專利名稱：微振蕩元件與微振蕩元件陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微振蕩元件，例如微鏡、加速度傳感器、角速度傳感器 和振動(dòng)元件。本發(fā)明還涉及一種使用此類微振蕩元件的陣列。
背景技術(shù)：
近來(lái)，已經(jīng)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中使用具有由微機(jī)械技術(shù)形成的微小結(jié)構(gòu)的 兀件。此類元件的實(shí)例包括微振蕩器件，例如微鏡元件、加速度傳感器和角 速度傳感器，它們中的每一個(gè)均包括極小的振蕩部。微鏡元件用于在例如光 盤或光通信技術(shù)領(lǐng)域中反射光。加速度傳感器和角速度傳感器例如用于穩(wěn)定 在數(shù)碼攝像機(jī)中或者包含在移動(dòng)電話中的數(shù)碼相機(jī)中的圖像，以防用戶的手 部運(yùn)動(dòng)。這些傳感器還用于汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、氣囊充氣定時(shí)系統(tǒng)或者用于汽車或機(jī)器人的姿態(tài)控制系統(tǒng)。例如，在專利文獻(xiàn)JP-A-2003-19700、 JP-A-2004-341364和JP-A-2006-72252中描述了傳統(tǒng)的微振蕩元件。圖21-23示出了作為傳統(tǒng)微振蕩元件實(shí)例的微振蕩元件X3。圖21是微振蕩元件X3的平面圖，圖22和圖23分別是沿著圖2i中的線xxn-xxn 和xxni-xxin剖開(kāi)的截面圖。微振蕩元件X3包括振蕩部40、框架51、 一對(duì)扭桿52以及梳齒電極53， 并且構(gòu)造為微鏡元件。為了使附圖清楚，振蕩部40和框架51在圖21中以陰影線示出。振蕩部40包括焊盤部(land portion) 41、梳齒電極42和梁部(beam portion) 43。所述焊盤部41包括在其表面上的反射光的鏡部41a。梳齒電極 42用作微振蕩元件X3的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的可動(dòng)電極，并且由制成導(dǎo)電性的硅材 料構(gòu)成。所述梁部43將焊盤部41與梳齒電極42連接在一起。梁部43由制 成導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成?？蚣?1具有圍繞振蕩部40的形狀，并且由硅材料構(gòu)成。框架51中包 括預(yù)定的導(dǎo)電路徑(未示出)。一對(duì)扭桿52限定了振蕩部40或者焊盤部41的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線A3。每 個(gè)扭桿52連接至梁部43和振蕩部40的框架51，從而用作這兩者之間的連 接；如圖23所示，各扭桿52在其厚度方向H上薄于梁部43和框架51。扭 桿52還用于電連接框架51和梁部43中的導(dǎo)電路徑，并且由制成導(dǎo)電性的 硅材料構(gòu)成。梳齒電極53用于與梳齒電極42協(xié)作而產(chǎn)生靜電力，并且如圖23所示， 梳齒電極53固定至框架51。換句話說(shuō)，梳齒電極53構(gòu)成微振蕩元件X3的 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的固定電極。梳齒電極53由制成導(dǎo)電性的硅材料構(gòu)成。例如，在 振蕩部40未工作時(shí)，如圖22和圖23所示，梳齒電極42、 53位于高度上彼 此不同的水平面上。梳齒電極42、 53設(shè)置成各個(gè)電極齒彼此交錯(cuò)，以便在 驅(qū)動(dòng)振蕩部40振蕩時(shí)避免干涉。在微振蕩元件X3中，將預(yù)定電位供給梳齒電極42、 53，這會(huì)使振蕩部 40或者焊盤部41圍繞軸線A3旋轉(zhuǎn)地位移。例如，電位可以經(jīng)由在框架51、 一對(duì)扭桿52和梁部43中的預(yù)定導(dǎo)電路徑供給梳齒電極42，并且梳齒電極 42是接地的。當(dāng)通過(guò)將預(yù)定電位供給各梳齒電極42、 53而在梳齒電極42、 53之間產(chǎn)生所需的靜電引力時(shí)，梳齒電極42被吸引向梳齒電極53。因此， 振蕩部40或焊盤部41圍繞軸線A3振蕩，并且可以旋轉(zhuǎn)地位移一角度，以 使電極之間的靜電引力與相應(yīng)扭桿52的總扭轉(zhuǎn)抗力平衡。通過(guò)調(diào)節(jié)待供給 梳齒電極42、 53的電位，來(lái)控制在這種振蕩運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)位移量。當(dāng)取消 梳齒電極42、 53之間的靜電引力時(shí)，各個(gè)扭桿52回復(fù)自然狀態(tài)，因而振蕩 部40或焊盤部41呈現(xiàn)如圖23所示的取向。于是，驅(qū)動(dòng)振蕩部40或焊盤部 41以振蕩就允許根據(jù)需要改變由設(shè)置在焊盤部41上的鏡部41a反射的光的 方向。如上所述，微振蕩元件X3驅(qū)動(dòng)振蕩部40以圍繞由扭桿52限定的軸線 A3振蕩。然而，這種構(gòu)造使得振蕩部40圍繞軸線A3的重量平衡更加不合 需要。具體而言，如圖21所示，在圖中軸線A3以上的、振蕩部40的上半 部分具有相對(duì)密集的結(jié)構(gòu)，而在軸線A3以下的下半部分具有相對(duì)稀疏的結(jié) 構(gòu)(換句話說(shuō)，振蕩部40的上半部分和下半部分是不對(duì)稱的)。此外，如 圖23所示，軸線A3在振蕩部40的厚度方向H上偏向圖中的下部位置。這 種結(jié)構(gòu)就阻礙了實(shí)現(xiàn)振蕩部40圍繞軸線A3的所需的重量平衡。振蕩部40的極差的重量平衡就阻止了在振蕩部40的振蕩運(yùn)動(dòng)中旋轉(zhuǎn)位移的精調(diào)。例 如，振蕩部40趨向于在重力的影響下略微旋轉(zhuǎn)。在加速度傳感器或角速度 傳感器中，在振蕩部中的不合需要的重量平衡就降低了傳感特性。發(fā)明內(nèi)容在前述情況下提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種微振 蕩元件和微振蕩元件陣列，其適于實(shí)現(xiàn)振蕩部的所需的重量平衡。本發(fā)明的第一方案是提供一種微振蕩元件，所述微振蕩元件包括基座框 架、振蕩部和使基座框架與振蕩部彼此連接的連接部。振蕩部包括可動(dòng)功能 部、連接在可動(dòng)功能部的第一驅(qū)動(dòng)電極以及在所述可動(dòng)功能部的相對(duì)側(cè)連接 至第一驅(qū)動(dòng)電極的配重部。連接部限定振蕩部的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線。微振蕩元 件還包括第二驅(qū)動(dòng)電極，其與第一驅(qū)動(dòng)電極配合工作以產(chǎn)生用于振蕩運(yùn)動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)力。在本發(fā)明的微振蕩元件的振蕩部中，具有較稀疏的結(jié)構(gòu)的第一驅(qū)動(dòng)電極 設(shè)置在可動(dòng)功能部與配重部之間。這種振蕩部的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線由使基座框 架與振蕩部彼此連接的連接部限定。由于配重部鄰近第一驅(qū)動(dòng)電極，所以在 振蕩部中能實(shí)現(xiàn)圍繞軸線的所需的重量平衡。這種微振蕩元件便于精確地控 制在振蕩部的振蕩運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)位移。另外，在微振蕩元件用于加速度傳感 器或角速度傳感器中的情況下，振蕩部的所需的重量平衡有利于實(shí)現(xiàn)完美的 傳感性能。本發(fā)明的微振蕩元件可以通過(guò)處理具有多層結(jié)構(gòu)的材料基板獲得，所述 多層結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)體層、第二導(dǎo)體層以及位于第一導(dǎo)體層與第二導(dǎo)體層之 間的絕緣層。