(57)【要約】【課題】固定部から伸びる可動梁で反射面を支持するマイクロメカニカル構造体において固定部を高くして反射面の揺動可能角度度を拡大する。【解決手段】犠牲エッチング層を除去して形成したマイクロメカニカル構造体であり、基板４２と、基板から垂直方向に立ち上がっている固定部１１３と、固定部に連なっているとともに基板から間隙Ｈを隔てた高さを基板に平行に伸びている可動梁１１２ａ，１１２ｂと、可動梁の先端に連なっているとともに基板となす角度が変化する揺動板１１１と、揺動板の表面に形成されている反射面１６１を備えている。可動梁１１２ａ，１１２ｂが伸びている方向に測定した固定部１３１の幅Ｌが、基板１０に垂直方向に測定した可動梁１１２ａ，１１２ｂの厚みＴよりも大きいことを特徴とする。【選択図】図２
2010012574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層板を構成する特定層が局所的に除去されて形成されているマイクロメカニカル構造体であり、
基板と、
基板から垂直方向に立ち上がっている固定部と、
固定部に連なっているとともに基板から間隙を隔てた高さを基板に平行に伸びている可動梁と、
可動梁の先端に連なっているとともに基板となす角度が変化する揺動板を備えており、
可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅が、基板に垂直方向に測定した可動梁の厚みよりも大きいことを特徴とするマイクロメカニカル構造体。
【請求項２】
基板に垂直な断面で可動梁と揺動板を観測すると、基板の側から順に、内側耐エッチング層と易エッチング層と外側耐エッチング層が観測され、
基板に垂直であるとともに可動梁が伸びている方向に沿った断面で固定部を観測すると、可動梁の側から順に、追加耐エッチング層と追加易エッチング層が観測されることを特徴とする請求項１のマイクロメカニカル構造体。
【請求項３】
前記の耐エッチング層が絶縁物質で形成されており、
前記の易エッチング層が導電物質で形成されており、
可動梁を構成している易エッチング層と固定部を構成している追加易エッチング層が、可動梁と固定部の間に位置している内側耐エッチング層に形成された孔を通して導通していることを特徴とする請求項２のマイクロメカニカル構造体。
【請求項４】
基板に垂直方向に測定した固定部の高さが、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロメカニカル構造体。
【請求項５】
固定部と可動梁と揺動板で構成される単位構造の複数個が共通基板に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロメカニカル構造体。
【請求項６】
各々の揺動板の外側表面に反射面が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロメカニカル構造体。
【請求項７】
間隙形成層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングして請求項２に記載のマイクロメカニカル構造体を製造する方法であり、
支持板と支持板表面耐エッチング層と間隙形成層と内側耐エッチング層と易エッチング層と外側耐エッチング層が積層されており、可動梁の内側の間隙に固定部が面する位置において間隙形成層を貫通する追加耐エッチング層が形成されており、固定部の一部を形成する追加易エッチング層となる間隙形成層が追加耐エッチング層層と外側耐エッチング層で取り囲まれている積層板を準備する工程と、
支持板表面耐エッチング層で支持板を保護し、追加耐エッチング層と外側耐エッチング層で固定部の一部を構成する追加易エッチング層となる間隙形成層を保護し、内側耐エッチング層と外側耐エッチング層で易エッチング層を保護した状態で、耐エッチング層で保護されていない間隙形成層をエッチングして基板と可動梁の間ならびに基板と揺動板の間に間隙を形成することを特徴とするマイクロメカニカル構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロメカニカル構造体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路作成技術を利用して３次元構造を備えたマイクロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ；Micro Electro Mechanical Systems）が製造可能となっており、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ、あるいはデジタル・マイクロミラー・デバイス（以下ではＤＭＤという）等が実現されている。半導体集積回路作成技術で３次元構造を実現するために、犠牲エッチング層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングする技術が利用される。
本発明でいうマイクロメカニカル構造体(以下ではＭＥＭＳという）とは、成膜技術とエッチング技術に代表される半導体集積回路作成技術を利用し、犠牲エッチング層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングすることによって実現された３次元の構造体をいう。
【０００３】
センサやＤＭＤ等を実現するＭＥＭＳの中には、基板と固定部と可動梁と揺動板を備えているものがある。固定部は、基板から垂直方向に立ち上がっている。可動梁は、固定部に連なっているとともに、基板から間隙を隔てた高さを基板に平行に伸びている。揺動板は、可動梁の先端に連なっているとともに、基板となす角度が変化する。ＤＭＤを実現するＭＥＭＳは揺動板を揺動させるアクチュエータを備えており、可動梁を変形させることによって揺動板が基板に対して揺動する。センサを実現するＭＥＭＳの場合は、外力が作用すると揺動板が可動梁を変形させることによって基板に対して揺動する。揺動板の揺動角を検出することによって作用した外力等を検出することができる。
【０００４】
上記のＭＥＭＳが、特許文献１や特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開平８−１４６９１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可動梁と揺動板を有するＭＥＭＳには、揺動板の揺動可能角度を大きくしたいとする要求が存在する。例えばＤＭＤ等を実現するＭＥＭＳの揺動板の揺動可能角度を大きくすることができれば、光ビームの反射方向を大きく変化させることができ、光ビームを大口径レンズに入射させたり入射させなかったりする切換が可能となり、大口径レンズを利用して明るい映像を実現することが可能となる。
【０００６】
基板と固定部と可動梁と揺動板を有するＭＥＭＳは、犠牲エッチング層を利用して形成される。すなわち、基板と可動梁との間隙ならびに基板と揺動板との間の間隙を確保するために、間隙の厚みの等しい犠牲エッチング層を用意する。その犠牲エッチング層には、側面を形成しておき、その側面を利用して固定部を形成する。
具体的に説明すると、図７０に示すように、支持板６０２と支持板表面耐エッチング層６０４と犠牲エッチング層６０６を積層した積層板を準備する。支持板６０２と支持板表面耐エッチング層６０４を総称して基板６００という。犠牲エッチング層６０６の厚みはＨに調整しておく。犠牲エッチング層６０６には、後で固定部６１６を製造する部位に側面６０６ａを形成しておく。ついで図７１に示すように、内側耐エッチング層６０８と易エッチング層６１０と外側耐エッチング層６１２を積層する。内側耐エッチング層６０８と易エッチング層６１０と外側耐エッチング層６１２は、犠牲エッチング層６０６の表面のみならず、側面６０６ａにも形成される。なお、易エッチング層６１０は、後記する貫通孔６１４の形成範囲では除去しておく。ついで図７２に示すように、外側耐エッチング層６１２と内側耐エッチング層６０８を貫通して犠牲エッチング層６０６に達する貫通孔６１４を穿つ。貫通孔６１４は、易エッチング層６１０が除去されている範囲内に形成する。ついで図７３に示すように、貫通孔６１４から犠牲エッチング層６０６をエッチングして除去する。支持板表面耐エッチング層６０４で支持板６０２を保護し、内側耐エッチング層６０８と外側耐エッチング層６１０で易エッチング層６１０を保護した状態でエッチングするために、支持板６０２と易エッチング層６１０はエッチングされず、犠牲エッチング層６０６だけがエッチングされる。図７４はその段階で得られるＭＥＭＳの平面図を示す。
上記の結果、図７３と図７４に示すように、基板６００の上に、固定部６１６と可動梁６１８と揺動板６２０が形成される。固定部６１６は、基板６００の表面から垂直方向に立ち上がっている。可動梁６１８は、固定部６１６に連なっているとともに基板６００から間隙Ｈ（犠牲エッチング層６０６の厚みＨに等しい）を隔てた高さを基板６００に平行に伸びている。揺動板６２０は、可動梁６１８の先端に連なっているとともに、可動梁６１８が変形すると基板６００となす角度が変化する。可動梁６１８は変形しやすいように幅Ｗが狭く形成されている。
