專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在微機(jī)電系統(tǒng)裝置的制造期間減少表面電荷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，且更特定來(lái)說(shuō)，涉及干涉式調(diào)制器和包 含此些干涉式調(diào)制器的顯示裝置。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)包括微機(jī)械組件、致動(dòng)器和電子器件。可使用沉積、蝕刻和 或蝕刻掉襯底和/或所沉積的材料層的部分或添加層而形成電氣和機(jī)電裝置的其它微機(jī) 械加工工藝來(lái)制造微機(jī)械組件。 一種類(lèi)型的MEMS裝置被稱(chēng)為干涉式調(diào)制器。如本文 中所使用，術(shù)語(yǔ)干涉式調(diào)制器或干涉光調(diào)制器是指一種使用光學(xué)干涉的原理來(lái)選擇性地 吸收和/或反射光的裝置。在一些實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器可包含一對(duì)導(dǎo)電板，其一者或 兩者可在整體或部分上為透明和/或反射的，且能夠在施加適當(dāng)電信號(hào)的情況下進(jìn)西瓜相 對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一特定實(shí)施例中， 一個(gè)板可包含沉積于襯底上的靜止層，且另一板可包含通 過(guò)氣隙而與所述靜止層分離的金屬膜。如本文中較詳細(xì)地描述， 一個(gè)板相對(duì)于另一板的 位置可改變?nèi)肷溆谒銮媸秸{(diào)制器上的光的光學(xué)干涉。此些裝置具有廣泛的應(yīng)用，且 在此項(xiàng)技術(shù)中利用和/或修改這些類(lèi)型的裝置的特征以使得其特征可用以改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品 并制造尚未開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
木文中所描述的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干方面，所述方面中的單一方面并非 僅對(duì)其所要屬性負(fù)責(zé)。在不限制這些系統(tǒng)、方法和裝置的范圍的情況下，現(xiàn)將簡(jiǎn)要論述 其較顯著的特征。在考慮此論述后，且尤其在閱讀標(biāo)題為"具體實(shí)施方式
"的部分后， 將理解本文中所描述的特征如何提供優(yōu)于既定技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
在各種方而中，提供用于制造微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置的方法，其中所述方法減 少或防止電荷在所述MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上結(jié)構(gòu)元件的表面上的累積。在一些 方面中，提供用于蝕刻犧牲層的方法，所述方法包括以下步驟將犧牲材料暴露于氣相 化學(xué)蝕刻劑和離子化氣體，所述離子化氣體相對(duì)于犧牲材料大體上是非蝕刻性的；以及 蝕刻犧牲材料，其屮所述蝕刻涉及移除犧牲材料的相當(dāng)大部分。
在- -些額外方面屮，提供用于制造MEMS裝置的方法，其中所述方法包括以下步 驟在襯底上沉積犧牲材料；在犧牲材料上沉積結(jié)構(gòu)材料；以及蝕刻犧牲材料。所述蝕刻涉及將犧牲材料暴露于氣相化學(xué)蝕刻劑和離子化氣體，其中所述離子化氣體大體上不 與犧牲材料反應(yīng)。
在其它方面中，在本文中提供MEMS裝置，根據(jù)包括以下步驟的方法而制造所述 MEMS裝置在襯底上沉積犧牲材料；在犧牲材料上沉積結(jié)構(gòu)材料；以及蝕刻犧牲材料。 在此實(shí)施例中，所述蝕刻涉及將犧牲材料暴露于氣相化學(xué)蝕刻劑和離子化氣體，其中所 述離子化氣體大體上不與犧牲材料反應(yīng)。
在一些額外方面中，提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括根據(jù)本文中所描述的方法而制造 的多個(gè)MEMS裝置。在各種實(shí)施例中，所述設(shè)備可進(jìn)一步包括顯示器；處理器，其 經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)且與所述顯示器通信；以及存儲(chǔ)器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理 器通信。
在下文中更詳細(xì)地描述這些和其它實(shí)施例。


圖1為描繪干涉式調(diào)制器顯示器的一實(shí)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(dòng)反射層處于放松位置，且第二干涉式調(diào)制器的可移動(dòng)反射層處于致動(dòng)位置。
圖2為說(shuō)明并入3x3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。 圖3為圖1的干涉式調(diào)制器的一示范性實(shí)施例的可移動(dòng)鏡面位置對(duì)所施加的電壓的 圖表。
圖4說(shuō)明可用以驅(qū)動(dòng)干涉式調(diào)制器顯示器的一組行電壓和列電壓。
圖5A說(shuō)明圖2的3x3干涉式調(diào)制器顯示器中的顯示數(shù)據(jù)的一示范性幀。
圖5B說(shuō)明可用于寫(xiě)入圖5A的幀的行信號(hào)和列信號(hào)的一示范性時(shí)序圖。
圖6 A和圖6 B是說(shuō)明包含多個(gè)千涉式調(diào)制器的視覺(jué)顯示裝置的 一 實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。
圖7A為圖1的裝置的橫截面。
圖7B為千涉式調(diào)制器的替代實(shí)施例的橫截面。
圖7C為干涉式調(diào)制器的另一替代實(shí)施例的橫截面。
圖7D為干涉式調(diào)制器的又一替代實(shí)施例的橫截面。
圖7E為干涉式調(diào)制器的額外替代實(shí)施例的橫截面。
圖8A為說(shuō)明可分離干涉式調(diào)制器的底板支撐的一實(shí)施例的示意圖。
圖8B為說(shuō)明可分離干涉式調(diào)制器的底板的替代實(shí)施例的示意圖。
7圖9A展示在用于制造具有變化尺寸的干涉腔的干涉式調(diào)制器的方法的一實(shí)施例中 沉積、圖案化和蝕刻犧牲材料的多個(gè)子層的一系列橫截面圖。
圖9B為展示在蝕刻犧牲層之前在制造的預(yù)釋放狀態(tài)下在彩色顯示器中構(gòu)成像素的 三個(gè)鄰近干涉式調(diào)制器的橫截面圖。
圖9C為展示在通過(guò)蝕刻犧牲層而釋放之后各處于放松狀態(tài)的圖9B的干涉式調(diào)制器 的橫截面圖。
圖10說(shuō)明用于蝕刻MEMS裝置襯底的設(shè)備，其供應(yīng)有用于減少和/或防止表面電荷 的離子化氣體。
圖ll說(shuō)明類(lèi)似于圖IO的設(shè)備的蝕刻設(shè)備，其有助于同時(shí)處理多個(gè)MEMS裝置襯底。 圖12說(shuō)明蝕刻設(shè)備的內(nèi)部腔室，其允許對(duì)離子化氣體的產(chǎn)生和其到MEMS裝置襯
底的傳遞進(jìn)行獨(dú)立控制。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述是針對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以多種不同方式來(lái) 實(shí)施。在此描述中，參考了多個(gè)圖式，其中在全文中相同部分由相同數(shù)字來(lái)表示。如將 從以下描述明白，所述實(shí)施例可實(shí)施于經(jīng)配置以顯示圖像的任何裝置中，無(wú)論是運(yùn)動(dòng)圖 像(例如，視頻)還是靜止圖像(例如，靜態(tài)圖像)且無(wú)論是文本圖像還是圖形圖像。 更特定來(lái)說(shuō)，預(yù)期所述實(shí)施例可實(shí)施于多種電子裝置中或與其相關(guān)聯(lián)，所述電了裝置例 如為(但不限于)移動(dòng)電話(huà)、無(wú)線(xiàn)裝置、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、手持式或便攜式計(jì)算 機(jī)、GPS接收器/導(dǎo)航器、相機(jī)、MP3播放器、攝像機(jī)、游戲控制臺(tái)、腕表、鐘表、計(jì) 算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、自動(dòng)顯示器(例如，里程表顯示器等)、 駕駛艙控制器和/或顯示器、相機(jī)視圖顯示器(例如，車(chē)輛中的后視相機(jī)的顯示器)、電 子照片、電f廣告牌或標(biāo)志、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、封裝和美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如， 一件珠寶上 的圖像的顯示器)。與本文中所描述的MEMS裝置結(jié)構(gòu)相似的MEMS裝置還可用于非顯 示器應(yīng)用中，例如電子開(kāi)關(guān)裝置。
在若干優(yōu)選方面中，提供用于在干涉式調(diào)制器或其它MEMS裝置的制造期間減少 或防止表面關(guān)聯(lián)電荷("表面電荷")的形成的方法(相對(duì)于既定方法)。在各種實(shí)施 例屮，通過(guò)在存在離子化氣體的情況下以氣相化學(xué)蝕刻劑蝕刻犧牲材料來(lái)減少或防止表 面電荷的形成。在存在離子化氣體的情況下的蝕刻優(yōu)選地中和在蝕刻工藝期間產(chǎn)生的帶 電物質(zhì)，所述帶電物質(zhì)接著與其它蝕刻副產(chǎn)物一起被移除。有利的是，根據(jù)本文中所提 供的方法來(lái)減少表面電荷產(chǎn)生對(duì)MEMS制造方法和由此些方法制造的MEMS裝置中的一個(gè)或一個(gè)以上方面的改進(jìn)。 '
在圖1中說(shuō)明包含干涉MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實(shí)施例。在這些裝 置中，像素處于明亮狀態(tài)或黑暗狀態(tài)。在明亮("接通"或"打開(kāi)")狀態(tài)下，所述顯 示元件將較大部分的入射可見(jiàn)光反射到使用者。在黑暗("切斷"或"關(guān)閉")狀態(tài)下， 所述顯示元件將極少入射可見(jiàn)光反射到使用者。依據(jù)所述實(shí)施例，"接通"和"切斷" 狀態(tài)的光反射特性可顛倒。MEMS像素可經(jīng)配置以主要反射選定色彩，進(jìn)而允許除黑色 和白色外的彩色顯示器。
圖1為描繪視覺(jué)顯示器的一系列像素中的兩個(gè)鄰近像素的等角視圖，其中每一像素 均包含一 MEMS干涉式調(diào)制器。在一些實(shí)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)制器均包括一對(duì)反射層，所述反射層以彼此相距可 變且可控的距離而定位，以形成具有至少一可變尺寸的諧振光學(xué)腔。在一實(shí)施例中，所 述反射層中的一者可在兩個(gè)位置之間移動(dòng)。在第一位置(在本文中被稱(chēng)為放松位置)中， 口丁移動(dòng)反射層位于距固定的部分反射層相對(duì)較大距離處。在第二位置(在本文中被稱(chēng)為 致動(dòng)位置)中，可移動(dòng)反射層定位得較緊密鄰近于所述部分反射層。依據(jù)可移動(dòng)反射層 的位置，從兩個(gè)層反射的入射光相長(zhǎng)或相消地千涉，進(jìn)而針對(duì)每一像素產(chǎn)生總體反射或 非反射狀態(tài)。 '
