專利名稱：微型可動元件以及微型可動元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有微小可動部的、例如微鏡(micro mirror)元件、加速度傳感器、角 速度傳感器、振動元件等微型可動元件以及微型可動元件陣列。
背景技術(shù)：
近年來，在各種各樣的技術(shù)領(lǐng)域中，考慮應(yīng)用通過微細(xì)加工技術(shù)形成的具有微小 結(jié)構(gòu)的元件。在這樣的元件中，包含有例如微鏡元件、角速度傳感器、加速度傳感器等具有 微小可動部的微型可動元件。微鏡元件在例如光盤技術(shù)或光通信技術(shù)領(lǐng)域中作為光反射功 能元件來被使用。角速度傳感器和加速度傳感器用于例如帶有攝影機或相機的便攜式電話 機的防抖功能、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、安全氣囊啟動定時系統(tǒng)、車或機器人等的姿勢控制系統(tǒng)等用 途中。這樣的微型可動元件被記載在例如下述的專利文件1 3中。專利文件1 日本專利公開公報特開2003-19700號；
專利文件2 日本專利公開公報特開2004-341364號；專利文件3 日本專利公開公報特開2006-72252號。圖23至圖25表示作為現(xiàn)有的微型可動元件的一個例子的微型可動元件X3。圖23 是微型可動元件X3的平面圖、圖24和圖25分別是沿著圖23的線XXIV-XXIV和線XXV-XXV 的截面圖。微型可動元件X3包括擺動部40、框架51、一對扭桿(torsion bar) 52、梳齒電極 53，并被構(gòu)成為微鏡元件。為了清楚地進行圖示，在圖23中對擺動部40和框架51劃陰影
線來表不。擺動部40具有岸面(land)部41、梳齒電極42、梁部43，并且可擺動地被設(shè)置。岸 面部41的表面上設(shè)置有具有光反射功能的鏡面41a。梳齒電極42構(gòu)成本元件的驅(qū)動機構(gòu) 中的可動電極，并且由被賦予導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成。梁部43由被賦予導(dǎo)電性的硅材料構(gòu) 成，并且連結(jié)岸面部41和梳齒電極42。框架51具有包圍擺動部40的形狀，并由被賦予導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成。一對扭桿52規(guī)定擺動部40或岸面部41的擺動動作的軸心A3。各扭桿52與擺動 部40的梁部43以及框架51連接，并連結(jié)梁部43和框架51。另外，扭桿52由被賦予導(dǎo)電 性的硅材料構(gòu)成，并且具有電連接框架51和梁部43的功能。梳齒電極53是用于與梳齒電極42協(xié)作來產(chǎn)生靜電引力的部位，并如圖25中所 示，經(jīng)由絕緣膜54被固定在框架51上。S卩，梳齒電極53構(gòu)成本元件的驅(qū)動機構(gòu)中的固定 電極。這樣的梳齒電極53由被賦予導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成。另外，絕緣膜54由氧化硅構(gòu)成， 絕緣膜54的厚度為0.5 μ m。當(dāng)擺動部40例如不動作時，梳齒電極42、53如圖24和圖25 所示的那樣位于相互不同的高度。不動作中的梳齒電極42、53之間相隔距離為3μπι左右。 另外，梳齒電極42、53以使它們的電極齒錯開位置的方式被配置，以避免在擺動部40的擺 動動作時相互抵接。在微型可動元件Χ3中，通過對梳齒電極42、53中的每一個根據(jù)需要賦予預(yù)定的電位，能夠使擺動部40或岸面部41圍繞軸心A3旋轉(zhuǎn)位移。對梳齒電極42的電位賦予可以 經(jīng)由框架51、兩個扭桿52、以及梁部43來實現(xiàn)，并且梳齒電極42被接地。一旦通過對梳齒 電極42、53中的每一個賦予預(yù)定的電位來在梳齒電極42、53之間形成電場并產(chǎn)生所希望的 靜電引力，則梳齒電極42被吸入到梳齒電極53中。因此，擺動部40或岸面部41圍繞軸心 A3進行擺動動作，并且可以旋轉(zhuǎn)位移至電極間的靜電引力和各扭桿52的抗扭阻力總和相 平衡的位置。調(diào)整對梳齒電極42、53賦予的電位來調(diào)整這樣的擺動動作中的旋轉(zhuǎn)位移量。 另外，一旦削減作用在梳齒電極42、53之間的靜電引力，各扭桿52就會復(fù)原到其自然狀態(tài)， 擺動部40或岸面部41成為圖25所示的配置方向。通過如上述的擺動部40或岸面部41 的擺動驅(qū)動，能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q被設(shè)置在岸面部41上的鏡面41a反射的光的反射方向。為了驅(qū)動微型可動元件X3，如上所述需要使梳齒電極42、53之間產(chǎn)生電位差來產(chǎn)生電場，在這種情況下，當(dāng)在梳齒電極42、53之間產(chǎn)生電位差時，與梳齒電極42電連接的框 架51和梳齒電極53之間也產(chǎn)生電位差。并且，為了適當(dāng)?shù)仳?qū)動微型可動元件X3，需要使梳 齒電極42、53之間產(chǎn)生比較大的電位差來產(chǎn)生比較強的電場，在這種情況下，當(dāng)驅(qū)動元件 時，存在在介于框架51和梳齒電極53之間的絕緣膜54中產(chǎn)生比該電極間的電場更強的電 場的傾向。這是因為絕緣膜54的介電常數(shù)大于梳齒電極42、53之間的間隙的介電常數(shù)的 緣故。另外，絕緣膜54的厚度比梳齒電極42、53之間的間隙越小，在絕緣膜54中產(chǎn)生的電 場就越強。如上所述在絕緣膜54中產(chǎn)生的強的電場成為使絕緣膜54的絕緣特性劣化的主要 原因。因此，在微型可動元件X3中，介于框架51和梳齒電極53之間并且使它們接合的絕 緣膜54的絕緣特性就會容易劣化。一旦絕緣膜54的絕緣特性劣化，則微型可動元件X3中 的驅(qū)動特性劣化。一旦絕緣膜54的絕緣特性劣化并在絕緣膜54中發(fā)生絕緣被破壞，就會 無法驅(qū)動微型可動元件X3。本發(fā)明是基于上述的情況研究出來的，其目的在于提供適于抑制驅(qū)動特性的劣化 的微型可動元件以及微型可動元件陣列。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種微型可動元件，該微型可動元件包括具有第 一驅(qū)動電極的可動部；第二驅(qū)動電極，其用于在與所述第一驅(qū)動電極之間產(chǎn)生靜電引力； 第一導(dǎo)體部，其與第一驅(qū)動電極電連接；第二導(dǎo)體部，其與第二驅(qū)動電極電連接；以及第三 導(dǎo)體部，其不與第一和第二驅(qū)動電極電連接，并且經(jīng)由絕緣膜與第一導(dǎo)體部接合且經(jīng)由絕 緣膜與第二導(dǎo)體部接合。在該微型可動元件中，對第一和第二驅(qū)動電極中的每一個賦予預(yù) 定的電位，在該電極之間形成電場以產(chǎn)生所希望的靜電引力，由此能夠使可動部動作。在該微型可動元件中，一旦使第一和第二驅(qū)動電極之間產(chǎn)生電位差來產(chǎn)生電場， 則與此同時，在與第一驅(qū)動電極電連接的第一導(dǎo)體部和與第二驅(qū)動電極電連接的第二導(dǎo)體 部之間也產(chǎn)生電位差。然而，在該微型可動元件中，能夠產(chǎn)生比較大的電位差的第一和第 二導(dǎo)體部并沒有經(jīng)由單一的絕緣膜接合。在該微型可動元件中，存在經(jīng)由絕緣膜與第一導(dǎo) 體部接合并且經(jīng)由絕緣膜與第二導(dǎo)體部接合的第三導(dǎo)體部，并且所述第三導(dǎo)體部機械地連 結(jié)第一和第二導(dǎo)體部。因此，在該微型可動元件中，能夠抑制第一和第三導(dǎo)體部之間的電 位差以及第二和第三導(dǎo)體部之間的電位差，因此能夠抑制在第一和第三導(dǎo)體部之間的絕緣膜(第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場，同時能夠抑制在第二和第三導(dǎo)體部之間的絕緣膜(第二絕 緣膜)產(chǎn)生的電場。