通信用MEMSのための集積技術


光MEMSにおいても他のMEMSと同様に、マイクロマシニングにおいては、シリコン基板を貫通するような深いエッチングにより構造を製作するバルクマイクロマシニングと、シリコン基板の上に薄膜を積層に堆積し、中間の層をエッチングにより溶かして構造を製作する表面マクロマシニングが用いられる。
加えて、ファイバや導波路を組み込むための特別な構造や製作方法が用いられる。
ファイバとMEMSの結合を考えると、ファイバの微細加工を含めた高度な立体加工が必要とされる。

図1:Micro-optical bench fabricated by surface micromachining

図1は表面マイクロマシニングの技術を用いた「マイクロ光学ベンチ」の概念図である。
シリコン基板上に表面マイクロマシニングで小さい光学部品を製作する方法である。個々の部品は犠牲層エッチングにより、基板から折り紙のように立ち上げて製作できる。
基板が高さの基準となるので、光軸は部品の高さにあわせて調節する必要がある。

図2:Micro-optical bench fabricated by balk micromachining

これに対して、バルクの基板をエッチングして、光学部品の高さの違いを考慮して、光学ベンチを構成する方法も有用である(図2)。
この方式は、従来からマイクロ光学で研究されてきた、導波路を基本にしたバルク構造に取り出しミラーや光検出器、半導体レーザなどを組み付ける方法で、すでに発達した導波路基板の方式と融合性がよい。
しかし凹凸のある基板や段差レベルの異なる面に対してリソグラフィ加工を施す必要があるので、プロセス的な困難さがある。
我々はレジストのスプレーによる塗布方法を開発し、焦点深度の大きい露光系による転写方法などを用いて集積化を試みている。