JP2000230859A

JP2000230859A - 微小装置とその製造方法

Info

Publication number: JP2000230859A
Application number: JP11032314A
Authority: JP
Inventors: Yasukazu Iwasaki; 靖和岩崎; Shinichi Morita; 信一森田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】焦電型赤外線センサやガスセンサのように熱分
離されたダイアフラム構造を有する微小装置において、
ダイアフラム構造の温度を容易かつ短時間にリセットで
きる微小装置を提供する。【解決手段】支持基板３０から空隙３１を介して熱分離
構造のダイアフラム３３が形成され、このダイアフラム
上に焦電材料３６を有する微小装置において、ダイアフ
ラムを支持基板に接触させ、熱的に短絡する駆動手段を
設けた構成。例えばダイアフラムに設けた電極３５と、
該電極と支持基板との間に印加する電圧を制御する手段
３９とを備え、上記電圧を制御することによってダイア
フラムを支持基板に接触または離反させる。それにより
ダイアフラム構造の熱を急速に放熱させ、温度を容易か
つ短時間にリセットできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱分離されたダイ
アフラム構造の温度をリセットできる微小装置に関し、
例えば焦電型赤外線センサや、ヒータを有するガスセン
サ等に適用できる技術である。

【０００２】

【従来の技術】従来の微小装置としては、例えば半導体
基板上に構成した焦電型赤外線センサやガスセンサがあ
る。なお、ここで微小装置とはチップ本体の大きさで１
辺が数十μｍ〜１ｍｍ程度、厚さが１ｍｍ程度以下の装
置を意味する。

【０００３】まず、図６は従来の焦電型赤外線センサの
一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ’断面図を示す。従来、焦電型赤外線センサ
は、感度を向上させるため、赤外線検知部を熱分離され
たダイアフラム上に形成している。すなわち、図６にお
いては、ダイアフラム構造に用いる窒化物または酸化物
が表面に形成されているＳｉ基板１にエッチング孔２を
形成し、そこからエッチング液を導入して異方性エッチ
ングを行ない、空洞１０を形成することにより、Ｓｉ基
板１から微小間隔（例えば１μｍ程度）を隔てて、窒化
物または酸化物からなるダイアフラム基部８と梁部３、
３’が形成されている。ダイアフラム基部８の上に下部
電極６が形成され、さらにその上に焦電材料７が形成さ
れ、更にその上に上部電極９が形成され、これらのダイ
アフラム基部８、下部電極６、焦電材料７および上部電
極９でダイアフラム部４を構成している。なお、上記の
下部電極６、焦電材料７、上部電極９は殆ど同一の位置
に形成されているので、平面図では重複して示されてい
る。また、一方の梁部３の上には配線５が形成され、そ
れが下部電極６に接続されている。他方の梁部３'には
配線５'が形成され、それが上部電極９に接続されてい
る。これらの部分が焦電型赤外線センサの検知部とな
る。

【０００４】図７は焦電型赤外線センサの動作を説明す
るための信号波形図である。以下、動作原理を説明す
る。図６（ｂ）において、上部電極９の垂線方向から赤
外線が入射する場合を考える。焦電型赤外線センサは自
発分極が面の垂線方向に向いているとき、赤外線の入射
による温度変化により、自発分極が変化する。この結
果、上部電極９と下部電極６とに挟まれた焦電材料７の
電気容量が変化し、それによって上部電極９と下部電極
６とに接続された外部負荷の電圧が変化する。しかし、
この現象は時間が経過すると元の状態に戻るため、継続
して変化を検出するためには、図７に示すように、入射
赤外線をＯＮ／ＯＦＦして、焦電材料７の状態を間歇的
に復帰させる必要がある。上記のようにすれば電気容量
の変化を電圧変化として出力することが出来る。その場
合の出力は図７に示すように微分波形となる。上記のよ
うに、入射赤外線をＯＮ／ＯＦＦする機構としては、通
常、光チョッパーが用いられる。

