KR20050016540A - 웨이퍼 기판 상에 마이크로-전기기계식 장치를 적층,현출, 및 패키지하는 방법 - Google Patents

웨이퍼 기판 상에 마이크로-전기기계식 장치를 적층,현출, 및 패키지하는 방법

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KR20050016540A
KR20050016540A KR10-2004-7020142A KR20047020142A KR20050016540A KR 20050016540 A KR20050016540 A KR 20050016540A KR 20047020142 A KR20047020142 A KR 20047020142A KR 20050016540 A KR20050016540 A KR 20050016540A
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휘버스앤드류
리차즈피터
쉬홍킨
치앙스티브
듀복로버트쥬니어
그로벨니토마스
델링거디트리히
선안토니
첸훙난
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Abstract

프로젝션 시스템, 공간 광 변조기, 및 MEMS 디바이스를 형성하는 방법이 개시되어 있다. 공간 광 변조기는 서로 접합되는 2개의 기판을 포함하고, 기판들 중 하나는 마이크로미러 어레이를 포함할 수 있다. 2개의 기판들은, 게터 물질 및/또는 고체 또는 액체 윤활제가 웨이퍼들 중 하나 또는 모두에 도포된 다음에, 웨이퍼 레벨에서 접합될 수 있다. 이들 웨이퍼는 필요하면 서로 밀폐식으로 접합될 수 있고, 이들 기판들 사이의 압력은 대기압보다 낮을 수 있다.

Description

웨이퍼 기판 상에 마이크로-전기기계식 장치를 적층, 현출, 및 패키지하는 방법{METHODS FOR DEPOSITING, RELEASING AND PACKAGING MICRO-ELECTROMECHANICAL DEVICES ON WAFER SUBSTRATES}
본 발명은 MEMS 기술분야에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 상에 마이크로-전기기계식 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 주제는 웨이퍼 상에 다수의 MEMS 디바이스를 제조하고, 희생층을 제거함으로써 MEMS 구조체를 현출(現出)(releasing)시키고, 웨이퍼를 다른 웨이퍼 상에 접합하고, 웨이퍼 조립체를 개별화(singulating)하고, 하나 이상의 MEMS 디바이스가 상부에 위치하는 각 웨이퍼 조립체 부분을, MEMS 마이크로구조를 손상함 없이, 패키지화하는 것에 관한 것이다. 가속도계(accelerometer), DC 릴레이 및 RF 스위치, 광회선분배기(optical cross connect) 및 광 스위치(optical switch), 마이크로렌즈, 리플렉터 및 빔스프리터, 필터, 오실레이터 및 안테나 시스템 컴포넌트, 가변 커패시터 및 인덕터, 스위치 필터 뱅크, 공진 콤 드라이브(resonant comb-drive) 및 공진 빔(resonant beam), 및 직시형 마이크로미러 어레이 및 프로젝션 디스플레이 등을 포함하는 광범위한 마이크로 전기기계식 디바이스(MEMS)가 본 명세서의 실시예에 따라 구현될 수 있다.
도 1A 내지 도 1E는 마이크로미러를 형성하는 한 방법을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1A 내지 도 1E의 단면을 취하는 선분 1-1을 나타내는 마이크로미러의 평면도이다.
도 3A 내지 도 3E는 도 1A 내지 도 1E에서의 방법과 동일한 방법을 도시하지만 다른 단면에 따라 도시된 단면도이다.
도 4는 도 3A 내지 도 3E의 단면을 취하는 선분 3-3을 나타내는 미러의 평면도이다.
도 5는 두 개의 기판들(한 기판은 마이크로미러를 구비하고 다른 한 기판은 회로 및 전극을 구비함)의 조립체를 나타내는 등각투영도이다.
도 6은 동작 중인 조립된 디바이스의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 한 방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 8은 다수의 다이 영역을 구비하는 웨이퍼 기판의 평면도이다.
도 9A 내지 도 9G는 디바이스 조립체의 각 단계별 도면이다.
도 10A 및 10B는 서로 접합되어 개별화되는 2개의 웨이퍼의 평면도이다.
도 10C 및 10D는 웨이퍼에 접합되기 위한(10D) 광 투과성 기판(도 10A)을 나타내는 도면이다.
도 11A는 접합단계 이전에 도 10A 및 도 10B의 2개의 웨이퍼를 정렬할 때 도 10의 선분 11-11을 따라 취해진 단면도를 나타내는 반면에, 도 11B는 두 개의 웨이퍼를 접합한 이후에 개별화되기 전에 도 11A에서와 동일한 단면도를 나타낸다.
도 12는 패키지 기판에 장착된 개별화된 웨이퍼 조립체를 나타내는 등각투영도이다.
도 13은 마이크로미러 디바이스가 내부에 있는 프로젝션 시스템을 나타낸다.
미러 제조
가동식 마이크로미러 및 미러 어레이와 같은 MEMS 디바이스를 제조하는 방법이 휴이버스(Huibers)에게 허여된 미국특허 제5,835,256호 및 제6,046,840호에 개시되어 있고, 이들 각각은 본 명세서에서 참조로 포함된다. 웨이퍼 기판(예컨대, 광 투과성 기판 또는 CMOS 또는 다른 회로를 포함하는 기판) 상에 MEMS 가동식(可動式) 소자(예컨대, 미러)를 형성하는 유사한 방법이 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 본 명세서에서 "광 투과성"은 적어도 디바이스 동작 중에 한 물질이 광에 대해 투과적이다는 것을 의미한다(상기 물질은 제조 중에 기판의 조작성을 향상시키는 광 차단층을 상부에 구비하거나, 사용 중에 광 산란을 줄이기 위한 부분적 광 차단층을 구비한다. 그럼에도 불구하고, 가시광 애플리케이션을 위한 기판의 한 부분은 바람직하게는 사용 중에 가시광에 대해 투과적이여서, 광이 디바이스 내부로 통과할 수 있고, 미러에 의해 반사될 수 있고, 디바이스 밖으로 되돌아갈 수 있다. 물론, 모든 실시예가 광 투과성 기판을 사용하는 것은 아니다). 본 명세서에서 "웨이퍼"는 다수의 마이크로구조체 또는 마이크로구조체 어레이가 상부에 형성되어, 각기 하나 이상의 마이크로구조체를 상부에 구비하는 다이들로 나누어지는 임의의 기판을 의미한다. 비록 모든 경우에서는 아니지만 대부분에 있어서, 각 다이는 개별적으로 패키지화되어 판매되는 하나의 디바이스 또는 제품이다. 대형 기판 또는 웨이퍼 상에 다수의 "제품(product)" 또는 다이를 형성하는 것은 각 다이가 개별적으로 형성되는 것과 비교해 볼 때 제조 비용이 낮고 제조 속도가 빠르다. 물론, 웨이퍼는 임의의 크기 또는 모양일 수 있어서(비록, 상기 웨이퍼는 종래의 (실질적으로) 원형의 웨이퍼(예컨대, 직경이 4, 6, 또는 12인치임)인 것이 바람직하지만), 표준 제작 설비에서 제작될 수 있다.
도 1A 내지 도 1E는 마이크로기계식 미러 구조체의 제조 프로세스를 나타낸다. 도 1A에서 도시되는 바와 같이, 유리(예컨대, 1737F), 석영, PyrexTM, 사파이어, (또는 실리콘 단독으로 또는 그 상부에 배치되는 회로와 함께) 등과 같은 기판이 제공된다. 도 1A 내지 도 1E의 단면은 도 2의 선분 1-1을 따라 취해진 것이다. 상기 단면이 가동식 소자의 힌지를 따라 취해졌기 때문에, 광 차단층(12)이 제공되어, 광(사용 중에 광 투과성 기판을 통해 입사한 광)이 힌지로부터 반사되거나 회절을 일으켜서 콘트라스트 율을 감소시키는 것을 막을 수 있다(기판이 투과성인 경우).
도 1B에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘과 같은 희생층(14)이 적층된다. 희생층의 두께는 가동식 소자/미러 크기 및 바람직한 틸트 각도에 따라서 넓게 분포될 수 있다. 그러나, 500Å 내지 50,000Å 두께가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 약 5,000Å의 두께가 좋다. 선택적으로, 희생층은 폴리머 또는 폴리이미드가 될 수 있다(상기 희생층은, 에천트에 견디도록 선택되는 물질, 및 선택되는 에천트에 따라 폴리실리콘, 질화실리콘, 이산화실리콘 등으로 될 수도 있다). 리소그래피 단계(이 단계 이후에 희생층 에칭 단계가 행해짐)를 통해 희생층 실리콘 내에 홀(16a, 16b)이 형성된다. 이는 임의의 적절한 크기일 수 있으나, 바람직하게는 직경이 0.1 내지 1.5㎛이고, 더욱 바람직하게는 약 0.7 ±0.25㎛이다. 유리/석영 기판 아래까지 또는 차단층(있다면) 아래까지 에칭이 행해진다. 바람직하게는, 유리/석영층이 에칭되면, 이는 2000Å이하이다.
이 시점에서, 도 1C에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 층(18)이 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition)에 의해 적층된다. 바람직하게는 적층되는 물질은 LPCVD 또는 PECVD로 증착되는 질화 실리콘 또는 산화 실리콘이다. 그러나, 폴리실리콘, 탄화 실리콘 또는 유기 혼합물, 또는 Al, CoSiNx, TiSiNx 및 레이드(Reid)에 의해 2001년 7월 20일에 출원된 미국특허출원 제09/910,537호 및 2001년 6월 22일에 출원된 미국특허출원 제60/300,533호(이 두 문헌은 본 명세서에서 참조로 포함됨)에서 개시된 다른 삼성분 이상의 혼합물(ternary and higher compound)이 이 시점에서 적층될 수 있다(물론, 희생층 및 에천트는 사용되는 물질에 따라서 선택되어야 한다). 제 1 층의 두께는 가동식 소자 크기 및 소자 경도의 적절한 정도에 따러 변할 수 있다. 그러나, 한 실시예에서, 상기 층은 바람직하게는 100 내지 3200Å의 두께를 가지고, 더욱 바람직하게는 약 1100Å의 두께를 가진다. 제 1 층에는 리소그래피 및 에칭 단계가 행해져서, 인접한 가동식 소자들 사이에 0.1 내지 25㎛, 바람직하게는 1내지 2㎛의 갭을 형성한다.
제 2 층(20)("힌지" 층)이 도 1D에 도시된 바와 같이 적층된다. "힌지층"은 디바이스의 움직임이 가능하도록 만곡(彎曲)하는 디바이스 부분을 정의하는 층이다. 힌지층은 힌지만을 정의하기 위해 적층될 수 있고, 또는 힌지 및 미러와 같은 다른 영역을 정의하기 위해 적층될 수도 있다. 어떤 경우에서든, 힌지 물질을 적층하기 전에 강화 물질이 제거된다. 제 2 (힌지) 층으로서의 물질은 제 1 층과 동일한 물질이거나(예컨대, 질화 실리콘) 다른 물질(산화 실리콘, 탄화 실리콘, 폴리실리콘, 또는 Al, CoSiNx, TiSiNx, TaSiNx, 또는 다른 삼성분 이상의 혼합물)일 수 있고, 제 1 층처럼 화학 기상 증착법으로 적층될 수 있다. 제 2/힌지 층의 두께는 가동식 소자의 경도, 바람직한 힌지 유연성, 사용되는 물질 등에 따라 제 1 층보다 두껍거나 얇을 수 있다. 한 실시예에서, 제 2 층은 50Å 내지 2100Å의 두께를 가지고, 바람직하게는 약 500Å의 두께를 가진다. 다른 실시예에서, 제 1 층은 PECVD에 의해서 제 2 층은 LPCVD에 의해 적층될 수 있다.
