專利名稱：微機電系統(tǒng)腔涂層及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請案大體上涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)，且更確切地說，涉及MEMS腔內(nèi)的涂 層及用于形成所述微機電系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)包括微機械元件、激活器及電子設(shè)備。可使用沉積、蝕刻及 /或其它蝕刻掉襯底及/或沉積材料層的部分或添加層以形成電及機電裝置的微機械加工 工藝來產(chǎn)生微機械元件。 一種類型的MEMS裝置被稱為干涉式調(diào)制器。在本文中使用 時，術(shù)語干涉式調(diào)制器或干涉光調(diào)制器意指使用光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光 的裝置。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器可包含一對導電板，其中的一者或二者可整體 或部分地具有透明及/或反射性，且能夠在施加適當電信號后發(fā)生相對運動。在特定實施 例中， 一個板可包含沉積在襯底上的固定層，且另一板可包含通過氣隙與固定層分離的 金屬薄膜。如本文更詳細描述， 一個板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷湓诟缮媸秸{(diào)制器 上的光的光學干涉。所述裝置具有廣泛應(yīng)用，且利用及/或修改這些類型裝置的特性使得 其特征可用以改進現(xiàn)有產(chǎn)品和產(chǎn)生尚未開發(fā)的新產(chǎn)品在此項技術(shù)中將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供包含MEMS裝置(例如，干涉式調(diào)制器)的裝置、方法及系統(tǒng)，所述 MEMS裝置包含腔，其中層涂布多個表面。所述層是保形或非保形的。在一些實施例中， 所述層通過原子層沉積(ALD)而形成。所述層優(yōu)選包含介電材料。在一些實施例中， 所述MEMS裝置還展現(xiàn)出改進的特性，例如移動電極之間的改進的電絕緣性、減少的 靜摩擦及/或改進的機械性質(zhì)。
因此，一些實施例提供一種用于形成干涉式調(diào)制器的方法及/或一種通過所述方法形 成的干涉式調(diào)制器，所述方法包含在干涉式調(diào)制器中形成腔；及在形成所述腔之后在 所述腔內(nèi)形成光學介電層的至少一部分。所述腔由第一層及第二層界定，且所述第二層 可相對于所述第一層移動。
在一些實施例中，形成所述光學介電層的至少一部分包含通過原子層沉積形成光學氧化物層的至少一部分。在一些實施例中，形成所述光學介電層的至少一部分包含形成 八1203與Si02中的至少一者。在一些實施例中，形成所述光學介電層的至少一部分包含 形成多個子層。在一些實施例中，形成所述光學介電層的至少一部分包含在低于約350 'C的溫度下形成所述光學氧化物層的至少一部分。在一些實施例中，通過原子層沉積形 成所述光學介電層的至少一部分包含在所述腔內(nèi)形成光學氧化物材料的第一保形層。在 一些實施例中，所述第一保形層的形成在界定腔的第一層的部分上的厚度大體上等于所 述第一保形層的形成在界定腔的第二層的部分上的厚度。在一些實施例中，其中所述第 一保形層的形成在界定腔的第一層的一部分上的厚度為從約50 A到約400 A。在一些實 施例中，通過原子層沉積形成所述光學介電層的至少一部分包含在所述第一層的至少一 部分上形成光學氧化物材料的非保形層。
一些實施例進一步包含在形成所述腔之后在所述第二層的表面上形成光學介電材 料的層，其中所述第二層的表面在所述腔外部。
在一些實施例中，界定所述腔的第一層包含介電材料。在一些實施例中，通過原子 層沉積形成介電層的至少一部分包含密封所述介電材料中的至少一個針孔。在一些實施 例中，包括介電層的所述至少一部分及所述介電材料的兩層的光學介電系統(tǒng)的總厚度小 于約100 nm。
在一些實施例中，通過原子層沉積形成介電層的至少一部分包含在設(shè)置在所述第一 層上的制造殘留物上形成光學氧化物層的至少一部分。
一些實施例進一步包含通過包含以下操作的方法在形成所述光學介電層的至少一
部分之前封裝所述干涉式調(diào)制器形成限定所述干涉式調(diào)制器的密封件，其中所述密封 件包含至少一個開口；及將背板緊固到所述密封件，借此封裝所述干涉式調(diào)制器。 一些
實施例進一步包含在形成光學介電層的至少一部分之后填充所述密封件中的所述至少
一個開口。
其它實施例提供一種干涉式調(diào)制器，其包含第一層，其包含部分反射器；反射層， 其可相對于所述第一層移動；腔，其由所述第一層及所述反射層界定；及保形介電層， 其形成在所述腔內(nèi)在所述第一層及所述反射層上。
一些實施例進一步包含耦合到所述反射層的可變形層。
在一些實施例中，所述保形介電層包含SK)2與Al203中的至少一者。在一些實施例
中，所述保形介電層的厚度為至少約IOA。在一些實施例中，所述保形介電層的厚度為 從約50 A到約400 A。
一些實施例進一步包含形成在所述第一層上的主要介電層。其它實施例提供一種包含陣列干涉式調(diào)制器的顯示器，所述陣列干涉式調(diào)制器包 含第一層，其包含部分反射器；反射層，其可相對于所述第一層移動；腔，其由所述 第一層及所述反射層界定；及保形介電層，其形成在所述腔內(nèi)在所述第一層及所述反射 層上，所述顯示器進一步包含密封件，其限定所述干涉式調(diào)制器；及背板，其緊固到 所述密封件。
其它實施例提供一種設(shè)備，其包含顯示器，其包含陣列干涉式調(diào)制器，所述陣列 干涉式調(diào)制器包含第一層，其包含部分反射器；反射層，其可相對于所述第一層移動； 腔，其由所述第一層及所述反射層界定；及保形介電層，其形成在所述腔內(nèi)在所述第一 層及所述反射層上，所述顯示器進一步包含密封件，其限定所述干涉式調(diào)制器；及背 板，其緊固到所述密封件；處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置 以處理圖像數(shù)據(jù)；及存儲器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。
一些實施例進一步包含經(jīng)配置以將至少一個信號發(fā)送到所述顯示器的驅(qū)動器電路。 一些實施例進一歩包含經(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)動器電路 的控制器。 一些實施例進一步包含經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器的圖像源 模塊。在一些實施例中，所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。 一些實施例進一步包含經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器的 輸入裝置。
其它實施例提供一種干涉式調(diào)制器，其包含用于部分地反射光的裝置；用于激活 所述干涉式調(diào)制器并反射光的可移動裝置；及用于覆蓋所述用于部分地反射光的裝置及 所述可移動裝置的介電裝置。
其它實施例提供一種微機電系統(tǒng)裝置，其包含襯底，其包含第一面；可變形層， 其包含第一面及第二面；大小可變的腔，其包含由所述襯底的第一面及所述可變形層的 第一面界定的相對面；所述可變形層中的多個開口；所述襯底的第一面上的多個位置， 其與所述可變形層中的開口相對；及所述腔中的介電層，其形成在所述襯底的第一面及 所述可變形層的第一面以及所述可變形層的第二面的至少一部分上。
在一些實施例中，所述介電層在所述襯底的第一面上的與所述可變形層中的開口相 對的多個位置上比在所述襯底的第一面上的另一位置上厚。在一些實施例中，所述介電 層大體上在所述腔內(nèi)的所有表面上為保形的。
一些實施例進一步包含設(shè)置在所述腔中且緊固到所述可變形層的可移動導體，其中 所述可移動導體包含靠近所述襯底的表面，且所述介電層的一部分形成在所述可移動導 體的靠近所述襯底的表面上。其它實施例提供一種用于制造微機電系統(tǒng)裝置的方法及/或一種通過所述方法制造 的微機電系統(tǒng)裝置，所述方法包含在第一電極上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成可 變形層；在所述可變形層中形成多個開口；經(jīng)由所述可變形層中的所述多個開口中的至 少一些開口移除所述犧牲層，借此在所述第一電極與所述可變形層之間形成腔；及在移 除所述犧牲層之后通過原子層沉積在所述腔中沉積層。
在一些實施例中，通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積包含八1203與SiCb中 的至少一者的層。在一些實施例中，通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積保形層。 在一些實施例中，通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積非保形層。
其它實施例提供一種用于制造微機電系統(tǒng)裝置的方法及/或一種通過所述方法制造 的微機電系統(tǒng)裝置，所述方法包含在包含部分反射器的第一層上形成犧牲層；在所述 犧牲層上形成可移動反射層；蝕刻掉所述犧牲層，借此形成包含由所述第一層及可移動 鏡面界定的相對側(cè)的光學干涉腔；及通過原子層沉積在所述腔中沉積層。
在^ 些實施例中，蝕刻掉所述犧牲層包含使所述犧牲層與XeF2接觸。
在一些實施例中，形成犧牲層包含形成包含鉬、鍺、非晶硅中的至少一者的層。在 一些實施例中，形成犧牲層包含形成包含多個子層的層。
一些實施例進一步包含在第一層上形成包含至少一個開口的密封件，所述密封件 限定所述可移動反射層；及將背板緊固到所述密封件，其中所述形成密封件及緊固背板 在于所述腔中沉積層之前執(zhí)行。
其它實施例提供一種用于減少微機電系統(tǒng)裝置中的靜摩擦的方法及一種通過所述 方法制造的微機電系統(tǒng)裝置，所述方法包含在微機電系統(tǒng)裝置中在第一層與第二層之 間界定腔，其中所述第二層可相對于所述第一層移動；及在界定所述腔之后通過原子層 沉積在所述腔內(nèi)形成靜摩擦減少層。
其它實施例提供通過原子層沉積形成靜摩擦減少層，其包含通過原子層沉積形成包 含A1203與Si02中的至少一者的靜摩擦減少層。其它實施例提供通過原子層沉積形成靜 摩擦減少層，其包含通過原子層沉積形成保形層。'
其它實施例提供一種用于減少微機電系統(tǒng)裝置中的靜摩擦的方法及一種通過所述 方法制造的微機電系統(tǒng)裝置，所述方法包含為所述微機電系統(tǒng)裝置在第一層與第二層 之間界定腔，其中所述第二層可相對于所述第一層移動；及在界定所述腔之后通過原子 層沉積在所述腔內(nèi)形成層。
在一些實施例中，所述微機電系統(tǒng)裝置是微機電系統(tǒng)裝置的陣列中的元件。
一些實施例進一步包含在所述第二層中形成多個開口。


圖1是描繪干涉式調(diào)制器顯示器的一個實施例的一部分的等角視圖，其中第一干涉 式調(diào)制器的可移動反射層處于松弛位置，且第二干涉式調(diào)制器的可移動反射層處于激活位置。
圖2是說明并入有3x3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)框圖。 圖3是圖1的干涉式調(diào)制器的一個示范性實施例的可移動鏡面位置對所施加電壓的圖。
