(57)【要約】【課題】従来よりも分光帯域の広いファブリペロー干渉計及びその製造方法を提供する。【解決手段】第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とがギャップを介して対向配置されたファブリペロー干渉計であって、第１ミラー構造体を構成する第１ミラーと第１電極、及び、第２ミラー構造体を構成する第２ミラーと第２電極、の少なくとも一方が電気的に絶縁分離されている。また、電圧が印加されない初期状態で、第１電極を含む電気的に結合された部分と、第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍｉよりも長くされている。【選択図】図４
2011027780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とがギャップを介して対向配置され、
前記ギャップを介した対向部位として、
前記第１ミラー構造体は、第１ミラーと、第１電極とを有し、
前記第２ミラー構造体は、前記第１ミラーに対向する第２ミラーと、前記第１電極に対向する第２電極とを有し、
前記第１電極と前記第２電極の間に印加された電圧に基づいて生じる静電気力により、前記ギャップが変化され、前記ギャップにおける前記第１ミラーと前記第２ミラーとの対向距離ｄｍに応じた波長の光を選択的に透過させるファブリペロー干渉計であって、
前記第１ミラーと前記第１電極、及び、前記第２ミラーと前記第２電極、の少なくとも一方が電気的に絶縁分離され、
前記電圧が印加されない状態で、前記第１電極を含む電気的に結合された部分と、前記第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、前記第１ミラーと前記第２ミラーとの対向距離ｄｍｉよりも長いことを特徴とするファブリペロー干渉計。
【請求項２】
前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体のうちの一方のミラー構造体において、前記ミラーが前記電極に対して、他方のミラー構造体側に凸とされていることを特徴とする請求項１に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項３】
前記ミラーが前記電極に対して凸とされたミラー構造体において、前記ミラーと前記電極とが電気的に絶縁分離されていることを特徴とする請求項２に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項４】
前記電圧が印加されない状態で、前記第１電極を含む電気的に結合された部分と、前記第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
（数２１）ｄｅｉ≧３×ｄｍｉ
【請求項５】
選択的に透過させる前記光の波長域としてλｍｉｎ以上λｍａｘ以下とすると、
前記電圧が印加されない状態で、前記第１電極を含む電気的に結合された部分と、前記第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
（数２２）ｄｅｉ≧３×（１−λｍｉｎ／λｍａｘ）×ｄｍｉ
【請求項６】
前記電圧が印加されない状態で、前記第１電極を含む電気的に結合された部分と、前記第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されていることを特徴とする請求項５に記載のファブリペロー干渉計。
（数２３）ｄｅｉ≧１．１×ｄｍｉ
【請求項７】
前記電圧が印加されない状態で、前記第１電極を含む電気的に結合された部分と、前記第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されていることを特徴とする請求項５に記載のファブリペロー干渉計。
（数２４）ｄｅｉ≧２．２×ｄｍｉ
【請求項８】
前記第１ミラーと前記第１電極、及び、前記第２ミラーと前記第２電極のうち、いずれか一方において前記ミラーと前記電極とが電気的に分離され、他方において前記ミラーと前記電極とが電気的に結合され、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーのうち、対応する前記電極と電気的に分離されたミラーが、他方の前記電極と同電位とされていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項９】
前記第１ミラー構造体と前記第２ミラー構造体との前記ギャップを介した対向部位において、前記第１電極及び前記第２電極がそれぞれの中央領域に設けられ、前記第１ミラー及び前記第２ミラーが、前記中央領域を取り囲むそれぞれの周辺領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項１０】
前記第１ミラー構造体と前記第２ミラー構造体との前記ギャップを介した対向部位において、前記第１ミラー及び前記第２ミラーがそれぞれの中央領域に設けられ、前記第１電極及び前記第２電極が、前記中央領域を取り囲むそれぞれの周辺領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項１１】
前記第１ミラー構造体及び前記第２ミラー構造体において、
前記第１ミラー及び前記第２ミラーは、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなる高屈折率層の間に、該高屈折率層よりも低屈折率の低屈折率層を介在させてなる光学多層膜構造を有しており、
前記第１電極及び前記第２電極は、前記高屈折率層に、ｐ導電型又はｎ導電型の不純物が導入されてなることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項１２】
前記低屈折率層は、空気又は真空であることを特徴とする請求項１１に記載のファブリペロー干渉計。
【請求項１３】
請求項３に記載のファブリペロー干渉計の製造方法であって、
基板の一面上に、前記第１ミラー構造体のうち、前記第１ミラーの少なくとも一部と、前記第１電極を形成する工程と、
前記第１ミラー構造体上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層をパターニングし、前記犠牲層における前記第１ミラー構造体とは反対側の表面に、前記第２ミラーの形成領域に対応した凹部を形成する工程と、
前記凹部を有する犠牲層の表面上に、前記第２ミラー構造体のうち、前記第２ミラーの少なくとも一部と、前記第２電極を形成する工程と、
前記第２ミラー構造体の形成後、前記犠牲層をエッチングして前記ギャップを形成する工程と、を備えることを特徴とするファブリペロー干渉計の製造方法。
【請求項１４】
請求項３に記載のファブリペロー干渉計の製造方法であって、
基板をパターニングし、前記基板の一面に前記第１ミラーの形成領域に対応した凸部を形成する工程と、
前記凸部を有する基板の一面上に、前記第１ミラー構造体のうち、前記第１ミラーの少なくとも一部と、前記第１電極を形成する工程と、
前記第１ミラー構造体上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層における前記第１ミラー構造体とは反対側の表面を平坦化する工程と、
平坦化した前記犠牲層の表面上に、前記第２ミラー構造体のうち、前記第２ミラーの少なくとも一部と、前記第２電極を形成する工程と、
前記第２ミラー構造体の形成後、前記犠牲層をエッチングして前記ギャップを形成する工程と、を備えることを特徴とするファブリペロー干渉計の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とがギャップを介して対向配置されてなるファブリペロー干渉計及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファブリペロー干渉計の小型化を目的として、ＭＥＭＳ(MicroElectro Mechanical Systems)技術を利用したファブリペロー干渉計が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に示されるファブリペロー干渉計では、多結晶シリコン層（高屈折率層）の間に二酸化シリコン層（低屈折率層）を配置してなる一対のミラー構造体が、エアギャップ（ギャップ）を介して対向配置されており、多結晶シリコン層間に二酸化シリコン層が介在された部分が光学多層膜構造のミラーとなっている。また、各ミラー構造体の多結晶シリコン層には、不純物がドーピングされてなる電極が形成されている。
【０００４】
一方、特許文献２に示されるファブリペロー干渉計では、多結晶シリコン等からなる高屈折率層の間に低屈折率層としての空気層を部分的に配置してなる一対のミラー構造体が、エアギャップ（ギャップ）を介して対向配置されている。各ミラー構造体では、機械的強度を確保すべく、高屈折率層同士が部分的に直接接触されて補強部をなしており、これにより、高屈折率層間に空気層が介在された光学多層膜構造のミラー（エアミラー）が、複数個に細分化されている。また、各ミラー構造体の高屈折率層におけるミラー周辺部分には、不純物がドーピングされた拡散層による配線部（電極）が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４５７３７３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に示されるファブリペロー干渉計では、各ミラー構造体の電極に印加される電圧に基づいて生じる静電気力により、エアギャップ上に位置する一方のミラー構造体が変位し、これによりギャップが変化して、ギャップにおける各ミラー構造体のミラーの対向距離ｄｍに応じた波長の光を選択的に透過させるようになっている。
【０００７】
このとき、透過光の波長λは、下記式で示される。ｎは干渉計の次数を表す整数である。したがって、１次光（ｎ＝１）に着目すれば、透過光の波長λは、ギャップにおけるミラーの対向距離ｄｍの２倍となる。
（数１）λ＝２×ｄｍ／ｎ
ところで、上記したファブリペロー干渉計のように、各構造体（各ミラー構造体）の電極に印加される電圧に基づいて生じる静電気力により、構造体（ミラー構造体）が変位し、これによりギャップが変化する構成のものでは、ギャップにおける電極同士の対向距離をｄｅ、対向距離ｄｅのうち、電圧が印加されない状態での対向距離をｄｅｉとすると、対向距離ｄｅがｄｅｉに対して１／３狭まった状態、すなわち対向距離ｄｅがｄｅｉ×２／３となった状態、がプルイン（pull-in）限界である。したがって、ギャップにおける電極同士の対向距離ｄｅの変化量がｄｅｉの１／３を超えると、静電気力がばね復元力を上回り（プルイン現象が生じて）、構造体同士が接触してしまう（例えば特開２００４−２２６３６２号公報参照）。
【０００８】