在這種情況下，可動(dòng)功能部、第一驅(qū)動(dòng)電極和配重部可以是在 第一導(dǎo)體層中形成的部分，而第二驅(qū)動(dòng)電極可以是在第二導(dǎo)體層內(nèi)形成的部分。優(yōu)選地，連接部可以在可動(dòng)功能部與第一驅(qū)動(dòng)電極之間的位置處連接至 振蕩部。振蕩部可以包括用于使可動(dòng)功能部與第一驅(qū)動(dòng)電極彼此連接的梁 部。在這種情況下，連接部可以連接至振蕩部的梁部。優(yōu)選地，配重部可以電連接至第一驅(qū)動(dòng)電極。這種構(gòu)造有利于經(jīng)由第一 驅(qū)動(dòng)電極向配重部供給預(yù)定電位。優(yōu)選地，本發(fā)明的微振蕩元件可以設(shè)計(jì)為在配重部與第二驅(qū)動(dòng)電極之間 產(chǎn)生靜電力。這種結(jié)構(gòu)允許在第一驅(qū)動(dòng)電極與第二驅(qū)動(dòng)電極之間以及在配重 部與第二驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生靜電驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)種雙驅(qū)動(dòng)力的產(chǎn)生，易于使振 蕩部以所需的方式振蕩。優(yōu)選地，在配重部與第二驅(qū)動(dòng)電極之間的間距隨著遠(yuǎn)離第一驅(qū)動(dòng)電極 (即，遠(yuǎn)離振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線)而逐漸增加。這種構(gòu)造便于降低在距第一驅(qū)動(dòng) 電極更遠(yuǎn)的位置處、配重部與第二驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生的單位面積上的靜電 力。這樣有利于抑制用于使第一驅(qū)動(dòng)電極(其上連接有配重部)彎曲的動(dòng)量， 由此防止第一驅(qū)動(dòng)電極的不適當(dāng)變形。優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)電極可以包括第一臂部和第二臂部，其平行于與振 蕩軸線相交的方向延伸；以及多個(gè)從第一臂部向第二臂部延伸的電極齒，其 沿著所述第一臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊。第一驅(qū)動(dòng)電極還可以包括多個(gè) 從第二臂部向第一臂部延伸的電極齒，其沿著所述第二臂部的延伸方向相間 隔地對(duì)齊。此外，第二驅(qū)動(dòng)電極可以包括第三臂部，其沿著第一臂部和第二 臂部延伸；以及多個(gè)從所述第三臂部向所述第一臂部延伸的電極齒，其沿著 第三臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊。第二驅(qū)動(dòng)電極還可以包括多個(gè)從第三臂 部向第二臂部延伸的電極齒，其沿著第三臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊。優(yōu)選地，振蕩部還可以包括附加的配重部，其在可動(dòng)功能部與配重部之 間連接至第一驅(qū)動(dòng)電極。所述附加的配重部沿振蕩部(進(jìn)而是第一驅(qū)動(dòng)電極) 的厚度方向堆疊在第一驅(qū)動(dòng)電極上。這種附加的配重部有助于在振蕩部中實(shí) 現(xiàn)圍繞軸線的所需的重量平衡，所述振蕩部包括可動(dòng)功能部、第一驅(qū)動(dòng)電極 和配重部(特別地，在沿振蕩部的厚度方向觀察時(shí)，軸線的一側(cè)上的結(jié)構(gòu)與 其相對(duì)一側(cè)上的結(jié)構(gòu)之間所需的重量平衡)。如上所述，本發(fā)明的微振蕩元件可以通過(guò)處理具有多層結(jié)構(gòu)的材料基板 獲得，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)體層、第二導(dǎo)體層以及位于第一導(dǎo)體層與第 二導(dǎo)體層之間的絕緣層。在這種情況下，附加的配重部可以是在第二導(dǎo)體層 中形成的部分。優(yōu)選地，附加的配重部可以電連接至第一驅(qū)動(dòng)電極。這種構(gòu)造有利于經(jīng) 由第一驅(qū)動(dòng)電極向配重部供給預(yù)定電位。本發(fā)明的微振蕩元件還可以包括附加的框架以及使基座框架與振蕩部彼此連接的附加的連接部，其中附加的連接部限定沿與所述基座框架的振蕩 運(yùn)動(dòng)的軸線相交的方向延伸的、另外的軸線。微振蕩元件還可以包括產(chǎn)生使 基座框架振蕩的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的微振蕩元件可以構(gòu)造為此類雙 軸振蕩元件。本發(fā)明的第二方案是提供一種微振蕩元件陣列。所述微振蕩元件陣列包 括多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方案的微震蕩元件。多個(gè)微振蕩元件的軸線可以彼 此平行。各個(gè)微振蕩元件的第一驅(qū)動(dòng)電極可被施加給定的共電位，而各個(gè)微 振蕩元件的第二驅(qū)動(dòng)電極可分別被施加給定的不同的電位。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微振蕩元件的平面圖；圖2是圖1所示的微振蕩元件的局部平面圖；圖3是沿著圖1中線III-III剖開(kāi)的截面圖；圖4是沿著圖1中線IV-IV的剖開(kāi)的放大截面圖；圖5是沿著圖1中線V-V剖開(kāi)的放大截面圖；圖6是沿著圖1中線VI-VI剖開(kāi)的截面圖；圖7是在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，沿著圖1中線Ill-Ill剖開(kāi)的截面圖；圖8示出了圖1所示的微振蕩元件制造工藝的某些步驟；圖9示出了圖8所示步驟隨后的某些步驟；圖IO是示出了掩模圖案的平面圖；圖11是示出了另一掩模圖案的平面圖；圖12是示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微振蕩元件陣列的平面圖；圖13是沿著圖12中線xin-xni剖開(kāi)的放大截面圖；圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微振蕩元件陣列的平面圖； 圖15是示出了圖14所示的微振蕩元件陣列中所包括的微振蕩元件的平 面圖；圖16是圖15所示的微振蕩元件的局部平面圖； 圖17是沿著圖15中的線XVII-XVII剖開(kāi)的放大截面圖； 圖18是沿著圖15中的線XVII-XVII剖開(kāi)的截面圖； 圖19是沿著圖15中的線XIX-XIX剖升的截面圖；圖20是沿著圖15中的線XX-XX剖開(kāi)的截面圖； 圖21是傳統(tǒng)的微振蕩元件的平面圖；圖22是沿著圖21中的線XXII-XXII剖開(kāi)的截面圖；以及圖23是沿著圖2i中的線xxm-xxin剖開(kāi)的截面圖。
具體實(shí)施方式
