TW488087B - Integrated optoelectronic devices having pop-up mirrors therein and methods of forming and operating same - Google Patents

Description

1 1488087 A7 B7 五、發明説明（彳） 發明範4 本發明有關一種光電裝置及其形成與操作方法，及更特 別的是，為利用反射面來導引光學能量的光電裝置及其形 成與操作方法。 發明背景 具有上托鏡於其中的微機電（MEM)裝置，用來導引光束 橫過一光電基材者，已然被提出。如此之裝置其應用廣泛 ，從顯示器至光NxN切換器都有使用。如此之裝置揭露於 Motamedi等之美國專利序號5,903,380，其題目為”Micro-Electromechanical (MEM) Optical Resonator and Method” 。 尤 其是該380專利揭露一種包含懸臂的積體微機電光學共振器 ，其一端固定於一基材，並且自由地延伸至基材的另一端 。同時也提供一個雙形態引動器，其堆疊在旋臂固定端之上 。一反射表面也部分覆蓋旋臂自由端的頂部。該雙形態引動 器包含有不同熱膨脹係數的材料層。一個直流偏壓（DC-biased) 之 交流電 壓連接 整個該 引動器 ，當通 過之電 流增加 或減少時致使之加熱或冷卻，此產生一熱雙形態效應，其致 使該旋臂及該反射表面根據該電流變化而振盪。將該共振 器與一光源及引動器激發電路結合，產生一光學掃描器引 擎，其掃描角度大於2 0度且有一高掃描率。不過，該’380 專利鏡表面懸臂上所提供之鏡表面，因為該懸臂可能會對 該雙形態效應產生翹曲或是扭曲，而無法有近乎限制繞射的 (diffraction- limited)光學品質。 美國專利序號5,867,302，作者Fleming，在其題目為 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 488087 B7 五、發明説明（2 ) ’’ Bistable Micro-electromechanical Actuator’’ 中也揭露一具有 鏡子於其中的微機電裝置。該’302專利特別是揭露一種形 成於一基材上的微機電引動器，並包括一應力膜（通常為長 方形的形狀），當釋放時，由於在中點處連附至一彈性臂， 並在對邊連附一對伸長支架，所以呈曲線橫剖面的形狀。 該應力膜可以於一對具有靜面對稱的機械狀態下被靜電切 換，而微機電引動器在程式電壓移除後，維持於一靜電荷 狀態。該雙穩定性（bistable)微機電引動器，根據本發明之 各種不同具體實施例，可使用來形成一非揮發性記憶元件 、一光學調變器（具有一對鏡子支撐於膜之上，並在膜切換 時與膜同步移動）、一可切換鏡子（具有單面鏡子支持於膜 之上，及在該膜之中點處）、及一扣栓繼電器（具有一對接 點，隨膜切換時打開或閉合）。也可以形成雙穩定性微機電 引動器陣列，做為非揮發性記憶、光電顯示器及光學計算 等之應用。該’302專利的圖7a-7b也揭露一個雙穩定性微機 電致動器的具體實施例，其包括一可旋轉的鏡子。然不幸 的是，在該’302專利中所描述，用來形成將可旋轉的鏡子 支持於其上之膜的方法相當複雜，並且傳統的微電子處理 技術可能無法適用。因此，在302專利中所揭露的該等裝置 ，可能還無法與傳統積體電路基材上之電子裝置整合。 因此，雖然以上所描述的微機電裝置其中具有鏡子，仍 舊需要可以重新導引光束的光電子裝置，並有近乎限制繞 射的光學品質，而且其形成與操作方法，必須與傳統之微 電子裝置製造技術相容。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 五、發明説明（ 發明總t 二=明之-目標為提供改善之光電子裝置及其形成 本發明之另一目標為提供 置及其形成與操作方法。’、 ^丨光束的光電子裝 中=二一目標為提供具有可移動之反射微結構於其 中的先电子裝置及其形成與操作方法。 發月《另目標為提供具有近乎限制繞射光學孓質之 裝 在只有最多幾毫米;有光學反射鏡於其中，可以 裝置及其形成與操作方法現極其平坦的微結構光電子 明及其他目標、好處及特徵等，根據本發 具有開口，並且至少延伸穿過其中一部分的基材：在；= 口内提供—有近乎限制繞射品質的鏡子，其與基材以一^ 鏈機械式連接，使得該鏡子 .九 位置。如本發明之閉置旋轉至開啟 線 ”成ί: ，該鏡子以-單晶残背 …成、、厚度約大於10微米、並且為光學反射鏡 孩背層上。該鏡表面可能包含’例如，金或銘金屬，並可 =二=，術施於該背層上。此單晶砂鏡背層在 有應力把於其上時，對翹曲或其他扭曲有極高之阻抗。 根據本發明之另-個具體實施例，該鉸鏈包含二 的欽鏈’對基材提供一機械及電力的連接。—如鎳的：屬夕 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210 X 297公董） -6 488087

