凹凸のない平面ミラーを有するミラー素子
【課題】本発明はミラー配列を構成するミラー素子に関して開示する。ミラー配列は複数のミラー要素を有する。各々の要素はヒンジに支持されたミラーを構成する。このような、平らなミラー傷や凹凸なく製造するのが困難であった。
【解決手段】ヒンジをミラーに直接取り付け、実質的にミラーとヒンジを直角にすることにより解決されて。また、ヒンジの先をミラーの底部の層に埋め込むように付着することにより解決された。
【解決手段】ヒンジをミラーに直接取り付け、実質的にミラーとヒンジを直角にすることにより解決されて。また、ヒンジの先をミラーの底部の層に埋め込むように付着することにより解決された。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細電気力学的（ＭＥＭＳ）技術を適用した製造方法およびこの製造方法を適用することによって改良された素子構造に関する。特に、本発明は、平で凹凸のないマイクロミラー面を有するマイクロミラー素子やマイクロウィンドーを有するマイクロウィンドー素子を生産する際の製造プロセスに関する。本発明は、マイクロミラーが高いコントラストを有する高性能の映像装置を得るために用いられるときに、特に有利である。
【背景技術】
【０００２】
可動部分としてマイクロミラー（反射素子）またはマイクロウインドウ（透過素子）を有する空間光変調器を製造したり組み込んだりする技術において、近年に重要な進歩がなされたが、いまだ製造プロセスにおいて、技術的な限界および問題点がある。この問題点とは、ヒンジがミラー等の可動部分に取り付けられ際、平らなミラーやウインドウを傷や凹凸なく製造するのが困難であったことである。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子は、センサ、アクチュエータおよび表示素子としての用途が豊かなことで近年大きな関心を引いている。ＭＥＭＳ素子はしばしば図1に示すような構造を有し、電子回路が基板の上に形成され、そして、その回路が電極に電圧または電流を印加するかまたは電極から電圧または電流を検出する。ＭＥＭＳ構造は、電極およびＭＥＭＳ構造間の空隙を有する電極の上かその近くにしばしば形成される。
【０００４】
図１に示される上面図は、ミラーの中心部に典型的な従来のマイクロミラー素子が孔を有していることを示す。通常の映像ディスプレー装置において使われるミラー素子の表面が平らでなかったり一様でなかったりするために、映像品質に悪影響を与える。それは不均一なミラーの表面にできた孔や凹凸によって入射光が望ましくない反射を起こすからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、いかなる孔も、凹凸も残すことのない平坦なミラーやウインドウを製造するために、ＭＥＭＳ技術を改善する必要性が高い。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の目的は、平らでスムースなミラー面を有するマイクロミラーアレーを有するミラー素子の新しく改良された構造とその製造方法を提供することにある。そして、このミラー素子は上述された限界や問題を解決することが出来る。
【０００７】
本発明の別の目的は、高いレベルの性能が得られるミラーを提供より安いコストで提供し、ヒンジと平らで凹凸のないミラー面を簡易に製造することを可能とする新しく改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、高いレベルの性能が得られるミラーを提供より安いコストで提供し、ヒンジの変形の原因になる金属マイグレーションを防ぐことにより定型的な構造を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、ヒンジが電極より高い台の上に構築され、そのヒンジの台がミラーのストッパーとしての働きもすることが出来、そして電極上の誘電体層の電界破壊の問題を解決し、このような台上に構築されたヒンジと平らで凹凸のないミラーを製造することを可能とする新しく改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、半導体の側壁をエッチングして、犠牲層で孔を埋めた後に表面を磨き、犠牲層を突き通したヒンジが残るように犠牲層をエッチングすることによって、ヒンジおよびミラーを製造するための新規で改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。そして、金属層が突き出したヒンジの上にミラー面を形成するように付着される。ヒンジがミラーの厚みと比較して非常に薄いので、平坦でなめらかなミラー面が形成され、そして、ヒンジはミラーの表面のいかなる目立つ傷も残すことなくミラー面に埋込まれる。
【００１１】
本発明の別の目的は、通常の製造プロセスを使いチタンやAl2O3（三酸化二アルミニウム）によるマイグレーション防止層を形成し安定した構造を提供し、新規で改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。ここでマイグレーション防止層はヒンジの台からヒンジや電極への金属マイグレーションを防ぎ、ヒンジの変形や電極の劣化を防ぐ働きを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図１は、従来のＭＥＭＳシステム製造プロセスによって製造されたマイクロミラーの中央にできた凹みや孔を例示するための上部から見た写真である。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１４】
図３は、ヒンジフットを有し、ヒンジフットとヒンジが一体構造からなる半導体で形成され、ヒンジタブ上に金属ミラーが付着形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１５】
図４は、ヒンジタブを有し、金属ミラーに凹みが形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１６】
図５は、ヒンジタブを有し、金属ミラーと異なる材料からなるミラービアがヒンジタブとミラーの間に形成され、ミラーの表面を平らにするためにミラー表面が磨かれた本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１７】
図６Ａと図６Ｂは、簡単な製造プロセスで製造された凹凸のない平らなミラー面を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１８】
図７は、半導体ヒンジにミラーの金属がマイグレーションすることを防ぐマイグレーション防止層を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１９】
図８は、半導体ヒンジにミラーの金属がマイグレーションすることを防ぐマイグレーション防止層を有し、そしてより短いヒンジが使えるようにヒンジ台を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００２０】
