、 718及702的過程完成。圖7D中展示結(jié)果。移除犧牲材料的過程類似于相對于圖6E描述 的過程。沉積于模具703的垂直側(cè)壁709上的材料保留為側(cè)壁梁716、718及720。側(cè)壁梁 716用作為將錨固件714機械地連接到快門712的彈簧,且也提供被動恢復(fù)力并抵消由順應(yīng) 性梁718及720形成的致動器施加的力。所述錨固件714連接到光圈層725。側(cè)壁梁716、 718及720高且狹窄。側(cè)壁梁716、718及720 (當(dāng)由模具703的表面形成時)的寬度類似 于所沉積的快門材料的厚度。在一些實施方案中,側(cè)壁梁716的寬度將與快門712的厚度 相同。在一些其它實施方案中,梁寬度將為所述快門712的厚度的約1/2。側(cè)壁梁716、718 及720的高度由第二犧牲材料705或(換句話說)由關(guān)于圖7B描述的圖案化操作期間產(chǎn) 生的模具703的深度決定。只要所沉積的快門材料的厚度經(jīng)選取小于約2微米,圖7A到7D 中描繪的過程便可良好地適用于生產(chǎn)狹窄梁。實際上,對于許多應(yīng)用,0. 1微米到2. 0微米 的厚度范圍相當(dāng)合適。常規(guī)光刻將圖7A、7B及7C中所示的圖案化特征限于更大尺寸,例如 容許最小解析特征不小于2微米或5微米。
[0119] 圖7D描繪形成于上述過程中的在釋放操作之后的快門組合件700的等角視圖,從 而產(chǎn)生具有高縱橫比的橫截面的順應(yīng)性梁。例如,只要第二犧牲材料705的厚度大于快門 材料的厚度的約4倍,則梁高度與梁寬度的所得比率將經(jīng)產(chǎn)生為類似比率,即,大于約4:1。
[0120] 任選階段(上文未圖示但包含為導(dǎo)致圖7C的過程的部分)涉及對側(cè)壁梁材料進 行各向同性蝕刻以使順應(yīng)性負載梁720與順應(yīng)性驅(qū)動梁718分離或解除耦合。例如,已通過 使用各向同性蝕刻從側(cè)壁移除點724處的快門材料。各向同性蝕刻是蝕刻速率在所有方向 上實質(zhì)上相同的蝕刻,使得無法再保護例如點724處的區(qū)域中的側(cè)壁材料。只要不對所述 襯底726施加偏置電壓,便可在典型等離子蝕刻設(shè)備中完成各向同性蝕刻。也可使用濕式 化學(xué)蝕刻技術(shù)或氣相蝕刻技術(shù)實現(xiàn)各向同性蝕刻。在此任選的第四掩蔽及蝕刻階段之前, 側(cè)壁梁材料基本上連續(xù)地存在于模具703中的凹入特征的周邊周圍。所述第四掩蔽及蝕刻 階段用以分離且劃分側(cè)壁材料,從而形成相異梁718及720。通過第四過程(光致抗蝕劑施 配)和通過掩模的暴露而實現(xiàn)在點724處分離梁718與梁720。在此情況下,光致抗蝕劑圖 案經(jīng)設(shè)計以保護側(cè)壁梁材料在除分離點724外的所有點處免受各向同性蝕刻。
[0121] 作為側(cè)壁過程中的最后階段,在側(cè)壁梁716、718及720的外表面周圍沉積囊封電 介質(zhì)。
[0122] 為保護沉積于模具703的垂直側(cè)壁709上的快門材料且產(chǎn)生具有實質(zhì)上均勻橫 截面的側(cè)壁梁716、718及720,可遵循一些特定過程指導(dǎo)方針。例如,在圖7B中,可將側(cè)壁 709制成盡可能垂直。垂直側(cè)壁709及/或暴露表面處的傾斜部易于受到各向異性蝕刻。 在一些實施方案中,可通過圖7B處的圖案化操作(例如以各向異性方式圖案化第二犧牲材 料705)產(chǎn)生垂直側(cè)壁709。結(jié)合所述第二犧牲層705的圖案化使用額外光致抗蝕劑涂層或 硬掩模容許在各向異性蝕刻第二犧牲材料705時使用侵蝕性等離子及/或高襯底偏置,同 時緩解光致抗蝕劑的過度磨損。只要在UV曝光期間小心地控制焦點深度,便可在可光成像 犧牲材料中產(chǎn)生垂直側(cè)壁709且在抗蝕劑的最終固化期間避免過度收縮。
