CN115210626A - 光扫描装置、测距装置以及光扫描装置的制造方法 - Google Patents

光扫描装置、测距装置以及光扫描装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

光扫描装置(100)具备反射体(10)、旋转体(1)、第1扭曲梁(21)以及第2扭曲梁(22)、第1支撑部(31)、第2支撑部(32)、第1弹性层(41)和第2弹性层(42)。第1弹性层(41)与第1扭曲梁(21)重叠。第2弹性层(42)与第2扭曲梁(22)重叠。在与第1扭曲梁(21)和第2扭曲梁(22)夹入旋转体(1)的方向正交的剖面中，活性层(LA)的纵向尺寸比活性层(LA)的横向尺寸小。第1弹性层(41)以及第2弹性层(42)的材料具有比金属高的疲劳寿命。

Description

光扫描装置、测距装置以及光扫描装置的制造方法
技术领域
本公开涉及光扫描装置、测距装置以及光扫描装置的制造方法。
背景技术
以往，已知采用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，即微机电系统)技术的光扫描装置。该光扫描装置为小型，高精度地进行驱动。光扫描装置构成为通过重叠有反射体的旋转体以第1扭曲梁以及第2扭曲梁为旋转轴旋转，对由反射体照射的光进行扫描。旋转体、第1扭曲梁以及第2扭曲梁包括共同的活性层。活性层的材料例如是硅(Si)。活性层例如通过深反应离子刻蚀(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)等半导体处理来进行加工。
例如，在日本特开2005－292321号公报(专利文献1)中，平面型促动器(光扫描装置)具备反射镜(反射体)、可动板(旋转体)、扭杆(第1扭曲梁以及第2扭曲梁)和金属膜。可动板以及扭杆具有共同的活性层硅(活性层)。金属膜重叠于扭杆。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－292321号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述公报所述的平面型促动器(光扫描装置)中，金属膜重叠于扭杆(第1扭曲梁以及第2扭曲梁)。因而，可抑制扭杆的平面型促动器的厚度方向的尺寸变大以及扭杆的宽度的尺寸变大。于是，扭杆的位置处的平面型促动器的硬弹簧效应降低，并且旋转体的最大偏转角的降低会被抑制。另外，硬弹簧效应是指峰值频率的频率变高的效果。但是，通过对金属膜反复施加因旋转体的旋转形成的应力，金属膜会发生劣化。因而，平面型促动器的长期可靠性会降低。
本公开是鉴于上述课题而做出的，其目的在于提供光扫描装置、测距装置以及光扫描装置的制造方法，能降低第1扭曲梁以及第2扭曲梁的位置处的光扫描装置的硬弹簧效应，并能降低旋转体的最大偏转角的降低，且具有高的长期可靠性。
用于解决课题的方案
本公开的光扫描装置具备反射体、旋转体、第1扭曲梁以及第2扭曲梁、第1支撑部、第2支撑部、第1弹性层和第2弹性层。反射体构成为反射光。在旋转体上重叠有反射体。第1扭曲梁以及第2扭曲梁夹入旋转体。第1支撑部与旋转体一起夹入第1扭曲梁。第2支撑部与旋转体一起夹入第2扭曲梁。第1弹性层重叠于第1扭曲梁。第2弹性层重叠于第2扭曲梁。旋转体构成为能以第1扭曲梁以及第2扭曲梁为旋转轴而相对于第1支撑部以及第2支撑部旋转。旋转体、第1扭曲梁以及第2扭曲梁包括共同的活性层。在与第1扭曲梁和第2扭曲梁夹入旋转体的方向正交的剖面中，活性层的纵向尺寸比活性层的横向尺寸小。第1弹性层以及第2弹性层的材料是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。
发明的效果
根据本公开的光扫描装置，第1弹性层重叠于第1扭曲梁。第2弹性层重叠于第2扭曲梁。因而，能降低第1扭曲梁以及第2扭曲梁的位置处的光扫描装置的硬弹簧效应，并且能抑制旋转体的最大偏转角的降低。另外，第1弹性层以及第2弹性层的材料使用具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。因而，能提供具有高的长期可靠性的光扫描装置。
附图说明
图1是示意性示出实施方式1所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图2是示意性示出实施方式1所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图3是沿着图1的III－III线的剖视图。
图4是示意性示出实施方式1的第1变形例所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图5是示意性示出实施方式1的第2变形例所涉及的光扫描装置的构成的剖视图。
图6是示意性示出实施方式1的准备的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图7是示意性示出实施方式1中的重叠了弹性材料的基板的状态的剖视图。
图8是示意性示出实施方式1的设置的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图9是示意性示出实施方式1中的配置了线圈配线等的光扫描装置的状态的剖视图。
图10是示意性示出实施方式1的层积的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图11是示出活性层厚度与θ/θ0的关系以及活性层厚度与纵横比的关系的曲线图。
图12是示意性示出实施方式2所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图13是示意性示出实施方式2所涉及的光扫描装置的构成的剖视图。
图14是示意性示出实施方式3所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图15是示意性示出实施方式3所涉及的光扫描装置的构成的剖视图。
图16是示意性示出实施方式3的掺杂的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图17是示意性示出实施方式3中的重叠了弹性材料的基板的状态的剖视图。
图18是示意性示出实施方式3的设置的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图19是示意性示出实施方式3的层积的工序中的光扫描装置的状态的剖视图。
图20是示意性示出实施方式4所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图21是示意性示出实施方式4所涉及的光扫描装置的构成的俯视图。
图22是示意性示出实施方式5所涉及的光扫描装置的构成的立体图。
图23是示意性示出实施方式5所涉及的光扫描装置的构成的俯视图。
图24是示意性示出实施方式6所涉及的光扫描装置的构成的框图。
图25是示意性示出实施方式6所涉及的光扫描装置的其他构成的框图。
具体实施方式
以下，基于附图对实施方式进行说明。另外，以下，对相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不反复进行重复说明。
实施方式1.
