專利名稱：微振蕩元件及微振蕩元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明通常涉及一種包括能夠旋轉(zhuǎn)位移的振蕩部件的微振蕩元件。更具 體地，本發(fā)明例如涉及微鏡元件、加速傳感器、角速度傳感器以及振動元件。
背景技術(shù)：
近年來，具有通過顯微機(jī)械加工技術(shù)形成的顯微結(jié)構(gòu)的元件已經(jīng)廣 泛應(yīng)用于各種技術(shù)領(lǐng)域。例如，在光通信技術(shù)領(lǐng)域，具有光反射功能的 微/j 、的微鏡元件己受到關(guān)注。
在光通信中，利用光纖作為介質(zhì)來傳送光信號，并且通常使用光切 換裝置將光信號的傳輸路徑從一根光纖切換到另一根光纖。為實現(xiàn)良好 的光通信，光切換裝置在切換操作期間所需的特性包括大容量、高速率 以及高可靠性。考慮到這些方面，迫切需要合并有利用顯微機(jī)械加工技 術(shù)制造的微鏡元件的光切換裝置。微鏡元件能夠在光切換裝置中的輸入 側(cè)光傳輸路徑和輸出側(cè)光傳輸路徑之間進(jìn)行切換處理，而不需將光信號 轉(zhuǎn)換成電信號，從而適用于實現(xiàn)上述列舉的那些特性。
微鏡元件包括用于反射光的鏡表面，并且能夠通過使鏡表面振蕩來 改變光被反射的方向。在許多裝置中采用靜電微鏡元件，其利用靜電力 來使鏡表面傾斜。靜電微鏡元件可分成兩種主要類型，即由所謂的表面 顯微機(jī)械加工技術(shù)制造的靜電微鏡元件，以及由所謂的體塊(bulk)顯微 機(jī)械加工技術(shù)制造的靜電微鏡元件。
在表面顯微機(jī)械加工技術(shù)中，將對應(yīng)于每個構(gòu)成區(qū)域的材料薄膜加 工成所需的圖案，并且連續(xù)層疊這些圖案以形成構(gòu)成元件的各個區(qū)域， 比如支撐和固定部分、振蕩部件、鏡表面和電極部分，以及在后續(xù)階段被去除的犧牲層。另一方面，在體塊顯微機(jī)械加工技術(shù)中，材料襯底被 自蝕刻，以將固定和支撐部分、振蕩部件等形成為所需的形狀，在其上
利用薄膜形成鏡表面和電極。例如，在日本待審專利申請H9-146032、 日本待審專利申請公開H9-146034、日本待審專利申請公開H10-190007、 以及日本待審專利申請公開2000-31502中描述了體塊顯微機(jī)械加工技術(shù)。
微鏡元件所需的一個技術(shù)項是用于反射光的鏡表面具有高的平坦 度。但是，利用表面顯微機(jī)械加工技術(shù)，最終形成的鏡表面很薄，因此 容易產(chǎn)生彎曲。由此，難以在較大表面積的鏡表面上實現(xiàn)高平坦度。與 之相反，利用體塊顯微機(jī)械加工技術(shù)，通過蝕刻技術(shù)將相對較厚的材料 襯底本身進(jìn)行切割以形成鏡支撐部分，并且在鏡支撐部分上設(shè)置鏡表面。 由此即使對于較大表面積的鏡表面也能夠確保其硬度。結(jié)果，能夠形成 具有足夠高的光平坦度的鏡表面。
圖32是按照體塊顯微機(jī)械加工技術(shù)制造的傳統(tǒng)微鏡元件X6的局部 透視圖。微鏡元件X6包括鏡支撐部分61，在其上面設(shè)置鏡表面64; 框架62 (圖中局部省略)；以及一對扭桿63，其連接鏡支撐部分61和 框架62。在鏡支撐部分61的一對端部上形成梳齒電極61a、 61b。在框 架62上對應(yīng)于梳齒電極61a、61b形成一對向內(nèi)延伸的梳齒電極62a、62b。 所述一對扭桿63限定鏡支撐部分61相對于框架62的振蕩操作的振蕩軸 A6。
在以這種方式構(gòu)成的微鏡元件X6中，彼此鄰近地設(shè)置的用于產(chǎn)生驅(qū) 動力(靜電吸引力)的一組梳齒電極，例如梳齒電極61a和62a，在沒有 施加電壓時排列成兩層，如圖33A所示。但是，當(dāng)施加預(yù)定電壓時，梳 齒電極61a會朝著梳齒電極62a吸引，如圖33B所示，由此鏡支撐部分 61被旋轉(zhuǎn)移位。更具體地，當(dāng)梳齒電極61a被正充電并且梳齒電極62a 被負(fù)充電時，梳齒電極61a朝著梳齒電極62a被吸引，由此在扭桿63扭 曲的同時鏡支撐部分61繞著振蕩軸A6被旋轉(zhuǎn)移位。通過以這種方式驅(qū) 動鏡支撐部分61傾斜，可以切換設(shè)置在鏡支撐部分61上的鏡表面64反 射的光的反射方向。
為了使微鏡元件X6沿著振蕩軸A6微型化，需要縮短占用該元件大部分的鏡支撐部分61的長度L61。但是，在保持足以使鏡支撐部分61 振蕩的驅(qū)動力的同時，縮短長度L61并不容易。
在微鏡元件X6中，各梳齒電極61a、 61b的多個電極齒在振蕩軸A6 的方向上間隔地被鏡支撐部分61支撐，因此梳齒電極61a、 61b的電極 齒的數(shù)目受到鏡支撐部分61的長度L61的限制。結(jié)果，構(gòu)成所述一組梳 齒電極61a、 62a的電極齒數(shù)目和構(gòu)成所述一組梳齒電極61b、 62b的電 極齒數(shù)目受到鏡支撐部分61的長度L61的限制。此外，為了確保足夠的 用以驅(qū)動鏡支撐部分61的振蕩操作的驅(qū)動力，或者換句話說為了確?？?由梳齒電極61a、 62a與梳齒電極61b、 62b之間產(chǎn)生的靜電吸引力，必 須確保使得所述一組梳齒電極61a、 62a的電極齒互相面對的足夠表面積 和使得所述一組梳齒電極61b、 62b的電極齒互相面對的足夠表面積。為 了在鏡支撐部分61的長度L61縮短時確保這種能夠使得電極齒互相面對 的表面積，可以考慮采用下列兩種方法， 一種是減少每個電極齒的寬度 dl和縮減電極齒之間的間隙d2，使得梳齒電極61a、 61b、 62a、 62b的 電極齒數(shù)目設(shè)定為不少于固定數(shù)；另一種是增加鏡支撐部分61與框架62 之間的距離并且增加每個電極齒的長度d3。
但是，電極齒寬度dl的減少以及長度d3的增加將導(dǎo)致電極齒在寬 度方向上的機(jī)械強(qiáng)度的減少。結(jié)果，當(dāng)如上參照圖33B所述施加電壓時， 電極齒在其寬度方向變形，從而導(dǎo)致相鄰的電極齒發(fā)生粘連的缺陷。此 外，電極齒之間間隙d2的減少將導(dǎo)致微鏡元件X6的制造工藝的困難、 產(chǎn)率下降等等。
因此，在保持足夠的用以驅(qū)動鏡支撐部分61的振蕩操作的驅(qū)動力的 同時，通過振蕩軸A6方向的收縮來使微鏡元件X6微型化存在困難。在 微振蕩元件比如微鏡元件X6中，在發(fā)生振蕩操作的區(qū)域中一般需要有可 以在低驅(qū)動電壓下實現(xiàn)較大旋轉(zhuǎn)位移和高速振蕩操作的特性，但是為了 獲得這種特性，必須將用于驅(qū)動振蕩部件的振蕩操作的驅(qū)動力保持為不 低于固定程度。
考慮到上述情形提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠微
發(fā)明內(nèi)容型化的微振蕩元件，其能夠保持足夠的驅(qū)動力驅(qū)動振蕩部件作振蕩操作。 本發(fā)明的另一目的是提供一種微振蕩元件陣列。
為此，本發(fā)明提供了一種微振蕩元件，其包括第一框架；振蕩部 件，其包括可移動操作部件、第一臂部件以及第一梳齒電極，該第一臂 部件從該可移動操作部件延伸，該第一梳齒電極包括多個第一電極齒， 每個第一電極齒在與該第一臂部件相交的方向上從該第一臂部件延伸； 第一扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該第一框架與該振蕩部件相互連接，并且限定
該振蕩部件作振蕩操作的第一振蕩軸；第二梳齒電極，其與該第一梳齒
電極配合以使得該振蕩部件振蕩，該第二梳齒電極包括多個第二電極齒，
每個第二電極齒在與該第一臂部件相交的方向上延伸；第二框架；以及 第二扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該第一框架與該第二框架相互連接，并且限定 該第一框架相對于該第二框架作振蕩操作的第二振蕩軸。
本發(fā)明還提供了一種微振蕩元件陣列，其包括固定框架和連接到該
固定框架上的多個微振蕩元件，每個所述微振蕩元件均包括可移動框
架；振蕩部件，其包括可移動操作部件、第一臂部件以及第一梳齒電極， 該第一臂部件從該可移動操作部件延伸，該第一梳齒電極包括多個第一 電極齒，每個第一電極齒在與該第一臂部件相交的方向上從該第一臂部 件延伸；第一扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該可移動框架與該振蕩部件相互連接， 并且限定該振蕩部件作振蕩操作的第一振蕩軸；第二梳齒電極，其與該 第一梳齒電極配合以使得該振蕩部件振蕩，該第二梳齒電極包括多個第 二電極齒，每個第二電極齒在與該第一臂部件相交的方向上延伸；第二 扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該可移動框架與該固定框架相互連接，并且限定該 可移動框架相對于該固定框架作振蕩操作的第二振蕩軸；以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)， 用于使該可移動框架相對于該固定框架振動。
按照本發(fā)明提供的微振蕩元件包括振蕩部件支撐框架；以及振蕩 部件，其包括可移動操作部件、臂部件以及第一梳齒電極。臂部件從可 移動操作部件延伸。第一梳齒電極包括多個第一電極齒，每個第一電極 齒在與臂部件相交的方向上從臂部件延伸。此外，微振蕩元件包括扭 轉(zhuǎn)接合部件，其將框架與振蕩部件互相連接，并且還限定了振蕩部件作 振蕩操作的振蕩軸；以及與第一梳齒電極配合的第二梳齒電極，用于使得振蕩部件發(fā)生振蕩。第二梳齒電極包括多個第二電極齒，每個第二電 極齒在與臂部件相交的方向上從框架延伸，所述多個第二電極齒和所述 多個第一電極齒置于不同的高度，所述多個第二電極齒和所述多個第一 電極齒沿該臂部件的延伸方向彼此偏離。
在上述設(shè)置中，第一和第二梳齒電極構(gòu)成所謂的梳齒電極型致動器， 其用作驅(qū)動振蕩部件作振蕩操作的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的元件例如可適用 于微鏡元件。
