JP2001042233A - 光スイッチ - Google Patents
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- JP2001042233A JP2001042233A JP11212336A JP21233699A JP2001042233A JP 2001042233 A JP2001042233 A JP 2001042233A JP 11212336 A JP11212336 A JP 11212336A JP 21233699 A JP21233699 A JP 21233699A JP 2001042233 A JP2001042233 A JP 2001042233A
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- movable electrode
- semiconductor silicon
- silicon substrate
- optical switch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射或は通過せしめることにより光をオン、
オフするミラーを載置取り付けた極めて柔軟な構造の可
動板を吸着して外部振動の影響を蒙らない光スイッチを
提供する。 【解決手段】 下側電極を構成する半導体シリコン基板
１、フレクチュア部およびアンカー部２２を介して半導
体シリコン基板１に取り付け結合される可動電極板２、
可動電極板２の上面に直立形成されるマイクロミラー
４、可動電極板２の上側に位置して半導体シリコン基板
１に取り付け結合される上側電極３、可動電極板２を基
準として上側電極３および半導体シリコン基板１に極性
転換スイッチを介して接続される駆動電源５より成る光
スイッチ。
オフするミラーを載置取り付けた極めて柔軟な構造の可
動板を吸着して外部振動の影響を蒙らない光スイッチを
提供する。 【解決手段】 下側電極を構成する半導体シリコン基板
１、フレクチュア部およびアンカー部２２を介して半導
体シリコン基板１に取り付け結合される可動電極板２、
可動電極板２の上面に直立形成されるマイクロミラー
４、可動電極板２の上側に位置して半導体シリコン基板
１に取り付け結合される上側電極３、可動電極板２を基
準として上側電極３および半導体シリコン基板１に極性
転換スイッチを介して接続される駆動電源５より成る光
スイッチ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光スイッチに関
し、特に、反射或は通過せしめることにより光をオン、
オフするミラーを載置取り付けた極めて柔軟な構造の可
動板を吸着して外部振動の影響を蒙らない光スイッチに
関する。
し、特に、反射或は通過せしめることにより光をオン、
オフするミラーを載置取り付けた極めて柔軟な構造の可
動板を吸着して外部振動の影響を蒙らない光スイッチに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来例を図１０および図１１を参照して
説明する。１は半導体シリコン基板、２は可動電極板、
４はマイクロミラーを示する。半導体シリコン基板１は
一例としてｎ型半導体シリコンより成り、下側電極を構
成すると共に可動電極板２が取り付け固定される。この
半導体シリコン基板１の中央部には凹陥部１１が形成さ
れ、その結果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け
固定する電極支持枠１２を構成している。
説明する。１は半導体シリコン基板、２は可動電極板、
４はマイクロミラーを示する。半導体シリコン基板１は
一例としてｎ型半導体シリコンより成り、下側電極を構
成すると共に可動電極板２が取り付け固定される。この
半導体シリコン基板１の中央部には凹陥部１１が形成さ
れ、その結果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け
固定する電極支持枠１２を構成している。
【０００３】可動電極板２も、半導体シリコン基板１と
同様に、半導体シリコンを材料として形成される。２１
はフレクチュア部、２２はアンカー部である。可動電極
板２はフレクチュア部２１およびアンカー部２２と一体
に構成され、これらフレクチュア部２１およびアンカー
部２２をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極支
持枠１２に取り付け固定されている。
同様に、半導体シリコンを材料として形成される。２１
はフレクチュア部、２２はアンカー部である。可動電極
板２はフレクチュア部２１およびアンカー部２２と一体
に構成され、これらフレクチュア部２１およびアンカー
部２２をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極支
持枠１２に取り付け固定されている。
【０００４】マイクロミラー４は、可動電極板２の上面
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜に傾斜して形
成されている。図１１を参照して光スイッチによる光ス
イッチングを説明する。図１１（ａ）は可動電極板２が
吸引駆動されない定常状態を示す図である。この定常状
態において、入射光はマイクロミラー４に入射し、これ
により紙面に鉛直方向上向きに反射される。図１１
（ｂ）は可動電極板２と半導体シリコン基板１との間に
電位が印加され、可動電極板２が半導体シリコン基板１
に吸引された駆動状態を示す図である。この駆動状態に
おいて、可動電極板２上面に形成されるマイクロミラー
４は下に変位し、入射光はマイクロミラー４の上側を通
過して直進する。以上の通りにして、入射光の進行方向
および紙面に鉛直方向上向きの何れの方向についても、
光のオン、オフ切り替えをすることができる。
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜に傾斜して形
成されている。図１１を参照して光スイッチによる光ス
イッチングを説明する。図１１（ａ）は可動電極板２が
吸引駆動されない定常状態を示す図である。この定常状
態において、入射光はマイクロミラー４に入射し、これ
により紙面に鉛直方向上向きに反射される。図１１
