УСТРОЙСТВА МЭМС, ИМЕЮЩИЕ ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ, И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК B81B7/02 G02B26/10 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Согласно 35 своду законов США § 119(е) данной заявкой заявлен приоритет, устанавливаемый по предварительным заявкам на патенты США №№60/701655 от 22 июля 2005 г. и 60/710019 от 19 августа 2005 г., ссылка на которые означает включение их в настоящую заявку.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Микроэлектромеханические системы (МЭМС) содержат микромеханические элементы, исполнительные механизмы-микроактюаторы и электронные схемы. Микромеханические элементы могут быть получены с использованием осаждения, травления и/или других процессов с микрообработкой, посредством которых части подложек и/или слои осажденного материала удаляют травлением или добавляют слои для формирования электрических или электромеханических устройств. Один тип устройства МЭМС представлен интерферометрическим модулятором. В настоящем описании терминами «интерферометрический модулятор» или «интерферометрический светомодулятор» обозначено устройство, которое выборочно поглощает и/или отражает свет, используя принципы оптической интерференции. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модулятор может содержать две проводящие пластины, по меньшей мере одна из которых может быть прозрачной и/или отражающей полностью или частично и может совершать относительное перемещение при подаче соответствующего электрического сигнала. В одном конкретном варианте реализации изобретения одна пластина может содержать зафиксированный слой, который осажден на подложку, а другая пластина может содержать металлическую мембрану, которая отделена от зафиксированного слоя воздушным зазором. Как более подробно описано далее, положение одной пластины относительно другой может влиять на оптическую интерференцию света, падающего на интерферометрический модулятор. Такие устройства имеют широкое применение, и использование и/или изменение характеристик устройств таких типов может быть полезным как в известных решениях, так и для усовершенствования существующих изделий и для создания новых изделий, еще не разработанных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В одном варианте осуществления изобретения предложен способ изготовления устройства МЭМС, согласно которому берут подложку; наносят поверх нее электродный слой; наносят поверх электродного слоя временный слой; формируют рельеф временного слоя для образования отверстий; наносят поверх временного слоя подвижный слой; формируют поддерживающие структуры, расположенные над подвижным слоем и по меньшей мере частично в отверстиях временного слоя и удаляют временный слой травлением с образованием полости между подвижным слоем и электродным слоем.

[0004] В другом варианте реализации изобретения предложено устройство МЭМС, содержащее подложку; электродный слой, расположенный поверх подложки; подвижный слой, расположенный поверх электродного слоя, в целом отделенный от электродного слоя воздушным зазором и содержащий углубления в поддерживающих областях; и жесткие поддерживающие структуры, сформированные поверх подвижного слоя и по меньшей мере частично в указанных углублениях в подвижном слое.

[0005] В другом варианте реализации изобретения предложено устройство МЭМС, содержащее первые средства, проводящие электричество; вторые средства, проводящие электричество; и средства поддержки указанных вторых проводящих средств над указанными первыми проводящими средствами, причем указанные поддерживающие средства расположены выше участков вторых средств, проводящих электричество и выполненных с возможностью перемещения относительно указанных первых проводящих средств в ответ на образование электростатического потенциала между указанными первыми и вторыми проводящими средствами.

[0006] В другом варианте реализации изобретения предложен способ изготовления устройства МЭМС, согласно которому берут подложку; наносят поверх нее электродный слой; наносят поверх электродного слоя временный слой; формируют рельеф временного слоя с образованием отверстий; поверх временного слоя формируют поддерживающие структуры, которые оказываются сформированными по меньшей мере частично в отверстиях материала временного слоя и содержат по существу горизонтально выступающий участок, проходящий поверх по существу плоского участка материала временного слоя; и поверх временного слоя и поддерживающих структур наносят подвижный слой.

[0007] В другом варианте реализации изобретения предложено устройство МЭМС, содержащее подложку; электродный слой, расположенный поверх подложки; подвижный слой, расположенный поверх электродного слоя, в целом отделенный от электродного слоя воздушным зазором; и поддерживающие структуры, расположенные ниже по меньшей мере участка подвижного слоя и содержащие по существу горизонтально выступающий участок, отделенный от электродного слоя указанным зазором.

[0008] В другом варианте реализации изобретения предложено устройство МЭМС, содержащее первые средства, проводящие электричество; вторые средства, проводящие электричество; и средства поддержки вторых проводящих средств над первыми проводящими средствами, причем вторые проводящие средства расположены выше поддерживающих средств и выполнены с возможностью перемещения относительно первых проводящих средств в ответ на образование электростатического потенциала между первыми и вторыми проводящими средствами, а указанные поддерживающие средства содержат по существу горизонтально выступающий участок, отделенный от первых проводящих средств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] На фиг.1 показано трехмерное изображение участка варианта реализации интерферометрического модуляционного дисплея, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в релаксационном положении, а подвижный отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в активированном положении.

[0010] На фиг.2 показана принципиальная схема одного варианта предлагаемого электронного устройства, содержащего интерферометрический модуляционный дисплей с размерами 3×3.

[ООН] На фиг.3 показан график зависимости положения подвижного зеркала от поданного напряжения для примера реализации интерферометрического модулятора, изображенного на фиг.1.

[0012] Фиг.4 иллюстрирует значения напряжения группы строк и столбцов, которые могут быть использованы для приведения в действие интерферометрического модуляционного дисплея.

[0013] Фиг.5А иллюстрирует пример кадра данных, отображаемых на интерферометрическом модуляционном дисплее с размерами 3×3, изображенном на фиг.2.

[0014] Фиг.5В иллюстрирует пример временной диаграммы сигналов строк и столбцов, которые могут быть использованы для записи кадра, показанного на фиг.5А.

[0015] На фиг.6А и 6В показаны принципиальные схемы варианта предлагаемого устройства визуального представления данных, содержащего несколько интерферометрических модуляторов.

[0016] На фиг.7А показано сечение устройства, проиллюстрированного на фиг.1.

[0017] На фиг.7В показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

[0018] На фиг.7С показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

[0019] На фиг.7D показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

[0020] На фиг.7Е показано сечение еще одного варианта предлагаемого интерферометрического модулятора.

[0021] На фиг.8 показана сверху матриц элементов интерферометрического модулятора, в которой отдельные элементы содержат поддерживающие структуры.

[0022] На фиг.9A - 9J схематично показаны сечения, поясняющие способ изготовления элемента интерферометрического модулятора, содержащего поддерживающие структуры, расположенные над подвижным слоем.

[0023] На фиг.10 схематично показано сечение элемента интерферометрического модулятора, изготовленного способом, поясняемым на фиг.9А - 9J, при котором поддерживающие структуры изготавливаются более толстыми.

[0024] На фиг.11А - 11G схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции процесса изготовления интерферометрического модулятора, имеющего неорганические опорные поддерживающие структуры.

[0025] На фиг.12А - 12D схематично показаны сечения, поясняющие способ изготовления элемента интерферометрического модулятора, содержащего поддерживающие структуры, расположенные как выше, так и ниже подвижного слоя.

[0026] На фиг.13А - 13Е схематично показаны сечения, поясняющие способ изготовления интерферометрического модулятора, при котором для создания по существу плоской поверхности, на которой изготавливают подвижный слой, используют участок фоторезистивной маски.

[0027] На фиг.14А - 14С схематично показаны сечения, поясняющие операции, которые могут быть выполнены для выборочного удаления участков отражающего слоя до формирования подвижных и поддерживающих структур.

[0028] На фиг.15А - 15С схематично показаны сечения, поясняющие другие операции, которые могут быть выполнены для выборочного удаления участков отражающего слоя до формирования подвижных и поддерживающих структур.

[0029] На фиг.16А - 16В схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции процесса изготовления интерферометрического модулятора, содержащего слой, барьерный к травлению, который защищает материал временного слоя от травления, в процессе которого образуются неорганические опоры.

[0030] На фиг.17А - 17В схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции процесса изготовления интерферометрического модулятора, содержащего слой, препятствующий травлению, который изолирует неорганические опоры от временного материала.

[0031] На фиг.18 схематично показано сечение частично изготовленного интерферометрического модулятора, в котором частично удален слой, препятствующий травлению, который изолирует неорганические опоры от временного материала.

[0032] На фиг.19 схематично показано сечение частично изготовленного интерферометрического модулятора, в котором опорную структуру используют в качестве твердой маски для удаления участка слоя, барьерного к травлению.

[0033] На фиг.20 схематично показано сечение, поясняющее операцию изготовления интерферометрического модулятора, на которой поддерживающую структуру прикрепляют к подвижному слою с помощью адгезионного слоя.

[0034] На фиг.21 схематично показано сечение, поясняющее операцию изготовления интерферометрического модулятора, при которой защитный слой изолирует заклепочную структуру.

[0035] На фиг.22 схематично показано сечение, поясняющее операцию изготовления интерферометрического модулятора, при которой заклепочную структуру непосредственно прикрепляют к нижележащей оптической стопе.

[0036] На фиг.23А - 23Е схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции изготовления интерферометрического модулятора, при которых для создания неорганической опоры используют нанесение покрытия.

[0037] На фиг.24А - 24В схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции изготовления интерферометрического модулятора, имеющего поддерживающие опоры, сформированные из анодированного материала.

[0038] На фиг.25А - 25Н схематично показаны сечения, поясняющие способ изготовления элемента интерферометрического модулятора, содержащего поддерживающие структуры, расположенные над подвижным слоем, и дополнительную поддерживающую структуру, содержащую временный материал, расположенный под подвижным слоем.

