JPH05142043A - 赤外線チヨツパおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線断続の精度が高く、また外部からの振
動による影響が少なく、検出部と同程度に小型化でき、
かつ全体が一体的に形成されており安価である赤外線チ
ョッパを提供すること。 【構成】 ＳＯＩ基板６０上に、両側が合計４本の支持
ビーム７０で支持された赤外線遮蔽部７２と、駆動電極
７４，７６−１，７６−２を形成する。そして、前記赤
外線遮蔽部７２に、その振動方向と直交する方向に赤外
線透過用スリット７８を形成し、さらに前記スリット７
８に対向するようシリコン基板６２上に赤外線反射膜８
０を形成する。そして、前記基板６２に垂直に入射する
赤外線を、前記赤外線遮蔽部７２の振動により断続的に
遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非冷却型赤外線センサ用
の赤外線チョッパ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、赤外線センサとして量子型と
熱型が知られている。量子型赤外線センサは、その感度
に波長依存性が強いので使用可能波長領域が限られ、ま
た測定に際して素子を冷却しなければならないため室温
での使用ができず、しかも高価であるなどの不具合があ
る。これに対し、熱型の赤外線センサは、上記量子型の
不具合がなく、近年活発に開発が進められている。

【０００３】熱型赤外線センサは赤外線が照射される
と、これを検出部の赤外線吸収膜により熱エネルギーに
変換して、検出部の温度を上昇させる。この温度上昇を
温度センサにより検出することにより入射した赤外線の
強度を検出する。

【０００４】例えば焦電型赤外線センサの場合は、検出
部の温度変化により焦電材料の自発分極が変化する。外
部回路によりこの自発分極の変化を検出することにより
赤外線の強度を検出する。しかし焦電材料は温度の変化
速度に比例した出力しか得られない。すなわち一定の赤
外線を連続的に照射した場合、検出部の温度は一定にな
り、焦電型赤外線センサでは赤外線強度を連続的に検出
することができない。このため、入射赤外光をチョッピ
ングして断続的な光とし、これに対する交流的な応答を
測定する検出方法がとられることが多い。

【０００５】また、ボロメータなどのその他の熱型赤外
線センサにおいても、零点オフセットの変動を防ぐため
に、入射赤外光をチョッピングして断続的な光とし、こ
れに対する交流的な応答を測定する検出方法がとられる
ことが多い。

【０００６】このために用いられる赤外線チョッパとし
ては、モータを用いるものが一般的であるが、装置が大
型で高価になるため、近年バイモルフ振動子等の往復駆
動装置により光遮蔽板を駆動させるものが提案されてい
る。

【０００７】図８（Ａ），（Ｂ）には、このような赤外
線チョッパの一例が示されている。この赤外線チョッパ
は、ケーシング１０の側面に赤外線導入窓１２を設ける
と共に、このケーシング１０内に、上記赤外線導入窓１
２に対面させて配線基板１４を配設している。この配線
基板１４に、上記赤外線導入窓１２から導入される赤外
線を受光する焦電型赤外線センサ１６を取り付け、上記
赤外線導入窓１２と焦電型赤外線センサ１６の間に赤外
線チョッパ３４を設けている。

【０００８】この赤外線チョッパ３４は、一対のバイモ
ルフ振動子２０、２２を含む。この一対のバイモルフ振
動子２０、２２は、一端が支持プレート１８に固定さ
れ、他端は自由端となし、上記赤外線導入窓１２から導
入される赤外線に対して直交する方向に配置され、しか
も各々の振動方向が図中矢印ＡおよびＢ方向となるよう
に配置されている。

