JP2002301696A - 微小可動デバイス - Google Patents
微小可動デバイスInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動板を成膜製造するに際して必然的に生起
する反りを積極的に利用することにより、可動板或いは
固定基板の何れか一方に微小突起を形成することその他
の格別の工夫をする必要なしに可動板と固定基板との間
の貼り付きを防止する微小可動デバイスを提供する。 【解決手段】 マイクロマシニング技術で製造され、シ
リコン基板２と、アンカー部３２およびフレクチュア３
１を介してシリコン基板２に取り付け結合され、シリコ
ン基板２と接合された固定基板１に対して垂直方向に変
位する可動板３とを有する微小可動デバイスにおいて、
可動板３に反りを形成した微小可動デバイス。
する反りを積極的に利用することにより、可動板或いは
固定基板の何れか一方に微小突起を形成することその他
の格別の工夫をする必要なしに可動板と固定基板との間
の貼り付きを防止する微小可動デバイスを提供する。 【解決手段】 マイクロマシニング技術で製造され、シ
リコン基板２と、アンカー部３２およびフレクチュア３
１を介してシリコン基板２に取り付け結合され、シリコ
ン基板２と接合された固定基板１に対して垂直方向に変
位する可動板３とを有する微小可動デバイスにおいて、
可動板３に反りを形成した微小可動デバイス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、微小可動デバイ
スに関し、特に、可動板に残留応力を付与して可動板を
湾曲せしめることにより固定基板に対する可動板の貼り
付きのないマイクロマシニング技術を使用して製造した
微小可動デバイスに関する。
スに関し、特に、可動板に残留応力を付与して可動板を
湾曲せしめることにより固定基板に対する可動板の貼り
付きのないマイクロマシニング技術を使用して製造した
微小可動デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】微小可動デバイスの先行例を図４を参照
して説明する。図４は微小可動デバイスが光スイッチで
あるものとして例示している。図４において、１は一方
の電極を構成する固定基板、３は他方の電極を構成する
可動板である。可動板３は、フレクチュア３１およびア
ンカー部３２を介してシリコン基板２に一体的に結合さ
れており、シリコン基板２は固定基板１と接合されてい
る。可動板３の上面にはミラー４が形成されている。１
１は微小突起である。
して説明する。図４は微小可動デバイスが光スイッチで
あるものとして例示している。図４において、１は一方
の電極を構成する固定基板、３は他方の電極を構成する
可動板である。可動板３は、フレクチュア３１およびア
ンカー部３２を介してシリコン基板２に一体的に結合さ
れており、シリコン基板２は固定基板１と接合されてい
る。可動板３の上面にはミラー４が形成されている。１
１は微小突起である。
【０００３】図４の光スイッチの動作を説明する。図４
（ｂ）は図４（ａ）の線ｂ−ｂ’に沿った断面を示す図
である。５は出射側光ファイバ或は光導波路であり、６
および６’は入射側光ファイバ或いは光導波路である。
図示される状態は、出射側光ファイバ５を介して伝送さ
れてきた光がその端面から出射して空間を伝播し、ミラ
ー４において反射し、入射側光ファイバ６に入射する状
態を示す。この状態を定常状態とし、ここで、固定基板
１と可動板３の間に電圧を印加して両板間に吸引する向
きの静電力が発生すると、可動板３は下向きに駆動さ
れ、フレクチュア３１が変形することにより下方に変位
する。可動板３が下方に変位することによりこの上面に
形成されているミラー４も可動板３と共に下方に変位
し、ミラー４は出射側光ファイバ５端面から出射する光
の光路から下方に変位して外れる。出射側光ファイバ５
端面から出射する光の光路からミラー４が外れたことに
より遮断されていた空間伝播光は今度は直進して直接光
ＬS として入射側光ファイバ６’に入射する。入射側光
ファイバ６に対する反射光ＬR は消失する。以上の通り
にして、入射側光ファイバ６と入射側光ファイバ６’に
対して光路の切り替えを透明合成樹脂その他の固体の光
導波路を介することなしに空間的に実施することができ
る。
（ｂ）は図４（ａ）の線ｂ−ｂ’に沿った断面を示す図