使用图1～图3，对实施方式1所涉及的光扫描装置100的构成进行说明。另外，为了便于说明，在图2中，没有图示下侧绝缘膜以及上侧绝缘膜。如图1所示那样，光扫描装置100包括反射体10、旋转体1、第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22、第1支撑部31、第2支撑部32、第1弹性层41和第2弹性层42。在本实施方式中，光扫描装置100还包括磁铁M。光扫描装置100也包括第1金属配线61和第2金属配线62。
光扫描装置100构成为对光进行扫描。光扫描装置100例如是MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)反射镜型光扫描装置。MEMS反射镜型光扫描装置例如可应用于测距装置以及投影机等。光扫描装置100例如通过加工SOI(SOI：Silicon on Insulator，即绝缘衬底上硅)基板而制成。
如图1所示那样，旋转体1、第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22包括共同的活性层LA。在与第1扭曲梁21和第2扭曲梁22将旋转体1夹入的方向(X轴方向)正交的剖面中，活性层LA的纵向尺寸(Z轴方向的尺寸)比活性层LA的横向尺寸(Y轴方向的尺寸)小。活性层LA的纵向尺寸(Z轴方向的尺寸)相对于活性层LA的横向尺寸(Y轴方向的尺寸)的比例小于1。第1支撑部31以及第2支撑部32包括与旋转体1、第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22共同的活性层LA。旋转体1、第1支撑部31以及第2支撑部32包括支撑层LS。旋转体1、第1扭曲梁21、第2扭曲梁22、第1支撑部31以及第2支撑部32也可以包括共同的表面氧化膜LOS、共同的中间氧化膜LOI、共同的下侧绝缘膜LI1和共同的上侧绝缘膜LI2。
反射体10构成为反射光。反射体10是金属制的膜。反射体10的材料优选是相对于扫描的光的波长具有高反射率的金属。扫描的光例如是红外线。
在扫描的光是红外线的场合，反射体10优选是金(Au)制的膜。在反射体10是金(Au)制的膜的场合，反射体10优选包括未图示的密接层。未图示的密接层与活性层LA密接。由此，也可提高反射体10与活性层LA的密接性。
包括未图示的密接层的反射体10例如通过层积铬(Cr)膜、镍(Ni)膜以及金(Au)膜而构成。包括未图示的密接层的反射体10例如通过层积钛(Ti)膜、铂(Pt)膜以及金(Au)膜而构成。
例如，在封装光扫描装置100时通过将光扫描装置100真空密封，可抑制反射体10的氧化。例如，在封装光扫描装置100时通过在光扫描装置100中充填氮气(N 2)等不活泼气体，可抑制反射体10的氧化。在抑制了反射体10的氧化的场合，反射体10也可以是铝(Al)制的膜。
如图1所示那样，在旋转体1上重叠有反射体10。第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22将旋转体1夹入。旋转体1构成为能以第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22为旋转轴而相对于第1支撑部31以及第2支撑部32旋转。
如图1所示那样，在本实施方式中，沿着反射体10重叠于旋转体1的方向的方向是Z轴方向。从旋转体1朝向反射体10的方向是Z轴正方向。从反射体10朝向旋转体1的方向是Z轴负方向。第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22夹入旋转体1的方向是X轴方向。从第1扭曲梁21朝向第2扭曲梁22的方向是X轴正方向。从第2扭曲梁22朝向第1扭曲梁21的方向是X轴负方向。与X轴方向以及Z轴方向双方正交的方向是Y轴方向。在本实施方式中，X轴、Y轴以及Z轴构成右手系。
如图1所示那样，在与第1扭曲梁21和第2扭曲梁22将旋转体1夹入的方向(X轴方向)正交的剖面中，第1扭曲梁21中的光扫描装置100的纵向尺寸(Z轴方向上的尺寸)是第1扭曲梁21中的光扫描装置100的横向尺寸(Y轴方向上的尺寸)以下。在与第1扭曲梁21和第2扭曲梁22将旋转体1夹入的方向(X轴方向)正交的剖面中，第2扭曲梁22中的光扫描装置100的纵向尺寸(Z轴方向上的尺寸)是第2扭曲梁22中的光扫描装置100的横向尺寸(Y轴方向上的尺寸)以下。
如图2所示那样，第1弹性层41重叠于第1扭曲梁21。第1弹性层41从Z轴正方向重叠于第1扭曲梁21。第1弹性层41将第1扭曲梁21的至少一部分覆盖。第1弹性层41沿X轴方向延伸。第1弹性层41也可以从第1支撑部31起配置至旋转体1。在本实施方式中，第1弹性层41与第1扭曲梁21一起将表面氧化膜LOS夹入。
如图2所示那样，第2弹性层42重叠于第2扭曲梁22。第2弹性层42从Z轴正方向重叠于第2扭曲梁22。第2弹性层42将第2扭曲梁22的至少一部分覆盖。第2弹性层42沿X轴方向延伸。第2弹性层42也可以从第2支撑部32起配置至旋转体1。在本实施方式中，第2弹性层42与第2扭曲梁22一起将表面氧化膜LOS夹入。
第1弹性层41以及第2弹性层42具有弹性。第1弹性层41以及第2弹性层42具有比金属高的疲劳寿命。在本实施方式中，疲劳寿命是指直至被反复施加应力的材料发生破坏为止的应力施加次数。第1弹性层41以及第2弹性层42例如也具有比铝(Al)以及铝(Al)系合金高的疲劳寿命。铝(Al)系合金例如是铝－硅(Al－Si)合金。第1弹性层41以及第2弹性层42具有比金属制的配线构件高的疲劳寿命。另外，第1弹性层41以及第2弹性层42具有比金属高的弹性界限。
第1弹性层41以及第2弹性层42以如下方式构成：即便在对第1弹性层41以及第2弹性层42施加应力而发生了应变的场合，也可通过除去应力而将应变除去。即，第1弹性层41以及第2弹性层42以如下方式构成：即便在第1弹性层41以及第2弹性层42发生变形的场合，也可通过除去应力而使第1弹性层41以及第2弹性层42的形状恢复成变形前的形状。另外，在对第1弹性层41以及第2弹性层42施加了超过弹性界限的应力的场合，即便将应力除去，也恢复不到施加应力前的形状。
如图2所示那样，第1扭曲梁21、第2扭曲梁22、第1弹性层41以及第2弹性层42的Y轴方向的尺寸比旋转体1的Y轴方向的尺寸小。第1扭曲梁21以及第1弹性层41作为扭簧而构成。第2扭曲梁22以及第2弹性层42作为扭簧而构成。
第1弹性层41以及第2弹性层42的材料是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。第1弹性层41以及第2弹性层42的材料例如包括硅(Si)。第1弹性层41以及第2弹性层42的材料例如包括多晶硅。另外，在本实施方式中，多晶硅是指多结晶硅。第1弹性层41以及第2弹性层42的材料例如包括单晶硅。第1弹性层41以及第2弹性层42例如也可以是硅(Si)制的晶圆(硅晶圆)。第1弹性层41以及第2弹性层42的材料例如包括非晶硅。
如图2所示那样，第1支撑部31与旋转体1一起将第1扭曲梁21夹入。第1支撑部31支撑第1扭曲梁21。第2支撑部32与旋转体1一起将第2扭曲梁22夹入。第2支撑部32支撑第2扭曲梁22。第1支撑部31以及第2支撑部32构成为在旋转体1、第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22旋转时不旋转。第1支撑部31以及第2支撑部32例如固定在未图示的台上。未图示的台例如相比第1支撑部31以及第2支撑部32而配置在Z轴负方向。
如图2所示那样，第1金属配线61从第1支撑部31经由第1扭曲梁21延伸至旋转体1。第2金属配线62从第2支撑部32经由第2扭曲梁22延伸至旋转体1。第1金属配线61以及第2金属配线62沿着上侧绝缘膜LI2(参照图3)配置。第1金属配线61以及第2金属配线62的材料是具有高导电性的金属。第1金属配线61以及第2金属配线62的材料例如是铝(Al)以及氮化铝(AlN)等。
如图2所示那样，旋转体1包括线圈配线5。线圈配线5重叠于活性层LA。线圈配线5包括沿X轴方向延伸的配线。线圈配线5例如具有漩涡状的形状。第1金属配线61以及第2金属配线62与线圈配线5电连接。线圈配线5的材料是具有高导电性的金属。线圈配线5的材料例如是铝(Al)以及氮化铝(AlN)等。在线圈配线5中流动的电流的至少一部分沿X轴方向流动。
如图2所示那样，磁铁M从旋转体1空开间隙地配置。磁铁M例如是永久磁铁。磁铁M包括第1磁铁部M1以及第2磁铁部M2。第1磁铁部M1以及第2磁铁部M2从旋转体1空开间隙地夹着旋转体1。第1磁铁部M1以及第2磁铁部M2在Y轴方向夹着旋转体1。从磁铁M产生的磁场具有沿着Y轴方向的磁场。第2磁铁部M2相比第1磁铁部M1配置在Y轴正方向。
旋转体1构成为通过洛伦兹力以及静电力等进行旋转。在本实施方式中，旋转体1构成为通过因在线圈配线5流动的电流和从磁铁M产生的磁力而生成的洛伦兹力进行旋转。通过电流在线圈配线5中流动，电流沿着X轴方向流动。借助在线圈配线5沿着X轴方向流动的电流和因磁铁M沿Y轴方向产生的磁场，在线圈配线5产生Z轴方向的洛伦兹力。由此，Z轴方向的力作用于旋转体1的线圈配线5。因而，在旋转体1，产生以第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22为旋转轴的转矩。于是，旋转体1以第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22为旋转轴相对于支撑部旋转。
