CN1448333A - 静电激励器 - Google Patents

Abstract

静电激励器，包括：上部结构，它通过悬臂连接到衬底上形成的并支承在衬底上面的空间中的支承底部；下部结构，它设在衬底中与上部结构相对的位置中；倾斜结构，它相对于上部结构和下部结构之一设置，使上部结构和下部结构之间的距离小；和一个或多个电极，其按与倾斜结构对应的关系相对另一结构设置。

Description

静电激励器

技术领域

本发明涉及用MEMS(微电机系统)技术制成的静电激励器，特别涉及用于从直流(DC)到几百GHz的宽带信号频率中用于导通或断开的微型开关的、用于按反射镜的入射角转换光信号方向的光开关的、用于转换有关无线天线方向的扫描器的静电激励器。

背景技术

现在用以下文献所披露的方法和装置为例说明现有技术，该文献的名称为“与其静电空间扫描结合在一起的微型机械微波天线”(Proceedings of IEEEMicro Electro Mechanical Systems，Nagoya，pp.84-89，1997)，pronounced in theIEEE 10^th Micro Electro Mechanical Systems International Conference by DominiqueChauver et al.of Tokyo Univ.LIMMS/SNRS-II。

图1显示出该装置的透视图。该装置中，加工石英衬底610以形成扭转振动板611和支承扭转振动板611两端的弹簧613。扭转振动板611的上表面设置铬/金材料制成的上电极612，上电极612经布线615的媒介电连接到接触盘614。另一方面，形成与硅衬底620相关的倾斜结构621，Chauver等人对有(110)Si晶面的硅衬底进行各向异性湿腐蚀形成有35.3°斜角的两个倾斜面的倾斜结构621。他们在这两个斜面上分别形成用铬构成的两个下电极622a和622b的电极图形。这两个下电极622a和622b分别电连接到接触盘624a和624b。石英衬底610和硅衬底620相互对准并粘接在一起，使扭转振动板611位于所设置的倾斜结构621上。但是，未描述粘接方法。

上电极612与下电极622a或622b之间加电压，由于静电吸引力，扭转振动板611中产生对衬底(下侧)起作用的吸引力。为此，弹簧613扭转变形(扭绞)，结果，扭转振动板611相对弹簧613旋转而倾斜。改变加到上电极612与下电极622a或622b之间的电压，可调节扭转振动板611的旋转角度。而且，选择加到下电极622a和622b上的电压，就可以改变扭转振动板611的旋转方向。

在常规方法中，装置用于天线，通过改变扭转振动板611的旋转方向来改变无线电信号的发送和接收方向。特别要注意的是，把下电极形成倾斜结构，可以减小所加的电压。所根据的原理是，静电吸引力的减小与两个结构之间的距离的平方成反比，如果装置设计成使上电极与下电极之间的距离小，则可以加小电压。扭转振动板611的旋转角为零时，上电极区与下电极区622a/622b之间产生大的静电吸引力，其下电极部分设在倾斜结构621的尖点附件位置。随着扭转振动板611旋转，在下电极622a/622b的其他区域部分也会出现大的静电吸引力。如果下电极622a/622b设置没有倾斜结构621的平面上，由于上电极与下电极之间的距离大，要使扭转振动板611旋转必需要加高电平电压。尽管Chauver等人没有具体说倾斜结构的作用，没有计算关于35.3°的倾斜结构的静电吸引力，但是，证明了所加的电压比平板结构加的电压小30％。

尽管Chauver等人没有说倾斜结构621的第二种作用是更有可能发生相对于扭转振动板611的弹簧613的旋转移动。但是，上电极612与下电极622a和622b之间加电压时，在上电极612中出现作用到下电极的力。但是，弹簧613的弯曲变形的硬度小于旋转(扭转)硬度时，朝向垂直于硅衬底620侧的变形趋势比旋转趋势更可能发生。倾斜结构621在防止垂直变形且在扭转振动板611只产生旋转移动方面起重要作用，。