도 1D에 도시되는 바와 같이, 반사 및 도전층(22)이 적층된다. 반사/도전 물질은 금, 알루미늄 또는 다른 금속, 또는 하나의 금속 이상의 합금일 수 있으나, 바람직하게는 PVD에 의해 적층되는 알루미늄이다. 금속층의 두께는 50 내지 2000Å일 수 있고, 바람직하게는 약 500Å이다. 별도의 반사층 및 도전층을 적층하는 것도 가능하다. 선택적으로 금속 보호층(도시되지 않음)이, 예컨대 PECVD로 적층되는 10 내지 1100Å 산화 실리콘 층으로서, 부가될 수 있다. 그 다음, 금속층 위에 포토레지스트 패터닝이 행해지고, 그 다음 적절한 금속 에천트로 금속층을 에칭한다. 알루미늄 층의 경우, 염소(또는 브롬) 화학물이 사용될 수 있다(예컨대, Cl2 및/또는 BCl3 (또는 Cl2, CCl4, Br2, CBr4, 등)이 바람직하게는 Ar 및/또는 He와 같은 비활성 희석제와 선택적으로 더불어 사용되는 플라즈마/RIE 에칭). 그 다음, 희생층이 제거되어 MEMS 구조체가 "현출"된다(도 1E).
도 1A 내지 도 1E에 도시된 실시예에서, 제 1 층 및 제 2 층 둘 모두가 가동식(미러) 소자를 정의하는 영역 내에 적층된다. 반면에, 제 1 층이 없는 경우에 제 2 층은 힌지 영역 내에 적층된다. 2개 이상의 층을 사용하여 적층식(laminate) 가동식 소자를 형성하는 것도 가능하다. 적층식 가동식 소자는 가동식 소자의 크기가 예컨대 광 스위치에서 광 빔을 스위칭하기 위해 증가될 때 특히 바람직하다. 복수의 층이 도 1C의 단일 층(18) 대신에 제공될 수 있고, 복수의 층이 층 20을 대신하여 그리고 층 22를 대신하여 제공될 수 있다. 또는, 층 20 및 22는 단일 층, 예컨대, 순수 금속층 또는 합금층, 또는 예컨대 유전체 또는 반도체 및 금속의 혼합인 층일 수 있다. 금속 합금 및 유전체 또는 금속 및 질소, 산소 또는 탄소의 혼합물(특히 전이 금속)을 포함할 수 있는 층(들)을 위한 일부 물질이 미국특허가출원 제60/228,007호에 개시되어 있다. 상기 문헌의 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
한 실시예에서, 강화층이 힌지 영역에서 제거된 다음, 힌지층을 적층하고, 강화층 및 힌지층 모두를 같이 패터닝한다. 상기 강화층 및 힌지층의 조인트 패터닝은 동일한 에천트로 행해지거나(두 물질이 동일한 경우), 다른 에천트로 순서대로 행해질 수 있다. 강화 및 힌지 층은 염소 화학물 또는 불소(또는 다른 할로겐화물) 화학물로 에칭될 수 있다(예컨대, F2, CF4, CHF3, C3F 8, CH2F2, C2F6, SF6 등 또는 상기 것들(또는 CF4/H2, SF6/Cl2와 같은 부가 기체와 더불어)의 조합, 또는 CF2Cl2와 같이 하나 이상의 에칭 화학종(etching species)을 사용하는 기체들(이들 모두는 선택적으로 하나 이상의 불활성 희석제를 포함할 수 있음)을 사용한 플라즈마/RIE 에칭). 물론, 다른 물질들이 강화층 및 힌지층을 위해 사용되면, 다른 에천트가 각 층을 에칭하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 반사층이 제 1(강화) 층 및/또는 제 2(힌지)층 이전에 적층될 수 있다. 힌지 물질 이전에 적층되는지 혹은 힌지 물질 및 강화물질 둘 모두 이전에 적층되는지에 상관없이, 힌지 물질을 적층하고 패터닝하기 전에 금속이 패터닝되는 것이(즉, 힌지 영역에서 제거되는 것이) 바람직하다.
도 3A 내지 도 3E는 또다른 단면(도 4의 단면 3-3)을 따라서 상기 동일한 프로세스가 행해짐을 도시하고, 광 투과성 기판(10) 위에 차단층(12)(선택적임), 희생층(14), 층 18 및 20, 및 금속층(22)이 적층되는 것을 도시한다. 도 1A 내지 도 1E의 단면 및 도 3A 내지 도 3E의 단면은 도 2 및 도 4 각각의 실질적인 정사각형 미러를 따라 취해진 것이다. 그러나, 미러들은 정사각형일 필요는 없고, 다른 형태를 가져서 회절을 줄이고 콘트라스트 비를 늘릴 수 있다. 이러한 미러들이 일코프(Ilkov) 등에 의한 미국특허가출원 제60/229,246호에 개시되어 있고, 상기 문헌의 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다. 또한, 미러 힌지는 상기 가출원에서 설명된 바와 같은 비틀림 힌지일 수 있다.
전술된 재료 및 방법은 단지 예시적일 뿐이고, 다른 많은 방법 및 재료가 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 산디아(Sandia) SUMMiT 프로세스(구조용 층(structural layer)을 위해 폴리실리콘을 사용) 또는 크로노스(Cronos) MUMPS 프로세스(구조용 층을 위해 폴리실리콘을 사용)가 본 발명에서 사용될 수 있다. 또한, MOSIS 프로세스(AMI ABN-1.5㎛ CMOS 프로세스)가 본 발명을 위해 사용될 수 있으며, 예컨대 메리가니(Mehregany) 등에 의한 논문인 고체박막(Thin Solid Films), v.355-356, pp.518-524, 1999에서 개시된 바와 같은 MUSiC 프로세스(구조용 층을 위해 폴리크리스탈 SiC를 사용함)가 사용될 수 있다. 또한 본 명세서에서 개시된 희생층 및 에천트는 예시적일 뿐이다. 예컨대, 이산화 실리콘 희생층이 사용되어 HF(또는 HF/HCl)로 제거되거나, 실리콘 희생층이 ClF3 또는 BrF3로 제거될 수 있다. 또한, PSG 희생층이 완충 HF로 제거되거나, 폴리이미드와 같은 유기 희생층이 드라이 플라즈마 산소 배출 단계(dry plasma oxygen release step)에서 제거될 수 있다. 물론, 에천트 및 희생 물질은 사용되는 구조용 물질에 따라 선택되어야 한다. 또한, PVD 및 CVD가 위에서 언급되었지만, 스핀-온, 스퍼터링, 양극처리법(anodization), 산화법(oxidation), 전기도금법(electroplating), 및 증발법(evaporation) 등의 다른 박막 적층 방법이 적층을 위해 사용될 수 있다.
제 1 웨이퍼 상에 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같은 마이크로구조체를 형성한 이후에, 희생층을 제거하여 마이크로구조체(이 경우에서는 마이크로미러)를 현출하는 것이 바람직하다. 상기 현출은 다이 레벨에서 행해질 수도 있으나, 웨이퍼 레벨에서 현출을 행하는 것이 바람직하다. 도 1E 및 3E는 현출된 상태의 마이크로구조체를 나타낸다. 도 1E에서 도시되는 바와 같이, 포스트(post)(2)가 기판(10) 상에서 현출된 마이크로구조체를 유지한다.
또한, 각 미러의 힌지는, 전술한 바와 같이, 미러 소자와 동일한 평면에서 형성될 수 있고(및/또는 동일한 적층 단계의 일부로서 형성될 수 있고), 이들은 다른 평면에서의 미러 소자와 평행하게 그리고 분리되도록 별도의 프로세싱 단계의 부분으로서 형성될 수도 있다. 이와 같은 중첩 타입의 힌지가 위에서 언급한 미국특허 제6,046,840호의 도 11 및 도 12에 개시되어 있고, 휴이버스 등에 의한 2000년 8월 3일자의 "중첩 힌지 및 편향가능 소자를 갖는 편향가능 공간 광 변조기"에 자세히 개시되어 있다. 상기 문헌은 본 명세서에서 참조로 포함된다. 도면에서와 같이 하나 이상의 희생층이 형성되든지 중첩힌지를 위해 2개 이상의 희생층이 형성되든지 간에, 상기 희생층들은 후술되는 바와 같이 바람직하게는 등방성 에천트(isotropic etchant)로 제거된다. 상기 미러들의 "현출" 단계는 전술한 단계들 직후에 행해질 수도 있고, 조립체 위치에서 제작 설비에서 출하 이후에 행해질 수 있다.
백플레인(backplane)
제 2 또는 "하부" 기판(백플레인) 다이는 상기 다이의 상부 금속층 위에 전극들의 대형 어레이를 포함한다. 각 전극은 마이크로디스플레이의 한 픽셀(상부 광 투과 기판 상의 한 마이크로미러)을 제어한다. 백플레인의 표면 상의 각 전극의 전압은 대응 마이크로디스플레이 픽셀이 광학적으로 "온" 또는 "오프"되는 것을 결정하여, 마이크로디스플레이 상에 영상을 형성한다. 펄스-폭-변조 그레이스케일 또는 컬러 이미지를 형성하기 위한 백플레인 및 방법에 대한 자세한 사항은 리차드스(Richards)에 의한 미국특허출원 제09/564,069호에 개시되어 있다. 상기 문헌의 내용은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
바람직한 실시예에서, 디스플레이 픽셀 이들은 언제나 완전히 "온" 또는 "오프"로 된다. 따라서, 백플레인 설계는 완전히 디지털적이다. 비록 마이크로미러들은 아날로그 모드에서 동작하지만, 아날로그 능력이 필요하지는 않다. 시스템 설계의 용이성을 위해, 백플레이의 I/O 및 제어 로직은 바람직하게는 예컨대 5V 또는 3.3V의 표준 로직 레벨과 호환가능한 전압에서 동작한다. 픽셀 구동을 위해 이용가능한 전압을 최대로 하기 위해, 백플레인의 어레이 회로는 별도의 전원으로부터 바람직하게는 더 높은 전압에서 구동할 수 있다.
백플레인의 한 실시예는 제작 5V 로직 프로세스에서 행해질 수 있다. 미러 전극은 0-5V에서 또는 신뢰도가 허용되는 한 5V 이상의 높은 전압에서 동작할 수 있다. 백플레인은, 플래시 메모리 프로세스와 같은 고전압 프로세스에서 상기 프로세스의 고전압 디바이스를 사용하여 제작될 수도 있다. 백플레인은 12V 이상에서 동작할 수 있는 대형 트랜지스터를 이용하여 고전압 프로세스에서 제조될 수도 있다. 고전압 백플레인은, 저전압 백플레인이 제공하는 5-7V 보다 더 높은 전극 전압 범위를 제공할 수 있어서, 더욱 더 견실하게 구동할 수 있다.
디지털 모드에서, 각 전극을 온 상태 또는 오프 상태로 설정하고, 전극의 상태가 다시 기록될 때까지 상기 상태가 유지되도록 할 수 있다. 각 픽셀당 한 비트를 갖는 RAM형 구조가 이를 구현하는 한 아키텍처이다. 한 예로는 SRAM 기반 픽셀 셀이 있다. 선택적으로, 래치 또는 DRAM(패스 트랜지스터와 커패시터)와 같은 공지의 저장 소자도 가능하다. 다이내믹 저장 소자(예컨대, DRAM 셀)가 사용되면, 입사광으로부터 차폐되는 것이 바람직하다. 차폐되지 않으면 광누설을 일으킬 수 있다.
예컨대, 상기 언급된 리처드스에 의한 미국특허출원 제09/564,069호에서 언급된 방법에 따라서 픽셀을 빠르게 온/오프시킴으로써, 그레이스케일 또는 풀-컬러 이미지가 가시적으로 생성된다. 이를 지원하기 위해, 백플레인은, 로우 앳 어 타임(row-at-a-time)보다 더 세밀한 입도(granularity)가 일반적으로 필요한 것은 아니지만, 어레이가 랜덤 억세스 방식으로 기록되도록 하는 것이 바람직하다.
소비전력을 줄이는 것이 바람직한데, 이는 주로 열 때문이다. 소비전력을 줄임으로써 광/열적 전력 계획을 향상시키고, 이는 마이크로디스플레이가 더 많은 파워 램프의 열을 견딜 수 있도록 한다. 또한 마이크로디스플레이가 조립되는 방식에 따라서(웨이퍼 대 웨이퍼 결합 + 오프셋 톱(saw)), 모든 I/O 패드가 다이의 한 사이드에 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 최종 디바이스의 비용을 줄이기 위해, 핀수를 줄이는 것이 바람직하다. 예를 들면, 행 어드레스 또는 다른 저사용빈도(低使用頻度) 제어 신호들을 데이터 버스 상으로 멀티플렉싱함으로써 이들 기능을 위한 별도의 핀을 무시할만한 효율 불이익만을 감수하고 제거할 수 있다(약간의 퍼센트,예컨대 데이터 행 당 어드레스 정보를 위한 한 클럭 사이클이 수용가능하다). 데이터 버스, 클럭, 및 소수의 제어신호(5 이하)만이 필요하다.
