專利名稱：用于微機電系統(tǒng)的阻擋層的制作方法
技術領域：
概括地說，本發(fā)明涉及微機電(microelectromechanical)系統(tǒng)，而更具體地說，涉及利用阻擋層來制造微機電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造微機電系統(tǒng)的方法。此方法通過在結構與犧牲層之間沉積選定阻擋材料而排除了微機電系統(tǒng)的犧牲層與結構層的相互作用和擴散。阻擋材料可在分離過程中連同犧牲材料一起被除去，或在分離之后與系統(tǒng)的結構層一起保留。
在本發(fā)明的一實施例中，公開了一種方法。此方法包括沉積第一犧牲層；在第一犧牲層之后沉積第一阻擋層；在第一阻擋層之后形成微機電器件的結構層；通過除去第一犧牲層和第一阻擋層來分離微機電器件；且其中第一阻擋層阻止第一犧牲層與結構層之間的擴散和反應。
作為該實施例的一特征，此方法進一步包括在通過除去第一犧牲層和第一阻擋層來分離微機電器件之前，在第一阻擋層上形成結構層之后，沉積第二阻擋層；在第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在第二犧牲層之后，形成微機電器件的一個或多個結構層；且其中第二阻擋層阻止第二犧牲層與形成于第二阻擋層之下的結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去第一犧牲層和第一阻擋層來分離微機電器件的步驟進一步包括除去第二犧牲層和第二阻擋層。
作為該實施例的另一特征，此方法進一步包括在通過除去第一犧牲層和第一阻擋層來分離微機電器件之前，在結構層形成于第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在第二犧牲層之后，形成微機電器件的一個或多個結構層；且其中第二阻擋層阻止第二犧牲層與形成于第二阻擋層之下的結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去第一犧牲層和第一阻擋層來分離微機電器件的步驟進一步包括除去第二犧牲層；且其中在分離微機電器件之后，第二阻擋層是不被除去的。
在本發(fā)明的另一實施例中，在此公開了一種方法。此方法包括沉積第一犧牲層；在第一犧牲層之后，沉積第一阻擋層；圖案化第一阻擋層；在圖案化第一阻擋層之后，形成微機電器件的結構層；通過除去第一犧牲層來分離微機電器件；且其中第一阻擋層阻止第一犧牲層與結構層之間的擴散和反應，并且在分離微機電器件之后，第一阻擋層是不被除去的。
作為該實施例的一特征，本發(fā)明的所述實施例的方法進一步包括在通過除去第一犧牲層來分離微機電器件之前，在結構層形成于第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在第二犧牲層之后，形成微機電器件的一個或多個結構層；且其中第二阻擋層阻止第二犧牲層與形成于第二阻擋層之下的結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去第一犧牲層來分離微機電器件的步驟進一步包括除去第二犧牲層和第二阻擋層。
作為該實施例的另一特征，本發(fā)明的所述實施例的方法進一步包括在通過除去第一犧牲層來分離微機電器件之前，在結構層形成于第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在第二犧牲層之后，形成微機電器件的一個或多個結構層；且其中第二阻擋層阻止第二犧牲層與形成于第二阻擋層之下的結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去第一犧牲層來分離微機電器件的步驟進一步包括除去第二犧牲層；且其中在分離微機電器件之后，第二阻擋層是不被除去的。
在本發(fā)明更進一步的實施例中，在此公開了一種方法。此方法包括設置一襯底，在該襯底上可沉積具有目標厚度的第一犧牲層；以小于目標厚度的厚度，沉積第一犧牲層；測量所沉積的第一犧牲層的厚度；且沉積第二犧牲層，其厚度實質(zhì)等于目標厚度與所沉積的第一犧牲層的實測厚度之間的差值。


盡管所附權利要求列舉了本發(fā)明具有特殊性的特征，通過結合附圖所做的以下詳細描述，可最好地理解本發(fā)明以及其目的與優(yōu)點，附圖中圖1是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明的一實施例形成于微機電器件的結構層與犧牲層之間的阻擋層；圖2a是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例形成于微機電器件的結構層與犧牲層之間的阻擋層；圖2b是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明的再一實施例形成于微機電器件的結構層與犧牲層之間的阻擋層；圖3是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例形成于微機電器件的結構層與犧牲層之間的阻擋層；圖4a是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明的又一實施例形成于微機電器件的結構層與兩個犧牲層之間的兩個阻擋層；圖4b是一結構剖面圖，圖示根據(jù)本發(fā)明的再另一實施例形成于微機電器件的結構層與兩個犧牲層之間的兩個阻擋層；圖5是一結構的橫剖視圖，圖示一阻擋層，其沉積在犧牲層上，用于補償沉積之后犧牲層的減少；圖6是一示意圖，圖示使用空間光調(diào)制器的一示例性顯示器系統(tǒng)；圖7是在圖6中的顯示器系統(tǒng)內(nèi)所使用的空間光調(diào)制器的一部分、以及包含于該空間光調(diào)制器內(nèi)的微鏡陣列的一部分的橫剖視圖；圖8a是在一示例性制造過程中，在圖案化鉸鏈層之前，圖7中的微鏡器件的橫剖視圖；圖8b是在圖案化鉸鏈層之后圖8a的橫剖視圖；圖9是在除去犧牲及阻擋層之后圖8b的橫剖視圖；圖10a展示出分離之后的一示例性微鏡器件；圖10b展示出一示例性微鏡陣列，該陣列包括圖10a中的多個微鏡；圖11a是分離之后的另一示例性微鏡器件的后視圖；圖11b是一微鏡陣列的后視圖，該陣列包括圖11a中的多個微鏡；圖12是一示意圖，展示出本發(fā)明實施例中所使用的一示例性蝕刻系統(tǒng)；圖13是一示意圖，展示出本發(fā)明實施例中所用的另一示例性蝕刻系統(tǒng)；圖14a是一示例性往復式泵的側面正視圖，此泵用于圖13中的示例性蝕刻系統(tǒng)內(nèi)；圖14b是圖14a中的往復式泵以及相關流體管路和關閉閥的泵流示意圖；及圖15所示為本發(fā)明實施例實施例中使用的另一示例性蝕刻系統(tǒng)。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種阻擋層，該阻擋層包括在制造過程中位于微機電器件的結構層與犧牲層之間的選定的阻擋材料。阻擋層阻止犧牲層與結構層之間的擴散和相互作用。阻擋層的材料是根據(jù)詳細的制造工藝來選擇的。具體地說，阻擋材料可選擇以在分離微機電器件之后，使阻擋層連同犧牲層被除去。作為選擇，也可以選擇阻擋材料在分離之后使阻擋層不被連同犧牲層除去。
作為此實施例的一特征，在被沉積犧牲層上沉積一阻擋層，以補償被沉積犧牲層的沉積厚度偏差。
在本發(fā)明的一實施例中，在犧牲層與微機電器件的結構層之間沉積一阻擋層，如圖1所示。參考圖1，層132是沉積在襯底120上的犧牲層，用于在在制造過程中構建微機電(MEMS)器件的所需結構，而層136是該器件的結構層。如果結構層136是直接沉積在犧牲層132上，結構層的材料有時會擴散到犧牲層和/或與犧牲層的材料相互作用，反之亦然。這樣的擴散和相互作用會使結構層的所需性能和MEMS器件的所需性能惡化。為阻止這種擴散和相互作用，在犧牲層與結構層之間設置阻擋層134。阻擋層優(yōu)選沉積在犧牲層上，且結構層沉積在阻擋層上，如圖所示。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，阻擋層包含與犧牲層132不同的一種或多種阻擋材料。
優(yōu)選的阻擋層是這樣的層除了阻止犧牲層與結構層之間的擴散和相互作用，在兩層(例如阻擋層與給定結構層)之間實際沒有擴散和相互作用。用“兩層之間無擴散”表示的意思是，沒有材料從第一層擴散到第二層內(nèi)，而且沒有材料從第二層擴散到第一層內(nèi)。而且，理想的阻擋層是這樣的層在阻擋層與犧牲層之間實際沒有相互作用和擴散。否則，阻擋層與犧牲層之間的相互作用或擴散的殘余物就不能連同犧牲層被除去。但這樣的理想材料可能無法從當前使用的結構材料如鋁中得到，特別是當無擴散及無相互作用性能要求需要與其它要求，例如對阻擋層的電氣和/或機械性能的要求平衡的時候。在一定時間段(例如從沉積結構層到除去犧牲層所經(jīng)歷的時間)、一定溫度下(例如在制造時間段中的最高溫度)既不擴散到結構層內(nèi)也不與之相互作用的其它材料也是優(yōu)選的，因為由擴散和相互作用所導致的惡化僅在制造過程中以及比特定處理溫度高的溫度下才會發(fā)生。而且優(yōu)選的是，阻擋層與犧牲層之間在一定時間段內(nèi)和在一定溫度下沒有相互作用或擴散。作為選擇，可在阻擋層與犧牲層之間再沉積不同于該犧牲層和阻擋層的另一層(圖中未示)。在結構層136之后，可沉積另一犧牲層138，以形成MEMS器件的其它結構層。根據(jù)此實施例，阻擋層134是連同犧牲層被除去的。值得指出的是，阻擋層能夠利用一個蝕刻步驟而與犧牲層一起除去。在此情況下，阻擋層的阻擋材料是可通過被選擇用于除去犧牲層的蝕刻處理(及蝕刻劑)來除去的。作為選擇，阻擋層和犧牲層可使用獨立的蝕刻步驟除去，但無需按照上列順序。
作為實施例的一方面，在結構層136之后沉積第二阻擋層142，如圖2a所示。優(yōu)選的是，第二阻擋層被沉積在結構層上，并覆蓋該結構層，包括結構層的垂直邊緣。通過這種做法，便消除了結構層與犧牲層的邊緣之間發(fā)生擴散和相互作用的可能。進一步優(yōu)選的是，當需要沉積第二犧牲層時，設置第二阻擋層?？稍跊]有第二犧牲層138的條件下利用第二阻擋層142，以便例如在沉積各層之間存在時間滯后或延遲的時候及以后(例如在某個不同位置)，分離MEMS器件。在此情況下，這些層起到過渡期間或臨時的保護膜的作用。類似于層134，第二阻擋層阻止結構層136與第二犧牲層138之間的擴散和相互作用——若該擴散和相互作用存在的話。層142優(yōu)選為這樣的層在一定時間段(例如制造期間)之內(nèi)和在一定溫度(例如制造期間的最高溫度)之下，在結構層136與阻擋層142之間不存在或基本不存在擴散和相互作用。在本發(fā)明的這個方面，第二阻擋層142是連同犧牲層132和138被除去的。與阻擋層134類似，阻擋層142可利用一個蝕刻步驟而與犧牲層一起被除去。作為選擇，第二阻擋層可通過一獨立于犧牲層的蝕刻步驟來除去。
