JP2009513372A - Ｍｅｍｓデバイスのための拡散バリア層 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】ＭＥＭＳデバイスにおける金属層間の拡散バリア層の使用がここに説明されている。拡散バリア層は、二つの金属の混合を防止する。それは、所望の物理的特性を変え、処理を複雑にしうる。一例では、拡散バリア層は、光干渉変調器の可動反射構造の一部として使用されてよい。
【選択図】

Description

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）はマイクロメカニカル素子とアクチュエーターと電子機器とを含んでいる。マイクロメカニカル素子は、基板および／または堆積物質層の一部をエッチング除去するか層を追加して電気デバイスや電気機械デバイスを形成する堆積およびまたはエッチング、ほかのマイクロマシーニングプロセスを用いて作製しうる。ＭＥＭＳデバイスの一つのタイプは光干渉変調器と呼ばれる。ここに使用する光干渉変調器や光干渉光変調器との用語は、光干渉の法則を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。ある実施形態では、光干渉変調器は一対の伝導プレートを備えていてもよく、その一方または両方は、全体または一部が透明および／または反射的であってもよく、適当な電気信号の印加に対して相対運動可能であってもよい。特定の実施形態では、一方のプレートが基板上に堆積された静止層を備えていてもよく、他方のプレートが空隙によって静止層から離れた金属膜を備えていてもよい。ここに詳細に説明するように、一方のプレートの他方に対する位置は、光干渉変調器への入射光の光干渉を変化させることができる。そのようなデバイスは広範囲の用途を有しており、既存製品を改善してまだ開発されていない新製品を作り出すのにそれらの特徴を利用できるようにこれらのタイプのデバイスの特性を利用および／または修正する技術分野にとって有益であろう。

ここに示した一実施形態はＭＥＭＳデバイスを含んでおり、それは機械的膜を備えており、ここで膜は、第一の金属層、第二の金属層、および第一の金属層と第二の金属層の間に位置する拡散バリア層を有し、ここで拡散バリア層は、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適用されている。

ここに示した別の実施形態は、ＭＥＭＳデバイスの中の機械的膜の中の第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止する方法を含んでおり、第一と第二の金属層間の拡散バリア層を位置決めすることを有している。

ここに示した別の実施形態は、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法を含んでおり、第一の金属層を堆積し、第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積し、拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積することを有しており、ここで拡散バリア層は、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適用されており、さらに、第一の金属層、拡散バリア層、および第二の金属層の中に同じパターンをエッチングすることを有している。

ここに示した別の実施形態はＭＥＭＳデバイスを含んでおり、上記プロセスによって製造された機械的膜を有している。

ここに示した別の実施形態は光干渉変調器を含んでおり、ミラーを含む可動反射層と、ミラーのための機械的支持を提供する、ミラーに隣接している機械的層と、ミラーと機械的層の間に位置する拡散バリア層とを備えており、拡散バリアが、ミラーの任意の部分が機械的層の任意の部分と混ざることを実質的に抑制することに適合されている。

ここに示した別の実施形態は光干渉変調器を含んでおり、光を反射するための反射手段と、反射手段に機械的支持を提供するための機械的支持手段と、反射手段と機械的支持の間の拡散を防止するための拡散バリア手段とを有する可動反射層を備えている。

ここに示した別の実施形態は、第一の金属層を堆積することと、第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積することと、拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積することと、第二の金属層、拡散バリアおよび第一の金属層の中に同じパターンをエッチングすることとを有しており、拡散バリア層が、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適合されている。

ここに示した別の実施形態は、上記のプロセスによって製造された光干渉変調器を含んでいる。

ここに示した別の実施形態は、所望の引張応力を有するＭＥＭＳデバイスの中に可動電極を製造する方法を含んでおり、可動電極のための所望の引張応力または引張応力の範囲を決定することと、引張応力を有する物質で構成された一つ以上の層を形成することと、引張応力物質に隣接させて、圧縮応力を有する物質で構成された一つ以上の層を形成することとを有し、それにより、圧縮応力の引張応力の組み合わせが、可動電極のための所望の引張応力または引張応力の範囲を提供する。

ここに示した別の実施形態は、上記のプロセスによって製造されたＭＥＭＳデバイス可動電極を含んでいる。

ここに示した別の実施形態は、ＭＥＭＳ構造体を動作させる方法を含んでおり、ＭＥＭＳ構造体の中の機械的膜に電界を印加して機械的膜が電界に応じて動くようにすることを有しており、機械的膜は、第一の物質層と、第二の物質層と、第一の物質層と第二の物質層の間に位置する拡散バリア層とを有し、拡散バリア層が、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適合されている。

続く詳細な説明は、本発明のある特定の実施形態に向けられている。しかしながら、本発明は多くの異なる手法で具体化することができる。この説明では、同様の部材は同様の符号で示す参照符号を図面に付す。続く説明から明らかように、実施形態は、動画（たとえばビデオ）か静止画（たとえばスチル画像）かを問わず、さらに文字か絵かを問わず、画像を表示するように構成されたあらゆるデバイスにおいて実施しうる。特に、実施形態は、これに限定されないが、移動電話や無線デバイス、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたは携帯型コンピューター、ＧＰＳレシーバー／ナビゲーター、カメラ、ＭＰ３プレーヤー、カムコーダー、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビジョンモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピューターモニター、自動ディスプレイ（たとえば走行記録計ディスプレイその他）、コックピットのコントロールやディスプレイ、カメラ視のディスプレイ（たとえば乗り物の背面カメラのディスプレイ）、電子写真、電子の広告板や標識、プロジェクター、建築物、パッケージング、美的構造物（たとえば一つの宝石の画像）など、いろいろな電子デバイスにおいて実施しうるか関連しうることが予想される。ここに説明したものと同様の構造体のＭＥＭＳデバイスは電子スイッチデバイスなどの非ディスプレイ用途において使用することもできる。

多くのＭＥＭＳデバイスでは、構造体は互いに隣接する複数の金属層を有するように作られる。これらの隣接する層は、それらの界面において混ざって合金を作り出すなど、独特な問題を示しうる。そのような合金は、構造の物理的特性を変えうる。さらに合金は、純粋な金属が反応するのと同じようにはエッチング液に反応しないので、それらは生産を複雑にするかもしれない。したがって、ここに説明したいくつかの実施形態では、拡散バリア層を使用して金属の相互拡散を防止し、これによりＭＥＭＳデバイス中の複合金属層の利用を拡大し改善する。図示の実施形態では、拡散バリアは、光干渉変調器中の機械的層と反射層の間、特にクロム機械的層とアルミニウム反射層の間にある。

光干渉ＭＥＭＳディスプレイ素子を備えている一つの光干渉変調器ディスプレイ実施形態を図１に示す。これらのデバイスでは、画素は明暗状態のいずれかにある。明（「オン」または、「開放」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光の大部分をユーザーへ反射する。暗（「オフ」または「閉鎖」）状態では、ディスプレイ素子は、入射可視光をユーザーへほとんど反射しない。実施形態によっては、「オン」状態と「オフ」状態の光反射特性は逆であってもよい。ＭＥＭＳ画素は、白黒に加えてカラー表示を考慮し、特定の色で主に反射するように構成することが可能である。

図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の二つの隣接画素を描いた等角投影図であり、各画素はＭＥＭＳ光干渉変調器を備えている。いくつかの実施形態では、光干渉変調器ディスプレイは、これらの光干渉変調器の行／列アレイを備えている。各光干渉変調器は、互いに可変かつ制御可能な距離に位置する一対の反射層を含んでおり、少なくとも一つの可変次元をもつ共振光学キャビティを形成している。一実施形態では、一方の反射層が二つの位置の間で移動されうる。第一の位置（ここでは弛緩位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きな距離に位置している。第二の位置（ここでは動作位置と呼ぶ）では、可動反射層は、固定部分反射層に隣接し密接して位置している。二つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて強め合ってまたは弱め合って干渉し、各画素について全体反射状態または非反射状態のいずれかを作り出す。

