CN1456912A - 光开关 - Google Patents

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Abstract

一种光开关，其可以将电极间距离容易设定为期望距离，可以在设有固定电极的固定电极基片上容易形成防止吸附的突起和电极图案等。包括：上部基片，其在绝缘体层的顶面形成有厚单晶硅层，在该绝缘体层的底面形成有薄单晶硅层，在上述薄单晶硅层形成有活动板状电极，以及将该活动板状电极可向垂直方向移位地支撑的多个挠性梁状部件，在上述厚单晶硅层的表面通过蚀刻形成多个光纤固定用槽，同时形成直立于上述活动板状电极的多个微型反射镜。该上部基片安装在下部基片上，该下部基片包括：固定电极基片和形成在其顶面的固定电极，穿过置于其间的隔板，利用该隔板把固定电极与薄单晶硅层配置为大致相互平行，并且以规定的间隙而对置。

Description

光开关
技术领域
本发明涉及在切换光信号的光路时使用的、使用显微机械加工技术制造的光开关，具体涉及可以将活动板状电极和固定电极间的电极间距离容易设定为期望距离的光开关。
背景技术
以前提出了利用显微机械加工技术制造的各种光开关。例如，参考图1和图2说明具有对着发射光信号的两个入射侧光纤，和对着接收入射光信号入射的两个发射侧光纤，可同时将从两个发射侧光纤分别发射的光信号的光路切换，以使光信号入射到对应的两个入射侧光纤。
图1是表示现有技术的2×2光开关的一个结构的平面图，图2是将图1沿着2-2线剖开，朝箭头方向看的概要剖面图。例示的光开关SW1包括：活动电极支撑板14，其为大致平面长方形；开口13，其在该活动电极支撑板14的大致中心部形成的大致正方形；四个V型槽25A、26A和25B、26B，其在该开口13的一侧的活动电极支撑板14的顶面沿着其纵向大致平行形成的每一侧各两个；固定电极基片19，其与上述活动电极支撑板14大致相同的形状和尺寸，并配置在活动电极支撑板14的下侧的大致平面长方形，在固定电极基片19的中心部具有嵌合到上述活动电极支撑板14的开口13的突起部18；活动板状电极11，其大致为平面正方形，在上述活动电极支撑板14的开口13的上部，与固定电极基片19的突起部18的顶面保持规定间隔并大致平行配置；四个挠性梁12A1、12A2、12B1和12B2，其支撑该活动板状电极11，可将活动板状电极11向接近和远离固定电极基片19的突起部18的方向移动；四个薄板状微型反射镜17A1、17A2、17B1和17B2，其在活动板状电极11的顶面大致直立。
上述挠性的四个梁12A1、12A2、12B1和12B2在该领域被称为挠曲(flexure)，其内的两个梁12A1和12A2的基部与大致平面长方形的一对对置的固定部15A和15B的一方15A的纵向的对应的两个端部成为一体结合，剩余两个梁12B1和12B2的基部与大致平面长方形的另一固定部15B的纵向的对应的两个端部成为一体结合。四个梁12A1、12A2、12B1和12B2分别沿活动板状电极11的对应的四边，从固定部15A和15B的两个对置端部延伸，其四个前端部与活动板状电极11的四个对应角部一体结合。一对固定部15A和15B在活动电极支撑板14的纵向的开口13的两侧固定在活动电极支撑板14。
上述四个V型槽25A、26A、25B、26B从一对固定部15A和15B的预定位置的各外侧(向着活动电极支撑板14的纵向端部侧的预定位置)延伸到活动电极支撑板14的纵向的对应端部，隔着开口13在活动电极支撑板14的纵向对置的两个V型槽25A和26B以及26A和26B相互直线对准。
四个薄板状的微型反射镜17A1、17A2、17B1、17B2具有大致相同的形状和尺寸，两个微型反射镜17A1和17B1配置在通过活动板状电极11的大致中心，并且与水平方向的直线构成45°角度的第一直线上，剩余两个微型反射镜17A2和17B2配置在通过活动板状电极11的大致中心，并且与第一直线正交的第二直线上。这些微型反射镜17A1、17A2、17B1以及17B2配置在距第一和第二直线的交点大致相同的半径方向的位置，并且对应的V型槽25A和26B、26A和25B的轴线通过大致中心的位置。
微型反射镜17A1、17A2、17B1和17B2制作方法，例如：可以通过例如在活动板状电极11的顶面涂敷例如规定厚度的光致抗蚀剂膜，只曝光该光致抗蚀剂膜中的反射镜形成部分，接着利用溶剂去除没有曝光的部分的光致抗蚀剂膜并形成四个反射镜主体，在这些反射镜主体的镜面涂敷金(Au)等金属。
或者，如本申请人在2001年8月10日申请的专利2001-243582号(或对该申请主张优先权而在2002年8月9日申请的PCT申请PCT/JP02/08177)中记载的那样，通过化学各向异性湿式蚀刻或化学各向异性湿式蚀刻表面为(100)晶面的硅基片来形成直立于硅基片的微型反射镜。在此，由于微型反射镜的镜面为(100)晶面，所以其垂直性和平坦性的精度非常高，可以使光学损失最小。另外，具体内容可参考上述专利2001-243582号(或PCT/JP02/08177)、或2000年1月23日～27日在宫崎县召开的第一3届IEEE国际micro Electro Mechanical Systems Conference(MEMS-2000)中PhilippeHelin，等发表的论文“用于光学网络自锁矩阵开关的自准直垂直反射镜和V型槽”。
在上述四个V型槽25A、26A、25B、26B上定位并安装光纤。该例中，在图1中左侧的V型槽25A和26A分别定位并安装发射侧光纤31A和入射侧光纤32A，在图1中右侧的V型槽25B和26B分别定位并安装发射侧光纤31B和入射侧光纤32B。从而，安装到V型槽25A的发射侧光纤31A和安装到V型槽26B的入射侧光纤32B互相对置、直线对准(配置在同一光学轴线上)，安装到V型槽26A的入射侧光纤32A和安装到V型槽25B的发射侧光纤31B对置、直线对准(配置在同一光学轴线上)。
上述活动电极支撑板14、四个梁12A1、12A2、12B1和12B2、一对固定部15A和15B、以及活动板状电极11可以形成为一体。例如，规定厚度的单晶硅基片作为活动电极支撑板14被使用，在该单晶硅基片14的顶面形成绝缘层，例如二氧化硅(SiO2)层21形成在单晶硅基片14的顶面，以及例如单晶硅层形成在二氧化硅层21顶面。对该单晶硅层使用光刻技术形成上述四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、一对固定部15A和15B、以及活动板状电极11。之后，通过从其底面侧蚀刻单晶硅基片14而形成大致正方形的开口13。这样，一体化形成的四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、一对固定部15A和15B、以及活动板状电极11，还有一对固定部15A、15B被一体形成在活动电极支撑板14顶面上。另外，图2中，22表示在活动电极支撑板14的底面预先形成的绝缘体层(例如二氧化硅层)。该绝缘体层22在活动电极支撑板14利用光刻技术形成开口13时作为掩模使用。
