JP2005107482A - 微小電子機械システム構造体およびその製造方法 - Google Patents

微小電子機械システム構造体およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光学干渉ディスプレイセルに適合させた微小電子機械システム構造体および製造方法を提供すること。
【解決手段】光学干渉ディスプレイセルの構造は、第１の電極、第２の電極およびポストを含む。第２の電極は、材料層で覆われた導体層を含み、第１の電極とほぼ平行に配設されている。サポートは、第１のプレートと第２のプレートの間に配置されて、空隙が形成される。構造を製造する剥離エッチング法において、材料層は、導体層をエッチング剤による損傷から保護する。材料層はまた、空気中の酸素および湿気による損傷から導体層を保護する。
【選択図】図５Ｄ

Description

本発明は、光学干渉ディスプレイセル（optical interference display cell）の構造体およびその製造方法に関し、より具体的には、光学干渉ディスプレイセル内の可動電極の構造体および製造方法に関する。
微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）においては、犠牲層技術の開発が、懸垂体構造体（suspended structure）の製造に対する重要な因子となっており、そのような構造の例としては、片持ち梁、梁、膜、チャネル、空隙、継手または蝶番、リンク、クランク、ギアまたはラックなどが挙げられる。構造剥離エッチング法（structure release etching process）は、犠牲層を除去するように適合しており、そのために微小電子機械システム内の構造剥離の構造は、犠牲層を除去する工程に決定的な影響を与える。
最初に、光学干渉ディスプレイセルを例として、従来型の構造剥離エッチング法を紹介する。光学干渉ディスプレイセルは、微小電子機械システムの１種であり、平面型ディスプレイ（planar display）を作製するのに使用される。平面型ディスプレイは、軽くて小型であるという理由で、携帯用ディスプレイやスペースの限られたディスプレイに普及している。今日、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機光学ルミネセンスディスプレイ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などの平面型ディスプレイに加えて、光学干渉ディスプレイの１つのモードが、平面型ディスプレイの別の選択肢としてある。
特許文献は、平面型ディスプレイに使用できる可視光のディスプレイユニットの配列を開示している。図１を参照すると、この従来技術のディスプレイユニットの横断面図を示している。すべての干渉型ディスプレイユニット１００は、２つのウォール１０２、１０４を備える。ポスト１０６は、これらの２つのウォール１０２および１０４を支持し、その結果、空隙１０８が形成されている。これらの２つのウォール１０２、１０４間の距離、すなわち空隙１０８の長さはＤである。ウォール１０２、１０４の一方は、可視光を部分的に吸収する吸収率を有する半透過／半反射層であり、他方は電圧が印加されると変形することのできる光反射層である。入射光が、ウォール１０２または１０４を通過して空隙１０８に到達すると、すべての可視光スペクトルにおいて、式１．１に対応する波長を有する可視光だけが、干渉による強め合い（constructive interference）を起こして放出されるようにすることができる。すなわち、
２Ｄ ＝ Ｎλ （１．１）
ここで、Ｎは自然数である。
空隙１０８の長さＤが、波長の半分に任意の自然数を乗じた値に等しいとき、干渉による強め合いが起こり、鮮明な光波が放出される。その間に、観察者が入射光の方向に向けば、波長λ１の反射光を観察することができる。したがって、ディスプレイユニット１００は「オープン」である。
図２は、電圧を印加後の、従来技術によるディスプレイユニットの横断面図を示す。図２に示すように、電圧で駆動される間、ウォール１０４は変形して静電気の吸引力によってウォール１０２の方向に下がる。このときに、ウォール１０２と１０４の間の距離、すなわち空隙１０８の長さは厳密にはゼロではなくｄであるが、これはゼロであり得る。式１．１におけるＤの代わりにｄを使用すると、式１．１を満足する波長、すなわちλ２、を有する可視光のみが、干渉による強め合いを起こして、ウォール１０４に反射され、かつウォール１０２を通過することができる。ウォール１０２は、波長λ２の光に対して高い光吸収率を有するので、可視光スペクトルのすべての入射光は、フィルタで除去されて、入射光の方向を向く観察者は、可視光スペクトルの光をまったく観察することはできない。このときディスプレイは「クローズド」である。
