JP2006275632A - Spectroscopic gas sensor - Google Patents

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宏 野毛
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized spectroscopic gas sensor which is formed on a silicon substrate, and has high sensitivity and excellent productivity. <P>SOLUTION: In the spectroscopic gas sensor having: an infrared light source for emitting infrared rays; a photodetector for converting luminous intensity to an electric signal; a filter for permitting a specific wavelength region to pass; and a light guide pipe for guiding the light of the spectroscopic gas sensor to the photodetector through the atmosphere containing a detection gas, the infrared light source is integrally molded on the silicon substrate to form a groove part to the silicon substrate by a photolithographic method and, after a metal reflecting film is bonded to the silicon substrate, the silicon substrate is joined to form the light guide pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は赤外線放射素子を用いた分光式ガスセンサであってシリコン等の基板上に一体成形したものに関するものである。   The present invention relates to a spectral gas sensor using an infrared radiation element, which is integrally formed on a substrate such as silicon.

赤外放射源から放射される赤外線の吸収を測定することによる赤外線放射素子を用いた分光式ガスセンサが使用されている。これらの分光式ガスセンサで赤外放射源として従来用いられているのは、ハロゲンランプであり、このものは大型であるため、赤外線を利用してガスを検出する小型のガスセンサへの適用は容易ではない。   A spectroscopic gas sensor using an infrared radiation element by measuring absorption of infrared radiation emitted from an infrared radiation source is used. In these spectroscopic gas sensors, conventionally used as an infrared radiation source is a halogen lamp, which is large in size, and is not easily applied to a small gas sensor that detects gas using infrared rays. Absent.

そこで、シリコン基板上に、溝部(セル)、赤外光源、赤外線検出器等を形成したガス分析装置が特許文献１、２に開示されている。これらのガス分析装置は、３層のシリコン基板を接合することより、マイクロ化された赤外光源等が一体的に形成されているので、小型化が実現している。
特開平８−２７１４２６号公報 特開平９−８９７７３号公報 Thus, Patent Documents 1 and 2 disclose gas analyzers in which a groove (cell), an infrared light source, an infrared detector, and the like are formed on a silicon substrate. Since these gas analyzers are integrally formed with a micro-infrared light source or the like by bonding three layers of silicon substrates, miniaturization is realized.
JP-A-8-271426 JP-A-9-89773

ところで、ガスセンサとしての検出感度を高くするためには、放射された赤外線の光路のうち、検知するガスと接する部分の距離を長くさせる必要がある。特許文献１、２に開示されているガス分析装置は、赤外線の光路長が必ずしも長くなっていないために、高感度になっているとはいえない。ガス検出感度を高めるためには、赤外線の光路となる溝部の形状を複雑なものとして、この溝部の長さを長くする必要がある。   By the way, in order to increase the detection sensitivity as a gas sensor, it is necessary to lengthen the distance of the portion in contact with the gas to be detected in the emitted infrared light path. The gas analyzers disclosed in Patent Documents 1 and 2 cannot be said to have high sensitivity because the optical path length of infrared rays is not necessarily long. In order to increase the gas detection sensitivity, it is necessary to make the shape of the groove serving as the optical path of infrared rays complicated and to increase the length of the groove.

