JP2001138298A - Ｍｅｍｓ熱式アクチュエータ、ｍｅｍｓ熱式アクチュエータシステムおよびｍｅｍｓ熱式アクチュエータの製造方法 - Google Patents

Ｍｅｍｓ熱式アクチュエータ、ｍｅｍｓ熱式アクチュエータシステムおよびｍｅｍｓ熱式アクチュエータの製造方法

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JP2001138298A JP2000276512A JP2000276512A JP2001138298A JP 2001138298 A JP2001138298 A JP 2001138298A JP 2000276512 A JP2000276512 A JP 2000276512A JP 2000276512 A JP2000276512 A JP 2000276512A JP 2001138298 A JP2001138298 A JP 2001138298A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＥＭＳ熱式アクチュエータを提供する。 【解決手段】 マイクロ電子基板１４上に片持ち梁状の
合成梁１２を基板表面に沿って伸長して設け、合成梁１
２の基端をアンカー部を介して基板１４に取付ける。ア
ンカー部は空隙３６を介して第１と第２のアンカー部１
８，２０とする。各アンカー部１８，２０上に対応する
接触部３２，３４を形成する。合成梁１２は第１層２８
と第２層の垂直向きの重層構造とする。第１層２８はシ
リコンにより形成し、第２層３０は金属層とする。第１
層２８のシリコン材の画定領域にドープ処理を行って電
気抵抗を持つ伝導経路を形成する。第１接触部３２から
第１層２８の電気抵抗通路、第２層３０、を順に通って
第２接触部３４に至る経路に電流を流す。この通電によ
り、第１層２８の電気抵抗通路が発熱し、第１層２８と
第２層３０の熱膨張係数の違いにより、合成梁１２を基
板１４の面に平行に曲げ変位させて熱作動力を発生させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ電気機械構
造（ＭＥＭＳ）アクチュエータに関するもので、特に、
自己充足式加熱機能を有すると共に面内作動を提供する
ＭＥＭＳ熱式アクチュエータ、そのＭＥＭＳ熱式アクチ
ュエータのシステムおよびＭＥＭＳ熱式アクチュエータ
の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】マイクロ電気機械構造（ＭＥＭＳ：ｍｉ
ｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ）および他のマイクロ工学装置は現在、これ
らの装置により提供されるサイズ、コスト、および信頼
性といった利点の観点から、広く多様な用途に関して開
発されつつある。マイクロギア、マイクロモータ、ま
た、運動や力の印加が可能な他のマイクロマシーン装置
を含め、多数の多様なＭＥＭＳ装置が製作されてきた。
これらのＭＥＭＳ装置は、ＭＥＭＳポンプやバルブが利
用される水圧応用用途、およびＭＥＭＳ光バルブやシャ
ッターを含む光学用途、を含む多様な用途に利用され得
る。
【０００３】ＭＥＭＳ装置は、これらのマイクロ構造内
で所望の運動を起こすために必要な力を供給するための
様々な技術に依存してきた。例えばマイクロマシーン加
工されたバネやギアを回転させるための機械力を伝達す
るためには片持梁が利用されてきた。さらに、いくつか
のマイクロモータは電磁場で作動され、他のマイクロマ
シーン加工された構造体は圧電あるいは静電力により作
動される。
【０００４】最近ではアクチュエータあるいは他のＭＥ
ＭＳ要素の制御熱膨張により作動されるＭＥＭＳ装置が
開発されている。例えば、米国特許出願通算番号第０８
／７６７，１９２号、第０８／９３６，５９８号、およ
び第０８／９６５，２７７号が、ＭＣＮＣにより出願さ
れ、多様な型式の熱作動ＭＥＭＳ装置を記載している。
さらに、トーションバー接続の際に見られる応力より小
さなねじり応力と低い印加力とにより回転を可能とする
回転接続を備えたＭＥＭＳ装置が最近開発されている。
例えば、米国特許出願通算番号第０８／７１９，７１１
号もまたＭＣＮＣにより出願され、多様な回転的ＭＥＭ
Ｓ接続を記載している。これらの出願の各々の内容はこ
の参照により本明細書に包含される。
【０００５】平面内作動すなわちマイクロ電子基板の表
面に概して平行な面（平面）に沿った変位を提供するた
めに、アクチュエータの熱膨張に依拠する熱作動ＭＥＭ
Ｓ装置が開発されてきた。しかし、これらの熱式アクチ
ュエータは、アクチュエータを構成する材料の膨張を発
生させ作動させるために必要な熱エネルギーを提供する
ための外部加熱手段に依拠している。これらの外部ヒー
ターは一般に、作動させるために、より大量の電圧とよ
り高い動作温度とを必要とする。このような熱作動ＭＥ
ＭＳ装置の例については、発明者Ｈａａｋｅにより「光
ファイバーの精密位置決め用のマイクロアクチュエータ
および関連方法」と題され１９９９年３月９日に発行さ
れた米国特許第５，８８１，１９８号、および発明者Ｈ
ａａｋｅにより「光ファイバーの精密整列用のマイクロ
アクチュエータおよび関連する製造方法」と題され１９
９７年２月１１日に発行された米国特許第５，６０２，
９５５号を参照されたい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、ＭＥＭＳ
アクチュエータに関しては、比較的大きな変位を発生す
ることが可能であって、著しくより低い温度（即ちより
低いパワー消費）で動作し、マイクロ電子基板表面上の
より小さな面積を使用しながら、ＭＥＭＳ熱作動装置を
提供するような必要性が存在する。これらの属性は特
に、相対的面内の線運動を提供し自己充足式加熱機構を
有する利点を備えたＭＥＭＳ熱作動装置において特に望
ましい。
【０００７】本発明はこのような必要性を満足する、Ｍ
ＥＭＳ熱式アクチュエータ（ＭＥＭＳ熱式アクチュエー
タ装置）、ＭＥＭＳ熱式アクチュエータシステムおよび
ＭＥＭＳ熱式アクチュエータの製造方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明により、基板表面
にほぼ平行な面（平面）で線形変位を提供する能力のあ
るＭＥＭＳ熱式アクチュエータ（ＭＥＭＳ熱式アクチュ
エータ装置）が提供される。さらに本発明のＭＥＭＳ熱
式アクチュエータは、より低いパワー消費とより低い動
作温度とを使用してこの熱式アクチュエータを作動する
ことを可能とする自己充足式加熱機構を備える。
【０００９】ＭＥＭＳ熱式アクチュエータは、第１表面
と、第１表面に設け（取付け）られたアンカー（アンカ
ー構造体）とを有するマイクロ電子基板を備える。合成
梁がアンカーから伸長し、基板の第１表面に覆いかぶさ
