KR20100015686A - Ｍｅｍｓ 공동부―피복층 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 공동부를 포함하되, 이 공동부 내에서 하나의 층이 다수의 면을 피복하는 것인 MEMS 장치, 예를 들어 간섭계 변조기를 구비하는 장치, 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 이 층은 컨포멀(conformal)하거나 넌-컨포멀(non-conformal)하다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 층은 원자층 증착(ALD)에 의해 형성된다. 바람직하게는, 상기 층은 유전체 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 MEMS 장치는 또한 이동 전극 간의 개선된 전기 절연성, 저감된 정지마찰 및/또는 개선된 기계적 특성 등의 개선된 특성을 발휘한다.
MEMS 장치, 공동부, 간섭계 변조기, 원자층 증착(ALD), 유전체 재료
Description
본 출원은 일반적으로 마이크로전자기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system), 특히, MENS에 공동부(cavity) 내의 피복 및 이를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
마이크로전자기계 시스템(MEMS)은 마이크로기계 소자, 작동기 및 전자 기기를 포함한다. 마이크로기계 소자는 기판 및/또는 증착된 재료층의 일부를 에칭해내거나 층들을 추가하여 전기 및 전자기계 장치를 형성하는 증착, 에칭 및/또는 기타 미세기계가공(micromachining) 공정들을 이용하여 형성될 수도 있다. MEMS 장치의 한 형태는 간섭계 변조기(interferometric modulator)라 불린다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 간섭계 변조기 또는 간섭계 광 변조기(interferometric light modulator)라는 용어는 광학적 간섭의 원리를 이용하여 광을 선택적으로 흡수 및/또는 반사하는 장치를 의미한다. 소정의 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 1쌍의 도전판을 포함할 수도 있는 데, 상기 1쌍의 도전판의 어느 하나 또는 양쪽 모두가 전체 또는 부분적으로 투과형 및/또는 반사형일 수도 있고 적절한 전기 신호의 인가시 상대 운동을 할 수 있다. 특별한 실시형태에 있어서, 하나의 도전판은 기판에 증착된 고정층을 포함할 수도 있고, 다른 하나의 도전판은 공기 간 극(air gap)에 의해 고정층과는 분리된 금속막을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 보다 더 상세히 설명하는 바와 같이, 도전판의 상대적 위치에 의해서 간섭계 변조기에 입사되는 광의 광학적 간섭은 변화될 수 있다. 이러한 장치들의 적용 범위는 광범위하며, 기존의 제품들을 개선시키는 데 있어서, 그리고 아직 개발되지 않은 새로운 제품들을 만들어내는 데 있어서 이러한 유형의 장치 특성들이 사용될 수 있도록 이들 장치의 특징들을 이용 및/또는 변경하는 것은 해당 기술 분야에서 유용할 것이다.
발명의 개요
본 발명에서는 공동부를 포함하되, 이 공동부 내에서 하나의 층이 다수의 표면을 피복하는 것인 MEMS 장치, 예를 들어 간섭계 변조기를 구비하는 장치, 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 상기 층은 컴포멀(conformal)하거나 혹은 넌-컨포멀(non-conformal)하다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 층은 원자층 증착(ALD: atomic layer deposition)에 의해 형성된다. 바람직하게는, 상기 층은 유전체 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 MEMS 장치는 또한 이동 전극 간의 개선된 전기 절연성, 저감된 정지마찰(stiction) 및/또는 개선된 기계적 특성 등의 개선된 특성을 발휘한다.
따라서, 몇몇 실시형태는 간섭계 변조기 내에 공동부를 형성하는 단계; 및 상기 공동부의 형성 후 해당 공동부 내에 광학적 유전체층(optical dielectric layer)의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함하는, 간섭계 변조기의 형성방법 및 해당 방법에 의해 형성된 간섭계 변조기를 제공한다. 상기 공동부는 제1층과 제2층에 의해 규정되며, 상기 제2층은 상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능하다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 원자층 증착에 의해 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 형성하는 공정을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 복수층의 서브층(sub-layer)을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 약 350℃ 이하의 온도에서 상기 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 공동부 내에 광학적 산화물 재료의 제1컨포멀층을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께는 상기 공동부를 규정하는 제2층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께와 실질적으로 동일하다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께는 약 50Å 내지 약 400Å이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 제1층의 적어도 일부 위쪽에 광학적 산화물 재료의 넌-컨포멀층을 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태는, 상기 공동부를 형성한 후 상기 제2층의 표면상에 광학적 유전체 재료의 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 제2층의 표면은 상기 공동부의 외부이다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층은 유전체 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 유전체 재료 내에 있는 적어도 1개의 핀홀을 밀봉하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 유전체층의 적어도 일부와 상기 유전체 재료와의 두 층을 포함하는 광학적 유전체 시스템의 총 두께는 약 100 ㎚ 이하이다.
몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 제1층 상에 배치된 제조 잔사(manufacturing residue)의 위쪽에 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태는, 간섭계 변조기를 둘러싸는 밀봉부(seal)를 형성하는 공정; 및 상기 밀봉부에 배면판(backplate)을 고정시킴으로써 간섭계 변조기를 패키징하는 공정을 포함하는 방법에 의해서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하기 전에 간섭계 변조기를 패키징하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 밀봉부는 적어도 1개의 개구부를 포함한다. 몇몇 실시형태는 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성한 후에 상기 밀봉부 내에 있는 적어도 1개의 개구부를 충전시키는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시형태는 부분 반사기(partial reflector)를 포함하는 제1층; 상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 반사층; 상기 제1층과 상기 반사층에 의해 규정된 공동부; 및 상기 제1층과 상기 반사층의 위쪽에서 상기 공동부 내에 형성된 컨포멀 유전체층(conformal dielectric layer)을 포함하는 간섭계 변조기를 제공한다.
몇몇 실시형태는 상기 반사층에 결합된 변형가능한 층(deformable layer)을 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층은 SiO2 및 Al2O3 중 적어도 1종을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층의 두께는 적어도 약 10Å이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층의 두께는 약 50Å 내지 약 400Å이다.
몇몇 실시형태는 상기 제1층 위쪽에 형성된 주 유전체층(primary dielectir layer)을 추가로 포함한다.
다른 실시형태는 부분 반사기를 포함하는 제1층; 상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 반사층; 상기 제1층과 상기 반사층에 의해 규정된 공동부; 및 상기 제1층과 상기 반사층의 위쪽에서 상기 공동부 내에 형성된 컨포멀 유전체층을 포함하는 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이를 제공하되, 상기 디스플레이는 상기 간섭계 변조기를 둘러싸는 밀봉부; 및 상기 밀봉부에 고정된 배면판을 추가로 포함한다.
다른 실시형태는 부분 반사기를 포함하는 제1층; 상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 반사층; 상기 제1층과 상기 반사층에 의해 규정된 공동부; 및 상기 제1층과 상기 반사층의 위쪽에서 상기 공동부 내에 형성된 컨포멀 유전체층을 포함하는 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이; 상기 디스플레이와 통신하며, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및 상기 프로세서와 통신하는 메모리 장치를 포함하는 장치를 제공하되, 이때, 상기 디스플레이는 상기 간섭계 변조기를 둘러싸는 밀봉부; 및 상기 밀봉부에 고정된 배면판을 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태는 상기 디스플레이에 적어도 1개의 신호를 전송하는 드라이버 회로를 추가로 포함한다. 몇몇 실시형태는 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하는 제어기를 추가로 포함한다. 몇몇 실시형태는 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하는 이미지 소스 모듈을 추가로 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버(transceiver) 및 송신기 중 적어도 하나를 포함한다. 몇몇 실시형태는 상기 입력 데이터를 수신해서 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 장치를 추가로 포함한다.
다른 실시형태는 광을 부분적으로 반사하는 수단; 간섭계 변조기를 작동시키고 광을 반사시키는 이동식 수단(movable means); 및 상기 광을 부분적으로 반사하는 수단과 상기 이동식 수단을 피복하는 유전체 수단을 포함하는 간섭계 변조기를 제공한다.
다른 실시형태는 제1면을 포함하는 기판; 제1면과 제2면을 포함하는 변형가능한 층; 상기 기판의 제1면과 상기 변형가능한 층의 제1면에 의해 규정된 대향하는 면들을 포함하는 가변 크기의 공동부(variably-sized cavity); 상기 변형가능한 층 내의 복수개의 개구부; 상기 변형가능한 층 내의 개구부들과는 반대쪽에 있는 상기 기판의 제1면 상의 복수개의 구역(a plurality of locations); 및 상기 기판의 제1면과 상기 변형가능한 층의 제1면의 위쪽에 형성된 상기 공동부, 그리고 상기 변형가능한 층의 제2면의 적어도 일부 내에 있는 유전체층을 포함하는 마이크로전자기계 시스템을 제공한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 유전체층은 상기 기판의 제1면상의 다른 구역 위쪽보다 상기 변형가능한 층 내의 개구부들과는 반대쪽에 있는 상기 기판의 제1면 상의 상기 복수개의 구역 위쪽에서 더욱 두껍게 되어 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 유전체층은 상기 공동부 내의 모든 표면들 위쪽에서 실질적으로 컨포멀하다.
몇몇 실시형태는 상기 공동부 내에 배치되어 상기 변형가능한 층에 고정된 이동식 도체(movable conductor)를 추가로 포함하되, 상기 이동식 도체는 상기 기판에 근접한 표면을 포함하고, 상기 유전체층의 일부는 상기 기판에 근접한 상기 이동식 도체의 표면 위쪽에 형성되어 있다.
다른 실시형태는 제1전극의 위쪽에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층의 위쪽에 변형가능한 층을 형성하는 단계; 상기 변형가능한 층 내에 복수개의 개구부를 형성하는 단계; 상기 변형가능한 층 내에 있는 상기 복수개의 개구부 중 적어도 일부를 통해서 상기 희생층을 제거해서, 상기 제1전극과 상기 변형가능한 층 사이에 공동부를 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거한 후 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계를 포함하는 마이크로전자기계 시스템 장치의 제조방법 및/또는 해당 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치를 제공한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 공동부 내에 층을 증착시키는 단계는 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 포함하는 층을 증착시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계는 컨포멀층을 증착시키는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계는 넌-컨포멀층을 증착시키는 단계를 포함한다.
다른 실시형태는 부분 반사기를 포함하는 제1층의 위쪽에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층의 위쪽에 이동식 반사층을 형성하는 단계; 상기 희생층을 에칭에 의해 제거함으로써, 상기 제1층과 상기 이동식 반사층에 의해 규정된 대향하는 측면들을 포함하는 광학적 간섭 공동부를 형성하는, 희생층의 에칭제거단계; 및 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치의 제조방법 및/또는 해당 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치를 제공한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 희생층의 에칭제거단계는 상기 희생층을 XeF2와 접촉시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는 몰리브덴, 게르마늄 및 비정질 실리콘 중 적어도 1종을 포함하는 하나의 층을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는 복수개의 서브층을 포함하는 하나의 층을 형성하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시형태는 상기 이동식 반사층을 둘러싸는 상기 제1층 상에 적어도 1개의 개구부를 포함하는 밀봉부를 형성하는 단계; 및 상기 밀봉부에 배면판을 고정시키는 단계를 포함하되, 상기 밀봉부를 형성하는 단계와 상기 배면판을 고정시키는 단계는 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키기 전에 수행된다.
다른 실시형태는, 마이크로전자기계 시스템 장치 내의 공동부를, 제1층과 해당 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 제2층 사이에 규정하는 단계; 및 상기 공동부를 규정한 후 해당 공동부 내에 원자층 증착에 의해 정지마찰-저감층을 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치에서의 정지마찰의 저감 방법 및 해당 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치를 제공한다.
다른 실시형태에서는, 원자층 증착에 의해 상기 정지마찰-저감층을 형성하는 단계가 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 포함하는 정지마찰-저감층을 원자층 증착에 의해 형성하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에서는, 원자층 증착에 의해 상기 정지마찰-저감층을 형성하는 단계가 컨포멀층을 원자층 증착에 의해 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태는, 마이크로전자기계 시스템 장치용의 공동부를, 제1층과 해당 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 제2층 사이에 규정하는 단계; 및 상기 공동부를 규정한 후 원자층 증착에 의해 해당 공동부 내에 하나의 층을 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치 내에서의 정지마찰의 저감 방법 및 해당 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치를 제공한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 상기 마이크로전자기계 시스템 장치는 마이크로전자기계 시스템 장치의 어레이의 요소(element)이다.