【０００９】上記一対のバイモルフ振動子２０、２２の
各自由端には、チョッパプレート２４、２６が取り付け
られており、これらチョッパプレート２４、２６を光軸
方向と直交する方向に移動するようになっている。チョ
ッパプレート２４、２６には、それぞれスリット２８、
３０が形成されており、これらスリット２８、３０は上
記バイモルフ振動子２０、２２の振動に伴う上記チョッ
パプレート２４、２６の変位によって相互に重なりあっ
たりずれたりするようになっている。このためバイモル
フ振動子２０、２２が振動すると、これらスリット２
８、３０によって上記赤外線導入窓１２から焦電型赤外
線センサ１６に向かう赤外線を遮断したり導通させたり
するのでチョッピングが行えるものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの赤外線チョ
ッパ３４は、バイモルフ振動子２０、２２によりチョッ
ピングプレート２４、２６が円弧方向に振動され、スリ
ット２８、３０も相対的に円弧方向に移動される。その
ためスリット２８、３０は赤外線の導通時に相互に傾斜
してしまい、赤外線の透過率が減少し、赤外線センサの
感度を低下させる不具合があった。

【００１１】このような欠点を防止するため、図９
（Ａ），（Ｂ）に示すような赤外線チョッパが考えられ
る。このチョッパ機構は、ケーシング１０に側面に固定
スリット４０を形成し、さらにこのケーシング１０内に
一端がホルダ４２により支持されると共に他端が自由端
となった１枚のプレート状バイモルフ振動子４４を設置
し、このバイモルフ振動子４４の自由端にスリット４８
を開口したチョッピングプレート４６を取り付けてい
る。上記バイモルフ振動子４４は、上記固定スリット４
０から導入される赤外線の光軸方向に平行に設置され、
かつこの光軸に対して交差する方向、つまり矢印Ｃ方向
に振動されるように設定される。さらに、固定スリット
４０、チョッピングプレート４６に形成されたスリット
４８は横長に形成されている。

【００１２】このように構成された赤外線チョッパで
は、バイモルフ振動子４４の振動によりチョッピングプ
レート４６が移動しても、スリット４８が固定スリット
４０に対して傾斜することなく重なるため、赤外線の透
過率が減少して赤外線センサの感度が低下する不具合は
改善される。しかし、バイモルフ振動子４４、チョッピ
ングプレート４６は、上記バイモルフ振動子の固定端を
中心として円弧方向に振動され、スリット４８も相対的
に円弧方向に移動される。そのためスリット４８と固定
スリット４０は互いに平行状態を常に維持することが困
難となり、赤外線断続の精度が悪くなるという問題があ
る。

【００１３】また、前記図８、図９に示す赤外線チョッ
パ機構は、いずれも固有振動数が低いため外部からの振
動により共振が引き起こされ赤外線断続の精度が悪くな
るという問題がある。またスリット間及びスリットと赤
外線センサ１６との距離が大きいため、入射した赤外線
を効率よく検出部に到達させるためには、赤外線が十分
にコリメートされている必要がある。さらに、赤外線セ
ンサに比べ大型、組立てが複雑で高価である等の問題が
ある。

【００１４】発明の目的 本発明は、このような従来の課題に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、赤外線断続の精度が高く、また外
部からの振動による影響が少なく、検出部と同程度に小
型化でき、かつ全体が一体的に形成されており安価であ
る赤外線チョッパ及びその製造方法を提供する。

【００１５】

【課題を解決するための手段及び作用】前記目的を達成
するために、本発明の赤外線チョッパは、赤外線透過材
料を用いて形成された基板と、前記基板上に両側が支持
ビームで支持された赤外線遮蔽部と、前記赤外線遮蔽部
を、前記基板と平行な面内でかつ支持方向と交叉する方
向に振動的に静電駆動する駆動電極と、前記赤外線遮蔽
部に、その振動方向と交叉する方向に形成された赤外線
透過用スリットと、前記赤外線透過用スリットに対向す
るよう前記基板上に形成された赤外線反射膜と、を含
み、前記基板に入射する赤外線を、前記赤外線遮蔽部の
振動により断続的に遮断することを特徴とする。

