[发明专利]用于微机电系统静摩擦减少的硅烷改性流体

说明书

优先权请求

本申请案请求2015年7月2日提交且标题为“用于微机电系统静摩擦减少的硅烷改性流体(SILANE MODIFIED FLUID FOR MEMS STICTION REDUCTION)”的美国专利申请案第14/790,633号的优先权，所述申请案特此全部以引用的方式并出于所有目的并入。

技术领域

本发明涉及以流体填充的MEMS装置，且更具体来说涉及具有掺杂有表面能改性剂以减少流体填充过程期间的静摩擦效应的流体的MEMS装置。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如镜面及光学薄膜)及电子元件的装置。EMS装置或元件可以多种尺度来制造，包含(但不限于)微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围为约一微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(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/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工过程来产生机电元件。

一些基于MEMS的装置为基于MEMS的显示装置，其包含安置于衬底上并布置成阵列的多个可移动MEMS组件。可移动MEMS组件的实例可包含快门，其中所述快门可起作用以调制穿过基于MEMS的显示装置的光的通过。在一些实施中，基于MEMS的装置可用可充当可移动MEMS组件的润滑剂的流体填充。在一些实施中，流体也可用以为基于MEMS的装置提供某些光学及电性质。然而，例如快门的可移动MEMS组件可易受流体填充过程期间静摩擦的影响，其中可移动MEMS组件可粘附并变得“粘住”在基于MEMS的装置中的另一表面。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各具有若干新颖方面，其中无单一者单独负责本文中所公开的合乎需要的属性。

本发明中所描述的主题的一个新颖方面可在一种装置中实施。所述装置包含第一衬底、与第一衬底相对的第二衬底、在第二衬底上方的多个可移动MEMS组件、在第一衬底与第二衬底之间并环绕可移动MEMS组件的流体，及用于结合第一衬底与第二衬底并在所述装置中封闭流体的密封件，其中流体包含含有非极性官能团R的表面能改性剂。

在一些实施方案中，非极性官能团R是选自由以下组成的群组：烷基、芳基及环烷基。在一些实施中，表面能改性剂包含硅原子、非极性官能团R及可水解基团R′，其中可水解基团R′是选自由以下组成的群组：烷氧基、酰氧基、胺及氯。在一些实施方案中，表面能改性剂是在流体的约0.5容积百分比与约5.0容积百分比之间。在一些实施方案中，第一衬底包含光圈板且第二衬底包含MEMS衬底，其中MEMS衬底的内表面具有比光圈板的内表面高的表面能。在一些实施方案中，表面能改性剂能够减少MEMS衬底的表面能。在一些实施方案中，流体包含有机溶剂。表面能改性剂溶解于有机溶剂中。在一些实施方案中，可移动MEMS组件中的每一者包含在基于快门的MEMS光调制器中的快门。

本发明中所描述的主题的另一新颖方面可在一种装置中实施。所述装置包含第一衬底、与第一衬底相对的第二衬底、在第二衬底上方的多个可移动MEMS组件(其中可移动MEMS组件的表面的表面能大于第一衬底的表面能)，及在第一衬底与第二衬底之间并环绕可移动MEMS组件的流体。流体包含溶剂及用于改性可移动MEMS组件的表面的表面能的物质，其中表面能改性物质包含非极性官能团R。所述装置进一步包含用于结合第一衬底与第二衬底并在装置中封闭流体的密封件。

在一些实施方案中，非极性官能团R是选自由以下组成的群组：烷基、芳基及环烷基。在一些实施方案中，表面能改性物质包含硅原子、非极性官能团R及可水解基团R′，其中可水解基团R′是选自由以下组成的群组：烷氧基、酰氧基、胺及氯。在一些实施方案中，表面能改性物质是在流体的约0.5容积百分比与约5.0容积百分比之间。

本发明中所描述的主题的另一新颖方面可实施于一种方法中。所述方法包含：提供第一衬底；提供与第一衬底相对的第二衬底；在第二衬底上方形成多个可移动MEMS组件；将第一衬底结合到第二衬底；及使用在第一衬底与第二衬底之间的流体填充装置，其中流体环绕可移动MEMS组件并包含表面能改性剂，所述表面能改性剂包含非极性官能团R。