JP3532966B2 - 光電変換装置とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光エネルギーを電気エ
ネルギーに変換する光電変換装置に関する。詳しく述べ
ると、マイクロマシンのアクチュエータやセンサ、ある
いは集積回路などにエネルギーを供給するための光電変
換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の微細加工技術を応用し、
狭い空間内で作用するセンサやアクチュエータを作製す
るマイクロマシン技術の研究開発が盛んに進められてい
る。これらマイクロマシンにエネルギーを供給する方法
で最も一般的に考えられるのは、電線を用いた電力の供
給である。しかし、微小領域に設けたアクチュエータや
センサに電気エネルギーを供給する際の複雑で多くの電
気配線は取り廻しが難しく、特にマイクロアクチュエー
タの場合にはその動きを制限してしまう。また、細くて
長い配線は、伝送中の電力損失が大きいなどの問題があ
る。

【０００３】従来、電気エネルギーを必要とするものに
電気配線を用いずにエネルギーを供給する手段として、
光媒介式送電方式なるものが特開平２−１７９２３２号
公報に開示されている。

【０００４】上記発明では、図２の光媒介式送電方式の
一実態様を示す回路図に示すように、送電側において
は、電源２１によりレーザダイオード２２を駆動するこ
とにより、電気エネルギーを光エネルギーに変換して送
光路である光ファイバ２３へ送り出す一方、受電側にお
いては送光路である光ファイバ２３から受け取った光エ
ネルギーを光電変換素子（フォトセル）であるｐｉｎフ
ォトダイオード２４（あるいは太陽電池）により電気エ
ネルギーに変換した後、負荷となる電子装置２６に供給
するようにしたもので、送電側から送光路である光ファ
イバ２３へ送り出される光エネルギーの形態を交流成分
含有光とすると共に、受電側の光電変換素子であるｐｉ
ｎフォトダイオード２４と負荷となる電子装置２６との
間にインピーダンス整合器を兼ねる交流変圧器２５を介
在させること特徴としたものである。

【０００５】さらに上記特開平２−１７９２３２号公報
によれば、交流変圧器により昇圧を行うため、光電変換
素子自体から高電圧を出力させることが不要となって光
電変換素子の直列個数を低減させることができ、また交
流変圧器によりインピーダンス整合ができるため、光電
変換素子と負荷との間における電力伝達効率を向上させ
ることができるとするものである。

【０００６】しかしながら、上記発明では、エネルギー
変換の方式および構成は示されているものの、同方式を
小型に実現するための素子の作製、組立に関する内容ま
では言及されていない。このため、従来から存在する個
別部品のｐｉｎフォトダイオード、トランス、整流器な
どを使用せざるを得ないため、小型化には自ずと限界が
あり、１〜１０ｍｍ角の空間に同方式による電源を作製
することは困難であった。また、実現できたとしても一
個一個、個別に作製せざるを得ず、量産効果を生かして
安価かつ大量に作製することは困難であった。

【０００７】このような問題を解決し、特にマイクロマ
シンのエネルギー供給源として好適に用いることができ
るものとして、図３〜図５（ここで、図３は、上記光電
変換装置を示す平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ’
線に沿う断面図であり、また、図５は、図３のＢ−Ｂ’
線に沿う断面図である。）に示す光電変換装置が特願平
４−１５１６６号に開示されている。

【０００８】上記公報に示された発明は、マイクロマシ
ン技術により微小な光電変換素子、変圧器、自励発振回
路および蓄電機構を同一基板上に設けたことを特徴とす
るもので、光電変換素子の出力電圧を交流に変換する自
励発振回路を有していることから入射光は交流成分を含
まない連続光でも用いることができ、かつ、該光電変換
装置は半導体技術を応用して作製されるため、半導体基
板上に同一特性のものを安価に大量に作製することが可
能であるとするものである。

