制造mems系统的预结构的方法

专利名称：制造mems系统的预结构的方法
技术领域：
本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)。
背景技术：
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器及电子设备。微机械元件可采用沉积、蚀刻和/或其它可蚀刻掉衬底及/或沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电气和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。本文所使用的术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指利用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或二者全部或部分为透明和/或反射性，且在施加一适当电信号时能够相对移动。在一特定实施例中，一块板可包含一沉积于一衬底上的固定层，而另一块板可包含一通过气隙而与所述固定层隔开的金属膜。本文将更详细描述，一块板相对于另一块板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。所述装置具有广泛的应用范围，且在所属技术领域中利用和/或修改这些类型的装置的特性以使其特性可用于改良现有产品并制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容
在一实施例中，提供一种形成一干涉式显示元件的方法，所述方法包括提供一衬底；在所述衬底上沉积一支柱材料层；图案化该支柱材料层以形成至少两个支柱；在所述衬底上形成一电极层，其中形成所述电极层是在形成所述至少两个支柱之后进行；在所述电极层上形成至少一第一牺牲层；并在所述牺牲层上形成一机械层，其中该机械层覆盖所述至少两个支柱中的每一支柱的一部分。
在另一实施例中，提供一种包括复数个干涉式调制器元件的设备，其中所述干涉式调制器元件包括一位于衬底上的电极层、至少两个位于所述衬底上的支柱、及一位于所述电极层上的机械层，其中所述机械层由所述至少两个支柱支撑。
在另一实施例中，提供一种制造一干涉式显示元件的方法，所述方法包括提供一衬底；在所述衬底上形成支柱；在所述衬底上形成一电极层；在所述电极层上沉积一牺牲层；在所述牺牲层上形成一大体上平坦的表面；在所述大体上平坦的表面上形成一机械层；在所述机械层的至少部分上形成一绝缘层；并在所述绝缘层上形成一大体上刚性的支撑层。
在另一实施例中，提供一种设备，所述设备包括一透明衬底；一位于所述衬底上的电极层；复数个位于所述衬底上的支柱；一位于所述复数个支柱中的至少一些支柱中的每一支柱上的刚性帽部件，其中所述刚性帽部件包括一绝缘层；及一位于所述部分反射电极层上的机械层，其中所述机械层附着至至少两个刚性帽部件的绝缘层上。
在另一实施例中，提供一种包括用于传输光的构件的设备。所述设备另外包含位于所述传输构件上用于导电的构件、用于修改干涉式调制器腔体尺寸的构件、及位于所述传输构件上用于支撑所述修改构件的构件，其中所述支撑构件包含具有比所述导电构件低的退火温度的材料。
在另一实施例中，提供一种包括用于传输光的构件的设备。所述设备另外包含位于所述传输构件上用于导电的构件；用于修改干涉式调制器腔体尺寸的构件；用于支撑所述修改构件的构件，所述支撑构件位于所述传输构件上；及用于为所述修改构件提供刚性的构件，所述提供构件位于至少一些所述支撑构件上，且所述提供构件包含一绝缘层，其中所述绝缘层附着至所述修改层。


图1为一等角视图，其描绘一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于一释放位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于一受激励位置。
图2为一系统方框图，其显示包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一实施例。
图3为图1所示干涉式调制器的一例示性实施例的可移动镜位置与施加电压的关系图。
图4为可用于驱动一干涉式调制器显示器的一组行和列电压的示意图。
图5A显示在图2所示的3×3干涉式调制器显示器中的一例示性显示数据帧。
图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号和列信号的一例示性时序图。
图6A为图1所示装置的横截面图。
图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的横截面图。
图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的横截面图。
图7为一类似于图6C所示干涉式调制器的干涉式调制器元件的一实施例的横截面图。
图8A-8I为横截面图，其显示制造例如图7所示的一干涉式调制器元件的一实施例的方法的一实施例的某些步骤。
图9A-9E为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的一实施例的方法的一实施例的某些步骤，其中可变形层充当可移动镜。
图10A-10G为横截面图，其显示制造例如图7所示的一干涉式调制器元件的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤。
图11A-11K为横截面图，其显示制造例如图7所示的一干涉式调制器元件的一实施例的方法的一实施例的某些步骤，包括在一衬底上形成一支柱预结构的步骤。
图12A-12E为横截面图，其显示制造例如图7所示的一干涉式调制器元件的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤，包括在一衬底上形成一支柱预结构的步骤。
图13A-13F为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的另一实施例的方法的一实施例的某些步骤，其中可变形层充当可移动镜，例如图6A所示。
图14A-14D为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的一实施例的方法的一实施例的某些步骤，其中帽结构位于支柱顶部上。
图15A-15C为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤，其中帽结构位于支柱顶部上。
图16A-16C为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤，其中帽结构位于支柱顶部上。
图17A-17F为横截面图，其显示制造一干涉式调制器元件的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤，其中帽结构位于支柱顶部上。
图18A-18B为系统方框图，其显示一显示装置的一实施例。
具体实施例方式
下文将更详细描述的本发明的一实施例是一干涉式调制器元件，其包括一由至少两个支柱支撑的上机械层。在一实施例中，这些支柱是在衬底上沉积其它层之前形成于所述衬底上。此一方法有利地允许使用旋涂玻璃支柱及其它材料，如果干涉式调制器的其它组件是在对所述支柱退火之前沉积的，则所述材料必须在高至足以损坏所述其它组件的温度下退火。
在其它实施例中，由具有低退火温度的材料制成的支柱可在沉积某些具有较高退火温度的材料层之后形成，从而允许在这些层上形成支柱。此一实施例有利地最小化或消除对在支柱与观看者之间的掩模层的需要，因为支柱下方的层可防止支柱将光反射回观看者。
下文将更详细描述的本发明的另一实施例是一种制造一干涉式调制器元件的方法，所述元件包括在至少两个支柱顶部上的刚性帽部分。所述方法也可包括提供一大体上平坦的表面，可在所述表面上形成机械层。通过使用一帽部分，有利地为支柱提供了额外刚性。另外，通过使用刚性帽部分，有利地允许使用薄支柱，从而提供支撑及电绝缘相邻机械层所必需的表面积。通过使用一大体上平坦的机械层，有利地防止例如支柱与机械层之间的脱层、或支柱边缘的损坏等问题，否则这些问题可能会由于在非平坦机械层中的残余张应力而随时间的过去发生。因此，本发明提供一种在较长时期内具有改善的较大颜色精确度的调制器。
以下详细说明涉及本发明的某些具体实施例。但是，本发明可通过许多不同的方式实施。在本说明中，将参照附图，在附图中，类似的部件自始至终使用类似的编号标识。根据以下说明容易看出，各实施例可以在任一配置成用于显示图像(无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，也无论是文字图像还是图片图像)的装置中实施。更具体而言，设想各实施例可在例如(但不限于)以下多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄录机、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器及/或显示器、摄像机视图显示器(例如，车辆的后视摄像机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装、及美学结构(例如，一件珠宝的图像显示器)。与本文所描述的这些装置的结构类似的MEMS装置也可用于非显示应用，例如电子切换装置。
