[发明专利]干涉式调制器的机械层及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电系统。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电元件及机械元件、致动器、变换器、传感器、光学组件(包含镜)及电子装置的装置。机电系统可以多种尺度制造，包含(但不限于)微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有在约1微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于1微米的大小(包含例如小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀除衬底及/或经沉积材料层的部分或添加层的其它微机械加工方法来产生机电元件以形成电装置及机电装置。

一种类型的EMS装置称为干涉式调制器(IMOD)。如本文使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指代使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，干涉式调制器可包含一对导电板，所述对导电板的一者或两者可为全部或部分透明及/或具反射性的，且能够在施加适当电信号之后相对运动。在一实施方案中，一板可包含沉积于衬底上的固定层，且另一板可包含通过气隙与所述固定层分离的反射膜。一板相对于另一板的位置可改变入射在所述干涉式调制器上的光的光学干涉。干涉式调制器装置具有广泛的应用，且预期用于改进现有产品及产生新产品，尤其是具有显示能力的产品。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各具有若干创新方面，所述若干创新方面的单个一者不单独作为本文揭示的所要属性。

可在包含衬底及定位于所述衬底上方的机械层的机电系统装置中实施本发明中描述的标的物的一个创新方面。所述机械层与所述衬底间隔并界定所述机械层与所述衬底之间的间隙的一侧，且所述机械层可在所述间隙中在致动位置与松弛位置之间移动。所述机械层包含镜面层、罩盖层及安置在所述镜面层与所述罩盖层的之间的电介质层。所述镜面层面对所述间隙。所述机械层经配置以在其处于所述松弛位置中时具有远离所述衬底的方向上的曲率。

在一些实施方案中，镜面层厚度尺寸比罩盖层厚度尺寸大约1.1倍到约1.2倍之间。在一些实施方案中，所述罩盖层包含用于相对于反射层的应力减小所述罩盖层的应力使得所述机械层在远离所述衬底的方向上弯曲的切口。

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施为制造机电系统装置的方法，机械层具有致动位置及松弛位置。所述方法包含在衬底上方形成支撑结构及在所述支撑结构及所述衬底上方形成机械层。形成所述机械层包含形成镜面层、在所述镜面层上方形成电介质层及在所述电介质层上方形成罩盖层。所述镜面层为在所述机械层面对所述衬底的一侧上。形成所述机械层包含配置所述机械层以在其处于所述松弛位置中时具有远离所述衬底的方向上的曲率。

在一些实施方案中，形成所述机械层包含形成所述镜面层及所述罩盖层使得所述镜面层及所述罩盖层各具有拉伸应力，其中所述镜面层的拉伸应力大于所述罩盖层的拉伸应力，以在所述机械层处于所述松弛位置中时使所述机械层在远离所述衬底的方向上弯曲。在一些实施方案中，镜面层厚度尺寸比罩盖层厚度尺寸大约到

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施为包含衬底及机械层的机电系统装置，所述机械层与所述衬底间隔且界定所述机械层与所述衬底之间的间隙的一侧。所述机械层可在所述间隙中在致动位置与松弛位置之间移动，且所述机械层包含用于在所述机械层处于所述松弛位置中时在远离所述衬底的方向上引导所述机械层的曲率而使得所述机械层在所述装置的像素中心上方的一部分从所述衬底位移达比所述装置的光学作用区域上方所述机械层与所述衬底之间的平均距离大约10nm到约30nm的装置。

在一些实施方案中，曲率引导装置包含镜面层、罩盖层及安置在所述镜面层与所述罩盖层之间的电介质层。所述镜面层面对所述衬底且具有大于所述罩盖层的厚度尺寸的厚度尺寸。

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施为制造机电系统装置中的机械层的方法。所述方法包含在衬底上方形成牺牲层及在所述牺牲层及所述衬底上方形成机械层。形成所述机械层包含在所述牺牲层上方形成第一层及在所述第一层上方形成第二层，其中所述第一层具有大于所述第二层的应力的一应力使得所述机械层具有在朝向所述衬底的方向上增加的应力梯度。

在一些实施方案中，所述第一层为所述机械层的第一电介质子层，且所述第二层为所述机械层的第二电介质子层。

在一些实施方案中，形成所述机械层进一步包含在形成所述第一层之前形成镜面层及在形成所述第二层之后形成罩盖层。