【０００７】
易エッチング層６１０は導電性である。ＭＥＭＳがＤＭＤ等の能動型の場合は、揺動板６２０の一部を構成する易エッチング層６１０が電圧等を印加するアクチュエータを構成する。ＭＥＭＳがセンサ等の受動型の場合は、揺動板６２０の一部を構成する易エッチング層６１０が揺動板６２０が揺動したときに出力電圧等を変化させる電極を構成する。
固定部６１６を構成している導電性の易エッチング層６１０は、揺動板６２０の一部を構成する易エッチング層６１０と基板６００の表面に形成されている導電層(図示されていない)を電気的に接続する。
【０００８】
上記は、固定部６１６と可動梁６１８と揺動板６２０を形成する通常の方法であり、固定部６１６と可動梁６１８と揺動板６２０の全部が、内側耐エッチング層６０８と易エッチング層６１０と外側耐エッチング層６１２の積層板で形成される。可動梁６１８が伸びている方向に測定した固定部６１６の幅Ｌは、基板６００に垂直方向に測定した可動梁６１８の厚みＴにほぼ等しい。
【０００９】
基板６００と可動梁６１８の間の間隙Ｈ、あるいは基板６００と揺動板６２０の間の間隙Ｈが小さい場合には、上記の方法で製造されるＭＥＭＳで格別の不都合は生じない。
しかしながら、揺動板６２０の揺動可能角度を大きくするためには、基板６００と可動梁６１８の間の間隙Ｈ、あるいは基板６００と揺動板６２０の間の間隙Ｈを大きくしなければならない。間隙Ｈを大きくする場合には、深刻な問題が生じる。
一つの問題は、間隙Ｈが大きくなってくると固定部６１６の強度が不足し、固定部６１６が意図に反して変形するために意図した間隙Ｈを確保できなくなることである。間隙ＨはＭＥＭＳの特性に直接的に影響するために、意図した間隙Ｈを確保できなければ意図した特性が得られない。内側耐エッチング層６０８、易エッチング層６１０あるいは外側耐エッチング層６１２の厚みを増せば、固定部６１６の強度を向上させることができるが、今度は可動梁６１８の剛性が高くなりすぎ、揺動板６２０を揺動させることが困難となる。固定部６１６の強度を上げることと可動梁６１８のしなやかさを確保することはトレードオフの関係にあり、両者を同時に満足することは難しい。
他の一つの問題は、間隙Ｈを大きくなると、固定部６１６を通過する導電性の易エッチング層６１０が断線しやすくするなることである。
【００１０】
本発明の一つの目的は、固定部によって基板から間隙を隔てた高さに可動梁と揺動板を支持しておく構造において、固定部の強度を上げることと可動梁のしなやかさを維持することの両者を同時に実現する技術を提供する。
本発明の更なる目的は、上記の構造において固定部を通過する導電層の断線を防止する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は新規なマイクロメカニカル構造体（ＭＥＭＳ）を実現する。ここでいうＭＥＭＳは、積層板を構成する層のうちの特定の層を局所的に除去することによって得られる３次元構造を備えている物体をいう。
本発明のＭＥＭＳは、基板と、基板から垂直方向に立ち上がっている固定部と、固定部に連なっているとともに基板から間隙を隔てた高さを基板に平行に伸びている可動梁と、可動梁の先端に連なっているとともに基板となす角度が変化する揺動板とを備えている。本発明のＭＥＭＳは、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅が、基板に垂直方向に測定した可動梁の厚みよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
課題の欄で記載したように、従来の方法で製造したＭＥＭＳは、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅と、基板に垂直方向に測定した可動梁の厚みが等しい。そのために、基板と可動梁の間の間隙、あるいは基板と揺動板の間の間隙を大きくすると、固定部の強度が不足し、間隙を維持できなくなる。固定部の幅を増大させれば固定部の強度を確保できるが、こんどは可動梁が変形しづらくなってしまう。可動梁の可動性を確保する必要があることから、固定部の幅を増大させて固定部の強度を確保する構造を採用することができない。
本発明のＭＥＭＳは、製造方法を改良することによって、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅が、基板に垂直方向に測定した可動梁の厚みよりも大きいという結果を実現している。
上記の関係を備えているＭＥＭＳによると、固定部の強度を上げるのと同時に、可動梁のしなやかさを維持することが可能となる。可動梁のしなやかさを維持しながら、基板と可動梁の間の間隙、あるいは基板と揺動板の間の間隙を大きくすることができ、揺動板の揺動可能角度を大きくとることができる。
【００１３】
固定部の幅と可動梁の厚みを変えるために、固定部を構成する積層構造と可動梁を構成する積層構造を変えることが好ましい。例えば、可動梁と揺動板については、基板に垂直な断面で観測したときに、基板の側から順に、内側耐エッチング層と易エッチング層と外側耐エッチング層が観測される構造を採用する一方において、固定部については、基板に垂直であるとともに可動梁が伸びている方向に沿った断面で観測したときに、可動梁の側から順に、追加耐エッチング層と追加易エッチング層が観測される構造を採用することが好ましい。
追加易エッチング層は、ＭＥＭＳの製造工程で利用する犠牲エッチング層を同一材料で形成されていてもよい。また上記でいう耐エッチング層とは、犠牲エッチング層をエッチングするエッチング剤に対して耐性を有することを意味し、犠牲エッチング層をエッチングして除去した状態で残存するものをいう。また易エッチング層とは、犠牲エッチング層をエッチングするエッチング剤によるエッチング速度が速いことを意味し、耐エッチング層で被覆しておかなければ犠牲エッチング層のエッチングの際に消失してしまうものをいう。さらにここでいう「追加」は、可動梁と揺動板を構成する積層には見られない層であることを示している。
【００１４】
可動梁が伸びている方向に沿った断面で観測したときに、可動梁の側から順に、追加耐エッチング層と追加易エッチング層が観測される構造によって固定部を形成すると、可動梁のしなやかさと無関係に固定部の強度を自在に調整することができる。
【００１５】
通常の耐エッチング層は絶縁物質で形成されており、通常の易エッチング層は導電物質で形成されていることが多い。
この場合、可動梁を構成している易エッチング層と、固定部を構成している追加易エッチング層が、可動梁と固定部の間に位置している内側耐エッチング層に形成された孔を通して導通している構造を実現することができる。
【００１６】
上記の構造によると、固定部を構成している追加易エッチング層が、可動梁を構成している易エッチング層と、基板に形成されている導電層を接続する導体としても機能する。固定部が高くして可動梁と基板の間の間隙を大きくしても、固定部を通過する導電体が断線する事故の発生を防止することができる。
【００１７】
本発明によると、固定部の強度を上げることができるために、高さを高くすることができる。すなわち、基板に垂直方向に測定した固定部の高さが、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅よりも大きい関係を実現することができる。
この場合、揺動板と基板の間の間隙を大きくし、揺動板の揺動可能角度を十分に確保することができる。
【００１８】
本発明のＭＥＭＳは、固定部と可動梁と揺動板で構成される構造を単位としたときに、複数個の単位構造を共通基板に形成することに適している。すなわち、単位構造の複数個が共通基板に配置されている構造を簡単に実現することができる。
【００１９】
上記によると、複数個の揺動板が配置されているＭＥＭＳを実現することができる。例えば、複数個の揺動板を規則的に配置することで構成される画像作成装置を実現することができる。
【００２０】
画像作成装置を実現する場合、各々の揺動板の外側表面に反射面が形成することが好ましい。反射面を形成することによって、反射光量を確保して明るい画像を形成することが可能となる。
【００２１】
本発明のＭＥＭＳは下記の製造方法で製造することができる。この製造方法では、一部が犠牲エッチング層となる間隙形成層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングしてＭＥＭＳを製造する。間隙形成層のうちのエッチングで除去される範囲を犠牲エッチング層という。
この製造方法では、支持板と支持板表面耐エッチング層と間隙形成層と内側耐エッチング層と易エッチング層と外側耐エッチング層が積層されている積層板を用意する。
