CN102369153B - 微可动元件阵列及通信设备 - Google Patents

Abstract

一种微可动元件阵列(X1)，包括框(30)、包含具有第一可动主部(11、11’)并被支撑于框(30)的多个第一可动部(10、20)的第一可动部列、框(30)、以及包含具有第二可动主部(11、11’)并被支撑于框(30)的多个第二可动部(10、20)的第二可动部列。两个框(30)以第一可动部列及第二可动部列被相对配置的方式被层叠配置。在第一可动部列中，多个第一可动部(10、20)被配置为第一可动主部(11、11’)及空隙G2被交替配置并且多个第一可动主部(11、11’)被排列在一个方向上，在第二可动部列中，多个第二可动部(10、20)被配置为各第二可动主部(11、11’)与第一可动部列的各空隙G2相对并且多个第二可动主部(11、11’)被排列在一个方向上。

Description

微可动元件阵列及通信设备

技术领域

本发明涉及微可动元件阵列及通信设备，所述微可动元件阵列包含多个具有微小的可动部的例如微镜元件、角速度传感器、加速度传感器等微可动元件。

背景技术

近年来，在各种技术领域中，正在努力实现对具有通过MEMS(micro electro mechanical systems，微机电系统)技术形成的微小结构的元件的应用。在这样的元件中，含有例如微镜元件、角速度传感器、加速度传感器等具有微小的可动部的微可动元件。微镜元件在例如光通信技术或光盘技术的领域中被用作承担光反射功能的元件。角速度传感器及加速度传感器以在例如摄像机或附带照相机的移动电话的防手抖功能、导航系统、安全气囊触发正时系统、车或机器人等的姿势控制系统中的用途而被利用。这样的微可动元件被记载于例如下述的专利文献1～4。

在先技术文献

专利文献1：日本专利文献特开2003-19700号公报

专利文献2：日本专利文献特开2004-341364号公报

专利文献3：日本专利文献特开2005-305582号公报

专利文献4：日本专利文献特开2006-72252号公报

从图39到图41示出了作为以往的微可动元件的一个例子的微可动元件90。图39是微可动元件90的平面图。图40及图41分别是沿图39的线XL-XL及线XLI-XLI的截面图。

微可动元件90包括可动主部91、包围所述可动主部91的框92、包围所述框92的框93、连结可动主部91及框92的一对扭力杆94、以及连结框92、93的一对扭力杆95。一对扭力杆94规定可动主部91的旋转位移的轴心B1，一对扭力杆95规定框92及随同所述框92的可动主部91的旋转位移的轴心B2，轴心B1、B2垂直相交。即，微可动元件90是所谓二轴型摆动元件。

当这样的微可动元件90被构成为例如微镜元件时，在可动主部91上设置有镜面91a，并且设置有产生用于使可动主部91绕轴心B1进行旋转位移的驱动力的预定的第一致动器(省略图示)。另外，还设置有产生用于使框92及随同所述框92的可动主部91绕轴心B2进行旋转位移的驱动力的预定的第二致动器(省略图示)。于是，通过两个致动器的适当运转，可动主部91被驱动着绕各轴心B1、B2进行旋转位移或摆动。通过这样的可动主部91的驱动摆动，能够适当地切换利用设置于可动主部91上的镜面91a反射的光信号的反射方向。

另一方面，当微可动元件90被构成为角速度传感器时，例如，在可动主部91及框92上分别设置有电容相应于绕可动主部91的轴心B1的旋转位移量而变化的、彼此相对的一对检测用电容电极(省略图示)。另外，还设置有产生用于使框92及随同所述框92的可动主部91绕轴心B2进行旋转位移的驱动力的预定的致动器(省略图示)。于是，致动器运转从而框92及随同所述框92的可动主部91以预定的振动频率或周期绕轴心B2进行摆动动作。在该振动状态下，当预定的角速度作用于可动主部91时，可动主部91绕轴心B1进行旋转位移，从而检测用电容电极对之间的电容发生变化。基于所述电容变化检测出可动主部91的旋转位移量，基于所述检测结果导出作用于微可动元件90或可动主部91的角速度。

在以往技术中，当将多个如上所述的微可动元件90配置成一列并共用框93从而实现一体化，由此构成微可动元件阵列时，存在以下情况：难以在元件排列方向上实现足够高的可动主部91的占有率。其理由如下。

所述微可动元件阵列或微可动元件90的各部分是利用MEMS技术在材料基板上制作而成的，当贯穿具有一定厚度的材料基板而形成空隙时，关于所述空隙所能够实现的最小宽度具有加工技术上的极限。即，所述微可动元件阵列中的相邻的微可动元件90的间隔距离不能够小到超过加工极限。因此，相邻的微可动元件90的可动主部91之间的间隔距离不能够小到超过加工极限。

另外，所述微可动元件阵列的各微可动元件90具有可动部，并且所述可动部是被电动驱动的元件。因此，在所述微可动元件阵列中，需要在相邻的微可动元件90之间确保为避免机械干扰或电气干扰所需的间隔距离。

因为如上所述的加工极限、避免机械干扰的必要性、以及避免电气干扰的必要性，在现有技术中存在以下情况：难以在元件排列方向上实现足够高的可动主部91的占有率。

若难以在元件排列方向上实现足够高的可动主部91的占有率，则在包括多个微可动元件90的所述微可动元件阵列中存在不能够实现足够的高性能化的情况。例如，假设各微可动元件90是微镜元件、并且所述微可动元件阵列是被编入波长选择型光切换装置的微镜元件阵列的情况。在该情况下，公知元件排列方向上的可动主部91的占有率越低，所述微可动元件阵列作为整体接收并利用各镜面91a反射的光信号的损失越大。例如，假设各微可动元件90是角速度传感器或加速度传感器、并且所述微可动元件阵列是感测元件的情况。在该情况下，公知元件排列方向上的可动主部91的占有率越低，检测信号越容易受到干扰噪声的影响，从而传感器的敏感度越低。通过将多个微可动元件90邻接配置，可以期待在各元件处产生的干扰噪声在相邻的元件之间被相互抵消的效果，但元件排列方向上的可动主部91的占有率越低，所述干扰噪声抵消效果或干扰噪声减小效果越减弱。

发明内容

本发明正是在如上所述的情况下思考出来的，本发明的目的在于提供适于在多个可动主部的排列方向上实现大的可动主部占有率的微可动元件阵列以及包括这样的微可动元件阵列的通信设备。

根据本发明的一个侧面提供有微可动元件阵列。所述微可动元件阵列包括第一框、第二框、含有多个第一可动部的第一可动部列、以及含有多个第二可动部的第二可动部列。第一可动部列的各第一可动部被支撑于第一框并且具有第一可动主部。第二可动部列的各第二可动部被支撑于第二框并且具有第二可动主部。第一及第二框以第一可动部列及第二可动部列被相对配置的方式被层叠配置。在第一可动部列中，多个第一可动部被配置为第一可动主部及空隙被交替配置并且多个第一可动主部被排列在一个方向上。在第二可动部列中，多个第二可动部被配置为各第二可动主部与第一可动部列的各空隙相对并且多个第二可动主部被排列在所述一个方向上。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的微可动元件阵列的省略了一部分的分解平面图；

