JP2011525861A - Ｍｅｍｓデバイスでの制御された付着のための低温アモルファスシリコン犠牲層 - Google Patents

Abstract

デバイスの可動構成部品の永久付着、または吸着を軽減する電気機械システムデバイスを製作する方法が提供される。その方法は、改善されたおよび再現性のある表面粗さを持つアモルファスシリコン犠牲層を提供する。アモルファスシリコン犠牲層はさらに、電気機械システムデバイスで使用される普通の材料への優れた付着性を提示する。

Description

実施形態は、犠牲層が増大した表面粗さをその上を覆う層に提供できるような、アモルファスシリコンを含む犠牲層の堆積条件を選択する方法に関する。他の実施形態は、犠牲層と、上を覆う金属層との間に空洞を形成するための犠牲層の除去後に金属層と光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを有する界面を含む未解放微小電気機械システムデバイスに関する。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械素子、アクチュエータ、および電子装置を含む。微小機械素子は、堆積、エッチング、ならびに／または基板および／もしくは堆積材料層の部分をエッチングして除去するまたは電気的および電気機械的デバイスを形成するために層を追加する他のマイクロマシニングプロセスを使用して作成されることもある。ＭＥＭＳデバイスの一種は、干渉変調器と呼ばれる。本明細書で使用されるように、用語干渉変調器または干渉光変調器は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収するおよび／または反射するデバイスのことである。ある種の実施形態では、干渉変調器は、一対の導電性プレートを含むこともあり、それの１つまたは両方は、全体的にもしくは部分的に透明性および／または反射性で、適切な電気信号の印加により相対運動ができることもある。特定の実施形態では、１つのプレートは、基板に堆積される静止層を含むこともあり、もう一方のプレートは、空隙によって静止層から隔てられる金属膜を含むこともある。本明細書でより詳細に述べられるように、１つのプレートのもう１つに関する位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変えることができる。そのようなデバイスは、広範囲の用途を有し、それらの特徴が、既存製品を改善し、まだ開発されていない新製品を創出するのに利用できるように、これらの種類のデバイスの特性を活用するおよび／または変更することは、当技術分野では有益であることになる。

本発明のシステム、方法、およびデバイスは各々、いくつかの態様を有し、それらのうちのただ１つが、望ましい属性に関係しているわけではない。この発明の範囲を制限することなく、それのより顕著な特徴が、次に簡潔に論じられる。この議論を考察した後、特に「好ましい実施形態の詳細な記述」と題する項目を読んだ後、どのようにしてこの発明の特徴が他の表示デバイスに優る利点を提供するかが、理解されよう。

一態様は、約２５０℃以下の堆積温度を有する堆積条件を選択するステップを含むＭＥＭＳデバイスを製造する方法を提供する。例えば、堆積温度は、約１５０℃から約２５０℃に及ぶことができる。その方法はさらに、選択された堆積条件のもとで光学スタックを覆うアモルファスシリコンを含む犠牲層を堆積させるステップを含むことができる。

別の態様は、光学スタックと、犠牲層と、犠牲層の上を覆い、犠牲層と界面を形成する金属層とを含む未解放ＭＥＭＳ基板を提供する。犠牲層は、アモルファスシリコンを含むことができる。犠牲層と金属層との界面は、空洞を形成するための犠牲層の除去後に金属層と光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを含む。

これらのおよび他の実施形態は、以下でより詳細に述べられる。

第１の干渉変調器の可動反射層が緩和位置にあり、第２の干渉変調器の可動反射層が作動位置にある、干渉変調器ディスプレイの一実施形態の一部分を描写する等角図である。 ３×３干渉変調器ディスプレイを組み込む電子デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。 図１の干渉変調器の１つの例となる実施形態についての可動ミラー位置対印加電圧の図である。 干渉変調器ディスプレイを駆動するために使用されてもよい一組の行および列電圧の説明図である。 図２の３×３干渉変調器ディスプレイでの表示データの１つの例となるフレームを例示する図である。 図５Ａのフレームを書き込むために使用されてもよい行および列信号についての１つの例となるタイミング図を例示する図である。 複数の干渉変調器を含む視覚表示デバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。 複数の干渉変調器を含む視覚表示デバイスの実施形態を例示するシステムブロック図である。 図１のデバイスの横断面図である。 干渉変調器の代替実施形態の横断面図である。 干渉変調器の別の代替実施形態の横断面図である。 干渉変調器のなお別の代替実施形態の横断面図である。 干渉変調器の追加の代替実施形態の横断面図である。 干渉変調器を作る方法の実施形態でのある種のステップを例示する流れ図である。 ＭＥＭＳデバイスを作る方法の実施形態を例示する流れ図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの別の実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの別の実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの別の実施形態を示す図である。 ＭＥＭＳデバイスを製造する処理ステップの別の実施形態を示す図である。

図は、一定の縮尺で描かれていない。

次に来る詳細な記述は、本発明のある種の具体的な実施形態を対象にする。しかしながら、本発明は、多数の異なる方法で具体化できる。この記述では、類似の部分が全体にわたって類似の数字で指定される図面が、参照される。次に来る記述から明らかとなるように、実施形態は、動いていようと（例えば、ビデオ）静止していようと（例えば、静止画像）、およびテキストであろうと絵であろうと、画像を表示するように構成される任意のデバイスで実施されてもよい。より詳しくは、実施形態は、携帯電話、無線デバイス、個人用データ補助装置（ＰＤＡ）、ハンドヘルドまたは携帯用コンピュータ、ＧＰＳ受信機／ナビゲータ、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、テレビ用モニター、フラットパネルディスプレイ、コンピュータ用モニター、自動車用ディスプレイ（例えば、走行距離計ディスプレイ、その他）、操縦席制御機器および／またはディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ（例えば、車の後方視野カメラのディスプレイ）、電子写真、電子広告板または標識、プロジェクター、建築構造物、包装、ならびに美的構造物（例えば、１片の宝石類での画像のディスプレイ）などだが、限定はされない、さまざまな電子デバイスで実施されるまたは関連付けられてもよいと熟考される。本明細書で述べられるそれらに似た構造のＭＥＭＳデバイスはまた、電子スイッチングデバイスなどの非表示応用でも使用できる。

本明細書で述べられるのは、ＭＥＭＳデバイスの製造でアモルファスシリコン犠牲層を低温で堆積させるための制御可能なプロセスである。アモルファスシリコン犠牲層は、他の普通のＭＥＭＳデバイス材料、例えば金属および誘電体への優れた付着性、上部層へ転写できる表面粗さの優れた再現性、および気相解放プロセスでの強化された性能を提示する。本明細書で述べられる方法に従って作られるＭＥＭＳデバイスの可動層は、犠牲層の除去後に金属層と光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを有する。

干渉ＭＥＭＳ表示素子を含む１つの干渉変調器ディスプレイの実施形態は、図１で例示される。これらのデバイスでは、画素は、明るいかまたは暗い状態である。明るい（「オン」または「開いた」）状態では、表示素子は、入射可視光の大部分をユーザーへ反射する。暗い（「オフ」または「閉じた」）状態にあるときは、表示素子は、入射可視光を殆どユーザーへ反射しない。実施形態に応じて、「オン」および「オフ」状態の光反射特性は、逆にされてもよい。ＭＥＭＳ画素は、主に選択色で反射するように構成でき、白黒に加えてカラー表示を可能にする。

図１は、視覚ディスプレイの一連の画素中の２つの隣接画素を描写する等角図であり、そこでは各画素は、ＭＥＭＳ干渉変調器を含む。いくつかの実施形態では、干渉変調器ディスプレイは、これらの干渉変調器の行／列アレイを含む。各干渉変調器は、少なくとも１つの可変寸法を持つ共鳴光学ギャップを形成するために互いから可変で制御可能な距離に位置決めされる一対の反射層を含む。一実施形態では、反射層の１つは、２つの位置の間で動かされてもよい。本明細書では緩和位置と呼ばれる、第１の位置では、可動反射層は、固定された部分反射層から比較的大きい距離に位置決めされる。本明細書では作動位置と呼ばれる、第２の位置では、可動反射層は、部分反射層により近く隣接して位置決めされる。２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建設的にまたは破壊的に干渉し、各画素に対して全体に反射性かまたは非反射性の状態を生成する。

