光学模块的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微机电系统)技术的光学模块。
【背景技术】
[0002]作为使用MEMS技术的光学模块，例如具有包括静电致动器和法布里-珀罗干涉滤光器的光学模块。在法布里-珀罗干涉滤光器，利用静电致动器使一对反射镜间的距离发生变化，使具有与该距离相应的波长的光透射。因此，为了提高法布里-珀罗干涉滤光器的波长分辨率，需要使用静电致动器使反射镜稳定且高精度地动作。
[0003]因此，提案有通过检测静电致动器的静电电容的变化来控制反射镜的动作的技术(例如，参照专利文献I)。根据该技术，与施加电压的不稳定程度、周围温度的变化等无关，均能够使反射镜恰当地动作。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:美国专利申请公开第2011/0222067号
【发明内容】
[0007]发明所要解决的问题
[0008]但是，越提高法布里-珀罗干涉滤光器的波长分辨率，越不容易恰当地检测静电致动器的静电电容的微小变化。因此，根据专利文献I记载的技术，也存在不能使用静电致动器使反射镜稳定且高精度地动作的问题。
[0009]因此，本发明的目的在于，提供能够使用静电致动器使光学部件稳定且高精度地动作的光学模块。
[0010]用于解决问题的方式
[0011]本发明的光学模块包括:半导体基板;静电致动器，其具有固定部和可动部，该固定部固定在半导体基板，该可动部通过在与固定部之间产生的静电力相对于固定部移动；第一弹簧部，其与可动部连接，具有第一弹簧常数;第二弹簧部，其连接至第一弹簧部与半导体基板之间，具有比第一弹簧常数大的第二弹簧常数;和连接至第一弹簧部与第二弹簧部的连接部的光学部件。
[0012]在该光学模块，静电致动器的可动部与具有第一弹簧常数的第一弹簧部连接，光学部件连接至第一弹簧部与第二弹簧部的连接部。此外，第一弹簧常数设定得比第二弹簧常数小。因此，与通过静电力移动的静电致动器的可动部的移动距离相比，光学部件的移动距离小。因此，通过利用可动部的移动距离的控制来控制光学部件的移动距离，能够使用静电致动器使光学部件稳定且高精度地动作。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，能够提供能够使用静电致动器使光学部件稳定且高精度地动作的光学模块。
【附图说明】
[0015]图1是第一实施方式的光学模块的平面图。
[0016]图2是图1的光学模块的沿I1-1I线的截面图。
[0017]图3是表示图1的光学模块的电路结构的图。
[0018]图4是表示图1的光学模块的动作原理的图。
[0019]图5(a)、(b)是表示图1的光学模块的制造工序的截面图。
[0020]图6(a)、(b)是表示图1的光学模块的制造工序的截面图。
[0021]图7是表示图1的光学模块的制造工序的截面图。
[0022]图8是第二实施方式的光学模块的平面图。
[0023]图9是图8的光学模块的沿IX-1X线的截面图。
[0024]图10(a)、(b)是图8的光学模块的沿X-X线的截面图。
[0025]图ll(a)、(b)是表示图8的光学模块的制造工序的截面图。
[0026]图12(a)、(b)是表示图8的光学模块的制造工序的截面图。
[0027]图13(a)、(b)是表示图8的光学模块的制造工序的截面图。
【具体实施方式】
[0028]以下，参照附图对本发明的光学模块的实施方式进行详细说明。另外，在各图中，在相同或相当的部分标注相同的附图标记，省略重复的说明。
[0029](第一实施方式)
[0030]图1是第一实施方式的光学模块的平面图。此外，图2是图1的光学模块的沿I1-1I线的截面图。
[0031]如图1和图2所示，光学模块IA包括半导体基板2。在半导体基板2上设置有入射反射镜3、法布里-?罗干涉滤光器F、出射反射镜6、静电致动器I O、第一弹簧部20和第二弹簧部30。法布里-珀罗干涉滤光器F具有以隔着空隙S相对的方式配置的固定反射镜4和可动反射镜(光学部件)5。静电致动器10的驱动通过控制部70控制。