圖1屮的像素陣列的所描繪部分包括兩個(gè)鄰近干涉式調(diào)制器12a與12b。在左側(cè)干 涉式調(diào)制器12a't'，可移動(dòng)反射層"a被說(shuō)明為處于距光學(xué)堆疊6a預(yù)定距離處的放松 位置中，所述光學(xué)堆疊16a包括部分反射層。在右側(cè)干涉式調(diào)制器12b中，可移動(dòng)反射 層14b被說(shuō)明為處于鄰近于光學(xué)堆疊16b的致動(dòng)位置中。
如本文所參考，光學(xué)堆疊16a和16b(統(tǒng)稱(chēng)為光學(xué)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和透明 電介質(zhì)。光學(xué)堆疊16因此為導(dǎo)電的、部分透明的且部分反射的，且可(例如)通過(guò)將 上述層中的一者或一者以上沉積到透明襯底20上而制造。部分反射層可由部分反射的 多種材料形成，例如各種金屬、半導(dǎo)體和電介質(zhì)。部分反射層可由一個(gè)或一個(gè)以上材料 層形成，且所述層中的每一者均可由單一材料或材料的組合形成。
在一些實(shí)施例中，光學(xué)堆疊的各層被圖案化為平行條帶，且可形成如下文進(jìn)一步描 述的顯示裝置中的行電極?？梢苿?dòng)反射層Ma、 14b可形成為一 (或多個(gè))所沉積的金 屬層的一系列平行條帶(與行電極16a、 16b正交)，所述層沉積于支柱8的頂部上且 沉積于在支柱18之間沉積的介入犧牲材料上。當(dāng)蝕刻掉犧牲材料時(shí)，可移動(dòng)反射層14a、 14b通過(guò)所界定的間隙19而與光學(xué)堆疊16a、 16b分離。高度導(dǎo)電且反射的材料(例如鋁)可用于反射層14，且這些條帶可在顯示裝置中形成列電極。
在未施加電壓的情況下，腔19保持在可移動(dòng)反射層14a與光學(xué)堆疊16a之間，其 中可移動(dòng)反射層14a處丁-機(jī)械放松狀態(tài)，如圖1中的像素12a所說(shuō)明。然而，當(dāng)將電位 差施加到選定的行和列時(shí)，在對(duì)應(yīng)像素中，在行電極和列電極的交叉處形成的電容器開(kāi) 始帶電，且靜電力-一起拉動(dòng)所述電極。如果電壓足夠高，則可移動(dòng)反射層14a變形且被 迫抵靠光學(xué)堆疊16。光學(xué)堆疊16內(nèi)的介電層(在此圖中未說(shuō)明)可防止短路并控制層 14與16之間的分離距離，如圖1的右側(cè)像素12b所說(shuō)明。不管所施加的電位差的極性 如何，此行為均相同。以此方式，可控制反射對(duì)非反射像素狀態(tài)的行/列致動(dòng)類(lèi)似于常規(guī) LCD和其它顯示器技術(shù)中所使用的許多方式。
圖2到圖5B說(shuō)明在顯示器應(yīng)用中使用干涉式調(diào)制器陣列的一示范性過(guò)程和系統(tǒng)。 圖2為說(shuō)明可并入本發(fā)明的若干方面的電子裝置的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。在所述示范 性實(shí)施例中，所述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 、 Power PC 、 ALPHA ;或任何特殊用途微處理器，例如數(shù)字信號(hào)處理器、微控 器或可編程門(mén)陣列。如此項(xiàng)技術(shù)中常見(jiàn)的，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行一個(gè)或一個(gè)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(gè)或一個(gè)以上軟件應(yīng)用程序， 包括網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、電話(huà)應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。
在實(shí)施例屮，處理器21還經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動(dòng)器22通信。在一實(shí)施例屮，陣列 驅(qū)動(dòng)器22包括將信號(hào)提供到顯示陣列或面板30的行驅(qū)動(dòng)器電路24和列驅(qū)動(dòng)器電路26。 圖1中所說(shuō)明的陣列的橫截面在圖2中由線(xiàn)1-1展示。對(duì)于MEMS干涉式調(diào)制器，行/ 列致動(dòng)協(xié)議可利用圖3中所說(shuō)明的這些裝置的滯后特性?？赡苄枰?例如)IO伏特電位 差以促使可移動(dòng)層從放松狀態(tài)變形到致動(dòng)狀態(tài)。然而，當(dāng)電壓從此值降低時(shí)，可移動(dòng)層 隨著電壓下降回到低于IO伏特而維持其狀態(tài)。在圖3的示范性實(shí)施例中，可移動(dòng)層不 完全放松直到電壓下降到低于2伏特。因此，在圖3中所說(shuō)明的實(shí)例中，存在約3V到 7V的電壓范圍，其中存在所施加的電壓的窗口，在所述窗口內(nèi)，所述裝置穩(wěn)定于放松 或致動(dòng)狀態(tài)。此窗口在本文中被稱(chēng)為"滯后窗口"或"穩(wěn)定窗口"。對(duì)于具有圖3的滯 后特征的顯示陣列，行/列致動(dòng)協(xié)議可經(jīng)設(shè)計(jì)以使得在行選通期間，選通行中的待致動(dòng)的 像素暴露于約IO伏特的電壓差，且待放松的像素暴露于接近零伏特的電壓差。在選通 后，所述像素暴露于約5伏特的穩(wěn)定狀態(tài)電壓差以使得所述像素保持在行選通將其置于 的任何狀態(tài)。在被寫(xiě)入后，在此實(shí)例中，每一像素均經(jīng)歷3到7伏特的"穩(wěn)定窗口"內(nèi) 的電位差。此特征使圖1中所說(shuō)明的像素設(shè)計(jì)在同一所施加的電壓條件下穩(wěn)定于致動(dòng)或
10放松預(yù)存狀態(tài)。因?yàn)樗龈缮媸秸{(diào)制器的每一像素(不管處于致動(dòng)狀態(tài)還是放松狀態(tài)) 基本上為由固定和移動(dòng)反射層形成的電容器，所以可在幾乎不具有功率耗散的情況下以 滯后窗口內(nèi)的電壓保持此穩(wěn)定狀態(tài)。如果所施加的電位是固定的，則基本上沒(méi)有電流流 動(dòng)到像素中。
在典型應(yīng)用中，通過(guò)根據(jù)第一行中的所致動(dòng)的像素的所要集合來(lái)斷定列電極的集合 而建立顯示幀。接著將行脈沖施加到行1電極，進(jìn)而致動(dòng)對(duì)應(yīng)于所斷定的列線(xiàn)的像素。 接著將列電極的所斷定的集合改變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二行中的所致動(dòng)的像素的所要集合。接著 將脈沖施加到行2電極，進(jìn)而根據(jù)所斷定的列電極來(lái)致動(dòng)行2中的適當(dāng)像素。行l(wèi)像素 不受行2脈沖影響，且保持于其在行1脈沖期間被設(shè)置的狀態(tài)中?？梢匝蚍绞綄?duì)整個(gè) 系列的行重復(fù)此過(guò)程，以產(chǎn)生幀。通常，通過(guò)以每秒某一所要數(shù)目的幀來(lái)不斷重復(fù)此過(guò) 程，而使用新的顯示數(shù)據(jù)刷新和/或更新幀。用于驅(qū)動(dòng)像素陣列的行電極和列電極以產(chǎn)生 顯示幀的廣泛多種協(xié)議也是眾所周知的，且可結(jié)合本發(fā)明而使用。
圖4、 5A和5B說(shuō)明用于在圖2的3x3陣列上產(chǎn)生顯示幀的一種可能的致動(dòng)協(xié)議。 圖4說(shuō)明口J用于展現(xiàn)圖3的滯后曲線(xiàn)的像素的列電壓電平與行電壓電平的可能集合。在
圖4實(shí)施例中，致動(dòng)像素涉及將適當(dāng)列設(shè)置為-Vb,M且將適當(dāng)行設(shè)置為+AV，其可分別對(duì) 應(yīng)于-5伏特和+5伏特。放松像素可通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)將適當(dāng)列設(shè)置為+Vb,as且將適當(dāng)
行設(shè)置為相同+AV，進(jìn)而在像素上產(chǎn)生零伏特的電位差。在行電壓保持于零伏特的那些
行中，所述像素穩(wěn)定于其初始所處的任何狀態(tài)，而不管列處于+Vb,as還是-Vb,as。還如圖
4中所說(shuō)明，將了解，可使用與上文所述的極性相反的極性的電壓，例如，致動(dòng)像素可 涉及將適當(dāng)列設(shè)置為+Vb^且將適當(dāng)行設(shè)置為-AV。在此實(shí)施例中，釋放像素是通過(guò)以下
方式實(shí)現(xiàn)將適當(dāng)列設(shè)置為-Vb,as且將適當(dāng)行設(shè)置為相同-AV,進(jìn)而在像素上產(chǎn)生零伏特 的電位差。
圖5B是展示施加到圖2的3x3陣列的一系列行信號(hào)和列信號(hào)的時(shí)序圖，其將產(chǎn)生 圖5A中所說(shuō)明的顯示布置(其中所致動(dòng)的像素為非反射的)。在寫(xiě)入圖5A中所說(shuō)明的 幀之前，所述像素可處于任何狀態(tài)，且在此實(shí)例中，所有行均處于O伏特且所有列均處 于+5伏特。在這些所施加的電壓的情況下，所有像素均穩(wěn)定于其現(xiàn)有的致動(dòng)或放松狀態(tài)中。
在圖5A幀中，像素(1,1)、 (1,2)、 (2,2)、 (3,2)禾口 (3,3)被致動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)此，在 行1的"線(xiàn)時(shí)間"期間，將列1和2設(shè)置為-5伏特，且將列3設(shè)置為+5伏特。此不會(huì) 改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因?yàn)樗邢袼鼐３衷?到7伏特的穩(wěn)定窗口中。接著通過(guò)從0 升到5伏特且回落到零的脈沖而選通行1。此將致動(dòng)(1,1)和(1,2)像素并放松(1,3)
11像素。陣列中的其它像素不受影響。為了在需要時(shí)設(shè)置行2，將列2設(shè)置為-5伏特，且 將列1和3設(shè)置為+5伏特。施加到行2的相同選通接著將致動(dòng)像素(2,2)和放松像素 (2,1)和(2,3)。同樣，陣列的其它像素不受影響。以類(lèi)似方式通過(guò)將列2和3設(shè)置為-5 伏特目.將列1設(shè)置為+5伏特而設(shè)置行3。行3選通設(shè)置行3像素，如圖5A中所示。在 寫(xiě)入所述幀之后，行電位為零，且列電位可保持于+5或-5伏特，且顯示器穩(wěn)定于圖5A 的布置中。應(yīng)了解，相同程序可用于數(shù)十或數(shù)百行和列的陣列。還應(yīng)了解，在上文概述 的一般原理內(nèi)，可廣泛改變用以執(zhí)行行和列致動(dòng)的電壓的時(shí)序、序列和電平，且以上實(shí) 例僅為示范性的，且任何致動(dòng)電壓方法均可與本文中所描述的系統(tǒng)和方法一起使用。