層也同樣提供於該鏡背層的背表面上，使得對該開口施以 足夠，度的磁知時’將於該金屬層產生一個力，使用來 將該鏡背層拉至—直立的位置。-個靜電多晶砍夹（clamp) 電極也同樣提供於該單晶石夕鏡背層上。甚至在開口有-足 夠強度的磁场施於其上時，此夹電極可以有利地在一關閉 的位置使用’來夹住該鏡子。因此根據本發明，可以提供 -具有複數個獨立可控制之反射微結構（例如，上托鏡）的 基材。 根據本發月之另-個具體實施例，較佳形成光電子裝置 的方法包括以下步驟：在—基材第-表面之上形成-導電 層，然後從該導電層以形成—無限長㈤㈣延仲穿過該 導電層的溝槽的方式，來形成一鏡背層。該無限長的溝槽 較佳的形成方式’為使用—深反應離子蝕刻(㈣E)的技術 ’ m可以使用—種如氫氧化卸（KOH)的餘刻劑來進 行一各向異性的蝕刻步驟。然後該基材在第二表面有一部 分被移除’來曝光該鏡背層的一前表面。—光學反射鏡表 面然後可以形成於鏡背層的前表面上。該基材也可以包各 -單晶碎（㈣晶圓）的支持層，其厚度約大㈣G微米^ 孩移除部分基材的步驟，可以包含使用深反應離子蚀刻技 術來蝕穿該單晶矽支持層的步驟。 根據本發明的方法，其較佳方式也包括形成_多晶替 鏈的步驟’其附連於該鏡背層之一背表面，並附連至嗜二 電層。該形.成一光學反射鏡表面的步驟，其較佳方式=: 含蒸鍍或是濺鍍一層金或鋁於該鏡背層前表面的步騾Y = -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公嫠） _ 裝 訂 五、發明説明（ 了使鏡背層的磁致動能發生作用，☆ 背表面上H要抑 ％鍍~層鎳於鏡背層的 驟，其較佳方式為包4料成’f形心W鉸鏈的步 鏡背層的背表面）的步;;!—/晶咬靜電夹電極（附連於 成多晶.鉸鏈及多::靜電並 ，以熱氧化由無限長溝槽曝二先行步驟為 式，使用-電絕緣層來填充該無 '=的万 剩餘的開口的填充，可以挨的溝槽。溝槽中任何 於溝槽中，然後平坦化該沉積Γ來與 (flush)的方式。 /、知^層的令表面无滿 墨式的簡里EIE| 圖1 A-II為由圖2中之u丨緩 、 向來看中間結構的剖視 面其不範根據本發明之一第一且贿余 X, ^1- - - , . f 只施例來形成具有上 托叙於其中<光電子裝置較佳的方法。 圖2為根據本發明之該第—且余 4： ”月足男、她例，具有上托鏡於其 中<先包子裝置平面佈局概略圖。 。圖3為圖2中的光電子裝置由3_3,線的方向來看的剖視面 圖=41為由圖5中之4_4’線的方向來看中間結構的 面，不範根據本發明之一第二且-备、 鏡於其中之光電子裝置較佳的方：…1來形成具有上托 圖5為，據本發明之該第二具體實，，具有上托鏡於其 中I光電子裝置之平面佈局概略圖。 圖6為圖5中的光電子裝置由“，線的方向來看的剖視面 488087 A7 B7 五、發明説明（6 較佳具體實施例之說明 現在以參考所附圖式更詳盡地來說明本發明，圖式中示 本發明之較佳具體實施例。然而，本發明可以用許多不同 的形式來具體實施，並不該用於此所示的實施例來限制本 發明；而是說，提供該等具體實施例使得本發明可以透徹 而且完整、完全地將本發明的範圍展現給熟知本技藝之人 士。在圖式中各層及各區域的厚度被誇大，以做清楚示範 之故。在整個說明中，類似的數字表示（refer to)類似的元 件。當提及一元件如一層、區或是基材於另一元件”之上” 時，可以是直接位於其上，也可以有其他元件位於其中。 相反地，當提及一元件’’直接位於另一元件之上”時，就表 示沒有其他元件位於其中。同樣地，當提及一元件被’’連接 ”至，或是與其他元件”耦合’’時，可以是直接連接或耦合， 也可以有其他元件位於其間。相反地，當提及一元件”直接 被連接至”，或是與其他元件”直接耦合”時，表示沒有其他 元件位於其間。 現在請參考圖1A-1I，較佳形成具有上托鏡於其中之光 電裝置之方法，包括形成一絕緣體上矽（SOI)基材1 0。如圖 1 A所示，該絕緣體上矽SOI基材1 0可以包含一具有約大於 100微米厚度的單晶矽晶圓1 2，及一中間電絕緣層1 4，於 該矽晶圓1 2之上表面上。該中間電絕緣層1 4可以用熱氧化 該矽晶圓1 2之上表面而形成。該中間電絕緣層1 4厚度在 0 . 1至0.5微米的範圍為較佳。該絕緣體上矽SOI基材1 0也 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 488087 A7 B7 五、發明説明（7 ) 是以包含一厚度在10微米與100微米之間的導電層16為較 佳，大於50微米更佳。