図３Ａおよび３Ｂは、従来型のディスプレイセルを製造する方法を示す。図３Ａを参照すると、第１の電極１１０および犠牲層１１１が、透明基板１０９上に順番に形成されて、次いで開口１１２が電極１１０および犠牲層１１１内に形成され、この開口はその中にサポータを形成するのに好適である。次いで、サポータ１０６が、開口１１２内に形成される。次に、電極１１４が犠牲層１１およびサポータ１０６の上に形成される。その後に、図３Ｂを参照すると、図３Ａに示す犠牲層１１１が、剥離エッチング法によって除去されて、犠牲層１１１の位置に空隙１１６が形成され、この空隙１１６の長さＤは、犠牲層１１１の厚さに等しくなる。
微小電子機械プロセスにおいては、犠牲層を使用して微小懸垂構造が作製される。懸垂型可動微少構造体は、犠牲層を除去して構造層を残す、デバイス構造層と犠牲層との選択エッチングによって作製され、この工程は構造剥離エッチング（structure release etching）と呼ばれる。この構造剥離エッチング法とＩＣプロセスとの差異は、構造剥離エッチングにおいては、選択エッチングを等方性エッチングとして、構造層と基板を円滑に分離させるために構造層内にアンダーカットまたはアンダーエッチングが形成されるようにすることである。
湿式構造剥離工程を使用しようとも、または乾式構造剥離工程を使用しようとも、犠牲層および微小懸垂構造の材料の選択は制限しなくてはならない。すなわち、使用する材料は、エッチング法における高度なエッチング選択性を有する必要があり、そうでなければ、微小懸垂構造をエッチングすることなく犠牲層を除去するという目的は達成することができない。したがって、現状の工程においては、犠牲層と微小懸垂構造の両方に同一の材料を使用することは不可能である。
光学干渉ディスプレイセルの加工においては、モリブデンなどのいくつかの材料が、犠牲層および可動電極を形成するのに非常に適している。しかしながら、従来式の光学干渉ディスプレイセルの構造および工程においては、モリブデンを、同時に犠牲層と微小懸垂構造の両方を形成する材料とすることはできない。したがって、材料の選択において大きな制約が生じる。
さらに、前述の可動電極は、一般的に、膜であり、それは通常金属でできている。可動電極の厚さは非常に薄いために、金属膜の品質は、空気または湿気との接触による酸化によって、簡単に劣化する。これは光学干渉ディスプレイセルに影響を与えることになる。したがって、加工材料の選択幅を拡大し、かつ可動電極を空気または湿気による酸化から保護するために、光学干渉ディスプレイセルの新規な構造体とその製造方法をいかに提供するかが、重要な課題となっている。
米国特許第５，８３５，２５５号
したがって、本発明の一目的は、犠牲層の材料および懸垂型可動微少構造体の材料を、高度なエッチング選択性を有する材料に限定する必要のない、光学干渉ディスプレイセルに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明の別の目的は、犠牲層と懸垂型可動微少構造体との間に保護層が追加され、かつ保護層および犠牲層を形成する材料が高度なエッチング選択性を有する、光学干渉ディスプレイセルに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明の別の目的は、犠牲層および懸垂型可動微少構造体の材料が同一である、光学干渉ディスプレイセルに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、犠牲層および懸垂型可動微少構造体の材料が、高度なエッチング選択性を有さない材料とすることのできる、光学干渉ディスプレイセルに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、保護層が懸垂型可動微少構造体を覆い、かつ犠牲層が高度なエッチング選択性を有して、可動微少構造体を空気および湿気のエッチングから保護する、光学干渉ディスプレイセルに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、光学干渉ディスプレイセルに好適であり、かつ上記の保護層を備える微小電子機械システム構造体を製造するのに好適な、微小電子機械システム構造体を提供することである。
本発明は、光学干渉ディスプレイセルにおいて使用するのに適した微小電子機械システム構造体であって、
第１の電極と
第２の電極であって、
第１の材料層、および
該第１の材料層上に配置された、前記第１の電極にほぼ平行な導体層を含む、前記第２の電極と、
前記第１の電極と前記第１の材料層との間に配置された空隙を形成する支持体、とを含み、
前記空隙を形成するために、前記第１の電極と前記第１の材料層との間の犠牲層が、構造剥離エッチング法により除去されるときに、前記第１の材料層が、第２の電極をエッチング剤のエッチングから保護する、前記微小電子機械システム構造体に関する。
また、本発明は、 基板において好適な、光学干渉ディスプレイセルの製造方法であって、
前記基板上に第１の電極を形成するステップと、
前記第１の電極上に犠牲層を形成するステップと、
前記犠牲層および前記第１の電極内に少なくとも２つの開口を形成して、光学干渉ディスプレイセルの位置を画定するステップと、
前記開口内にサポータを形成するステップと、
