JP2012127862A - ファブリペロー干渉計 - Google Patents

Abstract

【課題】変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなるようにメンブレンを変位できるファブリペロー干渉計を提供する。
【解決手段】固定ミラーを有する固定ミラー構造体、第１ギャップを介した固定ミラー構造体との対向部分がメンブレンとされ、該メンブレンに第１電極及び固定ミラーに対向した可動ミラーを有する可動ミラー構造体、可動ミラー構造体に対して固定ミラー構造体と反対に配置され、第２ギャップを介したメンブレンとの対向部分に第２電極を有する電極構造体を備える。初期状態で電極間の長さｄｅｉがミラー間の長さｄｍｉよりも長くされている。そして、メンブレンと固定ミラー構造体のメンブレン対向部分が互いに対向する部分で同電位とされ、電極間に電圧を印加してメンブレンを電極構造体に近づく方向に変位させると、電極間の長さｄｅが初期長さｄｅｉより短くなり、ミラー間の長さｄｍが初期長さｄｍｉより長くなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ファブリペロー干渉計に関するものである。

例えば特許文献１，２に示されるファブリペロー干渉計が知られている。このファブリペロー干渉計は、シリコン、ゲルマニウム等の半導体薄膜からなる高屈折率層の間に、空気、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等からなる低屈折率層を配置してなる一対のミラー構造体（固定ミラー構造体及び可動ミラー構造体）を備える。これらミラー構造体は、エアギャップを介して対向配置されており、特許文献１では、低屈折率層としての二酸化シリコン層が透過領域に配置されてミラーが構成されている。一方、特許文献２では、低屈折率層としての空気層が透過領域に配置されてミラーが構成されており、低屈折率層に対する高屈折率層の屈折率比が大きいため、ミラーの高反射率な帯域（反射帯域）が広くなっている。すなわち、ファブリペロー干渉計において光を選択的に透過可能な分光帯域が広くなっている。

また、各ミラー構造体の高屈折率層には、不純物がドーピングされて電極が形成されている。したがって、各ミラー構造体の電極に電圧を印加して生じる静電気力により、ギャップ上に位置する可動ミラー構造体のメンブレンを変位させ、これによりギャップ長さが変化して、ギャップにおけるミラーの対向距離に応じた波長の光を選択的に透過させることができる。

特許第３４５７３７３号公報 特開２００８−１３４３８８号公報

近年、部品点数の削減や赤外線式ガス検出器における多成分検知化などの観点から、１つのファブリペロー干渉計で、より広い波長域において光を選択的に透過できるものが望まれている。このためには、広帯域にわたるミラーの高反射率に加え、可動ミラー構造体における可動ミラーの変位量が大きいことが必要である。すなわち、透過スペクトルの変調帯域が広いファブリペロー干渉計が望まれている。

ここで、各ミラー構造体の電極に電圧を印加して生じる静電気力は、電極の対向距離ｄｅの２乗に反比例し、メンブレンの変位に伴うばね復元力は、対向距離ｄｅの変化量Δｄｅに正比例する。したがって、変化量Δｄｅが初期長さｄｅｉの１/３よりも大きくなると、静電気力がばね復元力を上回り、両ミラー構造体が静電気力で引き込まれ、スティッキングし、電圧を除去しても元の状態に戻らなくなる（プルイン現象が生じる）。このため、変化量Δｄｅが対向距離ｄｅの初期長さｄｅｉの１/３となった状態がプルイン限界である。

特許文献１に示されるファブリペロー干渉計では、ポリシリコンのミラー形成部分に不純物がドーピングされて電極が構成されており、電極の対向距離ｄｅとミラーの対向距離ｄｍが等しくなっている。このため、対向距離ｄｍ（＝ｄｅ）の変化量Δｄｍ（＝Δｄｅ）が初期長さｄｍｉ（＝ｄｅｉ）の１/３となった状態がプルイン限界である。一方、特許文献２に示されるファブリペロー干渉計では、ポリ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おり、ミラーを構成するポリシリコンの部分が電極と電気的に結合されている。すなわち、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するようになっている。このため、ミラーの対向距離ｄｍの変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３となった状態がプルイン限界である。

また、透過光の波長λは、λ＝２×ｄｍ／ｎで示される。ｎは干渉光の次数を示す正の整数である。したがって、変調帯域が最も広い１次の干渉光（ｎ＝１）であっても、上記したプルイン限界から、その変調帯域は理想的に２ｄｍｉ〜ｄｍｉ×４／３であり、透過スペクトルの変調帯域の広さとして十分ではなかった。このように、従来構成のファブリペロー干渉計では、干渉計１つで多成分検知のガス検出器を構成することは困難であった。

本発明は上記問題点に鑑み、従来よりも透過スペクトルの変調帯域が広いファブリペロー干渉計、換言すれば、変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなるようにメンブレンを変位させることのできるファブリペロー干渉計、を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載のファブリペロー干渉計は、
光を透過させる透過領域に固定ミラーを有する固定ミラー構造体と、
第１ギャップを介して固定ミラー構造体と対向する部分が変位可能なメンブレンとされ、該メンブレンに、第１電極と、固定ミラーに対向して設けられた可動ミラーとを有する可動ミラー構造体と、
可動ミラー構造体に対して固定ミラー構造体と反対側に配置され、第２ギャップを介してメンブレンと対向する部分に第２電極を有する電極構造体と、を備え、
第１電極と第２電極との間に電圧が印加されない初期状態で、第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉが、第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍｉよりも長くされており、
可動ミラー構造体のメンブレンと、固定ミラーを含む固定ミラー構造体のメンブレン対向部分とが、互いに対向する部分で同電位とされ、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加し、メンブレンを電極構造体に近づく方向に変位させることで、第２ギャップにおける電極間の長さｄｅが初期状態の長さｄｅｉより短くなるとともに、第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍが初期状態の長さｄｍｉより長くなるように構成されていることを特徴とする。

このように本発明では、２つのギャップを介して３つの構造体を配置し、真ん中に位置する構造体を、変位可能なメンブレンに可動ミラー及び第１電極を有する可動ミラー構造体としている。また、両端の構造体の一方を、電極を有さず、固定ミラーを有する固定ミラー構造体とし、両端の構造体の他方を、ミラーを有さず、第２電極を有する電極構造体としている。したがって、可動ミラー構造体の第１電極と電極構造体の第２電極との間に電圧を印加して静電気力（静電引力）を生じさせると、可動ミラー構造体のメンブレンが電極構造体側に引っ張られて第２ギャップの長さが短くなる反面、固定ミラー構造体と可動ミラー構造体との間の第１ギャップの長さが長くなる。

このように、電極間の長さが短くなるにつれてミラー間の長さが長くなるように構成されているため、ミラー間の長さｄｍの取り得る範囲は、従来のようにミラー間の初期長さｄｍｉのみによって決定されるのではなく、その上限値が電極間の初期長さｄｅｉに基づいて決定される。具体的には、ｄｍｉ〜（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。また、電極間の初期長さｄｅｉは、ミラー間の初期長さｄｍｉよりも長くなっている。したがって、初期状態からメンブレン（第１電極）のプルイン限界までのミラー間の長さの変化量Δｄｍ（ｄｅｉ×１／３）を、従来構成のミラー間の長さの変化量Δｄｍ（ｄｍｉ×１／３）よりも大きくすることができる。

また、本発明では、可動ミラー構造体のメンブレンと、固定ミラーを含む固定ミラー構造体のメンブレン対向部分とが、互いに対向する部分で同電位とされる。したがって、可動ミラー構造体のメンブレンと固定ミラー構造体のメンブレン対向部分との間に電位差が生じて、該電位差に基づく静電気力により、メンブレンの変位に影響を及ぼすのを抑制することができる。換言すれば、固定ミラー構造体のメンブレン対向部分は変位せず、可動ミラー構造体のメンブレンのみが変位する。

以上から、本発明によれば、変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなるようにメンブレンを変位させることができる。また、上記のごとく透過光の波長λは、λ＝２×ｄｍ／ｎで示される。ｎは干渉光の次数を示す正の整数である。したがって、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。

請求項２に記載のように、初期状態で、第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉが、第１ギャップにおける最大長さの部分の長さｄ１ｍａｘよりも長い構成が好ましい。

第１ギャップにおける最大長さをｄ１ｍａｘとすると、従来構造のように各ミラー構造体が電極を有する構成において、電極間の長さの最大の変位量はｄ１ｍａｘ×１／３である。例えば、第１ギャップにおいて、ミラー間の初期長さｄｍｉと、ミラー形成領域を除く周辺領域間の長さとが異なり、周辺領域間の長さのほうが初期長さｄｍｉより長いｄ１ｍａｘの場合、各ミラー構造体が周辺領域に電極を有すると、変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなる。これに対し、本発明によれば、第２ギャップにおける電極間の初期長さｄｅｉが、第１ギャップにおける最大長さの部分ｄ１ｍａｘよりも長いため、ミラーと一体的に構成された電極間の初期長さの１／３をプルイン限界とする従来構造のファブリペロー干渉計と較べて、確実に透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。

請求項３に記載のように、初期状態で、第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉと、第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍｉとが、ｄｅｉ≧３×ｄｍｉを満たす構成とすることが好ましい。

上記したように、透過光の波長λは、λ＝２×ｄｍ／ｎで示される。ｎは干渉光の次数を示す正の整数である。したがって、１次の干渉光（ｎ＝１）の変調帯域は、理想的には２ｄｍｉ〜２（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。また、２次の干渉光（ｎ＝２）の変調帯域は、理想的にはｄｍｉ〜（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。したがって、１次の干渉光の変調帯域と２次の干渉光の変調帯域の間に隙間（分光不可域）が存在せず、これらの変調帯域を、連続する１つの変調帯域とするには、２次の干渉光の変調帯域の上限値が１次の干渉光の変調帯域の下限値以上となれば良い。

これに対し、本発明では、ｄｅｉ≧３×ｄｍｉを満たすため、２次の干渉光の変調帯域の上限値が１次の干渉光の変調帯域の下限値以上となる。すなわち、１次の干渉光の変調帯域と２次の干渉光の変調帯域を、隙間なく連続する１つの変調帯域とすることができる。したがって、連続する１つの広い波長域において所定波長の光を選択的に検出することができる。干渉光は次数が小さいほど変調帯域が広いので、特に本発明によれば変調帯域を広くすることができる。