[0123] 在側(cè)壁梁處理期間提供幫助的另一過程指導(dǎo)方針涉及快門材料沉積的保形性。無 關(guān)于模具703的表面的定向(垂直或水平),可用類似厚度的快門材料覆蓋所述表面。當(dāng)使 用CVD沉積時,可實現(xiàn)此保形性。特定來說,可采用下列保形技術(shù):PECVD、低壓化學(xué)氣相沉 積(LPCVD)及原子或自限制層沉積(ALD)。在上述CVD技術(shù)中,可通過表面上的反應(yīng)速率限 制薄膜的生長速率,這與將表面暴露到定向源原子通量相反。在一些實施方案中,生長于垂 直表面上的材料的厚度是生長于水平表面上的材料的厚度的至少50%。或者,可在提供金 屬晶種層(其在電鍍之前涂布所述表面)之后通過無電電鍍或電鍍從溶液保形地沉積快門 材料。
[0124] 導(dǎo)致圖7D中的快門組合件700的過程是四掩模過程,意味著所述過程并入了其中 通過經(jīng)由光掩模照明所要圖案來暴露光敏聚合物的四個相異光刻階段。也稱為掩蔽步驟的 光刻階段是制造MEMS裝置中最昂貴的階段,且因此可期望產(chǎn)生掩蔽階段數(shù)目減小的制造 工藝。
[0125] 圖8A到8D展示說明性快門組合件800。圖8A展示快門組合件800的俯視圖。圖 8B展示快門組合件800的仰視圖。圖8C及8D展示快門組合件800的橫截面圖。具體來 說,圖8C展示沿圖8A及8B中所示的線8A-8A'截取的橫截面圖,且圖8D展示沿也在圖8A 及8B中所示的線8B-8B'截取的橫截面圖。
[0126] 參考圖8A到8D,快門組合件包含懸置在襯底804上方的快門802。快門802由耦 合到延伸遠離襯底804的錨固件808的一對負載梁806支撐。一對環(huán)形驅(qū)動梁810經(jīng)定位 與所述對負載梁806鄰近。負載梁806及驅(qū)動梁810 -起形成靜電致動器的相對電極。
[0127] 快門802包含實質(zhì)上平行于襯底804的兩個層級:近端層級812及遠端層級814。 近端層級812比遠端層級814更接近襯底804。此外,遠端層級814具有比近端層級812的 任何邊緣更接近錨固件808的邊緣815。近端層級812通過一組側(cè)壁816連接到遠端層級 814。所述組側(cè)壁816結(jié)合近端層級812形成從遠端層級814向下延伸的實質(zhì)上矩形突出 部。
[0128] 襯底804包含阻光層818。界定通過阻光層818的光圈820。快門組合件800通 過控制致動器以使快門802選擇性地移動進出光圈820上方的位置來調(diào)制行進穿過或經(jīng)引 導(dǎo)朝向光圈820的光。
[0129] 負載梁806連接到快門802的近端層級812。在一些實施方案中,如圖8D中所示, 負載梁806連接到近端層級812最接近襯底804的側(cè)。因而,當(dāng)致動器處于致動狀態(tài)時,如 圖8A到8D中的每一者中所示,快門802的遠端層級814的一邊緣能夠在負載梁806的部 分及驅(qū)動梁810的部分上方及上面經(jīng)過。由于能夠在負載梁806的部分上方經(jīng)過,因此需 要給致動器分配的空間更少,從而容許更小的快門組合件、增加的快門組合件密度及因此 更大的顯示分辨率。
[0130] 雖然快門組合件800僅包含一個致動器,但是在一些其它實施方案中,類似快門 組合件可包含彼此相對的兩個致動器。在一些其它實施方案中,快門組合件800可包含類 似于圖4A及4B中所示的快門406的快門,其包含經(jīng)形成穿過其表面的一或多個快門光圈 以選擇性地阻擋光行進穿過形成于下伏阻光層中的兩個或兩個以上光圈。
