(57)【要約】【課題】  起立構造からなる可動部の角度を正確に変化させることができるとともに半導体層により容易に構成可能な半導体アクチュエータおよび半導体デバイスのアクチュエーション方法を提供することである。【解決手段】  半導体デバイス１００は、基板１上にヒンジを介して半導体層の起立構造からなる可動のマイクロミラー１２０を備える。高出力アルゴンレーザ２１から発生された励起光によりマイクロミラー１２０がアクチュエート（駆動）される。Ｈｅ−Ｎｅレーザ２７から出射されるプローブ光はマイクロミラー１２０で反射され、ターゲット２００上に光スポットＳを形成する。高出力アルゴンレーザ２１により出射される励起光の光パワー密度または波長を変化させることにより基板１に対するマイクロミラー１２０の起立角度を変化させることができる。【選択図】        図１
2005074534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む半導体デバイスと、
前記半導体デバイスの前記可動部に光を照射する光照射手段とを備え、
前記半導体デバイスは、
基板上に、第１の層、第２の層および第３の層を順に含み、
前記第２の層は、異なる格子定数を有する複数の半導体層を含み、
前記第３の層、前記第２の層および前記第１の層において前記ヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように前記第３の層から前記第１の層に達する溝が形成され、前記所定領域における前記第１の層の部分が選択的に除去され、
前記第２の層に作用する歪により前記第２の層が前記折曲部で折曲されることにより前記所定領域が前記可動部として前記基板に対して起立したことを特徴とする半導体アクチュエータ。
【請求項２】
前記光照射手段は、前記可動部にレーザビームを照射するレーザ照射手段を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体アクチュエータ。
【請求項３】
前記光照射手段は、前記可動部に連続的な光または変調された光を照射することを特徴とする請求項１または２記載の半導体アクチュエータ。
【請求項４】
基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む半導体デバイスを準備するステップと、
前記半導体デバイスの前記可動部に光を照射するステップとを備え、
前記半導体デバイスは、基板上に、第１の層、第２の層および第３の層を順に含み、
前記第２の層は、異なる格子定数を有する複数の半導体層を含み、
前記第３の層、前記第２の層および前記第１の層において前記ヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように前記第３の層から前記１の層に達する溝が形成され、前記所定領域における前記第１の層の部分が選択的に除去され、
前記第２の層に作用する歪により前記第２の層が前記折曲部で折曲されることにより前記所定領域が前記可動部として前記基板に対して起立したことを特徴とする半導体デバイスのアクチュエーション方法。
【請求項５】
前記可動部に照射する光のパワー密度または波長を変化させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の半導体デバイスのアクチュエーション方法。
【請求項６】
前記可動部に光を照射するステップは、前記可動部にその可動部の共鳴周波数を有する光を照射するステップを含むことを特徴とする請求項４または５記載の半導体デバイスのアクチュエーション方法。
【請求項７】
前記可動部に光を照射するステップは、前記可動部にレーザビームを照射するステップを含むことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の半導体デバイスのアクチュエーション方法。
【請求項８】
前記光を照射するステップは、前記可動部に連続的な光または変調された光を照射するステップを含むことを特徴とする請求項７記載の半導体デバイスのアクチュエーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体アクチュエータおよび半導体デバイスのアクチュエーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
