WO2018159227A1 - 光検出器 - Google Patents

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WO2018159227A1
WO2018159227A1 PCT/JP2018/003833 JP2018003833W WO2018159227A1 WO 2018159227 A1 WO2018159227 A1 WO 2018159227A1 JP 2018003833 W JP2018003833 W JP 2018003833W WO 2018159227 A1 WO2018159227 A1 WO 2018159227A1
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light
corner
substrate
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PCT/JP2018/003833
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浩平 笠森
理弘 山崎
柴山　勝己
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a photodetector having a photodetector such as a microbolometer.
  • the supporting substrate and the light transmitting substrate that form the accommodating space, the light detection element such as a microbolometer provided on the supporting substrate so as to be positioned in the accommodating space, the supporting substrate and the light transmitting substrate are fixed to each other, and the accommodating space is hermetically sealed
  • a photodetector including a solder layer for sealing see, for example, Patent Document 1.
  • the light transmission substrate is thinned to increase the light transmittance, or the degree of vacuum of the housing space is increased to heat the light detection element from the outside. It is possible to insulate. However, if the light transmitting substrate is thinned, the light transmitting substrate is easily deformed. For this reason, the joint space between the solder layer and the light-transmitting substrate and the light-transmitting substrate are damaged by the pressure difference between the inside and outside of the receiving space and the stress from the outside by increasing the degree of vacuum of the receiving space, and the receiving space is damaged. There is a risk that the airtightness of the glass will be impaired.
  • an object of one aspect of the present invention is to provide a photodetector that can realize both improvement of light detection sensitivity and suppression of breakage of a package.
  • a photodetector is provided on a support substrate, a light transmission substrate that is disposed on the support substrate and forms a storage space with the support substrate, and is positioned in the storage space.
  • a light detection element having a bolometer layer whose electrical resistance changes according to heat generated when light enters through the light transmission substrate
  • a first base layer provided on the first surface of the support substrate on the light transmission substrate side, and the light transmission substrate so as to surround the light detection element and overlap the first base layer when viewed from the thickness direction of the support substrate
  • the second base layer provided on the second surface on the support substrate side in FIG.
  • first base layer having a first corner portion
  • second base layer has a first corner portion when viewed from the thickness direction of the support substrate.
  • the reinforcing portion is formed on the first surface side and the second surface side inside the first corner portion and the second corner portion that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate. At least one has been reached.
  • the reinforcing portion formed integrally with the solder layer is formed on the first surface side of the support substrate and inside the first corner portion of the first underlayer and the second corner portion of the second underlayer. It reaches at least one of the second surface side of the light transmission substrate.
  • the photodetector according to one aspect of the present invention may include a plurality of photodetector elements, and the plurality of photodetector elements may be arranged in a two-dimensional matrix.
  • the support substrate and the light transmission substrate are larger than in the case where the number of the light detection elements is one, and the light transmission substrate is easily deformed due to a pressure difference between the inside and outside of the accommodation space. Therefore, the reinforcing portion formed integrally with the solder layer is located on the first surface side of the support substrate and the light transmitting substrate inside the first corner portion of the first underlayer and the second corner portion of the second underlayer. It is particularly important to reach at least one of the second surface side.
  • the reinforcing portion may reach at least the second surface side. According to this configuration, since the joint portion between the solder layer and the light transmission substrate is reinforced by the reinforcing portion, it is possible to more reliably suppress damage to the package.
  • the first underlayer has a pair of first corner portions facing each other across the accommodation space when viewed from the thickness direction of the support substrate, and the second lower layer
  • the stratum has a pair of second corners that respectively overlap the pair of first corners when viewed from the thickness direction of the support substrate, and the reinforcing portions overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate.
  • On the inside of one first corner and one second corner, and on the inside of the other first corner and the other second corner that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate It may be arranged. According to this configuration, it is possible to reinforce the light transmission substrate with a good balance while suppressing an increase in the number of reinforcing portions.
  • the inner edge of the reinforcing portion may be curved in a concave shape when viewed from the thickness direction of the support substrate.
  • the photodetector according to one aspect of the present invention has a first surface so as to be positioned between the first corner and the second corner that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate. And a guide part provided on at least one of the second surfaces, and the wettability of the guide part with respect to the material forming the reinforcement part is higher than the wettability of the support substrate and the light transmission substrate with respect to the material forming the reinforcement part.
  • the reinforcing part may reach the guiding part. According to this configuration, since the formation range of the reinforcing portion is controlled, it is possible to suppress a decrease in the aperture ratio of the light transmissive substrate, and there are individual differences in the degree of vacuum of the housing space and the degree of reinforcement of the light transmissive substrate. It can be suppressed from occurring.
  • At least one of the first surface and the second surface has a first corner portion and a second corner portion that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate, and light detection.
  • a groove may be formed so as to pass between the elements.
  • the light transmitting substrate may be formed with a recess that constitutes a part of the accommodation space, and the reinforcing portion may reach the recess. According to this configuration, the light transmitting region of the light transmitting substrate can be thinned to increase the light transmittance of the light transmitting substrate. In addition, it is possible to reinforce the light transmitting region of the light transmitting substrate.
  • a photodetector capable of realizing both improvement of light detection sensitivity and suppression of package damage.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II shown in FIG. It is a top view of the pixel part of the photodetector shown by FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of a light detection element of the pixel portion shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view of the light detection element shown in FIG. 4.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG. It is a bottom view of a part of the photodetector shown in FIG.
  • a photodetector 1A shown in FIGS. 1 and 2 is a thermal photodetector that detects light (for example, infrared rays) by a function as a bolometer, and is used for an infrared imager, a thermography, and the like.
  • the photodetector 1 ⁇ / b> A includes a support substrate 2, a light transmission substrate 3, a pixel unit 4, a first base layer 5, a second base layer 6, and a solder layer 7. And a reinforcing part 8, a guiding part 9, and a getter 11.
  • the support substrate 2 is, for example, a rectangular Si substrate having an outer shape of about (several mm to several tens of mm) ⁇ (several mm to several tens of mm) and a thickness of about several hundred ⁇ m.
  • a signal processing circuit unit (not shown) is formed in the support substrate 2.
  • the signal processing circuit unit is electrically connected to the pixel unit 4. Note that the signal processing circuit unit may be formed on the support substrate 2.
  • the light transmission substrate 3 is disposed on the support substrate 2 so as to overlap the support substrate 2 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 (that is, the direction perpendicular to the first surface 2a of the support substrate 2). Yes.
  • the light transmitting substrate 3 is, for example, a rectangular plate-like Si substrate having an outer shape of (several mm to several tens of mm) ⁇ (several mm to several tens of mm) and a thickness of about several hundred ⁇ m.
  • the light transmitting substrate 3 transmits light (for example, infrared rays).
  • the light transmission substrate 3 forms an accommodation space S1 with the support substrate 2. That is, the light transmission substrate 3 and the support substrate 2 constitute a package in which the accommodation space S1 is formed.
  • a recess 3 b is formed on the second surface 3 a of the light transmission substrate 3 on the support substrate 2 side.
  • the recess 3b is formed in a square frustum shape by, for example, dry etching or wet etching.
  • the depth of the recess 3b is, for example, about several tens of micrometers to several hundreds of micrometers.
  • the recess 3b constitutes a part of the accommodation space S1.
  • the pixel unit 4 is provided on the first surface 2a of the support substrate 2 on the light transmitting substrate 3 side so as to be located in the accommodation space S1.
  • the pixel portion 4 is included in the recess 3 b when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the pixel unit 4 has an outer shape of, for example, about (several tens of ⁇ m to several tens of mm) ⁇ (several tens of ⁇ m to several tens of mm).
  • the pixel unit 4 is configured by a plurality of photodetecting elements 10 (see FIG. 3) arranged in a two-dimensional matrix along the first surface 2a. Each photodetecting element 10 has a bolometer layer whose electric resistance changes according to heat generated when light enters through the light-transmitting substrate 3.
  • the first underlayer 5 is provided on the first surface 2 a of the support substrate 2 so as to surround the pixel portion 4 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the first underlayer 5 is formed, for example, in a rectangular ring shape, and has four first corners 5a.
  • the inner edge of the first base layer 5 in each first corner portion 5 a is a corner when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the second base layer 6 is provided on the second surface 3 a of the light transmission substrate 3 so as to surround the pixel portion 4 and overlap the first base layer 5 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the second underlayer 6 is formed, for example, in a rectangular ring shape, and has four second corners 6a.
  • the four second corner portions 6 a overlap with the four first corner portions 5 a when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the inner edge of the second base layer 6 in each second corner 6 a is a corner when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • each of the first underlayer 5 and the second underlayer 6 is, for example, about several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m.
  • the thickness of each of the first underlayer 5 and the second underlayer 6 is, for example, about several tens nm to several ⁇ m.
  • Each of the first underlayer 5 and the second underlayer 6 is, for example, at least one of Al, AlCu, AlSi, AlSiCu, AlSiTi, Ti, TiN, Cr, Ni, W, WSi 2 , Pt, Pd, Au, and Cu. It is a laminated film containing two.
  • Each of the first underlayer 5 and the second underlayer 6 may be a single layer film including any one of the above-described materials, for example.
  • the solder layer 7 is disposed between the first underlayer 5 and the second underlayer 6.
  • the solder layer 7 fixes the support substrate 2 and the light transmissive substrate 3 to each other and hermetically seals the accommodating space S1 by eutectic bonding.
  • the solder layer 7 is formed in a rectangular ring shape and has four corners 7a. The four corners 7 a overlap with the four first corners 5 a when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the width of the solder layer 7 is, for example, about several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m.
  • the thickness of the solder layer 7 is, for example, about several ⁇ m.
  • the material of the solder layer 7 is, for example, Sn / Pb, Sn / Pb / Ag, Sn / Bi / Pb, Sn / Ag / Cu, Sn / Zn / Bi, Sn / Cu, Sn / Ag / In / Bi, Sn / Zn / Al, Ni / Sn, Au / Sn, Ag / Sn, Cu / Sn, Au / In, Cu / In, Ag / In, In, Al / Ge, Al / Zn, Bi / Ag, Sn / Sb Sn / Ag, Sn / Zn, Sn / Bi, Sn / In, Au / Ga, Au / Si, Au / Ge, Au / Si, Al / Si or Al /
  • the reinforcing portion 8 is disposed inside the first corner portion 5a and the second corner portion 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the guide portion 9 is disposed between the first corner portion 5 a and the second corner portion 6 a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 and the pixel portion 4. More specifically, the light guide portion 9 transmits light so as to be positioned between the first corner portion 5a and the second corner portion 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 and the recess portion 3b. It is provided on the second surface 3 a of the substrate 3. Details of the reinforcing portion 8 and the guiding portion 9 will be described later.
  • the getter 11 is disposed in the accommodation space S1. More specifically, the getter 11 is provided on the bottom surface of the recess 3 b so as to surround the pixel portion 4 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the getter 11 is formed in a rectangular ring shape, for example.
