594084 A7 B7 五、發明説明（]) 本發明係關於微電子領域及光機電微系統。更特別地 ’其關於用於安排光學路徑之光學元件。這些元件包括光 開關及這些開關的矩陣。發明也關於製造這些開關之製程 ’其能夠取得小巧自動對齊的光學開關，具有優於現有元 件之光學及機械特徵。 習知枝藝 如同所知，光纖日漸增加地作爲聲音/資料傳輸之傳 輸媒體。以類似於使用銅線之通訊網路之方式，以光纖爲 基礎的網路具有路由節點以確保網路的不同光纖之間的動 態連接。 在速度非爲基本準則之區域網路中，路由操作係由光 機械系統操作。重要的是這些路由節點並未使用光電轉換 系統而是以光線直接從一光纖傳送至另一光纖之方式操作 〇 這些操作通常係由光機械開關執行。這些光機械開關 依靠光纖相對於彼此之移動原理，特定是它們對齊的原理 。在某些構造中，光纖維持不動，且係開關提供之稜鏡或 鏡片移動以允許光線被適當地導引。 以極化獨立性、波長、串擾及對比之觀點而，這些光 機械開關的性能是優良的。但是，這些光機械開關具有數 十微秒數量級之相當長的回應時間等缺點。此外’這些光 機械開關具有高製造成本。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ¾衣‘-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 594084 A7 B7 五、發明説明（2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 隨著微小化及切換速度之性能增強之要求，已提出使 用MEMS技術製造光學開關，亦即，使用半導體材料製成 的機械微結構。 因此，IEEE MEMS WORKSHOP 1999，424-428 頁之文 獻· “ A low_v〇ltage micromachined optical switch by stress induced pending”中，揭示包括二輸入光線及二輸出光纖 之光學開關。此開關包含支撐鏡片之移動樑。視此樑的位 置而定，鏡片會或不會位於置成面對面的二光纖之場中。 當鏡片位於二光纖之間時，其會防止光線的傳輸。相反地 ，當鏡片退縮時，光線會從一光纖前進至與其相對立的另 一光纖。樑以小於毫秒之相當短的切換時間被靜電地吸至 基底。 但是，此開關具有二主要缺點，亦即，缺乏易於將光 纖定位於延著其它光線的軸上之機械結構。現在，已知光 纖對齊限制相當重要且對於光插入損耗具有根本的影響。 此外，該文獻中揭示的開關要求維持電壓以使樑保持在適 當位置並因而使鏡片維持在所需位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明要解決之第一問題係確保開關中結合之不同光纖 之間的完美對齊，並反射用於開關之反射結構。 發明要解決之另一問題係解決能量之消耗，且開關必 須能夠長時間維持路由位置。 另一型式的光學開關也已發表於1992年8月之 “Journal of Lightwave Technology” volume 10，number 8， 1078-1085 頁之” A silicon-based moving mirror optical 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐) -5- 594084 A7 B7 五、發明説明（3) switch”文獻中。此開關由二分離的部份構成。在較低部份 上，以各向異性濕蝕刻，於基底上形成二個彼此成90° (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之V形槽，以便作爲對齊光纖之結構。 在製成V形槽時，同時也形成金字塔形穴以允許珠 插入，作爲致動支提鏡片的板之樞。 此開關的上部包括鏡。此鏡係由基底的各向異性混蝕 刻所界定。其係由垂直於基底的主面之平面所界定。溝槽 係形成於較低部的基底中以允許插入第二部份的鏡。整個 開關係由傳統的電磁繼電器致動。由於其設計，所以，此 開關具有毫秒數量級之快速反應時間。但是，此開關具有 很多缺點，特別地，其係由必須組合之二分別的部份製成 ，所以，在組合操作時先天上即具有對齊限制之風險。 此外，在較低部份的基底中製造槽時，不可避免地會 在鏡與支撐光纖之溝槽之間產生對齊誤差。