JP2002328086A - 光音響ガスセンサ用光源およびその製造方法 - Google Patents
光音響ガスセンサ用光源およびその製造方法Info
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- JP2002328086A JP2002328086A JP2001132482A JP2001132482A JP2002328086A JP 2002328086 A JP2002328086 A JP 2002328086A JP 2001132482 A JP2001132482 A JP 2001132482A JP 2001132482 A JP2001132482 A JP 2001132482A JP 2002328086 A JP2002328086 A JP 2002328086A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁性薄膜ブリッジ上に形成された薄膜ヒー
タが出力する赤外光を、光音響ガスセンサのキャビティ
に効率的に導入（照射）することのできる簡易な構造の
光音響ガスセンサ用光源を提供する。 【解決手段】 表面に凹部１２を形成した半導体基板１
１と、この半導体基板の凹部を跨いで設けられた絶縁性
薄膜ブリッジ１３と、この絶縁性薄膜ブリッジ上に形成
されて赤外光を出力する薄膜ヒータ１４とを具備してな
り、特に前記凹部の内壁面および／または前記基板の裏
面に、前記薄膜ヒータを囲んでＡuまたはＡl等からなる
赤外光反射膜１５をコーティングした構造とする。
タが出力する赤外光を、光音響ガスセンサのキャビティ
に効率的に導入（照射）することのできる簡易な構造の
光音響ガスセンサ用光源を提供する。 【解決手段】 表面に凹部１２を形成した半導体基板１
１と、この半導体基板の凹部を跨いで設けられた絶縁性
薄膜ブリッジ１３と、この絶縁性薄膜ブリッジ上に形成
されて赤外光を出力する薄膜ヒータ１４とを具備してな
り、特に前記凹部の内壁面および／または前記基板の裏
面に、前記薄膜ヒータを囲んでＡuまたはＡl等からなる
赤外光反射膜１５をコーティングした構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシンニ
ング技術を用いて実現される小型の光音響ガスセンサに
組み込むに好適な光音響ガスセンサ用光源およびその製
造方法に関する。
ング技術を用いて実現される小型の光音響ガスセンサに
組み込むに好適な光音響ガスセンサ用光源およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】光音響ガスセンサは、特定種類の
ガスが特定波長の赤外線を吸収して熱膨張すると言う現
象を利用して、空気等の混合ガス中の特定種類のガス、
例えばＣＯ2の濃度を検出するものである。即ち、特定
波長を有し、経時的に強さが変化する赤外線を空気に照
射すると、空気中に存在するＣＯ2濃度が高い程、大き
な熱膨張・熱収縮が発生する。従ってこの現象を気圧
（音圧）の変化として検出すれば、これによって空気中
のＣＯ2濃度を検出することが可能となる。ちなみにこ
の種の光音響ガスセンサは、基本的には図４に示すよう
にガスが導入されるキャビティ１と、このキャビティ１
内に赤外線を変調してパルス照射する光源２と、前記キ
ャビティ１の壁面の一部（天井面）をなしてキャビティ
１内の音圧に感応するマイクロホン３とを備えて構成さ
れる。
ガスが特定波長の赤外線を吸収して熱膨張すると言う現
象を利用して、空気等の混合ガス中の特定種類のガス、
例えばＣＯ2の濃度を検出するものである。即ち、特定
波長を有し、経時的に強さが変化する赤外線を空気に照
射すると、空気中に存在するＣＯ2濃度が高い程、大き
な熱膨張・熱収縮が発生する。従ってこの現象を気圧
（音圧）の変化として検出すれば、これによって空気中
のＣＯ2濃度を検出することが可能となる。ちなみにこ
