CN101241228A - 微振荡元件及微振荡元件阵列 - Google Patents

Abstract

一种微振荡元件及微振荡元件阵列，微振荡元件包括：第一框架；振荡部件，其包括可移动操作部件、第一臂部件及第一梳齿电极，第一臂部件从可移动操作部件延伸，第一梳齿电极包括多个在与第一臂部件相交的方向上从第一臂部件延伸的第一电极齿；第一扭转接合部件，其将第一框架与振荡部件相互连接，并且限定振荡部件作振荡操作的第一振荡轴；第二梳齿电极，其与第一梳齿电极配合以使振荡部件振荡，第二梳齿电极包括多个在与第一臂部件相交的方向上延伸的第二电极齿；第二框架；及第二扭转接合部件，其将第一框架与第二框架相互连接，且限定第一框架相对于第二框架作振荡操作的第二振荡轴。本发明能够保持足够的驱动力驱动振荡部件作振荡操作。

Description

微振荡元件及微振荡元件阵列

本申请是申请人为“富士通株式会社”、申请日为2005年11月18日、中请号为200510125085.7、发明名称为“微振荡元件”的申请的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及一种包括能够旋转位移的振荡部件的微振荡元件。更具体地，本发明例如涉及微镜元件、加速传感器、角速度传感器以及振动元件。

背景技术

近年来，具有通过显微机械加工技术形成的显微结构的元件已经广泛应用于各种技术领域。例如，在光通信技术领域，具有光反射功能的微小的微镜元件已受到关注。

在光通信中，利用光纤作为介质来传送光信号，并且通常使用光切换装置将光信号的传输路径从一根光纤切换到另一根光纤。为实现良好的光通信，光切换装置在切换操作期间所需的特性包括大容量、高速率以及高可靠性。考虑到这些方面，迫切需要合并有利用显微机械加工技术制造的微镜元件的光切换装置。微镜元件能够在光切换装置中的输入侧光传输路径和输出侧光传输路径之间进行切换处理，而不需将光信号转换成电信号，从而适用于实现上述列举的那些特性。

微镜元件包括用于反射光的镜表面，并且能够通过使镜表面振荡来改变光被反射的方向。在许多装置中采用静电微镜元件，其利用静电力来使镜表面倾斜。静电微镜元件可分成两种主要类型，即由所谓的表面显微机械加工技术制造的静电微镜元件，以及由所谓的体块(bulk)显微机械加工技术制造的静电微镜元件。

在表面显微机械加工技术中，将对应于每个构成区域的材料薄膜加工成所需的图案，并且连续层叠这些图案以形成构成元件的各个区域，比如支撑和固定部分、振荡部件、镜表面和电极部分，以及在后续阶段被去除的牺牲层。另一方面，在体块显微机械加工技术中，材料衬底被自蚀刻，以将固定和支撑部分、振荡部件等形成为所需的形状，在其上利用薄膜形成镜表面和电极。例如，在日本待审专利申请H9-146032、日本待审专利申请公开H9-146034、日本待审专利申请公开H10-190007、以及日本待审专利申请公开2000-31502中描述了体块显微机械加工技术。

微镜元件所需的一个技术项是用于反射光的镜表面具有高的平坦度。但是，利用表面显微机械加工技术，最终形成的镜表面很薄，因此容易产生弯曲。由此，难以在较大表面积的镜表面上实现高平坦度。与之相反，利用体块显微机械加工技术，通过蚀刻技术将相对较厚的材料衬底本身进行切割以形成镜支撑部分，并且在镜支撑部分上设置镜表面。由此即使对于较大表面积的镜表面也能够确保其硬度。结果，能够形成具有足够高的光平坦度的镜表面。

图32是按照体块显微机械加工技术制造的传统微镜元件X6的局部透视图。微镜元件X6包括：镜支撑部分61，在其上面设置镜表面64；框架62(图中局部省略)；以及一对扭杆63，其连接镜支撑部分61和框架62。在镜支撑部分61的一对端部上形成梳齿电极61a、61b。在框架62上对应于梳齿电极61a、61b形成一对向内延伸的梳齿电极62a、62b。所述一对扭杆63限定镜支撑部分61相对于框架62的振荡操作的振荡轴A6。

在以这种方式构成的微镜元件X6中，彼此邻近地设置的用于产生驱动力(静电吸引力)的一组梳齿电极，例如梳齿电极61a和62a，在没有施加电压时排列成两层，如图33A所示。但是，当施加预定电压时，梳齿电极61a会朝着梳齿电极62a吸引，如图33B所示，由此镜支撑部分61被旋转移位。更具体地，当梳齿电极61a被正充电并且梳齿电极62a被负充电时，梳齿电极61a朝着梳齿电极62a被吸引，由此在扭杆63扭曲的同时镜支撑部分61绕着振荡轴A6被旋转移位。通过以这种方式驱动镜支撑部分61倾斜，可以切换设置在镜支撑部分61上的镜表面64反射的光的反射方向。

为了使微镜元件X6沿着振荡轴A6微型化，需要缩短占用该元件大部分的镜支撑部分61的长度L61。但是，在保持足以使镜支撑部分61振荡的驱动力的同时，缩短长度L61并不容易。

在微镜元件X6中，各梳齿电极61a、61b的多个电极齿在振荡轴A6的方向上间隔地被镜支撑部分61支撑，因此梳齿电极61a、61b的电极齿的数目受到镜支撑部分61的长度L61的限制。结果，构成所述一组梳齿电极61a、62a的电极齿数目和构成所述一组梳齿电极61b、62b的电极齿数目受到镜支撑部分61的长度L61的限制。此外，为了确保足够的用以驱动镜支撑部分61的振荡操作的驱动力，或者换句话说为了确保可由梳齿电极61a、62a与梳齿电极61b、62b之间产生的静电吸引力，必须确保使得所述一组梳齿电极61a、62a的电极齿互相面对的足够表面积和使得所述一组梳齿电极61b、62b的电极齿互相面对的足够表面积。为了在镜支撑部分61的长度L61缩短时确保这种能够使得电极齿互相面对的表面积，可以考虑采用下列两种方法，一种是减少每个电极齿的宽度d1和缩减电极齿之间的间隙d2，使得梳齿电极61a、61b、62a、62b的电极齿数目设定为不少于固定数；另一种是增加镜支撑部分61与框架62之间的距离并且增加每个电极齿的长度d3。

但是，电极齿宽度d1的减少以及长度d3的增加将导致电极齿在宽度方向上的机械强度的减少。结果，当如上参照图33B所述施加电压时，电极齿在其宽度方向变形，从而导致相邻的电极齿发生粘连的缺陷。此外，电极齿之间间隙d2的减少将导致微镜元件X6的制造工艺的困难、产率下降等等。

因此，在保持足够的用以驱动镜支撑部分61的振荡操作的驱动力的同时，通过振荡轴A6方向的收缩来使微镜元件X6微型化存在困难。在微振荡元件比如微镜元件X6中，在发生振荡操作的区域中一般需要有可以在低驱动电压下实现较大旋转位移和高速振荡操作的特性，但是为了获得这种特性，必须将用于驱动振荡部件的振荡操作的驱动力保持为不低于固定程度。

发明内容

考虑到上述情形提出本发明，并且本发明的目的是提供一种能够微型化的微振荡元件，其能够保持足够的驱动力驱动振荡部件作振荡操作。本发明的另一目的是提供一种微振荡元件阵列。

为此，本发明提供了一种微振荡元件，其包括：第一框架；振荡部件，其包括可移动操作部件、第一臂部件以及第一梳齿电极，该第一臂部件从该可移动操作部件延伸，该第一梳齿电极包括多个第一电极齿，每个第一电极齿在与该第一臂部件相交的方向上从该第一臂部件延伸；第一扭转接合部件，其将该第一框架与该振荡部件相互连接，并且限定该振荡部件作振荡操作的第一振荡轴；第二梳齿电极，其与该第一梳齿电极配合以使得该振荡部件振荡，该第二梳齿电极包括多个第二电极齿，每个第二电极齿在与该第一臂部件相交的方向上延伸；第二框架；以及第二扭转接合部件，其将该第一框架与该第二框架相互连接，并且限定该第一框架相对于该第二框架作振荡操作的第二振荡轴。

本发明还提供了一种微振荡元件阵列，其包括固定框架和连接到该固定框架上的多个微振荡元件，每个所述微振荡元件均包括：可移动框架；振荡部件，其包括可移动操作部件、第一臂部件以及第一梳齿电极，该第一臂部件从该可移动操作部件延伸，该第一梳齿电极包括多个第一电极齿，每个第一电极齿在与该第一臂部件相交的方向上从该第一臂部件延伸；第一扭转接合部件，其将该可移动框架与该振荡部件相互连接，并且限定该振荡部件作振荡操作的第一振荡轴；第二梳齿电极，其与该第一梳齿电极配合以使得该振荡部件振荡，该第二梳齿电极包括多个第二电极齿，每个第二电极齿在与该第一臂部件相交的方向上延伸；第二扭转接合部件，其将该可移动框架与该固定框架相互连接，并且限定该可移动框架相对于该固定框架作振荡操作的第二振荡轴；以及驱动机构，用于使该可移动框架相对于该固定框架振动。