图1中显示一包含一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。在亮(“开”或“打开”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射给使用者。在处于暗(“关”或“关闭”)状态时，显示元件将入射可见光的很少部分反射给使用者。取决于实施例，可以颠倒“开”和“关”状态的光反射性质。MEMS像素可配置成主要对选定颜色下反射，以便除了黑色和白色之外还允许彩色显示。
图1为一等角视图，其描绘一可见显示器的一系列像素中的两个相邻像素，其中每一像素均包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器组成的行/列阵列。每一干涉式调制器都包括一对反射层，该对反射层彼此相距一段可变且可控的距离定位，以形成一具有至少一可变尺寸的光学谐振腔。在一实施例中，所述反射层中的一反射层可在两个位置之间移动。在本文称作弛豫状态的第一位置中，可移动层的位置距一固定的部分反射层的距离相对较大。在第二位置中，可移动层的位置更近地靠近所述部分反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会以相长或相消方式干涉，从而产生各像素的总体反射或非反射状态。
在图1中描绘的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动的高度反射层14a处于一弛豫位置，该弛豫位置距一固定的部分反射层16a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示该可移动的高度反射层14b处于一受激励位置，该受激励位置靠近固定的部分反射层16b。
固定层16a、16b可导电、部分透明且具部分反射性，并可通过(例如)在一透明衬底20上沉积一或多个各自为铬及氧化铟锡的层而制成。所述各层图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，下文中将对此进一步说明。可移动层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部上的一或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在蚀刻掉牺牲材料以后，这些可变形的金属层14a、14b与固定的金属层通过一规定的气隙19隔开。这些可变形层可使用一具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且这些条带可形成一显示装置中的列电极。
在未施加电压时，腔体19保持位于层14a、16a之间，且可变形层处于如图1中像素12a所示的机械弛豫状态。然而，在向一选定行和列施加电位差时，在所述行和列电极相交处的对应像素处形成的电容器变成充电状态，且静电力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动层发生形变，并被压到固定层上(可在固定层上沉积一介电材料(在该图中未示出)，以防止短路，并控制分隔距离)，如图1中右侧的像素12b所示。无论所施加的电位差的极性如何，该行为均相同。以此方式，可控制反射相对非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其他显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。
图2至图5B显示一在显示器应用中使用一干涉式调制器阵列的例示性方法及系统。
图2为一系统方块图，其显示一可包含本发明若干方面的电子装置的一实施例。在该例示性实施例中，电子装置包括一处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium、PentiumII、PentiumIII、PentiumIV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照所属技术领域内的惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软件模块。除执行一个操作系统外，还可将处理器配置成执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
在一实施例中，处理器21还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向显示阵列或面板30提供信号的行驱动电路24和列驱动电路26。图1中所示阵列的横截面在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要(例如)10伏的电位差来使一可移动层从弛豫状态变形至受激励状态。然而，当电压从该值降低时，在电压降回至低于10伏时，可移动层维持其状态不变。在图3的例示性实施例中，可移动层直到电压降低到2伏以下才完全弛豫。因此，在图3所示的实例中，存在一约3-7V的电压范围，在该电压范围内存在一施加电压窗口，在该窗口内所述装置在弛豫或激励状态下保持稳定。本文将这称作“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列，行/列激励协议可设计成在行选通期间，使选通行中待激励的像素经受约10伏的电压差，并使待弛豫的像素经受一接近0伏的电压差。在选通之后，使像素经受约5伏的稳态电压差，以使其保持于行选通使其所处的状态。在写入之后，在该实例中，每一像素均经历一3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的施加电压条件下稳定在一既有的受激励状态或弛豫状态下。由于无论是处于受激励状态还是弛豫状态，干涉式调制器的每一像素基本上都是一由固定及移动反射层形成的电容器，所以该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎无功率消耗。如果所施加的电位固定，则基本上没有电流流入所述像素。
在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将行脉冲施加于行1的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将脉冲施加于行2的电极，从而根据所确定的列电极来激励行2中的适当像素。行1的像素不受行2的脉冲的影响，且保持在其在行1的脉冲期间所设定的状态。可按顺序性方式对整个系列的行重复此过程，以形成所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复此过程来用新的显示数据刷新和/或更新这些帧。其它还有很多种用于驱动像素阵列的行及列电极以形成显示帧的协议也为人们所熟知，且可用于本发明。
图4、图5A和图5B显示用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的一个可能的激励协议。图4显示可用于那些展现出图3的滞后曲线的像素的一组可能的列及行电压电平。在图4所示的实施例中，激励像素涉及将适当的列设定至-Vbias，并将适当的行设定至+ΔV，其可分别对应于-5伏和+5伏。弛豫像素则是通过将适当的列设定至+Vbias、并将适当的行设定至相同的+ΔV以便在像素两端形成0伏的电位差来实现。在那些行电压保持在0伏的行中，像素稳定于其原先所处的状态，而与该列是处于+Vbias还是-Vbias无关。亦如图4中所示，应了解，可使用与上述电压相反极性的电压，例如，激励像素可涉及将适当的列设定至+Vbias，并将适当的行设定至-ΔV。在此实施例中，释放像素则是通过将适当列设定至-Vbias、并将适当行设定至相同的-ΔV以便在像素两端形成0伏的电位差来实现。
图5B为一显示一系列施加至图2所示的3×3阵列的行和列信号的时序图，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，且在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。通过这些所施加的电压，所有的像素均稳定于其现有的受激励状态或弛豫状态。