在本發(fā)明的另一實施例中，與可除去的第一阻擋層134不同，第二阻擋層142并不在分離之后被除去，如圖2b所示。具體地說，第二犧牲層142可根據(jù)結構層而被圖案化，且在分離之后與結構層136一起保留。特別是，圖案化的阻擋層除了覆蓋結構層的表面外，還覆蓋結構層的垂直邊緣。在此情況下，第二阻擋層包含與第一阻擋層不同的阻擋材料。而且利用被選擇用于除去犧牲層及第一阻擋層的蝕刻方法，無論是通過一個蝕刻步驟或獨立的蝕刻步驟，是不可除去第二阻擋層所用的阻擋材料的。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，在結構層與第一犧牲層之間沉積第一阻擋層140，以阻止第一犧牲層132與結構層136之間的擴散和相互作用，如圖3所示。參考圖3，類似于阻擋層134，阻擋層140既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層內(nèi)，或在一定時間段(例如制造期間)之內(nèi)和在一定溫度(例如制造期間的最高溫度)之下，阻擋層140既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層136內(nèi)。與圖1中的第一阻擋層134不同的是，在通過除去犧牲層而分離微機電器件之后，第一阻擋層140不被除去，而是沉積之后，第一阻擋層140在其沉積之后根據(jù)其上所形成的結構層而被圖案化，并且在分離之后仍然保留。在此情況下，利用被選擇用于除去犧牲層132的蝕刻方法，是不可除去第一阻擋層140的材料的。在形成結構層136之后，可按需要沉積第二犧牲層138，以便形成微機電器件的其它結構層。
作為本實施例的一方面，可在所形成的結構層136上沉積第二阻擋層142，如圖4a所示。第二阻擋層136被設置用于阻止結構層136與第二犧牲層138之間的擴散和相互作用。優(yōu)選的是，第二阻擋142既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層136內(nèi)，或在一定時間段(例如制造期間)之內(nèi)和在一定溫度(例如制造期間的最高溫度)之下既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層內(nèi)。與第一阻擋層134相同，第二阻擋層142根據(jù)結構層136而被圖案化，且在分離之后仍然保留。也就是說，利用被選擇用于除去犧牲層(132和138)的蝕刻方法(包括蝕刻劑)，是不可除去第二阻擋層的阻擋材料的。優(yōu)選的是，圖案化的阻擋層除了覆蓋結構層的表面之外，還覆蓋結構層的垂直邊緣。當然，第二阻擋層142的阻擋材料無需與第一阻擋層134相同。
根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例，第二阻擋層142在分離之后與犧牲層一起被除去，如圖4b所示。具體地說，第二阻擋層是沉積在結構層上的。所沉積的第二阻擋層除了覆蓋結構層的表面之外，還覆蓋結構層的垂直邊緣。第二阻擋層優(yōu)選為這樣的材料其既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層內(nèi)，或在一定時間段(例如制造期間)之內(nèi)和在一定溫度(例如制造期間的最高溫度)之下既不與結構層136相互作用也不擴散到該結構層內(nèi)，但它是可利用被選擇用于去除犧牲層的蝕刻方法(包括蝕刻劑)來除去的。作為選擇，可用獨立的蝕刻步驟而不是用于犧牲層的蝕刻步驟來除去第二阻擋層。在以上例子中，可以沉積兩個犧牲層，其中微鏡板136位于一犧牲層上，而鉸鏈被形成于第二個犧牲層上，這例如參考圖8a和圖8b的相關描述。
作為選擇，可應用阻擋層來補償所沉積的犧牲層的沉積厚度偏差。參考圖5，在制造過程中，希望在襯底144上的犧牲層132具有以H表示的總目標厚度用于微機電器件(圖中未示)。在沉積之后，所沉積的犧牲層的厚度是H′，此厚度小于目標厚度H(H′＜H)。此沉積厚度可能由于許多原因而更低。例如，可以故意令其更低。它可能由于工藝不同而更低。為補償這種被減小的厚度，在測量所沉積的犧牲層的厚度之后，在此犧牲層上沉積阻擋層146。阻擋層146可連同層132一起除去或從層132上除去。
作為本發(fā)明的實施例的一個示例性實施方案，以下將討論在顯示器系統(tǒng)所用的微鏡器件的制造工藝或方法。本領域技術人員應當理解，此制造方法的以下討論用于示范目的。它絕不應被解釋為是某種限制。相反，其它合適的制造方法，如美國專利5,835,256和6,046,840(均授予Huibers)以及美國專利申請10/366,297(2003年2月12日提交，屬于Patel)——其各自的主題內(nèi)容通過引用并入本文——所提出的那些方法也是適用的。在2001年7月20日提交及在2001年6月22日提交的美國專利申請09/910,537及06/300,533(均屬于Reid)則包含了可用于本發(fā)明的各個部件的材料的示例。這些專利申請通過引用并入本文。
參考圖6，一典型的顯示器系統(tǒng)使用空間光調(diào)制器，該調(diào)制器包括示于圖1中的多個微鏡器件。在其非?；镜呐渲弥校@示器系統(tǒng)包括光源102、光學器件(如光管104、透鏡106和108)、色輪103、顯示目標112以及空間光調(diào)制器110。光源102(例如弧光燈)通過色輪及光學器件(例如光管104和物鏡106)和光線(shines)將入射光導向空間光調(diào)制器110?？臻g光調(diào)制器110有選擇地向光學器件108反射入射光并造成在顯示目標112上的圖像。此顯示器系統(tǒng)可通過許多方式操作，例如美國專利6,388,661以及2003年1月10日提交的美國專利申請系列號10/340,162(它們均屬于Richards)中所提出的方式，其各自的主題內(nèi)容通過引用并入本文。
在另一種示例性顯示器系統(tǒng)(圖中未示)中，設置有光源102、光學元件104、106和108、及顯示目標112，如圖6所示，而略去色輪103。在這種顯示器系統(tǒng)中，設置有三個空間光調(diào)制器，其中每個空間光調(diào)制器被設計用于調(diào)制三原色之一。具體地說，來自光源的入射光例如通過棱鏡而被分成綠、藍、及紅光。每種光射入三個空間光調(diào)制器其中之一且受到調(diào)制。來自所有三個空間光調(diào)制器的調(diào)制光被隨后適當?shù)赜成涞斤@示目標上，以顯示彩色圖像。
在任一顯示器系統(tǒng)中，系統(tǒng)的空間光調(diào)制器一般都包括由一個數(shù)千或數(shù)百萬微鏡組成的陣列，在圖7中展示了該陣列橫剖視圖的一部分。參考圖7，微鏡(例如微鏡122)陣列是形成于襯底120上的，該襯底例如為對可見光是透明的玻璃。襯底124包括一個電極(如電極126)及電路的陣列(圖中未示)，被置于微鏡陣列附近，用于以靜電方式控制微鏡的運動。在工作中，每個微鏡能夠獨自按照需要而在一個或多個電極和電路的控制之下變形；因此可以實現(xiàn)對入射光——此入射光運行通過襯底120并照射到微鏡的表面——的空間調(diào)制。
微鏡器件如微鏡器件130可通過許多方式來制造，例如美國專利5,835,256和6,046,840(均授予Huibers)、及2003年2月12日提交的美國專利申請10/366,297(屬于Patel)所提出的那些方式。以下將參考圖8a至圖9詳述一種根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性制造過程。
參考圖8a，設置襯底120。在此襯底上沉積第一犧牲層132，其后沉積第一阻擋層134，爾后再于第一阻擋層134上沉積微鏡板層136。襯底可以是玻璃(例如1737F，Eagle 2000)、石英、PyrexTM、藍寶石，等等。襯底也可以是半導體襯底(例如硅襯底)，其上形成有一個或多個驅(qū)動電極和/或控制電路(例如CMOS型DRAM)。第一犧牲層132可為任一種合適的材料，例如非晶硅，這取決于被選擇用于阻擋蝕刻劑的結構材料以及所選擇的蝕刻劑。如果第一犧牲層是非晶硅，該層可在300-350℃沉積。第一犧牲層的厚度范圍可根據(jù)微鏡的大小和微鏡板的所需傾斜角而變化，不過優(yōu)選厚度是從500到50000，優(yōu)選約為10000。第一犧牲層可以用任何適用的方法，如LPCVD或PECVD，來沉積到襯底上。
在沉積第一犧牲層之后，就要沉積用作微鏡板的微鏡板層136。因為微鏡板被設計用于反射所需光譜(如可見光光譜)內(nèi)的入射光，微鏡板層優(yōu)選包含對入射光顯示出高反射率(優(yōu)選為90％或更高)的一種或多種材料。這類材料的例子是Al、Ti、Ag、AlSixCuy、AlTix或AlSix。當然，也可采用具有對所需入射光具有高反射率的其它合適材料用于微鏡板。然而，微鏡板層的材料，例如Al，會擴散到犧牲層如非晶硅層之內(nèi)和/或與之相互作用。這種擴散和相互作用必定會惡化微鏡板的預期品質(zhì)及微鏡器件的所需性能。具體地說，擴散和相互作用會在微鏡器件上產(chǎn)生缺陷。為防止這種擴散和相互作用，在犧牲層132與微鏡板層136之間沉積第一阻擋層134，此第一阻擋層爾后將連同犧牲層被除去。優(yōu)選的是，在阻擋層與微鏡板之間基本沒有相互作用或擴散，或者在制造時間段例如30分鐘之內(nèi)、及在400℃(度)之下在阻擋層與微鏡板之間基本沒有相互作用或擴散，其中400℃(度)是在制造時間段中的最高溫度。進一步優(yōu)選的是，在阻擋層與犧牲層之間基本沒有相互作用或擴散，或者在一定時間段內(nèi)和在一定溫度下在阻擋層與犧牲層之間基本沒有相互作用或擴散。用于阻擋層的示例性阻擋材料是前(early)過渡金屬元素(例如W、Ti、Ta及Mo)；前過渡金屬合金(例如WTix、WMox及WTax)；前過渡金屬化合物(例如WAlx)，包括前過渡金屬硅化物(例如WSix、MoSix、TiSix、ZrSix、CrSix、TaSix及TiWxSiy)。其它前過渡金屬硅化物，如CoSix，也是可應用的。前過渡金屬是在周期表中第3至第7列，也就是以Sc、Ti、V、Cr和Mn起始的各列中的那些元素。優(yōu)選的是第4至第6列中的那些元素(即Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo及W)。當然，其它防止微鏡板與第一犧牲層之間的擴散和相互作用并且可連同犧牲層被除去的合適阻擋材料也是可使用的。
