JP4369421B2 - 光マイクロ電子機械構造体 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１に記載の光マイクロ電子機械構造体（オプティカル マイクロメカニカル ストラクチャ（ＭＥＭＳ））、及び請求項３３に記載のマイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法に関する。

幾つかの異なる型式の光ＭＥＭＳは、当該技術にて既知である。

透過性マイクロシャッタ利用の空間的光モジュレータ（ＳＬＭ）のような、先行技術の光ＭＥＭＳデバイスに関連した問題点は、例えば、マイクロシャッタ装置を通る光路の所望の光学的特徴が得られるように個々のマイクロシャッタの各種の光学構成要素を相互に極めて良好に画成された位置に配置しなければならないことである。光学構成要素の間に相互に位置決めするとき僅かな整合誤差又は変化があっても、透過量が減少する可能性がある。

光透過性マイクロシャッタＭＥＭＳデバイスの更なる問題点は、例えば、塵及び水分からの影響を減少させるため、デバイスの移動する部分は封入しなければらないことである。この封入は、例えば、マイクロレンズのような入力光学素子と出力光学素子との間に完全な機械的システムを封入することによりしばしば実現される。１つの封入方法は、いわゆる分離膠を施し、マイクロレンズと他の構造的部分との間に必要な距離を得て、その後、取り囲むシーリング剤を施すことにより実現される。しかし、この封入に関連した問題点は、先行技術の封入過程は、費用がかかり且つ、信頼性の高い最終製品が常に得られるとは限らないことである。

本発明の１つの目的は、光ＭＥＭＳデバイスの光学構成要素の良好に画成された位置決めを可能にすることである。

本発明の更なる目的は、光ＭＥＭＳデバイス、特に、シーリング効果に関して改良された性質を有する光透過性ＭＥＭＳデバイスを提供することである。

本発明は、
少なくとも１つの光透過層（ＵＴＬ）と、
少なくとも１つの中間層構造体（ＩＬ）と、
少なくとも１つのデバイス層（ＤＬ）と、を備え、
上記中間層構造体（ＩＬ）は、前記実質的に光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における光の透過を促進し、
上記中間層構造体（ＩＬ）は、上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間の距離（ｄ）を画成する、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）に関するものである。

本発明は、
少なくとも１つの光透過層（ＵＴＬ）と、
少なくとも１つの中間層構造体（ＩＬ）と、
少なくとも１つのデバイス層（ＤＬ）と、を備え、
上記中間層構造体（ＩＬ）は、上記実質的に光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における１つ又はより多数の光路（ＯＰ）を促進し、
上記中間層構造体（ＩＬ）は、上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における距離（ｄ）を画成する、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）に関するものである。

本発明の１つの実施の形態において、中間層構造体（ＩＬ）は、少なくとも１つの電気絶縁層を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、中間層構造体（ＩＬ）は、少なくとも１つの下位の層（すなわち副次的な層）を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記下位の層の少なくとも１つは電気絶縁層を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体（ＩＬ）は、１つの一体的層構造体を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記単一層構造体は、上記少なくとも１つの光路（ＯＰ）の一部を形成する少なくとも１つの開口部手段を有する板構造体を備えている。開口部手段は、中間層の空間的構造により確立され、これにより中間層構造体が得られる。

本発明の１つの実施の形態において、上記少なくとも１つの開口部手段は、少なくとも１つの光路（ＯＰ）を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記少なくとも１つの開口部手段は少なくとも１つの開口（ＡＰ）を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記少なくとも１つの開口部手段は、各々が１つの個々の光路（ＯＰ）の一部を形成する複数の開口（ＡＰ）を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体（ＩＬ）は、少なくとも１つの層構造体を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記複数の層構造体はコラムを備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記デバイス層（ＤＬ）は基部層（ＢＬ）に取り付けられる。

本発明の１つの実施の形態において、光透過層（ＵＴＬ）とデバイス層との間における最短の個々の光路（ＯＰ）の距離は上記中間層の厚さに実質的に等しい。

本発明の１つの実施の形態において、光透過層（ＵＴＬ）と基部層（ＢＬ）との間における最短の個々の光路（ＯＰ）の距離は、組み合わさった中間層構造体と上記基部層との厚さの合計に実質的に等しい。