ここで、特許文献１、２では、シリコン基板の表面に形成された酸化シリコン膜を介することによって、シリコン基板同士を陽極接合している。溝部の形状が比較的簡単な場合には、この方法によっても容易にシリコン基板を接合することは可能である。しかしながら、溝部の形状が複雑になると、確実にシリコン基板同士を接合するためには、シリコン基板の接合表面を鏡面に仕上げて、できるだけ平坦とすることが必要となる。さらに、家庭用等のガスセンサの場合には、この接合状態に不具合があると、経時変化のために接合部が離合するおそれがあり、長期間の信頼性を確保することが困難となる。したがって、ガスの検出感度が良好で、長期間の信頼性を有するガスセンサを製造するためには、シリコン基板の表面を原子レベルで平坦とすることが必要となる。しかし、このようなことは容易ではなく、生産性を確保することが困難となっていた。なお、シリコン基板を接合する他の方法としては、接着剤を用いる方法がある。しかし、通常の接着剤は有機物であり、シリコン基板の無機物と比べると特性の経時劣化が大きく、長期間の安定性を確保することが容易でない。   Here, in Patent Documents 1 and 2, the silicon substrates are anodically bonded to each other through a silicon oxide film formed on the surface of the silicon substrate. When the shape of the groove is relatively simple, the silicon substrate can be easily joined also by this method. However, when the shape of the groove is complicated, in order to securely bond the silicon substrates, it is necessary to finish the bonding surface of the silicon substrates to be a mirror surface and make it as flat as possible. Furthermore, in the case of a gas sensor for home use or the like, if there is a problem in this joining state, the joining portion may be separated due to a change with time, and it becomes difficult to ensure long-term reliability. Therefore, in order to manufacture a gas sensor having good gas detection sensitivity and long-term reliability, it is necessary to flatten the surface of the silicon substrate at the atomic level. However, this is not easy and it has been difficult to ensure productivity. As another method for bonding the silicon substrates, there is a method using an adhesive. However, a normal adhesive is an organic substance, and its characteristics are greatly deteriorated with time as compared with an inorganic substance of a silicon substrate, and it is not easy to ensure long-term stability.

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、シリコン基板上に形成された小型・高感度であって、生産性に優れた分光式ガスセンサを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a spectroscopic gas sensor that is small and highly sensitive and has high productivity formed on a silicon substrate. It is in.

上記課題を解決するために、本発明の分光式ガスセンサは、赤外線を発生する赤外線光源と、光強度を電気信号に変換する受光素子と、特定の波長域を通過するフィルタと、検出ガスを含む大気を介して赤外線光源の光を受光素子に導く導光管と、を有する分光式ガスセンサにおいて、赤外線光源をシリコン基板上に一体成形して、フォトリソグラフィ法によりシリコン基板に溝部を形成し、シリコン基板に金属反射膜を付着した後に、シリコン基板を接合することによって導光管を形成してなることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a spectral gas sensor of the present invention includes an infrared light source that generates infrared light, a light receiving element that converts light intensity into an electrical signal, a filter that passes a specific wavelength range, and a detection gas. In a spectroscopic gas sensor having a light guide tube that guides light of an infrared light source to a light receiving element through the atmosphere, the infrared light source is integrally formed on a silicon substrate, and a groove is formed in the silicon substrate by photolithography. A light guide tube is formed by bonding a silicon substrate after a metal reflective film is attached to the substrate.

本発明の分光式ガスセンサは、シリコン基板に金属反射膜を付着した後に、シリコン基板を接合するとによって導光管を形成して、分光式ガスセンサを製造している。このために、金属薄膜同士を接合することにより、基板を接着しているので、シリコン基板の接合面が原子レベルで平坦でなくても、確実に接着することができる。あわせて、溝部に反射膜を形成して、赤外線の光路を同時に形成することができる。この結果として、シリコン基板上に形成された小型・高感度であって、生産性に優れた分光式ガスセンサを提供することができる。   The spectroscopic gas sensor of the present invention manufactures a spectroscopic gas sensor by forming a light guide tube by bonding a silicon substrate after a metal reflective film is attached to a silicon substrate. For this reason, since the substrates are bonded by bonding the metal thin films to each other, the bonding can be ensured even if the bonding surface of the silicon substrate is not flat at the atomic level. At the same time, a reflection film can be formed in the groove to simultaneously form an infrared optical path. As a result, it is possible to provide a spectroscopic gas sensor that is formed on a silicon substrate, is small and has high sensitivity, and has excellent productivity.

（実施形態１）
本実施形態の分光式ガスセンサについて図１及び２に基づいて説明する。本実施形態の分光式ガスセンサは、図１に示すように、それぞれ厚さ１ｍｍ、縦横１ｃｍの形状の第１シリコン基板１と第２シリコン基板２とを接合することによって得られる。 (Embodiment 1)
The spectral gas sensor of this embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the spectral gas sensor of this embodiment is obtained by bonding a first silicon substrate 1 and a second silicon substrate 2 each having a thickness of 1 mm and a length and width of 1 cm.