特許文献１，２に代表される従来のファブリペロー干渉計では、高屈折率層である多結晶シリコンに部分的に不純物をドーピングして電極としているため、各ミラー構造体において、高屈折率層全体が同電位となる。換言すれば、不純物がドーピングされていない部分、例えばミラーを構成する高屈折率層の部分も電極と電気的に結合されており、電極と同電位となる。このため、ミラー部分も、静電気力の生じる電極として実質的に作用し、電圧が印加されない状態でのギャップにおけるミラーの対向距離をｄｍｉとすると、対向距離ｄｍがｄｍｉに対して１／３狭まった状態、すなわち対向距離ｄｍがｄｍｉ×２／３となった状態、がプルイン限界となる。以上から、従来のファブリペロー干渉計では、ギャップにおける各ミラー構造体のミラーの対向距離ｄｍをｄｍｉ×２／３〜ｄｍｉの範囲内、ひいては透過光の波長λをｄｍｉ×４／３〜２×ｄｍｉの範囲内（ｎ＝１の場合）でしか制御することができなかった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、従来よりも分光帯域の広いファブリペロー干渉計及びその製造方法を提供することを目的とする。換言すれば、電圧が印加されない状態でのミラーの対向距離をｄｍｉとすると、ｄｍｉ×１／３を超えて変位させることができる（従来のプルイン限界を超えて変位させることのできる）ファブリペロー干渉計及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とがギャップを介して対向配置され、ギャップを介した対向部位として、第１ミラー構造体が、第１ミラーと、不純物が導入されてなる第１電極とを有し、第２ミラー構造体が、第１ミラーに対向する第２ミラーと、不純物が導入されてなり、第１電極に対向する第２電極とを有し、第１電極と第２電極の間に印加された電圧に基づいて生じる静電気力により、ギャップが変化され、ギャップにおける第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍに応じた波長の光を選択的に透過させるファブリペロー干渉計に関するものである。そして、第１ミラーと第１電極、及び、第２ミラーと第２電極、の少なくとも一方が電気的に絶縁分離され、電圧が印加されない状態で、第１電極を含む電気的に結合された部分と、第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍｉよりも長くされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、第１ミラー構造体を構成する第１ミラーと第１電極、第２ミラー構造体を構成する第２ミラーと第２電極、の少なくとも一方が電気的に絶縁分離されている。したがって、ギャップを変化させるべく第１電極と第２電極の間に電圧を印加しても、電極と絶縁分離された側のミラーは、電極と同電位とはならない。これにより、第１ミラーと第２ミラーとの間で静電気力が殆ど生じないか、全く生じない構成となっており、プルイン限界は、第１電極を含む電気的に結合された部分（換言すれば第１電極と同電位の部分）と、第２電極を含む電気的に結合された部分（換言すれば、第２電極と同電位の部分）との対向距離ｄｅに依存することとなる。
【００１２】
また、上記対向距離ｄｅのうち、電圧が印加されない状態での対向距離ｄｅｉが、第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍｉよりも長くなっている（ｄｅｉ＞ｄｍｉ）。したがって、第１電極を含む電気的に結合された部分と第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅを、下記式２に示すプルイン限界での対向距離ｄｅｐとする、すなわちｄｅｉの状態からｄｅｉ×１／３変化させると、第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍｐを、下記式３とすることができる。
（数２）ｄｅｐ＝ｄｅｉ×２／３
（数３）ｄｍｐ＝ｄｍｉ−（ｄｅｉ×１／３）
ここで、上記のごとく、ｄｅｉ＞ｄｍｉであるから、ｄｅｉ×１／３＞ｄｍｉ×１／３である。したがって、本発明によれば、電圧が印加されない状態での第１ミラーと第２ミラーとの対向距離ｄｍｉに対し、ｄｍｉ×１／３を超えて変位させることができ、これにより従来よりも分光帯域を広くすることができる。なお、上記において、ｄｅｐ，ｄｍｐは、プルイン限界での対向距離を示している。
【００１３】
具体的な構成としては、請求項２に記載のように、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体のうちの一方のミラー構造体において、ミラーが電極に対して、他方のミラー構造体側に凸とされた構成とすると良い。
【００１４】
このように、同一のミラー構造体の電極に対してミラーを他方のミラー構造体側（ギャップ側）に凸とすることで、ミラー部分を凸としない構造に比べ、ミラー間の対向距離ｄｍｉを短くすることができる。これにより、対向距離ｄｍｉを、第１電極を含む電気的に結合された部分と第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉよりも短くすることが可能となる。
【００１５】
特に、請求項３に記載のように、ミラーが電極に対して凸とされたミラー構造体において、ミラーと電極とが電気的に絶縁分離された構成とすると良い。ミラーが電極に対して凸とされたミラー構造体において、ミラーと電極とが電気的に結合されていると、ミラーの部分が実質的に電極として作用するため、対向距離ｄｅｉとして、ミラーを含む凸の部分と、他方のミラー構造体の電極と電気的に結合された部分との対向距離（ｄｅ２）も考慮しなければならない。これに対し、上記発明によれば、ミラーを含む凸の部分が電極と絶縁分離されているため、上記対向距離ｄｅ２を考慮しなくとも良い。したがって、設計が容易となる。また、変位方向に対して垂直な方向において、絶縁分離領域の幅を狭くし、体格を小型化することもできる。
【００１６】
請求項４に記載のように、電圧が印加されない状態で、第１電極を含む電気的に結合された部分と第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されると良い。
（数４）ｄｅｉ≧３×ｄｍｉ
本発明によれば、上記した数式３，４の関係から明らかなように、プルイン現象が生じることなく、第１ミラーと第２ミラーとを互いに接触させることができる。したがって、分光帯域をより広くすることができる。なお、１次光（ｎ＝１）に着目すれば、透過光の波長λを０〜２×ｄｍｉの範囲内とすることができる。
【００１７】
請求項５に記載のように、透過光の波長域をλｍｉｎ以上λｍａｘ以下とすると、電圧が印加されない状態で、第１電極を含む電気的に結合された部分と第２電極を含む電気的に結合された部分との対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されても良い。
（数５）ｄｅｉ≧３×（１−λｍｉｎ／λｍａｘ）×ｄｍｉ
これによれば、λｍｉｎ以上λｍａｘ以下の光を透過させることが可能となる。なお、上記数式５の詳細については後述する。
【００１８】
特に請求項６に記載のように、電圧が印加されない状態で、対向距離ｄｅｉが下記式を満たして設定されると、ＣＯ２（４．２μｍ）、エタノール（３．４μｍ）、水蒸気（２．６μｍ）を１つの干渉計にて１次光（ｎ＝１）で検出することが可能となる。このような干渉計は、飲酒検知センサに好適である。なお、カッコ内の数値は、各ガスの赤外線吸収波長を示している。
（数６）ｄｅｉ≧１．１×ｄｍｉ
また、請求項７に記載のように、電圧が印加されない状態で、対向距離ｄｅｉが、下記式を満たして設定されると、エタノールの９．５μｍの波長も検出することができる。したがって、ＣＯ２（４．２μｍ）、エタノール（３．４μｍ，９．５μｍ）、水蒸気（２．６μｍ）を１つの干渉計にて１次光（ｎ＝１）で、より正確に検出することが可能となる。なお、カッコ内の数値は、各ガスの赤外線吸収波長を示している。
（数７）ｄｅｉ≧２．２×ｄｍｉ
上記した発明では、電極と絶縁分離されたミラーを所定電位に固定せず、浮遊電位としても良い。しかしながら、請求項８に記載のように、第１ミラーと第１電極、及び、第２ミラーと第２電極のうち、一方のみにおいてミラーと電極とが電気的に分離され、他方においてミラーと電極とが電気的に結合され、第１ミラー及び第２ミラーのうち、電極と電気的に分離されたミラーが、他方の電極と同電位とされる構成とすることが好ましい。
【００１９】
これによれば、第１ミラーと第２ミラーとが同電位となり、第１ミラーと第２ミラーとの間で静電気力が生じないため、第１ミラー及び第２ミラーの少なくとも一方を浮遊電位とする構成に比べて、分光帯域をより広くすることができる。また、第１ミラーと第２ミラーとの間で静電気力が生じないため、ギャップを所望の間隔に制御しやすい。
【００２０】
また、請求項９に記載のように、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とのギャップを介した対向部位において、第１電極及び第２電極がそれぞれの対向部位の中央領域に設けられ、第１ミラー及び第２ミラーが、中央領域を取り囲むそれぞれの周辺領域に設けられた構成としても良い。また、請求項１０に記載のように、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体とのギャップを介した対向部位において、第１ミラー及び第２ミラーがそれぞれの対向部位の中央領域に設けられ、第１電極及び第２電極が、中央領域を取り囲むそれぞれの周辺領域に設けられた構成としても良い。
【００２１】
請求項９の場合、電極が支持体から遠い中央領域となるので、ミラー構造体（静電気力の作用する電極部分）のばね定数を請求項１０よりも小さくし、これにより、所定ギャップとする際の印加電圧を、請求項１０の構成よりも低減することができる。一方、請求項１０の場合、支持体から遠い中央領域にミラーが存在するため、電圧を印加した状態でも、ミラー部分が互いに平行状態を維持しやすく、これにより、請求項９の構成に比べて干渉計を小型化しつつ透過波長の半値幅（ＦＷＨＭ）を低減することができる。
【００２２】
請求項１１に記載のように、第１ミラー構造体及び第２ミラー構造体において、第１ミラー及び第２ミラーは、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなる高屈折率層の間に、該高屈折率層よりも低屈折率の低屈折率層を介在させてなる光学多層膜構造を有しており、第１電極及び第２電極は、高屈折率層に、ｐ導電型又はｎ導電型の不純物が導入されてなる構成を採用すると良い。
【００２３】
シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜は、波長２〜１０μｍ程度の赤外光に対して透明であるので、赤外線ガス検出器の波長選択フィルターとして好適となる。例えば、上記した飲酒検知センサにも好適である。
【００２４】
請求項１２に記載のように、空気又は真空を低屈折率層とする干渉計を採用すると、高屈折率層の屈折率ｎＨ（例えばＳｉでは３．４５、Ｇｅでは４）と低屈折率層の屈折率ｎＬ（例えば空気では１）とのｎ比（ｎＨ／ｎＬ）を大きく（例えば３．３以上と）して、上記した波長の赤外光を選択的に透過させることが可能となる。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、請求項２に記載のファブリペロー干渉計の製造方法であり、基板の一面上に、第１ミラー構造体のうち、第１ミラーの少なくとも一部と、第１電極を形成する工程と、第１ミラー構造体上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層をパターニングし、犠牲層における第１ミラー構造体とは反対側の表面に、第２ミラーの形成領域に対応した凹部を形成する工程と、凹部を有する犠牲層の表面上に、第２ミラー構造体のうち、第２ミラーの少なくとも一部と、第２電極を形成する工程と、第２ミラー構造体の形成後、犠牲層をエッチングしてギャップを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