【０００９】さらに図３〜図５を用いて、より詳しく説
明すると、上記光電変換装置は、図４に示すように、半
導体基板、例えば、ｎ⁺ 型シリコン基板４１にｎ型エピ
タキシャルシリコン４２を、例えば、シート抵抗１５Ω
・ｃｍで厚さ４６μｍ程度成長させた基板を用いて、図
３に示すように、フォトセル３１、自励発振回路に用い
るＭＯＳトランジスタ３２および変圧器である外鉄型薄
膜積層トランス３３を一体形成し、一次側電極３４およ
び二次側電極３５を設けたものである。また、これらの
電極間などは、金属配線３６および３７で配線されてい
る。

【００１０】さらに光電変換素子であるフォトセル３１
の受光部は、図４に示すように、エピタキシャル層４２
上に、例えば、５００μｍ×５００μｍ程度の領域にホ
ウ素を熱拡散してｐ型層４３を形成してフォトセルのｐ
ｎ接合を形成し、照射された光を効率よく変換するため
に、光電変換素子の上に適当な屈折率を持つ材料、例え
ば、酸化膜などを適当な膜厚、例えば、０．１〜０．２
μｍの反射防止膜４４を形成したものである。

【００１１】図３において、自励発振回路のトランジス
タ（ＦＥＴ）となるＭＯＳトランジスタ３２は、図４に
示すように、エピタキシャル層４２にイオン注入法によ
りホウ素をイオン注入し、熱拡散を行い「Ｐ−Ｗｅｌｌ
領域」４５を形成し、該「Ｐ−Ｗｅｌｌ領域」４５にゲ
ート酸化膜４８およびポリシリコンゲート４９を形成
し、さらにＭＯＳトランジスタのソース４６およびドレ
イン４７となるｎ⁺ 層を、フォトリソグラフィーにより
パターニングして、イオン注入法によりリンまたは砒素
をイオン注入して熱拡散を行うことにより形成したもの
である。

【００１２】また、上記発明による微小変圧器は、光電
変換素子および自励発振回路などと同一基板上に一体的
に形成するために、例えば、図５に示すように、シリコ
ン基板５１上のエピタキシャル層５２の上に形成された
シリコン酸化膜５３の上にコイルをドーナツ状に磁性体
薄膜コア５４で取り囲んでなる外鉄型薄膜積層トランス
が用いられている。この外鉄型薄膜積層トランスは、磁
性体薄膜コア５４として、例えば、フェライトやパーマ
ロイなど透磁率の高い材料により厚さ１〜１００μｍ程
度の薄膜を形成し、さらに抵抗率の小さな金属材料、例
えば、Ａｌ、Ｃｕ等により薄膜を成膜し、フォトリソグ
ラフィーによりパターニングして一次コイル５５および
二次コイル５６が形成されている。このコイル間の絶縁
層５７は、例えば、感光性ポリイミドやシリコン、ある
いは金属の酸化膜などを金属薄膜成膜時に挟み込むよう
にして形成されている。このコイルをさらにフェライト
やパーマロイなどによりドーナツ状に取り囲むようにし
て磁性体薄膜コア５４を形成して微小な外鉄型薄膜積層
トランスが作製されるとするものである。また、コイル
の巻数は、その変圧量により適宜選択して決定されると
するものである。

【００１３】しかし、上記発明による変圧器の作製に
は、金属薄膜をフォトリソグラフィーによりパターニン
グした一次コイル５５並びに二次コイル５６に用いられ
る平面コイルを、間に絶縁層５７を挟みながら次々と積
層していく方法が用いられている。ところで、こうした
変圧器の効率を上げるには、コイルのインダクタンスを
大きくする必要がある。ところが、平面コイルの表面に
は凹凸が生じるため、積層する層数を多くしてコイルの
巻数を増やそうとすると凹凸も積み重なってフォトリソ
グラフィーに必要な平面度が失われてしまう。このた
め、積層数、すなわち巻数の多い変圧器を作製すること
は難しく、特に、二次コイル５６側は、一次コイル５５
側の上にさらに積層して作製されることになるため作製
はより困難であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、上述の課題を解決するためになされたものであり、
その目的とするところは、マイクロマシンなど電気エネ
ルギーを必要とするものに電気配線を用いずにエネルギ
ーを供給することのできる新規な光電変換装置を提供す
ることにある。