の種の光音響ガスセンサは、基本的には図４に示すよう
にガスが導入されるキャビティ１と、このキャビティ１
内に赤外線を変調してパルス照射する光源２と、前記キ
ャビティ１の壁面の一部（天井面）をなしてキャビティ
１内の音圧に感応するマイクロホン３とを備えて構成さ
れる。
【０００３】ところで最近、この種の光音響ガスセンサ
を、半導体デバイス製造技術を応用して小型化すること
が試みられている。例えばマイクロマシンニング技術を
用いて実現される小型の光音響ガスセンサにおいては、
上記キャビティ１は赤外光に対して透明なＳi基板をエ
ッチング加工して所定の空間部を形成して構成され、更
にキャビティ１内にガスを導入するガス通流路４を設け
た構造を有する。このガス通流路４には、通常、ガスの
通流を制限してキャビティ１内とその外部との間でのガ
ス（空気）の通流（置換）を維持しながら、前述した赤
外光の吸収によるガスの熱膨張に応じて前記キャビティ
１内の音圧を変化させる為のガス拡散フィルタ５が設け
られる。このガス拡散フィルタ５は、微細な通気孔を多
数有するもので、ガスの通流を制限することでキャビテ
ィ１内とその外部との間でのガス（空気）の通流（置
換）を維持しながら、前述した赤外光の吸収によるガス
の熱膨張に応じて、前記キャビティ１内の音圧を変化さ
せる役割を担う。
を、半導体デバイス製造技術を応用して小型化すること
が試みられている。例えばマイクロマシンニング技術を
用いて実現される小型の光音響ガスセンサにおいては、
上記キャビティ１は赤外光に対して透明なＳi基板をエ
ッチング加工して所定の空間部を形成して構成され、更
にキャビティ１内にガスを導入するガス通流路４を設け
た構造を有する。このガス通流路４には、通常、ガスの
通流を制限してキャビティ１内とその外部との間でのガ
ス（空気）の通流（置換）を維持しながら、前述した赤
外光の吸収によるガスの熱膨張に応じて前記キャビティ
１内の音圧を変化させる為のガス拡散フィルタ５が設け
られる。このガス拡散フィルタ５は、微細な通気孔を多
数有するもので、ガスの通流を制限することでキャビテ
ィ１内とその外部との間でのガス（空気）の通流（置
換）を維持しながら、前述した赤外光の吸収によるガス
の熱膨張に応じて、前記キャビティ１内の音圧を変化さ
せる役割を担う。
【０００４】即ち、このガス拡散フィルタ５は、次の２
つの役割を担う。その１つは、赤外線のパルス照射によ
りキャビティ１内に発生する急激な圧力変化（音圧）に
対して大きな気流抵抗体として作用し、キャビティ１内
を実質的に密閉状態に保ってその音圧がキャビティ１の
外部に伝わらないようにする機能である。他の１つは、
温度や気圧等の外部環境変化に起因するキャビティ１内
における緩慢な圧力変化（音圧）に対しては気流抵抗体
として作用することなく、逆にキャビティ１内を外気に
開放した状態に保つ機能である。
つの役割を担う。その１つは、赤外線のパルス照射によ
りキャビティ１内に発生する急激な圧力変化（音圧）に
対して大きな気流抵抗体として作用し、キャビティ１内
を実質的に密閉状態に保ってその音圧がキャビティ１の
外部に伝わらないようにする機能である。他の１つは、
温度や気圧等の外部環境変化に起因するキャビティ１内
における緩慢な圧力変化（音圧）に対しては気流抵抗体
として作用することなく、逆にキャビティ１内を外気に
開放した状態に保つ機能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した小型
の光音響ガスセンサにおいて、その検出感度を十分に高
くするには、容積の小さいキャビティ１内におけるガス
の赤外光の吸収による熱膨張を確実に生起することが重
要である。この為には光源２が発する赤外光を無駄なく
効率的にキャビティ１内に導入することが必要である。
しかしながらこの種の光源２は、専ら、キャビティ１と
同様にＳi基板を加工して実現され、例えばエッチング
により形成された空間部を跨いで設けた絶縁性薄膜ブリ
ッジ上に薄膜ヒータを形成した小型の構造を有する。こ