このように、犠牲層の表面に形成した凹部に第２ミラー構造体の第２ミラーを形成し、犠牲層表面の凹部周辺に第２電極を形成することで、第２ミラー構造体の第２ミラーが第１ミラー構造体側に凸のファブリペロー干渉計を得ることができる。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項２に記載のファブリペロー干渉計の製造方法であって、基板をパターニングし、基板の一面に第１ミラーの形成領域に対応した凸部を形成する工程と、凸部を有する基板の一面上に、第１ミラー構造体のうち、第１ミラーの少なくとも一部と、第１電極を形成する工程と、第１ミラー構造体上に犠牲層を形成する工程と、犠牲層における第１ミラー構造体とは反対側の表面を平坦化する工程と、平坦化した犠牲層の表面上に、第２ミラー構造体のうち、第２ミラーの少なくとも一部と、第２電極を形成する工程と、第２ミラー構造体の形成後、犠牲層をエッチングしてギャップを形成する工程と、を備えることを特徴とする
このように、基板の一面に形成した凸部上に第１ミラー構造体の第１ミラーを形成するとともに、基板一面の凸部周辺に第１電極を形成し、基板一面の凹凸に倣った表面形状を有する犠牲層の表面を平坦化した後に第２ミラー構造体を形成することで、第１ミラー構造体の第１ミラーが第２ミラー構造体側に凸のファブリペロー干渉計を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧が印加されない初期状態、（ｂ）は（ａ）の状態から最大変位Δｄｍａｘさせた状態を示している。
【図２】初期状態における電極間距離ｄｅｉ及びミラー間距離ｄｍｉの比ｄｅｉ／ｄｍｉと最大変位Δｄｍａｘとの関係を示す図である。
【図３】図１に示すファブリペロー干渉計の具体例を示す第２ミラー構造体側から見た平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図６】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図７】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図８】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図９】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図１０】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図１１】変形例を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態において、数式１７に示すｄｅｉ／ｄｍｉとλｍｉｎ／λｍａｘとの関係を示す図である。
【図１４】第４実施形態に係るファブリペロー干渉計のうち、第１ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。
【図１５】第５実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図１６】ファブリペロー干渉計のうち、第１ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。
【図１７】第６実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。
【図１８】図１７に示すファブリペロー干渉計の具体例を示す断面図である。
【図１９】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２０】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２１】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２２】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２３】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２４】ファブリペロー干渉計の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図２５】変形例を示す断面図である。
【図２６】その他変形例を示す断面図である。
【図２７】その他変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧が印加されない初期状態、（ｂ）は（ａ）の状態からプルイン限界までの最大変位Δｄｍａｘさせた状態を示している。図１では、第１ミラーＭ１に対して、第２ミラーＭ２の厚みを厚く図示しているが、これは、第２ミラーＭ２が第２電極７５よりも第１ミラー構造体３０側に凸であって、これにより、ｄｅｉ＞ｄｍｉであることを示すためのものであり、両ミラーＭ１，Ｍ２の厚みを特に規定するものではない。また、図１では、ミラー構造体３０，７０として、エアギャップＡＧを介した対向部位のみを示している。図２は、初期状態における電極間距離ｄｅｉ及びミラー間距離ｄｍｉの比ｄｅｉ／ｄｍｉと最大変位Δｄｍａｘとの関係を示す図である。
【００３０】
なお、以下においては、第１ミラー構造体と第２ミラー構造体との間のギャップがエアギャップＡＧ（空隙）である例を示す。また、ファブリペロー干渉計（ミラー構造体）の変位方向を単に変位方向と示し、該変位方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。また、２つのミラー構造体３０，７０のうち、第２ミラー構造体７０のみが変位する構造の例を示す。
【００３１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００は、エアギャップＡＧを介して対向配置された第１ミラー構造体３０及び第２ミラー構造体７０を備えている。また、エアギャップＡＧを介した対向部位として、第１ミラー構造体３０は、第１ミラーＭ１と、不純物が導入されてなる第１電極３５とを有し、第２ミラー構造体７０は、エアギャップＡＧを介して第１ミラーＭ１に対向する第２ミラーＭ２と、不純物が導入されてなり、エアギャップＡＧを介して第１電極３５に対向する第２電極７５とを有している。そして、第１電極３５と第２電極７５の間に印加される電圧に基づいて生じる静電気力により第２ミラー構造体７０が変位し、これによりエアギャップＡＧが変化する。そして、エアギャップＡＧにおける第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍに応じた波長の光を選択的に透過させるようになっている。このように、ファブリペロー干渉計１００では、第１ミラー構造体３０が所謂固定ミラー側、第２ミラー構造体７０が電圧の印加によって変位する可動ミラー側となっている。
【００３２】
特に本実施形態では、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１と第１電極３５との間に絶縁分離領域３６が設けられ、これにより、第１ミラーＭ１と第１電極３５とが電気的に分離されている。一方、第２ミラー構造体７０を構成する第２ミラーＭ２と第２電極７５とは電気的に結合されており、第２ミラーＭ２は、第２電極７５と同電位とされる構成となっている。
【００３３】
このように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００では、第１ミラー構造体３０を構成する第１ミラーＭ１と第１電極３５が電気的に絶縁分離されている。したがって、エアギャップＡＧを変化させるべく第１電極３５と第２電極７５の間に電圧を印加しても、第１電極３５と絶縁分離された第１ミラーＭ１は、第１電極３５と同電位とはならない。これにより、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との間で静電気力が殆ど生じないか、全く生じない状態となり、プルイン限界は、第１電極３５を含み、第１電極３５と電気的に結合された領域Ｅ１（以下、単に領域Ｅ１と示す）と、第２電極７５を含み、第２電極７５と電気的に結合された領域Ｅ２（以下、単に領域Ｅ２と示す）との対向距離ｄｅに依存することとなる。なお、図１（ａ），（ｂ）では、領域Ｅ１として第１電極３５のみを含み、領域Ｅ２として、第２電極７５及び第２ミラーＭ２を含んでいる。
【００３４】
さらに、電極３５，７５間に電圧が印加されない初期状態（以下、単に初期状態と示す）で、図１（ａ）に示すように、第２ミラー構造体７０において、第２ミラーＭ２が第２電極７５に対して第１ミラー構造体３０側に凸となっている。また、絶縁分離領域３６が、第２ミラー構造体７０における第２ミラーＭ２を含む凸部７８を除く部分（図１の場合、第２電極７５）と少なくとも対向している。換言すれば、領域Ｅ１が、第２ミラー構造体７０における第２ミラーＭ２を含む凸部７８とは対向しておらず、凸部７８を除く部分（図１では第２電極７５）のみと対向している。そして、このような構造を採用することにより、初期状態で、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅｉが、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍｉよりも長くなっている（ｄｅｉ＞ｄｍｉ）。
【００３５】
なお、対向距離ｄｅｉは、初期状態で、エアギャップＡＧにおける領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離のうちで最短部分の距離である。本実施形態では、凸部７８を有する第２ミラー構造体７０側ではなく、第１ミラー構造体３０側に絶縁分離領域３６を設けており、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅとしては、図１（ａ）に示すように、第１電極３５（領域Ｅ１）と第２電極７５間の対向距離ｄｅ１だけでなく、第１電極３５（領域Ｅ１）と凸部７８（第２ミラーＭ２）との対向距離ｄｅ２も考慮しなければならない。
【００３６】
本実施形態では、対向距離ｄｅ１が、初期状態において対向距離ｄｅｉとなり、且つ、電圧を印加した状態（変位状態）でも、領域Ｅ１と領域Ｅ２との最短部分となるよう、第２電極７５からの凸部７８（第２ミラーＭ２）の突出長さと、絶縁分離領域３６の垂直方向の幅を設定している。このように、第１電極３５（領域Ｅ１）と第２電極７５間の対向距離ｄｅ１を対向距離ｄｅｉとなるようにすると、対向距離ｄｅと対向距離ｄｍの変化方向が上記変位方向で略一致するので、変位方向に対して斜めの距離である対向距離ｄｅ２を対向距離ｄｅｉとするよりも、ファブリペロー干渉計１００の設計を簡素化することができる。
【００３７】
ここで、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅを、初期状態（ｄｅｉ）から、プルイン限界のΔｄｍａｘ（＝ｄｅｉ×１／３）変位させて、下記式８に示すプルイン限界での対向距離ｄｅｐとすると、このときの第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍ（＝ｄｍｐ）は、下記式９で示す値となる。
（数８）ｄｅｐ＝ｄｅｉ×２／３
（数９）ｄｍｐ＝ｄｍｉ−（ｄｅｉ×１／３）
本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００では、上記のごとく、ｄｅｉ＞ｄｍｉであるから、数式９に示す括弧内において、ｄｅｉ×１／３＞ｄｍｉ×１／３である。したがって、本実施形態によれば、電圧が印加されない状態での第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍｉに対し、ｄｍｉ×１／３を超えて第２ミラー構造体７０を変位させることができる。すなわち、従来よりも分光帯域を広くすることができる。