  • the width of the getter 11 is, for example, about several tens of ⁇ m to several mm.
  • the thickness of the getter 11 is, for example, about several ⁇ m.
  • the getter 11 maintains the degree of vacuum in the accommodation space S1 by absorbing gas in the accommodation space S1.
  • the getter 11 maintains the state where the accommodation space S1 is decompressed to about several hundred mPa, for example.
  • the material of the getter 11 is, for example, an alloy containing Zr (zirconium) as a main component. [Configuration of photodetection element]
  • the pixel unit 4 includes a plurality of light detection elements 10 arranged in a two-dimensional matrix.
  • each light detection element 10 includes a support substrate 2 (more precisely, a part of the support substrate 2), a light reflection layer 12, a pair of electrode plugs 13 and 14, and a film body 20. And have.
  • the light reflection layer 12 is formed on the first surface 2 a of the support substrate 2.
  • the light reflection layer 12 faces a light absorption layer 34 described later, and constitutes an optical resonance structure together with the light absorption layer 34.
  • the thickness of the light reflection layer 12 is, for example, about several hundred nm.
  • the material of the light reflection layer 12 is, for example, a metal material having a high reflectance with respect to light (for example, infrared rays) such as Al.
  • the pair of electrode plugs 13 and 14 are formed on the first surface 2 a of the support substrate 2.
  • Each of the electrode plugs 13 and 14 is formed in a columnar shape, for example.
  • the height of each electrode plug 13, 14 is, for example, about several ⁇ m.
  • the material of each electrode plug 13, 14 is a metal material such as Ti, for example.
  • the pair of electrode plugs 13 and 14 support the film body 20 on the first surface 2a of the support substrate 2 so that a gap S2 is formed between the first surface 2a of the support substrate 2 and the film body 20. ing.
  • the film body 20 is disposed substantially parallel to the first surface 2 a of the support substrate 2.
  • the distance between the film body 20 and the first surface 2a of the support substrate 2 is, for example, about several ⁇ m.
  • the film body 20 includes a light receiving portion 21, a pair of electrode portions 22 and 23, and a pair of beam portions 24 and 25.
  • the light receiving portion 21 extends so as to avoid the electrode plugs 13 and 14 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the electrode part 22 is disposed on the electrode plug 13.
  • the electrode part 23 is disposed on the electrode plug 14.
  • the beam portion 24 extends along the outer edge of the light receiving portion 21 on one side of the light receiving portion 21.
  • the beam portion 25 extends along the outer edge of the light receiving portion 21 on the other side of the light receiving portion 21.
  • One end of the beam portion 24 is connected to the electrode portion 22, and the other end of the beam portion 24 is connected to the light receiving portion 21 at a position near the electrode portion 23.
  • the film body 20 has, for example, a rectangular shape when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the pair of electrode portions 22 and 23 is provided at each diagonal of the film body 20.
  • the light receiving portion 21, the pair of electrode portions 22, 23, and the pair of beam portions 24, 25 are integrally formed.
  • a slit 20 a is formed continuously between the light receiving unit 21 and the electrode unit 22 and between the light receiving unit 21 and the beam unit 24.
  • Slits 20b are continuously formed between the light receiving unit 21 and the electrode unit 23 and between the light receiving unit 21 and the beam unit 25.
  • the width of each beam portion 24, 25 is, for example, about several ⁇ m, and the length of each beam portion 24, 25 is, for example, about several tens to several hundred ⁇ m.
  • the width of each slit 20a, 20b is, for example, about several ⁇ m.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the light detection element 10.
  • AA, BB, CC, DD, and EE in FIG. 6 are respectively AA line, BB line, CC line, DD line, and E in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line ⁇ E.
  • the film body 20 includes a first wiring layer 31 and a second wiring layer 32, a bolometer layer 33 that is a resistance layer, a light absorption layer 34, and a separation layer 35. Yes.
  • the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 face each other through the gap G in the light receiving unit 21. ing.
  • the gap G extends along the line L.
  • the line L extends in a meandering manner so as to connect, for example, the electrode portion 22 and the electrode portion 23 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the line L has a meandering portion L1.
  • the meandering portion L1 includes a plurality of curved portions L2.
  • the meandering portion L1 extends to one side of the light receiving portion 21 in the light receiving portion 21, turns back, for example, 180 ° at the curved portion L2, extends to the other side of the light receiving portion 21, and turns back, for example, 180 ° at the curved portion L2. Thus, it is configured by repeatedly extending to one side of the light receiving unit 21 again.
  • one side is one side with respect to a straight line connecting the electrode part 22 and the electrode part 23 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 (for example, the side where the beam part 24 exists).
  • the other side is the side opposite to one side (for example, the beam portion 25) with respect to the straight line connecting the electrode portion 22 and the electrode portion 23 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • One side is one side (for example, the side where the beam portion 24 exists) with respect to a straight line passing through the center of gravity of the film body 20 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2, and the other side.
  • the side may be a side opposite to one side (side where the beam portion 25 exists) with respect to a straight line passing through the center of gravity of the film body 20 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. . That is, one side refers to the first region 34 a side in the light absorption layer 34, and the other side refers to the second region 34 b side in the light absorption layer 34.
  • the meandering portion L1 When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the meandering portion L1 includes a first section L3, a second section L4, a third section L5, and a fourth section L6.
  • the first section L3 swings to one side with the first swing amount.
  • the second section L4 swings to one side with the second swing amount.
  • the second section L4 When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the second section L4 is sandwiched between the two first sections L3 in the direction along the straight line connecting the electrode section 22 and the electrode section 23.
  • the third section L5 swings to the other side with the first swing amount.
  • the fourth section L6 swings to the other side by the second swing amount.
  • the fourth section L6 When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the fourth section L6 is sandwiched between the two third sections L5 in the direction along the straight line connecting the electrode section 22 and the electrode section 23.
  • the first shake amount is larger than the predetermined amount.
  • the second shake amount is smaller than the predetermined amount.
  • the first shake amount is, for example, about ten and several ⁇ m.
  • the second shake amount is, for example, about several ⁇ m.
  • the first section L ⁇ b> 3 extends to the first deflection amount on one side of the light receiving unit 21, and is folded, for example, by 180 ° at the curved portion L ⁇ b> 2, and the first section L ⁇ b> 3 is on the other side of the light receiving unit 21.
  • the fourth section L6 extends the second deflection amount to the other side of the light receiving portion 21 and turns back, for example, 180 ° at the curved portion L2, and extends the second deflection amount to one side of the light receiving portion 21. Yes.
  • the second section L4 extends a second deflection amount to one side of the light receiving portion 21 and turns back, for example, 180 ° at the curved portion L2, and extends a second deflection amount to the other side of the light receiving portion 21.
  • the third section L5 extends the first deflection amount to the other side of the light receiving portion 21 and turns back, for example, 180 ° at the curved portion L2, and extends to the one side of the light receiving portion 21.
  • the meandering portion L1 is configured by repeating such operations.
  • Each of the first section L3, the second section L4, the third section L5, and the fourth section L6 includes a curved portion L2.
  • the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 are elongated in the direction along the line L in the light receiving unit 21. That is, when viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the lengths of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 in the direction along the line L are perpendicular to the line L in the light receiving unit 21. It is larger than the width of each of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 in the direction.
  • the direction perpendicular to the line L refers to a direction perpendicular to the tangent at each position of the line L when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. At each position of the curved portion, the direction perpendicular to the line L is different.
  • the first wiring layer 31 has a first edge 31 a and a third edge 31 b in the light receiving part 21.
  • each of the first edge portion 31 a and the third edge portion 31 b extends along the line L.
  • the first edge portion 31a extends on the line L side.
  • the third edge portion 31b extends on the side opposite to the line L.
  • the second wiring layer 32 has a second edge portion 32 a and a fourth edge portion 32 b in the light receiving unit 21.
  • each of the second edge portion 32 a and the fourth edge portion 32 b extends along the line L.
  • the second edge portion 32a extends on the line L side.
  • the fourth edge portion 32b extends on the side opposite to the line L.
  • the first edge portion 31 a and the second edge portion 32 a are opposed to each other via the line L. That is, when viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the gap G is defined by the first edge portion 31a and the second edge portion 32a.
  • the first edge 31 a on the line L side in the first wiring layer 31, the third edge 31 b opposite to the line L, and the second wiring layer 32 The second edge portion 32a on the line L side and the fourth edge portion 32b on the opposite side of the line L respectively extend continuously.
  • the term “the edge extends continuously” means that the edge does not have a corner and is formed smoothly. That is, the continuously extending edge portion does not include a portion having an infinitesimal radius of curvature.
  • the minimum value of the curvature radius of each of the first edge portion 31a, the second edge portion 32a, the third edge portion 31b, and the fourth edge portion 32b is greater than 0.01 ⁇ m.
  • the lengths of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 in the direction along the line L in the light receiving unit 21 are, for example, several tens to several hundreds. It is about ⁇ m.
  • the widths of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 in the direction perpendicular to the line L are, for example, about several ⁇ m.
  • the width of the gap G in the direction perpendicular to the line L is, for example, about several ⁇ m.
  • the thickness of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 is, for example, about several tens to several hundreds nm.
  • the first wiring layer 31 extends from the light receiving portion 21 to the electrode portion 22 via the beam portion 24.
  • the first wiring layer 31 is formed on the electrode plug 13 in the electrode portion 22.
  • the first wiring layer 31 is electrically connected to the electrode plug 13.
  • the second wiring layer 32 extends from the light receiving portion 21 to the electrode portion 23 via the beam portion 25.
  • the second wiring layer 32 is formed on the electrode plug 14 in the electrode portion 23.
  • the second wiring layer 32 is electrically connected to the electrode plug 14.
  • the material of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 is, for example, a metal material such as Ti.
  • the bolometer layer 33 is formed in the light receiving unit 21 so as to cover the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 from the opposite side of the support substrate 2.
  • the bolometer layer 33 includes the surface of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 opposite to the support substrate 2, and the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32. Covers the sides. That is, the bolometer layer 33 is disposed in the gap G.
  • the bolometer layer 33 is formed on the surface of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 opposite to the support substrate 2 in the electrode portions 22 and 23 and the beam portions 24 and 25.
  • the bolometer layer 33 is electrically connected to each of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32.
  • the thickness of the bolometer layer 33 is, for example, about several tens to several hundreds nm.
  • the bolometer layer 33 has an electrical resistance that depends on temperature.
  • the material of the bolometer layer 33 is a material having a large change in electrical resistivity due to a temperature change such as amorphous silicon (a-Si).
  • the light absorption layer 34 faces the first surface 2 a of the support substrate 2 in the light receiving unit 21.
  • the light absorption layer 34 is disposed on the opposite side of the support substrate 2 with respect to the bolometer layer 33. When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the light absorption layer 34 extends over almost the entire region of the light receiving unit 21.
  • the thickness of the light absorption layer 34 is, for example, about a dozen nm.
  • the material of the light absorption layer 34 is, for example, WSi 2 or Ti.