사용시, 다이는 200W 이상의 아크 램프로 조사될 수 있다. 이로 인한 열 및 광전자 효과로 인해서, 금속층들이 액티브 회로 상에서 가능한한 불투명하도록 하는 특별한 레이아웃 구성이 필요할 수 있다. 이러한 구성은 입사광 에너지를 반사하고 광캐리어 및 열효과를 줄인다. 온-칩(on-chip) PN 다이오드가 다이의 열을 측정하기 위해 포함될 수 있다.
한 실시예에서 해상도는 XGA, 1024x768픽셀이다(다른 해상도도 가능함). 5내지 24㎛의 픽셀 피치가 바람직하다(예컨대, 14㎛). 전극 어레이 자체의 크기는 픽셀 피치 및 해상도에 의해 결정된다. 따라서, 14㎛ XGA 디바이스의 픽셀 어레이는 14.336x10.752mm이다.
조립체(ASSEMBLY)
상부 및 하부 기판(웨이퍼)이 프로세싱되기 끝난 후에(예컨대, 하부 기판 상에 회로/전극, 상부기판 상에 마이크로미러), 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼는 서로 접합된다. 상기 두 기판의 접합은 한 기판 상의 마이크로미러가 다른 기판 상의 전극 가까이에 배치되도록 한다. 이러한 구성이 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 이하 상기 도면에 대해 설명하겠다.
웨이퍼의 조립 및 웨이퍼 조립체의 개별 다이로의 분리 방법은 스테파노프(Stefanov) 등에 의한 미국특허 제5,963,289호의 "실리콘 웨이퍼 상의 LCD 제조의 비대칭 금긋기 및 분리 방법"(이는 본 명세서에서 참조로 포함됨)에 개시된 LCD의 조립 방법과 일부 유사하다. 접착 접합(예컨대, 에폭시, 실리콘, 낮은 K 물질, 또는 다른 접착제-본 명세서에서 더욱 설명됨), 양극 접합(anoding bonding), 압축 접합(compression bonding)(예컨대, 금 또는 인듐을 사용), 금속 공융 접합(metal eutectic bonding), 융합 접합(fusion bonding), 또는 본 기술분야에서 공지된 다른 웨이퍼 접합 프로세스와 같은 다양한 접합 방법이 가능하다. 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼가 서로 같은 물질로 되든지 다른 물질로 되든지 간에(실리콘, 유리, 유전체, 다중층 웨이퍼 등), 이들은 먼저 시각적 흠집, 스크래치, 입자 등에 대한 검사가 행해질 수 있다(도 7의 플로우 차트의 단계 30). 검사 이후에, 웨이퍼는 산업 표준 세정 프로세스를 통해 처리될 수 있다(단계 32). 이는 문지르기(scrubbing), 브러싱 또는 용매, 계면활성제 용액, 및/또는 이온제거수 내에서의 초음파 세정을 포함한다.
미러가 바람직하게는 이 시점에서 현출된다(단계 34). 에폭시 도포 또는 접합 직전에 현출하는 것이 바람직하다(현출과 접합 사이에 선택적인 스틱션 처리를 제외하면). 실리콘 희생층을 위해, 현출은 이플루오르화 제논 및 선택적 희석제(예컨대, 질소 및/또는 헬륨)의 분위기에서 행해질 수 있다. 물론, 다른 트리플루오르화 브롬 및 삼염소화 브롬과 같은 인터할로겐을 포함하여 다른 에천트가 사용될 수 있다. 현출은 실리콘 희생층을 에칭하기 위한 플라즈마 또는 다른 외부 에너지를 필요로 하지 않는 자발적 화학 에칭이 바람직하다. 에칭 이후에, 스틱션 방지 층(예컨대, 자체 조립된 단일층)을 도포함으로써 디바이스의 나머지 부분이 스틱션을 대비하여 처리된다(단계 36). 상기 층은, 바람직하게는 디바이스를 액체 또는 기체 실란, 바람직하게는 할로실란, 더욱 바람직하게는 클로로실란 내에 둠으로써 형성된다. 물론, 여러 다른 실란이 MEMS 구조체의 스틱션 방지 능력이 있다는 것이 본 기술분야에서 알려져 있다. 여기에는 마보우디안(Maboudian) 등의 "MEMS를 위한 스틱션 방지 코팅과 같은 자체 조립 단일층: 특성 및 최근의 발전"에서 설명된 다양한 트리클로로실란 뿐만 아니라, 다른 비불소화(또는 부분적 또는 완전 불소화) 알킬 트리클로로실란(이들은 바람직하게는 적어도 10개의 카본들의 카본 체인을 구비하고 바람직하게는 부분적 또는 완전 불소화됨)이 포함된다. 게레스트(Gerest) 회사에서 구할 수 있는 (트리데카플루오로-1, 1, 2, 2-테트라히드로-옥틸)트리클로로실란이 하나의 예이다. 페닐 또는 링 구조를 갖는 다른 유기그룹을 구비한 것과 같은 다른 트리클로로실란(바람직하게는 플루오르화됨)도 가능하다. 본 발명에서 사용되는 다양한 기상 윤활제가 미국특허 제6,004,912호, 제6,251,842호, 및 제5,822,170호에 설명되어 있다. 상기 문헌들은 본 명세서에서 참조로 포함된다.
2개의 웨이퍼를 서로 접합하기 위해서, 스페이서(spacer)가 실런트 재료 내에 혼합된다(단계 38). 구 또는 로드(rod) 형태의 스페이서가 웨이퍼 사이에 분배/분포되어, 셀 갭 제어를 제공하고 미러 편향의 균일성 및 공간을 제공한다. 스페이서들이 디스플레이의 개스킷 영역 내에 분배되어, 따라서 실(seal) 분배에 앞서 개스킷 실 물질 내에 혼합될 수 있다. 이는 보통의 교반 혼합 프로세스를 통해 얻어진다. 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼 간의 갭에 대한 최종 목표는 바람직하게는 1 내지 10㎛이다. 그러나, 형성되는 MEMS 디바이스에 따라서 다른 크기의 갭도 가능하다. 물론, 이는 캡슐화되는 MEMS의 구조의 타입, 및 표면 마이크로기계화(micromachine)되는지 또는 벌크 마이크로기계화되는지 여부에 따라 결정된다. 구 또는 로드는 유리 또는 플라스틱, 바람직하게는 탄성 변형 물질로 제조될 수 있다. 선택적으로, 스페이서 필러(pillar)가 두 기판 중 적어도 하나 위에 제조될 수 있다. 한 실시예에서, 필러/스페이서는 어레이의 변(邊)에만 제공된다. 다른 실시예에서, 필러/스페이서는 어레이 자체 내에서 형성될 수 있다. 양극 접합 또는 패터닝된 공융 또는 금속을 갖는 금속 압축 접합을 포함하여, 다른 접합제들이 스페이서와 함께 또는 스페이서 없이 사용될 수 있다.
그 다음, 개스킷 실 물질이 바람직한 패턴으로 하부 기판 상에서 분배될 수 있다(단계 40). 이는 보통 주사기(syringe) 및 프린팅(스크린, 오프셋, 또는 롤러)을 통한 자동 제어 용액 분배법을 포함한 2개의 산업 표준 방법 중 하나에 따라 행해질 수 있다. 주사기를 사용할 때, 상기 주사기는 각 파트에 대해 X-Y 좌표를 따라 움직인다. 주사기 팁은 각 파트 바로 위에 있도록 제한되고, 개스킷 물질은 양의 압력에 의해 바늘을 통해 가압된다. 양의 압력이 기어 구동 구조에 의해 그리고/또는 공기 피스톤 및/또는 오거(auger) 사용에 의한 가압에 의해 제공된다. 이러한 분배 방식은 최상의 해상도 및 프로세싱 제어를 제공하지만 생산량이 낮다.
그 다음, 2개의 웨이퍼가 바람직하게는 1마이크론 이내로 정렬된다(단계 42). 대향 전극 또는 액티브 화상 영역의 정렬은 대향 기판 상에 기판 기준표식을 기록하는 것을 필요로 한다. 이러한 작업은 주로 렌즈 확대 기능이 있는 비디오 카메라의 도움으로 행해진다. 이러한 장비는 수동에서부터 패턴 인식 기능이 있는 완전 자동화까지 복잡성에 있어서 다양하다. 정교함의 레벨에 상관없이, 이들은 다음의 절차로 행해진다: 1. 매우 소량의 UV 경화 접착제를 어레이의 모든 기능적 디바이스들의 주위 근방 위치에 분배한다. 2. 장비 기능 내에서 대향 기판의 기준표식을 정렬한다. 3. 나머지 접합 프로세스(예컨대, 내부 에폭시의 경화)를 통해 웨이퍼 대 웨이퍼 정렬을 고정하기 위해 기판을 가압하고 UV 택(tack) 처리를 행한다.
최종 셀 갭은 UV 또는 가열 프레스에서 방금 택 처리된 적층물을 프레스함(단계 44)으로써 설정될 수 있다. UV 프레스에서, 일반적 절차를 통해 적어도 하나 또는 둘 다의 가압 압반이 석영인 프레스에 기판이 적재되어, UV 램프로부터의 UV 방사가 줄어들지 않고 개스킷 실 에폭시에 전달되도록 한다. 노출 시간 및 플럭스(flux) 비율은 장비 및 접착 물질에 의해 결정되는 프로세스 파라미터이다. 열 경화 에폭시는 가열 프레스의 상부 및 하부 압반이 가열되는 것이 필요하다. 프레스 압반 사이에 발생될 수 있는 힘은 일반적으로 수 파운드이다. 열 경화 에폭시로써는, 초기 프레스 이후에, 어레이들이 스택 프레스 설비로 전달되고, 여기서 이들은 계속 가압되어 4-8시간 동안 사후 경화(pre-cure)된다.
일단 웨이퍼가 서로 접합되어 웨이퍼 조립체를 형성하면, 조립체는 개별 다이로 분리될 수 있다(단계 46). 실리콘 기판 및 유리 금긋기가 적어도 한 방향에 따라 보상(offset) 관계가 되도록 개별 기판 위에서 행해진다. 그 다음, 유닛이 분리되고, 각 유닛은 한 면 상에서 접합 패드 레지(ledge)를 갖고 다른 면 상에서 유리 전기 접촉 레지를 갖게 된다. 각 파트들은 다음의 각 방법들 중 하나에 의해 어레이에서 분리될 수 있다. 어레이 (유리 제 1) 기판이 금그어지는 순서는 종래의 고체 상태 카메라(solid state camera)가 금긋기 장비에서 보기 및 정렬을 위해 사용되는 경우 중요하다. 이러한 제한은, 실리콘이 투명해 보이도록 하여 전면 금속 기준 표시가 보이도록 하는 특수 적외선 카메라가 장착되지 않는 경우에 적용된다. 금긋기 툴이 금긋기 기준표식과 정렬되어 프로세싱된다. 그 결과로 생겨나는 유리의 금선은 실리콘 기판 금긋기의 레인(lane)을 정렬하기 위한 기준마크로 사용된다. 이들 금긋기 레인은 유리 기판 금긋기와 일치하거나 균일하게 오프셋될 수 있다. 양 기판 상의 금선을 만곡시킴으로써 각 파트는 어레이로부터 분리된다. 상용의 기요틴(guillotine) 또는 펄크럼(fulcrum) 절단 기계가 사용되어 자동 절단이 행해진다. 각 파트는 손으로 분리될 수도 있다.
분리는 유리 금긋기 및 실리콘 기판의 부분 톱질에 의해 행해 질 수도 있다. 톱질은 개스킷 분배 단계에서 추가적 단계를 필요로 한다. 톱질은 고압 물 분사 하에서 행해진다. 채움 포트(fill port) 영역에 습기가 들어가서는 안된다. 그렇지 않으면 MEMS 구조에 손상이 생길 수 있다. 따라서, 개스킷 분배 단계에서, 추가적 개스킷 비드(bead)가 웨이퍼의 주위에 분배되어야 한다. 각 금긋기/톱질 레인의 단부는 초기에 열려 있어서 공기가 정렬 및 프레싱 프로세스 동안에 통기할 수 있도록 해야 한다. 어레이가 프레싱되고 개스킷이 경화된 다음에, 개스킷 또는 단부-실 물질을 사용하여 통기가 막히도록 한다. 그 다음, 유리는 전술한 바와 같이 정렬되고 금이 그어진다. 웨이퍼의 톱질은 실리콘의 배면에서부터 행해지고, 여기서 톱질 경로가 전술된 유리 금선 레인에 대해 정렬된다. 그 다음 웨이퍼는 두께의 50% 내지 90%의 두께로 톱질된다. 그 다음, 각 파트는 전술된 바와 같이 분리된다.
