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CN101228091A - 用于mems装置的支撑结构及其方法 - Google Patents

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CN101228091A
CN101228091A CN 200680026516 CN200680026516A CN101228091A CN 101228091 A CN101228091 A CN 101228091A CN 200680026516 CN200680026516 CN 200680026516 CN 200680026516 A CN200680026516 A CN 200680026516A CN 101228091 A CN101228091 A CN 101228091A
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CN
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Patent type
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support
structure
mems
device
methods
Prior art date
Application number
CN 200680026516
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English (en)
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克拉伦斯·徐
杰弗里·B·桑普塞尔
笹川照夫
苏里亚·普拉卡什·甘蒂
马尼什·科塔里
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高通股份有限公司
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Abstract

一种微机电系统装置,其具有由被保护材料包围的牺牲材料所形成的支撑结构。所述微机电系统装置包含上面形成有电极的衬底。另一电极通过腔与所述第一电极分离,并形成可移动层,所述可移动层被由牺牲材料形成的支撑结构支撑。

Description

用于MEMS装置的支撑结构及其方法 相关申请案的交叉春者本申请案主张2005年7月22日申请的第60/702,080号美国临时申请案的权利。 技术领域本发明的领域涉及微机电系统(microelectromechanical system, MEMS)。更具体来 说,本发明的领域涉及干涉式调制器和制造具有用于移动层的支撑件的此种干涉式调制 器的方法。背景技术微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和 /或其它蚀刻去除衬底和/或己沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的 微加工工艺来产生微机械元件。 一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所 使用,术语干涉式调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收 且/或反射光的装置。在某些实施例中,干涉式调制器可包括一对导电板,其中之一或两 者可能整体或部分透明且/或具有反射性,且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在 特定实施例中, 一个板可包括沉积在衬底上的固定层,且另一个板可包括通过气隙与固 定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述, 一个板相对于另一个板的位置可改变入射在 干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广范围的应用,且在此项技术中,利用 且/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发 的新产品,将是有益的。 发明内容本发明的系统、方法和装置各具有若干方面,其中任何单个方面均不仅仅负责其期 望的属性。在不限定本发明范围的情况下,现将简要论述其较突出的特征。考虑此论述 之后,且尤其在阅读题为"具体实施方式"的部分之后,将了解本发明的特征如何提供 优于其它显示装置的优点。一实施例提供一种微机电系统装置,其包含上面形成有第一电极层的衬底、第二电极以及至少一个支撑结构。第二电极通过腔与所述第一电极层间隔开。所述至少一个支撑结构具有由保护材料包围的侧表面,所述保护材料防止所述侧表面暴露于所述腔。所 述至少一个支撑结构经配置以支撑所述第二电极层。根据另一实施例,提供一种制造干涉式调制器装置的方法。提供衬底。所述衬底具 有形成于所述衬底上的第一电极层。用保护材料包围至少一个支撑结构。在包围所述至 少一个支撑结构之后在所述第一电极层与可移动层之间产生腔。根据又一实施例,提供一种未释放的干涉式调制器装置。所述未释放的干涉式调制 器装置包含上面形成有第一电极层的衬底、上覆在所述第一电极层上的牺牲层,以及可 移动层。牺牲层包含由保护材料包围的至少一个支撑结构,所述保护材料在支撑结构的 整个侧壁表面上。可移动层位于牺牲层上。根据另一实施例,提供一种制造微机电系统装置的方法。提供衬底。在衬底上形成 第一电极层。在所述第一电极层上沉积牺牲层。在所述牺牲层中形成至少一个环形孔并 接着填充所述环形孔。在填充所述环形孔之后在所述牺牲层上沉积第二电极层。在沉积 所述第二电极层之后移除环形孔外的牺牲层。 附图说明从以下描述和附图(未按比例)中将容易明了本发明的这些和其它方面,附图希望 说明而不是限制本发明,且其中:图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图,其中第一干涉 式调制器的可移动反射层处于松弛位置,且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活 位置。图2是说明并入有3X3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统方框图。图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置对所施加电压的图。图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。图5A说明图2的3X3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。图5B说明可用于对图5A的帧进行写入的行和列信号的一个示范性时序图。图6A和6B是说明包括多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统方框图。图7A是图l的装置的横截面。图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。图8A-8C和8E-8H是说明根据一实施例的具有由牺牲材料形成的支撑结构的干涉式 调制器的工序的横截面。图8D是在图8A-8C和8E-8H中所示实施例的牺牲材料中在图8C所示阶段形成的 开口的俯视图。图9是根据另一实施例形成的干涉式调制器的横截面。图IOA、 IOC和IOD是说明形成根据另一实施例形成的干涉式调制器的工序的横截面。图IOB是根据又一实施例形成的干涉式调制器的横截面。图11A-11C是根据另一实施例形成的干涉式调制器的横截面。图12A、 12C和12E-12H是说明根据又一实施例的干涉式调制器的制造中某些步骤 的横截面。图12B、 12D和12I是说明在图12A、 12C和12E-12H的制造过程中某些阶 段的干涉式调制器的俯视图。 具体实施方式以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而,本发明可以许多不同方式实施。 