JP2013096787A

JP2013096787A - Pyroelectric photodetector, pyroelectric photodetection device and electronic instrument

Info

Publication number: JP2013096787A
Application number: JP2011238552A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noda; 貴史野田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP6007477B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a detection output of a pyroelectric photodetector.SOLUTION: A pyroelectric photodetector comprises: a substrate 20; a support member 30; a plurality of pyroelectric capacitors Capa supported by the support member 30. The support member 30 includes: a first face 30A; and a second face 30B facing the first face 30A. A cavity part 100 is formed between the second face 30B and the substrate 20. The plurality of pyroelectric capacitors Capa supported by the support member 30 are electrically connected in series in a direction where each polarization direction aligns.

Description

本発明は、焦電型光検出器、焦電型光検出装置、電子機器等に関する。 The present invention relates to a pyroelectric detector, a pyroelectric photodetector, an electronic device, and the like.

光センサーとして、熱型光検出器が知られている。熱型光検出器は、物体から放射された光を光吸収層によって吸収し、光を熱に変換し、温度の変化を熱検出素子によって測定する。熱型光検出器としては、例えば、光吸収にともなう温度上昇を熱起電力として直接検出するサーモパイル、電気分極の変化として検出する焦電型素子、温度上昇を抵抗変化として検出するボロメータ等がある。熱型光検出器は、測定できる波長帯域が広い特徴がある。 A thermal detector is known as an optical sensor. The thermal detector absorbs light emitted from an object by a light absorption layer, converts the light into heat, and measures a change in temperature with a heat detection element. Examples of the thermal detector include a thermopile that directly detects a temperature rise due to light absorption as a thermoelectromotive force, a pyroelectric element that detects a change in electrical polarization, and a bolometer that detects a temperature rise as a resistance change. . Thermal detectors have a wide wavelength band that can be measured.

熱型光検出器の一例である焦電型光検出器では、物体から放射された光の一例である赤外線を、例えば赤外線吸収層によって吸収し熱に変換する。その熱を焦電体に与えることによって、焦電体の自発分極量の変化が生じる。その変化量に基づく焦電流によって赤外線量を検出する。 In a pyroelectric detector that is an example of a thermal detector, infrared rays that are an example of light emitted from an object are absorbed by, for example, an infrared absorption layer and converted into heat. By giving the heat to the pyroelectric material, the amount of spontaneous polarization of the pyroelectric material changes. The amount of infrared rays is detected by the pyroelectric current based on the amount of change.

近年、半導体製造技術（ＭＥＭＳ技術等）を利用して、より小型の熱型光検出器を製造する試みがなされている。特許文献１には、焦電層を備えたモノリシック感熱センサーが記載されている。この焦電型光検出器では、集積回路基板上に半導体製造技術を用いて焦電型光検出素子が形成される。特許文献１の図６には、誘電体からなる焦電材料薄膜を電極で挟んで構成される二つの焦電型素子が共通板により接続される構成が開示される。 In recent years, attempts have been made to manufacture smaller thermal detectors using semiconductor manufacturing technology (MEMS technology or the like). Patent Document 1 describes a monolithic thermal sensor having a pyroelectric layer. In this pyroelectric detector, a pyroelectric detector is formed on an integrated circuit substrate using semiconductor manufacturing technology. FIG. 6 of Patent Document 1 discloses a configuration in which two pyroelectric elements configured by sandwiching a pyroelectric material thin film made of a dielectric between electrodes are connected by a common plate.

特開平８−２７１３４４号公報JP-A-8-271344

近年、焦電型光検出器の検出出力を高めることが求められている。入射光に起因した熱によって生成される焦電キャパシターでの自発分極量に基づく出力電圧は、受光領域の面積、焦電キャパシターの面積、焦電キャパシターの抵抗などに依存する。 In recent years, it has been demanded to increase the detection output of a pyroelectric detector. The output voltage based on the amount of spontaneous polarization in the pyroelectric capacitor generated by heat caused by incident light depends on the area of the light receiving region, the area of the pyroelectric capacitor, the resistance of the pyroelectric capacitor, and the like.

本発明の少なくとも一つの態様によれば、焦電型光検出器の検出出力を高めることができる。 According to at least one aspect of the present invention, the detection output of the pyroelectric detector can be increased.

（１）本発明の一態様は、
基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは分極方向が揃う方向に電気的に直列に接続されている焦電型光検出器に関する。 (1) One aspect of the present invention is
A substrate;
A support member including a first surface and a second surface facing the first surface, the support member being disposed between the second surface and the base via a cavity portion;
A plurality of pyroelectric capacitors each including a pyroelectric material supported by the support member;
Have
The plurality of pyroelectric capacitors relate to a pyroelectric detector that is electrically connected in series in a direction in which polarization directions are aligned.

直列接続されたｎ個の焦電キャパシターの容量をそれぞれＣとすると、ｎ個の焦電キャパシターの合成容量はＣ／ｎとなり、ｎ個の焦電キャパシターの合成抵抗Ｒｐはｎ／Ｃとなる。この合成抵抗Ｒｐは単体の焦電キャパシターの抵抗よりもｎ倍となることを利用して、焦電キャパシターの自発電極に伴う出力電圧をｎ倍にすることができる。 When the capacitance of n pyroelectric capacitors connected in series is C, the combined capacitance of n pyroelectric capacitors is C / n, and the combined resistance Rp of the n pyroelectric capacitors is n / C. By utilizing the fact that this combined resistance Rp is n times larger than the resistance of a single pyroelectric capacitor, the output voltage associated with the spontaneous electrode of the pyroelectric capacitor can be increased n times.

（２）本発明の一態様では、前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面を電気的絶縁性の金属化合物層により覆うことができる。焦電体は酸化物であり、還元されると酸素欠損が生ずる。金属化合物層は還元ガスバリア性を有し、焦電体が還元されることを抑制できる。こうして、焦電体の酸素欠損を抑制できるので、焦電キャパシターを小型化して一つの支持部材上にて複数の焦電キャパシターを搭載して直列接続させることが可能となる。 (2) In one aspect of the present invention, the pyroelectric body of each of the plurality of pyroelectric capacitors can have a side surface covered with an electrically insulating metal compound layer. The pyroelectric material is an oxide, and oxygen deficiency occurs when reduced. The metal compound layer has a reducing gas barrier property and can suppress the reduction of the pyroelectric material. Thus, oxygen vacancies in the pyroelectric body can be suppressed, so that the pyroelectric capacitor can be downsized and a plurality of pyroelectric capacitors can be mounted and connected in series on one support member.

（３）本発明の一態様では、前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第１電極と、前記焦電体を介して前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極の前記第２電極と対向しない領域に接続される配線部と、をさらに有することができる。 (3) In one aspect of the present invention, each of the plurality of pyroelectric capacitors includes a first electrode provided on the support member, and a second electrode facing the first electrode via the pyroelectric body. And a wiring portion connected to a region of the first electrode that does not face the second electrode.

いわゆるプレーナー構造とすることで、支持部材上に搭載される第１電極への配線を支持部材上に形成することができる。また、拡大された第１電極上に光吸収領域を形成することができ、光吸収面積が拡大されると共に、第１電極が集熱パスの効果を発揮して、光吸収領域の周縁で発生した熱を焦電体が存在する中心側に集熱させることができる。 With the so-called planar structure, wiring to the first electrode mounted on the support member can be formed on the support member. In addition, a light absorption region can be formed on the enlarged first electrode, the light absorption area is enlarged, and the first electrode exhibits the effect of a heat collection path and is generated at the periphery of the light absorption region. The collected heat can be collected on the center side where the pyroelectric material exists.

（４）本発明の一態様では、前記金属化合物層は前記第１電極の前記第２電極と対向しない領域を覆って形成され、前記金属化合物層を覆う絶縁層がさらに設けられ、前記配線部は、前記絶縁層の開孔及び前記金属化合物層の開孔を通して接続されることができる。 (4) In one aspect of the present invention, the metal compound layer is formed so as to cover a region of the first electrode that does not face the second electrode, and an insulating layer that covers the metal compound layer is further provided, and the wiring portion Can be connected through an opening in the insulating layer and an opening in the metal compound layer.

このように、配線部は絶縁層上に形成することができる。絶縁層が存在しないと、配線部をパターンエッチングする際に、その下層の金属化合物層がエッチングされて、バリア性が低下してしまう。絶縁層は、金属化合物層のバリア性を確保する上でも、金属化合物層上に形成することが好ましい。 As described above, the wiring portion can be formed on the insulating layer. If the insulating layer does not exist, when the wiring portion is subjected to pattern etching, the underlying metal compound layer is etched and the barrier property is lowered. The insulating layer is preferably formed on the metal compound layer in order to ensure the barrier property of the metal compound layer.

（５）本発明の一態様では、記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第１電極と、前記焦電体を介して前記第１電極と対向する第２電極と、を含み、分極方向が揃う方向に直列接続される２つの焦電キャパシターの前記第１電極同士を導通ざせてもよい。こうすると、配線経路が最短となり、電圧降下が小さくなって出力電圧の低下を抑制できる。 (5) In one aspect of the present invention, each of the plurality of pyroelectric capacitors includes a first electrode provided on the support member, and a second electrode facing the first electrode through the pyroelectric body. , And the first electrodes of two pyroelectric capacitors connected in series in a direction in which the polarization directions are aligned may be made conductive. In this way, the wiring path is shortest, the voltage drop is reduced, and the output voltage can be prevented from decreasing.

（６）本発明の一態様では、分極方向が揃う方向に直列接続される２つの焦電キャパシターの前記第１電極は共通電極とすることができる。こうすると、配線部を省略できる上に、共通電極は配線部よりも幅広にかつ厚肉で形成できるので、配線抵抗を格段に小さくすることができる。これにより、電圧降下が小さくなって出力電圧の低下を抑制できる。 (6) In one aspect of the present invention, the first electrodes of two pyroelectric capacitors connected in series in a direction in which the polarization directions are aligned can be a common electrode. In this case, the wiring portion can be omitted, and the common electrode can be formed wider and thicker than the wiring portion, so that the wiring resistance can be significantly reduced. Thereby, a voltage drop becomes small and the fall of an output voltage can be suppressed.

（７）本発明の一態様では、分極方向が揃う方向に直列接続された前記複数の焦電キャパシターからなるキャパシター列の両端に接続された第１配線部と、前記複数の焦電キャパシター間を接続する第２配線部と、をさらに有し、前記第１配線部の幅を前記第２配線部の幅よりも狭くすることができる。 (7) In one aspect of the present invention, between the plurality of pyroelectric capacitors, the first wiring portion connected to both ends of the capacitor row composed of the plurality of pyroelectric capacitors connected in series in the direction in which the polarization directions are aligned. A second wiring portion to be connected, and the width of the first wiring portion can be made narrower than the width of the second wiring portion.