圖4是可用以驅(qū)動干涉式調(diào)制器顯示器的一組行電壓及列電壓的說明。
圖5A說明圖2的3x3干涉式調(diào)制器顯示器中的顯示數(shù)據(jù)的一個示范性幀。
圖5B說明可用以寫入圖5A的幀的行信號及列信號的一個示范性時序圖。
圖6A及圖6B是說明包含多個干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝置的實施例的系統(tǒng)框圖。
圖7A是圖1的裝置的橫截面。
圖7B是干涉式調(diào)制器的替代實施例的橫截面。
圖7C是干涉式調(diào)制器的另一替代實施例的橫截面。
圖7D是干涉式調(diào)制器的又一替代實施例的橫截面。
圖7E是干涉式調(diào)制器的額外替代實施例的橫截面。
圖8A說明干涉式調(diào)制器的實施例的橫截面，所述干涉式調(diào)制器包含形成在其腔中 且在移動電極上的保形介電層。圖8B到圖8E說明用于制造圖8A中所說明的干涉式調(diào) 制器的方法的實施例的中間結(jié)構(gòu)的橫截面。
圖9說明干涉式調(diào)制器的另一實施例的橫截面，所述干涉式調(diào)制器包含形成在其腔 中的保形介電層。
圖IOA說明干涉式調(diào)制器的實施例的俯視圖，所述干涉式調(diào)制器包含形成在其腔中 的非保形介電層。圖10B說明圖IOB中所說明的干涉式調(diào)制器的橫截面。圖10C及圖 IOD說明處于激活位置中的圖IOA及圖10B中所說明的干涉式調(diào)制器的橫截面。
圖11是說明用于制造圖8A、圖9及圖IOA中所說明的干涉式調(diào)制器的實施例的方 法的實施例的流程圖。
圖12A說明已封裝干涉式調(diào)制器的實施例的橫截面。圖12B說明背板被移除的已封 裝干涉式調(diào)制器的實施例的俯視圖。圖12C說明密封件中具有開口的已封裝干涉式調(diào)制 器的實施例的俯視圖。圖12D到圖12F說明密封件中的開口被填充的圖12C的已封裝 干涉式調(diào)制器的實施例的俯視圖。
具體實施例方式
以下詳細描述是針對本發(fā)明的某些特定實施例。然而，本發(fā)明可以許多不同方式實 施。在此描述中參看圖式，其中相同零件始終用相同數(shù)字表示。如從以下描述將容易明 白，所述實施例可在任何經(jīng)配置以顯示圖像(無論是運動圖像(例如，視頻)還是固定 圖像(例如，靜態(tài)圖像)，且無論是文字圖像還是圖形圖像)的裝置中實施。更確切地 說，預(yù)期所述實施例可在多種電子裝置中實施或與其相關(guān)聯(lián)，所述電子裝置例如(但不 限在)是移動電話、無線裝置、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式或便攜式計算機、GPS 接收器/導航儀、相機、MP3播放機、便攜攝像機、游戲控制臺、腕表、鐘表、計算器、 電視監(jiān)視器、平板顯示器、計算機監(jiān)視器、自動顯示器(例如，里程計顯示器等)、駕 駛艙控制器及/或顯示器、相機視野顯示器(例如，車輛中的后視相機的顯示器)、電子 照片、電子展板或電子標志、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、封裝及美學結(jié)構(gòu)(例如， 一件珠寶上 的圖像顯示)。與本文所述的MEMS裝置結(jié)構(gòu)類似的MEMS裝置也可用于非顯示器應(yīng)用， 例如用于電子開關(guān)裝置。
本文所描述的實施例包括在移除犧牲材料之后通過原子層沉積(ALD)為MEMS 腔加襯的方法。經(jīng)沉積的材料可保形地涂布所有腔表面，充當光學介電層，或充當密封 先前形成的電介質(zhì)中的針孔的補充電介質(zhì)，在任一情況下，均產(chǎn)生較薄電介質(zhì)以獲得給 定絕緣品質(zhì)。材料可經(jīng)選擇而展現(xiàn)出以下各項的組合相對移動的電極之間的減少的靜 摩擦(stiction)、減少的表面電荷累積、改進的機械性質(zhì)，及/或改進的電性質(zhì)。在另一 實施例中，ALD條件經(jīng)選擇以優(yōu)先在靠近開口的區(qū)域中將非保形層沉積到腔中，借此減 少接觸面積，且因此減少在激活MEMS電極以使腔崩塌(collapse)時的靜摩擦?？稍?組裝MEMS襯底與背板之前或之后執(zhí)行犧牲材料的移除及后續(xù)ALD涂布。
圖1中說明一個包含干涉MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實施例。在這些 裝置中，像素處于亮狀態(tài)或暗狀態(tài)。在亮("接通"或"打開")狀態(tài)下，顯示元件將大 部分入射可見光反射到用戶。當在暗("斷開"或"關(guān)閉")狀態(tài)下，顯示元件將極少入 射可見光反射到用戶。"接通"及"斷開"狀態(tài)的光反射性質(zhì)可視實施例而逆轉(zhuǎn)。MEMS 像素可經(jīng)配置以主要在選定色彩下反射，從而允許除黑白外的彩色顯示。
圖1是描繪視覺顯示器的一系列像素中的兩個相鄰像素的等角視圖，其中每一像素 包含一 MEMS干涉式調(diào)制器。在一些實施例中，干涉式調(diào)制器顯示器包含這些干涉式 調(diào)制器的行/列陣列。每一干涉式調(diào)制器包括一對反射層，兩者彼此相距可變且可控距離 而定位以形成具有至少一個可變尺寸的光學共振間隙。在一個實施例中，所述反射層中的一者可在兩個位置之間移動。在第一位置(本文稱為松弛位置)處，可移動反射層定 位在距固定部分反射層相對較大距離處。在第二位置(本文稱為激活位置)處，可移動 反射層定位在較緊密鄰近于所述部分反射層處。從兩個層反射的入射光視可移動反射層 的位置而發(fā)生相長或相消干涉，從而為每一像素產(chǎn)生總體反射或非反射狀態(tài)。
圖1中的像素陣列的所描繪部分包括兩個相鄰干涉式調(diào)制器12a及12b。在左邊的 干涉式調(diào)制器12a中，可移動反射層14a被說明為位于距光學堆疊16a預(yù)定距離的松弛 位置處，所述光學堆疊16a包括部分反射層。在右邊的干涉式調(diào)制器12b中，可移動反 射層14b被說明為位于鄰近于光學堆疊16b的激活位置處。
如本文所參考，光學堆疊16a及16b(統(tǒng)稱為光學堆疊16)通常包含若干融合層(fused layer),所述融合層可包括例如氧化銦錫(ITO)的電極層、例如鉻的部分反射層及透明 電介質(zhì)。光學堆疊16因此是導電、部分透明且部分反射性的，且可(例如)通過在透 明襯底20上沉積上述層中的一者或一者以上來制造。部分反射層可由例如各種金屬、 半導體及電介質(zhì)的具有部分反射性的多種材料形成。部分反射層可由一層或一層以上材 料形成，且所述層中的每一者可由單一材料或材料組合形成。
在一些實施例中，如以下進一步描述，光學堆疊16的層被圖案化為平行條帶，且 可形成顯示裝置中的行電極?？蓪⒖梢苿臃瓷鋵?4a、 14b形成為沉積在柱18的頂部上 的沉積金屬層(垂直于行電極16a、 16b)及沉積在柱18之間的介入犧牲材料的一系列 平行條帶。當犧牲材料被蝕刻掉時，可移動反射層14a、 14b由所界定的間隙19與光學 堆疊16a、 16b分離。例如鋁的高度導電且反射的材料可用于反射層14，且這些條帶可 形成顯示裝置中的列電極。
在不施加電壓的情況下，如由圖1中的像素12a所說明，間隙19保持在可移動反 射層14a與光學堆疊16a之間，其中可移動反射層14a處于機械松弛狀態(tài)。然而，當將 一電位差施加到選定行及列時，形成在對應(yīng)像素處的行電極與列電極的相交處的電容器 變得帶電，且靜電力將電極拉到一起。如果電壓足夠高，則可移動反射層14變形，且 被迫抵靠著光學堆疊16。如由圖1中的右邊的像素12b所說明，光學堆疊16內(nèi)的介電 層(未在圖1中說明)可防止短路并控制層14與16之間的分離距離。無論所施加的電 位差的極性如何，所述行為不變。以此方式，可控制反射對非反射像素狀態(tài)的行/列激活 在許多方面類似于常規(guī)LCD及其它顯示技術(shù)中所用的方法。
圖2到圖5B說明一種在顯示器應(yīng)用中使用干涉式調(diào)制器陣列的示范性過程及系統(tǒng)。
圖2是說明可并入有本發(fā)明的方面的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)框圖。在所述示 范性實施例中，電子裝置包括處理器21，其可為任何通用單芯片或多芯片微處理器，例如ARM、 Pentium 、 Pentium II 、 Pentium III 、 Pentium IV 、 Pentium Pro、 8051、 MIPS 、 PowerPC . ALPHA ,或任何專用微處理器，例如數(shù)字信號處理器、微控制器或可編程 門陣列。如此項技術(shù)中的常規(guī)，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行一個或一個以上軟件模塊。 除執(zhí)行操作系統(tǒng)外，處理器可經(jīng)配置以執(zhí)行一個或一個以上軟件應(yīng)用程序，包括網(wǎng)絡(luò)瀏 覽器、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。
在一個實施例中，處理器21還經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動器22通信。在一個實施例中， 陣列驅(qū)動器22包括將信號提供到顯示器陣列或面板30的行驅(qū)動器電路24及列驅(qū)動器 電路26。圖1中所說明的陣列的橫截面由圖2中的線1-1展示。對于MEMS干涉式調(diào) 制器，行/列激活協(xié)議可利用圖3中所說明的這些裝置的滯后性質(zhì)?？赡苄枰?例如)10 伏特電位差來使可移動層從松弛狀態(tài)變形為激活狀態(tài)。然而，當電壓從所述值減小時， 可移動層隨著電壓降回到10伏特以下而維持其狀態(tài)。在圖3的示范性實施例中，可移 動層直到電壓降到2伏特以下才完全松弛。因此，在圖3中所說明的實例中存在約3 V 到7V的所施加電壓窗，裝置在所述窗內(nèi)穩(wěn)定地處于松弛或激活狀態(tài)。此窗在本文中稱 為"滯后窗"或"穩(wěn)定窗"。對于具有圖3的滯后特性的顯示器陣列，可對行/列激活協(xié) 議進行設(shè)計以使得在行選通期間，將選通的行中的待激活的像素暴露于約IO伏特的電 壓差，且將待松弛的像素暴露于接近于零伏特的電壓差。在選通之后，將像素暴露于約 5伏特的穩(wěn)態(tài)電壓差，使得其保持在行選通將其置于的任何狀態(tài)。在被寫入之后，在此 實例中每一像素在3到7伏特的"穩(wěn)定窗"內(nèi)見到一電位差。此特征使圖1中所說明的 像素設(shè)計在相同所施加電壓條件下穩(wěn)定在激活或松弛預(yù)存在狀態(tài)。由于干涉式調(diào)制器的 每一像素無論處于激活狀態(tài)還是松弛狀態(tài)基本上均為由固定及移動反射層形成的電容 器，因而此穩(wěn)定狀態(tài)可在滯后窗內(nèi)的電壓下得以保持而幾乎無功率耗散。如果所施加的 電位是固定的，則基本上無電流流進像素中。