例如，在對第一導(dǎo)體部賦予了固定的基準(zhǔn)電位并且對第二導(dǎo)體部賦予 了固定的驅(qū)動電位的情況下，通過對第三導(dǎo)體部賦予在該基準(zhǔn)電位和驅(qū)動電位之間的中間 電位，能夠抑制第一和第三導(dǎo)體部之間的電位差以抑制在第一絕緣膜產(chǎn)生的電場，并且能 夠抑制第二和第三導(dǎo)體部之間的電位差以抑制在第二絕緣膜產(chǎn)生的電場。例如，在對第一 導(dǎo)體部賦予了固定的基準(zhǔn)電位并且對第二導(dǎo)體部賦予了可變的驅(qū)動電位的情況下，通過對 第三導(dǎo)體部賦予該基準(zhǔn)電位和最大驅(qū)動電位之間的中間電位，能夠抑制第一和第三導(dǎo)體部 之間的電位差來抑制在第一絕緣膜產(chǎn)生的電場，并且能夠抑制第二和第三導(dǎo)體部之間的電 位差來抑制在第二絕緣膜產(chǎn)生的電場(最大驅(qū)動電位是指與基準(zhǔn)電位的差最大的驅(qū)動電 位)。例如，在對第二導(dǎo)體部賦予了固定的基準(zhǔn)電位并且對第一導(dǎo)體部賦予了可變的驅(qū)動電 位的情況下，通過對第三導(dǎo)體部賦予該基準(zhǔn)電位和最大的驅(qū)動電位之間的中間電位，能夠 抑制第一和第三導(dǎo)體部之間的電位差來抑制在第一絕緣膜產(chǎn)生的電場，并且能夠抑制第二 和第三導(dǎo)體部之間的電位差來抑制在第二絕緣膜產(chǎn)生的電場。在可以抑制或緩和在介于第一導(dǎo)體部和其他導(dǎo)體部之間并將兩個導(dǎo)體部電分離 的絕緣膜(第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場、并且可以抑制或緩和在介于第二導(dǎo)體部和其他的導(dǎo) 體部之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜(第二絕緣膜)產(chǎn)生的電場的上述微型可動元件 中，絕緣膜的絕緣特性的劣化被抑制。這樣的微型可動元件適于抑制由于絕緣特性的劣化 而導(dǎo)致的驅(qū)動特性的劣化。在優(yōu)選的實施方式中，該微型可動元件還包括框架；以及連結(jié)部，其連結(jié)所述框 架以及可動部并規(guī)定可動部的擺動動作的軸心。這樣，該微型可動元件可以被構(gòu)成為所謂 的微型擺動元件。在該情況下，該微型可動元件也可以還包括追加框架；追加連結(jié)部，其 連結(jié)框架和追加框架，并且規(guī)定框架的擺動動作的追加軸心，追加軸心向與軸心交叉的方 向延伸；以及驅(qū)動機構(gòu)，其用于產(chǎn)生框架的擺動動作的驅(qū)動力。該微型可動元件也可以是具 備這樣的結(jié)構(gòu)的二軸型擺動元件。追加連結(jié)部優(yōu)選的是包括與第一導(dǎo)體部電連接的部位、 與第二導(dǎo)體部電連接的部位、以及與第三導(dǎo)體部電連接的部位。第三導(dǎo)體部具有被電分離的多個部位，所述被電分離的多個部位包括經(jīng)由絕緣膜 與第一導(dǎo)體部接合的第一部位、以及經(jīng)由絕緣膜與第二導(dǎo)體部接合的第二部位。通過如上 構(gòu)成，容易抑制上述的第一和第二絕緣膜的絕緣特性。第一和第二驅(qū)動電極分別優(yōu)選為梳齒電極。第一和第二驅(qū)動電極之間的間隔距離 優(yōu)選大于導(dǎo)體部之間的絕緣膜的厚度。通常，在介于具有電位差的導(dǎo)體部之間的絕緣膜中， 該絕緣膜越薄越容易產(chǎn)生強電場從而產(chǎn)生問題，但通過在絕緣膜中能夠具有電場緩和效果 的本發(fā)明，容易獲得上述的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種微型可動元件陣列。該微型可動元件陣列包 括多個根據(jù)本發(fā)明第一方面的微型可動元件。所述多個微型可動元件中的所述可動部的所 述第一驅(qū)動電極優(yōu)選能夠共同地被賦予電位，并且所述多個微型可動元件中的所述第二驅(qū) 動電極優(yōu)選能夠按照每個微型可動元件個別地被賦予電位。


圖1是本發(fā)明的第一實施方式中的微型可動元件的平面圖2是圖1所示的微型可動元件的部分省略平面圖；圖3是沿著圖1的線III-III的截面圖；圖4是沿著圖1的線IV-IV的放大截面圖；圖5是沿著圖1的線V-V的放大截面圖；圖6是沿著圖1的線VI-VI的放大截面圖；圖7是沿著圖1的線VII-VII的放大截面圖；圖8是驅(qū)動時圖1的線III-III的截面圖；圖9的(a) (d)表示圖1所示的微型可動元件的制造方法中的一部分工序；圖10的(a) (d)表示圖9之后的后續(xù)的工序；圖11是掩模圖案的平面圖；圖12是其他的掩模圖案的平面圖；圖13是本發(fā)明的第二實施方式中的微型可動元件陣列的平面圖；圖14是沿著圖13的線XIV-XIV的部分放大截面圖；圖15是本發(fā)明的第三實施方式中的微型可動元件陣列的平面圖；圖16包含在圖15所示的微型可動元件陣列中的微型可動元件的平面圖；圖17是圖16所示的微型可動元件的部分省略平面圖；圖18是沿著圖16的線XVIII-XVIII的放大截面圖；圖19是沿著圖16的線XIX-XIX的放大截面圖；圖20是沿著圖16的線XX-XX的放大截面圖；圖21是沿著圖16的線XXI-XXI的放大截面圖；圖22是沿著圖16的線XXII-XXII的放大截面圖；圖23是現(xiàn)有的微型可動元件的平面圖；圖24是沿著圖23的線XXIV-XXIV的截面圖；圖25是沿著圖23的線XXV-XXV的截面圖。
具體實施例方式圖1至圖7表示本發(fā)明的第一實施方式中的微型可動元件XI。圖1是微型可動元 件Xl的平面圖、圖2是微型可動元件Xl的部分省略平面圖。圖3是沿著圖1的線III-III 的截面圖。圖4至圖7分別是沿著圖1的線IV-IV、線V-V、線VI-VI、以及線VII-VII的放 大截面圖。微型可動元件Xl包括擺動部10、框架20、一對連結(jié)部31、以及驅(qū)動電極32，并在 本實施方式中被構(gòu)成為微鏡元件。另外，微型可動元件Xl是通過MEMS技術(shù)等體型微細(xì)加 工技術(shù)對作為所謂的SOI (silicon oninsulator，絕緣硅)晶片的材料襯底實施加工來制 造的。該材料襯底具有由第一和第二硅層以及該硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層積結(jié)構(gòu)，各硅 層通過摻雜雜質(zhì)而被賦予預(yù)定的導(dǎo)電性。微型可動元件Xl中的上述各部位主要來源于第 一硅層和/或第二硅層，在這種情況下，為了清楚地進行圖示，在圖1中，對來源于第一硅層 并從絕緣層向紙面前方突出的部分劃陰影斜線來表示。另外，圖2所示的結(jié)構(gòu)是在微型可 動元件Xl中來源于第二硅層的結(jié)構(gòu)。擺動部10具有岸面部11、驅(qū)動電極12、梁部13、重錘部14A、14B、14C，并且構(gòu)成本發(fā)明的可動部。岸面部11是來源于第一硅層的部位，其表面上設(shè)有具有光反射功能的鏡面11a。 關(guān)于岸面部11，圖1所示的長度Ll為例如20 300 μ m。驅(qū)動電極12是來源于第一硅層的部位，其具有一對臂12A、12B、多個電極齒12a、 以及多個電極齒12b。臂12A、12B與圖1所示的箭頭D方向平行。電極齒12a如圖1和圖 4所示的那樣從臂12A向臂12B側(cè)延伸出，并且如圖1所示的那樣在臂12A的延伸方向上間 隔并列。電極齒12b如圖1所示的那樣從臂12B向臂12A側(cè)延伸出，并且在臂12B的延伸 方向上相隔并列。另外，驅(qū)動電極12是在驅(qū)動微型可動元件Xl時用于被賦予預(yù)定的基準(zhǔn) 電位(例如地電位)的部位。這樣的驅(qū)動電極12構(gòu)成在本發(fā)明中的第一驅(qū)動電極。梁部13是來源于第一硅層的部位，并且連結(jié)岸面部11和驅(qū)動電極12。重錘部14A被固定在驅(qū)動電極12的臂12A的頂端，并且與驅(qū)動電極12電連接。重 錘部14B被固定在驅(qū)動電極12的臂12B的頂端，并且與驅(qū)動電極12電連接。