在第一阻擋層134之后，在其上沉積微鏡板層136以形成一微鏡器件的微鏡板(如圖7中的微鏡器件130)。在沉積微鏡板層時，優(yōu)選采用PVD。微鏡板層的厚度變化范圍取決于許多因素，例如所需機械(如剛度和強度)及電氣(如電導率)性能、尺寸、微鏡板的所需旋轉角以及用于微鏡板的選定材料的性能或性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的厚度為從500至50000，優(yōu)選約為2500。如果微鏡板層包含鋁，則其優(yōu)選在150℃至300℃或其它溫度下沉積，優(yōu)選在低于400℃下沉積。
微鏡板層136隨后被圖案化成所需形狀，圖10a中展示了此層的一個例子。不過本領域技術人員會認識到，微鏡形狀的這一特定例子優(yōu)選地得自于各種對鏡形狀的選擇，并且僅僅用于展示目的。不應將其解釋為某種限制。而是微鏡板可以具有任何所需形狀。可利用標準光刻膠圖案化，繼之以通過利用例如CF4、Cl2，或根據(jù)微鏡板的特定材料而利用其它合適的蝕刻劑所作的蝕刻，來實現(xiàn)微鏡板的圖案化。
在形成微鏡板之后，沉積第二阻擋層142，其后沉積第二犧牲層138以形成微鏡器件的其它結構，如圖10a中的鉸鏈152。類似于第一阻擋層134，第二阻擋層142沉積用以阻止微鏡板136與第二犧牲層138之間的擴散和相互作用，且該層將于其后連同犧牲層一起被除去。與第一阻擋層134相同，第二阻擋層優(yōu)選是既不與微鏡板136相互作用、也不擴散到微鏡板136內(nèi)的層。第二阻擋層的示例性阻擋材料可以與針對第一阻擋層134所述及的那些阻擋材料相同。盡管優(yōu)選相同，但用于第二阻擋層的材料可以與用于第一阻擋層的不同。
在第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層138，且根據(jù)鉸鏈結構的預定構造而將第二犧牲層圖案化。第二犧牲層138可包含非晶硅，或可選擇包含針對第一犧牲層132所述及的上列各種材料中的一種或多種。第一及第二犧牲層不一定是相同的，不過在優(yōu)選實施例中是相同的，以便顯著簡化用于除去這些犧牲層的蝕刻處理。類似于第一犧牲層，第二犧牲層138可利用合適的方法如LPCVD或PECVD來沉積。如果第二犧牲層包含非晶硅，此層可在350℃上下沉積。第二犧牲層的厚度可以在10000量級，但可根據(jù)微鏡板與鉸鏈之間的所需距離(在垂直于微鏡板和襯底的方向上)而調(diào)整到任一合理厚度，如介于2000與20000之間。第二犧牲層138還可填充由微鏡板的圖案化所遺留的溝道。
沉積犧牲層和阻擋層隨后被圖案化，從而利用標準光刻技術繼之以蝕刻，來形成兩個深導孔(deep-via)區(qū)143以及淺導孔(shallow via)區(qū)144。蝕刻步驟可根據(jù)第二犧牲層的一種或多種特定材料，利用Cl2、BCl3、或其它合適的蝕刻劑來完成。跨越兩個深導孔區(qū)150的距離取決于微鏡板的邊對邊(side-to-side)距離。在本發(fā)明的一實施例中，在圖案化之后，跨越這兩個深導孔區(qū)的距離優(yōu)選約為10μm，但是按需要可以是任何合適的距離。為形成淺導孔區(qū)144，可利用CF4或其它合適的蝕刻劑來執(zhí)行一個蝕刻步驟。淺導孔區(qū)可具有任何合適的尺寸，優(yōu)選是在2.2μm的量級上。
為形成所需深導孔區(qū)143如圖所示的外形，應用了導孔掩模(via-mask)及部分犧牲層蝕刻。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，每個深導孔區(qū)143的較寬區(qū)域是在1.0到2.0μm的量級上，優(yōu)選為1.4μm，而較窄區(qū)域是在0.5到1.5μm的量級上，優(yōu)選為1.0μm。當然，取決于微鏡板的最終大小和形狀，其它尺寸也是可能的。作為選擇，深導孔區(qū)可以透過第一犧牲層132，并且可以進入襯底120之內(nèi)500到2000。如上所述，深導孔區(qū)是以兩個蝕刻步驟來形成的。通過這種做法，能夠減少抗蝕劑腐蝕的影響，并且能夠改善后續(xù)的深導孔填充沉積時的SiNx覆蓋步驟。然而，也可使用單獨一個蝕刻步驟。
在圖案化犧牲及阻擋層之后，沉積一個或多個鉸鏈結構層(例如層148)以形成鉸鏈支撐。在沉積期間，層148填充所形成的深導孔區(qū)和淺導孔區(qū)。因為鉸鏈結構層按規(guī)定要形成支座(例如圖10a中的153)及微鏡板(例如圖10a中的136)，其中支座用于固定鉸鏈(例如圖10a中的253)，而微鏡板(例如圖10a中的136)附著于鉸鏈結構層，從而使微鏡板能夠通過鉸鏈而相對于襯底旋轉，因此希望鉸鏈結構層所包含的材料具有足夠大彈性模量。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，層148包括通過PVD來沉積的厚度為300的TiNx層，以及通過PECVD沉積的厚度為3500的SiNx層。當然能夠使用其它合適的沉積方法，如LPCVD或濺射。當然能夠?qū)⑵渌线m的材料，如CoSiNx、TiSiNx和/或TiOx用于鉸鏈結構。
在沉積之后，通過使用一種或多種適當?shù)奈g刻劑而使鉸鏈結構層圖案化，以形成兩個支座150及觸點(圖中未示)。特別是，能以氯化學物(chlorine chemistry)或氟化學物(fluorine chemistry)來蝕刻各層，其中蝕刻劑是全氟化碳或氫氟化碳(hydrofluorocarbon)(或SF6)，此蝕刻劑被賦能(energized)從而有選擇地以化學及物理方式蝕刻鉸鏈層(例如以CF4、CHF3、C3F8、CH2F2、C2F6、SF6等等，或更可能地以上述物質(zhì)的混合物或與附加氣體例如CF4/H2、SF6/Cl2的混合物，或使用一種以上蝕刻物質(zhì)如CF2Cl2——其均可與一種或多種可選的惰性稀釋劑一起，進行等離子體/RIE蝕刻)。當然可用不同的蝕刻劑來蝕刻每個鉸鏈層(例如氯化學物用于金屬層，碳氫化合物或碳氟化合物(或SF6)等離子體用于硅或硅化合物層，等等)。
在鉸鏈結構層圖案化之后，沉積并隨后圖案化鉸鏈層151，如圖8b所示。因為鉸鏈隨微鏡板旋轉而變形，希望鉸鏈會更為柔性(compliant)。而且，當鉸鏈還被用作微鏡板的導電介質(zhì)時，進一步預期鉸鏈是導電的。鉸鏈層的合適材料的例子為氮化硅、碳化硅、多晶硅、Al、Ir、鈦、氮化鈦、氧化鈦、碳化鈦、CoSixNy、TiSixNy、TaSixNy，或其它三元及更多元化合物。當選擇將鈦用于鉸鏈層時，該層可在100℃至400℃下沉積。也可應用其它三元化合物，如在2001年7月20日提交的屬于Reid的美國專利申請09/910,537及在2002年7月16日提交的屬于Reid的美國專利申請10/198,389中所提出的化合物，各申請在此通過引用并入本文。作為選擇，鉸鏈可以是多層結構，如在2003年2月12日提交的屬于Patel的美國專利申請10/366,297中所提出的那些結構，該申請的主題內(nèi)容通過引用并入本文。
在沉積之后，圖案化和蝕刻鉸鏈層。與鉸鏈結構層(層148)類似，鉸鏈層可用氯化學物或氟化學物來蝕刻，其中蝕刻劑是全氟化碳或含氫氟烴(或SF6)，此蝕刻劑被賦能，從而有選擇地以化學及物理方式蝕刻鉸鏈層(例如以CF4、CHF3、C3F8、CH2F2、C2F6、SF6等等，或更可能地以上述物質(zhì)的混合物或與附加氣體例如CF4/H2、SF6/Cl2的混合物，或使用一種以上蝕刻物質(zhì)如CF2Cl2——其均可與一種或多種可選的惰性稀釋劑一起，進行等離子體/RIE蝕刻)。當然可用不同的蝕刻劑來蝕刻每個鉸鏈層(例如氯化學物用于金屬層，碳氫化合物或碳氟化合物(或SF6)等離子體用于硅或硅化合物層，等等)。當然可以用不同的蝕刻劑來蝕刻鉸鏈層(例如氯化學用于金屬層，碳氫化合物或碳氟化合物(或SF6)等離子體用于硅或硅化合物層，等等)。
最后，利用蝕刻來除去犧牲層(132和138)以及阻擋層(134和142)，以便分離微鏡器件130——這將詳述于后。
以上示例性制造方法是參照兩個阻擋層來說明的，這兩個阻擋層在分離之后可連同犧牲層除去的。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，第一阻擋層136是可在分離之后除去的，而第二阻擋層142是在分離之后不可除去的。在此情況下，第二阻擋層根據(jù)微鏡板，在其沉積之后、且在沉積第二犧牲層138之前被圖案化。因此，圖案化的第二阻擋層在分離微鏡器件之后仍然保留。這一保留的圖案化阻擋層可被用于在操作中保護微鏡板。因為與可除去的第一阻擋層134不同，第二阻擋層是在分離之后不可除去的，它包含不同于第一阻擋層的不同的阻擋材料。用于第二阻擋層的示例性阻擋材料為金屬間金屬(inter-metallicmetal)化合物，前過渡金屬氮化物(例如WNx、TiNx、TaNx及AlTixNy)，前過渡金屬氧化物，前過渡金屬氧氮化物(例如TaOxNy和TiOxNy)，以及前過渡金屬碳化物。作為選擇，此阻擋層可以是一種前過渡金屬硅氮化物，如WSixNy、TiSixNy或TaSixNy。其它合適的材料，如用于微鏡器件結構(包括微鏡板、鉸鏈和鉸鏈結構)的那些材料，也可以用于不可除去的阻擋層。
根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，第一阻擋層(例如層134)是不可除去的，而第二阻擋層(例如層142)是可在分離之后與犧牲層一起除去的。在此情況下，第一阻擋層134與結構層136一起、或在沉積微鏡板層136之前被圖案化。用于第一阻擋層的示例性阻擋材料為金屬間金屬化合物，前過渡金屬氮化物(例如WNx、TiNx、TaN和AlTixNy)，前過渡金屬氧化物，前過渡金屬氧氮化物，以及前過渡金屬碳化物。作為選擇，此阻擋層可以是一種前過渡金屬硅氮化物，如WSixNy、TiSixNy或TaSixNy。且用于第二阻擋層的示例性阻擋材料為前過渡金屬元素(例如W、Ti、Ta及Mo)，前過渡金屬合金(例如WTi、WTa、WMo和MoTi)，前過渡金屬化合物，前過渡金屬硅化物(例如WSix、MoSix、TiSix、ZrSix、CrSix、TaSix和TiWxSiy)，前過渡金屬氧化物以及合適的前過渡金屬氧氮化物。其它合適的材料，如用于微鏡器件的結構(例如鉸鏈和鉸鏈結構)的那些材料，也可以用于不可除去的阻擋層。
根據(jù)本發(fā)明的進一步的實施例，第一及第二阻擋層在分離之后均為不可除去的。在此情況下，第一阻擋層134優(yōu)選與結構層136一起、或在沉積微鏡板層136之后被圖案化。且第二阻擋層142優(yōu)選根據(jù)微鏡板(例如136)的結構，而在其沉積之后及沉積第二犧牲層138之前被圖案化。用于第一及第二阻擋層的示例性阻擋材料為金屬間金屬化合物，前過渡金屬氮化物(例如WNx、TiNx、TaNx和AlTixNy)，前過渡金屬氧化物，前過渡金屬氧氮化物，前過渡金屬碳化物以及前過渡金屬硅氮化物。