[0039] На фиг.26А - 26В и 26D - 26Е схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции изготовления интерферометрического модулятора, содержащего другую поддерживающую структуру, выполненную из материала, полученного методом центрифугирования. На фиг.26С приведен вид сверху частично изготовленного интерферометрического модулятора по фиг.FIG. 26B.

[0040] На фиг.27 схематично показано сечение интерферометрического модулятора, в котором участок поддерживающей структуры расположен под подвижным слоем, причем нижележащий участок поддерживающей структуры сформирован одновременно с вышележащим участком поддерживающей структуры.

[0041] На фиг.28А - 28В схематично показаны сечения, поясняющие некоторые операции изготовления интерферометрического модулятора, при которых для создания заклепочной структуры используют нанесение покрытия.

[0042] На фиг.29 сверху показан участок матрицы интерферометрических модуляторов и некоторые внешние компоненты, соединенные с полосовыми электродами в этой матрице.

[0043] На фиг.30А - 30В схематично показаны сечения по линии 30-30 на фиг.29, поясняющие некоторые операции формирования вывода, соединенного с полосовым электродом.

[0044] На фиг.31А - 31D схематично показаны сечения по линии 31-31 на фиг.29, поясняющие некоторые операции формирования и пассивирования вывода, соединенного с полосовым электродом.

[0045] На фиг.32 схематично показано сечение по линии 31-31 на фиг.29, поясняющее этап другого способа формирования и пассивирования вывода, соединенного с полосовым электродом.

[0046] На фиг.33А - 33В схематично показаны сечения, поясняющие способ изготовления интерферометрического модулятора, содержащего подвижный слой с жесткостью, которая является переменной вследствие наличия оставшихся кусочков поддерживающего материала.

[0047] На фиг.34 сверху показан элемент интерферометрического модулятора, созданный при выполнении операций по фиг.33А - 33В.

[0048] На фиг.35А - 35Н схематично показаны сечения, поясняющие операции изготовления интерферометрического модулятора, имеющего подвижный слой, который содержит отражающий слой, частично отделенный от механического слоя и имеющий опорную структуру, расположенную по меньшей мере под участком подвижного слоя.

[0049] На фиг.36А - 36С схематично показаны сечения, поясняющие операции способа изготовления интерферометрического модулятора, содержащего жесткие структуры, выполненные на верхней поверхности отражающего слоя, частично отделенного от механического слоя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0050] Приведенное ниже подробное описание относится к некоторым конкретным вариантам реализации изобретения, однако имеется множество других способов его реализации. В настоящем описании даются ссылки на чертежи, причем на всех чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения. Из следующего ниже описания следует, что варианты изобретения могут быть реализованы в любом устройстве, выполненном с возможностью вывода на дисплей изображения, движущегося (например, видео) или неподвижного (например, статического) и текстового или графического. В частности, предполагается, что варианты изобретения могут быть реализованы в различных электронных устройств или объединено с различными электронными устройствами, такими, помимо прочего, как мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные электронные ассистенты (PDA), карманные или портативные компьютеры, GPS-приемники/навигаторы, камеры, МР3-плейеры, видеокамеры, игровые консоли, наручные часы, обычные часы, калькуляторы, телевизионные мониторы, плоские панельные дисплеи, компьютерные мониторы, дисплеи автомобильных приборов (например, дисплей счетчика пробега), приборы управления и/или дисплеи кабины самолета, дисплеи обзорных камер (например, дисплей камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотографии, электронные информационные щиты или вывески, прожекторы, архитектурные конструкции, упаковка, художественные конструкции (например, вывод на дисплей изображений на ювелирных изделиях). Устройства МЭМС со структурой, схожей с описанной здесь, также можно использовать без дисплея, например, в электронных переключающих устройствах.

[0051] Отдельные элементы МЭМС, такие как элементы интерферометрического модулятора, могут иметь поддерживающие структуры как внутри себя, так и по своим краям. В некоторых вариантах реализации изобретения эти поддерживающие структуры могут содержать поддерживающие слои, расположенные над углублениями в подвижном слое. Формирование этих структур из жесткого материала, такого как алюминий или оксиды, позволяет повысить стабильность работы устройства МЭМС по сравнению со структурами, сформированными из менее жесткого материала. Кроме того, использование жесткого материала позволяет решить проблемы постепенного ухудшения или деформации поддерживающих структур со временем, которые могут привести к постепенному изменению цвета, отраженного данным пикселом. Кроме того, поскольку эти поддерживающие структуры расположены над устройством МЭМС, они могут быть выполнены любой необходимой толщины и не влиять на работу устройства МЭМС. В некоторых вариантах реализации изобретения вышележащие поддерживающие структуры могут проходить через подвижный слой и контактировать с нижележащими неподвижными слоями, скрепляя краевые участки вышележащей поддерживающей структуры с нижележащими слоями и/или подпирая краевые участки вышележащей поддерживающей структуры относительно нижележащих слоев. В других вариантах реализации изобретения остатки поддерживающего материала могут использоваться для придания жесткости участкам подвижного слоя, или пассивирования открытых выводов внутри или вблизи устройства МЭМС.

[0052] В других вариантах реализации изобретения эти поддерживающие структуры могут содержать элементы, лежащие ниже подвижного слоя внутри Элемента МЭМС. Формируя такие структуры из жесткого неорганического материала, такого как металл или оксид, можно повысить стабильность работы устройства МЭМС по сравнению со структурами, сформированными из менее жесткого материала. Кроме того, использование жесткого материала позволяет решить проблему постепенного ухудшения или деформации поддерживающих структур со временем, которые могут привести к постепенному изменению цвета, отраженного данным пикселом. Другие варианты реализации изобретения могут содержать поддерживающие структуры, лежащие сверху и снизу. Для упрощения работы с материалами, которые используются для формирования поддерживающих структур и которые не являются селективно вытравливаемыми по отношению к другим внутренним компонентами устройства МЭМС, могут быть нанесены покрытия, барьерные к травлению. Между поддерживающими структурами и другими слоями могут быть также расположены дополнительные слои, так чтобы улучшить прилипание различных компонентов устройства МЭМС друг к другу.

[0053] Один вариант реализации изобретения с интерферометрическим модуляционным дисплеем, содержащим интерферометрический дисплейный элемент МЭМС, изображен на фиг.1. В этих устройствах пикселы могут находятся в светлом или темном состоянии. В светлом («включенном», или «открытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю значительную часть видимого падающего света. В темном («выключенном», или «закрытом») состоянии дисплейный элемент отражает пользователю незначительную часть видимого падающего света. В зависимости от варианта реализации изобретения отражающие свойства «включенного» и «выключенного» состояний могут быть изменены на противоположные. Пикселы МЭМС могут быть выполнены с возможностью преимущественного отражения определенного цветового спектра, благодаря чему возможен вывод на дисплей выбранных цветов помимо черного и белого.

[0054] На фиг.1 представлено трехмерное изображение двух смежных пикселов в ряде пикселов дисплея, каждый из которых содержит интерферометрический модулятор МЭМС. В некоторых вариантах реализации изобретения интерферометрический модуляторный дисплей содержит матрицу из строк и столбцов указанных интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор содержит два отражающих слоя, которые расположены на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга, образуя полость оптического резонатора, выполненную с возможностью изменения по меньшей мере по одной координате. В одном варианте реализации изобретения один из отражающих слоев может быть перемещен в одно из двух положений. В первом положении, релаксационном, подвижный отражающий слой расположен на относительно большом расстоянии от зафиксированного частично отражающего слоя. Во втором положении, активированном, подвижный отражающий слой расположен ближе к частично отражающему слою, является смежным с ним. В зависимости от положения подвижного отражающего слоя падающий света может подвергаться конструктивной или деструктивной интерференции, в результате чего каждый пиксел может быть в полностью отражающем состоянии или не отражающем состоянии.

[0055] Изображенная на фиг.1 часть матрицы пикселов содержит два смежных интерферометрических модулятора 12а и 12b. Подвижный отражающий слой 14а левого модулятора 12а находится в релаксационном положении и расположен на заданном расстоянии от оптической стопы 16а, которая содержит частично отражающий слой. Подвижный отражающий слой 14b правого модулятора 12b показан в активированном положении смежным с оптической стопой 16b.

[0056] Стопы 16а и 16b (именуемые собирательно оптической стопой (stack) 16) по существу содержат несколько сплавленных слоев, в число которых могут входить электродный слой (состоящий, например, из оксидов индия и олова), частично отражающий слой (состоящий, например, из хрома) и прозрачный диэлектрик. Таким образом, стопа 16 является электропроводящей, частично прозрачной и частично отражающей и может быть изготовлена, например, путем осаждения по меньшей мере одного из указанных выше слоев на прозрачную подложку 20. Частично отражающий слой может быть сформирован из различных материалов, являющихся частично отражающими, таких как различные металлы, полупроводники и диэлектрики. Частично отражающий слой может быть сформирован из одного слоя материала или нескольких слоев материалов, и каждый из слоев может быть сформирован из одного материала или комбинации материалов.