【００１５】また、本発明の他の目的は、量産効果を生
かして半導体基板上に同一特性のものを安価かつ大量に
作製することができるように、一次コイルと二次コイル
とを同一基板上に順次、積層して形成した変圧器よりも
歩留まりを向上させてなる薄膜積層変圧器を有する光電
変換装置を提供することにある。

【００１６】さらに、本発明の他の目的は、変圧器の効
率を上げ、コイルのインダクタンスを大きくするため
に、一定の基板表面上にフォトリソグラフィーに必要な
平面度を失うことなく、コイルの積層数、すなわちコイ
ル巻数の多い変圧器を構築してなる光電変換装置を提供
することにある。

【００１７】さらにまた、本発明の他の目的は、コンパ
クトで多機能なマイクロマシンを実現するために、薄膜
積層変圧器の出力によって動作される駆動部材を有する
光電変換装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記諸目
的を達成すべく、新規な光電変換装置について鋭意検討
した結果、別々の基板上に作製されてなる光電変換装置
を構成する薄膜積層変圧器の一次コイル側（一次コイル
および該一次コイル側の磁性体コア部材）と二次コイル
側（二次コイルおよび該二次コイル側の磁性体コア部
材）の両磁性体コア部材同士を向き合わせた形で密接さ
せることにより磁束が鎖交する共通な磁性体コアを構成
し、該磁性体コアを介して一次コイルおよび二次コイル
を磁気的に結合させる方式とすることにより、一次コイ
ルと二次コイルとを同一基板上に順次、例えば、一次コ
イル上に二次コイルを（あるいはその逆に）積層して形
成した薄膜積層変圧器よりも製品の歩留まりを向上さ
せ、かつ二次コイル側の基板上に、薄膜積層変圧器の出
力によって駆動される集積回路、アクチュエータおよび
センサなどの駆動部材を形成することができ、その結
果、コンパクトで多機能なマイクロマシンを実現するこ
とができることを見出だし、この知見に基づき本発明を
完成するに至ったものである。

【００１９】すなわち、本発明の目的は、（１） 光電
変換素子の出力電圧を薄膜積層変圧器で所定の電圧に変
換する方式の光電変換装置において、薄膜積層変圧器の
一次コイルおよび該一次コイル側の磁性体コア部材、並
びに光電変換素子が形成された一次側半導体基板上の該
一次コイル側の磁性体コア部材と、薄膜積層変圧器の二
次コイルおよび該二次コイル側の磁性体コア部材が形成
された二次側基板上の該二次コイル側の磁性体コア部材
とが、磁気閉回路を構成し、磁気的結合を得て薄膜積層
変圧器として機能するように密接されてなること、およ
び一次コイルと二次コイルの変成比を自由に組合せられ
るようにしたことを特徴とする光電変換装置により達成
される。

【００２０】また、本発明は、（２） 二次コイルを形
成する二次側基板の材料を半導体とし、該二次側半導体
基板上に薄膜積層変圧器の出力によって動作される駆動
部品として、集積回路、アクチュエータおよびセンサの
少なくとも１種が設けられていることを特徴とする上記
（１）に示す光電変換装置によっても達成される。

【００２１】さらに、本発明は、（３） 一次側半導体
基板が、薄膜積層変圧器の出力によって動作される駆動
部品の機能に応じて形成される二次側基板群のいずれと
も任意に組み合わせ得るように、一定の規格に基づいて
共通部品化されたものであることを特徴とする上記
（１）または（２）に示す光電変換装置によっても達成
される。