선택적으로, 유리 기판 및 실리콘 기판 모두가 각 파트가 분리되기 전에 부분적으로 톱질될 수 있다. 동일한 개스킷 실 구성으로써, 통기 및 실 프로세스가 전술한 바와 같이 프로세싱되고, 톱질 레인은 유리 기판 상의 기준표식에 대해 정렬된다. 유리는 두께의 50% 내지 95% 깊이로 톱질된다. 실리콘 기판이 톱질되고, 각 파트는 전술한 바와 같이 분리된다.
전술된 예를 위해서, 45개의 다이 영역이 웨이퍼(5) 상에 형성되어 있는 도 8을 참조하라. 각 다이 영역(3)(길이는 A이고 높이는 B임)은 하나 이상의 (바람직하게는 현출된) 마이크로구조체를 포함한다. 프로젝션 시스템을 위한 마이크로 어레이의 경우에 있어서, 각 다이는 바람직하게는 적어도 1000개의 가동식 미러, 더 적절하게는 100,000 내지 10,000,000개의 미러들을 갖는다(고해상도를 위해서는 백만 내지 6백만개의 가동식 소자를 가질 수 있다). 물론, 마이크로구조가 DC 릴레이 또는 RF MEMS 스위치(또는 광 스위치를 위한 미러)인 경우, 백만개보다 훨씬 적은 마이크로구조체, 더 적절하게는 100개 이하 또는 10개 이하의 마이크로구조체(또는 단일 구조체)가 있을 것이다. 물론, 각 다이 영역 내에 단지 조금의 마이크로미러구조체만이 있으면 다이 영역은 대부분의 경우에 있어 작게 만들어질 수 있다. 또한, 다이 영역은 직사각형일 필요는 없다. 그러나, 직사각형 형태는 에폭시 적층 및 단일화에 도움이 된다.
도 9A에 도시되는 바와 같이, 4개의 다이 영역들(3a 내지 3d)이 웨이퍼(5) 위에 형성된다(더 많은 다이들이 대부분의 경우 형성될 수 있으나 설명의 용이성을 위해 단지 4개만이 도시된다). 각 다이 영역(3a 내지 3d)은 적당한 에천트로 이미 현출되어 있는 하나 이상의 마이크로구조체를 포함한다. 도 9B에 도시된 바와 같이, 에폭시는 다이 영역의 각 변을 따라 비드(bead)(31a 내지 31d)의 형태로 또는 다이 영역의 각 코너에서 비드(32a 내지 32d)로서 도포될 수 있다. 또는, 에폭시 리본(33a 및 33b)이 각 다이의 2개의 변을 따라 도포될 수 있고, 또는 단일 리본(34)이 실질적으로 전체 다이를 둘러싸도록 도포될 수 있다. 물론, 다른 많은 구성들이 가능하다. 그러나, 다이는 에폭시 개스킷으로 완전히 포위되지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이는 2개의 웨이퍼가 완전 또는 부분적 에폭시 경화 동안에 프레싱될 때 빠져나오는 공기 또는 다른 기체를 막기 때문이다. 그리고, 물론, 높은 제조 효율을 위해, 전체 웨이퍼에 걸쳐 공통 에폭시 도포 방법(common epoxy application method)을 사용하는 것이 바람직하다(도 8B의 다른 타입의 도포는 단지 설명의 목적만을 위한 것이다). 또한, 에폭시가 도포되는 영역은 이 영역에 적층되는 희생물질을 먼저 가질 수 있다(압축에 의한 에폭시의 팽창으로 인한 에폭시의 비드 또는 밴드(band)보다 더 큰 영역에서). 희생층은 마이크로미러구조체가 상부에 있는 영역을 제외한 전체 웨이퍼에 도포될 수도 있다. 또한, 도전성 에폭시(또는 다른 접착제)가 회로 및 전극을 갖는 웨이퍼와 MEMS를 상부에 갖는 웨이퍼 사이를 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다.
도 9C에서, 실링(sealing) 웨이퍼(25) 및 마이크로구조체(선택적으로 회로와 더불어)를 갖는 하부 기판 웨이퍼(5)가 서로 접합된다. 상기 두 웨이퍼 간의 최종 갭은, 상기 두 웨이퍼가 서로 유지될 수 있고 균일하게 개별화될 수 있다면 임의의 크기라도 좋다. 개스킷 비드는 압력을 가할 때 팽창할 것이므로(따라서 조밀하게 위치한 다이 영역을 갖는 웨이퍼 상에서 상당한 면적을 차지할 것이므로), 갭 사이크는 1㎛ 초과, 및 바람직하게는 10㎛ 초과인 것이 바람직하다. 갭 사이즈는 마이크로형 스페이서 또는 에폭시 내에 혼합되는 스페이서(예컨대, 25㎛ 스페이서)를 제공함으로써 규정될 수 있다. 그러나, 마이크로구조체의 타입 및 가해지는 압력의 크기에 따라서 스페이서가 필요하지 않을 수도 있다.
도 9D는 서로 접합된 제 1 웨이퍼(5) 및 실링 웨이퍼(25)를 도시한다. 수평 또는 수직 흠집 또는 부분적 톱질 라인(21a 및 21b)이 실링 웨이퍼(25) 및 제 1 (하부) 웨이퍼(5) 상에 있다(웨이퍼(5) 위의 라인은 보이지 않는다). 바람직하게는 상기 두 웨이퍼 상의 흠집 라인은 서로 수평 및 수직 중 어느 한 방향으로 비스듬하게 보상(offset)되어 있다. 상기 오프셋 흠집 또는 부분적 톱질은 웨이퍼가 완전히 개별 다이로 개별화될 때 각 다이 상에 레지가 가능하도록 한다(도 9E 참조). 다이(3C)의 레지(6) 상의 전기 접점(4)은 실링 웨이퍼 부분 제거 이전에 다이를 전기적 테스트할 수 있도록 한다. 다이가 마이크로미러구조체의 전기 테스트에서 실격되면, 실링 웨이퍼는 제거될 필요가 없고 전체 다이가 폐기된다.
다시 도 5를 참조하면, 접합된 웨이퍼 조립체 다이(10)의 일부에 대한 상부 사시도가 도시되어 있다. 물론, 도 1 내지 도 5에서 도시된 마이크로 형태는 예시적이고, 2000년 12월 7일에 출원된 일코프 등에 의한 미국특허출원 제09/732,445호(본 명세서에서 참조로 포함됨)에서 설명된 바와 같은 다른 많은 미러 구조도 가능하다. 명확히 하기 위해, 2 곱하기 2 그리드 구성에 의한 단지 4개의 픽셀 셀들(54, 54a 내지 54c)이 도 5에 도시되어 있다. 픽셀들(54, 54a 내지 54c)은 예컨대 12 마이크론의 픽셀 피치를 갖는다. "픽셀 피치"는 이웃하는 픽셀 셀들의 유사 부분간의 거리로서 정의된다.
개별 픽셀 셀(54, 54a 내지 54c)에 각기 대응되는 반사 편향가능 소자(예컨대, 미러들(48, 48a, 48b, 및 48c))가 비편향 위치에서 광 투과성 기판(52)의 하부 기판(14)에 부착되어 있다. 따라서, 미러들(48, 48a, 48b, 및 48c)이 도 5에서 광 투과성 기판(52)을 통해 보인다. 명확히 하기 위해, 광 차단 어퍼처(aperture) 층이 미러들(48, 48a, 48b, 및 48c)과 광 투과성 기판(52) 사이에 있는 경우, 상기 광 차단 어퍼처 층은 하부 힌지(50, 50a, 50b, 및 50c)를 보이기 위해 점선으로만 나타내어져 있다. 이웃하는 미러들이 이격하는 거리는 예컨대 0.5마이크론 이하일 수 있다.
광 투과성 기판(52)은 연속적 처리 온도를 견딜 수 있는 물질로 만들어진다. 예컨대, 광 투과성 기판은 500마이크론 두께의 4인치 석영 웨이퍼일 수 있다. 이러한 석영 웨이퍼는 예컨대 미국, 캘리포니아 95131, 산호세, 린컨 서클, 960에 있는 호야 회사에서 쉽게 구할 수 있다. 또는, 기판은 코닝 1737 또는 코닝 이글 2000과 같은 유리 또는 다른 적절한 광 투과성 기판일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기판은 가시광에 대해 투과적이고, 디스플레이 등급의 유리일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 광 투과성 기판(52)은 예컨대 MOS 타입 기판(62)에 스페이스(44)로 인해 이격되어 접합된다. 복수의 전극들(63)이 마이크로미러를 정전기적으로 편향시키기 위해 복수의 마이크로미러들(64)(미러들은 간략화되어 편의를 위해서 단지 9개만이 도시되어 있다) 근처에 배치되어 있다. 유입 광빔(65a)은 비편향미러에 의해 입사각과 동일한 각으로 반사될 것이다. 그러나, 미러가 편향되면, 유입 광빔(65a)은 "수직으로" 방출광빔(65b)으로 편향될 것이다. 수천 또는 수백 개의 미러들의 어레이는 선택적으로 이동하여, 다른 컬러를 미러에 연속적으로 조사하는 컬러 시퀀서(sequencer)(휠 또는 프리즘)를 따라 프로젝션 광학계 쪽으로 광을 수직으로 편향하고, 이로써 타깃 상에 컬러 이미지가 투사된다(예컨대, 프로젝션 텔레비전, 또는 보드룸 프로젝터 등). 간략화된 개략적 타입의 프로젝션 시스템이 도 13에 도시되어 있다. 여기서, 반사기(2)를 구비한 아크 램프와 같은 광원(1)이 컬러 시퀀서(예컨대, 모터(4)에 의해 회전축(7)을 따라 회전하는 컬러 휠(3))를 통해 광을 조사하고, 이 후 광은 광 파이프(5) 및 광학계(6)를 따라 진입하여 마이크로미러 어레이(8)에 입사되고 마이크로미러 어레이에서 반사되어 프로젝션 광학계(9)를 통해 타깃으로 투사된다.
전술된 바와 같이 마이크로미러를 형성하는 방법은 본 발명에 따라서 다른 여러 MEMS 디바이스(전기 소자를 갖는지 여부와 상관없이)를 형성하는 많은 방법들 중의 한가지의 예일 뿐이다. 상기 예에서 최종 MEMS 디바이스의 전기 컴포넌트는 마이크로미러보다는 별도의 웨이퍼에 형성되지만, 회로 및 마이크로기계적 구조물이 모놀리식(monolithic) 방식으로 동일 기판에 형성하는 것도 가능하다. 마이크로구조체가 마이크로미러라면 MEMS 구조체를 형성하는 방법은 도 1 내지 도 4에 도시된 것과 유사할 수 있다(다만 차이점은 회로 및 전극이 형성된 다음에 미러가 기판 상에 형성된다는 것이다). 또는, 회로 및 마이크로미러를 동일 기판 상에 모놀리식 방식으로 형성하는 본 기술분야에서 공지된 다른 방법이 사용될 수 있다.
