CN1755418A - 干涉式调制器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

通过在一牺牲层与一镜层之间使用一蚀刻终止层来改良例如干涉式调制器等MEMS装置的制作。所述蚀刻终止层可减轻对牺牲层及镜层的不良过蚀刻。所述蚀刻终止层还可用作一障蔽层、缓冲层及/或模板层。

Description

干涉式调制器及其制作方法

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、激励器及电子元件。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其他可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或二者均可全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加一个适当的电信号时能够相对运动。其中一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，另一个板可包含一通过一气隙与该静止层隔开的金属隔板。上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中，利用及/或修改这些类型装置的特性、以使其性能可用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容

本文所述的系统、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望特性。现在，对其更主要的特性进行简要说明，此并不限定本发明的范围。在查看这一论述，尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本文所述各实施例如何提供优于其他方法及显示装置的优点。

本发明的一个方面提供一种未释放的干涉式调制器，其包括一牺牲层、一位于该牺牲层上的金属镜层、及一位于该牺牲层与该金属镜层之间的蚀刻终止层。在一实施例中，该牺牲层包含非晶硅、锗及/或钼。在一实施例中，该蚀刻终止层包含氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及/或钨。在任一特定干涉式调制器中，用于形成该牺牲层的材料均通常不同于用于形成该蚀刻终止层的材料。

本发明的一个方面提供一种制作一干涉式调制器的方法，其包括：在一第一镜层上沉积一牺牲层，在该牺牲层上沉积一蚀刻终止层，及在该蚀刻终止层上沉积一第二镜层。然后，移除该第二镜层的一部分以暴露出该蚀刻终止层，由此形成该蚀刻终止层的一外露部分及该蚀刻终止层的一未外露部分。该蚀刻终止层的未外露部分位于该第二镜层的一剩余部分之下。本发明的不同实施例提供通过此种方法制作而成的干涉式调制器(包括未释放的干涉式调制器)。

本发明的另一方面提供一种制作一干涉式调制器的方法，其包括：在一第一镜层上沉积一牺牲层，在该牺牲层上沉积一蚀刻终止层，在该蚀刻终止层上沉积一第二镜层，然后移除该牺牲层，以露出该蚀刻终止层的位于该第二镜层之下的一部分。在一实施例中，使用一蚀刻剂移除该牺牲层，该蚀刻剂移除该牺牲层的速率比该蚀刻剂移除该蚀刻终止层的速率快至少约5倍。

另一方面提供一种制作一干涉式调制器的方法，其包括在一第一镜层上沉积一牺牲层。该牺牲层包括非晶硅、锗及/或钼。该方法进一步包括在该牺牲层上沉积一蚀刻终止层。该蚀刻终止层包含氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及/或钨。在任一特定工艺流程中，用于形成该牺牲层的材料通常均不同于用于形成该蚀刻终止层的材料。该方法进一步包括在该蚀刻终止层上沉积一第二镜层。该第二镜层包含一金属，例如Al、Al-Si、Al-Cu、Al-Ti、及/或Al-Nd。该方法进一步包括移除该第二镜层的一部分以露出该蚀刻终止层，由此形成该蚀刻终止层的一外露部分及该蚀刻终止层的一未外露部分。该蚀刻终止层的一未外露部分位于该第二镜层的一剩余部分之下。该方法进一步包括移除该牺牲层，以露出该蚀刻终止层的位于该第二镜层剩余部分之下的先前未外露部分。

根据下文所进一步详述的各实施例，将可更佳地了解本发明的这些及其他方面。

附图说明

现在，将参照旨在例示而非限定本发明的较佳实施例的图式(未按比例绘示)来说明本发明的这些及其他特征。

图1为一等角图，其显示一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一弛豫位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射层处于一受激励位置。

图2为一系统方框图，其显示一包含一3x3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实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。

图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行和列电压的示意图。

图5A及图5B显示可用于向图2所示3×3干涉式调制器显示器写入一显示数据帧的行和列信号的一实例性时序图。

图6A为一图1所示装置的剖面图。

图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的一剖面图。

图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一剖面图。

图7为一显示一未释放的干涉式调制器的一实施例的剖面图。图8A-8E为显示一种用于制作一干涉式调制器阵列的方法的一实施例的初始工艺步骤的剖面图。

图9A-9H为显示一种用于制作一干涉式调制器阵列的方法的该实施例的后续工艺步骤的剖面图。

具体实施方式

本发明的一实施例提供一种制作干涉式调制器的方法，其涉及到在上镜层与牺牲层之间使用一蚀刻终止层。未释放的及已释放的干涉式调制器二者均可使用该方法来制作。该蚀刻终止层可用于减轻该牺牲层与该上镜层之间不希望有的过蚀刻。该蚀刻终止层也可用作一障蔽层、缓冲层及/或模板层。

