專利名稱：微光學(xué)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微光學(xué)裝置，其包括反射鏡以及由深干刻蝕技術(shù)制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，例如能夠利用反射鏡進(jìn)行光路轉(zhuǎn)換和光強(qiáng)度調(diào)節(jié)的微光學(xué)裝置，并且本發(fā)明還涉及該裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
提出一種光學(xué)開關(guān)，其利用例如半導(dǎo)體各向異性干刻蝕技術(shù)將包括反射鏡、鉸鏈、致動(dòng)器和光導(dǎo)等元件形成在基底上，并且其具有通過將其嵌入到反射鏡的光導(dǎo)中和從反射鏡的光導(dǎo)中將其抽出來實(shí)現(xiàn)光路轉(zhuǎn)換的功能。
為了給出一個(gè)具體例子，在圖1中表示于2001年11月13日公開的美國專利第6,315,462號(hào)中所公開的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))光學(xué)開關(guān)結(jié)構(gòu)。
片狀基底111中以十字形結(jié)構(gòu)形成四個(gè)光纖槽112a到112d。用由光纖槽112a和112b確定的四個(gè)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域表示驅(qū)動(dòng)器形成部分111′。在驅(qū)動(dòng)器形成部分(drive formation)111′中形成與光纖槽112a和112b的每一個(gè)都成45°角的插槽113，并且將可移動(dòng)桿114設(shè)置在插槽113中。
在它的一端，可移動(dòng)桿114支承反射鏡115，該反射鏡115位于光纖槽112a到112d之間的相交區(qū)域116。支承臂117a和支承臂117b，它們的一端連接到可移動(dòng)桿114中間長(zhǎng)度的兩側(cè)，而支承臂117a和支承臂117b的另一端通過片簧鉸鏈118a和118b分別固定在固定支架119a和119b上。以類似的方式，支承臂117c和支承臂117d，它們的一端連接到可移動(dòng)桿114另一端的兩側(cè)，通過片簧鉸鏈118c和118d這些支承臂117c和支承臂117d的另一端分別固定在固定支架119a和119b上。照這樣，支承可移動(dòng)桿114，從而使其在縱向方向上可移動(dòng)。需要注意的是，片簧118a、118b、118c和118d自身是可折疊的，以增加彈簧長(zhǎng)度。
由梳齒型靜電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)桿114。具體地，分別將可移動(dòng)梳齒電極121a到121d如陣列般地固定地設(shè)置在支承臂117a到117b上，并且分別與固定設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器形成部分111′上的固定梳齒電極122a到122d配合。當(dāng)在可移動(dòng)梳齒電極121a和121b及固定梳齒電極122a和122b之間施加電壓時(shí)，形成靜電吸引力，從而使可移動(dòng)桿114向著相交區(qū)域116中心的方向移動(dòng)。另一方面，當(dāng)在可移動(dòng)梳齒電極121c和121d與固定梳齒電極122c和122d之間施加電壓時(shí)，形成靜電吸引力，從而使可移動(dòng)桿114向遠(yuǎn)離相交區(qū)域116中心的方向移動(dòng)。通過利用梳齒型靜電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)桿114，可將反射鏡115嵌入到相交區(qū)域116的中心或從相交區(qū)域116中心抽出。
分別將光纖123a到123d設(shè)置在四個(gè)光纖槽112a到112d中。當(dāng)反射鏡115嵌入到相交區(qū)域116中心時(shí)，例如由光纖123a發(fā)射出的光通過反射鏡115反射從而照射到光纖123d上，并且將由光纖123b發(fā)射出的光通過反射鏡115反射從而照射到光纖123c上。相反的，當(dāng)將反射鏡從相交區(qū)域116中心抽出時(shí)，由光纖123a發(fā)射出的光照射到光纖123c上，并且由光纖123b發(fā)射出的光照射到光纖123d上。光路轉(zhuǎn)換以此方式進(jìn)行。
通過圖2所示的制造方法制造微光學(xué)開關(guān)。具體地，如圖2A所示，制備三層結(jié)構(gòu)的SOI(絕緣體硅)基底130，其包括單晶硅基底131，在單晶硅基底131上形成由氧化硅膜形成的絕緣層132，以及在絕緣層132之上設(shè)置單晶硅層133。通過構(gòu)圖掩模材料層，在單晶硅層133上形成所需的掩模134。使單晶硅層133中通過掩模134而露出的部分經(jīng)歷深各向異性反應(yīng)離子刻蝕(DRIE深各向異性反應(yīng)離子刻蝕)，除去單晶硅層133，直到絕緣層132露出為止，如圖2B所示。
如圖2B所示的單晶硅層133的窄寬度部分135表示可移動(dòng)部件例如圖1所示的可移動(dòng)桿114、支承臂117a到117d和片簧鉸鏈118a到118d，而寬寬度部分136表示結(jié)構(gòu)主體例如圖1所示的固定設(shè)置的固定支架119a和119b。圖2是這些部件的示例性說明。
參考圖2B，對(duì)露出的絕緣層132進(jìn)行濕刻蝕，直到絕緣層132的設(shè)置在窄寬度部分135下面的部分通過側(cè)刻蝕除去為止。結(jié)果，如圖2C所示，通過氣隙137，將窄寬度部分135設(shè)置在單晶硅基底131之上。這樣，當(dāng)除去絕緣層132時(shí)由窄寬度部分135形成的可移動(dòng)部件與單晶硅基底131分開并且可移動(dòng)?？梢岳斫獾氖牵趩尉Ч鑼?33的刻蝕處理期間，與可移動(dòng)桿114、支承臂117a到117d以及可移動(dòng)梳齒電極121a到121d一起制造出反射鏡115。在濕刻蝕操作之后，在反射鏡115側(cè)壁表面上通過蒸鍍而形成反射膜，由此完成反射鏡115。