本発明の１つの実施の形態において、上記基部層（ＢＬ）は光透過性である。

本発明の１つの実施の形態において、上記基部層（ＢＬ）は光不透過性であり且つ、貫通穴が設けられている。

本発明の１つの実施の形態において、上記基部層（ＢＬ）は、上記開口（ＡＰ）に相応する更なる開口を備えており、相応する数の光路（ＯＰ）を提供する。

本発明の１つの実施の形態において、上記デバイス層（ＤＬ）はアクチュエータの可動部分を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体（ＩＬ）は、別個であるが、相互に接続された少なくとも２つの層を備えており、上記相互に接続された層の少なくとも１つは、電気絶縁層（２２）を備え、上記相互に接続された層の少なくとも１つは更なる層（２１）を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体（ＩＬ）は、ＳＯＩウェハのハンドル層（２１）と、絶縁層（２２）とを備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）は密封したパッケージ体を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、シーリング部分は、部分的に、上記光透過層から成っている。

本発明の１つの実施の形態において、上記実質的に透過層はマイクロレンズを備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記基部層（ＢＬ）はマイクロレンズを備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記層は相互に接続されている。

層は、例えば、関係する材料に依存して、適宜な接合過程により相互に接続することができる。

本発明の１つの実施の形態において、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）の層は平面層である。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体は、ケイ素酸化物、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイア、ケイ素、ニッケル又はその他の金属、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー及び（又は）それらの組み合わせ体とすることができる。

本発明の１つの実施の形態において、光透過層の少なくとも１つは、パイレックス（Ｐｙｒｅｘ）ガラス、石英、シリカ、アルミニウム、サファイア、ケイ素、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー及び（又は）それらの組み合わせ体を備えることが好ましい。

本発明の１つの実施の形態において、上記デバイス層（ＤＬ）は、任意のドーピングのケイ素、ニッケル又はその他の金属又は好ましくは高ドーピング濃度のケイ素を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、上記絶縁層は、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイア、窒化ケイ素、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー、好ましくはケイ素酸化物及び（又は）それらの組み合わせ体を備えている。

本発明の１つの実施の形態において、光ＭＥＭＳデバイスは、上記デバイス層（ＤＬ）に形成されることが好ましい、少なくとも１つの光モジュレータ装置を備え、該少なくとも１つの光モジュレータ装置は、少なくとも１つの開放位置と少なくとも１つの閉位置とを有する少なくとも１つの可動のマイクロシャッタを備え、上記少なくとも１つの光路は、光を上記少なくとも１つの光モジュレータ装置を介して光ＭＥＭＳ装置を通じて案内し、ＭＥＭＳデバイスは、電気制御信号を上記少なくとも１つの光モジュレータ装置に及び選択的に、該少なくとも１つの光モジュレータ装置から伝送し得るようにされた電気的接続部を更に備えている。

本発明の１つの実施の形態において、少なくとも１つの光路（ＯＰ）内にて伝送された光は、上記少なくとも１つの光モジュレータ装置のシャッタ平面付近にて集束される。

更に、本発明は、
少なくとも１つの光透過層（ＵＴＬ）と、
少なくとも１つの中間層構造体（ＩＬ）と、
少なくとも１つのデバイス層（ＤＬ）と、に少なくとも基づいて、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法であって、
これにより、中間層構造体（ＩＬ）の少なくとも一部を除去することにより、上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における光の透過が促進され、これにより、上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における距離は上記中間層構造体の厚さにより画成されるようにした、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法に関する。

本発明の１つの実施の形態において、光ＭＥＭＳのデバイスの構造部分は、上記デバイス層（ＤＬ）をエッチングすることにより形成される。

本発明の１つの実施の形態において、少なくとも１つの電気絶縁層を備え、これによりＭＥＭＳデバイスの構造部分が上記デバイス層（ＤＬ）をエッチングすることにより形成され、これにより上記中間層構造体（ＩＬ）の少なくとも一部分を除去することにより、上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）との間における光の透過が促進される。