一般，使用大致平面长方形的SOI(硅绝缘体)基片，利用光刻技术形成为一体四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、一对固定部15A和15B、以及活动板状电极11。由于这样的光开关的制造方法已公知，所以在此简要说明。另外，与上述的2×2光开关同样结构的2×2光开关由于记载在例如特开2002-82292号公报(专利2000-270621号)中，所以对于包含制造方法的具体内容可参考该特开2002-82292号公报。
首先，制备大致平面长方形的SOI基片。一般，SOI基片由3层构成，即单晶硅构成的厚的支撑基片、其顶面的绝缘体层、以及该绝缘体层上的薄的单晶硅层。该例中，作为SOI基片采用在大致平面长方形的单晶硅构成的厚的支撑基片(图1和图2中没有图示)，在其上表面形成的二氧化硅的绝缘体层21，在该二氧化硅层21上接合了薄的单晶硅层(图1和图2中没有图示)，但也可以采用根据已知的方法或处理之一进行制造任意SOI基片。另外，该例中，在SOI基片的底面预先形成绝缘体层(例如二氧化硅层)22。
接着，使用光刻技术将SOI基片的薄单晶硅层的图形形成为对应四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、一对固定部15A、15B、以及活动板状电极11的形状，去除对应四个梁、一对固定部、以及活动板状电极形状以外的部分，接着，在SOI基片的底面的二氧化硅层22的一部分去除相当于活动电极支撑板14的开口13的部分。这样，由SOI基片的二氧化硅层21上的薄的单晶硅层形成为一体四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、一对固定部15A、15B、以及活动板状电极11。
接着，使用KOH溶液从SOI基片的底面侧蚀刻由单晶硅构成的支撑基片，形成开口13。这样，由大致平面长方形的单晶硅构成的支撑基片形成大致平面长方形的活动电极支撑板14。
另外，在上述活动电极支撑板14形成的大致正方形的开口13形成为可收纳上述活动板状电极11和四个梁12A1、12A2、12B1、12B2的大小。
上述固定电极基片19是例如由大致平面长方形的单晶硅构成的基片，在其顶面中心部形成有与活动电极支撑板14上穿通形成的开口13的形状(该例中为大致正方形)和尺寸大致相同的突起部18。在该固定电极基片19的顶面放置上述结构的活动电极支撑板14，例如采用适用的粘合剂接合并一体化。当活动电极支撑板14被放置到固定电极基片19上时，由于作为固定电极动作的固定电极基片19的突起部18嵌合在活动电极支撑板14的开口13的下侧，所以固定电极基片19的突起部18和活动板状电极11安装成以规定间隔对置的状态。这样，构成图1和图2所示的光开关SW1。另外，图2中，28表示在固定电极基片19形成突起部18时作为掩模采用的绝缘体层(二氧化硅层)。该绝缘体层28在活动板状电极11向突起部18驱动而接触到固定电极基片19的顶面时，防止两者成为导通状态。
根据上述结构的光开关SW1，活动板状电极11可以移位到开口13内，如果对固定电极基片19和活动板状电极11间施加规定驱动电压，在这些电极间产生相互吸引的方向的静电时，活动板状电极11向下方移位，由此在该活动板状电极11顶面形成的直立的四个微型反射镜17A1、17A2、17B1、17B2也向下方移位到使微型反射镜处于偏离传输光信号(光束)光路的位置。
具体说来，不对固定电极基片19和活动板状电极11间施加驱动电压，从而活动电极基片11不移位，活动板状电极11上的微型反射镜存在于从发射侧光纤31A、31B发射的光信号的光路中时，从发射侧光纤31A发射的光信号(光束)由位于光路中的微型反射镜17A1与入射光束90°方向反射并入射到微型反射镜17A2，由该微型反射镜17A2再向90°方向反射并入射到入射侧光纤32A。同样，从发射侧光纤31B发射的光信号(光束)由位于光路中的微型反射镜17B1反射成与入射光束成直角方向并入射到微型反射镜17B2。由该微型反射镜17B2再向直角方向反射并入射到入射侧光纤32B。
与此不同，对固定电极基片19和活动板状电极11间施加驱动电压，从而活动板状电极11被静电驱动到固定电极基片19侧，活动板状电极11上的微型反射镜向下方移动，使它们不在(离开)发射侧光纤31A、31B发射的光信号(光束)的光路中不存在时，从发射侧光纤31A发射的光信号不被微型反射镜17A1和17B2反射而直行，并入射到对置的入射侧光纤32B。同样，从发射侧光纤31B发射的光信号不被微型反射镜17B1和17A2反射而直行，并入射到对置的入射侧光纤32A。这样，可将从发射侧光纤31A发射的光信号的光路从入射侧光纤32A切换为入射侧光纤32B，同样可将从发射侧光纤31B发射的光信号的光路从入射侧光纤32B切换为入射侧光纤32A。即，如上述结构的光开关SW1可以将光波导路径或光传输路径中传播的光信号的光路不经固体的光波导路径而在空间上进行切换。
但是，该种光开关中，一般在电路设计上最好可以用尽量低的驱动电压将活动板状电极11向固定电极基片19驱动。换言之，在电路设计上最好使用于将活动板状电极11向固定电极基片19侧驱动的驱动电压的绝对值尽量小。因此，上述结构的现有技术的光开关SW1中，形成为一体的活动板状电极11、四个梁12A1、12A2、12B1、12B2、以及固定部15A、15B，使活动板状电极11、四个梁12A1、12A2、12B1、12B2的厚度变薄而轻量化，并减弱四个梁的弹力。但是，由于四个梁必需具有将活动板状电极11相对固定电极基片19保持大致平行的弹力和将吸附在固定电极基片19的活动板状电极11从固定电极基片19回归到原位置的弹力，所以降低将活动板状电极11向固定电极基片19侧驱动规定距离所需的驱动电压的大小是有限的。
另外，上述结构的光开关SW1中，作为实现驱动电压的低电压化的另一方法，以前提出了将活动板状电极11和固定电极基片19间的电极间距离(间隙)设定为所需最小距离。在此，活动电极支撑板14(采用SOI基片时，单晶硅构成的支撑基片)的厚度考虑到在制造过程中不能制造得太薄，因此采用通过如图2所示那样在固定电极基片19设置突起部18来将活动板状电极11和固定电极基片19间的电极间距离设定为所需最小距离的方法。
像这样，将电极间距离设定为所需最小距离时，活动板状电极11必然受到静电驱动直至接触固定电极基片19的突起部18的顶面。
施加给活动板状电极11的驱动电压和活动板状电极11被驱动的距离间的关系不是线性的。具有下述特征，施加给活动板状电极11的驱动电压渐渐增大时，活动板状电极11朝固定电极基片19向下方被驱动，但活动板状电极11的移动距离等于或于活动板状电极11的底面和固定电极基片19的突起部1 8的顶面间的电极间距离X的1/3时，活动板状电极11朝固定电极基片19被一气驱动并吸附到固定电极基片19的表面(实际上是突起部18的表面)上。将该活动板状电极11朝固定电极基片19被一气驱动时的驱动电压值在该技术领域称为“吸合电压”。另外，吸合电压的具体内容可参考本申请人在2002年3月19日申请的专利2002-75443号和专利2002-75817号、或者东京大学生产技术研究所的年吉洋教授的主页http：//toshi.fujita3.jis.t-tokyo.ac.jp/onlineelecture/electrostaticl.pdf。
现有技术中，由于将活动板状电极11驱动至接触固定电极基片19的突起部18的顶面(距离X)，所以驱动电压必然设定为等于或大于该吸合电压。因此，活动板状电极11在超过电极间距离X的1/3的距离时，朝固定电极基片19一气驱动，与固定电极基片19的突起部18的顶面接触。