である。５は出射側光ファイバ或は光導波路であり、６
および６’は入射側光ファイバ或いは光導波路である。
図示される状態は、出射側光ファイバ５を介して伝送さ
れてきた光がその端面から出射して空間を伝播し、ミラ
ー４において反射し、入射側光ファイバ６に入射する状
態を示す。この状態を定常状態とし、ここで、固定基板
１と可動板３の間に電圧を印加して両板間に吸引する向
きの静電力が発生すると、可動板３は下向きに駆動さ
れ、フレクチュア３１が変形することにより下方に変位
する。可動板３が下方に変位することによりこの上面に
形成されているミラー４も可動板３と共に下方に変位
し、ミラー４は出射側光ファイバ５端面から出射する光
の光路から下方に変位して外れる。出射側光ファイバ５
端面から出射する光の光路からミラー４が外れたことに
より遮断されていた空間伝播光は今度は直進して直接光
ＬS として入射側光ファイバ６’に入射する。入射側光
ファイバ６に対する反射光ＬR は消失する。以上の通り
にして、入射側光ファイバ６と入射側光ファイバ６’に
対して光路の切り替えを透明合成樹脂その他の固体の光
導波路を介することなしに空間的に実施することができ
る。
【０００４】ここで、微小可動デバイスの先行例の製造
工程の概要を図２を参照して説明する。 （工程１） シリコン基板２を準備する。 （工程２） シリコン基板２の表面を酸化する。或い
は、シリコン基板２の表面に２酸化シリコン膜７を成膜
する。 （工程３） ２酸化シリコン膜７の表面に多結晶シリコ
ン膜８を成膜する。或いは、２酸化シリコン膜７上に単
結晶シリコン膜８’が貼り合わせられている市販のＳＯ
Ｉ（Silicon On Insulator）基板を準備する。
工程の概要を図２を参照して説明する。 （工程１） シリコン基板２を準備する。 （工程２） シリコン基板２の表面を酸化する。或い
は、シリコン基板２の表面に２酸化シリコン膜７を成膜
する。 （工程３） ２酸化シリコン膜７の表面に多結晶シリコ
ン膜８を成膜する。或いは、２酸化シリコン膜７上に単
結晶シリコン膜８’が貼り合わせられている市販のＳＯ
Ｉ（Silicon On Insulator）基板を準備する。
【０００５】（工程４） 多結晶シリコン膜８或いは単
結晶シリコン膜８’を可動板３、フレクチュア３１、ア
ンカー部３２の形状にパターニングする。シリコン基板
２の表裏両面を酸化する。 （工程５） シリコン基板２の表裏両面に２酸化シリコ
ン膜９を成膜する。 （工程６） 後で下面から基板貫通エッチングを行うエ
リア２１および電極部３３を形成するエリア２１’に位
置する２酸化シリコン膜９を除去する。 （工程７） シリコン基板２の上面に金／クロム２層膜
１０を成膜する。
結晶シリコン膜８’を可動板３、フレクチュア３１、ア
ンカー部３２の形状にパターニングする。シリコン基板
２の表裏両面を酸化する。 （工程５） シリコン基板２の表裏両面に２酸化シリコ
ン膜９を成膜する。 （工程６） 後で下面から基板貫通エッチングを行うエ
リア２１および電極部３３を形成するエリア２１’に位
置する２酸化シリコン膜９を除去する。 （工程７） シリコン基板２の上面に金／クロム２層膜
１０を成膜する。
【０００６】（工程８） 金／クロム２層膜１０を、電
極部３３の形状にパターニングする。 （工程９） 水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板
２を貫通エッチングする。 （工程１０） エッチング保護膜として利用した２酸化
シリコン膜７および９を除去する。 （工程１１） 別に準備した固定基板１とシリコン基板
２を相互接合する。
極部３３の形状にパターニングする。 （工程９） 水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板
２を貫通エッチングする。 （工程１０） エッチング保護膜として利用した２酸化
シリコン膜７および９を除去する。 （工程１１） 別に準備した固定基板１とシリコン基板
２を相互接合する。
【０００７】以上の工程において、微小可動デバイスを
光スイッチとするに必要とされるミラー４を形成する工
程は省略されているが、（工程８）と（工程９）の間に
以下の工程Ａおよび工程Ｂを挿入してミラー４を形成す
る。即ち、（工程Ａ）：シリコン基板２の上面に数１０
μｍ厚のレジストを塗布し、可動板３の上面にミラー形
状にパターンニングする。（工程Ｂ）：ミラー表面に金
