TWI536436B - 用於改良環氧樹脂附著在介電層上之自我組合單層之處理 - Google Patents

用於改良環氧樹脂附著在介電層上之自我組合單層之處理 Download PDF

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瑪喬里歐 阿瑞法爾斯 雷汎那恩
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高通微機電系統科技公司
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Description

用於改良環氧樹脂附著在介電層上之自我組合單層之處理
本發明大體而言係關於機電系統,且更特定而言係關於微機電系統器件之製造方法。
本發明主張2011年3月11日申請之名為「用於改良環氧樹脂附著在介電層上之自我組合單層之處理(TREATMENT OF A SELF-ASSEMBLED MONOLAYER ON A DIELECTRIC LAYER FOR IMPROVED EPOXY ADHESION)」且讓與給其受讓人的美國專利申請案第13/046,558號之優先權。先前申請案之揭示內容視為本發明之一部分,且以引用之方式併入本發明中。
機電系統包括具有電及機械元件、致動器、傳感器、感測器、光學組件(例如,鏡面)及電子器件之器件。可按包括(但不限於)微尺度及奈尺度之多種尺度來製造機電系統。舉例而言,微機電系統(MEMS)器件可包括大小範圍為約一微米至數百微米或更大的結構。奈機電系統(NEMS)器件可包括大小小於一微米(包括大小(例如)小於數百奈米)的結構。可使用沈積、蝕刻、微影及/或其他微機械加工製程來產生機電元件,該等微機械加工製程蝕刻掉基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電器件。
一種類型之機電系統器件被稱作干涉調變器(IMOD)。如本文中所使用,術語「干涉調變器」或「干涉光調變 器」指使用光學干涉原理來選擇性地吸收及/或反射光的器件。在一些實施方案中,干涉調變器可包括一對導電板,該對導電板中之一者或兩者可為整體或部分透明及/或反射的,且能夠在被施加適當電信號時相對運動。在一實施方案中,一板可包括沈積於一基板上之一固定層,且另一板可包括以一氣隙與該固定層分離之金屬隔膜。相對於另一板之一板之位置可改變入射於干涉調變器上之光的光學干涉。干涉調變器器件具有廣泛範圍之應用,且預期用於改良現有產品及產生新產品(尤其具有顯示能力之產品)。
可使用沈積、蝕刻、微影及/或其他微機械加工製程產生機電元件,該等微機械加工製程移除基板及/或所沈積材料層之部分或添加層以形成電及機電系統器件。通常在製造程序期間產生機電系統器件中之氣隙(亦即,材料層以開放空間分離之結構中的區)。在一些機電系統器件中,氣隙可塌縮,亦即,可能使兩個分離之材料層彼此接觸,且接著在機電系統器件操作期間返回至其原始狀態。
當兩個分離之材料層彼此接觸時,該等層彼此之附著可防止該兩個材料層返回至其原始分離狀態,從而致使機電系統器件不可操作。兩個此等表面以此方式附著在一起之現象稱作黏滯效應(亦即,靜摩擦效應)。可因水蒸氣而加劇機電系統器件中之黏滯效應。減小機電系統器件中之黏滯效應的方法包括將黏滯效應減小層沈積於兩個分離之材料層上。黏滯效應減小層包括介電層及自我組合單層 (SAM)塗層。
本發明之系統、方法及器件各自具有若干發明態樣,該等態樣中之任何單一態樣皆不單獨負責本文中所揭示之所要屬性。
本發明中所描述之標的之一項發明態樣包括自我組合單層塗層之處理。在一些實施方案中,在一基板之一表面上設置一介電層。在該介電層上形成一自我組合單層。選擇性地處理該自我組合單層之一密封區。藉由環氧樹脂將一組件接合至該自我組合單層之該密封區。
在一些實施方案中,可藉由在氧化氛圍中將該自我組合單層之一密封區選擇性地曝露至紫外光來選擇性地處理該密封區。
在一些實施方案中,選擇性地處理該自我組合單層之一密封區移除該密封區中之該自我組合單層的尾部基團。
在一些實施方案中,在一基板之一表面上設置礬土層。在該礬土層上形成一自我組合單層。藉由使用一遮罩在氧化氛圍中將該自我組合單層之一密封區選擇性地曝露至紫外光來處理該密封區。該遮罩包括界定該密封區之數個開放區。該自我組合單層之該選擇性地處理之密封區包括氧化矽層。藉由環氧樹脂將一組件接合至該自我組合單層之該密封區。
在一些實施方案中,一種裝置包括一基板,該基板包括一表面。一介電層安置於該基板之該表面上。一自我組合 單層安置於該介電層上。該自我組合單層之一密封區包括經處理之該自我組合單層之一部分。藉由環氧樹脂將一蓋體接合至該自我組合單層之該密封區。
本說明書中所描述之標的之一或多項實施方案的細節在隨附圖式及以下描述中予以闡述。其他特徵、態樣及優點自該描述、圖式及申請專利範圍將變得顯而易見。應注意,以下諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
以下實施方式係針對達成描述發明態樣之目的之某些實施方案。然而,可按照眾多不同方式來應用本文中之教示。可在經組態以顯示影像(無論是運動影像(例如,視訊)抑或靜止影像(例如,靜態影像),且無論是文字影像、圖形影像抑或圖片影像)之任一器件中實施該等所描述之實施方案。更特定而言,預期該等實施方案可實施於諸如(但不限於)以下各者之多種電子器件中或與該等電子器件相關聯:行動電話、具備多媒體網際網路功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型電話、藍芽器件、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或攜帶型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧筆記型電腦(smartbook)、印表機、影印機、掃描儀、傳真器件、GPS接收器/導航器、相機、MP3播放器、攝錄影機、遊戲主機、腕錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如,電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(例如,里程錶顯示器等)、駕駛艙控制器及/或顯 示器、攝影機視野顯示器(例如,載具中之後視攝影機之顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標牌、投影儀、建築結構、微波器件、冰箱、立體聲系統、卡式錄影機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電、攜帶型記憶體晶片、洗衣機、乾衣機、洗衣機/乾衣機、封裝(例如,MEMS及非MEMS)、美學結構(例如,關於一件珠寶的影像之顯示)及多種機電系統器件。本文中之教示亦可用於非顯示應用中,諸如(但不限於)電子開關器件、射頻濾波器、感測器、加速度計、陀螺儀、運動感測器件、磁力計、用於消費型電子器件之慣性組件、消費型電子產品之零件、可變電抗器、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造程序、電子測試設備。因此,該等教示並不意欲限於僅在諸圖中描繪之實施方案,而實情為,具有如一般熟習此項技術者將容易清楚之廣泛適用性。
揭示製造具有減小之黏滯效應之可靠機電系統器件的方法。在該等方法之實施方案中,設置基板,該基板具有在該基板之表面上的一介電層。在該介電層上形成一自我組合單層(「SAM」)塗層。接著處理該SAM塗層之一密封區,之後將一組件接合至該SAM塗層之密封區。
該等方法之實施方案可用以藉由一蓋體將一機電系統器件囊封於一基板上。舉例而言,經設計以彼此接觸之機電系統器件之兩個表面可塗佈有介電層及SAM塗層以減小兩個表面之間的黏滯效應。為了囊封一機電系統器件,在一些實施方案中,藉由環氧樹脂將一蓋體接合至該基板,從 而封閉該機電系統器件。該等方法之實施方案改良了該環氧樹脂及該SAM塗層之接合特性。環氧樹脂/SAM塗層接合之改良允許製造在歸因於黏滯效應而失效之前將操作歷時一段較長時間的機電系統裝置。
可實施本發明中所描述之標的之特定實施方案以實現以下潛在優點中之一或多者。改良該環氧樹脂及該SAM塗層之接合特性減少了機電系統器件之黏滯效應失效。當環氧樹脂及SAM塗層接合失效時,囊封於該蓋體與該基板之間的機電系統器件曝露至大氣。大氣包括水蒸氣,水蒸氣可使機電系統器件中之黏滯效應失效加速及/或使黏滯效應加劇。另外,該方法之實施方案允許使用環氧樹脂而藉由一蓋體有效地囊封具有安置於一表面上之機電系統器件的較大基板。
可應用所描述之實施方案之合適機電系統器件的一項實例為反射顯示器件。反射顯示器件可併有干涉調變器(IMOD)以使用光學干涉之原理選擇性地吸收及/或反射入射於其上之光。IMOD可包括一吸收體、一可相對於吸收體移動之反射體及一界定於該吸收體與該反射體之間的光學諧振腔。可將該反射體移動至兩個或兩個以上不同位置,此移動可改變該光學諧振腔之大小且藉此影響該干涉調變器之反射率。IMOD之反射光譜可產生相當寬之光譜帶,其可跨越可見波長而移位以產生不同顏色。可藉由改變該光學諧振腔之厚度(亦即,藉由改變該反射體之位置)來調整該光譜帶之位置。
圖1展示描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列像素中的兩個鄰近像素之等角視圖之實例。該IMOD顯示器件包括一或多個干涉MEMS顯示元件。在此等器件中,該等MEMS顯示元件之像素可處於明亮狀態或暗狀態。在明亮(「鬆弛」、「開通」或「開啟」)狀態下,顯示元件將入射之可見光之大部分反射(例如)給使用者。相比而言,在暗(「致動」、「閉合」或「關斷」)狀態下時,顯示元件幾乎不反射入射之可見光。在一些實施方案中,可顛倒開啟與關斷狀態之光反射性質。可組態MEMS像素以主要在特定波長下反射,從而除實現黑色及白色外,亦實現彩色顯示。
該IMOD顯示器件可包括IMOD之列/行陣列。每一IMOD可包括彼此相距可變且可控制之距離而定位以形成氣隙(亦稱為光學間隙或空腔)的一對反射層,亦即,可移動反射層及固定之部分反射層。該可移動反射層可在至少兩個位置之間移動。在第一位置(亦即,鬆弛位置)中,該可移動反射層可定位於距該固定之部分反射層相對遠之距離處。在第二位置(亦即,致動位置)中,該可移動反射層可定位於較接近該部分反射層處。自該兩個層反射之入射光可取決於該可移動反射層之位置而相長或相消地干涉,從而針對每一像素產生總體反射或非反射狀態。在一些實施方案中,該IMOD可在未致動時處於反射狀態,從而反射可見光譜內之光,且可在致動時處於暗狀態,從而反射可見範圍外之光(例如,紅外光)。然而,在一些其他實施方 案中,IMOD可在未致動時處於暗狀態,且在致動時處於反射狀態。在一些實施方案中,所施加之電壓的引入可驅動像素以改變狀態。在一些其他實施方案中,所施加之電荷可驅動像素以改變狀態。