按照本發(fā)明，第一梳齒電極的第一電極齒由從可移動操作部件延伸 的臂部件支撐。第一電極齒可以以預(yù)定間隔(即，彼此隔開)排列在臂 部件的縱向方向上，同時第二電極齒可由框架支撐，并且以預(yù)定間隔排 列在臂部件的縱向方向上。應(yīng)當(dāng)理解，第一電極齒(和第二電極齒)沒 有直接由可移動操作部件支撐。結(jié)果，構(gòu)成梳齒電極組的電極齒(第一 電極齒，第二電極齒)的數(shù)目不受可移動操作部件在例如與延伸臂部件 呈直角相交的振蕩軸的縱向上的長度的限制。因此在本發(fā)明的元件中， 能夠通過提供所需數(shù)目個第一和第二電極齒，確保使第一和第二梳齒電 極的電極齒互相面對的表面積，而無需考慮可移動操作部件在振蕩軸方 向上的設(shè)計尺寸。由于確保了使第一和第二梳齒電極的電極齒互相面對 的表面積，因此無需將第一和第二電極齒的寬度減少或其延伸長度增加 到嚴(yán)重影響第一和第二梳齒電極的機(jī)械強(qiáng)度的程度，并且也無需將電極 齒之間的間隙減少到導(dǎo)致元件的制造工藝中出現(xiàn)困難的程度。因而，通 過提供所需數(shù)目個第一和第二電極齒而無需考慮可移動操作部件在振蕩 軸方向上的設(shè)計尺寸，在保持足夠的用于驅(qū)動振蕩部件的振蕩操作的驅(qū) 動力的同時可減少可移動操作部件在振蕩軸方向上的設(shè)計尺寸以及由此 減少整個元件在振蕩軸方向上的的設(shè)計尺寸，本發(fā)明的元件可適用于實 現(xiàn)微型化。
優(yōu)選地，第一電極齒可以平行于振蕩軸延伸，并且第二電極齒優(yōu)選 為平行于第一電極齒延伸。通過使得第一和第二電極齒的延伸方向平行 于振蕩軸，能夠有效地產(chǎn)生使得振蕩部件繞著振蕩軸振蕩的力。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選方案中，多個第一電極齒的延伸方向可與振蕩 軸的延伸方向相交。在這種情況下，第二電極齒的延伸方向優(yōu)選為平行于第一電極齒的延伸方向。即使第一和第二電極齒的延伸方向不平行于 振蕩軸，也可由第一和第二梳齒電極產(chǎn)生用于驅(qū)動繞著振蕩軸作振蕩操 作的驅(qū)動力。第一梳齒電極可優(yōu)選地包括至少三個電極齒，并且兩個相鄰第一電 極齒之間的距離優(yōu)選為隨著電極齒與振蕩軸的距離的增加而穩(wěn)步增加。 此外，第二梳齒電極可優(yōu)選地包括至少三個電極齒，并且兩個相鄰第二 電極齒之間的距離優(yōu)選為隨著電極齒與振蕩軸的距離的增加而穩(wěn)步增 加。隨著第一電極齒遠(yuǎn)離振蕩軸，在振蕩部件的振蕩操作期間，電極齒 之間的位移(從臂部件的延伸方向所視的)增加，由此這些構(gòu)造有利于 避免第一電極齒和第二電極齒在振蕩部件的振蕩操作期間互相接觸。優(yōu)選地，第一電極齒的一個相關(guān)齒可以設(shè)置在兩個相鄰的第二電極 齒(從臂部件的延伸方向所視為相鄰的)之間，并且該相關(guān)齒可以從這 兩個第二電極齒之間的中心位置偏向振蕩軸?？蛇x地，相同的第一電極 齒可以從這兩個第二電極齒之間的中心位置偏離振蕩軸。這些構(gòu)造有利于抑制所謂的拽入(Pull-in)現(xiàn)象。在優(yōu)選方案中，本發(fā)明的微振蕩元件中，所述多個第二電極齒分為 兩組，所述兩組中的一組中的第二電極齒與所述兩組中的另一組中的第 二電極齒電分離。按照這種構(gòu)造，通過使得施加到第二梳齒電極的電勢 與施加到第四梳齒電極的電勢不同，能夠使得第一和第二梳齒電極之間 產(chǎn)生的靜電力不同于第三和第四梳齒電極之間產(chǎn)生的靜電力。利用這種 構(gòu)造，能夠控制可移動操作部件繞著與振蕩軸相交的預(yù)定軸的旋轉(zhuǎn)位移。 換句話說，可以調(diào)節(jié)可移動操作部件繞著該軸的姿勢。在另一優(yōu)選方案中，該微振蕩元件還可包括從可移動操作部件延 伸的附加臂部件、第三梳齒電極和第四梳齒電極。第三梳齒電極可包括 多個第三電極齒，它們在與附加臂部件相交的方向上從附加臂部件延伸， 并且在附加臂部件的縱向方向上彼此間隔開。第四梳齒電極可包括多個 第四電極齒，它們用于配合第三梳齒電極使得振蕩部件振蕩。第四電極 齒可被設(shè)置為在與附加臂部件相交的方向上從框架延伸，并且在附加臂 部件的縱向方向上彼此間隔開。在這種情況下，第一梳齒電極和第三梳 齒電極可以彼此電分離。另一方面，第二和第四梳齒電極可優(yōu)選為彼此電連接。按照這種構(gòu)造，通過使得施加到第一梳齒電極的電勢與施加到 第三梳齒電極的電勢不同，能夠使得第一和第二梳齒電極之間產(chǎn)生的靜 電力不同于第三和第四梳齒電極之間產(chǎn)生的靜電力。利用這種構(gòu)造，能 夠控制可移動操作部件繞著與振蕩軸相交的預(yù)定軸的旋轉(zhuǎn)位移。換句話 說，可以調(diào)節(jié)可移動操作部件繞著該軸的姿勢。微振蕩元件還可包括附加框架、附加扭轉(zhuǎn)接合部件和驅(qū)動機(jī)構(gòu)。附 加扭轉(zhuǎn)接合部件可將振蕩部件支撐框架與附加框架彼此連接，并且限定 了附加框架作振蕩操作的附加振蕩軸。附加振蕩軸可在與振蕩部件支撐 框架的振蕩軸相交的方向上延伸。驅(qū)動機(jī)構(gòu)可使得附加框架繞著附加振 蕩軸震蕩。在這種情況下，振蕩軸的延伸方向可優(yōu)選為正交于附加振蕩 軸的延伸方向。這個實例的元件是雙軸振蕩元件。


圖1是按照本發(fā)明第一實施例的微鏡元件的平面圖； 圖2是圖l所示的微鏡元件的局部平面圖； 圖3是沿著圖1的III-III線所得的剖視圖； 圖4是沿著圖1的IV-IV線所得的剖視圖； 圖5A-5D表示圖1的微鏡元件的制造方法的一些步驟; 圖6A-6D表示接著圖5的步驟之后的后續(xù)處理； 圖7是在驅(qū)動期間沿著圖1的III-III線所得的剖視圖； 圖8是圖1的微鏡元件的第一修改實例的平面圖； 圖9是圖1的微鏡元件的第二修改實例的平面圖； 圖IO是圖1的微鏡元件的第三修改實例的平面圖； 圖11是圖1的微鏡元件的第四修改實例的平面圖； 圖12是圖1的微鏡元件的第五修改實例的平面圖； 圖13是圖1的微鏡元件的第六修改實例的平面圖； 圖14是圖1的微鏡元件的第七修改實例的平面圖； 圖15是按照本發(fā)明第二實施例的微鏡元件的平面圖； 圖16是圖15所示的微鏡元件的局部平面圖；圖17是沿著圖15的xvn-xvn-線所得的剖視圖；圖18是沿著圖15的XVIII-XVIII線所得的剖視圖；圖19是按照本發(fā)明第三實施例的微鏡元件的平面圖； 圖20是圖19所示的微鏡元件的局部平面圖；圖21是沿著圖19的XXI-XXI線所得的剖視圖； 圖22是沿著圖19的XXII-XXII線所得的剖視圖； 圖23是沿著圖19的XXIII-XXIII線所得的剖視圖；圖24是按照本發(fā)明第四實施例的微鏡元件的平面圖；圖25是沿著圖24的XXV-XXV線所得的剖視圖； 圖26是按照本發(fā)明第五實施例的微鏡元件的平面圖； 圖27是圖26所示的微鏡元件的局部平面圖； 圖28是沿著圖26的xxvin-xxvni線所得的剖視圖； 圖29是沿著圖26的XXIX-XXIX線所得的剖視圖； 圖30是沿著圖26的XXX-XXX線所得的剖視圖； 圖31表示包含圖26所示的多個微鏡元件的微鏡陣列； 圖32是傳統(tǒng)微鏡元件的局部透視圖；以及圖33A-33B表示圖32所示的微鏡元件中的一組梳齒電極的定位。
具體實施方式
圖1至4表示按照本發(fā)明第一實施例的微鏡元件X1。圖1是微鏡元 件X1的平面圖，圖2是微鏡元件X1的局部平面圖，以及圖3和4是分 別沿著III-III線和IV-IV線所得的剖視圖。微鏡元件X1包括振蕩部件10、框架21、扭轉(zhuǎn)接合部件22和梳齒電 極23A、 23B，并且利用體塊顯微機(jī)械加工技術(shù)例如MEMS技術(shù)，通過 加工作為所謂的SOI (絕緣體上硅)襯底的材料襯底來制造。材料襯底 具有由第一硅層、第二硅層和在這些硅層之間設(shè)置的絕緣層構(gòu)成的層疊 結(jié)構(gòu)。每層硅層都通過雜質(zhì)摻雜的方式具有預(yù)定的導(dǎo)電性。微鏡元件X1 的前述各個區(qū)域主要形成在第一硅層和/或第二硅層上，并且為了有助于 理解附圖，利用圖1中的對角線陰影示出源自第一硅層的區(qū)域，其從絕 緣層朝著紙面突出。圖2表示源自微鏡元件X1的第二硅層的構(gòu)造。振蕩部件IO包括鏡支撐部分11、臂部件12和梳齒電極13A、 13B。鏡支撐部分ll源自第一硅層，并且在其表面上設(shè)置具有光反射功能的鏡表面lla。鏡表面lla具有例如由沉積在第一硅層上的Cr層和沉積 在Cr層上的Au層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。鏡支撐部分11和鏡表面lla構(gòu)成本 發(fā)明的可移動操作部件。鏡支撐部分11的如圖1所示的長度Ll (也即 可移動操作部件的長度)例如在20和300pm之間。臂部件12主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且從鏡支撐部分11延伸。圖1 所示的臂部件12的長度L2例如在10和100^im之間。梳齒電極12A由多個電極齒13a構(gòu)成。多個電極齒13a分別在臂部 件12的延伸方向上從臂部件12彼此間隔地延伸。梳齒電極13B由多個 電極齒13b構(gòu)成。多個電極齒13b分別在臂部件13的延伸方向上、從臂 部件12的與電極齒13a的相反側(cè)彼此間隔地延伸。電極齒13a、 13b主 要在第一硅層上產(chǎn)生。在該實施例中，如圖1所示，電極齒13a、 13b的 延伸方向正交于臂部件12的延伸方向。如圖3所示，電極齒13a在元件 厚度方向H上直立放置，并且電極齒13b也在元件厚度方向H上直立放 置。此外，在該實施例中，電擊齒13a、 13b的寬度是均勻的，如圖l所 示。梳齒電極13A及其電極齒13a經(jīng)臂部件12電連接到梳齒電極13B 及其電極齒13b。框架12主要在第一和第二硅層上產(chǎn)生，并且形成為圍繞振蕩部件10 的形式?？蚣?1的源自第二硅層的區(qū)域如圖2所示。此外，框架21具 有用以支撐框架21內(nèi)的結(jié)構(gòu)的預(yù)定機(jī)械強(qiáng)度。圖1所示的框架21的長 度L3例如在5和20pm之間。