この積層板には、可動梁の内側に位置する間隙に固定部が面する位置において、間隙形成層を貫通する追加耐エッチング層を形成しておく。また、固定部の一部を形成する追加易エッチング層となる間隙形成層を、追加耐エッチング層と外側耐エッチング層で取り囲んでおく。
この製造方法では、その積層板をエッチングする。このとき、支持板表面耐エッチング層で支持板を保護し、追加耐エッチング層と外側耐エッチング層で固定部の一部を構成する追加易エッチング層となる間隙形成層を保護し、内側耐エッチング層と外側耐エッチング層で易エッチング層を保護した状態で、犠牲エッチング層をエッチングする。すなわち、耐エッチング層で保護されていない間隙形成層をエッチングして除去する。
この結果、基板と可動梁の間ならびに基板と揺動板の間に存在していた犠牲エッチング層が除去され、基板と可動梁の間ならびに基板と揺動板の間に間隙が形成される。
固定部を形成する部位では、追加耐エッチング層と外側耐エッチング層によって間隙形成層が取り囲まれているために、取り囲まれている範囲の間隙形成層はエッチングされないで残存する。それによって固定部の一部が形成される。
本方法によると、強度が高い固定部を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、基板と、基板から間隙を隔てた高さを基板に平行に伸びている可動梁を備えているマイクロメカニカル構造体において、可動梁を基板に固定する固定部の強度を上げることができる。すなわち、可動梁が伸びている方向に測定した固定部の幅を、基板に垂直方向に測定した可動梁の厚みよりも大きくすることができ、太い固定部で薄い可動梁を支持することができる。高い固定部を利用して基板と可動梁の間隙を大きくすることができ、揺動板の揺動可能角度を大きくすることができる。
可動梁を内側耐エッチング層と易エッチング層と外側耐エッチング層の積層構造で形成する場合、固定部を追加耐エッチング層と追加易エッチング層で形成することができる。この場合、追加易エッチング層の幅(可動梁が伸びている方向に測定した距離)を自在に調整することができ、固定部の太さを自在に調整することができる。
固定部を形成する追加易エッチング層を導電体で形成することもでき、その場合には、追加易エッチング層を配線の一部に利用することができる。基板と可動梁の間隙を大きくしても配線が断線することがない。
本発明のマイクロメカニカル構造体は、犠牲エッチング層を利用することによって、共通基板に複数個のマイクロメカニカル構造体が配置されている構造を実現することができる。この場合、各々の揺動板の外側表面に反射面を形成することによって、明るいを画像を提供する画像形成装置を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の最良の形態では、シリコン基板（支持板）を利用してマイクロメカニカル構造体を製造する。犠牲エッチング層ないし易エッチング層には多結晶シリコンを用い、耐エッチング層には酸化シリコンないし窒化シリコンを用いる。
本発明の最良の形態では、間隙形成層の一部をエッチングから保護して残存させることによって固定部を形成する。
本発明の最良の形態では、間隙形成層に多結晶シリコンを用い、固定部を形成する多結晶シリコンを配線の一部に用いる。
本発明の最良の形態では、揺動板と基板の間に電極対を設け、その電極対の間に吸引力を発揮させることで揺動板を揺動させる。
本発明の一つの形態では、揺動板の両サイドを捩れ梁で支える。
本発明の他の一つの形態では、揺動板の中心近傍に一対のスリットを設け、そのスリットの内側部分を可動梁に利用する。
【００２４】
好ましい実施例の特徴を最初に列記する。
（特徴１）可動梁は、シリコンの熱酸化膜と多結晶シリコン層とシリコンの熱酸化膜の積層構造で形成されている。
（特徴２）固定部を高さ方向に観察すると、シリコン基板の表面に形成されている熱酸化膜と、多結晶シリコン層と、シリコンの熱酸化膜の積層構造で形成されている。シリコンの熱酸化膜は、可動梁の内側耐エッチング層を形成しているシリコンの熱酸化膜でもある。
（特徴３）シリコン基板の表面近傍に不純物が注入されている配線部が形成されている。シリコン基板の表面に形成されている熱酸化膜に開口が形成され、固定部を形成している多結晶シリコン層とシリコン基板の表面近傍に形成されている配線部が導通している。
（特徴４）可動梁の内側耐エッチング層を形成しているシリコンの熱酸化膜に開口が形成され、固定部を形成している多結晶シリコン層と可動梁を形成している多結晶シリコン層が導通している。
（特徴５）  揺動板の中心近傍に固定部が形成されており、固定部から両サイドに可動梁が伸びており、一対の可動梁の先端に揺動板が連なっている。逆に説明すると、揺動板の中心近傍に一対のスリットが形成されており、一対のスリットとスリットの間が可動梁となっている。固定部は、一対のスリットとスリットの間に配置されている。
（特徴６）基板に凹所が形成されており、揺動板の可動範囲が拡大している。
（特徴７）基板と凹所の境界から、揺動板が基板に衝突する際の衝撃を緩和する膜が伸びている。
【実施例】
【００２５】
（第１実施例）
図１は、第１実施例のマイクロメカニカル構造体２００の平面図を示し、図２は、図１のＥ−Ｆ線断面図を示し、図３は、図１のＧ−Ｈ線断面図を示している。図１は、理解のために、種々の高さにおける平面図を重畳して図示しており、同一の高さで全部の部材が視認されるものでない。図１から図３は、１個のマイクロメカニカル構造体２００のみを示しているが、実際には、図６８と図６９に示すように、共通基板１０の上に多数のマイクロメカニカル構造体２００がマトリクス状に配置されている。各々のマイクロメカニカル構造体２００の上面に反射面１６１が形成されている。図６８において、各々の反射面１６１は、ＹとＺを結ぶ方向に揺動可能である。複数のマイクロメカニカル構造体２００が配置されている範囲の周囲には、マイクロメカニカル構造体２００ごとに設けられている電極対に加える電圧を調整する駆動回路５００が設けられている。駆動回路５００は、電極対に加える電圧を他の電極対から独立に調整することができる。駆動回路５００と、マトリクス状に配置されているマイクロメカニカル構造体２００の配列によって、セル毎に明暗を切換えて画像を提供する画像表示装置が実現されている。
【００２６】
単位となるマイクロメカニカル構造体２００は、図１と図２に示すように、単結晶シリコン基板１０（支持板）とその表面を覆っている熱酸化膜４０からなる基板４２の表面に形成されており、固定部１１３、一対の捩れ梁（可動梁）１１２ａ，１１２ｂ、揺動板１１１を備えている。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと揺動板１１１は、基板４２から間隙をおいた高さに位置している。揺動板１１１の表面に反射面１６１が設けられている。揺動板１１１の下方に位置する単結晶シリコン基板１０の表面に、一対の電極２０ａ，２０ｂが設けられている。電極２０ａは、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを結ぶ線分よりも図１において上方の位置に配置されており、電極２０ｂは、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを結ぶ線分よりも図１において下方の位置に配置されている。一対の電極２０ａ，２０ｂに印加する電圧を変化させると、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを結ぶ線分の周りに揺動板１１１と反射面１６１が揺動し、反射面１６１に入射する光ビームの反射方向を切換える。
【００２７】
図２に示すように、固定部１１３は基板４２から垂直に（高さ方向に）伸びており、図１に示すように、基板４２の表面上を正方形の辺に沿って伸びている。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂは、固定部１１３によって支持されており、基板４２から間隙Ｈだけ離反した高さを基板４２と平行に伸びている。揺動板１１１は、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの各々の先端に連なっており、基板４２から間隙Ｈだけ離反した高さを伸びている。電極２０ａ，２０ｂが揺動板１１１に加える吸引力によって、揺動板１１１は、一対の捩れ梁（可動梁）１１２ａ，１１２ｂを結ぶ直線の周りに揺動する。
【００２８】
シリコン基板１０の表面の種々の範囲に、不純物拡散により導電性を有するように処理された拡散層が形成されており、これらの拡散層によって、第１固定電極２０a、第１固定電極配線２１a、第２固定電極２０b、第２固定電極配線２１b、可動電極配線３０が形成されている。シリコン基板１０の表面は、後記するコンタクトウインドが形成されている第１絶縁膜４０で被覆されている。