  • the separation layer 35 is disposed between each of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 and the light absorption layer 34. Specifically, the separation layer 35 is formed on the surface of the bolometer layer 33 opposite to the support substrate 2 in the light receiving portion 21, the beam portions 24 and 25, and the electrode portions 22 and 23.
  • the light absorbing layer 34 is formed on the surface of the light receiving unit 21 opposite to the support substrate 2 of the separation layer 35.
  • the thickness of the separation layer 35 is, for example, about several hundred nm. The thickness of the separation layer 35 is larger than the thickness of each of the first wiring layer 31, the second wiring layer 32, the bolometer layer 33, and the light absorption layer 34.
  • the material of the separation layer 35 is, for example, a silicon nitride film (SiN).
  • the light absorption layer 34 When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the light absorption layer 34 includes a first region 34a and a second region 34b.
  • the first region 34 a extends to the opposite side of the second wiring layer 32 with respect to the first wiring layer 31 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the second region 34 b extends to the opposite side of the first wiring layer 31 with respect to the second wiring layer 32 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the total area of the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 is smaller than the area of each of the first region 34a and the second region 34b.
  • the first region 34 a and the second region 34 b of the light absorption layer 34 are formed on the bolometer layer 33 with the separation layer 35 interposed therebetween. Further, the bolometer layer 33 and the separation layer 35 are continuously formed across the first region 34a and the second region 34b.
  • the film body 20 has through holes 20c and 20d.
  • the through holes 20c and 20d are holes through which an etching gas for removing a sacrificial layer (not shown) passes.
  • the through holes 20c and 20d are formed on one side of the second section L4. Specifically, the through hole 20c is located between the two first sections L3 in the first region 34a.
  • the through hole 20d is located between the two third sections L5 in the second region 34b.
  • the through holes 20c and 20d have a circular shape, and the diameter thereof is, for example, about several ⁇ m.
  • light is detected as follows. First, when light passes through the light transmitting substrate 3 and enters the light receiving unit 21, heat is generated in the light absorption layer 34 constituting the optical resonance structure described later. At this time, the light receiving unit 21 and the support substrate 2 are thermally separated by the gap S2. The light receiving unit 21, the electrode unit 22, and the beam unit 24 are thermally separated by the slit 20a. The light receiving unit 21, the electrode unit 23, and the beam unit 25 are thermally separated by the slit 20b. For this reason, it is suppressed that the heat generated in the light absorption layer 34 escapes to the support substrate 2 side via the beam portions 24 and 25 and the electrode portions 22 and 23.
  • the heat generated in the light absorption layer 34 is transmitted to the bolometer layer 33 through the separation layer 35.
  • the bolometer layer 33 increases in temperature and decreases in electric resistance due to this heat.
  • Such a change in electrical resistance is sent as a signal to the signal processing circuit section via the first wiring layer 31 and the second wiring layer 32 electrically connected to the bolometer layer 33 and the electrode plugs 13 and 14. .
  • the change in electrical resistance of the bolometer layer 33 is converted into a change in voltage or current, and light is detected based on the change in voltage or current.
  • part of incident light A (having a wavelength of ⁇ ) incident on the light absorption layer 34 is reflected by the light absorption layer 34 as reflected light B1, and the other part is light absorption layer. 34 is transmitted. Another part of the incident light A that has passed through the light absorbing layer 34 is reflected by the light reflecting layer 12 as reflected light B2. Then, the reflected light B1 and the reflected light B2 interfere with each other on the reflecting surface of the light absorption layer 34 and cancel each other. Thereby, the incident light A is absorbed by the reflection surface of the light absorption layer 34. Heat is generated in the light absorption layer 34 by the energy of the absorbed incident light A.
  • the absorption rate of the incident light A is determined by the sheet resistance of the light absorption layer 34 and the optical distance t between the light absorption layer 34 and the light reflection layer 12.
  • the thickness of the light absorption layer 34 is set to about 16 nm (when the material of the light absorption layer 34 is WSi 2 ) so that the sheet resistance becomes a vacuum impedance (377 ⁇ / sq). According to this, the amplitude of the reflected light B ⁇ b> 1 reflected by the light absorbing layer 34 matches the amplitude of the reflected light B ⁇ b> 2 reflected by the light reflecting layer 12. For this reason, the reflected light B1 and the reflected light B2 efficiently interfere and cancel each other on the reflecting surface of the light absorption layer 34. Therefore, the absorption rate of the incident light A is improved.
  • the light reflection layer 12 forms an optical resonance structure with the light absorption layer 34. When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the larger the area of the overlapping portion of the light reflecting layer 12 and the light absorbing layer 34, the more efficiently the incident light A is absorbed. [Configuration of reinforcement part and guidance part]
  • the reinforcing portion 8 is formed integrally with the solder layer 7 using the same material as the solder layer 7.
  • the wettability of the guide portion 9 with respect to the material forming the reinforcing portion 8 is higher than the wettability of the support substrate 2 and the light transmitting substrate 3 with respect to the material forming the reinforcing portion 8.
  • the guiding portion 9 is a laminated film including at least one of Al, AlCu, AlSi, AlSiCu, AlSiTi, Ti, TiN, Cr, Ni, W, WSi 2 , Pt, Pd, Au, and Cu, for example.
  • the guiding portion 9 may be a single layer film including any one of the above-described materials, for example.
  • the thickness of the guiding portion 9 is, for example, about several tens of nm to several ⁇ m.
  • the guiding portion 9 is formed on the second surface 3a of the light-transmitting substrate 3 so as to fill the inner corner portion of the second corner portion 6a of the second base layer 6.
  • the guiding portion 9 is separated from the second base layer 6 on the second surface 3 a of the light transmitting substrate 3.
  • the inner edge 9a of the guiding portion 9 is concavely curved (smoothly curved) when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the reinforcing portion 8 extends from the corner portion 7 a of the solder layer 7 to the guiding portion 9 and reaches the guiding portion 9. That is, the reinforcing portion 8 reaches the second surface 3 a side of the light transmitting substrate 3 inside the first corner portion 5 a and the second corner portion 6 a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the reinforcing portion 8 is engaged with the inside of the second base layer 6.
  • the inner edge 8 a of the reinforcing portion 8 overlaps with the inner edge 9 a of the guiding portion 9 and is curved in a concave shape (curved smoothly).
  • the reinforcing portion 8 reaches the second surface 3a side of the light transmitting substrate 3.
  • the reinforcing portion 8 is formed on the second surface 3a inside the second corner portion 6a of the second underlayer 6.
  • the second surface 3a is not touched (when the second surface 3a is in contact with the second surface 3a) and the second reinforcing portion 8 is inside the second corner 6a of the second underlayer 6 "When extending to the surface 3a side”.
  • the reinforcing portion 8 is disposed between the second corner portion 6 a and the pixel portion 4 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the reinforcing portion 8 is disposed between the second corner portion 6 a and the getter 11 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the reinforcing portion 8 is disposed between the second corner portion 6a and the concave portion 3b when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the thickness of the reinforcing portion 8 gradually decreases from the solder layer 7 toward the pixel portion 4.
  • the reinforcing portion 8 When viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the pair of first corner portions 5 a facing each other across the accommodation space S ⁇ b> 1, and when viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the pair of first corner portions When attention is paid to the pair of second corners 6a that respectively overlap with 5a, the reinforcing portion 8 has one of the first corner 5a and one of the second corners 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. Arranged on the inner side and on the inner side of the other first corner 5a and the other second corner 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. [Action and effect]
  • the reinforcing portion 8 is formed integrally with the solder layer 7, and reaches the second surface 3a side inside the first corner portion 5a and the second corner portion 6a. Yes. Thereby, the joint portion between the solder layer 7 and the light transmission substrate 3 is reinforced by the reinforcing portion 8. Therefore, even if the degree of vacuum of the accommodation space S1 is increased while reducing the thickness of the light transmitting substrate 3 in order to improve the light detection sensitivity, the joint between the solder layer 7 and the light transmitting substrate 3 is not easily damaged. Therefore, according to the photodetector 1A, it is possible to realize both improvement of light detection sensitivity and suppression of package damage.
  • the solder layer 7 is heated and melted to fix the support substrate 2 and the light transmission substrate 3 to each other and hermetically seal the accommodation space S1.
  • the solder layer 7 is heated, expansion and contraction occur in each member constituting the photodetector 1A, and a stress is thereby generated in each member.
  • the solder layer 7 undergoes a eutectic reaction, the solder layer 7 itself also expands and contracts, and a stress is generated in the solder layer 7.
  • the stress generated in the solder layer 7 can be relaxed. If the stress generated in the solder layer 7 increases, the solder material may blow out into the accommodation space S1 and the light detection element 10 may be contaminated. In the photodetector 1A, such a thing can also be prevented.
  • each of the second ground layer 6 and the guiding part 9 becomes narrow, and the expansion of the second ground layer 6 and the guiding part 9 during expansion and contraction occurs.
  • the stress generated in each can be relaxed.
  • variety of the 1st base layer 5 and the guidance part 9 becomes narrow, and the 1st foundation layer 5 and the guidance part 9 are expanded at the time of expansion and contraction. The stress generated in each of the above can be relaxed.
  • the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 is engaged with the inside of the second underlayer 6, the strength of the package can be increased by an anchor effect. Even when the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 is engaged with the inside of the first underlayer 5, the strength of the package can be increased by the anchor effect.
  • the strength of the package can be increased while suppressing the stress generated in each member when forming the package, and the breakage of the package can be suppressed.
  • the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 is disposed inside the first corner portion 5a and the second corner portion 6a. Therefore, compared with the case where the reinforcement part 8 is arrange
  • a reduction in the aperture ratio of the light-transmitting substrate 3 by the reinforcing portion 8 (the ratio of the light-transmitting substrate 3 that can transmit light when viewed from the thickness direction of the support substrate 2) is suppressed, and the getter is 11 placement areas can be secured.
  • the photodetector 1A a plurality of photodetectors 10 are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the support substrate 2 and the light transmission substrate 3 are larger than when the number of the light detection elements 10 is one, and the light transmission substrate 3 is easily deformed due to an atmospheric pressure difference between the inside and outside of the accommodation space S1. Therefore, the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 is formed on the inner side of the first corner 5 a of the first base layer 5 and the second corner 6 a of the second base layer 6. It is particularly important that the two surfaces 3a are reached.
  • the reinforcing portion 8 reaches the second surface 3 a side of the light transmission substrate 3. According to this configuration, since the joint portion between the solder layer 7 and the light transmission substrate 3 is reinforced by the reinforcing portion 8, damage to the package can be more reliably suppressed. Moreover, it can suppress more reliably that the photodetection element 10 is contaminated or damaged because the reinforcement part 8 contacts the photodetection element 10 provided in the 1st surface 2a.