起立構造を有するマイクロ光学ベンチが、シリコンを用いたＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）技術またはＭＯＥＭＳ（マイクロ・オプト・エレクトロ・メカニカル・システム）技術により実現されている。このＭＥＭＳ技術を用いて、例えば、レーザ走査ディスプレイのための共振マイクロスキャナ、可動マイクロ反射器、半導体レーザの外部共振器のための走査マイクロミラー等を作製することが報告されている。
【０００３】
この従来のＭＥＭＳ技術またはＭＯＥＭＳ技術では、積層された半導体層の一部をエッチングにより剥離させた後、剥離した部分をスライドさせて起立させるとともにヒンジで接合することにより、起立構造を形成している。この起立構造を用いて基板上に所定の角度で起立したミラーが構成される。このようなミラーは、くし型ドライバ(comb driver)またはスライディング機構により操作される。
【０００４】
このような従来のＭＥＭＳ技術またはＭＯＥＭＳ技術を用いて、３枚の平面鏡を互いに直角に配置したレトロリフレクタを作製することも提案されている。レトロリフレクタは、任意の方向から入射する光を入射方向と平行な方向に反射することができる。
【０００５】
しかしながら、従来のＭＥＭＳ技術またはＭＯＥＭＳ技術を用いて半導体により起立構造を作製する場合、剥離した半導体層をスライドさせる際に磨耗が生じる。また、半導体層を所定の位置まで正確にスライドさせるには高度な技術が要求される。そのため、起立構造を構成する各部材の角度および位置を正確に制御することが困難であるとともに、作業性が悪い。したがって、従来のＭＥＭＳ技術またはＭＯＥＭＳ技術を用いて種々の構造を作製することは困難である。
【０００６】
一方、本発明者らは、格子定数の異なる複数の半導体層の積層構造を用いて起立構造を有する半導体デバイスを製造する方法を提案している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６００９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記提案の半導体デバイスおよびその製造方法によれば、起立構造を構成する各部材の角度および位置を正確に制御することができる。
【０００８】
そこで、この方法を用いて光学スキャナ等の可動部を有する種々の装置において可動部の角度を正確に変化させるアクチュエータの出現が望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、起立構造からなる可動部の角度を正確に変化させることができるとともに半導体層により容易に構成可能な半導体アクチュエータおよび半導体デバイスのアクチュエーション方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係る半導体アクチュエータは、基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む半導体デバイスと、半導体デバイスの可動部に光を照射する光照射手段とを備え、半導体デバイスは、基板上に、第１の層、第２の層および第３の層を順に含み、第２の層は、異なる格子定数を有する複数の半導体層を含み、第３の層、第２の層および第１の層においてヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように第３の層から第１の層に達する溝が形成され、所定領域における第１の層の部分が選択的に除去され、第２の層に作用する歪により第２の層が折曲部で折曲されることにより所定領域が可動部として基板に対して起立したものである。
【００１１】
本発明に係る半導体アクチュエータにおいては、半導体デバイスが基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む。その半導体デバイスにおいては、ヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように第３の層から第１の層に達する溝が形成され、所定領域における第１の層の部分が選択的に除去される。それにより、第２の層における複数の半導体層の格子定数の差に起因する歪を緩和するように第２の層が自動的に折曲部で折曲される。その結果、第２および第３の層からなる所定領域が可動部として基板に対して起立する。このようにして、基板上にヒンジを介して起立する可動部を容易かつ正確に作製することが可能になる。
【００１２】
また、光照射手段により半導体デバイスの可動部に光が照射されることにより、基板に対する可動部の角度が変化する。この場合の基板に対する可動部の角度の変化量は、照射される光のパワー密度または光の波長に比例する。したがって、光のパワー密度または光の波長を変化させることにより可動部の角度を正確に変化させることができる。