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在”Transducer 1999”，3 86-3 89 頁之文獻 “Silicon microoptical switching device with an electromagnetically operated cantilever”中，揭示另一光學開關。該文獻中所 揭示的開關包括二對垂直的直立鏡，其中之一當安裝於移 動樑上時，可以相對於另一者移動。 四光纖配置成與二對垂直鏡對立。取決於這二鏡的相 對位置，由光纖發射的光線會被反射離開同對中的二鏡或 離開二不同對的相面對之鏡。 這些垂直的鏡係由深乾各向異性蝕刻所形成，也稱爲 「深RIE」。此技術的使用牽涉到有關鏡片之某些缺點， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 594084 A7 B7 立、發明説明（4 ) 特別是，產生光損耗之鏡的某些粗糙度。此外，由於其設 計’所以，光路徑相當長，由於其需要反射離開二鏡片， 所以，增加光損耗。此外，光纖通過獨立的模組以定位， 所以，其對齊也會產生光損耗。 文獻W0 9 8/1 25 89也揭示一種光學開關，由矽在絕緣 體上（SOI)基底之深反應離子.鈾刻所取得。此裝置雖然 具有確保光纖相對於鏡的對齊之優點，但是，卻具有使用 離子蝕刻技術相關的缺點。這是因爲如此取得的鏡具有一 定粗糙度，其缺點已述及。此外，使用藉由深蝕刻技術之 SOI基底會造成特徵下切割。換言之，如此取得的鏡不是 真正的平面，其會產生光損耗。 此外，該文獻中所揭示之鏡的移動需要很大的致動器 。此開關因而受限於使用單一開關的應用，且其無法合理 地集成於包含大量開關之矩陣中。 此外，文獻US 5，960,1 32揭示一種光學開關矩陣。此 開關矩陣包括多個鏡，每一鏡與一或更多致動器相關連。 每一鏡連接至基底構件及從反射狀態移至縮回狀態，經由 鉸鏈樞轉。此矩陣具有令人滿意的切換時間’爲7〇〇微秒 數量級。 但是，並未解決光纖與鏡的對齊問題。此外’如同所 述，用以產生鏡之材料係多晶矽，會造成相當大的表面粗 糙度，產生光損耗。此外，多晶矽製成的致動器之壽命比 結晶矽製成的致動器之壽命還短。 在 2000 年 3 月 16 日出版之”Electronic Letters” 中， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 594084 A7 B7 ___ 五、發明説明（5) 文獻”Self-alighned mirrors and V-grooves in free space micromachined optical switched”也揭示另一型式的光學開 關。此開關具有對齊結構，其包含用以容納光纖之溝槽。 此開關也具有安裝於能夠相對於基底的其餘部份移動之樑 上的反射結構。安裝於樑上的鏡因而在二位置之間移動。 在稱爲反射位置之第一位置中，鏡置成將來自第一光纖的 光線再導向第二光纖。在稱爲傳送位置之另一位置中，鏡 置成來自第一光纖的光繼續在其最初的方向上傳送。 由於容納光纖之溝槽及鏡係藉由同時各向異性濕鈾刻 取得，所以，光纖與鏡的對齊是最佳的。由於結構的方向 完全由政的結晶學所界定，因而可確保鏡及容納光纖之溝 槽的自動對齊，因此，結果可以減少光損耗。第二鈾刻步 驟界定允許鏡移動之樑。第二蝕刻步驟界定允許鏡移動之 樑。所使用的製程因而能夠取得自動對齊，證明爲特別有 利的。但是，此開關具有導因於混鈾刻之缺點。這是因爲 鏡壁的水平鈾刻速率等於垂直鈾刻速率。因此，由矽的結 晶學所決定之此限制意指製造諸如高度200微米的鏡時， 界定鏡的光罩之寬度必須大於至少400微米。 因此，可知使用體積加工時會大量消耗矽表面，因此 ，可顯著地限制此開關合倂至大矩陣的可能性。 在2000年8月21-24曰舉行的IEEE/LE0S有關 Optical MEMS之國際硏討會上發表於第119至120頁之文 獻 “New self-aligned micromachining process for large free-space optical crossconnects”中，揭示特別的製程，用 本紙張尺度適用中B1國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------- 11 n -I ―― I ——訂— —---.J— i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 594084 A7 ___B7 ___ 五、發明説明（6) 以將深RIE型的乾鈾刻步驟與濕蝕刻步驟結合。