JP2000258704A - 光スイッチ及びその製造方法 - Google Patents
光スイッチ及びその製造方法Info
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Abstract
置され、かつその基板表面に対して垂直方向に変位可能
とされた可動電極12上にマイクロミラー15が搭載さ
れてなる光スイッチにおいて、基板11を導電材によっ
て構成し、その基板表面にエッチング加工により凹部3
1を形成し、その凹部31の底面を可動電極12と平行
対向する固定電極面とする。従来の基板に貫通孔を形成
し、固定電極を構成する別基板を貼り合わせるものに比
し、基板の枠状領域が不要となる分、小型化でき、かつ
そのように接着により固定電極面を位置決めするもので
はないため、良好な位置精度を得ることができる。
Description
テム等において用いられる光スイッチの構造及びその製
造方法に関する。
図4に示す。基板11上に、その基板表面と平行に可動
電極12が配置される。可動電極12はこの例では矩形
状とされてその対向2辺が図に示したように枠状をなす
支持構造体13に連結支持された構造とされており、各
支持構造体13の他端はそれぞれ固定部14に連結さ
れ、固定部14が基板11上に設置された構造となって
いる。
13によって支持されることにより、基板表面に対して
垂直方向に変位可能とされており、この可動電極12上
にマイクロミラー15が搭載される。一方、基板11
の、可動電極12及び支持構造体13と対向する部分に
は貫通孔16が図に示したように方形状に開口するよう
に形成されており、この貫通孔16に固定電極を構成す
る導電性基板17が配設される。
状に加工されており、基板11の裏面から貼り合わされ
て基板11と一体化される。貫通孔16内に位置する導
電性基板17の上面、即ち固定電極面は基板11の表面
より所定量下がった位置に位置され、これにより可動電
極12の所要の変位量が確保できる構造となっている。
においては、静電吸引力により可動電極12を駆動して
基板表面と垂直方向に変位させ、これにより可動電極1
2上に直立しているマイクロミラー15を基板表面と垂
直方向に変位させることにより、基板表面と平行方向か
ら入射する光ビームの光路を切り換えることができるも
のとなっている。
スイッチ18の周囲に配置される光ファイバを示し、2
2は光スイッチ18に入射される入射光、23a,23
bは出射光を示す。光路にマイクロミラー15が挿入さ
れた時は入射光22はマイクロミラー15によって反射
され、その出射光23aが光ファイバ21bに入射され
る。一方、光路にマイクロミラー15が挿入されない時
は入射光22はそのまま進行して出射光23bとなり、
光ファイバ21cに入射されることになる。
製造方法を工程順に示したものであり、以下各工程につ
いて説明する。 (1)基板11を準備する。基板11として、この例で
はシリコン基板が用いられる。 (2)基板11上にSiO2 保護膜24を成膜する。
24を除去する。 (4)可動電極12等の可動体を構成する材料として、
多結晶シリコン膜25を成膜する。 (5)多結晶シリコン膜25をエッチング加工して、可
動電極12、支持構造体13及び固定部14を形成す
る。
膜する。 (7)基板11裏面の、可動電極12及び支持構造体1
3に対応する位置の保護膜26を除去する。 (8)基板11をKOH溶液によりエッチングし、貫通
孔16を形成する。 (9)保護膜24,26を除去する。
成する導電性基板17を基板11の裏面から貼り合わせ
る。この導電性基板17もこの例ではシリコン基板とさ
れる。 以下、図には示していないが、可動電極12上にマイク
ロミラー15を設置して、光スイッチ18が完成する。
に基板11裏面からエッチングにより貫通孔16を形成
し、導電性基板17を基板11裏面から貼り合わせると
いう構造では、基板11は枠状となるため、その強度及
び接着面積等を考慮すると、所要の枠幅を確保する必要
があることから、図4A中に破線18aで囲んだ素子領
域に対し、光スイッチ18全体が大型となり、特に基板
11としてシリコン基板を使用し、その異方性エッチン
グにより貫通孔16を形成する場合には、貫通孔16の
基板11裏面における開口領域が大きくなることから、
より大型となり、この点で光スイッチの小型化が制限さ
れるものとなっていた。
作製精度の低下はまぬがれえず、導電性基板17の上面
位置、つまり固定電極面の位置の精度は良好とは言えな
いものとなっていた。さらに、一連の成膜及びエッチン
グ工程とは別に、貼り合わせ工程(接着工程)を必要と