前記犠牲層と前記サポータの上に第１の材料層を形成するステップと、
前記第１の材料層の上に導体層を形成するステップと、
前記導体層および前記第１の材料層を画定して第２の電極を形成するステップと、
構造剥離エッチング法によって前記犠牲層を除去するステップとを含む、前記光学干渉ディスプレイセルの製造方法に関する。
上記の目的に応じて、本発明の好ましい一実施態様としては、光学干渉ディスプレイセルを例にとって、本発明が、どのように微小電子機械システム構造体に使用できるかを説明する。光学干渉ディスプレイシステムは、第１の電極および第２の電極を含み、かつその中にサポータおよび犠牲層があり、第２の電極は可動性である。第２の電極と犠牲層との間には、保護層がある。犠牲層および保護層に使用される材料は、高度なエッチング選択性を有する。犠牲層および第２の電極に使用する材料の選択には制限がないが、第２の電極の材料は、導体である必要がある。
構造剥離エッチング法によって犠牲層を除去する工程においては、エッチングプラズマは、犠牲層および保護層に高度な選択性を有しており、このために犠牲層だけが除去されることになる。この理由で、犠牲層および第２の電極に使用する材料の選択には制限がない。
本発明の上記の目的に応じて、本発明の別の好ましい実施態様においては、別の光学干渉ディスプレイセルを、保護層を使用して懸垂型可動微少構造体（可動電極）を覆う例として挙げる。保護層および犠牲層を形成する材料は、高度なエッチング選択性を有し、懸垂型可動微少構造体を、空気および湿気によるエッチングから保護する。光学干渉ディスプレイセルは、第１の電極と第２の電極を含み、かつその中にサポータおよび犠牲層があり、第２の電極は可動である。保護層は第２の電極を覆う。犠牲層および保護層に使用される材料は、高度なエッチング選択性を有する。犠牲層および第２の電極に使用される材料には制限がないが、第２電極の材料は、導体である必要がある。
構造剥離エッチング法によって犠牲層を除去する工程において、エッチングプラズマは犠牲層および保護層に高度な選択性を有しており、このために犠牲層だけが除去されることになる。この理由で、犠牲層および第２の電極に使用する材料の選択には制限がない。さらに、保護層は第２の電極を覆うことによって、空気に暴露されるのを防ぎ、さらに、第２の電極が空中の酸素および湿気によって損傷されるのを回避する。
本発明において開示する微小電子機械システム構造体およびその製造方法によれば、第２の電極と犠牲層との間の保護層に使用する材料の選択は、高度なエッチング選択性を有する材料に限定されることはなく、第２の電極を覆うか、または包む保護層は、第２の電極を、空気中の酸素および湿気による損傷から保護する。
本発明の上記の態様およびそれに付随する多数の利点は、以下の詳細な説明を、添付の図面と合わせ読むことにより、本発明をさらに理解するにつれて、より簡単にその評価ができるであろう。
本発明が提供する、微小電子機械システム構造体およびその製造方法の説明をより分かり易くするために、本発明の一実施態様は、光学干渉ディスプレイセル構造およびその製造方法を例として取りあげて、本発明において開示する構造剥離の構造およびその製造方法の適用方法を示し、さらにその実施態様の開示によって本発明の利点をさらに説明する。
図４Ａ〜４Ｃは、本発明の一実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造体の製造方法を示す。図４Ａを参照すると、第１の電極４０２および犠牲層４０６が、透明基板４０１の上に順番に形成される。犠牲層４０６の材料は、誘電体材料のような透明材料か、または金属材料のような不透明材料とすることができる。その中にサポータを形成するのに好適な、開口４０８が、第１の電極４０２および犠牲層４０６内に、フォトリソグラフィ工程によって形成される。
次いで、材料層４１０が、犠牲層４０６上に形成されて、開口４０８を充填する。材料層４１０は、サポータを形成するのに好適であり、材料層４１０は、一般に、フォトレジストなどの感光性の材料、またはポリエステル、ポリアミドなどの非感光性のポリマー材料で作製される。材料層４１０を形成するのに非感光性材料を使用する場合には、材料層４１０内にサポータを画定するために、フォトリソグラフィエッチング法が必要となる。この実施態様においては、感光性材料を使用して材料層４１０を形成するので、材料層４１０をパターン形成するには、リソグラフィ工程のみが必要である。この実施態様においては、材料層４１０を形成するのに好適な材料としては、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、およびアクリル樹脂、エポキシ樹脂などのあらゆる種類のポリマーが含まれる。
