专利名称：一种制造微机电系统(mems)器件结构的方法
技术领域：
本发明涉及微制造技术。具体地，涉及微机电系统器件的结构的微制造。
背景技术：
用来制造微机电系统器件的微制造技术通常包括在基底上沉积一个或多个层，然后在这些层上形成图案来制造有用的结构。一种在层上形成图案的技术涉及光刻术的使用。应用光刻术，在照片或光掩膜上所需图案的拍照内容被用于将图案传至该层表面上。制造微机电系统器件时经常需要几个掩膜步骤，每个掩膜步骤增加该器件的制造成本。因此，在微机电系统器件制造过程中，希望减少所需的掩膜步骤的次数。
发明内容
根据本发明发明的一个方面，提供了一种微制造工艺，其包括在一个基底上沉积第一个层；将第一个层形成图案；再将第二个层沉积在第一个层上；并且利用第一个层作为光掩膜在第二个层上形成图案。
图1表示微机电系统器件局部的三维视图，该器件可以用本发明的微制造工艺来生产制造。
图2至图10表示图1中微机电系统器件制造的各个阶段。
具体实施例方式
本发明的各个方面将通过参考图2至图10来说明，图2至图10表示微机电系统器件，例如可见光谱调制器阵列或干涉调制器(IMOD)的制造过程的各个阶段，该可见光谱调制器阵列在美国专利5835255中作了说明，该干涉调制器(IMOD)在美国专利6040937中作了说明。自然地，通过参考可见光谱调制器阵列或干涉调制器的制造过程来描述本发明将更有助于对本发明的理解，而且应该理解本发明也可用于其它微机电系统器件的制造。因此，对本发明的说明参考可见光谱调制器阵列的制造或是干涉调制器的制造是不受其限制的。
图1表示一个可用在此所述技术进行制造的可见光谱调制器阵列10局部的实例。参考图1，一个天线阵列被制造在半个被微制造的干涉腔(interferometric cavity)之上，该干涉腔根据(a)腔的自身尺寸和(b)腔内绝缘镜(dielectric mirror)的频率响应来传输和反射入射的电磁射线中的特定部分。在图1中可见，阵列10有两个腔体12和14，它们被制造在透明基底16上。层18为初级镜/导体(the primary mirror/conductor)，可包括一层或多层金属、氧化物、半导体和透明导体(transparentconductor)膜组合而成的。绝缘支撑件20支撑第二透明导电膜22。每个阵列元件都有形成在膜22上的天线阵列24。两个结构22和24一起包括二级镜/导体。相反地，天线阵列也可作为初级镜/导体的一部分来制造。其次，镜/导体22/24形成柔性膜，制造该柔性膜以使其处在张应力下，而于是在不受力的状态下平行于基底。
因为层22和24是平行的，从阵列上面或下面进入任何腔体的射线都能够在腔体内经过多次反射，导致光学干涉。干涉过程决定于天线阵列的尺寸，干涉将确定其反射和/或传输特性。改变其中一个尺寸，例如腔体的高度(也即在层18和层22内壁之间的间距)将会改变光学特性。高度的改变可以通过在腔体的两层之间加电压实现，因为静电力作用导致层22塌陷。图中腔体12是塌陷后的(用7伏电压)，而腔体14是没有塌陷的(用0伏电压)。
在阵列10的制造过程中，需要绝缘支撑件20被很好地限定在这样的区域，其中在绝缘支撑件20和层18、层22之间形成接触。本发明对制造这样的支撑件特别有用。图2至图10给出了具有支撑物例如支撑件20的微机电系统器件的制造的不同阶段。参考附图中的图2，参考标号100所指的基底100。该基底100可以是很多不同材料，每种对紫外光都是透明的。这些材料的例子包括塑料，聚脂薄膜或石英。这些材料必须能够支撑光学平滑的，但不必是平面的涂复层(finish)。优选的材料可以是玻璃，在可见光的范围它同时可以进行透射和反射操作。
各种层在基底上堆叠构成一组复层，特别地，利用通常的技术例如物理汽相沉积法中的溅射与电子束蒸镀法将牺牲层102覆盖在基底100之上，其它方法还有化学汽相沉积和分子束外延附生法。
在图2中，牺牲层是一个单层。但是，在本发明的其它实施例中，层102可以是最上层为牺牲层的一组复层。
附图中图3给出了该微机电系统器件制造的一个阶段，其中牺牲层102已经被形成图案从而确定纵向间隔凹槽104。一个标准过程被用于在牺牲层102上形成图案，其包括通过适当的掩膜使层102曝光，并显影产生图案。
在附图的图4中，负效感光型(negative-acting-photosensitive)材料的感光聚合物材料可以是负光刻胶，被旋涂在牺牲层102上，厚度大于层100和102所确定的复层的总高度。此后，负效感光材料被暴露于通过基底100的紫外光，且利用常规的技术显影。因为只有纵向凹槽104是能使负效感光物质曝光的途径，而在复层之上的感光材料将会在接下来的显影过程中溶解，所以仅留下那些被排列在凹槽104内的感光材料形成的纵向脊106。因此，可以理解，首先对牺牲层102形成图案，再通过基底100和牺牲层102上的纵向凹槽104对负效感光材料进行曝光，牺牲层102用作光掩膜，因此可以在不需要额外的掩膜步骤下对负效感光材料进行光刻形成图案。在附图的图5中，结构层108被沉积在复层之上，而牺牲层102已经被除去，这样层108由脊106支撑。可以理解，通过使用不同的光掩膜，可以制造出任何想要的几何形状的支撑结构。因此，除了脊，在其它实施例中可以形成支柱或支杆。层108具有高传导性和反射性，通常含有铝和镍。