도 10A 및 도 10B는 나중에 서로 접합되어 개별화될 두 개의 웨이퍼를 도시한다. 도 10A는 광 투과성 커버 웨이퍼(마스크 영역, 게터 영역, 윤활 영역, 및 압축 금속 접합 영역을 포함함)의 평면도이고, 도 10B는 하부 반도체 웨이퍼 상의 모놀리식 방식으로 형성된 미러 어레이(예컨대, 공간 광 변조기)를 도시한다(압축 접합을 위한 금속 영역과 함께). 먼저 도 10B를 참조하면, 복수의 미러 어레이(71a 내지 71e)가 "하부" 웨이퍼(70)(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상에 형성된다. 미러가 현출된 다음, 압축 접합을 위한 금속이 각 미러 어레이 주위(영역 73a 내지 73e)에 도포된다. 물론, 더 많은 어레이가 웨이퍼 상에 형성될 수 있다(도 8에 도시된 바와 같이). "상부" 웨이퍼(80)(예컨대, 유리 또는 석영-바람직하게는 디스플레이 등급 유리)에는 마스크(81a 내지 81e)가 형성된다. 상기 마스크는 두 개의 웨이퍼가 접합되고 개별화된 이후 각 다이의 주위 영역 근처에서 가시광이 미러 어레이에 닿는 것을 막는다. 또한, 도 10A에는 윤활 영역(83a 내지 83e), 게터 물질 영역(85a 내지 85e), 압축 접합 금속의 영역(87a 내지 87e)이 도시되어 있다. 도 10B의 웨이퍼가 자체 조립 단일 층 또는 다른 윤활제로 처리되었다면, 도 10A의 웨이퍼 상의 윤활제의 추가는 필요하다면 생략될 수 있다(그러나, 다중의 윤활제 도포도 가능하다). 웨이퍼 상에 개스킷, 밴드, 또는 방울로서 도포되는 윤활제는, 미국특허 제5,694,740호, 제5,512,374호, 제6,024,801호, 및 제5,939,785호에서 설명된 다양한 액체 또는 고체 유기물질(또는 하이브리드 유기-무기 물질)과 같은 임의의 적절한 윤활제일 수 있다(이들 각 문헌은 본 명세서에서 참조로 포함됨). 한 실시예에서, 트리클로로실란 SAM이 웨이퍼 전체 또는 적어도 마이크로기계식 소자를 커버하는 웨이퍼의 많은 부분에 도포되고, 실리콘이 윤활 영역(83a-83e)에 도포된다. 압축 접합을 위한 금속은 금 또는 인듐과 같은 이러한 목적에 맞는 임의의 금속일 수 있다. (선택적으로, 접착제가 사용되는 경우, 접착제는 에폭시 또는 실리콘 접착제와 같은 임의의 적절한 접착제일 수 있고, 바람직하게는 낮은 탈기율을 갖는 접착제이다.) 물론, 이들의 임의 조합이 있을 수 있다(또는 접합 방법이 접착제 접합 방법 이외의 방법인 경우 전혀 없을 수 있다). 바람직하게는, 마스크, 윤활제, 게터 및 접합 물질 중에 하나 이상이 접합 이전에 "상부" 웨이퍼(80) 상에 배치된다. 또한, 윤활제, 게터, 및 접합 물질이 상부 또는 하부 웨이퍼에만 또는 모든 웨이퍼에 도포될 수 있다. 다른 실시예에서, 윤활제 및 게터를 회로 및 전극 주위의 하부 웨이퍼에 도포하고 접합 물질을 양 웨이퍼 모두에 도포하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, MEMS 애플리케이션에 따라서, 마스크(또는 윤활제 또는 게터)는 생략될 수 있다(예컨대, 디스플레이용이 아닌 애플리케이션에서). 또한, 윤활제, 게터 및 접합 물질의 밴드가 웨이퍼 상의 "다이 영역"을 완전히 둘러쌀 필요는 없고, 도 9B에서 도시된 바와 같이 점으로 구성된 띠모양으로 도포될 수 있다. 접합 물질이 MEMS 다이 영역을 완전히 둘러싸지는 않는 경우, 개별화 이전에, 접합 물질 "갭"은 충전되어 개별화 동안에 (개별화 방법에 따른 입자 및/또는 액체 손상으로부터) MEMS 디바이스를 보호하는 것이 바람직하다.
(단일 웨이퍼보다 작은) 다중 기판을 다른 웨이퍼에 접합하는 것도 가능하다. 도 10C 및 도 10D에서 도시된 실시예에서, 기판(101a 내지 101d)은 가시광에 대해 투과적인 기판이고, 이 위에 마스크(81a 내지 81d) 뿐만 아니라 윤활 영역(83a 내지 83d), 게터 물질 영역(85a 내지 85d), 및 접합 물질 영역(87a 내지 87d)(예컨대, 금속 압축 접합을 위한 금 또는 인듐)을 갖는다. 마스크 영역은 가시광의 투과를 막는 바람직하게는 "픽처 프레임" 형상의 직사각형 영역이다. 상기 구성은 웨이퍼 상에 형성되는 마이크로미러 어레이에 입사되는 광을 선택적으로 차단하기에 바람직하다. 마스크 영역을 갖는 다중 기판을 웨이퍼에 접합한 다음, 웨이퍼는 웨이퍼 조립체 부분들로 개별화된 후 도 12에 도시된 바와 같이 패키지화된다.
MEMS 웨이퍼는, 디바이스의 최종 애플리케이션에 따라서, 실리콘, 유리, 석영, 알루미나, GaAs 등을 포함한 임의의 적절한 재료로 될 수 있다. 실리콘 웨이퍼는 일반적으로 회로를 포함하도록 프로세싱될 수 있다. 광학 MEMS 애플리케이션을 위해서는(예컨대, 광 스위치 또는 디스플레이를 위한 마이크로미러), 도 10A의 "상부" 웨이퍼가 전술한 바와 같이 투과적인 것이 바람직하다. 도 10A에 도시된 마스크는, TiN, AIN, 또는 다른 산화 또는 질화 화합물, 또는 폴리머 또는 충분한 광 차단 능력을 갖는 다른 적절한 물질로 제조된 마스크와 같은, 흡수 또는 반사 마스크일 수 있다. 이러한 "상부" 웨이퍼는, 렌즈, UV 또는 다른 타입의 필터 또는 반사 방지 및/또는 스크래치 방지 코팅과 같은 다른 광학적 요소를 포함할 수 있다.
그 다음, 두 개의 웨이퍼들은, 전술된 바와 같이, 정렬되고, 접합되고, (예컨대, 사용된 접착제의 타입에 따라서 UV 광 또는 열로써) 경화되고, 개별화된다. 도 11A는 도 10A에서 선분 11-11을 따라 취해진 단면이고(도 10B의 하부 웨이퍼(70)와의 정렬 이후), 도 10B는 접합 이후의(그러나 개별화 이전) 동일한 단면이다. 도 12는 접합된 웨이퍼의 개별화 이후의 패키지화된 웨이퍼 조립체 부분을 도시한다. 도 12에서 도시되는 바와 같이, 하부 기판(94)은 상부 기판(93)에 접합되고, 하부 기판은 하부 패키지 기판(90) 상에서 유지된다. 하부 웨이퍼 부분(94) 상의 금속 영역(96)은 패키지 기판(90) 상의 금속 영역(97)과 전기적으로 연결될 것이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 다른 MEMS 패키지 구성과는 달리, 기판(93 및 94)으로 형성된 웨이퍼 조립체 다이를 더 이상 캡슐화하거나 패키지화할 필요가 없다. 왜냐하면, MEMS 소자들이 이미 웨이퍼 조립체 내에서 보호되기 때문이다. 이러한 이유로, 두 개의 접합된 다이 기판(예컨대, 광 투과성 기판 상에 MEMS 소자를 구비한 광 투과성 및 반도체 기판)으로 구성된 다이는 MEMS 소자를 외부로부터 실링(바람직하게는 밀폐식으로)한다. 제 1 기판(상기 제 1 기판은 반도체 기판(바람직하게는 실리콘)에 접합되고 이는 다시 하부 패키지 기판에 접합되고, 상기 하부 패키지 기판은 접합되는 다이 기판을 완전히는 캡슐화하지 않음(이는 광 투과성 및 반도체 기판이 이미 MEMS 소자를 캡슐화하기 때문임)) 상에서 유지되는 마이크로미러들을 포함하는 마이크로 어레이는 프로젝션 디스플레이를 위한 마이크로미러 어레이의 표준 패키지에 비해 저렴한 대안이다. 또한, 이러한 패키지화 구성은 웨이퍼 레벨에서 스틱션 방지 처리 및 게터를 제공하는 것이 가능한데, 이는 디바이스를 패키지화하는 비용을 더욱 줄인다. 선택적으로, (광이 패키지를 통과할 수 있도록 하는 광 투과성 창을 갖는) 완전 포위 패키지 내에서 2개의 접합된 다이 기판을 완전히 캡슐화하는 것이 가능하다. 이러한 완전 포위 패키지는 예컨대 주위 압력보다 낮은 압력을 갖는 밀폐식 패키지일 수 있다. 서로 밀폐식으로 접합되는 접합 다이 기판 간의 압력은 1atm 이하, 바람직하게는 0.25atm, 그리고 더욱 바람직하게는 Torr 이하일 수 있다. 매우 낮은 압력이 바람직한 경우, 10Torr 이하, 1Torr 이하, 또는 100mTorr 정도의 낮은 압력이 사용될 수 있다. 게터, 윤활제 등은 접합 기판 내에보다는 상기 포위 패키지 내에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 반도체 기판(또는 상부에 회로 및 전극을 구비하는 다른 기판)에 접합되는 광 투과성 기판은 MEM 소자를 외부 환경으로부터 밀폐식으로 실링하고, 바람직하게는 주위 환경보다 낮은 압력으로 실링한다. 낮은 압력을 달성하기 위해서, 두 개의 기판(다이 또는 웨이퍼)은 대기압 이하 압력으로 서로 접합되고, 서로 밀봉된다(웨이퍼 레벨에서 밀봉되었으면 차후에 개별화된다). 또는, 2개의 기판은 비록 밀폐식은 아니지만 서로 대기압에서 접합된 다음, 주위 환경으로부터 접합된 기판의 내부를 밀폐식으로 실링하는 낮은 압력 하에서의 제 2 실링을 행할 수 있다. 이러한 방식의 한 예로서, 두 개의 기판은 접착제(예컨대, 에폭시 또는 실리콘)로 먼저 접합된 다음, 접착제가 충분히 밀폐적이지 않으면 땜납처리(이는 땜납 또는 땜납 리플로우(reflow)의 애플리케이션일 수 있음) 또는 다른 밀폐식 실링(예컨대, 유리 프릿(frit) 실링) 처리가 행해진다. 양 실링을 대기압 이하의 압력에서 행하거나, 두 기판 간의 공간에 낮은 압력을 갖는 것이 바람직하지 않으면 대기압에서 상기 이중 실링을 행하는 것도 가능하다. 또한, 낮은 압력이든 아니든 간에, 비활성 가스(들)(질소, 헬륨 등)와 같은 공기 이외의 기체로 두 기판을 실링하는 것이 바람직할 수 있다. 또는, 약간의 수분이 패키지 내에 있으면 스틱션 방지제가 더 잘 기능하는 경우 수분이 첨가될 수도 있다. 이러한 패키지화는, 회로 및 MEMS 소자가 모두 동일한 기판 상에 있는 경우 뿐만 아니라 MEMS 소자가 회로와 다른 기판 상에 형성되는 경우에도 모놀로식 MEMS 디바이스에 바람직할 수 있다.