【０００５】次に、ガスセンサとしては、ガスを吸着す
ると電気抵抗が変化するガス検出材料を用い、かつガス
を吸着した後はガス検出材料を３００℃程度に加熱して
吸着ガスを蒸発させる機構を備えたものがある。図８は
上記のごときガスセンサの一例を示す図であり、（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図を示す。図
８において、ダイアフラム構造に用いる窒化物または酸
化物が表面に形成されているＳｉ基板１にエッチング孔
２を形成し、そこからエッチング液を導入して異方性エ
ッチングを行ない、空洞１０を形成することにより、Ｓ
ｉ基板１から微小間隔（例えば１μｍ程度）を隔てて、
窒化物または酸化物からなるダイアフラム基部８と梁部
３、３’が形成されている。ダイアフラム基部８の上に
はヒータ用抵抗体２１とガス検出材料２２が形成され、
上記ダイアフラム基部８、ヒータ用抵抗体２１およびガ
ス検出材料２２でダイアフラム部４を構成している。ガ
ス検出材料２２は電極２０を介して外部に接続される。
また、ヒータ用抵抗体２１の端部と電極２０は梁部３、
３’上に形成されている。なお、図８では図示を省略し
ているが、温度を計測するセンサがダイアフラム基部８
の上に設けられることもある。

【０００６】上記のごときガスセンサにおいては、図８
（ｂ）の上部にガスを吸着すると、ガス検出材料２２の
電気抵抗が変化する。この変化によってガスの濃度を測
定することができる。しかし、そのままにしておくと、
次の計測をするとき、吸着したガスにより、ガス濃度が
実際と異なることがある。そのため、ヒータ用抵抗体２
１に通電することにより、ガス検出材料を３００℃前後
の高い温度で加熱し、吸着ガスを除去するように構成さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
焦電型赤外線センサは、微分信号を検出するため、出力
電圧を大きくとるためには、光チョッパーなどのような
機械的に光または赤外線をチョッピングする機構が別途
必要であった。この機械的機構は、長期のシステム信頼
性の確保が困難である。また、マイクロマシン技術を利
用する光チョッピングの場合には、静電容量により、可
動部を動かすことができるが、チョッピング機構によ
り、開口率が５０％より小さくなってしまう。この結
果、外部に余分な機械的回転機構を必要とすることから
くる長期信頼性、開口率の低下によるセンサの出力信号
の減少などの問題が生じる。

【０００８】また、ガスセンサは、ガス濃度を測定後、
吸着したガスを高温加熱で蒸発させることが必要であ
り、次のガス濃度測定までには、ガス感応部を測定可能
な温度に戻す必要がある。特に３００℃前後の高い温度
に加熱すると、測定状態に戻すために時間がかかるの
で、次の測定まで時間がかかり、短時間に測定を繰り返
すことが困難である、という問題がある。

【０００９】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、焦電型赤外線センサ
やガスセンサのように熱分離されたダイアフラム構造を
有する微小装置において、ダイアフラム構造の温度を容
易かつ短時間にリセットできる微小装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１においては、支持基
板から空隙を介して熱分離構造のダイアフラムが形成さ
れ、このダイアフラム上に物性が変化する材料を有する
微小装置において、上記ダイアフラムを上記支持基板に
接触させ、熱的に短絡する駆動手段を設けるように構成
している。上記のように本発明においては、ダイアフラ
ムを支持基板に接触させて急速に放熱させることによ
り、焦電型赤外線センサでは、容易かつ速やかに光チョ
ッピングと同等の作用を行なうことができ、ガスセンサ
では、吸着ガスを蒸発させた後の、次の測定までの時間
を著しく短縮させることができる。

【００１１】また、請求項２に記載のように、例えば、
上記駆動手段は、ダイアフラムに設けた電極と、該電極
と支持基板との間に印加する電圧を制御する手段と、を
備え、上記電圧を制御することにより、静電力によって
上記ダイアフラムを上記支持基板に接触または離反させ
るものである。