の為、その熱慣性が小さく、薄膜ヒータから出力される
赤外光の強度（赤外線密度）が必ずしも大きくない。
の光音響ガスセンサにおいて、その検出感度を十分に高
くするには、容積の小さいキャビティ１内におけるガス
の赤外光の吸収による熱膨張を確実に生起することが重
要である。この為には光源２が発する赤外光を無駄なく
効率的にキャビティ１内に導入することが必要である。
しかしながらこの種の光源２は、専ら、キャビティ１と
同様にＳi基板を加工して実現され、例えばエッチング
により形成された空間部を跨いで設けた絶縁性薄膜ブリ
ッジ上に薄膜ヒータを形成した小型の構造を有する。こ
の為、その熱慣性が小さく、薄膜ヒータから出力される
赤外光の強度（赤外線密度）が必ずしも大きくない。
【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、絶縁性薄膜ブリッジ上に形成さ
れた薄膜ヒータが出力する赤外光を、光音響ガスセンサ
のキャビティに効率的に導入（照射）してその赤外線照
射密度を高めることのできる簡易な構造の、小型の光音
響ガスセンサに組み込むに好適な光音響ガスセンサ用光
源およびその製造方法を提供することにある。
たもので、その目的は、絶縁性薄膜ブリッジ上に形成さ
れた薄膜ヒータが出力する赤外光を、光音響ガスセンサ
のキャビティに効率的に導入（照射）してその赤外線照
射密度を高めることのできる簡易な構造の、小型の光音
響ガスセンサに組み込むに好適な光音響ガスセンサ用光
源およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る光音響ガスセンサ用光源は、表面に凹
部を形成した半導体基板と、この半導体基板の上記凹部
を跨いで設けられたブリッジ上に形成されて赤外光を出
力する薄膜ヒータとを具備したものであって、特に前記
凹部の内壁面および／または前記基板の裏面に、Ａuま
たはＡl等からなる赤外光反射膜をコーティングしたこ
とを特徴としている。
べく本発明に係る光音響ガスセンサ用光源は、表面に凹
部を形成した半導体基板と、この半導体基板の上記凹部
を跨いで設けられたブリッジ上に形成されて赤外光を出
力する薄膜ヒータとを具備したものであって、特に前記
凹部の内壁面および／または前記基板の裏面に、Ａuま
たはＡl等からなる赤外光反射膜をコーティングしたこ
とを特徴としている。
【０００８】また本発明に係る光音響ガスセンサ用光源
の製造方法は、半導体基板上に所定幅の絶縁層を介して
薄膜ヒータを形成した後（第１の工程）、上記上記薄膜
ヒータの形成部位を残して前記半導体基板の表面を選択
的にエッチングして前記薄膜ヒータの下部に該薄膜ヒー
タをブリッジとして残した凹部を形成し（第２の工
程）、しかる後、前記半導体基板を選択的に電解メッキ
して前記凹部の内壁面に赤外光反射膜を形成する（３の
工程）ことを特徴としている。
の製造方法は、半導体基板上に所定幅の絶縁層を介して
薄膜ヒータを形成した後（第１の工程）、上記上記薄膜
ヒータの形成部位を残して前記半導体基板の表面を選択
的にエッチングして前記薄膜ヒータの下部に該薄膜ヒー
タをブリッジとして残した凹部を形成し（第２の工
程）、しかる後、前記半導体基板を選択的に電解メッキ
して前記凹部の内壁面に赤外光反射膜を形成する（３の
工程）ことを特徴としている。
【０００９】或いは前記半導体基板の裏面に蒸着等によ
って赤外光反射膜をコーティングする（第３の工程）こ
とを特徴としている。この際、例えば前記半導体基板の
側面を異方性エッチングして該半導体基板の裏面側を台
形状に、または等方性エッチングにより鍋底状に加工し
た後、その台形面または鍋底面の全域に亘って赤外光反
射膜をコーティングすることが好ましい。
って赤外光反射膜をコーティングする（第３の工程）こ
とを特徴としている。この際、例えば前記半導体基板の
側面を異方性エッチングして該半導体基板の裏面側を台
形状に、または等方性エッチングにより鍋底状に加工し