【００１６】ここにおいて、前記基板としては、シリコ
ン基板上にＳｉＯ₂からなる酸化膜と、表面活性層とし
ての単結晶シリコン膜を被覆形成したＳＯＩ基板を用い
ることが好ましい。シリコン基板は、約１μｍ以上の波
長を持つ赤外線に対して良好な透過特性を持つため、赤
外線フィルタとして好適であるからである。

【００１７】また、表面活性層である単結晶シリコンに
は、導電性を持たせること、残留応力を引張り応力にす
ることの２つの目的のために不純物、特に高濃度のボロ
ンを拡散することが好ましい。

【００１８】また、前記赤外線透過用スリットは、赤外
線遮蔽部に複数列に亘って格子状に設けることが好まし
い。この場合、前記赤外線反射膜は、前記各スリットに
対向するよう複数列に亘って設けるよう、パターン形成
が行なわれ、この結果、赤外線遮蔽部と対向する赤外線
透過基板の表面には、赤外線反射膜パターンと、赤外線
を透過する基板露出スリットパターンとが交互に現われ
ることになる。

【００１９】本発明は以上の構成からなり、次にその作
用を説明する。

【００２０】本発明の赤外線チョッパでは、赤外線遮蔽
部の両側が支持ビームで基板に取り付けられ、この赤外
線遮蔽部は、駆動電極により基板と平行な面内でかつ支
持方向と交叉する方向に振動的に静電駆動される。この
際、赤外線遮蔽部に設けられた赤外線透過用スリット
は、基板上に形成された赤外線反射膜パターンと赤外線
を透過する基板露出スリットパターンとに交互に対向す
ることになるため、基板面に垂直に入射した赤外線は、
断続的な透過光に変換されることになる。

【００２１】特に、本発明では、赤外線遮蔽部の両側が
支持ビームで支持されているため、この支持方向と交叉
する方向に赤外線遮蔽部を振動的に駆動した場合でも、
赤外線遮蔽部が円弧状に動くことはない。従って、この
赤外線遮蔽部に、その振動方向と交叉する方向に赤外線
透過用スリットを形成することにより、赤外線透過用ス
リットは、従来のように円弧状の動きをすることなく、
基板に平行な面内で振動的に駆動されることになる。こ
のように、本発明の赤外線チョッパでは、赤外線透過用
スリットは、赤外線遮蔽部と対向する基板上に形成され
た赤外線反射パターンに対して、常に平行状態を維持し
ながら動作するため、赤外線断続精度が極めて高いもの
となる。

【００２２】しかも、本発明のように、駆動電極を用い
た静電力による駆動は、赤外線遮蔽部を基板と平行な面
内で振動的に駆動する場合に極めて好適であり、さらに
モータや電磁力を利用する場合のようにコイルや電磁力
を必要としないため、チョパ全体を小型化することがで
きる。

【００２３】さらに、前記赤外線遮蔽部は、赤外線透過
スリットが形成できれば充分であるため、これを薄く小
さなものとして形成することができ、その結果、赤外線
遮蔽部自体の固有振動数を高く設定でき、外部からの振
動に影響されにくく、安定なチョッパ動作が保証される
ことになる。

【００２４】製造方法 次に、本発明に係る赤外線チョッパの製造方法について
説明する。

【００２５】本発明の方法は、赤外線透過基板の表面
に、ＳｉＯ₂ 層及び単結晶シリコン層を被覆してＳＯＩ
基板を形成する工程と、前記単結晶シリコン層に不純物
を拡散する工程と、前記単結晶シリコン層のパターニン
グを行なって、前記ＳＯＩ基板に両側が支持ビームで支
持された赤外線遮蔽部と、前記赤外線遮蔽部を前記基板
と平行な面内でかつ支持方向と交叉する方向に振動的に
静電駆動する駆動電極と、前記赤外線遮蔽部にその振動
方向と交叉する方向に設けられた赤外線透過用スリット
とを形成する工程と、前記赤外線遮蔽部、前記支持ビー
ムおよび前記駆動電極と、前記赤外線透過基板との間に
あるＳｉＯ₂ 層をエッチング除去して前記支持ビーム、
赤外線遮蔽部及び駆動電極の一部を赤外線透過基板より
分離する工程と、前記赤外線透過用スリットに対向する
よう、赤外線反射膜を赤外線透過基板上に形成する工程
と、を含むことを特徴とする。