在本描述中参看了附图,在整个附图中相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了 解,所述实施例可实施在经配置以显示不论运动(例如,视频)还是固定(例如,静止 图像)的且不论文本还是图画的图像的任何装置中。更明确地说,预期所述实施例可实 施在多种电子装置中或与多种电子装置关联,所述多种电子装置例如(但不限于)移动 电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手提式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、 相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、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)、座舱控制器和/或显示器、 相机视图的显示器(例如,车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示 牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如,关于一件珠宝的图像的显示器)。具 有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。根据优选实施例,干涉式调制器显示器具有由牺牲材料形成的支撑结构(例如,柱)。 支撑结构形成于充当牺牲层的同一材料层中,所述层经选择性蚀刻以形成干涉式调制器 的光学腔。环形开口在平面牺牲层中打开并填充有保护材料。保护材料(且视需要为上 覆的机械层)防止在牺牲材料的"释放"蚀刻期间移除包围的牺牲材料。受保护的牺牲 材料接着充当用于机械层或可移动层的支撑件,且包围的保护材料可保留在适当位置或随后移除。图1中说明包括干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在 这些装置中,像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮("接通"或"开启")状态下,显 示元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗("断开"或"关闭")状态下时, 显示元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定,可颠倒"接通"和"断开" 状态的光反射性质。MEMS像素可经配置而主要在选定的颜色处反射,从而允许除了黑 白显示以外的彩色显示。图l是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图,其中每一像素 包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中,干涉式调制器显示器包括这些干涉式调 制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层,其定位成彼此相距可变且可控 制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学间隙。在一个实施例中,可在两个位 置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为松弛位置)中,可移动反射层定 位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中,可移 动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定,从所述两个 层反射的入射光相长地或相消地进行干涉,从而为每一像素产生全反射状态或非反射状 态。图1中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉 式调制器12a中,说明可移动反射层14a处于距包含部分反射层的光学堆叠16a预定距 离处的松弛位置中。在右侧干涉式调制器12b中,说明可移动反射层14b处于邻近于光 学堆叠16b的激活位置中。如本文所引用的光学堆叠16a和16b (统称为光学堆叠16)通常包括若干熔合层 (fused layer),所述熔合层可包含例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层 和透明电介质。因此,光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射的,且可通过(例 如)将上述层的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。所述部分反射层可由例 如各种金属、半导体和电介质的多种部分反射的材料形成。部分反射层可由一个或一个 以上材料层形成,且每一层可由单一材料或材料组合形成。在一些实施例中,光学堆叠16的层经图案化成为多个平行条带,且如下文中进一 步描述,可在显示装置中形成行电极。可移动反射层14a、 14b可形成为沉积金属层(一 层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、 16b垂直),所述金属层沉积在柱18和 沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时,可移动反射层14a、 14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、 16b分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14,且这些条带可在显示装置中形成列电极。在不施加电压的情况下,间隙19保留在可移动反射层14a与光学堆叠16a之间, 其中可移动反射层14a处于机械松弛状态,如图1中像素12a所说明。然而,当将电位 差施加到选定的行和列时,形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得 带电,且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高,那么可移动反射层14变形且 被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未图示)可防止短路并控制 层14与16之间的分离距离,如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的 极性如何,表现均相同。以此方式,可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活 在许多方面类似于常规LCD和其它显示技术中所使用的行/列激活。图2到5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统方框图。在所述 示范性实施例中,所述电子装置包含处理器21,其可为任何通用单芯片或多芯片微处理 器(例如ARM、 Pentium®、 Pentium II®、 Pentium III®、 Pentium IV®、 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)。如此项技术中常规的做法,处理器21可经配置以执行一个或一个 以上软件模块。除了执行操作系统外,所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件 应用程序,包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。在一个实施例中,处理器21还经配置以与阵列驱动器22连通。在一个实施例中, 所述阵列驱动器22包含将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱 动器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉式 调制器来说,行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如) IO伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而,当电压从所述值减小 时,可移动层在电压降回IO伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中,可移动 层直到电压降到2伏以下时才完全松弛。