まず、第１シリコン基板１の一方の表面にフォトリソグラフィ法により、深さがそれぞれ約０．８ｍｍの凹部３、４を形成することによって、ダイヤフラム５、６を形成する。次に、一方、ダイヤフラム５、６の他方の表面側にエッチング等によってブリッジ状の梁構造で支持する支持部７、８を成形する。そして、第１シリコン基板１の他方の表面のダイヤフラム５、６の部分以外の全面にわたって、金等の金属薄膜９をスパッタ法等によって付着させる。この後、支持部７に赤外線光源１０を、支持部８にフィルタ１１を取り付ける。ここで、赤外線光源１０は、ヒータを蒸着することによって形成し、通電用の電極と電線(図示せず)を接合させる。この後、凹部４の一方の表面側に、赤外線を受光して、検出する受光素子１２を取り付ける。   First, the diaphragms 5 and 6 are formed on one surface of the first silicon substrate 1 by forming the recesses 3 and 4 each having a depth of about 0.8 mm by photolithography. Next, support portions 7 and 8 that are supported by a bridge-like beam structure are formed on the other surface side of the diaphragms 5 and 6 by etching or the like. Then, a metal thin film 9 such as gold is attached by sputtering or the like over the entire surface other than the diaphragms 5 and 6 on the other surface of the first silicon substrate 1. Thereafter, the infrared light source 10 is attached to the support portion 7 and the filter 11 is attached to the support portion 8. Here, the infrared light source 10 is formed by vapor deposition of a heater, and an energization electrode and an electric wire (not shown) are joined. Thereafter, a light receiving element 12 that receives and detects infrared rays is attached to one surface side of the recess 4.

一方、第２シリコン基板２の一方の表面にフォトリソグラフィ法により、深さ約０．５ｍｍの渦巻き状の溝部１３を形成する。溝部１３は、その側面が第２シリコン基板２の表面と垂直になっていることが望ましいので、この形成にはフォトリソグラフィ法の中でＩＣＰエッチング法を用いる。そして、検出ガスの流入出部１４となる貫通孔を溝部１３の底部に穿設する。さらに、溝部１３の両側の端部以外をマスキングして、異方性エッチングすることにより、第２シリコン基板２の表面に対して約５５度の傾斜を有する斜向反射鏡１５、１６を形成する。この後、金等の金属薄膜９をスパッタ法によって、第２シリコン基板２の全面に渡って形成する。こうすることにより、溝部１３の全面に赤外線の反射膜が形成されて、導光管となる。   On the other hand, a spiral groove 13 having a depth of about 0.5 mm is formed on one surface of the second silicon substrate 2 by photolithography. Since it is desirable that the side surface of the groove 13 is perpendicular to the surface of the second silicon substrate 2, an ICP etching method is used in the photolithography method for the formation. Then, a through hole serving as the detection gas inflow / outflow portion 14 is formed in the bottom portion of the groove portion 13. Further, the oblique reflection mirrors 15 and 16 having an inclination of about 55 degrees with respect to the surface of the second silicon substrate 2 are formed by masking and anisotropically etching the portions other than both ends of the groove 13. . Thereafter, a metal thin film 9 such as gold is formed over the entire surface of the second silicon substrate 2 by sputtering. By doing so, an infrared reflection film is formed on the entire surface of the groove 13 to form a light guide tube.