此製程能 夠減少延著鏡被蝕刻的矽體積，但是，其具有數個缺點。 因此，其首先被用於製造安裝於可變形的樑上之反射結構 。反射結構的移動類似相對於樑與基底的其餘部份之間的 接合區之樞接移動。這些可變形的樑在基底上佔據相當大 的表面積，因而當其要在矩陣開關內與數個反射結構合倂 時限定了作用密度。 其次，樑會藉由樑的一端所形成之歸位機構或是蝕刻 步驟期間所取得的可可變形區域而回至其位置。由於這些 區域的機械特性之再現性主要取決於這些可變形區域的尺 寸之精確度，所以，難以取得。現在，由於鈾刻步驟的順 序及反射結構與可變形歸位區之間大的尺寸差異，所以， 此精確度非常難以取得。 因此，本發明所要解決的一問題係提供能夠增加存在 於矩陣中的開關之數目，而不會產生高的光損耗，並仍能 維持矽結晶學所取得之自動對齊能力及良好的開關機械特 徵的再現性。 發明槪述 本發明因而此關於製造光學開關。此開關包括： 對齊結構，包括製於矽在絕緣體（SOI )基底的面上 的數個溝槽，每一溝槽係用以容納能夠發射光線之光纖； 反射結構，能夠在二位置之間移動，亦即： 反射位置，其中反射結構配置成重新導引來自第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " _ 9 - ---------裝·------訂------Aw J—Ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 594084 A7 ___ ___ B7 五、發明説明（7 ) 一光纖的光線至第二光纖； 傳送位置，其中反射結構配置成允許光線從第一 光纖繼續以其最初方向傳送。 根據本發明，製法之特徵在於其包含數個連續的鈾刻 步驟，亦即： 各向異性乾蝕刻步驟，在基底上執行，能夠界定反射 結構的整體形狀； 後續的濕蝕刻步驟，藉由降低第一鈾刻步驟期間產生 的粗糙度而能夠界定反射結構的最終形狀，以及界定對齊 結構； 蝕刻步驟，在與反射結構相反的側上之基底的該面上 執行，能夠界定連接反射結構至基底的其餘部份之可變形 區的形狀； 最後步驟，從SOI基底移除二氧化矽層，而能夠露出 反射結構。 換言之，第一乾蝕刻步驟能夠界定鏡表面的整個廓輪 ，特別是反射結構。此乾蝕刻步驟能夠相當深地加工典型 上爲矽之基底。使用此蝕刻首先允許用於製造基本鏡的掩 罩所需表面積顯著地減少。 由各向異性濕蝕刻組成的第二鈾刻步驟一方面具有藉 由掩罩的下切割以界定鏡的最後形狀而取得光學等級拋光 之目的，另一方面，用以界定用於對齊光纖與鏡之對齊的 結構。鏡的反射面及光纖對齊結構因而於相同鈾刻操作期 間形成，而能取得自動對齊結構。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 594084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 二鈾刻步驟的順序因而允許用於蝕刻反射結構的掩罩 表面積大幅減少。根據發明，這是因爲垂直於鏡而量測之 此特徵的尺寸相較於藉由濕鈾刻以取得鏡之製程已大幅縮 小，其因爲藉由濕鈾刻以取得鏡之製程中水平鈾刻速率等 於垂直鈾刻速率，這意指爲了取得鏡高度h，界定鏡之微 縮影掩罩上的圖案必須佔據至少2h的寬度。 因此，光路徑隨著減少並因而降低光損耗。此外，用 於蝕刻反射結構之掩罩的尺寸因而能夠使其整合於具有較 小整體尺寸的開關矩陣中。 S 01基底包括薄矽層，薄矽層位於與反射層的相反面 上。因此，在此薄矽層蝕刻期間，可變形區形成有其厚度 ，因此其彎曲容量被完美地界定，此爲開關正確操作之基 本參數。之後，在界定用於連接至基底的可變形區之後， 二氧化矽層會被化學地鈾刻以露出支撐真實反應結構之平 台。 由於可撓性，或更槪約而言由於這些特徵區的可變形 性，平台及反射結構可以在反射位置與傳送位置之間移動 〇 事實上，在第一、乾鈾刻步驟期間，可在對齊結構的 位置有利地形成初始溝槽。然後，在第二、濕鈾刻步驟期 間，這些溝槽會被轉換成光纖會置於其中之真正溝槽。 換言之，可能具有長方形剖面的初始溝槽會由乾鈾刻 形成。由於矽的結晶學，後續的濕鈾刻步驟界定特別鑽石 形狀的溝槽。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ---------裝.------訂------Aw J---Ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 - 594084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9) 在另一變異中，在單一化學蝕刻步驟中，取得對齊結 構的溝槽。 