【００２６】このように、本発明によれば、赤外線チョ
ッパの製造にあたりＳＯＩ基板を用いることにより、中
間層である酸化膜（ＳｉＯ₂ ）を犠牲膜として除去する
ことで、表面活性層としての単結晶シリコン層をシリコ
ン基板から容易に分離することができる。

【００２７】さらに、本発明のようにＳＯＩ基板を用い
ることにより、全体を一体的に形成した赤外線チョッパ
を得ることができ、しかもＬＳＩの製造技術を用いてそ
の加工を容易に行なうことができる。このため、赤外線
チョッパを精度よく、且つ、安価に製造することがで
き、しかもシリコン基板もしくは表面活性層である単結
晶シリコンを用いて赤外線センサのみならずその駆動回
路、その他の回路を同時に形成し、多機能を有するワン
チップデバイス等を製造することも可能である。

【００２８】また、本発明の赤外線センサでは、赤外線
反射膜を赤外線透過スリットに対向するよう基板上に形
成する必要があるが、本発明の方法によれば、赤外線遮
蔽部を形成した後、基板面に垂直方向から赤外線反射膜
を蒸着等により容易に形成することができる。即ち、赤
外線遮蔽部と赤外線透過基板とのギャップを決定する酸
化膜（ＳｉＯ₂ ）の膜厚を極めて薄く形成できるため、
蒸着時に赤外線反射膜が回り込むことなく所望の位置に
これを精度よく形成することができる。さらに、この狭
いギャップを持つことにより、ある程度斜め方向から入
射してくる赤外線に対しても、良好なチョッパとして機
能することになる。

【００２９】

【発明の効果】以上の構成とすることにより、本発明に
よれば、赤外線断続の精度が高く、また外部からの振動
よる影響が少なく、検出部と同程度に小型化でき、かつ
全体が一体的に形成された、安価な赤外線チョッパとそ
の製造方法が実現される。

【００３０】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき
詳細に説明する。

【００３１】第一実施例 図１には、本発明が適用された赤外線センサ装置の一例
が模式的に示されている。この赤外線センサ装置は、入
射される赤外線１００を断続的な透過光に変換する赤外
線チョッパ５０と、この透過光から赤外線１００の強度
を検出する赤外線センサ５２とを含む。

【００３２】図２，図３には、本実施例で用いられる赤
外線チョッパが示されており、図２はその平面を模式的
に表わしており、図３はその斜視断面を模式的に表わし
ている。実施例の赤外線チョッパ５０は、ＳＯＩ基板６
０と、このＳＯＩ基板６０の表面に、その両側が少なく
とも２本のビーム７０で支持された赤外線遮蔽部７２と
を含む。

【００３３】前記ＳＯＩ基板６０は、赤外線透過基板と
してのシリコン基板６２と、その表面に〜１μｍ膜厚に
被覆形成されたＳｉＯ₂ 膜６４と、さらにその表面に１
μｍ以上の膜厚で被覆形成された単結晶シリコン膜６６
とを含む。

【００３４】前記シリコン基板６２は、約１μｍ以上の
波長を持つ赤外線に対し透過特性を持つため、赤外線フ
ィルタとして極めて好適なものとなる。

【００３５】また、前記赤外線遮蔽部７２は、その左右
両側がＳＯＩ基板６０にそれぞれ２本の平行なビーム７
０を用いて支持され、その支持方向と直交する方向へ所
定範囲で移動可能に形成されている。この赤外線遮蔽部
７２の前記移動方向両側には、櫛歯状の可動電極７４が
それぞれ設けられており、またＳＯＩ基板６０側には、
前記可動電極７４と所定間隔を置いて噛み合うように櫛
歯状の固定電極７６−１，７６−２が設けられている。

