SE523596C2

SE523596C2 - Spatial light modulator (SLM) and its manufacturing process comprising micro mirrors of monocrystalline material supported and interconnected by support elements

Info

Publication number: SE523596C2
Application number: SE0102925A
Authority: SE
Inventors: Frank Niklaus; Goeran Stemme
Original assignee: Silex Microsystems Ab
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2004-05-04
Also published as: SE0102925D0; SE0102925L

Abstract

The surfaces of a sacrificial substrate (100) and a non-sacrificial substrate (200) are provided with components (120, 210) which become interconnected after bonding the surfaces together via a temporary bonding material and removing at least part of the sacrificial substrate. A method for combining components to form an integrated device comprises the following steps : (i) providing at least one first component (120) on a first surface of a sacrificial substrate ; (ii) providing at least one second component (210) on a first surface of a non-sacrificial substrate ; (iii) forming a support structure (220) on the first surface of the sacrificial and/or non-sacrificial substrates so that the support structure protrudes from this first surface ; (iv) bonding the first surfaces with a temporary intermediate bonding material so that they face each other over a distance defined by the thickness of the support structure ; and (v) removing at least part of the sacrificial substrate so that the first and second components are interconnected.

Description

l5 20 25 30 523 596 2 tillverkningsprocessen för att det ska vara möjligt att upprätthålla processkvaliteten. l5 20 25 30 523 596 2 the manufacturing process in order to be able to maintain the process quality.

Därför föreligger ett behov inom denna teknik av en förbättrad metod för tillverkning av mikroelektriska-/ -mekaniska/ -optiska integrerade anordningar.Therefore, there is a need in this art for an improved method of manufacturing microelectric / mechanical / optical integrated devices.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN I ljuset av ovan givna bakgrund är metoden för tillverkning av integrerade anordningar, exempelvis mikrospegel-SLMzer, kritisk för prestandan hos sådana anordningar. Följaktligen är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en förbättrad tillverkningsmetod för en integrerad anordning, med vilken man får bukt med eller åtminstone reducerar ovan nämnda problem.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above background, the method of manufacturing integrated devices, such as micro-mirror SLMs, is critical to the performance of such devices. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved manufacturing method for an integrated device which overcomes or at least reduces the above-mentioned problems.

I en första utföringsform åstadkommes med uppfinningen en metod att kombinera komponenter till bildande av en integrerad anordning, där åtminstone en första komponent anordnas på en första yta av ett offersubstrat, och åtminstone en andra komponent anordnas på en första yta av ett icke- offersubstrat. Åtminstone en stödstruktur formas på åtminstone en av nämnda första ytor på offersubstratet, respektive på icke-offersubstratet, så att stödstukturen(-erna) sträcker sig utåt från åtminstone en av nämnda första ytor. Offersubstratet som bär den eller de första komponenten(-erna), respektive icke-offersubstratet som bär den/ de komponenten(-erna) bondas med ett temporärt mellanliggande bondningsmaterial, så att den första och den andra ytan kommer att vara vända mot varandra med ett avstånd som definieras av en tjocklek hos nämnda stödstruktur. Åtminstone en del av offersubstratet avlägsnas. Den eller de första komponenten(-erna) och den eller de andra komponenten(-erna) sarnmankopplas.In a first embodiment, the invention provides a method of combining components to form an integrated device, wherein at least one first component is arranged on a first surface of a sacrificial substrate, and at least one second component is arranged on a first surface of a non-sacrificial substrate. At least one support structure is formed on at least one of said first surfaces on the victim substrate, and on the non-victim substrate, respectively, so that the support structure (s) extend outwardly from at least one of said first surfaces. The sacrificial substrate carrying the first component (s) and the non-sacrificial substrate (s), respectively, is bonded with a temporary intermediate bonding material, so that the first and second surfaces will face each other with a distance defined by a thickness of said support structure. At least a portion of the sacrificial substrate is removed. The first component (s) and the second component (s) are interconnected.

I en annan utföringsform innefattar uppfinningen vidare att den eller de första komponenten(-erna) mönstras efter bondning av offersubstratet med icke- offersubstratet. . . - ~ -~ lO 20 25 30 523 596 .... .- I ännu en utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare att ett metallskikt arrangeras pä en första yta av den/ de första komponenten(-erna) som vetter bort från icke-offersubstratet efter bondningen.In another embodiment, the invention further comprises that the first component (s) is patterned after bonding the sacrificial substrate with the non-sacrificial substrate. . . In yet another embodiment, the invention further comprises arranging a metal layer on a first surface of the first component (s) facing away from the non-sacrificial substrate after bonding. .

I ännu en utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare att ett metallskikt arrangeras pä en andra yta av den eller de första komponenten(-erna) som är vänd mot offersubstratet före bondning.In yet another embodiment, the invention further comprises arranging a metal layer on a second surface of the first component (s) facing the sacrificial substrate prior to bonding.

I en annan utföringsform enligt uppﬁnningen har metallskikten på den första och den andra ytan av den första komponenten lika stor tjocklek.In another embodiment according to the invention, the metal layers on the first and the second surface of the first component have the same thickness.

