專利名稱：控制微機(jī)電系統(tǒng)裝置內(nèi)結(jié)構(gòu)的機(jī)電行為的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)裝置。具體地說，其涉及微機(jī)電系統(tǒng)裝置中的薄膜結(jié)構(gòu)以及涉及此類薄膜結(jié)構(gòu)的機(jī)電和光學(xué)響應(yīng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，可使用微制作技術(shù)來制作很多種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置。這些MEMS裝置的實(shí)例包括馬達(dá)、泵、閥、開關(guān)、傳感器、像素等。
這些MEMS裝置通常利用不同領(lǐng)域(例如，光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域)的原理和現(xiàn)象。此類原理和現(xiàn)象雖然似乎難以在宏觀世界中得以利用，但可在MEMS裝置的微觀世界中變得極為有用，在MEMS裝置的微觀世界中此類現(xiàn)象被放大。舉例來說，在宏觀世界中一般認(rèn)為太弱而無法利用的靜電力在MEMS裝置的微觀世界中足夠強(qiáng)大而能夠通常以高速度和低能量消耗來激活這些裝置。
MEMS裝置中所使用的材料一般是基于其在光學(xué)、電學(xué)和機(jī)械領(lǐng)域中的固有性質(zhì)和對(duì)于輸入(例如)驅(qū)動(dòng)或激活電壓的特征響應(yīng)來選擇的。
一個(gè)影響MEMS裝置制作的問題在于，在某些情況下，對(duì)于輸入具有極需要的響應(yīng)(例如，對(duì)于入射光的光學(xué)響應(yīng))的材料也可能對(duì)于輸入具有不需要的響應(yīng)(例如，對(duì)于激活或驅(qū)動(dòng)電壓的機(jī)電響應(yīng))。為了克服或至少減少不良響應(yīng)，通常必須以高代價(jià)來尋找或開發(fā)新材料。
MEMS裝置制作的另一問題在于，有時(shí)針對(duì)材料的特征響應(yīng)而選擇的材料可能由于受到在特定微制作過程期間所使用的化學(xué)試劑作用而受到破壞。這使得所述材料對(duì)于輸入展現(xiàn)較少特征響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種具有襯底的MEMS裝置，所述MEMS裝置包括形成在所述襯底上方的電極層、形成在所述電極層上方的介電層、形成在所述介電層上方的第一蝕刻阻障層、形成在所述第一蝕刻阻障層上方的第二蝕刻阻障層、位于所述第二蝕刻阻障層上方的腔，和位于所述腔上方的移動(dòng)層。
在另一實(shí)施例中，提供一種MEMS裝置，所述MEMS裝置包括用于傳導(dǎo)電信號(hào)的傳導(dǎo)構(gòu)件、用于支撐所述傳導(dǎo)構(gòu)件的支撐構(gòu)件、用于電絕緣所述傳導(dǎo)構(gòu)件的絕緣構(gòu)件、用于保護(hù)所述絕緣構(gòu)件的第一保護(hù)構(gòu)件、用于保護(hù)所述第一保護(hù)構(gòu)件的第二保護(hù)構(gòu)件，和用于界定具有可變尺寸的腔的界定構(gòu)件。
在另一實(shí)施例中，提供一種制造MEMS裝置的方法，所述方法包括在襯底上沉積電極層、在所述電極層上方沉積介電層、在所述介電層上方沉積蝕刻終止層，和在所述蝕刻終止層上方沉積保護(hù)層。
在另一實(shí)施例中，提供一種制造MEMS裝置的方法，所述方法包括在襯底上沉積電極層；在所述電極層上方沉積第一介電層；在所述第一介電層上方沉積第二介電層；在所述第二介電層上方沉積第三介電層；在所述第三介電層上方沉積第一犧牲層；執(zhí)行初步蝕刻以去除所述第一犧牲層的一部分，從而暴露所述第三介電層的至少一部分；和在所述第一犧牲層的剩余部分和所述第三介電層的暴露部分上方沉積第二犧牲層。
在另一實(shí)施例中，提供一種MEMS裝置，所述MEMS裝置包括襯底；位于襯底上方的電極層；位于所述電極層上方的電荷俘獲層，其中所述電荷俘獲層經(jīng)配置以俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者；和位于所述電荷俘獲層上方的第一蝕刻阻障層。
在另一實(shí)施例中，提供一種制造MEMS裝置的方法，包括在襯底上沉積電極層；在所述電極層上方沉積電荷俘獲層，其中所述電荷俘獲層經(jīng)配置以俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者；和在所述電荷俘獲層上方沉積第一蝕刻阻障層。
在另一實(shí)施例中，提供一種MEMS裝置，所述MEMS裝置包括襯底、形成在所述襯底上方的電極層、形成在所述電極層上方的氮化硅層，和形成在所述氮化硅層上方的氧化鋁層。
在另一實(shí)施例中，提供一種MEMS裝置，所述MEMS裝置包括用于傳導(dǎo)電信號(hào)的構(gòu)件、用于支撐所述傳導(dǎo)構(gòu)件的構(gòu)件、用于俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者的構(gòu)件，和用于保護(hù)所述用于俘獲電荷的構(gòu)件的構(gòu)件。


圖1和2分別展示在未激活和激活狀態(tài)中的MEMS裝置的示意橫截面；圖3展示用于圖1和2的MEMS裝置的激活和釋放電壓的圖；圖4展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例用于MEMS裝置的一個(gè)薄膜堆疊；圖5展示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例用于MEMS裝置的薄膜堆疊；圖6展示包括附5所示的薄膜堆疊的MEMS裝置的滯后曲線；圖7展示用于MEMS裝置的薄膜堆疊的另一實(shí)施例；
圖8展示包括附7的薄膜堆疊的MEMS裝置的滯后曲線；圖9A-9D展示用于MEMS裝置的薄膜堆疊的實(shí)施例；圖10A-10H說明用于制造MEMS裝置的示范性過程；圖11A和11B展示用于MEMS裝置的薄膜堆疊的實(shí)施例；圖11C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的兩個(gè)包括薄膜堆疊的干涉式調(diào)制器的橫截面；圖11D展示用于MEMS裝置的薄膜堆疊的另一實(shí)施例；圖12A展示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的MEMS裝置內(nèi)的靜電流體流動(dòng)系統(tǒng)的方框圖；圖12B是圖8a的流體流動(dòng)系統(tǒng)的示意等角視圖，其說明其操作原理；和圖13示意展示根據(jù)本發(fā)明的MEMS裝置的另一實(shí)施例。
圖14A和14B是說明包含多個(gè)干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝置的實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。
具體實(shí)施例方式
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)或?qū)涌赡軐?duì)于其對(duì)于入射光形式的輸入的光學(xué)響應(yīng)是需要的，但同時(shí)可能對(duì)于激活或驅(qū)動(dòng)電壓形式的輸入具有不需要的機(jī)電響應(yīng)。本文揭示若干技術(shù)以操縱或控制所述結(jié)構(gòu)或?qū)拥臋C(jī)電響應(yīng)，因此至少減少不需要的機(jī)電響應(yīng)。
作為MEMS裝置的說明性但并非限制性實(shí)例，考慮附1所示的干涉調(diào)制器(IMOD)裝置10。參看圖1，將看到為了不混淆本發(fā)明各方面，已出于說明目的而大大簡(jiǎn)化了IMOD裝置10。
IMOD裝置10包括透明層12和反射層14，所述反射層14與所述透明層12由氣隙16間隔。反射層14支撐在柱18上，且可朝向透明層12靜電移位，從而關(guān)閉氣隙16。連接到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)22的電極20用于促使反射層14進(jìn)行靜電移位。圖1展示未驅(qū)動(dòng)或未移位狀態(tài)下的反射層14，而圖2展示驅(qū)動(dòng)或移位狀態(tài)下的反射層14。反射層14通常經(jīng)選擇以在其與透明層12接觸時(shí)產(chǎn)生對(duì)于入射光的所需的光學(xué)響應(yīng)。在一個(gè)IMOD設(shè)計(jì)中，透明層12可包含SiO2。電極20和透明層12形成在襯底24上。襯底24、電極20和其上的透明層12將被稱為“薄膜堆疊”。