本發(fā)明的方法可被用來制造各種微鏡器件，其中之一示于圖10a中。其它微鏡器件，如圖11a中的微鏡器件，也可利用本發(fā)明所公開的方法來制造。如圖11a所示，微鏡器件160包括鉸鏈結構154和微鏡板156，以及其它特征，如在2003年2月12日提交的屬于Patel的美國專利申請10/366,297中所述及的那些特征，該專利申請的主題內(nèi)容在此通過引用并入本文。相關微鏡器件，如圖10a和圖11a中那些器件，可用在如圖10b和圖11b所示的微鏡陣列中。微鏡陣列可用于例如圖7所示的空間光調(diào)制器，空間光調(diào)制器被用于顯示器系統(tǒng)中，如圖6所示的顯示器系統(tǒng)。
分離過程分離蝕刻利用了能夠自發(fā)(spontaneous)化學侵蝕犧牲材料的蝕刻氣體，優(yōu)選為各向同性蝕刻，其以化學方式(而非物理方式)除去犧牲材料。用以完成這種化學侵蝕的這類化學侵蝕法及裝置披露于1999年10月26日提交的屬于Patel等人的美國專利申請09/427,841以及2000年8月28日提交的屬于Patel等人的美國專利申請09/649,569中，上述美國專利申請各自的主題內(nèi)容在此通過引用而并入本文。用于分離蝕刻的優(yōu)選蝕刻劑是自發(fā)化學汽相氟化物蝕刻劑，它們除了處在可選擇的應用溫度，是不被賦能的。例子包括HF氣，稀有氣體鹵化物如二氟化氙，以及鹵間化合物如IF5、BrCl3、BrF3、IF7和ClF3。分離蝕刻可包括額外的氣體組分，如N2或一惰性氣體(Ar、Xe、He等等)。通過這種方式，來除去余下的犧牲材料和/或可除去的阻擋層，并分離微鏡器件。在此種實施例的一方面，在蝕刻室內(nèi)提供XeF2與稀釋劑(例如N2和He)。XeF2的濃度優(yōu)選為8托，不過此濃度可從1托變化到30托或更高。使用這種非等離子體蝕刻優(yōu)選達到900秒，不過此時間可從60變化到5000秒，這取決于溫度、蝕刻劑濃度、壓強、要除去的犧牲材料的量，或其它因素。蝕刻速率可保持恒定為18/s/托，不過蝕刻速率可從1/s/托變化到100/s/托。分離過程的每一步驟均可在室溫完成。
以下參考圖12至圖16來詳述示例性蝕刻方法及適當?shù)奈g刻劑。如圖12所示，設置了一裝置來蝕刻試樣，此裝置包括源室11，該室內(nèi)含化學蝕刻劑源，保持在特定的溫度及壓強下，以將蝕刻劑源保持于固或液態(tài)(例如對應于XeF2結晶的固態(tài)，對應于BrF3的液態(tài)，等等)。有一膨脹室12與源室11流體連通，且具有任一合適的尺寸(例如容量為29立方英寸(0.46升))以容納來自源室11的蝕刻氣體，而以關閉閥13連接這兩個腔室。蝕刻室14被設置成與膨脹室12流體連通，且具有任一合適的尺寸(例如容量為12立方英寸(0.18升))以包容所要蝕刻的試樣微結構。優(yōu)選的是使蝕刻室小于膨脹室。蝕刻室14經(jīng)由關閉閥15而被連接到膨脹室12。在此裝置內(nèi)還包含第一氣源16，第一氣源經(jīng)由另一關閉閥17而與膨脹室12流體連通；第二氣源18，第二氣源通過一獨立的關閉閥19與膨脹室流體連通；一真空泵21；以及相關的關閉閥22、23，用于控制腔室的抽空。
圖12還示出第三氣源24，其用作泵鎮(zhèn)壓物(pump ballast)，具有相應的關閉閥25以防止來自泵21的返流(backstreaming)；以及針閥26、27、28，其用以通過各個管路設定氣體流速，且能用以微調(diào)腔室中的壓強。圖中還展示出，并將在以下更深入詳述的是氣體分析器1以及位于該分析器的相對側的閥3和閥5。膨脹室12與蝕刻室14可以都保持在一特定溫度，而在第一及第二氣源中放置不同的氣體以用于各個蝕刻過程。應指出的是，可在氣源16和18內(nèi)放置單一氣源。
在這些實施例中所遵照的一般程序是以抽空膨脹室12和蝕刻室14開始的，其后使得來自第一氣源16的氣體，通過開啟處于這一氣源與這兩個腔室之間的兩個關閉閥17、15，而排入兩個腔室中以使之達到大氣壓。試樣隨后被置于蝕刻室14內(nèi)(其中關閉閥7、15在插入試樣期間開啟)，蝕刻室隨后被封閉，且膨脹室12和蝕刻室14均被抽空。所有閥門均隨后關閉。
開啟位于膨脹室12與蝕刻室14之間的連接閥15，并開啟位于第一氣源16的出口處的關閉閥17，以使得氣體從第一氣源進入膨脹室和蝕刻室。關閉閥17隨后即被關閉。連接閥15隨后被關閉，且膨脹室12被抽空并隔離。來自蝕刻劑源室11的供給閥13隨后被開啟，以便使蝕刻氣體能夠(因膨脹室的較高溫度)進入膨脹室。供給閥13隨后被關閉，出口閥23被開啟，且針閥27被略微開啟以降低膨脹時的蝕刻劑壓強。出口閥23與針閥27隨后均被關閉。位于第二氣源18處的關閉閥19隨后被開啟，且借助于針閥26，來自第二氣源的氣體被放進膨脹室。此時膨脹室12包含蝕刻氣體加上來自第二氣源18的氣體，而蝕刻室14包含來自第一氣源的氣體。
在泵21啟動的情況下，隨后開啟處于膨脹室12與蝕刻室14之間的連接閥15，并開啟位于氣體分析器1兩側的閥3和閥5，以便使來自膨脹室的氣體混合物能夠進入蝕刻室，并流過蝕刻室和氣體分析器，從而開始蝕刻過程。氣體分析器1也可被直接連接到蝕刻室。如下面進一步的詳述，蝕刻過程繼續(xù)進行，直到由氣體分析器檢測到終點為止。
可使用上述工藝機制的許多方案。例如可使用額外的氣源和腔室。例如，取決于所使用的一種或多種稀釋劑(氣源16和18)，可將多個稀釋劑源(N2、Ar、He等等)連接到膨脹室和/或再循環(huán)回路，以在蝕刻后排空(bleeding)系統(tǒng)。也可舉例來說通過包含U形或錐形擋板，或通過額外的孔板和/或擋板，來改變蝕刻室內(nèi)的空氣分布系統(tǒng)。
圖12中的實施例的一特定替換方案示于圖13中。圖13展示的是這樣一種工藝流程設備其中工藝是一具有可檢測終點的蝕刻處理。蝕刻氣體發(fā)自源室11。方便地由液體蒸發(fā)得到的蝕刻氣體的一個例子是三氟化溴，而由固體結晶升華得到的蝕刻氣體的一個例子是二氟化氙。通過將晶體保持在40℃下(例如在28.5℃溫度下)可取得有效結果。(二氟化氙僅是可使用的若干種蝕刻氣體其中之一。其它氣體的例子展示如下。)二氟化氙晶體在28.5℃的升華壓強是5-11毫巴(4-8托)。膨脹室12接受得自源室11中晶體的二氟化氙氣體，且關閉閥13被置于源室與膨脹室之間。要蝕刻的試樣14被置于蝕刻室15內(nèi)(此蝕刻室包含擋板16和孔板17)，且往復式泵18被置于膨脹室12與蝕刻室15之間。(往復式泵及其閥門更詳細地展示于圖3a和3b中并詳述于下文中。)同樣示于圖12中并將在下面進一步說明的是氣體分析器1與閥3和閥5，閥3和閥5控制從蝕刻室通過氣體分析器的氣流。
圖中還示出兩個獨立氣源19、20，其通過關閉閥21、22供應膨脹室12；一真空泵23及相關的關閉閥24、25、26、27、28控制腔室的抽空；第三氣源29，其用作泵鎮(zhèn)壓物，第三氣源與相關的關閉閥30防止從泵23發(fā)生返流；以及手動操作的針閥31、32、33、34、35、83，其用于設定流過各個管路的氣體流速，并能夠微調(diào)腔室內(nèi)的壓強。當使用二氟化氙時，膨脹室12和蝕刻室15典型地被保持于室溫上下(例如25.0℃)。然而，也可加熱膨脹室和蝕刻室(例如達到25和40℃之間)，不過這可能是與直接冷卻正在被處理的試樣相結合來完成的，如以下所述。再循環(huán)管路36使氣體能夠持續(xù)地在一與膨脹室12(經(jīng)由閥26、27及閥34、35)連通的循環(huán)回路中流過蝕刻室15，并通過往復式泵18來重新進入蝕刻室15。閥85使氣體能夠經(jīng)由再循環(huán)管路36的一部分而移動于膨脹室12與蝕刻室15之間，無需經(jīng)過再循環(huán)泵18。路徑40中的閥86使蝕刻氣體得以引入膨脹室12內(nèi)，以在蝕刻過程中補充蝕刻劑混合物。閥優(yōu)選是抗腐蝕性氣體的波紋管式密封閥，優(yōu)選由鋁或不銹鋼制成，所有密封帶有抗腐蝕O形環(huán)(例如KalrezTM或ChemrazTM)。針閥也優(yōu)選是抗腐蝕的，且優(yōu)選全為不銹鋼。過濾器39可被置于再循環(huán)管路36內(nèi)，以從再循環(huán)流體中除去蝕刻副產(chǎn)物(不過優(yōu)選地其并不是被監(jiān)測用于終點檢測的一種或多種產(chǎn)物)，從而降低流體內(nèi)的蝕刻氣體的稀釋程度。過濾器也可起到減少此工序中流出液的液量的作用。
蝕刻室15可具有任何形狀或尺寸，不過當該室的內(nèi)部尺寸和形狀是有助于在腔室內(nèi)部無旋渦或死體積的平穩(wěn)和恒定的流動的那些尺寸和形狀時，將會取得最有利的結果。蝕刻室的一種優(yōu)選結構是圓形或淺圓筒形腔室，其中加工氣體入口位于腔室頂部的中心；外加帶有試樣的支座和出口，該支座位于此室的中心，接近底部；出口在試樣支座之下，位于底壁或側壁中。擋板16被直接置于入口之下。從入口到擋板的上表面的距離對本發(fā)明來說并不是嚴格的，而是可改變的，不過在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，此距離處于從約0.1cm到約6.0cm、且最優(yōu)選是從約0.5cm到約3.0cm的范圍內(nèi)。雖然其形狀未示于圖12中，但擋板優(yōu)選是圓形的，或以其它方式成形，以在360°范圍上使氣體流徑向偏轉。孔板17比擋板16寬，且優(yōu)選朝向試樣傳送全部氣體流?？装宓囊环N優(yōu)選結構是與試樣的幾何參數(shù)匹配的結構；因此對于圓形試樣，孔板優(yōu)選也是圓形的。
圖14a和圖14b是往復式泵18的一個示例的示意圖，該往復式泵能夠被用來實施本發(fā)明。在這些示意圖中所展示的設計能夠以多種方式改變，例如將腔室的數(shù)目增加到三個或更多個，或以平行方式設置一系列這類泵。以下說明是針對這些示意圖所示的特定設計進行的。
圖14a展示出泵外殼41的側面立視圖，其包括兩個固定的端壁42、43，端壁42、43由波紋管式側壁44、45連接。之所以稱其為波紋管式側壁44、45，原因在于它們是折疊的，類似于手風琴，或者是以其它形式構造的，從而能夠波紋管式膨脹與收縮。端壁42、43與波紋管式側壁44、45一起完全封閉泵的內(nèi)部，除每個側壁上的入/出口之外。這些開口的結構示于圖3b的泵流示意圖中，左側壁42有一入/出口46，且右側壁43同樣有一入/出口48?？蛇b控的關閉閥51、52、53、54被置于外部管路上，外部管路導向或出自各入/出口。為可靠操作，關閉閥51、54通常是開啟的，而關閉閥52、53通常是關閉的。