I en annan utföringsform innefattar uppfinningen vidare att en sammankoppling utförs av den eller de andra komponenten(-erna) med den eller de första komponenten(-erna) med hjälp av stödstrukturen(-erna).In another embodiment, the invention further comprises that an interconnection is performed by the second component (s) with the first component (s) by means of the support structure (s).

I ytterligare en utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare att den eller de första komponenten(-erna) fästs på icke-offersubstratet med något annat organ än det temporära mellanliggande bondningsmaterialet.In a further embodiment, the invention further comprises that the first component (s) is attached to the non-sacrificial substrate by any means other than the temporary intermediate bonding material.

I en annan utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare att det mellanliggande bondningsmaterialet strippas bort.In another embodiment, the invention further comprises stripping off the intermediate bonding material.

I en annan utföringsform enligt uppﬁnningen är stödstrukturen tillverkas av elektriskt, icke-ledande material.In another embodiment according to the invention, the support structure is made of electrical, non-conductive material.

I ytterligare en utföringsform enligt uppﬁnningen är stödstrukturen tillverkad av elektriskt ledande material.In a further embodiment according to the invention, the support structure is made of electrically conductive material.

I en annan utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare avsättning av elektriskt ledande material på åtminstone en del av en yta på stödstrukturen, före bondningen, för att forma en elektrisk anslutning mellan den eller de första komponenten(-erna) och den eller de andra komponenten(-erna). lO 15 20 25 30 523 596 4 I ännu en utföringsform innefattar uppﬁnningen vidare att fastsättandet av den / de första komponenten(-erna) på icke-offerytan och sammankopplingen av den / de första komponenten(-erna) med den /de andra komponenten(-erna) ske i ett enda moment.In another embodiment, the invention further comprises depositing electrically conductive material on at least a portion of a surface of the support structure, prior to bonding, to form an electrical connection between the first component (s) and the second component (s). ). In yet another embodiment, the invention further comprises the attachment of the first component (s) to the non-sacrificial surface and the interconnection of the first component (s) with the second component (s). -s) take place in a single step.

I en annan utföringsforrn enligt uppfinningen fästs den första komponenten och icke-offerytan mot varandra medelst en ur gruppen: evaporeríng, spinnbeläggning, sputtring, plätering, nitning, lödning, limning.In another embodiment of the invention, the first component and the non-sacrificial surface are attached to each other by means of one of the group: evaporation, spin coating, sputtering, plating, riveting, soldering, gluing.

I en annan utföringsform enligt uppﬁnningen är det mellanliggande bondningsmaterialet ett lågtemperaturadhesiv, t ex ett organiskt material såsom värmehärdande polymer, polyimid, bensocyklobuten (BCB), epoxi, fotoresist.In another embodiment of the invention, the intermediate bonding material is a low temperature adhesive, for example an organic material such as thermosetting polymer, polyimide, benzocyclobutene (BCB), epoxy, photoresist.

Det mellanliggande bondningsmaterialet kan också vara ett icke-organiskt material.The intermediate bonding material may also be a non-organic material.

I en annan utföringsform enligt uppﬁnningen är den första komponenten en mikrospegel.In another embodiment of the invention, the first component is a micromirror.

I en annan utföringsform enligt uppfinningen är den första komponenten tillverkad av monokristallint kisel.In another embodiment of the invention, the first component is made of monocrystalline silicon.

I en annan utföringsform enligt uppfinningen år den andra komponenten en integrerad krets.In another embodiment of the invention, the second component is an integrated circuit.

I ytterligare en utföringsform enligt uppfinningen är den integrerade anordningen en spatial ljusmodulator (SLM) med mikrospeglar.In a further embodiment according to the invention, the integrated device is a spatial light modulator (SLM) with micromirrors.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA För en mer fullständig förståelse av uppﬁnningen och dess fördelar hänvisas nu till följande beskrivning som ges i anslutning till bifogade ritningar, i vilka: Fig. 1 visar ett första processteg enligt en utföringsform av uppﬁnningen. .... a~ 10 15 20 25 30 525 596 Fig. 2 visar ett andra processteg enligt en utföringsform av uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS For a more complete understanding of the invention and its advantages, reference is now made to the following description given in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig. 1 shows a first process step according to an embodiment of the invention. .... a ~ 10 15 20 25 30 525 596 Fig. 2 shows a second process step according to an embodiment of the invention.

Fig. 3 visar ett tredje processteg enligt en utföringsform av uppfinningen.Fig. 3 shows a third process step according to an embodiment of the invention.

Fig. 4 visar ett fjärde processteg enligt en utföringsform av uppﬁnningen.Fig. 4 shows a fourth process step according to an embodiment of the invention.

Fig. 5 visar ett femte processteg enligt en utföringsform av uppfinningen.Fig. 5 shows a fifth process step according to an embodiment of the invention.

Fig. 6 visar ett sjätte processteg enligt en utföringsform av uppfinningen.Fig. 6 shows a sixth process step according to an embodiment of the invention.

