專利名稱：一種制造微機電系統(tǒng)(mems)器件結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微制造技術(shù)。具體地，涉及微機電系統(tǒng)器件的結(jié)構(gòu)的微制造。
背景技術(shù)：
用來制造微機電系統(tǒng)器件的微制造技術(shù)通常包括在基底上沉積一個或多個層，然后在這些層上形成圖案來制造有用的結(jié)構(gòu)。一種在層上形成圖案的技術(shù)涉及光刻術(shù)的使用。應(yīng)用光刻術(shù)，在照片或光掩膜上所需圖案的拍照內(nèi)容被用于將圖案傳至該層表面上。制造微機電系統(tǒng)器件時經(jīng)常需要幾個掩膜步驟，每個掩膜步驟增加該器件的制造成本。因此，在微機電系統(tǒng)器件制造過程中，希望減少所需的掩膜步驟的次數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明發(fā)明的一個方面，提供了一種微制造工藝，其包括在一個基底上沉積第一個層；將第一個層形成圖案；再將第二個層沉積在第一個層上；并且利用第一個層作為光掩膜在第二個層上形成圖案。


圖1表示微機電系統(tǒng)器件局部的三維視圖，該器件可以用本發(fā)明的微制造工藝來生產(chǎn)制造。
圖2至圖10表示圖1中微機電系統(tǒng)器件制造的各個階段。
具體實施例方式
本發(fā)明的各個方面將通過參考圖2至圖10來說明，圖2至圖10表示微機電系統(tǒng)器件，例如可見光譜調(diào)制器陣列或干涉調(diào)制器(IMOD)的制造過程的各個階段，該可見光譜調(diào)制器陣列在美國專利5835255中作了說明，該干涉調(diào)制器(IMOD)在美國專利6040937中作了說明。自然地，通過參考可見光譜調(diào)制器陣列或干涉調(diào)制器的制造過程來描述本發(fā)明將更有助于對本發(fā)明的理解，而且應(yīng)該理解本發(fā)明也可用于其它微機電系統(tǒng)器件的制造。因此，對本發(fā)明的說明參考可見光譜調(diào)制器陣列的制造或是干涉調(diào)制器的制造是不受其限制的。
圖1表示一個可用在此所述技術(shù)進行制造的可見光譜調(diào)制器陣列10局部的實例。參考圖1，一個天線陣列被制造在半個被微制造的干涉腔(interferometric cavity)之上，該干涉腔根據(jù)(a)腔的自身尺寸和(b)腔內(nèi)絕緣鏡(dielectric mirror)的頻率響應(yīng)來傳輸和反射入射的電磁射線中的特定部分。在圖1中可見，陣列10有兩個腔體12和14，它們被制造在透明基底16上。層18為初級鏡/導(dǎo)體(the primary mirror/conductor)，可包括一層或多層金屬、氧化物、半導(dǎo)體和透明導(dǎo)體(transparentconductor)膜組合而成的。絕緣支撐件20支撐第二透明導(dǎo)電膜22。每個陣列元件都有形成在膜22上的天線陣列24。兩個結(jié)構(gòu)22和24一起包括二級鏡/導(dǎo)體。相反地，天線陣列也可作為初級鏡/導(dǎo)體的一部分來制造。其次，鏡/導(dǎo)體22/24形成柔性膜，制造該柔性膜以使其處在張應(yīng)力下，而于是在不受力的狀態(tài)下平行于基底。
因為層22和24是平行的，從陣列上面或下面進入任何腔體的射線都能夠在腔體內(nèi)經(jīng)過多次反射，導(dǎo)致光學(xué)干涉。干涉過程決定于天線陣列的尺寸，干涉將確定其反射和/或傳輸特性。改變其中一個尺寸，例如腔體的高度(也即在層18和層22內(nèi)壁之間的間距)將會改變光學(xué)特性。高度的改變可以通過在腔體的兩層之間加電壓實現(xiàn)，因為靜電力作用導(dǎo)致層22塌陷。圖中腔體12是塌陷后的(用7伏電壓)，而腔體14是沒有塌陷的(用0伏電壓)。
在陣列10的制造過程中，需要絕緣支撐件20被很好地限定在這樣的區(qū)域，其中在絕緣支撐件20和層18、層22之間形成接觸。本發(fā)明對制造這樣的支撐件特別有用。圖2至圖10給出了具有支撐物例如支撐件20的微機電系統(tǒng)器件的制造的不同階段。參考附圖中的圖2，參考標(biāo)號100所指的基底100。該基底100可以是很多不同材料，每種對紫外光都是透明的。這些材料的例子包括塑料，聚脂薄膜或石英。這些材料必須能夠支撐光學(xué)平滑的，但不必是平面的涂復(fù)層(finish)。優(yōu)選的材料可以是玻璃，在可見光的范圍它同時可以進行透射和反射操作。