図９は、ヒンジ台の上に形成されたより短いヒンジを有し、そのヒンジ台は電極より高く位置し、そのヒンジ台が電極と同じ高さのヒンジ電極の上に形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００２１】
図１０は、ミラーストッパーとしての機能を有する２つのストッパーを含むヒンジ台を有する本発明の別の実施例の側面から見た断面図である。
【００２２】
図１１Ａから図１１Ｃは、本発明のミラーデバイスを製造する過程を示した断面図である。
【００２３】
図１２Ａから図１２Ｇは、空洞の側壁の上にヒンジを形成する工程を示す断面図と斜視図である。
【発明の目的】
【００２４】
本発明の目的は、平らでスムースなミラー面を有するマイクロミラーアレーを有するミラー素子の新しく改良された構造とその製造方法を提供することにある。そして、このミラー素子は上述された限界や問題を解決することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図２は、本発明の例示的実施形態としてＭＥＭＳ技術を適用することによって製造されるマイクロミラーを図示する断面図である。マイクロミラーはヒンジ１０３の上に支持されるミラー１０１を含む。ミラー１０１は、平らで孔や凹凸のないスムースな表面で出来たアルミニウム表面で形成される。ヒンジ１０３はシリコンヒンジのような半導体ヒンジで形成される。ヒンジ１０３は絶縁層１０４の上に逆Ｌ字型のフットを有する。
【００２６】
ミラー部分はさらに２つの電極１０２を有し、これらの電極はミラー１０１の下側のヒンジ１０３の両側に形成される。電極１０２は信号線１０５と１０９と接続され、これらの信号線は内部誘電体層（ＩＬＤ層）１０６，１０７．１０８を突き抜けるように貫通接続部１１０、１１２、１１５によって接続されている。ミラー部分はシリコン基板のような半導体基板１１１の上に支持、製造される。トランジスター１１３と１１４はＣＭＯＳ製造プロセスで半導体基板上に形成される。
【００２７】
信号線１０５と１０９はミラー１０１の偏向を制御するために電極１０２に電圧を印加するための制御信号を伝達するワード線とビット線として形成される。この電極はあらかじめ決められた最大偏向角でミラー１０１を停止するためのミラーストッパーとしても機能する。さらに下記されるように、ヒンジ１０３の頭の部分は図１１Ａから１１Ｃで図示されるような特別な製造プロセスによってミラー１０１の底の層に埋め込まれる。
【００２８】
図３は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は半導体ヒンジ２０２の上に支持される平面ミラー２０１を含み、この半導体ヒンジはミラー２０１を支持するためのフットとしてのミラー台を持つ。マイクロミラー部分はさらに２つの電極２０５を有し、これらの電極は二つのエッチストップ層２０４と２０６上に形成される。電極２０５はエッチストップ層２０４、２０６と内部誘電体層（ＩＬＤ層）２０３を突き抜けて貫通電極２０８に接続される。内部誘電体層（ＩＬＤ層）２０３は半導体基板２１０の上に形成されそして絶縁層２０７の上部に形成される。
【００２９】
図３Ａはマイクロミラー素子の写真である。たとえ図３で示されるような構成であってミラー２０１の孔を塞ぐのに有利であっても、ミラー表面には凹みが残りそしてミラー表面は図３Ａに示されるたわみ変形をする。
【００３０】
図４は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分はフットとヒンジタブ２５３を含む半導体ヒンジ２５４上に形成されたミラー２５１を含む。ヒンジタブ２５３はミラー２５１をミラーとヒンジを繋ぐビア２５５を通して支持し、このミラーとヒンジを繋ぐビア２５５はミラー孔２５２を囲み、ヒンジタブ２５３に接続する。ミラーとヒンジを繋ぐビア２５５はアルミニウムのようなミラー材料で構成され、ヒンジタブ２５３上に位置する。
【００３１】
図４に示されるマイクロミラー部分は図３のマイクロミラー部分で発生したミラー表面の変形である表面のたわみの問題を解決した。しかし、ミラー２５１は貫通孔２５２を有し、孔のへりやコーナーで光が反射し、映像品質を劣化させる。
【００３２】
図５は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分はヒンジフットとヒンジタブ２５３を含む半導体ヒンジ２５４上に形成されたミラー２５１を含む。ヒンジタブ２４３は、図４で示されたようなミラーとヒンジを繋ぐビア２４２のような貫通孔を埋めることで、ミラーとヒンジを繋ぐビア２４２を介してミラー２４１を支持する。ミラーとヒンジを繋ぐビア２４２は導電材料で埋められ、研磨工程によって平らにされる。このマイクロミラー部はミラー表面が撓んだり孔ができたりする問題が解決されている。しかしながら、図５で示されるこのマイクロミラー部は製造コストに影響を与えるようなより多くの製造工程を必要とする。
【００３３】
図６Ａは、本発明の他の実施例としてのマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、半導体ヒンジ２６２で支えられるミラー２６１を含む。ヒンジ２６２は、２本の電極２６３によって異なる偏向するように制御されるミラー２６１に直接付着する。このとき、電極２６３は半導体基板上に露出し、異なる電圧が印加される。図６Ｂは図６Ａで示されたマイクロミラー部分と同様の構造を有するが、図６Ｂのヒンジ２６４はミラー２６１の裏面に付着しミラー２６１の中に埋め込まれてミラーと付着している点が異なる。ミラーの裏側の層は半導体材料から成るエッチストップ層から成る。図１１および１２で以下に開示されている製造工程によれば、ミラーが半導体材料から成るエッチストップ層によって保護されていることは好ましい。ミラーへのヒンジの付着深さは、１００オングストローム以上であり、ミラー厚の５％から３分の２を超えない範囲が望ましい。ヒンジ２６２は、ミラー２６１の裏面層に直接付着され、ミラー２６１の裏面層を突き抜けることはない。このマイクロミラー部分はミラー表面が撓んだり孔ができたりする問題が解決されている。さらにまた、図６に示されるマイクロミラー部分は、簡単な製造工程で製造することができ、よって、製造コストを低減できる。
【００３４】
図７は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、半導体ヒンジ２７３で支えられるミラー２７１を含む。ヒンジ２７３は、ヒンジにミラー材料のマイグレーションを防止するためにミラー２７１およびヒンジ２７３の間にマイグレーション防止層２７２を形成し、この層を介してミラー２７１を支持する。マイグレーション防止層は、このように、ヒンジにミラー材料のマイグレーションによって生じるヒンジ２７３の変形を防止する。マイグレーション防止層は、Ｔｉ（チタン）層であってもよい。望ましくは、マイグレーション防止層は、半導体ヒンジおよび金属層間の全ての境界域に形成される。
【００３５】
