膜(石墨及類鉆兩者)w及 氣聚合物,及/或低汽壓潤滑劑,W及氯硅烷、姪類氯硅烷、氣碳氯硅烷,例如甲氧基對端娃 燒、全氣化胺基硅烷、硅氧烷及基于駿酸的單體及物種??赏ㄟ^暴露于分子蒸汽或通過前驅 物化合物借助于CVD的分解來施加該些涂層??轨o粘滯力涂層還可通過快口表面的化學變 化(例如通過絕緣表面的氣化、硅烷改質、娃氧化或氨化)來形成
[0120] 供在基于MEMS快口顯示器中使用的一個種類的適合致動器包含用于控制橫向于 顯示襯底或在顯示襯底的平面中的快口運動的順應性致動器梁。用于此些快口組合件的致 動的電壓隨著致動器梁變得更順應性而減少。如果梁經塑形W使得平面內運動相對于平面 外運動而得W優(yōu)選或促進,那么對致動運動的控制也改善。因此,在某些實施方案中,順應 性致動器梁具有矩形橫截面,W使得與所述梁的寬度相比,所述梁是更高或更厚的。
[0121] 長矩形梁相對于在特定平面內彎曲的剛性隨著所述梁在所述平面中的最薄尺寸 的=次方按比例縮放。因此,有利的是減少順應性梁的寬度W減少平面內運動的致動電壓。 然而,當使用常規(guī)光刻設備來界定及制作快口及致動器結構時,梁的最小寬度可限于光學 裝置的分辨率。且盡管光刻設備已經開發(fā)用于界定具有窄特征的光致抗蝕劑中的圖案,但 此設備是昂貴的,且在其上方圖案化可W單次暴露完成的區(qū)域是有限的。針對玻璃或其它 透明襯底的大平面上方的經濟光刻,圖案化分辨率或最小特征大小通常限于幾微米。
[0122] 圖7A到7D展示具有窄側壁梁的實例性快口組合件700的構造階段的等距視圖。 此替代過程產生順應性致動器梁718及720及順應性彈黃梁716 (統(tǒng)稱為"側壁梁716、718 及720"),所述梁具有充分低于對大玻璃面板的常規(guī)光刻限制的寬度。在圖7A到7D中所描 繪的過程中,快口組合件700的順應性梁經形成為由犧牲材料制成的模具上的側壁特征。 所述過程稱為側壁梁過程。
[0123] 形成具有側壁梁716、718及720的快口組合件700的過程,如圖7A中所描繪,W 對第一犧牲材料701的沉積及圖案化開始。第一犧牲材料701中界定的圖案產生開口或通 孔702,最終快口組合件700的錯將形成于所述開口或通孔內。對第一犧牲材料701的沉積 及圖案化在概念上與針對關于圖6A到6E所描述的沉積及圖案化所描述的那些類似,且使 用與其類似的材料及技術。
[0124] 形成側壁梁716、718及720的過程W第二犧牲材料705的沉積及圖案化繼續(xù)。圖 7B展示在對第二犧牲材料705的圖案化之后產生的模具703的形狀。模具703還包含第一 犧牲材料701及其先前界定的通孔702。圖7B中的模具703包含兩個相異水平層級。模 具703的底部水平層級708通過第一犧牲層701的頂部表面建立,且可在其中第二犧牲材 料705已經蝕除的那些區(qū)域中接達。模具703的頂部水平層級710通過第二犧牲材料705 的頂部表面建立。圖7B中所描繪的模具703還包含實質上垂直側壁709。供用作第一犧牲 材料701及第二犧牲材料705的材料在上文相對于圖6A到6E的犧牲層613加W描述。
[0125] 形成側壁梁716、718及720的過程W將快口材料沉積到犧牲模具703的所有經暴 露表面上并加W圖案化繼續(xù),如圖7C中所描繪。供用于形成快口 712的適合材料在上文相 對于圖6A到6E的第一機械層605、導體層607及第二機械層609加W描述。快口材料經 沉積到小于大約2微米的厚度。在某些實施方案中,快口材料經沉積W具有小于大約1. 5 微米的厚度。在某些其它實施方案中,快口材料經沉積W具有小于大約1.0微米的厚度,且 與大約0. 10微米一樣薄。在沉積之后,將快口材料(其為如上文所描述的若干材料的復合 物)圖案化,如圖7C中所描繪。首先,將光致抗蝕劑沉積于快口材料上。然后,將光致抗蝕 劑圖案化。形成到光致抗蝕劑中的圖案經設計W使得快口材料在后續(xù)蝕刻階段之后保持于 快口712的區(qū)中化及錯714處。