몇몇 실시형태는 상기 제2층 내에 복수개의 개구부를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
도 1은 제1간섭계 변조기의 이동식 반사층이 이완 위치에 있고, 제2간섭계 변조기의 이동식 반사층이 작동 위치에 있는 간섭계 변조기 디스플레이(표시장치)의 일 실시형태의 일부를 나타낸 등각 투상도;
도 2는 3×3 간섭계 변조기 디스플레이를 내장하는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도;
도 3은 도 1의 간섭계 변조기의 예시적인 일 실시형태에 대해 이동식 미러(movable mirror)의 위치 대 인가된 전압을 나타낸 선도;
도 4는 간섭계 변조기 디스플레이를 구동하는 데 사용될 수 있는 한 세트의 행방향 전압(row voltage) 및 열방향 전압(column voltage)을 나타낸 도면;
도 5a는 도 2의 3×3 간섭계 변조기 디스플레이에서의 표시 데이터의 프레임의 일례를 나타낸 도면;
도 5b는 도 5a의 프레임을 기록하는(write) 데 이용될 수 있는 행방향 신호 및 열방향 신호의 하나의 예시적인 타이밍 선도를 나타낸 도면;
도 6a 및 도 6b는 복수개의 간섭계 변조기를 포함하는 비쥬얼 표시장치(visual display device)의 일 실시형태를 나타낸 시스템 블록도;
도 7a는 도 1의 장치의 단면도;
도 7b는 간섭계 변조기의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7c는 간섭계 변조기의 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7d는 간섭계 변조기의 또 다른 대안적인 실시형태의 단면도;
도 7e는 간섭계 변조기의 추가의 대안적인 실시형태의 단면도;
도 8a는 그의 공동부 내에 그리고 이동 전극 위쪽에 형성된 컨포멀 유전체층을 포함하는 간섭계 변조기의 일 실시형태의 단면도이고, 도 8b 내지 도 8e는 도 8a에 나타낸 간섭계 변조기를 제조하는 방법의 일 실시형태의 중간 구조체의 단면도;
도 9는 그의 공동부 내에 형성된 컨포멀 유전체층을 포함하는 간섭계 변조기의 다른 실시형태의 단면도;
도 10a는 그의 공동부 내에 형성된 넌-컨포멀 유전체층을 포함하는 간섭계 변조기의 일 실시형태의 평면도, 도 10b는 도 10a에 나타낸 간섭계 변조기의 단면도, 도 10c 및 도 10d는 각각 도 10a 및 도 10b에 나타낸 간섭계 변조기의 작동 위치에서의 단면도;
도 11은 도 8a, 도 9 및 도 10a에 나타낸 간섭계 변조기의 실시형태를 제조하는 방법의 일 실시형태를 나타낸 순서도;
도 12a는 패키징된 간섭계 변조기의 일 실시형태의 단면도, 도 12b는 배면판이 제거된 상태의 패키징된 간섭계 변조기의 일 실시형태의 평면도, 도 12c는 밀봉부에 개구부를 지닌 패키징된 간섭계 변조기의 일 실시형태의 평면도, 도 12d 내지 도 12f는 밀봉부 내의 개구부가 충전되어 있는 상태에 있는 도 12c의 패키징된 간섭계 변조기의 실시형태의 평면도.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 임의의 특정 실시형태들에 관한 것이지만, 본 발명은 다양한 방법들로 구현될 수 있다. 본 설명에 있어서, 도면 전체에 걸쳐서 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호들로 표기된 도면을 참조한다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실시형태들은 동화상(예를 들어, 비디오)인지 또는 정지화상(예를 들어, 스틸 이미지(still image))인지, 그리고 문자인지 그림인지의 여부에 따라 이미지(즉, 화상)를 표시하도록 구성되는 장치이면 어떠한 장치에서도 구현될 수도 있다. 더욱 상세하게는, 휴대폰, 무선 장치, PDA(personal data assistant), 초소형 또는 휴대용 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이션, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔(game console), 손목 시계, 시계, 계산기, 텔레비전 모니터, 평판형 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이(예를 들어, 주행 기록계 디스플레이 등), 콕핏 제어기(cockpit control) 및/또는 디스플레이, 카메라 뷰 디스플레이(예를 들어, 차량의 리어 뷰(rear view) 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 광고판 또는 간판, 프로젝터, 건축 구조물, 포장물 및 미술 구조물(예를 들어, 보석류에 대한 이미지의 디스플레이)을 포함하지만 이들로 한정 되지는 않는 다양한 전자 장치들로 구현되거나 또는 그 다양한 전자 장치들과 관련될 수 있는 것을 고려할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 것들과 유사한 구조의 MEMS 장치는 또한 전자 스위칭 장치 등에서와 같이 표시장치가 아닌 응용품에도 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시형태는 희생 재료의 제거 후 원자층 증착(ALD)에 의해 MEMS 공동부를 라이닝(lining )하는 방법을 포함한다. 증착된 재료는, 주어진 절연 품질용의 보다 얇은 유전체로 되는 경우에 있어서, 모든 공동부 표면을 컨포멀하게 피복하여, 광학적 유전체층으로서 기능하거나, 혹은 미리 형성된 유전체 내의 핀 구멍을 밀봉하는 보조(supplemental) 유전체로서 기능할 수 있다. 재료는 상대적으로 이동하는 전극 간의 정지마찰의 저감, 표면 전하 점증의 저감, 기계적 특성의 개선 및/또는 전기적 특성의 개선의 조합을 발휘하도록 선택될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, ALD 조건은, 공동부 내의 개구부에 근접한 영역에 우선적으로 넌-컨포멀층을 증착시킴으로써, MEMS 전극이 작동하여 공동부를 붕괴시키는 경우, 접촉 영역을 저감시키고, 따라서 정지마찰을 저감시키도록 선택된다. 희생 재료의 제거 및 후속의 ALD 피복은 MEMS 기판의 배면판과의 조립 전후에 수행될 수 있다.
간섭계 MEMS 표시 소자를 포함하는 간섭계 변조기 디스플레이의 일 실시형태가 도 1에 예시되어 있다. 이들 장치에 있어서, 화소들은 밝은 상태 또는 어두운 상태이다. 밝은("온(on) 또는 "열린") 상태에서, 표시 소자는 입사되는 가시 광선의 많은 부분을 사용자에게 반사시킨다. 어두운("오프(off)" 또는 "닫힌") 상태에 있을 경우, 표시 소자는 입사되는 가시 광선을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 본 실시형태에 따르면, "온" 및 "오프" 상태의 광 반사 특성은 반대로 되어 있을 수도 있다. MEMS 화소들은 선택된 색에서 우선적으로 반사하도록 구성되어 백색 및 흑백 표시에 부가해서 컬러 표시를 가능하게 한다.
도 1은 비쥬얼 디스플레이의 일련의 화소에 있어서 두 개의 인접한 화소들을 나타낸 등각 투상도인 데, 여기서 각 화소는 MEMS 간섭계 변조기를 포함한다. 소정의 실시형태에서, 간섭계 변조기 디스플레이는 이들 간섭계 변조기의 행/열 어레이를 포함한다. 각각의 간섭계 변조기는 서로 간에 가변적이고 제어 가능한 거리에 위치된 1쌍의 반사층을 포함하여 적어도 하나의 가변 치수를 가진 공진 광학 간극(resonant optical gap)을 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 반사층들 중 하나는 두 위치 사이에서 움직일 수도 있다. 여기서 이완 위치라고도 칭해지는 제1위치에서, 이동식 반사층은 고정된 부분 반사층으로부터 상대적으로 먼 거리에 위치된다. 여기서 작동 위치라고도 칭해지는 제2위치에서, 이동식 반사층은 상기 부분 반사층에 더 가까이 인접하여 위치된다. 두 반사층에서 반사된 입사광은 이동식 반사층의 위치에 따라서 보강(constructively) 간섭 또는 소멸(destructively) 간섭하여 각 화소에 대해 전체 반사 상태 또는 비반사 상태를 생성한다.
도 1에 있어서 화소 어레이의 도시된 부분은 두 개의 인접한 간섭계 변조기(12a), (12b)를 포함한다. 왼쪽에 위치한 간섭계 변조기(12a)에는 부분 반사층을 포함하는 광학 적층부(optical stack)(16a)로부터 소정 거리 떨어진 이완 위치에 이동식 반사층(14a)이 예시되어 있다. 오른쪽에 위치한 간섭계 변조기(12b)에 는 광학 적층부(16b)에 인접한 작동 위치에 이동식 반사층(14b)이 예시되어 있다.
여기서 참조 기호로 표시되는 바와 같은 광학 적층부(16a), (16b)(일괄해서 광학 적층부(16)라 표기함)는 전형적으로 수 개의 융합층(fused layer)을 포함하는 데, 이들 융합층은 산화인듐주석(indium tin oxide: ITO)과 같은 전극층, 크롬과 같은 부분 반사층 및 투명 유전체를 포함할 수 있다. 따라서, 광학 적층부(16)는 전기 전도성이고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성이고, 예를 들어 하나 이상의 상기 층들을 투명 기판(20) 위에 증착함으로써 제조될 수 있다. 부분 반사층은 각종 금속, 반도체 및 유전체 등의 부분적으로 반사성인 각종 재료로 형성될 수 있다. 부분 반사층은 1층 이상의 재료 층으로 형성될 수 있고, 이들 각 층은 단일 재료 혹은 재료들의 조합으로 형성될 수도 있다.
소정의 실시형태에서는, 이하에 더욱 설명되는 바와 같이, 광학 적층부(16)의 층들은 평행 스트립(strip)들로 패터닝되고, 표시장치 내에서 행방향 전극들을 형성할 수도 있다. 이동식 반사층(14a), (14b)은 기둥부(즉, 지지부)(18) 사이에 증착되는 중재 희생 재료 및 기둥부(18)의 상부면에 증착된 증착 금속층 또는 증착 금속층들(광학 적층부(16a), (16b)의 행방향 전극에 직교)로 이루어진 일련의 평행 스트립들로서 형성될 수도 있다. 희생 재료를 에칭하여 제거하면, 이동식 반사층(14a), (14b)은 광학 적층부(16b), (16b)로부터 소정의 간극(19)만큼 분리되게 된다. 알루미늄과 같은 고 전도성·반사성 재료가 반사층(14)에 사용될 수 있고, 이들 스트립들은 표시장치에서 열방향 전극들을 형성할 수도 있다.
도 1에 있어서 화소(12a)로 예시된 바와 같이, 전압이 인가되지 않을 경우, 이동식 반사층(14a)이 기계적으로 이완 상태인 채로, 간극, 즉, 공동부(19)가 이동식 반사층(14a)과 광학 적층부(16a) 사이에서 유지된다. 그러나, 선택된 행 및 열에 전위차가 인가될 경우, 대응하는 화소에서 행방향 전극과 열방향 전극의 교차점에 형성된 커패시터는 충전되고, 정전기력은 전극들을 함께 당긴다. 전압이 충분히 높다면, 이동식 반사층(14)은 변형이 일어나 광학 적층부(16)에 대해서 힘을 가한다. 도 1의 오른쪽에 위치한 화소(12b)로 표시된 바와 같이, 광학 적층부(16) 내의 유전체 층(도 1에서는 도시 생략)은 단락이 방지되어 층(14)과 층(16) 간의 이격 거리를 조절한다. 이러한 거동은 인가된 전위차의 극성에 상관없이 동일하다. 이와 같이 해서, 반사 화소 상태 대 비반사 화소 상태를 제어할 수 있는 행/열방향 작동은 종래의 LCD 및 다른 디스플레이 기술에서 사용되는 것과 여러 면에서 유사하다.
도 2 내지 도 5b는 디스플레이 적용에 있어서 간섭계 변조기들의 어레이를 사용하기 위한 하나의 예시적 과정 및 시스템을 예시한다.
도 2는 본 발명의 측면들을 내포할 수도 있는 전자 장치의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예시적 실시형태에 있어서, 전자 장치는 프로세서(21)를 포함하는 데, 이 프로세서는 ARM, 펜티엄(Pentium)(등록상표), 펜티엄 II(등록상표), 펜티엄 III(등록상표), 펜티엄 IV(등록상표), 펜티엄(등록상표) Pro, 8051, MIPS(등록상표), Power PC(등록상표), ALPHA(등록상표)와 같은 범용 단일 칩 프로세서 또는 멀티 칩 마이크로 프로세서, 또는 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기와 같은 특수 목적의 마이크로프로세서, 또는 프로그래밍가능한 게이트 어레이일 수도 있다. 종래 기술에서와 같이, 상기 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수도 있다. 오퍼레이팅 시스템(operating system)의 실행과 더불어, 상기 프로세서는 웹 브라우저(web browser), 전화 애플리케이션(application), 이메일 프로그램 또는 기타 임의의 소프트웨어 애플리케이션을 비롯한 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 프로세서(21)는 또한 어레이 드라이버(22)와 연통하도록 구성된다. 일 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 디스플레이 어레이(디스플레이) 혹은 패널(30)에 신호를 제공하는 행방향 드라이버 회로(24) 및 열방향 드라이버 회로(26)를 포함한다. 도 1에 예시된 어레이의 단면은 도 2의 1-1선으로 도시된다. MEMS 간섭계 변조기에 대해서, 행/열방향 작동 프로토콜은 도 3에 도시된 이들 장치의 히스테리시스 특성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 이완 상태에서 작동 상태로 이동식 층을 변형시키기 위해 10 볼트의 전위차가 필요할 수도 있다. 그러나, 이러한 값으로부터 전압이 감소될 경우, 전압이 10 볼트 미만으로 다시 떨어질 때에 이동식 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 예시적 실시형태에 있어서, 전압이 2 볼트 미만으로 떨어질 때까지 이동식 층은 완전히 이완되지 않는다. 이와 같이 해서, 도 3에 예시된 예에서 약 3 내지 7 V의 인가된 전압의 창이 존재하고, 이 범위 내에서 장치가 이완 또는 작동 상태에서 안정적이다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 창" 또는 "안정성 창"이라고 칭한다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가지는 디스플레이 어레이에 대해서, 행방향 스트로빙(strobing) 동안 스트로빙된 행에 있는 작동될 화소들이 약 10 볼트의 전압차에 노출되고, 이완될 화소들이 0 볼트에 근접한 전압차에 노출되도록 행/열방향 작동 프로토콜을 설계할 수 있다. 스트로빙 후에, 화소들은 약 5 볼트의 정상 상태 전압차에 노출되므로, 이들은 행방향 스트로빙이 화소들을 어떤 상태에 두었던지 그 상태를 유지하게 된다. 이러한 예에서, 각 화소는, 기록된 후에, 3 내지 7 볼트의 "안정성 창" 내에서 전위차를 보인다. 이러한 특성으로 작동 또는 이완의 기존 상태에서 동일한 인가 전압 조건 하에서 도 1에 예시된 화소 설계가 안정화된다. 간섭계 변조기의 각 화소는 작동 상태인지 혹은 이완 상태인지에 따라 본질적으로 고정식 반사층 및 이동식 반사층에 의해 형성된 커패시터이기 때문에, 이러한 안정한 상태는 전력 손실이 거의 없이 히스테리시스 창 내의 전압에서 유지될 수 있다. 인가된 전위가 고정되어 있다면 화소로 들어가는 전류 흐름은 실질적으로 없다.