る。合成梁は、熱作動に際し、マイクロ電子基板の第１
表面に、実質的に平行に伸長する、予め定められた経路
に沿って制御可能な状態で変位する（曲がる）ように設
けられている。
【００１０】一構成例では合成梁は、互いに異なる熱膨
張係数を持つ材料を有する２以上の層を備える。このよ
うにして、複合体に熱エネルギーが印加されたときに、
層は異なる応答をする。熱作動を有効なものとするため
に電気伝導経路が合成梁全体に伸長形成される。
【００１１】本発明の一例では２層構成の合成梁は、半
導体材料の第１層と金属材料の第２層とを備える。半導
体材料は、合成梁内に自己充足式加熱機構を形成するよ
うに製造中に選択的にドープされても良い。ドープされ
た半導体領域が最小抵抗の電流経路を成しても良い。ド
ープ工程はアンカー表面上に接触部の形成を行うように
しても良い。さらに、ｚ面方向（垂直面方向）での高い
アスペクト比により特徴づけられる合成梁は、第１層お
よび第２層がマイクロ電子基板の第１表面に略垂直な平
面に沿うように構成されても良い。合成梁の垂直層が、
マイクロ電子基板の表面にほぼ平行に伸長する、予め定
められる設定の経路に沿った梁の曲げ（変位）を提供す
る。
【００１２】本発明の他の例では、ＭＥＭＳ熱式アクチ
ュエータが２以上の合成梁を備える。２以上の合成梁
は、マルチ合成梁が全体として力の倍加という利点を得
るようにアレイあるいはガングの態様で配置されて良
い。このような例のひとつでは、２つの合成梁がアンカ
ー構造体から最も離れた梁端が相互に対面するようにマ
イクロ電子基板の表面上に配置される。相互接続要素が
合成梁の自由端に動作可能な状態で接続される。相互接
続要素は、２つの合成梁が協調して作動される際に可撓
性を付与するように配置される。相互接続要素の可撓性
は、ＭＥＭＳ熱式アクチュエータ装置全体により大きい
直線的な曲がり距離を付与することを可能とする。
【００１３】さらに他のマルチ合成梁の例では、２つの
合成梁がアンカー構造体から最も離れた梁端が相互に対
面すると共に、梁が可撓梁構造体に近接するようにマイ
クロ電子基板の表面上に配置される。可撓梁構造体は、
基板に取付けられた２以上のアンカーの間に配置された
プラットフォームを備える。１以上の可撓梁がプラット
フォームとアンカーとを動作可能な状態で接続する。プ
ラットフォームは合成梁の自由端に隣接し、合成梁の熱
作動が該梁を動作可能な状態でプラットフォームに接触
させ、そしてほぼ直線的な態様でプラットフォームを変
位（曲げ変位）させる。プラットフォームを保持する可
撓梁構造体は、合成梁の熱作動の際に発生し得る変動を
補償する。
【００１４】本発明はまた、本発明のＭＥＭＳ熱式アク
チュエータの製造方法を提供する。本方法は、第１マイ
クロ電子基板を第２マイクロ電子基板に取付ける（付着
する）ことを含む。第２マイクロ電子基板が予め定めた
厚さまで薄くされた後、ＭＥＭＳ熱式アクチュエータ構
造体の、合成梁の第１層と、アンカー構造体の一部分と
を備える第１部分が第２マイクロ電子基板に画定され
る。
【００１５】合成梁の第１層に最小抵抗の経路を画定す
るためにドープ工程が行なわれても良い。第２層が第１
層上に形成され、第２層および第１層は熱作動に対し異
なる応答をする異なる材料により構成される。熱膨張係
数の差異により、合成梁の第１層および第２層は、マイ
クロ電子基板の表面にほぼ平行に伸長する予め定めた経
路に沿って合成梁を作動させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
例を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。しかし
本発明は多数の別の態様で実施することができ、本明細
書に示す実施形態例のみに制限されるものと解釈される
べきではなく、これらの実施形態例は、この開示を徹底
的かつ完備なものとし関連技術に熟達する者に対し本発
明の範囲を完全に明らかとするために提供されるもので
ある。全体を通じ同一番号は同一要素を示す。
【００１７】以下の説明は、面内（平面内）の線運動
（リニア運動）を発生する能力があると共に、アクチュ
エータ（アクチュエータ装置ともいう）を構成する材料
に熱膨張を行なわせる自己充足式加熱機構を備えたＭＥ
ＭＳ熱式アクチュエータ装置の実施形態例の詳細を示
す。この結果得られるＭＥＭＳ熱式アクチュエータ装置
は、比較的大きな変位を提供する一方で、著しくより低
い温度およびパワーで動作することができる。さらにこ
のような装置の製造方法が本明細書に提供される。
【００１８】図１、図２および図３には、それぞれ、本
発明の一実施形態例による自己充足的な面内ＭＥＭＳ熱
式アクチュエータ１０の上側平面図、斜視図、および断
面端面図がそれぞれ示されている。熱式アクチュエータ
はマイクロ電子基板１４に設け（取付け）られた合成梁
１２を含む。合成梁は基端１６においてアンカー（アン
カー構造体ともいう）を介して基板に取付けられるが、
これは図１では第１アンカー部分１８および第２アンカ
ー部分２０として示されている。
【００１９】合成梁は基端から基板に沿って伸長し、マ
イクロ電子基板を覆い、アンカーから最も離れて配置さ
れた末端２２に終わる。このように合成梁は片持梁と同
様な構成でマイクロ電子基板に覆いかぶさりその上側に
懸垂される。随意に、本発明の熱式アクチュエータは、
合成梁とマイクロ電子基板との間の熱絶縁を追加的に行
なう溝２４をマイクロ電子基板１４の表面２６に配置画
定しても良い。例えば図３の断面図は、マイクロ電子基
板に画定された溝の上側に懸垂配置された合成梁を示
す。
【００２０】合成梁は、特性的に異なる熱膨張係数を有
する少なくも２つの材料により構成される。図１に示す
ように、合成梁は第１層２８および第２層３０を備え
る。２以上の層を有する合成梁を構成することも可能で
あり本明細書に開示される発明の範囲内である。図３に
示すように、第１および第２層はマイクロ電子基板の表
面に対し垂直の位置関係で配置される。層の垂直位置関
係は、マイクロ電子基板のほぼ平面的な表面に平行な面
内方向での矢印３１で示すような作動を行なうために必
要である。第１層および第２層は典型的には、合成梁全
体に可撓と運動とを可能とするために約１ミクロンから
約１０ミクロンの薄層である。層が異なる熱膨張係数を
有するので、層は、熱作動に対して異なる応答をし合成
梁の曲げ（変位）を生じる。
【００２１】本発明の一実施形態例では第１層２８がシ
リコンのような半導体材料により構成されても良く、第
２層３０が金やニッケルのような金属材料により構成さ
れても良い。本実施形態例では、第２層が第１層に比し
て特性的に高い熱膨張係数を有する。より高い熱膨張係
数を有する層は温度の上昇に伴いより容易に膨張するの
で、合成梁に熱エネルギーが印加された際には、合成梁
の末端が低い熱膨張係数を有する層に向かって曲げられ