図１での画素アレイの描写部分は、２つの隣接干渉変調器１２ａおよび１２ｂを含む。左側の干渉変調器１２ａでは、可動反射層１４ａは、部分反射層を含む光学スタック１６ａから所定の距離にある緩和位置に例示される。右側の干渉変調器１２ｂでは、可動反射層１４ｂは、光学スタック１６ｂに隣接する作動位置に例示される。

光学スタック１６ａおよび１６ｂ（まとめて光学スタック１６と呼ばれる）は、本明細書で言及されるように、典型的にはいくつかの融合層を含み、それは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層、クロムなどの部分反射層、および透明誘電体を含むことができる。光学スタック１６はそれ故に、導電性、部分透明性、および部分反射性であり、例えば透明基板２０上に上記の層の１つまたは複数を堆積させることによって製作されてもよい。部分反射層は、さまざまな金属、半導体、および誘電体などの部分反射性であるさまざまな材料から形成できる。部分反射層は、材料の１つまたは複数の層で形成でき、層の各々は、単一材料または材料の組合せで形成できる。

いくつかの実施形態では、光学スタック１６の層は、平行ストリップにパターン形成され、以下でさらに述べられるように表示デバイスで行電極を形成してもよい。可動反射層１４ａ、１４ｂは、ポスト１８およびポスト１８間に堆積される介在犠牲材料の上部に堆積される堆積金属層または複数層の一連の平行ストリップ（１６ａ、１６ｂの行電極に直交する）として形成されてもよい。犠牲材料が、エッチングされて除去されるとき、可動反射層１４ａ、１４ｂは、規定ギャップ１９だけ光学スタック１６ａ、１６ｂから隔てられる。アルミニウムなどの高導電性および反射性材料が、反射層１４のために使用されてもよく、これらのストリップは、表示デバイスで列電極を形成してもよい。

印加電圧がない場合は、ギャップ１９は、図１で画素１２ａによって例示されるように、可動反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間にとどまり、可動反射層１４ａは、機械的に緩和状態にある。しかしながら、電位差が、選択された行および列に印加されるとき、対応する画素にある行および列電極の交点に形成されるキャパシタは、帯電し、静電気力が、電極を引き合わせる。もし電圧が十分に高いならば、可動反射層１４は、変形され、光学スタック１６に押し付けられる。光学スタック１６内の誘電体層（この図では例示されず）は、図１で右側の画素１２ｂによって例示されるように、短絡を防止し、層１４と１６との間の分離距離を制御してもよい。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射性対非反射性画素状態を制御できる行／列作動は、従来のＬＣＤおよび他のディスプレイ技術で使用されるものに多くの点で似ている。

図２から５Ｂは、ディスプレイ用途で干渉変調器のアレイを使用するための１つの例となるプロセスおよびシステムを例示する。

図２は、本発明の態様を組み込んでもよい電子デバイスの一実施形態を例示するシステムブロック図である。例となる実施形態では、電子デバイスは、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） ＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） ＩＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） ＩＶ、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−もしくはマルチ−チップマイクロプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはプログラマブルゲートアレイなどの任意の特殊用途マイクロプロセッサであってもよいプロセッサ２１を含む。当技術分野では慣用的であるように、プロセッサ２１は、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成されてもよい。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサは、ウェブブラウザ、電話用途、電子メールプログラム、または任意の他のソフトウェア用途を含む、１つまたは複数のソフトウェア用途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２１はまた、アレイドライバー２２と通信するようにも構成される。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またはパネル３０に信号を提供する行ドライバー回路２４および列ドライバー回路２６を含む。図１で例示されるアレイの横断面は、図２で線１−１によって示される。ＭＥＭＳ干渉変調器については、行／列作動プロトコルは、図３で例示されるこれらのデバイスのヒステリシス特性をうまく利用してもよい。例えば、可動層を緩和状態から作動状態へ変形させるためには、１０ボルトの電位差を必要とすることもある。しかしながら、電圧がその値から低減されるとき、電圧が１０ボルトより下に減少して戻るにつれて、可動層は、その状態を維持する。図３の例となる実施形態では、可動層は、電圧が２ボルトより下に減少するまで完全には緩和しない。このように、図３で例示される例では約３から７Ｖの印加電圧の窓が存在し、その窓内では、デバイスは、緩和かまたは作動状態で安定している。これは、本明細書では「ヒステリシス窓」または「安定窓」と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイについては、行／列作動プロトコルは、行ストローブの間に、作動されるべきストローブ行の画素が約１０ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべき画素がゼロボルトに近い電圧差にさらされるように設計できる。ストローブの後、画素は、行ストローブがそれらを置くどんな状態にもそれらがとどまるような約５ボルトの安定状態電圧差にさらされる。書き込まれた後、各画素は、この例では３〜７ボルトの「安定窓」内の電位差を見る。この特徴は、図１で例示される画素設計を同じ印加電圧条件のもとで作動かまたは緩和の既存の状態で安定にする。干渉変調器の各画素は、作動状態であろうと緩和状態であろうと、本質的に固定および移動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、ほとんど電力の消散なしでヒステリシス窓内の電圧で保持できる。本質的に電流は、もし印加電位が固定されるならば、画素に流れない。

典型的な用途では、表示フレームは、第１の行の作動画素の所望の組に従って列電極の組をアサートすることによって生成されてもよい。行パルスがそのとき、行１電極に印加され、アサートされた列ラインに対応する画素を作動させる。列電極のアサートされる組が次いで、第２の行の作動画素の所望の組に対応するように変更される。パルスが次いで、行２電極に印加され、アサートされた列電極に従って行２の適切な画素を作動させる。行１画素は、行２パルスによって影響を受けず、それらが行１パルスの間に設定された状態にとどまる。これは、フレームを作成するために一連の行全体について連続して繰り返されてもよい。一般に、フレームは、毎秒ある所望のフレーム数でこのプロセスを継続的に繰り返すことによって新しい表示データでリフレッシュされるおよび／または更新される。表示フレームを作成するために画素アレイの行および列電極を駆動するための多種多様なプロトコルはまた、周知でもあり、本発明と併せて使用されてもよい。

図４、５Ａ、および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１つの可能な作動プロトコルを例示する。図４は、図３のヒステリシス曲線を提示する画素に使用されてもよい列および行電圧レベルの可能な組を例示する。図４の実施形態では、画素を作動させることは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、および適切な行を＋ΔＶに設定することを含み、それは、−５ボルトおよび＋５ボルトにそれぞれ対応してもよい。画素を緩和させることは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、および適切な行を同じ＋ΔＶに設定することによって達成され、画素を横断してゼロボルト電位差を作成する。行電圧がゼロボルトに保持されるそれらの行では、画素は、列が＋Ｖ_ｂｉａｓにあるかまたは−Ｖ_ｂｉａｓにあるかにかかわらず、それらが最初にあったどんな状態でも安定している。図４でもまた例示されるように、上で述べられたそれらと反対の極性の電圧が、使用できる、例えば、画素を作動させることは、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに、および適切な行を−ΔＶに設定することを含むことができることが理解されよう。この実施形態では、画素を解放することは、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに、および適切な行を同じ−ΔＶに設定することによって達成され、画素を横断してゼロボルト電位差を作成する。

図５Ｂは、図５Ａで例示される表示配置をもたらすことになる図２の３×３アレイに印加される一連の行および列信号を示すタイミング図であり、ここで作動画素は、非反射性である。図５Ａで例示されるフレームを書き込むより前に、画素は、任意の状態とすることができ、この例では、行はすべて、０ボルトであり、列はすべて、＋５ボルトである。これらの印加電圧に対して、すべての画素は、それらの現在の作動または緩和状態で安定している。