[0057] В некоторых вариантах реализации изобретения на слои оптической стопы 16 сформирован рельеф в виде параллельных полос, с образованием строковых электродов дисплейного устройства, как описано ниже. Подвижные слои 14а, 14b могут быть сформированы в виде ряда параллельных полос по меньшей мере одного металлического слоя (перпендикулярного строковым электродам 16а и 16b), осажденного на верхнюю часть опор 18, с промежуточным временным материалом, осажденным между опорами 18. После удаления травлением временного материала подвижные слои 14а, 14b оказываются отделены заданным зазором 19 от стоп 16а, 16b. Для получения отражающих слоев 14 можно использовать материал, обладающий высокими проводящими и отражающими свойствами, например, алюминий, а полученные полосы могут образовывать в дисплейном устройстве столбцовые электроды.

[0058] Когда электрическое напряжение не приложено, между слоем 14а и стопой 16а остается полость 19, причем слой 14а находится в механически релаксационном положении, как показано на примере пиксела 12а (фиг.1). Однако когда к выбранной строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образующийся в соответствующем пикселе на пересечении электродов строки и столбца, становится заряженным, и электростатические силы сближают эти электроды. Если напряжение достаточно высоко, то слой 14 деформируется и прижимается к стопе 16. Диэлектрический слой (не показан), находящийся внутри стопы 16, может предотвращать закорачивание и контролировать зазор между слоями 14 и 16, как показано на примере правого пиксела 12b (фиг.1). Описанный характер действий одинаков при любой полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, активация строки/столбца, с помощью которой можно переводить пикселы в отражающее и неотражающее состояние, во многом аналогична соответствующим процессам в жидкокристаллических и других дисплеях.

[0059] Фиг.2-5В иллюстрируют один пример осуществления процесса и построения системы использования матрицы интерферометрических модуляторов в дисплеях.

[0060] На фиг.2 показана принципиальная схема одного варианта электронного устройства, в котором могут быть реализованы некоторые аспекты изобретения. Предлагаемое электронное устройство содержит процессор 21, который может представлять собой одно- или многокристальный универсальный микропроцессор, такой как ARM, Pentium^®, Pentium II^®, Pentium III^®, Pentium IV^®, Pentium^® Pro, 8051, MIPS^®, Power PC^®, ALPHA^®, или любой микропроцессор специального назначения, такой как цифровой сигнальный процессор, микроконтроллер или программируемая матрица логических элементов. Как и в известных решениях, процессор 21 может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного модуля. Помимо выполнения операционной системы процессор может быть выполнен с возможностью выполнения по меньшей мере одного программного приложения, включая web-браузер, телефонное приложение, программу для работы с электронной почтой или любое другое программное приложение.

[0061] В одном варианте реализации изобретения процессор 21 также выполнен с возможностью взаимодействия с матричным формирователем 22. В одном варианте реализации изобретения формирователь 22 содержит схему 24 формирования срок и схему 26 формирования столбцов, при этом эти схемы подают сигналы на дисплейную матрицу или панель 30. На фиг.2 линиями 1-1 обозначена линия разреза матрицы, показанной на фиг.1. В протоколе активации строк и столбцов интерферометрических модуляторов МЭМС могут использоваться гистерезисные свойства указанных устройств (фиг.3). В этом случае для деформации подвижного слоя и перевода его из релаксационного состояния в активированное состояния может потребоваться, например, разность потенциалов, равная 10 вольтам. Однако при уменьшении напряжения подвижный слой остается в активированном состоянии. В примере реализации изобретения, изображенном на фиг.3, подвижный слой не подвергается релаксации полностью до тех пор, пока напряжение не упадет ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, изображенном на фиг.3, имеется область поданного напряжения (приблизительно от 3В до 7В), при котором устройство стабильно в релаксационном или активированном состоянии. В настоящем описании этот диапазон называется «гистерезисной областью», или «областью стабильности». Для дисплейной матрицы, имеющей гистерезисные характеристики, показанные на фиг.3, протокол активации строк и столбцов может быть разработан таким образом, что во время стробирования строки к тем ее пикселам, которые необходимо активировать, подают разность напряжений приблизительно 10 вольт, а к тем пикселам, которые необходимо подвергнуть релаксации, - разность напряжений, близкую к нулю. После стробирования к пикселам подают разность напряжений приблизительно 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое их привел строковый строб. В данном примере после осуществления записи к каждому пикселу подают разность потенциалов, которая находится в «области стабильности» (3-7 вольт). Это позволяет придать пикселам (фиг.1) конструкционную стабильность при условии подачи одного и того же напряжения в существующем перед этим активированном или релаксационном состоянии. Поскольку каждый пиксел интерферометрического модулятора, в активированном или релаксационном состоянии, по существу представляет собой конденсатор, образованный зафиксированным и подвижным отражающими слоями, указанное стабильное состояние может быть сохранено при напряжении, значение которого находится в гистерезисной области, почти без рассеивания мощности. Если поданный потенциал имеет постоянное значение, то в пикселе нет тока.

[0062] Обычно дисплейный кадр может быть создан путем «задания» группы столбцовых электродов в соответствии с требуемой группой активированных пикселов в первой строке. После этого к электроду строки 1 подают строковый импульс, который активирует пикселы, соответствующие линиям заданных столбцов. Затем заданную группу столбцовых электродов изменяют, так что они соответствуют требуемой группе активированных пикселов во второй строке. Далее к электроду строки 2 подают импульс, который активирует соответствующие пикселы в строке 2 в соответствии с заданными столбцовыми электродами. Пикселы строки 1 не испытывают влияния импульса строки 2 и остаются в том же состоянии, в которое они были переведены во время импульса строки 1. Для получения кадра описанные действия могут быть выполнены последовательно для всех рядов строк. Обновление и/или коррекция кадра по существу осуществляют новыми отображаемыми данными путем непрерывного повторения этого процесса с определенным количеством кадров в секунду. Кроме того, известно очень много протоколов для управления строковыми и столбцовыми электродами пикселных матриц с целью получения дисплейных кадров. Все эти протоколы могут быть использованы совместно с настоящим изобретением.

[0063] На фиг.4, 5А, и 5В изображен возможный вариант протокола активации для создания дисплейного кадра в матрице 3х3, которая показана на фиг.2. На фиг.4 показаны возможные уровни столбцовых и строковых напряжений, которые могут быть использованы для пикселов, характеризующихся гистерезисными кривыми фиг.3. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.4, для активации пиксела к соответствующему столбцу подают напряжение -V_bias, а к соответствующей строке напряжение +ΔV, которые могут быть равны -5 вольт и +5 вольт, соответственно. Релаксация пиксела выполняется подачей к соответствующему столбцу напряжения +V_bias, а к соответствующей строке аналогичного напряжения +ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов. В тех строках, где сохраняют нулевое напряжение, пикселы находятся в стабильном состоянии независимо от того, в каком состоянии они находились изначально, и независимо от того, какое напряжение подано на столбец: +V_bias или -V_bias. Как показано на фиг.4, также могут быть использованы напряжения, полярность которых противоположна полярности напряжений, указанных выше. Например, для активации пиксела к соответствующему столбцу может быть приложено напряжение +V_bias, а к соответствующей строке напряжение -ΔV. В этом варианте реализации изобретения высвобождение пиксела выполняют подачей на соответствующий столбец напряжения -V_bias, а на соответствующую строку аналогичного напряжения -ΔV, благодаря чему на концах пиксела создается нулевая разность потенциалов.

[0064] На фиг.5В изображена временная диаграмма, показывающая последовательность строковых и столбцовых сигналов, подаваемых на матрицу 3×3 (фиг.2) для получения дисплейной конфигурации, показанной на фиг.5А и в которой активированные пикселы являются неотражающими. Перед записью кадра, показанного на фиг.5А, пикселы могут находиться в любом состоянии, а в данном примере напряжение на всех строках равно нулю, а напряжение на всех столбцах составляет +5 вольт. При таких напряжениях все пикселы стабильны как в активированных, так и релаксационных состояниях.

[0065] В кадре, показанном на фиг.5А, пикселы (1, 1), (1, 2), (2, 2) и (3, 3) активированы. Для этого в течение «линейного времени передачи данных» для строки 1 на столбцы 1 и 2 подают напряжение -5 вольт, а на столбец 3 напряжение +5 вольт. При этом состояние пикселов не изменяется, т.к. напряжение на всех пикселах остается в области стабильности 3-7 вольт. Далее выполняют стробирование строки 1 с помощью импульса, который увеличивается от 0 до 5 вольт, а затем снова падает до нуля. Это приводит к активации пикселов (1, 1), (1, 2) и релаксации пиксела (1, 3). При этом другие пикселы в матрице не испытывают воздействия. Для приведения строки 2 в необходимое состояние на столбец 2 подают напряжение -5 вольт, а на столбцы 1 и 3 напряжение +5 вольт. Посредством аналогичного стробирования строки 2 активируют пиксел (2, 2) и приводят пикселы (2, 1) и (2, 3) в релаксационное состояние. Как и в прошлом случае, другие пикселы не испытывают воздействия. Строку 3 обрабатывают аналогичным образом путем подачи на столбцы 2 и 3 напряжения -5 вольт, а на столбец 1 напряжения +5 вольт. Посредством стробирования строки 3 ее пикселы оказываются в состоянии, показанном на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк равны нулю, а потенциалы столбцов могут иметь значения +5 или -5 вольт. При этом изображение на дисплее (фиг.5А) остается стабильным. Аналогичный порядок действий может быть использован для матриц, которые состоят из десятков или сотен строк и столбцов. Распределение временных интервалов, последовательность действий и уровни напряжений, которые используют для активации строк и столбцов, могут быть любыми в рамках общих принципов, описанных выше. Указанные случаи являются лишь примерами, и в описываемых способах и системах могут быть использованы любые способы активации напряжением.