該導電層16可以有一研磨表面，而 此研磨表面可以與中間電絕緣層1 4使用，例如，傳統式晶 圓結合技術來結合（bonded)。或者是，該導電層16可以使 用蟲晶侧向過生長（EL0)技術，形成於中間電絕緣層1 4之 上表面上。一具有厚度在0.1至0.5微米間的矽氮化物層17 也可以形成於該導電層16上。 現在請參考圖1B與圖2，一鏡背層20可以用形成一無限 長之溝槽1 8，其延伸穿過該導電層1 6及曝光該中間電絕緣 層1 4 (其作用為一止蝕刻層）的方式被定義。該鏡背層2 0可 以定義為一長方形層，.當於一開啟位置視察時，其具有大 約為350微米的寬度”WM"及約為250微米的高度''Hm"。 該無限長之溝槽1 8較佳的形成方式為藉由選擇性蝕刻該導 電層1 6，使用一深反應離子蝕刻（DRIE)技術提供高度之選 擇性，及促進具有高深寬比的無限長溝槽1 8之成型。此深 反應離子蝕刻（DRIE)技術可以使用一種深反應離子蝕刻 (DRIE)工具來進行，如 Surface Technology Systems，Ltd.公 司 製作的 Multiplex 工具（見 網 址 http://www.stsystems.com/equip.html)。使用該工具，一具有 寬度為5微米及對應該導電層16厚度（如50微米）之深度的 無限長溝槽.18便可以形成。或者是，該無限長溝槽18可以 至少以使用K0H蝕刻劑的各向異性的蝕刻步驟部分形成。 如圖1 C所示，接下來進行一步騾來縮減溝槽1 8的有效寬 度。成就該步騾的較佳方式，為進行一熱氧化步騾來選擇 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 488087 A7 B7 五、發明説明（8 ) - 生長氧化物襯墊22於該導電層16及該鏡背層2〇(使用矽氮 化物層17為熱氧化光罩）曝光的邊牆之上。對一具有寬度大 約為5微米的溝槽18來說，氧化物襯墊22可以形成大約^微 米的厚度。熟知此項技藝者便明瞭，該氧化物襯墊22的形 成會致使導電層1 6及該鏡背層2 〇的邊牆變得凹下（ 因為位於為等層中的珍原子在熱氧化步驟中將被消耗 —議ed) 了。因此，雖然對—具有寬度大約為5微米的溝 槽18來說，可以形成大約2微米厚度的氧化物襯墊，但是 在熱氧化步驟之後的溝槽丨8寬度為约大於〗微米。 4參考圖1D，接下來進行—步驟，使用一電絕緣材料， 以沉積一摻雜磷的矽玻璃（PSG)覆蓋層於圖1C中的結構之 方式，來填充溝槽18剩餘的開口。該覆蓋層接下來被平坦 化’來在溝槽18定義-犧牲絕緣區24。當沒有形成氧化物 椒塾22 ’而在溝槽18沉積了 _層相當厚的覆蓋層時， 該平坦化的步驟可以包含一化學機械研磨（CMp)步驟。 現在請參考圖1E與圖2，接下來進行一個微影定義的姓 刻步驟’來移除覆蓋梦氮化物層17的部分，並藉此步驟曝 光鏡背層20(接觸開口A ' B與c)背表面選擇的部分，及曝 光延伸至鄰接溝槽18的導電層16的一部分（接觸開口 d)。 接著，-具有厚度約在i微米與3微米間的多晶石夕覆蓋層（如 2微米），沉積於石夕氮化物層17之上，及沉積於導電層⑽ 面曝光之邵分’與鏡背層2〇背表面之上。該多晶矽覆蓋層 接下來被圖案化，來定義一多晶石夕鉸鍵26及一對多晶石夕靜 電夹電極28。根據本發明之-較佳的觀點，在溝槽18中之 i紙張尺度適财國®家鮮(CNS)⑽硫麟撕公奸 11 - 488087 A7 B7 五、發明説明（9 ) 該氧化物襯螯2 2及犧牲絕緣區2 4，在沉積與圖案化步驟中 ’對多曰曰碎覆蓋層提供支持。該多晶碎欽鍵26可以被圖案 化，來具有一 8 - 1 0微米的寬度” w η ”。如圖2與圖3所做最 好的示範，該多晶矽鉸鏈26將鏡背層20與導電層i 6電力及 機械轉合。 現在請參考圖1 F，單晶矽晶圓1 2的背邊接下來使用另一 個深反應離子蝕刻（DRIE)技術來蝕刻，來於曝露該中間絕 緣層1 4的單晶矽晶圓j 2中定義一個開口 i 9。在此〇幻£步 驟中，該中間絕緣層14作用為一止蝕刻層。為了要對鏡背 層20提供機械支持，開口的大小設計為小於由溝槽μ所定 義的鏡背層2G的大小為較佳。然而，因為該靜電夾電極^ 也可以提供足狗的機械支持，使之得以懸^suspend)開口 ^中的鏡背層2G，該開口的大小可以設計為與鏡背層叫目 等或比之為大。 接者=圖1 G與圖2中所#，另一微影定義的姓刻步驟 ^丁於石夕氮化物層17之上，來曝光鏡背層 者此㈣步驟的步驟是，將—具有厚度約在5微米至3^ 米間的鎳金屬層33電鑛於曝光的鏡背1 使用於姓刻矽氮化物展,…、广層2〇月表面。