【００１２】また、請求項３に記載のように、支持基板
のダイアフラムと対向する面に凸部を設けることによ
り、ダイアフラムの上下ストロークを小さくでき、か
つ、接触のために電極に印加する電圧を小さくできる。
さらに、材質を適宜選定する（例えば金属、Ｓｉ窒化
物、Ｓｉ酸化膜等）ことによって、接触後に離す場合に
問題になる密着性を小さくできる。特に金属膜の時に
は、熱伝導度が大きいので、速く放熱することもでき
る。

【００１３】また、請求項４に記載のように、上記凸部
に溝を設けることにより、接触後に、ダイアフラムを凸
部から引き離すのが容易になる。

【００１４】また、請求項５に記載のように、上記凸部
の材料としては、ダイアフラムの材料と密着し難い材料
を用いるのが望ましい。そのような材料としては、例え
ば、金属、Ｓｉ窒化物、Ｓｉ酸化膜等がある。

【００１５】また、請求項６はダイアフラム上の設けら
れた物性が変化する材料が焦電材料である場合、例えば
焦電赤外線センサの構成を示し、請求項７は上記の材料
がガスを検出する材料である場合、例えばガスセンサの
構成を示す。焦電材料としては、例えばチタン酸鉛やチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＧＴ）等があり、ガスを検出す
る材料としては、例えばジルコニア（ＺｒＯ₂）や酸化
スズ（ＳｎＯ₂）等がある。

【００１６】また、請求項８はダイアフラム上にダイア
フラムを加熱するヒータ用抵抗体が形成されている場
合、例えばガスセンサの構成を示す。

【００１７】また、請求項９は、請求項３に記載の凸部
を有する微小装置を製造する方法であって、まず、ダイ
アフラムに対向する位置の支持基板の面上に凸部を形成
し、その上に犠牲層を形成し、さらにその上にダイアフ
ラムを形成する工程を有するものである。

【００１８】また、請求項１０は、請求項４に記載の凸
部に溝を有する微小装置を製造する方法であって、ダイ
アフラムに対向する位置の支持基板の面上に凸部を形成
し、該凸部に溝を形成し、その上に犠牲層を形成し、さ
らにその上にダイアフラムを形成する工程を有するもの
である。

【００１９】また、請求項１１は、請求項９または請求
項１０に記載の微小装置の製造方法であって、犠牲層を
形成する際に、まず第１の犠牲層を形成し、その第１の
犠牲層に溝を形成し、さらにその上に第２の犠牲層を形
成するものである。このように第１の犠牲層に溝を形成
し、２層に犠牲層を形成することにより、後の工程で犠
牲層エッチングを行なう際に、上記溝の部分に小さいト
ンネル状の空洞が形成され、その部分をエッチング液が
容易に浸透するので、犠牲層エッチングの速度を速くす
ることができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、ダイアフラムを支持基
板に接触させることによって急速に放熱させる構成とし
たことにより、焦電型赤外線センサに適用した場合に
は、センサ自身に光チョッピングと同等の機能を持たせ
ることができ、従来のような別個の光チョッパーが不要
になる。そのため従来の光チョッパーによる種々の問題
を解決することが出来る。また、放熱時間を従来よりも
大幅に短縮できるので、チョッピング周波数を自由に設
定できる。さらに、従来の静電型チョッパーのように開
口率が小さくなることもない、という効果が得られる。
ガスセンサに適用した場合には、吸着ガスを蒸発させた
後の、次の測定までの時間を著しく短縮することができ
るので、高速でガス濃度計測が出来る、という効果が得
られる。なお、本発明を適用する微小装置においては、
一般にダイアフラムの大きさが１辺数百μｍ程度である
のに対し、その厚さは数μｍと非常に小さいので、ダイ
アフラムが支持基板に接触した際の放熱時定数は非常に
小さくなる。例えば従来の数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃに
対して、それよりも２桁程度小さな値になる。したがっ
て温度のリセットを従来よりも大幅に短い時間で行なう
ことが出来る。