こうすると、熱の出口となる第１配線部の幅を細くして放熱を抑制する一方で、焦電キャパシター間の第２配線部は幅広として電圧降下を抑制できる。 In this way, the width of the first wiring portion serving as a heat outlet is narrowed to suppress heat dissipation, while the second wiring portion between the pyroelectric capacitors is wide to suppress voltage drop.

（８）本発明の他の態様は、上述した焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置した焦電型光検出装置を定義している。 (8) Another aspect of the present invention defines a pyroelectric detection device that is two-dimensionally arranged along two linear directions intersecting the above-described pyroelectric detector.

これによって、複数の焦電型光検出器（焦電型光検出素子）が二次元に配置された（例えば、直交２軸の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。 As a result, a plurality of pyroelectric detectors (pyroelectric detectors) are two-dimensionally arranged (for example, arranged in an array along each of two orthogonal axes). An apparatus (pyroelectric optical array sensor) is realized.

（９）本発明のさらに他の態様は、上述した焦電型光検出器または焦電型光検出装置を有する電子機器を定義している。 (9) Still another aspect of the present invention defines an electronic apparatus having the above-described pyroelectric detector or pyroelectric detector.

上記いずれかの焦電型光検出器は、光の検出出力が高い。よって、この焦電型光検出器を搭載する電子機器の性能が高まる。電子機器としては、例えば、赤外線センサー装置、サーモグラフィー装置、車載用夜間カメラや監視カメラ等が挙げられる。 Any of the above pyroelectric detectors has a high light detection output. Therefore, the performance of an electronic device equipped with this pyroelectric detector is enhanced. Examples of the electronic device include an infrared sensor device, a thermography device, a vehicle-mounted night camera, a monitoring camera, and the like.

本発明の第１実施形態に係る直列４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a pyroelectric detector having four capacitors in series according to a first embodiment of the present invention. 図２（Ａ）は第１実施形態の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｂ）は第１比較例の光吸収領域の面積と素子面積を示し、図２（Ｃ）は比較例２の光吸収領域の面積と素子面積を示す図である。2A shows the area and element area of the light absorption region of the first embodiment, FIG. 2B shows the area and element area of the light absorption region of the first comparative example, and FIG. It is a figure which shows the area and element area of the light absorption area | region of the comparative example 2. 第１実施形態の直列接続されたキャパシターのバイアス印加状態を示す図である。It is a figure which shows the bias application state of the capacitor connected in series of 1st Embodiment. 第１実施形態に係る直列４個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略平面図である。It is a schematic plan view of a pyroelectric detector having four capacitors in series according to the first embodiment. 第１実施形態に係る直列３個のキャパシターを有する焦電型光検出器の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the pyroelectric photodetector which has three capacitors in series which concerns on 1st Embodiment. 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、２つの焦電キャパシターの接続配線例を示す図である。FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating examples of connection wiring of two pyroelectric capacitors. スタック型の焦電キャパシターを有する焦電型光検出器に本発明を適用した実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment which applied this invention to the pyroelectric detector which has a stack type pyroelectric capacitor. 本発明の第２実施形態に係る焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit structure of the pyroelectric detection apparatus (pyroelectric detection array) which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む本発明の第３実施形態に係る赤外線カメラ（電子機器）のブロック図である。It is a block diagram of the infrared camera (electronic device) which concerns on 3rd Embodiment of this invention containing a pyroelectric detector or a pyroelectric detector. 赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る運転支援装置（電子機器）を示す図である。It is a figure which shows the driving assistance apparatus (electronic device) which concerns on 3rd Embodiment of this invention containing an infrared camera. 示す赤外線カメラを前部に搭載した本発明の第３実施形態に係る車両を示す図である。It is a figure which shows the vehicle which concerns on 3rd Embodiment of this invention which mounted the infrared camera shown in the front part. 赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係るセキュリティー機器（電子機器）を示す図である。It is a figure which shows the security apparatus (electronic device) which concerns on 3rd Embodiment of this invention containing an infrared camera. セキュリティー機器の赤外線カメラ及び人感センサーの検知エリアを示す図である。It is a figure which shows the detection area of the infrared camera of a security apparatus, and a human sensitive sensor. センサーデバイスを含む、本発明の第３実施形態に係るゲーム機器に用いられるコントローラーを示す図である。It is a figure which shows the controller used for the game device which concerns on 3rd Embodiment of this invention including a sensor device. コントローラーを含むゲーム機器を示す図である。It is a figure which shows the game device containing a controller. 赤外線カメラを含む本発明の第３実施形態に係る体温測定装置（電子機器）を示す図である。It is a figure which shows the body temperature measuring apparatus (electronic device) which concerns on 3rd Embodiment of this invention containing an infrared camera. センサーデバイスをテラヘルツセンサーデバイスとして用い、テラヘルツ照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置（電子機器）を構成した例を示す図である。It is a figure which shows the example which comprised the specific substance detection apparatus (electronic device) combining the terahertz irradiation unit using a sensor device as a terahertz sensor device. 図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）は焦電型光検出器を二次元配置した焦電型光検出装置の構成例を示す図である。18A and 18B are diagrams showing a configuration example of a pyroelectric detection device in which pyroelectric detectors are two-dimensionally arranged.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not always.

１．第１の実施形態
１．１．複数のキャパシターの直列接続
図１は、本発明の焦電型光検出器の概念図である。図１に示すように、複数の焦電キャパシター（キャパシターもいう）が支持部材（メンブレン）３０にて分極方向が揃う方向に直列に接続されている。図１の例では、第１キャパシターＣａｐａ１〜第４キャパシターＣａｐａ４が直列に接続されている。支持部材３０上のキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、例えば実質的に等しい面積の複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４を有する光吸収層５０内部に配置されている。光吸収層５０は、複数の光吸収領域ＡＲ１〜ＡＲ４に分割形成されていても良いし、一体形成されているものでも良い。 1. 1. First embodiment 1.1. 1 is a conceptual diagram of a pyroelectric detector according to the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of pyroelectric capacitors (also referred to as capacitors) are connected in series in a direction in which polarization directions are aligned by a support member (membrane) 30. In the example of FIG. 1, the first capacitor Capa1 to the fourth capacitor Capa4 are connected in series. Each of the capacitors Capa1 to Capa4 on the support member 30 is disposed inside the light absorption layer 50 having a plurality of light absorption regions AR1 to AR4 having substantially the same area, for example. The light absorption layer 50 may be divided into a plurality of light absorption regions AR1 to AR4 or may be integrally formed.

図１中のプラスとマイナスは各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の分極極性を示す。本例では、各キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の容量値は同じものとするがこれに限定されるものではない。第１キャパシターＣａｐａ１の正極は第１外部端子ＴＡ１に接続されており、この第１外部端子ＴＡ１は正極性である。また、第４キャパシターＣａｐａ４の負極は第２外部端子ＴＡ２に接続されており、この第２外部端子ＴＡ２は負極性である。 In FIG. 1, plus and minus indicate polarization polarities of the capacitors Capa1 to Capa4. In this example, the capacitance values of the capacitors Capa1 to Capa4 are the same, but are not limited thereto. The positive electrode of the first capacitor Capa1 is connected to the first external terminal TA1, and the first external terminal TA1 is positive. The negative electrode of the fourth capacitor Capa4 is connected to the second external terminal TA2, and the second external terminal TA2 has a negative polarity.

ここで、図２（Ａ）に本実施形態の概略平面図を、図２（Ｂ）に比較例１の概略平面図を、図２（Ｃ）に比較例２の概略平面図をそれぞれ示す。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａはそれぞれ等しいものとする。 Here, FIG. 2A shows a schematic plan view of this embodiment, FIG. 2B shows a schematic plan view of Comparative Example 1, and FIG. 2C shows a schematic plan view of Comparative Example 2. It is assumed that the light receiving portion areas (areas of the light absorption regions) Aa shown in FIGS.

先ず、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｂ）に示す比較例１とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々と、図２（Ｂ）に示す単体のＣａｐａとは、それぞれ素子面積Ａｃと容量Ｃが等しいものとする。 First, this embodiment shown in FIG. 2A is compared with Comparative Example 1 shown in FIG. Each of the capacitors Capa1 to Capa4 shown in FIG. 2A and the single Capa shown in FIG. 2B have the same element area Ac and capacitance C.

図２（Ａ）でも図２（Ｂ）でも、照射光の熱を電荷Ｑに変換することで得られるキャパシターからの出力電圧は、キャパシターの素子抵抗をＲｐ（図２（Ａ）の場合は合成抵抗）とすると、
Ｖｓ＝Ｑ×Ｒｐ…（１）
となる。つまり、焦電型光検出器の出力電圧Ｖｓは、キャパシターの分極電荷Ｑとキャパシターの抵抗値Ｒｐとの積に応じて変動する。また、電荷Ｑは受光部面積Ａａと素子面積Ａｃに比例することから、
Ｖｓ∝Ａａ・Ａｃ・Ｒｐ…（２）
が成立する。 In both FIG. 2A and FIG. 2B, the output voltage from the capacitor obtained by converting the heat of the irradiation light into the charge Q is the combined resistance of the capacitor Rp (in the case of FIG. 2A). Resistance)
Vs = Q × Rp (1)
It becomes. That is, the output voltage Vs of the pyroelectric detector varies according to the product of the polarization charge Q of the capacitor and the resistance value Rp of the capacitor. Further, since the charge Q is proportional to the light receiving area Aa and the element area Ac,
Vs∝Aa ・ Ac ・ Rp (2)
Is established.

ところで、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が分極方向が揃う方向に直列接続されていることから、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の素子面積Ａｃは図２（Ｂ）のように電気的に一個の容量Ｃａｐａの素子面積Ａｃと等しい関係となる。また、図２（Ａ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａと、図２（Ｂ）の受光部面積（光吸収領域の面積）Ａａとは等しいことは上述した通りである。 By the way, in FIG. 2A, since the capacitors Capa1 to Capa4 are connected in series in the direction in which the polarization directions are aligned, the element area Ac of the capacitors Capa1 to Capa4 is electrically one as shown in FIG. The relationship is equal to the element area Ac of the capacitor Capa. Further, as described above, the light receiving portion area (light absorption region area) Aa in FIG. 2A is equal to the light receiving portion area (light absorption region area) Aa in FIG.

そこで、次にキャパシターの素子抵抗をＲｐについて考察する。図２（Ｂ）では、素子抵抗Ｒｐと容量との関係から、
Ｒｐ＝１／Ｃ…（３）
が成立する。 Therefore, next, the element resistance of the capacitor will be considered with respect to Rp. In FIG. 2B, from the relationship between the element resistance Rp and the capacitance,
Rp = 1 / C (3)
Is established.

一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となる。合成素子抵抗をＲｐｘとすると、
Ｒｐｘ＝４／Ｃ＝４×Ｒp…（４）
が成立する。 On the other hand, in FIG. 2A, when the capacitance values of the capacitors Capa1 to Capa4 are C, the combined capacitance value of the combined capacitors Capa connected in series is C / 4. If the combined element resistance is Rpx,
Rpx = 4 / C = 4 × Rp (4)
Is established.