  • the first base layer 5 has a pair of first corner portions 5a that face each other across the accommodation space S1 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2, 2
  • the base layer 6 has a pair of second corner portions 6a that overlap with the pair of first corner portions 5a when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the reinforcing portion 8 is viewed from the thickness direction of the support substrate 2, the reinforcing portion 8 is seen from the inside of the first corner portion 5 a and the one second corner portion 6 a that overlap each other and from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the inner edge 8a of the reinforcing portion 8 is curved in a concave shape when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. According to this configuration, since the formation range of the reinforcing portion 8 is controlled, a decrease in the aperture ratio of the light transmission substrate 3 can be suppressed, and the degree of vacuum of the accommodation space S1 and the degree of reinforcement of the light transmission substrate 3 can be suppressed. The occurrence of individual differences can be suppressed.
  • the guide portion 9 is positioned between the pixel portion 4 and the first corner portion 5 a and the second corner portion 6 a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. , Provided on the second surface 3 a of the light-transmitting substrate 3. And the wettability of the guiding part 9 with respect to the material forming the reinforcing part 8 is higher than the wettability of the supporting substrate 2 and the light transmitting substrate 3 with respect to the material forming the reinforcing part 8, and the reinforcing part 8 reaches the guiding part 9. Yes.
  • the light transmitting substrate 3 is formed with a recess 3b that constitutes a part of the accommodation space S1. According to this configuration, the light transmitting region of the light transmitting substrate 3 can be thinned to increase the light transmittance of the light transmitting substrate 3.
  • the first base layer 5, the second base layer 6, and the solder layer 7 overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2. According to this configuration, the first underlayer 5, the second underlayer 6 and the solder layer 7 can be patterned in the same process, and the manufacturing process can be simplified.
  • the guiding portion 9 is not provided on the second surface 3 a of the light transmissive substrate 3, and the groove 3 c is formed on the second surface 3 a of the light transmissive substrate 3. It is mainly different from the above-described photodetector 1A in that it is formed.
  • a groove 3c is formed in the second surface 3a of the light transmission substrate 3. The groove 3c passes between the first corner portion 5a and the second corner portion 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 and the pixel portion 4, and the first base layer 5 and the second lower layer.
  • a rectangular ring is formed so as to pass between the ground layer 6 and the solder layer 7 and the pixel portion 4.
  • the groove 3 c surrounds the recess 3 b when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the width of the groove 3c is, for example, about several ⁇ m to several hundred ⁇ m.
  • the depth of the groove 3c is, for example, about several tens ⁇ m to several hundreds ⁇ m.
  • the reinforcing portion 8 reaches the second surface 3a side (in contact with the second surface 3a) inside each second corner portion 6a of the second underlayer 6 and stays in the groove 3c. .
  • the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 includes the first corner portion 5a of the first underlayer 5 and the first corner portion 5a. Inside the second corner portion 6 a of the second underlayer 6, the light transmission substrate 3 reaches the second surface 3 a side. Therefore, according to the photodetector 1B, it is possible to realize both improvement of light detection sensitivity and suppression of damage to the package.
  • This effect is that the reinforcing portion 8 does not reach the inside of the groove 3 c, and further, even if the groove 3 c is not formed on the second surface 3 a of the light transmitting substrate 3, the reinforcing portion 8 is formed on the light transmitting substrate 3. If it reaches the second surface 3a side, it is played.
  • the first corner 5a and the second corner 6a that overlap each other on the second surface 3a of the light transmission substrate 3 when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 and the pixel unit 4 are arranged.
  • a groove 3c is formed so as to pass therethrough.
  • the photodetector 1 ⁇ / b> C has the above-described light detection in that the guiding portion 9 is not provided on the second surface 3 a of the light transmitting substrate 3 and the reinforcing portion 8 reaches the recess 3 b. Mainly different from the container 1A.
  • the reinforcing portion 8 reaches the second surface 3 a side (in contact with the second surface 3 a) inside each second corner portion 6 a of the second base layer 6, and is in the recess 3 b. However, it remains in the corner of the recess 3b.
  • the reinforcing portion 8 formed integrally with the solder layer 7 includes the first corner portion 5a of the first underlayer 5 and Inside the second corner portion 6 a of the second underlayer 6, the light transmission substrate 3 reaches the second surface 3 a side. Therefore, according to the photodetector 1C, it is possible to realize both improvement of light detection sensitivity and suppression of package damage. Note that this effect is that the reinforcing portion 8 does not reach the recessed portion 3b, and even if the recessed portion 3b is not formed on the second surface 3a of the light transmitting substrate 3, the reinforcing portion 8 is not formed on the light transmitting substrate 3. If it reaches the second surface 3a side, it is played.
  • the reinforcing portion 8 reaches the recess 3b.
  • the light transmitting region of the light transmitting substrate 3 can be thinned to increase the light transmittance of the light transmitting substrate 3.
  • the pixel unit 4 may be configured by one photodetecting element 10.
  • substrate layer 5 may have the 1st corner
  • the second underlayer 6 may have one or three or more second corners 6a.
  • the reinforcing portion 8 may reach both the first surface 2 a side of the support substrate 2 and the second surface 3 a side of the light transmission substrate 3. According to this configuration, since the joint portion between the solder layer 7 and the light transmission substrate 3 is reinforced by the reinforcing portion 8, damage to the package can be more reliably suppressed. Further, the anchor effect improves the strength of the package formed by the support substrate 2 and the light transmission substrate 3. For example, when a load is applied to the support substrate 2 and the light transmissive substrate 3 in the direction in which the two substrates are separated from each other in the thickness direction of the support substrate 2, the support substrate 2 and the light transmissive substrate 3 are It becomes difficult to leave.
  • the support substrate 2 and the light transmission substrate 3 are displaced from each other due to the anchor effect. It becomes difficult to do.
  • the reinforcing portion 8 reaches the first surface 2a side of the support substrate 2. “The reinforcing portion 8 is formed on the first surface 2a inside the first corner portion 5a of the first underlayer 5. “When reaching the film, layer, etc. (for example, the guiding portion 9)”, “The reinforcing portion 8 is formed inside the first corner portion 5a of the first underlayer 5, for example, on the first surface 2a. If the first surface 2a is not reached (if it is in contact with the first surface 2a) "and" the reinforcing portion 8 is inside the first corner 5a of the first underlayer 5, the first surface 2 ”is included.
  • the reinforcing portion 8 may reach only the first surface 2 a side of the support substrate 2. According to this configuration, the force generated when the solder layer 7 expands is released at the corner 7 a of the solder layer 7, so that it is difficult to apply a load to the light transmitting substrate 3 at the corner 7 a of the solder layer 7.
  • the guide portion 9 may be provided on the first surface 2a. Specifically, the guiding portion 9 is provided on the surface of the first surface 2a and the second surface 3a where at least the reinforcing portion 8 is reached.
  • the guide portion 9 provided on the first surface 2 a of the support substrate 2 may be formed integrally with the first base layer 5. At this time, the guiding portion 9 may be configured as a part of the first foundation layer 5. In addition, the guide portion 9 provided on the second surface 3 a of the light transmission substrate 3 may be formed integrally with the second base layer 6. At this time, the guiding portion 9 may be configured as a part of the second underlayer 6. Further, the guide portion 9 may be formed so as to surround the light detection element 10 (pixel portion 4) when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • the guide portion 9 passes between the first corner portion 5 a and the second corner portion 6 a that overlap each other and the pixel portion 4, and the first base layer 5.
  • the second underlayer 6 and the solder layer 7 may be formed in an annular shape so as to pass between the pixel portion 4.
  • the groove 3c may be formed in the first surface 2a. Specifically, the groove 3c is formed on at least the surface of the first surface 2a and the second surface 3a where the reinforcing portion 8 is reached.
  • the groove 3c is formed between the first corner 5a and the second corner 6a that overlap each other when viewed from the thickness direction of the support substrate 2 and the pixel portion 4, the thickness of the support substrate 2 is increased. It is not necessary to surround the pixel portion 4 when viewed from the side. Further, in the photodetector 1B, the groove 3c may not be formed. Moreover, the reinforcement part 8 does not need to reach in the groove
  • first base layer 5 in each first corner 5a may be concavely curved (smoothly curved) when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • second base layer 6 in each second corner portion 6a may be concavely curved (smoothly curved) when viewed from the thickness direction of the support substrate 2.
  • 1A, 1B, 1C ... photodetector, 2 ... support substrate, 2a ... first surface, 3 ... light transmitting substrate, 3a ... second surface, 3b ... recess, 3c ... groove, 5 ... first underlayer, 5a ... 1st corner, 6 ... 2nd ground layer, 6a ... 2nd corner, 7 ... Solder layer, 8 ... Reinforcement part, 8a ... Inner edge, 9 ... Induction part, 10 ... Photodetection element, 33 ... Bolometer layer, S1 ... accommodation space.