【００３８】
また、上記したプルイン限界までの最大変位Δｄｍａｘは、下記式で示すことができる。
（数１０）Δｄｍａｘ／ｄｍｉ＝（ｄｅｉ／ｄｍｉ）×１／３
図２は、数式１０に示す、最大変位Δｄｍａｘとｄｅｉ／ｄｍｉとの関係を図に示したものである。図２からも明らかなように、ｄｅｉ／ｄｍｉ＝３とすると、Δｄｍａｘ／ｄｍｉ＝１とすることができる。すなわち、ミラーＭ１，Ｍ２同士を互いに接触させることができる。したがって、下記式を満たすように、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅｉが設定されることがより好ましい。
（数１１）ｄｅｉ≧３×ｄｍｉ
これによれば、プルイン現象が生じることなく、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２とを互いに接触させることができる。すなわち、したがって、分光帯域をより広くすることができる。なお、１次光（ｎ＝１）に着目すれば、透過光の波長λを０〜２×ｄｍｉの範囲内とすることができる。
【００３９】
次に、上記したファブリペロー干渉計１００の具体的な構成例について説明する。図３は、図１に示すファブリペロー干渉計の具体例を示す第２ミラー構造体側から見た平面図である。図３においては、便宜上、第１ミラー構造体の絶縁分離領域を破線で示している。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【００４０】
以下に示すファブリペロー干渉計１００は、所謂エアミラー構造のファブリペロー干渉計であり、本出願人による特開２００８−１３４３８８号公報に示されるものと基本構造が同じである。したがって、ミラーＭ１，Ｍ２などの詳細構造については説明を割愛し、異なる部分を重点的に説明する。
【００４１】
図４に示すように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００では、基板１０として、例えば単結晶シリコンからなる平面矩形状の半導体基板を採用している。この基板１０の一面側表層には、不純物がドーピングされてなる吸収領域１１が、垂直方向において、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２による分光領域を除く領域に選択的に設けられており、これにより、分光領域外での光の透過を抑制するようになっている。また、基板１０の平坦な一面上には、絶縁分離領域３６を形成する際のエッチングストッパとして機能する絶縁膜１２が略均一の厚みをもって形成されている。本実施形態では、絶縁膜１２として、シリコン窒化膜を採用している。そして、絶縁膜１２を介して、基板１０の一面上に第１ミラー構造体３０が配置されている。
【００４２】
第１ミラー構造体３０は、所謂固定ミラー側の構造体であり、空気よりも屈折率の高い材料、例えばシリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなり、基板１０の一面全面に絶縁膜１２を介して積層された高屈折率下層３１と、該高屈折率下層３１に同じくシリコンなどの高屈折率材料からなり、高屈折率下層３１上に積層された高屈折率上層３２とにより構成されている。本実施形態においては、高屈折率層３１，３２が、ともにポリシリコンからなる。
【００４３】
そして、変位方向において、高屈折率下層３１と高屈折率上層３２との間に、低屈折率層としての空気層３３が介在された部位が、実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の第１ミラーＭ１となっている。このように、第１ミラーＭ１は空気層３３が介在されたエアミラーとなっている。また、第１ミラーＭ１は、高屈折率下層３１に高屈折率上層３２が接してなる連結部Ｃ１（図示略、図３に示す連結部Ｃ２参照）により、複数個に分割（細分化）されており、各第１ミラーＭ１は連結部Ｃ１によって互いに連結されている。
【００４４】
本実施形態では、第１ミラー構造体３０と第２ミラー構造体７０とで、各ミラーＭ１，Ｍ２と各連結部Ｃ１，Ｃ２のレイアウトがそれぞれ一致している。なお、連結部Ｃ１は、隣接する第１ミラーＭ１間の高屈折率下層３１と高屈折率上層３２とが接触する部分である。高屈折率下層３１と高屈折率上層３２とは、第１ミラーＭ１の形成領域以外では、上記した連結部Ｃ１を除く部分でも、高屈折率層３１，３２同士が接触している。
【００４５】
なお、図４に示す符号３４は、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１における空気層３３の上面を覆う高屈折率上層３２の部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔３４を介してエッチングすることで、空気層３３が形成されている。この貫通孔３４は、細分化された各ミラーＭ１にそれぞれ形成されている。
【００４６】
上記した複数の第１ミラーＭ１は、後述する第２ミラーＭ２同様、基板１０に対応して平面矩形状を有する第１ミラー構造体３０の中央領域に形成されている。また、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１の形成された中央領域を取り囲む周辺領域には、少なくともエアギャップＡＧ側の高屈折率上層３２に、ｐ導電型又はｎ導電型の不純物が導入されて第１電極３５が形成されている。本実施形態では、ポリシリコンからなる高屈折率層３１，３２に硼素（Ｂ）がイオン注入されてｐ導電型の第１電極３５が形成されている。そして、垂直方向において、第１ミラーＭ１の形成された中央領域と、第１電極３５の形成された周辺領域との間に、絶縁分離領域３６としての溝（トレンチ）が形成されている。
【００４７】
この絶縁分離領域３６は、互いに接触する２つの高屈折率層３１，３２を貫通しつつ、図３に破線で示すように平面円環状に設けられており、この絶縁分離領域３６により、第１ミラーＭ１（及び連結部Ｃ１）の形成された中央領域と、第１電極３５の形成された周辺領域とが、電気的且つ機械的に分離されている。このように絶縁分離領域３６としての溝（空隙）を採用しても、第１ミラー構造体３０は、基板１０上に固定された固定ミラー側の構造体であるので、第１ミラーＭ１の形成された中央領域と、第１電極３５の形成された周辺領域との間に作用する静電気力による変位は考慮しなくとも良い。なお、本実施形態では、図３に示す環状の絶縁分離領域３６よりも外側の領域のほぼ全域が第１電極３５となっている。
【００４８】
絶縁分離領域３６は、少なくとも第２ミラー構造体７０における第２ミラーＭ２の形成された凸部７８を除く部分（第２電極７５の形成された部分）と対向するように形成されている。この配置と凸部７８とにより、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅｉが第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｅｉよりも長くなっている。また、絶縁分離領域３６は、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅのうち、領域Ｅ１と第２電極７５との対向距離ｄｅ１が、領域Ｅ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｅ２よりも短く、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅのうちで最短となる（初期状態でｄｅｉとなる）ように、垂直方向における位置及び幅が設定されている。
【００４９】
なお、図４に示す例では、第１ミラー構造体３０において、周辺領域における絶縁分離領域３６側の一部に、イオン注入されていない高屈折率層３１，３２の部分が、絶縁分離領域３６に隣接して環状に残っている。すなわち、第１電極３５を含み、第１電極３５と電気的に結合された領域Ｅ１として、イオン注入されていない高屈折率層３１，３２の上記環状部分と、第１電極３５とを含んでいる。しかしながら、絶縁分離領域３６よりも外側の周辺領域全域を第１電極３５としても良い。
【００５０】
また、周辺領域において、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭとの対向部位を除く周辺領域の高屈折率上層３２上に、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッド３７が形成されている。このパッド３７は、高屈折率層３１，３２に形成された不純物の拡散層よりなる第１電極３５とオーミック接触されている。
【００５１】
この第１ミラー構造体３０における高屈折率上層３２上の、メンブレンＭＥＭと対向する部分を除く部位には、支持体５０が局所的に配置されている。この支持体５０は、第１ミラー構造体３０上に第２ミラー構造体７０を支持するとともに、第１ミラー構造体３０と第２ミラー構造体７０との間に、エアギャップＡＧを構成するためのスペーサとしての機能を果たすものである。すなわち、この支持体５０の変位方向の厚みも、対向距離ｄｅ１などを設定する上で重要である。本実施形態では、電極３５，７５に接するため支持体５０がシリコン酸化膜からなり、支持体５０における第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭに対応する中央部位がくり抜かれた構造となっている。また、メンブレンＭＥＭよりも外側の部位にも、パッド３７を形成するための開口部５１が形成されている。
【００５２】
第２ミラー構造体７０は、所謂可動ミラー側の構造体であり、空気よりも屈折率の高い材料、例えばシリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜からなり、エアギャップＡＧを架橋して支持体５０の表面上に配置された高屈折率下層７１と、該高屈折率下層７１に同じくシリコンなどの高屈折率材料からなり、高屈折率下層７１上に積層された高屈折率上層７２とにより構成されている。本実施形態においては、高屈折率層７１，７２が、ともにポリシリコンからなる。
【００５３】
そして、変位方向において、高屈折率下層７１と高屈折率上層７２との間に、低屈折率層としての空気層７３が介在された部位が、実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の第２ミラーＭ２となっている。このように、第２ミラーＭ２も空気層７３が介在されたエアミラーとなっている。この第２ミラーＭ２を構成する高屈折率下層７１のエアギャップＡＧ側表面と、上記した第１ミラーＭ１を構成する高屈折率上層３２のエアギャップＡＧ側表面とは、電極３５，７５に電圧が印加されない状態で略平行となっている。
【００５４】
また、第２ミラーＭ２も、高屈折率下層７１に高屈折率上層７２が接してなる連結部Ｃ２により、図３に示すように、複数個（本実施形態では１９個）に分割（細分化）されており、各第２ミラーＭ２は連結部Ｃ２によって互いに連結されている。なお、連結部Ｃ２は、隣接する第２ミラーＭ２間の高屈折率下層７１と高屈折率上層７２との接触部分であり、高屈折率下層７１と高屈折率上層７２は、第２ミラーＭ２の形成領域以外では、上記した連結部Ｃ２を除く部分でも、両高屈折率層７１，７２同士が接触している。
【００５５】
なお、図３及び図４に示す符号７４は、第２ミラー構造体７０において、第２ミラーＭ２における空気層７３の上面を覆う高屈折率上層７２の部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔７４を介してエッチングすることで、空気層７３が形成されている。この貫通孔７４は、細分化された各ミラーＭ２にそれぞれ形成されている。