扭轉(zhuǎn)接合部件22由一對扭桿22a構(gòu)成。扭桿22a主要在第一硅層上 產(chǎn)生，并且連接到振蕩部件10的臂部件12和框架21的源自第一硅層的 區(qū)域，由此連接這些組件?？蚣?1的源自第一硅層的區(qū)域和臂部件12 通過扭桿22a電連接。此外，如圖3所示，扭桿22a在元件厚度方向H 上薄于臂部件12，并且也薄于框架21的源自第一硅層的區(qū)域。由這對扭 桿22a構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)接合部件22限定了振蕩部件IO及其鏡支撐部分11的 振蕩操作的振蕩軸Al。振蕩軸Al正交于圖1的箭頭所示的方向D，或 者換句話說，正交于臂部件12的延伸方向。相應(yīng)地，在與臂部件12的 延伸方向正交的方向上從臂部件12延伸的上述電極齒13a、 13b的延伸方向平行于振蕩軸A1。振蕩軸A1優(yōu)選穿過或接近于振蕩部件IO的重心。 在該實施例中，可以設(shè)置在第一硅層上平行形成的一組扭桿來替代扭桿22a。在這種情況下，這組扭桿之間的間隙優(yōu)選為從框架21朝著臂 部件12穩(wěn)步增加。在微鏡元件X1中，替代設(shè)置一對扭桿22a，可通過 設(shè)置兩組的兩個這種平行扭桿來限定振蕩軸Al。這同樣適用于后述的微鏡元件。梳齒電極23A是用于與梳齒電極13A配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒23a構(gòu)成。多個電極齒23a分別在臂部件12的延伸方 向上從框架21彼此間隔地延伸。此外，梳齒電極23A主要在第二硅層上 產(chǎn)生，并且如圖2所示，其固定于框架21的源自第二硅層的區(qū)域。在該 實施例中，如圖1所示，電極齒23a的延伸方向正交于臂部件12的延伸 方向，并且平行于振蕩軸A1。同樣在該實施例中，如圖l所示，電極齒 23a的寬度是均勻的，并且如圖3所示，電極齒23a在元件厚度方向H 上直立放置。梳齒電極23A與梳齒電極13A—起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。如圖3和4所示， 梳齒電極13A、 23A例如在振蕩部件10不工作時置于不同的高度。此外， 梳齒電極13A、 23A的電極齒13a、 23a彼此偏離，從而在振蕩部件10 的振蕩操作期間梳齒電極13A、 23A互相不接觸。在該實施例中，兩個 相鄰電極齒13a之間的距離都是相同的，并且兩個相鄰電極齒23a之間 的距離也都是相同的。此外，置于臂部件12的延伸方向上的兩個電極齒 23a之間的電極齒13a位于兩個電極齒23a的中心。梳齒電極23B是用于與梳齒電極13B配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒23b構(gòu)成。多個電極齒23b分別在臂部件12的延伸方 向上從框架21彼此間隔地延伸。此外，梳齒電極23B主要在第二硅層上 產(chǎn)生，并且如圖2所示，其固定于框架21的源自第二硅層的區(qū)域。梳齒 電極23B及其電極齒23b經(jīng)框架21的源自第二硅層的區(qū)域電連接于梳齒 電極23A及其電極齒23a。在該實施例中，如圖1所示，電極齒23b的 延伸方向正交于臂部件12的延伸方向，并且平行于振蕩軸A1。同樣在 該實施例中，如圖1所示，電極齒23b的寬度是均勻的，并且與電極齒 23a相似，電極齒23b在元件厚度方向H上直立放置。梳齒電極23B與梳齒電極13B—起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。如圖4所示，梳 齒電極13B、 23B例如在振蕩部件IO不工作時置于不同的高度。此外， 梳齒電極13B、 23B的電極齒13b、 23b彼此偏離，從而在振蕩部件10 的振蕩操作期間梳齒電極13B、 23B互相不接觸。在該實施例中，兩個 相鄰電極齒13b之間的距離都是相同的，并且兩個相鄰電極齒23b之間 的距離也都是相同的。此外，置于臂部件12的延伸方向上的兩個電極齒 23b之間的電極齒13b位于兩個電極齒23b的中心。圖5和6表示微鏡元件X1的制造方法的實例。該方法是一種通過體 塊制造技術(shù)制造微鏡元件X1的方法。在圖5和圖6的圖6D中，將鏡支 撐部分M、臂部件AR、框架Fl和F2、扭桿Tl和T2以及一組梳齒電極 El和E2的形成過程表示為單個橫截面的改型。該單個橫截面由連續(xù)橫 截面表示，該連續(xù)橫截面是在將要加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶 片)中，通過模仿單個微鏡元件形成區(qū)中包含的多個預(yù)定位置中的多個 橫截面產(chǎn)生的。鏡支撐部分M對應(yīng)于鏡支撐部分11的部分。臂部件AR 對應(yīng)于臂部件12，并且表示臂部件12的橫切面?？蚣蹻1、 F2分別對應(yīng) 于框架21，并且表示框架21的橫切面。扭桿T1對應(yīng)于扭桿22a，并且 表示在扭桿22a的延伸方向上的橫截面。扭桿T2對應(yīng)于扭桿22a，并且 表示扭桿22a的橫切面。梳齒電極El對應(yīng)于梳齒電極13A、 13B的部分， 并且表示電極齒13a、 13b的橫切面。梳齒電極E2對應(yīng)于梳齒電極23A、 23B的部分，并且表示電極齒23a、 23b的橫切面。為了制造微鏡元件X1，首先制備例如圖5A所示的材料襯底100。 材料襯底100是SOI結(jié)構(gòu)，其具有由硅層101、 102以及在硅層101、 102 之間設(shè)置的絕緣層103構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。硅層101、 102由通過雜質(zhì)摻雜 的方式呈現(xiàn)導(dǎo)電性的硅材料制成?？刹捎胮型雜質(zhì)例如B或者n型雜質(zhì) 例如P和Sb作為這些摻雜雜質(zhì)。絕緣層103例如由二氧化硅構(gòu)成。硅層 101的厚度例如在10和100jim之間，硅層102的厚度例如在50和500nm 之間，并且絕緣層103的厚度例如在0.3和3(im之間。接下來，如圖5B所示，在硅層101上形成鏡表面lla。為了形成鏡 表面lla，利用濺射方法在硅層101上首先沉積Cr (50nm)，然后沉積 Au (200nm)。然后經(jīng)預(yù)定掩模在這些金屬膜上連續(xù)執(zhí)行蝕刻處理，以形成鏡表面lla的圖案。例如可使用碘化鉀與碘的水溶液作為Au的蝕刻液，并且例如可使用硝酸鈽銨(ammonium eerie nitrate)的水溶液作為 Cr的蝕刻液。接下來，如圖5C所示，在硅層101上形成氧化物膜圖案IIO和抗蝕 劑圖案lll，并且在硅層102上形成氧化物膜圖案112。氧化物膜圖案110 采取與振蕩部件IO (鏡支撐部分M、臂部件AR、梳齒電極E1)和框架 21 (框架F1、 F2)對應(yīng)的圖案形式?？刮g劑圖案111采取與兩個扭桿22a (扭桿T1、 T2)對應(yīng)的圖案形式。氧化物膜圖案112采取與框架21 (框 架F1、 F2)和梳齒電極23A、 23B (梳齒電極E2)對應(yīng)的圖案形式。接下來，如圖5D所示，利用氧化物膜圖案IIO和抗蝕劑圖案111作 為掩模，通過DRIE (深反應(yīng)離子蝕刻)在硅層101上執(zhí)行到預(yù)定深度的 蝕刻處理。該預(yù)定深度對應(yīng)于扭桿Tl、 T2的厚度，例如為5pm。通過 DRIE，可采用其中交替執(zhí)行蝕刻和側(cè)壁保護(hù)的博希處理(Bosch process) 來進(jìn)行良好的蝕刻處理。也可在隨后的DRIE處理中采用博希處理。接下來，如圖6A所示，通過使用剝離器將抗蝕劑圖案11剝離。例 如可使用AZ去除器700 (由Clariant Japan制造)作為剝離器。接下來，如圖6B所示，利用氧化物膜圖案110作為掩模，在硅層 101上通過DRIE執(zhí)行蝕刻處理， 一直蝕刻到絕緣層103，同時保留扭桿 Tl、 T2。通過該蝕刻處理，制成振蕩部件10 (鏡支撐部分M、臂部件 AR、梳齒電極E1)、兩個扭桿22a (扭桿T1、 T2)以及一部分框架21 (框架F1、 F2)。接下來，如圖6C所示，利用氧化物膜圖案112作為掩模，在硅層 102上通過DRIE執(zhí)行蝕刻處理， 一直蝕刻到絕緣層103。通過該蝕刻處 理，制成一部分框架21 (框架F1、 F2)和梳齒電極23A、 23B (梳齒電 極E2)。接下來，如圖6D所示，通過蝕刻去除絕緣層103和氧化物膜圖案 110、 112的露出區(qū)域。可采用干蝕刻或者濕蝕刻作為蝕刻方法。當(dāng)采用 干蝕刻時，例如可采用CF4或CHF3作為蝕刻氣體。當(dāng)采用濕蝕刻時，例 如可使用含有氫氟酸和氟化銨(ammonium fluoride )的緩沖氫氟酸(BHF)作為蝕刻溶液。通過這一系列處理，制成鏡支撐部分M、臂部件AR、框架Fl和F2、 扭桿T1和T2、以及一組梳齒電極E1和E2，由此可制成微鏡元件X1。在微鏡元件X1中，可通過將需要的預(yù)定電勢施加給梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B,使振蕩部件IO和鏡支撐部分11在振蕩軸Al上旋轉(zhuǎn)移 位?？山?jīng)由框架21的源自第一硅層的區(qū)域、兩個扭桿22a和臂部件12 將電勢施加到梳齒電極13A、 13B上。例如可將梳齒電極13A、 13B接地。 同時，可經(jīng)由框架21的源自第二硅層的區(qū)域?qū)㈦妱菔┘拥绞猃X電極23A、 23B?？蚣?1的源自第二硅層的區(qū)域和框架21的源自第一硅層的區(qū)域被 絕緣層(例如上述絕緣層103)電分離。通過向每個梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B施加預(yù)定電勢使得在梳 齒電極13B、 23B之間和在梳齒電極13B、 23B之間產(chǎn)生所需的靜電吸引 力，梳齒電極13A被引向梳齒電極23A，梳齒電極13B被引向梳齒電極 23B。結(jié)果，振蕩部件IO和鏡支撐部分11進(jìn)行繞著振蕩軸Al的振蕩操 作，從而旋轉(zhuǎn)移位到使得靜電吸引力與兩個扭桿22a的扭轉(zhuǎn)阻力和相互 平衡的角度。