在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受激励。为实现这一效果，在行1的“行时间”期间，将列1及列2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。这不会改变任何像素的状态，因为所有的像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回至0伏的脉冲来选通行1。由此激励像素(1，1)和(1，2)并弛豫像素(1，3)。阵列中的其它像素均不受影响。为将行2设定为所期望的状态，将列2设定为-5伏，且将列1及列3设定为+5伏。此后，向行2施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并弛豫像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其它像素均不受影响。类似地，通过将列2和列3设定为-5伏并将列1设定为+5伏而对行3进行设定。行3的选通脉冲将行3的像素设定为如图5A所示。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示器将稳定于图5A所示的布置。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于执行行激励和列激励的电压的定时、顺序及电平可在上述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为例示性，且任何激励电压方法均可用于本发明。
图18A及图18B为显示一显示装置40的一实施例的系统方框图。显示装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变型也可说明不同类型的显示装置，例如电视及便携式媒体播放器。
显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器44、输入装置48及麦克风46。外壳41通常由所属技术领域的技术人员所熟知的多种制造工艺中的任何一种工艺制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任何一种材料制成，包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。在一实施例中，外壳41包括可与其它具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可拆卸部分互换的可拆卸部分(未图示)。
例示性显示装置40的显示器30可为多种显示器中的任何一种显示器，包括如本文所述的双稳态显示器。在其它实施例中，如所属技术领域的技术人员所熟知，显示器30包括平板显示器，例如如上所述的等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或非平板显示器，例如CRT或其它管式装置。不过，出于说明本实施例的目的，显示器30包含如本文所述的干涉式调制器显示器。
在图18B中示意性地显示例示性显示装置40的一实施例的组件。所示例示性显示装置40包括外壳41，且可包括其它至少部分地封闭在外壳41内的组件。例如，在一实施例中，例示性显示装置40包括网络接口27，网络接口27包括一耦接至收发器47的天线43。收发器47连接至与调节硬件52相连的处理器21。[调节硬件52可配置成调节一信号(例如对信号进行滤波)]。调节硬件52连接至扬声器44及麦克风46。处理器21还连接至输入装置48及驱动控制器29。驱动控制器29耦接至帧缓冲器28及阵列驱动器22，而阵列驱动器22又耦接至显示阵列30。电源50根据该特定例示性显示装置40的设计的要求向所有组件供电。
网络接口27包括天线43及收发器47，以使例示性显示装置40可通过网络与一个或多个装置通信。在一实施例中，网络接口27还可具有某些处理功能，以降低对处理器21的要求。天线43为所属技术领域的技术人员所知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，天线根据IEEE802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))发射和接收RF信号。在另一实施例中，天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准发射和接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则天线设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在一无线移动电话网络内进行通信的已知信号。收发器47预处理自天线43接收的信号，以使这些信号可由处理器21接收及进一步操纵。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以便可通过天线43自例示性显示装置40发射这些信号。
在一替代实施例中，收发器47可由一接收器替代。在另一替代实施例中，网络接口27可由一可存储或产生待发送至处理器21的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为一包含图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。
处理器21通常控制例示性显示装置40的整体运行。处理器21自网络接口27或一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。此后，处理器21将处理后的数据发送至驱动控制器29或帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指标识一图像内每一位置处的图像特性的信息。例如，这些图像特性可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器21包括微处理器、CPU或用于控制例示性显示装置40的运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器44传输信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为例示性显示装置40内的离散组件，或者可包含在处理器21或其它组件内。
驱动控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28接收由处理器21产生的原始图像数据，并将所述原始图像数据适当地重新格式化，以高速传输至阵列驱动器22。具体而言，驱动控制器29将原始图像数据重新格式化为一具有光栅类格式的数据流，以使其具有一适合于扫描整个显示阵列30的时间次序。此后，驱动控制器29将格式化后的信息发送至阵列驱动器22。尽管一驱动控制器29(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按多种方式实施。其可作为硬件嵌入处理器21中、作为软件嵌入处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成在一起。
通常，阵列驱动器22自驱动控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化为一组平行的波形，该组平行的波形每秒多次施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时为数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适用于本文所述的任何类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器29为一传统的显示控制器或一双稳态显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22为一传统驱动器或一双稳态显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，驱动控制器29与阵列驱动器22集成在一起。此一实施例在例如蜂窝式电话、表及其它小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30为一典型的显示阵列或一双稳态显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48使得使用者能够控制例示性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装置48包括小键盘(例如，QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏膜。在一实施例中，麦克风46为例示性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装置输入数据时，可由使用者提供语音命令来控制例示性显示装置40的运行。
电源50可包括所属技术领域中众所周知的各种能量存储装置。例如，在一实施例中，电源50为可再充电的蓄电池，例如镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源50为可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从墙上插座接收电力。