전형적인 응용에 있어서, 제1행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 따라 열방향 전극 세트를 어서트(assert)함으로써 표시 프레임을 생성할 수도 있다. 다음에, 행방향 펄스가 제1행의 전극에 인가되어 어서트된 열방향 라인에 대응하는 화소를 작동시킨다. 그 후, 어서트된 세트의 열방향 전극은 제2행에 있는 원하는 세트의 작동 화소에 대응하도록 변경된다. 이어서, 펄스가 제2행의 전극에 인가되어, 어서트된 열방향 전극들에 따라서 제2행에 있는 적절한 화소들을 작동시킨다. 제1행의 화소들은 제2행의 펄스의 영향을 받지 않고 제1행의 펄스 동안 그들이 설정되었던 상태로 유지된다. 이것은 프레임을 작성하기 위하여 일련의 전체 행들에 대해서 순차적으로 반복될 수도 있다. 일반적으로, 이러한 과정을 초당 원하는 프레임 수만큼 계속적으로 반복함으로써 프레임들은 새로운 표시 데이터로 리프레 시(refresh) 및/또는 갱신된다. 더불어, 표시 프레임을 작성하는 화소 어레이의 행방향 전극 및 열방향 전극을 구동하기 위한 매우 다양한 프로토콜은 잘 알려져 있고, 이것은 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다.
도 4, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 3×3 어레이 위에 표시 프레임을 생성하기 위한 하나의 가능한 작동 프로토콜을 예시한다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 나타내는 화소를 위해 사용될 수도 있는 가능한 세트의 행방향 전압 레벨들 및 열방향 전압 레벨들을 예시한다. 도 4의 실시형태에서, 화소를 작동시키기 위해서는 적절한 열을 -Vbias로 설정하고 적절한 행을 +ΔV로 설정하는 것이 필요한데, -Vbias 및 +ΔV는 각각 -5 볼트 및 +5 볼트에 대응한다. 화소에 대한 볼트 전위차가 0이 되는 동일한 +ΔV로 적절한 행을 설정하고 +Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다. 행방향 전압이 0볼트로 유지되는 이들 행에서, 열이 -Vbias이거나 +Vbias인 것에 상관없이, 화소들은 그들의 원래 상태가 어떠하든 안정하다. 도 4에 또한 예시된 바와 같이, 앞서 설명한 것과 반대 극성의 전압이 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 화소를 작동시키는 것은 적절한 열을 +Vbias로 설정하고 적절한 행을 -ΔV로 설정하는 것을 수반할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 화소에 대한 0 볼트 전위차를 생성하는 동일한 -ΔV로 적절한 행을 설정하고 -Vbias로 적절한 열을 설정함으로써 화소의 이완을 수행한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 디스플레이 구성으로 되는 도 2의 3×3 어레이에 인 가되는 일련의 행방향 신호 및 열방향 신호를 나타낸 타이밍도로서, 여기서 작동 화소들은 비반사형이다. 도 5a에 예시된 프레임을 기록하기에 앞서, 화소들은 임의의 상태에 있을 수 있고, 이 예에서, 모든 행들은 0볼트이고 모든 열들은 +5 볼트이다. 이들 인가 전압에 의하면, 화소는 모두 그들의 기존의 작동 또는 이완 상태에서 안정하다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3) 화소들이 작동된다. 이것을 달성하기 위해서, 제1행에 대한 "라인 시간"(line time) 동안 제1열과 제2열은 -5볼트로 설정되고, 제3열은 +5볼트로 설정된다. 이것은 임의의 화소들의 상태를 변화시키지 않는 데, 그 이유는 모든 화소들이 3 내지 7볼트 안정성 창에 유지되기 때문이다. 다음에, 제1행은 0볼트에서 5볼트까지 가고 다시 0볼트로 가는 펄스로 스트로빙된다. 이것은 (1,1) 화소 및 (1,2) 화소를 작동시키고 (1,3) 화소를 이완시킨다. 어레이 내의 다른 화소들은 영향을 받지 않는다. 원하는 바와 같이 제2행을 설정하기 위하여, 제2열을 -5볼트로 설정하고 제1열 및 제3열을 +5볼트로 설정한다. 다음에, 제2행에 인가된 동일한 스트로브(strobe)는 (2,2) 화소를 작동시키고 (2,1) 및 (2,3) 화소를 이완시킬 것이다. 재차, 어레이의 다른 화소들은 영향받지 않는다. 제3행은 제2열 및 제3열을 -5볼트로 설정하고 제1열을 +5볼트로 설정함으로써 마찬가지로 설정된다. 제3행의 스트로브는 도 5a에 도시된 바와 같이 제3행의 화소들을 설정한다. 프레임을 기록한 후에, 행방향 전위들은 0이고 열방향 전위들은 +5볼트 또는 -5볼트로 유지될 수 있게 되어, 디스플레이는 도 5a의 구성에서 안정적이다. 수십 또는 수백 개의 행과 열들을 가진 어레이들에 대해서 동일한 과정을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 행 및 열 작동을 수행시키는 데 사용되는 타이밍, 수순 및 전압 레벨들은 상기의 일반적인 원리 범위 안에서 매우 다양할 수 있고, 상기 예는 다만 예시적인 것에 불과하며, 다른 작동 전압 방법이 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 수 있을 것이다.
도 6a 및 도 6b는 표시장치(40)의 일 실시형태를 예시한 시스템 블록도이다. 예를 들어, 표시장치(40)는 이동 전화기 또는 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 표시장치(40)의 동일한 구성 요소들 또는 그것의 약간의 변경으로는 또한 텔레비전 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 유형의 표시장치를 들 수 있다.
표시장치(40)는 하우징(housing)(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(45), 입력 장치(48) 및 마이크(46)를 포함한다. 일반적으로 하우징(41)은 사출 성형 및 진공 성형을 비롯한 당업자들에게 잘 알려진 다양한 제조 과정들 중의 어떤 것으로 형성된다. 또한, 하우징(41)은 플라스틱, 금속, 유리, 고무 및 세라믹, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는 다양한 재료 중의 어떤 것으로 만들어질 수도 있다. 일 실시형태에 있어서, 하우징(41)은 다른 색깔을 가지거나 다른 로고, 그림 또는 기호를 포함하는 분리 가능한 부분들과 호환될 수도 있는 분리 가능한 부분(도시 생략)을 포함한다.
예시적인 표시장치(40)의 디스플레이(30)는 여기에서 설명되는 바와 같이, 쌍안정 디스플레이를 비롯한 다양한 디스플레이들 중의 어떤 것일 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 당업자들에게 잘 알려진 바와 같이, 디스플레이(30)는 앞서 설명한 바와 같은 플라즈마, EL, OLED, STN LCD 또는 TFT LCD와 같은 평판형 디스플레이, 또는 CRT나 다른 종류의 관(tube) 장치와 같은 비평판형(non-flat-panel) 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시형태를 설명할 목적으로, 상기 디스플레이(30)는 여기에서 설명하는 바와 같이 간섭계 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시적 표시장치(40)의 일 실시형태의 구성 요소들은 도 6b에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 예시적 표시장치(40)는 하우징(41)을 포함하고 적어도 그 속에 부분적으로 수용된 추가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 예시적 표시장치(40)는 트랜스시버(transceiver)(47)에 결합된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함한다. 트랜스시버(47)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning hardware)(52)에 연결된 프로세서(21)에 접속된다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 조절(예를 들어, 신호를 필터링)하도록 구성될 수도 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(45) 및 마이크(46)에 연결된다. 프로세서(21)는 입력 장치(48) 및 드라이버 제어기(29)에도 연결된다. 드라이버 제어기(29)는 프레임 버퍼(frame buffer)(28)에 그리고 어레이 드라이버(22)에 결합되고, 어레이 드라이버(22)는 이어서 디스플레이 어레이(30)에 결합된다. 전력 공급 장치(50)는 특정한 예시적 표시장치(40) 설계에 요구되는 바와 같이 모든 구성 요소들에 전력을 제공한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시적 표시장치(40)가 네트워크를 통하여 하나 이상의 장치와 연통할 수 있도록 안테나(43) 및 트랜스시버(47)를 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 요건을 경감할 수 있는 몇몇 처리 능력도 가질 수 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하기 위해, 당업자들에게 알려진 소정의 안테나이다. 일 실시형태에 있어서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b) 또는 (g)를 비롯한 IEEE 802.11 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시형태에 있어서, 안테나는 블루투스(BLUETOOTH) 표준에 따라서 RF 신호를 송수신한다. 이동 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 이동 전화 네트워크 내에서 연통하기 위해 사용되는 기타 공지된 신호를 수신하도록 설계되어 있다. 트랜스시버(47)는 안테나(43)로부터 수신된 신호를 미리 처리하여 이 신호가 프로세서(21)에 의해 수신되고 나아가 조작될 수도 있다. 또, 트랜스시버(47)는 프로세서(21)로부터 수신된 신호도 처리하여 이 신호가 안테나(43)를 거쳐서 예시적 표시장치(40)로부터 전송될 수 있게 한다.
대안적인 실시형태에 있어서, 트랜스시버(47)는 수신기로 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시형태에 있어서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)에 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스 혹은 이미지 공급원(image source)으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 이미지 공급원은 이미지 데이터를 포함하는 디지털 비디오 디스크(DVD: digital video disc)나 하드 디스크 드라이브, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 예시적 표시장치(40)의 전체적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 공급원으로부터의 압축된 이미지 데이터와 같은 데이터를 수신하고, 해당 데이터를 원천 이미지 데이터(raw image data)로 또는 원천 이미지 데이터로 즉시 처리할 수 있는 포맷으로 처리한다. 그 후, 프로세서(21)는 처리된 데이터를 드라이버 제어기(29)로 또는 저장을 위해 프레임 버퍼(28)로 전송한다. 원천 데이터는 전형적으로 이미지 내의 각각의 위치에서 이미지 특성들을 식별하는 정보를 의미한다. 예를 들어, 이러한 이미지 특성들은 색깔, 채도(color saturation), 그레이 스케일 레벨(gray scale level)을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 프로세서(21)는 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하는 마이크로 제어기, CPU 또는 논리 유닛을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 일반적으로 신호를 스피커(45)에 전송하기 위해, 그리고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위해 증폭기들 및 필터들을 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시적 표시장치(40) 내에 있는 별도의 구성 요소일 수도 있거나 프로세서(21) 혹은 기타 구성 요소들 내에 내장되어 있을 수도 있다.
드라이버 제어기(29)는 프로세서(21)에서 생성된 원천 이미지 데이터를 프로세서(21)로부터 혹은 프레임 버퍼(28)로부터 직접 취하여 어레이 드라이버(22)로 고속 전송하기 위해 원천 이미지 데이터를 적절하게 재포맷한다. 특히, 드라이버 제어기(29)는 원천 이미지 데이터를 래스터 유사 포맷(raster like format)을 가진 데이터 흐름으로 재포맷하여 디스플레이 어레이(30)에 걸쳐 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가진다. 다음에, 드라이버 제어기(29)는 포맷된 정보를 어레이 드라이버(22)에 전송한다. 비록 LCD 제어기와 같은 드라이버 제어기(29)가 자립형 집적 회로(stand-alone Integrated Circuit(IC))로서 시스템 프로세서(21)와 종종 관련되지만, 이러한 제어기들은 다양한 방법들로 구현될 수도 있다. 이들은 프로세 서(21) 내에 하드웨어로서 삽입될 수 있거나, 소프트웨어로서 프로세서(21) 내에 삽입될 수도 있거나, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어에 완전히 일체화될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 포맷된 정보를 드라이버 제어기(29)로부터 수신하고 디스플레이의 x-y 매트릭스 화소들로부터 나온 수백, 때로는 수천개의 인출선에 초당 여러 번 인가되는 병렬 세트의 파형들로 비디오 데이터를 재포맷한다.
일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29), 어레이 드라이버(22) 및 디스플레이 어레이(30)는 여기서 설명하는 디스플레이들의 유형 중 어느 것에나 적합하다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 종래의 디스플레이 제어기 또는 쌍안정 디스플레이 제어기(예를 들어, 간섭계 변조기 제어기)이다. 다른 실시형태에 있어서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예를 들어, 간섭계 변조기 디스플레이)이다. 일 실시형태에 있어서, 드라이버 제어기(29)는 어레이 드라이버(22)와 일체형이다. 이러한 일 실시형태는 이동 전화기, 시계 및 기타 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에 있어서 일반적이다. 또 다른 실시형태에 있어서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예를 들어, 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 장치(48)는 사용자로 하여금 예시적 표시장치(40)의 동작을 제어하도록 한다. 일 실시형태에 있어서, 입력 장치(48)는 QWERTY 키보드 또는 전화기 키패드 와 같은 키패드, 버튼, 스위치, 터치 센스 스크린, 또는 감압 또는 감열막을 포함한다. 일 실시형태에 있어서, 마이크(46)는 예시적 표시장치(40)에 대한 입력 장치이다. 이 장치에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우, 음성 명령들이 사용자에 의해 제공되어 예시적 표시장치(40)의 동작들을 제어할 수도 있다.
전력 공급 장치(50)는 당업계에 잘 알려져 있는 다양한 에너지 저장 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 니켈-카드뮴 배터리 또는 리튬 이온 배터리와 같은 충전용 배터리이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 재생 가능 에너지 원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지, 태양 전지 도료를 비롯한 태양 전지이다. 다른 실시형태에 있어서, 전력 공급 장치(50)는 벽에 붙은 콘센트에서 전력을 받도록 구성된다.
소정의 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 앞서 설명한 바와 같이 전자 디스플레이 시스템 안의 몇몇 장소에 위치될 수 있는 드라이버 제어기 내에 존재한다. 소정의 실시형태에 있어서, 제어 프로그램은 어레이 드라이버(22) 내에 존재한다. 당업자들은 앞서 설명한 최적화 조건들을 다수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성 요소들 및 다양한 형태로 구현할 수도 있음을 인식할 것이다.