（ｂ）は可動電極板２と半導体シリコン基板１との間に
電位が印加され、可動電極板２が半導体シリコン基板１
に吸引された駆動状態を示す図である。この駆動状態に
おいて、可動電極板２上面に形成されるマイクロミラー
４は下に変位し、入射光はマイクロミラー４の上側を通
過して直進する。以上の通りにして、入射光の進行方向
および紙面に鉛直方向上向きの何れの方向についても、
光のオン、オフ切り替えをすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の光スイッチは、
半導体シリコンの如き導電性の基板、この基板の上側に
間隙を有して形成された導電性物質よりなる可動電極
板、および可動電極板上面に形成されたマイクロミラー
より成り、可動電極板と導電性基板との間に電位を印加
して静電力により可動電極板を変位させ、光のオン、オ
フ切り替えをするものである。この場合、可動電極板と
導電性基板との間に印加される駆動電圧を低減したいと
いう要請から、可動電極板の支持構造物であるフレクチ
ュア部は極めて柔軟繊細な構造に構成されている。これ
に起因して、可動電極板が導電性基板に吸着されていな
い定常状態において、可動電極板は外部振動の影響を強
く受けて振動し、光信号のオン、オフ切り替え状態の安
定性は損なわれる。そして、極めて柔軟繊細な構造のフ
レクチュア部は機械的に損傷破壊される恐れがある。
半導体シリコンの如き導電性の基板、この基板の上側に
間隙を有して形成された導電性物質よりなる可動電極
板、および可動電極板上面に形成されたマイクロミラー
より成り、可動電極板と導電性基板との間に電位を印加
して静電力により可動電極板を変位させ、光のオン、オ
フ切り替えをするものである。この場合、可動電極板と
導電性基板との間に印加される駆動電圧を低減したいと
いう要請から、可動電極板の支持構造物であるフレクチ
ュア部は極めて柔軟繊細な構造に構成されている。これ
に起因して、可動電極板が導電性基板に吸着されていな
い定常状態において、可動電極板は外部振動の影響を強
く受けて振動し、光信号のオン、オフ切り替え状態の安
定性は損なわれる。そして、極めて柔軟繊細な構造のフ
レクチュア部は機械的に損傷破壊される恐れがある。
【０００６】この発明は、可動電極板の移動範囲の上側
および下側の双方に可動電極板を静電力により保持する
上側電極および下側電極を形成することにより上述の問
題を解消した光スイッチを提供するものである。
および下側の双方に可動電極板を静電力により保持する
上側電極および下側電極を形成することにより上述の問
題を解消した光スイッチを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１：下側電極を構
成する半導体シリコン基板１、フレクチュア部およびア
ンカー部２２を介して半導体シリコン基板１に取り付け
結合される可動電極板２、可動電極板２の上面に直立形
成されるマイクロミラー４、可動電極板２の上側に位置
して半導体シリコン基板１に取り付け結合される上側電
極３、可動電極板２を基準として上側電極３および半導
体シリコン基板１に極性転換スイッチを介して接続され
る駆動電源５より成る光スイッチを構成した。
成する半導体シリコン基板１、フレクチュア部およびア
ンカー部２２を介して半導体シリコン基板１に取り付け
結合される可動電極板２、可動電極板２の上面に直立形
成されるマイクロミラー４、可動電極板２の上側に位置
して半導体シリコン基板１に取り付け結合される上側電
極３、可動電極板２を基準として上側電極３および半導
体シリコン基板１に極性転換スイッチを介して接続され
る駆動電源５より成る光スイッチを構成した。
【０００８】そして、請求項２：請求項１に記載される
光スイッチにおいて、半導体シリコン基板１はｎ型半導
体シリコンより成り、可動電極板２および上側電極３は
ポリシリコンより成り、マイクロマシニング技術を適用
して構成したものである光スイッチを構成した。 また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れか
に記載される光スイッチにおいて、上側電極３はその下
面中央部に可動電極板収容凹部３４が形成されると共に
この中央部を通り相互に交差して上側電極３の全幅に亘
って延伸する可動電極板収容凹部３４より深い第１の光
通路３５および第２の光通路３６が形成される上蓋より
成るものである光スイッチを構成した。
光スイッチにおいて、半導体シリコン基板１はｎ型半導
体シリコンより成り、可動電極板２および上側電極３は
ポリシリコンより成り、マイクロマシニング技術を適用
して構成したものである光スイッチを構成した。 また、請求項３：請求項１および請求項２の内の何れか
に記載される光スイッチにおいて、上側電極３はその下
面中央部に可動電極板収容凹部３４が形成されると共に
この中央部を通り相互に交差して上側電極３の全幅に亘
って延伸する可動電極板収容凹部３４より深い第１の光
通路３５および第２の光通路３６が形成される上蓋より
成るものである光スイッチを構成した。
【０００９】更に、請求項４：請求項１ないし請求項３
の内の何れかに記載される光スイッチにおいて、下側電
極を構成する半導体シリコン基板１の上面に可動電極板
２が進入する凹陥部１１を形成した光スイッチを構成し
た。
の内の何れかに記載される光スイッチにおいて、下側電
極を構成する半導体シリコン基板１の上面に可動電極板
２が進入する凹陥部１１を形成した光スイッチを構成し
た。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１の実
施例を参照して説明する。図１（ａ）は第１の実施例を
上から視た図、図１（ｂ）は図１（ａ）における線Ｅ−
Ｅ’に沿った断面を示す図、図１（ｃ）は図１（ａ）に
おける線Ｆ−Ｆ’に沿った断面を示す図である。
施例を参照して説明する。図１（ａ）は第１の実施例を
上から視た図、図１（ｂ）は図１（ａ）における線Ｅ−
Ｅ’に沿った断面を示す図、図１（ｃ）は図１（ａ）に
おける線Ｆ−Ｆ’に沿った断面を示す図である。
【００１１】図１において、１は半導体シリコン基板、
２は可動電極板、３は上側電極、４はマイクロミラー、
５は駆動電源を示する。半導体シリコン基板１はｎ型半
導体シリコンより成り、下側電極を構成すると共に可動
電極板２および上側電極３が取り付け固定される。この