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Abstract

光検出器は、支持基板と、支持基板とで収容空間を形成する光透過基板と、収容空間に位置し、ボロメータ層を有する光検出素子と、第１角部を有する第１下地層と、第２角部を有する第２下地層と、第１下地層と第２下地層との間に配置され、支持基板及び光透過基板を互いに固定すると共に収容空間を気密に封止する半田層と、半田層と同一の材料によって半田層と一体的に形成された補強部と、を備え、補強部は、第１角部及び第２角部の内側において、第１表面側及び第２表面側の少なくとも一方に至っている。

Description

光検出器
　本発明の一側面は、マイクロボロメータ等の光検出素子を備える光検出器に関する。
　収容空間を形成する支持基板及び光透過基板と、収容空間に位置するように支持基板に設けられたマイクロボロメータ等の光検出素子と、支持基板及び光透過基板を互いに固定すると共に収容空間を気密に封止する半田層と、を備える光検出器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２０１３－５４３２６８号公報
　上述したような光検出器では、光の検出感度を向上させるために、光透過基板を薄くすることで光透過率を高めたり、収容空間の真空度を高めることで光検出素子を外部から熱的に絶縁したりすることが考えられる。しかし、光透過基板を薄くすると光透過基板が変形しやすくなる。そのため、収容空間の真空度を高めることによる収容空間の内外の気圧差や外部からの応力によって、半田層と光透過基板との接合部や光透過基板に負荷が掛かって破損が生じ、収容空間の気密性が損なわれるおそれがある。
　そこで、本発明の一側面は、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる光検出器を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係る光検出器は、支持基板と、支持基板上に配置され、支持基板とで収容空間を形成する光透過基板と、収容空間に位置するように支持基板に設けられ、光透過基板を介して光が入射した際に生じる熱に応じて電気抵抗が変化するボロメータ層を有する光検出素子と、支持基板の厚さ方向から見た場合に光検出素子を囲むように、支持基板における光透過基板側の第１表面に設けられた第１下地層と、支持基板の厚さ方向から見た場合に光検出素子を囲み且つ第１下地層に重なるように、光透過基板における支持基板側の第２表面に設けられた第２下地層と、第１下地層と第２下地層との間に配置され、支持基板及び光透過基板を互いに固定すると共に収容空間を気密に封止する半田層と、半田層と同一の材料によって半田層と一体的に形成された補強部と、を備え、第１下地層は、第１角部を有し、第２下地層は、支持基板の厚さ方向から見た場合に第１角部に重なる第２角部を有し、補強部は、支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部及び第２角部の内側において、第１表面側及び第２表面側の少なくとも一方に至っている。
　この光検出器では、半田層と一体的に形成された補強部が、第１下地層の第１角部及び第２下地層の第２角部の内側において、支持基板の第１表面側及び光透過基板の第２表面側の少なくとも一方に至っている。これにより、光の検出感度を向上させるために光透過基板を薄くしつつ収容空間の真空度を高めたとしても、半田層と光透過基板との接合部や光透過基板に負荷が掛かることに起因してパッケージが破損するようなことが抑制される。よって、この光検出器によれば、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器は、複数の光検出素子を備え、複数の光検出素子は、二次元マトリックス状に配置されていてもよい。この構成では、光検出素子が１つである場合に比べて、支持基板及び光透過基板が大きくなり、収容空間の内外の気圧差によって光透過基板が変形し易くなる。そのため、半田層と一体的に形成された補強部が、第１下地層の第１角部及び第２下地層の第２角部の内側において、支持基板の第１表面側及び光透過基板の第２表面側の少なくとも一方に至っていることは、特に重要である。
　本発明の一側面に係る光検出器では、補強部は、少なくとも第２表面側に至っていてもよい。この構成によれば、半田層と光透過基板との接合部が補強部によって補強されるため、パッケージの破損をより確実に抑制することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器では、第１下地層は、支持基板の厚さ方向から見た場合に収容空間を挟んで互いに対向する一対の第１角部を有し、第２下地層は、支持基板の厚さ方向から見た場合に一対の第１角部にそれぞれ重なる一対の第２角部を有し、補強部は、支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる一方の第１角部及び一方の第２角部の内側、並びに、支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる他方の第１角部及び他方の第２角部の内側のそれぞれに、配置されていてもよい。この構成によれば、補強部の数の増加を抑制しつつ、光透過基板をバランス良く補強することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器では、補強部の内縁は、支持基板の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲していてもよい。この構成によれば、補強部の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板の開口率（支持基板の厚さ方向から見た場合に、光透過基板において、光が透過し得る領域が占める割合）の低下を抑制することができると共に、収容空間の真空度及び光透過基板の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器は、支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部及び第２角部と光検出素子との間に位置するように、第１表面及び第２表面の少なくとも一方に設けられた誘導部を更に備え、補強部を形成する材料に対する誘導部の濡れ性は、補強部を形成する材料に対する支持基板及び光透過基板の濡れ性よりも高く、補強部は、誘導部に至っていてもよい。この構成によれば、補強部の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板の開口率の低下を抑制することができると共に、収容空間の真空度及び光透過基板の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器では、第１表面及び第２表面の少なくとも一方には、支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部及び第２角部と光検出素子との間を通るように溝が形成されていてもよい。この構成によれば、補強部の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板の開口率の低下を抑制することができると共に、収容空間の真空度及び光透過基板の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
　本発明の一側面に係る光検出器では、光透過基板には、収容空間の一部を構成する凹部が形成されており、補強部は、凹部内に至っていてもよい。この構成によれば、光透過基板のうち光が透過する領域を薄くして、光透過基板の光透過率を高めることができる。しかも、光透過基板のうち光が透過する領域を補強することができる。
　本発明の一側面によれば、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる光検出器を提供することが可能となる。
第１実施形態の光検出器の平面図である。 図１に示されるII－II線に沿っての断面図である。 図１に示される光検出器の画素部の平面図である。 図３に示される画素部の光検出素子の斜視図である。 図４に示される光検出素子の平面図である。 図４に示される光検出素子の断面図である。 図４に示される光検出素子における光共振構造の原理を示す図である。 図１に示されるVIII－VIII線に沿っての断面図である。 図１に示される光検出器の一部の底面図である。 第２実施形態の光検出器の一部の断面図である。 図１０に示される光検出器の一部の底面図である。 第３実施形態の光検出器の一部の底面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
［光検出器の構成］
　図１及び図２に示される光検出器１Ａは、ボロメータとしての機能により光（例えば赤外線）を検出する熱型の光検出器であり、赤外イメージャ、サーモグラフィー等に用いられる。図１及び図２に示されるように、光検出器１Ａは、支持基板２と、光透過基板３と、画素部４と、第１下地層５と、第２下地層６と、半田層７と、補強部８と、誘導部９と、ゲッター１１と、を備えている。
　支持基板２は、例えば、（数ｍｍ～数十ｍｍ）×（数ｍｍ～数十ｍｍ）程度の外形、及び数百μｍ程度の厚さを有する矩形板状のＳｉ基板である。支持基板２内には、信号処理回路部（不図示）が形成されている。信号処理回路部は、画素部４と電気的に接続されている。なお、信号処理回路部は、支持基板２上に形成されていてもよい。
　光透過基板３は、支持基板２の厚さ方向（すなわち、支持基板２の第１表面２ａに垂直な方向）から見た場合に支持基板２に重なるように、支持基板２上に配置されている。光透過基板３は、例えば、（数ｍｍ～数十ｍｍ）×（数ｍｍ～数十ｍｍ）程度の外形、及び数百μｍ程度の厚さを有する矩形板状のＳｉ基板である。光透過基板３は、光（例えば赤外線）を透過させる。光透過基板３は、支持基板２とで収容空間Ｓ１を形成している。つまり、光透過基板３及び支持基板２は、内部に収容空間Ｓ１が形成されたパッケージを構成している。
　光透過基板３における支持基板２側の第２表面３ａには、凹部３ｂが形成されている。凹部３ｂは、例えばドライエッチング又はウェットエッチングによって四角錘台状に形成されている。凹部３ｂの深さは、例えば十数μｍ～数百μｍ程度である。凹部３ｂは、収容空間Ｓ１の一部を構成している。
　画素部４は、収容空間Ｓ１に位置するように、支持基板２における光透過基板３側の第１表面２ａに設けられている。画素部４は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、凹部３ｂに含まれている。画素部４は、例えば、（数十μｍ～数十ｍｍ）×（数十μｍ～数十ｍｍ）程度の外形を有している。画素部４は、第１表面２ａに沿って二次元マトリックス状に配置された複数の光検出素子１０（図３参照）によって構成されている。各光検出素子１０は、光透過基板３を介して光が入射した際に生じる熱に応じて電気抵抗が変化するボロメータ層を有している。
　第１下地層５は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に画素部４を囲むように、支持基板２の第１表面２ａに設けられている。第１下地層５は、例えば、矩形環状に形成されており、４つの第１角部５ａを有している。各第１角部５ａにおける第１下地層５の内縁は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に角となっている。
　第２下地層６は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に画素部４を囲み且つ第１下地層５に重なるように、光透過基板３の第２表面３ａに設けられている。第２下地層６は、例えば、矩形環状に形成されており、４つの第２角部６ａを有している。４つの第２角部６ａは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、４つの第１角部５ａにそれぞれ重なっている。各第２角部６ａにおける第２下地層６の内縁は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に角となっている。
　第１下地層５及び第２下地層６のそれぞれの幅は、例えば数十μｍ～数百μｍ程度である。第１下地層５及び第２下地層６のそれぞれの厚さは、例えば数十ｎｍ～数μｍ程度である。第１下地層５及び第２下地層６は、それぞれ、例えば、Ａｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＳｉＴｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉ２、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ及びＣｕの少なくとも１つを含む積層膜である。第１下地層５及び第２下地層６は、それぞれ、例えば、上述した材料のいずれか１つを含む単層膜であってもよい。
　半田層７は、第１下地層５と第２下地層６との間に配置されている。半田層７は、共晶接合によって、支持基板２及び光透過基板３を互いに固定すると共に収容空間Ｓ１を気密に封止する。半田層７は、矩形環状に形成されており、４つの角部７ａを有している。４つの角部７ａは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、４つの第１角部５ａにそれぞれ重なっている。
　半田層７の幅は、例えば数十μｍ～数百μｍ程度である。半田層７の厚さは、例えば数μｍ程度である。半田層７の材料は、例えば、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｐｂ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｉｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｓｎ、Ａｇ／Ｓｎ、Ｃｕ／Ｓｎ、Ａｕ／Ｉｎ、Ｃｕ／Ｉｎ、Ａｇ／Ｉｎ、Ｉｎ、Ａｌ／Ｇｅ、Ａｌ／Ｚｎ、Ｂｉ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｉｎ、Ａｕ／Ｇａ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｓｉ又はＡｌ／Ｃｕ／Ｇｅ等である。なお、半田層７の材料が、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ｂｉ又はＳｎ／Ｃｕである場合には、当該材料に、例えば、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｃｏ及びＳｉ等が添加されていてもよい。