图2A-2D是按上述常规方法在硅衬底侧形成结构的方法的剖视图。用低压汽相外延(LP-CVD)法，在Si(110)晶面用作主表面的硅衬底71的两个表面上分别淀积氮化硅膜72a和72b。而且，用光刻法对其中的一个表面上的氮化硅膜72a构图(图2A)。该衬底放入33％的KOH溶液中，对硅衬底71进行各向异性腐蚀。结果，分别形成相对于平面倾斜35.3°角的倾斜结构73(图2B)。之后，在有该倾斜结构73的硅衬底的表面上，用溅射法淀积氧化硅膜。该生成结构上设置金属掩模76，然后电极铬。这时，通过金属掩模76中形成的开口在倾斜结构上淀积铬，以形成下电极75(图2C)。之后，用溅射法，在铬下电极75上再淀积氧化硅膜17(图2D)。最后，加工石英衬底制成扭转振动板粘接到硅衬底71上，由此制成图1所示的装置。

该常规方法中，扭转振动板的尺寸是1×2×0.1mm。特别是，把宽度为2mm的扭转振动板设计成倾斜±10°的原因是，必须把倾斜结构的高度构成为等于或大于175μm。为了在具有高度不同的衬底上形成下电极图形，Chauver等人使用了图2C所示的用金属掩模76淀积铬的方法。但是，由于在金属掩模76与倾斜结构75之间存在间隙，因此很难按设计的尺寸和设计的位置形成下电极75。其原因是，从淀积装置的靶飞出的铬颗粒按一定的发射角与衬底碰撞，如果碰撞位置从它的特定位置漂移，就会引起衬底与靶之间的距离变化。该常规方法中，当碰撞位置从倾斜结构的尖点位移时，倾斜结构与靶之间的距离增大。这就会使图形与金属掩模的形状不同。静电驱动激励器中，它的特性对上/下电极的结构和电极之间的位置极敏感。因此，根据常规方法使用该装置，当升高相对于驱动电压的扭转角时，装置之间的特性变化很大。

甚至用直接形成关于倾斜结构的光刻胶图形的方法也不能解决形成的下电极图形与掩模不能一一对应的问题。其原因是，该情况下，由于有关曝光装置的光学系统的聚焦距离的精度有限，所以，光掩模图形不能一一印制到倾斜结构的倾斜面上。而且，也不能在倾斜结构上均匀涂覆光刻胶。

考虑到上述原因，尽管有倾斜结构能减小加到其上面的电压的优点，但是，倾斜结构上很难精确形成电极图形，所以，会存在不能形成可靠的和性能合格的装置的问题。为此，不仅不可能大量生产性能始终合格的产品作为成批生产的产品，而且难以使用包括用按矩阵式排列的大量激励器的高功能天线，转换大量信号的光开关和用于相同目的的电开关等目的的倾斜结构。这是很严重的问题。

发明内容

为克服上述缺点，做出本发明。本发明的目的是提供一种静电激励器装置，它能可靠制造作为批量生产的产品，其特性始终合格，并具有倾斜结构的优点。

为实现上述目的，本发明的第一个特征是，静电激励器包括：上部结构，该上部结构经悬臂连到设置在衬底上的支承底部并支承在衬底上面的空间中；下部结构，它设置在衬底部分与上部结构相对的位置中；倾斜机构，它相对于上部结构和下部结构之一设置，使上部结构与下部结构之间有一个小的距离；和一个或多个电极，它们相对于与倾斜结构对应的另一结构设置；给电极与有倾斜结构的结构之间加电压，使上部结构向下部结构侧倾斜。

本发明的第二个特征是，电极相对于另一结构的平面设置。

本发明的第三个特征是，另一结构的平面上设置绝缘膜；绝缘膜上用导电材料形成电极。

本发明的第四个特征是，用半导体材料构成有平面的另一结构，该结构的平面上用其导电类型与半导体材料的导电类型相反的材料形成电极。

本发明的第五个特征是，电极设置在上部结构与下部结构相互对着的表面的相对表面上。

本发明的第六个特征是，衬底是玻璃衬底。

本发明的第七个特征是，支承底部和悬臂均构成为有两个零件构成一组的结构；悬臂有扭转弹簧功能，悬臂支承上部结构，提供两个或多个电极，所以，通过转换其上加电压的电极来控制上部结构的倾斜方向。