請求項４に記載のように、第２電極は、透過領域とは異なる領域に設けられ、
電極構造体は、メンブレンと対向する部分に、第２電極の形成領域とは異なる領域であって少なくとも透過領域に対応して設けられた光透過部を有すると良い。

上記した構成において、第２電極を透過領域に設けることも可能であるが、第２電極によって、一対のミラーを透過した光（赤外線）の一部が吸収されてしまう。これに対し、本発明では、電極構造体が透過領域に光透過部を有し、透過領域とは異なる領域に第２電極を有する。したがって、透過率を向上することができる。

請求項５に記載のように、電極構造体が、基板に、第２電極が設けられるとともに光透過部としての貫通孔が設けられてなる構成を採用することが好ましい。これによれば、基板による光の吸収や、基板表面での光の反射を抑制することができるので、透過率が向上する。また、基板による光の吸収を抑制すべく高価な基板（例えば低酸素濃度基板）を用いなくとも良いので、コストを低減することもできる。また、従来、基板表面に反射防止膜（ＡＲコート）を設けることで、基板表面での光の反射を抑制することも考えられるが、広い変調帯域（波長域）に対応する反射防止膜の形成は困難である。また、仮に形成できたとしても、本発明によればそもそも反射防止膜を不要とできるので、コストを低減することができる。

請求項６に記載のように、貫通孔における開口面積の最も小さい最小開口部分の位置が、メンブレンの変位方向に垂直な方向において透過領域と一致する構成としても良い。これによれば、貫通孔を有する基板をアパーチャ（開口）が空いた遮蔽板として用いることができる。このため、透過領域以外の光の透過を抑制し、透過領域のみ選択的に光を透過させることができる。また、別途不純物のイオン注入や金属薄膜の形成を必要としないので、製造工程を簡素化することができる。

例えば請求項７に記載のように、第２電極が、基板の一面におけるメンブレンと対向する部分に設けられ、
貫通孔は、基板の一面での開口部分が最小開口部分とされた構成を採用することができる。

これによれば、少なくとも初期状態で、第１電極と第２電極を略平行とすることができる。したがって、メンブレン（可動ミラー）の変位の制御性を向上することができる。

その際、請求項８に記載のように、電極構造体と可動ミラー構造体の間には、第２ギャップの形成領域を除いて、電気絶縁材料からなる所定厚さの支持部材が介在され、該支持部材により、可動ミラー構造体が基板上に支持された構成を採用しても良い。

これによれば、支持部材の厚さによって第２ギャップの初期状態の長さ（電極間の初期長さｄｅｉ）を決定することもできる。

請求項９に記載のように、基板が単結晶シリコン基板であり、貫通孔の壁面として、面方位（１１１）面が露出し、メンブレンの変位方向において基板の一面に近いほど開口面積が小さい傾斜面を有する構成を採用しても良い。

このような構成は、基板における一面と反対の裏面側からアルカリ性の溶液を用いてウェットエッチングすることで得ることができる。

請求項１０に記載のように、基板の一面におけるメンブレンと対向する部分の一部に、電気絶縁材料からなり、初期状態の第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉの２／３倍未満の突出高さを有して突起部が設けられた構成としても良い。

これによれば、プルイン限界（ｄｅｉ×１／３）を超えてメンブレン（第１電極）を変位させても、電気絶縁性の突起部にメンブレンが当て止まる。このように突起部がストッパとして機能する。したがって、スティッキングを抑制することができる。

次に、請求項１１に記載のように、基板は、貫通孔の壁面として、メンブレンの変位方向において、基板における可動ミラー構造体と対向する一面と反対の面に近いほど透過領域の中心に近づく傾斜面を有し、
基板の傾斜面に第２電極が設けられ、
電極構造体を構成する基板の一面上に、可動ミラー構造体が配置された構成を採用することもできる。

これによれば、貫通孔の傾斜する壁面に第２電極を設けるため、基板の厚さにより、第２ギャップの長さを稼ぐことができる。したがって、請求項７に記載のように、基板の一面と可動ミラー構造体との間に第２ギャップが形成される構成に較べて、第２ギャップの形成が容易である。また、貫通孔の傾斜する壁面に第２電極を設けるため、第１電極と第２電極の間に生じる静電気力は、メンブレンの変位方向だけでなく、該変位方向に垂直な方向にも作用する。すなわち、第１電極が垂直方向においてメンブレンの外周端側に引っ張られる。これにより、可動ミラーの平坦性を向上し、ひいては、透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。

請求項１２に記載のように、第１電極が、可動ミラー構造体のメンブレンにおいて、可動ミラーの形成領域であって少なくとも電極構造体との対向面に形成された構成としても良い。これによれば、第１電極と第２電極との対向距離、すなわち電極間の初期長さｄｅｉを稼ぐことができる。一方、請求項１３に記載のように、第１電極は、可動ミラー構造体のメンブレンにおいて、可動ミラーの形成領域を除く周辺領域であって少なくとも電極構造体との対向面に形成された構成を採用することもできる。

請求項１４に記載のように、基板は単結晶シリコン基板であり、傾斜面は、面方位（１１１）面が露出した構成としても良い。このような構成は、基板の一面側からアルカリ性の溶液を用いてウェットエッチングすることで得ることができる。また、請求項１５に記載のように、基板としてＧａＡｓ基板を採用することもできる。

請求項１６に記載のように、固定ミラー構造体及び可動ミラー構造体は、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２層の高屈折率層を有するとともに、高屈折率層よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層を、少なくとも固定ミラー及び可動ミラーの形成領域において高屈折率層間に介在させてなる構成が好ましい。

このように光学多層膜構造を採用すると、ミラー（固定ミラー及び可動ミラー）の反射率を高めることができる。また、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、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。

特に、請求項１７に記載のように、低屈折率層として空気層を採用すると、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）との屈折率比（ｎＨ／ｎＬ）を大きく（例えば３．３以上と）して、上記した波長２〜１０μｍ程度の分光帯域とすることができる。このため、上記したメンブレンを従来のプルイン限界を超えて変位させる効果と合わせて、より広い波長域において光を選択的に透過することができる。

従来のファブリペロー干渉計の概略構成を示す断面図である。 （ａ）はファブリペロー干渉計を構成するミラーの反射帯域を示す図、（ｂ）は、ファブリペロー干渉計の分光帯域を示す図である。 透過スペクトルの変調帯域を示す図である。 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）が初期状態、（ｂ）は電圧を印加した状態を示す。 電極間の初期長さｄｅｉがミラー間の初期長さｄｍｉの３倍のときの、透過スペクトルの変調帯域を示す図である。 （ａ）は、ミラー間の初期長さｄｍｉが３μｍのときの透過スペクトルを示す図であり、（ｂ）は、ミラー間の初期長さｄｍｉが６．２μｍのときの透過スペクトルを示す図である。 変形例を示す断面図である。 所定波長λ１の透過スペクトルの透過率を示す図であり、（ａ）は貫通孔Ｈ１あり、（ｂ）は貫通孔Ｈ１なしを示す。 具体例として、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。 変形例を示す断面図である。 具体例として、第３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１１に示すファブリペロー干渉計において、可動ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。 変形例を示す断面図である。 図１３に示すファブリペロー干渉計において、可動ミラー構造体の概略構成を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、各構造体間のギャップ（第１ギャップ及び第２ギャップ）がエアギャップ（空隙）である例を示す。また、エアギャップの長さ方向、換言すればメンブレンＭＥＭの変位方向を単に長さ方向と示し、該長さ方向に垂直な方向を単に垂直方向と示す。

本発明の実施の形態を説明する前に、先ず従来の可変型ファブリペロー干渉計の基本構成について説明する。

図１に示すファブリペロー干渉計１０は、固定ミラーＭ１及び固定電極Ｅ１を有する固定ミラー構造体１１と、可動ミラーＭ２及び可動電極Ｅ２を有し、これら可動ミラーＭ２及び可動電極Ｅ２が変位可能なメンブレンＭＥＭに構成された可動ミラー構造体１２と、を備えている。

固定ミラーＭ１と可動ミラーＭ２は互いに対向しており、ファブリペロー干渉計１０においてこれらミラーＭ１，Ｍ２の形成領域が、光を選択的に透過させる透過領域Ｓ１となっている。図１では、メンブレンＭＥＭ（又はメンブレンの対向部分）において、ミラーＭ１，Ｍ２の形成領域を除く領域を周辺領域Ｔ１としている。この周辺領域Ｔ１は、垂直方向に沿う少なくとも一方向において透過領域Ｓ１を挟むように設けられれば良く、例えば透過領域Ｓ１を取り囲むように周辺領域Ｔ１が設定される。換言すれば、メンブレンＭＥＭ（又はメンブレンの対向部分）の中心を含む領域（中央領域）にミラーＭ１，Ｍ２が設けられる。

また、図１に示す例では、支持部材１３を介して可動ミラー構造体１２が固定ミラー構造体１１上に支持されており、可動ミラー構造体１２のエアギャップＡＧを架橋する部分がメンブレンＭＥＭとなっている。

このような構成のファブリペロー干渉計１０では、電極Ｅ１，Ｅ２間に電圧を印加し、電極間に静電気力が生じると、固定ミラー構造体１１に近づく方向にメンブレンＭＥＭが変位し、エアギャップＡＧの長さが初期状態の長さよりも短くなる。このメンブレンＭＥＭの変位により、エアギャップＡＧを介して対向配置されたミラー間の長さｄｍが変化する。このようにしてファブリペロー干渉計１０は、ミラー間の長さｄｍに応じた所望波長の光を選択的に透過させることができる。

ここで、ミラーＭ１，Ｍ２を構成する薄膜の光学膜厚は、中心波長λｃの１／４とされる。ミラーＭ１，Ｍ２が、高屈折率層間に、該高屈折率層よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層を介在させた光学多層膜構造を有する場合、各層の光学膜厚が中心波長λｃの１／４とされる。また、固定ミラーＭ１と可動ミラーＭ２とで、中心波長λｃが互いに等しくなっている。この中心波長λｃは、図２（ａ）に示すようにミラーの反射帯域の中心位置をなす。また、反射帯域は、中心波長λｃを中心とし、その幅が屈折率によって決定される。上記した光学多層膜構造の場合、低屈折率層に対する高屈折率層の屈折率比で決定される。なお、同じ屈折率比でも、中心波長λｃが長波長であるほど幅は広くなる。