することから、工程が複雑であり、その点で製造に手間
がかかるものとなっていた。
鑑み、小型化を図ることができ、かつ精度良く、簡易に
製造することができる光スイッチの構造及びその製造方
法を提供することにある。
ば、基板上に、その基板表面と平行に位置され、かつそ
の基板表面に対して垂直方向に変位可能とされた可動電
極上にマイクロミラーが搭載され、可動電極を駆動して
マイクロミラーを変位させることにより入射する光ビー
ムの光路切り換えが行われる光スイッチにおいて、上記
基板が導電材よりなり、その基板表面にエッチング加工
により凹部が形成され、その凹部の底面が可動電極と平
行対向する固定電極面とされる。
て、上記基板がシリコン基板とされ、可動電極が多結晶
シリコン膜によって形成される。請求項3の発明は、導
電性基板の表面に形成された凹部の底面が固定電極面と
され、その固定電極面と平行対向する可動電極が導電性
基板上に固定部及び支持構造体を介して配置され、可動
電極が駆動されて固定電極面と垂直方向に変位すること
により、可動電極上に搭載されたマイクロミラーが変位
して入射する光ビームの光路切り換えが行われる構造と
された光スイッチの製造方法であって、導電性基板をシ
リコン基板とし、そのシリコン基板の表面に多結晶シリ
コン膜を設け、可動電極、支持構造体及び固定部をSi
O2 被膜で保護した後、上記多結晶シリコン膜をエッチ
ング液侵入路として、KOH溶液によりシリコン基板を
可動電極側からエッチングすることにより上記凹部を形
成する。
照して実施例により説明する。図1はこの発明による光
スイッチの一実施例を示したものであり、図4と対応す
る部分には同一符号を付してある。この例では基板11
が導電材によって構成され、この基板11の表面にエッ
チング加工により凹部31が形成されて、この凹部31
の底面が可動電極12と平行対向する固定電極面を構成
するものとされ、即ち基板11自体が固定電極をなすも
のとされる。
製造方法を工程順に示したものであり、図2を参照して
光スイッチ32の製造方法を説明する。 (1)導電材よりなる基板11を準備する。この基板1
1にはシリコン基板が用いられる。 (2)基板11上に多結晶シリコン膜33を成膜する。
る。 (5)多結晶シリコン膜35を成膜する。 (6)多結晶シリコン膜35をエッチング加工して、可
動電極12、支持構造体13及び固定部14を形成す
る。なお、この際、可動電極12には複数の貫通孔36
を図1Aに示したようにマトリクス状に設ける。
膜する。 (8)表側(可動電極12側)のSiO2 保護膜34,
37をパターニングし、可動電極12の各貫通孔36に
対応する部分に基板11上の多結晶シリコン膜33に至
る貫通孔38を形成する。また、可動電極12及び支持
構造体13の外形に対し、保護膜34,37の外形(大
きさ)がわずかに大となるようにパターニングし、固定
部14の外形に対しては所要量大きくなるようにパター
ニングする。
チングする。KOH溶液は各貫通孔38を通って多結晶
シリコン膜33に達し、等方性のエッチング性を有する
この多結晶シリコン膜33がエッチング液(KOH溶
液)の侵入路として機能することにより、基板11が露
出され、異方性エッチングされて凹部31が形成され
る。なお、固定部14の下に位置する多結晶シリコン膜
33は上記したように、所要量大きな保護膜34,37
が存在しているため、エッチングされずに残る。
ロミラー15を設置して、光スイッチ32が完成する。
り、可動電極12、支持構造体13等を成膜形成した
後、それらが形成された側から基板11をエッチング加
工して、可動電極12の変位を可能とする所要の深さを
有する凹部31を形成することができ、かつその凹部3
1の底面が固定電極面となる。従って、従来の光スイッ
チ18の製造方法において必要であった貼り合わせ工程
は不要となり、その分精度良く、かつ簡易に製造できる
ものとなる。
を設ける必要はなく、つまり基板11が枠状をなすもの
ではないため、従来枠幅を確保すべく必要とした領域は
不要となり、その分小型な光スイッチ32を得ることが
できる。図3は2×2マトリクス光スイッチを構成した
場合の、従来のものと本発明によるものとの大きさを比
較した概念図である。
00μm厚の基板11で異方性エッチングにより貫通孔
16を形成した場合、基板表面において1mm□の貫通
孔16を形成するためには、基板裏面に約1.6mm□
のエッチング窓16aを形成しなければならず、枠状を
なす基板11の強度、接着面積等から、最低でも幅
W 1 ,W2 が1mm程度必要となり、図から明らかなよ