앞서 설명한 원리들에 따라서 작동되는 간섭계 변조기의 상세한 구조는 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 7a 내지 도 7e는 이동식 반사층(14) 및 그의 지지 구조체들의 다섯 개의 서로 다른 실시형태를 나타낸다. 도 7a는 도 1의 실시형태의 단면도인데, 여기서 금속 재료(14)의 스트립은 직교 방향으로 연장된 지지 부(18) 상에 증착된다. 도 7b에 있어서, 이동식 반사층(14)은 줄(tether)(32) 상에 단지 모서리에서 지지부에 부착된다. 도 7c에 있어서, 이동식 반사층(14)은 가요성 금속을 포함할 수도 있는 변형가능한 층(34)으로부터 매달려 있다. 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34) 주변의 기판(20)에 직접적으로 혹은 간접적으로 접속된다. 이들 접속부는 연속벽 및/또는 개별적인 기둥부의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 병렬 레일들은 변형가능한 층(34) 재료의 교차하는 열들을 지지할 수 있고, 이와 같이 해서, 트렌치(trench) 내의 화소열 및/또는 레일 간의 공동부를 규정한다. 각 공동부 내의 추가의 지지 기둥부들은 변형가능한 층(34)을 굳게 하여 이완된 위치에서 늘어짐을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 7d에 나타낸 실시형태는 변형가능한 층(34)이 안착되는 지지 기둥 플러그(42)를 가진다. 이동식 반사층(14)은 도 7a 내지 도 7c에 있어서와 마찬가지로 간극 위에 매달린 채 유지되지만, 변형가능한 층(34)은 해당 변형가능한 층(34)과 광학 적층부(16) 사이의 구멍들을 채움으로써 지지 기둥을 형성하지 않는다. 오히려, 지지 기둥은 평탄화 재료로 형성되고, 이것은 지지 기둥 플러그(42)를 형성하는 데 이용된다. 도 7e에 나타낸 실시형태는 도 7d에 나타낸 실시형태에 의거한 것이지만, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도시하지 않은 추가적인 실시형태의 어느 것과 함께 작용하도록 적합화될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 실시형태에 있어서, 금속 또는 기타 전도성 재료의 여분의 층은 버스 구조체(44)를 형성하는 데 이용되어왔다. 이것에 의해 신호가 간섭계 변조기의 이면을 따라 송신될 수 있고, 그렇지 않으면 기판(20) 상에 형성될 수도 있는 다수의 전극을 제거 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e에 나타낸 것과 같은 실시형태에 있어서, 간섭계 변조기는 직시형(direct-view) 장치로서 기능하는 데, 여기서 이미지들은 투명 기판(20)의 앞면 쪽으로부터 보이고 그 반대편에는 변조기들이 배열되어 있다. 이들 실시형태에 있어서, 반사층(14)은 변형가능한 층(34)을 비롯한, 기판(20)의 반대편의 반사층 쪽에 있는 간섭계 변조기의 일부를 광학적으로 차단한다. 이것에 의해 상기 차단된 영역은 화질에 나쁜 영향을 미치는 일없이 구성되고 작동될 수 있게 된다. 이러한 차단은 도 7e에 있어서의 버스 구조체(44)를 가능하게 하여, 변조기의 광학적 특성을 변조기의 전자 특성, 예컨대 어드레싱 및 그 어드레싱으로부터 초래되는 이동과 분리시키는 능력을 제공한다. 이 분리가능한 변조기 구조체로 인해 해당 변조기의 광학적 측면들 및 전자 기계적 측면들에 대해 사용되는 재질들 및 구조 설계가 선택되어 서로 독립적으로 기능하게 된다. 더욱이, 도 7c 내지 도 7e에 도시된 실시형태는 변형가능한 층(34)에 의해 수행되는, 기계적 특성들로부터 반사층(14)의 광학적 특성들을 분리함으로써 얻어지는 추가적인 장점들을 가진다. 이로 인해 반사층(14)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 광학적 특성에 대해서 최적화되고, 변형가능한 층(34)에 사용되는 구조 설계 및 재질들이 원하는 기계적 특성에 대해서 최적화된다.
도 8a는 도 7d에 나타낸 실시형태와 유사한 간섭계 변조기(800)의 일 실시형태의 측단면도를 나타낸다. 당업자라면, 예시된 실시형태를 참조하여 설명된 소정의 특징이, 도 7a 내지 도 7c 및 도 7e에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 다른 유형의 MEMS 장치를 비롯한 간섭계 변조기의 다른 실시형태에서도 유용하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
간섭계 변조기(800)는 상부에 전도성 층(816a)과 부분 반사층 혹은 흡수재(816b)이 형성되어 있는 기판(820)을 포함하며, 이들 층은 광학적 적층부(816)의 일부를 형성한다. 예시된 실시형태에 있어서, 기판(820)을 통해 화상을 볼 수 있고, 따라서 당해 기판은 바람직하게는 예시된 광학적 장치 및 배향을 위해 투명하다. 변형가능한 층(834)은 광학적 적층부(816)로부터 이간되어 그 사이에 간극 혹은 공동부(819)를 규정하고 있다. 다른 구성에 있어서 MEMS 전극을 떨어져서 이간시키도록 지지체로서 레일, 리벳 혹은 기타 구조체가 기능할 수 있지만, 상기 간극(819)를 유지하는 지지 구조체는 예시된 실시형태에 있어서 기판(820)과 변형가능한 층(834) 사이에 뻗어 있는 지지 기둥 플러그(support post plug)(842)를 복수개 포함한다. 이동식 반사층 혹은 미러(814)는 공동부(819) 내에 배치되어 변형가능한 층(834)에 고정되어 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 이동식 반사층(814)("이동 전극(814)"이라고 칭할 경우도 있음)은 전기 전도성 재료를 포함하고, 상기 변형가능한 층에 전기적으로 결합되어 있다. 단, 다른 MEMS 실시형태에 있어서는, 이동식 전극이 반사형일 필요는 없고 변형가능한 층에 의해 형성되어 있어도 되는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제1컨포멀층(860)은 공동부(819)를 규정하는 구성요소들, 예를 들어, 부분 반사층(816b), 지지 기둥 플러그(842), 이동식 반사층(814), 및 변형가능한 층의 내부면(834a)의 위쪽에서 당해 공동부(819) 내에 형성되어 있다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)의 두께는 실질적으로 균일하다.
제2컨포멀층(862)은 변형가능한 층의 외부면(834b) 상에 배치되어 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)의 두께와 제2컨포멀층(862)의 두께는 실질적으로 동일하고, 또한 동일한 조성을 지닌다. 예시된 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)은 함께 변형가능한 층(834)과 이동식 반사층(814)을 둘러싸고 있다. 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 바람직하게는, 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)은 동시에 형성된다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 적어도 1종의 유전체 재료를 포함하는 유전체층이다. 제2컨포멀층(862)은 동일한 재료를 포함한다. 유전체 재료는 당업계에 공지된 소정의 적절한 재료이다. 상기 장치(800)가 간섭계 변조기인 경우, 유전체 재료는 바람직하게는 관련된 광의 파장에 대해서 실질적으로 투명하다(즉, 투과성이다). 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 유전체 재료는 원자층 증착(ALD)을 이용해서 증착가능한 재료, 예를 들어, 산화물, 질화물 및 이들의 조합물 등을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 이산화규소(SiO2, 실리카), 알루미나(Al2O3), 또는 SiO2와 Al2O3의 조합물을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 복수종의 재료를 포함한다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 유전체 재료의 복수층의 서브층, 예를 들어 라미네이트 구조체를 포함한다. 서브층 간의 경계면은 가파르거나 단차가 있다. 제1컨포멀층(860) 및 제2컨포멀층(862)을 형성하여 특정 기능성 재료를 공학적으로 조작하는 방법에 대해 이하에 더욱 상세히 설명한다.
이들 실시형태에 있어서, 부분 반사층(816b)의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 일부분(860a)과 이동식 반사층(814)의 하부면(814a) 상에 형성된 제1컨포멀층의 일부분(860b)은 함께 광학적 적층부(816)의 유전체 구조를 형성하고, 이것은 작동 위치에서 고정식 전극(816a)/(816b)으로부터 이동 전극(814)을 절연시킨다. 일부분(860a) 및 일부분(860b)의 두께가 실질적으로 동일한 실시형태에 있어서, 얻어지는 유전체 구조는 "대칭"으로, 예를 들어 "대칭 산화물 구조"로 지칭된다. 따라서, 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)의 두께는 마찬가지의 단일 층의 유전체층, 예를 들어, 도 7d에 나타낸 광학적 적층부(16)의 유전체층의 두께의 약 절반이다. 당업자라면, 제1컨포멀층(860)의 두께가 제1컨포멀층(860)의 조성, 간섭계 변조기(800)에 의해 조정된 광의 파장, 제1컨포멀층(860)의 바람직한 기계적 특성 등을 비롯한 인자에 좌우되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)의 두께는 약 100 ㎚(약 1000 Å) 이하, 바람직하게는, 약 50 Å 내지 약 400 Å, 더욱 바람직하게는, 약 100 Å 내지 약 250 Å이다.
유전체성 제1컨포멀층(860)의 실시형태는, 예를 들어, 도 7d에 예시된 실시형태의 광학적 적층부(16) 내에 단일의 유전체층을 포함하는 유사한 장치와 비교해서, 광학적 적층부(816) 및 이동식 반사층(814)의 위쪽에 각각 형성된 일부분(860a)과 일부분(860b) 사이에서 저감된 계면 접착 혹은 정지마찰을 제공한다.
일반적으로 MEMS 장치, 특히 간섭계 변조기의 성능은 "정지마찰"로서 당업계에 공지된 조건에 의해 악영향을 받을 수 있다. 도 1에 나타낸 장치를 참조하면, 정지마찰은 이동식 층(146)을 이완 위치로 복귀시킬 것으로 예상되는 복원력의 존재 하에 작동된 이동식 층(146)을 광학적 적층부(16b)와 접촉시킬 수 있게 된다. 정지마찰은 작동 위치에서 장치를 가압시키는 접착력의 합계가 이완 위치를 향하여 장치를 가압시키는 복원력보다 큰 경우에 일어난다. 상기 복원력은 작동된 이동식 층(146)의 기계적 인장력을 포함한다. 표면 혹은 계면력은 장치 치수의 감소에 따라 상대적으로 강해지고, 복원력은 장치 치수의 감소에 따라 상대적으로 약해지므로, 정지마찰은, 예를 들어, 간섭계 변조기를 포함하는 MEMS 장치에 있어서 장치 크기의 감소에 따른 문제가 더욱 많아진다.
접착력은, 예를 들어, 모세관력, 반데르 발스 상호작용, 화학 결합 및 포획 전하(trapped charge)를 비롯한 수개의 공급원에 기인하는 것으로 여겨진다. 이들 메커니즘의 모두에 있어서, 접착력은 상대적으로 이동가능한 구성요소, 예를 들어, 이동식 층(14b)과 광학적 적층부(16b) 사이의 접촉 면적의 증가에 따라 증가하고, 또한, 작동 상태에서 상대적으로 이동가능한 구성요소 간의 간격의 증가에 따라 감소한다.
도 8에 나타낸 실시형태로 되돌아가서, 이산화규소 및/또는 알루미나 등의 친수성 재료의 커다란 접촉 면적은 전형적으로 정지마찰을 감소시키기보다는 오히려 증가시키는 것으로 여겨진다. 어떠한 이론에도 얽매이는 일없이, 간섭계 변조기의 몇몇 실시형태에서의 정지마찰은 공동부 내에 남아 있는 제조 과정의 잔사에 의해 적어도 부분적으로 초래되는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 희생 재료의 해방 에칭을 이용하는 공동부를 형성함에 있어서, 에칭 과정의 불휘발성 생성물은 공동 부 내의 제조 잔사로서 남기게 된다. 예를 들어, XeF2를 이용해서 몰리브덴 희생층의 에칭함에 있어서, 불휘발성 생성물은 불휘발성 몰리브덴-함유 생성물(예를 들어, 산화몰리브덴 불화물), 불휘발성 몰리브덴-무함유 생성물(예를 들어, 희생층 내의 불순물로부터) 등을 포함할 수 있다. 제조 잔사의 기타 공급원으로는 에칭제의 비-희생(non-sacrificial) 재료와의 반응, 해방 에칭에 의해 노출된 비-희생 재료, 인접하는 층의 증착 및/또는 에칭 시 형성된 부산물 및 인접하는 층간의 반응 생성물의 반응 등을 들 수 있다.
ALD의 실시형태는 밑에 있는 층(underlying layer)의 윤곽을 충실하게 따르는 층을 형성한다. 따라서, ALD에 의한 제1컨포멀층(860)을 형성함에 있어서, ALD는 노출된 기판뿐만 아니라, 기판 상에 배치된 소정의 제조 잔사를 성장시킴으로써, 공동부의 노출된 면들을 균일하게 차단한다. 공동부를 차단함에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 이들 제조 잔사를 피복함으로써, 제조 잔사로부터 정지마찰에 대한 기여를 제거한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)의 조성은 제1컨포멀층(860)의 (광학적 적층부(816)의 위쪽에 형성된) 일부분(860a)과 (이동식 반사층(814)의 위쪽에 형성된) 일부분(860b) 간의 응집으로부터 정지마찰에 대한 기여를 저감시키도록 선택되며, 이들 일부분들은 장치(800)가 작동 위치에 있을 때 접촉하게 된다.
몇몇 실시형태는 또한 단일의 유전체층을 포함하는 유사한 장치, 예를 들어, 도 7d에 나타낸 실시형태에 비해서 광학적 적층부(816)에서의 표면 전하 점증의 감 소를 발휘한다. 표면 전하는 유전체 층 내, 특히 유전체층의 표면에서 혹은 그 근방에서의 트랩(trap)에서 점증하는 것으로 여겨진다. 이들 트랩의 일부는 내인성이며, 예를 들어 유전체층의 증착 동안 형성된다. 유전체층 내의 고유한 트랩의 집중은 증착 방법 및 증착된 특정 유전체 재료를 비롯한 인자에 좌우된다. 기타 트랩은 외인성이며, 예를 들어, 유전체층에 대한 손상에 의해 형성되거나 혹은 제조 잔사이다.
