机电系统装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机电系统。
【背景技术】
[0002] 机电系统（EMS)包含具有电及机械元件的装置、激活器、换能器、传感器、例如镜 面及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含（但不限于） 微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统（MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米 或以上的范围内的结构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含大小小于一微米（包含（例如） 小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材 料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工工艺来形成机电元件。
[0003] 一种类型的EMS装置被称为干涉式调制器（IMOD)。术语"IMOD"或"干涉式光调 制器"是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，頂OD 显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一者或两者可能整体或部分地为透明的及/ 或反射性的，且能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积 在衬底上方、衬底上或由衬底支撑的静止层，另一板可包含与所述静止层以气隙分开的反 射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射在頂OD显示元件上的光的光学干涉。基 于頂OD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是 具有显不能力的广品。
[0004] 在EMS装置中，反射膜可通过耦合到反射膜的电极与固定电极之间的电压的施加 而在经激活位置与经松弛位置之间移动。然而，来自可移动反射膜的电荷泄漏可影响EMS 装置的性能。举例来说，装置的刷新频率可受电荷泄漏影响。因此，需要减少电荷泄漏的影 响且提高EMS装置的操作性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责 本文所揭示的合乎需要的属性。
[0006] 本发明中描述的标的物的一个新颖方面可实施在包含衬底结构、可移动元件及至 少一个开关的装置中。所述可移动元件包含第一导电层及第二导电层，且所述可移动元件 经配置以在大体上垂直于所述衬底的方向上移动。所述第一和第二导电层形成存储电容 器。所述至少一个开关经配置以控制源极与所述存储电容器之间的电荷流。
[0007] 在一些实施方案中，所述装置可经配置以使得所述存储电容器电耦合到所述可移 动元件且在所述可移动元件被激活时将电压提供给所述可移动元件。在一些实施方案中， 所述装置可包含安置在所述可移动元件与所述衬底结构之间的光学堆叠。所述光学堆叠可 包含部分反射及部分透射层。所述光学堆叠及所述可移动元件可形成干涉式调制器（MOD) 显示元件。
[0008] 在一些实施方案中，所述至少一个开关可包含薄膜晶体管。所述可移动元件可包 含安置在所述第一导电层与所述第二导电层（例如，具有在20nm与4000nm之间的厚度尺 寸的氮氧化硅）之间的电介质层
[0009] 可在形成装置的方法中实施本发明中描述的标的物的另一新颖方面。所述方法包 含形成衬底结构、形成可移动元件及形成至少一个开关。所述可移动元件经配置以在大体 上垂直于所述衬底结构的方向上移动且包含形成存储电容器的第一导电层及第二导电层。 所述开关经配置以控制源极与所述存储电容器之间的电荷流。
[0010] 在一些实施方案中，所述方法可包含形成光学堆叠，所述光学堆叠安置在所述可 移动元件与所述衬底结构之间。在一些方面中，形成所述至少一个开关可包含形成薄膜晶 体管。
[0011] 本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施在包含机电系统的装置中，所述机 电系统包含衬底结构及包含用于存储电荷及用于反射光的可移动装置的显示元件。所述光 反射电荷存储装置经配置以在大体上垂直于所述衬底结构的方向上被驱动到至少第一经 激活位置及经松弛位置。所述光反射电荷存储装置经配置以在所述可移动装置正被激活时 将电压提供给所述可移动装置的至少一个导电层。所述装置还包含用于控制源极与所述存 储电容器之间的电荷流的装置。
[0012] 在一些实施方案中，所述用于存储电荷及用于反射光的可移动装置可包含第一导 电层、第二导电层，及所述第一导电层与所述第二导电层之间的电介质层。所述第一和第二 导电层及所述电介质层可形成可移动存储电容器。在一些实施方案中，所述电荷控制装置 可包含至少一个开关，例如薄膜晶体管。
[0013] 在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 尽管本发明中所提供的实例主要是依据基于EMS及MEMS的显示器来描述，但本文中所提供 的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管（"OLED"）显示器及 场发射显示器。其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。 应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0014] 图1为描绘干涉式调制器（MOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中 的两个邻近的MOD显示元件的等角视图说明。