附图说明

图1A和图1B是显示用作参考的现有技术的结构透视图；

图2A和图2B是显示用作参考的现有技术的制造方法视图；

图3A至图3C是按本发明第一实施例的静电激励器的结构的平面图和剖视图；

图4A至图4E是按本发明第一实施例的静电激励器的制造方法的制造工艺步骤的视图；

图5A至图5C是按本发明第二实施例的静电激励器的结构的视图；

图6A至图6E是按本发明第二实施例的静电激励器的制造方法的视图；

图7A至图7C是按本发明第三实施例的静电激励器的结构的视图；

图8A至图8C是按本发明的(一个悬臂结构)其他结构的视图。

具体实施方式

以下将参见附图详细描述本发明的实施例。本发明中，静电激励器(微型结构装置，特别是，静电驱动型激励器)中，电极图形不是形成在有倾斜结构的衬底的侧边上，而是形成在其他衬底的侧边上。该其他衬底可以是平的衬底也可以不是平的衬底，如圆柱形衬底，在它的区域内进行构图。因此，可用常规的光刻工艺精确的形成光掩模形的电极图形。另一方面，有倾斜结构的衬底设计成，使整个倾斜结构有一个相等电位。而且，不需要在倾斜结构侧边上形成任何电极图形。为此，有可能提供一种特性始终合格的装置，同时能有效利用倾斜结构带来的优点。

图3A，3B和图3C是按本发明第一实施例的静电激励器的结构的视图。图3A显示出从上面看的平面结构。图3B和图3C分别是沿图3A中AA’和BB’的剖视图。本发明中，玻璃衬底100上设置用硅形成的支承底部10和用钛/金材料形成的下电极101a和101b。用硅形成的从两个支承底部10的每个支承底部的一端伸出的悬臂11连接到扭转振动板12的两端中的一个相应端。因此，扭转振动板支承在衬底100上的空间中。

一对悬臂11在衬底上面的空间中起支承扭转振动板12的作用，而且还起扭转弹簧的作用。为了使弹簧的扭转硬度小，同时将整个装置的尺寸压缩到更小值，把悬臂11设计成从上面看是弯曲的结构，如图3A所示。该结构只是一个例子。悬臂11也可以设计成有直线形结构，如现有的结构一样。扭转振动板12可以相对这些悬臂11的轴旋转，这在以下还要说明。而且，如图3C所示，扭转振动板12的下边有倾斜结构14。该倾斜结构14设置成使它的倾斜面位于分别与下电极101a和101b相对的位置。

通常，要求不对着玻璃衬底100的扭转振动板12的侧边表面是平整的。例如，本发明用于光微型开关的情况下，扭转振动板12的那个平整表面用作反射光的反射镜。这时，扭转振动板12的厚度做大时，其硬度变大。因此，它有即使旋转时也能保持其平整度的特征。因此那就提供了方便。另一方面，使悬臂11的硬度减小以减小用于旋转所加的电压。为此，本实施例中，将激励器的结构制成为使扭转振动板12的厚度与悬臂10的厚度不同。

而且，在下电极101a和101b上形成用二氧化硅，氮化硅等构成的绝缘膜102，以防止扭转振动板12与下电极101相互接触时出现电短路。绝缘膜102还有防止相互粘接的功能。在部分绝缘膜102处形成接触盘103，经该接触盘103给下电极101加电压。如本实施例的情况下，有时不需要在下电极101上形成绝缘膜102。也就是说，可以在扭转振动板12的下侧表面上设绝缘膜，而且，也可以在扭转振动板12的两边上形成绝缘膜。而且，为防止粘接，可在表面上形成凹/凸图形，或者，用氟基绝缘膜涂覆表面。

