CN100565924C - 使用高压薄膜晶体管的微机电系统器件的集成驱动器 - Google Patents

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Abstract

一种在单个衬底上集成静电致动的MEMS器件和高电压驱动器(致动器)电子装置的设备，其中驱动器电子装置利用了便于用相对较低的控制电压来传送高致动电压的偏移栅极高电压薄膜晶体管(HVTFT)，从而便于形成静电致动的MEMS器件的大的阵列。驱动器电路被安排成使得当HVTFT被关断时，高致动电压被施加到该致动的MEMS器件的致动电极和该HVTFT的漏极电极，从而最小化电介质击穿。当HVTFT响应于相对较低的控制电压而被接通时，高致动电压被从漏极(偏移)电极到源极(未偏移)电极放电到地。

Description

使用高压薄膜晶体管的微机电系统器件的集成驱动器
技术领域
本发明涉及微电子机械(MEMS)器件，具体来说，涉及致动的MEMS器件以及用于控制致动的MEMS器件的驱动器电路。
背景技术
光刻构图的微弹簧结构(有时也称作微弹簧)代表了业已开发的一种形式的MEMS器件，其被开发来生产低成本的探针卡以及提供集成电路之间的电气连接。一个典型的微弹簧结构包括一个具有紧固在衬底或其它支撑结构上的簧片部分的弹簧夹，以及一个从被簧片固定的部分延伸在衬底上的自由(悬臂式)部分。该弹簧夹是从一个设计应力的(stress engineered)膜(即被制造成使得更接近底层衬底的部分比更远离衬底的部分具有更高内部压应力的膜)上形成的，所述膜至少部分地形成在一个释放材料层上。当位于该弹簧夹的自由部分下的释放材料被蚀刻掉时，所述自由部分弯离衬底，从而从衬底“释放”弹簧夹部分。通过层叠例如具有期望的应力特性的不同金属、或者通过改变制造参数来使用单一金属，在弹簧中产生内部应力梯度。此类弹簧结构可以被使用在探针卡中，以便电接合集成电路、电路板和电极阵列，以及用于生产诸如电感器、可变电容器和致动镜之类的其它器件。举例来说，当被利用在探针卡应用中时，所述自由部分的尖头与形成在集成电路上的接触垫接触，从而信号可以经由探针卡在集成电路和测试设备之间传递(即使用该弹簧结构作为导体)。此类弹簧结构的其它实例在美国专利No.3,842,189(Southgate)和美国专利No.5,613,861(Smith)中公开。
近期涉及微弹簧类型的MEMS器件的发展包括致动释放的弹簧夹的尖头部分(即控制其位置)的能力，这是通过选择性地施加一个静电致动力以将悬臂式自由部分拉向底层衬底(即对抗由弹簧夹的内部应力梯度生成的弯曲力)。由于物理尺度定律(scaling law)，静电致动当前被认为是致动MEMS器件的最为节能的方法。静电致动的MEMS器件利用一个其位置邻近于弹簧夹自由端(例如在衬底上并在该自由端正下方)的电极以及向该电极施加一个适当电压的相关联的驱动器电路。如此充电的电极吸引MEMS器件的可移动部分(例如自由部分)，从而使得该可移动部分对抗由其内部应力梯度产生的偏置弹簧力而弯向电极。通过控制电极上的电压电平，可以在一个完全展开的位置(即电极电压最小且MEMS器件被完全偏离衬底)和一个完全收缩的位置(即电极电压最大且MEMS器件被拉向电极/衬底)之间改变MEMS器件相对于支撑衬底的位置。
与静电致动的MEMS器件相关联的一个问题是，虽然致动行程长度一般比例于所施加的电压，但是最大力却通常比例于电压的平方。因此，在实际的应用中，需要高电压(即超过50伏的电压，通常是100V或更大)来驱动这些静电致动的MEMS器件。因为有许多有效的DC-DC转换电源可用，所以将此高电压提供给静电致动的MEMS器件的电极不是大问题，特别是对于大多数静电致动的MEMS器件的低电流要求也是如此。然而，由于此类高电压与标准的CMOS ULSI技术不兼容，所以对此类高电压的控制并不是简单明了的。也就是说，标准的CMOSULSI技术生产其操作电压约在0V到20V范围内的电路结构。为了解决所述的高电压控制问题，当前使用专用的高电压功率芯片来在控制电路和致动的MEMS器件之间充当接口。尽管可以“现成”地(即相对便宜地)购买此类外部功率芯片，但是使用外部功率芯片对于每个MEMS器件都要求一个分开的连接。因此，使用外部功率芯片来生产大的MEMS器件阵列是非常困难和昂贵的，因为所要求的互连的数量以阵列大小的平方增加，这增加了制造时间和成本。
所需要的是一种在单个衬底上集成静电致动的MEMS器件和具有低电压控制电路的高电压驱动器电路的方法和设备，从而便于生产大的静电致动的MEMS器件阵列。
发明内容
本发明针对一种在单个衬底上集成致动的MEMS器件和高电压驱动器(致动器)电子装置的设备，其中驱动器电子装置利用了便于用相对较低的控制电压来将高致动电压传送到致动的MEMS器件的偏移栅极、高电压薄膜晶体管(HVTFT)，从而便于生产具有大静电致动的MEMS器件阵列的器件。在一个实施例中，每个偏移栅极HVTFT包括控制栅极电极、相对接近于栅极电极定位的源极电极、被安排在相对远离栅极电极的偏移位置上的漏极电极，从而在漏极电极和栅极电极之间定义一个横向偏移区域。使用偏移栅极HVTFT来控制集成的MEMS/HVTFT设备一个重要优点是，可以用典型的TFT制造工艺(其通常与MEMS器件的制造工艺兼容)来制造偏移栅极HVTFT，但是却提供了便于用“正常的”操作电压(即栅电压)来控制高致动电压的独特的输入/输出特性。也就是说，可以通过在“正常的”低、高操作电压电平之间(例如5V到20V)改变栅极电压来将偏移栅极HVTFT的漏极电流改变8个数量级。这一特征提供了设计使用具有“正常的”操作电压摆动范围的常规(即对称)TFT控制电路、并只在最后一级(即将MEMS器件耦合到高致动电压或将MEMS器件从高致动电压去耦合)使用偏移栅极HVFTF的驱动器电路的可能性。
根据本发明的一个方面，用于集成的MEMS/HVTFT设备的驱动器电子装置被安排成使得所选择的HVTFT的漏极电极被耦合到相关联的MEMS器件和高致动电压(即具有有限内部阻抗的电压源)，并使得所选择的HVTFT的源极电极被耦合到低电压源(例如地)。这一安排减小了电介质击穿的几率，因为由致动电压生成的相对较高的电压电势被施加在漏极电极和栅极电极之间的偏移区域中所提供的电介质材料的相对较大的部分上，而提供在源极电极和栅极电极之间的电介质材料的相对较小的部分则具有“正常的”操作电势。在操作期间，被施加到MEMS器件的致动电压与在栅极电极上传送的控制信号成反比。举例来说，为了完全收缩MEMS器件，最小(低)控制信号电压(即0伏)被施加到HVTFT的栅极电极，从而关断HVTFT并隔离HVTFT的漏极电极上的高致动电压(即将整个致动电压施加到MEMS器件)。为了将MEMS器件保持在部分展开的位置，一个中间控制信号电压(例如5V)被传送到HVTFT的栅极电极上，从而部分地接通HVTFT并将漏极电极上的致动电压减小到中间电平。为了完全展开MEMS器件，一个最大(高)控制信号电压(例如20V)被施加到HVTFT的栅极电极，从而完全接通HVTFT并将漏极电极接地(即实质上消除传递给MEMS器件的致动电压)。
根据本发明的一个具体实施例，一个有源负载驱动器电路包括两个串连连接在高电压源和地之间的偏移栅极HVTFT，其中第一HVTFT具有连接到高电压源的栅极电极和源极电极，第二HVTFT具有连接到地的源极电极和被连接成接收“正常的”电压控制信号的栅极电极。由连接到两个HVTFT的漏极电极的中间节点来控制相关联的MEMS器件的致动电极。在这个安排中，第一HVTFT充当高电压源和中间节点之间的电阻，从而消除了对昂贵并占用空间的电阻器结构的需要。
根据本发明的第二具体实施例，驱动器电路包括将高电压AC信号传送到相关联的MEMS器件的致动电极(或MEMS结构的簧片部分)上的交流(AC)电压源以及相关联的HVTFT，该相关联的HVTFT具有连接到该MEMS结构的簧片部分(或致动电压)的漏极电极、(例如经由电容器)耦合到低电压源的源极电极以及被连接来从控制电路接收