半導体シリコン基板１の中央部には凹陥部１１が形成さ
れ、その結果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け
固定する電極支持枠１２を構成している。この凹陥部１
１には可動電極板２が吸引進入する領域である。
２は可動電極板、３は上側電極、４はマイクロミラー、
５は駆動電源を示する。半導体シリコン基板１はｎ型半
導体シリコンより成り、下側電極を構成すると共に可動
電極板２および上側電極３が取り付け固定される。この
半導体シリコン基板１の中央部には凹陥部１１が形成さ
れ、その結果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け
固定する電極支持枠１２を構成している。この凹陥部１
１には可動電極板２が吸引進入する領域である。
【００１２】可動電極板２は、ポリシリコンを材料とし
て形成される。２１はフレクチュア部、２２はアンカー
部である。可動電極板２はフレクチュア部２１およびア
ンカー部２２と一体に構成され、これらフレクチュア部
２１およびアンカー部２２をこの順に介して半導体シリ
コン基板１の電極支持枠１２に取り付け固定されてい
る。
て形成される。２１はフレクチュア部、２２はアンカー
部である。可動電極板２はフレクチュア部２１およびア
ンカー部２２と一体に構成され、これらフレクチュア部
２１およびアンカー部２２をこの順に介して半導体シリ
コン基板１の電極支持枠１２に取り付け固定されてい
る。
【００１３】上側電極３も、可動電極板２と同様に、ポ
リシリコンを材料として形成されている。３１は上側電
極アンカー部、３２は立ち上がり部、３３は上側電極３
の中央部に形成される貫通孔を示す。上側電極３は立ち
上がり部３２および上側電極アンカー部３１と一体に構
成され、これら立ち上がり部３２および上側電極アンカ
ー部３１をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極
支持枠１２に取り付け固定されている。
リシリコンを材料として形成されている。３１は上側電
極アンカー部、３２は立ち上がり部、３３は上側電極３
の中央部に形成される貫通孔を示す。上側電極３は立ち
上がり部３２および上側電極アンカー部３１と一体に構
成され、これら立ち上がり部３２および上側電極アンカ
ー部３１をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極
支持枠１２に取り付け固定されている。
【００１４】マイクロミラー４は、可動電極板２の上面
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜傾斜して形成
されている。駆動電源５は、図示されない極性転換スイ
ッチを介して、可動電極板２を基準として上側電極３或
いは下側電極を構成する半導体シリコン基板１に切り替
え接続して光スイッチのオン、オフ切り替えを行う。
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜傾斜して形成
されている。駆動電源５は、図示されない極性転換スイ
ッチを介して、可動電極板２を基準として上側電極３或
いは下側電極を構成する半導体シリコン基板１に切り替
え接続して光スイッチのオン、オフ切り替えを行う。
【００１５】以下、図２および図３を参照して図１に示
される第１の実施例の製造工程を説明する。 （工程１） ｎ型半導体シリコンより成る半導体シリコ
ン基板１の表面に、ポリシリコン膜ａ1 を成膜し、パタ
ーニングする。このポリシリコン膜ａ1 の形状は工程８
における半導体シリコン基板１のエッチング領域に対応
している。
される第１の実施例の製造工程を説明する。 （工程１） ｎ型半導体シリコンより成る半導体シリコ
ン基板１の表面に、ポリシリコン膜ａ1 を成膜し、パタ
ーニングする。このポリシリコン膜ａ1 の形状は工程８
における半導体シリコン基板１のエッチング領域に対応
している。
【００１６】（工程２） 全表面にＳｉＯ2 膜ｂ1 を成
膜する。そして、ＳｉＯ2 膜ｂ1 の内の可動電極板２の
アンカー部２２が形成されるべき領域に対応するところ
のみを除去して半導体シリコン基板１表面を露出する。 （工程３） 工程３は可動電極板２形成工程である。露
出領域を含めて全表面にポリシリコン膜ａ2 を成膜し、
ボロンを拡散する。なお、このボロンの拡散により半導
体シリコン基板１の表面にもボロンが拡散し、この基板
１の表面にｐｎジャンクションが形成される。このポリ
シリコン膜ａ2 は露出領域に接触した状態で成膜され
る。ここで、ポリシリコン膜ａ2 にフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術を適用してアンカー部２２、
フレクチュア部２１、および可動電極板２の形状にパタ
ーニングする。
膜する。そして、ＳｉＯ2 膜ｂ1 の内の可動電極板２の
アンカー部２２が形成されるべき領域に対応するところ
のみを除去して半導体シリコン基板１表面を露出する。 （工程３） 工程３は可動電極板２形成工程である。露
出領域を含めて全表面にポリシリコン膜ａ2 を成膜し、
ボロンを拡散する。なお、このボロンの拡散により半導
体シリコン基板１の表面にもボロンが拡散し、この基板
１の表面にｐｎジャンクションが形成される。このポリ
シリコン膜ａ2 は露出領域に接触した状態で成膜され
る。ここで、ポリシリコン膜ａ2 にフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術を適用してアンカー部２２、
フレクチュア部２１、および可動電極板２の形状にパタ
ーニングする。
【００１７】（工程４） 工程４および次の工程５は上
側電極３形成工程である。全表面にＳｉＯ2 膜を成膜す
る。このＳｉＯ2 膜の内の上側電極アンカー部３１が形
成されるべき領域に対応するところのみを除去して半導
体シリコン基板１表面を露出する。 （工程５） ポリシリコン膜ａ3 を成膜し、ボロンを拡
散する。このポリシリコン膜ａ3 にフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術を適用して上側電極３の形状
にパターニングする。
側電極３形成工程である。全表面にＳｉＯ2 膜を成膜す
る。このＳｉＯ2 膜の内の上側電極アンカー部３１が形
成されるべき領域に対応するところのみを除去して半導