る。
【００２２】第２層３０がより高い熱膨張係数を有する
上述の実施形態例では、この成層関係は、図３において
見た場合、右方向に第１層２８に向かう梁の運動を引き
起こす。より高い熱膨張係数を有する層が図示された実
施形態例とは反対側に配置され、これにより、梁の運動
が図３において見た場合、左方向となるように成層が逆
転されても良いことは、関連技術に熟達する者には直ち
に明らかである。種々の合成梁や熱式アクチュエータ特
性を変更することで合成梁に実現される曲げの量を変化
させることができる。これらの特性には、層に使用され
る材料、層の厚さ、および合成梁に印加される熱量の選
択、および層の不連続構造が含まれる。
【００２３】第１アンカー部分１８および第２アンカー
部分２０は合成梁１２を下の基板に取付ける機能を果た
す。アンカー全体および／またはアンカー部分の形状
は、例示のためだけに示されている。全体形状および基
端１６におけるアンカー位置は多数の設計要因により決
定されるが、これらには、所望する合成梁の曲げ量、合
成梁材料の熱膨張係数、所望する熱式アクチュエータ全
体の剛性、などが含まれるがこれらのみに制限されるも
のではない。
【００２４】第１接触部３２および第２接触部３４が、
それぞれ第１アンカー部分１８および第２アンカー部分
２０上に配置される。接触部は電気エネルギ源（図１に
図示せず）と相互接続され、合成梁を通して流れる電流
用の接続点として機能する。電流により梁に発生された
熱は、合成梁を作動する手段として機能する。上述の実
施形態例では２つのアンカー部分が空隙３６により分離
されているのが示されている。空隙は第１接触部と第２
接触部の間の電気絶縁を行なう絶縁体として機能する。
【００２５】上述のように、マイクロ電子基板１４は合
成梁の下側に存在する領域で、溝２４を画定しても良
い。典型的には、溝は合成梁の長さより若干長く、梁の
最大曲げ距離が溝の幅を決定する。溝は加熱効率上の利
点を提供する。例えば、合成梁とマイクロ電子基板との
間の溝により形成された空隙は熱絶縁を提供し、したが
って合成梁と基板との間で起こる熱損失を抑える。さら
に溝は、金属の第２層３０を第１層２８上に形成するた
めに使用する製造工程を簡略化する。
【００２６】従来の水平型成層構造とは異なり合成梁の
層は垂直に積重されている。垂直な成層を行なうために
金属の第２層３０は、第１層の垂直な側壁３８（図３に
示す）を均一に覆うことを保証する角度で形成される。
面内に溝がなければ金属の第２層の形成が、下側のマイ
クロ電子基板および基板上に画定される金属要素に電気
短絡を引き起こすおそれが生じる。代替的には本発明の
ＭＥＭＳ熱式アクチュエータはマイクロ電子基板に画定
された溝なしで構成されても良い。このような実施形態
例では、典型的には酸化層である引き離し層が用いら
れ、製造中に合成梁が基板表面から引き離される。引き
離し工程は、マイクロ電子基板と合成梁との間に存在す
るマイクロな、典型的には１ミクロン未満の空隙を生じ
させる。
【００２７】合成梁は、電流を用いた直接的な自己加熱
技術による熱作動のために適用される。上述のように従
来技術による平面内熱式アクチュエータは間接加熱を利
用しており、したがって大電流と高い動作温度とを必要
とする。このように、従来技術の熱式アクチュエータの
高温度と大電流という性質が本発明の熱式アクチュエー
タに比してより非効率なものとしている。
【００２８】直接加熱を可能とするために合成梁の各層
は、合成梁を通り、アンカー部分１８および２０上に配
置された第１および第２接触部３２および３４の間を流
れる連続ループを成す電気伝導経路を画定する。この態
様では、ひとつの接触部から合成梁のひとつの層を通り
合成梁の末端（先端）に至りその後、他方の層を介して
他方の接触部に戻る電流を通過させることにより電気回
路が形成される。好ましくは電気伝導経路は、合成梁を
備える少なくもひとつの層を実質的に囲むように配置さ
れる。合成梁の熱を有効化するような回路ループを形成
するように電気伝導経路の構成を変更することも可能で
あり本明細書に開示される発明の範囲内である。電気伝
導経路は、これに電気エネルギが印加された際に合成梁
の熱作動が可能となるような所定の電気抵抗を有する。
【００２９】本発明は、自己加熱を促進し、熱式アクチ
ュエータ構造体に使用される非金属材料の抵抗特性をカ
スタマイズするために制御ドープを利用する。この方法
では合成梁のドープされた領域が、合成梁構造体内で自
己充足するヒーターとして機能する。シリコンのような
材料は高抵抗性であり、したがってこのような材料への
ドープは電流通過用の高伝導経路を構成する助けとな
る。高ドープシリコンはリンやホウ素のような材料で達
成される。ドープ技術の利用は関連技術に熟達する者に
は公知である。本明細書に説明する実施形態例が作動を
実現するための内部加熱のみに制限されないことに注意
されたい。ここに示したＭＥＭＳ熱式アクチュエータは
外部加熱でも動作するものであり、ある実施形態例では
基板の構成およびアクチュエータを形成するために使用
される材料の組成によっては周囲温度作動が可能であ
る。
【００３０】図１および図３に示した実施形態例では第
１層２８がシリコンのような半導体材料で構成され、第
２層３０が金のような金属で構成され、第１層の外部表
面４０が制御可能な状態でドープされている。第２層は
接合部４１で、合成梁の末端の先端４２にある第１層の
ドープされた伝導性表面に電気的に接続される。末端の
先端部分は、これが第２層の延長であるように（図１に
示したように）あるいは第１層のドープされた伝導性領
域が第２層内に連続するように製造しても良い。どちら
の構成も第２層が第１層のドープされた伝導性表面に電
気的に接続されることを可能とする。
【００３１】ドープ領域が最小電気抵抗の経路を画定す
るので、電流は大部分が第１層の画定されたドープ部分
と金属の第２層との経路に沿って流れ、ドープされない
部分２８は電気絶縁体である。それ故、第１層のドープ
部分と金属の第２層とにより接触部３２と接触部３４の
間に伝導経路が設けられる。示したように、接触部もま
た電気伝導度を増すためにドープされている。ドープを
必要としない接触部を考案することもまた可能である。
例としては、電気エネルギ源（電圧源）が接触部の間に
印加（電圧が印加）されるときに、電流が第１接触部３
２から第１層の外部表面４０（即ち第１層のドープ領
域）に沿い接合部４１を通り相互接続された第２層３０
へと流れ、第２層を通り第２接触部３４へと戻る。代替
の実施形態例では、電流は反対方向へ流れることがで
き、第２接触部から発して合成梁を通って流れ、第１接
触部で経路を完結する。
【００３２】図４を参照すれば、本発明の他の実施形態
例において、熱式アクチュエータは、デュアル合成梁ア
クチュエータ１０２および１０４を含む。第１および第