Fig. 7a illustrerar schematiskt en vy ovanifrån av ett parti av en mikrospegel- SLM.Fig. 7a schematically illustrates a top view of a portion of a micromirror SLM.

Fig. 7b illustrerar schematiskt en sidovy av ett parti en mikrospegel-SLM som visas i figur 7a.Fig. 7b schematically illustrates a side view of a portion of a micromirror SLM shown in Fig. 7a.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA För syftet med denna ansökan användes termerna "skiva" och "substrat" utbytbart, där skillnaden mellan dem endast har att göra med deras dimensioner.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS For the purpose of this application, the terms "disc" and "substrate" are used interchangeably, the difference between them having only to do with their dimensions.

"Komponent" skall anses betyda vilken struktur som helst som är anordnad som en subenhet på en skiva eller ett substrat, och kan innefatta hela anordningar, såväl som detaljer av sådana anordningar, även ett enda materialstycke."Component" shall be construed to mean any structure arranged as a subunit of a board or substrate, and may include entire devices, as well as details of such devices, including a single piece of material.

Metoden enligt föreliggande uppfinning är särskilt lämpad för tillverkning av spatiala ljusmodulatorer innefattande mikrospeglar. Emellertid skulle den vara tillämpbar på ett brett spektrum av termiska och icke-termiska detektoranordningar, såsom men ej begränsat till kvantbrunndetektorer, pyroelektriska detektorer, bolometrar etc. Den är särskilt lämplig när det av något skäl inte är möjligt att processa/ mönstra/ avsätta en struktur (t ex en mikrospegelarray) direkt på ett substrat, där någon annan struktur (t ex 15 20 25 30 523 596 .... .- styrelektroník) föreligger. Detta kan t ex vara fallet om den struktur som tillhandahålles på substratet är temperaturkänslig mot processtemperaturen för processning av den struktur som skall anordnas därpå eller när substratet är polykristallint och elementen som skall bringas att växa till ovanpå substratet måste vara monokristallint.The method of the present invention is particularly suitable for the manufacture of spatial light modulators comprising micromirrors. However, it would be applicable to a wide range of thermal and non-thermal detector devices, such as but not limited to quantum well detectors, pyroelectric detectors, bolometers, etc. It is particularly suitable when for some reason it is not possible to process / pattern / deposit a structure. (e.g. a micromirror array) directly on a substrate, where some other structure (e.g. 15 25 25 523 596 .... .- control electronics) is present. This may be the case, for example, if the structure provided on the substrate is temperature sensitive to the process temperature for processing the structure to be arranged thereon or when the substrate is polycrystalline and the elements to be grown on top of the substrate must be monocrystalline.

Figur 1 illustrerar schematiskt ett första processteg enligt en utföringsform av uppfinningen. Därvid tillverkas en första skiva 200, i det följande betecknad icke-offersubstrat, med styrelektronik (och/ eller andra typer av kretsar), med någon kostnadseffektiv process av standardtyp, såsom sådana metoder som vanligtvis utnyttjas vid produktion av applikationsspecíﬁka integrerade kretsar (Application Specific Integrated circuit (ASIC)), eller i "lC-smedjor".Figure 1 schematically illustrates a first process step according to an embodiment of the invention. In this case, a first wafer 200, hereinafter referred to as non-sacrificial substrate, is manufactured with control electronics (and / or other types of circuits), with some cost-effective process of the standard type, such as methods commonly used in the production of application specific integrated circuits. circuit (ASIC)), or in "IC forges".

På dessa icke-offersubstrat kan exempelvis anordnas elektroder 2 10 och stödstrukturer 220, medelst vilka en anordning eller anordningar 120 (t ex mikrospeglar eller någon annan typ av komponent, exempelvis en elektrisk/ mekanisk/ optisk komponent), anordnad på en andra skiva 100, i det följande betecknad offersubstrat, och som skall integreras med det förtillverkade icke- offersubstratet 200, skall fästas på nämnda icke-offersubstrat 200.On these non-sacrificial substrates, for example, electrodes 2 and support structures 220 may be provided, by means of which a device or devices 120 (e.g. micromirrors or some other type of component, for example an electrical / mechanical / optical component), arranged on a second disc 100 hereinafter referred to as sacrificial substrate, and which is to be integrated with the prefabricated non-sacrificial substrate 200, is to be attached to said non-sacrificial substrate 200.

Offersubstratet 100 kan exempelvis vara tillverkat av något halvledande material, t ex kisel. Mellan offersubstratet 100 och anordningen eller komponenten 120 finns det företrädesvis arrangerat ett etsstopplager, exempelvis tillverkat av S102. Komponenten eller komponenterna 120 tillverkas på en sida av offersubstratet 100, företrädesvis tillverkat av kisel, och mest föredraget monokristallint kisel, även om andra material är möjliga, t ex AlGaAs, glas, kvarts, InP, SiC, SiN etc. Material och process för varje skiva väljs för bästa möjliga prestanda för varje del (selektivitet, responstider, krav på livslängd etc).The sacrificial substrate 100 may, for example, be made of some semiconducting material, such as silicon. Between the sacrificial substrate 100 and the device or component 120, an etch stop bearing is preferably arranged, for example made of S102. The component or components 120 are made on one side of the sacrificial substrate 100, preferably made of silicon, and most preferably monocrystalline silicon, although other materials are possible, eg AlGaAs, glass, quartz, InP, SiC, SiN, etc. Material and process for each disc is selected for the best possible performance for each part (selectivity, response times, service life requirements, etc.).