장치(800)의 실시형태는 내인성 및/또는 외인성 트랩으로부터 기인하는 표면 전하 점증을 감소시키는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 내인성 트랩의 개수는 이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 원자층 증착(ALD)에 의해 제1컨포멀층(860)을 형성함으로써 저감되며, 이것은 양호한 절연성을 지니는 고품질의 유전체 필름을 제공한다. ALD용의 적합한 유전체 재료의 예로는 Al2O3, SiO2, 및 이들의 조합을 들 수 있다. 후술하는 바와 같이, 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 간섭계 변조기(800)를 제조하는 최종 단계들 중의 하나인 해방 에칭 후에 형성된다. 이들 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)에 대한 손상은 제조 과정의 말기 근방에 형성되므로 저감되고, 이에 따라 외인성 트랩의 개수도 저감된다.
또한, 전술한 바와 같이, 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)은 변형가능한 층(834)을 둘러싸고 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 변형가능한 층(834)의 기계적 특성 및/또는 전기적 특성은 제1컨포멀층(860)과 제2 컨포멀층(862)을 둘러쌈으로써 변형된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 특히 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)이 비교적 두꺼운 경우, 예를 들어, 적어도 약 50 Å, 적어도 약 100 Å, 적어도 약 150 Å, 또는 적어도 약 200 Å인 경우, 변형가능한 층(834)의 구조적 일체성이 향상된다. 이들 실시형태의 일부에서의 개선된 기계적 일체성은 변형가능한 층(834)의 개선된 전기적 일체성을 제공한다. 몇몇 실시형태는 보다 넓은 온도 범위에 걸쳐 작동성을 더욱 발휘한다. 예를 들어, 유전체 재료를 포함하는 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)에 의해 둘러싸인 금속제의 변형가능한 층(834)을 포함하는 실시형태에 있어서, 상기 둘러싸인 변형가능한 층(834)의 유효한 열팽창 계수는 마찬가지로 둘러싸이지 않은 변형가능한 층보다 낮다. 이 낮은 열팽창 계수는 보다 넓은 온도 범위에 걸쳐서 MEMS 장치(800)의 안정한 작동을 허용한다.
간섭계 변조기(900)의 다른 실시형태가 도 9의 측면 단면도에 도시되어 있다. 간섭계 변조기(900)(이하 간단히 "장치(900)"라고도 칭함)는 도 7d에 나타낸 실시형태뿐만 아니라 도 8a에 나타낸 실시형태(800)와 유사하다. 당업자라면, 이들 특성의 일부는, 예를 들어, 도 7a 내지 도 7c 및 도 7e에 나타낸 것과 유사한 구조를 지닌 다른 실시형태에도 유용하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예시된 실시형태에 있어서, 장치(900)는, 전도성 층(916a), 부분 반사층(916b) 및 제1 유전체층(916c)을 포함하는 광학적 적층부(916)가 상부에 형성된 기판(920)을 포함한다. 도 8a의 실시형태에서와 마찬가지로, 광학적 적층부(916)는 MEMS 장치의 하부의 고정식 전극을 포함한다. 복수개의 지지 기둥 플러그(942)를 포함하는 바와 같 이 예시된 지지 구조체는 광학적 적층부(916)로부터 뻗어 변형가능한 층(934)을 지지한다. 광학적 적층부(916)와 변형가능한 층(934)은 공동부(919)를 규정하며, 이 공동부(919) 내에는 MEMS 장치용의 이동식 전극을 나타내는 이동식 반사층(914)이 배치되어 있고, 이것은 변형가능한 층(934)에 고정되어 있다.
제1컨포멀층(960)은 유전체층(916c), 지지 기둥 플러그(942), 변형가능한 층(934)의 내부면들 및 이동식 반사층(914)의 접근가능한 면들을 비롯한, 공동부를 규정하는 면들의 위쪽에서 공동부(919) 내에 형성되어 있다. 제2컨포멀층(962)은 변형가능한 층(934)의 외부면의 의 위쪽에 형성되어 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960) 및 제2컨포멀층(962)은 도 8a에 나타낸 실시형태의 제1컨포멀층(860) 및 제2컨포멀층(862)과 동일한 재료를 포함한다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960)의 두께는 실질적으로 균일하다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제2컨포멀층(962)의 두께는 제1컨포멀층(960)의 두께와 실질적으로 동일하다. 제1컨포멀층(960)과 제2컨포멀층(962)이 ALD에 의해 형성되는 실시형태에 있어서, 이들 층의 두께는 적어도 ALD에 의해 증착된 단층의 근사 두께(약 3 내지 5 Å)이다. 보다 바람직하게는, 제1컨포멀층(960)의 두께는 적어도 약 10 Å, 또는 적어도 약 80 Å이다. 본 실시형태에서의 광학적 유전체 시스템은 제1컨포멀층(960)의 두 층뿐만 아니라 유전체층(916c)도 포함하기 때문에, 이들 층의 두께는 목적으로 하는 광학적 특성을 제공하도록 선택된다. 바람직하게는, 후술하는 과정에 의해 형성되는 층들의 품질은 광학적 유전체 시스템의 총 두께가 약 100 ㎚(1000 Å) 이하로 되도록 하는 한편 작동 중에 전극을 절연시키도록 여전히 기능 할 수 있게 한다.
제1컨포멀층(960)이 유전체 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 제1 유전체층(916c)의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 일부분(960a), 이동식 반사층(914)의 하부면의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 일부분(960b) 및 유전체층(916c)이 함께 유전체 시스템을 형성한다. 도 8a에 나타낸 장치(800)의 실시형태에 대해서 위에서 설명한 바와 같이, 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 유전체 시스템의 총 두께는 제1컨포멀층(960)과 유전체층(916c)의 조성, 간섭계 변조기(900)에 의해 조정된 광의 파장, 제1컨포멀층(960)과 유전체층(916c)의 목적으로 하는 기계적 특성 등에 따라 좌우된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960)은 비교적 얇아, 유전체 시스템의 광학적 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다. 이들 실시형태에 있어서, 유전체 시스템의 광학적 특성은 유전체층(916c)에 의해 영향을 받는다.
소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960)은, 전술한 바와 같이, 예를 들어, 제조 잔사를 피복 혹은 밀봉함으로써, 정지마찰-저감층으로서 작용한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층, 및 특히, 제1부분(960a)은 유전체층(916c)의 결함을 캡핑(capping), 충전, 피복 및/또는 밀봉함으로써 유전체층(916c)을 회복 혹은 증강시킨다. 결함은 전형적인 증착 기술(CVD, PVD)을 이용해서 장치(900)를 제조할 때 유전체층(916c)에 종종 형성되며, 그 예로는 핀홀, 균열, 디봇(divot) 등을 들 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 결함은, 예를 들어, 해방 에칭에서 및/또는 열 사이클링으로부터, 유전체층(916c)에 기계적 응력을 가하는 처리에서 형성된다. 이러한 결함은, 예를 들어, 밑에 있는 층의 바람직하지 못한 에칭으로 일어나, 장치(900)의 전기적 특성 및/또는 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 어떤 경우에는, 이 결함은 장치를 고장에 이르게 할 수도 있다. 제1컨포멀층(960)은 핀홀을 밀봉함으로써, 보다 얇은 유전체층(916c)의 사용을 가능하게 하여, 핀홀을 전개시키는 경향이 더욱 많아진다. 전술한 바와 같이, 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960)은 비교적 얇다.
도 10a는 도 7d에 나타낸 실시형태와 마찬가지의 간섭계 변조기(1000)(이하 간단히 "장치(1000)"라고도 칭함)들의 어레이의 부분 평면도를 나타내고 있다. 간섭계 변조기(1000)는 변형가능한 층(1034), 이동식 반사층(1014) 및 지지 기둥 플러그(1042)를 포함한다. 또, 도 10a에는 또한 변형가능한 층(1034) 내에 형성된 복수개의 에칭 구멍(1070)이 예시되어 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 에칭 구멍(1070)은, 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 간섭계 변조기(1000)의 제조에 있어서 기상 에칭제와 희생 재료 사이의 접촉을 허용한다. 도 8a 및 도 9의 실시형태는 또한 변형가능한 층 내에 유사한 에칭 구멍을 지니는 MEMS 장치의 어레이의 일부를 형성하는 것임을 이해할 수 있을 것이다. 에칭 구멍은, 단면도가 도 10a의 단면 A-A와 유사한, 어떠한 에칭 구멍도 교차하지 않는 단면을 따라 취하였기 때문에, 도 8a 및 도 9에서는 보이지 않는다.
도 10b는 간섭계 변조기(1000)의 단면 B-B를 따라 취한 측면 단면도를 나타내고 있다. 전술한 변형가능한 층(1034), 이동식 반사층(1014) 및 에칭 구멍(1070)이 표시되어 있다. 간섭계 변조기(1000)는 또한 기판(1020) 및 해당 기판 위에 형성된 광학적 적층부(1016)를 포함하며, 이들은 양쪽 모두 위에서 상세히 설 명되어 있다. 공동부(1019)는 광학적 적층부(1016)와 변형가능한 층(1034)에 의해 규정된다.
또한, 에칭 구멍(1070)과는 직접 반대쪽에 있는 공동부(1019) 내에서 기판 혹은 광학적 적층부 위의 구역(1072)도 도시되어 있다. 이들 구역(1072)은 간섭계 변조기의 외부 환경에 직접 노출된다. 외부 환경에 더욱 노출되는(예를 들어, 에칭 구멍(1070)에 가까운) 영역에서 두껍고, 외부 영역에 덜 노출되는 (예를 들어, 에칭 구멍(1070)으로부터 더욱 먼) 영역에서 얇게 되어 있는 범프(1060)가 이들 구역(1072)의 각각에서 중앙에 있다. 예시된 실시형태에 있어서, 범프(1060)는 서로 고립되어 있어, 불연속적인 넌-컨포멀층을 형성한다. 다른 실시형태에 있어서는, 범프(1060)는 합병되어, 광학적 적층부(1016) 상에 불균일한 두께의 실질적으로 연속적인 넌-컨포멀층을 형성한다. 다른 실시형태에서, 범프, 즉, 넌-컨포멀층(1060)은 연속적인 특성과 고립된 특성의 양쪽 모두를 포함한다. 얻어지는 공동부(1019)에 있어서, 유전체층(1016c)의 임의의 노출된 영역 및 넌-컨포멀층(1060)에 의해 규정된 하부는 이동식 반사층(1014)의 하부면(1014a)과 평행하지 않다.
예시된 실시형태에 있어서, 변형가능한 층(1034) 및 이동식 반사층(1014)의 노출부도 섬(island)(1060)의 재료의 층(1062)을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 범프의 재료는 또한 장치(1000)의 다른 부분, 예를 들어, 이동식 반사층의 하부면(1014a), 및/또는 변형가능한 층(1034)과 이동식 반사층(1014) 사이의 영역의 위쪽에 부분적으로 혹은 완전히 배치되어 있다.
도 11은 도 8a에 나타낸 실시형태를 참조해서 간섭계 변조기를 제조하는 방 법(1100)의 일 실시형태를 나타낸 순서도이다. 당업자라면, 예를 들어, 도 9, 10a 및 도 10b에 나타낸 실시형태에 있어서, 다른 설계의 간섭계 변조기 및 MEMS 장치를 제조하는 데도 적합하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이하에 기재된 실시형태는, 예를 들어, 미국 특허출원 공개 제2004/0051929 Al호 공보에 기재된 바와 같이, 도 7a 내지 도 7e에 나타낸 실시형태의 제조에 이용되는 방법과 마찬가지이다. 당업자라면 이하에 기재된 설명이 소정의 상세, 예컨대, 당업계에 충분히 공지되어 있는, 마스킹 단계, 패터닝 단계, 에칭 단계 등을 생략하고 있음을 인식할 수 있을 것이다. 부가적인 구성, 예를 들어, 에칭 스탑(etch stop), 리프트-오프 층(lift-off layer) 등은 또한, 당업자에게 명백한 바와 같이, 몇몇 실시형태에 있어서도 이용된다.
단계(1110)에 있어서, 미해방(unreleased) 간섭계 변조기가 제작된다. 도 8a에 나타낸 바와 같이, 간섭계 변조기를 제조하는 몇몇 실시형태에 있어서, 제1단계에서는, 전도성 층(816a), 부분 반사층(816b), 제1희생층(880) 및 반사층(814)이 기판(820) 상에 순차 증착되어 도 8b에 나타낸 구조체를 제공한다. 다음에, 반사층(814)이 마스킹되고 에칭되어 이동식 반사층(814)을 형성하고, 그 위에 제2희생층(882)이 형성되며, 얻어진 구조가 마스킹되고 에칭되어 도 8c에 나타낸 구조를 제공한다. 에칭에 의해, 예시된 실시형태에 있어서, 기판(820)에까지 뻗어 있는 개구부(842a) 및 이동식 반사층(814)에까지 뻗어 있는 개구부(884)를 생성한다. 개구부(842a)는 채워져서 지지 플러그 기둥(support plug post)(842)을 형성하고, 변형가능한 층(834)은 지지 플러그 기둥(842), 제2희생층(882), 그리고 개구 부(884)에 노출된 이동식 반사층(814)의 일부 위쪽에서 증착되어 도 8d에 나타낸 구조를 형성한다.
도 9에 예시된 실시형태의 제작에 있어서, 이전의 문단에 기재된 과정에 부가해서, 유전체층(916c)은 제1희생층을 증착하기 전에 부분 반사층(916b)의 위쪽에 형성된다.
단계(1120)에 있어서, 제1희생층(880)과 제2희생층(882)은 1종 이상의 에칭 화학약품을 이용해서 에칭제거되어 공동부(819)를 형성함으로써, 이동식 반사층(814)과 변형가능한 층(834)을 해방시켜, 도 8e에 나타낸 구조를 제공한다. 단계(1120)에서의 희생층의 에칭은 또한 여기서는 "해방 에칭"(release etch)이라 칭한다.