２合成梁１０６および１０８は、それぞれの梁の末端
（先端）１１０が相互に対面するように隣接して配置さ
れる。合成梁は熱作動の選択的印加に応答して協調して
運動するように取付けられる。合成梁の間の同形の運動
を保証するために、両梁は一般に同一性層から構成さ
れ、材料、層数、層厚さ、およびドープ特性を同じよう
にしている。デュアル合成梁は一般に相互の鏡映像と捉
えても良い。
【００３３】図４に示すように、第１および第２合成梁
は、熱エネルギーが梁に印加されたとき、矢印１１２の
方向に曲るように設けられる。単一合成梁の熱式アクチ
ュエータが使用される場合には梁の初期曲りは大体直線
的であるが、梁の曲げが続くにしたがって曲がりのパタ
ーンが弓なりの経路となる。この点に関しては、単一合
成梁のアクチュエータに熱エネルギーを印加するとき、
梁は、線形変位がだんだんとより回転増加的あるいはよ
り角度増加的となる前の相対的に直線的な変位の制限範
囲を有する。
【００３４】図４の実施形態例では、相互接続要素１１
４を各合成梁の末端に取付けて線形変位（リニア変位）
を増大させている。相互接続要素は合成梁層のうちの１
層を画定する製造工程の間に形成されても良い。したが
って相互接続要素はシリコン、金、ニッケル、あるいは
同様の適切な材料から構成されて良い。シリコンの例で
は、相互接続要素はドープされてもドープされなくても
良い。相互接続要素がドープされる場合には、ドープは
典型的には、接触部３２と接触部３４および第１層の外
部表面４０のドープと同時に行なわれる。
【００３５】さらに、相互接続要素がドープされる場合
には作動用電気伝導経路が、第１熱式アクチュエータ１
０２の接触部３２、相互接続要素、および第２熱式アク
チュエータ１０４の接触部３２の間に存在しても良い。
この電気構成は、接触部３４の第２の対を選択自由す
る。あるいは、電気経路が接触部３４の第２の対とドー
プされた相互接続要素との間に存在しても良く、これに
より接触部３２の第１の組の必要性が排除される。好ま
しくは、相互接続要素は可撓性を付与するような形状と
サイズで形成される。相互接続要素の可撓性は線形変位
距離を増加させる。
【００３６】図４に示したように、相互接続要素は好ま
しくは二股様骨（二股状骨）の構造を有する。合成梁が
図の上方に曲り始めるに従い二股様骨の構造体の脚１１
６が外側に曲がり、矢印方向に相互接続要素の全体的な
線形変位を生ずる。
【００３７】さらに、相互接続要素１１４がデュアル合
成梁の熱式アクチュエータの全体的な加熱配置を簡略化
する役割を果たしても良い。相互接続要素は、電流がひ
とつの合成梁から次のものへと流れることを可能にする
ブリッジとして機能しても良い。図４に示した実施形態
例では、相互接続要素は、典型的にはシリコンである第
１層のドープ領域を、第１合成梁と第２合成梁との間の
伝達経路として使用する。このような構成では相互接続
要素の電気的ブリッジ機能が、双方の合成梁に個別に電
流を供給する必要性を排除する。相互接続が電気的リン
クとして使用される実施形態例では、電気抵抗が最小化
されるように金属あるいはドープされたシリコンを有す
る相互接続要素を備えることがより望ましい。
【００３８】本発明のさらに他の実施形態例による他の
マルチ梁熱式アクチュエータが図５に示されている。本
実施形態例はデュアル合成梁１０６および１０８の末端
１１０に隣接して配置された可撓梁１３０構造体を備え
る。図４に示したデュアル合成梁熱式アクチュエータと
概して同様に、図５の実施形態例に示した合成梁は、一
般に相互の鏡映像として捉えられる。デュアル合成梁は
プラットフォーム１３２と動作可能な状態で接触する。
プラットフォームは、第１合成梁の末端と第２合成梁の
末端との間のほぼ中間にあるように配置される。
【００３９】プラットフォームは、ここでは第１および
第２アンカー１３４および１３６として示したマイクロ
電子基板に取付けられた少なくも２つのアンカーに動作
可能な状態で接続される。図５に示した実施形態例では
アンカーは、第１可撓梁１３８と第２可撓梁１４０を介
してプラットフォームに動作可能な状態で接続される。
一連のバネ１４２が梁に沿って配置され、可撓梁構造全
体に弾性を与える役割を果たす。
【００４０】プラットフォーム、アンカー、可撓梁、お
よびバネの製造は、熱式アクチュエータ構造体の第１層
を形成するために使用するものと同一のパターン形成お
よびエッチ工程の一部分であることも可能であり、ある
いはこれらが別個の処理工程を経ても良い。このように
して、プラットフォーム、アンカー、可撓梁、およびバ
ネが、シリコン、金、ニッケル、あるいは他の何らかの
適切な材料により構成されても良い。
【００４１】動作においてはデュアル熱式アクチュエー
タが熱エネルギーにより作動され、（両者の）合成梁の
末端でほぼ同様な曲げを提供する。作動の際には合成梁
の末端がプラットフォームに接触し、プラットフォーム
を直線的な方向（プラットフォームの経路を矢印１４４
で示す）に移動させるのに必要な力を供給する。梁とバ
ネとがプラットフォームを直線的な方向に運動すること
を可能とし、熱作動の不作動状態にあってはプラットフ
ォームを非作動位置に弛緩せしめる。デュアル梁アクチ
ュエータの本実施形態例は、バネ様梁構造体がそれぞれ
の合成梁の不均等な運動を補償し、これにより上述の単
一合成梁の実施形態例に比して増加された線形変位特性
が得られるという点で有利である。
【００４２】他にも多数のマルチ梁熱式アクチュエータ
の実施形態例が利用可能であり本明細書に開示される発
明の範囲内である。例えば、合成梁が放射状に配置され
末端が制御ハブに向き回転運動が行なわれても良い。ハ
ブが、これから伸長し、追加の作動力を供給するレバー
を有しても良い。回転型ＭＥＭＳ構造体の詳細な開示に
ついては、発明者ＨｉｌｌらのＭＣＮＣの出願による、
「マイクロ電気機械式回転構造体」と題され１９９９年
５月２３日に登録された米国特許出願第０９／２７５，
０５８号を参照されたい。
【００４３】この米国出願はこの参照により本明細書で
完全に説明されたものとして本明細書に包含される。さ
らに合成梁が共にガング（一団、一群、一組等）とされ
および／またはアレイに構成されて力の倍加を利用し、
これにより物体をより大きな距離に渡って移動させるお
よび／またはより大きな物体を移動させる能力を実効的
に増大させても良い。
【００４４】図６〜図８は、本発明の熱式アクチュエー
タの製作方法における様々な製造段階の断面図を示す。
図６（ａ）を参照すれば、第１酸化層２０２を有する第
１マイクロ電子基板２００が基板上に形成され、溝２０
４が第１酸化層を貫通し第１マイクロ電子基板に達して
画定されている。第１マイクロ電子基板はシリコンから
成っても良いが、他の適切な基板材料を用いても良い。
第１酸化層は典型的には従来の熱酸化工程により基板上