重錘部14C如 圖2所示的那樣是來源于第二硅層的部位，并且在岸面部11和驅(qū)動電極12之間如圖5所 示的那樣經(jīng)由絕緣膜15與驅(qū)動電極12接合。重錘部14C和驅(qū)動電極12經(jīng)由貫穿絕緣膜 15的導(dǎo)電孔道(conductive via) 16電連接。例如圖3和圖6所示，框架20具有由來源于第一硅層的第一層部21和來源于第 二硅層的第二層部22、該第一和第二層部21、22之間的絕緣膜23構(gòu)成的層積結(jié)構(gòu)。如圖1所示，框架20的第一層部21由經(jīng)由空隙分離的部分21a、21b構(gòu)成并且具 有局部地包圍擺動部10的形狀。部分21a為本發(fā)明中的第三導(dǎo)體部。例如圖2所示，框架20的第二層部22由經(jīng)由空隙分離的部分22a、22b、22c構(gòu)成 并且是具有整體地包圍擺動部10的形狀的框架主體。部分22b為本發(fā)明中的第二導(dǎo)體部。 部分22c為本發(fā)明中的第一導(dǎo)體部。如圖6所示，第一層部21的部分2Ia和第二層部22的部分22a經(jīng)由絕緣膜23接 合并且經(jīng)由貫穿該絕緣膜23的導(dǎo)電孔道24來電連接。如圖6和圖7所示，第一層部21的 部分21a和第二層部22的部分22b經(jīng)由絕緣膜23接合。如圖6和圖7所示，第一層部21 的部分21a和第二層部22的部分22c經(jīng)由絕緣膜23接合。如圖6所示，第一層部21的部 分21b和第二層部22的部分22c經(jīng)由絕緣膜23接合并且經(jīng)由貫穿該絕緣膜23的導(dǎo)電孔 道25來電連接。連結(jié)部31如圖1所示的那樣分別由兩條扭桿31a構(gòu)成。各扭桿31a是來源于第 一硅層的部位，與擺動部10的梁部13和框架20的第一層部21的部分21b連接，從而連 結(jié)擺動部10和框架20。通過扭桿31a電連接梁部13和部分21b。構(gòu)成各連結(jié)部31的兩 條扭桿31a之間的間隔隨著從框架20側(cè)到擺動部10側(cè)逐漸增大。另外，如圖3所示，扭桿 31a在厚度方向H上比擺動部10薄，并且也比框架20的第一層部21薄。這樣的一對連結(jié) 部31規(guī)定擺動部10或岸面部11的擺動動作的軸心Al。軸心Al與圖1所示的箭頭D方向 正交、即與驅(qū)動電極12的臂12A、12B的延伸方向正交。包含隨著從框架20側(cè)到岸面部11 側(cè)間隔逐漸增大的兩條扭桿31a的各連結(jié)部31適于抑制岸面部11在擺動動作中產(chǎn)生的不 必要的位移分量。如在圖2中清楚地示出的那樣，驅(qū)動電極32是來源于第二硅層的部位，并且由臂 32A、多個電極齒32a以及多個電極齒32b構(gòu)成。臂32A從框架20的第二層部22的部分22b延伸出來，并且沿圖1所示的箭頭D方向延伸。多個電極齒32a從臂32A向驅(qū)動電極 12的臂12A側(cè)延伸出，并且多個電極齒32a在臂32A的延伸方向上間隔并列。多個電極齒 32b從臂32A向驅(qū)動電極12的臂12B側(cè)延伸出，并且多個電極齒32b在臂32A的延伸方向 上間隔并列。在微型可動元件Xl中，一對驅(qū)動電極12、32構(gòu)成用于產(chǎn)生擺動部10的驅(qū)動力的驅(qū)動機構(gòu)或致動器。在該驅(qū)動機構(gòu)中，驅(qū)動電極12的臂12A、12B間隔著向與軸心Al正交 的方向延伸。一對臂12A、12B在由驅(qū)動電極12、32構(gòu)成的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成在擺動 部10的軸心Al的延伸方向上最外側(cè)的部位。如圖1和圖4所示，驅(qū)動電極32設(shè)置在這樣 的臂12A、12B相隔的距離L2內(nèi)。間隔距離L2為例如10 300 μ m。另外，驅(qū)動電極12、32 的間隔距離在比上述絕緣膜23的厚度大的范圍內(nèi)，例如為0. 5 20μπι。在微型可動元件Xl的擺動部10中，配置岸面部11、驅(qū)動電極12、以及重錘部14Α、 14Β使得具有比岸面部11稀疏的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電極12位于岸面部11和重錘部14Α、14Β之 間。這種擺動部10的擺動動作的軸心Al由連結(jié)部31或扭桿31a規(guī)定，在該情況下，通過 在具有相對稀疏的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電極12的一側(cè)連結(jié)有重錘部14A、14B的構(gòu)成，包含岸面部11 和驅(qū)動電極12在內(nèi)的擺動部10圍繞軸心Al的重量容易取得平衡(特別是，容易取得在圖 1所示的箭頭D方向上以軸心Al為中心向一個方向延伸的一側(cè)和向另一個方向延伸的一側(cè) 的重量平衡)，其中所述連結(jié)部31或扭桿31a連接在岸面部11和驅(qū)動電極12之間的梁部 13上并連結(jié)框架20和擺動部10。微型可動元件Xl的擺動部10除了這樣的重錘部14A、14B之外還具有重錘部14C。 重錘部14C是在擺動部10的厚度方向H上層積形成在驅(qū)動電極12上的。這樣的重錘部 14C有助于包含岸面部11、驅(qū)動電極12、重錘部14A、14B在內(nèi)的擺動部10圍繞軸心Al的重 量容易取得平衡(特別是，有助于取得在擺動部10的厚度方向H上以軸心Al為中心位于 一側(cè)的結(jié)構(gòu)部和位于另一側(cè)的結(jié)構(gòu)部的重量平衡)。通過具有這些重錘部14A、14B、14C，在微型可動元件Xl中，擺動部10繞軸心Al的 重量取得了平衡。具體來說，除了設(shè)置岸面部11、驅(qū)動電極12、以及梁部13以外，還在擺動 部10設(shè)置重錘部14A、14B、14C，以使得在圖3中位于擺動部10的軸心Al的右側(cè)的結(jié)構(gòu)(包 含岸面部11、梁部13的一部分、以及重錘部14C的一部分)的質(zhì)量和在圖3中位于軸心Al 的左側(cè)的結(jié)構(gòu)(包含驅(qū)動電極12、梁部13的一部分、重錘部14A、14B、以及重錘部14C的一 部分)的質(zhì)量變得相等(即，在圖1中位于擺動部10的軸心Al的上側(cè)的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和在 圖1中位于軸心Al的下側(cè)的結(jié)構(gòu)的質(zhì)量相等)，并且使得在圖3中的位于擺動部10的軸心 Al的上側(cè)的結(jié)構(gòu)(包含岸面部11的一部分、驅(qū)動電極12的一部分、梁部13的一部分、以及 重錘部14A、14B的一部分)的質(zhì)量和在圖3中位于軸心Al的下側(cè)的結(jié)構(gòu)(包含岸面部11 的一部分、驅(qū)動電極12的一部分、梁部13的一部分、重錘部14A、14B的一部分、以及重錘部 14C)的質(zhì)量相等。當(dāng)微型可動元件X3驅(qū)動時，對擺動部10的驅(qū)動電極12賦予基準(zhǔn)電位，并對驅(qū)動 電極32賦予驅(qū)動電位，對框架20的第一層部21的部分21a賦予中間電位。對驅(qū)動電極12的基準(zhǔn)電位的賦予可以經(jīng)由框架20的第二層部22的部分22c (例 如，如圖2和圖6所示)、導(dǎo)電孔道25、第一層部21的2lb、連結(jié)部31的扭桿31a(例如，如 圖1所示)、以及擺動部10的梁部13來實現(xiàn)。基準(zhǔn)電位是例如地電位或者-V1,并保持固定。并且，通過將驅(qū)動電位賦給驅(qū)動電極32，能夠使驅(qū)動電極12、32之間(電極齒12a、32a 之間、電極齒12b、32b之間)產(chǎn)生靜電引力。對驅(qū)動電極32的電位的賦予可以經(jīng)由框架20 的第二層部22的部分22b (例如圖2所示)來實現(xiàn)。在基準(zhǔn)電位為地電位的情況下，驅(qū)動 電位例如為0 V2,在基準(zhǔn)電位為-V1的情況下，驅(qū)動電位例如為-V1-V3U-V1I = |V3|)。 