关于给扭转振动板12加电压，是用焊丝使支承底部10与外部电源电连接，经悬臂11使扭转振动板12的电位等于电源电位。尽管在静电驱动激励器中没有电流流过，但是不需要使电阻值减小。而且，也可以用掺有p-型或n-型杂质的硅构成支承底部10，悬臂11和扭转振动板12来减小电阻值。而且，也可以用金属材料构成这些构件中的各个构件，并在这些构件的表面上涂覆诸如金属的导电材料，以使这些构件之间导电。后一种情况下，可用诸如石英，陶瓷等绝缘材料构成支承底部10，悬臂11和扭转振动板12。

而且，本实施例中，已经用玻璃衬底100作为支承底部10的衬底，并形成扭转振动板12，其原因是用这种结构可使硅与玻璃之间产生静电吸附。但是，衬底材料不限于玻璃。也可以用陶瓷，金属或半导体衬底。用金属或半导体衬底的情况下，预先在下电极101和衬底100之间设置绝缘膜以使它们之间电绝缘。

支承底部10与下电极101a和101b之间加0-50V电压时，由静电吸引力在扭转振动板12中产生作用到衬底下边的吸引力。随着电压电平的增大，悬臂11和扭转振动板12的旋转角增大。按上述方式，通过改变所加电压的电平，或者转换加电压的下电极，可以控制扭转振动板12的旋转角度和旋转方向。

而且，尽管本例中描述的是用两个悬臂11分别支承扭转振动板12的两边的结构，但本发明不限于此。例如，如图8所示，这里描述的静电激励器也可以构成为用连接到振动板的一部分的一个悬臂支承的结构。这种情况下，通过控制加到上部结构与下部结构之间的电压而使扭转振动板向衬底一侧倾斜。图8中，悬臂的结构既可以作弯曲弹簧也可以作扭转弹簧，因此，按本发明的主题可以形成与悬臂的这种结构对应的倾斜结构和电极。

而且，按本发明不必用电极101a和101b。可根据用途，可以只用电极的一边或在一边形成的电极的方式构成激励器。这种情况下，只需要形成相对于与电极101对应的一边的倾斜结构14。

图4A至图4E是按本发明第一实施例的静电激励器的制造方法的视图。这些附图是按AA’剖面为例的制造工艺步骤视图。这里显示的是在硅衬底上形成的结构。首先，在用(110)Si晶面作主表面的硅衬底200的一个表面上扩散3μm的硼，以形成p型扩散层21(图4A)。

之后，在硅衬底200的反面扩散3μm的硼硅酸玻璃，以形成粘接层22。之后，在其上淀积氧化硅膜，并对它构图以形成腐蚀图形23。另一方面，在包括扩散层21的表面上淀积氧化硅膜，并对它构图形成弹簧图形24(图4B)。

之后，硅衬底200放入乙二安/邻苯二酚/水(EPW)的混合溶液中进行各向异性腐蚀。按此方式，经过腐蚀图形23进行腐蚀，形成有其倾斜角均为35.3°的两个倾斜面的倾斜结构26。由于EPW不腐蚀扩散层21，因此，能精确控制要变成弹簧的扩散层21的厚度(图4C)。

除去氧化硅膜23，硅衬底200静电附着到已形成有下电极图形(没画)的另一硅衬底210上(图4D)。这时，玻璃粘接层22粘接到硅衬底210，以在它们之间形成牢固的粘接。

之后，通过弹簧图形24在用诸如SF6的气体的等离子体中腐蚀扩散层210，以形成弹簧27(图4E)。最后，在用诸如CH4的气体的等离子体中进行腐蚀以除去氧化硅膜24。

本实施例中，静电激励器的主要构件的尺寸如下，悬臂11宽5μm，长100μm，厚3μm；扭转振动板12的直径为500μm，最小厚度20μm，相对于平板的倾斜结构的倾斜角是35.3°。下电极101位于扭转振动板12外边约10μm处，用钛/金材料构成的该下电极101的厚度是0.3μm。该下电极101上形成有0.3μm绝缘膜102，溅射底部10的高度是80μm，按该配置，即使扭转振动板12旋转±10°，它也不会与下电极101接触。