圖1中之像素陣列之所描繪部分包括兩個鄰近干涉調變器12。在左側IMOD 12(如所說明)中,說明距光學堆疊16預定距離之處於鬆弛位置的可移動反射層14,該光學堆疊16包括一部分反射層。在左側IMOD 12上施加之電壓V0不足以致動可移動反射層14。在右側IMOD 12中,說明接近或鄰近光學堆疊16之處於致動位置的可移動反射層14。在右側IMOD 12上施加之電壓Vbias足以將可移動反射層14維持於致動位置。
在圖1中,大體上在左側用指示入射於像素12上之光的箭頭13及自IMOD 12反射之光15說明像素12之反射性質。儘管未詳細說明,但一般熟習此項技術者應理解,入射於像素12上之光13的大部分將朝向光學堆疊16透射穿過透明基板20。入射於光學堆疊16上之光的一部分將透射穿過光學堆疊16之部分反射層,且一部分將穿過透明基板20反射回。透射穿過光學堆疊16之光13之部分將在可移動反射層14處朝向(且穿過)透明基板20反射回。自光學堆疊16之部分反射層反射之光與自可移動反射層14反射之光之間的干涉(相長或相消)將決定自IMOD 12反射之光15的波長。
光學堆疊16可包括單一層或若干層。該(等)層可包括電極層、部分反射且部分透射層及透明介電層中之一或多 者。在一些實施方案中,光學堆疊16係導電的、部分透明的且部分反射的,且可(例如)藉由將上述層中之一或多者沈積至透明基板20上而製成。該電極層可由諸如各種金屬(例如,氧化銦錫(ITO))之多種材料形成。該部分反射層可由諸如各種金屬(例如,鉻(Cr))、半導體及介電質之部分反射之多種材料形成。該部分反射層可由一或多個材料層形成,且該等層中之每一者可由單一材料或材料之組合形成。在一些實施方案中,光學堆疊16可包括單一厚度之半透明金屬或半導體,其充當光學吸收體及導體兩者,而不同之更多導電層或部分(例如,光學堆疊16或IMOD之其他結構的導電層或部分)可用以在IMOD像素之間傳送(bus)信號。光學堆疊16亦可包括覆蓋一或多個導電層或一導電/吸收層之一或多個絕緣或介電層。
在一些實施方案中,光學堆疊16之該(等)層可圖案化為平行條帶,且可形成顯示器件中之列電極,如下文進一步描述。如熟習此項技術者應理解,術語「圖案化」在本文中用以指遮罩以及蝕刻製程。在一些實施方案中,高度導電且反射之材料(諸如,鋁(Al))可用於可移動反射層14,且此等條帶可形成顯示器件中之行電極。可移動反射層14可形成為所沈積金屬層之一系列平行條帶(正交於光學堆疊16之列電極),以形成沈積於柱18及柱18之間所沈積之介入犧牲材料之頂部上的行。當蝕刻掉該犧牲材料時,可在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成所界定間隙19或光學空腔。在一些實施方案中,柱18之間的間隔可為約1 至1000 μm,而間隙19可為約<10,000埃(Å)。
在一些實施方案中,該IMOD之每一像素(不管在致動狀態抑或鬆弛狀態下)基本上為由固定反射層及移動反射層形成之電容器。在未被施加電壓時,如藉由圖1中之左側之IMOD 12所說明,可移動反射層14維持於機械鬆弛狀態,其中間隙19存在於可移動反射層14與光學堆疊16之間。然而,當電位差(例如,電壓)施加至所選擇列及行中之至少一者時,形成於相應像素處之列電極與行電極之交叉處的電容器變得帶電,且靜電力將該等電極拉動在一起。若所施加電壓超出臨限值,則可移動反射層14可變形且移動從而接近或抵靠光學堆疊16。如藉由圖1中之右側之致動IMOD 12所說明,光學堆疊16內之介電層(圖中未示)可防止層14與16之間短路且控制層14與16之間的分離距離。所表現出之行為係相同的而與所施加電位差之極性無關。儘管陣列中之一系列像素可在一些情形下被稱為「列」或「行」,但一般熟習此項技術者將易於理解,將一個方向稱為「列」且將另一方向稱為「行」係任意的。重申,在一些定向上,可將列視為行,且將行視為列。此外,該等顯示元件可均勻地配置成正交之列及行(「陣列」),或以非線性組態配置,例如,彼此間具有某些位置偏移(「馬賽克」)。術語「陣列」及「馬賽克」可指任一組態。因此,儘管將該顯示器稱為包括「陣列」或「馬賽克」,但在任何情形中,該等元件自身不需要彼此正交地配置,或按均勻分佈安置,而是可包括具有不對稱形狀 及不均勻分佈之元件的配置。
圖2展示併有3×3干涉調變器顯示器之電子器件的系統方塊圖之實例。該電子器件包括處理器21,該處理器21可經組態以執行一或多個軟體模組。除執行作業系統外,處理器21亦可經組態以執行一或多個軟體應用程式,包括web瀏覽程式、電話應用程式、電子郵件程式或其他軟體應用程式。
處理器21可經組態以與陣列驅動器22通信。陣列驅動器22可包括將信號提供至(例如)顯示陣列或面板30之列驅動器電路24及行驅動器電路26。圖1中所說明之IMOD顯示器件之橫截面藉由圖2中之線1-1來展示。儘管圖2為了清楚起見說明IMOD之3×3陣列,但顯示陣列30可含有極大數目之IMOD,且列中之IMOD之數目可與行中之IMOD之數目彼此不同。
圖3展示說明圖1之干涉調變器之可移動反射層位置對所施加電壓之圖的實例。對於MEMS干涉調變器而言,列/行(亦即,共同/分段)寫入程序可利用如圖3中所說明之此等器件之滯後性質。干涉調變器可需要(例如)約10伏特之電位差以使可移動反射層或鏡面自鬆弛狀態改變至致動狀態。當電壓自該值減小時,隨著電壓降回至低於(例如)10伏特,該可移動反射層維持其狀態,然而,直至電壓降至低於2伏特,可移動反射層方完全鬆弛。因此,存在一電壓範圍(如在圖3中所展示,約3伏特至7伏特),其中有一施加電壓窗,在該施加電壓窗內,器件穩定於鬆弛或致動狀 態。此窗在本文中稱為「滯後窗」或「穩定窗」。對於具有圖3之滯後特性之顯示陣列30而言,列/行寫入程序可經設計以一次定址一或多個列,使得在給定列之定址期間,在經定址之列中,待致動之像素經受約10伏特之電壓差,且待鬆弛之像素經受接近零伏特之電壓差。在定址之後,使該等像素經受約5伏特之穩定狀態或偏壓電壓差,使得該等像素保持於先前選通狀態。在此實例中,在經定址之後,每一像素經歷約3伏特至7伏特之「穩定窗」內的電位差。此滯後性質特徵使像素設計(例如,在圖1中所說明)能夠在相同所施加之電壓條件下保持穩定於致動或鬆弛之預先存在的狀態。由於每一IMOD像素(無論處於致動狀態抑或鬆弛狀態)基本上為由固定反射層及移動反射層形成之電容器,因此此穩定狀態可在滯後窗內之一穩定電壓下得以保持,而實質上不消耗或損耗電力。此外,若所施加之電壓電位保持實質上固定,則基本上極少或無電流流動至IMOD像素中。
在一些實施方案中,可藉由根據給定列中之像素之狀態的所要改變(若存在)沿該組行電極以「分段」電壓之形式施加資料信號來產生影像之圖框。可依次定址該陣列之每一列,使得一次一列地寫入圖框。為了將所要資料寫入至第一列中之像素,可將對應於第一列中之像素之所要狀態的分段電壓施加於行電極上,且可將呈特定「共同」電壓或信號之形式的第一列脈衝施加至第一列電極。接著可改變該組分段電壓以對應於第二列中之像素之狀態的所要改 變(若存在),且可將第二共同電壓施加至第二列電極。在一些實施方案中,第一列中之像素不受沿行電極施加之分段電壓之改變影響,且保持於其在第一共同電壓列脈衝期間所設定之狀態。對於整個系列之列(或者,行),可按順序方式重複此程序以產生影像圖框。可藉由以每秒某所要數目個圖框不斷地重複此程序來用新影像資料再新及/或更新圖框。
在每一像素上施加之分段信號與共同信號之組合(亦即,每一像素上之電位差)決定每一像素之所得狀態。圖4展示說明當被施加各種共同及分段電壓時干涉調變器之各種狀態的表之實例。如一般熟習此項技術者將易於理解,可將「分段」電壓施加至行電極或列電極,且可將「共同」電壓施加至行電極或列電極中之另一者。
如圖4中(以及圖5B中所展示之時序圖中)所說明,當沿共同線施加釋放電壓VCREL時,沿共同線之所有干涉調變器元件將置於鬆弛狀態(或者稱為釋放或未致動狀態),而與沿分段線所施加之電壓(亦即,高分段電壓VSH及低分段電壓VSL)無關。特定言之,當沿共同線施加釋放電壓VCREL時,該調變器上之電位電壓(或者稱為像素電壓)在高分段電壓VSH沿此像素之對應分段線施加及低分段電壓VSL沿此像素之對應分段線施加兩種情況時處於鬆弛窗(參見圖3,亦稱為釋放窗)內。
當在共同線上施加保持電壓(諸如,高保持電壓VCHOLD_H或低保持電壓VCHOLD_L)時,干涉調變器之狀態將 保持恆定。舉例而言,鬆弛之IMOD將保持於鬆弛位置中,且致動之IMOD將保持於致動位置中。可選擇保持電壓,使得像素電壓在高分段電壓VSH沿對應分段線施加及低分段電壓VSL沿對應分段線施加兩種情況時將保持於穩定窗內。因此,分段電壓擺動(亦即,高分段電壓VSH與低分段電壓VSL之間的差)小於正穩定窗或負穩定窗之寬度。
當在共同線上施加定址或致動電壓(諸如,高定址電壓VCADD_H或低定址電壓VCADD_L)時,可藉由沿各別分段線施加分段電壓來將資料選擇性地寫入至沿該共同線之調變器。可選擇分段電壓,使得致動取決於所施加之分段電壓。當沿共同線施加定址電壓時,一個分段電壓之施加將導致像素電壓在穩定窗內,從而使像素保持未致動。相比而言,另一分段電壓之施加將導致像素電壓在穩定窗外,從而導致像素致動。引起致動之特定分段電壓可取決於使用哪一定址電壓而變化。在一些實施方案中,當沿共同線施加高定址電壓VCADD_H時,高分段電壓VSH之施加可使調變器保持於其當前位置中,而低分段電壓VSL之施加可引起調變器致動。作為推論,當施加低定址電壓VCADD_L時,分段電壓之效應可相反,其中高分段電壓VSH引起調變器致動,且低分段電壓VSL不影響調變器之狀態(亦即,保持穩定)。
在一些實施方案中,可使用始終在調變器上產生相同極性之電位差的保持電壓、定址電壓及分段電壓。在一些其他實施方案中,可使用使調變器之電位差之極性交替的信 號。調變器上之極性之交替(亦即,寫入程序之極性之交替)可減少或抑制在單一極性之重複寫入操作之後可能發生之電荷積聚。
圖5A展示說明圖2之3×3干涉調變器顯示器中之顯示資料的圖框之圖之實例。圖5B展示可用以寫入圖5A中所說明之顯示資料之圖框的共同及分段信號之時序圖之實例。可將信號施加至(例如)圖2之3×3陣列,其將最終導致圖5A中所說明之線時間60e的顯示配置。圖5A中之致動之調變器處於暗狀態,亦即,反射光之大部分處於可見光譜外以便導致(例如)對檢視者而言。在寫入圖5A中所說明之圖框之前,像素可處於任一狀態,但在圖5B之時序圖中所說明之寫入程序假定每一調變器在第一線時間60a之前已釋放且駐留於未致動狀態中。