各種層在基底上堆疊構(gòu)成一組復(fù)層，特別地，利用通常的技術(shù)例如物理汽相沉積法中的濺射與電子束蒸鍍法將犧牲層102覆蓋在基底100之上，其它方法還有化學(xué)汽相沉積和分子束外延附生法。
在圖2中，犧牲層是一個單層。但是，在本發(fā)明的其它實施例中，層102可以是最上層為犧牲層的一組復(fù)層。
附圖中圖3給出了該微機電系統(tǒng)器件制造的一個階段，其中犧牲層102已經(jīng)被形成圖案從而確定縱向間隔凹槽104。一個標(biāo)準(zhǔn)過程被用于在犧牲層102上形成圖案，其包括通過適當(dāng)?shù)难谀な箤?02曝光，并顯影產(chǎn)生圖案。
在附圖的圖4中，負效感光型(negative-acting-photosensitive)材料的感光聚合物材料可以是負光刻膠，被旋涂在犧牲層102上，厚度大于層100和102所確定的復(fù)層的總高度。此后，負效感光材料被暴露于通過基底100的紫外光，且利用常規(guī)的技術(shù)顯影。因為只有縱向凹槽104是能使負效感光物質(zhì)曝光的途徑，而在復(fù)層之上的感光材料將會在接下來的顯影過程中溶解，所以僅留下那些被排列在凹槽104內(nèi)的感光材料形成的縱向脊106。因此，可以理解，首先對犧牲層102形成圖案，再通過基底100和犧牲層102上的縱向凹槽104對負效感光材料進行曝光，犧牲層102用作光掩膜，因此可以在不需要額外的掩膜步驟下對負效感光材料進行光刻形成圖案。在附圖的圖5中，結(jié)構(gòu)層108被沉積在復(fù)層之上，而犧牲層102已經(jīng)被除去，這樣層108由脊106支撐?？梢岳斫猓ㄟ^使用不同的光掩膜，可以制造出任何想要的幾何形狀的支撐結(jié)構(gòu)。因此，除了脊，在其它實施例中可以形成支柱或支桿。層108具有高傳導(dǎo)性和反射性，通常含有鋁和鎳。
附圖的圖6給出了該微機電系統(tǒng)器件制造的隨后一個階段，其中層108被形成為橫向延伸條的圖案。附圖中圖7給出了在層108上沉積氧化物隔離層110的膜覆層。附圖中圖8給出該微機電系統(tǒng)器件制造過程的一個階段，其中氧化物隔離層110已被形成圖案。附圖中圖9給出微機電系統(tǒng)器件的一個制造階段，其中密封膜112被施加壓力粘合劑114于整個結(jié)構(gòu)上，用來保護該結(jié)構(gòu)不受機械震動載荷(shock loading)的損壞，尤其是防止顆粒對干涉調(diào)制器結(jié)構(gòu)操作的干擾。密封膜112可以是各種材料，如薄金屬膜，或者是覆蓋有金屬或氧化物以提供密封性能的聚合物膜。最后，圖10給出是用二氟化氙氣體洗滌，除去犧牲層102殘留物后的結(jié)構(gòu)。然后該結(jié)構(gòu)的邊緣被密封。
在其它的實施例中，除了氧化物層110，另一個負效感光材料層可被旋涂在氧化物層110上，且該負效感光材料通過基底100被曝光，利用上面所述的技術(shù)來形成更多組的支撐結(jié)構(gòu)。這些支撐結(jié)構(gòu)將為其它層提供支撐。可以理解，重復(fù)該工藝可以構(gòu)造出具有多個層的微機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，或利用上面技術(shù)制造的支撐結(jié)構(gòu)可以將這些層一個疊在另一個上，其中各層通過按照上述技術(shù)制造的支撐結(jié)構(gòu)垂直間隔開來。本發(fā)明的一個優(yōu)勢是它提供了一種微制造技術(shù)，其可精確限定一個微機電系統(tǒng)器件中層與層之間的機械支撐件。這允許在支撐件和微機電系統(tǒng)器件內(nèi)其它支撐件之間有整潔的、精確限定的機械連接。
進一步，本發(fā)明利用一個在基底上形成圖案的層做為光掩膜來給另一個層形成圖案，因此省去掩膜步驟。
