用于扭转空间光调制器的倾斜电极元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般来说涉及半导体微机电系统(MEMS)技术，且更特定来说涉及空间光调制器(SLM)。
【背景技术】
[0002]半导体空间光调制器(SLM)适合用于数字成像应用，包含投影仪、电视、打印机及其它技术。数字微反射镜装置(DMD)为在1987年于德克萨斯州(Texas)达拉斯市(Dallas)的德州仪器公司(TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED)发明的SLM的一种类型。DMD为基于微机电系统(MEMS)技术的单片半导体装置。DMD通常包括形成图片元素(像素)的双稳态可移动微反射镜的区域阵列，所述双稳态可移动微反射镜制作于对应寻址存储器单元的区域阵列及安置于微反射镜下方的相关联寻址电极上方。寻址电极由控制电路用电压电位选择性激励以形成致使相应微反射镜朝向相应地址电极偏斜的静电吸引力。在一些应用中，微反射镜也可经提供有电压电位。在受让于本发明的同一受让人的美国专利7，011，015中揭示DMD的一个实施例，所述美国专利的教示以引用方式并入本文中。
[0003]上述DMD上部结构的制作通常将类CMOS工艺与完成的SRAM存储器电路一起使用。通过使用多个光掩模层，上部结构形成有用于地址电极、铰链、翘曲(spring)尖端、反射镜层的铝与用于形成气隙的牺牲层的经硬化光致抗蚀剂的交替层。
[0004]DMD像素技术的设计及构建的单片性质与和偏斜微反射镜以静电方式相互作用的准平面结构相关联。此呈现使结构收缩同时试图维持静电权利的能力的问题。最后，所述设计变得对源自平面部件的边缘的静电力矩传递及此可形成的所有变化越来越敏感。
[0005]扭转空间光调制器的静电效率受限于隆起的地址电极，所述隆起的地址电极在微反射镜为水平且非偏斜时平行于所述微反射镜，但在所述微反射镜朝向地址电极偏斜时地址电极相对于所述微反射镜成角度。提供较高偏置操作以在微反射镜的每一地址侧上增加力矩产生可提供并发情况，例如顶部空间中的物种的场梯度诱导迀移，此最终可导致SLM的故障。其还可形成短路，其中凸起翘突(binge)的圆形特征连同高场(及场梯度)可导致毁灭性电流或瞬态电流，所述毁灭性电流或瞬态电流可溅镀来自翘突的金属或完全打开通孔的基底。CMOS节点传递额外偏置的能力在路径被收缩时也成问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供用于扭转空间光调制器的倾斜电极。
[0007]在第一实例性实施例中，一种方法包括:在衬底的上部表面上沉积光致抗蚀剂间隔层，及将所述间隔层暴露于灰阶光刻掩模以塑形所述间隔层的上部表面。在所述经塑形上部表面上形成控制部件，使得所述控制部件不平行于所述衬底。在所述控制部件上方形成可定位成像部件，其中所述成像部件经配置以依据所述控制部件定位以形成空间光调制器(SLM) ο
[0008]在一些实施例中，通过经由掩蔽所述间隔层的选定部分的所述灰阶光刻掩模使所述间隔层的所述上部表面相对于所述衬底倾斜。所述控制部件包括具有倾斜部分的地址电极。所述成像部件在于所述控制电极上方且朝向所述控制电极偏斜时实质上平行于所述控制电极，以确立实质上均匀能量密度。所述衬底包含经配置以控制所述成像部件的位置的存储器，且所述成像部件具有经配置以调制入射光并形成图像的光反射上部表面。所述成像部件形成于扭转铰链上，且所述控制部件在所述衬底上面隆起且定位于所述成像部件下面。
[0009]在另一实例性实施例中，一种方法包括:在衬底的上部表面上沉积间隔层，及使用灰阶光刻掩模形成地址电极以塑形所述间隔层的上部表面。所述衬底上方的可定位成像部件经配置以依据所述地址电极定位以形成空间光调制器(SLM)。