[0131] 圖9A到9L展示圖8A到8D中所示的快門組合件的實例性制作階段的橫截面圖。 圖9A到9L中所示的橫截面是沿圖8A和8B中所示的線8A-8A'截取。
[0132] 圖9A展示在完成若干初始制作階段之后快門組合件800的構(gòu)造狀態(tài)的橫截面圖。 圖9A展示在圖案化阻光層818之前的透明襯底804 (其上沉積有阻光層818)。阻光層818 可由一或多個材料層形成或包含一或多個材料層,包含取決于快門組合件是否是針對具有 MEMS向上或MEMS向下配置的顯示器而制作。對于具有MEMS向上配置的顯示器,阻光層包 含用于反射光朝向顯示器后端的光反射材料層及用于使光照射在阻光層818的面向前的 表面上的光吸收層。對于具有MEMS向下配置的顯示器,阻光層818可僅包含光吸收材料層。
[0133] 在透明襯底804上沉積阻光層818之后,圖案化阻光層818以跨其表面界定光圈, 例如光圈820。每一光圈820對應(yīng)于相應(yīng)快門組合件800。取決于阻光層818的組合物,可 使用多種光刻技術(shù)圖案化光圈。例如,對于由光致抗蝕劑材料形成的阻光層818,可通過經(jīng) 由掩模將阻光層818的部分暴露于紫外光而圖案化阻光層。接著,可將材料浸浴在顯影劑 中,此移除不希望的材料。圖9B中展示此圖案化階段的結(jié)果。在一些其它實施方案中,可 涂覆并圖案化由抗蝕劑形成的單獨掩模。接著,可通過經(jīng)圖案化掩模使用任何合適的蝕刻 過程蝕刻阻光層818的第一層的暴露部分,此后可移除掩模。
[0134] 雖然未展示,但是在一些實施方案中,可在阻光層818的頂部上沉積并圖案化若 干額外層,包含金屬層及金屬間電介質(zhì)層。這些額外層形成或包含將在完成時控制快門組 合件的控制矩陣。在一些其它實施方案中,可在透明襯底804上沉積所述額外金屬及金屬 間電介質(zhì)層且在沉積阻光層818之前圖案化所述額外金屬及金屬間電介質(zhì)層。
[0135] 在圖案化阻光層818之后,在阻光層818的頂部上沉積第一犧牲材料層920。第 一犧牲材料層920的合適材料包含上文關(guān)于圖6B描述以用作犧牲材料的材料中的任一者。 可通過旋涂過程涂覆第一犧牲材料層920以產(chǎn)生實質(zhì)上平坦上表面。在一些實施方案中, 將第一犧牲材料層920沉積到約2微米到約10微米厚。在一些實施方案中,將第一犧牲材 料層920沉積到約3微米到約5微米厚。圖9C展示在已沉積第一犧牲材料層920之后快 門組合件800的構(gòu)造狀態(tài)。
[0136] 接著,圖案化第一犧牲材料層920以產(chǎn)生將最終涂布有結(jié)構(gòu)材料以形成錨固件 808的底座的凹口 922。通過上文關(guān)于圖6B描述的犧牲層圖案化過程中的任一者圖案化第 一犧牲材料層920。圖9D中展示此制造階段的結(jié)果。
[0137] 隨后,在第一犧牲材料層920的頂部上沉積第二犧牲材料層924。第二犧牲材料 層924填充凹口 922并形成實質(zhì)上平坦上表面。第二犧牲材料層924經(jīng)沉積使得其上表面 在第一犧牲材料層910的上表面上方約3微米到約10微米。接著,圖案化第二犧牲材料層 924,從而導(dǎo)致圖9E中所示的制造狀態(tài)。如所示,在其中先前形成凹口 922的區(qū)域上方形成 凹口 926。凹口 926向下直到到達定位于第一犧牲材料層下方的導(dǎo)電襯墊(未展示),其將 會使錨固件808 (當(dāng)形成時)耦合到下伏控制矩陣。形成額外凹口 928及930以產(chǎn)生其上 將形成致動器梁806及810的模具特征。