在典型應(yīng)用中，可通過根據(jù)第一行中的所要激活像素集合來斷言列電極集合而產(chǎn)生 顯示幀。接著將行脈沖施加到行1電極，從而激活對應(yīng)于斷言的列線的像素。接著將斷 言的列電極集合改變?yōu)閷?yīng)于第二行中的所要激活像素集合。接著向行2電極施加一脈 沖，從而根據(jù)所斷言的列電極激活行2中的適當像素。行l(wèi)像素不受行2脈沖影響，且 保持在其在行1脈沖期間被設(shè)定的狀態(tài)?？梢皂樞蚍绞綄φ麄€行系列重復(fù)此過程以產(chǎn)生 幀。通常，通過以每秒某一所要數(shù)目幀不斷重復(fù)此過程而用新的顯示數(shù)據(jù)刷新及/或更新 幀。用以驅(qū)動像素陣列的行及列電極以產(chǎn)生顯示幀的多種協(xié)議也是眾所周知的，且可結(jié) 合本發(fā)明而使用。
圖4、圖5A及圖5B說明一種用以在圖2的3x3陣列上產(chǎn)生顯示幀的可能的激活協(xié)議。圖4說明可用于展現(xiàn)出圖3的滯后曲線的像素的可能的列及行電壓電平集合。在圖 4實施例中，激活像素涉及將適當列設(shè)定為-Vb^，及將適當行設(shè)定為+AV，其可分別對 應(yīng)于-5伏特及+5伏特。通過將適當列設(shè)定為+VbiM且將適當行設(shè)定為相同+AV從而產(chǎn)生 跨越像素的零伏特電位差來實現(xiàn)對像素的松弛。在行電壓保持在零伏特的那些行中，無 論列處于+Vb^還是-Vb^像素均穩(wěn)定在其最初所處的任何狀態(tài)。也如圖4中所說明，將 了解，可使用極性與上述電壓的極性相反的電壓，例如，激活像素可涉及將適當列設(shè)定 為+Vb^及將適當行設(shè)定為-AV。在此實施例中，通過將適當列設(shè)定為-Vb^且將適當行 設(shè)定為相同-AV從而產(chǎn)生跨越像素的零伏特電位差來實現(xiàn)對像素的釋放。
圖5B是展示施加到將產(chǎn)生圖5A中所說明的顯示布置(其中激活像素為非反射性的) 的圖2的3x3陣列的一系列行及列信號的時序圖。在寫入圖5A中所說明的幀之前，所 述像素可處于任何狀態(tài)，且在此實例中，所有行處于O伏特，且所有列處于+5伏特。在 這些所施加電壓下，所有像素均穩(wěn)定在其現(xiàn)有激活或松弛狀態(tài)。
在圖5A幀中，激活像素(l，l)、 (1,2)、 (2,2)、 (3,2)及(3，3)。為實現(xiàn)此目的， 在行1的"線時間"期間，將列1及2設(shè)定為-5伏特，且將列3設(shè)定為+5伏特。此不 改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因為所有像素均保持在3到7伏特的穩(wěn)定窗內(nèi)。接著使用從0伏 特升到5伏特又返回到零的脈沖對行1進行選通。此激活(l，l)及(1,2)像素并松弛 (1,3)像素。陣列中的其它像素不受影響。為按需要設(shè)定行2，將列2設(shè)定為-5伏特且 將列1及3設(shè)定為+5伏特。施加到行2的相同選通將接著激活像素(2，2)并松弛像素 (2，1)及(2,3)。同樣，陣列的其它像素不受影響。通過將列2及3設(shè)定為-5伏特且將 列1設(shè)定為+5伏特而類似地設(shè)定行3。行3選通如圖5A中所示對行3像素進行設(shè)定。 在寫入幀之后，行電位為零，且列電位可保持在+5或-5伏特，且顯示器于是穩(wěn)定在圖 5A的布置。將了解，相同程序可用于幾十或幾百行及列的陣列。也將了解，在上文概 述的一般原理內(nèi)，可廣泛地改變用以執(zhí)行行及列激活的電壓的時序、順序及電平，且以 上實例僅為示范性的，且任何激活電壓方法均可與本文所述的系統(tǒng)及方法一起使用。
圖6A及圖6B是說明顯示裝置40的實施例的系統(tǒng)框圖。顯示裝置40可為(例如) 蜂窩式或移動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其輕微變化也說明各種類型的顯 示裝置，例如電視及便攜式媒體播放器。
顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入裝置48及麥克風 46。外殼41 一般由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的多種制造工藝(包括注射模制及真 空成型)中的任一者形成。此外，外殼41可由多種材料(包括(但不限于)塑料、金 屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其組合)中的任一者制成。在一個實施例中，外殼41包括可與具有不同色彩或含有不同標識、圖片或符號的其它可移除部分互換的可移除部分(未圖示)。示范性顯示裝置40的顯示器30可為多種顯示器(包括如本文所述的雙穩(wěn)態(tài)顯示器) 中的任一者。在其它實施例中，顯示器30包括如上所述的平板顯示器(例如等離子、 EL、 OLED、 STNLCD或TFTLCD),或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的非平板顯示器 (例如CRT或其它管式裝置)。然而，為描述本實施例的目的，顯示器30包括如本文所 述的干涉式調(diào)制器顯示器。圖6B中示意地說明示范性顯示裝置40的一個實施例的組件。所說明的示范性顯示 裝置40包括外殼41，且可包括至少部分封閉在所述外殼41中的額外組件。舉例來說， 在一個實施例中，示范性顯示裝置40包括一包括天線43的網(wǎng)絡(luò)接口 27，所述天線43 耦合到收發(fā)器47。收發(fā)器47連接到處理器21，所述處理器21連接到調(diào)節(jié)硬件52。調(diào) 節(jié)硬件52可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)信號(例如，對信號進行濾波)。調(diào)節(jié)硬件52連接到揚聲器 45及麥克風46。處理器21還連接到輸入裝置48及驅(qū)動器控制器29。驅(qū)動器控制器29 耦合到幀緩沖器28，且耦合到陣列驅(qū)動器22，所述陣列驅(qū)動器22又耦合到顯示器陣列 30。電源50向特定示范性顯示裝置40設(shè)計所需的所有組件提供電力。網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線43及收發(fā)器47，以使得示范性顯示裝置40可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與一 個或一個以上裝置通信。在一個實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27還可具有一些處理能力以緩解 對處理器21的要求。天線43是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何用以發(fā)射及接收信號的 天線。在一個實施例中，天線根據(jù)正EE 802.11標準(包括IEEE 802.11(a)、 (b)或(g)) 來發(fā)射及接收RF信號。在另一實施例中，天線根據(jù)藍牙標準來發(fā)射及接收RF信號。 在蜂窩式電話的情況下，天線經(jīng)設(shè)計以接收用以在無線蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行通信的 CDMA、 GSM、 AMPS或其它已知信號。收發(fā)器47對從天線43接收的信號進行預(yù)處理， 使得所述信號可由處理器21接收并進一步操縱。收發(fā)器47還處理從處理器21接收的 信號，使得所述信號可經(jīng)由天線43而從示范性顯示裝置40發(fā)射。在替代實施例中，收發(fā)器47可由接收器替代。在又一替代實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口27 可由圖像源替代，所述圖像源可存儲或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器21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)字視頻盤(DVD)或硬盤驅(qū)動器，或產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件 模塊。處理器21通?？刂剖痉缎燥@示裝置40的總體操作。處理器21從網(wǎng)絡(luò)接口 27或圖 像源接收數(shù)據(jù)(例如壓縮圖像數(shù)據(jù))，且將所述數(shù)據(jù)處理為原始圖像數(shù)據(jù)或處理為容易 處理為原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21接著將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動器控制器29或幀緩沖器28以進行存儲。原始數(shù)據(jù)通常意指識別圖像內(nèi)每一位置處的圖像特性的信息。 舉例來說，所述圖像特性可包括色彩、飽和度及灰度級。在一個實施例中，處理器21包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制示范性顯示裝 置40的操作。調(diào)節(jié)硬件52通常包括用以將信號發(fā)射到揚聲器45且用以從麥克風46接 收信號的放大器及濾波器。調(diào)節(jié)硬件52可為示范性顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或可并 入在處理器21或其它組件內(nèi)。驅(qū)動器控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28獲得由處理器21產(chǎn)生的原始圖 像數(shù)據(jù)，且將原始圖像數(shù)據(jù)適當重新格式化以供高速發(fā)射到陣列驅(qū)動器22。特定而言， 驅(qū)動器控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化為具有光柵狀格式的數(shù)據(jù)流，使得所述數(shù) 據(jù)流具有適合用以跨越顯示器陣列30進行掃描的時間次序。接著，驅(qū)動器控制器29將 經(jīng)格式化的信息發(fā)送到陣列驅(qū)動器22。盡管驅(qū)動器控制器29 (例如LCD控制器)常常 作為獨立集成電路(IC)與系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但所述控制器可以許多方式來實施。 其可作為硬件嵌入在處理器21中，作為軟件嵌入在處理器21中，或以硬件的形式與陣 列驅(qū)動器22完全集成。通常，陣列驅(qū)動器22從驅(qū)動器控制器29接收經(jīng)格式化的信息，且將視頻數(shù)據(jù)重新 格式化為一組平行波形，所述波形每秒許多次地施加到來自顯示器的x-y像素矩陣的數(shù) 百且有時數(shù)千個引線。在--個實施例中，驅(qū)動器控制器29、陣列驅(qū)動器22及顯示器陣列30適用于本文所 述的任何類型的顯示器。舉例來說，在一個實施例中，驅(qū)動器控制器29是常規(guī)顯示控 制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實施例中，陣列驅(qū)動 器22是常規(guī)驅(qū)動器或雙穩(wěn)態(tài)顯示驅(qū)動器(例如，干涉式調(diào)制器顯示器)。在一個實施例 中，驅(qū)動器控制器29與陣列驅(qū)動器22集成。此實施例通用于例如蜂窩式電話、手表及 其它小面積顯示器的高度集成系統(tǒng)。在又一實施例中，顯示器陣列30是典型顯示器陣 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48允許用戶控制示范性顯示裝置40的操作。