以下详细说明涉及本发明的某些具体实施例。不过，本发明可通过许多种不同的方式实施。在本说明中，会参照附图，在附图中，相同的部件自始至终使用相同的编号标识。根据以下说明容易看出，各实施例可在任一配置用于显示图像-无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，无论是文字图像还是图片图像-的装置中实施，及/或在用于制作这些装置的工艺中实施。更具体而言，本发明涵盖：各实施例可在例如(但不限于)以下等众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、摄像机、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(例如测距仪显示器等)、驾驶舱控制装置及/或显示器、摄像机景物显示器(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(例如在一件珠宝上显示图像)。与本文所述MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。

在图1中显示一种包含一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)状态下，显示元件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“关(off)”或“关闭(closed)”)状态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“on”及“off”状态的光反射性质。MEMS像素可配置为主要在所选色彩下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。

图1为一等角图，其显示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一像素包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，该对反射层定位成彼此相距一可变且可控的距离，以形成一至少具有一个可变尺寸的光学谐振腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为弛豫状态的第一位置上，该可移动层的位置距离一固定的局部反射层相对远。在第二位置上，该可移动层的位置更近地靠近该局部反射层。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，从而形成各像素的总体反射或非反射状态。

在图1中显示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38a处于一弛豫位置，该弛豫位置距一固定的局部反射层32a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动的高度反射层38b处于一受激励位置，该受激励位置靠近固定的局部反射层32b。

固定层32a、32b导电、局部透明且局部为反射性，并可通过(例如)在一透明衬底31上沉积一个或多个各自为铬及氧化铟锡的层而制成。所述各层被图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，下文中将进一步对此说明。可移动层38a、38b可形成为由沉积在支柱60顶部上的一或多个沉积金属层(与行电极32a、32b正交)及一沉积在支柱60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38a、38b与固定的导电性/局部反射性金属层32a、32b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)，且该些条带可形成一显示装置中的列电极。

在未施加电压时，腔19保持位于层38a、32a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，在向一所选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32a、32b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中右侧上的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，该行为均相同。这样，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5显示一个在一显示应用中使用一干涉式调制器阵列的实例性方法及系统。图2为一系统方框图，该图显示一可体现本发明各方面的电子装置的一个实施例。在该实例性实施例中，所述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^、Pentium II^、PentiumIII^、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。按照业内惯例，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，还可将该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他软件应用程序。

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，该阵列控制器22包括向一像素阵列30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示的阵列剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如一10伏的电位差来使一可移动层自弛豫状态变形至受激励状态。然而，当所述电压自该值降低时，在所述电压降低回至10伏以下时，所述可移动层将保持其状态。在图3的实例性实施例中，在电压降低至2伏以下之前，可移动层不会完全弛豫。因此，在图3所示的实例中，存在一大约为3-7伏的电压范围，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稳定在弛豫或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间，向所选通行中将被激励的像素施加一约10伏的电压差，并向将被弛豫的像素施加一接近0伏的电压差。在选通之后，向像素施加一约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在该实例中，每一像素均承受一处于3-7伏“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所施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或弛豫状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于激励状态还是弛豫状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电位恒定，则基本上没有电流流入像素。

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，将一行脉冲施加于第1行的电极，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，将一脉冲施加于第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第2行中的相应像素。第1行的像素不受第2行的脉冲的影响，因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按顺序性方式对全部系列的行重复上述步骤，以形成所述的帧。通常，通过以某一所期望帧数/秒的速度重复该过程来刷新及/或更新这些帧。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为人们所熟知，且可与本发明一起使用。

图4及图5显示一种用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的可能的激励协议。图4显示一组可用于具有图3所示滞后曲线的像素的可能的行及列电压水平。在图4的实施例中，激励一像素包括将相应的列设定至-Vbias，并将相应的行设定至+ΔV-其可分别对应于-5伏及+5伏。释放像素则是通过将相应的列设定至+Vbias并将相应的行设定至相同的+ΔV、由此在所述像素两端形成一0伏的电位差来实现。在那些其中行电压保持0伏的行中，像素稳定于其最初所处的状态，而与该列处于+V_bias还是-V_bias无关。

图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，该些信号施加于图2所示的3×3阵列，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，在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有的像素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)受到激励。为实现这一效果，在第1行的行时间将第1列及第2列设定为-5伏，将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于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伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并使像素(1，3)弛豫。阵列中的其他像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，将第1列及第3列被设定为+5伏。此后，向第2行施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)弛豫。同样，阵列中的其他像素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏，并将第1列设定为+5伏对第3行进行设定。第3行的选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。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，用于实施行和列激励的电压的定时、顺序及电平可在以上所述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，任何激励电压方法均可与本发明一起使用。