に配置されるが、この工程では基板が高温で酸素環境に
さらされ酸化物が基板上に成長する。基板がシリコンで
ある実施形態例では第１酸化層が２酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ２）から成っても良い。
【００４５】第１酸化層の厚さは典型的には約２０００
オングストロームないし約８０００オングストロームで
ある。第１酸化層は誘電的絶縁層として機能し、引き続
いて溝を画定しエッチングする手段を提供する。溝を画
定する第１酸化層内の領域をパターン形成するためには
標準的フォトリソグラフィー技術が利用されて良い。そ
の後、第１酸化層を貫通し第１マイクロ電子基板に達す
る溝を形成するために従来のウェットエッチ工程が用い
られても良い。得られる溝は典型的には約１０ミクロン
ないし約２０ミクロンの基板内深さを有する。溝はまた
典型的には、望まれる合成梁の所定長さより若干長い長
さと、一般には約１００ミクロンである梁の最大曲りに
整合した幅とを有する。
【００４６】図６（ｂ）は、そこに画定された溝を有す
る第１マイクロ電子基板に、第２マイクロ電子基板２０
６が付着され背面研磨された後の状態で示す。第２マイ
クロ電子基板はこの後、合成梁の第１層と梁アンカーの
部分とを形成する。好ましい実施形態例では、第２基板
はシリコンにより構成される。第２マイクロ電子基板を
酸化層界面で第１マイクロ電子基板に付着するためには
標準的な融着工程が利用される。第２マイクロ電子基板
が接着された後、望まれる厚さに背面研磨される。第２
マイクロ電子基板の厚さは、得られる合成梁の望まれる
厚さ即ち高さに整合する。典型的には、第２マイクロ電
子基板は約２５ミクロンないし約５０ミクロンの厚さに
まで背面研磨される。
【００４７】図６（ｃ）を参照すれば、第２マイクロ電
子基板２０６上に形成された酸化構造体２０８が示され
ている。酸化構造体は、一般に合成梁とアンカー部分と
を備える領域に覆いかぶさる。酸化構造体は第２基板上
に形成された第２酸化層（図６（ｃ）には示さない）に
よる。典型的には、第１基板上に第１酸化層を形成する
ために使用されたものと同様の酸化工程が第２酸化層を
形成するために使用される。
【００４８】第２マイクロ電子基板がシリコンである実
施形態例では、第２酸化層が２酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ２）から成っても良い。第２酸化層の厚さは、典型的
には約２０００オングストロームないし約８０００オン
グストロームである。必要な酸化構造体をパターン形成
するためには標準的フォトリソグラフィー技術が利用さ
れても良い。その後、酸化構造体（の形状等）を発展す
るために従来のウェットエッチ工程が用いられても良
い。得られる酸化構造体は誘電分離体を提供し、酸化構
造体の下にある領域で引き続きドープが行なわれること
を防止し、その後の隣合う伝導性領域（即ちドープ領域
および金属領域）の間の電気絶縁を提供する。
【００４９】さらなる処理により、図７（ａ）に示す構
造が得られるが、そこでは第２マイクロ電子基板の一部
分がエッチングされ熱式アクチュエータのひとつの側面
が露出している。アンカー構造体部分および合成梁の第
１層の第１側壁２１０を含めた熱式アクチュエータ全体
の側面を第２基板中にパターン形成するためには標準的
フォトリソグラフィー技術が利用されても良い。
【００５０】その後、第２基板の一部分をエッチングし
合成梁の第１層の側壁とアンカー構造体部分とを露出す
るために、深シリコン反応性イオンドライエッチ工程が
利用されても良い。高いアスペクト比（約５〜７ミクロ
ン幅に対し約２５〜５０ミクロン深さ）の合成梁を製作
するためにはこの段階ではドライエッチ工程が望まし
い。
【００５１】図７（ｂ）を参照すれば、露出されたシリ
コン表面が従来の拡散ドープ工程を受けた後の熱式アク
チュエータ構造体が示されている。ドープ工程（ドープ
プロセス）は合成梁の表面に沿った連続的な伝導経路を
提供しアンカー上に接触部を画定する。典型的なドープ
工程では、ドープ不純物としてリンが使用されても良い
が、第２シリコン基板に高ドープ領域を作成するために
他の材料が使用されても良い。
【００５２】ドープ工程は、酸化物により保護されてい
ない全ての区域でドープ領域を作成する。図７（ｂ）に
示すように得られるドープ領域が、合成梁の第１層の第
１側壁２１０、溝２０４の表面、第２マイクロ電子基板
２０６の残余の露出部分、およびアンカー上に接触部を
画定する領域（混乱を避けるために、アンカー構造体と
接触部は、図６〜図８には示していない）を含んでも良
い。溝の表面と第２マイクロ電子基板の残余の露出部分
のドープは同一である。ドープ領域は典型的には基板深
さ約２０００オングストロームないし約８０００オング
ストロームを有する。
【００５３】図８（ａ）は、追加のエッチング工程が熱
式アクチュエータの第２側面を露出出現させた後の熱式
アクチュエータを示す。このエッチング工程が完了した
後に第２基板に残る全てのものは、第２基板の材料から
成る熱式アクチュエータ構造体、つまり、第１層、およ
びアンカー構造体部分である。図８（ａ）は、追加のエ
ッチング工程が完了した後の第１層の第２側壁２１２の
規定面を示す。アンカー構造体部分および合成梁の第１
層の第２側壁を含めた熱式アクチュエータ全体の残余の
側面を基板中にパターン形成するためには標準的フォト
リソグラフィー技術が利用されても良い。その後、第２
基板の残余をエッチングし、合成梁の第１層の第２側壁
とアンカー構造体部分とを露出するために、従来の反応
性イオンドライエッチ工程が利用されても良い。
【００５４】本発明の熱式アクチュエータの完成形態が
図８（ｂ）に示されている。典型的には金属層である第
２層２１４が第１層の第２側壁２１２上に配されてい
る。第２層は、第１層を構成すべく選択された材料の熱
膨張係数とは異なった熱膨張係数を有する金、ニッケ
ル、あるいは他の適切な材料から構成されても良い。第
２層が金を有する実施形態例では層を形成するために従
来の蒸着工程が利用され、典型的には層は約２ミクロン
ないし約３ミクロンの厚さである。
【００５５】第２層を第１層の垂直側壁上に正しく配置
し第２層の適切で均一な厚さを保証する（確実にする）
ためには、熱式アクチュエータ構造体全体が蒸着工程の
間に角度をもって配置されもよい。蒸着工程は、要求し
ていない表面上に配置された第２層を生じる。不必要な
第２層の被覆を除去するためには、標準的フォトリソグ
ラフィー技術が利用されて第２層を必要とする領域がパ
ターン形成され、従来のウェットエッチ工程が利用され
て第２層の被覆を必要とする領域が画定される。
【００５６】大抵の場合でエッチング工程は、第２側壁
２１２の上側に伸展し第２酸化層２０８の表面を部分的
に覆う第２層を生ずる。さらに、第２層が合成梁の末端
