JP2006068843A

JP2006068843A - Micro electromechanical element, optical micro electromechanical element, light modulation element and laser display

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Publication number: JP2006068843A
Application number: JP2004253588A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Saruta; 訓彦猿田; Yasuyuki Ito; 康幸伊藤; Takashi Kinoshita; 隆木下
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize the beam inclination amount while restraining the bending of a beam even if the beam is made micro-sized in a micro electromechanical element requiring an inclination in the surface shape of the beam. <P>SOLUTION: A lower electrode 43 is provided with a beam 45 opposite thereto through a space 44 and supported at the end parts, and the beam 45 is provided with a step 51 for causing inclination in the width direction of the beam. The step 51 is provided with a means 52 for relaxing the stress of a triple point. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、静電駆動型の微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、並びにレーザディスプレイに関する。 The present invention relates to an electrostatic drive type micro electro mechanical element, an optical micro electro mechanical element, a light modulation element, and a laser display.

静電駆動を利用した微小電気機械素子、いわゆるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）素子が開発されている。図１６は、一般的な微小電気機械素子の代表的な一例である。この微小電気機械素子１は、基板２上に形成した基板側電極（以下、下部電極という）３と、この下部電極３をブリッジ状に跨ぐように配置した薄膜状の振動部（以下、ビームという）５とを有して構成される。ビーム５と下部電極３とは、その間の空間４によって電気的に絶縁されている。ビーム５は、その両端がこれと一体の支持部６〔６Ａ，６Ｂ〕を介して基板２に支持された両持ち梁式構造に形成される。 Microelectromechanical elements utilizing electrostatic driving, so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) elements, have been developed. FIG. 16 is a typical example of a general microelectromechanical element. The microelectromechanical element 1 includes a substrate-side electrode (hereinafter referred to as a lower electrode) 3 formed on a substrate 2 and a thin-film vibrating portion (hereinafter referred to as a beam) arranged so as to straddle the lower electrode 3 in a bridge shape. And 5). The beam 5 and the lower electrode 3 are electrically insulated by a space 4 therebetween. The beam 5 is formed in a double-supported beam structure in which both ends thereof are supported by the substrate 2 via support portions 6 [6A, 6B] integral therewith.

基板２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体基板上に絶縁膜を形成した基板、石英基板やガラス基板のような絶縁性基板などが用いられる。下部電極３は、不純物をドーピングした多結晶シリコン膜、金属膜（多結晶Ｗ，Ｃｒ）などで形成される。ビーム３は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等の絶縁膜７と、その上面に形成された膜厚１００ｎｍ程度の例えばＡｌ膜からなる駆動側電極（以下、上部電極という）８とから構成される。光学微小電気機械素子としたならば、このＡｌ膜８は反射膜としての機能を果たす。 As the substrate 2, for example, a substrate in which an insulating film is formed on a semiconductor substrate such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), or an insulating substrate such as a quartz substrate or a glass substrate is used. The lower electrode 3 is formed of a polycrystalline silicon film doped with impurities, a metal film (polycrystalline W, Cr), or the like. The beam 3 includes an insulating film 7 such as a silicon nitride film (SiN film) and a driving side electrode (hereinafter referred to as an upper electrode) 8 made of, for example, an Al film having a thickness of about 100 nm formed on the upper surface thereof. The If an optical microelectromechanical element is used, the Al film 8 functions as a reflective film.

この薄膜状のビームを有した微小電気機械素子１では、下部電極３と上部電極８間に与える電位に応じて、ビーム５が下部電極３との間の静電引力又は静電反発により変位し、図示するように下部電極３に対して平行状態（実線）と凹状態（破線）に変位する。例えば、この微小電気機械素子１を光学微小電気機械素子として用いることを考えると、光反射膜を兼ねる上部電極８の表面に光が照射され、ビームの駆動位置に応じて、その光反射方向が異なるのを利用して、一方の反射光を検出してスイッチ機能を持たせた光スイッチなどの光変調素子として適用できる。また、複数のビームを並列配置して、光の回折を利用して光強度を変調するようにした光変調素子としても適用できる。 In the microelectromechanical element 1 having the thin film beam, the beam 5 is displaced by electrostatic attraction or electrostatic repulsion between the lower electrode 3 according to the potential applied between the lower electrode 3 and the upper electrode 8. As shown in the drawing, the lower electrode 3 is displaced in a parallel state (solid line) and a concave state (broken line). For example, considering that this microelectromechanical element 1 is used as an optical microelectromechanical element, the surface of the upper electrode 8 also serving as a light reflecting film is irradiated with light, and the light reflection direction depends on the driving position of the beam. By utilizing the difference, it can be applied as an optical modulation element such as an optical switch having a switch function by detecting one reflected light. Also, the present invention can be applied as a light modulation element in which a plurality of beams are arranged in parallel and the light intensity is modulated using light diffraction.

光学微小電気機械素子を用いた製品開発が現在数多く行われている。そのうちの一つに、ＳＬＭ（シリコンライトマシーン）社が光変調器として開発したＧＬＶ（登録商標）（ＧｒａｔｉｎｇＬｉｇｈｔＶａｌｖｅ）を用いたプロジェクタが挙げられる。 Many product developments using optical microelectromechanical elements are currently underway. One of them is a projector using GLV (registered trademark) (Grating Light Valve) developed as an optical modulator by SLM (Silicon Light Machine).

ＧＬＶとは、両持ち梁式構造の細いビームを複数配列し、このビームを静電引力によって１つ置きに凹ませることでビームで反射した反射光に回折を生じさせるシステムである。これにより、ある方向への反射光強度を連続的に変えることができるため、プロジェクタへの応用が期待されている。ＧＬＶ素子を用いたプロジェクタは、高い色再現性、高コントラスト比、高輝度という特長をもつ。 The GLV is a system in which a plurality of thin beams having a double-supported beam structure are arranged, and the beams reflected by the beam are diffracted by denting every other beam by electrostatic attraction. Thereby, since the reflected light intensity in a certain direction can be continuously changed, application to a projector is expected. A projector using a GLV element has high color reproducibility, high contrast ratio, and high brightness.

ＧＬＶ素子において、より高いコントラスト、輝度を実現する構造がブレーズ（Ｂｌａｚｅｄ）ＧＬＶ素子である。このブレーズＧＬＶ素子では、ビームを傾けて回折光を±１次光の２方向の回折光から−１次光または＋１次光のいずれか１方向の回折光に限定している（特許文献１参照）。
一方、後述の課題で説明する微小電気機械素子のビームに生じるたわみを低減させる手法として、アニールにより膜応力を低減させる手法が、特許文献２に開示されている。 In the GLV element, a structure that realizes higher contrast and luminance is a blazed GLV element. In this blaze GLV element, the beam is tilted, and the diffracted light is limited from diffracted light in two directions of ± first order light to diffracted light in one direction of −1st order light or + 1st order light (see Patent Document 1). ).
On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique for reducing the film stress by annealing as a technique for reducing the deflection generated in the beam of the microelectromechanical element, which will be described later.

米国特許第６，６３９，７２２Ｂ２号US Pat. No. 6,639,722B2 特開２００２−２６００７号公報JP 2002-26007 A

ところで、上述したビームを傾けたブレーズＧＬＶ素子の場合には、ＧＬＶ素子がもともと持つビームたわみ（Ｂｏｗ）の制御に加え、ビームの傾き（Ｔｉｌｔ）まで制御する必要があるため、その最適構造を実現することは極めて困難であった。 By the way, in the case of the blaze GLV element in which the beam is tilted as described above, it is necessary to control the beam tilt (Tilt) in addition to the beam deflection (Bow) inherent in the GLV element, so that the optimum structure is realized. It was extremely difficult to do.

ビームに傾きを生じさせるメカニズムは図１４Ａ，Ｂに示す通りである。これは、ビーム３の幅方向の一半部の両側に段差１１を設けることにより、ビーム３自体の持つ引張り応力を利用してビーム中心部分を傾ける機構となっている。すなわち、図１４Ａ（応力開放前）に示すように、ビーム３の段差１１がある側は、引張り応力Ｆａ1 によって段差１１の下の高さまで押し下げる力Ｆｂ1 が働く。また段差のない側も同様に、引張り応力Ｆａ2 により表面高さを保とうちする力Ｆｂ2 （図示せず）が働く。この２つの力Ｆｂ1 ，Ｆｂ2 がビーム３に対して回転モーメントとして作用するため、図１４Ｂ（応力開放後）に示すように、ビーム３が傾く（符号１２参照）。 The mechanism for causing the beam to tilt is as shown in FIGS. This is a mechanism that tilts the center of the beam by using the tensile stress of the beam 3 itself by providing steps 11 on both sides of one half of the width direction of the beam 3. That is, as shown in FIG. 14A (before stress release), on the side where the step 11 of the beam 3 is present, a force Fb1 that pushes down to a height below the step 11 acts by the tensile stress Fa1. Similarly, a force Fb2 (not shown) that keeps the surface height by the tensile stress Fa2 is applied to the side having no step. Since these two forces Fb1 and Fb2 act as a rotational moment on the beam 3, the beam 3 is tilted (see reference numeral 12) as shown in FIG. 14B (after stress release).