た後、その台形面または鍋底面の全域に亘って赤外光反
射膜をコーティングすることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る光音響ガスセンサ用光源と、その製造方
法について説明する。図１はこの光音響ガスセンサ用光
源の概略構成を示す斜視図であり、１１は光源の筐体を
なす半導体基板である。この半導体基板１１は、例えば
大きさが４ｍｍ角程度で、厚みが４００μｍ程度の単結
晶Ｓi基板からなり、その表面に大きさが１ｍｍ角程度
で深さが２００μｍ程度の凹部１２をエッチング形成し
た構造を有する。またこの半導体基板１１の表面には上
記凹部１２を対角線状に跨いでＳiＯ2等からなる絶縁性
薄膜ブリッジ１３が設けられており、更にこの絶縁性薄
膜ブリッジ１３に上に赤外光を出力する薄膜ヒータ１４
を形成した構造を有する。この薄膜ヒータ１４は単結晶
Ｓiからなり、例えば厚みが１μｍ程度であって、６５
０×２００μｍ2程度の大きさのものとして形成され
る。
実施形態に係る光音響ガスセンサ用光源と、その製造方
法について説明する。図１はこの光音響ガスセンサ用光
源の概略構成を示す斜視図であり、１１は光源の筐体を
なす半導体基板である。この半導体基板１１は、例えば
大きさが４ｍｍ角程度で、厚みが４００μｍ程度の単結
晶Ｓi基板からなり、その表面に大きさが１ｍｍ角程度
で深さが２００μｍ程度の凹部１２をエッチング形成し
た構造を有する。またこの半導体基板１１の表面には上
記凹部１２を対角線状に跨いでＳiＯ2等からなる絶縁性
薄膜ブリッジ１３が設けられており、更にこの絶縁性薄
膜ブリッジ１３に上に赤外光を出力する薄膜ヒータ１４
を形成した構造を有する。この薄膜ヒータ１４は単結晶
Ｓiからなり、例えば厚みが１μｍ程度であって、６５
０×２００μｍ2程度の大きさのものとして形成され
る。
【００１１】さてこの実施形態に係る光音響ガスセンサ
用光源が特徴とするところは、図２(ａ)(ｂ)にその断面
構造を模式的に示すように、上記薄膜ヒータ１４の下方
に位置する凹部１２の表面全域に、ＡuやＡl等からなる
赤外光反射膜１５を設けた点にある。そして前記薄膜ヒ
ータ１４が発した赤外光を赤外光反射膜１５にて反射す
ることにより、その全て（殆ど）を薄膜ヒータ１４の上
方に向けて照射するように構成した点にある。
用光源が特徴とするところは、図２(ａ)(ｂ)にその断面
構造を模式的に示すように、上記薄膜ヒータ１４の下方
に位置する凹部１２の表面全域に、ＡuやＡl等からなる
赤外光反射膜１５を設けた点にある。そして前記薄膜ヒ
ータ１４が発した赤外光を赤外光反射膜１５にて反射す
ることにより、その全て（殆ど）を薄膜ヒータ１４の上
方に向けて照射するように構成した点にある。
【００１２】尚、図２(ｃ)に示すように赤外光反射膜１
５を、前記半導体基板１１の裏面側に形成するようにし
ても良い。この場合、図２(ｄ)に示すように半導体基板
１１の裏面側形状を前記凹部１２を囲むように台形状ま
たは半球状に加工し、その台形面または半球面の全域に
亘って形成するようにしても良い。このようにして半導
体基板１１の裏面側に赤外光反射膜１５を形成しても、
Ｓi基板からなる半導体基板１１自体が赤外光に対して
透明なので、前記薄膜ヒータ１４が発した赤外光は該赤
外光反射膜１５により上方に向けて反射される。
５を、前記半導体基板１１の裏面側に形成するようにし
ても良い。この場合、図２(ｄ)に示すように半導体基板
１１の裏面側形状を前記凹部１２を囲むように台形状ま
たは半球状に加工し、その台形面または半球面の全域に
亘って形成するようにしても良い。このようにして半導
体基板１１の裏面側に赤外光反射膜１５を形成しても、
Ｓi基板からなる半導体基板１１自体が赤外光に対して
透明なので、前記薄膜ヒータ１４が発した赤外光は該赤
外光反射膜１５により上方に向けて反射される。
【００１３】ここでこのような赤外光反射膜１５を備え
た光音響ガスセンサ用光源の製造方法について説明する