另外，在驅(qū)動這樣的元件時，對框架20的第一層部21的部分21a賦予基準(zhǔn)電位和最大驅(qū)動 電位之間的中間電位(最大的驅(qū)動電位是指與基準(zhǔn)電位的差最大的驅(qū)動電位)。對部分21a 的中間電位的賦予可以經(jīng)由框架20的第二層部22的部分22a(如圖2和圖6所示)以及 導(dǎo)電孔道24來實現(xiàn)。在基準(zhǔn)電位為地電位并且驅(qū)動電位為0 V2的情況下，中間電位例 如為V2/2，在基準(zhǔn)電位為-V1并且驅(qū)動電位為-V1-V3U-V1I = |V3|)的情況下，中間電位 例如為地電位。一旦在驅(qū)動電極12、32之間產(chǎn)生大于或等于預(yù)定值的電位差并產(chǎn)生大于或等于 預(yù)定值的靜電引力，則驅(qū)動電極12被吸入到驅(qū)動電極32中。因此，擺動部10或岸面部11 圍繞軸心Al進行擺動動作，并且可以旋轉(zhuǎn)位移至該靜電引力和各扭桿31a的抗扭阻力總和 相平衡的角度。在平衡狀態(tài)下，驅(qū)動電極12、32成為例如圖8所示的配置方向。通過調(diào)整 對驅(qū)動電極32賦予的驅(qū)動電位，能夠調(diào)整這樣的擺動動作中的旋轉(zhuǎn)位移量。另外，一旦削 減作用在驅(qū)動電極12、32之間的靜電引力，則各扭桿31a復(fù)原到其自然狀態(tài)，擺動部10或 岸面部11成為圖3所表示的配置方向。通過如上所述的擺動部10或岸面部11的擺動驅(qū) 動，能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q被設(shè)置在岸面部11上的鏡面Ila反射的光的反射方向。在微型可動元件Xl中，一旦使驅(qū)動電極12、32之間產(chǎn)生電位差從而產(chǎn)生電場，則 與此同時，在與驅(qū)動電極12電連接的框架20的第二層部22的部分22c (第一導(dǎo)體部)和 與驅(qū)動電極32電連接的框架20的第二層部22的部分22b (第二導(dǎo)體部)之間也產(chǎn)生電位 差。然而，在微型可動元件Xl中，能夠產(chǎn)生比較大的電位差的部分22b、22c并沒有經(jīng)由單一 的絕緣膜接合。在微型可動元件Xl中，存在經(jīng)由絕緣膜23(第一絕緣膜)與部分22c接合 并且經(jīng)由絕緣膜23 (第二絕緣膜)與部分22b接合的框架20的第一層部21的部分21a (第 三導(dǎo)體部)，所述部分21a機械地連結(jié)部分22b和22c。因此，在微型可動元件Xl中，能夠抑 制部分2la、22c之間的電位差以及部分2la、22b之間的電位差，因此能夠抑制在部分21a、 22c之間的絕緣膜23產(chǎn)生的電場，同時能夠抑制在部分21a、22b之間的絕緣膜23產(chǎn)生的 電場。具體來說，在對部分22c賦予了基準(zhǔn)電位并且對部分22b賦予了可變的驅(qū)動電位的 情況下，通過對部分21a賦予該基準(zhǔn)電位和最大的驅(qū)動電位之間的中間電位，能夠抑制部 分21a、22c之間的電位差來抑制在絕緣膜23 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場，并且能夠抑制部 分21a、22b之間的電位差來抑制在絕緣膜23(第二絕緣膜)產(chǎn)生的電場。在能夠抑制在介于部分22c (第一導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a)之間并將兩 個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場、并能夠抑制在介于部分22b (第二 導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a)之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23 (第二絕緣膜) 產(chǎn)生的電場的微型可動元件Xl中，絕緣膜23的絕緣特性的劣化被抑制。這樣的微型可動 元件Xl適于抑制由于絕緣特性的劣化而導(dǎo)致的驅(qū)動特性的劣化。當(dāng)微型可動元件Xl驅(qū)動時，也可以對驅(qū)動電極32賦予基準(zhǔn)電位，對擺動部10的 驅(qū)動電極12賦予驅(qū)動電位，并對框架20的第一層部21的部分21a賦予中間電位。在這種 情況下，對驅(qū)動電極32賦予的基準(zhǔn)電位例如為地電位或-V1,并保持固定。在基準(zhǔn)電位為地電位的情況下，對驅(qū)動電極12賦予的電位例如為O V2，對部分21a賦予的中間電位例如為V2/2。在基準(zhǔn)點為-V1的情況下，對驅(qū)動電極12賦予的電位例如為-V1-V3U-V1I = V31)，對部分2Ia賦予的中間電位例如為地電位。在微型可動元件Xl中，通過具有重錘部14A、14B、14C來如上述取得擺動部10的 重量平衡，因此容易高精度地控制該擺動部10在擺動動作中的旋轉(zhuǎn)位移量。在微型可動元件Xl中，構(gòu)成驅(qū)動電極12的一部分的臂12A、12B在由驅(qū)動電極12、 32構(gòu)成的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)中成為在擺動部10的軸心Al的延伸方向上最外側(cè)的部位，并且 當(dāng)驅(qū)動元件時，對包含臂12A、12B的驅(qū)動電極12賦予基準(zhǔn)電位(例如地電位)。在這樣的 臂12A、12B之間的間隔距離L2之內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動電極32。因此，由于比基準(zhǔn)電位高的預(yù)定的 驅(qū)動電位而在驅(qū)動元件時從驅(qū)動電極32發(fā)出的電場容易被驅(qū)動電極12的臂12A、12B吸收 (即，從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電場難以越過臂12A、12B泄漏到驅(qū)動機構(gòu)的外部)。因此，微型 可動元件Xl適于抑制在其驅(qū)動時電場泄漏到元件外部。這樣的微型可動元件Xl在構(gòu)成元 件密度高的微型可動元件陣列的方面來說是優(yōu)選的。在該微型可動元件陣列中，多個微型 可動元件Xl既可以一維地配置，也可以二維地配置。在微型可動元件Xl中，驅(qū)動電極12、擺動部10的重錘部14C、框架20中的第一層 部21的部分21b以及第二層部22的22c被電連接。因此，在驅(qū)動元件時，對驅(qū)動電極12 賦予基準(zhǔn)電位(例如地電位)的同時，重錘部14C、第一層部21的部分21b以及第二層部 22的22c也被賦予基準(zhǔn)電位。因此，由于比基準(zhǔn)電位高的預(yù)定的驅(qū)動電位而在驅(qū)動元件時 從驅(qū)動電極32例如向岸面部11側(cè)發(fā)出的電場容易被重錘部14C吸收(S卩，重錘部14C也 作為電場屏蔽體而發(fā)揮作用，該電場難以越過重錘部14C例如到達岸面部11)。另外，當(dāng)驅(qū) 動元件時從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電場容易被第一層部21的部分21b吸收(即，部分21b也 作為電場屏蔽體而發(fā)揮作用，該電場難以越過框架20的第一層部21的部分21b泄漏到元 件的外部)。并且，當(dāng)驅(qū)動元件時從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電場容易被第二層部22的部分22c 吸收(即，部分22c也作為電場屏蔽體而發(fā)揮作用，該電場難以越過框架20的第二層部22 的部分22c泄漏到元件的外部)。這些電場吸收效果有助于抑制電場泄漏到元件的外部。在微型可動元件Xl中，也可以通過包括經(jīng)由絕緣膜23與部分22c接合的第一部 位和經(jīng)由絕緣膜23與部分22b接合的第二部位在內(nèi)的被電分離且經(jīng)由絕緣膜相連的多個 部位來機械地連結(jié)部分22b (第二導(dǎo)體部)和部分22c (第一導(dǎo)體部)，以代替以下結(jié)構(gòu)通 過經(jīng)由絕緣膜23與部分22c接合并且經(jīng)由絕緣膜23與部分22b接合的部分21a(第三導(dǎo) 體部)來機械地連結(jié)在框架20中可產(chǎn)生比較大的電位差的部分22b (第二導(dǎo)電部)和部分 22c (第一導(dǎo)電部)。