區域及上述第1電極之上述第2 區域之至少一部分重疊之位置。 如此來，增大光吸收部件之體積而增大光吸收量，此 卜亦了使第1電極為光反射面，藉由使透過光吸收部件之 光返回至光吸收部件而進一步改善光吸收效率。 本發月之形態中，上述第1電極配線層包括：第丨連接 部，其連接於上述第丨插塞；及第丨引出配線部，其自上述 第連接。P引出，且寬度窄於上述第丨連接部；上述第2電 極配線層包括：第2連接部，其連接於上述第2插塞；及第 2引出配線部’其自上述第2連接部引出且寬度窄於上述 第連接邓，且可使上述第2引出配線部之寬度窄於上述第 2接觸孔之橫向剖面之最大長度。 如此來，第2弓丨出配線部之熱阻增大而可提高焦電型 感：元件之熱分離特性’並且可使第2引出配線部之光反 射量降低而增大第2電極之光反射量，提高光吸收效率。 本發明之—形態中，上述第1引出配線部之寬度窄於上 述第1接觸孔之橫向剖面之最大長度。 如此一來，證131 I , ^ 弟1弓丨出配線部之熱阻增大而可提高焦電型 感測元件之埶公Μ k ^ …、刀離特性，並且亦可降低第1引出配線部之 156460.doc 201215856 光反射量而增大第1電極之光反射吾, 本發明之—^ 、量，耠尚光吸收效率。 « . pa « . ^ 、上述層間絕緣層與上述電容 盗之間具有還原氣體阻隔膜。 若於製造時或實際使用時產 位則會導致電容器之特性劣化 層而保護電容器。 生因還原氣體所引起之氧空 ，因此可藉由還原氣體阻隔 本發明之其他形態之焦電型感測裝置係上述之焦 測器沿著二轴方向二維配置 ^

構成。5亥焦電型感測裝置藉 兀之…電型感測器而提高感測感度，因此可提供产 晰之光（溫度）分佈圖像。 ^ 本發明之進而其他形態之電子機器包括上述之焦電 測器或焦電型感測裝置，使用^元或複數單元之焦電型 感測器作為感測器，藉此除最適於輸出光（溫度）分佈圖像 之溫度記錄器、車載用夜視或監視相機之外，亦適於進行 物體之物理資訊之解析（载）之物體之解析機器（測定機 器）、偵測火或發熱之安全機、設置於工廠等中之从 (Factory Automation，工廠自動化）機器等。又，焦電型感 測器或焦電型感測裝置或者具有該些之電子機器，亦可適 用於例如在供給之熱量與流體所奪取之熱量均衡之條件下 感測流體之流量的流量感測器等。可代替設置於該流量威 測器之熱電偶等而設置本發明之焦電型感測器或焦電型感 測裝置’且可感測光以外之對象。 【實施方式】 1.焦電型紅外線感測裝置 156460.doc 201215856 圖2中表示各單元分別具有圖丨所示之支撐部件〇及搭 載於其上之焦電型感測元件220之複數單元之焦電型紅外 線感測器200排列於二軸方向例如正交二軸方向之焦電型 紅外線感測裝置（廣義上為焦電型感測裝置再者，亦可 由僅1單元之焦電型紅外線感測器構成焦電型紅外線感測 裝置。圖2中，自基部（亦稱作固定部）1〇〇豎立設置有複數 個接線柱1 04，由例如2根接線柱（支撐部）丨〇4支撐之i單元 之焦電型紅外線感測器2〇〇排列於正交二軸方向。i單元之 焦電型紅外線感測器200所佔之區域為例如3〇χ3〇 pm。 如圖2所示’焦電型紅外線感測器2〇〇包括：連結於2根 接線柱（支撐部）104之支撐部件（膜片）210 ;及紅外線感測 凡件（廣義上為焦電型感測元件）22〇。！單元之焦電型紅外 線感測元件22〇所佔之區域為例如1〇χ1〇 μηι。 1單元之焦電型紅外線感測器2〇〇除與2根接線柱i 〇4連接 以外設為非接觸，於焦電型紅外線感測器2〇〇之下方形成 有空洞部102(參照圖2)，俯視時於焦電型紅外線感測器2〇〇 之周圍配置有與空洞部i 〇2連通之開口部i 〇2 A。由此，i單 元之焦電型紅外線感測器2〇〇與基部i 〇〇或其他單元之焦電 型紅外線感測器2 〇 〇呈熱分離。 支撑部件210包括：搭載紅外線感測元件220而支撐之 搭載部210A ;及與搭載部21〇a連結之2個支臂21〇b ;且2 個支臂210B之自由端部連結於接線柱1〇4。2個支臂21〇b 以乍寬且冗長地延伸形成以使紅外線感測元件22〇熱分 離〇 156460.d〇, -10- 201215856 圖2係省略較連接於上部電極之配線層靠上方之部件之 平面圖’圖2中表示有與紅外線感測元件220連接之第丄電 極（下部電極）配線層222及第2電極（上部電極）配線層224。 . 第1、第2電極配線層222、224分別沿著支臂2i〇B延伸，並 ' 經由接線柱1〇4連接於基部100内之電路。第！、第2電極配 - 線層222、224亦以窄寬且冗長地延伸形成以使紅外線感測 元件220熱分離。 2_平面型與堆疊型 〇 2.1.平面型 圖1表示本實施形態之焦電型紅外線感測器所採用之平 面型電容器230。作為比較例’圖1〇及圖11中表示堆疊型 電容器。 圖1中’焦電型紅外線感測器包括：焦電型紅外線感測 元件220;及支撐部件210,其包含第1面211A、及與第1面 211人對向之第2面2116，且於第1面211八搭載有焦電型紅 外線感測元件220。支撐部件210之第2面211B面向空洞部 〇 w 102配置，支撐部件210之一部分由圖2所示之接線柱（支撐 部）104支撐。 ' 焦電型紅外線感測元件220具有電容器230，該電容器 - 230之極化量會根據溫度而發生變化，且包含第1電極（下 部電極）234、第2電極（上部電極）236、及配置於第1、第2 電極234、236之間之焦電材料232。第1電極234包括積層 形成有焦電材料232之第1區域233A，及自第1區域233A延 伸形成之第2區域233B。電容器230藉由將第1電極234搭載 156460.doc • 11· 201215856 於支撐部件210而被支撐。 覆蓋電容器230之表面而形成層間絕緣層250。於層間絕 緣層250形成有與第1電極234之第2區域233B連通之第1接 觸孔252，及與第2電極236連通之第2接觸孔254。 第1插塞226埋入形成於第1接觸孔252中。於層間絕緣層 250及支撐部件210上形成有與第1插塞226連接之第1電極 配線層222。同樣地，第2插塞228埋入形成於第2接觸孔 254。於層間絕緣層250及支撐部件210上形成有與第2插塞 228連接之第2電極配線層224。 2.2.堆疊型 圖10及圖11中表示與本實施形態之平面型對比之堆疊型 電容器。圖10及圖11所示之堆疊型電容器中，與第1電極 (下部電極）234相對之配線構造不同於圖1所示之平面型電 容器。 圖1〇中’形成有於支撐部件210之第1面211A開口之接觸 孔600，第1電極配線層602形成於支撐部件210之層内，轉 由填充於接觸孔600中之插塞604而使第1電極234與第 極配線層602連接。 該情形時’於形成於支撐部件210下表面之蝕刻保護模 606(圖1中省略）上形成第}電極配線層6〇2，其次積層支禕 部件2 1 0。如下文所詳述般，蝕刻保護膜6〇6係用以在形成 積層於犧牲層上之支撐部件210等之後對犧牲層進行等向 性蝕刻而形成空洞部102時保護支撐部件21〇免受蝕刻劑 害之膜。 156460.doc -12- 201215856 於此’於㈣料⑽6上形成第1電極配線層602之 後，對第1電極配線層6G2進行_以使之圖案化。此時， 如圖10之B.P放大圖所示，㈣保護膜嶋亦與第1電極配 線層602 一起被蝕刻而生成膜厚較薄之部分。若蝕刻保護 膜606變薄，則會導致保護膜性能降低。若考慮薄膜現象 而預先形成較厚之姓刻保罐据nI ., 幻保濩膜60ό ,則來自紅外線感測元 件220之熱容易經由_保護膜_擴散，從而導致紅外線 感測元件220之熱分離特性劣化。