圖1至圖6描述了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微振蕩元件XI。圖1是微 振蕩元件XI的平面圖；圖2是微振蕩元件XI的局部平面圖；圖3是沿著圖i中線ni-in剖開(kāi)的截面圖。圖4至圖6是分別沿著圖i中的線iv-iv、V-V和VI-VI剖開(kāi)的放大截面圖。微振蕩元件XI包括振蕩部10、基座框架21、 一對(duì)連接部22、驅(qū)動(dòng)電 極23以及屏蔽電極部24，并且微振蕩元件X1在此實(shí)施例中構(gòu)造為微鏡元 件。在此，假定利用體微機(jī)械加工技術(shù)例如MEMS技術(shù)，通過(guò)處理材料基 板，來(lái)制造微振蕩元件X1，所述材料基板是所謂的絕緣體上硅(SOI)晶片。 材料基板具有包括第一硅層和第二硅層以及設(shè)置在所述硅層之間的絕緣層 的多層結(jié)構(gòu)，所述硅層通過(guò)摻入雜質(zhì)而具有預(yù)定的導(dǎo)電性。鑒于構(gòu)成微振蕩 元件X1的各前述部分均基于第一硅層和第二硅層中的至少一個(gè)形成，為了 使附圖清楚，源于第一硅層且比絕緣層更靠近觀察者設(shè)置的部分在圖1中以 陰影線表示。相反地，圖2描述了源于第二硅層的微振蕩元件X1的部分。振蕩部10包括焊盤部11、驅(qū)動(dòng)電極12、梁部13和配重部14A、 14B、14C。焊盤部ll源于第一硅層，并包括位于其表面上的、反射光的鏡部lla。 焊盤部11與鏡部Ua構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的可動(dòng)功能部。在圖1中由L1標(biāo)示的 焊盤部11或可動(dòng)功能部的長(zhǎng)度是例如20pm-300jam。驅(qū)動(dòng)電極12源于第一硅層，并且包括一對(duì)臂12A、 12B，多個(gè)電極齒12a 和多個(gè)電極齒12b。臂12A、 12B平行于圖1中箭頭D標(biāo)示的方向。如圖1 和圖4所示，電極齒12a從臂12A向臂12B延伸，并且如圖1所示，電極齒 12a沿著臂12A的延伸方向相間隔地對(duì)齊。電極齒12b從臂12B向臂12A延 伸，并沿著臂12B的延伸方向相間隔地對(duì)齊。在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)，驅(qū) 動(dòng)電極12用于接受預(yù)定的基準(zhǔn)電位(例如地電位)。如此構(gòu)造的驅(qū)動(dòng)電極12對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的第一驅(qū)動(dòng)電極。梁部13源于第一硅層，并連接焊盤部11和驅(qū)動(dòng)電極12。配重部14A固定至驅(qū)動(dòng)電極12的臂12A的端部，并電連接至驅(qū)動(dòng)電極 12。配重部14A可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極12接受電位。配重部14B固定至驅(qū)動(dòng)電極12的臂12B的端部，并電連接至驅(qū)動(dòng)電極 12。配重部14B可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)電極12接受電位。如圖2所示，配重部14C源于第二硅層；并且如圖5所示，配重部14C 通過(guò)在焊盤部11與驅(qū)動(dòng)電極12之間的絕緣層15連接至驅(qū)動(dòng)電極12。配重 部14C和驅(qū)動(dòng)電極12通過(guò)穿過(guò)絕緣層15的導(dǎo)電孔16而電連接。如此構(gòu)造 的配重部14C對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的附加的配重部?？蚣?1具有多層結(jié)構(gòu)，例如如圖3和圖6所示，所述多層結(jié)構(gòu)包括源 于第一硅層的第一層狀結(jié)構(gòu)21a、源于第二硅層的第二層狀結(jié)構(gòu)21b以及設(shè) 置在第一層狀結(jié)構(gòu)21a與第二層狀結(jié)構(gòu)21b之間的絕緣層21c。第一層狀結(jié) 構(gòu)21a具有部分地圍繞振蕩部10的形狀，如圖1所示。第二層狀結(jié)構(gòu)21b 具有圍繞整個(gè)振蕩部10的形狀，并構(gòu)成框架的主體。如圖6所示，第一層 狀結(jié)構(gòu)21a和第二層狀結(jié)構(gòu)21b通過(guò)穿過(guò)絕緣層21c的導(dǎo)電孔21d電連接。如圖1所示，連接部22分別包括一對(duì)扭桿22a。各扭桿22a均源于第一 硅層，并將振蕩部10的梁部13與框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a連接在一起， 由此連接振蕩部10與框架21。通過(guò)扭桿22a，梁部13與第一層狀結(jié)構(gòu)21a 電連接。構(gòu)成連接部22的成對(duì)扭桿22a之間的間距沿著從框架21朝向振蕩 部10的方向逐漸增加。如圖3所示，扭桿22a在厚度方向H上薄于振蕩部 10，并且薄于框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a。如此構(gòu)造的這對(duì)連接部22限定 了振蕩部10或焊盤部11的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線Al。軸線Al與圖1中箭頭D 所示的方向垂直，換句話說(shuō)，與驅(qū)動(dòng)電極12的臂12A、 12B的延伸方向垂直。 包括成對(duì)扭桿22a的連接部22定向成使扭桿22a之間的間距沿從框架21朝 向焊盤部11的方向逐漸增加，這有利于抑制在焊盤部11的振蕩運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn) 不合需要的位移分量。從圖2可以清楚地看出，驅(qū)動(dòng)電極23源于第二硅層，并包括臂23A、 多個(gè)電極齒23a和多個(gè)電極齒23b。臂23A沿圖1中箭頭D所示的方向延伸。 多個(gè)電極齒23a從臂23A向驅(qū)動(dòng)電極12的臂i2A延伸，并沿著臂23A的延伸方向相間隔地對(duì)齊。多個(gè)電極齒23b從臂23A向臂12B延伸，并沿著臂 23A的延伸方向相間隔地對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)電極23靠近驅(qū)動(dòng)電極12以及配重部 14A、 14B設(shè)置。屏蔽電極部24源于第一硅層，并且例如如圖4所示，屏蔽電極部24經(jīng) 由絕緣層25連接至驅(qū)動(dòng)電極23的臂23A。屏蔽電極部24和驅(qū)動(dòng)電極23彼 此電隔離。如圖1所示，屏蔽電極部24是框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的延 伸部分并電連接至第一層狀結(jié)構(gòu)21a。在微振蕩元件X1中，驅(qū)動(dòng)電極12、 23構(gòu)成能產(chǎn)生待施加至振蕩部10 的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或致動(dòng)器。在該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)電極12的臂12A、 12B沿與軸線Al垂直的方向相間隔地延伸。在與振蕩部10相關(guān)的軸線Al 的延伸方向上，該對(duì)臂12A、 12B構(gòu)成包括驅(qū)動(dòng)電極12、 23的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)地結(jié) 構(gòu)的最外側(cè)部分。如圖1和圖4所示，驅(qū)動(dòng)電極23位于臂12A與12B之間 的間距L2內(nèi)。所述間距L2例如為10|im-300^im。在前述微振蕩元件X1的振蕩部10中，焊盤部ll、驅(qū)動(dòng)電極12以及配 重部14A、 14B設(shè)置為使具有比焊盤部11更稀疏結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電極12位于焊 盤部11與配重部14A、 14B之間。鑒于這種振蕩部10的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線Al 由連接部22或扭桿22a限定，所述連接部22或扭桿22a連接至焊盤部11 與驅(qū)動(dòng)電極12之間的梁部13以使框架21與振蕩部IO連接，將配重部14A、 14B設(shè)置在具有較稀疏結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電極12的一側(cè)上便于在包括焊盤部11和 驅(qū)動(dòng)電極12的振蕩部10中實(shí)現(xiàn)所需的重量平衡(特別地，在從軸線Al沿 著圖1中箭頭D的一個(gè)方向延伸的部分與沿著相對(duì)方向延伸的部分之間的所 需的重量平衡)。因此，微振蕩元件X1適于實(shí)現(xiàn)振蕩部10的所需的重量平除配重部14A、 14B之外，微振蕩元件XI的振蕩部10還包括配重部14C。 