図８は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、ヒンジ２８３で支えられるミラー２８１を含む。ヒンジ２８３は、ヒンジにミラー材料のマイグレーションを防止するためにミラー２８１およびヒンジ２８３の間にマイグレーション防止層２８２を形成し、この層を介してミラー２８１を支持する。マイグレーション防止層は、このように、ヒンジにミラー材料のマイグレーションによって生じるヒンジ273の変形を防止する。
【００３６】
ヒンジは、ヒンジ台２８６の上に支持される。このヒンジ台２８６は、マイグレーション防止層２８４の下に障壁金属層２８５で覆われ、ヒンジ２８３のフット部が接続、支持される。第２のマイグレーション防止層２８４は、ヒンジ台２８６（例えばアルミニウムから成るヒンジ台）の材料のマイグレーションを予防する。ヒンジ台２８６は、第３のマイグレーション防止層２８７およびエッチストップ層２８８によって保護された内側の誘電体（ＩＬＤ）層２９０の上に配置される。第３のマイグレーション防止層２８７は、機械的変形と同様に電気伝導度に影響を及ぼしている隣接層間での、ヒンジ台（例えばアルミニウムで形成されたヒンジ台）の金属材料のマイグレーションを防止する。
貫通部２８９は、ヒンジ台を電気的配線（特に示されない）に電気的に接続するためのＩＬＤ層２９０の表面に配置される。マイグレーション防止層（例えば層２８２、２８４、および２８７）は、Ｔｉ（チタン）層であってもよい。望ましくは、マイグレーション防止層は、半導体ヒンジおよび金属ヒンジ台２８６とエッチストップ層２８８の間の全ての境界域に形成される。
【００３７】
図９は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、水平状態と傾いた引き込み状態の間を動作するミラー２９１を含む。ミラー２９１はヒンジ２９３で支えられ、そして、ヒンジは内側の誘電体（ＩＬＤ）層２９８の上に形成された３個の電極２９５のうちの１個の電極の上に形成されたヒンジ台２９４の上に形成される。電極２９５は、ＩＬＤ層２９８に開けられた貫通接続部２９７を介して、接地線や電源線（ここで特に示されない）に接続している。
【００３８】
本実施例はミラー２９１が印加電圧で電極に接触することを防ぐ構造を提供する。電極に接触する代わりに、ミラー２９６は傾いた状態でヒンジ台２９４に接触する。ミラーは電圧が加えられてない接地電位に接続されているヒンジ台に接触する。このような構成は、ミラーが完全ＯＮ状態から完全ＯＦＦ状態の間を振動する間、ミラーが電極に近づく最大角度位置まで偏向してもミラーと電極が直接接触せず、電極を覆う絶縁層のダメージを防ぐことができる。ヒンジ台は接地電位に接続され、さらに、ミラーが絶縁層の破壊することがないような相対する側であるあらかじめ決められた最大偏向角でミラーが止まるようなミラーストッパーとしての働きもする。
【００３９】
図１０は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、ヒンジ３０２に支持されたミラー３０１を含む。ヒンジ３０２はヒンジ台３０４の上に支持され、このヒンジ台は内部誘電体（ＩＬＤ）層（図で特に番号は特定されてない）の表面に露出した２つの隣接する電極３０５と共に形成されている。ヒンジ台３０４はさらに２つのミラー傾きストッパー３０３をヒンジ３０２の２つの相対する位置のヒンジ台３０４の上部に有している。ミラー傾きストッパー３０３はミラー３０１が完全ＯＮ状態もしくは完全ＯＦＦ状態の角度位置である最大偏向角以上に偏向しないように制御できるようにミラーをストップする。これらの電極３０５が連続的にミラーと接触したり、最大偏向角でミラーをストップさせるためのストッパーとして使われる場合、この構成はまた電極３０５の絶縁層を破壊することを防ぐ利点も有する。
【００４０】
図１１Ａから１１Ｃは、本発明のミラー素子を製造する工程を示す横断面図のシリーズである。図１１Ａで、半導体基板と貫通孔（図で特定されてない）を有するＩＬＤ層（図で特定されてない）からなる支持基板３１０を示す。支持基板３１０は第１と第２の電極３０５とヒンジ台３０４を有し、このヒンジ台は第１と第２の角３０３をヒンジ３０２の両側の相対する位置に有する。ヒンジ３０２、ヒンジ台３０４および電極３０５はすべて犠牲層３０６で覆われている。研磨工程がヒンジ３０２と犠牲層３０６が平らになるように適用される。図１１Ｂは、犠牲層３０６の上部にエッチング工程が適用され、ヒンジ３０２の上部の一部が犠牲層３０６の研磨された上部層から露出する工程を示す。図１１Ｃで、ミラー層３０１が犠牲層３０６の上部に付着形成される。次に、犠牲層３０６を蒸気エッチングによって除去し、ミラー表面にくぼみや孔がない平滑なミラー表面を形成する工程へと進む。実施例では、ヒンジ３０２はミラー３０１の底の表面に付着し、ミラーの上側の表面層の下のミラー３０１の層に埋め込まれている。別の実施例では、ヒンジ３０２は付着することなくミラー３０１の底の表面に付着している。
【００４１】
以上説明してきたように、本発明はミラー表面に凹み、きず、孔が無い垂直ヒンジに支持された平らなミラーを提供する素子構造と製造方法を開示している。垂直ヒンジは半導体の側壁に形成され、犠牲層で埋められた後、上部表面を研磨する。ヒンジがその段階では上部表面からまだ突き出していない。犠牲層の上部表面だけを研磨エッチングする研磨エッチング工程が行われた後、ヒンジの上部の一部が犠牲層の上に突き出る。ヒンジの突出量はミラーの厚みに比して十分少ないので、ヒンジがミラーの表面に目立つような印しを残さずに埋められる。
【００４２】
図１２Ａから１２Ｆは、本発明のヒンジを形成する工程を示す横断面図と透視図のである。図１２Ａは、周囲に側壁を有するような空洞４０１が犠牲層４０５に形成されている工程を示す横断面図である。図１２Ｂから１２Ｃで、ヒンジ材料からなる層が空洞の側壁４０２と上部表面４０３上に付着する。図１２Ｄから１２Ｅで、垂直ヒンジ４０２'が空洞の側壁に付着したヒンジ物質をエッチングして形成され、タブ４０３'が空洞４０１の上部表面に付着した層をエッチングして形成される。図１２Ｆで、ヒンジフット４０４'が空洞４０１の下部表面と柱の底の部分に付着したヒンジ材料の層をパターニングしながらエッチングして形成される。図１２Ｇで示されるように、ヒンジはエッチングと犠牲層４０５の完全な除去によって形成される。図１１と図１２によって開示される製造工程において、ミラーは半導体材料からなるエッチストップ層によって保護されることが好ましい。実施例において、本発明のマイクロミラーはさらにAl2O3からなる１層のエッチストップ層が少なくとも用いられている。
【００４３】
図２から図１２までで開示された製造工程と構成によれば、少なくとも垂直ヒンジは電極としての機能を有していることが好ましい。さらに、実施例において、ヒンジ台はヒンジの両脇に位置するアドレス電極と同じ高さを有している。そして、別の実施例においては、ヒンジ台はアドレス電極とは異なる高さを有している。本発明において、垂直ヒンジは同一材料からなる柱の一部として形成されても良い。さらに、ヒンジ台は垂直ヒンジと同一材料で構成されるフットを有しても良い。
【００４４】