[0066] На фиг.6А, 6В изображены принципиальные схемы варианта реализации дисплейного устройства 40. Устройство 40 может представлять собой, например, сотовый или мобильный телефон. Однако аналогичные компоненты устройства 40 или их незначительно измененные варианты могут служить примером при описании различных типов дисплейных устройств, таких, как телевизионные приемники и портативные медиаплейеры.

[0067] Устройство 40 содержит корпус 41, дисплей 30, антенну 43, динамик 45, устройство 48 ввода данных и микрофон 46. Корпус 41 по существу сформирован по любой из известных технологий, в том числе с помощью литья под давлением и вакуумного формования. Кроме того, корпус 41 может быть выполнен из любого материала, в том числе, помимо прочего, пластмассы, металла, стекла, резины и керамики или их сочетаний. В одном варианте корпус 41 содержит съемные части (не показаны), которые могут быть заменены другими съемными частями, имеющими другой цвет или содержащими другие логотипы, изображения или символы.

[0068] В рассматриваемом примере дисплей 30 устройства 40 может представлять собой любой из дисплеев, в том числе бистабильный дисплей, который описан в тексте настоящей заявки. В других вариантах реализации изобретения понятие дисплей 30 включает плоскопанельный дисплей, например, плазменный, электролюминесцентный, светодиодный, жидкокристаллический дисплей с матрицей пассивных скрученных нематических элементов или жидкокристаллический дисплей тонкопленочной технологии, которые были описаны выше, или неплоскопанельный дисплей, например, с электронно-лучевой или иной трубкой, известный специалистам. Однако при описании настоящего варианта изобретения понятие дисплей 30 включает интерферометрический модуляционный дисплей.

[0069] На фиг.6 В схематически изображены компоненты одного варианта реализации устройства 40, которое содержит корпус 41 и может содержать дополнительные компоненты, которые по меньшей мере частично заключены в корпус. Например, в одном варианте реализации изобретения устройство 40 содержит сетевой интерфейс 27, в состав которого входит антенна 43, соединенная с приемопередатчиком 47. Приемопередатчик 47 соединен с процессором 21, который в свою очередь соединен с модифицирующими аппаратными средствами 52. Средства 52 могут быть выполнены с возможностью модифицирования сигнала (например, его фильтрации). Средства 52 соединены с динамиком 45 и микрофоном 46. Процессор 21 также соединен с устройством 48 ввода и контроллером 29 формирователя. Контроллер 29 соединен с буфером 28 кадра и с формирователем 22 матрицы, который в свою очередь соединен с дисплейной матрицей 30. Источник 50 питания обеспечивает необходимое питание всех компонентов устройства 40.

[0070] Интерфейс 27 содержит антенну 43 и приемопередатчик 47, благодаря которым устройство 40 может взаимодействовать по меньшей мере с одним устройством в сети. В одном варианте реализации изобретения интерфейс 27 может также иметь технические возможности для облегчения работы процессора 21. Антенна 43 представляет собой любую известную антенну для передачи и приема сигналов. В одном из вариантов реализации изобретения антенна передает радиосигналы в соответствии со стандартом IEEE 802.11, в том числе IEEE 802.11 (a), (b) или (g). В другом варианте реализации изобретения антенна передает и принимает радиосигналы в соответствии со стандартом BLUETOOTH. Антенны сотовых телефонов выполнены с возможностью приема CDMA, GSM, AMPS или других известных сигналов, которые используют для передачи сообщений в беспроводных сотовых телефонных сетях. Приемопередатчик 47 выполняет предварительную обработку сигналов, получаемых от антенны 43. Предварительно обработанные сигналы могут быть приняты процессором 21 для дальнейшей обработки. Приемопередатчик 47 также выполняет обработку сигналов, получаемых от процессора 21, после чего они могут быть переданы от устройства 40 через антенну 43.

[0071] В альтернативном варианте реализации изобретения приемопередатчик 47 может быть заменен приемником. В другом варианте реализации изобретения интерфейс 27 может быть заменен видеоисточником, который может хранить или генерировать видеоданные, предназначенные для отправки процессору 21. Видеоисточником, например, может быть цифровой видеодиск (DVD) или накопитель на жестком диске, который содержит видеоданные, или программный модуль, который генерирует видеоданные.

[0072] Процессор 21 по существу управляет работой всего устройства 40. Процессор 21 принимает данные, такие как сжатые видеоданные от интерфейса 27 или видеоисточника, и выполняет их обработку с получением из них исходных видеоданных или преобразованием их в формат, в котором их несложно обработать для получения исходных видеоданных. После этого процессор 21 отправляет обработанные данные на контроллер 29 или в буфер 28 для хранения. Исходные данные по существу содержат информацию, которая идентифицирует видеохарактеристики каждой области видеоизображения. К указанным характеристикам могут относиться, например, цветность, насыщенность и полутоновая шкала.

[0073] В одном варианте реализации изобретения процессор 21 содержит микроконтроллер, центральный процессор или логическое устройство для управления работой устройства 40. Средства 52 по существу содержат усилители и фильтры для передачи сигналов на динамик 45 и для приема сигналов от микрофона 46. Средства 52 могут быть выполнены в форме отдельных компонентов в устройстве 40 или могут быть встроены в процессор 21 или другие компоненты.

[0074] Контроллер 29 принимает исходные видеоданные, генерируемые процессором 21, непосредственно от него или из буфера 28 и соответствующим образом переформатирует исходные видеоданные для их высокоскоростной передачи на формирователь 22. В частности, контроллер 29 переформатирует исходные видеоданные в поток данных, формат которого подобен растровому, при этом скорость переформатирования пригодна для выполнения развертки на матрице 30. После этого контроллер 29 отправляет отформатированную информацию формирователю 22. Несмотря на то, что контроллер 29 (например, контроллер жидкокристаллического дисплея) нередко бывает связан с процессором 21 в виде отдельной интегральной схемы, такие контроллеры могут быть выполнены множеством способов. Они могут быть встроены в процессор 21 в форме аппаратных средств, программных средств или могут быть полностью интегрированы в аппаратные средства с формирователем 22.

[0075] Обычно формирователь 22 принимает отформатированную информацию от контроллера 29 и переформатирует видеоданные в параллельный ряд волновых сигналов, которые подаются много раз в секунду на сотни, а иногда и тысячи проводников, выходящих из матрицы х-y пикселов дисплея.

[0076] В одном варианте реализации изобретения контроллер 29, формирователь 22 и матрица 30 пригодны для любого типа дисплеев, описываемых в настоящей заявке. Например, в одном варианте реализации изобретения контроллер 29 представляет собой контроллер обычного дисплея или бистабильного дисплея (например, контроллер интерферометрического модулятора). В другом варианте реализации изобретения формирователь 22 представляет собой обычный драйвер или драйвер бистабильного дисплея (например, интерферометрического модуляционного дисплея). В одном варианте реализации изобретения контроллер 29 объединен с формирователем 22. Такой вариант реализации изобретения является типовым для высокоинтегрированных систем, таких как сотовые телефоны, наручные часы и другие устройства с дисплеями небольших размеров. В другом варианте реализации изобретения матрица 30 представляет собой матрицу обычного дисплея или матрицу бистабильного дисплея (например, дисплея, содержащего матрицу интерферометрических модуляторов).

[0077] Устройство 48 позволяет пользователю управлять работой устройства 40. В одном варианте реализации изобретения устройство 48 содержит клавиатуру, такую как клавиатура QWERTY или телефонную клавиатуру, кнопку, переключатель, сенсорный экран, мембрану, чувствительную к воздействию давления или тепла. В одном варианте реализации изобретения устройством ввода данных устройства 40 является микрофон 46. При использовании микрофона 46 для ввода данных пользователь с помощью голосовых команд может управлять работой устройства 40.

[0078] Источник 50 может содержать различные известные устройства хранения энергии. Например, в одном варианте реализации изобретения источник 50 представляет собой перезаряжаемую батарею, такую как никель-кадмиевая батарея или ионная литиевая батарея. В другом варианте реализации изобретения источник 50 представляет собой возобновляемый источник энергии, конденсатор или солнечную батарею, в том числе пластмассовую солнечную батарею и светочувствительную краску. В другом варианте реализации изобретения источник 50 выполнен с возможностью получения энергии из настенной розетки.

[0079] В некоторых вариантах реализации изобретения возможность изменять управляющую программу реализована, как указывалось выше, в контроллере формирователя, который может быть расположен в нескольких местах электронной дисплейной системы. В некоторых случаях возможность изменять управляющую программу реализована в формирователе 22. Описанная выше оптимизация может быть реализована при любом количестве аппаратных и/или программных компонентов и при различных конфигурациях.