固定ミラーＭ１及び可動ミラーＭ２は、図２（ａ）に示すように反射帯域の波長の光に対して反射作用（高い反射率）を示し、反射帯域外の波長の光に対しては反射率が低く、反射作用を示さない。このミラーＭ１，Ｍ２を対向配置してなるファブリペロー干渉計１０では、図２（ｂ）に示すように光を選択的に透過できる分光帯域がミラーの反射帯域に対応している。

また、ファブリペロー干渉計１０を選択的に透過する透過スペクトル（干渉光）の波長λは次式で示される。ｄｍはミラー間の長さ（対向距離）であり、ｎは干渉光の次数を示す正の整数である。
（数１）λ＝２×ｄｍ／ｎ
実際は、様々な次数の干渉光のうち、上記した分光帯域にピークを有するものが、ファブリペロー干渉計１０を選択的に透過する。また、ミラー間の長さｄｍは、上記したようにメンブレンＭＥＭの変位にともなって変化し、メンブレンＭＥＭの変位にともなって長さｄｍが取り得る範囲の波長が、任意の次数の干渉光における変調帯域となる。そして、図２（ｂ）に例示するように、各干渉光の変調帯域のうち、分光帯域に内に位置する波長の光がファブリペロー干渉計１０を通じて選択的に透過される。

図１に示す従来構成のファブリペロー干渉計１０では、上記したように、各ミラー構造体１１，１２の電極Ｅ１，Ｅ２に電圧を印加して生じる静電気力が、電極間の長さの２乗に反比例し、メンブレンＭＥＭの変位に伴うばね復元力が、電極間の長さの変化量に正比例する。したがって、電極間の長さの変化量が、電極間の初期長さの１/３よりも大きくな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る。このため、電圧が印加されない状態において、ミラー間の長さをｄｍｉとし、電極間の長さも同じくｄｍｉとすると、電極間の長さの変化量Δｄｍ＝ｄｍｉ×１/３がプルイン限界であることから、ミラー間の長さの変化量Δｄｍはｄｍｉ〜ｄｍｉ×２／３の範囲となる。

したがって、図３に示すように、最も広い１次の干渉光（ｎ＝１）の変調帯域でも、理想的に２ｄｍｉ〜ｄｍｉ×４／３となる。例えばｄｍｉ＝３μｍとすると、１次の干渉光の変調帯域は、４μｍ〜６μｍ程度である。したがって、図２（ｂ）に示す分光帯域を広くしても、透過スペクトルの変調帯域の広さが十分でなく、分光帯域の一部を占めるのみである。このため、分光帯域をフルで活用することができず、例えば１つのファブリペロー干渉計１０にて多成分検知のガス検出器を構成することは困難である。

また、２次の干渉光（ｎ＝２）の変調帯域は、理想的にはｄｉ〜ｄｉ×２／３となり、３次の干渉光（ｎ＝３）の変調帯域は、理想的にはｄｉ×２／３〜ｄｉ×４／９となる。したがって、図３に示すように、１次の干渉光の変調帯域と２次の干渉光の変調帯域との間に、分光不可能な波長帯域（分光不可域）が存在する。このため、次数が小さく、変調帯域の広い１次の干渉光及び２次の干渉光を利用することで、透過スペクトルの変調帯域を広くしようとしても、分光不可域が、広帯域化の障害となっていた。

そこで、本発明者は、従来よりも透過スペクトルの変調帯域が広い、換言すれば、変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなるようにメンブレンＭＥＭを変位させることのできる構成について検討を行った。以下に示す実施形態は、本検討により得られたものである。

（第１実施形態）
図４（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１０は、固定ミラーＭ１を有する固定ミラー構造体１１と、第１エアギャップＡＧ１を介して固定ミラー構造体１１と対向する部分が長さ方向に変位可能なメンブレンＭＥＭとされ、該メンブレンＭＥＭに、可動ミラーＭ２と可動電極Ｅ２を有する可動ミラー構造体１２と、長さ方向において、可動ミラー構造体１２に対し固定ミラー構造体１１と反対側に配置され、第２エアギャップＡＧ２を介してメンブレンＭＥＭと対向する部分に固定電極Ｅ３を有する電極構造体１４と、を備える。

このように、本実施形態では、長さ方向において、可動ミラー構造体１２が、固定ミラー構造体１１と電極構造体１４の間に配置されている。また、固定ミラー構造体１１が固定電極Ｅ１を有しておらず、代わりに電極構造体１４に固定電極Ｅ３が設けられている。なお、本実施形態においても、固定ミラーＭ１と可動ミラーＭ２は互いに対向しており、ファブリペロー干渉計１０においてこれらミラーＭ１，Ｍ２の形成領域が、光を選択的に透過させる透過領域Ｓ１となっている。また、特許請求の範囲の記載との対応関係は、第１エアギャップＡＧ１が第１ギャップに、第２エアギャップＡＧ２が第２ギャップに、可動電極Ｅ２が第１電極に、固定電極Ｅ３が第２電極に相当する。

また、図４（ａ），（ｂ）に示す例では、支持部材１５を介して電極構造体１４上に可動ミラー構造体１２が配置され、支持部材１３を介して可動ミラー構造体１２上に固定ミラー構造体１１が配置されている。

また、可動電極Ｅ２と固定電極Ｅ３との間に電圧が印加されない初期状態で、図４（ａ）に示すように、第２エアギャップＡＧ２における電極間の長さｄｅｉ（以下、電極間の初期長さｄｅｉと示す）が、第１エアギャップＡＧ１におけるミラー間の長さｄｍｉ（以下、ミラー間の初期長さｄｍｉと示す）よりも長くなっている（ｄｅｉ＞ｄｍｉ）。本実施形態では、初期状態で、固定ミラー構造体１１のメンブレン対向部分と可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭとの対向距離が、第１エアギャップＡＧ１全域でほぼ等しくなっている。すなわち、ミラー間の初期長さｄｍｉが、第１エアギャップＡＧ１における最大長さの部分の長さｄ１ｍａｘと等しくなっている。このため、電極間の初期長さｄｅｉは、第１エアギャップＡＧ１における最大長さｄ１ｍａｘよりも長くなっている（ｄｅｉ＞ｄ１ｍａｘ）。

また、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭと、固定ミラー構造体１１のメンブレン対向部分とが、互いに対向する部分で同電位とされている。このような構成としては、例えばメンブレンＭＥＭ全体とメンブレン対向部分全体が同一の電位とされても良い。また、ミラーＭ１，Ｍ２の形成領域（透過領域Ｓ１）と周辺領域Ｔ１とが、各ミラー構造体１１，１２において異なる電位とされ、且つ、ミラーＭ１，Ｍ２の形成領域同士、周辺領域Ｔ１同士が互いに同一の電位とされても良い。

そして、ファブリペロー干渉計１０は、可動電極Ｅ２と固定電極Ｅ３との間に電圧を印加すると、図４（ｂ）に示すように、メンブレンＭＥＭが電極構造体１４に近づく方向（図４（ｂ）中の白抜き矢印方向）に変位する。この変位により、電極間の長さｄｅが初期長さｄｅｉより短くなるとともに、ミラー間の長さｄｍが初期長さｄｍｉより長くなるように構成されている。

次に、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１０の主たる特徴部分の効果について説明する。

本実施形態では、長さ方向において、可動ミラー構造体１２が、固定ミラー構造体１１と電極構造体１４の間に配置されている。また、固定ミラー構造体１１が固定電極Ｅ１を有しておらず、代わりに電極構造体１４に固定電極Ｅ３が設けられている。したがって、可動電極Ｅ２と固定電極Ｅ３との間に電圧を印加して静電気力（静電引力）を生じさせると、メンブレンＭＥＭが電極構造体１４側に引っ張られ、電極間の長さｄｅが初期長さｄｅｉより短くなる。その反面、ミラー間の長さｄｍが初期長さｄｍｉより長くなる。

このように、メンブレンＭＥＭを変位させるための静電気力を生じる電極Ｅ２，Ｅ３間の長さｄｅが短くなるにつれてミラー間の長さｄｍが長くなるように構成されている。したがって、ミラー間の長さｄｍの取り得る範囲は、従来のようにミラー間の初期長さｄｍｉのみによって決定されるのではなく、その上限値が電極間の初期長さｄｅｉに基づいて決定される。ミラー間の長さｄｍの取り得る範囲は、具体的にはｄｍｉ〜（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。また、電極間の初期長さｄｅｉは、ミラー間の初期長さｄｍｉよりも長くなっている（ｄｅｉ＞ｄｍｉ）。したがって、電極Ｅ２，Ｅ３のプルイン限界までのミラー間の長さｄｍの変化量Δｄｍ（＝ｄｅｉ×１／３）を、従来構成のミラー間の長さの変化量Δｄｍ（＝ｄｍｉ×１／３）よりも大きくすることができる。

また、本実施形態では、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭと、固定ミラー構造体１１のメンブレン対向部分とが、互いに対向する部分で同電位とされる。したがって、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭと固定ミラー構造体１１のメンブレン対向部分との間に電位差が生じて、該電位差に基づく静電気力により、メンブレンＭＥＭの変位に影響を及ぼすのを抑制することができる。このため、固定ミラー構造体１１のメンブレン対向部分は変位せず、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭのみが変位する。

以上より、本実施形態に係るファブリペロー干渉計１０によれば、変化量Δｄｍが初期長さｄｍｉの１/３よりも大きくなるように、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭを変位させることができる。すなわち、従来よりも透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。

また、従来のファブリペロー干渉計１０（図１参照）では、エアギャップＡＧを介して対向するメンブレンＭＥＭ及びメンブレン対向部分のいずれの箇所に電極Ｅ１，Ｅ２を設けたとしても、電極間の長さｄｅは最大でｄ１ｍａｘである。すなわち、電極間の長さの変化量Δｄｅは、最大でｄ１ｍａｘ×１/３となる。これに対し、本実施形態では、電極間の初期長さｄｅｉを、第１エアギャップＡＧ１における最大長さｄ１ｍａｘよりも長くしている（ｄｅｉ＞ｄ１ｍａｘ）。このため、変化量Δｄｅがｄ１ｍａｘ×１/３よりも大きくなるように、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭを変位させることができる。これにより、従来構造のファブリペロー干渉計１０よりも確実に透過スペクトルの変調帯域を広くすることができる。