按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可千变万化。举例而言，图6A-6C显示移动镜结构的三种不同实施例。图6A为图1所示实施例的剖面图，其中在正交延伸的支撑件60上沉积一金属材料条带38。在图6B中，可移动反射材料38仅在反射材料38的隅角处在系链33上连接至支撑件60。在图6C中，可移动反射材料38通过一系链33悬吊在一可变形层40上。由于反射材料38的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层40的结构设计和所用材料可在所期望机械特性方面得到优化，因此该实施例具有优点。在许多公开文件中，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干涉装置的生产。可使用很多种人们所熟知的技术来制成上述结构，此包括一系列材料沉积、图案化及蚀刻步骤。

图7是一显示一未释放的干涉式调制器70的一实施例的剖面图，该未释放的干涉式调制器70包括一牺牲层46、一位于牺牲层46上的上金属镜层38及一位于牺牲层46与上金属镜层38之间的薄均匀层44。薄均匀层44的厚度通常介于约100埃至约700埃范围内。在某些实施例中，薄均匀层44的厚度介于约300埃至约700埃范围内。在所示实施例中，上镜层38为铝。在其他实施例中，上镜层38包含铝，因而可为铝合金，例如Al-Si、Al-Cu、Al-Ti或Al-Nd。在所示实施例中，牺牲层46包含钼。其他合适的牺牲材料包括非晶硅(“a-Si”)及锗。在图7中，薄均匀层44包含氧化硅(SiO_x，例如SiO₂)，但薄均匀层44也可包含其他材料，例如氮化硅(Si_xN_y，例如SiN)、a-Si、钛、锗及钨来取代氧化硅活或除氧化硅外还包含这些材料。薄均匀层44由既不同于牺牲层46也不同于金属镜层38的材料制成。较佳地，用于制作牺牲层46、金属镜层38及薄均匀层44的材料应相互结合地进行选择，以产生某些所期望的效果，例如蚀刻选择性、抗扩散性(扩散障蔽层)、阻障结晶影响、用作结晶模板，如下文所进一步详述。

上金属镜层38及薄均匀层44通过支柱60与一玻璃衬底31相间隔。未释放的干涉式调制器70还包含一位于玻璃衬底31上的电极层32。电极层32可包含一透明金属膜，例如氧化铟锡(ITO)或氧化锌锡(ZTO)。一下金属镜层34(例如铬)及一介电层36(例如SiO₂)形成于电极层32上。电极层32、下金属镜层34及氧化物层36可一同称作一光学堆叠50，该光学堆叠50部分地透射光并部分地反射光。薄均匀层44可包含于其他未释放的干涉式调制器配置中，例如形成图6A及6B所示干涉式调制器的配置中。

人们已发现，在金属镜层与牺牲层之间存在薄均匀层(例如牺牲层46与金属镜层38之间的薄均匀层44)可明显改善各种用于制作干涉式调制器(包括其阵列)的工艺的一个或多个方面，及/或可改善所形成的干涉式调制器自身的一或多种品质。例如，薄均匀层44可包含或用作一如下文参照图8-9在制作由图6C所示的一般类型干涉式调制器阵列的上下文中所述的蚀刻终止层。根据所示实施例，所属领域的技术人员将了解，也可使用类似的蚀刻终止层来制造其他MEMS装置，包括图6A-6B所示的一般类型的干涉式调制器，以及其他类型的空间光调制器。因此，尽管下文参照图8-9所述的工艺可提及具体步骤、顺序及材料，然而应了解，这些细节仅用于例示目的，也可使用其他步骤、顺序及/或材料。

图8A-8C为显示一种用于制造一未释放的干涉式调制器阵列(下文将参照图9来说明通过移除牺牲材料进行释放以形成干涉式调制器)的工艺的初始步骤的剖视图。在图8-9中，将显示形成一由三个干涉式调制器100(红色子像素)、110(绿色子像素)及120(蓝色子像素)构成的阵列，其中如在显示最终配置的图9H中所示，干涉式调制器100、110、120在氧化物层36与上金属镜层38c之间分别具有不同的距离。可通过在所产生的图像中使用三种(或更多种)调制器元件形成每一像素来形成彩色显示器。每一干涉式调制器空腔(例如图9H中的空腔75、80、85)的尺寸决定干涉的性质及所得到的颜色。一种形成彩色像素的方法是构造干涉式调制器阵列，其中每一干涉式调制器具有不同尺寸的空腔，例如在本实施例中具有三种分别对应于红色、绿色及蓝色的不同尺寸。空腔的干涉性质直接受其尺寸的影响。为形成这些不同的空腔尺寸，可如下文所述制作多个牺牲层，以使所形成的像素反射对应于这三种原色中每一种颜色的光。也可具有其他颜色组合，以及使用黑色及白色像素。