[0080] Элементы конструкции интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с принципами, описанными выше, могут быть различными. Например, на фиг.7А - 7Е изображены пять различных вариантов реализации слоя 14 и поддерживающих его конструкций. На фиг.7А изображено сечение варианта реализации изобретения, показанного на фиг.1, в котором полоса металлического материала осаждена на проходящие перпендикулярно опоры 18. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7В, слой 14 закреплен на опорах лишь по краям и поддерживается с помощью соединительных элементов 32. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7С, слой 14 подвешен к деформируемому слою 34, который может содержать гибкий металл. Слой 34 по периметру соединен, прямо или не прямо, с подложкой 20. Указанные соединения в тексте настоящей заявки называются поддерживающими структурами, которые могут иметь форму отдельных столбиков или опор и/или сплошных стенок или перемычек. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7D, имеются поддерживающие структуры 18, которые содержат опорные вставки 42, на которых лежит слой 34. Слой 14 оказывается подвешенным над полостью, как на фиг.7А - 7С, однако в этом случае поддерживающие опоры образованы не за счет заполнения слоем 34 отверстий между слоем 34 и стопой 16. В этом случае опоры сформированы из выравнивающего материала, который используют для получения вставок 42. Вариант реализации изобретения, изображенный на фиг.7Е, основан на варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7D, но он также может быть адаптирован для работы с любым из вариантов реализации изобретения, показанным на фиг.7А - 7С, а также с другими, не показанными вариантами реализации изобретения. В варианте реализации изобретения, изображенном на фиг.7Е, использован дополнительный слой металла или другого проводящего материала для получения шинной структуры 44. Такая структура дает возможность выполнять сигнальную разводку на тыльной стороне интерферометрических модуляторов, при этом исключается необходимость использования нескольких электродов и, следовательно, их формирования на подложке 20.

[0081] В вариантах реализации изобретения, таких как изображенные на фиг.7, интерферометрические модуляторы функционируют как устройства прямого видения, в которых визуальные объекты видны с лицевой стороны подложки 20, стороны, противоположной той, на которой размещен сам модулятор. В этих вариантах реализации изобретения слой 14 оптически закрывает некоторые участки интерферометрического модулятора своей стороной, которая противоположна подложке 20, включая слой 34. Благодаря этому компоновка и функционирование закрытых областей не влияют отрицательно на качество изображения. Такое закрытие позволяет использовать шинную структуру 44 (фиг.7Е), обеспечивающую возможность разделения оптических и электромеханических характеристик модулятора, таких как адресное обращение и перемещения, им обусловленные. Такая разделенная архитектура позволяет осуществлять выбор конструкции и материалов, используемых для обеспечения необходимых электромеханических и оптических свойств модулятора, и осуществлять их функционирование независимо друг от друга. Кроме того, варианты реализации изобретения, изображенные на фиг.7С - 7Е, имеют дополнительные преимущества, обусловленные тем, что оптические свойства слоя 14 не связаны с его механическими свойствами, причем механические функции выполняются слоем 34. Благодаря этому имеется возможность оптимизировать конструкцию и материалы слоя 14 в отношении оптических свойств и оптимизировать конструкцию и материалы слоя 34 в отношении требуемых механических свойств.

[0082] В некоторых вариантах реализации изобретения может потребоваться дополнительная поддержка подвижному слою, такому как подвижный отражающий слой 14 (фиг.7А), или комбинации механического слоя 34 и подвижного отражающего слоя 14 (фиг.7С - 7Е). Как более подробно будет рассмотрено ниже, подвижный слой может содержать отражающий подслой и механический подслой. Такая поддержка может быть обеспечена рядом поддерживающих структур, которые могут быть расположены как вдоль кромок отдельного элемента модулятора, так и внутри такого элемента. В различных вариантах реализации изобретения эти поддерживающие структуры могут быть расположены как поверх подвижного слоя, так и под ним. В других вариантах реализации изобретения поддерживающие структуры могут проходить через отверстие, образованное в механическом слое, благодаря чему обеспечивается поддержка как сверху механического слоя, так и снизу от него. Используемый здесь термин "заклепка" в целом относится к рельефному слою, расположенному выше механического слоя в устройстве МЭМС, обычно в углублениях в поддерживающей области или области опоры, для механической поддержки механического слоя. В предпочтительном варианте реализации изобретения, хотя и не всегда, заклепка содержит выступы, расположенные над верхней поверхностью механического слоя, для увеличения устойчивости и предсказуемости перемещения механического слоя. Аналогично, поддерживающие структуры, расположенные ниже механического слоя в устройстве МЭМС для механической поддержки механического слоя, именуются здесь поддерживающими «опорами». Во многих вариантах реализации изобретения предпочтительные материалы являются неорганическими по причине их прочности по сравнению с органическими резистными материалами.

[0083] На фиг.8 показана матрица элементов МЭМС, иллюстрирующая расположение таких поддерживающих структур. В некоторых вариантах реализации изобретения матрица может содержать матрицу интерферометрических модуляторов, а в других вариантах реализации изобретения элементы МЭМС могут содержать любое устройство МЭМС, имеющее подвижный слой. Из чертежа можно увидеть, что поддерживающие структуры 62, которые здесь представляют собой вышележащие заклепочные структуры 62, расположены как вдоль кромок подвижного слоя 66, так и внутри элемента МЭМС, в данном примере, элемента 60 интерферометрического модулятора. Некоторые поддерживающие структуры могут содержать перемычки 64, проходящие через зазор 65 между двумя смежными подвижными слоями 66. Из чертежа можно увидеть, что слой 66 содержит полоску деформируемого материала, проходящую через несколько смежных элементов 60 внутри одного столбца. Структуры 62 предназначены для придания жесткости слою 66 внутри элементов или пикселов 60.

[0084] Эти поддерживающие структуры 62 преимущественно выполняются небольшими относительно зоны, окружающей элемент 60. Поскольку поддерживающие опоры ограничивают отклонение слоя 66 и могут в целом быть непрозрачными, то зона, размещенная под поддерживающими структурами 62 и непосредственно окружающая их, не может использоваться в качестве активной зоны дисплея, поскольку подвижный слой в этих зонах не такой подвижный, чтобы перейти в полностью активированное положение (например, такое, при котором участок нижней поверхности слоя 14 на фиг.7 контактирует с верхней поверхностью стопы 16). Поскольку это может привести к нежелательным оптическим эффектам в зонах, окружающих опору, то между поддерживающими структурами и наблюдателем может быть выполнен масочный слой во избежание чрезмерного отражения в этих областях, которое может привести к размытой передачи заданного цвета.

[0085] В некоторых вариантах реализации изобретения эти поддерживающие структуры могут иметь углубление в подвижном слое одновременно с жесткой по существу структурой, которая помогает поддерживать форму. Хотя такие поддерживающие структуры могут быть выполнены из полимерного материала, предпочтительно использовать неорганический материал, обладающий большей жесткостью и имеющий преимущества перед аналогичными структурами, содержащими полимерные материалы.

[0086] Например, полимерная поддерживающая структура может не сохранять требуемый уровень жесткости в широком диапазоне рабочих температур и может быть подвержена постепенной деформации или механическим повреждениям в течение срока службы устройства. Поскольку эти повреждения могут влиять на расстояние между подвижным слоем и оптической стопой, в это расстояние по меньшей мере частично определяет длину волн, отражаемых элементом интерферометрического модулятора, то такие повреждения могут приводить к изменению отраженного цвета, в результате износа со временем или различных рабочих температур. Другие устройства МЭМС, элементы поддержки которых выполнены из полимерного материала, испытывают аналогичное ухудшения своих характеристик со временем.

[0087] На фиг.9А - 9J пояснен один процесс формирования элемента интерферометрического модулятора, содержащего расположенные сверху поддерживающие заклепочные структуры. На фиг.9А показана прозрачная подложка 70, которая может содержать, например, стекло или прозрачный полимерный материал. Затем поверх прозрачной подложки наносят проводящий слой 72, который может содержать оксид индия и олова, а поверх слоя 72 наносят частично отражающий слой 74, который может содержать хром. Хотя в одном варианте реализации изобретения слой 72 может содержать оксид индия и олова и может упоминаться в качестве такового, следует отметить, что слой 72 может содержать любой подходящий проводящий материал и не обязательно является прозрачным для неоптических структур МЭМС. Аналогично, несмотря на то, что частично отражающий слой 74 иногда упоминается как хромовый слой, он может содержать любой подходящий частично отражающий слой, а в неоптических структурах МЭМС такой слой может не использоваться.

[0088] Затем в слое 72 и слое 74 формируют рельеф и подвергают травлению с образованием днищевых электродов, называемых также строковыми электродами, которые проходят перпендикулярно подвижному слою 66 (фиг.8). В некоторых предпочтительных вариантах реализации изобретения можно сформировать рельеф в слоях 72 и 74 и подвергнуть их травлению для удаления оксидов индия и олова и хрома под зонами последующего размещения структур поддерживающих опор с образованием отверстий 76, как показано на фиг.9 В. Указанное формирование рельефа и травление предпочтительно выполняют одновременно с формированием строковых электродов. Удаление оксидов индия и олова и хрома (или других проводящих материалов), расположенных ниже поддерживающих структур, помогает предотвратить замыкание между подвижным слоем и нижним электродом. Таким образом, на фиг.9 В и последующих чертежах показано сечение сплошного строкового электрода, сформированного слоями 72 и 74, в которых были вытравлены отверстия 76, выполненное по линии, проходящей через эти отверстия. В других вариантах реализации изобретения, в которых слой 72 и слой 74 не подвергают травлению для формирования отверстий 16, достаточная защита от замыкания между нижним электродом и подвижным слоем может быть обеспечена рассматриваемым ниже диэлектрическим слоем.

[0089] Формирование рельефа слоя 72 и частично отражающего слоя 74 можно осуществлять посредством фотолитографии, а травление посредством, например, обычных средств для влажного травления. Средства для влажного травления хрома содержат уксусную кислоту (C₂H₄O₂) и церий аммоний нитрат [Се(NН₄)₂(NО₃)₆]. Средства для влажного травления оксидов индия и олова содержат HCI, смесь HCl и НNО₃ или смесь FeCl₃/HCl/DI (деионизированная вода) в соотношении 75%/3%/22% с H₂O. После формирования отверстий 76 поверх слоев 72 и 74 наносят диэлектрический слой 78, как показано на фиг.9С, с образованием оптической стопы 16. В некоторых вариантах реализации изобретения диэлектрический слой может содержать SiO₂ или SiN_x, хотя может быть использован и широкий спектр подходящих материалов.