図４Ｂを参照すると、フォトリソグラフィ工程によって材料層４１０にパタン形成することによって、サポータ４１２が画定される。次に、材料層４１４が、犠牲層４０６および保護層４１２の上に形成される。次いで、導体層４０４が、材料層４１４の上に形成される。材料層４１４および犠牲層４０６に使用する材料は、高度なエッチング選択性を有する。犠牲層４０６には金属材料を使用するのに対して、材料層４１４には、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの誘電体材料、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）などの透明導体材料、または高分子ポリマーを使用する。犠牲層４０６には、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどのケイ素材料を使用するが、材料層４１４には、金属ケイ素酸化物または高分子ポリマーを使用する。
図４Ｃについて説明する。フォトレジスト層（図面には示さず）によってまだ覆われていない導体層４０４および材料層４１４が、フォトリソグラフィ工程によってエッチングされて、すべての光学干渉ディスプレイセルの、第２の電極４０５が画定され、ここで、第２の電極４０５は可動性である。最後に、犠牲層が構造剥離エッチング法によって除去されて、空隙４１６が形成される。材料層４１４は、導体材料であり、第２の電極４０５の導体部分とすることもできる。
上記の工程によって製造された光学干渉ディスプレイセルを図４Ｃに示してある。カラー可変ピクセルユニットとすることが可能な、光学干渉ディスプレイセル４００は、第１の電極４０２および第２の電極４０５を含み、ここで第１の電極４０２および第２の電極４０５は、狭帯域ミラー、広帯域ミラー、非金属ミラー、金属ミラーおよび、それらの任意の組合せからなる群から選択する。
サポータ４１２は、第１の電極４０２および第２の電極４０５を支持し、その中に空隙４１６が形成される。第２の電極４０５は、導体層４０４および材料層４１４を含む。従来型光学干渉ディスプレイセル内の空隙の長さは、犠牲層の厚さであり、犠牲層が構造剥離工程によって除去されて、空隙４１６が形成される。本実施例においては、構造剥離工程において、第２の電極４０５の材料層４１４が導体層４０４を、エッチング剤による損傷から保護することができる。したがって、犠牲層および第２の電極の材料を選択するときに、材料を、高度なエッチング選択性を有する材料に限定する必要がない。この理由で、材料の選択幅は広くなる。
第２の実施例
図５A〜図５Ｄは、本発明の別の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す。図５Ａを参照すると、第１の電極５０２および犠牲層５０６が、透明基板５０１の上に順番に形成される。犠牲層５０６の材料は、誘電体材料のような透明材料か、または金属材料のような不透明材料とすることができる。その中にサポータを形成するのに好適な、開口５０８が、第１の電極５０２および犠牲層５０６内に、フォトリソグラフィ工程によって形成される。
次いで、材料層５１０が、犠牲層５０６上に形成されて、開口５０８を充填する。材料層５１０は、サポータを形成するのに好適であり、材料層は、一般に、フォトレジストなどの感光性の材料、またはポリエステル、ポリアミドなどの非感光性のポリマー材料で製作される。材料層を形成するのに非感光性材料を使用する場合には、材料層５１０内にサポータを画定するために、フォトリソグラフィエッチング法が必要となる。この実施例においては、材料層５１０を形成するために感光性材料を使用するので、材料層５１０にパタン形成するために単にフォトリソグラフィを必要とする。この実施例においては、材料層５１０を形成するのに好適な材料としては、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、およびアクリル樹脂、エポキシ樹脂などのあらゆる種類のポリマーが含まれる。
図５Ｂを参照すると、サポータ５１２が、フォトリソグラフィ工程によって材料層５１０にパタン形成することによって画定される。次に、材料層５１４が、犠牲層５０６および保護層５１２の上に形成される。次いで、導体層５０４が、材料層５１４の上に形成される。材料層５１４および犠牲層５０６に使用する材料は、高度なエッチング選択性を有する。犠牲層５０６には金属材料を使用するのに対して、材料層５１４には、酸化ケイ素、窒化ケイ素などの誘電体材料、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）などの透明導体材料、または高分子ポリマーを使用する。犠牲層５０６には、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどのケイ素材料を使用するが、材料層５１４には、金属ケイ素酸化物または高分子ポリマーを使用する。