【００２２】さらにまた、本発明は、（４） 一次コイ
ルおよび二次コイルが、共に積層多層膜コイルであり、
一次コイル側および二次コイル側の磁性体コア部材が、
共に磁性体膜であって、一次側半導体基板上に形成され
た積層多層膜コイルおよび磁性体膜、並びに二次側半導
体基板上に形成された積層多層膜コイルおよび磁性体膜
の構造が、共に積層多層膜コイルを磁性体膜で取り囲ん
だ形であって、かつ該積層多層膜コイル上面を覆う部分
の磁性体膜が取除かれてなる形の外鉄形構造であること
を特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに示す
光電変換装置によっても達成される。

【００２３】また、本発明は、（５） 前記一次側半導
体基板上に形成された光電変換素子の受光部分に直結さ
れる光ファイバで光エネルギーを供給する方式としたこ
とを特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれかに示
す光電変換装置によっても達成される。

【００２４】また、本発明は、（６） 前記光電変換素
子の受光部への光エネルギーの供給手段として、該光電
変換素子の受光面側の一次側半導体基板上に、光ファイ
バの先端部に光電変換素子の受光部が取り付けられる貫
通孔を設けた基板が形成されてなることを特徴とする上
記（５）に示す光電変換装置によっても達成される。

【００２５】

【作用】本発明によれば、一次コイルおよび二次コイル
を各々積層コイルとして分離することで、一次コイルお
よび二次コイルごとに最大限の多層化が図れる。

【００２６】また本発明では、二次側基板に半導体を用
いることで、該基板上に集積回路、センサおよびアクチ
ュエータなどの駆動部品を持たせることができる。ま
た、二次コイルは、一次側半導体基板に形成される一次
コイルの性能をもとに、該駆動部品の機能に応じた性能
のものを二次側半導体基板上に形成できる。

【００２７】さらに本発明では、一次側半導体基板と二
次側基板とが分離されているので、一次側半導体基板部
品を一定の規格にすることで、該部品の共通化が可能に
なり、使用用途に応じて形成した二次側基板と組み合わ
せれば、所望の光電変換装置が得られる。

【００２８】また、本発明によれば、コイルの内周面部
分および外周面部分を覆う部分の磁性体コア部材を有
し、コイルの上面には磁力線を遮蔽する磁性体コア部材
のない構造のコイルが形成されるため、同様な構造のコ
イルを互いに接近させることにより相互に磁力線が交差
するようになり、一次コイルと二次コイルとを分離した
薄膜積層変圧器が形成できる。

【００２９】さらに本発明によれば、光ファイバの先端
に直接、光電変換装置を取り付けることが可能になり、
取り付けのために他の補助手段が不要になる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、以下の実施例は本発明を説明するためのもの
であり、本発明がこの実施例のみに限定されるものでな
い。

【００３１】図１は、本発明の一実施態様として本実施
例に用いてなる光電変換装置の拡大断面概略図である。

【００３２】図１に示すように、本実施例の光電変換装
置１は、一次側半導体基板２には、光ファイバ３を通し
て送られてきた光を電気に変換する光電変換素子（フォ
トセル）４と外鉄形の薄膜積層変圧器５の一次コイル６
が形成されている。一方、二次側基板７には、外鉄形の
薄膜積層変圧器５の二次コイル８と駆動部品の１種であ
る集積回路９が形成されている。一次コイル６および二
次コイル８は、それぞれ外鉄型コイルであって、コイル
上面を覆う部分の磁性体コア部材としての磁性体膜１０
のみが除去されているので、両基板２，７の磁性体膜１
０を互いに密着させることにより、薄膜積層変圧器５に
用いられる磁性体コアが完成され、該磁性体コアを介し
て一次コイル６と二次コイル８との磁気的結合が得られ
るものである。