【００２１】また、請求項３においては、ダイアフラム
の上下ストロークを小さくでき、かつ、接触のために電
極に印加する電圧を小さくできる。さらに、凸部の材質
を適宜選定する（例えば金属、Ｓｉ窒化物、Ｓｉ酸化膜
等）ことによって、接触後に離す場合に問題になる密着
性を小さくできる。特に金属膜の時には、熱伝導度が大
きいので、速く放熱することもできる。

【００２２】また、請求項４においては、凸部に溝を設
けることにより、接触後に、ダイアフラムを凸部から引
き離すのが容易になる。

【００２３】また、請求項１１においては、第１の犠牲
層に溝を形成し、２層に犠牲層を形成することにより、
後の工程で犠牲層エッチングを行なう際に、上記溝の部
分に小さいトンネル状の空洞が形成され、その部分をエ
ッチング液が容易に浸透するので、犠牲層エッチングの
速度を速くすることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態を示す断面図であり、焦電型赤外線センサに本発明を
適用した場合を示す。図１において、Ｓｉ支持基板３０
の上に空隙３１を介して梁部３２、３２’とダイアフラ
ム基部３３が形成されている。ダイアフラム基部３３の
上には下部電極３５が形成され、その上に焦電材料３６
が形成され、さらにその上に上部電極３８が形成されて
いる。上記のダイアフラム基部３３、下部電極３５、焦
電材料３６および上部電極３８でダイアフラム部３７が
構成されている。また、一方の梁部３２には配線３４が
形成され、下部電極３５に接続されている。他方の梁部
３２には電極３４’が形成され、上部電極３８に接続さ
れている。また、電圧制御回路３９は一方の端子がＳｉ
支持基板３０に接続され、他方の端子が配線３４を介し
て下部電極３５に接続されている。この電圧制御回路３
９はＳｉ支持基板３０と下部電極３５との間に所定電圧
を印加、遮断するスイッチングの機能を備えた回路であ
る。なお、Ｓｉ支持基板３０はガラス基板のような絶縁
性基板を用いてもよい。ただし、絶縁性基板の場合には
取り出し電極が必要となる。またＳｉ基板であれば制御
系の回路を同じ基板上に形成することが出来るという利
点がある。また、平面図は前記図６（ｂ）と同様であ
る。なお、ダイアフラム基部３３の大きさは、例えば１
００×１００μｍ程度、厚さは数μｍ程度、空隙３１の
間隔は数μｍ程度である。

【００２５】以下、作用を説明する。電圧制御回路３９
によってＳｉ支持基板３０と下部電極３５の間に電圧を
印加すると、Ｓｉ支持基板３０と下部電極３５の間に静
電力が働き、ダイアフラム部３７が吸引されてＳｉ支持
基板３０に機械的に接触する。逆に、印加した電圧を解
除すればダイアフラム部３７は元の状態に復帰する。こ
のように熱分離されたダイアフラム部３７をＳｉ支持基
板３０に接触させることにより、焦電材料３６の熱を急
速に放熱することが出来る。

【００２６】例えば、前記図７の信号波形の場合には、
測定信号が極大値に達する時間後に印加電圧をゼロにし
て、ダイアフラム部３７をＳｉ支持基板３０から離す。
なお、印加電圧をゼロにしても密着したダイアフラム部
３７がＳｉ支持基板３０から離れない場合には、逆方向
の電圧を印加する。このようなダイアフラム部３７の温
度のオン／オフ動作により、自発分極の変化を伴い電気
容量が変化する。この変化による前記図７の出力電圧波
形のような信号を検出することが出来る。