因此在图3中说明的实例中存在约3到7 V的 所施加电压的窗口,在所述窗口内装置在松弛状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在 本文中称为"滞后窗口"或"稳定窗口"。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列来说, 可设计行/列激活协议使得在行选通期间,已选通行中待激活的像素暴露于约IO伏的电 压差,且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后,所述像素暴露于约5伏 的稳态电压差使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中,每一像素在被 写入之后经历3-7伏的"稳定窗口"内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相 同的施加电压条件下在激活或松弛预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器, 所以可在滞后窗口内的一电压下维持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上,如果所施 加的电压是固定的,那么没有电流流入像素中。在典型应用中,可通过根据第一行中所需组的激活像素确认所述组列电极来产生显 示帧。接着将行脉冲施加到行1电极,从而激活对应于所确认的列线的像素。接着改变 所述组已确认列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极, 从而根据已确认的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响,且维 持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产 生帧。通常,通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示数据 刷新且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的广泛种类的协议 也是众所周知的且可结合本发明使用。图4、 5A和5B说明用于在图2的3X3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。 图4说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4实 施例中,激活像素涉及将适当列设定为-VbiM,且将适当行设定为+AV,其分别可对应 于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为+VbiM,且将适当行设定为相同的+AV, 从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在零伏的那些行中,不管列处于 +¥1)^还是-¥^!!,像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。同样如图4中所说明, 将了解,可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压,例如,激活像素可涉及将适 当列设定为+Vbias,且将适当行设定为-AV。在此实施例中,释放像素是通过将适当列 设定为-VbiM,且将适当行设定为相同的-AV,从而在像素上产生零伏电位差而实现的。图5B是展示施加到图2的3X3阵列的一系列行和列信号的时序图,所述系列的行 和列信号将产生图5A中说明的显示器布置,其中被激活像素为非反射的。在对图5A 中说明的帧进行写入之前,像素可处于任何状态,且在本实例中所有行均处于O伏,且 所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下,所有像素在其既有的激活或松弛状 态中均是稳定的。在图5A的帧中,像素(1,1)、 (1,2)、 (2,2)、 (3,2)和(3,3)被激活。为了实现此 目的,在行1的"线时间(line time)"期间,将列1和2设定为-5伏,且将列3设定为 +5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗口中,所以这并不改变任何像素的状态。 接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了 (l,l)和(1,2)像素且松弛了 (1,3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了视需要设定行2,将列2设定为-5伏, 且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2,2)且松弛像素(2,1)和(2,3)。同样,阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将 列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素,如图5A中所示。在对帧 进行写入之后,行电位为零,且列电位可维持在+5或-5伏,且接着显示器在图5A的布 置中是稳定的。将了解,可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将应了解, 用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变 化,且上文的实例仅为示范性的,且任何激活电压方法均可与本文描述的系统和方法一 起使用。图6A和6B是说明显示装置40的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的相同组件或其稍微变化形式也说明例如 电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示装置。显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风 46。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成,所述 工艺包含注射模制和真空成形。另外,外壳41可由多种材料的任一者制成,所述材料 包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷,或其组合。在一个实施例中,外壳 41包含可去除部分(未图示),所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、 图画或符号的可去除部分互换。如本文中所描述,示范性显示装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器的任一者。在其它实施例中,如所属领域的技术人员众所周 知,显示器30包含例如如上所述的等离子、EL、 OLED、 STN LCD或TFT LCD的平板 显示器,或例如CRT或其它电子管装置的非平板显示器。然而,出于描述本实施例的目 的,如本文中所描述,显示器30包含干涉式调制器显示器。图6B中示意说明示范性显示装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装 置40包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说,在 一个实施例中,示范性显示装置40包含网络接口 27,所述网络接口 27包含耦合到收发 器47的天线43。收发器47连接到处理器21,处理器21连接到调节硬件52。