接着，使用图3对实施方式1所涉及的活性层LA以及支撑层LS等的构成进行详细说明。
如图3所示那样，依次层积有支撑层LS、中间氧化膜LOI、活性层LA、表面氧化膜LOS、下侧绝缘膜LI1以及上侧绝缘膜LI2。
支撑层LS在面内方向(X轴以及Y轴所成的平面)延伸。支撑层LS的厚度方向(Z轴方向)的尺寸比活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸大。支撑层LS的材料例如包括硅(Si)。支撑层LS包括第1支撑层1S、第2支撑层31S和第3支撑层32S。第1支撑层1S、第2支撑层31S以及第3支撑层32S相互空开间隔地配置。
中间氧化膜LOI在Z轴方向直接层积于支撑层LS。中间氧化膜LOI的材料例如包括硅(Si)。中间氧化膜LOI包括第1中间氧化膜1OI、第2中间氧化膜31OI和第3中间氧化膜32OI。第1中间氧化膜1OI、第2中间氧化膜31OI以及第3中间氧化膜32OI相互空开间隔地配置。
活性层LA在Z轴方向直接层积于中间氧化膜LOI。活性层LA的Z轴方向上的尺寸也可以均等。在活性层LA的两个面，设有氧化膜。活性层LA的材料例如包括硅(Si)。活性层LA的材料例如包括单晶硅。活性层LA例如由单晶硅晶圆构成。
活性层LA包括第1活性层1A、第2活性层31A、第3活性层32A、第4活性层21A和第5活性层22A。第1活性层1A、第2活性层31A、第3活性层32A、第4活性层21A以及第5活性层22A一体地构成。第1活性层1A在面内方向被第4活性层21A以及第5活性层22A夹入。第4活性层21A在面内方向被第1活性层1A以及第2活性层31A夹入。第5活性层22A在面内方向被第1活性层1A以及第3活性层32A夹入。
表面氧化膜LOS在Z轴方向直接层积于活性层LA。表面氧化膜LOS的Z轴方向上的尺寸也可以均等。在表面氧化膜LOS，直接层积有第1弹性层41以及第2弹性层42。表面氧化膜LOS的材料例如包括硅(Si)。
表面氧化膜LOS包括第1表面氧化膜1OS、第2表面氧化膜31OS、第3表面氧化膜32OS、第4表面氧化膜21OS和第5表面氧化膜22OS。第1表面氧化膜1OS、第2表面氧化膜31OS、第3表面氧化膜32OS、第4表面氧化膜21OS以及第5表面氧化膜22OS一体地构成。第1表面氧化膜1OS在面内方向被第4表面氧化膜21OS以及第5表面氧化膜22OS夹入。第4表面氧化膜21OS在面内方向被第1表面氧化膜1OS以及第2表面氧化膜31OS夹入。第5表面氧化膜22OS在面内方向被第1表面氧化膜1OS以及第3表面氧化膜32OS夹入。
下侧绝缘膜LI1在Z轴方向直接层积于活性层LA、第1弹性层41以及第2弹性层42。线圈配线5配置在下侧绝缘膜LI1上。下侧绝缘膜LI1例如是氧化膜以及有机膜等。
下侧绝缘膜LI1包括第1下侧绝缘膜1I1、第2下侧绝缘膜31I1、第3下侧绝缘膜32I1、第4下侧绝缘膜21I1和第5下侧绝缘膜22I1。第1下侧绝缘膜1I1、第2下侧绝缘膜31I1、第3下侧绝缘膜32I1、第4下侧绝缘膜21I1以及第5下侧绝缘膜22I1一体地构成。第1下侧绝缘膜1I1在面内方向被第4下侧绝缘膜21I1以及第5下侧绝缘膜22I1夹入。第4下侧绝缘膜21I1在面内方向被第1下侧绝缘膜1I1以及第2下侧绝缘膜31I1夹入。第5下侧绝缘膜22I1在面内方向被第1下侧绝缘膜1I1以及第3下侧绝缘膜32I1夹入。
上侧绝缘膜LI2直接层积于下侧绝缘膜LI1以及线圈配线5。反射体10配置在上侧绝缘膜LI2上。第1金属配线61以及第2金属配线62配置在上侧绝缘膜LI2上。上侧绝缘膜LI2与表面氧化膜LOS在Z轴方向上的距离也可以均等。上侧绝缘膜LI2例如是氧化膜以及有机膜等。
上侧绝缘膜LI2包括第1上侧绝缘膜1I2、第2上侧绝缘膜31I2、第3上侧绝缘膜32I2、第4上侧绝缘膜21I2和第5上侧绝缘膜22I2。第1上侧绝缘膜1I2、第2上侧绝缘膜31I2、第3上侧绝缘膜32I2、第4上侧绝缘膜21I2以及第5上侧绝缘膜22I2一体地构成。第1上侧绝缘膜1I2在面内方向被第4上侧绝缘膜21I2以及第5上侧绝缘膜22I2夹入。第4上侧绝缘膜21I2在面内方向被第1上侧绝缘膜1I2以及第2上侧绝缘膜31I2夹入。第5上侧绝缘膜22I2在面内方向被第1上侧绝缘膜1I2以及第3上侧绝缘膜32I2夹入。
如图3所示那样，旋转体1包括第1支撑层1S、第1中间氧化膜1OI、第1活性层1A、第1表面氧化膜1OS、第1下侧绝缘膜1I1和第1上侧绝缘膜1I2。依次层积有第1支撑层1S、第1中间氧化膜1OI、第1活性层1A、第1表面氧化膜1OS、第1下侧绝缘膜1I1以及第1上侧绝缘膜1I2。
第1扭曲梁21包括第4活性层21A、第4表面氧化膜21OS、第4下侧绝缘膜21I1和第4上侧绝缘膜21I2。依次层积有第4活性层21A、第4表面氧化膜21OS、第1弹性层41、第4下侧绝缘膜21I1以及第4上侧绝缘膜21I2。
第2扭曲梁22包括第5活性层22A、第5表面氧化膜22OS、第5下侧绝缘膜22I1和第5上侧绝缘膜22I2。依次层积有第5活性层22A、第5表面氧化膜22OS、第2弹性层42、第5下侧绝缘膜22I1以及第5上侧绝缘膜22I2。
第1支撑部31包括第2支撑层31S、第2中间氧化膜31OI、第2活性层31A、第2表面氧化膜31OS、第2下侧绝缘膜31I1和第2上侧绝缘膜31I2。依次层积有第2支撑层31S、第2中间氧化膜31OI、第2活性层31A、第2表面氧化膜31OS、第2下侧绝缘膜31I1以及第2上侧绝缘膜31I2。
第2支撑部32包括第3支撑层32S、第3中间氧化膜32OI、第3活性层32A、第3表面氧化膜32OS、第3下侧绝缘膜32I1和第3上侧绝缘膜32I2。依次层积有第3支撑层32S、第3中间氧化膜32OI、第3活性层32A、第3表面氧化膜32OS、第3下侧绝缘膜32I1以及第3上侧绝缘膜32I2。
接着，使用图4来说明实施方式1的第1变形例所涉及的光扫描装置100的构成。如图4所示那样，旋转体1包括凹部11。凹部11在相对于活性层LA与反射体10(参照图1)相反的一侧开口。凹部11朝Z轴负方向开口。在本实施方式中，凹部11设于支撑层LS。在本实施方式中，支撑层LS局部为空心。相比旋转体1的支撑层LS为实心的场合，旋转体1较轻。旋转体1具有沿Z轴方向延伸的肋结构。支撑层LS的X轴方向的尺寸也可以比活性层LA的X轴方向的尺寸小。支撑层LS的Y轴方向的尺寸也可以比活性层LA的Y轴方向的尺寸小。
接着，使用图5来说明实施方式1的第2变形例所涉及的光扫描装置100的构成。在实施方式1的第2变形例中，下侧绝缘膜LI1通过第1弹性层41以及第2弹性层而朝Z轴正方向鼓出。上侧绝缘膜LI2沿着下侧绝缘膜LI1的鼓起朝Z轴正方向鼓出。第1引出配线71以及第2引出配线沿着下侧绝缘膜LI1的鼓起以及上侧绝缘膜LI2的鼓起配置。因而，第1引出配线71以及第2引出配线朝Z轴正方向变形。
接着，使用图3以及图6～图10对实施方式1所涉及的光扫描装置100的制造方法进行说明。光扫描装置100的制造方法包括：准备的工序、设置的工序、层积的工序和形成的工序。
如图6所示那样，在准备的工序中，准备基板SUB。基板SUB例如是SOI(Silicon onInsulator)基板。基板SUB包括活性层LA以及支撑层LS。基板SUB也可以包括表面氧化膜LOS以及中间氧化膜LOI。层积有活性层LA以及支撑层LS。依次层积有表面氧化膜LOS、活性层LA、中间氧化膜LOI以及支撑层LS。
接下来，如图7所示那样，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧设置弹性层4。弹性层4是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。弹性层4例如包括硅(Si)作为材料。
在本实施方式中，在表面氧化膜LOS上成膜弹性层4。弹性层4例如也可以通过CVD(Chemical Vapor Deposition，即化学气相沉积)等进行成膜。在弹性层4是硅(Si)制的晶圆的场合，弹性层4例如也可以通过常温活性化接合以及等离子体活性化接合等接合在表面氧化膜LOS上。
接下来，如图8所示那样，在设置的工序中，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧设置第1弹性层41。在设置的工序中，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧从第1弹性层41空开间隔地设置第2弹性层42。第1弹性层41是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。第1弹性层41例如包括硅(Si)作为材料。第2弹性层42是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。第2弹性层42例如包括硅(Si)作为材料。