바람직한 실시형태에 있어서, 에칭제는 기상 에칭제이고, 에칭 생성물은 또한 기상에 있다. 예를 들어, 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 에칭제는 XeF2이며, 이것은, 분위기 온도에서, 상당한 증기압(25℃에서 약 3.8 torr, 5 kPa)에서 고체이다. 상기 기상 에칭제는 예를 들어, 도 10a 및 도 10b에서 (1070)으로 나타낸 바와 같은 에칭 구멍을 통해 희생층과 접촉한다.
당업자라면, 희생층을 포함하는 재료는 희생 재료(들)이 장치(800)의 구조 재료에 대해서 선택적으로 에칭하도록 해당 장치(800) 구조 재료 및/또는 비-희생 재료와 관련하여 선택되는 것을 이해할 수 있을 것이다. 해방 에칭에서 에칭제로서 XeF2를 이용하는 실시형태에 있어서, 희생 재료는 규소, 게르마늄, 티타늄, 지르 코늄, 하프늄, 바나듐, 탄탈, 니오브, 몰리브덴, 텅스텐, 및 이들의 혼합물, 합금 및 이들의 조합물, 바람직하게는, 몰리브덴, 텅스텐, 규소, 게르마늄 또는 규소/몰리브덴 중 적어도 1종을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 희생층은 유기 화합물, 예를 들어, 포토레지스트 등의 폴리머를 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 희생층은 단일 층을 포함한다. 다른 실시형태에 있어서, 희생층은 복수의 층을 포함한다. 적절한 구조 재료는 당업계에 공지되어 있다. 에칭제가 XeF2를 포함할 경우, 적절한 구조 재료는 XeF2에 의한 에칭에 견디며, 그 예로는, 실리카, 알루미나, 산화물, 질화물, 폴리머, 알루미늄, 니켈 등을 들 수 있다. 도 8a에 나타낸 실시형태에 있어서, 부분 반사층(816a)은 해방 에칭에서 비교적 불충분하게 에칭되는 재료, 예를 들어, 에칭제가 XeF2인 경우 크롬을 포함한다.
단계(1130)에서는, 도 8a에 나타낸 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)이 공동부(819) 내에 형성된다. 바람직한 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 원자층 증착(ALD)에 의해 형성된다. ALD는 장치(800)의 노출된 모든 표면 상에 필름을 증착시킨다. 따라서, 제1컨포멀층(860)과 제2컨포멀층(862)의 양쪽 모두가 동일 공정에서 형성되어 도 8a에 나타낸 구조를 제공한다. ALD의 실시형태는 높은 광학적 및/또는 전기적 품질을 지닌 막의 증착을 허용한다.
요약하면, ALD에 의해 증착되거나 성장된 재료의 층 혹은 막은 적어도 제1전구체 가스와 제2반응물 가스의 펄스와 표면 간의 순차적인 반응을 통해서 한번에 재료의 하나의 분자층을 형성한다. 제1전구체 가스는 ALD-증착된 재료의 제1원소 의 공급원이고, 제2반응물 가스는 증착된 재료의 제2원소의 공급원일 수 있거나 혹은 추가의 반응을 위한 이전의 펄스에 의해 남겨진 표면을 준비할 수 있다. 전형적인 방법에 있어서, 제1전구체 가스의 펄스는 제1전구체 가스가 반응하는(예컨대, 화학 흡착하는) 작용기를 지닌 표면과 접촉하고, 이에 따라, 제1원소를 포함하는 제1표면층을 형성한다. 제1표면층은 제1전구체 가스에 대해서 자가보호(self-passivating)된다. 그 결과, 과잉의 제1전구체 가스는 제1표면층과 반응하지 않고(예컨대, 화학 흡착된 층은 단층을 넘어서 추가의 화학 흡착을 방지하는 리간드를 포함함), 그처럼, 반응은 자체 한정적(self-limiting)이다. 이어서, 과잉의 제1전구체 가스는 전형적으로 퍼지(purge)된다. 그 후, 제1표면층은 제2반응물 가스의 펄스와 접촉되어, 반응해서, 제2반응물 가스와 더 이상 반응하지 않는 제2표면층을 형성한다. 결과적으로, 이 단계는 또한 자체 한정적이다. 과잉의 제2반응물 가스는 이어서 전형적으로 퍼지된다. 그러나, 제2표면층은 제1전구체 가스와 반응성이다. 따라서, 그 표면이 제1전구체 가스 및 제2반응물 가스와 순차 접촉함으로써, 사용자는 원하는 두께의 층을 증착시킬 수 있게 된다. 1사이클당 단층 미만으로 증착 자기 한정을 유지하기 위하여, 반응물은 일시적인 펄스 및 퍼지에 의해 개별적으로 유지되거나, 펄스 사이에 과잉의 반응물과 부산물(들)의 또 다른 제거를 행한다.
ALD의 실시형태는, 증착된 층이 각 증착 사이클에서 증착된 재료의 분자층과 동일 혹은 그 미만의 두께만큼 성장하기 때문에 당해 증착된 층의 두께의 미세 제 어를 가능하게 한다. 예를 들어, Al2O3의 단층의 두께는 약 3 내지 5 Å이고, 몇몇 실시형태에 있어서는, 각 증착 사이클마다 약 1 Å 두께의 서브단층으로서 성장한다. ALD의 실시형태는 증착된 영역에 걸쳐서 두께의 균일성, 예를 들어, 약 1% 이하의 편차를 보인다. 몇몇 실시형태는 표면 특성의 100% 스텝 커버리지(SC: step coverage)를 보인다. 증착된 층의 조성은 상이한 반응물의 주기적인 치환 혹은 첨가에 의해 제어가능하여, 라미네이트된 및/또는 복합체 층의 제조를 가능하게 한다. ALD의 실시형태는 저온, 예를 들어, 약 80 내지 500℃, 더욱 전형적으로는, 약 100 내지 400℃, 종종 약 350℃ 이하에서 수행된다.
전술한 바와 같이, 장치(800)가 간섭계 변조기인 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층의 유전체층(860a), (860b)은 광학적 적층부의 유전체 구조를 형성한다. 그 결과로서, 이들 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 적절한 광학적 특성, 예를 들어, 상당한 투명성을 지닌 재료를 포함한다. 유전체 재료의 소정의 바람직한 실시형태가 산화물, 예를 들어, 이산화규소 및/또는 산화알루미늄이기 때문에, 광학적 적층부의 유전체는 또한 "광학적 산화물"이라 칭해진다. ALD에 의해 형성가능한 적합한 광학적 산화물은 당업계에 공지되어 있으며, 예를 들어, 산화물 및/또는 질화물, 바람직하게는 이산화규소, 산화알루미늄, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
ALD에 의해 산화알루미늄을 증착시키는 적절한 조건은 당업계에 공지되어 있고, 이것은 표면을 알루미늄 공급원 가스의 펄스에 이어 산소 공급원 가스의 펄스와 접촉시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 산화알루미늄은 전구체 가스로서 트라이메틸 알루미늄(TMA)을, 반응물 가스로서 물(H2O) 및 오존(O3) 중 적어도 1종을 이용해서 ALD에 의해 증착된다. 기타 적합한 공급원 가스는 당업계에 공지되어 있다.
이산화규소의 ALD에 있어서, 하나의 표면은 실리콘 공급원 가스에 이은 산소 공급원 가스의 펄스와 접촉된다. 이들 공급원 가스의 적절한 조합으로는 트라이메틸실레인(trimethylsilane)과 O3/O2; SiH2Cl2와 O3; SiCl4와 H2O2; 및 CH3OSi(NCO)3와 H2O2 등을 들 수 있다. 당업계에 공지된 ALD에 의해 SiO2를 증착시키는 기타 조건은 다른 실시형태에서 이용된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 광학적 산화물은, 예를 들어, 당업계에 공지된 적절한 알루미늄 공급원 가스 및 실리콘 공급원 가스, 예를 들어, 트라이메틸 알루미늄(TMA) 및 트리스(t-뷰톡시)실란올을 이용한 촉매반응식 ALD에 의해 증착된 컨포멀한 SiO2/Al2O3 라미네이트 혹은 다층 구조를 포함한다
상기 장치가 광학적 변조기가 아닌 실시형태, 예를 들어, 전기 기계적 스위치 형태의 MEMS 장치의 혹은 기타 용량형 MEMS 장치에 있어서, 제1컨포멀층은 투명할 필요는 없다. 따라서, 제1컨포멀층의 조성은 당업계에 공지된 기타 특성, 예를 들어, 계면 접착, 유전체 상수(예컨대, 높은-k 재료 혹은 낮은-k 재료), 증착의 용이성 등에 의거해서 선택될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 8a에 나타낸 실시형태는 전극(816)(광학적 적층부) 및 (814)(이동식 반사층) 상에 유전체층(860a), (860b)의 두께가 동일한 대칭 산화물 구조를 포함한다. 대칭 산화물 구조를 포함하는 장치의 실시형태는 대칭 산화물 구조를 포함하는 유사한 장치, 예를 들어, 유전체층이 광학적 적층부(16) 상에 형성된 단일 층인 도 7d에 나타낸 실시형태보다 작은 오프셋 전압을 보인다. "오프셋 전압"은, 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이 장치의 히스테리시스 곡선의 실제의 중심과 이상적인 장치의 히스테리시스 곡선의 중심 간의 차이(혹은 "오프셋")이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 드라이버(도 2에서 (22))는 하나의 어레이 내의 간섭계 변조기의 오프셋을 보상한다. 그러나, 몇몇 경우에 있어서, 하나의 어레이 내의 모든 간섭계 변조기 간의 보상은 가능하지 않을 수 있다. 대칭 산화물 구조를 포함하는 간섭계 변조기(800)의 어레이의 실시형태는 오프셋 전압의 저감된 편차를 보이며, 이에 따라, 보상의 필요성을 간단화하거나 저감시킨다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 오프셋 전압은 약 0 V이며, 이것은 용량형 MEMS 장치에서 유리하다.
장치(800)가 광학적 변조기인 소정의 실시형태에 있어서, 이동식 반사층(814)의 반사율은 그 위에 형성된 컨포멀층(860b)의 일부분에 의해 약 5% 저감되며, 이 값은 많은 적용예에 있어서 허용가능하다.
게다가, 도 8a 내지 도 8e의 예시된 과정 흐름은 광학적 적층부(16)에 유전체층(16c)을 구비하고 있는 도 7d에 예시된 간섭계 변조기를 제작하는 유사한 과정보다 훨신 유효하며, 이것은 단지 패터닝되지 않은 유전체(860)만이 형성되므로 적어도 하나의 마스킹 단계가 절약된다.
전술한 바와 같이, 도 9에 나타낸 장치(900)의 실시형태에 있어서, 제1컨포 멀층(960)은 도 8에 나타낸 장치의 제1컨포멀층(860)보다 얇다. 도 8의 장치에 있어서, 제1컨포멀층(860)은 단독의 광학적 유전체로서 역할한다. 도 9의 장치의 몇몇 실시형태에 있어서, 제1컨포멀층(960)은 광학적 유전체 시스템 내의 구성요소로서 유전체층(916c)을 보충한다.
다른 실시형태에 있어서, 단계(1130)에서 형성된 층은 컨포멀층이 아니며, 예를 들어, 도 10b에 나타낸 범프 혹은 넌-컨포멀층(1060)이다. 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 섬 혹은 층(1060)은 ALD에 의해 형성된다. 몇몇 실시형태에 있어서, ALD 펄스는, 예를 들어, 장치(1000)와 제1전구체 및/또는 제2반응물 가스 간의 접촉을 제한하고, 이에 따라, 공핍 효과를 이용해서 넌-컨포멀층(1060)을 형성함으로써, 합치(conformality)(포화)가 달성되기 전에 차단된다. 예를 들어, 범프 혹은 층(1060)이 Al2O3인 몇몇 실시형태에 있어서, 상기 장치(1000)는 알루미늄 공급원 가스와 접촉하고, 이에 따라, 외부면 상의 에칭 구멍(1070) 부근의 장치(1000)의 표면(1072) 상에 알루미늄 공급원 가스의 단층을 형성한다. 과잉의 알루미늄 공급원 가스가 제거된 후, 장치는 이어서 산소 공급원 가스와 접촉된다. 산소 공급원 가스는 우선 가장 가스-접근가능한 표면에서, 예를 들어, 변형가능한 층(1034) 및 이동식 반사층(1014)의 노출된 표면 상에서 알루미늄 공급원 가스 단층과 반응하고, 이에 따라, Al2O3 층(1062)을 형성한다. 에칭 구멍(1070)에 근접한 광학적 적층부 혹은 기판 상의 구역(1072)은 또한 비교적 접근가능하고, 그 결과, 산소 공급원 가스와 알루미늄 공급원 단층 간의 반응은 넌-컨포멀 Al2O3 층 또는 범 프(1060)를 형성한다. 산소 공급원 가스는, 공동부(1019)의 다른 영역 내에서 알루미늄 공급원 단층 또는 서브-단층과의 반응이, 예를 들어, 퍼지에 의해 및/또는 증발에 의해 저감되고/되거나 무시할 수 있도록 제어된다. 다른 실시형태에 있어서, 알루미늄 공급원 가스는 한정적이다.