この後、第１シリコン基板１と第２シリコン基板２とを、金属薄膜９が付着されている表面をあわせて、押圧させることにより接合させる。具体的には、図１（ａ）に示す第１のシリコン基板１のＡ−Ａ’、Ｘ−Ｘ’、Ｂ−Ｂ’を、それぞれ図１（ｂ）に示す第１のシリコン基板１のＤ−Ｄ’、Ｙ−Ｙ’、Ｃ−Ｃ’に合わせて接合させる。このとき、それぞれの金属薄膜９が押圧されることによって塑性変形して、両面が接合する。この後、加熱することによって、両方の金属薄膜９同士を拡散させることによって、接合強度を高くすることもできる。ここで、接合後のＸ−Ｘ’面及びＹ−Ｙ’面での断面図を図２（ａ）、（ｂ）に示している。   Thereafter, the first silicon substrate 1 and the second silicon substrate 2 are joined together by pressing together the surfaces to which the metal thin film 9 is attached. Specifically, AA ′, XX ′, and BB ′ of the first silicon substrate 1 shown in FIG. 1A are respectively replaced with those of the first silicon substrate 1 shown in FIG. Bonding is performed in accordance with DD ′, YY ′, and CC ′. At this time, each metal thin film 9 is pressed and plastically deformed, and both surfaces are joined. Thereafter, by heating, both the metal thin films 9 can be diffused to increase the bonding strength. Here, cross-sectional views of the X-X ′ plane and the Y-Y ′ plane after bonding are shown in FIGS.

以下に、本実施形態の分光式ガスセンサの動作について説明する。分光式ガスセンサを所定の雰囲気中に設置すると、ガス流出入部６から、溝部１３に検知ガスが流入していく。この状態で、赤外線光源１０に通電することにより、赤外線を放射させる。ここで、赤外線光源１０は、ブリッジ状の梁構造を有する支持部７によって支持されているので、ここで発生する熱は、シリコン基板１を通じて放熱されにくくなっていて、この結果として、十分な量の赤外線が放射されることになる。放射された赤外線は斜向反射鏡１５に反射されて、溝部１３である導光管の内部を反射しながら通過していく。ここで、導光管は渦巻き状をしていて、光路長が約６５ｍｍあるので、この間で検出ガスと接して赤外線を十分に吸収することになる。そして、赤外線は斜向反射鏡１６に反射して、フィルタ１１を通過して余分な赤外線を除去した後、ダイヤフラム５を透過して受光素子１２に入射する。ここで、受光された赤外線は、電気信号に変換されて出力される。このとき、検知ガス濃度に応じて、赤外線は、ガスに吸収されて光強度が減衰するので、受光素子１２によって検知される赤外線強度から、ガス濃度を知ることができる。また、必要に応じて、検知ガスが所定濃度以上となった場合には、電気信号によって、報知器（図示せず）から警報を発することもできる。   The operation of the spectroscopic gas sensor according to this embodiment will be described below. When the spectroscopic gas sensor is installed in a predetermined atmosphere, the detection gas flows into the groove portion 13 from the gas inflow / outflow portion 6. In this state, the infrared light source 10 is energized to emit infrared light. Here, since the infrared light source 10 is supported by the support portion 7 having a bridge-like beam structure, the heat generated here is not easily dissipated through the silicon substrate 1, and as a result, a sufficient amount is obtained. Infrared rays will be emitted. The emitted infrared light is reflected by the oblique reflecting mirror 15 and passes through the inside of the light guide tube as the groove portion 13 while being reflected. Here, since the light guide tube has a spiral shape and has an optical path length of about 65 mm, the light guide tube is in contact with the detection gas during this period and sufficiently absorbs infrared rays. Then, the infrared light is reflected by the oblique reflecting mirror 16, passes through the filter 11, removes excess infrared light, passes through the diaphragm 5, and enters the light receiving element 12. Here, the received infrared rays are converted into electrical signals and output. At this time, since the infrared light is absorbed by the gas and the light intensity is attenuated according to the detected gas concentration, the gas concentration can be known from the infrared light intensity detected by the light receiving element 12. Further, if necessary, when the detection gas becomes a predetermined concentration or more, an alarm can be issued from an alarm (not shown) by an electric signal.