在第一線時間60a期間,釋放電壓70施加於共同線1上;施加於共同線2上之電壓始於高保持電壓72,且移動至釋放電壓70;且低保持電壓76沿共同線3而施加。因此,沿共同線1之調變器(共同1,分段1)、(1,2)及(1,3)保持於鬆弛或未致動之狀態歷時第一線時間60a的持續時間,沿共同線2之調變器(2,1)、(2,2)及(2,3)將移動至鬆弛狀態,且沿共同線3之調變器(3,1)、(3,2)及(3,3)將保持於其先前狀態。參看圖4,沿分段線1、2及3施加之分段電壓將不影響干涉調變器之狀態,此係因為在線時間60a期間共同線1、2或3中無一者正經受引起致動之電壓位準(亦即,VCREL-鬆弛及VCHOLD_L-穩定)。
在第二線時間60b期間,共同線1上之電壓移動至高保持電壓72,且沿共同線1之所有調變器保持於鬆弛狀態而無關於所施加之分段電壓,此係因為無定址或致動電壓施加於共同線1上。沿共同線2之調變器歸因於施加釋放電壓70而保持於鬆弛狀態,且當沿共同線3之電壓移動至釋放電壓70時,沿共同線3之調變器(3,1)、(3,2)及(3,3)將鬆弛。
在第三線時間60c期間,藉由將高定址電壓74施加於共同線1上來定址共同線1。因為低分段電壓64在此定址電壓之施加期間沿分段線1及2施加,所以調變器(1,1)及(1,2)上之像素電壓大於調變器之正穩定窗之上限(亦即,電壓差超出預定臨限值),且調變器(1,1)及(1,2)得以致動。相比而言,因為高分段電壓62沿分段線3施加,所以調變器(1,3)上之像素電壓小於調變器(1,1)及(1,2)之像素電壓,且保持於調變器之正穩定窗內;調變器(1,3)因此保持鬆弛。亦在線時間60c期間,沿共同線2之電壓降低至低保持電壓76,且沿共同線3之電壓保持於釋放電壓70,從而使沿共同線2及3之調變器處於鬆弛位置中。
在第四線時間60d期間,共同線1上之電壓返回至高保持電壓72,從而使沿共同線1之調變器處於其各別經定址狀態。共同線2上之電壓降低至低定址電壓78。因為高分段電壓62沿分段線2施加,所以調變器(2,2)上之像素電壓低於調變器之負穩定窗之下限,從而使得調變器(2,2)致動。相比而言,因為沿分段線1及3施加低分段電壓64,所以調變器(2,1)及(2,3)保持於鬆弛位置中。共同線3上之電壓升 高至高保持電壓72,從而使沿共同線3之調變器處於鬆弛狀態。
最後,在第五線時間60e期間,共同線1上之電壓保持於高保持電壓72,且共同線2上之電壓保持於低保持電壓76,從而使沿共同線1及2之調變器處於其各別經定址狀態。共同線3上之電壓升高至高定址電壓74以定址沿共同線3之調變器。由於低分段電壓64施加於分段線2及3上,所以調變器(3,2)及(3,3)致動,同時沿分段線1施加之高分段電壓62使調變器(3,1)保持於鬆弛位置中。因此,在第五線時間60e之結束時,3×3像素陣列處於圖5A中所展示之狀態,且將保持於此狀態,只要保持電壓沿共同線施加即可,而與當正定址沿其他共同線(圖中未示)之調變器時可發生的分段電壓之變化無關。
在圖5B之時序圖中,給定寫入程序(亦即,線時間60a至60e)可包括高保持及定址電壓或低保持及定址電壓之使用。一旦已針對給定共同線完成寫入程序(且將共同電壓設定至極性與致動電壓相同之保持電壓),像素電壓便保持於給定穩定窗內,且直至釋放電壓施加於此共同線上,方經歷該鬆弛窗。此外,因為在定址調變器之前,作為寫入程序之一部分釋放每一調變器,所以調變器之致動時間(而非釋放時間)可決定必要之線時間。具體言之,在調變器之釋放時間大於致動時間之實施方案中,如圖5B中所描繪,可施加釋放電壓歷時長於單一線時間的時間。在一些其他實施方案中,沿共同線或分段線施加之電壓可變化以 慮及不同調變器(諸如,不同顏色之調變器)之致動及釋放電壓的變化。
根據以上闡述之原理操作之干涉調變器的結構細節可廣泛地變化。舉例而言,圖6A至圖6E展示干涉調變器(包括可移動反射層14及其支撐結構)之不同實施方案之橫截面的實例。圖6A展示圖1之干涉調變器顯示器之局部橫截面的實例,其中金屬材料(亦即,可移動反射層14)之條帶沈積於自基板20正交延伸之支撐件18上。在圖6B中,每一IMOD之可移動反射層14形狀大體上為正方形或矩形,且在繫栓(tether)32上於角部處或接近角部而附接至支撐件。在圖6C中,可移動反射層14形狀大體上為正方形或矩形,且自可變形層34垂下,該可變形層34可包括可撓性金屬。可變形層34在可移動反射層14之周邊周圍可直接或間接地連接至基板20。此等連接在本文中稱為支撐柱。圖6C中所展示之實施方案具有將可移動反射層14之光學功能與可移動反射層14之機械功能去耦而產生的額外益處,該等機械功能係由可變形層34實行。此去耦允許用於反射層14之結構設計及材料與用於可變形層34之結構設計及材料獨立於彼此而最佳化。
圖6D展示IMOD之另一實例,其中可移動反射層14包括反射子層14a。可移動反射層14停置於諸如支撐柱18之支撐結構上。支撐柱18使可移動反射層14與下部固定電極(亦即,所說明IMOD中之光學堆疊16的一部分)之分離,使得(例如)當可移動反射層14處於鬆弛位置中時,間隙19 形成於可移動反射層14與光學堆疊16之間。可移動反射層14亦可包括可經組態以充當電極之導電層14c,及支撐層14b。在此實例中,導電層14c安置於遠離基板20之支撐層14b之一側上,且反射子層14a安置於接近基板20之支撐層14b之另一側上。在一些實施方案中,反射子層14a可為導電的,且可安置於支撐層14b與光學堆疊16之間。支撐層14b可包括介電材料(例如,氮氧化矽(SiON)或二氧化矽(SiO2))之一或多個層。在一些實施方案中,支撐層14b可為層之堆疊,諸如,SiO2/SiON/SiO2三層堆疊。反射子層14a及導電層14c中之任一者或兩者可包括(例如)具有約0.5% Cu之Al合金或另一反射金屬材料。在介電支撐層14b上方及下方使用導電層14a、14c可平衡應力且增強導電。在一些實施方案中,出於多種設計目的(諸如,達成可移動反射層14內之特定應力輪廓),反射子層14a及導電層14c可由不同材料形成。
如圖6D中所說明,一些實施方案亦可包括黑色遮罩結構23。黑色遮罩結構23可形成於光學非作用區中(例如,像素之間或柱18下方)以吸收周圍光或漫射光。黑色遮罩結構23亦可藉由抑制光自顯示器之非作用部分反射或透射穿過顯示器之非作用部分來改良顯示器件之光學性質,藉此增加對比率。另外,黑色遮罩結構23可導電且經組態以充當電匯流排層。在一些實施方案中,列電極可連接至黑色遮罩結構23以減小連接之列電極的電阻。可使用包括沈積及圖案化技術之多種方法形成黑色遮罩結構23。黑色遮罩 結構23可包括一或多個層。舉例而言,在一些實施方案中,黑色遮罩結構23包括充當光學吸收體之鉬鉻(MoCr)層、SiO2層及充當反射體及匯流排層之鋁合金,其中厚度之範圍分別為約30 Å至80 Å、500 Å至1000 Å及500 Å至6000 Å。可使用包括光微影及乾式蝕刻之多種技術來圖案化該一或多個層,乾式蝕刻包括(例如)用CF4及/或O2蝕刻MoCr及SiO2層及用Cl2及/或BCl3蝕刻鋁合金層。在一些實施方案中,黑色遮罩23可為標準具或干涉堆疊結構。在此等干涉堆疊黑色遮罩結構23中,導電吸收體可用於在每一列或行之光學堆疊16中的下部固定電極之間傳輸或傳送信號。在一些實施方案中,間隔層35可用以大體上將吸收體層16a與黑色遮罩23中之導電層電隔離。
圖6E展示IMOD之另一實例,其中可移動反射層14為自支撐的。與圖6D相比,圖6E之實施方案並不包括支撐柱18。確切而言,可移動反射層14在多個位置處與下伏光學堆疊16接觸,且可移動反射層14之彎曲提供足夠支撐,使得當干涉調變器上之電壓不足以引起致動時,可移動反射層14返回至圖6E之未致動位置。此處為了清晰起見,展示可含有複數個若干不同層之光學堆疊16,該等不同層包括光學吸收體16a及介電質16b。在一些實施方案中,光學吸收體16a可充當固定電極與部分反射層兩者。
在諸如圖6A至圖6E中所展示之實施方案的實施方案中,IMOD充當直視型器件,其中自透明基板20之正面(亦即,與配置了調變器之面相對之面)檢視影像。在此等實 施方案中,該器件之背部部分(亦即,在可移動反射層14之後的顯示器件之任何部分,包括(例如)圖6C中所說明之可變形層34)可經組態及操作而不影響或負面影響顯示器件之影像品質,此係因為反射層14光學屏蔽該器件之彼等部分。舉例而言,在一些實施方案中,在可移動反射層14之後可包括匯流排結構(未說明),其提供將該調變器之光學性質與該調變器之機電性質(諸如,電壓定址及由此定址產生之移動)分離之能力。另外,圖6A至圖6E之實施方案可簡化諸如圖案化之處理。
圖7展示說明干涉調變器之製造程序80之流程圖的實例,且圖8A至圖8E展示此製造程序80之相應階段之橫截面示意性說明的實例。在一些實施方案中,除實施圖7中未展示之其他區塊外,亦可實施製造程序80以製造(例如)圖1及圖6中所說明之一般類型之干涉調變器。參看圖1、圖6及圖7,程序80始於區塊82,其中在基板20上形成光學堆疊16。圖8A說明形成於基板20上的此光學堆疊16。基板20可為諸如玻璃或塑膠之透明基板,該基板20可為可撓性的或相對剛性且不彎曲的,且可能已經受預先製備處理(例如,清潔)以促進光學堆疊16之有效形成。如上文所論述,光學堆疊16可為導電的、部分透明的且部分反射的,且可(例如)藉由將具有所要性質之一或多個層沈積至透明基板20上而製成。在圖8A中,光學堆疊16包括具有子層16a及16b之多層結構,但在一些其他實施方案中,可包括更多或更少子層。在一些實施方案中,子層16a、16b中之 一者可組態有光學吸收及導電性質兩者(諸如,組合之導體/吸收體子層16a)。另外,子層16a、16b中之一或多者可圖案化為平行條帶,且可形成顯示器件中之列電極。可藉由此項技術中已知之遮罩及蝕刻製程或另一合適製程來執行此圖案化。在一些實施方案中,子層16a、16b中之一者可為絕緣或介電層,諸如,沈積於一或多個金屬層(例如,一或多個反射及/或導電層)上的子層16b。此外,光學堆疊16可圖案化為形成顯示器之列的個別且平行之條帶。
程序80在區塊84處繼續,其中在光學堆疊16上形成犧牲層25。稍後移除(例如,在區塊90處)犧牲層25以形成空腔19,且因此並未在圖1中所說明之所得干涉調變器12中展示犧牲層25。圖8B說明包括形成於光學堆疊16上的犧牲層25之部分製成之器件。在光學堆疊16上形成犧牲層25可包括以經選擇以在後續移除之後提供具有所要設計大小之間隙或空腔19(亦參看圖1及圖8E)的厚度沈積諸如鉬(Mo)或非晶矽(Si)之二氟化氙(XeF2)可蝕刻材料。可使用諸如物理氣相沈積(PVD,例如濺鍍)、電漿增強型化學氣相沈積(PECVD)、熱化學氣相沈積(熱CVD)或旋塗之沈積技術來沈積犧牲材料。