図５Ｃについて説明する。フォトレジスト層（図面には示さず）によってまだ覆われていない導体層５０４および材料層５１４が、フォトリソグラフィ工程によってエッチングされて、すべての光学干渉ディスプレイセルの、第２の電極５０５が画定され、ここで、第２の電極５０５は可動性である。次に、材料層５１８が形成されて、第２の電極５０４を覆う。材料層５１８を形成する材料は、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体、高分子ポリマー、金属酸化物からなる群から選択し、例えば、ポリシリコンまたは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などのアモルファスシリコンなどのケイ素材料、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）などの透明導体材料、またはパラフィンもしくは蒸気によって被覆可能な高分子材料などの高分子ポリマーとすることができる。材料層５１４および５１８は、保護層である。材料層５１４および５１８の材料は導体材料であるが、それらは第２の電極５０５の導体部分とすることもできる。
次に図５Ｄについて説明する。フォトリソグラフィ工程によって、材料層５１８は、パタン形成されて、サポータ５１２上の材料層５１８の一部が除去される。目的を達成するために、図５Ｃに示す犠牲層５０６を、後続の構造剥離エッチング工程においては、エッチング剤によって開口から横方向にエッチングすることができる。最終的に、構造剥離エッチング法によって、犠牲層が除去されて、空隙５１６が形成される。
上記の工程によって製造された光学干渉ディスプレイセルを図５Ｄに示してある。色可変ピクセルユニットとすることが可能な、光学干渉ディスプレイセル５００は、第１の電極５０２および第２の電極５０５を含み、ここで第１の電極５０２および第２の電極５０５は、ほぼ平行に設置されている。第１の電極５０２および第２の電極５０５は、狭帯域ミラー、広帯域ミラー、非金属ミラー、金属ミラーおよび、それらの任意の組合せからなる群から選択される。
サポータ５１２は、第１の電極５０２および第２の電極５０５を支持し、その中に空隙５１６が形成される。第２の電極５０５は、導体層５０４、材料層５１４および材料層５１８を含み、ここで材料層５１４および材料層５１８は、導体層５０４を覆う。従来型光学干渉ディスプレイセル内の空隙の長さは、犠牲層の厚さであり、犠牲層が構造剥離工程によって除去されて、空隙５１６が形成される。本実施例においては、構造剥離工程において、第２の電極５０５の材料層５１８および材料層５１４が、導体層５０４をエッチング剤による損傷から保護することができる。したがって、犠牲層および第２の電極の材料を選択するときに、材料を、高度なエッチング選択性を有する材料に限定する必要がない。この理由で、材料の選択幅は広くなる。さらに、材料層５１４および材料層５１８は、導体層５０４を空気中の酸素および湿気による酸化およびエッチングからも保護する。
図６A〜６Ｄは、本発明の別の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す。図６Ａを参照すると、第１の電極６０２および犠牲層６０６が、透明基板６０１の上に順番に形成される。犠牲層６０６の材料は、誘電体材料のような透明材料か、または金属材料のような不透明材料とすることができる。その中にサポータを形成するのに好適な、開口６０８が、第１の電極６０２および犠牲層６０６内に、フォトリソグラフィ工程によって形成される。
次いで、材料層６１０が、犠牲層６０６上に形成されて、開口６０８を充填する。材料層６１０は、サポータを形成するのに好適であり、材料層は、一般に、フォトレジストなどの感光性の材料、またはポリエステル、ポリアミドなどの非感光性のポリマー材料で製作される。材料層を形成するのに非感光性材料を使用する場合には、材料層６１０内にサポータを画定するために、フォトリソグラフィエッチング法が必要となる。この実施態様においては、材料層６１０を形成するのに感光性材料を使用し、そのために材料層６１０をパタン形成するには、単にフォトリソグラフィ工程を必要とする。本実施態様において、材料層６１０を形成するのに好適な材料としては、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、およびアクリル樹脂、エポキシ樹脂などのあらゆる種類のポリマーが含まれる。
図６Ｂを参照すると、フォトリソグラフィ工程によって材料層６１０にパタン形成することによって、サポータ６１２が画定される。次に、材料層６１４が、犠牲層６０６および保護層６１２の上に形成される。次いで、導体層６０４および材料層６１６が、順番に材料層６１４の上に形成される。材料層６１４および材料層６１６に使用する材料、ならびに犠牲層５０６に使用する材料は、高度なエッチング選択性を有する。犠牲層６０６には金属材料を使用するのに対して、材料層６１４および材料層６１６には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などの誘電体材料、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）などの透明導体材料、またはパラフィン、もしくは蒸気によって被覆することのできる高分子材料などの高分子ポリマーを使用する。犠牲層６０６には、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンなどのケイ素材料を使用するが、材料層６１４および材料層６１６には、金属ケイ素酸化物または高分子ポリマーを使用する。