图5A，5B和5C是按本发明第二实施例的静电激励器的结构的视图。图5A显示出从上面看的平面结构，图5B和5C分别显示出沿图5A的AA’和BB’的剖视图。这些图中与第一实施例相同的构件用相同的数字指示。第二实施例中，在硅衬底300一边上形成倾斜结构312，而且第二实施例与第一实施例的很大不同是在扭转振动板32的一边上形成上电极35a和35b。

第二实施例中，在硅衬底300一边上形成倾斜结构312。但是与常规技术不同，该倾斜结构312上不形成下电极图形，但是倾斜结构总的用作一个等电位电极。而且在倾斜结构312上形成防止电短路的绝缘膜302。另一方面，与第一实施例不同，扭转振动板32设计成没有倾斜结构的结构。氧化膜36覆盖扭转振动板32的两个侧表面(见图5C)。该氧化膜36的一个表面上(图5中的下侧表面)形成上电极35a和35b。

在部分扭转振动板32的上表面上形成通孔34，以在扭转振动板32的上边设置这些上电极35a和35b的电布线。通过这些通孔34，上电极35a和35b的布线经悬臂11的上表面连接到设置在支承底部10上的接触盘33。通孔34的侧壁覆盖有氧化膜(没画)，按该配置，能防止上电极35a和35b的布线与扭转振动板32之间电短路。

关于硅衬底300与电源之间的连接，可以通过除去硅衬底300的表面上的部分绝缘膜302，用该除去部分作连接开口，使硅衬底300与电源之间连接，或者，用硅衬底300的背面使硅衬底300与电源之间连接。硅衬底300与一个接触盘33之间加电压可以旋转扭转振动板。

本实施例中，尽管是以在扭转振动板32的下表面上形成上电极35a和35b的情况为例进行了描述，但是，上电极35a和35b也可以形成在扭转振动板的上表面上。该情况下，由于不需要设通孔34，所以有结构变的简单了的优点。此外，由于静电激励器不需要有电流流过，所以，它的电阻值也不需要做的小。因此，可以用其导电类型与上电极35a和35b之间的界面区39的导电类型不同的杂质掺杂的半导体材料构成支承底部区10，悬臂(弹簧)11和扭转振动板32的上电极35a和35b。这时，不需要设置上电极35a和35b，和在弹簧11上设置金属布线。从设计上说，从形成弹簧11的立场出发，从弹簧11上除去金属布线是最有效的。

而且，扭转振动板32，弹簧11和支承底部10不限于硅材料。这些构件中的每一种构件均能用金属材料制造，或者，用例如在石英，陶瓷等绝缘材料的表面上涂覆诸如金属的导电材料制造。而且，本实施例中，硅衬底300已用作形成支承底部10，悬臂11和扭转振动板32的衬底。其原因是，可以用各向异性腐蚀方法，腐蚀硅来形成倾斜结构312。但是，衬底材料不限于硅。它可以用陶瓷，金属，或其它半导体材料。

第二实施例的代表性尺寸与上述的第一实施例的尺寸大致相同。

图6A至图6E显示出按第二实施例的静电激励器的制造方法。首先，用(100)Si晶面作主表面的硅衬底400的一个表面上形成0.50μm厚的氧化硅膜，在氧化硅膜上淀积0.2μm厚的钛/金薄膜，以构成用于电连接的布线43(图6A)。

在该电连接布线43上，用等离子体CVD法淀积氧化硅膜，并用常规的光刻法形成弹簧图形401。衬底400的相反表面上扩散3μm厚的硼硅酸盐玻璃，并对它构图，以形成粘接层42。之后，用该粘接层42作掩模，用诸如SF6气体的等离子体对硅衬底400进行等离子体腐蚀，腐蚀深度约为80μm，形成槽402(图6B)。