具体来讲，在设置的工序中，通过局部地除去弹性材料，设置第1弹性层41以及第2弹性层42。弹性材料例如通过进行蚀刻以及图形转移(图案化)而被局部除去。配置在表面氧化膜LOS上的弹性材料也可以在表面氧化膜LOS上进行蚀刻以及图形转移。通过将弹性材料成形为所需的形状，设置第1弹性层41以及第2弹性层42。
弹性材料例如也可以通过使用蚀刻剂的湿式蚀刻或者RIE法(RIE：Reactive IonEtching，即反应离子蚀刻)等干式蚀刻来进行蚀刻。蚀刻的条件以在第1弹性层41以及第2弹性层42与表面氧化膜LOS之间获得充分的选择比的方式进行选择。
优选的是，第1弹性层41以及第2弹性层42也可以通过将未图示的抗蚀剂膜用作保护膜的光刻技术来进行图形转移。未图示的抗蚀剂膜例如通过O 2灰化等被除去。
如图9所示那样，下侧绝缘膜LI1成膜在表面氧化膜LOS、第1弹性层41以及第2弹性层42之上。上侧绝缘膜LI2成膜在下侧绝缘膜LI1上。上侧绝缘膜LI2也可以通过与下侧绝缘膜LI1相同的方法成膜在下侧绝缘膜LI1上。
如图9所示那样，线圈配线5配置在下侧绝缘膜LI1上。线圈配线5以至少局部从上侧绝缘膜LI2露出的方式配置。线圈配线5通过溅射等成膜在下侧绝缘膜LI1上。成膜出的线圈配线5也可以被蚀刻以及图形转移。由此，成膜出的线圈配线5成形为所需的形状。
配置在下侧绝缘膜LI1上的线圈配线5例如也可以通过使用蚀刻剂的湿式蚀刻或者RIE法(RIE：Reactive Ion Etching)等干式蚀刻进行蚀刻。蚀刻的条件以在线圈配线5与下侧绝缘膜LI1之间获得充分的选择比的方式进行选择。优选的是，线圈配线5也可以通过将未图示的抗蚀剂膜用作保护膜的光刻技术进行图形转移。
第1金属配线61以及第2金属配线62配置在上侧绝缘膜LI2上。第1金属配线61以及第2金属配线62与线圈配线5电连接。第1金属配线61以及第2金属配线62也可以通过与线圈配线5相同的方法配置在上侧绝缘膜LI2上。
接下来，如图10所示那样，在层积的工序中，在第1弹性层41与第2弹性层42之间在活性层LA上层积反射体10。反射体10构成为反射光。反射体10通过溅射等成膜在上侧绝缘膜LI2上。成膜出的反射体10也可以进行蚀刻以及图形转移。由此，成膜出的反射体10成形为所需的形状。配置在上侧绝缘膜LI2上的反射体10例如也可以通过使用蚀刻剂的湿式蚀刻或者RIE法(RIE：Reactive Ion Etching)等干式蚀刻来进行蚀刻。蚀刻的条件以在反射体10与上侧绝缘膜LI2之间获得充分的选择比的方式进行选择。优选的是，反射体10也可以通过将未图示的抗蚀剂膜用作保护膜的光刻技术进行图形转移。
接下来，如图10以及图3所示那样，在形成的工序中，通过相对于活性层LA在与第1弹性层41相反的一侧将支撑层LS除去，形成第1扭曲梁21。在形成的工序中，通过相对于活性层LA在与第2弹性层42相反的一侧将支撑层LS除去，形成第2扭曲梁22。在与第1扭曲梁21和第2扭曲梁22夹入旋转体1的方向(X轴方向)正交的剖面中，活性层LA的纵向尺寸(Z轴方向的尺寸)比横向尺寸(Y轴方向的尺寸)小。通过形成第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22，形成旋转体1、第1支撑部31和第2支撑部32。旋转体1被第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22夹入。在旋转体1上重叠有反射体10。
支撑层LS例如通过图形转移而被除去。具体来讲，在在相对于活性层LA与反射体10相反的一侧进行支撑层LS的图形转移之后，进行中间氧化膜LOI的图形转移。另外，虽未图示，但也可以相对于活性层LA在与支撑层LS相反的一侧进行表面氧化膜LOS以及活性层LA的图形转移。优选的是，支撑层LS以及中间氧化膜LOI也可以通过将未图示的抗蚀剂膜用作保护膜的光刻技术进行图形转移。
中间氧化膜LOI例如也可以通过使用蚀刻剂的湿式蚀刻或者RIE法(RIE：ReactiveIon Etching)等干式蚀刻进行蚀刻。在中间氧化膜LOI通过RIE法进行蚀刻的场合，作为蚀刻剂优选使用Cl 4系的气体。
优选的是，支撑层LS以及活性层LA通过依靠波希法的深反应离子刻蚀(DRIE：DeepReactive Ion Etching)来进行蚀刻。由此，支撑层LS以及活性层LA可蚀刻成高的展弦比。在蚀刻了支撑层LS以及活性层LA之后，将抗蚀剂膜除去。另外，在本实施方式中，展弦比是指蚀刻的深度与宽度之比。
接下来，参照比较例所涉及的光扫描装置来说明硬弹簧效应和最大偏转角的权衡。另外，硬弹簧效应是指峰值频率的频率变高的效果。在发生了硬弹簧效应的场合，旋转体1的旋转的控制变得困难。最大偏转角是指旋转体1所能旋转的最大的角度。由于最大偏转角越大，则旋转体1越能大幅旋转，所以，反射体10能在大范围反射光。
硬弹簧效应(HSE：Hard Spring Effect)由因梁扭转时的长度方向的伸缩而产生的拉伸应力引起，存在随着梁的宽度与厚度的尺寸比从1偏离而变大的倾向。为此，需要避免厚度薄、宽度大这样的形状。
另一方面，为了旋转体的最大偏转角增大，需要减薄活性层厚度。这是因为最大偏转角与旋转体的惯性力矩成反比。在活性层薄的场合，为了维持所期望的共振频率，需要加宽梁的宽度并使弹簧常数增加。因此，随着梁变薄而梁剖面的纵横比从1偏离，作为结果，存在着硬弹簧效应增大的倾向。相反，在加厚活性层厚度的场合，虽能降低硬弹簧效应，但最大偏转角却降低。
这样，在为厚度薄且宽度大的梁的形状的场合，硬弹簧效应的强度和最大偏转角成为权衡关系，在一般的在先例那样的MEMS反射镜(光扫描装置100)中，偏转角有时会因HSE增大而受到限制。
比较例所涉及的光扫描装置不包括第1弹性层41、第2弹性层42、表面氧化膜LOS、下侧绝缘膜LI1以及上侧绝缘膜LI2。比较例所涉及的光扫描装置主要在不包括第1弹性层41以及第2弹性层42的方面与实施方式1所涉及的光扫描装置100不同。
比较例所涉及的光扫描装置包括凹部11。比较例所涉及的光扫描装置包括层积在活性层LA上的表面层。
在本实施方式中，梁厚度是指第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的光扫描装置100的Z轴方向的尺寸。梁宽度是指第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的光扫描装置100的Y轴方向的尺寸。纵横比是指梁宽度相对于梁厚度的比例(梁宽度/梁厚度)。
如上述那样，硬弹簧效应与纵横比相关联。纵横比越接近1，则硬弹簧效应越大。由于梁厚度比梁宽度小，所以，纵横比大于1。在梁厚度为梁宽度以下的范围内，梁厚度越大，则纵横比越接近1。因而，梁厚度越大，则硬弹簧效应越小。于是，梁厚度越大，就越能抑制硬弹簧效应。
关于梁厚度与最大偏转角的关系，进行公式化。接下来，对梁厚度与纵横比的关系进行公式化，表示最大偏转角的大小与硬弹簧效应的抑制的权衡关系。旋转体1的共振频率fc由以下的式(1)表示。
Figure BDA0003826282480000171
旋转体1的惯性力矩I0是活性层LA的惯性力矩Ia与支撑层LS的惯性力矩Is之和。因而，旋转体1的惯性力矩I0由以下的式(2)表示。
I0＝Is+Ia...(2)
活性层LA假设为平板。因而，在活性层LA的厚度为α倍的场合，旋转体1的惯性力矩I由以下的式(3)表示。
I＝Is+αIa...(3)
活性层LA的厚度为α倍的场合的第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22的扭簧常数k根据式(1)以及式(3)，由以下的式(4)表示。
Figure BDA0003826282480000172
扭簧常数k与最大偏转角θ成反比。因而，参照α＝1的场合的偏转角θ0，最大偏转角θ由以下的式(5)表示。
Figure BDA0003826282480000181
扭簧常数k根据杨氏模量E以及泊松比γ由以下的式(6)表示。
另外，式(6)中的a由以下的式(7)表示。
Figure BDA0003826282480000182
Figure BDA0003826282480000183
根据式(4)以及式(6)，对于梁厚度t＝α×t0时的梁宽度w，在梁厚度t比梁宽度w小的场合，由以下的式(8)表示。
Figure BDA0003826282480000184
根据式(8)，梁宽度w与梁厚度t之比由以下的式(9)表示。
Figure BDA0003826282480000185
如式(5)以及式(9)所示那样，在活性层LA的惯性力矩Ia相对于旋转体1的总力矩I的比例高的场合，最大偏转角以及纵横比通过活性层LA的厚度的变化而大幅变化。
接下来，参照第1比较例以及第2比较例，计算伴随于活性层LA的厚度的变化的最大偏转角以及纵横比的变化。在表1中示出第1比较例以及第2比较例的参数。
[表1]
Figure BDA0003826282480000186
在第1比较例以及第2比较例中，硅(Si)的密度是2331(kg/m3)。旋转体1的宽度是2500μm。旋转体1的长度是2500μm。肋宽度D(参照图12)是20μm。支撑层LS的厚度是200μm。
在第1比较例中，α是1。活性层LA的厚度是15μm。梁宽度是500μm。纵横比是33.3。在第2比较例中，α是1.33。活性层LA的厚度是20μm。梁宽度是276μm。纵横比是13.8。