[0126] 制造過程W施加各向異性蝕刻繼續(xù),導致圖7C中所描繪的結構。快口材料的各向 異性蝕刻是在等離子氣氛中實施,其中將電壓偏置施加到襯底726或接近于襯底726的電 極。經加偏置的襯底726 (其中電場垂直于襯底726的表面)導致離子W幾乎垂直于襯底 726的角度朝向襯底726加速。此些經加速的離子連同蝕刻化學物導致與平行于襯底726 的方向相比沿垂直于襯底726的平面的方向快得多的蝕刻速率。借此實質上消除對由光致 抗蝕劑保護的區(qū)中的快口材料的底切蝕刻。沿著模具703的垂直側壁709(其實質上平行 于經加速的離子的軌道),快口材料還實質上受保護免于各向異性蝕刻。此受保護側壁快口 材料形成用于支撐快口 712的側壁梁716、718及720。沿著模具703的其它(非經光致抗 蝕劑保護的)水平表面,例如頂部水平表面710或底部水平表面708,快口材料已經通過蝕 刻實質上完全移除。
[0127] 用于形成側壁梁716、718及720的各向異性蝕刻可在RF或DC等離子蝕刻裝置 中實現,只要考慮到供應對襯底726或緊密接近于襯底726的電極的電偏置。針對RF等 離子蝕刻的情形,可通過使襯底支架從激勵電路的接地板斷開連接而獲得等效自偏置,借 此允許襯底電位在等離子中浮動。在某些實施方案中,可能提供蝕刻氣體,例如=氣甲燒 (CHFs)、全氣了締(CaFs)或氯仿(CHCls),其中碳與氨氣兩者及/或碳與氣兩者是蝕刻氣體 中的成分。當連同定向等離子(再次通過對襯底726的電壓偏置實現)時,解放的碳(C)、 氨(H)及/或氣(巧原子可遷移到其中其建立被動或保護性準聚合物涂層的垂直側壁709。 此準聚合物涂層進一步保護側壁梁716、718及720免于蝕刻或化學侵蝕。
[012引形成側壁梁716、718及720的過程是借助移除第二犧牲材料705及第一犧牲材料 701的剩余部分而完成。圖7D中展示結果。移除犧牲材料的過程類似于相對于圖6E所描 述的過程。沉積于模具703的垂直側壁709上的材料保持為側壁梁716、718及720。側壁 梁716用作將錯714機械連接到快口 712的彈黃,且還提供被動恢復力且抵抗由從順應性 梁718及720形成的致動器施加的力。錯714連接到光圈層725。側壁梁716、718及720 是高且窄的。側壁梁716、718及720的寬度(如由模具703的表面形成)類似于如所沉積 的快口材料的厚度。在某些實施方案中,側壁梁716的寬度將與快口 712的厚度相同。在 某些其它實施方案中,梁寬度將為快口 712的厚度的大約1/2。側壁梁716、718及720的 高度由第二犧牲材料705的厚度或換句話說由模具703的深度(如在關于圖7B描述的圖 案化操作期間所產生)確定。只要所沉積快口材料的厚度經挑選小于大約2微米,圖7A到 7D中所描繪的過程將充分適于窄梁的產生。事實上,針對許多應用,0. 1微米到2. 0微米的 厚度范圍是相當適合的。常規(guī)光刻將把圖7A、7B及7C中所示的經圖案化特征限制于大得 多的尺寸,例如允許最小解析特征不小于2微米或5微米。
[0129] 圖7D描繪在上文所描述過程中的釋放操作(產生具有高縱橫比的橫截面的順應 性梁)之后所形成的快口組合件700的等距視圖。只要第二犧牲材料705的厚度例如大于 快口材料的厚度的大約4倍大,梁高度對梁寬度的所得比率將產生為類似比率,即,大于大 約 4:1。