よって、式（１）を参照すると、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）に示す比較例１にて得られる出力電圧の４倍となることが分かる。つまり、キャパシターをｎ個直列接続することで、比較例１の単体キャパシターの場合と比較して、電気的な電極面によって決まる合成容量（電気的キャパシターの容量）は１／ｎになり、それにより合成抵抗がｎ倍になり、結果として出力電圧Ｖｓがｎ倍となることが分かる。 Therefore, referring to equation (1), the output voltage Vs obtained in this embodiment shown in FIG. 2A is four times the output voltage obtained in Comparative Example 1 shown in FIG. I understand that. That is, by connecting n capacitors in series, the combined capacitance (capacitance of the electrical capacitor) determined by the electrical electrode surface is 1 / n compared to the case of the single capacitor of Comparative Example 1, thereby It can be seen that the combined resistance becomes n times, and as a result, the output voltage Vs becomes n times.

次に、図２（Ａ）に示す本実施形態と図２（Ｃ）に示す比較例２とを対比する。図２（Ａ）に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４のトータル素子面積（４×Ａｃ）と、図２（Ｃ）に示す単体のＣａｐａの素子面積（４×Ａｃ）とが等しいものとする。 Next, this embodiment shown in FIG. 2A is compared with Comparative Example 2 shown in FIG. Assume that the total element area (4 × Ac) of the capacitors Capa1 to Capa4 shown in FIG. 2 (A) is equal to the element area (4 × Ac) of a single Capa shown in FIG. 2 (C).

図２（Ａ）に示す４個直列接続の電気的な素子面積Ａｃと比較して、比較例２の素子面積は４×Ａｃとなる。一方、図２（Ａ）では、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の容量値をＣとすると、直列接続された合成容量Ｃａｐａの合成容量値はＣ／４となり、抵抗値は式（４）の通り４×Ｒｐである。これに対して、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの容量値は４×Ｃであり、図２（Ｃ）の単体キャパシターＣａｐａの抵抗値はＲｐ／４となる。このため、図２（Ｃ）では素子面積（４×Ａｃ）が４倍であるが抵抗値（Ｒｐ／４）が１／４倍となり、素子面積と抵抗値とで相殺される。よって、図２（Ｃ）の出力電圧Ｖｓは図２（Ｂ）と同等となり、図２（Ａ）の出力電圧Ｖｓの１／４となる。従って、図２（Ａ）に示す本実施形態にて得られる出力電圧Ｖｓは、図２（Ｂ）（Ｃ）の比較例１，２よりも大きく確保することができる。 The element area of Comparative Example 2 is 4 × Ac compared to the four series-connected electric element areas Ac shown in FIG. On the other hand, in FIG. 2A, when the capacitance values of the capacitors Capa1 to Capa4 are C, the combined capacitance value of the combined capacitors Capa connected in series is C / 4, and the resistance value is 4 according to the equation (4). X Rp. On the other hand, the capacitance value of the single capacitor Capa in FIG. 2C is 4 × C, and the resistance value of the single capacitor Capa in FIG. 2C is Rp / 4. For this reason, in FIG. 2C, the element area (4 × Ac) is four times, but the resistance value (Rp / 4) is ¼, which is offset by the element area and the resistance value. Therefore, the output voltage Vs in FIG. 2C is equivalent to that in FIG. 2B, and is ¼ of the output voltage Vs in FIG. Therefore, the output voltage Vs obtained in the present embodiment shown in FIG. 2A can be ensured to be larger than those of Comparative Examples 1 and 2 shown in FIGS.

１．２．複数の焦電キャパシターを自発分極させるバイアス電圧
図３は、図１に示すキャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４にバイアスを印加した時の自発分極を示している。キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々は、第１電極１０と、第２電極１４との間にＰＺＴ等の焦電体１２を有する。電源ＥＡのブラス端子を外部端子ＴＡ１に、マイナス端子を外部端子ＴＡ２に接続して、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４に図３に示す電界Ｅを作用させると、キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４の分極方向が揃う。 1.2. Bias Voltage for Spontaneously Polarizing Multiple Pyroelectric Capacitors FIG. 3 shows the spontaneous polarization when bias is applied to the capacitors Capa1 to Capa4 shown in FIG. Each of the capacitors Capa 1 to Capa 4 has a pyroelectric body 12 such as PZT between the first electrode 10 and the second electrode 14. When the brass terminal of the power source EA is connected to the external terminal TA1 and the minus terminal is connected to the external terminal TA2, and the electric field E shown in FIG. 3 is applied to the capacitors Capa1 to Capa4, the polarization directions of the capacitors Capa1 to Capa4 are aligned.

つまり、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４に電界Ｅが作用する。このため、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々では、図３の例では、第１電極１０側がプラスに、第２電極１４側がマイナスになるように分極方向が揃えられて分極する。その後、電界Ｅを解除しても、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々の焦電体１２では、自発分極が維持される。 That is, in each of Capa1 to Capa4, the electric field E acts on the first electrode 10, the pyroelectric body 12, and the second electrode 14. For this reason, in each of Capa1 to Capa4, in the example of FIG. 3, the first electrode 10 side is positive and the second electrode 14 side is negative and the polarization direction is aligned and polarized. Then, even if the electric field E is canceled, the spontaneous polarization is maintained in each pyroelectric body 12 of Capa1 to Capa4.

ここで、図３に示すように、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４の各々にて、第１電極１０と第２電極１４の露出面には浮遊電荷が存在する。図３の例では、第１電極１０の浮遊電荷はマイナス、第２電極１４の浮遊電荷はプラスと、それぞれ揃っているが、これに限定されるものではない。例えば第１キャパシターＣａｐａ１の第１電極１０と第２キャパシターＣａｐａ２の第１電極１０とを接続する等、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４うちの隣り合うキャパシター同士の電極接続は、第１，第２電極１０，１４同士、第１電極１０同士または第２電極１４同士等、種々の組み合わせを選択できる。また、外部端子ＴＡ１は第１キャパシターＣａｐａ１の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続することができ、同様に外部端子ＴＡ２も第４キャパシターＣａｐａ４の第１，第２電極１０，１４のいずれか一方に接続すれば良い。 Here, as shown in FIG. 3, floating charges exist on the exposed surfaces of the first electrode 10 and the second electrode 14 in each of Capa1 to Capa4. In the example of FIG. 3, the floating charges of the first electrode 10 are negative and the floating charges of the second electrode 14 are positive, but the present invention is not limited to this. For example, electrode connection between adjacent capacitors of Capa1 to Capa4, such as connecting the first electrode 10 of the first capacitor Capa1 and the first electrode 10 of the second capacitor Capa2, is between the first and second electrodes 10 and 14. Various combinations such as the first electrodes 10 or the second electrodes 14 can be selected. The external terminal TA1 can be connected to one of the first and second electrodes 10 and 14 of the first capacitor Capa1, and the external terminal TA2 is similarly connected to the first and second electrodes 10 and 14 of the fourth capacitor Capa4. 14 may be connected.

焦電キャパシターを用いた光検出原理は、光に基づく熱による焦電効果（パイロ電子効果）によって、電界Ｅを解除した後の焦電キャパシターの自発分極量が変化し、その変化量を求めることで光量（熱量）の大きさを検出するものである。よって、少なくとも光検出前の製造時または使用時などにて少なくとも１回だけ、Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ４に電界Ｅを作用させて分極状態を生成しておけば良い。 The principle of light detection using a pyroelectric capacitor is that the amount of spontaneous polarization of the pyroelectric capacitor after the release of the electric field E changes due to the pyroelectric effect (pyro electronic effect) due to heat based on light, and the amount of change is obtained. The amount of light (amount of heat) is detected. Therefore, the polarization state may be generated by applying the electric field E to Capa1 to Capa4 at least once at the time of manufacture or use before light detection.

１．３．焦電型光検出器の構造
図４及び図５は、焦電型光検出器例えば焦電型赤外線検出器２００の平面図及び断面図である。なお、図４では図１と同じく４個の焦電キャパシターを直列接続しているが、図３では紙面の関係上で３個の焦電キャパシターを直列接続した状態を示している。この焦電型赤外線検出器２００は、基体２０と、基体２０に設けられた支持部材（メンブレン）３０と、支持部材（メンブレン）３０上にて直列接続された複数（図４では４個、図５では３個）の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４（Ｃａｐａ１〜Ｃａｐａ３）とを有する。なお、複数の焦電キャパシターを総称してＣａｐａと称する。 1.3. Structure of Pyroelectric Detector FIG. 4 and FIG. 5 are a plan view and a cross-sectional view of a pyroelectric photodetector, for example, a pyroelectric infrared detector 200. In FIG. 4, four pyroelectric capacitors are connected in series as in FIG. 1, but FIG. 3 shows a state in which three pyroelectric capacitors are connected in series because of space. The pyroelectric infrared detector 200 includes a base 20, a support member (membrane) 30 provided on the base 20, and a plurality (four in FIG. 4) connected in series on the support member (membrane) 30. 5 is three) pyroelectric capacitors Capa1 to Capa4 (Capa1 to Capa3). The plurality of pyroelectric capacitors are collectively referred to as Capa.

支持部材（メンブレン）３０は、図４に示すように、２つのアーム３０−１，３０−２を備え、２つのアーム３０−１，３０−２が基体２０に支持されている。支持部材（メンブレン）３０は、図５に示すように第１面３０Ａと、第１面３０Ａに対向する第２面３０Ｂとを含み、第２面３０Ｂと基体２０との間に空洞部１００が形成されている。この空洞部１００により、支持部材（メンブレン）３０と基体２０とが熱分離されている。 As shown in FIG. 4, the support member (membrane) 30 includes two arms 30-1 and 30-2, and the two arms 30-1 and 30-2 are supported by the base body 20. As shown in FIG. 5, the support member (membrane) 30 includes a first surface 30 A and a second surface 30 B that faces the first surface 30 A, and the cavity 100 is provided between the second surface 30 B and the base body 20. Is formed. The support member (membrane) 30 and the base body 20 are thermally separated by the hollow portion 100.

図５に示す基体２０は、例えばシリコン基板２１と、シリコン基板２１上に形成された絶縁膜（ＳｉＯ_２層）２２とを有し、絶縁膜２２の一部が除去されることで空洞部１００が形成されている。シリコン基板２１の素子領域２１Ａにはトランジスター等の素子４０，４１を形成することができる。 5 includes, for example, a silicon substrate 21 and an insulating film (SiO ₂ layer) 22 formed on the silicon substrate 21, and the cavity 100 is obtained by removing a part of the insulating film 22. Is formed. Elements 40 and 41 such as transistors can be formed in the element region 21 A of the silicon substrate 21.