次に、より好ましい形態について変形例を示す。

（変形例１）
好ましくは、電極間の初期長さｄｅｉとミラー間の初期長さｄｍｉとが、下記式の関係を満たすように構成すると良い。
（数２）ｄｅｉ≧３×ｄｍｉ
上記した数式１から、１次の干渉光（ｎ＝１）の変調帯域は、理想的には２ｄｍｉ〜２（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。また、２次の干渉光（ｎ＝２）の変調帯域は、理想的にはｄｍｉ〜（ｄｍｉ＋ｄｅｉ×１／３）となる。したがって、１次の干渉光の変調帯域と２次の干渉光の変調帯域の間に隙間（分光不可域）が存在せず、これらの変調帯域を、連続する１つの変調帯域とするには、２次の干渉光の変調帯域の上限値が１次の干渉光の変調帯域の下限値以上となれば良い。

上記した数式２の関係を満たすと、２次の干渉光の変調帯域の上限値が１次の干渉光の変調帯域の下限値以上となる。例えばｄｅｉ＝３×ｄｍｉの場合、可動ミラーＭ２がｄｍｉ変位した状態が電極Ｅ２，Ｅ３のプルイン限界となる。したがって、図５に示すように、１次の干渉光の変調帯域は、理想的には４ｄｍｉ〜２ｄｍｉとなる。また、２次の干渉光の変調帯域は、理想的には２ｄｍｉ〜ｄｍｉとなる。なお、３次の干渉光の変調帯域は、理想的にはｄｍｉ×４／３〜ｄｍｉ×２／３となる。このように、１次の干渉光の変調帯域の下限値と２次の干渉光の変調帯域の上限値が一致する。また、ｄｅｉ＞３×ｄｍｉの場合、Δｄｍをｄｍｉより大きくすることができる。したがって、２次の干渉光の変調帯域の上限値が１次の干渉光の変調帯域の下限値を上回る。

なお、図６（ａ）は、ミラー間の長さが初期長さｄｍｉ＝３μｍのときの透過スペクトルを示し、図６（ｂ）は、ミラー間の長さｄｍが６．２μｍのときの透過スペクトルを示している。図６（ａ），（ｂ）から、２次の干渉光の変調帯域の上限値が、１次の干渉光の変調帯域の下限値を上回っていることが明らかである。

このように、数式２の関係を満たすと、１次の干渉光の変調帯域と２次の干渉光の変調帯域を、隙間なく連続する１つの変調帯域とすることができる。したがって、連続する１つの広い波長域において所定波長の光を選択的に検出することができる。干渉光は次数が小さいほど変調帯域が広いので、１次の干渉光と２次の干渉光を含む複数の次数の干渉光（例えば１次〜３次の干渉光）を用いると、変調帯域を効果的に広くすることができる。

（変形例２）
好ましくは、電極構造体１４が、第２電極としての固定電極Ｅ３を透過領域Ｓ１とは異なる領域（周辺領域Ｔ１）に有しつつ、固定電極Ｅ３の形成領域とは異なる領域であって少なくとも透過領域Ｓ１に対応する領域に光透過部を有すると良い。不純物のイオン注入や金属蒸着によって形成される固定電極Ｅ３を透過領域Ｓ１に設けることも可能であるが、固定電極Ｅ３によって、一対のミラーＭ１，Ｍ２を透過した光（赤外線）の一部が吸収されてしまう。これに対し、周辺領域Ｔ１に固定電極Ｅ３を設け、透過領域Ｓ１を含む、固定電極Ｅ３が設けられていない領域を光透過部とすると、透過率を向上することができる。

より好ましくは、図７に示すように、電極構造体１４を構成する基板２０に貫通孔Ｈ１を設け、基板２０における貫通孔Ｈ１の形成領域を光透過部とすると良い。これによれば、基板２０による光の吸収や基板表面（例えば基板２０における可動ミラー構造体１２と反対の面）での光の反射を抑制し、これにより透過率を向上することができる。例えば図８（ａ）に、単結晶シリコンからなる基板２０に貫通孔Ｈ１を設けた場合の波長λ１のスペクトルの透過率を示し、図８（ｂ）に基板２０に貫通孔Ｈ１を設けない場合の波長λ１のスペクトルを示す。図８（ａ），（ｂ）から、貫通孔Ｈ１を設けたほうが、透過率を向上できることが明らかである。また、基板２０による光の吸収を抑制すべく高価な基板（例えば低酸素濃度基板）を用いなくとも良いので、コストを低減することもできる。また、基板表面に反射防止膜（ＡＲコート）を設けることで、基板表面での光の反射を抑制することも考えられるが、広い変調帯域（波長域）に対応する反射防止膜の形成は困難である。これに対し、貫通孔Ｈ１を設けると、そもそも反射防止膜を不要とできるので、広い波長域において基板表面での光の反射を抑制しつつコストを低減することができる。

さらに好ましくは、基板２０に設けられた貫通孔Ｈ１において、開口面積（垂直方向に沿う面積）の最も小さい最小開口部分の位置が、垂直方向において透過領域Ｓ１と一致すると良い。これによれば、貫通孔Ｈ１を有する基板２０を、アパーチャ（開口）が空いた遮蔽板として用いることができる。このため、周辺領域Ｔ１での光の透過を抑制し、透過領域Ｓ１のみ選択的に光を透過させることができる。また、アパーチャを形成すべく別途不純物のイオン注入や金属薄膜の形成を必要としないので、製造工程を簡素化することができる。なお、図７に示す例では、貫通孔Ｈ１の開口面積が、長さ方向においてほぼ均一となっており、貫通孔Ｈ１の長さ方向全域で、貫通孔Ｈ１の開口部分が透過領域Ｓ１と一致している。

以下、第１実施形態に示したファブリペロー干渉計１０の具体的な構成例について説明する。また、以下に示すファブリペロー干渉計１０は、所謂エアミラー構造のファブリペロー干渉計であり、上記した本出願人による特許文献１（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。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るファブリペロー干渉計１０について、図９を用いて説明する。なお、本実施形態では、固定ミラー構造体１１において、可動ミラー構造体１２のメンブレンとの対向部分もメンブレンとされる例を示す。したがって、区別のため、固定ミラー構造体１１のメンブレンＭＥＭをメンブレンＭＥＭ１とし、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭをメンブレンＭＥＭ２とする。

図９に示すファブリペロー干渉計１０では、電極構造体１４を構成する基板２０の一面２０ａ上に、支持部材１５を介して可動ミラー構造体１２が配置され、該可動ミラー構造体１２上に、支持部材１３を介して固定ミラー構造体１１が配置されている。

本実施形態では、基板２０として、単結晶シリコンからなる平面矩形状の半導体基板（例えばｎ導電型のＣＺ基板）を採用しており、基板２０全体が、後述するパッド２２に印加される電位と同電位となる。基板２０には、長さ方向に沿いつつ一面２０ａから裏面２０ｂにわたって貫通する貫通孔Ｈ１が設けられている。基板２０における貫通孔Ｈ１の壁面２１は、面方位（１１１）面が露出しており、長さ方向において基板２０の一面２０ａに近いほど貫通孔Ｈ１の開口面積が小さい傾斜面となっている。

このため、貫通孔Ｈ１における一面２０ａ側の開口部分が、垂直方向において透過領域Ｓ１とほぼ一致する最小開口部分２１ａとなっている。また、基板２０の一面２０ａにおけるメンブレンＭＥＭ２との対向部分が、可動ミラー構造体１２の可動電極Ｅ２との対向距離がもっとも短い部分となっており、該対向部分が実質的に固定電極Ｅ３として機能するようになっている。

基板２０の一面２０ａ上のメンブレンＭＥＭ２との対向部分を除く周辺領域には、二酸化シリコンや窒化シリコンなどの電気絶縁材料からなる支持部材１５が、所定厚さを有して配置されている。本実施形態では、製造工程において、支持部材１５におけるメンブレンＭＥＭ２に対応する部分がエッチングにより除去されて、第２エアギャップＡＧ２が形成されている。すなわち、支持部材１５により、第２エアギャップＡＧ２の長さ（電極間の初期長さｄｅｉ）が決定されている。また、支持部材１５により、電極構造体１４と可動ミラー構造体１２とが電気的に分離されている。

なお、本実施形態では、二酸化シリコンからなり、厚さが１０．５μｍ程度の支持部材１５を採用している。また、支持部材１５は、基板２０の一面２０ａ上のメンブレンＭＥＭ２との対向部分を除く周辺領域の一部に配置されており、該周辺領域のうち、支持部材１５が配置されない部分には、Ａｕ／Ｃｒ等からなり、電極Ｅ３（基板２０）を所定電位とするためのパッド２２が設けられている。

支持部材１５における電極構造体１４と反対の面上には、可動ミラー構造体１２が配置されている。可動ミラー構造体１２は、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、第２エアギャップＡＧ２を架橋して支持部材１５の表面上に配置された高屈折率下層３０と、該高屈折率下層３０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３０上に積層された高屈折率上層３１とを有する。本実施形態においては、高屈折率層３０，３１が、ともにポリシリコンからなる。

そして、高屈折率下層３０と高屈折率上層３１との間には、透過領域Ｓ１に低屈折率層としての空気層３２が介在され、この部分が実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の可動ミラーＭ２となっている。このように、可動ミラーＭ２は、空気層３２が介在されたエアミラーとなっている。この可動ミラーＭ２を構成する高屈折率下層３０の第２エアギャップＡＧ２側表面（可動電極Ｅ２）と、電極構造体１４を構成する基板２０の一面２０ａ（固定電極Ｅ３）とは、少なくとも電極Ｅ２，Ｅ３に電圧が印加されない状態で略平行となっている。また、可動ミラー構造体１２において、可動ミラーＭ２を含み、支持部材１５により支持されて第２エアギャップＡＧ２を架橋する部分が、メンブレンＭＥＭ２となっている。