[0090] Толщина и расположение слоев, формирующих стопу 16, определяют цвет, отражаемый элементом интерферометрического модулятора при активировании (деформации) элемента, приводящим (приводящей) к контакту слоя 66 с оптической стопой. В некоторых вариантах реализации изобретения оптическую стопу выполняют такой, что элемент интерферометрического модулятора по существу вообще не отражает видимого света (кажется черным) при нахождении подвижного слоя в активированном положении. Как правило, толщина слоя 78 составляет приблизительно 450 Å. Хотя на представленном чертеже слой 78 показан плоским (таким он может быть, если представляет собой стекло, полученное методом центрифугирования), обычно он проходит конформно поверх структурированного нижнего электрода, сформированного из слоев 72 и 74.

[0091] Как показано на фиг.9D, поверх слоя 78 наносят слой 82 временного материала. В некоторых вариантах реализации изобретения этот слой 82 формируют из материала, который может быть удален травлением XeF₂. Например, слой 82 может быть выполнен из молибдена или аморфного кремния (a-Si). В других вариантах реализации изобретения временный слой может содержать тантал или вольфрам. Другие материалы, которые могут использоваться в качестве временных материалов, содержат нитрид кремния, некоторые оксиды и органические материалы. Толщина нанесенного слоя 82 будет определять расстояние между стопой 16 и слоем 66, благодаря чему задаются размеры интерферометрического зазора 19 (см. фиг.7А). Поскольку высота зазора 19 задает цвет, отражаемый элементом интерферометрического модулятора, в неактивированном положении, толщина слоя 82 может быть изменена в зависимости от заданных характеристик интерферометрического модулятора. Например, в варианте реализации изобретения, в котором сформирован элемент модулятора, отражающий в неактивированном положении зеленый цвет толщина слоя 82 может приблизительно составлять 2000 Å. В других вариантах реализации изобретения временный слой может иметь различную толщину в матрице МЭМС устройств, таких как в системе многоцветного дисплея, в которой для получения различных цветов используются различные размеры интерферометрического зазора.

[0092] На фиг.9Е показано формирование рельефа и травление слоя 82 с образованием суживающихся отверстий 86. Отверстия 86 расположены над отверстиями 76, образованными в слоях 72 и 74 из оксидов индия и олова и хрома. Эти отверстия 86 могут быть выполнены путем нанесения маски на временный слой с использованием фотолитографии, и последующего влажного или сухого травления для удаления участков временного материала. Подходящие средства сухого травления содержат, помимо прочего, SFe, CF₄, Сl₂ или любые смеси этих газов с O₂, или благородным газом, таким как Не или Аr. Средства влажного травления, подходящие для травления Мо, содержат травильное средство PAN, которое может быть смесью фосфорной кислоты, уксусной кислоты, азотной кислоты с деионизированной водой в соотношении 16:1:1:2. Аморфный кремний можно травить средствами влажного травления, содержащими КОН, HF и нитрат. Однако для травления слоя 82 предпочтительно использовать средства сухого травления, поскольку они позволяют лучше контролировать форму суживающихся отверстий 86.

[0093] На фиг.9F показано, что затем поверх временного слоя 82, в котором сформирован рельеф, осаждают компоненты, формирующие слой 66 (см, например, подвижный отражающий слой 14 на фиг.7А), которые выстилают отверстия 86 изнутри. В варианте реализации изобретения, раскрытом на фиг.9F, сначала наносят высокоотражающий слой 90, именуемый также зеркалом или зеркальным слоем, а затем механический слой 92. Слой 90 может быть выполнен из алюминия или алюминиевого сплава, которые имеют высокую отражающую способность в широком спектре волновых длин. Слой 92 может содержать металл, такой как Ni и Сr, и предпочтительно сформирован таким образом, что обладает остаточным растягивающим напряжением. Остаточное растягивающее напряжение создает механическое усилие, которое отталкивает слой 66 от стопы 16, когда модулятор не активирован, или «релаксирован». Для удобства комбинацию слоя 90 со слоем 92 можно обозначить собирательным термином подвижный слой 66, при этом следует отметить, что здесь такой термин также охватывает понятие частично отделенный механический и отражающий слой, такой как слой 34 и слой 14 на фиг.7С, изготовление которых вместе с поддерживающими структурами будет рассмотрено ниже со ссылками на фиг.35А - 35Н и 36А - 36С.

[0094] В варианте реализации изобретения, в котором временный слой предназначен для травления травильным средством XeF₂, слой 90 и слой 92 предпочтительно являются стойкими к травлению XeF₂. Если какой-либо из этих слоев не является стойким, то для защиты нестойкого слоя можно использовать слой, препятствующий травлению. Также можно отметить, что сужение отверстий 86 способствует конформному нанесению слоя 90 и слоя 92, поскольку они могут содержать невыравнивающие материалы. При отсутствии такого сужения может оказаться затруднительным наносить эти слои так, чтобы они имели по существу ровные толщины внутри отверстий 86.

[0095] В другом варианте реализации изобретения слой 66 может содержать один слой, который является высокоотражающим и имеет заданные механические характеристики. Однако нанесение двух различных слоев позволяет выбрать высокоотражающий материал, который при его использовании в слое 66 в качестве единственного материала, мог бы оказаться непригодным; а также позволяет выбрать подходящий механический слой безотносительно его отражающих свойств. В других вариантах реализации изобретения подвижный слой может содержать отражающий подслой, отстоящий на значительном расстоянии от механического слоя, так что отражающий слой может быть вертикально смещен без изгиба (см., например, фиг.7С - 7Е и сопутствующее описание). Согласно одному предлагаемому способу поверх временного слоя наносят отражающий слой, затем формируют рельеф временного слоя с образованием отдельных отражающих подслоев. Затем поверх отражающего слоя наносят второй слой временного материала и формируют его рельеф для соединения через него механического подслоя с отражающими подслоями, а также формирования суживающихся отверстий для поддерживающих структур.

[0096] В других вариантах реализации изобретения, в которых выполненные устройства МЭМС содержат неоптические устройства МЭМС (например, выключатель МЭМС), слой 66 необязательно содержит отражающий материал. Например, в вариантах реализации изобретения, в которых устройства МЭМС, такие как выключатели МЭМС, выполнены содержащими рассматриваемые здесь поддерживающие структуры, нижняя сторона слоя 66 необязательно должна быть отражающей, а может содержать один слой, выбранный исключительно на основе его механических или других требуемых свойств.

[0097] На фиг.9G показано, что поверх слоя 92 наносят жесткий слой 96, именуемый также заклепочным слоем. Поскольку слой 96 формирует структуру, обеспечивающую поддержку нижележащего слоя 92, но не деформирующуюся значительно при активации модулятора, то материал, формирующий слой 96, не должен быть таким же гибким, как материал, формирующий слой 92. Подходящие материалы для слоя 96 содержат, помимо прочего, алюминий, АlO_х, диоксид кремния, SiN_x, никель и хром. Также для формирования заклепочной структуры могут использоваться материалы, содержащие другие металлы, керамику и полимеры. Толщина слоя 96 будет меняться в соответствии с механическими свойствами используемого материала.

[0098] Как указывалось в отношении механического и отражающего слоев, для слоя 96 может потребоваться выбор материала, стойкого к травлению XeF₂, который может использоваться для травления временного слоя в некоторых вариантах реализации изобретения. Кроме того, в предпочтительном варианте реализации изобретения слой 96 может быть селективно вытравлен по отношению к расположенному ниже слою 92, так что слой 96 подвергается травлению, а слой 92 остается неизменным. Однако если слой 96 не может быть вытравлен селективно относительно слоя 92, между слоем 96 и слоем 92 может быть выполнен слой, препятствующий травлению (не показан).

[0099] На фиг.9Н показан слой 96, в котором методом фотолитографии сформировали рельеф и травлением удалили участки, расположенные на расстоянии от отверстий 86, с формированием поддерживающих структур 62, именуемых также заклепочными структурами. Травление слоя 96 может быть влажным или сухим. В вариантах реализации изобретения, в которых слой 96 содержит алюминий, подходящие средства влажного травления содержат фосфорную кислоту или основания, такие как КОН, ТМАН (тетраметиламмоний гидроксид) и NaOH, а в подходящих средствах сухого травления используется Cl₂. В других вариантах реализации изобретения, в которых слой 96 содержит SiO₂, в качестве средств сухого травления может быть использована смесь газов на основе фтора и либо О₂, либо благородные газы, a HF или ВОЕ подходят в качестве средств влажного травления.

[0100] На фиг.9Н также показано, что структуры 62 могут иметь выступающие участки 98, в которых структура 62 выступает из отверстия 86 над верхней поверхностью слоя 92. В предпочтительном варианте реализации изобретения размер этого выступа может быть минимальным, поскольку выступ ограничивает прогиб расположенного ниже механического слоя и уменьшает активную зону элемента интерферометрического модулятора. Из фиг.9Н видно, что структуры 62 могут также иметь участок 97 скошенной боковой стенки и по существу плоскую основную зону 99.