現在の発明は現在適切な技術による実施例として述べられたが、この開示がこのような現在適切な技術に制限されるものでないことは理解される。種々の置換技術や修正技術が上記開示を読まれた後には容易に実施しうる技術であることは疑いもない。従って、請求項は本発明の真の精神や展望の限りにおいてすべての置換や修正を含むものとして記述されるよう意図されている。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１２Ｆ】
【図１２Ｇ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細電気力学的（ＭＥＭＳ）技術を適用した製造方法およびこの製造方法を適用することによって改良された素子構造に関する。特に、本発明は、平で凹凸のないマイクロミラー面を有するマイクロミラー素子やマイクロウィンドーを有するマイクロウィンドー素子を生産する際の製造プロセスに関する。本発明は、マイクロミラーが高いコントラストを有する高性能の映像装置を得るために用いられるときに、特に有利である。
【背景技術】
【０００２】
可動部分としてマイクロミラー（反射素子）またはマイクロウインドウ（透過素子）を有する空間光変調器を製造したり組み込んだりする技術において、近年に重要な進歩がなされたが、いまだ製造プロセスにおいて、技術的な限界および問題点がある。この問題点とは、ヒンジがミラー等の可動部分に取り付けられ際、平らなミラーやウインドウを傷や凹凸なく製造するのが困難であったことである。
【０００３】
ＭＥＭＳ素子は、センサ、アクチュエータおよび表示素子としての用途が豊かなことで近年大きな関心を引いている。ＭＥＭＳ素子はしばしば図1に示すような構造を有し、電子回路が基板の上に形成され、そして、その回路が電極に電圧または電流を印加するかまたは電極から電圧または電流を検出する。ＭＥＭＳ構造は、電極およびＭＥＭＳ構造間の空隙を有する電極の上かその近くにしばしば形成される。
【０００４】
図１に示される上面図は、ミラーの中心部に典型的な従来のマイクロミラー素子が孔を有していることを示す。通常の映像ディスプレー装置において使われるミラー素子の表面が平らでなかったり一様でなかったりするために、映像品質に悪影響を与える。それは不均一なミラーの表面にできた孔や凹凸によって入射光が望ましくない反射を起こすからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、いかなる孔も、凹凸も残すことのない平坦なミラーやウインドウを製造するために、ＭＥＭＳ技術を改善する必要性が高い。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明の目的は、平らでスムースなミラー面を有するマイクロミラーアレーを有するミラー素子の新しく改良された構造とその製造方法を提供することにある。そして、このミラー素子は上述された限界や問題を解決することが出来る。
【０００７】
本発明の別の目的は、高いレベルの性能が得られるミラーを提供より安いコストで提供し、ヒンジと平らで凹凸のないミラー面を簡易に製造することを可能とする新しく改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、高いレベルの性能が得られるミラーを提供より安いコストで提供し、ヒンジの変形の原因になる金属マイグレーションを防ぐことにより定型的な構造を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、ヒンジが電極より高い台の上に構築され、そのヒンジの台がミラーのストッパーとしての働きもすることが出来、そして電極上の誘電体層の電界破壊の問題を解決し、このような台上に構築されたヒンジと平らで凹凸のないミラーを製造することを可能とする新しく改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、半導体の側壁をエッチングして、犠牲層で孔を埋めた後に表面を磨き、犠牲層を突き通したヒンジが残るように犠牲層をエッチングすることによって、ヒンジおよびミラーを製造するための新規で改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。そして、金属層が突き出したヒンジの上にミラー面を形成するように付着される。ヒンジがミラーの厚みと比較して非常に薄いので、平坦でなめらかなミラー面が形成され、そして、ヒンジはミラーの表面のいかなる目立つ傷も残すことなくミラー面に埋込まれる。
【００１１】
本発明の別の目的は、通常の製造プロセスを使いチタンやAl2O3（三酸化二アルミニウム）によるマイグレーション防止層を形成し安定した構造を提供し、新規で改良されたＭＥＭＳ素子の構造とその製造方法を提供することにある。ここでマイグレーション防止層はヒンジの台からヒンジや電極への金属マイグレーションを防ぎ、ヒンジの変形や電極の劣化を防ぐ働きを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図１は、従来のＭＥＭＳシステム製造プロセスによって製造されたマイクロミラーの中央にできた凹みや孔を例示するための上部から見た写真である。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１４】
図３は、ヒンジフットを有し、ヒンジフットとヒンジが一体構造からなる半導体で形成され、ヒンジタブ上に金属ミラーが付着形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１５】
図４は、ヒンジタブを有し、金属ミラーに凹みが形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１６】
図５は、ヒンジタブを有し、金属ミラーと異なる材料からなるミラービアがヒンジタブとミラーの間に形成され、ミラーの表面を平らにするためにミラー表面が磨かれた本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１７】
図６Ａと図６Ｂは、簡単な製造プロセスで製造された凹凸のない平らなミラー面を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１８】
図７は、半導体ヒンジにミラーの金属がマイグレーションすることを防ぐマイグレーション防止層を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００１９】
図８は、半導体ヒンジにミラーの金属がマイグレーションすることを防ぐマイグレーション防止層を有し、そしてより短いヒンジが使えるようにヒンジ台を有する本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００２０】
図９は、ヒンジ台の上に形成されたより短いヒンジを有し、そのヒンジ台は電極より高く位置し、そのヒンジ台が電極と同じ高さのヒンジ電極の上に形成された本発明の一実施例としてのマイクロミラー構造の側面から見た断面図である。
【００２１】
図１０は、ミラーストッパーとしての機能を有する２つのストッパーを含むヒンジ台を有する本発明の別の実施例の側面から見た断面図である。
【００２２】
図１１Ａから図１１Ｃは、本発明のミラーデバイスを製造する過程を示した断面図である。