本発明の１つの実施の形態において、上記中間層構造体（ＩＬ）は、少なくとも１つの電気絶縁層を備え、これにより上記デバイス層（ＤＬ）をエッチングすることにより光ＭＥＭＳデバイスの構造部分が形成され、これにより少なくとも前記中間層構造体（ＩＬ）を部分的に除去することにより、１つの光路が上記光透過層（ＵＴＬ）と上記デバイス層（ＤＬ）内に提供される。

本発明の１つの実施の形態において、上記除去は、中間層構造体（ＩＬ）をエッチングすることにより行われる。

本発明の１つの実施の形態において、上記光ＭＥＭＳ層は相互に接続される。

本発明の１つの実施の形態において、上記光ＭＥＭＳデバイスは、請求項１ないし３２の何れかの項に記載の装置である。

本発明について、図面に関して以下に説明する。

図１Ａ及び図１Ｂには、本発明の１つの実施の形態の基本的構成要素が示されている。

図１Ａには、図１Ｂを上方から見たときの簡略化した光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）の断面図ＣＳが示されている。

図示した基本的構造体は、多数の層、すなわち中間層構造体ＩＬにより光透過性の基部層ＢＬから分離された光透過層ＵＴＬと、デバイス層ＤＬとから形成されたいわゆる光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）である。

中間層構造体ＩＬは、ＤＬの導電性部分に対して基本的に電気的に絶縁されている。絶縁性能は、例えば、完全な構造体により実現することができ、又は一部分、例えば、導電性である中間層構造体の一部とデバイス層ＤＬとの間に別個の絶縁層を施すことにより実現することができる。

中間層構造体ＩＬは、透過層ＵＴＬとデバイス層ＤＬとの間における距離ｄを画成し、中間層構造体ＩＬは、例えば、図示した矢印の方向に向けて光路ＯＰを形成する多数の開口ＡＰを備えている。

例えば、シャッタ１０のようなデバイス層ＤＬに形成された脆弱な機械的可動部品はこの実施の形態にて個別に封入され、これにより有益なシーリング効果を提供することが分かる。更に、基部層ＢＬと上透過層ＵＰＬとの間における光路ＯＰは、施された層の厚さにて良好に画成される。更に、相対的に中実な構造を有する中間層構造体を利用するから、機械的により安定的な構造体が得られる。

図１Ｃ及び図１Ｄには、本発明の１つの実施の形態の基本的構成要素が示されている。

図１Ｃには、図１Ｄを上方から見たときの簡略化した光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）の断面図ＣＳが示されている。

図示した実施の形態は、図１Ａ及び図１Ｂの実施の形態に相応するが、開口の構造の点にて相違する。この図示した実施の形態において、ＭＥＭＳデバイスは、２つのキャビティＡＰのみを備え、該キャビティの各々は、その可動のシャッタのみを示した６つの光変調装置を備えている。更に、デバイス層を含む層の間に良好に画成された距離が得られることが分かる。

上記に示した中間層構造体は、いわゆる単一層構造体である。

多くの他のキャビティ構造体が本発明の範囲にて適用可能である。かかる構造体の例は、上方から見たときの図１Ｅ及び図１Ｆに示されている。説明を簡単にする目的のため、基本的に、図１Ａに示した断面図について、説明する。

図１Ｅにおいて、上側の光透過層ＵＴＬを基部層ＢＬに接続する基本的な機械構造体は、６つの柱状構造体１１を備えている。図示した柱は、基本的に、基部層及び（又は）デバイス層と上透過層との間に良好に画成された距離を実現する中間層構造体を提供する。図示した実施の形態において、更なる周縁シーリングを施さなければならず、また、このシーリングの位置決めは、典型的に、透過層ＵＴＬとデバイス層ＤＬとの間にて提供された光路が基本的に組み合わせた中間構造体ＩＬ、透過層ＵＴＬ及び基部層ＢＬにより封入される、先に説明した実施の形態と比較してかなり複雑な過程である。その理由は、開放空間構造体により促進された光路を取り扱うとき、密封過程は、多少、より困難となるためである。