图2是第一实施方式涉及的微可动元件阵列的省略了一部分的截面图；

图3是第一实施方式中的第一阵列的省略了一部分的平面图；

图4是第一实施方式中的第二阵列的省略了一部分的平面图；

图5是包含于第一实施方式中的第一阵列及第二阵列的微可动元件的平面图；

图6是图5示出的微可动元件的省略了一部分的平面图；

图7是沿图5的线VII-VII剖开的面的放大截面图；

图8是沿图5的线VIII-VIII剖开的面的放大截面图；

图9是沿图5的线IX-IX剖开的面的放大截面图；

图10是沿图5的线X-X剖开的面的放大截面图；

图11是沿图5的线XI-XI剖开的面的放大截面图；

图12是沿图5的线XII-XII剖开的面的放大截面图；

图13是沿图5的线XIII-XIII剖开的面的放大截面图；

图14是沿图5的线XIV-XIV剖开的面的放大截面图；

图15是沿驱动时的图5的线VII-VII剖开的面的放大截面图；

图16示出了微可动元件的制造方法的一部分工序；

图17示出了图16的后续工序；

图18示出了图17的后续工序；

图19是掩膜图形的平面图；

图20是其他掩膜图形的平面图；

图21是第二实施方式涉及的微可动元件阵列的省略了一部分的分解平面图；

图22是第二实施方式涉及的微可动元件阵列的省略了一部分的截面图；

图23是图21示出的第一阵列的平面图；

图24是图21示出的第二阵列的平面图；

图25是包含于第二实施方式涉及的第一阵列的微可动元件的平面图；

图26是图25示出的微可动元件的省略了一部分的平面图；

图27是沿图25的线XXVII-XXVII剖开的面的放大截面图；

图28是沿图25的线XXVIII-XXVIII剖开的面的放大截面图；

图29是沿图25的线XXIX-XXIX剖开的面的放大截面图；

图30是沿图25的线XXX-XXX剖开的面的放大截面图；

图31是沿图25的线XXXI-XXXI剖开的面的放大截面图；

图32是沿图25的线XXXII-XXXII剖开的面的放大截面图；

图33是沿图25的线XXXIII-XXXIII剖开的面的放大截面图；

图34是沿图25的线XXXIV-XXXIV剖开的面的放大截面图；

图35是包含于第二实施方式中的第二阵列的微可动元件的平面图；

图36是沿图35的线XXXVI-XXXVI剖开的面的放大截面图；

图37示出了第三实施方式涉及的光切换装置的大致构成；

图38示出了第四实施方式涉及的光切换装置的大致构成；

图39是以往的微可动元件的平面图；

图40是沿图39的线XL-XL剖开的面的截面图；

图41是沿图39的线XLI-XLI剖开的面的截面图。

具体实施方式

图1及图2示出了第一实施方式涉及的微可动元件阵列X1。图1是微可动元件阵列X1的省略了一部分的分解平面图。图2是微可动元件阵列X1的省略了一部分的截面图。

微可动元件阵列X1在本实施方式中是微镜元件阵列，包含第一阵列1、第二阵列2、底部3、多个间隔器(spacer)4、以及多个间隔器5。多个间隔器4位于第一阵列1及第二阵列2之间，多个间隔器5位于第二阵列2及底部3之间。底部3为布线基板(图1及图2中省略了布线)，并且第一阵列1的一部分经由一部分间隔器4、第二阵列2的一部分以及一部分间隔器5与底部3的布线的一部分电连接。第二阵列2的一部分经由一部分间隔器5与底部3的布线的一部分电连接。用于实现这些电连接的间隔器4、5由导电材料形成，例如是单独的或层叠的金属凸起。

图3是第一阵列1的省略了一部分的平面图。图4是第二阵列2的省略了一部分的平面图。第一阵列1及第二阵列2分别含有多个微可动元件Y1(在图3及图4中，省略了一部分微可动元件Y1)。

从图5到图14示出了包含于第一阵列1及第二阵列2中的微可动元件Y1。图5是微可动元件Y1的平面图。图6是微可动元件Y1的省略了一部分的平面图。从图7到图14分别是沿图5的线VII-VII、线VIII-VIII、线IX-IX、线X-X、线XI-XI、线XII-XII、线XIII-XIII、以及线XIV-XIV的放大截面图。

微可动元件Y1在本实施方式中是微镜元件，包括内可动部10、作为外可动部的框20、作为固定部的框30、一对连结部40、一对连结部50A、50B、以及电极部60、70、80。另外，微可动元件Y1是通过利用MEMS技术对作为所谓SOI(silicon on insulator，绝缘底部上的硅)晶片的材料基板进行加工而制造的元件。所述材料基板具有由第一及第二硅层以及所述硅层间的绝缘层构成的层叠结构，并且通过掺杂，各硅层被赋予预定的导电性。微可动元件Y1中的上述各部位主要是由第一硅层和/或第二硅层形成的，因此从使图清晰明白的观点出发，在图3到图5中，对由第一硅层形成的部位标记显示斜剖面线。另外，图6所示的结构是微可动元件Y1中的由第二硅层形成的部位。

内可动部10具有地面(land)部11、电极部12、梁部13以及防护部14。

地面部11是由第一硅层形成的部位，在其表面上，设置有具有光反射功能的镜面11’。这样的地面部11及镜面11’是可动主部。所述可动主部或地面部11如图8所示，具有在厚度方向H上局部厚度薄并与框20相对的相对部11a。相对部11a在地面部11的边缘端向图5所示的箭头D2方向延伸。另外，如图5及图8所示，地面部11的长度L1例如为20～300μm。

电极部12是由第一硅层形成的部位，具有一对臂12A、12B、多个电极齿12a、以及多个电极齿12b。如图5及图10所示，电极齿12a从臂12A向臂12B侧伸出，并且如图5所示在臂12A的延伸方向上间隔地排列成行。电极齿12b从臂12B向臂12A侧伸出，并且在臂12B的延伸方向上分隔地排列成行。这样，电极部12具有梳齿电极结构。另外，电极部12是用于在驱动微可动元件Y1时被施加预定的基准电位(例如接地电位)的部位。

梁部13是由第一硅层形成的部位，连结地面部11和电极部12。

防护部14如图6所示是由第二硅层形成的部位，并且如图9所示经由绝缘层15与电极部12接合。防护部14与电极部12经由贯穿绝缘层15的电导通孔16电连接。

如例如图7及图11所示，框20具有由以下部分构成的层叠结构：由第一硅层形成的第一层部21、由第二硅层形成的第二层部22、以及所述第一及第二层部21、22之间的绝缘层23。如图5所示，第一层部21具有相互分隔的局部21a、21b、21c。如图6所示，第二层部22具有相互分隔的局部22a、22b。第一层部21的局部21a具有图5所示的局部地包围内可动部10的形状。第二层部22的局部22a具有局部地包围内可动部10的形状。如图11所示，局部21a、22a经由贯穿绝缘层23的电导通孔24电连接。局部21b、22b经由贯穿绝缘层23的电导通孔25电连接。如图13所示，局部21c、22a经由贯穿绝缘层23的电导通孔26电连接。

另外，框20包含沿着内可动部10的地面部11或可动主部向图5及图6所示的箭头D2方向延伸的一对延伸部20A。

如图8所示，一对延伸部20A在厚度方向H上经由空隙与地面部11或可动主部的相对部11a相对。厚度方向H上的地面部11和延伸部20A之间的空隙G1比上述材料基板的绝缘层的厚度大，为例如0.5～20μm。另外，一对延伸部20A的外端之间的如图8所示的长度L2小于等于地面部11或可动主部的上述长度L1。

如图12所示，框30具有由以下部分构成的层叠结构：由第一硅层形成的第一层部31、由第二硅层形成的第二层部32、以及所述第一及第二层部31、32之间的绝缘层33。如图5及图12所示，第一层部31包含相互分隔的局部31a、31b。局部31a包含相互分隔的部分(省略图示)。如图6及图12所示，第二层部32含有相互分隔的局部32a、32b、32c。局部32a含有相互分隔的部分(省略图示)。如图12所示，局部31b、32b经由贯穿绝缘层33的电导通孔电连接。如图14所示，局部31a的一部分及局部32c经由贯穿绝缘层33的电导通孔35电连接。

一对连结部40分别由图5所示的两根扭力杆41构成。各连结部40是由第一硅层形成的部位，并与内可动部10的梁部13及框20的第一层部21的局部21a连接，并且各连结部40连结内可动部10及框20(梁部13与局部21a经由连结部40电连接)。构成各连结部40的两根扭力杆41的间隔从框20侧到内可动部10侧逐渐增大。另外，如图7所示，在厚度方向H上，扭力杆41比内可动部10更薄，并且扭力杆41比框20的第一层部21更薄。这样的一对连结部40对内可动部10或可动主部(地面部11、镜面11’)的旋转位移的轴心A1进行规定。上述电极齿12a、12b的伸出方向与轴心A1的延伸方向平行。包含从框20侧到内可动部10侧间隔逐渐增大的两根扭力杆41的各连结部40适于对在内可动部10工作时产生不希望的位移分量的情况进行抑制。

一对连结部50A、50B分别由图5所示的两根扭力杆51构成。各连结部50A、50B是由第一硅层形成的部位，并连结框20及框30。具体地说，如图5所示，连结部50A与框20的第一层部21的局部21b、以及框30的第一层部31的局部31b连接，从而连结所述框20及框30(局部21b、31b经由连结部50A电连接)。连结部50B与框20的第一层部21的局部21c、以及框30的第一层部31的局部31a的一部分连接，从而连结所述框20及框30(局部21c和局部31a的所述一部分经由连结部50B电连接)。构成各连结部50A、50B的两根扭力杆51的间隔从框30侧到框20侧逐渐增大。另外，在厚度方向H上，扭力杆51与扭力杆41同样，比框20的第一层部21更薄，并且比框30的第一层部31更薄。这样的一对连结部50A、50B对框20及伴随所述框20的内可动部10的旋转位移的轴心A2进行规定。在本实施方式中，轴心A2与轴心A1垂直相交。包含从框30侧到框20侧的间隔逐渐增大的两根扭力杆51的各连结部50A、50B适于对在框20及伴随所述框20的内可动部10工作时产生不希望的位移分量的情况进行抑制。

电极部60是由第二硅层形成的部位，如图6所清楚地表示的那样，所述电极部60具有臂61、多个电极齿62a、以及多个电极齿62b。臂61从框20的第二层部22的局部22b伸出。多个电极齿62a从臂61向电极部12的臂12A侧伸出，并且在臂61的延伸方向上分隔地排列成行。多个电极齿62b从臂61向电极部12的臂12B侧伸出，并且在臂61的延伸方向上分隔地排列成行。这样，电极部60具有梳齿电极结构。