图8A显示一通过如下方式形成的光学堆叠35：在一透明衬底31上沉积一氧化铟锡电极层32，然后在电极层32上沉积一第一镜层34。在所示实施例中，第一镜层34包含铬。也可使用例如钼及钛等其他反射性金属来形成第一镜层34。在图8-9中，尽管将电极层32及第一镜层34显示为一单个层32、34，然而应了解，第一镜层34是如图7所示形成于电极层32上。透明衬底31的观察面31a位于衬底31的与第一镜层34及电极层32相对的侧上。在一此处未显示的工艺中，对电极层32及金属镜层34进行图案化及蚀刻，以根据显示器设计形成电极列、行或其他适用的形状。如图8A所示，光学堆叠35还包含一位于金属层32上的氧化物介电层36，该氧化物介电层36通常是在已将电极层32及金属镜层34图案化及蚀刻之后形成。

图8A进一步显示一通过在光学堆叠35上(因而在氧化物介电层36、第一镜层34及电极层32上)沉积钼而形成的第一像素牺牲层46a。对钼进行蚀刻以形成第一像素牺牲层46a，由此暴露出氧化物介电层36中将最终包含于所形成的绿色干涉式调制器110及蓝色干涉式调制器120(图9H)中的一部分36a。第一牺牲层46a的厚度(连同如下文所述随后沉积的层的厚度)会影响所形成的干涉式调制器100中的对应空腔75(图9H)的尺寸。

图8B-8C显示通过在氧化物介电层36的外露部分36a及第一像素牺牲层46a上实施沉积、掩膜及图案化而形成一第二像素牺牲层46b。第二像素牺牲层46b较佳包含与第一像素牺牲层46a相同的牺牲材料(在本实施例中为钼)。如图8C所示对第二像素牺牲层46b进行图案化及蚀刻，以露出氧化物介电层36的将最终包含于所形成的蓝色干涉式调制器120(图9H)中的一部分36b。然后，如图8D所示在氧化物介电层36的外露部分36b及第二像素牺牲层46b上沉积一第三像素牺牲层46c。在本实施例中不需要对第三像素牺牲层46c进行图案化或蚀刻，因为其厚度将影响所形成的干涉式调制器100、110、120(图9H)中所有三个空腔75、80、85的尺寸。所沉积的三个像素牺牲层46a、46b、46c不必具有相同的厚度。

图8E显示通过如下方式形成一蚀刻终止层44：在第三像素牺牲层46c上沉积氧化物(例如SiO₂)，随后在氧化物蚀刻终止层44上沉积一含铝的金属来形成一第二镜层38。在所示实施例中，第二镜层38也用作一电极。较佳在沉积蚀刻终止层44后立即或很快地沉积第二镜层38。在一实施例中，是在沉积蚀刻终止层44之后、较佳在同一沉积室中不打破真空地立即在蚀刻终止层上沉积第二镜层38，从而使第二镜层38的表面的氧化减轻。蚀刻终止层44的厚度可介于约100埃至约700埃范围内，较佳介于约100埃至300埃范围内。对于其中蚀刻终止层44也为一扩散障蔽层的实施例中，蚀刻终止层的厚度较佳介于约300埃至约700埃范围内。尽管上述说明提到某些用于制作图8-9所示各个层的实例性材料，然而应了解，也可使用其他材料，例如上文中参照图7所述的材料。

图9A-9H为显示在图8所示工艺步骤之后的各后续步骤的剖面图。在图9A中，已使用一适于移除金属的适当的蚀刻化学品对第二镜层38(在本实施例中含有铝)进行了图案化及蚀刻。这些蚀刻化学品为所属领域的技术人员所熟知。例如，PAN蚀刻(含水的磷酸/乙酸/硝酸)即可适用于移除金属。第二镜层38的剩余部分38c由一掩膜(未图示)加以保护，因而在蚀刻期间未被移除。在蚀刻第二镜层38以形成第二镜部分38c期间，蚀刻终止层44保护下面的第三牺牲层46c不受蚀刻。对第二镜层38进行蚀刻以形成各部分38c会露出蚀刻终止层44的各部分44b。蚀刻终止层44的各未外露部分44a位于剩余的第二镜部分38c下方。然后，通过使用一不同的蚀刻化学品(例如氢氟酸(HF)蚀刻)进行进一步蚀刻来移除(图9B)蚀刻终止层44的各外露部分，该蚀刻化学品不会移除第三牺牲层46c，因而会留下位于剩余金属镜层38c下方的部分44a。