図１Ｆには、中間層構造体は２つのビーム状構造体１１を備える、更なる実施の形態が開示されている。

上述した中間層構造体は、全て、１つ又は更なる下位の層すなわち副次的な層を備える最初の中間層のエッチング又はその他の材料削減技術により提供されることが好ましい。

図２Ａないし図２Ｅには、本発明の１つの実施の形態に従って光ＭＥＭＳデバイスを提供する方法が示されている。

図２Ａにおいて、いわゆるシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ２０が提供されている。図示したＳＯＩは、ハンドル層２１を備えている。本発明の範囲にて、その他のＳＯＩ構造体を付与することができる。

ハンドル層２１は、任意のドーピングのケイ素であることが好ましい。代替的な材料は、例えば、ケイ素酸化物、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイアＰＭＭＡ又はその他のポリマー及び（又は）それらの組み合わせ体とすることができる。典型的に、ハンドリング層の機能は、加工する間、取り扱うことを可能にすることである。

厚さは、典型的に、１０ないし１０００μｍの範囲、好ましくは、５０ないし３００μｍの範囲内にて良好に画成される。

更に、最初のＳＯＩウェハ２０は、デバイス層２３を備えている。該デバイス層は、高ドーピング濃度のケイ素を備えることが好ましい。代替的な材料は、例えば、任意のドーピングのケイ素、ニッケル又はその他の金属を備えるものとすることができる。デバイス層の機能は、可動要素に対する電導層及び（又は）機械的材料を形成することである。

好ましいデバイス基板は、２ないし２００μｍの範囲、好ましくは、５ないし３０μｍの範囲内にて良好に画成された厚さを有するＳＯＩウェハのデバイス層により形成される。

デバイス層２３は、絶縁層２２によりハンドル層２１から分離されている。絶縁層２２は、ケイ素酸化物により出来ていることが好ましい。代替的な材料は、例えば、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイア、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー、窒化ケイ素及び（又は）それらの組み合わせ体とすることができる。

厚さは、多くの理由のため、例えば、０．１ないし３μｍの範囲内にて極めて良好に画成しなければならない。

本発明の１つの実施の形態に従った、ハンドル層２１及び絶縁層２２の機能は、例えば、ハンドル層自体の性質によって電気絶縁体が実際に提供されるならば、単一層により提供することができるということは注目すべきである。

かかる実施の形態は、例えば、シリコン−オン−サファイア（ＳＯＳ）ウェハを使用することにより実現することもできる。

ハンドル層２１及び絶縁層２２は、この適用例において、図１Ａないし図１Ｆに関して説明したように、中間層構造体と称することもできる。

更に、光透過性基板により形成された透過層２４が提供される。該層は、パイレックスガラスを備えることが好ましい。代替的な材料は、例えば、パイレックスのような同様のガラス型式、石英、シリカ、アルミニウム、サファイア、ケイ素ＰＭＭＡ又はその他のポリマー又はその他の適宜な材料のようなものを備えている。好ましい材料は、当該実施の形態において、透過層２４をウェハ層２１、２２、２３に取り付けるときに典型的に施されるアノード性接合（ａｎｏｄｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）に適している。共融接合、ガラスフリット接合、はんだ接合又はポリマー接合のようなその他の接着技術を施すことができる。

この実施の形態における透過層２４、２２０の特徴は、該透過層は例えば、２５０ナノメートルないし２０００ナノメートルのような深ＵＶないし遠ＩＲの範囲にてシステムで使用される波長に対し光透過性でなければならず、また、典型的に、５０ないし２０００μｍ、好ましくは、３００ないし５００μｍの範囲にて良好に画成された厚さを有しなければならないことである。

本発明の１つの変形例に従い、層２４は、不透過性であるが、その目的のため、光ＭＥＭＳデバイスの各光通路に対して適宜な貫通穴を設けることができる。

図２Ｂにおいて、図２Ａの最初のＳＯＩウェハ２０のデバイス層２３は、周知のエッチング過程によりエッチングされ、また、機械構造体２５、２６、２９の輪郭は、デバイス層にて形成されている。更に、エッチングは、エッチングマスクを適宜な数のエッチングステップにて施すだけで行われており、機械構造体２５、２６、２９は、依然として、デバイス層２３の固有の部分であることが分かる。機械構造体は、この実施の形態において、導電体として、また、最終的な構造体の機械部分に対して必要とされる構造体であるが、機械的部分の所期の用途及び目的は異なる。可動の構造体は、例えば、シャッタ装置のようなアクチュエータを備えることができる。これについては以下に説明する。