[0101] На фиг.91 показано использование фотолитографии для формирования рельефа механического слоя 92 и травления слоя 92 и отражающего слоя 90 с образованием травильных отверстий 100, которые открывают участки временного слоя 82, для облегчения травления временного слоя. В некоторых вариантах реализации изобретения для открытия доступа к временному слою используются несколько травильных средств. Например, если слой 92 содержит никель, а слой 90 содержит алюминий, то для травления слоя 92 может использоваться НNО₃, а для травления слоя 90 может использоваться фосфорная кислота или основание, такое как NН₄ОН, КОН, ТНАМ или NaOH. Такое формирование рельефа и травление могут также применяться для разграничивания полосовых электродов, представленных на фиг.8, путем травления зазоров 65 между полосками подвижного слоя 66 (см. фиг.8), отделяющих столбцы устройства МЭМС друг от друга.

[0102] На фиг.9J показан результат заключительного травления, выполненного для удаления временного слоя и создания интерферометрического зазора 19, в котором может перемещаться слой 66. В некоторых вариантах реализации изобретения для удаления временного слоя 82 используют травитель XeF₂. Поскольку XeF₂ хорошо травит временные материалы и обладает очень хорошей селективной способностью по сравнению с другими материалами, используемыми в рассматриваемых выше процессах, то использование травителя XeF₂ преимущественно обеспечивает удаление временного материала с очень небольшим влиянием на окружающие структуры.

[0103] Таким образом, на фиг.9J показан участок элемента интерферометрического модулятора, такого как один из элементов 60 на фиг.8, представляющий собой сечение по линии 9J - 9J. В этом варианте реализации изобретения слой 66 поддерживается по всему зазору 19 структурами 62, образованными поверх углублений 86 в слое 66. Как указано выше, участки расположенной ниже стопы 16 преимущественно травят так, чтобы предотвратить замыкание между проводящими участками стопы 16 и проводящими слоями в слое 66, хотя это не обязательно во всех вариантах реализации изобретения.

[0104] Хотя толщина слоя 96, показанного на фиг.9G, может быть задана на основании механических характеристик используемого материала, в других вариантах реализации изобретения слой 96 может быть выполнен намного толще, чем требуется для обеспечения простой поддержки механического слоя. На фиг.10 представлен участок интерферометрического модулятора, в котором структуры 62 сформированы из очень толстого заклепочного слоя. Такой вариант реализации изобретения позволяет структурам 62 выполнять другие функции, такие как поддержка дополнительных компонентов модулятора (см. фиг.7Е и сопутствующее описание), обеспечение защиты разделителями элемента интерферометрического модулятора от повреждения в результате механического взаимодействия со слоем 66 или поддержка задней защитной пластины. В некоторых вариантах реализации изобретения толщина заклепочного слоя может составлять от 300 до 1000 А. В одних вариантах реализации изобретения толщина заклепочного слоя может составлять от 1000 А до 10 микрон, а в других - 20 микрон и более. В некоторых вариантах реализации изобретения толщина заклепочного слоя может составлять 0,1-0,6 толщины механического слоя. В других вариантах реализации изобретения толщина заклепочного слоя может в 1-200 раз превышать толщину механического слоя. Следует отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения подходящая толщина может быть как в вышеупомянутых интервалах, так вне их.

[0105] В варианте реализации изобретения, в котором слой 66 содержит проводящий отражающий слой 90, отдельный механический слой 92 может не использоваться, в этом случае слой 96 может служить механическим слоем, а слой 90 может обеспечивать требуемую электросвязь через матрицу МЭМС и служить в качестве электродов. В другом варианте реализации изобретения слой 90 может быть выполнен более толстым, чем требуется для обеспечения заданных оптических характеристик, с целью получения лучшей проводимости, например, за счет снижения удельного сопротивления полосовых электродов, полученных формированием рельефа слоя 90.

[0106] В другом варианте реализации изобретения толстый механический слой может быть нанесен после выполнения операций, описанных со ссылкой на фиг.9А - 9Е. Этот толстый механический слой может быть впоследствии отшлифован или, в другом случае, подвергнут обратному травлению для получения заданной толщины в участках, расположенных над оставшимся временным слоем. Однако поскольку толщина механического слоя первоначально превышает требуемую результирующую толщину в зонах, расположенных над временным материалом, то более толстый механический слой останется в отверстиях в временном слое, не подвергнутый шлифовке, обеспечивая поддержку, аналогичную той, которую обеспечивают структуры 62 (см., например, фиг.9Н). Механический слой может быть преимущественно достаточно толстым, чтобы полностью заполнить отверстия в временном слое, хотя следует отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения достаточная поддержка может быть создана тонким механическим слоем.

[0107] В другом варианте реализации изобретения поддерживающие структуры могут принимать форму неорганических опор, расположенных под подвижным слоем. Пример изготовления интерферометрического модулятора, содержащего неорганические поддерживающие опоры, пояснен со ссылкой на фиг.11А - 11G, причем начальные операции этого способа в целом соответствуют начальным операциям способа, поясняемого со ссылкой на фиг.9А - 9J. В рассмотренных выше различных вариантах реализации изобретения изготовление интерферометрического модулятора включает в себя формирование оптической стопы на подложке, которая может быть светопропускающей, а в других вариантах реализации изобретения является прозрачной. Оптическая стопа может содержать проводящий слой, образующий на подложке или возле нее электродный слой; частично отражающий слой, который немного отражает падающий свет, но позволяет некоторому количеству света достичь других компонентов элемента интерферометрического модулятора; и диэлектрический слой, изолирующий нижележащий электродный слой от других компонентов интерферометрического модулятора. На фиг.11А показана прозрачная подложка 70, на которую нанесен проводящий слой 72 и частично отражающий слой 74. На слой 74 нанесен диэлектрический слой 78.

[0108] Как указано выше, в некоторых вариантах реализации изобретения слой 72 является прозрачным и содержит оксиды индия и олова; слой 74 содержит полуотражающий слой металла, такого как хром (Сr); а слой 78 содержит диоксид кремния (SiO₂). В некоторый момент в ходе этого процесса формируют рельеф по меньшей мере слоя 72 (как показано на фиг.9В) с целью образования строковых электродов, используемых для адресного обращения к строке интерферометрических модуляторов. В одном варианте реализации изобретения формирование рельефа выполняется после нанесения слоев 72 и 74, но до нанесения слоя 78. В другом варианте реализации изобретения формируют рельеф слоев 72 и 74 для создания под поддерживающими структурами зазоров (не показано) с целью снижения возможности возникновения замыкания между слоями 72 и 74 и вышерасположенным проводящим слоем, являющимся частью поддерживающей структуры, либо расположенным под ним.

[0109] Комбинация слоев 72, 74, и 78 именуется здесь оптической стопой 16, и для удобства может быть показана на последующих чертежах в виде отдельного слоя. Следует отметить, что состав стопы 16 может варьироваться по числу слоев и компонентам этих слоев, а рассмотренные выше слои приведены для примера.

[0110] Формирование рельефа и травление, рассматриваемые здесь в контексте изобретения, могут выполняться различными способами. Используемые травители могут быть средствами сухого или влажного травления, а также изотропными или анизотропными. Подходящие средства сухого травления содержат, помимо прочего: SF₆/O₂, СНF₃/O₂, SF₂/O₂, CF₄/O₂ и NF₃/O₂. В общем случае, эти травители подходят для травления по меньшей мере SiO_x, SiN_x, SiO_xN_y, стекла, полученного методом центрифугирования, твердого покрытия Nissan™ и ТаО_х, однако, другие материалы также можно подвергать травлению аналогичным образом. Материалы, стойкие по меньшей мере к одному из этих травителей и содержащие, помимо прочего, Al, Cr, Ni и Аl₂О₃, могут использоваться в качестве барьерного слоя при травлении. Кроме того, в описанных здесь процессах и в целом для травления металлических материалов могут быть использованы средства влажного травления, содержащие, помимо прочего, PAD, BHF, КОН, а также фосфорную кислоту. В целом эти травители могут быть изотропными, но им может быть придана анизотропность вследствие использования реактивного ионного травления ионизацией травильных реагентов и нанесением полученных ионов на подложку. Формирование рельефа может включать в себя нанесение слоя фоторезиста (позитивного или негативного), который затем используется для формирования маски. В другом варианте реализации изобретения может использоваться твердая маска. В других вариантах реализации изобретения твердая маска может содержать металл или SiN_x, однако, состав твердой маски может зависеть от нижележащих материалов, подлежащих травлению, и селективности используемого травителя. Обычно формируют рельеф в твердой маске с использованием слоя фоторезиста, который затем удаляют, а твердую маску используют для травления нижележащего слоя. Использование твердой маски может быть особенно полезным при влажном травлении, либо при обработке посредством маски при условии, что сама фоторезистная маска не может оказывать какого-либо воздействия (при высоких температурах или при использовании травителя на основе кислорода). Слои также можно удалить другими способами, такими как озолирование или обратная литография.

[0111] На фиг.11В показан слой 82 временного материала, нанесенный на стопу 16. На фиг.11С показан слой 82, в котором сформировали рельеф и подвергли травлению с образованием отверстий 86, которые соответствуют местоположениям опорных или поддерживающих областей. В предпочтительном варианте реализации изобретения отверстия 86 выполнены коническими для облегчения непрерывного и конформного нанесения вышележащих слоев.