因此，图9A显示移除第二镜层38的一部分以露出蚀刻终止层44，由此形成蚀刻终止层44的一外露部分44b及蚀刻终止层的一未外露部分44a。蚀刻终止层44的未外露部分44a位于第二镜层38的剩余部分38c之下。然后，移除蚀刻终止层44的外露部分44a，以露出下面的第三牺牲层46c。在一替代实施例中，使用同一蚀刻剂(例如HF)来移除第二镜层38及蚀刻终止层44。在另一替代实施例中，是在一后续阶段中，例如在移除牺牲层时，移除薄均匀层44。

图9B显示在已图案化的第二镜层38c及第三牺牲层46c上形成一第四牺牲层46d。图9C显示通过对第四牺牲层46d进行图案化及蚀刻来形成支柱孔54b及连接器孔54a。在图9D中，视需要施用一平面化材料42来填充支柱孔54b及连接器孔54a。平面化材料的实例包括(但不限于)二氧化硅、氮化硅、有机材料(例如环氧树脂类、丙烯酸树脂类、及基于乙烯基的化学品)、及含硅或金属的有机金属化合物。在一实施例中，可使用各种聚酰亚胺、低k材料、及旋涂玻璃。图9E显示通过以下方式形成一机械膜(挠性的或可变形的层)40：在平面化材料42及第四牺牲层46d上沉积一挠性材料(例如，金属)，随后对机械层40进行图案化及蚀刻，以形成一未释放的干涉式调制器阵列90(图9F)。在一实施例中(未图示)，未使用平面化材料42，在此种情形中，可使用用于形成机械层40的材料来填充支柱孔54b及连接器孔54a。

图9G显示移除牺牲层46a、46b、46c、46d，以形成空腔75、80、85，由此暴露出蚀刻终止层44的位于镜层38的剩余部分38c之下的部分44a。在所示实施例中，使用气态或蒸气态的XeF₂作为蚀刻剂来移除钼牺牲层46a、46b、46c、46d。应了解，XeF₂可用作一含氟气体(例如，F₂及HF)源，因而可使用F₂或HF取代XeF₂或除XeF₂外还使用F₂或HF来作为较佳牺牲材料的蚀刻剂。因移除牺牲层46a、46b、46c而暴露出的蚀刻终止层44a(位于第二镜层38c之下)会在对牺牲层46a、46b、46c、46d蚀刻期间保护第二镜层38c。平面化材料42不会被蚀刻剂移除，因而保留下来形成支柱60(图9H)。然后，如图9H所示，通过使用适当的蚀刻化学品进行蚀刻(例如SF₆等离子蚀刻)来移除位于第二镜层38c之下的蚀刻终止层44a自身，由此暴露出第二镜层38c的镜表面38d。在一替代实施例中，使用相同的蚀刻剂来移除蚀刻终止层44a及牺牲层46a、46b、46c、46d。举例而言，可使用一用于移除钼牺牲层的XeF₂蚀刻剂来移除极薄的SiO₂蚀刻终止层。

图9H与图8E的比较显示空腔75的尺寸(图9H)对应于三个牺牲层46a、46b、46c及蚀刻终止层44的组合厚度。同样地，空腔80的尺寸对应于两个牺牲层46b、46c及蚀刻终止层44的组合厚度，且空腔85的尺寸对应于牺牲层46c及蚀刻终止层44的组合厚度。因此，空腔75、80、85的尺寸根据这四个层46a、46b、46c、44的不同的组合厚度而异，从而形成一由能够显示三种不同颜色(例如红色、绿色及蓝色)的干涉式调制器100、110、120构成的阵列。

用于制作牺牲层46、金属镜层38及薄均匀层44的材料较佳相互结合地进行选择，以产生某些所期望的效果。在一其中牺牲层46含有a-Si或锗且其中金属镜层38含有金属(例如铝)的实施例中，薄均匀层44的厚度较佳地介于约100埃至约700埃范围内且较佳地含有一选自由钛及钨组成的群组中的材料。在一其中牺牲层46含有钼且其中金属镜层38含有金属(例如铝)的实施例中，薄均匀层44的厚度较佳地介于约100埃至约700埃范围内且较佳地含有一选自由氧化硅(SiO_x)、非晶硅、氮化硅(Si_xN_y)、锗、钛及钨组成的群组中的材料。