第１固定電極２０aは、第１固定電極配線２１a、第１固定電極コンタクト１４０ａ（第１絶縁膜４０に形成されているコンタクトウインド）、第１固定電極端子１５０ａを介して第１固定電極用接続部１５１ａに接続されている。第２固定電極２０bは、第２固定電極配線２１b、第２固定電極コンタクト１４０ｂ（第１絶縁膜４０に形成されているコンタクトウインド）、第２固定電極端子１５０ｂを介して第２固定電極用接続部１５１ｂに接続されている。可動電極配線３０は、第１可動電極コンタクト１３０（第１絶縁膜４０に形成されているコンタクトウインド）、可動電極端子１５０ｃを介して可動電極用接続部１５１cに接続されている。第１固定電極端子１５０ａ、第２固定電極端子１５０ｂ、可動電極端子１５０ｃのそれぞれはアルミニウムで形成されている。第１固定電極端子１５０ａは、第１固定電極端子保護膜１５２ａで保護されている。第２固定電極端子１５０ｂは、第２固定電極端子保護膜１５２ｂで保護されている。可動電極端子１５０ｃは、可動電極端子保護膜１５２ｃにより保護されている。第１固定電極端子１５０ａと第２固定電極端子１５０ｂと可動電極端子１５０ｃは、酸化膜で形成されている電極端子保護膜１５２で保護されている。第１固定電極用接続部１５１ａは、第１固定電極端子保護膜１５２ａから露出し、第２固定電極用接続部１５１ｂは、第２固定電極端子保護膜１５２ｂから露出し、可動電極用接続部１５１ｃは、可動電極端子保護膜１５２ｃから露出している。
【００２９】
図２に示されているように、固定部１１３の横断面を内側から外側に観察すると、すなわち、捩れ梁１１２ａ，１１２ｂが存在する側から存在しない側に観測すると、ＳｉＯ２で形成されている耐エッチング膜（追加の耐エッチング膜）７１、多結晶シリコンで形成されている固定部材（追加の易エッチング層）６２、ＳｉＯ２で形成されている第２絶縁膜（内側の耐エッチング膜）９０、ＳｉＯ２で形成されている第３絶縁膜（外側の耐エッチング膜）１２０の積層構造が観察される。一対の捩れ梁（可動梁）１１２ａ，１１２ｂが伸びている方向に沿って測定した固定部材６２の幅は十分に厚く、固定部１１３の強度ないし剛性は高い。多結晶シリコンで形成されている固定部材６２は導電性を有するように処理されており、第２可動電極コンタクト５０（第１絶縁膜４０に形成されているコンタクトウインド）を介して可動電極配線３０に導通している。
【００３０】
ほぼ正方形の辺に沿って形成されている固定部１１３から、内側に向けて、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂが伸びている。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂは、固定部１１３の頂面から伸びており、基板４２から間隙Ｈを隔てた高さを伸びている。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの断面を内側から外側に観察すると（図２と図３において下から上に観察すると）、ＳｉＯ２で形成されている第２絶縁膜（内側の耐エッチング膜）９０と、導電性を有するように処理された多結晶シリコン層1１０（易エッチング膜）と、ＳｉＯ２で形成されている第３絶縁層（外側の耐エッチング膜）１２０の積層構造が観察される。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを基板１０に垂直方向に測定した厚みＴは薄く、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂのそれぞれはしなやかに変形する。捩れ梁１１２ａ，１１２ｂのそれぞれを構成している多結晶シリコン層1１０は、第３可動電極コンタクト１００（ＳｉＯ２で形成されている第２絶縁膜９０に形成されているコンタクトウインド）を介して導電性を有する固定部材６２に接続されている。
【００３１】
揺動板１１１は、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの内側の端部に連なっており、基板４２から間隙Ｈだけ離反した高さを伸びている。揺動板１１１を内側から外側に観察すると（図２と図３において下から上に観察すると）、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと同じ積層構造が観測される。すなわち、ＳｉＯ２で形成されている第２絶縁膜（内側の耐エッチング膜）９０と、導電性を有するように処理された多結晶シリコン層1１０（易エッチング膜）と、ＳｉＯ２で形成されている第３絶縁層（外側の耐エッチング膜）１２０の積層構造が観察される。揺動板１１１を構成している多結晶シリコン層1１０と、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを構成している多結晶シリコン層１１０は連続しており、同電位に維持される。揺動板１１１を構成している多結晶シリコン層１１０は、第１固定電極２０ａとも向かい合い、第２固定電極２０ｂとも向かいあっており、可動電極１１５を形成している。揺動板１１１の表面には、反射面１６１が形成されている。揺動板１１１の厚みＴは、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの厚みＴに等しい。
【００３２】
一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂが伸びている方向に測定した固定部１１３の幅Ｌと、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと基板４２の間隙Ｈ（揺動板１１１と基板４２の間隙Ｈに等しい）と、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの厚みＴとの間には、Ｌ＞Ｈ＞Ｔの関係がある。固定部１１３の幅Ｌは十分に厚いので、固定部１１３の高さを高くして前記間隙Ｈを大きくしても、固定部１１３が容易には変形しない程度の強度と剛性を得ている。したがって大きな間隙Ｈを得ることができる。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの厚みＴは十分に薄く、しなやかに変形することができる。
固定部材６２の幅Ｌが十分にあるので、固定部１１３の高さを高くして前記間隙Ｈを大きくしても、固定部材６２が断線することがない。間隙Ｈを大きくしても、可動電極１１５と可動電極配線３０の間で断線することがない。
必要であれば、Ｈ＞Ｌ＞Ｔの関係を実現することができる。固定部材６２の幅Ｌが十分に大きいので、固定部１１３の高さをその幅Ｌ以上に高くして大きな間隙Ｈを実現しても、固定部１１３が変形することがない。
【００３３】
マイクロメカニカル構造体２００では、可動電極用接続部１５１ｃに印加する電圧を調整することによって、揺動板１１１を構成している可動電極１１５の電位を調整することができる。第１固定電極用接続部１５０ａに印加する電圧を調整することによって、基板１０に固定されている第１固定電極２０ａの電位を調整することができる。第２固定電極用接続部１５０ｂに印加する電圧を調整することによって、基板１０に固定されている第２固定電極２０ｂの電位を調整することができる。
【００３４】
揺動板１１１を構成している可動電極１１５と、基板１０に固定されている第１固定電極２０ａは対向しており、可動電極１１５と第１固定電極２０ａに加える電圧を調整することによって、両者間に吸引力を発揮させることができる。すなわち、揺動板１１１の第１固定電極２０ａ側の端部を基板１０に向けて引き付ける吸引力を発揮することができる。同様に、揺動板１１１を構成している可動電極１１５と、基板１０に固定されている第２固定電極２０ｂは対向しており、可動電極１１５と第２固定電極２０ｂに加える電圧を調整することによって、両者間に吸引力を発揮させることができる。すなわち、揺動板１１１の第２固定電極２０ｂ側の端部を基板１０に向けて引き付ける吸引力を発揮することができる。上記の吸引力によって、揺動板１１１を、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを結ぶ直線の周りに揺動させることができる。すなわち、反射面１６１の指向方向を一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂを結ぶ直線の周りに揺動させることができる。
【００３５】
この際、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂが捩じられる。図２に示すように、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの厚みＴは薄く、図１に示すように、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの幅Ｗは狭く形成されている。一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの各々は、しなやかに変形する。すなわち、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂに過大な応力や過度な歪が生じることがなく、疲労破壊しづらい。また、揺動板１１１と第１固定電極２０ａの間、あるいは揺動板１１１と第２固定電極２０ｂの間に小さな吸引力を発生させることで反射面１６１の指向方向を切換えることができる。駆動電力が低く、耐久性の高い画像形成装置を実現することができる。
