專利名稱：微機(jī)電器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
微機(jī)電系統(tǒng)或MEMS器件包括集成有電子微電路的微加工襯底。這種器件可例如形成根據(jù)例如電磁、電致伸縮、熱電、壓電或壓阻效應(yīng)進(jìn)行操作的微傳感器或微致動(dòng)器。MEMS器件使用例如光刻、氣相沉積和蝕刻的微電子技術(shù)形成在絕緣體和其他襯底上。
MEMS器件的一個(gè)實(shí)例包括微反射鏡器件。微反射鏡器件可作為用于入射光幅度和/或相位調(diào)制的光調(diào)制器。微反射鏡器件的一個(gè)應(yīng)用是在顯示系統(tǒng)中。因此，多個(gè)微反射鏡器件布置成陣列，使得每個(gè)微反射鏡器件提供顯示器的一個(gè)單元或像素。
傳統(tǒng)微反射鏡器件包括靜電致動(dòng)的反射鏡，反射鏡受到支承以便圍繞反射鏡的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，通過(guò)在不同方向上引導(dǎo)光線，反射鏡圍繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)可以用來(lái)調(diào)制入射光。為了在不同方向上引導(dǎo)入射光線，反射鏡可包括反射入射光線的反射表面。不幸的是，反射表面上的變化可減小反射鏡的反射性和/或產(chǎn)生光干涉，由此降低或減小反射鏡的對(duì)比度。
出于這些和其他原因，需要進(jìn)行本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種形成MEMS器件的方法。該方法包括在子結(jié)構(gòu)上沉積傳導(dǎo)材料，在傳導(dǎo)材料上形成第一犧牲層，其中包括形成第一犧牲層的大致平的表面，并且在第一犧牲層的大致平的表面上形成第一元件，其中包括通過(guò)第一犧牲層將第一元件和傳導(dǎo)材料連通。另外，該方法包括在第一元件上形成第二犧牲層，其中包括形成第二犧牲層的大致平的表面，在形成第二犧牲層之后，形成通過(guò)第二犧牲層到第一元件的支承件，其中包括填充支承件，并且在支承件和第二犧牲層的大致平的表面上形成第二元件。因此，該方法還包括大致去除第一犧牲層和第二犧牲層，由此通過(guò)支承件相對(duì)于第一元件支承第二元件。


圖1是表示本發(fā)明微反射鏡器件一部分的一個(gè)實(shí)施例的示意截面圖；圖2是表示本發(fā)明微反射鏡器件一部分的一個(gè)實(shí)施例的透視圖；圖3是表示本發(fā)明微反射鏡器件一部分的另一實(shí)施例的透視圖；圖4是沿圖3的線4-4截取的示意截面圖，以表示本發(fā)明微反射鏡器件的致動(dòng)的一個(gè)實(shí)施例；圖5A-5N表示形成本發(fā)明微反射鏡器件的一個(gè)實(shí)施例；圖6是說(shuō)明包括本發(fā)明微反射鏡器件的顯示系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
在以下的詳細(xì)說(shuō)明書中，對(duì)于形成該說(shuō)明書一部分的附圖進(jìn)行參考，附圖通過(guò)說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例來(lái)表示。因此，例如“頂部”、“底部”、“前部”、“后部”、“前導(dǎo)”、“拖尾”等方向術(shù)語(yǔ)是參考所述附圖的方向來(lái)進(jìn)行描述的。由于本發(fā)明實(shí)施例的部件可在多個(gè)不同的方向上定位，方向術(shù)語(yǔ)用于說(shuō)明目的而沒(méi)有限制含義。將理解到可以采用其他實(shí)施例，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)和邏輯改變而不偏離本發(fā)明的范圍。因此以下詳細(xì)描述不加限制地進(jìn)行參考，并且本發(fā)明的范圍通過(guò)所附權(quán)利要求來(lái)限定。
圖1表示微反射鏡器件10的一個(gè)實(shí)施例。微反射鏡器件10是微致動(dòng)器，其根據(jù)電和機(jī)械轉(zhuǎn)換來(lái)產(chǎn)生力，并造成主體或元件的運(yùn)動(dòng)或致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，如下描述，多個(gè)微反射鏡10布置成形成微反射鏡器件的陣列。因此，每個(gè)微反射鏡器件10構(gòu)成調(diào)制入射光的光調(diào)制器，并提供顯示器的一個(gè)單元或像素。另外，微反射鏡器件10還可用于例如投射的其他成像系統(tǒng)中，并還可用于光尋址。
在一個(gè)實(shí)施例中，如下描述，形成微反射鏡器件10以便減小或降低器件反射表面的變化。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，微反射鏡器件10的反射元件在其整體上形成大致平的表面。因此，可以提高微反射鏡器件10的反射性和/或減小來(lái)自微反射鏡器件10的光干涉。因此，可以改進(jìn)微反射鏡器件10的對(duì)比度。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，微反射鏡器件10包括襯底20、板30和致動(dòng)元件40。最好是，板30大致平行于襯底20的表面22取向，并與表面22隔開，以便在其中限定腔室50。致動(dòng)元件40介于襯底20的表面22和板30之間。因此，致動(dòng)元件40定位在腔室50內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)元件40通過(guò)從襯底20的表面22延伸的支承件或支柱24相對(duì)于襯底20進(jìn)行支承。