“正常的”控制信号的栅极电极。与第一特定实施例类似，HVTFT被安排成防止在源极/栅极电介质上的高电压，从而最小化电介质击穿。
附图说明
通过参照以下说明、所附权利要求书以及附图可以更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中：
图1是示出一个根据本发明一个简化实施例的、包括静电致动的MEMS器件和偏移栅极HVTFT的设备的透视图；
图2(A)、2(B)和2(C)是示出不同的致动的位置下的图1的静电致动的MEMS器件的横截面侧视图；
图3(A)、3(B)、3(C)、3(D)、3(E)、3(F)、3(G)和3(H)是示出根据本发明另一个实施例的、集成的MEMS/HVTFT设备的制造的简化横截面侧视图；
图4是示出一个根据本发明另一个实施例的、包括用于控制静电致动的MEMS器件的高电压驱动器电路的设备的简化图；
图5是示出图4设备的一部分的简化横截面侧视图；
图6(A)是表示实验生成的数据的曲线图，其示出使用图4的高电压驱动器电路时电极电压随控制信号的变化；
图6(B)是示出与Si HVTFT相关联的输出特性的曲线图；
图7是示出一个根据本发明的又一个实施例的、用于控制静电致动的MEMS器件的高电压驱动器电路的简化图；
图8是示出被利用在图7的高电压驱动器电路中的示例性高电压AC信号的曲线图；
图9是示出图7设备的一部分的简化横截面侧视图；以及
图10是示出根据本发明又一个实施例的、包括由偏移栅极HVTFT控制的静电致动的MEMS隔膜的MEMS器件阵列的一部分的照片。
具体实施方式
图1是示出一个根据本发明一个示例性实施例的简化设备100的透视图。设备100包括被集成制造在衬底101上的致动的MEMS器件110和致动(驱动器)电路130。根据本发明，致动(驱动器)电路130包括被利用来响应于相对较低的控制电压(即10V或更小)选择性地传送相对较高的致动电压(即50V或更大)的偏移栅极HVTFT 140，其中该相对较低的控制电压是从相关联的控制逻辑电路150提供的。
根据本发明的一个方面，衬底101是使用绝缘材料形成的，诸如玻璃、陶瓷、塑料和柔性衬底，并且在一个实施例中，衬底101包括形成在其上的至少一个电介质层105和一个半导体层107。在所公开的实施例中，半导体区域107是使用非晶硅(a-Si:H)、多晶硅和有机材料中的任何一种形成的。在替换的实施例中，衬底101可以使用导电材料形成，诸如不锈钢，并且衬底101还可以包括半导体材料，诸如硅或砷化镓(具有或不具有包括例如控制逻辑电路150的有源集成电路)。
在这里使用的“致动的MEMS器件”是指微机械的MEMS结构和致动电极的集成，它们通过微制造技术被组合在公共的衬底上。特别地，致动电极(以及相关联的控制电路)是用所选择的集成电路(IC)工艺序列制造的，而MEMS结构是用与所选择的IC工艺序列兼容的“微加工”工艺制造的。参照图1的左侧，在所公开的实施例中，致动的MEMS器件110包括形成在衬底上(即在电介质层105上)的固定的致动电极115，以及包括固定地(刚性地)附着到衬底101的簧片部分122的微弹簧(MEMS)结构(即可移动的对应部件)120，以及从簧片部分122延伸在致动电极115之上的悬臂式的可移动(自由)部分125。如下所详述的那样，微弹簧结构120被生产成使其包括将自由部分125偏离衬底101的内部应力(或应变)梯度，从而产生所示的将尖头127指向离开致动电极115的方向的弯曲形状。在其它实施例中，致动的MEMS器件的可移动的对应部件可以包括例如被响应于致动电压而静电致动的金属束或隔膜，所述致动电压被施加到可移动的对应部件或固定电极的其中一个上(其中其它结构接地或耦合到适当的信号)。在另一个替换实施例中，致动的MEMS器件的可移动对应部件可以由两个固定的电极致动，所述电极被容性耦合到该可移动对应部件，其中，固定电极之一被保持接地，而另一个固定电极选择性地接收一个控制(高)电压。
根据本发明，每个HVTFT是薄膜晶体管(TFT)，其中，在漏极电极和控制栅极电极的任意部分之间的最短距离都显著大于栅极电介质的厚度(即栅极电极和源极电极之间的距离)，从而使得漏极和源极之间的击穿电压大于栅极和源极之间的击穿电压。参照图1的中心部分，在所公开的实施例中，每个HVTFT 140一般包括一个形成在电介质层105下的衬底101上的控制栅极电极142、一个源极电极144以及一个形成在电介质层105上并在半导体区域107对侧的漏极电极146。在一个替换实施例中(未示出)，源极电极、漏极电极和半导体区域可以位于栅极电极之下(即在其间形成栅极电介质区域105A)。如图2(A)中所示，根据本发明的一个方面，每个HVTFT 140都与标准TFT有区别，该区别在于栅极电极142是偏移的(也就是说，使得源极电极144的一部分基本上位于栅极电极142之上或与之横向重叠一个距离D1，相反地，漏极电极146被从栅极结构142横向偏移一个距离D2)。也就是说，这一偏移栅极的安排和与标准TFT关联的源极/漏极对称不同，并且有利于使用由控制逻辑电路150生成的相对较低的控制电压(例如0到20V)来控制高电压(例如50到400V或更高，取决于所选择的尺度(scaling))的受控通过，其中所述控制逻辑电路150在一个实施例中是用常规的CMOS技术或TFT电路制造的。如图1中所示，根据本发明的一个方面，HVTFT 140被安排成使得漏极端子146被耦合到用于致动MEMS器件110的高致动电压(致动电压源，其在一个实施例中是具有有限内部阻抗的电压源)，而源极端子144被连接到低电压源(例如地)。如下面参照图2(A)到2(C)所更详细描述的那样，利用这种安排，施加到MEMS器件110的致动电压与传送到栅极电极142上的控制信号成反比例。因此，本发明便于通过使用被传送到栅极电极142上的相对较低的控制电压来控制施加到MEMS器件110的高致动电压，同时，最小化由所传送的高致动电压引起的电介质击穿的几率。
图2(A)到2(C)表示在不同致动状态期间的MEMS器件110。
图2(A)表示在完全收缩位置下的MEMS器件110，其中，尖头127接触致动电极115和/或形成在衬底101上的其它结构(例如形成在电极115上的电绝缘膜)。当由控制逻辑电路150(图1)传送到栅极电极142上的栅极电压被最小化(例如0伏)时，达到这一完全收缩的位置，从而关断HVTFT 140并防止将存在于漏极电极146(和致动电极115)上的高电压传递到源极电极144。由于致动电极115实质上被连接到高电压源，从而产生一个相对较强的(第一)静电场EF1，使得可移动部分125移到图2(A)中所示的完全收缩的位置。
图2(B)表示在部分收缩位置下的MEMS器件110，其中，微弹簧结构120的尖头127在图2(A)所示的完全收缩的位置和下面描述的完全展开的位置之间。当MEMS器件110处于部分打开状态时，即当由控制逻辑电路150(图1)传送到栅极电极142上的栅极电压V1处在部分接通HVTFT 140的选定的中间电平(例5V)时，达到这一部分收缩的位置。由于HVTFT被部分接通，从而生成一个从漏极电极146到源极电极144的控制电流CC1，其减小致动电极115上的电压，这又减弱了致动电极115对微弹簧结构120的可移动部分125的吸引静电力。在这一减小的静电场的影响下，可移动部分125由于其内部应力梯度弯离衬底101，直到由内部应力梯度生成的弯曲力BF1与相对较弱的(第二)静电场EF2平衡，可移动部分125从而移动到图2(B)所示的相对于衬底101的部分收缩的位置。