コーティングを行い反射面を形成する。以上の微小可動
デバイスは、一般に、可動板３はその板厚が極く薄く、
この可動板３をアンカー部３２に連結するフレクチュア
３１の厚さも極く薄くて弾性復元力が小さい。そして、
可動板３の下面は平滑であり、これに対向する固定基板
１の上面も平滑である上に汚れ、水分も付着しており、
表面に分極、ファン・デル・ワールス力も発生する。こ
れらの条件の元で、可動板３の下面が下方に変位して固
定基板１の上面に接触すると、両者は相互に貼り付いて
瞬時には復元せず動作を円滑に行なわない場合が生ず
る。ところで、この種の相互貼り付きは、従来例の如く
対向する面の何れか一方に微小突起１１を形成すること
その他の工夫をしてこれを阻止することができる。
光スイッチとするに必要とされるミラー４を形成する工
程は省略されているが、（工程８）と（工程９）の間に
以下の工程Ａおよび工程Ｂを挿入してミラー４を形成す
る。即ち、（工程Ａ）：シリコン基板２の上面に数１０
μｍ厚のレジストを塗布し、可動板３の上面にミラー形
状にパターンニングする。（工程Ｂ）：ミラー表面に金
コーティングを行い反射面を形成する。以上の微小可動
デバイスは、一般に、可動板３はその板厚が極く薄く、
この可動板３をアンカー部３２に連結するフレクチュア
３１の厚さも極く薄くて弾性復元力が小さい。そして、
可動板３の下面は平滑であり、これに対向する固定基板
１の上面も平滑である上に汚れ、水分も付着しており、
表面に分極、ファン・デル・ワールス力も発生する。こ
れらの条件の元で、可動板３の下面が下方に変位して固
定基板１の上面に接触すると、両者は相互に貼り付いて
瞬時には復元せず動作を円滑に行なわない場合が生ず
る。ところで、この種の相互貼り付きは、従来例の如く
対向する面の何れか一方に微小突起１１を形成すること
その他の工夫をしてこれを阻止することができる。
【０００８】更に、微小可動デバイスにおいては、可動
板を成膜製造する結果、出来上がりの可動板に反りが必
然的に生起する。この反りは微小可動デバイスの動作に
種々の悪影響を及ぼし、微小可動デバイスの性能劣化の
要因とされている。この反りが生起する理由を図３を参
照して説明する。図３は可動板が多層膜より成る場合の
反りを説明する図である。図３（ａ）は単結晶シリコン
或は多結晶シリコン薄膜とその上面に形成された２酸化
シリコン薄膜の２層より成る可動板３を示し、図３
（ｂ）は単結晶シリコン或いは多結晶シリコン薄膜とそ
の両面に形成された２酸化シリコン薄膜の合計３層より
成る可動板３を示し、図３（ｃ）は単結晶シリコン或い
は多結晶シリコン薄膜とその上面に形成された金／クロ
ムの合計３層より成る可動板３を示す。この反りは、主
として多層膜を構成する膜同志の熱膨張係数の差異に起
因して生じ、高温で成膜形成した後に常温に冷却する過
程において発生する。
板を成膜製造する結果、出来上がりの可動板に反りが必
然的に生起する。この反りは微小可動デバイスの動作に
種々の悪影響を及ぼし、微小可動デバイスの性能劣化の
要因とされている。この反りが生起する理由を図３を参
照して説明する。図３は可動板が多層膜より成る場合の
反りを説明する図である。図３（ａ）は単結晶シリコン
或は多結晶シリコン薄膜とその上面に形成された２酸化
シリコン薄膜の２層より成る可動板３を示し、図３
（ｂ）は単結晶シリコン或いは多結晶シリコン薄膜とそ
の両面に形成された２酸化シリコン薄膜の合計３層より
成る可動板３を示し、図３（ｃ）は単結晶シリコン或い
は多結晶シリコン薄膜とその上面に形成された金／クロ
ムの合計３層より成る可動板３を示す。この反りは、主
として多層膜を構成する膜同志の熱膨張係数の差異に起
因して生じ、高温で成膜形成した後に常温に冷却する過
程において発生する。
【０００９】図３（ｄ）は可動板が単層膜より成る場合
の反りを説明する図である。先の（工程３）において、
最終的に単層膜の可動板３に形成されるべき多結晶シリ
コン膜８を２酸化シリコン保護膜７の表面に成膜形成す
る。ここで、最終的に単層膜の可動板３に形成されるべ
き多結晶シリコン膜８の表面の内の、エッチングにより
後で除去される２酸化シリコン保護膜７に接する界面
と、大気に接して開放されている界面とは結晶化の条件
が異なるところから、多結晶シリコン膜８の膜厚方向に
内部応力分布、差異が発生して残留する。この残留内部
応力は２酸化シリコン保護膜７に接する界面から大気に