根據(jù)如上構(gòu)成，容易抑制與上述的部分22b、22c接觸的絕緣膜23的絕 緣特性的劣化。圖9和圖10表示微型可動元件Xl的制造方法的一個例子。該方法是用于通過體 型微細(xì)加工技術(shù)制造微型可動元件Xl的一種方法。在圖9和圖10中，將圖10的(d)所示 的岸面部L、梁部B、框架Fl、F2、連結(jié)部Cl、C2以及一組電極El、E2的形成過程以一個截 面的變化來表示。該一個截面是對被加工的材料襯底(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)上的被包含 在單一的微型可動元件形成區(qū)域內(nèi)的多個預(yù)定位置的截面進行模型化并作為連續(xù)截面來 表示的。岸面部L相當(dāng)于岸面部11的一部分。梁部B相當(dāng)于梁部13，并表示梁部13的橫 截面?？蚣蹻1、F2分別相當(dāng)于框架20，并表示框架20的橫截面。連結(jié)部Cl相當(dāng)于連結(jié)部31，并表示扭桿31a的延伸方向上的截面。連結(jié)部C2相當(dāng)于連結(jié)部31，并表示扭桿31a的 橫截面。電極El相當(dāng)于驅(qū)動電極12的一部分，并表示電極齒12a、12b的橫截面。電極E2 相當(dāng)于驅(qū)動電極32的一部分，并表示電極齒32a、32b的橫截面。在微型可動元件Xl的制造中，首先，準(zhǔn)備如圖9的(a)所示的材料襯底100。材 料襯底100是具有由硅層101、102和該硅層101、102之間的絕緣層103構(gòu)成的層積結(jié)構(gòu)的 SOI晶片，并且在圖外的部分預(yù)先填入形成了導(dǎo)電孔道16、24、25。硅層101、102是由通過 摻雜雜質(zhì)而被賦予導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成的。作為雜質(zhì)可以采用B等ρ型雜質(zhì)、或者P和Sb 等η型雜質(zhì)。絕緣膜103例如由氧化硅構(gòu)成。硅層101的厚度例如為10 100 μ m,并且， 硅層102的厚度例如為50 500 μ m,絕緣層103的厚度為例如0. 3 3 μ m。接下來，如圖9的(b)所示，在硅層101上形成鏡面11a。在鏡面Ila的形成中， 首先，通過濺射法對硅層101形成例如Cr膜(50nm)并與其連續(xù)地形成Au膜(200nm)。 接下來，通過經(jīng)由預(yù)定的掩模對這些金屬膜依次進行蝕刻處理，將鏡面Ila圖案化。對于 Au的蝕刻液可以使用例如碘化鉀-碘水溶液。對于Cr的蝕刻液例如能夠使用硝酸鈰銨 (Cericammonium nitrate) /K溶液。
接下來，如圖9的(c)所示，在硅層101上形成氧化膜圖案110和抗蝕劑圖案111， 并且在硅層102上形成氧化膜圖案112。氧化膜圖案110具有與應(yīng)當(dāng)在硅層101成形的擺 動部10 (包含岸面部11、梁部13、驅(qū)動電極12、重錘部14A、14B)以及框架20的一部分等 對應(yīng)的圖11所示的圖案形狀?？刮g劑圖案111具有與連結(jié)部31對應(yīng)的圖案形狀。另外， 氧化膜圖案112具有與應(yīng)當(dāng)在硅層102成形的框架20的一部分、驅(qū)動電極32、以及重錘部 14C對應(yīng)的圖12所示的圖案形狀。接下來，如圖9的(d)所示，將氧化膜圖案110和抗蝕劑圖案111用作掩模，通過 DRIE(deep reactive ion etching，深反應(yīng)離子蝕刻)對硅層101進行到達預(yù)定深度的蝕 刻處理。所謂的預(yù)定深度是指相當(dāng)于連結(jié)部C1、C2的厚度的深度，例如5μπι。在DRIE中， 在Bosch工藝中能夠進行良好的各向異性蝕刻加工，其中，在所述Bosch工藝中交替地重復(fù) 進行使用SF6氣體進行的蝕刻和使用C4F8氣體進行的側(cè)壁保護。對于后面敘述的DRIE中 也能夠采用這樣的Bosch工藝。接下來，如圖10的(a)所示，去除抗蝕劑圖案111。例如，能夠通過使用剝離液來 剝離抗蝕劑圖案111。接下來，如圖10的(b)所示，將氧化膜圖案110作為掩模，通過DRIE殘留形成連 結(jié)部Cl、C2，并且對硅層101進行直至絕緣膜103的蝕刻處理。通過該蝕刻處理，擺動部 10(包含岸面部L、梁部B、電極E1)、框架20(包含框架F1、F2)的一部分(第一層部21)、 以及各連結(jié)部31 (包含連結(jié)部Cl、C2)被成形。接下來，如圖10的(c)所示，將氧化膜圖案112作為掩模，通過DRIE對硅層102進 行直至絕緣膜103的蝕刻處理。通過該蝕刻處理，框架20(包含框架F1、F2)的一部分(第 二層部22)、驅(qū)動電極32 (包含電極E2)、重錘部14C被成形。接下來，如圖10的(d)所示的那樣，蝕刻去除絕緣膜103中露出的部分以及氧化 膜圖案110、112。蝕刻方法可以采用干蝕刻或者濕蝕刻。在采用干蝕刻的情況下，蝕刻氣體 例如可以采用0&或(冊3等。在采用濕蝕刻的情況下，蝕刻液例如可以采用由氟酸和氟化 氨構(gòu)成的緩沖氫氟酸(BHF)。
通過以上一系列的工藝，能夠使岸面部L、梁部B、框架Fl、F2、連結(jié)部Cl、C2、以及 一組電極El、E2等成形來制造微型可動元件XI。圖13表示第二實施方式中的微型可動元件陣列Y1。圖14是沿著圖13的線 XIV-XIV的微型可動元件陣列Yl的部分放大截面圖。微型可動元件陣列Yl包含多個(在本實施方式中為4個)微型可動元件XI。在微型可動元件陣列Yl中，多個微型可動元件Xl在軸心Al的方向上配置成一列(即一維配 置)。因此，在微型可動元件陣列Yl中，多個鏡面Ila在軸心Al的方向上被配置成一列。在微型可動元件陣列Yl中，對于所有微型可動元件XI，框架20的第二層部22的 部分22c是連續(xù)的，因此，所有微型可動元件Xl中的驅(qū)動電極12、擺動部10的重錘部14C、 框架20的第一層部21的部分21b被電連接。另外，在微型可動元件陣列Yl中，各微型可 動元件Xl中的框架20的第一層部21的部分21a與相鄰的一個微型可動元件Xl中的框架 20的第一層部21的部分21a連續(xù)。當(dāng)微型可動元件陣列Yl驅(qū)動時，在對所有微型可動元件Xl中的擺動部10的驅(qū)動 電極12共同賦予預(yù)定的基準(zhǔn)電位的狀態(tài)下，對被選擇的微型可動元件Xl的驅(qū)動電極32賦 予預(yù)定的驅(qū)動電位。由此，各微型可動元件Xl的擺動部10或岸面部11個別地被擺動驅(qū)動， 能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q被設(shè)置在各微型可動元件Xl的岸面部11上的鏡面Ila反射的光的反射方 向。各微型可動元件Xl的驅(qū)動方法具體如上述第一實施方式中的說明。如第一實施方式中的說明，在各微型可動元件Xl中，能夠抑制在介于部分22c (第 一導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a)之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23(第一絕緣 膜)產(chǎn)生的電場，并且，能夠抑制在介于部分22b (第二導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a) 之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23 (第二絕緣膜)產(chǎn)生的電場，從而該絕緣膜23的絕 緣特性的劣化被抑制。如第一實施方式中的說明，在各微型可動元件Xl中，通過具有重錘部14A、14B、 14C來取得擺動部10的重量平衡，因此易于高精度地控制各擺動部10在擺動動作中的旋轉(zhuǎn) 位移量。