【００１３】
光照射手段は、可動部にレーザビームを照射するレーザ照射手段を含んでもよい。それにより、半導体デバイスの可動部をレーザビームの光パワーにより良好にアクチュエートすることができる。
【００１４】
光照射手段は、可動部に連続的な光（連続波）または変調された光を照射してもよい。それにより、半導体デバイスの可動部を容易にアクチュエートすることができる。ここで、変調された光は、パルス変調された光、正弦波状に変化する光または波長（周波数）が変調された光であってもよい。
【００１５】
可動部は、歪層と歪層に作用する歪を補償する歪補償層とを含んでもよい。この場合、半導体デバイスにおいて可動部が平坦性を保つことができる。
【００１６】
折曲部において第３の層が除去されてもよい。この場合、可動部が基板に対して折曲部からなるヒンジで容易に折曲することができる。
【００１７】
第２の発明に係る半導体デバイスのアクチュエーション方法は、基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む半導体デバイスを準備するステップと、半導体デバイスの可動部に光を照射するステップとを備え、半導体デバイスは、基板上に、第１の層、第２の層および第３の層を順に含み、第２の層は、異なる格子定数を有する複数の半導体層を含み、第３の層、第２の層および第１の層においてヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように第３の層から１の層に達する溝が形成され、所定領域における第１の層の部分が選択的に除去され、第２の層に作用する歪により第２の層が折曲部で折曲されることにより所定領域が可動部として基板に対して起立したものである。
【００１８】
本発明に係る半導体デバイスのアクチュエーション方法においては、基板上にヒンジを介して設けられた可動部を含む半導体デバイスが準備される。その半導体デバイスにおいては、ヒンジとして働く折曲部を除く部分で所定領域を取り囲むように第３の層から第１の層に達する溝が形成され、所定領域における第１の層の部分が選択的に除去される。それにより、第２の層における複数の半導体層の格子定数の差に起因する歪を緩和するように第２の層が自動的に折曲部で折曲される。その結果、第２および第３の層からなる所定領域が可動部として基板に対して起立する。
【００１９】
また、半導体デバイスの可動部に光が照射されることにより、基板に対する可動部の角度が変化する。この場合の基板に対する可動部の角度の変化量は、照射される光のパワー密度または光の波長に比例する。したがって、光のパワー密度または光の波長を変化させることにより可動部の角度を正確に変化させることができる。
【００２０】
半導体デバイスのアクチュエーション方法は、可動部に照射する光のパワー密度または波長を変化させるステップをさらに備えてもよい。
【００２１】
それにより、基板に対する可動部の角度を容易かつ正確に変化させることができる。
【００２２】
可動部に光を照射するステップは、可動部にその可動部の共鳴周波数を有する光を照射するステップを含んでもよい。それにより、可動部の移動量（振動の振幅）が大きくなる。
【００２３】
可動部に光を照射するステップは、可動部にレーザビームを照射するステップを含んでもよい。それにより、半導体デバイスの可動部をレーザビームの光パワーにより良好にアクチュエートすることができる。
【００２４】
光を照射するステップは、可動部に連続的な光（連続波）または変調された光を照射するステップを含んでもよい。それにより、半導体デバイスの可動部を容易にアクチュエートすることができる。ここで、変調された光は、パルス変調された光、正弦波状に変化する光または波長（周波数）が変調された光であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は本発明の一実施の形態に係る半導体アクチュエータの構成を示す概略図である。
【００２６】
図１において、ステージ２０上に後述する半導体デバイス１００が取り付けられる。半導体デバイス１００は、基板１上にヒンジを介して半導体層の起立構造からなる可動のマイクロミラー１２０を備える。
【００２７】
マイクロミラー１２０のアクチュエーション（駆動）のために高出力アルゴンレーザ２１が用いられる。高出力アルゴンレーザ２１は、４８８ｎｍの（Ａｒ+）レーザビームを発生する。高出力アルゴンレーザ２１から発生されたレーザビーム（以下、励起光と呼ぶ）は、ＮＤ（Nuetral Density：中性灰色）フィルタ２２を通して連続波（ＣＷ）として出射され、または音響光学変調器（ＡＯＭ）２３によりパルス変調される。
