CN1296271C

CN1296271C - 微机电光学显示元件的制造方法

Info

Publication number: CN1296271C
Application number: CNB2005100063444A
Authority: CN
Inventors: 李嘉盛; 林汉涂; 翁嘉璠
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: High Pass Micro Mechatronics Sys Technology Inc; AU Optronics Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: CN1651332A

Abstract

本发明提供一种微机电光学显示元件的制造方法。形成一牺牲层于一基板上方。形成多个支撑柱穿越牺牲层而连接基板。形成一反射层于牺牲层与支撑柱上。形成一弹性层于反射层上。形成一光致抗蚀剂层于部分弹性层上。以光致抗蚀剂层为掩模，利用湿蚀刻去除部分弹性层而得到一图案化的弹性层，并且蚀刻停止在反射层上。去除光致抗蚀剂层。以图案化的弹性层为掩模，利用干蚀刻去除部分反射层而得到一图案化的反射层，其中图案化的弹性层与反射层构成一机械层。去除牺牲层使得机械层被支撑于支撑柱上。

Description

微机电光学显示元件的制造方法

技术领域

本发明涉及微机电系统(micro-electromechanical system，MEMS)工艺，特别是有关于一种微机电光学(microelectromechanical optical，MEMO)显示元件的制造方法，该微机电光学显示元件例如是干涉调节器(InterferenceModulators)。

背景技术

目前有非常多种类的光学元件，例如微机电系统(MEMS)，可以经由使用微机械(micromaching)以及微电子(microelectronic)工艺技术而被制造。

在许多例子中，由于MEMS可以包含光学零元件，因此也可被称为微机电光学显示元件。微机电光学显示元件的一例子例如是美国专利第5835225号中所揭示的干涉调节器。上述由美国专利第5835225号中所揭示的干涉调节器可以被制作成一阵列而被使用于反射式显示器，其中每一干涉调节器被用来当作是一像素而提供所想要的光学反应。

图1是干涉调节器在两种模式的剖面示意图，其中符号102代表一像素在未驱动(undriven)的状态，而符号104代表另一像素在驱动(driven)的状态。在未驱动状态102时，镜面板110与基板120之间具有一间隙(air gap)112，此时干涉调节器显示亮色(例如蓝色)；而在驱动状态104时，镜面板110与基板120接触，此时干涉调节器吸收入射光而显示暗色(例如黑色)。另外，符号130是支撑镜面板110的支撑柱(post)，符号140是指观测者。

在美国专利早期公开第2002/0015215号中，Miles有揭示一种干涉调节器元件及其制造方法。该方法是图案化铝层而当作是干涉调节器中的镜面板。

在美国专利早期公开第2003/0152872号中，Miles有揭示一种干涉调节器的制造方法。该方法是藉由基板上的堆叠(stack)层为掩模，而曝光位于该堆叠层上的光感(photosensitive)层。

在美国专利早期公开第2004/0027636号中，Miles有揭示一种干涉调节器装置及其制造方法。该方法是先在部分基板上形成光吸收(light-absorbing)层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电光学显示元件的制造方法。

根据上述目的，本发明提供一种微机电光学显示元件的制造方法，其步骤包括：形成一光学堆叠层于一基板上；形成一牺牲层于该光学堆叠层上；图案化该牺牲层而形成多个穿孔于该牺牲层内；填充一支撑物于该些穿孔中而形成多个支撑柱；形成一反射层于该牺牲层与该些支撑柱上；形成一弹性层于该反射层上；形成一光致抗蚀剂层于部分该弹性层上；以该光致抗蚀剂层为掩模，利用湿蚀刻工艺去除部分该弹性层而得到一图案化的弹性层，并且蚀刻停止在该反射层上；去除该光致抗蚀剂层；以该图案化的弹性层为掩模，利用干蚀刻工艺去除部分该反射层而得到一图案化的反射层，其中该些图案化的弹性层与反射层构成一机械层；以及去除该牺牲层而使该机械层被支撑于该些支撑柱上。

在本发明的另一实施例中，去除该光致抗蚀剂层的步骤可以在形成该图案化的反射层之后才进行

根据本发明的制造方法，使得机械层的轮廓(profile)不会有底切(under-cut)现象，而提升MEMO元件的显示品质。

以下配合图式以及优选实施例，以更详细地说明本发明。

附图说明

图1是干涉调节器在两种模式的剖面示意图；

图2A～2G是显示根据本发明第一实施例方法来制作微机电光学显示元件的剖面图；以及

图3A～3G是显示根据本发明第二实施例方法来制作微机电光学显示元件的剖面图。

简单符号说明

102～未驱动状态；104～驱动状态；110～镜面板；112～间隙；120～基板；13～支撑柱；140～观测者；200、300～透明基板；201、301～透明导电层；202、302～介电层；203、303～光学堆叠层；210、310～牺牲层；215、315～穿孔；220、320～支撑柱；230、230’、330、330’～反射层；240、240’、340、340’～弹性层；250、350～光致抗蚀剂层；260、360～湿蚀刻工艺；270、370～干蚀刻工艺；280～机械层；299、399～干涉调节器结构。