通常，多個(gè)IMOD裝置10被制作成大陣列，以便在反射顯示器內(nèi)形成像素。在此類反射顯示器內(nèi)，每個(gè)IMOD裝置10實(shí)質(zhì)上界定在非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中時(shí)具有特征光學(xué)響應(yīng)且在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中時(shí)具有特征光學(xué)響應(yīng)的像素?？蛇x擇透明層12和氣隙16的尺寸，使得反射顯示器內(nèi)的IMOD可在非驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中時(shí)反射紅、藍(lán)或綠光，且可在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中時(shí)吸收光，如相對(duì)于圖10A-10H更詳細(xì)描述。
將了解，在反射顯示器的操作期間，IMOD裝置10被快速賦能或去能以便傳送信息。當(dāng)賦能時(shí)，IMOD10裝置的反射層14被靜電驅(qū)動(dòng)朝向透明層12，且當(dāng)IMOD10被去能時(shí)，允許反射層14返回其未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。為了將反射層14保持在其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，將偏壓施加到每個(gè)IMOD裝置10。
如果激活電壓Vactuation(定義為將IMOD裝置的反射層14靜電驅(qū)動(dòng)到其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(如附2所示)所需的電壓)等于釋放電壓Vrelease(定義為反射層14返回其未移位狀態(tài)(如附1所示)時(shí)的電壓)，那么選擇可施加到反射顯示器內(nèi)的所有IMOD10以將反射顯示器內(nèi)的每個(gè)個(gè)別IMOD裝置10的反射層14保持在其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的恰當(dāng)?shù)钠珘篤bias變得極其困難。此原因在于，反射顯示器內(nèi)的每個(gè)IMOD10可能具有微小變化，例如層12、14等的厚度變化，其實(shí)際上針對(duì)每個(gè)IMOD10導(dǎo)致不同的釋放電壓Vrelease。另外，由于線路電阻的緣故，基于IMOD10在顯示器內(nèi)的位置，施加到每個(gè)IMOD10的實(shí)際電壓將存在變化。此使得非常難以(如果可能的話)選擇將使反射顯示器內(nèi)的每個(gè)個(gè)別IMOD10的反射層14保持在其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的Vbias的值。參看附3來解釋這一情況，圖3展示IMOD10的反射層14的觀測(cè)到的滯后行為，其中透明層12包含SiO2。
參看圖3，展示曲線30，其針對(duì)包含SiO2透明層的IMOD10，在X軸上描繪施加的電壓(以伏為單位)，在Y軸上描繪以伏為單位測(cè)量到的光學(xué)響應(yīng)。如可以看到，在約12.5伏處發(fā)生反射層14的激活，即Vactuation等于12.5伏，且當(dāng)施加的電壓下降到12.5伏以下時(shí)，反射層14返回其未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，即Vrelease等于12.5伏。因此，其中透明層僅包含SiO2的IMOD裝置10中的反射層14有時(shí)可能不展現(xiàn)滯后。因此，如果反射顯示器是使用IMOD裝置10來制作的，每個(gè)IMOD裝置10包含透明層12和圖3的滯后行為，那么將不可能選擇Vbias的值。舉例來說，如果Vbias選擇為12.5伏，那么由于反射顯示器中IMOD裝置10內(nèi)的變化，對(duì)于IMOD裝置10中的至少一些來說，12.5伏的Vbias將不能將那些IMOD裝置10的反射層14保持在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
為了選擇足以將反射顯示器內(nèi)的個(gè)別IMOD裝置10的反射層14保持在其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的Vbias，反射顯示器內(nèi)的個(gè)別IMOD裝置10的每個(gè)反射層14必須展現(xiàn)某一程度的滯后，其被定義為Vactuation與Vrelease之間的非零差值。
鑒于本文的揭示內(nèi)容，將了解，每個(gè)IMOD裝置10的反射層14的機(jī)電響應(yīng)由反射層14的機(jī)電性質(zhì)以及透明層12的電學(xué)性質(zhì)決定。在一個(gè)特定IMOD裝置設(shè)計(jì)中，透明層12包含SiO2，其在反射層14與其接觸時(shí)產(chǎn)生所需的光學(xué)響應(yīng)。然而，包含SiO2的透明層12具有特定電學(xué)特征或性質(zhì)(SiO2俘獲負(fù)電荷)，所述電學(xué)特征或性質(zhì)影響反射層14的滯后行為。因此，透明層12具有所需的光學(xué)響應(yīng)但對(duì)于驅(qū)動(dòng)或激活電壓具有不良機(jī)電響應(yīng)，所述不良機(jī)電響應(yīng)影響反射層14的滯后行為。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過在薄膜堆疊中添加另一層或多層取代SiO2而改變透明層12的機(jī)電行為。此另一層至少使透明層12對(duì)反射層14的滯后行為的影響最小或補(bǔ)償所述影響。
圖4說明示范性薄膜堆疊，其可用于修改裝置的機(jī)電響應(yīng)，即通過移位或以另外方式修改滯后曲線來進(jìn)行修改。具體地說，圖4說明通過沉積(優(yōu)選地通過CVD)而在襯底32和電極34上形成復(fù)合層35。復(fù)合層35包含下層36，其可為鉬、含硅材料(例如，硅、氮化硅、氧化硅等)、鎢或鈦，優(yōu)選地為氧化硅(其為介電材料)。在某些實(shí)施例中，可在稍后蝕刻步驟中去除下層36的若干部分。上層或“終止”層38優(yōu)選地是比下層36對(duì)稍后蝕刻步驟更具抵抗力的材料，且也可為金屬(例如，鈦、鋁、銀、鉻)或介電材料，優(yōu)選地為金屬氧化物(例如，氧化鋁)。氧化鋁可直接沉積或通過沉積鋁層且隨后進(jìn)行氧化作用來沉積。上層和下層38、36可由相同材料組成，但優(yōu)選地為不同材料。在任何特定復(fù)合層35中，部分36、38中的至少一者是電絕緣體，以避免使下部電極20短路到移動(dòng)電極14(見圖1和2)。終止層38可薄于或厚于下層36。舉例來說，在實(shí)施例中，終止層38的厚度可在約50埃到約500埃范圍內(nèi)，且下層36的厚度可在約500埃到約3000埃的范圍內(nèi)。終止層38充當(dāng)蝕刻終止物，從而防止對(duì)位于蝕刻終止物38下方的下層36造成去除或其它破壞。終止層38比下層36對(duì)去除(例如，蝕刻)更具抵抗力。在特定實(shí)施例中，相對(duì)于圖5更詳細(xì)論述，終止層38是氧化鋁，且介電層38是氧化硅。
在下文更詳細(xì)論述的其它實(shí)施例中，適于保護(hù)下層36免受給定蝕刻過程影響的終止層38自身可能需要保護(hù)，使其免受先前或后續(xù)蝕刻過程影響或免受環(huán)境條件影響。在此類情況下，沉積第二保護(hù)層39(圖4中以幻象展示)可有利地用于保護(hù)終止層38。在某些實(shí)施例中，可沉積層36和38，且可使用蝕刻過程，在此期間終止層38保護(hù)介電層36。保護(hù)層39可接著沉積在終止層38上方，且可保護(hù)其免受后續(xù)蝕刻過程影響或免受環(huán)境條件影響。在替代實(shí)施例中，保護(hù)層39可在蝕刻之前沉積在終止層38上，且保護(hù)其免受第一蝕刻過程影響，所述第一蝕刻過程否則會(huì)對(duì)終止層38具有不良影響?？山又ㄟ^后續(xù)蝕刻過程來去除保護(hù)層39，在所述后續(xù)蝕刻過程期間終止層38保護(hù)介電層36。在示范性堆疊中，保護(hù)層39包含SiO2，終止層38包含Al2O3，且下層36包含SiO2。術(shù)語“蝕刻終止”、“保護(hù)”和“蝕刻阻障”在本文中交替使用以描述在至少一個(gè)過程步驟(例如，蝕刻步驟)期間遮蔽下伏材料使其免受損害的層。
如先前論述，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，另一層包含Al2O3，其根據(jù)已知沉積技術(shù)而沉積在透明層12上方。此導(dǎo)致如附5所示的薄膜堆疊40，其包含襯底42、電極44、SiO2反射層46和Al2O3層48。
附6展示IMOD裝置10的滯后曲線50，所述IMOD裝置10包含薄膜堆疊40。與滯后曲線30(圖3)一樣，X軸以伏為單位描繪施加的電壓，而Y軸以伏為單位描繪光學(xué)響應(yīng)。滯后曲線50展示定義為Vactuation(7.8伏)與Vrelease(5.0伏)之間的差值的2.8伏的滯后窗口。當(dāng)反射顯示器內(nèi)個(gè)別IMOD10每一者具有各自反射層14且所述反射層14展現(xiàn)根據(jù)滯后曲線50的滯后時(shí)，將看到，可能選擇5伏與7.8伏之間的Vbias值，所述Vbias值將有效地執(zhí)行將反射顯示器內(nèi)的每個(gè)個(gè)別IMOD裝置10的反射層14保持在其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的功能。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，薄膜堆疊可經(jīng)進(jìn)一步修改以在上方包括Al2O3層，以及在下方包括透明層12。在附7中展示此實(shí)施例，其中將看到，薄膜堆疊60包括襯底62、電極64、第一Al2O3層66、SiO2透明層68和第二Al2O3層70。