I figur 1 är stödstrukturen 220 arrangerad på icke-offersubstratet 200. Genom att arrangera stödstrukturen 220 på icke-offersubstratet 200, måste inte offersubstratet linjeras upp mot icke-offersubstratet. Emellertid är det möjligt att arrangera stödstrukturerna 220 på offersubstratet 100, d v s pä komponentmaterialet 120; eller på både offersubstratet 100 och icke- 10 15 20 25 30 523 596 offersubstratet 200, men då måste offersubstratet 100 och icke-offersubstratet 200 linjeras upp.In Figure 1, the support structure 220 is arranged on the non-victim substrate 200. By arranging the support structure 220 on the non-victim substrate 200, the victim substrate does not have to be aligned with the non-victim substrate. However, it is possible to arrange the support structures 220 on the sacrificial substrate 100, i.e. on the component material 120; or on both the sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200, but then the sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200 must be aligned.

Offerskivan 100 kan, såsom visas i ñgur 1 vara belagd med ett skikt 130 av ej härdad polymer. En lämplig polymer är epoxi, även om andra material också är möjliga, exempelvis BCB (bensocyklobuten), någon fotoresist, någon polyimid, något värmehärdande material eller något organiskt eller icke-organiskt adhesivmaterial i allmänhet ovanpå komponenten eller komponenterna 120.The sacrificial disc 100 may, as shown in Figure 1, be coated with a layer 130 of uncured polymer. A suitable polymer is epoxy, although other materials are also possible, for example BCB (benzocyclobutene), some photoresist, some polyimide, some thermosetting material or some organic or inorganic adhesive material generally on top of the component or components 120.

Emellertid kan icke-offersubstratet 200 beläggas med nämnda ej härdade polymerskikt 130 (ej visat), antingen istället för att belägga offersubstratet 100 eller utöver att belägga offersubstratet 100. Det kan ñnnas olika beläggningar på ett av eller bägge substraten 100, 200.However, the non-sacrificial substrate 200 may be coated with said uncured polymer layer 130 (not shown), either instead of coating the sacrificial substrate 100 or in addition to coating the sacrificial substrate 100. There may be different coatings on one or both substrates 100, 200.

Offersubstratet 100 och icke-offersubstratet 200 kan bringas samman under tryck eller utan tryck och företrädesvis också med värmning, ñgur 2. Innan de förs samman kan adhesivmaterialet förhärdas vid 60°C under ungefär 5 minuter. Sålunda kommer offersubstratet 100 och icke-offersubstratet 200 att temporärt bondas samman medelst polymerskiktet 130, som fungerar som ett adhesivmaterial. Denna procedur kan utföras med Standardutrustning.The sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200 can be brought together under pressure or without pressure and preferably also by heating, Figure 2. Before being brought together, the adhesive material can be cured at 60 ° C for about 5 minutes. Thus, the sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200 will be temporarily bonded together by the polymer layer 130, which acts as an adhesive material. This procedure can be performed with Standard Equipment.

Exempelvis kan de två skivorna bondas samman med ett bondningstryck om ungefär 1 bar i ett vakuum. Medan tryck läggs på höjs temperaturen på skivan i en ramp upp till exempelvis 200°C under två timmar för hårda adhesivmaterialet. Det pålagda trycket är tillräckligt högt så att stödstrukturen 220 som är arrangerad på icke-offersubstratet 200 kommer att bringas i kontakt med komponenterna 120 som är arrangerade på offersubstratet 100.For example, the two disks can be bonded together with a bonding pressure of approximately 1 bar in a vacuum. While pressure is being applied, the temperature of the board in a ramp is raised up to, for example, 200 ° C for two hours for the hard adhesive material. The applied pressure is high enough that the support structure 220 arranged on the non-victim substrate 200 will be brought into contact with the components 120 arranged on the victim substrate 100.

När adhesivmaterialet 130, såsom visas i ﬁgur 1, är arrangerat på offersubstratet kan man inte fullständigt avlägsna allt adhesivmaterial mellan stödstrukturen 220 och komponenten 120, om den fria toppytan av stödstrukturen som är vänd mot adhesivmaterialet är fullständigt plan.When the adhesive material 130, as shown in Figure 1, is arranged on the sacrificial substrate, all the adhesive material between the support structure 220 and the component 120 cannot be completely removed if the free top surface of the support structure facing the adhesive material is completely flat.