図１の画素アレイの図示部分は二つの隣接する光干渉変調器１２ａと１２ｂを含んでいる。左側の光干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは光学スタック１６ａからの所定距離の弛緩位置に図示されており、光学スタック１６ａは部分的反射層を含んでいる。右側の光干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは光学スタック１６ｂに隣接する動作位置に図示されている。

光学スタック１６ａと１６ｂ（光学スタック１６と総称する）は、ここに参照するように、典型的にはいくつかの融合層からなり、それらは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分的反射層、透明誘電体を含みうる。したがって、光学スタック１６は、電気的に伝導性で、部分的に透明で、部分的に反射的であり、たとえば透明基板２０上に上記の層の一つ以上を堆積することにより作られうる。部分的反射層は、さまざまな金属、半導体および誘電体などの部分的に反射的であるいろいろな物質から形成することができる。部分的反射層は、物質の一以上の層で作ることができ、層のおのおのは単一の物質または複数の物質の組み合わせで作ることができる。

いくつかの実施形態では、光学スタックの層は平行ストリップにパターニングされ、後述するようにディスプレイデバイス中の行電極を形成しうる。可動反射層１４ａ，１４ｂは、ポスト１８の上面およびポスト１８間に堆積された介在犠牲物質の上に堆積された（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）一つまたは複数の堆積金属層の一連の平行ストリップとして形成してもよい。犠牲物質をエッチング除去すると、可動反射層１４ａ，１４ｂが光学スタック１６ａ，１６ｂから規定間隙１９だけ離れる。アルミニウムなどの高伝導反射物質を反射層１４に使用してもよく、これらのストリップがディスプレイデバイスの列電極を形成してもよい。

印加電圧がないとき、図１の画素１２ａに示すように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａの間にキャビティ１９が残り、可動反射層１４ａは機械的弛緩状態にある。しかしながら、選択した行と列に電位差を印加すると、対応する画素の行電極と列電極の交差により形成されたコンデンサーがチャージされ、静電力が電極同士を引き寄せる。電圧が十分に高ければ、可動反射層１４が変形し、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側の画素１２ｂに示されるように、光学スタック１６内の（この図には示していない）誘電体層が短絡するのを防止するとともに層１４と層１６の間の分離距離を制御しうる。その振る舞いは印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射対非反射画素状態を制御することができる行／列動作は、従来のＬＣＤやほかのディスプレイ技術で使用される行／列動作に多くの点で類似している。

図２〜５Ｂは、表示用途の光干渉変調器のアレイを使用するための一つの代表的なプロセスとシステムを示している。

図２は、本発明の観点を組み込んでよい電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。この代表的な実施形態では、電子デバイスは、ＡＲＭやＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＩＩ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ ＩＶ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用シングルまたはマルチチップマイクロプロセッサー、またはデジタルシグナルプロセッサーやマイクロコントローラー、プログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサーであってもよいプロセッサー２１を含んでいる。この分野で一般に行なわれているように、プロセッサー２１は一つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されうる。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサーは、ウェブブラウザや電話アプリケーション、電子メールプログラム、ほかのソフトウェアアプリケーションを含め、一つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されてもよい。

一実施形態では、プロセッサー２１もアレイドライバー２２と通信するように構成されている。一実施形態では、アレイドライバー２２は、ディスプレイアレイすなわちパネル３０に信号を供給する行ドライバー回路２４と列ドライバー回路２６を含んでいる。図１に示したアレイの断面は図２の１−１線によって示されている。ＭＥＭＳ光干渉変調器については、行／列動作プロトコルは、図３に示したデバイスのヒステリシス特性を利用してよい。可動層を弛緩状態から動作状態まで変形させるにはたとえば１０ボルトの電位差を必要としてよい。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が１０ボルト未満に降下する際、可動層はその状態を維持する。図３の代表的な実施形態では、電圧が２ボルト未満の降下するまで可動層は完全に弛緩しない。したがって、デバイスが弛緩または動作状態で安定している印加電圧の窓が存在する電圧の範囲（図３に示した例では約３〜７Ｖ）がある。ここでは、これを「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ぶ。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイは、行ストロービングのあいだ、ストローブされた行中の動作されるべき画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、弛緩されるべき画素が０ボルト近くの電圧差にさらされるように、行／列動作プロトコルを設計することが可能である。ストローブの後、画素は、行ストローブによっておかれた状態のままであるように、約５ボルトの定常状態電圧差にさらされる。書き込み後、各画素は、この例の３−７ボルトの「安定窓」内の電位差にある。この特徴は、図１に示した画素設計を同じ印加電圧状態の下で動作または弛緩の事前状態のいずれかに安定にする。光干渉変調器の各画素は、動作状態であれ弛緩状態であれ、実質的に固定反射層と可動反射層によって形成されるコンデンサーであるので、この安定状態は、ほとんど消費電力を伴わないヒステリシス窓内の電圧で保持することができる。印加電位が固定されていれば、実質的に電流は画素に流れ込まない。

代表的アプリケーションでは、表示フレームは、第一行中の動作画素の所望のセットにしたがって列電極のセットをアサートすることにより作成してよい。次に行パルスを行１電極に印加し、アサートされた列線に対応する画素を動作させる。次に列電極のアサートされたセットを変更し、第二行中の動作画素の所望のセットに対応させる。次にパルスを行２電極に印加し、行２中の適当な画素をアサートされた列電極にしたがって動作させる。行１画素は行２パルスに影響されず、行１パルスのあいだに設定された状態のままである。これを一連の行の完全にわたり順次に繰り返してフレームを生成してよい。一般に、フレームは、毎秒所望のフレーム数でこのプロセスを絶えず繰り返すことにより、新しい表示データでリフレッシュおよび／またはアップデートされる。表示フレームを生成するために画素アレイの行電極と列電極を駆動するための種々いろいろなプロトコルもまた周知であり、これは本発明と共に使用してよい。

図４と５Ａと５Ｂは、図２の３×３アレイに表示フレームを生成するための一つの可能な動作プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を示す画素に使用してよい列と行の電圧レベルの可能なセットを示している。図４の実施形態において、画素を動作させることは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を＋ΔＶにセットすることを含んでおり、それらは、それぞれ、−５ボルトと＋５ボルトに一致していてもよい、画素を弛緩させることは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を同じ＋ΔＶにセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生成することより実施する。行電圧がゼロボルトに保持される行では、画素は、列が＋Ｖ_ｂｉａｓか−Ｖ_ｂｉａｓかにかかわらず、それらがもとあった状態で安定している。また図４に示すように、上述したほかに逆極性の電圧を使用することができること、たとえば、画素を動作させることが適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットすることを含みうることもわかるであろう。本実施形態では、画素を解放することは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、適切な行を−ΔＶにセットして、画素を横切ってゼロボルト電位差を生産することにより実施する。

図５Ｂは、図５Ａに示したディスプレイ配列をもたらす図２の３×３アレイに印加する一連の行と列の信号を示しているタイミング図であり、ここで動作画素は非反射である。図５Ａに示したフレームを書き込む前に、画素は任意の状態であってもよく、この例では、すべての行が０ボルト、すべての列が＋５ボルトにある。これらの印加電圧では、すべての画素はそれらの既存の動作状態または弛緩状態で安定している。