[0010]在一些实施例中，将所述地址电极经形成为在所述衬底上面隆起且定位于所述成像部件下面，其中使所述地址电极相对于所述衬底倾斜。所述成像部件在偏斜时实质上平行于所述地址电极。所述衬底包含经配置以控制所述成像部件的位置的存储器，其中所述成像部件具有经配置以调制入射光并形成图像的光反射上部表面，且所述成像部件形成于扭转铰链上。
[0011]在另一实例性实施例中，一种方法包括:在包含存储器的衬底的上部表面上沉积光致抗蚀剂间隔层，及将所述间隔层暴露于灰阶光刻掩模以塑形所述间隔层的上部表面。在所述经塑形上部表面上形成控制部件，且在所述控制部件上方形成可定位成像部件。所述成像部件在依据所述存储器偏斜时实质上平行于所述控制部件以形成空间光调制器(SLM) ο
[0012]在一些实施例中，所述成像部件具有经配置以调制入射光并形成图像的光反射上部表面，且所述成像部件形成于扭转铰链上。所属领域的技术人员可从所附图、说明及权利要求书易于明了其它技术特征。
【附图说明】
[0013]为获得对本发明及其优点的更完整理解，现在参考结合附图一起进行的以下说明，附图中:
[0014]图1说明根据本发明的MEMS像素元件的分解图；
[0015]图2A、图2B及图2C说明关于偏斜MEMS像素的三个主要考虑；
[0016]图3说明形成于存储器单元上的包含地址电极及偏置总线的Ml层的实例性实施例；
[0017]图4说明当在Ml层上方处理时的第一牺牲光致抗蚀剂间隔层的顶部的图像；
[0018]图5说明叠加于图4中所展示的光致抗蚀剂形貌的顶部上的包含隆起的地址电极、铰链及翘曲尖端的M2层；
[0019]图6展示具体来说在M2层级处观看的7.6 μ m DMD像素的高分辨率光学干涉仪捕获，其展示隆起的地址电极及翘曲尖端中的显著量的卷曲；
[0020]图7说明减小反射镜与隆起的地址电极之间的组合角的隆起的地址电极中的卷曲；
[0021]图8说明根据本发明的一对倾斜且隆起的地址电极；
[0022]图9说明针对图1中所展示的像素的地址电极的俯视透视图；
[0023]图10说明根据本发明的倾斜隆起的地址电极的俯视透视图；
[0024]图11说明反射镜角度依据施加到地址电极的电压而变的图；
[0025]图12说明针对图9及图10中所展示的地址电极配置的反射镜交叉的速度；
[0026]图13到22说明根据本发明的实例性过程；
[0027]图23说明反射镜与隆起的地址电极之间的最大化的能量密度；
[0028]图24到34说明另一实例性实施例，借此形成完全成角度且不具有水平部分的经塑形地址电极；且
[0029]图35说明具有提供静电力矩增益同时维持相对均匀电场及场梯度的经延伸长度的隆起的倾斜地址电极的另一实例性实施例。
【具体实施方式】
[0030]下文所讨论的图1到35及在本专利文件中用于描述本发明的原理的各种实例仅以图解方式进行且决不应解释为限制本发明的范围。所属领域的技术人员将理解，可以任何适合方式及以任何类型的经适合布置的装置或系统来实施本发明的原理。
[0031]图1是像素元件10的分解图，像素元件10在此实例实施例中展示为DMD像素。像素元件10为使用半导体制作技术制作于晶片(衬底)上的此些像素元件的阵列中的一者。像素元件10为制作于形成于晶片上的SRAM存储器单元11上方的以单片方式集成的MEMS上部结构单元。已通过等离子蚀刻移除两个牺牲光致抗蚀剂层以在上部结构的三个金属层之间产生气隙。出于此说明的目的，所述三个金属层通过被这些气隙分离而被“间隔”开。
[0032]最上部第一金属(M3)层14具有反射镜14a。反射镜14a下方的气