附8展示具有附7所示的薄膜堆疊60的IMOD裝置10的反射層14的滯后曲線80。將看到，滯后窗口現(xiàn)在較寬(即4.5伏)，其為Vactuation(9伏)與Vrelease(4.5伏)之間的差值。
然而，可使用具有高電荷俘獲密度的其它材料，在上文中相對(duì)于圖5論述了其中某些材料。這些材料包括AlOx(其為Al2O3的不按化學(xué)計(jì)量版本)、氮化硅(Si3N4)、其不按化學(xué)計(jì)量版本(SiNx)，和五氧化二鉭(Ta2O5)及其不按化學(xué)計(jì)量版本(TaOx)。所有這些材料都具有比SiO2高若干數(shù)量級(jí)的電荷俘獲密度，且往往會(huì)俘獲具有任何極性的電荷。因?yàn)檫@些材料具有高電荷俘獲密度，所以與SiO2相比，相對(duì)較容易地將電荷引入和引出這些材料，SiO2具有低電荷俘獲密度且具有僅俘獲負(fù)電荷的親和力。
具有高電荷俘獲密度的材料的其它實(shí)例包括稀土金屬氧化物(例如，氧化鉿)和聚合材料。另外，經(jīng)摻雜以俘獲負(fù)電荷或正電荷的半導(dǎo)體材料可用于在SiO2透明層12上方且視情況在其下方形成另一層。
至此，已描述了用于操縱MEMS裝置的機(jī)電行為的技術(shù)，其中通過使用具有高電荷俘獲密度的電荷俘獲層來控制MEMS裝置內(nèi)的電荷累積。然而，將了解，本發(fā)明涵蓋使用任何電荷俘獲層來改變或控制MEMS裝置的機(jī)電行為，而不管其電荷俘獲密度如何。自然地，將由正尋求MEMS裝置的什么機(jī)電行為來指示選擇具有高、低或中等電荷俘獲密度的電荷俘獲層。
在某些實(shí)施例，并入薄層或集合體形式的金屬提供用于操縱MEMS裝置中主膜(hostfilm)的電荷俘獲密度的又一機(jī)構(gòu)。通過產(chǎn)生孔隙或在主膜的材料特征中產(chǎn)生變化或周期性來構(gòu)造主膜也可用于改變電荷俘獲特征。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，如上文相對(duì)于圖4和5所論述，IMOD裝置10包括化學(xué)阻障層，其沉積在透明層12上方，以便保護(hù)透明層12免受由于在微制作過程中受到化學(xué)蝕刻劑作用而引起的損害或降級(jí)。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，包含SiO2的透明層12由包含Al2O3的上覆層保護(hù)，所述上覆層充當(dāng)針對(duì)蝕刻劑(例如，XeF2)的化學(xué)阻障。在此類實(shí)施例中，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保護(hù)透明SiO2層12使其免受蝕刻劑影響時(shí)，SiO2中的不均勻性與機(jī)電行為中的伴隨的不均勻性一起被消除，從而促使每個(gè)IMOD裝置10內(nèi)的反射層14顯示滯后。
如所論述，氮化硅(化學(xué)計(jì)量或非化學(xué)計(jì)量的)可用作電荷俘獲層。圖9A描繪薄膜堆疊140a，其中在電極144和襯底142上方形成包含氮化硅的介電層146。在氮化硅層146上方，形成氧化鋁終止層148以在蝕刻過程期間保護(hù)氮化硅。因?yàn)榈杈哂懈唠姾煞@密度且能夠俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者，所以使用氮化硅層146與使用氧化硅層將對(duì)薄膜堆疊140的機(jī)電性質(zhì)(即，對(duì)滯后曲線的寬度)具有不同的影響。
在替代實(shí)施例中，圖9A的薄膜堆疊140a可經(jīng)修改以在蝕刻終止層148上方包括保護(hù)層。圖9B描繪薄膜堆疊140b，其包括保護(hù)層或第二蝕刻阻障層150a，所述保護(hù)層或第二蝕刻阻障層150a在此實(shí)施例中包含額外氮化硅層。優(yōu)選地在沉積第一蝕刻終止層148之后立即沉積保護(hù)層150a，如上文所論述。在另一實(shí)施例中，如圖9C所示，薄膜堆疊140c包括保護(hù)層或第二蝕刻阻障層150b，所述保護(hù)層或第二蝕刻阻障層150b包含氧化硅。
優(yōu)選地通過與將用于去除犧牲材料以形成腔的相同蝕刻過程去除保護(hù)層150a或150b。或者，可通過第一蝕刻去除犧牲材料，且可通過第二蝕刻去除保護(hù)層150a或150b。保護(hù)層(例如，層150a或150b)可包含氧化硅或氮化硅(如先前所論述)，但在替代實(shí)施例中，也可包含鉬、鈦、非晶硅或任何其它恰當(dāng)材料。在某些制造過程中，如從下文對(duì)圖10A-10H的論述中將更好地理解，保護(hù)層150a或150b可用于在圖案化大部分犧牲層期間保護(hù)氧化鋁。因?yàn)楸Ｗo(hù)層150a、b優(yōu)選地與犧牲材料同時(shí)被去除，所以保護(hù)層也可認(rèn)為是具有不同組份的上部或大部分犧牲材料下方的下部或薄犧牲層。
可選擇第一或圖案化蝕刻，使得以比保護(hù)層150a、b(例如，氧化硅、氮化硅、非晶硅或鈦)高得多的速率來蝕刻大部分犧牲材料(例如，Mo)，且可選擇第二或釋放蝕刻，使得以比第一蝕刻終止層148高得多的速率來蝕刻保護(hù)層150a、b。另外，如果保護(hù)層150a、b的某部分保留在第一蝕刻終止層148上方，那么可進(jìn)一步保護(hù)第一蝕刻終止層148(例如，Al2O3)，從而使蝕刻終止層受到蝕刻劑的作用最小。
由圖9B和9C的保護(hù)層150a、b提供的額外保護(hù)層可有利地使蝕刻終止層148受到蝕刻劑的作用和蝕刻終止層148受到不同蝕刻過程的作用量的變化最小。將了解，在許多制造過程(例如，下文相對(duì)于圖10A-10H描述的犧牲材料圖案化過程)中，保護(hù)層150a、b可遮蔽蝕刻終止層148使其免受蝕刻劑影響。蝕刻終止層148可接著在部分或完全去除第二蝕刻阻障層150a、b的后續(xù)蝕刻(例如，下文相對(duì)于圖10F-10G描述的釋放蝕刻)期間保護(hù)下伏介電層146。
如相對(duì)于圖7所論述，可在介電層146下方提供額外氧化鋁層。圖9D描繪此類實(shí)施例，其中薄膜堆疊140d除了包括位于介電層146上方的蝕刻終止層148之外還包括位于介電層146下方的氧化鋁層152。此配置可修改裝置的機(jī)電特征，即通過加寬滯后曲線來進(jìn)行修改。盡管未說明，但將了解，在圖9D的配置中也可在第一蝕刻終止層148上方提供額外第二蝕刻阻障層或保護(hù)層。
圖10A-10C是說明用于制造未釋放干涉式調(diào)制器陣列的過程中的初始步驟的橫截面圖(下文相對(duì)于圖10F-10H來論述通過去除犧牲材料以形成干涉式調(diào)制器而進(jìn)行的釋放)。在圖10A-10H中，將說明形成具有三個(gè)干涉式調(diào)制器200(紅色子像素)、210(綠色子像素)和220(藍(lán)色子像素)的陣列，所述干涉式調(diào)制器200、210、220中的每一者在下部電極/鏡234與上部金屬鏡層238a、238b、238c之間具有不同距離，如圖10H中所指示，圖10H展示最終配置?？赏ㄟ^使用三個(gè)(或三個(gè)以上)調(diào)制器元件形成所得圖像中的每個(gè)像素來形成彩色顯示器。每個(gè)干涉式調(diào)制器腔(例如，圖10H中的腔275、280、285)的尺寸確定干涉的性質(zhì)和所得顏色。一種形成彩色像素的方法是構(gòu)造干涉式調(diào)制器陣列，每一干涉式調(diào)制器具有不同尺寸(例如，如此實(shí)施例中所示的對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色的三種不同尺寸)的腔。腔的干涉性質(zhì)直接受其尺寸影響。為了形成這些變化的腔尺寸，可制作并圖案化多個(gè)犧牲層(如下文所述)，使得所得像素反射對(duì)應(yīng)于三個(gè)基色中的每一者的光。其它顏色組合也是可能的，還可能使用黑色和白色像素。
圖10A說明類似于先前論述的那些光學(xué)堆疊(例如，圖9B的光學(xué)堆疊140b)的光學(xué)堆疊235，其通過以下步驟形成首先通過在透明襯底231上沉積氧化銦錫電極層來形成電極/鏡層234；接著在所述氧化銦錫電極層上沉積第一鏡層，從而形成復(fù)合層，所述復(fù)合層將被稱為下部電極層234。在所說明的實(shí)施例中，第一鏡層包含鉻。其它反射金屬(例如，鉬和鈦)也可用于形成第一鏡層。在圖10中，雖然氧化銦錫電極層和第一鏡層被指示為單層234，但將了解，電極層234包含形成在氧化銦錫電極層上的第一鏡層。在本申請(qǐng)案其它地方，此類復(fù)合結(jié)構(gòu)也可用于電極層中。透明襯底231的檢視表面231a在襯底231的與下部電極層234相對(duì)側(cè)。在此處未展示的過程中，下部電極層234經(jīng)圖案化和蝕刻以根據(jù)顯示器設(shè)計(jì)需要而形成電極列、行或其它有用形狀。如圖10A所指示，光學(xué)堆疊235也包括介電層237，其可包含(例如)位于下部電極層234上方的通常在已圖案化并蝕刻電極層235之后形成的氧化硅或電荷俘獲層(例如，氮化硅或上文列舉的其它實(shí)例)。另外，光學(xué)堆疊235包括位于介電層或電荷俘獲層237上方的第一蝕刻阻障層236。如上文注意到，第一蝕刻層236優(yōu)選地包含氧化鋁。保護(hù)層或第二蝕刻終止阻障層244沉積在第一蝕刻終止層236上方。在各種實(shí)施例中，第二蝕刻終止或阻障層244包含氧化硅、氮化硅、鉬、鈦或非晶硅。