所述配重部14C沿振蕩部10的厚度方向H堆疊在驅(qū)動(dòng)電極12上。這種配重 部14C有助于實(shí)現(xiàn)在包括焊盤部11、驅(qū)動(dòng)電極12和配重部14A、 14B的振 蕩部10中圍繞軸線Al的、所需的重量平衡(特別地，沿振蕩部10的厚度 方向H，軸線A1的一側(cè)的結(jié)構(gòu)與在相對(duì)一側(cè)的結(jié)構(gòu)之間所需的重量平衡)。設(shè)置配重部14A、 14B、 14C能夠?qū)崿F(xiàn)圍繞微振蕩元件XI的振蕩部10 的軸線Al的所需的重量平衡。更詳細(xì)地，除了焊盤部ii、驅(qū)動(dòng)電極12和梁部13之外，振蕩部IO包括配重部14A、 14B、 14C，從而使振蕩部10中 在圖3中地軸線Al右側(cè)的結(jié)構(gòu)(包括焊盤部11、梁部13的一部分以及配 重部14C的一部分)與振蕩部10中在圖3中的軸線Al的左側(cè)的結(jié)構(gòu)(包括 驅(qū)動(dòng)電極12、梁部13的一部分以及配重部14A、 14B的一部分和配重部14C 的一部分)具有大致相同的質(zhì)量(換句話說(shuō)，振蕩部10中在圖1中的軸線 Al之上的結(jié)構(gòu)與其在圖1中的軸線Al之下的結(jié)構(gòu)具有大致相同的質(zhì)量)， 并且振蕩部10中在圖3中的軸線Al之上的結(jié)構(gòu)(包括焊盤部11的一部分、 驅(qū)動(dòng)電極12的一部分、梁部13的一部分和配重部14A、 14B的一部分)與 其在圖3中的軸線Al之下的結(jié)構(gòu)(包括焊盤部11的一部分、驅(qū)動(dòng)電極12 的一部分、梁部13的一部分和配重部14C的一部分)也具有大致相同的質(zhì)里。為了驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1，將預(yù)定的基準(zhǔn)電位施加至振蕩部10的驅(qū)動(dòng)電 極12?；鶞?zhǔn)電位可以通過(guò)框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a、連接部22的扭桿22a 和振蕩部10的梁部13施加至驅(qū)動(dòng)電極12?；鶞?zhǔn)電位例如是地電位，并優(yōu)選 保持處于恒定的水平。于是，當(dāng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電極23施加比基準(zhǔn)電位更高的驅(qū)動(dòng) 電位時(shí)，驅(qū)動(dòng)電極12與23之間(電極齒12a與23a之間以及電極齒12b與 23b之間)可以產(chǎn)生靜電引力。 一旦在驅(qū)動(dòng)電極12與23之間產(chǎn)生的靜電引 力達(dá)到預(yù)定值，驅(qū)動(dòng)電極12被吸引向驅(qū)動(dòng)電極23。因此，振蕩部10或焊盤 部11圍繞軸線Al振蕩，從而以一個(gè)角度旋轉(zhuǎn)位移，在此情況下各個(gè)扭桿 22a的靜電引力和總扭轉(zhuǎn)抗力是平衡的。在平衡狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)電極12、 23呈 現(xiàn)例如如圖7所示的定向。在振蕩運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)位移量可以通過(guò)調(diào)節(jié)施加至 驅(qū)動(dòng)電極23的驅(qū)動(dòng)電位來(lái)控制。在取消驅(qū)動(dòng)電極12與23之間的靜電引力 時(shí)，扭桿22a回復(fù)自然狀態(tài)，從而使振蕩部10或焊盤部11呈現(xiàn)如圖3所示 的定向。如此驅(qū)動(dòng)振蕩部10或焊盤部11振蕩，就允許根據(jù)所需改變由鏡部 lla反射的光的方向，所述鏡部設(shè)置在焊盤部ll上。包括配重部14A、 14B和14C以實(shí)現(xiàn)振蕩部10所需的重量平衡的、微 振蕩元件X1的這種結(jié)構(gòu)便于以高精度控制在振蕩部IO的振蕩運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn) 位移量。在微振蕩元件X1中，預(yù)定電位可以施加在如上述驅(qū)動(dòng)電極12和配重部 14A、 14B上，這這樣能夠產(chǎn)生用作驅(qū)動(dòng)電極12與23之間以及配重部i4A、14B與驅(qū)動(dòng)電極23之間的驅(qū)動(dòng)力的靜電力。這種附加的靜電力可以用作驅(qū)動(dòng)力以使振蕩部io振蕩。在微振蕩元件X1中，配重部14A包括部分14a，其中在配重部14A與 驅(qū)動(dòng)電極23之間的間距L3朝向距驅(qū)動(dòng)電極12更遠(yuǎn)的位置(即距振蕩運(yùn) 動(dòng)的軸線Al更遠(yuǎn)的位置)逐漸增加。同樣的，配重部14B包括部分14b， 其中在配重部14B與驅(qū)動(dòng)電極23之間的間距L4朝向距驅(qū)動(dòng)電極12更遠(yuǎn)的 位置(g卩距軸線Al更遠(yuǎn)的位置)逐漸增加。這種構(gòu)造便于降低配重部14A、 14B中在離驅(qū)動(dòng)電極12更遠(yuǎn)(從而距軸線A1更遠(yuǎn))的位置處、在配重部14A、 14B與驅(qū)動(dòng)電極23之間產(chǎn)生的單位面積上的靜電力。因此，前述結(jié)構(gòu)有利 于抑制沿著使連接有配重部14A、 14B的驅(qū)動(dòng)電極12 (臂12A、 12B)彎曲 的方向作用的動(dòng)量，由此防止驅(qū)動(dòng)電極12的不適當(dāng)變形。在微振蕩元件X1中，在與振蕩部10相關(guān)的軸線A1的延伸方向上，包 括在驅(qū)動(dòng)電極12中的臂12A、 12B構(gòu)成包含驅(qū)動(dòng)電極12、 23的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)的最外側(cè)部分，并且基準(zhǔn)電位(例如地電位)施加至包括臂12A、 12B 的驅(qū)動(dòng)電極12，以便驅(qū)動(dòng)微振蕩元件XI。驅(qū)動(dòng)電極23位于如此構(gòu)造的臂 12A、 12B之間的間距L2中。這種構(gòu)造便于驅(qū)動(dòng)電極12的臂12A、 12B吸 收從驅(qū)動(dòng)電極23發(fā)出的電場(chǎng)，所述電場(chǎng)源于在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)高于基 準(zhǔn)電位的預(yù)定驅(qū)動(dòng)電位。換句話說(shuō)，從驅(qū)動(dòng)電極23發(fā)出的電場(chǎng)幾乎不能超 出臂12A、 12B泄漏到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之外。因此，微振蕩元件XI適于在被驅(qū)動(dòng) 時(shí)抑制場(chǎng)泄漏。這種微振蕩元件X1有利于構(gòu)成具有高元件密度的微振蕩元 件陣列。在這種微振蕩元件陣列中，可以一維或者二維地設(shè)置多個(gè)微振蕩元 件X1。在微振蕩元件X1中，振蕩部10的驅(qū)動(dòng)電極12、配重部14C，框架21 的第一層狀結(jié)構(gòu)21a和第二層狀結(jié)構(gòu)21b，以及屏蔽電極部24電連接。因此， 在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)，基準(zhǔn)電位(例如地電位)施加至驅(qū)動(dòng)電極12， 還施加至配重部14C、第一層狀結(jié)構(gòu)21a、第二層狀結(jié)構(gòu)21b和屏蔽電極部 24。這種構(gòu)造便于配重部14C吸收從驅(qū)動(dòng)電極23例如朝向焊盤部11發(fā)出的 電場(chǎng)，所述電場(chǎng)源于在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)高于基準(zhǔn)電位的預(yù)定驅(qū)動(dòng)電位。 