在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)元件40受到致動(dòng)，以便相對(duì)于襯底20和板30在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。最好是，致動(dòng)元件40圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線運(yùn)動(dòng)或傾斜一個(gè)角度。因此，致動(dòng)元件40的第一位置47表示成大致水平并大致平行于襯底20，并且致動(dòng)元件40的第二位置48表示成相對(duì)于第一位置47在一個(gè)角度上取向。下面詳細(xì)描述致動(dòng)元件40相對(duì)于襯底20和板30的運(yùn)動(dòng)或致動(dòng)。
最好是，板30是透明板32，而致動(dòng)元件40是反射元件42。在一個(gè)實(shí)施例中，透明板32是玻璃板。但是還可以使用其他適當(dāng)?shù)钠矫姘胪该骰蛲该鞑牧?，至少材料的?shí)例包括石英和塑料。
反射元件42包括反射表面44。在一個(gè)實(shí)施例中，反射元件42由具有適當(dāng)反射性的均勻材料形成，以便形成反射表面44。這種材料的實(shí)例包括多晶硅或例如鋁的金屬。在另一實(shí)施例中，輻射元件42由例如多晶硅的基本材料和布置在基本材料的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上的例如鋁或銀的反射材料制成。另外，輻射元件42可以由非傳導(dǎo)材料制成或可以由傳導(dǎo)材料制成或包括傳導(dǎo)材料。
如圖1的實(shí)施例所示，微反射鏡器件10對(duì)于由位于與襯底20相對(duì)的透明板32的一側(cè)上的光源(未示出)產(chǎn)生的光進(jìn)行調(diào)制。光源可以包括例如環(huán)境和/或人工光。因此，入射到透明板32上的輸入光12穿過(guò)透明板21到腔室50內(nèi)，并作為輸出光14通過(guò)反射元件42的反射表面44反射。因此，輸出光14離開腔室50并穿過(guò)透明板32返回。
輸出光14的方向通過(guò)反射元件42的位置來(lái)確定或控制。例如，當(dāng)反射元件42位于第一位置47時(shí)，輸出光14在第一方向14a上指向。但是，當(dāng)反射元件42位于第二位置48時(shí)，輸出光14在第二方向14b上指向。因此，微反射鏡器件10調(diào)制或改變由輸入光12產(chǎn)生的輸出光14的方向。因此，反射元件42可用來(lái)將光引導(dǎo)到光學(xué)成像系統(tǒng)上和/或引離光學(xué)成像系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一位置47是反射元件42的中間位置，并表示其中將光反射到例如瀏覽器或顯示屏上的微反射鏡器件10的“開”狀態(tài)，如下描述。因此，第二位置48是反射元件42的致動(dòng)位置，并表示其中不將光反射到例如瀏覽器或顯示屏是的微反射鏡器件10的“關(guān)”狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將電信號(hào)施加到形成在襯底20上的電極60上，使得反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，電極60形成在靠近反射元件42的端部或邊緣的襯底20的表面22上。將電信號(hào)施加到電極60上，使得在電極60和反射元件42形成電場(chǎng)，這將造成反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。最好是，當(dāng)電信號(hào)從電極60去除時(shí)，反射元件42停留或保持在第二位置48長(zhǎng)達(dá)一定時(shí)間。此后，反射元件42的恢復(fù)力將反射元件42拉動(dòng)或返回到第一位置47。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)通路26形成并延伸在支柱24內(nèi)。傳導(dǎo)通路26電連接到反射元件42上，并且更特別是連接到反射元件42的傳導(dǎo)材料上。更特別是，電極60賦與一種極性，而反射元件42的傳導(dǎo)材料賦與相反的極性。因此，將具有一種極性的電信號(hào)施加到電極60上并將相反極性的電信號(hào)施加到反射元件42上，使得在電極60和反射元件42之間產(chǎn)生電場(chǎng)，這造成反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)、在另一實(shí)施例中，通過(guò)將電信號(hào)施加到反射元件42上，使得反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。更特別是，通過(guò)穿過(guò)支柱24的傳導(dǎo)通路26，使得電信號(hào)施加到反射元件42的傳導(dǎo)材料上。因此，將電信號(hào)施加到反射元件42上產(chǎn)生電場(chǎng)，這造成反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。
