TWI357984B - Mems devices with unreleased thin film components - Google Patents

Description

1357984 九、發明說明： C發明所屬之技術領域3 發明背景 發明相關領域 5 [0001]本發明通常係與微機電系統（MEMS)裝置有關，而 更明確地說係與干涉儀調變器（iMoDs)的製造有關。 C先前技術3 發明背景 [0002] 干涉儀調變器係為一種MEMS (微機電系統）經在 10 包括有美國專利第 5,835,255、5,986,796、6,040,937、 6,055,090 與美國專利申請案第 09/966,843、09/974,544、 10/082,397、10/084,893 與 10/078,282 的許多專利中描述 與証明之系統裝置，其等在此被併入以供參考。 [0003] —種用於製造MEMS裝置的方法被稱為”表面微 15 機械加工”且包含有一系列之一直重覆直到最後步驟或釋 放步驟的沈積與蝕刻作用。此種方法通常以某種預先沈積 之為薄膜或薄膜前驅物形式的原料開始。這些前驅物可代 表一可定義的構件，其可以在專用設備中大量製造。這個 構件的較詳細描述係係被提供於在此被併入以供參考的專 20 利申請案第10/606,001號中。 [0004] 表面微機械加工技術包含有單石類半導體製程。明 確地說，表面微機械加工技術包含有一系列之利用不同技 術的薄膜沈積作用、照相石版術和蝕刻步驟之組合。前驅 物薄膜可被用來作為最後會產生具有可移動之機械結構的 5 1357984 MEMS裝置之加工順序的起始點。關於這些加工程序的更 多細節係被描述在2002年二月12日提出申請之專利申 請案第10/074,562號中，且其係在此被併入以供參考。 [0005]在MEMS t置的裝運過程中，該機械結構會產生 5 運動且會導致對MEMS裝置的損害。 【發明内容3 發明簡要說明 10 15 20 在-具體例中，本發明提供_種製造微機電系統裝置的方 法。該方法包含製造微機電系統裝置的犧牲層和機械薄 膜。本發明的方法進-步包含有以犧牲層抑制該機械薄膜 的一些運動。該方法至少更谁 更進纟包含有運送該微電機械 系統裝置的犧牲層和機械薄膜。在另一具體例中，本發明 提供-種微機電系統裝置。該裝置至少包含—未釋放的機 械薄膜。該裝置更進-步包含—純架構以在微機電系統 裝置的運送期間’至少抑制該未釋放機械薄膜的_些運動 之犧牲構件^該未釋放機械薄膜係被架構以在該犧牲構 被移除之後係為可動的。 圖式簡要說明 _6]帛i圖顯示在習知技藝中所例示說明之— 體化MEMS加工設備的方塊圖。 [_7]第2圖個顯示結合了前驅物薄膜沈積作用、結構加 工與後端加工之-完全積體化MEMS加工 _〇8]帛3圖顯示一結合 的方塊圖。 Γ構加工與後端加工之一去 積體化MEMS加工設備的方塊圖。 6 1357984 [0009] 第4圖顯示_已經被製造成可以被釋放之 裝置。 [0010] 帛5圖顯示_已經被釋放的MEMs裝置。 C實施方式】 5 發明詳述 [0011] 在本發明的具體例之下列詳細描述中，說明了例如 特定材料、機械與方法的範例之許多數特定的細節，以提 供對於本發明更充分的理解。然而，對於一習於此藝者而 S ’这些特定細節並不_定要被利用以實施本發明。在其 他的範例中，其他為人所熟知的材料、機械與方法並未被 詳細地描述，以避免不必要地模糊了本發明。 _2]廣泛地說，依據本發明的—具體例其製造了一包 ::-可動構件之MEMS |置’而該可動構件的運動係 精著使用-犧牲材料而抑制，所以在運送期間至少可以減 15少對該可動的構件的損傷害。纟一具體例中，該犧牲材 料係在MEMS裝置的製造期間沈積，而該犧牲材料係運 运之後的釋放步驟中移除。該犧牲材料可以藉由一化學項 或相關的钱刻過程來移除’並釋放該可動構件。因此，本 發明的具體例揭示將-MEMS I置製造至可被釋放而未 2〇被釋放的程度，且具有一可以在一大量專用機具中製造的 構件。此-構件然後可被方便地移至進行释放步驟與之後 的加工與包裝步驟的另—個工廠。本發明的優點之一是它 可以滿足製造MEMS裝置的期望，或是在運送之後於 Μ簡裝置上進行後製作業，以在其等各自之具有較低技 7 1357984 術進入門檻的優點之地區進行作業而降低投資支出，因為 進行MEMS裝置的製造並進行該等後製釋放與加工步驟 的一體化設備代表較高的技術門檻，而其比起分離的設備 需要更多的投資支出。