程序80在區塊86處繼續,其中形成支撐結構(例如,如圖1、圖6及圖8C中所說明之柱18)。形成柱18可包括圖案化犧牲層25以形成支撐結構孔隙,接著使用諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋塗之沈積方法將材料(例如,聚合物或無機材料,例如氧化矽)沈積至孔隙中以形成柱18。在 一些實施方案中,形成於犧牲層中之支撐結構孔隙可延伸穿過犧牲層25及光學堆疊16兩者至下伏基板20,使得柱18之下端接觸基板20,如圖6A中所說明。或者,如圖8C中所描繪,形成於犧牲層25中之孔隙可延伸穿過犧牲層25,但不穿過光學堆疊16。舉例而言,圖8E說明支撐柱18之下端與光學堆疊16之上表面接觸。可藉由將一層支撐結構材料沈積於犧牲層25上及圖案化位於遠離犧牲層25中之孔隙處的支撐結構材料之部分來形成柱18或其他支撐結構。支撐結構可位於孔隙內(如圖8C中所說明),但亦可至少部分在犧牲層25之一部分上延伸。如上文所註明,可藉由圖案化及蝕刻製程來執行犧牲層25及/或支撐柱18之圖案化,亦可藉由替代蝕刻方法來執行犧牲層25及/或支撐柱18之圖案化。
程序80在區塊88處繼續,其中形成可移動反射層或隔膜(諸如,圖1、圖6及圖8D中所說明之可移動反射層14)。可藉由使用一或多個沈積製程(例如,反射層(例如,鋁、鋁合金)沈積)以及一或多個圖案化、遮罩及/或蝕刻製程來形成可移動反射層14。可移動反射層14可導電,且被稱為導電層。在一些實施方案中,如圖8D中所展示,可移動反射層14可包括複數個子層14a、14b、14c。在一些實施方案中,該等子層中之一或多者(諸如,子層14a、14c)可包括因光學性質而選擇之高度反射子層,且另一子層14b可包括因機械性質而選擇之機械子層。由於犧牲層25仍存在於在區塊88處形成的部分製成之干涉調變器中,因此可移動 反射層14在此階段通常不可移動。含有犧牲層25之部分製成之IMOD在本文中亦可稱為「未釋放」IMOD。如上文結合圖1所描述,可移動反射層14可圖案化為形成顯示器之行的個別且平行之條帶。
程序80在區塊90處繼續,其中形成空腔(例如,如圖1、圖6及圖8E中所說明之空腔19)。可藉由將犧牲材料25(在區塊84處沈積)曝露至蝕刻劑來形成空腔19。舉例而言,可藉由乾式化學蝕刻(例如,藉由將犧牲層25曝露至氣態或汽化蝕刻劑(諸如,自固態XeF2得到之蒸氣)歷時對移除所要量之材料有效的一段時間)來移除(通常相對於圍繞空腔19之結構選擇性地移除)諸如Mo或非晶Si之可蝕刻犧牲材料。亦可使用可蝕刻犧牲材料及蝕刻方法的其他組合(例如,濕式蝕刻及/或電漿蝕刻)。由於在區塊90期間移除犧牲層25,因此可移動反射層14在此階段之後通常可移動。在移除犧牲材料25之後,所得完全或部分製成之IMOD在本文中可稱為「釋放」IMOD。
如上文所註明,兩個分離之材料層在該兩個層彼此接觸時彼此附著在一些機電系統器件中成為問題。兩個此等層以此方式彼此附著之現象稱作黏滯效應(亦即,靜摩擦效應)。舉例而言,在圖1中所展示之IMOD顯示器件中,當電壓施加至所選擇列及行中之至少一者時,可移動反射層14之表面可變形且移動從而抵靠光學堆疊16之表面。黏滯效應可使此兩個層在電壓被移除時保持接觸,且將期望恢復力來使可移動反射層返回至鬆弛位置。當將IMOD 12偏 置於致動位置中之附著力的和大於將IMOD 12朝向鬆弛位置偏置之恢復力的和時,發生黏滯效應。附著力可包括靜電力、毛細管力、凡得瓦爾力(van der Waals force)及/或氫結合力。恢復力可包括經致動之可移動反射層14的機械張力。諸如在包括奈機電系統(NEMS)器件及微機電系統(MEMS)器件的機電系統器件中,因為隨著器件尺寸減小,附著力變得相對較強且恢復力變得相對較弱,所以黏滯效應隨著器件大小減小而愈加成為問題。
如上文所註明,附著力可包括靜電力、毛細管力、凡得瓦爾力及/或氫結合力。附著力亦可包括其他化學結合力及因所俘獲電荷而產生的力。所有此等附著力隨著可移動組件之間的接觸面積增大而增大。舉例而言,可移動反射層14與光學堆疊16之間的附著力隨著此兩個層之間的接觸面積增大而增大,且隨著此兩個層之間的間隔增大而減小。
在不受任何理論約束之情況下,據信,機電系統器件(包括IMOD顯示器件)之一些實施方案中的黏滯效應至少部分因遺留於彼此接觸之表面上的製造程序之殘餘物而產生。舉例而言,在使用犧牲材料之釋放蝕刻形成圖1中所展示之IMOD 12的光學空腔19時,蝕刻製程之非揮發性產物可作為製造殘餘物而遺留於空腔中。在使用XeF2蝕刻Mo犧牲材料時,非揮發性產物可包括非揮發性含鉬產物(例如,氟氧化鉬)、非揮發性不含鉬產物(例如,來自犧牲材料中之雜質的產物)、殘餘光阻(例如,未完全剝離之光 阻)及其類似者。製造殘餘物之其他來源可包括蝕刻劑與非犧牲材料之反應、藉由釋放蝕刻而曝露至大氣之非犧牲材料的反應、在沈積及/或蝕刻鄰近層時形成的副產物,及鄰近層之間的反應之產物。
圖9展示說明機電系統裝置之製造程序之流程圖的實例。在區塊902處,在一基板之表面上形成包括犧牲材料之一機電系統器件。該機電系統器件可為任一類型之機電系統器件,包括(例如)如上文描述之IMOD器件、陀螺儀器件、加速度計器件或麥克風器件。該基板可包括任一適當材料,該材料包括(但不限於)玻璃、塑膠、半導體材料(例如,矽)及其類似者。該基板表面可包括基板材料及/或形成於該基板上之一或多個其他材料層。待形成之成品機電系統器件可包括空腔或開放空間,使得該機電系統器件之組件能夠彼此相對移動及/或彼此接觸。在一些實施方案中,可藉由使用犧牲材料來形成此等空腔。如上文所註明,犧牲材料之實例包括Mo及非晶Si。上文參看圖7之操作82至88描述了在一基板之表面上形成包括犧牲材料之一機電系統器件的程序之一項實例。一般熟習此項技術者應理解,形成該機電系統器件根據所要實施方案可涉及任何數目之沈積、蝕刻、圖案化、微影及/或其他處理操作。
在區塊904處,自該機電系統器件移除該犧牲材料。如上文所註明,在一些實施方案中,可藉由將該犧牲材料曝露至蝕刻劑來移除該犧牲材料。舉例而言,可藉由乾式化學蝕刻(例如,藉由將該犧牲材料曝露至氣態或汽化蝕刻 劑(諸如,自固態XeF2得到之蒸氣)歷時對移除所要量之材料有效的一段時間)來移除諸如Mo或非晶Si之可蝕刻犧牲材料。亦可使用其他蝕刻方法(例如,濕式蝕刻及/或電漿蝕刻)。舉例而言,鹽酸(HCl)與硝酸(HNO3)之混合物可用以對Mo進行濕式蝕刻。舉例而言,四氟化碳(CF4)電漿可用以對Mo進行電漿蝕刻。
在區塊906處,在該機電系統器件之表面及該基板之表面上形成一介電層。在一些實施方案中,該介電層減小黏滯效應。舉例而言,在該機電系統器件中之表面上形成一介電層可覆蓋剩餘於該等表面上的來自蝕刻製程之殘餘物,藉此極大減小或消除其對黏滯效應的貢獻。高品質介電層(諸如,由原子層沈積(「ALD」)製程產生之介電層)亦可使可在機電系統器件操作期間發生的表面之帶電最小化;在一些情形下,可在機電系統器件操作期間發生的表面之帶電亦可對黏滯效應有貢獻。
在一些實施方案中,藉由ALD製程形成該介電層。ALD為以一或多種化學反應物(亦稱為前驅體)執行的薄膜沈積技術。ALD係基於連續自我限制表面反應。使該等前驅體以氣態順序進入反應腔室,在該反應腔室中,該等前驅體與工件(亦即,正塗佈之該表面或該等表面)接觸。舉例而言,當第一前驅體進入一反應腔室時,第一前驅體被吸收至該表面上。接著,當第二前驅體進入該反應腔室時,該第一前驅體在表面處與該第二前驅體反應。藉由重複地將表面曝露至前驅體之交替順序脈衝,而沈積介電材料薄 膜。ALD製程亦包括將一表面曝露至單一前驅體之順序脈衝的製程,該製程將介電材料薄膜沈積於該表面上。ALD大體上形成保形層,亦即,精確地遵循下伏表面之輪廓的層。因為ALD前驅體以氣態進入反應腔室且並不取決於藉由電漿來活化,且因為ALD反應速率為受表面限制的,所以膜沈積於氣態前驅體可到達且適用於沈積的反應腔室中之所有表面上。
在一些實施方案中,該介電層包括氧化物層(例如,氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿、氧化釔、氧化鉭、摻雜有其他氧化物之氧化矽)、氮化物層(例如,氮化矽)、氮氧化物層或碳化物層。可對氧化矽摻雜之氧化物包括氧化鐠。
在一些實施方案中,該介電層為亦稱為礬土的氧化鋁(Al2O3)。藉由ALD沈積Al2O3之條件為一般熟習此項技術者所知曉,且在一些實施方案中包括使表面與鋁前驅體氣體之脈衝接觸,繼之以與氧前驅體氣體之脈衝接觸。在一些實施方案中,藉由使用三甲基鋁(TMA)作為鋁前驅體氣體且使用水(H2O)或臭氧(O3)中之至少一者作為氧前驅體氣體的ALD來沈積Al2O3。其他合適前驅體氣體為一般熟習此項技術者所知曉。舉例而言,其他合適鋁前驅體氣體包括三異丁基鋁(TIBAL)、三乙基/甲基鋁(TEA/TMA)及氫化二甲基鋁(DMAH)。有關塗佈機電系統器件中之表面的方法及材料之其他描述,參見以引用方式併入本文中的美國專利第7,733,552號。
如上文所註明,藉由ALD沈積之材料沈積於前驅體氣體可到達且適用於沈積的工件之所有表面上。在一些實施方案中,Al2O3或其他介電材料沈積於該機電系統器件以及已製造了該機電系統器件的基板上。在一些其他實施方案中,Al2O3或其他介電材料沈積於該機電系統器件以及上覆在上面已製造了該機電系統器件之基板上的其他材料上。
在一些實施方案中,所沈積之Al2O3層或其他介電層具有約20埃至100埃的厚度。在一些實施方案中,所沈積之Al2O3層或其他介電層具有約20埃至25埃、約25埃至40埃、約40埃至75埃或約75埃至80埃的厚度。該介電層通常足夠厚以遮蔽可能位於該機電系統器件中之表面上的任何殘餘物。然而,介電層不應過厚。舉例而言,IMOD器件中之較厚介電層可轉化為較具剛性之層,該等較具剛性之層可又轉化為用以啟動IMOD器件的較高電壓。另外,在一些實施方案中,存在將該介電層沈積於IMOD或其他機電系統器件中之開放空腔中的有限空間。
雖然介電層改良機電系統器件中之黏滯效應效能,但表面已塗佈有Al2O3或其他介電質之機電系統器件可仍顯現黏滯效應。在不受任何理論約束之情況下,據信,經由一些ALD製程沈積之Al2O3或其他介電質的表面以諸如羥基(-OH)之反應性基團終止。在該機電系統器件之製造或操作期間在該介電層附近自組份(例如,下文所描述之環氧樹脂或乾燥劑)除氣的任何殘餘物或其他化學物質可與該等 反應性基團反應。取決於該等殘餘物或化學物質之性質,此等殘餘物或化學物質可使黏滯效應性質改良或降級。
在區塊908處,在該機電系統器件之經介電質塗佈之表面及該基板之表面上形成一自我組合單層(SAM)塗層。在一些實施方案中,該介電層塗佈有一SAM塗層以進一步減小黏滯效應。如本文中所使用,SAM塗層為兩親媒性分子的組織層。在一些實施方案中,該SAM塗層之兩親媒性分子具有附接至非極性非水溶性烴鏈(亦即,尾部基團)的極性水溶性基團(亦即,頭部基團)。該等兩親媒性分子之頭部基團展示對基板之親和力,且結合至基板。該等兩親媒性分子之尾部基團自頭部基團延伸,且呈現疏水性表面。在機電系統器件中呈現疏水性表面之尾部基團進一步降低表面發生黏滯效應的可能性。