図５Ａのフレーム中では、画素（１，１）と（１，２）、（２，２）、（３，２）、（３，３）が動作される。これを実施するため、行１の「線時間」のあいだ、列１と列２は−５ボルトにセットし、列３は＋５ボルトにセットする。これは任意の画素の状態を変更しない。なぜなら、すべての画素は３〜７ボルトの安定窓にあるままであるからである。次に行１を、０から５ボルトまで上がってゼロに戻るパルスでストローブする。これは（１，１）と（１，２）画素を動作させ、（１，３）画素を弛緩させる。アレイ中のほかの画素は影響されない。行２を望むようにセットするため、列２を−５ボルトにセットし、列１と列３を＋５ボルトにセットする。次に行２に印加した同じストローブは、画素（２，２）を動作させ、画素（２，１）と（２，３）を弛緩させる。再び、アレイ中のほかの画素は影響されない。列２と列３を−５ボルトに、列１を＋５ボルトにセットすることにより行３を同様にセットする。行３のストローブは図５Ａに示すように行３の画素をセットする。フレームを書き込んだ後、行電位はゼロになり、列電位は＋５または−５ボルトの一方のままとなることが可能であり、ディスプレイは次に図５Ａの配列で安定する。多数すなわち何百もの行と列に対して同じ手順を使用することが可能であることがわかるであろう。行と列の動作を実施するのに使用される電圧のタイミングとシーケンスとレベルは、上に概説した一般的な原理の範囲内で広く変えることが可能であり、上述の例は代表的なだけであり、任意の動作電圧方法もここに説明したシステムと方法で使用することが可能である。

図６Ａと６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の実施形態を示すシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０はたとえば携帯（移動）電話とすることができる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０またはそれの少しの変形の同じコンポーネントは、テレビやポータブルメディアプレイヤーなどのさまざまなタイプのディスプレイデバイスの例ともなる。

ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１とディスプレイ３０とアンテナ４３とスピーカー４５と入力デバイス４８とマイクロホン４６とを含んでいる。ハウジング４１は一般に、射出成形と真空成形を含む、当業者に周知ないろいろな製造プロセスのいずれかから形成される。さらに、ハウジング４１は、これらに限定されないが、プラスチックや金属、ガラス、ゴム、陶器、またはそれらの組み合わせを含む、いろいろな物質のいずれかから作られうる。一実施形態では、ハウジング４１は、異なる色のまたは異なるロゴや絵や記号を有しているほかの着脱部と交換されてよい（図示しない）着脱部を含んでいる。

代表的なディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、ここに説明するように、双安定ディスプレイを含むいろいろなディスプレイのいずれかであってもよい。ほかの実施形態では、ディスプレイ３０は、当業者に周知なように、プラズマやＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、上述したＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴやほかのチューブデバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含んでいる。しかしながら、本実施形態を説明する目的のため、ディスプレイ３０は、ここに説明するように、光干渉変調器ディスプレイを含んでいる。

代表的なディスプレイデバイス４０の一実施形態のコンポーネントを図６Ｂに概略的に示す。図示の代表的なディスプレイデバイス４０はハウジング４１を含んでおり、その中に少なくとも部分的に囲まれた追加コンポーネントを含むことができる。たとえば、一実施形態では、代表的なディスプレイデバイス４０は、トランシーバー４７に接続されるアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含んでいる。トランシーバー４７はプロセッサー２１に連結されており、それはコンディショニングハードウェア５２に連結されている。コンディショニングハードウェア５２は信号を整える（たとえば信号をフィルター処理する）ように構成されうる。コンディショニングハードウェア５２はスピーカー４５とマイクロホン４６に連結されている。プロセッサー２１も入力デバイス４８とドライバーコントローラー２９に連結されている。ドライバーコントローラー２９はフレームバッファ２８とアレイドライバー２２に接続され、これはさらにディスプレイアレイ３０に接続されている。電源５０は、特定の代表的なディスプレイデバイス４０設計によって必要とされるすべてのコンポーネントにパワーを供給する。

ネットワークインターフェース２７は、代表的なディスプレイデバイス４０がネットワーク上の一つ以上のデバイスと通信できるように、アンテナ４３とトランシーバー４７を含んでいる。一実施形態では、ネットワークインターフェース２７はまたいくつかの処理容量を有し、プロセッサー２１の要件を取り除いてもよい。アンテナ４３は、信号の送受信用の当業者に周知の任意のアンテナである。一実施形態では、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格によりＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）や（ｂ）や（ｇ）を含むＲＦ信号を送受信する。別の実施形態では、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）規格によりＲＦ信号を送受信する。携帯電話の場合、アンテナは、無線セル電話ネットワーク内で通信するために使用されるＣＤＭＡやＧＳＭ、ＡＭＰＳ、ほかの既知信号を受信するように設計されている。トランシーバー４７はアンテナ４３から受信した信号を、それらがプロセッサー２１によって受信されさらに操作されうるように前処理する。トランシーバー４７はまたプロセッサー２１から受信した信号を、それらがアンテナ４３を介して代表的なディスプレイデバイス４０から送信されうるように処理する。

代替実施形態では、トランシーバー４７はレシーバーと交換することが可能である。また別の代替実施形態では、ネットワークインターフェース２７は像源と取り替えることが可能であり、像源はプロセッサー２１に送る画像データを記憶または生成することができる。たとえば、像源は、画像データを収容したデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）やハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールとすることができる。

プロセッサー２１は一般に、代表的なディスプレイデバイス４０の動作全体を制御する。プロセッサー２１は、ネットワークインターフェース２７や像源からの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを行画像データに、または行画像データへ容易に処理されるフォーマットに処理する。次にプロセッサー２１は処理したデータを記憶のためにドライバーコントローラー２９またはフレームバッファ２８へ送る。生データは、典型的には画像内の各場所における画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色と彩度とグレースケールレベルを含みうる。

一実施形態では、プロセッサー２１は、マイクロコントローラーまたはＣＰＵ、論理演算装置を含み、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御する。コンディショニングハードウェア５２は、スピーカー４５に信号を送信するために、またマイクロホン４６から信号を受信するために、一般に増幅器とフィルターを含んでいる。コンディショニングハードウェア５２は代表的なディスプレイデバイス４０内のディスクリートコンポーネントであってもよく、またはプロセッサー２１やほかのコンポーネント内に組み込まれていてもよい。

ドライバーコントローラー２９は、プロセッサー２１によって生成された行画像データをプロセッサー２１から直接またはフレームバッファ２８からとり、アレイドライバー２２への高速伝送に適切な行画像データに再フォーマットする。具体的には、ドライバーコントローラー２９は行画像データを、ラスター状フォーマットを有するデータ流れに再フォーマットし、それは、ディスプレイアレイ３０を横切って走査するのに適した時間順序を有している。次にドライバーコントローラー２９はフォーマットした情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラーなどのドライバーコントローラー２９はしばしばスタンドアロンの集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサー２１に付随されるが、そのようなコントローラーは多くの手法によって実現されてよい。それらはハードウェアとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、ソフトとしてプロセッサー２１に埋め込まれても、アレイドライバー２２にハードウェアに完全に集積されてもよい。

典型的には、アレイドライバー２２はドライバーコントローラー２９からフォーマットされた情報を受信し、ビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリックスの画素から来る何百もの時には何千ものリードに毎秒何度も印加される波形の並列セットに再フォーマットする。

一実施形態では、ドライバーコントローラー２９とアレイドライバー２２とディスプレイアレイ３０は、ここに説明したディスプレイのどのタイプにも適切である。たとえば、一実施形態では、ドライバーコントローラー２９は、従来のディスプレイコントローラーや双安定ディスプレイコントローラー（たとえば光干渉変調器コントローラー）である。別の実施形態では、アレイドライバー２２は、従来のドライバーや双安定ディスプレイドライバー（たとえば光干渉変調器ディスプレイ）である。一実施形態では、ドライバーコントローラー２９はアレイドライバー２２に集積されている。そのような実施形態は、携帯電話、時計、ほかの小面積ディスプレイなどの高集積システムに共通している。また別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイや双安定ディスプレイアレイ（たとえば光干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。