在例如美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/136,719中描述一種致動(dòng)微反射鏡器件10的另一實(shí)施例。反射元件42具有反射表面44，并包括大致矩形的外部分80和大致矩形的內(nèi)部分84。在一個(gè)實(shí)施例中，反射表面44形成在外部分80和內(nèi)部分84兩者上。外部分80具有布置成形成大致矩形開口82的四個(gè)連續(xù)側(cè)部分81。因此，內(nèi)部分84定位在開口82內(nèi)。最好是，內(nèi)部分84對(duì)稱地布置在開口82內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，一對(duì)鉸鏈86在內(nèi)部分84和外部分84之間延伸。鉸鏈86從內(nèi)部分84的相對(duì)側(cè)部或邊緣延伸到外部分80的相鄰的相對(duì)側(cè)部或邊緣。最好是，外部分80通過(guò)鉸鏈86沿著對(duì)稱軸線支承。更特別是，外部分80圍繞延伸通過(guò)相對(duì)邊緣的中央的軸線支承。因此，鉸鏈86有助于反射元件42在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)，如上所述(圖1)。更特別是，鉸鏈86有助于外部分80相對(duì)于內(nèi)部分84在第一位置47和第二位置48之間運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，鉸鏈86包括具有大致平行于反射表面44取向的縱向軸線89的扭轉(zhuǎn)構(gòu)件88?？v向軸線89與反射元件42的對(duì)稱軸線共線，并重合。因此，扭轉(zhuǎn)構(gòu)件88圍繞縱向軸線89扭曲或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整外部分80相對(duì)于內(nèi)部分84在第一位置47和第二位置48之間的運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，反射元件42通過(guò)從襯底20的表面22延伸的支承件或支柱24相對(duì)于襯底20進(jìn)行支承。更特別是，支柱24支承反射元件42的內(nèi)部分84，并且反射元件42的外部分80通過(guò)從內(nèi)部分84延伸的鉸鏈86來(lái)支承。在一個(gè)實(shí)施例中，支柱24通過(guò)延伸通過(guò)內(nèi)部分84到襯底20的傳導(dǎo)層的傳導(dǎo)通路26來(lái)形成。
圖3和4表示微反射鏡器件100的另一實(shí)施例。微反射鏡器件100類似于微反射鏡器件10并包括襯底20、板30和在襯底20和板30之間限定的腔室50。在一個(gè)實(shí)施例中，板30包括透明板32，并且襯底20具有形成在襯底20的表面22上的一個(gè)或多個(gè)電極60，如上所述。
如圖3和4的實(shí)施例所示，微反射鏡器件100包括在襯底20和板30之間支承的致動(dòng)元件140。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)元件140包括鉸鏈元件141和反射元件142。因此，反射元件142包括反射表面144。因此，輸入光12(圖1)通過(guò)反射元件142的反射表面144以類似于輸入光12通過(guò)反射元件42的反射表面44反射的方式進(jìn)行反射，如上所述。
在一個(gè)實(shí)施例中，反射元件142在鉸鏈元件141之上延伸，并通過(guò)支承件124由鉸鏈元件141支承，并且鉸鏈元件141在襯底20之上延伸，并通過(guò)支承件125支承。在一個(gè)實(shí)施例中，支承件124和125構(gòu)成分別在反射元件142和鉸鏈元件141之間以及鉸鏈元件141和襯底20之間延伸的傳導(dǎo)通路。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，鉸鏈元件141通過(guò)一對(duì)支承件125支承，并包括通過(guò)鉸鏈186由支承件支承的連接部分或線圈182。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈182支承支承件124以及反射元件142。因此，鉸鏈186相對(duì)于支承件125調(diào)整線圈182的運(yùn)動(dòng)，以便有助于反射元件142的運(yùn)動(dòng)，如下說(shuō)明。
除了對(duì)于致動(dòng)元件140的鉸鏈元件141和反射元件142致動(dòng)之外，微反射鏡器件100的致動(dòng)類似于微反射鏡器件10的致動(dòng)，如上所述。因此，通過(guò)將電信號(hào)施加在形成在襯底20上的電極60上，鉸鏈元件141和反射元件142兩者在第一位置147和第二位置148之間運(yùn)動(dòng)。將電信號(hào)施加到電極60上，使得在電極60和鉸鏈元件141和/或反射元件142之間產(chǎn)生電場(chǎng)，這造成鉸鏈元件141和反射元件142在第一位置147和第二位置148之間運(yùn)動(dòng)。
