專利名稱：具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括微型機(jī)械并構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的半導(dǎo)體器件，所述微型機(jī)械例如是用于通訊、測(cè)量等的光交換器件。
背景技術(shù)：
具有由微樣板形成的微型機(jī)械的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是傳統(tǒng)上已知的(例如參看非專利參考資料1、2和3)。圖20顯示了微機(jī)電系統(tǒng)的配置示例。圖20中顯示的微機(jī)電系統(tǒng)包括電子元件902，該電子元件包括至少一個(gè)由微樣板形成的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(微型機(jī)械)；產(chǎn)生控制信號(hào)以控制電子元件902的控制器件903；和將控制信號(hào)提供給電子元件902的控制信號(hào)線904。
控制器件903包括傳輸特定控制信號(hào)并控制微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)901操作的處理器905、存放處理器905的控制程序和控制程序所必須的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器906、自控制器件903外輸入/輸出信號(hào)的I/O 907、在處理器905傳送的控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生控制信號(hào)并提供給微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)901的驅(qū)動(dòng)電路908、以及連接處理器905、存儲(chǔ)器906、I/O 907和驅(qū)動(dòng)電路908的數(shù)據(jù)總線909。
在圖20中顯示的諸如微機(jī)電系統(tǒng)光開關(guān)的微機(jī)電系統(tǒng)中，至少需要四個(gè)控制電極(未示出)在兩個(gè)軸上樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡(微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)901)，控制信號(hào)必須從驅(qū)動(dòng)電路908中通過四個(gè)控制信號(hào)線904提供給四個(gè)控制電極。當(dāng)圖20中顯示的微機(jī)電系統(tǒng)是諸如其中100個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡陣列安置的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡開關(guān)元件時(shí)，就需要至少400個(gè)驅(qū)動(dòng)電路908和400個(gè)控制信號(hào)線904。驅(qū)動(dòng)電路一般包括將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、以預(yù)定放大因子放大DAC輸出電壓的放大器。由單個(gè)IC構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路的安裝需要許多印刷電路板。
上述現(xiàn)有技術(shù)如下
“Optical NetworkingMEMS Mirror Control”，ANALOG DEVICES，從因特網(wǎng)<http//www.analog.com/productSelection/signalChains/communication/comms_17.html＞2002年9月18日搜索，K.V.Madanagopal等，“Real Time Software Control of Spring SuspendedMicro-Electro-Mechanical(MEM)Devices For Precision Optical PositioningApplication”，2002年國際光學(xué)微機(jī)電2002會(huì)議，2002年8月，第41-42頁。
Hirao等，“Circuit Design for High-speed MEMS Mirror Drive”，2002IEICE通訊協(xié)會(huì)會(huì)議，2002年9月11日，第445頁。
如上所說明，在傳統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)中，即使在微電機(jī)械控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以很小的尺寸制造，控制器件也會(huì)變大。同樣，許多連接微電機(jī)械控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制器件的控制信號(hào)線是必須的，減小微電機(jī)械控制系統(tǒng)的尺寸非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供能夠以較小尺寸制造的微電機(jī)械控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供具有微電機(jī)械控制系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，包括集成電路形成在其上的半導(dǎo)體襯底、和許多形成在半導(dǎo)體襯底上的單元，并包括在第一電子信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理移動(dòng)的可移動(dòng)部件，每個(gè)單元至少包括控制電極用于為使可移動(dòng)部件產(chǎn)生物理移動(dòng)而提供控制信號(hào)、在第一電子信號(hào)的基礎(chǔ)上將控制信號(hào)輸出到控制電極的驅(qū)動(dòng)電路、在來自傳感器電極的信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)部件的物理移動(dòng)的第二電子信號(hào)的傳感器電路、保存外部輸入設(shè)置值的存儲(chǔ)器、和處理器，所述處理器在存儲(chǔ)器中保存的設(shè)置值基礎(chǔ)上產(chǎn)生的第一電子信號(hào)、并在產(chǎn)生的第一和第二電子信號(hào)基礎(chǔ)上控制從驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)輸出，由此控制可移動(dòng)部件的操作，其中所述驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、存儲(chǔ)器和處理器由部分的集成電路構(gòu)成。
采用此配置，可以在不使用大的控制器件的情況下控制用作微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，所述大的控制器件控制微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并要求許多控制信號(hào)線。結(jié)果，本發(fā)明能夠減小微機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的方框圖；圖2顯示的是圖1中部分的方框圖；圖3顯示的是圖1中部分的示意截面圖；圖4A顯示的是圖1中處理器4示例的操作流程圖；圖4B顯示的是圖2中處理器26示例的操作流程圖；圖5顯示的是圖1中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的平面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的方框圖；圖7顯示的是圖6中部分的示意截面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的方框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的平面圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的方框圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件配置示例的透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件部分的示例的平面圖；圖13A至圖13O顯示的是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件制造方法示例的剖視圖；圖14A至圖14D顯示的是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件制造方法示例的剖視圖；圖15A至圖15D顯示的是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件制造方法示例的剖視圖；
圖16A至圖16N顯示的是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件制造方法的另外一個(gè)示例的剖視圖；圖17顯示的是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件制造方法示例的圖16N之后的步驟的截面圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件部分配置的示例的平面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件部分配置的示例的截面圖；圖20顯示的是傳統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)配置示例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
下面對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例進(jìn)行說明，圖1是參照本發(fā)明第一實(shí)施例中帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件布置示例。圖1中顯示的器件由在半導(dǎo)體襯底1上形成一個(gè)包括微機(jī)電系統(tǒng)單元2、存儲(chǔ)器3、處理器4和I/O 5的系統(tǒng)構(gòu)成。微機(jī)電系統(tǒng)單元2將電子信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理移動(dòng)，并將微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)。存儲(chǔ)器3存儲(chǔ)控制程序和控制整個(gè)系統(tǒng)必須的數(shù)據(jù)。處理器4根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器3中的控制程序和數(shù)據(jù)控制整個(gè)系統(tǒng)。處理器4將控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)電系統(tǒng)單元2中，并從微機(jī)電系統(tǒng)單元2中接收操作數(shù)據(jù)。I/O 5與設(shè)置系統(tǒng)操作的外部設(shè)備(沒有顯示)交換數(shù)據(jù)。
微機(jī)電系統(tǒng)單元2、存儲(chǔ)器3、處理器4和I/O 5通過形成在半導(dǎo)體襯底1上的數(shù)據(jù)總線6相互連接。數(shù)據(jù)總線6將控制程序、控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)電系統(tǒng)單元2，并傳輸來自微機(jī)電系統(tǒng)單元2中的操作數(shù)據(jù)。