また、高屈折率層３０、３１のうち、可動ミラーＭ２の形成領域（透過領域Ｓ１）を除く領域にｐ導電型（又はｎ導電型）の不純物が導入されている。可動ミラーＭ２の形成領域は、不純物が導入されないものの、ｐ導電型の不純物が導入された領域と電気的に結合されている。すなわち、可動ミラー構造体１２全体が同電位となる。そして、第２エアギャップＡＧ２を介して電極構造体１４の一面２０ａと対向する、高屈折率下層３０のメンブレンＭＥＭ２の部分が、実質的に可動電極Ｅ２として機能するようになっている。

なお、本実施形態では、透過領域Ｓ１（可動ミラーＭ２の形成領域）に不純物が導入されないことで、可動ミラーＭ２での光の透過阻害を抑制するようにしているが、可動ミラーＭ２の形成領域におけるドーズ量を、その他の領域よりも少なくすることで、可動ミラー構造体１２全体で同電位としつつ、不純物による可動ミラーＭ２での光の透過阻害を抑制するようにしても良い。なお、図９では、可動ミラー構造体１２全体が同電位となる（電気的に結合される）ことを示すため、便宜上、可動ミラー構造体１２全体（高屈折率層３０，３１全体）にハッチングを施している。

また、図９に示す符号３３は、可動ミラー構造体１２において、可動ミラーＭ２における空気層３２の上面を覆う高屈折率上層３１の部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔３３を介してエッチングすることで、空気層３２が形成される。また、符号３４は、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２のうち、高屈折率下層３０と高屈折率上層３１の接する部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔３４を介して支持部材１５をエッチングし、第２エアギャップＡＧ２を形成することができる。

可動ミラー構造体１２における第２エアギャップＡＧ２と反対側の面上であって、メンブレンＭＥＭ２を除く領域には、二酸化シリコンや窒化シリコンなどの電気絶縁材料からなる支持部材１３が、所定厚さを有して配置されている。本実施形態では、製造工程において、支持部材１３におけるメンブレンＭＥＭ２（メンブレンＭＥＭ１）に対応する部分がエッチングにより除去されて、第１エアギャップＡＧ１が形成されている。すなわち、支持部材１３により、第１エアギャップＡＧ１の長さ（ミラー間の初期長さｄｍｉ）が決定されている。本実施形態では、上記したように可動ミラーＭ２がエアミラー構造を有しており、高屈折率層３０，３１のうち、透過領域Ｓ１のみに空気層３２が介在されている。この空気層３２の分、ミラー間の初期長さｄｍｉが、第１エアギャップＡＧ１の他の部分よりも短くなっている。換言すれば、第１エアギャップＡＧ１の最大長さｄ１ｍａｘよりも、ミラー間の初期長さｄｍｉが短くなっている。

なお、本実施形態では、二酸化シリコンからなる支持部材１３を採用しており、所定厚さの支持部材１３により、ミラー間の初期長さｄｍｉが３．５μｍ程度となっている。また、支持部材１３は、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２を除く周辺領域の一部に配置されており、該周辺領域の支持部材１３が配置されない部分には、固定ミラー構造体１１の高屈折率層４０，４１が積層配置されている。そして、高屈折率層３０，３１，４０，４１が順に積層された部分において、高屈折率上層４１上に、Ａｕ／Ｃｒ等からなり、可動ミラー構造体１２（電極Ｅ２）及び固定ミラー構造体１１を所定電位とするための共通のパッド３５が設けられている。

支持部材１３における可動ミラー構造体１２と反対の面上には、固定ミラー構造体１１が配置されている。固定ミラー構造体１１は、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、第１エアギャップＡＧ１を架橋して支持部材１３の表面上に配置された高屈折率下層４０と、該高屈折率下層４０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４０上に積層された高屈折率上層４１とを有する。本実施形態においては、高屈折率層４０，４１が、ともにポリシリコンからなる。

そして、高屈折率下層４０と高屈折率上層４１との間には、透過領域Ｓ１に低屈折率層としての空気層４２が介在され、この部分が実際にミラーとして機能する光学多層膜構造の固定ミラーＭ１となっている。このように、固定ミラーＭ１は、空気層４２が介在されたエアミラーとなっている。この固定ミラーＭ１を構成する高屈折率下層４０の第１エアギャップＡＧ１側表面と、可動ミラー構造体１２を構成する高屈折率層３１の可動ミラーＭ２の部分とは、少なくとも電極Ｅ２，Ｅ３に電圧が印加されない状態で略平行となっている。また、固定ミラー構造体１１において、固定ミラーＭ１を含み、支持部材１３により支持されて第１エアギャップＡＧ１を架橋する部分が、メンブレンＭＥＭ１となっている。

また、高屈折率層４０、４１のうち、固定ミラーＭ１の形成領域（透過領域Ｓ１）を除く領域にｐ導電型（又はｎ導電型）の不純物が導入されている。固定ミラーＭ１の形成領域は、不純物が導入されないものの、ｐ導電型の不純物が導入された領域と電気的に結合されている。これにより、固定ミラー構造体１１全体が同電位となる。また、上記したように、メンブレンＭＥＭ１よりも外側の領域で、高屈折率層４０，４１が高屈折率層３０，３１に接しており、固定ミラー構造体１１全体と可動ミラー構造体１２全体が同電位となる。このため、固定ミラー構造体１１と可動ミラー構造体１２の間には静電気力が生じず、固定ミラー構造体１１のメンブレンＭＥＭ１は、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２の変位によらず、初期状態の位置に保持される。

なお、本実施形態では、透過領域Ｓ１（固定ミラーＭ１の形成領域）に不純物が導入されないことで、固定ミラーＭ１での光の透過阻害を抑制するようにしているが、固定ミラーＭ１の形成領域におけるドーズ量を、その他の領域よりも少なくすることで、固定ミラー構造体１１全体で同電位としつつ、不純物による固定ミラーＭ１での光の透過阻害を抑制するようにしても良い。なお、図９では、固定ミラー構造体１１全体が同電位となる（電気的に結合される）ことを示すため、便宜上、固定ミラー構造体１１全体（高屈折率層４０，４１全体）にハッチングを施している。

また、図９に示す符号４３は、固定ミラー構造体１１において、固定ミラーＭ１における空気層４２の上面を覆う高屈折率上層４１の部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔４３を介してエッチングすることで、空気層４２が形成される。また、符号４４は、固定ミラー構造体１１のメンブレンＭＥＭ１のうち、高屈折率下層４０と高屈折率上層４１の接する部分に形成された貫通孔であり、この貫通孔４４を介して支持部材１３をエッチングし、第１エアギャップＡＧ１を形成することができる。

このように構成されるファブリペロー干渉計１０では、ミラー構造体１１，１２を構成する高屈折率層３０，３１，４０，４１として、ポリシリコンを採用している。ポリシリコンは、波長３〜９μｍ程度の赤外光に対して透明であるため、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。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。

加えて、ミラーＭ１，Ｍ２の低屈折率層として空気層３２，４２を採用している。このため、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）との屈折率比（ｎＨ／ｎＬ）が大きく、分光帯域を波長３〜９μｍ程度とすることができる。したがって、第１実施形態に示した変調帯域を広くできる効果と合わせて、より広い波長域において光を選択的に透過させることができる。

また、本実施形態では、第１エアギャップＡＧ１におけるミラー間の初期長さｄｍｉを３．５μｍ、第２エアギャップＡＧ２における電極間の初期長さを１０．５μｍとしている。電極Ｅ２，Ｅ３のプルイン限界までメンブレンＭＥＭ２を変位させると、その変位量は１０．５μｍ×１／３（＝３．５μｍ）となる。したがって、電極Ｅ２，Ｅ３間に印加する電圧により、プルイン現象を抑制しつつ、ミラー間の長さｄｍを３．５μｍ〜７μｍの範囲で変化させることができる。このため、１次の干渉光、２次の干渉光、３次の干渉光を用いることで、３μｍ〜９μｍの分光帯域全域を、隙間無く連続する１つの変調帯域として利用することができる。

また、本実施形態では、貫通孔Ｈ１が、基板２０の一面２０ａで最小開口部分２１ａとなっており、基板２０の一面２０ａにおけるメンブレンＭＥＭ２との対向部分が固定電極Ｅ３として機能する。また、基板２０の一面２０ａ上に可動ミラー構造体１２が配置されており、可動ミラー構造体１２における高屈折率下層３０のメンブレンＭＥＭ２の部分が可動電極Ｅ２として機能する。少なくとも初期状態で、第１電極としての可動電極Ｅ２と第２電極としての固定電極Ｅ３を略平行であるから、メンブレンＭＥＭ２（可動ミラーＭ２）の変位の制御性を向上することができる。

また、本実施形態では、電極構造体１４と可動ミラー構造体１２の間に支持部材１５が介在され、該支持部材１５により、可動ミラー構造体１２が基板２０上に支持されている。したがって、支持部材１５の厚さにより、第２エアギャップＡＧ２における電極間の初期長さｄｅｉを決定することもできる。

また、本実施形態では、基板２０が単結晶シリコン基板であり、貫通孔Ｈ１の壁面２１として、面方位（１１１）面が露出し、基板２０の一面２０ａに近いほど貫通孔Ｈ１の開口面積が小さい傾斜面を有している。このような構成は、基板２０における一面２０ａと反対の裏面２０ｂ側からアルカリ性の溶液（例えばＴＭＡＨ溶液）を用いてウェットエッチングすることで得ることができる。このようにウェットエッチングを採用すると、ドライエッチングに較べて、製造工程を簡素化することができる。

なお、本実施形態では、上記以外にも、第１実施形態に示した種々の構成を採用することができる。そして、各構成特有の効果を奏することができる。

次に、図９に示すファブリペロー干渉計１０の製造方法の一例について説明する。

先ず、基板２０として、単結晶シリコンからなる半導体基板を準備する。次いで、基板２０の平坦な一面２０ａ全面に、二酸化シリコンなどからなる支持部材１５を均一に堆積形成する。支持部材１５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、好ましくは空気層３２を形成するための犠牲層（二酸化シリコン層）と同一材料とすると良い。支持部材１５の膜厚は、電極Ｅ２，Ｅ３間の初期長さｄｅｉに対応する厚さとする。