在一個實施例中，輸入裝置 48包括小鍵盤，例如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤、按鈕、開關(guān)、觸敏式屏幕或者壓敏 或熱敏薄膜。在一個實施例中，麥克風46是用于示范性顯示裝置40的輸入裝置。當使 用麥克風46來將數(shù)據(jù)輸入到裝置時，可由用戶提供語音命令以控制示范性顯示裝置40 的操作。電源50可包括如此項技術(shù)中眾所周知的多種能量存儲裝置。舉例來說，在一個實 施例中，電源50是可再充電電池，例如鎳鎘電池或鋰離子電池。在另一實施例中，電源50是可再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑料太陽能電池及太陽能電池涂料)。 在另一實施例中，電源50經(jīng)配置以從壁裝插座接收電力。如上所述，在一些實施例中，控制可編程性駐存在可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干位 置處的驅(qū)動器控制器中。在一些實施例中，控制可編程性駐存在陣列驅(qū)動器22中。所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，上述最佳化可以任何數(shù)目的硬件及/或軟件組件且以各種配 置來實施。根據(jù)上述原理操作的干涉式調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的細節(jié)可廣泛地改變。舉例來說，圖7A 到圖7E說明可移動反射層14及其支撐結(jié)構(gòu)的五個不同實施例。圖7A是圖1的實施例 的橫截面，其中金屬材料條帶14沉積在垂直延伸的支撐件18上。在圖7B中，可移動 反射層14僅在拐角處在系栓32上附著到支撐件。在圖7C中，可移動反射層14從可變 形層34懸浮，所述可變形層34可包含柔性金屬?？勺冃螌?4直接或間接地連接到在 可變形層34的周邊周圍的襯底20。這些連接可采取連續(xù)壁及/或個別柱的形式。舉例來 說，平行軌條可支撐可變形層34材料的交叉行，因而界定軌條之間的溝槽及/或腔中的 像素的列。每一腔內(nèi)的額外支撐柱可用來加強可變形層34及防止在松弛位置中下陷。圖7D中所說明的實施例具有在上面擱置可變形層34的支撐柱插塞42。與在圖7A 到圖7C中一樣，可移動反射層14保持懸浮在腔上，但可變形層34并不通過填充可變 形層34與光學堆疊16之間的孔而形成支撐柱。實情為，支撐柱由用以形成支撐柱插塞 42的平坦化材料形成。圖7E中所說明的實施例是基于圖7D中所示的實施例，但也可 適于與圖7A到圖7C中所說明的實施例中的任一者以及未展示的額外實施例一起起作 用。在圖7E中所示的實施例中，已使用額外金屬層或其它導電材料來形成總線結(jié)構(gòu)44。 此允許沿干涉式調(diào)制器的背面來導引信號，從而消除原本可能必須形成在襯底20上的 若干電極。在例如圖7A到圖7E中所示的實施例的實施例中，干涉式調(diào)制器充當直觀式裝置， 其中從透明襯底20的前側(cè)觀看圖像，所述側(cè)與在上面布置調(diào)制器的側(cè)相對。在這些實 施例中，反射層14光學上遮蔽干涉式調(diào)制器在反射層的與襯底20相對的側(cè)上的部分， 包括可變形層34。此允許所遮蔽區(qū)域在不對圖像質(zhì)量造成負面影響的情況下被配置并操 作。此遮蔽允許圖7E中的總線結(jié)構(gòu)44提供將調(diào)制器的光學性質(zhì)與調(diào)制器的機電性質(zhì)(例 如尋址及由所述尋址產(chǎn)生的移動)分離的能力。此可分離調(diào)制器架構(gòu)允許用于調(diào)制器的 機電方面及光學方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料可彼此獨立選擇并起作用。此外，圖7C到圖7E 中所示的實施例具有從使反射層14的光學性質(zhì)與其機械性質(zhì)分離得到的額外益處，所 述機械性質(zhì)由可變形層34實行。此允許用于反射層14的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料相對于光學性質(zhì)而最佳化，且允許用于可變形層34的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料相對于所要機械性質(zhì)而最佳化。 圖8A說明類似于圖7D中所說明的實施例的干涉式調(diào)制器800的實施例的側(cè)面橫 截面圖。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，參考所說明的實施例描述的某些特征也可用于干 涉式調(diào)制器的其它實施例，包括圖7A到圖7C及圖7E中所說明的實施例，以及其它類 型的MEMS裝置。干涉式調(diào)制器800包含襯底820，形成光學堆疊816的一部分的導電層816a及部分 反射層或吸收體816b形成在襯底820上。在所說明的實施例中，經(jīng)由襯底820觀看圖 像，因此，襯底820優(yōu)選對于所說明的光學裝置及方位是透明的?？勺冃螌?34與光學 堆疊816間隔開，從而在其間界定一間隙或腔819。在所說明的實施例中，維持間隙819 的支撐結(jié)構(gòu)包含在襯底820與可變形層834之間延伸的多個支撐柱插塞842，但在其它 布置中，軌條、鉚釘或其它結(jié)構(gòu)可充當支撐物來將MEMS電極間隔開。可移動反射層 或鏡面814設(shè)置在腔819中且緊固到可變形層834。在所說明的實施例中，所述可移動 反射層814包含導電材料且電耦合到可變形層。將理解，在其它MEMS實施例中，可 移動電極無需是反射性的，且可由可變形層形成。第一保形層860在界定腔819的組件(例如，部分反射層816b、支撐柱插塞842、 可移動反射層814，及可變形層的內(nèi)表面834a)上形成在腔819中。在一些優(yōu)選實施例 中，第一保形層860的厚度大體上是均勻的。第二保形層862設(shè)置在可變形層的外表面834b上。在所說明的實施例中，第一保 形層860及第二保形層862的厚度大體上相同且具有相同成分。在所說明的實施例中， 第一保形層860及第二保形層862 —起囊封可變形層834及可移動反射層814。如下文 更詳細論述，優(yōu)選同時形成第一保形層860及第二保形層862。在一些優(yōu)選實施例中，第一保形層860是包含至少一種介電材料的介電層。第二保 形層862包含相同材料。介電材料是此項技術(shù)中已知的任何合適材料。在裝置800為干 涉式調(diào)制器的情況下，介電材料優(yōu)選對光的有關(guān)波長大體上透明。在一些優(yōu)選實施例中， 介電材料包含可使用原子層沉積(ALD)沉積的材料，例如，氧化物、氮化物及其組合。 在一些實施例中，第一保形層860包含二氧化硅(Si02、硅石)、氧化鋁(A1203)或Si02 與八1203的組合。在一些實施例中，第一保形層860包含多種材料。舉例來說，在一些 實施例中，第一保形層860包含介電材料的多個子層，例如，層狀結(jié)構(gòu)。子層之間的界 面是中斷的或分級的。在下文更詳細論述用于形成第一保形層860及第二保形層862及 設(shè)計材料以獲得特定功能性的方法。在這些實施例中，第一保形層的形成在部分反射層816b上的部分860a及第一保形20層的形成在可移動反射層814的下表面814a上的部分860b —起形成光學堆疊816的介 電結(jié)構(gòu)，其在激活位置中使移動電極814與固定電極816a/816b絕緣。在部分860a與 860b的厚度大體上相同的實施例中，所得介電結(jié)構(gòu)稱為"對稱的"，例如，稱為"對稱 氧化物結(jié)構(gòu)"。因此，在一些實施例中，第一保形層860的厚度為一類似、單層介電層 (例如，圖7D中所說明的光學堆疊16的介電層)的厚度的約一半。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員將理解，第一保形層860的厚度視以下因素而定，所述因素包括第一保形層860的 成分、由干涉式調(diào)制器800所調(diào)制的光的波長、第一保形層860的所要機械性質(zhì)，等等。 在一些實施例中，第一保形層860的厚度不大于約100 nm (約1000人)，優(yōu)選從約50 A 到約400 A，更優(yōu)選從約100 A到約250 A。與包含單個介電層的類似裝置(例如，在圖7D中所說明的實施例的光學堆疊16中) 相比，介電第一保形層860的實施例提供第一保形層的分別形成在光學堆疊816與可移 動層814上的部分860a與860b之間的減少的界面粘著性或靜摩擦。此項技術(shù)中稱為"靜摩擦"的狀況通?？赡軙EMS裝置(特別是干涉式調(diào)制 器)的性能造成不利影響。參看圖1中所說明的裝置，靜摩擦可使經(jīng)激活的可移動層14b 在存在將預(yù)期使可移動層14b返回到松弛位置的回復(fù)力的情況下保持與光學堆疊16b接 觸。靜摩擦發(fā)生在將裝置偏置于激活位置中的粘著力的總和大于將裝置朝松弛位置偏置 的回復(fù)力時?；貜?fù)力包括激活的可移動層14b的機械張力。舉例來說，在包括干涉式調(diào) 制器的MEMS裝置中，因為表面力或界面力隨著減小的裝置尺寸而變得相對較強且回 復(fù)力隨著減小的裝置尺寸而變得相對較弱，因此，靜摩擦隨著減小的裝置大小而變得更 成問題。相信粘著力起源于若干來源，包括，例如，毛細管力、范得瓦爾相互作用(vander Walls interaction)、化學鍵結(jié)及經(jīng)俘獲的電荷。在所有這些機制中，粘著力隨著相對可移 動組件(例如，可移動層14b與光學堆疊16b)之間的增加的接觸面積而增加，且隨著 在激活狀態(tài)中相對可移動組件之間的增加的間距而減少。返回到圖8中所說明的實施例，通常相信例如二氧化硅及/或氧化鋁的親水性材料的 大接觸面積會增加而非減少靜摩擦。在不受任何理論限制的情況下，相信在干涉式調(diào)制 器的一些實施例中，靜摩擦至少部分是由留在腔中的制造工藝殘留物引起。舉例來說， 在使用犧牲材料的釋放蝕刻(release etch)形成腔的過程中，蝕刻工藝的非揮發(fā)性產(chǎn)物 作為制造殘留物留在腔中。舉例來說，在使用XeF2蝕刻鉬犧牲層的過程中，非揮發(fā)性 產(chǎn)物可包括非揮發(fā)性含鉬產(chǎn)物(例如，氟氧化鉬(molybdenum oxide fluoride))、非揮發(fā) 性不含鉬產(chǎn)物(例如，來自犧牲層中的雜質(zhì))等等。制造殘留物的其它來源包括蝕刻劑與非犧牲材料的反應(yīng)、由釋放蝕刻所暴露的非犧牲材料的反應(yīng)、在相鄰層的沉積及/或蝕 刻過程中形成的副產(chǎn)物，及相鄰層之間的反應(yīng)產(chǎn)物。ALD的實施例形成精確地遵循下伏層的輪廓的層。因此，在通過ALD形成第一保 形層860的過程中，ALD不僅生長經(jīng)暴露的襯底，而且生長設(shè)置在襯底上的任何制造殘 留物，借此均勻地毯覆腔的經(jīng)暴露表面。在毯覆腔的過程中，第一保形層860覆蓋這些 制造殘留物，借此消除制造殘留物對靜摩擦的作用。在一些實施例中，第一保形層860 的成分經(jīng)選擇以減少第一保形層860的部分860a(形成在光學堆疊816上)與部分860b (形成在可移動反射器814上)之間的內(nèi)聚力對靜摩擦的作用，所述部分在裝置800處 于激活位置中時接觸。與包含單個介電層的類似裝置(例如，圖7D中所說明的實施例)相比， 一些實施 例還展現(xiàn)出光學堆疊816中減少的表面電荷累積。