图2(C)表示在完全展开位置下的MEMS器件110，其中，微弹簧结构120的尖头127处于距致动电极115的最大距离。当MEMS器件110处于完全打开状态时，即当传送到栅极电极142上的栅极电压V2处在完全接通HVTFT 140的最大电平(例如10V)时，达到这一完全展开的位置，从而从致动电极115(经由沟道105A和源极电极144到地)吸取最大控制电流CC2(例如100V)。借助从致动电极115吸取的完全控制电流CC2，没有静电力被施加到微弹簧夹120，从而使得可移动部分125由于其内部应力梯度而弯离衬底101。
图3(A)到3(H)表示用于制造根据本发明另一个实施例的集成的MEMS/HVTFT设备的工艺。
图3(A)表示根据已知技术在衬底301(为简明从3(B)到3(H)中省略)  上形成栅极电极310。a-Si:H层320形成在栅极电极310和衬底301的暴露表面上，a-Si:H层320包括下氮化物层322、中间硅(未掺杂)层324(其形成随后形成的TFT结构的半导体区域)以及上氮化物层326。
参照图3(B)，例如使用已知的背面照射技术，在栅极电极310之上的上氮化物层326的第一部分326A上形成第一抗蚀剂部分330A。
如图3(C)所示，使用第一抗蚀剂部分330A作为对准结构，然后用已知的技术形成第二抗蚀剂部分330B，使得第二抗蚀剂部分330B从上氮化物层326的第一部分326A延伸在第二部分326B上。
随后用已知的技术蚀刻上氮化物层326的暴露的部分，得到上氮化物部分326C(图3(D))。
参照图3(E)，随后沉积并构图一个金属层或掺杂的a-Si:H和金属多层，以便形成部分地在上氮化物部分326C的第一边缘上延伸的源极电极332、部分地在上氮化物部分326C的第二边缘上延伸的漏极/致动电极334以及通过间隙337与漏极/致动电极334分开的电极336。
参照图3(F)，随后一个层间(第二)电介质层340(例如氮氧硅、BCB或聚酰亚胺)和一个释放(牺牲)材料层350被形成在现有结构之上，并使用已知技术被构图以便形成暴露电极336的一部分的开口345。在一个实施例中，释放材料层350是被沉积(例如溅射)到约为0.05微米或更大厚度的钛(Ti)。也可以使用具有钛的有利特性的其它释放材料，所述释放材料可以包括铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、锆(Zr)、钴(Co)中的至少一种，或者诸如硅(Si)或氮化硅(SiN)之类的不导电材料。此外，可以顺序地沉积两种或更多的释放材料层，以便形成一个多层结构。在又一个可能的实施例中，任何上述的释放材料都可以被夹在两个非释放材料层(即如下所述的在弹簧释放工艺中不被去除的材料)中间。
随后，如图3(G)所示，通过在释放层350上沉积和构图一个弹簧材料层来形成一个设计应力的弹簧结构360，以使得簧片部分362延伸进开口345中并接触电极336，以及可移动部分365在漏极/致动电极334的至少一部分上延伸(即在致动电极正上方或例如从锥形的致动电极横向偏移，所述锥形致动电极例如在美国专利No.XX/XXX，XXX(从申请序列号10/136,258签发，题为“SCANNING PROBE SYSTEM WITHSRPING PROBE AND ACTUATION/SENSING STRUCTURE”[代理人案号No.XC-019-1p])中公开，在此引用其全文以作参考)。在一个实施例中，形成弹簧结构360的弹簧材料是一种设计应力的金属膜，其被形成为包括生长方向(growth direction)上的内部应力变化(也就是说，内部应力与其垂直厚度或离释放层350的距离成比例)。用于在弹簧结构360中生成内部应力变化的方法例如在美国专利No.3,842,189(沉积具有不同内部应力的两种金属)和美国专利No.5,613,861(例如溅射的单一金属同时改变工艺参数)中教导，二者在此引用以作参考。在一个实施例中，弹簧结构360包括一种或多种适于用来形成微弹簧夹的金属(例如钼(Mo)、“钼铬”合金(MoCr)、钨(W)、钛钨合金(Ti:W)、铬(Cr)和镍(Ni)中的一种或多种)。弹簧结构360的厚度部分地由所选择的弹簧材料、所施加的涂层(当使用时)以及所期望的弹簧常数和最终的微弹簧结构的形状决定。应注意，在一个替换实施例中，可以用已知的TFT兼容的MEMS沉积工艺来形成弹簧结构360，所述沉积工艺包括低应力金属MEMS工艺、聚合物MEMS工艺或者低温接合到传统Si MEMS的工艺。
最后，去除(蚀刻)释放材料层350以释放弹簧结构360的可移动部分365。如图3(H)所示，去除释放材料层使得所释放的可移动部分由于内部应力梯度而从完全收缩位置365A向完全展开位置365B移动。
再参照图3(H)，后续的致动的MEMS器件110A和HVTFT 140A的操作实质上正如上面参照图1所示的实施例所描述的那样。应注意，HVTFT 140A定义一个在栅极电极310的右边缘和漏极电极334A之间的偏移区域OR。还应注意，和前一实施例不同，层间电介质层340位于致动电极334B和弹簧结构360的可移动部分365B之间。
除了将HVTFT使用为用于MEMS器件驱动器电路的基本构建块的一般方案之外，本发明还针对特定的驱动器电路，其在以下示例性实施例中描述。特别地，常规的高电压驱动器电路一般利用高值电阻器(千兆欧姆范围)。使用这种基于电阻器的驱动器电路的一个问题是，这些电阻器很难在芯片上集成，因为它们要求很大的芯片空间并要求额外的掩模步骤。使用电阻器的另一个缺点是在于控制精确电阻值的难度。这些电阻器还导致陡峭的传输曲线，其给出较差的模拟致动控制，并较适合二进制应用。
图4是示出根据本发明另一个实施例的、包括用于控制静电致动的MEMS器件110B的“全晶体管”高电压驱动器电路130B的设备100B的简化图。驱动器电路130B利用两个偏移栅极HVTFT 140B1和140B2，它们串连连接在高电压源和地之间，其中中间节点N1被连接到致动的MEMS器件110B的致动电极115B。第一(负载)HVTFT 140B1具有连接到高电压源的源极电极144B1、连接到中间节点N1的漏极电极146B1和栅极电极142B1，其中栅极电极142B1也被连接到高电压源并被偏移成使得偏移区域ORB1位于栅极电极142B1和漏极电极146B1之间(即离开高电压源)。应注意，源极电极144B1和栅极电极142B1都被连接到高(致动)电压源。相对地，第二(控制)HVTFT 140B2具有连接到地的源极电极144B2、连接到中间节点N1的漏极电极146B2和栅极电极142B2，其中栅极电极142B2被安排成使得偏移区域ORB2位于栅极电极142B2和漏极电极146B12之间(即离开地)。输入电压(例如接收自控制逻辑电路150，见图1)被施加到栅极端子142B2，并且通过控制第二HVTFT 140B2的电导来控制在中间节点N1处的(从而在致动电极115B上的)致动电压AVB。与上述实施例类似，致动的MEMS器件110B包括一个MEMS结构120B，其具有连接到低电压源(例如地)的簧片部分122B和定位在致动电极115B之上的可移动部分125B。当致动电极115B上的致动电压AVB较低时(即当第二HVTFT140B2由栅极端子142B2上的高控制电压接通时)，MEMS结构120B的内部应力梯度使得可移动部分125B弯离致动电极11SB。相反地，当致动电极115B上的致动电压AVB较高时(即当第二HVTFT 140B2由栅极端子142B2上的低控制电压关断时)，从致动电极115B施加到MEMS结构120B上的静电力克服由内部应力梯度生成的弯曲力，从而使得可移动部分125B以上述方式弯向致动电极115B。因此，图4中所示的“全晶体管”高电压驱动器电路130B便于MEMS器件110B的致动，同时避免与基于电阻器的驱动器电路相关联的如上所述的问题。