照這樣，當(dāng)應(yīng)用各向異性反應(yīng)離子干刻蝕處理時(shí)，不受單晶硅基底131晶體取向所帶來的影響，可形成垂直的刻蝕側(cè)壁，由此可制造出如圖1所示的復(fù)雜形狀的微細(xì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)通過利用應(yīng)用于單晶硅層的刻蝕劑溶液的濕刻蝕可獲得深刻蝕時(shí)，要注意的是，相對(duì)于硅的晶體取向，該濕刻蝕表現(xiàn)出各向異性特征，并因此很難為微機(jī)電系統(tǒng)制造具有如圖1所示光學(xué)開關(guān)所示出的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的光學(xué)裝置。由于這個(gè)原因，借助利用反應(yīng)離子的深各向異性干刻蝕制造出這種微光學(xué)裝置。
然而，當(dāng)將深各向異性反應(yīng)離子刻蝕應(yīng)用于單晶硅基底131以可獲得深垂直刻蝕的側(cè)壁表面時(shí)，在刻蝕的側(cè)壁表面上造成超過大約100nm的不平度。如果將具有如此不平度的已刻蝕側(cè)壁表面用于可移動(dòng)反射鏡115的反射鏡表面，則該反射鏡不可能具有良好的反射響應(yīng)。根據(jù)在專利文獻(xiàn)國際
公開日為2001年2月15日、國際公開號(hào)WO 01/011411中所公開的技術(shù)，在深各向異性反應(yīng)離子刻蝕以前，以完全和與寬寬度部分136相聯(lián)的掩模134c分開的方式將犧牲性凸層掩模134b(sacrificial raised layer mask)形成在接近于在單晶硅層133的部分115a上的掩模134a并位于其兩側(cè)，在該部分115a處隨后將形成反射鏡115。當(dāng)隨后執(zhí)行深各向異性反應(yīng)離子刻蝕時(shí)，在被遮蔽部分115a的兩側(cè)以相當(dāng)接近并且平行的關(guān)系形成犧牲性凸層138。如圖3B所示，單晶硅層133浸入到刻蝕劑139中，借此包括反射鏡部分115a在內(nèi)的可移動(dòng)部件相對(duì)于單晶硅基底131自由移動(dòng)。此時(shí)，不與任何固定部件連接的犧牲性凸層138被除去。通過選擇這樣的技術(shù)，反射鏡部分115a的兩個(gè)側(cè)壁表面均可制成比沒有形成犧牲性凸層138而獲得的表面更為光滑的表面，其不平度為約30nm或更小。
然而，需要注意到這里有若干個(gè)緊密間隔的部件，例如梳齒電極121a到121d以及122a到122d的各梳齒，以及彼此緊密間隔的片簧鉸鏈118a到118d的折疊部分。特別地，絕緣層132的厚度通常至多大約為3μm，并且這些可移動(dòng)部件和單晶硅基底131之間的氣隙非常窄。如果與基底分隔開的犧牲性凸層138的斷片卡進(jìn)這些窄空間，可移動(dòng)部件可能無法工作，或者產(chǎn)生對(duì)微光學(xué)裝置特性不利的影響，導(dǎo)致合格率下降。
已知的是，對(duì)由深各向異性反應(yīng)離子干刻蝕形成的反射鏡部分115a的兩側(cè)壁表面的粗糙硅表面可進(jìn)行熱氧化，從而形成其厚度相對(duì)于粗糙硅表面的微小不平度是夠大的氧化膜，并且可利用氟酸(HF)對(duì)該氧化膜進(jìn)行刻蝕，從而提供小粗糙度的反射鏡表面(參看非專利文獻(xiàn)W.H.Juan和S.W.Pang，“Controlling sidewall smoothness for micromachined Si mirrors and lenses”，J.Vac.Sci.Technol.B14(6)，Nov/Dec 1996，pp.4080-4084)。
然而，利用此技術(shù)由熱氧化形成相對(duì)于表面的微不平度足夠厚的氧化膜所需的時(shí)間段長(zhǎng)達(dá)例如10個(gè)小時(shí)，需要更長(zhǎng)的制造微光學(xué)裝置的時(shí)間，導(dǎo)致光學(xué)裝置的高成本。
這個(gè)問題不限于微光學(xué)開關(guān)，當(dāng)包括反射鏡以及反射鏡以外的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微光學(xué)裝置經(jīng)歷氣體反應(yīng)各向異性干刻蝕以實(shí)現(xiàn)垂直于基底表面的深刻蝕反應(yīng)時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生類似的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可用比較短時(shí)間以良好合格率制造出的、包括具有光滑反射鏡表面的反射鏡的微光學(xué)裝置，以及制造該裝置的方法。
在根據(jù)本發(fā)明的該微光學(xué)裝置中，反射鏡具有是(100)面或(111)面的反射鏡表面，上述面垂直于單晶硅基底的板面。反射鏡表面以及除了反射鏡之外結(jié)構(gòu)的表面是垂直于基底板面的側(cè)壁表面，或者是與基底板面平行的表面。
根據(jù)本發(fā)明的制造方法，制備一種SOI基底，該SOI基底包括上和下單晶硅層以及中間絕緣層，在上層的上表面上形成掩模層，并且通過以光刻法將掩模層構(gòu)圖形成掩模從而確定反射鏡形成表面，該表面垂直于上單晶基底的板面并與(100)面或(111)面以及垂直于基底板面的其它側(cè)壁表面對(duì)準(zhǔn)；基于這樣形成的掩模，通過氣體反應(yīng)各向異性干刻蝕除去沒有遮蔽的上基底，直到露出中間絕緣層為止；對(duì)于通過應(yīng)用于上基底的干刻蝕而露出的側(cè)壁表面，通過對(duì)于硅具有各向異性的濕刻蝕劑溶液，使與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)的表面變得光滑；并且對(duì)于與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)的光滑表面，將要形成為反射鏡表面的表面用具有高反射率的金屬涂覆。