接して開放されている界面に向かって漸増する。この膜
厚方向の残留内部応力の差異に起因して、可動板３には
最終的に形成された暁において、可動板３の２酸化シリ
コン保護膜７側であった表面を下にして下に凸に反りが
発生する。なお、この残留内部応力による可動板３の圧
縮或は引張り応力の具体的な分布は成膜条件により異な
る（詳細は、特開平８−３３５７０７号公報参照）。
の反りを説明する図である。先の（工程３）において、
最終的に単層膜の可動板３に形成されるべき多結晶シリ
コン膜８を２酸化シリコン保護膜７の表面に成膜形成す
る。ここで、最終的に単層膜の可動板３に形成されるべ
き多結晶シリコン膜８の表面の内の、エッチングにより
後で除去される２酸化シリコン保護膜７に接する界面
と、大気に接して開放されている界面とは結晶化の条件
が異なるところから、多結晶シリコン膜８の膜厚方向に
内部応力分布、差異が発生して残留する。この残留内部
応力は２酸化シリコン保護膜７に接する界面から大気に
接して開放されている界面に向かって漸増する。この膜
厚方向の残留内部応力の差異に起因して、可動板３には
最終的に形成された暁において、可動板３の２酸化シリ
コン保護膜７側であった表面を下にして下に凸に反りが
発生する。なお、この残留内部応力による可動板３の圧
縮或は引張り応力の具体的な分布は成膜条件により異な
る（詳細は、特開平８−３３５７０７号公報参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上の可動板３の反り
を解消するに、これが可動板３を形成する膜相互間の熱
膨張係数差に起因するものについては、２酸化シリコン
膜を除去してシリコン膜のみの単層の可動板３とする
（詳細は、特開２０００−１２１９６７号公報 参
照）。反りが単層膜の内部応力に起因するものについて
は、アニールの工程において対処していた。即ち、多結
晶シリコン層は６００℃で成膜し、２酸化シリコン層は
４００℃で成膜するが、２酸化シリコン層の表面に多結
晶シリコン層を成膜した段階で、この多結晶シリコン層
の成膜工程の一環として約１１００℃の高温で窒素雰囲
気中において２時間程度のアニールを行い、結晶を安定
化させると共に内部応力分布を解消することを行なって
いた。
を解消するに、これが可動板３を形成する膜相互間の熱
膨張係数差に起因するものについては、２酸化シリコン
膜を除去してシリコン膜のみの単層の可動板３とする
（詳細は、特開２０００−１２１９６７号公報 参
照）。反りが単層膜の内部応力に起因するものについて
は、アニールの工程において対処していた。即ち、多結
晶シリコン層は６００℃で成膜し、２酸化シリコン層は
４００℃で成膜するが、２酸化シリコン層の表面に多結
晶シリコン層を成膜した段階で、この多結晶シリコン層
の成膜工程の一環として約１１００℃の高温で窒素雰囲
気中において２時間程度のアニールを行い、結晶を安定
化させると共に内部応力分布を解消することを行なって
いた。
【００１１】この発明は、可動板を成膜製造するに際し
て必然的に生起する反りを積極的に利用することによ
り、可動板或いは固定基板の何れか一方に微小突起を形
成することその他の格別の工夫をする必要なしに可動板
と固定基板との間の貼り付きを防止する微小可動デバイ
スを提供するものである。
て必然的に生起する反りを積極的に利用することによ
り、可動板或いは固定基板の何れか一方に微小突起を形
成することその他の格別の工夫をする必要なしに可動板
と固定基板との間の貼り付きを防止する微小可動デバイ
スを提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１：マイクロマシ
ニング技術で製造され、シリコン基板２と、アンカー部
３２およびフレクチュア３１を介してシリコン基板２に
取り付け結合され、シリコン基板２と接合された固定基
板１に対して垂直方向に変位する可動板３とを有する微
小可動デバイスにおいて、可動板３に反りを形成した微
小可動デバイスを構成した。そして、請求項２：請求項
１に記載される微小可動デバイスにおいて、可動板３は
層厚方向に内部応力の変化する分布を有する単層膜より
成る微小可動デバイスを構成した。
ニング技術で製造され、シリコン基板２と、アンカー部
３２およびフレクチュア３１を介してシリコン基板２に
取り付け結合され、シリコン基板２と接合された固定基
板１に対して垂直方向に変位する可動板３とを有する微