図５Ａのフレームでは、画素（１、１）、（１、２）、（２、２）、（３、２）および（３、３）は、作動している。これを達成するために、行１についての「ライン時間」の間、列１および２は、−５ボルトに設定され、列３は、＋５ボルトに設定される。画素はすべて、３〜７ボルトの安定窓にとどまるので、これは、どんな画素の状態も変えない。行１は次いで、０から５ボルトまで上昇し、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これは、（１、１）および（１、２）画素を作動させ、（１、３）画素を緩和させる。アレイの他の画素は、影響を受けない。行２を所望通りに設定するために、列２は、−５ボルトに設定され、列１および３は、＋５ボルトに設定される。行２に印加される同じストローブが次いで、画素（２、２）を作動させ、画素（２、１）および（２、３）を緩和させることになる。この場合もまた、アレイの他の画素は、影響を受けない。行３は、列２および３を−５ボルトに、ならびに列１を＋５ボルトに設定することによって同様に設定される。行３のストローブは、行３の画素を図５Ａで示されるように設定する。フレームを書き込んだ後、行電位は、ゼロであり、列電位は、＋５ボルトかまたは−５ボルトにとどまることができ、表示はそのとき、図５Ａの配置で安定している。同じ手順が、数十のまたは数百の行および列のアレイに用いることができることが理解されよう。行および列の作動を実行するために使用される電圧のタイミング、順序、およびレベルは、上で概説された一般的原理内で大きく変えることができ、上記の例は、例示的なだけであり、任意の作動電圧方法が、本明細書で述べられるシステムおよび方法で使用できることもまた理解されよう。

図６Ａおよび６Ｂは、表示デバイス４０の実施形態を例示するシステムブロック図である。表示デバイス４０は、例えば携帯方式または移動式電話とすることができる。しかしながら、表示デバイス４０の同じ構成部品またはそれのわずかな変形もまた、テレビ受信機および携帯型メディアプレーヤーなどのさまざまな種類の表示デバイスの実例となる。

表示デバイス４０は、筐体４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカー４５、入力デバイス４８、およびマイクロホン４６を含む。筐体４１は一般に、射出成形および真空成形を含む、当業者には周知のようなさまざまな製造プロセスのいずれかから形成される。加えて、筐体４１は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含むが、限定されない、さまざまな材料のいずれかから作られてもよい。一実施形態では、筐体４１は、異なる色の、または異なるロゴ、絵柄、もしくは記号を含む他の取り外し可能な部分と置き換えられてもよい取り外し可能な部分（図示されず）を含む。

例となる表示デバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書で述べられるように、双安定ディスプレイを含む、さまざまなディスプレイのいずれかであってもよい。他の実施形態では、ディスプレイ３０は、当業者には周知のように、上で述べられたようなプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、もしくはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、またはＣＲＴもしくは他の管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施形態を述べる目的のために、ディスプレイ３０は、本明細書で述べられるように、干渉変調器ディスプレイを含む。

例となる表示デバイス４０の一実施形態の構成部品は、図６Ｂで概略的に例示される。例示される例となる表示デバイス４０は、筐体４１を含み、少なくとも部分的にそれに包まれる追加の構成部品を含むことができる。例えば、一実施形態では、例となる表示デバイス４０は、アンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含み、そのアンテナは、送受信機４７に結合される。送受信機４７は、プロセッサ２１に接続され、それは、調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例えば、信号をフィルターにかける）ように構成されてもよい。調整ハードウェア５２は、スピーカー４５およびマイクロホン４６に接続される。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバーコントローラ２９にも接続される。ドライバーコントローラ２９は、フレームバッファー２８におよびアレイドライバー２２に結合され、それは次に、ディスプレイアレイ３０に結合される。電力供給部５０は、特定の例となる表示デバイス４０設計によって必要とされるようなすべての構成部品に電力を提供する。

ネットワークインターフェース２７は、例となる表示デバイス４０がネットワークを通じて１つまたは複数のデバイスと通信できるように、アンテナ４３および送受信機４７を含む。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、プロセッサ２１の要件を軽減するためにいくらかの処理機能を有してもよい。アンテナ４３は、信号を送信するおよび受信するため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、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号を送信し、受信する。別の実施形態では、アンテナは、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に従ってＲＦ信号を送信し、受信する。携帯電話の場合には、アンテナは、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、または無線携帯電話ネットワーク内で通信するために使用される他の周知の信号を受信するように設計される。送受信機４７は、アンテナ４３から受信される信号を、それらがプロセッサ２１によって受信され、さらに操作されてもよいように前処理する。送受信機４７はまた、プロセッサ２１から受信される信号を、それらがアンテナ４３を介して例となる表示デバイス４０から送信されてもよいように処理する。

代替実施形態では、送受信機４７は、受信機に置き換えることができる。なお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、画像ソースに置き換えることができ、それは、プロセッサ２１に送られるべき画像データを保存するまたは生成することができる。例えば、画像ソースは、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）もしくは画像データを含む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２１は一般に、例となる表示デバイス４０の全体の動作を制御する。プロセッサ２１は、圧縮画像データなどのデータをネットワークインターフェース２７または画像ソースから受け取り、そのデータを生画像データにまたは容易に生画像データに処理されるフォーマットに処理する。プロセッサ２１は次いで、処理データをドライバーコントローラ２９にまたは保存のためのフレームバッファー２８に送る。生データは典型的には、画像内の各場所での画像特性を識別する情報のことである。例えば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。

一実施形態では、プロセッサ２１は、例となる表示デバイス４０の動作を制御するためにマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含む。調整ハードウェア５２は一般に、信号をスピーカー４５に送信するための、および信号をマイクロホン４６から受信するための増幅器およびフィルターを含む。調整ハードウェア５２は、例となる表示デバイス４０内の個別の構成部品であってもよく、またはプロセッサ２１もしくは他の構成部品内に組み込まれてもよい。

ドライバーコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成される生画像データをプロセッサ２１から直接にかまたはフレームバッファー２８から取得し、その生画像データをアレイドライバー２２への高速送信のために適切に再フォーマットする。明確には、ドライバーコントローラ２９は、生画像データを、それがディスプレイアレイ３０を横断して走査するのに適した時間順序を有するような、ラスター状のフォーマットを有するデータの流れに再フォーマットする。次いでドライバーコントローラ２９は、フォーマット済み情報をアレイドライバー２２に送る。ＬＣＤコントローラなどのドライバーコントローラ２９は、しばしば独立型の集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１と関連付けられるけれども、そのようなコントローラは、多くの方法で実施されてもよい。それらは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれる、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれる、またはアレイドライバー２２とハードウェアで完全に統合されてもよい。

典型的には、アレイドライバー２２は、フォーマット済み情報をドライバーコントローラ２９から受け取り、そのビデオデータを、ディスプレイのｘ−ｙマトリクスの画素から来る数百およびときには数千のリード線に毎秒何度も印加される波形の並列の組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２９、アレイドライバー２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で述べられる種類のディスプレイのいずれにも適している。例えば、一実施形態では、ドライバーコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（例えば、干渉変調器コントローラ）である。別の実施形態では、アレイドライバー２２は、従来のドライバーまたは双安定ディスプレイドライバー（例えば、干渉変調器ドライバー）である。一実施形態では、ドライバーコントローラ２９は、アレイドライバー２２と統合される。そのような実施形態は、携帯電話、腕時計、および他の小面積ディスプレイなどの高度に統合されたシステムでよく見られる。なお別の実施形態では、ディスプレイアレイ３０は、典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、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、ユーザーが例となる表示デバイス４０の動作を制御することを可能にする。一実施形態では、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンサー式スクリーン、または感圧もしくは感熱膜を含む。一実施形態では、マイクロホン４６は、例となる表示デバイス４０のための入力デバイスである。マイクロホン４６が、デバイスにデータを入力するために使用されるとき、音声命令が、例となる表示デバイス４０の動作を制御するためにユーザーによって提供されてもよい。

電力供給部５０は、当技術分野で周知であるようなさまざまなエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。例えば、一実施形態では、電力供給部５０は、ニッケル−カドミウム電池または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、電力供給部５０は、再生可能エネルギー源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗料を含む太陽電池である。別の実施形態では、電力供給部５０は、壁コンセントから電力を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、制御プログラム可能性は、上で述べられたように、電子表示システムのいくつかの場所に置くことができるドライバーコントローラにある。いくつかの実施形態では、制御プログラム可能性は、アレイドライバー２２にある。当業者は、上述の最適化が任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成部品でならびにさまざまな構成で実施されてもよいことを認識するであろう。