　補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａの内側に配置されている。誘導部９は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間に配置されている。より具体的には、誘導部９は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと凹部３ｂとの間に位置するように、光透過基板３の第２表面３ａに設けられている。補強部８及び誘導部９の詳細については、後述する。
　ゲッター１１は、収容空間Ｓ１に配置されている。より具体的には、ゲッター１１は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に画素部４を囲むように、凹部３ｂの底面に設けられている。ゲッター１１は、例えば矩形環状に形成されている。ゲッター１１の幅は、例えば数十μｍ～数ｍｍ程度である。ゲッター１１の厚さは、例えば数μｍ程度である。ゲッター１１は、収容空間Ｓ１において気体を吸収することで、収容空間Ｓ１の真空度を維持する。ゲッター１１は、例えば収容空間Ｓ１が数百ｍＰａ程度まで減圧された状態を維持する。ゲッター１１の材料は、例えば、Ｚｒ（ジルコニウム）を主成分とする合金である。
［光検出素子の構成］
　図３に示されるように、画素部４は、二次元マトリックス状に配置された複数の光検出素子１０によって構成されている。図４に示されるように、各光検出素子１０は、支持基板２（正確には、支持基板２の一部）と、光反射層１２と、一対の電極プラグ１３，１４と、膜体２０と、を有している。
　光反射層１２は、支持基板２の第１表面２ａに形成されている。光反射層１２は、後述する光吸収層３４と対向しており、光吸収層３４と共に光共振構造を構成している。光反射層１２の厚さは、例えば数百ｎｍ程度である。光反射層１２の材料は、例えば、Ａｌ等の光（例えば赤外線）に対する反射率が大きい金属材料である。
　一対の電極プラグ１３，１４は、支持基板２の第１表面２ａ上に形成されている。各電極プラグ１３，１４は、例えば円柱状に形成されている。各電極プラグ１３，１４の高さは、例えば数μｍ程度である。各電極プラグ１３，１４の材料は、例えばＴｉ等の金属材料である。一対の電極プラグ１３，１４は、支持基板２の第１表面２ａと膜体２０との間に空隙Ｓ２が形成されるように、支持基板２の第１表面２ａ上に膜体２０を支持している。膜体２０は、支持基板２の第１表面２ａと略平行に配置されている。膜体２０と支持基板２の第１表面２ａとの距離は、例えば数μｍ程度である。
　図４及び図５に示されるように、膜体２０は、受光部２１と、一対の電極部２２，２３と、一対の梁部２４，２５と、を有している。受光部２１は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、各電極プラグ１３，１４を避けるように広がっている。電極部２２は、電極プラグ１３上に配置されている。電極部２３は、電極プラグ１４上に配置されている。梁部２４は、受光部２１の一方の側において受光部２１の外縁に沿って延在している。梁部２５は、受光部２１の他方の側において受光部２１の外縁に沿って延在している。梁部２４の一端は、電極部２２と接続されており、梁部２４の他端は、電極部２３の近傍の位置で受光部２１と接続されている。梁部２５の一端は、電極部２３と接続されており、梁部２５の他端は、電極部２２の近傍の位置で受光部２１と接続されている。膜体２０は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、例えば矩形状を呈している。一対の電極部２２，２３は、膜体２０の対角のそれぞれに設けられている。
　受光部２１、一対の電極部２２，２３、及び一対の梁部２４，２５は、一体的に形成されている。受光部２１と電極部２２との間、及び受光部２１と梁部２４との間には、スリット２０ａが一続きに形成されている。受光部２１と電極部２３との間、及び受光部２１と梁部２５との間には、スリット２０ｂが一続きに形成されている。各梁部２４，２５の幅は、例えば数μｍ程度であり、各梁部２４，２５の長さは、例えば数十～数百μｍ程度である。各スリット２０ａ，２０ｂの幅は、例えば数μｍ程度である。
　図６は、光検出素子１０の断面図である。図６のＡ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃ、Ｄ－Ｄ、Ｅ－Ｅは、それぞれ、図５のＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線、Ｃ－Ｃ線、Ｄ－Ｄ線、Ｅ－Ｅ線に沿っての断面図である。図６に示されるように、膜体２０は、第１配線層３１及び第２配線層３２と、抵抗層であるボロメータ層３３と、光吸収層３４と、分離層３５と、を有している。
　図５及び図６に示されるように、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第１配線層３１及び第２配線層３２は、受光部２１において、ギャップＧを介して互いに対向している。ギャップＧは、ラインＬに沿って延在している。ラインＬは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、例えば電極部２２と電極部２３とを結ぶように蛇行状に延在している。具体的には、ラインＬは、蛇行部Ｌ１を有している。蛇行部Ｌ１は、複数の曲線部Ｌ２を含んでいる。蛇行部Ｌ１は、受光部２１において、受光部２１の一方の側に延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、受光部２１の他方の側に延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、再び受光部２１の一方の側に伸びることを繰り返すことによって構成されている。
　本実施形態では、一方の側とは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、電極部２２と電極部２３とを結ぶ直線に対して一方の側（例えば梁部２４が存在する側）をいい、他方の側とは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、電極部２２と電極部２３とを結ぶ直線に対して一方の側とは反対の側（例えば梁部２５が存在する側）をいう。また、一方の側とは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、膜体２０の重心を通る直線に対して一方の側（例えば梁部２４が存在する側）であり、他方の側とは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、膜体２０の重心を通る直線に対して一方の側とは反対の側（梁部２５が存在する側）であってもよい。つまり、一方の側とは、光吸収層３４における第１領域３４ａ側をいい、他方の側とは、光吸収層３４における第２領域３４ｂ側をいう。
　支持基板２の厚さ方向から見た場合に、蛇行部Ｌ１は、第１区間Ｌ３と、第２区間Ｌ４と、第３区間Ｌ５と、第４区間Ｌ６と、を含んでいる。第１区間Ｌ３は、第１振れ量で一方の側に振れている。第２区間Ｌ４は、第２振れ量で一方の側に振れている。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、電極部２２と電極部２３とを結ぶ直線に沿った方向において、第２区間Ｌ４は２つの第１区間Ｌ３によって挟まれている。第３区間Ｌ５は、第１振れ量で他方の側に振れている。第４区間Ｌ６は、第２振れ量で他方の側に振れている。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、電極部２２と電極部２３とを結ぶ直線に沿った方向において、第４区間Ｌ６は２つの第３区間Ｌ５によって挟まれている。第１振れ量は、所定量よりも大きい。第２振れ量は、所定量よりも小さい。第１振れ量は、例えば十数μｍ程度である。第２振れ量は、例えば数μｍ程度である。
　具体的には、受光部２１において、第１区間Ｌ３は、受光部２１の一方の側に第１振れ量延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、受光部２１の他方の側に第１振れ量延びている。これに続いて、第４区間Ｌ６は、受光部２１の他方の側に第２振れ量延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、受光部２１の一方の側に第２振れ量延びている。これに続いて、第２区間Ｌ４は、受光部２１の一方の側に第２振れ量延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、受光部２１の他方の側に第２振れ量延びている。これに続いて、第３区間Ｌ５は、受光部２１の他方の側に第１振れ量延び、曲線部Ｌ２において、例えば１８０°折り返して、受光部２１の一方の側に第１振れ量延びている。蛇行部Ｌ１は、このようなことを繰り返すことによって構成されている。なお、第１区間Ｌ３、第２区間Ｌ４、第３区間Ｌ５及び第４区間Ｌ６のそれぞれは、曲線部Ｌ２を含んでいる。
　第１配線層３１及び第２配線層３２は、受光部２１において、ラインＬに沿った方向において細長く形成されている。つまり、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、受光部２１において、ラインＬに沿った方向における第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれの長さは、ラインＬに垂直な方向における第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれの幅よりも大きい。ラインＬに垂直な方向とは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、ラインＬの各位置における接線に垂直な方向をいう。曲線部の各位置においては、ラインＬに垂直な方向はそれぞれ相違する。
　具体的には、第１配線層３１は、受光部２１において、第１縁部３１ａと、第３縁部３１ｂと、を有している。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第１縁部３１ａ及び第３縁部３１ｂのそれぞれは、ラインＬに沿って延在している。第１縁部３１ａは、ラインＬ側において延在している。第３縁部３１ｂは、ラインＬとは反対側において延在している。第２配線層３２は、受光部２１において、第２縁部３２ａと、第４縁部３２ｂと、を有している。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第２縁部３２ａ及び第４縁部３２ｂのそれぞれは、ラインＬに沿って延在している。第２縁部３２ａは、ラインＬ側において延在している。第４縁部３２ｂは、ラインＬとは反対側において延在している。
　支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第１縁部３１ａと第２縁部３２ａとはラインＬを介して互いに対向している。つまり、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、ギャップＧは、第１縁部３１ａと第２縁部３２ａとによって画定されている。
　基板の２の厚さ方向から見た場合に、第１配線層３１におけるラインＬ側の第１縁部３１ａ及びラインＬとは反対側の第３縁部３１ｂ、並びに、第２配線層３２におけるラインＬ側の第２縁部３２ａ及びラインＬとは反対側の第４縁部３２ｂは、それぞれ、連続的に延在している。縁部が連続的に延在しているとは、縁部が角部を有しておらず、滑らかに形成されていることをいう。つまり、連続的に延在している縁部は、曲率半径が無限小の部分を含まない。例えば、第１縁部３１ａ、第２縁部３２ａ、第３縁部３１ｂ及び第４縁部３２ｂのそれぞれの曲率半径の最小値は、０．０１μｍよりも大きい。
　支持基板２の厚さ方向から見た場合に、受光部２１において、ラインＬに沿った方向における第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれの長さは、例えば、数十～数百μｍ程度である。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、ラインＬに垂直な方向における第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれの幅は、例えば数μｍ程度である。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、ラインＬに垂直な方向におけるギャップＧの幅は、例えば数μｍ程度である。第１配線層３１及び第２配線層３２の厚さは、例えば数十～数百ｎｍ程度である。
　第１配線層３１は、受光部２１から梁部２４を介して電極部２２に延在している。第１配線層３１は、電極部２２において電極プラグ１３上に形成されている。第１配線層３１は、電極プラグ１３と電気的に接続されている。第２配線層３２は、受光部２１から梁部２５を介して電極部２３に延在している。第２配線層３２は、電極部２３において電極プラグ１４上に形成されている。第２配線層３２は、電極プラグ１４と電気的に接続されている。第１配線層３１及び第２配線層３２の材料は、例えばＴｉ等の金属材料である。
　ボロメータ層３３は、受光部２１においては、支持基板２の反対側から第１配線層３１及び第２配線層３２を覆うように形成されている。ボロメータ層３３は、受光部２１においては、第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれにおける支持基板２の反対側の表面、並びに、第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれの側面を覆っている。つまり、ギャップＧには、ボロメータ層３３が配置されている。ボロメータ層３３は、電極部２２，２３及び梁部２４，２５においては、第１配線層３１及び第２配線層３２における支持基板２の反対側の表面上に形成されている。ボロメータ層３３は、第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれと電気的に接続されている。ボロメータ層３３の厚さは、例えば数十～数百ｎｍ程度である。ボロメータ層３３は、温度に依存する電気抵抗を有している。ボロメータ層３３の材料は、例えばアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）等の温度変化による電気抵抗率の変化が大きい材料である。