圖2顯示的是圖1中所示微機(jī)電系統(tǒng)單元2的配置示例。微機(jī)電系統(tǒng)單元2包括通過微樣板形成的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20。微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是具有諸如開關(guān)和反射鏡之類將在下面說明的可移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)?？梢苿?dòng)部件由向控制電極21供給的電子信號(hào)移動(dòng)。微機(jī)電系統(tǒng)單元2包括給微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20提供控制信號(hào)(通常為幾十伏至幾百伏的電壓)的控制電極21(21-1和21-2)、和對(duì)應(yīng)從微機(jī)電系統(tǒng)單元2的處理器26傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)而產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)輸出到控制電極21的驅(qū)動(dòng)電路22。微機(jī)電系統(tǒng)單元2也包括用于檢測(cè)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20的物理移動(dòng)的傳感器電極23(23-1和23-2)和在來自傳感器電極23的信號(hào)的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20的物理移動(dòng)而產(chǎn)生操作數(shù)據(jù)的傳感器電路24(24-1和24-2)。微機(jī)電系統(tǒng)單元2進(jìn)一步包括控制存儲(chǔ)微機(jī)電系統(tǒng)單元2所必須的控制程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器25、以及根據(jù)存放在存儲(chǔ)器25中的控制程序和數(shù)據(jù)控制整個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)單元的處理器26，并在傳輸自處理器4的控制數(shù)據(jù)和傳輸自傳感器電路24的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算將傳輸給驅(qū)動(dòng)電路22的控制數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備傳輸給處理器4的操作數(shù)據(jù)。微機(jī)電系統(tǒng)單元2還進(jìn)一步包括一個(gè)通過圖1中所示的數(shù)據(jù)總線6與處理器4進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的I/O 27，以及連接驅(qū)動(dòng)電路22、傳感器電路24、存儲(chǔ)器25、處理器26和I/O 27并傳輸控制程序、控制必須的數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線28。
圖3顯示的是微機(jī)電系統(tǒng)單元2的配置示例。圖3說明的是微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡的情況，即，微機(jī)電系統(tǒng)單元2是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元。圖3中的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20由半導(dǎo)體材料形成的反射鏡襯底201、在反射鏡襯底201上許多每個(gè)開孔中形成的并通過一個(gè)耦合部件可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合和電連接到反射鏡襯底201的反射鏡202、支撐反射鏡襯底201以在控制電極21和傳感器電極23上以一定間距布置反射鏡202的支撐件203構(gòu)成。反射鏡202可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地通過功能類似于扭簧的耦合部件(圖3中的斷開部分)耦合到反射鏡襯底201。反射鏡襯底201由支撐件203支撐以將反射鏡襯底201從下面的控制電極21、傳感器電極23及其類似分開并形成預(yù)定間隙。
反射鏡202安置在反射鏡襯底201的開孔區(qū)域中。盡管未顯示，可移動(dòng)機(jī)架介入反射鏡202和反射鏡襯底201之間。反射鏡202通過反射鏡耦合部分耦合到可移動(dòng)機(jī)架，并由反射鏡耦合部分樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐。反射鏡耦合部分是諸如扭簧之類的彈簧部件。一對(duì)反射鏡耦合部分安置在反射鏡202的兩邊并將反射鏡202的中央夾入其中?？梢苿?dòng)機(jī)架通過機(jī)架耦合部分耦合到反射鏡襯底201，并由機(jī)架耦合部分樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐。通過這種配置，穿過機(jī)架耦合部分對(duì)并和反射鏡襯底201平行的軸作用和一個(gè)樞軸相同，可移動(dòng)機(jī)架是可樞軸旋轉(zhuǎn)的。反射鏡202通過反射鏡耦合部分耦合到可移動(dòng)機(jī)架，并由反射鏡耦合部分樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)支撐。反射鏡202可以作為樞軸在穿過機(jī)架耦合部分對(duì)并和可移動(dòng)機(jī)架平行的軸上樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。反射鏡202因此可以作為樞轉(zhuǎn)軸在兩個(gè)軸，即，穿過機(jī)架耦合部分對(duì)的軸和穿過反射鏡耦合部分對(duì)的軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3中顯示的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是一種光交換器件。
微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20通過層間電絕緣薄膜31形成在半導(dǎo)體襯底1上。集成電路形成在層間電絕緣薄膜31下的半導(dǎo)體襯底1上。部分的集成電路包括驅(qū)動(dòng)電路22、傳感器電路24-1和24-2、存儲(chǔ)器25、處理器26、I/O 27和數(shù)據(jù)總線28。
下面將參照?qǐng)D4A和4B的流程圖通過例示說明根據(jù)第一實(shí)施例中具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的操作，其中微機(jī)電系統(tǒng)單元2是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元。圖1中處理器4通過I/O 5從外部設(shè)備中接收將被控制的微機(jī)電系統(tǒng)單元2中反射鏡202的角度設(shè)定值(步驟S1)，然后通過數(shù)據(jù)總線將代表所接受設(shè)定值的角度控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄⒈豢刂频奈C(jī)電系統(tǒng)單元2(步驟S2)。傳輸后，處理器4從處理器26等待響應(yīng)(步驟S3)。
微機(jī)電系統(tǒng)單元2的處理器26從處理器4通過I/O 27和數(shù)據(jù)總線28接收角度控制數(shù)據(jù)(步驟S11)，然后根據(jù)存儲(chǔ)器25中存儲(chǔ)的控制程序的預(yù)定算法來計(jì)算控制數(shù)據(jù)(步驟S12)。在此計(jì)算中，處理器26計(jì)算施加到控制電極21-1和21-2的應(yīng)用電壓值以通過接收到的角度控制數(shù)據(jù)表示的角度樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡202。然后，處理器26將具有計(jì)算電壓值的電壓控制數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線28傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路22(步驟S13)。
在處理器26的控制之下，驅(qū)動(dòng)電路22產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電壓控制數(shù)據(jù)的控制信號(hào)(控制電壓)，并將其提供給控制電極21-1和21-2。反射鏡202從驅(qū)動(dòng)電路通過支撐件203和反射鏡襯底201接收預(yù)定電壓。當(dāng)控制電壓施加到控制電極21-1和21-2中，在反射鏡202和控制電極21-1和21-2之間產(chǎn)生靜電力。
比如，當(dāng)用來以預(yù)定角順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡202的角度設(shè)定值被設(shè)定時(shí)，處理器26通過驅(qū)動(dòng)電路22將電壓施加到控制電極21-1。結(jié)果，在反射鏡202和控制電極21-1之間產(chǎn)生靜電力。圖3中所示反射鏡202的右側(cè)接受向下力，反射鏡202以對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的靜電力的角度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)反射鏡202順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，反射鏡202和傳感器電極23-1之間的距離減小，反射鏡202和傳感器電極23-1間形成的靜電電容增加。相反地，反射鏡202和傳感器電極23-1之間的距離增加，反射鏡202和傳感器電極23-1間形成的靜電電容減小。
傳感器電路24-1電連接到傳感器電極23-1，并通過支撐件203和反射鏡襯底201電連接到反射鏡202。通過檢測(cè)反射鏡202和傳感器電極23-1間的靜電電容，反射鏡202和傳感器電極23-1間的距離得以檢測(cè)，表示檢測(cè)距離的操作數(shù)據(jù)(距離數(shù)據(jù))通過數(shù)據(jù)總線28被傳輸?shù)教幚砥?6。
相似地，傳感器電路24-2電連接到傳感器電極23-2，并通過支撐件203和反射鏡襯底201電連接到反射鏡202。通過檢測(cè)反射鏡202和傳感器電極23-2間的靜電電容，反射鏡202和傳感器電極23-2間的距離得以檢測(cè)，表示反射鏡202和傳感器電極23-2間的操作數(shù)據(jù)被傳輸?shù)教幚砥?6。
相應(yīng)地，處理器26從傳感器電路24-1和24-2接收操作數(shù)據(jù)(步驟S14)，并在接收到的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(步驟S15)。處理器26將表示轉(zhuǎn)動(dòng)角度的操作數(shù)據(jù)(角度數(shù)據(jù))通過數(shù)據(jù)總線28和I/O 27傳輸?shù)教幚砥?，并比較由處理器4設(shè)置的角度設(shè)定值和計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角度(步驟S16)。由處理器26執(zhí)行的比較可以在步驟S11中接收到的角度控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行。
如果比較結(jié)果表明在預(yù)定誤差范圍之內(nèi)角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此一致，處理器26維持輸出電壓控制數(shù)據(jù)。如果角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此不一致，處理器26計(jì)算并修正施加到控制電極21-1和21-2的應(yīng)用電壓以使角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此一致(步驟S17)。處理器26將具有計(jì)算電壓值的電壓控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路22(步驟S13)。這樣，微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20得以控制。
如果在步驟S16中為“是”，處理器26將電壓控制數(shù)據(jù)(應(yīng)用電壓)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器25中(步驟S18)，并通知處理器4改變結(jié)束(步驟S19)。
處理器26在步驟S20至S24維持和控制反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度直到接收到角度控制數(shù)據(jù)(步驟S11)。在維持/控制中，處理器26從步驟S20存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器25中讀出電壓控制數(shù)據(jù)，并將步驟21中讀出的電壓控制數(shù)據(jù)輸出到驅(qū)動(dòng)電路22。處理器26從步驟S22中的傳感器電路接收操作數(shù)據(jù)，在步驟S23中接收的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并比較步驟S24中設(shè)定的角度設(shè)定值和計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角度。如果比較結(jié)果表明在預(yù)定誤差范圍之內(nèi)角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此一致，處理器26維持輸出電壓控制數(shù)據(jù)。如果角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此不一致，處理器26前進(jìn)到步驟S25以修正電壓控制數(shù)據(jù)(應(yīng)用電壓)。
圖5顯示的是圖1中具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的配置示例。圖5說明了其中微機(jī)電系統(tǒng)單元2是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元的情況。在此情況下，圖3中所示的微機(jī)電系統(tǒng)單元2以矩陣排列。微機(jī)電系統(tǒng)單元2、存儲(chǔ)器3、處理器4和I/O 5放置在單塊半導(dǎo)體襯底1上，并通過數(shù)據(jù)總線6連接。