按照本发明提供的微振荡元件包括：振荡部件支撑框架；以及振荡部件，其包括可移动操作部件、臂部件以及第一梳齿电极。臂部件从可移动操作部件延伸。第一梳齿电极包括多个第一电极齿，每个第一电极齿在与臂部件相交的方向上从臂部件延伸。此外，微振荡元件包括：扭转接合部件，其将框架与振荡部件互相连接，并且还限定了振荡部件作振荡操作的振荡轴；以及与第一梳齿电极配合的第二梳齿电极，用于使得振荡部件发生振荡。第二梳齿电极包括多个第二电极齿，每个第二电极齿在与臂部件相交的方向上从框架延伸，所述多个第二电极齿和所述多个第一电极齿置于不同的高度，所述多个第二电极齿和所述多个第一电极齿沿该臂部件的延伸方向彼此偏离。

在上述设置中，第一和第二梳齿电极构成所谓的梳齿电极型致动器，其用作驱动振荡部件作振荡操作的驱动机构。本发明的元件例如可适用于微镜元件。

按照本发明，第一梳齿电极的第一电极齿由从可移动操作部件延伸的臂部件支撑。第一电极齿可以以预定间隔(即，彼此隔开)排列在臂部件的纵向方向上，同时第二电极齿可由框架支撑，并且以预定间隔排列在臂部件的纵向方向上。应当理解，第一电极齿(和第二电极齿)没有直接由可移动操作部件支撑。结果，构成梳齿电极组的电极齿(第一电极齿，第二电极齿)的数目不受可移动操作部件在例如与延伸臂部件呈直角相交的振荡轴的纵向上的长度的限制。因此在本发明的元件中，能够通过提供所需数目个第一和第二电极齿，确保使第一和第二梳齿电极的电极齿互相面对的表面积，而无需考虑可移动操作部件在振荡轴方向上的设计尺寸。由于确保了使第一和第二梳齿电极的电极齿互相面对的表面积，因此无需将第一和第二电极齿的宽度减少或其延伸长度增加到严重影响第一和第二梳齿电极的机械强度的程度，并且也无需将电极齿之间的间隙减少到导致元件的制造工艺中出现困难的程度。因而，通过提供所需数目个第一和第二电极齿而无需考虑可移动操作部件在振荡轴方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件的振荡操作的驱动力的同时可减少可移动操作部件在振荡轴方向上的设计尺寸以及由此减少整个元件在振荡轴方向上的的设计尺寸，本发明的元件可适用于实现微型化。

优选地，第一电极齿可以平行于振荡轴延伸，并且第二电极齿优选为平行于第一电极齿延伸。通过使得第一和第二电极齿的延伸方向平行于振荡轴，能够有效地产生使得振荡部件绕着振荡轴振荡的力。

在本发明的另一优选方案中，多个第一电极齿的延伸方向可与振荡轴的延伸方向相交。在这种情况下，第二电极齿的延伸方向优选为平行于第一电极齿的延伸方向。即使第一和第二电极齿的延伸方向不平行于振荡轴，也可由第一和第二梳齿电极产生用于驱动绕着振荡轴作振荡操作的驱动力。

第一梳齿电极可优选地包括至少三个电极齿，并且两个相邻第一电极齿之间的距离优选为随着电极齿与振荡轴的距离的增加而稳步增加。此外，第二梳齿电极可优选地包括至少三个电极齿，并且两个相邻第二电极齿之间的距离优选为随着电极齿与振荡轴的距离的增加而稳步增加。随着第一电极齿远离振荡轴，在振荡部件的振荡操作期间，电极齿之间的位移(从臂部件的延伸方向所视的)增加，由此这些构造有利于避免第一电极齿和第二电极齿在振荡部件的振荡操作期间互相接触。

优选地，第一电极齿的一个相关齿可以设置在两个相邻的第二电极齿(从臂部件的延伸方向所视为相邻的)之间，并且该相关齿可以从这两个第二电极齿之间的中心位置偏向振荡轴。可选地，相同的第一电极齿可以从这两个第二电极齿之间的中心位置偏离振荡轴。这些构造有利于抑制所谓的拽入(Pull-in)现象。

在优选方案中，本发明的微振荡元件中，所述多个第二电极齿分为两组，所述两组中的一组中的第二电极齿与所述两组中的另一组中的第二电极齿电分离。按照这种构造，通过使得施加到第二梳齿电极的电势与施加到第四梳齿电极的电势不同，能够使得第一和第二梳齿电极之间产生的静电力不同于第三和第四梳齿电极之间产生的静电力。利用这种构造，能够控制可移动操作部件绕着与振荡轴相交的预定轴的旋转位移。换句话说，可以调节可移动操作部件绕着该轴的姿势。

在另一优选方案中，该微振荡元件还可包括：从可移动操作部件延伸的附加臂部件、第三梳齿电极和第四梳齿电极。第三梳齿电极可包括多个第三电极齿，它们在与附加臂部件相交的方向上从附加臂部件延伸，并且在附加臂部件的纵向方向上彼此间隔开。第四梳齿电极可包括多个第四电极齿，它们用于配合第三梳齿电极使得振荡部件振荡。第四电极齿可被设置为在与附加臂部件相交的方向上从框架延伸，并且在附加臂部件的纵向方向上彼此间隔开。在这种情况下，第一梳齿电极和第三梳齿电极可以彼此电分离。另一方面，第二和第四梳齿电极可优选为彼此电连接。按照这种构造，通过使得施加到第一梳齿电极的电势与施加到第三梳齿电极的电势不同，能够使得第一和第二梳齿电极之间产生的静电力不同于第三和第四梳齿电极之间产生的静电力。利用这种构造，能够控制可移动操作部件绕着与振荡轴相交的预定轴的旋转位移。换句话说，可以调节可移动操作部件绕着该轴的姿势。

微振荡元件还可包括附加框架、附加扭转接合部件和驱动机构。附加扭转接合部件可将振荡部件支撑框架与附加框架彼此连接，并且限定了附加框架作振荡操作的附加振荡轴。附加振荡轴可在与振荡部件支撑框架的振荡轴相交的方向上延伸。驱动机构可使得附加框架绕着附加振荡轴震荡。在这种情况下，振荡轴的延伸方向可优选为正交于附加振荡轴的延伸方向。这个实例的元件是双轴振荡元件。

附图说明

图1是按照本发明第一实施例的微镜元件的平面图；

图2是图1所示的微镜元件的局部平面图；

图3是沿着图1的III-III线所得的剖视图；

图4是沿着图1的IV-IV线所得的剖视图；

图5A-5D表示图1的微镜元件的制造方法的一些步骤；

图6A-6D表示接着图5的步骤之后的后续处理；

图7是在驱动期间沿着图1的III-III线所得的剖视图；

图8是图1的微镜元件的第一修改实例的平面图；

图9是图1的微镜元件的第二修改实例的平面图；

图10是图1的微镜元件的第三修改实例的平面图；

图11是图1的微镜元件的第四修改实例的平面图；

图12是图1的微镜元件的第五修改实例的平面图；

图13是图1的微镜元件的第六修改实例的平面图；

图14是图1的微镜元件的第七修改实例的平面图；

图15是按照本发明第二实施例的微镜元件的平面图；

图16是图15所示的微镜元件的局部平面图；

图17是沿着图15的XVII-XVII-线所得的剖视图；

图18是沿着图15的XVIII-XVIII线所得的剖视图；

图19是按照本发明第三实施例的微镜元件的平面图；

图20是图19所示的微镜元件的局部平面图；

图21是沿着图19的XXI-XXI线所得的剖视图；

图22是沿着图19的XXII-XXII线所得的剖视图；

图23是沿着图19的XXIII-XXIII线所得的剖视图；

图24是按照本发明第四实施例的微镜元件的平面图；

图25是沿着图24的XXV-XXV线所得的剖视图；

图26是按照本发明第五实施例的微镜元件的平面图；

图27是图26所示的微镜元件的局部平面图；

图28是沿着图26的XXVIII-XXVIII线所得的剖视图；

图29是沿着图26的XXIX-XXIX线所得的剖视图；

图30是沿着图26的XXX-XXX线所得的剖视图；

图31表示包含图26所示的多个微镜元件的微镜阵列；

图32是传统微镜元件的局部透视图；以及

图33A-33B表示图32所示的微镜元件中的一组梳齿电极的定位。

具体实施方式

图1至4表示按照本发明第一实施例的微镜元件X1。图1是微镜元件X1的平面图，图2是微镜元件X1的局部平面图，以及图3和4是分别沿着III-III线和IV-IV线所得的剖视图。