活动板状电极11向下方移位并其底面与固定电极基片19的突起部18的顶面接触时，对活动板状电极11的底面和固定电极基片19的突起部18的顶面之间，产生范德瓦耳斯力作用或效果而两者相互吸附，产生即使停止施加驱动电压，活动板状电极11也不会立刻回归到原位置的现象，即在活动板状电极11和固定电极基片19的突起部18之间因范德瓦耳斯力产生暂时或永久的粘贴现象(该技术领域中，称为吸附(sticking))。其结果，由于不能立刻切换光路，所以具有影响开关动作可靠性的缺点。
因此，提出了在对置的活动板状电极11的底面或固定电极基片19的顶面的任一方形成微小的突起，减小固定电极基片19和活动板状电极11间的接触面积，或在固定电极基片19上形成以防止吸附为目的的第二固定电极图案，防止因上述的范德瓦耳斯力而在活动板状电极11和固定电极基片19之间产生暂时或永久的粘附现象的光开关，例如在特开平10-256563号公报、特开2001-264650(P2001-264650A)号公报、或特开2003-39392(P2003-39392A)号公报中公开。
图3示出一例在固定电极基片19的突起部18的顶面形成多个微小的突起而减小活动板状电极11和固定电极基片19的突起部18间的接触面积的现有技术的光开关。图3是与图2相同的剖面图，图3所示的光开关SW2除了在固定电极基片19的突起部18的顶面例如矩阵状地形成多个微小的突起23之外，与参考图1和图2所述的现有技术的光开关SW1的结构、构造以及形状相同，所以图3中，与图1和图2对应的元件和部分具有相同标号，不作具体说明。
若在固定电极基片19的突起部18的顶面将多个微小的突起23例如设置成矩阵状，则活动板状电极11向下方静电驱动并与固定电极基片19的突起部18的顶面接触时，活动板状电极11的底面与这些突起23的前端接触，活动板状电极11和固定电极基片19的突起部18不进行面接触。因此，可以大幅度减小两者的接触面积，可以防止吸附。
但是，这些突起23需要由绝缘体材料形成或绝缘材料覆盖突起23的表面，以便在活动板状电极11被驱动而与固定电极基片19的突起部18接触时，防止两者成为电连接。在固定电极基片19的突起部18的顶面形成多个突起23时，一般光致抗蚀剂涂敷在突起部18上的氧化膜(氧化膜通常为二氧化硅膜，当形成突起部18时作为掩膜)的顶面，将该氧化膜图案形成与突起23对应的图案，然后，将该图案化的氧化膜作为掩模而蚀刻突起部18，在突起部18的顶面形成多个微小的突起23。例如形成具有这样的突起部18的多个固定电极基片19排列在晶片上时，即使把光致抗蚀剂滴到各突起部18的顶面并通过旋转晶片涂敷，也不能将突起部18的顶面上的光致抗蚀剂满意地涂敷成均匀厚度。因此，具有不能高精度形成正确定位的，具有均匀高度的所需突起23的问题。换言之，在固定电极基片19形成突起部18时，在突起部18的顶面高精度形成多个正确定位的、高度均匀的微小突起23是极其困难的。另外，如图3所示，29是表示绝缘层(氧化膜)形成在突起部18的顶面，对于形成多个突起的制造方法的具体内容可参考上述特开平10-256563号公报、特开2001-264650(P2001-264650A)号公报、或者特开2003-39392(P2003-39392A)号公报。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种可以将活动板状电极和固定电极间的电极间距离容易设定为期望距离的光开关。
本发明的另一个目的在于，提供一种可以容易且高精度形成用于防止吸附到固定电极基片的突起和电极图案的光开关。
为了达到上述目的，本发明的一方面是，提供一种光开关，通过显微机械加工技术制造，具有：第一基片，具有固定电极基片和在该固定电极基片的顶面形成的固定电极；第二基片，具有厚单晶硅层、薄单晶硅层、介于上述厚单晶硅层的底面和上述薄单晶硅层的顶面之间的绝缘体层；隔板，介于形成上述固定电极的上述第一基片的顶面和上述第二基片的薄单晶硅层之间，使上述第一基片的固定电极和上述第二基片的薄单晶硅层以规定间隔并大致平行配置；活动板状电极，在上述第二基片的薄单晶硅层上形成；多个挠性的梁状元件，形成在上述第二基片的薄单晶硅层上与上述活动板状电极形成为一体，用于支撑上述活动板状电极，使其可向上述固定电极靠近和离开；多个光纤固定用槽，在上述第二基片的厚单晶硅层上通过蚀刻厚单晶硅层形成；多个微型反射镜，通过蚀刻厚单晶硅层形成在上述第二基片的厚单晶硅层的一部分中，位于上述活动板状电极的上部，上述微型反射镜通过上述绝缘体层直立于上述活动板状电极的顶面，并且位于上述光纤固定用槽的延长线上；贯通孔，形成在上述隔板中，可使上述活动板状电极接近上述固定电极，其中，光开关的构成是通过静电驱动上述活动板状电极，以接近上述固定电极并使直立于上述活动板状电极的微型反射镜移位，从而改变入射光束的光路。
最好是第一实施例中，上述多个微型反射镜为四个，各微型反射镜具有薄板状的形状和一个镜面，各微型反射镜是通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成的，该微型反射镜的镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且两个邻接的镜面形成互为直角，其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
上述四个微型反射镜和四个光纤固定用槽也可以是分别通过干式蚀刻上述厚单晶硅层来形成，此时各光纤固定用槽的槽表面为大致方形。
或者，上述四个微型反射镜也可以是通过干式蚀刻上述厚单晶硅层来形成，上述四个光纤固定用槽也可以是通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层来形成。
或者，各微型反射镜具有构成直角的两个壁面，将该构成直角的两个壁面分别作为镜面使用的两个微型反射镜形成为通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层成为对置的状态，以便各微型反射镜的两个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，并且两个微型反射镜相互面对的镜面成为直角。其中，四个光纤固定用槽也可以是通过干式蚀刻上述厚单晶硅层来形成，也可以是通过化学各向异性湿式蚀刻来形成。
本发明的另一方面是，提供一种光开关，通过显微机械加工技术制造，具有：第一基片，具有固定电极基片和在该固定电极基片的顶面形成的固定电极；第二基片，具有厚单晶硅层、薄单晶硅层、介于上述厚单晶硅层的底面和上述薄单晶硅层的顶面之间的绝缘体层；隔板，介于形成上述固定电极的上述第一基片的顶面和上述第二基片的薄单晶硅层之间，使上述第一基片的固定电极和上述第二基片的薄单晶硅层以规定间隔并大致平行配置；活动板状电极，在上述第二基片的薄单晶硅层上形成；多个挠性的梁状元件，形成在上述第二基片的薄单晶硅层上与上述活动板状电极形成为一体，用于支撑上述活动板状电极，使其可向上述固定电极靠近和离开；多个光纤固定用槽，在上述第二基片的厚单晶硅层上通过蚀刻厚单晶硅层形成；具有多个镜面的一微型反射镜，通过蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述第二基片的厚单晶硅层的一部分中，位于上述活动板状电极的上部，通过上述绝缘体层直立于上述活动板状电极的顶面，并且位于上述光纤固定用槽的延长线上；贯通孔，形成在上述隔板中，可使上述活动板状电极接近上述固定电极，其中，光开关的构成是通过静电驱动上述活动板状电极，以接近上述固定电极并使直立于上述活动板状电极的微型反射镜移位，从而改变入射光束的光路。