申请人指出，标准低电压NMOS电路以与由驱动器电路130B使用负载晶体管相似的方式代替高值电阻器而使用负载晶体管。然而，在高电压电路中，简单地用HVTFT来代替电阻器在如预定的那样操作这一方面并不是显而易见的。如果按所预期的那样将负载HVTFT 140B1安排成使其漏极电极146B1(即具有偏移区域的一侧)连接到高电压源，如将HVTFT 140B1保持在正常的偏压区域内所预期的，则负载HVTFT140B1将很可能立即烧掉(被破坏)，因为栅极和源极区域之间的最大电压受栅极电介质的击穿电压的限制，其一般是40V左右。
此外，制造设备100B使用参照图3(A)到3(H)所描述的工艺流程，其不只提供MEMS器件110B和驱动器电路130B(图4)的3维(3D)集成，还允许更优越的电压隔离。如图5所示，从节点N1施加到致动电极115B的高电压被施加到由横向偏移区域ORB2从栅极电极142B2分开的漏极电极146B2，从而将漏极/栅极区域VGD施加在电介质材料的相对较宽的部分上。相对地，如图5的左侧所示，被保持在“正常的”(即相对较低的)工作电压的源极/栅极电压VSG被施加在分隔源极电极144B2和栅极电极142B2的电介质材料的相对较窄的部分上。因此，通过提供适当宽的偏移区域ORB2，驱动器电路130B(图4)被构造成使得由于施加到HVTFT 140B2上的高致动电压的电介质击穿的概率被最小化。此外，尽管未示出，在所有高电压交叉点(即连接到高致动电压源的金属线与连接到控制逻辑电路或地的金属线交叉的地方)处提供了较厚的层间电介质绝缘体和空气桥交叉结构，从而最小化交叉电介质击穿。
图6(A)表示一个示出了实验生成的典型致动电压AVB的曲线图，该致动电压由图4所示电路(即使用a-Si:H HVTFT)生成，其建议了用于构建只有晶体管的NMOS电路的重要信息。如图6(B)所示，在反向偏压区域中(即-100V＜VDS＜0V)，相当大的、可控制的电流流过HVTFT，同时VGS被限制到20V。操作在100V的全晶体管HVTFT反相器已被证明具有从0到10V的输入电压，这可以用标准数字-模拟(D/A)电路生成。
图7是示出一个根据本发明另一个特定实施例的、包括一个用AC高电压源610驱动一个致动的MEMES器件110C的驱动器电路130C和一个相关联的偏移栅极HVTFT 140C的设备100C的简化电路图。AC高电压源610C将高电压AC信号DV传送到致动的MEMS器件110C的致动电极115C。致动的MEMS器件110C还包括一个具有定位在致动电极115C之上的簧片部分122C和可移动部分125C的MEMS结构120C。簧片部分122C连接到偏移栅极HVTFT 140C的漏极电极146C，该HVTFT
140C还包括经由源极(第一)电容器C1耦合到地的源极电极144C以及连接到节点N2的栅极电极，该栅极电极经由“正常的”(即对称的)TFT 620接收控制(数据)信号，并且也经由第二电容器C2耦合到地。与前面的实施例类似，相关联的HVTFT 140C由传送到数据线DL上的数据信号控制(接通或关断)，该数据信号由TFT 620响应于传送到栅极线GL上的栅极信号选择性地通过。如图8所示，传送到数据线DL上的控制信号的幅度显著低于高电压AC信号DV的幅度。此控制电路的目的是用于准静态地致动MEMS器件，并且控制信号相对于高电压AC源应该是一个低电压、接近DC的信号。在操作期间，当AC高电压信号DV处在正的高电压周期中时，致动电极115C被充电，直到源极电容器C1的电压高于接收自数据线DL的控制电压减去HVTFT 140C的阈值电压。在高电压信号DV的负周期部分中，在致动电极115C和源极电容器C1上的电荷都通过HVTFT 140C放电，因为HVTFT 140C操作在反向偏压区域-100＜Vds＜0，如图6(B)中所示，从而准备好用于下一个周期。在这种配置下，只要高电压AC信号DV的频率远高于MEMS器件110C的谐振频率，则MEMS器件110C只接收到所施加的电压的RMS平均，这是由源极电容器C1和在数据线DL上接收的输入控制电压控制的。采用静电驱动的电荷模式基本上消除了MEMS器件110C的下弹(snap-down)不稳定性并极大地改进了静电致动器的线性可控制区域(理想地，两个平行板之间的静电力比例于电荷平方并与间距无关)。应注意，图7所示的安排可以被反向(即AC信号DV施加到簧片部分122C而致动电极115C连接到HVTFT 140C)。
此外，如图9所示并与上面参照图4描述的驱动器电路类似，驱动器电路130C通过限制到电极115C(从其与可移动部分122C耦合)漏极电极146C的高电压来避免交叉电介质击穿，该漏极电极与栅极电极142C分开横向偏移区域ORC，从而在电介质材料的一个相对较宽的部分上施加漏极/栅极区域VGD。
由本发明提供的一个主要的优点在于以上述方式集成了静电致动的MEMS器件和基于HVTFT的驱动器电路的设备能够使用最小数量的表面触点来支持大规模MEMS阵列。大规模MEMS阵列(即包括多行和多列致动的MEMS器件)对于构建复杂的致动系统是特别有利的，比如图10中所示的MEMS隔膜阵列。如果驱动器电子装置无法以象素级别集成则将很难实现此类系统的大尺寸，因为所要求的互连的数量作为阵列大小的平方而增加。这里描述的基于HVTFT的驱动器电路提供了用于构建此类大规模MEMS阵列致动系统的一个解决方案。类似于用来驱动有源矩阵液晶显示器的有源矩阵开关网络是用于只用合理数量的周边电路来驱动MEMS器件阵列的自然的解决方案。
因此，本发明提供便于对静电致动的MEMS器件阵列提供集成驱动器控制的基于HVTFT的驱动器电路。与常规的CMOS技术相比，TFT电子装置具有选择衬底的多样性、大的面积以及每单位面积的低成本的优点。选择衬底的多样性是一个重要优点：1)标准玻璃衬底提供更优越的隔离，使得高电压容易处理，2)玻璃或其它透明衬底提供设计光学系统的较大自由，3)玻璃、陶瓷或其它绝缘衬底提供对高频EM信号的较低损耗并对于高频应用特别有用，4)玻璃是标准的生物兼容的衬底，5)柔性塑料衬底允许新颖的弯曲的衬底应用，以及6)甚至用常规的有源IC来形成完全集成的系统。大的面积可以实现大的系统，特别是大的MEMS致动器阵列。薄膜工艺的每单位面积的制造成本一般在每平方英寸几十美分的范围，这比常规ULSI CMOS低了几个数量级。TFT工艺的长度尺度(几微米)与典型的MEMS器件匹配良好，因为MEMS器件的尺寸与它们的功能性紧密相关，并通常不总是可能缩小的。
尽管已经关于某些特定实施例描述了本发明，但本领域的熟练技术人员将明白，本发明的发明性特征也适用于其它实施例，所有这些实施例都应落入本发明的范围内。举例来说，虽然本文参照微弹簧类型的MEMS器件描述了本发明，但本发明也可被用于驱动其它类型的致动的MEMS器件，其中某些在上面已经提到。此外，尽管所公开的实施例利用了n沟道器件，但是也可用p沟道或混合的n沟道和p沟道器件来生成等效的电路。

Claims (26)

1.一种集成MEMS器件和驱动器电路的设备，包括：
一个衬底；
一个包括多个形成在该衬底上的高电压薄膜晶体管的驱动器电路，每个高电压薄膜晶体管包括一控制栅极电极、一源极电极和一漏极电极，被安排成使得源极电极与控制栅极电极分开第一距离，漏极电极与控制栅极电极间隔开，以使得漏极电极和控制栅极电极的任何部分之间的最短距离都显著大于该第一距离，并使得漏极电极和源极电极之间的第一击穿电压大于控制栅极电极和源极电极之间的第二击穿电压；以及
形成在该衬底上的多个致动的MEMS器件，其中每个致动的MEMS器件都连接到所述多个高电压薄膜晶体管中的一相关联的高电压薄膜晶体管的漏极电极。
2.根据权利要求1的设备，
其中，每个所述相关联的高电压薄膜晶体管的漏极电极都连接到一致动电压源，并且每个所述相关联的高电压薄膜晶体管的每个源极电极都连接到一个低电压源，
其中，驱动器电路包括一装置，该装置用于在每个所述相关联的高电压薄膜晶体管的控制栅极电极上选择性地生成一个控制信号，以使得当该控制信号被保持在选定的控制电压电平上时，所述相关联的高电压薄膜晶体管被完全接通以便将漏极电极耦合到低电压源，以及