換句話說(shuō)，配重部14C還用作屏蔽電極部，從而使電場(chǎng)幾乎不能例如超出配 重部14C到達(dá)焊盤部11。另外，在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極23發(fā)出的電場(chǎng)易于由第一層狀結(jié)構(gòu)21a吸收。換句話說(shuō)，第一層狀結(jié)構(gòu)21a也用 作屏蔽電極部，從而使電場(chǎng)幾乎不能超出框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a而泄 漏到元件之外。此外，在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極23發(fā)出的電場(chǎng)易 于由第二層狀結(jié)構(gòu)21b吸收。換句話說(shuō)，第二層狀結(jié)構(gòu)21b也用作屏蔽電極 部，從而使電場(chǎng)幾乎不能超出框架21的第二層狀結(jié)構(gòu)21b而泄漏到元件之 外。此外，在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X1時(shí)，從驅(qū)動(dòng)電極23的電極齒23a朝向例如 驅(qū)動(dòng)電極12的臂12B發(fā)出的電場(chǎng)，或從驅(qū)動(dòng)電極23的電極齒23b朝向例如 臂12A發(fā)出的電場(chǎng)易于由屏蔽電極部24吸收。這種場(chǎng)吸收效應(yīng)還有助于抑 制場(chǎng)泄漏到微振蕩元件X1之外。圖8和圖9示出了微振蕩元件XI的制造工藝。微振蕩元件XI的制造 工藝基于體微機(jī)械加工技術(shù)。圖8和圖9示出了在獲得如圖9中的(d)所 示的焊盤部L、梁部B、框架Fl和F2、連接部Cl和C2以及一組電極El 和E2之前，同一截面所發(fā)生的變化。該截面示意性地示出了多個(gè)預(yù)定部分， 這些預(yù)定部分位于待加工的材料基板(具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)上并包括在待 形成單個(gè)微振蕩元件的區(qū)域中。焊盤部L對(duì)應(yīng)于焊盤部11的一部分。梁部B 對(duì)應(yīng)于梁部13并且表現(xiàn)(represent)梁部13的截面?？蚣蹻1、 F2分別對(duì)應(yīng) 于框架21并且表現(xiàn)框架21的截面。連接部Cl對(duì)應(yīng)于連接部22并且表現(xiàn)沿 著其延伸方向剖開(kāi)的扭桿22a的截面。連接部C2對(duì)應(yīng)于連接部22并且表現(xiàn) 扭桿22a的截面。電極E1對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電極12的一部分并且表現(xiàn)電極齒12a、 12b的截面。電極E2對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)電極23的一部分并且表現(xiàn)電極齒23a、 23b 的截面。微振蕩元件X1制造工藝的第一步是制備圖8中的(a)所示的材料基板 100。材料基板100是具有多層結(jié)構(gòu)的SOI晶片，所述多層結(jié)構(gòu)包括硅層101、 102和設(shè)置在硅層101、 102之間的絕緣層103，材料基板IOO包括事先埋入 的導(dǎo)電孔16、 21d (未示出)。硅層101、 102由通過(guò)摻入雜質(zhì)而制成導(dǎo)電性 的硅材料構(gòu)成。適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)包括p型雜質(zhì)如硼，和n型雜質(zhì)如磷或銻。絕緣 層103例如由氧化硅構(gòu)成。硅層101的厚度例如為10nm-100iim，硅層102 的厚度例如為50pm-50C^m，絕緣層103的厚度例如為0.3pm-3pm。參照?qǐng)D8中的(b)，鏡部lla形成于硅層101上。為形成鏡部lla，執(zhí) 行濺射工藝以將例如Cr (50nm)和Au (200nm)順序地沉積在硅層101上。隨后，在那些金屬層上通過(guò)預(yù)定的掩模順序地執(zhí)行蝕刻工藝，以使鏡部lla 圖案化。對(duì)于Au，可以使用例如碘化鉀一碘水溶液(potassium iodide-iodine aqueous solution)作為蝕刻溶液。對(duì)于Cr，可以使用例如硝酸鈰銨(cerium(II) nitrate ammonium)水溶液作為t蟲(chóng)亥lj溶液。參照?qǐng)D8中的(c)，氧化層圖案110和抗蝕圖案111形成于硅層101匕而氧化層圖案112形成于硅層102上。氧化層圖案U0具有圖10所示 的、對(duì)應(yīng)于待形成于硅層101上的振蕩部10 (包括焊盤部11、梁部13、驅(qū) 動(dòng)電極12和配重部14A、 14B)、框架21的一部分以及屏蔽電極部24的形 狀。抗蝕圖案111具有對(duì)應(yīng)于連接部22的形狀。氧化層圖案112具有圖11 所示的、對(duì)應(yīng)于待形成于硅層102上的框架21的一部分、驅(qū)動(dòng)電極23和配 重部14C的形狀。隨后，參照?qǐng)D8中的(d)，利用氧化層圖案110和抗蝕圖案111作為 掩模，在硅層101上執(zhí)行深反應(yīng)離子蝕刻(以下為DRIE)工藝至上的預(yù)定 深度。該預(yù)定深度對(duì)應(yīng)于連接部Cl、 C2的厚度，其例如為5pm。 DRIE工 藝便于基于Bosch工藝令人滿意地執(zhí)行各向異性蝕刻，所述Bosch工藝包括 交替重復(fù)使用SF6氣體的蝕刻工藝和使用C4Fs氣體的側(cè)壁保護(hù)。在隨后的 DRIE工藝中，也可以使用這種Bosch工藝。再參考圖9中的(a)，去除抗蝕圖案lll。為去除抗蝕圖案lll，可以 使用脫模機(jī)。參照?qǐng)D9中的(b)，利用氧化層圖案110作為掩模執(zhí)行DRIE工藝，以 便在剩余地方形成連接部Cl、 C2，同時(shí)在硅層101上執(zhí)行蝕刻工藝直至到 達(dá)絕緣層103。這種蝕刻工藝提供了振蕩部10 (包括焊盤部L、梁部B和電 極E1)、框架21 (包括框架F1、 F2)的一部分(第一層狀結(jié)構(gòu)21a)、連 接部22 (包括連接部C1、 C2)以及屏蔽電極部24。隨后，參照?qǐng)D9中的(c)，利用氧化層圖案112作為掩模在硅層102 上執(zhí)行DRIE工藝，直至到達(dá)絕緣層103。這種蝕刻工藝提供了框架21 (包 括框架Fl、 F2)的一部分(第二層狀結(jié)構(gòu)21b)、驅(qū)動(dòng)電極23 (包括電極 E2)以及配重部14C。最后，參照?qǐng)D9中的(d)，絕緣層103的暴露區(qū)域和氧化層圖案110、 112通過(guò)蝕刻而被去除。此處，可以執(zhí)行干蝕刻或濕蝕刻。在采用干蝕刻的情況下，適用的蝕刻氣體包括CF4和CHF3。對(duì)于濕蝕刻，可以使用例如由氟酸和氟化銨組成的緩沖氫氟酸(BHF)作為蝕刻溶液。通過(guò)這一系列工藝可以形成焊盤部L、梁部B、框架Fl、 F2、連接部 Cl、 C2以及一組電極E1、 E2，以便由此制造微振蕩元件X1。圖12描述了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微振蕩元件陣列Yl。圖13是沿 著圖12中線xni-xni剖開(kāi)的局部截面圖，其示出了微振蕩元件陣列Yl的 一部分。微振蕩元件陣列Y1包括多個(gè)(在該實(shí)施例中為四個(gè))微振蕩元件X1。 在微振蕩元件陣列Yl中，多個(gè)微振蕩元件X1沿著軸線Al的方向成排(一 維)地對(duì)齊。因此，在微振蕩元件陣列Yl中，多個(gè)鏡部lla沿著軸線Al 的方向成排地對(duì)齊。在微振蕩元件陣列Yl中，框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a在所有微振蕩元 件X1上保持連續(xù)，因此驅(qū)動(dòng)電極12、振蕩部10的配重部14C、框架21的 第一層狀結(jié)構(gòu)21a和第二層狀結(jié)構(gòu)21b以及所有微振蕩元件XI的屏蔽電極 部24電連接。