於此’ 被使用為光罩 層17的姓刻光罩也同樣在電鐘步驟中 研:ίΪΐ:::，進行一傳統的^刻步驟，從鏡背層2° == 除中間絕緣層U曝光的部分。接著-光 子反射叙表面30形成於鏡背層1〇的 先 可以以蒸鍍一層金 上。该鏡表面30 ^層2〇則表面上的方式來形成。或 10X297公釐） -12- 488087 A7 B7 上祀鏡於其中的光電 五、發明説明（10 疋，该鏡表面30可以以蒸鍍一層铭金屬於鏡背層2〇前表面 上的方式來形成。該鏡表面30也可以以賤鍍一層金或是銘 金屬於鏡背層2 0前表面上的方式來形成。熟知此項技藝之 人士都知道，這些蒸鍍或是濺鍍金或是鋁金屬來定義鏡表 面30的技術，其結果是該鏡表面30的形成與矽晶圓丨二中的 開口自動對齊（self-aligned)。該鏡背層2〇接著以使用鏡表 面30與矽晶圓12為一蝕刻光罩來進行選擇蝕刻步驟的^式 被釋放。特別的是，可以進行一濕蝕刻步驟，使得該中間 電絕緣層！4變得凹下，並將在溝槽18中的氧化物襯 犧牲絕緣區24移除，如圖U所示。在濕蝕刻步驟完成時， 琢鏡背層2 0將被該多晶矽靜電夾電極2 8與矽晶圓1 2所形成 的狹長突出邊（ledge) 12a所支持。 置的計劃示意圖。如所示，該鏡背層2 〇與導電層丨6以一 晶矽鉸鏈26(其使得鏡背層20可以在開口中從關閉的位 旋轉至一直JL並打開的位置）機械與電力耦合。當在打開 位置時，該鏡背層20可以相對導電層丨6正交地佈 (deposed)。同時也提供一對多晶矽靜電夾電極28。該等 電極28在接觸開口 A與B處連附於鏡背層2〇，並且=核 晶矽鉸鏈26電連接至導電層16(接觸開口 〇)的_第一: 。如圖II與圖3所示，該夾電極28延伸至在導電層㈣ 相對區E與F。碎氮化物層17相對的部分也延伸二導電/ 16與夾電極28端點之間。錢化物層17的該等部分 -靜電勢(_叫在導電層16其下之部分與其相對㈣^ •13- 本紙張尺度制中國國家標準(CNS) A4規格(2ι〇 X 297公爱厂--—--

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極28間形成時，作用為 、、 材料。孩靜電勢感應一向 、匕2用在夹私極28上。一鎳金屬框層3 3也同樣提供 於该鏡$層20上。根據本發明的作者所決定，施—足約強 度的磁場’’ B，’穿過開口 1 9合咸；a _ a L k 1 曰感一向上的力F ι，作用在該 鎳金屬框層33上，將鏡背層2〇旋轉拉至一近乎直立的位置 。此由磁場’ ’ B ”感應向上的力可以被在夾電極2 8與相對之 導電層16相對區間的（wF區從在導電層區被 電，緣）反向的靜電力F2來對抗。因此，即使有足夠強度的 磁場B的存在，該鏡背層2〇也可以被夾在一關閉的位置。 現在請參考圖4A — 4I，根據本發明另一較佳具體實施例 ，形成上托鏡之方法包括形成一基材1 〇的步驟。如圖4 A所 示，該基材10可以包含一具有約大於1〇〇微米厚度的單晶矽 曰曰圓1 2，及一中間電絕緣層i 4於該矽晶圓i 2之上表面上。 該中間電絕緣層1 4可以以熱氧化該矽晶圓〗2之上表面而形 成。該中間電絕緣層1 4有一厚度在〇 · 1至〇 · 5微米為較佳。 該基材10也是以包含一單晶矽導電層16為較佳，其厚度在 10微米與100微米之間，大於50微米為更佳。該導電層16 可以有一研磨表面，而此研磨表面可以與中間電絕緣層i 4 使用，例如，傳統式晶圓結合技術結合。或者是，該導電 層1 6可以使用磊晶側向過生長（EL0)技術，形成於中間電 絕緣層14之上表面上。一具有厚度在(^丨至〇·5微米間的石夕 氮化物層17也可以形成於該導電層16上。 現在請參考圖4B與圖5，一鏡背層20可以以形成一無限 長之溝槽1 8，其延伸穿過該導電層1 6及曝光該中間電絕緣 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂

488087 A7 -----B7 五、發明説明（12 ) 層1 4 (其作用為一止蝕刻層）的方式被定義。該鏡背層2 〇可 以足義為一長方形層，當於一開口位置視察時，其具有大 約為350微米的見度” WM ’’及約為250微米的高度” ηM，，。該 操限長之溝槽1 8較佳的形成方式為藉由選擇性蝕刻該導電 層16，使用一深反應離子蝕刻（DRIE)技術提供高度之選擇 性，及促進具有高深寬比的無限長溝槽18之成型。或者是 ，该無限長溝槽1 8可以使用KOH飯刻劑的一各向異性的蝕 刻步驟形成。 如圖4 C所π，接下來進行一步驟來縮減溝槽丨8的有效寬 度。成就該步驟的較佳方式為，進行一熱氧化步驟來選擇 生長氧化物襯墊22於該導電層16及該鏡背層2〇(使用矽氮 化物層17為熱氧化光罩）曝光的邊牆之上。