몇몇 실시형태에 있어서, "비이상적인"(non-ideal) ALD는, ALD 반응이 "연성 포화"(soft saturation)를 나타냄으로써 층(1060)의 소망의 기하형태를 제공하도록 수행된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 알루미늄 공급원 가스는 표면 상에 "연성 포화"를 나타내고, 이것은 상기 표면상에 형성된 단층이 초기에 균일하지 않지만, 시간이 경과함에 따라 균일하게 되는 것을 의미한다. 따라서, 몇몇 실시형태에 있어서, 알루미늄 공급원 가스 단층은, 알루미늄 공급원 가스 단층이 균일하게 도달하기 전에 산소 공급원 가스와 접촉된다. 당업자라면, 비이상적인 ALD가 다른 유형의 층을 증착시키는 데 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 실리콘 공급원 가스는 또한 몇몇 경우에 연성 포화를 나타낸다. 당업자라면 또한 비이상적인 ALD가 다른 구조 및/또는 기하 형태를 지닌 장치에 적용가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 8a에 나타낸 실시형태에 있어서, 제2컨포멀층(834)은 변형가능한 층(834)을 피복한다. 변형가능한 층(834)도 예시된 실시형태에 있어서 전기 신호를 운반하므로, 전기 접촉 패드는 변형가능한 층(834) 상에 설치되고, 이것은 단계(1130)에서 제2컨포멀층에 의해서도 잠재적으로 피복된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 접촉 패드는 단계(1130)에서의 ALD 전에 마스킹된다. 다음에, 접촉 패드는, 예를 들 어, 패드를 보호하는 마스크의 리프트-오프에 의해, 이에 대한 전기적인 결합을 위해 노출된다. 적절한 마스크, 예를 들어, 포토마스크는 당업계에 공지되어 있다. 몇몇 실시형태에 있어서는, 전체의 변형가능한 층(834)이 마스킹되고, 전체의 제2컨포멀층(862)이 제거된다.
몇몇 실시형태에 있어서, 제2컨포멀층(862)(도 8a), 층(1062)(도 10b), 및 특히 층(962)(도 9)은, 통상의 접합 공정, 예를 들어, 와이어 혹은 땜납 접합이 층을 통해 파손되어 접촉 패드와 리드 간의 전기적인 결합을 충분히 허용하도록 얇게 되어 있다.
몇몇 실시형태에 있어서, 접촉 패드의 위쪽에 배치된 제2컨포멀층(862)의 적어도 일부는 소정의 적절한 에칭 방법을 이용해서 에칭된다. SiO2와 Al2O3 양쪽 모두를 위한 적절한 에칭제는 건식(증기) 혹은 습식(수성)의 HF이다. 기타 적절한 에칭 방법은 건식 에칭, 예를 들어, 플라즈마 에칭을 포함한다. 제2컨포멀층(862)은 마스킹되어 있거나 마스킹되어 있지 않다. 바람직한 실시형태에 있어서, 액체 조성물로서의 에칭제는 접촉 패드 상의 제2컨포멀층(862)에 직접 적용되고, 이에 따라, 제2컨포멀층(862)의 소정의 원하는 부분을 에칭하게 된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 액체 에칭 조성물은 침지 혹은 와이핑(wiping)에 의해 제2컨포멀층(862)에 적용된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 에칭제는 장치(800)가 패키징된 후에 적용되어, MEMS 장치의 어레이는, 접촉 패드가 밀봉부 외부에 노출된 상태에서 밀봉된 배면판에 의해 에칭제로부터 보호된다.
단계(1140)에서, 간섭계 변조기는 전형적으로 간섭계 변조기들의 어레이 내의 소자로서 패키징된다. 도 12a의 단면도에서 나타낸 이 패키징된 장치(1200)는 기판(1220) 상에 형성된 간섭계 변조기(1212)들의 어레이(1202)를 포함한다. 배면판(1204)은 어레이(1202) 위쪽에 위치결정되어 있다. 어레이(1202)를 둘러싸고 있는 밀봉부(1206)는 기판(1220)과 배면판(1204) 사이에 뻗어 있고, 이들은 함께 그 내부에 어레이(1202)를 둘러싸는 공간(1208)을 규정한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 건조제(1290)가 공간(1208) 내에 배치되어 있다. 도 12b는 기판(1220), 간섭계 변조기(1212)들의 어레이(1202), 및 밀봉부(1206)의 예시적인 배열을 나타낸, 배면판이 제거된 상태의 패키징된 장치(1200)의 평면도이다. 패키징의 실시형태는 어레이(1202)를 물리적 손상으로부터 보호한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 패키징은 기밀 혹은 반기밀 밀봉부를 형성하며, 이것은 이물질 혹은 이물체, 예컨대, 먼지, 물 및/또는 수증기의 유입을 방지한다.
배면판(1204)의 실시형태는 부분적으로 혹은 전체적으로 불투명, 반투명 및/또는 투명한 것이다. 바람직한 실시형태에 있어서, 배면판(1204)은 휘발성 화합물을 생성하지 않거나 배기하지 않는 재료를 포함한다. 바람직하게는, 배면판(1204)은 액상의 물 및 수증기에 대해서 실질적으로 불투과성이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 배면판(1204)은 공기 및/또는 기타 기체에 대해서 실질적으로 불투과성이다. 배면판(1204)의 적절한 재료로는, 예를 들어, 금속류, 강철, 스테인레스강, 황동, 티타늄, 마그네슘, 알루미늄, 폴리머 수지류, 에폭사이드류, 폴리아마이드류, 폴리알켄류, 폴리에스터류, 폴리설폰류, 폴리에터류, 폴리카보네이트류, 폴리에터아마 이드류, 폴리스타이렌, 폴리우레탄류, 폴리아크릴레이트류, 파릴렌, 세라믹스, 유리, 실리카, 알루미나, 그리고 이들의 배합물, 공중합체, 합금, 복합체 및/또는 이들의 조합물을 들 수 있다. 적절한 복합체 재료의 예로는 비텍스 시스템즈(Vitex Systems)(캘리포니아주의 새너제이시(San Jose)에 소재)로부터 입수가능한 복합체 필름을 들 수 있다. 몇몇 실시형태에 있어서, 배면판(1204)은 또한 보강재, 예를 들어, 섬유 및/또는 직물, 예컨대, 유리, 금속, 탄소, 붕소, 탄소 나노튜브 등을 포함한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 배면판(1204)은 실질적으로 강성 혹은 가요성인, 예를 들어, 호일 혹은 필름이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 배면판(1204)은 단계(1440)에서의 패키지 구조의 조립 전 및/또는 동안 소정의 형태로 변형된다. 당업자라면, 배면판(1204)의 두께가 재료(들)의 성질 및 그들의 형상을 비롯한 인자에 좌우될 것임을 이해할 수 있을 것이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 배면판의 두께는 약 0.1 ㎜ 내지 약 5 ㎜, 바람직하게는 약 0.2 ㎜ 내지 약 2 ㎜이다.
예시된 실시형태에 있어서, 밀봉부(1206)는 배면판(1204)을 기판(1220)에 고정한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 밀봉부(1206)는 휘발성 화합물, 예를 들어, 탄화수소류, 산, 아민류 등을 생성 혹은 배기시키지 못한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 밀봉부(1206)는 액상의 물 및/또는 수증기에 대해서 부분적으로 혹은 실질적으로 불투과성이어서 기밀 혹은 반기밀 밀봉부를 형성한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 밀봉부(1206)는 기판(1220) 및 배면판(1204)과 융화성(compatible)인 1개 이상의 접착제를 포함한다. 접착제 혹은 접착제들은 당업계에 공지되어 소정의 적합 한 방법에 의해서 도포되어 경화되는 형태라면 어느 것이라도 적용가능하다. 몇몇 실시형태에 있어서, 접착제의 1종 이상은 감압형(pressure sensitive)이다.
밀봉부(1206)는 임의의 적합한 재료, 예를 들어, 폴리머 수지류, 에폭사이드류, 폴리아마이드류, 폴리알켄류, 폴리에스터류, 폴리설폰류, 폴리스타이렌, 폴리우레탄류, 폴리아크릴레이트류, 사이아노아크릴레이트류, 아크릴 에폭사이드류, 실리콘류, 고무류, 폴리아이소뷰티렌, 네오프렌, 폴리아이소프렌, 스타이렌-뷰타다이엔, 파릴렌, 자외선(UV) 경화형 접착제, 방사선 경화성 접착제, 포토레지스트 및 이들의 배합물, 공중합체, 합금 및/또는 복합체 등을 포함한다.
몇몇 실시형태에 있어서, 밀봉부의 두께는 약 50 ㎛ 이하, 예를 들어, 약 10 ㎛ 내지 약 30 ㎛이다. 몇몇 실시형태에 있어서, 밀봉부의 폭은 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜, 예를 들어, 약 1 ㎜ 내지 약 2 mm이다.
몇몇 실시형태에 있어서, 단계(1140)에서의 패키징은, 도 11에 도시된 바와 같이, 단계(1130)에서의 제1컨포멀층(860) 또는 (960)의 형성 후에 수행된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 패키징 단계는 단계(1120)에서의 해방 에칭 전에 그리고 ALD 층의 형성 전에 수행된다. 패키징 후 ALD 층을 형성함에 있어서, 상기 층이 패키징 과정 동안 형성된 잔사, 예를 들어 접착제 밀봉부의 경화 시 형성된 잔사의 위쪽에 형성됨으로써, 이들 잔사로부터 생기는 정지마찰의 요소를 제거하는 것으로 여겨진다.
이들 실시형태들의 몇몇에 있어서, 밀봉부(1206)는 두 단계로 형성된다. 제1단계는 도 12c에 나타낸 바와 같이 1개 이상의 개구부(1206a)를 포함하는 밀봉 부(1206)를 형성하는 단계를 포함한다. 개구부(1206a)는 기체 혹은 증기가 패키지(1200)에 유입되는 것을 허용하고, 이에 따라, 간섭계 변조기(1212)와 접촉하게 될 뿐만 아니라, 기체 혹은 증기가 패키지(1200)에서 나가는 것도 허용한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 개구부(1206a)는 또한 압력이 패키지의 내부와 외부 사이에서 똑같게 되는(equalize) 것을 허용한다. 몇몇 실시형태에 있어서, 어레이(1202)는 미해방 간섭계 변조기를 포함하고, 예를 들어, 도 8d에 나타낸 바와 같이 단계(1140)에서 패키징되며, 그 후, 단계(1120)에서 기상 에칭제가 간섭계 변조기(1212)들과 접촉하고 기상 에칭 생성물이 개구부(1206a)를 통해 제거되는 해방 에칭이 수행된다. 마찬가지로, 단계(1130)에서, 프로세스 기체들이 개구부(1206a)를 통해서 해방된 광학적 변조기에 접근하여, 기상의 부산물들이 그곳을 통해서 제거된다. 당업자라면, 몇몇 실시형태에 있어서, 단계(1120)에서의 해방 에칭 후, 그리고 단계(1130)에서의 제1컨포멀층의 형성 전에, 예를 들어, 도 12c에 나타낸 구성을 이용해서, 단계(1140)에서 어레이(1202)가 패키징되는 것을 이해할 수 있을 것이다.
개구부(1206a)는 당업계에 공지된 수법이라면 어떠한 것에 의해서도 형성된다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 밀봉부(1206)는 기판(1220) 및/또는 배면판(1204) 상에 형성되고, 그 후, 밀봉부(1206)의 하나 이상의 부분이, 예를 들어, 물리적(예컨대, 기계가공, 연마, 연삭, 블라스트, 절삭, 천공, 용융, 삭마(ablating) 등) 및/또는 화학적(예컨대, 에칭, 용해, 소성 등)으로 제거된다. 다른 실시형태에서, 개구부(1206a)와 밀봉부(1206)는, 예를 들어, 패터닝에 의해 기판(1220) 및/또는 배면판(1204) 상에 동시에 형성된다. 다른 실시형태에서, 밀봉부(1206)는 미리 형성된 구성 요소를 포함하고, 이들은 기판(1220) 및/또는 배면판(1204)에 고정됨으로써, 개구부(1206a)를 형성한다.
이들 실시형태들의 몇몇에 있어서, 개구부(1206a)는, 간섭계 변조기(1212)의 제작이 완료된 후, 예를 들어, 해방 에칭 및 ALD 피복 후에, 밀봉부(1206)와 동일 혹은 상이한 재료를 이용해서, 제2단계에서 충전된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 충전재(1206b)는 실질적으로 개구부(1206a) 내에 배치되어, 도 12d에 나타낸 구조를 제공한다. 다른 실시형태에 있어서, 충전재(1206b)는 개구부(1206a)를 밀봉하지만, 예를 들어, 도 12e에 나타낸 바와 같이, 이들을 충전시키지는 않고, 이때 충전재(1206b)는 밀봉부(1206)의 주위의 적어도 일부 둘레에 배치된다. 다른 실시형태에서, 충전재(1206b)는 예를 들어, 도 12f에 나타낸 바와 같이, 밀봉부(1206)의 주위의 적어도 일부 둘레에 배치될 뿐만 아니라, 개구부(1206a)를 적어도 부분적으로 충전시킨다.
충전재(1206b)는 소정의 적절한 방법에 의해 도포된다. 몇몇 실시형태에 있어서, 충전재(1206b)는 미경화 상태에서 도포되고, 예를 들어, 조사, 열 경화, 화학적 경화, UV 조사, 전사선 조사, 이들의 조합 등에 의해 적소에 경화된다. 예를 들어, 소정의 바람직한 실시형태에 있어서, 충전재(1206b)는 비경화 폴리머를 포함한다. 바람직하게는, 미경화 폴리머는, 예를 들어, 액체, 겔, 페이스트 등으로서 유체 상태에서 도포된다. 다른 실시형태, 충전재(1206b)는 경화되지 않는다. 예를 들어, 몇몇 실시형태에 있어서, 충전재는 열수축성 재료, 예를 들어, 폴리올레 핀류, 플루오로폴리머류, 폴리염화비닐(PVC), 네오프렌, 실리콘 엘라스토머, 플루오로폴리머 엘라스토머(예컨대, Viton(등록상표)) 등을 포함한다.