在一实施例中，薄均匀层44包含或用作一扩散障蔽层，其可减慢金属自金属镜层38向牺牲材料46内的扩散。人们已发现，此种扩散通常是人们所不期望的，因为其往往混淆金属镜层与牺牲层之间的边界，致使在处理期间的蚀刻选择性降低且所形成的干涉式调制器中镜的质量降低。在一其中薄均匀层44包含或用作扩散障蔽层、其中牺牲材料46含有一选自由a-Si、锗及钼组成的群组中的材料、且其中金属镜层38含有铝的实施例中，薄均匀层44较佳地含有一选自由氧化硅(SiO_x)、氮化硅(Si_xN_y)、钛及钨组成的群组中的材料。薄均匀层/障蔽层44的厚度较佳地介于约300埃至约700埃之间。在一较佳实施例中，薄均匀层44同时包含或用作蚀刻终止层及障蔽层二者。

在一实施例中，薄均匀层44包含或用作一缓冲层，其可基本防止因牺牲材料46的结晶取向而产生金属镜层38的对应的结晶取向。人们已发现，某些用于形成牺牲层的材料在经过沉积及/或随后的处理步骤之后，会显示出结晶取向。举例而言，钼是一种晶体材料，其在任一特定表面上均具有因钼原子的晶格间距而形成的结晶取向(通常为体心立方晶格)。当将一金属镜层38直接沉积至一钼牺牲材料46上时，所沉积的金属可能往往遵循下面的钼的结晶取向，从而在金属层38中产生一对应的结晶取向。由此形成的沉积金属层的晶格间距通常不同于假若不存在下面的钼时的晶格间距，因此，在许多情况下，所沉积金属层受到机械应变。在移除牺牲层后，已沉积的金属原子的晶格间距即可弛豫至该金属的自然晶格间距，在某些情况下此会改变金属层的尺寸并产生不期望的翘曲。

对于其中薄均匀层44包含或用作缓冲层的实施例而言，薄均匀层/缓冲层44较佳为非晶层或者不与下面的牺牲层46具有相同的晶格间距。金属原子沉积于薄均匀层/缓冲层上而非沉积于下面的牺牲层46上，且缓冲层可基本防止因牺牲层46的结晶取向而产生金属镜层38的对应的结晶取向。在一其中薄均匀层44包含或用作缓冲层、其中牺牲层46含有一选自由锗及钼组成的群组中的材料、且其中金属镜层38含有铝的实施例中，薄均匀层/缓冲层44较佳地含有一选自由氧化硅(SiO_x)及氮化硅(Si_xN_y)组成的群组中的材料。薄均匀层/缓冲层44的厚度较佳地介于约100埃至约700埃范围内。在一较佳实施例中，薄均匀层44同时包含或用作蚀刻终止层及缓冲层。

在一实施例中，薄均匀层44包含或用作一模板层，其具有一与金属镜层的结晶取向基本相同的结晶取向。如上文所述，沉积的金属可能往往遵循下面的层的结晶取向，从而在金属层中产生一对应的结晶取向。可通过选择一种具有期望赋予金属层的结晶取向的材料来用作薄均匀层44，而有利地利用该趋向。因而，由此种材料形成的薄均匀层44用作一结晶模板，其会在随后沉积的金属镜层38中产生一基本相同的结晶取向。在一其中薄均匀层44还用作一模板层、其中牺牲层46含有一选自由a-Si、锗及钼组成的群组中的材料、且其中金属镜层38含有铝的实施例中，薄均匀层/模板层44较佳地含有一选自由钛及钨组成的群组中的材料。薄均匀层/模板层44的厚度较佳地介于约100埃至约700埃范围内。在一较佳实施例中，薄均匀层44同时包含或用作蚀刻终止层及模板层。

用于制作本文所述干涉式调制器及其阵列的处理步骤较佳地与用于制作牺牲层46、金属镜层38及薄均匀层44的材料相结合地进行选择，以产生某些所期望的效果。例如，在上文参照图9A所述的实施例中，在对第二镜层38进行蚀刻以形成各部分38c期间，蚀刻终止层44会保护下面的第三牺牲层46c免受蚀刻。在上文参照图9G所述的另一实施例中，因移除牺牲层46a、46b、46c而暴露出的蚀刻终止层44a(位于第二镜层38c之下)会在对牺牲层46a、46b、46c、46d进行蚀刻期间保护第二镜层38c。因此，蚀刻终止层可在移除某一其他层期间保护一牺牲层及/或一镜层免受蚀刻。在此种蚀刻期间，较佳地，移除所蚀刻的材料的速率比移除蚀刻终止层的速率快至少约10倍、较佳地快至少约20倍。因此，例如，参照图9A，在对第二镜层38进行蚀刻以形成各部分38c期间，蚀刻剂移除第二镜层38中的铝的速率较佳比蚀刻剂移除蚀刻终止层44中的氧化物的速率快至少约10倍，更佳地快至少约20倍。同样地，参照图9G，在对牺牲层46a、46b、46c、46d进行蚀刻期间，XeF₂蚀刻剂移除牺牲层46a、46b、46c、46d中的钼的速率较佳比XeF₂蚀刻剂移除蚀刻终止层44中的氧化物的速率快至少约10倍，更佳地快至少约20倍。