この構造においてビーム３の応力は必要不可欠であり、また１ＭＨｚ以上という共振周波数も、ビームの引張り応力により実現している。しかしながら、ビーム３が強い引張り応力を持つことが、逆にビームの長手方向に関するビームたわみの原因となっている。ビーム３の光照射面は、ベース層となる絶縁膜７の上に反射率の高い金属膜８を積層するのが通常である。従って、ビームの光照射面を含む層は、最低でも２層以上の積層構造になっている。各層はそれぞれ固有の内部応力（引張り応力または圧縮応力）を持つため、この応力の釣り合いが取られていない場合は、引張り応力が強い方向へビームたわみが発生してしまう。このように、ビーム３の膜応力について「たわみ」と「傾き」はトレードオフの関係にある。 In this structure, the stress of the beam 3 is indispensable, and a resonance frequency of 1 MHz or more is realized by the tensile stress of the beam. However, the fact that the beam 3 has a strong tensile stress conversely causes a beam deflection in the longitudinal direction of the beam. As for the light irradiation surface of the beam 3, a metal film 8 having a high reflectance is usually laminated on an insulating film 7 serving as a base layer. Therefore, the layer including the light irradiation surface of the beam has a laminated structure of at least two layers. Since each layer has its own internal stress (tensile stress or compressive stress), if this stress is not balanced, beam deflection occurs in a direction in which the tensile stress is strong. Thus, “deflection” and “tilt” are in a trade-off relationship with respect to the film stress of the beam 3.

ＧＬＶ素子を備えたプロジェクタ自体の大きさ及び重量は、光学系のスケールによって決まってくるため、小型・軽量化を目指すにはビーム幅を縮小すればよい。しかし、ブレーズＧＬＶ素子における最適なビーム傾き量は変わらないため、ビーム幅を縮小した場合には、より大きい傾き角度が必要となる。現状の構造では、他の特性を保ったままビームの傾き角度を増大させることが難しく、ビーム構造に関して何らかの新規導入が望まれる。 Since the size and weight of the projector itself provided with the GLV element are determined by the scale of the optical system, the beam width may be reduced in order to achieve a reduction in size and weight. However, since the optimum beam tilt amount in the blaze GLV element does not change, a larger tilt angle is required when the beam width is reduced. In the current structure, it is difficult to increase the tilt angle of the beam while maintaining other characteristics, and some new introduction of the beam structure is desired.

本発明は、上述の点に鑑み、振動部（ビーム）の表面形状に傾きが必要な微小電気機械素子において、よりビームを微小化してもビームのたわみを抑制しつつビーム傾き量を最適化できるようにした微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、及び光変調素子を提供するものである。
また、本発明は、この光変調素子を有して、より高輝度の投影画像が得られるレーザディスプレイを提供するものである。 In view of the above-described points, the present invention can optimize the beam tilt amount while suppressing the deflection of the beam even if the beam is further miniaturized in a micro electromechanical element in which the surface shape of the vibrating portion (beam) needs to be tilted. The present invention provides a microelectromechanical element, an optical microelectromechanical element, and a light modulation element.
The present invention also provides a laser display having this light modulation element and capable of obtaining a projected image with higher brightness.

本発明に係る微小電気機械素子は、下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された振動部を有し、振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられて成ることを特徴とする。 The microelectromechanical device according to the present invention has a vibration part that is opposed to the lower electrode with a space therebetween and is supported by an end part. The vibration part is provided with a step that causes an inclination in the vibration part width direction. And a means for relaxing the stress at the triple point portion of the step.

本発明に係る光学微小電気機械素子は、下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された振動部を有し、振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、段差に段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、振動部の駆動により、振動部で反射する光の反射方向を変換し、または回折光を生じさせるようにして成ることを特徴とする。 The optical microelectromechanical element according to the present invention has a vibrating portion that is opposed to the lower electrode with a space therebetween and is supported at the end, and is provided with a step that causes the vibrating portion to tilt in the width direction of the vibrating portion. The step is provided with means for relaxing the stress at the triple point portion of the step, and is configured to change the reflection direction of the light reflected by the vibration part or generate diffracted light by driving the vibration part. To do.

本発明に係る光変調素子は、下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された複数の振動部が並列配列され、振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、段差に段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、振動部の駆動により回折光を生じさせるようにして成ることを特徴とする。 In the light modulation element according to the present invention, a plurality of vibration parts that are opposed to each other with a space between the lower electrode and are supported at the end are arranged in parallel, and a step that causes the vibration part to tilt in the vibration part width direction is provided. The step is provided with means for relaxing the stress at the triple point portion of the step, and is configured to generate diffracted light by driving the vibration part.

上記微小電気機械素子、上記光学微小電気機械素子、あるいは上記光変調素子において、応力を緩和させる手段としては、三重点部分に透孔を形成した構成とすることができる。
上記微小電気機械素子、上記光学微小電気機械素子、あるいは上記光変調素子において、応力を緩和させる手段としては、三重点部分を平面的の非直角形状にした構成とすることができる。
上記微小電気機械素子、上記光学微小電気機械素子、あるいは上記光変調素子において、応力を緩和させる手段としては、段差の側壁部を傾斜させた構成とすることができる。
上記微小電気機械素子、上記光学微小電気機械素子、あるいは上記光変調素子において、応力を緩和させる手段としては、三重点部分を平面的の非直角形状にし、且つ段差の側壁部を傾斜させた構成とすることができる。 In the microelectromechanical element, the optical microelectromechanical element, or the light modulation element, the means for relieving the stress may be a structure in which a through hole is formed in a triple point portion.
In the microelectromechanical element, the optical microelectromechanical element, or the light modulation element, the means for relieving the stress may be configured such that the triple point portion has a planar non-perpendicular shape.
In the micro electro mechanical element, the optical micro electro mechanical element, or the light modulation element, as a means for relieving stress, the side wall portion of the step may be inclined.
In the microelectromechanical element, the optical microelectromechanical element, or the light modulation element, as a means for relieving stress, the triple point portion has a planar non-perpendicular shape and the side wall of the step is inclined. It can be.

本発明は、上記微小電気機械素子、上記光学微小電気機械素子、あるいは上記光変調素子において、振動部の両端を引張る力を制御して、振動部の傾き量を制御するようにした構成とすることができる。 The present invention is configured such that, in the micro electro mechanical element, the optical micro electro mechanical element, or the light modulation element, a force for pulling both ends of the vibration part is controlled to control an inclination amount of the vibration part. be able to.

本発明に係るレーザディスプレイは、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸上に配置され、レーザ光の光強度を変調する光変調素子とを有するレーザディスプレイであって、光変調素子は、下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された複数の振動部が並列配列され、振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、振動部の振動により回折光を生じさせるようにして成ることを特徴とする。 A laser display according to the present invention is a laser display having a laser light source and a light modulation element that is arranged on the optical axis of the laser light emitted from the laser light source and modulates the light intensity of the laser light. In the modulation element, a plurality of vibration parts that are opposed to each other with a space between the lower electrode and supported at the end are arranged in parallel, and a step that causes the vibration part to tilt in the width direction of the vibration part is provided. A means for relaxing the stress at the triple point portion is provided, and diffracted light is generated by the vibration of the vibration portion.

本発明に係る微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、あるいは光変調素子によれば、振動部に段差を設け、この段差の三重点部分に応力を緩和させる手段を設けることにより、三重点部分における応力集中が緩和される。この応力集中の緩和で、振動部たわみを抑制しつつ、より大きな振動部傾き量を得ることができる。 According to the microelectromechanical element, the optical microelectromechanical element, or the light modulation element according to the present invention, a triple point portion is provided by providing a step in the vibration portion and providing means for relaxing stress at the triple point portion of the step. The stress concentration in is relaxed. By relaxing the stress concentration, it is possible to obtain a larger amount of vibration part tilt while suppressing vibration part deflection.

応力を緩和させる手段として、三重点部分に透孔を形成することにより、応力集中する三重点部分を除去することができ、応力緩和が実現できる。
応力を緩和させる手段として、三重点部分を平面的に見て非直角形状にすることにより、三重点構造の形成が回避され、応力緩和が実現できる。
応力を緩和させる手段として、段差の側壁部を傾斜させて形成することにより、三重点構造の形成が回避され、応力緩和が実現できる。
応力を緩和させる手段として、三重点部分を平面的に見て非直角形状にし、且つ段差の側壁部を傾斜させて形成することにより、三重点構造の形成が回避され、応力緩和が実現できる。
シミュレーションによれば、三重点の除去、あるいは回避によって、振動部と垂直な方向へかかる応力はおよそ１０分の１にまで低減されることが確認された。これにより、振動部構造の安定化が期待される。 As a means for relieving stress, by forming a through hole in the triple point portion, the triple point portion where the stress is concentrated can be removed, and stress relaxation can be realized.
As a means for relieving stress, the triple point portion is formed in a non-right angle shape when seen in a plan view, thereby avoiding the formation of a triple point structure and realizing stress relaxation.
As a means for relieving stress, by forming the side wall portion of the step to be inclined, formation of a triple point structure is avoided and stress relaxation can be realized.
As a means for relieving stress, the triple point portion is formed in a non-perpendicular shape when viewed in plan and the side wall portion of the step is inclined, thereby avoiding the formation of a triple point structure and realizing stress relaxation.
According to the simulation, it was confirmed that the stress applied in the direction perpendicular to the vibration part is reduced to about 1/10 by removing or avoiding the triple point. Thereby, stabilization of a vibration part structure is anticipated.

振動部の両端を引張る力を制御して、振動部の傾き量を制御することにより、振動部の傾き角度の制御ができる。 By controlling the force pulling both ends of the vibration part to control the amount of inclination of the vibration part, the inclination angle of the vibration part can be controlled.