在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述驻存于一驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置中。在某些情形中，控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。所属技术领域的技术人员将了解，可以任意数量的硬件及/或软件组件及不同的配置来实施上述优化。
按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可有很大不同。例如，图6A-6C显示移动镜结构的三个不同实施例。图6A为图1所示实施例的横截面图，其中一金属材料条带14沉积于正交延伸的支撑件18上。在图6B中，可移动反射材料14仅在拐角处在系链32上附着至支撑件。在图6C中，可移动反射材料14悬吊在可变形层34的下方。因为可相对于光学特性最优化反射材料14的结构设计和所用材料，且可相对于所期望的机械特性最优化可变形层34的结构设计和所用材料，所以这个实施例具有多个优点。在许多公开文献中，包括(例如)第2004/0051929号美国公开申请案中，描述了各种不同类型的干涉式装置的制造。可使用各种已知技术来制造上述结构，此包括一系列的材料沉积、图案化及蚀刻步骤图7为显示一干涉式调制器元件112的一实施例的横截面图，所述元件的结构与图6C的调制器元件类似。调制器元件112包括一位于在透明衬底120上形成的光学堆(optical stack)116中的固定镜层。如下文中更详细的论述，光学堆116可包含两个或两个以上不同层。在一实施例中，光学堆116包含一在一铬层下方的氧化铟锡(ITO)层。在另外的实施例中，光学堆116可包含一位于铬层上的氧化物层。本文中又将光学堆116称作电极层。在光学堆116的任一侧上，支柱118从衬底120向上延伸并支撑柔性层134，本文中又将柔性层134称作可变形层或机械层。柔性层134通过导电部件124电性且实体连接至可移动镜层114。从而，在可移动镜114与光学堆116内的固定镜之间形成干涉式腔体119。
如关于先前实施例所论述，向可移动镜14和固定镜施加电压将在层114与116之间形成静电力而使柔性层134偏转，从而允许可移动镜114移动至更靠近光学堆116的位置。当改变施加电压时，取决于电压的改变，可移动镜114可移动至更靠近或远离光学堆116的位置。需要使支撑柔性层134的支柱118足够硬，以使得当柔性层134偏转时支柱118不会弯曲或偏转。
如下文所更详细的描述，支柱(例如，图7所示的支柱118)不能直接位于衬底120上。虽然在图7中未图示，但是支柱118可改为位于形成光学堆116的一或多层的顶部上、或位于掩模层的顶部上。从下列详细描述中容易了解，位于支柱下方的层的存在将部分取决于用来产生干涉式调制器的特定方法和材料。
术语“支柱”不仅包含依据本申请案中所揭示的各种实施例所描绘或描述的各种支柱结构，而且还包含任何适于对柔性层134或干涉式调制器元件的类似组件提供支撑的结构。例如，在某些实施例中，这些结构可包含大体上在一维度上比其在另一维度上的宽度长的壁状结构。在另一实施例中，两个交叉壁结构可充当单个支柱，以使得如果从上方看这些结构，其将形成十字。此等替代结构可在由此等结构支撑的组件之间提供必要的间距，其也可有利地增加显示器的功能区域。为便利起见，本文中所使用的术语支柱是指这些支撑提供结构中的任何结构。
图8A-8I描绘一制造一干涉式调制器元件112(例如，如图7所示)的一实施例的方法的一实施例的某些步骤。图8A-8I中的每一图都是元件112的侧视横截面图，其显示在形成所述干涉式调制器元件112过程中沉积、图案化、及蚀刻额外层时的变化。在一实施例中，其上形成有元件112的图7的衬底120包括玻璃衬底220。本文所述的每一层都可包含在所属技术领域中已知的任何适当材料。在图8A中，可在玻璃衬底220上沉积氧化铟锡(ITO)层240和铬层242。接着，图案化并蚀刻这些层以界定各个调制器元件的寻址电极。通常，将在电极之间的孔244中形成支柱。接着，如图8B所示，在层242上沉积氧化物层250、牺牲材料层252及镜金属层254。移至图8C，可沉积、图案化并蚀刻掩模层256以便在掩模层256中界定支柱区域258。
进行至图8D，使用图8C的掩模层256来蚀刻层254和252以形成一穿过层254和252向下延伸至氧化物层250的洞或开口260，此后移除掩模层256。尽管在所示实施例中将开口260的型面描述为v形，但是应了解，根据一实施例中所使用的光掩模的细节或光刻法和蚀刻法的其它细节，在其它实施例中可改变开口260的形状。接着在图8E中，在所述层的暴露部分上沉积第二牺牲层262。在一实施例中，牺牲层252和262包括钼。如上所述，其它实施例中的过程可使用在所属技术领域中已知的任何适当材料来完成前述步骤。
接着在图8F中，在所述层的暴露部分上沉积抗蚀剂层272，对其图案化及蚀刻，以便在抗蚀剂层272中界定孔274。孔274对应于导电部件108的位置，所述导电部件108将可移动镜114实体及电性地耦接至干涉式调制器元件112的可偏转膜134(见图7)。进行至图8G，蚀刻牺牲层262以界定一对应于导电部件124的开口。接着，移除抗蚀剂层，且在所述层的暴露部分上沉积机械层282，以形成图7中的导电部件124和柔性层134。
移至图8H，在机械层282上沉积抗蚀剂层292，且对其遮盖以界定机械层的其它结构(未示出)。接着在图8I，移除牺牲层252和262(见图8H)，以界定干涉式调制器元件112的光学腔体，并使可移动镜114与其下方的层以及其上方的层(导电部件124除外)隔离。在一实施例中，使用基于二氟化氙的工艺来移除牺牲层。
如上所述，在此实施例中的支柱118形成于另一材料层上，而不是如图7所示直接形成于衬底上。在此实施例中，支柱118形成于氧化物层250的一部分上，而不是直接形成于衬底220上。从而，由图8H的机械层282形成支柱118。然而，形成支柱开口260(如图8D所示)以及使机械层282形成支柱开口(如图8G所示)需要精确的过程控制，所述过程控制可限制用于制造干涉式调制器元件112的制造工具和制造设备的类型。
图9A-9E为制造一干涉式调制器的一替代实施例的方法的某些步骤的横截面图，其中反射表面位于柔性层的下侧上。如图9A所示，在衬底220上沉积ITO层240，且在ITO层240上沉积铬层242。接着，随后图案化并蚀刻层240和242以界定各个调制器元件的寻址电极。一般而言，将在电极之间的孔244中形成支柱。在替代实施例中，蚀刻层240和242以形成寻址电极，但留下支柱位置的材料，以使支柱将叠加在此剩余材料上。在图9B中可见，氧化物层250沉积在铬层242的顶部上，而牺牲材料层252沉积在氧化物层250的上方。
在图9C中可见，沉积且图案化掩模层356以形成孔358。在图9D可见，接着使用掩模层356作为指导来蚀刻牺牲层252，以在牺牲层252中形成洞或开口360。此时，移除掩模层356。接着，在牺牲层上沿着洞360的边缘沉积机械层382，以形成可层变形与支柱结构。在一些实施例中，此机械层382可由反射材料形成，以使层382本身将充当可移动反射层。在替代实施例中，在沉积机械层382之前，可在牺牲层252上沉积反射层(未示出)，以在该反射层顶部上沉积机械层382。接着，可图案化且蚀刻机械层382以形成各种特征(未示出)。接着，执行释放蚀刻以移除牺牲材料层252，从而形成一干涉式腔体319，如图9E所示。从而形成干涉式调制器312，其中可变形层382的下侧充当可移动反射表面。
图10A-10G为横截面图，其显示制造例如图7所示的干涉式调制器元件112的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤。在此实施例中，所述方法包括如图8A-8E所示的步骤。如图10A所示，在图8E中所示的步骤之后，在牺牲层262上沉积抗蚀剂层272，并将其图案化及蚀刻以界定孔274和支柱开口260。孔274界定导电部件124的位置，且支柱开口260界定支柱118的位置。接着，如图10B所示，使用抗蚀剂层272作为掩模，来蚀刻牺牲层252和262，以界定导电部件124的开口276和支柱118的开口260。
进行至图10C，在所述层的暴露部分上沉积平坦化层294。平坦化层294可由有机材料、或聚合材料、或例如在所属技术领域中已知的任何其它适当的可光图案化的材料形成。在一实施例中，平坦化层294由光阻材料形成。在其它实施例中，平坦化层294可由例如旋涂玻璃等旋涂材料形成。如图10D所示，将平坦化层294图案化并蚀刻成支柱118的形式。接着，如图10E所示，使图10D的平坦化层294硬化以增加其刚性，下文将对此进行更全面地描述。因此，与原先形成平坦化层的抗蚀剂材料相比，硬化后的平坦化材料增加了强度并改良了其它物理性质。这些改良性质使支柱118可由硬化材料形成以提供对柔性层(例如，图7的柔性层134)的改良支撑。在平坦化材料为光阻材料的一实施例中，可使用在高温下暴露以使光阻材料剧烈交联并硬化来硬化平坦化材料。期望机械层282沉积在支柱118和牺牲层262上。