對一具有寬度大 約為5微米的溝槽丨8來說，氧化物襯墊22可以形成大約7微 米的厚度。 請參考圖4D，接下來進行一步驟，使用一電絕緣材料， 以沉積一摻雜磷的矽玻璃（PSG)覆蓋層於圖4C中的結構之 上的万式，來填充溝槽丨8剩餘的開口。該覆蓋層接下來被 圖案化，來在溝槽18中與矽氮化物層17的表面上，定義一 犧牲絕緣區24’，如所示。現在請參考圖4£與圖$，接下來 ，一具有厚度約在丨微米與3微米間的多晶矽覆蓋層（如2微 米）沉積於矽氮化物層17之上，及沉積於犧牲絕緣區以，上 。該多晶麥覆蓋層接下來被圖案化，來定義—多晶咬鼓鍵 26及一對多晶矽靜電夹電極28，其與鉸鏈26電耦合並相接 觸0 -15 - ¥紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱j 一 / 五 '發明説明（ 13 現在請參考圖4 F，單晶矽晶圓1 2.的一背邊接下來使用一 深反應離子餘刻（DRIE)技術來蝕刻，來於曝露該中間絕緣 層1 4的單晶碎晶圓i 2中定義一個開口 1 9。在此DRIE步騾 中，該中間絕緣層1 4作用為一止蝕刻層。接著，如圖4 〇與 圖5中所示’ 一微影定義的蝕刻步驟進行於矽氮化物層17 <上，來曝光鏡背層2〇的背表面。接著此蝕刻步騾的是， 將一具有厚度約在5微米至3〇微米的鎳金屬層33電鍍於曝 光的叙月層2 0 $表面的步驟。於此，使用於姓刻石夕氣化物 層17的=刻光罩也同樣在電鍍步驟中被使用為光罩。 裝 ^在叫參考圖4 Η，進行一傳統的蝕刻步驟，從鏡背層2 〇 的W研磨表面來移除中間絕緣層14曝光的部分。接著一光 學反射鏡表面30形成於鏡背層1G的前表面上。該鏡表面3〇 可以用备發-層金於鏡背層2〇前表面上的方式來形成。 絲背層2:接著以使用鏡表面3〇與石夕晶圓以―蚀刻光 訂 罩’來進行選擇蚀刻步驟 ’驟的万式被釋放。特別的是，可以 進行一濕蚀刻步驟，祛思& 士卩日& 吏件$中間黾絕緣層1 4變得凹下，並 從溝槽1 8中與靜電决泰访 ^ ^ 包冬28<下，將氧化物襯墊22與犧牲 、·、巴緣£24移除，如圖41所示。 線 現在請特別參考圖5， 置的計劃示意圖。如所示…有上托鏡於其中的光電裝 曰攻4二7 ^觉 以、兄月層2 〇與導電層1 ό以一多 日曰矽鉸鏈26(其使得鏡背 旌Μ 5 一古二* 4 J 乂在開口中從關閉的位置 轉 直""打開的位置）機械耦合。各在^門的彳、田砝 ，辞倍北思9 Π -r、田在打開的位置時 義円層20可以與相對於導電層 提供一對多晶矽靜兩人地佈置。同時也 夕^夹電極28。如圖41與圖6所作最佳的 -16 - 五、發明説明（14 不範，該夾電極28延伸相對區£與下至道兩 化物層相對的部分也延伸於導以6中。石夕氮 之間。石夕氮化物層17的該等部分，;當1=28兩端點 導電層16與其相對的夹電極28間 二 ，。該靜電勢感應-向下的叫作用在夹電 的33也㈣提供於該鏡背層2G上。根據本發明 :作者所決足’施一足夠強度的磁場，，B，，穿過開口 ”备咸 二⑹向上的力Fl，作用在該鎳金屬框層33上，將鏡背層 旋轉拉至-近乎直立的位置。此由磁場，，Β，，感應向上的力 可以用在夹電極28與相對之導電層16的相對區…間的 (E與F區從在導電層16.的G區被電絕緣)反向的靜電力匕來 對抗。因此，即使有足夠強度的磁場B存 2 也可以被夾在一關閉的位置。 ‘層2〇 在圖式與說明之中，揭露的是通常較佳的具體實施例， 而雖然使甩某些特定的字眼，仍然只是為普通及描述之用 ’並不疋用來限制本發明於以下申請專利的範圍。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 488087

   • 一種形成光電裝置的方法，包含以下步驟： 形成一導電層於一具有一第一電絕緣層於其上的基材 之上； 從該導電層形成一鏡背層，藉由形成一延伸穿過該導 電層的溝槽並曝光一第一電絕緣層之第一表面的方式； 移除該基材的一部分及該第一電絕緣層對應的部分， 來曝光該鏡背層之一前表面； 於m鏡背層之前表面上形成一光學反射鏡表面，·及 將該第一電絕緣層凹陷來曝光該溝槽。 2·=申請專利範圍第1項之方法’纟中該形成溝槽的步騾 績接一於該溝槽中形成一犧牲絕緣區的步驟。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該挖深的步驟，包 含選擇㈣該第-電絕緣層，及溝槽中該犧牲絕緣區的 步騾，使用該光學反射鏡表面為一蝕刻光罩。 4 .如中4專利範圍第2項之方法，其中於該溝槽中形成— 犧牲絕緣區的步驟，包含熱氧化由該溝槽曝光之 的至少一個邊牆。 層 5·如申請專利範圍第3項之方法，其中於該溝槽中形成— 犧牲絕緣區的步驟，包含熱氧化由該溝槽曝光之鏡背屉 的至少一個邊艢。 曰 6.如中請專利範圍第3項之方法，其中該於溝槽中形成— 犧牲絕緣區的步驟，包含以下步驟： 熱氧化由溝槽曝光之鏡背層的至少一個邊牆；及 於孩溝槽上沉積一矽玻璃層。 __ -18- 本紙張尺度適JU巾g g家標準(CNS) Μ規格(畑X挪公复)