【００２８】
その励起光は、ミラー２４，２５により反射され、レンズ２６を通して半導体デバイス１００のマイクロミラー１２０上に収束される。それにより、マイクロミラー１２０が矢印Ｒで示すようにアクチュエートされる。
【００２９】
一方、プローブ光を発生するためにＨｅ−Ｎｅレーザ２７が用いられる。Ｈｅ−Ｎｅレーザ２７は、波長６３２ｎｍの連続波のレーザビーム（以下、プローブ光と呼ぶ）を出射する。Ｈｅ−Ｎｅレーザ２７から出射されるプローブ光は、マイクロスコープ２８内のミラー２９により反射され、半導体デバイス１００のマイクロミラー１２０に収束される。マイクロミラー１２０で反射されたプローブ光はターゲット２００上に導かれ、光スポットＳを形成する。
【００３０】
ターゲット２００上の光スポットＳがビデオカメラまたはＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ３０により撮影される。一方、半導体デバイス１００のマイクロミラー１２０がマイクロスコープ２８を通してビデオカメラ３１により撮影される。
【００３１】
高出力アルゴンレーザ２１により出射される励起光の光パワー密度または波長を変化させることにより基板１に対するマイクロミラー１２０の起立角度を変化させることができる。マイクロミラー１２０の光アクチュエーションに伴ってターゲット２００上の光スポットＳが矢印Ｙで示すように移動する。
【００３２】
また、高出力アルゴンレーザ２１により出射される励起光を遮断することによりマイクロミラー１２０を元の位置に戻すことが可能となる。
【００３３】
したがって、図１の半導体アクチュエータは、光の偏向に用いることができる。また、図１の半導体アクチュエータは、光学的リンクにおけるスイッチング素子としても用いることもできる。
【００３４】
基板１に対するマイクロミラー１２０の起立角度は、ターゲット２００上の光スポットＳの位置を測定することにより検出することができる。
【００３５】
図２〜図５は図１の半導体デバイスの製造方法を示す工程図であり、（ａ）は模式的断面図、（ｂ）は模式的平面図である。
【００３６】
まず、図２に示すように、ＧａＡｓからなる基板１の（１００）面上に、バッファ層２、犠牲層（sacrificial層）３、歪層（strain層）４０、エッチング停止層６、構成要素層（component層）７、歪補償層（strain compensation層）８およびキャップ層９を順にエピタキシャル成長させる。犠牲層３が第１の層に相当し、歪層４０が第２の層に相当し、構成要素層７が第３の層に相当する。
【００３７】
これらの層２〜９は、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法）、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長法）、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）等のエピタキシャル成長技術を用いて形成される。
【００３８】
バッファ層２は、例えば、厚さ５００ｎｍのアンドープのＧａＡｓからなる。犠牲層３は、例えば、厚さ０．４ｎｍの複数のＡｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ膜および厚さ０．４ｎｍの複数のＡｌＡｓ膜の積層構造を有する。ここでは、Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ膜とＡｌＡｓ膜とが交互に５０層ずつ積層され、犠牲層３の厚さは４０ｎｍとなる。
【００３９】
歪層４０は、後述するように、厚さ５６ｎｍのＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４および厚さ８８ｎｍのＧａＡｓスペーサ層５の積層構造を有する。ＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４の格子定数は、ＧａＡｓスペーサ層５の格子定数よりも大きい。そのため、格子定数の差による歪が発生する。ここで、ＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４のＩｎ組成比Ｘは例えば０．２２である。
【００４０】