微镜元件X1包括振荡部件10、框架21、扭转接合部件22和梳齿电极23A、23B，并且利用体块显微机械加工技术例如MEMS技术，通过加工作为所谓的SOI(绝缘体上硅)衬底的材料衬底来制造。材料衬底具有由第一硅层、第二硅层和在这些硅层之间设置的绝缘层构成的层叠结构。每层硅层都通过杂质掺杂的方式具有预定的导电性。微镜元件X1的前述各个区域主要形成在第一硅层和/或第二硅层上，并且为了有助于理解附图，利用图1中的对角线阴影示出源自第一硅层的区域，其从绝缘层朝着纸面突出。图2表示源自微镜元件X1的第二硅层的构造。

振荡部件10包括镜支撑部分11、臂部件12和梳齿电极13A、13B。

镜支撑部分11源自第一硅层，并且在其表面上设置具有光反射功能的镜表面11a。镜表面11a具有例如由沉积在第一硅层上的Cr层和沉积在Cr层上的Au层构成的层叠结构。镜支撑部分11和镜表面11a构成本发明的可移动操作部件。镜支撑部分11的如图1所示的长度L1(也即可移动操作部件的长度)例如在20和300μm之间。

臂部件12主要在第一硅层上产生，并且从镜支撑部分11延伸。图1所示的臂部件12的长度L2例如在10和100μm之间。

梳齿电极12A由多个电极齿13a构成。多个电极齿13a分别在臂部件12的延伸方向上从臂部件12彼此间隔地延伸。梳齿电极13B由多个电极齿13b构成。多个电极齿13b分别在臂部件13的延伸方向上、从臂部件12的与电极齿13a的相反侧彼此间隔地延伸。电极齿13a、13b主要在第一硅层上产生。在该实施例中，如图1所示，电极齿13a、13b的延伸方向正交于臂部件12的延伸方向。如图3所示，电极齿13a在元件厚度方向H上直立放置，并且电极齿13b也在元件厚度方向H上直立放置。此外，在该实施例中，电击齿13a、13b的宽度是均匀的，如图1所示。梳齿电极13A及其电极齿13a经臂部件12电连接到梳齿电极13B及其电极齿13b。

框架12主要在第一和第二硅层上产生，并且形成为围绕振荡部件10的形式。框架21的源自第二硅层的区域如图2所示。此外，框架21具有用以支撑框架21内的结构的预定机械强度。图1所示的框架21的长度L3例如在5和20μm之间。

扭转接合部件22由一对扭杆22a构成。扭杆22a主要在第一硅层上产生，并且连接到振荡部件10的臂部件12和框架21的源自第一硅层的区域，由此连接这些组件。框架21的源自第一硅层的区域和臂部件12通过扭杆22a电连接。此外，如图3所示，扭杆22a在元件厚度方向H上薄于臂部件12，并且也薄于框架21的源自第一硅层的区域。由这对扭杆22a构成的扭转接合部件22限定了振荡部件10及其镜支撑部分11的振荡操作的振荡轴A1。振荡轴A1正交于图1的箭头所示的方向D，或者换句话说，正交于臂部件12的延伸方向。相应地，在与臂部件12的延伸方向正交的方向上从臂部件12延伸的上述电极齿13a、13b的延伸方向平行于振荡轴A1。振荡轴A1优选穿过或接近于振荡部件10的重心。

在该实施例中，可以设置在第一硅层上平行形成的一组扭杆来替代扭杆22a。在这种情况下，这组扭杆之间的间隙优选为从框架21朝着臂部件12稳步增加。在微镜元件X1中，替代设置一对扭杆22a，可通过设置两组的两个这种平行扭杆来限定振荡轴A1。这同样适用于后述的微镜元件。

梳齿电极23A是用于与梳齿电极13A配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿23a构成。多个电极齿23a分别在臂部件12的延伸方向上从框架21彼此间隔地延伸。此外，梳齿电极23A主要在第二硅层上产生，并且如图2所示，其固定于框架21的源自第二硅层的区域。在该实施例中，如图1所示，电极齿23a的延伸方向正交于臂部件12的延伸方向，并且平行于振荡轴A1。同样在该实施例中，如图1所示，电极齿23a的宽度是均匀的，并且如图3所示，电极齿23a在元件厚度方向H上直立放置。

梳齿电极23A与梳齿电极13A一起构成驱动机构。如图3和4所示，梳齿电极13A、23A例如在振荡部件10不工作时置于不同的高度。此外，梳齿电极13A、23A的电极齿13a、23a彼此偏离，从而在振荡部件10的振荡操作期间梳齿电极13A、23A互相不接触。在该实施例中，两个相邻电极齿13a之间的距离都是相同的，并且两个相邻电极齿23a之间的距离也都是相同的。此外，置于臂部件12的延伸方向上的两个电极齿23a之间的电极齿13a位于两个电极齿23a的中心。

梳齿电极23B是用于与梳齿电极13B配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿23b构成。多个电极齿23b分别在臂部件12的延伸方向上从框架21彼此间隔地延伸。此外，梳齿电极23B主要在第二硅层上产生，并且如图2所示，其固定于框架21的源自第二硅层的区域。梳齿电极23B及其电极齿23b经框架21的源自第二硅层的区域电连接于梳齿电极23A及其电极齿23a。在该实施例中，如图1所示，电极齿23b的延伸方向正交于臂部件12的延伸方向，并且平行于振荡轴A1。同样在该实施例中，如图1所示，电极齿23b的宽度是均匀的，并且与电极齿23a相似，电极齿23b在元件厚度方向H上直立放置。

梳齿电极23B与梳齿电极13B一起构成驱动机构。如图4所示，梳齿电极13B、23B例如在振荡部件10不工作时置于不同的高度。此外，梳齿电极13B、23B的电极齿13b、23b彼此偏离，从而在振荡部件10的振荡操作期间梳齿电极13B、23B互相不接触。在该实施例中，两个相邻电极齿13b之间的距离都是相同的，并且两个相邻电极齿23b之间的距离也都是相同的。此外，置于臂部件12的延伸方向上的两个电极齿23b之间的电极齿13b位于两个电极齿23b的中心。

图5和6表示微镜元件X1的制造方法的实例。该方法是一种通过体块制造技术制造微镜元件X1的方法。在图5和图6的图6D中，将镜支撑部分M、臂部件AR、框架F1和F2、扭杆T1和T2以及一组梳齿电极E1和E2的形成过程表示为单个横截面的改型。该单个横截面由连续横截面表示，该连续横截面是在将要加工的材料衬底(具有多层结构的晶片)中，通过模仿单个微镜元件形成区中包含的多个预定位置中的多个横截面产生的。镜支撑部分M对应于镜支撑部分11的部分。臂部件AR对应于臂部件12，并且表示臂部件12的横切面。框架F1、F2分别对应于框架21，并且表示框架21的横切面。扭杆T1对应于扭杆22a，并且表示在扭杆22a的延伸方向上的横截面。扭杆T2对应于扭杆22a，并且表示扭杆22a的横切面。梳齿电极E1对应于梳齿电极13A、13B的部分，并且表示电极齿13a、13b的横切面。梳齿电极E2对应于梳齿电极23A、23B的部分，并且表示电极齿23a、23b的横切面。

为了制造微镜元件X1，首先制备例如图5A所示的材料衬底100。材料衬底100是SOI结构，其具有由硅层101、102以及在硅层101、102之间设置的绝缘层103构成的层叠结构。硅层101、102由通过杂质掺杂的方式呈现导电性的硅材料制成。可采用p型杂质例如B或者n型杂质例如P和Sb作为这些掺杂杂质。绝缘层103例如由二氧化硅构成。硅层101的厚度例如在10和100μm之间，硅层102的厚度例如在50和500μm之间，并且绝缘层103的厚度例如在0.3和3μm之间。

接下来，如图5B所示，在硅层101上形成镜表面11a。为了形成镜表面11a，利用溅射方法在硅层101上首先沉积Cr(50nm)，然后沉积Au(200nm)。然后经预定掩模在这些金属膜上连续执行蚀刻处理，以形成镜表面11a的图案。例如可使用碘化钾与碘的水溶液作为Au的蚀刻液，并且例如可使用硝酸铈铵(ammonium ceric nitrate)的水溶液作为Cr的蚀刻液。

接下来，如图5C所示，在硅层101上形成氧化物膜图案110和抗蚀剂图案111，并且在硅层102上形成氧化物膜图案112。氧化物膜图案110采取与振荡部件10(镜支撑部分M、臂部件AR、梳齿电极E1)和框架21(框架F1、F2)对应的图案形式。抗蚀剂图案111采取与两个扭杆22a(扭杆T1、T2)对应的图案形式。氧化物膜图案112采取与框架21(框架F1、F2)和梳齿电极23A、23B(梳齿电极E2)对应的图案形式。