と、基本的には先ず赤外光に対して透明な半導体基板１
１としてＳi基板（Ｓiウェハ）を準備し、例えばこの半
導体基板上にＳiＯ2等からなる絶縁性薄膜を堆積形成す
る。次いでこの絶縁性薄膜をパターニングして、絶縁性
薄膜ブリッジ１３を形成する領域にだけ該絶縁性薄膜を
残す。そしてこの絶縁性薄膜上に薄膜ヒータをなすＳi
層を成長させる（第１の工程）。
た光音響ガスセンサ用光源の製造方法について説明する
と、基本的には先ず赤外光に対して透明な半導体基板１
１としてＳi基板（Ｓiウェハ）を準備し、例えばこの半
導体基板上にＳiＯ2等からなる絶縁性薄膜を堆積形成す
る。次いでこの絶縁性薄膜をパターニングして、絶縁性
薄膜ブリッジ１３を形成する領域にだけ該絶縁性薄膜を
残す。そしてこの絶縁性薄膜上に薄膜ヒータをなすＳi
層を成長させる（第１の工程）。
【００１４】しかる後、その全面をマスク材を介してレ
ジストで覆い、フォトリソグラフィ等によりマスク材を
パターニングして前記絶縁性薄膜ブリッジ１３の周囲を
開口する。そして上記マスクを用いて前記半導体基板１
１の表面を選択的に異方性エッチングして前記絶縁性薄
膜の下部に凹部１２を形成する（第２の工程）。具体的
には、例えば（１００）面を主面とするＳi基板の異方
性エッチングにより（１１１）面をエッチング面として
残した断面台形状をなす凹部１２を、図２(ａ)に示すよ
うに形成する。この際、マスク材にてマスクされた絶縁
性薄膜の下部にもエッチングが進むので、該絶縁性薄膜
は凹部１２を対角線上に跨ぐブリッジ（絶縁性薄膜ブリ
ッジ１３）をなして残ることになる。
ジストで覆い、フォトリソグラフィ等によりマスク材を
パターニングして前記絶縁性薄膜ブリッジ１３の周囲を
開口する。そして上記マスクを用いて前記半導体基板１
１の表面を選択的に異方性エッチングして前記絶縁性薄
膜の下部に凹部１２を形成する（第２の工程）。具体的
には、例えば（１００）面を主面とするＳi基板の異方
性エッチングにより（１１１）面をエッチング面として
残した断面台形状をなす凹部１２を、図２(ａ)に示すよ
うに形成する。この際、マスク材にてマスクされた絶縁
性薄膜の下部にもエッチングが進むので、該絶縁性薄膜
は凹部１２を対角線上に跨ぐブリッジ（絶縁性薄膜ブリ
ッジ１３）をなして残ることになる。
【００１５】以上のようにして光音響ガスセンサ用光源
の基本的構造が完成されたならば、次に電解メッキによ
って前記凹部１２の内面全域にＡuやＡl等からなる赤外
光反射膜１５を数μｍ程度の厚さに付着形成する。ちな
みにこの赤外光反射膜１５を、半導体基板１１の上方か
らの蒸着やスパッタ等により形成しようとすると、絶縁
性薄膜ブリッジ１３が邪魔して凹部１２における絶縁性
薄膜ブリッジ１３の直下に位置する部位に赤外光反射膜
１５が形成されなくなる虞がある。従ってこの凹部１２
の内面への赤外光反射膜１５の形成については、上述し
たように電解メッキを採用することが望ましい。
の基本的構造が完成されたならば、次に電解メッキによ
って前記凹部１２の内面全域にＡuやＡl等からなる赤外
光反射膜１５を数μｍ程度の厚さに付着形成する。ちな
みにこの赤外光反射膜１５を、半導体基板１１の上方か
らの蒸着やスパッタ等により形成しようとすると、絶縁
性薄膜ブリッジ１３が邪魔して凹部１２における絶縁性
薄膜ブリッジ１３の直下に位置する部位に赤外光反射膜
１５が形成されなくなる虞がある。従ってこの凹部１２
の内面への赤外光反射膜１５の形成については、上述し
たように電解メッキを採用することが望ましい。
【００１６】しかしながらこのような凹部１２内への赤
外光反射膜１５の形成に代えて、上述したように半導体
基板１１の裏面側に赤外光反射膜１５を形成する場合に
は、ＡuやＡl等の蒸着やスパッタ等の手法を用いても良
いことは言うまでもない。また半導体基板１１の裏面側
への赤外光反射膜１５の形成に先立ってその裏面側形状
を加工する場合には、該半導体基板１１の裏面側を化学