移至图10F，沉积并遮盖抗蚀剂层292以界定机械层282的其它结构(未示出)。接着，如图10G所示，移除牺牲层252和262，以界定干涉式调制器元件112的光学腔体，并使可移动镜114与位于该镜上方的机械层134和位于该镜下方的光学堆116隔离。在此实施例中，平坦化材料形成支柱118。尽管平坦化材料通常将具有足以在干涉式显示器的使用寿命期间充当支柱的硬度，但是因为平坦化材料可能无法完全硬化，所以随着时间的过去可能发生由一特定调制器反射的颜色的略微偏移。因此，对于其中反射波长需要相当精确的应用而言，由平坦化材料制成的支柱可能不理想。此外，硬化过程通常会不良地将例如ITO层的其它层暴露在高温下。
在包含支柱118的干涉式调制器元件112(例如，图7所示的调制器元件112)的某些实施例中，将调制器元件结构设计成尽可能靠近单一平面来支撑柔性层134。在所有实施例中，柔性层134的位置取决于柔性层中的残余拉应力，这些残余拉应力会将柔性层拉向一大体上平坦的位置。这些残余拉应力的存在和大小可以控制，且其取决于例如材料和沉积过程的参数(例如，沉积材料的温度和沉积速率)等因素。这些残余拉应力的效应如图10G所示，其中柔性层134的未附着部分大体上平坦。然而，在图10G中还可见，由图10A-10G的过程提供的所得柔性层134不在单一平面中。更确切地，机械层282的形状受支柱118的弯曲上表面的影响。此外，还可见，在机械层134下方的支柱118的厚度沿着支柱118的唇缘119变得非常窄。
虽然残余拉应力将柔性层134拉回到接近完全平坦的定向，但是由于柔性层134的多个部分附着于支柱的弯曲上表面，因此会阻止柔性层134返回至完全平坦的位置。因此，支柱118必须在柔性层134上施加约束力。由于在支柱118的尖端119上的柔性层134下方的区域中的支柱118较薄，因此在尖端119上存在机械故障的可能。此故障可表现为在层134和支柱118的上表面之间的部分脱层的形式，其可允许层134更加远离光学堆116内的固定镜移动，从而影响腔体的干涉性质。同样地，移动范围增加可能是在支柱118的尖端119内的一或多处断裂的结果，其将允许柔性层134更进一步向上移动。如果发生此类机械故障，那么直至刚好进入干涉式调制器元件的有效使用寿命的时间点才可能发生这种轻微的机械故障，且这种轻微的机械故障可能不会导致调制器元件的反射波长的易于察觉的偏移。因此，对于许多应用而言，略微弯曲的柔性层134较合适。然而，此相同的曲率会增加支柱唇缘的易碎性，因此在较长时期内，部分弯曲的机械层可能不合需要。
形成支柱118的工艺如所期望地不需要高温或其它极端条件，但仍可使支柱118具有足够的刚性以满足那些需要此额外刚性的调制器元件112的实施例。此外，此工艺可有利地利用具有一大体上平坦的上表面的支柱，且还可利用平坦化层来为机械层的沉积提供一大体上平坦的表面。图11A-11K显示制造例如图7所示的干涉式调制器元件112的一实施例的方法的一实施例的某些步骤，包括在衬底120上形成支柱预结构的步骤。在一实施例中，图7的衬底120包括图11A的玻璃衬底220。图11A描绘形成一干涉式调制器元件112的方法的早期步骤，其中旋涂玻璃(SOG)层402沉积在玻璃衬底220上，且抗蚀剂层404沉积在SOG层402上。在其它实施例中，层402使用其它沉积技术来形成，例如通过执行物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体化学气相沉积(PVCD)、或在所属技术领域中已知的任何其它适当的方法。
在某些实施例，可在沉积层402(其将形成支柱118)之前，在衬底220上沉积掩模层(未示出)，对其图案化及蚀刻。较佳地，图案化并蚀刻此掩模层以使得一旦形成干涉式调制器112，掩模层就仅存在于支柱118下方。掩模层阻止光进入非功能区域中的干涉式调制元件。此杂光的随后不当反射可对基于干涉式调制器的显示器的图像质量产生不利影响。
在其它实施例(未示出)中，预先形成的支柱(例如，图11B的支柱118)可由不同于图11B的旋涂玻璃支柱的材料形成，或在不同于图11B的旋涂玻璃支柱的位置上形成。例如，包含二氧化硅、另一氧化物材料或金属的预先形成的支柱可通过以下方法形成采用物理气相沉积法(PVD)在透明衬底上沉积氧化物层，接着图案化并蚀刻该氧化物层以形成支柱。在其它实施例中，支柱，尤其是那些由不需要在如旋涂玻璃那样高的温度下退火的材料形成的支柱，可在沉积某些其它层之后形成。在一实施例中，在衬底上沉积ITO层和铬层之后，形成由氧化物、金属、平坦化材料或任何其它适当的材料制成的支柱。在电极层上放置支柱，尤其是放置那些由反射材料制成的支柱，可有利地减少或消除对用于使观看者看不到支柱的反射下表面的掩模层的需要，如上所述。
由图11B可见，图案化并显影抗蚀剂层404以得到一掩模，该掩模允许通过蚀刻工艺从图11A中的SOG层402形成支柱结构118。在一实施例中，支柱结构118包括至少两个支柱。抗蚀剂层的剩余部分在支柱结构的顶部上形成支柱掩模404。在一实施例中，掩模层404可为剥离抗蚀剂(lift-offresist)，例如由MicroChem Corp，of Newton，MA制造的剥离抗蚀剂材料。从而，SOG层402在衬底220上形成支柱预结构。接着在图11C，在玻璃衬底220上沉积ITO层240和铬层242，接着将其图案化并蚀刻以形成图7所示的光学堆116的部分。因此，在此实施例中，在ITO层240和铬层242之前，施加图10A的刚性玻璃层402，以允许形成刚性支柱118而无需将任何其它层暴露于通常会易于损坏例如在ITO层240中的材料的高温工艺。
接着，如图11D所示，在所述层的暴露部分上沉积氧化物层250、牺牲层252及镜金属层254。注意，这些层也可沉积在支柱掩模404上。在支柱118位于适当位置的情况下，例如氧化物层250等的随后层通常由支柱118来遮蔽。此遮蔽导致氧化物250至支柱逐渐变细。此锥形不会严重到导致氧化物无法覆盖下面的ITO层240和铬层242，也不会大到扩展超过正常存在于支柱与镜之间的最小形体尺寸间隙。因此，遮蔽效应不会影响调制器的光学性能或有效面积百分比。
接着在图11E中，远离支柱118图案化并蚀刻镜金属层254以在支柱118与镜层254之间界定间隙460。移至图11F，在所述层的暴露部分上沉积另一牺牲层462。在一实施例中，牺牲层252和462为钼。
进行至图11G，使用例如在所属技术领域中众所周知的技术来移除支柱掩模404及其顶部上所沉积的剩余层。在一实施例中，使用剥离抗蚀剂移除技术。在所述层的暴露部分上沉积平坦化材料(在此情况下为抗蚀剂层472)，将其图案化及蚀刻以界定腔体474。蚀刻牺牲层462以进一步界定腔体474。腔体474界定在柔性层134与镜114之间延伸的导电连接体124(见图7)的形成。
接着在图11H中，执行回蚀平坦化以将抗蚀剂层472回蚀至牺牲层462，以使支柱118的顶部、剩余抗蚀剂472及牺牲层462界定一大体上平坦的表面。接着在图11I中，在此大体上平坦的表面上沉积机械层492。机械层492也填充腔体474以形成导电连接体124。此时，在机械层492上执行图案化及蚀刻步骤。
移至图11J，通过(例如)使用一灰化器(asher)(例如，桶式蚀刻机或等离子体蚀刻机)来氧化抗蚀剂层472以移除剩余抗蚀剂层472，从而形成腔体476。接着如图11K所示，移除牺牲层。在一实施例中，使用二氟化氙来移除牺牲层252和462。由此将可移动镜114和可偏转薄膜134与元件112的固定部件隔离。应了解，实施例可包括其它处理步骤。例如，可在该层的图案化及蚀刻期间形成机械层492中的其它器件。
因为可沉积支柱材料作为层402并接着蚀刻层402以形成支柱118，如图11A和11B所见，所以可以比在衬底上沉积其它材料之后形成支柱118的情形更好地控制支柱118的上表面的形状。因此，可形成沿着支柱的上表面大体上平坦的柔性层，且支柱可由比在此工艺中稍后所能沉积的材料更坚固的材料制成。
通过在形成机械层之前使用回蚀平坦化工艺来提供一大体上平坦的表面(如图11H所见)，还允许连同上述平坦的支柱一起在那个表面上形成一大体上平坦的机械层。应了解，机械层不需要完全平坦，尤其由于在腔体474中沉积机械层。然而，由沉积此机械层所产生的大体上平坦的柔性层远不像图10G的实施例那样可能遭受上述类型的机械故障。
因为柔性层134形成为整个层134大体上平坦的状态且易于处于此状态，所以残余拉应力将不会造成允许柔性层134比已允许的范围更向上运动的机械故障。具体而言，因为当柔性层134处于非激励状态时，残余拉应力正沿平行于支柱118的上表面的方向拉伸，所以柔性层134和支柱118之间脱层的危险将比沿不平行于拉力方向定向所述表面时小得多。同样地，因为图11K中的支柱118不具有薄边缘部分，例如图10G的唇缘119，所以支柱材料中断裂的危险比支柱具有此唇缘时小得多。此外，即使由于其它原因发生任何脱层或断裂，因为材料内的残余拉应力将柔性层拉向一大体上平坦的位置，所以这些残余应力将不会造成柔性层比图11K所示的范围更向上移动。