更に、透過層２４には、特定の所望の形態による導電体２７が設けられている。基板２４における導電層又は多層は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を備えることが好ましく、又はこれと代替的に、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕ／Ａｌ、Ａｌ／Ａｕ多層を備えるようにしてもよい。厚さは、例えば、５０ナノメートルないし３０００ナノメートルの範囲とすることができる。好ましくは、電気的接続部に対して約５００ナノメートルの厚さが使用されるものとする。導電層２７は、また、層２４上に光不透過性のパターンによる特定のパターンを画成する目的のため、不透過層として施すこともできる。このパターンは、透過層２４に光透過性開口部２８を特に画成することができる。

図２Ｃにおいて、基本的に、最初のＳＯＩウェハ２０に形成された構造体と、透過層２４利用の構造体という２つの部分が例えば、接合により相互に接続されている。１つの好ましい接合方法は、アノード接合である。その他の層基板が使用されたならば、本発明の範囲内にて幾つかの代替的な接合方法を適用することができる。共融接合、ガラスフリット接合、はんだ接合又はポリマー接合のようなその他の接合技術を適用することができる。

効果的には、接合の結果、図２Ｃの組み合わせた構造体は、施された基板層内に封入されたデバイス部分２５、２６、２９により形成された本来的なデバイス構造体を備えている。更に、任意のデバイス構造体２５、２６、２９と基部層の導電体２７との間の電気的接点を確立することができる。

更に、構造体には、一時的なマスク２０１が設けられている。該マスク２０１は、以下に説明したハンドル層２１の更なるエッチングの間、エッチングすべきでない領域を遮蔽する目的のため取り付けられる。一時的層２０１は、例えば、１５μｍのような十分な厚さの光抵抗性材料であることが好ましい。１つの代替的な材料は、例えば、ハンドル層２１がケイ素である場合、ケイ素酸化物である。

図２Ｄにおいて、エッチング過程又はイオンミリング又はレーザ穿孔のようなその他の材料除去技術の結果、マスク層２０１により画成された断面を有する穴２０２が形成される。該穴２０２は、機械構造体２５、２６の頂部まで延びている。このようにして、例えば、シャッタ２５及び電極２６のような図示した構造体は、部分的に可動の構造体として形成される。更に、また、極めて重要なことは、この場合、「穴の板」を形成する穴２１１の側壁は、「基部板」、すなわちこの場合、透過層２４の間に極めて精密で且つ良好に画成された距離を画成することである。

図２Ｅにおいて、構造体には、光透過性の頂部層２２０が設けられており、該構造体は、２つの透過層２２０、２４の間における距離が最初の層２１、２２、２３の厚さにより良好に画成されるよう実現することができる。換言すれば、許容公差は、層２１、２２、２３の質により規定される。

例えば、マイクロシャッタのような、図示したマイクロ構造体の１つ又は幾つかを備える完全なシャッタ構造体上における穴２０２の良好に画成された伸長体は、光が開口部２８を通って例えば、上方から又は下方にて構造体を透過し且つ、電気的に制御されたシャッタ構造体によって変調される光伝送システムを取り扱うとき、極めて重要である。反射防止被覆を開口部２８に堆積させてもよい。

中間層構造体における穴２０２は、デバイス層２３の可動部分を完全に露出させるのに十分大きくなければならず、また、関係したシャッタの開放位置の１つ又はより多くにて透過した光を妨害しないよう十分に大きくなければならない。換言すれば、本発明の範囲内にて幾つかの穴の幾何学的形態を採用することができる。好ましくは、側壁の輪郭外形は、垂直方向に＋／−１０°である。必要であるならば、本発明の範囲内にてその他の輪郭外形とすることも可能である。本発明の有益な特徴は、側壁の輪郭外形は重要ではない点であり、このことは、穴のエッチングをエッチング速度に対して最適化し、これにより製造コストを最小限にできることを意味する。