本実施形態の分光式ガスセンサは、赤外線を発生する赤外線光源と、光強度を電気信号に変換する受光素子と、特定の波長域を通過するフィルタと、検出ガスを含む大気を介して赤外線光源の光を受光素子に導く導光管と、を有する分光式ガスセンサにおいて、赤外線光源をシリコン基板上に一体成形して、フォトリソグラフィ法によりシリコン基板に溝部を形成し、シリコン基板に金属反射膜を付着した後に、シリコン基板を接合することによって導光管を形成してなることを特徴としている。このため、本発明の分光式ガスセンサは、シリコン基板に金属反射膜を付着した後に、シリコン基板を接合するとによって導光管を形成して、分光式ガスセンサを製造している。このために、金属薄膜同士を接合することにより、基板を接着しているので、シリコン基板の接合面が原子レベルで平坦でなくても、確実に接着することができる。あわせて、溝部に反射膜を形成して、赤外線の光路を同時に形成することができる。この結果として、シリコン基板上に形成された小型・高感度であって、生産性に優れた分光式ガスセンサを提供することができる。   The spectroscopic gas sensor of the present embodiment includes an infrared light source that generates infrared light, a light receiving element that converts light intensity into an electrical signal, a filter that passes a specific wavelength range, and an infrared light source that passes through the atmosphere including a detection gas. In a spectroscopic gas sensor having a light guide tube that guides light to a light receiving element, an infrared light source is integrally formed on a silicon substrate, a groove is formed on the silicon substrate by photolithography, and a metal reflective film is attached to the silicon substrate After that, a light guide tube is formed by bonding a silicon substrate. For this reason, the spectroscopic gas sensor of the present invention manufactures a spectroscopic gas sensor by forming a light guide tube by bonding a silicon substrate after a metal reflective film is attached to a silicon substrate. For this reason, since the substrates are bonded by bonding the metal thin films to each other, the bonding can be ensured even if the bonding surface of the silicon substrate is not flat at the atomic level. At the same time, a reflection film can be formed in the groove to simultaneously form an infrared optical path. As a result, it is possible to provide a spectroscopic gas sensor that is formed on a silicon substrate, is small and has high sensitivity, and has excellent productivity.

また、本実施形態の分光式ガスセンサは、受光素子をシリコン基板上に一体成形してなるものであるので、受光素子のスペースを別に設ける必要がなく、小型化が図れる。   In addition, since the spectral gas sensor of the present embodiment is formed by integrally forming the light receiving element on the silicon substrate, it is not necessary to provide a space for the light receiving element, and the size can be reduced.

また、本実施形態の分光式ガスセンサは、フィルタをシリコン基板上に一体成形してなるものであるので、フィルタのスペースを別に設ける必要がなく、小型化が図れる。   In addition, since the spectral gas sensor of this embodiment is formed by integrally forming a filter on a silicon substrate, it is not necessary to provide a separate filter space, and the size can be reduced.

さらに、本実施形態の分光式ガスセンサの導光管は渦巻き形状であるので、導光管の長さを十分に長くすることができ、長い距離で検出ガス中に赤外線が放射することができる。このために、検出ガスによって十分に赤外線を吸収することが可能となり、分光式ガスセンサの感度を向上することができる。   Furthermore, since the light guide tube of the spectral gas sensor of the present embodiment has a spiral shape, the length of the light guide tube can be made sufficiently long, and infrared rays can be emitted into the detection gas at a long distance. For this reason, infrared rays can be sufficiently absorbed by the detection gas, and the sensitivity of the spectral gas sensor can be improved.

加えて、本実施形態の分光式ガスセンサは、導光管の端部に赤外線光源からの光を受光素子に向って反射する反射鏡を配設してなるので、導光管を配設するシリコン基板とは異なるシリコン基板に赤外線放射素子と受光素子を設置することができる。この結果として、分光式ガスセンサの小型化が図れる。   In addition, the spectroscopic gas sensor of this embodiment is provided with a reflecting mirror that reflects light from the infrared light source toward the light receiving element at the end of the light guide tube. The infrared radiation element and the light receiving element can be installed on a silicon substrate different from the substrate. As a result, the spectral gas sensor can be miniaturized.