このように、中空構造の振動部に存在する段差によって振動部に傾きを得ている微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、あるいは光変調素子の場合、本発明の振動部形状とすることにより、段差の三重点部分に集中していた応力が開放され、その振動部傾き量をより増大させることができる。特に、ある一定の振動部傾き量を必要とするブレーズＧＬＶ素子においては、振動部を微細化しても振動部傾き量を確保できるので、素子を小型化してもプロジェクタのスクリーンの輝度を維持できる。 Thus, in the case of a microelectromechanical element, an optical microelectromechanical element, or a light modulation element that obtains an inclination in the vibration part due to a step existing in the vibration part of the hollow structure, the vibration part shape of the present invention is used. The stress concentrated on the triple point portion of the step is released, and the amount of inclination of the vibration portion can be further increased. In particular, in a blazed GLV element that requires a certain amount of vibration part inclination, the vibration part inclination amount can be secured even if the vibration part is miniaturized, so that the brightness of the projector screen can be maintained even if the element is miniaturized.

本発明のレーザディスプレイによれば、光変調素子として、上述した本発明の光変調素子を備えるので、光変調素子の振動部傾き量を十分確保でき、レーザディスプレイとして回折効率が向上し、より高輝度の投影画像が得られる。 According to the laser display of the present invention, since the above-described light modulation element of the present invention is provided as the light modulation element, a sufficient amount of vibration part inclination of the light modulation element can be ensured, and the diffraction efficiency of the laser display can be improved. A projected image with brightness can be obtained.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、本発明の理解を容易にするために、図１３Ａ，Ｂを用いて薄膜状の振動部（以下、ビームという）の両端に段差を付けてビームに傾きを持たせた微小電気機械素子（いわゆるＭＥＭＳ素子）の比較例について説明する。この比較例の微小電気機械素子２１は、基板２２上に形成した下部電極２３と、この下部電極２３をブリッジ状に跨ぐように配置し両端に段差３１を設けたビーム２５とを有して成る。ビーム２５の段差３１のビーム幅方向の幅Ｗ1 は、通常ビーム幅Ｗ2 の半分である（Ｗ1 ＝１／２Ｗ2 ）。ビーム２５と下部電極２３とは、その間の空間２４によって電気的に絶縁されている。ビーム２５は、前述と同様に例えば、シリコン窒化膜等の絶縁膜２７と、その上面の例えばＡｌ膜による上部電極２８との２層膜で形成され、その両端がこれと一体の支持部２６〔２６Ａ，２６Ｂ〕を介して基板２２に支持させた両持ち梁式構造に形成される。 First, in order to facilitate understanding of the present invention, a microelectromechanical element (FIG. 13A, 13B) is used, in which a step is provided at both ends of a thin-film vibrating portion (hereinafter referred to as a beam) to incline the beam. A comparative example of a so-called MEMS element will be described. The microelectromechanical element 21 of this comparative example includes a lower electrode 23 formed on a substrate 22 and a beam 25 which is arranged so as to straddle the lower electrode 23 and has steps 31 at both ends. . The width W1 in the beam width direction of the step 31 of the beam 25 is half of the normal beam width W2 (W1 = 1 / 2W2). The beam 25 and the lower electrode 23 are electrically insulated by a space 24 therebetween. The beam 25 is formed of a two-layer film, for example, an insulating film 27 such as a silicon nitride film and an upper electrode 28 made of, for example, an Al film on the upper surface, as described above. 26A, 26B] to form a doubly supported beam structure supported on the substrate 22.

この微小電気機械素子２１において、段差３１を有したビーム２５が傾くメカニズムは前述した通りであり（図１４参照）、ビームの傾き量は段差の深さＨ1 によって制御している。当然ながら、ビームの膜の引張り応力が強いほどビーム傾き量は大きくなるが、前述した通り、膜の引張り応力と逆にビーム撓みも大きくなってしまう。 In this microelectromechanical element 21, the mechanism by which the beam 25 having the step 31 tilts is as described above (see FIG. 14), and the amount of tilt of the beam is controlled by the step depth H1. As a matter of course, the stronger the tensile stress of the beam film, the larger the beam tilt amount. However, as described above, the beam deflection increases as opposed to the tensile stress of the film.

図１５に、この微小電気機械素子２１におけるビーム２５の段差３１の深さＨ1 に対する傾き量を示す。図１５の縦軸は傾き量（相対値）、横軸は段差深さ（相対値）を示す。段差をより深さＨ1 を深くしていくと、ビーム傾き量はある一定値でピークとなり、さらに段差を深くしていくと、逆にビーム傾き量が小さくなっていく。これは、図１３で示した段差の角に応力が集中し、ビームを傾けるモーメントが生じ難くなっていることがその一因である。この角の部分Ｐを三重点と呼び、ここに応力が集中すると、先に述べたようにビーム傾き量の増大が妨げられ、また応力の集中によるビームのゆがみ、変形などが懸念される。 FIG. 15 shows the amount of inclination with respect to the depth H1 of the step 31 of the beam 25 in the microelectromechanical element 21. FIG. The vertical axis in FIG. 15 indicates the amount of inclination (relative value), and the horizontal axis indicates the step depth (relative value). When the depth of the step is further increased, the beam tilt amount peaks at a certain value, and when the step is further deepened, the beam tilt amount decreases. One reason for this is that stress concentrates on the corner of the step shown in FIG. 13 and a moment for tilting the beam hardly occurs. This corner portion P is called a triple point, and when stress is concentrated here, an increase in the beam tilt amount is hindered as described above, and there is a concern that the beam is distorted or deformed due to the stress concentration.

次に、本発明による静電駆動型の微小電気機械素子（いわゆるＭＥＭＳ素子）を説明する。本発明で対象とする微小電気機械素子は、マイクロ・ナノスケールの素子である。
図１は、本発明に係る微小電気機械素子の第１実施の形態を示す。本実施の形態に係る微小電気機械素子４１は、基板４２上に形成した下部電極４３と、この下部電極４３をブリッジ状に跨ぐように配置し両端に段差５１を設けたビーム４５とを有して成る。ビーム４５と下部電極４３とは、その間の空間４４によって電気的に絶縁されている。ビーム４５は、例えば、絶縁膜４７と、その上面の金属膜による上部電極４８との２層膜で形成され、その両端がこれと一体の支持部４６〔４６Ａ，４６Ｂ〕を介して基板４２に支持された両持ち梁式構造に形成される。 Next, an electrostatic drive type micro electromechanical element (so-called MEMS element) according to the present invention will be described. The microelectromechanical device targeted by the present invention is a micro / nanoscale device.
FIG. 1 shows a first embodiment of a microelectromechanical element according to the present invention. The microelectromechanical element 41 according to the present embodiment includes a lower electrode 43 formed on a substrate 42, and a beam 45 that is arranged so as to straddle the lower electrode 43 in a bridge shape and provided with steps 51 at both ends. It consists of The beam 45 and the lower electrode 43 are electrically insulated by a space 44 therebetween. The beam 45 is formed of, for example, a two-layer film of an insulating film 47 and an upper electrode 48 made of a metal film on the upper surface thereof, and both ends thereof are formed on the substrate 42 via support portions 46 [46A, 46B] integral therewith. Formed in a supported doubly supported beam structure.

支持部４６〔４６Ａ，４６Ｂ〕は、ビーム４５と同じ膜構造でかつビーム４５と一体に形成することができる。
前述と同様に、基板４２は、例えばシリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体基板上に絶縁膜を形成した基板、石英基板やガラス基板のような絶縁性基板等が用いられる。下部電極４３は、不純物をドーピングした多結晶シリコン膜、金属膜（多結晶Ｗ，Ｃｒ蒸着膜）などで形成される。ビーム４５は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）、その他の絶縁膜、本例では強度、弾性定数などの物性値がビーム４５の機械的駆動に対して適切なシリコン地下膜が用いられる。上部電極４８は、多結晶Ａｌ単体膜、Ａｌ合金膜（これらを総称してＡｌ膜という）、その他の光反射効率のよい金属膜で形成することができる。 The support portion 46 [46A, 46B] can be formed integrally with the beam 45 with the same film structure as the beam 45.
As described above, the substrate 42 may be a substrate in which an insulating film is formed on a semiconductor substrate such as silicon (Si) or gallium arsenide (GaAs), or an insulating substrate such as a quartz substrate or a glass substrate. The lower electrode 43 is formed of a polycrystalline silicon film doped with impurities, a metal film (polycrystalline W, Cr vapor deposition film), or the like. The beam 45 is composed of a silicon nitride film (SiN film), a silicon oxide film (SiO2 film), other insulating films, and in this example, physical properties such as strength and elastic constant are suitable for mechanical driving of the beam 45. A membrane is used. The upper electrode 48 can be formed of a polycrystalline Al single film, an Al alloy film (these are collectively referred to as an Al film), and other metal films having good light reflection efficiency.

そして、本実施の形態においては、特に、段差５１の三重点の部分に集中する応力を緩和するための手段を、ビーム４５の段差部分に設けるように成す。本実施の形態では、段差５１の三重点の部分にビーム４５の積層膜４７、４８を貫通する透孔５２を形成して、三重点の部分を除去した構成としている。 In the present embodiment, in particular, means for relaxing stress concentrated on the triple point portion of the step 51 is provided in the step portion of the beam 45. In the present embodiment, the triple point portion is removed by forming the through hole 52 penetrating the laminated films 47 and 48 of the beam 45 in the triple point portion of the step 51.