上で説明された原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は、大きく変わってもよい。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、可動反射層１４およびそれの支持構造物の５つの異なる実施形態を例示する。図７Ａは、図１の実施形態の横断面であり、ここで金属材料のストリップ１４は、直角に延びる支持部１８上に堆積される。図７Ｂでは、可動反射層１４は、隅部だけで支持部に、テザー３２で取り付けられる。図７Ｃでは、可動反射層１４は、変形可能な層３４からつるされ、それは、柔軟な金属を含んでもよい。変形可能な層３４は、変形可能な層３４の周囲の周りで基板２０に直接的にまたは間接的に接続する。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図７Ｄで例示される実施形態は、変形可能な層３４がその上にある支持ポストプラグ４２を有する。可動反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃでのように、ギャップの上につるされたままであるが、しかし変形可能な層３４は、変形可能な層３４と光学スタック１６との間の穴を充填することによって支持ポストを形成しない。それどころか、支持ポストは、平坦化材料で形成され、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で例示される実施形態は、図７Ｄで示される実施形態に基づいているが、しかしまた図７Ａ〜７Ｃで例示される実施形態のいずれかならびに図示されない追加の実施形態と連携するように構成されてもよい。図７Ｅで示される実施形態では、金属または他の導電性材料の余分な層が、バス構造物４４を形成するために使用されている。これは、干渉変調器の背面に沿った信号ルーティングを可能にし、さもなければ基板２０に形成されるはずであった可能性がある多数の電極を排除する。

図７で示されるそれらなどの実施形態では、干渉変調器は、直視型デバイスとして機能し、それでは画像は、透明基板２０の前側から見られ、それとは反対の側に変調器が、配置される。これらの実施形態では、反射層１４は、変形可能な層３４を含み、反射層の基板２０とは反対側で干渉変調器の部分を光学的に遮蔽する。これは、画像品質に悪影響を及ぼすことなく遮蔽領域が構成され、操作されることを可能にする。そのような遮蔽は、図７Ｅでのバス構造物４４を可能にし、それは、変調器の光学特性をアドレス指定およびそのアドレス指定に起因する動きなどの変調器の電気機械的特性から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態様および光学的態様に使用される構造設計および材料が互いに独立して選択され、機能することを可能にする。その上、図７Ｃ〜７Ｅで示される実施形態は、反射層１４の光学特性をその機械的特性から分離することに由来する追加の恩恵を有し、それは、変形可能な層３４によって実行される。これは、反射層１４に使用される構造設計および材料が光学特性に関して最適化されることを可能にし、変形可能な層３４に使用される構造設計および材料が所望の機械的特性に関して最適化されることを可能にする。

上で述べられた干渉変調器は、ＭＥＭＳデバイスを作るための当技術分野で周知の任意の適切な製造技術を使用して製造されてもよい。例えば、干渉変調器を作り上げるさまざまな材料層は、堆積ステップ間に適切なパターン形成およびエッチングのステップが実施されながら透明基板上に連続して堆積されてもよい。いくつかの実施形態では、多層が、堆積ステップ間にどんなエッチングステップもなく干渉変調器製造中に堆積されてもよい。例えば、上で述べられた可動反射層は、２つ以上の層を有する複合構造を含んでもよい。

図８は、干渉変調器のための製造プロセス８００の実施形態でのある種のステップを例示する。そのようなステップは、図８では示されない他のステップとともに、例えば図１および７で例示される一般型の干渉変調器を製造するためのプロセスに存在してもよい。図１、７および８を参照すると、プロセス８００は、ステップ８０５において基板２０を覆う光学スタック１６の形成から始まる。基板２０は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であってもよく、光学スタック１６の効率的な形成を容易にするために事前準備ステップ、例えば洗浄するステップを受けていてもよい。上で論じられたように、光学スタック１６は、導電性、部分透明性および部分反射性であり、例えば透明基板２０上に層の１つまたは複数を堆積させることによって製作されてもよい。いくつかの実施形態では、層は、平行ストリップにパターン形成され、表示デバイスで行電極を形成してもよい。いくつかの実施形態では、光学スタック１６は、１つまたは複数の金属層（例えば、反射および／または導電層）を覆って堆積される絶縁または誘電体層を含む。

図８で例示されるプロセス８００は、ステップ８１０において光学スタック１６を覆う犠牲層の形成を続ける。犠牲層は、以下で論じられるようにギャップ１９を形成するために後で除去され、それ故に犠牲層は、図１および７で例示される結果として生じる干渉変調器１２では図示されない。光学スタック１６を覆う犠牲層の形成は、モリブデンまたはアモルファスシリコンなどのＸｅＦ_２でエッチング可能な材料の堆積を、その後の除去後に所望のサイズを有するギャップ１９を提供するように選択される厚さで含んでもよい。犠牲材料の堆積は、物理気相堆積法（ＰＶＤ、例えば、スパッタリング）、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相堆積法（熱ＣＶＤ）、またはスピンコーティング法などの堆積技術を使用して実行されてもよい。

図８で例示されるプロセス８００は、ステップ８１５において支持構造物、例えば図１および７で例示されるようなポスト１８の形成を続ける。ポスト１８の形成は、支持構造開口部を形成するために犠牲層をパターン形成するステップ、次いでＰＥＣＶＤ、熱ＣＶＤ、またはスピンコーティング法などの堆積法を使用して、ポスト１８を形成するために材料（例えば、ポリマー）を開口部に堆積させるステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、犠牲層に形成される支持構造開口部は、ポスト１８の下端部が図７Ａで例示されるように基板２０に接触するように、犠牲層および光学スタック１６の両方を通って下にある基板２０まで延びる。他の実施形態では、犠牲層に形成される開口部は、犠牲層を通って延びるが、しかし光学スタック１６は通らない。例えば、図７Ｄは、光学スタック１６と接触する支持ポストプラグ４２の下端部を例示する。

図８で例示されるプロセス８００は、ステップ８２０において図１および７で例示される可動反射層１４などの可動反射層の形成を続ける。可動反射層１４は、１つまたは複数のパターン形成、マスキング、および／またはエッチングのステップとともに、１つまたは複数の堆積ステップ、例えば反射層（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金）堆積を用いることによって形成されてもよい。上で論じられたように、可動反射層１４は、典型的には導電性であり、本明細書では導電層と呼ばれることもある。犠牲層は、プロセス８００のステップ８２０において形成される部分的に製作された干渉変調器になお存在するので、可動反射層１４は典型的には、この段階で移動可能でない。犠牲層を含む部分的に製作された干渉変調器は、本明細書では「未解放」干渉変調器と呼ばれることもある。

図８で例示されるプロセス８００は、ステップ８２５においてギャップ、例えば図１および７で例示されるようなギャップ１９の形成を続ける。ギャップ１９は、犠牲材料（ステップ８１０で堆積された）をエッチャントにさらすことによって形成されてもよい。例えば、モリブデンまたはアモルファスシリコンなどのエッチング可能な犠牲材料は、乾式化学エッチングによって、例えば犠牲層を固体二フッ化キセノン（ＸｅＦ_２）から誘導される蒸気などのガス状または蒸気状エッチャントに、典型的にはギャップ１９を囲む構造物に選択的に関連して、所望量の材料を除去するのに有効である時間の間さらすことによって除去されてもよい。他のエッチング方法、例えば湿式エッチングおよび／またはプラズマエッチングがまた、使用されてもよい。犠牲層は、プロセス８００のステップ８２５の間に除去されるので、可動反射層１４は典型的には、この段階後に移動可能である。犠牲材料の除去後に、結果として生じる完全にまたは部分的に製作された干渉変調器は、本明細書では「解放」干渉変調器と呼ばれることもある。