【００５６】
上記した複数の第２ミラーＭ２は、連結部Ｃ２とともに、基板１０に対応して平面矩形状を有する第２ミラー構造体７０の中央領域に形成されている。また、第２ミラー構造体７０において、第２ミラーＭ２の形成された中央領域を取り囲む周辺領域には、高屈折率層７１，７２に、ｐ導電型又はｎ導電型の不純物が導入されて第２電極７５が形成されている。この第２電極７５は、高屈折率層７１，７２におけるイオン注入されていない部分と接している。すなわち、第２ミラーＭ２は、第２電極７５と電気的且つ機械的に結合されており、第２ミラー構造体７０全体が、第２電極７５と同電位の領域Ｅ２となっている。そして、第２ミラーＭ２及び連結部Ｃ２の形成された中央領域と、該中央領域を取り囲み、第２電極７５の形成された周辺領域うちエアギャップＡＧを架橋する部分（エアギャップＡＧ上に位置する部分）とにより、上記したメンブレンＭＥＭが構成されている。
【００５７】
さらに、図４に示すように、エアギャップＡＧ側から見て、第２ミラーＭ２及び連結部Ｃ２の形成部分が、第２電極７５の形成部分に対して第１ミラー構造体３０側（エアギャップＡＧ側）に凸部７８とされている。すなわち、第２ミラー構造体７０が凸部７８を有し、凸部７８に第２ミラーＭ２及び連結部Ｃ２が形成され、凸部７８を除く部分（凸部７８の周辺部分）に第２電極７５が形成されている。そして、この凸部７８と上記した絶縁分離領域３６により、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅｉが、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍｉよりも長くなっている。
【００５８】
特に本実施形態では、上記数式１０を満たして両ミラー構造体３０，７０及び支持体５０が設定されている。なお、第２ミラーＭ２が凸とは、第２ミラーＭ２を構成する高屈折率下層７１の部分が、変位方向において、第２電極７５におけるエアギャップＡＧ側の面よりも第１ミラー構造体３０に近い位置であれば良い。
【００５９】
なお、本実施形態では、図３に示すように、第２ミラー構造体７０の凸部７８の裏面側が平面円形状の凹部７９となっており、垂直方向において、凹部７９の底部に、第２ミラーＭ２及び連結部Ｃ２が位置している。上記した凸部７８の変位方向の突出長さ及び垂直方向の大きさは、凸部７８の底部と側部との角部外面と領域Ｅ１との対向距離ｄｅ２が、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅのうちの最短とならず、且つ、領域Ｅ１と領域Ｅ２との対向距離ｄｅｉが、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍｉとの所定の関係を満たすように、上記した絶縁分離領域３６とともに設定されている。
【００６０】
なお、図４に示す例では、第２ミラー構造体７０において、凸部７８の周辺領域のほぼ全域が第２電極７５とされる例を示したが、第２電極７５の形成領域は上記例に限定されるものではない。不純物を導入すると透過性が落ちるため、第２ミラー構造体７０のうち、第２ミラーＭ２を除く部分であれば、不純物を導入して第２電極７５とすることができる。
【００６１】
また、図３及び図４に示す符号７６は、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭのうち、第２ミラーＭ２の形成領域を除く部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔７６を介してエッチングすることで、エアギャップＡＧ、空気層３３、絶縁分離領域３６が形成されている。また、符号７７は、メンブレンＭＥＭよりも外側における第２電極７５（高屈折率上層７２）上に形成された、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッドである。
【００６２】
このように、ミラー構造体３０，７０を構成する高屈折率層３１，３２，７１，７２として、ポリシリコンを採用すると、波長２〜１０μｍ程度の赤外光に対して透明であるので、赤外線ガス検出器の波長選択フィルターとして好適である。なお、ポリシリコン以外にも、ポリゲルマニウムやポリシリコンゲルマニウムなど、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含む半導体薄膜を採用すると、同様の効果を期待することができる。
【００６３】
加えて、上記したように、ミラーＭ１，Ｍ２の低屈折率層として空気層３３，７３を採用すると、高屈折率層の屈折率ｎＨ（例えばＳｉでは３．４５、Ｇｅでは４）と低屈折率層の屈折率ｎＬ（空気では１）とのｎ比（ｎＨ／ｎＬ）を大きく（例えば３．３以上と）して、上記した波長２〜１０μｍ程度の赤外光を選択的に透過させることのできるファブリペロー干渉計１００を安価に実現することができる。
【００６４】
次に、上記したファブリペロー干渉計１００の製造方法の一例について説明する。図５〜図１０は、図４に示したファブリペロー干渉計の製造方法を示す断面図であり、図５から順に推移する。
【００６５】
先ず、図５に示すように、基板１０として、単結晶シリコンからなる半導体基板を準備し、基板１０の一面側表層のうち、ミラーＭ１，Ｍ２による分光領域を除く部分に、硼素（Ｂ）などの不純物を導入して吸収領域１１を形成する。次いで、基板１０の平坦な一面全面に、シリコン窒化膜などからなる絶縁膜１２を均一に堆積形成する。この絶縁膜１２は、絶縁分離領域３６としての溝を形成する際のエッチングストッパとして機能する。
【００６６】
そして、絶縁膜１２上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層３１、シリコン酸化膜などからなる低屈折率層３３ａの順に、堆積形成する。次いで、低屈折率層３３ａの表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して低屈折率層３３ａをエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）し、図６に示すように、低屈折率層３３ａをパターニングする。このパターニングされた低屈折率層３３ａは、後にエッチングされて、第１ミラーＭ１の空気層３３となる。次に、マスクを除去し、低屈折率層３３ａを覆うように、高屈折率下層３１上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層３２を堆積形成する。
【００６７】
次いで、高屈折率上層３２の表面にマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して高屈折率層３１，３２をエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）し、高屈折率層３１，３２を貫通する絶縁分離領域３６としての溝（トレンチ）を所定位置に形成する。また、低屈折率層３３ａ上における高屈折率上層３２の一部に、低屈折率層３３ａに達する貫通孔３４を形成する。そして、マスクを除去した後、高屈折率上層３２の表面に新たなマスクを形成し、該マスクを介して、高屈折率層３１，３２に不純物をイオン注入する。このイオン注入では、第１ミラーＭ１となる領域に不純物が存在すると、光が不純物によって吸収されることとなるため、絶縁分離領域３６よりも外側の周辺領域にのみに選択的に不純物をイオン注入する。このイオン注入により、第１電極３５が形成される。
【００６８】
なお、第１ミラー構造体３０の形成においては、第１電極３５を形成した後、高屈折率層３１，３２をエッチングして、絶縁分離領域３６としての溝を形成しても良い。
【００６９】
次に、マスクを除去し、図７に示すように、高屈折率膜上層３２の表面全面に、シリコン酸化膜などの犠牲層５０ａを堆積形成する。これにより、貫通孔３４内、及び、絶縁分離領域３６としての溝内にも、犠牲層５０ａが配置される。犠牲増５０ａの構成材料としては、電気絶縁材料であれば特に限定されるものではないが、好ましくは低屈折率層３３ａと同一材料とすると良い。この犠牲層５０ａは、主として、後にエアギャップＡＧが形成されて支持体５０となる部位である。したがって、犠牲層５０ａの膜厚は、電圧が印加されない初期状態での、第１ミラー構造体３０と第２ミラー構造体７０との対向距離と等しい厚さとする。
【００７０】
上記したように、初期状態でのミラー間の対向距離ｄｍｉと、電極間の対向距離ｄｅｉ（ｄｅ１）とは異なり、ｄｅｉ＞ｄｍｉである。換言すれば、第２ミラー構造体７０を構成する第２ミラーＭ２が、第２電極７５よりも第１ミラー構造体３０側に凸となる。そこで、本実施形態では、図８に示すように、犠牲層５０ａにおける第１ミラー構造体３０とは反対側の表面にマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して犠牲層５０ａをエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）する。そして、これにより、第２ミラーＭ２を含む中央領域、換言すれば第２ミラー構造体７０の凸部７８に対応した凹部５２を形成する。
【００７１】
犠牲層５０ａに凹部５２を形成した後、図９に示すように、凹部５２を含む犠牲層５０ａの表面全面に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層７１を堆積形成し、次いで、シリコン酸化膜などからなる低屈折率層７３ａを堆積形成する。次に、低屈折率層７３ａの表面に、レジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して低屈折率層７３ａをエッチングし、第２ミラーＭ２となる部位のみを選択的に残す。具体的には、上記したように、凹部５２の底部上に第２ミラーＭ２が形成されるように、低屈折率層７３ａをパターニングする。そして、マスクを除去後、パターニングされた低屈折率層７３ａを覆うように、高屈折率下層７１上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層７２を堆積形成する。これにより、第２ミラー構造体７０の凸部７８が形成される。
【００７２】
次に、高屈折率上層７２の表面に新たなマスクを形成し、該マスクを介して、高屈折率層７１，７２に不純物をイオン注入する。このイオン注入では、第２ミラー構造体７０の凸部７８を除く部分、換言すれば犠牲層５０ａにおける凹部５２の周辺領域上に位置する高屈折率層７１，７２の部分、のみに選択的に不純物をイオン注入する。このイオン注入により、変位方向において、第２ミラーＭ２よりも第１ミラー構造体３０から離れた位置に、第２電極７５が形成される。
【００７３】
この後、必要に応じて基板１０における一面の裏面を研削・研磨する。そして、マスクを除去した後、高屈折率上層７２の表面に新たなマスクを形成し、高屈折率層７１，７２を、エッチングにより選択的に除去する。これにより、高屈折率層７１，７３を貫通する貫通孔７６が形成される。また、低屈折率層７３ａ上における高屈折率上層７２の一部に、低屈折率層７３ａに達する貫通孔７４が形成される。
【００７４】
