JP2017007085A - 活発に偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同様の偏向特性で組み立てることがより容易である、および／または特定の活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）の適用で、より高い偏向産出を示すような、より効果的な活発に偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル要素を提供する。
【解決手段】マイクロメカニカル装置は第１の層１８と第２の層２０の積層体を含む偏向可能な要素１０を備え、第１の層および第２の層は、第１の層が積層方向において前記第２の層から離間するように複数のスペーサ５４によって互いに機械的に固定され、複数のスペーサは積層方向に関して横方向１２へと傾斜し偏向可能な要素は、積層体を第１の層と第２の層の間の引力に曝すことを経て横方向に沿って、または積層方向と反対へと偏向される。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、活発に偏向可能な要素を備えるマイクロメカニカル装置に関する。

カンチレバーまたは薄膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）のような偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル装置は、幾つか例を挙げるだけでも、空間光変調器においてまたは梁（ｂｅａｍ）偏向のためのプロジェクタにおいてのような、多くの技術分野において用いられる。

主に、静電気引力は、偏向原理として、マイクロおよびナノ・アクチュエータにおいて用いられる。大抵、異なる静電的なポテンシャルは、それらの間で生じる静電気引力の目標によって偏向が引き起こされるために、偏向可能な要素および静電気電極に適用される。力は、第１の電極および第２の、静電気電極として機能する偏向可能な要素の間の距離の２乗に、非指向的に比例する。この関係のために、引込み現象は、予め定められた電位差を超過する場合のそれ自身を明らかにする。偏向可能な要素は、後者に接触して静電気電極に向けて加速される。これに起因して、静電的なアクチュエータは、静電気電極と偏向可能な要素との間で十分な距離の供給を要する。これは、静電気力が増加された距離に対してより小さいような偏向の特定の量を達成するために、適用される電圧を次々に増加する。最大１００Ｖの電圧またはそれ以上でさえ、稀ではない。これは、更なる問題さえ引き起こす。

加えて、バイモルフの偏向可能な構造もまた存在する。熱機械バイモルフ構造は、例えば、加熱構造を用いることによって、物質の異なる膨張を用い、それによって、バイモルフ原理を利用する。しかしながら、不都合なことに対応は遅く、且つ大きな温度差が高い偏向を達成するために必要である。これ以上に、一連の適切な物質が制限される。もう一つのバイモルフ原理は、バイモルフ原理に従って偏向可能な要素を偏向するために、圧電性のまたは電歪の要素を用いる。ここで、これらの物質が通常の半導体製造プロセスの使用を妨げるので、必須の物質を取り扱うことが問題を引き起こす。概して、このような作動構造の生産は、高価である。上記で識別される問題を克服するための解決策は、ＷＯ ２０１２ ０９５１８５ Ａ１において記載される。ここで、平板コンデンサを形成する２つの電極の間の静電気引力は、偏向可能な要素を偏向するために用いられる。平板コンデンサは、偏向可能な要素の中性のためにオフセットに配置される。近接電極、すなわち中性軸により近く配置される１つと、遠隔電極、すなわち中性軸からより離間して配置される１つとは、電極においてそれら自身を明らかにする圧縮および拡張する水平ストレスのせいで、電極間の電圧を適用することが偏向する偏向可能な要素という結果になるために、セグメント境界で互いに付着し合う。

残念ながら、今しがた概説された静電的なバイモルフ・アクチュエータを用いるマイクロメカニカル装置の製造でさえ、要求している。したがって、活発（ａｃｔｉｖｅｌｙ）に偏向するマイクロメカニカル装置のより効果的な方法という結果になる概念を手元に有することが好ましいであろう。

したがって、本発明の目的は、例えば、同様の偏向特性で組み立てることがより容易である、および／または特定の活性化（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）の適用で、より高い偏向産出を示すような、より効果的な活発に偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル要素を提供すること、またはそれによって、実装や適用性等に関する新たな挑戦および新たな機会を提供する、更なる代替手段に従う活発に偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル要素を提供することである。

この目的は、本発明の独立請求項の要旨によって達成される。

本願の第１の態様に従って、活発に偏向可能な要素を有するマイクロメカニカル要素は、層の間の引力の適用で、積層体を用いて実装され、偏向を引き起こす。第１の態様に従って、しかしながら、引力が、まず層において発展する横方向の応力へと変えられ、偏向可能な要素の中立軸に関して層をオフセットすることによって、偏向可能な要素を偏向することに従って、引力は、むしろ迂回を介して直接的に梁の偏向へと変えられる。特に、この目的のために、層の間の複数のスペーサは、積層方向に関して傾斜する。層の間の引力は、複数のスペーサを屈曲し、それによって、偏向可能な要素を最終的に屈曲するこれらの相対する応力勾配を用いて、横方向の複数のスペーサと層の間のインターフェイスの至る所で、それら自身を顕在化する２つの相対する応力勾配という結果になる。中立軸から距離の形式における応力中心距離（ｌｅｖｅｒ ａｒｍ）が必要でないという事実のために、偏向可能な要素の剛性は、より自由に選択され得る。

本願の第２の態様、マイクロメカニカル装置の偏向可能な要素の層状のアクチュエータを用いる概念に従って、積層体をその基端と末端層の間の引力に曝すことによって偏向可能な要素を偏向するように、偏向可能な要素の中立軸に対してオフセットを配置される積層体は、積層体が所定の方法で横方向に沿って分割されるセグメントそれぞれを形成することによって、層の間で適用される特定の引力で達成可能な偏向量に関してより効果的に表わされる（ｒｅｎｄｅｒｅｄ）。特に、セグメントそれぞれにおいて、基端と末端層の間のギャップによって末端層と面する基端層の表面は、中立軸に向かってまたはから離間して膨れ出る。中立軸から前記表面の最大距離と、中立軸から前記表面の最小距離との差に対する横方向におけるセグメントそれぞれの半分の長さの比率は、双方包含的に、ｓｉｎ（１°）とｓｉｎ（１０°）の間である。膨らみ／セグメントそれぞれに対する「勾配角度（ｓｌｏｐｅ ａｎｇｌｅ）」を選択することは、基端と末端層の間の引力に応じて偏向の要素の偏向の効果的な実施という結果になる。

本願の第３の態様、マイクロメカニカル装置の偏向可能な要素の層状のアクチュエータを用いる概念に従って、積層体をその基端と末端層の間の引力に曝すことに応じて偏向可能な要素を偏向するように、偏向可能な要素の中立軸からオフセットを配置される層状のアクチュエータは、セグメントそれぞれにおいて、非平面の手段における基端と末端層の間のギャップを形成すること、且つギャップに準じる形状を有するギャップから離間して面する偏向可能な要素の表面を提供することによって、基端と末端層の間の引力への曝露に応じた偏向量に関してより効果的に表わされる。この「適合（ｃｏｎｆｏｒｍｉｔｙ）」は、一方で偏向可能な要素の剛性を維持するが、しかし、他方で基端と末端層の間の所定の引力の適用で達成可能な偏向量を増加することが分かる。

全ての態様に従って、積層体は、平板キャパシタの基端電極を形成する基端または第１の層、および末端電極を形成する末端または第２の層を有する平板キャパシタを形成し得る。すなわち、電極間の静電気引力は、偏向のために用いられ得る。代わりに、層は、複数のスパイラルまたは複数のコイルを形成し、且つこれらの複数のスパイラルまたは複数のコイルに電流を適用することによって、層の間で磁気引力が引き起こされ得るように構成され得、それによって、偏向可能な要素の偏向を達成する。

第１の態様と関連する実施形態に従って、スペーサそれぞれは、互いから層を絶縁するための絶縁体から形成され得る。スペーサそれぞれは、末端および基端層の導電体からもまた形成される。導電体は、積層体を引力に曝すとき、垂直に引力に起因して複数のスペーサにおいて生じる引張応力場を横断し、且つ引力に起因して複数のスペーサにおいて生じる複数のスペーサにおいて圧縮場の圧縮応力と平行である、表面に沿った絶縁体に、複数のスペーサの中で、隣接するように、複数のスペーサへと広がる。今しがた概説された表面に沿った双方の物質の間のインターフェイスを選択することは、層とスペーサとの間の接触の機械的な安定性を増加させる。

第１の態様と関連する実施形態に従って、層の導体は、それぞれ、末端および基端層に面する複数のスペーサの端部で、すなわち、それらの間のインターフェイスで、複数のスペーサの絶縁体と互いに噛み合わされ得る。それによって、層間剥離の可能性が減少する。

上記で概説された態様のいずれかと関連する実施形態に従って、平板キャパシタの電極として動作するとき、層の間で達成可能な静電気引力は、互いに櫛歯状（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌｌｙ）に係合するように層の間のギャップへと突出する複数の突起を有する層を提供することによって増加される。第１の態様に従って傾斜した複数のスペーサを用いる場合、複数の突起は、更なる実施形態に従って、同じものが、互いに対して実質的に平行に突出するように形成され得、且つ複数の突起が突出する層の部分に沿った相対方向に対して実質的に横断する方向において、引力に対する積層体の曝露に対応して互いに関して動き得る。

第２の態様に従う複数のセグメントのギャップの膨らみは、中立軸に面する末端層の表面が、丸みを付けられ、角度を付けられ、または階段状にされる手段で、膨れ出すようにされ得る。第２の態様と関連する実施形態に従って、基端層と末端層の間のギャップ−またはギャップと末端層の間のインターフェイス−は、中立軸と平行に広がる複数の平面部、および中立軸に関して傾斜する複数の斜面部を排他的に備える複数の平面部および複数の斜面部から形成され得る。有利には、複数の斜面部の傾斜の角度は、偏向可能な要素の物質の複数の結晶面の間の角度と一致するように選択され得る。この測定によって、製造は、非常に軽減され得る。