為了驅(qū)動(dòng)微振蕩元件陣列Yl，將預(yù)定驅(qū)動(dòng)電位施加至所選的微振蕩元 件XI的驅(qū)動(dòng)電極23，其中將預(yù)定基準(zhǔn)電位共電位地施力IKapplied in common) 至所有微振蕩元件X1的振蕩部10中的驅(qū)動(dòng)電極12。因此，相應(yīng)的微振蕩 元件X1的振蕩部IO或焊盤部11分別被驅(qū)動(dòng)而振蕩，以便根據(jù)需要改變由 鏡部lla反射的光的方向，所述鏡部lla設(shè)置在相應(yīng)的微振蕩元件Xl的焊 盤部11上。微振蕩元件X1的驅(qū)動(dòng)模式如前述實(shí)施例中所述。如參照前述實(shí)施例所述，各微振蕩元件X1包括配重部14A、 14B、 14C 以便實(shí)現(xiàn)振蕩部10的所需的重量平衡，由此便于以高精度控制振蕩部10的 振蕩運(yùn)動(dòng)中的旋轉(zhuǎn)位移量。如參照前述實(shí)施例所述，在各微振蕩元件XI中，驅(qū)動(dòng)電極23位于臂 12A和12B之間的間距L2內(nèi)，在軸線A1延伸的方向上，所述臂12A、 12B 構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電極12、 23)的結(jié)構(gòu)的最外側(cè)部分，在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件 XI時(shí)，基準(zhǔn)電位(例如地電位)施加至所述臂12A、 12B。這種構(gòu)造便于 驅(qū)動(dòng)電極12的臂12A、 12B吸收從驅(qū)動(dòng)電極23發(fā)出的電場(chǎng)，從而抑制場(chǎng)泄 漏。因此，在微振蕩元件陣列Y1中，發(fā)生以下情況的可能性極小，S口從微振蕩元件X1之一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電極12、 23)泄漏的場(chǎng)不適當(dāng)?shù)赜绊戉徑奈⒄袷幵I的驅(qū)動(dòng)特性。如此構(gòu)造的微振蕩元件陣列Yl有利于 實(shí)現(xiàn)多個(gè)微振蕩元件XI的較窄的排列間距(alignment pitch)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多 個(gè)鏡部lla的較窄的排列間距。因此，微振蕩元件陣列Yl適于實(shí)現(xiàn)微振蕩 元件X1或鏡部lla的更高密度。如參照前述實(shí)施例所述，在各微振蕩元件X1中，不僅驅(qū)動(dòng)電極12的臂 12A和12B可以吸收電場(chǎng)，而且配重部14C、第一層狀結(jié)構(gòu)21a、第二層狀 結(jié)構(gòu)21b以及屏蔽電極部24也可以吸收電場(chǎng)。那些組件的場(chǎng)吸收效應(yīng)還有 助于使發(fā)生以下情況的可能性最小化，即從微振蕩元件陣列Yl中的微振 蕩元件X1之一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電極12、 23)泄漏的場(chǎng)不適當(dāng)?shù)赜绊戉徑?的微振蕩元件X1的驅(qū)動(dòng)特性。圖14是示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微振蕩元件陣列Y2的一部分的 平面圖。微振蕩元件陣列Y2包括多個(gè)微振蕩元件X2。在微振蕩元件陣列 Y2中，多個(gè)微振蕩元件X2成排(一維)地對(duì)齊。圖15至圖20描述了構(gòu)成微振蕩元件陣列Y2的微振蕩元件X2。圖15 是微振蕩元件X2的平面圖，圖16是微振蕩元件X2的局部平面圖。圖17至圖20是分別沿著圖15中xvn-xvn、 xvni-xvin、 xix-xix和xx-xx剖開(kāi)的截面圖。微振蕩元件X2包括振蕩部10、框架21'、 一對(duì)連接部22、驅(qū)動(dòng)電極 23、屏蔽電極部24、框架31、 一對(duì)連接部32A、 32B、驅(qū)動(dòng)電極33、 34以 及屏蔽電極部35、 36、 37，在該實(shí)施例中微振蕩元件X2構(gòu)造為微鏡元件。 在此微振蕩元件X通過(guò)采取利用體微機(jī)械加工技術(shù)如MEMS技術(shù)處理材料 基板而制成，所述材料基板是所謂的絕緣體上硅(SOI)晶片。材料基板具 有包括第一硅層和第二硅層以及設(shè)置在硅層之間的絕緣層的多層結(jié)構(gòu)，所述 硅層通過(guò)摻入雜質(zhì)而具有預(yù)定的導(dǎo)電性。鑒于構(gòu)成微振蕩元件X2的各前述 部分均基于第一硅層和第二硅層中的至少一個(gè)形成，為清楚地示出附圖，源 于第一硅層并且比絕緣層更靠近觀察者設(shè)置的部分在圖15中以陰影線表示。 相反地，圖16描述了源于第二硅層的微振蕩元件X2的部分。微振蕩元件X2與根據(jù)前述實(shí)施例的微振蕩元件XI的不同之處在于 其包括了代替框架21的框架21'，此外還包括框架31、 一對(duì)連接部32A、32B、驅(qū)動(dòng)電極33、 34以及屏蔽電極部35、 36、 37。在微振蕩元件X2中的 振蕩部10、 一對(duì)連接部22、驅(qū)動(dòng)電極23以及屏蔽電極部24與微振蕩元件 Xl中的振蕩部lO、 一對(duì)連接部22、驅(qū)動(dòng)電極23以及屏蔽電極部24相似?？蚣?1'與框架21的不同之處在于第一層狀結(jié)構(gòu)21a包括部分21e、21f。 如圖15和圖17所示，部分21e通過(guò)間隙與第一層狀結(jié)構(gòu)21a中的周圍部分 隔離開(kāi)。通過(guò)穿過(guò)絕緣層21c的導(dǎo)電孔21g，該部分21e電連接至驅(qū)動(dòng)電極 23的臂23A。如圖15所示，部分21f位于框架21，的端部，并包括由圖15 中的箭頭D所示的方向延伸的部分。如圖20所示，通過(guò)穿過(guò)絕緣層21c的 導(dǎo)電孔21h，該部分21f電連接至第二層狀結(jié)構(gòu)21b。如圖18所示，框架31具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括源于第一硅層的 第一層狀結(jié)構(gòu)31a、源于第二硅層的第二層狀結(jié)構(gòu)31b以及設(shè)置在第一層狀 結(jié)構(gòu)31a與第二層狀結(jié)構(gòu)31b之間的絕緣層31c。如圖15和圖18所示，第 一層狀結(jié)構(gòu)31a包括通過(guò)間隙與周圍部分隔離開(kāi)的部分31a'。如圖16和圖 18所示，第二層狀結(jié)構(gòu)31b包括通過(guò)間隙與周圍部分隔離開(kāi)的部分31b，。 這些部分31a' 、 31b'通過(guò)穿過(guò)絕緣層31c的導(dǎo)電孔31d電連接。如圖15所示，連接部32A包括一對(duì)扭桿32a。扭桿32a源于第一硅層， 并連接至框架21'的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的部分21e和框架31的第一層狀結(jié) 構(gòu)31a的部分31a'，由此連接框架21，與框架31。通過(guò)扭桿32a，部分21e 與部分31a'電連接。兩個(gè)扭桿32a之間的間距沿從框架31朝向框架2r的 方向逐漸增加。另外，與根據(jù)前述實(shí)施例的連接部22的扭桿22a類似，扭 桿32a是薄的。如圖15所示，連接部32B包括一對(duì)扭桿32b。扭桿32b源于第一硅層， 并連接至框架2r的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的部分21f和框架31的第一層狀結(jié) 構(gòu)31a上，由此連接框架21，與框架31。通過(guò)扭桿32b，部分21f與第一層 狀結(jié)構(gòu)31a'的一部分電連接。兩個(gè)扭桿32b之間的間距沿從框架31朝向框 架21'的方向逐漸增加。另外，與根據(jù)前述實(shí)施例的連接部22的扭桿22a 類似，扭桿32b是薄的。成對(duì)的連接部32A、 32B限定了框架21'的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線A2。軸線 A2沿著由圖15中箭頭D所示的方向延伸。