硅衬底400的有槽402的侧表面上，用光刻胶掩模，干腐蚀硅而形成通孔404。而且在该表面上用等离子体CVD法淀积氧化硅膜，通过干腐蚀氧化硅膜形成绝缘膜图形403，这时，在通孔404的侧壁上形成氧化膜405(图6C)。

之后，在该生成表面上溅射1μm厚的钛/金，以埋置通孔404。对该钛/金膜构图，以形成上电极45。另一方面，用以(110)Si晶面作主表面的硅衬底410，经过对衬底的各向异性腐蚀形成倾斜结构412。用氧化硅膜覆盖该表面后，该硅衬底410与硅衬底400相互静电吸附。这时，玻璃粘接层42起粘接材料的作用(图6D)。

最后，在用诸如SF6的气体等离子体中进行腐蚀，经弹簧图形401的媒介腐蚀硅衬底400，由此形成弹簧411。而且腐蚀弹簧图形401的一部分，以露出用于电连接布线43的一部分，由此构成接触盘33的一部分(图6E)。

该制造方法中，用光刻法，在硅槽402中形成上电极45。但是，由于槽402的底表面是平的，与现有技术相比，极容易形成电极图形，比在倾斜表面的侧表面形成的电极图形的精度更高。

图7A，7B和7C是按本发明第三实施例的静电激励器的结构的视图。图7A是从上面看的平面图，图7B和7C分别是沿图A中的AA’和BB’的剖视图。该第三实施例中，用两对悬臂(既悬臂51和悬臂511)经外围板522的媒介支承扭转振动板52。通过旋转控制使扭转振动板相对两对悬臂中的每个悬臂的轴旋转。这种配置可以进行扭转振动板52的二维倾斜控制。在这方面，第三实施例与第一和第二实施例有很大差别。

第三实施例中，在玻璃衬底500上设置硅形成的支承底部50和钛/金材料形成的四个下电极501a，501b，501c，501d。用硅形成的悬臂51从两个支承底部50的一端伸出，并连接到外围板522的两端。此外，在外围板522的里边，在垂直于这些悬臂51的位置设置硅构成的悬臂511。这些悬臂511分别连接到扭转振动板52的两端，并在玻璃衬底500上面的空间里支承扭转振动板。为使弹簧的扭转硬度小，同时使装置的尺寸总体上压缩到一个小的值，悬臂511和51的弯曲结构形成为与同图A所示的结构相同。当然，也可以像现有技术一样，悬臂可以形成为线性结构。

扭转振动板52可以按相互垂直的方向相对悬臂对51和悬臂对511中的每一个悬臂的中轴旋转。而且，如图7B和7C所示，扭转振动板52和外围板522中的每一个在其四个边上均有倾斜结构53。构成该倾斜结构53使它设置成它的倾斜面对着下电极501。通常，扭转振动板52的不与玻璃衬底500相对的侧面是平的。例如，在本发明用于反光镜的情况下，扭转振动板52的相应表面变成反射光的反光镜。这时，增大扭转振动板52的厚度使其硬度增大，即使扭转振动板52旋转通常也能方便地提供使其相应表面保持平整的特性。另一方面，悬臂51和511的硬度小较好。其原因是，这可以减小用于旋转所施加的电压。为此，本实施例中，已描述了使扭转振动板52的厚度与悬臂51和511的厚度不同的结构。

而且，在下电极501上形成用二氧化硅或氮化硅构成的绝缘膜502。在扭转振动板52或外围板522和下电极501相互接触时，该绝缘膜可以防止电短路。此外，绝缘膜502有防止它们相互粘接在一起的功能。在绝缘膜502的一部分形成接触盘503。使下电极501经过连接盘503的媒介与电源电连接，可给下电极501加电压。有时，如本实施例中，并不需要给下电极501形成绝缘膜502。绝缘膜502也可以设置在扭转振动板52和外围板522的下侧边上。而且，这些构件上均可以设置绝缘膜502。此外，为了防止扭转振动板52和外围板522粘接在一起，也可以在它们的表面上形成凹/凸形，或者用氟基材料形成的绝缘膜覆盖它们的表面。