当然ながら、上記で述べられた複数の態様を結び付けること、すなわち、上記で概説された複数の態様のうちの１つ以上を利用するマイクロメカニカル装置の実装が可能である。

上記で概説された複数の態様の有利な実装は、複数の従属クレームの要旨である。本願の好ましい実施形態は、下記の図面に関して以下で説明される。

図１ａは、比較実施例に係るマイクロメカニカル装置の側部を示し、その装置は、マイクロメカニカル装置の偏向可能な要素の中立軸に対する層状のアクチュエータのオフセットを備えられ、且つ複数のセグメントの間のセグメント境界で固定される末端層と共に横方向に沿って複数のセグメントへと分割される。 図１ｂは、面外のアクチュエータとして図１ａにおいて示されたマイクロメカニカル装置を実装する方法を模範的に示し、その偏向は、基板の平面の外にカールする偏向可能な要素という結果になり、同様にこの可能性は、図１ｃに加えて全ての他の図面において示される他のマイクロメカニカル装置の全てにもまた適用可能である。 図１ｃは、面内のアクチュエータとして図１ａのマイクロメカニカル装置を実装するための可能性を例示するために基板の平面図を示し、同様にこの可能性は、続いて説明されるマイクロメカニカル装置の全てに適用可能である。 図１ｄは、層状のアクチュエータの層を絶縁するために役立つ連続的な絶縁層の部分に関して図１ａと比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示し、この可能性は、続いて説明される他の全てのマイクロメカニカル装置にもまた適用可能である。 図１ｅは、複数のスペーサが別々の要素よりもむしろ末端層の不可欠な部分を形成する図１ｄに関して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示し、同様にこの可能性は、続いて説明される実施形態に移転可能である。 図１ｆは、層状のアクチュエータの層の間の隔離を確実にする方法に関する更なる可能性を例示するために、図１ｄおよび１ｅと比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示し、すなわち、ここで模範的に基端層を組み立てることによって、同様にその隔離を達成するこの代わりの方法は、続いて説明される実施形態に適用可能である。 図１ｇは、基端層の残りの部分が後者の表面に関して平らに（ｆｌｕｓｈｅｄ）形成されるよりもむしろ本体の主面から突出するという点で図１ｆと比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示し、この修正は、本願の実施形態にもまた適用可能である。 図２は、図１ａ〜１ｇの比較実施例の層状のアクチュエータ構造が、複数のスペーサが傾斜するという点、および引力だけでなく他の手段によってもまた引き起こされる偏向動作と共に、層状のアクチュエータそれ自身が偏向可能な要素を形成するという点において修正されることに従う本願の第１の態様の実施形態に係るマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図３は、実線を用いて活性化状態において図２のマイクロメカニカル装置のスペーサを例示し、且つ破線を用いて、スペーサ５４が想定する傾向の姿勢で、それによって図２のマイクロメカニカル装置の偏向を達成することを例示する模式図を示す。 層の間で引力を行使することによって誘導されるようなスペーサの内部の応力場に関して整列される表面に沿った層の物質とスペーサの絶縁体との互いのインターフェイスに従う一実施形態に従って図２に係るマイクロメカニカル装置のスペーサの側面図を示す。 図５は、層間剥離の危険性が図４と比較して異なる手段で低減される実施形態に係るスペーサの側面図を示す。 図６は、複数のスペーサが傾斜方向に関して横断方向に、縦方向に広がる縦の平行６面体として形成される実施形態に係る図２のマイクロメカニカル装置についての平面図を示す。 図７は、図６のそれに対応するスペーサと共に、１つの層から、傾斜した手段で、突出するスペーサの部分的な３次元図を示す。 図８は、シリンダー形状のスペーサが用いられるという点において図６と比較して修正されたマイクロメカニカル装置の平面図を示す。 図９は、図８において用いられるようなスペーサの部分的な３次元図を示す。 図１０は、複数のスペーサの傾斜方向が横方向に変化し得、例えば、発散場を形成し得ることを例示して、図２〜９の概念を用いるマイクロメカニカル装置の平面図を示す。 図１１は、基端層に面する末端層の表面が、セグメントごとに、中立軸に向かってまたはから離間して、すなわち、図１１の例において離間して膨れ出るように形成されることに従う本願の第２の態様の実施形態に係るマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図１２は、ドーム構造よりもむしろ凹凸台地構造に対応して膨れ出るという点において図１１と比較して修正された、マイクロメカニカル装置のフラグメント、すなわち、マイクロメカニカル装置のセグメントの側面図を示す。 図１３は、台地構造が中立軸に向かって膨れ出るという点において図１２と比較して修正され、それによって溝（ｇｒｏｏｖｅ）台地構造という結果になる、マイクロメカニカル装置のセグメントの側面図を示す。 図１４は、どのようにして台地構造が図１１に関して説明された勾配角度の有利な設定を満たすために設計され得るかを概略的に例示する。 図１５は、ドーム構造がルーフ構造によって置き換えられる点において図１１と異なるマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図１６は、図１５のマイクロメカニカル装置の修正としてここで模範的に例示されるが、しかし、セグメントごとに平面でないギャップを有する全ての他の実施形態にもまた適用可能である、向かい合って面する偏向可能な要素の表面がギャップに関して準じる手段で形成されることに従う本願の第３の態様の実施形態に係るマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図１７は、ルーフ構造をドーム構造に置き換えることによって図１７と比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図１８は、ドーム構造を凹凸台地構造に置き換えることによって図１６と比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図１９は、溝台地構造がドーム構造の代わりに用いられるという点で図１８に関して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示す。 図２０は、２つの層状のアクチュエータが偏向可能な要素の本体の反対側の主面で提供されるという点で図１７の実施形態と比較して修正されたマイクロメカニカル装置のセグメントの側面図を示す。 図２１は、ドーム構造がルーフ構造に置き換えられる点で図２０と比較して修正された実施形態に係るマイクロメカニカル装置のセグメント部分の側面図を示す。 図２２は、一実施形態に係る双方の層の突起によって形成される互いに噛み合う櫛状（ｃｏｍｂ）電極構造を例示するために、上記で概説した実施形態のいずれかに係る積層体から作り出された断片の側面図を示す。 図２３は、図２２の櫛状構造を傾斜した複数のスペーサを用いる本願の第１の態様の実施形態に適用する場合において、突起が衝突する危険性を例示する概略的な側面図を示す。 図２４は、図２３に関して説明された衝突の状況を弱めるために図２２と比較して修正された櫛状構造の側面図を示す。 図２５は、ある閾値を超える引力の場合において、絶縁フィルムが、双方の層の間で短絡を防止するために、ギャップの内面の中で少なくとも部分的に提供されるという点で図１３の実施形態と比較して修正されたマイクロメカニカル装置の側面図を示し、絶縁フィルムを提供するこの可能性は、しかしながら、上記で概説された他の実施形態の全てにもまた適用可能である。

本願の様々な態様に係る本願の実施形態の説明を始める前に、マイクロメカニカル装置の比較の実施形態が、続いて説明される様々な態様の実施形態に従って一般に用いられる積層体を実装するとき、考えられるバリエーションの蓄積を形成するために説明される。しかしながら、これらの比較実施例に基づく偏向原理は、第１の態様の実施形態の要旨である原理と異なることが強調されるべきである。それにもかかわらず、積層体並びに複数のスペーサおよびギャップそれらの間に関する限り、比較実施形態の構造のバリエーションは、これらの図面において示される他の要素に関わりなく、且つ第１の態様の実施形態において生じることがなく、第１の態様に関して後で説明される実施形態を変更するために適用可能であるべきである。第２および第３の態様の実施形態に関して、比較実施形態は、第２および第３の態様の実施形態の説明が比較実施形態に関してこれらの実施形態の相違および利点を説明することに焦点を当てることができるように、一般的な構造および挙動の蓄積を産出する。以下で説明される全てのマイクロメカニカル装置を内在する一般的な概念は、同じものが層への引力の適用で偏向する積層体を備えるという事実である。以下において促進される説明が双方の層間の引力が、例えば、双方の層間の磁力を生成することによるような異なる物理的原理に従って達成され得ることに従う他の概念および実施形態に簡単に移され得るにもかかわらず、図面の説明が、静電気引力が層を引き付けるために用いられることを時々想定することが強調される。それに応じて、図面の説明が「電極」を時々参照するにもかかわらず、これらの用語が、異なる物理的原理が引力を生成するように用いられる代替のためにこの具体的な説明を変更して、「層」に簡単に移され得る。

図１は、続いて説明される実施形態の「交差（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）」の一種を表わすマイクロメカニカル装置を示す。図１ａは、続いて説明される実施形態の一般的な概念を例示するために用いられる。

図１ａのマイクロメカニカル装置は、一般に、引用符号２を用いて示され、図１ａの場合において、偏向可能な要素１０の中立軸１６に沿って且つから離間して広がる平板キャパシタ１４として模範的に具体化される、層状のアクチュエータを備える偏向可能な要素１０を備える。平板キャパシタ１４は、平板キャパシタ１４の末端電極を形成する末端層１８と、平板キャパシタの基端電極を形成する基端層２０とを備える。末端電極１８は中立軸１６から見て外方に向く平板キャパシタ１４の側部に配置されるが、一方で、基端層２０は末端層と中立軸１６との間に配置される。平板キャパシタ１４は、横方向１２に沿って、複数のセグメント２２に分割される。末端層１８は、複数のセグメント２２の間、すなわち、セグメント境界２４で機械的に固定される。平板キャパシタ１４に電圧を印加する場合において、偏向可能な要素１０は、バイモルフ原理と類似する原理に起因した横方向１２に沿った偏向、すなわち、平板キャパシタ１４が中立軸１６から離れる方向３０、すなわち、平板キャパシタ１４に対して横断しまたは垂直である方向３０への偏向を経る。偏向要素１０が図１ａにおいて下向きまたは上向きのどちらに偏向されるか、すなわち、平板キャパシタ１４に対する電圧の印加が平板キャパシタ１４の平面における要素１０の湾曲が中立軸１６での湾曲と比較した場合よりもぴんと張った（ｔｉｇｈｔｅｒ）またはぴんと張っていないようにどちらの偏向という結果になるかについては、層２０と１８の間のギャップ３２の設計、および層１８と２０の設計のそれぞれのような、平板キャパシタの設計に依存する。

言い換えると、偏向可能な要素１０は複数層から構成される。積層体の方向は方向３０と一致する。この方向３０に沿って測定される平板キャパシタ１４は、偏向可能な要素１０の全体的な厚みの小さな断片を単に占めることが好ましい。例えば、ｄ_Pに、基端電極２０の離れた表面２１、すなわち、末端層１８と面する表面と、末端層１８の外面または末端表面２３との間の距離を示させる。そのとき、ｄ_Pは、偏向可能な要素１０の全体的な厚みＤの１／５よりも小さくまたは１／２０さえよりも小さくあり得る。この測定によって、中立軸１６と、基端層２０、末端層２１との間の距離ｄ_PｎＦは、比較的大きく、且つ例えば、Ｄ／２の８０％よりも大きい。これは、電圧を印加するとき平板キャパシタ１４において効果的に生成される横の膨張応力または横の圧縮応力がｄ_PｎＦに実質的に対応する比較的大きいレバー長さ（ｌｅｖｅｒ ｌｅｎｇｔｈ）を有する偏向可能な要素でそれに加えて動作するためである。それによって、方向３０に沿って偏向可能な要素１０を効果的に屈曲／偏向する。

既に上記で述べたように、平板キャパシタ１４は、横方向１２に沿って、複数のセグメント２２へと分割される。複数のセグメント２２の間、すなわち、セグメント境界２４で、末端層１８および基端層２０は、互いに機械的に添付される。セグメント２２それぞれにおいて、層２８および２０は、ギャップ３２を介して互いから分割される。ギャップ３２は、例えば、空隙であり得、すなわち、空気で満たされ、または偏向可能な要素１０の他の物質と比較して柔らかい物質で満たされ得る。代わりに、複数のギャップ３２は、例えば、真空で満たされた横方向に閉じられた空隙であり得る。