の先端に残留しても良い（図１に示すように）。あるい
は、合成梁の末端の先端が第１層のドープ領域から成っ
ても良い。図８（ｂ）に示された実施形態例では第１お
よび第２酸化層２０２および２０８は完成した熱式アク
チュエータ上に残留する。第２層が形成された後に酸化
層を除去することも可能であり本明細書に開示される発
明の範囲内である。図１および図３の平面および断面図
は酸化層が除去された実施形態例を示す。大抵の場合で
酸化層をそのまま残すことが好ましい、というのはさら
に処理する必要が省けるし可能性として電気短絡が防止
し得るからである。
【００５７】このように本発明のこの観点の製造方法
は、自己充足式加熱機構を提供するドープ領域を備えた
垂直成層されたＭＥＭＳ構造体を製作するための効率的
で反復可能な技術を提供する。得られるＭＥＭＳ熱作動
装置は、面内のほぼ直線的な方向（マイクロ電子基板１
４の平面に平行な予め設定した経路に沿う直線的な方
向）にわたる大きな変位力を発生する能力がある。これ
らの装置は、著しく（非常に）より低い温度およびパワ
ー（電力，電圧等）で動作することが可能な一方で、基
板の表面積を僅かしか使用しないという性能の利点を有
する。
【００５８】上述の説明と関連図面による教示の便益
で、本発明の関連技術に熟達する者には、本発明の多数
の改変や他の実施形態例が思い浮かぶものである。した
がって本発明は開示された特定の実施形態例に制限され
ず、改変や他の実施の形態例が請求範囲内に含まれるべ
きことを認識すべきである。本明細書では特定の用語が
使用されたが、これらは一般的かつ叙述的意味で使用さ
れるのであり制限の目的ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例による自己充足的な面内
ＭＥＭＳ熱式アクチュエータの平面図である。
【図２】本発明の一実施形態例による自己充足的な面内
ＭＥＭＳ熱式アクチュエータの斜視図である。
【図３】図１に示した自己充足的な面内ＭＥＭＳ熱式ア
クチュエータの断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態例による、より大きな線
形変位を可能とするために使用される相互接続要素を備
えたデュアルな自己充足的な面内ＭＥＭＳ熱式アクチュ
エータの平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態例による、より大きな線
形変位を可能とするために使用される可撓梁構造体を備
えた自己充足的な面内ＭＥＭＳ熱式アクチュエータの平
面図である。
【図６】本発明の自己充足的な面内ＭＥＭＳ熱式アクチ
ュエータの製造方法の一実施形態例の工程説明図であ
る。
【図７】図６の工程に続く工程説明図である。
【図８】図７の工程に続く工程説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500003660 570 Ｗｅｓｔ Ｈｕｎｔ Ｃｌｕｂ Ｒ ｏａｄ， Ｎｅｐｅａｎ， Ｏｎｔａｒｉ ｏ， Ｃａｎａｄａ Ｋ２Ｇ５Ｗ８ (72)発明者 エドワード ヒル アメリカ合衆国 ノースキャロライナ州 27514 チャペルヒル フォーブッシュマ ウンテンドライブ 312 (72)発明者 アレン コーエン アメリカ合衆国 ノースキャロライナ州 27560 モリスヴィル ラプソディーコー ト 102

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１表面を有するマイクロ電子基板と；
    前記マイクロ電子基板の第１表面に設けられたアンカー
    と；前記アンカーから伸長し前記マイクロ電子基板の第
    １表面上に片持ちされる合成梁と；を有し、前記合成梁
    は、前記マイクロ電子基板の第１表面に実質的に平行に
    伸長する予め定めた経路に沿って前記合成梁の末端を制
    御可能な状態で移動する熱作動の合成梁と成したことを
    特徴とするＭＥＭＳ（マイクロ電気機械構造）熱式アク
    チュエータ。
  2. 【請求項２】 合成梁が該合成梁を通る電気伝導経路を
    備え、以て、これを通って流れる電流に応答して前記合
    成梁が熱作動されることを特徴とする請求項１記載のＭ
    ＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  3. 【請求項３】 アンカーは、電気伝導経路と動作可能な
    状態で接続する少なくも２つの接触部を備えていること
    を特徴とする請求項２記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエー
    タ。
  4. 【請求項４】 合成梁が、熱作動に対し異なる応答をす
    べく異なる熱膨張係数を有する少なくも２つの層を備え
    ていることを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ熱式ア
    クチュエータ。
  5. 【請求項５】 少なくも２つの層が、マイクロ電子基板
    の第１表面に対してほぼ垂直な関係で配置されているこ
    とを特徴とする請求項４記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエ
    ータ。
  6. 【請求項６】 少なくも２つの層は、半導体材料を含む
    第１層を備えていることを特徴とする請求項４記載のＭ
    ＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  7. 【請求項７】 合成梁は、制御可能にドープされた領域
    を有する半導体材料の層を有することを特徴とする請求
    項１記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  8. 【請求項８】 半導体材料を含む第１層が、合成梁に自
    己加熱機能を付与するように制御可能にドープされた領
    域を備えることを特徴とする請求項６記載のＭＥＭＳ熱
    式アクチュエータ。
  9. 【請求項９】 合成梁は金属材料の層を含むことを特徴
    とする請求項１記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 少なくも２つの層は金属材料の層を有
    することを特徴とする請求項４記載のＭＥＭＳ熱式アク
    チュエータ。
  11. 【請求項１１】 少なくも２つの層は半導体材料を含む
    第１層と金属材料を含む第２層とを備え、第２層が第１
    層より大きな熱膨張係数を有し、以て、選択的熱作動に
    応答して合成梁が末端において第１層に向かって曲がる
    ことを特徴とする請求項４記載のＭＥＭＳ熱式アクチュ
    エータ。