在第1比较例以及第2比较例中，基于上述的尺寸等来计算出惯性力矩。通过α变化，活性层LA的厚度以及梁宽度变化。若α变大，则活性层LA的厚度变厚。
图11是在图左侧的第一轴示出活性层LA的厚度与θ/θ0的关系且在图右侧的第二轴示出活性层LA的厚度与纵横比的关系的曲线图。如图11所示那样，在梁宽度比梁厚度大的范围(纵横比大于1的范围)中，最大偏转角越大，则纵横比越大。因而，最大偏转角越大，则越容易引起硬弹簧效应。于是，最大偏转角的大小和硬弹簧效应的抑制处于权衡的关系。
在第2比较例中，α比第1比较例大。纵横比比第1比较例小。纵横比相比第1比较例更接近1。因而，在第2比较例中，相比第1比较例，可抑制硬弹簧效应的产生。但是，在第2比较例中，最大偏转角比第1比较例小了20％以上。
因此，为了抑制最大偏转角变小且抑制硬弹簧效应的产生，需要抑制旋转体1的第1活性层1A的厚度变厚且增大第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的光扫描装置100的尺寸(梁厚度)。
在本实施方式中，由于未变更活性层LA的厚度，所以α＝1，因而，根据式(2)以及式(3)，旋转体1的惯性力矩I＝I0。因而，根据式(5)，最大偏转角为θ＝θ0。
另外，不使旋转体的惯性力矩I0变化地由第1弹性层41以及第2弹性层42仅使梁厚度变为α倍时的纵横比(梁宽度/梁厚度)由以下的式(10)表示。
Figure BDA0003826282480000201
如式(10)所示那样，随着α(梁厚度)变大，纵横比(梁宽度/梁厚度)降低。即，纵横比(梁宽度/梁厚度)接近1。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据实施方式1所涉及的光扫描装置100，如图1所示那样，光扫描装置100包括第1弹性层41以及第2弹性层42。第1弹性层41重叠于第1扭曲梁21。第2弹性层42重叠于第2扭曲梁22。因而，能增大第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的光扫描装置100的厚度方向(Z轴方向)的尺寸。活性层LA的纵向(Z轴方向)的尺寸比活性层LA的横向(Y轴方向)的尺寸小。于是，第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22的纵横比与未配置第1弹性层41以及第2弹性层42的场合相比更接近1。因此，相比未配置第1弹性层41以及第2弹性层42的场合，能降低第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22的位置处的光扫描装置100的硬弹簧效应。
如图1所示那样，第1弹性层41重叠于第1扭曲梁21。第2弹性层42重叠于第2扭曲梁22。因而，光扫描装置100的第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的厚度方向(Z轴方向)的尺寸增加，且可抑制活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸的增加。于是，可抑制旋转体1的活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸的增加。因此，能抑制旋转体1的最大偏转角的降低。由此，能同时实现第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22的位置处的光扫描装置100的硬弹簧效应的减少以及旋转体1的最大偏转角的降低。
如图1所示那样，第1弹性层41以及第2弹性层42是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。因而，即便在通过旋转体1的旋转对第1弹性层41以及第2弹性层42反复施加了应力的场合，也能抑制第1弹性层41以及第2弹性层42的劣化。具体来讲，相比第1弹性层41以及第2弹性层42的材料为金属的场合，能抑制第1弹性层41以及第2弹性层42的劣化。于是，可提供具有高的长期可靠性的光扫描装置100。
如图2所示那样，光扫描装置100包括磁铁M。旋转体1包括线圈配线5。旋转体1构成为通过因在线圈配线5中流动的电流和从磁铁M产生的磁力而生成的洛伦兹力进行旋转。因而，旋转体1能旋转。于是，重叠于旋转体1的反射体10能旋转。因此，反射体10能以理想的反射角使光反射。
如图2所示那样，第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括硅(Si)。硅(Si)具有比金属高的疲劳寿命。因而，第1弹性层41以及第2弹性层42的疲劳寿命比金属高。于是，相比第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括金属的场合，可抑制第1弹性层41以及第2弹性层42的劣化。
如图2所示那样，第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括多晶硅。多晶硅具有比金属高的疲劳寿命。因而，第1弹性层41以及第2弹性层42的疲劳寿命比金属高。于是，相比第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括金属的场合，可抑制第1弹性层41以及第2弹性层42的劣化。
如图2所示那样，第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括单晶硅(Si)。单晶硅(Si)具有比金属高的疲劳寿命。因而，第1弹性层41以及第2弹性层42的疲劳寿命比金属高。于是，相比第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括金属的场合，可抑制第1弹性层41以及第2弹性层42的劣化。
如图2所示那样，第1弹性层41以及第2弹性层42的材料包括单晶硅(Si)。因而，第1弹性层41以及第2弹性层42例如由单晶硅晶圆构成。单晶硅晶圆的厚度相比多晶硅的厚度更容易控制。具体来讲，在第1弹性层41以及第2弹性层42由多晶硅构成的场合，第1弹性层41以及第2弹性层42的厚度根据对表面氧化膜LOS的成膜时间进行控制。在第1弹性层41以及第2弹性层42由单晶硅晶圆构成的场合，单晶硅晶圆的厚度在单晶硅晶圆的制造中可预先进行控制。因此，第1弹性层41以及第2弹性层42的厚度与第1弹性层41以及第2弹性层42包括多晶硅的场合相比更容易控制。
根据实施方式1的第1变形例所涉及的光扫描装置100，如图4所示那样，旋转体1包括凹部11。因而，本实施方式所涉及的旋转体1与旋转体1为实心的场合相比较轻。于是，本实施方式所涉及的旋转体1的惯性力矩比实心的旋转体1的惯性力矩小。因此，能增大最大偏转角。
在实施方式1的第1变形例中，活性层LA的惯性力矩相对于旋转体1整体的惯性力矩的比例比旋转体1为实心的场合的该比例高。因而，假设若活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸变大，则相比旋转体1为实心的场合，最大偏转角降低。根据本公开的光扫描装置100，由于第1弹性层41以及第2弹性层42重叠于第2活性层31A，所以，可抑制活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸变大。因此，根据本公开的光扫描装置100，即便旋转体1包括凹部11，也能抑制最大偏转角降低。
根据实施方式1的第2变形例所涉及的光扫描装置100，如图5所示那样，下侧绝缘膜LI1沿着第1弹性层41以及第2弹性层鼓出。因而，无需使下侧绝缘膜LI1的上表面与表面氧化膜LOS的距离均等。于是，能容易加工下侧绝缘膜LI1。
根据实施方式1的光扫描装置100的制造方法，光扫描装置100的制造方法包括设置的工序。如图8所示那样，在设置的工序中，对于第1弹性层41，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧设置第1弹性层41。在设置的工序中，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧从第1弹性层41空开间隔地设置第2弹性层42。因而，如图8以及图3所示那样，光扫描装置100的第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22中的厚度方向(Z轴方向)的尺寸变大，且活性层LA的厚度方向(Z轴方向)的尺寸的增加得到抑制。于是，能降低硬弹簧效应，且能抑制旋转体1的最大偏转角的降低。
如图8所示那样，在设置的工序中，对于第1弹性层41，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧设置第1弹性层41。在设置的工序中，相对于基板SUB的活性层LA在与支撑层LS相反的一侧从第1弹性层41空开间隔地设置第2弹性层42。第1弹性层41是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。第2弹性层42是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。因而，可提供具有高的长期可靠性的光扫描装置100。
实施方式2.