圖10A進(jìn)一步說明通過在光學(xué)堆疊235上方(且因此在第一和第二蝕刻阻障236、244、介電層237和下部電極層234上方)沉積鉬(在所說明的實(shí)施例中)而形成的第一像素犧牲層246a。在其它配置中，犧牲材料可為(例如)鈦或非晶硅，但在任何情況下被選擇成不同于第二蝕刻阻障層244且可相對(duì)于第二蝕刻阻障層244來進(jìn)行選擇性蝕刻。所說明的實(shí)施例的鉬經(jīng)蝕刻以形成第一像素犧牲層246a，從而暴露第二蝕刻阻障的一部分244a，其上覆在最終將包括在所得綠色和藍(lán)色干涉式調(diào)制器210、220(圖10H)中的終止層236的相應(yīng)部分上。第一犧牲層246a的厚度(與如下文所述的隨后沉積的層的厚度一起)影響所得干涉式調(diào)制器200中的相應(yīng)腔275(圖10H)的尺寸。優(yōu)選地選擇用于去除第一犧牲層246a的一部分的蝕刻劑以便不蝕刻第二蝕刻阻障層244或以便以比犧牲層246低得多的速率來對(duì)其進(jìn)行蝕刻。因此，盡管第二蝕刻阻障的部分244a被暴露，但其優(yōu)選地盡可能不受這些蝕刻劑影響。示范性蝕刻劑是磷酸/乙酸/硝酸或“PAN”蝕刻劑，其相對(duì)于第二蝕刻阻障244的材料(例如，氧化硅、氮化硅、鈦或非晶硅)而選擇性地去除Mo。
圖10B-10C說明通過沉積、遮蔽和圖案化而在第二蝕刻阻障層244的暴露部分244a和第一像素犧牲層246a上方形成第二像素犧牲層246b。第二像素犧牲層246b優(yōu)選地包含與第一像素犧牲層246a相同的犧牲材料(此實(shí)施例中為鉬)。因此，可采用相同的選擇性蝕刻化學(xué)。如圖10C說明那樣圖案化并蝕刻第二像素犧牲層246b，以暴露上覆在最終將包括在所得藍(lán)色干涉式調(diào)制器220(圖10H)中的第一蝕刻阻障236的相應(yīng)部分上的第二蝕刻阻障244的一部分244b。
第三像素犧牲層246c接著沉積在終止層236的暴露部分236b和第二像素犧牲層246b上方，如圖10D所說明。在此實(shí)施例中無需圖案化或蝕刻第三像素犧牲層246c，因?yàn)槠浜穸葘⒂绊懰酶缮媸秸{(diào)制器200、210、220(圖10H)中所有三個(gè)腔275、280、285的尺寸。所述三個(gè)沉積的像素犧牲層246a、246b、246c不必具有相同厚度。
圖10E說明通過在第三像素犧牲層上方沉積含鋁金屬層而形成第二鏡層238。在所說明的實(shí)施例中，第二鏡層238還充當(dāng)電極。雖然以上描述指的是用于制作圖10中所說明的各層的特定示范性材料，但將了解，也可使用例如如本申請(qǐng)案中其它地方描述的其它材料。
圖10F說明制作過程的中間階段，其中已蝕刻鏡層238以形成上部鏡部分238a、b、c，且已在鏡部分238a、b、c上方沉積了額外犧牲材料層246d。因此，犧牲材料袋246a、b、c、d存在于光學(xué)堆疊235與上部鏡部分238a、238b、238c之間或其周圍。這些袋由支柱240a、b、c、d分隔。圖10G說明去除犧牲層246a、b、c、d以形成腔275、280、285，從而暴露下伏在鏡層的部分238a、b、c下方的第二蝕刻終止層244。在所說明的實(shí)施例中，氣體或蒸氣XeF2用作蝕刻劑以去除鉬犧牲層246a、b、c、d。將了解，XeF2可充當(dāng)含氟氣體(例如，F(xiàn)2和HF)源，且因此可替代XeF2或除XeF2之外額外使用F2或HF作為針對(duì)優(yōu)選犧牲材料的蝕刻劑。
通常將通過釋放蝕刻而至少部分地去除第二蝕刻終止阻障層244的暴露部分244和犧牲層246a、b、c、d。舉例來說，可通過用于去除鉬犧牲層的XeF2蝕刻劑來去除非常薄的SiO2蝕刻終止層(例如244)。氮化硅、鈦和非晶硅也是如此。通常，從腔區(qū)域275、280、285中的第一蝕刻阻障層236上方去除第二蝕刻阻障層244的全部，如圖10H所示。位于腔外部并在支柱240a、b、c、d下方的第二蝕刻阻障層244尚未通過蝕刻去除，如圖10H中可看到。然而，在釋放蝕刻過程之后，第二蝕刻阻障244的某些部分可能甚至殘留在腔區(qū)域中(圖10H未展示)。任何殘留的第二蝕刻阻障244是透明的且非常薄以致于不影響裝置的光學(xué)性質(zhì)。另外，任何殘留的第二蝕刻阻障244將通常具有非均勻厚度，這是因?yàn)樵谌コ隣奚牧系牟町惡穸绕陂g受到蝕刻劑的差異作用。在另一實(shí)施例中，使用第二蝕刻劑去除第二蝕刻阻障層244。
圖10H與10E的比較說明腔275(圖10H)的尺寸對(duì)應(yīng)于三個(gè)犧牲層246a、b、c的組合厚度。同樣，腔280的尺寸對(duì)應(yīng)于兩個(gè)犧牲層246b、c的組合厚度，且腔285的尺寸對(duì)應(yīng)于第三犧牲層246c的厚度。因此，腔275、280、285的尺寸根據(jù)所述三層246a、b、c的各種組合厚度而變化，從而導(dǎo)致能夠顯示三種不同顏色(例如，紅色、綠色和藍(lán)色)的干涉式調(diào)制器200、210、220陣列。
如上文所論述，第二蝕刻阻障244的若干部分將比阻障244的其它部分受到更多量的蝕刻劑的作用。這是因?yàn)橹貜?fù)沉積和蝕刻大部分犧牲層，如上文所論述且在圖10A-10E中所描繪。盡管犧牲層246a和246b的圖案蝕刻中使用的蝕刻劑優(yōu)選地經(jīng)選擇以盡可能對(duì)第二蝕刻阻障層244具有最小影響，但所述蝕刻劑可對(duì)層244具有某些不良影響。因此，通過圖10G中描繪的過程的階段，就在通過蝕刻過程去除大部分犧牲材料之前，第二阻障層244可由于蝕刻劑作用的變化而在不同位置處具有變化的性質(zhì)或高度。然而，因?yàn)榈诙枵蠈?44薄且透明或在后續(xù)釋放蝕刻期間從腔處被完全去除，所以這些變化將對(duì)完成的MEMS裝置的光學(xué)或機(jī)電行為具有最小影響。由于此第二阻障層244提供的保護(hù)，第一阻障層236(在某些實(shí)施例中其預(yù)期形成完成的MEMS裝置的一部分)將僅受到單個(gè)蝕刻過程(釋放蝕刻)作用，所述蝕刻過程通常具有高度選擇性且將不侵襲Al2O3，且可使層236的性質(zhì)變化最小。
重要的是，第一蝕刻終止層236在釋放蝕刻期間保護(hù)下伏介電(例如，SiO2)或電荷俘獲層(例如，Si3N4)。所述釋放蝕刻是長(zhǎng)期且有害的蝕刻，其副產(chǎn)物需要長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散離開腔275、280、285。因此，光學(xué)堆疊235中的下伏功能層由優(yōu)選的Al2O3蝕刻終止層236保護(hù)。
圖11A和11B描繪薄膜堆疊，其中使用二氧化硅介電層，且其中在蝕刻終止層上方形成保護(hù)層。參看圖11A，薄膜堆疊160a包括位于電極層164和襯底162上方的氧化硅介電層166。在介電層166上方，設(shè)置有蝕刻終止層168，其優(yōu)選地包含氧化鋁。氧化硅的保護(hù)層或第二蝕刻阻障層170a沉積在第一蝕刻終止層168上方。在另一實(shí)施例中，如圖11B所示，薄膜堆疊160b包括保護(hù)層或第二蝕刻阻障層170b，其包含氮化硅。
在某些實(shí)施例中，可選擇性地去除薄膜堆疊160a、b層的一個(gè)或一個(gè)以上部分。在其它實(shí)施例中，可在蝕刻終止層的殘留物上方提供保護(hù)層，使得在電極的至少一部分上方存在與相對(duì)于圖11A和11B論述的薄膜結(jié)構(gòu)類似的薄膜結(jié)構(gòu)。相對(duì)于圖11C描述此實(shí)施例。
圖11C描繪一對(duì)類似于圖1和2的調(diào)制器10的干涉式調(diào)制器172，其包括薄膜堆疊160c。所述堆疊160c包含圖案化電極層164、已被蝕刻以形成介電部分166a、166b、166b的介電層，和已被蝕刻以形成蝕刻終止部分168a、168b和168c的蝕刻終止層。可通過使用光掩模、用于去除蝕刻終止層168的選定部分的第一蝕刻和用于去除通過去除蝕刻終止層168而揭露的介電層166的若干部分的后續(xù)蝕刻來進(jìn)行蝕刻終止部分168a、b、c的形成。可移位反射層174由柱176支撐，從而形成干涉式腔178。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將了解到，在所說明的實(shí)施例中，腔的若干部分可含有介電常數(shù)材料，例如腔178的內(nèi)壁中的某些或全部可視情況由介電材料涂覆或覆蓋。優(yōu)選地，此介電材料是低介電常數(shù)材料。舉例來說，在蝕刻以形成圖11C中所說明的干涉式調(diào)制器之后，可在底部電極164的暴露的頂部表面上方在底部電極164上形成介電材料層。優(yōu)選地，任何此類介電材料層均相對(duì)較薄，使得在驅(qū)動(dòng)和未驅(qū)動(dòng)狀態(tài)期間頂部電極174與介電材料之間保留氣隙。腔178的可由介電材料涂覆的其它內(nèi)壁包括頂部電極174和薄膜堆疊160c。如果薄膜堆疊160c包括介電材料頂層，那么將產(chǎn)生類似于(分別為圖11A和11B的)堆疊160a和160b的薄膜堆疊。在使用低介電常數(shù)材料的實(shí)施例中，優(yōu)選材料包括多孔介電材料(例如，氣凝膠)和經(jīng)改質(zhì)的氧化硅。第6,171,945號(hào)和第6,660,656號(hào)美國(guó)專利描述低介電常數(shù)材料及其制作方法。優(yōu)選的低介電常數(shù)材料具有約3.3或更小的介電常數(shù)，更優(yōu)選地約3.0或更小的介電常數(shù)。