具体实施方式

第一实施例

以下利用图2A～2G来说明根据本发明第一实施例来制作微机电光学显示元件的工艺。另外，图2A～2G虽然只有显示微机电光学显示元件中的一像素，然而实际上的微机电光学显示元件可以包含为数众多的像素。该MEMO元件例如是一干涉调节器，但并非限定本发明。

请参阅图2A，提供一透明基板200，形成一光学堆叠层(optical stacklayer)203于该基板200上。该光学堆叠层203的形成步骤例如是形成一透明导电层201于该基板200上，然后再形成一介电层202于该透明导电层201上。其中，该基板200的材料例如是玻璃、石英、聚酯薄膜(mylar)或塑料，该透明导电层201的材料例如是铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)或其它透明的金属材料，而该介电层202的材料例如是氧化铝或氧化硅或氮化硅或氮氧化硅或其它透明的介电材料。

然后，沉积一牺牲层(sacrificial layer)210于该光学堆叠层203上。其中该牺牲层210例如是钼层或非晶硅层。接着，利用传统的光刻蚀刻工艺，形成多个穿孔215于该牺牲层210内而露出该光学堆叠层203。

请参阅图2B，将支撑物，例如是光致抗蚀剂或聚合物填入该些穿孔215中，并利用传统光刻蚀刻工艺而形成多个支撑柱220(posts)。

请参阅图2C，形成一反射层(reflective layer)230于该牺牲层210与该些支撑柱220上。然后，形成一弹性层(flexible layer)240于该反射层230上。在本实施例中，该反射层230例如是由溅射法(sputtering)所形成的铝层或其它具有高反射性的金属层，而该弹性层240例如是由溅射法所形成的镍层或其它具有高机械性的金属层。之后，利用图案化工艺而形成一光致抗蚀剂层250于部分该弹性层240上。

请参阅图2D，以该光致抗蚀剂层250为掩模(mask)，利用湿蚀刻工艺260去除部分该弹性层240而得到一图案化的弹性层240’，并且蚀刻停止在该反射层230上。这里要注意的是，在进行该湿蚀刻工艺260时，该弹性层240与该反射层230的蚀刻选择比最好是大于1，更好是大于等于5。当该弹性层240是镍层时，则上述湿蚀刻工艺260所使用的蚀刻液例如是HNO3溶液。

之后，例如使用灰化(ashing)工艺而除去该光致抗蚀剂层250，而得到如图2E所示的结构。

请参阅图2E，以该图案化的弹性层240’为掩模，利用干蚀刻工艺270(非等向性蚀刻)去除部分该反射层230而得到一图案化的反射层230’，其中该些图案化的弹性层240’与反射层230’构成一机械层(mechanical layer，或称镜面板)280，而如图2F所示。当该反射层230’是铝层时，则上述干蚀刻工艺270所使用的蚀刻气体例如包含有Cl₂、BCl₃、O₂、He与CF₄或包含有SF₆、O₂、He与CF₄。这里要特别说明的是，由于本实施例是采用两阶段蚀刻步骤(湿蚀刻+干蚀刻)，所以可以得到没有底切现象的机械层轮廓，而提升产品成品率。

请参阅图2G，例如利用XeF₂、BrF₃、ClF₃、BrF₅或IF₅来除去剩余的牺牲层210，使得该机械层280被支撑于该支撑柱220上。如此，即得到了一干涉调节器结构299。

第二实施例

以下利用图3A～3G来说明根据本发明第二实施例来制作微机电光学显示元件的工艺。另外，图3A～3G虽仅显示微机电光学显示元件中的一像素，实际上的微机电光学显示元件可以包含为数众多的像素。该微机电光学显示元件例如是一干涉调节器，但并非限定本发明。第二实施例与第一实施例的差别主要在于去除光致抗蚀剂层的步骤顺序。

请参阅图3A，提供一透明基板300，形成一光学堆叠层303于透明基板300上。该光学堆叠层303的形成步骤例如是形成一透明导电层301于该基板300上，然后再形成一介电层302于该透明导电层301上。其中，该基板300的材料例如是玻璃、石英、聚酯薄膜或塑料，该透明导电层301的材料例如是铟锡氧化物或铟锌氧化物或其它透明的金属材料，而该介电层302的材料例如是氧化铝或氧化硅或氮化硅或氮氧化硅或其它透明的介电材料。