【００３３】また、一次側半導体基板２上に形成された
光電変換素子４の受光部に直結される光ファイバ３で光
エネルギーを供給する方式とする場合には、光ファイバ
３による入射光にパルス光を用いることにより、光電変
換素子４の出力に交流成分が含まれるようになり、外鉄
形の薄膜積層変圧器５を介してエネルギーを伝達するこ
とが可能となる。また、入射光の光源は、ＬＥＤやキセ
ノンランプなどパルス発光できるものであれば限定され
ないが、単色性、可干渉性が良いことから反射防止膜な
どの入射光学系の設計、作製に有利なレーザ光が好適で
ある。本実施例では、波長８３０ｎｍの半導体レーザを
用いたが、最大効率の得られる波長、レーザの種類は、
一次側半導体基板２の材料や光学系の設計などにより異
なる。

【００３４】また、二次側基板７上の二次コイル８が形
成されている面と反対側の面には、駆動部品の１種とし
て集積回路９が設けられている。この集積回路９は、外
鉄形の薄膜積層変圧器５の二次コイル８からの出力電圧
で駆動される。なお、本実施例では集積回路９を二次コ
イル８と反対側の面に形成したが、必要に応じて二次コ
イル８と同じ側の面にも集積回路、センサおよびアクチ
ュエータなどの駆動部品を設けることもできる。

【００３５】本実施例の光電変換装置１の一次側半導体
基板２は、半導体基板として、例えば、抵抗率０．６Ω
・ｃｍのｐ型シリコン基板にリン（Ｐ）を、例えば、濃
度２．５×１０²⁰ｃｍ^-3で拡散してｐｎ接合を形成し、
このｎ⁺ 領域を受光面１１とするｐｎ接合型の光電変換
素子（フォトセル）４と、受光面１１とは反対の面に外
鉄形の薄膜積層変圧器５の一次側となる磁性体コア部材
としての磁性体膜１０を有する一次コイル６たる多層膜
コイルと、ｐｎ接合に光が当たって発生した電流を外鉄
形の薄膜積層変圧器５へ導くための一次側半導体基板２
の受光面１１側と該受光面１１側の裏面を電気的に接続
するフィードスルー１２とを有している。

【００３６】なお、フィードスルー１２の電流を流す部
分の金属材料１３と一次側半導体基板２たるシリコン基
板とは、シリコン酸化膜などの絶縁膜１４で絶縁されて
いる。フィードスルー１２を経由してきた光電変換素子
（フォトセル）４の出力は、その受光面１１と反対側の
面で外鉄形の薄膜積層変圧器５の一次コイル６である多
層膜コイルに接続すべく配線されている（図示せず）。

【００３７】また、一次側半導体基板２の受光面１１側
には、光ファイバ３の先端部に直接取り付けられるよう
に貫通孔１５を有した基板１６が、例えば、陽極接合な
どの方法を用いて一次側半導体基板２上に接合されてい
る。この基板１６は、貫通孔１５に接続した光ファイバ
３の先端の射光面がちょうど受光面１１と向きあい、各
々の横断面の中心軸がほぼ重なるように位置合わせした
状態で一次側半導体基板２に接合されている。このた
め、光ファイバ３の先端部を貫通孔１５に差し込むだけ
で受光面１１と光ファイバ３の先端の射光面との位置合
わせが完了し、光ファイバ３を通ってきた光が受光面１
１以外の部分に当たることなく、効率的に受光面１１へ
照射されるようになっている。なお、光ファイバ３の先
端部を接続する基板１６の材質は、ガラスに限る必要は
ないが、該基板１６の材質にガラスを用いる場合には、
基板１６の貫通孔１５を形成する場合に、電解放電加工
などの技術により容易に細くて深い孔加工ができるので
好適に用いられる。

【００３８】さらに、一次側半導体基板２の受光面１１
と反対側の面には、外鉄形の薄膜積層変圧器５の一次コ
イル６に相当する部分が設けられている。一次コイル６
は、抵抗値の小さな金属材料、例えば、Ａｌ、Ｃｕなど
により膜を成膜し、フォトリソグラフィーによりパター
ニングして形成した。本実施例では、金属材料にメッキ
成膜したＣｕを用いた。一次コイル６の巻線間には絶縁
材料１７として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や金属
酸化物などを金属材料（Ｃｕ）の薄膜を成膜する時に挟
み込むようにして形成する。さらに一次コイル６は、そ
の底面部と外周側面部がフェライトまたはパーマロイな
どの磁性体コア部材としての磁性体膜１０ａ（底面部）
および磁性体膜１０ｂ（外側面部）で覆われ、また一次
コイル６の内周側面部にも同じ磁性体コア部材としての
磁性体膜１０ｃを有する外鉄形構造のコイルに形成され
ている。