吸着は、一般にＭＥＭＳデバイスでおよび特に干渉変調器で最も重要な信頼性問題の１つである可能性がある。「吸着」は、本明細書で使用されるように、微小電気機械システムで作動位置の可動層が静止層にくっつく傾向のことである。吸着に存在する付着力は、デバイス寸法が減少するとき、より重要になる。これは、付着力に対抗する復元力もまた、デバイス寸法の減少とともに減少するからである。従って、微小電気機械システムでの吸着問題に解決策を提供する必要がある。

吸着は、接触する表面の粗さ、例えば可動層および／または静止層の表面粗さによって影響される可能性がある。一般に、ＭＥＭＳデバイスの製造では、可動層は、最初に犠牲材料を覆って形成され、次いで犠牲層は、可動層が静止層に接触するために作動できるような空洞を形成するためにその後除去される。それの除去前に、犠牲層の表面粗さ特性は、その上にその後形成される層（例えば、可動層）に直接転写できる。従って、増加した表面粗さを犠牲層に提供するために新規の方法を使用することによって、ＭＥＭＳデバイスでの可動層と静止層との間の吸着を低減することができる。

図１を参照すると、吸着は、可動層１４ｂを非作動位置へ戻すと期待されることになる復元力の存在下でさえ、例えば作動可動層１４ｂを光学スタック１６ｂと接触したままにする可能性がある。吸着は、さまざまな付着機構から生じるいくつかの付着力の総計が復元力よりも大きいとき起こる。復元力は、作動可動層での複合機械的張力および印加電圧に起因する静電気力を含む。表面力は、デバイス寸法の減少とともにより重要になり、復元力は、デバイス寸法の減少とともに縮小するので、吸着は、干渉変調器を含むＭＥＭＳデバイスにとって懸案事項である。

付着力は、例えば毛細管力、ファンデルワールス相互作用、化学結合および捕獲電荷を含むいくつかの機構から生じることもある。これらの機構のすべてに起因する付着力は、さまざまな度合いで、作動状態にあるときのさまざまな可動層と静止層との間の接触面積および面間隔に依存する。実施形態は、増加した可動層表面粗さを持つＭＥＭＳデバイスを製造する方法を提供し、それによってより低い付着力およびより少ない吸着に起因するより良好な性能をもたらす。

本明細書で述べられるのは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法である。ある実施形態では、その方法は、約２５０℃以下の堆積温度を含む堆積条件を選択するステップと、選択された堆積条件のもとで光学スタックを覆う犠牲層を堆積させるステップであって、犠牲層が、アモルファスシリコンを含む、ステップとを含む。

図９は、本明細書で述べられるような適切な堆積条件を選択するステップと犠牲層を形成するステップとを含むＭＥＭＳデバイスを作る方法の実施形態でのある種のステップを例示する流れ図である。そのようなステップは、図９で示されない他のステップとともに、例えば図１、７、１０、および１１で例示される一般型の干渉変調器を製造するためのプロセスに存在することもある。図９および１０を参照すると、プロセス９００は、ステップ９０５において基板（例示されず）を覆う光学スタック１０２の形成から始まる。図８でのステップ８０５で使用される材料および処理ステップは、図９のステップ９０５で同様に使用できる。例えば、光学スタックは、誘電体層および／または電極層ならびに部分反射層を含むことができる。ある実施形態では、誘電体層は、酸化シリコンおよび酸化アルミニウムから選択される誘電材料を含む。ある実施形態では、その方法は、誘電体層上に犠牲層を堆積させるステップを含む。

プロセス９００は、ステップ９１０において犠牲層１０４のための堆積条件を選択するステップを続ける。選択された堆積条件は、例えば約２５０℃以下の低温で犠牲層を形成するのに有用である任意の堆積技術を含むことができる。例えば、堆積技術は、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、ＰＥＣＶＤ、および蒸着法から選択できる。望ましい粗さを有するアモルファスシリコンを含む犠牲層は、ＰＥＣＶＤ技術を使用して形成できる。

選択された堆積条件９１０は、アモルファスシリコン層１０４の形成を容易にする１つまたは複数のガス、例えば供給ガスの使用を含むことができる。ある実施形態では、選択された堆積条件９１０は、供給ガスの提供を含む。ある実施形態では、供給ガスは、シランを含む。１つまたは複数のシラン供給ガスは、任意の組合せで使用できる。ある実施形態では、１つまたは複数のシランガスは、ＳｉＨ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、およびＳｉＨ_３Ｃｌから選択される。アモルファスシリコン層は、シラン供給ガスから形成される。

他のガスがまた、アモルファスシリコン犠牲層を堆積させている間含まれてもよい。例えば、非反応性ガス、例えば搬送ガスが、供給ガス中にシランガスとともに含まれてもよい。供給ガス中の非反応性ガスの含有は、シラン供給ガスの移動性を低減し、アモルファスシリコン膜の共形被覆率を減少させる傾向がある。犠牲層の堆積で有用な非反応性ガスの例は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびそれらの組合せを含む。ある実施形態では、供給ガスはさらに、ヘリウムおよびアルゴンから選択される非反応性ガスを含む。非反応性ガスの含有は、増加した表面粗さを持つ犠牲層を提供するのに役立つ。好ましくは、シランの非反応性ガスに対する比は、約１：１０から約１０：１の範囲内である。ある実施形態では、シランの非反応性ガスに対する比は、約１：１０から約１：１の範囲内である。ある実施形態では、シランの非反応性ガスに対する比は、約１：８から約１：４の範囲内である。

アモルファスシリコンはまた、水素の存在下で堆積されてもよく、それは通常、ＭＥＭＳデバイス製造では望ましくない。ヘリウムおよびアルゴンなどの非反応性ガスが、反応の間に水素ガスを置換するために使用されることもある。しかしながら、水素は、ＭＥＭＳデバイスで使用される他の犠牲層の形成の場合ほど低温でのアモルファスシリコンの形成に不都合ではないので、水素を反応から排除するのに典型的に発生するコストは、回避できる。ある実施形態では、供給ガスはさらに、水素を含む。

低温で、例えば約２５０℃以下で堆積されるアモルファスシリコンは、本明細書で述べられる選択された堆積条件のもとで形成されない犠牲層と比較して高い表面粗さを有する。好ましくは、堆積条件の選択は、犠牲層１０４の表面１０５が、堆積されたとき、約１．０ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように実行される。例えば、当業者は、本明細書の開示に導かれて、犠牲層１０４の表面１０５が、堆積されたとき、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように堆積条件を選択するために型どおりの実験を利用することができる。ある実施形態では、堆積条件は、犠牲層１０４の表面１０５が、堆積されたとき、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように選択される。

犠牲層の形成の間に使用される低い堆積温度は、多くの理由のため有利である。より低い堆積温度では、犠牲シリコンは、組織的な柱状構造の形を成すのを抑制され、それ故に、アモルファスシリコン膜が、犠牲層１０４として形成される。また、ＭＥＭＳデバイスの大量生産のために望ましいより高い堆積速度が、部分的には低温プロセスを使用することに存在する効率性のために達成できる。ある実施形態では、堆積温度は、約２５０℃以下であり、その範囲内の各温度値を含む。例えば、堆積温度は、約１５０℃から約２５０℃の範囲内とすることができる。ある実施形態では、堆積温度は、約１５０℃から約２００℃の範囲内である。ある実施形態では、堆積温度は、約２００℃から約２５０℃の範囲内である。ある実施形態では、堆積温度は、約１７５℃から約２２５℃の範囲内である。

いったん堆積条件が選択されたなら、図９でのプロセス９００は、ステップ９１５において、選択された堆積条件９１０のもとでの図１０で示されるような犠牲層１０４の実際の形成を続ける。ある実施形態では、犠牲層１０４は、シリコンを含む。ある実施形態では、そのシリコンは、均質である。ある実施形態では、そのシリコンは、不均質である。図１０は、犠牲層１０４が均質である実施形態を例示し、図１１は犠牲層２０４が不均質である実施形態を例示する。ある実施形態では、シリコンは、アモルファスである。

図１０は、ＭＥＭＳデバイスを製造するのに使用できるさまざまな層の横断面である。図１０Ａでは、光学スタック１０２が、上で述べられたように最初に形成され、犠牲層１０４が、本明細書で述べられる選択された堆積条件９１０に従って光学スタック１０２を覆って形成される。一定の縮尺で例示されないけれども、犠牲層１０４は、光学スタック１０２の反対側に露出される粗い表面１０５を有する。