  12. 【請求項１２】 第１層は、合成梁に自己加熱機能を付
    与すべく制御可能にドープされた領域を備えた半導体材
    料を有することを特徴とする請求項６記載のＭＥＭＳ熱
    式アクチュエータ。
  13. 【請求項１３】 第１層の制御可能にドープされた領域
    は、合成梁の基端から離した先端で動作可能な状態で第
    ２層に接触し、以て、伝導抵抗経路が合成梁により提供
    されていることを特徴とする請求項１２記載のＭＥＭＳ
    熱式アクチュエータ。
  14. 【請求項１４】 マイクロ電子基板には、合成梁の下側
    に横たわる溝が画定されていることを特徴とする請求項
    １記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  15. 【請求項１５】 アンカーは、空気間隙により物理的に
    分離される第１アンカー部分と第２アンカー部分とを有
    することを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳ熱式アク
    チュエータ。
  16. 【請求項１６】 第１アンカー部分が第１接触部を備
    え、第２アンカー部分が第２接触部を備え、以て、電気
    伝導経路が第１接触部に始まり合成梁を通り第２接触部
    を介して戻るものであることを特徴とする請求項１５記
    載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  17. 【請求項１７】 第１および第２接触部は、半導体材料
    内に制御可能にドープされた領域を画定したものである
    ことを特徴とする請求項１６記載のＭＥＭＳ熱式アクチ
    ュエータ。
  18. 【請求項１８】 アクチュエータは、内部加熱、外部加
    熱、および周囲温度変化から成る群から選択された加熱
    方法により熱作動されるものであることを特徴とする請
    求項１記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  19. 【請求項１９】 第１表面を有するマイクロ電子基板
    と；前記マイクロ電子基板の第１表面に設けられた少な
    くも２つのアンカーと；少なくも２つの合成梁と；を有
    し、各合成梁は、基端で少なくもひとつのアンカーから
    伸長し前記マイクロ電子基板の第１表面に覆いかぶさる
    のであり、前記合成梁が、前記マイクロ電子基板の第１
    表面にほぼ平行に伸長する予め定めた経路に沿って前記
    合成梁の末端を制御可能な状態で移動させる、熱作動の
    ために設けられていることを特徴とするＭＥＭＳ熱式ア
    クチュエータ。
  20. 【請求項２０】 少なくも２つの合成梁は、梁の末端が
    相互に対面するようにマイクロ電子基板上に配置された
    第１および第２合成梁を備え、第１および第２合成梁は
    選択的熱作動に応答して協調して移動するように配設さ
    れていることを特徴とする請求項１９記載のＭＥＭＳ熱
    式アクチュエータ。
  21. 【請求項２１】 第１および第２合成梁は末端において
    相互接続要素により動作可能な状態で接続され、以て、
    合成梁の熱作動時に相互接続要素がほぼ直線的な方向に
    移動するものであることを特徴とする請求項２０記載の
    ＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  22. 【請求項２２】 相互接続要素が可撓性を提供するよう
    に二股様骨構造を有し、以て、大な線形変位距離を付与
    するものであることを特徴とする請求項２１記載のＭＥ
    ＭＳ熱式アクチュエータ。
  23. 【請求項２３】 相互接続要素は第１および第２合成梁
    の間に電気経路を付与するように、制御可能にドープさ
    れていることを特徴とする請求項２１記載のＭＥＭＳ熱
    式アクチュエータ。
  24. 【請求項２４】 第１および第２合成梁は、マイクロ電
    子基板に設けられた少なくも２つのアンカーと、この少
    なくも２つのアンカーの間に可撓梁により動作可能な状
    態で接続されたプラットフォームとを備えた可撓梁構造
    体に隣接して配置されており、プラットフォームは第１
    および第２合成梁の末端に隣接して配置されており、以
    て、プラットフォームが第１および第２合成梁の熱作動
    に応答して直線的に変位するものであることを特徴とす
    る請求項２１記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  25. 【請求項２５】 少なくも２つの合成梁が各合成梁を通
    る電気伝導経路を備え、以て、前記合成梁がこれを通っ
    て流れる電流に応答して熱作動されるものであることを
    特徴とする請求項１９記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエー
    タ。
  26. 【請求項２６】 少なくも２つのアンカーは、電気伝導
    経路に動作可能に接続する少なくも２つの接触部を備え
    たことを特徴とする請求項２５記載のＭＥＭＳ熱式アク
    チュエータ。
  27. 【請求項２７】 少なくも２つの合成梁は個別に、熱作
    動に対し異なる応答をするように異なる熱膨張係数を有
    する少なくも２つの層を備えていることを特徴とする請
    求項１９記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  28. 【請求項２８】 少なくも２つの層は、マイクロ電子基
    板の第１表面に対してほぼ垂直に配置されていることを
    特徴とする請求項２７記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエー
    タ。
  29. 【請求項２９】 少なくも２つの層は、半導体材料を含
    む第１層を備えていることを特徴とする請求項２７記載
    のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  30. 【請求項３０】 半導体材料を含む第１層は、合成梁に
    自己加熱機能を付与すべく制御可能にドープされた領域
    を備えていることを特徴とする請求項２９記載のＭＥＭ
    Ｓ熱式アクチュエータ。
  31. 【請求項３１】 少なくも２つの層の１つは、金属材料
    を有する層により構成されていることを特徴とする請求
    項２７記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  32. 【請求項３２】 少なくも２つの層は半導体材料を含む