図６Ｃについて説明する。フォトレジスト層（図面には示さず）によってまだ覆われていない導体層６０４、材料層６１４および材料層６１６が、フォトリソグラフィ工程によってエッチングされて、すべての光学干渉ディスプレイセルの、第２の電極６０５が画定され、ここで、第２の電極６０５は可動性である。次に、材料層６１８が形成されて、導体層６０４、材料層６１４および材料層６１６を覆う。材料層６１８を形成する材料は、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体、高分子ポリマー、または金属酸化物からなる群から選択し、例えば、ポリシリコンまたは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などのアモルファスシリコンなどのケイ素材料、またはインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、インジウム酸化物（ＩＯ）などの透明導体材料、またはパラフィンもしくは蒸気によって被覆可能な高分子材料などの高分子ポリマーとすることができる。
次に図６Ｄについて説明する。材料層６１８は、自己整列エッチング法（self-aligned etching process）によってエッチングされる。スペーサ６１８ａは、第２の電極６０４の側壁上に形成され、材料層６１４の下の犠牲層６０６が、露出される。最後に、犠牲層が構造剥離エッチング法によって除去されて、空隙６２０が形成される。材料層６１４、材料層６１６およびスペーサ６１８ａは保護層である。材料層６１４、材料層６１６およびスペーサ６１８ａの材料は導体材料であるが、これらは、第２の電極６０５の導体部分とすることもできる。
上記の工程によって製造された光学干渉ディスプレイセルを図６Ｄに示してある。カラー可変ピクセルユニットとすることが可能な、光学干渉ディスプレイセル６００は、第１の電極６０２および第２の電極６０５を含み、ここで第１の電極６０２および第２の電極６０５は、ほぼ平行に設置されている。第１の電極６０２および第２の電極６０５は、狭帯域ミラー、広帯域ミラー、非金属ミラー、金属ミラーおよび、それらの任意の組合せからなる群から選択される。
サポータ６１２は、第１の電極６０２および第２の電極６０５を支持し、その中に空隙６２０が形成される。第２の電極６０５は、導体層６０４、材料層６１４、材料層６１６およびスペーサ６１８ａを含み、ここで導体層６０４は、材料層６１４、材料層６１６およびスペーサ６１８ａで覆われる。従来型光学干渉ディスプレイセル内の空隙の長さは、犠牲層の厚さであり、犠牲層が構造剥離工程によって除去されて、空隙６２０が形成される。本実施例においては、材料層６１８、材料層６１４および導体層６０４のスペーサ６１８ａならびに側壁が、構造剥離工程において、第２の電極６０５の導体層６０４をエッチング剤による損傷から保護することができる。したがって、犠牲層および第２の電極の材料を選択するときに、材料を、高度なエッチング選択性を有する材料に限定する必要がない。この理由で、材料の選択幅は広くなる。さらに、材料層６１４、材料層６１８およびスペーサ６１８ａは、空気中の酸素および湿気による酸化およびエッチングからも、導体層６０４を保護する。
第３の実施例において開示した光学干渉ディスプレイセルの製造方法には、第２の電極を生成するのに必要なマスクが１つだけであるという、別の利点がある。マスクを１つ低減することによって、工程が加速されるだけでなく、コストが低下する。
本発明に開示する懸垂型可動微少構造体を保護するのに使用する材料層の厚さは、要求に応じて決定する。また、２つの実施例における懸垂型可動微少構造体を保護するのに使用する材料層の厚さには制限がない。それは光学干渉ディスプレイセルの大きさに依存する。一般的には、本発明の実施態様における、材料層の厚さは、約数オングストロームから２０００オングストローム、好ましくは約２００オングストロームから１０００オングストロームである。
当業者に理解されるように、本発明の上記の実施態様は、本発明を限定するものではなく、本発明を説明するためのものである。本発明において開示する微小電子機械システム構造体およびその製造方法は、様々な微小電子機械構造システムに応用が可能である。様々な修正態様および類似配設は、添付した特許請求の範囲の趣旨と範囲に含まれるものであり、本発明の範囲には、そのような修正態様および類似構造を包含するように、最も広い解釈が与えられるべきである。
従来型ディスプレイセルの横断面図である。 電圧をかけた状態の従来型ディスプレイセルの横断面図である。 従来型ディスプレイセルの製造方法を示す図である。 従来型ディスプレイセルの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。