Emellertid, genom att forma toppytan på stödstrukturen som en krökt yta eller liknande kan sådana effekter elimineras eller åtminstone reduceras i signifikant utsträckning. 10 15 20 25 30 523 596 Komponenten 120 kan vara täckt av åtminstone ett metalliseringsskikt eller ett skikt av något annat material (ej visat) som är vänt mot offersubstratet 200.However, by forming the top surface of the support structure as a curved surface or the like, such effects can be eliminated or at least significantly reduced. The component 120 may be covered by at least one metallization layer or a layer of some other material (not shown) facing the sacrificial substrate 200.

När adhesivmaterialet är arrangerat på icke-offersubstratet 200, kan adhesivmaterialet avlägsnas från den översta fria ytan på stödstrukturen 220 innan bondningssteget. Företrädesvis avlägsnas adhesivmaterialet 130 medelst litograﬁska metoder, lappning eller polering. Adhesivmaterialet 130 kan exempelvis läggas på icke-offersubstratet 200; på offersubstratet 100; eller på både icke-offersubstratet 200 och offersubstratet 100, genom spinning, d v s genom att rotera substratet samtidigt som adhesivmaterialet läggs på. Då adhesivmaterialet 130 avlägsnas från den översta fria ytan av stödstrukturen medelst litograﬁska metoder, kan också en del adhesivmaterial i områden runt om stödstrukturen 220 avlägsnas. På samma sätt, om adhesivmaterialet påföres på offersubstratet 100, kan adhesivmaterialet mönstras med litograﬁska metoder för att skapa rum för stödstrukturen 220. Detta utrymme kan vara större än nödvändigt eller ha väsentligen samma storlek som stödstrukturen.Once the adhesive material is arranged on the non-sacrificial substrate 200, the adhesive material can be removed from the top free surface of the support structure 220 before the bonding step. Preferably, the adhesive material 130 is removed by lithographic methods, patching or polishing. The adhesive material 130 may, for example, be applied to the non-sacrificial substrate 200; on the sacrificial substrate 100; or on both the non-sacrificial substrate 200 and the sacrificial substrate 100, by spinning, i.e. by rotating the substrate while applying the adhesive material. As the adhesive material 130 is removed from the top free surface of the support structure by lithographic methods, some adhesive material in areas around the support structure 220 may also be removed. Similarly, if the adhesive material is applied to the sacrificial substrate 100, the adhesive material may be patterned by lithographic methods to create space for the support structure 220. This space may be larger than necessary or substantially the same size as the support structure.

Mönstringen av adhesivskiktet äger rum före bondning av offersubstratet 100 mot icke-offersubstratet 200.The patterning of the adhesive layer takes place before bonding the sacrificial substrate 100 to the non-sacrificial substrate 200.

Genom att välja en på förhand bestämd tjocklek av stödstrukturerna 220 och arrangera en eller ett ﬂertal av dem på endera substratet 100 eller 200, kan avståndet mellan offersubstratet 100 och icke-offersubstratet 200 kontrolleras.By selecting a predetermined thickness of the support structures 220 and arranging one or more of them on either the substrate 100 or 200, the distance between the sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200 can be controlled.

Avståndet mellan icke-offersubstratet 200 och ytan av komponenten 120 som är vänd mot icke-offersubstratet 200 kommer väsentligen att ha samma tjocklek som stödstrukturen. Den kan variera något på grund av det faktum att en del mellanliggande bondningsmaterial kommer att stanna kvar mellan toppen av stöd strukturen.The distance between the non-sacrificial substrate 200 and the surface of the component 120 facing the non-sacrificial substrate 200 will be substantially the same thickness as the support structure. It may vary slightly due to the fact that some intermediate bonding material will remain between the top of the support structure.

Offersubstratet 100 kan delvis eller fullständigt etsas bort, figur 3, eller avlägsnas på något annat sätt, t ex så att endast den faktiska komponenten återstår. Detta kan göras medelst våtetsning, t ex genom att använda KOH, EDP, TMAH eller slipning/ polering, för att nämna några få möjligheter, och 10 20 25 30 523 596 fackmannen kan hitta lämpliga tekniker med användning av sin ordinarie kunskap. Torretsning av t ex RIE-typ kan också användas. Etsstoppskiktet 1 10 kan behövas på det halvledande offersubstratet, t ex kísel, så att etsningen inte bringas i kontakt med adhesivmaterialet eller på ytan av icke-offersubstratet 200.The sacrificial substrate 100 may be partially or completely etched away, Figure 3, or removed in some other way, for example so that only the actual component remains. This can be done by wet etching, for example by using KOH, EDP, TMAH or grinding / polishing, to name a few possibilities, and those skilled in the art can find suitable techniques using their ordinary knowledge. Dry etching of eg RIE type can also be used. The etching stop layer 1 may be needed on the semiconductor sacrificial substrate, such as silicon, so that the etching is not brought into contact with the adhesive material or on the surface of the non-sacrificial substrate 200.

Etsstoppskikten kan avlägsnas genom torr eller våt etsning. Etsstoppskikten kan vara av kiseldioxid; kiselnitrid; eller en lämplig metall eller något annat oorganískt ämne eller organiskt material.The etch stop layers can be removed by dry or wet etching. The etch stop layers may be of silica; silicon nitride; or a suitable metal or other inorganic substance or organic material.