电极部70是由第一硅层形成的部位，并且由图5所示的多个电极齿71构成。多个电极齿71从图5及图14所示的框20的第一层部21的局部21c向电极部80侧伸出，并且在轴心A2的延伸方向上分隔地排列成行。这样，电极部70具有梳齿电极结构。

电极部80是由第二硅层形成的部位，并且由图6所示的臂81及多个电极齿82构成。臂81向轴心A2的延伸方向延伸。多个电极齿82从臂81向电极部70侧伸出，并且在臂81的延伸方向上分隔地排列成行。这样，电极部80具有梳齿电极结构。

在微可动元件Y1中，一对电极部12、60能够构成用于产生内可动部10绕轴心A1进行的旋转位移涉及的驱动力的驱动机构或致动器。另外，一对电极部70、80能够构成用于产生框20及伴随所述框20的内可动部10绕轴心A2进行的旋转位移涉及的驱动力的驱动机构或致动器。

当驱动微可动元件Y1时，对内可动部10的电极部12及电极部70施加有基准电位。经由框30的第一层部31的局部31a的一部分、连结部50B(扭力杆51)、框20的第一层部21的局部21c、电导通孔26(如图13所示)、框20的第二层部22的局部22a、电导通孔24(如图11所示)、框20的第一层部21的局部21a、连结部40(扭力杆41)、以及内可动部10的梁部13，能够实现对电极部12施加基准电位。经由框30的第一层部31的局部31a的一部分、连结部50B(扭力杆51)、以及框20的第一层部21的局部21c，能够实现对电极部70施加基准电位。框30的第一层部31的局部31a中施加有基准电位的部位(基准电位施加部)与局部31a的其他部位分隔并且电气隔离。基准电位为例如接地电位等，优选所述基准电位被保持在固定值。

并且，在必要时对电极部60、80分别施加有比基准电位更高的驱动电位。通过对电极部60施加驱动电位，能够在电极部12、60之间产生静电引力并如图15所示那样使内可动部10绕轴心A1进行旋转位移。通过对电极部80施加驱动电位，能够在电极部70、80之间产生静电引力并使框20及伴随所述框20的内可动部10绕轴心A2进行旋转位移。微可动元件Y1是所谓二轴型的摆动元件。经由框30的第二层部32的局部32b、电导通孔34(如图12所示)、框30的第一层部31的局部31b、连结部50A(扭力杆51)、框20的第一层部21的局部21b、电导通孔25(如图11所示)、以及框20的第二层部22的局部22b，能够实现对电极部60施加驱动电位。通过这样的二轴型的驱动，能够适当地切换利用设置于微可动元件Y1的地面部11上的镜面11’反射的光的反射方向。

如图1至图3所示，第一阵列1含有多个微可动元件Y1。在第一阵列1中，多个微可动元件Y1在轴心A1的延伸方向上以全部轴心A2(在图1至图3中未图示)相互平行的方式被配置成一列。在第一阵列1中，各微可动元件Y1的框30被构成为一个整体的框体并包围全部微可动元件Y1的第一可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60)。第一阵列1中的全部微可动元件Y1的多个第一可动部构成第一可动部列。在第一可动部列中，多个第一可动部以伴随镜面11’的地面部11(可动主部)和空隙G2被交替配置、并且所述可动主部在第一可动部的排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。在本实施方式中，设定在第一可动部列中，排列方向D1上的地面部11或镜面11’的长度L1与空隙G2相同。因此，在本实施方式中，第一阵列1的框30内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率为50％左右。第一阵列1的所述占有率也可以被设定为不同的值。另外，在第一阵列1中，框30中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部在全部微可动元件Y1的范围内连续。第一阵列1的全部微可动元件Y1的内可动部10的电极部12及防护部14、框20的第一层部21的局部21a、21c及第二层部22的局部22a、框30的第二层部32的局部32c、以及电极部70电连接。

如图1、图2以及图4所示，第二阵列2包含多个微可动元件Y1。在第二阵列2中，多个微可动元件Y1在轴心A1的延伸方向上以全部轴心A2(在图4中未图示)相互平行的方式被配置成一列。在第二阵列2中，各微可动元件Y1的框30被构成为一个整体的框体并包围全部微可动元件Y1的第二可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60)。第二阵列2中的全部微可动元件Y1的多个第二可动部构成第二可动部列。在第二可动部列中，多个第二可动部以伴随镜面11’的各地面部11(可动主部)与第一可动部列的一个空隙G2相对、并且多个可动主部经由空隙G3在排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。另外，在第二可动部列中，可动主部与空隙G3被交替配置。在第二可动部列中，当设定排列方向D1上的地面部11或镜面11’的长度L1与空隙G3相同时，第二阵列2的框30内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率为50％左右。第二阵列2的所述占有率也可以被设定为不同的值。排列方向D1上的第二阵列2的各地面部11(镜面11’)的两端部也可以被设定为第二阵列2的地面部11(镜面11’)的长度L1，以使其与第一阵列1的地面部11(镜面11’)重合。在该情况下，在第二阵列2中，G3＜L1，第二阵列2的框30内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率大于50％。另外，在第二阵列2中，框30中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部在全部微可动元件Y1范围内连续。第二阵列2的全部微可动元件Y1的内可动部10的电极部12及防护部14、框20的第一层部21的局部21a、21c及第二层部22的局部22a、框30的第二层部32的局部32c、以及电极部70电连接。

底部3具有基准电位布线及多对驱动布线(第一驱动布线、第二驱动布线)。基准电位布线与第一阵列1及第二阵列2的各框30中的第一层部31的局部31a的上述基准电位施加部电连接。第一驱动布线与第一阵列1及第二阵列2中的各微可动元件Y1的上述电极部60电连接。第二驱动布线与第一阵列1及第二阵列2中的各微可动元件Y1的上述电极部80电连接。具体地说，详细情况如下。

在上述第一阵列1中，框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部经由框30的贯穿绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(基准电位施加部)电连接。所述局部32a的基准电位施加部与由导电材料形成的至少一个上述间隔器4接合，并且所述间隔器4与第二阵列2中的框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部接合。因此，第一阵列1中的框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部与第二阵列2中的框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部电连接。并且，在第二阵列2中，框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(基准电位施加部)电连接。所述局部32a的基准电位施加部与由导电材料形成的至少一个上述间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的布线的一部分(基准电位布线)接合。因此，第一阵列1及第二阵列2的各框30中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部与底部3的基准电位布线电连接。

第一阵列1的各微可动元件Y1中的框30的第二层部32的局部32b(如上所述，与同一微可动元件Y1内的电极部60电连接)与由导电材料形成的间隔器4接合。所述间隔器4与第二阵列2中的框30的第一层部31的局部31a的一部分(第一驱动电位施加部)接合。在第二阵列2中，框30的第一层部31的局部31a的各第一驱动电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(第一驱动电位施加部)电连接。所述局部32a的各第一驱动电位施加部与由导电材料形成的间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的一根第一驱动布线接合。因此，第一阵列1的各微可动元件Y1中的局部32b连同电极部60与底部3的一根第一驱动布线电连接。

第一阵列1的各微可动元件Y1中的电极部80与由导电材料形成的间隔器4接合。所述间隔器4与第二阵列2中的框30的第一层部31的局部31a的一部分(第二驱动电位施加部)接合。在第二阵列2中，框30的第一层部31的局部31a的各第二驱动电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(第二驱动电位施加部)电连接。所述局部32a的各第二驱动电位施加部与由导电材料形成的间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的一根第二驱动布线接合。因此，第一阵列1的各微可动元件Y1中的电极部80与底部3的一根第二驱动布线电连接。

第二阵列2的各微可动元件Y1中的框30的第二层部32的局部32b(如上所述，与同一微可动元件Y1内的电极部60电连接)与由导电材料形成的间隔器5接合。所述间隔器5与底部3的一根第一驱动布线接合。因此，第二阵列2的各微可动元件Y1中的局部32b连同电极部60与底部3的一根第一驱动布线电连接。

第二阵列2的各微可动元件Y1中的电极部80与由导电材料形成的间隔器5接合。所述间隔器5与底部3的一根第二驱动布线接合。因此，第二阵列2的各微可动元件Y1中的电极部80与底部3的一根第二驱动布线电连接。

在微可动元件阵列X1的各微可动元件Y1中的基准电位施加部(包含电极部12、70)及电极部60、80与底部3的基准电位布线及多对驱动布线之间形成有具体情况如上所述的电连接关系。

当驱动微可动元件阵列X1时，在对全部微可动元件Y1中的内可动部10的电极部12和电极部70共同地施加有基准电位的状态下，对被选择了的微可动元件Y1的电极部60、80各自施加有驱动电位。由此，对各微可动元件Y1的内可动部10及框20单独地进行驱动使其摆动，从而能够适当地切换利用各微可动元件Y1的内可动部10的地面部11上的镜面11’反射的光的反射方向。

在具有以上构成的微可动元件阵列X1中，第一阵列1或其框30与第二阵列2或其框30经由间隔器4被层叠配置。如图3所示，在第一阵列1的框30上支撑有多个微可动元件Y1的多个第一可动部(包含内可动部10和框20)，并且如上所述，所述多个第一可动部构成第一可动部列。在第一可动部列中，如上所述，多个第一可动部以伴随镜面11’的地面部11(可动主部)与空隙G2被交替配置并且可动主部在排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。