うにこの枠部分の面積ロスは極めて大きいものとなる。
光スイッチ構造では上述のような枠部分を必要とせず、
隣接するスイッチ素子間の距離を非常に短く(例えば1
0μm以下)することができ、この点で小型化に極めて
適した構造となっている。
よれば、図4に示した従来の光スイッチ18のように基
板11の枠状領域をスイッチ素子領域の周囲に設ける必
要がないため、光スイッチを大幅に小型化することがで
きる。さらに、小型化により光路をより短くすることが
できるため、その点で光学的な性能の向上を図ることが
できる。
合わせ構造を用いるものではないため、例えば貼り合わ
せによる固定電極面の位置精度の低下あるいは接着時の
応力の影響といった問題を解消することができ、さらに
貼り合わせを必要としない分、製造工程を簡易化するこ
とができる。なお、請求項3の発明によれば基板11の
表面、つまり可動電極12等と対向する側に固定電極面
を構成し、かつ可動電極12の所要の変位を可能とする
凹部31を簡易かつ良好に形成することができる。
BはそのCC断面図。
工程図。
従来のものと本発明によるものとの大きさを比較するた
めの図。
断面図。
製造工程図。
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に、その基板表面と平行に位置さ
れ、かつその基板表面に対して垂直方向に変位可能とさ
れた可動電極上にマイクロミラーが搭載され、上記可動
電極を駆動して上記マイクロミラーを変位させることに
より入射する光ビームの光路切り換えが行われる光スイ
ッチにおいて、上記基板が導電材よりなり、その基板表
面にエッチング加工により凹部が形成 され、その凹部の底面が上記可動電極と平行対向する固
定電極面とされていることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項2】 請求項1記載の光スイッチにおいて、 上記基板がシリコン基板とされ、上記可動電極が多結晶
シリコン膜によって形成されていることを特徴とする光
スイッチ。 - 【請求項3】 導電性基板の表面に形成された凹部の底
面が固定電極面とされ、その固定電極面と平行対向する
可動電極が上記導電性基板上に固定部及び支持構造体を
介して配置され、上記可動電極が駆動されて上記固定電
極面と垂直方向に変位することにより、上記可動電極上
に搭載されたマイクロミラーが変位して入射する光ビー
ムの光路切り換えが行われる構造とされた光スイッチの
製造方法であって、 上記導電性基板をシリコン基板とし、そのシリコン基板
の表面に多結晶シリコン膜を設け、上記可動電極、支持
構造体及び固定部をSiO2 被膜で保護した後、上記多
結晶シリコン膜をエッチング液侵入路として、KOH溶
液により上記シリコン基板を上記可動電極側からエッチ
ングすることにより上記凹部を形成することを特徴とす
る光スイッチの製造方法。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP5829799A JP3418863B2 (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 光スイッチの製造方法 |
EP00104411A EP1033601B1 (en) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | Optical switch and method of making the same |
CA 2299832 CA2299832C (en) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | Optical switch and method of making the same |
DE2000621638 DE60021638T2 (de) | 1999-03-04 | 2000-03-02 | Optischer Schalter und Verfahren zur Herstellung eines solchen Schalters |
US09/519,883 US6463190B1 (en) | 1998-10-16 | 2000-03-06 | Optical switch and method of making the same |
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Publications (2)
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