そして、支持部材１５上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層３０、二酸化シリコン層（図示略）の順に、堆積形成する。次いで、二酸化シリコン層の表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して二酸化シリコン層をエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）してパターニングする。このパターニングにより、後にエッチングされて、可動ミラーＭ２の空気層３２となる犠牲層（図示略）が形成される。

次に、マスクを除去し、犠牲層を覆うように、高屈折率下層３０上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層３１を堆積形成する。次いで、高屈折率上層３１の表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、マスクを介してドライエッチング（異方性エッチング）を行うことにより、透過領域Ｓ１に位置する高屈折率上層３１の一部に、犠牲層に達する貫通孔３３を形成する。また、高屈折率層３０，３１の接する部分において、高屈折率層３０，３１をエッチングにより選択的に除去し、支持部材１５をエッチングするための貫通孔３４を形成する。

このマスクを除去した後、高屈折率上層３１の表面に新たなマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して、高屈折率層３０，３１に不純物をイオン注入する。これにより、可動電極Ｅ２が形成される。本実施形態では、高屈折率層３０，３１の透過領域Ｓ１を除く領域にｐ型導電型の不純物であるボロンをイオン注入する。可動ミラーＭ２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、本実施形態では、可動ミラーＭ２を構成する高屈折率層３０，３１の部分に不純物を注入しない。それ以外にも、可動ミラーＭ２を構成する高屈折率層３０，３１の部分のドーズ量を、他の部分よりも少なくしても良い。なお、可動電極Ｅ２は、高屈折率下層３０のメンブレンＭＥＭ２部分に少なくとも形成されれば良いため、高屈折率下層３０の堆積後、イオン注入により高屈折率下層３０に可動電極Ｅ２を形成しても良い。

次に、マスクを除去し、高屈折率膜上層３１の表面全面に、二酸化シリコンなどからなる支持部材１３を均一に堆積形成する。そして、メンブレンＭＥＭ２の周辺領域において、可動ミラー構造体１２の高屈折率上層３１と、固定ミラー構造帯１１の高屈折率下層４０が後工程で接するように、エッチングにより支持部材１３をパターニングする。このとき、必要に応じて支持部材１３の表面を平坦化処理する。

そして、支持部材１３を覆うように可動ミラー構造体１２の高屈折率上層３１上全域に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層４０、二酸化シリコン層（図示略）の順に、堆積形成する。次いで、二酸化シリコン層の表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して二酸化シリコン層をエッチング（例えばＲＩＥなどの異方性のドライエッチング）してパターニングする。このパターニングにより、後にエッチングされて固定ミラーＭ１の空気層４２となる犠牲層（図示略）が形成される。

次に、マスクを除去し、犠牲層を覆うように、高屈折率下層４０上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層４１を堆積形成する。次いで、高屈折率上層４１の表面にレジストなどからなるマスク（図示略）を形成し、マスクを介してドライエッチング（異方性エッチング）を行うことにより、透過領域Ｓ１に位置する高屈折率上層４１の一部に、犠牲層に達する貫通孔４３を形成する。また、高屈折率層４０，４１の接する部分において、高屈折率層４０，４１をエッチングにより選択的に除去し、支持部材１３をエッチングするための貫通孔４４を形成する。

このマスクを除去した後、高屈折率上層４１の表面に新たなマスク（図示略）を形成し、該マスクを介して、高屈折率層４０，４１に不純物をイオン注入する。本実施形態では、可動ミラー構造体１２のイオン注入領域に対応して、高屈折率層４０，４１の透過領域Ｓ１を除く領域にｐ型導電型の不純物であるボロンをイオン注入する。固定ミラー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、本実施形態では、固定ミラーＭ１を構成する高屈折率層４０，４１の部分に不純物を注入しない。それ以外にも、固定ミラーＭ１を構成する高屈折率層４０，４１の部分のドーズ量を、他の部分よりも少なくしても良い。

なお、固定ミラー構造体１１は電極を有さないので、固定ミラー構造体１１に不純物の注入を行わないことも可能である。しかしながら、可動ミラー構造体１２と同じパターンで不純物を注入したほうが、固定ミラー構造体１１と可動ミラー構造体１２との間で静電気力が生じるのを抑制することができる。

次に、基板２０の裏面２０ｂ上にマスク（図示略）を形成し、裏面２０ｂ側から基板２０をエッチングして貫通孔Ｈ１を形成する。本実施形態では、アルカリ系のＴＭＡＨ溶液を用い、支持部材１５をエッチングストッパとして基板２０を異方性エッチングする。基板２０の裏面２０ｂは面方位（１００）面であるため、エッチングレートの差から、貫通孔Ｈ１の壁面２１に面方位（１１１）面が露出する。また、貫通孔Ｈ１は、裏面２０ｂから一面２０ａに近づくにつれて開口面積が小さくなる。このエッチングは、貫通孔Ｈ１の最小開口部分２１ａが、垂直方向において透過領域Ｓ１と一致した時点で終了とする。

次に、貫通孔４４，３４，Ｈ１を通じて、エッチングにより支持部材１３，１５におけるメンブレンＭＥＭ１，ＭＥＭ２に対応する部分を除去し、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２を形成する。また、貫通孔３３，４３を介して、透過領域Ｓ１における犠牲層も除去し、空気層３２，４２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）の気相エッチング乃至液相エッチングにより同一工程で実施される。また、支持部材１５におけるパッド２２形成部分についてもこの工程で除去される。

そして、パッド２２，３５の形成を経て、図９に示すファブリペロー干渉計１０を得ることができる。

なお、貫通孔Ｈ１を介して支持部材１５をエッチングすることができるため、可動ミラー構造体１２の貫通孔３４については設けなくとも良い。しかしながら、エッチング用の貫通孔３４を設けると、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２において貫通孔３４を設けた部分の剛性が低くなり、メンブレンＭＥＭ２が変位しやすくなる。また、貫通孔Ｈ１，３４を介して支持部材１３をエッチングすることもできるので、可動ミラー構造体１２に貫通孔３４を設ける場合には、固定ミラー構造体１１の貫通孔４４については設けなくとも良い。

また、本実施形態では、共通のパッド３５で可動ミラー構造体１２と固定ミラー構造体１１の電位を同電位とする例を示したが、可動ミラー構造体１２と固定ミラー構造体１１のパッドをそれぞれ設け、各パッドに印加する電位を同一としても良い。例えば、支持部材１３に開口部を設け、該開口部内における高屈折率上層３１上に、可動ミラー構造体１２用のパッドを設けても良い。この場合、可動ミラー構造体１２と固定ミラー構造体１１が接しない構造となる。

また、図１０に例示するように、基板２０の一面２０ａにおけるメンブレンＭＥＭ２との対向部分の一部に、電気絶縁材料からなり、電極間の初期長さｄｅｉの２／３倍未満の突出高さを有する突起部２３を設けた構成としても良い。図１０では、突起部２３が、支持部２３が窒化シリコンからなり、基板２０の一面２０ａからの突出高さがｄｅｉ×１／２となっている。このような突起部２３を設けると、電極Ｅ２，Ｅ３のプルイン限界（ｄｅｉ×１／３）を超えてメンブレンＭＥＭ２を変位させても、電気絶縁性の突起部２３にメンブレンＭＥＭ２が当て止まる。すなわち、突起部２３がストッパとして機能し、スティッキングを抑制することができる。このような突起部２３は、例えば基板２０の一面２０ａ上に窒化シリコン層を堆積し、パターニングして突起部２３とした後、突起部２３を覆うように支持部材１５を形成すれば良い。

また、メンブレンＭＥＭ２を有する可動ミラー構造体１２が設けられ基板２０（電極構造体１４）と、固定ミラー構造体１１が設けられた基板（図示略）とを、支持部材１３を介して貼り合わせ、１つのファブリペロー干渉計１０とすることも可能である。この場合、従来のファブリペロー干渉計１０のように、固定ミラー構造体１１がメンブレンを有さない構造とすることができる。ただし、この構造では、固定ミラー構造体１１側の基板での吸収、反射によるロスや、貼り合わせの位置ズレ等が考えられる。従って、本実施形態に示す構造を採用することが好ましい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るファブリペロー干渉計１０について、図１１及び図１２を用いて説明する。なお、本実施形態においても、固定ミラー構造体１１のメンブレンＭＥＭをメンブレンＭＥＭ１とし、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭをメンブレンＭＥＭ２とする。

第２実施形態と異なる点は、基板２０に形成した貫通孔Ｈ１の壁面２１を、実質的に固定電極Ｅ３として機能させる点にある。また、壁面２１を固定電極Ｅ３として機能させるために、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２において、可動ミラーＭ２の形成領域（透過領域Ｓ１）と周辺領域Ｔ１を電気的に分離し、可動ミラーＭ２が可動電極Ｅ２を兼ねるようにしている。その他の部分は、第２実施形態と同じであるので、説明は省略する。

図１１に示すように、基板２０は、貫通孔Ｈ１の壁面２１として、裏面２０ｂに近いほど垂直方向において透過領域Ｓ１の中心に近づく傾斜面を有している。本実施形態では、基板２０として単結晶シリコン基板を採用しており、一面２０ａが（１００）面となっている。そして、貫通孔Ｈ１の壁面２１は、面方位（１１１）面が露出し、裏面２０ｂに近づくほど開口面積の小さい傾斜を有している。そして、壁面２１における裏面２０ｂでの開口部分が最小開口部分２１ａとなっており、この最小開口部分２１ａが、垂直方向において透過領域Ｓ１とほぼ一致している。

また、基板２０における貫通孔Ｈ１の壁面２１が、基板２０において可動ミラー構造体１２の可動電極Ｅ２との対向距離がもっとも短い部分となっており、これにより壁面２１が実質的に固定電極Ｅ３として機能するようになっている。なお、可動電極Ｅ２と固定電極Ｅ３との対向距離とは、互いに対向する領域の中心間の距離とする。