小可動デバイスにおいて、可動板３に反りを形成した微
小可動デバイスを構成した。そして、請求項２：請求項
１に記載される微小可動デバイスにおいて、可動板３は
層厚方向に内部応力の変化する分布を有する単層膜より
成る微小可動デバイスを構成した。
【００１３】また、請求項３：請求項１に記載される微
小可動デバイスにおいて、可動板３は互いに熱膨張係数
の異なる２層以上の多層膜より成る微小可動デバイスを
構成した。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微小可動デバイスにおいて、可
動板３は単結晶シリコン膜或いは多結晶シリコン膜を有
する微小可動デバイスを構成した。また、請求項５：請
求項１および請求項３の内の何れかに記載される微小可
動デバイスにおいて、可動板３は単結晶シリコン或いは
多結晶シリコンと金／クロム２層膜１０の３層より成る
微小可動デバイスを構成した。
小可動デバイスにおいて、可動板３は互いに熱膨張係数
の異なる２層以上の多層膜より成る微小可動デバイスを
構成した。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微小可動デバイスにおいて、可
動板３は単結晶シリコン膜或いは多結晶シリコン膜を有
する微小可動デバイスを構成した。また、請求項５：請
求項１および請求項３の内の何れかに記載される微小可
動デバイスにおいて、可動板３は単結晶シリコン或いは
多結晶シリコンと金／クロム２層膜１０の３層より成る
微小可動デバイスを構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１ない
し図３を参照して説明する。この発明の微小可動デバイ
スの構造を示す図１において、可動板３は、製造工程に
おいて可動板３に付着して最終的には除去されるべき２
酸化シリコン膜をそのまま残存せしめ、或は可動板３の
残留内部応力を除去するアニールの工程を省略したりす
ることにより、所望の反りを付与されている。図２およ
び図３を参照して更に具体的に説明する。
し図３を参照して説明する。この発明の微小可動デバイ
スの構造を示す図１において、可動板３は、製造工程に
おいて可動板３に付着して最終的には除去されるべき２
酸化シリコン膜をそのまま残存せしめ、或は可動板３の
残留内部応力を除去するアニールの工程を省略したりす
ることにより、所望の反りを付与されている。図２およ
び図３を参照して更に具体的に説明する。
【００１５】図３（ａ）において、２層より成る可動板
３は、（工程１０）において可動板３上面の２酸化シリ
コン膜９を残存せしめることにより形成することができ
る。図３（ａ）の微小可動デバイスにおける可動板３の
具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは数μｍ厚
の多結晶シリコン膜と数１０００〜数μｍ厚の２酸化シ
リコン膜の２層により構成される。図３（ｂ）は３層よ
り成る可動板３を説明する図である。この構造は、（工
程１０）において可動板３の上下両面に形成されている
２酸化シリコン膜７および９を除去しないで残存せしめ
ることにより形成することができる。この場合は、２酸
化シリコン膜７および９の膜厚に差をつけることで応力
バランスを崩し、可動板３に反りを生じさせることがで
きる。
３は、（工程１０）において可動板３上面の２酸化シリ
コン膜９を残存せしめることにより形成することができ
る。図３（ａ）の微小可動デバイスにおける可動板３の
具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは数μｍ厚
の多結晶シリコン膜と数１０００〜数μｍ厚の２酸化シ
リコン膜の２層により構成される。図３（ｂ）は３層よ
り成る可動板３を説明する図である。この構造は、（工
程１０）において可動板３の上下両面に形成されている
２酸化シリコン膜７および９を除去しないで残存せしめ
ることにより形成することができる。この場合は、２酸
化シリコン膜７および９の膜厚に差をつけることで応力
バランスを崩し、可動板３に反りを生じさせることがで
きる。
【００１６】図３（ｂ）の微小可動デバイスにおける可
動板３の具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは
数μｍ厚の多結晶シリコン膜とその上下両面に形成され