根據(jù)本發(fā)明，反射鏡表面是(100)面或(111)面，但光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)的其他垂直側(cè)壁表面不受這種方式所限制，允許不與(100)面或(111)面或其他晶體學(xué)表面對(duì)準(zhǔn)的表面存在。因此，可將利用各向異性氣體反應(yīng)干刻蝕的深刻蝕應(yīng)用于單晶硅基底，以便反射鏡表面與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)，從而形成具有復(fù)雜形狀的微細(xì)結(jié)構(gòu)。在該深刻蝕后，利用相對(duì)于該晶體取向顯示出各向異性的溶液執(zhí)行刻蝕，由此具有快速刻蝕速率的高指數(shù)表面被快速刻蝕，并且反射鏡表面成為與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)的晶體學(xué)表面，從而在縮短濕刻蝕所用時(shí)間段的同時(shí)，提供具有約10nm或更小不平度的光滑反射鏡表面。由于不形成犧牲性凸層且不需要除去該犧牲性凸層，因此不可能降低響應(yīng)，結(jié)果是更好的合格率。


圖1是一種傳統(tǒng)微光學(xué)開關(guān)的平面圖；圖2A到2C是示意性說明圖1所示微光學(xué)開關(guān)的制造方法中幾個(gè)步驟的部分截面圖；圖3A到3B是示出傳統(tǒng)微光學(xué)開關(guān)另一種制造方法中幾個(gè)步驟的截面示意圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖5A、5B和5C是圖4所示光學(xué)裝置分別沿VA-VA、VB-VB和VC-VC線所得的截面圖；圖6是一個(gè)放大尺寸的平面圖，說明圖4所示光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)，其位于十字形排列的光纖槽的中心附近；圖7是一個(gè)放大尺寸的平面圖，說明圖4所示光學(xué)裝置的可移動(dòng)梳齒電極和固定梳齒電極的結(jié)構(gòu)；圖8A和8B是在圖4所示光學(xué)裝置中所用的示例性片簧鉸鏈的放大尺寸的截面圖；圖9是說明在圖4所示光學(xué)裝置中從光纖槽中心1c抽出反射鏡時(shí)的狀況的平面圖；圖10說明具有重疊關(guān)系的片簧鉸鏈的各種寬度的放大截面圖；圖11用圖表表示出說明鉸鏈寬度與片簧鉸鏈的彈簧常數(shù)之間典型關(guān)系的特性曲線；圖12用圖表表示出說明鉸鏈寬度誤差與片簧鉸鏈的彈簧常數(shù)之間典型關(guān)系的特性曲線；圖13A表示由濕刻蝕之后的干燥步驟期間殘留的液體的作用可保持將片簧鉸鏈向鉸鏈凹槽的壁表面吸引的狀況；
圖13B表示通過在濕刻蝕之后的干燥步驟期間的液體運(yùn)動(dòng)，不能將片簧鉸鏈向鉸鏈凹槽的壁表面上吸引的狀況；以及圖14A到14D是沿圖4所示VA-VA線所得的截面圖，說明根據(jù)本發(fā)明用于制造包括圖4所示光學(xué)裝置的反射鏡的結(jié)構(gòu)的方法中的幾個(gè)步驟。
具體實(shí)施例方式
以下將參考附圖描述應(yīng)用于微光學(xué)開關(guān)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在以下的描述中，貫穿附圖應(yīng)當(dāng)注意到，由相同附圖標(biāo)記標(biāo)明的相應(yīng)部分不再對(duì)其進(jìn)行重復(fù)描述。
如圖4中平面圖和圖5中截面圖所示，SOI三層結(jié)構(gòu)包括具有上表面31u的片狀單晶硅基底31，在上表面31u中光纖槽1形成十字結(jié)構(gòu)。四個(gè)光纖槽1A到1D從十字形光纖槽1之間的相交區(qū)域中心1c處放射地延伸，并且光纖32A到32D嵌入到各自的光纖槽中。如圖6所示，光纖槽1A到1D的寬度設(shè)定為非常接近光纖32A-32D的直徑使得壓進(jìn)槽的光纖在槽內(nèi)固定，并且每個(gè)光纖的端面設(shè)置成靠在自各光纖槽1A到1D的鄰近中心1c的側(cè)壁凸出的接合凸出物(abutment projection)3上，由此光纖32A到32D相對(duì)于基底31設(shè)置。在這個(gè)實(shí)施例中，朝向中心1c設(shè)置的每個(gè)光纖32A到32D的端面相對(duì)于垂直于光纖軸的平面以例如6°角傾斜并研磨，從而起準(zhǔn)直光纖的作用。
如圖4所示，基底31上表面31u上由十字形排列的光纖槽1分隔開的四個(gè)區(qū)域中的一個(gè)確定了驅(qū)動(dòng)器形成部分10，其中與中心1c相聯(lián)的桿槽33相對(duì)于光纖槽1A和1D中的每一個(gè)成45°角形成，從而二等分他們之間的角?？梢苿?dòng)桿7設(shè)置在桿槽33中，并且可移動(dòng)桿7在其朝向中心1c設(shè)置的端部處支承有反射鏡4。片簧鉸鏈6A到6D連接到可移動(dòng)桿7每側(cè)的兩個(gè)位置處從而支承可移動(dòng)桿7，以使借助可移動(dòng)部件支架10a可移動(dòng)桿7可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)。在所示的該實(shí)施例中，每個(gè)片簧鉸鏈6A到6D在其主平面中心處稍微彎曲，以允許鉸鏈呈現(xiàn)出具有逆彎曲(reversed flexure)的雙穩(wěn)態(tài)。