的にエッチングすれば良い。特に台形状に加工する場合
には、半導体基板１１の裏面側を異方性エッチングし、
その側部が（１１１）面により囲まれるようにすれば良
い。
外光反射膜１５の形成に代えて、上述したように半導体
基板１１の裏面側に赤外光反射膜１５を形成する場合に
は、ＡuやＡl等の蒸着やスパッタ等の手法を用いても良
いことは言うまでもない。また半導体基板１１の裏面側
への赤外光反射膜１５の形成に先立ってその裏面側形状
を加工する場合には、該半導体基板１１の裏面側を化学
的にエッチングすれば良い。特に台形状に加工する場合
には、半導体基板１１の裏面側を異方性エッチングし、
その側部が（１１１）面により囲まれるようにすれば良
い。
【００１７】しかる後、凹部１２の内面全域に、または
半導体基板１１の裏面側に薄膜ヒータ１４を囲んで赤外
光反射膜１５を形成したならば、前述したＳi基板（Ｓi
ウェハ）から個々のチップを切り出し（ダイシング）、
前記薄膜ヒータ１４の上方にスペーサを介して所定の光
学フィルタを設ける等して光音響ガスセンサ用光源が完
成される。
半導体基板１１の裏面側に薄膜ヒータ１４を囲んで赤外
光反射膜１５を形成したならば、前述したＳi基板（Ｓi
ウェハ）から個々のチップを切り出し（ダイシング）、
前記薄膜ヒータ１４の上方にスペーサを介して所定の光
学フィルタを設ける等して光音響ガスセンサ用光源が完
成される。
【００１８】かくして上述した如くして製造され、凹部
１２の内面または半導体基板１１の裏面側に赤外光反射
膜１５を設けた構造の光音響ガスセンサ用光源によれ
ば、図３にその作用を模式的に示すように、薄膜ヒータ
１４から発せられてその下方側に照射される赤外光は、
赤外光反射膜１５により上方に向けて反射されることに
なる。従って薄膜ヒータ１４が小型であるが故に該薄膜
ヒータ１４から発せられる赤外光の強度を十分に高くす
ることができない場合であっても、その赤外光の殆どを
集約し、薄膜ヒータ１４の上方に設けられた光学フィル
タ１６を介してその上方に無駄なく照射することが可能
となる。この結果、光音響ガスセンサにおけるキャビテ
ィ（図示せず）に照射する赤外線密度を十分に高めるこ
とが可能となり、光音響ガスセンサ用の赤外光パルス照
射光源として実用的に多大な効果を奏し得る。
１２の内面または半導体基板１１の裏面側に赤外光反射
膜１５を設けた構造の光音響ガスセンサ用光源によれ
ば、図３にその作用を模式的に示すように、薄膜ヒータ
１４から発せられてその下方側に照射される赤外光は、
赤外光反射膜１５により上方に向けて反射されることに
なる。従って薄膜ヒータ１４が小型であるが故に該薄膜
ヒータ１４から発せられる赤外光の強度を十分に高くす
ることができない場合であっても、その赤外光の殆どを
集約し、薄膜ヒータ１４の上方に設けられた光学フィル
タ１６を介してその上方に無駄なく照射することが可能
となる。この結果、光音響ガスセンサにおけるキャビテ
ィ（図示せず）に照射する赤外線密度を十分に高めるこ
とが可能となり、光音響ガスセンサ用の赤外光パルス照
射光源として実用的に多大な効果を奏し得る。
【００１９】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば光音響ガスセンサ用光源の大き
さや、薄膜ヒータ１４からの赤外光の発光強度（照射強
度）は、光音響ガスセンサにおけるキャビティの大きさ
やそのガス検出感度等に応じて定めれば良いものであ
る。また薄膜ヒータ１４としては、例えば１５０ｍＷで
約８００℃に発熱し、１００Ｈzの駆動により７００℃
以上の温度差を呈して変調された赤外光を照射し得るよ
うなものであれば十分である。またこの光源について
は、光音響ガスセンサにおけるチャンバを備えた光音響
セルと一体に設けられるものであっても良く、また光音
響セルと対をなして設けられる別体構成のものであって
も良い。
るものではない。例えば光音響ガスセンサ用光源の大き
さや、薄膜ヒータ１４からの赤外光の発光強度（照射強