包括兩個(gè)扭桿32a的連接部32A 和包括兩個(gè)扭桿32b的連接部32B，適于抑制在框架2r的振蕩運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)不合需要的位移分量，其中兩個(gè)扭桿32a定向成其間的間距沿從框架31朝 向框架21，的方向逐漸增加，而兩個(gè)扭桿32b定向成其間的間距沿從框架 31朝向框架21'的方向逐漸增加。驅(qū)動(dòng)電極33源于第一硅層，并包括多個(gè)電極齒33a。多個(gè)電極齒33a從 框架21'的部分21f朝向驅(qū)動(dòng)電極34延伸，并沿著軸線A2的延伸方向相間 隔地對(duì)齊。驅(qū)動(dòng)電極34源于第二硅層，并包括臂34A和多個(gè)電極齒34a。臂34A 平行于軸線A2延伸。多個(gè)電極齒34a從臂34A朝向驅(qū)動(dòng)電極33延伸，并沿 著軸線A2的延伸方向相間隔地對(duì)齊。從圖16中可清楚地看出，屏蔽電極部35源于第二硅層，并且是框架21' 的第二層狀結(jié)構(gòu)21b的延伸部。如圖19所示，屏蔽電極部35通過(guò)絕緣層38 連接至框架21'的部分21f。從圖16中可清楚地看出，屏蔽電極部36源于第一硅層，并且是框架31 的第一層狀結(jié)構(gòu)31a的延伸部。如圖19所示，屏蔽電極部36通過(guò)絕緣層39 連接至驅(qū)動(dòng)電極34。屏蔽電極部36和驅(qū)動(dòng)電極34彼此電隔離。從圖16中可清楚地看出，屏蔽電極部37源于第二硅層，并且沿著驅(qū)動(dòng) 電極34延伸。如圖19所示，屏蔽電極部37通過(guò)絕緣層39連接至屏蔽電極 部36，并通過(guò)穿過(guò)絕緣層39的導(dǎo)電孔39a電連接。在微振蕩元件X2中， 一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極12、 23構(gòu)成能產(chǎn)生待施加至振蕩部 10的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或致動(dòng)器， 一對(duì)驅(qū)動(dòng)電極33、 34構(gòu)成能產(chǎn)生待施加 至框架21'的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或致動(dòng)器。為了驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2，將預(yù)定基準(zhǔn)電位施加至振蕩部10的驅(qū)動(dòng)電極 12和驅(qū)動(dòng)電極33?；鶞?zhǔn)電位可以經(jīng)由框架31的第一層狀結(jié)構(gòu)31a的一部分、 連接部32B的扭桿32b、框架21，的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的部分21f、導(dǎo)電孔 21h、框架21，的第二層狀結(jié)構(gòu)21b、導(dǎo)電孔21d (示于圖6中)、框架21' 的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的一部分、連接部22的扭桿22a以及振蕩部10的梁部 13，施加至驅(qū)動(dòng)電極12。基準(zhǔn)電位可以經(jīng)由框架31的第一層狀結(jié)構(gòu)31a的 一部分、連接部32B的扭桿32b以及框架21'的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的部分 21f，施加至驅(qū)動(dòng)電極33?；鶞?zhǔn)電位例如是地電位，并優(yōu)選保持處于恒定的 水平。在微振蕩元件X2中，當(dāng)根據(jù)需求向驅(qū)動(dòng)電極23、 24施加高于基準(zhǔn)電位 的驅(qū)動(dòng)電位時(shí)，在驅(qū)動(dòng)電極12、 23之間產(chǎn)生靜電引力以使振蕩部10圍繞軸 線A1振蕩，并在驅(qū)動(dòng)電極33、 34之間產(chǎn)生靜電引力以使框架21'振蕩， 進(jìn)而使振蕩部10也圍繞軸線A2振蕩。微振蕩元件X2為己知的雙軸振蕩元 件。驅(qū)動(dòng)電位可以經(jīng)由框架31的第二層狀結(jié)構(gòu)31b的部分31b'、導(dǎo)電孔 31d、框架31的第一層狀結(jié)構(gòu)31a的部分31a，、連接部32A的扭桿32a、 框架21，的第一層狀結(jié)構(gòu)21a的部分21e以及導(dǎo)電孔21g，施加至驅(qū)動(dòng)電極 23。如上所述那樣雙軸地驅(qū)動(dòng)框架21'和振蕩部10振蕩，就允許根據(jù)需要 改變由設(shè)置在焊盤部11上的鏡部lla反射的光的方向。如參照前述實(shí)施例所述，基本包括根據(jù)前述實(shí)施例的微振蕩元件X1的 整個(gè)結(jié)構(gòu)的微振蕩元件X2，使得能夠以高精度控制在振蕩部10的振蕩運(yùn)動(dòng) 中的旋轉(zhuǎn)位移量。如參照前述實(shí)施例所述，基本包括根據(jù)前述實(shí)施例的微振蕩元件X1的 全部結(jié)構(gòu)的微振蕩元件X2，使得能夠抑制在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2從驅(qū)動(dòng)電極 23發(fā)出的場(chǎng)泄漏到元件之外。微振蕩元件X2還抑制在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極34發(fā)出的場(chǎng) 泄漏到元件之外。在微振蕩元件X2中，驅(qū)動(dòng)電極33和屏蔽電極部35、 36、 37電連接，從而在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2時(shí)，將基準(zhǔn)電位(例如地電位)施 加至驅(qū)動(dòng)電極33和屏蔽電極部35、 36、 37。這種構(gòu)造便于驅(qū)動(dòng)電極33和屏 蔽電極部35吸收例如在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極34朝向驅(qū)動(dòng)電極 33發(fā)出的電場(chǎng)，所述電場(chǎng)源于預(yù)定驅(qū)動(dòng)電位高于基準(zhǔn)電位。換句話說(shuō)，這種 電場(chǎng)幾乎不能超出驅(qū)動(dòng)電極33和屏蔽電極部35泄漏出。另外，在驅(qū)動(dòng)微振 蕩元件X2時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極34朝向驅(qū)動(dòng)電極33的相對(duì)側(cè)發(fā)出的電場(chǎng)易于由屏 蔽電極部36、 37吸收。換句話說(shuō)，這種電場(chǎng)幾乎不能超出屏蔽電極部36、 37泄漏出。這種場(chǎng)吸收效應(yīng)也有助于抑制電場(chǎng)泄漏到元件之外。微振蕩元件陣列Y2包括多個(gè)如此構(gòu)造的微振蕩元件X2。在微振蕩元件 陣列Y2中，多個(gè)微振蕩元件X2成排地對(duì)齊，以使所有的軸線A2 (在圖14 中未示出)彼此平行。在微振蕩元件陣列Y2中，除了相應(yīng)的部分31a'之外，框架31的第一 層狀結(jié)構(gòu)31a在所有的微振蕩元件X2上保持連續(xù)，由此使所有微振蕩元件X2的驅(qū)動(dòng)電極12、振蕩部10的配重部14C，框架21的第一層狀結(jié)構(gòu)21a 的一部分和第二層狀結(jié)構(gòu)21b的一部分以及屏蔽電極部24電連接。為了驅(qū)動(dòng)微振蕩元件陣列Y2，將預(yù)定驅(qū)動(dòng)電位施加至所選的微振蕩元 件X2的驅(qū)動(dòng)電極23、 34，其中預(yù)定基準(zhǔn)電位被共電位地施加至所有微振蕩 元件X2的振蕩部10的驅(qū)動(dòng)電極12。因此，相應(yīng)的微振蕩元件X2的振蕩部 10和框架21'被單獨(dú)驅(qū)動(dòng)以振蕩，以便根據(jù)需要改變由鏡部lla反射的光 的方向，所述鏡部11a設(shè)置在相應(yīng)的微振蕩元件X2的焊盤部11上。