在鉸鏈6A、6C與鉸鏈6B、6D之間提供梳齒型靜電致動(dòng)器。具體地，支承臂5a和5b的一端固定到可移動(dòng)桿7的兩側(cè)，并且可移動(dòng)梳齒電極5形成在支承臂5a和5b上，朝向片簧鉸鏈6A和6B，以及朝向片簧鉸鏈6C和6D。第一和第二固定梳齒電極8和9固定在驅(qū)動(dòng)器形成部分10的固定部件8a、9a和8b、9b上，其朝向可移動(dòng)梳齒電極5的片簧6C和6D及朝向片簧鉸鏈6A和6B設(shè)置。如圖7中放大尺寸所示，可移動(dòng)梳齒電極5上的梳齒與第一和第二固定梳齒電極8和9上的梳齒相關(guān)聯(lián)，從而兩梳齒電極5與8和9彼此可嚙合。反射鏡4、可移動(dòng)梳齒電極5、相聯(lián)的支承臂5a和5b、以及可移動(dòng)桿7一起構(gòu)成可移動(dòng)部件11，其通過片簧鉸鏈6A到6D保持可在可移動(dòng)部件支架10a上移動(dòng)。如后面將要描述的，固定部件8a、9a和8b、9b與可移動(dòng)部件支架10a在電學(xué)上是絕緣的，其中可移動(dòng)部件支架10a與片簧鉸鏈6A到6D連接。
在本實(shí)施例中，反射鏡4的兩個(gè)側(cè)表面或反射鏡表面4M(圖6)均與片狀基底31的板面或上表面31u垂直，并且與單晶硅的晶面(100)對(duì)準(zhǔn)。與微光學(xué)開關(guān)反射鏡表面4M平行或正交的、并與上表面31u垂直的暴露表面是硅的晶面(100)，而其他垂直表面則不是(100)面。片狀基底31的上表面31u是(100)面。
如圖7所示，將片簧鉸鏈6A、6B和6C、6D分別設(shè)置在形成于驅(qū)動(dòng)器形成部分10中的鉸鏈凹槽14a和14b內(nèi)。限定除了反射鏡4以外的結(jié)構(gòu)即可移動(dòng)梳齒電極5、可移動(dòng)桿7、鉸鏈6A到6D、以及第一和第二固定梳齒電極8和9的外輪廓的每個(gè)表面是垂直于基底板面(上表面31u)的側(cè)壁表面，或是平行于上表面31u的表面。在緊接著光學(xué)裝置制造后的初期狀態(tài)中，最好將與片簧鉸鏈6A到6D板面相對(duì)設(shè)置的鉸鏈凹槽14a和14b的壁表面平行于相對(duì)設(shè)置的鉸鏈6A、6B或6C、6D。分別以D1表示片簧鉸鏈6A、6B與第二固定梳齒電極9的固定部件9a、9b之間的間距，以及以D2表示相同鉸鏈與設(shè)置在固定部件9a、9b對(duì)面的固定部件之間的間距，并且分別以D3表示片簧鉸鏈6C、6D與第一固定梳齒電極8的固定部件8a、8b之間的間距，以及以D4表示相同片簧鉸鏈與設(shè)置在固定部件8a、8b對(duì)面的固定部件之間的間距，理想的是這些間距彼此相等或D1＝D2＝D3＝D4。另外，如圖8A和8B所示的片簧鉸鏈6A到6D的截面結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的，即兩側(cè)表面是稍微傾斜的，例如，相對(duì)于垂直于基底板面31u的平面，該角度約為θ1＝0.5°，并且最好寬度從表面6s(上表面31u)向內(nèi)表面逐漸減小。片簧鉸鏈6A到6D的截面結(jié)構(gòu)可為如圖8A所示的相對(duì)底部具有更寬上邊的梯形，也可為如在圖8B所示的楔形三角形的形狀。
當(dāng)光學(xué)裝置具有在制成后立即呈現(xiàn)的初始形態(tài)(此后稱作第一穩(wěn)態(tài))時(shí)，如圖4所示，反射鏡4位于中心1c處。在此時(shí)，從光纖32A發(fā)射出的光由反射鏡4反射，從而照射到光纖32B。光纖32D發(fā)射出的光被反射，并然后照射到光纖32C。通過可移動(dòng)桿7和片簧鉸鏈6A到6D將可移動(dòng)梳齒電極5與可移動(dòng)部件支架10a電連接，并且當(dāng)將電壓施加于第一固定梳齒電極8，而可移動(dòng)部件支架10a和第二梳齒電極9接地時(shí)，在第一固定梳齒電極8與可移動(dòng)梳齒電極5之間產(chǎn)生靜電吸引力。如果該靜電力大于保持第一穩(wěn)態(tài)的力，則片簧鉸鏈6A到6D反轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)，并且如果終止施加電壓，則通過自保持作用保持在該狀態(tài)中。在這種情況中，反射鏡4從中心1c處收回，并且從光纖32A和32B發(fā)射的光分別照射到光纖32C和32D。當(dāng)將電壓施加于第二固定梳齒電極9，而可移動(dòng)部件支架10a和第一固定梳齒電極8接地時(shí)，在第二固定梳齒電極9與可移動(dòng)梳齒電極5之間產(chǎn)生靜電吸引力，并且如果該靜電力大于保持第二穩(wěn)態(tài)的力，則鉸鏈再次回復(fù)到第一穩(wěn)態(tài)。為了向第一或第二固定梳齒電極8或9和可移動(dòng)電極5施加電壓，可將接合線與第一或第二固定梳齒電極的固定部件8a和8b或9a和9b連接，并且向該接合線和可移動(dòng)部件支架10a施加電壓。光纖32A和32B、或32C和32D作為光路形成部分的例子給出，其中光路的延長(zhǎng)線在反射鏡14的反射鏡表面上彼此相交。
從圖7注意到，該光學(xué)裝置構(gòu)造為除反射鏡4以外，可移動(dòng)部件11相對(duì)于平行于反射鏡驅(qū)動(dòng)方向的中心線(或可移動(dòng)桿7的中心線)顯示出軸對(duì)稱，并且四個(gè)片簧鉸鏈6A、6B、6C和6D支承可移動(dòng)桿7處(即鉸鏈作用力作用處)的點(diǎn)A、B、C和D相對(duì)于可移動(dòng)梳齒電極5與可移動(dòng)桿7之間的連接(或驅(qū)動(dòng)力作用點(diǎn)S)對(duì)稱地設(shè)置。另外驅(qū)動(dòng)力作用點(diǎn)S設(shè)計(jì)為基本上與可移動(dòng)部件11的重心重合。這種結(jié)構(gòu)構(gòu)造的結(jié)果是，如果來自致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力包括指向不同于可移動(dòng)部件將被驅(qū)動(dòng)方向的方向的矢量分量，四個(gè)片簧鉸鏈6A、6B、6C和6D向驅(qū)動(dòng)力中多余的矢量分量提供相等的反作用力，由此允許可移動(dòng)部件11在除預(yù)期驅(qū)動(dòng)方向以外方向上的非預(yù)期移動(dòng)得以有效抑制。