接下来，如图5D所示，利用氧化物膜图案110和抗蚀剂图案111作为掩模，通过DRIE(深反应离子蚀刻)在硅层101上执行到预定深度的蚀刻处理。该预定深度对应于扭杆T1、T2的厚度，例如为5μm。通过DRIE，可采用其中交替执行蚀刻和侧壁保护的博希处理(Bosch process)来进行良好的蚀刻处理。也可在随后的DRIE处理中采用博希处理。

接下来，如图6A所示，通过使用剥离器将抗蚀剂图案11剥离。例如可使用AZ去除器700(由Clariant Japan制造)作为剥离器。

接下来，如图6B所示，利用氧化物膜图案110作为掩模，在硅层101上通过DRIE执行蚀刻处理，一直蚀刻到绝缘层103，同时保留扭杆T1、T2。通过该蚀刻处理，制成振荡部件10(镜支撑部分M、臂部件AR、梳齿电极E1)、两个扭杆22a(扭杆T1、T2)以及一部分框架21(框架F1、F2)。

接下来，如图6C所示，利用氧化物膜图案112作为掩模，在硅层102上通过DRIE执行蚀刻处理，一直蚀刻到绝缘层103。通过该蚀刻处理，制成一部分框架21(框架F1、F2)和梳齿电极23A、23B(梳齿电极E2)。

接下来，如图6D所示，通过蚀刻去除绝缘层103和氧化物膜图案110、112的露出区域。可采用干蚀刻或者湿蚀刻作为蚀刻方法。当采用干蚀刻时，例如可采用CF4或CHF3作为蚀刻气体。当采用湿蚀刻时，例如可使用含有氢氟酸和氟化铵(ammonium fluoride)的缓冲氢氟酸(BHF)作为蚀刻溶液。

通过这一系列处理，制成镜支撑部分M、臂部件AR、框架F1和F2、扭杆T1和T2、以及一组梳齿电极E1和E2，由此可制成微镜元件X1。

在微镜元件X1中，可通过将需要的预定电势施加给梳齿电极13A、13B、23A、23B，使振荡部件10和镜支撑部分11在振荡轴A1上旋转移位。可经由框架21的源自第一硅层的区域、两个扭杆22a和臂部件12将电势施加到梳齿电极13A、13B上。例如可将梳齿电极13A、13B接地。同时，可经由框架21的源自第二硅层的区域将电势施加到梳齿电极23A、23B。框架21的源自第二硅层的区域和框架21的源自第一硅层的区域被绝缘层(例如上述绝缘层103)电分离。

通过向每个梳齿电极13A、13B、23A、23B施加预定电势使得在梳齿电极13B、23B之间和在梳齿电极13B、23B之间产生所需的静电吸引力，梳齿电极13A被引向梳齿电极23A，梳齿电极13B被引向梳齿电极23B。结果，振荡部件10和镜支撑部分11进行绕着振荡轴A1的振荡操作，从而旋转移位到使得静电吸引力与两个扭杆22a的扭转阻力和相互平衡的角度。在该平衡状态，梳齿电极13A、23A^*例如如图7所示定位，并且梳齿电极13B、23B也类似地定位。可通过调节施加到梳齿电极13A、13B、23A、23B的电势来调节该振荡操作期间发生的旋转位移量。此外，当梳齿电极13A、23A之间的静电吸引力和梳齿电极13B、23B之间的静电吸引力消除时，扭杆22a返回到它们的自然状态，使得振荡部件10和镜支撑部分11返回到图3所示的方位。通过以这种方式驱动振荡部件10和镜支撑部分11倾斜，能够随意地切换在设置在镜支撑部分11上的镜表面11a上反射的光的反射方向。

在微镜元件X1中，在从镜支撑部分11延伸的臂部件12上支撑梳齿电极13A的多个电极齿13a，它们在臂部件12的延伸方向上彼此间隔；并且在框架21上支撑梳齿电极23A的多个电极齿23a，它们在臂部件12的延伸方向上彼此间隔。同时，在从镜支撑部分11延伸的臂部件12上支撑梳齿电极13B的多个电极齿13b，它们在臂部件12的延伸方向上彼此间隔；并且在框架21上支撑梳齿电极23B的多个电极齿23b，它们在臂部件12的延伸方向上彼此间隔。这些电极齿13a、13b、23a、23b并不直接由镜支撑部分11支撑。结果，构成一组梳齿电极13A、23A的电极齿13a、23a的数目和构成一组梳齿电极13B、23B的电极齿13b、23b的数目不受镜支撑部分11在与臂部件12的延伸方向正交的振荡轴A1的延伸方向上的长度的限制。

由此在微镜元件X1中，能够设置所需数目个电极齿13a、13b、23a、23b，而不需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸，因此能够确保使得电极齿13a、23a相互面对的足够的表面积以及使得电极齿13b、23b相互面对的足够的表面积。利用微镜元件X1，例如无需为了确保使得电极齿13a、23a相互面对的足够的表面积而将一组梳齿电极13A、23A的电极齿13a、23a的宽度减少或将其延伸长度增加到严重影响电极齿13a、23a的机械强度的程度，并且也无需将电极齿之间的间隙减小到导致元件的制造工艺发生困难的程度。

由此，通过提供所需数目的电极齿13a、13b、23a、23b而无需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件10的振荡操作的驱动力的同时可减少镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸以及由此减少整个元件在振荡轴A1方向上的设计尺寸，该微镜元件X1适用于实现微型化。

图8是微镜元件X1的第一修改实例的平面图。在该修改实例中，置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿23a之间的电极齿13a从两个电极齿23a之间的中心位置偏向振荡轴A1，或者置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿13a之间的电极齿23a从两个电极齿13a之间的中心位置偏离振荡轴A1。此外，置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿23b之间的电极齿13b从两个电极齿23b之间的中心位置偏向振荡轴A1，或者置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿13b之间的电极齿23b从两个电极齿13b之间的中心位置偏离振荡轴A1。

图9是微镜元件X1的第二修改实例的平面图。在该修改实例中，置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿23a之间的电极齿13a从两个电极齿23a之间的中心位置偏离振荡轴A1，或者置于臂部件12的延伸方向上两个相邻电极齿13a之间的电极齿23a从两个电极齿13a之间的中心位置偏向振荡轴A1。此外，置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿23b之间的电极齿13b从两个电极齿23b之间的中心位置偏离振荡轴A1，或者置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿13b之间的电极齿23b从两个电极齿13b之间的中心位置偏向振荡轴A1。

第一和第二修改实例的构造有利于在驱动一组梳齿电极13A、23A和一组梳齿电极13B、23B中的元件期间抑制所谓的拽入现象的发生。如上所述，在驱动该元件期间，在梳齿电极13A、23A之间以及在梳齿电极13B、23B之间产生静电吸引力。结果，梳齿电极13A被引向梳齿电极23A，并且梳齿电极13B被引向梳齿电极23B。利用梳齿电极13A、23A如图1、3、4所示设置的微镜元件X1，在梳齿电极13A处于引向梳齿电极23A的状态时，在一个电极齿13a和在其相对于振荡轴A1的外侧与其相邻的电极齿23a之间的距离比在该电极齿13a和在其相对于振荡轴A1的内侧与其相邻的另一个电极齿23a之间的距离短或长，这取决于振荡轴A1在元件厚度方向H上的位置。当前者较后者短时，在电极齿13a与外侧电极齿23a之间的静电吸引力(第一静电吸引力)趋向于大于在电极齿13a与内侧电极齿23a之间的静电吸引力(第二静电吸引力)。当第一静电吸引力比第二静电吸引力大预定程度或预定程度以上时，将不适当地吸引电极齿13a和外侧电极齿23a，从而易于发生拽入现象。当第二静电吸引力比第一静电吸引力大预定程度或预定程度以上时，将不适当地吸引电极齿13a和内侧电极齿23a，由此易于发生拽入现象。类似地，使用如图1和4所示构造的梳齿电极13B、23B的微镜元件X1，会在梳齿电极13B、23B中发生拽入现象。拽入现象是不希望的，因为其损坏元件的振荡特性。

相反地，在第一和第二修改实例中(其中在振荡部件10没有旋转移位时，置于臂部件12的延伸方向上的两个相邻电极齿23a之间的电极齿13a从两个电极23a之间的中心位置偏向电极齿23a的内侧或外侧)，按照振荡轴A1在元件厚度方向H上的位置适当设置电极齿的偏移量，在振荡部件10旋转移位使得梳齿电极13A引向梳齿电极23A、23B时，能够基本上使得电极齿13a和外侧电极齿23a之间的距离与电极齿13a和内侧电极齿23a之间的距离相等。在这种情况下，能够抑制在梳齿电极13A、23A中发生拽入现象。同样地，通过第一和第二修改实例的构造，能够抑制在梳齿电极13B、23B中发生拽入现象。

图10是微镜元件X1的第三修改实例的平面图。在该修改实例中，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，并且两个相邻电极齿13a之间的距离、两个相邻电极齿13b之间的距离、两个相邻电极齿23a之间的距离、以及两个相邻电极齿23b之间的距离随着与振荡轴A1的距离的增加而稳步增加。