体シリコン基板１表面を露出する。 （工程５） ポリシリコン膜ａ3 を成膜し、ボロンを拡
散する。このポリシリコン膜ａ3 にフォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術を適用して上側電極３の形状
にパターニングする。
【００１８】（工程６） 全表面にＳｉＯ2 膜を成膜す
る。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ3 を含めてマイクロミラ
ー４およびエッチングホールが形成されるべきところに
対応する領域を除去する。即ち、マイクロミラー４が形
成されるべきところは可動電極板２が形成されるポリシ
リコン膜ａ2 の表面に到達している。エッチングホール
が形成されるべきところは半導体シリコン基板１のエッ
チング領域に対応するポリシリコン膜ａ１の表面に到達
している。
る。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ3 を含めてマイクロミラ
ー４およびエッチングホールが形成されるべきところに
対応する領域を除去する。即ち、マイクロミラー４が形
成されるべきところは可動電極板２が形成されるポリシ
リコン膜ａ2 の表面に到達している。エッチングホール
が形成されるべきところは半導体シリコン基板１のエッ
チング領域に対応するポリシリコン膜ａ１の表面に到達
している。
【００１９】（工程７） 全表面にレジストｃ1 を厚塗
りする。ここで、露光、現像してミラー４が成長される
領域を形成する。次いで、電解メッキによりマイクロミ
ラー４が形成されるべきところにＡｕ、Ｎｉその他の金
属ｄ1 を成長させマイクロミラー４を形成する。 （工程８） レジストｃ1 を除去する。次いで、ＫＯＨ
溶液をエッチングホールを介して注入し、半導体シリコ
ン基板１およびその表面に形成されるポリシリコン膜ａ
1 をエッチング除去する。
りする。ここで、露光、現像してミラー４が成長される
領域を形成する。次いで、電解メッキによりマイクロミ
ラー４が形成されるべきところにＡｕ、Ｎｉその他の金
属ｄ1 を成長させマイクロミラー４を形成する。 （工程８） レジストｃ1 を除去する。次いで、ＫＯＨ
溶液をエッチングホールを介して注入し、半導体シリコ
ン基板１およびその表面に形成されるポリシリコン膜ａ
1 をエッチング除去する。
【００２０】（工程９） 残存しているＳｉＯ2 膜ｂを
ＨＦ溶液により除去する。次に、図４を参照して第２の
実施例を説明する。図４（ａ）は第２の実施例を上から
視た図、図４（ｂ）は図４（ａ）における線Ａ−Ａ’に
沿った断面を示す図、図４（ｃ）は図４（ａ）における
線Ｂ−Ｂ’に沿った断面を示す図である。第２の実施例
において、第１の実施例と共通する部材には共通する参
照符号を付与している。この第２の実施例は第１の実施
例における上側電極アンカー部３１および立ち上がり部
３２の形状構造を簡略化したものであり、その他の点に
ついてはほぼ共通している。
ＨＦ溶液により除去する。次に、図４を参照して第２の
実施例を説明する。図４（ａ）は第２の実施例を上から
視た図、図４（ｂ）は図４（ａ）における線Ａ−Ａ’に
沿った断面を示す図、図４（ｃ）は図４（ａ）における
線Ｂ−Ｂ’に沿った断面を示す図である。第２の実施例
において、第１の実施例と共通する部材には共通する参
照符号を付与している。この第２の実施例は第１の実施
例における上側電極アンカー部３１および立ち上がり部
３２の形状構造を簡略化したものであり、その他の点に
ついてはほぼ共通している。
【００２１】半導体シリコン基板１はｎ型半導体シリコ
ンより成り、下側電極を構成すると共に可動電極板２お
よび上側電極３が取り付け固定される。この半導体シリ
コン基板１の中央部には凹陥部１１が形成され、その結
果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け固定する電
極支持枠１２を構成している。可動電極板２は、ポリシ
リコンを材料として形成される。２１はフレクチュア
部、２２はアンカー部である。可動電極板２はフレクチ
ュア部２１およびアンカー部２２と一体に構成され、こ
れらフレクチュア部２１およびアンカー部２２をこの順
に介して半導体シリコン基板１の電極支持枠１２に取り
付け固定されている。
ンより成り、下側電極を構成すると共に可動電極板２お
よび上側電極３が取り付け固定される。この半導体シリ
コン基板１の中央部には凹陥部１１が形成され、その結
果、凹陥部１１の周縁は先の電極を取り付け固定する電
極支持枠１２を構成している。可動電極板２は、ポリシ
リコンを材料として形成される。２１はフレクチュア
部、２２はアンカー部である。可動電極板２はフレクチ
ュア部２１およびアンカー部２２と一体に構成され、こ
れらフレクチュア部２１およびアンカー部２２をこの順
に介して半導体シリコン基板１の電極支持枠１２に取り
付け固定されている。
【００２２】上側電極３も、可動電極板２と同様に、ポ
リシリコンを材料として形成されている。３１は上側電
極アンカー部、３２は立ち上がり部、３３は上側電極３
の中央部に形成される貫通孔を示す。上側電極３は立ち
上がり部３２および上側電極アンカー部３１と一体に構
成され、これら立ち上がり部３２および上側電極アンカ
ー部３１をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極
支持枠１２に取り付け固定されている。
リシリコンを材料として形成されている。３１は上側電
極アンカー部、３２は立ち上がり部、３３は上側電極３
の中央部に形成される貫通孔を示す。上側電極３は立ち
上がり部３２および上側電極アンカー部３１と一体に構
成され、これら立ち上がり部３２および上側電極アンカ
ー部３１をこの順に介して半導体シリコン基板１の電極
支持枠１２に取り付け固定されている。
【００２３】マイクロミラー４は、可動電極板２の上面
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜傾斜して形成
されている。図５を参照して以上の光スイッチによる光
スイッチングについて説明する。図５（ａ）は可動電極
板２の極性を正とし、上側電極３の極性を負として駆動
電源５を接続した場合を示す。この場合、可動電極板２
は上側電極３に吸引され、光は上に変位したマイクロミ