如上所說明，根據(jù)第一實(shí)施例，微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20在來自傳感器電路24的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)更高精度的控制?？刂撇糠挚梢酝ㄟ^使用微機(jī)電系統(tǒng)單元2減小尺寸，所述微機(jī)電系統(tǒng)單元2的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20和控制部分(控制電極21、驅(qū)動(dòng)電路22、傳感器電極23、傳感器電路24、存儲(chǔ)器25、處理器26、I/O 27和數(shù)據(jù)總線28)集成制造在單塊半導(dǎo)體襯底1上。圖20中所示傳統(tǒng)設(shè)備需要許多電子元件和控制器件間的控制信號(hào)線。在第一實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20和控制部件形成在單塊片(半導(dǎo)體器件)上，這樣用于連接半導(dǎo)體片和外部設(shè)備的信號(hào)線的數(shù)目和傳統(tǒng)設(shè)備相比大大減小。結(jié)果，第一實(shí)施例可以大大減小微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸。總體而言，由傳感器電極檢測(cè)的電容非常小，由于信號(hào)線的寄生電容的影響，在傳感器電路沒有集成時(shí)很難精確測(cè)量電容。相反地，第一實(shí)施例通過集成傳感器電路而抑制寄生電容影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)諸如反射鏡之類的小的移動(dòng)部分的高精度移動(dòng)控制。
第一實(shí)施例例示了一種具有反射鏡作為小的移動(dòng)部分的光交換器件，但是本發(fā)明的應(yīng)用不限于此。比如，根據(jù)本發(fā)明中的具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件也能夠應(yīng)用到通過將反射鏡部分替換為小天線而構(gòu)成的可變指向性陣列天線中。
下面說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。同樣在第二實(shí)施例中，整個(gè)具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的布置和第一實(shí)施例中的相同。圖1中相同的引用數(shù)字表示相同的部件。圖6顯示的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的布置。此微機(jī)電系統(tǒng)單元和圖2中不同在于微機(jī)電系統(tǒng)單元不包括任何處理器和存儲(chǔ)器。
根據(jù)第二實(shí)施例中的微機(jī)電系統(tǒng)單元20a由下述部件構(gòu)成1.由微樣板形成的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20；2.給微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20提供控制信號(hào)(通常為幾十伏電壓至幾百伏電壓)的控制電極21(21-1和21-2)；3.對(duì)應(yīng)從微機(jī)電系統(tǒng)單元2a外部傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)而產(chǎn)生控制信號(hào)并將控制信號(hào)輸出到控制電極21的驅(qū)動(dòng)電路22；4.用于檢測(cè)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20物理移動(dòng)的傳感器電極23(23-1和23-2)；5.在傳感器電極23信號(hào)的基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20的物理移動(dòng)而產(chǎn)生操作數(shù)據(jù)，并將操作數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)電系統(tǒng)單元2a外部的傳感器電路24(24-1和24-2)；6.通過數(shù)據(jù)總線6和處理器4交換數(shù)據(jù)的I/O 27；7.連接驅(qū)動(dòng)電路22、傳感器電路24和I/O27并傳輸操作數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線28圖7顯示了微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的配置示例。圖7說明了其中微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡，即，微機(jī)電系統(tǒng)單元2a是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元的情況。圖7中所示的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的配置和圖3中所示相同，除了此單元中不包括任何處理器和存儲(chǔ)器。
根據(jù)本發(fā)明中具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的操作示例通過例示一種其中微機(jī)電系統(tǒng)單元2a是微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元的情況來進(jìn)行說明。處理器4從外部設(shè)備通過I/O 5接收將被控制的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的反射鏡202的角度設(shè)定值，并根據(jù)存儲(chǔ)器3中存儲(chǔ)的控制程序的預(yù)定算法來計(jì)算控制數(shù)據(jù)。即，處理器4計(jì)算施加到微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的控制電極21-1和21-2的應(yīng)用電壓值以通過由接收到的角度控制數(shù)據(jù)表示的角度樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡202。然后，處理器4將具有計(jì)算電壓值的電壓控制數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線6傳輸?shù)綄⒈豢刂频奈C(jī)電系統(tǒng)單元2a。
將被控制的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的驅(qū)動(dòng)電路22通過I/O 27和數(shù)據(jù)總線28接收電壓控制數(shù)據(jù)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電壓控制數(shù)據(jù)的控制信號(hào)(控制電壓)，并將其提供給控制電極21-1和21-2。如在第一實(shí)施例中的說明，當(dāng)控制電壓施加到控制電極21-1和21-2中，在反射鏡202和控制電極21-1和21-2之間產(chǎn)生靜電力。反射鏡202以對(duì)應(yīng)所產(chǎn)生的靜電力的角度樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器電路24-1和24-2的操作和第一實(shí)施例中的相同。
處理器4在從微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的傳感器電路24-1和24-2中接收的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并比較由外部設(shè)備設(shè)置的角度設(shè)定值和計(jì)算的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。如果比較結(jié)果表明在預(yù)定誤差范圍之內(nèi)角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此一致，處理器4維持輸出電壓控制數(shù)據(jù)。如果角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此不一致，處理器4計(jì)算施加到控制電極21-1和21-2的應(yīng)用電壓數(shù)值以使角度設(shè)定值和反射鏡202的轉(zhuǎn)動(dòng)角度彼此一致。處理器4將具有計(jì)算電壓值的電壓控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)電系統(tǒng)單元2a。使用這種方式，微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20得以控制。第二實(shí)施例同樣可以通過使用圖7中所示的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a構(gòu)成圖5中所示的具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件。
如上所說明，第二實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度的控制的原因是微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是在來自傳感器電路24的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的?？刂撇糠挚梢酝ㄟ^使用微機(jī)電系統(tǒng)單元2a減小尺寸，所述微機(jī)電系統(tǒng)單元2a的微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20和控制部分(控制電極21、驅(qū)動(dòng)電路22、傳感器電極23、傳感器電路24、I/O 27和數(shù)據(jù)總線28)集成制造在單塊半導(dǎo)體襯底1上。而且，用于從外部連接到微機(jī)電系統(tǒng)的信號(hào)線數(shù)目和傳統(tǒng)設(shè)備相比大大減小。大大減小微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸?？傮w而言，由傳感器電極檢測(cè)的電容非常小，由于信號(hào)線的寄生電容的影響，在傳感器電路沒有集成時(shí)很難精確測(cè)量電容。但是，第二實(shí)施例通過集成傳感器電路而信號(hào)線的抑制寄生電容影響的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)諸反射鏡的高精度控制。
下面說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。圖8顯示的是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的配置。第三實(shí)施例包括具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7；存儲(chǔ)控制程序和控制系統(tǒng)必須數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器3；處理器4，該處理器根據(jù)存儲(chǔ)器3中存放的控制程序和數(shù)據(jù)控制整個(gè)系統(tǒng)，將控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄哂形C(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7，并接收來自具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的操作數(shù)據(jù)；與外部設(shè)備(未示出)交換數(shù)據(jù)以設(shè)置系統(tǒng)操作的I/O 5；和數(shù)據(jù)總線6，其連接具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7、存儲(chǔ)器3、處理器4和I/O 5并將控制程序、控制數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄哂形C(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7和來自具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7的操作數(shù)據(jù)。
具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7通過在單塊襯底上形成至少一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)單元2以及I/O 8，此微機(jī)電系統(tǒng)單元可以將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理移動(dòng)并將微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，I/O 8用于將來自處理器4的控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿C(jī)電系統(tǒng)單元2中并將來自微機(jī)電系統(tǒng)單元2的操作數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥?。