度）は、光音響ガスセンサにおけるキャビティの大きさ
やそのガス検出感度等に応じて定めれば良いものであ
る。また薄膜ヒータ１４としては、例えば１５０ｍＷで
約８００℃に発熱し、１００Ｈzの駆動により７００℃
以上の温度差を呈して変調された赤外光を照射し得るよ
うなものであれば十分である。またこの光源について
は、光音響ガスセンサにおけるチャンバを備えた光音響
セルと一体に設けられるものであっても良く、また光音
響セルと対をなして設けられる別体構成のものであって
も良い。
【００２０】また薄膜ヒータ１４の下部空間をなす凹部
１２の内壁面に赤外光反射膜１５を形成する場合には、
必ずしも半導体基板１１として赤外光に透明なものを用
いる必要はない。また半導体基板１１上にＳiＮx膜等の
絶縁層を形成し、この絶縁層上に薄膜ヒータ１４を形成
することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１２の内壁面に赤外光反射膜１５を形成する場合には、
必ずしも半導体基板１１として赤外光に透明なものを用
いる必要はない。また半導体基板１１上にＳiＮx膜等の
絶縁層を形成し、この絶縁層上に薄膜ヒータ１４を形成
することも可能である。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板上にブリッジをなして形成された薄膜ヒータの
裏面側に、該薄膜ヒータが発した赤外光を上方に向けて
反射する赤外光反射膜を備えるので、光源自体が小型で
薄膜ヒータが発する赤外光強度が限られる場合であって
も、その赤外光を無駄なく集光して効率的に光音響セン
サのキャビティに照射することができる。しかも簡単な
構成であり、マイクロマシンニング技術を用いて小型の
光音響センサを実現する場合に好適である等の実用上多
大なる効果を奏し得る。
導体基板上にブリッジをなして形成された薄膜ヒータの
裏面側に、該薄膜ヒータが発した赤外光を上方に向けて
反射する赤外光反射膜を備えるので、光源自体が小型で
薄膜ヒータが発する赤外光強度が限られる場合であって
も、その赤外光を無駄なく集光して効率的に光音響セン
サのキャビティに照射することができる。しかも簡単な
構成であり、マイクロマシンニング技術を用いて小型の
光音響センサを実現する場合に好適である等の実用上多
大なる効果を奏し得る。
【図１】本発明の一実施形態に係る光音響センサ用光源
の基本構造を示す斜視図。
の基本構造を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る光音響センサ用光源に
おける赤外光反射膜の形成例を示す図。
おける赤外光反射膜の形成例を示す図。
【図３】赤外光反射膜による赤外光の集光作用を模式的
に示す図。
に示す図。
【図４】光音響センサの概略的な構造を示す図。
１１ 半導体基板（Ｓi基板） １２ 凹部 １３ 絶縁性薄膜ブリッジ １４ 薄膜ヒータ １５ 赤外光反射膜 １６ 光学フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木原 隆 東京都渋谷区渋谷２丁目12番19号 株式会 社山武内 Ｆターム(参考） 2G047 AA01 CA04 EA05 EA14 EA15 GD02 2G059 AA01 BB01 CC04 EE16 GG00 GG06 HH01 JJ02 JJ13
Claims (6)
- 【請求項１】 ガスが導入されるキャビティ内に赤外光
を変調して照射する光音響ガスセンサ用光源であって、 表面に凹部を形成した半導体基板と、 この半導体基板の上記凹部を跨いで設けられるブリッジ
をなして形成されて赤外光を出力する薄膜ヒータと、 前記凹部の内壁面および／または前記基板の裏面にコー
ティングされた赤外光反射膜とを具備したことを特徴と
する光音響ガスセンサ用光源。 - 【請求項２】 前記半導体基板は、赤外光に対して透明
なＳi基板であって、 前記赤外光反射膜は、ＡuまたはＡlの薄膜からなる請求