圖5A-5N表示形成微反射鏡器件100的一個(gè)實(shí)施例，其中包括形成微反射鏡器件100的致動(dòng)元件140。在一個(gè)實(shí)施例中，如上所述，微反射鏡器件100的致動(dòng)元件140包括鉸鏈元件141和反射元件142。因此，圖5A-5N包括形成鉸鏈元件141和反射元件142的一個(gè)實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5A所示，微反射鏡100形成在子結(jié)構(gòu)200上。在一個(gè)實(shí)施例中，子結(jié)構(gòu)200包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)結(jié)構(gòu)。因此，子結(jié)構(gòu)200包括基本材料210和形成在基本材料210的第一側(cè)面212上的至少一個(gè)傳導(dǎo)層220。傳導(dǎo)層220包括例如鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、銅(Cu)、金(Au)和/或鋁(Al)。傳導(dǎo)層220進(jìn)行沉積并例如通過(guò)光刻和蝕刻形成圖案來(lái)制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，子結(jié)構(gòu)200包括形成在基本材料210的第一側(cè)面212上的介電層214。因此，子結(jié)構(gòu)200的傳導(dǎo)層220形成在介電層214上。介電層214包括例如氧化硅，例如四乙基原硅酸鹽(TEOS)。在一個(gè)實(shí)施例中，包括例如介電層214的子結(jié)構(gòu)200的沉積層在形成子結(jié)構(gòu)200的過(guò)程中平面化以便對(duì)于微反射鏡器件10來(lái)說(shuō)形成大致平的襯底。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)層220的傳導(dǎo)材料形成子結(jié)構(gòu)200的電接觸區(qū)域202和子結(jié)構(gòu)200的致動(dòng)區(qū)域204。電接觸區(qū)域202限定與微反射鏡器件100進(jìn)行電連接的區(qū)域，并且致動(dòng)區(qū)域204限定形成微反射鏡器件100的致動(dòng)元件140的區(qū)域，如下說(shuō)明。因此，子結(jié)構(gòu)200的傳導(dǎo)層220構(gòu)成CMOS電路的相互連接級(jí)。
如圖5A實(shí)施例所示，為了在子結(jié)構(gòu)200上形成微反射鏡器件100，介電層222形成在子結(jié)構(gòu)200的傳導(dǎo)層220上。因此，介電層222形成襯底20的表面22，如上所述。在一個(gè)實(shí)施例中，介電層222通過(guò)將介電材料形成在傳導(dǎo)層220上來(lái)形成。介電材料包括例如TEOS和其他形式的氧化硅。在一個(gè)實(shí)施例中，介電層222的介電材料進(jìn)行平面化以便形成其上形成電極16的大致平的表面，如下說(shuō)明。
在介電層222形成在傳導(dǎo)層220上之后，傳導(dǎo)材料224沉積在介電層222上并形成圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)材料224在子結(jié)構(gòu)200的區(qū)域內(nèi)204沉積并通過(guò)光刻和蝕刻形成圖案。因此，傳導(dǎo)材料224在介電層222上限定電極225。在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)材料224包括鋁或鋁合金，例如硅鋁合金。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)穿過(guò)介電層222形成的傳導(dǎo)通路226，傳導(dǎo)材料224與子結(jié)構(gòu)200的傳導(dǎo)層220連通。理解到圖5A示意表示子結(jié)構(gòu)200，并且傳導(dǎo)層以及形成在傳導(dǎo)層之間的傳導(dǎo)通路的實(shí)際構(gòu)造可以比所描述的更加復(fù)雜。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5A所示，傳導(dǎo)層220的傳導(dǎo)材料形成圖案以便形成微反射鏡器件100的電接觸墊221。電接觸墊221形成在例如子結(jié)構(gòu)200的電接觸區(qū)域202內(nèi)。因此，開口223穿過(guò)介電層222到電接觸墊221形成。因此，電接觸墊221提供電連接到微反射鏡器件100的點(diǎn)。
如圖5B實(shí)施例所示，為了形成微反射鏡器件100的致動(dòng)元件140，犧牲層230形成在傳導(dǎo)材料224和介電層222上，其中包括形成在開口223內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲層230通過(guò)將犧牲材料沉積在傳導(dǎo)材料230和介電層222上來(lái)形成。形成犧牲層230的材料通過(guò)例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或離子增強(qiáng)CVD(PECVD)來(lái)沉積，或旋涂。在一個(gè)實(shí)施例中，形成犧牲層230的材料包括例如硅、例如TEOS的氧化物或光致抗蝕劑。犧牲層230是犧牲的，其中形成犧牲層230的材料在隨后加工過(guò)程中大致去除，同時(shí)形成致動(dòng)元件140，如下面描述。