图12A-12E为横截面图，其显示制造例如图7所示的干涉式调制器元件112的一实施例的方法的另一实施例的某些步骤，包括在衬底120上形成支柱预结构的步骤。此实施例包括如图11A-11E中所示的步骤。然而，如图12A所示，并非如同在关于图11E所描述的步骤中所做的那样，在镜金属层254和其它层的暴露部分上沉积第二牺牲层462，而是从支柱118的顶部剥去剩余层，且沉积平坦化材料(在此实施例中为抗蚀剂层502)以代替图11F中的第二牺牲层462。图案化并蚀刻抗蚀剂层502以界定区域474，在区域474中可形成导体124。接着，如图12B所示，在抗蚀剂层502上执行回蚀平坦化以使抗蚀剂层和支柱118界定一大体上平坦的表面。如图12C所示，如同图11I中所示的实施例，来沉积机械层492。随后图案化并蚀刻机械层492。
接着如图12D所示，使用光阻去除机来氧化掉抗蚀剂层502(如图12C所示)以界定开区域476。在此实施例中，因为此实施例中的区域476还包括由图11I中的牺牲层462所占据的体积，所以区域476大于图11I中所示的实施例中的区域。接着，如图12E所示，移除图11D的牺牲层252以界定干涉式调制器元件112。
因此，图12A-12E中所示的实施例如所期望地使用光阻层502(其还用于图案化导体124的孔474)作为第二牺牲层462，以便与图10A-10K所示的实施例相比减少工序总数。因为使用平坦化材料来提供上牺牲层，所以可执行回蚀平坦化，以允许形成调制器元件，如关于图11K所述，所述调制器元件的干涉式性质不易随着时间的过去发生变化。
在一替代实施例中，如图13A-13F中所示，可使用预先形成的支柱118来支撑组合机械/反射层，例如图9G中的层382，以产生类似图6A中的调制器的干涉式调制器。在一实施例中，制造此实施例的方法包括图11A-11C的步骤。在这些步骤之后，如图13A所示，在铬层242上沉积氧化物层250，且在氧化物层250上沉积牺牲材料层252。
在图13B中可见，自支柱118的顶部剥去叠加于支柱118上的先前沉积层的残余物，且在牺牲层252上沉积抗蚀剂层512。接着，在图13C中，在抗蚀剂层512上执行回蚀平坦化，以使剩余的抗蚀剂层512和支柱118界定一大体上平坦的表面。
如图13D所见，接着在由抗蚀剂层512和支柱118提供的大体上平坦的表面上沉积机械层492。在一些实施例中，此机械层492可由反射材料制成，以使该层本身将充当可移动反射层。在替代实施例中，可在沉积机械层492之前在抗蚀剂层512上沉积反射层(未示出)，以使机械层492沉积在该反射层的顶部上。接着，图案化并蚀刻机械层492以形成各种特征(未示出)。
在图13E中，使用光阻去除机来氧化掉抗蚀剂层512(如图13D中所示)以界定开区域476。接着，执行释放蚀刻以移除牺牲材料层252，从而形成干涉式腔体519，如图13F所见。因此形成干涉式调制器512，在所述干涉式调制器512中，可变形层492的下侧充当可移动反射表面。如同图11K中的干涉式调制器112，在可变形层492内的任何残余拉应力将不易于导致上述类型的机械故障，但是将改为对可变形层492施加偏压以使其返回至如图13F所示的位置。
在另外的实施例中，可在支柱118上形成额外层或结构，以便为支柱提供额外刚性和/或为机械层和其它特征提供更大的表面积。在一实施例中，在支柱上形成帽结构的方法包括图11A-11I的步骤，如上所述，其中制造预先形成的包含例如旋涂玻璃等材料的支柱，使用平坦化层来提供一大体上平坦的表面，且在该大体上平坦的表面上沉积机械层，并对其蚀刻以形成各种特征(未描绘)。
接着，在图14A中，在机械层492上沉积绝缘材料层740。在所示实施例中，接着在绝缘层740上沉积刚性材料层750。然而，在下文将更详细地论述，在某些实施例中，如果绝缘材料层740足够厚和/或具有足够的刚性，那么刚性材料层可能不必需。在一实施例中，绝缘材料层740可包含例如二氧化硅等氧化物，但是也可使用任何可充当电绝缘体的适当材料。刚性材料层750可为任何适当的材料，且使用与图案化的机械层492接触的绝缘层740使得能够在刚性层750中使用导电材料，因为刚性层与机械层电绝缘。在一实施例中，刚性层750包含用于机械层492的相同材料。在一实施例中，机械层492和刚性层750都包含镍。在替代实施例中，层492和750中的一层或两层可包含铝。然而，可能需要利用不同的材料，因为机械层492将由允许挠曲的材料形成，而刚性层750可能需要额外刚性。大范围内的材料可适用于刚性层750，因为沉积这些材料的足够厚的层可提供必需的刚性。
在图14B中可见，使用绝缘层740作为蚀刻中止层，来蚀刻刚性层750。接着，使用机械层492和下方的牺牲层462以及抗蚀剂层472的剩余部分作为蚀刻中止层，来蚀刻绝缘层740本身。通过这些蚀刻，在支柱118上形成具有叠加在绝缘层740上的刚性层750的帽结构760。
接着，如图14C所见，移除抗蚀剂层472，例如如先前所述通过使用光阻去除机来移除，而留下腔体474。在图14D中，执行释放蚀刻来移除牺牲层462和452，以使镜层114与在该镜上方的柔性层134及该镜下方的光学堆116隔离，从而形成调制器元件712。如果预先蚀刻机械层492(见图14C)以便自支柱118上方完全移除机械层，那么机械层492(见图14C)形成柔性层134，其中柔性层悬吊在帽760的绝缘下侧上。由此使得能够形成极薄的支柱，因为为了实体支撑的目的所需的厚度明显小于在支柱顶部提供在柔性层134的各种特征之间的必需电绝缘所需的表面积大小。因为帽760至少部分在镜114上延伸，所以电绝缘所需的表面积不会对调制器元件712的功能区域的大小产生不利影响。在替代实施例中，如上所述，如果绝缘材料740具有足以支撑柔性层134的厚度或刚性，那么帽760可单独由绝缘材料740形成。
在另外的实施例中，预先形成的支柱可包含一列导电材料，以使支柱118的顶部可与位于支柱下方的元件电连通。在此情形中，在沉积绝缘层740后，可蚀刻支柱上的绝缘层740以便暴露支柱118内的导电材料而不暴露图案化的机械层492。当在绝缘层740上沉积刚性材料层750时，填充绝缘层的腔体，且倘若刚性材料750导电，则可在所得帽760的顶部与位于支柱118下方的元件之间形成电连接。
可在本申请案中所述的其它类型的支柱上形成叠加支撑材料。举例而言，提供叠加帽结构的方法包括如图10A-10F所示的步骤。然而，在图15的实施例中，在蚀刻机械层282且移除抗蚀剂层292(见图10F)之后，在图案化机械层282上沉积绝缘材料层740，接着在绝缘层740上沉积刚性支撑材料层750，由图15A可见。
移至图15B可见，通过使用绝缘层740作为蚀刻中止层来蚀刻刚性支撑层750，形成帽结构760。接着，使用下方的机械层282和牺牲层262作为蚀刻中止层，蚀刻绝缘层740。
接着，在图15C中可见，通过如上所述蚀刻牺牲材料252和262来释放镜114，形成干涉式调制器元件712。因此，干涉式调制器元件712包含由平坦化材料制成的支柱118和一叠加帽760，所述叠加帽760为柔性层134提供额外支撑。在替代实施例中，可蚀刻机械层282以完全移除叠加在支柱118的弯曲上表面上的机械层。于是，帽760可延伸足以超过支柱118的边缘来支撑柔性层134。
另一种用于提供对支柱(例如，图8I中的支柱118)的额外支撑的方法包括图8A-8H的步骤。如关于图8H和8I所述，一旦图案化机械层282且移除抗蚀剂层292(见图8H)，就在图案化机械层282上沉积绝缘层740和支撑层750，如图16A所见。接着，在图16B中，首先蚀刻刚性支撑层750，随后蚀刻绝缘层740，从而形成另外支撑材料的帽结构760。在图16C中，如上所述，通过执行释放蚀刻，移除牺牲层262和252，释放镜114，从而形成干涉式调制器712。
另一种形成帽结构的方法包括形成一包含独立支柱652的干涉式调制器(见图17F)。此方法包括图8A-8E的过程。在那个过程之后，在图17A中，在牺牲层262上沉积抗蚀剂层640。然而，不同于图8F中的抗蚀剂掩模272，图17A中的抗蚀剂掩模640无需具有用于蚀刻的孔274。更确切地，抗蚀剂掩模640只需在支柱洞260内提供孔，以用于蚀刻由抗蚀剂掩模640暴露的牺牲层262部分。
在图17B中可见，使用抗蚀剂掩模来蚀刻牺牲层262，以暴露图17A中的支柱洞260下方的氧化物层250。接着，沉积支柱材料层650。在此实施例中可见，支柱材料非平坦化，且因此所沉积的层符合下面层的形状，剩下部分支柱洞260未填充，而不是填充整个支柱洞。尽管在一些实施例中，支柱材料层650可包含适合用作机械层的材料，但应了解，支柱材料的选择不需受到如此限制。而是，支柱材料650可有利地为具有显著刚性、而不是机械层材料中需要的柔性的材料。另外，支柱材料650可合乎需要地相对于牺牲层262进行选择性蚀刻。