入力デバイス４８は、ユーザーが代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するのを可能にする。一実施形態では、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードや電話キーパッドなどのキーパッドや、ボタン、スイッチ、タッチセンシティブスクリーン、感圧または感熱膜を含んでいる。一実施形態では、マイクロホン４６は代表的なディスプレイデバイス４０用の入力デバイスである。マイクロホン４６を使用してデバイスにデータを入力するとき、代表的なディスプレイデバイス４０の動作を制御するためにユーザーがボイスコマンドを与えてもよい。

この分野で周知なように、電源５０はいろいろなエネルギー蓄積装置を含みうる。たとえば、一実施形態では、電源５０は、ニッケル−カドミウム電池やリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の実施形態では、電源５０は、再生可能エネルギー源とコンデンサー、プラスチック太陽電池と太陽電池ペイントを含む太陽電池である。別の実施形態では、電源５０は壁付コンセントからパワーを受け取るように構成される。

いくつかの実施においては、上述したように、電子ディスプレイシステムのいくつかの場所に配置することが可能であるドライバーコントローラーに、制御プログラム化が存在する。いくつかのケースでは、制御プログラム化はアレイドライバー２２に存在する。たくさんのハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントおよびさまざまな構成に対して上述した最適化が実現されてよいことは当業者であればわかるであろう。

上述した原理にしたがって動作する光干渉変調器の構造の詳細は広く変更されてよい。たとえば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４をその支持構造の５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは図１の実施形態の断面図であり、金属物質１４のストリップが直交して延びている支持体１８上に堆積されている。図７Ｂでは、可動反射層１４がつなぎ３２によってコーナーだけで支持体に取り付けられている。図７Ｃでは、可動反射層１４が変形可能層３４からつるされており、変形可能層３４は可撓性金属で構成されうる。変形可能層３４は、直接または間接的に、変形可能層３４の周囲の周りの基板２０に連結している。これらの接続はここでは支持体またはポスト１８と呼ぶ。図７Ｄに示した実施形態は、その上に変形可能層３４が横たわる支持ポストプラグ４２を含む支持ポスト１８を有している。図７Ａ〜７Ｃのように、可動反射層１４はキャビティの上につるされるが、変形可能層３４は、変形可能層３４と光学スタック１６の間の穴を満たすことにより、支持ポストを形成しない。むしろ、支持ポスト１８は平坦化物質で作られ、それは支持ポストプラグ４２を形成するために使用される。図７Ｅに示す実施形態は、図７Ｄに示した実施形態に基づくが、図示しない追加の実施形態と同様に、図７Ａ〜７Ｃに示した実施形態のいずれに適用してもよい。図７Ｅに示した実施形態では、金属またはほかの伝導物質の追加層がバス構造４４を形成するために使用された。これは信号を光干渉変調器の背面に沿って転送するのを可能にし、さもなければ基板２０上に形成されなければならないであろう多くの電極を取り除く。

図７Ａ〜７Ｅに示した実施形態では、光干渉変調器は直視型デバイスとして機能し、画像は透明基板２０の正面側つまり変調器が配置される側の反対側から見られる。これらの実施形態では、変形可能層３４を含め、反射層１４は、基板２０に対向する反射層の側にある光干渉変調器の部分を光学的に遮へいする。これは、遮へい領域が像品質に悪影響を与えずに構成され動作されることを可能にする。そのような遮へいは、図７Ｅのバス構造４４を可能にし、それは、アドレシングおよびそのアドレシングに起因する動作など、変調器の電気機械の特性から変調器の光学的性質を分離する能力を提供する。この分離可能な変調器アーキテクチャは、変調器の電気機械的観点と光学的観点のために使用される構造設計と物質が互い独立に選択され機能することを可能にする。さらに、図７Ｃ〜７Ｅに示した実施形態は、変調器の機械的特性からの反射層１４の光学的特性の非干渉を得るという追加の利点を有し、それは変形可能層３４によって実現される。これは、反射層１４に使用する構造設計と物質を光学的特性に対して最適化し、また変形可能層３４に使用する構造設計と物質を所望の機械的特性に対して最適化すること可能にする。

上述した光干渉変調器は、ＭＥＭＳデバイスを作るための技術で公知の任意の適切な製造技術を使用して製造されうる。たとえば、光干渉変調器を構築するさまざまな物質層は、透明基板の上に連続して堆積され、堆積ステップ間には適当なパターニング・エッチングステップを伴ってよい。光干渉変調器中の物質が互いに隣接して堆積されるので、相互作用が物質間に生じることがある。ある場合には、この相互作用が、最終デバイスの製造および／または特性にマイナスの影響を及ぼす。たとえば、二層の相互作用による合金または化合物の形成が不完全なエッチングを引き起こすことがある。なぜなら、使用するエッチング液が合金または化合物を除去することに有効でないかもしれないからである。さらに、意図しない合金または化合物の形成は、引張応力を変えたりして層の物理的特性を変えるかもしれない。

いくつかの実施形態では、多数の層は、堆積ステップ間にいかなるエッチングステップもない光干渉変調器製造中に堆積されてよい。たとえば、上述した可動反射層は、二つより多くの層を有する複合構造体からなってよい。一実施形態では、一層が高い反射率特性を提供する一方で、第二の層が反射層のための機械的支持を提供する。層の複合と厚さは可動反射層の引張応力を決定する。引張応力が低すぎると、弛緩状態にあるとき、可動反射層はたるむかもしれないし、動作後に十分にはね返らないかもしれない。引張応力が高すぎると、可動反射層は動作しないかもしれない、または製造中に離層するまたはゆがむかもしれない。層の複合と厚さはまた、可動反射層の強固さに影響する。

複合可動反射層を利用する一つの光干渉変調器設計を図８に示す。製造中に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）１５４の層を透明基材１５２の上に堆積する。ＩＴＯ１５４は透明導電体であり、光干渉変調器中の可動反射層とプレートの間に電圧を印加することができるように導電性プレートを提供する。一実施形態では、ＩＴＯは約５００オングストロームの厚さである。次に、クロム１５０の層を堆積する。一実施形態では、クロム１５０は比較的薄く（たとえば、好ましくは約５０オングストロームと１５０オングストロームの間、一実施形態では７０オングストローム）、それが部分的な反射体として働くことを可能する。あるいは、クロム層１５０を基板１５２の上に堆積し、続いてＩＴＯの層１５４を堆積してもよい。次に、誘電体層１５６／１５８を堆積する。誘電体層は一以上の酸化物からなってよい。いくつかの実施形態では、誘電体層１５６／１５８は複合層であってよい。たとえば、ＳｉＯ_２１５６の比較的厚い層（たとえば、好ましくは３００オングストロームと６００オングストロームの間、一実施形態ではおよそ４５０オングストローム）を堆積し、続いてＡｌ_２Ｏ_３１５８の薄い層（たとえば、好ましくは約５０オングストロームと１５０オングストロームの間、一実施形態では、７０オングストローム）を堆積してＳｉＯ_２１５６を保護してもよい。いくつかの実施形態では、三つ以上の酸化物層を使用してもよい（たとえばＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３）。酸化物層１５６／１５８は、可動反射層とクロム１５０の間に絶縁層を提供する。特に動作状態にあるとき、層の厚さは光干渉変調器の干渉特性を決定する。誘電性の副層はまた、パターニングまたは犠牲層（後述する）の除去の間のエッチストップとして、または電荷捕獲層として働くために使用されうる。上述した層は、図１と７Ａ〜７Ｅに関して上述した光学スタック１６に相当する。これらの層をパターニングおよびエッチングして、光干渉変調器ディスプレイの中の行を形成してもよい。