エッチング停止層６は、例えば、厚さ１５０ｎｍのＡｌ0.58Ｇａ0.42Ａｓからなる。構成要素層７は、例えば、厚さ４５０ｎｍのＧａＡｓプレートからなる。
【００４１】
歪補償層８は、例えば、厚さ５６ｎｍのＩｎ0.22Ｇａ0.78Ａｓからなり、後の工程で剥離された構成要素層７の変形を防止するために設けられる。キャップ層９は、例えは、厚さ１０ｎｍのＧａＡｓからなり、製造工程時におけるＩｎ0.22Ｇａ0.78Ａｓ中のＩｎの蒸発を防止するために設けられる。
【００４２】
次に、図３に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによりキャップ層９、歪補償層８、構成要素層７およびエッチング停止層６を除去し、後述するヒンジを規定する折曲溝１１を形成する。エッチングとしては、ウェットエッチング法またはＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）を用いることができる。ウェットエッチング法では、例えば、Ｈ3ＰＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2 Ｏとの混合液（３：１：５０）を用いる。
【００４３】
次に、図４に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより所定領域（図１のマイクロミラー１２０を形成すべき領域）を取り囲むようにキャップ層９、歪補償層８、構成要素層７、エッチング停止層６、歪層４０および犠牲層３を除去し、分離溝１３を形成する。それにより、分離溝１３で取り囲まれたキャップ層９、歪補償層８、構成要素層７、エッチング停止層６、歪層４０および犠牲層３の領域が周囲の領域から分離される。この場合にも、エッチングとしてウェットエッチング法またはＲＩＥ法を用いる。
【００４４】
次に、図５に示すように、歪層４０下の犠牲層３をフッ酸等を用いたウェットエッチング法により選択的にエッチングする。この場合、例えば、ＨＦとＨ2 Ｏとの混合液（１：６）を用いる。その結果、歪層４０を構成するＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４とＧａＡｓスペーサ層５との格子定数の差に起因する歪を緩和するように歪層４０が折曲溝１１で湾曲する。それにより、ヒンジ１１０が形成される。
【００４５】
この場合、ＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４の厚さ、ＧａＡｓスペーサ層５の厚さおよびＩｎXＧａ1-XＡｓ底部歪層４におけるＩｎ組成比Ｘを最適に選択することにより、キャップ層９、歪補償層８、構成要素層７、エッチング停止層６および歪層４０の積層構造が基板１に対して所定角度で起立し、主として構成要素層７によりマイクロミラー１２０が形成される。
【００４６】
なお、ＩｎX Ｇａ1-XＡｓ底部歪層４におけるＩｎ組成比Ｘを変化させることにより、ＩｎＧａＡｓとＧａＡｓとの格子定数の差を約７％まで変化させることができる。
【００４７】
ＩｎX Ｇａ1-XＡｓ底部歪層４の厚さｔ１、ＧａＡｓスペーサ層５の厚さｔ２、ＩｎX Ｇａ1-XＡｓ底部歪層４におけるＩｎ組成比Ｘおよび歪層４０の曲率半径Ｒとの間には、次の関係がある。
【００４８】
Ｒ＝（ａ／Δａ）・｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝
ここで、ａはＧａＡｓの格子定数である。また、ΔａはＩｎX Ｇａ1-XＡｓの格子定数とＧａＡｓの格子定数との差である。
【００４９】
（実施例）
図２〜図５に示した方法でマイクロミラーを備えた半導体デバイスを作製し、図１に示した半導体アクチュエータを構成した。
【００５０】
図６は複数のマイクロミラーを備えた半導体デバイスのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。また、図７は図６の半導体デバイスの１つのマイクロミラーの拡大ＳＥＭ写真である。
【００５１】
図６の半導体デバイスは、基板上に円形に配置された複数のマイクロミラーをそれぞれヒンジを介して備える。図７に示されるように、マイクロミラーは、基板に対して所定の角度で起立している。マイクロミラーは、１００μｍ×５０μｍのサイズを有し、長さ５．５μｍのヒンジを有する。
【００５２】
マイクロミラー１２０は、初期状態で基板１の上面に対して４５°１７’の角度を有する。
【００５３】