ラー４に入射し、これにより紙面に鉛直方向上向きに反
射される。
に直立して固定されている。マイクロミラー４の反射面
は光の進入方向に関して一例として４５゜傾斜して形成
されている。図５を参照して以上の光スイッチによる光
スイッチングについて説明する。図５（ａ）は可動電極
板２の極性を正とし、上側電極３の極性を負として駆動
電源５を接続した場合を示す。この場合、可動電極板２
は上側電極３に吸引され、光は上に変位したマイクロミ
ラー４に入射し、これにより紙面に鉛直方向上向きに反
射される。
【００２４】図５（ｂ）は可動電極板２に対して半導体
シリコン基板１の極性を正として駆動電源５を接続した
場合を示す。この場合、可動電極板２は半導体シリコン
基板１に駆動吸引され、可動電極板２上面に形成される
マイクロミラー４は下に変位し、入射光はマイクロミラ
ー４の上側を通過して直進する。以上の通りにして、入
射光の進行方向および紙面に鉛直方向上向きの何れの方
向についても、光のオン、オフ切り替えをすることがで
きる。
シリコン基板１の極性を正として駆動電源５を接続した
場合を示す。この場合、可動電極板２は半導体シリコン
基板１に駆動吸引され、可動電極板２上面に形成される
マイクロミラー４は下に変位し、入射光はマイクロミラ
ー４の上側を通過して直進する。以上の通りにして、入
射光の進行方向および紙面に鉛直方向上向きの何れの方
向についても、光のオン、オフ切り替えをすることがで
きる。
【００２５】以上の通り、マイクロミラー４により光を
反射させる場合、および光をマイクロミラー４の上側を
通過させる場合の何れの場合においても、可動電極板２
は上側電極３或いは下側電極を構成する半導体シリコン
基板１に吸着保持されているので、可動電極板２が外部
振動の影響は受けない。図６および図７を参照して第３
の実施例を説明する。図６（ａ）は第３の実施例を上か
ら透視した図、図６（ｂ）は図６（ａ）における線Ｇ−
Ｇ’に沿った断面を示す図、図６（ｃ）は図６（ａ）に
おける線Ｈ−Ｈ’に沿った断面を示す図である。図７は
上側電極を下から視た斜視図である。第３の実施例にお
いて、先の実施例と共通する部材には共通する参照符号
を付与している。
反射させる場合、および光をマイクロミラー４の上側を
通過させる場合の何れの場合においても、可動電極板２
は上側電極３或いは下側電極を構成する半導体シリコン
基板１に吸着保持されているので、可動電極板２が外部
振動の影響は受けない。図６および図７を参照して第３
の実施例を説明する。図６（ａ）は第３の実施例を上か
ら透視した図、図６（ｂ）は図６（ａ）における線Ｇ−
Ｇ’に沿った断面を示す図、図６（ｃ）は図６（ａ）に
おける線Ｈ−Ｈ’に沿った断面を示す図である。図７は
上側電極を下から視た斜視図である。第３の実施例にお
いて、先の実施例と共通する部材には共通する参照符号
を付与している。
【００２６】光スイッチの第３の実施例は、上側電極３
は可動電極板２に上下方向の変位を許容する可動電極板
収容凹部３４が下面中央部に形成される上蓋より成る。
そして、上蓋より成る上側電極３の下面には、更に、そ
の中心部を通り相互に交差して上側電極３の全幅に亘っ
て延伸する可動電極板収容凹部３４より深い第１の光通
路３５および第２の光通路３６が形成されている。ここ
で、上蓋より成る上側電極３と半導体シリコン基板１を
相互接合して、半導体シリコン基板１の上面中央部に形
成される凹陥部１１と上側電極３の下面に形成される可
動電極板収容凹部３４により形成される空間に可動電極
板２とその表面に固定したマイクロミラー４が収容され
る。
は可動電極板２に上下方向の変位を許容する可動電極板
収容凹部３４が下面中央部に形成される上蓋より成る。
そして、上蓋より成る上側電極３の下面には、更に、そ
の中心部を通り相互に交差して上側電極３の全幅に亘っ
て延伸する可動電極板収容凹部３４より深い第１の光通
路３５および第２の光通路３６が形成されている。ここ
で、上蓋より成る上側電極３と半導体シリコン基板１を
相互接合して、半導体シリコン基板１の上面中央部に形
成される凹陥部１１と上側電極３の下面に形成される可
動電極板収容凹部３４により形成される空間に可動電極
板２とその表面に固定したマイクロミラー４が収容され
る。
【００２７】以下、図８および図９を参照して図６およ
び図７に示される第３の実施例の製造工程を説明する。
図７に示される上側電極３は半導体シリコン基板にエッ
チング加工処理を施して予め製造しておく。 （工程１） ｎ型半導体シリコン基板１の表面に、ポリ
シリコン膜ａ1 を成膜し、パターニングする。このポリ
シリコン膜ａ1 の形状は工程８における半導体シリコン
基板１のエッチング領域に対応している。
び図７に示される第３の実施例の製造工程を説明する。
図７に示される上側電極３は半導体シリコン基板にエッ
チング加工処理を施して予め製造しておく。 （工程１） ｎ型半導体シリコン基板１の表面に、ポリ
シリコン膜ａ1 を成膜し、パターニングする。このポリ
シリコン膜ａ1 の形状は工程８における半導体シリコン
基板１のエッチング領域に対応している。
【００２８】（工程２） 全表面にＳｉＯ2 膜ｂ1 を成
膜する。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ 1 の内の可動電極板
２のアンカー部２２が形成されるべき領域に対応すると
ころのみを除去して半導体シリコン基板１表面を露出す
る。 （工程３） 工程３は可動電極板２形成工程である。露
出領域を含めて全表面にポリシリコン膜ａ2 を成膜し、
ボロンを拡散する。このポリシリコン膜ａ2 は露出領域
に接触した状態で成膜される。ここで、ポリシリコン膜
ａ2 にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を
適用してアンカー部２２、フレクチュア部２１、および
可動電極板２の形状にパターニングする。
膜する。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ 1 の内の可動電極板
２のアンカー部２２が形成されるべき領域に対応すると
ころのみを除去して半導体シリコン基板１表面を露出す
る。 （工程３） 工程３は可動電極板２形成工程である。露
出領域を含めて全表面にポリシリコン膜ａ2 を成膜し、
ボロンを拡散する。このポリシリコン膜ａ2 は露出領域