【００２７】上記の動作において、ダイアフラム部３７
とＳｉ支持基板３０との接触、離れの周期は焦電材料の
信号が最大になる周期にすればよい。従来の構造では梁
部３２、３２’を介して熱が伝導することによって放熱
が行なわれるので、上記の周期は梁部の熱抵抗に依存し
ており、寸法にもよるが、その熱時定数は一般的に数ｍ
ｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃオーダーの値である。しかし、本
実施の形態においては、ダイアフラム部３７の面積の大
きさ（１辺が１００μｍ程度）に比較してダイアフラム
部３７の厚さがきわめて薄い（１μｍ前後）ため、ダイ
アフラム部３７とＳｉ支持基板３０が熱的に接触した時
の熱時定数は非常に小さく、接触と同時に熱がＳｉ支持
基板３０に伝導する。そのためセンサのサイズにもよる
が、その速さは梁部を伝導するよりも２桁以上速くな
る。

【００２８】次に、図２は本発明の第２の実施の形態を
示す断面図であり、ガスセンサに本発明を適用した場合
を示す。図２において、ダイアフラム基部３３の上に平
面状の電極４２が形成され、その上に絶縁膜を介してガ
ス感応材料４０とヒータ抵抗体４１が形成されており、
さらに温度センサ４３が形成されている。これらのダイ
アフラム基部３３、電極４２、ガス感応材料４０、ヒー
タ抵抗体４１および温度センサ４３でダイアフラム部３
７を構成している。また、電圧制御回路３９は一方の端
子がＳｉ支持基板３０に接続され、他方の端子が配線３
４を介して電極３５に接続されている。

【００２９】ガスセンサの場合には、ガス濃度検出後、
吸着ガスを蒸発させるため、測定後にヒータ抵抗体４１
に通電して発熱させることにより、ガス感応材料４０の
温度を３００℃前後に加熱する。このことにより、吸着
ガスが蒸発し、次の計測が可能となる。従来は、上記の
ように３００℃前後に加熱した熱抵抗の高いダイアフラ
ム部３７上のガス感応材料４０を冷却するのに、自然冷
却に頼っていた。そのため、ガス感応材料４０の温度が
低下して次の計測が可能になるまでにはかなりの時間を
要していた。

【００３０】本実施の形態においては、ヒータ抵抗体４
１の電源を切断するとともに、電圧制御回路３９からＳ
ｉ支持基板３０と電極４２の間に電圧を印加することに
より、ダイアフラム部３７をＳｉ支持基板３０に機械的
に接触させる。逆に、印加した電圧を解除すればダイア
フラム部３７は元の状態に復帰する。このように熱分離
されたダイアフラム部３７をＳｉ支持基板３０に接触さ
せることにより、加熱されたガス感応材料４０の熱を急
速に放熱することが出来る。この場合には、焦電赤外線
センサとは異なり、ダイアフラム部３７に形成されてい
る絶対温度計測ができる温度センサ４３で温度を計測
し、ダイアフラム部３７の温度が適正温度になったとき
に電圧制御回路３９からの電圧を遮断し、ダイアフラム
部３７をＳｉ支持基板３０から離すようにすればよい。
なお、印加電圧をゼロにしても密着したダイアフラム部
３７がＳｉ支持基板３０から離れない場合には、逆方向
の電圧を印加する。

【００３１】次に、図３は本発明の第３の実施の形態を
示す断面図である。図１の断面図との違いについて説明
する。図３においては、ダイアフラム部３７の下で、Ｓ
ｉ支持基板３０の上に薄い凸部５０が形成されている。
この凸部５０の材質としては金属、Ｓｉ窒化物またはＳ
ｉ酸化膜等を用いることが出来る。このような凸部５０
を形成することによって、熱的接触を行なうダイアフラ
ム部３７の上下ストロークを小さくできる。また、接触
のために電極に印加する電圧を小さくできる。さらに、
材質を金属、Ｓｉ窒化物またはＳｉ酸化膜にすることに
よって、接触後に離す場合に問題になる密着性を小さく
できる。特に金属膜の時には、熱伝導度が大きいので、
速く熱を奪うこともできる。また、ガスセンサについて
は前記図２において図３と同様の凸部５０を設ければよ
い。