図５に示す絶縁層２２のうち空洞部１００以外の領域は、支持部材３０の少なくとも２箇所を保持する保持部（ポスト）２２Ａ，２２Ｂとなる。この保持部２２Ａ，２２Ｂには、ビア３１，３２を設けることができる。ビア３１は、絶縁層２２中に設けられた配線層３３と接続される。ビア３２は、絶縁層２２中に設けられた他の配線層３４と接続される。配線層３３はさらに、絶縁層２２中に設けられたコンタクト３５，３６を介して素子４０，４１に接続することができる。 Regions other than the cavity portion 100 in the insulating layer 22 shown in FIG. Vias 31 and 32 can be provided in the holding portions 22A and 22B. The via 31 is connected to a wiring layer 33 provided in the insulating layer 22. The via 32 is connected to another wiring layer 34 provided in the insulating layer 22. The wiring layer 33 can be further connected to the elements 40 and 41 via contacts 35 and 36 provided in the insulating layer 22.

複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、支持部材（メンブレン）３０側の第１電極（下部電極）１０と、支持部材（メンブレン）３０側とは反対の側に設けられる、平面視における面積が、第１電極１０より小さい第２電極（上部電極）１４と、第１電極１０と第２電極１４との間に設けられる焦電体（例えば、ＰＺＴ層：チタン酸ジルコン酸鉛層）１２を有する。 Each of the plurality of pyroelectric capacitors Capa is provided on the side opposite to the first electrode (lower electrode) 10 on the support member (membrane) 30 side and the support member (membrane) 30 side. A second electrode (upper electrode) 14 smaller than the first electrode 10 and a pyroelectric body (for example, PZT layer: lead zirconate titanate layer) 12 provided between the first electrode 10 and the second electrode 14 are included. .

複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、図５に示すように、酸化アルミニウム等の絶縁性を有する金属化合物層１６により覆われている。この金属化合物層１６は還元ガスバリア膜として機能する。それにより、複数の焦電キャパシターＣａｐａの各々は、キャパシター形成後の工程で還元ガス（水素、水蒸気、ＯＨ基、メチル基など）がキャパシターに侵入することが抑制される。焦電体１２は酸化物であり、酸化物が還元されると酸素欠損を生じて、焦電効果が損なわれるからである。このように、金属化合物層１６により焦電体１２の酸素欠損が防止されるようになったことから、一つの支持部材３０上の複数の光吸収領域の各々に、各々が比較的サイズの小さな複数の焦電キャパシターＣａｐａを形成することが可能になる。 Each of the plurality of pyroelectric capacitors Capa is covered with a metal compound layer 16 having an insulating property such as aluminum oxide, as shown in FIG. This metal compound layer 16 functions as a reducing gas barrier film. Thereby, in each of the plurality of pyroelectric capacitors Capa, the reduction gas (hydrogen, water vapor, OH group, methyl group, etc.) is prevented from entering the capacitor in the process after the capacitor is formed. This is because the pyroelectric body 12 is an oxide, and when the oxide is reduced, oxygen vacancies are generated and the pyroelectric effect is impaired. As described above, since the oxygen deficiency of the pyroelectric body 12 is prevented by the metal compound layer 16, each of the plurality of light absorption regions on the single support member 30 has a relatively small size. A plurality of pyroelectric capacitors Capa can be formed.

金属化合物層１６は、図５に拡大して示すように、第１バリア層（第１層膜）１６Ａと第２バリア層（第２層膜）１６Ｂとを含むことができる。第１バリア層１６Ａは、金属酸化物例えば酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３をスパッタ法により成膜して形成することができる。スパッタ法では還元ガスが用いられないので、キャパシター２３０が還元されることはない。第２バリア層１６Ｂは、例えば酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３を例えば原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ:Atomic Layer Chemical Vapor Deposition）法により成膜して
形成すことができる。通常のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法は還元ガスを用い
るが、第１層バリア層１６ＡによりキャパシターＣａｐａは還元ガスから隔離される。 The metal compound layer 16 can include a first barrier layer (first layer film) 16A and a second barrier layer (second layer film) 16B, as shown in an enlarged view in FIG. The first barrier layer 16A can be formed by depositing a metal oxide such as aluminum oxide Al ₂ O ₃ by sputtering. Since no reducing gas is used in the sputtering method, the capacitor 230 is not reduced. The second barrier layer 16B can be formed, for example, by depositing aluminum oxide Al ₂ O ₃ by, for example, an atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD) method. A normal CVD (Chemical Vapor Deposition) method uses a reducing gas, but the capacitor Capa is isolated from the reducing gas by the first barrier layer 16A.

ここで、金属化合物層１６のトータル膜厚は５０〜７０ｎｍ、例えば６０ｎｍとする。このとき、ＣＶＤ法で形成される第１バリア層１６Ａの膜厚は原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂよりも厚く、３５〜６５ｎｍ例えば４０ｎｍとなる。これに対して、原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法により形成される第２バリア層１６Ｂの膜厚は薄くでき、例えば酸化アルミニウムＡｌ_２Ｏ_３を５〜３０ｎｍ例えば２０ｎｍで成膜して形成される。原子層化学気相成長（ＡＬＣＶＤ）法は、スパッタ法等と比較して、優れた埋め込み特性を有するため、微細化に対応することが可能となり、第１，第２バリア層１６Ａ，１６Ｂにて還元ガスバリア性を高めることができる。また、スパッタ法で成膜される第１バリア層１６Ａは第２バリア層１６Ｂに比べて緻密ではないが、それが効を奏して伝熱率を下げる要因となるので、熱伝導率の低い第１バリア層１６Ａが焦電キャパシターＣａｐａと第２バリア層１６Ｂ間に介在することで、焦電キャパシターＣａｐａからの熱の散逸を防止できる。 Here, the total film thickness of the metal compound layer 16 is 50 to 70 nm, for example, 60 nm. At this time, the film thickness of the first barrier layer 16A formed by the CVD method is larger than that of the second barrier layer 16B formed by the atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD) method, and becomes 35 to 65 nm, for example, 40 nm. In contrast, the thickness of the second barrier layer 16B formed by atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD) can be reduced. For example, aluminum oxide Al ₂ O ₃ is formed to a thickness of 5 to 30 nm, for example, 20 nm. Is done. The atomic layer chemical vapor deposition (ALCVD) method has excellent embedding characteristics as compared with the sputtering method and the like, and thus can cope with miniaturization. The first and second barrier layers 16A and 16B The reducing gas barrier property can be enhanced. Also, the first barrier layer 16A formed by sputtering is not dense compared to the second barrier layer 16B, but it is effective and lowers the heat transfer rate. Since the first barrier layer 16A is interposed between the pyroelectric capacitor Capa and the second barrier layer 16B, heat dissipation from the pyroelectric capacitor Capa can be prevented.

図５に示すように、金属化合物層１６上には層間絶縁膜１７が形成されている。一般に、層間絶縁膜１７の原料ガス（ＴＥＯＳ）が化学反応する際には、水素ガスや水蒸気等の還元ガスが発生する。キャパシターＣａｐａの周囲に設けた第１還元ガスバリア膜１６は、この層間絶縁膜１７の形成中に発生する還元ガスからキャパシターＣａｐａを保護するものである。 As shown in FIG. 5, an interlayer insulating film 17 is formed on the metal compound layer 16. Generally, when the source gas (TEOS) of the interlayer insulating film 17 chemically reacts, a reducing gas such as hydrogen gas or water vapor is generated. The first reducing gas barrier film 16 provided around the capacitor Capa protects the capacitor Capa from the reducing gas generated during the formation of the interlayer insulating film 17.

図５に示すように、層間絶縁膜１７上に配線層１８が配置される。層間絶縁膜１７には、電極配線形成前に予め、第１コンタクトホール１７Ａと第２コンタクトホール１７Ｂが形成される。その際、金属化合物層１６にも同様にコンタクトホールが形成される。第１コンタクトホール１７Ａに埋め込まれた第１プラグ１９Ａにより、第１電極（下部電極）１０と配線層１８とが導通される。同様に第２コンタクトホール１７Ｂに埋め込まれた第２プラグ１９Ｂにより、第２電極（上部電極）１４と配線層１８とが導通される。 As shown in FIG. 5, the wiring layer 18 is disposed on the interlayer insulating film 17. A first contact hole 17A and a second contact hole 17B are formed in the interlayer insulating film 17 in advance before the electrode wiring is formed. At that time, contact holes are similarly formed in the metal compound layer 16. The first electrode (lower electrode) 10 and the wiring layer 18 are electrically connected by the first plug 19A embedded in the first contact hole 17A. Similarly, the second electrode (upper electrode) 14 and the wiring layer 18 are electrically connected by the second plug 19B embedded in the second contact hole 17B.

本実施形態では、図５に示すように、ビア３２とＣａｐａ１の下部電極１０とが配線層１８Ａにより接続され、Ｃａｐａ１の上部電極１４とＣａｐａ２の下部電極１０が配線層１８Ｂにより接続され、Ｃａｐａ２の上部電極１４とＣａｐａ３の下部電極１０が配線層１８Ｃにより接続され、Ｃａｐａ３の上部電極１４とビア３１が配線層１８Ｄにより接続されている。図４では、同様にして配線１８Ａ〜１８Ｅを用いて４つの焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ４が分極方向が揃う方向に直列接続される。 In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the via 32 and the lower electrode 10 of Capa1 are connected by the wiring layer 18A, the upper electrode 14 of Capa1 and the lower electrode 10 of Capa2 are connected by the wiring layer 18B, and the Capa2 The upper electrode 14 and the lower electrode 10 of Capa3 are connected by a wiring layer 18C, and the upper electrode 14 of Capa3 and a via 31 are connected by a wiring layer 18D. In FIG. 4, similarly, the four pyroelectric capacitors Capa1 to Capa4 are connected in series in the direction in which the polarization directions are aligned using the wirings 18A to 18E.

なお、直列接続された複数の焦電キャパシターからなるキャパシター列の両端と外部端子ＴＡ１，ＴＡ２とに接続される第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅は、複数の焦電キャパシター間を接続する第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）の幅よりも狭くすることができる。 The width of the first wiring part (wirings 18A and 18E in FIG. 4 and 18A and 18D in FIG. 5) connected to both ends of the capacitor array composed of a plurality of pyroelectric capacitors connected in series and the external terminals TA1 and TA2. Can be made narrower than the width of the second wiring portion (wirings 18B to 18D in FIG. 4 and 18B to 18C in FIG. 5) connecting the plurality of pyroelectric capacitors.

こうすると、熱の出口となる第１配線部（図４では配線１８Ａ及び１８Ｅ、図５では１８Ａ及び１８Ｄ）の幅を細くして放熱を抑制する一方で、焦電キャパシター間の第２配線部（図４では配線１８Ｂ〜１８Ｄ、図５では１８Ｂ〜１８Ｃ）は幅広として電圧降下を抑制できる。 In this way, the width of the first wiring part (wirings 18A and 18E in FIG. 4 and 18A and 18D in FIG. 5) serving as a heat outlet is reduced to suppress heat dissipation, while the second wiring part between the pyroelectric capacitors. (The wirings 18B to 18D in FIG. 4 and 18B to 18C in FIG. 5) are wide to suppress the voltage drop.