Ο 另一方面，圖11所示之堆叠型電容器中，於支樓部件 210之最上層形成有與第！電極234接觸之第ι電極配線層 _。此時’於支律部件21〇之整個表面上形成第i電極配 線層608之後，使第！電極配線層6〇8圖案化。若為該狀態 則會產m ’因此於進而追加積層切部件21〇之後， 使支撑部件21G之表層平坦化以使之與第i電極配線層_ 處於同一平面。其後，於積層第丄電極234、焦電體232及 第2電極236之後以成為電容器23〇之形狀之方式進行圖案 化。於該電容器230圖案化時，如圖丨丨之^部放大圖所示， 第2電極234之正下方區域以外之區域之第丨電極配線層6〇8 被蝕刻而薄膜化，或者產生斷線。即便考慮該現象而預先 形成較厚之第1電極配線層6〇8，亦會因蝕刻導致第丄電極 配線層608之膜厚不均，熱分離特性亦有差異，因而導致 感測器特性劣化。 2.3.熱分離之焦電型感測器之課題及其對策 如以上所述，若自熱分離之紅外線感測元件之感測器特 156460.doc -13· 201215856 性上之觀點而言，則平面型電容器優於堆疊型電容器。但 作為平面型電容器及堆疊型電容器之共通課題，存在第 1、第2電極配線層作為熱傳導路發揮功能之課題。 即，第1、第2電極配線層222、224為驅動焦電型電容器 230所不可缺少的，但另一方面電容器23〇之熱會自第^、 第2電極配線層222、224散發。 由此，本實施形態中，使形成第〗、第2電極配線層 222、224之材料之熱導率，低於形成與第i、第2插塞 226 228連接之部分之第j '第2電極234、236之材料（若 為單層則為該單層電極材料，若為複數層則為最上層之電 極材料）之熱導率。 就第1、第2電極23 4、23 6之材料之熱導率而言，例如鉑 (Pt)為71.6 W/mK，銥（lr)為147 W/mK。另一方面，作為普 通配線材料之紹（A1)為237 \V7mK，銅（Cu)為403 W/mIC， 熱導率通常高於第1、第2電極234、236。 本實施形態中，藉由作為熱導率較適於第丨、第2電極 234、236之電極材料之金屬材料例如鉑（]?〇或銥（11^低之材 料之例如氮化鈦（TiN)或氮化鋁鈦（TiAiN)形成第1、第2電 極配線層222、224。例如氮化鈦（TiN)之熱導率為29 W/mK，氮化鋁鈦（TiAIN)之熱導率為5〜丨〇 W/mK，熱導率 充分低於作為適於第1、第2電極234、23 6之電極材料之金 屬材料例如鉑（Pt)或銥（lr)。 如此一來’經由電容器230之驅動所不可缺少之第1、第 2電極配線層222、224而可抑制焦電體232之熱散發，從而 156460.doc -14- 201215856 使紅外線感測元件220之熱分離性提高。 再者，如下所述’於電容器230之上方配置有紅外線吸 收體’紅外線照射所產生之熱自紅外線吸收體傳導至焦電 體232。於該熱傳導路徑上存在第2電極（上部電極）236，因 : 此抑制自與該第2電極236連接之第2電極配線層224之散熱 - 則會有助於提高自红外線吸收體向焦電體232之導熱效 率。由此’即便僅使第2電極配線層224之熱傳導率低於第 2電極236，亦可提高紅外線感測元件220之熱分離性。 〇 尤其，如下所述，於使第2電極（上部電極）236之導熱率 大於第1電極（下部電極）234之導熱率以提高自紅外線吸收 體向焦電體232之導熱效率之情形時，即便僅使第2電極配 線層224之熱傳導率低於第2電極236，亦可有效果地提高 紅外線感測元件2 2 0之熱分離性。但此外藉由使第1電極配 線層222之熱傳導率低於第1電極234，可進而降低焦電體 232之熱經由第1電極234及第1電極配線層222散熱，因而 可進一步提高紅外線感測元件220之熱分離性。 〇 於此’第1電極配線層222如圖1及圖2所示可包括：第1 連接部222Α，其連接於第1插塞226 ;及第i引出配線部 : 222B，其自第1連接部222A引出，且寬度窄於第】連接部 - 222A。同樣地，第2電極配線層224可包括：第2連接部 224A，其連接於第2插塞228 ;及第2引出配線部224B，其 自第2連接部224A引出，且寬度窄於第2連接部224A。 而且’本實施形態中，如圖2所示，第2引出配線部224B 之寬度W22窄於第2接觸孔254之橫向剖面之最大長度 156460.doc 201215856 W21。就第2接觸孔254之橫向剖面之最大長度㈣而言， 若接觸孔之外形為矩形則為對角線長，若為圓形則為直 #本實細t I、中，與專利文獻2不同，無需於第2接觸孔 254内配置紅外線吸收膜，因此可於設計上將第2接觸孔 254之大小設定為最小值。第2引出配線部224β之寬度w22 窄於第2接觸孔254之橫向剖面之最大長度W21，因此可導 致熱傳導特性與剖面積成比例地惡化。藉此亦可提高紅外 線感測元件220之熱分離性。 追加於上述構成，可如圖2所示使第i引出配線部222B之 寬度W12窄於第1接觸孔252之橫向剖面之最大長度|11。 如此來，第1引出配線部222B之熱傳導特性亦惡化，因 而可進一步提高紅外線感測元件22〇之熱分離性。 使第1第2引出配線部222B、224B之寬度Wl2、W22變 乍之其他技術上意義在於使紅外線吸收膜之吸收效率提 高，下文會對該方面進行敍述。 3 _焦電型紅外線感測器之概要 圖3係表示圖2所示之焦電型紅外線感測器2〇〇整體之剖 面圖。又，圖4係製造步驟中途之焦電型紅外線感測器200 之部分剖面圖。圖4中，由犧牲層15〇埋入圖3之空洞部 該犧牲層150自支撐部件21〇及焦電型紅外線感測元 件220之形成步驟之前至形成步驟之後一直存在，於焦電 型紅外線感測元件220之形成步驟之後藉由等向性蝕刻而 除去。 如圖3所示，基部100包括基板例如矽基板u〇、及由矽 156460.doc -16- 201215856 基板110上之絕緣膜（例如Si〇2)形成之間隔層12〇。接線柱 (支樓部）104藉由對間隔層120進行蝕刻而形成，由例如