本發明的其他優點將可由下述的說 5 明而變得更明顯。 [0013] 2003年六月24曰提出申請的專利申請案第 10/606,001號描述了一沈積薄膜的集合，其可以被用來作 為製造iMoDs的前驅物材料。2〇〇2年二月12曰提出專 利的專利申請案第1〇/〇74 562號（其在此被併入以供參 1〇考）’描述了一種建構干涉儀調變器的製造順序或架構方法 的標準原型，其可以利用上述之前驅物材料。帛i圖代表 單工腐：其包含有產生薄膜前驅物材料1〇2與進 仃結構加工以得到一完整的MEMS結構104的二個製程 部分。 15 20 [0014]第2圓是MEMS製造鏈的較完全圖示。在第2 圖中鉍整合的工廠200 ,包含用於前驅物加工之部分 2 2用於結構加工的部分2〇4,以及用於後端加工的部分 2〇6。後端加工通常係指將MEMS構件與外部世界形成介 面的加工步驟’其可以包含有裝置的封裝、與外部的電子 牛矛”面（即顯示裝置的驅動元件與觸碰式螢幕）、與周 件互連與整合（例如補充顯示裝置的照明）以及其它 步驟。雖然這些過程可以在一大型整合工礙裡面進行，其 常係以'又有其他用途之專用設備來施行。對於MEMS 牛且特別疋對於顯示裝置而言，這需要有一種可以輕易 8 1357984 地將一構件自將其界定的設備（在此具體例中係為加工部 分）轉移到會進行該後端加工的設備。 [0015] 第3圖舉例說明此一概念與其之優點。在第3圖 中，元件符號300代表一僅在由另一個設備所供應之該前 5驅物薄膜上進行該結構加工的工廠。當然，應該注意的是， 如果經濟上或其他因素上值得的話，這個設備可以同時進 行刖驅物處理和結構加工。在任一種情況中，可以藉著在 單一的設備300中進行該結構加工或結構與前驅物加 工，而達到具經濟效益的規模。所產生的構件然後可以被 10供應至一或更多後端加工設備，304，以進一步完成該 MEMS產品的成品。 [0016] 對於在上述的申請案中所描述的結構和加工處理而 言，在該結構性加工中將該工作產物運送至後端加工處理 的一便利時點，就在該釋放步驟之前。第4圖例示說明一 15種MEMS裝置（u—種iM〇D)，其係位在該加工順序的此 一時點。參照第4圖，元件符號4〇〇代表一光學薄膜4〇2 已ϋ尤積與圖案化之基材。犧牲薄膜彻已經被沈積與 圖案化而處於光學薄膜4G2之上’而機械薄膜條係位 在犧牲薄膜404與支持柱408上並與其等連接。 20 [0017]在第5圖中’該釋放步驟已經發生。明择地說該 犧牲薄膜已經被移“留下間隔5G4。支持柱·仍然與 該機械薄膜506維持機械性連接，進而與該基材連接。然 而’該機械薄膜現在可以依照其之設計功能而自由地移 動此#放步驟係為利用一餘刻劑而將犧牲材料轉換成 9 一可以被輕县从、γ 學敍刻過^的社以氣體或液體的形式來粹取之副產物的化 裝並二分=。就是在這個時候，該裝置係可以被封 地互相連接，雖然在-些情況中 後-加工作用可以在釋放作用之前發生。 [0018]不論如h < °，在未釋放狀態中將該MEMS構件從一 έ又備運送至丨丨g & 。。 叹備係為較佳的。首先，無論該運送容 二：計是如何精良’所裝载的構件總是會有暴露於污毕 =其他的非所欲粒子或材料而遭受污染的可能性。將該 =維持在該未釋放狀態下，可以使得此種污染物掉入該 結構的風險最小化， 並使件到達該後製設備時更容易清 理。從機械性的顴點决姜 觀點來看該MEMS構件也是更穩定的。 因此”更易對抗在傳送期間可能發生的例如溫度和機械 震動上的極端環境。此外，這些構件更容易配合對於在某 些製造情況或情形下是有利的儲存或庫存過程。最後，進 行該釋放作用所雲的 斤需的加工益具的取得係相對簡單和便宜 * “其等之人員雖然可能專精於該後製作用所需之 工具與技術，卻可能對在其之前進行的加工部分並為那麼 熟練。在未經釋放的期間進行運送可以將低技術和技巧所 造成的Η梭’並可以加速準備製_祕仏和其他的 構件的團隊所必須處理的製造學習曲線。對於在顯 示裝置領域中通常包括具有許多顯示裝置之大型基材的構 件而言，這種構件係被稱為"將被釋放板件 (ready-to-release-plate)"。 L圈式簡岸L說^明】 1357984 [0006] 第1圖顯示在習知技藝中所例示說明之一完全積 體化MEMS加工設備的方塊圖。 [0007] 第2圖個顯示結合了前驅物薄膜沈積作用、結構加 工與後端加工之一完全積體化MEMS加工設備的方塊圖。 5 [0008]第3圖顯示一結合了結構加工與後端加工之一未 積體化MEMS加工設備的方塊圖。