最好是第二实施例中，上述微型反射镜为平面大致交叉形状，将该大致交叉形状的微型反射镜的第一对构成直角的壁面和与其对置的第二对构成直角的壁面作为四个镜面使用，大致交叉形状的微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层形成，微型反射镜的四个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角度，其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过干式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致方形。
另外，具有平面大致交叉形状的微型反射镜的中心部分形成为截面积较大柱状体。
最好是第三实施例中，上述微型反射镜为平面大致交叉形状，大致为交叉形状的微型反射镜的第一对壁面形成互为直角，以及大致为交叉形状的微型反射镜的第二对壁面形成互为直角，并与第一对壁面对置而作为四个镜面，大致交叉形状的微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，微型反射镜的各镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
上述各实施例中，从上述固定电极的顶面突出的多个微小的突起为了防止吸附，也可以在上述固定电极基片的顶面形成。
另外，作为上述第二基片，可以使用由厚单晶硅层和在该单晶硅层的底面形成的二氧化硅层和在该二氧化硅层的底面接合的薄单晶硅层构成的三层结构的SOI基片。
根据上述结构，由于通过选定制造容易的隔板，可以将活动板状电极和固定电极间的电极间距离容易设定为期望距离，所以可以将电极间距离设定为所需最小距离。另外，由于不像现有技术的光开关那样需要在固定电极基片上形成突起部，所以固定电极基片的固定电极形成面成为平坦面。因此，可以在固定电极基片的表面容易且高精度形成例如防止突起和粘附用的电极图案等。
附图说明
图1是表示现有技术的光开关的一例的平面图；
图2是将图1沿着2-2线剖开，向箭头方向看的剖面图；
图3是表示现有技术的光开关的另一例的、与图2相同的剖面图；
图4是表示本发明的光开关的第一实施例的平面图；
图5是将图4沿着5-5线剖开，向箭头方向看的剖面图；
图6是图4所示的光开关的分解立体图；
图7A至图7I是用于按照工艺顺序说明图4所示的光开关的上部基片的制造方法的各剖面图；
图8A至图8G是用于按照工艺顺序说明图4所示的光开关的下部基片的制造方法的各剖面图；
图9A至图9E是用于按照工艺顺序说明图4所示的光开关的隔板的制造方法的各剖面图；
图10是表示本发明的光开关的变形例的立体图；
图11是表示本发明的光开关的第二实施例的平面图；
图12是表示本发明的光开关的第三实施例的平面图。
具体实施方式
以下，参考附图具体说明本发明的最佳实施例。但是，由于能以不同形态实施本发明，所以本发明不限于下述实施例。以下充分、完全公开下述实施例，是为了将本发明的范围充分告诉给该领域的技术人员。
首先，参考图4至图9具体说明本发明的光开关的第一实施例。该第一实施例使用上述的专利2001-243582号(或PCT/JP02/08177)记载的化学各向异性湿式蚀刻的反射镜和V型槽形成技术。若使用该专利2001-243582号记载的化学各向异性湿式蚀刻的反射镜和V型槽形成技术，则即使不是很精确地控制蚀刻时间，也可以与活动板状电极一体地高精度形成，并在活动板状电极的顶面，实质上以90°角度直立的两个或四个微型反射镜，同时可以在与各镜面精确构成45°角度的位置高精度形成V型槽。而且，形成的这些微型反射镜的相对的两个镜面精确相互构成直角。因此，可以使各微型反射镜及其对应的V型槽高精度相互对准，可以一直将从发射侧光纤入射的光信号在相对的两个镜面几乎没有光损失而高精度进行2次反射并入射到入射侧光纤中。
图4是与光纤一起表示本发明的光纤的第一实施例的平面图。图5是将图4沿着5-5线剖开、向箭头方向看的概要剖面图，图6是分解表示图4所示的第一实施例的光开关的立体图。该第一实施例的光开关SW3是具有与参考图1～图3已述的现有技术的光开关SW1和SW2相同的结构和构造的2×2光开关，其具有：第一基片(以下，称为下部基片)40，其由大致平面长方形的厚单晶硅层44、在该单晶硅层44的顶面形成的绝缘体层(例如二氧化硅(SiO2))层43、在该绝缘体层43的顶面的大致中心部形成的平面大致正方形状的固定电极41构成；第二基片(以下，称为上部基片)60，其由大致平面长方形的厚单晶硅层61、在该厚单晶硅层61的底面形成的绝缘体层(例如二氧化硅层)62、在该绝缘体层62的底面形成的薄单晶硅层63构成的大致平面长方形；隔板50，其用于使下部基片40和上部基片60保持规定间隔并相互平行配置。
该实施例中，三层SOI(Silicon On Insulator)基片的机构包括：大致平面长方形的厚单晶硅层61、形成在厚单晶硅层61顶面的二氧化硅层作为绝缘体层62和在该二氧化硅层62上接合的薄单晶硅层63。，为了从图5容易理解该SOI基片，颠倒其上下并作为上部基片60使用。如后所述，从该上部基片60的厚单晶硅层61通过化学各向异性湿式蚀刻分别形成用于安装四个薄板状的微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2和设在四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2的光纤31A、32A、31B、32B。在形成四个薄板状的微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2时，这些微型反射镜的外周围的厚单晶硅层61被蚀刻去除成平面大致正方形的形状，在厚单晶硅层61中同时形成平面大致正方形的开口66。四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2由于在厚单晶硅层61的大致中心部形成，所以开口66也在厚单晶硅层61的大致中心部形成，四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2在厚单晶硅层61的顶面沿着纵向在开口66的两侧分别平行形成两个。另外，该实施例中，进行化学各向异性湿式蚀刻的SOI基片的厚单晶硅层61使用其顶面为(100)晶面。
另一方面，由上部基片60的薄单晶硅层61利用光刻技术形成为平面大致正方形的活动板状电极67，和可在接近和远离下部基片40的方向移动地支撑该活动板状电极67的挠性的四个梁(称为挠性)68A1、68A2、68B1、68B2。活动板状电极67形成为位于厚单晶硅层61的开口66的下侧，四个薄板状的微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2直立于该活动板状电极67的顶面。从而，这些四个微型反射镜在活动板状电极67没有被驱动时，位于开口66的内部。另外，在上述厚单晶硅层61形成的大致正方形的开口66当然可形成为可容纳上述活动板状电极67和四个梁68A1、68A2、68B1、68B2的大小。