如果施加外界干擾例如碰撞，則兩個(gè)結(jié)構(gòu)特征(即，1)四個(gè)片簧鉸鏈6A、6B、6C和6D設(shè)置在相對(duì)于可移動(dòng)部件11的重心對(duì)稱的位置上；和2)通過四個(gè)片簧鉸鏈6A、6B、6C和6D以同樣的方式支承代表沉重結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)梳齒電極5)允許可移動(dòng)部件11的非預(yù)期移動(dòng)得以有效抑制。
由于用稍微傾斜的錐形表面形成片簧鉸鏈6A到6D的相對(duì)表面，朝向內(nèi)部(或隨著進(jìn)一步遠(yuǎn)離表面)減小寬度，所以在該表面上提供給定彈簧常數(shù)所需的鉸鏈6A到6D的寬度可比截面是矩形時(shí)大，從而有利于執(zhí)行形成掩模時(shí)所進(jìn)行的光刻，同時(shí)降低制造誤差。
具體地，片簧鉸鏈6A到6D的機(jī)械剛度與鉸鏈厚度的三次方成比例，因此鉸鏈6A到6D的厚度對(duì)可移動(dòng)部件11的動(dòng)態(tài)響應(yīng)具有很大的影響。由于這個(gè)原因，為了可獲得適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換電壓，有必要將鉸鏈6A到6D的厚度加工成例如約1μm的極薄結(jié)構(gòu)，這需要相當(dāng)高的制造精度。然而，很難在此尺寸范圍內(nèi)得到令人滿意的最終形狀精度。
如圖10所示，對(duì)于錐形側(cè)表面，假定片簧鉸鏈6的截面結(jié)構(gòu)的傾斜角θ1具有給定值(例如0.5°)。圖11用圖表示出了彈簧常數(shù)與在表面6s上測(cè)量出的鉸鏈寬度W1之間的關(guān)系；對(duì)于具有梯形或三角形截面并具有不同寬度W1值的彈簧鉸鏈6，以及具有矩形截面并具有與鉸鏈6相同的寬度和高度的彈簧鉸鏈，圖12用圖表示出了鉸鏈寬度誤差與彈簧常數(shù)之間的關(guān)系。在圖11中，橫坐標(biāo)表示彈簧常數(shù)，縱坐標(biāo)表示鉸鏈寬度，在圖12中橫坐標(biāo)表示鉸鏈寬度誤差，縱坐標(biāo)表示彈簧常數(shù)。在兩圖中，三角形標(biāo)記△表示具有梯形或三角形截面的鉸鏈，方形標(biāo)記□表示具有矩形截面的鉸鏈。
可從圖11中看到，對(duì)于相同的彈簧常數(shù)，具有梯形或三角形截面的鉸鏈可具有寬度W1，該寬度比具有矩形截面的鉸鏈的相應(yīng)寬度大0.6μm或更多。也可從圖12中看到，當(dāng)鉸鏈寬度W1的誤差增加，在具有梯形或三角形截面的鉸鏈中彈簧常數(shù)的變化率比在具有矩形截面的鉸鏈中小，并因此，對(duì)于相同的彈簧常數(shù)誤差，允許具有梯形或三角形截面的鉸鏈具有更大的設(shè)計(jì)公差。
如上面所述，最好使片簧鉸鏈6A到6D的截面呈現(xiàn)出倒置梯形或倒置等腰三角形的形狀，其側(cè)邊具有大約0.5°的傾角。然而，通過形成反射鏡表面的同時(shí)所進(jìn)行的干刻蝕，得到片簧6A到6D側(cè)面的傾角。反射鏡表面4M的傾斜造成的光損失取決于光束的直徑。通過形成在光纖32A到32D中的每一個(gè)的內(nèi)端的準(zhǔn)直光纖調(diào)節(jié)光束，并在反射鏡表面4M上形成最小直徑(光束腰部直徑(beam waist diameter))。由單模光纖發(fā)射的光具有大約2.0到30.0μm的腰部直徑。光學(xué)開關(guān)中的光損失歸因于各種因素，并且由反射鏡表面4M傾角造成的實(shí)際容許損耗大約為0.1到0.3dB。
對(duì)于1.55μm光波長(zhǎng)和45°的水平入射角，由反射鏡表面傾斜所造成的光損失的計(jì)算結(jié)果為，在最小光束腰部直徑為2.0μm條件下，對(duì)于傾斜角θ1等于5.25°，最大容許損耗為0.3dB。另一方面，在最大光束腰部直徑為30.0μm條件下，產(chǎn)生0.1dB最小容許損耗的傾斜角θ1等于0.20°。因此，片簧6A到6D的側(cè)面實(shí)際傾斜角θ1在約0.2°到5.0°的范圍內(nèi)，最好為約0.5°。
制造光學(xué)裝置期間，在濕刻蝕之后的干燥步驟期間，當(dāng)刻蝕劑蒸發(fā)時(shí)，由于刻蝕劑表面張力的作用，刻蝕劑易于在窄區(qū)域內(nèi)聚集，并且這可能造成不利，即液體表面張力將可移動(dòng)部件向固定部件吸引，并且當(dāng)完成干燥步驟時(shí)，該可移動(dòng)部件在范德瓦爾斯(van der Waals)力的影響下保持固定在那里。可通過用在低壓下容易升華的液體替代蝕刻液的技術(shù)避免這種不利，并且該液體在約例如25℃溫度時(shí)凝固，以在低壓下促進(jìn)該固體的升華；通過用液態(tài)二氧化碳(CO2)替換刻蝕液的超臨界干燥處理避免這種不利，該干燥步驟是在高溫和高壓的環(huán)境中連續(xù)執(zhí)行的，該環(huán)境未伴隨有從液相到氣相的狀態(tài)變化；或通過用另一種具有較低表面張力的液體簡(jiǎn)單替換蝕刻液以執(zhí)行干燥步驟的技術(shù)避免這種不利。在這些選擇中，利用具有較低表面張力的液體執(zhí)行干燥步驟是簡(jiǎn)單的，但其缺陷是可靠性無保證。