典型的に、透過層２２０、２４は、開口部２８を通る光の透過を最適化するため、一側部又は両側部に取り付けられたマイクロレンズ構造体を備える必要がある。

更に、この単一の層構造体を透過層２４、２００の間に取り付けることにより、例えば、いわゆる分離膠の形態をした、別個の取り囲み分離材による従来の少数点支持により層が分離された、従来の構造体と比較して、機械的に安定した構造体が実現された。

更に、シャッタパッケージ体の相対的に容易な密封を促進する構造体が実現された。換言すれば、最適なことに、透過層２２０、２４の間に封入された構造体の層間の接合のみによって、密封は特定の状況にて最終的に実現することができる。

図３には、例えば、図２Ｅに示したマイクロシャッタのような、複数のマイクロシャッタを備え、透過層３２１、３２４の一側部又は両側部にマイクロレンズ構造体を有する光ＭＥＭＳデバイスが示されている。

図示した装置は、アクチュエータを電子的に制御し得るようにされた、いわゆるＩ／Ｏパッドワイヤーシステム３３０を更に備えている。

図４には、本発明に従ったマイクロシャッタの基本的構造体の断面図が示されている。図示した光ＭＥＭＳデバイスは、例えば、ＳＯＩデバイスにより、好ましくは、図２Ａないし図２Ｅに関して説明した過程の変形例により製造される。

最初のＳＯＩウェハは、ハンドル層３２１と、絶縁層３２２と、デバイス層３２３とを備えている。

図示した最終構造体は、典型的に、例えば、上及び下光透過層のような、更なる構造体と組み合される。

図示した構造体の基本層３２１、３２２、３２３は、良好に画成された厚さと、例えば、構造体の頂部及び下方に配置された光透過層のような、更なるＭＥＭＳ層に対する極めて接近した支持体とを特徴とすることが分かる。

図５には、本発明の更なる実施の形態が示されている。図示した構造体は、製造が極めて複雑であるが、絶縁層６２２Ｂにより相互に分離され且つ、絶縁層６２２Ａによりハンドルウェハから分離された２つのデバイス層６２４Ａ、６２４Ｂを備えている。

図示した構造体は、例えば、頂部及び底部レンズ層のような、更なるＭＥＭＳ層に対して良好に画成された構造体の厚さを特徴としている。

図６には、図２ＥのＭＥＭＳデバイスに基本的に相応するが、更なるキャビティ６３１、６３３が設けられる、本発明の更なる変形例が示されている。

キャビティは、例えば、リード、電極又はその他のデバイス構造体を保持し且つ、案内するため形成することができる。

図示した実施の形態において、このとき、電極６３２は、キャビティ６３１内に下降しており、これにより、例えば、電極の厚さ増すことを容易にする。

図７には、例えば、多くの応用できるマイクロ構造体の設計の１つの例が示されており、この設計は、本発明の以前に説明した実施の形態の任意のものにてアクチュエータとして取り付けることができる。

図示したシャッタは、例えば、基部層のような、半透明のシャッタプラットフォームに定着された多数のシャッタ構成要素を備えている。

光を基部層を通じて案内するための光伝送路は、一部分、半透明な基部層に堆積されたマスキングの穴７１４により画成される。光は、例えば、熱波ビーム又は紫外線光のような非可視光を有するものとしてもよい。

図示した主構成要素は、共に、基部層に締結された電極７１２、７１３を備えている。

シャッタビーム７１１は、一端にて締結箇所７１５におけるプラットフォームに定着され且つ、他端にてシャッタブレード７１６が装着されている。シャッタブレードは、個々に制御可能な電極７１２、７１３を作動させることにより、穴マスキング７１４により画成された光伝送路まで相対的に動かすことができる。

図示したシャッタブレード７１６は、定着箇所７１５を介してフィード線に電気的に接続され且つ、この定着及び可動部分の構造体により画成された経路ＭＰに沿って動くことができる。