存儲(chǔ)器3、處理器4和I/O 5形成在區(qū)別于具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7的半導(dǎo)體片上，并和具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7一起安裝在印刷電路板上。此時(shí)，存儲(chǔ)器3、處理器4、和I/O 5可以形成在單塊半導(dǎo)體片或者不同的半導(dǎo)體片上。微機(jī)電系統(tǒng)單元2可以直接連接到數(shù)據(jù)總線6而不用在具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7上安裝I/O 8。
圖8中使用微機(jī)電系統(tǒng)單元2，但是第三實(shí)施例可以以圖2中所示的微機(jī)電系統(tǒng)單元2或者以圖6中所示的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a實(shí)現(xiàn)。當(dāng)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20是微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡時(shí)，第三實(shí)施例可以由圖3或者圖7中所示的微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)的操作和第一實(shí)施例中使用的微機(jī)電系統(tǒng)單元2相同，也和第二實(shí)施例中使用的微機(jī)電系統(tǒng)單元2a相同。
圖9顯示了圖8中系統(tǒng)的配置示例。圖9說明了其中微機(jī)電系統(tǒng)單元2(或者2a)是一種微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元的情況。在此情況下，具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7通過如圖3(或者圖7)中所示在單個(gè)襯底上矩陣布置許多微機(jī)電系統(tǒng)反射鏡單元2(或者2a)，形成在區(qū)別于具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7的片上的存儲(chǔ)器3、處理器4、和I/O 5，舉例來講，安裝在印刷電路板上。具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7、存儲(chǔ)器3、處理器4、和I/O 5通過數(shù)據(jù)總線6連接在印刷電路板上。
如上所說明，根據(jù)第三實(shí)施例，微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20在來自傳感器電路24的操作數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)更高精度的控制。存儲(chǔ)器3、處理器4、和I/O 5形成在區(qū)別于具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7的片上，這樣可以減小具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件7的尺寸。
通過使用由集成微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制部分構(gòu)成的微機(jī)電系統(tǒng)單元，第一至第三實(shí)施例能夠提供非常緊湊的半導(dǎo)體器件。進(jìn)一步，得以實(shí)現(xiàn)更高精度的控制的原因是微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在對(duì)應(yīng)微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的物理移動(dòng)的第二電子信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的。
下面說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。圖10顯示的是作為一種具有多個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)單元的半導(dǎo)體器件布置示例的光交換器件。圖11顯示的是圖10中光學(xué)開關(guān)設(shè)備的示意配置。圖10主要說明了由作為光交換器件的組成部件的一個(gè)反射鏡形成的部分(反射鏡部件)。反射鏡部件對(duì)應(yīng)一個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)單元。例如，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152形成在諸如硅的半導(dǎo)體襯底101上。層間絕緣層102和105以及互連層104形成在半導(dǎo)體襯底101上。
集成電路形成在半導(dǎo)體襯底101的層間絕緣層之下，部分的所述集成電路形成驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152。除了驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152，存儲(chǔ)器、處理器、I/O(都未示出)被作為部分的集成電路而布置，這和圖1、2以及3中所示的帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件和微機(jī)電系統(tǒng)單元相似。
連接電極103、互連層104、層間絕緣層105、支撐件120、反射鏡襯底130、反射鏡131、控制電極140和傳感器電極151被安置在層間絕緣層102上，該層間絕緣層具有下部集成電路。
支撐件120通過層間絕緣層105可選地形成于半導(dǎo)體襯底101上。支撐部分120是可導(dǎo)電的，并通過形成在層間絕緣層105上的通孔電連接到互連層104。支撐件120通過形成在層間絕緣層102上的連接電極103接收預(yù)定電勢(shì)(例如地電勢(shì))。
反射鏡襯底130通過支撐件120支撐以從層間絕緣層105的上表面分離。反射鏡襯底130是可傳導(dǎo)的，電連接到支撐件120，并在反射鏡131放置的地方具有開孔區(qū)域。如圖11中的透視圖所示，反射鏡131放置在反射鏡襯底130的許多開孔區(qū)域中，每個(gè)反射鏡131形成一個(gè)反射鏡部件(微機(jī)電系統(tǒng)單元)。
圖12顯示的是反射鏡襯底130。圖12說明的是以一個(gè)反射鏡131為中心的區(qū)域?？梢苿?dòng)機(jī)架133和反射鏡131放置在反射鏡襯底130的開孔區(qū)域?？梢苿?dòng)機(jī)架133通過一對(duì)機(jī)架耦合部分132與反射鏡襯底130可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合。反射鏡131通過一對(duì)反射鏡耦合部分134可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合到可移動(dòng)機(jī)架133。每個(gè)耦合部分由諸如扭簧的彈簧部件組成。
可移動(dòng)機(jī)架133可以作為樞軸在通過機(jī)架耦合部分對(duì)132的軸(圖12中上至下方向)轉(zhuǎn)動(dòng)并和反射鏡襯底130平行。反射鏡131能夠繞作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的穿過反射鏡耦合部分134并和可移動(dòng)機(jī)架133平行的軸(圖12中自右向左的方向)轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，反射鏡131能夠以兩個(gè)軸，即穿過機(jī)架耦合部分對(duì)132的軸和穿過反射鏡耦合部分對(duì)134的軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
反射鏡131是可導(dǎo)電的，并通過可導(dǎo)電耦合部分(機(jī)架耦合部分132、反射鏡耦合部分134、和可移動(dòng)機(jī)架133)電連接到反射鏡襯底130。反射鏡131通過互連層104、支撐件120、反射鏡襯底130和耦合部分接收預(yù)定電勢(shì)(即地電勢(shì))。
圖10和11中顯示的光學(xué)開關(guān)設(shè)備包括許多以矩陣布置(集成)的反射鏡部件。每個(gè)反射鏡部件的控制電極140連接到驅(qū)動(dòng)電路150，傳感器電極151連接到傳感器電路152。傳感器電路152和驅(qū)動(dòng)電路150通過總線連接到諸如處理器之類的集成電路(未示出)上并通過I/O以及配線222連接到墊片終端221。墊片終端221連接到外部系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)作為微機(jī)電系統(tǒng)的光交換器件的功能。
傳感器電極151安置在反射鏡131之下以檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡131的姿態(tài)。傳感器電極151可選地通過層間絕緣層105形成在半導(dǎo)體襯底101上，并離開反射鏡131預(yù)定距離安置在反射鏡131下面(除了一個(gè)直接位于反射鏡樞軸之下的部分)。至少一個(gè)傳感器電極151安置在每個(gè)反射鏡131轉(zhuǎn)軸的一側(cè)或者雙側(cè)。傳感器電極151通過形成在層間絕緣層105上的通孔連接到形成在半導(dǎo)體襯底101上的傳感器電路152、形成在層間絕緣層102中的連接電極103以及互連層104。
傳感器電路是元件和互連形成在半導(dǎo)體襯底101上的集成電路。傳感器電路152檢測(cè)反射鏡131的姿態(tài)，即通過檢測(cè)對(duì)應(yīng)反射鏡131的靜電電容和依賴反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而變化的傳感器電極151來檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。通過傳感器電路152檢測(cè)并由反射鏡131轉(zhuǎn)動(dòng)角度表示的信號(hào)反饋到驅(qū)動(dòng)電路150。
控制電極140安置在反射鏡131之下以控制反射鏡131的姿態(tài)?？刂齐姌O140通過層間絕緣層105可選地形成在半導(dǎo)體襯底101上，并離開反射鏡131預(yù)定距離安置在反射鏡131下面(除了一個(gè)直接位于反射鏡樞軸之下的部分)。至少一個(gè)控制電極140安置在每個(gè)反射鏡131轉(zhuǎn)軸的一側(cè)或者雙側(cè)。控制電極140通過形成在層間絕緣層105上的通孔連接到形成在半導(dǎo)體襯底101上的傳感器電路152，形成在層間絕緣層102中的連接電極103以及互連層104。
驅(qū)動(dòng)電路150是部件和互連形成在半導(dǎo)體襯底101上的的集成電路。驅(qū)動(dòng)電路150從傳感器電路152反饋回的信號(hào)來識(shí)別反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并對(duì)控制電極140施加電壓用于控制反射鏡130的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)(轉(zhuǎn)動(dòng)量)，以調(diào)整由傳感器電路152檢測(cè)的反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角度至一個(gè)合理值(比如，由外部系統(tǒng)設(shè)置的值)。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路150對(duì)控制電極140施加電壓以產(chǎn)生控制電極140和反射鏡131之間的電勢(shì)差。電荷被吸引到反射鏡131面向控制電極140的部分。反射鏡131通過作用在電荷上的靜電力(庫侖力)而樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。反射鏡131在靜電力圍繞轉(zhuǎn)軸的扭矩與扭簧(耦合部分)產(chǎn)生的反向扭矩相互平衡的位置上。
驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152可能作為一個(gè)反射鏡部件安置?？蛇x地，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路150和一個(gè)傳感器電路152能夠同時(shí)理想地控制許多反射鏡組件。它們的控制操作和圖1、2和3中具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的每個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)的操作控制相同。
如上所說明，圖10和11中所示的根據(jù)本發(fā)明中第四實(shí)施例的光學(xué)開關(guān)設(shè)備的尺寸能夠得以減小并顯示很高的性能，這是由于光學(xué)開關(guān)設(shè)備形成在一個(gè)與包括驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路的集成電路集成制造的襯底上。