【００３６】実施例において、前記赤外線遮蔽部７２の
両側に配置された一対の固定電極７６−１，７６−２は
それぞれ電気的に絶縁されており、これら各固定電極７
６−１，７６−２および可動電極７４の間には図１に示
すよう電圧が交互に印加されるようになっている。従っ
て、スイッチ５６を交互に切替えることにより、電源５
４の電圧が可動電極７４と、固定電極７６−１，７６−
２の間に交互に印加され、赤外線遮蔽部７２は、シリコ
ン基板６２と平行な面内で、且つビーム７０による支持
方向と直交する方向に振動的に駆動されることになる。

【００３７】また、前記赤外線遮蔽部７２上には、前記
振動方向と交叉する方向に複数列の赤外線透過用可動ス
リット７８が形成されている。実施例では、前記各スリ
ット７８は、振動方向と直交する方向に形成されてい
る。

【００３８】また、前記シリコン基板６２の表面には、
赤外線遮蔽部７２が中立状態（電圧を印加しない状態）
に位置する場合に、複数本の可動スリット７８と相対向
する位置に膜厚０．１μｍ程度にアルミニウム膜８０が
赤外線反射膜として被覆形成されている。したがって、
シリコン基板６２の表面には、アルミニウム膜８０が被
覆形成された赤外線反射領域と、アルミニウム膜８０が
被覆されない赤外線透過用の固定スリットパターン８２
とが交互に位置することになる。

【００３９】従って、前記赤外線遮蔽部７２を振動的に
駆動すると、この赤外線遮蔽部７２上に形成された複数
本の固定スリット７８は、シリコン基板６２の表面に設
けられた赤外線反射膜であるアルミニウム膜８０と赤外
線透過用のスリットパターン８２と交互に対向すること
になる。このため、図１に示すよう、ＳＯＩ基板６０に
垂直に入射する赤外線１００は、この赤外線チョッパ５
０で断続的な透過光に変換され、赤外線センサ５２に入
射されることになる。

【００４０】特に、本実施例の赤外線遮蔽部７２は、そ
の両側をそれぞれ２本のビーム７０で支持されているた
め、この赤外線遮蔽部７２に設けられたスリット７８は
円弧状の動きをすることなく、基板６０と平行な平面内
で振動的に駆動される。このように、赤外線遮蔽部７２
上に形成されたスリット７８は、シリコン基板６２の表
面に設けられたアルミニウム膜８０およびスリットパタ
ーン８２に対し常に平行状態を維持しながら動作するた
め、赤外線断続精度が極めて高くなり、赤外線センサ５
２による赤外線の検出精度を高めることができる。

【００４１】さらに、前記赤外線遮蔽部７２は、スリッ
ト７８が設けられるのみであるため、極めて薄く小さな
板状に形成できる。従って、赤外線遮蔽部７２自体の質
量を小さく、その固有振動数を高く設定できるため、外
部からの振動に影響されることなく安定なチョッパ動作
を行なうことができる。

【００４２】図４には、実施例の赤外線チョッパ５０の
製造工程が示されている。

【００４３】同図（Ａ）に示すよう、シリコン基板６２
の表面に、〜１μｍの膜厚でＳｉＯ₂ 膜６４を被覆形成
し、さらにその表面に１μｍ以上の膜厚で単結晶シリコ
ン膜６６を被覆形成する。このようにして、ＳＯＩウエ
ハ６０を形成した後、最表面の単結晶シリコン膜６６に
ボロンを熱拡散法によりドープする。このようなボロン
の拡散は、表面活性層である単結晶シリコン膜６６に導
電性を持たせることと、残留応力を引張り応力にするこ
との２つの目的のために行なわれる。尚、ＳＯＩウエハ
６０の最表面シリコンに不純物が予めドープされている
場合には、ボロンのドーピングは必しも必要ではない。