在該平衡狀態(tài)，梳齒電極13A、 23AM列如如圖7所示定位， 并且梳齒電極13B、23B也類似地定位?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)施加到梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B的電勢來調(diào)節(jié)該振蕩操作期間發(fā)生的旋轉(zhuǎn)位移量。此外， 當(dāng)梳齒電極13A、 23A之間的靜電吸引力和梳齒電極13B、 23B之間的靜 電吸引力消除時，扭桿22a返回到它們的自然狀態(tài)，使得振蕩部件10和 鏡支撐部分11返回到圖3所示的方位。通過以這種方式驅(qū)動振蕩部件10 和鏡支撐部分11傾斜，能夠隨意地切換在設(shè)置在鏡支撐部分11上的鏡 表面lla上反射的光的反射方向。在微鏡元件X1中，在從鏡支撐部分11延伸的臂部件12上支撐梳齒 電極13A的多個電極齒13a，它們在臂部件12的延伸方向上彼此間隔； 并且在框架21上支撐梳齒電極23A的多個電極齒23a，它們在臂部件12 的延伸方向上彼此間隔。同時，在從鏡支撐部分11延伸的臂部件12上 支撐梳齒電極13B的多個電極齒13b，它們在臂部件12的延伸方向上彼 此間隔；并且在框架21上支撐梳齒電極23B的多個電極齒23b，它們在 臂部件12的延伸方向上彼此間隔。這些電極齒13a、 13b、 23a、 23b并 不直接由鏡支撐部分11支撐。結(jié)果，構(gòu)成一組梳齒電極13A、 23A的電極齒13a、 23a的數(shù)目和構(gòu)成一組梳齒電極13B、 23B的電極齒13b、 23b 的數(shù)目不受鏡支撐部分11在與臂部件12的延伸方向正交的振蕩軸Al 的延伸方向上的長度的限制。由此在微鏡元件X1中，能夠設(shè)置所需數(shù)目個電極齒13a、 13b、 23a、 23b，而不需考慮鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸，因此能 夠確保使得電極齒13a、 23a相互面對的足夠的表面積以及使得電極齒 13b、 23b相互面對的足夠的表面積。利用微鏡元件X1，例如無需為了確 保使得電極齒13a、23a相互面對的足夠的表面積而將一組梳齒電極13A、 23A的電極齒13a、 23a的寬度減少或?qū)⑵溲由扉L度增加到嚴(yán)重影響電極 齒13a、 23a的機(jī)械強(qiáng)度的程度，并且也無需將電極齒之間的間隙減小到 導(dǎo)致元件的制造工藝發(fā)生困難的程度。由此，通過提供所需數(shù)目的電極齒13a、 13b、 23a、 23b而無需考慮 鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸，在保持足夠的用于驅(qū)動 振蕩部件10的振蕩操作的驅(qū)動力的同時可減少鏡支撐部分11在振蕩軸 Al方向上的設(shè)計尺寸以及由此減少整個元件在振蕩軸Al方向上的設(shè)計 尺寸，該微鏡元件X1適用于實現(xiàn)微型化。圖8是微鏡元件X1的第一修改實例的平面圖。在該修改實例中，置 于臂部件12的延伸方向上的兩個相鄰電極齒23a之間的電極齒13a從兩 個電極齒23a之間的中心位置偏向振蕩軸Al，或者置于臂部件12的延 伸方向上的兩個相鄰電極齒13a之間的電極齒23a從兩個電極齒13a之 間的中心位置偏離振蕩軸Al。此外，置于臂部件12的延伸方向上的兩 個相鄰電極齒23b之間的電極齒13b從兩個電極齒23b之間的中心位置 偏向振蕩軸Al，或者置于臂部件12的延伸方向上的兩個相鄰電極齒13b 之間的電極齒23b從兩個電極齒13b之間的中心位置偏離振蕩軸Al 。圖9是微鏡元件X1的第二修改實例的平面圖。在該修改實例中，置 于臂部件12的延伸方向上的兩個相鄰電極齒23a之間的電極齒13a從兩 個電極齒23a之間的中心位置偏離振蕩軸Al，或者置于臂部件12的延 伸方向上兩個相鄰電極齒13a之間的電極齒23a從兩個電極齒13a之間 的中心位置偏向振蕩軸Al。此外，置于臂部件12的延伸方向上的兩個 相鄰電極齒23b之間的電極齒13b從兩個電極齒23b之間的中心位置偏離振蕩軸Al，或者置于臂部件12的延伸方向上的兩個相鄰電極齒13b之間的電極齒23b從兩個電極齒13b之間的中心位置偏向振蕩軸Al。第一和第二修改實例的構(gòu)造有利于在驅(qū)動一組梳齒電極13A、 23A 和一組梳齒電極13B、 23B中的元件期間抑制所謂的拽入現(xiàn)象的發(fā)生。 如上所述，在驅(qū)動該元件期間，在梳齒電極13A、 23A之間以及在梳齒 電極13B、 23B之間產(chǎn)生靜電吸引力。結(jié)果，梳齒電極13A被引向梳齒 電極23A，并且梳齒電極13B被引向梳齒電極23B。利用梳齒電極13A、 23A如圖l、 3、 4所示設(shè)置的微鏡元件X1，在梳齒電極13A處于引向梳 齒電極23A的狀態(tài)時，在一個電極齒13a和在其相對于振蕩軸Al的外 側(cè)與其相鄰的電極齒23a之間的距離比在該電極齒13a和在其相對于振 蕩軸Al的內(nèi)側(cè)與其相鄰的另一個電極齒23a之間的距離短或長，這取 決于振蕩軸Al在元件厚度方向H上的位置。當(dāng)前者較后者短時，在電 極齒13a與外側(cè)電極齒23a之間的靜電吸引力(第一靜電吸引力)趨向 于大于在電極齒13a與內(nèi)側(cè)電極齒23a之間的靜電吸引力(第二靜電吸 引力)。當(dāng)?shù)谝混o電吸引力比第二靜電吸引力大預(yù)定程度或預(yù)定程度以 上時，將不適當(dāng)?shù)匚姌O齒13a和外側(cè)電極齒23a，從而易于發(fā)生拽入 現(xiàn)象。當(dāng)?shù)诙o電吸引力比第一靜電吸引力大預(yù)定程度或預(yù)定程度以上 時，將不適當(dāng)?shù)匚姌O齒13a和內(nèi)側(cè)電極齒23a ，由此易于發(fā)生拽入 現(xiàn)象。類似地，使用如圖1和4所示構(gòu)造的梳齒電極13B、 23B的微鏡元 件X1，會在梳齒電極13B、 23B中發(fā)生拽入現(xiàn)象。拽入現(xiàn)象是不希望的， 因為其損壞元件的振蕩特性。相反地，在第一和第二修改實例中(其中在振蕩部件io沒有旋轉(zhuǎn)移 位時，置于臂部件12的延伸方向上的兩個相鄰電極齒23a之間的電極齒 13a從兩個電極23a之間的中心位置偏向電極齒23a的內(nèi)側(cè)或外側(cè))，按 照振蕩軸Al在元件厚度方向H上的位置適當(dāng)設(shè)置電極齒的偏移量，在 振蕩部件IO旋轉(zhuǎn)移位使得梳齒電極13A引向梳齒電極23A、 23B時，能 夠基本上使得電極齒13a和外側(cè)電極齒23a之間的距離與電極齒13a和 內(nèi)側(cè)電極齒23a之間的距離相等。在這種情況下，能夠抑制在梳齒電極 13A、 23A中發(fā)生拽入現(xiàn)象。同樣地，通過第一和第二修改實例的構(gòu)造， 能夠抑制在梳齒電極13B、 23B中發(fā)生拽入現(xiàn)象。圖10是微鏡元件X1的第三修改實例的平面圖。在該修改實例中， 在臂部件12的延伸方向上的臂部件12的尺寸和框架21的尺寸增加，并且兩個相鄰電極齒13a之間的距離、兩個相鄰電極齒13b之間的距離、 兩個相鄰電極齒23a之間的距離、以及兩個相鄰電極齒23b之間的距離 隨著與振蕩軸Al的距離的增加而穩(wěn)步增加。在振蕩部件10的振蕩操作期間，電極齒13a、 13b在電極齒間隔方 向(臂部件12的延伸方向)上的位移量隨著與振蕩軸Al的距離的增加 而穩(wěn)步增加，由此該修改實例的有利之處在于，當(dāng)在驅(qū)動該元件期間振 蕩部件IO旋轉(zhuǎn)移位使得梳齒電極13A、 13B分別被引向梳齒電極23A和 23B時，能夠使得電極齒13a和23a之間的距離都基本上相等，并且能夠 使得電極齒13b和23b之間的距離都基本上相等。通過在驅(qū)動該元件期 間使得電極齒13a和23a之間的所有距離都基本上相等，在驅(qū)動該元件 期間能夠在整個梳齒電極13A、 23A上產(chǎn)生均勻的靜電吸引力。同樣地， 通過在驅(qū)動該元件期間使得電極齒13b和23b之間的所有距離都基本上 相等，在驅(qū)動該元件期間能夠在整個梳齒電極13B和23B上產(chǎn)生均勻的 靜電吸引力。圖11是微鏡元件X1的第四修改實例的平面圖。在該修改實例中， 梳齒電極13A、13B的多個電極齒13a、13b的延伸方向以及梳齒電極23A、 23B的多個電極齒23a、 23b的延伸方向與臂部件12的延伸方向不正交。 而是替代為，電極齒13a、 23a的延伸方向彼此平行，并且電極齒13b、 23b的延伸方向彼此平行。電極齒13a、 13b、 23a、 23b的延伸方向與臂 部件12的延伸方向形成的銳角例如是45。。微鏡元件XI可以設(shè)置以這 種方式構(gòu)成的梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B。圖12是微鏡元件X1的第五修改實例的平面圖。在該修改實例中， 電極齒13a、 13b的兩側(cè)面不垂直于臂部件12的側(cè)面，并且電極齒13a、 13b的寬度隨著與臂部件12的距離的增加而穩(wěn)步減小。此外，電極齒23a、 23b的兩側(cè)面不垂直于框架21的側(cè)面，并且電極齒23a、 23b的寬度隨著 與框架21的距離的增加而穩(wěn)步減小。這種構(gòu)造的有利之處在于，當(dāng)在驅(qū)動該元件期間振蕩部件IO旋轉(zhuǎn)移 位使得梳齒電極13A、 13B分別被引向梳齒電極23A和23B時，能夠防止電極齒13a、 23a和電極齒13b、 23b變得過于接近。通過在驅(qū)動該元 件期間防止電極齒13a、 23a變得過于接近，在驅(qū)動該元件期間能夠抑制 在梳齒電極13A、 23A中發(fā)生拽入現(xiàn)象。同樣地，通過在驅(qū)動該元件期 間防止電極齒13b、 23b變得過于接近，在驅(qū)動該元件期間能夠抑制在梳 齒電極13B、 23B中發(fā)生拽入現(xiàn)象。圖13是微鏡元件X1的第六修改實例的平面圖。