　光吸収層３４は、受光部２１において、支持基板２の第１表面２ａと対向している。光吸収層３４は、ボロメータ層３３に対して支持基板２の反対側に配置されている。光吸収層３４は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、受光部２１のほぼ全領域に広がっている。光吸収層３４の厚さは、例えば十数ｎｍ程度である。光吸収層３４の材料は、例えばＷＳｉ２又はＴｉ等である。
　分離層３５は、第１配線層３１及び第２配線層３２のそれぞれと光吸収層３４との間に配置されている。具体的には、分離層３５は、受光部２１、梁部２４，２５及び電極部２２，２３において、ボロメータ層３３における支持基板２の反対側の表面上に形成されている。そして、光吸収層３４は、受光部２１において分離層３５の支持基板２の反対側の表面上に形成されている。分離層３５の厚さは、例えば数百ｎｍ程度である。分離層３５の厚さは、第１配線層３１、第２配線層３２、ボロメータ層３３及び光吸収層３４のそれぞれの厚さよりも大きい。分離層３５の材料は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ）等である。
　支持基板２の厚さ方向から見た場合に、光吸収層３４は、第１領域３４ａと、第２領域３４ｂと、を含んでいる。第１領域３４ａは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第１配線層３１に対して第２配線層３２の反対側に広がっている。第２領域３４ｂは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第２配線層３２に対して第１配線層３１の反対側に広がっている。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、第１配線層３１及び第２配線層３２の面積の合計は、第１領域３４ａ及び第２領域３４ｂのそれぞれの面積よりも小さい。
　なお、光吸収層３４の第１領域３４ａ及び第２領域３４ｂは、分離層３５を介してボロメータ層３３上に形成されている。また、ボロメータ層３３及び分離層３５は、第１領域３４ａ及び第２領域３４ｂを亘って連続的に形成されている。
　膜体２０には、貫通孔２０ｃ，２０ｄが形成されている。貫通孔２０ｃ，２０ｄは、犠牲層（不図示）を除去するエッチングガスが通過する孔である。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、貫通孔２０ｃ，２０ｄは、第２区間Ｌ４の一方の側に形成されている。具体的には、貫通孔２０ｃは、第１領域３４ａにおいて、２つの第１区間Ｌ３の間に位置している。貫通孔２０ｄは、第２領域３４ｂにおいて、２つの第３区間Ｌ５の間に位置している。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、貫通孔２０ｃ，２０ｄは、円形を呈しており、その直径は、例えば数μｍ程度である。
　以上のように構成された光検出器１Ａでは、以下のように、光が検出される。まず、光が光透過基板３を透過して受光部２１に入射すると、後述する光共振構造を構成する光吸収層３４において熱が生じる。このとき、受光部２１と支持基板２とは、空隙Ｓ２によって熱的に分離されている。また、受光部２１と電極部２２及び梁部２４とは、スリット２０ａによって熱的に分離されている。また、受光部２１と電極部２３及び梁部２５とは、スリット２０ｂによって熱的に分離されている。このため、光吸収層３４において生じた熱が、梁部２４,２５及び電極部２２，２３を介して支持基板２側に逃げるようなことが抑制される。
　光吸収層３４において生じた熱は、分離層３５を介してボロメータ層３３に伝わる。そして、ボロメータ層３３は、この熱によって温度が上昇すると共に電気抵抗が低下する。このような電気抵抗の変化は、信号としてボロメータ層３３と電気的に接続された第１配線層３１及び第２配線層３２、並びに、電極プラグ１３，１４を介して信号処理回路部へ送られる。そして、信号処理回路部では、ボロメータ層３３の電気抵抗の変化が電圧または電流の変化に変換され、この電圧または電流の変化を基に、光が検出される。
　次に、光共振構造について詳細に説明する。図７に示されるように、光吸収層３４に入射した入射光Ａ（波長がλである）は、一部が光吸収層３４によって反射光Ｂ１として反射され、他の一部が光吸収層３４を透過する。光吸収層３４を透過した入射光Ａの他の一部は、光反射層１２によって反射光Ｂ２として反射される。そして、反射光Ｂ１と反射光Ｂ２とは、光吸収層３４の反射面において、互いに干渉して打ち消される。これにより、光吸収層３４の当該反射面において入射光Ａが吸収される。吸収された入射光Ａのエネルギーによって光吸収層３４において熱が生じる。
　入射光Ａの吸収率は、光吸収層３４のシート抵抗、及び、光吸収層３４と光反射層１２との間の光学距離ｔによって決められる。光吸収層３４の厚さは、シート抵抗が真空インピーダンス（３７７Ω／ｓｑ）となるように略１６ｎｍ（光吸収層３４の材料が、ＷＳｉ２である場合）に設定されている。これによれば、光吸収層３４によって反射された反射光Ｂ１の振幅が光反射層１２によって反射された反射光Ｂ２の振幅と一致する。このため、光吸収層３４の反射面において、反射光Ｂ１と反射光Ｂ２とが効率的に干渉して打ち消される。従って、入射光Ａの吸収率が向上される。
　また、光学距離ｔは、ｔ＝（２ｍ－１）λ／４（ｍ＝１、２、３、・・・）となるように設定されている。これによれば、反射光Ｂ１と反射光Ｂ２との位相が１８０°ずれる。このため、光吸収層３４の反射面において、反射光Ｂ１と反射光Ｂ２とが効率的に干渉して打ち消される。従って、入射光Ａの吸収率が向上される。このように、光反射層１２は、光吸収層３４と光共振構造を構成している。支持基板２の厚さ方向から見た場合に、光反射層１２及び光吸収層３４の重なっている部分の面積が広ければ広いほど、入射光Ａが効率良く吸収される。
［補強部及び誘導部の構成］
　図８及び図９に示されるように、補強部８は、半田層７と同一の材料によって半田層７と一体的に形成されている。補強部８を形成する材料に対する誘導部９の濡れ性は、補強部８を形成する材料に対する支持基板２及び光透過基板３の濡れ性よりも高い。誘導部９は、例えば、Ａｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＳｉＴｉ、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉ２、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ及びＣｕの少なくとも１つを含む積層膜である。誘導部９は、例えば、上述した材料のいずれか１つを含む単層膜であってもよい。誘導部９の厚さは、例えば数十ｎｍ～数μｍ程度である。
　誘導部９は、第２下地層６の第２角部６ａの内側の隅部を埋めるように、光透過基板３の第２表面３ａに形成されている。誘導部９は、光透過基板３の第２表面３ａにおいて第２下地層６から離れている。誘導部９の内縁９ａは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲している（滑らかに湾曲している）。
　補強部８は、半田層７の角部７ａから誘導部９に延在し、誘導部９に至っている。つまり、補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａの内側において、光透過基板３の第２表面３ａ側に至っている。補強部８は、第２下地層６の内側に係合している。補強部８の内縁８ａは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、誘導部９の内縁９ａに重なっており、凹状に湾曲している（滑らかに湾曲している）。
　なお、補強部８が光透過基板３の第２表面３ａ側に至っているとは、「補強部８が、第２下地層６の第２角部６ａの内側において、第２表面３ａに形成された膜、層等（例えば誘導部９）に至っている場合」、「補強部８が、第２下地層６の第２角部６ａの内側において、例えば第２表面３ａに膜、層等が形成されておらず、第２表面３ａに至っている場合（第２表面３ａに接触している場合）」及び「補強部８が、第２下地層６の第２角部６ａの内側において、第２表面３ａ側に延在している場合」を含む。
　補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に第２角部６ａと画素部４との間に配置されている。補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に第２角部６ａとゲッター１１との間に配置されている。補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に第２角部６ａと凹部３ｂとの間に配置されている。補強部８の厚さは、半田層７から画素部４に向かって漸減している。
　支持基板２の厚さ方向から見た場合に収容空間Ｓ１を挟んで互いに対向する一対の第１角部５ａ、並びに、支持基板２の厚さ方向から見た場合に当該一対の第１角部５ａにそれぞれ重なる一対の第２角部６ａに着目すると、補強部８は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる一方の第１角部５ａ及び一方の第２角部６ａの内側、並びに、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる他方の第１角部５ａ及び他方の第２角部６ａの内側のそれぞれに、配置されている。
［作用及び効果］
　以上説明したように、光検出器１Ａでは、補強部８は、半田層７と一体的に形成されており、第１角部５ａ及び第２角部６ａの内側において第２表面３ａ側に至っている。これにより、半田層７と光透過基板３との接合部が、補強部８によって補強される。したがって、光の検出感度を向上させるために光透過基板３を薄くしつつ収容空間Ｓ１の真空度を高めたとしても、半田層７と光透過基板３との接合部が破損し難くなる。よって、光検出器１Ａによれば、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる。
　以下、パッケージの破損の抑制について、より詳細に説明する。半田層７は、例えば、加熱されて溶融することによって、支持基板２及び光透過基板３を互いに固定すると共に収容空間Ｓ１を気密に封止する。半田層７が加熱される際には、光検出器１Ａを構成する各部材において膨張及び収縮が生じ、それによる応力が各部材に発生する。また、半田層７が共晶反応する際には、半田層７自体においても膨張及び収縮が生じ、それによる応力が半田層７に発生する。半田層７の幅、第１下地層５の幅、第２下地層６の幅等が広くなればなるほど、膨張及び収縮時にそれらに発生する応力が大きくなる。
　光検出器１Ａでは、半田層７が第１角部５ａ及び第２角部６ａから膨出して補強部８を形成しているため、半田層７に発生する応力を緩和することができる。なお、半田層７に発生する応力が大きくなると、半田材料が収容空間Ｓ１に吹き出し、光検出素子１０が汚染されるおそれがある。光検出器１Ａでは、そのようなことも防止することができる。
　同様に、誘導部９が第２下地層６から分離されているため、第２下地層６及び誘導部９のそれぞれの幅が狭くなり、膨張及び収縮時に第２下地層６及び誘導部９のそれぞれに発生する応力を緩和することができる。なお、誘導部９が、第１表面２ａに設けられている場合には、第１下地層５及び誘導部９のそれぞれの幅が狭くなり、膨張及び収縮時に第１下地層５及び誘導部９のそれぞれに発生する応力を緩和することができる。
　また、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第２下地層６の内側に係合しているため、アンカー効果によってパッケージの強度を高めることができる。なお、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第１下地層５の内側に係合する場合にも、アンカー効果によってパッケージの強度を高めることができる。
　以上により、光検出器１Ａによれば、パッケージを形成する際に各部材に発生する応力を抑制しつつ、パッケージの強度を高めることができ、パッケージの破損を抑制することができる。
　また、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第１角部５ａ及び第２角部６ａの内側に配置されている。そのため、補強部８が、第１下地層５及び第２下地層６の内縁に沿った領域のうち第１角部５ａ及び第２角部６ａの内側以外の領域に配置されている場合に比べ、補強部８による光透過基板３の開口率（支持基板２の厚さ方向から見た場合に、光透過基板３において、光が透過し得る領域が占める割合）の低下を抑制すると共に、ゲッター１１の配置領域を確保することができる。
　また、光検出器１Ａでは、複数の光検出素子１０が二次元マトリックス状に配置されている。この構成では、光検出素子１０が１つである場合に比べて、支持基板２及び光透過基板３が大きくなり、収容空間Ｓ１の内外の気圧差によって光透過基板３が変形し易くなる。そのため、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａ及び第２下地層６の第２角部６ａの内側において、光透過基板３の第２表面３ａ側に至っていることは、特に重要である。
　また、光検出器１では、補強部８が光透過基板３の第２表面３ａ側に至っている。この構成によれば、半田層７と光透過基板３との接合部が補強部８によって補強されるため、パッケージの破損をより確実に抑制することができる。また、補強部８が第１表面２ａに設けられた光検出素子１０に接触することで、光検出素子１０が汚染又は破損されるのをより確実に抑制することができる。
　また、光検出器１Ａでは、第１下地層５が、支持基板２の厚さ方向から見た場合に収容空間Ｓ１を挟んで互いに対向する一対の第１角部５ａを有しており、第２下地層６が、支持基板２の厚さ方向から見た場合に一対の第１角部５ａにそれぞれ重なる一対の第２角部６ａを有している。そして、補強部８が、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる一方の第１角部５ａ及び一方の第２角部６ａの内側、並びに、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる他方の第１角部５ａ及び他方の第２角部６ａの内側のそれぞれに、配置されている。この構成によれば、補強部８の数の増加を抑制しつつ、光透過基板３をバランス良く補強することができる。