Si〇2形成。可於接線柱（支撐部）1〇4配置與第1、第2電極配 . 線層222、224中之一者連接之插塞丨〇6。該插塞】〇6連接於 . 設置在矽基板U0上之行選擇電路（行驅動器），或經由列線 - 而讀出來自感測器之資料之讀出電路。空洞部102係藉由 對間隔層120進行蝕刻而與接線柱1〇4同時形成。圖2所示 之開口部102A係藉由對支撐部件21〇進行圖案蝕刻而形 〇 成。 搭載於支撐部件210之第1面211A上之紅外線感測元件 220包括電容器230。電容器23〇包括焦電體232、連接於焦 電體232下表面之第！電極（下部電極）234、及連接於焦電體 232上表面之第2電極（上部電極）236。第1電極234可包含提 同與支撐部件210之第1層部件（例如Si〇2支撐層）212(參照 圖4)之密接性之密接層234D。 電容器230由抑制形成電容器230之後之步驟中還原氣體 (氫、水蒸汽、OH基、甲基等）侵入電容器23〇之還原氣體 阻隔層240覆蓋。其原因在於，電容器23〇之焦電體（例如 PZ丁等）232為氧化物，若氧化物被還原則會產生氧空位， : 從而損害焦電效應。 還原氣體阻隔層240如圖4所示包括第1阻障層242及第2 阻障層244。第i阻障層242可藉由濺鍍法使例如氧化鋁 Ah〇3成膜而形成。濺鍍法中未使用還原氣體，因此電容 器230不會被還原。第2阻障層244可藉由例如原子層化學 156460.doc •17· 201215856 氣相沈積（ALCVD:Atomic Layer Chemical Vapor Deposition)法使例如氧化銘Al2〇3成膜而形成。雖然通常 之CVD(Chemi cal Vapor Deposition，化學氣相沈積）法使用 還原氣體，但藉由第1阻障層242而使電容器230與還原氣 體隔離。 於此，還原氣體阻隔層240之總膜厚設為50〜70 nm，例 如設為 60 nm。此時，以 CVD(chemical vapor deposition)法 形成之第1阻障層242之膜厚會厚於以原子層化學氣相沈積 (ALCVD)法形成之第2阻障層244，即便較薄亦為35〜65 nm 例如40 nm。相對於此，藉由原子層化學氣相沈積 (ALCVD)法可使所形成之第2阻障層244之膜厚較薄，例如 可使氧化銘AI2O3以5~30 nm例如20 nm成膜而形成。原子 層化學氣相沈積（ALCVD)法與濺鍍法等相比具有優異之埋 入特性，因此可應對微細化，可以第1、第2阻障層242、 244提高還原氣體阻隔性。又，以濺鍍法成膜之第1阻障層 242與第2阻障層244相比並不緻密，但其會發揮作用而導 致傳導率降低，因此可防止自電容器230散發熱。 於還原氣體阻隔層240上形成有層間絕緣層250。通常， 層間絕緣層250之原料氣體（TEOS，tetraethoxysilane，四 乙氧基矽烷）進行化學反應時會產生氫氣或水蒸汽等還原 氣體。設置於電容器230周圍之還原氣體阻隔層240保護電 容器230免受形成該層間絕緣層250時所產生之還原氣體之 傷害。 於層間絕緣層250上配置有亦示於圖1及圖2之第1電極 156460.doc -18- 201215856 (下部電極）配線層222與第2電極（上部電極）配線層224。於 形成電極配線之前，預先於層間絕緣層250形成第1接觸孔 252與第2接觸孔254。此時，同樣地亦於還原氣體阻隔層 • 240形成接觸孔。藉由埋入至第1接觸孔252中之第1插塞 ； 226而使第1電極（下部電極）234與第！電極配線層222導通。 ‘ 同樣地藉由埋入至第2接觸孔254令之第2插塞228而使第2 電極（上部電極）236與第2電極配線層224導通。 於此’若不存在層間絕緣層2 5 0，則於對第1電極（下部 〇 電極）配線層222與第2電極（上部電極）配線層224進行圖案 蝕刻時’其下層之還原氣體阻隔層240之第2阻障層244會 被餘刻而導致阻隔性降低。層間絕緣層250於確保還原氣 體阻隔層240之阻隔性之方面為必需之部分。 於此，層間絕緣層250之含氫率較低為佳。由此，層間 絕緣層250藉由退火而進行除氣處理。如此，層間絕緣層 250之含氫率低於覆蓋第1、第2電極配線層222、224之鈍 化膜260。 C) 再者，電容器23 0頂面之還原氣體阻隔層240於形成層間 絕緣層250時並無接觸孔而為封閉，因此形成層間絕緣層 . 250之過程中之還原氣體不會侵入電容器230。然而，於還 : 原氣體阻隔層240形成接觸孔之後，阻隔性會劣化。作為 防止該情況之一例’例如圖4所示將第1、第2插塞226、 228設為複數層228 A、22 8B(圖4僅圖示第2插塞228)，且於 該第1層22 8A採用阻隔金屬層。藉由第1層228A之阻隔金 屬而確保還原氣體阻隔性。第1層228A之阻隔金屬為如鈦 156460.doc -19- 201215856 =擴：性較高者則欠佳，可採用擴散性少 化㈣Ti綠再者，作為杜絕來自接觸孔之 還原氣體之侵入之方法，如圖 園$所不亦可包圍至少第2插塞 228而增設還原性氣體 ^ 該還原性氣體阻隔層 290可併用第2插塞228之阻隔金屬22 8A介 丨Μ I屬228A，亦可排除阻隔金 屬228A再者，還原性氣體阻隔層29〇亦可覆蓋第1插塞 226 〇 覆盍第1、第2電極配線層222、224而設置Si〇2或siN之 純化膜⑽。於至少電容器230之上方，在鈍化膜260上設 置紅外線吸收體（廣義上為光吸收部件”川。鈍化膜26〇亦 由Si〇2或SiN形成，但於紅外線吸收體27〇之圖案蝕刻之必 要性方面，較佳為將下層之鈍化膜26〇設為蝕刻選擇比較 大之異質材料。紅外線自圖3之箭頭方向入射至該紅外線 吸收體270，紅外線吸收體270對應於所吸收之紅外線量而 發熱。該熱傳導至焦電體232，藉此電容器23〇之自發極化 量根據熱而發生變化’可藉由感測自發極化所產生之電荷 而感測紅外線。 即便於鈍化膜260或紅外線吸收體270之CVD形成時產生 還原氣體’電容器230亦會受到還原氣體阻隔層240及第 1、第2插塞226、228中之阻隔金屬保護。 覆蓋包含該紅外線吸收體270之紅外線感測器200之外表 面而設置還原氣體阻隔層280。該還原氣體阻隔層280必需 形成為厚度薄於例如還原氣體阻隔層240以提高入射至紅 外線吸收體270之紅外線（波長帶域8〜14 μηι)之透過率。因 156460.doc • 20- 201215856 此，採用可以原子大小之位準調整膜厚之原子層化學氣相 沈積（ALCVD)法。其原因在於，通常之CVD法中過厚會導 致紅外線透過率惡化。本實施形態中，使例如氧化鋁 AhO3以1〇〜50 nm例如2〇 nm之厚度成膜而形成。如上所 述’原子層化學氣相沈積（ALCVD)法與濺鍍法等相比具有 優異之埋入特性’因此可應對微細化而以原子位準形成緻 密之膜’從而即便較薄亦可提高還原氣體阻隔性。 又’於基部1〇〇側，在規定空洞部102之壁部，即在規定 空洞部102之底壁110A與側壁1〇4A，形成有對製造焦電型 紅外線感測器200之過程中埋入至空洞部1〇2之犧牲層15〇 (參照圖4)進行等向性蝕刻時之蝕刻終止膜13〇。同樣地， 於支撐部件210之下表面（犧牲層150之上表面）亦形成有蝕 刻終止膜140。