（実施形態２）
本実施形態の分光式ガスセンサについて図３に基づいて説明する。この分光式ガスセンサの構成は、実施形態１のものとほぼ同じであるが、図３に示すように、溝部(導光管)の形状と、赤外線光源、フィルタ及び受光素子の構造が異なっている。この部分について主に説明する。 (Embodiment 2)
The spectral gas sensor of this embodiment will be described with reference to FIG. The configuration of this spectroscopic gas sensor is almost the same as that of the first embodiment, but as shown in FIG. 3, the shape of the groove (light guide tube) and the structure of the infrared light source, filter and light receiving element are different. . This part will be mainly described.

本実施形態の分光式ガスセンサは、第１シリコン基板、第２シリコン基板２の形状は、実施形態１とほぼ同じである。ただし、赤外線光源１７及びフィルタ内蔵受光素子１９がシリコン基板の外側に取り付けられているので、第１シリコン基板(図示せず) には、支持部等は、設けられていない。このため、第１シリコン基板は、平板状のシリコン基板に金属薄膜を付着した簡易な構造となっている。一方、第２シリコン基板２は、実施形態1と同様にして、フォトリソグラフィ法により、深さ約０．５ｍｍのつづら折り形状の溝部１３を形成して、検出ガスの流入出部１４となる貫通孔を溝部１３の底部に穿設する。この後、金等の金属薄膜をスパッタ法によって、第２シリコン基板２の全面に渡って形成する。実施形態１と同様にして、溝部１３の全面に赤外線の反射膜が形成されて、溝部１３が導光管となる。そして、同様にして、第１シリコン基板と第２シリコン基板２とを、金属薄膜が付着されている表面をあわせて、押圧させることにより接合させる。そして、赤外線反射鏡１８を取り付けた赤外線光源１７及びフィルタ内蔵受光素子１９を溝部１３の始端部と終端部とに接合させる。なお、本実施形態の分光式ガスセンサの動作は、実施形態１と略同じなので省略する。   In the spectral gas sensor of this embodiment, the shapes of the first silicon substrate and the second silicon substrate 2 are substantially the same as those of the first embodiment. However, since the infrared light source 17 and the light receiving element 19 with a built-in filter are attached to the outside of the silicon substrate, the first silicon substrate (not shown) is not provided with a support portion or the like. For this reason, the first silicon substrate has a simple structure in which a metal thin film is attached to a flat silicon substrate. On the other hand, in the same manner as in the first embodiment, the second silicon substrate 2 is formed with a through-hole serving as a detection gas inflow / outflow portion 14 by forming a zigzag-shaped groove portion 13 having a depth of about 0.5 mm by photolithography. Is drilled in the bottom of the groove 13. Thereafter, a metal thin film such as gold is formed over the entire surface of the second silicon substrate 2 by sputtering. In the same manner as in the first embodiment, an infrared reflection film is formed on the entire surface of the groove 13, and the groove 13 serves as a light guide tube. In the same manner, the first silicon substrate and the second silicon substrate 2 are joined together by pressing together the surfaces to which the metal thin film is attached. Then, the infrared light source 17 to which the infrared reflecting mirror 18 is attached and the light receiving element 19 with a built-in filter are joined to the start end and the end end of the groove 13. Note that the operation of the spectroscopic gas sensor according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and is therefore omitted.

本実施形態の分光式ガスセンサの導光管はつづら折り形状であるので、導光管の長さを十分に長くすることができ、長い距離で検出ガス中に赤外線が放射することができる。このために、検出ガスによって十分に赤外線を吸収することが可能となり、分光式ガスセンサの感度を向上することができる。さらに、赤外線光源、フィルタおよび受光素子を外付けしてなるので、市販の部品をそのまま使用することができ、コストダウンが図られるとともに、製造が容易となる。   Since the light guide tube of the spectroscopic gas sensor of the present embodiment has a zigzag shape, the length of the light guide tube can be made sufficiently long, and infrared rays can be emitted into the detection gas at a long distance. For this reason, infrared rays can be sufficiently absorbed by the detection gas, and the sensitivity of the spectral gas sensor can be improved. Furthermore, since an infrared light source, a filter, and a light receiving element are externally attached, commercially available parts can be used as they are, and the cost can be reduced and the manufacture is facilitated.