次のステップで、犠牲層１６０（たとえば、好ましくは約１０００オングストロームと３０００オングストロームの間、一実施形態ではおよそ２０００オングストローム）を堆積する。犠牲層は、ほかの物質に影響せずに、容易にエッチング除去できる物質で満ちた空間を提供する。一実施形態では、犠牲層１６０はモリブデンである。犠牲層の好適な物質のほかの例はポリシリコン、非晶質シリコンまたはフォトレジストを含んでいる。製造の最終ステップで、犠牲層１６０をエッチング除去して、可動反射層と誘電体層すなわちスタック１５６，１５８の間の空隙を作り出す。可動反射層を支持するポストとレールの形成のため、層の中にホールとトレンチを作る犠牲層１６０のパターニングとエッチングを使用してもよい。平面の物質１６２を塗布して穴を埋めてポストを形成してもよい。最後に、可動反射層１６４／１６６を形成する。一実施形態では、可動反射層１４を形成する。一実施形態では、可動反射層１４は、反射層１６４と、反射層１６４を支持する機械的層１６６とを含んでいる。一実施形態では、反射層１６４はアルミ層（たとえば、好ましくは約３００オングストロームと約１５００オングストロームの間の厚さ、一実施形態中ではおよそ５００オングストローム）であり、機械的層１６６はニッケル層（たとえば、好ましくは約５００オングストロームと約２０００オングストロームの間、一実施形態ではおよそ１４５０オングストローム）である。いくつかの実施形態では、ニッケル層１６６の上に追加のアルミ層を追加して、パターニング中に使用するフォトレジストによりよい粘着力を与える。可動反射層１４をパターニングおよびエッチングして、光干渉変調器ディスプレイの中の列を形成してもよい。

図８に示した構造体中の犠牲層１６０をエッチング除去したのちに、図７Ａに示したものと同様の光干渉変調器が得られる。いくつかの実施形態では、ほかの層の追加の前に暗いマスク層を透明基材１５２に加えてもよい。暗いマスク層は、ポストまたはレールなどの構造体の部分からの反射を減らすためにパターニングされてもよい。いくつかの実施形態では、暗いマスク層はＭｏＣｒ層と酸化物層を含んでいる。当業者であれば、光干渉変調器を形成するために、ここに述べたもののほかにパターニングとエッチングのステップを使用してもよいことがわかるであろう。さらに、図７Ｂ〜７Ｅにたとえば示すように、光干渉変調器のほかの構造が可能であることがわかるであろう。

上述したように、いくつかの実施形態では、可動反射層は反射層１６４と機械的層１６６からなる。一実施形態では、機械的層１６６は、反射層１６４よりも高いヤング率を有するように選ばれ、それにより、複合可動反射層１４の機械的性質を高める。たとえば、ニッケルは、アルミニウムよりも高いヤング率を有する。しかしながら、ニッケルは、ＭＥＭＳと液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）製造設備で典型的に出会うファウンドリープロセスで一般に使用されない。したがって、光干渉変調器へのニッケルの使用は、光干渉変調器ベースのディスプレイの大量生産のための費用を増加させる。機械的支持のためのニッケルの代替物はクロムであり、これもまたアルミニウムよりも高いヤング率を有する。クロムは、典型的なファウンドリープロセスで使用される標準物質である。しかしながら、アルミ層の上へのクロムの堆積中に、クロムとアルミニウムは混ざってそれらの界面に合金を形成する。アルミニウムとクロムの間の合金形成は、ほかの金属物質間と同様に、ガルバノ効果（電極ポテンシャルの差による原子の拡散）、熱移動（たとえばホット堆積プロセス中）および電気移動（たとえば電界の印加によって引き起こされた移動）などの影響のために起こりうる。合金の形成は、製造中に問題を引き起こすことがある。たとえば、合金は、二つの別々の金属をエッチングするために使用するエッチング液に敏感でないかもしれない。Ａｌ−Ｃｒの場合、クロムをエッチングするために使用するＣＲ１４も、アルミニウムをエッチングするために使用するＰＡＮも、Ａｌ−Ｃｒ合金を完全にエッチングすることに有効でない。さらに、合金形成は、不所望な方法で複合構造体の機械的性質を変えてしまうことがある。

したがって、二層間の本質的な拡散を防止するために、二層間に配置された拡散バリアがここに提供される。たとえば、バリアは、光干渉変調器アレイ可動反射層１４の反射層と機械的支持層の間に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、拡散が防止される層の一方または両方が金属である。図９Ａに示されるように、図８に関して上述した製造は、金属反射層１６４と金属機械的支持層１６６の間の可動反射層１４に追加の拡散バリア層１７０を堆積するように変更してもよい。図９Ｂは、リリースエッチングによって犠牲層１６０を除去した後の結果的光干渉変調器構造を示している。拡散バリア層１７０は、光干渉変調器の動作中、可動反射層１４の一部のままである。

いくつかの実施形態では、拡散バリア層は、カーバイド、窒化物、酸化物またはホウ化物を含んでいる。適切な物質の限定されない例は、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、Ｓｉ_３Ｎ_４、窒化チタン、窒化タンタル、シリコンカーバイド、炭化チタン、アルミノシリケイトおよびＴｉＢ_２を含んでいる。ほかの実施形態では、拡散バリア層は金属または合金を含んでいる。限定されない例は、チタン、タングステン、チタンタングステン合金、シリコンおよびタンタルを含んでいる。拡散バリア層は、物理蒸着堆積、化学蒸気堆積またはゾルゲル法など、この分野の中で既知の任意の適切な技術を使用して堆積されてよい。拡散バリア層の厚さは、層の一方の側の物質の相互拡散を実質的に抑制するのにふさわしい任意の厚さであってよい。一実施形態では、厚さは、好ましくは約１５オングストロームよりも大きく、より好ましくは約３０オングストロームと約１００オングストロームの間にある。処理中、拡散バリア物質に対して活性のあるエッチング液を使用して、拡散バリアを含んでいる構造体を適切にパターニングしてもよい。たとえば、二酸化シリコンを使用するとき、ＰＡＤエッチング液を使用してよい。拡散バリア層を含んでいる複合構造体をパターニングする必要があるとき、一連のエッチング液でそのようにしうる。たとえば、アルミニウム／二酸化シリコン／クロムを含んでいる可動反射層は、エッチング液としてＣＲ１４、ＰＡＤおよびＰＡＮを連続して使用してパターニングおよびエッチングすることができる。各エッチングステップのあいだ、下にある物質は、上にある物質のエッチングに対するエッチストップとして働く。したがって、たとえば、ＣＲ１４でクロムをエッチングするあいだ、下にある二酸化シリコンがクロムのエッチングに対するエッチストップとして働く。

拡散バリア層が絶縁体であるとき、金属反射層１６４または金属機械的支持層１６６のいずれかが、光干渉変調器アレイの駆動用のリード線に接続されてもよい。たとえば、金属機械的支持層１６６とＩＴＯ１５４層の間に印加された電圧を使用して、可動反射層１４全体を誘電体スタック１５６，１５８にくずれさせてよい。あるいは、電圧は、金属反射層１６４とＩＴＯ１５４層の間に印加されてもよい。