図９のプロセス９００は、ステップ９２５において犠牲層１０４を覆う上部層１０６を形成することによって続く。ある実施形態では、上部層１０６は、図１および７において上で述べられたような可動反射層１４である。ある実施形態では、上部層１０６は、金属層である。ＭＥＭＳデバイスでの任意の適切な金属材料が、犠牲層を覆って形成される金属層で使用できる。ある実施形態では、金属層は、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金から選択される金属を含む。ある実施形態では、金属層は、アルミニウムを含む。界面１０７は、上部金属層１０６と犠牲層１０４との間に形成される。犠牲層１０４の表面１０５での粗さは本質的に、界面１０７で上部金属層１０６へ転写される。

犠牲層の除去前に、図１０Ｂで示される層は、未解放ＭＥＭＳ基板での層の典型を示す。ある実施形態では、未解放ＭＥＭＳ基板は、光学スタック１０２と、アモルファスシリコンを含む犠牲層１０４と、犠牲層の上を覆い、犠牲層と界面１０７を形成する金属層１０６とを含む。ある実施形態では、犠牲層１０４および上部金属層１０６の界面１０７は、空洞を形成するための犠牲層１０４の除去後に金属層と光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である粗さを含む。

界面１０７は、上部層１０６の形成前の犠牲層１０４の粗い表面１０５のそれと近似的に同じである粗さを有する。そのような粗さは、本明細書で述べられるような犠牲層を形成するために適切な堆積条件を選択することによって得られる。ある実施形態では、界面は、約１．０ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する。ある実施形態では、界面は、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する。ある実施形態では、界面は、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する。図１０Ｃで示されるように、空洞を形成するための犠牲材料の除去により、金属層１０６は、表面１０９が吸着を低減するのに有効であるような、犠牲層１０４の除去前の界面１０７のそれと近似的に同じ粗さを持つ表面１０９を有する。

プロセス９００は、犠牲層の少なくとも一部分が空洞を形成するために除去される（例えば、エッチングによって）ステップ９３０で続く。１つもしくは複数の支持構造物またはポスト（図１０では示されない）、例えば図１、７、および８で述べられるような支持構造物またはポストは、上部層１０６を支持することができ、それによってギャップまたは空洞１１０を形成する。いくつかの実施形態では、空洞１１０は、上部金属層１０６が空洞１１０に露出されるように、光学スタック１０２と上部金属層１０６との間に形成される。上部金属層１０６の表面１０９は、犠牲層１０４の粗い表面１０５の除去前の粗さを映す粗さを有し、それ故に、上部層１０６と光学スタック１０２との間の吸着が、実質的に低減できる。

犠牲層の除去は、例えばＸｅＦ_２、Ｆ_２またはＨＦの単独または組合せなどのエッチャントにさらすことによって達成できる。ある実施形態では、エッチャントは、ＸｅＦ_２を含む。ある実施形態では、実質的に全犠牲層１０４は、エッチングプロセスで除去される。ある実施形態では、空洞１１０は、光学スタック１０２（導電層および誘電体層を含む）と、上で論じられたような可動導電層である上部金属層１０６との間の干渉空洞である。空洞１１０の形成後に、結果として生じるＭＥＭＳデバイス、例えば干渉変調器は、「解放」状態である。

いったん上部金属層１０６が解放されたなら、金属層１０６の表面１０９はそのとき、上部金属層１０６と光学スタック１０２との間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを有する。例えば、金属層の表面粗さは、約１．０ｎｍＲＭＳより大きくすることができる。ある実施形態では、金属層の表面粗さは、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい。ある実施形態では、金属層の表面粗さは、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい。

いくつかの実施形態では、プロセス９００は、追加のステップ、例えば干渉変調器を製造するのに使用されるステップを含んでもよく、そのステップは、図８および９の説明図から再配置されてもよい。例えば、支持構造物は、犠牲層が形成される前または後に形成されてもよい。犠牲材料を提供する前に支持構造物を形成することによって支持構造開口部を形成するステップを排除することができる。

ある実施形態では、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法はさらに、空洞を形成するための犠牲層の除去後に光学スタックを覆う上部金属層を支持するために支持構造物を形成するステップを含む。ある実施形態では、支持構造物を形成するステップは、開口部を形成するために犠牲材料の少なくとも一部分を除去するステップを含む。ある実施形態では、その方法は、開口部を上で述べられたような支持材料で充填するステップを含む。

図１１は、図９のプロセス流れ図に従って本明細書で述べられる適切な堆積条件を選択するステップと犠牲層を形成するステップとを含むＭＥＭＳデバイスを製造する別の実施形態を表す。図１１は、図９の選択された堆積条件９１０および犠牲層の形成９１５のステップが、犠牲層２０４が均質であるよりもむしろ不均質であるように変えられるという点において図１０と異なる。しかしながら、図１０での層１０２、１０４、および１０６を包含するすべての実施形態は、図１１の層２０２、２０４、および２０６でも有用であると考えることができる。図１０によって包含される実施形態での上で論じられた図９からのプロセスステップ９０５、９２５、および９３０はまた、図１１によって包含される実施形態でも適用可能である。

堆積条件は、光学スタック上にアモルファスシリコンを堆積させる経過中に調整できる。例えば、供給ガスは、シリコンの形態をそれの堆積の経過中に変更する追加の反応物質ガスをドープされてもよい。反応物質の例は、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３、Ｏ_２、およびそれらの組合せを含む。反応物質を、本明細書で述べられるように、堆積中に供給ガスに追加することは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、およびアモルファスシリコンの１つまたは複数を形成する。ある実施形態では、選択された堆積条件は、犠牲層が組成的に不均質な材料を含むように、犠牲層の堆積の間に供給ガス中の反応物質の量を変えることを含む。ある実施形態では、供給ガスはさらに、Ｎ_２Ｏを含む。

供給ガス中の反応物質を使用しない光学スタックへのアモルファスシリコンの付着は、容認できることが多いが、供給ガスへの反応物質の導入によって提供される利点は、結果として生じる堆積層が反応物質なしの場合よりも光学スタックへのより大きな付着性を有することである。しかしながら、光学スタックへの付着性を改善することは、犠牲材料の表面粗さを低減することもある。図９および１０において上で述べられたような改善された表面粗さを維持するために、反応物質は、アモルファスシリコン層の下側領域の初期形成後に供給ガスから除去されてもよい。図１１は、不均質なアモルファスシリコン犠牲層の形成および除去を例示する。

図９および１１を参照すると、堆積条件を選択するステップ９１０は、光学スタック２０２を覆う犠牲層２０４の堆積の初めに供給ガス中に反応物質を提供するステップを含むことができる。供給ガス中の反応物質は次いで、アモルファスシリコン層２０４が形を成すにつれて低減できるおよび／または排除できる。犠牲層を形成するステップ９１５の間に、アモルファス犠牲層２０４は、下側領域２０４ａおよび上側領域２０４ｂを形成し、下側領域２０４ａは、上側領域２０４ｂと組成的に異なる。図１１Ｂで見られるように、下側領域２０４ａは、図１０で述べられるそれほど粗くはない表面を有するアモルファスシリコンの領域を含む。しかしながら、下側領域２０４ａは、上側領域２０４ｂ（例えば、非ドープのアモルファスシリコン）の付着性と比較して、光学スタック２０２への強化された付着性を有する。しかしながら、アモルファスシリコン犠牲層２０４の上側領域２０４ｂは、反応物質ガスのない状態で形成され、高い表面粗さが、維持されるので、最終的に上部金属層２０６へ転写される表面粗さは、影響を受けない。