本発明の第２の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第２の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第２の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第２の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。 本発明の第３の実施態様による、光学干渉ディスプレイセル構造の製造方法を示す図である。
符号の説明
１００ 干渉型ディスプレイユニット
１０２、１０４ ウォール
１０６ ポスト、サポート
１０８ 空隙
１１０ 第１の電極
１１１ 犠牲層
１１２ 開口
１１６ 空隙
４００、５００、６００ 光学干渉ディスプレイセル
４０１、５０１、６０１ 透明基板
４０２、５０２、６０２ 第１の電極
４０４、５０４、６０４ 導体層
４０５、５０５、６０５ 第２の電極
４０６、５０６、６０６ 犠牲層
４０８、５０８、６０８ 開口
４１０、５１０、６１０ 材料層
４１２、５１２、６１２ サポータ
４１４、５１４、６１４ 材料層
４１６、５１６ 空隙
５１８、６１８ 材料層
６１６ 材料層
６１８ａ スペーサ
６２０ 空隙

Claims (30)

  1. 光学干渉ディスプレイセルにおいて使用するのに適した微小電子機械システム構造体であって、
    第１の電極と
    第２の電極であって、
    第１の材料層、および
    該第１の材料層上に配置された、前記第１の電極にほぼ平行な導体層を含む、前記第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第１の材料層との間に配置された空隙を形成する支持体、とを含み、
    前記空隙を形成するために、前記第１の電極と前記第１の材料層との間の犠牲層が、構造剥離エッチング法により除去されるときに、前記第１の材料層が、第２の電極をエッチング剤のエッチングから保護する、前記微小電子機械システム構造体。
  2. 犠牲層の材料が、誘電体材料、金属材料、またはケイ素材料からなる群から選択される、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  3. 第２の電極を覆う、第２の材料層をさらに含む、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  4. 第２の電極の上に配置された第２の材料層と、
    第２の電極と第１の材料層の側壁上に配置されたスペーサとをさらに含む、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  5. 第１の材料層の材料が、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体材料、高分子ポリマー、金属酸化物およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  6. 第２の材料層の材料が、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体材料、高分子ポリマー、金属酸化物およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項３に記載の微小電子機械システム構造体。
  7. スペーサの材料が、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体材料、高分子ポリマー、金属酸化物およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項４に記載の微小電子機械システム構造体。
  8. ケイ素材料が、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである、請求項５、６、または７に記載の微小電子機械システム構造体。
  9. 誘電体材料が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸窒化ケイ素である、請求項５、６、または７に記載の微小電子機械システム構造体。
  10. 透明導体材料が、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、またはインジウム酸化物である、請求項５、６、または７に記載の微小電子機械システム構造体。
  11. 高分子ポリマーが、パラフィンまたは蒸気によって被覆可能な高分子材料である、請求項５、６、または７に記載の微小電子機械システム構造体。
  12. 第１の材料層の厚さが、約数オングストロームから２０００オングストロームである、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  13. 第１の材料層の厚さが、約２００オングストロームから１０００オングストロームである、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  14. 第２の材料層の厚さが、数オングストロームから２０００オングストロームである、請求項３に記載の微小電子機械システム構造体。