[0009]第4圖顯示一已經被製造成可以被釋放之MEMS 裝置。

[0010]第5圖顯示一已經被釋放的MEMS裝置。 10 【主要元件符號說明】

100 單一工廠 400 基材 102 產生薄膜前驅物材料製程 402 光學薄膜 104 結構加工以得到完整 404 犧牲薄膜 MEMS結構製程 402 光學薄膜 200 整合式工廠 406 機械薄膜 202 前驅物加工部分 408 支持柱 204 結構加工部分 504 間隔 206 後端加工部分 508 支持柱 300 僅在前驅物薄膜上進行結 506 機械薄膜 構加工的工廠 304 後端加工設備 11

Claims (1)

1. 修正日期：100年08月10日 第93133321號申請案申請專利範圍修正頁 十、申請專利範圍： 種用於製造微機電系統裝置之方法，其包含以下I 驟： V 製造包含-可移動構件的—微機電系統裝置； 以-犧牲材料抑制該可移動構件的運動，使得該 微機電系統裝置可在至少-減低損害該可移動構件的 風險下被運送； 運送該微機電系統裝置，其中運送該微機電系統 裝置包含將該微機電系統裝置從一第一設備運送至一 第二設備； 在該微機電系統裝置被運送後，移除該犧牲材 料；以及 在該犧牲材料被移除後，包裝該微機電系統裝 置。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該移除包含以一 氣體蝕刻劑移除該犧牲材料。 3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該微機電系統裝 置包含使得該微機電系統裝置能夠直接地運作該犧牲 材料的移除的所有功能構件。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該微機電系統裝 置包含一干涉儀調變器。 5. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該犧牲材料係沉 積在一光學薄膜上。 1357984 第93133321號申請案申請專利範圍修正頁 修正日期：1〇〇年08月1〇日 6.如申請專利範圍第】項的方法，更包含沉積一機械薄 膜於該犧牲材料上。 7·如申請專利範圍第Μ的方法，其中該第一設備係〜 結構處理設備。 5 8. Μ請專利範圍第7項的方法，其中該結構處理設備 被安裝來沉積前導薄膜以及以一犧牲材料來抑制該可 移動構件的至少部分運動。 9.如申請專利範圍第i項的方法，其中該第二設備係— 背端的處理設備。 10 1G.如申請專利範圍第9項的方法，其中該背端的處理設 備更被安裝來執行下列之一者：移除該犧牲材料，包 裝該微機電系統裝置，以及與外部電子儀器、介面、 或周圍構件形成互連或整合在一起。 11. 一種用於包裝包含干涉儀調變器之電子裝置的方法， 15 其包含： / 製造包含一可移動構件的一干涉儀調變器； 以一犧牲材料抑制該可移動構件的運動； 運送該干涉儀調變器； 在該干涉儀調變器被運送後，移除該犧牲材料； 20 以及 ’ 在該犧牲材料被移除後，將該干涉儀調變器包 裝成一電子裝置。 12. 如申請專利範圍第u項的方法，其中該移除包含以 一氣體蝕刻劑移除該犧牲材料。 13 1357984 10 15 20 第93133321號申請案申請專利範圍修正胃 修正日期·· 100年〇8月10日 13· ^中請專利範園第U項的方法，其㈣干涉儀調變 器包含使得該干涉儀調變器能夠直接地運作該犧牲材 料的移除的所有功能構件。 14.如申請專利範圍第丨丨項的方法 在製造期間沉積。 I5·如申請專利範圍第11項的方法 沉積在一光學薄膜上。 16·如申請專利範圍第11項的方法 薄膜於該犧牲材料上。 17. 如申請專利範圍第u項的方法’ 器係為部分的干涉儀調變器陣列。 18. 如申請專利範圍第u項的方法， 調變器包含將該干涉儀調變器從—第一設備運送到一 第二設備。 19. 如申請專利範圍第18項的方法，其中該第-設備包 含一結構處理設備。 瓜如申請專利範圍第19項的方法，其中製造—干涉儀 調變器與以-犧牲材料抑制該可移動構件之運動的步 驟係在該結構處理設備中執行 〆 其中該犧牲材料係 其中該犧牲材料係 更包含沉積一機械 其中該干涉儀調變 其中運送該干涉儀 21. 如申請專利範圍第18項的方法其中 含一背端的處理設備。 22. 如申請專利範圍第21項的方法，其中至少下列步驟 之-者係在該背端的處理設備中執行：移除該犧牲材 料’包裝該干涉儀調變器，以及與外部電子儀器介 第二設備包 14 1357984 第93133321號申請案申請專利範圍修正頁 修正日期：100年08月10曰面、或周圍構件形成互連或整合在一起。

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