實際上，用以形成平台及/或可變形區之蝕刻會於反 射結構的相反側上之基底面上執行。換言之，平台及固定 平台至基底之機械連接區會由鏡的相反側上之基底面所界 定。 發明也關於光學開關，其包括： 對齊結構，包括數個溝槽，製於矽在絕緣體（s 〇 I)上 的基底之面上，每一溝槽欲用以容納能夠發射光線之光纖 ， 反射結構，能夠在二位置之間移動，亦即： 對齊結構，包括製於矽在絕緣體（s 〇1 )面上的數個 溝槽’每一溝槽係用以容納能夠發射光線之光纖； 反射結構，能夠在二位置之間移動，亦即： 反射位置，其中反射結構配置成重新導引來自第 一光纖的光線至第二光纖； 傳送位置，其中反射結構配置成允許光線從第一 光纖繼續以其最初方向傳送。 根據發明，反射結構位於平台上，平台係能夠垂直於 第一及第二光纖界定的平面平移地移動。 換言之，不似最接近的習知技藝中所界定的架構般， 鏡並未安裝於樑上而是安裝於小平台上。由平台及鏡形成 的此移動系統並未相對於基底的其餘部份樞轉，而是垂直 於基底的主面平移地移動。尺寸實質上小於習知技藝的樑 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
In' I amn I ϋϋ ϋϋ ϋϋ ϋϋ ϋ— I i^i— am Hal·、一n u mi —umm ϋϋ —^n I HI (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 594084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（id) 之尺寸之此平台能夠每單位面積結合大量基本開關。 實際上，平台會由可變形區連接至基底，可變形區係 製於反射結構的相反側上之基底的面上。這些可變形區於 彎曲時較佳地作用。但是，可假想諸如屈曲等其它型式的 操作。這些可變形區的尺寸，特別是其厚度，因而被適度 地控制，確保元件的機械特性之良好再現性。 實際上，可變形區有利地界定反射結構之二穩定平衡 位置。因此，可以維持反射結構的位置而不消耗能量。 根據發明之開關包含用以移動平台之致動器。此致動 器可施加靜電力、電磁力或熱作用力於平台上。 因此，在靜電力致動的情形中，平台構成第一電極。 由於平台之位置的互補幾何界定，所以，第二電極可被界 定於另一基底上。 在一特別實施例中，致動器可爲能夠吸引固定於平台 之磁性材料層之電磁鐵或線圏。 舉例而言，藉由使用永久磁鐵，或是藉由穩定動態平 衡位置的界定，特別是藉由屈曲連接平台至基底之區域， 可以維持反射結構的二位置而不會消耗能量。 實際上，對齊結構的溝槽可有利地包含殻以容納準直 器裝置。 發明也關於光學開關矩陣。藉由組合多個上述界定的 光學開關，可取得此矩陣。這些裝置的對齊結構會延著矩 陣的週邊分隔及置放。這些對齊結構的溝槽容納光纖，光 纖能夠發射光線至位於光纖延伸中不同的的開關之反射結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝<------訂-----J— - J. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 594084 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（11) 構。 矩陣開關的每一反射結構能夠在其反射位置與其傳送 位置之間移動’每一關關彼此獨立，藉以將位於對齊結構 的一側上之任何光纖與位於對齊結構的另一側上之任何其 它光纖相連接。 實際上’光學開關矩陣有利地包括載體結構，其形成 於基底中並界定用於每一光學開關的反射結構之殼。換言 之’基底的載體結構設計成限制不同相鄰開關的不同平台 之間任何的機械耦合。 實際上’相同矩陣的光學開關有利地配置於平行列及 行中，列係垂直於行。 圖式簡述 從後述參考附圖之實施例說明，將淸楚知道實施發明 之方式及其造成之優點。 