【００３６】
（第1実施例のマイクロメカニカル構造体の製造方法）
図４以降に、第1実施例のマイクロメカニカル構造体２００の製造方法を示す。図４以降は、図１のＥ−Ｆ断面を示している。以下、図面に即して説明する。
【００３７】
（図４）p型の単結晶シリコンからなる基板１０の（１００）方位の表面の複数個所にイオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて、不純物であるリンを添加して拡散し、高濃度にリンを含有しているために導電性を有するn型半導体に変換された領域（深さ５００nm）を作る。導電性のn型半導体領域によって、図１〜図３に示した、第１固定電極２０ａ、第１固定電極配線２１ａ、第２固定電極２０ｂ、第２固定電極配線２１ｂ、可動電極配線３０を形成する。
【００３８】
（図５）次に、単結晶シリコン基板１０の表面全域に耐エッチング特性を有する熱酸化膜からなる第１絶縁膜４０を厚さ１００nmに形成する。単結晶シリコン基板１０と第１絶縁膜４０を総称して基板４２という。単結晶シリコン基板１０は支持板であり、第１絶縁膜４０は支持板表面耐エッチング層であり、両者によって基板４２が形成されているということができる。
【００３９】
（図６）次に、第１絶縁膜４０を貫通して可動電極配線３０に達する第２可動電極コンタクト５０をフォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングにより開口形成する。以下、フォトリソグラフィーを行い、反応性イオンエッチングを行う流れの処理をフォトエッチングという。
【００４０】
（図７）次に、第１絶縁膜４０の表面に、減圧ＣＶＤ法によって、等方性エッチング特性を有する厚さ２μmの多結晶シリコンからなる間隙形成層６０を形成する。間隙形成層６０の一部は犠牲エッチング層６１に利用され、エッチングから保護された部分によって固定部材６２を形成する。
【００４１】
（図８）次に、間隙形成層６０に、イオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて、不純物であるリンを添加して拡散し、リンを高濃度に含有するために高伝導度を有するn型半導体に変換する。そして、その後の工程で製造する固定部材６２の内側境界となる位置に、幅８００ｎｍのトレンチ７０をフォトエッチングを用いて形成する。
【００４２】
（図９）トレンチ７０の内部に耐エッチング特性を有する熱酸化膜を埋め込むために、間隙形成層６０の表面全域に厚さ１μmの熱酸化膜を形成し、トレンチ７０の内部に熱酸化膜７１を充填する。トレンチ７０の内部に充填されたＳｉＯ２膜７１は、後工程でエッチング除去する犠牲エッチング層６１となる領域を規定する。ＳｉＯ２膜７１は、犠牲エッチング層６１のエッチング剤に対してほとんどエッチングされず、耐エッチング層ということが言える。また、捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと揺動板１１１にはみられない層であり、追加されている層であるということができる。熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）７１は、追加の耐エッチング膜であり、犠牲エッチング層６１となる範囲を規制し、固定部材６２を残存させる層である。
【００４３】
（図１０）図９で間隙形成層６０の表面に製造した熱酸化膜７１を反応性イオンエッチングあるいはケミカルメカニカルポリッシュにより除去する。トレンチ７０の内部に充填されている追加の熱酸化膜７１は除去されない。また、間隙形成層６０のうち、固定部材６２となる範囲よりも外側の範囲をフォトエッチングにより除去する。
【００４４】
（図１１）露出している基板４２の表面の全域と、犠牲エッチング層６１となる間隙形成層６０と、固定部材６２となる間隙形成層６０を覆うように、厚さ２００nmの熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）から成る第２絶縁膜９０を形成する。第２絶縁膜９０は、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと揺動板１１１の内側の面（下側の面）をエッチングから保護する膜となる。第２絶縁膜９０は、内側耐エッチング層ということができる。
【００４５】
（図１２）第２絶縁膜９０を貫通して固定部材６２に達する第３可動電極コンタクト１００をフォトエッチングにより開口形成する。
（図１３）第２絶縁膜９０の表面上に、減圧ＣＶＤ法によって、可動電極１１５となる多結晶シリコン層１１０を厚さ２００nmに形成する。
（図１４）可動電極１１５となる多結晶シリコン層１１０に、イオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて、不純物であるリンを添加して拡散し、高濃度にリンを含有するために高伝導度を有するn型半導体に改質する。そして、フォトエッチングにより、多結晶シリコン層１１０と第２絶縁膜９０をエッチングして、多結晶シリコン層１１０と第２絶縁膜９０を、揺動板１１１、第１捩れ梁１１２ａ、第２捩れ梁１１２b、並びに固定部１１３の形状にパターニングする。多結晶シリコン層１１０は、導電性であり、耐エッチング層で保護しておかなければ、後で犠牲エッチング層６１をエッチングする際にエッチングされてしまう。多結晶シリコン層１１０は、易エッチング層ということができる。
【００４６】
（図１５）それまでに製造された構造を含む単結晶シリコン基板１０の表面全域にわたって、厚さ２００nmの熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）から成る第３絶縁膜１２０を形成する。第３絶縁膜１２０は、可動電極１１５となる多結晶シリコン層１１０の表面と側面を覆う。また、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂの一部となる多結晶シリコン層１１０の表面と側面を覆う。また、固定部１１３の頂面に形成されている多結晶シリコン層１１０の表面と側面を覆う。さらには、多結晶シリコンからなる間隙形成層６０のうち、固定部材６２となる範囲の側面を覆う。第３絶縁膜１２０は、一対の捩れ梁１１２ａ，１１２ｂと揺動板１１１の外側の面（上側の面）をエッチングから保護する膜となる。第３絶縁膜９０は、外側耐エッチング層ということができる。また、固定部材６２となる範囲の側面を覆ってエッチングから保護する耐エッチング層ということができる。
【００４７】
（図１６）次に、第３絶縁膜１２０と第２絶縁膜９０と第１絶縁膜４０を貫通するコンタクトホールを形成する。この段階で、可動電極配線３０に達する第１可動電極コンタクト１３０と、第1固定電極配線２１ａに達する第1固定電極コンタクト１４０ａ（図１、図３参照）と、第２固定電極配線２１ｂに達する第２固定電極コンタクト１４０ｂ（図１、図３参照）をフォトエッチングにより開口形成する。
【００４８】
（図１７）次に、それまでに製造された構造を含む単結晶シリコン基板１０の表面の全域に、真空蒸着あるいはスパッタリングにより、アルミニウムから成る電極端子形成部材１５０を８００nmの厚さで被覆形成する。
（図１８）次に、電極端子形成部材１５０の不要な領域をフォトエッチングにより除去し、第1固定電極端子１５０ａ（図１、図３参照）、第２固定電極端子１５０ｂ（図１、図３参照）、可動電極体端子１５０ｃを形成する。
【００４９】
（図１９）次に、それまでに製造された構造を含む単結晶シリコン基板１０の表面の全域に、プラズマＣＶＤ法によって、電極端子保護膜１５２となる酸化膜を厚さ２００nmに形成する。
（図２０）次に、電極端子保護膜１５２の不要な領域をフォトエッチングにより除去し、第1固定電極端子保護膜１５２ａ（図１、図３参照）、第２固定電極端子保護膜１５２ｂ（図１、図３参照）、可動電極端子保護膜１５２ｃを形成する。
【００５０】
（図２１）次に、それまでに製造された構造を含む単結晶シリコン基板１０の表面の全域に真空蒸着あるいはスパッタリングにより、アルミニウムから成る反射面部材１６０を１００nmの厚さで被覆形成する。
（図２２）次に、反射面部材１６０の不要な領域をフォトエッチングにより除去し、反射面１６１を形成する。
【００５１】
（図２３）次に、第1固定電極端子保護膜１５２ａ（図３参照）、第２固定電極端子保護膜１５２ｂ（図３参照）、可動電極端子保護膜１５２ｃを貫通して第１固定電極端子１５０ａ（図３参照）、第２固定電極端子１５０ｂ（図３参照）、可動電極端子１５０ｃに達する開口をフォトエッチングによって形成し、第1固定電極用接続部１５１ａ（図３参照）、第２固定電極用接続部１５１ｂ（図３参照）、可動電極用接続部１５１cを形成する。