【００３９】ここで、一次コイル６の底面部を覆う磁性
体膜１０ａは、一層目のコイル（巻線）を形成する前
に、例えば、ＳｉＯ₂ などの絶縁膜１８を有した一次側
半導体基板２の上に、例えば、スパッタ法で１０μｍの
厚さに成膜し、適当な形にパターニングしておく。その
後、絶縁材料１７としての感光性ポリイミド樹脂を挟み
込みながらコイルの一層目となる金属材料（Ｃｕ）を
０．５μｍの厚さに蒸着法で成膜し、フォトリソグラフ
ィーで螺旋コイル形状に金属材料（Ｃｕ）をパターニン
グしていく。一次コイル６の電気抵抗を下げるため、感
光性ポリイミド樹脂を鋳型のように利用してパターニン
グした金属材料（Ｃｕ）の上に、さらにメッキで金属材
料（Ｃｕ）を約２０μｍの厚さまで成長させて成膜す
る。

【００４０】所定の層数だけコイルを積層させて一次コ
イル６を形成した後、該一次コイル６を覆うように磁性
体膜１０を成膜し、一次コイル６の外周側面部と内周側
面部に相当する部分の磁性体コア部材を形成する。さら
にレジストとしてのポリイミドなどで一次側半導体基板
２の受光面１１と反対側の面の凹部を埋めて平坦化し、
フォトリソグラフィーにより一次コイル６の上面のみの
該レジストを除去し、レジストをマスク材としてＲＩＥ
法（反応性イオンエッチング法）により一次コイル６の
上面のみの磁性体膜（図示せず）をエッチング除去する
ことにより、一次コイル６の上面のみ磁性体コア部材の
ない一次コイル６を作製した。

【００４１】一方、本実施例の光電変換装置１の二次側
基板７としては、半導体基板、例えば、抵抗率４〜８Ω
・ｃｍのｎ型シリコン基板を用いた。該ｎ型シリコン基
板と磁性体コア部材１９の絶縁のため、二次側基板７の
表面には０．２μｍのシリコン酸化膜２０が成膜されて
いる。

【００４２】二次側基板７の一方の面には、外鉄形の薄
膜積層変圧器５の二次側に相当する二次コイル８が形成
されている。該二次コイル８の形成方法は、一次コイル
６と全く同様であるが、薄膜積層変圧器５の負荷となる
駆動部品である集積回路９（あるいはセンサやアクチュ
エータ）が必要とする電圧に応じて十分に昇圧できるよ
う、一次コイル６より巻線数を多くするが、本実施例で
は、一次コイル６を２層で１０回相当巻、二次コイル８
を５層で１００回相当巻とし、出力電圧５Ｖが得られる
ようにした。

【００４３】また、一次コイル６および二次コイル８の
巻線を一繋ぎとし、中間タップから二次側出力を取り出
して単巻トランスのように利用することも可能である。
この場合は、磁性体コアの外部にリード線を引き出し、
一次側半導体基板２と二次側基板７との間でインダクタ
の結線をする必要がある。