この透孔５２の形成は、ビーム４５を形成する膜４７、４８を堆積した後、段差の三重点の部分に対して例えば混合ガスを用いたエッチング等で積層構造の膜４７、４８を貫通して三重点の部分を完全に除去することにより達成される。この透孔を形成するための選択エッチングは、ビーム形状を形成する選択エッチング工程で同時に行うことができる。三重点の部分を除去し、透孔を形成する方法としては、上記の方法以外に、例えば一層膜ずつ三重点の箇所を選択エッチングしてビーム形成膜を積層して、結果として透孔を形成するようにしても良い。 This through hole 52 is formed by depositing the films 47 and 48 forming the beam 45 and then penetrating the films 47 and 48 having a multilayer structure by etching using, for example, a mixed gas at the triple point portion of the step. This is achieved by completely removing the triple point portion. The selective etching for forming the through holes can be performed simultaneously in the selective etching process for forming the beam shape. In addition to the method described above, the triple point portion is removed to form a through-hole. For example, a triple-point spot is selectively etched for each layer, and a beam forming film is laminated to form a through-hole. You may make it do.

三重点を除去する際の透孔５２の形状については、特に問わない。但し、微小電気機械素子として、他の特性を損なわないことを考慮すると、透孔５２の面積（三重点の除去面積）があまり大きいのは望ましくない。 The shape of the through-hole 52 when removing the triple point is not particularly limited. However, it is not desirable that the area of the through hole 52 (triple point removal area) is too large considering that other characteristics of the microelectromechanical element are not impaired.

第１実施の形態においては、比較例で三重点に集中していたビームの膜応力が、三重点の部分に透孔５２を形成して三重点を除去することにより、応力集中が大幅に緩和される。図２は、三重点の部分における断面方向の応力分布を、比較例と第１実施の形態の微小電気機械素子についてシミュレーションにより比較したものである。図２Ａは比較例のもの、図２Ｂは第１実施の形態のものである。比較例の構造では、三重点におよそ３１００ＭＰａの応力が掛かっていたのに対し、第１実施の形態の構造では、その約２４分の１の１３０ＭＰａの応力しか掛からない。これにより、応力集中の緩和に伴うビーム構造の安定化が図られ、ビームのゆがみ、せん断などの懸念も少なくなる。 In the first embodiment, the film stress of the beam concentrated at the triple point in the comparative example is greatly reduced by forming the through hole 52 at the triple point portion and removing the triple point. Is done. FIG. 2 shows a comparison of the stress distribution in the cross-sectional direction at the triple point portion by simulation for the comparative example and the microelectromechanical element of the first embodiment. FIG. 2A shows a comparative example, and FIG. 2B shows a first embodiment. In the structure of the comparative example, a stress of about 3100 MPa was applied to the triple point, whereas in the structure of the first embodiment, only a stress of about 130 times of 130 MPa was applied. As a result, the beam structure is stabilized along with the relaxation of stress concentration, and there is less concern about beam distortion and shearing.

また、比較例は三重点に応力が集中していたため、この応力集中がビームの傾きを抑制していた。しかし、第１実施の形態の構成では三重点部分の応力が緩和されるために、ビームたわみを抑制しつつ、より大きいビーム傾き量が得られる。比較例に比べて第１実施の形態においては、ビーム傾き量がおよそ１．５〜２．０倍程度、上昇することが認められた。 In the comparative example, since stress was concentrated at the triple point, this stress concentration suppressed the tilt of the beam. However, since the stress at the triple point portion is relieved in the configuration of the first embodiment, a larger beam tilt amount can be obtained while suppressing beam deflection. Compared to the comparative example, in the first embodiment, it was recognized that the beam tilt amount increased by about 1.5 to 2.0 times.

第１実施の形態の微小電気機械素子４１によれば、ビームに対してその段差の三重点部分にビームを貫通する透孔を形成し、結果として三重点を除去することにより、この三重点部分での応力の集中が緩和される。従って、ビームたわみを抑制して、比較例に比べてより大きなビーム傾き量を得ることができる。 According to the microelectromechanical element 41 of the first embodiment, the triple point portion is formed by forming a through-hole penetrating the beam at the triple point portion of the step with respect to the beam, and removing the triple point as a result. The stress concentration at is relaxed. Therefore, beam deflection can be suppressed, and a larger beam tilt amount can be obtained as compared with the comparative example.

図３Ａ，Ｂは、本発明に係る微小電気機械素子の第２実施の形態を説明する。本実施の形態に係る微小電気機械素子５５は、前述と同様に、基板４２上に形成した下部電極４３と、この下部電極４３をブリッジ状に跨ぐように配置し両端に段差５１を設けたビーム４５とを有して成る。ビーム４５と下部電極４３とは、その間の空間４４によって電気的に絶縁されている。ビーム４５は、例えば、絶縁膜４７と、その上面の金属膜による上部電極４８との２層膜で形成され、その両端がこれと一体の支持部４６〔４６Ａ，４６Ｂ〕を介して基板４２に支持された両持ち梁式構造に形成される。 3A and 3B illustrate a second embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. The microelectromechanical element 55 according to the present embodiment has a lower electrode 43 formed on the substrate 42 and a beam in which the lower electrode 43 is disposed so as to straddle a bridge and steps 51 are provided at both ends, as described above. 45. The beam 45 and the lower electrode 43 are electrically insulated by a space 44 therebetween. The beam 45 is formed of, for example, a two-layer film of an insulating film 47 and an upper electrode 48 made of a metal film on the upper surface thereof, and both ends thereof are formed on the substrate 42 via support portions 46 [46A, 46B] integral therewith. Formed in a supported doubly supported beam structure.

そして、本実施の形態においては、特に、段差５１の三重点の部分の応力緩和のために、三重点部分を平面的に見て非直角形状に形成する。本例では、平面的に見て段差５１の２つの側壁５１ａ，５１ｂがぶつかるコーナ部分が斜めの側壁５６となるように形成される。側壁５６は、平面的に見て直線状に形成しているが、多少湾曲状など非直角形状に形成することもできる。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、重複説明を省略する。 In the present embodiment, in particular, the triple point portion is formed in a non-perpendicular shape when viewed in plan in order to relieve stress at the triple point portion of the step 51. In this example, the corner portion where the two side walls 51 a and 51 b of the step 51 collide with each other when viewed in a plan view is formed as an oblique side wall 56. The side wall 56 is formed in a straight line when seen in a plan view, but may be formed in a non-right angle shape such as a slightly curved shape. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

第２実施の形態においては、段差５１の三重点部分を平面的に見て斜めの側壁５６とするなど非直角形状に形成することにより、三重点の発生を回避し、応力集中を大幅に緩和することができる。これにより、応力緩和に伴うビーム構造の安定化が図られ、ビームのゆがみ、せん断などの懸念も少なくなる。また、第１実施の形態と同様に、応力集中が緩和されるので、ビームたわみを抑制しつつ、より大きいビーム傾き量が得られる。 In the second embodiment, the triple point portion of the step 51 is formed in a non-perpendicular shape such as an oblique side wall 56 when viewed in plan, thereby avoiding the generation of a triple point and greatly reducing stress concentration. can do. As a result, the beam structure is stabilized along with the stress relaxation, and there is less concern about beam distortion and shearing. Further, similar to the first embodiment, since stress concentration is relaxed, a larger beam tilt amount can be obtained while suppressing beam deflection.

第２実施の形態の微小電気機械素子５５によれば、ビーム段差５１の三重点部分を平面的に見て斜め側壁５６とするなど、いわゆる非直角形状にすることにより、実質的に三重点の形成が回避され、この部分の応力集中が緩和される。従って、ビームたわみを抑制して、比較例に比べてより大きいなビーム傾き量を得ることができる。 According to the microelectromechanical element 55 of the second embodiment, a triple point portion of the beam step 51 is formed into a so-called non-right angle shape such as an oblique side wall 56 when viewed in plan, thereby substantially reducing the triple point. Formation is avoided and stress concentration in this part is relaxed. Therefore, beam deflection can be suppressed, and a larger beam tilt amount than that of the comparative example can be obtained.

図４Ａ，Ｂは、本発明に係る微小電気機械素子の第３実施の形態を説明する。本実施の形態に係る微小電気機械素子５８は、前述と同様に、基板４２上に形成した下部電極４３と、この下部電極４３をブリッジ状に跨ぐように配置し両端に段差５１を設けたビーム４５とを有して成る。ビーム４５と下部電極４３とは、その間の空間４４によって電気的に絶縁されている。ビーム４５は、例えば、絶縁膜４７と、その上面の金属膜による上部電極４８との２層膜で形成され、その両端がこれと一体の支持部４６〔４６Ａ，４６Ｂ〕を介して基板４２に支持された両持ち梁式構造に形成される。 4A and 4B illustrate a third embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. The microelectromechanical element 58 according to the present embodiment has a lower electrode 43 formed on the substrate 42 and a beam in which the lower electrode 43 is arranged so as to straddle the bridge and provided with steps 51 at both ends, as described above. 45. The beam 45 and the lower electrode 43 are electrically insulated by a space 44 therebetween. The beam 45 is formed of, for example, a two-layer film of an insulating film 47 and an upper electrode 48 made of a metal film on the upper surface thereof, and both ends thereof are formed on the substrate 42 via support portions 46 [46A, 46B] integral therewith. Formed in a supported doubly supported beam structure.