したがって、一実施形態では、その間に拡散バリア層を有する少なくとも二つの金属層を有するＭＥＭＳ構造体を製造するための方法が提供される。図１０は、そのような方法のフローチャートを示している。ブロック２００において、第一の金属層を堆積する。たとえば、第一の金属層は、光干渉変調器製造の間に犠牲層の上に堆積されたアルミニウムであってよい。ブロック２０２において、第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積する。ブロック２０４において、拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積する。次に、三つの層をパターニングおよびエッチングする。一実施形態では、三つの異なるエッチング液を使用して、三つの層を連続してエッチングする。たとえば、ブロック２０６では、第二の金属層を第一のエッチング液でエッチングしてよい。次に、ブロック２０８では、拡散バリア層を第二のエッチング液でエッチングしてよい。最後に、ブロック２１０では、第一の金属層を第三のエッチング液でエッチングしてよい。エッチング中に三層すべてに同じパターンを適用してもよい。たとえば、フォトレジストの単一層を第二の金属層に塗布し、続いて単一パターンを露光する。フォトレジストを現像した後の連続するエッチングは三層すべてに同じパターンがエッチングされるようにする。第二の金属層、エッチングされた後、拡散バリア層のエッチング中にハードマスクとして働くこともできる。同様に拡散バリアは、エッチングされた後、第一の金属層のエッチング中にハードマスクとして働くことができる。特定の実施形態によっては、ステップが、ここに示したフローチャートに示されたものに追加されてもよく、あるいは、いくつかのステップが除去されてもよい。さらに、ステップの順序は用途に応じて再配列してもよい。

アルミニウムとクロムの間の使用のための拡散バリア層を上述したが、それは、それらの界面において混ざるポテンシャルを有する任意の二つの物質間に有用に使用しうることがわかるであろう。たとえば、アルミニウムと潜在的に混ざるクロム以外の物質の限定されない例は、チタン、銅、鉄、シリコン、マンガン、マグネシウム、リチウム、銀、金、ニッケル、タンタルおよびタングステンを含んでいる。

ここに説明した拡散バリア層は、上述した光干渉変調器可動反射層以外のＭＥＭＳ構造体に使用してもよいこともまたわかるであろう。一般に、そのような拡散バリア層はＭＥＭＳデバイスの中に任意の二つの金属層間に使用してもてよい。たとえば、ＭＥＭＳデバイスの中の多くの機械的膜は、上述した可動反射層の中など、複合層を要求するかもしれない。拡散バリア層の使用は、複合機械的膜に使用しうる金属の数を拡大する。複合構造体が必要かつ個々の物質が別々の特性を有するとき、たとえば、一つの物質がある光学的性質を要求し、他方がある機械的なおよび／または電気的特性を要求する場合、バリア層は特に有用でありうる。

いくつかの実施形態では、上述した例に関しては、拡散バリア層がＭＥＭＳ製造中にエッチストップとして働きうることもまたわかるであろう。アルミニウム／二酸化シリコン／クロム可動反射層中のクロム用のエッチストップとして動作することに加えて、光干渉変調器の製造のあいだ、ここに説明した拡散バリア層を犠牲層と可動反射層の間に堆積することもできる。この例における拡散バリア層は、犠牲層物質（たとえばモリブデン）と可動反射層（たとえばアルミニウム）中の隣接した物質との間の相互拡散を共に防止し、これにより、可動反射層中の隣接する物質のエッチング中に犠牲層を保護する。

いくつかの実施形態では、上述したように、二つの金属層を有し、その間に拡散バリア層のある複合ＭＥＭＳ構造体が提供される。いくつかの実施形態では、三物質すべての厚さは複合構造体の所望の物理的性質を最適化するように選ばれる。考えうる物理的性質は、これに限定されないが、光学的性質、電気的性質、熱的性質および機械的性質を含んでいる。たとえば、それが製造プロセスから残存することはもちろん、ある所望の機械的性質を有するように、機械的膜が指定された引張応力を有することが望まれうる。ここに説明した金属層の例は引張応力を増加させる一方、ここに説明した拡散バリア物質は、主に圧縮応力によって特徴づけられ、より高い弾性率を有しており、引張応力を減少させる。したがって、いくつかの実施形態では、所望の引張応力を有するＭＥＭＳデバイスの中の機械的膜を得るための方法が提供される。

図１１は、そのような一つの方法のためのフローチャートを示している。ブロック２４８において、機械的膜の特定の用途に基づいて所望の引張応力または引張応力の範囲を前もって決定する。ブロック２５０において、機械的膜に望まれる前もって決定した引張応力全体に少なくとも部分的に基づいて、引張応力を有する第一の物質の厚さを選択する（たとえば金属物質）。ブロック２５２において、機械的膜に望まれる前もって決定した引張応力全体に少なくとも部分的に基づいて、圧縮応力を有する第二の物質の厚さを選択する（たとえば拡散バリア物質）。次に、ブロック２５４において、第一の物質の層を形成する。最後に、ブロック２５６において、第二の物質の層を第一の物質に隣接させて形成する。第一の物質中の引張応力と第二の物質中の圧縮応力の組み合わせが機械的膜に複合引張応力を生じさせる。引張応力または圧縮応力を有する付加的層を加えてもよいことがわかるであろう。たとえば、圧縮応力物質がまた拡散バリアとして働くとき、上述したように三つの層が含まれていてもよい。

いくつかの実施形態では、アルミニウムケイ素ジオキシドクロム複合構造体からなる光干渉変調器可動反射層が提供される。いくつかの実施形態では、二酸化シリコンは好ましくは少なくとも約１５オングストローム、より好ましくは約３０オングストロームと約１００オングストロームの間の厚さを有する。いくつかの実施形態では、アルミ層の厚さは好ましくは約２００オングストロームと約２０００オングストロームの間、より好ましくは約８００オングストロームと約１２００オングストロームの間にある。いくつかの実施形態では、クロム層の厚さは、好ましくは約８０オングストロームと約１０００オングストロームの間、より好ましくは約１００オングストロームと約５００オングストロームの間にある。

実例
実例１ 残留応力の測定
二酸化シリコン拡散バリアのあるものとないものの、アルミニウムとクロムのさまざまな厚さを含んでいるいくつかのフィルムスタックをｐ型シリコンモニターウェハー上に堆積した。レーザー反射率を使用して堆積前後にシリコンウェハーの曲率を測定した。この曲率をストニー方程式に使用してフィルムスタック中の残留応力の測定を行なった。ＭＲＣ６９３スパッタリング装置を使用してフィルムスタックを堆積した。表１は、製造したさまざまなフィルムスタックと結果の残留応力をリストアップしている。比較のため、名目上のＡｌ（３００オングストローム）／Ｎｉ（１０００オングストローム）フィルムスタックは、約２５０〜３００ＭＰａの間の平均残留応力を有することがわかった。

より厚いクロム膜がフィルムスタックの引張応力を増加させることがわかった。さらに、別の実験は、１０００オングストロームアルミニウム膜の残留応力が１０ＭＰａで、３５０オングストローム二酸化シリコン膜が−１２３ＭＰａであることを示した。したがって、これらの実験は、二酸化シリコンとクロムの厚さを調節することが、Ａｌ／ＳｉＯ_２／Ｃｒを含んでいる機械的層の残留応力を調整するのに使用できることを示している。一実施形態では、光干渉変調器中の可動反射層用の好ましい引張応力は、約１００ＭＰａと約５００ＭＰａの間、より好ましくは約３００ＭＰａと約５００ＭＰａの間、最も好ましくは３５０ＭＰａである。

実例２ 拡散バリアを含んでいる光干渉変調器の製造
実例１で説明されたフィルムスタックを使用して光干渉変調器アレイ中の可動反射層を製造した。光学スタック、モリブデン犠牲層の堆積、平坦化物質の堆積の後、ＭＲＣ６９３スパッタリング装置を使用して１．１．４＋の単色のガラスウェハの上にフィルムスタックを堆積した。可動反射層フィルムスタックはＣＲ１４、ＰＡＤおよびＰＡＮエッチング液を連続して使用して、パターニングされエッチングされた。二酸化シリコンを欠くスタックでは、ＰＡＤエッチング液は除外された。１２０秒の充てん時間と３００秒の停止時間で２サイクルのドライＸｅＦ_２リリースエッチングでモリブデン犠牲層を除去した。表２は、各ウェハーに使用した可動反射層エッチング液を示している。