在該修改實例中， 面向鏡支撐部分11側(cè)的電極齒13a、13b的側(cè)面垂直于臂部件12的側(cè)面， 電極齒13a、 13b的另一側(cè)面不垂直于臂部件12的側(cè)面，并且電極齒13a、 13b的寬度隨著與臂部件12的距離的增加而穩(wěn)步減小。此外，面向鏡支 撐部分11側(cè)的電極齒23a、 23b的側(cè)面不垂直于框架21的側(cè)面，電極齒 23a、 23b的另一側(cè)面垂直于框架21的側(cè)面，并且電極齒23a、 23b的寬 度隨著與框架21的距離的增加而穩(wěn)歩減小。這種構(gòu)造的有利之處在于，當(dāng)在驅(qū)動該元件期間振蕩部件IO旋轉(zhuǎn)移 位使得梳齒電極13A、 13B分別被引向梳齒電極23A和23B時，尤其能 夠防止電極齒13a與它們的外側(cè)的電極齒23a、以及電極齒13b與它們的 外側(cè)的電極齒23b變得過于接近。圖14是微鏡元件XI的第七修改實例的對應(yīng)于圖1的III-III線的剖 視圖。在該修改實例中，在振蕩部件IO不工作時電極齒13a的站立方向 相對于元件厚度方向H傾斜。更具體地，電極齒13a這樣傾斜，使得其 越接近電極齒23a就越朝著接近鏡支撐部分11的方向穩(wěn)步移動。此外， 電極齒23a這樣傾斜，使得其越接近電極齒13a就越朝著遠(yuǎn)離鏡支撐部 分11的方向穩(wěn)步移動。在該修改實例中，電極齒13b、 23b以與電極齒 13a、 23a類似的方式傾斜。在振蕩部件10不工作的情況下梳齒電極13A相對于梳齒電極23A 的方向不同于在振蕩部件10旋轉(zhuǎn)移位使得梳齒電極13A被引向梳齒電極 23A的情況下梳齒電極13A相對于梳齒電極23A的方向。當(dāng)梳齒電極13A 和23A具有圖1、 3、 4所示的構(gòu)造時，這種方向上的變化相對較大。與 此相對照，該修改實例的梳齒電極13A、 23A包括電極齒13a和23a，它 們預(yù)先傾斜在一個方向上，即，梳齒電極13A被引向梳齒電極23A時， 梳齒電極13a傾斜的方向，由此在工作和不工作期間之間的方向變化相對較小。同樣地，該修改實例的梳齒電極13B和23B包括電極齒13b和 23b，它們預(yù)先傾斜在一個方向上，即，梳齒電極13B被引向梳齒電極 23B時梳齒電極13b傾斜的方向，由此在工作和不工作期間之間的方向 變化相對較小。通過以這種方式抑制方向變化，能夠在梳齒電極13A、 23A之間和在梳齒電極13B和23B之間產(chǎn)生穩(wěn)定的靜電吸引力。圖15至18表示關(guān)于本發(fā)明第二實施例的微鏡元件x2。圖15是微 鏡元件x2的平面圖，圖16是微鏡元件x2的局部平面圖，圖17和18分別是沿著圖15的xvii-xvii線和xvni-xvni線所得的剖視圖。微鏡元件X2包括振蕩部件10、框架24、扭轉(zhuǎn)接合部件22和梳齒電 極23A、 23B。微鏡元件X2與微鏡元件X1的不同之處在于其包括框架 24而不是框架21。此外，利用上述關(guān)聯(lián)于微鏡元件X1描述的MEMS技 術(shù)，通過加工作為SOI襯底的材料襯底來制造微鏡元件X2。材料襯底具 有由第一硅層、第二硅層和在這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)， 每層硅層都通過雜質(zhì)摻雜的方式具有預(yù)定的導(dǎo)電性。為了有助于理解附 圖，在圖15中利用對角線陰影來表示源自第一硅層的、從絕緣層朝向紙 面突出的區(qū)域。圖16表示微鏡元件X2的源自第二硅層的構(gòu)造?？蚣?4主要源自第一和第二硅層，并且采用圍繞振蕩部件10的形 式。如圖16所示，框架24的源自第二硅層的區(qū)域在結(jié)構(gòu)上被分成第一 區(qū)域24a和第二區(qū)域24b。在該實施例中，第一區(qū)域24a和第二區(qū)域24b 也被電分離。扭轉(zhuǎn)接合部件22由形成在第一硅層上的一對扭桿22a構(gòu)成。扭桿22a 連接到振蕩部件10的臂部件12以及框架24的源自第一硅層的區(qū)域，由 此連接這些組件。此外，如圖17所示，扭桿22a在元件厚度方向H上薄 于臂部件12和框架24*的源自第一硅層的區(qū)域。梳齒電極23A是用于與振蕩部件10的梳齒電極13A配合產(chǎn)生靜電 吸引力的區(qū)域，并且由多個電極齒23a構(gòu)成，所述多個電極齒23a分別 在臂部件12的延伸方向上從框架24間隔地延伸。電極齒23a主要在第 二硅層上產(chǎn)生，并且如圖16所示，其固定于框架24的第一區(qū)域24a。梳 齒電極23A與梳齒電極13A —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。梳齒電極23b是用于與梳齒電極13b配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域(site)，并且由從框架24延伸的多個電極齒23b構(gòu)成。電極齒23b主 要在第二硅層上產(chǎn)生，并且如圖16所示固定于框架24的第二區(qū)域24b。 框架24的第二區(qū)域24b在結(jié)構(gòu)上和電性上都與第一區(qū)域24a分離，因此 梳齒電極23B及其電極齒23b與固定于第一區(qū)域24a的梳齒電極23A及 其電極齒23a電分離。梳齒電極23B與梳齒電極13B —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。微鏡元件X2中的振蕩部件10的構(gòu)造、扭轉(zhuǎn)接合部件22的其余構(gòu)造 以及梳齒電極23A、 23B的其余構(gòu)造與上述關(guān)聯(lián)于第一實施例的振蕩部 件10、扭轉(zhuǎn)接合部件22以及梳齒電極23A、 23B描述的那些構(gòu)造相同。在微鏡元件X2中，通過依據(jù)需要向梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B 施加預(yù)定電勢，振蕩部件IO和鏡支撐部分11能夠繞著振蕩軸Al旋轉(zhuǎn)移 位?？梢越?jīng)框架24的源自第一硅層的區(qū)域、兩個扭桿22a和臂部件12 將電勢施加到梳齒電極13A、 13B。例如將梳齒電極13A、 13B接地。同 時，可經(jīng)框架24的第一區(qū)域24a和第二區(qū)域24b將電勢施加到梳齒電極 23A、 23B?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)施加到梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B的電勢來 調(diào)節(jié)振蕩操作期間發(fā)生的旋轉(zhuǎn)位移量。通過以這種方式驅(qū)動振蕩部件10 和鏡支撐部分11傾斜，能夠隨意切換在設(shè)置在鏡支撐部分11上的鏡表 面lla上反射的光的反射方向。在微鏡元件X2中，通過使得施加到梳齒電極23A的電勢與施加到 梳齒電極23B的電勢不同，能夠使得梳齒電極13A和23A之間產(chǎn)生的靜 電吸引力不同于梳齒電極13B和23B之間產(chǎn)生的靜電吸引力。結(jié)果，能 夠控制振蕩部件IO和鏡支撐部分11的除了繞著旋轉(zhuǎn)軸Al的旋轉(zhuǎn)位移之 外的旋轉(zhuǎn)位移量。例如，可調(diào)節(jié)振蕩部件IO和鏡支撐部分11繞著與旋 轉(zhuǎn)軸A1相交的軸(例如圖8所示的軸A1')的旋轉(zhuǎn)位移量。由此，通 過微鏡元件X2，能夠這樣控制振蕩部件IO和鏡支撐部分11的姿勢，使 得鏡表面lla總是平行于旋轉(zhuǎn)軸Al。這種姿勢調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)有利于實現(xiàn)高精 度的光反射功能。此外，在微鏡元件X2中，構(gòu)成一組梳齒電極13A、 23A的電極齒 13a、 23a的數(shù)目和構(gòu)成一組梳齒電極13B、 23B的電極齒13b、 23b的數(shù) 目不受鏡支撐部分ll在與臂部件12的延伸方向正交的振蕩軸A1的延伸 方向上的長度的限制。因此通過微鏡元件X2，能夠通過提供所需數(shù)目個電極齒13a、 13b、 23a、 23b，確保使電極齒13a、 23a相互面對的足夠表 面積以及使電極齒13b、 23b相互面對的足夠表面積，而無需考慮鏡支撐 部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸。以這種方式，與上述微鏡元件 Xl類似，通過提供所需數(shù)目個電極齒13a、 13b、 23a、 23b，而無需考慮 鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸，在保持足夠的用于驅(qū)動 振蕩部件10的振蕩操作的驅(qū)動力的同時可減少鏡支撐部分11在振蕩軸 Al方向上的設(shè)計尺寸以及由此減少整個元件在振蕩軸Al方向上的的設(shè) 計尺寸，從而微鏡元件X2適用于實現(xiàn)微型化。圖19至23表示按照本發(fā)明第三實施例的微鏡元件X3。圖19是微 鏡元件X3的平面圖，圖20是微鏡元件X3的局部平面圖，圖21至23是分別沿著圖19的xxi-xxi線、xxii-xxii線以及xxni-xxni線所得的剖視圖。微鏡元件X3包括振蕩部件10，、框架25、扭轉(zhuǎn)接合部件22和梳齒 電極23A、 23B。微鏡元件X3與微鏡元件X1的不同之處在于其包括振 蕩部件IO，而不是振蕩部件IO，并且其包括框架25而不是框架21。此 外，利用上述關(guān)聯(lián)于微鏡元件XI描述的MEMS技術(shù)，通過加工作為SOI 襯底的材料襯底來制造微鏡元件X3。材料襯底具有由第一硅層、第二硅 層和在這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，每層硅層都通過雜質(zhì)摻 雜的方式具有預(yù)定的導(dǎo)電性。為了有助于理解附圖，在圖19中利用對角 線陰影來表示源自第一硅層的、從絕緣層朝向紙面突出的區(qū)域。圖20表 示微鏡元件X3的源自第二硅層的構(gòu)造。