微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2如下制造，即在通过化学各向异性湿式蚀刻上部基片60的厚单晶硅层61而形成的单晶硅的薄板状的反射镜主体壁面涂敷金(Au)等金属或金/铬的二层膜。
上述挠性的四个梁68A1、68A2、68B1、68B2分别沿着活动板状电极67对应的边，从对置的薄单晶硅层63的对应边缘通过置于其中的开口66延伸，这些梁的自由端端部与活动板状电极67的对应角部连接为一体。在该实施例中，两个梁68A1、68A2的基部与图4中位于左侧的薄单晶硅层63的边缘连接一体，剩余的两个梁68B1、68B2的基部与图4中位于右侧的薄单晶硅层63的边缘连接一体。
上述四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2从开口66的相对的两侧延伸到厚单晶硅层61的纵向的相对对应端部，对置的两个V型槽64A1、64B2和64A2和64B1通过置于其间的开口66，在厚单晶硅层61的纵向相互直线对准。
四个薄板状的微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2具有大致相同的形状和尺寸，两个微型反射镜65A1和65B1配置在经活动板状电极67的大致中心、且与水平方向的直线构成45°角度的第一直线上，剩余的两个微型反射镜65A2和65B2配置在经活动板状电极67的大致中心、且与第一直线正交的第二直线上。这些微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2配置在距第一和第二直线的交点大致相同的半径方向的位置、且对应的V型槽64A1和64B2、64A2和64B1的轴线通过大致微型反射镜中心的位置。
在上述四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2定位并固定光纤。该例中，图4中左侧的V型槽64A1和64A2分别定位并固定发射侧光纤31A和入射侧光纤32A，图4中右侧的V型槽64B1和64B分别定位并固定发射侧光纤31B和入射侧光纤32B。从而，固定于V型槽64A1的发射侧光纤31A和固定于V型槽64B2的入射侧光纤32B对置并直线对准(配置在同一光学轴线上)，固定于V型槽64A2的发射侧光纤32A和固定于V型槽64B1的入射侧光纤31B对置并直线对准(配置在同一光学轴线上)。另外，这些V型槽64A1、64A2、64B1、64B2的V字的槽面形成为(111)晶面。
大致长方形的下部基片40具有与上部基片60在平面上相同的形状和尺寸，在大致长方形的绝缘体层(该实施例中，二氧化硅层)43的顶面的大致中心部形成的平面大致正方形状的固定电极41具有与活动板状电极67大致相同的尺寸和形状，配置为与活动板状电极67相互平行地以规定间隔或间隙对置。该实施例中，多个微小突起42例如形成为在厚单晶硅层44顶面的矩阵状的所述微小突起42，在固定电极41的形成区域从该固定电极41的顶面稍微突出。另外，固定电极41由金/铬的二层膜形成。
隔板50是大致平面长方形的规定厚度的板状部件，在其大致中心部形成大致正方形的贯通孔51。该隔板50具有与下部基片40在平面上相同的形状和尺寸，可以例如由单晶硅基片形成。隔板50的贯通孔51在与厚单晶硅层61的开口66对置的位置形成，具有与开口66大致相同的形状和尺寸。
上述结构的隔板50介于在如上述构成的上部基片60和下部基片40之间并在下部基片40的固定电极41和上部基片60的活动板状电极67之间提供规定电极间距离或间隙。隔板50的顶面和上部基片60的薄单晶硅层63的底面由适当的粘合剂接合，同样，隔板50的底面和下部基片40的二氧化硅层43的顶面由相同的适当的粘合剂接合，从而上部基片60、隔板50、下部基片40成为一体，构成图4和图5所示的光开关SW3。另外，也可以替代粘合剂而采用焊锡进行接合，或者进行如静电接合的直接接合。
像这样，通过接合下部基片40、隔板50和上部基片60并成为一体，活动板状电极67与固定电极41保持规定的电极间距离(间隙)而平行对置配置，活动板状电极67通过支撑着活动板状电极67的四个梁68A1、68A2、68B1、68B2可以在开口66和贯通孔51内，在接近和远离固定电极41的电极面的方向移位。
下面，参考图7A至图7I按照工艺顺序说明上述结构的上部基片60的制造方法。
首先，如图7A所示，颠倒大致平面长方形的SOI基片71的上下。一般，SOI基片由3层构成，即厚单晶硅构成的支撑基片、其上部的绝缘体层、该绝缘体层上的薄单晶硅层。该例中，由于颠倒SOI基片的上下而使用，所以图7A中，厚单晶硅层61位于最顶面，在其底面形成二氧化硅层构成的绝缘体层62，在该二氧化硅层62的底面接合薄单晶硅层63。厚单晶硅层61的表面构成(100)晶面。
接着，氧化SOI基片71的整个表面。其结果，如图7B所示，在SOI基片71的最上部的厚单晶硅层61的顶面形成氧化膜(二氧化硅层)72，同时在SOI基片71的最下部的薄单晶硅层63的底面也形成氧化膜(二氧化硅层)73。
接着，使用光刻技术，如图7C所示，将在薄单晶硅层63的底面形成的氧化膜73上形成对应四个梁68A1、68A2、68B1、68B2和活动板状电极67的形状的图案。
接着，将图案化的氧化膜73作为掩模而蚀刻SOI基片71的最下部的薄单晶硅层63，如图7D所示，形成活动板状电极67和四个梁68A1、68A2、68B1、68B2。
接着，去除了残留的氧化膜73之后，如图7E所示，在SOI基片71的底面再次形成氧化膜74。或者，也可以不去除残留的氧化膜73而氧化SOI基片71的整个表面。
接着，如图7F所示，将在厚单晶硅层61的顶面形成的氧化膜72上形成对应四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2和四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2的形状的图案。
接着，将图案化的氧化膜72作为掩模对SOI基片71的最上部的薄单晶硅层61进行化学各向异性湿式蚀刻，如图7G所示，在厚单晶硅层61的表面形成V型槽64A1、64A2、64B1、64B2(图7G中，看不到64A2、64B1)，以及形成从活动板状电极67的顶面通过二氧化硅层62而直立的厚单晶硅层构成的四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2(图7G中，看不到65A2、65B1)。
接着，如图7H所示，在微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2的表面(包含各微型反射镜的顶部的氧化膜72)涂敷金/铬的二层膜，并形成镜面。
接着，如图7I所示，去除SOI基片71的顶面和底面的氧化膜72、74。这样，完成上部基片60。
下面，参考图8A至图8G按照工艺顺序说明上述结构的下部基片40的制造方法。