[0130] 任選階段(上文未說明但被包含作為導致圖7C的過程的部分)設及對側壁梁材 料進行各向同性蝕刻W將順應性負載梁720與順應性驅動梁718分離或解禪。舉例來說, 已通過使用各向同性蝕刻來將點724處的快口材料從側壁移除。各向同性蝕刻是所有方向 上的蝕刻速率實質上相同的蝕刻,W使得例如點724的區(qū)中的側壁材料不再受保護。各向 同性蝕刻可在典型等離子蝕刻設備中完成,只要未將偏置電壓施加到襯底726。還可使用濕 式化學或氣相蝕刻技術來實現各向同性蝕刻。在此任選的第四掩蔽及蝕刻階段之前,側壁 梁材料基本上連續(xù)圍繞模具703中的凹入特征的周邊存在。第四掩模及蝕刻階段用于分離 及劃分側壁材料,形成相異的梁718及720。通過光致抗蝕劑施配及經由掩模暴露的第四過 程實現點724處的梁718及720的分離。在此情形中光致抗蝕劑圖案經設計W保護側壁梁 材料免于在所有點處的各向同性蝕刻,分離點724處除外。
[0131] 作為側壁過程中的最終階段,將囊封電介質沉積于側壁梁716、718及720的外部 表面周圍。
[0132] 為了保護沉積于模具703的垂直側壁709上的快口材料及產生實質上均勻橫截面 的側壁梁716、718及720,可遵循某些特定處理準則。舉例來說,在圖7B中,側壁709可經 制成盡可能垂直。垂直側壁709及/或暴露表面處的斜率變得可易受各向異性蝕刻。在某 些實施方案中,垂直側壁709可由圖7B處的圖案化操作(例如W各向異性方式對第二犧 牲材料705的圖案化)產生。額外光致抗蝕劑涂層或硬掩模的使用結合對第二犧牲層705 的圖案化允許在對第二犧牲材料705的各向異性蝕刻中使用侵蝕性等離子及/或高襯底偏 置,同時減輕光致抗蝕劑的過度磨損。垂直側壁709還可W可光成像犧牲材料產生,只要注 意在UV暴露期間控制焦點深度及在抗蝕劑最終固化期間避免過度收縮。
[0133] 在側壁梁處理期間有幫助的另一處理準則設及快口材料沉積的保形性。模具703 的表面可覆蓋有類似厚度的快口材料,而不論那些表面的定向(垂直或水平)如何。此些 保形性可在借助CVD沉積時實現。特定來說,可采用W下保形技術;PECVD、低壓化學氣相沉 積(LPCVD)及原子或自限層沉積(ALD)。在W上CVD技術中,薄膜的生長速率可受表面上的 反應速率限制,而非使表面暴露于源原子的定向通量。在某些實施方案中,垂直表面上生長 的材料的厚度是水平表面上生長的材料的厚度的至少50%。替代地,在提供在電鍛之前涂 覆表面的金屬晶種層之后,可通過無電極電鍛或電鍛從溶液保形地沉積快口材料。
[0134] 導致圖7D中的快口組合件700的過程是四掩模過程,意味著并入有四個相異光刻 階段的過程,其中光敏聚合物是通過經由光掩模照明所期望圖案而曝光。光刻階段(也稱 為掩蔽步驟)是MEMS裝置的制造中最昂貴部分之一,且因此期望形成具有減少數目個掩蔽 階段的制造過程。
[0135] 圖8A展示實例性顯示設備800的一部分的橫截面圖。圖8B展示包含于圖8A的 顯示設備800中的快口組合件801的平面圖。圖8A中所示的橫截面圖是沿著圖8B中的線 8A-8A'截取。顯示設備800包含形成于快口 804上且遠離其延伸的抗靜粘滯力突出部802。 參考圖8A及8B,快口組合件801建立于用作覆蓋薄片的顯示器組合件800的襯底806上, 面向背光807。目P,快口組合件801W稱為MEMS向下配置的配置制作。