圖6A和6B為說(shuō)明顯示裝置40的一實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。顯示裝置40可為(例如) 蜂窩式電話(huà)或移動(dòng)電話(huà)。然而，顯示裝置40的相同組件或其微小變化還說(shuō)明各種類(lèi)型 的顯示裝置，例如電視和便攜式媒體播放器。
顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線(xiàn)43、揚(yáng)聲器45、輸入裝置48和麥克風(fēng) 46。通常由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的多種制造工藝(包括注射模制和真空成形) 中的任一者形成外殼41。此外，外殼41可由多種材料中的任一者制成，包括(但不限 于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷，或其組合。在一實(shí)施例中，外殼41包括可移除 部分(未圖示)，其可與不同色彩、或含有不同標(biāo)識(shí)、圖片或符號(hào)的其它可移除部分互 換。
示范性顯示裝置40的顯示器30可為多種顯示器中的任一者，包括如本文中所描述 的雙穩(wěn)態(tài)顯示器。在其它實(shí)施例中，顯示器30包括如上所述的平板顯示器(例如等離 子體、EL、 OLED、 STN LCD或TFTLCD)或非平板顯示器(例如CRT或其它顯像管 裝置)，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。然而，出于描述本實(shí)施例的目的，顯示器 30包括干涉式調(diào)制器顯示器，如本文中所描述。
在圖6B中示意性地說(shuō)明示范性顯示裝置40的一實(shí)施例的組件。所說(shuō)明的示范性顯 示裝置40包括外殼41且可包括至少部分被封閉于其中的額外組件。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí) 施例中，示范性顯示裝置40包括網(wǎng)絡(luò)接口 27，網(wǎng)絡(luò)接口 27包括耦合到收發(fā)器47的天 線(xiàn)43。收發(fā)器47連接到處理器21,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)倍號(hào)(例如，對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波)。調(diào)節(jié)硬件52連接到揚(yáng)聲器45和麥克風(fēng)46。 處理器21還連接到輸入裝置48和驅(qū)動(dòng)器控制器29。驅(qū)動(dòng)器控制器29耦合到幀緩沖器 28且耦合到陣列驅(qū)動(dòng)器22，陣列驅(qū)動(dòng)器22又耦合到顯示陣列30。電源50將電力提供 到如由特定示范性顯示裝置40設(shè)計(jì)所需的所有組件。
網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線(xiàn)43和收發(fā)器47，使得示范性顯示裝置40可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與一個(gè)或一個(gè)以上裝置通信。在一實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27還可具有某些處理能力以減輕對(duì)處 理器21的要求。天線(xiàn)43為用于傳輸和接收信號(hào)的所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何天線(xiàn)。 在一實(shí)施例中，所述天線(xiàn)根據(jù)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802.11 (a)、 (b)或(g)) 來(lái)傳輸和接收RF信號(hào)。在另一實(shí)施例中，所述天線(xiàn)根據(jù)藍(lán)牙(BLUETOOTH)標(biāo)準(zhǔn)來(lái) 傳輸和接收RF信號(hào)。在蜂窩式電話(huà)的情況下，天線(xiàn)經(jīng)設(shè)計(jì)以接收CDMA、 GSM、 AMPS 或用以在無(wú)線(xiàn)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的其它已知信號(hào)。收發(fā)器47預(yù)處理從天線(xiàn)43接收的 信號(hào)，使得其可由處理器21接收并進(jìn)一步操縱。收發(fā)器47還處理從處理器21接收的 信號(hào)，使得其可經(jīng)由天線(xiàn)43從示范性顯示裝置40傳輸。
在替代實(shí)施例中，收發(fā)器47可被接收器取代。在另一替代實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)接口27 可被圖像源取代，圖像源可存儲(chǔ)或產(chǎn)生待發(fā)送到處理器21的圖像數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，圖 像源可為存儲(chǔ)器裝置，例如含有圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻光盤(pán)(DVD)或硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，或產(chǎn) 生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。
處理器21通常控制示范性顯示裝置,的總體操作。處理器21接收數(shù)據(jù)(例如來(lái) 自網(wǎng)絡(luò)接口 27或圖像源的經(jīng)壓縮圖像數(shù)據(jù))并將數(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(dòng)器控制器29 或發(fā)送到幀緩沖器28以供存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常涉及識(shí)別圖像內(nèi)每一位置處的圖像特征 的信息。舉例來(lái)說(shuō)，此些圖像特征可包括色彩、飽和度和灰度水平。
在- -實(shí)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通常包括放大器和濾波器以用于將信號(hào)傳輸?shù)綋P(yáng)聲器45以及用 于從麥克風(fēng)46接收信號(hào)。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或其它組件中。
驅(qū)動(dòng)器控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28取得由處理器21產(chǎn)生的原始圖 像數(shù)據(jù)且適當(dāng)?shù)刂匦赂袷交紙D像數(shù)據(jù)以供高速傳輸?shù)疥嚵序?qū)動(dòng)器22。具體來(lái)說(shuō)，驅(qū) 動(dòng)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，使得其具有適 于在顯示陣列30上進(jìn)行掃描的時(shí)間次序。接著，驅(qū)動(dòng)器控制器29將經(jīng)格式化的信息發(fā) 送到陣列驅(qū)動(dòng)器22。盡管驅(qū)動(dòng)器控制器29 (例如LCD控制器)通常作為獨(dú)立集成電路 (IC)而與系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但可以許多方式實(shí)施此些控制器。其可作為硬件嵌入 于處理器21中、作為軟件嵌入于處理器21中，或以硬件與陣列驅(qū)動(dòng)器22完全整合。
通常，陣列驅(qū)動(dòng)器22從驅(qū)動(dòng)器控制器29接收經(jīng)格式化的信息，并將視頻數(shù)據(jù)重新 格式化為一組平行波形，所述波形每秒多次地被施加到來(lái)自顯示器的x-y像素矩陣的數(shù) 百且有時(shí)數(shù)千個(gè)導(dǎo)線(xiàn)。在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29、陣列驅(qū)動(dòng)器22和顯示陣列30對(duì)于本文中所描述 的多種類(lèi)型顯示器中的任一者均適用。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29為 常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實(shí)施 例中，陣列驅(qū)動(dòng)器22為常規(guī)驅(qū)動(dòng)器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動(dòng)器(例如，干涉式調(diào)制器顯示
器)。在一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器控制器29與陣列驅(qū)動(dòng)器22整合在一起。此實(shí)施例在高度 整合的系統(tǒng)(例如蜂窩式電話(huà)、手表和其它小面積顯示器)中是常見(jiàn)的。在又一實(shí)施例 中，顯示陣列30為典型顯示陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示陣列(例如，包括干涉式調(diào)制器陣列的 顯示器)。
輸入裝置48允許使用者控制示范性顯示裝置40的操作。在一實(shí)施例中，輸入裝置 48包括小鍵盤(pán)(例如QWERTY鍵盤(pán)或電話(huà)小鍵盤(pán))、按鈕、開(kāi)關(guān)、觸敏屏幕、壓敏或 熱敏膜。在一實(shí)施例中，麥克風(fēng)46為用于示范性顯示裝置40的輸入裝置。當(dāng)麥克風(fēng)46 用于將數(shù)據(jù)輸入到裝置中時(shí)，可由使用者提供語(yǔ)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(xiàng)技術(shù)中眾所周知的多種能量存儲(chǔ)裝置。舉例來(lái)說(shuō)，在一實(shí)施 例中，電源50為可再充電電池組，例如鎳鎘電池組或鋰離子電池組。在另一實(shí)施例中， 電源50為可再生能源、電容器或太陽(yáng)能電池(包括，塑料太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)能電池涂 料)。在又-實(shí)施例中，電源50經(jīng)配置以從墻上插座接收電力。
在一些實(shí)施方案中，如上所述，控制可編程性駐留于可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干 位置中的驅(qū)動(dòng)器控制器中。在一些情況下，控制可編程性駐留于陣列驅(qū)動(dòng)器22中。所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，上述優(yōu)化可實(shí)施于任何數(shù)目的硬件和/或軟件組件中且實(shí)施 于各種配置中。