如以上所述，各微振蕩元件X2抑制在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2時(shí)從驅(qū)動(dòng)電 極23發(fā)出的場(chǎng)泄漏到元件之外。因此，在微振蕩元件陣列Y2中，發(fā)生以下 情況的可能性極小，S卩從微振蕩元件X2之一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電極12、 23)泄漏的場(chǎng)不適當(dāng)?shù)赜绊戉徑奈⒄袷幵2的驅(qū)動(dòng)特性。如以上所述， 各微振蕩元件X2還抑制在驅(qū)動(dòng)微振蕩元件X2時(shí)從驅(qū)動(dòng)電極34發(fā)出的場(chǎng)泄 漏到元件之外。因此，在微振蕩元件陣列Y2中，發(fā)生以下情況的可能性極 小，即從微振蕩元件X2之一的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)電極33、 34)泄漏的場(chǎng)不 適當(dāng)?shù)赜绊戉徑奈⒄袷幵2的驅(qū)動(dòng)特性。如此構(gòu)造的微振蕩元件陣列 Y2有利于實(shí)現(xiàn)多個(gè)雙軸微振蕩元件X2的較窄排列間距，由此實(shí)現(xiàn)了多個(gè)鏡 部lla的較窄排列間距。因此，微振蕩元件陣列Y2適于實(shí)現(xiàn)微振蕩元件X2 或鏡部lla的更高密度。
權(quán)利要求
1.一種微振蕩元件，包括基座框架；振蕩部，其包括可動(dòng)功能部、連接至所述可動(dòng)功能部的第一驅(qū)動(dòng)電極以及在所述可動(dòng)功能部的相對(duì)側(cè)連接至第一驅(qū)動(dòng)電極的配重部；連接部，其使所述基座框架與所述振蕩部彼此連接，并限定所述振蕩部的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線；第二驅(qū)動(dòng)電極，其與所述第一驅(qū)動(dòng)電極配合工作產(chǎn)生用于振蕩運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，所述第二驅(qū)動(dòng)電極固定至所述基座框架。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述微振蕩元件通過(guò)處理 具有多層結(jié)構(gòu)的材料基板獲得，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)體層、第二導(dǎo)體層 以及位于所述第一導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)體層之間的絕緣層，并且所述可動(dòng)功 能部、所述第一驅(qū)動(dòng)電極和所述配重部為在所述第一導(dǎo)體層中形成的部分， 而第二驅(qū)動(dòng)電極為在第二導(dǎo)體層內(nèi)形成的部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述連接部在所述可動(dòng)功 能部與所述第一驅(qū)動(dòng)電極之間的位置處連接至振蕩部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述配重部電連接至所述 第一驅(qū)動(dòng)電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微振蕩元件，其中在所述配重部與所述第二 驅(qū)動(dòng)電極之間產(chǎn)生靜電力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微振蕩元件，其中在所述配重部與所述第二 驅(qū)動(dòng)電極之間的間距隨著遠(yuǎn)離所述第一驅(qū)動(dòng)電極而逐漸增加。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述第一驅(qū)動(dòng)電極包括 第一臂部和第二臂部，它們平行于與所述軸線相交的方向延伸；多個(gè)從所述 第一臂部朝向所述第二臂部延伸的電極齒，它們沿著所述第一臂部的延伸方 向相間隔地對(duì)齊；以及多個(gè)從所述第二臂部朝向所述第一臂部延伸的電極 齒，它們沿著所述第二臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊；并且其中所述第二驅(qū)動(dòng)電極包括第三臂部，其沿著所述第一臂部和所述第 二臂部延伸；多個(gè)從所述第三臂部朝向所述第一臂部延伸的電極齒，它們沿著所述第三臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊；以及多個(gè)從所述第三臂部朝向所 述第二臂部延伸的電極齒，它們沿著所述第三臂部的延伸方向相間隔地對(duì)齊。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述振蕩部還包括附加的 配重部，其在所述可動(dòng)功能部與所述配重部之間的位置處連接至所述第一驅(qū) 動(dòng)電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微振蕩元件，其中所述微振蕩元件通過(guò)處理 具有多層結(jié)構(gòu)的材料基板獲得，所述多層結(jié)構(gòu)包括第一導(dǎo)體層、第二導(dǎo)體層 以及位于所述第一導(dǎo)體層與所述第二導(dǎo)體層之間的絕緣層，其中所述可動(dòng)功 能部、所述第一驅(qū)動(dòng)電極和所述配重部為在所述第一導(dǎo)體層中形成的部分， 而所述第二驅(qū)動(dòng)電極和所述附加的配重部為在所述第二導(dǎo)體層中形成的部 分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微振蕩元件，其中所述附加的配重部電連接 至所述第一驅(qū)動(dòng)電極。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中所述微振蕩元件還可以包括附加的框架；附加的連接部，其使所述基座框架與所述附加的框架彼此連接，并限定 沿與所述基座框架的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線相交的方向延伸的、另外的軸線；以及 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)生使所述基座框架振蕩的驅(qū)動(dòng)力。
12. —種微振蕩元件陣列，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的微振蕩元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微振蕩元件陣列，其中所述各個(gè)微振蕩元 件的軸線彼此平行。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的微振蕩元件陣列，其中各個(gè)所述微振蕩元 件的所述第一驅(qū)動(dòng)電極能夠接受給定的共電位，而各個(gè)所述微振蕩元件的所 述第二驅(qū)動(dòng)電極能夠分別接受給定的不同的電位。
全文摘要
一種微振蕩元件，包括基座框架、振蕩部和使基座框架與振蕩部彼此連接的連接部。振蕩部具有可動(dòng)功能部、連接至可動(dòng)功能部的第一驅(qū)動(dòng)電極以及連接至第一驅(qū)動(dòng)電極的配重部。連接部限定振蕩部的振蕩運(yùn)動(dòng)的軸線。固定至基座框架的第二驅(qū)動(dòng)電極與第一驅(qū)動(dòng)電極配合工作產(chǎn)生用于振蕩運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)G02B26/08GK101334526SQ20081012730
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者佐脅一平, 壺井修, 奧田久雄, 曾根田弘光, 松本剛, 水野義博, 高馬悟覺(jué) 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社