振蕩部件10'包括鏡支撐部分ll、臂部件14和15、以及梳齒電極 13A和13B，因此其與振蕩部件10的不同之處在于包括臂部件14和15 而不是臂部件12。臂部件14包括主要在第一硅層上形成的主部分14a以及主要在第二 硅層上形成的基礎(chǔ)部分14b，并且從鏡支撐部分11延伸。臂部件14的主 部分14a經(jīng)基礎(chǔ)部分14b連接到鏡支撐部分11。臂部件15主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且在與臂部件14相同的方向 上從鏡支撐部分ll延伸。此外，臂部件15在結(jié)構(gòu)上與臂部件14分離。 在該實施例中，臂部件15還與臂部件14的主部分14a電分離。臂部件15與臂部件14所隔開的距離例如在15和50pm之間。梳齒電極13A由多個電極齒13a構(gòu)成。多個電極齒13a分別在臂部 件14的延伸方向上從臂部件14的主部分14a彼此間隔地延伸。梳齒電 極13B由多個電極齒13b構(gòu)成。多個電極齒13b在臂部件15的延伸方向 上從臂部件15的與電極齒13a的相反側(cè)彼此間隔地延伸。電極齒13a、 13b主要在第一硅層上產(chǎn)生。在該實施例中，如圖19所示，電極齒13a 的延伸方向正交于臂部件14的延伸方向，并且電極齒13b的延伸方向正 交于臂部件15的延伸方向。由于臂部件14的主部分14a與臂部件15電 分離，固定于主部分14a的梳齒電極13A及其電極齒13a與固定于臂部 件15的梳齒電極13B及其電極齒13b電分離。振蕩部件10，的鏡支撐部分11的構(gòu)造以及梳齒電極13A、 13B的其 余構(gòu)造與上述關(guān)聯(lián)于第一實施例的鏡支撐部分ll以及梳齒電極13A、13B 描述的那些構(gòu)造相同?？蚣?5主要在第一和第二硅層上產(chǎn)生，并且采用圍繞振蕩部件10' 的形式。如圖19和23所示，框架25的源自第一硅層的區(qū)域在結(jié)構(gòu)上被 分成第一區(qū)域25a和第二區(qū)域25b。在該實施例中，第一區(qū)域25a和第二 區(qū)域25b也電分離。扭轉(zhuǎn)接合部件22由形成在第一硅層上的一對扭桿22a構(gòu)成。這對扭 桿22a的其中之一連接到振蕩部件10'的臂部件14的主部分14a以及框 架25的第一區(qū)域25a，由此連接這些組件；通過該扭桿22a，第一區(qū)域 25a和主部分14a電連接。此外，如圖21所示，該扭桿22a在元件厚度 方向H上薄于主部分14a和第一區(qū)域25a。另一扭桿22a連接到振蕩部件 10，的臂部件15以及框架25的第二區(qū)域25b，由此連接這些組件；通過 該扭桿22a，第二區(qū)域25b和臂部件15電連接。此外，該扭桿22a在元 件厚度方向H上薄于臂部件15和第二區(qū)域25b。梳齒電極23A是用于與振蕩部件10'的梳齒電極13A配合產(chǎn)生靜電 吸引力的區(qū)域，并且由多個電極齒23a構(gòu)成。所述多個電極齒23a分別 在臂部件14的延伸方向上從框架25彼此間隔地延伸。電極齒23a主要 在第二硅層上產(chǎn)生，并且固定于框架25的源自第二硅層的區(qū)域，如圖20 所示。梳齒電極23A與梳齒電極13A—起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。梳齒電極23B是用于與梳齒電極13B配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域 (site)，并且由多個電極齒23b構(gòu)成。所述多個電極齒23b分別在臂部 件15的延伸方向上從框架25彼此間隔地延伸。電極齒23b主要在第二 硅層上產(chǎn)生，并且固定于框架25的源自第二硅層的區(qū)域，如圖20所示。 梳齒電極23B經(jīng)框架25的源自第二硅層的區(qū)域電連接到梳齒電極23A。 梳齒電極23B與梳齒電極13B —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。微鏡元件X3中的扭轉(zhuǎn)接合部件22的其余構(gòu)造以及梳齒電極23A、 23B的其余構(gòu)造與上述關(guān)聯(lián)于第一實施例的扭轉(zhuǎn)接合部件22以及梳齒電 極23A、 23B描述的那些構(gòu)造相同。在微鏡元件X3中，通過依據(jù)需要向梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B 施加預(yù)定電勢，振蕩部件10'和鏡支撐部分11能夠繞著振蕩軸Al旋轉(zhuǎn) 移位?？梢越?jīng)框架25的第一區(qū)域25a、扭桿22a其中之一和臂部件14的 主部分14a將電勢施加到梳齒電極13A?？梢越?jīng)框架25的第二區(qū)域25b、 另 -扭桿22a以及臂部件15將電勢施加到梳齒電極13B?？梢越?jīng)框架25 的源自第二硅層的區(qū)域?qū)㈦妱菔┘拥绞猃X電極23A、 23B。例如將梳齒電 極23A、 23B接地?？蚣?5的源自第二硅層的區(qū)域以及框架25的源自 第一硅層的區(qū)域(第一區(qū)域25a以及第二區(qū)域25b)被絕緣層電分離?？?通過調(diào)節(jié)施加到梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B的電勢來調(diào)節(jié)振蕩操作 期間發(fā)生的旋轉(zhuǎn)位移量。通過以這種方式驅(qū)動振蕩部件10'和鏡支撐部 分11傾斜，能夠隨意切換在設(shè)置在鏡支撐部分11上的鏡表面lla上反 射的光的反射方向。在微鏡元件X3中，通過使得施加到梳齒電極13A的電勢與施加到 梳齒電極13B的電勢不同，能夠使得梳齒電極13A和23A之間產(chǎn)生的靜 電吸引力不同于梳齒電極13B和23B之間產(chǎn)生的靜電吸引力。結(jié)果，能 夠控制振蕩部件10'和鏡支撐部分11的除了繞著旋轉(zhuǎn)軸Al的旋轉(zhuǎn)位移 之外的旋轉(zhuǎn)位移量。例如，可調(diào)節(jié)振蕩部件10'和鏡支撐部分11繞著與 旋轉(zhuǎn)軸A1相交的軸(例如圖22所示的軸Al')的旋轉(zhuǎn)位移量。由此， 通過微鏡元件X3，能夠這樣控制振蕩部件10'和鏡支撐部分11的姿勢， 使得鏡表面lla總是平行于旋轉(zhuǎn)軸Al。這種姿勢調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)有利于實現(xiàn)高 精度的光反射功能。此外，與上述微鏡元件X1類似，通過提供所需數(shù)目個電極齒13a、 13b、 23a、 23b，而無需考慮鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺 寸，在保持足夠的用于驅(qū)動振蕩部件10'的振蕩操作的驅(qū)動力的同時可 減少鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸以及由此減少整個元 件在振蕩軸Al方向上的的設(shè)計尺寸，從而微鏡元件X3適用于實現(xiàn)微型圖24和25表示按照本發(fā)明第四實施例的微鏡元件X4。圖24是微 鏡元件X4的平面圖，圖25是沿著圖24的XXV-XXV線所得的剖視圖。微鏡元件X4包括振蕩部件30、框架41、扭轉(zhuǎn)接合部件42和梳齒電 極43A、 43B、 44A、 44B。此外，利用上述關(guān)聯(lián)于微鏡元件XI描述的 MEMS技術(shù)，通過加工作為S0I襯底的材料襯底來制造微鏡元件X4。材 料襯底具有由第一硅層、第二硅層和在這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層 疊結(jié)構(gòu)，每層硅層都通過雜質(zhì)摻雜的方式具有預(yù)定的導(dǎo)電性。為了有助 于理解附圖，在圖24中利用對角線陰影來表示源自第一硅層的、從絕緣 層朝向紙面突出的區(qū)域。振蕩部件30包括鏡支撐部分31、臂部件32、 33以及梳齒電極34A、 34B、 35A、 35B。鏡支撐部分31主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且在其表面上設(shè)置具有光 反射功能的鏡表面31a。鏡支撐部分31和鏡表面31a構(gòu)成本發(fā)明的可移 動操作部件。臂部件32主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且從鏡支撐部分31延伸。臂 部件33主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且從鏡支撐部分31的與臂部件32的 相反側(cè)延伸。臂部件32的延伸方向與臂部件33的延伸方向一致。梳齒電極34A由多個電極齒34a構(gòu)成。多個電極齒34a分別在臂部 件32的延伸方向上從臂部件32彼此間隔地延伸。梳齒電極34B由多個 電極齒34b構(gòu)成。多個電極齒34b分別在臂部件32的延伸方向上從臂部 件32的與電極齒34a的相反側(cè)彼此間隔地延伸。電極齒34a、 34b主要 在第一硅層上產(chǎn)生。在該實施例中，如圖24所示，電極齒34a、 34b的 延伸方向正交于臂部件32的延伸方向。梳齒電極34A及其電極齒34a經(jīng) 臂部件32電連接于梳齒電極34B及其電極齒34b。梳齒電極35A由多個電極齒35a構(gòu)成。多個電極齒35a分別在臂部 件33的延伸方向上從臂部件33彼此間隔地延伸。梳齒電極35B由多個 電極齒35b構(gòu)成。多個電極齒35b分別在臂部件33的延伸方向上從臂部 件33的與電極齒35a的相反側(cè)彼此間隔地延伸。電極齒35a、 35b主要 在第一硅層上產(chǎn)生。在該實施例中，如圖24所示，電極齒35a、 35b的 延伸方向正交于臂部件33的延伸方向。梳齒電極35A及其電極齒35a經(jīng) 臂部件33電連接于梳齒電極35B及其電極齒35b。梳齒電極35A、 35B 也經(jīng)鏡支撐部分31電連接于梳齒電極34A、 34B。