圖14a所示的可移動隔板60將泵的內(nèi)部分成兩個室61、62，隔板及其對外殼其余部分的連接是不透液體的，因此這兩個室是完全隔離的，它們之間沒有液體流通。隔板60連接波紋管式側壁44、45，并在由雙向箭頭63所標識的兩個方向上移動。該移動是由能夠作往復運動的合適的驅(qū)動機構(圖中未示)所驅(qū)動的。對本領域技術人員，許多這類驅(qū)動機構是公知的并且是能夠使用的。在圖3a所示視圖中，隔板向左的運動使得左室61收縮而右室62膨脹。在泵的關閉閥處于適當位置時，即閥52和53開啟而閥51和54關閉時，收縮的左室61會通過其入/出口46而將其內(nèi)含物排出，而膨脹的右室62會通過其入/出口48而將氣體吸入。一旦隔板60到達其左向行程的終點，它就改變方向而向右移動，且關閉閥被適當?shù)亻_關，導致已膨脹的右室62收縮并通過其入/出口48來排出其內(nèi)含物，而已收縮的左室61膨脹并通過其入/出口46吸入新的氣體。通過這種方式，泵大致以一種基本持續(xù)的方式產(chǎn)生氣流，排出則從這兩個室交替地進行?？刂破?4支配隔板60的運動方向和范圍，以及速度和循環(huán)時間，并且協(xié)調(diào)隔板運動與關閉閥51、52、53和54的開啟和關閉。可使用傳統(tǒng)的控制器電路及部件。
如圖所示用于再循環(huán)加工氣體的泵，以及在本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它裝置，沒有與加工氣體接觸的滑動或磨擦部件或潤滑劑。也可能有滿足這一標準的其它泵，包括帶有可膨脹氣室的泵，帶有由彈性密封墊來連接的同心活塞的泵，或蠕動泵(peristalic pump)。泵的材料，包括波紋管式壁的材料，可以用抗來自蝕刻氣體的腐蝕或不受其影響的材料制成。這種材料的一個例子是不銹鋼，其可用于50℃以下工作溫度。其它材料為鋁、因康鎳合金(Inconel)以及蒙乃爾合金(Monel)。此外的其它材料對處理這些氣體的技術人員來說將是顯而易見的。盡管泵及其腔室的容量和尺寸可以變化，一目前的優(yōu)選實施例是這樣一實施例各室的體積因隔板在其全范圍上的移動而產(chǎn)生的變化大約是從0.05到4.2L，但優(yōu)選是從0.1到1.5L，其中一個例子是0.5L。較大的腔室尺寸(例如5到20L)也是可能的，這若與較低泵速相結合，應有益于降低泵的磨損。在每兩秒一次循環(huán)的隔板速度下，泵速(對于0.5L)將是30L/分鐘。泵的尺寸與泵速的不同組合也是可能的，然而優(yōu)選的每次泵送體積是介于7和150L/分鐘之間，其中優(yōu)選的范圍是從30到90L/分鐘。
上述泵可用合適的襯墊來加墊，以進一步減少蝕刻期間的加工氣體混合物顆粒污染。不是波紋管式的泵也可使用。優(yōu)選的泵是這樣的泵其抗加工氣體混合物所造成的腐蝕，且其被設計成避免將顆?；蛞后w物質(zhì)引入加工氣體混合物內(nèi)。干式泵，即那些不將外來的清掃或鎮(zhèn)壓氣體添加到加工氣體混合物內(nèi)的泵，是優(yōu)選的。作為選擇，加工氣體可通過溫度循環(huán)(借助于再循環(huán)路徑的加熱和冷卻中的大幅變化)而循環(huán)。
以下是相對于圖13對蝕刻處理及其化學參量的一般性描述。包含此描述是要展示出上述特征最可能被采用的場合。
本發(fā)明的裝置和方法可被用于本領域中及文獻中公知的蝕刻加工。這些加工包括使用干法蝕刻氣體，干法蝕刻氣體一般包括Cl2、HBr、HF、CCl2F2及其它氣體。優(yōu)選的蝕刻氣體，特別對蝕刻硅而言，是氣態(tài)鹵化物(例如氟化物)，如稀有氣體氟化物、氣態(tài)鹵素氟化合物(halogen fluorides)、或這些組中氣體的組合(同樣優(yōu)選不賦能氣體，而不是加熱以引起汽化或升華)。稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙和氡，這些氣體中的優(yōu)選的氟化物是氪和氙的氟化物，其中氟化氙是最為優(yōu)選的。這些元素的一般氟化物是二氟化氪、二氟化氙、四氟化氙以及六氟化氙。在硅蝕刻工序中最普遍使用的稀有氣體氟化物是二氟化氙。鹵素氟化合物包括氟化溴、三氟化溴、五氟化溴、氟化氯、三氟化氯、五氟化氯、五氟化碘以及七氟化碘。其中優(yōu)選的是三氟化溴、三氯化溴、及五氟化碘，其中三氟化溴和三氟化氯是最為優(yōu)選的。三氟化溴與二氟化氙的化合物也是有價值的。蝕刻加工一般是在低于大氣壓的壓強下完成的。本說明書的上述蝕刻劑優(yōu)選是在氣態(tài)(例如非等離子體)下使用的，或否則的話不附加能量(除加熱以助開始蝕刻氣體或液體的升華或汽化之外)，并且沒有電場、紫外光線或其它電磁能量，或其它會將蝕刻氣體賦能至超出其在一特定溫度作為氣體的一般能量的外加場或能源。
蝕刻優(yōu)選利用蝕刻氣體，該蝕刻氣體能夠在室溫下自發(fā)化學侵蝕犧牲材料，優(yōu)選各向同性的蝕刻，此蝕刻以化學方式(而非物理方式)除去犧牲材料。在一優(yōu)選實施例中，蝕刻劑能夠在室溫下與犧牲材料反應，其中因為是在氣態(tài)下而從犧牲材料表面釋放的一種或多種反應產(chǎn)物是氣態(tài)組分。無需紫外或可見光或其它電磁輻射或電場，或者會賦能氣體分子以物理轟擊及物理除去犧牲材料的任何能量。盡管蝕刻可借助應用加熱或用來自房間的光圍繞蝕刻室來完成，蝕刻劑能夠在室溫自發(fā)地蝕刻犧牲材料而無需任何外加的熱量、可見光、紫外光或其它電磁輻射、超聲波能量、電或磁場，等等。蝕刻劑優(yōu)選不被射頻輝光放電(rf glow discharge)分解成原子、自由基(radicals)和/或離子，蝕刻劑通過擴散(除泵送之外——例如通過反復地使蝕刻劑再循環(huán)穿過蝕刻室)而被傳送到所蝕刻材料的表面，蝕刻劑被吸附于此表面，蝕刻劑與所蝕刻的材料之間發(fā)生化學反應而形成揮發(fā)性產(chǎn)物，且此產(chǎn)物從該表面釋放并擴散到氣體主體內(nèi)并最終退出蝕刻室。雖然可能在等離子體裝置中實施本發(fā)明的方法，而不需要賦能蝕刻劑形成等離子體，此裝置能夠不需要射頻(RF)或微波能量源。
以BrCl3為例，一BrCl3分子可設想被置于一硅分子附近，該硅分子鍵合到晶體硅、多晶硅或在非晶硅基體內(nèi)的其它硅分子上。Cl原子對Br原子的鍵能足夠地弱，且上述硅原子對其它硅原子的鍵能足夠地弱，而Si與Cl之間的吸引力足夠地強，故無需BrCl3對硅的物理轟擊，Cl就會從Br離解且鍵合Si從而形成各種產(chǎn)物如SiCl、SiCl2、SiCl3、SiCl4，等等，這些蝕刻產(chǎn)物在室溫下是氣體并從硅表面散逸，由此除去犧牲性的硅材料。對于XeF2、BrCl3和其它汽相自發(fā)化學蝕刻劑，發(fā)生同樣的過程。
這種用于進行化學侵蝕的化學侵蝕法及裝置披露于前述在1999年10月26日提交的美國專利申請09/427,841(屬于Patel等人)、在2000年8月28日提交的美國專利申請09/649,569(屬于Patel等人)，以及在2001年5月22日提交的美國專利申請60/293,092(屬于Patel等人)，它們通過引用而并入本文。用于蝕刻的優(yōu)選蝕刻劑是氣態(tài)氟化物蝕刻劑，其除可選的應用溫度之外是不被賦能的。例子包括氣態(tài)酸性蝕刻劑(HF、HCI、HI等等)，稀有氣體鹵化物如XeF2、XeF6、KrF2、KrF4及KrF6，以及鹵間化合物如IF5、BrCl3、BrCl3、IF7和ClF3。也可能使用氟氣體，盡管對氟氣體的處理使得這成為較少吸引力的選項。蝕刻可包括額外的氣體組分，如N2或惰性氣體(Ar、Xe、He等等)。在蝕刻過程中，除可選擇的加熱外，氣體是不被賦能的，而且各向同性地化學蝕刻犧牲材料。通過這種方式，來除去犧牲材料并分離微機械結構。在此類實施例的一方面，BrF3或XeF2是在腔室中連同稀釋劑(例如N2和He)提供的。在上述蝕刻之前，可優(yōu)選在一分開的蝕刻裝置中進行起始的等離子體蝕刻。這種順序的蝕刻進一步陳述于2001年5月22日提交的美國專利申請60/293,092(屬于Patel等人)，該申請的主題內(nèi)容在此通過引用并入本文。
盡管源室11可以是單一腔室，圖15所示為一可選擇的配置，其中源室實際上是設置成串聯(lián)的一對室11a和11b。這些室中的第一室11a含有源材料，此材料主要處于其凝結形態(tài)(condensed form)，即其為要升華的晶體或是要蒸發(fā)的液體。第二室11b接受源材料氣體，此源材料氣體是在第一室11a內(nèi)由晶體升華或由液體汽化而形成的。為保持這些形態(tài)，這兩個室11a和11b優(yōu)選被保持于不同溫度(優(yōu)選至少5℃溫差)，前一個室11a處于較低溫度以使材料保持在其凝結形態(tài)(固體結晶或液體)，而后一個室11b處于較高溫度(且可能也在較高壓強下)以使材料在高得足以使其能夠供應后續(xù)腔室的壓強下保持在蒸氣形態(tài)(且從而避免凝結問題)，上述后續(xù)腔室處于這些腔室的所需壓強下。在一實施例中，這兩個腔室被保持于比室溫高的溫度，其中室11b被保持在2至24℃的溫度(優(yōu)選約為5到10℃)，其高于室11a的溫度。此種雙腔室實施例可同樣應用于一系統(tǒng)如圖12所示的系統(tǒng)內(nèi)。室11a和11b也可被設置成平行的。在圖15中還展示了膨脹室12、蝕刻室15、泵18和23、及氣體分析器1。
術語“試樣”和“微結構”在本說明書中被用來表示試圖要從其上除去某種材料、或要向其添加某種材料的物體，而無論此材料是否形成多層中的一層、多層中的多層或在同一平面中鄰接其它區(qū)域的一個區(qū)域?！霸嚇印币虼丝梢允菃为氁粋€反射鏡元件及其由其它材料制成的相關層、測試圖案(test pattern)、電路小片、器件、晶片、晶片的一部分，或要除去或添加一部分的任何物體。本發(fā)明特別適合于這樣的加工其中要添加或除去的這部分材料的大小在至少其尺寸其中之一小于5mm，優(yōu)選小于1mm，更優(yōu)選小于500μm，且最優(yōu)選小于100μm。本發(fā)明同樣也適用于在亞微米環(huán)境下(例如在10nm到小于1000nm的范圍內(nèi))添加或除去材料(例如以孔洞或?qū)拥男问?(按照例如有時在MEMS和MOEMS中的需要)。
在附圖所示系統(tǒng)中，以及處于本發(fā)明范圍內(nèi)的其它系統(tǒng)中，可將蝕刻劑的單一一次裝填量放在源室或膨脹室內(nèi)，隨后釋放(有或沒有稀釋劑)到循環(huán)回路中。由于循環(huán)回路中的蝕刻劑量隨時間減少，可引入額外的蝕刻劑以補充循環(huán)流。此加工的其它變化對本領域技術人員而言是顯而易見的。
當要通過蝕刻來除去的材料是硅時，特定的蝕刻工藝以氣體混合物的形式來提供蝕刻氣體，該氣體混合物的一種組分是蝕刻氣體自身(或蝕刻氣體的混合物)，而其它組分是非蝕刻劑(non-etchant)稀釋劑。無論氣體是完全包含一種或多種蝕刻氣體或者還包含非蝕刻劑組分，蝕刻反應的速率都可能隨蝕刻氣體的分壓而變化。此壓強可能變化，但在大多數(shù)應用中，特別是在蝕刻硅的那些應用中，在蝕刻氣體處在至少大約0.01毫巴(0.0075托)、優(yōu)選至少為0.1托、更優(yōu)選為處于從約1到760托范圍內(nèi)、且最優(yōu)選為從約50到600托的分壓下，會取得最佳結果。上述壓強范圍特別適用于二氟化氙蝕刻。