図１ａの偏向可能な要素は、例えば、単独で停止したカンチレバーのような梁（ｂｅａｍ）として形成され得る。図１ｂは、この例のための図１ａのマイクロメカニカル装置２の平面図を例示する。すなわち、偏向可能な要素１０は、複数のセグメント２２がサスペンション（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）４２からカンチレバー１０の自由端４３に向かって連続的に配置される横方向１２に沿って縦方向に広がるカンチレバーとして形成される。図１ｂは、複数のセグメント２２および複数のセグメント境界２４が方向１２を横断する、またはに垂直な横方向に沿って縦方向に広がることを示す。例えば、これらは真っ直ぐに形成され得る。図１ｂは、偏向可能な要素１０が「面内」で形成され得るという可能性もまた例示する。すなわち、偏向可能な要素は、図１ｂの例に従って、少なくとも偏向可能な要素１０のサスペンションの側４２を除いて、基板の厚さ方向において連続的な開口５２（すなわち、開口５２は、基板５０の厚みを通して全面的に（ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ）広がる）に縁取られて（ｂｏｒｄｅｒｅｄ）基板５０の一部から形成される。ここで、図１ｂの場合において、図１ａにおいて示された偏向の方向３０は、基板の厚さ方向と一致する。すなわち、偏向要素１０の偏向は、「面外」の方向であり、それは基板５０の平面の外へと偏向する。

図１ｃは、偏向方向３０が基板５０に関して横であるように、偏向要素１０が基板５０の一部から形成されることに従って、図１ｂに関しての代替を示す。すなわち、層１８および２０は、図１ｃの場合において、基板５０の横拡張に対して垂直に形成され、且つ横方向１２および偏向方向３０の双方が横方向に走り、基板５０の拡張方向に架かる。

多くのバリエーションが、図１ａ〜１ｃの機械的な装置に関して考えられる。図１ａ〜１ｃに関して上記で既に議論されたそれらを含むこれらのバリエーションの全ては、続いて説明される本願の実施形態に関してもまた実現可能であり、これまでに提示した本願の実施形態が適切に議論される。

例えば、図１ａは、末端層１８がセグメント２２の間、すなわち、複数のセグメント境界２４で機械的に固定されることを例示した。ある意味では、これは、末端および基端層が絶縁体の複数のスペーサ５４によって互いから絶縁されるためである。すなわち、これらは、層１８と２０を分離する絶縁層を構築する残余を表わし得る。複数の絶縁スペーサ５４は、従って、末端および基端層１８および２０の間で広がり、且つ複数のセグメント境界２４で複数のセグメント２２の間に横方向に位置するように横方向に沿って横方向に分散される。しかしながら、様々な理由で、基端層２０の遠位に面する表面２１の上部で絶縁層を構築するべきでないことが有利であり得る。例えば、複数の階段を構築することは、そのナノ構造の粗さの点で表面２１の平坦性に消極的に影響を及ぼし得る。すなわち、このような構築から結果として生じるナノ・スケール粗さは、ギャップ３２へと突出する複数のナノ突起に起因して層１８および２０の間に電圧を印加する場合、それら自身を明示する電圧ピークを導き得る。

図１ｄは、例えば、複数のスペーサ５４が絶縁もしくは導電され得、または、例えば末端層１８の物質と同じ物質から形成され得る場合の一例を示す。特に、図１ｄの例に従って、複数のスペーサは、末端層および基端層１８および２０の間で広がり、複数のセグメント２２の間で横方向に位置するように横方向１２に沿って横方向に分散され、且つ末端および基端層２０および１８のうちの少なくとも１つからそれぞれ隔離される。特に、図１ｄの例に従って、基端層２０の遠位に面する表面２１の上面に絶縁フィルム５６が形成された。これは、複数のスペーサ５４が絶縁フィルム５６に基づいて、すなわち、これらの足跡を有するためである。有利には、絶縁フィルム５６は、図１ａ〜１ｄにおける基端層２０および末端層１８が当然なし得るように、セグメント方向１２に沿って連続的に形成され得る。当然ながら、絶縁フィルム５６は、近接して面する末端層１８の表面５８の上面で、代わりにまたは加えて形成され得る。

図１ｅは、図１ｄの更なる変形を示す。特に、図１ｅは、複数のスペーサ５４が層１８および２０に加えて形成される追加の要素を必ずしも必要としないことを例示する。むしろ、これらは全体的に形成され得、またはこれら自身が層１８および２０のうちの１つの不可欠な部分を形成し得る。図１ｅは、例えば、基端層２０に向かって膨れ出て、複数のスペーサ５４が末端層１８において実際に膨れ出ることを例示する。これは、末端層が基端層２０に固定され、すなわち、に基づくためである。基端と末端層の間の絶縁を維持するために、基端層の遠位に面する表面２１の上面で形成される絶縁フィルム５６は、基端層２０と末端層１８を互いから絶縁する。例えば、「スペーサの膨らみ」５４を形成するとき、末端層１８は、基端層２０と末端層１８の間でギャップ３２を後に形成して、しかし、末端層１８が添付されるべき複数のセグメント境界２４でボイドを有して、自由な体積を維持するために構築される献身的な層（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ ｌａｙｅｒ）の上に、末端層の物質の適合する堆積（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成され得た。理論上は、複数のスペーサが基端層の上方への複数の膨らみの不可欠な部分から形成され得る。

図１ｆは、基端層と末端層の間の絶縁が連続的な絶縁フィルム５６と比較した場合よりも異なる手段で達成されることに従う代替を例示する。特に、ここで基端層２０は、セグメント方向１２において連続的によりもむしろ非連続的に形成される。特に、基端電極２０は、複数のセグメント境界２４で複数のボイド６０を備える。これは、末端層１８が、複数のボイド６０で偏向可能な要素の絶縁体のために複数のセグメント境界２４で固定されるためである。すなわち、図１ｆの偏向可能な要素１０の大部分が、例えば、絶縁体から形成される。これは、末端層１８が偏向可能な要素の絶縁体のための複数のスペーサの方法で添付されるためである。

一方で、図１ｆは、偏向可能な要素の絶縁体が、複数のボイド６０で、セグメント２２のギャップ３２それぞれを介して基端層２０の末端層１８と相対する部分の間に広がり得る場合を例示する。基端層２０のセグメント部分の遠位に面する表面２１を含む実質的に平坦化した表面という結果になるように、基端層２０は、そのとき複数のボイド６０という結果になるように構築されて、梁または薄膜のような、偏向可能な要素１０の偏向体の主面で単に堆積され得た。その場合、基端層２０は、セグメント２２それぞれに対して基端層２０の一部を残すように、その中に構築されるボイド６０を有する偏向可能な要素１０の本体６４の主面６２で形成されるだろう。複数のスペーサ５４は、上記で述べたように、絶縁体から形成され得る偏向可能な要素１０の本体６４に当接し、且つ添付されるように、基端層２０のこれらの部分の間で、積層方向３０において、そのとき広がるだろう。これは、基端および末端層が互いから隔離され得るためである。セグメント２２のそれぞれに関連する基端層２０の一部は、互いに電気的に接続され得、すなわち、セグメント方向１２に沿って走る実線を介して短絡され得る。基端層２０におけるボイド６０は、スペーサ５４の幅と比較して横方向１２においてより幅広いだろう。これは、スペーサ５４が、基端層２０のセグメント部分から横方向のギャップ６４と横方向に離間した基端層２０ののボイド６０へと「沈む（ｓｕｂｍｅｒｇｅ）」であろうためである。

図１ｇの実施形態において、偏向可能な要素１０の全体（ｇｒｏｓｓ）、すなわち、本体６４が絶縁体から構成されることが説明されたが、一方で、これは図１ａ〜１ｆにおいて描かれる例における場合である必要がない。図１ｇの場合においてさえ、連続的な絶縁フィルムは、例えば、本体６４の主面６２で代わりに形成され得る。

このように、上記で説明された実施形態において、横方向のアクチュエータの活性化、すなわち、その電極１８と２０の間に電圧を印加することによる平板キャパシタ１４の活性化は、層１８と２０において横方向の応力を順に引き起こす、層１８と２０の間の引力という結果になる。これらの横方向の応力は、且つ平板キャパシタ１４の中立軸１６からの距離に起因して、方向１２に沿って実質的に連続的に進展され、これら横方向の応力は、最終的に偏向可能な要素１０を屈曲させる。次に説明される本願の第１の態様の実施形態に従って、方向３０に沿った要素１２の偏向という結果になる応力の進展の一部は、スペーサ５４に向かって層１８と２０からシフトされる。より正確には、層１８と２０における横方向の応力の実質的に連続的な進展、および中立軸からの分離によって形成されるレバー・アーム（ｌｅｖｅｒ ａｒｍ）を介したこれらの応力の適用は、もはや偏向のための原因でない。むしろ、スペーサ５４は、スペーサ５４が層に基づく部分で双方の層において相対する応力勾配を局所的に生成するように、ギャップの垂線（ｇａｐ ｎｏｒｍａｌ）と比較して傾斜する。これは、スペーサそれぞれで生じるこれらの相対する応力勾配が、最終的に偏向可能な要素の屈曲となるためである。第１の態様の実施形態に従って、偏向可能な要素の中立軸から層１８および２０のオフセットは、もはや必要でない。むしろ、層１８および２０それら自身は、偏向可能な要素の物質の全体を形成する。

図２は、本願の第１の態様の一実施形態に係るマイクロメカニカル装置１００の第１の実施形態を示す。図２のマイクロメカニカル装置は、順に、第１の層１８および第２の層２０を備える積層体として形成される層状のアクチュエータを備え、またはから形成される偏向可能な要素１０を備える。積層体は、横方向１２に沿って複数のセグメントに分割される。特に、第１の層１８および第２の層２０は、スペーサ５４によってセグメント境界２４で複数のセグメント２２の間に互いに機械的に添付される。これは、第１の層１８が積層体の積層方向と一致する偏向方向において第２の層２０から離間するためである。図２のマイクロメカニカル装置の平面図に関する限り、図１ｂ〜１ｃに関して上記で述べられたのと同様のものが当てはまる。すなわち、偏向可能な要素１０は、サスペンション４２での一方端で停止される梁またはカンチレバーを形成し得る。

図２は、偏向可能な要素が層１８および２０のうち１つのみ、すなわち、図２の場合において層２０を有するサスペンション４２に停止または添付されることを提案するにもかかわらず、この状況は代わりの実施形態において変更され得ることが留意されるべきである。すなわち、層１８および２０の双方がサスペンション４２に添付され得る。