そして、本実施の形態においては、特に、段差５１の２つの側壁５１ａ，５１ｂをビーム５１の表面に対して所要の傾斜をもって形成される。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、重複説明を省略する。 In this embodiment, in particular, the two side walls 51 a and 51 b of the step 51 are formed with a required inclination with respect to the surface of the beam 51. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

この段差５１の２つの側壁５１ａ，５１ｂを傾斜させるのは、段差形成の際のエッチング条件を調節することで形成することができる。例えばウェットエッチング等で犠牲層をエッチングすることで実現できる。ウェットエッチング工程は、エッチング深さに対して精度を得ることが難しいため、エッチングストップ層を形成することで形成が可能になる。 The two side walls 51a and 51b of the step 51 can be inclined by adjusting the etching conditions when forming the step. For example, it can be realized by etching the sacrificial layer by wet etching or the like. The wet etching process is difficult to obtain with respect to the etching depth, and thus can be formed by forming an etching stop layer.

第３実施の形態においては、段差５１の２つの側壁５１ａ，５１ｂが垂直でなく所要の傾斜をもって形成されることにより、三重点の応力集中を大幅に緩和することができる。これにより、応力緩和に伴うビーム構造の安定化が図られ、ビームのゆがみ、せん断などの懸念も少なくなる。また、前述の実施の形態と同様に、応力集中が緩和されるので、ビームたわみを抑制しつつ、より大きいビーム傾き量が得られる。 In the third embodiment, since the two side walls 51a and 51b of the step 51 are formed not with vertical but with a required inclination, the stress concentration at the triple point can be relieved greatly. As a result, the beam structure is stabilized along with the stress relaxation, and there is less concern about beam distortion and shearing. Further, similar to the above-described embodiment, since the stress concentration is relieved, a larger beam tilt amount can be obtained while suppressing the beam deflection.

第３実施の形態の微小電気機械素子５８によれば、上述したように三重点部分の応力集中が緩和され、ビームたわみを抑制して、比較例に比べてより大きいなビーム傾き量を得ることができる。 According to the microelectromechanical element 58 of the third embodiment, as described above, the stress concentration at the triple point portion is alleviated, the beam deflection is suppressed, and a larger beam tilt amount is obtained than in the comparative example. Can do.

図５Ａ，Ｂは、本発明に係る微小電気機械素子の第４実施の形態を説明する。本実施の形態に係る微小電気機械素子５９は、前述と同様に、基板４２上に形成した下部電極４３と、この下部電極４３をブリッジ状に跨ぐように配置し両端に段差５１を設けたビーム４５とを有して成る。ビーム４５と下部電極４３とは、その間の空間４４によって電気的に絶縁されている。ビーム４５は、例えば、絶縁膜４７と、その上面の金属膜による上部電極４８との２層膜で形成され、その両端がこれと一体の支持部４６〔４６Ａ，４６Ｂ〕を介して基板４２に支持された両持ち梁式構造に形成される。 5A and 5B illustrate a fourth embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. In the same manner as described above, the microelectromechanical element 59 according to the present embodiment includes a lower electrode 43 formed on the substrate 42 and a beam in which the lower electrode 43 is arranged so as to straddle a bridge and steps 51 are provided at both ends. 45. The beam 45 and the lower electrode 43 are electrically insulated by a space 44 therebetween. The beam 45 is formed of, for example, a two-layer film of an insulating film 47 and an upper electrode 48 made of a metal film on the upper surface thereof, and both ends thereof are formed on the substrate 42 via support portions 46 [46A, 46B] integral therewith. Formed in a supported doubly supported beam structure.

そして、本実施の形態においては、特に、段差５１を第２実施の形態と第３実施の形態を組み合わせた形状に形成される。すなわち、三重点部分を平面的に見て非直角形状、本例ではコーナ部を斜め形状５６に形成する共に、段差５１の互いにぶつかる２つの側壁５１ａ，５１ｂをビーム５１の表面に対して傾斜させた形状に成す。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので、重複説明を省略する。 And in this Embodiment, the level | step difference 51 is especially formed in the shape which combined 2nd Embodiment and 3rd Embodiment. That is, when the triple point portion is seen in a plan view, the corner portion is formed into a slanted shape 56 in this example, and the two side walls 51a and 51b of the step 51 that are in contact with each other are inclined with respect to the surface of the beam 51. It is made into a different shape. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

第４実施の形態においては、段差５１の三重点部分が平面的に非直角形状で、且つ２つの側壁５１ａ，５１ｂがビーム５１の表面に対して所要の傾斜をもって形成されるので、三重点部分の応力集中をさらに大幅に緩和することができる。これにより、応力緩和に伴うビーム構造の安定化が図られ、ビームのゆがみ、せん断などの懸念も少なくなる。また、前述の実施の形態と同様に、応力集中が緩和されるので、ビームたわみを抑制しつつ、より大きいビーム傾き量が得られる。 In the fourth embodiment, the triple point portion of the step 51 has a non-perpendicular shape in a plane and the two side walls 51a and 51b are formed with a required inclination with respect to the surface of the beam 51. It is possible to further greatly reduce the stress concentration. As a result, the beam structure is stabilized along with the stress relaxation, and there is less concern about beam distortion and shearing. Further, similar to the above-described embodiment, since the stress concentration is relieved, a larger beam tilt amount can be obtained while suppressing the beam deflection.

第４実施の形態の微小電気機械素子５９によれば、上述したように、ビーム段差５１の三重点の形成が回避されると共に、２つの側壁部５１ａ，５１ｂが傾斜して形成されることにより、三重点部分の応力集中が緩和され、ビームたわみを抑制して、比較例に比べてより大きいなビーム傾き量を得ることができる。 According to the microelectromechanical element 59 of the fourth embodiment, as described above, the formation of the triple point of the beam step 51 is avoided and the two side wall portions 51a and 51b are formed to be inclined. In addition, the stress concentration at the triple point portion is alleviated and the beam deflection is suppressed, so that a larger beam tilt amount can be obtained as compared with the comparative example.

図６は、本発明に係る微小電気機械素子の第５実施の形態を説明する。同図はビーム４５のみ示し他の構成は前述の実施の形態と同様であるで、省略する。
本実施の形態に係る微小電気機械素子６１は、ビーム４５の両端に段差５１を形成し、三重点部分の透孔５２を形成して三重点部分を除去する。ビーム４５の構成において、ビーム４５を引張る力Ｆｈを制御して、ビーム４５の傾き量を制御するように成す。 FIG. 6 illustrates a fifth embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. The figure shows only the beam 45, and the other configurations are the same as those of the above-described embodiment, and will be omitted.
In the microelectromechanical element 61 according to the present embodiment, a step 51 is formed at both ends of the beam 45, and a triple point portion through hole 52 is formed to remove the triple point portion. In the configuration of the beam 45, the force Fh that pulls the beam 45 is controlled to control the tilt amount of the beam 45.

ビーム４５は、引張り方向への応力（ビーム自体の膜の応力も含めて）Ｆｈが強いほどビーム４５は大きく傾く。三重点部分の除去によって、縒り大きい傾き角度が実現できる。ビーム４５を引張る力Ｆｈは、外部から与えても良いし、ビーム自身の応力を利用しても良い。 The beam 45 is more inclined as the stress in the tensile direction (including the stress of the film of the beam itself) Fh is stronger. By removing the triple point, a large tilt angle can be realized. The force Fh for pulling the beam 45 may be applied from the outside, or the stress of the beam itself may be used.

第５実施の形態の微小電気機械素子６１によれば、ビーム４５の引張る力Ｆｈによってビーム傾き角度を制御できるので、用途としては、光の反射方向を変化させる例えば光スイッチ、あるいは光変調素子などの光学微小電気機械素子として適用できる。また、ＧＬＶ素子のような光の回折を利用して光強度を変調するようにした光変調素子として適用できる。 According to the microelectromechanical element 61 of the fifth embodiment, the beam tilt angle can be controlled by the pulling force Fh of the beam 45, so that the application can be made, for example, an optical switch or a light modulation element that changes the light reflection direction. It can be applied as an optical microelectromechanical element. Further, it can be applied as a light modulation element such as a GLV element that modulates light intensity using light diffraction.

上述の各実施の形態に係る微小電気機械素子は、ビーム４５の上部電極４８を光反射膜とし、ビーム４５の駆動により光の反射方向が異なるのを利用して一方向の反射光を検出してスイッチ機能を持たせた光スイッチ、あるいは光変調素子などの光学微小電気機械素子として適用できる。光の反射を利用するときの光変調素子は、単位時間当りの一方向の反射量で光強度を変調する、いわゆる時間変調である。光の回折を利用するときの光変調素子は光の回折によってビームで反射する光の強度を変調する、いわゆる空間変調である。さらには、ＧＬＶ素子のような光の回折を利用して光強度を変調するようにした光変調素子として適用できる。 The microelectromechanical device according to each of the embodiments described above uses the upper electrode 48 of the beam 45 as a light reflecting film, and detects the reflected light in one direction by utilizing the fact that the light reflecting direction varies depending on the driving of the beam 45. It can be applied as an optical switch having a switching function or an optical microelectromechanical element such as a light modulation element. The light modulation element when utilizing light reflection is so-called time modulation in which light intensity is modulated by the amount of reflection in one direction per unit time. The light modulation element when utilizing light diffraction is so-called spatial modulation that modulates the intensity of light reflected by a beam by light diffraction. Furthermore, it can be applied as a light modulation element such as a GLV element that modulates light intensity by utilizing light diffraction.