调节硬件 52可经配置以调节信号(例如,对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦 克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到 帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22,所述阵列驱动器22进而耦合到显示器阵列30。 根据特定示范性显示装置40设计的要求,电源50将功率提供到所有组件。网络接口 27包含天线43和收发器47使得示范性显示装置40可经由网络与一个或 一个以上装置通信。在一个实施例中,网络接口 27也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的用于传输和接收信号的任何天线。 在一个实施例中,所述天线根据正EE 802.11标准(包含IEEE 802.11 (a)、 (b)或(g)) 来传输和接收RF信号。在另一实施例中,所述天线根据BLUETOOTH标准来传输和接 收RF信号。在蜂窝式电话的情况下,所述天线经设计以接收CDMA、 GSM、 AMPS或 其它用于在无线手机网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号, 使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理 器21接收到的信号使得可经由天线43从示范性显示装置40传输所述信号。在一替代实施例中,收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中,网络接口 27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说,所述图 像源可为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器,或产生图像数据的软件 模块。处理器21大体上控制示范性显示装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网 络接口 27或图像源的压缩图像数据的数据,并将所述数据处理成原始图像数据或处理 成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已处理的数据发送到驱动器控制 器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像 特性的信息。举例来说,这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。在一个实施例中,处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装 置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器,以用于将信号传输到扬声器45, 且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件,或 可并入在处理器21或其它组件内。驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图 像数据,并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。具体来 说,驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅的格式的数据流,使 得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着,驱动器控制器29将已格 式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29 (例如LCD控制器)通常与系 统处理器21关联而作为独立的集成电路(IC),但可以许多方式实施这些控制器。其可 作为硬件嵌入处理器21中,作为软件嵌入处理器21中,或与阵列驱动器22完全集成 在硬件中。通常,阵列驱动器22从驱动器控制器29接收己格式化的信息且将视频数据重新格 式化为一组平行波形,所述波形以每秒多次的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵 的数百且有时数千个引线。在一个实施例中,驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描 述的任意类型的显示器。举例来说,在一个实施例中,驱动器控制器29是常规显示器 控制器或双稳态显示器控制器(例如,干涉式调制器控制器)。在另一实施例中,阵列 驱动器22是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如,干涉式调制器显示器)。在一个 实施例中,驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表 和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中,显示器阵列30是 典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如,包含干涉式调制器阵列的显示器)。输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中,输入装置 48包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄 膜。在一个实施例中,麦克风46是用于示范性显示装置40的输入装置。当使用麦克风 46将数据输入到所述装置时,用户可提供声音命令以便控制示范性显示装置40的操作。电源50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说,在一个实施 例中,电源50是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。在另一实施例中,电源 50是可再生能源、电容器或太阳能电池,包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另 一实施例中,电源50经配置以从壁式插座接收功率。在某些实施例中,如上文中所描述,控制可编程性驻存在驱动器控制器中,其可位 于电子显示器系统中的若干位置中。在某些实施例中,控制可编程性驻存在阵列驱动器 22中。所属领域的技术人员将了解,上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件 中且可以各种配置实施。根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说, 图7A-7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例 的横截面,其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。支撑件18可包括隔 离的柱或连续的壁。举例来说,支撑件18可包含支撑机械或可移动材料的交叉条带的 线性轨道,和/或隔离的柱。在一个实例中,轨道提供主要的支撑且每个腔内的柱用以加 强机械层。在图7B中,可移动反射层14在系链(tether) 32上仅在隅角处附接到支撑件。在 图7C中,可移动反射层14从可包括柔性金属的可变形层34悬垂下来。所述可变形层 34直接或间接地连接到围绕可变形层34的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。 图7D中说明的实施例具有支柱插塞42,可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图 7A-7C所示,可移动反射层14保持悬浮在间隙上方,但可变形层34并不通过填充可变 形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱。确切地说,支柱由用于形成支柱插塞42的平坦化材料形成。