然后，沉积一牺牲层310于该光学堆叠层303上。其中该牺牲层310例如是钼层或非晶硅层。接着，利用传统的光刻蚀刻工艺，而形成多个穿孔315于该牺牲层310内而露出该光学堆叠层303。

请参阅图3B，将支撑物，例如是光致抗蚀剂或聚合物填入该些穿孔315中，并利用传统光刻蚀刻工艺而形成多个支撑柱320。

请参阅图3C，形成一反射层330于该牺牲层310与该些支撑柱320上。然后形成一弹性层340于该反射层330上。在本实施例中，该反射层330例如是由溅射法所形成的铝层或其它具有高反射性的金属层，而该弹性层340例如是由溅射法所形成的镍层或其它具有高机械性的金属层。之后，利用图案化工艺而形成一光致抗蚀剂层350于部分该弹性层340上。

请参阅图3D，以该光致抗蚀剂层350为掩模，利用湿蚀刻工艺360去除部分该弹性层340而得到一图案化的弹性层340’，并且蚀刻停止在该反射层330上。这里要注意的是，在进行该湿蚀刻工艺360时，该弹性层340与该反射层330的蚀刻选择比最好是大于1，更好是大于等于5。当该弹性层340是镍层时，则上述湿蚀刻工艺360所使用的蚀刻液例如是HNO₃溶液。

请参阅图3E，以该光致抗蚀剂层350以及该图案化的弹性层340’为掩模，利用干蚀刻工艺370(非等向性蚀刻)去除部分该反射层330而得到一图案化的反射层330’，其中该些图案化的弹性层340’与反射层330’构成一机械层380(或称镜面板)，而如图3F所示。当该反射层330是铝层时，则上述干蚀刻工艺370所使用的蚀刻气体例如包含有Cl₂、BCl₃、O₂、He与CF₄或包含有SF₆、O₂、He与CF₄。这里要特别说明的是，由于本实施例是采用两阶段蚀刻步骤(湿蚀刻+干蚀刻)，所以可以得到没有底切现象的机械层轮廓，而提升产品成品率。

接着，例如利用灰化工艺而除去该光致抗蚀剂层350，而得到如图3F所示的结构。

请参阅图3G，例如利用XeF₂、BrF₃、ClF₃、BrF₅或IF₅来除去剩余的牺牲层310，而使得该机械层380被支撑于该支撑柱320上。如此，即得到了一干涉调节器结构399。

根据本发明的制造方法，使得微机电光学显示元件中的机械层轮廓精准而不会有底切现象，故能提升元件的显示品质。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种微机电光学显示元件的制造方法，其步骤包括：

形成一光学堆叠层于一基板上；

形成一牺牲层于该光学堆叠层上；

图案化该牺牲层而形成多个穿孔于该牺牲层内；

填充一支撑物于该些穿孔中而形成多个支撑柱；

形成一反射层于该牺牲层与该些支撑柱上；

形成一弹性层于该反射层上；

形成一光致抗蚀剂层于部分该弹性层上；

以该光致抗蚀剂层为掩模，利用湿蚀刻工艺去除部分该弹性层而得到一图案化的弹性层，并且蚀刻停止在该反射层上；

去除该光致抗蚀剂层；

以该图案化的弹性层为掩模，利用干蚀刻工艺去除部分该反射层而得到一图案化的反射层，其中该些图案化的弹性层与反射层构成一机械层；以及

去除该牺牲层而使该机械层被支撑于该些支撑柱上。

2.如权利要求1所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中形成该光学堆叠层的步骤包括：

形成一透明导电层于该基板上；以及

形成一介电层于该透明导电层上。

3.如权利要求1所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中该反射层的材料是铝，而该弹性层的材料是镍。

4.如权利要求3所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中该湿蚀刻工艺是采用HNO₃溶液。

5.如权利要求3所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中该干蚀刻工艺所采用的蚀刻气体包含Cl₂，BCl₃，O₂，He与CF₄。

6.如权利要求3所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中该干蚀刻工艺所采用的蚀刻气体包含SF₆，O₂，He与CF₄。

7.如权利要求1所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中在进行该湿蚀刻工艺时，蚀刻剂对该弹性层与该反射层的蚀刻选择比大于1。

8.如权利要求7所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中在进行该湿蚀刻工艺时，蚀刻剂对该弹性层与该反射层的蚀刻选择比大于等于5。

9.如权利要求1所述的微机电光学显示元件的制造方法，其中去除该光致抗蚀剂层的步骤是在形成该图案化的反射层之后进行。