る数１０００〜数μｍ厚の２酸化シリコン膜の合計３層
により構成される。図３（ｃ）を参照するに、これは金
／クロム層の電極膜が表面に積層形成された可動板３を
示す。金／クロム層の電極膜および多結晶シリコン膜８
或いは単結晶シリコン膜８’の厚さを適宜に設計して出
来上りの可動板３に適正な反りを付与することができ
る。この金／クロム層１０は、（工程６）において、電
極部３３および貫通エッチング部２１の２酸化シリコン
膜９を除去すると共に、可動板３上面の２酸化シリコン
膜９をも除去し、（工程８）においては、電極部３３と
共に可動板３上面の金／クロム層１０を残してパターニ
ングすることにより形成することができる。
動板３の具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは
数μｍ厚の多結晶シリコン膜とその上下両面に形成され
る数１０００〜数μｍ厚の２酸化シリコン膜の合計３層
により構成される。図３（ｃ）を参照するに、これは金
／クロム層の電極膜が表面に積層形成された可動板３を
示す。金／クロム層の電極膜および多結晶シリコン膜８
或いは単結晶シリコン膜８’の厚さを適宜に設計して出
来上りの可動板３に適正な反りを付与することができ
る。この金／クロム層１０は、（工程６）において、電
極部３３および貫通エッチング部２１の２酸化シリコン
膜９を除去すると共に、可動板３上面の２酸化シリコン
膜９をも除去し、（工程８）においては、電極部３３と
共に可動板３上面の金／クロム層１０を残してパターニ
ングすることにより形成することができる。
【００１７】図３（ｃ）の微小可動デバイスにおける可
動板３の具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは
数μｍ厚の多結晶シリコン膜と数１０００Ａ゜厚の金／
クロム２層膜の合計３層により構成される。図３（ｄ）
は多結晶シリコン膜の単層より成る可動板を示す図であ
る。上述した通り、（工程３）において、最終的に単層
膜の可動板３に形成されるべき多結晶シリコン膜８を２
酸化シリコン保護膜７の表面に成膜形成する。これによ
り、最終的に単層膜の可動板３に形成されるべき多結晶
シリコン膜８の表面の内の、エッチングにより後で除去
される２酸化シリコン保護膜７に接する界面と、大気に
接して開放されている界面とは結晶化の条件が異なると
ころから多結晶シリコン膜８の膜厚方向に内部応力分
布、差異が発生する。この残留内部応力は２酸化シリコ
ン保護膜７に接する界面から大気に接して開放されてい
る界面に向かって漸増するので、この膜厚方向の残留内
部応力の差異により可動板３の２酸化シリコン保護膜７
側であった表面を下にして下に凸に反りを付与すること
ができる。
動板３の具体例は、数μｍ厚の単結晶シリコン膜或いは
数μｍ厚の多結晶シリコン膜と数１０００Ａ゜厚の金／
クロム２層膜の合計３層により構成される。図３（ｄ）
は多結晶シリコン膜の単層より成る可動板を示す図であ
る。上述した通り、（工程３）において、最終的に単層
膜の可動板３に形成されるべき多結晶シリコン膜８を２
酸化シリコン保護膜７の表面に成膜形成する。これによ
り、最終的に単層膜の可動板３に形成されるべき多結晶
シリコン膜８の表面の内の、エッチングにより後で除去
される２酸化シリコン保護膜７に接する界面と、大気に
接して開放されている界面とは結晶化の条件が異なると
ころから多結晶シリコン膜８の膜厚方向に内部応力分
布、差異が発生する。この残留内部応力は２酸化シリコ
ン保護膜７に接する界面から大気に接して開放されてい
る界面に向かって漸増するので、この膜厚方向の残留内
部応力の差異により可動板３の２酸化シリコン保護膜７
側であった表面を下にして下に凸に反りを付与すること
ができる。
【００１８】図３（ｄ）の微小可動デバイスにおける可
動板３の具体例は、数μｍ厚の多結晶シリコン膜により
構成される。微小可動デバイスを使用して光スイッチを
構成した場合、上下何れの向きに反りを付与しても、可
動板３の反りの曲面の中央にマイクロミラー４を搭載す
ることによりマイクロミラー４は水平面に関して直立す
るので、可動板３を上下に変位した場合にマイクロミラ
ー４は直立を維持し、マイクロミラー４の入射光軸に対
する位置の整合に支障は生じない。
動板３の具体例は、数μｍ厚の多結晶シリコン膜により
構成される。微小可動デバイスを使用して光スイッチを
構成した場合、上下何れの向きに反りを付与しても、可