相信表面電荷在介電層中的陷阱中累 積，特別是在介電層的表面處或附近累積。這些陷阱中的一些是固有的，例如在介電層 的沉積期間形成。介電層中的固有陷阱的濃度視包括沉積方法及所沉積的特定介電材料 的因素而定。其它陷阱是外在的，例如，因?qū)殡妼拥膿p壞而形成或是制造殘留物。相信裝置800的實施例會減少由固有及/或外在陷阱所引起的表面電荷累積。舉例來 說，在一些實施例中，固有陷阱的數(shù)目通過由原子層沉積(ALD)形成第一保形層860 而減少(如下文更詳細論述)，此提供具有良好絕緣性質(zhì)的高質(zhì)量介電薄膜。用于ALD 的合適介電材料的實例包括A1203、 Si02及其組合。如下文所論述，在一些實施例中， 在釋放蝕刻之后形成第一保形層860，此為制造干涉式調(diào)制器800的過程中的最后步驟 之一。在這些實施例中，對第一保形層860的損壞得以減少，此是因為其是在接近制造 工藝結(jié)束時形成，從而減少了外在陷阱的數(shù)目。此外，如上文所論述，在一些實施例中，第一保形層860及第二保形層862囊封可 變性層834。在一些實施例中，可變形層834的機械及/或電性質(zhì)通過囊封第一保形層860 及第二保形層862來修改。舉例來說，在一些實施例中，可變形層834的結(jié)構(gòu)完整性得 到改進，特別是在第一保形層860及第二保形層862相對較厚的情況下，例如，至少約 50入、至少約100A、至少約150 A或至少約200 A。在這些實施例中的一些實施例中， 經(jīng)改進的機械完整性提供可變形層834的改進的電完整性。 一些實施例進一步展現(xiàn)出在 較寬溫度范圍上的可操作性。舉例來說，在包含由包含介電材料的第一保形層860及第 二保形層862囊封的金屬可變形層834的實施例中，經(jīng)囊封的可變形層834的有效熱膨 脹系數(shù)低于類似的未經(jīng)囊封的可變形層的有效熱膨脹系數(shù)。此較低熱膨脹系數(shù)準許 MEMS 800在較寬溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定操作。圖9中的側(cè)面橫截面圖中說明干涉式調(diào)制器900的另一實施例。干涉式調(diào)制器900 類似于圖8A中所說明的實施例800以及圖7D中所說明的實施例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人 員將理解，所述特征中的一些特征也可用于(例如)具有類似于圖7A到7C及圖7E中 所說明的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的其它實施例。在所說明的實施例中，裝置900包含襯底920，所 述襯底920上形成有光學堆疊916，所述光學堆疊916包含導電層916a、部分反射層916b 及主要介電層916c。與圖8A的實施例中一樣，光學堆疊916表示MEMS裝置的下部固 定電極。說明為包含多個支撐柱插塞942的支撐結(jié)構(gòu)從光學堆疊916延伸且支撐可變形 層934。光學堆疊916及可變形層934界定腔919，在所述腔919中設(shè)置有表示用于MEMS 裝置的可移動電極的可移動反射層914，所述可移動反射層914緊固到可變形層934。第一保形層960在界定腔的表面(包括介電層916c、支撐柱插塞942、可變形層934 的內(nèi)表面及可移動反射層914的可接近表面)上形成在腔919內(nèi)。第二保形層962形成 在可變形層934的外表面上。在一些實施例中，第一保形層960及第二保形層962包含 與圖8A中所說明的實施例的第一保形層860及第二保形層862相同的材料。在一些優(yōu) 選實施例中，第一保形層960的厚度大體上均勻。在一些實施例中，第二保形層962的 厚度與第一保形層960的厚度大體上相同。在第一保形層960及第二保形層962是通過 ALD形成的實施例中，所述層的厚度為至少通過ALD沉積的單層的大致厚度(約3到 5 A)。更優(yōu)選第一保形層960的厚度為至少約10 A或至少約80 A。因為在此實施例中 光學介電系統(tǒng)包含介電層916c以及兩層第一保形層960，因此，這些層的厚度經(jīng)選擇以 提供所要光學性質(zhì)。理想地，由下文所描述的工藝所形成的層的質(zhì)量準許光學介電系統(tǒng) 的總厚度小于約100nm (1000人)，同時仍能夠在操作期間使電極絕緣。在第一保形層960包含介電材料的實施例中，第一保形層的形成在主要介電層916c 上的部分960a、第一保形層的形成在可移動反射層914的下表面上的部分960b及介電 層916c—起形成介電系統(tǒng)。如上文關(guān)于圖8A中所說明的裝置800的實施例所論述，在 一些實施例中，介電系統(tǒng)的總厚度視以下因素而定第一保形層960及介電層916c的 成分、由干涉式調(diào)制器900所調(diào)制的光的波長、第一保形層960及介電層916c的所要 機械性質(zhì)等等。在一些實施例中，第一保形層960相對較薄，且大體上不影響介電系統(tǒng) 的光學性質(zhì)。在這些實施例中，介電系統(tǒng)的光學性質(zhì)由介電層916c來控制。在一些優(yōu)選實施例中，第一保形層960充當靜摩擦減少層(如上文所論述，例如， 通過覆蓋或密封制造殘留物)。在一些實施例中，第一保形層且特別是部分960a通過遮 蓋、填充、覆蓋及/或密封介電層916c中的缺陷來修復(fù)或增強介電層916c。缺陷常常在 使用典型沉積技術(shù)(CVD、 PVD)制造裝置900的過程中形成在介電層916c中，且包括(例如)針孔、裂痕、麻點(divot)等等。在一些實施例中，缺陷形成在使介電層916c 經(jīng)受(例如)釋放蝕刻過程中及/或來自熱循環(huán)的機械應(yīng)力的過程中。所述缺陷可影響裝 置900的電性質(zhì)及/或機械性質(zhì)，例如因為對下伏層的不當蝕刻。在一些情況下，缺陷可 導致裝置故障。第一保形層960密封針孔，借此準許使用更傾向于形成針孔的較薄介電 層916c。如上文所論述，在一些實施例中，第一保形層960相對較薄。
圖10A說明類似于圖7D中所說明的實施例的干涉式調(diào)制器1000的陣列的部分俯 視平面圖。干涉式調(diào)制器1000包含可變形層1034、可移動反射層1014及支撐柱插塞 1042。圖10A中還說明形成在可變形層1034中的多個蝕刻孔1070。在一些實施例中， 蝕刻孔1070準許在制造干涉式調(diào)制器1000的過程中氣相蝕刻劑與犧牲材料之間接觸。 將理解，圖8A及圖9的實施例還形成在可變形層中具有類似蝕刻孔的MEMS裝置的陣 列的部分。蝕刻孔在圖8A及圖9中不可見，此是因為橫截面是沿未與任何蝕刻孔相交 的截面所截取，例如，類似于圖IOA的截面A-A。
圖10B說明沿干涉式調(diào)制器1000的圖10A的截面B-B所截取的側(cè)面橫截面。指示 出上文所描述的可變形層1034、可移動反射層1014及蝕刻孔1070。干涉式調(diào)制器1000 還包含襯底1020及形成在其上的光學堆疊1016，兩者均在上文較詳細地描述。腔1019 是由光學堆疊1016及可變形層1034界定。
還指示出腔1019內(nèi)的襯底或光學堆疊上的與蝕刻孔1070直接相對的位置1072。所 述位置1072直接暴露于干涉式調(diào)制器外部的環(huán)境。每一這些位置1072的中心處是凸塊 1060，所述凸塊1060在暴露于外部環(huán)境較多的區(qū)域(例如，較接近蝕刻孔1070)中較 厚，且在暴露于外部環(huán)境較少的區(qū)域(例如，距蝕刻孔1070較遠)中較薄。在所說明 的實施例中，凸塊1060彼此隔離，從而形成不連續(xù)的非保形層。在其它實施例中，凸 塊1060合并，從而在光學堆疊1016上形成具有非均勻厚度的大體上連續(xù)的非保形層。 在其它實施例中，非保形層1060包含連續(xù)特征與隔離特征兩者。在所得腔1019中，由 非保形層1060及介電層1016c的任何暴露區(qū)域所界定的底部不與可移動反射層1014的 下表面1014a平行。
在所說明的實施例中，可變形層1034及可移動反射層1014的暴露部分還包含具有 島狀物1060的材料的層1062。在一些實施例中，凸塊的材料還部分或完全設(shè)置在裝置 IOOO的其它部分上，例如，可移動反射層的下表面1014a及/或可變形層1034與可移動 反射層1014之間的區(qū)域。
圖11是參看圖8A中所說明的實施例說明用于制造干涉式調(diào)制器的方法1100的實 施例的流程圖。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，方法1100也適合于制造具有其它設(shè)計的干涉式調(diào)制器及MEMS裝置，例如圖9、圖IOA及圖10B中所說明的實施例。下文所 描述的實施例類似于圖7A到圖7E中所說明的實施例的制造所使用的方法，例如，如在 第2004/0051929 Al號美國專利公開案中所描述的方法。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解， 下文所陳述的描述省略了此項技術(shù)中眾所周知的某些細節(jié)，例如，掩蔽、圖案化、蝕刻 步驟等等。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見， 一些實施例中還使用額外結(jié)構(gòu)(例如， 蝕刻終止物、剝離層(lift-offlayer)等等)。
在步驟1110中，制造未經(jīng)釋放的干涉式調(diào)制器。在一些實施例中，為了制造如圖 8A中所說明的干涉式調(diào)制器，在第一步驟中，將導電層816a、部分反射層816b、第一 犧牲層880及反射層814連續(xù)沉積在襯底820上以提供圖8B中所說明的結(jié)構(gòu)。接下來， 掩蔽并蝕刻反射層814以形成可移動反射層814 (在其上形成有第二犧牲層882),且掩 蔽并蝕刻所得結(jié)構(gòu)以提供圖8C中所說明的結(jié)構(gòu)。在所說明的實施例中，蝕刻產(chǎn)生延伸 到襯底820的開口 842a及延伸到可移動反射層814的開口 884。填充開口 842a以形成 支撐插塞柱842，且在所述支撐插塞柱842、第二犧牲層882及可移動反射層814的由 開口 884所暴露的部分上沉積可變形層834以提供圖8D中所說明的結(jié)構(gòu)。
在制造圖9中所說明的實施例的過程中，除先前段落中所列出的工藝以外，在沉積 第一犧牲層之前，在部分反射層916b上形成介電層916c。
在步驟1120中，使用一種或一種以上蝕刻化學物來蝕刻掉第一犧牲層880及第二 犧牲層882從而形成腔819，借此釋放可移動反射層814及可變形層834以提供圖8E 中所說明的結(jié)構(gòu)。在步驟1120中對犧牲層的蝕刻在本文也稱為"釋放蝕刻"。
在優(yōu)選實施例中，蝕刻劑為氣相蝕刻劑，且蝕刻產(chǎn)物也處于氣相中。舉例來說，在 一些優(yōu)選實施例中，蝕刻劑為XeF2，其在環(huán)境溫度下為具有適當蒸氣壓的固體(在25 'C下約3.8托，0.5 kPa)。蒸氣相蝕刻劑經(jīng)由蝕刻孔(例如，圖IOA及圖10B中說明為 1070的蝕刻孔)接觸犧牲層。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，包含犧牲層的材料結(jié)合裝置800的結(jié)構(gòu)及/或非犧牲材 料而被選擇，使得犧牲材料在結(jié)構(gòu)材料上被選擇性地蝕刻。在使用XeF2作為釋放蝕刻 中的蝕刻劑的實施例中，犧牲材料包含以下各項中的至少一者硅、鍺、鈦、鋯、鉿、 饑、鉭、鈮、鉬、鎢及其混合物、合金及組合，優(yōu)選為鉬、鎢、硅、鍺或硅/鉬。在一些 實施例中，犧牲層包含有機化合物，例如，如光致抗蝕劑的聚合物。在一些實施例中， 犧牲層包含單個層。在其它實施例中，犧牲層包含多個層。合適結(jié)構(gòu)材料在此項技術(shù)中 是已知的。在蝕刻劑包含XeF2的情況下，合適結(jié)構(gòu)材料抵抗XeF2的蝕刻，且包括(例 如)硅石、氧化鋁、氧化物、氮化物、聚合物、鋁、鎳等等。在圖8A中所說明的實施例中，部分反射層816a包含在釋放蝕刻中被相當不良地蝕刻的材料，例如，蝕刻劑為 XeF2的情況下的鉻。