[0138] 在圖案化第二犧牲材料層924之后,沉積一結(jié)構(gòu)材料層932,從而產(chǎn)生圖9F中所示 的結(jié)構(gòu)??墒褂肅VD、PECVD、PVD或ALD工藝沉積結(jié)構(gòu)材料932,從而實質(zhì)上保形地涂布第 一犧牲材料層920、第二犧牲材料層924及阻光層818的暴露表面。結(jié)構(gòu)材料932可包含如 上文關(guān)于圖6C描述作為合適的快門材料的金屬、電介質(zhì)及/或半導(dǎo)體材料的一或多個層。 結(jié)構(gòu)材料932可經(jīng)沉積以具有小于約2. 0微米的總厚度。
[0139] 圖9G展示在已圖案化所述結(jié)構(gòu)材料層932之后快門組合件800的構(gòu)造狀態(tài)。在 一些實施方案中,以兩階段過程圖案化所述結(jié)構(gòu)材料層932。在第一階段中,在施加適當(dāng)掩 模之后,施加各向異性蝕刻以移除沉積在第一犧牲材料層920及第二犧牲材料層924的水 平表面上方的不希望的結(jié)構(gòu)材料。接著,在施加后續(xù)掩模之后,可使用各向同性蝕刻移除第 二犧牲材料層924的垂直側(cè)壁上剩余的非所要材料。在一些其它實施方案中,可以單階段 蝕刻圖案化所述結(jié)構(gòu)材料層932。
[0140] 在圖案化所述結(jié)構(gòu)材料層932之后,在圖9H中所示的結(jié)構(gòu)的頂部上沉積第三犧牲 材料層934,從而導(dǎo)致圖91中所示的制造狀態(tài)。第三犧牲材料層934經(jīng)沉積使得其在結(jié)構(gòu) 材料932的剩余部分的最上層表面上方約2微米到約4微米厚。將凹口 936圖案化到第三 犧牲材料層934中。凹口 936形成快門802的模具的一部分。具體來說,其界定從快門802 的遠端層級814延伸的突出部的形狀。圖9J中所示的沉積在凹口的底部上的第二結(jié)構(gòu)材 料層938形成突出部的底部及快門802的近端層級812。在其中結(jié)構(gòu)材料932包含電介質(zhì) 材料作為上層的一些實施方案中,可使用介入蝕刻以移除此電介質(zhì)材料的部分以容許所述 結(jié)構(gòu)材料層932與第二結(jié)構(gòu)材料層938之間的電連接。突出部的側(cè)壁上的結(jié)構(gòu)材料938將 快門802的遠端層級814連接到快門的近端層級812。第二結(jié)構(gòu)材料層938可具有類似于 第一結(jié)構(gòu)材料層932的組合物及厚度。
[0141] 圖9K展示在已圖案化第二結(jié)構(gòu)材料層938之后快門組合件800的制造狀態(tài)。在一 些實施方案中,可僅使用一個圖案化階段、各向異性蝕刻來圖案化第二結(jié)構(gòu)材料層938以 移除第三犧牲材料層934的水平表面上的不希望的結(jié)構(gòu)材料。所述圖案化界定快門802。 最后,如圖9L中所示,從犧牲材料層920、924及934釋放快門組合件800。
[0142] 圖IOA到IOD展示另一實例性快門組合件1000。如同圖8A到8D,圖IOA展示快 門組合件1000的俯視圖,圖IOB展示快門組合件1000的仰視圖,且圖IOC及IOD展示快門 組合件800的橫截面圖。具體來說,圖8C展示沿圖IOA及IOB中所示的線10A-10A'截取 的橫截面圖,且圖IOD展示沿也在圖IOA及IOB中所示的線10B-10B'截取的橫截面圖。
[0143] 與圖8A到8D中所示的快門組合件800相比,在快門組合件1000中,一組負載梁 1002連接到快門1006的遠端層級1004的遠端表面而非連接到近端層級1008。因此,在致 動期間,近端層級1008的邊緣1005能夠在致動器的部分(例如負載梁1002及一組驅(qū)動梁 1010)下方經(jīng)過。如同快門組合件800,在一些實施方案中,具有類似于快門組合件1000的 架構(gòu)的快門組合件可經(jīng)制造以具有兩個相對致動器,而非僅具有由負載梁1002及驅(qū)動梁 1010形成的單個致動器。類似地,在一些實施方案中,快門組合件1000可包含具有如圖4A 及4B中所示的一或多個快門光圈的快門。