  15. 第２の材料層の厚さが、約２００オングストロームから１０００オングストロームである、請求項３に記載の微小電子機械システム構造体。
  16. サポータを形成する材料が、ポジティブフォトレジスト、ネガティブフォトレジスト、アクリル樹脂、およびエポキシ樹脂を含む、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  17. 導体層を形成する材料が金属材料である、請求項１に記載の微小電子機械システム構造体。
  18. 基板において好適な、光学干渉ディスプレイセルの製造方法であって、
    前記基板上に第１の電極を形成するステップと、
    前記第１の電極上に犠牲層を形成するステップと、
    前記犠牲層および前記第１の電極内に少なくとも２つの開口を形成して、光学干渉ディスプレイセルの位置を画定するステップと、
    前記開口内にサポータを形成するステップと、
    前記犠牲層と前記サポータの上に第１の材料層を形成するステップと、
    前記第１の材料層の上に導体層を形成するステップと、
    前記導体層および前記第１の材料層を画定して第２の電極を形成するステップと、
    構造剥離エッチング法によって前記犠牲層を除去するステップとを含む、前記光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  19. 導体層および第１の材料層を画定した後に、
    第２の電極を覆う第２の材料層を形成するステップと、
    前記第２の材料層の一部を除去して、前記第２の材料層の下の犠牲層を露出させるステップとをさらに含む、請求項１８に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  20. 犠牲層を形成する材料が、誘電体材料、金属材料またはケイ素材料からなる群から選択される、請求項１８に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  21. 第１の材料層を形成する材料が、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体材料、高分子ポリマー、金属酸化物およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１８に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  22. 第２の材料層を形成する材料が、ケイ素材料、誘電体材料、透明導体材料、高分子ポリマー、金属酸化物およびそれらの任意の組合せからなる群から選択される、請求項１９に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  23. ケイ素材料を形成する材料が、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンである、請求項２１または２２に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  24. 誘電体材料を形成する材料が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または酸窒化ケイ素である、請求項２１または２２に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  25. 透明導体材料を形成する材料が、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、またはインジウム酸化物である、請求項２１または２２に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  26. 高分子ポリマーを形成する材料が、パラフィンまたは蒸気によって被覆可能な高分子材料である、請求項２１または２２に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  27. 第１の材料層の厚さが、約数オングストロームから２０００オングストロームである、請求項１８に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  28. 第１の材料層の厚さが、約２００オングストロームから１０００オングストロームである、請求項１８に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  29. 第２の材料層の厚さが、数オングストロームから２０００オングストロームである、請求項１９に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
  30. 第２の材料層の厚さが、約２００オングストロームから１０００オングストロームである、請求項１９に記載の光学干渉ディスプレイセルの製造方法。
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