図１ａ〜１ｇに関して上記で提案された説明と異なり、しかしながら、図２の偏向可能な要素１０は、層１８と２０の間に位置するその中立軸１６を有する。すなわち、図２において偏向可能な要素の厚さＤは、層１８、層２０、および層１８と２０の双方の間のギャップ３２の厚さの合計に実質的に対応する。すなわち、非主部材６４は、偏向可能な要素１０の物質の全体を形成する。層１８と２０の厚さは、図２において模範的に例示されるのと同じものであり得る。これは、偏向可能な要素１０の中立軸１６がそれらの間に中心的に走るだろうためであるが、しかし、異なる可能性もまた存在する。中立軸１６が層１８または２０のうちの１つの中でギャップ３２の外に走ることが想像可能でさえ得る。それはそのとき、例えば、図１ａ〜１ｇの６４と同様の本体で形成されるこの層を有する他の層よりも厚く、または層１８および２０のうちの１つを超えて形成される。後で説明されるように、図２のマイクロメカニカル装置は、図１ａ〜１ｇに関して示された装置と同様の手段で、すなわち、積層体の層１８および２０を引力へと曝すことによって、駆動される。例えば、層１８および２０は、上記で説明されたように、平板キャパシタの電極を形成し得る。上記で説明され、且つ下記でさらに説明される他の代替の全ては、図２に関してもまた提供される。さらに、スペーサに関する具体的な詳細が下記でさらに説明されるにもかかわらず、互いから電気的に絶縁された手段で互いに対して層１８および２０を添付される方法についての異なる可能性に関する限り図１ａ〜１ｇに関して上記で記載された代替の全ては、図２でない代わりの実施形態、および本願の第１の態様の実質的に説明された明示の実施形態を形成するためにもまた適用可能である。

図２において示され、且つ図２の一部分１０２において誇張された手段で示されるように、図２のマイクロメカニカル装置１００のスペーサ５４は、第１および第２の層１８および２０の間のギャップ３２のギャップ垂線と比較して傾斜する。この手段によって、偏向可能な要素１０は、積層体を第１および第２の層１８および２０の間で引力に曝す方法によって、横方向１２に沿ってまたは偏向方向３０と相対して偏向される。その理由は次の通りである。：説明されたように、スペーサ５４は、層１８および２０を、互いに面する、層１８および２０の表面５８および２１の断続的に生じるサイト１０４で互いに取り付ける。スペーサ５４は、スペーサ５４が分散されることに沿った横方向１２へのギャップ３２のギャップ垂線３０に関して傾斜するため、スペーサ５４が層１８に基づくサイト１０４は、スペーサ５４が横方向１２に沿った層２０に基づくサイト１０４に関してオフセットされる。例えば、横方向１２および積層方向３０に架かる平面において角度αを形成する傾斜に起因して、スペーサ５４は、堅いけれども、層１８と２０の間の引力を活性化すると同時に、偏向の幾らかのソート（ｓｏｒｔ）を経る。その偏向は、スペーサ５４が、層１８および２０にそれぞれ取り付けられるサイト１０４で、層１８と２０において応力場を順に引き起こす。しかしながら、傾斜に起因して、これらの応力場は、方向１２に沿って互いに相対する。サイト１０４でスペーサ５４の偏向によって誘起される応力場のこの相対する特性は、順に、方向３０に沿って偏向可能な要素１０を偏向するように、方向１２に沿って合計する。特に、サイト１０４それぞれで、スペーサ５４それぞれは、鋭角である、相対する角度１８０°−αから傾斜角度αまで導く回転方向１０８において横方向１２を横断して横方向に広がる軸１０６の周りの層それぞれを局所的に回転する傾向がある。特に、スペーサの剛性およびスペーサと層の間の堅いインターフェイスに起因して、−印加される電圧のない−応力のない状況で、且つ−印加される電圧を伴う−応力が課される状況で、スペーサ５４が層１８と２０から突出する角度がαを維持する。この手段によって、偏向可能な要素１０は、スペーサ５４ごとに屈曲され、その屈曲は、方向３０へと偏向可能な要素の全体的な偏向を生じるように、横方向１２に沿った結果となる。それは、図２の場合において、スペーサ５４が右手側に向かって傾斜するという事実に起因して、端部から底部へと導く。

第１と第２の層の間の引力の適用に関して図２の偏向可能な要素の偏向動作を、簡略化された手段で説明するために、参照は、第１の層の表面５８および第２の層の表面２１の間に取り付けられ、且つ表面５８と２１の間に、傾斜した手段でギャップ３２を架ける
１つのスペーサ５４を示す図３に対してなされる。スペーサ５４が積層方向３０から横方向１２へと傾斜していることに従う傾斜角度αが描写される。図３は、しかしながら、第１と第２の層で及ぼされる引力の場合における状況を示す。したがって、スペーサ５４は、一種のＳ形状で偏向されるように示される。スペーサ５４は、サイト１０４で第１と第２の層の中で応力を誘起する。そこではスペーサ５４が表面５８と２１に取り付けられ、それは第１と第２の層で及ぼされる引力なしにスペーサ５４にその形状を再び与える（ｒｅ−ａｗａｒｄ）傾向がある。図３において点線によって示されるように、これは、回転方向と同じ傾斜角度αへとサイト１０４で局所的に表面５８および２１（第１および第２の層）を回転させる傾向がある。言い換えると、図３の場合において、例えば、横方向１２が左から右へと向く。図３の場合において、スペーサ５４は、この方向へと傾斜する。スペーサ５４は、表面２１に関して角度αで傾斜され、且つ表面５８に関して角度αで傾斜する。引力を及ぼすと同時に、スペーサ５４の屈曲は、表面５８および２１それぞれが、サイト１０４で、回転方向への傾斜、すなわち、図３の場合において時計回りに回転されるように、第１および第２の層を局所的に屈曲させようとする。すなわち、図２および３のマイクロメカニカル装置は、構造的な類似性が図１ａ〜１ｇと比較して図２および３において同じ引用符号の使用を導いたにもかかわらず、図１ａ〜１ｇに関して示される構造と比較して異なる手段で動作する。図２および３において層１８および２０が連続的に形成されるこが留意されるべきである。これらは、平面に形成さえされ得、それによって、平面のギャップ３２という結果になる。特に、層１８および２０は、平行６面体形状であり得、且つ、したがって、実質的に平行６面体形状にされたギャップ３２によって互いから分離され得、しかしながら、傾斜角度で横方向１２を横断する、またはに垂直である横方向の周りに傾斜するスペーサ５４によって、横方向１２において、断続的に中断される。スペーサ５４は、図２および３において描写されるように、平行６面体形状においてもまた形成され得るが、しかし、そのバリエーションは、多様に考えられ得る。例えば、スペーサ５４は、個々のシリンダーで形成され得る。引力が層１８および２０を共に駆り立てるとすぐに、結果として生じる応力は、偏向可能な要素１０を屈曲するであろう方向１２に沿って層１８および２０の長さに全て沿った前述した２つの相対する応力勾配を生成する。図１ｂに則して、マイクロメカニカル装置は、偏向可能な要素１０の外の平面動作を達成するために実装され得る。しかしながら、図１ｃに従う平面動作もまた達成可能である。

図２および３の実施形態において、巨大な剪断応力がスペーサ５４の領域において作りされることが予期されるべきである。応力場は、これが正に図３を伴う場合であるように、１つのスペーサ５４を備える偏向可能な要素の外の部分を示す図４において示される。正確な働きを確実にするために、インターフェイス１０４で剥離プロセスが回避されるべきである。言い換えると、層１８および２０それぞれからスペーサ５４の剥離を回避することが必要である。図４は、剥離を妨げるための１つの可能性を例示し、今しがた概説されたように、図４がジャンクション１０４で印刷可能な（ｐｒｉｎｔａｂｌｅ）応力を例示する。原理の応力がスペーサ５４であることを算出することが可能であることを想定して、図４の実施形態は、一方で層１８および２０の物質と、他方でスペーサ５４の絶縁体１１２との間にインターフェイス１１０を配置することを提案する。これは、インターフェイス１１０が引張応力に平行であり、且つ圧縮応力に対して垂直である傾向のためである。特に、一方でスペーサ５４の絶縁体１１２と、他方で層１８および２０の物質との間で接触面が第１の引長応力に沿って形成されることが達成されるために、第１の引張応力は、原理の応力が圧縮応力と関連する場合において構造の第１の原理の応力と異なり得ることが留意されるべきである。一例が図４において示される。ここで、インターフェイス１１０は、引張応力を示すべきである、実線で描かれる矢印と平行であり、且つ層１８と２０の間で引力を適用する場合においてスペーサ５４において誘起される圧縮応力を示すべきである点線で描かれる矢印と垂直である、傾向がある。

剥離を回避するもう１つの方法が図５において示される。ここで、末端および基端層１８および２０の導電物質は、それぞれ、スペーサ５４の絶縁体１１２と互いに噛み合う。特に、層１８および２０の物質は、スペーサ５４を介して層１８と２０の間に電気的な絶縁を維持するために、互いから分離された層１８と２０の物質を維持する絶縁体１１２とともにスペーサ５４へと突出する。

今まで、本願の第１の態様に関する実施形態は、側面図のみ、すなわち、横方向１２およびスペーサ５４が、スペーサ５４が図１ａ〜１ｇにおいて示されるような、積層方向に対応する垂直軸の場合として、積層体３０に沿って広がるだろう直立位置から傾斜している視点において図２〜５に関して説明された。この点について、図３は、層１８と２０の間の引力を偏向可能な要素１０の偏向へと変える物理的な効果を説明するために用いられた。一方で、図４および５は、第１および第２の層それぞれからスペーサ５４の層間剥離の見込みを減じる方法に関する解決策を描写した。図６は、第１の態様の一実施形態に係るマイクロメカニカル装置についての平面図を提供する。そこでは、スペーサ５４が傾斜方向１２を横断する横軸５５に沿って連続的に形成される。スペーサ５４が層１８および２０それぞれに基づく足跡またはベース領域１０４は、スペーサが層１８に基づく部分１０４₁₈と、スペーサが層２０の表面２１に基づく部分１０４₂₀とを区別するために、添え字１８および２０を与えられる。図６において示されるように、スペーサそれぞれに対して、領域１０４₁₈は、横方向１２への横方向距離ｓだけ、ベース領域１０４₂₀からずらされる。図６において、スペーサ５４は、横方向１２に沿った横ピッチｐで配置される。スペーサ５４が横方向１２に沿って配置される横ピッチは方向１２に沿って変化し得、且つその場合においてピッチｐは、平均ピッチ距離を示し得る。

図７は、１つのスペーサに対して例示的にスペーサ５４の結果として生じる形状、すなわち、方向５５において測定される偏向可能な要素１０の幅に沿って縦方向に広がり、且つ図６の例示において偏向可能な要素１０の縦軸に沿って指し示す横方向１２に向かって傾斜する平面６面体を例示する。図３に関して上記で概説された手段において、スペーサ５４の傾斜αは、積層方向３０に沿って偏向可能な要素１０の偏向を導くだろう。これは、スペーサ・ベース領域１０４が横方向１２に沿って下流へとずらされる層、すなわち、図６の場合における層１８が、他の層に関してより小さい屈曲またはより小さい偏向である外層、すなわち、図６および７の場合における層２０を形成するためである。