[0144] 圖IlA到IlK展示圖IOA到IOD中所示的快門組合件1000的實例性制造階段的 橫截面圖。參考圖IOA到IOD及IlA到11K,圖IlA展示類似于圖9C中所示的快門組合件 的制造狀態(tài)的快門組合件1000的制造狀態(tài)。即,阻光層1018已沉積在透明襯底1102上且 已經(jīng)圖案化以界定穿過阻光層1018的光圈1104。此外,第一犧牲材料層1120已沉積在經(jīng) 圖案化阻光層1018的頂部上。第一犧牲材料層1120可經(jīng)沉積以具有實質(zhì)上相同厚度,且 第一犧牲材料層1120可由用以形成圖9C到9K中所示的第一犧牲材料層920的相同材料 制成或可包含所述相同材料。如同圖8中所示的快門組合件800,在一些實施方案中,形成 控制矩陣的一或多個金屬及金屬間電介質(zhì)層可能已經(jīng)沉積并圖案化于襯底1102與阻光層 1018之間或阻光層1018與第一犧牲材料層1120之間。
[0145] 圖IlB展示施加于第一犧牲材料層1120的圖案化階段的結(jié)果。圖案化第一犧牲 材料層1120以形成凹口 1122,其將用作負載錨固件1007的底座的模具,所述負載錨固件將 使負載梁1002及快門1006支撐在透明襯底1102上方。接著,在圖IlB中所示的結(jié)構(gòu)的頂 部上沉積第二犧牲材料層1124,從而產(chǎn)生圖IlC中所示的結(jié)構(gòu)。接著,圖案化第二犧牲材料 層1124以產(chǎn)生圖IlD中所示的結(jié)構(gòu)。更特定來說,圖案化第二犧牲材料層1124以在其中 先前已形成凹口 1122的區(qū)域上方產(chǎn)生凹口 1125且產(chǎn)生用于快門1006的模具。
[0146] 接著,在圖IlD中所示的結(jié)構(gòu)的頂部上沉積第一結(jié)構(gòu)材料層1126,從而產(chǎn)生圖IlE 中所示的結(jié)構(gòu)。第一結(jié)構(gòu)材料層1126可包含經(jīng)識別用于圖9F到9L中所示的第一結(jié)構(gòu)材料 層932的材料中的任一者的一或多個層。接著,施加蝕刻以產(chǎn)生圖IlF中所示的結(jié)構(gòu)。具 體來說,在一些實施方案中,在蝕刻中移除第一結(jié)構(gòu)材料層1126中除形成快門1006的材料 以外的所有材料。在一些其它實施方案中,也保留結(jié)構(gòu)材料以形成負載錨固件1007的中部 及下部。產(chǎn)生圖IlF中所示的結(jié)構(gòu)的蝕刻過程可為兩階段蝕刻過程,包含移除圖IlE中所 示的結(jié)構(gòu)的暴露水平表面上的非所要結(jié)構(gòu)材料的各向異性蝕刻,后續(xù)接著移除所述結(jié)構(gòu)的 垂直表面上的非所要結(jié)構(gòu)材料的各向同性蝕刻。
[0147] 隨后,在第一結(jié)構(gòu)材料層1120以及第一和第二犧牲材料層1124的剩余部分的頂 部上沉積第三犧牲材料層1128。這產(chǎn)生圖IlG中所示的結(jié)構(gòu)。接著,蝕刻此結(jié)構(gòu)以形成用 于制造錨固件1007及致動器的負載梁1002及驅(qū)動梁1010的模具,從而產(chǎn)生圖IlH中所示 的結(jié)構(gòu)。如圖IlI中所示,在頂部上沉積第二結(jié)構(gòu)材料層1130。接著,如圖IlJ中所示,圖 案化第二結(jié)構(gòu)材料層1130以形成錨固件1007及致動器梁1002及1010。施加脫模劑,從而 移除第一犧牲材料層1120、第二犧牲材料層1124及第三犧牲材料層1128的剩余部分,從而 產(chǎn)生快門組合件1000,如圖IlK中所示。