次に、本発明に係る微小電気機械素子を、回折光を利用した光変調素子であるＧＬＶ素子に適用した第６実施の形態について説明する。
本実施の形態に係るＧＬＶ素子６１は、いわゆるブレーズＧＬＶ素子である。本実施の形態のＧＬＶ素子６１は、図７に示すように、基板６２上に共通の下部電極６３が形成され、この下部電極６３に交叉してブリッジ状に跨ぐ複数、本例では５つのビーム６５〔６５１、６５２、６５３、６５４、６５５〕が並列配置されて成る。このビーム６５のうち、一方の一つ置きのビーム、多結晶ビーム６５１、６５３、６５５が固定ビームとして作用し、他方の一つ置きのビーム６５２、６５４が可動ビームとして作用する。前述と同様に、基板６２は、半導体基板上に絶縁膜を形成した基板や絶縁性基板などで形成される。また、下部電極６３も多結晶シリコン膜、金属膜などで形成される。ビーム６５は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）などの絶縁膜によるブリジ部材６７の下部電極５３と平行する面上に所要の膜厚、例えば７０ｎｍ程度のＡｌ膜による反射膜を兼ねる上部電極（以下、反射膜兼上部電極という）６８が形成された構造である。ビーム６５はリボンと称されている部分である。 Next, a sixth embodiment in which the microelectromechanical element according to the present invention is applied to a GLV element that is a light modulation element using diffracted light will be described.
The GLV element 61 according to the present embodiment is a so-called blaze GLV element. As shown in FIG. 7, the GLV element 61 of the present embodiment has a common lower electrode 63 formed on a substrate 62, and a plurality of, in this example, five beams, crossing over the lower electrode 63 and straddling a bridge. 65 [651, 652, 653, 654, 655] are arranged in parallel. Of this beam 65, one alternate beam, polycrystalline beams 651, 653, 655 acts as a fixed beam, and the other alternate beam 652, 654 acts as a movable beam. As described above, the substrate 62 is formed of a substrate in which an insulating film is formed on a semiconductor substrate, an insulating substrate, or the like. The lower electrode 63 is also formed of a polycrystalline silicon film, a metal film, or the like. The beam 65 is formed on the surface parallel to the lower electrode 53 of the bridge member 67 made of an insulating film such as a silicon nitride film (SiN film), for example, an upper electrode (hereinafter referred to as a reflective film made of an Al film of about 70 nm). 68) (referred to as a reflective film and upper electrode). The beam 65 is a portion called a ribbon.

本実施の形態においては、第１実施の形態を適用してビーム６５の両端には、前述したと同様の段差５１が形成されると共に、段差５１の三重点分に透孔５２が形成される。この段差５１は、後述する製造プロセスで明らかなように、中空構造を得るために成膜する犠牲層に対して、部分エッチングを施し、その上にビームとなる各膜を成膜することにより形成される。また、段差５１の透孔５２は、ビーム形成膜を各ビーム６５〔６５１〜６５５〕に分離する工程で同時にパターニングして形成される。ビーム６５は、この段差形状を有することで、所望のビーム傾きをもって配置される。
なお、ＧＬＶ素子のビームとしては、その他、第２〜第５実施の形態のビーム形状を適用するともできる。 In the present embodiment, the same step 51 as described above is formed at both ends of the beam 65 by applying the first embodiment, and a through hole 52 is formed at the triple point of the step 51. . As will be apparent from the manufacturing process described later, this step 51 is formed by performing partial etching on the sacrificial layer to be formed to obtain a hollow structure, and forming each film to be a beam thereon. Is done. Further, the through hole 52 of the step 51 is formed by patterning at the same time in the step of separating the beam forming film into the respective beams 65 [651 to 655]. Since the beam 65 has this step shape, it is arranged with a desired beam inclination.
In addition, as the beam of the GLV element, the beam shapes of the second to fifth embodiments can be applied.

このブレーズＧＬＶ素子６１では、下部電極６３と反射兼上部電極６８との間に微小電圧を印加すると、前述した静電現象によって一つ置きのビーム６５２、６５４が下部電極６３に向って近接し、また電圧の印加を停止すると離間して元の位置に戻る。この下部電極６３に対する複数のビーム６５のうちの一つ置きのビーム６５２、６５４の近接、離間の動作により、反射兼上部電極６８の高さが変化し、光の回折によって上部電極６８で発射する光の強度が変調される。 In this blazed GLV element 61, when a minute voltage is applied between the lower electrode 63 and the reflection / upper electrode 68, every other beam 652, 654 approaches the lower electrode 63 due to the electrostatic phenomenon described above, When the application of the voltage is stopped, the voltage returns to the original position. The height of the reflection / upper electrode 68 is changed by the operation of approaching and separating each of the plurality of beams 652 and 654 of the plurality of beams 65 with respect to the lower electrode 63, and is emitted from the upper electrode 68 by light diffraction. The light intensity is modulated.

ブレーズＧＬＶ素子では、ビーム６５に傾きを生じさせ、この傾き量が使用する光源波長の４分の１と等しいときに、光効率が最大となる。現状では１２ｎｍ程度のビーム傾き量が好ましいとされている。ブレーズＧＬＶ素子において、装置の小型化に伴いビームの微細化を行う場合には、ビーム傾き角度の更なる増大化が必要である。例えば、ビーム幅が４μｍであるとき、１２０ｎｍのビーム傾き量を得るために必要な傾き角度は約１．７度である。しかし、ビーム幅を２μｍとして同程度のビーム傾き量を得ようとすると、必要なビーム傾き角度は３．４度となり、従来の構造でこれを実現するのは極めて困難である。 In the blaze GLV element, the beam 65 is tilted, and the light efficiency is maximized when the tilt amount is equal to one-fourth of the light source wavelength used. At present, a beam tilt amount of about 12 nm is preferred. In the blazed GLV element, when the beam is miniaturized as the apparatus is miniaturized, it is necessary to further increase the beam tilt angle. For example, when the beam width is 4 μm, the tilt angle required to obtain a beam tilt amount of 120 nm is about 1.7 degrees. However, if the beam width is set to 2 μm and an attempt is made to obtain the same amount of beam tilt, the required beam tilt angle is 3.4 degrees, which is extremely difficult to achieve with the conventional structure.

しかし、第６実施の形態に係るＧＬＶ素子６１を適用することにより、上記のビーム傾き角度は十分実現可能となる。ビーム傾き量はＧＬＶ素子を備えたプロジェクタの輝度に強く影響するため、ビームの微細化を実現するためには、本実施の形態の技術が必要不可欠となる。 However, by applying the GLV element 61 according to the sixth embodiment, the beam tilt angle can be sufficiently realized. Since the beam tilt amount strongly affects the brightness of a projector equipped with a GLV element, the technique of the present embodiment is indispensable for realizing beam miniaturization.

図８〜図１１は、第４実施の形態のＧＬＶ素子６１の製造方法の一例を示す。なお、この製造方法ではＧＬＶ素子６１の５つのビームを同時に形成するが、説明の簡便のため２つのビームのみとし、残りの３つのビームについては同様であるので、省略した。 8 to 11 show an example of a method for manufacturing the GLV element 61 of the fourth embodiment. In this manufacturing method, the five beams of the GLV element 61 are formed at the same time. However, for convenience of explanation, only two beams are used, and the remaining three beams are the same and are omitted.

先ず、図８Ａに示すように、基板６２上に後に形成する複数のビームに共通する下部電極６３を形成する。下部電極６３と基板６２の表面とは面一となるように下部電極６３以外の基板表面は絶縁膜で被覆される。図示の例では下部電極６３が基板６２に埋め込まれた状態となっている。 First, as shown in FIG. 8A, a lower electrode 63 common to a plurality of beams to be formed later is formed on a substrate 62. The substrate surface other than the lower electrode 63 is covered with an insulating film so that the lower electrode 63 and the surface of the substrate 62 are flush with each other. In the illustrated example, the lower electrode 63 is embedded in the substrate 62.

次に、図８Ｂに示すように、下部電極６３のビーム長さ方向に対応する幅よりも広い幅となるように、下部電極６３上を含む基板６２上に、選択的に犠牲層７２を形成する。犠牲層７２は、下部電極６３、基板表面、後のビーム材料とエッチング比が取れる材料、本例では非晶質シリコン膜で形成される。 Next, as shown in FIG. 8B, a sacrificial layer 72 is selectively formed on the substrate 62 including the lower electrode 63 so as to be wider than the width corresponding to the beam length direction of the lower electrode 63. To do. The sacrificial layer 72 is formed of a lower electrode 63, a substrate surface, a material that can take an etching ratio with a later beam material, in this example, an amorphous silicon film.

次に、図９Ｃに示すように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、犠牲層７２に対して選択エッチングを施し、ビームの段差部分に対応する位置に幅Ｗ3 ′、深さＨ3 ′のエッチング凹部５１′を形成する。すなわち、犠牲層７２において、各ビームに対応する領域の表面の両端にビーム幅に対応する幅Ｗ4 ′より狭い幅Ｗ3 ′で、かつ深さＨ3 ′のエッチング凹部５１′を形成する。このエッチング凹部５１′は、後述のビームの段差５１に対応するもので、エッチング凹部５１′の幅Ｗ3 ′、深さＨ３′は、ビーム段差５１の段差幅Ｗ3 、段差深さＨ3 に対応する。 Next, as shown in FIG. 9C, selective etching is performed on the sacrificial layer 72 using a photolithography technique and an etching technique, and etching with a width W3 'and a depth H3' is performed at a position corresponding to the stepped portion of the beam. A recess 51 'is formed. That is, in the sacrificial layer 72, an etching recess 51 'having a width W3' narrower than the width W4 'corresponding to the beam width and a depth H3' is formed at both ends of the surface of the region corresponding to each beam. The etching recess 51 'corresponds to a beam step 51, which will be described later. The width W3' and the depth H3 'of the etching recess 51' correspond to the step width W3 and the step depth H3 of the beam step 51, respectively.