[0015] 图2为说明并有基于MOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于MOD的显 示器包含頂0D显示元件的三元件乘三元件阵列。
[0016] 图3为说明IM0D显示元件的可移动反射层位置与施加电压的关系的曲线图。
[0017] 图4为说明在施加各种共同电压及片段电压时的IM0D显示元件的各种状态的表 格。
[0018] 图5A到5E为MOD显示元件的变化的实施方案的横截面说明。
[0019] 图6是说明用于IM0D显示器或显示元件的制造工艺的流程图。
[0020] 图7A到图7E为制造MOD显示器或显示元件的过程中的各种阶段的横截面说明。
[0021] 图8展示有源矩阵IM0D阵列的一个实例的电路图。
[0022] 图9展示显示元件的有源矩阵阵列的一个实例的示意性平面图。
[0023] 图10A到10P展示沿着线10-10取得的制造图9的有源矩阵阵列的方法中的各个 阶段的横截面示意说明的实例。
[0024] 图11展示说明形成装置的方法的流程图的实例。
[0025] 图12A展示包含存储电容器的可移动元件及不具有存储电容器的可移动元件随 时间的电压的实例。
[0026] 图12B展示图12A的可移动元件随时间的位置的实例，其中相对于固定电极测量 所述位置。
[0027] 图13A及13B为说明包含多个頂OD显示元件的显示装置的系统框图。
[0028] 各个图式中的相同参考数字及名称指示相同元件。
【具体实施方式】
[0029] 以下描述是针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属 领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案 可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不论图像是在运动中（例如， 视频）还是静止的（例如，静态图像），且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地 说，预期所描述的实施方案可包含在例如（但不限于）以下各者等多种电子装置中或与例 如（但不限于）以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式 电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、Bluetooth?装置、个人数据助理（PDA)、无线电 子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能笔记本计算机、平板计 算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统（GPS)接收器/导航仪、摄像机、数 字媒体播放器（例如，MP3播放器）、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监 视器、平板显示器、电子阅读装置（例如，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器（包含里 程表及速度计显示器等）、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器（例如，车辆中的后 视摄像机的显示器）、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声 系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、⑶播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣 机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装（例如，机电系统（EMS)应用中，包含微机电 系统（MEMS)应用以及非EMS应用）、美观性结构（例如，关于一件珠宝或服装的图像的显 示）及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如（但不限于）电子切 换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装 置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺 及电子测试设备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广 泛适用性，如所属领域的技术人员将容易显而易见的。
[0030] 在某些实施方案中，有源矩阵EMS装置包含至少一个存储电容器。如本文中所使 用，术语"有源矩阵"可指代其中装置的每一像素、子像素或元件是使用有源开关（例如薄 膜晶体管（TFT))个别地控制（或驱动）的EMS装置。换句话说，可使用有源开关个别地控 制每一像素、子像素或元件的激活状态。EMS装置可包含安置在衬底上的光学堆叠及定位在 光学堆叠上方以界定间隙的可移动反射膜（在本文中还被称作机械层或可移动元件）。光 学堆叠可包含固定电极及一或多个电介质层。所述可移动元件可包含电极且可响应于在可 移动元件与固定电极之间施加的电压而在间隙内移动。举例来说，可移动元件的一或多个 导电部分可形成可移动电极。所述可移动电极可包含导电层的可移动部分，所述导电层也 具有将可移动元件电耦合到另一非可移动电组件的非可移动部分。可移动电极与固定电极 之间的电压差可用于产生可移动可移动元件的静电力。在一些实施方案中，可移动元件包 含与第二导电层偏移的第一导电层。在此些实施方案中，所述第一或第二导电层可形成所 述可移动电极。
[0031] 在一些实施方案中，为了提高电及/或光学性能，所述EMS装置可包含至少