図８および９は、スペーサ５４が必ずしも平行６面体形状である必要がないことを例示し、同じものが層１８と２０の間で２次元に分散され得る。例えば図８および９の場合において、スペーサ５４はシリンダー形状である。しかしながら、スペーサ５４は、他の形状もまた有し得る。

さらに、図１０は、例えば、偏向可能な要素１０の２次元的な屈曲において結果として生じるように、横方向の傾斜方向が偏向可能な要素１０に僅かに微視的にもまた横方向に変化し得、それは、その場合において薄膜のように形成され得る。

好ましい実施形態に従って、方向１２において測定されるスペーサ５４の横幅ｄ、または積層方向３０に沿って変化する幅の場合においてその平均は、同じものが、層１８と２０の間の距離ｈ、すなわち、０．００１・ｈ＜ｄ＜１０００・ｈに従う、０．０１・ｈ＜ｄ＜１０・ｈに従う、または０．１・ｈ＜ｄ＜０．５・ｈに従う、ギャップ３２の厚さと関係するように、選択され得る。すなわち、スペーサ５４は、方向１２に関する限り、十分な剛性を示すように、偏向可能な要素１０の偏向を実行するように、十分な幅ｄを提供され得るが、しかし、方向１２に沿った前の１つに関して横方向にシフトされる、１つのベース領域１０４₂₀から他のベース領域１０４₁₈までを一般的に指し示す、その突出方向１２０に沿ってスペーサ５４の変形を可能とするために、大きすぎない幅である。加えてまたは代わりに、層１８および２０の平均厚さは、例えば、０．１・ｈよりも大きく、５・ｈよりも小さいように選択され得る。偏向角度αは、ｔａｎ（α）＝ｈ／ｓに従う、ずれｓとギャップ厚さｈに関係し、且つ横方向１２に対して双方包含的に測定される８５°と３０°の間であるように選択され得る。

今しがた述べられた間隔は、半導体製造プロセスを用いて達成することが部分的に困難である。これは、妥協がなされる必要があり得るためである。有利には、スペーサの挙動は２面性があり、または言い換えると、挙動は前述の１つに制限されない。一方で、単純な力がスペーサの幾何学が行うことに起因して伝達し、且つ他方で、剪断挙動が見られ得る。剪断挙動は、スペーサが大きさよりも高い、すなわち、幅がギャップの厚さよりも高い場合、主に存在する。正確には、剪断挙動は、スペーサの最も低い部分の右コーナーの横座標がスペーサの上面部分の左コーナーの横座標よりも高い場合、主に適用する。その場合において、変形は図３において描かれる１つに類似する。第２の挙動は、第１のものと同じように効果的でないが、処理され得る。とにかく、より多くのスペーサが「剪断」スペーサにより近い形状を有するほど、構造の屈曲がより良くなるだろう。これは、スペーサの幅および傾斜角度が小さい場合に可能である。トップおよびボトムの電極の厚さを考慮すると、厚さが薄いべき場合、電極は、スペーサに対してこれらの力を伝達することなしに局所的に屈曲するだろう。また、これらが厚すぎる場合、これらはスペーサによって生成される応力勾配の下で屈曲しないだろう。

次の説明は、本願の第２の態様に関係する実施形態に関する。この態様によれば、図１ａ〜１ｇに関して上記で概説された偏向原理が支持される。すなわち、層１８と２０の間の引力が、中立軸から偏向可能な要素１０の偏向に対するオフセットに起因して、導くことそれによって、これらの層において横方向の応力を生成するように用いられる。しかしながら、さらに下記で概説される第２の態様の実施形態によれば、この原理の説明の効果は、末端と基端層の間のギャップを有利に形成することによって増加される。特に、さらに以下で説明される実施形態によれば、基端と末端層の間でギャップを介して基端層に面する、末端層のセグメントそれぞれにおける表面は、中立軸に向かってまたはから離間して膨れ出る。中立軸から前記表面の最大距離と、中立軸から前記表面の最小距離との間で、違いに対する横方向におけるセグメントそれぞれの半分の長さの比率が、双方包含的に、ｓｉｎ（１°）とｓｉｎ（１０°）の間である。

これを例示するために、参照が図１１になされる。図１１は、本願の第２の態様に係る一実施形態という結果になるように、図１ａのマイクロメカニカル装置と比較して変更されたマイクロメカニカル装置２００の一実施形態を示す。見られ得るように、末端層１８の表面５８は平面でなく、それによって、図１ａ〜１ｇにおいて示される構造と異なる。特に、セグメント２２それぞれにおいて、表面５８が中立軸１６から離れて膨れ出る。反対のものは、当然に実現可能でもあるだろう。すなわち、セグメント２２それぞれにおいて、表面５８は、中立軸１６に向かって膨れ出得る。図１１は、ｓｉｎ関数と類似する丸みを帯びた手段で膨れ出るこれを例示する。しかし、さらに以下で説明される第２の態様に係る実施形態は、角度を付けられたまたは階段状にされた手段で膨れ出ることが実現可能でもあり、且つ特定の状況において製造プロセスを軽減する点から有利でさえあり得ることを明らかとするだろう。

図１１が、上述した細目を超えて、表面２１および５８が互いに実質的に適合して形成され得、すなわち、これらが適合する層を形成し得る可能性もまた示すことが留意されるべきである。これは、セグメント２２それぞれにおいて、ギャップ３２が方向１２に沿った実質的に均一の厚さを有するためである。層１８および２０は、均一のまたは一定の厚さもまた有し得る。すなわち、これらは適合する堆積によって形成され得る。表面５８から膨れ得出ることにおいて今しがた概説された勾配角度αを達成するために、主部材の主面６２は、適合する堆積の方法によって、表面５８の望ましい表面形状へと変換するトポロジーそれぞれを構築または提供され得た。

図１１に関して上記で説明されたように、表面５８は、丸みを帯びた手段でセグメント２２ごとに膨れ出るように示された。このような丸みを帯びた形状は、必然的に複雑に組み立てられる。したがって、さらに以下で説明される実施形態に従って、勾配角度αの達成は、階段状にされる手段でセグメント２２ごとに表面５８から膨れ出て結合され、または言い換えると、セグメント２２の「台地（ｐｌａｔｅａｕ）」構造で結合される。図１２は、層状のアクチュエータのセグメント２２がより簡単に組み立てられるために見るだろう方法を例示する。特に、図１２は、図１ｇにおいて示されたタイプであるような、しかしながら、ここで中立軸１６に向かって末端層１８から膨れ出るように実施される、スペーサ５４の足跡から偏向可能な要素１０の本体６４を分離する隔離層２０２を有するマイクロメカニカル装置を示す。層２０および１８、それらの間で形成されるギャップ３２、並びに絶縁層２０２は、互いに適合して、且つ本体６４の支持体表面６２に適合して形成される。支持体表面６２は、積層体１８および２０に面し、且つ積層体１８，２０および２０２の上で形成される。図１２において示されるように、表面５８、すなわち、ギャップ３２を介して基端層２０に面する末端層１８の表面は、中立軸１６から離間して膨れ出、このように図１１の状況に実質的に対応する。しかしながら、表面は台地構造に従って、または階段状にされる手段で形成される。特に、表面５８は、方向１２に沿って互いに次にこれらの言及される順で、平面部５８₁、斜面部５８₂、平面部５８₃、斜面部５８₄および平面部５８₅を排他的に備える。平面部は中立軸１６に平行であるが、しかし、中立軸１６から異なって距離を置かされる。また、斜面部５８₂および斜面部５８₄は、１つの平面部から横方向１２において次までの遷移を実行し、且つしたがって、中立軸１６に関して傾斜する。この点において、図１ｂに関して例示された手段で、セグメント２２の配置は、それが横方向１２を横断する横方向、すなわち、例えば、カンチレバーとして形成される偏向可能な要素１０の場合において幅方向において、並進に不変であるようであり得ることが想起される。その場合、セグメントそれぞれにおいて、層１８および２０の積層体は、中立軸１６から離れて膨れ出、且つ横方向１２を横断する横方向に沿って縦方向に広がる凹凸トポロジー（ｂｕｍｐ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を形成すると思われる。

より詳細には、図１２において、近接して面する末端層１８の表面の全ての部分５８₁〜５８₅が平面であり、且つ斜面部５８₂および５８₄の角度を注意深く選択することによって、既に上記で概説したように、表面５８が適合する、本体６４の物質の結晶構造を利用することが可能である。例えば、これは、本体６４の主面６２で積層体を適合して描写することによってなされ、それは適切に望ましいトポロジー、すなわち、横方向１２に関してその中央で中立軸１６に平行に広がる平坦な台地の表面を有して、中立軸１６から離れて膨れ出る凹凸２０６を有し、横方向１２に沿った両側面で２つの平坦な勾配部に隣接され、且つ方向１２に沿って平坦な勾配部を越えて、中立軸１６に平行でない表面６２の台地部によって、囲まれて提供された。

図１３は、図１２の台地構造が中立軸１６に向かってセグメント２２ごとに表面５８から膨れ出ることで同様に変換され得ることが完全であることを目的として例示する。これによって中立軸１６への中央の平面部５８₃の距離は、図１２において示される場合とは反対に、中立軸１６への外面部５８₁と５８₅の距離よりも小さい。したがって、本体６４の表面６２は、その階段形状を継承する表面５８から、セグメント２２ごとの溝２０８、方向１２に沿って、中立軸１６と平行であり、方向１２に沿った両側面で勾配平面部に隣接し、且つ中立軸１６と平行でもある台地によって勾配平面部を超えて更に囲繞さえされる台地を有する溝、しかし、そこから更なる距離で、横方向１２を横断する方向において横方向に、縦方向に広がる溝２０８を備えるように、形成される。

図１２の凹凸台地セグメント構造の優位な振舞いは、これらのセグメントから構成される結果として生じる偏向可能な要素１０が、末端層１８から離れて軸３０に沿って、すなわち、図１３の場合において下向きに、曲線を描くまたは屈曲することを促されるが、一方で、図１３において描写される溝台地構造に従う計画的なセグメント２２の効果は、すなわち、その逆に、図１３の場合において上向きに屈曲する偏向可能な要素１０という結果を生じることを述べることが重要である。

図１２および１３が横方向１２と垂直な平面、すなわち、方向１２に沿ってセグメント２２の中心を走り抜ける平面に関して、対称に形成されるセグメント２２を示すにもかかわらず、これは単に一例であり、したがって、逸脱が実現可能であることを留意されるべきである。

図１２および１３において示されるセグメント２２のための構造は、次の手段において簡単に製造され得る。特に、図１２の台地構造または図１３の台地構造を有するセグメント２２それぞれを提供するために、本体６４のための物質としてシリコンを選択すること、および、例えば、シリコンの結晶面（１００）と平行である平面部５８₁，５８₃，５８₅、およびシリコンの結晶面（１１１）と平行である斜面部５８₂および５８₄を選択することが、例えば可能である。この手段によって、平面部または中立軸１６に関する斜面部５８₂および５８₄の角度は、それぞれ、５４．７°であるだろう。しかしながら、本体６４のための物質を選択するための異なる可能性が存在することに留意されたい。