動板３の反りの曲面の中央にマイクロミラー４を搭載す
ることによりマイクロミラー４は水平面に関して直立す
るので、可動板３を上下に変位した場合にマイクロミラ
ー４は直立を維持し、マイクロミラー４の入射光軸に対
する位置の整合に支障は生じない。
【００１９】この発明の微小可動デバイスは、可動板の
反りが動作に支障を来さないか或は影響を許容し得る範
囲の光スキャナその他のアクチュエータデバイス、半導
体加速度計の如き可動板を有するセンサデバイスに適用
することができる。
反りが動作に支障を来さないか或は影響を許容し得る範
囲の光スキャナその他のアクチュエータデバイス、半導
体加速度計の如き可動板を有するセンサデバイスに適用
することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、可動板に反りを形成することにより可動板の吸着時
の可動板と固定基板の間の接触面積を小さくすることが
できる。これにより、可動板或いは固定基板の何れか一
方に微小突起を形成することその他の格別の工夫をする
必要なしに可動板と固定基板との間の貼り付きを防止
し、可動板が固定基板に貼り付いて微小可動デバイスが
機能しなくなることを防止することができ、微小可動デ
バイスの信頼性は格段に向上する。そして、単層構造は
もとより、多層構造を形成する場合にもプロセスの追加
は必要ない。或いは軽微なプロセスの追加により作製が
可能である。
ば、可動板に反りを形成することにより可動板の吸着時
の可動板と固定基板の間の接触面積を小さくすることが
できる。これにより、可動板或いは固定基板の何れか一
方に微小突起を形成することその他の格別の工夫をする
必要なしに可動板と固定基板との間の貼り付きを防止
し、可動板が固定基板に貼り付いて微小可動デバイスが
機能しなくなることを防止することができ、微小可動デ
バイスの信頼性は格段に向上する。そして、単層構造は
もとより、多層構造を形成する場合にもプロセスの追加
は必要ない。或いは軽微なプロセスの追加により作製が
可能である。
【図１】微小可動デバイスの構造を説明する図。
【図２】微小可動デバイスの製造工程を説明する図。
【図３】微小可動デバイスの断面を示す図。
【図４】先行例を説明する図。
１ 固定基板 １０ 金／クロム２層膜 ２ シリコン基板 ３ 可動板 ３１ フレクチュア ３２ アンカー部
Claims (5)
- 【請求項１】 マイクロマシニング技術で製造され、シ
リコン基板と、アンカー部およびフレクチュアを介して
シリコン基板に取り付け結合され、シリコン基板と結合
された固定基板に対して垂直方向に変位する可動板とを
有する微小可動デバイスにおいて、 可動板に反りを形成したことを特徴とする微小可動デバ
イス。 - 【請求項２】 請求項１に記載される微小可動デバイス
において、 可動板は層厚方向に内部応力の変化する分布を有する単
層膜より成ることを特徴とする微小可動デバイス。 - 【請求項３】 請求項１に記載される微小可動デバイス
において、 可動板は互いに熱膨張係数の異なる２層以上の多層膜よ
り成ることを特徴とする微小可動デバイス。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の内の何れかに
記載される微小可動デバイスにおいて、 可動板は単結晶シリコン膜或いは多結晶シリコン膜を有
することを特徴とする微小可動デバイス。 - 【請求項５】 請求項１および請求項３の内の何れかに
記載される微小可動デバイスにおいて、 可動板は単結晶シリコン或いは多結晶シリコンと金／ク
ロム２層膜の３層より成ることを特徴とする微小可動デ
バイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104305A JP2002301696A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 微小可動デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104305A JP2002301696A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 微小可動デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002301696A true