図１の半導体アクチュエータにおいて、高出力アルゴンレーザ２１から出射される連続波またはパルス変調された励起光を用いてマイクロミラー１２０をアクチュエートした。励起光は、マイクロミラー１２０上に面積０．３１０ｍｍ2 の光スポットとして収束した。この光スポットは、マイクロミラー１２０の全体に均一に励起光を照射するために十分な大きさを有する。
【００５４】
半導体デバイス１００の基板１に対するマイクロミラー１２０の起立角度を検出するために、Ｈｅ−Ｎｅレーザ２７から出射されるプローブ光をマイクロミラー１２０上に収束させた。マイクロミラー１２０で反射されたプローブ光によりマイクロミラー１２０から数百ｍｍ離れて置かれたターゲット１００上に直径約５ｍｍの光スポットＳが形成された。ターゲット１００上に形成された光スポットＳの位置を測定することにより、マイクロミラー１２０の移動を検出した。
【００５５】
まず、マイクロミラー１２０に連続波の励起光を照射することにより、マイクロミラー１２０をアクチュエートした。励起光が遮られたときにマイクロミラー１２０は初期状態の位置に戻った。
【００５６】
図８（ａ）は高出力アルゴンレーザ２１による励起光がオフされた場合のターゲット２００上のプローブ光による光スポットを示す写真である。図８（ｂ）は高出力アルゴンレーザ２１による励起光の光パワー密度が２７１ｍＷ／ｍｍ2 の場合のターゲット２００上のプローブ光による光スポットを示す写真である。
【００５７】
ターゲット２００には、光スポットの位置を測定するために目盛りが付されている。励起光がマイクロミラー１２０に照射されることにより光スポットが図８（ａ）の位置から図８（ｂ）の位置に約２０ｍｍシフトしていることがわかる。
【００５８】
ターゲット２００上の光スポットの位置のシフト量は、基板１に対するマイクロミラー１２０の角度の変化量（以下、偏向角と呼ぶ）に対応する。
【００５９】
図９は励起光の光パワー密度とマイクロミラー１２０の偏向角との関係の測定結果を示す図である。図９に示されるように、マイクロミラー１２０の偏向角は、励起光の光パワー密度にほぼ比例している。したがって、励起光の光パワー密度を制御することにより、マイクロミラー１２０の偏向角を制御することができる。
【００６０】
マイクロミラー１２０の最も適切な応用の１つは光学的リンクにおけるスイッチング素子である。そこで、パルス変調された励起光をマイクロミラー１２０に照射することによりマイクロミラー１２０の機械的な周波数応答を測定した。励起光は、５０％のデューティ比を有する矩形パルス列からなる。この場合、異なる周波数の励起光でマイクロミラー１２０をアクチュエートした場合のターゲット２００上の光スポットの伸長を画像処理により調べた。
【００６１】
パルス変調された励起光をマイクロミラー１２０に照射することによりターゲット１２０上の光スポットは伸長された形状を有する。光スポットの伸長は、励起光のオン時におけるマイクロミラー１２０の角度と励起光のオフ時におけるマイクロミラー１２０の角度との間でマイクロミラー１２０が偏向された角度範囲に比例している。
【００６２】
ここでは、励起光は、２７１ｍＷ／ｍｍ2 のピークパワー密度を有する。励起光の周波数を５ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの範囲内で変化させた場合の光スポットの伸長（発振振幅）を測定した。
【００６３】
図１０（ａ）は１５ＫＨｚの励起光をマイクロミラー１２０に照射した場合のターゲット２００上の光スポットの写真であり、図１０（ｂ）は２５ＫＨｚの励起光をマイクロミラー１２０に照射した場合のターゲット２００上の光スポットの写真である。図１０（ｂ）における光スポットの伸張幅が図１０（ａ）における光スポットの伸張幅より大きくなっていることがわかる。
【００６４】
図１１は励起光の周波数（励起周波数）とターゲット２００上の光スポットの伸長との関係の測定結果を示す。
【００６５】
図１０および図１１の結果から、マイクロミラー１２０の共鳴周波数は、２５ＫＨｚ程度として検出された。この結果は、図１１に破線で示される有限要素解析シミュレーションの結果と良い一致を示している。
【００６６】
マイクロミラー１２０は、励起周波数が２２．５ＫＨｚまでは、ほとんど一定の発振振幅を有する。励起周波数がさらに増加し、２５ＫＨｚのマイクロミラー１２０の共鳴周波数に近づくにつれて発振振幅は急激に増加する。２７ＫＨｚを超える励起周波数に対しては、励起周波数が２２．５ＫＨｚまでと同様に、ほとんど一定の発振振幅を有する。
【００６７】
本実施の形態の半導体アクチュエータにおける半導体デバイス１００は、通常のフォトリソグラフィ、エッチング、エピタキシャル成長等のプレーナ技術により容易かつ安価に製造することができる。