セグメントそれぞれにおいて表面５８から膨れ出て模範的に参照される図１５にもかかわらず、ちょうど実装されるように、この実装は、中立軸に向かう表面５８から膨れ出る場合に簡単に変換可能である。

それ故に、図１１〜１５の実施形態を要約して、セグメントごとに中立軸に向かうまたはから離れる表面５８から膨れ出る勾配角度が、特定の範囲、すなわち、双方包含的に、１°と１０°の中である場合に有利である。これは、角度の付いた手段で膨れ出るためのみが当てはまるのでなく、台地構造の形状のような他の形状に対してもまた当てはまり、その製造はより簡単である。特に、図１５において示されるマイクロメカニカル装置の幾何学は、層１８と２０、それぞれの間の所定の引力に対して、および偏向可能な要素の所定の剛性に対して、屈曲する能力の点で、非常に効率的である。一方で、このルーフまたはＶ字の溝構造は、ほとんどの半導体製造プロセスに互換性がない。言い換えると、横方向の平面、すなわち、中立軸１６と所定の角度αを有する平坦な平面５８₅および５８₇であるルーフの両側面を伴う図１５に従う「ルーフ幾何学」は、シリコン・ウエハ基板に対応し得、実現可能であるが、しかし、標準的な技術プロセスと共に達成することが極めて困難である。言い換えると、特定の角度を得ることがより簡単であり、それは、簡単な手段で且つ十分な再現性を有する、すなわち、特定の結晶物質の場合において、思慮深い角度である。シリコンは、上記で述べられた単なる一例である。＜１００＞シリコン表面のエッチングは、結晶面＜１１１＞にシリコンの基板の表面と５４．７°の正確な角度を有するフォトマスクに沿って現せるだろう。これは、図１２および１３において示される構造の凹凸および溝の勾配の角度である。

幾つかの変更形態が上記した実施形態に関して実現可能であることが留意されるべきである。例えば、中央の台地または平面部５８₃は、斜面部が互いに直接隣接するために省かれ得る。同様に、単に１つの平面部が存在し得る。角度βは、本体のためにもう１つの結晶物質を用いる場合において前に述べた場合よりも異なり得、且つ例えば、２０°よりも大きい。

以下において、本願の第３の態様の実施形態が説明される。第３の態様に従って、図１ａ〜１ｇの偏向可能な要素の偏向の有効性は、基端と末端層の間のギャップも、ギャップから離れて面する偏向可能な要素の表面、すなわち、非平面の手段で且つ互いに適合する手段で、図１ａ〜１ｇの場合においての底面も、双方を形成することによって向上される。例えば、図１６は、セグメントがルーフ構造に従って形成されることに準じたマイクロメカニカル装置を例示する。そのルーフ構造は、図１５に関して上記で提案された。しかしながら、図１６に関してこれから提案される有効性の向上は、特に有利であるように上記で特別に議論されたそれらよりも他の勾配角度αにもまた有効であることが留意されるべきである。より具体的には、図１６の場合においてルーフ構造の勾配角度αは、異なり得、または双方包含的に、１°〜１０°の範囲の外側、またはその範囲の中であり得る。

いずれの場合においても、図１６に示されるように、表面２２０、すなわち、偏向可能な要素１０の主面６２から離れて面する主面２２０は、表面６２、且つ加えてギャップ３２と適合する手段で形づくられる。すなわち、ギャップ３２が方向１２に沿って中立軸１６から離れて膨れ出るところで、表面２２０が中立軸１６に向かって膨れ出、すなわち、同じ方向において膨れ出、且つこれらの領域の間において、表面２２０は、その逆に膨れ出る。すなわち、セグメントそれぞれで中立軸１６から離れて膨れ出るギャップ３２の場合において、刻み目は、ギャップ３２の膨らみを伴う横方向１２に沿って整列された手段で表面２２０において形成される。これに反して、突起または丘は、横方向１２に沿って刻み目または谷の間に形成される。表面２２０に向かい合って面するこの適合とともに偏向可能な要素を提供すること、すなわち、本体６４の表面に向かい合って面することのトポロジーを提供することが、偏向可能な要素１０の効率性、すなわち、層１８および２０それぞれに対して適用される所定の引力ごとのその偏向量を向上させることが見出された。

完全を期すために、図１７，１８および１９は、裏面２２０を形づくる適合する手段が、他のセグメント構造、すなわち、図１１のドーム構造、図１２の凹凸台地構造、および図１３の溝台地構造にもまた適用され得ることを示す。層１８および２０に関して上記で述べられた適合以外、例えば、図１６および１９の場合において表面２２０とギャップ３２の間の適合は、数学的な意味で必ずしも厳密に満たされる必要はない。例えば、セグメントごとにギャップ３２から膨れ出ることが方向１２に沿って表面２２０において溝および突起のように刻み目および丘のそれぞれを伴って整列される場合、すなわち、谷が中立軸１６から離れてセグメントごとにギャップ３２から膨れ出ること、逆に、それらの間で方向１２に沿って表面２２０において配置される突起と共に、登録された方向１２に沿って表面２２０において形成される場合、それは十分である。

図２０は、偏向可能な要素１０の表面２２０に向かい合って面する適合して形づくられることが、ギャップ３２に関して中立軸１６の他の側面で属する偏向可能な要素１０の外面を必ずしも必要としない、ドーム構造に関して、典型的に示される。むしろ、図２０は、平板キャパシタ１４（層状のアクチュエータ１４）に加えて、偏向可能な要素１０の他の側面に配置される、すなわち、中立軸１６において鏡に映された手段で、層状のアクチュエータ１４および１４´の双方が中立軸１６を介して互いに相対するような、もう１つの層状のアクチュエータ１４´を有する偏向可能な要素１０を示す。セグメント２２それぞれにおいて、層状のアクチュエータ１４と１４´のギャップ３２と３２´は、中立軸１６から離れて、すなわち、反対の方向において、膨れ出る。それに応じて、図２０の場合において、横方向１２において整列され、セグメントそれぞれ対して内面を有する空洞２３０、ギャップ３２に適合して形づくられる第１の部分、すなわち、図２０において引用符号２２０を伴って示され、且つ層状のアクチュエータ１４に近い空洞２３０の表面の側部と、ギャップ３２´に適合する第２の部分、すなわち、層状のアクチュエータ１４´に近い空洞２３０の内面の側部とがある。図２０において示されるように、空洞２３０は、中立軸１６の中で配置される。このような空洞２３０は、セグメント２２それぞれに対して存在する。層状のアクチュエータ１４の、層１８と２０の間に電圧（または引力）を印加することによって、偏向可能な要素１０は、１つの方向、すなわち、図２０の場合において下向きに偏向され、一方で、反対の偏向方向は、層状のアクチュエータ１４´の層１８´と２０´の間で引力を働かせることによって達成される。空洞２３０の提供は、偏向の効率性を向上させる。

図２１は、図２０に関して概説された可能性が台地構造のいずれかのような、上記で議論された構造の他のいずれかに直ちに変換可能であることを単に模範的に例示する。図２１は、ルーフ構造に関する。溝台地構造のような、中立軸に向かってセグメントそれぞれにおいてギャップ３２の外へと膨れ出る場合において、空洞２３０は、方向１２に沿って、図２０および２１において描写されたように方向１２に沿ってセグメントの中央に対してよりもむしろ、セグメント２２の間のセグメント境界に対して整列されるだろう。

ルーフ形状の構造と共に上記で説明されたドーム構造と比較して、例えば、ドーム形状の構造は、基端層２０へと陥没する（ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ）末端層１８の減少したありそうな状態を有する。特に、末端層１８のドーム形状は、ルーフ構造と比較してより高い安定性を有する末端層１８を提供する。上記で既に示されたように、基端層２０は、末端層１８に適合して形づくられ得、且つギャップ３２もそうであり得る。ルーフまたはドーム構造の製造に関する限り、このようなドームまたはルーフ構造を用いるマイクロメカニカル装置の偏向可能な要素が、例えば、図１ｃに関して上記で概説されたような面内のアクチュエータとして組み立てられ得る。

いずれの場合においても、図１６〜２１に関して上記で概説された実施形態は、層状のアクチュエータ１４および１４´から膨れ出ることの下に刻み目または空き空間に従って作り出して、本体６４のアクセス・ユニットの適合する厚みが、偏向可能な要素１０の剛性と同じだけ減少しないで、偏向可能な要素を屈曲することの能力を著しく改善する。図２０および２１に関して示された面対称は、偏向可能な要素の左右対称な屈曲を可能とする。

層１８および２０双方の間で所定の電圧を印加すると同時に平板キャパシタの電極を形成する層１８および２０の場合において、層１８と２０の間の引力を向上させることの可能性は、図２２に関して示される。図２２は、層１８および２０が、それぞれが互いに櫛歯状に係合するように、ギャップ３２へと突出する、突起２４０および２４２を備えることを示す。この手段によって、層１８と２０双方の間で特定の電圧を印加すると同時に層１８と２０の相互引力が増大する。

この概念を上記で概説された第１の態様の実施形態に適用するとき、突起２２０，２４０および２４２は、層方向に関して傾斜され得、すなわち、積層方向に沿ってだけでなく、ある他の傾斜角度で、ギャップ３２へと突出するために、すなわち、アクチュエータを活性化すると同時に、すなわち、層１８と２０の間に引力を適用すると同時に、層１８の突起２４２を有する層２０の突起２４０の間で衝突を回避するために、傾斜され得る。特に、図２３は、複数のスペーサ５４のうちの１つと一緒に、突起２４０および２４２を示す。スペーサ５４は、積層方向３０に沿って横方向１２に向かうその上向きの位置から傾斜する。すなわち、層１８と２０の間に引力を適用すると同時に、層１８および２０は、互いに関して幾らかの動作を経るだろう。すなわち、層１８および２０は、積層方向３０に沿って互いにより近づく傾向にあるだろうし、且つ方向１２に沿って互いに反対に横方向に動作する傾向にあるだろう。この相対運動は、突起２４０および２４２が突出することから層１８および２０の表面５８および２１のそれらの部分に対しても当然、当てはまる。次に、これは、層１８と２０の間の引力を活性化すると同時に、互いに関して突起２４０および２４２の相対運動という結果になる。今しがた概説されたように、この相対運動２４４は、方向１２に沿った１つの構成要素、および積層方向３０に沿った１つの構成要素を有する。特に、図２３において議論されたように、層１８および２０の中の層、固定点１０４が傾斜方向１２に沿って層１８および２０の他で固定点またはスペーサ５４に対応する後ろで弱まる（ｌａｇ）、すなわち、層１８は、層２０に関して方向１２へと動く傾向があり、且つそれに応じて、層１８および２０の双方がそれらの間の引力の適用で互いにより近くなるという事実と協働して、突起２４０および２４２は、方向１２およびスペーサ５４と向かい合って積層方向３０によって跨れる平面において傾斜する場合が好ましい。この手段によって、突起２４０と２４２の間で、点線２４６によって描かれるような衝突は、回避され得もしくは表現されそうにない、または層１８と２０の間の増大された引力でさえ生じされ得るのみである。特に、図２３における点線２４６は、層１８および２０で適用された引力の場合において、層２０の突起２４０に関して層１８の突起２４２の位置を例示的に実証するだろう。図２４は、結果として生じる、相対して傾斜する突起２４０、２４２それぞれの例示を示す。