根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)開關(guān)設(shè)備的制造將在下面說明。如圖13A中所示，構(gòu)成上所述的驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152的有源電路(未示出)形成在諸如硅的半導(dǎo)體所制的半導(dǎo)體襯底101上，隨后形成硅氧化物層間絕緣層102。連接端口形成在層間絕緣層102中，互連層104形成并通過連接端口和連接電極103連接到下部互連上。
此結(jié)構(gòu)通過已知照相平版印刷術(shù)和蝕刻形成。比如，有源電路可以由CMOS LSI工藝形成。連接電極103和互連層104可以通過形成并處理Au/Ti金屬薄膜而形成。金屬薄膜由大約0.1μm厚的Ti下部層和大約0.3μm厚的Au上部層形成。
金屬薄膜如下形成。Au和Ti通過噴濺或者汽相沉淀形成在硅氧化物薄膜上。Au/Ti薄膜通過照相平版印刷術(shù)形成預(yù)定圖案。此時(shí)，電極連接、將在下面說明的用于粘附反射鏡襯底的連接部分、用于形成電線結(jié)合墊片的抗蝕圖案同時(shí)形成。Au/Ti薄膜可選地用抗蝕圖案作為掩模使用濕蝕刻移除，然后移除抗蝕圖案以形成互連層104?；ミB層104具有電極互連、將在下面說明地用于連接反射鏡襯底的連接部分、以及電線結(jié)合墊片(未示出)。
在這些層形成以后，形成層間絕緣層105以覆蓋互連層104。層間絕緣層105可從聚酰亞胺薄膜形成，此聚酰亞胺是通過施加作為光敏有機(jī)樹脂的聚苯并噁唑到幾個(gè)μm厚度的薄膜制備的。層間絕緣層105可以由另外一種絕緣材料制成。
如圖13B中所示，開孔105a形成在層間絕緣層105中以暴露互連層104的預(yù)定部分。當(dāng)層間絕緣層105由光敏有機(jī)樹脂形成時(shí)，如上所述，通過曝光和顯影形成圖案以打開開孔105a的區(qū)域。在圖案形成后，薄膜退火并硫化以形成帶有開孔105a的層間絕緣層105。
如圖13C中所示，晶體層106形成以覆蓋帶有開孔105a的層間絕緣層105。晶體層105是諸如Ti/Cu/Ti的金屬薄膜，Ti和Cu薄膜厚度大約為0.1μm。
如圖13D中所示，在平部分形成薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案301。犧牲圖案301可以通過使用照相平版印刷術(shù)處理諸如作為光敏有機(jī)樹脂的聚苯并噁唑的薄膜形成。
例如，通過施加聚苯并噁唑而形成的聚酰亞胺薄膜通過使用光掩模的接觸對(duì)準(zhǔn)器和使用標(biāo)線的分節(jié)器來進(jìn)行曝光和顯影，以通過照相平版印刷術(shù)打開控制電極圖案、傳感器電極圖案、用于連接反射鏡襯底的連接部分和電線結(jié)合墊片將被形成在其上的部分。光敏部分溶解在顯影液中，由此形成具有所需開孔區(qū)域的犧牲圖案301。
如圖13E所示，第一、第二和第三Cu金屬圖案121、141和151a通過電鍍形成并具有和暴露在第一區(qū)域(支撐件120的形成區(qū)域)、第二區(qū)域(控制電極140的形成區(qū)域)和第三區(qū)域(傳感器電極151的形成區(qū)域)中的開孔部分的晶體層106的犧牲圖案301相同的厚度。此時(shí)，金屬圖案121、141和151a以及犧牲圖案的表面被制平以使彼此齊平。
如圖13F中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案302通過和上述說明相同的工藝形成。第一和第二Cu金屬圖案122和142通過電鍍形成并具有和暴露在犧牲圖案302的開孔中的第一以及第二金屬圖案121和141上的犧牲圖案302相同的厚度。在此情況下，沒有開孔形成在第三金屬圖案151a之上的犧牲樣板302中，第三金屬圖案151a由犧牲圖案302覆蓋。這只是一個(gè)例子，開孔可以形成在犧牲圖案302中以進(jìn)一步形成金屬圖案。
如圖13G中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案401通過和上述說明相同的工藝形成。第一和第二Cu金屬圖案123和143通過電鍍形成并具有和暴露在犧牲圖案401的開孔中的第一以及第二金屬圖案122和142上的犧牲圖案401相同的厚度。
如圖13H所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案402通過和上述說明相同的工藝形成。第一和第二Cu金屬圖案124和144通過電鍍形成并具有和暴露在犧牲圖案402的開孔中的第一以及第二金屬圖案123和143上的犧牲圖案402相同的厚度。
如圖13I所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案403通過和上述說明相同的工藝形成。第四Cu金屬圖案125通過電鍍形成并具有和暴露在犧牲圖案第四區(qū)域(第一區(qū)域中的區(qū)域)的開孔中的第一金屬圖案124上的犧牲圖案403相同的厚度。沒有開孔形成在第二金屬圖案144之上的犧牲圖案403中，第二金屬圖案144由犧牲圖案403覆蓋。
如圖13J所示，晶體層404從包括第四金屬圖案125表面的犧牲圖案403的表面上的Ti/Au金屬薄膜形成。晶體層404由諸如厚度為0.1μm的Ti層以及形成在Ti層之上厚度為0.1μm的Au層構(gòu)成。在晶體層404形成后，形成部分在第四金屬圖案125之上打開的抗蝕圖案(犧牲圖案)405。
如圖13K所示，厚度大約為1μm的Au金屬薄膜(第四金屬圖案)406通過電鍍形成在暴露在抗蝕圖案405的開孔中的晶體層404上。如圖13L所示，抗蝕圖案被移除，容納后晶體層404通過以金屬薄膜406作為掩模的進(jìn)行濕蝕刻而蝕刻掉，由此形成金屬圖案126，如圖13M所示。
犧牲圖案301、302、401、402和403通過使用諸如臭氧灰化機(jī)進(jìn)行灰化移除。結(jié)果，如圖13N所示，金屬圖案121、122、123、124、125和126的結(jié)構(gòu)、金屬圖案141、142、143和144的結(jié)構(gòu)以及第三金屬圖案151a的結(jié)構(gòu)被形成并在它們之間形成空間。
此后，晶體層106可選地以金屬圖案121、141和151a作為掩模通過濕蝕刻而蝕刻去除，這樣形成支撐件120、控制電極140和傳感器電極151，如圖13O所示。通過耦合部分(機(jī)架耦合部分132、反射鏡耦合部分134和可移動(dòng)機(jī)架133)可轉(zhuǎn)動(dòng)將反射鏡131安置其上的反射鏡襯底130連接并固定到支撐件120，由此形成圖10中所示的光交換器件。反射鏡襯底130可以通過使用焊接或者各向異性可傳導(dǎo)膠粘劑粘附到連接并固定到支撐部分120。
如上所述，根據(jù)第四實(shí)施例，作為有源電路用以驅(qū)動(dòng)反射鏡、檢測(cè)并控制反射鏡轉(zhuǎn)角的驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152形成在半導(dǎo)體襯底101上。支撐件120、控制電極140和傳感器電極151然后形成，如上所述。反射鏡襯底130連接到支撐件120以制造光交換器件。第四實(shí)施例可以減小光交換器件的尺寸，并獲得高性能光交換器件。根據(jù)第四實(shí)施例，傳感器電路152在來自傳感器電極151的信號(hào)的基礎(chǔ)上檢測(cè)反射鏡131的轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)電路150在所檢測(cè)的轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上控制反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。因此，反射鏡131可以高精度進(jìn)行控制。
下面說明本發(fā)明第五實(shí)施例。在第五實(shí)施例中，直到參照?qǐng)D13A至圖13I的這些步驟都和第四實(shí)施例中的相同，此處的說明加以省略。在第五實(shí)施例中，犧牲圖案403以和第四實(shí)施例相似的方式形成，第四金屬圖案125的形成厚度和犧牲圖案403的厚度相同。如圖14A中所示，晶體層404從包括第四金屬圖案125表面的犧牲圖案403的表面上的Ti/Au金屬薄膜形成。晶體層404由諸如厚度為0.1μm的Ti層以及形成在Ti層之上厚度為0.1μm的Au層構(gòu)成。
在晶體層404形成后，形成抗蝕圖案601。如圖14B所示，一個(gè)1μm后的Au金屬薄膜602通過電鍍形成在除了抗蝕圖案601的形成區(qū)域外的暴露晶體層404上。在抗蝕圖案601移除后，晶體層404可選地使用金屬薄膜602作為掩模移除以形成通孔，由此形成反射鏡襯底130和反射鏡131，如圖14C所示。
反射鏡131通過如同扭簧那樣作用的耦合部分(機(jī)架耦合部分132、反射鏡耦合部分134和可移動(dòng)機(jī)架133)固定在反射鏡襯底130上。耦合部分從金屬薄膜602的部分和介于反射鏡襯底130和反射鏡131之間沒有覆蓋抗蝕圖案601的晶體層404形成。
在以這樣方式形成反射鏡襯底130和反射鏡131后，犧牲圖案301、302、401、402和403使用諸如臭氧灰化機(jī)通過反射鏡襯底130和反射鏡131之間的開孔(通孔)而被灰化。晶體層106可選地使用金屬圖案121、141和151作為掩模移除，這樣形成支撐件120、控制電極140和位于反射鏡襯底130和反射鏡131之下的傳感器電極151，如圖14D所示。反射鏡131以一定間距安置在控制電極140和傳感器電極151之上。
如上所述，同樣在第五實(shí)施例中，作為有源電路用以驅(qū)動(dòng)反射鏡、檢測(cè)并控制反射鏡轉(zhuǎn)角的驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152形成在半導(dǎo)體襯底101上。支撐件120、控制電極140和傳感器電極151然后形成，如上所述。反射鏡襯底130連接到支撐件120以制造光交換器件。第五實(shí)施例可以減小光交換器件的尺寸，并獲得高性能光交換器件。和第四實(shí)施例相似，傳感器電路152在來自傳感器電極151的信號(hào)的基礎(chǔ)上檢測(cè)反射鏡131的轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)電路150在所檢測(cè)的轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上控制反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。因此，反射鏡131可以高精度進(jìn)行控制。
在第五實(shí)施例中，反射鏡襯底130沒有使用粘結(jié)形成，粘結(jié)步驟可以省略，這就具有制造上的優(yōu)勢(shì)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以輕易地知道反射鏡131可以通過疊加許多能夠電鍍具有不同應(yīng)力特性的金屬層來進(jìn)行制造，以控制應(yīng)力防止金屬反射鏡的應(yīng)力翹曲。
下面說明本發(fā)明第六實(shí)施例。在第六實(shí)施例中，直到參照?qǐng)D13A至圖13I的這些步驟都和第四實(shí)施例中的相同，此處的說明加以省略。在第六實(shí)施例中，犧牲圖案403以和第四實(shí)施例相似的方式形成，第四金屬圖案125的形成厚度和犧牲圖案403的厚度相同。如圖15A中所示，多晶硅薄薄膜701以厚度為1μm形成在犧牲圖案403的表面，此表面包括在相對(duì)低溫下使用能夠沉積薄薄膜的ECR CVD的第四金屬圖案的表面。
在薄薄膜701形成后，形成抗蝕圖案702，如圖15B所示。薄薄膜701可選地從抗蝕圖案702的開孔中蝕刻去除以形成通孔?？刮g圖案702被移除以形成反射鏡襯底730和反射鏡731，如圖15C所示。
在反射鏡襯底730和反射鏡731形成后，犧牲圖案301、302、401、402和403使用諸如臭氧灰化機(jī)通過反射鏡襯底730和反射鏡731之間的開孔(通孔)而被灰化。晶體層106可選地使用金屬圖案121、141和151a作為掩模移除，這樣形成支撐件120、控制電極140和位于反射鏡襯底730和反射鏡731之下的傳感器電極151，如圖15D所示。反射鏡731以一定間距安置在控制電極140和傳感器電極151之上。
反射鏡731通過如同扭簧那樣作用的耦合部分(機(jī)架耦合部分132、反射鏡耦合部分134和可移動(dòng)機(jī)架133)固定在反射鏡襯底730上。耦合部分由位于抗蝕圖案702的開孔下反射鏡襯底730和反射鏡731之間的薄薄膜701的部分形成。
如上所說明，同樣在第六實(shí)施例中，作為有源電路用以驅(qū)動(dòng)反射鏡、檢測(cè)并控制反射鏡轉(zhuǎn)角的驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152形成在半導(dǎo)體襯底101上。支撐件120、控制電極140和傳感器電極151然后形成，如上所述。反射鏡襯底730連接到支撐件120以制造光交換器件。第六實(shí)施例可以減小光交換器件的尺寸，并獲得高性能光交換器件。和第四實(shí)施例相似，傳感器電路152在來自傳感器電極151的信號(hào)的基礎(chǔ)上檢測(cè)反射鏡731的轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)電路150在所檢測(cè)的轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上控制反射鏡731的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。因此，反射鏡731可以高精度進(jìn)行控制。在第六實(shí)施例中，反射鏡襯底730沒有使用粘結(jié)形成，粘結(jié)步驟可以省略，這就具有制造上的優(yōu)勢(shì)。