在振荡部件10的振荡操作期间，电极齿13a、13b在电极齿间隔方向(臂部件12的延伸方向)上的位移量随着与振荡轴A1的距离的增加而稳步增加，由此该修改实例的有利之处在于，当在驱动该元件期间振荡部件10旋转移位使得梳齿电极13A、13B分别被引向梳齿电极23A和23B时，能够使得电极齿13a和23a之间的距离都基本上相等，并且能够使得电极齿13b和23b之间的距离都基本上相等。通过在驱动该元件期间使得电极齿13a和23a之间的所有距离都基本上相等，在驱动该元件期间能够在整个梳齿电极13A、23A上产生均匀的静电吸引力。同样地，通过在驱动该元件期间使得电极齿13b和23b之间的所有距离都基本上相等，在驱动该元件期间能够在整个梳齿电极13B和23B上产生均匀的静电吸引力。

图11是微镜元件X1的第四修改实例的平面图。在该修改实例中，梳齿电极13A、13B的多个电极齿13a、13b的延伸方向以及梳齿电极23A、23B的多个电极齿23a、23b的延伸方向与臂部件12的延伸方向不正交。而是替代为，电极齿13a、23a的延伸方向彼此平行，并且电极齿13b、23b的延伸方向彼此平行。电极齿13a、13b、23a、23b的延伸方向与臂部件12的延伸方向形成的锐角例如是45°。微镜元件X1可以设置以这种方式构成的梳齿电极13A、13B、23A、23B。

图12是微镜元件X1的第五修改实例的平面图。在该修改实例中，电极齿13a、13b的两侧面不垂直于臂部件12的侧面，并且电极齿13a、13b的宽度随着与臂部件12的距离的增加而稳步减小。此外，电极齿23a、23b的两侧面不垂直于框架21的侧面，并且电极齿23a、23b的宽度随着与框架21的距离的增加而稳步减小。

这种构造的有利之处在于，当在驱动该元件期间振荡部件10旋转移位使得梳齿电极13A、13B分别被引向梳齿电极23A和23B时，能够防止电极齿13a、23a和电极齿13b、23b变得过于接近。通过在驱动该元件期间防止电极齿13a、23a变得过于接近，在驱动该元件期间能够抑制在梳齿电极13A、23A中发生拽入现象。同样地，通过在驱动该元件期间防止电极齿13b、23b变得过于接近，在驱动该元件期间能够抑制在梳齿电极13B、23B中发生拽入现象。

图13是微镜元件X1的第六修改实例的平面图。在该修改实例中，面向镜支撑部分11侧的电极齿13a、13b的侧面垂直于臂部件12的侧面，电极齿13a、13b的另一侧面不垂直于臂部件12的侧面，并且电极齿13a、13b的宽度随着与臂部件12的距离的增加而稳步减小。此外，面向镜支撑部分11侧的电极齿23a、23b的侧面不垂直于框架21的侧面，电极齿23a、23b的另一侧面垂直于框架21的侧面，并且电极齿23a、23b的宽度随着与框架21的距离的增加而稳步减小。

这种构造的有利之处在于，当在驱动该元件期间振荡部件10旋转移位使得梳齿电极13A、13B分别被引向梳齿电极23A和23B时，尤其能够防止电极齿13a与它们的外侧的电极齿23a、以及电极齿13b与它们的外侧的电极齿23b变得过于接近。

图14是微镜元件X1的第七修改实例的对应于图1的III-III线的剖视图。在该修改实例中，在振荡部件10不工作时电极齿13a的站立方向相对于元件厚度方向H倾斜。更具体地，电极齿13a这样倾斜，使得其越接近电极齿23a就越朝着接近镜支撑部分11的方向稳步移动。此外，电极齿23a这样倾斜，使得其越接近电极齿13a就越朝着远离镜支撑部分11的方向稳步移动。在该修改实例中，电极齿13b、23b以与电极齿13a、23a类似的方式倾斜。

在振荡部件10不工作的情况下梳齿电极13A相对于梳齿电极23A的方向不同于在振荡部件10旋转移位使得梳齿电极13A被引向梳齿电极23A的情况下梳齿电极13A相对于梳齿电极23A的方向。当梳齿电极13A和23A具有图1、3、4所示的构造时，这种方向上的变化相对较大。与此相对照，该修改实例的梳齿电极13A、23A包括电极齿13a和23a，它们预先倾斜在一个方向上，即，梳齿电极13A被引向梳齿电极23A时，梳齿电极13a倾斜的方向，由此在工作和不工作期间之间的方向变化相对较小。同样地，该修改实例的梳齿电极13B和23B包括电极齿13b和23b，它们预先倾斜在一个方向上，即，梳齿电极13B被引向梳齿电极23B时梳齿电极13b倾斜的方向，由此在工作和不工作期间之间的方向变化相对较小。通过以这种方式抑制方向变化，能够在梳齿电极13A、23A之间和在梳齿电极13B和23B之间产生稳定的静电吸引力。

图15至18表示关于本发明第二实施例的微镜元件X2。图15是微镜元件X2的平面图，图16是微镜元件X2的局部平面图，图17和18分别是沿着图15的XVII-XVII线和XVIII-XVIII线所得的剖视图。

微镜元件X2包括振荡部件10、框架24、扭转接合部件22和梳齿电极23A、23B。微镜元件X2与微镜元件X1的不同之处在于其包括框架24而不是框架21。此外，利用上述关联于微镜元件X1描述的MEMS技术，通过加工作为SOI衬底的材料衬底来制造微镜元件X2。材料衬底具有由第一硅层、第二硅层和在这些硅层之间的绝缘层构成的层叠结构，每层硅层都通过杂质掺杂的方式具有预定的导电性。为了有助于理解附图，在图15中利用对角线阴影来表示源自第一硅层的、从绝缘层朝向纸面突出的区域。图16表示微镜元件X2的源自第二硅层的构造。

框架24主要源自第一和第二硅层，并且采用围绕振荡部件10的形式。如图16所示，框架24的源自第二硅层的区域在结构上被分成第一区域24a和第二区域24b。在该实施例中，第一区域24a和第二区域24b也被电分离。

扭转接合部件22由形成在第一硅层上的一对扭杆22a构成。扭杆22a连接到振荡部件10的臂部件12以及框架24的源自第一硅层的区域，由此连接这些组件。此外，如图17所示，扭杆22a在元件厚度方向H上薄于臂部件12和框架24^*的源自第一硅层的区域。

梳齿电极23A是用于与振荡部件10的梳齿电极13A配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿23a构成，所述多个电极齿23a分别在臂部件12的延伸方向上从框架24间隔地延伸。电极齿23a主要在第二硅层上产生，并且如图16所示，其固定于框架24的第一区域24a。梳齿电极23A与梳齿电极13A一起构成驱动机构。

梳齿电极23B是用于与梳齿电极13B配合产生静电吸引力的区域(site)，并且由从框架24延伸的多个电极齿23b构成。电极齿23b主要在第二硅层上产生，并且如图16所示固定于框架24的第二区域24b。框架24的第二区域24b在结构上和电性上都与第一区域24a分离，因此梳齿电极23B及其电极齿23b与固定于第一区域24a的梳齿电极23A及其电极齿23a电分离。梳齿电极23B与梳齿电极13B一起构成驱动机构。

微镜元件X2中的振荡部件10的构造、扭转接合部件22的其余构造以及梳齿电极23A、23B的其余构造与上述关联于第一实施例的振荡部件10、扭转接合部件22以及梳齿电极23A、23B描述的那些构造相同。

在微镜元件X2中，通过依据需要向梳齿电极13A、13B、23A、23B施加预定电势，振荡部件10和镜支撑部分11能够绕着振荡轴A1旋转移位。可以经框架24的源自第一硅层的区域、两个扭杆22a和臂部件12将电势施加到梳齿电极13A、13B。例如将梳齿电极13A、13B接地。同时，可经框架24的第一区域24a和第二区域24b将电势施加到梳齿电极23A、23B。可通过调节施加到梳齿电极13A、13B、23A、23B的电势来调节振荡操作期间发生的旋转位移量。通过以这种方式驱动振荡部件10和镜支撑部分11倾斜，能够随意切换在设置在镜支撑部分11上的镜表面11a上反射的光的反射方向。

在微镜元件X2中，通过使得施加到梳齿电极23A的电势与施加到梳齿电极23B的电势不同，能够使得梳齿电极13A和23A之间产生的静电吸引力不同于梳齿电极13B和23B之间产生的静电吸引力。结果，能够控制振荡部件10和镜支撑部分11的除了绕着旋转轴A1的旋转位移之外的旋转位移量。例如，可调节振荡部件10和镜支撑部分11绕着与旋转轴A1相交的轴(例如图8所示的轴A1’)的旋转位移量。由此，通过微镜元件X2，能够这样控制振荡部件10和镜支撑部分11的姿势，使得镜表面11a总是平行于旋转轴A1。这种姿势调节结构有利于实现高精度的光反射功能。