框架41主要在第一和第二硅層上產(chǎn)生，并且釆取圍繞振蕩部件30 的形式。此外，框架41具有能夠支撐框架41內(nèi)的結(jié)構(gòu)的預(yù)定機(jī)械強(qiáng)度。扭轉(zhuǎn)接合部件42由一對扭桿42a構(gòu)成。扭桿42a主要在第一硅層上 產(chǎn)生，并且連接于振蕩部件30的鏡支撐部分31和框架41的源自第一硅 層的區(qū)域，由此連接這些組件?？蚣?1的源自第一硅層的區(qū)域和鏡支撐 部分31通過扭桿42a電連接。此外，如圖25所示，扭桿42a在元件厚 度方向H上薄于鏡支撐部分31和框架41的源自第一硅層的區(qū)域。由一 對扭桿42a構(gòu)成的扭轉(zhuǎn)接合部件42限定振蕩部件30和鏡支撐部分31的 振蕩操作的振蕩軸A4。振蕩軸A4正交于圖24的箭頭所示的方向D，或 者換句話說，正交于臂部件32、 33的延伸方向。相應(yīng)地，在與臂部件32 的延伸方向正交的方向上從臂部件32延伸的上述電極齒34a、 34b的延 伸方向平行于振蕩軸A4，并且在于臂部件33的延伸方向正交的方向上 從臂部件33延伸的上述電極齒35a、 35b的延伸方向平行于振蕩軸A4。 振蕩軸A4優(yōu)選地穿過或者接近于振蕩部件30的重心。梳齒電極43A是用于與梳齒電極34A配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒43a構(gòu)成。多個電極齒43a分別在臂部件32的延伸方 向上從框架41間隔地延伸。電極齒43a主要在第二硅層上產(chǎn)生，并且固 定于框架41的源自第二硅層的區(qū)域。在該實施例中，如圖24所示，電 極齒43a的延伸方向正交于臂部件32的延伸方向，并且電極齒43a的延 伸方向平行于振蕩軸A4。梳齒電極43A與梳齒電極34A —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。如圖25所示， 梳齒電極34A、43A例如在振蕩部件30不工作時位于彼此不同的高度上。此外，電極齒34a、 43a彼此偏離，使得梳齒電極34A、 43A在振蕩部件 30的振蕩操作期間互相不接觸。梳齒電極43B是用于與梳齒電極34B配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒43b構(gòu)成。多個電極齒43b分別在臂部件32的延伸方 向上從框架41間隔地延伸。電極齒43b主要在第二硅層上產(chǎn)生，并且固 定于框架41的源自第二硅層的區(qū)域。梳齒電極43B及其電極齒43b經(jīng)框 架41的源自第二硅層的區(qū)域的一部分電連接于梳齒電極43A及其電極齒 43a。在該實施例中，如圖24所示，電極齒43b的延伸方向正交于臂部 件32的延伸方向，并且電極齒43b的延伸方向平行于振蕩軸A4。梳齒電極43B與梳齒電極34B —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。梳齒電極34B、 43B例如在振蕩部件30不工作時位于彼此不同的高度上。此外，電極齒 34b、 43b彼此偏離，使得梳齒電極34B、 43B在振蕩部件30的振蕩操作 期間互相不接觸。梳齒電極44A是用于與梳齒電極35A配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒44a構(gòu)成。多個電極齒44a分別在臂部件33的延伸方 向上從框架41間隔地延伸。電極齒44a主要在第二硅層上產(chǎn)生，并且固 定于框架41的源自第二硅層的區(qū)域。在該實施例中，電極齒44a在框架 41的源自第二硅層的區(qū)域中的固定位置與前述電極齒43a、 43b在框架 41的源自第二硅層的區(qū)域中的固定位置電分離。因而，梳齒電極44A及 其電極齒44a與梳齒電極43A、 43B及其電極齒43a、 43b電分離。同樣 在該實施例中，如圖24所示，電極齒44a的延伸方向正交于臂部件33 的延伸方向，并且電極齒44a的延伸方向平行于振蕩軸A4。該梳齒電極44A與梳齒電極35A—起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。如圖25所示， 梳齒電極35A、44A例如在振蕩部件30不工作時位于彼此不同的高度上。 此外，電極齒35a、 44a彼此偏離，使得梳齒電極35A、 44A在振蕩部件 30的振蕩操作期間互相不接觸。梳齒電極44B是用于與梳齒電極35B配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域， 并且由多個電極齒44b構(gòu)成。多個電極齒44b分別在臂部件33的延伸方 向上從框架41間隔地延伸。電極齒44b主要在第二硅層上產(chǎn)生，并且固 定于框架41的源自第二硅層的區(qū)域的一部分。在該實施例中，電極齒44b在框架41的源自第二硅層的區(qū)域中的固定位置與前述電極齒43a、 43b 在框架41的源自第二硅層的區(qū)域中的固定位置電分離。因而，梳齒電極 44B及其電極齒44b與梳齒電極43A、 43B及其電極齒43a、 43b電分離。 另一方面，梳齒電極44B及其電極齒44b經(jīng)框架41的源自第二硅層的區(qū) 域的一部分電連接于梳齒電極44A及其電極齒44a。同樣在該實施例中， 如圖24所示，電極齒44b的延伸方向正交于臂部件33的延伸方向，并 且電極齒44b的延伸方向平行于振蕩軸A4。該梳齒電極44B與梳齒電極35B —起構(gòu)成驅(qū)動機(jī)構(gòu)。梳齒電極35B、 44B例如在振蕩部件30不工作時位于彼此不同的高度上。此外，電極齒 35b、 44b彼此偏離，使得梳齒電極35B、 44B在振蕩部件30的振蕩操作 期間互相不接觸。在微鏡元件X4中，通過依據(jù)需要向梳齒電極34A、 34B、 35A、 35B、 43A、 43B、 44A、 44B施加預(yù)定電勢，振蕩部件30和鏡支撐部分31能 夠繞著振蕩軸A4旋轉(zhuǎn)移位。可以經(jīng)框架41的源自第一硅層的區(qū)域、兩 個扭桿42a、鏡支撐部分31以及臂部件32、 33將電勢施加到梳齒電極 34A、 34B、 35A、 35B。例如將梳齒電極34A、 34B、 35A、 35B接地。 同時，可以經(jīng)框架41的源自第二硅層的區(qū)域的一部分將電勢施加到梳齒 電極43A、 43B?？山?jīng)框架41的源自第二硅層的區(qū)域的另一部分將電勢 施加到梳齒電極44A、 44B?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)施加到梳齒電極34A、 34B、 35A、 35B、 43A、 43B、 44A、 44B的電勢來調(diào)節(jié)振蕩操作期間發(fā)生的旋轉(zhuǎn)位移 量。通過以這種方式驅(qū)動振蕩部件30和鏡支撐部分31傾斜，能夠隨意 切換在設(shè)置在鏡支撐部分31上的鏡表面31a上反射的光的反射方向。此外，與上述微鏡元件X1類似，通過提供所需數(shù)目個電極齒34a、 34b、 35a、 35b、 43a、 43b、 44a和44b，而無需考慮鏡支撐部分31在振 蕩軸A4方向上的設(shè)計尺寸，在保持足夠的用于驅(qū)動振蕩部件30的振蕩 操作的驅(qū)動力的同時可減少鏡支撐部分31在振蕩軸A4方向上的設(shè)計尺 寸以及由此減少整個元件在振蕩軸A4方向上的的設(shè)計尺寸，從而微鏡元 件X4適用于實現(xiàn)微型化。圖26至30表示按照本發(fā)明第五實施例的微鏡元件X5。圖26是微 鏡元件X5的平面圖，圖27是微鏡元件X5的局部平面圖。圖28至30分另'J是沿著圖26的xxvin-xxvin線、XXIX-XXIX線、xxx-xxx線所得的剖視圖。微鏡元件X5包括振蕩部件10、框架21、扭轉(zhuǎn)接合部件22、梳齒電 極23A和23B、框架51 (局部示出)、臂部件52和53、扭轉(zhuǎn)接合部件 54、以及梳齒電極55和56。此外，利用上述關(guān)聯(lián)于微鏡元件X1描述的 MEMS技術(shù)，通過加工作為SOI襯底的材料襯底來制造微鏡元件X5。材 料襯底具有由第一硅層、第二硅層和在這些硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層 疊結(jié)構(gòu)，每層硅層都通過雜質(zhì)摻雜的方式具有預(yù)定的導(dǎo)電性。為了有助 于理解附圖，在圖26中利用對角線陰影來表示源自第一硅層的、從絕緣 層朝向紙面突出的區(qū)域。圖27表示微鏡元件X5的源自第二硅層的構(gòu)造。微鏡元件X5的振蕩部件10、框架21、扭轉(zhuǎn)接合部件22以及梳齒電 極23A和23B與上述第一實施例中的振蕩部件10、框架21、扭轉(zhuǎn)接合 部件22以及梳齒電極23A和23B類似。框架51主要在第一和第二硅層上產(chǎn)生，并且具有用以支撐框架51 內(nèi)的結(jié)構(gòu)的預(yù)定機(jī)械強(qiáng)度?？蚣?1的源自第二硅層的區(qū)域如圖27所示。臂部件52主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且在與振蕩部件10的振蕩軸 Al正交的方向上從框架21延伸。此外，如圖28所示，臂部件52固定 于框架21的源自第一硅層的區(qū)域。臂部件53主要在第二硅層上產(chǎn)生， 并且在與振蕩部件10的振蕩軸Al正交、且與臂部件52平行的方向上從 框架51延伸。此外，如圖27所示，臂部件53固定于框架51的源自第 二硅層的區(qū)域。扭轉(zhuǎn)接合部件54由一組扭桿54a、 54b和扭桿54c構(gòu)成。扭桿54a主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且連接到框架21的源自第一硅 層的區(qū)域和框架51的源自第一硅層的區(qū)域，由此連接這些組件。框架51 的源自第一硅層的區(qū)域和框架21的源自第一硅層的區(qū)域通過扭桿54a電 連接。此外，如圖28所示，扭桿54a在元件厚度方向H上薄于框架21 的源自第一硅層的區(qū)域和框架51的源自第一硅層的區(qū)域。