根據(jù)上文陳述的原理而操作的干涉式調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可廣泛變化。舉例來(lái)說(shuō)， 圖7A到圖7E說(shuō)明可移動(dòng)反射層14和其支撐結(jié)構(gòu)的五個(gè)不同的實(shí)施例。圖7A為圖1 的實(shí)施例的橫截面，其中金屬材料14的條帶沉積于正交延伸的支撐件18上。在圖7B 中，可移動(dòng)反射層14僅在系鏈32上在拐角處附接到支撐件。在圖7C中，可移動(dòng)反射 層14從可變形層34懸垂，可變形層34可包含柔性金屬?？勺冃螌?4在可變形層34 的周邊周?chē)苯踊蜷g接地連接到襯底20。這些連接在本文中被稱(chēng)為支撐柱。圖7D中所 說(shuō)明的實(shí)施例具有支撐柱插塞42，可變形層34擱置于所述支撐柱插塞42上。可移動(dòng)反 射層14保持懸垂在腔上(如在圖7A到圖7C中)，但可變形層34不通過(guò)填充在可變形 層34與光學(xué)堆疊16之間的孔而形成支撐柱。而是，支撐柱由平坦化金屬形成，所述金 屬用以形成支撐柱插塞42。圖7E中所說(shuō)明的實(shí)施例是基于圖7D中所示的實(shí)施例，但
14還可經(jīng)調(diào)適以與圖7 A到圖7 C中所說(shuō)明的實(shí)施例以及未圖示的額外實(shí)施例中的任 一 者一 起運(yùn)作。在圖7E中所展示的實(shí)施例中，金屬或其它導(dǎo)電材料的額外層已用于形成總線(xiàn) 結(jié)構(gòu)44。此允許信號(hào)沿干涉式調(diào)制器的背面路由，進(jìn)而消除可能原本必須在襯底20上 形成的許多電極。
在例如圖7中所展示的實(shí)施例的實(shí)施例中，干涉式調(diào)制器充當(dāng)直視型裝置，其中從 透明襯底20的前側(cè)看到圖像，所述側(cè)與,上面布置有調(diào)制器的側(cè)相反。在這些實(shí)施例中， 反射fej 14光學(xué)加蔽干涉式調(diào)制器在與襯底20相反的反射層(包括可變形層34)的側(cè)上 的部分。此允許加蔽區(qū)域可在不負(fù)面影響圖像質(zhì)量的情況下經(jīng)配置和操作。此屏蔽允許 實(shí)現(xiàn)圖7E中的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)44，其提供使調(diào)制器的光學(xué)特性與調(diào)制器的機(jī)電特性(例如尋 址或由此尋址引起的移動(dòng))分離的能力。此可分離的調(diào)制器架構(gòu)允許選擇用于調(diào)制器的 機(jī)電方面和光學(xué)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料并彼此獨(dú)立地作用。此外，圖7C到圖7E中所展 示的實(shí)施例具有由反射層14的光學(xué)特性與其機(jī)械特性去耦而得到的額外益處，其是由 口丁變形層34實(shí)行。此允許用于反射層14的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料在光學(xué)特性方面經(jīng)優(yōu)化，且 用于可變形層34的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料在所要機(jī)械特性方面經(jīng)優(yōu)化。
在圖8A和圖8B中展示可變形層34的兩個(gè)可能配置，圖8A和圖8B描繪從調(diào)制器 背面觀(guān)看的圖，其還可被看作圖1中所展示的調(diào)制器底部或圖7A到圖7E中所展示的調(diào) 制器頂部。在圖8A中，可變形層34呈柔性膜的形式，所述柔性膜在其拐角處由支撐柱 72a到72d支撐，支撐柱72a到72d錨定于襯底20和/或襯底20上的層中，例如光學(xué)堆 疊16 (見(jiàn)圖7的橫截面圖)中。在圖7D和圖7E中所說(shuō)明的實(shí)施例中，支撐柱72a到 72d包括支撐柱插塞42?？勺冃螌?4經(jīng)由較大中央背面支撐件74和四個(gè)較小周?chē)?件76a到76d連接到下伏反射層14 (在圖8A中由虛線(xiàn)劃分界線(xiàn))。背面支撐件74和周 圍支撐件76a到76d可包含與支撐柱插塞42相同的平坦化材料或包含任何合適材料。 可變形層34使反射層14懸垂于光學(xué)堆疊上?；蛘?，在圖8B中，可變形層34經(jīng)圖案化 而形成連接到每一支撐柱72a到72d的較薄線(xiàn)性狹條78a到78d。所述狹條通過(guò)中心支 撐件74而附接到反射層14。圖8A和圖8B的配置為許多可能性中的兩個(gè)替代方案。可 用于本發(fā)明的干涉式調(diào)制器可包含將所要移動(dòng)自由度給予反射層14并給予此移動(dòng)的所 要機(jī)械特征的任何配置。
在若干方面中，本文提供用于制造MEMS裝置(包括但不限于干涉式調(diào)制器)的 方法，其中所述方法在MEMS制造方法和/或由此些方法制成的MEMS裝置中的一個(gè)或 一個(gè)以上方面中產(chǎn)生實(shí)質(zhì)改進(jìn)?？山Y(jié)合半導(dǎo)體、集成電路和/或MEMS領(lǐng)域中已知的任 何數(shù)目的方法來(lái)實(shí)踐本文中所描述的方法，本文所提供的方法通常涉及一系列材料沉
15積、圖案化和蝕刻步驟，以及各種額外步驟，例如清潔、遮蔽、移除、清洗、摻雜、充 電、加熱、冷卻、移動(dòng)、存儲(chǔ)、連接(例如，連接到其它組件)、測(cè)試等。舉例來(lái)說(shuō)， 在第6,040,937號(hào)美國(guó)專(zhuān)利和第2004/0051929號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)案中描述了合適技術(shù)的實(shí) 例。然而，用于制造特定裝置的方法可能需要依據(jù)(例如)正制造的裝置的類(lèi)型和配置 而顯著改變既定方法。 '
在MEMS裝置的制造中的顯著問(wèn)題在于表面關(guān)聯(lián)電荷("表面電荷")的累積， 其可導(dǎo)致多種制造和/或性能問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，所累積的表面電荷可吸引并固持干擾 MEMS裝置的光學(xué)、機(jī)械和/或其它方面的微粒污染物。表面電荷還可導(dǎo)致靜電放電 (ESD)事件，其可永久損壞電路和/或其它組件。與表面電荷相關(guān)的問(wèn)題可顯現(xiàn)為可降 低生產(chǎn)效率和/或產(chǎn)品質(zhì)量的制造缺陷和/或顯現(xiàn)為可在各個(gè)制造后階段(例如產(chǎn)品封裝、 運(yùn)輸、存儲(chǔ)和/或使用)導(dǎo)致系統(tǒng)故障或其它問(wèn)題的"潛在"缺陷。潛在缺陷由于(例如) 檢測(cè)有缺陷產(chǎn)品和診斷相關(guān)可靠性和/或性能問(wèn)題方面的困難而特別成問(wèn)題。
由既定方法制造的MEMS裝置通常累積大量表面電荷，進(jìn)而需要額外處理步驟以 移除此些表面電荷和/或減少其有害效應(yīng)。用于在MEMS裝置中處理表面電荷的多種方 法在此項(xiàng)技術(shù)(例如，在半導(dǎo)體制造技術(shù))中是已知的。舉例來(lái)說(shuō)，MEMS制造方法通 常并入用于通過(guò)將MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上組件接地而對(duì)表面電荷進(jìn)行放電的材 料和/或處置步驟。盡管接地可成功地消除-"些表面電荷，但其它表面電荷(例如與絕緣 材料(例如，介電層)相關(guān)聯(lián)或與結(jié)構(gòu)上不可接近的導(dǎo)電材料相關(guān)聯(lián)的表面電荷)并不 易于通過(guò)接地而放電。裝置還可(例如)在"無(wú)塵室"或其中的微環(huán)境中暴露于離子化 空氣或另一離子化氣體，以便中和表面電荷。雖然離子化方法可有效地耗散一些表面電 荷，但其它表面電荷抗中和，例如駐留于與周?chē)h(huán)境隔離的表面上的電荷。此外，表面 電荷的累積和/或其后續(xù)中和可改變表面化學(xué)性質(zhì)或其它材料特性，且借此負(fù)面影響 MEMS裝置的光學(xué)、機(jī)械和/或其它特性。
除了上述用于消除表面電荷的方法外，已開(kāi)發(fā)較廣范圍的技術(shù)來(lái)抵消或補(bǔ)償表面電 荷對(duì)MEMS裝置的制造和操作的影響。此些方法包括(例如)額外層和涂層(例如， 絕緣層、抗粘滯涂層)的并入、額外結(jié)構(gòu)(例如，粘滯凸塊)的并入、對(duì)操作參數(shù)(例 如，致動(dòng)電壓)的限制，和/或其它修改。此些方法通常成本較高、耗時(shí)且僅部分有效。 因此，根據(jù)本文所描述的方法來(lái)防止表面電荷的累積可提供對(duì)MEMS裝置和制造方法 的大量改進(jìn)。
在一些方面中，經(jīng)由本文所提供的用于蝕刻犧牲材料的方法來(lái)減少或防止表面電荷 形成于MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上結(jié)構(gòu)元件上。在不限于特定理論的情況下，據(jù)信
16表面電荷累積于MEMS裝置上的主要機(jī)制為摩擦帶電，借此在制造過(guò)程期間接觸且接 著分離的兩個(gè)或兩個(gè)以上表面之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。蝕刻工藝對(duì)于表面電荷尤其成問(wèn)題， 因?yàn)槠渫ǔＩ婕耙瞥c結(jié)構(gòu)或其它材料廣泛接觸的犧牲材料。術(shù)語(yǔ)"犧牲"根據(jù)其一般 含義而在本文中用以(例如)描述在制造MEMS裝置的過(guò)程中被移除的材料(例如， 犧牲材料)和/或包含此些材料的結(jié)構(gòu)(例如，犧牲層)。在各種實(shí)施例中，犧牲材料與 構(gòu)成MEMS裝置的結(jié)構(gòu)材料之間的表面接觸的分離(例如)經(jīng)由電了在表面之間的供 予和接受以產(chǎn)生正電荷和負(fù)電荷的局部區(qū)域而導(dǎo)致表面的摩擦帶電。此外，經(jīng)由化學(xué)蝕 刻而產(chǎn)生的帶電物質(zhì)以及帶電污染物可吸收、凝結(jié)(物理吸收)、化學(xué)吸收和/或以其它 方式粘附到MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上表面。
在某些方面中，本文中所提供的方法通過(guò)在存在離子化氣體的情況下以氣相化學(xué)蝕 刻劑來(lái)蝕刻犧牲材料而防止或減少表面電荷的形成和/或累積，其中離子化氣體相對(duì)于犧 牲材料和/或構(gòu)成MEMS裝置的材料優(yōu)選為大體上非蝕刻性的。在不受特定理論限制的 情況下，據(jù)信在存在離子化氣體的情況下的蝕刻中和帶電物質(zhì)(否則帶電物質(zhì)將粘附到 裝置的一個(gè)或一個(gè)以上表面)。在各種實(shí)施例中，經(jīng)電荷中和的物質(zhì)大體上不粘附到 MEMS裝置的表面，而是(例如)經(jīng)由真空源與蝕刻工藝的其它副產(chǎn)物一起被移除。與 既定方法相比，本文所提供的方法可防止表面電荷的初始形成(與在形成表面電荷后移 除或補(bǔ)償表面電荷相對(duì))。有利的是，本文所提供的方法可產(chǎn)生對(duì)MEMS制造方法的效 率、成本、組裝吋間、準(zhǔn)確度、再現(xiàn)性(例如，較低公差)和/或其它方面的改進(jìn)。本文 還提供具有降低的表面電荷水平的MEMS裝置和包含此些裝置的系統(tǒng)。在各種實(shí)施例 中，此些裝置和系統(tǒng)展現(xiàn)相對(duì)于由其它方法制造的裝置和系統(tǒng)的改進(jìn)的耐久性、可靠性、 性能和/或其它方面。
層、涂層和/或其它結(jié)構(gòu)元件在本文中相對(duì)于其它結(jié)構(gòu)元件可被描述為"在......上"
(例如，在......上沉積或在......上形成)、"在......之上"、"在......上方"、"鄰近于"、
"在......之間"等。如本文中所使用，這些術(shù)語(yǔ)可直接和/或間接意指在......上、在......