圖1係根據發明之開關的上視圖； 圖2係圖1的對角平面II-ΙΓ之剖面視圖； 圖3係圖1的橫平面III-ΙΙΓ之剖面視圖； 圖4至8係根據發明之開關的剖面視圖，顯示其製程 中的不同階段； 圖9係圖1之平面IX-IX’之剖面視圖； 圖10係類似於圖9之剖面視圖，其中，根據發明之 製程的變異，製造對齊溝槽； 圖11係用以取得根據另一實施例之對齊溝槽的端部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 項再填含 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） 14- 594084 A7 _ B7 _五、發明説明（12> 之蝕刻掩罩的細部上視圖； 圖1 2係以圖1的掩罩取得之溝槽的端部之上視圖； 圖13及14係圖1的平面mil上之一剖面視圖， 分別顯示在其反射位置及在其中性位置中的反射結構； 圖1 5係根據發明之開關的視圖；及 圖1 6係根據發明之開關矩陣的視圖。 主要元件對照表 (請先閱讀背面之注意事 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 光學開關 2 對齊結構 3 溝槽 4 溝槽 5 移動裝置 6 平面鏡 7 平台 9 基底 10 主面 11 可變形區 12 分枝 13 壁 15 平面 16 平面 17 整體形狀 18 最終面
—丨 項再填寫本頁) -訂 -........... 0 -15- 594084 A7 B7 五、發明説明（13) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 19 最終面 22 平面 23 平面 25 長方形溝槽 26 鑽石狀溝槽 27 平面 28 平面 29 平面 30 平面 32 掩罩 33 贅部區 34 容器 35 溝槽 36 整體形狀 37 中央區 38 中央區 40 絕緣體層 41 反面 42 矽層 45 樑 46 第一光纖 47 鐵磁材料層 49 線圈 50 下基底 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 594084 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 51 永 久 磁 鐵 53 光 纖 60 光 學 開 關 63 載 體 結 構 64 準 直 器 裝置 65 微 線 圏 66 下 基 底 實施發明之方式 如同已述，發明係關於光學開關及關於界定此開關的 製程。 如同圖1所示，此開關基本上具有對齊結構（2)及能 夠相對於對齊結構（2)移動之移動裝置（5)，結構（2)包括用 以容納光纖之溝槽（3,4)。 更特別地，對齊結構（2)在所示的實施例中包括四溝 槽（3)，兩兩成雙。同對的溝槽（3)彼此對齊。此對齊可在 橫向上稍微偏移，以致於同一通道的垂直溝槽之軸的交會 位於鏡的中間平面及其面之間。以此方式，二通道在傳輸 狀態下及反射狀態下製成相等。這些溝槽形成於SOI(矽 在絕緣體上）基底的厚層中。溝槽（3，4)的方向係依矽的結 晶學而界定。因此，溝槽的方向在<11〇>方向上。這些溝 槽（3，4)在如圖1所示之實施例中，具有V形剖面，通常 稱爲V溝槽，或者如圖1 2所示具有鑽石狀剖面。 在圖1中所示的實施例中，移動裝置（5)包括平.行於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " I--------^^裝*-------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 594084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15) <100>方向之平面鏡（6)。此平面鏡（6)位於平行於基底（9) 的主面（10)之平台(7)上。此平台（7)經由四個可變形區（11) 連接至基底（9)的其餘部份，在所示的實施例中，四個可 變形區具有不同的分枝（12)，連接真正平台（7)至垂直於溝 槽.（3,4)之基底（9)的壁（13)。 當然，發明不限於連接平台（7)至基底（9)之區域的此 幾何形狀，而是涵蓋很多未顯示之其它變異。 圖4至8顯7K根據發明實施之鏡（6)。因此，舉例而 言，較佳地，使用習知的深RIE或電子迴旋加速器共振（ ECR )之技術，在第一步驟中執行深矽加工型之深的各向 異性蝕刻。 因此，如圖4所示，第一深蝕刻步驟界定平台的整體 形狀（3 6)。上掩罩具有中央區，其尺寸對應於平台的整個 形狀（3 6)之尺寸。之後，移除上掩罩，露出下掩罩，其中 央區（38)具有較小尺寸。接著，如同圖5所示，鏡的整體 形狀（17)由第二深蝕刻步驟界定，接著以各向異性濕蝕刻 造成虛線所示之輪廓。