【００３２】次に、図４は本発明の第４の実施の形態を
示す断面図である。図３の断面図との違いについて説明
する。図４においては、薄い凸部５０に溝５１が形成さ
れている。この溝はストライプ状または格子状でもよ
い。このように構成することによって、接触後、温度が
Ｓｉ支持基板３０と同等になった後に、ダイアフラム部
３７を凸部５０からの引き離しが容易になる。また、ガ
スセンサについては前記図２において図４と同様の凸部
５０と溝５１を設ければよい。

【００３３】次に、図５は、本発明の微小装置の製造工
程を示す断面図である。以下、例として図１の構造につ
いて、その製造工程を説明する。（ａ）Ｓｉ支持基板３０に厚さ２μｍ前後のＰＳＧの酸
化膜をＣＶＤ法などで形成する。ＰＳＧの酸化膜は犠牲
エッチング層であるため、ポリイミドなどでもよい。こ
こで、Ｓｉ支持基板３０に回路部が形成されていてもよ
い。このＰＳＧ酸化膜に格子状の溝を１μｍ前後の深さ
でエッチングにより形成し、その上に同じＰＳＧ酸化膜
をＣＶＤ法で形成し、一部を残してエッチング除去す
る。こうしてダイアフラム基部３３と梁部３４となる部
分の下に犠牲層酸化膜６０が形成される。なお、犠牲層
酸化膜６０を上記のように２層に形成すると前記の溝に
小さいトンネル状の空洞が形成され、その部分をエッチ
ング液が容易に浸透するので、後の工程における犠牲層
エッチングの速度を速くすることができる。なお、単に
厚さ２μｍ前後の単層の犠牲層酸化膜としてもよい。

【００３４】（ｂ）次に、全体にダイアフラム層６１を
形成する。ここでは、一例として、Ｓｉ窒化物をＬＰＣ
ＶＤで形成する。（ｃ）このダイアフラム層６１上に配線３４と下部電極
３５（例えば白金電極）を形成し、必要部位を残し、他
はエッチング除去する。（ｄ）次に、下部電極３５上に焦電材料３６（例えばチ
タン酸鉛やチタン酸ジルコン酸鉛）を形成し、パターン
化する。（ｅ）さらにこの上に配線３４’と上部電極３８（例え
ば白金電極）を形成する。（ｆ）次に層間絶縁膜６２、例えば犠牲層酸化膜エッチ
ング液からの保護膜に用いられるプラズマＳｉ窒化膜な
どで全体を覆う。（ｇ）次に、エッチング孔２および赤外線受光部の上の
層間絶縁膜６２を除去し、さらに、エッチング孔下部の
ダイアフラムを除去して犠牲層酸化膜６０まで達する孔
を形成する。（ｈ）最後に上記孔からエッチング液を注入して犠牲層
酸化膜６０をエッチング除去し、犠牲層酸化膜６０のあ
った部分に空隙３１を設けることにより、ダイアフラム
基部３３がＳｉ支持基板３０から微小間隔を隔てて独立
した焦電型赤外線センサとなる。

【００３５】なお、Ｓｉ支持基板３０とダイアフラム基
部３３を機械的に接触させ、その後元に戻すとき、Ｓｉ
支持基板３０とダイアフラム基部３３との密着性を弱く
し、ステイックして接触を外せない状態になることがな
いようにする必要がある。このため、前記図３の実施の
形態に示したように、Ｓｉ支持基板上に凸部を設けるこ
とを行なう。図５の製造方法において上記の凸部を形成
する場合には、（ａ）の工程の前に、まず、Ｓｉ支持基
板３０上にダイアフラムとの密着性の弱いＳｉ窒化膜や
金属からなる凸部を形成する工程を設け、その後に
（ａ）の工程で犠牲層酸化膜６０を設ける。