第四至第六實(shí)施例中支撐件120、控制電極140和傳感器電極151使用銅電鍍形成，但是可以通過能夠電鍍的金屬諸如金來電鍍形成。在此情況下，晶體層由Ti/Au制造。
如上所說明，根據(jù)第四至第六實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)電路形成在半導(dǎo)體襯底上，包括其操作由驅(qū)動(dòng)電路控制的的反射鏡部件形成在驅(qū)動(dòng)電路之上。這些實(shí)施例能夠比現(xiàn)有技術(shù)更容易制造更精密的光交換器件，同時(shí)抑制集成度和產(chǎn)量的減小。傳感電極形成在反射鏡之下，傳感器電路形成在半導(dǎo)體襯底之上。傳感器電路在來自傳感器電極的信號(hào)的基礎(chǔ)上檢測(cè)反射鏡的轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)電路在所檢測(cè)的轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上控制反射鏡的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)操作。因此，反射鏡可以高精度地進(jìn)行控制。
如果傳導(dǎo)反射鏡131和控制電極140在接觸時(shí)可導(dǎo)電，接觸部分反應(yīng)并結(jié)合，反射鏡131和控制電極140由于反射鏡131的彈力可能不能回復(fù)到原始狀態(tài)。這種現(xiàn)象被稱作粘結(jié)或者固定，并可能在驅(qū)動(dòng)反射鏡過程中產(chǎn)生問題。這種現(xiàn)象估計(jì)會(huì)在一種電阻焊接中發(fā)生，因?yàn)榉瓷溏R和控制電極間的接觸在施加高電壓時(shí)和所謂的點(diǎn)焊相同。
為了避免這種粘結(jié)現(xiàn)象，至少一個(gè)接觸表面需要被制造為非導(dǎo)電。為此目的，比如作為絕緣體的有機(jī)薄薄膜可以作為保護(hù)性薄膜形成在控制電極上。
例如，在具有反射鏡131的反射鏡襯底130被安置在支撐件120上時(shí)，有機(jī)材料施加在控制電極140和支撐部分120形成在其上的層間絕緣層105上，由此形成覆蓋控制電極140的絕緣體保護(hù)性薄膜。但是，有機(jī)薄膜同樣通過涂層形成在支撐件120上。光敏有機(jī)薄膜必須通過已知照相平版印刷術(shù)形成并制作圖案以移除不必要的部分。
對(duì)于圖10中所示的復(fù)雜三位結(jié)構(gòu)，照相平版印刷術(shù)使用超深曝光形成圖案。覆蓋控制電極140的有機(jī)薄膜的形成需要許多光掩模。由于一個(gè)較大的臺(tái)階的存在，有機(jī)薄膜不能在有機(jī)薄膜將被形成的區(qū)域中，比如控制電極之上形成，這是由于在通過施加有機(jī)材料形成薄膜過程中涂層薄膜較小的臺(tái)階覆蓋造成的。
在此情況下，即使在一個(gè)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)中，粘結(jié)也能通過在諸如控制電極140上使用下述方法部分形成有機(jī)薄膜而得以阻止。
如圖16A所示，構(gòu)成上述驅(qū)動(dòng)電路及其類似的有源電路(未示出)形成在諸如硅的半導(dǎo)體所制的半導(dǎo)體襯底101上，然后形成硅氧化物層間絕緣層102。連接端口形成在層間絕緣層102中，互連層104形成并通過連接端口和連接電極103連接到下部互連上。
此結(jié)構(gòu)通過已知照相平版印刷術(shù)和蝕刻形成。比如，有源電路可以由CMOS LSI工藝形成。連接電極103和互連層104可以通過形成并處理Au/Ti金屬薄膜而形成。金屬薄膜由大約0.1μm厚的Ti下部層和大約0.3μm厚的Au上部層形成。
金屬薄膜如下形成。Au和Ti通過噴濺或者汽相沉淀形成在硅氧化物薄膜上。Au/Ti薄膜通過照相平版印刷術(shù)形成預(yù)定圖案。此時(shí)，電極連接、將在下面說明的用于粘附反射鏡襯底的連接部分、用于形成電線結(jié)合墊片的抗蝕圖案同時(shí)形成。Au/Ti薄膜可選地用抗蝕圖案作為掩模使用濕蝕刻移除，然后移除抗蝕圖案以形成互連層104?；ミB層104具有電極互連、將在下面說明地用于連接反射鏡襯底的連接部分、以及電線結(jié)合墊片(未示出)。
在這些層形成以后，形成層間絕緣層105以覆蓋互連層104。層間絕緣層105可從聚酰亞胺薄膜形成，此聚酰亞胺是通過施加作為光敏有機(jī)樹脂的聚苯并噁唑到幾個(gè)μm厚度的薄膜制備的。層間絕緣層105可以由另外一種絕緣材料制成。
如圖16B中所示，開孔105a形成在層間絕緣層105中以暴露互連層104的預(yù)定部分。當(dāng)層間絕緣層105由光敏有機(jī)樹脂形成時(shí)，如上所述，通過曝光和顯影形成圖案以打開開孔105a的區(qū)域。在圖案形成后，薄膜退火并硫化以形成帶有開孔105a的層間絕緣層105。
如圖16C中所示，比如，厚度大約為0.1μm的Ti下部晶體層106a形成以覆蓋包括開孔105a內(nèi)部的層間絕緣層105。而且，例如，厚度大約為0.3μm的Au上部晶體層106b形成在下部晶體層106a上。
如圖16D中所示，在平部分形成薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案211。犧牲圖案211具有用作下面將要說明的控制電極140而形成的金屬圖案141用開孔以及下面將要說明的用作傳感器電極151的金屬圖案151a。
犧牲圖案211可以通過使用照相平版印刷術(shù)處理諸如作為光敏有機(jī)樹脂的聚苯并噁唑的薄膜形成。例如，通過施加聚苯并噁唑而形成的聚酰亞胺薄膜通過使用光掩模的接觸對(duì)準(zhǔn)器和使用標(biāo)線的分節(jié)器來進(jìn)行曝光和顯影，以通過照相平版印刷術(shù)打開控制電極圖案、傳感器電極圖案、用于連接反射鏡襯底的連接部分和電線結(jié)合墊片將被形成在其上的部分。光敏部分溶解在顯影液中，由此形成具有所需開孔區(qū)域的犧牲圖案211。
如圖16E中所示，Au金屬圖案121、141和151a通過電鍍形成并具有和暴露在犧牲圖案211的開孔部分中的上晶體層106b上犧牲圖案211相同的厚度。此時(shí)，金屬圖案121、141和151a和犧牲圖案的表面被制平以使彼此齊平。形成Au金屬圖案121和141的部分集成在位于下面的上部晶體層106b上。
如圖16F中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案212通過和上述說明相同的工藝形成。Au金屬圖案122和142通過電鍍形成并和暴露在犧牲圖案212的開孔部分中的金屬圖案121和141上的犧牲圖案212具有相同的厚度。此時(shí)，金屬圖案151a被犧牲圖案212所覆蓋。
如圖16G中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案213通過和上述說明相同的工藝形成。Au金屬圖案123和143通過電鍍形成并和暴露在犧牲圖案213的開孔部分中的金屬圖案122和142上的犧牲圖案212具有相同的厚度。
如圖16H中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案402通過和上述說明相同的工藝形成。Au金屬圖案124和144通過電鍍形成并和暴露在犧牲圖案214的開孔部分中的金屬圖案123和143上的犧牲圖案214具有相同的厚度。
如圖16I中所示，平部分的薄膜厚度大約為17μm的犧牲圖案215通過和上述說明相同的工藝形成。Au金屬圖案125通過電鍍形成并和暴露在犧牲圖案215的開孔部分中的金屬圖案124上的犧牲圖案215具有相同的厚度。沒有開孔形成在金屬圖案144之上的犧牲圖案215中，金屬圖案144由犧牲圖案215覆蓋。
犧牲圖案211、212、213、214和215通過使用諸如臭氧灰化機(jī)進(jìn)行灰化移除。結(jié)果，如圖16J所示，在它們之間形成金屬圖案121、122、123、124和125的結(jié)構(gòu)、金屬圖案141、142、143和144的結(jié)構(gòu)以及金屬圖案151a的結(jié)構(gòu)并帶有空間。
此后，Au上晶體層106b可選地以金屬圖案121、141和151a作為掩模通過碘-銨碘化物溶液進(jìn)行濕蝕刻而蝕刻去除，并暴露如圖16K中所示的第一金屬圖案121、141和151a之間下部晶體層106a。金屬圖案121、122、123、124和125構(gòu)成支撐件120，金屬圖案141、142、143和144構(gòu)成控制電極140，以及第三金屬圖案151a構(gòu)成傳感器電極151。
下部晶體層106a可選地通過氫氟酸溶液使用支撐件120、控制電極140和第三金屬圖案151a作為掩模進(jìn)行濕蝕刻移除。結(jié)果，如圖16L中所示，層間絕緣層105的上表面除了支撐件120、控制電極140和傳感器電極151外都被暴露。使用這種結(jié)構(gòu)，支撐件120、控制電極140和傳感器電極151在層間絕緣層105上相互絕緣。
如圖16M中所示，光敏樹脂圖案411通過諸如絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)印刷術(shù)形成以覆蓋控制電極140。光敏樹脂圖案411由諸如光敏聚苯并噁唑制造。
使用這種印刷方法來形成光敏樹脂圖案411將在下面簡要說明。準(zhǔn)備網(wǎng)板，其外表面覆蓋有板薄膜，板薄膜具有對(duì)應(yīng)控制電極140放置其上區(qū)域的開孔圖案。網(wǎng)板附著在預(yù)定機(jī)架上。
對(duì)半導(dǎo)體襯底101和網(wǎng)板間的相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，這樣板薄膜的開孔圖案被放置在控制電極140之上，板薄膜的形成表面(外表面)面向控制電極140。在相對(duì)位置關(guān)系調(diào)整后，上述光敏聚苯并噁唑施加在網(wǎng)板的表面(內(nèi)表面)上，其上沒有形成任何板薄膜。網(wǎng)板和半導(dǎo)體襯底101以預(yù)定間距被移動(dòng)相互靠近，然后固定。網(wǎng)板的內(nèi)表面具有橡皮滾子從而可以壓力滑動(dòng)。
相應(yīng)地，部分聚苯并噁唑穿過暴露在板薄膜的開孔中網(wǎng)板的網(wǎng)孔。覆蓋半導(dǎo)體襯底101的控制電極140的光敏樹脂圖案411可以由穿過的聚苯并噁唑形成。光敏樹脂圖案411的薄膜厚度通過聚苯并噁唑的粘度、橡皮滾子施加的壓力及其類似來進(jìn)行控制。光敏樹脂圖案411的薄膜厚度被調(diào)整至例如大約1μm。
通過使用這樣印刷方法形成的光敏樹脂圖案411，在沒有諸如支撐件120的周邊結(jié)構(gòu)的影響下能夠形成具有所需薄膜厚度的樹脂圖案。
如果板薄膜能夠充分的承受住橡皮滾子的壓力滑動(dòng)，由光敏聚苯并噁唑制造的光敏樹脂圖案411能夠只用板薄膜而不用任何網(wǎng)板網(wǎng)孔模版(印刷)。
包括控制電極140頂部的光敏樹脂圖案411的所需區(qū)域被暴露并被顯影，從而形成覆蓋包括控制電極140頂部的預(yù)定區(qū)域的保護(hù)薄膜412，如圖16N所示。例如，如果光敏樹脂圖案411是負(fù)光敏性的話，圖16N中所示的保護(hù)薄膜412的形成區(qū)域受照射光輻射，然后顯影。通過此工藝，保護(hù)薄膜412可以形成在所需的區(qū)域中。
現(xiàn)有技術(shù)要求照相平版印刷術(shù)使用超深曝光以在諸如控制電極140之類的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)上形成上述圖案。
相反地，根據(jù)此生產(chǎn)方法，厚度大約為1μm的光敏樹脂圖案411通過印刷形成在控制電極140的區(qū)域中。保護(hù)薄膜412能夠使用已知的照相平版印刷術(shù)制作圖案。
反射鏡(板狀可移動(dòng)部分)131通過耦合部分(沒有顯示)可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)安置在其上的反射鏡襯底(反射鏡結(jié)構(gòu))130的機(jī)架連接并固定到支撐件120上，并形成圖17中所示的光交換器件。反射鏡襯底130可以通過使用焊接或者各向異性可傳導(dǎo)膠粘劑粘附而連接并固定到支撐件120。
下面說明圖17中所示光交換器件。光交換器件由反射鏡襯底130構(gòu)成，反射鏡襯底130由形成在半導(dǎo)體襯底101中的層間絕緣層105的可傳導(dǎo)支撐件120支撐并具有開孔區(qū)域，還包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安置在反射鏡襯底130的開孔區(qū)域中的反射鏡131、控制電極140、驅(qū)動(dòng)電路150、傳感器電極151和用于轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡131的傳感器電路152。例如，支撐件120、控制電極140和傳感器電極151放置在層間絕緣層105相同的平面上。支撐件120、控制電極140以及傳感器電極151集成在諸如硅半導(dǎo)體襯底101上。驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152的形成部分安置在層間絕緣層102之下。控制電極140、傳感器電極151以及支撐件120連接到安置在層間絕緣層105之下的互連層104。此布置和圖10所示的相同。
如上所說明，根據(jù)此制造方法，控制電極140的表面由絕緣樹脂所形成的保護(hù)薄膜412覆蓋。這能夠防止諸如控制電極140的上部分和反射鏡131的下表面之間的固定。
根據(jù)此制造方法，即使形成諸如控制電極140的具有大的臺(tái)階的結(jié)構(gòu)中，保護(hù)薄膜能夠均勻地形成在復(fù)雜結(jié)構(gòu)上，而不用使用很多光掩模以及增加工藝的數(shù)目。