之上、在......上方、鄰近于、在......之間等，因?yàn)槎喾N中間層和/或其它結(jié)構(gòu)元件可介于
本文所述的結(jié)構(gòu)元件之間。類(lèi)似地，本文所述的結(jié)構(gòu)元件(例如襯底或?qū)?可包含單一 組件結(jié)構(gòu)(例如，單層)或多組件結(jié)構(gòu)(例如，在具有或不具有額外材料層的情況下， 包含多個(gè)所述材料層的疊片)。除上述涵義外，術(shù)語(yǔ)"在......上"可表不一結(jié)構(gòu)元件以
將所述結(jié)構(gòu)元件與另一元件維持彼此接近的任何方式而與所述另一元件附接、連接、接 合或以其它方式相關(guān)聯(lián)。被描述為"在另一結(jié)構(gòu)元件上"的結(jié)構(gòu)元件可與另一元件整 合、或與另一元件分離/不同，且所述元件可永久地、不可逆地(等等)或可移除地、可分離地(等等)相關(guān)聯(lián)。關(guān)于對(duì)象或元件的術(shù)語(yǔ)"一個(gè)或一個(gè)以上"、"至少一個(gè)"等 的使用不以任何方式指示在結(jié)合未使用此(些)術(shù)語(yǔ)的情況下沒(méi)有對(duì)象或元件的潛在多 個(gè)布置。
如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)"微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置"通常涉及在制造的任何階段 的任一此裝置，包括"預(yù)釋放"裝置(例如，具有在后續(xù)處理步驟中移除的一個(gè)或一個(gè) 以上犧牲層的裝置)和"后釋放"裝置(例如，包含操作裝置的結(jié)構(gòu)元件的裝置)。雖 然可參考特定結(jié)構(gòu)或裝置來(lái)描述各種實(shí)施例，但本文所提供的方法和產(chǎn)品不限于所示范 的裝置或任何特定類(lèi)別的裝置，而是通常適用于任何兼容的MEMS裝置。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，由本文所提供的方法制造的MEMS裝置為干涉式調(diào)制器， 例如圖1到圖9中所說(shuō)明的干涉式調(diào)制器。然而，本文所提供的方法不限于此些裝置， 而是還可適用于具有"顛倒"配置的干涉式調(diào)制器(例如第6,650,455號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中所 描述的干涉式調(diào)制器)、"多態(tài)"干涉式調(diào)制器(例如第20040240032號(hào)美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)案 中所描述的干涉式調(diào)制器)和/或其它合適的MEMS裝置。
圖9A到圖9C為說(shuō)明用于形成干涉式調(diào)制器陣列的示范性過(guò)程的若干步驟的橫截面 圖，每一-r鄰式調(diào)制器均包含安置于光學(xué)堆疊16上且經(jīng)由支撐柱113而與光學(xué)堆疊16 隔開(kāi)的可移動(dòng)反射層14，支撐柱113大體上垂直于光學(xué)堆疊16。支撐柱113、光學(xué)堆疊 16和反射層14形成干涉腔110。圖9A到圖9C的橫截面展示三個(gè)干涉式調(diào)制器100(a)、 100 (b)和100 (c)的形成，三個(gè)干涉式調(diào)制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)在彩色 顯示裝置中構(gòu)成像素。在圖9C中展示由所示范的過(guò)程形成的干涉式調(diào)制器的最終配置。 調(diào)制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)的干涉腔110 (a)、 110 (b)、 110 (c)的尺寸分 別確定干涉的性質(zhì)和由每一調(diào)制器反射的光的所得色彩。舉例來(lái)說(shuō)，調(diào)制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)具有變化高度(例如，在靜止或放松狀態(tài)下，可移動(dòng)反射層14與 光學(xué)堆疊16之間的距離)的干涉腔110 (a)、 110 (b)和110 (c)，其中腔的高度與所 反射的光的波長(zhǎng)相關(guān)。因此，在"RGB"像素實(shí)例中，具有最大高度的腔的調(diào)制器100 (a)反射紅光，具有中間卨'度的腔的調(diào)制器100 (b)反射綠光，且具有最小高度的腔的 調(diào)制器100 (c)反射藍(lán)光。其它色彩組合也是可能的，以及使用黑色和白色像素。
在所說(shuō)明的過(guò)程中，如圖9A中所示，在透明襯底20上沉積光學(xué)堆疊16。光學(xué)堆 疊16通常包含若干整合層或融合層，包括電極層112，其通過(guò)沉積適當(dāng)材料(例如氧 化銦錫(ITO))而形成在襯底20上；以及部分反射層117，其通過(guò)沉積適當(dāng)材料(例如 鉻)而形成在電極層112的頂部上。在此處未展示的過(guò)程中，電極層U2和部分反射層 117可按照顯示器設(shè)計(jì)所要求而經(jīng)圖案化并蝕刻以形成電極列、行和/或其它有用形狀。光學(xué)堆疊16通常還包含形成在經(jīng)圖案化的電極層112和部分反射層117上的介電層118。 介電層118包含適當(dāng)材料，例如氧化硅。在各種實(shí)施例中，使用其它材料來(lái)形成電極層、 部分反射層和/或介電層。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，透明襯底20的觀(guān)看表面在襯底20的"底 部"上，即，襯底20的與光學(xué)堆疊16相反的側(cè)上。
在形成光學(xué)堆疊后，沉積第一犧牲層120，第一犧牲層120可包含若干子層(例如， 下文所描述的子層120 (a)、 120 (b)和120 (c))。在一些實(shí)施例中，在沉積第一犧牲 層120之前，在光學(xué)堆疊16卜.形成(例如)包含八1203的蝕刻終止層(未圖示)以保護(hù) 光學(xué)堆疊16免受后續(xù)蝕刻步驟。參看圖9B，第一犧牲層120占用可移動(dòng)反射層14與 光學(xué)堆疊16之間的空間，且因此第一犧牲層120的厚度對(duì)應(yīng)于每一干涉式調(diào)制器100 中的干涉腔110的尺寸。圖9A說(shuō)明通過(guò)沉積、制造和蝕刻多個(gè)犧牲子層120 (a)、20 (b)和120 (c)而在干涉式調(diào)制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)中的每一者中產(chǎn)生具 有可變厚度的第一犧牲層120的示范性過(guò)程。在所說(shuō)明的實(shí)施例的步驟1中，沉積、遮 蔽并蝕刻第-一于層120 (a)以形成最左側(cè)T涉式調(diào)制器100 (a)的第一犧牲層的一部 分。在步驟2和3中，沉積、圖案化并蝕刻第二犧牲子層120 (b)以形成干涉式調(diào)制器 100 (a)和100 (b)的第一犧牲層120的一部分。最終，在步驟4中，沉積第三犧牲子 層120 (c)以形成干涉式調(diào)制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)的第'犧牲層120的一 部分。第三子層120 (c)不需圖案化，因?yàn)槠浜穸劝ㄔ跇?gòu)成像素的所有三個(gè)干涉式調(diào) 制器100 (a)、 100 (b)和100 (c)中。因此，在圖9A到圖9C中，最左側(cè)干涉式調(diào)制 器100 (a)的第一犧牲層120包含子層120 (a)、 120 (b)和120 (c)的組合厚度，中 間干涉式調(diào)制器100 (b)的第一犧牲層120包含子層120 (b)和120 (c)的組合厚度， 且最右側(cè)干涉式調(diào)制器00 (c)的第一犧牲層120包含子層120 (c)的厚度。
在本文所提供的方法中使用多個(gè)子層來(lái)形成一個(gè)或一個(gè)以上犧牲層允許制造具有 較廣范圍的腔尺寸的干涉式調(diào)制器，所述腔尺寸(例如)取決于干涉式調(diào)制器的所要光 學(xué)和機(jī)電特性。舉例來(lái)說(shuō)，在顯示裝置中構(gòu)成像素的鄰近干涉式調(diào)制器可具有對(duì)應(yīng)于一 個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或三個(gè)以上輛牲子層(例如圖9A到圖9C中的子層120 (a)、 120(b) 和120 (c))的組合厚度的干涉腔尺寸。此外，構(gòu)成犧牲層的子層可具有不同尺寸，進(jìn) 而允許包含此些子層的犧牲層的總厚度的額外可變性。形成第一犧牲層120的所述一個(gè) 或一個(gè)以上子層的組合厚度的范圍可廣泛變化。在一些實(shí)施例中，犧牲層120具有約500 埃到約50,000埃的組合厚度，且更優(yōu)選具有約幾千埃到約IO，OOO埃的組合厚度。
為了形成圖9B中所說(shuō)明的預(yù)釋放結(jié)構(gòu)，在第一犧牲層120 (包含一個(gè)、兩個(gè)或三 個(gè)子層)上沉積金屬層，且隨后圖案化并蝕刻所述金屬層以形成每一干涉式調(diào)制器的可
19移動(dòng)反射層14。在一些實(shí)施例中，在第一犧牲層120和金屬層(其隨后形成反射層14) 之間沉積第二蝕刻終止層(未圖示)以在金屬層的圖案蝕刻期間保護(hù)第一犧牲層120。 接著在反射層14上和在反射層14之間的空間上(在第一犧牲層120上)沉積(且視情 況，平坦化)第二犧牲層122。隨后遮蔽并蝕刻第二犧牲層122以形成穿過(guò)第二犧牲層 延伸到光學(xué)堆疊16 (穿過(guò)笫一犧牲層)的腔，其中沉積結(jié)構(gòu)材料(例如，聚合物、金屬 或氧化物)以形成支撐柱113。支撐柱113通常具有(例如)通過(guò)平坦化步驟(例如， 使用化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP))(未圖示)而實(shí)現(xiàn)的均一高度。還在反射M 14與可變形 M34之間形成連接36。接著，沉積、圖案化并蝕刻可變形層，例如，如圖8A和8B中 所示。
如圖9B中所說(shuō)明，可變形層34在支撐柱113與可移動(dòng)反射層14之間形成彈性連 接。在一些實(shí)施例中，視情況在可變形層34上沉積第三犧牲層(未圖示)。蝕刻犧牲層 120和122 "釋放"干涉式調(diào)制器，使得可移動(dòng)反射層14通過(guò)可變形層34而懸垂于光 學(xué)堆疊16上，如圖9C中所說(shuō)明。
在各種實(shí)施例中，蝕刻MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上犧牲層(例如，犧牲層120、 122)和Bj'變形層34上的Pj選犧牲層包含在存在離子化氣體的情況下將所述(等)犧 牲層暴露于氣相化學(xué)蝕刻劑。在一些實(shí)施例中，MEMS裝置的與犧牲層接觸或緊密接近 的一個(gè)或一個(gè)以上表面具有降低的固定電荷水平。舉例來(lái)說(shuō)，參看圖9C，根據(jù)本文所 提供的方法來(lái)蝕刻犧牲層120防止對(duì)暴露于干涉腔110的可移動(dòng)反射層14、光學(xué)堆疊 16和/或支撐柱113的表面的充電。仍參看圖9C，也可在暴露于第二犧牲層122的一個(gè) 或一個(gè)以上表面(包括可移動(dòng)反射層14的上表面、可變形層34的下表面和/或支撐柱 113的表面)上減少表面電荷。有利的是，本文所揭示的方法在不需要實(shí)質(zhì)性偏離既定 制造方法的情況下防止表面電荷和其有害效應(yīng)。此外，在一些實(shí)施例中，表面電荷在暴 露于干涉腔的一個(gè)或一個(gè)以上表面上的減少消除了經(jīng)設(shè)計(jì)以消除、減少或補(bǔ)償表面電荷 的額外處理步驟，例如沉積額外層或涂層。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，犧牲材料、氣相化學(xué)蝕刻劑和離子化氣體的選擇取決 于多種因素，包括用于沉積犧牲材料的方法和條件(所述方法和條件可影響犧牲材料的 物理和/或化學(xué)特性)以及用于移除犧牲材料的蝕刻條件。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解， 實(shí)際上所有材料在某些條件下均為可蝕刻的，且本文中將材料描述為選擇性可蝕刻或抗 蝕刻的，或?qū)⑽g刻劑和/或離子化氣體描述為非蝕刻性的是在特定條件下與其它材料或氣 體進(jìn)行比較。因此，在許多情況下，在受控條件下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定適當(dāng)?shù)臓奚牧稀⑽g 刻劑和/或離子化氣體。或者，可用于多種目的的蝕刻劑-犧牲材料組合在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的和/或可購(gòu)得的。 ■