【００４４】次に、同図（Ｂ）に示すよう、フォトリソ
グラフィ及びリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）
により、最表面の単結晶シリコン膜６６をパターニング
し、図２に示すよう、４本のビーム７０，赤外線遮蔽部
７２，可動電極７４，固定電極７６およびスリット７８
を形成する。

【００４５】次に、同図（Ｃ）に示すよう、フッ化水素
を用いてＳｉＯ₂ 膜６４をエッチングすることにより、
パターニングされた最表面の単結晶シリコン膜６６とシ
リコン基板６２との間を分離しビーム７０および赤外線
遮蔽部７２を可動部として形成する。

【００４６】即ち、実施例では単結晶シリコン膜６６
と、シリコン基板６２との間の中間層（ＳｉＯ₂ ）膜を
犠牲層として除去することで、シリコン基板６２に対し
単結晶シリコン膜６６の一部を容易に分離することがで
きる。

【００４７】次に同図（Ｄ）に示すよう、ＳＯＩ基板６
０の表面側からアルミニウムを蒸着する。このとき、ス
リット７８を介してシリコン基板６２の表面に装着され
るアルミニウムは、赤外線反射膜であるアルミニウム膜
８０を形成することになる。

【００４８】このようにして、本実施例によれば、小型
で精度がよく、且つ全体が一体的な赤外線チョッパ５０
を形成することができる。

【００４９】特に、本実施例では、ＬＳＩの製造技術を
用いているため、量産化が可能であり、低コストでしか
も安定した加工精度を持つ赤外線チョッパを実現するこ
とができる。

【００５０】第二実施例 次に、本発明の好適な第二実施例を図面に基づき詳細
に説明する。尚、前記第一実施例と対応する部材には同
一符号を付しその説明は省略する。

【００５１】前記第一実施例に係る赤外線チョッパ５０
は、ＳｉＯ₂ 膜６４の膜厚を１μｍ以下に形成したもの
であるため、最表面の単結晶シリコン膜６６とシリコン
基板６２との間の間隔が極めて狭い。

【００５２】従って、図１に示すよう任意電圧を印加し
た際に櫛歯状の固定電極７６とシリコン基板６２との間
に発生する静電力が、固定電極７６をシリコン基板方向
に変形する程強い場合には、固定電極７６と可動電極７
４との基板面に対し垂直方向の静電力が発生することと
なるため、赤外線社弊部７２の正常な振動動作が妨げら
れるおそれがある。

【００５３】特に、このような状態は、最表面のシリコ
ン膜６６の膜厚が薄い場合に、基板との静電力により容
易に変形するため起こり易くなる。

【００５４】本実施例の特徴は、このような問題を解決
するために、シリコン基板６２と固定電極７６との間の
ギャップを大きく形成することにある。このような方法
の一つとして、ＳＯＩウエハ６０のＳｉＯ₂ 膜６４の膜
厚を大きく形成してもよいが、もしこのＳｉＯ₂ 膜６４
の膜厚にスルホールのプロセス等で制限が加えられてい
る場合には、次のような製造方法によって形成すること
ができる。

【００５５】図５には、本実施例に係る赤外線チョッパ
の製造工程が示されている。

【００５６】まず、図５（Ａ）に示すよう、ＳＯＩ基板
６０の表面を薄く熱酸化し、ＳｉＯ₂ 薄膜６８を被覆形
成する。

【００５７】次に、同図（Ｂ）示すよう、イオン注入お
よび熱処理により、ボロンを高濃度（１０²⁰cm^-3以上）
にドープする。尚、本工程も、前記第一実施例と同様、
ＳＯＩウエハ６０の最表面シリコンに不純物が予め充分
にドープされている場合には必ずしも必要ではなない。