次いで、貫通孔７６を通じて、犠牲層５０ａにおけるエアギャップＡＧを形成すべき部位をエッチングしてエアギャップＡＧを形成する。このとき、絶縁分離領域３６を埋めていた犠牲層５０ａも、絶縁膜１２をエッチングストッパとして除去され、絶縁分離領域３６がエアギャップＡＧに連通する溝（空隙）となる。さらには、貫通孔３４，７４を介して、低屈折率層３３ａ，７３ａをエッチングして、空気層３３,７３を形成する。本実施形態では、これらエッチングが、フッ酸（ＨＦ）の気相エッチングにより同一工程で実施される。このエッチングにより、エアギャップＡＧが形成されるとともに支持体５０も形成される。また、空気層３３，７３が形成されるとともにミラーＭ１，Ｍ２も形成される。そして、開口部５１、パッド３７，７７の形成を経て、図４に示したファブリペロー干渉計１００を得ることができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、絶縁分離領域３６として、第１ミラーＭ１と第１電極３５とを電気的且つ機械的に分離する溝（空隙）の例を示した。しかしながら、第１ミラーＭ１と第１電極３５とを電気的に絶縁分離する絶縁分離領域３６としては、上記例に限定されるものではない。図１１に示すように、例えばｐ導電型の第１電極３５に対し、ｎ導電型の不純物拡散領域を絶縁分離領域３６としても良い。この場合、第１ミラーＭ１と第１電極３５とは電気的に分離されるものの、機械的には結合された構造となる。また、トレンチ内に電気絶縁材料が充填された絶縁分離領域３６としても良い。図１１は、変形例を示す断面図であり、図４に対応している。
【００７６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るファブリペロー干渉計について説明する。図１２は、第２実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図であり、上記した図４に対応している。
【００７７】
第２実施形態に係るファブリペロー干渉計は、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１（を構成する高屈折率層３１，３２）と第１電極３５とが電気的に結合され、凸部７８を有する第２ミラー構造体７０において、第２ミラーＭ２（を構成する高屈折率層７１，７２）と第２電極７５とが電気的に絶縁分離されている点で、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と異なっている。それ以外の構成は同じである。
【００７８】
図１２に示すように、第１ミラー構造体３０は、第１実施形態に示した絶縁分離領域３６の部分にも、第１電極３５が形成されている。すなわち、第１ミラーＭ１が形成され、不純物の導入されていない中央領域と、第１電極３５の形成された周辺領域とが隣接して形成され、第１ミラーＭ１を含む中央領域が、第１電極３５と電気的に結合された領域Ｅ１の一部となっている。
【００７９】
一方、第２ミラー構造体７０は、第２ミラーＭ２が形成された凸部７８を含む中央領域と、第２電極７５の形成された周辺領域との間に、絶縁分離領域８０が形成されている。この絶縁分離領域８０は、メンブレンＭＥＭの一部であり、第２ミラーＭ２と第２電極７５とを電気的に絶縁分離するとともに、中央領域と周辺領域とを機械的に連結する機能を果たす。このため、絶縁分離領域８０としては、例えばｐ導電型の第２電極７５に対し、ｎ導電型の不純物拡散領域を採用することができる。この絶縁分離領域８０は、第２ミラー構造体７０において、凸部７８に第２ミラーＭ２が位置し、凸部７８を除く部分に第２電極７５が位置するように、凸部７８を除く部分、及び、凸部７８における第２ミラーＭ２及び連結部Ｃ２を除く部分、の少なくとも一方に形成されれば良い。本実施形態では、図１２に示すように、凸部７８を除く部分に形成されている。
【００８０】
このように、第２ミラーＭ２が第２電極７５に対して凸とされた第２ミラー構造体７０において、第２ミラーＭ２と第２電極７５とが絶縁分離領域８０により電気的に分離された構成とすると、第２ミラー構造体７０の凸部７８（を構成する高屈折率層７１，７２）が、第２電極７５と電気的に分離されるので、第１実施形態のように、凸部７８と領域Ｅ１との対向距離ｄｅ２を考慮しなくとも良い。したがって、ファブリペロー干渉計１００の設計が容易となる。また、対向距離ｄｅ２を考慮しなくとも良いので、垂直方向において、絶縁分離領域８０の幅を絶縁分離領域３６の幅よりも狭くし、これにより、ファブリペロー干渉計１００の体格を小型化することもできる。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るファブリペロー干渉計について説明する。第３実施形態に係るファブリペロー干渉計は、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と基本的な構造は同じである。異なる点は、上記した数式１１の関係に代えて、下記式を満たして設定されている点である。なお、透過光の波長域をλｍｉｎ以上λｍａｘ以下とする。
（数１２）  ｄｅｉ≧３×（１−λｍｉｎ／λｍａｘ）×ｄｍｉ
以下に、数式１２について説明する。第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離がｄｍｉ、すなわち電圧が印加されない初期状態のとき、対向距離ｄｍは最も長くなり、このときの透過光の波長はλｍａｘとなる。したがって、対向距離ｄｍｉと波長λｍａｘには、下記式の関係が成り立つ。
（数１３）ｄｍｉ＝λｍａｘ×１／２
一方、第２ミラー構造体７０が、プルイン限界まで最大変位Δｄｍａｘしたとき、透過光の波長はλｍｉｎとなる。したがって、対向距離ｄｍｉ、最大変位Δｄｍａｘ、波長λｍｉｎには、下記式の関係が成り立つ。
（数１４）ｄｍｉ−Δｄｍａｘ＝λｍｉｎ×１／２
そこで、透過光の波長帯域としてλｍｉｎを含むには、下記式を満たせば良い。
（数１５）ｄｍｉ−Δｄｍａｘ≦λｍｉｎ×１／２
次いで、数式１５を数式１３で除する（数式１５／数式１３）と、下記式を得ることができる。
（数１６）１−Δｄｍａｘ／ｄｍｉ≦λｍｉｎ／λｍａｘ
また、最大変位Δｄｍａｘは、対向距離ｄｍｉ，ｄｅｉを用いて下記式のように示すことができる。
（数１７）Δｄｍａｘ／ｄｍｉ＝ｄｅｉ／ｄｍｉ×１／３
したがって、数式１６，１７より、選択的に透過させる波長域をλｍｉｎ以上λｍａｘ以下としたときの構造要件である上記数式１２を導き出すことができる。
【００８２】
このように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００では、上記数式１２を満たして、各ミラー構造体３０，７０の構造及び配置が決定されている。したがって、λｍｉｎ以上λｍａｘ以下の範囲内の光を透過させることができる。
【００８３】
なお、数式１２において、右辺＝左辺とすると、下記式を導き出すことができる。
（数１８）ｄｅｉ／ｄｍｉ＝３×（１−λｍｉｎ／λｍａｘ）
図１３は、数式１８に示すｄｅｉ／ｄｍｉとλｍｉｎ／λｍａｘとの関係を示したものである。また、代表的なガスの赤外線吸収波長は以下の通りである。ＣＯ２（４．２μｍ）、エタノール（３．４μｍ）、水蒸気（２．６μｍ）。
【００８４】
ＣＯ２、エタノール、水蒸気を１つのファブリペロー干渉計１００にて、１次光（ｎ＝１）で検出するには、λｍｉｎ／λｍａｘが０．６２（≒２．６／４．２）であるから、下記式を満たして設定すれば良い。
（数１９）ｄｅｉ≧１．１×ｄｍｉ
これによれば、ＣＯ２、エタノール、水蒸気を１つのファブリペロー干渉計１００にて１次光で検出することが可能となる。このようなファブリペロー干渉計１００は、飲酒検知センサに好適である。
【００８５】
また、上記したように、エタノールの別の赤外線吸収波長は９．５μｍにある。したがって、この９．５μｍをλｍａｘとすると、λｍｉｎ／λｍａｘが０．２７（≒２．６／９．５）となる。したがって、上記したファブリペロー干渉計１００において、下記式を満たして設定すれば良い。
（数２０）ｄｅｉ≧２．２×ｄｍｉ
これによれば、エタノールの９．５μｍの波長も検出することができる。したがって、ＣＯ２、エタノール、水蒸気を、１次光（ｎ＝１）で、より正確に検出することが可能となる。
【００８６】
なお、本実施形態に記載の構成を、第１実施形態の変形例、第２実施形態の構成と、それぞれ組み合わせても良いのは言うまでもない。
【００８７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るファブリペロー干渉計について説明する。図１４は、第４実施形態に係るファブリペロー干渉計のうち、第１ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。
【００８８】
第４実施形態に係るファブリペロー干渉計は、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と基本的な構造は同じである。異なる点は、第１電極３５と電気的に絶縁分離された第１ミラーＭ１（を構成する高屈折率層３１，３２）が、第２ミラー構造体７０の第２電極７５（領域Ｅ２）と同電位とされる点である。
【００８９】
この点の一例としては、ファブリペロー干渉計１００において、第１ミラーＭ１（を構成する高屈折率層３１，３２）が、第２ミラー構造体７０の第２電極７５（領域Ｅ２）と、ワイヤなどの電気中継部材を介して電気的に接続された構造を示すことができる。これによれば、第１ミラーＭ１と第２電極７５（領域Ｅ２）とが同電位となる。
【００９０】
また、上記点を別の言い方をすれば、ファブリペロー干渉計１００におけるメンブレンＭＥＭの駆動方法として、一方のミラー構造体（第１ミラー構造体３０）において電極（第１電極３５）と電気的に絶縁分離されたミラー（第１ミラーＭ１）を、他方のミラー構造体（第２ミラー構造体７０）の電極及びミラー（第２電極７５及び第２ミラーＭ２）と同電位としつつ、両電極３５，７０間に印加する電圧に基づいて生じる静電気力により、エアギャップＡＧを変化させるとも言える。
【００９１】
このような構成を実現するため、図１４に示すように、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１及び連結部Ｃ１の形成された平面円形状の中央領域に対し、延設部３８が連結され、この延設部３８が、第１実施形態の周辺領域に相当する部分まで延設されている。この延設部３８は、高屈折率層３１，３２同士が接触されてなる。そして、この延設部３８の端部における高屈折率上層３２の表面に、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッド３９が形成されている。なお、第１ミラーＭ１及び連結部Ｃ１の形成された中央領域と延設部３８に形成された不純物の拡散層よりなる配線（図示略）とオーミック接触されている。不純物は光を吸収するため、不純物による配線は、第１ミラーＭ１を除く部分に形成されている。本実施形態では、間に中央領域を挟むように、対向位置に延設部３８がそれぞれ形成されている。
【００９２】
そして、中央領域及び延設部３８を取り囲むように、絶縁分離領域３６としての溝（空隙）が形成されている。なお、図示しないが、パッド３９も、パッド３７と支持体５０に設けられた開口部５１との関係同様、支持体５０に形成された開口部（図示略）を介して外部に露出されており、ワイヤなどが接続可能な構造となっている。
【００９３】
上記構成により、本実施形態では、第１ミラーＭ１と第１電極３５とが電気的に分離され、第２ミラーＭ２と第２電極７５とが電気的に結合された構造において、第１ミラーＭ１を、第２電極７５と同電位とすることができる。したがって、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭを変位（駆動）させるべく、第１電極３５と第２電極７５の間に電圧を印加した際に、第１ミラーＭ１が、第２電極７５、ひいては第２ミラーＭ２と同電位となり、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との間で静電気力が生じない。これにより、第１ミラーＭ１を浮遊電位とする構成（第１実施形態参照）に比べて、分光帯域をより広くすることができる。また、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との間で静電気力が生じないため、エアギャップＡＧを所望の間隔に制御しやすいという利点もある。