本實施形態中’藉由與蝕刻終止膜1 3〇、 140相同之材料而形成還原氣體阻隔層28〇。即，蝕刻終止 膜130、140亦具有還原氣體阻隔性。該蝕刻終止膜1 30、 mo亦係藉由原子層化學氣相沈積（ALCVD)法使氧化鋁 Al2〇3以膜厚2〇〜50nm成膜而形成。 银刻終止膜130具有還原氣體阻隔性’由此於藉由氫氟 酸於還原環境下對犧牲層15〇進行等向性蝕刻時，可抑制 還原氣體透過支撐部件21〇侵入電容器23〇。又，覆蓋基部 1〇〇之姓刻終止膜140具有還原氣體阻隔性，藉此可抑制配 置於基部100内之電路之電晶體或配線被還原而劣化。 4.支撐部件之構造 如圖3所示，沿著自下層朝向上層之第1方向D1，於基部 156460.doc 201215856 100上積層支撐部104、支撐部件21 〇及焦電型紅外線感測 元件220。支稽·部件210於第1面211Α側隔著密接層234D而 搭載焦電型紅外線感測元件220，且第2面2 11B側面向空洞 部102。再者，密接層234D為焦電型紅外線感測元件22〇之 一部分（最下層）。 支撐部件210如圖5所示’使與至少密接層234D接觸之第 1面側之第1層部件212為絕緣層例如Si02支撐層。於設圖3 所示之第1方向D1之反方向為第2方向D2時，該Si〇2支撐 層（弟1層部件）2 1 2之含氫率小於較si〇2支撐層（第i層部 件）212而位於第2方向D2之其他Si〇2層例如接線柱（支律 部）1〇4。此可藉由在cVD膜成膜時使A流量較通常之層間 絕緣層CVD時多而降低膜中之氫或水分含量。如此，si〇2 支撐層（第1層部件）212成為含氫率較其他Si〇2層例如接線 柱（支揮部）1 〇4低之低水分膜。 右與密接層234D接觸之支撐部件21〇之最上層之si〇2支 撐層（第1層部件）212之含水量較少，則即便於形成焦電體 232之後藉由熱處理而暴露於高溫中，亦可抑制自支 撐層（第1層部件）212自身產生還原氣體（氫、水蒸汽）。2如 2，可抑制還原種自電容器23〇之正下方（支撐部件21〇側） X電谷器230中之焦電體232，從而可抑制焦電體232 氧空位。 ^ ^Sl〇2支撐層（第1層部件）212而位於第2方向D2之其他 Sl〇2層例如接線柱（支撐部）1〇4之水分亦會成為還原種，但 因其與電容器230分開，故而較之si〇2支撐層（第i層部 156460.doc -22- 201215856 件）212而影響度較小。但由於接線柱（支撐部）104之水分亦 會成為還原種’故而較佳為於較Si〇2支撐層（第i層部 件）212而位於第2方向D2之支撐部件210中，預先形成具有 還原氣體阻隔性之膜。以下亦包含該方面在内對支撐部件 ' 210之更具體的構造進行說明。 如圖4所示，支撐部件210可沿著圖3所示之第2方向〇2積 層上述Si〇2支撐層（第！層部件）212、中間層（第2層部 件）214及其他Si〇2層（第3層部件）216而形成。 D 即’本實施形態中，積層複數種異質材料而形成以單一 材料會產生翹曲之支撐部件210。具體而言，可將第1、第 3層部件212、216設為氧化膜（Si〇2)，且將作為中間層之第 2層部件214設為氮化膜（例如si3N4)而形成。 可使例如第1層部件212及第3層部件216中產生之例如壓 縮殘留應力、與第2層部件214中產生之拉伸殘留應力向相 互抵消之方向發揮作用。由此，可進而降低或消除作為支 ◎ 撐部件210整體之殘留應力。尤其，可使第2層部件214之 氮化膜所具有之較強之殘留應力以被上下2層氧化膜即第 1、第3層部件212、216之反向之殘留應力抵消之方式發揮 — 作用，而降低使支撐部件21〇產生翹曲之應力。即便以與 -· 密接層234D接觸之氧化膜（Si〇2)及氮化膜（例如以山4)之雙 層形成支撐部件210，亦具有抑制赵曲之效果。再者，若 藉由例如日本專利特願2010-109035號所揭示之方法形成 支撐部件21〇則可抑制翹曲之產生，因此支撐部件Η。可不 必為積層構造，亦可以Si〇2層之單層形成。 156460.doc -23· 201215856 於此，形成第2層部件214之氮化膜（例如Si3N4)具有還原 氣體阻隔性。由此，可使支撐部件210自身具有阻擋自支 撐部件210側侵入電容器230之焦電體232之還原性阻礙因 素之功能。因此，即便較第2層部件214而位於圖3之第2方 向D2之第3層部件216為含水量較si〇2支樓層（第1層部 件）212多之其他Si〇2層，亦可藉由具有還原氣體阻隔性之 第2層部件214抑制第3層部件216中之還原種（氫、水蒸汽） 侵入焦電體232。 5.電容器之構造 5.1.導熱率 圖6係用以說明本實施形態之要部之概略剖面圖。如上 所述，電容器230於第1電極（下部電極）234與第2電極（上部 電極）236之間包含焦電體232。該電容器230可利用焦電體 232之自發極化量會根據入射之紅外線之光量（溫度）發生變 化（焦電效應或熱電效應）而感測紅外線。本實施形態中， 入射之紅外線被紅外線吸收體270吸收而使紅外線吸收體 270發熱，經由位於紅外線吸收體27〇與焦電體232之間之 固體熱傳導路而傳導紅外線吸收體270之發熱。 本實施形態之電容器230中，使與支撺部件21〇接觸之第 1電極（下部電極）234之導熱率G1小於第2電極（上部電 極）236之導熱率G2。如此一來，電容器23〇中，因紅外線 引起之熱容易經由第2電極（上部電極）236傳導至焦電體 232，而且焦電體232之熱難以經由第^電極（下部電極）234 散發至支撐部件2 1 0，從而使紅外線感測元件22〇之信號感 156460.doc -24, 201215856 度提高。而且，與第2電極236電性連接之第2電極配線層 224之熱導率亦如上述般較低，因此焦電型紅外線感測器 200之熱分離特性提高。 參照圖6進一步詳細地說明具有上述特性之電容器23〇之 : 構造。首先，第1電極（下部電極）234之厚度T1厚於第2電 極（上部電極）236(T1>T2)。若設第！電極（下部電極）234之 熱導率為λΐ，則第！電極（下部電極）234之導熱率⑴成為 GK1/T1。於設第2電極（上部電極）236之熱導率為λ2時， 〇 第2電極（上部電極）236之導熱率G2成為G2=X2/T2。 為使導熱率之關係為G1 <G2，例如若設第i、第2電極 234、236之材質均為例如鉑pt或銥Ir等相同之單一材料， 則因λ1=λ2，且根據圖6為丁1>丁2，故而滿足⑴切〕之關 係。 由此首先，考察分別以相同材料形成第1、第2電極 234、236之各個。電容器23〇為使焦電體232之結晶方向一 致而必需對準與形成有焦電體232之下層之第丄電極234之 界面之晶格位準對準。即，第i電極234具有作為結晶籽晶 層之功旎，但因鉑pt之自配向性較強，因此較佳為作為第 . 1電極234 ^銥Ir亦較佳為作為籽晶層材料。 : 又’第2電極（上部電極）236較佳為不破壞焦電體232之 結晶性而自第1電極234、焦電體232至第2電極236為止使 結晶配向呈連續性連結。因此，較佳為第2電極236以與第 1電極234相同之材料形成。 如此，若使第2電極236以與第i電極234相同之材料例如 156460.doc -25- 201215856