【００４４】二次側基板７のもう一方の面には、集積回
路９が設けられており、薄膜積層変圧器５の出力電圧に
よって駆動される。光電変換装置１全体の大きさをでき
るだけコンパクトにするため、集積回路９は、薄膜積層
変圧器５の二次コイル８側と反対側の面に設けられてい
る。薄膜積層変圧器５の出力電圧を集積回路９まで導く
には、一次側半導体基板２と同様に二次側基板７たるシ
リコン基板を貫通するフィードスルー１２を用いた。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、光電変換装置の構成部
材たる微小変圧器において、一次コイルおよび二次コイ
ルに用いる積層コイルを別々の基板上に分離した形で各
コイル（の巻線）を積層して形成されたものであるの
で、一次コイルおよび二次コイルに用いる積層コイルを
同一基板上に集合した形で順次、各コイル（の巻線）を
積み重ねて形成された従来の変圧器より積層数の少ない
構造とすることができることから、部材の歩留まりの良
い構造上の優秀性を持つことにより、得られる光電変換
装置においても、製品の歩留まりを高めることが可能と
なるため、大量かつ安価に提供することができると共
に、積層コイルの多層化が達成できるため積層コイルの
インダクタンスを大きくでき、変換装置の効率を上げら
れる。

【００４６】また本発明では、二次側基板に半導体を用
いることで、該基板上に集積回路、センサおよびアクチ
ュエータなどの駆動部品を持たせることができるため、
本発明の光電変換装置を用いたマイクロマシンなどの装
置全体の小型化、多機能化に寄与できる。また、二次コ
イルは、集積回路、センサおよびアクチュエータなどの
駆動部品の機能に応じた性能のものとして二次側半導体
基板上に形成でき、かつ、一次コイル側とは別に二次コ
イル側を含む二次側半導体基板のみを形成できるように
なるため、製品の総合的な歩留まりも向上できる。

【００４７】また、本発明によれば、一次側半導体基板
の光電変換素子と一次コイルは、規格を一定にしてお
き、用途に応じて二次側基板のみを異なったものにすれ
ば良いので、マイクロマシン製作の自由度が大きくでき
る。

【００４８】さらに本発明では、一次側半導体基板と二
次側基板が分離されていて、一次側半導体基板は規格化
されて形成されているため、用途に応じて二次側基板だ
けを作製すれば、所望の光電変換装置が得られることか
ら、部品の共通化が可能になり、この点においても製品
コストの低減が図れる。

【００４９】また、本発明によれば、コイルの内周面部
分および外周面部分を覆う部分の磁性体コア部材を有
し、コイルの上面には磁力線を遮蔽する磁性体コア部材
のない構造のコイルが形成されるため、同様な構造のコ
イルを互いに接近させることにより相互に磁力線が交差
するようになり、一次コイルと二次コイルとを分離した
薄膜積層変圧器が形成できるため、積層コイルの多層化
による作製の困難さが解消され、微小な変圧器（トラン
ス）の作製が容易になり、該部材の歩留まりを向上でき
る。

【００５０】さらに本発明によれば、光ファイバの先端
に直接、光電変換装置を取り付けることが可能になり、
取り付けのために他の補助手段が不要になるため、コン
パクト化が図れるうえ、受光部に直接光が入射するた
め、効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施態様として本実施例に用いて
なる光電変換装置の拡大断面概略図である。