在表面上形成SAM塗層之方法為一般熟習此項技術者所知曉。下文參看圖10B來描述在表面上形成SAM塗層的一種方法。在一些實施方案中,該SAM塗層為有機矽烷或其他矽烷分子或包括有機矽烷或其他矽烷分子。舉例而言,在一些實施方案中,該SAM塗層為氯矽烷(諸如,三氯矽烷)或甲氧基矽烷。在一些實施方案中,SAM塗層之三氯矽烷包括正癸基-三氯矽烷(DTS)、正-十二烷基-三氯矽烷、全氟癸基-三氯矽烷(FDTS)或正-十八烷基三氯矽烷。SAM塗層可進一步包括經胺基官能化之矽烷(包括二甲基胺基矽烷)及烷基矽烷(包括烷基三氯矽烷或烷基三甲氧基矽烷)。
在一些實施方案中,該SAM塗層包括矽氧烷分子(包括有機矽氧烷)。舉例而言,矽氧烷包括六甲基-二-矽氮烷(HMDS)。SAM塗層亦可基於其他種類之化學物質,包括胺、醇及各種酸(包括羧酸及磷酸)。
在一些實施方案中,該SAM塗層之尾部基團包括至少約五個碳原子、小於約十五個碳原子或介於約五個與十五個之間的碳原子,以減小機電系統器件中之黏滯效應。較短尾部基團對黏滯效應之效應可能不及較長尾部基團。然而,較長尾部基團之機械完整性可能不及較短尾部基團之機械完整性;亦即,在兩個經SAM塗佈之表面彼此接觸之機電系統器件操作期間,與較短尾部基團相比,較長尾部基團可較快速地斷裂且失去功效。
在表面上形成SAM塗層之方法包括氣相反應。結果,在一些實施方案中,該SAM塗層塗佈於氣體可達到且適用於沈積的該機電系統器件及該基板所有表面上。
在區塊910處,處理該基板之經介電質塗佈之表面上的該SAM塗層之一部分。處理SAM塗層之方法進一步描述於下文,且在一些實施方案中涉及將該SAM塗層化學及/或物理改質以促進在隨後操作中接合一蓋體。
在區塊912處,將一蓋體接合至該基板,以囊封該機電系統器件。如上文所註明,可因水蒸氣而加劇機電系統器件中之黏滯效應。為了將機電系統器件與大氣中之水蒸氣隔離,在一些實施方案中,將一機電系統器件囊封於一封裝中。在一些實施方案中,該機電系統器件與乾燥劑一起 囊封於一封裝中。該乾燥劑可進一步自該封裝所囊封之容積移除水蒸氣。該蓋體完全圍繞該機電系統器件,且該機電系統器件隔離於該蓋體與製造了該機電系統器件之基板之間。在一些實施方案中,該蓋體藉由環氧樹脂接合至該基板。在一些實施方案中,該囊封製程除減少滲透至該空腔中之濕氣外亦用來對該機電系統器件提供機械保護。
該蓋體可為具有適當機械強度、耐腐蝕性及熱膨脹係數的任何數目之不同材料。在一些實施方案中,該蓋體為玻璃蓋體。玻璃蓋體可為用於顯示器產業中之任一類型之玻璃,包括硼矽酸鹽玻璃。用於顯示器產業中之一種特定玻璃為可購自Corning Incorporated,Corning,New York的Gorilla玻璃。在一些其他實施方案中,該蓋體為不鏽鋼蓋體、鎳鈷鐵合金(例如,可購自Carpenter Technology Corporation,Wyomissing,Pennsylvania的科伐(Kovar)合金)蓋體,或陶瓷材料蓋體。
在一些實施方案中,處理該SAM塗層導致蓋體/基板接合之強度改良。因為該基板塗佈有SAM塗層,所以藉由環氧樹脂將蓋體接合至基板(例如)導致環氧樹脂/SAM塗層界面。在一些實施方案中,處理該SAM塗層導致環氧樹脂/SAM塗層界面的強度改良。如上文所註明,在一些實施方案中,SAM塗層之尾部基團呈現疏水性表面。雖然降低了機電系統器件發生黏滯效應失效的可能性,但若保留該SAM塗層未經處理,則環氧樹脂不可良好地接合至處於該基板之介電層上的該SAM塗層之疏水性表面。
舉例而言,當在環氧樹脂與SAM塗層之界面處存在失效時,可在附著模式或內聚模式中發生失效。附著失效是指在該環氧樹脂與該SAM塗層之間發生脫裂。當在環氧樹脂/SAM塗層界面處發生附著失效時,該環氧樹脂可保持接合至該蓋體,而實質上未有環氧樹脂保持接合至經SAM塗佈之基板表面。相比而言,環氧樹脂密封之內聚失效是指該環氧樹脂自身機械地失效(例如,經由該環氧樹脂中傳播之裂紋)而非發生脫裂失效。當在該環氧樹脂內(並非經由脫裂)發生內聚失效時,該環氧樹脂可保持既接合至該蓋體亦接合至該SAM塗層。亦可在附著模式及內聚模式兩者中發生失效。在一些實施方案中,本文中所描述之方法減小或實質上消除在附著模式或附著/內聚模式中發生的失效。
對於較大基板上之機電系統器件(例如,在對角線為約5.7英吋及5.7英吋以上之基板上的機電系統器件),附著失效較顯著。附著失效可指示經SAM塗佈之基板表面與環氧樹脂之間的弱接合或環氧樹脂與蓋體之間的可能之弱接合。在不受任何理論約束之情況下,據信,針對較大基板而在環氧樹脂至基板表面或至蓋體之接合中觀測到附著失效增大的原因可能為:與較小基板相比,較大基板在處置過程中經受較大量之撓曲或彎曲。當該蓋體與該經SAM塗佈之基板表面之間發生接合失效時,不管處於附著模式抑或內聚模式,該機電系統器件均會曝露至大氣及大氣中的水蒸氣。如上文所註明,可因水蒸氣而加劇機電系統器件 中之黏滯效應,從而導致機電系統器件過早失效。
圖10A展示說明機電系統裝置之製造程序之流程圖的實例。圖10A中之製造程序(例如)可用以黏結蓋體以如上文關於圖9所描述而囊封機電系統器件。圖10B展示說明形成自我組合單層塗層之程序的流程圖之實例。圖11A至圖11E展示在圖10A及圖10B之操作中形成之材料層的俯視示意圖且橫截面示意圖之實例。
首先參看圖10A,在方法1000中之區塊1002處,在一基板之表面上設置一介電層。在一些實施方案中,該基板包括製造於該表面上的機電系統器件。在一些實施方案中,在該基板之表面上設置該介電層之前,在該基板之表面上製造該機電系統器件。
上文描述了在機電系統器件之表面及基板之表面上形成介電層的方法。如上文所註明,在一些實施方案中,該介電層包括氧化物層(例如,氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿、氧化釔、氧化鉭、摻雜有其他氧化物之氧化矽)、氮化物層(例如,氮化矽)、氮氧化物層或碳化物層。
在一些實施方案中,該介電層包括Al2O3層。在一些實施方案中,藉由保形沈積製程(例如,ALD製程)來形成設置於該基板之表面上的介電層。在一些實施方案中,該基板之表面上的介電層為約20埃至100埃厚。
圖11A展示部分製成之器件的俯視示意圖及橫截面示意圖的實例。圖11A之頂部部分描繪俯視示意圖1100,且圖11A之底部部分描繪沿箭頭1-1之方向的橫截面示意圖 1105。
俯視示意圖1100展示基板之表面的視圖。介電層並未展示於俯視示意圖1100中。機電系統器件1104及周邊區域1106包括於該基板之表面上。舉例而言,機電系統器件1104可為機電系統顯示器。周邊區域1106可包括(例如)周邊佈線以及電襯墊及/或安裝襯墊。舉例而言,在IMOD實施方案中,該周邊區域可包括用於安裝機電系統顯示器之驅動器晶片及撓性電路的玻璃上置晶片(COG)襯墊及玻璃上置撓性電路(FOG)襯墊。該基板可具有適於支撐機電系統器件之任一大小。舉例而言,該基板可為邊長約4英吋之正方形,亦即,對角線約5.7英吋的正方形。較小基板可為邊長約1英吋或1英吋以下的正方形。較大基板可為邊長約6英吋或6英吋以上的正方形。該基板可呈除正方形外的其他幾何形狀。舉例而言,該基板可為矩形。在一些實施方案中,該機電系統器件佔用該基板之表面上的多數可用面積。
橫截面示意圖1105展示基板1102包括機電系統器件1104、周邊區域1106及介電層1108。介電層1108安置於機電系統器件1104及周邊區域1106之曝露之外部及內部(未圖示)表面上。舉例而言,在IMOD實施方案中,介電層1108可覆蓋周邊佈線、COG及FOG襯墊以及位於作用IMOD顯示區域中之鏡面下方。除包括周邊佈線、電襯墊及可呈現於周邊區域1106中的其他組件外,周邊區域1106亦包括密封區。密封區係以蓋體密封之區,且大體上圍繞 該機電系統器件之周邊延伸而不覆蓋COG、FOG或經組態以連接至外部組件的其他襯墊。
在方法1000中之區塊1004處,在該介電層上形成一自我組合單層(SAM)塗層。下文關於圖10B進一步描述在該介電層上形成一SAM塗層的方法。在一些實施方案中,該SAM塗層包括有機矽烷或有機矽氧烷。在一些實施方案中,該SAM塗層包括正-癸基-三氯矽烷。上文關於圖9描述了SAM塗層的其他實例。
圖11B展示該介電層上之SAM塗層之橫截面示意圖的實例。橫截面示意圖1150展示基板1102包括機電系統器件1104、周邊區域1106、介電層1108及SAM塗層1110。SAM塗層1110安置於先前塗佈有介電層之表面上;亦即,機電系統器件1104及周邊區域1106之外部及內部(未圖示)表面上。應注意,儘管介電層1108及1110示意性地描繪為平坦層,但其保形地塗佈機電系統器件1104及周邊區域1106的表面。
圖10B展示說明形成自我組合單層塗層之程序的流程圖之實例。舉例而言,方法1050可用於圖10A中之方法1000的區塊1004中,或圖9之方法900中的區塊908中,以在介電層上形成SAM塗層。
在方法1050中之區塊1052處,將該基板置放於一處理腔室中。該處理腔室可為真空腔室,且可包括可允許氣體進入的口。該處理腔室亦可包括用於加熱真空腔室壁或基板支撐件以間接加熱該基板的加熱器。在一些實施方案中, 將該基板加熱至約30至75℃或至約45℃。在一些實施方案中,排空該處理腔室(亦即,在該處理腔室中形成真空)。
在區塊1054處,加熱處於液態之SAM分子(亦即,處於液態之兩親媒性分子),使得該等SAM分子中之一些轉化為氣態。舉例而言,當正-癸基-三氯矽烷(DTS)用作該SAM塗層時,液態DTS可加熱至約95至120℃或約105至110℃。在一些實施方案中,在與該處理腔室分離之第一預備腔室中加熱該等液態SAM分子。在該第一預備腔室中加熱該等液態SAM分子之後,藉由打開該第一預備腔室與一第二預備腔室中之間的閥而使呈氣態之SAM分子進入該第二預備腔室。
在區塊1056處,加熱水以產生水蒸氣。在一些實施方案中,在與該處理腔室分離之第三預備腔室中加熱該水。在該第三預備腔室中加熱該水之後,藉由打開該第三預備腔室與一第四預備腔室之間的閥而使水蒸氣進入該第四預備腔室。
在區塊1058處,將該基板曝露至呈氣態之SAM分子且曝露至水蒸氣。舉例而言,當已在區塊1052處排空該處理腔室時,可藉由打開將該處理腔室連接至該第三預備腔室及該第四預備腔室的該處理腔室之閥而將該基板曝露至呈氣態之SAM分子且曝露至水蒸氣。在將該基板曝露至呈氣態之SAM分子且曝露至水蒸氣之後,該SAM塗層形成於該介電層上。
不受任何理論約束,據信,隨著該SAM塗層正形成,水與SAM分子交聯。此可有助於SAM塗層之耐磨性。在一些實施方案中,該基板曝露至氣態SAM分子,而該基板未曝露至水蒸氣。