Pt或Ir等金屬形成，則可使第2電極236之上表面為反射 面。該情形時，如圖6所示，設自紅外線吸收體27〇頂面至 第2電極236頂面為止之距離λ/4(λ為紅外線之感測波長） 即可。如此一來’感測波長人之紅外線於紅外線吸收體270 頂面與第2電極236頂面之間多次反射，因此可以紅外線吸 收體270效率佳地吸收感測波長λ之紅外線。 5.2.電極多層構造 其次’對圖6所示之本實施形態之電容器23 〇之構造進行 說明。圖6所示之電容器230之焦電體232、第}電極234及 第2電極23 6之結晶配向之優先配向方位一致為例如（丨丨丨）面 方位。精由優先配向於（111)面方位’而控制為於其他面方 位上（111)配向之配向率為例如9〇%以上。為增大焦電係 數，與（111)配向相比（100)配向等為佳，但為容易相對於 施加電場方向控制極化而設為（丨丨丨）配向。其中，優先配向 方位並不限定於此。 第1電極234可自支撐部件2丨0起依序包括：配向控制層 (例如Ir)234A ’其以使第i電極234優先配向於例如（m)面 之方式進行配向控制；第丨還原氣體阻隔層（例如 Ir〇x)234B ;及優先配向之籽晶層（例如pt)234c。 第2電極236可自焦電體232側起依序包括：配向對準層 (例如Pt)236A ’其結晶配向與焦電體232對準；第2還原氣 體阻隔層（例如Ir〇x)236B ;及低電阻化層（例如Ir)236C， 其使與連接於第2電極236之第2插塞228之接合面低電阻 化。 156460.doc -26- 201215856 本實施形態中使電容器230之第1、第2電極234、236為 多層構造之理由在於，雖為熱容較小之紅外線感測元件 220 ’但能力不低且可以低損傷加工而使界面之晶格位準 • 對準，而且’即便電容器230周圍於製造時或使用時成為 還原環境亦可使焦電體（氧化物）232與還原氣體隔離。 • 焦電體232係使例如PZT(Pb(Zr、Ti)03之總稱：鍅鈦酸 錯）或PZTN(PZT中添加有Nb者之總稱）等優先配向於例如 (111)方位並結晶成長而成。若使用PZTN，則於即便成為 〇 薄膜亦難以被還原從而可抑制氧空位之方面較佳。為使焦 電體232配向結晶化而自焦電體232之下層之第1電極234之 形成階段配向結晶化。 因此，以濺鍍法於下部電極234形成作為配向控制層發 揮功能之Ir層234A。再者’如圖6所示，於配向控制層 23 4A下方形成密接層234D與例如氮化鋁鈦（TiAIN)層或氮 化鈦（TiN)層即可《其原因在於，這樣可確保與作為支撐 部件210之最上層之Si〇2支撐層（第1層部件）212之；§1〇2之密 〇 接性。亦可應用欽（Ti)作為該種密接層234D，但如欽（Ti) 般擴散性較高者欠佳，較佳為擴散性較少且還原氣體阻隔 性較高之氮化銘欽（TiAIN)或氮化鈦（TiN)。 ： 又，於以Si〇2形成位於密接層234D下層之支撐部件21〇 之第1層部件212時’較佳為該si〇2層之與上述第1電極接 觸之雄接層側之表面粗經度Ra未達3 0 nm。如此這般之原 因在於，可確保支撐部件210搭載電容器230之表面之平坦 性。若形成有配向控制層234A之面為粗糙面，則結晶成長 156460.doc -27· 201215856 中會反映出粗糖面之凹凸，故而欠佳。 該密接層234D可具有還原氣體阻隔性。氮化鋁鈦 (TiAIN)或氮化鈦（TiN)具有還原氣體阻隔性。由此，即便 自支樓部件之Si〇2支撑層洩漏還原性氣體，亦可藉由還原 氣體阻隔性之密接層234D而阻止還原性氣體侵入電容器 230 ° 密接層234D之熱導率可小於形成第1電極234之金屬材料 之熱導率。如此一來’電容器230之熱難以經由密接層 234D向支撐部件210側散發，可提高焦電體232之基於溫度 變化之信號精度。如上所述’與Si〇2支撐層2 12之密接性 良好之密接層234D可設為鈦（Ti)系，鈦（Ti)之熱導率為 21.9(W/mK) ’與適於第1電極234之金屬例如鉑（Pt)之熱導 率7l_6(W/m · K)或銥（lr)之熱導率i47(w/m · κ)相比顯著 小’作為鈦之氮化物之氮化鋁鈦（TiA1N)或氮化鈦（TiN)之 熱導率對應於氮/鈦之混合率而變得更低。 密接層234D之水分觸媒活性度較佳為低於第i電極234之 其他材料之水分觸媒活性度。若密接層234D之與水分反應 而產生氫之水分觸媒活性度較低，則可抑制因與下層之層 間絕緣層中或表面之0H基或吸附水之反應而產生還原氣 體。 於第1電極234中作為還原氣體阻隔層發揮功能之卜〇乂層 234B係與呈現還原氣體阻隔性之支撐部件2ι〇之第2層部件 (例如SUN,)及支撐部件210之蝕刻終止膜（例如Ai2〇3)i4〇一 起使用，以使焦電體232與來自電容器23〇下方之還原性之 156460.doc -28- 201215856 阻礙因素隔離。例如來自焦電體（陶瓷）232之煅燒時或其他 退火步驟之基部100之除氣、或犧牲層15〇之等向性蝕刻步 驟中所使用之還原氣體成為還原性阻礙因素。 - 再者，於焦電體232之煅燒步驟中等高溫處理時，有時 . 會於電容器23〇内部生成蒸發氣體，但該蒸發氣體之散發 • 通道係由支撐部件21〇之第1層部件212確保。即，為散發 電容器230内部產生之蒸發氣體，較佳為於第i層部件212 不具有氣體阻隔性而於第2層部件214具有氣體阻隔性。 〇 又，IrOX層234B雖然其自身之結晶性較少，但與卜層 234A成為金屬-金屬氧化物之關係而配合性良好，故而可 具有與Ir層234A相同之優先配向方位。 於第1電極234中作為籽晶層發揮功能之以層234C成為焦 電體232之優先配向之籽晶層，進行（111)配向。本實施形 態中，Pt層234C成為雙層構造。於第【層之pt層形成（lu) 配向之基礎，於第2層之Pt層之表面形成微觀粗糙度，從 而作為焦電體232之優先配向之籽晶層發揮功能。焦電體 232參照籽晶層23 4C進行（111)配向。 第2電極236中，若以濺鍍法成膜則存在實體上界面粗 糙’產生陷阱（trap site)而導致特性劣化，因此以使第1電 : 極234、焦電體232及第2電極236之結晶配向呈連續性地連 、矣σ之方式’進行結晶位準晶格對準之再構築。 第2電極236中之Pt層236Α以濺鍍法形成，但剛濺鍍後界 面之結晶方向為非連續。由此，其後進行退火處理而使pt 層236A再結晶化。即，1^層236A作為與焦電體232對準結 156460.doc -29- 201215856 晶配向之配向對準層發揮功能。 第2電極236中之IrOx層236B作為來自電容器230上方之 還原性劣化因素之阻隔物發揮功能。又，第2電極236中之 Ir層236C之電阻值大於ir〇x層236B，因此可用於使與第2 插塞228之間之電阻值低電阻化。ir層236C與IrOx層236B 成為金屬氧化物-金屬之關係而配合性良好，從而可具有 與IrOx層236B相同之優先配向方位。 如此’本實施形態中，第i、第2電極234、236自焦電體 232側起呈多層配置有pt、ir〇x、ir，形成材料以焦電體 232為中心對稱配置。 其中，形成第1、第2電極234、23 6之多層構造之各層之 厚度以焦電體232為中心成非對稱。首先，第1電極234之 總厚度T1與第2電極236之總厚度T2較上述者而滿足關係 (T1>T2)。於此，將第1電極234之Ir層234A、IrOx層 234B、Pt層234C之各熱導率設為χι、λ2、λ3，將各厚度設 為 Til、Τ12、Τ13。第 2電極之lr層 236C、IrOx層 236Β、Pt 層23 6A之各熱導率與第1電極234相同而為λΐ、λ2、λ3，且 將各自之厚度設為Τ21、Τ22、Τ23。 又’若將第1電極234之Ir層234Α、IrOx層234Β、Pt層 234C之各自之導熱率設為Gil、G12、G13，則成為 G1K1/T11、G1242/T12、G13=X3/C13。若將第 2 電極 23 6之11'層236(：、11'0\層2368、？1層23 6八之各導熱率設為 G21、G22、G23，則成為 G2K1/T21、G2242/T22、 G1343/T23。 156460.doc -30- 201215856 第1電極234之總導熱率01以1/01=(1/011) + (1/012) + (1/G13)表示， 因此 Gl=(GllxG12xGl 3)/(Gll+G12+Gl 3)...(1) . 同樣地，第2電極236之總導熱率G2以1/G2=(1/G21) ' +(1/G22)+(1/G23)表示， • 因此 G2 = (G21xG22xG23)/(G21 + G22+G23)."(2)與。 其次，形成第1、第2電極234、236之多層構造之各層之 厚度，於滿足 T11+T12+T13=T1>T2=T21+T22+T23 之條件 Ο 下大致為如下所述之關係。