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例,但也可适 于与图7A-7C中说明的实施例以及未图示的额外实施例的任一者一起发挥作用。在图 7E中所示的实施例中,己使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构44。这允 许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由,从而消除许多原本可能必须形成在衬底20 上的电极。在例如图7中所示的那些实施例的实施例中,干涉式调制器充当直接观看装置,其 中从透明衬底20的前侧观看图像,所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实 施例中,反射层14以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对侧的干涉式调制器部分, 其包含可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。这 种遮蔽允许实现图7E中的总线结构44,所述总线结构44提供使调制器的光学性质与调 制器的机电性质(例如,寻址与由所述寻址导致的移动)分离的能力。这种可分离的调 制器结构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料且使其彼此独 立而发挥作用。此外,图7C-7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机 械性质脱离的额外益处,所述益处由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设 计和材料在光学性质方面得以优化,且用于可变形层34的结构设计和材料在期望的机 械性质方面得以优化。本文可能将层、材料和/或其它结构元件描述为相对于其它结构元件而处于"上方"、 "之上"、"之间"等。如本文使用,这些术语可指直接或间接处于上、上方、之上、之 间等,因为多个中间层、材料和/或其它结构元件可插入在本文描述的结构元件之间。类 似地,本文描述的结构元件(例如衬底或层)可包括单个组件(例如,单层)或多组件 结构(例如,包括所陈述材料的多个层的层压物,其中具有或不具有额外材料层)。关 于物体或元件使用术语"一个或一个以上"不以任何方式指示针对未使用所述术语的物 体或元件不存在可能的复数配置。本文使用的术语"微机电装置"通常指处于制造的任 一阶段的任何此种装置。图8A-8C以及8E-8H是说明形成具有受保护而不受后续处理影响的支撑结构的干涉 式调制器的示范性方法的横截面图。举例来说,保护衬里可保护支撑结构不受形成 MEMS腔的"释放"蚀刻的影响。在此实例中,支撑结构可由在释放蚀刻之前填充腔的 相同的牺牲材料形成。根据此实施例,光学堆叠16 (例如图7A-7E所示的光学堆叠)形成于透明衬底20 上。如上文论述,光学堆叠16通常包括若干集成或熔合层,其包含例如ITO的第一电 极层110、例如铬的部分反射层120和介电层130。光学堆叠16的层优选经图案化成为平行条带以形成行电极。通常,如图8A所示,优选通过常规沉积技术,例如某种形式 的溅镀、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、旋涂电介质(SOD)和旋涂玻 璃(SOG),将光学堆叠16的层沉积到透明衬底20上。光学堆叠16的介电层130优选 由二氧化硅(Si02)形成。在其它布置中,介电层130由其它绝缘材料形成,且可视需 要包含一个或一个以上蚀刻停止层以保护光学堆叠16不受后续蚀刻步骤影响。如熟练 的技术人员所了解,蚀刻停止层对某些蚀刻技术具有高度抵抗性,从而保护上面形成有 蚀刻停止层的材料。用于蚀刻停止层的合适材料包含(例如)A1203、钛、钨、非晶硅、 锗及其组合。根据此实施例,光学堆叠16的形成之后是牺牲材料1.40在介电层130上的沉积, 如图8B所示。牺牲材料140优选沉积(且稍后选择性移除)在光学堆叠16上以在光学 堆叠16与将沉积在牺牲材料140上的可移动层170 (图8H)之间界定谐振光学腔180 (图8H)。因此牺牲材料140的厚度经选择以用于松弛条件下所反射颜色的特定选择。 在其它布置中,沉积多种厚度以产生多种不同颜色,例如用于RGB显示系统的红色、 绿色和蓝色。在示范性实施例中,带有具有最大高度的腔(由具有最大厚度的牺牲层形 成)的调制器反射红光,带有具有中间高度的腔(由具有中间厚度的牺牲层形成)的调 制器反射绿光,且带有具有最小高度(由具有最小厚度的牺牲层形成)的调制器反射蓝 光。尽管没有单独说明,但所属领域的技术人员将容易了解,本文揭示的柱形成技术同 等地适用于单色装置和具有多种不同的牺牲材料厚度的多色干涉式调制器。牺牲材料140优选包括无机材料。在干涉式调制器显示器中已经提供有机支撑结构, 因为可使有机支撑结构与牺牲层完全共面。然而所属领域的技术人员将了解,在干涉式 调制器中,有机支撑结构可导致与热稳定性和蠕变相关联的色移和图像保持问题。因此, 可被制成与牺牲层共面的无机支撑结构将有助于最小化有机支撑结构的色移和图像保 持问题。然而所属领域的技术人员将了解,牺牲材料140可以包括有机材料。如果牺牲 材料140是有机的,那么02等离子或下游02可用于移除有机牺牲材料140。根据一个实施例,牺牲材料140可包括硅(Si)。在其它实施例中,此牺牲材料140 可由例如钼(Mo)、钩(W)、钛(Ti)和钽(Ta)的金属形成。在又一实施例中,牺牲 材料140可由富含硅的氮化硅形成。可相对于暴露的电介质和电极材料通过基于氟的蚀 刻剂选择性蚀刻所有这些牺牲材料,但所属领域的技术人员将容易了解,其它牺牲材料 可与其它选择性蚀刻化学物质一起使用。有利地,上文列出的硅和金属提供比光致抗蚀剂更稳健的支撑,且尤其容易通过暴露于XeF2而进行选择性蚀刻。如图8C所示,在此实施例中,通过在牺牲材料140中图案化并蚀刻开口 150来继续干涉式调制器结构的制造。开口 150优选具有环形孔的形式,如图8D所示,图8D 为开口 150的俯视图。尽管所说明的形状为圆形,但熟练的技术人员了解,可以其它封 闭或连续的形状形成所述开口以包围牺牲材料140的将形成装置的支撑结构(包含柱和 细长轨道)的一部分,如下文更详细描述。将了解,如图8C所示,开口 150的凹槽的 宽度比将形成的支撑结构的直径或宽度小得多。然而熟练的技术人员将了解,对于具有 较小直径或宽度(例如,<4-5微米)的支撑结构,开口 150的凹槽的宽度将与支撑结构 的直径或宽度大体上在相同的数量级上。如图8E所说明,在结构上沉积保护材料160以用保护材料160填充开口 150。用于 保护材料的合适材料包含(但不限于)自平面化材料,例如光致抗蚀剂、旋涂电介质 (SOD)等。这些材料是自平面化的,因为其通过旋涂沉积工艺来沉积。而且,光致抗 蚀剂材料与基于氧化硅的SOD两者均对基于氟的蚀刻剂具有抵抗性。用于保护材料160 的其它合适材料包含光敏聚酰亚胺、用于滤色器应用的彩色颜料、BCB (苯并环丁烯, 可从Dow Chemical Co. of Midland, Michigan购得)和旋涂低k材料。如图8E所示,由 于此沉积,除了填充开口 150以外还在结构上形成保护材料层160。熟练的技术人员将 了解,由例如光致抗蚀剂的光反应性聚合物形成的保护材料160可经照射,从而使保护 材料160对适于蚀刻、灰化或以另外方式移除牺牲材料140的条件具有抵抗性,牺牲材 料140将在下文中更详细描述。保护材料160和牺牲材料140优选经选择以使得可在保护材料160上选择性和/或优 先蚀刻牺牲材料140。选择性使得保护材料160在释放蚀刻(取决于几何形状、蚀刻剂、 材料等)的过程中将不会磨损而暴露牺牲材料140的受保护部分(此部分将形成支撑结 构)。如果蚀刻剂可以大体上大于保护材料160的速率(例如,以大于保护材料160的 蚀刻速率约5倍的速率、优选大于其约10倍、且更优选大于其约40倍的速率)蚀刻牺 牲材料140,那么可相对于保护材料160选择性或优先蚀刻牺牲材料140。因此保护材 料160对在牺牲材料140大体上容易受到蚀刻的条件下的蚀刻大体上具有抵抗性。所属 领域的技术人员将了解,牺牲材料140和保护材料160的选择将取决于多种因素,包含 用于沉积材料的方法和条件(可影响材料的物理和/或化学性质)以及在移除牺牲材料期 间的蚀刻条件(包含蚀刻工艺的特性和所使用的特定蚀刻剂)。