在本文所提供的方法中使用的氣相蝕刻劑、離子化氣體和所述犧牲材料通常經(jīng)選擇 以使得在使用本文所提供的化學(xué)蝕刻方法時(shí)，犧牲材料相對(duì)于MEMS裝置的結(jié)構(gòu)材料 和/或襯底是選擇性可蝕刻的。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，氣相化學(xué)蝕刻劑相對(duì)于結(jié)構(gòu)材料和 /或襯底是大體上f.蝕刻性的。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，氣相化學(xué)蝕刻劑以比結(jié)構(gòu)材 料和/或襯底的蝕刻速率大約5X、優(yōu)選大約10X且更優(yōu)選大約40X的速率蝕刻犧牲材料。 在其它實(shí)施例中，氣相化學(xué)蝕刻劑在存在離子化氣體的情況f相對(duì)于結(jié)構(gòu)材料和/或襯底 是大體卜.非蝕刻性的。
在---些優(yōu)選實(shí)施例中，離子化氣體相對(duì)于犧牲材料是大體上非蝕刻性的。舉例來(lái)說(shuō)， 在一些實(shí)施例中，離子化氣體以一速率蝕刻犧牲材料，所述速率比氣相化學(xué)蝕刻劑進(jìn)行 蝕刻的速率小約10X或更小、更優(yōu)選小約40X或更小，且甚至更優(yōu)選小約IOOX或更小。 有利的是，使用相對(duì)于犧牲材料大體上為非蝕刻性的離子化氣體允許MEMS裝置在制 造過(guò)程期間暴露于離子化氣體達(dá)延長(zhǎng)時(shí)期。舉例來(lái)說(shuō)，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，MEMS裝 置在引入化學(xué)蝕刻劑之前以及在整個(gè)蝕刻工藝中暴露于離子化氣體達(dá)一段時(shí)期以防止 帶電物質(zhì)在不存在離子化氣體的情況下形成。在其它實(shí)施例中，MEMS裝置在沉積一個(gè) 或-個(gè)以上犧牲層之前、其期間和/或之后暴露于離子化氣體(例如)以防止由于犧牲材 料與結(jié)構(gòu)材料和/或襯底之間的接觸而形成摩擦電荷。有利的是，使用大體上為非蝕刻性 的離子化氣體允許在不需要顯著更改既定制造協(xié)議的情況下實(shí)行本文所描述的方法。例 如，在各種實(shí)施例中，在與不存在離子化氣體的情況下所使用的條件相同或大體上類(lèi)似 的條件下，在存在大體上非蝕刻性的離子化氣體的情況下實(shí)行MEMS裝置的制造中的 一個(gè)或一個(gè)以上沉積和/或蝕刻步驟。
雖然未受特定理論限制，但據(jù)信在一些實(shí)施例中，電荷形成的程度與犧牲材料與結(jié) 構(gòu)材料之間的接觸性質(zhì)和程度有關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，在各種實(shí)施例中，電荷形成受以下因素 影響表面之間的接觸面積和持續(xù)時(shí)間、分離的速率和方向、濕度和/或在表面-表面界 面處的"接觸電阻"。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)本文所提供的方法在某些條件下進(jìn)行 蝕刻而最小化摩擦帶電程度，在所述條件中，氣相蝕刻劑自發(fā)地經(jīng)由化學(xué)工藝來(lái)蝕刻犧 牲材料(例如，通過(guò)將犧牲材料轉(zhuǎn)化為與其它蝕刻副產(chǎn)物一起從反應(yīng)腔室移除的揮發(fā)性 化學(xué)物質(zhì))而不是通過(guò)物理工藝進(jìn)行大量蝕刻(例如，離子轟擊、濺鍍等)。因此，優(yōu) 選以大體上各向同性(非定向)方式(與純化學(xué)蝕刻工藝相一致)來(lái)蝕刻犧牲層。
在各種優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)在大體上非激勵(lì)條件下執(zhí)行蝕刻而在無(wú)大量物理蝕刻的 情況下實(shí)行化學(xué)蝕刻。舉例來(lái)說(shuō)，蝕刻條件優(yōu)選具有足夠低的能量以在整個(gè)蝕刻工藝和
21蝕刻劑接觸MEMS裝置的任何后續(xù)步驟中將化學(xué)蝕刻劑維持于氣相(例如，未轉(zhuǎn)化為 等離子體)中。在各種實(shí)施例中，在未將氣相蝕刻劑暴露于激勵(lì)條件(例如高溫、高壓、 輻射(例如，UV或其它光)、電磁能和/或能夠激勵(lì)氣態(tài)蝕刻劑的其它條件)的情況下 實(shí)行蝕刻丄藝。舉例來(lái)說(shuō)，在各種實(shí)施例中，在以下條件下執(zhí)行根據(jù)本文所提供的方法 的蝕刻小P約100托的壓力、更優(yōu)選小于約50托的壓力目.甚至更優(yōu)選小-T約10托的 壓力；小于約20(TC的溫度、更優(yōu)選小于約150'C的溫度且甚至更優(yōu)選小于約IO(TC的溫 度；禾n/或持續(xù)小于約IO分鐘的時(shí)間、更優(yōu)選小于約5分鐘的時(shí)間且甚至更優(yōu)選小于約 1分鐘的時(shí)間。
在 一 些實(shí)施例中，氣相化學(xué)蝕刻劑為惰性鹵化物(n o b 1 e h a 1 i d e)-氟化物氣體蝕刻劑， 例如氟化氦、氟化氖、氟化氬、氟化氪、氟化氙或氟化氡氣體。在一些優(yōu)選實(shí)施例中， 蝕刻劑為KrF2、 XeF2、 XeF4或XeFe,其中XeF2是尤其優(yōu)選的。在一些實(shí)施例中，氣相 化學(xué)蝕刻劑為鹵素氟化物氣體，例如BrFx (例如，BrF、 BrF3或BrF5)、 C1FX (例如， C1F、 C1F3或CIF5)、 IFX (例如，IFs或IF7)、 XeFx (例如，XeF2)，或其組合。在其它實(shí) 施例中，氣相化學(xué)蝕刻劑包含氣相酸(例如，HF、 HBr或HI)、氯化物或溴化物氣體(例 如，Cl2、 Brl3、 BrCb或AIC13)，或上述蝕刻劑的任何組合。在一些實(shí)施例中，蝕刻劑 進(jìn)--步包含額外氣態(tài)成份(例如，稀釋劑)。舉例來(lái)說(shuō)，氣相化學(xué)蝕刻劑可與N2氣體或 另一惰性氣體(例如Ar、 Xe、 He等)組合。
在不具有經(jīng)由物理工藝進(jìn)行的大量蝕刻的情況下，可通過(guò)本文所提供的方法化學(xué)蝕 刻多種犧牲材料。舉例來(lái)說(shuō)，在各種實(shí)施例中，犧牲材料可包含多晶硅、非晶硅、氧化 硅、氮化硅、鋁、鈦、鋯、鉿、釩、鉭、鉻、鉬、鎢、錳、各種聚合物(例如，有機(jī)聚 合物)，和/或其組合物。在一些實(shí)施例中，犧牲材料包含犧牲層，例如圖9B中的犧牲 層120，所述犧牲層120可由例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或低壓CVD (LPCVD)的化 學(xué)工藝形成或由例如物理氣相沉積(PVD)的其它工藝形成。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，犧 牲層120包含鉬、硅、鈦或鎢，且使用例如XeF2的惰性鹵化物-氟化物氣體蝕刻劑進(jìn)行 蝕刻以釋放干涉式調(diào)制器。
如上所述，犧牲材料和化學(xué)蝕刻劑的選擇可需要在界定的條件下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定犧牲 材料相對(duì)于各種結(jié)構(gòu)材料的蝕刻速率。因此，本文所描述的各種實(shí)例提供對(duì)此些材料的 選擇的普通準(zhǔn)則，而不應(yīng)被解釋為普遍適用的可用材料或詳盡列舉了可用材料。在一些 實(shí)施例中，(例如)通過(guò)測(cè)量裝置的反射率或蝕刻副產(chǎn)物的釋放來(lái)監(jiān)視蝕刻。在其它實(shí) 施例中，允許進(jìn)行蝕刻并持續(xù)固定時(shí)間，例如，先前經(jīng)確定以提供所要程度的蝕刻和/ 或選擇性的持續(xù)時(shí)間。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將理解，犧牲材料層的蝕刻速率可基于以下因素而變化層的厚度、周?chē)鷮拥拈g距和方位、蝕刻方向和其它因素。在各種實(shí)施例 中，用于蝕刻犧牲層的氣相蝕刻劑的量是足以按所要速率(例如，至少1納米/秒、且更 優(yōu)選至少5納米/秒目.甚至更優(yōu)選至少10納米/秒或更大)蝕刻犧牲材料的量。在各種實(shí) 施例中，在本文所描述的方法中使用的離子化氣體的量為約1重量％與約99重量％之間 的蝕刻劑-離子化氣體混合物，且優(yōu)選小丁-約50重量％，或更優(yōu)選小于約25重量％，或 甚至更優(yōu)選小于約10重量％的蝕刻劑-離了化氣體混合物。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易依 照木文所提供的教示通過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定特定MEMS裝置的蝕刻劑-離-T化氣體比、蝕 刻條件等。
在各種實(shí)施例中，離子化氣體為離子化惰性氣體，例如N2、 Ar、 Xe、 He和類(lèi)似氣 體。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，離子化氣體相對(duì)于犧牲材料和/或構(gòu)成MEMS裝置的結(jié)構(gòu)材 料是大體上非反應(yīng)性的(例如，大體上非蝕刻性的)。在其它實(shí)施例中，離子化氣體在 存在氣相化學(xué)蝕刻劑的情況下相對(duì)于此些材料是大體上非蝕刻性的。離子化氣體優(yōu)選包 含帶正電的分子和帶負(fù)電的分子以便在蝕刻工藝期間中和兩種類(lèi)型的帶電物質(zhì)。然而， 在一些實(shí)施例中，離子化氣體可大體上或全部包含帶正電的分子或帶負(fù)電的分子，例如， 其中某一組份的離子化氣休先前己被確定為有效地減少表面電荷。
用于產(chǎn)生離子化氣體并將離子化氣體傳遞到目標(biāo)微環(huán)境的方法與設(shè)備在此項(xiàng)技術(shù) 中是已知的且在(例如)第5,594,247號(hào)和第5,898,268號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中予以描述。舉例來(lái) 說(shuō)，在-^些實(shí)施例中，通過(guò)"電暈放電"方法將惰性氣體離子化，其中氣體暴露于針狀 電極，在將離子化電壓施加到針狀電極后所述電極離子化氣體分子。在一些實(shí)施例中， 將負(fù)電壓施加到一個(gè)或一個(gè)以上電極，進(jìn)而主要產(chǎn)生正離子，而在其它實(shí)施例中，施加 正電壓，進(jìn)而牛.要產(chǎn)生負(fù)離子。通過(guò)混合如上述而產(chǎn)生的負(fù)離子化物質(zhì)和正離子化物質(zhì) 和/或通過(guò)將交流電流施加到單一電極，優(yōu)選使用經(jīng)設(shè)計(jì)以最大化兩種物質(zhì)的產(chǎn)量的時(shí)間 脈沖-暫停協(xié)議(例如，通過(guò)最小化帶電物質(zhì)的再組合)，可產(chǎn)生正離子與負(fù)離子的混合 物。在各種實(shí)施例中，通過(guò)施加真空、壓力和/或電磁力，和/或通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)中已知的 其它方法而將離子化物質(zhì)引導(dǎo)到含有MEMS裝置的蝕刻腔室或其它微環(huán)境。在一些實(shí) 施例中，使用離子槍(多種離子槍在此項(xiàng)技術(shù)中是已知的且可購(gòu)得)而將離子化氣體引 入到蝕刻腔室。
在一扭優(yōu)選實(shí)施例中，惰性氣體具有較低"離子化能量"使得其在相對(duì)較低能量條 件下(例如，在環(huán)境溫度和壓力下)容易被離子化。在一些實(shí)施例中，N2和Ar氣體是 尤其優(yōu)選的。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，離子源被置放得緊密接近于目標(biāo)用于電荷減少的區(qū) 域，因?yàn)榫哂休^低離子化能量的氣體通常容易再組合而形成不帶電的物質(zhì)。此外，在其它實(shí)施例中，(例如)使用離子槍而使離子化氣體分子向目標(biāo)區(qū)域加速，使得離子化分 子在其"半衰期"的大部分時(shí)間中駐留于蝕刻腔室中。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，MEMS裝置可依據(jù)所制造的特定裝置、所利用的設(shè)備 和材料等而以多種方式暴露于氣相化學(xué)蝕刻劑和離子化氣體。舉例來(lái)說(shuō)，在半導(dǎo)體、 MEMS和集成電路領(lǐng)域中已知許多方法和設(shè)備用于在裝置制造的一個(gè)或一個(gè)以上步驟 期間控制圍繞裝置的微環(huán)境。舉例來(lái)說(shuō)，在其內(nèi)實(shí)行一個(gè)或一個(gè)以上特定處理步驟的獨(dú) 立、密封的微環(huán)境(例如，處理"工具")中，可實(shí)行在MEMS裝置的制造中的各種 步驟。 '