実施形態１の分光式ガスセンサを構成するシリコン基板の平面図であり、（ａ）は第１シリコン基板、（ｂ）は第２シリコン基板の接合平面図である。It is a top view of the silicon substrate which comprises the spectral gas sensor of Embodiment 1, (a) is a 1st silicon substrate, (b) is a joining plan view of a 2nd silicon substrate. 実施形態１の分光式ガスセンサを構成するシリコン基板の断面図であり、（ａ）は第１シリコン基板、（ｂ）は第２シリコン基板の断面図である。It is sectional drawing of the silicon substrate which comprises the spectral gas sensor of Embodiment 1, (a) is a 1st silicon substrate, (b) is sectional drawing of a 2nd silicon substrate. 実施形態２の分光式ガスセンサを構成する第２シリコン基板の平面図である。It is a top view of the 2nd silicon substrate which constitutes the spectral gas sensor of Embodiment 2.

符号の説明Explanation of symbols

１ 第１シリコン基板
２ 第２シリコン基板
３、４ 凹部
５、６ ダイヤフラム
７、８ 支持部
９ 金属薄膜
１０ 赤外線光源
１１ フィルタ
１２ 受光素子
１３ 溝部(導光管)
１４ ガス流出入部
１５、１６ 斜向反射鏡
１７ 赤外線光源
１８ 赤外線反射鏡
１９ フィルタ内蔵受光素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st silicon substrate 2 2nd silicon substrate 3, 4 Recessed part 5, 6 Diaphragm 7, 8 Support part 9 Metal thin film 10 Infrared light source 11 Filter 12 Light receiving element 13 Groove part (light guide tube)
Reference Signs List 14 Gas inflow / outflow part 15, 16 Oblique reflecting mirror 17 Infrared light source 18 Infrared reflecting mirror 19 Light receiving element with built-in filter

Claims (6)

赤外線を発生する赤外線光源と、光強度を電気信号に変換する受光素子と、特定の波長域を通過するフィルタと、検出ガスを含む大気を介して赤外線光源からの光を受光素子に導く導光管と、を有する分光式ガスセンサにおいて、
赤外線光源をシリコン基板上に一体成形してなり、フォトリソグラフィ法によりシリコン基板に溝部を形成し、シリコン基板に金属反射膜を付着した後に、シリコン基板を接合することによって導光管を形成してなることを特徴とする分光式ガスセンサ。 An infrared light source that generates infrared light, a light receiving element that converts light intensity into an electrical signal, a filter that passes a specific wavelength range, and a light guide that guides light from the infrared light source to the light receiving element through the atmosphere containing a detection gas A spectral gas sensor having a tube,
An infrared light source is integrally formed on a silicon substrate, a groove is formed on the silicon substrate by photolithography, a metal reflective film is attached to the silicon substrate, and then a silicon substrate is joined to form a light guide tube. A spectroscopic gas sensor characterized by comprising: 受光素子をシリコン基板上に一体成形してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の分光式ガスセンサ。   The spectroscopic gas sensor according to claim 1, wherein the light receiving element is integrally formed on a silicon substrate. フィルタをシリコン基板上に一体成形してなるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分光式ガスセンサ。   The spectroscopic gas sensor according to claim 1 or 2, wherein the filter is integrally formed on a silicon substrate. 導光管は、渦巻き形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分光式ガスセンサ。   The spectroscopic gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the light guide tube has a spiral shape. 導光管は、つづら折り形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の分光式ガスセンサ。   The spectroscopic gas sensor according to claim 1, wherein the light guide tube has a zigzag shape. 導光管の端部に赤外線光源からの光を受光素子に向って反射する反射鏡を配設してなることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の分光式ガスセンサ。

6. The spectroscopic gas sensor according to claim 4, wherein a reflecting mirror that reflects light from the infrared light source toward the light receiving element is disposed at an end of the light guide tube.

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