接着，使用图12以及图13来说明实施方式2所涉及的光扫描装置100的构成。只要没有特别说明，实施方式2就具有与上述的实施方式1相同的构成、制造方法以及作用效果。因此，对与上述的实施方式1相同的构成标注相同的附图标记，省略重复说明。
如图12所示那样，光扫描装置100包括第1引出配线71和第2引出配线72。第1引出配线71配置于第1支撑部31。第2引出配线72配置于第2支撑部32。本实施方式所涉及的旋转体1也可以包括凹部11(参照图4)。
第1引出配线71以及第2引出配线72的材料是具有高导电性的金属。第1引出配线71以及第2引出配线72的材料例如是铝(Al)以及氮化铝(AlN)等。第1引出配线71未到达第1扭曲梁21。第2引出配线72未到达第2扭曲梁22。
如图13所示那样，第1弹性层41包括第1扩散配线部41D。第1扩散配线部41D从第1支撑部31延伸至旋转体1。第2弹性层42包括第1扩散配线部41D。第2扩散配线部42D从第2支撑部32延伸至旋转体1。
第1弹性层41的第1扩散配线部41D以及第2弹性层42的第2扩散配线部42D具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D的材料包括硅(Si)。
第1扩散配线部41D掺杂有杂质。第2扩散配线部42D掺杂有杂质。由此，第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D具有导电性。第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D作为配线构成。第1引出配线71经由第1扩散配线部41D、线圈配线5以及第2扩散配线部42D而与第2引出配线72电连接。
杂质例如是硼(B)以及磷(P)等。杂质以高的掺杂剂密度掺杂于第1弹性层41以及第2弹性层42。另外，在本实施方式中，掺杂剂密度是指被掺杂的杂质的密度。掺杂剂密度例如是1×1020(cm3)。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据实施方式2所涉及的光扫描装置100，如图13所示那样，第1弹性层41包括第1扩散配线部41D。第2弹性层42包括第2扩散配线部42D。假设在对梁的配线(第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D、或者第1金属配线61以及第2金属配线62)施加的应力大于梁的配线的弹性界限的场合，梁的配线会发生劣化。因而，需要使对梁的配线施加的应力小于梁的配线的弹性界限。最大偏转角越大，则对梁的配线施加的应力就越大。于是，梁的配线的弹性界限越大，则可获得越大的最大偏转角。第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。因此，相比梁的配线是第1金属配线61以及第2金属配线62的场合，本实施方式所涉及的光扫描装置100可获得较大的偏转角。
如图13所示那样，如图13所示那样，第1弹性层41包括第1扩散配线部41D。第2弹性层42包括第2扩散配线部42D。第1扩散配线部41D以及第2扩散配线部42D具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。因而，即便在最大偏转角大的场合，也可抑制梁的配线的劣化。于是，能提供具有比包括第1金属配线61以及第2金属配线62的光扫描装置100高的长期可靠性的光扫描装置100。
如图12所示那样，第1引出配线71未到达第1扭曲梁21。第2引出配线72未到达第2扭曲梁22。因而，第1引出配线71以及第2引出配线72即便在旋转体1与第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22一起旋转的场合也不旋转。于是，可抑制第1引出配线71以及第2引出配线72的劣化。
如图13所示那样，第1引出配线71经由第1扩散配线部41D、线圈配线5以及第2扩散配线部42D而与第2引出配线72电连接。因而，可抑制第1金属配线以及第2金属配线分别沿着第1弹性层41以及第2弹性层各自的鼓起而变形(参照图5)。因而，能抑制配线断线。尤其是在第1弹性层41以及第2弹性层42的厚度方向的尺寸大的光扫描装置100中有效。
实施方式3.
接着，使用图14以及图15来说明实施方式3所涉及的光扫描装置100的构成。只要没有特别说明，实施方式3就具有与上述的实施方式1相同的构成、制造方法以及作用效果。因此，对与上述的实施方式1相同的构成标注相同的附图标记，省略重复说明。
在本实施方式中，如图14所示那样，光扫描装置100包括第1引出配线71和第2引出配线72。第1引出配线71配置在第1支撑部31。第2引出配线72配置在第2支撑部32。本实施方式所涉及的旋转体1也可以包括凹部11(参照图4)。
如图15所示那样，活性层LA包括扩散配线部LAD。扩散配线部掺杂有杂质。掺杂剂密度例如是1×1020(cm3)。由此，扩散配线部作为配线构成。第1引出配线71经由扩散配线部LAD以及线圈配线5而与第2引出配线72电连接。
如图15所示那样，扩散配线部LAD包括第3扩散配线部LAD1和第4扩散配线部LAD2。第3扩散配线部LAD1与第1引出配线71以及线圈配线5电连接。第3扩散配线部LAD1从第1支撑部31延伸至旋转体1。第4扩散配线部LAD2与第2引出配线72以及线圈配线5电连接。第4扩散配线部LAD2从第2支撑部32延伸至旋转体1。
活性层LA的材料包括硅(Si)。因而，扩散配线部LAD具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。
接下来，使用图15～图19来说明实施方式3所涉及的光扫描装置100的制造方法。本实施方式所涉及的光扫描装置100的制造方法包括准备的工序、掺杂的工序、设置的工序、层积的工序和形成的工序。
如图16所示那样，在准备的工序中，准备基板SUB。基板SUB的活性层LA包括硅(Si)作为材料。接下来，如图16所示那样，在掺杂的工序中，在活性层LA掺杂杂质。由此，在活性层LA形成扩散配线部LAD。
接下来，如图17所示那样，相对于活性层LA在与支撑层LS相反的一侧将硅基板接合于活性层LA。对于接合，例如使用表面活性化接合以及常温活性化接合等。硅基板包括弹性层4和表面氧化膜LOS。在本实施方式中，弹性层4例如是单晶硅(Si)。表面氧化膜LOS设在弹性层4的表面。表面氧化膜LOS优选是具有高平坦度的热氧化膜。弹性层4与活性层LA一起将表面氧化膜LOS夹入。
接下来，如图18所示那样，在设置的工序中，设置第1弹性层41以及第2弹性层42。第1弹性层41以及第2弹性层42通过将弹性层4(参照图17)局部除去来设置。弹性层4(参照图17)例如通过深反应离子刻蚀(DRIE：Deep Reactive Ion Etching)等进行图形转移而被局部除去。
接下来，如图19所示那样，在层积的工序中，在活性层LA上层积反射体10。
接下来，如图19以及图15所示那样，在形成的工序中，形成第1扭曲梁21、第2扭曲梁22、旋转体1、第1支撑部31以及第2支撑部32。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据实施方式3所涉及的光扫描装置100，如图15所示那样，活性层LA包括扩散配线部LAD。扩散配线部LAD具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。因此，相比梁的配线(扩散配线部LAD或者第1金属配线61以及第2金属配线)是第1金属配线61以及第2金属配线62的场合，本实施方式所涉及的光扫描装置100可获得较大的最大偏转角。
如图15所示那样，活性层LA包括扩散配线部LAD。扩散配线ALD具有比第1金属配线61以及第2金属配线62高的弹性界限。因而，即便在最大偏转角大的场合，也可抑制梁的配线的劣化。于是，可提供具有比包括第1金属配线61以及第2金属配线62的光扫描装置100高的长期可靠性的光扫描装置100。
如图15所示那样，第1引出配线71未到达第1扭曲梁21。第2引出配线72未到达第2扭曲梁22。因而，第1引出配线71以及第2引出配线72即便在旋转体1与第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22一起旋转的场合也不旋转。于是，可抑制第1引出配线71以及第2引出配线72的劣化。
如图15所示那样，第1引出配线71经由扩散配线部LAD以及线圈配线5而与第2引出配线72电连接。因而，可抑制第1金属配线61以及第2金属配线62分别沿着第1弹性层41以及第2弹性层42各自的鼓起而变形(参照图5)。因而，能抑制配线断线。尤其在第1弹性层41以及第2弹性层42的厚度方向的尺寸大的光扫描装置100中有效。
实施方式4.