如相對(duì)于圖9D所論述，可在介電層下方提供額外的氧化鋁層。圖11D描繪與圖9D中描繪的實(shí)施例類似的實(shí)施例，其中薄膜堆疊160d除了位于介電層上方的蝕刻終止層168之外還包括位于氧化硅介電層166下方的氧化鋁層172。如先前所論述，包括此額外層可(例如)通過加寬滯后曲線來修改裝置的機(jī)電特征。
如相對(duì)于圖10所論述，優(yōu)選地在圖案化電極層之后進(jìn)行電荷俘獲層的沉積。為簡(jiǎn)單起見，本申請(qǐng)案中描繪和論述的許多堆疊描繪連續(xù)的電極層。然而，將了解，這些圖只是示意圖，其未按比例繪制且其表示特定薄膜堆疊的位于電極上方的那些部分。形成包括圖案化電極的薄膜堆疊還將產(chǎn)生在另一層(例如，氧化硅層或電荷俘獲層(例如氮化硅))的一部分與襯底之間不存在電極層的堆疊區(qū)域。
圖12A和12B展示MEMS裝置內(nèi)的另一應(yīng)用，其中電荷俘獲層用于控制MEMS裝置內(nèi)結(jié)構(gòu)的電磁行為。
參看圖12A，參考元件符號(hào)90一般指示靜電流體流動(dòng)系統(tǒng)的一部分。所述靜電流體流動(dòng)系統(tǒng)包括襯底92，在襯底92內(nèi)形成大致U形通道94。通道94包括第一材料的內(nèi)層96，選擇所述第一材料是(例如)由于其化學(xué)和機(jī)械性質(zhì)，例如，所述材料可尤其耐磨且可展現(xiàn)由于流體在通道內(nèi)的流動(dòng)而引起的極小降級(jí)。通道94還包括外層98，選擇其是由于其電荷俘獲性質(zhì)，如下文將更詳細(xì)解釋。
靜電流體流動(dòng)系統(tǒng)90還包括若干對(duì)電極100和102，其經(jīng)選擇性賦能以促使流體內(nèi)的電荷粒子在通道94中在附8b中箭頭104指示的方向上移位。在一個(gè)實(shí)施例中，外層98俘獲流體中的電荷，從而對(duì)系統(tǒng)101內(nèi)流體流動(dòng)提供更高的控制。在另一實(shí)施例中，層98可俘獲電荷以便消除或減少滯后影響。
現(xiàn)參看附13，展示使用電荷俘獲層來改變MEMS裝置內(nèi)結(jié)構(gòu)的機(jī)電行為的另一應(yīng)用。在圖13中，參考元件符號(hào)120一般指示馬達(dá)，所述馬達(dá)包含與定子124軸向?qū)?zhǔn)并間隔的轉(zhuǎn)子122。如可以看到，定子124形成在襯底126上且包括電極128，所述電極128在使用中由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)賦能。轉(zhuǎn)子122包括圓柱部分130，其與軸桿132牢固結(jié)合。轉(zhuǎn)子122的材料可由于其機(jī)械性質(zhì)(包括耐磨性)而被選擇，但可具有響應(yīng)于輸入的不良電學(xué)性質(zhì)(例如在賦能電極128以便促使轉(zhuǎn)子122轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí))。為了補(bǔ)償這些不良電學(xué)性質(zhì)，在轉(zhuǎn)子122上沉積層134和136以便有效地充當(dāng)電荷俘獲層來改變轉(zhuǎn)子122的機(jī)電行為。
圖14A和14B是說明顯示裝置2040的實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。顯示裝置2040可為(例如)蜂窩式或移動(dòng)電話。然而，顯示裝置2040的相同組件或其微小變化也可說明例如電視和便攜式媒體播放器的各種類型的顯示裝置。
顯示裝置2040包括外殼2041、顯示器2030、天線2043、揚(yáng)聲器2045、輸入裝置2048和麥克風(fēng)2046。外殼2041一般由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的多種制造過程中的任一種形成，包括注入模制和真空成形。另外，外殼2041可由多種材料中的任一種制成，包括(但不限于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷或其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼2041包括可去除部分(未圖示)，其可與具有不同顏色或含有不同標(biāo)志、圖片或符號(hào)的其它可去除部分互換。
示范性顯示裝置2040的顯示器2030可為多種顯示器中的任一種，包括雙穩(wěn)態(tài)顯示器(如本文所描述)。在其它實(shí)施例中，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知，顯示器2030包括平板顯示器(例如，等離子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD(如上所述))或非平板顯示器(例如，CRT或其它電子管裝置)。然而，出于描述本實(shí)施例的目的，顯示器2030包括干涉式調(diào)制器顯示器，如本文所述。
圖14B中示意說明示范性顯示裝置2040的一個(gè)實(shí)施例的組件。所說明的示范性顯示裝置2040包括外殼2041，且可包括至少部分地封閉在其中的額外組件。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，示范性顯示裝置2040包括網(wǎng)絡(luò)接口2027，其包括耦合到收發(fā)器2047的天線2043。所述收發(fā)器2047連接到處理器2021，處理器2021連接到調(diào)節(jié)硬件2052。所述調(diào)節(jié)硬件2052可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)信號(hào)(例如，過濾信號(hào))。調(diào)節(jié)硬件2052連接到揚(yáng)聲器2045和麥克風(fēng)2046。處理器2021也可連接到輸入裝置2048和驅(qū)動(dòng)器控制器2029。驅(qū)動(dòng)器控制器2029耦合到幀緩沖器2028且耦合到陣列驅(qū)動(dòng)器2022，所述陣列驅(qū)動(dòng)器2022又耦合到顯示器陣列2030。如特定示范性顯示裝置2040設(shè)計(jì)需要，電源2050向所有組件提供電力。
網(wǎng)絡(luò)接口2027包括天線2043和收發(fā)器2047，使得示范性顯示裝置2040可通過網(wǎng)絡(luò)而與一個(gè)或一個(gè)以上裝置通信。在一個(gè)實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口2027也可具有某些處理能力以減輕處理器2021的要求。天線2043是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的用于傳輸和接收信號(hào)的任何天線。在一個(gè)實(shí)施例中，天線根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE802.11(a)、(b)或(g))而傳輸和接收RF信號(hào)。在另一實(shí)施例中，天線根據(jù)BLUETOOTH標(biāo)準(zhǔn)而傳輸和接收RF信號(hào)。在蜂窩式電話的情況下，天線經(jīng)設(shè)計(jì)以接收用于在無線手機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的CDMA、GSM、AMPS或其它已知信號(hào)。收發(fā)器2047預(yù)先處理從天線2043接收到的信號(hào)，使得其可由處理器2021接收并進(jìn)行進(jìn)一步操縱。收發(fā)器2047也處理從處理器2021接收到的信號(hào)，使得其可經(jīng)由天線2043而從示范性顯示裝置2040處發(fā)射。