返回至圖10A中之方法1000,在區塊1006處,選擇性地處理該SAM塗層之密封區。在一些實施方案中,選擇性地處理該SAM塗層之密封區移除了該密封區中之SAM塗層的尾部基團。在一些實施方案中,選擇性地處理該SAM塗層之密封區改良環氧樹脂或其他附著材料與經處理之SAM塗層的附著。
圖11C展示部分製成之器件的俯視示意圖及橫截面示意圖的實例。圖11C之頂部部分描繪俯視示意圖1160,且圖11C之底部部分描繪沿箭頭1-1之方向的橫截面示意圖1165。
俯視示意圖1160展示SAM塗層1110及SAM塗層之經處理部分1112。沿頂部邊緣及底部邊緣的SAM塗層1110之經處理部分1112的圖案係歸因於用以處理該SAM塗層的方法。 一些方法在處理該SAM塗層時可產生此圖案或其他圖案。
橫截面示意圖1165展示基板1102包括機電系統器件1104、周邊區域1106、介電層1108、SAM塗層1110,及該SAM塗層的經處理部分1112。應注意,雖然該SAM塗層之經處理部分1112示意性地描繪為佔用周邊區域1106的整個寬度,但該SAM塗層之經處理部分1112可佔用周邊區域1106內的較窄帶。
可使用許多不同技術來選擇性地處理該SAM塗層之密封區。如上文所註明,在一些實施方案中,選擇性地處理該SAM塗層之密封區移除該密封區中之SAM塗層的尾部基團。選擇性地處理該密封區指在不顯著影響鄰近於該密封區之SAM塗層之區之情況下處理該密封區。一般熟習此項技術者應理解,可在靠近該SAM塗層之選擇性地處理之密封區的區中發生該SAM塗層之尾部基團的某一少量移除。在一些實施方案中,選擇性地處理該密封區涉及僅移除該密封區中之SAM塗層之尾部基團,而未顯著移除該SAM塗層之任何其他區之尾部基團。
在一些實施方案中,選擇性地處理該密封區包括在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至紫外光。在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至紫外光指在氧化氛圍中將該密封區曝露至紫外光而至少不曝露鄰近於該密封區之區。根據所要實施方案,可藉由選擇性地曝露至紫外光及/或曝露至氧化氛圍來實現此舉。
紫外光具有使得尾部基團可自該SAM塗層移除之波長及強度。紫外光之波長範圍可為約10至400奈米(nm),且紫外光之強度範圍可為約5至17毫瓦/平方公分(mW/cm2)。舉例而言,紫外光可具有約254 nm之波長及約11 mW/cm2的強度。
在紫外光曝露之前可藉由氮氣淨化容納工件之處理腔室歷時約兩分鐘。接著在處理腔室中於氧化氛圍下發生紫外光曝露。舉例而言,適當氧化氛圍可包括實質上純氧、混 合有惰性氣體之氧氣,或空氣。舉例而言,在紫外光曝露期間,可使空氣以約0.5公升/分鐘(L/分鐘)之速率進入處理腔室。在一些實施方案中,氣流及紫外光曝露之持續時間為約300秒。在一些實施方案中,紫外光及氧化氛圍形成臭氧,臭氧與該SAM塗層反應且自該SAM塗層移除尾部基團。在一些其他實施方案中,藉由將氧化氛圍曝露至紫外光而在獨立腔室中形成臭氧或另一氧化劑。接著,可將該SAM塗層之密封區的全部或一部分選擇性地曝露至臭氧。
如上文所描述,SAM塗層為兩親媒性分子層。在一些實施方案中,該等兩親媒性分子具有附接至非極性非水溶性烴鏈(亦即,尾部基團)的極性水溶性基團(亦即,頭部基團)。該等兩親媒性分子之頭部基團展示對基板之親和力,且結合至基板。該等兩親媒性分子之尾部基團自頭部基團延伸,且呈現疏水性表面。在一些實施方案中,如上文所註明,該SAM塗層包括有機尾部基團。在一些實施方案中,選擇性地移除該SAM塗層之密封區中的尾部基團移除該SAM塗層之實質上所有尾部基團。在一些其他實施方案中,選擇性地移除該SAM塗層之密封區中的尾部基團移除該SAM塗層之尾部基團中的一些。在一些實施方案中,選擇性地移除該SAM塗層之密封區中的尾部基團在該介電層上形成氧化矽層。
在一些實施方案中,處理該SAM塗層導致與該環氧樹脂較牢固地結合之表面。舉例而言,一些實施方案包括經由 原子層沈積(ALD)製程形成的該基板上之Al2O3層。如上文所註明,一些ALD製程形成具有以羥基終止之表面的Al2O3層。在一些實施方案中,該SAM塗層為正-癸基-三氯矽烷(DTS)。DTS包括一矽原子、結合至該矽原子之三個氯原子及結合至該矽原子的十個碳原子之烴鏈;該矽原子及該三個氯原子構成頭部基團,且十個碳原子之烴鏈構成尾部基團。當DTS結合至以羥基終止之Al2O3層時,DTS分子之矽原子結合至來自Al2O3表面上之羥基的氧;來自DTS之氯及來自Al2O3層之羥基的氫為此反應之揮發性副產物。所得化學結構為DTS分子之一矽原子結合至Al2O3表面上之兩個氧原子,其中DTS分子之烴鏈自Al2O3表面突出。在不受任何理論約束之情況下,據信,當經DTS塗佈之Al2O3表面曝露至紫外光及藉由紫外光產生的臭氧時,烴鏈被移除,從而在ALD Al2O3之表面上留下單一二氧化矽單層。
在一些實施方案中,使用遮罩來執行在氧化氛圍中將該SAM塗層之密封區曝露至紫外光。在一些實施方案中,該遮罩包括數個開放區,該等開放區界定曝露至紫外光的該SAM塗層之區。在一些其他實施方案中,該遮罩包括對紫外光透明之區,從而界定曝露至紫外光的該SAM塗層之區。該遮罩允許選擇性地處理該SAM塗層之密封區。
圖12A及圖12B展示遮罩之示意圖的實例。在圖12A中,遮罩1200包括(例如)具有切口1204及1206之材料(諸如,金屬)薄片1202。基板可定位於遮罩1200下方,且紫外光可 對準遮罩。如在圖11C中所展示之俯視示意圖1160中一樣,切口1204及1206在該密封區中界定將選擇性地曝露至紫外光的該SAM塗層之部分。該遮罩用來藉由不允許該機電系統器件之外部及內部表面曝露至紫外光而保留機電系統器件1104的SAM塗層。不曝露至紫外光之表面不曝露至臭氧。
在圖12B中,遮罩1250包括對紫外光透明之材料薄片1252與該材料薄片上的金屬層1254。舉例而言,該材料薄片可為石英。金屬1254可沈積於該材料薄片1252上,使得金屬1254足夠厚從而阻斷紫外光。未以金屬層1254覆蓋之材料薄片1252之區在該密封區中界定將選擇性地曝露至紫外光的該SAM塗層之部分。根據特定實施方案,可在遮罩中使用其他圖案。
如上文所註明,可藉由不同技術來執行選擇性地處理該SAM塗層之密封區。在一些實施方案中,選擇性地處理該SAM塗層之密封區包括將該密封區選擇性地曝露至氧化電漿。舉例而言,可將該基板置放於電漿反應腔室中,且將該基板之所選擇區曝露至包括氧化物質之電漿以選擇性地處理該SAM塗層。類似於用於紫外光曝露技術中之遮罩的遮罩可供氧化電漿技術使用。
在一些實施方案中,氧化電漿包括氧化離子及/或自由基物質。在一些實施方案中,該密封區曝露至氧自由基。該電漿可為直接電漿或遠端地產生之電漿。產生直接電漿涉及在容納該基板之區域中觸發電漿。舉例而言,可在停 置了該基板之台座與該基板上方之配氣板之間觸發電漿。在一些實施方案中,可遠端地產生電漿物質並將其饋入至基板曝露區域中。
在一些實施方案中,選擇性地處理該SAM塗層之密封區包括在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至激發能。舉例而言,能夠加熱基板之小表面區域的熱源或雷射可用於氧化氛圍中以選擇性地加熱該SAM塗層之區以移除尾部基團。當該熱源或該雷射可指向基板之特定區域時,在此等實施方案中可能不需要遮罩。除熱能外,激發能包括諸如紫外能、紅外能及微波能的輻射能以及電漿能。上文論述了此等實施方案中的一些實施方案。
在介電層並未塗佈有SAM塗層之一些實施方案中,ALD步驟用以在該介電層之表面上形成矽氧表面。此表面可亦具有與環氧樹脂之良好附著性質。舉例而言,當經由ALD沈積Al2O3介電層時,最後ALD步驟可包括矽前驅體氣體且不包括鋁前驅體氣體。常見矽前驅體氣體之實例包括矽烷及矽烷醇。然而,在此等實施方案中,SAM塗層之任一益處歸因於該介電層未塗佈有SAM塗層而將不會呈現。
返回至圖10中之方法1000,在區塊1008處,藉由環氧樹脂將一組件結合至該SAM塗層之密封區。在一些實施方案中,該基板包括安置於其上之機電系統器件,且該組件為經組態以囊封該機電系統器件的元件之一部分。舉例而言,該組件可為如上文參看圖9描述之蓋體或蓋體的一部分。在一些實施方案中,該組件包括硼矽酸鹽玻璃組件。
圖11D展示具有囊封機電系統器件之蓋體的機電系統裝置之橫截面示意圖之實例。橫截面示意圖1170展示基板1102包括機電系統器件1104、周邊區域1106、介電層1108、SAM塗層1110,及該SAM塗層的經處理部分1112。環氧樹脂1114將蓋體1116接合至該SAM塗層之經處理部分1112。在一些實施方案中,該蓋體為玻璃蓋體。在一些實施方案中,藉由該蓋體來容納乾燥元件1118。儘管環氧樹脂1114示意性地描繪為延伸達周邊區1106之整個寬度,但如上文所指示,環氧樹脂1114可佔用該周邊區的較窄帶以允許近接電襯墊或安裝襯墊及其類似者。
圖11E展示具有囊封機電系統器件之蓋體的機電系統裝置之橫截面示意圖之另一實例。除在圖11E中該機電系統器件製造於該基板之一區上從而使該基板之其他部分或該基板上之上覆層曝露外,圖11E中所展示之裝置類似於圖11D中所展示之裝置。在圖11E中,橫截面示意圖1180展示基板1102包括機電系統器件1104、介電層1108、SAM塗層1110,及該SAM塗層的經處理部分1112。環氧樹脂1114將蓋體1116接合至該SAM塗層之經處理部分1112。
圖13展示蓋體之示意圖的實例。橫截面示意圖1305為沿箭頭1-1之方向的蓋體1116之視圖,且展示凹入區1312。蓋體1116之部分1314藉由環氧樹脂接合至該SAM塗層之經處理部分。該蓋體之仰視示意圖1300展示凹入區1312及部分1314。如上文所註明,在一些實施方案中,該整個蓋體為玻璃。舉例而言,該蓋體可為硼矽酸鹽玻璃。該蓋體可 亦為用於顯示器產業中之任一類型之玻璃。
在一些實施方案中,該環氧樹脂包括紫外光可固化環氧樹脂,且藉由該紫外光可固化環氧樹脂將該組件接合至該SAM塗層之密封區包括藉由將該環氧樹脂曝露至紫外光來固化該環氧樹脂。紫外光可固化環氧樹脂對於一般熟習此項技術者為熟知的。紫外光可固化環氧樹脂之兩項實例為可購自Nagase ChemteX Corp.,Osaka,Japan之XNR5570型及XNR5516型的環氧樹脂。
在一些實施方案中,該環氧樹脂包括熱可固化環氧樹脂,且藉由該熱可固化環氧樹脂將該組件接合至該SAM塗層之密封區包括藉由將該環氧樹脂曝露至高溫來固化該環氧樹脂。熱可固化環氧樹脂對於一般熟習此項技術者為熟知的。