次に、図９Ｄに示すように、犠牲層７２の表面を含む基板全面にブリッジ部材となる例えばシリコン窒化膜による絶縁膜６７′を堆積する。続いて図１０Ｅに示すように、絶縁膜６７′上に反射膜兼上部電極となる例えばＡｌ膜６８′を堆積する。 Next, as shown in FIG. 9D, an insulating film 67 ′ made of, for example, a silicon nitride film to be a bridge member is deposited on the entire surface of the substrate including the surface of the sacrificial layer 72. Subsequently, as shown in FIG. 10E, for example, an Al film 68 'serving as a reflective film and upper electrode is deposited on the insulating film 67'.

次に、図１０Ｆに示すように、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、Ａｌ膜６８′及び絶縁膜６７′をパターニングして、各ビームに分割する。同時に透孔５２を形成する。すなわち、両端に段差５１を有し、且つその三重点部分に透孔５２を有する各ビーム６５〔６５１、６５２、・・〕を形成する。 Next, as shown in FIG. 10F, the Al film 68 ′ and the insulating film 67 ′ are patterned using a photolithography technique and an etching technique, and are divided into beams. At the same time, the through holes 52 are formed. That is, each beam 65 [651, 652,...] Having a step 51 at both ends and a through hole 52 at the triple point is formed.

次に、図１１Ｇに示すように、犠牲層７２を選択的にエッチング除去し、各ビーム６５と下部電極６３間に空間６４を形成する。
このようにして、図１１Ｈに示すように、基板６２に下部電極６３が形成され、この下部電極６３に対して空間６４を挟んで、それぞれ両端に段差５１が形成され表面に反射膜兼上部電極６８が形成された複数、本例では５つのビーム６５〔６５１〜６５５〕を有して成る目的のＧＬＶ素子６１を得る。 Next, as shown in FIG. 11G, the sacrificial layer 72 is selectively removed by etching to form a space 64 between each beam 65 and the lower electrode 63.
In this way, as shown in FIG. 11H, the lower electrode 63 is formed on the substrate 62, the space 64 is sandwiched between the lower electrode 63, the steps 51 are formed at both ends, and the reflective film and upper electrode is formed on the surface. A target GLV element 61 having a plurality of 68 formed with the five beams 65 [651 to 655] in this example is obtained.

図１２は、本発明の光変調素子としてのＧＬＶ素子６１を用いた光学装置の一実施の形態を示す。本例ではレーザディスプレイに適用した場合である。本実施の形態に係るレーザディスプレイ８１は、例えば大型スクリーン用プロジェクタ、特にデジタル画像のプロジェクタとして、またはコンピュータ画像投影装置として用いられる。 FIG. 12 shows an embodiment of an optical apparatus using the GLV element 61 as the light modulation element of the present invention. In this example, the present invention is applied to a laser display. The laser display 81 according to the present embodiment is used, for example, as a large screen projector, particularly as a digital image projector, or as a computer image projector.

レーザディスプレイ８１は、図１２に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のレーザ光源８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂと、各レーザ光源に対して、それぞれ光軸上に順次設けられたミラー８４Ｒ，８４Ｇ，８４Ｂ、各色照明光学系（レンズ群）８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂ、及び光変調素子として機能する上述の本発明に係るＧＬＶ素子８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂとを備えている。
レーザ光源８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂは、それぞれ例えば、Ｒ（波長６４２ｎｍ、光出力約３Ｗ）、Ｇ（波長５３２ｎｍ、光出力約２Ｗ）、Ｂ（波長４５７ｎｍ、光出力約１．５Ｗ）のレーザを射出する。 As shown in FIG. 12, the laser display 81 has red (R), green (G), and blue (B) laser light sources 82R, 82G, and 82B on the respective optical axes with respect to the laser light sources. Sequentially provided mirrors 84R, 84G, 84B, each color illumination optical system (lens group) 86R, 86G, 86B, and the above-described GLV elements 88R, 88G, 88B functioning as light modulation elements. .
The laser light sources 82R, 82G, and 82B, for example, emit lasers of R (wavelength 642 nm, light output about 3 W), G (wavelength 532 nm, light output about 2 W), and B (wavelength 457 nm, light output about 1.5 W), respectively. To do.

更に、レーザディスプレイ８１は、ＤＬＶ素子８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂによりそれぞれ光強度が変調された赤色（Ｒ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光及び青（Ｂ）レーザ光を合成する色合成フィルタ９０、空間フィルタ９２、ディフューザ９４、ミラー９６、ガルバノスキャナ９８、投影光学系（レンズ群）１００、及びスクリーン１０２を備えている。色合成フィルタ９０は、例えばダイクロイックミラーで構成される。 Further, the laser display 81 includes a color synthesis filter 90 that synthesizes red (R) laser light, green (G) laser light, and blue (B) laser light whose light intensity is modulated by the DLV elements 88R, 88G, and 88B, respectively. A spatial filter 92, a diffuser 94, a mirror 96, a galvano scanner 98, a projection optical system (lens group) 100, and a screen 102 are provided. The color synthesis filter 90 is constituted by, for example, a dichroic mirror.

本実施の形態のレーザディスプレイ８１は、レーザ光源８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂから射出されたＲＧＢ各レーザ光が、それぞれミラー８４Ｒ，８４Ｇ，８４Ｂを経て各色照明光学系８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂから各ＧＬＶ素子８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂに同期入力されるようになっている。
更に、各レーザ光は、ＧＬＶ素子８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂによって回折されることにより空間変調され、これら３色の回折光が色合成フィルタ９０によって合成され、続いて空間フィルタ９２によって信号成分のみが取り出される。
次いで、このＲＧＢの画像信号は、ディフューザ９４によってレーザスペックルが低減され、ミラー９６を経て、画像信号と同期するガルバノスキャナ９８によって空間に展開され、投影光学系１００によってスクリーン１０２上にフルカラー画像として投影される。
本実施の形態のレーザディスプレイ８１によれば、ＧＬＶ素子８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂのビーム傾き量を十分確保できるので、回折効率が向上し、より高輝度の投影画像が得られる。 In the laser display 81 of the present embodiment, the RGB laser beams emitted from the laser light sources 82R, 82G, and 82B pass through the mirrors 84R, 84G, and 84B, respectively, and the GLV elements 88R from the respective color illumination optical systems 86R, 86G, and 86B. , 88G, 88B.
Further, each laser beam is spatially modulated by being diffracted by the GLV elements 88R, 88G, and 88B, the diffracted light of these three colors is synthesized by the color synthesis filter 90, and then only the signal component is extracted by the spatial filter 92. It is.
Next, this RGB image signal is reduced in laser speckle by the diffuser 94, passes through a mirror 96, is developed in space by a galvano scanner 98 synchronized with the image signal, and is projected as a full-color image on the screen 102 by the projection optical system 100. Projected.
According to the laser display 81 of this embodiment, the beam tilt amounts of the GLV elements 88R, 88G, and 88B can be sufficiently secured, so that the diffraction efficiency is improved and a projected image with higher brightness can be obtained.

上述の本実施の形態の微小電気機械素子、及び光変調素子によれば、ビームに設けた段差形状を工夫する、すなわち段差の三重点部分の応力集中を緩和する手段を設けることにより、三重点における応力集中が緩和される。シミュレーションによれば、三重点の除去によって、ビームと垂直な方向へかかる応力はおよそ１０分の１にまで低減されることが確認された。これにより、ビーム構造の安定化が期待される。 According to the microelectromechanical element and the light modulation element of the above-described embodiment, the triple point can be obtained by devising the shape of the step provided in the beam, that is, by providing means for relaxing the stress concentration at the triple point portion of the step. The stress concentration in is relaxed. According to the simulation, it was confirmed that the stress applied in the direction perpendicular to the beam is reduced to about 1/10 by removing the triple point. This is expected to stabilize the beam structure.

段差によってビーム傾きを得ている微小電気機械素子の場合、本実施の形態では、比較例の三重点部分に集中していた応力が開放されることによって、ビームたわみを抑制しつつ、そのビーム傾き量をより増大させることができる。特に、ある一定のビーム傾き量を必要とするブレーズＧＬＶ素子においては、ビームを微細化してもビーム傾き量を確保できるので、素子を小型化してもプロジェクタのスクリーンの輝度を維持できる。 In the case of a microelectromechanical element that obtains a beam tilt due to a step, in this embodiment, the stress concentrated on the triple point portion of the comparative example is released, so that the beam tilt is suppressed while suppressing the beam deflection. The amount can be increased further. In particular, in a blazed GLV element that requires a certain beam tilt amount, the beam tilt amount can be secured even if the beam is miniaturized, so that the brightness of the projector screen can be maintained even if the element is miniaturized.