在替代實(shí)施例中，收發(fā)器2047可由接收器取代。在又一替代實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口2027可由圖像源取代，所述圖像源可存儲(chǔ)或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器2021的圖像數(shù)據(jù)。舉例來說，圖像源可為含有圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻光盤(DVD)或硬盤驅(qū)動(dòng)器，或者產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。
處理器2021一般控制示范性顯示裝置2040的整體操作。處理器2021接收來自網(wǎng)絡(luò)接口2027或圖像源的數(shù)據(jù)(例如，壓縮圖像數(shù)據(jù))，并將所述數(shù)據(jù)處理為原始圖像數(shù)據(jù)或處理為易于處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器2021接著將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器控制器2029或發(fā)送到幀緩沖器2028以供存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常指的是識(shí)別圖像內(nèi)每個(gè)位置處的圖像特征的信息。舉例來說，此類圖像特征可包括顏色、飽和度和灰度等級(jí)。
在一個(gè)實(shí)施例中，處理器2021包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制示范性顯示裝置2040的操作。調(diào)節(jié)硬件2052一般包括放大器和過濾器以便將信號(hào)傳輸?shù)綋P(yáng)聲器2045且以便從麥克風(fēng)2046接收信號(hào)。調(diào)節(jié)硬件2052可以是示范性顯示裝置2040內(nèi)的離散組件，或可并入在處理器2021或其它組件內(nèi)。
驅(qū)動(dòng)器控制器2029從處理器2021處直接獲取或從幀緩沖器2028處獲取由處理器2021產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)，且恰當(dāng)?shù)刂匦赂袷交鲈紙D像數(shù)據(jù)以便高速傳輸?shù)疥嚵序?qū)動(dòng)器2022。具體地說，驅(qū)動(dòng)器控制器2029將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化為具有類似光柵格式的數(shù)據(jù)流，使得其具有適于在顯示器陣列2030上掃描的時(shí)間順序。接著，驅(qū)動(dòng)器控制器2029將經(jīng)格式化的信息發(fā)送到陣列驅(qū)動(dòng)器2022。盡管驅(qū)動(dòng)器控制器2029(例如，LCD控制器)通常作為獨(dú)立集成電路(IC)而與系統(tǒng)處理器2021相關(guān)聯(lián)，但可以多種方式來實(shí)施此類控制器。其可作為硬件而內(nèi)嵌在處理器2021中，作為軟件而內(nèi)嵌在處理器2021中，或與陣列驅(qū)動(dòng)器2022完全集成在硬件中。
通常，陣列驅(qū)動(dòng)器2022接收來自驅(qū)動(dòng)器控制器2029的經(jīng)格式化的信息，且將視頻數(shù)據(jù)重新格式化為平行組波形，所述波形可以每秒多次的速度施加到從顯示器的x-y像素矩陣引出的幾百且有時(shí)幾千條引線。
在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器2029、陣列驅(qū)動(dòng)器2022和顯示器陣列2030適于本文所述的類型的顯示器中的任一者。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器2029是常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實(shí)施例中，陣列驅(qū)動(dòng)器2022是常規(guī)驅(qū)動(dòng)器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動(dòng)器(例如，干涉式調(diào)制器顯示器)。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器2029與陣列驅(qū)動(dòng)器2022集成。此實(shí)施例在高度集成系統(tǒng)(例如，蜂窩式電話、手表和其它小面積顯示器)中是常見的。在又一實(shí)施例中，顯示器陣列2030是典型的顯示器陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示器陣列(例如，包括干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。
輸入裝置2048允許用戶控制示范性顯示裝置2040的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入裝置2048包括鍵區(qū)，例如QWERTY鍵盤或電話鍵區(qū)、按鈕、開關(guān)、觸控式屏幕、壓敏或熱敏膜。在一個(gè)實(shí)施例中，麥克風(fēng)2046是用于示范性顯示裝置2040的輸入裝置。當(dāng)使用麥克風(fēng)2046將數(shù)據(jù)輸入到裝置時(shí)，可由用戶提供語音命令來控制示范性顯示裝置2040的操作。
電源2050可包括此項(xiàng)技術(shù)中眾所周知的多種能量存儲(chǔ)裝置。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，電源2050是可充電電池，例如鎳鎘電池或鋰離子電池。在另一實(shí)施例中，電源2050是可再生能源、電容器或太陽能電池，包括塑料太陽能電池和太陽能電池涂料。在另一實(shí)施例中，電源2050經(jīng)配置以從壁式插座接收電力。
在某些實(shí)施方案中，控制可編程性駐存(如上所述)在驅(qū)動(dòng)器控制器中，所述驅(qū)動(dòng)器控制器可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干位置處。在某些情況下，控制可編程性駐存在陣列驅(qū)動(dòng)器2022中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，上述最佳化可在任何數(shù)目的硬件和/或軟件組件中且以各種配置實(shí)施。
雖然已參考特定示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但將了解，可在不脫離如權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的較廣泛的精神的情況下對(duì)這些實(shí)施例作出各種修改和變化。因此，應(yīng)在說明意義而并非限制意義上來看待說明書和附圖。
權(quán)利要求
1.一種具有襯底的MEMS裝置，其包含一電極層，其形成在所述襯底上方；一介電層，其形成在所述電極層上方；一第一蝕刻阻障層，其形成在所述介電層上方；一第二蝕刻阻障層，其形成在所述第一蝕刻阻障層上方；一腔，其位于所述第二蝕刻阻障上方；和一移動(dòng)層，其位于所述腔上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含氧化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述介電層包含氧化硅，且所述第一蝕刻阻障層包含氧化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述介電層包含一電荷俘獲層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含氮化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述介電層包含氧化硅，且所述第一蝕刻阻障層包含氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述介電層包含氮化硅，且所述第一蝕刻阻障層包含氧化鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含鈦。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含鉬。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含非晶硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層在所述第一蝕刻阻障層的表面上方具有一變化的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障僅覆蓋所述第一蝕刻阻障層的一部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其額外包含一處理器，其與所述電極層和所述可移動(dòng)層中的至少一者電連通，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；和一存儲(chǔ)器裝置，其與所述處理器電連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其額外包含一驅(qū)動(dòng)器電路，所述驅(qū)動(dòng)器電路經(jīng)配置以將至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送到所述電極層和所述可移動(dòng)層中的至少一者。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其額外包含一控制器，所述控制器經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其進(jìn)一步包含一圖像源模塊，所述圖像源模塊經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述圖像源模塊包含一接收器、收發(fā)器和發(fā)送器中的至少一者。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其進(jìn)一步包含一輸入裝置，所述輸入裝置經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器。