【００２３】
図１２Ａから図１２Ｇは、空洞の側壁の上にヒンジを形成する工程を示す断面図と斜視図である。
【発明の目的】
【００２４】
本発明の目的は、平らでスムースなミラー面を有するマイクロミラーアレーを有するミラー素子の新しく改良された構造とその製造方法を提供することにある。そして、このミラー素子は上述された限界や問題を解決することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図２は、本発明の例示的実施形態としてＭＥＭＳ技術を適用することによって製造されるマイクロミラーを図示する断面図である。マイクロミラーはヒンジ１０３の上に支持されるミラー１０１を含む。ミラー１０１は、平らで孔や凹凸のないスムースな表面で出来たアルミニウム表面で形成される。ヒンジ１０３はシリコンヒンジのような半導体ヒンジで形成される。ヒンジ１０３は絶縁層１０４の上に逆Ｌ字型のフットを有する。
【００２６】
ミラー部分はさらに２つの電極１０２を有し、これらの電極はミラー１０１の下側のヒンジ１０３の両側に形成される。電極１０２は信号線１０５と１０９と接続され、これらの信号線は内部誘電体層（ＩＬＤ層）１０６，１０７．１０８を突き抜けるように貫通接続部１１０、１１２、１１５によって接続されている。ミラー部分はシリコン基板のような半導体基板１１１の上に支持、製造される。トランジスター１１３と１１４はＣＭＯＳ製造プロセスで半導体基板上に形成される。
【００２７】
信号線１０５と１０９はミラー１０１の偏向を制御するために電極１０２に電圧を印加するための制御信号を伝達するワード線とビット線として形成される。この電極はあらかじめ決められた最大偏向角でミラー１０１を停止するためのミラーストッパーとしても機能する。さらに下記されるように、ヒンジ１０３の頭の部分は図１１Ａから１１Ｃで図示されるような特別な製造プロセスによってミラー１０１の底の層に埋め込まれる。
【００２８】
図３は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は半導体ヒンジ２０２の上に支持される平面ミラー２０１を含み、この半導体ヒンジはミラー２０１を支持するためのフットとしてのミラー台を持つ。マイクロミラー部分はさらに２つの電極２０５を有し、これらの電極は二つのエッチストップ層２０４と２０６上に形成される。電極２０５はエッチストップ層２０４、２０６と内部誘電体層（ＩＬＤ層）２０３を突き抜けて貫通電極２０８に接続される。内部誘電体層（ＩＬＤ層）２０３は半導体基板２１０の上に形成されそして絶縁層２０７の上部に形成される。
【００２９】
図３Ａはマイクロミラー素子の写真である。たとえ図３で示されるような構成であってミラー２０１の孔を塞ぐのに有利であっても、ミラー表面には凹みが残りそしてミラー表面は図３Ａに示されるたわみ変形をする。
【００３０】
図４は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分はフットとヒンジタブ２５３を含む半導体ヒンジ２５４上に形成されたミラー２５１を含む。ヒンジタブ２５３はミラー２５１をミラーとヒンジを繋ぐビア２５５を通して支持し、このミラーとヒンジを繋ぐビア２５５はミラー孔２５２を囲み、ヒンジタブ２５３に接続する。ミラーとヒンジを繋ぐビア２５５はアルミニウムのようなミラー材料で構成され、ヒンジタブ２５３上に位置する。
【００３１】
図４に示されるマイクロミラー部分は図３のマイクロミラー部分で発生したミラー表面の変形である表面のたわみの問題を解決した。しかし、ミラー２５１は貫通孔２５２を有し、孔のへりやコーナーで光が反射し、映像品質を劣化させる。
【００３２】
図５は本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分はヒンジフットとヒンジタブ２５３を含む半導体ヒンジ２５４上に形成されたミラー２５１を含む。ヒンジタブ２４３は、図４で示されたようなミラーとヒンジを繋ぐビア２４２のような貫通孔を埋めることで、ミラーとヒンジを繋ぐビア２４２を介してミラー２４１を支持する。ミラーとヒンジを繋ぐビア２４２は導電材料で埋められ、研磨工程によって平らにされる。このマイクロミラー部はミラー表面が撓んだり孔ができたりする問題が解決されている。しかしながら、図５で示されるこのマイクロミラー部は製造コストに影響を与えるようなより多くの製造工程を必要とする。
【００３３】
図６Ａは、本発明の他の実施例としてのマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、半導体ヒンジ２６２で支えられるミラー２６１を含む。ヒンジ２６２は、２本の電極２６３によって異なる偏向するように制御されるミラー２６１に直接付着する。このとき、電極２６３は半導体基板上に露出し、異なる電圧が印加される。図６Ｂは図６Ａで示されたマイクロミラー部分と同様の構造を有するが、図６Ｂのヒンジ２６４はミラー２６１の裏面に付着しミラー２６１の中に埋め込まれてミラーと付着している点が異なる。ミラーの裏側の層は半導体材料から成るエッチストップ層から成る。図１１および１２で以下に開示されている製造工程によれば、ミラーが半導体材料から成るエッチストップ層によって保護されていることは好ましい。ミラーへのヒンジの付着深さは、１００オングストローム以上であり、ミラー厚の５％から３分の２を超えない範囲が望ましい。ヒンジ２６２は、ミラー２６１の裏面層に直接付着され、ミラー２６１の裏面層を突き抜けることはない。このマイクロミラー部分はミラー表面が撓んだり孔ができたりする問題が解決されている。さらにまた、図６に示されるマイクロミラー部分は、簡単な製造工程で製造することができ、よって、製造コストを低減できる。
【００３４】
図７は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、半導体ヒンジ２７３で支えられるミラー２７１を含む。ヒンジ２７３は、ヒンジにミラー材料のマイグレーションを防止するためにミラー２７１およびヒンジ２７３の間にマイグレーション防止層２７２を形成し、この層を介してミラー２７１を支持する。マイグレーション防止層は、このように、ヒンジにミラー材料のマイグレーションによって生じるヒンジ２７３の変形を防止する。マイグレーション防止層は、Ｔｉ（チタン）層であってもよい。望ましくは、マイグレーション防止層は、半導体ヒンジおよび金属層間の全ての境界域に形成される。
【００３５】
図８は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、ヒンジ２８３で支えられるミラー２８１を含む。ヒンジ２８３は、ヒンジにミラー材料のマイグレーションを防止するためにミラー２８１およびヒンジ２８３の間にマイグレーション防止層２８２を形成し、この層を介してミラー２８１を支持する。マイグレーション防止層は、このように、ヒンジにミラー材料のマイグレーションによって生じるヒンジ273の変形を防止する。
【００３６】