Ａ本発明に係る微小電気機械素子の第１実施の形態を示す斜視図である。Ｂ本発明に係る微小電気機械素子の第１実施の形態を示す平面図である。1A is a perspective view showing a first embodiment of a micro electromechanical element according to the present invention. FIG. It is a top view which shows 1st Embodiment of the micro electro mechanical element which concerns on B this invention. Ａ，Ｂ本発明と比較例とのビーム段差の三重点部分の応力分布の比較図である。A, B It is a comparison figure of the stress distribution of the triple point part of the beam level difference of this invention and a comparative example. Ａ本発明に係る微小電気機械素子の第２実施の形態を示す斜視図である。Ｂ本発明に係る微小電気機械素子の第２実施の形態を示す平面図である。A is a perspective view showing a second embodiment of a microelectromechanical element according to the present invention. FIG. B is a plan view showing a second embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. FIG. Ａ本発明に係る微小電気機械素子の第３実施の形態を示す斜視図である。Ｂ本発明に係る微小電気機械素子の第３実施の形態を示す平面図である。A It is a perspective view which shows 3rd Embodiment of the micro electro mechanical element which concerns on this invention. B is a plan view showing a third embodiment of the microelectromechanical element according to the present invention. FIG. Ａ本発明に係る微小電気機械素子の第４実施の形態を示す斜視図である。Ｂ本発明に係る微小電気機械素子の第４実施の形態を示す平面図である。A It is a perspective view which shows 4th Embodiment of the micro electro mechanical element which concerns on this invention. B is a top view which shows 4th Embodiment of the micro electro mechanical element which concerns on this invention. 本発明に係る微小電気機械素子の第５実施の形態を示すビーム部分の斜視図The perspective view of the beam part which shows 5th Embodiment of the micro electro mechanical element which concerns on this invention 本発明を光変調素子（ＧＬＶ素子）に適用した第６実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows 6th Embodiment which applied this invention to the light modulation element (GLV element). Ａ，Ｂ本発明の光変調素子（ＧＬＶ素子）の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その１である）。A, B Manufacturing process figure (the 1) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the light modulation element (GLV element) of this invention. Ｃ，Ｄ本発明の光変調素子（ＧＬＶ素子）の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その２である）。C, D Manufacturing process figure (the 2) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the light modulation element (GLV element) of this invention. Ｅ，Ｆ本発明の光変調素子（ＧＬＶ素子）の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その３である）。E, F Manufacturing process figure (the 3) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the light modulation element (GLV element) of this invention. Ｇ，Ｈ本発明の光変調素子（ＧＬＶ素子）の製造方法の一実施の形態を示す製造工程図（その４である）。G, H Manufacturing process figure (the 4) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the light modulation element (GLV element) of this invention. 本発明に係る光変調素子であるＧＬＶ素子を用いたレーザディスプレイの例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of the laser display using the GLV element which is a light modulation element which concerns on this invention. Ａ比較例に係る微小電気機械素子の斜視図である。Ｂ比較例に係る微小電気機械素子の平面図である。A is a perspective view of a microelectromechanical element according to a comparative example. B is a plan view of a microelectromechanical element according to a comparative example. Ａ段差を有したビームの応力開放前の応力分布図である。Ｂ段差を有したビームの応力開放後の応力分布図である。A is a stress distribution diagram before releasing stress of a beam having a step. B is a stress distribution diagram after releasing stress of a beam having a step. 段差深さとビーム傾き量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between level | step difference depth and beam inclination amount. 従来の両持ち梁式の微小電気機械素子の代表例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the representative example of the conventional double-supported beam type microelectromechanical element.

符号の説明Explanation of symbols

４１・・微小電気機械素子、４２・・基板、４３・・下部電極、４４・・空間、４５・・振動部（ビーム）、４６Ａ，４６Ｂ・・支持部、４７・・絶縁膜、５８・・上部電極、５１・・段差、５１ａ，５１ｂ、５６・・側壁、５２・・透孔、６１・・ＧＬＶ素子、６２・・基板、６３・・下部電極、６５〔６５１、６５２、６５３、６５４、６５５〕・・振動部（ビーム）、６７・・絶縁膜、６８・・反射膜兼上部電極 41 .. Micro electromechanical element, 42 .. Substrate, 43 .. Lower electrode, 44 .. Space, 45 .. Vibrating part (beam), 46 A, 46 B .. Supporting part, 47 .. Insulating film, 58. Upper electrode 51 ·· Step, 51a, 51b, 56 ·· Side wall 52 ·· Through hole 61 ·· GLV element 62 ·· Substrate 63 ·· Lower electrode 65 [651, 652, 653, 654, 655] .. Vibration part (beam), 67..Insulating film, 68..Reflective film and upper electrode

Claims

下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された振動部を有し、
前記振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、
前記段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられて成る
ことを特徴とする微小電気機械素子。 It has a vibrating part that is opposed to the lower electrode across the space and supported by the end part,
A step is provided in the vibrating part to cause an inclination in the vibrating part width direction, and
The micro electromechanical element, wherein the step is provided with means for relaxing stress at a triple point portion of the step.

前記応力を緩和させる手段は、前記三重点部分に透孔を形成して成る
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。 The microelectromechanical element according to claim 1, wherein the means for relaxing the stress is formed by forming a through hole in the triple point portion.

前記応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にして成る
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。 The micro electromechanical device according to claim 1, wherein the stress relieving means is configured such that the triple point portion has a planar non-perpendicular shape.

前記応力を緩和させる手段は、前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。 The micro electromechanical element according to claim 1, wherein the stress relieving means is formed by inclining a side wall portion of the step.

前記応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にし、且つ前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。 The micro electromechanical element according to claim 1, wherein the stress relieving means is formed by making the triple point portion into a planar non-right-angle shape and inclining the side wall portion of the step.

前記振動部の両端を引張る力を制御して、前記振動部の傾き量を制御して成る
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。 The microelectromechanical element according to claim 1, wherein a force for pulling both ends of the vibration part is controlled to control an inclination amount of the vibration part.

下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された振動部を有し、
前記振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、
前記段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、
前記振動部の駆動により、該振動部で反射する光の反射方向を変換し、または回折光を生じさせるようにして成る
ことを特徴とする光学微小電気機械素子。 It has a vibrating part that is opposed to the lower electrode across the space and supported by the end part,
A step is provided in the vibrating part to cause an inclination in the vibrating part width direction, and
The step is provided with means for relaxing the stress at the triple point portion of the step,
An optical microelectromechanical element characterized in that the direction of reflection of light reflected by the vibrating part is changed or diffracted light is generated by driving the vibrating part.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分に透孔を形成して成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。 The optical microelectromechanical element according to claim 7, wherein the means for relieving stress in the vibration part is formed by forming a through hole in the triple point part.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にして成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。 The optical microelectromechanical element according to claim 7, wherein the means for relieving stress in the vibration part is configured such that the triple point part has a planar non-perpendicular shape.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。 The optical microelectromechanical element according to claim 7, wherein the means for relieving stress in the vibration part is formed by inclining a side wall part of the step.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にし、且つ前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。 8. The optical microelectromechanical element according to claim 7, wherein the means for relieving stress in the vibration part is formed by making the triple point part a planar non-right angle shape and inclining the side wall part of the step. .

前記振動部の両端を引張る力を制御して、前記振動部の傾き量を制御して成る
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。 The optical microelectromechanical element according to claim 7, wherein a force for pulling both ends of the vibration part is controlled to control an inclination amount of the vibration part.

下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された複数の振動部が並列配列され、
前記振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、
前記段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、
前記振動部の駆動により回折光を生じさせるようにして成る
ことを特徴とする光変調素子。 A plurality of vibration parts that are opposed to each other with a space between the lower electrodes and supported by the end parts are arranged in parallel,
A step is provided in the vibrating part to cause an inclination in the vibrating part width direction, and
The step is provided with means for relaxing the stress at the triple point portion of the step,
A light modulation element characterized in that diffracted light is generated by driving the vibration part.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分に透孔を形成して成る
ことを特徴とする請求項１３記載の光変調素子。 The light modulation element according to claim 13, wherein the means for relieving stress in the vibration part is formed by forming a through hole in the triple point part.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にして成る
ことを特徴とする請求項１３記載の光変調素子。 The light modulation element according to claim 13, wherein the means for relieving stress in the vibration part is configured such that the triple point portion has a planar non-perpendicular shape.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項１３記載の光変調素子。 The light modulation element according to claim 13, wherein the means for relaxing the stress in the vibration part is formed by inclining a side wall part of the step.

前記振動部における応力を緩和させる手段は、前記三重点部分を平面的の非直角形状にし、且つ前記段差の側壁部を傾斜させて成る
ことを特徴とする請求項１３記載の光変調素子。 14. The light modulation element according to claim 13, wherein the means for relieving stress in the vibration part is formed by making the triple point part into a planar non-right angle shape and inclining the side wall part of the step.

前記振動部の両端を引張る力を制御して、前記振動部の傾き量を制御して成る
ことを特徴とする請求項１３記載の光変調素子。 The light modulation element according to claim 13, wherein a force for pulling both ends of the vibration part is controlled to control an inclination amount of the vibration part.

レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸上に配置され、レーザ光の光強度を変調する光変調素子とを有するレーザディスプレイであって、
前記光変調素子は、
下部電極に空間を挟んで対向し端部で支持された複数の振動部が並列配列され、
前記振動部に振動部幅方向の傾きを生じさせる段差が設けられると共に、
前記段差に、段差の三重点部分の応力を緩和させる手段が設けられ、
前記振動部の振動により回折光を生じさせるようにして成る
ことを特徴とするレーザディスプレイ。 A laser display having a laser light source and a light modulation element that is arranged on the optical axis of the laser light emitted from the laser light source and modulates the light intensity of the laser light,
The light modulation element is
A plurality of vibration parts that are opposed to each other with a space between the lower electrodes and supported by the end parts are arranged in parallel,
A step is provided in the vibrating part to cause an inclination in the vibrating part width direction, and
The step is provided with means for relaxing the stress at the triple point portion of the step,
A laser display characterized in that diffracted light is generated by vibration of the vibration part.