Därefter utförs ett valfritt metalliseringssteg. Om de optiska egenskaperna hos materialet som används i komponenten eller komponenterna 120 inte är tillräckligt goda kan ett annat material med bättre optiska karakteristika arrangeras på den fria ytan av komponenten eller komponenterna 120.An optional metallization step is then performed. If the optical properties of the material used in the component or components 120 are not good enough, another material with better optical characteristics can be arranged on the free surface of the component or components 120.

Arrangemanget av detta material kan exempelvis utföras genom sputtring, plätering, kemisk ångavsättning (CVD); eller någon annan metod som är väl känd för en fackman. Ett material med goda optiska karakteristika är aluminium, åtminstone med avseende på reﬂektivitet.The arrangement of this material can be performed, for example, by sputtering, plating, chemical vapor deposition (CVD); or any other method well known to one skilled in the art. A material with good optical characteristics is aluminum, at least in terms of reactivity.

För att forma ett mönster på komponenten 120 spinnes ett skikt av fotoresist 150 på toppen av den fria komponentytan antingen täckt med ett metalliseringsskikt 140 eller inte. Genom att använda väl kända tekniker från fotolitograﬁ kan ett önskat mönster arrangeras i nämnda skikt av fotoresist.To form a pattern on the component 120, a layer of photoresist 150 is spun on top of the free component surface either covered with a metallization layer 140 or not. By using well-known techniques from photolithography, a desired pattern can be arranged in said layer of photoresist.

Genom att använda ett etsmedel som rekommenderas för den använda fotoresisten kan ett väl karakteriserat mönster åstadkommas i komponentmaterialet.By using an etchant recommended for the photoresist used, a well-characterized pattern can be achieved in the component material.

Mönstret kan exempelvis vara mikrospegelarrayen, av vilken en del 400 visas i figur 7 a, som kännetecknas av individuellt rörliga reﬂekterande element 170, se ﬂgur 7a och 7b. På dessa spegelelement ﬁnns fäst torsions- eller böjliga element 180 i form av gångjärn. Då en första spänning läggs på elektroden 220, och en andra spänning på det reﬂekterande elementet 170, kommer 10 15 20 25 30 525 596 . - - . u» 10 potentialskillnaden att skapa en elektrostatisk attraktionskraft som kommer att böja/ röra det reﬂekterande elementet på ett önskat sätt.The pattern may be, for example, the micromirror array, a part 400 of which is shown in Figure 7a, which is characterized by individually movable reflecting elements 170, see Figures 7a and 7b. Torsional or flexible elements 180 in the form of hinges are attached to these mirror elements. When a first voltage is applied to the electrode 220, and a second voltage to the reflecting element 170, 10 15 20 25 30 525 596. - -. u »10 the potential difference to create an electrostatic attraction that will bend / move the reflecting element in a desired way.

I ett nästa steg kan den mönstrade komponenten 120 sammankopplas med ícke-offersubstratet medelst avsättning av anslutningsmaterial, t ex genom sputtring, elektroplätering, evaporering, kemisk ångavsättning (CVD) eller en liknande depositionsteknologi. Denna sammankoppling kan utföras med hjälp av stödstrukturerna 220, se ﬁgur 5. Om stödstrukturerna 220 är tillverkade av elektriskt ledande material, eller delvis belagda med ett elektriskt ledande material, och komponentmaterialet ovanför stödstrukturen försetts med ett hål, kan avsättning av anslutningsmaterial göras genom plätering, sputtring, evaporering eller någon annan avsättningsteknologi.In a next step, the patterned component 120 may be coupled to the non-sacrificial substrate by deposition of connecting material, for example by sputtering, electroplating, evaporation, chemical vapor deposition (CVD) or a similar deposition technology. This connection can be made by means of the support structures 220, see Figure 5. If the support structures 220 are made of electrically conductive material, or partially coated with an electrically conductive material, and the component material above the support structure is provided with a hole, deposition of connecting material can be made by plating. sputtering, evaporation or any other deposition technology.

Istället för metallnitning kan stödstrukturen förses med ett ihåligt utrymme, exempelvis u-format, i vilket exempelvis adhesivmedlet (ett lim, fotoresist eller något liknande) kan finnas. Adhesivmedlet kopplar fysiskt den mönstrade komponenten 120 med stödstrukturen 220. I denna utföringsform innesluts adhesivmedlet i en volym som definieras av den ihåliga stödstrukturen och den mönstrade komponenten 120.Instead of metal riveting, the support structure can be provided with a hollow space, for example U-shaped, in which, for example, the adhesive (an adhesive, photoresist or something similar) can be present. The adhesive physically couples the patterned component 120 to the support structure 220. In this embodiment, the adhesive is enclosed in a volume defined by the hollow support structure and the patterned component 120.