に接触した状態で成膜される。ここで、ポリシリコン膜
ａ2 にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を
適用してアンカー部２２、フレクチュア部２１、および
可動電極板２の形状にパターニングする。
【００２９】（工程４） 全表面にＳｉＯ2 膜を成膜す
る。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ3 の内のマイクロミラー
４が形成されるべきところに対応する領域を除去する。
このＳｉＯ2 膜ｂ3 を含めてエッチングホールが形成さ
れるべきところに対応する領域をも除去する。即ち、マ
イクロミラー４が形成されるべきところは可動電極板２
が形成されるポリシリコン膜ａ2 の表面に到達してい
る。エッチングホールが形成されるべきところは半導体
シリコン基板１のエッチング領域に対応するポリシリコ
ン膜ａ1 の表面に到達している。
る。そして、このＳｉＯ2 膜ｂ3 の内のマイクロミラー
４が形成されるべきところに対応する領域を除去する。
このＳｉＯ2 膜ｂ3 を含めてエッチングホールが形成さ
れるべきところに対応する領域をも除去する。即ち、マ
イクロミラー４が形成されるべきところは可動電極板２
が形成されるポリシリコン膜ａ2 の表面に到達してい
る。エッチングホールが形成されるべきところは半導体
シリコン基板１のエッチング領域に対応するポリシリコ
ン膜ａ1 の表面に到達している。
【００３０】（工程５） 全表面にレジストｃ1 を厚塗
りする。ここで、露光、現像してミラー４が成長される
領域を形成する。次いで、電解メッキによりマイクロミ
ラー４が形成されるべきところにＡｕ、Ｎｉその他の金
属ｄ1 を成長させマイクロミラー４を形成する。 （工程６） レジストｃ1 を除去する。次いで、ＫＯＨ
溶液をエッチングホールを介して注入し、半導体シリコ
ン基板１およびその表面に形成されるポリシリコン膜ａ
1 をエッチング除去する。
りする。ここで、露光、現像してミラー４が成長される
領域を形成する。次いで、電解メッキによりマイクロミ
ラー４が形成されるべきところにＡｕ、Ｎｉその他の金
属ｄ1 を成長させマイクロミラー４を形成する。 （工程６） レジストｃ1 を除去する。次いで、ＫＯＨ
溶液をエッチングホールを介して注入し、半導体シリコ
ン基板１およびその表面に形成されるポリシリコン膜ａ
1 をエッチング除去する。
【００３１】（工程７） 残存しているＳｉＯ2 膜ｂを
ＨＦ溶液により除去する。以上の通りにして構成された
上側電極３と半導体シリコン基板１の端面同志を相互接
合して光スイッチの第３の実施例の製造は終了する。と
ころで、可動電極板２のアンカー部２２および上側電極
３のアンカー部３１におけるｎ型半導体シリコン基板１
との間の絶縁に関しては、ボロン拡散によりｎ型半導体
シリコン基板１の表面近傍に生じたｐｎジャンクション
を利用し、逆バイアス電圧の印加により絶縁をとること
ができる。
ＨＦ溶液により除去する。以上の通りにして構成された
上側電極３と半導体シリコン基板１の端面同志を相互接
合して光スイッチの第３の実施例の製造は終了する。と
ころで、可動電極板２のアンカー部２２および上側電極
３のアンカー部３１におけるｎ型半導体シリコン基板１
との間の絶縁に関しては、ボロン拡散によりｎ型半導体
シリコン基板１の表面近傍に生じたｐｎジャンクション
を利用し、逆バイアス電圧の印加により絶縁をとること
ができる。
【００３２】また、可動電極板２が電圧の印加により下
側電極を構成する半導体シリコン基板１或いは上側電極
３に接触した場合の絶縁に関しては、格別の絶縁処理を
施さなくても接触抵抗は大きく、接触面における電気伝
導は実用上差し支えない程に小さい。そして、可動電極
板と上および下側電極に印加する電圧は２ｍｍ平方の半
導体シリコン基板１を有する製品の場合で５Ｖ程度であ
り、この程度の比較的に低い電圧により良好に吸着動作
をする。
側電極を構成する半導体シリコン基板１或いは上側電極
３に接触した場合の絶縁に関しては、格別の絶縁処理を
施さなくても接触抵抗は大きく、接触面における電気伝
導は実用上差し支えない程に小さい。そして、可動電極
板と上および下側電極に印加する電圧は２ｍｍ平方の半
導体シリコン基板１を有する製品の場合で５Ｖ程度であ
り、この程度の比較的に低い電圧により良好に吸着動作
をする。
【００３３】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明の光スイ
ッチは、可動電極板は上側電極或いは下側電極の何れか
一方に常に吸着固定されているので、外部振動の影響を
殆ど受けず、光スイッチとしての動作信頼性を格段に向
上することができる。そして、半導体シリコン基板をｎ
型半導体シリコンにより形成し、可動電極板および上側
電極をポリシリコンにより形成することにより、マイク
ロマシニング技術の適用を容易にして光スイッチを構成
することができる。そして、電極板間の絶縁には空乏層
および接触抵抗を利用することにより単純な構成の光ス
イッチとすることができ、その分だけ光スイッチの製造
コストの低下に貢献している。
ッチは、可動電極板は上側電極或いは下側電極の何れか
一方に常に吸着固定されているので、外部振動の影響を
殆ど受けず、光スイッチとしての動作信頼性を格段に向
上することができる。そして、半導体シリコン基板をｎ
型半導体シリコンにより形成し、可動電極板および上側
電極をポリシリコンにより形成することにより、マイク
ロマシニング技術の適用を容易にして光スイッチを構成
することができる。そして、電極板間の絶縁には空乏層
および接触抵抗を利用することにより単純な構成の光ス
イッチとすることができ、その分だけ光スイッチの製造
コストの低下に貢献している。
【００３４】また、上側電極はその下面中央部に可動電
極板収容凹部が形成されると共にこの中央部を通り相互
に交差して上側電極の全幅に亘って延伸する可動電極板
収容凹部より深い第１の光通路および第２の光通路が形
成される上蓋より成るものとすることにより、光スイッ
チの内の駆動される部材である可動電極板とその表面に
固定したマイクロミラーが半導体シリコン基板の上面中
央部に形成される凹陥部と上側電極の下面に形成される
可動電極板収容凹部により形成される空間に収容される
ので、これらの繊細脆弱な部材が保護されて損傷の恐れ