ここで、層間絶縁膜１７が存在しないと、配線層１８をパターンエッチングする際に、その下層の金属化合物層１６（第２バリア層１６Ｂ）がエッチングされて、バリア性が低下してしまう。層間絶縁膜１７は、金属化合物層１６のバリア性を確保する上でも、金属化合物層１６上に形成することが好ましい。 Here, if the interlayer insulating film 17 does not exist, when the wiring layer 18 is subjected to pattern etching, the underlying metal compound layer 16 (second barrier layer 16B) is etched and the barrier property is deteriorated. The interlayer insulating film 17 is preferably formed on the metal compound layer 16 in order to ensure the barrier property of the metal compound layer 16.

また、層間絶縁膜１７は含有水分が少なく、あるいは水素含有率が低いことが好ましい。そこで、層間絶縁膜１７はアニーリングにより脱ガス処理される。こうして、層間絶縁膜１７の水素含有率または含水率は、配線層１８を覆う光吸収層５０や、絶縁膜であるポスト（保持部）２２Ａ，２２Ｂよりも低くされる。こうすると、層間絶縁膜１７が形成された後にキャパシターＣａｐａが高温に晒されても、層間絶縁膜１７からの還元ガスの発生を抑制できる。 In addition, the interlayer insulating film 17 preferably has a low water content or a low hydrogen content. Therefore, the interlayer insulating film 17 is degassed by annealing. Thus, the hydrogen content or moisture content of the interlayer insulating film 17 is made lower than the light absorption layer 50 covering the wiring layer 18 and the posts (holding portions) 22A and 22B that are insulating films. In this way, even when the capacitor Capa is exposed to a high temperature after the interlayer insulating film 17 is formed, the generation of reducing gas from the interlayer insulating film 17 can be suppressed.

図６（Ａ）（Ｂ）に、分極方向が揃う方向に直列接続される２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１との配線例を示す。図６（Ａ）に示すように、Ｃａｐａｎの上部電極１４とＣａｐａｎ＋１の下部電極１０とを配線層１８で接続するものに限らず、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０同士を配線層１８で接続することができる。このように、２つのＣａｐａｎとＣａｐａｎ＋１間を接続するとき、下部電極１０同士を接続する配線１８が山状のキャパシターに沿って形成する必要がないため、配線１８は最短経路となる。このため、電圧降下が小さくなり、出力電圧Ｖｓの低下が抑制される。 6A and 6B show wiring examples of two Capans and Capan + 1 that are connected in series in a direction in which the polarization directions are aligned. As shown in FIG. 6A, the upper electrode 14 of Capan and the lower electrode 10 of Capan + 1 are not limited to being connected by the wiring layer 18, but the lower electrodes 10 of Ccapn and Capan + 1 are connected by the wiring layer 18. Can do. Thus, when connecting two Capan and Capan + 1, since the wiring 18 which connects the lower electrodes 10 does not need to be formed along the mountain-shaped capacitor, the wiring 18 becomes the shortest path. For this reason, a voltage drop becomes small and the fall of the output voltage Vs is suppressed.

あるいは、図６（Ｂ）に示すように、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の下部電極１０を共通電極として配線層１８を省略することができる。こうすると、配線１８を省略できる上に、共通電極は配線１８よりも幅広にかつ厚肉で形成できるので、配線抵抗を格段に小さくすることができる。これにより、電圧降下が小さくなって出力電圧Ｖｓの低下をさらに抑制できる。 Alternatively, as shown in FIG. 6B, the wiring layer 18 can be omitted by using the lower electrode 10 of Ccapn and Capan + 1 as a common electrode. In this case, the wiring 18 can be omitted, and the common electrode can be formed wider and thicker than the wiring 18, so that the wiring resistance can be remarkably reduced. Thereby, a voltage drop becomes small and the fall of output voltage Vs can further be suppressed.

なお、図６（Ａ）（Ｂ）のいずれの場合も、図３に示すようにしてバイアス電界Ｅを作用させれば、ＣｐａｐｎとＣａｐａｎ＋１の分極方向は一義的に定まる。 6A and 6B, if the bias electric field E is applied as shown in FIG. 3, the polarization directions of Ccapn and Capan + 1 are uniquely determined.

配線接続された焦電キャパシターＣａｐａの上には、図５に示すように光吸収層５０が形成される。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って一つの光吸収層５０を配置した場合、複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３に対応するほぼ等面積の領域が個々の光吸収領域となる。図５に示す複数の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３を覆って、分割された複数の光吸収層５０ａ〜５０ｃを形成してもよい。こうすると、一つの共通の光吸収層５０を有する場合と比較して、個々の焦電キャパシターＣａｐａ１〜Ｃａｐａ３での放熱速度が速くなり、熱リセットを短時間で行える利点がある。 A light absorption layer 50 is formed on the pyroelectric capacitor Capa connected to the wiring as shown in FIG. When one light absorption layer 50 is disposed so as to cover the plurality of pyroelectric capacitors Capa1 to Capa3 shown in FIG. 5, regions of substantially equal area corresponding to the plurality of pyroelectric capacitors Capa1 to Capa3 are individual light absorption regions. . A plurality of divided light absorption layers 50a to 50c may be formed so as to cover the plurality of pyroelectric capacitors Capa1 to Capa3 shown in FIG. This has the advantage that the heat release speed of each of the pyroelectric capacitors Capa1 to Capa3 is increased and the thermal reset can be performed in a short time as compared with the case where one common light absorption layer 50 is provided.

上述した実施形態は、下部電極１０が上部電極１４よりも広いプレーナー構造であったが、図７に示すようにスタック構造の焦電キャパシターＣａｐａにも本発明を適用することができる。スタック構造の焦電キャパシターＣａｐａは、図７に示すように、第１電極１０、焦電体１２及び第２電極１４の横断面積が実質的に等しい。よって、プレーナー構造の焦電キャパシターとは異なり、第１電極１０への配線を層間絶縁層１７の上方に設けることができない。 Although the embodiment described above has a planar structure in which the lower electrode 10 is wider than the upper electrode 14, the present invention can also be applied to a pyroelectric capacitor Capa having a stack structure as shown in FIG. In the pyroelectric capacitor Capa having the stack structure, as shown in FIG. 7, the cross-sectional areas of the first electrode 10, the pyroelectric body 12, and the second electrode 14 are substantially equal. Therefore, unlike the pyroelectric capacitor having the planar structure, the wiring to the first electrode 10 cannot be provided above the interlayer insulating layer 17.

このため、支持部材（メンブレン）３０を多層構造とし、その一層を配線１８Ｂとする。この配線１８Ｂは、隣り合う２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０同士を接続する。支持部材３０中の配線１８Ｂは、支持部材３０に形成されたコンタクトホール３０Ｃ，３０Ｄに充填されたプラグ１９Ｃ，１９Ｄにより、２つの焦電キャパシターＣａｐａの第１電極（下部電極）１０に接続される。 For this reason, the support member (membrane) 30 has a multi-layer structure, and one layer is a wiring 18B. The wiring 18B connects the first electrodes (lower electrodes) 10 of two adjacent pyroelectric capacitors Capa. The wiring 18B in the support member 30 is connected to the first electrodes (lower electrodes) 10 of the two pyroelectric capacitors Capa by plugs 19C and 19D filled in the contact holes 30C and 30D formed in the support member 30. .

２．第２の実施形態
図８は、焦電型光検出装置（焦電型光検出アレイ）の回路構成の一例を示す回路図である。図８の例では、複数の光検出セル（すなわち、焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）が、二次元的に配置されている。なお、図８に示す焦電キャパシターＣａｐａは、上述した通り複数個直列接続されたものである。複数の光検出セル（焦電型光検出器２００ａ〜２００ｄ等）の中から一つの光検出セルを選択するために、走査線（Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ等）と、データ線（Ｄ１ａ，Ｄ１ｂ等）が設けられている。 2. Second Embodiment FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a pyroelectric detection device (pyroelectric detection array). In the example of FIG. 8, a plurality of light detection cells (that is, pyroelectric light detectors 200a to 200d, etc.) are two-dimensionally arranged. Note that a plurality of pyroelectric capacitors Capa shown in FIG. 8 are connected in series as described above. A scanning line (W1a, W1b, etc.) and a data line (D1a, D1b, etc.) are selected in order to select one photodetection cell from a plurality of photodetection cells (pyroelectric detectors 200a-200d, etc.) Is provided.

第１の光検出セルとしての焦電型光検出器２００ａは、複数個直列接続された焦電キャパシターＣａｐａと、素子選択トランジスターＭ１ａと、を有する。焦電キャパシターＣａｐａの両極の電位関係は、ドライバＰＤｒ１に印加する電位によって、図３に示す通り、電界Ｅの方向によって一義的に決定される。光検出時には、ドライバＰＤｒ１の出力は接地されている。なお、他の光検出セルも同様の構成である。１つの光検出セルが占める領域のサイズは、例えば２０μｍ×２０μｍである。 The pyroelectric detector 200a as the first photodetection cell includes a plurality of pyroelectric capacitors Capa connected in series and an element selection transistor M1a. The potential relationship between the two poles of the pyroelectric capacitor Capa is uniquely determined by the direction of the electric field E as shown in FIG. At the time of light detection, the output of the driver PDr1 is grounded. The other light detection cells have the same configuration. The size of the area occupied by one photodetection cell is, for example, 20 μm × 20 μm.

データ線Ｄ１ａの電位は、リセットトランジスターＭ２をオンすることによって初期化することができる。検出信号の読み出し時には、読み出しトランジスターＭ３がオンする。焦電効果によって生じる電流は、Ｉ／Ｖ変換回路５１０によって電圧に変換され、アンプ６００によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器７００によってデジタルデータに変換される。 The potential of the data line D1a can be initialized by turning on the reset transistor M2. When reading the detection signal, the read transistor M3 is turned on. A current generated by the pyroelectric effect is converted into a voltage by the I / V conversion circuit 510, amplified by the amplifier 600, and converted into digital data by the A / D converter 700.

本実施形態では、複数の焦電型光検出器が二次元的に配置された（例えば、直交２軸（Ｘ軸およびＹ軸）の各々に沿ってアレイ状に配置された）、焦電型光検出装置（焦電型光アレイセンサー）が実現される。 In the present embodiment, a plurality of pyroelectric detectors are two-dimensionally arranged (for example, arranged in an array along each of two orthogonal axes (X axis and Y axis)). A photodetector (pyroelectric optical array sensor) is realized.

３．第３実施形態
本実施形態では、電子機器について説明する。 3. Third Embodiment In this embodiment, an electronic device will be described.