   絮 7 •如申請專利範圍第2項之方法，其中於溝槽中形成一犧 牲絕緣區的步騾，續接著形成一鉸鏈的步騾。該鉸鏈包 έ在鏡θ層的背表面上及在該犧牲絕緣區上一撓性的材 料。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中該凹下的步驟包含 選擇地姓刻該第一電絕緣層及在溝槽中的該犧牲絕緣區 ’來曝光該鼓缝。 9 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該選擇地蝕刻的步 騾，包含使用該光學反射鏡表面為一蝕刻光罩，選擇地 姓刻該第一電絕緣層及該犧牲絕緣區。 I 〇 .如申请專利範圍第2項之方法，其中於溝槽中形成一犧 牲、心緣區的步驟，續接著形成一多晶矽鉸鏈的步驟，其 L仲於居犧牲、纟巴緣區，並連附於鏡背層的一背表面上。 II ·如申请專利範圍第丨0項之方法，其中該溝槽為一無限長 的溝槽，其定義一多邊形的鏡背層；及其中該形成_多 晶矽鉸鏈的步驟，包含形成一多晶矽鉸鏈，其連附於導 電層延伸至溝槽周邊之外的一部分。 12·如申請專利範圍第6項之方法，其中^溝槽中形成 牲絕緣區的步驟，續接著形成一多晶矽鉸鏈的步驟，其 延伸於矽玻璃層上，並連附於鏡背層的背表面上。 13.如中請專利卿第12項之方法，其中溝槽為—無限長溝 槽；且在其中該形成—多晶錯鏈的步驟包含形成—夕 晶矽鉸鏈，其並與導電層延伸至溝槽周邊之外的一二 連附。 刀 •19- 六 、申请專利範園 A8 B8 C8 D8 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該挖深的步驟包含 違擇地㈣該第-電絕緣層 '熱氧化鏡背層的邊籍及碎 化物破璃層，來曝光該鉸鏈。 15. 如中請專利範則14項之核，其巾該選擇㈣刻的步 驟，包含使用該光學反射鏡表面為m罩，選擇地 蝕刻該第一電絕緣層。 16. 如申請專利範圍第η之方法，其中該導電層包含一具 有厚度約大於10微米的單晶石夕層；及其中該形成光學反 射鏡表面的步驟，包含將該單_層選擇地深反應離子 蝕刻的步驟，來形成一鏡背面。 裝 17. =申請專利範圍第"項之方法，進一步包含形成一第一 靜電夾電極其延伸過溝槽，並連附於該鏡背面背表面的 步驟。 玎 18· ^請專利範圍第17項之方法，其中該從導電層形成鏡 月面的步驟之前，有一形成矽氮化物層於導電層之上的 步驟，且其中該形成一多晶矽鉸鏈的步驟之前，有一選 擇蝕刻該矽氮化物層.來曝光一該導電層的第一部分及曝 光鏡背面背表面第一與第二部分的步驟。 ” 1 9 ·如申請專利範圍第丨8項之方法，其中該形 .. 夕日曰多7叙 鏈及形成一第一靜電夾電極的步驟，包含沉積一多曰矽 ，於導電層曝光的第-部分及曝光鏡背面背表面曝:的 第一與第二部分的步驟。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項之方法，其中該形成一光學反射 叙表面的步驟包含蒸鍍或濺鍍一層金於鏡背面前表面之 -20- 本纸張尺度適财_家標準(CNS) Μ規格(2iQ χ 297公爱) ^ -------

   申請專利範圍 上的步騾。 21·如中請專利範圍第1項之方法，其中該形成-光學反射 i表面的步驟，包含蒸鍍或賤鍍—層金於鏡背面前表 〈上的步驟。 叫 22·如中請專利範圍第16項之方法，其中基材包含—具有尸 度約大於100微米的單晶矽基材；及其中該 予 部分的步驟’包含將該單_基材以深反絲 術選擇地蝕刻的步驟。 虫d技 23.:申請專利範圍第"項之方法，其中該導電層包本一| 裝 微米的單晶碎層；及其中該形成鏡背層 厂’ W從將該導電層以深反應離子餘刻技術的方 式來選擇地蚀刻導電層，來形成一鏡背面的步驟 “·："專利範圍第23項之方法，其中基材包含：具有厚 U大於100微米的單晶矽基材；及其中該移 部分的步驟，包各將咳單曰矽其& ，、 才 術選擇地㈣基材以深反應離子㈣技 25. ::請專利範圍第〗項之方法’其中該移除基材一部分 步^驟，料是將_層鎳金屬電鍍於鏡背面—背表面的 26. :;:請專利範圍第9項之方法’其中該移除基 2驟，接著是將-層鎳金屬電心鏡背面—背表面的 27. ::Π職第Η項之方法’其中該移除基材-部分 的步驟，接者以下幾步驟： -21 本紙張尺度適ϋΤϊΐ家標準(CNS「A4規格(210Χ297公爱） 三梦氮化物層來曝光鏡背面-背表面的-第 ^鍍-層鎮金屬於該鏡背面背表面的第 如申請專利範圍第2〇項之方 ΛΛ ^ / ，/、中該移除基材一部分 的步驟，接著以下幾步驟： 選擇姓刻該石夕氮化物層來曝光鏡背面_背表 三部分；及 私鍍層鎳金屬於Μ鏡背面背表面的第三部分。 