其中，所选定的控制电压电平低于由致动电压源提供给所述相关联的高电压薄膜晶体管的源极电极的致动电压。
3.根据权利要求1的设备，其中每个致动的MEMS器件包括：
一形成在电介质层上的致动电极；以及
一MEMS结构，包括一刚性地附着在该衬底上的簧片部分和一从簧片部分延伸并且其位置与致动电极邻近的可移动部分，
其中，该MEMS结构被制造成具有内部应力梯度，以使得当所述电极生成第一静电场时，可移动部分弯曲到相对于该衬底的第一位置，并且当所述电极生成第二静电场时，可移动部分弯曲到相对于衬底的第二位置。
4.根据权利要求1的设备，其中该衬底包括玻璃、陶瓷、塑料、以及不锈钢中的一种。
5.根据权利要求1的设备，其中该衬底是柔性衬底。
6.根据权利要求1的设备，其中该衬底包括半导体材料。
7.根据权利要求1的设备，其中该衬底包括一有源集成电路，该有源集成电路包括耦合到该高电压薄膜晶体管的控制栅极电极的逻辑控制电路。
8.根据权利要求1的设备，其中该驱动器电路包括：
具有第一控制栅极电极、连接到致动电压源的源极电极以及连接到中间节点的第一漏极电极的第一高电压薄膜晶体管；
具有连接到该中间节点的第二漏极电极、连接到低电压源的第二源极电极以及第二控制栅极电极的第二高电压薄膜晶体管；以及
用于选择性地在第二控制栅极电极上生成最大控制电压的装置，借此接通第二高电压薄膜晶体管以便将第二漏极耦合到该低电压源，
其中，该最大控制电压低于由该致动电压源提供给第一源极电极的致动电压。
9.根据权利要求8的设备，其中，所述多个MEMS器件中的一相关联的致动的MEMS器件包括：
一形成在电介质层上并连接到该中间节点的致动电极；以及
一MEMS结构，包括一刚性地附着在该衬底上的簧片部分和一从簧片部分延伸并且其位置与该致动电极邻近的可移动部分，
其中，该MEMS结构包括内部应力梯度，该内部应力梯度被形成为使得当最大控制电压被施加到第二控制栅极电极时，可移动部分弯离致动电极。
10.根据权利要求1的设备，
其中所述多个MEMS器件中的一相关联致动的MEMS器件包括：
一形成在电介质层上的致动电极，以及
一MEMS结构，包括一个其位置与该致动电极邻近的可移动部分，
其中，该驱动器电路包括：
一个交流电压源，用于在该相关联的MEMS器件的电极和可移动部分中的一个上生成一个高电压交流信号，
一相关联的高电压薄膜晶体管，该高电压薄膜晶体管具有连接到该MEMS结构的电极和可移动部分中的另一个的漏极电极、耦合到低电压源的源极电极和控制栅极电极，以及
用于选择性地在该相关联的高电压薄膜晶体管的控制栅极电极上生成最大控制电压的装置，借此接通该相关联的高电压薄膜晶体管以便将第二漏极耦合到该低电压源，
其中，该最大控制电压低于该高电压交流信号的幅度。
11.根据权利要求10的设备，还包括：
连接在该相关联的高电压薄膜晶体管的源极电极和该低电压源之间的第一电容器；以及
连接在该相关联的高电压薄膜晶体管的控制栅极电极和该低电压源之间的第二电容器。
12.一种集成MEMS器件和致动电路的设备，包括：
一衬底；
一致动的MEMS器件，包括：
一形成在该衬底之上的致动电极；以及
一MEMS结构，包括一个其位置与该致动电极邻近的可移动部分，
其中，该MEMS结构被形成为使得当所述电极生成第一静电场时，可移动部分被致动到相对于该衬底的第一位置，并且当所述电极生成第二静电场时，可移动部分被致动到相对于衬底的第二位置；以及
一安装在该衬底上的致动电路，用于选择性地将第一致动电压与第二致动电压的其中之一施加到该致动的MEMS器件，致动电极用第一致动电压生成第一静电场，并且致动电极用第二致动电压生成第二静电场，
其中，该致动电路包括一形成在该衬底上的高电压薄膜晶体管，该高电压薄膜晶体管包括一控制栅极电极、一源极电极和一被安排成使得源极电极的一部分与控制栅极电极分开第一距离的漏极电极，并且漏极电极被安排在一个偏移位置，以使得漏极电极从控制栅极电极横向偏移一个偏移距离，该偏移距离大于第一距离。
13.根据权利要求12的设备，其中该衬底包括玻璃、陶瓷、塑料、以及不锈钢的其中之一。
14.根据权利要求12的设备，其中该衬底是柔性衬底。
15.根据权利要求12的设备，其中该衬底包括半导体材料。
16.根据权利要求12的设备，其中该衬底包括一有源集成电路，该有源集成电路包括一耦合到该高电压薄膜晶体管的控制栅极电极的逻辑控制电路。
17.根据权利要求12的设备，其中该高电压薄膜晶体管的漏极电极连接到该致动的MEMS器件的致动电极，并且该高电压薄膜晶体管的源极电极连接到一个低电压源。
18.根据权利要求12的设备，其中该高电压薄膜晶体管的漏极电极连接到该致动的MEMS器件的簧片部分和致动电极的其中之一，并且该高电压薄膜晶体管的源极电极连接到一低电压源。
19.一种集成MEMS器件和高压薄膜晶体管的设备，包括：
一用于生成具有最大逻辑电压的控制信号的控制逻辑电路；
一低电压源；
一用于提供致动电压的高电压源，所述致动电压高于该最大逻辑电压；
第一高电压薄膜晶体管，该高电压薄膜晶体管包括耦合到该控制电路的控制栅极电极、被定位得相对靠近于控制栅极电极并被耦合到该低电压源的源极电极以及被定位得相对远离控制栅极电极并被耦合到该高电压源的漏极电极；以及
一连接到该第一高电压薄膜晶体管的漏极电极的致动的MEMS器件。
20.根据权利要求19的设备，还包括第二高电压薄膜晶体管，该第二高电压薄膜晶体管具有第一控制栅极电极、连接到该高电压源的源极电极以及连接到一中间节点的第一漏极电极，
其中第一高电压薄膜晶体管的漏极电极连接到该中间节点。
21.根据权利要求20的设备，其中该致动的MEMS器件包括：
一连接到该中间节点的致动电极；以及
一MEMS结构，该MEMS结构包括一簧片部分和一从簧片部分延伸并且其位置与该致动电极邻近的可移动部分，
其中，该MEMS结构包括内部应力梯度，该内部应力梯度被形成为使得当最大控制电压被施加到第二控制栅极电极时，可移动部分弯离致动电极。
22.根据权利要求19的设备，其中该致动的MEMS器件包括：
一致动电极，以及
一MEMS结构，该MEMS结构包括一其位置与该致动电极邻近的可移动部分，
其中，该设备还包括一交流电压源，用于在该致动的MEMS器件的可移动部分和致动电极的其中之一上生成一个高电压交流信号，以及
其中第一高电压薄膜晶体管的漏极电极连接到该致动的MEMS器件的可移动部分和致动电极的另一个上，并且第一高电压薄膜晶体管的源极电极耦合到一个低电压源。
23.根据权利要求19的设备，还包括：
连接在第一高电压薄膜晶体管的源极电极和该低电压源之间的第一电容器；以及
连接在第一高电压薄膜晶体管的控制栅极电极和该低电压源之间的第二电容器。
24.根据权利要求19的设备，其中控制逻辑电路、第一高电压薄膜晶体管和该致动的MEMS器件被集成地形成在一衬底上，该衬底包括玻璃、陶瓷、塑料、和不锈钢的其中之一。
25.根据权利要求19的设备，其中控制逻辑电路、第一高电压薄膜晶体管和该致动的MEMS器件被集成地形成在一衬底上，该衬底包括柔性衬底。
26.根据权利要求19的设备，其中控制逻辑电路、第一高电压薄膜晶体管和该致动的MEMS器件被集成地形成在一衬底上，该衬底包括半导体材料。
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Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200413776A (en) * 2002-11-05 2004-08-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Display element and display using the same
US7373026B2 (en) 2004-09-27 2008-05-13 Idc, Llc MEMS device fabricated on a pre-patterned substrate