３．１．赤外線カメラ
図９に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として赤外線カメラ４００Ａの構成例を示す。この赤外線カメラ４００Ａは、光学系４００、センサーデバイス（焦電型光検出装置）４１０、画像処理部４２０、処理部４３０、記憶部４４０、操作部４５０、表示部４６０を含む。 3.1. Infrared Camera FIG. 9 shows a configuration example of an infrared camera 400A as an example of an electronic apparatus including the pyroelectric detector or pyroelectric detector of the present embodiment. The infrared camera 400A includes an optical system 400, a sensor device (pyroelectric detection device) 410, an image processing unit 420, a processing unit 430, a storage unit 440, an operation unit 450, and a display unit 460.

光学系４００は、例えば１又は複数のレンズや、これらのレンズを駆動する駆動部などを含む。そしてセンサーデバイス４１０への物体像の結像などを行う。また必要であればフォーカス調整なども行う。 The optical system 400 includes, for example, one or a plurality of lenses and a driving unit that drives these lenses. Then, an object image is formed on the sensor device 410. If necessary, focus adjustment is also performed.

センサーデバイス４１０は、上述した本実施形態の焦電型光検出器２００を二次元配列させて構成され、複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。センサーデバイス４１０は、二次元配列された検出器に加えて、行選択回路（行ドライバー）と、列線を介して検出器からのデータを読み出す読み出し回路と、Ａ／Ｄ変換部等を含むことができる。二次元配列された各検出器からのデータを順次読み出すことで、物体像の撮像処理を行うことができる。 The sensor device 410 is configured by two-dimensionally arranging the pyroelectric detectors 200 of the present embodiment described above, and is provided with a plurality of row lines (word lines, scanning lines) and a plurality of column lines (data lines). . The sensor device 410 includes a row selection circuit (row driver), a readout circuit that reads data from the detector via a column line, an A / D conversion unit, and the like, in addition to the two-dimensionally arranged detectors. Can do. By sequentially reading data from each detector arranged two-dimensionally, it is possible to perform imaging processing of an object image.

画像処理部４２０は、センサーデバイス４１０からのデジタルの画像データ（画素データ）に基づいて、画像補正処理などの各種の画像処理を行う。 The image processing unit 420 performs various image processing such as image correction processing based on digital image data (pixel data) from the sensor device 410.

処理部４３０は、赤外線カメラ４００Ａの全体の制御を行い、赤外線カメラ４００Ａ内の各ブロックの制御を行う。この処理部４３０は、例えばＣＰＵ等により実現される。記憶部４４０は、各種の情報を記憶するものであり、例えば処理部４３０や画像処理部４２０のワーク領域として機能する。操作部４５０は、ユーザーが赤外線カメラ４００Ａを操作するためのインターフェースとなるものであり、例えば各種ボタンやＧＵＩ（Graphical User Interface）画面などにより実現される。表示部４６０は、例えばセンサーデバイス４１０により取得された画像やＧＵＩ画面などを表示するものであり、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの各種のディスプレイにより実現される。 The processing unit 430 controls the entire infrared camera 400A and controls each block in the infrared camera 400A. The processing unit 430 is realized by a CPU or the like, for example. The storage unit 440 stores various types of information, and functions as a work area for the processing unit 430 and the image processing unit 420, for example. The operation unit 450 serves as an interface for the user to operate the infrared camera 400A, and is realized by various buttons, a GUI (Graphical User Interface) screen, and the like. The display unit 460 displays, for example, an image acquired by the sensor device 410, a GUI screen, and the like, and is realized by various displays such as a liquid crystal display and an organic EL display.

このように、１セル分の焦電型光検出器を赤外線センサー等のセンサーとして用いる他、１セル分の焦電型光検出器を二軸方向例えば直交二軸方向に二次元配置することでセンサーデバイス４１０を構成することができ、こうすると熱（光）分布画像を提供することができる。このセンサーデバイス４１０を用いて、サーモグラフィー、車載用ナイトビジョンあるいは監視カメラなどの電子機器を構成することができる。 In this way, the pyroelectric detector for one cell is used as a sensor such as an infrared sensor, and the pyroelectric detector for one cell is two-dimensionally arranged in two axes, for example, two orthogonal axes. The sensor device 410 can be configured to provide a heat (light) distribution image. The sensor device 410 can be used to configure an electronic device such as a thermography, an in-vehicle night vision, or a surveillance camera.

もちろん、１セル分または複数セルの焦電型光検出器をセンサーとして用いることで物体の物理情報の解析（測定）を行う解析機器（測定機器）、火や発熱を検知するセキュリティー機器、工場などに設けられるＦＡ（Factory Automation）機器などの各種の電子機器を構成することもできる。 Of course, analysis equipment (measuring equipment) that analyzes (measures) physical information of objects by using a pyroelectric detector for one cell or multiple cells as a sensor, security equipment that detects fire and heat generation, factories, etc. Various electronic devices such as FA (Factory Automation) devices provided in the system can also be configured.

３．２．運転支援装置
図１０に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、運転支援装置６００の構成例を示す。この運転支援装置６００は、運転支援装置６００を制御するＣＰＵを備えた処理ユニット６１０と、車両外部の所定撮像領域に対して赤外線を検出可能な赤外線カメラ６２０と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサー６３０と、車両の走行速度を検出する車速センサー６４０と、運転者のブレーキ操作の有無を検出するブレーキセンサー６５０と、スピーカー６６０と、表示装置６７０とを備えて構成されている。 3.2. Driving Support Device FIG. 10 shows a configuration example of a driving support device 600 as an example of an electronic device including the pyroelectric detector or pyroelectric light detection device of this embodiment. The driving support device 600 includes a processing unit 610 having a CPU for controlling the driving support device 600, an infrared camera 620 capable of detecting infrared light with respect to a predetermined imaging region outside the vehicle, and a yaw rate sensor that detects the yaw rate of the vehicle. 630, a vehicle speed sensor 640 that detects the traveling speed of the vehicle, a brake sensor 650 that detects the presence or absence of a brake operation by the driver, a speaker 660, and a display device 670.

この運転支援装置６００の処理ユニット６１０は、例えば赤外線カメラ６２０の撮像により得られる自車両周辺の赤外線画像と、各センサー６３０〜６５０により検出される自車両の走行状態に係る検出信号とから、自車両の進行方向前方に存在する物体及び歩行者などの対象物を検出し、検出した対象物と自車両との接触が発生する可能性があると判断したときに、スピーカー６６０または表示装置６７０により警報を出力する。 For example, the processing unit 610 of the driving support apparatus 600 automatically detects an infrared image around the host vehicle obtained by imaging with the infrared camera 620 and a detection signal related to the traveling state of the host vehicle detected by the sensors 630 to 650. When an object such as a pedestrian or an object existing in the forward direction of the vehicle is detected and it is determined that there is a possibility of contact between the detected object and the host vehicle, the speaker 660 or the display device 670 Output an alarm.

また、たとえば図１１に示すように、赤外線カメラ６２０は、車両の前部において車幅方向の中心付近に配置されている。表示装置６７０は、フロントウィンドーにおいて運転者の前方視界を妨げない位置に各種情報を表示するＨＵＤ（Head Up Display）６７１などを備えて構成されている。 For example, as shown in FIG. 11, the infrared camera 620 is disposed near the center in the vehicle width direction at the front of the vehicle. The display device 670 includes a HUD (Head Up Display) 671 that displays various types of information at a position that does not obstruct the driver's forward view in the front window.

３．３．セキュリティー機器
図１２に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、セキュリティー機器７００の構成例を示す。 3.3. Security Device FIG. 12 shows a configuration example of a security device 700 as an example of an electronic device including the pyroelectric detector or pyroelectric detector of the present embodiment.

セキュリティー機器７００は、少なくとも監視エリアを撮影する赤外線カメラ７１０と、監視エリアへの侵入者を検知する人感センサー７２０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを処理して監視エリアに侵入した移動体を検知する動き検知処理部７３０と、人感センサー７２０の検知処理を行う人感センサー検知処理部７４０と、赤外線カメラ７１０から出力された画像データを所定の方式で圧縮する画像圧縮部７５０と、圧縮された画像データや侵入者検知情報の送信や外部装置からセキュリティー機器７００への各種設定情報などを受信する通信処理部７６０と、セキュリティー機器７００の各処理部に対して条件設定、処理コマンド送信、レスポンス処理をＣＰＵで行う制御部７７０とを備えて構成されている。 The security device 700 has at least an infrared camera 710 that captures a monitoring area, a human sensor 720 that detects an intruder in the monitoring area, and a movement that has entered the monitoring area by processing image data output from the infrared camera 710. A motion detection processing unit 730 that detects the body, a human sensor detection processing unit 740 that performs detection processing of the human sensor 720, and an image compression unit 750 that compresses image data output from the infrared camera 710 in a predetermined method. A communication processing unit 760 that receives compressed image data and intruder detection information, and receives various setting information from an external device to the security device 700, and condition setting and processing commands for each processing unit of the security device 700 And a control unit 770 that performs transmission and response processing by the CPU.

動き検知処理部７３０は、図示しないバッファメモリーと、バッファメモリーの出力が入力されるブロックデータ平滑部と、ブロックデータ平滑部の出力が入力される状態変化検出部とを備える。そして動き検出処理部７３０の状態変化検出部は、監視エリアが静止状態であれば動画で撮影した異なるフレームでも同一画像データとなるが、状態変化（移動体の侵入）があるとフレーム間の画像データで差が生じることを利用して状態変化を検知している。 The motion detection processing unit 730 includes a buffer memory (not shown), a block data smoothing unit to which the output of the buffer memory is input, and a state change detection unit to which the output of the block data smoothing unit is input. The state change detection unit of the motion detection processing unit 730 uses the same image data even in different frames taken by a moving image if the monitoring area is in a stationary state. A change in state is detected by utilizing the difference in data.

また、たとえば軒下に設置されているセキュリティー機器７００と、セキュリティー機器７００に組み込まれている赤外線カメラ７１０の撮像エリアＡ１と、人感センサー７２０の検知エリアＡ２を側面から示したものを図１３に示す。 For example, FIG. 13 shows the security device 700 installed under the eaves, the imaging area A1 of the infrared camera 710 incorporated in the security device 700, and the detection area A2 of the human sensor 720 from the side. .

３．４．ゲーム機器
図１４および図１５は、本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０を用いたコントローラー８２０を含むゲーム機器８００の構成例を示す。 3.4. FIG. 14 and FIG. 15 show a game machine 800 including a controller 820 using the above-described sensor device 410 as an example of an electronic apparatus including the pyroelectric detector or pyroelectric detector of the present embodiment. A configuration example is shown.

図１４に示すように、図１５のゲーム機器８００に用いられるコントローラー８２０は、撮像情報演算ユニット８３０と、操作スイッチ８４０と、加速度センサー８５０と、コネクター８６０と、プロセッサー８７０と、無線モジュール８８０と、を備えて構成される。 As shown in FIG. 14, the controller 820 used in the game machine 800 of FIG. 15 includes an imaging information calculation unit 830, an operation switch 840, an acceleration sensor 850, a connector 860, a processor 870, a wireless module 880, It is configured with.