29.如中請專利第22項之方法，其中該移除基材一部分 的步驟，接著是將-層鎳金屬電鍍於鏡背面_背表面的 步騾。 30· —種形成光電裝置的方法，包含以下步驟·· 形成一導電層於一基材之第一表面上； 從該導電層形成一鏡背層，以形成一延伸穿過該導電 層的無限長溝槽的方式； 於一位於第一表面延伸對面之第二表面，移除該基材 的一部分，來曝光該鏡背層之一前表面；及 於該鏡背層之前表面上形成一光學反射鏡表面。 3 1 ·如申請專利範圍第3 0項之方法，其中導電層含一具有厚 度約大於1 0微米的單晶矽導電層；及其中該形成鏡背層 的步驟，包含使用深反應離子蝕刻技術於該單晶矽導電 層來蚀刻一無限長溝槽來形成一鏡背面的步驟。 3 2 ·如申請專利範圍第3 〇項之方法，其中基材包含一具有厚 度約大於100微米的單晶矽支持層；及其中該移除基材 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

   “刀的步驟’包含使用深反應離子蝕刻 33矽支持層蝕穿的步騾。 33 · 利範圍第31項之方法，進〆步包含一形成一11 34 、；鏡同層背表面及連附於該導電層的多晶鉸鏈的步騾。 •:申請專利範園第33項之方法，其中形成一光學反射· 面的步驟’包含蒸鍍或濺鍍一層金於鏡背層前表面」 的步騾.。 35.2請專利範圍第34項之方法，進-步包含電鍍一層驾 金屬於鏡背層背表面上的步驟。 36_ :二請專利範圍第33項之方法，其中該形成多晶㈣ 包含形成—連附於鏡背層背表面、及與無限長请 槽重受的多晶矽靜電夾電極。 37·::=ΓΤ3°项之方法’其中該移除基材-部分 至少-邊牆的步驟化化由無限長溝槽曝光的鏡背層之 3 8 .如申请專利範圍第3 4項 甘山、、， 步！ρ，勺八 " / ，/、中該形成多晶鉸鏈的 重：二連附於鏡背層背表面及與無限長溝槽 重璺的夕印矽靜電夾電極的步騾。 J 9 .如申請專利範圍第3 8項之方法，甘 的步驟之前，有一教氧：由P其中該移除基材-部分 至少-«的步驟…限切槽曝光的鏡背層之 復-種形成光電裝置的方法，包含以下步驟. 形成一具有厚度约大於1〇微米的單^ 一絕緣體上矽基材之第一表面· 印夕叙月層，鄰接 D8 申請專利範圍 形成一多晶矽鉸鏈，其將該鏡背層與絕緣體上碎基材 機械耦合； 移除絶緣體上碎基材的一部分於其一第二表面之處， 使用深反應離子蝕刻技術，來曝光該鏡背層之一前表面 :及 於遠鏡背層之前表面上形成一光學反射鏡表面。 4 1 .如申請專利範圍第4 〇項之方法，其中絕緣體上矽基材包 含一具有厚度約大於10微米的單晶矽導電層；及其中該 形成單晶矽鏡背層的步驟，包含使用深反應離子蝕刻技 術，於？茨單晶矽導電層中蝕刻一無限長的溝槽。 如申請專利範圍第4〇項之方法，其中該形成一光學反射 ^表面的步驟，包含蒸鍍或錢鍍-層反射材料於鏡背層 前表面之上。 曰 A如中請專利範圍第42項之方法，其中該反射材料層包含 一從金或鋁金屬組群中所選出之材料。 44.如申請專利範圍第43項之方法，進一步包含電鍍一層錄 金屬於鏡背層背表面上的步驟。 進一步包含電鍍 層鎳 4 5 ·如申請專利範圍第4 〇項之方法 金屬於1¾¾層背表面上的步驟， 其中該形成多晶鉸鏈的 4 6 .如申請專利範圍第4 1項之方法 步驟’包含形成一連附於镑昔 、ΠΤ X說Θ層背表面及與無限長 重疊的多晶石夕靜電夾電極。 曰 47. 如申請專利範圍第4 1項之方法 基材一部分的步驟之前，有一 ’其中該移除絕緣體上石夕 '為氧化由典限長溝槽曝光 -24·

   的鏡t層之至少_邊牆的步驟。 8 ·如申請專利範園第4丨項 並 鏡表面的步帮，勺人二、/、中该形成—光學反射 & ^ 已δ备鍍或濺鍍一層反射材料於鏡背層 則面上的步驟；及其中該形成多晶鉸鏈的步驟，包本 形成-連附於鏡背層背表面及與無限長溝槽: 矽靜電夹電極。 且7夕日曰 49·^請專利範圍第48項之方法，其中該移除絕緣體切 50 沾ί北部刀的步驟之前’有—熱氧化由無限長溝槽曝光 勺鏡背層之至少一邊艢的步騾。 一種光電裝置，包含： ^具有一於其中並至少部分延伸穿過開口之基材，及 從開口 邊艢向内延仲的狹長突出邊； 在開口處的一鏡子，當該鏡在一關閉位置時，該鏡，具 有一端由該狹長突出邊所支持；及 叙鏈，其將該鏡與該基材機械耦合，使得該鏡可以 從關閉位置旋轉至一開口位置。 5 I如申請專利範圍第50項之裝置，丨中該鏡有一光學反射 鏡表面於其上，並會自動對齊開口。 52.如申請專利範圍第5〇項之裝置，其中該鏡包含一具有厚 度約大於1 0微米的單晶矽鏡背層。 53·如申請專利範圍第5丨項之裝置，其中該鏡包含一具有厚 度約大於1 0微米的單晶矽鏡背層。 W如中請專利範圍第5G項之裝置’其中該鉸鏈包含多晶石夕。 55.如申請專利範圍第53項之裝置，其中該鉸鏈包含一連附 -25- A8 B8