また、図１２に示すように、可動ミラー構造体１２を構成する高屈折率層３０，３１のうち、メンブレンＭＥＭ２の可動ミラーＭ２形成領域に、例えばｎ導電型の不純物が注入されている。そして、ｎ導電型の不純物が注入された可動ミラーＭ２は、同じくｎ導電型の不純物が注入された配線３７により、メンブレンＭＥＭ２よりも外側の領域（メンブレンＭＥＭ２の周辺の領域）に引き出され、対応するパッド３８と電気的に接続されている。また、高屈折率層３０，３１のうち、可動ミラーＭ２及び配線３７の形成領域を除く領域には、可動ミラーＭ２とは異なる導電型（例えばｐ導電型）の不純物が注入されており、該領域も、メンブレンＭＥＭ２よりも外側の領域（メンブレンＭＥＭ２の周辺の領域）で対応するパッド３５と電気的に接続されている。そして、ｎ導電型の領域とｐ導電型の領域の間には、絶縁分離領域３６（空乏層領域）が形成されている。この絶縁分離領域３６により、可動ミラーＭ２及び配線３７が取り囲まれている。

なお、図示しないが、固定ミラー構造体１１も可動ミラー構造体１２に対応して、ｎ導電型の領域（固定ミラーＭ１の形成領域）、ｐ導電型の領域、及び絶縁分離領域（空乏層領域）を有している。そして、ｎ導電型の領域がパッド３８と電気的に接続され、ｐ導電型の領域がパッド３５と電気的に接続されている。このように、一対のミラー構造体１１，１２において、ミラーＭ１，Ｍ２同士が同電位とされ、ミラーＭ１，Ｍ２とは異なる導電型の領域同士が同電位とされている。

また、ミラーＭ１，Ｍ２に対応するパッド３８を正の電位、パッド３５をグランド電位、基板２０に対応するパッド２２を同じくグランド電位とする。このようにｐｎ接合に対して逆方向電圧（逆バイアス）を印加するため、各ミラー構造体１１，１２において垂直方向に流れるリーク電流を抑制することができる。また、可動ミラーＭ２と基板２０との間に電位差が生じるため、可動ミラーＭ２を含むメンブレンＭＥＭ２を、電極構造体１４側に変位させることができる。なお、可動ミラー構造体１２のうち、高屈折率下層３０の可動ミラーＭ２の部分の電極構造体１４との対向面が、可動電極Ｅ２として実質的に機能する。

このように本実施形態では、貫通孔Ｈ１の傾斜する壁面２１を固定電極Ｅ３とするため、基板２０の厚さにより、電極間の初期長さｄｅｉを稼ぐことができる。したがって、第２実施形態に示した構成に較べて、支持部材１５の厚さを薄くすることができる。支持部材１５は例えばＣＶＤ法にて成膜するため、本実施形態によれば、成膜時間の短縮及び基板反りの抑制等を図ることができる。

また、貫通孔Ｈ１の傾斜する壁面２１を固定電極Ｅ３とするため、可動電極Ｅ２との間に生じる静電気力は、長さ方向だけでなく垂直方向にも作用する。また、固定電極Ｅ３（傾斜を有する壁面２１）は、メンブレンＭＥＭ２（透過領域Ｓ１）の中心に対して対称構造となっている。具体的には、図１１に示す紙面左右方向において、メンブレンＭＥＭ２（透過領域Ｓ１）の中心に対し、左右いずれの側にも固定電極Ｅ３が存在する。したがって、可動電極Ｅ２が、固定電極Ｅ３の位置する左右両側に引っ張られるため、可動ミラーＭ２の平坦性を向上し、ひいては、透過スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）を小さくすることができる。

また、本実施形態では、基板２０が単結晶シリコン基板であり、貫通孔Ｈ１の壁面２１として、面方位（１１１）面が露出し、基板２０の裏面２０ｂに近いほど貫通孔Ｈ１の開口面積が小さい傾斜面を有している。このような構成は、基板２０における一面２０ａ側からアルカリ性の溶液（例えばＴＭＡＨ溶液）を用いてウェットエッチングすることで得ることができる。このようにウェットエッチングを採用すると、ドライエッチングに較べて、製造工程を簡素化することができる。

なお、本実施形態では、上記以外にも、第１実施形態に示した種々の構成を採用することができる。そして、各構成特有の効果を奏することができる。

次に、図１１及び図１２に示すファブリペロー干渉計１０の製造方法の一例について説明する。なお、第２実施形態と大部分が同じであるので、同じ部分の記載は簡素化する。

先ず、基板２０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２０の平坦な一面２０ａ全面に、二酸化シリコンからなる支持部材１５を均一に堆積形成する。このとき、支持部材１５を、第２実施形態の支持部材１５よりも薄い厚さで形成する。

そして、支持部材１５上に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層３０を形成し、図１２に示したパターンで高屈折率下層３０に不純物をイオン注入する。次いで、高屈折率下層３０上に、二酸化シリコン層からなる犠牲層（図示略）、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層３１の順に形成する。そして、高屈折率上層３１に対し、図１２に示したパターンで不純物をイオン注入する。

次いで、メンブレンＭＥＭ２における高屈折率層３０，３１の接する部分に、支持部材１５をエッチングするための貫通孔３４を形成する。そして、貫通孔３４の壁面及び開口周囲に、後工程で基板２０の異方性エッチングする際のエッチャント耐性を有する膜（例えば窒化シリコン膜）を形成する。また、透過領域Ｓ１に位置する高屈折率上層３１の一部に、犠牲層に達する貫通孔３３を形成する。

次に、高屈折率膜上層３１の表面全面に、二酸化シリコンからなる支持部材１３を均一に堆積形成する。そして、メンブレンＭＥＭ２の周辺領域において、可動ミラー構造体１２の高屈折率上層３１と、固定ミラー構造帯１１の高屈折率下層４０が接するように、エッチングにより支持部材１３をパターニングする。このとき、必要に応じて支持部材１３の表面を平坦化処理する。

そして、支持部材１３を覆うように可動ミラー構造体１２の高屈折率上層３１上全域に、ポリシリコンなどからなる高屈折率下層４０を形成し、図１２に示したパターン同様で高屈折率下層４０に不純物をイオン注入する。次いで、高屈折率下層４０上に、二酸化シリコン層からなる犠牲層（図示略）、ポリシリコンなどからなる高屈折率上層４１の順に形成する。そして、高屈折率上層４１に対し、図１２に示したパターン同様で不純物をイオン注入する。

次いで、メンブレンＭＥＭ１における高屈折率層４０，４１の接する部分に、支持部材１３をエッチングするための貫通孔４４を形成する。そして、貫通孔４４の壁面及び開口周囲に、後工程で基板２０の異方性エッチングする際のエッチャント耐性を有する膜（例えば窒化シリコン膜）を形成する。また、透過領域Ｓ１に位置する高屈折率上層４１の一部に、犠牲層に達する貫通孔４３を形成する。

そして、貫通孔４４を介して支持部材１３に対し、貫通孔４４とほぼ同一形状及び同一開口面積を有する貫通孔（図示略）を形成し、該貫通孔を介して貫通孔４４，３４を連通させる。次いで、貫通孔３４，４４及び支持部材１３に形成した貫通孔を介して基板２０を一面２０ａ側からエッチングし、貫通孔Ｈ１を形成する。本実施形態では、アルカリ系のＴＭＡＨ溶液を用いて基板２０を異方性エッチングする。基板２０の一面２０ａは面方位（１００）面であるため、このエッチングにより、貫通孔Ｈ１の壁面２１に面方位（１１１）面が露出する。また、貫通孔Ｈ１は、一面２０ａから裏面２０ｂに近づくにつれて開口面積が小さくなる。このエッチングは、貫通孔Ｈ１の最小開口部分２１ａが、垂直方向において透過領域Ｓ１と一致した時点で終了とする。

次に、貫通孔４３，４４を通じて、エッチングにより支持部材１３，１５におけるメンブレンＭＥＭ１，ＭＥＭ２に対応する部分を除去し、エアギャップＡＧ１，ＡＧ２を形成する。また、貫通孔３３，４３を介して、透過領域Ｓ１における犠牲層も除去し、空気層３２，４２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）の気相エッチング乃至液相エッチングにより同一工程で実施される。また、支持部材１５におけるパッド２２形成部分についてもこの工程で除去される。

そして、貫通孔３４，４４の壁面及び開口周囲に設けた基板エッチング用のエッチャント耐性膜を除去し、パッド２２，３５，３８の形成を経て、図１１に示すファブリペロー干渉計１０を得ることができる。

なお、本実施形態では、可動ミラーＭ２（高屈折率下層３０における可動ミラーＭ２の部分の電極構造体１４との対向面）が可動電極Ｅ２を兼ねる例を示した。しかしながら、例えば図１３及び図１４に示すように、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２において、可動ミラーＭ２の形成領域を除く周辺領域Ｔ１であって少なくとも電極構造体１４との対向面に可動電極Ｅ２が形成された構成を採用することもできる。

図１３及び図１４に示すファブリペロー干渉計１０では、図１４に示すように、可動ミラー構造体１２を構成する高屈折率層３０，３１のうち、メンブレンＭＥＭ２の可動ミラーＭ２近傍の領域３９に、例えばｎ導電型の不純物が注入されている。そして、ｎ導電型の領域３９は、同じくｎ導電型の不純物が注入された配線５０により、メンブレンＭＥＭ２よりも外側の領域（メンブレンＭＥＭ２の周辺の領域）に引き出され、対応するパッド５１と電気的に接続されている。また、高屈折率層３０，３１のうち、ｎ導電型の領域３９及び配線５０を除く領域（可動ミラーＭ２を含む）には、これら領域３９，５０とは異なる導電型（例えばｐ導電型）の不純物が注入されており、該ｐ導電型の領域も、メンブレンＭＥＭ２よりも外側の領域（メンブレンＭＥＭ２の周辺の領域）で対応するパッド３５と電気的に接続されている。そして、ｎ導電型の領域とｐ導電型の領域の間には、絶縁分離領域３６（空乏層領域）が形成されている。

なお、図示しないが、固定ミラー構造体１１も可動ミラー構造体１２に対応して、ｎ導電型の領域、ｐ導電型の領域（固定ミラーＭ１を含む）、及び絶縁分離領域３６（空乏層領域）を有している。そして、ｎ導電型の領域がパッド５１と電気的に接続され、ｐ導電型の領域がパッド３５と電気的に接続されている。このように、一対のミラー構造体１１，１２において、ミラーＭ１，Ｍ２同士が同電位とされ、配線を除く周辺領域Ｔ１の対向部分が同電位とされている。