参照图9G-9H，可通过以一种使对第二镜部分38c的镜表面38d的损伤最小化的方式进行蚀刻以暴露出镜表面38d，来选择性地移除第二镜部分38c下面的蚀刻终止层44的各部分44a。蚀刻剂移除蚀刻终止层44的各部分44a的速率较佳地比蚀刻剂移除第二镜部分38c的速率快至少约10倍，更佳地快至少约20倍。用于移除各部分44a的蚀刻化学品较佳不同于用于移除牺牲层46的蚀刻化学品。例如，自整个未释放的干涉式调制器90(图9F)移除钼牺牲层46可能涉及到使用XeF₂进行过蚀刻，以实现所期望程度的移除，尤其是在厚的段或更不易接近的区域中。假若不存在蚀刻终止层44的位于第二镜部分38c下面的各部分44a，则此种过蚀刻可导致损坏镜表面38d。因此，较佳使用一第一蚀刻剂来相对于蚀刻终止层44的各部分44a选择性地移除牺牲层46、并使用一第二蚀刻剂来相对于第二镜部分38c选择性地移除所述各部分44a。由于所述各部分44a薄且相对均匀，因而不必进行干蚀刻，从而对镜表面38d的损伤可最小化。

上述实施例并非旨在限制本发明，且本文所述的方法也可应用于任一其中两种具有相似蚀刻分布的材料用于一邻近区域中且在期望进行选择性蚀刻的地方受到蚀刻的结构。较佳地，可应用本文所述方法来提高在一含Al的材料与一含Mo的材料的组合之间的蚀刻选择性。不施加或意图具有任何结构限制或约束。此外，不对特定的形成顺序施加或意图具有任何限制或约束。

本文所述的用于制作干涉式调制器的方法可使用传统的半导体制造技术，例如光刻法、沉积(例如，诸如化学气体沉积(CVD)等“干式”方法及诸如旋涂等湿式方法)、掩膜、蚀刻(例如，诸如等离子蚀刻等干式方法及湿式方法)、等等。

所属领域的技术人员应了解，可对上文所述的工艺作出各种删略、添加及修改，此并不背离本发明的范畴，且所有这些修改及改变均打算归属于由随附权利要求书所界定的本发明范畴内。

Claims (35)

1、一种未释放的干涉式调制器，其包括：

一牺牲层；

一位于所述牺牲层上的金属镜层；及

一位于所述牺牲层与所述金属镜层之间的均匀层。

2、根据权利要求1所述的未释放的干涉式调制器，其中所述牺牲层含有至少一种选自非晶硅、锗及钼的材料。

3、根据权利要求2所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层包含一蚀刻终止层。

4、根据权利要求3所述的未释放的干涉式调制器，其中所述蚀刻终止层包含一含有氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及钨中的至少一种的材料。

5、根据权利要求3所述的未释放的干涉式调制器，其中所述牺牲层含有至少一种选自锗及钼的材料。

6、根据权利要求3所述的未释放的干涉式调制器，其中所述牺牲层含有非晶硅，且所述均匀层含有至少一种选自钛及钨的材料。

7、根据权利要求2所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层包含一扩散障蔽层，所述扩散障蔽层减慢金属自所述金属镜层向所述牺牲层内的扩散。

8、根据权利要求7所述的未释放的干涉式调制器，其中所述扩散障蔽层含有一选自由氧化硅、氮化硅、钛、及钨组成的群组的材料。

9、根据权利要求2所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层包含一缓冲层，所述缓冲层基本上防止所述牺牲层的一结晶取向产生所述金属镜层的一对应的结晶取向。

10、根据权利要求9所述的未释放的干涉式调制器，其中所述缓冲层含有至少一种选自氧化硅及氮化硅的材料。

11、根据权利要求2所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层包含一模板层，所述模板层具有一与所述金属镜层的一结晶取向基本相同的结晶取向。

12、根据权利要求11所述的未释放的干涉式调制器，其中所述模板层含有至少一种选自钛及钨的材料。

13、根据权利要求1所述的未释放的干涉式调制器，其中所述金属镜层含有铝。

14、根据权利要求13所述的未释放的干涉式调制器，其中所述金属镜层含有至少一种选自Al-Si、Al-Cu、Al-Ti、及Al-Nd中的铝合金。

15、根据权利要求1所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层具有一介于约100埃至约700埃范围内的厚度。