如第一實施方式中的說明，在各微型可動元件Xl中，由于在臂12A、12B之間的間 隔距離L2之內(nèi)設(shè)置了驅(qū)動電極32，所述臂12A、12B在驅(qū)動機構(gòu)(驅(qū)動電極12、32)的結(jié)構(gòu)中 構(gòu)成在軸心Al的延伸方向上最外側(cè)的部位并在當(dāng)驅(qū)動元件時被賦予基準(zhǔn)電位(例如地電 位)，因此，由于比基準(zhǔn)電位高的預(yù)定的驅(qū)動電位而在驅(qū)動元件時從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電 場容易被驅(qū)動電極12的臂12A、12B吸收，從而抑制電場被泄漏到該元件的外部。因此，在微 型可動元件陣列Yl中，能夠抑制從一個微型可動元件Xl的驅(qū)動機構(gòu)(驅(qū)動電極12、32)泄 露的電場對相鄰的其他微型可動元件Xl的驅(qū)動特性帶來不利的影響。這樣的微型可動元 件陣列Yl適于對多個微型可動元件XI，進而對多個鏡面Ila實現(xiàn)短的配置間距(pitch)。 艮口，微型可動元件陣列Yl適于實現(xiàn)微型可動元件Xl或鏡面Ila的高密度化。如第一實施方式中的說明，在各微型可動元件Xl中，除了驅(qū)動電極12的臂12A、 12B之外，重錘部14C、第一層部21的部分21b、第二層部22的部分22c也能夠發(fā)揮電場吸 收效果。這些的電場吸收效果也有助于抑制從微型可動元件陣列Yl中的一個微型可動元 件Xl的驅(qū)動機構(gòu)(驅(qū)動電極12、32)泄露的電場對相鄰的其他微型可動元件Xl的驅(qū)動特 性帶來的不利影響。
圖15是本發(fā)明的第三實施方式中的微型可動元件陣列Y2的部分平面圖。微型可 動元件陣列Y2包含多個微型可動元件X2。在微型可動元件陣列Y2中，多個微型可動元件 X2被配置成一列(即被一維配置)。圖16至圖22表示構(gòu)成微型可動元件陣列Y2的微型可動元件X2。圖16是微型可 動元件X2的平面圖，圖17是微型可動元件X2的部分省略平面圖。圖18至圖22分別是沿 著圖 16 線 XVIII-XVIII、線 XIX-XIX、線 XX-XX、線 XXI-XXI、線 XXII-XXII 的截面圖。微型可動元件X2具有擺動部10、框架20，、一對連結(jié)部31、驅(qū)動電極32、框架40、 一對連結(jié)部33、34、驅(qū)動電極35、36，在本實施方式中被構(gòu)成為微鏡元件。另外，微型可動元 件X2是通過MEMS技術(shù)等體型微細(xì)加工技術(shù)對作為所謂的SOI晶片的材料襯底實施加工而 獲得的。該材料襯底具有由第一和第二硅層以及該硅層之間的絕緣層構(gòu)成的層積結(jié)構(gòu)，各 硅層通過摻雜雜質(zhì)被賦予預(yù)定的導(dǎo)電性。在微型可動元件X2中，上述的各部位主要來源于 第一硅層和/或第二硅層而形成，在這種情況下，為了清楚地進行圖示，在圖16中，對來源 于第一硅層并從絕緣層向紙面前方突出的部分劃陰影斜線來表示。另外，圖17所示的結(jié)構(gòu) 是在微型可動元件X2中來源于第二硅層的結(jié)構(gòu)。
微型可動元件X2與第一實施方式的微型可動元件Xl的區(qū)別在于代替框架20而 具有框架20，，以及還具有框架40、一對連結(jié)部33、34、驅(qū)動電極35、36。微型可動元件X2 中的擺動部10、一對連結(jié)部31、以及驅(qū)動電極32與微型可動元件Xl中的擺動部10、一對連 結(jié)部31、以及驅(qū)動電極32相同?？蚣?0’與第一實施方式的框架20的實質(zhì)性區(qū)別在于第一層部21具有部分 21c、21d并且第二層部22不具有22a。部分21c如圖16和圖18所示的那樣在第一層部21 中經(jīng)空隙從部分21a分離。如圖18所示，部分21c經(jīng)由貫穿絕緣膜23的導(dǎo)電孔道26與框 架20’的第二層部22的部分22b電連接。部分21d如圖16所示的那樣位于框架20’的端 部并且具有沿著圖16所示的箭頭D方向延伸的部位，并且如圖21所示的那樣經(jīng)由貫穿絕 緣膜23的導(dǎo)電孔道27與第二層部22的部分22c電連接?？蚣?0如圖19和圖20所示的那樣具有由來源于第一硅層的第一層部41、來源于 第二硅層的第二層部42、該第一和第二層部41、42之間的絕緣膜43構(gòu)成的層積結(jié)構(gòu)?？蚣?0的第一層部41如圖16、圖19和圖22所示的那樣由經(jīng)空隙而分離的部分 41a、41b、41c、41d構(gòu)成(部分41a、41c也可以在圖外連續(xù))。部分41c是本發(fā)明的第三導(dǎo) 體部?？蚣?0的第二層部42如圖17、圖19和圖22所示的那樣由經(jīng)空隙而分離的部分 42a、42b、42C、42d、42e構(gòu)成。部分42d是本發(fā)明的第一導(dǎo)體部。部分42e是本發(fā)明的第二 導(dǎo)體部。第一層部41的部分41a和第二層部42的部分42a如圖19所示的那樣經(jīng)由絕緣 膜43接合，并且經(jīng)由貫穿該絕緣膜43的導(dǎo)電孔道44被電連接。第一層部41的部分41b 和第二層部42的部分42b如圖19所示的那樣經(jīng)由絕緣膜43接合，并且經(jīng)由貫穿該絕緣膜 43的導(dǎo)電孔道45被電連接。第一層部41的部分41c和第二層部42的部分42c如圖22所 示的那樣經(jīng)由絕緣膜43接合，并且經(jīng)由貫穿該絕緣膜43的導(dǎo)電孔道46被電連接。第一層 部41的部分41d和第二層部42的部分42d如圖22所示的那樣經(jīng)由絕緣膜43接合，并且 經(jīng)由貫穿該絕緣膜43的導(dǎo)電孔道47被電連接。另外，第一層部41的部分41c和第二層部42的部分42d如圖20和圖22所示的那樣經(jīng)由絕緣膜43接合。第一層部41的部分41c和第二層部42的部分42e經(jīng)由絕緣膜43接合。連結(jié)部33如圖16所示的那樣由兩條扭桿33a、33b構(gòu)成。扭桿33a是來源于第一 硅層的部位，并與框架20’的第一層部21的部分21a和框架40的第一層部41的部分41a 連接，并連結(jié)框架20，、框架40。部分21a、41a通過扭桿33a被電連接。扭桿33b是來源于 第一硅層的部位，并與框架20’的第一層部21的部分21c和框架40的第一層部41的部 分41b連接，并連結(jié)框架20，和框架40。部分21c、41b通過扭桿33b被電連接。兩條扭桿 33a、33b的間隔隨著從框架40側(cè)到框架20，側(cè)逐漸增大。另外，扭桿33a、33b與第一實施 方式中的連結(jié)部31的扭桿31a同樣具有薄的厚度。連結(jié)部34如圖16所示的那樣由兩條扭桿34a構(gòu)成。各扭桿34a是來源于第一硅 層的部位，并與框架20’的第一層部21的部分21d和框架40的第一層部41的部分41d連 接，并連結(jié)框架20，、40。部分21d、41d通過扭桿34a被電連接。兩條扭桿34a的間隔隨著 從框架40側(cè)到框架20’側(cè)逐漸增大。另外，扭桿34a與第一實施方式中的連結(jié)部31的扭 桿31a同樣具有薄的厚度。這樣的一對連結(jié)部33、34規(guī)定框架20，的擺動動作的軸心A2。軸心A2沿著圖16 所示的箭頭D方向延伸。包括隨著從框架40側(cè)到框架20’側(cè)間隔逐漸增大的兩條扭桿33a、 33b的連結(jié)部33、以及包括隨著從框架40側(cè)到框架20’側(cè)間隔逐漸增大的兩條扭桿34a的 連結(jié)部34適于抑制在擺動動作中產(chǎn)生不必要的位移分量。驅(qū)動電極35是來源于第一硅層的部位，并由多個電極齒35a構(gòu)成。多個電極齒35a 從框架20’的部分21d向驅(qū)動電極36側(cè)延伸出，并且在軸心A2的延伸方向上間隔并列。驅(qū)動電極36是來源于第二硅層的部位，并由臂36A以及多個電極齒36a構(gòu)成。臂 36A例如圖17所示的那樣從框架40的第二層部42的部分42e延伸出，并且向軸心A2的延 伸方向延伸。多個電極齒36a從臂36A向驅(qū)動電極35側(cè)延伸出，并且在臂36A的延伸方向 上間隔并列。