어떠한 이론에도 얽매이는 일 없이, MEMS 장치, 예를 들어, 간섭계 변조기의 실시형태에서 관찰된 정지마찰의 적어도 일부는 잔사 혹은 기타 오염물, 예를 들어, 제조 과정에서 형성되거나 뒤에 남겨지는 에칭 잔사로부터 생기는 것으로 여겨진다. 이들 잔사는 이동 부분 간에 계면 접착성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 도 7d에 나타낸 실시형태에 있어서, 해방 에칭은 공동부(19) 내에, 특히 이동식 반사층(14)과 광학적 적층부(16) 사이에 에칭 잔사를 남기고, 이에 따라, 이들 구성요소 간에 정지마찰을 초래하는 것으로 여겨진다. 이에 대해서, 도 8a 내지 도 8e에 나타낸 실시형태에 있어서, 해방 에칭 단계(1120)는 도 8e에 나타낸 해방 장치(800)를 제공한다. 정지마찰-유발 잔사는 이동식 반사층 및/또는 부분 반사층(816b)의 하부면(814a) 상에 남을 가능성이 있다. 단계(1130)에서, 소정의 에칭 잔사를 비롯한 공동부(819) 전체는 제1컨포멀층(860)에 의해 피복되고, 이에 따라 그들의 정지마찰에 대한 기여는 제거된다.
도 9에 나타낸 장치는 유사한 메카니즘에 의해 저감된 정지마찰을 제공하는 것으로 여겨진다. 유사한 메카니즘은 또한 실질적으로 연속적인 넌-컨포멀층(1060)을 포함하는 도 10c에 나타낸 장치에서 작동적인 것으로 여겨진다.
도 10b에 나타낸 장치(1000)에서 작동적인 것으로 여겨지는 다른 메카니즘은, 넌-컨포멀층 및/또는 범프(1060)가 유전체층(1016c)과 이동식 반사층(1014) 사이의 접촉 면적을 저감시켜, 정지마찰을 저감시킨다. 고르지 않거나 비평행한 표 면이 저감된 정지마찰을 나타내는 것으로 여겨진다. 도 10c는, 이동식 반사층의 가장자리부(1014b)가 넌-컨포멀층(1060)과 접촉하고 이동식 반사층(1014)이 실질적으로 유전체층(1016c)가 접촉하지 않게 되는 작동 위치에 있는 장치(1000)를 나타내고 있다. 얻어지는 공동부(1019)는 도 10b에 나타낸 실시형태의 공동부(1019)에 비해서 작게 되어 있다. 도 10d에 나타낸 실시형태에 있어서, 이동식 반사층(1014)은 가장자리부(1014b)에서 넌-컨포멀층 및/또는 범프(1060)와 접촉한다. 예시된 실시형태에 있어서, 이동식 반사층(1014)은 유연해서, 이동식 반사층의 중앙부(1014c)를 유전체층(1016c)과 접촉시킨다. 예시된 위치에서, 이동식 반사층(1014)은 장력 하의 판 스프링과 유사하다. 그처럼, 복원력은, 예를 들어, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 이동식 반사층(1014)을 가압하여 그의 평면 형태로 도로 회복되게 하는 경향이 있고, 이에 따라, 이동식 반사층의 중앙부(1014c)와 유전체층(1016c) 사이에 임의의 접착성이 대항하게 된다.
당업자라면, 전술한 장치 및 제조방법의 변화, 예컨대 구성요소 및/또는 공정들의 추가 및/또는 제거, 및/또는 그들의 순서의 변경 등을 행하는 것이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 게다가, 본 명세서에 기술된 방법, 구조 및 시스템은 기타 유형의 MEMS 장치, 예를 들어, 기타 유형의 광학적 변조기를 비롯한 기타 전자 장치를 제조하는 데 유용하다.
이상의 상세한 설명이 다양한 실시예에 적용되는 본 발명의 새로운 특징들을 도시하고, 묘사되며, 지적되어 있지만, 예시된 장치 또는 방법의 형태나 상세한 설명에 있어서 다양한 생략, 대체 및 변화들이 본 발명의 정신으로부터서 벗어나는 일 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또, 인식하고 있는 바와 같이, 몇몇 특징들은 다른 것들과 분리되어 사용되거나 실행될 수도 있으므로, 본 발명은 여기에서 설명된 모든 특징들과 장점들을 제공하지 않는 형태 내에서 구현될 수도 있다.
Claims (54)
- 간섭계 변조기(interferometric modulator) 내에 공동부(cavity)를 형성하는 단계; 및상기 공동부의 형성 후 해당 공동부 내에 광학적 유전체층(optical dielectric layer)의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함하되,상기 공동부는 제1층과 제2층에 의해 규정되며,상기 제2층은 상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 원자층 증착(atomic layer deposition)에 의해 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제2항에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제2항에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 복 수개의 서브층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 약 350℃ 이하의 온도에서 상기 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 공동부 내에 광학적 산화물 재료의 제1컨포멀층(first conformal layer)을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제6항에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께는 상기 공동부를 규정하는 제2층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께와 실질적으로 동일한 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제7항에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층의 일부의 위쪽에 형성된 제1컨포멀층의 두께는 약 50Å 내지 약 400Å인 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 제1층의 적어도 일부의 위쪽에 광학적 산화물 재료의 넌-컨포멀층(non-conformal layer)을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공동부를 형성한 후 상기 제2층의 표면상에 광학적 유전체 재료의 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 제2층의 표면은 상기 공동부의 외부인 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공동부를 규정하는 제1층은 유전체 재료를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제11항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 유전체 재료 내에 있는 적어도 1개의 핀홀을 밀봉하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제11항에 있어서, 상기 유전체층의 적어도 일부와 상기 유전체 재료와의 두 층을 포함하는 광학적 유전체 시스템의 총 두께는 약 100 ㎚ 이하인 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 유전체층의 적어도 일부를 형성하는 단계는 상기 제1층 상에 배치된 제조 잔사(manufacturing residue)의 위쪽에 광학적 산화물층의 적어도 일부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 간섭계 변조기를 둘러싸는 밀봉부(seal)를 형성하는 공정; 및 상기 밀봉부에 배면판(backplate)을 고정시킴으로써 간섭계 변조기를 패키징하는 공정을 포함하는 방법에 의해서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성하기 전에 간섭계 변조기를 패키징하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 밀봉부는 적어도 1개의 개구부를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제15항에 있어서, 상기 광학적 유전체층의 적어도 일부를 형성한 후에 상기 밀봉부 내에 있는 적어도 1개의 개구부를 충전시키는 단계를 추가로 포함하는, 간섭계 변조기의 형성방법.
- 제1항의 방법에 의해 형성된 간섭계 변조기.
- 부분 반사기(partial reflector)를 포함하는 제1층;상기 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 반사층;상기 제1층과 상기 반사층에 의해 규정된 공동부; 및상기 제1층과 상기 반사층의 위쪽에서 상기 공동부 내에 형성된 컨포멀 유전체층(conformal dielectric layer)을 포함하는 간섭계 변조기.
- 제18항에 있어서, 상기 반사층에 결합된 변형가능한 층(deformable layer)을 추가로 포함하는 간섭계 변조기.
- 제18항에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층은 SiO2 및 Al2O3 중 적어도 1종을 포함하는 것인 간섭계 변조기.
- 제18항에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층의 두께는 적어도 약 10Å인 것인 간섭계 변조기.
- 제21항에 있어서, 상기 컨포멀 유전체층의 두께는 약 50Å 내지 약 400Å인 것인 간섭계 변조기.
- 제18항에 있어서, 상기 제1층의 위쪽에 형성된 주 유전체층(primary dielectir layer)을 추가로 포함하는 간섭계 변조기.
- 제18항의 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는 디스플레이로서,상기 간섭계 변조기를 둘러싸는 밀봉부; 및상기 밀봉부에 고정된 배면판을 추가로 포함하는 디스플레이.
- 제24항의 마이크로전자기계 시스템 장치(microelectromechanical system device)를 포함하는 디스플레이;상기 디스플레이와 통신하며, 이미지 데이터를 처리하는 프로세서; 및상기 프로세서와 통신하는 메모리 장치를 포함하는 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 디스플레이에 적어도 1개의 신호를 전송하는 드라이버 회로를 추가로 포함하는 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 상기 드라이버 회로로 전송하는 제어기를 추가로 포함하는 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 이미지 데이터를 상기 프로세서에 전송하는 이미지 소스 모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 이미지 소스 모듈은 수신기, 트랜스시버(transceiver) 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것인 장치.
- 제25항에 있어서, 상기 입력 데이터를 수신해서 해당 입력 데이터를 상기 프로세서에 전달하는 입력 장치를 추가로 포함하는 장치.
- 광을 부분적으로 반사하는 수단;간섭계 변조기를 작동시키고 광을 반사시키는 이동식 수단(movable means); 및상기 광을 부분적으로 반사하는 수단과 상기 이동식 수단을 피복하는 유전체 수단을 포함하는 간섭계 변조기.
- 제1면을 포함하는 기판;제1면과 제2면을 포함하는 변형가능한 층;상기 기판의 제1면과 상기 변형가능한 층의 제1면에 의해 규정된 대향하는 면들을 포함하는 가변 크기의 공동부(variably-sized cavity);상기 변형가능한 층 내의 복수개의 개구부;상기 변형가능한 층 내의 개구부들과는 반대쪽에 있는 상기 기판의 제1면 상의 복수개의 구역(a plurality of locations); 및상기 기판의 제1면과 상기 변형가능한 층의 제1면의 위쪽에 형성된 상기 공동부, 그리고 상기 변형가능한 층의 제2면의 적어도 일부 내에 있는 유전체층을 포함하는 마이크로전자기계 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 유전체층은 상기 기판의 제1면상의 다른 구역 위쪽보다 상기 변형가능한 층 내의 개구부들과는 반대쪽에 있는 상기 기판의 제1면 상의 복수개의 구역 위쪽에서 더욱 두꺼운 것인 마이크로전자기계 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 유전체층은 상기 공동부 내의 모든 표면들 위쪽에서 실질적으로 컨포멀한 것인 마이크로전자기계 시스템.
- 제32항에 있어서, 상기 공동부 내에 배치되어 상기 변형가능한 층에 고정된 이동식 도체(movable conductor)를 추가로 포함하되,상기 이동식 도체는 상기 기판에 근접한 표면을 포함하고,상기 유전체층의 일부는 상기 기판에 근접한 상기 이동식 도체의 표면 위쪽에 형성되어 있는 것인 마이크로전자기계 시스템.
- 제1전극의 위쪽에 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층의 위쪽에 변형가능한 층을 형성하는 단계;상기 변형가능한 층 내에 복수개의 개구부를 형성하는 단계;상기 변형가능한 층 내에 있는 상기 복수개의 개구부 중 적어도 일부를 통해서 상기 희생층을 제거해서, 상기 제1전극과 상기 변형가능한 층 사이에 공동부를 형성하는 단계; 및상기 희생층을 제거한 후 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계를 포함하는 마이크로전자기계 시스템의 제조방법.
- 제36항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시 키는 단계는 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 포함하는 하나의 층을 증착시키는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템의 제조방법.
- 제36항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계는 컨포멀층을 증착시키는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템의 제조방법.
- 제36항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계는 넌-컨포멀층을 증착시키는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템의 제조방법.
- 제36항의 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치.
- 부분 반사기를 포함하는 제1층의 위쪽에 희생층을 형성하는 단계;상기 희생층의 위쪽에 이동식 반사층을 형성하는 단계;상기 희생층을 에칭에 의해 제거함으로써, 상기 제1층과 상기 이동식 반사층에 의해 규정된 대향하는 측면들을 포함하는 광학적 간섭 공동부를 형성하는, 희생층의 에칭제거단계; 및원자층 증착에 의해 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키는 단계를 포함 하는, 간섭계 변조기의 제조방법.
- 제41항에 있어서, 상기 희생층의 에칭제거단계는 상기 희생층을 XeF2와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 제조방법.
- 제41항에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는 몰리브덴, 게르마늄 및 비정질 실리콘 중 적어도 1종을 포함하는 하나의 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 제조방법.
- 제41항에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는 복수개의 서브층을 포함하는 하나의 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 간섭계 변조기의 제조방법.
- 제41항에 있어서, 상기 이동식 반사층을 둘러싸는 상기 제1층 상에 적어도 1개의 개구부를 포함하는 밀봉부를 형성하는 단계; 및상기 밀봉부에 배면판을 고정시키는 단계를 포함하되,상기 밀봉부를 형성하는 단계와 상기 배면판을 고정시키는 단계는 상기 공동부 내에 하나의 층을 증착시키기 전에 수행되는 것인, 간섭계 변조기의 제조방법.
- 제41항의 방법에 의해 제조된 간섭계 변조기.
- 마이크로전자기계 시스템 장치에서의 정지마찰(stiction)을 저감시키는 방법으로서,상기 마이크로전자기계 시스템 장치 내의 공동부를, 제1층과 해당 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 제2층 사이에 규정하는 단계; 및상기 공동부를 규정한 후 원자층 증착에 의해 해당 공동부 내에 정지마찰-저감층을 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치에서의 정지마찰의 저감 방법.
- 제47항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 정지마찰-저감층을 형성하는 단계는 Al2O3 및 SiO2 중 적어도 1종을 포함하는 정지마찰-저감층을 원자층 증착에 의해 형성하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템 장치에서의 정지마찰의 저감 방법.
- 제47항에 있어서, 원자층 증착에 의해 상기 정지마찰-저감층을 형성하는 단계는 컨포멀층을 원자층 증착에 의해 형성하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로전자기계 시스템 장치에서의 정지마찰의 저감 방법.
- 제47항의 방법에 의해 형성된 마이크로전자기계 시스템 장치.
- 마이크로전자기계 시스템 장치용의 공동부를, 제1층과 해당 제1층에 대해서 상대적으로 이동가능한 제2층 사이에 규정하는 단계; 및상기 공동부를 규정한 후 해당 공동부 내에 원자층 증착에 의해 하나의 층을 형성하는 단계를 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치의 형성방법.
- 제51항에 있어서, 상기 마이크로전자기계 시스템 장치는 마이크로전자기계 시스템 장치의 어레이의 요소인 것인, 마이크로전자기계 시스템 장치의 형성방법.
- 제51항에 있어서, 상기 제2층 내에 복수개의 개구부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 마이크로전자기계 시스템 장치의 형성방법.
- 제51항의 방법에 의해 제조된 마이크로전자기계 시스템 장치.
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