ヒンジは、ヒンジ台２８６の上に支持される。このヒンジ台２８６は、マイグレーション防止層２８４の下に障壁金属層２８５で覆われ、ヒンジ２８３のフット部が接続、支持される。第２のマイグレーション防止層２８４は、ヒンジ台２８６（例えばアルミニウムから成るヒンジ台）の材料のマイグレーションを予防する。ヒンジ台２８６は、第３のマイグレーション防止層２８７およびエッチストップ層２８８によって保護された内側の誘電体（ＩＬＤ）層２９０の上に配置される。第３のマイグレーション防止層２８７は、機械的変形と同様に電気伝導度に影響を及ぼしている隣接層間での、ヒンジ台（例えばアルミニウムで形成されたヒンジ台）の金属材料のマイグレーションを防止する。
貫通部２８９は、ヒンジ台を電気的配線（特に示されない）に電気的に接続するためのＩＬＤ層２９０の表面に配置される。マイグレーション防止層（例えば層２８２、２８４、および２８７）は、Ｔｉ（チタン）層であってもよい。望ましくは、マイグレーション防止層は、半導体ヒンジおよび金属ヒンジ台２８６とエッチストップ層２８８の間の全ての境界域に形成される。
【００３７】
図９は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、水平状態と傾いた引き込み状態の間を動作するミラー２９１を含む。ミラー２９１はヒンジ２９３で支えられ、そして、ヒンジは内側の誘電体（ＩＬＤ）層２９８の上に形成された３個の電極２９５のうちの１個の電極の上に形成されたヒンジ台２９４の上に形成される。電極２９５は、ＩＬＤ層２９８に開けられた貫通接続部２９７を介して、接地線や電源線（ここで特に示されない）に接続している。
【００３８】
本実施例はミラー２９１が印加電圧で電極に接触することを防ぐ構造を提供する。電極に接触する代わりに、ミラー２９６は傾いた状態でヒンジ台２９４に接触する。ミラーは電圧が加えられてない接地電位に接続されているヒンジ台に接触する。このような構成は、ミラーが完全ＯＮ状態から完全ＯＦＦ状態の間を振動する間、ミラーが電極に近づく最大角度位置まで偏向してもミラーと電極が直接接触せず、電極を覆う絶縁層のダメージを防ぐことができる。ヒンジ台は接地電位に接続され、さらに、ミラーが絶縁層の破壊することがないような相対する側であるあらかじめ決められた最大偏向角でミラーが止まるようなミラーストッパーとしての働きもする。
【００３９】
図１０は、本発明の別の実施例におけるマイクロミラー部分の横断面図である。マイクロミラー部分は、ヒンジ３０２に支持されたミラー３０１を含む。ヒンジ３０２はヒンジ台３０４の上に支持され、このヒンジ台は内部誘電体（ＩＬＤ）層（図で特に番号は特定されてない）の表面に露出した２つの隣接する電極３０５と共に形成されている。ヒンジ台３０４はさらに２つのミラー傾きストッパー３０３をヒンジ３０２の２つの相対する位置のヒンジ台３０４の上部に有している。ミラー傾きストッパー３０３はミラー３０１が完全ＯＮ状態もしくは完全ＯＦＦ状態の角度位置である最大偏向角以上に偏向しないように制御できるようにミラーをストップする。これらの電極３０５が連続的にミラーと接触したり、最大偏向角でミラーをストップさせるためのストッパーとして使われる場合、この構成はまた電極３０５の絶縁層を破壊することを防ぐ利点も有する。
【００４０】
図１１Ａから１１Ｃは、本発明のミラー素子を製造する工程を示す横断面図のシリーズである。図１１Ａで、半導体基板と貫通孔（図で特定されてない）を有するＩＬＤ層（図で特定されてない）からなる支持基板３１０を示す。支持基板３１０は第１と第２の電極３０５とヒンジ台３０４を有し、このヒンジ台は第１と第２の角３０３をヒンジ３０２の両側の相対する位置に有する。ヒンジ３０２、ヒンジ台３０４および電極３０５はすべて犠牲層３０６で覆われている。研磨工程がヒンジ３０２と犠牲層３０６が平らになるように適用される。図１１Ｂは、犠牲層３０６の上部にエッチング工程が適用され、ヒンジ３０２の上部の一部が犠牲層３０６の研磨された上部層から露出する工程を示す。図１１Ｃで、ミラー層３０１が犠牲層３０６の上部に付着形成される。次に、犠牲層３０６を蒸気エッチングによって除去し、ミラー表面にくぼみや孔がない平滑なミラー表面を形成する工程へと進む。実施例では、ヒンジ３０２はミラー３０１の底の表面に付着し、ミラーの上側の表面層の下のミラー３０１の層に埋め込まれている。別の実施例では、ヒンジ３０２は付着することなくミラー３０１の底の表面に付着している。
【００４１】
以上説明してきたように、本発明はミラー表面に凹み、きず、孔が無い垂直ヒンジに支持された平らなミラーを提供する素子構造と製造方法を開示している。垂直ヒンジは半導体の側壁に形成され、犠牲層で埋められた後、上部表面を研磨する。ヒンジがその段階では上部表面からまだ突き出していない。犠牲層の上部表面だけを研磨エッチングする研磨エッチング工程が行われた後、ヒンジの上部の一部が犠牲層の上に突き出る。ヒンジの突出量はミラーの厚みに比して十分少ないので、ヒンジがミラーの表面に目立つような印しを残さずに埋められる。
【００４２】
図１２Ａから１２Ｆは、本発明のヒンジを形成する工程を示す横断面図と透視図のである。図１２Ａは、周囲に側壁を有するような空洞４０１が犠牲層４０５に形成されている工程を示す横断面図である。図１２Ｂから１２Ｃで、ヒンジ材料からなる層が空洞の側壁４０２と上部表面４０３上に付着する。図１２Ｄから１２Ｅで、垂直ヒンジ４０２'が空洞の側壁に付着したヒンジ物質をエッチングして形成され、タブ４０３'が空洞４０１の上部表面に付着した層をエッチングして形成される。図１２Ｆで、ヒンジフット４０４'が空洞４０１の下部表面と柱の底の部分に付着したヒンジ材料の層をパターニングしながらエッチングして形成される。図１２Ｇで示されるように、ヒンジはエッチングと犠牲層４０５の完全な除去によって形成される。図１１と図１２によって開示される製造工程において、ミラーは半導体材料からなるエッチストップ層によって保護されることが好ましい。実施例において、本発明のマイクロミラーはさらにAl2O3からなる１層のエッチストップ層が少なくとも用いられている。
【００４３】
図２から図１２までで開示された製造工程と構成によれば、少なくとも垂直ヒンジは電極としての機能を有していることが好ましい。さらに、実施例において、ヒンジ台はヒンジの両脇に位置するアドレス電極と同じ高さを有している。そして、別の実施例においては、ヒンジ台はアドレス電極とは異なる高さを有している。本発明において、垂直ヒンジは同一材料からなる柱の一部として形成されても良い。さらに、ヒンジ台は垂直ヒンジと同一材料で構成されるフットを有しても良い。
【００４４】
現在の発明は現在適切な技術による実施例として述べられたが、この開示がこのような現在適切な技術に制限されるものでないことは理解される。種々の置換技術や修正技術が上記開示を読まれた後には容易に実施しうる技術であることは疑いもない。従って、請求項は本発明の真の精神や展望の限りにおいてすべての置換や修正を含むものとして記述されるよう意図されている。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１２Ｆ】