雖然本發(fā)明是參考特定示例性實施例描述的，但是顯然對這些實施例進行不同的修正和改變都不會偏離權(quán)利要求里所述的本發(fā)明的更廣闊的精神。因此，說明書和附圖只能被看作是說明性的，而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于制造微機電系統(tǒng)器件的微制造方法，其包括在一個基底上沉積一個或一組層；將所述一個或一組層形成圖案；在所述一個或一組層上沉積一個中間層；以及用所述一個或一組層作為光掩模將中間層形成圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基底允許光從其中通過。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述基底包括玻璃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述一個或一組層形成圖案包括在其中形成縱向間隔開的凹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中將所述中間層形成圖案包括，將所述中間層暴露在透過所述一個或一組層中的所述凹槽的光中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述中間層上沉積頂層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或一組層的最上一層是犧牲層。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中間層包括一種負效感光材料。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述頂層包括鎳和鋁。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，進一步包括將所述頂層形成圖案。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括對所述中間層進行顯影，以在所述中間層中形成縱向間隔開的脊，所述脊被安置在所述一個或一組層的凹槽中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述頂層被形成圖案以確定橫向延伸條，所述延伸條由所述的中間層內(nèi)的所述縱向間隔開的脊支撐。
13.一種制造微機電系統(tǒng)器件的方法，該方法包括a)在一個基層上沉積一個或一組層，所述一個層或所述一組層的最上一層是犧牲層；b)將所述一個或一組層形成圖案，通過所述一個或一組層以提供至少一個空隙，通過該空隙使所述的基層曝光；c)在所述一個或一組層上沉積一個感光層；d)讓光通過所述至少一個空隙使所述感光層曝光。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述基層是一個基底層。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，所述光包括紫外光。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述感光層包括一種負效感光材料。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括在所述感光層上沉積一個結(jié)構(gòu)層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括去除所述犧牲層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述步驟(a)到(d)至少被重復(fù)一次，其中每個結(jié)構(gòu)層限定所述基層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造微機電系統(tǒng)器件的微制造工藝。該工藝包括在一個基層上沉積一個層或一組層(a stack of layers)，所述的一個層或一組層中的最上面一層是犧牲層；將所述的一個層或一組層形成圖案，通過所述的一個層或一組層提供至少一個空隙，通過該空隙使得上述基層被曝光；在所述的一個或一組層之上沉積一個感光層；讓光通過所述的至少一個空隙對感光層進行曝光。
文檔編號B81C1/00GK1623122SQ02828414
公開日2005年6月1日 申請日期2002年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月12日
發(fā)明者M·W·邁爾斯 申請人:銥顯示器公司