首先，如图8A所示，制备大致平面长方形的规定厚度的单晶硅基片44。
接着，如图8B所示，氧化单晶硅基片44的整个表面，在其顶面和底面形成氧化膜45和46。
接着，如图8C所示，将在单晶硅基片44的顶面形成的氧化膜45形成对应多个突起42的形状的图案。
接着，如图8D所示，将图案化的氧化膜45作为掩模对单晶硅基片44进行各向异性蚀刻，在单晶硅基片44的顶面的大致中心部形成多个微小的突起42。
接着，去除了残留在突起42上的氧化膜45之后，如图8E所示，在包含单晶硅基片44的突起42的顶面再次形成氧化膜43。
接着，如图8F所示，在氧化膜43的顶面形成将铬作为底层的金/铬的二层膜47。该二层膜47的厚度值设定为低于覆盖各突起42的氧化膜43的高度。
接着，对金/铬的二层膜47进行去除对应固定电极41部分的残留。此时，也去除覆盖各突起42的二层膜47。
这样，如图8G所示，按如下方法完成下部基片40的制作：在单晶硅基片44的大致中心部通过氧化膜43形成大致平面正方形的固定电极41，以及该氧化膜43的部分覆盖从该固定电极41的顶面突出的突起42。另外，固定电极41不限于金/铬的二层膜47。
下面，参考图9A至图9E按照工艺顺序说明上述结构的隔板50的制造方法。
首先，如图9A所示，制备大致平面长方形的规定厚度的单晶硅基片52。
接着，氧化单晶硅基片52的整个表面，如图9B所示，在其顶面和底面分别形成氧化膜53和54。
接着，如图9C所示，将在单晶硅基片52的底面形成的氧化膜54形成对应贯通孔51的形状的图案。
接着，将图案化的氧化膜54作为掩模，例如使用KOH溶液蚀刻单晶硅基片52，如图9D所示，形成贯通孔51。
接着，如图9E所示，去除单晶硅基片52的顶面和底面的氧化膜53和54。这样，完成在大致中心部形成平面大致正方形的贯通孔51的规定厚度的隔板50。
这样，分别制造出具有与图4和图5所示的相同结构、构造和形状的上部基片60、下部基片40和隔板50。上部基片60和下部基片40通过至于其间的隔板50接合并一体化，从而制作完成光开关SW3。
上述结构的光开关SW3中，由于形成有活动板状电极67的上部基片60与形成有固定电极41的下部基片40通过置于其间的隔板50而接合，所以活动板状电极67和固定电极41的顶面之间的电极间距离(间隙)根据隔板50的厚度设定，对该隔板50的厚度可以根据需要选定，所以可以将电极间距离容易设定为期望距离。从而，也可以容易进行为了使驱动电压尽可能的低而使电极间距离减小到所需最小。
另外，由于是像这样根据隔板50设定电极间距离的光开关SW3的结构，所以不需要如图1至图3所示的现有技术的光开关SW1和SW2那样在固定电极基片(下部基片)设置突起部，即，下部基片40的顶面成为平坦面，所以可以对下部基片40的顶面容易且高精度进行各种图案化。从而，如该第一实施例，可容易且高精度进行在下部基片40的顶面矩阵状形成用于防止吸附的多个突起42，以及在下部基板40的顶面形成规定形状的固定电极41。
另外，本实施例中，四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2和四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2是通过对具有表面为(100)晶面的同一厚度的单晶硅层61进行化学各向异性湿式蚀刻而同时形成。因此，如上述的专利2001-243582号(或者PCT/JP02/08177)、或者上述的Philippe Helin等的论文所记载的与平面成直角所形成的微型反射镜的垂直面成为(100)晶面，其垂直性和平坦性的精度非常高，从而，可以将入射光几乎毫无光损失地反射，并且反射光束也不会向垂直方向偏离。
对具有(100)晶面的上表面的相同厚度的单晶硅层使用同一蚀刻剂进行化学各向异性湿式蚀刻，同时形成四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2和四个V型槽64A1、46A2、64B1、64B2，该四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2的每一个具有(100)晶面的反射面和互为直角对置的两个反射面，四个V型槽64A1、46A2、64B1、64B2与定位和固定在其上的微型反射镜直线对准，各微型反射镜及其对应的V型槽以高精度直线对准。另外，进行各向异性蚀刻前的掩模被一次图案化。另外，由于各向异性蚀刻也只进行一次，所以通过一次掩模图案化和一次各向异性蚀刻可以同时形成微型反射镜和V型槽，所以在工作效率和制造工艺上有明显提高。
而且，通过化学各向异性湿式蚀刻同时形成微型反射镜和V型槽时，由于使用同一蚀刻剂在同一时间进行蚀刻厚单晶硅层，所以可以将各微型反射镜的相对的镜面的蚀刻速率、以及相邻的平行的V型槽64A1、64A2和64B1、64B2(各槽面为(111)晶面)的蚀刻速率控制为大致相同速率。因此，可以使蚀刻速率、蚀刻时间等误差引起的光路轴偏差几乎为零，可以几乎完全反射从分别定位并固定在V型槽64A1和64B1的发射侧光纤31A和31B分别发射的光束，入射到定位并固定在V型槽64A2和64B2的对应的入射侧光纤32A和32B。另外，具体内容可参考上述的上述专利2001-243582号(或者PCT/JP02/08177)。
如上述第一实施例，若采用在活动板状电极67的两侧平行并列配置各两个V型槽64A1和64A2和64B1和64B2的结构，则可以用小的空间制造多通路的2×2光开关。
图10是表示本发明的光开关的变形例的立体图，表示平行排列四个如图4所示的第一实施例的光开关SW3的4通路的2×2光开关。由于可以知道该变形例的光开关也可以采用与第一实施例的光开关相同的制造方法制造，可以得到相同的作用效果，所以图10中，与图4和图5对应的部分和元件具有同一标号，省略其说明。另外，通路数根据用途变更，不限于4通路。
上述第一实施例及其变形例中，通过对厚单晶硅层61进行化学各向异性湿式蚀刻，同时形成四个微型反射镜65A1、65A2、65B1、65B2和四个V型槽64A1、64A2、64B1、64B2，也可以由厚单晶硅层61通过干式蚀刻形成微型反射镜和光纤固定用的槽。
图11是表示本发明的光开关的第二实施例的平面图。该第二实施例的光开关SW4是除了微型反射镜和光纤固定用槽之外，具有与参考图4～图6所述的第一实施例的光开关SW3相同的结构和构造的2×2光开关，所以图11中，与图4～图6对应的部分和元件具有同一标号，不作具体说明。
该第二实施例中，如图11所示，通过干式蚀刻厚单晶硅层61，形成微型反射镜81，该微型反射镜81位于活动板状电极67的顶面大致中心部通过绝缘体层62(图11中看不到)与活动基片67形成为一体。该微型反射镜81具有大致平面交叉形状(两条线段以直角相交或圣安得鲁丝交叉(St.Andrew’s Cross))以及其中心部具有四边形状或直立棱柱形状。在大致交叉形状的微型反射镜81的第一对构成互为直角的壁面82A1、82A2，以及与第一对壁面82A1、82A2对置的大致交叉形状的微型反射镜的第二对构成互为直角的壁面82B1、82B2上涂敷例如金(Au)或金/铬的二层膜，从而在壁面82A1、82A2、82B1、82B2上形成镜面，以至在微型反射镜81中形成四个镜面。其结果，第一对壁面82A1、82A2对应于例如上述第一实施例的两个微型反射镜65A1和65A2的镜面，第二对壁面82B1、82B2对应于上述第一实施例的两个微型反射镜65B1和65B2的镜面。这样，上述结构的微型反射镜81的作用与四个微型反射镜相同。