當(dāng)犧牲層230的材料沉積在傳導(dǎo)材料224和介電層222上時(shí)，該材料進(jìn)行平面化，以便產(chǎn)生犧牲層230的大致平的表面232。在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲層230的材料通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝進(jìn)行平面化。
接著，如圖5C的實(shí)施例所示，掩模層240形成在犧牲層230上。在一個(gè)實(shí)施例中，掩模層240例如通過(guò)光刻或蝕刻沉積并形成案以便暴露犧牲層230的區(qū)域，并限定在何處形成從犧牲層230到傳導(dǎo)材料224的開口234。
在一個(gè)實(shí)施例中，穿過(guò)犧牲層230的開口234通過(guò)化學(xué)蝕刻形成。因此，掩模層240由抵抗用于蝕刻開口234的蝕刻劑的材料制成。適用于掩模層240的材料的實(shí)例包括例如氧化硅或氮化硅的硬掩模材料制成，或由例如光致抗蝕劑的光成像材料制成。在開口234形成之后，剝離或去除掩模層240。
如圖5D-5F實(shí)施例所示，在開口234穿過(guò)犧牲層230形成并去除掩模層240之后，形成致動(dòng)元件140的鉸鏈元件141。鉸鏈元件141例如通過(guò)在犧牲層230上沉積一或多種材料的一個(gè)或多個(gè)層來(lái)形成，并對(duì)材料形成圖案以便限定鉸鏈元件141。材料例如通過(guò)物理氣相沉積(PVD)、CVD、或PECVD沉積，并例如通過(guò)光刻或蝕刻形成圖案。
如圖5D的實(shí)施例所示，致動(dòng)元件140的鉸鏈元件141通過(guò)在犧牲層230上并在犧牲層230的開口234內(nèi)沉積第一材料230來(lái)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，沉積在開口234內(nèi)的材料250形成穿過(guò)犧牲層230到傳導(dǎo)材料224的傳導(dǎo)通路251。因此，材料250包括傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，例如材料250包括鋁或例如硅鋁合金的鋁合金。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳導(dǎo)通路151形成微反射鏡器件100的支柱125(圖3和4)。因此，傳導(dǎo)通路251相對(duì)于子結(jié)構(gòu)200支承鉸鏈元件141，如下描述。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，材料250構(gòu)成鉸鏈元件141的鉸鏈材料并形成微反射鏡器件100的鉸鏈186(圖3)。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5D所示，在材料250沉積在犧牲層230之后，保護(hù)材料252沉積在材料250上并形成圖案。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)材料252通過(guò)沉積來(lái)沉積，并通過(guò)光刻或蝕刻來(lái)形成圖案以便限定何處形成微反射鏡器件100的鉸鏈186(圖3)。更特別是，保護(hù)材料252形成圖案以便保護(hù)形成鉸鏈186的材料250的區(qū)域，如下面描述。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)材料252包括TEOS或其他形式的氧化硅。
接著，如圖5E的實(shí)施例所示，鉸鏈元件141通過(guò)在保護(hù)材料252和材料250上沉積第二材料254來(lái)進(jìn)一步形成。在一個(gè)實(shí)施例中，材料254構(gòu)成鉸鏈元件141的線圈材料，并形成微反射鏡器件100的線圈182(圖3)。在一個(gè)實(shí)施例中，例如材料254包括鋁或例如硅鋁合金的鋁合金。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5E所示，在材料254沉積在保護(hù)材料252和材料250上之后，掩模層260形成在材料254上。在一個(gè)實(shí)施例中，掩模層260通過(guò)例如光刻或蝕刻來(lái)沉積并形成圖案以便在掩模層260內(nèi)形成開口262并暴露材料254的區(qū)域。因此，材料254的暴露區(qū)域包括限定在何處去除材料254和保護(hù)材料252以便形成鉸鏈元件141的鉸鏈186(圖3)的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，開口262的尺寸D1小于保護(hù)材料252的尺寸D2。因此，保護(hù)材料252在形成鉸鏈186期間保護(hù)材料250，如下描述。