Stödstrukturerna kan därför anses ha två funktioner. En första funktion är den först beskrivna, nämligen att åstadkomma att offersubstratet 100 och icke- offersubstratet 200 beñnner sig på ett på förhand bestämt avstånd från varandra, givet av stödstrukturernas tjocklek. En andra funktion skulle då vara att hjälpa till i sammankopplandet av komponenten 120 och kretsen som är anordnad i icke-offersubstratet 200. När stödstrukturen inte är tillverkad av ett elektriskt ledande material och sammankoppling av komponenten 120 med kretsen är avsedd att vara elektrisk, måste stödstrukturen förses med en elektriskt ledande beläggning. Elektriskt ledande material kan avsättas på åtminstone ett parti av ytan på stödstrukturen, innan bondning, för att forma en elektrisk anslutning mellan komponenten 120 och kretsen i icke- offersubstratet 200. 10 15 20 25 30 525 596 Q - . . .- 11 Emellertid kan det finnas stödstrukturer med endast en stödfunktion, d v s för att definiera ett speciﬁkt avstånd mellan offersubstratet och icke-offersubstratet efter bondning.The support structures can therefore be considered to have two functions. A first function is the first described, namely to cause the sacrificial substrate 100 and the non-sacrificial substrate 200 to settle at a predetermined distance from each other, given by the thickness of the support structures. A second function would then be to assist in the interconnection of the component 120 and the circuit provided in the non-sacrificial substrate 200. When the support structure is not made of an electrically conductive material and the interconnection of the component 120 with the circuit is intended to be electrical, the support structure must provided with an electrically conductive coating. Electrically conductive material may be deposited on at least a portion of the surface of the support structure, prior to bonding, to form an electrical connection between component 120 and the circuit of the non-sacrificial substrate 200. 5 15 59 5 Q -. . .- 11 However, there may be support structures with only one support function, i.e. to define a specific distance between the victim substrate and the non-victim substrate after bonding.

Som framgår av ﬁgur 5 kan metallniten sträcka sig utåt från komponentens yta.As shown in Figure 5, the metal rivet may extend outwardly from the surface of the component.

Denna komponent med utsträckning utåt kan avlägsnas genom polering, lappning eller liknande metoder.This outwardly extending component can be removed by polishing, patching or similar methods.

Metallniten formar inte bara en elektrisk anslutning mellan kretsen i icke- offersubstratet 200 och komponent 120, men fäster också komponenten 120 mot stödelementet. Genom att ha fäst komponenten på stödelementet går det att på ett säkert sätt avlägsna det temporära adhesivbondningsmaterialet 130 med exempelvis ett lämpligt etsmedel.The metal rivet not only forms an electrical connection between the circuit of the non-sacrificial substrate 200 and component 120, but also secures component 120 to the support member. By attaching the component to the support member, it is possible to safely remove the temporary adhesive bonding material 130 with, for example, a suitable etchant.

Stödstrukturen kan tillverkas av adhesivbondningsmaterialet 130. Strukturerna kan tillverkas med litograﬁska metoder, där stödstrukturerna kommer att härdas medelst elektromagnetisk strålning, medan återstående adhesivbondningsmaterial stannar kvar i ursprunglig form.The support structure can be made of the adhesive bonding material 130. The structures can be manufactured by lithographic methods, where the support structures will be cured by electromagnetic radiation, while the remaining adhesive bonding material remains in its original shape.

Den yttersta ytan av hela filmen, som kan vara av halvledande material, på offersubstratet 100, vänt mot icke-offersubstratet 200, kan vara dopad. Denna dopning gör materialet elektriskt ledande.The outermost surface of the entire film, which may be of semiconducting material, on the sacrificial substrate 100, facing the non-sacrificial substrate 200, may be doped. This doping makes the material electrically conductive.

Komponenten eller komponenterna 120 kan ha en skiktad struktur av olika material. Denna skiktade struktur fungerar som en spånningskompensation.The component or components 120 may have a layered structure of different materials. This layered structure acts as a voltage compensation.

Ett material kan vara kisel och det andra materialet kan vara en metall eller kiselnitrid eller kiseldioxid.One material may be silicon and the other material may be a metal or silicon nitride or silica.

Elementen som skall arrangeras på icke-offersubstratet kan delvis eller fullständigt vara förmönstrade på offersubstratet. Exempelvis SLM-mikrospeglar kan formas på offersubstratet före bondning av offersubstratet med icke- offersubstratet. 525 596 12 Även om det här sålunda beskrivits särskilda utföringsforrner av metoden att kombinera komponenter till bildande av en integrerad anordning, är det inte avsikten att sådana specifika hänvisningar skall anses såsom begränsningar på uppñnningens omfång, med undantag med vad som anges i följande patentkrav.The elements to be arranged on the non-sacrificial substrate may be partially or completely patterned on the sacrificial substrate. For example, SLM micromirrors can be formed on the sacrificial substrate prior to bonding the sacrificial substrate with the non-sacrificial substrate. Thus, although specific embodiments of the method of combining components to form an integrated device have been described herein, such specific references are not intended to be construed as limiting the scope of the invention, except as set forth in the following claims.