19.一種操作根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置的方法，所述方法包含向所述電極層施加一第一信號(hào)和向所述可移動(dòng)層施加一第二信號(hào)，從而促使所述可移動(dòng)層在所述腔內(nèi)移動(dòng)。
20.一種MEMS裝置，其包含傳導(dǎo)構(gòu)件，其用于傳導(dǎo)一電信號(hào)；支撐構(gòu)件，其用于支撐所述傳導(dǎo)構(gòu)件；絕緣構(gòu)件，其用于電絕緣所述傳導(dǎo)構(gòu)件；第一保護(hù)構(gòu)件，其用于保護(hù)所述絕緣構(gòu)件；第二保護(hù)構(gòu)件，其用于保護(hù)所述第一保護(hù)構(gòu)件；和界定構(gòu)件，其用于界定一具有一可變尺寸的腔。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述支撐構(gòu)件包含一透明襯底；所述傳導(dǎo)構(gòu)件包含一形成在所述透明襯底上方的電極層；且所述界定構(gòu)件包含一通過腔而與所述第一保護(hù)構(gòu)件分離的可移動(dòng)層。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的裝置，其中所述絕緣構(gòu)件包含一形成在所述傳導(dǎo)構(gòu)件上方的介電層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述介電層包含氧化硅和氮化硅中的至少一者。
24.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的裝置，其中所述第一保護(hù)構(gòu)件包含一形成在所述絕緣構(gòu)件上方的第一蝕刻阻障層。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中所述蝕刻阻障層包含氧化鋁。
26.根據(jù)權(quán)利要求20、21、22或24所述的裝置，其中所述第二保護(hù)構(gòu)件包含一形成在所述第一保護(hù)構(gòu)件上方的第二蝕刻阻障層。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含氧化硅、氮化硅、非晶硅、鉬和鈦中的至少一者。
28.一種制造一MEMS裝置的方法，其包含在一襯底上沉積一電極層；在所述電極層上方沉積一介電層；在所述介電層上方沉積一蝕刻終止層；和在所述蝕刻終止層上方沉積一保護(hù)層。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述蝕刻終止層包含氧化鋁，且其中所述介電層包含氮化硅。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述蝕刻終止層包含氧化鋁，且其中所述介電層包含氧化硅。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述蝕刻終止層包含氧化鋁，所述方法額外包含在所述電極層上方沉積一第二氧化鋁層，其中所述介電層沉積在所述第二氧化鋁層上方。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述蝕刻終止層包含氧化鋁，所述方法額外包含在所述保護(hù)層上方沉積至少一第一犧牲層；在所述犧牲層上方沉積一反射層；和蝕刻所述第一犧牲層以完全去除所述第一犧牲層，從而形成一干涉式腔。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中蝕刻所述第一犧牲層以完全去除所述第一犧牲層包含相對(duì)于所述蝕刻阻障層而蝕刻所述第一犧牲層和所述保護(hù)層兩者。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中蝕刻所述第一犧牲層以完全去除所述第一犧牲層包含相對(duì)于所述保護(hù)層而蝕刻所述第一犧牲層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其額外包含相對(duì)于所述蝕刻阻障層而蝕刻所述保護(hù)層，其中蝕刻所述保護(hù)層是在去除所述第一犧牲層之后進(jìn)行的。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其額外包含執(zhí)行一初步蝕刻以去除所述第一犧牲層的一部分，從而暴露所述保護(hù)層的一部分；和在所述第一犧牲層上方沉積至少一第二犧牲層；其中所述蝕刻所述第一犧牲層以完全去除所述第一犧牲層包含去除所述第二犧牲層的至少一部分。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述保護(hù)層包含氧化硅。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述保護(hù)層包含氮化硅。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述保護(hù)層包含非晶硅。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述保護(hù)層包含鉬。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中所述保護(hù)層包含鈦。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中蝕刻所述第一犧牲層以完全去除所述第一犧牲層隨后去除所述保護(hù)層的至少一部分。
44.一種通過根據(jù)權(quán)利要求28所述的工藝制造的MEMS裝置。
45.一種制造一MEMS裝置的方法，其包含在一襯底上沉積一電極層；在所述電極層上方沉積一第一介電層；在所述第一介電層上方沉積一第二介電層；在所述第二介電層上方沉積一第三介電層；在所述第三介電層上方沉積一第一犧牲層；執(zhí)行一初步蝕刻以去除所述第一犧牲層的一部分，從而暴露所述第三介電層的至少一部分；和在所述第一犧牲層的剩余部分和所述第三介電層的暴露部分上方沉積一第二犧牲層。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述第一介電層包含氧化硅和氮化硅中的至少一者。
47.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述第二介電層包含氧化鋁。
48.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述第三介電層包含一保護(hù)層。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中所述保護(hù)層包含氧化硅、氮化硅、非晶硅、鉬和鈦中的至少一者。
50.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述初步蝕刻相對(duì)于所述第三介電層而蝕刻所述第一犧牲層。
51.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其額外包含在所述第二犧牲層上方形成一反射層；圖案化所述反射層以形成至少兩個(gè)可移動(dòng)層；和蝕刻所述第一和第二犧牲層，從而形成至少一第一腔和一第二腔，其中所述第一腔的一高度不同于所述第二腔的一高度。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中蝕刻所述第一和第二犧牲層包含相對(duì)于所述第二介電層而蝕刻所述第一和第二層。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中蝕刻所述第一和第二犧牲材料去除所述第三介電層的至少一部分。
54.一種通過根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法形成的MEMS裝置。