在一些實施方案中,處理該SAM塗層之密封區以自該密封區移除尾部基團改良了環氧樹脂至SAM塗層的附著。舉例而言,對於具有正-癸基-三氯矽烷(DTS) SAM塗層的經由原子層沈積(ALD)製程而形成之Al2O3層而言,如上文所描述,環氧樹脂至經由紫外光曝露處理之DTS塗層的接合之改良根據接合之失效模式而顯而易見。在DTS塗層已曝露至紫外光之狀況下,失效模式大體為內聚模式,其中裂紋在環氧樹脂自身內傳播。在DTS塗層尚未曝露至紫外光之狀況下,失效模式大體為附著模式,其中脫裂發生於環氧樹脂與DTS塗層之間。在不受任何理論約束之情況下,據信,在該DTS得以處理之後,該環氧樹脂較牢固地接合 至該ALD Al2O3之表面上的單一二氧化矽單層上。大體上內聚之失效模式改良了環氧樹脂/DTS界面的強度。
環氧樹脂/SAM塗層接合之改良允許製造具有改良之效能的機電系統裝置。該介電層及該SAM塗層可用來減輕該機電系統裝置之機電系統器件中的黏滯效應。能夠形成於該機電系統裝置之蓋體與基板之間的牢固接合導致在此界面處的失效較少,且又導致該機電系統器件之水蒸氣污染減少。此等效應之總結果為機電系統裝置在歸因於該機電系統器件中之黏滯效應而引起失效之前將操作歷時一段較長時間。
如上文所註明,方法900、1000及1050之實施方案可用以製造機電系統裝置。在一些實施方案中,一裝置包括:一基板,其包括一表面;一介電層,其安置於該基板之該表面上;一自我組合單層(SAM)塗層,其安置於該介電層上;及該SAM塗層之一密封區。該密封區包括已處理之該SAM塗層之一部分。在一些實施方案中,該裝置包括一蓋體,該蓋體藉由環氧樹脂接合至該基板之密封區。在一些實施方案中,該基板包括硼矽酸鹽玻璃。
在一些實施方案中,該裝置中之介電層為約20埃至100埃厚。在一些實施方案中,該裝置中之介電層包括Al2O3層。
在一些實施方案中,該基板進一步包括該基板之器件區。該基板之器件區包括一機電系統器件,且該蓋體經組態以囊封該機電系統器件。在一些實施方案中,該裝置之 機電系統器件包括一顯示器。舉例而言,該顯示器可為IMOD型顯示器或OLED型顯示器。
圖14A及圖14B展示說明包括複數個干涉調變器之顯示器件40的系統方塊圖之實例。舉例而言,顯示器件40可為蜂巢式電話或行動電話。然而,顯示器件40之相同組件或其些許變化亦說明各種類型之顯示器件,諸如電視、電子閱讀器及攜帶型媒體播放器。
顯示器件40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、輸入器件48及麥克風46。外殼41可由包括射出成形及真空成形之多種製造程序中的任一者形成。此外,外殼41可由多種材料中之任一者製成,該等材料包括(但不限於)塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷,或其組合。外殼41可包括可移除部分(圖中未示),該等可移除部分可與具有不同顏色或含有不同標誌、圖片或符號之其他可移除部分互換。
顯示器30可為包括如本文中所描述之雙穩態或類比顯示器之多種顯示器中的任一者。顯示器30亦可經組態以包括平板顯示器,諸如電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD;或非平板顯示器,諸如CRT或其他管式器件。此外,顯示器30可包括如本文中所描述之干涉調變器顯示器。
顯示器件40之組件示意性地說明於圖14B中。顯示器件40包括外殼41,且可包括至少部分封入於外殼41中之額外組件。舉例而言,顯示器件40包括網路介面27,該網路介 面27包括耦接至收發器47之天線43。收發器47連接至處理器21,該處理器21連接至調節硬體52。調節硬體52可經組態以調節信號(例如,對信號進行濾波)。調節硬體52連接至揚聲器45及麥克風46。處理器21亦連接至輸入器件48及驅動器控制器29。驅動器控制器29耦接至圖框緩衝器28且耦接至陣列驅動器22,該陣列驅動器22又耦接至顯示陣列30。電源供應器50可按特定顯示器件40之設計所要求而向所有組件提供電力。
網路介面27包括天線43及收發器47,使得顯示器件40可經由網路與一或多個器件通信。網路介面27亦可具有一些處理能力以減輕(例如)對處理器21之資料處理要求。天線43可傳輸並接收信號。在一些實施方案中,天線43根據包括IEEE 16.11(a)、(b)或(g)之IEEE 16.11標準或包括IEEE 802.11a、b、g或n之IEEE 802.11標準來傳輸並接收RF信號。在一些其他實施方案中,天線43根據藍芽(BLUETOOTH)標準傳輸並接收RF信號。在蜂巢式電話之狀況下,天線43經設計以接收以下信號:分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取(FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料率GSM環境(EDGE)、陸地集群無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取 (HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用以在無線網路(諸如,利用3G或4G技術之系統)內傳達的其他已知信號。收發器47可預處理自天線43接收之信號,使得該等信號可由處理器21接收且進一步操縱。收發器47亦可處理自處理器21接收之信號,使得該等信號可經由天線43自顯示器件40傳輸。
在一些實施方案中,可由接收器替換收發器47。此外,可由可儲存或產生待發送至處理器21之影像資料的影像源替換網路介面27。處理器21可控制顯示器件40之整體操作。處理器21自網路介面27或影像源接收諸如壓縮影像資料的資料,且將該資料處理為原始影像資料或處理成易於處理為原始影像資料的格式。處理器21可將該經處理之資料發送至驅動器控制器29,或發送至圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常指識別一影像內之每一位置處之影像特性的資訊。舉例而言,此等影像特性可包括顏色、飽和度及灰階位準。
處理器21可包括微控制器、CPU或邏輯單元以控制顯示器件40之操作。調節硬體52可包括用於將信號傳輸至揚聲器45且用於自麥克風46接收信號的放大器及濾波器。調節硬體52可為顯示器件40內之離散組件,或可併入於處理器21或其他組件內。
驅動器控制器29可直接自處理器21或自圖框緩衝器28獲得由處理器21產生之原始影像資料,且可適當地重新格式化該原始影像資料以用於高速傳輸至陣列驅動器22。在一 些實施方案中,驅動器控制器29可將該原始影像資料重新格式化為具有類光柵格式之資料流,使得該資料流具有適於跨越顯示陣列30進行掃描之時間次序。接著驅動器控制器29將該經格式化之資訊發送至陣列驅動器22。儘管諸如LCD控制器之驅動器控制器29常作為獨立積體電路(IC)與系統處理器21相關聯,但此等控制器可以許多方式來加以實施。舉例而言,控制器可作為硬體嵌入於處理器21中、作為軟體嵌入於處理器21中,或以硬體形式與陣列驅動器22完全整合。
陣列驅動器22可自驅動器控制器29接收該經格式化之資訊,且可將該視訊資料重新格式化為一組平行波形,該組波形每秒許多次地施加至來自顯示器之x-y像素矩陣的數百且有時數千(或更多)條引線。
在一些實施方案中,驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30適於本文中所描述之任何類型之顯示器。舉例而言,驅動器控制器29可為習知顯示器控制器或雙穩態顯示器控制器(例如,IMOD控制器)。另外,陣列驅動器22可為習知驅動器或雙穩態顯示器驅動器(例如,IMOD顯示器驅動器)。此外,顯示陣列30可為習知顯示陣列或雙穩態顯示陣列(例如,包括IMOD之陣列的顯示器)。在一些實施方案中,驅動器控制器29可與陣列驅動器22整合。此實施方案在諸如蜂巢式電話、腕錶及其他小面積顯示器之高度整合之系統中係常見的。
在一些實施方案中,輸入器件48可經組態以允許(例如) 使用者控制顯示器件40之操作。輸入器件48可包括諸如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤之小鍵盤、按鈕、開關、搖臂、觸敏式螢幕,或者壓敏或熱敏隔膜。麥克風46可組態為顯示器件40之輸入器件。在一些實施方案中,經由麥克風46輸入之語音命令可用於控制顯示器件40之操作。
電源供應器50可包括如此項技術中熟知之多種能量儲存器件。舉例而言,電源供應器50可為可再充電電池,諸如,鎳鎘電池或鋰離子電池。電源供應器50亦可為可再生能源、電容器或太陽能電池(包括塑膠太陽能電池及太陽能電池漆)。電源供應器50亦可經組態以自壁式插座接收電力。
在一些實施方案中,控制可程式性駐留於可位於電子顯示系統中之若干處的驅動器控制器29中。在一些其他實施方案中,控制可程式性駐留於陣列驅動器22中。上述最佳化可按任何數目之硬體及/或軟體組件且按各種組態來加以實施。
可將結合本文中所揭示之實施方案而描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已大體按功能性進行了描述,且在上述各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中予以說明。以硬體抑或軟體實施此功能性取決於特定應用及強加於整個系統上之設計約束。
用以實施結合本文中所揭示之態樣而描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置可藉 由以下各者來實施或執行:經設計以執行本文中所描述之功能的通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任一組合。通用處理器可為微處理器,或任一習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算器件之組合,例如,DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器,或任一其他此組態。在一些實施方案中,特定步驟及方法可由給定功能特有的電路執行。
在一或多項態樣中,所描述之功能可按硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體(包括本說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或其任一組合來實施。本說明書中所描述之標的之實施方案亦可實施為編碼於電腦儲存媒體上的一或多個電腦程式(亦即,電腦程式指令之一或多個模組)以供資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作。