【００９４】
なお、本実施形態に記載の構成を、第１実施形態の変形例、第２実施形態の構成、第３実施形態の構成と、それぞれ組み合わせても良いのは言うまでもない。
【００９５】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係るファブリペロー干渉計について説明する。図１５は、第５実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。図１６は、ファブリペロー干渉計のうち、第１ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。
【００９６】
第５実施形態に係るファブリペロー干渉計は、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と基本的な構造は同じである。異なる点は、図１５及び図１６に示すように、各ミラー構造体３０，７０において、電極３５，７５の少なくとも一部が中央領域に形成され、電極３５，７５の形成された中央領域を取り囲む周辺領域にミラーＭ１，Ｍ２がそれぞれ形成されている点である。
【００９７】
図１６においては、第１ミラー構造体３０を示しており、符号Ｍ１ａは、第１ミラーＭ１（及び連結部Ｃ１）の形成された領域を示している。この第１ミラー形成領域Ｍ１ａの構造は、第１実施形態で示した、第１ミラーＭ１の形成領域である中央領域の構造と基本的に同じである。
【００９８】
図１６に示すように、平面矩形状の第１ミラー構造体３０では、平面円形状の中央領域に第１電極３５が形成され、中央領域を取り囲む周辺領域に第１ミラーＭ１が形成されている。また、中央領域（第１電極３５）は、連結部４０を介して、第１ミラー形成領域Ｍ１ａよりも外側の最外部４１と連結されており、この最外部４１における高屈折率上層３２の表面上に、第１電極３５のパッド３７が形成されている。すなわち、第１ミラー形成領域Ｍ１ａは、図１６に示すように、平面略Ｃ字状となっており、第１ミラー形成領域Ｍ１ａのＣ字端部間に連結部４０が設けられている。なお、連結部４０及び最外部４１では、高屈折率層３１，３２同士が接触しており、中央領域における第１電極３５同様、不純物が注入されている。すなわち、中央領域、連結部４０、及び最外部４１が第１電極３５となっている。
【００９９】
また、第１ミラー形成領域Ｍ１ａには、第４実施形態同様、延設部３８が連結され、この延設部３８が、第１実施形態の周辺領域に相当する部分まで延設されている。また、延設部３８の端部における高屈折率上層３２の表面に、Ａｕ／Ｃｒ等からなるパッド３９が形成されている。すなわち、第１ミラーＭ１を第２ミラー構造体７０の第２電極７５、ひいては第２ミラーＭ２と同電位にできる構造となっている。
【０１００】
そして、第１電極３５の形成された中央領域、連結部４０、最外部４１と、第１ミラー形成領域Ｍ１ａ及び延設部３８とが、絶縁分離領域３６としての溝（空隙）によって、電気的且つ機械的に分離されている。すなわち、第１ミラーＭ１と第１電極３５とが電気的に絶縁分離されている。
【０１０１】
一方、第２ミラー構造体７０では、その中央領域に第２電極７５が形成されている。そして、中央領域を取り囲む周辺領域に第２ミラーＭ２が形成されている。この第２ミラーＭ２は、第１ミラーＭ１に対応して平面略Ｃ字状の領域（図示略）に形成されている。そして、上記連結部４０同様、第２ミラー形成領域のＣ字端部間に設けられた連結部（図示略）を介して、第２電極７５が、対応するパッド７７と電気的に接続されている。
【０１０２】
このようなファブリペロー干渉計１００では、支持体５０から遠い位置にある中央領域に第１電極３５及び第２電極７５が形成されている。換言すれば、メンブレンＭＥＭにおいて、撓み易い中央に第２電極７５が形成されている。これにより、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭのばね定数が、第１実施形態に示したものよりも小さくなっている。したがって、所定のエアギャップＡＧとする際の印加電圧を、第１実施形態に示した構成よりも低減することができる。
【０１０３】
なお、第１実施形態に示したように、支持体５０から遠い位置にある中央領域にミラーＭ１，Ｍ２が形成されていると、電圧を印加した状態でも、ミラーＭ１，Ｍ２が互いに平行状態を維持しやすい。これにより、本実施形態に示した構成に比べて、ファブリペロー干渉計１００を小型化しつつ透過波長の半値幅（ＦＷＨＭ）を低減することができる。
【０１０４】
また、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００の製造方法については、第１実施形態に示した方法と同じであるので、その記載を省略する。
【０１０５】
また、本実施形態に記載の構成を、第１実施形態の変形例、第２実施形態の構成、第３実施形態の構成と、それぞれ組み合わせても良いのは言うまでもない。さらには、第１実施形態同様、第１ミラーＭ１を浮遊電位としても良いのは言うまでもない。
【０１０６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係るファブリペロー干渉計について説明する。図１７は、第６実施形態に係るファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。図１７では、第２ミラーＭ２に対して、第１ミラーＭ１の厚みを厚く図示しているが、これは、第１ミラーＭ１が第１電極３５よりも第２ミラー構造体７０側に凸であって、これにより、ｄｅｉ＞ｄｍｉであることを示すためのものであり、両ミラーＭ１，Ｍ２の厚みを特に規定するものではない。また、図１では、ミラー構造体３０，７０として、エアギャップＡＧを介した対向部位のみを示している。
【０１０７】
第６実施形態に係るファブリペロー干渉計は、上記実施形態に示したファブリペロー干渉計１００と基本的な構造は同じである。異なる点は、図１７に示すように、第２ミラー構造体７０ではなく、第１ミラー構造体３０に凸部４２が形成され、この凸部４２に第１ミラーＭ１が、凸部４２を除く部分に第１電極３５が、それぞれ形成されている点である。
【０１０８】
なお、図１７に示す例では、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１と第１電極３５とが、絶縁分離領域３６により電気的に分離されている。一方、第２ミラー構造体７０では、第２ミラーＭ２と第２電極７５とが電気的に結合され、第２ミラーＭ２が、第２電極７５の電気的な結合領域Ｅ２に含まれている。すなわち、凸部４２を有するミラー構造体３０側に絶縁分離領域３６が形成されているので、凸部４２と領域Ｅ２との対向距離（図１の対向距離ｄｅ２に相当）を考慮しなくとも良い。したがって、第２実施形態同様、ファブリペロー干渉計１００の設計が容易となる。また、垂直方向において、絶縁分離領域３６の幅を狭くし、これにより、ファブリペロー干渉計１００の体格を小型化することもできる。
【０１０９】
次に、上記したファブリペロー干渉計１００の具体的な構成例について説明する。図１８は、図１７に示すファブリペロー干渉計の具体例を示す断面図である。図１８に示す構成は、第５実施形態に示した構成同様、各ミラー構造体３０，７０において、電極３５，７５の少なくとも一部が中央領域に形成され、電極３５，７５の形成された中央領域を取り囲む周辺領域にミラーＭ１，Ｍ２がそれぞれ形成されている。第５実施形態と異なる点は、第１ミラー構造体３０に凸部４２が形成されている点であり、以下においては、異なる点を重点的に説明する。
【０１１０】
図１８に示すファブリペロー干渉計１００においても、基板１０として、例えば単結晶シリコンからなる平面矩形状の半導体基板を採用している。そして、基板１０の一面には、凸部４２（第１ミラーＭ１）の形成領域に対応して凸部１０ａが形成されている。この凸部１０ａは、図示しないが、第５実施形態に示した第１ミラー形成領域Ｍ１ａ同様、中央の第１電極３５を取り囲む、平面略Ｃ字状に設けられている。
【０１１１】
凸部１０ａを有する基板１０の一面側表層には、不純物がドーピングされてなる吸収領域１１が、垂直方向において、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２による分光領域を除く領域に選択的に設けられている。また、基板１０の一面上には、絶縁分離領域３６を形成する際のエッチングストッパとして機能する絶縁膜１２が形成されている。そして、絶縁膜１２を介して、基板１０の一面上に第１ミラー構造体３０が配置されている。
【０１１２】
第１ミラー構造体３０の構成は、上記した第５実施形態とほぼ同じ構造となっている。平面矩形状の第１ミラー構造体３０では、平面円形状の中央領域に、高屈折率層３１，３２に不純物を注入してなる第１電極３５が形成され、中央領域を取り囲む周辺領域に第１ミラーＭ１が形成されている。
【０１１３】
本実施形態では、基板１０の凸部１０ａ上において、高屈折率下層３１と高屈折率上層３２との間に低屈折率層としての空気層３３が介在され、光学多層膜構造の第１ミラーＭ１が構成されている。そして、第１ミラー構造体３０において、第１ミラーＭ１を含む凸部１０ａ上の部分が、第１ミラー構造体３０において第２ミラー構造体７０側に突出した凸部４２となっている。この凸部４２（第１ミラーＭ１）は、図示しないが、上記した凸部１０ａに対応して、平面略Ｃ字状となっている。
【０１１４】
また、中央領域（第１電極３５）は、図示しない連結部（図１６の連結部４０参照）を介して、第１ミラーＭ１よりも外側の最外部４１と連結されており、この最外部４１における高屈折率上層３２の表面上に、第１電極３５のパッド３７が形成されている。すなわち、第１ミラーＭ１が形成された凸部４２のＣ字状端部間に連結部が設けられている。なお、第１電極３５とパッド３７とを電気的に接続する部分（連結部及び最外部４１）では、高屈折率層３１，３２同士が接触しており、中央領域における第１電極３５同様、不純物が注入されている。すなわち、中央領域、連結部、及び最外部４１が第１電極３５となっている。
【０１１５】
そして、第１電極３５の形成された中央領域、連結部、最外部４１と、第１ミラーＭ１が形成された領域とが、絶縁分離領域３６としての溝（空隙）によって、電気的且つ機械的に分離されている。すなわち、第１ミラーＭ１と第１電極３５とが電気的に絶縁分離されている。
【０１１６】
一方、第１ミラー構造体３０上に支持体５０を介して配置された第２ミラー構造体７０は、凸部７８が形成されていない点を除けば、第５実施形態に示した構造と同じ構造となっている。すなわち、第２ミラー構造体７０では、その中央領域に高屈折率層７１，７２に不純物を注入してなる第２電極７５が形成されている。そして、中央領域を取り囲む周辺領域に第２ミラーＭ２が形成されている。この第２ミラーＭ２は、上記したように第１ミラーＭ１に対応して形成され、高屈折率下層７１と高屈折率上層７２との間に低屈折率層としての空気層７３が介在されてなる光学多層膜構造のエアミラーとなっている。
【０１１７】
この第２ミラーＭ２も、第１ミラーＭ１に対応して平面略Ｃ字状の領域（図示略）に形成されている。そして、上記連結部同様、第２ミラー形成領域のＣ字端部間に設けられた連結部（図示略）を介して、第２電極７５が、対応するパッド７７と電気的に接続されている。