此外，在微镜元件X2中，构成一组梳齿电极13A、23A的电极齿13a、23a的数目和构成一组梳齿电极13B、23B的电极齿13b、23b的数目不受镜支撑部分11在与臂部件12的延伸方向正交的振荡轴A1的延伸方向上的长度的限制。因此通过微镜元件X2，能够通过提供所需数目个电极齿13a、13b、23a、23b，确保使电极齿13a、23a相互面对的足够表面积以及使电极齿13b、23b相互面对的足够表面积，而无需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸。以这种方式，与上述微镜元件X1类似，通过提供所需数目个电极齿13a、13b、23a、23b，而无需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件10的振荡操作的驱动力的同时可减少镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸以及由此减少整个元件在振荡轴A1方向上的的设计尺寸，从而微镜元件X2适用于实现微型化。

图19至23表示按照本发明第三实施例的微镜元件X3。图19是微镜元件X3的平面图，图20是微镜元件X3的局部平面图，图21至23是分别沿着图19的XXI-XXI线、XXII-XXII线以及XXIII-XXIII线所得的剖视图。

微镜元件X3包括振荡部件10’、框架25、扭转接合部件22和梳齿电极23A、23B。微镜元件X3与微镜元件X1的不同之处在于其包括振荡部件10’而不是振荡部件10，并且其包括框架25而不是框架21。此外，利用上述关联于微镜元件X1描述的MEMS技术，通过加工作为SOI衬底的材料衬底来制造微镜元件X3。材料衬底具有由第一硅层、第二硅层和在这些硅层之间的绝缘层构成的层叠结构，每层硅层都通过杂质掺杂的方式具有预定的导电性。为了有助于理解附图，在图19中利用对角线阴影来表示源自第一硅层的、从绝缘层朝向纸面突出的区域。图20表示微镜元件X3的源自第二硅层的构造。

振荡部件10’包括镜支撑部分11、臂部件14和15、以及梳齿电极13A和13B，因此其与振荡部件10的不同之处在于包括臂部件14和15而不是臂部件12。

臂部件14包括主要在第一硅层上形成的主部分14a以及主要在第二硅层上形成的基础部分14b，并且从镜支撑部分11延伸。臂部件14的主部分14a经基础部分14b连接到镜支撑部分11。

臂部件15主要在第一硅层上产生，并且在与臂部件14相同的方向上从镜支撑部分11延伸。此外，臂部件15在结构上与臂部件14分离。在该实施例中，臂部件15还与臂部件14的主部分14a电分离。臂部件15与臂部件14所隔开的距离例如在15和50μm之间。

梳齿电极13A由多个电极齿13a构成。多个电极齿13a分别在臂部件14的延伸方向上从臂部件14的主部分14a彼此间隔地延伸。梳齿电极13B由多个电极齿13b构成。多个电极齿13b在臂部件15的延伸方向上从臂部件15的与电极齿13a的相反侧彼此间隔地延伸。电极齿13a、13b主要在第一硅层上产生。在该实施例中，如图19所示，电极齿13a的延伸方向正交于臂部件14的延伸方向，并且电极齿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与臂部件15电分离，固定于主部分14a的梳齿电极13A及其电极齿13a与固定于臂部件15的梳齿电极13B及其电极齿13b电分离。

振荡部件10’的镜支撑部分11的构造以及梳齿电极13A、13B的其余构造与上述关联于第一实施例的镜支撑部分11以及梳齿电极13A、13B描述的那些构造相同。

框架25主要在第一和第二硅层上产生，并且采用围绕振荡部件10’的形式。如图19和23所示，框架25的源自第一硅层的区域在结构上被分成第一区域25a和第二区域25b。在该实施例中，第一区域25a和第二区域25b也电分离。

扭转接合部件22由形成在第一硅层上的一对扭杆22a构成。这对扭杆22a的其中之一连接到振荡部件10’的臂部件14的主部分14a以及框架25的第一区域25a，由此连接这些组件；通过该扭杆22a，第一区域25a和主部分14a电连接。此外，如图21所示，该扭杆22a在元件厚度方向H上薄于主部分14a和第一区域25a。另一扭杆22a连接到振荡部件10’的臂部件15以及框架25的第二区域25b，由此连接这些组件；通过该扭杆22a，第二区域25b和臂部件15电连接。此外，该扭杆22a在元件厚度方向H上薄于臂部件15和第二区域25b。

梳齿电极23A是用于与振荡部件10’的梳齿电极13A配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿23a构成。所述多个电极齿23a分别在臂部件14的延伸方向上从框架25彼此间隔地延伸。电极齿23a主要在第二硅层上产生，并且固定于框架25的源自第二硅层的区域，如图20所示。梳齿电极23A与梳齿电极13A一起构成驱动机构。

梳齿电极23B是用于与梳齿电极13B配合产生静电吸引力的区域(site)，并且由多个电极齿23b构成。所述多个电极齿23b分别在臂部件15的延伸方向上从框架25彼此间隔地延伸。电极齿23b主要在第二硅层上产生，并且固定于框架25的源自第二硅层的区域，如图20所示。梳齿电极23B经框架25的源自第二硅层的区域电连接到梳齿电极23A。梳齿电极23B与梳齿电极13B一起构成驱动机构。

微镜元件X3中的扭转接合部件22的其余构造以及梳齿电极23A、23B的其余构造与上述关联于第一实施例的扭转接合部件22以及梳齿电极23A、23B描述的那些构造相同。

在微镜元件X3中，通过依据需要向梳齿电极13A、13B、23A、23B施加预定电势，振荡部件10’和镜支撑部分11能够绕着振荡轴A1旋转移位。可以经框架25的第一区域25a、扭杆22a其中之一和臂部件14的主部分14a将电势施加到梳齿电极13A。可以经框架25的第二区域25b、另一扭杆22a以及臂部件15将电势施加到梳齿电极13B。可以经框架25的源自第二硅层的区域将电势施加到梳齿电极23A、23B。例如将梳齿电极23A、23B接地。框架25的源自第二硅层的区域以及框架25的源自第一硅层的区域(第一区域25a以及第二区域25b)被绝缘层电分离。可通过调节施加到梳齿电极13A、13B、23A、23B的电势来调节振荡操作期间发生的旋转位移量。通过以这种方式驱动振荡部件10’和镜支撑部分11倾斜，能够随意切换在设置在镜支撑部分11上的镜表面11a上反射的光的反射方向。

在微镜元件X3中，通过使得施加到梳齿电极13A的电势与施加到梳齿电极13B的电势不同，能够使得梳齿电极13A和23A之间产生的静电吸引力不同于梳齿电极13B和23B之间产生的静电吸引力。结果，能够控制振荡部件10’和镜支撑部分11的除了绕着旋转轴A1的旋转位移之外的旋转位移量。例如，可调节振荡部件10’和镜支撑部分11绕着与旋转轴A1相交的轴(例如图22所示的轴A1’)的旋转位移量。由此，通过微镜元件X3，能够这样控制振荡部件10’和镜支撑部分11的姿势，使得镜表面11a总是平行于旋转轴A1。这种姿势调节结构有利于实现高精度的光反射功能。

此外，与上述微镜元件X1类似，通过提供所需数目个电极齿13a、13b、23a、23b，而无需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件10’的振荡操作的驱动力的同时可减少镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸以及由此减少整个元件在振荡轴A1方向上的的设计尺寸，从而微镜元件X3适用于实现微型化。

图24和25表示按照本发明第四实施例的微镜元件X4。图24是微镜元件X4的平面图，图25是沿着图24的XXV-XXV线所得的剖视图。

微镜元件X4包括振荡部件30、框架41、扭转接合部件42和梳齿电极43A、43B、44A、44B。此外，利用上述关联于微镜元件X1描述的MEMS技术，通过加工作为SOI衬底的材料衬底来制造微镜元件X4。材料衬底具有由第一硅层、第二硅层和在这些硅层之间的绝缘层构成的层叠结构，每层硅层都通过杂质掺杂的方式具有预定的导电性。为了有助于理解附图，在图24中利用对角线阴影来表示源自第一硅层的、从绝缘层朝向纸面突出的区域。

振荡部件30包括镜支撑部分31、臂部件32、33以及梳齿电极34A、34B、35A、35B。

镜支撑部分31主要在第一硅层上产生，并且在其表面上设置具有光反射功能的镜表面31a。镜支撑部分31和镜表面31a构成本发明的可移动操作部件。

臂部件32主要在第一硅层上产生，并且从镜支撑部分31延伸。臂部件33主要在第一硅层上产生，并且从镜支撑部分31的与臂部件32的相反侧延伸。臂部件32的延伸方向与臂部件33的延伸方向一致。