図１１で表される下側領域２０４ａおよび上側領域２０４ｂのサイズは、一定の縮尺ではない。領域の相対的サイズは、領域の適切なサイズを提供するために本明細書の開示に導かれて型どおりの実験を使用して当業者によって調整できる。理想的には、下側領域２０４ａは、光学スタックへの付着に十分な量で提供されることになり、残りは、表面粗さを提供するために上側領域２０４ｂとなる。例えば、下側領域２０４ａ、または付着領域は、堆積アモルファスシリコン膜の最終表面粗さを低下させることなく十分な付着性を達成するために約数百オングストローム未満の厚さを有することができる。ある実施形態では、下側領域２０４ａは、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、およびアモルファスシリコンの１つまたは複数を含む。ある実施形態では、上側領域は、下側領域の表面トポグラフィと比較して、明確に区別できる表面トポグラフィを有する。

犠牲層２０４を覆う上部層２０６を形成するステップ９２５は次いで、界面２０７の表面粗さが図１０に関して上で述べられた通りであるような界面２０７を形成するために実行できる。下側領域２０４ａおよび上側領域２０４ｂの両方は、吸着を抑制するのに十分な高い粗さを有する表面２０９を持つ上部金属層２０６を形成するために上で述べられたエッチングプロセスによって除去されてもよい。ある実施形態では、実質的に全犠牲層２０４は、エッチングプロセスで除去される。ある実施形態では、結果として生じる空洞２１０は、光学スタック２０２（例えば、導電層および誘電体層を含む）と、上で論じられたような可動導電層である上部金属層２０６との間の干渉空洞である。

（実施例）
アモルファスシリコン堆積の各々について、部分的に製作された干渉変調器基板が、ＰＥＣＶＤ堆積システムのプロセスチャンバー内に位置決めされた。ＰＥＣＶＤシステムは、真空チャンバー内部に含まれる２つの平行プレート、上側プレートおよび下側プレートとして構成された。上側プレートは、ガスを供給するためのシャワーヘッドに類似しており、下側プレートは、加熱ウェハープラテンであった。

試料を形成するために使用された各基板には、光吸収体、底部電極、および絶縁体のスタックを含むいくつかのパターン化金属および誘電体薄膜層があらかじめ堆積された。ウェハープラテンは、１５０℃と２５０℃との間の温度に加熱され、堆積プロセスの間維持された。基板がチャンバーに導入された後、チャンバーはすぐに、約５０ｍＴｏｒｒのベース圧力に排気された。各々について以下で述べられる、前駆体、希釈剤、およびドーピングガスが所定の混合で、基板の温度およびチャンバープリセット圧力が安定化されながら、次いで上側プレートシャワーヘッド電極を通じてチャンバーに流された。

約３０秒の期間後に、いったん圧力が安定化されると、プラズマが、シャワーヘッドに接続されたＲＦ電力供給部を使用して起こされた。ウェハーを支持するプラテンは、接地されるかまたはより低い周波数バイアスに接続された。プリセット電力がシャワーヘッドを通じて印加された後、プラズマは、ＲＦ電流および反射電力を監視し、調整する外部ＲＦ整合ネットワークを使用して制御され、維持された。それ故に、堆積プロセスのその場監視は、ＲＦ電流、ガス流量、基板温度、およびチャンバー圧力のパラメータを追跡することによって達成された。プラズマからのエネルギーを使用して、前駆体ガス分子は、反応性ラジカルおよび種に分解され、基板の表面に運ばれた。前駆体種は互いに反応して、ウェハーの表面に安定な分子を形成し、それは、一緒に島状に核形成し、それは後で、固体の連続した犠牲層に融合した。

反応物質ガスを組み込むとき、反応物質は、プロセスガス成分および比率を調節することによって供給ガスに導入された。大量の反応物質ガスは、エッチング解放プロセスの間に残留物を生成する可能性があった。しかしながら、膜内部の反応物質の量は、屈折率に影響を及ぼす傾向があるので、膜中に組み込まれる反応物質ガスの量は、膜層の屈折率を監視することによって制御できる。このように、反応物質ガスは、アモルファスシリコンの屈折率が３．３より上のままであるような量で提供される。

供給ガスに反応物質がドープされ、アモルファスシリコン領域が、数百オングストローム未満の厚さで形成された後、反応物質ガスのプロセスガス混合物中への流れは、停止された。アモルファスシリコン膜の上側領域は、最終的な全体のａ−Ｓｉ層厚さが達成されるまで堆積される。

（比較例１および２）
当技術分野で普通使用される標準的なＰＶＤモリブデン犠牲層が、形成された（比較例１）。標準的な高温アモルファスシリコンの第２の比較例もまた、形成された。比較例２は、ＳｉＨ_４を１１０標準立法センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の流量でおよびＨｅを２０００ｓｃｃｍの流量で流しながら３５０℃の温度で形成された。

（実施例３〜７：犠牲層としての均質な非ドープのアモルファスシリコン層）
実施例３は、ＳｉＨ_４を１２０ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例４は、ＳｉＨ_４を４０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを５００ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例５は、ＳｉＨ_４を６０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを１５００ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例６は、ＳｉＨ_４を６０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを５００ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例７は、ＳｉＨ_４を８０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを５００ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。

（実施例８〜９：犠牲層としての均質なドープされたアモルファスシリコン層）
実施例８は、ＳｉＨ_４を８０ｓｃｃｍの流量で、Ｈｅを５００ｓｃｃｍの流量で、およびＮ_２Ｏを１０ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例９は、ＳｉＨ_４を１００ｓｃｃｍの流量で、Ｈｅを５００ｓｃｃｍの流量で、およびＮ_２Ｏを１０ｓｃｃｍの流量で流しながら２００℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。

（実施例１０〜１１：犠牲層としての不均質なアモルファスシリコン層）
実施例１０および１１は各々、組成的に異なる上側および下側領域を備えて生成された。実施例１０の下側領域は、ＳｉＨ_４を６０ｓｃｃｍの流量で、Ｈｅを１５００ｓｃｃｍの流量で、およびＮ_２Ｏを１０ｓｃｃｍの流量で流しながら１５０℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例１０の上側領域は、ＳｉＨ_４を８０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを５００ｓｃｃｍの流量で流しながら１８０℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例１１の下側領域は、ＳｉＨ_４を８０ｓｃｃｍの流量で、Ｈｅを５００ｓｃｃｍの流量で、およびＮ_２Ｏを２０ｓｃｃｍの流量で流しながら１８０℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。実施例１１の上側領域は、ＳｉＨ_４を８０ｓｃｃｍの流量でおよびＨｅを５００ｓｃｃｍの流量で流しながら１８０℃の温度で形成されたアモルファスシリコンであった。

実施例の各々は、ＲＭＳ表面粗さについて測定された。実施例のいくつかは、ＭＥＭＳデバイスに形成され、吸着までの時間が、測定された。結果は、以下にＴａｂｌｅ １（表１）で与えられる。

Ｔａｂｌｅ １（表１）で示されるように、低温で、例えば約２５０℃より下で堆積されたアモルファスシリコン犠牲層の表面粗さは、より高い温度で堆積された典型的なアモルファスシリコン試料のそれよりもはるかに高かった。非反応性ガス、例えばヘリウムの追加は、ない場合（実施例３）よりも高い表面粗さを提供した。加えて、粗さ値は、モリブデン犠牲層についての粗さ値と似ている、および場合によってはそれよりも高かった。反応物質ガスなしで形成された上側領域を有する低温で形成されたアモルファスシリコン層（実施例５および７）は、ＭＥＭＳデバイスについて優れた吸着までの時間値を示す。

上で述べられた実施形態は、図１で示されるそれと比較して、反対側から見られる干渉変調器構造に適用可能であることに留意すべきである。そのような構成は、基板（透明である必要はない）により近い反射電極および基板からより遠い半透明電極を有する。どちらかのまたは両方の電極は、可動にすることも可能である。加えて、図示されないけれども、図８〜１１の実施形態は、図１〜７を参照して上で述べられた実施形態のオプションと組み合わされてもよいことに留意すべきである。

上述の変更形態は、より堅固な設計および製作を提供するために利用されてもよい。加えて、上記の態様は、干渉変調器の選択された実施形態の観点から述べられたが、当業者は、干渉変調器の多くの異なる実施形態が上記の態様から恩恵を受けてもよいことを理解するであろう。もちろん、当業者には理解されるように、干渉変調器の追加の代替実施形態もまた、用いることができる。干渉変調器のさまざまな層は、一般に半導体および電気機械デバイス製作の技術分野で周知である多種多様の導電性および非導電性材料から作ることができる。