另一方面，如图4所示，在第二阵列2的框30上支撑有多个微可动元件Y1的多个第二可动部(包含内可动部10和框20)，并且如上所述，所述多个第二可动部构成第二可动部列。在第二可动部列中，如上所述，多个第二可动部以伴随镜面11’的各地面部11(可动主部)与第一可动部列的一个空隙G2相对、并且多个可动主部经由空隙G3在排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。

在微可动元件阵列X1中，排列方向D1上的相邻两个可动部中的一者位于第一阵列1侧，另一者位于第二阵列2侧，如图2所示，所述相邻的可动部在第一阵列1及第二阵列2的层叠方向上位置错开。并且，排列方向D1上的相邻两个可动主部(第一可动主部、第二可动主部)也在第一阵列1及第二阵列2的层叠方向上位置错开。在这样的微可动元件阵列X1中，避免了排列方向D1上的相邻两个可动部的机械干扰和电气干扰，并且能够将所述两个可动部的可动主部(第一及第二可动主部)不考虑加工极限地挨近配置。因此，微可动元件阵列X1能够在元件或可动部的排列方向D1上实现可动主部(在本实施方式中为伴随镜面11’的地面部11)的高占有率。排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率越高，微可动元件阵列X1作为整体接收并利用各镜面11’反射的光信号的损失越减少。在微可动元件阵列X1中，关于排列方向D1中的地面部11或镜面11’的占有率，能够实现所述占有率在99％以上甚至为实质上的100％。假设使用微可动元件阵列X1作为波分复用(WDM：wavelength divisionmultiplexing，波分复用)通信系统中的波长选择型开关的情况。在该情况下，在微可动元件阵列X1中，对于作为反射对象信号分配给各镜面11’的光信号，能够无间断地设定波长带宽或频率带宽，来设定大的波长带宽或频率带宽。

一般情况下，存在利用光反射面的边缘端部反射的光发生散射的情况。并且，在光切换器件中，所述散射光成为干扰噪声，可能影响通信信号的质量。但是，大多数由微可动元件阵列X1的第二阵列2中的各镜面11’的边缘端部反射从而生成的散射光被第一阵列1中的可动部(包含地面部11及框20)遮蔽。因此，当作为例如WDM通信系统中的波长选择型开关使用微可动元件阵列X1时，能够对以如上所述的散射光为起因施加给通信信号的影响进行抑制。

在微可动元件阵列X1的各微可动元件Y1中，内可动部10的电极部12、防护部14、框20的第二层部22的局部22a、以及框30的第二层部32的局部32c电连接。因此，当驱动时，防护部14及局部22a、32c也与电极部12一起被施加有基准电位(例如接地电位)。因此，以比基准电位更高的驱动电位为起因，在驱动时从电极部60向例如内可动部10的地面部11侧发出的电场容易被防护部14吸收(即，所述电场难以越过防护部14到达例如地面部11)。与此同时，在驱动时从电极部60发出的电场容易被局部22a吸收(即，所述电场难以越过框20的第二层部22的局部22a侧向泄露到元件外)。与此同时，以比基准电位更高的驱动电位为起因，在驱动时从电极部80向与电极部70相反的一侧发出的电场容易被局部32c吸收(即，所述电场难以越过局部32c泄露到元件外)。这些电场吸收效果对向微可动元件Y1中的元件外泄露电场进行防止或抑制。通过这样的抑制或防止向元件外泄露电场，能够避免从各微可动元件Y1中的驱动机构(电极部12、60、70、80)泄漏的电场对邻接的其他微可动元件Y1的驱动特性施加不当影响。因此，上述电场吸收效果有助于提高微可动元件Y1的排列方向上的高密度化乃至排列方向D1上的可动主部(地面部11、镜面11’)的占有率。

微可动元件阵列X1的上述各微可动元件Y1能够作为角速度传感器或加速度传感器等感测元件。在作为感测元件的微可动元件Y1中，并非必须设置内可动部10的地面部11上的镜面11’。

当驱动作为角速度传感器的微可动元件Y1时，例如，可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60)以固定的振动频率或周期绕轴心A2进行摆动动作。所述摆动动作通过在电极部70、80之间以固定的周期施加电压来实现。在本实施方式中，例如，在将电极部70接地之后，以固定的周期对电极部80施加驱动电位。

例如在这样使可动部进行摆动动作或振动的状态下对微可动元件Y1或内可动部10作用以预定的角速度时，内可动部10绕轴心A1进行一定量的旋转位移，从而电极部12、60的相对配置发生变化，从而所述电极部12、60间的电容发生变化。基于这些电容变化，能够检测出内可动部10的旋转位移量。基于该检测结果，能够导出作用于微可动元件Y1或内可动部10的角速度。

当驱动被构成为加速度传感器的微可动元件Y1时，例如，通过在电极部12、60之间施加预定的直流电压，使内可动部10相对于框20或电极部60处于静止状态。在该状态下，当对微可动元件Y1或内可动部10作用沿法线方向(图5的平面图中的与直面垂直的方向)的加速度时，与加速度平行的矢量分量的惯性力作用。并且，环绕由一对连结部40规定的轴心A1的旋转转矩对内可动部10作用，从而内可动部10产生与加速度成比例的旋转位移(环绕轴心A1的旋转位移)。通过将在图5中显示的平面图中的内可动部10的重心位置设计为不与轴心A1重合，能够产生所述惯性力。通过检测电极部12、60之间的电容的变化，能够以电气方法检测出旋转位移量。基于该检测结果，能够导出作用于微可动元件Y1或内可动部10的加速度。

图16至图18表示包含于微可动元件阵列X1的各微可动元件Y1的制造方法的一个例子。所述方法是用于利用MEMS技术制造各微可动元件Y1的一种方法。在图16至图18中，通过示出一个截面的变化，示出了图18的(d)所示的地面部L、梁部B、框F1、F2、F3、连结部C1、C2、以及一组电极E1、E2的形成过程。所述一个截面是将被施以加工的晶片中的包含于单独的微可动元件形成区域的多个预定位置的截面模型化并作为连续截面表示而成的面。地面部L相当于地面部11的一部分。梁部B相当于梁部13。框F1相当于框20的一部分。框F2相当于框20中的延伸部20A(第二层部22的局部22a的一部分)。框F3相当于框30的一部分。连结部C1相当于连结部40，并表示扭力杆41的延伸方向的截面。连结部C2相当于连结部40、50A、50B中的每个，并表示各扭力杆41、51的横截面。电极E1相当于电极部12、70各自的一部分，并且表示一组电极齿12a及一组电极齿71各自的横截面。电极E2相当于电极部60、80各自的一部分，并且表示一组电极齿61及一组电极齿82各自的横截面。

在微可动元件Y1的制造中，首先，准备如图16的(a)所示的硅晶片101’。硅晶片101’具有沟槽101a，所述沟槽101a与成形有地面部11中的厚度薄的相对部11a的位置对应地延伸。在这样的硅晶片101’的制作中，将具有与沟槽101a对应的开口部的光阻图形用作掩膜，利用DRIE(deep reactive ion etching，深反应离子蚀刻)对厚度为例如200μm的未加工的硅晶片进行蚀刻处理直至预定的深度(例如30μm)。在DRIE中，在交替反复地进行利用SF₆气体进行的蚀刻和利用C₄F₈气体进行的侧壁保护的Bosch工序中，能够进行良好的各向异性蚀刻加工。在后面的DRIE中，也能够采用这样的Bosch工序。另外，硅晶片101’由通过掺杂被赋予导电性的硅材料形成。可以采用B等p型杂质或P及Sb等n型杂质作为杂质。

接下来，如图16的(b)所示，在硅晶片101’上形成绝缘膜101b。绝缘膜101b能够通过例如利用热氧化法对硅晶片101’的表面进行氧化形成。绝缘膜101b的厚度为例如500nm。在本工序后，将成为每个上述电导通孔(包含电导通孔16、24～26、34、35)的一部分的多个导电部(未图示)埋入形成于绝缘膜101b。具体地说，在绝缘膜101b的预定位置形成开口部，并向所述开口部填充导电材料。可以采用例如钨或多晶硅作为导电材料。

接下来，准备如图16的(c)所示的在表面具有绝缘膜102a的硅晶片102’。硅晶片102’由通过掺杂而被赋予导电性的硅材料形成。可以采用B(硼)等p型杂质或P(磷)及Sb(锑)等n型杂质作为杂质。硅晶片102’的厚度为例如200μm。绝缘膜102a的厚度为例如500nm。绝缘膜102a能够通过例如利用热氧化法对硅晶片102’的表面进行氧化形成。另外，将成为每个上述电导通孔(包含电导通孔16、24～26、34、35)的一部分的多个导电部(未图示)埋入形成于绝缘膜102a。这样的导电部能够通过以下方式形成：在绝缘膜102a的预定位置形成开口部，并对所述开口部填充导电材料。可以采用例如钨或多晶硅作为导电材料。