梳齿电极34A由多个电极齿34a构成。多个电极齿34a分别在臂部件32的延伸方向上从臂部件32彼此间隔地延伸。梳齿电极34B由多个电极齿34b构成。多个电极齿34b分别在臂部件32的延伸方向上从臂部件32的与电极齿34a的相反侧彼此间隔地延伸。电极齿34a、34b主要在第一硅层上产生。在该实施例中，如图24所示，电极齿34a、34b的延伸方向正交于臂部件32的延伸方向。梳齿电极34A及其电极齿34a经臂部件32电连接于梳齿电极34B及其电极齿34b。

梳齿电极35A由多个电极齿35a构成。多个电极齿35a分别在臂部件33的延伸方向上从臂部件33彼此间隔地延伸。梳齿电极35B由多个电极齿35b构成。多个电极齿35b分别在臂部件33的延伸方向上从臂部件33的与电极齿35a的相反侧彼此间隔地延伸。电极齿35a、35b主要在第一硅层上产生。在该实施例中，如图24所示，电极齿35a、35b的延伸方向正交于臂部件33的延伸方向。梳齿电极35A及其电极齿35a经臂部件33电连接于梳齿电极35B及其电极齿35b。梳齿电极35A、35B也经镜支撑部分31电连接于梳齿电极34A、34B。

框架41主要在第一和第二硅层上产生，并且采取围绕振荡部件30的形式。此外，框架41具有能够支撑框架41内的结构的预定机械强度。

扭转接合部件42由一对扭杆42a构成。扭杆42a主要在第一硅层上产生，并且连接于振荡部件30的镜支撑部分31和框架41的源自第一硅层的区域，由此连接这些组件。框架41的源自第一硅层的区域和镜支撑部分31通过扭杆42a电连接。此外，如图25所示，扭杆42a在元件厚度方向H上薄于镜支撑部分31和框架41的源自第一硅层的区域。由一对扭杆42a构成的扭转接合部件42限定振荡部件30和镜支撑部分31的振荡操作的振荡轴A4。振荡轴A4正交于图24的箭头所示的方向D，或者换句话说，正交于臂部件32、33的延伸方向。相应地，在与臂部件32的延伸方向正交的方向上从臂部件32延伸的上述电极齿34a、34b的延伸方向平行于振荡轴A4，并且在于臂部件33的延伸方向正交的方向上从臂部件33延伸的上述电极齿35a、35b的延伸方向平行于振荡轴A4。振荡轴A4优选地穿过或者接近于振荡部件30的重心。

梳齿电极43A是用于与梳齿电极34A配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿43a构成。多个电极齿43a分别在臂部件32的延伸方向上从框架41间隔地延伸。电极齿43a主要在第二硅层上产生，并且固定于框架41的源自第二硅层的区域。在该实施例中，如图24所示，电极齿43a的延伸方向正交于臂部件32的延伸方向，并且电极齿43a的延伸方向平行于振荡轴A4。

梳齿电极43A与梳齿电极34A一起构成驱动机构。如图25所示，梳齿电极34A、43A例如在振荡部件30不工作时位于彼此不同的高度上。此外，电极齿34a、43a彼此偏离，使得梳齿电极34A、43A在振荡部件30的振荡操作期间互相不接触。

梳齿电极43B是用于与梳齿电极34B配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿43b构成。多个电极齿43b分别在臂部件32的延伸方向上从框架41间隔地延伸。电极齿43b主要在第二硅层上产生，并且固定于框架41的源自第二硅层的区域。梳齿电极43B及其电极齿43b经框架41的源自第二硅层的区域的一部分电连接于梳齿电极43A及其电极齿43a。在该实施例中，如图24所示，电极齿43b的延伸方向正交于臂部件32的延伸方向，并且电极齿43b的延伸方向平行于振荡轴A4。

梳齿电极43B与梳齿电极34B一起构成驱动机构。梳齿电极34B、43B例如在振荡部件30不工作时位于彼此不同的高度上。此外，电极齿34b、43b彼此偏离，使得梳齿电极34B、43B在振荡部件30的振荡操作期间互相不接触。

梳齿电极44A是用于与梳齿电极35A配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿44a构成。多个电极齿44a分别在臂部件33的延伸方向上从框架41间隔地延伸。电极齿44a主要在第二硅层上产生，并且固定于框架41的源自第二硅层的区域。在该实施例中，电极齿44a在框架41的源自第二硅层的区域中的固定位置与前述电极齿43a、43b在框架41的源自第二硅层的区域中的固定位置电分离。因而，梳齿电极44A及其电极齿44a与梳齿电极43A、43B及其电极齿43a、43b电分离。同样在该实施例中，如图24所示，电极齿44a的延伸方向正交于臂部件33的延伸方向，并且电极齿44a的延伸方向平行于振荡轴A4。

该梳齿电极44A与梳齿电极35A一起构成驱动机构。如图25所示，梳齿电极35A、44A例如在振荡部件30不工作时位于彼此不同的高度上。此外，电极齿35a、44a彼此偏离，使得梳齿电极35A、44A在振荡部件30的振荡操作期间互相不接触。

梳齿电极44B是用于与梳齿电极35B配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿44b构成。多个电极齿44b分别在臂部件33的延伸方向上从框架41间隔地延伸。电极齿44b主要在第二硅层上产生，并且固定于框架41的源自第二硅层的区域的一部分。在该实施例中，电极齿44b在框架41的源自第二硅层的区域中的固定位置与前述电极齿43a、43b在框架41的源自第二硅层的区域中的固定位置电分离。因而，梳齿电极44B及其电极齿44b与梳齿电极43A、43B及其电极齿43a、43b电分离。另一方面，梳齿电极44B及其电极齿44b经框架41的源自第二硅层的区域的一部分电连接于梳齿电极44A及其电极齿44a。同样在该实施例中，如图24所示，电极齿44b的延伸方向正交于臂部件33的延伸方向，并且电极齿44b的延伸方向平行于振荡轴A4。

该梳齿电极44B与梳齿电极35B一起构成驱动机构。梳齿电极35B、44B例如在振荡部件30不工作时位于彼此不同的高度上。此外，电极齿35b、44b彼此偏离，使得梳齿电极35B、44B在振荡部件30的振荡操作期间互相不接触。

在微镜元件X4中，通过依据需要向梳齿电极34A、34B、35A、35B、43A、43B、44A、44B施加预定电势，振荡部件30和镜支撑部分31能够绕着振荡轴A4旋转移位。可以经框架41的源自第一硅层的区域、两个扭杆42a、镜支撑部分31以及臂部件32、33将电势施加到梳齿电极34A、34B、35A、35B。例如将梳齿电极34A、34B、35A、35B接地。同时，可以经框架41的源自第二硅层的区域的一部分将电势施加到梳齿电极43A、43B。可经框架41的源自第二硅层的区域的另一部分将电势施加到梳齿电极44A、44B。可通过调节施加到梳齿电极34A、34B、35A、35B、43A、43B、44A、44B的电势来调节振荡操作期间发生的旋转位移量。通过以这种方式驱动振荡部件30和镜支撑部分31倾斜，能够随意切换在设置在镜支撑部分31上的镜表面31a上反射的光的反射方向。

此外，与上述微镜元件X1类似，通过提供所需数目个电极齿34a、34b、35a、35b、43a、43b、44a和44b，而无需考虑镜支撑部分31在振荡轴A4方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件30的振荡操作的驱动力的同时可减少镜支撑部分31在振荡轴A4方向上的设计尺于以及由此减少整个元件在振荡轴A4方向上的的设计尺寸，从而微镜元件X4适用于实现微型化。

图26至30表示按照本发明第五实施例的微镜元件X5。图26是微镜元件X5的平面图，图27是微镜元件X5的局部平面图。图28至30分别是沿着图26的XXVIII-XXVIII线、XXIX-XXIX线、XXX-XXX线所得的剖视图。

微镜元件X5包括振荡部件10、框架21、扭转接合部件22、梳齿电极23A和23B、框架51(局部示出)、臂部件52和53、扭转接合部件54、以及梳齿电极55和56。此外，利用上述关联于微镜元件X1描述的MEMS技术，通过加工作为SOI衬底的材料衬底来制造微镜元件X5。材料衬底具有由第一硅层、第二硅层和在这些硅层之间的绝缘层构成的层叠结构，每层硅层都通过杂质掺杂的方式具有预定的导电性。为了有助于理解附图，在图26中利用对角线阴影来表示源自第一硅层的、从绝缘层朝向纸面突出的区域。图27表示微镜元件X5的源自第二硅层的构造。

微镜元件X5的振荡部件10、框架21、扭转接合部件22以及梳齿电极23A和23B与上述第一实施例中的振荡部件10、框架21、扭转接合部件22以及梳齿电极23A和23B类似。

框架51主要在第一和第二硅层上产生，并且具有用以支撑框架51内的结构的预定机械强度。框架51的源自第二硅层的区域如图27所示。

臂部件52主要在第一硅层上产生，并且在与振荡部件10的振荡轴A1正交的方向上从框架21延伸。此外，如图28所示，臂部件52固定于框架21的源自第一硅层的区域。臂部件53主要在第二硅层上产生，并且在与振荡部件10的振荡轴A1正交、且与臂部件52平行的方向上从框架51延伸。此外，如图27所示，臂部件53固定于框架51的源自第二硅层的区域。