【０１１８】
このように、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１００においても、支持体５０から遠い位置にある中央領域に第１電極３５及び第２電極７５が形成されている。換言すれば、メンブレンＭＥＭにおいて、撓み易い中央に第２電極７５が形成されている。これにより、第２ミラー構造体７０のメンブレンＭＥＭのばね定数が、第１実施形態に示したものよりも小さくなっている。したがって、所定のエアギャップＡＧとする際の印加電圧を、第１実施形態に示した構成よりも低減することができる。
【０１１９】
次に、上記したファブリペロー干渉計１００の製造方法の一例について説明する。図１９〜図２４は、図１８に示したファブリペロー干渉計の製造方法を示す断面図であり、図１９から順に推移する。
【０１２０】
先ず、図１９に示すように、基板１０として、単結晶シリコンからなる半導体基板を準備し、基板１０の一面側をパターニングして、第１ミラー構造体３０の凸部４２（第１ミラーＭ１）の形成される部分に凸部１０ａを形成する。
【０１２１】
凸部１０ａの形成後、図２０に示すように、凸部１０ａを有する基板１０の一面側表層のうち、ミラーＭ１，Ｍ２による分光領域を除く部分に、硼素（Ｂ）などの不純物を導入して吸収領域１１を形成する。次いで、基板１０の一面全面に、シリコン窒化膜などからなる絶縁膜１２を均一に堆積形成する。そして、絶縁膜１２上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層３１、シリコン酸化膜などからなる低屈折率層３３ａの順に、堆積形成する。
【０１２２】
次いで、図２１に示すように、低屈折率層３３ａの表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して低屈折率層３３ａをエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）し、低屈折率層３３ａをパターニングする。このパターニングされた低屈折率層３３ａは、後にエッチングされて、第１ミラーＭ１の空気層３３となる。次に、マスクを除去し、低屈折率層３３ａを覆うように、高屈折率下層３１上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層３２を堆積形成する。
【０１２３】
次いで、高屈折率上層３２の表面にマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して高屈折率層３１，３２をエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）し、高屈折率層３１，３２を貫通する絶縁分離領域３６としての溝（トレンチ）を所定位置に形成する。また、低屈折率層３３ａ上における高屈折率上層３２の一部に、低屈折率層３３ａに達する貫通孔３４を形成する。そして、マスクを除去した後、高屈折率上層３２の表面に新たなマスクを形成し、該マスクを介して、高屈折率層３１，３２に不純物をイオン注入する。このイオン注入により、第１電極３５（及び連結部、最外部４１等）が形成される。
【０１２４】
なお、第１ミラー構造体３０の形成においては、第１電極３５を形成した後、高屈折率層３１，３２をエッチングして、絶縁分離領域３６としての溝を形成しても良い。
【０１２５】
次に、マスクを除去し、高屈折率膜上層３２の表面全面に、シリコン酸化膜などの犠牲層５０ａを堆積形成する。これにより、貫通孔３４内、及び、絶縁分離領域３６としての溝内にも、犠牲層５０ａが配置される。このとき、基板１０に凸部１０ａを設けているため、犠牲層５０ａの表面も図２１に示すように凹凸状となる。なお、犠牲増５０ａの構成材料としては、電気絶縁材料であれば特に限定されるものではないが、好ましくは低屈折率層３３ａと同一材料とすると良い。
【０１２６】
次に、図２２に示すように、犠牲層５０ａの表面をＣＭＰ等により研磨し、平坦化する。この処理により、最終的に領域Ｅ１，Ｅ２間の対向距離ｄｅｉがミラー間の対向距離ｄｍｉとなる。
【０１２７】
犠牲層５０ａを平坦化処理した後、図２３に示すように、犠牲層５０ａの表面全面に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層７１を堆積形成し、次いで、シリコン酸化膜などからなる低屈折率層７３ａを堆積形成する。次に、低屈折率層７３ａの表面に、レジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して低屈折率層７３ａをエッチングし、第２ミラーＭ２となる部位のみを選択的に残す。そして、マスクを除去後、パターニングされた低屈折率層７３ａを覆うように、高屈折率下層７１上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層７２を堆積形成する。
【０１２８】
次に、高屈折率上層７２の表面に新たなマスクを形成し、該マスクを介して、高屈折率層７１，７２に不純物をイオン注入する。このイオン注入により、第２電極７５（及び連結部等）が形成される。
【０１２９】
この後、必要に応じて基板１０における一面の裏面を研削・研磨する。そして、マスクを除去した後、高屈折率上層７２の表面に新たなマスクを形成し、高屈折率層７１，７２を、エッチングにより選択的に除去する。これにより、高屈折率層７１，７３を貫通する貫通孔７６が形成される。また、低屈折率層７３ａ上における高屈折率上層７２の一部に、低屈折率層７３ａに達する貫通孔７４が形成される。
【０１３０】
次いで、図２４に示すように、貫通孔７６を通じて、犠牲層５０ａにおけるエアギャップＡＧを形成すべき部位をエッチングしてエアギャップＡＧを形成する。このとき、絶縁分離領域３６を埋めていた犠牲層５０ａも、絶縁膜１２をエッチングストッパとして除去され、絶縁分離領域３６がエアギャップＡＧに連通する溝（空隙）となる。さらには、貫通孔３４，７４を介して、低屈折率層３３ａ，７３ａをエッチングして、空気層３３,７３を形成する。本実施形態では、これらエッチングが、フッ酸（ＨＦ）の気相エッチングにより同一工程で実施される。このエッチングにより、エアギャップＡＧが形成されるとともに支持体５０も形成される。また、空気層３３，７３が形成されるとともにミラーＭ１，Ｍ２も形成される。そして、開口部５１、パッド３７などの形成を経て、図１８に示したファブリペロー干渉計１００を得ることができる。
【０１３１】
上記したように本実施形態では、基板１０の一面に凸部１０ａを形成、形成した凸部１０ａ上に第１ミラー構造体３０の第１ミラーＭ１を形成するとともに基板一面の凸部周辺に第１電極３５を形成、基板一面の凹凸に倣った表面形状を有する犠牲層５０ａの表面を平坦化、平坦化後に第２ミラー構造体７０を形成、するため、第１実施形態に示した第２ミラー構造体７０側に凸部７８を設ける構成よりも、製造工程が複雑となる。逆に言えば、第２ミラー構造体７０側に凸部７８を有するファブリペロー干渉計１００の方が、製造工程を簡素化することが可能である。
【０１３２】
なお、本実施形態では、電極３５，７５が中央領域に形成される例を示した。しかしながら、図２５に示すように、第１実施形態同様、ミラーＭ１，Ｍ２が中央領域に形成され、電極３５，７５が中央領域を取り囲む周辺領域に形成される構成としても良い。図２５は、変形例を示す断面図である。
【０１３３】
なお、本実施形態に記載の構成を、第１実施形態の変形例、第２実施形態の構成、第３実施形態の構成、第４実施形態の構成と、それぞれ組み合わせても良いのは言うまでもない。
【０１３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【０１３５】
本実施形態では、基板１０として、一面側表層に吸収領域１１を有するとともに、一面上に絶縁膜１２を備えた半導体基板の例を示した。しかしながら、基板１０としては上記例に限定されるものではなく、ガラスなどの絶縁基板を採用することも可能である。その場合、絶縁膜１２を不要とすることができる。
【０１３６】
また、吸収領域１１についても、蒸着などにより、基板１０の表面に形成されたものを採用することもできる。例えば、第１ミラー構造体３０などが形成される側の面の裏面上に形成されても良い。
【０１３７】
本実施形態では、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２として、高屈折率層間に低屈折率層としての空気層を介在させてなる光学多層膜構造の例を示した。しかしながら、ミラーの構成は上記例に限定されるものではない。低屈折率層としては、空気層３３，７３に代えて、シリコン酸化膜などの固体、液体、空気以外の気体、ゾル、ゲル、真空などを採用しても良い。
【０１３８】
本実施形態では、ミラー構造体３０，７０のうち、第１ミラー構造体３０のみに凸部４２を設けるか、第２ミラー構造体７０のみに凸部７８を設ける例を示した。しかしながら、例えば図２６に示すように、両ミラー構造体３０，７０に、凸部４２，７８をそれぞれ設けた構成とすることも可能である。これによれば、初期状態で、第１ミラーＭ１と第２ミラーＭ２との対向距離ｄｍｉをより狭くすることができる。図２６は、その他変形例を示す断面図である。図２６では、第１ミラー構造体３０側に絶縁分離領域３６を設けているが、絶縁分離領域３６に代えて、第２ミラー構造体７０側に絶縁分離領域８０を設けた構成としても良い。
【０１３９】
本実施形態では、ミラー構造体３０，７０のうち、第１ミラー構造体３０のみに絶縁分離領域３６を設けるか、第２ミラー構造体７０のみに絶縁分離領域８０を設ける例を示した。しかしながら、例えば図２７に示すように、両ミラー構造体３０，７０に、絶縁分離領域３６，８０をそれぞれ設けた構成とすることも可能である。図２７は、その他変形例を示す断面図である。図２７では、第２ミラー構造体７０側に凸部７８を設けているが、第１ミラー構造体３０側に凸部４２を設けた構成としても良い。さらに、上記した構成において、図１４に示した延設部及びパッドを、各ミラーＭ１，Ｍ２に対して設けると、パッドを介して両ミラーＭ１，Ｍ２を同電位とすることもできる。この場合、両電極３５，７５に電圧を印加してメンブレンＭＥＭを変位させる際に、ミラーＭ１，Ｍ２間に静電気力が作用しないので、変位量を精度良く制御することができる。
【０１４０】
本実施形態では、光学多層膜構造の第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２を構成する各膜の厚さについて特に言及しなかった。しかしながら、ミラーＭ１，Ｍ２を構成する高屈折率層３１，３２，７１，７２と低屈折率層３３，７３の厚みを、光学長で、所定の検出対象波長に対して全て１／４程度とすると、吸収スペクトルの半値巾（ＦＷＨＭ）を小さくし、ひいては検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０・・・基板
１０ａ・・・凸部
３０・・・第１ミラー構造体
３５・・・第１電極
３６・・・絶縁分離領域
５０・・・支持体
７０・・・第２ミラー構造体
７５・・・第２電極
１００・・・ファブリペロー干渉計
ＡＧ・・・エアギャップ（ギャップ）
Ｅ１・・・第１電極と電気的に結合された領域
Ｅ２・・・第２電極と電気的に結合された領域
Ｍ１・・・第１ミラー
Ｍ２・・・第２ミラー
ＭＥＭ・・・メンブレン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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