Ir層 234Α、236C Til ： T21 = l ： 0.7

IrOx層 234Β、236Β T12 ： T22=0.3 ： 1

Pt層 234C、236Α T13 ： T23=3 ： 1 設為該膜厚關係之理由在於如下所述。首先，對^層 234Α、23 6C而言，第1電極234中之Ir層234Α作為配向控制 層發揮功能’因此為具有配向性而必需為特定膜厚，相對 於此，第2電極23 6C之Ir層之目的在於低電阻化，變得越 〇 薄越可實現低電阻化。 其次’對IrOx層234B、236B而言，對來自電容器230之 下方及上方之還原性阻礙因素之阻隔性係併用其他阻隔膜 • (第2層部件2 14、還原性氣體阻隔層240、姓刻終止膜兼還 原性氣體阻隔層140、280)，雖然第1電極234之IrOx層 234B變薄，但第2電極236之11>(^層23仙因於第2插塞228之 阻隔性較低而變厚。 最後，對Pt層234C、236A而言，第1電極234中之pt層 156460.doc • 31 - 201215856 234C作為決定焦電體232之優先配向之籽晶層發揮功能， 因此必需為特定膜厚，相對於此，第2電極236之扒層236八 之目的係作為與焦電體232之配向對準之配向對準層發揮 功能’因此亦可形成得薄於第1電極234中之Pt層23 4C。 又’第1電極234之Ir層234A、IrOx層234B、Pt層234C之 厚度比設為例如Til : T12 : T13 = 10 : 3 : 15，第2電極236 之Ir層236C、IrOx層236Β、Pt層23 6Α之厚度比設為例如 T21 ： T22 ： T23=7 ： 10 ： 5 = 於此’ Pt之熱導率X3=71.6(W/m · Κ)，就lr之熱導率^ 而言，Xl = l47(W/m · K)而為Pt之熱導率λ3之大致2倍。

IrOx之熱導率λ2會根據熱度或氧/金屬比（〇/Μ)而發生變 化，但不會超過Ir之熱導率“。若將上述之膜厚關係與熱 V率關係代入式（1)(2)求出Gl、G2之大小關係，則得知 G1<G2成立。如此，即便如本實施形態將第i、第2電極 234、236設為多層構造，根據熱導率與膜厚之關係亦可滿 足 G1 <G2 〇 又，如上所述，第丨電極234於與支撐部件21〇之接合面 具有密接層234D之情形時，第1電極234之導熱率〇變得 更小’因此容易滿足G1<G2之關係。 再者，電容器230之蝕刻遮罩隨著蝕刻之進行而劣化， 因此越設為多層構造’電容器23〇之側壁越會成為如圖崎 示向上側變窄而向下側變寬之錐形狀。然而，相對於水平 面之錐角為80度左右’因此若考慮電容器23〇之總高為夺 米級 面積放大較 則與第2電極2 3 6相對之第1電極2 3 4之 156460.doc •32- 201215856 J由此’可根據第1、第2電極234、236之導埶率之關 係，佶笙 ’、 弟1電極234之熱傳導量小於第2電極236之熱傳導 量 5 · 3 ·電各器構造之變形例 如以上所述，對電容器230之第1、第2電極234、236分 別說明了單層構造及多層構造，但可考慮一面維持電容器 230之功能’一面使導熱率之關係為G1<G2之其他各種組 合。 Ο Ο 首先’可去除第2電極236之Ir層236C。其原因在於，該 情形時，若於第2插塞228之材料使用例如Ir，則同樣地可 達成低電阻化之目的。如此一來’第2電極236之導熱率G2 大於圖6之情形，因此容易滿足G1<G2之關係。又，該情 形時’規定圖6所示之l=X/4之反射面代替第2電極236之Pt 層236A’但同樣地可確保多次反射面。 其次’可使圖6之第2電極236中之IrOx層236B之厚度為 與第1電極234中之Ir〇x層234B相同之厚度以下。如上所 述’對來自電容器230之下方及上方之還原性阻礙因素之 阻隔性係併用其他阻隔膜（第2層部件214、還原性氣體阻 隔層240、蝕刻終止膜兼還原性氣體阻隔層140、280)，因 此若於第2插塞228之還原氣體阻隔性如例如圖5般變高， 則無需使第2電極236中之IrOx層236B之厚度厚於第1電極 234中之ir〇j^ 234B。如此一來，第2電極236之導熱率g2 變得更大，更容易成立G1<G2之關係。 其次，可去除圖6之第1電極234中之IrOx層234B。即便 156460.doc -33- 201215856 去除IrOx層234B亦不會妨礙lr層234八與^層234(：之結晶之 連續性，因此結晶配向無任何問題。藉由去除層 234B，電容器230相對於來自其下方之還原性阻礙因素而 不具有阻隔膜。但是，於支撐電容器23〇之支撐部件21〇中 存在有第2層部件214,及在支撐部件21〇之下表面存在有 蝕刻終止膜14〇,若第2層部件214及蝕刻終止膜14〇以具有 還原氣體阻隔性之膜形成，則可確保電容器23〇相對於來 自其下方之還原性阻礙因素之阻隔性。 於此，若去除第1電極234中之ΐΓ〇χ層234B ,則第i電極 234之導熱率⑴變大。由此，為使G1<(}2之關係成立，無 需亦增大第2電極236之導熱率〇2。該情形時，考慮例如去 除第2電極236中之。若可去除11>(^層