また、ミラーＭ１，Ｍ２を含むｐ導電型の領域に対応するパッド３５をグランド電位、ｎ導電型の領域３９に対応するパッド５１を正の電位、基板２０に対応するパッド２２を同じくグランド電位とする。このようにｐｎ接合に対して逆方向電圧（逆バイアス）を印加するため、各ミラー構造体１１，１２において垂直方向に流れるリーク電流を抑制することができる。また、ｎ導電型の領域３９と基板２０との間に電位差が生じるため、可動ミラーＭ２を含むメンブレンＭＥＭ２を、電極構造体１４側に変位させることができる。なお、可動ミラー構造体１２のうち、高屈折率下層３０のｎ導電型の領域３９における電極構造体１４との対向面が、可動電極Ｅ２として実質的に機能する。

なお、図１０〜図１４に示す構成において、固定ミラー構造体１１及び可動ミラー構造体１２におけるｐ導電型とｎ導電型を逆とした構成を採用することもできる。

また、本実施形態では、基板として単結晶シリコン基板を採用する例を示した。しかしながら、貫通孔Ｈ１の傾斜する壁面２１に固定電極Ｅ３を設ける構成としては、単結晶シリコン基板に限定されるものではなく、化合物半導体基板を採用することもできる。例えばＧａＡｓ基板を採用すると、基板２０における貫通孔Ｈ１の壁面２１が、垂直方向に平行な一方向において、図９に示すように一面２０ａに近いほど垂直方向において透過領域Ｓ１の中心に近づく傾斜面を有する。一方、垂直方向に平行で且つ上記一方向に直交する方向において、図１１（又は図１３）に示すように裏面２０ｂに近いほど垂直方向において透過領域Ｓ１の中心に近づく傾斜面を有する。したがって、基板２０における貫通孔Ｈ１の壁面２１のうち、裏面２０ｂに近いほど透過領域Ｓ１の中心に近づく傾斜面を固定電極Ｅ３とすれば、本実施形態に示したファブリペロー干渉計１０と同様の効果を奏することができる。

なお、このような貫通孔Ｈ１は、第２実施形態同様、支持部材１５をエッチングストッパとし、エッチャントとして、強酸＋過酸化水素水、又は、強アルカリ＋過酸化水素水を用い、基板２０の裏面２０ｂ側から異方性エッチングすることで形成することができる。

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。

本実施形態では、電極構造体１４を構成する基板２０として、半導体基板の例を示した。しかしながら、基板２０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。

本実施形態では、固定ミラーＭ１及び可動ミラー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３２，４２に代えて、二酸化シリコンなどの固体、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。

本実施形態では、可動ミラー構造体１２が、支持部材１５を介して電極構造体１４上に支持され、固定ミラー構造体１１が、支持部材１３を介して可動ミラー構造体１２上に支持される例を示した。しかしながら、メンブレンＭＥＭ２よりも外側に位置する可動ミラー構造体１２の部分が、電極構造体１４に接して、メンブレンＭＥＭ２を支持する支持部材としての機能を果たす構成を採用することもできる。また、メンブレンＭＥＭ１よりも外側に位置する固定ミラー構造体１１の部分が、可動ミラー構造体１２に接して、メンブレンＭＥＭ１を支持する支持部材としての機能を果たす構成を採用することもできる。すなわち、支持部材１３，１５を有さない構成とすることもできる。この場合、製造工程において、犠牲層としての支持部材１５を、メンブレンＭＥＭ２に対応する部分のみに形成する。そして、この支持部材１５を覆うように可動ミラー構造体１２を形成し、エッチングにより、支持部材１５を全て除去して第２エアギャップＡＧ２とすれば良い。また、犠牲層としての支持部材１３を、メンブレンＭＥＭ１に対応する部分のみに形成する。そして、この支持部材１３を覆うように固定ミラー構造体１１を形成し、エッチングにより、支持部材１３を全て除去して第１エアギャップＡＧ１とすれば良い。また、必要に応じて、ｐｎ接合分離やトレンチ絶縁分離などの絶縁分離領域を設け、電気的に分離すれば良い。

本実施形態では、可動ミラー構造体１２のメンブレンＭＥＭ２において、可動ミラーＭ２（透過領域Ｓ１）を取り囲む周辺領域Ｔ１について、高屈折率層３０，３１が積層されてなり、局所的に貫通孔３４が形成された構成例を示した。しかしながら、周辺領域Ｔ１の構成は上記例に限定されるものではない。周辺領域Ｔ１がばね変形しやすいと、電極Ｅ２，Ｅ３間への電圧の印加により、可動ミラーＭ２を平坦に保持しつつ、メンブレンＭＥＭ２における周辺領域Ｔ１の部分を変形させることができる。例えば、メンブレンＭＥＭ２の周辺領域Ｔ１において、高屈折率層３０，３１の一部を除去することで薄肉とすることで変形しやすくしても良い。それ以外にも、メンブレンＭＥＭ２の周辺領域Ｔ１を梁構造とすることで、変形しやすくしても良い。

１０・・・ファブリペロー干渉計
１１・・・固定ミラー構造体
１２・・・可動ミラー構造体
１３，１５・・・支持部材
１４・・・電極構造体
２０・・・基板
２１・・・壁面
ＡＧ１・・・第１エアギャップ（第１ギャップ）
ＡＧ２・・・第２エアギャップ（第２ギャップ）
Ｅ２・・・可動電極（第１電極）
Ｅ３・・・固定電極（第２電極）
Ｈ１・・・貫通孔
Ｍ１・・・固定ミラー
Ｍ２・・・可動ミラー
ＭＥＭ，ＭＥＭ１，ＭＥＭ２・・・メンブレン
Ｓ１・・・透過領域
Ｔ１・・・周辺領域

Claims (17)

1. 光を透過させる透過領域に固定ミラーを有する固定ミラー構造体と、
   第１ギャップを介して固定ミラー構造体と対向する部分が変位可能なメンブレンとされ、該メンブレンに、第１電極と前記固定ミラーに対向して設けられた可動ミラーとを有する可動ミラー構造体と、
   前記可動ミラー構造体に対して前記固定ミラー構造体と反対側に配置され、第２ギャップを介して前記メンブレンと対向する部分に第２電極を有する電極構造体と、を備え、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されない初期状態で、前記第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉが、前記第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍｉよりも長くされており、
   前記可動ミラー構造体のメンブレンと、前記固定ミラーを含む固定ミラー構造体のメンブレン対向部分とは、互いに対向する部分が同電位とされ、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加し、前記メンブレンを前記電極構造体に近づく方向に変位させることで、前記第２ギャップにおける電極間の長さｄｅが初期状態の長さｄｅｉより短くなるとともに、前記第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍが初期状態の長さｄｍｉより長くなることを特徴とするファブリペロー干渉計。
2. 前記初期状態で、前記第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉが、前記第１ギャップにおける最大長さｄ１ｍａｘよりも長い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。
3. 前記初期状態で、前記第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉと、前記第１ギャップにおけるミラー間の長さｄｍｉとが、
   ｄｅｉ≧３×ｄｍｉ
   を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のファブリペロー干渉計。
4. 前記第２電極は、前記透過領域とは異なる領域に設けられ、
   前記電極構造体は、前記メンブレンと対向する部分に、前記第２電極の形成領域とは異なる領域であって少なくとも前記透過領域に対応して設けられた光透過部を有す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。
5. 前記電極構造体は、基板に、前記第２電極が設けられるとともに前記光透過部としての貫通孔が設けられてなることを特徴とする請求項４に記載のファブリペロー干渉計。
6. 前記貫通孔における開口面積の最も小さい最小開口部分の位置が、前記メンブレンの変位方向に垂直な方向において前記透過領域と一致し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。
7. 前記第２電極は、前記基板の一面における前記メンブレンと対向する部分に設けられ、
   前記貫通孔は、前記基板の一面での開口部分が前記最小開口部分とされていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のファブリペロー干渉計。
8. 前記電極構造体と前記可動ミラー構造体の間には、前記第２ギャップの形成領域を除いて、電気絶縁材料からなる所定厚さの支持部材が介在され、該支持部材により、前記可動ミラー構造体が前記基板上に支持されていることを特徴とする請求項７に記載のファブリペロー干渉計。
9. 前記基板は単結晶シリコン基板であり、前記貫通孔の壁面として、面方位（１１１）面が露出し、前記メンブレンの変位方向において前記基板の一面に近いほど開口面積が小さい傾斜面を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のファブリペロー干渉計。
10. 前記基板の一面における前記メンブレンと対向する部分の一部に、電気絶縁材料からなり、前記初期状態の第２ギャップにおける電極間の長さｄｅｉの２／３倍未満の突出高さを有して突起部が設けられていることを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
11. 前記基板は、前記貫通孔の壁面として、前記メンブレンの変位方向において、前記基板における可動ミラー構造体と対向する一面と反対の面に近いほど前記透過領域の中心に近づく傾斜面を有し、
    前記基板の傾斜面に前記第２電極が設けられ、
    前記電極構造体を構成する基板の一面上に、前記可動ミラー構造体が配置されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のファブリペロー干渉計。
12. 前記第１電極は、前記可動ミラー構造体のメンブレンにおいて、前記可動ミラーの形成領域であって少なくとも前記電極構造体との対向面に形成されてい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。
13. 前記第１電極は、前記可動ミラー構造体のメンブレンにおいて、前記可動ミラーの形成領域を除く周辺領域であって少なくとも前記電極構造体との対向面に形成されてい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。
14. 前記基板は単結晶シリコン基板であり、前記傾斜面は、面方位（１１１）面が露出していることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
15. 前記基板はＧａＡｓ基板であることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
16. 前記固定ミラー構造体及び前記可動ミラー構造体は、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２層の高屈折率層を有するとともに、前記高屈折率層よりも低屈折率の材料からなる低屈折率層を、少なくとも前記固定ミラー及び前記可動ミラーの形成領域において前記高屈折率層間に介在させてなることを特徴とする請求項１〜１５いずれか１項に記載のファブリペロー干渉計。
17. 前記低屈折率層は、空気層であることを特徴とする請求項１６に記載のファブリペロー干渉計。

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