[0136] 快口組合件801包含通過負載錯808經由負載梁810支撐于襯底806上方的快口 804??炜?804的一個表面面向襯底806且另一表面面向背光807。接近于負載梁810定位 的驅動梁812通過驅動錯813支撐于襯底806上方。同時,驅動梁812及負載梁810形成 定位于快口 804的任一側上的靜電致動器的相對電極。
[0137]快口 804的面向背光的表面經定位接近于相對襯底(稱為光圈板814)。在某些 實施方案中,光圈板814包含光圈層816。光圈層816包含面向覆蓋薄片襯底的表面及面 向背光的表面,且由光反射層及/或光吸收層形成。在某些實施方案中,光圈層816是通過 將反射層沉積于光圈板814上及將光吸收層沉積于光反射層的頂部上來形成。光透射區(qū) 820 (也稱為光圈)跨越光圈層816定位W允許光通過光圈板814及光圈層816W由對應快 口(例如快口 804)加W調制??炜诮M合件801通過將形成于快口中的光圈815(稱為快口 光圈815)選擇性地移動成與對應光透射區(qū)820對準及不對準來調制光。
[013引在某些實施方案中,快口804的面向背光的表面維持距光圈層816的面向覆蓋薄 片的表面僅數微米。在某些實施方案中,快口804的面向背光的表面與光圈層816的面向 覆蓋薄片的表面之間的間隙介于3微米到10微米之間。在某些其它實施方案中,間隙介于 5微米到7微米之間。
[0139] 快口 804包含從快口 804的平面延伸出的突起817。突起817為快口 804提供額 外剛性且有助于在快口 804處于閉合位置中時截獲通過光圈層的光透射區(qū)820的光,如圖 8A中所示。
[0140] 在跨越一對負載梁810及驅動梁812施加電壓時,在實質上平行于襯底806的平 面中驅動快口 804。然而,由于各種因素,快口 804無法始終完全在所述平面中移動??砂l(fā) 生此平面外運動(非限制性),該歸因于在顯示模塊的操作或封裝期間的電荷累積,或由于 對顯示設備800的機械沖擊。因為快口 804與光圈層816W及通過光透射區(qū)820暴露的光 圈板814之間的間隙如此小,所W存在快口將與兩個表面中的任一者接觸的可能性。如此 一來,快口 804可能由于靜粘滯力而永久性地粘附到光圈層816或經暴露光圈板814。
[0141] 為避免快口 804粘附到光圈層816或光圈板814,顯示設備800包含形成于快口 804的面向背光的表面上并從其延伸的一組抗靜粘滯力突出部802。針對快口 804,抗靜粘 滯力突出部802沿著與快口 804的運動方向對準的其中屯、軸W及沿著其邊緣定位。在某些 其它實施方案中,抗靜粘滯力突出部802僅形成于快口 804的拐角上或僅沿著其邊緣。在 某些其它實施方案中,抗靜粘滯力突出部802或額外抗靜粘滯力突出部802W規(guī)則或隨機 圖案定位于快口 804上的額外位置中。
[0142] 在某些實施方案中,在釋放或蝕除用于作為快口組合件801的模具的犧牲材料層 之前,通過使用光刻來圖案化沉積于快口 804的面向背光的表面上的材料而形成抗靜粘滯 力突出部802。用于形成抗靜粘滯力突出部802的適合材料包含電介質,例如SisN4、二氧化 娃(Si〇2)、Al2〇3、氮氧化娃儀2馬0)、冊〇2、娃酸己醋儀做2&)4或TE0S)、聚酷亞胺及光致 抗蝕劑。為限制抗靜粘滯力突出部802的遠端與光圈層816及光圈板814的面向覆蓋薄片 的表面之間的接觸的量,通常,使襯底806的平面中的抗靜粘滯力突出部802的尺寸保持盡 可能小(給定用W形成所述抗靜粘滯力突出部的圖案化過程)。因此,在某些實施方案中, 快口 804的平面中的抗靜粘滯力突出部802的面積介于大約4平方微米與大約25平方微 米之間,但也可使用較大抗靜粘滯力突出部802,例如圖10A及10B中所示的那些。在某些 其它實施方案中,快口 804包含更小的抗靜粘滯力突出部802。