55.一種MEMS裝置，其包含一襯底；一電極層，其位于一襯底上方；一電荷俘獲層，其位于所述電極層上方，其中所述電荷俘獲層經(jīng)配置以俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者；和一第一蝕刻阻障層，其位于所述電荷俘獲層上方。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其中所述第一蝕刻阻障層包含氧化鋁。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其中所述電荷俘獲層包含氮化硅和五氧化二鉭中的至少一者。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其額外包含一位于所述第一蝕刻阻障層上方的第二蝕刻阻障層。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其中所述第二蝕刻阻障層包含一選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料氧化硅、氮化硅、非晶硅、鉬和鈦。
60.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其額外包含一處理器，其與所述電極層和所述可移動(dòng)層中的至少一者電連通，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；和一存儲(chǔ)器裝置，其與所述處理器電連通。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的裝置，其額外包含一驅(qū)動(dòng)器電路，所述驅(qū)動(dòng)器電路經(jīng)配置以將至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送到所述電極層和所述可移動(dòng)層中的至少一者。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的裝置，其額外包含一控制器，所述控制器經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。
63.根據(jù)權(quán)利要求60所述的裝置，其進(jìn)一步包含一圖像源模塊，所述圖像源模塊經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的裝置，其中所述圖像源模塊包含一接收器、收發(fā)器和發(fā)送器中的至少一者。
65.根據(jù)權(quán)利要求60所述的裝置，其進(jìn)一步包含一輸入裝置，所述輸入裝置經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器。
66.一種制造MEMS裝置的方法，其包含在一襯底上沉積一電極層；在所述電極層上方沉積一電荷俘獲層，其中所述電荷俘獲層經(jīng)配置以俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者；和在所述電荷俘獲層上方沉積一第一蝕刻阻障層。
67.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述第一蝕刻阻障包含氧化鋁。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述電荷俘獲層包含氮化硅。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述電荷俘獲層包含五氧化二鉭。
70.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其額外包含在所述第一蝕刻阻障層上方沉積一第二蝕刻阻障層；在所述第二蝕刻阻障層上方沉積一第一犧牲材料層；執(zhí)行一第一蝕刻以去除所述第一犧牲材料層的一部分，從而暴露所述第二蝕刻阻障層的一部分；在所述第一犧牲材料層上方和在所述第二蝕刻阻障層的所述暴露部分上方沉積至少一第二犧牲材料層；在所述第一和第二犧牲材料層上方沉積一電極；和執(zhí)行一第二蝕刻以去除至少所述第一和第二犧牲材料層，從而形成一干涉式腔。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述第一蝕刻相對(duì)于所述第二蝕刻阻障層而蝕刻所述第一犧牲材料層。
72.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述第二蝕刻相對(duì)于所述第一蝕刻阻障層而蝕刻所述第一和第二犧牲材料層。
73.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中所述第二蝕刻阻障層包含一選自由以下物質(zhì)組成的群組的材料氧化硅、氮化硅、非晶硅、鉬和鈦。
74.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中使用一蝕刻劑來執(zhí)行所述第一蝕刻，所述第二蝕刻阻障層比所述第一犧牲層對(duì)于所述蝕刻劑更具抵抗力。
75.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中在所述第二蝕刻期間至少部分地去除所述第二蝕刻阻障，且所述第一蝕刻阻障層對(duì)于所述第二蝕刻具有抵抗力。
76.一種通過根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法制造的MEMS裝置。
77.一種MEMS裝置，其包含一襯底；一電極層，其形成在所述襯底上方；一氮化硅層，其形成在所述電極層上方；和一氧化鋁層，其形成在所述氮化硅層上方。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的裝置，其額外包含一腔，其形成在所述氧化鋁層上方；和一可移動(dòng)層，其形成在所述腔上方。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的裝置，其中所述裝置是一干涉式調(diào)制器。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的裝置，其額外包含一形成在所述氧化鋁層上方的氧化硅層。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的裝置，其中所述氧化硅層位于所述氧化鋁層上方、在將所述可移動(dòng)層支撐在所述腔上方的柱下方。
82.根據(jù)權(quán)利要求78所述的裝置，其額外包含一形成在所述氧化鋁層上方的氮化硅層。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其中所述氮化硅層位于所述氧化鋁層上方、在將所述可移動(dòng)層支撐在所述腔上方的柱下方。
84.根據(jù)權(quán)利要求77所述的裝置，其額外包含一第二氧化鋁層，其中所述第二氧化鋁層形成在所述電極層上方，且其中所述氮化硅層形成在所述第二氧化鋁層上方。
85.一種操作根據(jù)權(quán)利要求78所述的裝置的方法，所述方法包含向所述電極層施加一第一信號(hào)和向所述可移動(dòng)層施加一第二信號(hào)，從而促使所述可移動(dòng)層在所述腔內(nèi)移動(dòng)。
86.一種MEMS裝置，其包含用于傳導(dǎo)一電信號(hào)的構(gòu)件；用于支撐所述傳導(dǎo)構(gòu)件的構(gòu)件；用于俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者的構(gòu)件；和用于保護(hù)所述用于俘獲電荷的構(gòu)件的構(gòu)件。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的裝置，其中所述支撐構(gòu)件包含一透明襯底，且其中所述用于傳導(dǎo)電信號(hào)的構(gòu)件包含一形成在所述透明襯底上方的電極層。
88.根據(jù)權(quán)利要求86或87所述的裝置，其中所述電荷俘獲構(gòu)件包含一形成在所述傳導(dǎo)構(gòu)件上方的電荷俘獲材料層，所述電荷俘獲材料經(jīng)配置以俘獲正電荷和負(fù)電荷兩者。
89.根據(jù)權(quán)利要求86、87或88所述的裝置，其中所述保護(hù)構(gòu)件包含一形成在所述電荷俘獲構(gòu)件上方的蝕刻阻障層。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用于制作微機(jī)電系統(tǒng)裝置的方法。所述方法包含制作第一層，所述第一層包含具有特征機(jī)電響應(yīng)和特征光學(xué)響應(yīng)的膜，其中所述特征光學(xué)響應(yīng)是需要的且所述特征機(jī)電響應(yīng)是不需要的；和通過至少減少在激活所述微機(jī)電系統(tǒng)裝置期間所述第一層上的電荷累積來修改所述第一層的特征機(jī)電響應(yīng)。
文檔編號(hào)G02B26/00GK101027594SQ200580032155
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者馬克·W·邁爾斯, 約翰·貝蒂, 克拉倫斯·徐, 馬尼什·科塔里, 董明孝 申請(qǐng)人:Idc公司