接下来，如图16的(d)所示，在对硅晶片101’、102’进行位置对准之后接合所述硅晶片101’、102’。由此，被埋入形成于绝缘膜101b的上述导电部和被埋入形成于绝缘膜102a的上述导电部形成各电导通孔。为了接合硅晶片101’、102’，例如，利用氨水溶液洗净硅晶片101’、102’，并在清洁的环境下将二者贴合，并在氮素气氛下利用例如1200℃的高温进行退火。

接下来，通过对硅晶片101’、102’分别施以研磨处理，如图17的(a)所示那样使硅晶片101’、102’变薄直到所希望的厚度。由此，能够得到作为SOI晶片的材料基板100，所述SOI晶片具有由伴随沟槽101a的硅层101、硅层102、以及所述硅层101、102之间的绝缘层103构成的层叠结构。在材料基板100的绝缘层103中，埋入形成有上述电导通孔(包含电导通孔16、24～26、34、35)(省略图示)。硅层101的厚度为例如20～200μm、硅层102的厚度为例如20～200μm、绝缘层103的厚度为例如0.3～2μm。

接下来，如图17的(b)所示，在硅层101上形成镜面11’。在镜面11’的形成中，首先，通过溅射法，在硅层101上例如利用Cr(50nm)成膜并在随后利用Au(200nm)成膜。接下来，经由掩膜依次对这些金属膜进行蚀刻处理，由此图形形成镜面11’。可以使用例如碘化钾等碘元素水溶液作为针对Au的蚀刻液。可以使用例如硝酸二氨铈的水溶液作为针对Cr的蚀刻液。

接下来，如图17的(c)所示，在硅层101上形成氧化膜图形110及光阻图形111，并在硅层102上形成氧化膜图形112。氧化膜图形110具有如图19所示的图形形状，所述图形形状与应该在硅层101中成形的内可动部10的一部分(包含地面部11、电极部12、以及梁部13)、框20的第一层部21、框30的第一层部31、以及电极部70对应。在氧化膜图形110的形成中，例如，通过溅射法或CVD法在材料基板100的硅层101侧利用氧化物材料成膜，随后对所述氧化物膜进行图形化处理。光阻图形111具有与连结部40、50A、50B对应的图形形状。在光阻图形111的形成中，例如，通过旋转涂布法在材料基板100的硅层101侧利用光阻材料成膜，随后对所述光阻膜进行图形化处理。氧化膜图形112具有如图20所示的图形形状，所述图形形状与应该在硅层102成形的内可动部10的防护部14、框20的第二层部22、框30的第二层部32、以及电极部60、80对应。在氧化膜图形112的形成中，例如，通过溅射法或CVD法在材料基板100的硅层102侧利用氧化物材料成膜，随后对所述氧化物膜进行图形化处理。

接下来，如图17的(d)所示，将氧化膜图形110及光阻图形111用作掩膜，通过DRIE，对硅层101进行蚀刻处理直到所希望的深度。所希望的深度是指相当于连结部C1、C2的厚度的深度，为例如5μm。

接下来，除去如图18的(a)所示的光阻图形111。例如，通过使预定的剥离液作用，可以剥离光阻图形111。

接下来，如图18的(b)所示，将氧化膜图形110用作掩膜，通过DRIE，以残留的方式形成连结部C1、C2并对硅层101进行蚀刻处理。在本工序中，成形有地面部L、梁部B、电极E1、框F1的一部分(框20的第一层部21)、框F3的一部分(框30的第一层部31)以及各连结部C1、C2。

接下来，如图18的(c)所示，将氧化膜图形112用作掩膜，通过DRIE对硅层102进行蚀刻处理。在本工序中，成形有框F1的一部分(框20的第二层部22)、框F2(作为框20的第二层部22的一部分的延伸部20A)、框F3的一部分(框30的第二层部32)、以及电极E2。

接下来，如图18的(d)所示，对绝缘层103中露出的位置及氧化膜图形110、112进行蚀刻除去。可以采用干法蚀刻或湿法蚀刻作为蚀刻方法。当采用干法蚀刻时，可以采用例如CF₄或CHF₃等作为蚀刻气体。当采用湿法蚀刻时，可以使用例如由氟酸及氟化铵形成的氢氟酸(BHF)作为蚀刻液。

通过进行以上的一连串工序，能够实现地面部L、梁部B、框F1、F2、F3、连结部C1、C2、以及一组电极E1、E2的成形等从而制造微可动元件Y1。通过使各微可动元件Y1经历这样的制造过程，能够制造微可动元件阵列X1的第一阵列1及第二阵列2。

在微可动元件阵列X1的制造中，首先，在基材上图像形成上述基准电位布线及多对驱动布线从而制作上述底部3。接下来，通过引线接合在底部3上形成多个间隔器5。接下来，在各间隔器5的顶部涂布导电粘合剂，随后对底部3及第二阵列2进行位置对准并经由间隔器5及导电粘合剂使二者接合。接下来，通过引线接合在第二阵列2上形成多个间隔器4。接下来，在各间隔器4的顶部涂布导电粘合剂，随后对第一阵列1及第二阵列2(伴随底部3)进行位置对准并经由间隔器4及导电粘合剂使二者接合。

图21及图22表示第二实施方式涉及的微可动元件阵列X2。图21是微可动元件阵列X2的省略了一部分的分解平面图。图22是微可动元件阵列X2的省略了一部分的截面图。

微可动元件阵列X2在本实施方式中是微镜元件阵列，包含第一阵列6、第二阵列7、底部3、多个间隔器4、以及多个间隔器5。多个间隔器4介于第一阵列6及第二阵列7之间，多个间隔器5介于第二阵列7及底部3之间。底部3是布线基板(省略图21及图22中的布线)，第一阵列6的一部分经由一部分间隔器4、第二阵列7的一部分、以及一部分间隔器5与底部3的布线的一部分电连接。第二阵列7的一部分经由一部分间隔器5与底部3的布线的一部分电连接。用于这些电连接的间隔器4、5由导电材料形成，例如是单独的或层叠的金属凸起。

图23是第一阵列6的省略了一部分的平面图。第一阵列6包含多个微可动元件Y2(在图23中，省略了一部分微可动元件Y2)。图24是第二阵列7的省略了一部分的平面图。第二阵列7含有多个微可动元件Y3(在图24中，省略了一部分微可动元件Y3)。

图25至图34表示包含于第一阵列6的微可动元件Y2。图25是微可动元件Y2的平面图。图26是微可动元件Y2的省略了一部分的平面图。图27至图34分别为沿图25的线XXVII-XXVII、线XXXVIII-XXXVIII、线XXIX-XXIX、线XXX-XXX、线XXXI-XXXI、线XXXII-XXXII、线XXXIII-XXXIII、以及线XXXIV-XXXIV剖开的面的放大截面图。

微可动元件Y2在本实施方式中是微镜元件，包括内可动部10、作为外可动部的框20、作为固定部的框30’、一对连结部40、一对连结部50C、50D、电极部60、70、以及电极部80’。微可动元件Y2在以下诸点上与上述微可动元件Y1不同：即，包括框30’取代框30、包括一对连结部50C、50D取代一对连结部50A、50B，以及包括电极部80’取代电极部80。框30’、连结部50C、50D以及电极部80’以外的微可动元件Y2的构成与微可动元件Y1相同。另外，与微可动元件Y1同样，微可动元件Y2是通过利用MEMS技术对作为SOI晶片的材料基板进行加工而制造的元件。所述材料基板具有由第一及第二硅层以及所述硅层间的绝缘层构成的层叠结构，并且通过掺杂，各硅层被赋予预定的导电性。微可动元件Y2中的上述各部位主要是由第一硅层和/或第二硅层形成的，因此从使图清晰明白的观点出发，在图23及图25中，对由第一硅层形成的部位标记显示斜截面线。另外，图26所示的结构是在微可动元件Y2中由第二硅层形成的部位。

如图32所示，框30’具有由以下部分构成的层叠结构：由第一硅层形成的第一层部31、由第二硅层形成的第二层部32、以及所述第一及第二层部31、32之间的绝缘层33。如图25及图32所示，第一层部31包含相互分隔的局部31a、31b。局部31a包含相互分隔的部分(省略图示)。如图26及图32所示，第二层部32包含相互分隔的局部32a、32b、以及32c。局部32a包含相互分隔的部分(省略图示)。如图32所示，局部31b、32b经由贯穿绝缘层33的电导通孔34电连接。

一对连结部40分别由图25所示的两根扭力杆41构成。各连结部40是由第一硅层形成的部位，并与内可动部10的梁部13及框20的第一层部21的局部21a连接，并且各连结部40连结内可动部10及框20(梁部13与局部21a经由连结部40电连接)。构成各连结部40的两根扭力杆41的间隔从框20侧到内可动部10侧逐渐增大。另外，如图27所示，在厚度方向H上，扭力杆41比内可动部10更薄，并且扭力杆41比框20的第一层部21更薄。这样的一对连结部40对内可动部10或可动主部(地面部11、镜面11’)的旋转位移的轴心A1进行规定。上述电极齿12a、12b的伸出方向与轴心A1的延伸方向平行。包含从框20侧到内可动部10侧间隔逐渐增大的两根扭力杆41的各连结部40适于对在内可动部10工作时产生不希望的位移分量的情况进行抑制。