所属领域的技术人员还 将了解,所有材料均可在适当条件下蚀刻,且本文将材料描述为可选择性或优先蚀刻或 者对蚀刻具有抵抗性是与在材料所暴露于的特定条件下装置中存在的其它材料进行的 比较。因此,在许多实例中,可相对于保护材料选择性或优先蚀刻的牺牲材料的选择是 在受控条件下以经验确定的。或者,提供所关注材料的选择性蚀刻的广范围的蚀刻方法、系统和材料是此项技术中已知的且/或可购买到的。熟练的技术人员将了解,可通过此项 技术中已知的各种方法(包含例如,CVD、 PVD和溅镀)来沉积保护材料160。熟练的技术人员将了解,保护材料层160的厚度(通过环形开口 150的尺寸来选择) 取决于牺牲材料140的厚度。举例来说,如果牺牲材料140较厚,那么保护材料层160 优选也较厚。如上文提到,牺牲材料140的厚度将影响所产生的颜色,且所产生的颜色 还取决于牺牲材料140的其它材料性质。根据优选实施例,保护材料层160具有牺牲材 料140厚度的1/2到两倍的厚度。保护材料层160优选具有的厚度(从牺牲材料140的 顶表面到保护材料160的顶表面)在500 A到1微米的范围内,较优选在1000-3000 A 的范围内,且更优选为约2000A。图8F-8H中说明根据此方法的额外步骤。根据此实施例,将保护材料160完全回蚀 到牺牲材料140的顶表面,使得保护材料160仅留在开口 150中,如图8F所示。将了解,牺牲材料140的由保护材料160包围的部分将用作装置的支撑结构或轨道。 熟练的技术人员将了解,优选地,牺牲材料140 (尤其是由保护材料160包围的部分) 在蚀刻保护材料160时不受损害,因为牺牲材料140的厚度不仅决定支撑结构或柱的高 度,而且决定将产生的谐振光学腔180(图8H)的高度。腔180的高度的改变将影响装 置所反射的颜色。熟练的技术人员将了解,举例来说,如果保护材料160包括光致抗蚀剂,那么可使 用选择性蚀刻来从牺牲材料140的顶表面选择性移除保护材料160而不会损害典型的牺 牲材料140 (例如,硅、钼)。或者,可沉积蚀刻停止层以保护牺牲层140。也可对蚀刻 进行定时以避免蚀刻开口 150中的保护材料160。视需要,优选使用光致抗蚀剂掩模来 覆盖开口 150,使得不会蚀刻掉开口 150中的平面化材料160。举例来说,可使用分划 板来选择性显影开口 150中的抗蚀剂(或开口 150外的抗蚀剂),并接着从牺牲材料140 的顶表面选择性移除保护材料160。或者,可通过使用相同的分划板用负性光致抗蚀剂 而不是用于界定开口 150的正性光致抗蚀剂来形成用于界定开口 150的掩模的反掩模图 案,反过来也是这样。上方或下方暴露确保完全的覆盖,但存在小的未对准。或者,熟练的技术人员将了解,背侧暴露工艺可与负性光致抗蚀剂掩模一起使用, 从而获得图8F所示的结构。根据此实施例,开口 150中优选由负性光致抗蚀剂形成的 保护材料160暴露于穿过衬底20的来自结构背侧的光。光使开口 150中的保护材料160 硬化。保护材料160的在牺牲材料顶表面上方的部分没有暴露于光,因为牺牲材料140 优选不是透明的,因而屏蔽保护材料160的所述部分使其不暴露于光。牺牲材料140的 顶表面上的未暴露保护材料160接着经显影以进行移除,从而获得图8F所示的结构。熟练的技术人员将了解,在此实施例中,钼是用于牺牲材料140的优选材料,因为它不 是透明的,而硅较不优选作为负性光致抗蚀剂材料,因为它是半透明的。用于牺牲材料 140的其它优选材料包含Ti、 W和Ta。根据一个实施例,开口 150具有均匀的高度以形成具有均匀高度的支撑结构。根据 另一实施例,开口 150具有变化的高度以形成针对多色显示器具有变化的高度的支撑结 构。熟练的技术人员将了解,描绘的附图说明本文描述的步骤的顺序,且并没有按比例 绘制。在蚀刻保护材料160之后,在结构上优选沉积可移动层170 (并随后图案化并蚀刻) 以形成图8G说明的预释放或未释放结构。.将了解,图8G中说明的实施例展示在图8F 所示的结构上沉积的可移动层170。在所说明的实施例中,可移动层170充当可移动反 射层或第二电极以及机械层,且因此可称为机械层、可移动层、可变形层和/或电极。可 移动层170可包括全反射的挠性金属,如图7A、 7B和8H所示,或者其可支撑单独的 镜,如图7C-7E所示。用于可移动层170的其它合适的材料包含(但不限于)铝、铝合 金、铬和镍。在其它实施例中,可移动层170可包括多个层,例如A1/Si02、 Ni/Al/A10x 和Ni/Al/Si02。将了解,在多层实施例中,可移动层170具有反射层,所述反射层具有 由对蚀刻剂具有抵抗性的材料组成的背侧。可移动层170优选在可移动层170的周边周 围直接或间接连接到衬底20。在沉积可移动层170以及用以完成装置的其它步骤(例如,对列进行图案化以与行 交叉)之后,选择性移除牺牲材料140。熟练的技术人员将了解,可移动层170也可经 蚀刻而具有开口或孔172,使得用于牺牲层移除的蚀刻气体可到达牺牲材料140。熟练 的技术人员将了解,可通过用由例如光致抗蚀剂形成的掩模(未图示)遮蔽可移动层170 并蚀刻穿过所述掩模来蚀刻开口 172。在蚀刻开口 172之后移除掩模。将了解,作为总 封装过程的一部分,干涉式调制器随后经密封和保护以防止受包围含有所述干涉式调制 器的封装的环境的影响。优选地,此类孔或开口具有与光刻系统将允许的直径一样小的 直径。在一实施例中,孔或开口具有在约2-6微米范围内的直径。将了解,可使用步进 器工具来形成较小的、小于1微米、且较优选小于0.5微米的开口。熟练的技术人员将 了解,开口的大小、间距和数目将影响牺牲材料140移除的速率。如图8H所示,优选使用选择性气体蚀刻工艺(例如,对镜或可移动层170、电介 质130和保护材料160具有选择性)在由保护材料160形成的"盖"所包围的支撑件18 之间移除牺牲材料140,以在光学堆叠16的可移动层170与介电层130之间产生光学腔 180。在牺牲材料140的选择性蚀刻之后,可移动层170被由牺牲材料140形成的支撑件18支撑,并搁置在其上。可使用各种蚀刻工艺(包含湿式方法和干式方法)和蚀刻剂来移除牺牲材料140。 可使用此项技术中众所周知的标准蚀刻技术来移除牺牲材料140。合适的蚀刻技术包含 (例如)湿式蚀刻方法和干式蚀刻方法。特定的蚀刻工艺将取决于待移除的材料。化学干式蚀刻方法通常涉及将气态的化学反应性蚀刻剂暴露于牺牲材料140,从而 将材料转换为例如通过真空源移除的挥发性产物。干式蚀刻方法中有用的蚀刻剂的实例 包含一种或一种以上气体的混合物,例如惰性气体(例如,Xe或Ar)与例如N2、 F2、 H2、 CO、 Cl2、 NxFy (例如,NF3)、 CxFy (例如,C2F6)和/或SixFy (例如,SiF4)的混 合物。举例来说,二氟化氙(XeF2)产生用于相对于保护材料160选择性移除硅、钼、 钛或钩牺牲层的干式蚀刻剂释放气体,包含(但不限于)氧化硅、氮化硅、氧化铝、光 致抗蚀剂和铝,因为XeF2 —点也不能蚀刻这些材料。将了解,此蚀刻工艺是选择性蚀 刻工艺,其并不蚀刻介电的、半反射的或电极材料,例如所说明的可移动层170、保护 材料160和下部介电层130,或这些结构上的任何蚀刻停止材料。示范性湿式蚀刻剂是磷酸/乙酸/硝酸或"PAN"蚀刻剂,其可相对于各种材料选择 性移除例如Mo、 Al或Ge,所述材料包含(但不限于)氧化硅、氮化硅、钛、镍、铬、 ITO、碳化硅和非晶硅。熟练的技术人员将了解,例如可通过湿式或干式蚀刻化学物质 来移除包括钽和钛的牺牲材料140,包含(但不限于)通过例如XeF2、氟等离子(CF4、 NF3、 SF6)和Cl2的蚀刻剂进行的蚀刻。优选使用湿式蚀刻化学物质移除包括镁的牺牲 材料140,包含(但不限于)通过例如HC1和HN03的蚀刻剂进行的蚀刻。优选使用湿式蚀刻化学物质而不是干式蚀刻化学物质来移除包括铝的牺牲材料 140。用于铝牺牲材料140的合适的湿式蚀刻剂包含(但不限于)例如氢氧化铵(NH40H) 和TMAH有机碱、磷酸、HC1、 PAN蚀刻剂、NaOH和KOH。尽管对于铝的移除来说 湿式蚀刻剂是优选的,但例如Cl2等离子的干式蚀刻剂可用于移除铝。熟练的技术人员 将了解,用于蚀刻铝牺牲材料的湿式蚀刻剂也可移除可移动层170背侧上的铝(如果有), 且可移动层170背侧上的任何此种铝均应受保护以防止关于薄(例如,<100A)介电层 的蚀刻的影响。