項１に記載の光音響ガスセンサ用光源。 - 【請求項３】 半導体基板上に所定幅の絶縁層を介して
薄膜ヒータを形成する第１の工程と、 上記薄膜ヒータの形成部位を残して前記半導体基板の表
面を選択的にエッチングして前記薄膜ヒータの下部に該
薄膜ヒータをブリッジとして残した凹部を形成する第２
の工程と、 前記半導体基板を電解メッキして前記凹部の内壁面に赤
外光反射膜を形成する第３の工程とを具備したことを特
徴とする光音響ガスセンサ用光源の製造方法。 - 【請求項４】 赤外光に対して透明な半導体基板上に所
定幅の絶縁層を介して薄膜ヒータを形成する第１の工程
と、 上記薄膜ヒータの形成部位を残して前記半導体基板の表
面を選択的にエッチングして前記薄膜ヒータの下部に該
薄膜ヒータをブリッジとして残した凹部を形成する第２
の工程と、 前記半導体基板の裏面に赤外光反射膜をコーティングす
る第３の工程とを具備したことを特徴とする光音響ガス
センサ用光源の製造方法。 - 【請求項５】 前記半導体基板の裏面への赤外光反射膜
のコーティングは、前記半導体基板の側面をエッチング
して該半導体基板の裏面側を台形状または鍋底状に加工
した後、その台形面または鍋底面の全域に亘って行われ
るものである請求項４に記載の光音響ガスセンサ用光源
の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２の工程は、前記薄膜ヒータが形
成される絶縁層をマスクの一部として前記半導体基板の
表面を異方性エッチングまたは等方性エッチングするも
のである請求項３または４に記載の光音響ガスセンサ用
光源の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001132482A JP2002328086A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 光音響ガスセンサ用光源およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001132482A JP2002328086A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 光音響ガスセンサ用光源およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002328086A true JP2002328086A (ja) | 2002-11-15 |
Family
ID=18980489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001132482A Pending JP2002328086A (ja) | 2001-04-27 | 2001-04-27 | 光音響ガスセンサ用光源およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002328086A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2017044646A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 受発光装置 |
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-
2001
- 2001-04-27 JP JP2001132482A patent/JP2002328086A/ja active Pending
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| JP6996679B2 (ja) | 2017-06-23 | 2022-01-17 | 国立大学法人 東京大学 | 光音響測定プローブ |
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