按以下方式给扭转振动板加电压。例如，用布线接合使支承底部50与外部电源电连接。经悬臂51和511使扭转振动板52与电源电位的电平相等。静电激励器中没有电流流过。由此，不必使电阻值小。但是用p型或n型杂质掺杂的硅构成支承底部50，悬臂51和511，扭转振动板52和外围板522中的每个构件，也能使电阻值小。而且也可以用金属材料构成每个构件，或者，在它们的表面上涂覆诸如金属的导电材料，使它们导电。后一种情况下，可以用诸如石英，陶瓷，等绝缘材料形成支承底部50，悬臂51和511，扭转振动板52和外围板522中的每个构件。

而且，本实施例中，作为其上形成有支承底部50，悬臂51和511，扭转振动板52和外围板522的衬底，可以使用玻璃衬底500。其原因是，具有可以利用硅与玻璃之间的静电吸附的特征。但是，本发明不限于玻璃衬底，也可以用陶瓷，金属或半导体材料构成衬底。在使用金属衬底或半导体衬底的情况下，只要预先在下电极501与衬底500之间形成绝缘膜，就能使它们之间很容易的电绝缘。

支承底部50与四个下电极501a至501d中的任何一个下电极之间加0至50V的电压，以在扭转振动板52与外围板522之间由于静电引力而产生用作于衬底下边的吸引力。随着电压电平的增大，对应加电压的下电极501，悬臂51和外围板522的旋转角，或悬臂511和扭转振动板52的旋转角增大。通过改变所加的电压电平，或者，按上述方式转换加电压的下电极501，很容易控制扭转振动板52的旋转角度和旋转方向。

按第三实施例的静电激励器的制造方法与图4所示的第一实施例的制造方法大致相同，只是倾斜结构53有四个倾斜表面。为了形成该结构，例如，可以进行以下的方法，在以(110)Si晶面为主表面的硅衬底上沿(100)Si晶轴方向形成方形图形。之后，用诸如EPW的各向异性腐蚀溶液对制成的衬底进行腐蚀，这样，可以形成由四个倾斜面包围的结构，每个倾斜面的倾斜角为45°。

第三实施例的代表性尺寸如下。每个悬臂51和511宽5μm，长100μm，厚3μm；扭转振动板52的直径是500μm，最小厚度是20μm，倾斜结构的斜角是45°。外围板512有直径为550μm和700μm的同心结构。在离外围板512的外边约10μm的位置形成厚度为0.3μm的钛/金材料构成的下电极501。下电极501上设置0.3μm厚的绝缘膜502。设置高130μm支承底部10，即使扭转振动板52和外围板512各旋转±10°它们也不与下电极501接触。

在第三实施例中，尽管像第一实施例一样，在上部结构中在衬底一侧上形成有倾斜结构53，但是，也可以像第二实施例一样，在下部结构的衬底一侧上形成倾斜结构53。

本发明的实施例中，已经描述了上电极或下电极分成两个或四个部分的结构。但是，电极部分的数量不限于此。即使电极部分的数量多于上述情况，也可能达到本发明的效果。此外，关于给多个电极部分加电压，即使同时给其中的几个电极部分加电压，或者，首先给其中的某个电极部分加电压，之后，再给其它电极部分加电压，也能达到本发明同样的效果。

而且，按第三实施例，不必使悬臂51和511的长度相同，也不必使倾斜结构53的各个倾斜面的倾斜角相同。例如，在构成相对图5A中AA’旋转±10°和相对BB’旋转±5°的情况下，也能有效的使悬臂51的硬度更高，或者，使相应的倾斜面的倾斜角小。

