JP2017520020A - 微小光学電気機械デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (14)
- 本体(20)と、ミラー素子(23、27)と、前記ミラー素子(23、27)を前記本体(20)に対して柔軟に支持するように適合されたバネ構造(28a、29a)と、を備える微小光学電気機械走査デバイスであって、
前記ミラー素子は、ミラー基部(23)上の反射平面からなるミラー(24)を有し、静止時の前記ミラー(24)の平面の方向が、第1の方向であり、
前記本体(20)は、前記ミラー素子から少なくとも間隙(26)によって分離されて、前記ミラー素子を少なくとも部分的に囲んでおり、
前記ミラー素子は2以上の台座(27)を有し、
前記バネ構造は撓みバネ(28a)を有し、各撓みバネ(28)は、第1の接続点(21)を通じて前記本体(20)に接続し、かつ、第2の接続点(22)を通じて1つの台座(27)に接続し、
各台座(27)は前記第2の接続点(22)と、前記ミラー基部(23)における前記ミラー(24)と反対側の第3の接続点(202)との間に延伸し、
各台座(27)は、前記第1の方向に対して垂直な方向において、前記第2の接続点(22)と前記第3の接続点(202)との間の非ゼロ距離を剛直に維持するように適合され、
前記バネ構造は、前記撓みバネの各々において、前記撓みバネの前記第2の接続点(22)を、少なくとも前記第1の方向に対して垂直な方向に移動させる変位を引き起こすように適合された圧電トランスデューサ(29a)を有する、微小光学電気機械走査デバイス。 - 前記圧電トランスデューサ(29a)が、前記撓みバネ(28a)の一方の側に圧電材料からなる圧電薄膜層を少なくとも1つ有することを特徴とする、請求項1に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記圧電トランスデューサ(29a)が、前記圧電材料に電圧を誘起させる、導電材料膜および圧電材料膜の積層体を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記撓みバネ(28)の各々が、前記圧電薄膜層が前記ミラー(24)と面的な重なりがゼロにならないように形成された前記ミラー(24)の表面領域の中および下に位置することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記本体(20)の表面は前記ミラー(24)の平面と位置合わせされ、
前記ミラー(24)は間隙(26)によって前記本体(20)の前記表面から分離されることを特徴とする、請求項4に記載の微小光学電気機械デバイス。 - 前記バネ構造が、圧電トランスデューサ(29a、29b)を有する一対の撓みバネ(28a、28b)を有し、前記2つの撓みバネ(28a、28b)は各々対向するように配置され、反対の極性を有する対向する前記撓みバネ(28a、28b)の前記圧電トランスデューサ(29a、29b)の励起に伴い、前記ミラー(24)が旋回軸の周りに傾動することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記バネ構造が、圧電トランスデューサを有するN個の撓みバネ(37)を有し、前記N個の撓みバネ(37)は旋回点を対称に囲み、360/N度の位相差がある電圧を用いて、対向する前記撓みバネ(37)の前記圧電トランスデューサの励起に伴い、前記ミラー(24)が前記旋回点の周りに傾動することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記第1の方向における、前記第3の接続点から前記旋回軸または前記旋回点までの距離が、前記旋回軸または前記旋回点から前記ミラー(24)の縁部までの距離の半分未満であることを特徴とする、請求項6または7に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記第1の方向における、前記第3の接続点から前記旋回軸または前記旋回点までの距離(r)が、前記旋回軸または前記旋回点から前記ミラー(24)の縁部までの距離(R)の10倍未満であることを特徴とする、請求項6または7に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記本体と前記ミラー基部(43;53)との間の前記間隙が、前記第1の方向に対して垂直な方向に前記ミラー基部を前記撓みバネの高さを越えて傾動することを可能にするための、前記ミラー基部からの切欠(41;51)をさらに有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記撓みバネ(78)が2つ以上の撓み部を有し、2以上の方向に可撓性をもたらすことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記ミラー基部の動きの望ましくない様態を防止するように適合されたさらなるバネ構造(71;81)を特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 前記さらなるバネ構造(71;81)が一対のねじりバネを有し、各ねじりバネは、前記ミラー基部(23)から前記旋回軸に沿って前記本体(20)へと延伸することを特徴とする、請求項12に記載の微小光学電気機械デバイス。
- 本体と、ミラー素子と、前記ミラー素子を前記本体に対して柔軟に支持するバネ構造とを備える微小光学電気機械デバイスの製造方法であって、
前記ミラー素子および前記本体素子のためのキャビティを第1のシリコンウェハ内に作成し、ここで、前記ミラー素子はミラー基部と、前記ミラー基部から延伸する2つ以上の台座とを有し、
前記第1のシリコンウェハ上に第2のシリコンウェハを接合し、
前記第2のシリコンウェハからバネ素子層を作成し、
前記第2のシリコンウェハの前記バネ素子層の上に、前記台座の各々のための圧電トランスデューサを堆積し、
前記第2のシリコンウェハに1つ以上の開口部を作成することにより、前記台座の各々のための撓みバネを形成し、
前記第1のシリコンウェハに1つ以上の開口部を作成することにより、前記デバイスの前記本体から前記ミラー素子を分離する工程に、
キャビティ・シリコン・オン・インシュレータ工程を適用することを含む、微小光学電気機械デバイスの製造方法。
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