US7405861B2 (en) 2004-09-27 2008-07-29 Idc, Llc Method and device for protecting interferometric modulators from electrostatic discharge
US8310442B2 (en) 2005-02-23 2012-11-13 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling display apparatus
US9082353B2 (en) 2010-01-05 2015-07-14 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling display apparatus
US20070205969A1 (en) 2005-02-23 2007-09-06 Pixtronix, Incorporated Direct-view MEMS display devices and methods for generating images thereon
US8519945B2 (en) 2006-01-06 2013-08-27 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling display apparatus
US9261694B2 (en) 2005-02-23 2016-02-16 Pixtronix, Inc. Display apparatus and methods for manufacture thereof
US8159428B2 (en) 2005-02-23 2012-04-17 Pixtronix, Inc. Display methods and apparatus
US9229222B2 (en) 2005-02-23 2016-01-05 Pixtronix, Inc. Alignment methods in fluid-filled MEMS displays
US7999994B2 (en) 2005-02-23 2011-08-16 Pixtronix, Inc. Display apparatus and methods for manufacture thereof
US9158106B2 (en) 2005-02-23 2015-10-13 Pixtronix, Inc. Display methods and apparatus
US8482496B2 (en) * 2006-01-06 2013-07-09 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling MEMS display apparatus on a transparent substrate
US7652814B2 (en) 2006-01-27 2010-01-26 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS device with integrated optical element
US8526096B2 (en) 2006-02-23 2013-09-03 Pixtronix, Inc. Mechanical light modulators with stressed beams
US7450295B2 (en) * 2006-03-02 2008-11-11 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Methods for producing MEMS with protective coatings using multi-component sacrificial layers
US7369292B2 (en) * 2006-05-03 2008-05-06 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Electrode and interconnect materials for MEMS devices
US7706042B2 (en) 2006-12-20 2010-04-27 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS device and interconnects for same
US9176318B2 (en) 2007-05-18 2015-11-03 Pixtronix, Inc. Methods for manufacturing fluid-filled MEMS displays
US7719752B2 (en) 2007-05-11 2010-05-18 Qualcomm Mems Technologies, Inc. MEMS structures, methods of fabricating MEMS components on separate substrates and assembly of same
KR101597348B1 (ko) * 2007-07-25 2016-03-07 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크. Ｍｅｍｓ 표시장치 및 그의 제조방법
US7554222B2 (en) * 2007-11-01 2009-06-30 General Electric Company Micro-electromechanical system based switching
US7995081B2 (en) * 2008-06-25 2011-08-09 Palo Alto Research Center Incorporated Anisotropically conductive backside addressable imaging belt for use with contact electrography
US8169679B2 (en) 2008-10-27 2012-05-01 Pixtronix, Inc. MEMS anchors
US7864403B2 (en) 2009-03-27 2011-01-04 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Post-release adjustment of interferometric modulator reflectivity
CN102834763B (zh) 2010-02-02 2015-07-22 皮克斯特罗尼克斯公司 用于制造填充冷密封流体的显示装置的方法
CN103000141B (zh) 2010-02-02 2016-01-13 皮克斯特罗尼克斯公司 用于控制显示装置的电路
CN102198925B (zh) * 2010-03-25 2015-03-04 张家港丽恒光微电子科技有限公司 Mems器件及其形成方法
WO2012037540A2 (en) 2010-09-18 2012-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 3-axis gyroscope with single drive
WO2012037536A2 (en) 2010-09-18 2012-03-22 Fairchild Semiconductor Corporation Packaging to reduce stress on microelectromechanical systems