在微型可動元件X2中，一對驅(qū)動電極12、32構(gòu)成用于產(chǎn)生與擺動部10相關(guān)的驅(qū) 動力的驅(qū)動機構(gòu)或致動器，并且一對驅(qū)動電極35、36構(gòu)成用于產(chǎn)生與框架20’相關(guān)的驅(qū)動 力的驅(qū)動機構(gòu)或致動器。當(dāng)微型可動元件Xl驅(qū)動時，對擺動部10的驅(qū)動電極12、35賦予基準(zhǔn)電位，對驅(qū)動 電極32賦予第一驅(qū)動電位，對驅(qū)動電極36賦予第二驅(qū)動電位，對框架20’的第一層部21 的部分21a和框架40的第一層部41的部分41c賦予中間電位。對驅(qū)動電極12的基準(zhǔn)電位的賦予可以經(jīng)由框架40的第二層部42的部分42d(例 如圖22所示)、導(dǎo)電孔道47、第一層部41d、連結(jié)部34的扭桿34a(如圖16所示)、框架20’ 中的第一層部21的部分21d、導(dǎo)電孔道27 (如圖21所示)、第二層部22的部分22c、導(dǎo)電孔 道25(如有關(guān)第一實施方式的圖6所示)、第一層部21的部分21b、連結(jié)部31的扭桿31a(如 圖16所示)、以及擺動部10的梁部13來實現(xiàn)。該基準(zhǔn)電位例如為地電位或-V1,并保持固 定。對驅(qū)動電極35的基準(zhǔn)電位的賦予可以經(jīng)由框架40的第二層部42的部分42d、導(dǎo) 電孔道47、第一層部41d、連結(jié)部34的扭桿34a、以及框架20’中的第一層部21的部分21d 來實現(xiàn)。驅(qū)動電極12、35被電連接。
對驅(qū)動電極32的第一驅(qū)動電位的賦予可以經(jīng)由框架40的第二層部42的部分 42b (例如圖19所示)、導(dǎo)電孔道45、第一層部41的部分41b、連結(jié)部33的扭桿33b (如圖 16所示)、框架20’中的第一層部21的部分21c、導(dǎo)電孔道26 (如圖18所示)、以及第二層 部22的部分22b來實現(xiàn)。在基準(zhǔn)電位為地電位的情況下，第一驅(qū)動電位例如為0 V2，在 基準(zhǔn)電位為-V1的情況下，第一驅(qū)動電位例如為-V1-V3U-V1I = |V3|)。對驅(qū)動電極36的第二驅(qū)動電位的賦予可以經(jīng)由框架40的第二層部42的部分42e 而與對驅(qū)動電極32的電位賦予獨立地實現(xiàn)。在基準(zhǔn)電位為地電位的情況下，第二驅(qū)動電位 例如為ο v2，在基準(zhǔn)電位為-V1的情況下，第二驅(qū)動電位例如為-V1-V3U-V1I = |v3|)。對框架20’的第一層部21的部分21a(例如圖18所示)的中間電位的賦予可以 經(jīng)由框架40的第二層部42的部分42a(例如圖19所示)、導(dǎo)電孔道44、第一層部41的部 分41a、連結(jié)部33的扭桿33a(如圖16所示)、以及框架20’中的第一層部21的部分21a 來實現(xiàn)。在對框架20’的第二層部22的部分22c賦予的基準(zhǔn)電位為地電位并且對框架20’ 的第二層部22的部分22b賦予的第一驅(qū)動電位為0 V2的情況下，對部分21a賦予的該 中間電位例如為V2/2。在對框架20’的第二層部22的部分22c賦予的基準(zhǔn)電位為-V1并 且對框架20’的第二層部22的部分22b賦予的第一驅(qū)動電位為-V1-V3U-V1I = |V3|)的 情況下，對部分21a賦予的該中間電位例如為地電位。
對框架40的第一層部41的部分41c (例如圖22所示)的中間電位的賦予可以經(jīng) 由框架40的第二層部42的部分42c以及導(dǎo)電孔道46來實現(xiàn)。在對框架40的第二層部42 的部分42d賦予的基準(zhǔn)電位為地電位并且對框架40的第二層部42的部分42e賦予的第二 驅(qū)動電位為0 V2的情況下，對部分41c賦予的該中間電位例如為V2/2。在對框架40的 第二層部42的部分42d賦予的基準(zhǔn)電位為-V1并且對框架40的第二層部42的部分42e賦 予的第二驅(qū)動電位為-V1-V3U-V1I = |V3|)的情況下，對部分41c賦予的該中間電位例如 為地電位。在微型可動元件X2中，通過將第一驅(qū)動電位根據(jù)需要賦給驅(qū)動電極32，能夠使驅(qū) 動電極12、32之間產(chǎn)生靜電引力，從而驅(qū)動擺動部10使其圍繞軸心Al擺動，另外，通過將 第二驅(qū)動電位根據(jù)需要賦給驅(qū)動電極36，能夠使驅(qū)動電極35、36之間產(chǎn)生靜電引力，從而 驅(qū)動擺動部10使其圍繞軸心A2擺動。微型可動元件X2是所謂的二軸型擺動元件。通過 二軸型擺動驅(qū)動，能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q被設(shè)置在微型可動元件X2的岸面部11上的鏡面Ila反 射的光的反射方向。在微型可動元件X2中，一旦使驅(qū)動電極12、32之間產(chǎn)生電位差來產(chǎn)生電場，則與 此同時，與驅(qū)動電極12電連接的框架20’的第二層部22的部分22c (第一導(dǎo)體部)和與驅(qū) 動電極32電連接的框架20’的第二層部22的部分22b (第二導(dǎo)體部)之間也產(chǎn)生電位差。 然而，在微型可動元件X2中，能夠產(chǎn)生比較大的電位差的部分22b、22c并沒有經(jīng)由單一的 絕緣膜接合。在微型可動元件X2中，存在經(jīng)由絕緣膜23(第一絕緣膜)與部分22c接合并 且經(jīng)由絕緣膜23 (第二絕緣膜)與部分22b接合的框架20’的第一層部21的部分21a (第 三導(dǎo)體部)，并且該部分21a機械地連結(jié)部分22b和22c。因此，在微型可動元件X2中，能 夠抑制部分21a、22c之間的電位差以及部分21a、22b之間的電位差，因此能夠抑制在部分 21a、22c之間的絕緣膜23產(chǎn)生的電場，同時能夠抑制在部分21a、22b之間的絕緣膜23產(chǎn)生 的電場。具體來說，在對部分22b賦予了基準(zhǔn)電位并且對部分22c賦予了可變的驅(qū)動電位的情況下，通過對部分21a賦予該基準(zhǔn)電位和最大的驅(qū)動電位之間的中間電位，能夠抑制 部分21a、22c之間的電位差來抑制在絕緣膜23 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場，并且能夠抑制 部分21a、22b之間的電位差來抑制在絕緣膜23(第二絕緣膜)產(chǎn)生的電場。在可以抑制在介于部分22c (第一導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a)之間并將兩 個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場、并且可以抑制在介于部分22b (第 二導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分21a)之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜23 (第二絕緣 膜)產(chǎn)生的電場的微型可動元件X2中，絕緣膜23的絕緣特性的劣化被抑制。這樣的微型 可動元件X2適于抑制由于絕緣特性的劣化而導(dǎo)致的驅(qū)動特性的劣化。