    第１層と金属材料を含む第２層とを備え、第２層が第１
    層より大きな熱膨張係数を有し、以て、選択的熱作動に
    応答して合成梁が末端において第１層に向かって曲がる
    ものであることを特徴とする請求項２７記載のＭＥＭＳ
    熱式アクチュエータ。
  33. 【請求項３３】 半導体材料を有する第１層は、合成梁
    に自己加熱機能を付与するように制御可能にドープされ
    た領域を有することを特徴とする請求項３２記載のＭＥ
    ＭＳ熱式アクチュエータ。
  34. 【請求項３４】 第１層の制御可能にドープされた領域
    は、合成梁の末端において第２層と動作可能な状態で接
    触し、以て、異なる抵抗値の伝導経路が前記合成梁によ
    り提供されるものであることを特徴とする請求項３３記
    載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータ。
  35. 【請求項３５】 マイクロ電子基板には、少なくも２つ
    の合成梁のほぼ下に横たわる少なくも２つの溝が画定さ
    れていることを特徴とする請求項１９記載のＭＥＭＳ熱
    式アクチュエータ。
  36. 【請求項３６】 面内方向でのＭＥＭＳ熱作動のための
    システムであり、そのシステムは、電圧源と、前記電圧
    源に動作可能な状態で接続されるＭＥＭＳアクチュエー
    タ装置とを有し、前記ＭＥＭＳアクチュエータ装置が、
    第１表面を有するマイクロ電子基板と、第１表面に設け
    られ少なくも２つの電気的接触部を有する少なくもひと
    つのアンカー構造体と、基端部において前記少なくもひ
    とつのアンカー構造体から伸長し第１表面に覆いかぶさ
    る合成梁とを含み、前記合成梁が電気伝導経路を備え、
    前記電圧源から電気伝導経路に電気的接触部を介して電
    流を印加することにより合成梁が熱作動され、以て、前
    記マイクロ電子基板の第１表面にほぼ平行に伸長する、
    予め定めた経路に沿って前記合成梁の末端を制御可能な
    状態で移動する構成としたＭＥＭＳ熱式アクチュエータ
    システム。
  37. 【請求項３７】 面内作動機能を有する自己充足的ＭＥ
    ＭＳ熱式アクチュエータの製造方法であり、その方法
    は、第１半導体基板の平面状の表面を第２半導体基板の
    平面状の表面に付着する工程と；第２半導体基板に第１
    半導体基板に取付けられる少なくもひとつのアンカー部
    分と、合成梁の第１層とを有するＭＥＭＳ熱式アクチュ
    エータの部分を画定する工程と；合成梁の第１層に伝導
    経路を画定すべく合成梁の第１層の領域にドープする工
    程と；合成梁の第１層のドープされない領域上に第２層
    を形成する工程と；を含み、合成梁の第１層および第２
    層が、前記マイクロ電子基板のほぼ平面状の表面に実質
    的に平行に伸長する設定経路に沿って前記合成梁の作動
    を行なうように第２層は、熱作動に対し第１層とは異な
    る応答をする材料とするＭＥＭＳ熱式アクチュエータの
    製造方法。
  38. 【請求項３８】 さらに、合成梁構造体の下に横たわる
    溝を第１半導体基板に画定する工程を有することを特徴
    とする請求項３７記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータの
    製造方法。
  39. 【請求項３９】 ドープする工程は、合成梁の表面に電
    気伝導経路を持つように合成梁の第１側壁をドープする
    ことを特徴とする請求項３７記載のＭＥＭＳ熱式アクチ
    ュエータの製造方法。
  40. 【請求項４０】 さらに、電気的接触部を画定するため
    に、少なくもひとつのアンカー構造体上の領域をドープ
    する工程を有することを特徴とする請求項３７記載のＭ
    ＥＭＳ熱式アクチュエータの製造方法。
  41. 【請求項４１】 第２層を形成する工程は、第１側壁と
    反対側の第２側壁上に第２層を形成し、以て、得られる
    合成梁は、第１基板のほぼ平面状の表面に対し垂直に配
    置された第１層および第２層を有するものとすることを
    特徴とする請求項３９記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエー
    タの製造方法。
  42. 【請求項４２】 面内作動機能を有するＭＥＭＳ熱式ア
    クチュエータの製造方法であって、その方法は、第１半
    導体基板の第１表面上に第１酸化層を形成する工程と；
    第２半導体基板を前記第１酸化層上に付着する工程と；
    第２半導体基板上に第２酸化層を形成する工程と；ＭＥ
    ＭＳアクチュエータ構造体の部分の輪郭を描き出し酸化
    構造体を第２酸化層に画定する工程と；合成梁の第１側
    壁とアンカー構造体の第１側壁を含む第１部分をＭＥＭ
    Ｓアクチュエータ構造体の前記第２半導体基板に画定す
    る工程と；酸化物で覆われていない第１および第２半導
    体基板の領域を選択的にドープする工程と；前記合成梁
    の第２側壁とアンカー構造体の第２側壁を含む第２部分
    をＭＥＭＳアクチュエータ構造体の前記第２半導体基板
    に画定する工程と；第１半導体基板に対して垂直に配さ
    れるべく合成梁の第２側壁上に金属層を形成する工程
    と；を含むことを特徴とするＭＥＭＳ熱式アクチュエー
    タの製造方法。
  43. 【請求項４３】 さらに、第１酸化層を貫通し第１半導
    体基板に達して、ＭＥＭＳアクチュエータの合成梁構造
    体の平面外形の下に横たわる溝を画定する工程を含むこ
    とを特徴とする請求項４２記載のＭＥＭＳ熱式アクチュ
    エータの製造方法。
  44. 【請求項４４】 さらに、合成梁の下に横たわる領域に
    おいて第１酸化層を選択的にエッチングすることにより
    第２半導体基板を第１酸化層から引き離す工程を有する
    ことを特徴とする請求項４２記載のＭＥＭＳ熱式アクチ
    ュエータの製造方法。
  45. 【請求項４５】 ドープする工程は、自己充足式加熱機
    構を有する合成梁の外部表面を有効化するように合成梁
    の第１側壁をドープすることを特徴とする請求項４２記
    載のＭＥＭＳ熱式アクチュエータの製造方法。
  46. 【請求項４６】 ドープする工程は、電気的接触部を画
    定するようにアンカー構造体上の領域にドープすること
    を特徴とする請求項４２記載のＭＥＭＳ熱式アクチュエ
    ータの製造方法。
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