在一些實(shí)施例中，在密封的蝕刻腔室中實(shí)行根據(jù)本文所提供的方法的蝕刻，其允許 氣體和微粒物質(zhì)以受控方式并以受控速率被引入腔室或從腔室移除。為了最小化表面電 荷的形成，優(yōu)選以一方式將氣相蝕刻劑引入到蝕刻腔室，使得在不存在離子化氣體的情 況下最小化氣相蝕刻劑對(duì)犧牲材料的暴露。因此，在一些優(yōu)選實(shí)施例中，在引入氣相蝕 刻劑之前，將離于化氣體散布在整個(gè)腔室中。舉例來(lái)說(shuō)，離子化氣體可在蝕刻腔室中連 續(xù)循環(huán)且氣相蝕刻劑可滲入離子化氣體的循環(huán)中。在其它實(shí)施例中，氣相蝕刻劑和離子 化氣體被一起引入到腔室中(例如，每一氣體可從獨(dú)立源流動(dòng)到共同管道中，所述共同 管道又將混合物載運(yùn)到蝕刻腔室)或在蝕刻腔室屮組合(例如，可從獨(dú)立源將每一氣體 引入到腔室巾)。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，蝕刻劑為XeF2，可(例如)通過(guò)將固態(tài)晶體維 持f室溫，從所述晶體升華來(lái)產(chǎn)生XeF2。
圖10說(shuō)明示范性蝕刻設(shè)備1000，其包括反應(yīng)腔室1010，所述反應(yīng)腔室1010具有 載物臺(tái)1012，待蝕刻的襯底1014安裝于其上。載物臺(tái)1012電接地以防止表面電荷形成 且對(duì)現(xiàn)有表面電荷進(jìn)行放電。離子物質(zhì)源1020將源氣體(例如，氬氣)1022供應(yīng)到離 子槍1024，離子槍1024離子化所述源氣體1022且將其作為離子束1030傳遞到反應(yīng)腔 室1010中。氣體供應(yīng)閥1026在源氣體電力和流量控制器1028的控制下控制源氣體1022 從離子物質(zhì)源1020的流動(dòng)。源氣體控制器1028還控制對(duì)離子槍1024的電力供應(yīng)。離 子槍1024產(chǎn)生包含離子化氣體1022的離子束1030，且將其引導(dǎo)到蝕刻襯底1014的暴 露表面。蝕刻劑源1040在蝕刻氣體供應(yīng)閥1032a和1032b以及蝕刻氣體流量控制器1034 的控制下將一種或一種以上蝕刻氣體供應(yīng)到反應(yīng)腔室1010中。反應(yīng)腔室IOIO連接到排 放泵(未圖示)，所述排放泵在排放泵閥1050的控制下將真空壓力施加到反應(yīng)腔室1010 以促進(jìn)蝕刻副產(chǎn)物的移除。反應(yīng)腔室IOIO還連接到交換腔室1060，交換腔室1060在對(duì) 腔室IOIO裝載以及卸載蝕刻襯底(例如，1014)期間使蝕刻腔室IOIO與外部環(huán)境隔離。 多種離子物質(zhì)源、離子槍、蝕刻氣體源、控制器等在此項(xiàng)技術(shù)中是眾所周知的，且可從
24商業(yè)來(lái)源獲得。
圖11說(shuō)明類(lèi)似于圖10中所展示的蝕刻設(shè)備的蝕刻設(shè)備1100,其具有多個(gè)離子槍 1120以促進(jìn)離子化氣體在蝕刻腔室1110內(nèi)的傳遞和/或分布，從而允許同時(shí)處理多個(gè)襯 底1130。
圖2說(shuō)明類(lèi)似于圖10和圖11中所展示的設(shè)備的設(shè)備內(nèi)的蝕刻腔室1200，其中腔 室1200包含第一子腔室1210a，其中產(chǎn)生離子化氣體；以及第二了腔室1210b，其中 駐留于電接地的載物臺(tái)1242上的待蝕刻的襯底1240暴露于離子化氣體。在-T腔室1210a 中，惰性氣體(例如，氬氣)暴露于由場(chǎng)產(chǎn)生器1220產(chǎn)生的高壓，進(jìn)而將惰性氣體轉(zhuǎn) 化為產(chǎn)生離子化氣體的等離子體。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，離子化氣體在子腔室1210a內(nèi) 的產(chǎn)生可獨(dú)立于離子化氣體到蝕刻襯底1240的流動(dòng)而受到控制。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)改 變由場(chǎng)產(chǎn)生器1220產(chǎn)生的電壓禾P/或施加到截止柵(cut-off grid) 1224a和1224b的電壓 來(lái)控制離子化氣體的產(chǎn)生。在不限于特定機(jī)制的情況下，在一些實(shí)施例中，電壓對(duì)電極 1222a和1222b的施加使子腔室1210a內(nèi)的帶電粒子加速，帶電粒子碰撞并離子化惰性 氣體的分子以形成等離子體?？赏ㄟ^(guò)調(diào)整施加到截止柵1224a和1224b的電壓來(lái)控制氣 體離子的產(chǎn)生。此控制水平獨(dú)立于對(duì)離子化氣體進(jìn)入子腔室1210b中的流動(dòng)的控制，可 通過(guò)改變施加到使子腔室1210a和1210b分離的靜電加速柵1230的電壓來(lái)控制所述流 動(dòng)。
本文所提供的方法可用于在制造過(guò)程期間減少M(fèi)EMS裝置的接觸犧牲層的任何表 面上的表面電荷。舉例來(lái)說(shuō)，參看圖9B，在存在離子化氣體的情況下蝕刻犧牲層120 和122可減少暴露于干涉腔110的一個(gè)或一個(gè)以上表面(包括可移動(dòng)反射層14的反射 表面、光學(xué)堆疊16的所暴露的表面，和/或在反射層14后方(即，與觀(guān)看表面相對(duì))的 一個(gè)或一個(gè)以上表面)上的表面電荷。
在- 些優(yōu)選實(shí)施例中，本文所提供的方法減少在干涉式調(diào)制器的光學(xué)路徑內(nèi)的一個(gè) 或一個(gè)以上表面("光學(xué)活性"表面)上的表面電荷。如上文參看圖1而描述，干涉式 調(diào)制器通常反射來(lái)自可移動(dòng)反射層14的光，所述光以各種角度干涉由光學(xué)堆疊16反射 的光，光學(xué)堆疊16對(duì)于入射光是部分反射且部分透射的。因此，光學(xué)堆疊16的暴露表 面和/或可移動(dòng)反射層14的反射表面具有某些光學(xué)特性(例如反射、吸收和/或透射特定 波長(zhǎng)的光的能力)，所述光學(xué)特性與干涉式調(diào)制器的所要光學(xué)響應(yīng)相一致。因此，電荷 和/或微粒污染物在干涉式調(diào)制器或其它MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)活性表面上 的累積可千擾裝置的圖像保真度、分辨率、對(duì)比度和/或光學(xué)性能的其它方面。此外，補(bǔ) 償光學(xué)活性表面上的表面電荷可為困難的，因?yàn)椴牧虾徒Y(jié)構(gòu)配置受裝置的光學(xué)要求限
25制。因此，在各種優(yōu)選實(shí)施例中，防止電荷在一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)活性表面上形成可大 體上改進(jìn)MEMS裝置的性能。
在其它優(yōu)選實(shí)施例中，本文所提供的方法減少在MEMS裝置的操作期間可移動(dòng)的 一個(gè)或一個(gè)以上表面("機(jī)械活性"表面)上的表面電荷。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中， 帶電粒子可粘附到干涉式調(diào)制器的機(jī)械層(例如，圖9B中的層34)且使其局部變形， 借此改變其機(jī)械特性中的一者或一者以上，例如應(yīng)變能和/或恢復(fù)力。如上所述，可變形 ^的機(jī)械特性對(duì)于確定干涉式調(diào)制器的致動(dòng)電壓、"滯后窗口"和其它操作參數(shù)來(lái)說(shuō)是 重要的。因此，防止電荷在機(jī)械活性層(例如層34)上形成可顯著改進(jìn)干涉式調(diào)制器和 /或其它MEMS裝置的性能。
在其它優(yōu)選實(shí)施例中，本文所提供的方法減少包含絕緣材料的一個(gè)或一個(gè)以上結(jié)構(gòu) 元件上的表面電荷。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施例中，圖9B中的光學(xué)堆疊16包含暴露于干 涉腔110的絕緣層。因?yàn)榻^緣層通常不易經(jīng)由接地而放電，所以在絕緣層上形成的表面 電荷成為表面靜電荷，表面靜電荷可具有多種有害效應(yīng)，如本文所描述。有利的是，根 據(jù)本文所描述的方法在存在離子化氣體的情況下使用氣相化學(xué)蝕刻劑來(lái)蝕刻犧牲材料 (例如構(gòu)成犧牲層120的犧牲材料)防止了表面電荷在MEMS裝置的一個(gè)或一個(gè)以上絕 緣層上的形成。
在^些額外方面中，提供由本文所描述的方法生產(chǎn)的MEMS裝置以及并入此些裝 置的系統(tǒng)。具有減少量的表面電荷的MEMS裝置可展現(xiàn)多種改進(jìn)特征，包括(但不限 于)減少的腐蝕、侵蝕和/或磨損、更佳的光學(xué)和/或機(jī)械特性、對(duì)制造公差的改進(jìn)的遵 守，和其它所要特性。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，上述設(shè)備和制造方法的改變是可能的，例如，添加和 /或移除組件和/或步驟，禾B/或改變其次序。此外，本文所描述的方法、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)可用 于制造其它電子裝置，包括其它類(lèi)型的MEMS裝置，例如，其它類(lèi)型的光學(xué)調(diào)制器。
此外，盡管以上詳細(xì)描述已展示、描述并指出了本發(fā)明應(yīng)用于各種實(shí)施例的新穎特 征，但應(yīng)理解，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神的情況下在所說(shuō)明的裝置 或過(guò)程的形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行各種省略、替代和改變。如將認(rèn)識(shí)到，可在不提供本文所 陳述的所有特征和益處的形式內(nèi)實(shí)施本發(fā)明，因?yàn)槟承┨卣骺膳c其它特征分離地使用或 實(shí)踐。
權(quán)利要求
1. 一種蝕刻犧牲層的方法，所述方法包含在存在離子化氣體的情況下，將犧牲材料暴露于氣相化學(xué)蝕刻劑，所述離子化氣體相對(duì)于所述犧牲材料是大體上非蝕刻性的；以及蝕刻所述犧牲材料，所述蝕刻包含移除所述犧牲材料的相當(dāng)大部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述氣相化學(xué)蝕刻劑是惰性氣體氟化物蝕刻劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述犧牲材料是鉬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到2中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述犧牲材料是非晶硅。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣相化學(xué)蝕刻劑是 XeF2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述離子化氣體選自由以下 各物組成的群組N2、 Ar、 Xe、 He和清潔干燥空氣(CDA)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含在存在所述離子 化氣體的情況下，在將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑之前，將所述犧牲 材料暴露于所述離子化氣體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含在襯底上沉積所述犧牲材料；以及在所述犧牲材料上沉積結(jié)構(gòu)材料。