例えば、ブレードのような、シャッタの可動部分は、遮蔽部７１７、７１８を可動部分の電位に接続することにより、電極へのフィード線から電磁的に遮蔽されている。

例えば、可動部分及び電極のような上述したシャッタ部分は、例えば、図２Ａないし図２Ｅに関して説明したように、基部層に取り付けられたデバイス層にてエッチングすることができる。

全体として、例えば、ＩＬ、ＤＬのような平面層の厚さは、極めて良好に画成され、これにより、透過性基板の平面層の接続部にて要素の良好に画成された相互の距離が実現されることが分かる。これらの距離は、シャッタが開放したとき、最適な伝送特性を保証し得るよう慎重に調節される。

本発明の１つの実施の形態における基本構造体の図である。 本発明の１つの実施の形態における基本構造体の別の図である。 本発明の更なる実施の形態における基本構造体の図である。 本発明の更なる実施の形態における基本構造体の別の図である。 本発明の更なる実施の形態における基本構造体の図である。 本発明の更なる実施の形態における基本構造体の別の図である。 本発明の１つの実施の形態に従った光ＭＥＭＳデバイスを製造する方法の図である。 本発明の１つの実施の形態に従った光ＭＥＭＳデバイスを製造する方法の別の図である。 本発明の１つの実施の形態に従った光ＭＥＭＳデバイスを製造する方法の別の図である。 本発明の１つの実施の形態に従った光ＭＥＭＳデバイスを製造する方法の別の図である。 本発明の１つの実施の形態に従った光ＭＥＭＳデバイスを製造する方法の更に別の図である。 本発明の１つの実施の形態を示す図である。 本発明の別の実施の形態を示す図である。 本発明の別の実施の形態を示す図である。 本発明の更に別の実施の形態を示す図である。 本発明に従ったマイクロシャッタの特定の実施例を示す図である。

Claims (26)