為了避免此問題，可以預(yù)期的是增加片簧鉸鏈的機(jī)械剛度使其達(dá)到幾乎不被吸引的程度。然而，考慮到與驅(qū)動(dòng)電壓的關(guān)系，不能增加片簧鉸鏈6A-6B的剛度，因而有可能產(chǎn)生吸引。這被發(fā)現(xiàn)歸因于以下描述的原因。應(yīng)用彎曲片簧鉸鏈6A到6D，以允許可移動(dòng)部件11具有第一和第二穩(wěn)態(tài)。因此，當(dāng)將鉸鏈凹槽14制成矩形形狀，該矩形具有與片簧鉸鏈縱向方向基本一致的縱向方向時(shí)，片簧鉸鏈6的板面和相對(duì)設(shè)置的鉸鏈凹槽14的壁表面可以是寬間距的或是窄間距的，使得干燥步驟期間液體蒸發(fā)時(shí)限的偏差增加。在間隔近的區(qū)域內(nèi)，液體15的汽化可延遲，并且殘余液體15的表面張力(用箭頭18表示)導(dǎo)致鉸鏈6向凹槽14的壁表面被吸引。
然而，當(dāng)如圖4和7所示實(shí)施例中那樣，片簧鉸鏈6A到6D兩側(cè)的空間形狀或鉸鏈板面與凹槽壁表面之間的間隔均勻時(shí)，經(jīng)歷延遲蒸發(fā)的液體15的數(shù)量在鉸鏈兩側(cè)變得相等，如圖13B所示，并因此殘留在兩側(cè)的液體15的表面張力大小將基本上彼此相等，防止鉸鏈被吸引。這樣，通過在鉸鏈和設(shè)置在鉸鏈兩側(cè)的凹槽壁表面之間提供相等間距，能可靠實(shí)現(xiàn)基于簡(jiǎn)單而便利的液體的直接干燥步驟。
由圖4和5A到5C中的說明和相關(guān)描述顯見，在本實(shí)施例中構(gòu)成反射鏡14和其他結(jié)構(gòu)或可移動(dòng)部件11、光纖槽1A到1D的表面、以及反射鏡表面是垂直于基底板面的側(cè)壁表面，或者是平行于基底板面的表面。換而言之，反射鏡和其他結(jié)構(gòu)具有由垂直于和平行于基底板面的表面形成的外部輪廓。
現(xiàn)在參考圖14描述圖4到7所示光學(xué)裝置的制造方法實(shí)施例，圖14示出在幾個(gè)步驟期間沿圖4所示的線VA-VA所得的截面。
如圖14A所示，制備由一對(duì)通過中間絕緣層41結(jié)合在一起的單晶硅層42和43所形成的片狀基底或所謂SOI基底31。例如，單晶硅層42可包括具有350μm厚度的單晶硅基底，其上形成作為中間絕緣層的氧化硅膜41，并且形成作為單晶硅裝置層43的單晶硅層43，從而完成基底31。
將掩模材料層44形成在基底31上或硅裝置層43上。掩模材料可包括例如氧化硅膜。
利用例如光刻法，將掩模材料層44構(gòu)圖，從而如圖14B所示，在反射鏡4、鉸鏈6A-6D、可移動(dòng)桿7、可移動(dòng)梳齒電極5、第一固定梳齒電極8和9上以及在除光纖槽1、桿槽33和不影響片簧鉸鏈6A-6D彎曲操作的空間(鉸鏈凹槽14)以外的基底31上形成掩模45，或根據(jù)確定垂直于基底板面的反射鏡形成表面和除反射鏡表面以外的結(jié)構(gòu)的側(cè)壁表面的圖案形成掩模45，在本實(shí)施例中該圖案是如圖4所示構(gòu)造的圖案。對(duì)掩模材料層44構(gòu)圖，以使反射鏡4的反射鏡表面與單晶硅的(100)面對(duì)準(zhǔn)。由于該原因，應(yīng)用SOI基底31，其中硅裝置層43的上表面是單晶硅的(100)面。
其后，例如通過ICP-RIE(感應(yīng)耦合等離子體-反應(yīng)離子刻蝕)干刻蝕，在基本垂直于片狀基底31的板面方向上，利用掩模45對(duì)硅裝置層43進(jìn)行刻蝕，直到中間絕緣層41暴露出為止，如圖14C所示。這樣形成了光纖槽1、桿槽33、鉸鏈凹槽14以及梳齒電極的梳齒。
對(duì)包括由該刻蝕操作所形成的側(cè)壁的硅裝置層43的表面進(jìn)行清潔之后，將其浸入到溶液中，該溶液相對(duì)于硅的晶向表現(xiàn)出刻蝕速率的各向異性特性，并且其在室溫中具有較低刻蝕速率，例如一個(gè)例子是8mol/L(8N)氫氧化鉀(KOH)溶液在室溫中大約為十分鐘的時(shí)間段內(nèi)，其可為約0.03μm/min，如此將輕微程度的濕刻蝕應(yīng)用于硅裝置層43的由干刻蝕所形成的側(cè)壁。為這個(gè)目的的刻蝕劑溶液還可包括乙二胺-鄰苯二酚(EDP)的水溶液或氫氧化四甲基銨(TMAH)的水溶液，并且優(yōu)先選用在室溫具有大約為0.1μm/min刻蝕速率的溶液。
其后，將基底浸入到對(duì)中間絕緣層41而言的選擇性刻蝕劑溶液中，該溶液可包括50％氟酸(HF)溶液(或氫氟酸與氟化銨的混合溶液)以刻蝕暴露的中間絕緣層41。選擇一個(gè)刻蝕時(shí)間段，使得在與可移動(dòng)部件11例如反射鏡4、可移動(dòng)梳齒電極5、鉸鏈6A到6D以及可移動(dòng)桿7對(duì)應(yīng)的區(qū)域中完全除去中間絕緣層41，但在與除應(yīng)當(dāng)保持固定在基底31上的梳齒以外的第一和第二固定梳齒電極8和9的部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中，僅在邊緣上稍微除去中間絕緣層41。更明確地，在例如反射鏡4、可移動(dòng)梳齒電極5、鉸鏈6A到6D、可移動(dòng)桿7、以及梳齒電極8和9的梳齒部分的狹窄區(qū)域中，將位于硅裝置層43與單晶硅基底42之間的中間絕緣層41完全地除去，但在例如固定部件8a、8b、9a和9b、可移動(dòng)部件支架10a的寬區(qū)域中，僅在邊上除去位于硅裝置層43與單晶硅基底42之間的中間絕緣層41。
由于該刻蝕操作，以可移動(dòng)的方式通過片簧鉸鏈6A到6D將可移動(dòng)部件11支承在基底31上，并且第一固定梳齒電極8及其相聯(lián)的固定部件8a和8b、第二固定梳齒電極9及其相聯(lián)的固定部件9a和9b、以及可移動(dòng)部件支架10a是彼此電絕緣的。另外，在這個(gè)例子中，在該刻蝕操作期間，同時(shí)除去掩模45，因?yàn)橹虚g絕緣層41和掩模材料層44使用了相同的材料。
在該刻蝕操作之后沿線VA-VA、VB-VB和VC-VC所得的截面如圖5A、5B和5C所示，對(duì)應(yīng)于圖4和14所示部件的部件用相同附圖標(biāo)記表示。
對(duì)于硅裝置層43的已刻蝕側(cè)壁的、在有限時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行的各向異性濕刻蝕，可在刻蝕中間絕緣層41之后或在使可移動(dòng)部分可移動(dòng)的刻蝕之后實(shí)行。