在有些處理中，含有一種或多種非蝕刻劑氣體添加劑以提高硅蝕刻的選擇性。用于此目的的優(yōu)選的添加劑是不含鹵素的氣體?？墒褂脝为氁环N上述添加劑或上述添加劑的一種混合物。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，添加劑是那些其摩爾平均分子量(以道爾頓或每摩爾克數(shù)來表示)小于分子氮的分子量的添加劑，此摩爾平均分子量優(yōu)選大約25或更小，再更優(yōu)選處于從約4到約25的范圍內(nèi)，更進一步優(yōu)選處于從約4到約20的范圍內(nèi)，且最優(yōu)選處于從約4到約10的范圍內(nèi)。如果使用單一一個添加劑種類，“摩爾平均分子量”就是該種類的實際分子量，而如果在同一氣體混合物中使用了兩種或更多種添加劑種類，則摩爾平均分子量是在每個種類的相對摩爾量(約等于分壓)的基礎上，計算得到的混合物中每個種類(排除稀有或稀有氣體氟化物)的分子量的平均值。至于導熱系數(shù)，優(yōu)選的添加劑是那些在300K(26.9℃)及大氣壓強下其導熱系數(shù)范圍在大約10mW/(mK)(即每開氏溫度每米毫瓦數(shù))到約200mW/(mK)、且最優(yōu)選為從約140mW/(mK)到約190mW/(mK)的添加劑。一般而言，添加劑的導熱系數(shù)越高，在選擇性方面的改善就越大。適用于本發(fā)明的添加劑例子是氮(N2，在300K下導熱系數(shù)為26mW/(mK))；氬(Ar，在300K下導熱系數(shù)為18mW/(mK))；氦(He，在300K下導熱系數(shù)為160mW/(mK))；氖(Ne，在300K下導熱系數(shù)為50mW/(mK))；以及這些氣體中的兩種或更多種混合物。優(yōu)選的添加劑氣體是氦；氖；氦和氖的混合物或上述氣體中的一種或兩種與一種或多種具有較高分子量的非蝕刻劑氣體的混合物，上述具有較高分子量的非蝕刻劑氣體例如為氮和氬。特別優(yōu)選的添加劑是氦和氦與氮或氬的混合物。
選擇性改善的程度可能隨添加劑對蝕刻氣體的摩爾比率而變化。在此仍要說明，摩爾比率約等于分壓的比值，而在此情況下術語“摩爾比率”指的是添加劑氣體(其可能多于一種)的總摩爾數(shù)除以蝕刻氣體(其也可能多于一種)的總摩爾數(shù)的比值。在大多數(shù)情況下，在添加劑對蝕刻氣體的摩爾比率小于約500∶1，優(yōu)選在從約1∶1到約500∶1的范圍內(nèi)，優(yōu)選為從約10∶1到約200∶1，且最優(yōu)選為從約20∶1到約150∶1的情況下，會取得最佳結果。在一實例中，此比值被設定為125∶1。
進行蝕刻加工的溫度可同樣變化，不過蝕刻氣體的分壓將隨溫度而變。最佳溫度可能取決于蝕刻氣體、氣態(tài)添加劑或此二者的選擇。一般來說，且更特定地是對于將二氟化氙作為蝕刻氣體的工藝來說，合適的溫度范圍是從約-60℃到約120℃，優(yōu)選為從約-20℃到約80℃，且最優(yōu)選為從約0℃到約60℃。對于二氟化氙，硅蝕刻速率在-230℃到60℃的范圍上與溫度成反比。在選擇性方面的改善因此而可通過降低蝕刻處理的溫度來進一步提高。
流量參數(shù)要選擇成在試樣被暴露給蝕刻氣體的時間中，足以除去全部或基本全部的硅。用“硅”表示的是任何類型的硅，包括非晶硅、單晶硅以及多晶硅，此硅可高達40at.％或更高(典型地從5到25at.％)氫，這取決于沉積技術以及可能由目標或空氣產(chǎn)生的雜質(zhì)。此處所使用的“基本所有的硅”這種表達方式指的是任何硅量，該硅量足以使成品實質(zhì)上如同所有的硅已被除去一樣有效工作。本發(fā)明將要應用的結構的一個例子描述于美國專利申請第5,835,256號中，其中氮化硅層被沉積于多晶硅層上，且氮化硅層被圖案化而留出構成鏡元件的側面邊緣的導孔。到犧牲性多晶硅層的通道要穿過導孔，并且蝕刻處理通過在垂直(即垂直于各層平面)方向進行蝕刻，同時還通過在橫向(平行于各層平面)上除去氮化硅之下的多晶硅，從而除去導孔之下的多晶硅。對于相對多個非硅層蝕刻硅來說，這種加工也是有效的。除此之外應指出的是，硅可包含雜質(zhì)，且特別是取決于所使用的沉積方法，可包含大量的氫(例如達到25at.％或更多)。
本領域技術人員應認識到，本說明書已描述了一種新的并且是有用的制造微機電器件的方法。然而從能夠應用本發(fā)明的原理的許多可能的實施例角度看，應認識到，本說明書根據(jù)附圖所描述的實施例的意義僅在于說明，而不應被推斷為是對發(fā)明范圍的限制。例如，本領域技術人員會認識到，所述實施例在配置和細節(jié)方面可以修改而不偏離本發(fā)明的精神。特別是，可除去的一個或多個阻擋層以及犧牲層是可用一個蝕刻步驟來除去的。反之，一個或多個阻擋層及犧牲層可用分開的蝕刻步驟來除去。對另一實例來說，可在本發(fā)明中使用SandiaSUMMiT工藝(利用結構層的多晶硅)或Cronos MUMPS工藝(同樣是結構層的多晶硅)。同樣，MOSIS工藝(AMI ABN-1.5μm CMOS工藝)能夠適用于本發(fā)明。并且，本說明書所披露的犧牲層和蝕刻劑僅僅是示例性的。例如，可使用并用HF(或HF/HCl)來除去氧化硅犧牲層，或者可使用ClF3或BrF3來除去硅犧牲物(silicon sacrificial)。此外，能夠以緩沖HF來除去PSG犧牲層，或能夠以干式等離子體氧釋放(dry plasma oxygen release)步驟來除去有機犧牲物(organicsacrificial)。當然蝕刻劑和犧牲材料應當根據(jù)所要使用的結構材料來選擇。另外，盡管以上引述了PVD及CVD，可使用其它薄膜沉積方法來沉積層，包括旋涂(spin-on)、濺射、陽極氧化、氧化、電鍍以及蒸發(fā)。因此，如這里所述的本發(fā)明預期所有此類實施例均會落在所附權利要求及其等效方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種方法，包括沉積第一犧牲層；在所述第一犧牲層之后，沉積第一阻擋層；在所述第一阻擋層之后，形成一微機電器件的結構層；通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層，來分離所述微機電器件；及其中所述第一阻擋層阻止所述第一犧牲層與所述結構層之間的擴散和反應。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括在通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層來分離所述微機電器件之前在所述結構層形成于所述第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在所述第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在所述第二犧牲層之后，形成所述微機電器件的一個或多個結構層；且其中所述第二阻擋層阻止所述第二犧牲層與形成于所述第二阻擋層之下的所述結構層之間的擴散和相互作用；并且其中通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層，來分離所述微機電器件的步驟進一步包括除去所述第二犧牲層與所述第二阻擋層。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括在通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層，來分離所述微機電器件之前在所述結構層形成于所述第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在所述第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在所述第二犧牲層之后，形成所述微機電器件的一個或多個結構層；且其中所述第二阻擋層阻止所述第二犧牲層與形成于所述第二阻擋層之下的所述結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層，來分離所述微機電器件的步驟進一步包括除去所述第二犧牲層；且其中在分離所述微機電器件之后，不除去所述第二阻擋層。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬元素。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬合金。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬化合物。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述前過渡金屬化合物是前過渡金屬硅化物。
9.如權利要求1所述的方法，其中，通過除去所述第一犧牲層及所述第一阻擋層，來分離所述微機電器件的步驟進一步包括利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑，蝕刻所述第一犧牲層和第一阻擋層。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
11.如權利要求9所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
12.如權利要求10所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
13.如權利要求9所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述非蝕刻劑氣態(tài)添加劑是惰性氣體。
15.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一阻擋層不同于所述第一犧牲層。
16.如權利要求5所述的方法，其中，所述前過渡金屬元素是鉬。
17.如權利要求5所述的方法，其中，所述前過渡金屬元素是鎢。
18.如權利要求5所述的方法，其中，所述前過渡金屬元素是鉭。
19.如權利要求5所述的方法，其中，所述前過渡金屬元素是鈦。
20.如權利要求8所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅化物是硅化鉬。
21.如權利要求8所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅化物是硅化鎢。
22.如權利要求8所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅化物是硅化鉭。
23.如權利要求8所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅化物是硅化鈦。