一对连结部50C、50D分别为如图25所示的一根弹性杆。各连结部50C、50D是由第一硅层形成的部位，并连结框20及框30’。具体地说，如图25所示，连结部50C与框20的第一层部21的局部21b及框30’的第一层部31的局部31b连接，从而连结所述框20及框30’(局部21b、31b经由连结部50C电连接)。连结部50D与框20的第一层部21的局部21c及框30’的第一层部31的局部31a的一部分连接，从而连结所述框20及框30’(局部21c与局部31a的所述一部分经由连结部50D电连接)。另外，在厚度方向H上，连结部50C、50D与扭力杆41同样，比框20的第一层部21更薄，并且比框30’的第一层部31更薄。这样的一对连结部50C、50D是以微可动元件Y2的可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60、70)能够在轴心A1方向上进行平移运动的方式对微可动元件Y2进行支撑的弹性部件。

电极部80’是由第一硅层形成的部位，并且如图25所示由臂81及多个电极齿82构成。臂81向轴心A2的延伸方向延伸。多个电极齿82从臂81向电极部70侧伸出，并且在臂81的延伸方向上分隔地排列成行。这样，电极部80具有梳齿电极结构。另外，如图34所示，电极部80’的臂81经由贯穿绝缘层33的电导通孔35与框30’的局部32c电连接。

在微可动元件Y2中，一对电极部12、60能够构成用于产生内可动部10绕轴心A1进行的旋转位移涉及的驱动力的驱动机构或致动器。另外，一对电极部70、80能够构成用于产生框20及伴随所述框20的内可动部10的轴心A1方向上的平移运动涉及的驱动力的驱动机构或致动器。

当驱动微可动元件Y2时，对内可动部10的电极部12及电极部70施加有基准电位。经由框30’的第一层部31的局部31a的一部分、连结部50D、框20的第一层部21的局部21c、电导通孔26(如图33所述)、框20的第二层部22的局部22a、电导通孔24(如图31所述)、框20的第一层部21的局部21a、连结部40的扭力杆41、以及内可动部10的梁部13，能够实现对电极部12施加基准电位。经由框30’的第一层部31的局部31a的一部分、连结部50D、以及框20的第一层部21的局部21c，能够实现对电极部70施加基准电位。框30’的第一层部31的局部31a中施加有基准电位的部位(基准电位施加部)与局部31a的其他部位分隔并且电气隔离。基准电位为例如接地电位等，优选所述基准电位被保持在固定值。

当驱动微可动元件Y2时，在必要时对电极部60施加比基准电位更高的驱动电位。通过对电极部60施加驱动电位，能够在电极部12、60之间产生静电引力并使内可动部10绕轴心A1进行旋转位移。经由框30’的第二层部32的局部32b、电导通孔34(如图32所示)、框30’的第一层部31的局部31b、连结部50C、框20的第一层部21的局部21b、电导通孔25(如图31所示)、以及框20德第二层部22的局部22b，能够实现对电极部60施加基准电位。通过这样的驱动，能够适当地切换利用设置于微可动元件Y2的地面部11上的镜面11’反射的光的反射方向。

当驱动微可动元件Y2时，在必要时对电极部80’施加比基准电位更高的驱动电位。通过对电极部80’施加驱动电位，能够在电极部70、80’之间产生静电引力并使框20及伴随所述框20的内可动部10的地面部11(镜面11’)向轴心A1方向进行平移运动。经由框30’的第二层部32的局部32c及电导通孔35(如图34所示)，能够实现对电极部80’施加基准电位。

图35及图36示出了包含于第二阵列7的微可动元件Y3。图35是微可动元件Y3的平面图。图36是沿图35的线XXXVI-XXXVI剖开的面的放大截面图。

微可动元件Y3在本实施方式中是微镜元件，包括内可动部10、作为外可动部的框20、作为固定部的框30、一对连结部40、一对连结部50A、50B、电极部60、70、以及电极部80。微可动元件Y3的内可动部10的地面部11及镜面11’在轴心A1方向上的长度比微可动元件Y1的内可动部10的地面部11及镜面11’在轴心A1方向上的长度更长。微可动元件Y3的地面部11及镜面11’的长度L3在比微可动元件Y1的地面部11及镜面11’的的长度L1长的范围内，为例如50～500μm。在微可动元件Y3中，地面部11或可动主部的上述长度L3比如图36所示的框20的一对延伸部20A的外端之间的长度L2大。微可动元件Y3的其他构成与微可动元件Y1相同。另外，与微可动元件Y1同样，微可动元件Y3是通过利用MEMS技术对作为SOI晶片的材料基板进行加工而制造的元件。所述材料基板具有由第一及第二硅层以及所述硅层间的绝缘层构成的层叠结构，并且通过掺杂，各硅层被赋予预定的导电性。微可动元件Y3中的上述各部位主要是从第一硅层和/或第二硅层形成的，因此从使图清晰明白的观点出发，在图35中，对从第一硅层形成的部位标记显示斜截面线。

当驱动各微可动元件Y3时，对内可动部10的电极部12及电极部70施加有基准电位。用于对电极部12、70施加基准电位的电气通路与驱动上述微可动元件Y1时所述的电气通路相同。基准电位为例如接地电位等，优选所述基准电位被保持在固定值。

当驱动各微可动元件Y3时，在必要时对电极部60、80各自施加由比基准电位更高的驱动电位。通过对电极部60施加驱动电位，能够在电极部12、60之间产生静电引力并使内可动部10绕轴心A1进行旋转位移。通过对电极部80施加驱动电位，能够在电极部70、80之间产生静电引力并使框20及伴随所述框20的内可动部10绕轴心A2进行旋转位移。微可动元件Y3是所谓二轴型的摆动元件。用于对电极部60、80施加基准电位的电气通路与驱动上述微可动元件Y1时所述的电气通路相同。通过这样的二轴型驱动，能够适当地切换利用设置于微可动元件Y3的地面部11上的镜面11’反射的光的反射方向。

如图21至图23所示，第一阵列6含有多个微可动元件Y2。在第一阵列6中，多个微可动元件Y2在轴心A1的延伸方向上以全部轴心A2(在图21至图23中未图示)相互平行的方式被配置成一列。在第一阵列6中，各微可动元件Y2的框30’被构成为一个整体的框体并包围全部微可动元件Y2的第一可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60)。第一阵列6中的全部微可动元件Y2的多个第一可动部构成第一可动部列。在第一可动部列中，多个第一可动部以伴随镜面11’的地面部11(可动主部)和空隙G2被交替配置、并且所述可动主部在第一可动部的排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。在本实施方式中，设定在第一可动部列中，排列方向D1上的地面部11或镜面11’的长度L1与空隙G2相同。因此，在本实施方式中，第一阵列6的框30’内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率为50％左右。第一阵列6的所述占有率也可以被设定为不同的值。另外，在第一阵列6中，框30’中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部在全部微可动元件Y2的范围内连续。第一阵列6的全部微可动元件Y2的内可动部10的电极部12及防护部14、框20的第一层部21的局部21a、21c及第二层部22的局部22a、框30’的第二层部32的局部32c、以及电极部70电连接。

如图21、图22以及图24所示，第二阵列7包含多个微可动元件Y3。在第二阵列7中，多个微可动元件Y3在轴心A1的延伸方向上以全部轴心A2(在图21、图22、以及图24中未图示)相互平行的方式被配置成一列。在第二阵列7中，各微可动元件Y3的框30被构成为一个整体的框体并包围全部微可动元件Y3的第二可动部(内可动部10、框20、连结部40、电极部60)。第二阵列7中的全部微可动元件Y3的多个第二可动部构成第二可动部列。在第二可动部列中，多个第二可动部以伴随镜面11’的各地面部11(可动主部)与第二可动部列的一个空隙G2相对、并且多个可动主部经由空隙G3在排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。另外，在第二可动部列中，可动主部与空隙G3被交替配置。在第二可动部列中，当设定排列方向D1上的地面部11或镜面11’的长度L3与空隙G3相同时，第二阵列7的框30内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率为50％左右。第二阵列7的所述占有率也可以被设定为不同的值。排列方向D1上的第二阵列7的各地面部11(镜面11’)的两端部也可以被设定为第二阵列7的地面部11(镜面11’)的长度L1，以使其与第一阵列1的地面部11(镜面11’)重合。在该情况下，在第二阵列7中，G3＜L3，第二阵列7的框30内的排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率大于50％。另外，在第二阵列7中，框30中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部在全部微可动元件Y3范围内连续。第二阵列7的全部微可动元件Y3的内可动部10的电极部12及防护部14、框20的第一层部21的局部21a、21c及第二层部22的局部22a、框30的第二层部32的局部32c、以及电极部70电连接。