在微型可動元件X2中，一旦使驅(qū)動電極35、36之間產(chǎn)生電位差來產(chǎn)生電場，則與 此同時，在與驅(qū)動電極35電連接的框架40的第二層部42的部分42d (第一導(dǎo)體部)和與驅(qū) 動電極36電連接的框架40的第二層部42的部分42e (第二導(dǎo)體部)之間也產(chǎn)生電位差。 然而，在微型可動元件X2中，能夠產(chǎn)生比較大的電位差的部分42d、42e并沒有經(jīng)由單一的 絕緣膜接合。在微型可動元件X2中，存在經(jīng)由絕緣膜43(第一絕緣膜)與部分42d接合并 且經(jīng)由絕緣膜43 (第二絕緣膜)與部分42e接合的框架40的第一層部41的部分41c (第 三導(dǎo)體部)，并且該部分41c機械地連結(jié)部分42d和42e。因此，在微型可動元件X2中，能 夠抑制部分41c、42d之間的電位差以及部分41c、42e之間的電位差，因此能夠抑制在部分 41c、42d之間的絕緣膜43產(chǎn)生的電場，同時能夠抑制在部分41c、42e之間的絕緣膜43產(chǎn)生 的電場。具體來說，在對部分42d賦予了基準(zhǔn)電位并且對部分42e賦予了可變的驅(qū)動電位 的情況下，通過對部分41c賦予該基準(zhǔn)電位和最大的驅(qū)動電位之間的中間電位，能夠抑制 部分41c、42d之間的電位差來抑制在絕緣膜43 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場，并且能夠抑制 部分41c、42e之間的電位差來抑制在絕緣膜43(第二絕緣膜)產(chǎn)生的電場。在能夠抑制在介于部分42d(第一導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分41c)之間并將兩 個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜43 (第一絕緣膜)產(chǎn)生的電場、并且能夠抑制在介于部分42e (第 二導(dǎo)體部)和其他導(dǎo)體部(部分41c)之間并將兩個導(dǎo)體部電分離的絕緣膜43 (第二絕緣 膜)產(chǎn)生的電場的微型可動元件X2中，絕緣膜43的絕緣特性的劣化被抑制。這樣的微型 可動元件X2適于抑制由于絕緣特性的劣化而導(dǎo)致的驅(qū)動特性的劣化。在實質(zhì)上具備第一實施方式的微型可動元件Xl的所有結(jié)構(gòu)的微型可動元件X2 中，與第一實施方式中的說明一樣，易于高精度地控制各擺動部10在擺動動作中的旋轉(zhuǎn)位 移量。在實質(zhì)上具備第一實施方式的微型可動元件Xl的所有結(jié)構(gòu)的微型可動元件X2 中，與第一實施方式中的說明一樣，能夠抑制在驅(qū)動元件時從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電場向元 件外泄漏。如圖15所示的微型可動元件陣列Y2包括多個這樣的微型可動元件X2。在微型可 動元件陣列Y2中，多個微型可動元件X2以使所有的軸心A2(圖15中未圖示)相互平行的 方式被配置成一列。在微型可動元件陣列Y2中，框架40的第二層部42的部分42d對所有的微型可動 元件X2是連續(xù)的，因此，所有微型可動元件X2中的、與部分42d電連接的驅(qū)動電極12被 電連接，并且，所有微型可動元件X2中的、與部分42d電連接的驅(qū)動電極35被電連接。因 此，當(dāng)微型可動元件陣列Y2驅(qū)動時，能夠?qū)λ形⑿涂蓜釉2中的擺動部10的驅(qū)動電極12、35共同地賦予預(yù)定的基準(zhǔn)電位。并且，在對所有微型可動元件X2中的擺動部10的 驅(qū)動電極12、35賦予共同的預(yù)定的基準(zhǔn)電位的狀態(tài)下，對被選擇的微型可動元件X2的驅(qū)動 電極32、36中的每一個賦予預(yù)定的驅(qū)動電位。由此，各微型可動元件X2的擺動部10以及 框架20’個別地被擺動驅(qū)動，能夠適當(dāng)?shù)厍袚Q被設(shè)置在微型可動元件X2的岸面部11上的 鏡面Ila反射的光的反射方向。 在微型可動元件陣列Y2的各微型可動元件X2中，如上所述，能夠 抑制在驅(qū)動元件 時從驅(qū)動電極32產(chǎn)生的電場向元件外泄漏。因此，在微型可動元件陣列Y2中，可以抑制從 一個微型可動元件X2的驅(qū)動機構(gòu)(驅(qū)動電極12、32)泄露的電場對相鄰的其他微型可動元 件X2的驅(qū)動特性帶來的不利影響。這樣的微型可動元件陣列Y2適于對多個二軸型的微型 可動元件X2，進而對多個鏡面Ila實現(xiàn)短的配置間距。即，微型可動元件陣列Y2適于實現(xiàn) 微型可動元件X2或鏡面Ila的高密度化。
權(quán)利要求
一種微型可動元件，包括具有第一驅(qū)動電極的可動部；第二驅(qū)動電極，其用于在與所述第一驅(qū)動電極之間產(chǎn)生靜電引力；第一導(dǎo)體部，其與所述第一驅(qū)動電極電連接；第二導(dǎo)體部，其與所述第二驅(qū)動電極電連接；以及第三導(dǎo)體部，其不與所述第一和第二驅(qū)動電極電連接，并且經(jīng)由絕緣膜與所述第一導(dǎo)體部接合且經(jīng)由絕緣膜與所述第二導(dǎo)體部接合。
2.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，其中，所述第一導(dǎo)體部被賦予基準(zhǔn)電位，所述第二導(dǎo)體部被賦予可變的驅(qū)動電位，所述第三 導(dǎo)體部被賦予中間電位，所述中間電位是所述基準(zhǔn)電位和最大驅(qū)動電位之間的電位。
3.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，其中，所述第二導(dǎo)體部被賦予基準(zhǔn)電位，所述第一導(dǎo)體部被賦予可變的驅(qū)動電位，所述第三 導(dǎo)體部被賦予中間電位，所述中間電位是所述基準(zhǔn)電位和最大的驅(qū)動電位之間的電位。
4.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，還包括 框架；以及連結(jié)部，其連結(jié)所述框架以及所述可動部并規(guī)定所述可動部的擺動動作的軸心。
5.如權(quán)利要求4所述的微型可動元件，還包括 追加框架；追加連結(jié)部，其連結(jié)所述框架和所述追加框架，并且規(guī)定所述框架的擺動動作的追加 軸心，所述追加軸心向與所述軸心交叉的方向延伸；以及驅(qū)動機構(gòu)，其用于產(chǎn)生所述框架的所述擺動動作的驅(qū)動力。
6.如權(quán)利要求5所述的微型可動元件，其中，所述追加連結(jié)部包括與所述第一導(dǎo)體部電連接的部位、與所述第二導(dǎo)體部電連接的 部位、以及與所述第三導(dǎo)體部電連接的部位。
7.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，其中，所述第三導(dǎo)體部具有被電分離的多個部位，所述被電分離的多個部位包括經(jīng)由絕緣膜 與所述第一導(dǎo)體部接合的第一部位、以及經(jīng)由絕緣膜與所述第二導(dǎo)體部接合的第二部位。
8.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，其中， 所述第一和第二驅(qū)動電極分別為梳齒電極。
9.如權(quán)利要求1所述的微型可動元件，其中，所述第一和第二驅(qū)動電極之間的間隔距離大于所述絕緣膜的厚度。
10.一種微型可動元件陣列，其包含多個權(quán)利要求1至9中任一項所述的微型可動元件。
11.如權(quán)利要求10所述的微型可動元件陣列，其中，所述多個微型可動元件中的所述可動部的所述第一驅(qū)動電極能夠共同地被賦予電位， 并且所述多個微型可動元件中的所述第二驅(qū)動電極能夠按照每個微型可動元件個別地被 賦予電位。
全文摘要
提供一種適于抑制驅(qū)動特性的劣化的微型可動元件以及包括這種微型可動元件的微型可動元件陣列。本發(fā)明的微型可動元件(X1)包括具有第一驅(qū)動電極的可動部；第二驅(qū)動電極，用于在與第一驅(qū)動電極之間產(chǎn)生靜電引力；第一導(dǎo)體部(22c)，其與第一驅(qū)動電極電連接；第二導(dǎo)體部(22b)，其與第二驅(qū)動電極電連接；以及第三導(dǎo)體部(21a)，其不與第一和第二驅(qū)動電極電連接，并且經(jīng)由絕緣膜(23)與第一導(dǎo)體部(22c)接合且經(jīng)由絕緣膜(23)與第二導(dǎo)體部(22b)接合。
文檔編號B81B3/00GK101827781SQ20078010115
公開日2010年9月8日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者壺井修, 奧田久雄, 曾根田弘光, 松本剛, 水野義博, 高馬悟覺 申請人:富士通株式會社