在步驟1130中，在圖8A中所說明的實施例中，在腔819中形成第一保形層860。 在優(yōu)選實施例中，通過原子層沉積(ALD)來形成第一保形層860。 ALD在裝置800的 所有暴露表面上沉積薄膜。因此，第一保形層860與第二保形層862兩者在同一過程中 形成中以提供圖8A中所說明的結(jié)構(gòu)。ALD的實施例準許沉積具有高光學及/或電質(zhì)量的薄膜。
簡而言之，通過ALD沉積或生長的材料的層或薄膜經(jīng)由表面與至少第一前驅(qū)氣體 及第二反應(yīng)氣體的脈沖之間的連續(xù)反應(yīng)而以一次形成材料的一個分子層的形式形成。所 述第一前驅(qū)氣體為ALD沉積的材料的第一元素的來源，且所述第二反應(yīng)氣體可為ALD 沉積的材料的第二元素的來源，或可制備由先前脈沖所留下的表面以用于進一步反應(yīng)。 在典型工藝中，第一前驅(qū)氣體的脈沖接觸一包含官能團的表面，第一前驅(qū)氣體與所述官 能團反應(yīng)(例如，化學吸附)，借此形成包含第一元素的第一表面層。第一表面層相對 于第一前驅(qū)氣體具有自我鈍化性(self-passivating)。因此，過量的第一前驅(qū)氣體不與第 一表面層反應(yīng)(例如，化學吸附的層包括防止超過單層的進一步化學吸附的配位體)， 且因此所述反應(yīng)具有自我限制性。接著通常凈化過量的第一前驅(qū)氣體。接著使第一表面 層與第二反應(yīng)氣體的脈沖接觸，第一表面層與第二反應(yīng)氣體反應(yīng)以形成不會進一步與第 二反應(yīng)氣體反應(yīng)的第二表面層。因此，此步驟也具有自我限制性。接著通常凈化過量的 第二反應(yīng)氣體。然而，第二表面層與第一前驅(qū)氣體反應(yīng)。因此，依次使所述表面與第一 前驅(qū)氣體及第二反應(yīng)氣體接觸準許用戶沉積具有所要厚度的層。為了保持沉積自我限制 于每一循環(huán)少于一單層，通過在脈沖之間對過量反應(yīng)物及副產(chǎn)物進行瞬時脈沖及凈化或 其它移除來使反應(yīng)物保持分離。
ALD的實施例準許對所沉積的層的厚度的精細控制，此是因為所述層生長小于或等 于每一沉積循環(huán)中所沉積的材料的分子層的厚度。舉例來說，Al203的單層為約3到5A 厚，且在一些實施例中，在每一沉積循環(huán)中生長為約1 A厚的子單層。ALD的實施例展 現(xiàn)出所沉積的區(qū)域上的厚度的均勻性，例如，不大于約1%的變化。 一些實施例展現(xiàn)出 表面特征的100%的階梯覆蓋率(step coverage, SC)。所沉積的層的成分可通過不同反 應(yīng)物的周期性替代或添加而控制，從而準許制造分層及/或復(fù)合層。ALD的實施例在低 溫下執(zhí)行，例如，約80到500。C，更典型地，約100到400。C，且常常在低于約350°C 下執(zhí)行。
如上文所論述，在裝置800為干涉式調(diào)制器的實施例中，第一保形層的介電層860a及860b形成光學堆疊的介電結(jié)構(gòu)。因此，在這些實施例中，第一保形層860包含具有 合適光學性質(zhì)(例如，大體上的透明性)的材料。因為介電材料的一些優(yōu)選實施例為氧 化物(例如，二氧化硅及/或氧化鋁)，因此光學堆疊的電介質(zhì)也稱為"光學氧化物"。可 通過ALD形成的合適的光學氧化物在此項技術(shù)中是已知的，例如氧化物及/或氮化物， 優(yōu)選為二氧化硅、氧化鋁或其組合。
用于通過ALD沉積氧化鋁的合適條件在此項技術(shù)中是已知的，其包含使表面與鋁 源氣體的脈沖隨后與氧源氣體的脈沖接觸。在一些實施例中，使用三甲基鋁(TMA)作 為前驅(qū)氣體且使用水(H20)及臭氧(03)中的至少一者作為反應(yīng)氣體而通過ALD沉積 氧化鋁。其它合適源氣體在此項技術(shù)中是已知的。
在二氧化硅的ALD中，使表面與硅源氣體的脈沖隨后與氧源氣體接觸。源氣體的 合適組合包括三甲基硅烷與03/02; SiH2Ch與03; SiCU與H202;及CH3OSi(NCO)3與 H202。在其它實施例中使用此項技術(shù)中已知的用于通過ALD沉積Si02的其它條件。
在一些實施例中，光學氧化物包含(例如)通過催化性ALD使用此項技術(shù)中已知 的合適鋁源氣體及硅源氣體(例如，三甲基鋁(TMA)及三(第三丁氧基)硅垸醇)所
沉積的保形Si02/Al203層狀體或多層結(jié)構(gòu)。
在裝置并非光學調(diào)制器(例如，為機電開關(guān)型MEMS裝置或其它電容性MEMS裝 置)的實施例中，第一保形層無需是透明的。因此，可基于此項技術(shù)中已知的其它特性 (例如，界面粘著性、介電常數(shù)(例如，高k或低k材料)、沉積的簡易性等等)來選擇 第一保形層的成分。
如上文所論述，圖8A中所說明的實施例包含對稱氧化物結(jié)構(gòu)，其具有在電極816 (光學堆疊)及814 (可移動反射層)上的相等厚度的介電層860a及860b。包含對稱氧 化物結(jié)構(gòu)的裝置的實施例展現(xiàn)出比不包含對稱氧化物結(jié)構(gòu)的類似裝置(例如，圖7D中 所說明的實施例，其中介電層為形成在光學堆疊16上的單個層)小的偏移電壓。"偏移 電壓"是裝置的滯后曲線(例如，如圖3中所說明)的實際中心與OV (其是理想裝置 的滯后曲線的中心)之間的差(或"偏移")。在一些實施例中，驅(qū)動器(22，圖2)補 償陣列中的干涉式調(diào)制器中的偏移。然而，在一些情況下，陣列中的所有干涉式調(diào)制器 之間的補償可能是不可能的。包含對稱氧化物結(jié)構(gòu)的干涉式調(diào)制器800的陣列的實施例 展現(xiàn)出偏移電壓的減少的變化，借此簡化或減少了對補償?shù)男枰Ｔ谝恍﹥?yōu)選實例中， 偏移電壓為約0V，其在電容性MEMS裝置中有優(yōu)勢。
在裝置800為光學調(diào)制器的一些實施例中，可移動反射層814的反射性由形成在其 上的保形層部分860b減少約5%,所述值在許多應(yīng)用中是可接受的。此外，圖8A到圖8E的所說明的工藝流程比用于制造圖7D中所說明的干涉式調(diào)制 器的類似工藝更有效，所述干涉式調(diào)制器包含在光學堆疊16中的介電層16c，從而由于 僅形成未經(jīng)圖案化的電介質(zhì)860而節(jié)約至少一個掩蔽步驟。
如上文所論述，在圖9中所說明的裝置900的實施例中，第一保形層960比圖8中 所說明的裝置的第一保形層860薄。在圖8的裝置中，第一保形層860充當唯一光學電 介質(zhì)。在圖9的裝置的一些實施例中，第一保形層960作為光學介電系統(tǒng)中的組件而補 充介電層916c。
在其它實施例中，步驟1130中所形成的層并非保形層，例如，圖10B中所說明的 凸塊或非保形層1060。在一些優(yōu)選實施例中，通過ALD形成島狀物或?qū)?060。在一些 實施例中，(例如)通過限制裝置1000與第一前驅(qū)氣體及/或第二反應(yīng)氣體之間的接觸而 在實現(xiàn)保形性(飽和)之前中斷ALD脈沖，借此通過利用耗盡效應(yīng)而形成非保形層1060。 舉例來說，在凸塊或?qū)?060為Al203的一些實施例中，使裝置IOOO與鋁源氣體接觸， 借此在外表面上的蝕刻孔1070附近在裝置1000的表面1072上形成單層鋁源氣體。在 移除過量鋁源氣體之后，接著使裝置與氧源氣體接觸。氧源氣體首先在最可由氣體接近 的表面處(例如，在可變形層1034及可移動反射層1014的暴露表面上)與鋁源氣體單 層反應(yīng)，借此形成Ah03層1062。襯底或光學堆疊上的靠近蝕刻孔1070的位置1072也 相對可接近，且因此，氧源氣體與鋁源單層之間的反應(yīng)形成為非保形八1203層或凸塊 1060。氧源氣體經(jīng)控制以便(例如)通過凈化及/或通過抽空來使與腔1019的其它區(qū)域 內(nèi)的鋁源單層或子單層的反應(yīng)得以減少及/或可忽略。在其它實施例中，鋁源氣體具有限 制性。
在一些實施例中，執(zhí)行"非理想"ALD，其中ALD反應(yīng)展現(xiàn)出"軟飽和"，借此提 供層1060的所要幾何形狀。舉例來說，在一些實施例中，鋁源氣體在一個表面上展現(xiàn) 出"軟飽和"，此意味著形成在表面上的單層起初并不均勻，但隨時間而變得均勻。因 此，在一些實施例中，在鋁源氣體單層實現(xiàn)均勻性之前，使鋁源氣體單層與氧源氣體接 觸。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，非理想ALD可用于沉積其它類型的層。舉例來說， 硅源氣體在一些情況下也展現(xiàn)出軟飽和。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解，非理想ALD 可應(yīng)用于具有不同結(jié)構(gòu)及/或幾何形狀的裝置。
在圖8A中所說明的實施例中，第二保形層834覆蓋可變形層834。因為在所說明 的實施例中可變形層834還載運電信號，因此在可變形層834上提供電接觸襯墊，所述 電接觸襯墊可能也在步驟1130中由第二保形層覆蓋。在一些實施例中，在步驟1130中 在ALD之前掩蔽接觸襯墊。接著暴露接觸襯墊以(例如)通過剝離保護襯墊的掩模來
28獲得到其的電耦合。合適的掩模在此項技術(shù)中是已知的，例如光致抗蝕劑。在一些實施例中，掩蔽整個可變形層834且移除整個第二保形層862。
在一些實施例中，第二保形層862 (圖8A)、層1062 (圖10B)且尤其層962 (圖9)非常薄從而使得常規(guī)接合工藝(例如，引線接合或焊料接合)突破所述層，從而足以準許接觸襯墊與導線之間的電耦合。
在一些實施例中，使用任何合適蝕刻工藝來蝕刻第二保形層862的設(shè)置在接觸襯墊上的至少一部分。用于Si02與Al203兩者的合適蝕刻劑為HF(干的(蒸氣)或濕的(含水的))。其它合適蝕刻工藝包括干式蝕刻，例如，等離子蝕刻。掩蔽或不掩蔽第二保形層862。在優(yōu)選實施例中，將蝕刻劑作為液體成分直接涂覆到接觸襯墊上的第二保形層862，借此僅蝕刻第二保形層862的所要部分。在一些實施例中，通過浸漬或擦拭將液體蝕刻成分涂覆到第二保形層862。在一些實施例中，在封裝裝置800之后涂覆蝕刻劑，且當接觸襯墊暴露在密封件外部時，由經(jīng)密封的背板保護MEMS裝置的陣列不受蝕刻劑的損害。
在步驟1140中，封裝干涉式調(diào)制器(通常作為干涉式調(diào)制器的陣列中的元件)。圖12A中的橫截面中所說明的經(jīng)封裝的裝置1200的實施例包含形成在襯底1220上的干涉式調(diào)制器1212的陣列1202。背板1204定位在陣列1202上方。限定陣列1202的密封件1206在襯底1220與背板1204之間延伸，其一起界定將陣列1202封閉在其中的體積1208。在一些實施例中，將干燥劑1290設(shè)置在體積1208中。圖12B是背板移除的已封裝裝置1200的俯視圖，其說明襯底1220、干涉式調(diào)制器1212的陣列1202及密封件1206的示范性布置。封裝的實施例保護陣列1202不受物理損壞。在一些實施例中，封裝形成密封或半密封的密封件，其防止外來物質(zhì)或物體(例如，灰塵、水及/或水蒸氣)進入。