如圖5F的實(shí)施例所示，鉸鏈186通過(guò)形成穿過(guò)材料254和保護(hù)材料252到達(dá)材料250的開口256來(lái)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，開口256通過(guò)化學(xué)蝕刻穿過(guò)掩模層260的開口262來(lái)形成。因此，保護(hù)材料252保護(hù)和/控制材料250內(nèi)的蝕刻。在開口256形成之后，剝離或去除掩模層260。
接著，如圖5G實(shí)施例所示，在鉸鏈元件141形成之后，犧牲層270形成在鉸鏈元件141上，其中包括形成在開口256內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲層270通過(guò)在鉸鏈元件141上沉積犧材料來(lái)形成。形成犧牲層270的材料例如通過(guò)CVD或PECVD來(lái)沉積或進(jìn)行旋涂。在一個(gè)實(shí)施例中，形成犧牲層270的材料包括例如硅、例如TEOS的氧化物或光致抗蝕劑。犧牲層270是犧牲的，其中形成犧牲層270的材料在隨后處理過(guò)程中大致去除，同時(shí)形成致動(dòng)元件140，如下面描述。
在犧牲層270的材料沉積在鉸鏈元件141上之后，材料進(jìn)行平面化以便形成犧牲層270的大致平的表面272。在一個(gè)實(shí)施例中，犧牲層270的材料通過(guò)CMP工藝進(jìn)行平面化。
接著，如圖5H實(shí)施例所示，掩模層280形成在犧牲層270上。在一個(gè)實(shí)施例中，掩模層280通過(guò)例如光刻或蝕刻進(jìn)行沉積并形成圖案，以便暴露犧牲層270的區(qū)域，并限定在何處形成穿過(guò)犧牲層270到鉸鏈元件141的開口274。
在一個(gè)實(shí)施例中，穿過(guò)犧牲層270的開口274通過(guò)化學(xué)蝕刻形成。因此，掩模層280由抵抗用于蝕刻開口274的蝕刻劑的材料形成。適用于掩模層280的材料的實(shí)例包括例如氧化硅或氮化硅的硬掩模材料，或者例如光致抗蝕劑的光成像材料。在開口274形成之后，剝離或去除掩模層280。
如圖5I和5J實(shí)施例所示，在開口274穿過(guò)犧牲層270形成并在去除掩模層280之后，封堵通路290形成在犧牲層270。在一個(gè)實(shí)施例中，封堵通路290是傳導(dǎo)的并形成微反射鏡器件100的支柱124(圖3和4)。因此，封堵通路290在鉸鏈元件141和反射元件142之間提供傳導(dǎo)性，并相對(duì)于鉸鏈元件141支承反射元件142，如下描述。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5I所示，封堵通路290通過(guò)在犧牲層270的表面272上并在犧牲層270的開口274內(nèi)沉積保護(hù)材料292來(lái)形成。因此，保護(hù)材料292接觸鉸鏈元件141，并且在一個(gè)實(shí)施例中，形成穿過(guò)犧牲層270到鉸鏈元件141的傳導(dǎo)通路293。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)材料292包括傳導(dǎo)材料。在一個(gè)實(shí)施例中，例如保護(hù)材料292包括鋁。
如圖5I實(shí)施例所示，在保護(hù)材料292沉積在表面272上并位于犧牲層270的開口274(圖5H)內(nèi)之后，封堵材料294沉積在保護(hù)材料292上，并在開口274內(nèi)。因此，封堵材料294將填充傳導(dǎo)通路293。另外，保護(hù)材料292在隨后處理過(guò)程中保護(hù)封堵材料294，同時(shí)形成致動(dòng)元件140，如下說(shuō)明。
在一個(gè)實(shí)施例中，封堵材料294包括例如硅、例如TEOS的氧化物、例如鋁、銅、鈦或鎢的金屬或光致抗蝕劑。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)犧牲層230和270由硅形成時(shí)，用于封堵材料的適當(dāng)材料包括硅、氧化物、金屬或光致抗蝕劑。在另一實(shí)施例中，當(dāng)犧牲層230和270由光致抗蝕劑制成時(shí)，用于封堵材料294的適當(dāng)材料包括光致抗蝕劑。
接著如圖5J實(shí)施例所示，封堵材料294和保護(hù)材料292進(jìn)行平面化。在一個(gè)實(shí)施例中，封堵材料294和保護(hù)材料292平面化到犧牲層270，以便形成封堵材料294的大致平的表面295，并重新形成或重新建立犧牲層270的大致平的表面272。在一個(gè)實(shí)施例中，封堵材料294和保護(hù)材料292通過(guò)CMP工藝進(jìn)行平面化。
如圖5K-5M實(shí)施例所示，在形成犧牲層270的大致平的平面272之后，形成致動(dòng)元件140的反射元件142。反射元件142如下形成，即通過(guò)例如在犧牲層270和封堵通路290上沉積一種或多種材料的一個(gè)或多個(gè)層，并對(duì)材料形成圖案以便限定反射元件142。材料通過(guò)例如PVD、CVD、或PECVD沉積，并通過(guò)例如光刻和蝕刻來(lái)形成圖案、在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5K所示，致動(dòng)元件140的反射元件142通過(guò)在犧牲層270和封堵通路290上沉積材料300來(lái)形成。更特別是，材料300沉積在犧牲層270的大致平的表面272和封堵材料294的大致平的表面295上。因此，反射元件142形成有大致平的表面。更特別是，反射元件142的整個(gè)表面是大致平的。