撮像情報演算ユニット８３０は、撮像ユニット８３１と、この撮像ユニット８３１で撮像した画像データを処理するための画像処理回路８３５を有する。撮像ユニット８３１は、センサーデバイス８３２（図９のセンサーデバイス４１０）を含み、その前方には、赤外線フィルター（赤外線だけを通すフィルター）８３３及び光学系（レンズ）８３４を配置している。そして、画像処理回路８３５は、撮像ユニット８３１から得られた赤外線画像データを処理して、高輝度部分を検知し、それの重心位置や面積を検出してこれらのデータを出力する。 The imaging information calculation unit 830 includes an imaging unit 831 and an image processing circuit 835 for processing image data captured by the imaging unit 831. The imaging unit 831 includes a sensor device 832 (the sensor device 410 in FIG. 9), and an infrared filter (a filter that passes only infrared rays) 833 and an optical system (lens) 834 are arranged in front of the imaging unit 831. Then, the image processing circuit 835 processes the infrared image data obtained from the imaging unit 831 to detect a high-luminance portion, detects the position of the center of gravity and the area thereof, and outputs these data.

プロセッサー８７０は、操作スイッチ８４０からの操作データと、加速度センサー８５０からの加速度データおよび高輝度部分データを一連のコントロールデータとして出力する。無線モジュール８８０は所定周波数の搬送波をこのコントロールデータで変調し、アンテナ８９０から電波信号として出力する。 The processor 870 outputs operation data from the operation switch 840, acceleration data from the acceleration sensor 850, and high-luminance partial data as a series of control data. The wireless module 880 modulates a carrier wave of a predetermined frequency with this control data and outputs it as a radio signal from the antenna 890.

なおコントローラー８２０に設けられているコネクター８６０を通して入力されたデータもプロセッサー８７０によって上述のデータと同様に処理されてコントロールデータとして無線モジュール８８０とアンテナ８９０を介して出力される。 Data input through a connector 860 provided in the controller 820 is also processed by the processor 870 in the same manner as the above-described data, and is output as control data via the wireless module 880 and the antenna 890.

図１５に示すように、ゲーム機器８００は、コントローラー８２０と、ゲーム機本体８１０と、ディスプレイ８１１と、ＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂとを備え、プレイヤー８０１が一方の手でコントローラー８２０を把持してゲームをプレイすることができる。そして、コントローラー８２０の撮像ユニット８３１をディスプレイ８１１の画面８１３を向くようにすると、ディスプレイ８１１の近傍に設置された二つのＬＥＤモジュール８１２Ａおよび８１２Ｂから出力される赤外線を撮像ユニット８３１が検知して、コントローラー８２０は、二つのＬＥＤモジュール８１２Ａ，８１２Ｂの位置や面積情報を高輝度点の情報として取得する。輝点の位置や大きさのデータがコントローラー８２０から無線でゲーム機本体８１０に送信され、ゲーム機本体８１０で受信される。プレイヤー８０１がコントローラー８２０を動かすと、輝点の位置や大きさのデータが変化するため、それを利用して、ゲーム機本体８１０はコントローラー８２０の動きに対応した操作信号を取得できるので、それにしたがってゲームを進行させることができる。 As shown in FIG. 15, the game device 800 includes a controller 820, a game machine body 810, a display 811, and LED modules 812A and 812B, and a player 801 holds the controller 820 with one hand and plays a game. You can play. Then, when the imaging unit 831 of the controller 820 is directed to the screen 813 of the display 811, the imaging unit 831 detects infrared rays output from the two LED modules 812A and 812B installed in the vicinity of the display 811, and the controller In step 820, the position and area information of the two LED modules 812A and 812B are acquired as information on the high luminance point. Data on the position and size of the bright spot is transmitted from the controller 820 to the game machine body 810 wirelessly and received by the game machine body 810. When the player 801 moves the controller 820, the data of the position and size of the bright spot changes. By using this, the game machine body 810 can acquire an operation signal corresponding to the movement of the controller 820. The game can be advanced.

３．５．体温測定装置
図１６に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、体温測定装置９００の構成例を示す。 3.5. Body Temperature Measuring Device FIG. 16 shows a configuration example of a body temperature measuring device 900 as an example of an electronic device including the pyroelectric detector or the pyroelectric light detecting device of this embodiment.

図１６に示すように、体温測定装置９００は、赤外線カメラ９１０と、体温分析装置９２０と、情報通信装置９３０と、ケーブル９４０とを備えて構成されている。赤外線カメラ９１０は、図示しないレンズなどの光学系と前述のセンサーデバイス４１０を含んで構成されている。 As shown in FIG. 16, the body temperature measurement device 900 includes an infrared camera 910, a body temperature analysis device 920, an information communication device 930, and a cable 940. The infrared camera 910 includes an optical system such as a lens (not shown) and the sensor device 410 described above.

赤外線カメラ９１０は所定の対象領域を撮影し、撮影された対象者９０１の画像情報を、ケーブル９４０を経由して体温分析装置９２０に送信する。体温分析装置９２０は、図示しないが、赤外線カメラ９１０からの熱分布画像を読み取る画像読取処理ユニットと、画像読取処理ユニットからのデータと画像分析設定テーブルに基づいて体温分析テーブルを作成する体温分析処理ユニットとを含み、体温分析テーブルに基づいて体温情報送信用データを情報通信装置９３０へ送信する。この体温情報送信用データは体温異常であることに対応する所定のデータを含んでもよい。また、撮影領域内に複数の対象者９０１を含んでいると判断した場合には、対象者９０１の人数と体温異常者の人数の情報を体温情報送信用データに含んでもよい。 The infrared camera 910 captures a predetermined target area, and transmits image information of the captured subject 901 to the body temperature analyzer 920 via the cable 940. Although not shown, the body temperature analyzer 920 is an image reading processing unit that reads a heat distribution image from the infrared camera 910, and a body temperature analysis process that creates a body temperature analysis table based on data from the image reading processing unit and an image analysis setting table. The body temperature information transmission data is transmitted to the information communication device 930 based on the body temperature analysis table. The data for transmitting body temperature information may include predetermined data corresponding to abnormal body temperature. Further, when it is determined that a plurality of subjects 901 are included in the imaging region, information on the number of subjects 901 and the number of people with abnormal body temperature may be included in the body temperature information transmission data.

３．６．特定物質探知装置
図１７に本実施形態の焦電型光検出器または焦電型光検出装置を含む電子機器の例として、前述のセンサーデバイス４１０の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスをテラヘルツ光センサーデバイスとして用い、テラヘルツ光照射ユニットと組み合わせて特定物質探知装置１０００を構成した例を示す。 3.6. Specific Substance Detection Device FIG. 17 shows an example of an electronic device including the pyroelectric detector or pyroelectric detector of the present embodiment. Absorption of the light absorbing material of the pyroelectric detector of the sensor device 410 described above. An example in which a sensor device having a wavelength in the terahertz range is used as a terahertz light sensor device and the specific substance detection apparatus 1000 is configured in combination with a terahertz light irradiation unit.

特定物質探知装置１０００は、制御ユニット１０１０と、照射光ユニット１０２０と、光学フィルター１０３０と、撮像ユニット１０４０と、表示部１０５０とを備えて構成されている。撮像ユニット１０４０は、図示しないレンズなどの光学系と前述の焦電型光検出器の光吸収材の吸収波長をテラヘルツ域としたセンサーデバイスを含んで構成されている。 The specific substance detection apparatus 1000 includes a control unit 1010, an irradiation light unit 1020, an optical filter 1030, an imaging unit 1040, and a display unit 1050. The imaging unit 1040 includes an optical system such as a lens (not shown) and a sensor device in which the absorption wavelength of the light absorbing material of the pyroelectric detector described above is in the terahertz range.

制御ユニット１０１０は、本装置全体を制御するシステムコントローラーを含み、該システムコントローラーは制御ユニットに含まれる光源駆動部および画像処理ユニットを制御する。照射光ユニット１０２０は、テラヘルツ光（波長が１００μｍ〜１０００μｍの範囲にある電磁波を指す。）出射するレーザー装置と光学系を含み、テラヘルツ光を検査対象の人物１０６０に照射する。人物１０６０からの反射テラヘルツ光は、探知対象である特定物質１０７０の分光スペクトルのみを通過させる光学フィルター１０３０を介して撮像ユニット１０４０に受光される。撮像ユニット１０４０で生成された画像信号は、制御ユニット１０１０の画像処理ユニットで所定の画像処理が施され、その画像信号が表示部１０５０へ出力される。そして人物１０６０の衣服内等に特定物質１０７０が存在するか否かにより受光信号の強度が異なるので特定物質１０７０の存在が判別できる。 The control unit 1010 includes a system controller that controls the entire apparatus, and the system controller controls the light source driving unit and the image processing unit included in the control unit. The irradiation light unit 1020 includes a laser device that emits terahertz light (an electromagnetic wave having a wavelength in the range of 100 μm to 1000 μm) and an optical system, and irradiates the person 1060 to be inspected with terahertz light. The reflected terahertz light from the person 1060 is received by the imaging unit 1040 through the optical filter 1030 that allows only the spectral spectrum of the specific substance 1070 to be detected to pass. The image signal generated by the imaging unit 1040 is subjected to predetermined image processing by the image processing unit of the control unit 1010, and the image signal is output to the display unit 1050. The presence of the specific substance 1070 can be determined because the intensity of the received light signal varies depending on whether or not the specific substance 1070 is present in the clothes of the person 1060.

以上、いくつかの電子機器の実施形態について説明したが、上記実施形態の電子機器は説明した構成に限定されず、その構成要素の一部（例えば光学系、操作部、表示部等）を省略し、あるいは他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。 Although some embodiments of the electronic device have been described above, the electronic device of the above embodiment is not limited to the configuration described, and some of the components (for example, an optical system, an operation unit, a display unit, etc.) are omitted. However, various modifications such as adding other components are possible.

３．７．センサーデバイス
図１８（Ａ）に図１６のセンサーデバイス４１０の構成例を示す。このセンサーデバイスは、センサーアレイ５００と、行選択回路（行ドライバー）５１０と、読み出し回路５２０を含む。またＡ／Ｄ変換部５３０、制御回路５５０を含むことができる。行選択回路（行ドライバー）５１０と読み出し回路５２０を駆動回路と称する。このセンサーデバイスを用いることで、図９に示す、たとえばナイトビジョン機器などに用いられる赤外線カメラ４００Ａなどを実現できる。 3.7. Sensor Device FIG. 18A shows a configuration example of the sensor device 410 of FIG. The sensor device includes a sensor array 500, a row selection circuit (row driver) 510, and a readout circuit 520. An A / D converter 530 and a control circuit 550 can be included. The row selection circuit (row driver) 510 and the readout circuit 520 are referred to as a drive circuit. By using this sensor device, an infrared camera 400A used in, for example, a night vision device shown in FIG. 9 can be realized.

