JP2022502707A - 垂直ヒンジを有するmems表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年9月29日に出願された米国仮特許出願第62/739175号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容をここに援用する。また、本出願は米国特許第7183618号、および第8331010号に関するものであり、その開示内容全体をここに援用する。
Claims (27)
- 基板と、
前記基板に実装された電子回路と、
前記電子回路に電気的に接続された電極と、
前記基板に実装されたエッチング停止層と、
前記基板に実装されるヒンジベースと
前記ヒンジベースに取り付けられたヒンジと、を備え、前記ヒンジは、
前記ヒンジベースから垂直に延在する垂直支持部と、前記垂直支持部と接触する水平に延在するヒンジタブとを備え、前記ヒンジはドープされた半導体からなり、
可動ミラーであって、前記電極および該可動ミラーの間に電圧を印加することによって、前記電極に静電吸着される可動ミラーと、
前記可動ミラーと前記ヒンジタブを連結するミラービアとを備え、前記可動ミラーは、前記電極と前記可動ミラーとの間に電圧を印加することによって、前記電極に静電吸着され、前記可動ミラーの移動が前記ヒンジタブと前記垂直支持部との相対位置を変化させ、
前記基板に実装され、前記可動ミラーが前記電極または前記エッチング停止層に接触する前に、前記可動ミラーの動きを機械的に停止させるストッパを備える、
ことを特徴とする、微小電気機械システム(MEMS)装置。 - 請求項1において、
前記ドープされた半導体は、インサイチュ非晶質シリコンである、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジは、前記ヒンジベースに接触するヒンジ脚部をさらに備えており、前記ヒンジベースは、前記基板に取り付けられたヒンジ支持部または前記ヒンジ支持部に取り付けられたストッパを備えており、前記ヒンジ脚部は水平に、前記ヒンジタブとは反対の方向に延在する、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項3において、
前記ヒンジは、
前記ヒンジ脚部の縁部とは反対側に、前記垂直支持部に対して平行に延在する第2の垂直支持部と、
前記第2の垂直支持部と接触し、前記ヒンジタブとは反対の方向に延在する第2の水平に延在するヒンジタブと、
前記可動ミラーを前記第2のヒンジタブに結合する第2のミラービアと、をさらに備える、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項3において、
前記ヒンジ脚部の底面は、前記ヒンジベースの上面の下方にあること、
前記ヒンジ脚部のヒンジヒールは、前記ヒンジ脚部と前記垂直支持部とが交わる部分が側面視で湾曲していること、または
前記ヒンジ脚部は、前記ストッパ内に埋没していること、
の少なくとも1つを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項3において、
前記ヒンジ脚部の前記ヒンジベースに対する表面接着性は、前記ヒンジの垂直方向の剪断力を上回る、ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジは、
前記垂直支持部に対して平行に延在する第2の垂直支持部をさらに備えており、前記垂直支持部および前記第2の垂直支持部は、前記ヒンジベースの中心から、前記ミラーの傾斜方向に沿って、等距離離間されており、
前記ヒンジタブは、前記垂直支持部の上面と前記第2の垂直支持部との間に延在し、
前記ミラービアは、前記ヒンジが水平ねじれヒンジとなるように、前記ヒンジタブの中心に配置される、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジタブは、前記垂直支持部の中心から等距離延在し、前記MEMS装置はさらに、
前記可動ミラーを前記ヒンジタブに連結する第2のミラービアを備えており、前記ミラービアおよび前記第2のミラーは、前記ヒンジが片持ち状となるように、前記ヒンジタブの中心から、前記ミラーの傾斜方向に、等距離離間されている、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジタブに隣接する前記垂直支持部の表面張力と、前記ヒンジベースに隣接する前記垂直支持部の表面張力との差は1%を超える、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラーに対する前記ストッパの接点は水平であり、前記ストッパの最長寸法の25%未満の回転半径で丸みを帯びている、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項10において、
側面視における、前記ミラーに対する前記ストッパの前記接点の傾斜角度は、100度未満である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジタブに対する前記ミラービアの表面接着性、および前記ミラーの表面に対する前記ミラービアの表面接着性の少なくとも一方が、前記ヒンジの垂直方向の剪断力を超える、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラービアは、チタン、窒化チタン、またはこれらの組み合わせを含むバリア金属によって、カプセル化されており、前記ミラービアおよび前記ミラーが、導電性材料によって電気的に接続されることにより、前記ミラーと前記ヒンジとの間の電気抵抗が10Gオーム未満となることを可能にする、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラービアは、回転半径が、前記ミラービアの幅の50%未満の丸みを帯びた角を有する、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
シランの流量、基板の温度、またはCVDチャンバ内の圧力の少なくとも1つを調整することにより、犠牲層を除去した後のミラーの傾斜角度が、プラスマイナス0.5度の範囲となる、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記垂直支持部の幅および/またはは高さの少なくとも一方が、100A以上、1000A以下である、または、前記垂直支持部の抵抗が5Mオーム以上、1Gオーム以下である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項16において、
前記垂直支持部の抵抗の熱係数は、前記ヒンジの温度が高いほど前記ヒンジの抵抗が低くなるように負である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記垂直支持部に対する前記ヒンジタブの安息角度は、前記基板の表面に対して80度以上、90度以下である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ストッパと前記ヒンジタブとの間の距離は、前記垂直支持部と前記ミラーの縁部との間の距離の半分未満である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジタブの高さは、前記垂直支持部の幅を上回る、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記垂直支持部は、前記ヒンジベースに隣接する溝を有する、ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記垂直支持部は、前記ヒンジタブに隣接するトップから前記ヒンジベースに隣接する底部にテーパー状となっている、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ヒンジタブは、バリア金属を有し、酸化層または窒化層を有さない、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラービアは、ビッカース硬さが500MPanessを超える材料を少なくとも1つ含む、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラービアの垂直高さは、0.5ミクロン未満である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラーと前記エッチング停止層との間の距離は、3ミクロン未満である、
ことを特徴とする、MEMS装置。 - 請求項1または2において、
前記ミラービアは、丸みのある水平形状、または直角の水平形状を有する、ことを特徴とする、MEMS装置。
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