　また、光検出器１Ａでは、補強部８の内縁８ａが、支持基板２の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲している。この構成によれば、補強部８の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板３の開口率の低下を抑制することができると共に、収容空間Ｓ１の真空度及び光透過基板３の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
　また、光検出器１Ａでは、誘導部９が、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間に位置するように、光透過基板３の第２表面３ａに設けられている。そして、補強部８を形成する材料に対する誘導部９の濡れ性が、補強部８を形成する材料に対する支持基板２及び光透過基板３の濡れ性よりも高く、補強部８が誘導部９に至っている。この構成によれば、補強部８の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板３の開口率の低下を抑制することができると共に、収容空間Ｓ１の真空度及び光透過基板３の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
　また、光検出器１Ａでは、光透過基板３に、収容空間Ｓ１の一部を構成する凹部３ｂが形成されている。この構成によれば、光透過基板３のうち光が透過する領域を薄くして、光透過基板３の光透過率を高めることができる。
　また、光検出器１Ａでは、第１下地層５、第２下地層６及び半田層７は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なっている。この構成によれば、第１下地層５、第２下地層６及び半田層７のパターニングを同一工程において行い、製造工程を簡素化することができる。
［第２実施形態］
　図１０及び図１１に示されるように、光検出器１Ｂは、光透過基板３の第２表面３ａに誘導部９が設けられておらず、光透過基板３の第２表面３ａに溝３ｃが形成されている点で、上述した光検出器１Ａと主に相違している。光検出器１Ｂにおいて、光透過基板３の第２表面３ａには、溝３ｃが形成されている。溝３ｃは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間を通り、且つ、第１下地層５、第２下地層６及び半田層７と画素部４との間を通るように、矩形環状に形成されている。溝３ｃは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に凹部３ｂを囲んでいる。溝３ｃの幅は、例えば数μｍ～数百μｍ程度である。溝３ｃの深さは、例えば数十μｍ～数百μｍ程度である。また、補強部８は、第２下地層６の各第２角部６ａの内側において、第２表面３ａ側に至っており（第２表面３ａに接触しており）、溝３ｃ内でとどまっている。
　以上のように構成された光検出器１Ｂでは、上述した光検出器１Ａと同様に、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａ及び第２下地層６の第２角部６ａの内側において、光透過基板３の第２表面３ａ側に至っている。よって、光検出器１Ｂによれば、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる。なお、この効果は、補強部８が溝３ｃ内に至っておらず、更には、光透過基板３の第２表面３ａに溝３ｃが形成されていなくても、補強部８が光透過基板３の第２表面３ａ側に至っていれば、奏される。
　また、光検出器１Ｂでは、光透過基板３の第２表面３ａに、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間を通るように溝３ｃが形成されている。この構成によれば、補強部８の形成範囲がコントロールされるため、光透過基板３の開口率の低下を抑制することができると共に、収容空間Ｓ１の真空度及び光透過基板３の補強の程度に個体差が生じるのを抑制することができる。
[第３実施形態］
　図１２に示されるように、光検出器１Ｃは、光透過基板３の第２表面３ａに誘導部９が設けられておらず、補強部８が凹部３ｂに至っている点で、上述した光検出器１Ａと主に相違している。光検出器１Ｃにおいて、補強部８は、第２下地層６の各第２角部６ａの内側において、第２表面３ａ側に至っており（第２表面３ａに接触しており）、凹部３ｂ内において凹部３ｂの隅部にとどまっている。
　以上のように構成された光検出器１Ｃでは、上述した光検出器１Ａと同様に、半田層７と一体的に形成された補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａ及び第２下地層６の第２角部６ａの内側において、光透過基板３の第２表面３ａ側に至っている。よって、光検出器１Ｃによれば、光の検出感度の向上及びパッケージの破損の抑制の両方を実現することができる。なお、この効果は、補強部８が凹部３ｂ内に至っておらず、更には、光透過基板３の第２表面３ａに凹部３ｂが形成されていなくても、補強部８が光透過基板３の第２表面３ａ側に至っていれば、奏される。
　また、光検出器１Ｂでは、補強部８は、凹部３ｂ内に至っている。この構成によれば、光透過基板３のうち光が透過する領域を薄くして、光透過基板３の光透過率を高めることができる。しかも、光透過基板３のうち光が透過する領域を補強することができる。
［変形例］
　以上、本発明の第１、第２及び第３実施形態について説明したが、本発明の一側面は、上述した第１、第２及び第３実施形態に限定されるものではない。例えば、画素部４は、１つの光検出素子１０によって構成されていてもよい。また、第１下地層５は、１つ又は３つ以上の第１角部５ａを有していてもよい。同様に、第２下地層６は、１つ又は３つ以上の第２角部６ａを有していてもよい。
　また、補強部８は、支持基板２の第１表面２ａ側及び光透過基板３の第２表面３ａ側の両方に至っていてもよい。この構成によれば、半田層７と光透過基板３との接合部が補強部８によって補強されるため、パッケージの破損をより確実に抑制することができる。また、アンカー効果によって、支持基板２と光透過基板３とが構成するパッケージの強度が向上される。例えば、支持基板２の厚さ方向において、支持基板２及び光透過基板３に当該両基板が互いに離れる方向に沿った負荷が掛かった際、アンカー効果によって、支持基板２及び光透過基板３が互いに離れ難くなる。また、例えば、支持基板２及び光透過基板３に支持基板２の第１表面２ａに沿った方向に沿った負荷が掛かった際、アンカー効果によって、支持基板２及び光透過基板３が互いに位置ずれし難くなる。
　なお、補強部８が支持基板２の第１表面２ａ側に至っているとは、「補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａの内側において、第１表面２ａに形成された膜、層等（例えば誘導部９）に至っている場合」、「補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａの内側において、例えば第１表面２ａに膜、層等が形成されておらず、第１表面２ａに至っている場合（第１表面２ａに接触している場合）」及び「補強部８が、第１下地層５の第１角部５ａの内側において、第１表面２ａ側に延在している場合」を含む。
　また、補強部８は、支持基板２の第１表面２ａ側のみに至っていてもよい。この構成によれば、半田層７が膨張する際に生じる力が半田層７の角部７ａにおいて解放されるため、半田層７の角部７ａにおいて光透過基板３に負荷が掛かり難くなる。
　また、誘導部９は、第１表面２ａに設けられていてもよい。具体的には、誘導部９は、第１表面２ａ及び第２表面３ａのうち、少なくとも補強部８が至っている表面に設けられている。
　また、支持基板２の第１表面２ａに設けられた誘導部９は、第１下地層５と一体的に形成されていてもよい。この際、誘導部９は、第１下地層５の一部として構成されていてもよい。また、光透過基板３の第２表面３ａに設けられた誘導部９は、第２下地層６と一体的に形成されていてもよい。この際、誘導部９は、第２下地層６の一部として構成されていてもよい。また、誘導部９は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に光検出素子１０（画素部４）を囲むように形成されていてもよい。例えば、誘導部９は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に、互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間を通り、且つ、第１下地層５、第２下地層６及び半田層７と画素部４との間を通るように、環状に形成されていてもよい。
　また、溝３ｃは、第１表面２ａに形成されていてもよい。具体的には、溝３ｃは、第１表面２ａ及び第２表面３ａのうち、少なくとも補強部８が至っている表面に形成されている。
　また、溝３ｃは、支持基板２の厚さ方向から見た場合に互いに重なる第１角部５ａ及び第２角部６ａと画素部４との間において形成されていれば、支持基板２の厚さ方向から見た場合に画素部４を囲んでいなくてもよい。また、光検出器１Ｂでは、溝３ｃが形成されていなくてもよい。また、補強部８は、溝３ｃ内に至っていなくてもよい。
　また、各第１角部５ａにおける第１下地層５の内縁は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲していてもよい（滑らかに湾曲している）。また、各第２角部６ａにおける第２下地層６の内縁は、支持基板２の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲していてもよい（滑らかに湾曲している）。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…光検出器、２…支持基板、２ａ…第１表面、３…光透過基板、３ａ…第２表面、３ｂ…凹部、３ｃ…溝、５…第１下地層、５ａ…第１角部、６…第２下地層、６ａ…第２角部、７…半田層、８…補強部、８ａ…内縁、９…誘導部、１０…光検出素子、３３…ボロメータ層、Ｓ１…収容空間。

Claims (8)

  1. 　支持基板と、
    　前記支持基板上に配置され、前記支持基板とで収容空間を形成する光透過基板と、
    　前記収容空間に位置するように前記支持基板に設けられ、前記光透過基板を介して光が入射した際に生じる熱に応じて電気抵抗が変化するボロメータ層を有する光検出素子と、
    　前記支持基板の厚さ方向から見た場合に前記光検出素子を囲むように、前記支持基板における前記光透過基板側の第１表面に設けられた第１下地層と、
    　前記支持基板の厚さ方向から見た場合に前記光検出素子を囲み且つ前記第１下地層に重なるように、前記光透過基板における前記支持基板側の第２表面に設けられた第２下地層と、
    　前記第１下地層と前記第２下地層との間に配置され、前記支持基板及び前記光透過基板を互いに固定すると共に前記収容空間を気密に封止する半田層と、
    　前記半田層と同一の材料によって前記半田層と一体的に形成された補強部と、を備え、
    　前記第１下地層は、第１角部を有し、
    　前記第２下地層は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に前記第１角部に重なる第２角部を有し、
    　前記補強部は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる前記第１角部及び前記第２角部の内側において、前記第１表面側及び前記第２表面側の少なくとも一方に至っている、光検出器。
  2. 　複数の前記光検出素子を備え、
    　複数の前記光検出素子は、二次元マトリックス状に配置されている、請求項１に記載の光検出器。
  3. 　前記補強部は、少なくとも前記第２表面側に至っている、請求項１又は２に記載の光検出器。
  4. 　前記第１下地層は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に前記収容空間を挟んで互いに対向する一対の前記第１角部を有し、
    　前記第２下地層は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に一対の前記第１角部にそれぞれ重なる一対の前記第２角部を有し、
    　前記補強部は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる一方の前記第１角部及び一方の前記第２角部の内側、並びに、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる他方の前記第１角部及び他方の前記第２角部の内側のそれぞれに、配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の光検出器。
  5. 　前記補強部の内縁は、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に凹状に湾曲している、請求項１～４のいずれか一項に記載の光検出器。
  6. 　前記支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる前記第１角部及び前記第２角部と前記光検出素子との間に位置するように、前記第１表面及び前記第２表面の少なくとも一方に設けられた誘導部を更に備え、
    　前記補強部を形成する材料に対する前記誘導部の濡れ性は、前記補強部を形成する材料に対する前記支持基板及び前記光透過基板の濡れ性よりも高く、
    　前記補強部は、前記誘導部に至っている、請求項１～５のいずれか一項に記載の光検出器。
  7. 　前記第１表面及び前記第２表面の少なくとも一方には、前記支持基板の厚さ方向から見た場合に互いに重なる前記第１角部及び前記第２角部と前記光検出素子との間を通るように溝が形成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の光検出器。
  8. 　前記光透過基板には、前記収容空間の一部を構成する凹部が形成されており、
    　前記補強部は、前記凹部内に至っている、請求項１～７のいずれか一項に記載の光検出器。
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