在图17C中可见，图案化并蚀刻支柱材料650，以移除在支柱洞260(见图17A)附近之外的某些支柱材料，而留下支柱652。在一实施例中，这些支柱大致关于中心轴对称，且因此围绕中心呈大体上锥形的形状，其具有一宽阔且大体上平坦的外边缘区域。在另一实施例中，支柱在一方向可比在另一方向宽，且因此大体上为楔形。
接着，在图17D中，在支柱652和暴露的下方牺牲层262上沉积绝缘材料层840。接着，图案化并蚀刻绝缘材料840，以便移除叠加在牺牲材料262上的某些绝缘材料840，仅留下围绕支柱652的区域中的绝缘材料。接着，在牺牲层中蚀刻孔874，暴露下面的镜层254。在图17E中可见，接着沉积机械层860，以使其叠加在绝缘材料840上且填充孔874。接着，图案化并蚀刻机械层860以形成特征(未示出)。
在图17F中可见，如上所述，执行释放蚀刻以移除牺牲材料262和252，从而使镜114与周围材料隔离。从而形成干涉式调制器元件812，其具有由绝缘材料840形成的帽结构，所述帽结构位于支柱652上并提供对柔性层134的支撑。在所示实施例中，可能无需额外的刚性支撑层，因为宽阔的下方支柱652可提供足够的刚性。
将了解，上述实施例中层的次序和形成这些层的材料仅为例示性。例如，在图13A-13F的方法中，不需要沉积牺牲层。而是，平坦化层可充当全部牺牲材料，接着将其移除以在可变形上层与光学堆之间形成腔体。此外，在一些实施例，可沉积并处理其它层(未示出)以形成干涉式调制器元件112的部分或在衬底上形成其它结构。如所属技术领域中的技术人员所知，或亦如在上述专利及申请案中所更详细的论述，在其它实施例中，这些层可使用替代沉积材料形成，或可按不同的次序沉积，或由不同材料组成。
又如，上述帽结构可用于其中柔性层充当可移动反射层的实施例中。例如，可将如图13F所示的实施例修改成在支柱顶部上包括帽结构，柔性反射层悬吊在所述帽结构上。可类似地修改具有组合可移动/反射层的其它实施例以提供额外支撑，改良机械特性，并增大显示器内的功能区域。
还将了解，取决于实施例，除非本文另外具体而清楚地说明，否则可按其它顺序执行本文所述的任何方法的动作或事件，也可添加、合并、或一起省略这些动作或事件(例如，实施这些方法并不需要所有的动作或事件)。
尽管以上详细说明显示、描述和指出了适用于各种实施例的本发明的新颖特征，但是应理解，在不脱离本发明的精神的情形下，所属技术领域的技术人员可对所示装置或方法的形式和细节做出各种省略、替代和改变。将了解，本发明可以并未提供本文所述的所有特征和益处的形式来体现，因为某些特征可以独立于其它特征来使用或实施。
权利要求
1.一种形成一干涉式设备元件的方法，其包括提供一衬底；在所述衬底上沉积一支柱材料层；图案化所述支柱材料层以形成至少两个支柱；在形成所述至少两个支柱之后在所述衬底上形成一电极层；在所述电极层上形成至少一第一牺牲层；及在所述牺牲层上形成一机械层，其中所述机械层覆盖所述至少两个支柱的每一支柱的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述支柱材料包含旋涂玻璃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述支柱材料包含一绝缘体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述绝缘体包含二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述支柱材料包含一金属。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述支柱材料层包含一平坦化材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述机械层包含一反射表面。
8.根据权利要求1所述的方法，其另外包括在所述电极层上形成一镜层；及图案化所述镜层以形成一镜。
9.根据权利要求8所述的方法，其另外包括在所述镜上沉积一第二牺牲材料层；及图案化所述第二牺牲材料层，从而在所述第二牺牲材料层中形成至少一个洞，所述洞位于所述镜元件上。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述牺牲层上形成一机械层包括在所述牺牲层上形成一平坦化层；回蚀所述平坦化层以提供一大体上平坦的表面；及在所述平坦化层上形成一机械层。
11.根据权利要求1所述的方法，其另外包括图案化所述机械层，从而暴露一下面层的至少一部分；及蚀刻所述牺牲层以移除所述牺牲层。
12.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在形成所述电极层之后形成所述至少两个支柱。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述电极层上沉积所述支柱材料层。
14.一种设备，其包含一透明衬底；一位于所述衬底上的电极层；一用于调整一干涉式调制器腔体尺寸的机械层，所述机械层位于所述电极层上；及至少两个位于所述衬底上用于支撑所述机械层的支柱，其中所述支柱包含比所述电极层低的退火温度。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述机械层包含一面对所述衬底的反射表面。
16.根据权利要求14所述的设备，其另外包含一镜，其中所述镜位于所述电极层上，且其中所述镜连接至所述机械层。
17.根据权利要求14所述的设备，其中所述支柱包含旋涂玻璃。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述支柱与所述衬底直接接触。
19.根据权利要求14所述的设备，其中所述支柱包含金属。
20.根据权利要求14所述的设备，其中所述支柱包含一绝缘体。
21.根据权利要求14所述的设备，其中所述支柱包含一平坦化材料。
22.据权利要求14所述的设备，其进一步包含直接在所述电极层上形成至少两个支柱。
23.根据权利要求14所述的设备，其进一步包含一与所述电极层电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及一与所述处理器电连通的存储装置。
24.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含一经配置以将至少一信号发送至所述电极层的驱动电路。
25.根据权利要求24所述的设备，其进一步包含一经配置以将所述图像数据的至少一部分发送至所述驱动电路的控制器。
26.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含一经配置以将所述图像数据发送至所述处理器的图像源模块。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器、及发射器中的至少一者。
28.根据权利要求23所述的设备，其进一步包含一经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送至所述处理器的输入装置。
29.一种设备，其包含用于传输光的构件；位于所述传输构件上用于导电的构件；用于修改一干涉式调制器腔体尺寸的构件，所述修改构件位于所述导电构件上；及用于支撑所述修改构件的构件，所述支撑构件位于所述传输构件上，其中所述支撑构件包含具有比所述导电构件低的退火温度的材料。
30.根据权利要求29所述的设备，其中所述传输构件包含一衬底。
31.根据权利要求29所述的设备，其中所述导电构件包含一电极层。
32.根据权利要求29所述的设备，其中所述修改构件包含一机械层。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述机械层包含一面对所述衬底的反射表面。
34.根据权利要求33所述的设备，其中所述机械层包含一面对所述衬底的反射表面。
35.根据权利要求34所述的设备，其另外包含一镜，其中所述镜位于一电极层上，且其中所述镜连接至所述机械层。
36.根据权利要求29所述的设备，其中所述支撑构件包含至少两个支柱。
37.根据权利要求36所述的设备，其中所述支柱包含旋涂玻璃。
38.根据权利要求36所述的设备，其中所述支柱直接与所述传输构件接触。
39.根据权利要求36所述的设备，其中所述支柱包含金属。
40.根据权利要求35所述的设备，其中所述支柱包含一绝缘体。
41.根据权利要求35所述的设备，其中所述支柱包含一平坦化材料。
42.根据权利要求36所述的设备，其中所述支柱与所述导电构件直接接触。
43.一种通过权利要求1所述的方法制成的干涉式设备元件。
44.一种制造一干涉式设备元件的方法，其包括提供一衬底；在所述衬底上形成支柱；在所述衬底上形成一电极层；在所述电极层上沉积一牺牲层；在至少所述牺牲层上形成一机械层；在所述机械层的至少一部分上形成一绝缘层；及在所述绝缘层上形成一大体上刚性的支撑层。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述支柱包含旋涂玻璃。
46.根据权利要求44所述的方法，其中所述支柱包含一导电材料。
47.根据权利要求44所述的方法，其中所述支柱包含一绝缘体。