【００６８】
なお、構成要素層７としては、任意の材料からなる層を用いることができる。例えば、構成要素層７として金属膜を用いてもよい。その場合、基板に対して所定の角度で傾斜したマイクロミラーが作製される。
【００６９】
また、構成要素層７として、ＤＢＲ膜（Distributed Bragg Reflection：分布反射膜）を用いてもよい。ＤＢＲ膜は、例えば、複数のＡｌＧａＡｓ層と複数のＧａＡｓ層とが交互に積層されてなる積層構造を有する。ＡｌＧａＡｓ層およびＧａＡｓ層の周期は４〜２０である。構成要素層７として、ＡｌＡｓを酸化することにより得られる酸化アルミニウム層とＡｌＧａＡｓ層とを交互に積層することにより得られるＤＢＲ膜を用いてもよい。
【００７０】
また、構成要素層７の形状および寸法は限定されず、任意の形状および任意の寸法の構成要素層７を用いることができる。
【００７１】
上記実施の形態では、歪層４０としてＩｎＧａＡｓ層とＧａＡｓ層との積層構造を用いているが、これに限定されず、異なる格子定数を有する種々の半導体層の組み合わせを用いることができる。歪層４０として他のIII −Ｖ族化合物半導体の積層構造、II−VI族化合物半導体の積層構造を用いてもよい。また、歪層４０としてＳｉ（シリコン）およびＧｅ（ゲルマニウム）を含む半導体層の積層構造を用いてもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態では、ＧａＡｓからなる基板１を用いているが、犠牲層３、歪層４０および構成要素層７等の材料を考慮してＳｉ基板等の半導体基板またはその他の基板を用いてもよい。
【００７３】
さらに、上記実施の形態では、犠牲層３の材料は、上記の実施の形態に限定されず、選択エッチングを考慮して他の材料を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の半導体アクチュエータおよびアクチュエーション方法は、ミラー、多重ミラー、ハーフミラー、回折格子、光共振器、光学ベンチ、ＷＤＭ（波長分割多重）用光学部品等の可動の光学部材を有する光学装置、その他の可動部を有する種々の装置およびシステムに適用することができ、さらにはデバイス作製段階において非接触で部材の変位等を評価する手段等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体アクチュエータの構成を示す概略図である。
【図２】図１の半導体デバイスの製造方法を示す工程図である。
【図３】図１の半導体デバイスの製造方法を示す工程図である。
【図４】図１の半導体デバイスの製造方法を示す工程図である。
【図５】図１の半導体デバイスの製造方法を示す工程図である。
【図６】複数のマイクロミラーを備えた半導体デバイスのＳＥＭ写真である。
【図７】図６の半導体デバイスの１つのマイクロミラーの拡大ＳＥＭ写真である。
【図８】（ａ）は高出力アルゴンレーザによる励起光がオフされた場合のターゲット上のプローブ光による光スポットを示す写真である。（ｂ）は高出力アルゴンレーザによる励起光の光パワー密度が２７１ｍＷ／ｍｍ2 の場合のターゲット上のプローブ光による光スポットを示す写真である。
【図９】励起光の光パワー密度とマイクロミラーの偏向角との関係の測定結果を示す図である。
【図１０】（ａ）は１５ＫＨｚの励起光をマイクロミラーに照射した場合のターゲット上の光スポットの写真であり、（ｂ）は２５ＫＨｚの励起光をマイクロミラーに照射した場合のターゲット上の光スポットの写真である。
【図１１】励起光の周波数（励起周波数）とターゲット上の光スポットの伸長との関係の測定結果を示す。
【符号の説明】
【００７６】
１  基板
２  バッファ層
３  犠牲層
４  ＩｎX Ｇａ1-XＡｓ底部歪層
５  ＧａＡｓスペーサ層
６  エッチング停止層
７  構成要素層
８  歪補償層
９  キャップ層
１１  折曲溝
１３  分離溝
２０  ステージ
２１  高出力アルゴンレーザ
２２  ＮＤフィルタ
２３  音響光学変調器
２４，２５，２９  ミラー
２６  レンズ
２７  Ｈｅ−Ｎｅレーザ
２８  マイクロスコープ
３０  ＣＣＤカメラ
３１  ビデオカメラ
４０  歪層
１００  半導体デバイス
１２０  マイクロミラー
２００  ターゲット
Ｓ  光スポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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