EP2616771B8 (en) 2010-09-18 2018-12-19 Fairchild Semiconductor Corporation Micromachined monolithic 6-axis inertial sensor
US9278845B2 (en) 2010-09-18 2016-03-08 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS multi-axis gyroscope Z-axis electrode structure
KR101443730B1 (ko) 2010-09-18 2014-09-23 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 미세기계화 다이, 및 직교 오차가 작은 서스펜션을 제조하는 방법
CN103221795B (zh) 2010-09-20 2015-03-11 快捷半导体公司 包括参考电容器的微机电压力传感器
US9159710B2 (en) * 2010-12-01 2015-10-13 Cornell University Structures and methods for electrically and mechanically linked monolithically integrated transistor and NEMS/MEMS device
US9291813B2 (en) * 2010-12-20 2016-03-22 Pixtronix, Inc. Systems and methods for MEMS light modulator arrays with reduced acoustic emission
US9006832B2 (en) 2011-03-24 2015-04-14 Invensense, Inc. High-voltage MEMS apparatus and method
US9159277B2 (en) 2011-09-20 2015-10-13 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling an array of light modulators of a display apparatus to generate display images
US9142167B2 (en) 2011-12-29 2015-09-22 Intel Corporation Thin-film transitor backplane for displays
US9525071B2 (en) 2012-02-22 2016-12-20 Massachusetts Institute Of Technology Flexible high-voltage thin film transistors
US9488693B2 (en) 2012-04-04 2016-11-08 Fairchild Semiconductor Corporation Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors
EP2647955B8 (en) 2012-04-05 2018-12-19 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS device quadrature phase shift cancellation
EP2648334B1 (en) 2012-04-05 2020-06-10 Fairchild Semiconductor Corporation Mems device front-end charge amplifier
EP2647952B1 (en) 2012-04-05 2017-11-15 Fairchild Semiconductor Corporation Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive
KR101999745B1 (ko) * 2012-04-12 2019-10-01 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 미세 전자 기계 시스템 구동기
US9625272B2 (en) 2012-04-12 2017-04-18 Fairchild Semiconductor Corporation MEMS quadrature cancellation and signal demodulation
DE102013014881B4 (de) 2012-09-12 2023-05-04 Fairchild Semiconductor Corporation Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien
TWI447399B (zh) * 2012-09-19 2014-08-01 矽品精密工業股份有限公司 具有微探針之半導體裝置及其製法
US9559745B2 (en) * 2013-02-05 2017-01-31 Qorvo Us, Inc. Dedicated shunt switch with improved ground
US9170421B2 (en) 2013-02-05 2015-10-27 Pixtronix, Inc. Display apparatus incorporating multi-level shutters
US8841958B1 (en) 2013-03-11 2014-09-23 Invensense, Inc. High-voltage charge pump
US9134552B2 (en) 2013-03-13 2015-09-15 Pixtronix, Inc. Display apparatus with narrow gap electrostatic actuators
US9644963B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Fairchild Semiconductor Corporation Apparatus and methods for PLL-based gyroscope gain control, quadrature cancellation and demodulation
US9835647B2 (en) 2014-03-18 2017-12-05 Fairchild Semiconductor Corporation Apparatus and method for extending analog front end sense range of a high-Q MEMS sensor
DE102015014256B4 (de) 2015-11-05 2020-06-18 Airbus Defence and Space GmbH Mikroelektronisches Modul zur Reinigung einer Oberfläche, Modularray und Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche
US11139426B2 (en) * 2015-12-21 2021-10-05 Koninklijke Philips N.V. Actuator device based on an electroactive polymer