界定鏡（6)的整體形狀（17)之面的平 面（15，16)非常接近{100}系的平面，在一定的對齊誤差之 內。 這是因爲當光罩定位時，會產生相對於基底的平坦表 面之方向誤差。此對齊誤差說明在鏡的整體形狀（1 7)之平 面（1 5，1 6 )與U 〇〇丨晶向之間存有稍微的偏移。 接著，如圖6所示，執行第二各向異性濕蝕刻步驟。 此濕蝕刻會加工鏡的整體形狀（1 7)以致結束於圖5中的虛 冢紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(ilOX297公釐） " ---------^^裝 *-------訂----------1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -18- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 594084 A7 ___B7 ___ 五、發明説明（16) 線所示之最後面（18,19)。鏡的此最後形狀之平面正好爲 { 100丨系的平面。這些平面（18,19)在濕鈾刻步驟期間出現 。不似整體形狀（17)的面之平面一般，鏡的最終面之平面 係晶體平面並因而具有很低的粗糙度。此各向異性濕蝕刻 能.夠使用矽的結晶學以使所有機械結構定向並將鏡（6)鈾 刻成其最終結構，並拋光其表面。 所取得的表面完成因而顯著地優於ECR或深RIE型 之簡單深蝕刻。應注意，二鈾刻步驟序列能夠取得高度h 實質上大於鏡（6)與基底（9)的其餘部份之間測得的寬度1 〇 在變異之實施例中（未顯示），基底可被摻雜或修改以 致於化學鈾刻在將變成平台之該區域中較慢。以此方式， 較容易控制平台及連接其至基底之區域的厚度。 之後，如圖7所示，基底的反面（41)進行乾鈾刻。出 現在絕緣體層（40)下方的薄矽層（42)會被鈾刻以便界定連 接平台（7)至基底（9)之可變形區的分枝（12)。在所示的實 施例中，此蝕刻係說明成在製程的此等級，以便於瞭解， 但是，在鏡被蝕刻之前，其可有利地執行。在此情形中， 在最後步驟中，鏡會被蝕刻，以便避免此平面受到任何可 能的污染。 製程接著繼續氧化矽層（40)之蝕刻，將其從平台（7)的 輪廓之區域移除。由於樑在彎曲時的位移値係由這些層的 厚度立方所決定，所以，以此方式，連接平台（7)至基底 (9)的可變形區之分枝（1 2)的厚度可被精確地控制。此厚度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------裝.-------訂---------1 (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) -19- 594084 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17) 的控制因而影響光學開關的致動品質。 在後續步驟中，鏡（6)會被金屬化以使反射特性最佳 化。舉例而言，假使開關用於功率分配器功能時’鏡（6) 也可保持非金屬化或厚度被減少以致於其允許到達鏡之部 份光線通過。 如同已述，對齊結構（2)的溝槽（3,4)也會與鏡（6)的精 確蝕刻同時形成。更特別地，如圖9所示’溝槽（3，4)可具 有V形剖面。接著僅在第二化學鈾刻步驟期間取得這些 溝槽。以此方式取得的V形溝槽會由{ 111丨晶體平面的交 會所形成。由於鈾刻速率於{111}平面上可觀地減少’所 以，在鈾刻期間，這些平面（22,23)會出現。砂的結晶學因 而將經過拋光的鏡（6)與對齊結構的溝槽（3,4)之間的方向 設定爲45°的精確値。 在圖10中所示的變異中，對齊結構的溝槽可由二鈾 刻步驟的序列所取得。因此，在第一步驟中，近乎長方剖 面的溝槽（25)會首先由乾蝕刻形成。後續的化學鈾刻會將 此長方溝槽（25)加寬至由U11}系的四平面（27-30)所界定 之鑽石狀溝槽（26)。此對齊結構的溝槽形狀對於光纖的機 械固持及包裝階段特別有利（這是由於光纖位於基底塊中） 〇 在圖11中所示的一特別實施例中，用於對齊結構的 溝槽之濕蝕刻之掩罩（32)包含長方形的贅部（33)。在此贅 部區（33)中，以化學蝕刻界定溝槽（35)爲中心之較深容器 (34)。此容器可用於定位諸如球形透鏡或陡度折射率透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事 ，項再填· 裝—I :寫本頁) -20- 594084 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（18) 等準直器裝置。