センサーアレイ５００には、例えば図８に示すように二軸方向に複数のセンサーセルが配列（配置）される。また複数の行線（ワード線、走査線）と複数の列線（データ線）が設けられる。なお行線及び列線の一方の本数が１本であってもよい。例えば行線が１本である場合には、図１８（Ａ）において行線に沿った方向（横方向）に複数のセンサーセルが配列される。一方、列線が１本である場合には、列線に沿った方向（縦方向）に複数のセンサーセルが配列される。 In the sensor array 500, for example, as shown in FIG. 8, a plurality of sensor cells are arranged (arranged) in the biaxial direction. A plurality of row lines (word lines, scanning lines) and a plurality of column lines (data lines) are provided. One of the row lines and the column lines may be one. For example, when there is one row line, a plurality of sensor cells are arranged in a direction along the row line (lateral direction) in FIG. On the other hand, when there is one column line, a plurality of sensor cells are arranged in a direction (vertical direction) along the column line.

図１８（Ｂ）に示すように、センサーアレイ５００の各センサーセルは、各行線と各列線の交差位置に対応する場所に配置（形成）される。例えば図１８（Ｂ）のセンサーセルは、行線ＷＬ１と列線ＤＬ１の交差位置に対応する場所に配置されている。他のセンサーセルも同様である。 As shown in FIG. 18B, each sensor cell of the sensor array 500 is arranged (formed) at a location corresponding to the intersection position of each row line and each column line. For example, the sensor cell in FIG. 18B is arranged at a location corresponding to the intersection position of the row line WL1 and the column line DL1. The same applies to other sensor cells.

行選択回路５１０は、１又は複数の行線に接続される。そして各行線の選択動作を行う。例えば図１８（Ｂ）のようなＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）のセンサーアレイ５００（焦点面アレイ）を例にとれば、行線ＷＬ０、ＷＬ１、ＷＬ２・・・・ＷＬ２３９を順次選択（走査）する動作を行う。即ちこれらの行線を選択する信号（ワード選択信号）をセンサーアレイ５００に出力する。 The row selection circuit 510 is connected to one or more row lines. Then, each row line is selected. For example, taking a QVGA (320 × 240 pixel) sensor array 500 (focal plane array) as shown in FIG. 18B as an example, row lines WL0, WL1, WL2,... WL239 are sequentially selected (scanned). Perform the action. That is, a signal (word selection signal) for selecting these row lines is output to the sensor array 500.

読み出し回路５２０は、１又は複数の列線に接続される。そして各列線の読み出し動作を行う。ＱＶＧＡのセンサーアレイ５００を例にとれば、列線ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２・・・・ＤＬ３１９からの検出信号（検出電流、検出電荷）を読み出す動作を行う。 The read circuit 520 is connected to one or more column lines. Then, a read operation for each column line is performed. Taking the QVGA sensor array 500 as an example, an operation of reading detection signals (detection current, detection charge) from the column lines DL0, DL1, DL2,.

Ａ／Ｄ変換部５３０は、読み出し回路５２０において取得された検出電圧（測定電圧、到達電圧）をデジタルデータにＡ／Ｄ変換する処理を行う。そしてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータＤＯＵＴを出力する。具体的には、Ａ／Ｄ変換部５３０には、複数の列線の各列線に対応して各Ａ／Ｄ変換器が設けられる。そして、各Ａ／Ｄ変換器は、対応する列線において読み出し回路５２０により取得された検出電圧のＡ／Ｄ変換処理を行う。なお、複数の列線に対応して１つのＡ／Ｄ変換器を設け、この１つのＡ／Ｄ変換器を用いて、複数の列線の検出電圧を時分割にＡ／Ｄ変換してもよい。 The A / D conversion unit 530 performs a process of A / D converting the detection voltage (measurement voltage, ultimate voltage) acquired in the reading circuit 520 into digital data. Then, the digital data DOUT after A / D conversion is output. Specifically, the A / D converter 530 is provided with each A / D converter corresponding to each of the plurality of column lines. Each A / D converter performs A / D conversion processing of the detection voltage acquired by the reading circuit 520 in the corresponding column line. Note that one A / D converter is provided corresponding to a plurality of column lines, and the detection voltage of the plurality of column lines can be A / D converted in a time division manner using this one A / D converter. Good.

制御回路５５０（タイミング生成回路）は、各種の制御信号を生成して、行選択回路５１０、読み出し回路５２０、Ａ／Ｄ変換部５３０に出力する。例えば充電や放電（リセット）の制御信号を生成して出力する。或いは、各回路のタイミングを制御する信号を生成して出力する。 The control circuit 550 (timing generation circuit) generates various control signals and outputs them to the row selection circuit 510, the read circuit 520, and the A / D conversion unit 530. For example, a charge or discharge (reset) control signal is generated and output. Alternatively, a signal for controlling the timing of each circuit is generated and output.

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。例えば、基体は基板、ベースあるいは基盤、支持基盤などあらゆる支持構造を指すものとする。 Although several embodiments have been described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. For example, the base means any support structure such as a substrate, a base or base, and a support base.

本発明は、種々の焦電型光検出器に広く適用することができる。検出する光の波長は問わない。また、焦電型光検出器または焦電型光検出装置、あるいはそれらを有する電子機器は、例えば、供給する熱量と流体が奪う熱量とが均衡する条件下にて流体の流量を検出するフローセンサーなどにも適用できる。このフローセンサーに設けられる熱伝対などに代えて本発明の焦電型検出器または焦電型検出装置を設けることができ、光以外を検出対象とすることもできる。 The present invention can be widely applied to various pyroelectric detectors. The wavelength of the light to detect is not ask | required. In addition, the pyroelectric light detector or the pyroelectric light detecting device, or the electronic device having them, for example, is a flow sensor that detects the flow rate of a fluid under a condition in which the amount of heat supplied and the amount of heat taken by the fluid are balanced. It can also be applied. Instead of the thermocouple provided in the flow sensor, the pyroelectric detector or pyroelectric detection device of the present invention can be provided, and other than light can be detected.

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、例えば、焦電型光検出器の検出出力を、格段に向上させることができる。 As described above, according to at least one embodiment of the present invention, for example, the detection output of a pyroelectric detector can be significantly improved.

１０第１電極（下部電極）、１２焦電体、１４第２電極（上部電極）、
１６金属化合物層、１８配線、２０基体、３０支持部材、５０光吸収層、
１００空洞部、２００検出器、ＡＲ１〜ＡＲ４光吸収領域、
Ｃａｐａキャパシター、ＴＡ１，ＴＡ２外部端子 10 first electrode (lower electrode), 12 pyroelectric material, 14 second electrode (upper electrode),
16 metal compound layer, 18 wiring, 20 substrate, 30 support member, 50 light absorption layer,
100 cavity part, 200 detector, AR1-AR4 light absorption region,
Capa capacitor, TA1, TA2 External terminal

Claims

基体と、
第１面と、前記第１面に対向する第２面とを含み、前記第２面と前記基体との間に空洞部を介して配置される支持部材と、
前記支持部材に支持された、それぞれ焦電体を含む複数の焦電キャパシターと、
を有し、
前記複数の焦電キャパシターは分極方向が揃う方向に電気的に直列に接続されていることを特徴とする焦電型光検出器。 A substrate;
A support member including a first surface and a second surface facing the first surface, the support member being disposed between the second surface and the base via a cavity portion;
A plurality of pyroelectric capacitors each including a pyroelectric material supported by the support member;
Have
The pyroelectric detector is characterized in that the plurality of pyroelectric capacitors are electrically connected in series in a direction in which polarization directions are aligned.

請求項１において、
前記複数の焦電キャパシターの各々の前記焦電体は、側面が電気的絶縁性の金属化合物層により覆われていることを特徴とする焦電型光検出器。 In claim 1,
The pyroelectric detector of each of the plurality of pyroelectric capacitors, wherein a side surface of the pyroelectric body is covered with an electrically insulating metal compound layer.

請求項２において、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第１電極と、前記焦電体を介して前記第１電極と対向する第２電極と、前記第１電極の前記第２電極と対向しない領域に接続される配線部とを、
有することを特徴とする焦電型光検出器。 In claim 2,
Each of the plurality of pyroelectric capacitors includes a first electrode provided on the support member, a second electrode facing the first electrode via the pyroelectric body, and the second electrode of the first electrode And a wiring portion connected to a region not facing the
A pyroelectric detector comprising: a pyroelectric detector;

請求項３において、
前記金属化合物層は前記第１電極の前記第２電極と対向しない領域を覆って形成され、
前記金属化合物層を覆う絶縁層がさらに設けられ、
前記配線部は、前記絶縁層の開孔及び前記金属化合物層の開孔を通して接続されていることを特徴とする焦電型光検出器。 In claim 3,
The metal compound layer is formed to cover a region of the first electrode that does not face the second electrode,
An insulating layer covering the metal compound layer is further provided;
The pyroelectric detector, wherein the wiring portion is connected through an opening in the insulating layer and an opening in the metal compound layer.

請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記複数の焦電キャパシターの各々は、前記支持部材上に設けられる第１電極と、前記焦電体を介して前記第１電極と対向する第２電極と、を含み、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続される２つの焦電キャパシターの前記第１電極間が導通していることを特徴とする焦電型光検出器。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the plurality of pyroelectric capacitors includes a first electrode provided on the support member, and a second electrode facing the first electrode via the pyroelectric body,
A pyroelectric detector, wherein the first electrodes of two pyroelectric capacitors that are electrically connected in series in a direction in which polarization directions are aligned are electrically connected.

請求項５において、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続される２つの焦電キャパシターの前記第１電極は共通電極であることを特徴とする焦電型光検出器。 In claim 5,
A pyroelectric detector, wherein the first electrodes of two pyroelectric capacitors electrically connected in series in a direction in which polarization directions are aligned are common electrodes.

請求項１乃至６のいずれかにおいて、
分極方向が揃う方向に電気的に直列接続された前記複数の焦電キャパシターからなるキャパシター列の両端に接続された第１配線部と、
前記複数の焦電キャパシター間を接続する第２配線部と、
をさらに有し、
前記第１配線部の幅が前記第２配線部の幅よりも狭いことを特徴とする焦電型光検出器。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
A first wiring portion connected to both ends of a capacitor row composed of the plurality of pyroelectric capacitors electrically connected in series in a direction in which the polarization direction is aligned;
A second wiring portion for connecting the plurality of pyroelectric capacitors;
Further comprising
A pyroelectric detector, wherein the width of the first wiring portion is narrower than the width of the second wiring portion.

請求項１乃至７のいずれかに記載の焦電型光検出器を交差する二つの直線方向に沿って二次元配置したことを特徴とする焦電型光検出装置。 8. A pyroelectric detection device, wherein the pyroelectric detectors according to claim 1 are two-dimensionally arranged along two intersecting linear directions.

請求項１乃至７のいずれかに記載の焦電型光検出器を有することを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the pyroelectric detector according to claim 1.

請求項８に記載の焦電型光検出装置を有することを特徴とする電子機器。 An electronic apparatus comprising the pyroelectric detection device according to claim 8.