在一個(gè)實(shí)施例中，材料300構(gòu)成反射元件142的反射材料，并形成反射元件142的反射表面144。因此，材料300包括反射材料。在一個(gè)實(shí)施例中，例如材料300包括鋁。
如圖5K實(shí)施例所示，反射元件142形成以便接觸封堵通路290的封堵材料294。因此，封堵通路290的封堵材料294通過(guò)反射元件142的材料300和封堵通路290的保護(hù)材料292來(lái)包圍。因此，封堵材料294在隨后處理過(guò)程中被保護(hù)，同時(shí)形成致動(dòng)元件140，如下說(shuō)明。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5L所示，在材料300沉積在犧牲層270和封堵通路290上之后，掩模層310形成在材料300上。在一個(gè)實(shí)施例中，掩模層310通過(guò)沉積以及光刻形成圖案來(lái)形成，以便暴露材料300的區(qū)域，并限定反射元件142。適用于掩模層310的材料的實(shí)例包括例如氧化硅或氮化硅的硬掩模材料，或例如光致抗蝕劑的光成像材料。
如圖5M實(shí)施例所示，去除材料300的暴露區(qū)域以便限定反射元件142。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)化學(xué)蝕刻去除材料300的暴露區(qū)域。因此，掩模層310保護(hù)反射元件142的反射表面144。在去除材料300的暴露區(qū)域之后，剝離或去除掩模層310。
接著，如圖5N實(shí)施例所示，大致去除犧牲層230和270。更特別是，從鉸鏈元件141和傳導(dǎo)材料224和介電層222之間去除犧牲層230的材料，并且從反射元件142和鉸鏈元件141之間去除犧牲層270的材料。因此，露出包括鉸鏈元件141和反射元件142的致動(dòng)元件140。因此，包括線圈182和鉸鏈186的鉸鏈元件141通過(guò)傳導(dǎo)通路251由子結(jié)構(gòu)200支承，而包括反射表面144的反射元件142通過(guò)封堵通路290由鉸鏈元件141支承。另外，暴露電接觸區(qū)域202的電接觸墊221。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)化學(xué)蝕刻工藝去除犧牲層230和270。因此，傳導(dǎo)層220、介電層222、傳導(dǎo)材料224和致動(dòng)元件140的材料進(jìn)行選擇成以便抵抗用于去除犧牲層230和270的特別蝕刻劑。在一個(gè)實(shí)施例中，用于去除犧牲層230和270的蝕刻方法是干蝕刻，例如使用例如SF6、CF4、C2F6或氣體組合的離子基氟化蝕刻。
雖然以上說(shuō)明針對(duì)微反射鏡器件的形成，理解到所述方法還適用于形成其他的MEMS器件，包括多層的MEMS器件。另外，理解到圖5A-5N是形成本發(fā)明微反射鏡器件的一個(gè)實(shí)施例的示意說(shuō)明，并且微反射鏡器件層和通路的實(shí)際構(gòu)造可以比所描述的更加復(fù)雜。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，微反射鏡器件10(包括微反射鏡器件100)結(jié)合在顯示系統(tǒng)500內(nèi)。顯示系統(tǒng)500包括光源510、光源器件512、光處理器或控制器514和投射器件516。光處理器514包括布置成陣列的多個(gè)微反射鏡器件10，使得每個(gè)微反射鏡器件10構(gòu)成顯示器的一個(gè)單元或像素。
在一個(gè)實(shí)施例中，光處理器154接收表示將要顯示的圖像數(shù)據(jù)518。因此，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)518，光處理器514控制微反射鏡器件10的致動(dòng)和從光源510接收的光的調(diào)制。調(diào)制的光接著投射到瀏覽器或顯示屏520上。
盡管這里描述和說(shuō)明了特定的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到對(duì)于所示和描述的特定實(shí)施例來(lái)說(shuō)可以進(jìn)行不同的替代和/或等同替換，而不偏離本發(fā)明的范圍。此申請(qǐng)旨在覆蓋這里描述的特定實(shí)施例的任何變型和改型。因此，所打算的是本發(fā)明只通過(guò)權(quán)利要求及其等同概念的限制。
權(quán)利要求