同样，通过对微型反射镜81两侧的厚单晶硅层61进行干式蚀刻，在各侧的厚单晶硅层61形成各两个的四个光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2。各侧的两个光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2分别大致平行排列，且微型反射镜81至于两侧的槽之间，而将在厚单晶硅层61的纵向对置的两个光纤固定用槽84A1和84B2以及84A2和84B1相互直线对准。
在此，上述微型反射镜81当然形成在活动板状电极67的顶面的大致中心部，以便与其镜面82A1、82A2、82B1、82B2对应的光纤固定用槽84A1、84B2、84A2、84B1分别构成45°角度。
通过干式蚀刻形成了光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2时，一般各槽成为角形槽(槽的底面大致构成水平面，两侧面几乎直立于该底面的形状的槽)或大致U字形的槽。因此，如图11所示，在光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2一侧壁形成为一体多个弹簧85，分别收纳于光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2的光纤31A、32A、31B、32B由这些弹簧85定位，固定在规定位置。另外，干式蚀刻采用deep-RIE(通过等离子的深度干式蚀刻)技术。
将描述上述弹簧85的制造方法的一例，例如干式蚀刻各光纤固定用槽84A1、84A2、84B1、84B2，同时通过干式蚀刻厚单晶硅使弹簧主体与厚单晶硅光纤固定槽的一侧壁形成为一体，并且例如通过湿式蚀刻去除构成这些弹簧主体的基部(与这些弹簧主体等底面结合)的二氧化硅层62(图11中看不到)。这样，可以形成与侧壁形成为一体的多个弹簧85。
在蚀刻去除弹簧主体的基部的二氧化硅层62时，构成微型反射镜81的基部的二氧化硅层62也被稍微去除。因此，如图11所示，最好将包含微型反射镜81的交叉部的中心部形成为截面积大的四边形柱或直立棱柱，即使二氧化硅层62被稍微去除，也可以维持微型反射镜81牢固固定到活动板状电极67上的状态。另外，微型反射镜81在其中的包括交叉部的截面积的中心部区域大到一定程度即可，微型反射镜81的中心部不限于四边棱柱，例如也可以是四边棱柱状以外的多棱柱、圆柱、椭圆柱等。或者，镜面在上的微型反射镜81的每一个壁的厚度仅仅厚一点，以代替微型反射镜81中心部截面积的增加。
上述第二实施例中，在活动板状电极67上形成中心部构成四棱柱状、且在平面上构成大致交叉形状的一个微型反射镜81，但也可以通过对厚单晶硅层61进行干式蚀刻，如上述第一实施例，在活动板状电极67上形成四个薄板状的微型反射镜。在此，各微型反射镜的壁厚最好厚一些。
或者，也可以将大致平面直角三角形状的两个微型反射镜，通过干式蚀刻厚单晶硅层61形成为在上述活动板状电极67上对置，以构成互为直角的两个壁面作为镜面使用。图11所示的第二实施例中，在形成这样的直角三角形状的两个微型反射镜时，在图11中，两个直角三角形形成为在上下方向或垂直方向对置，构成一个大致为直角三角形的微型反射镜的互为直角的两个壁面，例如对应第二实施例的镜面82A1和82B2，以及构成另一直角三角形微型反射镜的直角的两个壁面，例如对应第二实施例的镜面82A2和82B1。此时，由于各微型反射镜具有构成直角的两个壁面即可，所以其形状不限于直角三角形状。
像这样，在使用了干式蚀刻的情况下，由于可以形成多种形状的微型反射镜，所以微型反射镜的形状不限于上述的形状。另外，当然也可以将收纳于各光纤固定用槽的光纤利用弹簧以外的适当的固定部件固定。
图12是表示本发明的光开关的第三实施例的平面图。该第三实施例的光开关SW5对于微型反射镜与上述第二实施例同样，通过干式蚀刻厚单晶硅层61，形成平面上交叉形状的一个反射镜81，对于光纤固定用槽，与上述第一实施例同样，通过化学各向异性湿式蚀刻厚单晶硅层61，形成截面大致V字状的槽64A1、64A2、64B1、64B2，除此之外，具有与参考图4～图6所述的第一实施例的光开关SW3和参考图11所述的第二实施例的光开关SW4相同结构和构造的2×2光开关，所以图12中，与图4～图6和图11对应的部分和元件具有同一标号，不作具体说明。在第三实施例中，首先通过化学各向异性湿式蚀刻厚单晶硅层61，最好把槽64A1、64A2、64B1、64B2形成为大致V型截面，然后通过干式蚀刻厚单晶硅层61形成具有大致平面交叉形状的一个微型反射镜81。
可知上述结构的第二实施例和第三实施例的光开关SW4和SW5的光开关也可以得到与上述第一实施例的光开关相同的作用效果，所以不作说明。
如从上述可知，根据本发明，由于通过选择制造容易的隔板的厚度，可以容易将活动板状电极和固定电极间的电极间距离设定为期望距离，所以可以容易将电极间距离设定为所需最小的距离。另外，由于不需要像现有技术的光开关那样在固定电极基片形成突起部，所以在其上具有固定电极的固定电极基片的面成为平坦面。因此，具有可以在固定电极基片的表面容易且高精度形成突起和粘附防止用的电极图案等的优点。
以上，记载了图示了本发明的最佳实施例，但该领域的技术人员可以在没有脱离本发明的精神和范围内对上述实施例进行各种变形、变更和改良。因此，本发明不限于例示的实施例，包含根据附加的权利要求范围确定的本发明范围内的所有变形、变更和改良。

Claims (15)

1.一种光开关，利用显微机械加工技术制造，包括：
第一基片，具有固定电极基片和在该固定电极基片的顶面形成的固定电极；
第二基片，具有厚单晶硅层、薄单晶硅层、介于上述厚单晶硅层的底面和上述薄单晶硅层的顶面之间的绝缘体层；
隔板，介于形成上述固定电极的上述第一基片的顶面和上述第二基片的薄单晶硅层之间，使上述第一基片的固定电极和上述第二基片的薄单晶硅层以规定间隔并大致平行配置；
活动板状电极，在上述第二基片的薄单晶硅层上形成；
多个挠性的梁状元件，形成在上述第二基片的薄单晶硅层上与上述活动板状电极形成为一体，用于支撑上述活动板状电极，使其可向上述固定电极靠近和离开；
多个光纤固定用槽，在上述第二基片的厚单晶硅层上通过蚀刻厚单晶硅层形成；
多个微型反射镜，通过蚀刻厚单晶硅层形成在上述第二基片的厚单晶硅层的一部分中，位于上述活动板状电极的上部，上述微型反射镜通过上述绝缘体层直立于上述活动板状电极的顶面，并且位于上述光纤固定用槽的延长线上；
贯通孔，形成在上述隔板中，可使上述活动板状电极接近上述固定电极，
其中，光开关的构成是通过静电驱动上述活动板状电极，以接近上述固定电极并使直立于上述活动板状电极的微型反射镜移位，从而改变入射光束的光路。
2.如权利要求1所述的光开关，其中：
多个微小突起，其形成在上述固定电极基片的顶面，从形成在上述固定电极基片顶面的上述固定电极的顶面突出。
3.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述第二基片是三层结构的SOI基片，该基片是由厚单晶硅层、在该厚单晶硅层的底面形成的二氧化硅层、在该二氧化硅层的底面接合的薄单晶硅层构成。