接着，使用图20以及图21来说明实施方式4所涉及的光扫描装置100的构成。只要没有特别说明，实施方式4就具有与上述的实施方式1相同的构成、制造方法以及作用效果。因此，对与上述的实施方式1相同的构成标注相同的附图标记，省略重复说明。
在本实施方式中，如图20所示那样，光扫描装置100还包括第1梳齿电极E1。旋转体1包括第2梳齿电极E2。光扫描装置100不包括磁铁M(参照图1)。本实施方式所涉及的光扫描装置100主要在不包括磁铁M(参照图1)的方面与实施方式1的光扫描装置100不同。
如图20所示那样，光扫描装置100包括第3支撑部33。第3支撑部33将第1支撑部31和第2支撑部32连接。第1梳齿电极E1安装于第3支撑部33。第1梳齿电极E1从第3支撑部33沿着Y轴方向朝向旋转体1延伸。本实施方式所涉及的旋转体1也可以包括凹部11(参照图4)。
如图21所示那样，第2梳齿电极E2构成为与第1梳齿电极E1交替地啮合。第2梳齿电极E2沿着Y轴方向朝向第3支撑部33延伸。第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2构成为通过对第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2施加电压而在第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2之间产生静电力。静电力在第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2相互吸引的方向作用于第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2。在旋转体1，因静电力而产生以第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22为旋转轴的转矩。旋转体1构成为通过静电力而旋转。由此，旋转体1进行以第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22为旋转轴的旋转运动。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据根据实施方式5所涉及的光扫描装置100，如图20所示那样，光扫描装置100还包括第1梳齿电极E1以及第2梳齿电极E2。旋转体1构成为通过静电力而旋转。因而，光扫描装置100无需包括磁铁M(参照图1)。假设在构成为光扫描装置100的旋转体1通过电磁力而旋转的场合，光扫描装置100的尺寸因磁铁M(参照图1)而变大。根据本实施方式，由于光扫描装置100无需包括磁铁M(参照图1)，所以，能减小光扫描装置100的Y轴方向的尺寸。
实施方式5.
接着，使用图22以及图23来说明实施方式5所涉及的光扫描装置100的构成。只要没有特别说明，实施方式5就具有与上述的实施方式1相同的构成、制造方法以及作用效果。因此，对与上述的实施方式1相同的构成标注相同的附图标记，省略重复说明。
在本实施方式中，如图22所示那样，光扫描装置100还包括第1压电促动器81和第2压电促动器82。光扫描装置100包括第3支撑部33。光扫描装置100不包括磁铁M(参照图1)。本实施方式所涉及的光扫描装置100主要在不包括磁铁M(参照图1)的方面与实施方式1的光扫描装置100不同。
如图23所示那样，第1压电促动器81与第1扭曲梁21连接。第2压电促动器82与第2扭曲梁22连接。旋转体1构成为通过第1压电促动器81以及第2压电促动器82而旋转。本实施方式所涉及的旋转体1也可以包括凹部11(参照图4)。
第1压电促动器81包括隔着第1扭曲梁21相向的第1压电元件80a以及第2压电元件80b。第2压电促动器82包括隔着第2扭曲梁22相向的第1压电元件80a以及第2压电元件80b。第1压电元件80a以及第2压电元件80b构成为通过施加电压而产生压力。
第1压电元件80a构成为按照与第2压电元件80b相反的相位进行驱动。由此，第1压电元件80a按照与第2压电元件80b相反的相位进行振动。通过第1压电元件80a以及第2压电元件80b的振动，第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22旋转。于是，与第1扭曲梁21以及第2扭曲梁22连接的旋转体1通过第1压电促动器81以及第2压电促动器82而旋转。
接下来，说明本实施方式的作用效果。
根据实施方式5所涉及的光扫描装置100，旋转体1如图22所示那样，光扫描装置100还包括第1压电促动器81以及第2压电促动器82。旋转体1构成为通过第1压电促动器81以及第2压电促动器82而旋转。因而，光扫描装置100无需包括磁铁M(参照图1)。假设在构成为光扫描装置100的旋转体1因电磁力而旋转的场合，光扫描装置100的尺寸因磁铁M(参照图1)而变大。根据本实施方式，由于光扫描装置100无需包括磁铁M(参照图1)，所以，能减小光扫描装置100的Y轴方向的尺寸。
实施方式6.