1.一種形成微反射鏡器件的方法，該方法包括在子結(jié)構(gòu)(200)沉積傳導(dǎo)材料(224)；在傳導(dǎo)材料上形成犧牲材料的第一層(230)；在犧牲材料的第一層上形成鉸鏈元件(141)，其中包括通過(guò)第一犧牲材料的第一層，將鉸鏈元件與傳導(dǎo)材料連通；在鉸鏈元件上形成犧牲材料的第二層(270)；在形成犧牲材料的第二層之后，形成穿過(guò)犧牲材料的第二層到鉸鏈元件的封堵通路(290)；在封堵通路和犧牲材料的第二層上形成反射元件(142)，以及大致去除犧牲材料的第一層和第二層，其中包括通過(guò)封堵通路相對(duì)于鉸鏈元件支承反射元件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成反射元件包括形成其整體具有大致平的表面(144)的反射元件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成鉸鏈元件包括在犧牲材料的第一層內(nèi)形成到達(dá)傳導(dǎo)材料的開口(234)，在開口內(nèi)并在犧牲材料的第一層內(nèi)沉積第一材料(250)，在第一材料上沉積保護(hù)材料(252)并對(duì)于保護(hù)材料形成圖案，并在保護(hù)材料和第一材料上沉積第二材料(254)，其中包括去除第二材料和保護(hù)材料的一部分以便暴露第一材料的一部分。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成封堵通路包括形成穿過(guò)犧牲材料的第二層到鉸鏈元件的開口(274)，在開口內(nèi)沉積保護(hù)材料(292)，并通過(guò)封堵材料(294)填充開口。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，形成反射元件包括通過(guò)反射元件接觸封堵通路的封堵材料。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，封堵通路的封堵材料包括硅、氧化物、金屬和光致抗蝕劑中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，大致去除犧牲材料的第一層和第二層包括蝕刻犧牲材料的第一層和第二層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，蝕刻犧牲材料的第一層和第二層包括干蝕刻犧牲材料的第一層和第二層。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，犧牲材料包括硅、氧化物和光致抗蝕劑中的一種。
10.一種微反射鏡器件，包括子結(jié)構(gòu)(200)；在子結(jié)構(gòu)上形成圖案的傳導(dǎo)材料(224)；在子結(jié)構(gòu)上支承并與傳導(dǎo)材料連通的鉸鏈元件(141)；在鉸鏈元件上支承的反射元件(142)；以及在鉸鏈元件和反射元件之間延伸的支承件(190)；其中支承件填充有封堵材料(294)，并且反射元件接觸封堵材料。
11.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，反射元件在其整體上具有大致平的表面(144)。
12.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，還包括形成在傳導(dǎo)材料上的第一犧牲層(230)，其中鉸鏈元件適用于形成在第一犧牲層上；以及形成在鉸鏈元件上的第二犧牲層(270)，其中反射元件適用于形成在第二犧牲層上，其中在鉸鏈元件和反射元件形成之后，第一犧牲層和第二犧牲層適用于通過(guò)蝕刻工藝來(lái)去除。
13.如權(quán)利要求12所述的器件，其特征在于，第二犧牲層適用于具有從中形成到鉸鏈元件的開口(274)，其中在反射元件在第二犧牲層上形成之前，支承件適用于形成在開口內(nèi)并填充封堵材料，并且其中反射元件適用于形成在第二犧牲層和封堵材料上。
14.如權(quán)利要求13所述的器件，其特征在于，在反射元件形成在第二犧牲層和封堵材料上之前，封堵材料適用于進(jìn)行平面化。
15.如權(quán)利要求12所述的器件，其特征在于，第一犧牲層和第二犧牲層包括硅、氧化物和光致抗蝕劑中的一種。
16.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，封堵材料包括硅、氧化物、金屬和光致抗蝕劑中的一種。
17.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，支承件構(gòu)成在鉸鏈元件和反射元件之間延伸的傳導(dǎo)通路。
18.如權(quán)利要求10所述的器件，其特征在于，子結(jié)構(gòu)包括基本材料(210)和形成在基本材料上的至少一個(gè)傳導(dǎo)層(22)，其中傳導(dǎo)材料與子結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)傳導(dǎo)層連通。
全文摘要
一種形成MEMS器件的方法包括在子結(jié)構(gòu)(200)沉積傳導(dǎo)材料(224)，在傳導(dǎo)材料上形成第一犧牲層(230)，其中包括在第一形成層上形成大致平的表面(232)，并在第一犧牲層的大致平的平面上形成第一元件(141)，其中包括通過(guò)第一犧牲層第一元件與傳導(dǎo)材料連通。另外，該方法還包括在第一元件上形成第二犧牲層(270)，包括形成第二犧牲層的大致平的表面(272)，在形成第二犧牲層之后，形成穿過(guò)第二犧牲層到第一元件的支承件(290)，其中包括填充支承件，并在支承件上形成第二元件(142)以及第二犧牲層的大致平的表面。因此，該方法還包括大致去除第一犧牲層和第二犧牲層，由此通過(guò)支承件相對(duì)于第一元件支承第二元件。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1603225SQ200410055678
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
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