[0148] 圖12A到12C展示另一實例性快門組合件1200。更特定來說,圖12A及12B是快 門組合件1200的俯視圖及仰視圖,且圖12C是沿線12A-12A'截取的快門組合件1200的橫 截面圖。
[0149] 在快門組合件1200中,一組驅(qū)動梁1202由快門1206的側(cè)壁1204直接相對???門1206的側(cè)壁1204借此用作靜電致動器的負載電極的一部分。在操作中,當(dāng)施加致動電 壓于所述組驅(qū)動梁1202時,在所述組驅(qū)動梁1202與側(cè)壁1204之間產(chǎn)生電位差,從而將側(cè) 壁及因此整個快門1206牽拉朝向驅(qū)動梁1202。如圖12C中可知,當(dāng)致動時,快門1206的一 邊緣能夠在所述組驅(qū)動梁1202的一部分上方經(jīng)過,從而減小構(gòu)建快門組合件1200所需的 空間。在一些實施方案中,快門組合件1200可包含具有如圖4A及4B中所示的一或多個快 門光圈的快門。
[0150] 圖13A到13F展示圖12A到12C中所示的快門組合件1200的實例性制造階段的橫 截面圖。圖13A展示類似于圖9C中所示的快門組合件的制造狀態(tài)的快門組合件1200的制 造狀態(tài)。即,阻光層1318已沉積在透明襯底1302上且已經(jīng)圖案化以界定穿過阻光層1318 的光圈1304。此外,第一犧牲材料層1320已沉積在經(jīng)圖案化阻光層1318的頂部上。第一 犧牲材料層1320可沉積到相同厚度,且可由用以形成圖9C到9K中所示的第一犧牲材料層 920的相同材料制成或可包含所述相同材料。如同圖8A到8D中所示的快門組合件800,在 一些實施方案中,形成控制矩陣的一或多個金屬及金屬間電介質(zhì)層可能已沉積并圖案化在 襯底1302與阻光層1318之間或阻光層1318與第一犧牲材料層1320之間。
[0151] 圖13B展示施加于第一犧牲材料層1320的圖案化階段的結(jié)果。圖案化第一犧牲 材料層1320以形成凹口 1322,其將用作負載錨固件1208的底座的模具。接著,在圖13B中 所示的結(jié)構(gòu)的頂部上沉積第二犧牲材料層1324,從而產(chǎn)生圖13C中所示的結(jié)構(gòu)。接著,圖案 化第二犧牲材料層1324以產(chǎn)生圖13D中所示的結(jié)構(gòu)。更特定來說,圖案化第二犧牲材料層 1324以在其中先前已形成凹口 1322以延伸錨固件1208的模具的區(qū)域上方產(chǎn)生凹口 1326。 形成兩個額外凹口 1328及1329以產(chǎn)生用于所述組驅(qū)動梁1202及快門1206的模具。
[0152] 接著,在圖13D中所示的結(jié)構(gòu)的頂部上沉積結(jié)構(gòu)材料層1330,從而產(chǎn)生圖13E中所 示的結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)材料層1330可包含經(jīng)識別用于關(guān)于圖9F描述的第一結(jié)構(gòu)材料層932 中的材料中的任一者的一或多個層。接著,施加蝕刻以產(chǎn)生圖13F中所示的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生圖 13F中所示的結(jié)構(gòu)的蝕刻過程可為兩階段蝕刻過程,包含用以移除圖13E中所示的結(jié)構(gòu)的 暴露水平表面上的非所要結(jié)構(gòu)材料的各向異性蝕刻,后續(xù)接著用以移除所述結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)