현출 이후에 그러나 기판의 상호 접합 이전에, 스틱션 방지제가 MEMS 소자 상에 도포되는 경우, 접합에 필요한 영역을 보호하는 것이 바람직할 수 있다(예컨대, 접착제가 사용되는 경우, 접착제가 도포될 곳의 영역을 보호한다). 그 다음, 스틱션 방지제가 도포되고, 그 다음 보호제 또는 필름이 제거되고, 그 다음 접합제가 도포된다. 이러한 필름은 나중에 도포되는 접합제의 위치에 대응되는 스트립 또는 링 모양으로 도포될 수 있고, CVD 또는 스퍼터링에 의해 도포되는 포토레지스트 또는 무기 박막일 수 있다. 다른 예에서, MEMS 소자가 현출된 다음, 스틱션 방지제를 도포할 수 있다. 그러면, 도포된 스틱션 방지제(예컨대, 클로로실란 또는 알콕시실란 선구체로부터 형성된 자체 조립 단일층)가 접착제가 도포될 영역(임의의 패턴이 될 수 있음. 그러나, 바람직하게는 MEMS 소자가 어레이 내의 마이크로미러인 경우 마이크로미러 어레이 근방의 외주)에서 제거된다. 제거는, 레이저 제거(바람직하게는 기판 위에 레이저를 포커싱함), 입자빔, 박리 화학제(예컨대, 아세톤)의 도포, 또는 기계적 제거(연마 휠 또는 거칠거나 부드러운 물체로 마모시킴)에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 방법에는 여러 가지 다른 방안이 있다. 두 개의 웨이퍼를 접합시키기 위해, 에폭시가 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼 중 하나 또는 모두에 도포될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 에폭시는 웨이퍼의 외주와 웨이퍼 상의 각 다이/어레이의 (완전한 또는 실질적인) 주위 모두에 도포된다. 스페이서가 에폭시에 혼합되어, 접합 이후에 웨이퍼 사이가 어느 정도 분리되도록 할 수 있다. 스페이서는 상부 에이퍼 및 하부 웨이퍼를 서로 홀딩하고 동시에 가동식 소자가 움직일 수 있는 공간을 형성하도록 한다. 또한, 스페이서 층은 마이크로형의 벽 또는 돌기를 포함할 수 있다. 또는, 하나 이상의 웨이퍼가 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼 사이에 접합되어, 각 미러 어레이에 대응되는 영역의 부분이 제거(예컨대, 에칭에 의해)되도록 할 수 있다(이로써 어레이 내의 가동식 소자가 편향할 수 있는 공간을 제공함). 상기 중간 웨이퍼에서 제거된 부분은 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼 사이의 정렬 및 접합 단계 이전에 제거될 수 있고, 상기 웨이퍼(들)는 상부 웨이퍼 또는 하부 웨이퍼에 접합된 다음에 에칭될 수 있다. 스페이서가 마이크로형 스페이스인 경우, 이들은 하부 기판 상에 형성되고, 그 다음 마이크로형 스페이서 주변에 에폭시, 폴리머 또는 다른 접착제(예컨대, 멀티-파트 에폭시, 또는 열 또는 UV 경화 접착제)를 분배할 수 있다. 접착제 및 스페이서는 같이 배치될 필요는 없고, 하부 기판 상에서 서로 다른 영역에 도포될 수 있다. 접착제 대신에, 하부 웨이퍼 및 상부 웨이퍼가 접합할 수 있도록 하는 압축 접합 물질이 사용될 수 있다. 스페이서는 하부 웨이퍼(또는 상부 웨이퍼) 상에 마이크로형으로 형성되고, 폴리이미드, SU-8 포토 레지스트로 제조될 수 있다.
마이크로형 대신에, 스페이서는, 접착제가 하부 웨이퍼에 도포될 때 접착제 내에 배치되는 소정 크기의 볼 또는 로드(rod)일 수 있다. 접착제 안에 제공되는 스페이서는 유리, 플라스틱 또는 스페이서가 가동식 소자의 상부 웨이퍼 상에서의 정전기적 구동에 영향을 미치지 않는 한 금속으로 제조될 수 있다. 스페이서의 타입, 및 스페이서를 제조하여 웨이퍼에 부착시키는 방법에 상관없이, 스페이서의 크기는 바람직하게는 1 내지 250 마이크론이다. 상기 크기는 주로 가동식 미러 소자 및 바람직한 편향각도에 따라 좌우된다. 미러 어레이가 프로젝션 디스플레이 디바이스용이든 광 스위치용이든 간에, 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼의 면에 대해 수직 방향의 스페이서 크기는 더욱 바람직하게는 1 내지 100마이크론이고, 일부 애플리케이션에서는 크기가 1 내지 20마이크론이거나 10마이크론 이하일 수 있다.
마이크로구조체 및 회로가 동일 웨이퍼에 형성되는지 또는 다른 웨이퍼에 형성되는지에 상관없이, 마이크로구조체가 희생층 제거에 의해 현출될 때, 마이크로 구조체가 동일 또는 대향 기판 상의 다른 층 또는 구조와 접촉시에 들러붙는 것을 줄이기 위해, 끈적임 제거제가 마이크로구조체(마이크로미러, 마이크로릴레이 등)에 도포될 수 있다. 이러한 끈적임 제거제는 공지되어 있지만, 본 발명에서는 상기 제거제는, 개별화된 다이 또는 다이용 패키지에 도포되기보다는, 웨이퍼 접합 이전(또는 웨이퍼 접합 이후 그리고 개별화 이전)의 웨이퍼에 도포되는 것이 바람직하다. 다양한 트리클로로실란, 및 마이크로 전기기계식 디바이스의 스틱션을 줄이기 위해 본 기술분야에서 공지된 다른 실란 및 실록산을 포함한 다양한 끈적임 제거제가 본 명세서에서 언급된 다른 부분에서도 사용될 수 있다.
또한, 게터 또는 분자 제거제(molecular scavenger)가 전술한 바와 같이 웨이퍼 접합 이전에 웨이퍼에 도포될 수 있다. 게터는 수분, 수소, 입자 또는 다른 게터일 수 있다. 게터(들)는 현출된 MEMS 구조체 주위에(또는, 예컨대 마이크로미러 어레이의 경우, 구조물 어레이의 인접 또는 주변, 또는 구조물 어레이를 따라서) 도포된다. 물론 바람직하게는 게터는 현출된 구조체에 접촉하지 않는다. 수분 게터가 사용되는 경우, 산화 금속 또는 제올라이트(zeolite)가 수분 흡수 또는 흡착을 위해 사용될 수 있다(예컨대, 쿡슨 전자(Cookson Electronics)의 StayDry SD800, StayDry SD1000, StayDry HiCap2000). 또는, 수분 및 입자 게트(StayDry GA2000-2) 또는 수소 및 수분 게터(StayDry H2-3000)와 같은 조합형 게터가 사용될 수 있다. 게터는 양쪽 중 어느 한 웨이퍼에 도포될 수 있다. 접착제 접합법으로 접합되는 경우, 게터는 에폭시 비드 또는 스트립 근처에, 바람직하게는 에폭시 및 마이크로 구조물 사이에, 도포될 수 있고, 접착제 도포 이전 또는 이후에 도포될 수 있다(바람직하게는 접착제가 웨이퍼에 도포되기 전에 도포됨). 한 실시예에서, 게터(또는 한 타입 이상의 게터가 사용되는 경우 게터들)는 양쪽 중 어느 한 웨이퍼 또는 양쪽 모두 웨이퍼에 형성되는 트렌치(trench) 또는 다른 캐비티(cavity)에 제공된다. 예를 들면, 마이크로미러 어레이의 하나 이상의 변을 따라(또는 어레이의 전체 외주를 따라) 연장되는 트렌치는 희생층 및 박막 형성 이전에(또는 마이크로미러 현출 이전 또는 이후에 마지막에) 형성될 수 있다. 상기 트렌치(또는 캐비티)는 실리콘 기판 내에 형성될 수 있다(예컨대, 전술된 이중 기판 방식으로 형성되는 경우 회로 및 전극이 그 위에 형성되거나, 모놀리식 방식으로 형성되는 경우 회로, 전극 및 마이크로미러가 그 위에 형성됨). 또는 게터(들)를 위한 상기 트렌치 또는 캐비티는 유리 기판 내에 형성될 수 있다. 양 기판 모두에 트렌치 또는 캐비티가 형성되어 동일 또는 다른 게터가 그 안에 도포되는 것도 가능하다.
위에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은, 제 1 웨이퍼를 제공하는 단계, 제 2 웨이퍼를 제공하는 단계, 회로 및 복수의 전극을 제 1 웨이퍼 상에 형성하는 단계, 복수의 편향가능 소자를 제 1 웨이퍼 또는 제 2 웨이퍼에 형성하는 단계, 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼를 정렬하는 단계, 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼를 접합하여 웨이퍼 조립체를 형성하는 단계, 웨이퍼 조립체를 개별 다이로 개별화하는 단계, 및 개별 다이를 패키지화하는 단계에 의한 MEMS 디바이스 즉 공간 광 변조기를 제조하는 방법을 포함한다. 각 다이는 편향가능 반사소자의 어레이를 포함한다. 각 반사 소자는 직시형(direct-view) 또는 프로젝션 디스플레이의 픽셀에 해당한다. 각 다이의 반사소자의 수는 디스플레이 해상도에 따라서 6,000 내지 6,000,000개 또는 그 이상이다.
본 발명에 따른 방법에서, 제 1 웨이퍼는 바람직하게는 유리, 붕규산(borosilicate), 강화 유리, 석영 또는 사파이어이고, 다른 물질로 된 광 투과성 웨이퍼일 수도 있다. 제 2 웨이퍼는 유전체 또는 예컨대 GaAs 또는 실리콘의 반도체 웨이퍼이다. 위에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼는 접착제로 서로 접합된다. 그러나, MEMS 구조 및 마아크로기계의 타입에 따라서 금속 또는 양극 접합도 가능하다.
현출은 인터할로겐, 영족 기체 플루오르화물(noble gas fluoride), 기상 산(vapor phase acid), 또는 기체 용매(gas solvent)로부터 선택된 에천트를 포함하는 적절한 에천트를 제공함으로써 행해질 수 있다. 바람직하게는 현출 단계 이후 스틱션 처리(예컨대, 클로로실란과 같은 실란) 단계가 행해진다. 또한, 게터가, 끈적임 감소제 도포 이전 또는 이후에, 그리고 접착제 도포 이전 또는 이후에(접착제 접합법이 선택되는 경우), 웨이퍼 상에 도포될 수 있다. 바람직하게는, 현출에서 접합까지의 시간은 12시간 미만이고, 바람직하게는 6시간 미만이다.
본 발명은 직시형 또는 프로젝션 디스플레이에 한정될 필요가 없다. 본 발명은 웨이퍼 상에서 형성되어 현출되는 압력 및 가속 센서, MEMS 스위치 또는 다른 MEMS 디바이스를 포함한 많은 여러 타입의 MEMS 다바이스에 적용가능하다. 본 발명은 한 웨이퍼에 현출 가능 MEMS 소자를 형성하고 다른 웨이퍼에 회로를 형성하는 것에 한정될 필요도 없다. MEMS 및 회로가 동일 웨이퍼에 모놀리식 방식으로 형성되는 경우, 제 2 웨이퍼(유리, 실리콘, 또는 다른 재료)는 MEMS 디바이스 현출 이후에 그리고 웨이퍼를 개별 다이로 분할하기 전에 웨이퍼 레벨에서 부착될 수 있다. 이는 MEMS 디바이스가 마이크로미러인 경우 소자의 취성(脆性)(fragility)으로 인해 특히 유용할 수 있다.
본 발명은 임의의 MEMS 디바이스에 관한 것이다. 그러나, 휴이버스에게 1998년 11월 10일에 허여된 미국특허 제5,835,256호; 휴이버스에게 2000년 4월 4일에 허여된 미국특허 제6,046,840호; 트루(True) 등이 2001년 1월 22일에 출원한 미국특허출원 제09/767,632호; 리처드스가 2000년 5월 3일에 출원한 미국특허출원 제09/564,069호; 휴이버스 등이 2000년 7월 17일에 출원한 미국특허출원 제09/617,149호; 휴이버스 등이 2000년 8월 3일에 출원한 미국특허출원 제09/631,536호; 휴이버스가 2000년 7월 27일에 미국특허출원 제09/626,780호; 패이털(Patel) 등이 2001년 5월 22일에 출원한 미국특허출원 제60/293,092호; 휴이버스 등이 2000년 8월 11일에 출원한 09/637,479호; 및 휴이버스가 2000년 9월 8일에 출원한 미국특허출원 제60/231,041호에 설명된 것과 같은 프로젝션 디스플레이용 또는 광 스위치용 특정 미러 및 방법이 본 발명과 함께 사용될 수 있다. MEMS 디바이스가 미러인 경우, 일코브 등이 2000년 12월 7일에 출원한 미국특허출원 제09/732,445호에 개시된 특정 미러 형상이 사용될 수 있다. 또한, MEMS 디바이스는 마이크로미러일 필요는 없고, 대신에 상기 출원들 및 휴이버스가 2000년 12월 13일에 출원한 미국특허출원 제60/240,552호에 개시된 것을 포함한 임의의 MEMS 디바이스일 수 있다. 또한, 희생층 및 이를 제거하는 방법은 레이드(Reid) 등이 2001년 6월 15일에 출원한 미국특허출원 제60/298,529호에 개시된 것일 수 있다. 마지막으로, MEMS 디바이스의 조립체 및 패키지는 2001년 3월 15일에 출원된 미국특허출원 제60/276,222호에 개시된 것일 수 있다. 이들 특허 및 출원 모두는 본 명세서에서 참조로 포함된다.