24.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
25.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬元素。
26.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬合金。
27.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬化合物。
28.如權利要求18所述的方法，其中，所述前過渡金屬化合物是前過渡金屬硅化物。
29.如權利要求2所述的方法，其中，除去所述第二犧牲層及所述第二阻擋層，是通過利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑，蝕刻所述第二犧牲層的第二阻擋層，來實現(xiàn)的。
30.如權利要求21所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
31.如權利要求21所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
32.如權利要求23所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
33.如權利要求21所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
34.如權利要求25所述的方法，其中，所述非蝕刻劑氣態(tài)添加劑是惰性氣體。
35.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
36.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種金屬間金屬化合物。
37.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氮化物。
38.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氧化物。
39.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氧氮化物。
40.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬硅氮化物。
41.如權利要求3所述的方法，其中，除去所述第二犧牲層，是通過利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑進行蝕刻，來實現(xiàn)的。
42.如權利要求32所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
43.如權利要求32所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
44.如權利要求34所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
45.如權利要求32所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
46.如權利要求36所述的方法，其中，所述非蝕刻劑氣體態(tài)添加劑是惰性氣體。
47.如權利要求3所述的方法，進一步包括在沉積所述第二阻擋層之后，根據(jù)所述結構層來圖案化被沉積的所述第二阻擋層。
48.如權利要求3所述的方法，進一步包括圖案化所述第二阻擋層。
49.如權利要求2所述的方法，其中，所述微機電器件是微鏡器件；且所述方法進一步包括在沉積所述第一犧牲層之前，設置一襯底，在該襯底上沉積所述第一犧牲層；其中在所述第一犧牲層上形成所述微機電器件的結構層的步驟進一步包括沉積所述結構層，其中該結構層對可見光的反射率高于90％；及將被沉積的所述結構層圖案化到所述微鏡器件的微鏡板內(nèi)，以反射入射的可見光；且其中在所述第二犧牲層上的一個或多個所述結構層被形成一鉸鏈，所述微鏡器件的微鏡板被固定到該鉸鏈，以在分離所述微鏡器件之后，使得該微鏡板能夠相對于所述襯底旋轉。
50.如權利要求39所述的方法，其中，所述微鏡器件是一空間光調(diào)制器的微鏡陣列的一部分。
51.如權利要求40所述的方法，其中，所述空間光調(diào)制器是一顯示器系統(tǒng)的一部分，該顯示器系統(tǒng)還包括一光源，用于提供可見光；及一個或多個光學元件，用于將所述可見光導向所述空間光調(diào)制器。
52.如權利要求41所述的方法，其中，所述顯示器系統(tǒng)進一步包括一個或多個光學元件，用于將來自所述空間光調(diào)制器的反射光導向一顯示目標。
53.如權利要求39所述的方法，其中，所述襯底對可見光是透明的。
54.如權利要求39所述的方法，其中，所述襯底是硅晶片。
55.如權利要求3所述的方法，其中，所述微機電器件是微鏡器件；且所述方法進一步包括在沉積所述第一犧牲層之前，設置一襯底，在該襯底上沉積所述第一犧牲層；其中在所述第一犧牲層上形成所述微機電器件的結構層的步驟進一步包括沉積所述結構層，其中該結構層對可見光的反射率高于90％；及將被沉積的所述結構層圖案化到所述微鏡器件的微鏡板內(nèi)，以反射入射的可見光；且其中在所述第二犧牲層上的一個或多個所述結構層被形成一鉸鏈，所述微鏡器件的微鏡板被固定到該鉸鏈，以在分離所述微鏡器件之后，使得該微鏡板能夠相對于所述襯底旋轉。
56.如權利要求43所述的方法，其中，所述微鏡器件是一空間光調(diào)制器的微鏡陣列的一部分。
57.如權利要求43所述的方法，其中，所述空間光調(diào)制器是一顯示器系統(tǒng)的一部分，該顯示器系統(tǒng)還包括一光源，用于提供可見光；及一個或多個光學元件，用于將所述可見光導向所述空間光調(diào)制器。
58.如權利要求43所述的方法，其中，所述顯示器系統(tǒng)進一步包括一個或多個光學元件，用于將來自所述空間光調(diào)制器的反射光導向一顯示目標。
59.如權利要求43所述的方法，其中，所述襯底對可見光是透明的。
60.如權利要求43所述的方法，其中，所述襯底是硅晶片。
61.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
62.如權利要求2所述的方法，其中，所述第二阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
63.如權利要求3所述的方法，其中，所述第二阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
64.一種方法，包括沉積第一犧牲層；在所述第一犧牲層之后，沉積第一阻擋層；在所述第一阻擋層之后，形成一微機電器件的結構層；通過除去所述第一犧牲層，分離所述微機電器件；且其中所述第一阻擋層阻止所述第一犧牲層與所述結構層之間的擴散和反應，且在分離所述微機電器件之后，不除去所述第一阻擋層。
65.如權利要求64所述的方法，進一步包括圖案化被沉積的第一阻擋層；且其中在第一阻擋層之后形成一微機電器件的結構層的步驟進一步包括沉積所述結構層；及圖案化被沉積的所述結構層。
66.如權利要求65所述的方法，其中，所述第一阻擋層和所述第一結構層是同時被圖案化的。
67.如權利要求64所述的方法，進一步包括在通過除去所述第一犧牲來分離所述微機電器件之前在所述結構層形成于所述第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在所述第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在所述第二犧牲層之后，形成所述微機電器件的一個或多個結構層；且其中所述第二阻擋層阻止所述第二犧牲層與形成于所述第二阻擋層之下的所述結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去所述第一犧牲層來分離所述微機電器件的步驟進一步包括除去所述第二犧牲層與所述第二阻擋層。
68.如權利要求64所述的方法，進一步包括在通過除去所述第一犧牲來分離所述微機電器件之前，在所述結構層形成于所述第一阻擋層上之后，沉積第二阻擋層；在所述第二阻擋層之后，沉積第二犧牲層；在所述第二犧牲層之后，形成所述微機電器件的一個或多個結構層；且其中所述第二阻擋層阻止所述第二犧牲層與形成于所述第二阻擋層之下的所述結構層之間的擴散和相互作用；且其中通過除去所述第一犧牲層來分離所述微機電器件的步驟進一步包括除去所述第二犧牲層；且其中在分離所述微機電器件之后，不除去所述第二阻擋層。
69.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
70.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種金屬間金屬化合物。
71.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氮化物。
72.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氧氮化物。
73.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬硅氮化物。
74.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層包含一種或多種前過渡金屬硅氮化物。
75.如權利要求74所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅氮化物是TiSixNy。
76.如權利要求74所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅氮化物是TaSixNy。
77.如權利要求69所述的方法，其中，所述前過渡金屬氮化物是氮化鎢。
78.如權利要求69所述的方法，其中，所述前過渡金屬氮化物是氮化鈦。
79.如權利要求69所述的方法，其中，所述前過渡金屬氮化物是氮化鉭。
80.如權利要求64所述的方法，其中，通過除去所述第一犧牲層來分離所述微機電器件的步驟進一步包括利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑，蝕刻所述第一犧牲層。
81.如權利要求72所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
82.如權利要求72所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