【図１２Ｇ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のミラー要素で構成されるミラー配列からなり、各ミラー要素がヒンジに支持されるミラーで構成され、該ヒンジが該ミラーに直接付着しかつ該ミラーに実質的に垂直であり、該ヒンジが該ミラーの表側の層の下側にある該ミラーの底層の中にヒンジの先が付着もしくは突き刺さることを特徴とするミラー素子。
【請求項２】
前記ヒンジが、前記ミラーの表面層の下側の底層の中にヒンジの先が付着もしくは突き刺さり、該ヒンジが該ミラーの下側に位置する犠牲層に埋められている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項３】
前記ヒンジが、電気的に接地電位に接続されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項４】
前記ミラーの表面が実質的に平らで凹凸のない鏡面である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項５】
前記ヒンジが前記ミラーの表側の層の下側にある該ミラーの底層の中にヒンジの先が突き刺さり、その突き刺さり深さが１００オングストロームと等しいかそれ以上である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項６】
前記ヒンジがマイグレーション防止層をさらに有し、該マイグレーション防止層は該ヒンジの先に位置し、該ミラーの層の中に埋め込まれ、該ヒンジにミラーの物質がマイグレーションするのを防ぐために該ミラーから該ヒンジを隔離するための層である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項７】
前記ミラーがアルミニウムミラーで構成され、前記ヒンジが半導体ヒンジで構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項８】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジのフットはその下に位置するヒンジ電極の上に位置しかつ電気的に接続されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項９】
前記ミラーが金属材料で構成され、前記ヒンジが半導体材料で構成され、該ヒンジと該ミラーが一体構造である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１０】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジのフットはヒンジ台の上に位置している、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１１】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジにヒンジ台の物質のマイグレーションを防ぐためにヒンジ台の表面にマイグレーション防止層が形成され、該ヒンジのフットは該防止層の上に構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１２】
前記ヒンジ台は導電物質で構成され、半導体基板の上に位置する誘電体層（ＩＬＤ層）の中を通る貫通孔内にあるヒンジ貫通電極の上に該ヒンジ台が構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１３】
前記ＩＬＤ層と前記ヒンジ台の間に、前記ヒンジ台材料が該ＩＬＤ層へマイグレーションするのを防ぐために、第２のヒンジ台マイグレーション防止層がある、請求項１２記載のミラー素子。
【請求項１４】
第１と第２の電極が半導体基板上の前記ＩＬＤ層の上に位置し、前記ヒンジ台が該第１と第２の電極より高く、ミラーが該第１と第２の電極の最大偏向角をそれぞれ有したときに該第１と第２の電極がミラーのストッパーとして働く、請求項１０記載のミラー素子。
【請求項１５】
第１と第２の電極が半導体基板上の前記ＩＬＤ層の上に位置し、前記ヒンジ台が該第１の角と第２の角（つの）を有し、該第１の角と第２の角は該ヒンジ台の上部表面層上の該ヒンジの２つの相対する位置に、該２つの角の高さが該第１と第２の電極より高く、ミラーが該第１と第２の電極の最大偏向角をそれぞれ有したときに該第１と第２の電極がミラーのストッパーとして働く、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１６】
前記ヒンジが前記ミラーの上側表面（上側表面とするか上表面とするか）の下側に位置する下部底面層（底表面とするか底面とするか）に該ミラーの厚みの５％から３分の２の間の突き刺さり量で該ヒンジの先が突き刺さる、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１７】
ミラー配列が複数のミラー要素で構成され、各々のミラー要素はヒンジに支持されたミラーを有し、該ヒンジは、該ヒンジと該ミラーは実質的に直角であり、該ヒンジは該ミラーの底面に突き刺さることなくそして水平構造を有することなく該ミラーの底部に直接取り付けられているミラー素子。
【請求項１８】
前記ミラーが金属材料で構成され、前記ヒンジが半導体ヒンジで構成され、該ヒンジと該ミラーが一体構造で構成されている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項１９】
前記ヒンジが電気的に接地電位に接続されている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２０】
前記ミラーの表面が実質的に平らで凹凸のない鏡面である、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２１】
前記ヒンジが、前記ミラーの底面層を構成する犠牲層上に取り付けられた前記ヒンジトップの先が、前記ミラーの底面に直接取り付けられている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２２】
側壁を有する空洞に垂直ヒンジを付着パターン化し、該空洞に犠牲層を付着する工程と、該垂直ヒンジの先の部分が露出するように犠牲層を一部除去する工程と、平らで凹凸のないミラー表面を形成するために該垂直ヒンジと犠牲層の上にミラー層を付着する工程と、該犠牲層を該垂直ヒンジを露出するために除去する工程からなる、ミラー素子の製造方法。
【請求項２３】
前記犠牲層を一部除去する工程の後に該犠牲層の上にエッチストップ層を付着し、その後に該エッチストップ層の表面に前記ミラー層を付着する工程がされに含まれる、請求項２２記載のミラー素子の製造方法。
【請求項１】
複数のミラー要素で構成されるミラー配列からなり、各ミラー要素がヒンジに支持されるミラーで構成され、該ヒンジが該ミラーに直接付着しかつ該ミラーに実質的に垂直であり、該ヒンジが該ミラーの表側の層の下側にある該ミラーの底層の中にヒンジの先が付着もしくは突き刺さることを特徴とするミラー素子。
【請求項２】
前記ヒンジが、前記ミラーの表面層の下側の底層の中にヒンジの先が付着もしくは突き刺さり、該ヒンジが該ミラーの下側に位置する犠牲層に埋められている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項３】