【００５８】次に、同図（Ｃ）に示すすよう、フォトリ
ソングラフィ及びリアクティブイオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）により、最表面シリコンをパターニングし、図２，
図３に示すうよに、ビーム７０，赤外線遮蔽部７２，可
動電極７４，固定電極７６，スリット７８を形成する。

【００５９】次に、同図（Ｄ）示すよう、フッ化水素を
用いてＳＯＩウエハ６０の中間層であるＳｉＯ₂ 膜６４
をエッチング除去することにより、最表面の単結晶シリ
コン膜６６の一部とシリコンウエハ６２を分離し可動部
を形成する。

【００６０】この酸化膜エッチングは、洗浄液の表面張
力による赤外線遮蔽部７２とシリコンウエハ６２の間の
固着を防止するため、純水洗浄の後アルコールに置換
し、その後加熱して乾燥を行なった。

【００６１】次に、同図（Ｅ）に示すよう、水酸化カリ
ウム，テトラメチルハイドロキシド等のシリコン異方性
エッチング液を用いて、シリコンウエハ６２の表面を所
定深さまでエッチング除去する。このとき、最表面の単
結晶シリコン膜６６は、よく知られているエッチストッ
プ効果によりエッチングされない。

【００６２】次に、同図（Ｆ）に示すよう、基板面垂直
方向より赤外線反射膜であるアルミニウム膜８０を蒸着
する。

【００６３】このように、本実施例によれば、最表面の
単結晶シリコン膜６６が薄いＳＯＩウエハを使用した場
合においても、中間層であるＳｉＯ₂ 膜６４の膜厚を増
加することなく、常に正常に駆動される赤外線チョッパ
を実現することができる。

【００６４】図６には、本実施例の方法により形成され
た赤外線チョッパ５０の特性が示されている。ここで
は、ビーム７０が幅５μｍ，長さ１８０μｍ，赤外線遮
蔽部７２が２００μｍ角に形成された赤外線チョッパを
対象としてその測定を行なった。

【００６５】同図において、横軸は可動電極７４，固定
電極７６間に印加する電圧の二乗を表わし、縦軸は赤外
線遮蔽部７２の変位量を表わしている。印加電圧の二乗
と、変位量の比例関係が１２０Ｖ以上で成立しない原因
は、固定電極７６がシリコン基板６２との静電力により
下方へたわみ、固定電極７６と可動電極７４間に発生す
る静電駆動力が低下する効果と支持ビーム７０の大変形
による非線形部等のためと考えられる。

【００６６】第三実施例 次に、本発明の好適な第三実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお、前記各実施例と対応する部材には同一
符号を付しその説明は省略する。

【００６７】図７には、本実施例に係るデバイスの断面
構造が模式的に示されている。本実施例の特徴は、赤外
線チョッパ５０と、その駆動回路９０と、赤外線センサ
５２と、その駆動回路９２とを結合し、多機能な一体的
デバイスを形成したことにある。

【００６８】実施例において、ＳＯＩ基板６０の一方の
表面６０Ａ側には、前記第一，第二実施例により形成さ
れる赤外線チョッパ５０と、その駆動回路９０が形成さ
れている。

【００６９】また、ＳＯＩ基板６０の他方の表面６０Ｂ
側には、前記赤外線チョッパ５０とシリコン基板６２を
介して対向する位置に赤外線センサ５２が設けられ、こ
の赤外線センサ５２に隣接してセンサ駆動回路９２が形
成されている。

【００７０】そして、ＳＯＩ基板６０に垂直に入射した
赤外線１００は、赤外線チョッパ５０を通過する際に断
続光となる。この断続的な赤外光は、シリコン基板６２
を透過した後、赤外線センサ５２に到達し、その強度が
検出されることになる。