底部3具有基准电位布线及多对驱动布线(第一驱动布线、第二驱动布线)。基准电位布线与第一阵列6及第二阵列7的框30、30’中的第一层部31的局部31a的上述基准电位施加部电连接。第一驱动布线与第一阵列6中的各微可动元件Y2的上述电极部60及第二阵列7中的各微可动元件Y3的上述电极部60电连接。第二驱动布线与第一阵列6中的各微可动元件Y2的上述电极部80’及第二阵列7中的各微可动元件Y3的上述电极部80电连接。具体地说，详细情况如下：

在第一阵列6中，框30’的第一层部31的局部31a的基准电位施加部经由框30’的贯穿绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30’的第二层部32的局部32a的一部分(基准电位施加部)电连接。所述局部32a的基准电位施加部与由导电材料形成的至少一个上述间隔器4接合，并且所述间隔器4与第二阵列7中的框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部接合。因此，第一阵列6中的框30’的第一层部31的局部31a的基准电位施加部与第二阵列7中的框30的第一层部31的局部31a的基准电位施加部电连接。并且，在第二阵列7中，框30中的局部31a的基准电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30中的局部32a的一部分(基准电位施加部)电连接。所述局部32a的基准电位施加部与由导电材料形成的至少一个上述间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的布线的一部分(基准电位布线)接合。因此，第一阵列6及第二阵列7的框30、30’中的第一层部31的局部31a的基准电位施加部与底部3的基准电位布线电连接。

第一阵列6的各微可动元件Y2中的框30’的第二层部32的局部32b(如上所述，与同一微可动元件Y2内的电极部60电连接)与由导电材料形成的间隔器4接合。所述间隔器4与第二阵列7中的框30的第一层部31的局部31a的一部分(第一驱动电位施加部)接合。在第二阵列7中，框30的第一层部31的局部31a的各第一驱动电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(第一驱动电位施加部)电连接。所述局部32a的各第一驱动电位施加部与由导电材料形成的间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的一根第一驱动布线接合。因此，第一阵列6的各微可动元件Y2中的局部32b连同电极部60与底部3的一根第一驱动布线电连接。

第一阵列6的各微可动元件Y2中的框30’的第二层部32的局部32c(如上所述，与同一微可动元件Y2内的电极部80’电连接)与由导电材料形成的间隔器4接合。所述间隔器4与第二阵列7中的框30的第一层部31的局部31a的一部分(第二驱动电位施加部)接合。在第二阵列7中，框30的第一层部31的局部31a的各第二驱动电位施加部经由贯穿框30的绝缘层33的预定的电导通孔(省略图示)与框30的第二层部32的局部32a的一部分(第二驱动电位施加部)电连接。所述局部32a的各第二驱动电位施加部与由导电材料形成的间隔器5接合，并且所述间隔器5与底部3的一根第二驱动布线接合。因此，第一阵列6的各微可动元件Y2中的局部32c连同电极部80’与底部3的一根第二驱动布线电连接。

第二阵列7的各微可动元件Y3中的框30的第二层部32的局部32b(如上所述，与同一微可动元件Y3内的电极部60电连接)与由导电材料形成的间隔器5接合。所述间隔器5与底部3的一根第一驱动布线接合。因此，第二阵列7的各微可动元件Y3中的局部32b连同电极部60与底部3的一根第一驱动布线电连接。

第二阵列7的各微可动元件Y3中的电极部80与由导电材料形成的间隔器5接合。所述间隔器5与底部3的一根第二驱动布线接合。因此，第二阵列7的各微可动元件Y3中的电极部80与底部3的一根第二驱动布线电连接。

在微可动元件阵列X2的微可动元件Y2、Y3中的基准电位施加部(包含电极部12、70)及电极部60、80、80’与底部3的基准电位布线及多对驱动布线之间形成有具体情况如上所述的电连接关系。

当驱动微可动元件阵列X2时，对全部微可动元件Y2、Y3中的内可动部10的电极部12和电极部70共同地施加有基准电位。在该状态下，在必要时对被选择了的微可动元件Y2的电极部60、80’分别施加有驱动电位。在微可动元件Y2中，通过对电极部60施加驱动电位能够使内可动部10绕轴心A1进行旋转位移，并且通过对电极部80’施加驱动电位能够使内可动部10的地面部11(镜面11’)向轴心A1方向进行平移运动。并且，在必要时对被选择了的微可动元件Y3的电极部60、80分别施加有驱动电位。由此，在各微可动元件Y2中，内可动部10(包含伴随镜面11’的地面部11)进行摆动动作，并且伴随框20的内可动部10(包含伴随镜面11’的地面部11)进行摆动动作。在这样的微可动元件阵列X2中，能够适当地切换利用各微可动元件Y2、Y3的内可动部10的地面部11上的镜面11’反射的光的反射方向。

在具有以上构成的微可动元件阵列X2中，第一阵列6或其框30’与第二阵列7或其框30经由间隔器4被层叠配置。如图23所示，在第一阵列6的框30’上支撑有多个微可动元件Y2的多个第一可动部(包含内可动部10和框20)，并且如上所述，所述多个第一可动部构成第一可动部列。

另一方面，如图24所示，在第二阵列7的框30上支撑有多个微可动元件Y3的多个第二可动部(包含内可动部10和框20)，并且如上所述，所述多个第二可动部构成第二可动部列。在第二可动部列中，如上所述，多个第二可动部以伴随镜面11’的各地面部11(可动主部)与第一可动部列的一个空隙G2相对、并且多个可动主部经由空隙G3在排列方向D1上排列成一列的方式被配置成一列。

在微可动元件阵列X2中，排列方向D1上的相邻两个可动部中的一者位于第一阵列6侧，另一者位于第二阵列7侧，如图22所示，所述相邻的可动部在第一阵列6及第二阵列7的层叠方向上位置错开。并且，排列方向D1上的相邻两个可动主部(第一可动主部、第二可动主部)也在第一阵列6及第二阵列7的层叠方向上位置错开。在这样的微可动元件阵列X2中，避免了排列方向D1上的相邻两个可动部的机械干扰和电气干扰，并且能够将所述两个可动部的可动主部(第一及第二可动主部)不考虑加工极限地挨近配置。因此，微可动元件阵列X2能够在排列方向D1或可动部排列方向上实现可动主部(在本实施方式中为伴随镜面11’的地面部11)的高占有率。排列方向D1上的地面部11或镜面11’的占有率越高，微可动元件阵列X2作为整体接收并利用各镜面11’反射的光信号的损失越减少。在微可动元件阵列X2中，关于排列方向D1中的地面部11或镜面11’的占有率，能够实现所述占有率在99％以上甚至为实质上的100％。假设使用微可动元件阵列X2作为WDM通信系统中的波长选择型开关的情况。在该情况下，在微可动元件阵列X2中，对于作为反射对象信号分配给各镜面11’的光信号，能够无间断地设定波长带宽或频率带宽，来设定大的波长带宽或频率带宽。另外，在该情况下，对与选择了的微可动元件Y3相邻的一个微可动元件Y2进行驱动使其如图22中的箭头D3所示进行平移运动，由此所述被选择了的微可动元件Y3能够扩大被分配作为反射对象的光信号的波长带宽或频率带宽。在微可动元件阵列X2中，所述被选择了的微可动元件Y3能够扩大被分配作为反射对象的光信号的波长带宽或频率带宽。

在微可动元件阵列X2的各微可动元件Y2中，内可动部10的电极部12、防护部14、框20的第二层部22的局部22a、以及框30’的第二层部32的局部32c电连接。因此，当驱动时，防护部14及局部22a、32c也与电极部12一起被施加有基准电位(例如接地电位)。因此，以比基准电位更高的驱动电位为起因，在驱动时从电极部60向例如内可动部10的地面部11侧发出的电场容易被防护部14吸收(即，所述电场难以越过防护部14到达例如地面部11)。与此同时，在驱动时从电极部60发出的电场容易被局部22a吸收(即，所述电场难以越过框20的第二层部22的局部22a侧向泄露到元件外)。与此同时，以比基准电位更高的驱动电位为起因，在驱动时从电极部80’向与电极部70相反的一侧发出的电场容易被局部32c吸收(即，所述电场难以越过局部32c泄露到元件外)。这些电场吸收效果对向微可动元件Y2中的元件外泄露电场进行防止或抑制。通过这样的抑制或防止向元件外泄露电场，能够避免从各微可动元件Y2中的驱动机构(电极部12、60、70、80)泄漏的电场对邻接的其他微可动元件Y2的驱动特性施加不当影响。因此，上述电场吸收效果有助于提高微可动元件Y2的排列方向上的高密度化乃至排列方向D1上的可动主部(地面部11、镜面11’)的占有率。

微可动元件阵列X2的上述各微可动元件Y2能够作为角速度传感器或加速度传感器等感测元件。在作为感测元件的微可动元件Y2中，并非必须设置内可动部10的地面部11上的镜面11’。