このようにして、図２２〜２４に関して、上記で提供された態様およびこれらの実施形態の全てが図２２〜２４において示される櫛のようなまたは平行四辺形の構造を備え得ることが示された。この構造は、平板キャパシタの電極として動作する層１８および２０の双方が互いに噛み合うことを可能とする。それによって、低電圧で効果的な駆動が可能となる。代わりに、スペーサ５４の高さまたは層１８と２０の間の距離は、同じ電圧で引力の有効性のために大きくされ得る。これは、偏向可能な要素のより大きな偏向を達成することを順に可能とする。噛み合う突起は、これらが図２２〜２４において示されるような、櫛の電極としてもまた呼ばれ得る。このような幾何学を実現化するために、セグメントそれぞれにおいて層２０に関して層１８のサブ・セグメントそれぞれの置き換えを理解するために、すなわち、これらの直接のギャップの幅を減らすことなしに互いに突き抜けるであろう櫛を創造するために、有効であり得る。これは、第１の態様の実施形態と関連して図２３に関して例示された。しかしながら、例えば、台地構造またはルーフ構造を有するこれらのような、第２の態様の実施形態にもまた、図２２〜２４に従って互いに噛み合う電極を備え得ることが留意されるべきである。

上記で説明された実施形態の全てに関して、アナログ・モードにおいて、またはアナログ手段において同じものを作動することが可能であることが、留意されるべきである。すなわち、層１８と２０の間で引力は、非偏向とある最大偏向との間で次第に偏向可能な要素１０の偏向を変えるように、０とある最大力値との間で連続して変えるように、制御され得る。しかしながら、層１８と２０の間で幾らか引力が増大するとき、層１８および２０は、衝突する傾向になるだろう。平板キャパシタの電極として動作する層１８および２０の場合、これは電極の双方の間で短絡を導くだろう。これを回避するために、ギャップ３２の内面は、基礎として図１３の実施形態を典型的に用いて、図２５において模範的に示されるような絶縁フィルム２５０によって少なくとも部分的に覆われ得る。特に、たとえ層１８と２０の間の引力のためでも、層１８は層２０へと崩れ落ち、絶縁フィルム２５０がギャップ３２の表面の中に位置する。これは、短絡が層１８と２０の間で避けられるためである。図１３は、例えば、一方でギャップ３２の間のインターフェイス、他方で層１８および２０を、それぞれ、完全に覆う絶縁フィルム２５０を例示する。しかしながら、絶縁フィルムは、衝突が層２０とぶつかる層１８を導く部分でもまた形成され得ることも可能とする。図２５のマイクロメカニカル装置は、偏向可能な要素の屈曲が次第に変更される今しがた概説されたアナログ・モードよりも、もう一つのモードで作動され得る。むしろ、層１８または２０のうちの１つまたは双方の表面で、絶縁フィルム２５０またはある他の追加の絶縁体が層１８と２０の間で短絡を回避すること、およびこの回避が２値：衝突の状況がある閾値を超える層１８と２０への引力を行使することによって引き起こされるか、または偏向可能な要素１０が偏向されないままである、すなわち引力が適用されないかどちらかにおいて、マイクロメカニカル装置を作動することに用いられることであり得る。層状のアクチュエータのように平板キャパシタを用いる場合において、衝突の状況は、層１８および２０に対する印加電圧がある引込み電圧を超える引込み状況であるだろう。このように、図２５のマイクロメカニカル装置のデジタル制御は、引込み電圧を超える電圧で、アクチュエータのセグメントの選択を取り扱うことによって可能となるだろう。例えば、マイクロメカニカル装置は、カンチレバーのように形成され得、且つ加えて、デジタル制御は、カンチレバーの上面のデジタル制御を可能とし得る。

さらに、上記で概説された実施形態の全てに関して、本願の第２および第３の態様の実施形態のセグメントが、例えば、偏向可能な要素の全体に対して必ずしも同じである必要はないことが明らかであるべきである。むしろ、セグメント設計は変更し得る。例えば、これらは、横方向１２に沿って異なる長さを有し得る。例えば、方向１２に沿ったセグメント長さにおいて１つのチップであり得る。そのような場合において、層１８と２０の間で引力を増大することは、層１８と２０の間で印加される電圧をつり上げる（ｒａｍｐｉｎｇ）とき、引込み状況を連続して経るセグメントを次第に導くだろう。このように、デジタルのような偏向挙動が可能であるだろう。セグメントのグループに関する取り扱いと協働して、セグメント設計を変更することがデジタル制御の微調整を可能とする。

さらに、上記で説明された構造および実施形態が、主として、層１８と２０の双方の間で引力を用いて同じものを作動することに従って説明されたにもかかわらず、層１８と２０双方の間で反発力を作り出すことによってこれらのマイクロメカニカル装置の全てを作動することが、同じように可能であるだろうし、それによって、上記した実施形態に関して説明された方向と相対する方向への偏向要素の偏向を生じさせることが留意されるべきである。例えば、平板キャパシタの電極を形成する層の場合において、基準電位に関して同じ電圧が層１８と２０に印加され得、それによって、静電気的な反発力を達成する。代わりに、磁気的な反発力が、上記で概説されたように、活性化される磁石のスパイラルまたはコイルとして形成されるこれらの層の場合において、層１８と２０の間で行使され得る。これは、磁極が相対する同じフェーズを用いて生成されるためである。

このように、上記した説明は、活発に偏向可能な要素を備えるマイクロメカニカル装置を明らかにした。活性化は、積層体の層に影響を及ぼす引力に対応する偏向を引き起こす積層体によって実行される。

Claims (47)