此容器（35)的位置及深度會被界定以便在 將連接之光纖之間取得最大的耦合。 根據發明之開關的操作顯示於圖13及14中。因此， 如同圖13所示，平台（7)及鏡（6)會在反射位置，於此位置 ，來自第一光纖（46)之光線（45)會到達其上部之鏡（6)。光 線（45)接著反射至方向上與圖15的平面垂直之第二光纖 。圖1 3中所示的平台在其較低面上具有高導磁合金型的 鐵磁性材料。平台（7)與置於下基底（50)上的線圏（49)垂直 。當此線圏（49)被供予電源並產生磁場時，高導磁合金層 (47)會被吸引，以致於平台（7)會移向線圏（49)。由連接平 台（7)至基底（9)的區域之分枝（12)的可變形特性允許此移 動。 在所示的實施例中，線圈（49)與永久磁鐵（51)有關， 當平台（7)移動至足夠接近線圏時，永久磁鐵（51)會施加力 量，允許平台（7)維持在低位置上而不會消耗能量。 永久磁鐵及高導磁層的不同厚度、尺寸及位置會被界 定成磁鐵所施加的力量大於連接平台（7)至基底（9)的區域 之分枝（12)所施加的歸位力量。當線圈（40)由適當方向的 電流供予電源時，由永久磁鐵所產生的磁場會被抵消且固 持平台的力量會降至零。平台會因連接區（11)所施加的歸 位力量而回至反射位置。 當然，尙有致動反射結構之其它方法，特別是，靜電 或電熱力原理操作之方法。基底與平台之間的可變形連接 區之形狀及幾何也可被界定以便確保穩定的平衡位置。在 (請先閲讀背面之注意事- I# >項再填· 裝.—— :寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 594084 A7 ______ B7 _ 五、發明説明（19) 此情形中，連接區較佳地藉由撓曲以操作。這些實施例具 有允許每一狀態中的位置能夠維持而不會消耗能量。也可 藉由永久磁鐵的作動以取得穩定平衡位置與位置的維持之 組合。 圖15係立體視圖，顯示根據發明之開關。平台（7)與 基底（9)之間的連接區（11)係以一特別形式說明。 一般而言，對於這些連接（11)的幾何形狀重要的是允 許平台在垂直於基底的主平面之<〇〇 1>方向上移動。重要 的是，扭轉移動，亦即圍繞垂直於基底的平面之<〇〇1>軸 之樞轉移動，也就是說，圍繞平行於基底的平面之軸的旋 轉，是極小的，以便在對齊結構（3,4)的鏡（6)與溝槽（3,4) 之間維持45°角。同樣地，基底的平面中之平移必須是 可忽略的。 如同已述，根據發明之開關可用於形成能夠安排大量 光纖的路徑之開關矩陣。說明實施例顯示於圖1 6中。此 矩陣包括基本胞（60)，每一胞均具有鏡（6)，鏡（6)能夠藉 由連接區（11)的變形而相對於基底的整個平面移動。 這些不同的基本胞安裝於框狀載體結構（63)，界定平 行的列及行，列及行是相互垂直的。對齊結構的溝槽（3，4) 在屬於相同行或相同列的情形中會分割。這些溝槽（3，4)位 於列或行的端部中並設成圍繞矩陣的周圍。 由於根據發明之製程的不同步驟順序，矩陣的整體光 學結構會自動對齊。準直器裝置（64)可置於光纖的端部與 矩陣周圍之間。每一主要開關可被個別地致動以致於處於 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I# 項再填. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 594084 Α7 Β7 五、發明説明（20) 反射位置或傳送位置。在圖1 8中所示的變異中，藉由施 加電磁力以執行致動。因此，舉例而言，藉由電解沈積， 將微線圏（65)陣列形成於下基底（66)上。每一線圈（65)係 個別地受控並由特別的平台（7)致動。以此方式，所選取 之位於矩陣的列中之N個光纖之間的路由會由設置成與 每一行相對立的Μ個光纖所界定。 從上述顯然可知，由於其能夠產生之反射結構所佔據 的矽表面積顯著地小於現有結構者，所以，根據發明之製 程具有很多優點。 此優點與鏡及光纖的自動對齊相結合，使得光損耗最 小，允許這些開關整合於具有很開關的矩陣中。 工業應用 本發明的光學開關以所有光學應用爲目的，特別是光 學通信網路。在此情形中，基本的功能是從初始節點至另 一節點之光線的導引。當多個光學開關結合於矩陣中時， 因而能夠將眾多光線從初始節點組再導引至目的地節點。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） -23-