[发明专利]非接触静电驱动的MEMS器件

说明书

技术领域

【0001】本发明涉及微机械系统(MEMS)器件比如数字微镜器件(DMD)；并且更具体地涉及减少此类器件中的静摩擦的方法和设备。

背景技术

【0002】微机电系统(MEMS)器件是小型结构，其通常利用诸如光刻、掺杂、金属溅射、氧化物沉积和等离子体蚀刻的技术被制造在半导体晶片上，所述技术已发展用于集成电路的制造。数字微镜器件(DMD)(有时被称为可变形的微镜器件)是一种类型的MEMS器件，其通过经反射对光进行控制而用于投影显示中。其它种类的MEMS器件包括加速计、压力和流量传感器以及传动装置和马达。

【0003】常规的DMD100示于图1中。如所示的，DMD100由三个金属层构造：顶层102、中间层104和底层106。这三个金属层位于提供电命令和电信号的集成电路(未示出)上。顶层102包括像素镜108，其位于中间层104上方并由镜支柱110加以支撑。中间层104依次位于底层106上方并由四个铰链支柱112加以支撑。顶层102的镜支柱110连到轭状物114。当轭状物114在扭转铰链118上旋转时，其驱动镜支柱110相应地旋转和倾斜。因而，随着镜支柱110旋转和倾斜，其支配着像素镜108将旋转和倾斜的角度、方向以及大小。其实，轭状物114通过这个传递效应来控制像素镜108。

【0004】与常规的MEMS器件比如DMD100相关的一个问题是“静摩擦”，其在轭状物114在扭转铰链118上旋转并且轭承接端(landing tip)116与位于下面底层106内的承接区120接触时发生。在一些情况下，当表面附着力足够高时，轭承接端116可能粘到下面底层106中的承接区120，从而有害影响像素镜108的响应时间并影响整体的器件性能。在其它情况下，承接端116可能粘附到承接区120，并且如果所施加的机械恢复力不足够强以克服存在的表面附着力则该承接端116保持粘住。然后，像素镜108将被视为有永久缺陷，因为其将保持固定在仅一个角度。

【0005】迄今，已经通过将润滑油或钝化层涂敷到轭承接端116和承接区120以希望能使这些金属表面足够光滑以使粘附最少，来处理静摩擦。此外，已采用复位电子组件122来把另外的电能供给轭状物114，以便帮助其摆脱轭承接端116和承接区120之间的约束的表面附着力。这些技术需要额外的制造工艺和附加的成本。

发明内容

【0006】本公开内容涉及微机电系统(MEMS)器件，并更具体地涉及静电驱动的数字微镜器件(DMD)，其防止或至少减少静摩擦。中央电极包括初始形成在衬底上的散置的延伸部。具有散置的延伸部的两个外部电极随后形成在衬底上，使得这两个外部电极位于中央电极的两侧。中央电极和外部电极的延伸部是相互交叉的，由此施加到外部电极的低偏压在中央电极上产生静电力，使得形成在中央电极的顶部上的像素镜可以自由地移动、旋转和倾斜。

附图说明

【0007】图1是现有技术的数字微镜器件(DMD)的分解图；和

【0008】图2是根据本发明的DMD的分解图。

具体实施方式

【0009】参照图1的常规数字微镜器件(DMD)，像素镜108根据轭状物的倾斜和旋转而倾斜和旋转。实际上，像素镜108还由于像素镜108和镜地址电极(address electrode)113之间的电场所产生的静电力以及轭状物114和轭地址电极121之间所产生的场而倾斜和旋转。电信号从底下的集成电路(未示出)被馈给并传送经过金属接触孔。

【0010】现在参照图2，其图解说明了根据本公开内容的数字微镜器件(DMD)200。DMD 200包括顶层202、中间层204和底层206。如图所示，顶层202包括像素镜208，该像素镜208连接到向下延伸的镜支柱210。该镜支柱210适于与形成在中间层204中的相应的柱接收孔211接合，这将进一步进行描述。在一些实施例中，像素镜208具有大约2000到5000埃的厚度并且利用已知的方法和技术由铝构成。优选地，本公开实施例的像素镜208的厚度大约为3300埃。除了铝之外，其它材料比如二氧化硅、氮化硅、多晶硅和磷硅酸盐玻璃(PSG)也可以用于构造像素镜208。在一些实施例中，镜支柱210的厚度大约为500到1000埃并用已知的方法和技术由铝合金构成。镜支柱210还可以由铝、钛和硅金属合金形成。优选地，本公开实施例的镜支柱210的厚度大约为700埃。