【００５２】
（図２４）次に、犠牲エッチング層６１となる領域内の所定位置に、第３絶縁膜１２０と第２絶縁膜９０を貫通して犠牲エッチング層６１に到達するエッチング孔１７０を形成する（図１と図３参照）。このエッチング孔１７０に二フッ化キセノン（XeF2）ガスを注入することにより、多結晶シリコンで形成されている犠牲エッチング層６１の全てをエッチングして除去し、間隙８０を形成する。間隙８０の距離Ｈは、犠牲エッチング層６１の厚みに等しい。
XeF2ガスは、アルミニウムと熱酸化膜（耐エッチング層）をエッチングしないので、３次元構造を有するマイクロメカニカル構造体２００を安定して製造することを可能とする。
【００５３】
マイクロメカニカル構造体２００は、犠牲エッチング層６１を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングして形成される。固定部１１３を可動梁１１２ａ、１１２bが伸びている側から可動梁１１２ａ，１１２ｂが伸びている向きに沿って観測すると、追加耐エッチング層７１と追加易エッチング層６２の積層構造が観測される。絶縁層４０,９０，１２０は耐エッチング能力を備えており、導電性の易エッチング層である多結晶シリコン層１１０を保護している。
可動梁１１２ａ，１１２ｂを構成している易エッチング層１１０と固定部１１３を構成している追加易エッチング層６２は、可動梁１１２ａ，１１２ｂと固定部１１３の間に位置している内側耐エッチング層９０に形成された孔５０を通して導通している。図６８に示すように、固定部１１３と可動梁１１２ａ，１１２ｂと揺動板１１１で構成される単位構造の複数個が共通基板１０に配置されている。
【００５４】
上記の製造方法では、支持板１０と支持板表面耐エッチング層４０と間隙形成層６０と内側耐エッチング層９０と易エッチング層１１０と外側耐エッチング層１２０が積層されている積層板からマイクロメカニカル構造体２００を製造する。可動梁１１２ａ，１１２ｂの内側に存在する間隙８０に固定部１１３が面する位置において、間隙形成層６０を貫通する追加耐エッチング層７１が形成されており、固定部１１３の一部を形成する追加易エッチング層６２となる間隙形成層６０が、支持板表面耐エッチング層４０と追加耐エッチング層７１と外側耐エッチング層１２０で取り囲まれている積層板を準備する工程を備えている。さらに、支持板表面耐エッチング層４０で支持板１０を保護し、追加耐エッチング層７１と内側耐エッチング層９０と外側耐エッチング層１２０で、固定部１１３の一部を構成する固定部材６２となる間隙形成層６０を保護し、内側耐エッチング層９０と外側耐エッチング層１２０で易エッチング層１１０を保護した状態で、犠牲エッチング層６１をエッチングして、基板１０と可動梁１１２ａ，１１２ｂの間ならびに基板１０と揺動板１１１の間に間隙Ｈを形成する。
【００５５】
（第２実施例）
図２５から図２７に、第２実施例の揺動反射面１６１を備えているマイクロメカニカル構造体２００の構造を示す。第1実施例と対応する部材には同一符号を付した。第1実施例との違いは、揺動板１１１の中央の位置において単一の固定部１１３が基板１０に固定されており、その固定部１１３から両側に可動梁１１２ａ，１１２ｂが伸び、その２本の可動梁１１２ａ，１１２ｂの先端に揺動板１１１が連なっていることである。
【００５６】
揺動板１１１の中央から揺動板１１１を支持すると、環境温度が変化した場合に異種材料の熱膨張係数の違いから発生する熱応力が開放される。その結果、熱に強いマイクロメカニカル構造体２００が実現できる。製造方法は、第1実施例と同様である。
【００５７】
第２実施例のマイクロメカニカル構造体は、揺動板１１１の中心近傍に一対のスリット１７０，１７０が形成されており、一対のスリット１７０，１７０の間が可動梁１１２ａ，１１２ｂとなっている。固定部１１３は、一対のスリット１７０，１７０の間に配置されている。一対のスリット１７０，１７０はエッチング孔としても機能する。
【００５８】
図２５において、揺動板１１１の右側の位置に第１固定電極２０ａを形成し、揺動板１１１の左側の位置に第２固定電極２０ｂを形成してもよい。この場合は、一対の可動梁１１２ａ，１１２ｂが撓むことによって揺動板１１１が揺動する。揺動板１１１を支持する可動梁は、捩れ梁であってもよいし、撓み梁であってもよい。
【００５９】
（第3実施例）
図２８から図３０に、第３実施例の揺動反射面１６１を備えているマイクロメカニカル構造体２００の構造を示す。第２実施例と対応する部材には同一符号を付した。第２実施例との違いは、反射面１６１をさらに大きく傾かせるため、揺動板１１１が基板１０の表面に接触する領域に、フォトエッチングで所望の深さの溝１１ａ，１１ｂを形成したことである。溝１１ａ，１１ｂを形成したために、揺動板１１１の揺動可能角度が拡大されている。
【００６０】
（第４実施例）
図３１から図３３に、第４実施例の揺動反射面１６１を備えているマイクロメカニカル構造体２００の構造を示す。第３実施例と対応する部材には同一符号を付した。第３実施例との違いは、揺動板１１１が溝１１ａ，１１ｂのコーナーに接触する際の衝撃を緩和する衝撃緩和部材１５ａ，１５ｂを形成したことである。これにより、マイクロメカニカル構造体２００の長寿命化が実現できる。
図３４と図３５に揺動板１１１の傾き動作と、衝撃緩和部材１５ａの変形状況を示す。第1固定電極用接続部１５１ａ（図３参照）と可動電極用接続部１５１ｃ（図２参照）との間に所望の電圧を印加する。すると、第1固定電極２０ａと揺動板１１１との間に静電引力が発生し、揺動板１１１が第1固定電極２０ａ側へ引き寄せられて傾く。そして、揺動板１１１が第1衝撃緩和部材１５ａに接触し（図３４）、さらに、揺動板１１１が衝撃緩和部材１５ａを変形させながら傾く（図３５）。このように衝撃緩和部材１５ａがクッションとなり揺動板１１１に加われる衝撃は緩和され、揺動反射面１６１を含むマイクロメカニカル構造体２００の長寿命化が図れる。
【００６１】
（第4実施例のマイクロメカニカル構造体の製造方法）
図３６以降に、第４実施例のマイクロメカニカル構造体２００の製造方法を示す。この図３６以降は、図３１のＰ−Ｏ断面である。第1実施例の製造方法と対応する部材には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６２】
（図３６）シリコン基板１０の表面に、フォトエッチングを用いて、深さ1μmの第１溝１１ａと第２溝１１ｂを形成する。第１溝１１ａは、第１固定電極２０ａに吸引されて基板１０側に接近する側の揺動板１１１のエッジが入り込む位置に形成する。第２溝１１ｂは、第２固定電極２０ｂに吸引されて基板側に接近する側の揺動板１１１のエッジが入り込む位置に形成する。
【００６３】
（図３７）基板１０の表面の複数個所に不純物を注入して拡散することによって、第１固定電極２０ａ、第１固定電極配線２１ａ、第２固定電極２０ｂ、第２固定電極配線２１ｂ、可動電極配線３０を形成する。
（図３８）次に、第1絶縁膜４０を被覆形成する。
（図３９）次に、第１可動電極コンタクト５０をフォトエッチングによって開口形成する。第４実施例では、固定部１１３を中央に設けるので、第１可動電極コンタクト５０を中央に設ける。
【００６４】
（図４０）次に、第１絶縁膜４０の表面に厚さ２μmの第1間隙形成層６０ａを形成する。
（図４１）次に、第１間隙形成層６０ａをケミカルメカニカルポリッシュ（以下、ＣＭＰという）により研磨する。第１絶縁膜４０が露出するまで第１間隙形成層６０ａをポリッシュする。
【００６５】
（図４２）次に、基板１０の表面全域に、厚さ５０nmの熱酸化膜から成る第１保護膜１２を形成し、その上に、衝撃緩和膜１３とする厚さ１００nmの多結晶シリコン層を、減圧ＣＶＤ法によって成膜する。
（図４３）次に、フォトエッチングによって多結晶シリコン層を衝撃緩和膜１３の形状にパターニングする。そして、衝撃緩和膜１３を覆うように、厚さ５０nmの熱酸化膜からなる第２保護膜１４を形成する。
（図４４）次に、第２保護膜１４の不要な部分をフォトエッチングにより取り除き、第１衝撃緩和部材１５ａと第２衝撃緩和部材１５ｂを形成する。
【００６６】
（図４５）次に、基板１０の表面全域に、厚さ２μmの第２間隙形成層６０ｂを形成する。
（図４６）次に、第２間隙形成層６０ｂをＣＭＰにより表面がフラットになるまでポリッシュする。
（図４７）次に、第１間隙形成層６０ａと第２間隙形成層６０ｂに、イオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて、不純物であるリンを添加して拡散し、リンを高濃度に含有するために高伝導度を有するn型半導体に改質処理する。
そして、後工程でエッチング除去する犠牲エッチング層６１の除去範囲を規定するトレンチ７０をフォトエッチングを用いて形成する。
【００６７】
（図４８）次に、厚さ１μmの熱酸化膜を形成し、トレンチ７０の内部に耐エッチング膜７１を充填する。