二酸化シリコン拡散バリアのないアルミニウムとクロムを含んでいる光干渉変調器のエッチングは成功しなかった。図１２は、プロセス側からのウェハー１１１−６の顕微鏡写真を示している。大きな円形パターン３００は、（リリースエッチング中のＸｅＦ_２の入り口のための）エッチングホールを形成する試みのエッチングが完全ではなかったことを示している。さらに、列を形成する可動反射層のカット３０２がよく規定されなかった。不完全なエッチングは処理中にＡｌＣｒ合金の形成に起因し、連続するエッチングを不完全にした。なぜならば、ＣＲ１４はＡｌＣｒ合金ではなく純粋なクロムにのみ有効であるからである。

対照的に、アルミニウムとクロムの層の間に二酸化シリコンの薄膜を入れることはエッチングを改善した。２０オングストロームの二酸化シリコンが入れられているとき、エッチングが改善された。しかしながら、より高いクロムエッチング時間（通常の約２倍の長さ）が必要だった。ウェハー１１１−１０のエッチングは成功しなかった。図１３Ａは、プロセス側からのウェハー１１１−８の顕微鏡写真を示しており、エッチングホール３００と列カット３０２の良好な形成を示している。図１３Ｂは、ガラス側からのウェハー１１１−８の顕微鏡写真である。光干渉変調器のうちのいくつかに、予期された緑色（画素３０４）から青（画素３０６）へのシフトによって観察したとき、可動反射層の中にいくらかのたるみがあるように思われた。図１４Ａと１４Ｂは、１０Ｖの動作電位を印加した前後のウェハー１１１−８を比較しており、明るい状態から暗い状態への変化が観察されたことを示している。しかしながら、可動反射層は、印加電位を除去したのちにはね返らなかった。これは、高いスティクションまたは不十分な引張応力を示している。

４００オングストロームの二酸化シリコン層を使用することによって結果がさらに改善された。ウェハー１０３−４のエッチングは非常に成功した。図１５Ａと１５Ｂは、５０Ｘ（図１４Ａ）と２００Ｘ（図１４Ｂ）拡大におけるガラス側からのウェハー１０３−４を示す顕微鏡写真である。図１６Ａと１６Ｂは、８Ｖの動作電位を印加した前後のウェハー１０３−４を比較しており、明るい状態から暗い状態への変化が観察されたことを示している。さらに、可動反射層は８Ｖの動作電位の除去にはね返った。これは低いスティクションが存在することを示している。図１７は、ウェハー１０３−４について測定した電位の関数として光学応答を示している。意義深いヒステリシスは観察されなかったが、応答は対称的で一貫していた。

ウェハー７１−７では、クロムの厚さが著しく増加されている。図１８Ａは、このウェハーのリリースエッチングの前の顕微鏡写真である。顕微鏡写真は、よく規定されたエッチングホールと列カットを伴った、可動反射層層の良好なエッチングを示している。しかしながら、図１８Ｂの顕微鏡写真に示されるように、ＸｅＦ_２リリースエッチングを適用したとき、可動反射層は砕けてくずれた。したがって、引張応力をあまりに増加させることは、損傷したウェハーという結果をもたらした。任意の特定の理論に結び付けられていないが、二酸化シリコンとクロムの厚さを最適化することによってなど、引張応力をさらに最適化することは、可動反射層層への損傷という結果をもたらすことなしに、改善されたヒステリシス特性を提供するだろうと信じられている。

本発明について実施形態と実例に関連して説明したが、本発明の要旨から逸脱することなしに、多くのさまざまな変更が可能であることが理解されよう。したがって、その本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

第一の光干渉変調器の可動反射層が弛緩位置にあり、第二の光干渉変調器の可動反射層が動作位置にある光干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部を描く等角投影図である。 ３×３光干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスの一実施形態を示すシステムブロック図である。 図１の光干渉変調器の一つの代表的な実施形態における可動ミラー位置対印加電圧の図である。 光干渉変調器ディスプレイを駆動するのに使用しうる１セットの行および列電圧を示している。 図２の３×３光干渉変調器の表示データの一つの代表的なフレームを示している。 図５Ａのフレームを書き込むために使用しうる行列信号の一つの代表的なタイミング図を示している。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 複数の光干渉変調器からなる視覚ディスプレイデバイスの実施形態を示すシステムブロック図である。 図１のデバイスの断面図である。 光干渉変調器の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器のまた別の代替実施形態の断面図である。 光干渉変調器の追加の代替実施形態の断面図である。 リリースエッチング前の光干渉変調器の断面である。 拡散バリア層を含んでいるリリース前の光干渉変調器の断面である。 リリースエッチング後の拡散バリア層を含んでいる光干渉変調器の断面である。 拡散バリア層を有するＭＥＭＳ構造体の製造のためのプロセスを示しているフローチャートである。 複合ＭＥＭＳ構造体中の引張応力を調整するためのプロセスを示しているフローチャートである。 Ａｌ／Ｃｒの可動反射層を有する光干渉変調器のプロセス側の顕微鏡写真である。 Ａｌ／ＳｉＯ_２／Ｃｒの可動反射層を有する光干渉変調器のプロセス側の顕微鏡写真である。 図１３Ａの光干渉変調器のガラス側の顕微鏡写真である。 非動作状態の図１３Ａと１３Ｂの光干渉変調器の顕微鏡写真である。 動作状態の図１３Ａと１３Ｂの光干渉変調器の顕微鏡写真である。 ５０Ｘ拡大におけるＡｌ／ＳｉＯ_２／Ｃｒの可動反射層を有する別の光干渉変調器の顕微鏡写真である。 ２００Ｘ拡大における図１５Ａの光干渉変調器の顕微鏡写真である。 非動作状態の図１５Ａと１５Ｂの光干渉変調器の顕微鏡写真である。 動作状態の図１５Ａと１５Ｂの光干渉変調器の顕微鏡写真である。 図１５Ａと１５Ｂの光干渉変調器の電圧の関数としての光学応答のグラフである。 リリースエッチング前のＡｌ／ＳｉＯ_２／Ｃｒの可動反射層を有する別の光干渉変調器の顕微鏡写真である。 リリースエッチング後の図１８Ａの光干渉変調器の顕微鏡写真である。

Claims (63)