   於J早曰曰矽鏡背層一背表面，並與該基材在鄭接開口一 位置的表面連附的環形多晶矽層。 56.如申請專利範圍第53項之裝置，其中該鏡為_長方形， 且長度約大於2〇〇微米。 57·如一申！專利範圍第50項之裝置，其中該鉸鏈包含一連附 於及早日g々鏡背層―背表面，並與該微電子基材在鄰接 開口一位置的表面連附的環形多晶矽層。 58. 如:請專利範圍第5〇項之裝置，其中該微電子基材有— 導電層於其中，當該鏡於關閉位置時，其與該鏡大約同 平面（coplanar)。 59. 如申請專利範圍第冗項之裝置，其中該鏡包含一具有厚 度約大於10微米的單晶碎鏡背層；及其中該鼓鍵包含一 連附於該單晶碎鏡背層—背表面，並與該導電層在鄰接 開口一位置的表面連附的多晶矽層。 60. 如：請專利範圍第59項之裝置，更進一步包含一連附於 該單晶矽鏡背層背表面的靜電多晶矽夾電極。 61·如中請專利範圍第㈣之裝置，其中該靜電多晶碎夹電 極延伸面對該導電層表面。 62. 如中請專㈣圍第叫之裝置，其巾絲材包含一絕緣 體上矽（SOI)基材。 63. 如申請專利範圍第51項之裝置，其中該光學反射鏡表面 包含一從金與鋁金屬组群中選出的材料。 64. 如申請專利範圍第53項之裝置，更進一步包含一金屬框 ’連附於該單晶残背層—背表面，該金屬框具有-區 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公羡)

   、，當-磁場在開口處形成時，足夠致使該 置旋轉至開口位置 65· ^中請專利範圍第64項之裝置，其中該金屬框包含制 屬。 士中μ專利|已圍第5 〇項之裝置’其中該基材包含·· 一具有厚度約大於100微米的單晶矽支持層； 2間氧化物層，於該單晶矽支持層表面上；及 —具有厚度約大於10微米的單晶矽導電層，於該中間 氧化物層上。 ’ 如申叫專利範圍第6 6項之裝置，其中開口延伸穿過單晶 支持層中間氧化物層及單晶矽活動層；其中在單晶 矽支持層中開口-大小，小於在單晶矽活動層中開口大 =及其中當該鏡在—關閉位置時，該鏡端坐（rests)在 讀單晶矽支持層表面上。 如中請專利範圍第52項之裝置，其中該鉸鏈包含多晶石夕。 •如申4專利範圍第53項之裝置，其中該鉸鏈包含多晶石夕。 /ϋ. 一種光電裝置，包含·· 具有一開口於其中的絕緣體上矽基材； 當位於一關閉位置時，一配置於開口的鏡子；以及 一多晶矽鉸鏈，將該鏡與該絕緣體上矽基材耦人， Γ=:以在當一磁場直接從該開口穿過時，：關閉 位置被旋轉至一開口位置。 7 1.如申請專利範圍第70項之裝置，其中該鏡包含： 具有厚度約大於1 〇微米的單晶碎背層；及 -27- 488087 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一光學反射鏡表面，位於該單晶矽背層一前表面上。 7 2 ·如申請專利範圍第7 1項之裝置，進一步包含一連附於該 單晶矽背層背表面之靜電多晶矽夾電極。 73·如申請專利範圍第72項之裝置，其中該靜電多晶矽夾電 極，在關閉位置時，延伸於該絕緣體上矽基材對面，及 對該鏡面提供機械支持。 7 4.如申請專利範圍第7 1項之裝置，其中該光學反射鏡表面 與開口自動對齊。 75. 如申請專利範圍第74項之裝置，其中該光學反射鏡表面 包含一從鋁與金組群中選出的材料。 76. —種操作一光電裝置的方法，該光電裝置包含一具有一 開口於其中之半導體基材，當在關閉位置時，一個配置 於開口中的鏡面，及一個機械耦合該鏡面與半導體基材 的鉸鏈，該方法包含以下步驟： 施以一足夠第一強度的磁場穿過開口，致使該鏡面自 關閉位置繞著鉸鏈旋轉至一開口位置。 7 7 ·如申請專利範圍第7 6項之方法，其中當在關閉位置時， 該裝置包括一連附於該鏡面並延伸至半導體基材一表面 一第一部分對面之靜電多晶矽夾電極；其中鉸鏈包括一 多晶碎叙鍵’其將該鏡面與半導體基材表面一第二部分 電力耦合；及其中該方法進一步包含以下步驟： 將鏡面以於靜電夾電極及半導體基材間施以一靜電勢 的方式，夾在關閉位置’而同時施以足夠第一強度的磁 場穿過開口。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)