【００７１】前記赤外線チョッパ５０と赤外線センサ５
２との位置合せは、シリコンプロセスにおける両面露光
機を用いることにより精度よく行うことができるため、
赤外線１００を効率よくセンサ５２に到達させることが
できる。したがって、赤外線センサ５２は、断続的な赤
外光を受光することにより高感度な検出を行なうことが
できる。

【００７２】このように、本実施例によれば、ＳＯＩ基
板６０の両面に、赤外線チョッパ５０，その駆動回路９
０，赤外線センサ５２，その駆動回路９２を一体型デバ
イスとして形成することができるため、多機能，高精度
且つ高感度な赤外線検出システムを実現することができ
る。

【００７３】尚、本実施例では、赤外線チョッパ５０と
赤外線センサ５２を同一基板にて形成したが、それぞれ
別々の基板上に作成した後、これらを精度よく結合して
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された赤外線検出システムの断面
を概略的に表わした模式図である。

【図２】第１実施例に係る赤外線チョッパの平面構造を
概略的に示した模式図である。

【図３】図２に示す赤外線チョッパの斜視断面を概略的
に表わした模式図である。

【図４】第１実施例に係る赤外線チョパの製造工程の説
明図である。

【図５】第２実施例に係る赤外線チョッパの製造工程の
説明図である。

【図６】第２実施例に係る赤外線チョッパの特性図であ
る。

【図７】赤外線チョッパおよび赤外線センサを結合した
多機能一体的デバイスの断面構造を概略的に表わした模
式図である。

【図８】従来の赤外線チョッパの説明図である。

【図９】従来の赤外線チョッパの説明図である。

【符号の説明】

５０ 赤外線チョッパ ５２ 赤外線センサ ６０ ＳＯＩ基板 ６２ シリコン基板 ６４ ＳｉＯ₂ 膜 ６６ 単結晶シリコン基板 ７０ ビーム ７２ 赤外線遮蔽部 ７４ 可動電極 ７６ 固定電極 ７８ スリット ８０ 赤外線反射膜 １００ 赤外線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 雅人 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 杉山 進 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線透過材料を用いて形成された基板
   と、 前記基板上に両側が支持ビームで支持された赤外線遮蔽
   部と、 前記赤外線遮蔽部を、前記基板と平行な面内でかつ支持
   方向と交叉する方向に振動的に静電駆動する駆動電極
   と、 前記赤外線遮蔽部に、その振動方向と交叉する方向に形
   成された赤外線透過用スリットと、 前記赤外線透過用スリットに対向するよう前記基板上に
   形成された赤外線反射膜と、 を含み、 前記基板に入射する赤外線を、前記赤外線遮蔽部の振動
   により断続的に遮断することを特徴とする赤外線チョッ
   パ。
2. 【請求項２】 赤外線透過基板の表面に、ＳｉＯ₂ 層及
   び単結晶シリコン層を被覆してＳＯＩ基板を形成する工
   程と、 前記単結晶シリコン層に不純物を拡散する工程と、 前記単結晶シリコン層のパターニングを行なって、前記
   ＳＯＩ基板に両側が支持ビームで支持された赤外線遮蔽
   部と、前記赤外線遮蔽部を前記基板と平行な面内でかつ
   支持方向と交叉する方向に振動的に静電駆動する駆動電
   極と、前記赤外線遮蔽部にその振動方向と交叉する方向
   に設けられた赤外線透過用スリットとを形成する工程
   と、 前記赤外線遮蔽部、前記支持ビームおよび前記駆動電極
   と、前記赤外線透過基板との間にあるＳｉＯ₂ 層をエッ
   チング除去して前記支持ビーム、赤外線遮蔽部及び駆動
   電極の一部を赤外線透過基板より分離する工程と、 前記赤外線透過用スリットに対向するよう、赤外線反射
   膜を赤外線透過基板上に形成する工程と、 を含むことを特徴とする赤外線チョッパの製造方法。