Vidare, efter att ha beskrivit uppfinningen i anslutning till vissa specifika utföringsformer av densamma är det underförstått att ytterligare modifieringar kan ge sig självt för fackmannen, och det är avsikten att täcka alla sådana modifieringar som faller inom ramen för bifogade patentkrav.Furthermore, having described the invention in connection with certain specific embodiments thereof, it is to be understood that further modifications may be apparent to those skilled in the art, and it is intended to cover all such modifications as fall within the scope of the appended claims.

Claims

.... ... ...: -_ - _---; , .. _ ~ - _ lo I av '.en .q u -I __ _,. . o I * 'lay NEW REQUIREMENTS:

A spatial light modulator (SLM) comprising a set of light modulating elements in the form of micro mirrors (120), which mirrors are arranged on a substrate and supported by support elements (220), which support elements electrically and / or mechanically connect (300) the micro mirrors to the substrate on which there is arranged at least one integrated circuit, and wherein the support elements define the distance between the micromirror and the substrate, characterized in that the mirrors comprise monocrystalline material.

A spatial light modulator according to claim 1, wherein the micromirrors are made of high-temperature heat-treated and / or high-temperature deposited material

A spatial light modulator according to claim 1 or 2, wherein the micromirrors (120) are made of monocrystalline silicon, germanium or single crystalline germanium or galium arsenide or indium phosphide or silicon carbide.

A spatial light modulator according to claim 1, 2 or 3, wherein a material with good optical characteristics is applied to the micromirrors.

A spatial light modulator according to claim 4, wherein the material has good reactivity.

A spatial light modulator according to claim 4, wherein the material is aluminum.

A method of manufacturing a spatial light modulator according to claim 1, by combining components to form an integrated device, wherein at least one micromirror comprising monocrystalline material is arranged on a first surface of a sacrificial substrate, and at least one integrated circuit is arranged on a first surface of a non-sacrificial substrate, comprising the steps of: at least one support structure being formed on at least one of said first surfaces of the sacrificial substrate and on the non-sacrificial substrate, respectively, so that at least one support structure extends outwardly from at least one of said sacrificial substrate. first surfaces, that a layer of adhesive is applied to at least one of the first surfaces, that the sacrificial substrate is brought into contact with the non-sacrificial substrate, in order to bond them to each other by the adhesive, that at least a part of the sacrificial substrate is removed, so that the micromirror / - the mirrors are left, that the micro-mirror (s) and the integrated circuit (s) are interconnected m mechanically and / or electrically, the support structure substantially defining the distance between the substrates.

The method of claim 7 further comprising the step of: v patterning the micromirror (s) after bonding the sacrificial substrate with the non-sacrificial substrate.

The method of claim 7 further comprising the step of: arranging a metal layer on a first surface of the micromirror (s) facing away from the non-sacrificial substrate after bonding. '

The method of claim 7 further comprising the step of: arranging a metal layer on a second surface of the micromirror (s) facing the non-sacrificial substrate prior to bonding.

11. ll. The method of claim 7 further comprising the step of: doping at least one micromirror facing the non-sacrificial substrate prior to bonding.

A method according to claims 9 and 10, wherein the metal layers on the first and the second surface of the micromirror (s) are of equal thickness. 523 596

The method of claim 7 further comprising the step of: providing at least one additional layer of voltage compensating material on the micromirror (s).

The method of claim 13, wherein the stress compensating material is at least one of the materials: silica (SiOQ), silicon nitride (SiN), metal.

The method of claim 7 further comprising the step of: performing the interconnection of the integrated circuit (s) and the micromirror (s) using the support structure (s).

The method of claim 7 further comprising the step of: attaching the micromirror (s) to the non-sacrificial substrate by any means other than the temporary intermediate bonding material.

The method of claim 7, further comprising the step of: ß stripping off the intermediate bonding material.

A method according to claim 7, wherein the support structure is made of electrically non-conductive material.

A method according to claim 7, wherein the support structure is made of electrically conductive material.

The method of claim 18, further comprising the step of: depositing an electrically conductive material on at least a portion of a surface of the support structure, prior to bonding, to form an electrical connection between the micromirror (s) and the integrated circuit (s). .

The method of claim 7 further comprising the step of designing the mounting of the micromirror (s) on the non-sacrificial surface and the interconnection of the micromirror (s) with the integrated circuit (s) in a single step. 523 596 u,. - n ~ .a

The method of claim 7 wherein the first component and the non-sacrificial surface are attached to each other by a group of: evaporation, spin coating, sputtering, plating, riveting, soldering, gluing.

The method of claim 7 wherein the intermediate bonding material is a low temperature adhesive, eg a polymer selected from polyimide, benzocyclobutene (BCB), epoxy, photoresist.

The method of claim 7 wherein the support structure is hollow with an open end.

The method of claim 7 further comprising the step of: v shaping the support structure lithographically by patterning the intermediate bonding material prior to bonding.

A method according to claim 7, wherein the adhesive is removed by lithography, patching or polishing.

The method of claim 7, wherein the micromirror is at least partially prefabricated prior to bonding.