（図４９）次に、反応性イオンエッチングあるいはＣＭＰにより、第２間隙形成層６０ｂの表面に形成されている熱酸化膜を除去する。トレンチ７０を充填している熱酸化膜（耐エッチング膜）７１は除去されない。
そして、犠牲エッチング領域６１よりも外側の範囲の第２間隙形成層６０ｂをフォトエッチングにより除去する。
【００６８】
（図５０）次に、すでに表面に上記の構造が形成されている単結晶シリコン基板１０の表面の全域にわたって第２絶縁膜９０を形成する。
（図５１）次に、第２可動電極コンタクト１００をフォトエッチングにより開口形成する。
（図５２）次に、厚さ２００nmの多結晶シリコン層１１０を形成する。
（図５３）次に、イオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて、多結晶シリコン層１１０に不純物であるリンを添加して拡散し、リンを高濃度に含有するために高伝導度を有するn型半導体に改質処理する。そして、フォトエッチングにより、揺動板１１１、第１可動梁１１２ａ（図３１参照）、第２可動梁１１２ｂ（図３１参照）、固定部１１３の形状にパターニングする。
【００６９】
（図５４）次に、パターニングされた多結晶シリコン層１１０を覆うように第３絶縁膜１２０を形成する。第３絶縁膜１２０は、パターニングされた多結晶シリコン層１１０の表面と側面を被覆する。
【００７０】
（図５５）次に、第１可動電極コンタクト１３０（図３１、図３２）と、第１固定電極配線２１ａに達する第1固定電極コンタクト１４０ａ（図３１、図３３）と、第２固定電極配線２１ｂに達する第２固定電極コンタクト１４０ｂ（図３１、図３３）をフォトエッチングにより開口形成する。
（図５６）次に、アルミニウムから成る電極端子形成層１５０を被覆形成する。
（図５７）次に、フォトエッチングにより、第１固定電極端子１５０ａ、第２固定電極端子１５０ｂ、可動電極端子１５０ｃ（図３２）を形成する。
（図５８）次に、電極端子保護膜１５２を形成する。
（図５９）次に、フォトエッチングにより、第１固定電極端子保護膜１５２ａ、第２固定電極端子保護膜１５２ｂ、可動電極端子保護膜１５２ｃ（図３２）を形成する。
【００７１】
（図６０）次に、アルミニウムから成る反射面形成層１６０を被覆形成する。
（図６１）次に、反射面形成層１６０の不要な領域をフォトエッチングにより除去し、反射面１６１を形成する。
（図６２）次に、第１固定電極用接続部１５１ａ、第２固定電極用接続部１５１ｂ、可動電極用接続部１５１ｃ(図３２)をフォトエッチングにより開口形成する
【００７２】
（図６３）次に、犠牲エッチング層６１が広がっている領域内の所定位置に、エッチング孔１７０を形成する。
（図６４）次に、エッチング孔１７０に二フッ化キセノン（XeF2）ガスを注入することにより、犠牲エッチング層６１の全てをエッチング除去し、間隙８０を形成する。
【００７３】
（第5実施例）
図６５から図６７に、第5実施例の揺動反射面１６１を備えているマイクロメカニカル構造体２００の構造を示す。第４実施例と対応する部材には同一符号を付した。第４実施例との違いは、揺動板１１１上に、多結晶シリコンから成る補強部材１１４を形成した点である。これにより、揺動板１１１の剛性が高くなるので、傾き動作をする際に揺動板１１１が湾曲することがない。反射面１６１がフラットな状態を維持して揺動する。
【００７４】
（第6実施例）
図６８と図６９に、第６実施例の可動反射面１６１を備えているマイクロメカニカル構造体を示す。第1から第５実施例のいずれかに示した単位となるマイクロメカニカル構造体２００の複数個を共通基板１０上に配置したものである。個々の揺動反射面１６１は、周辺に形成した駆動回路ＩＣ５００の信号に基づいて傾き動作を行う。この揺動反射面１６１の配置と、光学系を組み合わせることにより、プロジェクター等を実現することができる。
【００７５】
（その他の実施例）
上述した実施例では、イオン注入法（熱拡散でもよい）を用いて多結晶シリコンに高濃度に不純物を添加、拡散することによって、第１固定電極、第１固定電極配線、第２固定電極、第２固定電極配線、可動電極配線を形成する。これに限らず、高伝導度特性を有するように処理された多結晶シリコンを用いてもよい。
【００７６】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図２】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図３】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の図２に直交する断面図。
【図４】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図７】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図８】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図９】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１０】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１１】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１２】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１３】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１４】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１５】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１６】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１７】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１８】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図１９】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２０】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２１】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２２】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２３】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２４】第１実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図２５】第２実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図２６】第２実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図２７】第２実施例のマイクロメカニカル構造体の図２６に直交する断面図。
【図２８】第３実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図２９】第３実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図３０】第３実施例のマイクロメカニカル構造体の図２９に直交する断面図。
【図３１】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図３２】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図３３】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の図３２に直交する断面図。
【図３４】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の動作を説明する図。
【図３５】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の動作を説明する図。