[0143] 抗靜粘滯力突出部802的高度可取決于抗靜粘滯力突出部802在快口804上的精 確放置而變化。一般來說,抗靜粘滯力突出部經形成為足夠高W防止快口的表面接觸光圈 層816或光圈板814,考慮到快口使其形狀變形或W-角度接近光圈層816的可能性。在某 些實施方案中,抗靜粘滯力突出部802介于大約0. 3微米到大約2. 0微米之間高。在某些 其它實施方案中,抗靜粘滯力突出部介于0. 5微米與1. 5微米之間高。高度在第一實例中 通過沉積于快口 804上W經圖案化成抗靜粘滯力突出部802的材料層的厚度界定。在某些 實施方案中,形成抗靜粘滯力突出部802的材料層可使用半色調或灰階光掩模來圖案化, 從而在快口 804上的不同位置處產生不同高度的抗靜粘滯力突出部802。
[0144] 在某些實施方案中,如圖8A及8B中所示,抗靜粘滯力突出部802是大體正方形形 狀,其中側壁實質上垂直于快口 804的平面。在某些其它實施方案中,抗靜粘滯力突出部具 有規(guī)則或不規(guī)則多邊形或任何其它封閉形狀或曲線的形狀的橫截面。在某些實施方案中, 抗靜粘滯力突出部802具有傾斜側壁W有助于防止抗靜粘滯力突出部在快口 804的致動期 間被卡住于顯示器的其它特征上。
[0145] 圖9A展示另一實例性顯示設備900的橫截面圖。圖9B展示包含于圖9A中所示 的顯示設備900中的光圈層916的平面圖。圖9A中所示的橫截面是沿著圖9B中所示的線 9A-9A'截取。顯示設備900類似于圖8A中所示的顯示設備800,包含在實質上平行于光圈 層916及覆蓋薄片906的平面中驅動的快口 904。相比來說,包含于圖9A中所示的顯示器 組合件900中的快口 904缺少任何抗靜粘滯力突出部。替代地,抗靜粘滯力突出部902形 成于面向覆蓋薄片906的光圈層916的表面上??轨o粘滯力突出部902定位于光圈層916 上W使得其位于快口 904的邊緣下方成敞開及關閉快口狀態(tài),且在與快口 904的運動軸對 準的所述快口的中屯、軸下方??轨o粘滯力突出部902可具有類似于圖8A中所描繪的抗靜 粘滯力突出部802的形狀及尺寸。
[0146] 在某些實施方案中,使用光刻從沉積于光圈層916的面向覆蓋薄片的表面上的聚 合物抗蝕劑層圖案化抗靜粘滯力突出部902。在抗靜粘滯力突出部定位于由光圈層916界 定的光透射區(qū)920內的實施方案中,抗靜粘滯力突出部由實質上透明材料形成,W防止阻 礙從背光907發(fā)射的光通過所述區(qū)。在抗靜粘滯力突出部902形成于光圈層916的光阻擋 部分上的實施方案中,抗靜粘滯力突出部902可由光吸收或透明聚合物形成??轨o粘滯力 突出部902經圖案化W具有類似于上文針對抗靜粘滯力突出部802所陳述的尺寸的尺寸。
[0147] 圖10A展示另一實例性顯示設備1000的一部分的橫截面圖。圖10B展示圖10A中 所示的光圈層1016的平面圖。圖10A中所示的橫截面圖是跨越圖10B中所示的線10A-10A' 截取。圖10C展示圖10A及10B中所示的光圈層1016的第二平面圖。
[014引參考圖10A到10C,如同圖8A及9A中所示的顯示設備800及900,顯示設備1000WMEMS向下配置構造。目P,顯示設備1000包含MEMS快口1004,所述MEMS快口形成于顯 示設備1000的前襯底1006上W使得MEMS快口1004面向背光1007,且支撐于相對光圈層 1016上方。如同圖9中所示的顯示設備900,顯示設備1