JP2002301696A (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=18957187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104305A Pending JP2002301696A (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 微小可動デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002301696A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066817A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-17 | Yamaha Corp | 微小構造体 |
| JP2010061155A (ja) * | 2005-01-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ミラー装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001104305A patent/JP2002301696A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066817A (ja) * | 2003-08-01 | 2005-03-17 | Yamaha Corp | 微小構造体 |
| JP4581485B2 (ja) * | 2003-08-01 | 2010-11-17 | ヤマハ株式会社 | 加速度センサおよびその製造方法 |
| JP2010061155A (ja) * | 2005-01-05 | 2010-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ミラー装置の製造方法 |
| US8149489B2 (en) | 2005-01-05 | 2012-04-03 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Mirror device, mirror array, optical switch, mirror device manufacturing method, and mirror substrate manufacturing method |
| US8462410B2 (en) | 2005-01-05 | 2013-06-11 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Mirror device, mirror array, optical switch, mirror device manufacturing method, and mirror substrate manufacturing method |
| US8582189B2 (en) | 2005-01-05 | 2013-11-12 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Mirror device, mirror array, optical switch, mirror device manufacturing method, and mirror substrate manufacturing method |
| US8634121B2 (en) | 2005-01-05 | 2014-01-21 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Mirror device, mirror array, optical switch, mirror device manufacturing method, and mirror substrate manufacturing method |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
|
| A521 | Written amendment |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041026 |