而且，在扭转振动板52和外围板522中形成通孔，也能有效的减小这些构件与下电极501之间存在的空气产生的挤压作用。或者，在下电极501和位于其下的衬底500的一部分中形成通孔，也能得到同样的效果。本实施例中，由于扭转振动板的厚度大于弹簧(悬臂)的厚度，所以，很容易增强结构的强度。由此，即使内部形成许多通孔，也能使可移动部分像整体部件一样保持足够的硬度。

有在上述实施例中详细描述过的结构的微型装置可按下述方式用于光开关，DC-高频开关，和天线中。当微型装置用于光开关时，可在扭转振动板的表面上淀积0.2μm厚的金，将其构成反射膜(反光镜)。这时，如果在扭转振动板上设置上电极，为防止上电极与反射膜之间发生电短路，应在上电极与反射膜之间插入绝缘膜，或者，对它构图，以使其从上面看它们是相互隔开的。这样做，就很容易防止电短路。而且，在微型装置用作DC-高频开关时，可在扭转振动板的下侧边上设置接触电极，由此，使接触电极与设置在下衬底上的信号线接触或不接触。这很方便。而且，当微型装置用作诸如天线的高频装置时，则很容易在扭转振动板的上侧表面上形成共平面电路图形。

在上述的有关光开关和天线的应用中，由于在扭转振动板的上侧的平整表面上形成图形，所以，可用常规的光刻方法进行精确构图。另一方面，微型装置用作DC-高频开关时，由于在扭转振动板的下侧上不平整的表面上形成接触电极，因此，有不能形成精确图形的问题。但是，上/下电极和倾斜结构之间的位置关系和它们的结构对装置的特性有很大影响。接触电极的结构和位置对装置的特性的影响不高。因此可以根据各种用途形成性能优异的装置。

以上已描述了本发明的实施例。注意，上述实施例只是为了说明本发明，但本发明不限于这些实施例。在不脱离本发明主题的前提下还能进行各种变化或改进。

从以上的描述看出，按本发明，由于能有效利用倾斜结构产生的静电吸引力，所以，与用平板结构相比，所加的电压可以减小30％。而且，如果构成使倾斜面的倾斜角小，就可以使倾斜结构所加的电压比加到平板结构上的电压减小一半或更小。而且，由于上/下电极形成在平整表面上，因此，可以形成精确的电极图形，能批量生成和供应质量一致的装置。而且，能按所加电压显著提高扭转振动板的旋转角度的控制精度。

由于本发明有上述的优点，所以，按本发明的静电激励器不仅能用于单独的简单开关，也可以用于要求有在大面积衬底上集成有成千上万个激励器的平面阵列天线，光交叉连接开关等。上述的优点和效果非常明显。

Claims (7)

1，静电激励器，包括：

上部结构，它通过悬臂连接到设在衬底上并支承在衬底上的空间中的支承底部；

下部结构，它设在衬底中与上部结构相对的位置中；

倾斜结构，它与上部结构和下部结构相关，使上部结构和下部结构之间有小的间距；和

一个或多个电极，它们按与倾斜结构对应的关系设置成与另一结构相关；

其特征在于，通过在电极与有倾斜结构的结构之间施加电压，使上部结构向下部结构一侧倾斜。

2，按权利要求1的静电激励器，其特征在于，电极相对于另一结构的平整表面设置。

3，按权利要求2的静电激励器，其特征在于，另一结构的平整表面上设置绝缘膜，在绝缘膜上，用导电材料形成电极。

4，按权利要求2的静电激励器，其特征在于，用半导体材料构成有平整表面的另一结构，该结构的表面上用其导电类型与半导体材料的导电类型相反的材料形成电极。

5，按权利要求1的静电激励器，其特征在于，电极设在上部结构与下部结构相互相对的表面上。

6，按权利要求1的静电激励器，其特征在于，衬底是玻璃衬底。

7，按权利要求1的静电激励器，其特征在于，支承底部和悬臂构成为用两个构件构成一组；悬臂有扭转弹簧的功能，悬臂支承上部结构；而且设置两个或多个电极，所以，通过转换加电压的电极来控制上部结构的倾斜方向。

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