【００３６】また、焦電材料が焦電性を出すためには、
この材料が下部電極上に軸配向する必要がある。このた
めには、（ｃ）の工程の前に、ダイアフラム層６１（Ｌ
ＰＣＶＤで形成したＳｉ窒化物）上にＭｇＯなどの、軸
配向させやすい下地を形成し、その後に（ｃ）の工程
で、下部電極３５例えばＰｔ膜などを形成する。この上
では焦電材料が比較的容易に軸配向する。

【００３７】また、図２のようなガスセンサの場合に
は、上記（ｄ）、（ｅ）の工程の代わりに、ガス感応材
料（例えばＺｒＯ₂やＳｎＯ₂）とヒータ抵抗体と温度セ
ンサを形成する工程を設ければよい。なお、ガスセンサ
における電極４２は上記（ｃ）の下部電極を形成する工
程で形成出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態の断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の断面図。

【図４】本発明の第４の実施の形態の断面図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の製造工程を示す断
面図。

【図６】従来技術の焦電型赤外線センサの平面図および
断面図。

【図７】焦電型赤外線センサの動作を説明するための信
号波形図。

【図８】従来技術のガスセンサの平面図および断面図。

【符号の説明】

１…Ｓｉ基板２…エッチ
ング孔３、３’…梁部４…ダイア
フラム部５、５’…配線６…下部電
極７…焦電材料８…ダイア
フラム基部９…上部電極１０…空洞２０…配線２１…ヒータ
用抵抗体２２…ガス検出材料３０…Ｓｉ支
持基板３１…空隙３２、３２’
…梁部３３…ダイアフラム基部３４、３４’
…配線３５…下部電極３６…焦電材
料３７…ダイアフラム部３８…上部電
極３９…電圧制御手段４０…ガス感
応材料４１…ヒータ抵抗体４２…電極４３…温度センサ５０…凸部５１…溝６０…犠牲層
酸化膜６１…ダイアフラム層６２…層間絶
縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板から空隙を介して熱分離構造のダ
イアフラムが形成され、このダイアフラム上に物性が変
化する材料を有する微小装置において、上記ダイアフラムを上記支持基板に接触させ、熱的に短
絡する駆動手段を設けたことを特徴とする微小装置。
【請求項２】上記駆動手段は、上記ダイアフラムに設け
た電極と、該電極と上記支持基板との間に印加する電圧
を制御する手段と、を備え、上記電圧を制御することに
よって上記ダイアフラムを上記支持基板に接触または離
反させることを特徴とする請求項１に記載の微小装置。
【請求項３】上記支持基板の上記ダイアフラムと対向す
る面に凸部を設けたことを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の微小装置。
【請求項４】上記支持基板に形成された凸部に溝を有す
ることを特徴とする請求項３に記載の微小装置。
【請求項５】上記支持基板に形成された凸部がダイアフ
ラムの材料と密着し難い材料からなることを特徴とする
請求項３または請求項４に記載の微小装置。
【請求項６】上記物性が変化する材料が焦電材料である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載
の微小装置。
【請求項７】上記物性が変化する材料がガスを検出する
材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何
れかに記載の微小装置。
【請求項８】上記ダイアフラム上にダイアフラムを加熱
するヒータ用抵抗体が形成されていることを特徴とする
請求項７に記載の微小装置。
【請求項９】請求項３に記載の微小装置を製造する方法
であって、ダイアフラムに対向する位置の支持基板の面
上に凸部を形成し、その上に犠牲層を形成し、さらにそ
の上にダイアフラムを形成する工程を有することを特徴
とする微小装置の製造方法。
【請求項１０】請求項４に記載の微小装置を製造する方
法であって、ダイアフラムに対向する位置の支持基板の
面上に凸部を形成し、該凸部に溝を形成し、その上に犠
牲層を形成し、さらにその上にダイアフラムを形成する
工程を有することを特徴とする微小装置の製造方法。
【請求項１１】上記犠牲層は、第１の犠牲層を形成し、
該第１の犠牲層に溝を形成し、さらにその上に第２の犠
牲層を形成することによって形成したことを特徴とする
請求項９または請求項１０に記載の微小装置の製造方
法。