應(yīng)當(dāng)注意的是，這兩個(gè)刻蝕操作均為濕刻蝕，并且可在改變刻蝕溶液時(shí)連續(xù)進(jìn)行而無需在兩個(gè)刻蝕操作之間插入干燥步驟。
在深各向異性干刻蝕應(yīng)用于硅裝置層43之后，所刻蝕的側(cè)壁表面為粗糙表面，可將其看作指向不取決于硅晶向的隨機(jī)方向(高指數(shù)表面方向)的凸起的組合。然而，當(dāng)利用對(duì)于硅晶向表現(xiàn)出刻蝕速率的各向異性的刻蝕劑溶液例如氫氧化鉀進(jìn)行刻蝕時(shí)，具有快刻蝕速率的高指數(shù)表面被快速刻蝕。由于反射鏡4的兩個(gè)表面均表現(xiàn)為硅晶體的(100)面，取決于晶向的各向異性刻蝕將反射鏡表面轉(zhuǎn)變?yōu)樵诠杈w(100)面方向上具有大約10nm或更小不平度的光滑表面。反射鏡4的兩個(gè)光滑表面均涂覆具有高反射率的金屬例如通過濺射的Au/Pt/Ti多層膜，于是形成反射鏡體。
通常在大約70℃的溫度利用KOH溶液執(zhí)行應(yīng)用于單晶硅的各向異性濕刻蝕。在這一情況下，刻蝕速率大約為1μm/min，比前面提到的降低的刻蝕速率大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且當(dāng)應(yīng)用于具有2μm厚度的可移動(dòng)反射鏡4時(shí)，刻蝕時(shí)間將非常短，除非精密地控制該刻蝕時(shí)間，否則反射鏡部分將發(fā)生溶解，這使得刻蝕操作的控制非常難。然而，由于按照本發(fā)明其在低刻蝕速率的情況下發(fā)生，因此很容易執(zhí)行該濕刻蝕。室溫下執(zhí)行約0.01μm/min的刻蝕速率是優(yōu)選的，但其并不受上述數(shù)值的限制。既然由于大約為1.0μm/min的刻蝕速率使刻蝕控制相當(dāng)難而得出上述選擇，所以例如當(dāng)期望快速刻蝕時(shí)，在室溫中能夠容易進(jìn)行刻蝕控制的刻蝕速率可選擇為0.05μm/min，但取決于環(huán)境也可為約0.1到0.2μm/min。如果刻蝕速率太低，則需要更長(zhǎng)的濕刻蝕時(shí)間，但這不適合工業(yè)目的。因此，室溫中可選擇大約為0.001到0.005μm/min的刻蝕速率作為慢速刻蝕操作，其避免了嚴(yán)重妨礙生產(chǎn)率。
通過利用調(diào)節(jié)刻蝕條件的刻蝕操作實(shí)現(xiàn)形成如錐形表面的片簧鉸鏈6A到6D的兩表面，使得相對(duì)于基底表面的垂線而言側(cè)壁具有一個(gè)輕微的角度，從而在深干刻蝕操作期間使鉸鏈的厚度(截面的寬度)從表面向著中間絕緣層41而減少。在這種情況下，當(dāng)嚴(yán)格觀測(cè)時(shí)，反射鏡4的反射鏡表面或晶面(100)將相對(duì)于基底表面(基底的板面)的垂直線具有輕微的偏離，但如果偏離大約是0.5°，則對(duì)光學(xué)性能影響很小。整個(gè)說明書中，連同上述微小的偏離在內(nèi)，把通過深各向異性反應(yīng)離子干刻蝕所形成的側(cè)壁表面描述為垂直于基底表面(基底的板面)。
也可把應(yīng)用于由深干刻蝕所形成的側(cè)壁表面的各向異性濕刻蝕應(yīng)用于對(duì)可移動(dòng)部件11的動(dòng)態(tài)響應(yīng)有很大影響的片簧鉸鏈6A到6D的厚度的微調(diào)中。
在前面所述中，將(100)面作為經(jīng)歷慢刻蝕速率的表面而使用，并且為反射鏡的反射鏡表面選擇單晶硅的(100)面。然而，也可利用具有(110)面作為硅裝置層43上表面的SOI基底31，從而反射鏡具有是(111)面的反射鏡表面，并且仍可利用各向異性濕刻蝕來得到光滑的反射鏡表面。如果從這些面中選擇一個(gè)，(100)面是優(yōu)選的。
在前面所述中，本發(fā)明用于除反射鏡4以外的作為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的反射鏡驅(qū)動(dòng)器，但本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于此，本發(fā)明可應(yīng)用于這樣的微光學(xué)裝置此裝置中通過深各向異性干刻蝕形成反射鏡和除反射鏡以外的結(jié)構(gòu)，其中反射鏡表面是單晶硅的(100)面或(111)面，并且其與基底板面垂直，并且其中形成反射鏡和除反射鏡以外的結(jié)構(gòu)的表面由垂直于基底板面的側(cè)壁表面或由平行于基底板面的表面確定，由此包括其中反射鏡固定的裝置或其中結(jié)構(gòu)不包括可移動(dòng)部件的裝置，包括以下的例子-作為可移動(dòng)裝置可變光學(xué)衰減器(VOA)...在結(jié)構(gòu)方面上與光學(xué)開關(guān)是基本相同的，其中片簧鉸鏈不具有雙穩(wěn)態(tài)操作的功能，并且不是在雙態(tài)移動(dòng)中控制反射鏡，而是反射鏡根據(jù)施加的驅(qū)動(dòng)電壓連續(xù)地移位。
諧振器型可變?yōu)V光器...將一對(duì)反射鏡以對(duì)立的關(guān)系設(shè)置，從而形成諧振器，并且使至少一個(gè)反射鏡是可變的，從而為改變諧振器的傳輸波長(zhǎng)特性而改變反射鏡間的間距。