扭桿54b主要在第二硅層上產(chǎn)生，并且連接到框架21的源自第二硅 層的區(qū)域和框架51的源自第二硅層的區(qū)域，由此連接這些組件?？蚣?1 的源自第二硅層的區(qū)域和框架21的源自第二硅層的區(qū)域通過扭桿54b電連接。在框架51的源自第二硅層的區(qū)域中，扭桿54b的固定位置與前述臂部件53的固定位置電分離。此外，如圖28所示，扭桿54b在元件厚 度方向H上薄于框架21的源自第二硅層的區(qū)域和框架51的源自第二硅 層的區(qū)域。扭桿54c主要在第一硅層上產(chǎn)生，并且連接到框架51的源自第一硅 層的區(qū)域和臂部件52，由此連接這些組件?？蚣?1的源自第一硅層的區(qū) 域和臂部件52通過扭桿54c電連接。此外，如圖28所示，扭桿54c在 元件厚度方向H上薄于框架51的源自第一硅層的區(qū)域和臂部件52。扭轉(zhuǎn)接合部件54 (扭桿54a、 54b、 54c)限定了框架21的振蕩操作 的振蕩軸A5。振蕩軸A5的延伸方向正交于振蕩軸Al的延伸方向。振 蕩軸A5優(yōu)選地穿過或者接近于振蕩部件10的重心。梳齒電極55由多個電極齒55a構(gòu)成。多個電極齒55a分別在臂部件 52的延伸方向上從臂部件52彼此間隔地延伸。電極齒55a主要在第一硅 層上產(chǎn)生。梳齒電極56是用于與梳齒電極55配合產(chǎn)生靜電吸引力的區(qū)域，并 且由多個電極齒56a構(gòu)成。多個電極齒56a分別在臂部件53的延伸方向 上從臂部件53彼此間隔地延伸。電極齒56a主要在第二硅層上產(chǎn)生。梳齒電極55、 56構(gòu)成元件的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。如圖28和30所示，梳齒電 極55、 56例如在框架21不工作時位于彼此不同的高度上。此外，電極 齒55a、 56a彼此偏離，使得梳齒電極55、 56在框架21的振蕩操作期間 互相不接觸。在微鏡元件X5中，通過依據(jù)需要向梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B、 55、 56施加預(yù)定電勢，振蕩部件IO和鏡支撐部分11能夠被驅(qū)動為繞著 振蕩軸Al傾斜，而且框架21以及隨之驅(qū)動的振蕩部件10能夠被驅(qū)動為 繞著振蕩軸A5傾斜。換句話說，微鏡元件X5是所謂的雙軸振蕩元件?？梢越?jīng)由框架51的源自第一硅層的區(qū)域、扭桿54a、框架21的源自 第一硅層的區(qū)域、兩個扭桿22a以及臂部件12，或者經(jīng)由框架51的源自 第一硅層的區(qū)域、扭桿54c、臂部件52、框架21的源自第一硅層的區(qū)域、 兩個扭桿22a以及臂部件12，將電勢施加到梳齒電極13A、 13B?？梢?經(jīng)由框架51的源自第一硅層的區(qū)域、扭桿54a、框架21的源自第一硅層的區(qū)域以及臂部件52，或者經(jīng)由框架51的源自第一硅層的區(qū)域、扭桿54c以及臂部件52，將電勢施加到梳齒電極55。例如將梳齒電極13A、 13B、 55接地?？梢越?jīng)由框架51的源自第二硅層的區(qū)域、扭桿54b以及 框架21的源自第二硅層的區(qū)域，將電勢施加到梳齒電極23A、 23B?？?以經(jīng)由框架51的源自第二硅層的區(qū)域以及臂部件53，將電勢施加到梳齒 電極56?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)施加到梳齒電極13A、 13B、 23A、 23B的電勢來調(diào) 節(jié)振蕩操作期間繞著振蕩軸Al的旋轉(zhuǎn)位移量。通過以這種方式驅(qū)動振蕩 部件IO和鏡支撐部分11、以及框架21和隨之驅(qū)動的振蕩部件IO傾斜， 能夠隨意切換在設(shè)置在鏡支撐部分11上的鏡表面lla上反射的光的反射 方向。此外，與上述微鏡元件X1類似，通過提供所需數(shù)目個電極齒13a、 13b、 23a、 23b、 55a、 56a，而無需考慮鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向 上的設(shè)計尺寸，在保持足夠的用于驅(qū)動振蕩部件IO的振蕩操作的驅(qū)動力 的同時可減少鏡支撐部分11在振蕩軸Al方向上的設(shè)計尺寸以及由此減 少整個元件在振蕩軸Al方向上的的設(shè)計尺寸，從而微鏡元件X5適用于 實現(xiàn)微型化。圖31表示包括多個微鏡元件X5的微鏡陣列Y。為了有助于理解附 圖，在圖31中，利用對角線陰影示出振蕩部件10、框架21和51、臂部 件52以及梳齒電極55。在微鏡陣列Y中，多個微鏡元件X5連續(xù)排列在 旋轉(zhuǎn)軸Al的方向上。由此在微鏡陣列Y中，多個鏡表面lla連續(xù)排列 在旋轉(zhuǎn)軸Al的方向上。如上所述，通過在獲得足夠的驅(qū)動力的同時可以 減小整個元件在旋轉(zhuǎn)軸Al方向上的尺寸，每個微鏡元件X5都適用于實 現(xiàn)微型化。因此，按照微鏡陣列Y，多個鏡表面lla可以以很窄的間距 排列。換句話說，使用微鏡陣列Y，多個鏡表面lla可以高密度地設(shè)置 在振蕩軸Al的方向上。此外，在每個微鏡元件X5中，鏡支撐部分11 和扭桿22a (扭轉(zhuǎn)接合部件22)在旋轉(zhuǎn)軸A1的方向上互相重疊。這種構(gòu) 造有利于在振蕩軸Al的方向上實現(xiàn)高密度的鏡表面lla。
權(quán)利要求
1.一種微振蕩元件，包括第一框架；振蕩部件，其包括可移動操作部件、第一臂部件以及第一梳齒電極，該第一臂部件從該可移動操作部件延伸，該第一梳齒電極包括多個第一電極齒，每個第一電極齒在與該第一臂部件相交的方向上從該第一臂部件延伸；第一扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該第一框架與該振蕩部件相互連接，并且限定該振蕩部件作振蕩操作的第一振蕩軸；第二梳齒電極，其與該第一梳齒電極配合以使得該振蕩部件振蕩，該第二梳齒電極包括多個第二電極齒，每個第二電極齒在與該第一臂部件相交的方向上延伸；第二框架；以及第二扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該第一框架與該第二框架相互連接，并且限定該第一框架相對于該第二框架作振蕩操作的第二振蕩軸。
2. 如權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，還包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使該第 一框架相對于該第二框架振蕩。
3. 如權(quán)利要求2所述的微振蕩元件，其中該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括 第二臂部件，其沿該第一框架的縱向設(shè)置在該第一框架的一端； 第三梳齒電極，其包括多個第三電極齒，所述第三電極齒在與該第二臂部件相交的方向上從該第二臂部件延伸，多個所述第三電極齒在該 第二臂部件的縱向上彼此間隔；以及第四梳齒電極，其包括多個第四電極齒，所述第四電極齒固定到該 第二框架上并在與該第二臂部件相交的方向上延伸，多個所述第四電極 齒在該第二臂部件的縱向上彼此間隔，該第四梳齒電極與該第三梳齒電 極配合以使得該第一框架相對于該第二框架振蕩。
4. 一種微振蕩元件陣列，包括固定框架和連接到該固定框架上的多 個微振蕩元件，每個所述微振蕩元件均包括可移動框架；振蕩部件，其包括可移動操作部件、第一臂部件以及第一梳齒電極，該第一臂部件從該可移動操作部件延伸，該第一梳齒電極包括多個第一 電極齒，每個第一電極齒在與該第一臂部件相交的方向上從該第一臂部 件延伸；第一扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該可移動框架與該振蕩部件相互連接，并且限定該振蕩部件作振蕩操作的第一振蕩軸；第二梳齒電極，其與該第一梳齒電極配合以使得該振蕩部件振蕩，該第二梳齒電極包括多個第二電極齒，每個第二電極齒在與該第一臂部件相交的方向上延伸；第二扭轉(zhuǎn)接合部件，其將該可移動框架與該固定框架相互連接，并且限定該可移動框架相對于該固定框架作振蕩操作的第二振蕩軸；以及 驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于使該可移動框架相對于該固定框架振蕩。 5.如權(quán)利要求4所述的微振蕩元件陣列，其中該驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括 第二臂部件，其沿該可移動框架的縱向設(shè)置在該可移動框架的一端； 第三梳齒電極，其包括多個第三電極齒，所述第三電極齒在與該第二臂部件相交的方向上從該第二臂部件延伸，多個所述第三電極齒在該第二臂部件的縱向上彼此間隔；以及第四梳齒電極，其包括多個第四電極齒，所述第四電極齒固定到該固定框架上并在與該第二臂部件相交的方向上延伸，多個所述第四電極齒在該第二臂部件的縱向上彼此間隔，該第四梳齒電極與該第三梳齒電極配合以使得該可移動框架相對于該固定框架振蕩。
全文摘要
一種微振蕩元件及微振蕩元件陣列，微振蕩元件包括第一框架；振蕩部件，其包括可移動操作部件、第一臂部件及第一梳齒電極，第一臂部件從可移動操作部件延伸，第一梳齒電極包括多個在與第一臂部件相交的方向上從第一臂部件延伸的第一電極齒；第一扭轉(zhuǎn)接合部件，其將第一框架與振蕩部件相互連接，并且限定振蕩部件作振蕩操作的第一振蕩軸；第二梳齒電極，其與第一梳齒電極配合以使振蕩部件振蕩，第二梳齒電極包括多個在與第一臂部件相交的方向上延伸的第二電極齒；第二框架；及第二扭轉(zhuǎn)接合部件，其將第一框架與第二框架相互連接，且限定第一框架相對于第二框架作振蕩操作的第二振蕩軸。本發(fā)明能夠保持足夠的驅(qū)動力驅(qū)動振蕩部件作振蕩操作。
文檔編號G02B26/08GK101241228SQ20081008332
公開日2008年8月13日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者上田知史, 佐脅一平, 壺井修, 曾根田弘光, 高馬悟覺 申請人:富士通株式會社