在此制造方法中，光敏樹脂圖案使用印刷形成，并由通用照相平版印刷術(shù)形成圖案至覆蓋控制電極所需區(qū)域的保護(hù)薄膜中。
在安置精密控制電極和支撐件時(shí)，印刷本身就使得在控制電極部分上形成樹脂圖案非常困難。但是，上述說明的印刷能夠在控制電極區(qū)域中以所需薄膜厚度形成圖像而不影響諸如支撐件的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)。圖案可以以較小的薄膜厚度形成，并由通用照相平版印刷術(shù)制作圖案。
根據(jù)此制造方法，具有所需厚度的光敏樹脂圖案只在靠近控制電極的區(qū)域中形成，然后使用已知的照相平版印刷術(shù)制作圖案。即使在支撐件或者類似中存在較大的臺(tái)階時(shí)，也能在所需的區(qū)域中形成保護(hù)薄膜。
在上述說明中，四個(gè)分層金屬圖案形成控制電極，五個(gè)分層金屬圖案形成支撐件，這樣支撐件變得比控制電極高。但是現(xiàn)有發(fā)明不限于此。由同樣的層形成的控制電極和支撐件的金屬圖案部分具有相同的厚度。當(dāng)支撐件的分層金屬圖案的數(shù)目比控制電極的至少大一層時(shí)，支撐件被設(shè)置得高于控制電極。例如，支撐件可以從兩個(gè)金屬分層圖案形成，控制電極可以從一個(gè)金屬圖案形成。通過將支撐件設(shè)的更高，反射鏡即使在控制電極低于反射鏡時(shí)移動(dòng)到支撐件上。
在上述說明的制造方法中，由模版印刷制作的樹脂圖案通過照相平版印刷術(shù)制作圖案以形成覆蓋至少控制電極頂部的保護(hù)薄膜。結(jié)果，保護(hù)薄膜可以輕易地形成在甚至是復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)中的控制電極上。在光交換器件中，諸如反射鏡之類的可移動(dòng)部分能夠在驅(qū)動(dòng)時(shí)不直接接觸控制電極而連續(xù)穩(wěn)定操作。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明第七實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。和上述實(shí)施例相似，將光交換器件作為一種帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件來進(jìn)行例示。圖18顯示的是參照本發(fā)明第七實(shí)施例中的光交換器件。圖19顯示的是圖18中光交換器件的截面圖。圖18和圖19主要說明了自作為光交換器件的主要建造單元而形成的部分(反射鏡部件)。例如，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路150和和傳感器電路152形成在諸如硅的半導(dǎo)體襯底101上。諸如硅氧化物的層間絕緣層102、諸如Au/Ti的互連層10以及諸如聚酰亞胺的層間絕緣層105形成在半導(dǎo)體襯底101上。
諸如Cu的金屬支撐件120可選地通過層間絕緣層105形成在半導(dǎo)體襯底101上。支撐部分120是可導(dǎo)電的，并通過形成在層間絕緣層105上的通孔電連接到互連層104。支撐件120通過形成在層間絕緣層102上的連接電極103接收預(yù)定電勢(shì)(例如，地電勢(shì))。
反射鏡襯底130通過支撐件120支撐以從層間絕緣層101的上表面分離。反射鏡襯底130是可導(dǎo)電的，并電連接到支撐件120。并在反射鏡131放置的地方具有開孔區(qū)域。圖11顯示的是具有許多反射鏡部件的光交換器件。如圖11中所示，反射鏡131放置在反射鏡襯底130的許多開孔區(qū)域中，每個(gè)反射鏡131形成一個(gè)反射鏡部件。如同18中所示，每個(gè)反射鏡部件包括反射鏡131、控制電極240(240a、240b、240c和240d)和傳感器電極251(251a、251b、251c和251d)。
可移動(dòng)機(jī)架133和反射鏡131被安置在反射鏡襯底130的開孔區(qū)域中，從頂部往下看，反射鏡131幾乎形成為圓形?？梢苿?dòng)機(jī)架133可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地通過一對(duì)機(jī)架耦合部分132耦合到反射鏡襯底130。每個(gè)耦合部分是諸如扭簧的彈簧部件。
可移動(dòng)機(jī)架133可以作為樞轉(zhuǎn)軸在通過機(jī)架耦合部分對(duì)132并和反射鏡襯底130平行的軸(圖18中Y)樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。反射鏡131能夠繞作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的穿過反射鏡耦合部分134并和可移動(dòng)機(jī)架133平行的軸(圖18中X)樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，反射鏡131能夠作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸地在兩個(gè)軸，即穿過機(jī)架耦合部分對(duì)132的Y軸和穿過反射鏡耦合部分對(duì)134的X軸樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
反射鏡131是可導(dǎo)電的，并通過可導(dǎo)電耦合部分(機(jī)架耦合部分132、反射鏡耦合部分134、和可移動(dòng)機(jī)架133)電連接到反射鏡襯底130。反射鏡131通過互連層104、支撐件120、反射鏡襯底130和耦合部分接收預(yù)定電勢(shì)(即地電勢(shì))。
同樣在圖11中，根據(jù)第七實(shí)施例中的光交換器件包括許多以矩陣布置(集成)的反射鏡部件。每個(gè)反射鏡單元的控制電極240a、240b、240c和240d連接到驅(qū)動(dòng)電路150。傳感器電極251a、251b、251c和251d連接到傳感器電路152。傳感器電路152和驅(qū)動(dòng)電路150幾乎和圖10中所示的光交換器件相同。
在圖18和19中所示的光交換器件中，諸如Cu的金屬傳感器電極251a、251b、251c和251d安置在反射鏡131之下以檢測(cè)樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡131的姿態(tài)。傳感器電極251a、251b、251c和251d可選的形成在層間絕緣層105上，并離開反射鏡131預(yù)定的距離安置在反射鏡131下面(除了直接位于X和Y軸之下的部分)。至少一個(gè)傳感器電極251安置在每個(gè)反射鏡131轉(zhuǎn)軸的一側(cè)或者雙側(cè)。在第七實(shí)施例中，傳感器電極251安置在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸X和Y被使用，這樣總共安置四個(gè)傳感器電極251a、251b、251c和251d。
傳感器電極251a、251b、251c和251d通過形成在層間絕緣層102上的通孔連接到形成在半導(dǎo)體襯底101上的傳感器電路152、互連層104以及形成在層間絕緣層102中的連接電極103。
傳感器電路152是部件和互連形成在半導(dǎo)體襯底101上的集成電路。傳感器電路152檢測(cè)反射鏡131的姿態(tài)，即通過檢測(cè)對(duì)應(yīng)反射鏡131和傳感器電極251a、251b、251c和251d間距離的四個(gè)靜電電容檢測(cè)圍繞作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角和圍繞作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角，這些電容依賴反射鏡131的姿態(tài)而發(fā)生變化。
反射鏡131任意點(diǎn)和面對(duì)任意點(diǎn)傳感器電極251間感應(yīng)的每單位面積上的靜電電容C由下式給定C＝ε/d …(1)其中ε是空間的介電常數(shù)，d是反射鏡131上任意點(diǎn)和傳感器電極251間的距離。傳感器電路152檢測(cè)靜電電容C以檢測(cè)反射鏡131和傳感器電極251間的距離d。傳感器電路152從距離d和反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的預(yù)定位置來檢測(cè)反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角。表示由傳感器電路152檢測(cè)的反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號(hào)反饋回驅(qū)動(dòng)電路150。
諸如Cu的金屬控制電極240a、240b、240c和240d被放置在反射鏡131的下面以控制反射鏡131的姿態(tài)。控制電極240a、240b、240c和240d通過層間絕緣層105可選地形成在半導(dǎo)體襯底101上，并離開反射鏡131預(yù)定距離安置在反射鏡131下面(除了直接位于軸X和Y之下的部分)。至少一個(gè)控制電極240安置在每個(gè)反射鏡131轉(zhuǎn)軸的一側(cè)或者雙側(cè)。在第七實(shí)施例中，控制電極240安置在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩側(cè)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸X和Y被使用，這樣總共安置四個(gè)控制電極240a、240b、240c和240d。
控制電極240a、240b、240c和240d通過形成在層間絕緣層105上的通孔連接到形成在半導(dǎo)體襯底101上的驅(qū)動(dòng)150、互連層104以及形成在層間絕緣層102中的連接電極103。
驅(qū)動(dòng)電路150是部件和互連形成在半導(dǎo)體襯底101上的集成電路。驅(qū)動(dòng)電路150從傳感器電路152反饋回的信號(hào)來識(shí)別反射鏡131的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并對(duì)控制電極240a、240b、240c和240d施加用于控制反射鏡130的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)(轉(zhuǎn)動(dòng)量)的電壓，以調(diào)整由傳感器電路152檢測(cè)的反射鏡131的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度至一個(gè)合理值(比如由外部系統(tǒng)設(shè)置的值)。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路150對(duì)控制電極240a、240b、240c和240d施加電壓以產(chǎn)生控制電極240a、240b、240c和240d和反射鏡131之間的電勢(shì)差。電荷被吸引到反射鏡131面向控制電極240a、240b、240c和240d的部分。反射鏡131通過作用在電荷上的靜電力(庫侖力)而轉(zhuǎn)動(dòng)。反射鏡131在靜電力圍繞轉(zhuǎn)軸的扭矩與扭簧(耦合部分)產(chǎn)生的反向扭矩相互平衡的位置上。
驅(qū)動(dòng)電路150和傳感器電路152可以為一個(gè)反射鏡部件安置?？蛇x地，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路150和一個(gè)傳感器電路152能夠同時(shí)理想的控制許多反射鏡組件。
如上所說明，根據(jù)第七實(shí)施例，傳感器電路152在來自傳感器電極251的信號(hào)的基礎(chǔ)上檢測(cè)反射鏡131的轉(zhuǎn)角，驅(qū)動(dòng)電路150在所檢測(cè)的轉(zhuǎn)角的基礎(chǔ)上控制反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。反射鏡131可以高精度地進(jìn)行控制，增加光交換器件的操作速度。
控制電極240和傳感器電極251自反射鏡131的中心往外布置。在第七實(shí)施例中，安置的傳感器電極251比控制電極240更靠近反射鏡131的中心。這種布置的效果將在下面解釋?？刂齐姌O240、傳感器電極251和反射鏡131間的距離依賴反射鏡131的樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。反射鏡131的周邊角度變化要大于其中心。由此，控制電極240和傳感器電極251的高度設(shè)置必須考慮反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)。
在第七實(shí)施例中，傳感器電極251安置在靠近反射鏡131的中心，控制電極240被安置在傳感器電路251的外部。傳感器電極251可以被設(shè)置高于控制電極240，反射鏡131和傳感器電極251間的距離可以被縮短，由傳感器電路152檢測(cè)的靜電電容C可被增加。距離d和反射鏡131的轉(zhuǎn)動(dòng)角可以由此輕易檢測(cè)。