본 발명은 특정 실시예로써 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 당업자는 본 명세서에서 설명된 실시예에 따라 많은 변형이 존재할 수 있다는 것을 인지할 것이다.
상기 내용 중에 포함되어 있음.

Claims (199)

  1. 편향가능 반사소자를 제 1 또는 제 2 기판 상에 형성하는 단계;
    기판 조립체를 형성하기 위해 제 1 및 제 2 기판들을 접합하는 단계;
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 상기 기판 조립체를, 이를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판 상에 접합하는 단계; 및
    기판 조립체를 패키지 기판에 배선 접속(wire bonding)하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노출형 패키지형 기판 조립체를 프로젝션 시스템 내에 배치하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사소자는 직시형(direct-view) 또는 프로젝션 디스플레이의 픽셀에 대응되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각 다이(die) 당 반사소자의 개수는 150,000개 내지 약6,000,000개인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 기판은 광 투과성 기판, 또는 제거될 때 광 투과성 기판이 되도록 하는 하나 이상의 층을 갖는 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    제 1 기판은 유리, 붕규산(borosilicate), 강화유리(tempered glass), 석영, 또는 사파이어인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    제 2 기판은 유전체 또는 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제 2 기판은 GaAs 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 접착제로 접합되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착제는 에폭시인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에폭시는 소정 직경의 볼(ball) 또는 로드(rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 조립체는 금긋기(scribing) 및 절단(breaking)을 통해 개별 다이들로 분리되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 조립체는 개별 다이들로 분리되기 전에 불량품 테스트가 행해지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 스페이스 기판(spacing substrate)을 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    접합 단계 이전에, 제 1 기판 및 제 2 기판 중 하나 또는 모두에 마이크로형 스페이서(microfabricated spacer)를 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착제는 주사기를 통한 자동 제어 액체 분배로써 분배되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 접착제는 스크린, 오프셋, 또는 롤러 프린트를 통해 분배되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 주사기는 분배를 위해 X-Y 좌표를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    정렬 단계는 기판 기준표식을 대향하는 기판들 상에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 표시는 렌즈 확대 기능이 있는 비디오 카메라를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  21. 제 7 항에 있어서,
    제 2 기판은 유리 또는 석영 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 접합 단계는 UV 또는 열 경화성 에폭시를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 10kg의 힘 또는 그 이상의 힘을 가하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    정렬 단계는, 제 1 기판 상의 각 편향가능 소자를 제 2 기판 상의 적어도 하나의 전극과 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  25. 제 1 항에 있어서,
    기판 조립체의 분리 단계는 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 금을 긋는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    2개 이상의 상기 금은 적어도 한 방향으로 서로에 대해 보상 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 분리 단계는 기요틴(guillotine) 또는 펄크럼(fulcrum) 절단 기계를 사용하여 금을 따라서 기판 조립체를 절단하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 분리 단계는 각 기판을 부분적으로 톱질한 다음 톱질된 선을 따라 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 톱질은 고압 물 분사 하에서 행해지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 기판 상의 각 어레이의 주위 부근에 실런트를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    적어도 하나의 기판의 주위에 실런트를 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 접착제 및 1 내지 100마이크론 크기의 스페이서를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 스페이서는 1 내지 20마이크론의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 편향가능 소자는 반사 미러 소자이고 광 투과성 기판인 제 2 기판 상에 형성되며, 적어도 한 면이 코팅이 제거된 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  35. 제 15 항에 있어서,
    상기 마이크로형 스페이서는 유기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 스페이서는 유리 또는 플라스틱 스페이서인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향 가능 소자를 형성하는 단계는 표면 또는 벌크(bulk)를 마이크로매칭(micromatching)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 편향가능 소자는 제 1 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    회로 및 복수의 전극들은 복수의 편향가능 소자의 형성 이전에 형성되고, 상기 복수의 편향가능 소자는 제 1 기판 상의 복수의 전극 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    복수의 광 차단 마스크가 제 2 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    기판 조립체가 기판 조립체 다이들로 개별화될 때, 광 블록 마스크가 각 기판 조립체 다이 내의 제 2 기판 부분 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 편향가능 소자는 제 2 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판이 서로 정렬되어 접합될 때, 제 2 기판 상의 편향가능 소자 각각은 제 1 기판 상의 대응 전극 가까이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  44. 제 1 항에 있어서,
    기판 조립체 다이를 패키지화하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  45. 제 1 항에 있어서,
    상기 편향가능 소자는 들쭉날쭉하거나 또는 지그재그 형태의 에지를 갖는 마이크로미러인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  46. 제 1 항에 있어서,
    2개의 기판들을 서로 접합하기 전 또는 후에 그러나 기판 조립체를 다이들로 개별화하기 전에, 스틱션 감소제를 양 기판 중 하나 또는 모두에 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  47. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 기판을 기판 조립체로 접합하기 전에, 양 기판 중 어느 하나 또는 모두에 게터(getter)를 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 게터는 분자, 수소 및/또는 입자 게터인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  49. 제 47 항에 있어서,
    상기 게터는 입자 및 수분 게터인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  50. 제 47 항에 있어서,
    상기 게터는 수분을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  51. 제 46 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 상기 편향가능 소자에 도포되는 실란(silane)인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  52. 제 46 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 클로로실란(chlorosilane)인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  53. 제 1 항에 있어서,
    기판들을 접합하고 접합된 기판들을 여러 개의 접합 기판 다이 부분들로 개별화하기 이전에 상기 기판들은 정렬하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 기판들을 정렬하는 단계는 1마이크론 이하의 정확도로 행해지는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  55. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은 광원, 컬러 시퀀서(color sequencer), 및 프로젝션 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  56. 제 1 기판을 제공하는 단계;
    제 2 기판을 제공하는 단계;
    복수의 마이크로미러 소자를 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 형성하는 단계;
    기판 조립체를 형성하기 위해, 대기압 이하(subatmospheric pressure) 상태에서 제 1 기판 및 제 2 기판을 서로 접합하는 단계; 및
    상기 기판 조립체를 개별 다이로 개별화(singulating)하는 단계를 포함하고,
    상기 각 다이는 접합형태의 제 1 및 제 2 기판 부분을 포함하고, 이 사이에 마이크로미러 소자들이 대기압 이하 분위기에서 개재되어 있는, 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 마이크로미러 소자들은 구조용 필름(structural film)을 희생층 위에 도포하는 단계 및 상기 희생층을 제거하여 현출하는 단계에 의해 형성되고, 여기서 상기 현출 단계는 인터할로겐(interhalogen), 영족 기체 플루오르화물(noble gas fluoride), 기상 산(vapor phase acid), 또는 기체 용매(gas solvent)에서 선택된 에천트(etchant)를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  58. 제 57 항에 있어서,
    상기 현출하는 단계 이후 스틱션 처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 스틱션 처리는 실란을 이용하여 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 스틱션 처리 이후에 상기 접합 단계가 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  61. 제 60 항에 있어서,
    상기 현출 단계에서 상기 접합 단계까지 걸리는 시간이 6시간 미만인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  62. 제 56 항에 있어서,
    제 1 기판은 광 투과성 기판, 또는 제거될 때 광 투과성 기판이 되도록 하는 하나 이상의 층을 갖는 기판인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    제 1 기판은 유리, 붕규산, 강화유리, 석영, 또는 사파이어 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  64. 제 56 항에 있어서,
    제 2 기판은 유전체 또는 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  65. 제 64 항에 있어서,
    제 2 기판은 GaAs 또는 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  66. 제 65 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 접착제로 접합되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 접착제는 에폭시인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  68. 제 67 항에 있어서,
    상기 에폭시는 소정 직경의 볼 또는 로드(rod)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  69. 제 66 항에 있어서,
    상기 기판 조립체는 금긋기 및 절단을 통해 개별 다이들로 분리되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  70. 제 56 항에 있어서,
    상기 기판 조립체는 개별 다이들로 분리되기 전에 불량품 테스트가 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  71. 제 56 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 스페이스 기판을 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  72. 제 56 항에 있어서,
    접합 단계 이전에, 제 1 기판 및 제 2 기판 중 하나 또는 모두에 마이크로형 스페이서를 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  73. 제 66 항에 있어서,
    상기 접착제는 주사기를 통한 자동 제어 액체 분배로써 분배되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  74. 제 66 항에 있어서,
    상기 접착제는 스크린, 오프셋, 또는 롤러 프린트를 통해 분배되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  75. 제 73 항에 있어서,
    상기 주사기는 분배를 위해 X-Y 좌표를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  76. 제 56 항에 있어서,
    정렬 단계는 기판 기준표식을 대향하는 기판들 상에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  77. 제 76 항에 있어서,
    상기 표시는 렌즈 확대 기능이 있는 비디오 카메라를 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  78. 제 64 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 4 내지 12 인치의 직경을 갖는 실질적인 원형인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  79. 제 67 항에 있어서,
    상기 기판 접합 단계는 UV 또는 열 경화성 에폭시를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  80. 제 79 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 10kg의 힘 또는 그 이상의 힘을 가하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  81. 제 56 항에 있어서,
    정렬 단계는, 제 1 기판 상의 각 편향가능 소자를 제 2 기판 상의 적어도 하나의 전극과 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  82. 제 56 항에 있어서,
    기판 조립체의 분리 단계는 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 금을 긋는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  83. 제 25 항에 있어서,
    2개 이상의 상기 금은 적어도 한 방향으로 서로에 대해 보상 관계로 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  84. 제 25 항에 있어서,
    상기 분리 단계는 기요틴 또는 펄크럼 절단 기계를 사용하여 금을 따라서 기판 조립체를 절단하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  85. 제 56 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 분리 단계는 각 기판을 부분적으로 톱질한 다음 톱질된 선을 따라 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  86. 제 56 항에 있어서,
    상기 톱질은 고압 물 분사 하에서 행해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  87. 제 56 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 기판 상의 각 어레이의 주위 부근에 실런트를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  88. 제 87 항에 있어서,
    적어도 하나의 기판의 주위에 실런트를 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  89. 제 56 항에 있어서,
    상기 접합 단계는 접착제 및 1 내지 100마이크론 크기의 스페이서를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  90. 제 89 항에 있어서,
    상기 스페이서는 1 내지 20 마이크론의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  91. 제 90 항에 있어서,
    상기 복수의 편향가능 소자는 반사 미러 소자이고 광 투과성 기판인 제 2 기판 상에 형성되며, 적어도 한 면이 코팅이 제거된 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  92. 제 89 항에 있어서,
    상기 마이크로형 스페이서는 유기 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  93. 제 89 항에 있어서,
    상기 스페이서는 유리 또는 플라스틱 스페이서인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  94. 제 56 항에 있어서,
    상기 마이크로미러들은 어레이 내에서 100,000 내지 10,000,000개의 마이크로미러들의 어레이 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  95. 제 56 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를, 이를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판에 접합하고 배선 접속하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  96. 제 95 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 상기 패키지 기판이 프로젝션 시스템 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  97. 제 56 항에 있어서,
    2개의 기판들을 서로 접합하기 전 또는 후에 그러나 기판 조립체를 다이들로 개별화하기 전에, 스틱션 감소제를 양 기판 중 하나 또는 모두에 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  98. 제 56 항에 있어서,
    상기 2개의 기판을 기판 조립체로 접합하기 전에, 양 기판 중 하나 또는 모두에 게터(getter)를 도포하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  99. 제 96 항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은 광원, 컬러 시퀀서, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  100. 제 99 항에 있어서,
    상기 광원은 아크 램프인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  101. 제 100 항에 있어서,
    상기 컬러 시퀀서는 컬러 휠인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  102. 제 97 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 상기 편향가능 소자에 도포되는 실란인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  103. 제 97 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 클로로실란인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  104. 제 96 항에 있어서,
    복수의 광 차단 마스크가 제 2 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  105. 제 104 항에 있어서,
    기판 조립체가 기판 조립체 다이들로 개별화될 때, 광 블록 마스크가 각 기판 조립체 다이 내의 제 2 기판 부분 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 형성하는 방법.