包含于上述微可动元件阵列X1、X2中的微可动元件Y1、Y3也可以是所谓一轴型的摆动元件。当使微可动元件Y1、Y3为一轴型的摆动元件时，可以采用不设置电极部70、80，并将框20相对于框30固定的结构。

上述微可动元件阵列X1、X2可以被采用作为微镜元件阵列，所述微镜元件阵列用于构成具备通信设备的光切换装置。

图37表示第三实施方式涉及的空间光结合型光切换装置400的大致构成。光切换装置400包括一对微镜阵列单元401、402、输入纤维阵列403、输出纤维阵列404、多个微透镜405、406。输入纤维阵列403由预定数目的输入纤维403a构成，并且在微镜阵列单元401上配设有多个与各输入纤维403a对应的微镜元件401a。输出纤维阵列404由预定数目的输出纤维404a构成，并且在微镜阵列单元402上配设有多个与各输出纤维404a对应的微镜元件402a。每个微镜元件401a、402a被设置为能够对具有用于反射光的镜面的所述镜面的朝向进行控制。微镜阵列单元401、402是上述微可动元件阵列X1、X2中的一者。多个微透镜405被配置为各自与输入纤维403a的端部相对。另外，多个微透镜406被配置为各自与输出纤维404a的端部相对。

在光切换装置400中，从输入纤维403a射出的光L₁穿过对应的微透镜405并由此成为相互平行的光，并且射向微镜阵列单元401。光L₁被对应的微镜元件401a反射，从而发生方向偏转而朝向微镜阵列单元402。此时，微镜元件401a的镜面朝向事先预定的方向，以使光L₁射入所希望的微镜元件402a。接下来，光L₁被微镜元件402a反射，从而发生方向偏转而朝向输出纤维阵列404。此时，微镜元件402a的镜面朝向事先预定的方向，以使光L₁射入所希望的输出纤维404a。

这样，利用光切换装置400，从各输入纤维403a射出的光L₁通过在微镜阵列单元401、402中的偏转到达希望的输出纤维404a。即，输入纤维403a与输出纤维404a一对一地连接。并且，通过适当地改变微镜元件401a、402a的偏转角度，可以对光L₁到达的输出纤维404a进行切换。

作为用于将以光纤作为介质传送的光信号的传送路径从某种纤维切换到其他纤维的光切换装置所要求的特性，在切换动作中，例举有大容量、高速度、高可靠性。从实现这些特性的观点出发，优选利用MEMS技术制作的微镜元件作为编入光切换装置的切换元件。这是因为：利用微镜元件，在光切换装置中的输入侧的光路与输出侧的光路之间，能够不将光信号变换为电信号而是以光信号的状态进行切换处理，因此适于获得上述特性。

图38表示第四实施方式涉及的波长选择型的光切换装置500的大致构成。光切换装置500包括微镜阵列单元501、一根输入纤维502、三根输出纤维503、多个微透镜504a、504b、分光仪505、以及聚光镜506。微镜阵列单元501具有多个微镜元件501a，并且所述多个微镜元件501a在微镜阵列单元501中被配设为例如一列。各微镜元件501a被设置为能够对具有用于反射光的镜面的所述镜面的朝向进行控制。微镜阵列单元501为上述微可动元件阵列X1、X2中的一者。微透镜504a被配置为与输入纤维502的端部相对。微透镜504b被配置为与输出纤维503的端部相对。分光仪505是随着波长不同而反射光的衍射程度不同的反射型光栅。

在光切换装置500中，从输入纤维502射出的光L₂(夹杂有多个波长)穿过微透镜504a并由此成为平行光。所述光L₂被分光仪505反射(此时，每种波长的光以不同的角度反射)。所述反射光穿过聚光镜506。此时，每种波长的光被聚光至微镜阵列单元501中的对应的微镜元件501a。各波长的光被对应的微镜元件501a向预定方向反射。此时，微镜元件501a的镜面朝向事先预定的方向，以使对应波长的光到达所希望的输出纤维503。随后，由微镜元件501a反射的光经由聚光镜506、分光仪505、以及微透镜504b，射入到被选择了的预定的输出纤维503。这样，通过光切换装置500，能够从光L₂选择所希望的波长的光。

Claims (9)

1.一种微可动元件阵列，包括：

第一框；

第一可动部列，包含多个第一可动部，所述第一可动部具有第一可动主部并被支撑于所述第一框上；

第二框；以及

第二可动部列，包含多个第二可动部，所述第二可动部具有第二可动主部并被支撑于所述第二框上；

其中，

按照使所述第一可动部列及所述第二可动部列被相对配置的方式，来层叠配置所述第一框及所述第二框，

在所述第一可动部列中配置所述多个第一可动部，使得第一可动主部及空隙被交替配置并且多个第一可动主部被排列在一个方向上，

在所述第二可动部列中配置所述多个第二可动部，使得各第二可动主部与所述第一可动部列的一个所述空隙相对并且多个第二可动主部被排列在所述一个方向上，

所述第一可动部在所述第一可动主部中的与第二可动主部侧相反的一侧具有光反射面，所述第二可动部在所述第二可动主部中的第一可动主部侧具有光反射面，

所述光反射面在所述第一可动部和所述第二可动部中均形成于同一侧。

2.如权利要求1所述的微可动元件阵列，其中，

所述一个方向上的各第一可动主部的长度、与相邻的第一可动主部间的各空隙在所述一个方向上的长度相等。

3.如权利要求1所述的微可动元件阵列，其中，

所述第一可动部还具有第一电极部，

所述第二可动部还具有第二电极部，

所述的微可动元件阵列还包括：

第一扭转连结部，连结所述第一框及所述第一可动部，并对所述第一可动部的旋转位移的轴心进行规定；

第二扭转连结部，连结所述第二框及所述第二可动部，并对所述第二可动部的旋转位移的轴心进行规定；

第三电极部，被固定到所述第一框上，用于与所述第一电极部协同工作从而产生使所述第一可动部进行所述旋转位移的驱动力；以及

第四电极部，被固定到所述第二框上，用于与所述第二电极部协同工作从而产生使所述第二可动部进行所述旋转位移的驱动力。

4.如权利要求3所述的微可动元件阵列，其中，

所述第一可动部还包括：

第五电极部；

第一梁部，连结所述第五电极部和所述第一可动主部；

第一可动框部；

第三扭转连结部，连结所述第一可动框部和所述第一梁部并对所述第一可动主部的旋转位移的轴心进行规定；以及

第六电极部，被固定到所述第一可动框上，用于与所述第五电极部协同工作从而产生使所述第一可动主部进行所述旋转位移的驱动力；

所述第二可动部还包括：

第七电极部；

第二梁部，连结所述第七电极部和所述第二可动主部；

第二可动框部；

第四扭转连结部，连结所述第二可动框部和所述第二梁部并对所述第二可动主部的旋转位移的轴心进行规定；以及

第八电极部，被固定到所述第二可动框上，用于与所述第七电极部协同工作从而产生使所述第二可动主部进行所述旋转位移的驱动力。

5.如权利要求4所述的微可动元件阵列，其中，

所述第一可动框部中的沿所述第一可动主部延伸的部位位于所述第一可动主部中的第二可动主部侧，并且在所述一个方向上位于所述第一可动主部的端部之间以内的位置。

6.如权利要求1至5中任一项所述的微可动元件阵列，还包括：

底部；

多个第一间隔器，介于所述第一框及所述第二框之间；以及

多个第二间隔器，介于所述第二框及所述底部之间；

其中，

所述第一框的一部分经由至少一个所述第一间隔器、所述第二框的一部分、以及至少一个所述第二间隔器与所述底部电连接，

所述第二框的其他一部分经由至少一个所述第二间隔器与所述底部电连接。

7.如权利要求1至5中任一项所述的微可动元件阵列，其中，

在所述一个方向上，所述第二可动主部与至少一个所述第一可动主部重合。

8.如权利要求1至5中任一项所述的微可动元件阵列，其中，

每个所述第一可动部具有驱动装置，该驱动装置用于使所述第一可动主部在所述一个方向上进行平移运动。

9.一种通信设备，包括具有多个光反射面的微可动元件阵列，其中，

微可动元件阵列包括：

第一框；

第一可动部列，包含多个第一可动部，该第一可动部具有第一可动主部并被支撑于所述第一框上；

第二框；以及

第二可动部列，包含多个第二可动部，该第二可动部具有第二可动主部并被支撑于所述第二框上；

其中，

按照所述第一可动部列及所述第二可动部列被相对配置的方式，来层叠配置所述第一框及所述第二框，

在所述第一可动部列配置所述多个第一可动部，使得第一可动主部及空隙被交替配置并且多个第一可动主部被排列在一个方向上，

各第一可动部在所述第一可动主部中的与第二可动主部侧相反的一侧具有光反射面，

在所述第二可动部列中配置所述多个第二可动部，使得各第二可动主部与第一可动部列的一个所述空隙相对并且多个第二可动主部被排列在所述一个方向上，

各第二可动部在所述第二可动主部中的第一可动主部侧具有光反射面，

所述光反射面在所述第一可动部和所述第二可动部中均形成于同一侧。