熟练的技术人员将了解,对于可移动层170在背侧上具有铝的实施例, 镍(或任何对蚀刻剂具有抵抗性的金属)可用作可移动层170背侧上的反射材料,因为 镍对用于铝的蚀刻剂具有抵抗性。在一些实施例中,例如通过监视装置的反射率或释放的蚀刻产物来监视蚀刻。在其 它实施例中,将蚀刻进行历时预定的时间段。所属领域的技术人员将了解,层的蚀刻速 率取决于层的厚度。大体上,较厚的层将比较薄的层较慢地蚀刻。如上文所述,可移动层170也可经图案化以提供开口或孔172,使得用于牺牲层移除的蚀刻气体可到达牺牲 材料140。熟练的技术人员将了解,蚀刻速率还取决于开口 172的数目和开口 172的大 小。根据此实施例,图8H展示干涉式调制器的所得最终结构。如图8H所示,顶表面 上的可移动层170和侧壁上的保护材料160共同囊封牺牲材料140,以保护其不受产生 光学腔180的释放蚀刻的影响。在尤其优选的实施例中,牺牲材料140包括钼,且干涉 式调制器的最终所得结构具有带有直线侧壁的支撑件18。在此实施例中,保护材料160 可包括光致抗蚀剂或SOD。图9说明根据替代实施例制造的干涉式调制器的所得最终结构。根据此实施例,在 从图8G所示的结构选择性移除牺牲材料140之后,还移除了开口 150中包围支撑件的 保护材料160。可通过任何类型的选择性蚀刻工艺(湿式或干式)执行选择性移除,只 要没有Si02暴露于蚀刻剂。举例来说,熟练的技术人员了解,光学堆叠16上的A1203 蚀刻停止件可用作用于光学堆叠16的替代电介质。或者,可使用灰化工艺来移除开口 150中的剩余保护材料160。熟练的技术人员将容易了解,使用灰化工艺来移除包括光 致抗蚀剂的保护材料160。根据另一实施例,在如图8E所说明沉积保护材料160之后,接着将保护材料160 回蚀到牺牲材料140的顶表面以在牺牲材料140的某些部分上形成"盖",如图IOA所 示。优选地,在用光刻工艺进行掩蔽之后蚀刻保护材料160。在此实施例中,这些在"盖" 下的牺牲材料160的部分将充当支撑件18 (图IOD)。优选地,保护材料160经回蚀而 留下比支撑区域略宽的"盖",以确保在掩模未对准的情况下覆盖支撑区域,如图10A 所示的实施例中所说明。或者,如图IOB所示,将"盖"形成为仅在开口 150中的保护 材料160上的环。如图IOC所示的未释放结构所说明,在蚀刻保护材料160以形成"盖" 之后在结构上沉积可移动层170。尽管图IOC将可移动层170说明为沉积在图IOA所示 的结构上,但熟练的技术人员将了解,在替代实施例中,可移动层170可沉积在图10B 所示的结构上。熟练的技术人员将了解,如上所述的图案化、选择性移除等后续步骤跟 随在沉积可移动层170之后以完成装置,从而获得图10D中示意性展示的此实施例的最 终结构。或者,在保护材料160为光致抗蚀剂的实施例中,在图IOA所示的牺牲材料140的 选择性移除之后,可使用灰化工艺来移除开口 150中的剩余保护材料160,从而仅在牺 牲材料140的顶表面上用于形成支撑结构的区域中留下保护材料160。熟练的技术人员 将了解,可在牺牲材料140的选择性蚀刻之后使用灰化工艺来移除图IOB所示结构中的剩余保护材料160。根据一个实施例,可在沉积可移动层170之前在图IOA和IOB所示的结构上旋涂光 致抗蚀剂层200,如图IIA所说明。从牺牲层140的顶表面上移除保护材料160以及此 额外的光致抗蚀剂层200形成具有甚至更平面化的可移动层170的装置。此光致抗蚀剂 层200具有优选与保护材料160的厚度在相同数量级上的厚度。因此,熟练的技术人员 将了解,举例来说,如果保护材料具有约1000 A的厚度,那么光致抗蚀剂层200的厚 度优选在约500-2000人的范围内。根据此实施例,接着光致抗蚀剂层200经图案化和蚀 刻,使得其仅覆盖保护材料160,如图11B所示。光致抗蚀剂层200和保护材料160接 着均优选通过等离子蚀刻而移除,以产生图IIC所示的结构。光致抗蚀剂层200有助于 在移除保护材料160时最小化开口 150内的保护材料160的顶表面的凹陷。如图IIC所 示,可移动层170具有在开口 150上填充有保护材料160的部分中仅略微凹陷的顶表面。 根据此实施例,可移动层170比图8H和IOD所示实施例中的可移动层170甚至更平面 化。在另一实施例中,为了形成支撑结构,可使用例如光致抗蚀剂的自平面化材料来隔 离牺牲材料的一部分,直到执行牺牲材料的选择性移除为止。图12A-12I描绘用于形成 包括此种支撑结构的装置的过程。如上所述,熟练的技术人员将了解,描绘的附图说明 本文描述的步骤的顺序,且并没有按比例绘制。在图12A中可见,牺牲材料140已沉积在光学堆叠16上,且机械层(在此实施例 中为可移动反射层170)已形成于牺牲材料140上。将牺牲材料140沉积到优选在约 1000-4000人范围内的厚度。如图12A所示,在可移动反射层170中蚀刻孔口 322,其 包围可移动反射层170的一部分324。可移动层170的此部分324位于牺牲材料140的 将形成支撑结构的区域上。图12B是处于图12A的阶段的部分制造装置的俯视图。(图 12A是沿着线12A-12A截取的装置的横截面。)如图12B可见,孔口 322并没有完全隔 离可移动反射层170的部分324与层170的其余部分。在图12C中可见,直接在孔口 322下方的牺牲材料140己经蚀刻而形成包围牺牲材 料140的残余柱体328的腔326。优选使用定时的蚀刻工艺来蚀刻牺牲材料140。形成 腔326的蚀刻工艺也可部分地底切所述可移动反射层170。腔326的形状可较清楚地见 于图12D,图12D是处于图12C的阶段的部分制造装置的俯视图。剩余牺牲材料的边缘 由虚线指示。可见,腔326是围绕牺牲材料的柱体328的环形腔。在图12E中可见,已沉积自平面化材料330层,从而填充腔326并在可移动反射层 170上延伸。在一实施例中,平面化材料330可包括光致抗蚀剂。平面化材料330的厚度(从可移动层170的顶表面到平面化材料330的顶表面)优选在约3000人到5微米 的范围内,且较优选为约l微米。在图12F中,平面化材料330已经图案化和蚀刻,且 下伏的可移动反射层170已经图案化和蚀刻,从而形成延伸穿过平面化层330和可移动 层170而到达牺牲材料140的蚀刻孔334。将了解,提供蚀刻孔334以用于选择性移除 牺牲材料140。在其中平面化层330包括光致抗蚀剂的实施例中,不蚀刻平面化材料330 可能是必要的。在所说明的实施例中,腔326内的平面化材料330也已经蚀刻,但柱体 328保持由平面化材料330绝缘,如图12F所示。有利地,此图案化将便于稍后例如通 过抗蚀剂灰化移除平面化材料330。在图12G中,执行蚀刻工艺以经由蚀刻孔334选择性移除牺牲材料140。可见,牺 牲材料的柱体328保留,其通过平面化材料330而受到保护以不受蚀刻影响。在图12H 中,例如通过灰化工艺移除平面化材料,留下充当支撑结构的牺牲材料的柱体328。图 121是图12H的装置的俯视图,其中可见柱体328下伏在可移动反射层170的部分324 下,从而为整个层提供支撑。在可移动机械层170沉积在平面牺牲层上时可见,可移动层170有利地保持大体上 平坦。此大体上的平坦使层170内的残余应力将层170从平坦位置向上或向下拉动的可 能性最小化,且还使任何残余应力将引起分层从而拉开充当支撑结构的柱体328的可能 性最小化。因此,所沉积的可移动层170的平坦特性既使残余应力的作用最小化,又使 残余应力本身的量值最小化。此外,因为可使柱体大体上为圆柱形,所以可移动层向抵 靠光学堆叠16的塌焰位置的致动较不可能导致支撑结构边缘附近的机械故障,所述机 械故障在具有无支撑的翼的支撑结构中可能随着时间而发生。所属领域的技术人员将了解,上述装置和制造技术的改变是可能的。举例来说,可 增加和/或去除组件和/或步骤,且也可改变步骤的顺序。而且,本文描述的方法、结构 和系统可用于制造其它电子装置,包含其它类型的MEMS装置和其它类型的光学调制 器。尽管以上详细描述已展示、描述并指出应用于各种实施例的本发明的新颖特征,但 将了解,在不脱离本发明精神的情况下,所属领域的技术人员可对所说明的装置或过程 进行形式和细节上的各种省略、替换和改动。将认识到,本发明可体现为并不提供本文 陈述的特征和益处中的所有特征和益处的形式,因为某些特征可与其它特征分离而使用 或实践。