48.根据权利要求44所述的方法，其中在至少所述牺牲层上形成所述机械层包括在所述牺牲层上形成一大体上平坦的表面；及在所述大体上平坦的表面上形成一机械层。
49.根据权利要求48所述的方法，其中在所述牺牲层上形成一大体上平坦的表面包括在所述牺牲材料层上沉积一平坦化材料层；及回蚀所述平坦化材料以形成一大体上平坦的表面。
50.根据权利要求44所述的方法，其中在形成所述支柱之后，形成所述电极层。
51.根据权利要求44所述的方法，其中在形成所述电极层之后，形成所述支柱。
52.根据权利要求51所述的方法，其中在形成所述电极层之后形成所述支柱包括图案化所述电极层；在所述电极层上沉积一牺牲材料层；图案化所述牺牲材料层以形成孔；及在所述孔中形成支柱。
53.根据权利要求52所述的方法，其中在所述孔中形成支柱包括在所述孔中沉积一平坦化材料层；及将所述平坦化材料暴露在一高至足以硬化所述平坦化材料的温度。
54.根据权利要求52所述的方法，其中在所述孔中形成支柱包括在所述孔中沉积一非平坦化支柱材料层；及图案化所述非平坦化支柱材料以移除位于远离所述孔的位置的支柱材料，从而形成支柱。
55.根据权利要求54所述的方法，其另外包括在所述支柱上形成一机械层；及移除所述牺牲材料以允许所述机械层相对于所述衬底移动。
56.根据权利要求55所述的方法，其中至少在所述支柱上形成一机械层包括至少在所述绝缘层上沉积一机械层；及图案化所述机械层。
57.根据权利要求54所述的方法，其另外包括在至少所述支柱上沉积一绝缘材料层；及图案化所述绝缘材料以移除位于远离所述支柱的位置的绝缘材料。
58.根据权利要求44所述的方法，其中在所述衬底上形成一电极层包括在所述衬底上沉积一ITO层和在所述ITO层上沉积一部分反射层，且其中在所述部分反射层上形成所述支柱。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述部分反射层包含铬或铬合金。
60.根据权利要求44所述的方法，其中在至少所述牺牲层上形成一机械层包括在所述大体上平坦的表面上沉积一机械层；及图案化所述机械层。
61.根据权利要求60所述的方法，其中在所述支柱上沉积所述机械层的至少一部分，且其中图案化所述机械层包括选择性地移除沉积在所述支柱上的所述机械层的所述部分。
62.根据权利要求44所述的方法，其中在所述机械层上形成一绝缘层包括在所述机械层的至少一部分和所述支柱上沉积一绝缘材料层；及图案化所述绝缘材料层，以使所述绝缘材料层的至少一邻近部分保留在一支柱的至少一部分和所述机械层的至少一部分上。
63.根据权利要求62所述的方法，其另外包括蚀刻所述绝缘层以暴露所述下面支柱的至少一部分。
64.根据权利要求63所述的方法，其中所述支柱的所述暴露部分包含一导电材料。
65.根据权利要求44所述的方法，其中在所述绝缘层上形成一大体上刚性的支撑层包括沉积一导电材料层。
66.根据权利要求44所述的方法，其中在所述绝缘层上形成一大体上刚性的支撑层包括在所述绝缘层上沉积一支撑材料层；及图案化所述支撑材料层，其中所述支撑材料层的至少一邻近部分保留在一支柱的至少一部分和所述机械层的至少一部分上。
67.根据权利要求44所述的方法，其另外包括图案化所述绝缘层和所述刚性支撑层以形成一覆盖在所述支柱上的帽部件。
68.一种通过权利要求44所述的方法制成的干涉式设备元件。
69.一种设备，其包含一透明衬底；一位于所述衬底上的电极层；一位于所述电极层上的机械层；至少两个位于所述衬底上用于支撑所述机械层的支柱；一位于所述支柱的至少一些支柱中的每一支柱上的刚性帽部件，所述刚性帽部件包含一绝缘层，其中所述刚性帽部件的所述绝缘层附着至所述机械层。
70.根据权利要求69所述的设备，其中所述机械层包含一位于所述机械层中与所述衬底相同一侧上的反射表面。
71.根据权利要求69所述的设备，其另外包含一镜层，其中所述镜层位于所述电极层上，且其中所述镜层连接至所述机械层。
72.根据权利要求71所述的设备，其中所述绝缘层位于所述刚性帽部件中面对所述衬底的一侧上。
73.根据权利要求71所述的设备，其中所述绝缘层位于所述刚性帽部件中与所述衬底相反的一侧上。
74.根据权利要求69所述的设备，其中所述电极层延伸超出所述支柱和所述衬底。
75.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱包含旋涂玻璃。
76.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱包含硬化的平坦化材料。
77.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱位于所述电极层的一部分上。
78.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱包含一绝缘体。
79.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱包含二氧化硅。
80.根据权利要求69所述的设备，其中所述支柱包含一导电材料。
81.根据权利要求69所述的设备，其进一步包含一与所述电极层电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及一与所述处理器电连通的存储装置。
82.根据权利要求81所述的设备，其进一步包含一经配置以将至少一信号发送至所述电极层的驱动电路。
83.根据权利要求82所述的设备，其进一步包含一经配置以将所述图像数据的至少一部分发送至所述驱动电路的控制器。
84.根据权利要求81所述的设备，其进一步包含一经配置以将所述图像数据发送至所述处理器的图像源模块。
85.根据权利要求84所述的设备，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器及发射器中的至少一者。
86.根据权利要求81所述的设备，其进一步包含一经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送至所述处理器的输入装置。
87.一种设备，其包含用于传输光的构件；位于所述传输构件上用于导电的构件；用于修改一干涉式调制器腔体的尺寸的构件；用于支撑所述修改构件的构件，所述支撑构件位于所述传输构件上；及用于为所述修改构件提供刚性的构件，所述提供构件位于所述支撑构件的至少一些构件上，所述提供构件包含用于绝缘的构件，其中所述绝缘构件附着至所述修改构件。
88.根据权利要求87所述的设备，其中所述传输构件包含一衬底。
89.根据权利要求87所述的设备，其中所述导电构件包含一电极层。
90.根据权利要求89所述的设备，其中所述电极层延伸超出支柱和一衬底。
91.根据权利要求87所述的设备，其中所述支撑构件包含至少两个支柱。
92.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱包含旋涂玻璃。
93.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱包含硬化的平坦化材料。
94.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱位于所述电极层的一部分上。
95.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱包含一绝缘体。
96.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱包含二氧化硅。
97.根据权利要求91所述的设备，其中所述支柱包含一导电材料。
98.根据权利要求87所述的设备，其中所述提供构件包含刚性帽部件。
99.根据权利要求87所述的设备，其中所述修改构件包含一机械层。
100.根据权利要求99所述的设备，其中所述机械层包含一面对所述衬底的反射表面。
101.根据权利要求100所述的设备，其另外包含一镜，其中所述镜位于一电极层上，且其中所述镜连接至所述机械层。
102.根据权利要求87所述的设备，其中所述绝缘构件包含一绝缘层。
103.根据权利要求102所述的设备，其中所述绝缘层位于所述提供构件中面对所述传输构件的一侧上。
104.根据权利要求102所述的设备，其中所述绝缘层位于所述提供构件中与所述传输构件相反的一侧上。
全文摘要
一种制造一干涉式调制器元件的方法包括在一衬底上形成至少两个支柱，例如由旋涂玻璃形成的支柱。在替代实施例中，可在衬底上已沉积调制器元件的某些层之后形成支柱。一干涉式调制器元件包括至少两个位于衬底上的旋涂玻璃支柱。在替代实施例中，支柱可位于调制器元件的某些层上而不是位于衬底上。一种制造一干涉式调制器元件的方法包括在一支柱上形成一刚性帽。一干涉式调制器元件包括具有刚性帽部件的支柱。
文档编号B81C1/00GK1755495SQ20051010505
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月27日
发明者杰弗里·B·桑普塞尔 申请人:Idc公司