背板1204的實施例是部分或完全不透明、半透明及/或透明的。在優(yōu)選實施例中，背板1204包含不產(chǎn)生揮發(fā)性化合物或?qū)⑵涑龤獾牟牧?。?yōu)選地，背板1204大體上不可滲透液態(tài)水及水蒸氣。在一些實施例中，背板1204大體上不可滲透空氣及/或其它氣體。用于背板1204的合適材料包括(例如)金屬、鋼、不銹鋼、黃銅、鈦、鎂、鋁、聚合物樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚烯、聚酯、聚砜、聚醚、聚碳酸酯、聚醚酰胺、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯、聚對二甲苯、陶瓷、玻璃、硅石、氧化鋁及其摻合物、共聚物、合金、復(fù)合物及/或組合。合適的復(fù)合材料的實例包括可從威泰克斯系統(tǒng)公司(Vitex Systems, San Jose， CA)購得的復(fù)合薄膜。在一些實施例中，背板1204進一步包含加強物，例如纖維及/或織物，例如玻璃、金屬、碳、硼、碳納米管等等。
在一些實施例中，背板1204大體上是剛性或柔性的，例如箔或薄膜。在一些實施例中，在步驟1440中在組裝封裝結(jié)構(gòu)之前及/或期間將背板1204變形成預(yù)定配置。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，背板1204的厚度將視包括材料的性質(zhì)及其形狀的因素而定。在一些實施例中，背板的厚度為約0.1mm到約5mm，優(yōu)選約0.2 mm到約2 mm。
在所說明的實施例中，密封件1206將背板1204緊固到襯底1220。在一些實施例中，密封件1206不會產(chǎn)生揮發(fā)性化合物或?qū)⑵涑龤?，所述揮發(fā)性化合物例如為烴、酸、胺等等。在一些實施例中，密封件1206部分地或大體上不可滲透液態(tài)水及/或水蒸氣，從而形成密封或半密封的密封件。在優(yōu)選實施例中，密封件1206包含與襯底1220及背板1204相容的一種或一種以上粘著劑。所述粘著劑是此項技術(shù)中已知的任何合適類型，通過任何合適方法涂覆及固化。在一些實施例中，粘著劑中的一者或一者以上是壓敏性的。
密封件1206包含任何合適材料，例如，聚合物樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚烯、聚酯、聚砜、聚苯乙烯、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯、丙烯酸環(huán)氧樹脂、硅酮、橡膠、聚異丁烯、氯丁橡膠、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯、聚對二甲苯、U.V.可固化粘著劑、輻射可固化粘著劑、光致抗蝕劑及其摻合物、共聚物、合金及/或復(fù)合物。
在一些實施例中，密封件小于約50pm厚，例如約10nm到約30pm厚。在一些實施例中，密封件為從約0.5 mm到約5 mm寬，例如從約1 mm到約2 mm。
在一些實施例中，如圖ll中所展示，在步驟1130中形成第一保形層860或960之后執(zhí)行步驟1140中的封裝。在其它實施例中，在步驟1120中的釋放蝕刻之前且在形成ALD層之前執(zhí)行封裝步驟。相信在封裝之后形成ALD層的過程中，所述層形成在在封裝過程期間所形成的殘留物(例如，在固化粘著性密封件的過程中所形成的殘留物)上，借此減少源于這些殘留物的靜摩擦的分量。
在這些實施例中的一些實施例中，在兩個階段中形成密封件1206。第一階段包含形成如圖12C中所說明的包含一個或一個以上開口 1206a的密封件1206。所述開口 1206a準許氣體或蒸氣進入封裝1200，且借此接觸干涉式調(diào)制器1212，并且準許氣體或蒸氣離開封裝1200。在一些實施例中，開口 1206a還準許使封裝的內(nèi)部與外部之間壓力相等。在一些實施例中，陣列1202包含未經(jīng)釋放的干涉式調(diào)制器(例如，如圖8D中所說明)，其在步驟1140中被封裝，此后在步驟1120中執(zhí)行釋放蝕刻，其中蒸氣相蝕刻劑接觸干涉式調(diào)制器1212,且蒸氣相蝕刻產(chǎn)物經(jīng)由開口 1206a被移除。類似地，在步驟1130中，處理氣體經(jīng)由開口 1206a接近經(jīng)釋放的光學調(diào)制器，且經(jīng)由其移除任何蒸氣相副產(chǎn)物。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在一些實施例中，在步驟1120中的釋放蝕刻之后且在步驟1130中形成第一保形層之前，在步驟1140中(例如)使用圖12C中所說明的配置來封裝陣列1202?？赏ㄟ^此項技術(shù)中已知的任何方式來形成開口 1206a。舉例來說，在一些實施例中，密封件1206形成在襯底1220及/或背板1204上，此后以物理方式(例如，機械加工、研磨、磨蝕、噴砂、切割、鉆孔、穿孔、融化、切除等)及/或以化學方式(例如，蝕刻、溶解、燒盡)移除密封件1206的一個或一個以上部分。在其它實施例中，開口 1206a及密封件1206 (例如)通過圖案化而同時形成在襯底1220及/或背板1204上。在其它實施例中，密封件1206包含緊固到襯底1220及/或背板1204的預(yù)成型的組件，借此形成開口 1206a。
在這些實施例中的一些實施例中，在干涉式調(diào)制器1212的制造完成之后(例如，在釋放蝕刻及ALD涂布之后)，使用與密封件1206相同或不同的材料在第二階段中填充開口 1206a。在一些實施例中，將填充劑1206b大體上設(shè)置在開口 1206a中以提供圖12D中所說明的結(jié)構(gòu)。在其它實施例中，填充劑1206b密封開口 1206a，但不填充開口1206a，例如如圖12E中所說明，其中將填充劑1206b設(shè)置在密封件1206的周邊的至少一部分周圍。在其它實施例中，將填充劑1206b設(shè)置在密封件1206的周邊的至少一部分周圍，且至少部分地填充開口 1206a，例如，如圖12F中所說明。
通過任何合適方法來涂覆填充劑1206b。在一些實施例中，以未固化的狀態(tài)涂覆填充劑1206b，且(例如)通過輻射、熱固化、化學固化、UV輻射、電子束輻射、其組合等等來在原地對填充劑1206b進行固化。舉例來說，在 一 些優(yōu)選實施例中，填充劑1206b包含未固化的聚合物。優(yōu)選以流體狀態(tài)(例如，作為液體、凝膠、糊狀物等等)涂覆所述未固化的聚合物。在其它實施例中，不對填充劑1206b進行固化。舉例來說，在一些實施例中，填充劑包含熱可收縮材料，例如熱塑性塑料、聚烯烴、氟聚合物、聚氯乙烯(PVC)、氯丁橡膠、硅酮彈性體、氟聚合物彈性體(例如，Viton )等等。
在不受任何理論限制的情況下，相信在MEMS裝置(例如，干涉式調(diào)制器)的實施例中所觀測到的靜摩擦的至少一部分是由于制造工藝中形成或留下的殘留物或其它污染物(例如，蝕刻殘留物)而產(chǎn)生。相信這些殘留物會增加移動零件之間的界面粘著性。舉例來說，在圖7D中所說明的實施例中，相信釋放蝕刻在腔19中且特別是在可移動反射層14與光學堆疊16之間留下蝕刻殘留物，因此導致這些組件之間的靜摩擦。相比之下，在圖8A到圖8E中所說明的實施例中，釋放蝕刻1120提供圖8E中所說明的經(jīng)釋放的裝置800。誘發(fā)靜摩擦的殘留物可能留在可移動反射層的下表面814a及/或部分反射層816b上。在步驟1130中，整個腔819 (包括任何蝕刻殘留物)由第一保形層860覆蓋，借此消除了其對靜摩擦的作用。
相信在圖9中所說明的裝置以類似機制來提供減少的靜摩擦。也相信類似機制在圖10B中所說明的包含大體上連續(xù)的非保形層1060的裝置中起作用。
另一相信在圖10B中所說明的裝置1000中起作用的機制是非保形層及/或凸塊1060減少介電層1016c與可移動反射層1014之間的接觸面積，借此減少靜摩擦。相信不平坦或非平行表面展現(xiàn)出減少的靜摩擦。圖10C說明處于激活位置中的裝置1000，其中可移動反射層的邊緣1014b接觸非保形層1060，且可移動反射層1014大體上不接觸介電層1016c。所得腔1019與圖10B中所說明的實施例的腔1019相比較小。在圖IOD中所說明的實施例中，可移動反射層1014在邊緣1014b處接觸非保形層及/或凸塊1060。在所說明的實施例中，可移動反射層1014彎曲，借此使可移動反射層的中央部分1014c與介電層1016c接觸。在所說明的位置中，可移動反射層1014類似于在張力下的板片彈簧。如此，回復(fù)力傾向于將可移動反射層1014推進回到其平坦配置，例如如圖10C中所說明，借此抵銷可移動反射層的中央部分1014c與介電層1016c之間的任何粘著力。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，上文所描述的設(shè)備及制造工藝的改變是可能的，例如添加及/或移除組件及/或步驟，及/或改變其順序。此外，本文所描述的方法、結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)可用于制造其它電子裝置，包括其它類型的MEMS裝置(例如，其它類型的光學調(diào)制器)。
此外，雖然以上詳細描述已展示、描述且指出了本發(fā)明在應(yīng)用于各種實施例時的新穎特征，但將理解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明的精神的情況下對所說明的裝置或工藝迸行各種形式及細節(jié)上的省略、替代及改變。將認識到，可用不提供本文陳述的所有特征及益處的形式體現(xiàn)本發(fā)明，此是因為一些特征可與其它特征分離地使用或?qū)嵺`。
權(quán)利要求