Claims (51)

1.一种微机电系统装置,其包括: 衬底,其上面形成有第一电极层; 第二电极层,其通过腔与所述第一电极层间隔开;以及 至少一个支撑结构,其具有由保护材料包围的侧表面,所述保护材料防止所述侧表面暴露于所述腔,其中所述至少一个支撑结构经配置以支撑所述第二电极层。
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15.一种微机电系统装置,其包括: 衬底,其上面形成有第一电极层;第二电极层,其通过腔与所述第一电极层间隔开;以及至少一个支撑结构,其具有由保护材料包围的侧表面,所述保护材料防止所述侧 表面暴露于所述腔,其中所述至少一个支撑结构经配置以支撑所述第二电极层。 根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构形成于所述第 一电极层上且所述保护材料是自平面化材料。根据权利要求2所述的微机电系统装置,其中所述保护材料包括光致抗蚀剂。 根据权利要求2所述的微机电系统装置,其中所述保护材料包括旋涂电介质。 根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述保护材料进一步覆盖所述支撑结 构的顶表面的至少一部分,其中所述保护材料的一部分定位于可移动层与所述支撑 结构的所述顶表面之间。根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述第二电极层经配置为可移动的。 根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构由顶表面上的 所述第二电极层与所述侧表面上的所述保护材料的组合囊封。根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述保护材料具有在约500人到1微 米范围内的厚度。根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构包括无机材 料。根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构包括选自由 硅、钼、钨和钛组成的群组的材料。根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构包括具有直线 侧表面的钼。根据权利要求11所述的微机电系统装置,其中所述第一电极层具有暴露于所述腔的介电顶表面。根据权利要求12所述的微机电系统装置, 根据权利要求12所述的微机电系统装置, 根据权利要求12所述的微机电系统装置,其中所述介电顶表面包括二氧化硅。 其中所述介电顶表面包括A1203。 其中所述第二电极层包括暴露于所述腔的铝表面。
16. 根据权利要求1所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构可相对于所述 保护材料进行选择性蚀刻。
17. 根据权利要求16所述的微机电系统装置,其中所述至少一个支撑结构可由二氟化 氙蚀刻。
18. 根据权利要求l所述的微机电系统装置,其进一步包括:显不器;处理器,其与所述显示器电连通,所述处理器经配置以处理图像数据; 存储器装置,其与所述处理器电连通。
19. 根据权利要求18所述的微机电系统装置,其进一步包括:驱动器电路,其经配置以向所述显示器发送至少一个信号。
20. 根据权利要求19所述的微机电系统装置,其进一步包括:控制器,其经配置以向所述驱动器电路发送所述图像数据的至少一部分。
21. 根据权利要求18所述的微机电系统装置,其进一步包括:图像源模块,其经配置以向所述处理器发送所述图像数据。
22. 根据权利要求21所述的微机电系统装置,其中所述图像源模块包括接收器、收发器和发射器中的至少一者。
23. 根据权利要求18所述的微机电系统装置,其进一步包括-输入装置,其经配置以接收输入数据并向所述处理器传送所述输入数据。
24. —种制造干涉式调制器装置的方法,其包括:提供衬底,所述衬底具有形成于所述衬底上的第一电极层; 用保护材料包围至少一个支撑结构;以及在包围所述至少一个支撑结构之后在所述第一电极层与可移动层之间产生腔。
25. 根据权利要求24所述的方法,其进一步包括在包围所述至少一个支撑结构之前在 所述第一电极层上沉积牺牲材料以及在包围所述至少一个支撑结构之后形成所述 可移动层,其中产生所述腔包括在形成所述可移动层之后选择性移除所述保护材料 外的所述牺牲材料。
26. 根据权利要求25所述的方法,其中形成所述可移动层完成所述至少一个支撑结构 的囊封。
27. 根据权利要求25所述的方法,其中所述牺牲材料包括选自由硅、钼、钨、钛和光 致抗蚀剂组成的群组的材料。
28. 根据权利要求25所述的方法,其中包围包括:在沉积所述牺牲材料之后在所述牺牲材料中蚀刻至少一个环形开口;以及 用所述保护材料填充所述至少一个环形开口以包围所述至少一个支撑结构。
29. 根据权利要求28所述的方法,其进一步包括在选择性移除所述保护材料外的所述 牺牲材料之后移除所述保护材料。
30. 根据权利要求29所述的方法,其中通过灰化移除所述保护材料。
31. 根据权利要求25所述的方法,其进一步包括在沉积所述牺牲材料之前在所述第一 电极层上沉积介电材料。
32. 根据权利要求25所述的方法,其进一步包括在选择性移除所述牺牲材料之前在所 述可移动层中形成开口。
33. 根据权利要求25所述的方法,其中所述至少一个支撑结构由所述牺牲材料形成。
34. 根据权利要求25所述的方法,其中所述支撑结构由容易受到所述牺牲材料的选择 性移除影响的材料形成。
35. 根据权利要求25所述的方法,其中所述支撑结构和所述牺牲材料的选择性移除的 部分容易通过相同蚀刻剂移除。
36. 根据权利要求35所述的方法,其中所述蚀刻剂为二氟化氙。
37. 根据权利要求25所述的方法,其中所述保护材料具有在所述牺牲材料厚度的1/2 到2倍范围内的厚度。
38. 根据权利要求25所述的方法,其中选择性移除包括使用二氟化氙进行蚀刻。
39. 根据权利要求24所述的方法,其进一步包括在包围所述至少一个支撑结构之前在 所述第一电极层上沉积牺牲材料并在所述牺牲材料上形成所述可移动层,其中产生 所述腔包括选择性移除所述保护材料外的所述牺牲材料。
40. 根据权利要求39所述的方法,其进一步包括在沉积所述牺牲材料之后蚀刻所述可 移动层。
41. 根据权利要求40所述的方法,其进一步包括在蚀刻所述可移动层之后在包围所述 至少一个支撑结构之前蚀刻所述支撑结构周围的所述牺牲材料,其中蚀刻所述牺牲 材料使用经定时的蚀刻工艺。
42. 根据权利要求40所述的方法,其中蚀刻所述可移动层包括在所述可移动层中蚀刻 多个孔口,且蚀刻所述牺牲材料包括移除所述多个孔口下的所述牺牲材料。
43. 根据权利要求40所述的方法,其中包围所述至少一个支撑结构包括-在蚀刻所述可移动层和所述牺牲层之后在所述可移动层上沉积平面化材料并将所述平面化材料沉积到所述腔内;以及蚀刻所述平面化材料以包围所述至少一个支撑结构。
44. 根据权利要求43所述的方法,其进一步包括在产生所述腔之后移除所述平面化材 料。
45. —种制造微机电系统装置的方法,其包括-提供衬底,其上面形成有第一电极层; 在所述第一电极层上沉积牺牲层; 在所述牺牲层中形成至少一个环形孔; 填充所述环形孔;在填充所述环形孔之后在所述牺牲层上沉积第二电极层;以及 在沉积所述第二电极层之后移除环形孔外的所述牺牲层。
46. 根据权利要求45所述的方法,其中填充所述环形孔包括在所述环形孔中沉积保护 材料。
47. 根据权利要求46所述的方法,其中所述保护材料为自平面化材料。
48. 根据权利要求46所述的方法,其中所述牺牲层容易通过蚀刻剂进行蚀刻,且所述 保护材料对通过相同蚀刻剂进行的蚀刻具有抵抗性。
49. 根据权利要求48所述的方法,其中所述蚀刻剂是二氟化氙。
50. 根据权利要求46所述的方法,其中所述牺牲层包括无机材料。
51. 根据权利要求50所述的方法,其中填充所述环形孔包括在所述环形孔中沉积保护 材料,且所述无机材料选自由硅、钼、钨和钛组成的群组,且所述保护材料包括光 致抗蚀剂。
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