を小さくしている。そして、上側電極を半導体シリコン
基板にエッチング加工処理を施して予め別に製造してお
くことにより、半導体シリコン基板および可動電極板を
含む上側電極以外の下側の製造工程が極端に簡略化され
る。
極板収容凹部が形成されると共にこの中央部を通り相互
に交差して上側電極の全幅に亘って延伸する可動電極板
収容凹部より深い第１の光通路および第２の光通路が形
成される上蓋より成るものとすることにより、光スイッ
チの内の駆動される部材である可動電極板とその表面に
固定したマイクロミラーが半導体シリコン基板の上面中
央部に形成される凹陥部と上側電極の下面に形成される
可動電極板収容凹部により形成される空間に収容される
ので、これらの繊細脆弱な部材が保護されて損傷の恐れ
を小さくしている。そして、上側電極を半導体シリコン
基板にエッチング加工処理を施して予め別に製造してお
くことにより、半導体シリコン基板および可動電極板を
含む上側電極以外の下側の製造工程が極端に簡略化され
る。
【図１】実施例を説明する図。
【図２】図１の実施例の製造工程を説明する図。
【図３】図２の続き。
【図４】他の実施例を説明する図。
【図５】光スイッチの切り替えを説明する図。
【図６】更なる他の実施例を説明する図。
【図７】更なる他の実施例の一部の斜視図。
【図８】図７の実施例の製造工程を説明する図。
【図９】図８の続き。
【図１０】従来例を説明する図。
【図１１】従来例の動作を説明する図。
１ 半導体シリコン基板 １１ 凹陥部 １２ 電極支持枠 ２ 可動電極板 ２１ フレクチュア部 ２２ アンカー部 ３ 上側電極 ３１ 上側電極アンカー部 ３２ 立ち上がり部 ３３ 貫通孔 ３４ 可動電極板収容凹部 ３５ 第１の光通路 ３６ 第２の光通路 ４ マイクロミラー ５ 駆動電源
Claims (4)
- 【請求項１】 下側電極を構成する半導体シリコン基
板、フレクチュア部およびアンカー部を介して半導体シ
リコン基板に取り付け結合される可動電極板、可動電極
板の上面に直立形成されるマイクロミラー、可動電極板
の上側に位置して半導体シリコン基板に取り付け結合さ
れる上側電極、可動電極板を基準として上側電極および
半導体シリコン基板に極性転換スイッチを介して切り替
え接続される駆動電源より成ることを特徴とする光スイ
ッチ。 - 【請求項２】 請求項１に記載される光スイッチにおい
て、 半導体シリコン基板はｎ型半導体シリコンより成り、可
動電極板および上側電極はポリシリコンより成り、マイ
クロマシニング技術を適用して構成したものであること
を特徴とする光スイッチ。 - 【請求項３】 請求項１および請求項２の内の何れかに
記載される光スイッチにおいて、 上側電極はその下面中央部に可動電極板収容凹部が形成
されると共にこの中央部を通り相互に交差して上側電極
の全幅に亘って延伸する可動電極板収容凹部より深い第
１の光通路および第２の光通路が形成される上蓋より成
るものであることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の内の何れかに
記載される光スイッチにおいて、 下側電極を構成する半導体シリコン基板の上面に可動電
極板が進入する凹陥部を形成したことを特徴とする光ス
イッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21233699A JP3500497B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21233699A JP3500497B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 光スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001042233A true JP2001042233A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3500497B2 JP3500497B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=16620861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21233699A Expired - Fee Related JP3500497B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 光スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3500497B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6463190B1 (en) * | 1998-10-16 | 2002-10-08 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Optical switch and method of making the same |
| KR100402991B1 (ko) * | 2001-10-26 | 2003-10-23 | 한국과학기술연구원 | 초소형 광스위칭 장치 |
| EP1346947A3 (en) * | 2002-03-19 | 2004-04-14 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Electrostatically operated optical switching or attenuating devices |
| WO2005060102A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nikon Corporation | レベルシフト回路、並びに、これを用いたアクチュエータ装置及び光スイッチシステム |
| US6936950B2 (en) | 2001-09-17 | 2005-08-30 | Nikon Corporation | Micro-actuator utilizing electrostatic and Lorentz forces, and micro-actuator device, optical switch and optical switch array using the same |