4.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述多个微型反射镜为四个，各微型反射镜具有薄板状的形状和一个镜面，该四个微型反射镜是通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，上述微型反射镜的镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且两个邻接的镜面形成互为直角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
5.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述多个微型反射镜为四个，各微型反射镜具有薄板状的形状和一个镜面，该四个微型反射镜是通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，上述微型反射镜的镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且两个邻接的镜面形成互为直角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过干式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致方形。
6.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述多个微型反射镜为四个，四个微型反射镜具有薄板状的形状和一个镜面，该四个微型反射镜是通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，上述微型反射镜的镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且两个邻接的镜面形成互为直角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
7.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述多个微型反射镜为两个，各微型反射镜具有构成互为直角的两个壁面，分别作为镜面使用，上述两个微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层形成为对置的状态，各微型反射镜的两个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且对置的两个微型反射镜的镜面相互成为直角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过干式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致方形。
8.如权利要求1或2所述的光开关，其中：
上述多个微型反射镜为两个，各微型反射镜具有构成互为直角的两个壁面，分别作为镜面使用，上述两个微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层形成为对置的状态，各微型反射镜的两个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，且对置的两个微型反射镜的镜面相互成为直角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
9.一种光开关，利用显微机械加工技术制造，包括：
第一基片，具有固定电极基片和在该固定电极基片的顶面形成的固定电极；
第二基片，具有厚单晶硅层、薄单晶硅层、介于上述厚单晶硅层的底面和上述薄单晶硅层的顶面之间的绝缘体层；
隔板，介于形成上述固定电极的上述第一基片的顶面和上述第二基片的薄单晶硅层之间，使上述第一基片的固定电极和上述第二基片的薄单晶硅层以规定间隔并大致平行配置；
活动板状电极，在上述第二基片的薄单晶硅层上形成；
多个挠性的梁状元件，形成在上述第二基片的薄单晶硅层上与上述活动板状电极形成为一体，用于支撑上述活动板状电极，使其可向上述固定电极靠近和离开；
多个光纤固定用槽，在上述第二基片的厚单晶硅层上通过蚀刻厚单晶硅层形成；
具有多个镜面的一微型反射镜，通过蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述第二基片的厚单晶硅层的一部分中，位于上述活动板状电极的上部，通过上述绝缘体层直立于上述活动板状电极的顶面，并且位于上述光纤固定用槽的延长线上；
贯通孔，形成在上述隔板中，可使上述活动板状电极接近上述固定电极，
其中，光开关的构成是通过静电驱动上述活动板状电极，以接近上述固定电极并使直立于上述活动板状电极的微型反射镜移位，从而改变入射光束的光路。
10.如权利要求9所述的光开关，其中：
多个微小突起，其形成在上述固定电极基片的顶面，从形成在上述固定电极基片顶面的上述固定电极的顶面突出。
11.如权利要求9或10所述的光开关，其中：
上述第二基片是三层结构的SOI基片，该基片是由厚单晶硅层、在该厚单晶硅层的底面形成的二氧化硅层、在该二氧化硅层的底面接合的薄单晶硅层构成。
12.如权利要求9或10所述的光开关，其中：
上述微型反射镜具有平面大致交叉形状，大致为交叉形状的微型反射镜的第一对壁面形成互为直角，以及大致为交叉形状的微型反射镜的第二对壁面形成互为直角，并与第一对壁面对置而作为四个镜面，该大致为交叉形状的微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，该四个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过干式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致方形。
13.如权利要求9或10所述的光开关，其中：
上述微型反射镜为平面大致交叉形状，大致为交叉形状的微型反射镜的第一对壁面形成互为直角，以及大致为交叉形状的微型反射镜的第二对壁面形成互为直角，并与第一对壁面对置而作为四个镜面，该大致为交叉形状的微型反射镜通过干式蚀刻上述厚单晶硅层，而在上述活动板状电极的顶面通过上述绝缘体层而形成，该四个镜面与对应的光纤固定用槽成为45°角，
其中，上述多个光纤固定用槽为四个，其通过化学各向异性湿式蚀刻上述厚单晶硅层形成在上述厚单晶硅层上，两个槽在上述微型反射镜一侧和其余两个槽在上述微型反射镜另一侧，在上述厚单晶硅层的纵向形成为大致平行，一侧的两个槽与另一侧的两个槽直线对准，各光纤固定用槽的槽表面为大致V字形。
14.如权利要求12所述的光开关，其中：
具有平面大致交叉形状的微型反射镜是变形平面交叉形状，在含有交叉部的中心部分形成为截面积较大的柱状体。
15.如权利要求13所述的光开关，其中：
具有平面大致交叉形状的微型反射镜是变形平面交叉形状，在含有交叉部的中心部分形成为截面积较大的柱状体。
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