23 6B，貝丨J 亦無需Ιι·層236C。其原因在於，以層236A代替㈣236(：而 作為低電阻層發揮功能。對來自電容器23〇上方之還原性 阻礙因素之阻隔性可藉由上述還原性氣體阻隔膜或圖4 所示之阻隔金屬228A或者圖5之還原性氣體阻隔層29〇而確 保。 圖6之第2電極236如上所述僅由汛層236八形成時，第 極234可設為扒層234(：之單層、卜層^从及扒層以化之雙 層、或者圖6般Ir層234A、IrOx層234B及Pt層234C之三 層即便為該些情开》之任一者，例如若使第1電極234之Pt 層23 4C之厚度Τ〗3厚於第2電極236之Pt層23 6A之厚度 Τ23(ΊΊ3>Τ23)，則可容易地使G1<G2之關係成立。 如以上所述，本實施形態中，作為形成與第丨 '第2插塞 156460.doc •34· 201215856 226、228連接之部分之第i、第2電極234、236之材料（若 為單層則為該單層電極材料，若為複數層則為最上層之電 極材料），採用鉑（Pt)或銥（ΙΓ)。任一情形時，使用例如氮 化鈦（TiN)或氮化鋁鈦（TiA1N)作為第！、第2電極配線層 222、224，藉此可使第1、第2電極配線層222、224之熱導 率低於第1、苐2電極23 4、23 6之熱導率，從而可改善焦電 型紅外線感測器200之熱分離特性。 6.糟由電極面之反射而實現之紅外線吸收效率之提高 圖7係將圖3之紅外線吸收膜27〇之配置區域加以放大後 之變形例之剖面圖。使用圖7對圖3及圖7之各實施形態中 藉由電極面之反射而實現之紅外線吸收效率之提高進行說 明。 自圖7之箭頭方向入射之紅外線之一部分由紅外線吸收 膜270吸收並轉換為熱，其他一部分透過。此時，圖3及圖 7之各實施形態中，透過紅外線於第2電極（上部電極）236之 表面上反射並返回至紅外線吸收膜27〇之中心側（圖7之 R1)。如此，透過紅外線藉由反射而再次提供被紅外線吸 收膜270吸收之機會，從而紅外線吸收效率提高。 於此，不僅於第2電極（上部電極）236上產生紅外線之反 射，亦於第2電極配線層224上產生紅外線之反射（圖了之 R1，）。然而，於第2電極（上部電極）236上反射之紅外線、 與在第2電極配線層224上反射之紅外線，於紅外線吸收膜 270之層内之成為極大吸收之高度點不同。因此，紅外線 吸收效率降低。若存在第2電極配線層224，則於第2電極 156460.doc •35· 201215856 (上部電極）236上反射之紅外線之成為極大吸收之高度點為 固定，但必需有第2電極配線層224。 由此’可藉由如上所述使第2電極配線層224之寬度W22 變窄而抑制紅外線吸收效率之降低。 圖7之實施形態中，於與第1電極（下部電極）364放大後 之第2區域23 3B對向之位置亦配置有紅外線吸收膜270。如 此一來’不僅因紅外線吸收膜27〇之體積增大而導致吸收 熱量增多’亦可於第1電極（下部電極）234上反射紅外線（圖 7之R2) ’因而紅外線吸收膜270之吸收熱量進一步增大。 再者’與第1電極（下部電極）234上反射紅外線同時地， 亦於第1電極配線層222(圖7中省略）上反射紅外線，從而產 生與第2電極相同之問題，但如上所述可藉由使第1電極配 線層222之寬度W12變窄而抑制紅外線吸收效率之降低。 7.電子機器 圖8中表示包含本實施形態之焦電型感測器或焦電型感 測裝置之電子機器之構成例。該電子機器包括光學系統 400、感測器器件（焦電型感測裝置）41 〇、圖像處理部42〇、 處理部430、記憶部440、操作部450及顯示部460。再者並 不限定於本實施形態之電子機器圖8之構成，可省略該構 成要素之一部分（例如光學系統、操作部、顯示部等），或 者實施追加其他構成要素等之各種變形。 光學系統400包括例如丨根或複數根透鏡、及驅動該些透 鏡之驅動部等。而且進行向感測器器件41〇之物體像之成 像等。又若有必要則亦進行焦點調整等。 156460.doc •36. 201215856 感測器器件410係使上述本實施形態之焦電型感測器2〇〇 二維排列而構成，設置有複數個行線（字元線、掃描線）與 複數個列線（資料線）。感測器器件410除二維排列之感測器 以外，還可包括：行選擇電路（行驅動器）；經由列線讀出 來自感測器之資料之讀出電路；A/D(analog/digita卜類比_ - 數位）轉換部等。藉由依序讀出來自二維排列之各感測器 之資料而可進行物體像之拍攝處理。 圖像處理部420根據來自感測器器件410之數位圖像資料 〇 (像素資料）而進行圖像修正處理等各種圖像處理。 處理部430進行電子機器整體之控制或者電子機器内之 各區塊之控制。該處理部430藉由例如cPU(central processor unit，中央處理單元）等實現。記憶部44〇係記憶 各種資訊者，作為例如處理部43〇或圖像處理部42〇之工作 區域發揮功能。操作部450係成為供使用者操作電子機器 之介面者’藉由例如各種按鈕或GUI(Graphical User 〇 hkrhce，圖形使用者介面）晝面等實現。顯示部460係顯 不藉由例如感測器器件41〇取得之圖像或〇111畫面等者，藉 由液晶顯示器或有機EL(electroluminescence，電致發光） 顯示器等各種顯示器實現。 、如此’除使用1單元之焦電型感測器作為紅外線感測器 等感測器之外’還將1單元之焦電型感測器二維配置於二 抽方向例如正交二軸方向，藉此可構成感測器器件410， 如此-來，可提供熱（光）分佈圖像。可使用該感測器器件 構成皿度。己錄益、車載用夜視或者監視相機等電子機 156460.doc -37- 201215856 器。 當然，藉由使用1單元或複數單元之焦電型感測器作為 感測器，可構成進行物體之物理資訊之解析（測定）之解析 機器（測定機器）、偵測火或發熱之安全機器、設置於工廠 等中之FA(Factory Automation)機器等各種電子機器。 圖9(A)中表示圖8之感測器器件41〇之構成例。該感測器 益件包括感測器陣列500、行選擇電路（行驅動器）5丨〇及讀 出電路520。又該感測器器件可包括A/D轉換部53〇、控制 電路550。藉由使用該感測器器件，可實現例如夜視機器 等中所使用之紅外線相機等。 感測器陣列500中如例如圖2所示於二軸方向排列（配置） 有複數個感測器單元。X設置有複數根行線（字元線、掃 描線）與複數根列線（資料線）。再者行線及列線中之一者之 根數亦可為1根。於例如行線為丨根之情形時，圖9(A)中於 沿著行線之方向（橫向方向）排列有複數個感測器單元。另 於列線為1根之情形時，於沿著列線之方向（縱方 向）排列有複數個感測器單元。 如圖今⑻所7K，感測器陣列5〇〇之各感測器單元配置（形 成）於與各行線及各列線之交叉位置對應之場所。例如圖 ()之感心單兀g己置於與行線WLi及列線叫之交叉位 、 場所其他感測器單元亦相同。行選擇電路5 j 〇 j接於1根或複數根行線。而且進行各行線之選擇動作。 J 如圖 9⑻般之 QVGA(Quarter Video Graphics ’ 1/4視訊圖形陣列）⑽WO像素）之感測器陣列500 156460.doc -38- 201215856 (焦點面陣列）為例’則進行依序選擇（掃描）行線WLO、 WL1、WL2 · · . . WL239之動作。即，將選擇該些行線 之信號（字元選擇信號）輪出至感測器陣列5〇〇。 璜出電路520連接於丨根或複數根列線。而且進行各列線 之讀出動作。若以qVGa之感測器陣列5〇〇為例，則進行讀 出來自列線则，，....助9之感測信號 (感測電流、感測電荷）之動作。 Ο