附图的图6给出了该微机电系统器件制造的随后一个阶段，其中层108被形成为横向延伸条的图案。附图中图7给出了在层108上沉积氧化物隔离层110的膜覆层。附图中图8给出该微机电系统器件制造过程的一个阶段，其中氧化物隔离层110已被形成图案。附图中图9给出微机电系统器件的一个制造阶段，其中密封膜112被施加压力粘合剂114于整个结构上，用来保护该结构不受机械震动载荷(shock loading)的损坏，尤其是防止颗粒对干涉调制器结构操作的干扰。密封膜112可以是各种材料，如薄金属膜，或者是覆盖有金属或氧化物以提供密封性能的聚合物膜。最后，图10给出是用二氟化氙气体洗涤，除去牺牲层102残留物后的结构。然后该结构的边缘被密封。
在其它的实施例中，除了氧化物层110，另一个负效感光材料层可被旋涂在氧化物层110上，且该负效感光材料通过基底100被曝光，利用上面所述的技术来形成更多组的支撑结构。这些支撑结构将为其它层提供支撑。可以理解，重复该工艺可以构造出具有多个层的微机电系统结构，或利用上面技术制造的支撑结构可以将这些层一个叠在另一个上，其中各层通过按照上述技术制造的支撑结构垂直间隔开来。本发明的一个优势是它提供了一种微制造技术，其可精确限定一个微机电系统器件中层与层之间的机械支撑件。这允许在支撑件和微机电系统器件内其它支撑件之间有整洁的、精确限定的机械连接。
进一步，本发明利用一个在基底上形成图案的层做为光掩膜来给另一个层形成图案，因此省去掩膜步骤。
虽然本发明是参考特定示例性实施例描述的，但是显然对这些实施例进行不同的修正和改变都不会偏离权利要求里所述的本发明的更广阔的精神。因此，说明书和附图只能被看作是说明性的，而非限制性的。
权利要求
1.一种用于制造微机电系统器件的微制造方法，其包括在一个基底上沉积一个或一组层；将所述一个或一组层形成图案；在所述一个或一组层上沉积一个中间层；以及用所述一个或一组层作为光掩模将中间层形成图案。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述基底允许光从其中通过。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述基底包括玻璃。
4.如权利要求1所述的方法，其中将所述一个或一组层形成图案包括在其中形成纵向间隔开的凹槽。
5.如权利要求4所述的方法，其中将所述中间层形成图案包括，将所述中间层暴露在透过所述一个或一组层中的所述凹槽的光中。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述中间层上沉积顶层。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或一组层的最上一层是牺牲层。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述中间层包括一种负效感光材料。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述顶层包括镍和铝。
10.如权利要求6所述的方法，进一步包括将所述顶层形成图案。
11.如权利要求5所述的方法，进一步包括对所述中间层进行显影，以在所述中间层中形成纵向间隔开的脊，所述脊被安置在所述一个或一组层的凹槽中。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述顶层被形成图案以确定横向延伸条，所述延伸条由所述的中间层内的所述纵向间隔开的脊支撑。
13.一种制造微机电系统器件的方法，该方法包括a)在一个基层上沉积一个或一组层，所述一个层或所述一组层的最上一层是牺牲层；b)将所述一个或一组层形成图案，通过所述一个或一组层以提供至少一个空隙，通过该空隙使所述的基层曝光；c)在所述一个或一组层上沉积一个感光层；d)让光通过所述至少一个空隙使所述感光层曝光。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述基层是一个基底层。
15.如权利要求13所述的方法，所述光包括紫外光。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述感光层包括一种负效感光材料。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括在所述感光层上沉积一个结构层。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括去除所述牺牲层。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述步骤(a)到(d)至少被重复一次，其中每个结构层限定所述基层。
全文摘要
本发明提供了一种用于制造微机电系统器件的微制造工艺。该工艺包括在一个基层上沉积一个层或一组层(a stack of layers)，所述的一个层或一组层中的最上面一层是牺牲层；将所述的一个层或一组层形成图案，通过所述的一个层或一组层提供至少一个空隙，通过该空隙使得上述基层被曝光；在所述的一个或一组层之上沉积一个感光层；让光通过所述的至少一个空隙对感光层进行曝光。
文档编号B81C1/00GK1623122SQ02828414
公开日2005年6月1日 申请日期2002年4月29日 优先权日2002年2月12日
发明者M·W·迈尔斯 申请人:铱显示器公司