| US7023124B2 (en) | 2002-12-02 | 2006-04-04 | Nikon Corporation | Micro-actuator array, micro-actuator device, optical switch, array, and optical switch system |
| US7088018B2 (en) | 2003-04-03 | 2006-08-08 | Olympus Corporation | Electromagnetic drive type actuator |
| US7092593B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-08-15 | Nikon Corporation | Microactuator device and optical switching system using the same |
| US7103243B2 (en) | 2001-08-10 | 2006-09-05 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Optical switch |
| US7177065B2 (en) | 2002-01-09 | 2007-02-13 | Nikon Corporation | Optical element, thin film structure, optical switch, and method of manufacturing optical element |
| KR100949845B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2010-03-29 | 훈츠만 어드밴스트 머티리얼스(스위처랜드) 게엠베하 | 마이크로 광 변조기 장치 |
| US7741751B2 (en) * | 2006-06-30 | 2010-06-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | MEMS device having distance stops |
| US7911299B2 (en) | 2005-07-06 | 2011-03-22 | Nikon Corporation | Microactuator, optical apparatus, and optical switch |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP21233699A patent/JP3500497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN1308721C (zh) * | 2001-08-10 | 2007-04-04 | 日本航空电子工业株式会社 | 光开关 |
| US7103243B2 (en) | 2001-08-10 | 2006-09-05 | Japan Aviation Electronics Industry Limited | Optical switch |
| US6936950B2 (en) | 2001-09-17 | 2005-08-30 | Nikon Corporation | Micro-actuator utilizing electrostatic and Lorentz forces, and micro-actuator device, optical switch and optical switch array using the same |
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| EP1346947A3 (en) * | 2002-03-19 | 2004-04-14 | Japan Aviation Electronics Industry, Limited | Electrostatically operated optical switching or attenuating devices |
| KR100949845B1 (ko) * | 2002-03-26 | 2010-03-29 | 훈츠만 어드밴스트 머티리얼스(스위처랜드) 게엠베하 | 마이크로 광 변조기 장치 |
| KR100959295B1 (ko) | 2002-03-26 | 2010-05-26 | 훈츠만 어드밴스트 머티리얼스(스위처랜드) 게엠베하 | 마이크로 광 변조기 장치 |
| US7092593B2 (en) | 2002-10-11 | 2006-08-15 | Nikon Corporation | Microactuator device and optical switching system using the same |
| US7023124B2 (en) | 2002-12-02 | 2006-04-04 | Nikon Corporation | Micro-actuator array, micro-actuator device, optical switch, array, and optical switch system |
| US7088018B2 (en) | 2003-04-03 | 2006-08-08 | Olympus Corporation | Electromagnetic drive type actuator |
| WO2005060102A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nikon Corporation | レベルシフト回路、並びに、これを用いたアクチュエータ装置及び光スイッチシステム |
| US7427877B2 (en) | 2003-12-18 | 2008-09-23 | Nikon Corporation | Level shift circuit, and actuator apparatus and optical switch system using same |
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