[0032]光学模块IA例如是将SOI (Si I icon On Insulator:绝缘体上硅晶片)基板作为起始物料制作的MEMS器件。在光学模块1A，通过蚀刻隔着绝缘层8设置在半导体基板2上的半导体层9，形成半导体基板2上的各结构。在第一实施方式中，半导体基板2由硅(Si)构成，呈矩形板状形成。此外，绝缘层8由氧化硅(S12)构成，半导体层9由硅(Si)构成。
[0033]入射反射镜3由半导体层9的一部分构成，隔着绝缘层8固定在半导体基板2的表面2a。入射反射镜3具有相对于半导体基板2的表面2a倾斜45°的镜面3a。镜面3a将从与半导体基板2的表面2a垂直的方向射入的被测定光L向法布里-珀罗干涉滤光器F侧反射。
[0034]出射反射镜6由半导体层9的一部分，隔着绝缘层8固定在半导体基板2的表面2a。出射反射镜6在静电致动器10的驱动方向A以隔着法布里-珀罗干涉滤光器F与入射反射镜3相对的方式配置。出射反射镜6具有相对于半导体基板2的表面2a倾斜45°的镜面6a。镜面6a将从法布里-珀罗干涉滤光器F透射后的被测定光L向与半导体基板2的表面2a垂直的方向反射。
[0035]法布里-珀罗干涉滤光器F的固定反射镜4由半导体层9的一部分构成，通过除去其正下方的绝缘层8而成为悬浮于半导体基板2的表面2a的状态。固定反射镜4的两端部以两端支撑的梁那样的状态固定在支柱4a、4b。支柱4a、4b由半导体层9的一部分构成，隔着绝缘层8固定在半导体基板2的表面2a。
[0036]法布里-珀罗干涉滤光器F的可动反射镜5由半导体层9的一部分构成，通过除去其正下方的绝缘层8而成为悬浮于半导体基板2的表面2a的状态。可动反射镜5的两端部5a、5b通过支承部14、15连接至第一弹簧部20与第二弹簧部30的连接部13，成为能够向静电致动器10的驱动方向A移动的状态。
[0037]固定反射镜4和可动反射镜5的相对方向D相对于静电致动器10的驱动方向A倾斜。固定反射镜4和可动反射镜5使从入射反射镜3侧射入的被测定光L中具有和固定反射镜4与可动反射镜5的间的距离对应的波长的光透射，使该光沿驱动方向A向出射反射镜6侧射出。另外，在第一实施方式中，固定反射镜4配置在入射反射镜3侧，可动反射镜5配置于出射反射镜6侧，但固定反射镜4和可动反射镜5的配置也可以相反。
[0038]固定反射镜4和可动反射镜5由2层的硅层构成。这是因为，硅的折射率为3.5，空气的折射率为I，它们的折射率差大，即使是2层的硅层也能够充分地实现反射率高的布拉格镜。另外，固定反射镜4和可动反射镜5也可以为硅层与空气层交替地各多层地叠层而得到的反射镜。在这种情况下，也能够通过与静电致动器10、第一弹簧部20和第二弹簧部30等相同的光掩模和相同的蚀刻工序，高精度且简单地形成固定反射镜4和可动反射镜5。
[0039]静电致动器10由半导体层9的一部分构成。静电致动器10具有固定部11和可动部
12。固定部11隔着绝缘层8固定在半导体基板2的表面2a。可动部12通过除去其正下方的绝缘层8而成为悬浮于半导体基板2的表面2a的状态，通过在与固定部11之间产生的静电力，相对于固定部11向驱动方向A移动。
[0040]固定部11是沿半导体基板2的外缘呈矩形框状形成的半导体层9中、相对于法布里-珀罗干涉滤光器F位于出射反射镜6侧的部分。固定部11在与半导体基板2的表面2a平行且与驱动方向A垂直的方向上延伸设置。在驱动方向A上与可动部12相对的固定部11的侧面，形成有具有在与半导体基板2的表面2a平行且与驱动方向A垂直的方向上排列的多个梳齿的梳齿部11a。梳齿部Ila通过除去其正下方的绝缘层8而成为悬浮于半导体基板2的表面2a的状态。
[0041]可动部12位于固定部11与出射反射镜6之间。可动部12在与半导体基板2的表面2a平行且与驱动方向A垂直的方向上延伸设置。在驱动方向A上与固定部11相对的可动部12的侧面，形成有具有在与半导体基板2的表面2a平行且与驱动方向A垂直的方向上排列的多个梳齿的梳齿部12a ο固定部11和可动部12以梳齿部I Ia的各梳齿与梳齿部12a的各梳齿彼此交错地配置的方式构成。
[0042]第一弹簧部20与静电致动器10的可动部12连接。第一弹簧部20由半导体层9的一部分构成，通过除去其正下方的绝缘层8而成为悬浮于半导体基板2的表面2a的状态。第一弹簧部20包括并列设置的一对第一弹簧21、22。各第一弹簧21、22呈锯齿形形成，能够沿驱动方向A伸缩。
[0043]各第一弹簧21、22的一端与可动部12的两端部