前記ヒンジが、電気的に接地電位に接続されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項４】
前記ミラーの表面が実質的に平らで凹凸のない鏡面である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項５】
前記ヒンジが前記ミラーの表側の層の下側にある該ミラーの底層の中にヒンジの先が突き刺さり、その突き刺さり深さが１００オングストロームと等しいかそれ以上である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項６】
前記ヒンジがマイグレーション防止層をさらに有し、該マイグレーション防止層は該ヒンジの先に位置し、該ミラーの層の中に埋め込まれ、該ヒンジにミラーの物質がマイグレーションするのを防ぐために該ミラーから該ヒンジを隔離するための層である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項７】
前記ミラーがアルミニウムミラーで構成され、前記ヒンジが半導体ヒンジで構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項８】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジのフットはその下に位置するヒンジ電極の上に位置しかつ電気的に接続されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項９】
前記ミラーが金属材料で構成され、前記ヒンジが半導体材料で構成され、該ヒンジと該ミラーが一体構造である、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１０】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジのフットはヒンジ台の上に位置している、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１１】
前記ヒンジが実質的に水平方向に沿って該ヒンジから横に広がったフットをさらに有し、該ヒンジにヒンジ台の物質のマイグレーションを防ぐためにヒンジ台の表面にマイグレーション防止層が形成され、該ヒンジのフットは該防止層の上に構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１２】
前記ヒンジ台は導電物質で構成され、半導体基板の上に位置する誘電体層（ＩＬＤ層）の中を通る貫通孔内にあるヒンジ貫通電極の上に該ヒンジ台が構成されている、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１３】
前記ＩＬＤ層と前記ヒンジ台の間に、前記ヒンジ台材料が該ＩＬＤ層へマイグレーションするのを防ぐために、第２のヒンジ台マイグレーション防止層がある、請求項１２記載のミラー素子。
【請求項１４】
第１と第２の電極が半導体基板上の前記ＩＬＤ層の上に位置し、前記ヒンジ台が該第１と第２の電極より高く、ミラーが該第１と第２の電極の最大偏向角をそれぞれ有したときに該第１と第２の電極がミラーのストッパーとして働く、請求項１０記載のミラー素子。
【請求項１５】
第１と第２の電極が半導体基板上の前記ＩＬＤ層の上に位置し、前記ヒンジ台が該第１の角と第２の角（つの）を有し、該第１の角と第２の角は該ヒンジ台の上部表面層上の該ヒンジの２つの相対する位置に、該２つの角の高さが該第１と第２の電極より高く、ミラーが該第１と第２の電極の最大偏向角をそれぞれ有したときに該第１と第２の電極がミラーのストッパーとして働く、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１６】
前記ヒンジが前記ミラーの上側表面（上側表面とするか上表面とするか）の下側に位置する下部底面層（底表面とするか底面とするか）に該ミラーの厚みの５％から３分の２の間の突き刺さり量で該ヒンジの先が突き刺さる、請求項１記載のミラー素子。
【請求項１７】
ミラー配列が複数のミラー要素で構成され、各々のミラー要素はヒンジに支持されたミラーを有し、該ヒンジは、該ヒンジと該ミラーは実質的に直角であり、該ヒンジは該ミラーの底面に突き刺さることなくそして水平構造を有することなく該ミラーの底部に直接取り付けられているミラー素子。
【請求項１８】
前記ミラーが金属材料で構成され、前記ヒンジが半導体ヒンジで構成され、該ヒンジと該ミラーが一体構造で構成されている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項１９】
前記ヒンジが電気的に接地電位に接続されている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２０】
前記ミラーの表面が実質的に平らで凹凸のない鏡面である、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２１】
前記ヒンジが、前記ミラーの底面層を構成する犠牲層上に取り付けられた前記ヒンジトップの先が、前記ミラーの底面に直接取り付けられている、請求項１７記載のミラー素子。
【請求項２２】
側壁を有する空洞に垂直ヒンジを付着パターン化し、該空洞に犠牲層を付着する工程と、該垂直ヒンジの先の部分が露出するように犠牲層を一部除去する工程と、平らで凹凸のないミラー表面を形成するために該垂直ヒンジと犠牲層の上にミラー層を付着する工程と、該犠牲層を該垂直ヒンジを露出するために除去する工程からなる、ミラー素子の製造方法。
【請求項２３】
前記犠牲層を一部除去する工程の後に該犠牲層の上にエッチストップ層を付着し、その後に該エッチストップ層の表面に前記ミラー層を付着する工程がされに含まれる、請求項２２記載のミラー素子の製造方法。
【公表番号】特表２０１１−５２８４４９（Ｐ２０１１−５２８４４９Ａ）
【公表日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１８７２４（Ｐ２０１１−５１８７２４）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４０９８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００８５５２
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５０６１４４８９１）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４０９８
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００８５５２
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【出願人】（５０６１４４８９１）
【Ｆターム（参考）】
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