1. マイクロメカニカル装置は、第１の層（１８）と第２の層（２０）の積層体を含む偏向可能な要素（１０）を備え、前記第１の層（１８）および第２の層（２０）は、前記第１の層（１８）が積層方向において前記第２の層（２０）から離間するように、複数のスペーサ（５４）によって互いに機械的に固定され、
   前記複数のスペーサ（５４）は、前記積層方向に関して横方向（１２）へと傾斜し、
   前記偏向可能な要素（１０）は、前記積層体を前記第１の層（１８）と前記第２の層（２０）の間の引力に曝すことを経て、前記横方向（１２）に沿って、または前記積層方向と反対へと偏向される、マイクロメカニカル装置。
2. 前記第１と第２の層の厚さの比率は、双方包含的に、０．２と５の間である、請求項１に記載のマイクロメカニカル装置。
3. 前記第１と第２の層の厚さの比率は、双方包含的に、３／４と４／３の間である、請求項１に記載のマイクロメカニカル装置。
4. 前記第１と第２の層の間のギャップ（３２）は、前記複数のスペーサを無視して、平面形状である、請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
5. 前記複数のスペーサ（５４）は、前記横方向に対して横断する更なる横方向において縦方向に広がり、且つ前記横方向に沿って所定の平均ピッチで分散される、請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
6. 前記横方向に沿って測定される前記複数のスペーサ（５４）の横幅の平均は、前記第１と第２の層の間の距離の０．００１と１０００倍の間である、請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
7. 前記積層体は、平板キャパシタ（１４）の電極を形成する前記第１および第２の層を有する前記平板キャパシタを形成する、請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
8. 前記複数のスペーサ（５４）は、平行６面体または円錐の断面を有する傾斜壁のように形成される、請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
9. 前記複数のスペーサ（５４）は、少なくとも部分的に、絶縁体から形成される、請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
10. スペーサ（５４）それぞれは、少なくとも部分的に、前記第１の層（１８）に面するそれぞれのスペーサの端が、絶縁体によって、前記第２の層（２０）に面するそれぞれのスペーサの端から絶縁されるように、絶縁体から形成される、請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
11. スペーサ（５４）それぞれは、前記複数のスペーサの中で前記絶縁体に隣接するように前記複数のスペーサ（５４）へと広がる前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の導電体を有する、前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の前記導電体からもまた形成される、請求項９または１０に記載のマイクロメカニカル装置。
12. 前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の前記導電体は、前記積層体を前記引力に曝すとき、垂直に前記引力に起因して前記複数のスペーサにおいて生じる引張応力場を横断し、且つ前記引力に起因して前記複数のスペーサにおいて生じる前記複数のスペーサにおいて圧縮場の圧縮応力と平行である、表面に沿った前記絶縁体に隣接する、請求項１１に記載のマイクロメカニカル装置。
13. 前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の前記導電体は、前記複数のスペーサ（５４）の前記絶縁体と互いに噛み合わされる、請求項１２に記載のマイクロメカニカル装置。
14. 複数のセグメント（２２）において、前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の複数の突起は、互いに櫛歯状に（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌｌｙ）係合するように前記ギャップ（３２）へと突出する、請求項１〜１３のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
15. 前記第１の層（１８）および前記第２の層（２０）の前記複数の突起は、前記複数の突起が突出する前記第１および第２の層の突起に沿った相対方向を実質的に横断する方向において互いに平行に実質的に突出し、前記引力に対する前記積層体の曝露を経て前記偏向要素（１０）の前記偏向に対応して互いに関して動く、請求項１４に記載のマイクロメカニカル装置。
16. 前記ギャップ（３２）の内面は、前記第１および第２の層が引込み力を超える前記第１の層と前記第２の層の間の前記引力に起因した前記第１と第２の層の機械的な接触の場合でさえ互いから絶縁され続けるために、絶縁フィルムによって少なくとも部分的に覆われる、請求項１〜１５のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
17. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素（１０）の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する前記基板の一部から形成され、前記積層方向は前記基板の厚さ方向においてである、請求項１〜１６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
18. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素（１０）の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する前記基板の一部から形成され、前記積層方向は前記基板に関して側面である、請求項１〜１６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
19. 前記第１および第２の層のうち一方は停止解除されるが、一方で、前記第１および第２の層の他方は前記偏向可能な要素（１０）のサスペンション・サイトのために停止される、請求項１〜１８のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
20. 偏向可能な要素（１０）を備えるマイクロメカニカル装置であって、前記偏向可能な要素は、偏向方向（３０）に沿っておよびおいて広がる末端層（１８）および基端層を備える積層体として形成され、前記偏向可能な要素の中立軸（１６）から離間する、層状のアクチュエータを備え、前記基端層（２０）は前記末端層（１８）と前記中立軸（１６）との間に配置され、且つ前記積層体は横方向（１２）に沿って複数のセグメント（２２）へと分割され、前記末端層（１８）は、前記末端層（１８）が前記基端層（２０）から離間するために、且つ前記偏向可能な要素（１０）が、前記積層体を前記末端層（１８）と前記基端層（２０）との間の引力へと曝すことを経て、前記横方向（１２）に沿ってまたは前記偏向方向（３０）と相対して偏向されるために、前記複数のセグメント（２２）の間に機械的に固定され、
    セグメントそれぞれにおいて、前記末端層（１８）の表面が、ギャップ（３２）を介して前記基端層（２０）に面し、前記中立軸（１６）に向かってまたはから離間して膨れ出し、前記中立軸（１６）から前記表面の最大距離と前記中立軸（１６）から前記表面の最小距離との差に対する前記横方向（１２）における前記セグメントそれぞれの半分の長さの比率は、双方包含的に、ｓｉｎ（１°）とｓｉｎ（１０°）の間である、マイクロメカニカル装置。
21. 前記表面は、丸みを付けられ、角度を付けられ、または階段状にされるセグメントそれぞれにおいて膨れ出す、請求項２０に記載のマイクロメカニカル装置。
22. 前記積層体は、平板キャパシタの基端電極を形成する前記末端層（１８）および前記平板キャパシタの末端電極を形成する前記基端層（２０）を有する前記平板キャパシタ（１４）を形成する、請求項２０または２１に記載のマイクロメカニカル装置。
23. セグメント（２２）それぞれにおいて、前記表面は、前記表面が前記横方向に沿って互いに次に続く少なくとも１つの平面部（５８₁，５８₃，５８₅）および少なくとも２つの斜面部（５８₂，５８₄）を排他的に備えるように、前記少なくとも１つの平面部が前記中立軸（１６）に対して平行であり、且つ前記少なくとも２つの斜面部が前記横方向に関して反対に傾斜する前記少なくとも２つの斜面部のうち少なくとも２つを有する前記中立軸に関して傾斜するように形成される、請求項２０〜２２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
24. 前記表面が前記中立軸（１６）に対して前記少なくとも２つの斜面部に配置される前記平面の傾斜の角度は、第１の部分（ｆｉｒｓｔ ｏｎｅ）が前記少なくとも１つの平面部に対して平行であり、且つ第２の部分（ｓｅｃｏｎｄ ｏｎｅ）が前記少なくとも２つの斜面部のうち１つそれぞれに対して平行である、前記偏向可能な要素（１０）の２つの結晶面の間の角度に対応する、請求項２３に記載のマイクロメカニカル装置。
25. 前記少なくとも２つの斜面部のそれぞれが前記少なくとも３つの平面部のうちの２つの間に位置し、且つ前記少なくとも３つの平面部が前記中立軸（１６）に対して平行であるが異なる距離であり、且つ前記少なくとも２つの斜面部が前記中立軸に関して傾斜するように、前記表面が前記横方向（１２）において交互に、少なくとも３つの平面部（５８₁，５８₃，５８₅）および少なくとも２つの斜面部（５８₂，５８₄）を排他的に備えるように、セグメント（２２）それぞれにおいて、前記表面が形成される、請求項２０〜２２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
26. 前記表面が前記中立軸（１６）に対して前記中立軸（１６）に対して前記少なくとも２つ斜面部に配置される前記平面の傾斜の角度は、第１の部分（ｆｉｒｓｔ ｏｎｅ）が前記少なくとも３つの平面部に対して平行であり、且つ第２の部分（ｓｅｃｏｎｄ ｏｎｅ）が前記少なくとも２つの斜面部のうち１つそれぞれに対して平行である、前記偏向可能な要素（１０）の２つの結晶面の間の角度に対応する、請求項２５に記載のマイクロメカニカル装置。
27. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素（１０）の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する前記基板の一部から形成され、前記偏向の方向が前記基板の厚さ方向においてである、請求項２０〜２６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
28. 第１の斜面部において第１の傾斜角度で前記中立軸（１６）に関して傾斜する平面に対して平行であるように、且つ第２の斜面部において前記第１の傾斜角度と相対する第２の傾斜角度で平面に関して傾斜する平面に対して平行であるように、セグメント（２２）それぞれにおいて、前記表面が前記横方向（１２）に沿って前記第１および第２の斜面部へと分割され、前記第１および前記第２の傾斜角度は、双方包含的に、それぞれ、１°と１０°の間である、請求項２０〜２２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
29. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素（１０）の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する基板の一部から形成され、前記偏向の方向が前記基板に関して横方向である、請求項２０〜２２および２８のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
30. セグメント（２２）それぞれは、前記セグメントそれぞれにおいて前記表面が前記横方向に横断する平面に関して対称であるように構成される、請求項２０〜２９のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
31. セグメント（２２）それぞれにおいて、前記最小距離が前記セグメントの境界（２４）に位置する、請求項２０〜３０のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
32. セグメント（２２）それぞれにおいて、前記最大距離が前記セグメントの境界（２４）に位置する、請求項２０〜３０のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
33. 前記複数のセグメント（２２）において、前記末端層および前記基端層の複数の突起は、互いに櫛歯状に係合するように前記ギャップ（３２）へと突出する、請求項２０〜３２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
34. 前記末端層（１８）は、
    前記末端層（１８）と前記基端層（２０）の間に広がり、且つ前記複数のセグメント（２２）の間に横方向に位置するように前記横方向（１２）に沿って横方向に分散される、複数の絶縁スペーサによって、若しくは、
    前記末端層（１８）と前記基端層（２０）の間に広がり、前記複数のセグメント（２２）の間に横方向に位置するように前記横方向（１２）に沿って横方向に分散され、且つ前記末端および前記基端層のうちの少なくとも１つから絶縁される、複数のスペーサ（５４）によって、若しくは、
    前記末端または基端層のうちの１つにおける複数のボイド（６０）で、前記末端または基端層のうちの他の１つが前記複数のボイドで前記偏向可能な要素の絶縁体に固定されるように、または、
    前記末端または基端層のうちの１つが絶縁層を介して前記末端または基端層のうちの他から絶縁される手段で、前記末端または基端層の他に対して固定されるために、前記末端または基端層のうちの他に向かって膨れ出る、前記末端または基端層のうちの１つにおける複数の膨らみによって、
    前記複数のセグメントの間に機械的に固定される、請求項２０〜３２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
35. 前記ギャップ（３２）の内面は、引込み力を超える前記基端層と前記末端層の間の前記引力に起因した前記末端と基端層の機械的な接触の場合でさえ、前記末端および基端層が互いから絶縁され続けるために、絶縁フィルムによって少なくとも部分的に覆われる、請求項２０〜３４のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
36. 前記中立軸（１６）から前記末端層の表面の前記距離は、セグメント境界それぞれで等しい、請求項２０〜３５のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
37. セグメント（２２）それぞれにおいて、前記基端と末端層の間の前記ギャップは、一定の厚さであり、且つ前記表面に準じて形成される、請求項２０〜３６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
38. 前記偏向可能な要素（１０）は、前記ギャップに準じる前記末端層から離間して面する表面を備える、請求項２０〜３７のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
39. 偏向可能な要素を備えるマイクロメカニカル装置であって、前記偏向可能な要素（１０）は、前記偏向可能な要素（１０）の中立軸（１６）に沿って且つ偏向方向（３０）においてから離間して広がる末端層（１８）および基端層（２０）を備える積層体として形成される層状のアクチュエータ（１４）を備え、前記末端層（１８）は前記基端層（２０）と前記中立軸（１６）の間に配置され、且つ前記積層体は横方向に沿って複数のセグメント（２２）へと分割され、前記末端層は、前記末端層が前記基端層から離間するために、且つ前記偏向可能な要素が前記積層体を前記基端層と前記末端層の間の引力に曝すことを経て、前記偏向方向へとまたはと反対に前記横方向に沿って偏向されるために、前記複数のセグメントの間に機械的に固定され、
    セグメントそれぞれにおいて、前記基端と末端層の間の前記ギャップ（３２）は非平面であり、且つ前記偏向可能な要素（１０）は、前記ギャップに準じた前記ギャップから離間して面する表面を備える、マイクロメカニカル装置。
40. 前記積層体は、平板キャパシタの基端電極を形成する前記基端層（２０）および前記平板キャパシタの末端電極を形成する前記末端層（１８）を有する前記平板キャパシタ（１４）を形成する、請求項３９に記載のマイクロメカニカル装置。
41. 前記表面は、前記中立軸（１６）を横断する前記ギャップと相対する前記偏向可能な要素（１０）の外面である、請求項３９に記載のマイクロメカニカル装置。
42. 前記偏向可能な要素（１０）は、前記偏向可能な要素の前記中立軸（１６）に沿って且つ偏向方向（３０）においてから離間して広がる前記積層体と相対する、もう１つの積層体を備え、前記表面は、セグメントごとに１つ、前記中立軸に沿って分散される前記偏向可能な要素の内部で、複数の空洞の内面の第１の部分であり、前記複数の空洞の前記内面の第２の部分は、前記他の積層体の前記基端と末端層の間の前記ギャップに準ずる、請求項３９〜４１のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
43. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する前記基板の一部から形成され、前記偏向の方向は前記基板の厚さ方向においてである、請求項３９〜４２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
44. 前記偏向可能な要素（１０）は、基板の厚さ方向において連続する開口によって、前記偏向可能な要素の少なくとも１つのサスペンション・サイトを除いて、隣接する前記基板の一部から形成され、前記偏向の方向は前記基板に関して横方向である、請求項３９〜４２のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
45. 前記複数のセグメント（２２）において、前記末端層および前記基端層の複数の突起は、互いに櫛歯状に係合するように、前記ギャップ（３２）へと突出する、請求項３９〜４４のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
46. 前記末端層は、
    前記末端層と前記基端層の間に広がり、且つ前記複数のセグメントの間に横方向に位置するように前記横方向に沿って横方向に分散される、絶縁スペーサによって、若しくは、
    前記末端層と前記基端層の間に広がり、前記複数のセグメントの間に横方向に位置するように前記横方向に沿って横方向に分散され、且つ前記末端および基端層のうちの少なくとも１つから絶縁される、複数のスペーサ（５４）によって、若しくは、
    前記末端または基端層のうちの１つにおける複数のボイド（６０）で、前記末端または基端層のうちの他の１つが前記複数のボイドで前記偏向可能な要素の絶縁体に固定されるように、または、
    前記末端または基端層のうちの１つが絶縁層を介して前記末端または基端層のうちの他から絶縁される手段で、前記末端または基端層の他に対して固定されるために、前記末端または基端層のうちの他に向かって膨れ出る、前記末端または基端層のうちの１つにおける複数の膨らみによって、
    前記複数のセグメント（２２）の間に機械的に固定される、請求項３９〜４５のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。
47. 前記ギャップ（３２）の内面は、前記末端および基端層が引込み力を超える前記基端層と前記末端層の間の前記引力に起因した前記末端と基端層の機械的な接触の場合でさえ互いから絶縁され続けるために、絶縁フィルムによって少なくとも部分的に覆われる、請求項３９〜４６のいずれかに記載のマイクロメカニカル装置。

Images