扭转接合部件54由一组扭杆54a、54b和扭杆54c构成。

扭杆54a主要在第一硅层上产生，并且连接到框架21的源自第一硅层的区域和框架51的源自第一硅层的区域，由此连接这些组件。框架51的源自第一硅层的区域和框架21的源自第一硅层的区域通过扭杆54a电连接。此外，如图28所示，扭杆54a在元件厚度方向H上薄于框架21的源自第一硅层的区域和框架51的源自第一硅层的区域。

扭杆54b主要在第二硅层上产生，并且连接到框架21的源自第二硅层的区域和框架51的源自第二硅层的区域，由此连接这些组件。框架51的源自第二硅层的区域和框架21的源自第二硅层的区域通过扭杆54b电连接。在框架51的源自第二硅层的区域中，扭杆54b的固定位置与前述臂部件53的固定位置电分离。此外，如图28所示，扭杆54b在元件厚度方向H上薄于框架21的源自第二硅层的区域和框架51的源自第二硅层的区域。

扭杆54c主要在第一硅层上产生，并且连接到框架51的源自第一硅层的区域和臂部件52，由此连接这些组件。框架51的源自第一硅层的区域和臂部件52通过扭杆54c电连接。此外，如图28所示，扭杆54c在元件厚度方向H上薄于框架51的源自第一硅层的区域和臂部件52。

扭转接合部件54(扭杆54a、54b、54c)限定了框架21的振荡操作的振荡轴A5。振荡轴A5的延伸方向正交于振荡轴A1的延伸方向。振荡轴A5优选地穿过或者接近于振荡部件10的重心。

梳齿电极55由多个电极齿55a构成。多个电极齿55a分别在臂部件52的延伸方向上从臂部件52彼此间隔地延伸。电极齿55a主要在第一硅层上产生。

梳齿电极56是用于与梳齿电极55配合产生静电吸引力的区域，并且由多个电极齿56a构成。多个电极齿56a分别在臂部件53的延伸方向上从臂部件53彼此间隔地延伸。电极齿56a主要在第二硅层上产生。

梳齿电极55、56构成元件的驱动机构。如图28和30所示，梳齿电极55、56例如在框架21不工作时位于彼此不同的高度上。此外，电极齿55a、56a彼此偏离，使得梳齿电极55、56在框架21的振荡操作期间互相不接触。

在微镜元件X5中，通过依据需要向梳齿电极13A、13B、23A、23B、55、56施加预定电势，振荡部件10和镜支撑部分11能够被驱动为绕着振荡轴A1倾斜，而且框架21以及随之驱动的振荡部件10能够被驱动为绕着振荡轴A5倾斜。换句话说，微镜元件X5是所谓的双轴振荡元件。

可以经由框架51的源自第一硅层的区域、扭杆54a、框架21的源自第一硅层的区域、两个扭杆22a以及臂部件12，或者经由框架51的源自第一硅层的区域、扭杆54c、臂部件52、框架21的源自第一硅层的区域、两个扭杆22a以及臂部件12，将电势施加到梳齿电极13A、13B。可以经由框架51的源自第一硅层的区域、扭杆54a、框架21的源自第一硅层的区域以及臂部件52，或者经由框架51的源自第一硅层的区域、扭杆54c以及臂部件52，将电势施加到梳齿电极55。例如将梳齿电极13A、13B、55接地。可以经由框架51的源自第二硅层的区域、扭杆54b以及框架21的源自第二硅层的区域，将电势施加到梳齿电极23A、23B。可以经由框架51的源自第二硅层的区域以及臂部件53，将电势施加到梳齿电极56。可通过调节施加到梳齿电极13A、13B、23A、23B的电势来调节振荡操作期间绕着振荡轴A1的旋转位移量。通过以这种方式驱动振荡部件10和镜支撑部分11、以及框架21和随之驱动的振荡部件10倾斜，能够随意切换在设置在镜支撑部分11上的镜表面11a上反射的光的反射方向。

此外，与上述微镜元件X1类似，通过提供所需数目个电极齿13a、13b、23a、23b、55a、56a，而无需考虑镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸，在保持足够的用于驱动振荡部件10的振荡操作的驱动力的同时可减少镜支撑部分11在振荡轴A1方向上的设计尺寸以及由此减少整个元件在振荡轴A1方向上的的设计尺寸，从而微镜元件X5适用于实现微型化。

图31表示包括多个微镜元件X5的微镜阵列Y。为了有助于理解附图，在图31中，利用对角线阴影示出振荡部件10、框架21和51、臂部件52以及梳齿电极55。在微镜阵列Y中，多个微镜元件X5连续排列在旋转轴A1的方向上。由此在微镜阵列Y中，多个镜表面11a连续排列在旋转轴A1的方向上。如上所述，通过在获得足够的驱动力的同时可以减小整个元件在旋转轴A1方向上的尺寸，每个微镜元件X5都适用于实现微型化。因此，按照微镜阵列Y，多个镜表面11a可以以很窄的间距排列。换句话说，使用微镜阵列Y，多个镜表面11a可以高密度地设置在振荡轴A1的方向上。此外，在每个微镜元件X5中，镜支撑部分11和扭杆22a(扭转接合部件22)在旋转轴A1的方向上互相重叠。这种构造有利于在振荡轴A1的方向上实现高密度的镜表面11a。

Claims (5)

1.一种微振荡元件，包括：

第一框架；

振荡部件，其包括可移动操作部件、第一臂部件以及第一梳齿电极，该第一臂部件从该可移动操作部件延伸，该第一梳齿电极包括多个第一电极齿，每个第一电极齿在与该第一臂部件相交的方向上从该第一臂部件延伸；

第一扭转接合部件，其将该第一框架与该振荡部件相互连接，并且限定该振荡部件作振荡操作的第一振荡轴；

第二梳齿电极，其与该第一梳齿电极配合以使得该振荡部件振荡，该第二梳齿电极包括多个第二电极齿，每个第二电极齿在与该第一臂部件相交的方向上延伸；

第二框架；以及

第二扭转接合部件，其将该第一框架与该第二框架相互连接，并且限定该第一框架相对于该第二框架作振荡操作的第二振荡轴。

2.如权利要求1所述的微振荡元件，还包括驱动机构，用于使该第一框架相对于该第二框架振荡。

3.如权利要求2所述的微振荡元件，其中该驱动机构包括：

第二臂部件，其沿该第一框架的纵向设置在该第一框架的一端；

第三梳齿电极，其包括多个第三电极齿，所述第三电极齿在与该第二臂部件相交的方向上从该第二臂部件延伸，多个所述第三电极齿在该第二臂部件的纵向上彼此间隔；以及

第四梳齿电极，其包括多个第四电极齿，所述第四电极齿固定到该第二框架上并在与该第二臂部件相交的方向上延伸，多个所述第四电极齿在该第二臂部件的纵向上彼此间隔，该第四梳齿电极与该第三梳齿电极配合以使得该第一框架相对于该第二框架振荡。

4.一种微振荡元件阵列，包括固定框架和连接到该固定框架上的多个微振荡元件，每个所述微振荡元件均包括：

可移动框架；

振荡部件，其包括可移动操作部件、第一臂部件以及第一梳齿电极，该第一臂部件从该可移动操作部件延伸，该第一梳齿电极包括多个第一电极齿，每个第一电极齿在与该第一臂部件相交的方向上从该第一臂部件延伸；

第一扭转接合部件，其将该可移动框架与该振荡部件相互连接，并且限定该振荡部件作振荡操作的第一振荡轴；

第二梳齿电极，其与该第一梳齿电极配合以使得该振荡部件振荡，该第二梳齿电极包括多个第二电极齿，每个第二电极齿在与该第一臂部件相交的方向上延伸；

第二扭转接合部件，其将该可移动框架与该固定框架相互连接，并且限定该可移动框架相对于该固定框架作振荡操作的第二振荡轴；以及

驱动机构，用于使该可移动框架相对于该固定框架振荡。

5.如权利要求4所述的微振荡元件阵列，其中该驱动机构包括：

第二臂部件，其沿该可移动框架的纵向设置在该可移动框架的一端；

第三梳齿电极，其包括多个第三电极齿，所述第三电极齿在与该第二臂部件相交的方向上从该第二臂部件延伸，多个所述第三电极齿在该第二臂部件的纵向上彼此间隔；以及

第四梳齿电极，其包括多个第四电极齿，所述第四电极齿固定到该固定框架上并在与该第二臂部件相交的方向上延伸，多个所述第四电极齿在该第二臂部件的纵向上彼此间隔，该第四梳齿电极与该第三梳齿电极配合以使得该可移动框架相对于该固定框架振荡。

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