【図３６】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図３７】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図３８】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図３９】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４０】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４１】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４２】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４３】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４４】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４５】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４６】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４７】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４８】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図４９】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５０】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５１】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５２】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５３】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５４】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５５】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５６】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５７】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５８】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図５９】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６０】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６１】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６２】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６３】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６４】第４実施例のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す。
【図６５】第５実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図６６】第５実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図６７】第５実施例のマイクロメカニカル構造体の図２９に直交する断面図。
【図６８】第６実施例のマイクロメカニカル構造体の平面図。
【図６９】第６実施例のマイクロメカニカル構造体の断面図。
【図７０】従来のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す図。
【図７１】従来のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す図。
【図７２】従来のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す図。
【図７３】従来のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す図。
【図７４】従来のマイクロメカニカル構造体の製造過程を示す図。
【符号の説明】
【００７８】
１０：シリコン基板、支持板
２０ａ：第１固定電極
２０ｂ：第２固定電極
２１ａ：第１固定電極配線
２１ｂ：第２固定電極配線
３０：可動電極配線
４０：第１絶縁膜、ＳｉＯ２膜、熱酸化膜、支持板表面耐エッチング層
４２：基板
６０：間隙形成層
６１：犠牲エッチング層
６２：固定部材
７０：トレンチ
７１：追加のＳｉＯ２膜、追加の耐エッチング層
８０：間隙
９０：第２絶縁膜、ＳｉＯ２膜、熱酸化膜、内側耐エッチング層
１１０：多結晶シリコン層、易エッチング層、可動電極層
１１１：揺動板
１１２ａ，１１２ｂ：捩れ梁、可動梁
１１３：固定部
１２０：第３絶縁膜、ＳｉＯ２膜、熱酸化膜、外側耐エッチング層
１１５：可動電極
１６１：反射面
１７０：エッチング孔、スリット
２００:マイクロメカニカル構造体
【図１】
2010012574.tif 000003
【図２】
2010012574.tif 000004
【図３】
2010012574.tif 000005
【図４】
2010012574.tif 000006
【図５】
2010012574.tif 000007
【図６】
2010012574.tif 000008
【図７】
2010012574.tif 000009
【図８】
2010012574.tif 000010
【図９】
2010012574.tif 000011
【図１０】
2010012574.tif 000012
【図１１】
2010012574.tif 000013
【図１２】
2010012574.tif 000014
【図１３】
2010012574.tif 000015
【図１４】
2010012574.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2010012574.tif 000019
【図１８】
2010012574.tif 000020
【図１９】
2010012574.tif 000021
【図２０】
2010012574.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2010012574.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2010012574.tif 000028
【図２７】
2010012574.tif 000029
【図２８】
2010012574.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
2010012574.tif 000032
【図３１】
2010012574.tif 000033
【図３２】
2010012574.tif 000034
【図３３】
2010012574.tif 000035
【図３４】
2010012574.tif 000036
【図３５】
2010012574.tif 000037
【図３６】
2010012574.tif 000038
【図３７】
2010012574.tif 000039
【図３８】
2010012574.tif 000040
【図３９】
2010012574.tif 000041
【図４０】
2010012574.tif 000042
【図４１】
2010012574.tif 000043
【図４２】
2010012574.tif 000044
【図４３】
2010012574.tif 000045
【図４４】
2010012574.tif 000046
【図４５】
2010012574.tif 000047
【図４６】
2010012574.tif 000048
【図４７】
2010012574.tif 000049
【図４８】
2010012574.tif 000050
【図４９】
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【図５０】
2010012574.tif 000052
【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
2010012574.tif 000057
【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
2010012574.tif 000071
【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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