83.如權利要求74所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
84.如權利要求72所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
85.如權利要求76所述的方法，其中所述非蝕刻劑氣態(tài)添加劑是惰性氣體。
86.如權利要求65所述的方法，其中，所述第二犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
87.如權利要求65所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬元素。
88.如權利要求65所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬合金。
89.如權利要求65所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬化合物。
90.如權利要求81所述的方法，其中，所述前過渡金屬化合物是前過渡金屬硅化物。
91.如權利要求65所述的方法，其中，除去所述第二犧牲層及所述第二阻擋層，是通過利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑，蝕刻所述第二犧牲層和第二阻擋層，來實現(xiàn)的。
92.如權利要求83所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
93.如權利要求83所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
94.如權利要求85所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
95.如權利要求83所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
96.如權利要求87所述的方法，其中，所述非蝕刻劑氣態(tài)添加劑是惰性氣體。
97.如權利要求68所述的方法，其中，所述第二犧牲材料是非晶硅；且其中形成于所述第一犧牲層上的所述結構層是金屬元素或金屬化合物。
98.如權利要求68所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬硅氮化物。
99.如權利要求98所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅氮化物是TiSixNy。
100.如權利要求98所述的方法，其中，所述前過渡金屬硅氮化物是TaSixNy。
101.如權利要求66所述的方法，其中，所述二阻擋層包含一種或多種金屬間金屬化合物。
102.如權利要求66所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氮化物。
103.如權利要求66所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氧化物。
104.如權利要求66所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬氧氮化物。
105.如權利要求66所述的方法，其中，所述第二阻擋層包含一種或多種前過渡金屬硅氮化物。
106.如權利要求66所述的方法，其中，除去所述第二犧牲層，是通過利用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑來實現(xiàn)的。
107.如權利要求95所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
108.如權利要求95所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
109.如權利要求97所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
110.如權利要求95所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
111.如權利要求99所述的方法，其中，所述非蝕刻劑氣態(tài)添加劑是惰性氣體。
112.如權利要求66所述的方法，進一步包括在沉積所述第二阻擋層之后，根據(jù)所述結構層，圖案化被沉積的所述第二阻擋層。
113.如權利要求65所述的方法，其中，所述微機電器件是微鏡器件；且所述方法進一步包括在沉積所述第一犧牲層之前，設置一襯底，在該襯底上沉積所述第一犧牲層；其中在所述第一犧牲層上形成所述微機電器件的結構層的步驟進一步包括沉積所述結構層，其中該結構層對可見光的反射率高于90％；及將被沉積的所述結構層圖案化到所述微鏡器件的微鏡板內(nèi)，以反射入射的可見光；且其中在所述第二犧牲層上的一個或多個所述結構層被形成一鉸鏈，所述微鏡器件的微鏡板被被固定到該鉸鏈，以在分離所述微鏡器件之后，使得該微鏡板能夠相對于所述襯底旋轉。
114.如權利要求102所述的方法，其中，所述微鏡器件是一空間光調(diào)制器的微鏡陣列的一部分。
115.如權利要求103所述的方法，其中，所述空間光調(diào)制器是一顯示器系統(tǒng)的一部分，該顯示器系統(tǒng)還包括一光源，用于提供可見光；及一個或多個光學元件，用于將所述可見光導向所述空間光調(diào)制器。
116.如權利要求104所述的方法，其中，所述顯示器系統(tǒng)進一步包括一個或多個光學元件，用于將來自所述空間光調(diào)制器的反射光導向一顯示目標。
117.如權利要求66所述的方法，其中，所述微機電器件是微鏡器件；且所述方法進一步包括在沉積所述第一犧牲層之前，設置一襯底，在該襯底上沉積所述第一犧牲層；其中在所述第一犧牲層上形成所述微機電器件的結構層的步驟進一步包括沉積所述結構層，其中該結構層對可見光的反射率高于90％；及將被沉積的所述結構層圖案化到所述微鏡器件的微鏡板內(nèi)，以反射入射的可見光；且其中在所述第二犧牲層上的一個或多個所述結構層被形成一鉸鏈，所述微鏡器件的微鏡板被被固定到該鉸鏈，以在分離所述微鏡器件之后，使得該微鏡板能夠相對于所述襯底旋轉。
118.如權利要求106所述的方法，其中，所述微鏡器件是一空間光調(diào)制器的微鏡陣列的一部分。
119.如權利要求106所述的方法，其中，所述空間光調(diào)制器是一顯示器系統(tǒng)的一部分，該顯示器系統(tǒng)還包括一光源，用于提供可見光；及一個或多個光學元件，用于將所述可見光導向所述空間光調(diào)制器。
120.如權利要求106所述的方法，其中，所述顯示器系統(tǒng)進一步包括一個或多個光學元件，用于將來自所述空間光調(diào)制器的反射光導向一顯示目標。
121.如權利要求106所述的方法，其中，所述襯底對可見光是透明的。
122.如權利要求106所述的方法，其中，所述襯底是硅晶片。
123.如權利要求64所述的方法，其中，所述第一阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
124.如權利要求65所述的方法，其中，所述第二阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
125.如權利要求66所述的方法，其中，所述第二阻擋層在400℃(度)下，30分鐘之內(nèi)，既不擴散到第一結構層內(nèi)也不與其相互作用。
126.一種方法，包括設置一襯底，在該襯底上能夠沉積具有目標厚度的第一犧牲層；以小于所述目標厚度的厚度，沉積所述第一犧牲層；測量被沉積的所述第一犧牲層的厚度；及以基本等于所述目標厚度與被沉積的所述第一犧牲層的實測厚度之間的差值的厚度，沉積第二犧牲層。
127.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層不同于所述第一犧牲層。
128.如權利要求126所述的方法，其中，所述第一犧牲層包含非晶硅。
129.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬元素。
130.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬合金。
131.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬化合物。
132.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種金屬間化合物。
133.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬氮化物。
134.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬硅化物。
135.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬氧化物。
136.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層包含一種或多種前過渡金屬氧氮化物。
137.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層是可用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑來除去的。
138.如權利要求136所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相鹵間化合物。
139.如權利要求136所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是汽相稀有氣體鹵化物。
140.如權利要求138所述的方法，其中，所述稀有氣體鹵化物是二氟化氙。
141.如權利要求136所述的方法，其中，所述化學汽相蝕刻劑是稀有氣體鹵化物與一種或多種非蝕刻劑氣態(tài)添加劑的混合物。
142.如權利要求140所述的方法，其中，所述添加劑是惰性氣體。
143.如權利要求126所述的方法，其中，所述第二犧牲層是不可用各向同性氣相蝕刻技術，以非等離子體自發(fā)化學汽相蝕刻劑來除去的；且其中所述第一犧牲層是可用相同蝕刻技術，以相同蝕刻劑來除去的。
全文摘要
在此公開了一種處理微機電器件的方法。此方法通過在連續(xù)的犧牲與結構層之間設置選定阻擋層來阻止犧牲層與微機電器件的結構層之間的擴散和相互作用。
文檔編號B81C1/00GK1788330SQ200480012793
公開日2006年6月14日 申請日期2004年3月24日 優(yōu)先權日2003年3月28日
發(fā)明者S·R·帕特爾, J·多恩 申請人:反射公司