接着，使用图24以及图25来说明实施方式6所涉及的光扫描装置100的构成。只要没有特别说明，实施方式6就具有与上述的实施方式1相同的构成、制造方法以及作用效果。因此，对与上述的实施方式1相同的构成标注相同的附图标记，省略重复说明。
如图23所示那样，本实施方式所涉及的光扫描装置100应用于测距装置200。测距装置200是用于生成测定对象300的距离图像的测距装置200。另外，在本实施方式中，测定对象300的距离图像是指表示测距装置200与测定对象300的距离的图像。如图23所示那样，测距装置200包括光扫描装置100、光源91、光检测器92和演算部93。光扫描装置100是实施方式1～5中任一者所涉及的光扫描装置100。测距装置200也可以包括窗94、分束器95和框体96。
光源91构成为朝向光扫描装置100的反射体10射出光。光源91例如是激光光源等。在图24以及图25中，测距装置200包括1个光源91，但测距装置200也可以包括多个光源91。光例如是具有870nm以上且1500nm以下的波长的激光。
分束器95配置在光源91与光扫描装置100之间。分束器95构成为使从光源91射出至光扫描装置100的光透过。分束器95构成为对从光扫描装置100的反射体10反射来的光进行反射。
光扫描装置100构成为由反射体10将从光源91射出的光向测定对象300反射。光扫描装置100构成为使入射光偏向地反射。光扫描装置100也可以构成为将由测定对象300反射的光向光检测器92反射。
光检测器92构成为接受光。具体来讲，光检测器92构成为检测由测定对象300反射的光。
演算部93与光扫描装置100以及光源91连接。演算部93例如包括CPU(CentralProcessing Unit)或者处理器等。演算部93例如由具有演算功能的电路构成。演算部93构成为通过比较从光源91射出的光和由测定对象300反射的光来生成距离图像。
在框体96的内部空间，配置有光扫描装置100、光源91、光检测器92和演算部93。窗94设于框体96。
接下来，对由测距装置200生成测定对象300的距离图像时的光路进行说明。
从光源91射出光。从光源91射出的光向分束器95入射。入射至分束器95的光被分割。由分束器95分割的光的一部分向光扫描装置100的反射体10入射。入射至反射体10的光由反射体10向测定对象300反射。由反射体10反射的光经过窗94，向测定对象300照射。照射到测定对象300的光由测定对象300反射。由测定对象300反射的光从窗94向反射体10入射。入射到反射体10的光由反射体10反射。由反射体10反射的光向分束器95入射。入射至分束器95的光被分割。入射至分束器95的光的一部分由分束器95的反射体反射。由分束器95的反射体反射的光向光检测器92入射。
演算部93通过比较从光源91射出的光(射出光)和由测定对象300反射的光(入射光)来生成距离图像。例如，在射出光呈脉冲状射出的场合，入射光也呈脉冲状向光检测器92入射。演算部93例如基于射出光的脉冲和入射光的脉冲的时间差来计算测距装置200与测定对象300的距离。
由于光扫描装置100能够二维地扫描光，所以，能基于扫描的光的信息来获取相距测距装置200的周边的距离图像。
接着，使用图25对实施方式6所涉及的光扫描装置100的变形例的构成进行说明。
实施方式6的变形例所涉及的光扫描装置100还包括其他的光学系统301。被测定对象300反射的光在经由其他的光学系统301之后入射至测距装置200。
接下来，对本实施方式的作用效果进行说明。
根据实施方式6所涉及的测距装置200，测距装置200包括演算部93。演算部93构成为通过比较从光源91射出的光和由测定对象300反射的光来生成距离图像。因而，可获得相距测定对象300的距离的距离图像。
测距装置200包括本公开的光扫描装置100。因而，测距装置200能降低硬弹簧效应。测距装置200能抑制旋转体1的最大偏转角的降低。测距装置200具有高的长期可靠性。
应认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，并非限制性构成。本公开的范围并不由上述的说明表示，而是由权利要求书表示，意在包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
附图标记的说明
1旋转体，5线圈配线，10反射面，11凹部，21第1扭曲梁，22第2扭曲梁，31第1支撑部，32第2支撑部，41第1弹性层，41D第1扩散配线部，42第2弹性层，42D第2扩散配线部，71第1引出配线，72第2引出配线，81第1压电促动器，82第2压电促动器，91光源，92光检测器，93演算部，100光扫描装置，200测距装置，E1第1梳齿电极，E2第2梳齿电极，LA活性层，LAD扩散配线部，LS支撑层，M磁铁，SUB基板。

Claims (12)

1.一种光扫描装置，其中，
上述光扫描装置具备：
构成为反射光的反射体；
重叠有上述反射体的旋转体；
夹入上述旋转体的第1扭曲梁以及第2扭曲梁；
与上述旋转体一起夹入上述第1扭曲梁的第1支撑部；
与上述旋转体一起夹入上述第2扭曲梁的第2支撑部；
重叠于上述第1扭曲梁的第1弹性层；以及
重叠于上述第2扭曲梁的第2弹性层，
上述旋转体构成为能够以上述第1扭曲梁以及上述第2扭曲梁为旋转轴而相对于上述第1支撑部以及上述第2支撑部旋转，
上述旋转体、上述第1扭曲梁以及上述第2扭曲梁包括共同的活性层，
在与上述第1扭曲梁和上述第2扭曲梁夹入上述旋转体的方向正交的剖面中，上述活性层的纵向尺寸比上述活性层的横向尺寸小，
上述第1弹性层以及上述第2弹性层的材料是具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料。
2.如权利要求1所述的光扫描装置，其中，
上述旋转体包括凹部，
上述凹部相对于上述活性层朝与上述反射体相反的一侧开口。
3.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，
上述光扫描装置具备从上述旋转体空开间隙地配置的磁铁，
上述旋转体包括重叠于上述活性层的线圈配线，
上述旋转体构成为通过因在上述线圈配线流动的电流和从上述磁铁产生的磁力而生成的洛伦兹力进行旋转。
4.如权利要求3所述的光扫描装置，其中，
上述光扫描装置具备：
配置于上述第1支撑部的第1引出配线；以及
配置于上述第2支撑部的第2引出配线，
上述第1弹性层包括掺杂有杂质的第1扩散配线部，
上述第2弹性层包括掺杂有杂质的第2扩散配线部，
上述第1引出配线经由上述第1扩散配线部、上述线圈配线以及上述第2扩散配线部而与上述第2引出配线电连接。
5.如权利要求3所述的光扫描装置，其中，
上述光扫描装置具备：
配置于上述第1支撑部的第1引出配线；以及
配置于上述第2支撑部的第2引出配线，
上述活性层的材料包括硅，
上述活性层包括掺杂有杂质的扩散配线部，
上述第1引出配线经由上述扩散配线部以及上述线圈配线而与上述第2引出配线电连接。
6.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，
上述光扫描装置还具备第1梳齿电极，
上述旋转体包括构成为与上述第1梳齿电极交替地啮合的第2梳齿电极，
上述第1梳齿电极以及上述第2梳齿电极构成为通过对上述第1梳齿电极以及上述第2梳齿电极施加电压，从而在上述第1梳齿电极以及上述第2梳齿电极之间产生静电力，
上述旋转体构成为通过上述静电力而旋转。
7.如权利要求1或2所述的光扫描装置，其中，
上述光扫描装置具备：
与上述第1扭曲梁连接的第1压电促动器；以及
与上述第2扭曲梁连接的第2压电促动器，
上述旋转体构成为通过上述第1压电促动器以及上述第2压电促动器而旋转。
8.如权利要求1～7中任一项所述的光扫描装置，其中，
上述第1弹性层以及上述第2弹性层的材料包括硅。
9.如权利要求8所述的光扫描装置，其中，
上述第1弹性层以及上述第2弹性层的材料包括多晶硅。
10.如权利要求8所述的光扫描装置，其中，
上述第1弹性层以及上述第2弹性层的材料包括单晶硅。
11.一种测距装置，用于生成测定对象的距离图像，其中，
上述测距装置具备：
权利要求1～10中任一项所述的上述光扫描装置；
构成为朝向上述光扫描装置的上述反射体射出上述光的光源；
构成为接受上述光的光检测器；以及
与上述光扫描装置以及上述光源连接的演算部，
上述光扫描装置构成为由上述反射体将从上述光源射出的上述光向上述测定对象反射，
上述光检测器构成为对由上述测定对象反射的上述光进行检测，
上述演算部构成为通过比较从上述光源射出的上述光和由上述测定对象反射的上述光来生成上述距离图像。
12.一种光扫描装置的制造方法，其中，
上述光扫描装置的制造方法具备以下工序：
准备层积有活性层以及支撑层的基板；
相对于上述基板的上述活性层在与上述支撑层相反的一侧设置作为具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料的第1弹性层，相对于上述基板的上述活性层在与上述支撑层相反的一侧从上述第1弹性层空开间隔地设置作为具有比金属高的疲劳寿命的弹性材料的第2弹性层；
将构成为反射光的反射体在上述第1弹性层与上述第2弹性层之间层积于上述活性层；以及
通过相对于上述活性层在与上述第1弹性层相反的一侧将上述支撑层除去而形成第1扭曲梁，且通过相对于上述活性层在与上述第2弹性层相反的一侧将上述支撑层除去而形成第2扭曲梁，并且形成出：通过形成上述第1扭曲梁以及上述第2扭曲梁而被上述第1扭曲梁和上述第2扭曲梁夹入且重叠有上述反射体的旋转体、与上述旋转体一起夹入上述第1扭曲梁的第1支撑部以及与上述旋转体一起夹入上述第2扭曲梁的第2支撑部，
在与上述第1扭曲梁和上述第2扭曲梁夹入上述旋转体的方向正交的剖面中，上述活性层的纵向尺寸比横向尺寸小。
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