-作為靜止裝置用于信號(hào)傳輸和接收的光學(xué)模塊，包括反射鏡、光纖、半導(dǎo)體激光元件、光接收元件以及片狀濾光元件。通過深各向異性反應(yīng)離子干刻蝕形成用于設(shè)置上述元件的槽和锪孔。微光學(xué)裝置，包括用于設(shè)置光纖和片狀濾光元件的具有壓力彈簧(例如在圖6所示的壓力彈簧2)的壓力機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種微光學(xué)裝置，其形成在單晶硅基底上，并包括反射鏡以及除該反射鏡以外的結(jié)構(gòu)，其中該反射鏡具有是(100)面或(111)面的反射鏡表面，并且該反射鏡表面與該單晶硅基底的板面垂直，并且其中包括該反射鏡表面在內(nèi)的該反射鏡和除該反射鏡以外的該結(jié)構(gòu)的每個(gè)表面由與該基底的板面垂直的側(cè)壁表面或與該基底的板面平行的表面形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的微光學(xué)裝置，其中部分該結(jié)構(gòu)是可移動(dòng)部件，該可移動(dòng)部件包括該反射鏡設(shè)置于其上且可在該單晶硅基底上方沿著該基底的板面移動(dòng)的可移動(dòng)桿，還包括多個(gè)片簧鉸鏈，每個(gè)片簧鉸鏈的一端固定在該可移動(dòng)桿上，并且其另一端固定在該單晶硅基底上，用于以可移動(dòng)的方式將該可移動(dòng)桿支撐在該多晶硅基底上，每個(gè)片簧鉸鏈具有兩個(gè)側(cè)表面，它們與該基底的板面垂直，兩側(cè)表面間的間隔向面向該結(jié)構(gòu)設(shè)置的該單晶硅基底的表面的方向增加，光路形成部分設(shè)置在該單晶硅基底上，其中光路的延長(zhǎng)線與該反射鏡表面相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的微光學(xué)裝置，其中片簧鉸鏈的兩側(cè)表面均與垂直于該基底板面的平面形成0.2°到5.0°的小角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的微光學(xué)裝置，其中每個(gè)片簧鉸鏈具有彎曲的板面，從而允許該鉸鏈呈現(xiàn)出雙穩(wěn)態(tài)，并且其中每個(gè)片簧設(shè)置在形成在該單晶硅基底中的鉸鏈凹槽內(nèi)，每個(gè)片簧兩側(cè)上的板面與相對(duì)設(shè)置的該鉸鏈凹槽的壁表面之間的間隔彼此相等。
5.一種制造微光學(xué)裝置的方法，該微光學(xué)裝置在單晶硅基底上包括反射鏡和除該反射鏡以外的結(jié)構(gòu)，該方法包括以下步驟提供SOI基底，其包括第一和第二單晶硅層、以及置于該單晶硅層中間的中間絕緣層，并且在該第一層的上表面形成掩模層；通過光刻法將掩模層構(gòu)圖，從而形成具有圖案的掩模，該圖案確定反射鏡形成表面，該表面與由該第一單晶層形成的基底的板面垂直，并且與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)，并且該圖案確定與該基底的該板面垂直的其他側(cè)壁表面；利用各向異性氣體反應(yīng)干刻蝕除去未被該掩模所覆蓋的該第一單晶層，直到該中間絕緣層暴露出為止；利用對(duì)于硅表現(xiàn)出各向異性的濕刻蝕，對(duì)該第一單晶層的通過該干刻蝕而暴露出的與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)的那些側(cè)壁表面進(jìn)行平滑處理；以及用具有高反射率的金屬，對(duì)與(100)面或(111)面對(duì)準(zhǔn)的光滑表面中將成為反射鏡表面的一個(gè)表面進(jìn)行涂覆。
6.根據(jù)權(quán)利要求5制造微光學(xué)裝置的方法，其中該濕刻蝕具有從0.001μm/min到0.2μm/min的刻蝕速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的制造微光學(xué)裝置的方法，其中該濕刻蝕具有大約0.01μm/min的刻蝕速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6的制造微光學(xué)裝置的方法，其中部分該結(jié)構(gòu)是可移動(dòng)部件，反射鏡安裝在該可移動(dòng)部件上，還包括在該干刻蝕之后的該各向異性濕刻蝕之前或之后，利用對(duì)該中間絕緣層具有選擇性的刻蝕劑溶液對(duì)暴露的中間絕緣層進(jìn)行濕刻蝕的步驟，從而留下位于不對(duì)應(yīng)于該可移動(dòng)部件的該第一單晶層的寬區(qū)域與該第二單晶層之間的中間絕緣層的至少一部分，而完全地除去對(duì)應(yīng)于該可移動(dòng)部件的第一單晶層的窄區(qū)域與第二單晶層之間的中間絕緣層，由此完成在該第一單晶層中的可移動(dòng)部件，該可移動(dòng)部件被支承為可在平行于該基底的板面的方向上移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制造微光學(xué)裝置的方法，其中所選擇的用于該掩模層的材料是被在該中間絕緣層的該選擇性濕刻蝕中所用的刻蝕劑溶液刻蝕的材料，由此在該選擇性濕刻蝕期間同時(shí)除去該掩模。
全文摘要
本發(fā)明涉及微光學(xué)裝置及其制造方法。該裝置包括復(fù)雜結(jié)構(gòu)和可移動(dòng)反射鏡，可在更短的時(shí)間內(nèi)制造出該微光學(xué)裝置。硅基底和單晶硅裝置層以及置于其間的氧化硅中間層構(gòu)成基底，其上掩模材料層得以形成且被構(gòu)圖，從而形成與如平面圖所示的預(yù)期光學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)具有相同圖案的掩模。將構(gòu)造為反射鏡表面的表面選擇為硅晶體的面。利用掩模，通過反應(yīng)離子干刻蝕，垂直刻蝕裝置層，直到露出中間層為止。隨后利用KOH溶液在約十分鐘的時(shí)間段內(nèi)以大約0.1μm/min的刻蝕速率，執(zhí)行對(duì)于晶向是各向異性的濕刻蝕，從而將反射鏡4的側(cè)壁表面轉(zhuǎn)變?yōu)楣饣木w學(xué)表面。隨后，選擇性地濕刻蝕中間層，從而僅在位于光學(xué)裝置的可移動(dòng)部件下面的區(qū)域中除去中間層。
文檔編號(hào)B81C1/00GK1619351SQ20041010235
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者加藤嘉睦, 吉田惠, 森惠一, 近藤健治, 濱田義彥, 伊卷理 申請(qǐng)人:日本航空電子工業(yè)株式會(huì)社