同樣在圖19中所示的具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件中，可以通過絕緣樹脂保護(hù)薄膜來防止反射鏡131的粘結(jié)。在此情況下，保護(hù)薄膜形成以覆蓋更靠近反射鏡131的傳感器電極251。當(dāng)控制電極240更靠近反射鏡131時(shí)，可以在控制電極240上形成保護(hù)薄膜。保護(hù)薄膜只可以網(wǎng)板印刷形成。例如，預(yù)定樹脂圖案可以通過模版印刷形成以形成覆蓋至少控制電極頂部的保護(hù)薄膜。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，用于構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)的具有可移動(dòng)部分的許多單元單片電路地安裝在半導(dǎo)體襯底上，半導(dǎo)體襯底上的集成電路包括形成在其上的驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、存儲(chǔ)器和處理器。每個(gè)單元包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路。
本發(fā)明可以減小微機(jī)電系統(tǒng)的尺寸，這是由于不需要許多控制信號(hào)線和控制微機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的大的控制器件。
權(quán)利要求
1.一種具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件，其特征在于包括集成電路形成于其上的半導(dǎo)體襯底(1)；許多單元(2)，其形成在所述半導(dǎo)體襯底上并包括在第一電子信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理移動(dòng)的可移動(dòng)部件(202)，每個(gè)所述單元至少包括一個(gè)用于提供控制信號(hào)使可移動(dòng)部件產(chǎn)生物理移動(dòng)的控制電極(21)，在第一電子信號(hào)的基礎(chǔ)上將控制信號(hào)輸出到控制電極的驅(qū)動(dòng)電路(22)，檢測(cè)可移動(dòng)部件物理移動(dòng)的傳感器電極(23)，在來自傳感器電極的信號(hào)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)部件的物理移動(dòng)的第二電子信號(hào)的傳感器電路(24)，保存外部輸入設(shè)置值的存儲(chǔ)器(25)，處理器(26)，其在存儲(chǔ)器中保存的設(shè)置值基礎(chǔ)上產(chǎn)生的第一電子信號(hào)，并在產(chǎn)生的第一和第二電子信號(hào)基礎(chǔ)上控制從驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)輸出，由此控制可移動(dòng)部件的操作，其中所述驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、存儲(chǔ)器和處理器由部分的集成電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于所述可移動(dòng)部分包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合到反射鏡襯底的反射鏡，所述反射鏡襯底由支撐件支撐，所述支撐件由導(dǎo)電材料通過層間絕緣層形成在所述半導(dǎo)體襯底上，所述控制電極和傳感器電極被安置在反射鏡下的層間絕緣層上以和支撐件絕緣，所述反射鏡以預(yù)定距離安置在控制電極和傳感器電極之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于所述傳感器電極安置在所述反射鏡下部區(qū)域中的所述控制電極的外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于所述控制電極安置在所述反射鏡下部區(qū)域中的所述傳感器電極的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于進(jìn)一步包括覆蓋所述控制電極上表面的絕緣樹脂保護(hù)薄膜(412)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其特征在于進(jìn)一步包括覆蓋所述傳感器電極上表面的絕緣樹脂保護(hù)薄膜。
7.一種制造具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括步驟在半導(dǎo)體襯底(101)上形成包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路的集成電路；在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間絕緣層(105)；在所述層間絕緣層上許多單元區(qū)域中形成相互絕緣的許多控制電極(140)和許多傳感器電極(151)；在層間絕緣層上從導(dǎo)電材料形成支撐件(120)，從而比所述控制電極更高；制備在許多開孔區(qū)域中具有反射鏡(131)并由導(dǎo)電材料形成的反射鏡襯底(130)，所述反射鏡可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地和反射鏡襯底通過耦合部分耦合；將反射鏡襯底連接并固定到支撐件，以在為許多單元而形成的控制電極和傳感器電極之上以一定間距安置反射鏡襯底的反射鏡，其中所述控制電極電連接到所述驅(qū)動(dòng)電路從而接收來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，所述傳感器電極電連接到所述傳感器電路以將信號(hào)輸出到傳感器電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在所述反射鏡襯底連接并固定到支撐件上之前，通過模版印刷形成預(yù)定樹脂圖案，以形成至少覆蓋控制電極頂部的保護(hù)薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在所述反射鏡襯底連接并固定到支撐件上之前，通過模版印刷形成覆蓋控制電極的光敏樹脂圖案，樹脂圖案使用照相平版印刷術(shù)制作圖案，以形成至少覆蓋控制電極頂部的保護(hù)薄膜。
10.一種制造具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于至少包括步驟在半導(dǎo)體襯底上形成包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路的集成電路；在半導(dǎo)體襯底上形成層間絕緣層(105)；在層間絕緣層上許多單元區(qū)域中形成相互絕緣的許多控制電極(140)和許多傳感器電極(151)；在層間絕緣層上從導(dǎo)電材料形成支撐件(120)，從而比控制電極更高；在支撐件上由導(dǎo)電材料形成反射鏡襯底(130)，同時(shí)在控制電極和傳感器電極之上保持一個(gè)空間；在所述許多單元區(qū)域中形成穿過反射鏡襯底的開孔區(qū)域，并在所述開孔區(qū)域中形成通過耦合部分可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)耦合到反射鏡襯底的反射鏡(131)，其中所述單元區(qū)域中反射鏡襯底上形成的反射鏡在所述控制電極和傳感器電極之上以一定間距布置，所述控制電極電連接到所述驅(qū)動(dòng)電路從而接收來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，所述傳感器電極電連接到所述傳感器電路以將信號(hào)輸出到傳感器電路。
11.一種制造具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括步驟在半導(dǎo)體襯底(101)上形成包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路的集成電路；在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋所述集成電路的層間絕緣層；在所述層間絕緣層上形成晶體層(106)；在所述晶體層上形成第一犧牲圖案(301)，所述第一犧牲圖案在第一區(qū)域、多個(gè)第二區(qū)域以及多個(gè)第三區(qū)域中具有開孔；在暴露在第一、第二和第三區(qū)域中的晶體層上通過電鍍形成厚度基本和第一犧牲圖案大體相同的第一金屬圖案(121、122、123、124)，以及薄膜厚度不大于第一金屬圖案的第二金屬圖案(141、142、143、144)和第三金屬圖案(151a)；在以預(yù)定薄膜厚度形成第一、第二和第三金屬圖案后，在第一犧牲圖案和第二、第三金屬圖案上形成在第一金屬圖案上第四區(qū)域中具有開孔的第二犧牲圖案(403)；在暴露在第四區(qū)域中的第一金屬圖案的表面上通過電鍍形成第四金屬圖案(125)，所述第四金屬圖案基本和第二犧牲圖案的薄膜厚度相同；在以預(yù)定薄膜厚度形成第四金屬圖案后，移除第一和第二犧牲圖案；在移除犧牲圖案后，通過使用第一、第二和第三金屬圖案作為掩?？蛇x地移除所述晶體層，從而由第一和第四金屬圖案的分層結(jié)構(gòu)、多個(gè)形成自第二金屬圖案并在層間絕緣層上相互分離的控制電極、多個(gè)形成自第三金屬圖案并在層間絕緣層上相互分離的傳感器電極形成支撐件；制備在許多開孔區(qū)域中具有反射鏡并由導(dǎo)電材料形成的反射鏡襯底(130)，反射鏡可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地和反射鏡襯底通過耦合部分耦合；將反射鏡襯底連接并固定到支撐件，以在所述控制電極和傳感器電極之上以一定間距安置反射鏡襯底的反射鏡，其中所述控制電極電連接到所述驅(qū)動(dòng)電路，從而接收來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，所述傳感器電極電連接到傳感器電路，以將信號(hào)輸出到傳感器電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在所述反射鏡襯底連接并固定到所述支撐件上之前，通過模版印刷形成預(yù)定樹脂圖案以形成至少覆蓋所述控制電極頂部的保護(hù)薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在所述反射鏡襯底連接并固定到所述支撐件上之前，通過模版印刷形成覆蓋控制電極的光敏樹脂圖案，所述樹脂圖案使用照相平版印刷術(shù)制作圖案，以形成至少覆蓋所述控制電極頂部的保護(hù)薄膜。
14.一種制造具有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括步驟在半導(dǎo)體襯底上形成包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路的集成電路；在所述半導(dǎo)體襯底上形成覆蓋集成電路的層間絕緣層；在層間絕緣層上形成晶體層；在晶體層上形成第一犧牲圖案，所述第一犧牲圖案在第一區(qū)域、多個(gè)第二區(qū)域以及多個(gè)第三區(qū)域中具有開孔；在暴露在第一、第二和第三區(qū)域中的晶體層上通過電鍍形成厚度基本和第一犧牲圖案相同的第一金屬圖案，以及薄膜厚度不大于所述第一金屬圖案的第二金屬圖案和第三金屬圖案；在以預(yù)定薄膜厚度形成第一、第二和第三金屬圖案后，在第一犧牲圖案和第二、第三金屬圖案上形成在第一金屬圖案上第四區(qū)域中具有開孔的第二犧牲圖案；在暴露在第四區(qū)域中的第一金屬圖案的表面上通過電鍍形成第四金屬圖案，所述第四金屬圖案基本和第二犧牲圖案的薄膜厚度相同；在以預(yù)定薄膜厚度形成第四金屬圖案后，在第二犧牲圖案上形成反射鏡襯底，所述反射鏡襯底由導(dǎo)電材料形成并電連接到第四金屬圖案上；在所述反射鏡襯底中形成通孔，并在反射鏡襯底的多個(gè)預(yù)定區(qū)域中形成多個(gè)反射鏡，所述多個(gè)反射鏡通過耦合部分可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合到所述反射鏡襯底；通過形成在所述反射鏡襯底中的通孔移除第一和第二犧牲圖案；在移除犧牲圖案后，通過使用第一、第二和第三金屬圖案作為掩模可選地移除晶體層，從而由第一和第四金屬圖案的分層結(jié)構(gòu)、多個(gè)形成自第二金屬圖案并在層間絕緣層上相互分離的控制電極、多個(gè)形成自第三金屬圖案并在層間絕緣層上相互分離的傳感器電極形成支撐件，其中所述反射鏡襯底上形成的所述反射鏡在所述控制電極和傳感器電極之上以一定間距布置，所述控制電極電連接到所述驅(qū)動(dòng)電路從而接收來自驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)，所述傳感器電極電連接到所述傳感器電路以將信號(hào)輸出到傳感器電路。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明帶有微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件中，許多構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)的具有可移動(dòng)部件的單元單片電路地安裝在半導(dǎo)體襯底上，半導(dǎo)體襯底上的集成電路包括形成在其上的驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、存儲(chǔ)器和處理器。每個(gè)單元包括處理器、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)電路和傳感器電路。
文檔編號(hào)B81B7/00GK1492508SQ0315864
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月19日
發(fā)明者浦野正美, 石井仁, 島村俊重, 田邊泰之, 町田克之, 阪田知巳, 之, 巳, 重 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社