1.一種用于形成干涉式調(diào)制器的方法，所述方法包含在干涉式調(diào)制器中形成腔，其中由第一層及第二層界定所述腔，且所述第二層可相對于所述第一層移動；以及在形成所述腔之后在所述腔內(nèi)形成光學介電層的至少一部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述光學介電層的至少一部分包含通過原子層沉積形成光學氧化物層的至少一部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中形成所述光學介電層的至少一部分包含形成八1203與Si02中的至少一者。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中形成所述光學介電層的至少一部分包含形成多個子層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述光學介電層的至少一部分包含在低于約35(TC的溫度下形成所述光學氧化物層的至少一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過原子層沉積形成所述光學介電層的至少一部分包含在所述腔內(nèi)形成光學氧化物材料的第一保形層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一保形層的形成在界定所述腔的所述第一層的一部分上的厚度大體上等于所述第一保形層的形成在界定所述腔的所述第二層的一部分上的厚度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一保形層的形成在界定所述腔的所述第一層的一部分上的厚度為從約50人到約400 A。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過原子層沉積形成所述光學介電層的至少一部分包含在所述第一層的至少一部分上形成光學氧化物材料的非保形層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含在形成所述腔之后在所述第二層的表面上形成光學介電材料的層，其中所述第二層的所述表面在所述腔外部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中界定所述腔的所述第一層包含介電材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中通過原子層沉積形成介電層的至少一部分包含密封所述介電材料中的至少一個針孔。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中包括介電層的所述至少一部分及所述介電材料的兩個層的光學介電系統(tǒng)的總厚度小于約100 nm。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過原子層沉積形成介電層的至少一部分包含在設(shè)置在所述第一層上的制造殘留物上形成光學氧化物層的至少一部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含通過包含以下操作的方法在形成所述光學介電層的至少一部分之前封裝所述干涉式調(diào)制器形成限定所述干涉式調(diào)制器的密封件，其中所述密封件包含至少一個開口；以及將背板緊固到所述密封件，借此封裝所述干涉式調(diào)制器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包含在形成光學介電層的至少一部分之后填充所述密封件中的所述至少一個開口 。
17. —種通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法形成的干涉式調(diào)制器。
18. —種干涉式調(diào)制器，其包含第一層，其包含部分反射器；反射層，其可相對于所述第一層移動；腔，其由所述第一層及所述反射層界定；以及保形介電層，其形成在所述腔內(nèi)所述第一層及所述反射層上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的干涉式調(diào)制器，其進一步包含耦合到所述反射層的可變形層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的干涉式調(diào)制器，其中所述保形介電層包含Si02與Al203中的至少一者。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的干涉式調(diào)制器，其中所述保形介電層的厚度為至少約10人。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的干涉式調(diào)制器，其中所述保形介電層的厚度為從約50 A到約400入。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的干涉式調(diào)制器，其進一步包含形成在所述第一層上的主要介電層。
24. —種顯示器，其包含根據(jù)權(quán)利要求18所述的干涉式調(diào)制器的陣列，其進一步包含密封件，其限定所述干涉式調(diào)制器；以及背板，其緊固到所述密封件。
25. —種設(shè)備，其包含顯示器，其包含根據(jù)權(quán)利要求24所述的微機電系統(tǒng)裝置；處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及存儲器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其進一步包含經(jīng)配置以將至少一個信號發(fā)送到所述顯示器的驅(qū)動器電路。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其進一步包含經(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)動器電路的控制器。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其進一步包含經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器的圖像源模塊。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其進一步包含經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器的輸入裝置。
31. —種干涉式調(diào)制器，其包含用于部分地反射光的裝置；用于激活所述干涉式調(diào)制器且用于反射光的可移動裝置；以及用于覆蓋所述用于部分地反射光的裝置及所述可移動裝置的介電裝置。
32. —種微機電系統(tǒng)裝置，其包含-襯底，其包含第一面；可變形層，其包含第一面及第二面；大小可變的腔，其包含由所述襯底的所述第一面及所述可變形層的所述第一面界定的相對面；所述可變形層中的多個開口；所述襯底的所述第一面上的多個位置，其與所述可變形層中的所述開口相對；以及所述腔中的介電層，其形成在所述襯底的所述第一面及所述可變形層的所述第一面以及所述可變形層的所述第二面的至少一部分上。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機電系統(tǒng)裝置，其中所述介電層在所述襯底的所述第一面上的與所述可變形層中的所述開口相對的所述多個位置上比在所述襯底的所述第一面上的另一位置上厚。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機電系統(tǒng)裝置，其中所述介電層在所述腔內(nèi)的所有表面上大體上保形。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機電系統(tǒng)裝置，其進一步包含設(shè)置在所述腔中且緊固到所述可變形層的可移動導體，其中所述可移動導體包含靠近所述襯底的表面，且所述介電層的一部分形成在所述可移動導體的靠近所述襯底的所述表面上。
36. —種用于制造微機電系統(tǒng)裝置的方法，其包含在第一電極上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成可變形層；在所述可變形層中形成多個開口；經(jīng)由所述可變形層中的所述多個開口中的至少一些開口移除所述犧牲層，借此在所述第一電極與所述可變形層之間形成腔；以及在移除所述犧牲層之后通過原子層沉積在所述腔中沉積層。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積包含八1203與Si02中的至少一者的層。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積保形層。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中通過原子層沉積在所述腔中沉積層包含沉積非保形層。
40. —種通過根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法制造的微機電系統(tǒng)裝置。
41. 一種用于制造干涉式調(diào)制器的方法，其包含在包含部分反射器的第一層上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成可移動反射層；蝕刻掉所述犧牲層，借此形成包含由所述第一層及可移動鏡面界定的相對側(cè)的光學干涉腔；以及通過原子層沉積在所述腔中沉積層。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中蝕刻掉所述犧牲層包含使所述犧牲層與XeF2接觸。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中形成犧牲層包含形成包含鉬、鍺、非晶硅中的至少一者的層。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中形成犧牲層包含形成包含多個子層的層。
45. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其進一步包含在所述第-層上形成包含至少一個開口的密封件，其限定所述可移動反射層；以及將背板緊固到所述密封件，其中在于所述腔中沉積層之前執(zhí)行所述形成密封件及緊固背板。
46. —種通過根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法制造的干涉式調(diào)制器。
47. —種用于減少微機電系統(tǒng)裝置中的靜摩擦的方法，其包含在微機電系統(tǒng)裝置中在第一層與第二層之間界定腔，其中所述第二層可相對于所述第一層移動；以及在界定所述腔之后通過原子層沉積在所述腔內(nèi)形成靜摩擦減少層。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中通過原子層沉積形成靜摩擦減少層包含通過原子層沉積形成包含Al203與Si02中的至少一者的靜摩擦減少層。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中通過原子層沉積形成靜摩擦減少層包含通過原子層沉積形成保形層。
50. —種通過根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法形成的微機電系統(tǒng)裝置。
51. —種用于形成微機電系統(tǒng)裝置的方法，其包含為所述微機電系統(tǒng)裝置在第一層與第二層之間界定腔，其中所述第二層可相對于所述第一層移動；以及在界定所述腔之后通過原子層沉積在所述腔內(nèi)形成層。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述微機電系統(tǒng)裝置是微機電系統(tǒng)裝置的陣列的元件。
53. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其進一步包含在所述第二層中形成多個開口。
54. —種通過根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法制造的微機電系統(tǒng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供包含MEMS裝置(例如干涉式調(diào)制器)的裝置、方法及系統(tǒng)，所述MEMS裝置包含其中一層涂布多個表面的腔。所述層是保形或非保形的。在一些實施例中，所述層通過原子層沉積(ALD)形成。所述層優(yōu)選包含介電材料。在一些實施例中，所述MEMS裝置還展現(xiàn)出改進的特性，例如移動電極之間的改進的電絕緣性、減少的靜摩擦及/或改進的機械性質(zhì)。
文檔編號B81B7/00GK101636344SQ200880008750
公開日2010年1月27日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者葉夫根尼·古塞夫, 安娜·R·隆德爾甘, 戴維·希爾德, 班加洛爾·R·納塔拉魯, 詹姆斯·蘭道夫·韋伯斯特 申請人:高通Mems科技公司