1. 第一の金属層と、
   第二の金属層と、
   第一の金属層と第二の金属層の間に位置する拡散バリア層とを有する機械的膜を備えており、拡散バリア層が、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適合されているＭＥＭＳデバイス。
2. 第一の金属層がアルミニウムで構成されている請求項１のデバイス。
3. 第二の金属層がクロムで構成されている請求項１のデバイス。
4. 第二の金属層が、チタン、銅、鉄、シリコン、マンガン、マグネシウム、リチウム、銀、金、ニッケル、タンタルおよびタングステンから成るグループから選択された一以上の金属で構成されている請求項１のデバイス。
5. 拡散バリア層が、酸化物、窒化物またはカーバイドで構成されている請求項１のデバイス。
6. 拡散バリア層が二酸化シリコンで構成されている請求項１のデバイス。
7. 拡散バリア層が、酸化アルミニウム、Ｓｉ_３Ｎ_４、窒化チタン、窒化タンタル、シリコンカーバイド、炭化チタン、アルミノシリケイトおよびＴｉＢ_２から成るグループから選択された一以上の化合物で構成されている請求項１のデバイス。
8. 拡散バリア層が、チタン、タングステン、チタンタングステン合金、シリコンおよびタンタルから成るグループから選択された一以上の金属で構成されている請求項１のデバイス。
9. ＭＥＭＳデバイスが光干渉変調器であり、第一の金属層が機械的膜の中のミラーとして働く請求項１のデバイス。
10. 拡散バリア層が、第二の金属層をエッチングすることができるエッチング液に対して耐性を有することによってエッチストップとしても働くように適合されている請求項１のデバイス。
11. 拡散バリア層が少なくとも約１５オングストロームの厚さを有している請求項１のデバイス。
12. 第一の金属層の厚さが約２００オングストロームと約２０００オングストロームの間にある請求項１のデバイス。
13. 第二の金属層の厚さが約８０オングストロームと約１０００オングストロームの間にある請求項１のデバイス。
14. 第一の金属層の厚さが約８００オングストロームと約１２００オングストロームの間にあり、第二の金属層の厚さが約１００オングストロームと約５００オングストロームの間にあり、拡散バリア層の厚さが約２０オングストロームと約６０オングストロームの間にある請求項１のデバイス。
15. 第一の金属層がアルミニウムであり、第二の金属層がクロムであり、拡散バリア層が二酸化シリコンである請求項１４のデバイス。
16. ＭＥＭＳデバイスの中の機械的膜の中の第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止する方法であり、第一と第二の金属層の間に拡散バリア層を位置決めすることを有している方法。
17. 第一の金属層がアルミニウムで構成されている請求項１６の方法。
18. 第二の金属層がクロムで構成されている請求項１６の方法。
19. 拡散バリア層が、酸化物、窒化物またはカーバイドで構成されている請求項１６の方法。
20. 拡散バリア層が二酸化シリコンで構成されている請求項１６の方法。
21. ＭＥＭＳデバイスが光干渉変調器であり、第一の金属層が機械的膜の中のミラーとして働く請求項１６の方法。
22. 拡散バリア層の位置決めが、
    第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積することと、
    拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積することとを有している請求項１６の方法。
23. 拡散バリア層の堆積が、ＰＶＤ法、化学蒸気堆積またはゾルゲル法を使用して行なわれる請求項２２の方法。
24. 第一の金属層を堆積することと、
    第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積することと、
    拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積することと、
    第一の金属層、拡散バリア層および第二の金属層の中に同じパターンをエッチングすることとを有しており、拡散バリア層が、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適合されている、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法。
25. 第一の金属層がアルミニウムで構成されている請求項２４の方法。
26. 第二の金属層がクロムで構成されている請求項２４の方法。
27. 拡散バリア層が、酸化物、窒化物またはカーバイドで構成されている請求項２４の方法。
28. 拡散バリア層が二酸化シリコンで構成されている請求項２４の方法。
29. 同じパターンをエッチングすることが、第一の金属層、拡散バリア層および第二の金属層のおのおのに対して異なるエッチング液を使用することを有している請求項２４の方法。
30. 請求項２４のプロセスによって製造された機械的膜を備えているＭＥＭＳデバイス。
31. ミラーと、
    ミラーのための機械的支持を提供する、ミラーに隣接している機械的層と、
    ミラーと機械的層の間に位置する拡散バリアとを有する可動反射層を備えており、拡散バリアが、ミラーの任意の部分が機械的層の任意の部分と混ざることを実質的に抑制することに適合されている、光干渉変調器。
32. ミラーがアルミニウムで構成されている請求項３１の光干渉変調器。
33. 拡散バリアが、酸化物、窒化物またはカーバイドで構成されている請求項３１の光干渉変調器。
34. 拡散バリアが二酸化シリコンで構成されている請求項３１の光干渉変調器。
35. 機械的層がクロムで構成されている請求項３１の光干渉変調器。
36. ディスプレイと、
    前記ディスプレイと通信するように構成されるとともに画像データを処理するように構成されたプロセッサーと、
    前記プロセッサーと通信するように構成されたメモリーデバイスとをさらに備えている請求項３１の光干渉変調器。
37. 少なくとも一つの信号を前記ディスプレイに送るように構成されたドライバーをさらに備えている請求項３６の装置。
38. 前記画像データの少なくとも一部を前記ドライバーに送るように構成されたコントローラーをさらに備えている請求項３７の装置。
39. 前記画像データを前記プロセッサーに送るように構成された像源モジュールをさらに備えている請求項３６の装置。
40. 前記像源モジュールが、レシーバー、トランシーバーおよびトランスミッターに少なくとも一つを備えている請求項３９の装置。
41. 入力データを受け取るとともに前記入力データを前記プロセッサーに伝えるように構成された入力装置をさらに備えている請求項３６の装置。
42. 光を反射するための反射手段と、
    反射手段に機械的支持を提供するための機械的支持手段と、
    反射手段と機械的支持手段の間の拡散を防止するための拡散バリア手段とを有する可動反射層を備えている光干渉変調器。
43. 反射手段がミラーである請求項４２の光干渉変調器。
44. 機械的支持手段が金属機械的層である請求項４２の光干渉変調器。
45. 金属機械的層が、クロム、チタン、銅、鉄、シリコン、マンガン、マグネシウム、リチウム、銀、金、ニッケル、タンタルおよびタングステンから成るグループから選択された一以上の金属で構成されている請求項４４の光干渉変調器。
46. 拡散バリア手段が、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、Ｓｉ_３Ｎ_４、窒化チタン、窒化タンタル、シリコンカーバイド、炭化チタン、アルミノシリケイトおよびＴｉＢ_２から成るグループから選択された一つ以上の化合物で構成されている請求項４２、４３、４４または４５の光干渉変調器。
47. 第一の金属層を堆積することと、
    第一の金属層の上に拡散バリア層を堆積することと、
    拡散バリア層の上に第二の金属層を堆積することと、
    第二の金属層、拡散バリアおよび第一の金属層の中に同じパターンをエッチングすることとを有しており、拡散バリア層が、第一の金属層の任意の部分が第二の金属層の任意の部分と混ざることを実質的に禁止することに適合されている光干渉変調器を製造する方法。
48. 第二の金属層の中にパターンをエッチングすることが第一のエッチング液を使用することを有し、拡散バリアの中にパターンをエッチングすることが第二のエッチング液を使用することを有し、第一の金属層の中にパターンをエッチングすることが第三のエッチング液を使用することを有している請求項４７の方法。
49. 拡散バリア層が、酸化物、窒化物またはカーバイドで構成されている請求項４７の方法。
50. 拡散バリア層が二酸化シリコンで構成されている請求項４７の方法。
51. 拡散バリア層と第一の金属層が第一のエッチング液に対して実質的に耐性がある請求項４８の方法。
52. 第一の金属層、第二の金属層が第二のエッチング液に対して実質的に耐性がある請求項４８の方法。
53. 拡散バリア層と第二の金属層が第三のエッチング液に対して実質的に耐性がある請求項４８の方法。
54. 第一のエッチング液がＣＲ１４である請求項４８の方法。
55. 第二のエッチング液がＰＡＤである請求項４８の方法。
56. 第三のエッチング液はＰＡＮである請求項４８の方法。
57. 請求項４７のプロセスによって製造された光干渉変調器。
58. 所望の引張応力を有するＭＥＭＳデバイスの中に可動電極を製造する方法であり、
    可動電極のための所望の引張応力または引張応力の範囲を決定することと、
    引張応力を有する物質で構成された一つ以上の層を形成することと、
    引張応力物質に隣接させて、圧縮応力を有する物質で構成された一つ以上の層を形成することとを有し、それにより、圧縮応力の引張応力の組み合わせが、可動電極のための所望の引張応力または引張応力の範囲を提供する方法。
59. 引張応力層の物質が一以上の金属である請求項５８の方法。
60. 金属が、アルミニウム、クロム、チタン、銅、鉄、シリコン、マンガン、マグネシウム、リチウム、銀、金、ニッケル、タンタルおよびタングステンから成るグループから選択されている請求項５９の方法。
61. 圧縮応力層が、酸化物、窒化物またはカーバイドの一以上である請求項５８の方法。
62. 少なくとも一つの圧縮応力層が二酸化シリコンで構成されている請求項５８の方法。
63. 請求項５８のプロセスによって製造されたＭＥＭＳデバイス可動電極。

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