加えて、実施形態は、干渉変調器に関して述べられたけれども、より一般的に他のＭＥＭＳデバイス、特に相対運動ができる電極を持つ静電ＭＥＭＳに適用可能であり、作動またはつぶれた位置での吸着を防止することができる。

上記の詳細な記述は、さまざまな実施形態に適用されるような本発明の新規の特徴を示し、説明し、指摘したが、例示されるデバイスまたはプロセスの形および詳細でのさまざまな省略、置換、および変更が、本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされてもよいことが理解されよう。認識されるように、いくつかの特徴は、他のものとは別々に使用されるまたは実施されてもよいので、本発明は、本明細書で説明される特徴および恩恵のすべてを提供するわけではない形で具体化されてもよい。

１２ａ 干渉変調器
１２ｂ 干渉変調器
１４ 可動反射層
１４ａ 可動反射層
１４ｂ 可動反射層
１６ 光学スタック
１６ａ 光学スタック
１６ｂ 光学スタック
１８ ポスト
１９ ギャップ
２０ 基板
２１ プロセッサ
２２ アレイドライバー
２４ 行ドライバー回路
２６ 列ドライバー回路
２７ ネットワークインターフェース
２８ フレームバッファー
２９ ドライバーコントローラ
３０ ディスプレイアレイ
３４ 変形可能な層
４０ 表示デバイス
４１ 筐体
４３ アンテナ
４４ バス構造物
４５ スピーカー
４６ マイクロホン
４７ 送受信機
４８ 入力デバイス
５０ 電力供給部
５２ 調整ハードウェア
１０２ 光学スタック
１０４ 犠牲層
１０５ 犠牲層の表面
１０６ 上部層
１０７ 界面
１０９ 表面
１１０ 空洞
２０２ 光学スタック
２０４ 犠牲層
２０４ａ 犠牲層の下側領域
２０４ｂ 犠牲層の上側領域
２０６ 上部層
２０７ 界面
２０９ 表面
２１０ 空洞
８００ プロセス
８０５ 基板を覆う光学スタックを形成するステップ
８１０ 光学スタックを覆う犠牲層を形成するステップ
８１５ 支持構造物を形成するステップ
８２０ 可動反射層を形成するステップ
８２５ 空洞を形成するステップ
９００ プロセス
９０５ 基板を覆う光学スタックを形成するステップ
９１０ 犠牲層堆積条件を選択するステップ
９１５ 犠牲層を形成するステップ
９２５ 犠牲層を覆う上部層を形成するステップ
９３０ 空洞を形成するステップ

Claims (47)

1. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを製造する方法であって、
   約２５０℃以下の堆積温度を含む堆積条件を選択するステップと、
   前記選択された堆積条件のもとで光学スタックを覆う犠牲層を堆積させるステップであって、前記犠牲層が、アモルファスシリコンを含む、ステップとを含む方法。
2. 前記選択された堆積条件は、化学気相堆積法（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）、および蒸着法から選択される堆積技術を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記選択された堆積条件は、ＰＥＣＶＤを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記選択された堆積条件は、供給ガスの提供を含み、前記供給ガスが、シランを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記シランは、ＳｉＨ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、およびＳｉＨ_３Ｃｌから選択される、請求項４に記載の方法。
6. 前記犠牲層が、堆積されたとき、約１．０ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように前記堆積条件を選択するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記犠牲層が、堆積されたとき、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように前記堆積条件を選択するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記犠牲層が、堆積されたとき、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい表面粗さを有するように前記堆積条件を選択するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記光学スタックは、誘電体層を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記誘電体層は、酸化シリコンおよび酸化アルミニウムから選択される誘電材料を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記犠牲層を前記誘電体層上に堆積させるステップを含む、請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記犠牲層を覆う金属層を堆積させるステップをさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記金属層は、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金から選択される金属を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記金属層は、アルミニウムを含む、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記金属層は、堆積されたとき、前記犠牲層と接触する表面を有し、前記表面が、空洞を形成するための前記犠牲層の除去後に前記金属層と前記光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを有する、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記金属層の前記表面粗さは、約１．０ｎｍＲＭＳより大きい、請求項１５に記載の方法。
17. 前記金属層の前記表面粗さは、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい、請求項１５に記載の方法。
18. 前記金属層の前記表面粗さは、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい、請求項１５に記載の方法。
19. 空洞を形成するための前記犠牲層の除去後に前記光学スタックを覆う前記金属層を支持するために支持構造物を形成するステップをさらに含む、請求項１２から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記支持構造物を形成するステップは、開口部を形成するために前記犠牲材料の少なくとも一部分を除去するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記開口部を支持材料で充填するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記犠牲層をエッチャントでエッチングするステップをさらに含む、請求項１２から２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記エッチャントは、ＸｅＦ_２を含む、請求項２２に記載の方法。
24. 空洞を形成するために前記犠牲層をエッチングするステップをさらに含む、請求項２２または２３に記載の方法。
25. 前記空洞は、前記金属層と前記光学スタックとの間に干渉空洞を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記堆積温度は、約１５０℃から約２５０℃の範囲内である、請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記供給ガスはさらに、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、およびそれらの組合せから選択される非反応性ガスを含む、請求項４から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記供給ガスはさらに、ヘリウムおよびアルゴンから選択される非反応性ガスを含む、請求項４から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記供給ガスはさらに、水素を含む、請求項４から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記供給ガスはさらに、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＨ_３、ＮＦ_３、Ｏ_２、およびそれらの組合せから選択される反応物質を含む、請求項４から２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記供給ガスはさらに、Ｎ_２Ｏを含む、請求項４から３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記選択された堆積条件は、前記犠牲層が組成的に不均質な材料を含むように前記犠牲層の堆積の間に前記供給ガス中の前記反応物質の量を変えることを含む、請求項３０または３１に記載の方法。
33. 前記犠牲層は、下側領域および上側領域を含み、前記下側領域が、前記上側領域と組成的に異なる、請求項３０から３２のいずれか一項に記載の方法。
34. 前記下側領域は、前記上側領域と比較して、前記光学スタックへの強化された付着性を有する、請求項３３に記載の方法。
35. 前記下側領域は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、およびアモルファスシリコンの１つまたは複数を含む、請求項３３または３４に記載の方法。
36. 前記上側領域は、前記下側領域の表面トポグラフィと比較して、明確に区別できる表面トポグラフィを有する、請求項３３から３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 光学スタックと、
    アモルファスシリコンを含む犠牲層と、
    前記犠牲層の上を覆い、前記犠牲層と界面を形成する金属層とを含み、
    前記犠牲層および前記金属層の前記界面は、空洞を形成するための前記犠牲層の除去後に前記金属層と前記光学スタックとの間の吸着を低減するのに有効である表面粗さを含む、未解放ＭＥＭＳ基板。
38. 前記界面は、約１．０ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する、請求項３７に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
39. 前記界面は、約１．５ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する、請求項３７に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
40. 前記界面は、約１．８ｎｍＲＭＳより大きい粗さを有する、請求項３７に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
41. 前記犠牲層は、下側領域および上側領域を含み、前記下側領域が、前記上側領域と組成的に異なる、請求項３７から４０のいずれか一項に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
42. 前記下側領域は、前記上側領域と比較して、前記光学スタックへの強化された付着性を有する、請求項４１に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
43. 前記下側領域は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、およびアモルファスシリコンの１つまたは複数を含む、請求項４１または４２に記載の方法。
44. 前記金属層は、アルミニウムを含む、請求項３７から４３のいずれか一項に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
45. 前記光学スタックは、誘電体層を含む、請求項３７から４４のいずれか一項に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。
46. 前記誘電体層は、酸化シリコンおよび酸化アルミニウムから選択される誘電材料を含む、請求項４５に記載の方法。
47. 前記光学スタックは、電極層および部分反射層を含む、請求項３７から４６のいずれか一項に記載の未解放ＭＥＭＳ基板。

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