  106. 제 1 웨이퍼를 제공하는 단계;
    제 2 웨이퍼를 제공하는 단계;
    회로 및 전극 어레이를 형성하기 위해 제 1 웨이퍼 상에 회로 및 복수의 전극들을 형성하는 단계;
    마이크로미러 어레이를 형성하기 위해, 제 1 웨이퍼 또는 제 2 웨이퍼 상에 복수의 편향가능 마이크로미러 소자를 형성하는 단계;
    복수의 편향가능 마이크로소자, 회로, 및 전극 어레이를 형성하기 전 또는 후에, 마이크로미러 어레이 및/또는 회로 및 전극 어레이 가까이에 트렌치(trench) 또는 캐비티(cavity)를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 또는 캐비티에 스틱션 감소제 및/또는 게터를 도포하는 단계;
    제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼를 정렬하는 단계;
    웨이퍼 조립체를 형성하기 위해, 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼를 접합하는 단계;
    상기 웨이퍼 조립체를 개별 웨이퍼 조립체 다이로 분리하는 단계를 포함하는, 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  107. 제 106 항에 있어서,
    스틱션 감소제는 한 웨이퍼의 트렌치 또는 캐비티에 도포되고, 게터는 다른 웨이퍼의 트렌치 또는 캐비티에 도포되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  108. 제 107 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 액체 또는 고체 형태로 트렌치 또는 캐비티에 도포되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  109. 제 106 항에 있어서,
    상기 두 개의 웨이퍼를 서로 접합하기 전에, 게터가 웨이퍼들 중 하나 또는 양쪽 모두의 트렌치 또는 캐비티에 도포되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  110. 제 109 항에 있어서,
    상기 게터는 분자, 수소 및/또는 입자 게터인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  111. 제 110 항에 있어서,
    상기 게터는 입자 및 수분 게터인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  112. 제 110 항에 있어서,
    상기 게터는 수분을 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  113. 제 107 항에 있어서,
    상기 스틱션 감소제는 카본 및 플루오르화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  114. 제 106 항에 있어서,
    게터는 트렌치 또는 캐비티 내에 도포되고, 스틱션 감소제는 마이크로미러 어레이를 도포하기 위해 기상(vapor-phase)으로 가해지는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  115. 제 114 항에 있어서,
    상기 기상의 스틱션 감소제는 플루오르화 실란(fluorinated silane)인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  116. 제 115 항에 있어서,
    상기 플루오르화 실란은 적어도 8개의 카본으로 이루어진 알킬 사슬을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  117. 제 106 항에 있어서,
    제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼는 대기압 이하 상태에서 접합되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  118. 제 117 항에 있어서,
    개별 웨이퍼 조립체인 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  119. 제 106 항에 있어서,
    양 웨이퍼들 중 하나는 그 위에 하나 이상의 직사각형 마스크를 갖는 유리 또는 석영 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  120. 제 119 항에 있어서,
    양 웨이퍼들 중 하나는 마이크로미러들의 어레이를 포함하고, 양 웨이퍼들 중 다른 하나는 가시광에 대해 투과적인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  121. 제 120 항에 있어서,
    상기 가시광에 대해 투과적인 웨이퍼는 하나 이상의 가시광 차단 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  122. 제 121 항에 있어서,
    상기 가시광 차단 영역은 실질적으로 직사각형인 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  123. 제 106 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 조립체가 웨이퍼 조립체 다이들로 개별화될 때, 광 차단 마스크가 각 웨이퍼 조립체 다이 내의 제 2 웨이퍼 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로미러 어레이를 제조하는 방법.
  124. 제 1 웨이퍼 상에 복수의 MEMS 소자를 형성하는 단계;
    제 2 웨이퍼를 제공하는 단계;
    제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이프를 기판 조립체로 밀폐 접합(hermetically bonding) 및 실링(sealing)하는 단계;
    상기 밀폐식 기판 조립체를, 각기 MEMS 소자를 포함하는 여러 개의 밀봉된 기판 조립체 다이로 개별화하는 단계를 포함하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  125. 제 124 항에 있어서,
    상기 MEMS 소자는 마이크로미러인 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  126. 제 125 항에 있어서,
    각 기판 조립체 다이는 마이크로미러들의 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  127. 제 126 항에 있어서,
    제 1 웨이퍼는 유리 또는 석영 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  128. 제 124 항에 있어서,
    회로 및 복수의 전극들이 상기 접합 단계 이전에 제 2 웨이퍼 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  129. 제 128 항에 있어서,
    제 2 기판은 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  130. 제 124 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를, 이를 완전히는 캡슐화하지 않는 제 3 기판 상에 접합하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  131. 제 130 항에 있어서,
    상기 기판 조립체 다이를 제 3 기판으로 배선 접속하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  132. 제 130 항에 있어서,
    패키지화된 기판 조립체를 프로젝션 시스템 내부에 연결하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  133. 제 124 항에 있어서,
    상기 밀폐식으로 접합하고 실링하는 단계는 대기압보다 낮은 기압에서 행해지는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  134. 제 124 항에 있어서,
    제 1 웨이퍼를 제 2 웨이퍼에 접합하는 단계는 접착제 접합, 양극 접합(anodic bonding), 유테틱 접합(eutectic bonding), 글라스 프릿 접합(glass frit bonding), 및/또는 솔더 접합에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  135. 제 134 항에 있어서,
    적어도 2개의 접합 타입을 사용하여 제 1 웨이퍼 및 제 2 웨이퍼를 서로 밀폐식으로 접합하고 실링하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  136. 제 124 항에 있어서,
    형성된 또는 차후 형성될 MEMS 소자의 가까이에서 제 1 웨이퍼 또는 제 2 웨이퍼에 트렌치가 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  137. 제 133 항에 있어서,
    상기 밀폐식으로 실링된 기판 조립체 다이는 대기압 이하의 주위 기체에서 마이크로미러 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  138. 제 124 항에 있어서,
    상기 밀폐식으로 접합하고 실링하는 단계는 공기 이외의 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  139. 제 138 항에 있어서,
    상기 밀폐식으로 접합하고 실링하는 단계는 불활성 기체를 포함하는 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  140. 제 139 항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 질소, 아르곤, 또는 헬륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  141. 제 124 항에 있어서,
    웨이퍼들을 밀폐식으로 서로 접합하고 실링하는 단계 이전에, 기상의 스틱션 방지 물질을 MEMS 소자에 제공하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  142. 제 124 항에 있어서,
    상기 스틱션 방지 물질은 실란 전구체(silane precursor)로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 디바이스 제조 방법.
  143. 마이크로미러 어레이를 포함하는 제 1 기판; 및
    마이크로미러들을 정전기적으로 구동하기 위한 회로 및 전극들을 포함하는 제 2 기판을 포함하고,
    제 1 기판 및 제 2 기판이 서로 하나의 기판 조립체로서 밀폐식으로 접합되어서, 마이크로미러들이 주위 공기로부터 밀폐식으로 실링되는 공간 광 변조기.
  144. 제 143 항에 있어서,
    공기 이외의 가스가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 밀폐 공간 내에 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  145. 제 144 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  146. 제 145 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 상기 패키기 기판에 전기적으로 연결하는 배선 접속을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  147. 제 145 항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 실질적으로 평면 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  148. 광원, 컬러 시퀀서, 제 143 항에 따른 공간 광 변조기, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 프로젝션 시스템.
  149. 마이크로미러 어레이를 포함하는 제 1 기판; 및
    마이크로미러를 정전기적으로 구동하기 위한 회로 및 전극들을 포함하는 제 2 기판을 포함하고,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 접착제로써 하나의 기판 조립체로 서로 접합되는 공간 광 변조기.
  150. 제 149 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 밀폐식으로 접합되고, 공기 이외의 기체가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 밀폐 공간 내에 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  151. 제 150 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  152. 제 151 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 상기 패키기 기판에 전기적으로 연결하는 배선 접속을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  153. 제 152 항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 실질적으로 평면 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  154. 제 149 항에 있어서,
    상기 접착제는 유기 접착제인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  155. 제 149 항에 있어서,
    상기 접착제는 에폭시인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  156. 제 149 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 100 마이크론 이하인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  157. 제 156 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 10 마이크론 이하인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  158. 광원, 컬러 시퀀서, 제 149 항에 따른 공간 광 변조기, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 프로젝션 시스템.
  159. 마이크로미러 어레이를 포함하는 제 1 기판; 및
    마이크로미러를 정전기적으로 구동하기 위한 회로 및 전극들을 포함하는 제 2 기판을 포함하고,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 하나의 기판 조립체로서 접합되고, 그 사이에 마이크로미러들 및 1 기압 이하의 기체가 개재되는 공간 광 변조기.
  160. 제 159 항에 있어서,
    공기 이외의 가스가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 밀폐 공간 내에 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  161. 제 159 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  162. 제 161 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 상기 패키기 기판에 전기적으로 연결하는 배선 접속을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  163. 제 162 항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 실질적으로 평면 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  164. 제 159 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 0.25 atm미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  165. 제 160 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 50 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  166. 제 161 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 10 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  167. 제 162 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 1 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  168. 제 163 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 100 mTorr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  169. 제 159 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 100 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  170. 제 169 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 10 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  171. 광원, 컬러 시퀀서, 제 159 항에 따른 공간 광 변조기, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 프로젝션 시스템.
  172. 마이크로미러 어레이를 포함하는 제 1 기판; 및
    마이크로미러를 정전기적으로 구동하기 위한 회로 및 전극들을 포함하는 제 2 기판을 포함하고,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 상기 마이크로미러가 그 사이에 개재되는 하나의 기판 조립체로서 접합되고, 고체 또는 액체 윤활제 및/또는 게터가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에서 상기 마이크로미러 근처에 배치되는 공간 광 변조기.
  173. 제 172 항에 있어서,
    공기 이외의 가스가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 밀폐 공간 내에 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  174. 제 172 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  175. 제 174 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 상기 패키기 기판에 전기적으로 연결하는 배선 접속을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  176. 제 175 항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 실질적으로 평면 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  177. 제 172 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 1 atm미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  178. 제 177 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 50 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  179. 제 178 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 10 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  180. 제 179 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 1 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  181. 제 180 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 100 mTorr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  182. 제 172 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 100 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  183. 제 182 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 10 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  184. 광원, 컬러 시퀀서, 제 172 항에 따른 공간 광 변조기, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 프로젝션 시스템.
  185. 마이크로미러 어레이, 및 상기 마이크로미러를 정전기적으로 구동하기 위한 회로 및 전극들을 포함하는 제 1 반도체 기판; 및
    광 투과적인 제 2 기판을 포함하고,
    제 1 기판 및 제 2 기판은 서로 접합되는 공간 광 변조기.
  186. 제 185 항에 있어서,
    공기 이외의 가스가 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 밀폐 공간 내에 있는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  187. 제 185 항에 있어서,
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 기판 조립체를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  188. 제 187 항에 있어서,
    상기 기판 조립체를 상기 패키기 기판에 전기적으로 연결하는 배선 접속을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  189. 제 188 항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 실질적으로 평면 기판인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  190. 제 185 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 1 atm미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  191. 제 190 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 50 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  192. 제 191 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 10 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  193. 제 192 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 1 Torr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  194. 제 193 항에 있어서,
    상기 기판 조립체의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 기압은 100 mTorr미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  195. 제 185 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 100 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  196. 제 195 항에 있어서,
    제 1 기판 및 제 2 기판 사이의 갭이 10 마이크론 미만인 것을 특징으로 하는 공간 광 변조기.
  197. 광원, 컬러 시퀀서, 제 185 항에 따른 공간 광 변조기, 및 프로젝션 광학계를 포함하는 프로젝션 시스템.
  198. 반도체 기판 상에 회로, 전극들, 및 마이크로미러들을 형성하는 단계,
    기판 조립체를 형성하기 위해, 광 투과성 기판을 반도체 기판에 접합하는 단계;
    노출형 패키지형 기판 조립체를 형성하기 위해, 상기 기판 조립체를, 이를 완전히는 캡슐화하지 않는 패키지 기판 상에 접합하는 단계;
    상기 기판 조립체를 상기 패키지 기판에 배선 접속하는 단계; 및
    상기 노출형 패키지형 기판 조립체를 프로젝션 시스템 내에 배치하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
  199. 반도체 기판 상에 회로, 전극들, 및 마이크로미러들을 형성하는 단계,
    기판 조립체를 형성하기 위해, 광 투과성 기판을 반도체 기판에 접합하는 단계;
    상기 기판 조립체를, 각기 공간 광 변조기를 포함하는 개별 기판 조립체 부분들로 개별화하는 단계; 및
    상기 개별 기판 조립체 부분들을 패키지화하는 단계를 포함하는 공간 광 변조기를 제조하는 방법.
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