16、根据权利要求1所述的未释放的干涉式调制器，其中所述均匀层包含一相对于所述牺牲层及所述金属镜层中的至少一层较薄的层。

17、一种制作一干涉式调制器的方法，其包括：

在一第一镜层上沉积一牺牲层；

在所述牺牲层上沉积一蚀刻终止层；

在所述蚀刻终止层上沉积一第二镜层；及

移除所述牺牲层，以暴露出所述蚀刻终止层的位于所述第二镜层之下的一部分。

18、根据权利要求17所述的方法，其进一步包括选择性地移除所述蚀刻终止层的位于所述第二镜层之下的所述部分。

19、根据权利要求18所述的方法，其中选择性地移除所述蚀刻终止层的位于所述第二镜层之下的所述部分包括使用一蚀刻剂来蚀刻所述蚀刻终止层的所述部分，所述蚀刻剂以一比所述蚀刻剂移除所述第二镜层的速率快至少约10倍的速率移除所述蚀刻终止层的所述部分。

20、根据权利要求17所述的方法，其中移除所述牺牲层包括使用一蚀刻剂来蚀刻所述牺牲层，所述蚀刻剂以一比所述蚀刻剂移除所述蚀刻终止层的速率快至少约10倍的速率移除所述牺牲层。

21、根据权利要求20所述的方法，其中所述蚀刻剂包含XeF₂。

22、根据权利要求17所述的方法，其中所述牺牲层含有至少一种选自非晶硅、锗及钼的材料。

23、根据权利要求17所述的方法，其中所述蚀刻终止层含有至少一种选自氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及钨中的材料。

24、一种制作一干涉式调制器的方法，其包括：

在一第一镜层上沉积一牺牲层；

在所述牺牲层上沉积一蚀刻终止层；

在所述蚀刻终止层上沉积一第二镜层；及

移除所述第二镜层的一部分，以暴露出所述蚀刻终止层，由此形成所述蚀刻终止层的一外露部分及所述蚀刻终止层的一未外露部分，所述蚀刻终止层的所述未外露部分位于所述第二镜层的一剩余部分之下。

25、根据权利要求24所述的方法，其进一步包括移除所述蚀刻终止层的所述外露部分。

26、根据权利要求25所述的方法，其进一步包括选择性地移除所述牺牲层，以暴露出所述蚀刻终止层的位于所述第二镜层的所述剩余部分之下的所述部分。

27、根据权利要求26所述的方法，其进一步包括选择性地移除位于所述第二镜层的所述剩余部分之下的所述蚀刻终止层。

28、一种通过根据权利要求27所述的方法制成的干涉式调制器。

29、根据权利要求24所述的方法，其中移除所述第二镜层的所述部分以暴露出所述蚀刻终止层包括使用一蚀刻剂来蚀刻所述第二镜层，所述蚀刻剂以一比所述蚀刻剂移除所述蚀刻终止层的速率快至少约10倍的速率移除所述第二镜层。

30、根据权利要求29所述的方法，其中所述蚀刻剂包含一含水酸。

31、根据权利要求24所述的方法，其中所述牺牲层含有至少一种选自非晶硅、锗及钼的材料。

32、根据权利要求31所述的方法，其中所述蚀刻终止层含有至少一种选自氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及钨中的材料。

33、一种通过根据权利要求24所述的方法制成的未释放的干涉式调制器。

34、一种制作一干涉式调制器的方法，其包括：

在一第一镜层上沉积一牺牲层，所述牺牲层含有至少一种选自非晶硅、锗及钼的材料；

在所述牺牲层上沉积一薄均匀层，所述薄均匀层具有一介于约100埃至约700埃范围内的厚度，所述薄均匀层含有至少一种选自氧化硅、非晶硅、氮化硅、锗、钛、及钨中的材料；

在所述薄均匀层上沉积一第二镜层，所述第二镜层含有至少一种选自Al、Al-Si、Al-Cu、Al-Ti、及Al-Nd的金属；

移除所述第二镜层的一部分以暴露出所述薄均匀层，由此形成所述薄均匀层的一外露部分及所述薄均匀层的一未外露部分，所述薄均匀层的所述未外露部分位于所述第二镜层的一剩余部分之下；及

移除所述牺牲层以暴露出所述薄均匀层的位于所述第二镜层的所述剩余部分之下的所述先前未外露部分。

35、一种通过根据权利要求17所述的方法制成的干涉式调制器。

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