KR102073636B1 (ko) * 2016-09-13 2020-02-05 엘지디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 이를 포함하는 표시 장치
EP3460853A1 (en) 2017-09-26 2019-03-27 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO High voltage thin-film transistor and method of manufacturing the same
KR102179165B1 (ko) * 2017-11-28 2020-11-16 삼성전자주식회사 캐리어 기판 및 상기 캐리어 기판을 이용한 반도체 패키지의 제조방법
US10636936B2 (en) * 2018-03-05 2020-04-28 Sharp Kabushiki Kaisha MEMS array system and method of manipulating objects
US10730744B2 (en) 2018-12-28 2020-08-04 Industrial Technology Research Institute MEMS device with movable stage
US11673796B2 (en) 2021-03-09 2023-06-13 Palo Alto Research Center Incorporated Scalable high-voltage control circuits using thin film electronics
US12002888B2 (en) * 2021-03-09 2024-06-04 Xerox Corporation Switching device for driving an actuator

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3842189A (en) 1973-01-08 1974-10-15 Rca Corp Contact array and method of making the same
JPS55111663A (en) * 1979-02-16 1980-08-28 Fujitsu Ltd Switching device
US4998146A (en) * 1989-05-24 1991-03-05 Xerox Corporation High voltage thin film transistor
JPH0371672A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜トランジスタ
JPH0766246B2 (ja) * 1989-12-15 1995-07-19 富士ゼロックス株式会社 Ｅｌ駆動回路
JPH053320A (ja) * 1990-08-10 1993-01-08 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜半導体装置
JP2822361B2 (ja) * 1991-03-29 1998-11-11 富士ゼロックス株式会社 高耐圧アモルファスシリコン薄膜トランジスタ
JPH04313266A (ja) * 1991-04-10 1992-11-05 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜半導体装置
US5613861A (en) 1995-06-07 1997-03-25 Xerox Corporation Photolithographically patterned spring contact
US5903246A (en) * 1997-04-04 1999-05-11 Sarnoff Corporation Circuit and method for driving an organic light emitting diode (O-LED) display
US5952789A (en) * 1997-04-14 1999-09-14 Sarnoff Corporation Active matrix organic light emitting diode (amoled) display pixel structure and data load/illuminate circuit therefor
DE19736674C1 (de) * 1997-08-22 1998-11-26 Siemens Ag Mikromechanisches elektrostatisches Relais und Verfahren zu dessen Herstellung
JPH1197706A (ja) * 1997-09-23 1999-04-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置およびその作製方法
JP3832125B2 (ja) * 1998-01-23 2006-10-11 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置及び電子機器
US6229683B1 (en) * 1999-06-30 2001-05-08 Mcnc High voltage micromachined electrostatic switch
JP4392970B2 (ja) * 2000-08-21 2010-01-06 キヤノン株式会社 干渉性変調素子を用いる表示素子
US6781208B2 (en) * 2001-08-17 2004-08-24 Nec Corporation Functional device, method of manufacturing therefor and driver circuit
EP1438256A2 (en) * 2001-10-22 2004-07-21 Montana State University-Bozeman Stiffened surface micromachined structures and process for fabricating the same
JP2004062119A (ja) * 2002-06-04 2004-02-26 Ngk Insulators Ltd 表示装置
US7102605B2 (en) * 2002-09-30 2006-09-05 Nanosys, Inc. Integrated displays using nanowire transistors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High-voltage devices and circuits fabricated usingfoundy cmos for use with electrostatic MEM actuators. N.I.Maluf,et al.IEEE. 1995
High-voltage devices and circuits fabricated usingfoundy cmos for use with electrostatic MEM actuators. N.I.Maluf,et al.IEEE. 1995 *

Also Published As

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JP2012076221A (ja) 2012-04-19
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