9. 根據(jù)權(quán)利耍求8所述的方法，其中所述氣相化學(xué)蝕刻劑相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)材料和所述 襯底是大體上非蝕刻性的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中在存在所述離子化氣體的情況下，所述氣相化學(xué) 蝕刻劑相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)材料和所述襯底是大體上非蝕刻性的。
11，根據(jù)權(quán)利要求8到IO中任一權(quán)利要求所述的方法，其中蝕刻所述犧牲材料包含 相對(duì)于所述結(jié)構(gòu)材料移除所述犧牲材料的相當(dāng)大部分；以及 形成與所述襯底相隔一間隙的結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包含所述結(jié)構(gòu)材料的至少一部 分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8到11中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含在沉積所述犧 牲材料之前，將所述襯底暴露于所述離子化氣體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8到12中任一權(quán)利要求所述的方法，其中沉積所述犧牲材料進(jìn)一步包含將所述襯底暴露于所述離子化氣體。
14. 一種制造MEMS裝置的方法，所述方法包含在襯底上沉積犧牲材料； 在所述犧牲材料上沉積結(jié)構(gòu)材料；以及蝕刻所述犧牲材料，所述蝕刻包含在存在離子化氣體的情況下，將所述犧牲材 料暴露丁-氣相化學(xué)蝕刻劑，所述離子化氣體與所述犧牲材料大體上不反應(yīng)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包含在存在離子化氣體的情況下，在將 所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑之前，將所述犧牲材料暴露于所述離子化 氣體。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14到15中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包含在沉積所述犧 牲材料之前，將所述襯底暴露于所述離子化氣體。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14到16中任一權(quán)利要求所述的方法，其中沉積所述犧牲材料進(jìn)一步 包含將所述襯底暴露于所述離子化氣體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14到17中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述蝕刻進(jìn)一步包含大 體上移除所述犧牲材料以形成懸垂在所述襯底上的結(jié)構(gòu)層，所述結(jié)構(gòu)層包含所述結(jié) 構(gòu)材料的至少一部分。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)層可在和所述襯底相隔第-距離的第-位置與和所述襯底相隔第二距離的第二位置之間移動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)層響應(yīng)于所述襯底與所述結(jié)構(gòu)層之間 的第一電壓差而從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置，且響應(yīng)于所述襯底與所述結(jié) 構(gòu)層之間的第二電壓差而從所述第二位置移動(dòng)到所述第一位置，其中所述第二電壓 差低于所述第一電壓差。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在存在離子化氣體的情況下將所述犧牲材料暴 露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑減少了所述第一電壓與所述第二電壓之間的差。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18到21中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)層對(duì)于入射光是 至少部分反射的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14到22中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述襯底包含反射層，所 述反射層對(duì)于入射光是至少部分透射和至少部分反射的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中由所述結(jié)構(gòu)層反射的光的至少一部分干涉由所 述反射層反射的光的至少一部分。
25. 根據(jù)權(quán)利耍求23到24中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述MEMS裝置是干涉 式調(diào)制器，所述結(jié)構(gòu)層在所述第一位置與所述第二位置之間的移動(dòng)調(diào)制從所述結(jié)構(gòu)、層反射的光與從所述反射層反射的光的干涉。
26. 根據(jù)權(quán)利耍求14到25中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在存在離子化氣體的情況 下將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑減少了所述MEMS裝置的一個(gè)或一 個(gè)以上表面的凈電荷。
27. 根據(jù)權(quán)利耍求18到26中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在存在離子化氣體的情況 下將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑減少了所述MEMS裝置的所述結(jié)構(gòu) 層與一個(gè)或一個(gè)以卜-表面之間的粘滯。
28. 根據(jù)權(quán)利要求14到27中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣相化學(xué)蝕刻劑是惰 性氣體氟化物蝕刻劑。
29. 根據(jù)權(quán)利要求4到28中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述犧牲材料包含鉬。
30. 根據(jù)權(quán)利要求14到28中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述犧牲材料包含非晶硅。
31. 根據(jù)權(quán)利要求14到30中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述氣相化學(xué)蝕刻劑是 XeF2。
32. 根據(jù)權(quán)利要求14到31中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述離子化氣體選自由以 下各物組成的群組N2、 Ar、 Xe、 He和清潔千燥空氣(CDA)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求14到32中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述犧牲材料暴露于所 述離子化氣體包含使用離子槍朝向所述犧牲材料施加所述離子化氣體。
34. 根據(jù)權(quán)利要求14到33中任--權(quán)利要求所述的方法，其中蝕刻所述犧牲材料發(fā)生在 小于約150攝氏度的溫度下。
35. 根據(jù)權(quán)利要求14到34中任一權(quán)利要求所述的方法，其中蝕刻所述犧牲材料發(fā)生在 小于約IO托的壓力下。
36. 根據(jù)權(quán)利要求14到35中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在存在所述離子化氣體的 情況下將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑并經(jīng)歷小于約5分鐘的持續(xù)時(shí) 間。
37. 根據(jù)權(quán)利要求14到36中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在存在所述離子化氣體的 情況下將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑包含形成所述氣相化學(xué)蝕刻劑與所述離子化氣體的混合物；以及 將所述混合物施加到所述犧牲層。
38. 根據(jù)權(quán)利要求14到36中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在存在所述離子化氣體的 情況下將所述犧牲材料暴露于所述氣相化學(xué)蝕刻劑包含將所述離子化氣體施加到所述犧牲材料；以及將所述氣相化學(xué)蝕刻劑施加到所述犧牲材料。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中將所述氣相化學(xué)蝕刻劑和所述離子化氣體循序 地施加到所述犧牲材料。
40. 根據(jù)權(quán)利耍求39所述的方法，其中在將所述氣相化學(xué)蝕刻劑施加到所述犧牲材料 之前，將所述離子化氣體施加到所述犧牲材料。
41. 一種MEMS裝置，其由根據(jù)權(quán)利要求1到40中任一權(quán)利要求所述的方法制造。
42. —種設(shè)備，其包含多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求41所述的MEMS裝置。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含顯示器；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(chǔ)器裝置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。
44. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含驅(qū)動(dòng)器電路，所述驅(qū)動(dòng)器電路經(jīng)配置 以將至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送到所述顯示器。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含控制器，所述控制器經(jīng)配置以將所述 圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。
46. 根據(jù)權(quán)利要求43到45屮任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn).'步包含圖像源模塊，所 述圖像源模塊經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器和傳輸器 中的至少一者。
48. 根據(jù)權(quán)利要求43到47中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包含輸入裝置，所述 輸入裝置經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器。
全文摘要
本文提供用于在MEMS裝置的制造期間防止表面關(guān)聯(lián)電荷的形成和累積以及與其相關(guān)聯(lián)的有害效應(yīng)的方法。在一些實(shí)施例中，本文提供的方法包含在存在離子化氣體的情況下蝕刻犧牲材料，其中所述離子化氣體中和在所述蝕刻過(guò)程期間產(chǎn)生的帶電物質(zhì)，且允許將帶電物質(zhì)與其它蝕刻副產(chǎn)物一起移除。還揭示通過(guò)本發(fā)明的方法形成的微機(jī)電裝置和并入有此類(lèi)裝置的視覺(jué)顯示裝置。
文檔編號(hào)B81C1/00GK101511722SQ200780033563
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2007年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者杰弗里·B·桑普塞爾, 馬尼什·科塔里 申請(qǐng)人:Idc公司