【図２】 従来技術の１種である光媒介式送電方式の一
実態様として、特開平２−１７９２３２号公報に開示さ
れてなるものの回路図である。

【図３】 従来の光電変換装置の一実態様として、特願
平４−１５１６６号に開示されてなるものの平面図であ
る。

【図４】 図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

【図５】 図３のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１…光電変換装置、 ２…一次側半導体
基板、３…光ファイバ、 ４…光電変
換素子（フォトセル）、５…外鉄形の薄膜積層変圧器、
６…一次コイル、７…二次側基板、
８…二次コイル、９…集積回路、
１０…磁性体膜、１１…受光面、
１２…フィードスルー、１３…金属材料、
１４…絶縁膜、１５…貫通孔、
１６…基板、１７…絶縁材料、
１８…絶縁膜、１９…磁性体コア部材、
２０…シリコン酸化膜、２１…電源、
２２…レーザダイオード、２３…光ファイバ、
２４…ｐｉｎフォトダイオード、２５
…交流変圧器、 ２６…電子装置、３１
…フォトセル、 ３２…ＭＯＳトランジ
スタ、３３…外鉄型薄膜積層トランス、 ３４…一次
側電極、３５…二次側電極、 ３６…金
属配線、３７…金属配線、４１…ｎ⁺ 型シリコン基板、
４２…ｎ型エピタキシャルシリコン、４３…ｐ
型層、 ４４…反射防止膜、４５…
Ｐ−Ｗｅｌｌ領域、 ４６…ソース、４７…ド
レイン、 ４８…ゲート酸化膜、４９
…ポリシリコンゲート、５１…シリコン基板、
５２…エピタキシャル層、５３…シリコン酸化
膜、 ５４…磁性体薄膜コア、５５…一次コ
イル、 ５６…二次コイル、５７…絶縁
層。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−211781（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−244798（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196727（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−179232（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−161029（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31,27

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体のｐｎ接合の光起電力を利用した
   光電変換素子の出力電圧を該光電変換素子の近傍に設け
   た微小な薄膜積層変圧器で所定の電圧に変換し、負荷へ
   電力を供給する微小な光電変換装置において、薄膜の磁
   性体材料を成膜して形成した磁性体コアを有する薄膜積
   層変圧器の一次側コイルと該光電変換素子を半導体から
   なる一方の基板である一次側基板に形成し、薄膜磁性体
   コアを有する薄膜積層変圧器の二次側コイルと該薄膜積
   層変圧器の負荷となる電子回路や電子部品を他方の半導
   体基板である二次側基板に形成しておき、一次側コイル
   および二次側コイル間に有効な磁気的結合を得るように
   これらを対向させて密着させ、かつ一次側基板と二次側
   基板とを一体化したことを特徴とする光電変換装置。
2. 【請求項２】 二次側基板に形成される電子回路や電子
   部品として、前記薄膜積層変圧器の出力によって駆動さ
   れる集積回路、マイクロマシンのアクチュエータやセン
   サとしたことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装
   置。
3. 【請求項３】 薄膜積層コイルを薄膜磁性体コアで取り
   囲む外鉄型コイルのうち、一次側コイルおよび二次側コ
   イルの上面を覆う薄膜磁性体の一部を除去しておき、こ
   れらの一次側コイルと二次側コイルの上面同士を対向さ
   せて密着させ、一次側コイルと二次側コイルとが有効に
   磁気結合できるようにしたことを特徴とする請求項１に
   記載の光電変換装置。
4. 【請求項４】 薄膜積層変圧器の二次側コイルに接続し
   た電子回路や電子部品を駆動するために、光電変換装置
   の受光部分を光ファイバのコアと同程度の大きさに形成
   し、該受光部分と光ファイバのコアとが対向する配置で
   光電変換装置と光ファオバとを直結して光エネルギーを
   供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
   光電変換装置。
5. 【請求項５】 半導体のｐｎ接合の光起電力を利用した
   光電変換素子と、薄膜磁性体材料を成膜して形成した一
   次側の薄膜磁性体コアと、薄膜金属コイルと絶縁性薄膜
   とを積層した一次側の薄膜積層コイルとを一次側基板上
   に一体で形成する工程と、この一次側の薄膜積層コイル
   に薄膜磁性体を形成して一次側コイルを形成する工程
   と、二次側基板上に薄膜積層変圧器の負荷となる電子回
   路や電子部品を形成する工程と、薄膜磁性体材料を成膜
   して形成した二次側の薄膜磁性体コアと、薄膜金属コイ
   ルと絶縁性薄膜とを積層した二次側の薄膜積層コイルと
   を前記電子回路や電子部品と一体で形成する工程と、二
   次側の薄膜積層コイルに薄膜磁性体を成膜して二次側コ
   イルを形成する工程と、一次側コイルと二次側コイル間
   に有効な磁気的結合を得るようにこれらを対向させて密
   着させ、かつ一次側基板と二次側基板とを一体化する工
   程を含む工程からなる請求項１に記載の光電変換装置の
   製造方法。