A/D轉換部530進行將讀出電路520中取得之感測電压（測 定電压、到達電圧）A/D轉換為數位資料之處理。而且輸出 A/D轉換後之數位資料D〇UT。具體而言，趟轉換部咖 中對應於複數根列線之各列線而設置有各a/d轉換器。而 且，各A/D轉換器進行藉由讀出電路52〇於對應之列線取得 之感測電压之A/D轉換處理。再者，亦可與複數根列線對 應而-又置1個A/D轉換器，使用該⑽A/D轉換胃對複數根 列線之感測電圧分時地進行A/D轉換。 控制電路550(時序生成電路）生成各種控制信號並輸出 至订選擇電路51G、讀丨電路52〇、A/D轉換部53〇。例如生 成充電或放電（重置）之控制信號並加以輸出。或者 控制各電路之時序控制信號並加以輸出。 成 ㈣行了說明，但本領域技術人員 能夠容易地理解可進杆眚舻 員 鮮了進仃實體上不脫離本發明之新穎事項及 效果之多個變形。因此，該 ㈣事項及 内。例如，說明書或圖式中，至……月之範圍 -f- n . m v -人與更廣義或同義而 不同之用語—同記載之用語， 々J於說明書或圖式之—此 156460.doc •39· 201215856 部位中置換為與其不同之用語。 本發明可廣泛應用於各種焦 元件(埶雷摊…+ m到益(例如熱電偶型 波長盔關 。等）。與感測之光之 該虺之雷早嫵毋+ ^ 电！4劂裝置或者具有 電子機器’亦可應用於例如在供給 奪取之熱量均衡之條件下感測流—體所 等。可代替設置於該流量感測器二感測器 :焦電型感測器或焦電型感測裝置:可代 感測器之熱電偶等而設置本 …亥抓置 < 焦電型感測器或隹雷刑 感測裝置，且可感測光以外之對象。 ’’、、 【圖式簡單說明】 圖圖“系本發明之實施形態之平面型電容器之概略剖面 之概 圖2係本發明之實施形態之焦電型紅外 略平面圖。 置 置之1單 一圖3係本發明之實施形態之焦電型紅外線感測裳 元之焦電型感測器之概略剖面圖。 圖4係表示形成於犧牲層i之支揮部件及紅外線感測元 件之製造步驟之概略剖面圖。 之變形 圖5係表示強化配線插塞附近之還原氣體阻隔性 例之概略剖面圖。 圖6係用以說明焦電型紅外線感測器之電容器構 略剖面圖。 微 圖7係變更紅外線吸收膜之配置區域後之焦電型紅外線 156460.doc -40- 201215856 感測器之概略剖面圖。 圖8係包含焦電型感測 之方框圖。 器或焦電型感測裝置之電子機器 Ο 圖9(A)、圖9(Β)係表示 維配置有焦電舉感測器之焦電 型感測裝置之構成例之圖。 圖1〇係表示作為比較例之堆疊型電容器之-例之 圖 剖面 圖11係表示作為比較例之堆疊型電容器之另一例之 圖。 剖面 Ο 【主要元件符號說明】 100 102 102Α 104 104Α 106、604 110 110Α 120 130、140 150 200 210 210Α 基部（固定部） 空洞部 開口部 支撑部（接線柱） 側壁 插塞 矽基板 底壁 間隔層 還原氣體阻隔層（蝕刻終止膜） 犧牲層 焦電型感測器 支撐部件 搭载部 156460.doc 41· 201215856 210B 211A 211B 212 214 216 220 222 ' 608 224

222A、224A

222B > 224B 226 ' 228

228A、228B

230 232 233A 233B 234 234A 234B 234C 234D 支臂 第1面 第2面 第1層部件 第2層部件 第3層部件 紅外線感測元件（焦電型感測 元件） 第1電極配線層 第2電極配線層 第1、第2連接部 第1、第2引出配線部 第1、第2插塞 阻隔金屬 電容器 焦電體 第1區域 第2區域 第1電極 配向控制層 第1還原氣體阻隔層 籽晶層 密接層 第2電極 156460.doc 42- 236 201215856 236A 配向對準層 236B 第2還原氣體阻隔層 236C 低電阻化層 240 還原氣體阻隔層 242 第1阻障層 • 244 第2阻障層 250 層間絕緣層 252 第1接觸孔 Ο 254 第2接觸孔 260 純化膜 270 光吸收部件（紅外線吸收體） 280 還原氣體阻隔層（蝕刻終止膜） 290 還原氣體阻隔層 400 光學系統 410 感測器器件 420 圖像處理部 Ο 430 處理部 440 記憶部 ' 450 操作部 • 460 顯示部 500 感測器陣列 510 (行驅動器）行選擇電路 520 讀出電路 530 A/D轉換部 156460.doc -43- 201215856 550 600 602 606 D1 D2 DLO、DL 卜 DL2、DL3 • · · · DL318、DL319 DOUT T1 T11 、 T12 、 T13 T2 T21 、 T22 、 T23 Wll W12 W21 W22 WLO ' WL1 ' WL2 · · · · WL238 ' WL239 控制電路 接觸孔 第1電極配線層 蝕刻保護膜 第1方向 第2方向 列線 數位資料 第1電極之總厚度 第1電極之各層之厚度 第2電極之總厚度 第2電極之各層之厚度 第1接觸孔之橫向剖面之最大 長度 第1引出配線部之寬度 第2接觸孔之橫向剖面之最大 長度 第2引出配線部之寬度 行線 156460.doc • 44-

Claims (1)

1. 201215856 七、申請專利範圍： 1 _ 種焦電型感測器’其特徵在於包括： 焦電型感測元件；以及 支撐部件，其包含第1面及與上述第1面對向之第2 面，上述第2面面向空洞部配置，且於上述第1面搭載有 • 上述焦電型感測元件；且 上述焦電型感測元件包括： 電容器，其包含第1電極、焦電材料及第2電極， 〇 該第1電極搭載於上述支撐部件之上部，且包含形成 有上述焦電材料之第1區域、及自上述第i區域延伸形成 之第2區域， 上述焦電材料形成於上述第丨電極之第丨區域之上部且 該第2電極形成於上述焦電材料之上部； 層間絕緣層，其覆蓋上述電容器之表面，且包含與上 述第1電極之上述第2區域連通之第丨接觸孔，及與上述 第2電極連通之第2接觸孔； 〇 * 第1插塞，其埋入至上述第1接觸孔中； 第2插塞，其埋入至上述第2接觸孔中； 第1電極配線層，其形成於上述層間絕緣層及上述支 : 撐部件之上部，且連接於上述第1插塞；以及 第2電極配線層，其形成於上述層間絕緣層及上述支 撐部件上，且連接於上述第2插塞； 形成上述第2電極配線層之材料之熱導率，低於形成 與上述第2插塞連接之部分之上述第2電極之材料之熱導 156460.doc 201215856 率0 2 ·如吻求項1之焦電型感測器，其中形成上述第丨電極配線 層之材料之熱導率，低於形成與上述第1插塞連接之部 分之上述第1電極之材料之熱導率。 3.如請求項丨或2之焦電型感測器，其中上述第丨電極配線 層及上述第2電極配線層中之至少—者包含氮化鈦或氮 化銘欽。 4·如請求項1至3中任一項之焦電型感測器，其中上述第2 電極之導熱率大於上述第丨電極之導熱率。 5·如請求項1至4中任一項之焦電型感測器，其中上述焦電 型感測元件進而包括光吸收部件，其於光入射方向上形 成於較上述第2電極及上述第2配線層靠上游側之區域。V 6.如請求項5之焦電型感測器，其中上述光吸收部件於自 上述光入射方向觀察之俯視時覆蓋上述第2電極之整個 表面而形成， 述第2電極覆蓋上述焦電材料與上述第丨電極接觸之 面所對向之面之整個表面而形成。

   8. 如請求項5或6之焦電型感測器，其中上述纽收部件於 俯視時1成於分別與上述^電極之上述以區域及上 述第1電極之上述第2區域之至少一部分重疊之位置。 如請求項5至7中任一項之焦電型感測器，其中上述第^ 電極配線層包括：第i連接部，其連接於上述第！插塞； 及第1引出配線部’其自上述第i連接部引出，且寬度* 於上述第1連接部； X乍 156460.doc 201215856 上述第2電極配線層包括：第2連接部，其連接於上述 第2插塞；及第2弓丨出配線部，其自上述第2連接部引 出，且寬度窄於上述第2連接部；且 上述第2引出配線部之寬度窄於上述第2接觸孔之橫向 剖面之最大長度。 9. 如請求項8之焦電型感測器，其中上述第ι引出配線部之 寬度乍於上述第1接觸孔之橫向剖面之最大長度。 〇 10. 如請求項⑴中任一項之焦電型感測器，其中於上述層 間絕緣層與上述電容器之間進而包括還原氣體阻隔膜。 u. 一種焦電型感測裝置，其特徵在於：沿著二轴方向二維 配置有如請求項no中任一項之焦電型感測器。 12. -種電子機器’其特徵在於包括如請求項中任一 項之焦電型感測器。 13· 一種電子機器，其特徵在於包括 測裝置。 。括如“項U之焦電型感

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