1. 光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、
   少なくとも１つの光透過層（ＵＴＬ）と、
   少なくとも１つの中間層構造体（ＩＬ）と、
   少なくとも１つのデバイス層（ＤＬ）と、を備え、
   前記中間層構造体（ＩＬ）は、前記実質的に光透過層（ＵＴＬ）と前記デバイス層（ＤＬ）との間における１つ又はより多数の光路（ＯＰ）を促進し、
   前記中間層構造体（ＩＬ）の厚さは、前記光透過層（ＵＴＬ）と前記デバイス層（ＤＬ）との間における距離（ｄ）を画成し、前記マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）は、密封したパッケージ体を備え、該密封したパッケージ体は、一部分、前記光透過性層により構成され、
   前記中間層構造体（ＩＬ）は少なくとも１つの層からなる板構造体を備え、前記板構造体は、各々が１つの個々の光路（ＯＰ）の一部を形成する複数の開口（ＡＰ）を有する、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
2. 請求項１に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体（ＩＬ）は、少なくとも１つの電気絶縁層を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
3. 請求項１に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体（ＩＬ）は、複数の下位の層を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
4. 請求項３に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記下位の層の少なくとも１つは電気絶縁層を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
5. 請求項２又は３に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体（ＩＬ）は、複数の層構造体を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
6. 請求項１ないし５の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記デバイス層（ＤＬ）は基部層（ＢＬ）に取り付けられる、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
7. 請求項６に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、光透過層（ＵＴＬ）と基部層（ＢＬ）との間における前記最短の個々の光路（ＯＰ）の距離は、組み合わせた中間層構造体と前記デバイス層との組み合わせた厚さに等しい、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
8. 請求項６又は７に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記基部層（ＢＬ）は光透過性である、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
9. 請求項６又は７に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記基部層（ＢＬ）は光不透過性であり、また、貫通穴が設けられる、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
10. 請求項６ないし９の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記基部層（ＢＬ）は、前記開口（ＡＰ）に相応し且つ、相応する数の光路（ＯＰ）を提供する更なる開口を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
11. 請求項１ないし１０の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記デバイス層（ＤＬ）はアクチュエータの可動部分を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
12. 請求項１ないし１１の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体（ＩＬ）は、相互に接続された少なくとも２つの別個の層を備え、前記相互に接続した層の少なくとも１つは、電気絶縁層（２２）を備え、前記相互に接続した層の少なくとも１つは、更なる層（２１）を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
13. 請求項１ないし１２の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体（ＩＬ）は、ＳＯＩウェハのハンドル層（２１）と、絶縁層（２２）とを備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
14. 請求項１ないし１３の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記光透過層（ＵＴＬ）はマイクロレンズを備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
15. 請求項６ないし１０の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記基部層（ＢＬ）はマイクロレンズを備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
16. 請求項１ないし１５の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記光透過層、中間層構造体及びデバイス層は相互に接続される、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
17. 請求項１ないし１６の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、マイクロ電気機械構造体（ＭＥＭＳ）の前記光透過層、中間層構造体及びデバイス層は平面層である、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
18. 請求項１ないし１７の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記中間層構造体は、ケイ素酸化物、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイア、ケイ素、ニッケル又はその他の金属、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー及び（又は）それらの組み合わせ体を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
19. 請求項１ないし１８の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、光透過層の少なくとも１つは、パイレックス（登録商標、Ｐｙｒｅｘ）ガラス、石英、シリカ、アルミニウム、サファイア、ケイ素、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー及び（又は）それらの組み合わせ体を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
20. 請求項１ないし１９の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記デバイス層（ＤＬ）は、任意のドーピングのケイ素、ニッケル又はその他の金属又は高ドーピング濃度のケイ素を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
21. 請求項２，４、１２及び１３の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記絶縁層は、シリカ、石英、ガラス、アルミニウム、サファイア、窒化ケイ素、ＰＭＭＡ又はその他のポリマー、ケイ素酸化物及び（又は）それらの組み合わせ体を備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
22. 請求項１ないし２１の何れか１つの項に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、前記デバイス層（ＤＬ）内に形成された少なくとも１つの光モジュレータ装置を備え、該少なくとも１つの光モジュレータ装置は、少なくとも１つの開放位置と、少なくとも１つの閉位置とを有する、少なくとも１つの可動のマイクロシャッタを備え、前記少なくとも１つの光路は、光を前記少なくとも１つの光モジュレータ装置を介して光マイクロ電子機械構造体を通じて案内し、前記光マイクロ電子機械構造体は、前記少なくとも１つの光モジュレータ装置へ且つ選択的に、該少なくとも１つの光モジュレータ装置から電気制御信号を伝送し得るようにされた電気的接続部を更に備える、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
23. 請求項２２に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）において、少なくとも１つの光路（ＯＰ）内にて伝送された光は、前記少なくとも１つの光モジュレータ装置のシャッタ平面内に又は該シャッタ平面付近に集束される、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）。
24. 少なくとも１つの光透過層（ＵＴＬ）と、
    少なくとも１つの中間層構造体（ＩＬ）と、
    少なくとも１つのデバイス層（ＤＬ）とに基づいて光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法において、
    中間層構造体（ＩＬ）の少なくとも一部を除去することにより、前記光透過層（ＵＴＬ）と前記デバイス層（ＤＬ）との間の光の透過が促進され、前記光透過層（ＵＴＬ）と前記デバイス層（ＤＬ）との間の距離は前記中間層構造体の厚さにより画成されるようにし、前記マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）は、密封したパッケージ体を備え、該密封したパッケージ体は、一部分、前記光透過性層により構成され、
    前記中間層構造体（ＩＬ）は少なくとも１つの電気絶縁層を備え、ＭＥＭＳデバイスの構造的部分は、前記デバイス層（ＤＬ）をエッチングすることにより形成され、前記中間層構造体（ＩＬ）の少なくとも一部を除去する工程により、前記光透過性層（ＵＴＬ）と前記デバイス層（ＤＬ）との間の光の損失無しの伝送が促進される、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法。
25. 請求項２４に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法において、前記除去は、中間層構造体（ＩＬ）をエッチングすることにより行われる、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法。
26. 請求項２４又は２５に記載の光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法において、前記光透過層、中間層構造体及びデバイス層は相互に接続される、光マイクロ電子機械構造体（ＭＥＭＳ）を製造する方法。

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