本發明中所描述之實施方案之各種修改對於熟習此項技術者而言可容易顯而易見,且本文中所界定之一般原理可應用於其他實施方案而不偏離本發明之精神或範疇。因此,本發明並不意欲限於本文中所展示之實施方案,而是應符合與本文中所揭示之申請專利範圍、原理及新穎特徵一致之最廣泛範疇。字「例示性」在本文中專門用於意謂「充當實例、例子或說明」。本文中描述為「例示性」之任一實施方案未必解釋為相較於其他實施方案而為較佳或 有利的。另外,一般熟習此項技術者將易於瞭解,術語「上部」及「下部」有時為了易於描述諸圖而使用,且指示對應於在適當定向之頁面上的圖之定向之相對位置,且可能不反映如所實施之IMOD的適當定向。
在獨立實施方案之情況下描述於本說明書中之某些特徵亦可在單一實施方案中以組合形式實施。相比而言,在單一實施方案之情況下所描述之各種特徵亦可在多項實施方案中獨立地或以任一合適子組合形式而實施。此外,儘管上文可將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張,但來自所主張組合之一或多個特徵在一些狀況下可自該組合刪去,且所主張之組合可關於子組合或子組合之變化。
類似地,雖然按特定次序在圖式中描繪了操作,但不應將此情形理解為需要按所展示之特定次序或按順序次序執行此等操作或執行所有所說明之操作來達成所要結果。在某些情況下,多任務及並行處理可為有利的。此外,不應將上述實施方案中之各種系統組件之分離理解為在所有實施方案中需要此分離,且應理解,所描述之程式組件及系統可大體上在單一軟體產品中整合在一起或封裝至多個軟體產品中。另外,其他實施方案處於以下申請專利範圍之範疇內。在一些狀況下,申請專利範圍中所敍述之動作可按不同次序執行且仍達成所要結果。
12‧‧‧干涉調變器/像素
13‧‧‧光
14‧‧‧可移動反射層
14a‧‧‧反射子層/導電層/子層
14b‧‧‧支撐層/子層
14c‧‧‧導電層/子層
15‧‧‧光
16‧‧‧光學堆疊
16a‧‧‧吸收體層/光學吸收體/子層
16b‧‧‧介電質/子層
18‧‧‧支撐柱/支撐件
19‧‧‧間隙/空腔
20‧‧‧透明基板/下伏基板
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
23‧‧‧黑色遮罩結構
24‧‧‧列驅動器電路
25‧‧‧犧牲層/犧牲材料
26‧‧‧行驅動器電路
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧圖框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列/面板
32‧‧‧繫栓
34‧‧‧可變形層
35‧‧‧間隔層
40‧‧‧顯示器件
41‧‧‧外殼
42‧‧‧支撐柱插塞
43‧‧‧天線
44‧‧‧匯流排結構
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧麥克風
47‧‧‧收發器
48‧‧‧輸入器件
50‧‧‧電源供應器
52‧‧‧調節硬體
56‧‧‧處理器
58‧‧‧顯示陣列
60‧‧‧顯示控制器
60a‧‧‧第一線時間
60b‧‧‧第二線時間
60c‧‧‧第三線時間
60d‧‧‧第四線時間
60e‧‧‧第五線時間
62‧‧‧高分段電壓
64‧‧‧低分段電壓
70‧‧‧釋放電壓
72‧‧‧高保持電壓
74‧‧‧高定址電壓
76‧‧‧低保持電壓
78‧‧‧低定址電壓
1102‧‧‧基板
1104‧‧‧機電系統器件
1106‧‧‧周邊區域
1108‧‧‧介電層
1110‧‧‧SAM塗層
1112‧‧‧經處理部分
1114‧‧‧環氧樹脂
1116‧‧‧蓋體
1118‧‧‧乾燥元件
1200‧‧‧遮罩
1202‧‧‧材料薄片
1204‧‧‧切口
1206‧‧‧切口
1250‧‧‧遮罩
1252‧‧‧材料薄片
1254‧‧‧金屬層/金屬
1312‧‧‧凹入區
1314‧‧‧部分
圖1展示描繪干涉調變器(IMOD)顯示器件之一系列像素 中的兩個鄰近像素之等角視圖之實例。
圖2展示說明併有3×3干涉調變器顯示器之電子器件的系統方塊圖之實例。
圖3展示說明圖1之干涉調變器之可移動反射層位置對所施加電壓之圖的實例。
圖4展示說明當被施加各種共同及分段電壓時干涉調變器之各種狀態的表之實例。
圖5A展示說明圖2之3×3干涉調變器顯示器中之顯示資料的圖框之圖之實例。
圖5B展示可用以寫入圖5A中所說明之顯示資料之圖框的共同及分段信號之時序圖之實例。
圖6A展示圖1之干涉調變器顯示器之部分橫截面的實例。
圖6B至圖6E展示干涉調變器之不同實施方案之橫截面的實例。
圖7展示說明干涉調變器之製造程序之流程圖的實例。
圖8A至圖8E展示製造干涉調變器之方法中的各種階段之橫截面示意性說明之實例。
圖9展示說明機電系統裝置之製造程序之流程圖的實例。
圖10A展示說明機電系統裝置之製造程序之流程圖的實例。
圖10B展示說明形成自我組合單層塗層之程序的流程圖之實例。
圖11A至圖11E展示在圖10A及圖10B之操作中形成之材料層的俯視示意圖及橫截面示意圖之實例。
圖12A及圖12B展示遮罩之示意圖的實例。
圖13展示蓋體之示意圖的實例。
圖14A及圖14B展示說明包括複數個干涉調變器之顯示器件的系統方塊圖之實例。
各圖式中類似參考數字及符號指示類似元件。
1102‧‧‧基板
1104‧‧‧機電系統器件
1108‧‧‧介電層
1110‧‧‧SAM塗層
1112‧‧‧經處理部分
1114‧‧‧環氧樹脂
1116‧‧‧蓋體

Claims (33)

  1. 一種接合一組件之方法,其包含:在一基板之一表面上且在安置於該基板上之一機電系統器件上設置一介電層;在該介電層上形成一自我組合單層;選擇性地處理該自我組合單層之一密封區;及藉由環氧樹脂將一組件接合至該自我組合單層之該密封區。
  2. 如請求項1之方法,其中選擇性地處理該自我組合單層之一密封區包括在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至紫外光。
  3. 如請求項2之方法,其中使用一遮罩來執行在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至紫外光,該遮罩包括界定該密封區的數個開放區。
  4. 如請求項2之方法,其中該紫外光及該氧化氛圍形成臭氧。
  5. 如請求項1之方法,其中該自我組合單層包括數個尾部基團,且其中選擇性地處理該自我組合單層之一密封區移除了該密封區中之該自我組合單層之該等尾部基團。
  6. 如請求項1之方法,其中選擇性地處理該自我組合單層之一密封區包括:將該密封區選擇性地曝露至氧化電漿。
  7. 如請求項1之方法,其中選擇性地處理該自我組合單層之一密封區包括:在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝 露至一激發能。
  8. 如請求項1之方法,其中選擇性地處理該自我組合單層之該密封區在該介電層上形成氧化矽層。
  9. 如請求項1之方法,其中該介電層包括礬土層。
  10. 如請求項1之方法,其中藉由一原子層沈積製程而形成設置於該基板之該表面上的該介電層。
  11. 如請求項1之方法,其中該自我組合單層包括有機矽烷或有機矽氧烷。
  12. 如請求項1之方法,其中該自我組合單層包括正-癸基-三氯矽烷。
  13. 如請求項1之方法,其中該組件包括硼矽酸鹽玻璃組件。
  14. 如請求項1之方法,其中該組件為經組態以囊封該機電系統器件的一元件之一部分。
  15. 如請求項1之方法,其進一步包含:在該基板之該表面上製造一機電系統器件;及在該機電系統器件及該基板之該表面上形成該介電層。
  16. 如請求項1之方法,其中該環氧樹脂包括紫外光可固化環氧樹脂,且其中藉由該紫外光可固化環氧樹脂將該組件接合至該自我組合單層之該密封區包括藉由將該環氧樹脂曝露至紫外光來固化該環氧樹脂。
  17. 如請求項1之方法,其中該環氧樹脂包括熱可固化環氧樹脂,且其中藉由該熱可固化環氧樹脂將該組件接合至 該自我組合單層之該密封區包括藉由將該環氧樹脂曝露至一高溫來固化該環氧樹脂。
  18. 一種根據如請求項1之方法製造之器件。
  19. 一種接合一組件之方法,其包含:在一基板之一表面上設置礬土層;在該礬土層上形成一自我組合單層;藉由使用一遮罩在氧化氛圍中將該自我組合單層之一密封區選擇性地曝露至紫外光來選擇性地處理該密封區,該遮罩包括界定該密封區之數個開放區,其中該自我組合單層之該選擇性地處理之密封區包括氧化矽層;及藉由環氧樹脂將一組件接合至該自我組合單層之該密封區。
  20. 如請求項19之方法,其中使用一遮罩來執行在氧化氛圍中將該密封區選擇性地曝露至紫外光,該遮罩包括界定該密封區的數個開放區。
  21. 如請求項19之方法,其中該自我組合單層包括數個尾部基團,且其中選擇性地處理該自我組合單層之一密封區移除了該密封區中之該自我組合單層之該等尾部基團。
  22. 一種機電系統裝置,其包含:一基板,其包括一表面;該基板之一器件區,該基板之該器件區包括一機電系統器件;一介電層,其安置於該基板之該表面上;一自我組合單層,其安置於該介電層上; 該自我組合單層之一密封區,該密封區包括該自我組合單層之一部分,該自我組合單層之該部分包括下列之一或多者:a)一氧化矽層及b)自該自我組合單層之尾部基團移除之頭部基團;及一蓋體,該蓋體藉由環氧樹脂而接合至該自我組合單層之該密封區。
  23. 如請求項22之機電系統裝置,其中該基板包括硼矽酸鹽玻璃。
  24. 如請求項22之機電系統裝置,其進一步包含:該基板之一器件區,該基板之該器件區包括一機電系統器件,其中該蓋體經組態以囊封該機電系統器件。
  25. 如請求項24之機電系統裝置,其中該機電系統器件包括一顯示器。
  26. 如請求項22之機電系統裝置,其中該介電層為約20至100埃厚。
  27. 如請求項22之機電系統裝置,其中該介電層包括礬土層。
  28. 如請求項22之機電系統裝置,其進一步包含:一顯示器;一處理器,其經組態以與該顯示器通信,該處理器經組態以處理影像資料;及一記憶體器件,其經組態以與該處理器通信。
  29. 如請求項28之機電系統裝置,其進一步包含:一驅動器電路,其經組態以將至少一個信號發送至該 顯示器。
  30. 如請求項29之機電系統裝置,其進一步包含:一控制器,其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  31. 如請求項28之機電系統裝置,其進一步包含:一影像源模組,其經組態以將該影像資料發送至該處理器。
  32. 如請求項31之機電系統裝置,其中該影像源模組包括一接收器、一收發器及一傳輸器中的至少一者。
  33. 如請求項28之機電系統裝置,其進一步包含:一輸入器件,其經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳達至該處理器。
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