[0112] На фиг.11D показано, что поверх слоя 82, в котором образован рельеф, наносят слой 84 неорганического опорного материала, так что слой 84 также покрывает боковые стенки и основание отверстий 86. В некоторых вариантах реализации изобретения слой 84 тоньше слоя 82 и размещен конформно поверх него. В других вариантах реализации изобретения толщина слоя 84 может составлять от 1000 Å до 5000 Å. В зависимости от варианта реализации изобретения и используемых материалов эти толщины могут быть и меньше, и больше этого диапазона. В некоторых вариантах реализации изобретения слой 84 может содержать нитрид кремния (SiN_x) или SiO₂, хотя может использоваться много других материалов, о некоторых из которых более подробно речь пойдет ниже. На фиг.11Е показан слой 84, в котором сформирован рельеф и который подвергли травлению для формирования неорганических опор 88. Из фиг.11Е видно, что кромки опор 88 в предпочтительном варианте реализации изобретения сужаются, что, как и суживающиеся или наклонные боковые стенки отверстий 86, упрощает непрерывное и конформное нанесение вышележащих слоев. Опора 88 в представленном варианте реализации изобретения имеет тоньше слоя 82 и содержит по существу плоскую основную часть 89, наклонный участок 87 боковой стенки и по существу горизонтально выступающий участок 85, проходящий поверх участка временного материала. Таким образом, у кромки опоры 88 образована по существу плоская поверхность для поддержки вышележащего подвижного слоя 66 (см. фиг.11G), благодаря чему уменьшается механическое напряжение и вызванный этим нежелательный прогиб, который может возникнуть в случае нанесения слоя 66 на менее плоскую кромку.

[0113] В одном варианте реализации изобретения слой 84 и полученная опора 88 содержат алмазоподобный углерод. Указанный слой 84 очень твердый и жесткий (примерно в 10 раз тверже SiO₂), or также может быть травлен O₂ в качестве средства сухого травления. Преимуществом O₂ в качестве средства сухого травления является его высокая селективность по отношению к многим временным материалам, включая, помимо прочего, Мо и a-Si, а также другие рассмотренные выше временные материалы. Таким образом, неорганическая опора, содержащая алмазоподобный углерод, является очень жесткой и уменьшает вероятность прогиба вниз кромок опоры 88 и количество таких прогибов, когда при эксплуатации МЭМС лежащие сверху подвижные или механические слои оказываются оттянутыми вниз, и одновременно позволяет использовать травитель, оказывающий относительно мягкое воздействие на многие материалы.

[0114] На фиг.11F показано, что поверх опор 88 и открытых участков слоя 82 наносят высокоотражающий слой 90. Поверх слоя 90 наносят механический слой 92. Как отмечено выше, для удобства слой 90 и слой 92 могут именоваться в последующих чертежах подвижным слоем 66 (см. фиг.11G), либо деформируемым отражающим слоем в случае, если слой 92 нанесен непосредственно поверх слоя 90. В других вариантах реализации изобретения слой 66 может содержать один слой, имеющий заданные оптические и механические свойства. Например, механические или подвижные слои для механических переключателей МЭМС необязательно должны содержать отражающие слои. В других вариантах реализации изобретения, как уже указано, подвижный слой может включать в себя механический слой и отражающий слой, которые по существу разделены, как, например, слои 14 и 34 по фиг.7С. Типовой процесс формирования такого устройства МЭМС с частично разделенными механическим и отражающим слоями более подробно рассмотрен ниже со ссылкой на фиг.35А - 35Н и 36А - 36С.На фиг.11G показан результат раскрепляющего травления, выполненного для выборочного удаления временного слоя 82 с образованием элемента 60, имеющего интерферометрический зазор 19, в котором может перемещаться слой 66 для изменения цвета, отраженного элементом 60. До раскрепляющего травления в слое 66 предпочтительно сформирован рельеф с образованием столбцов (не показаны), а затем в нем может быть повторно сформирован рельеф с образованием травильных отверстий (см. например, отверстия 100 на фиг.9J), облегчающих доступ к временному слою при раскрепляющем травлении.

[0115] В другом варианте реализации изобретения (см. описание ниже к фиг.17) отражающий слой может быть нанесен до нанесения и травления поддерживающего слоя 84, так что в готовом элементе модулятора отражающий слой будет располагаться ниже поддерживающей структуры 88.

[0116] Еще в одном варианте реализации изобретения поддерживающие структуры могут быть сформированы как выше, так и ниже слоя 66. На фиг.12А - 12D представлен такой вариант реализации изобретения, в который включены этапы, показанные на фиг.11А - 11F. Из фиг.12А видно, что после нанесения отражающего слоя 90 и механического слоя 92 на расположенную ниже поддерживающую структуру 88 поверх слоя 92 нанесен заклепочный слой 96.

[0117] Затем, как видно из фиг.12В, на слой 96 формируют рельеф и подвергают травлению с образованием поддерживающих структур 62 расположенных выше механического слоя 92. В некоторых вариантах реализации изобретения для структурирования вышележащих структур 62 может использоваться такая же маска, которую используют на этапах, проиллюстрированных со ссылкой на фиг.11Е, для формирования рельефа нижележащих поддерживающих структур 88. На фиг.12С показано формирование рельефа и травление слоя 92 и слоя 90 с образованием в этих слоях отверстий 100, открывающих доступ к слою 82.

[0118] В заключении, как показано на фиг.12D, слой 82 травят для удаления временного материала и раскрепления интерферометрического модулятора, в результате которого появляется возможность перемещения слоя 66 через зазор 19. Таким образом, происходит формирование дисплейного элемента интерферометрического модулятора, причем участки подвижного слоя 66 оказываются зажатыми между структурами 62 и 88 в углублениях, первоначально задаваемых отверстием 86 (фиг.11С), что обеспечивает дополнительную поддержку и придает дополнительную жесткость, а в некоторых вариантах реализации изобретения позволяет использовать верхние структуры 62 для других целей (см., например, фиг.7Е и сопутствующее описание).

[0119] В других вариантах реализации изобретения может возникнуть необходимость в создании нижележащей жесткой поддерживающей структуры, имеющей по существу плоскую верхнюю поверхность. Один способ реализации такого интерферометрического модулятора раскрыт со ссылкой на фиг.13А -13Е. Этот способ содержит этапы, раскрыт со ссылкой на фиг.11А - 11D. Из фиг.13А видно, что поверх слоя жесткого поддерживающего материала 84 наносят слой фоторезистивного материала 134 с целью формирования маски, которая будет использоваться для травления поддерживающего материала с формированием поддерживающих структур 88, см. фиг.1D. Необходимо отметить, что толщина нанесенного материала 134 превосходит уровень слоя 84, а сам материал полностью заполняет углубления 136 в поддерживающем слое 84 в соответствии с нижележащими отверстиями 86 (фиг.11 В).

[0120] На фиг.13В показан фоторезистивный материал 134, в котором сформирован рельеф с образованием маски 140, которую используют для травления нижележащего жесткого поддерживающего слоя 84 с образованием поддерживающих структур 88. На фиг.13С показано, что фоторезистивный материал маски подвергают обратному травлению, так что оставшийся материал 134 оказывается в углублениях 136 в структурах 88. На фиг.13D показано, что на верхнюю поверхность структур 88, а также оставшийся материал 134 наносят слой 90 и слой 92, формирующие слой 66. Использование оставшегося материала 134 приводит к формированию по существу плоской поверхности, на которую могут быть нанесены компоненты слоя 66, как и в варианте изобретения, показанном на фиг.11G. Благодаря наличию дополнительного материала в углублениях также увеличивается жесткость поддерживающих структур. На фиг.13Е показаны отверстия 100, сформированные в слое 66, и результат раскрепляющего травления, выполненного для удаления слоя 82, приводящего к раскреплению элемента 60.

[0121] В других вариантах реализации изобретения фоторезистивная маска, используемая для формирования поддерживающих структур 88, может быть полностью удалена, а нанесение наполнителя, заполняющего углубления 136 структур 88, может представлять собой отдельную операцию, благодаря которой используется более жесткий заклепочный материал, например, диэлектрик, полученный методом центрифугирования. В таком варианте реализации изобретения можно применять любой подходящий материал, включая, помимо прочего, рассмотренные выше выравнивающие материалы. Тем не менее, способ, раскрытый со ссылками на фиг.13А - 13Е, позволяет сократить число операций, необходимых для изготовления такого элемента модулятора, путем исключения отдельного нанесения дополнительного слоя. В других вариантах реализации изобретения поверх слоя 66 (фиг.13Е), кроме того, может быть сформирована жесткая поддерживающая структура, аналогичная жестким структурам 62 по фиг.9J и структурам других вариантов реализации изобретения, и служащая для дополнительной поддержки.

[0122] На фиг.14А - 14С проиллюстрирована другая последовательность операций, которые можно выполнить для гарантированного размещения отражающего слоя 90 не под основанием поддерживающей структуры. Эти операции могут быть выполнены, например, после операций, раскрытых со ссылкой на фиг.9А - 9D. На фиг.14А показан слой 90, нанесенный поверх нетравленого временного слоя 82. На фиг.14В показано формирование рельефа слоя 90 и нижележащего слоя 82 с последующим травлением для формирования суживающихся отверстий 116. На фиг.14С показано, что поверх травленных слоев 82 и 90 наносят механический слой 92. Из чертежа можно увидеть, что в отличие от отверстий 86 по фиг.9Е, боковые стенки отверстий 116 будут покрыты не слоем 90 (см. фиг.9F), а слоем 92, который будет контактировать с нижележащим диэлектрическим слоем 78. В одном варианте реализации изобретения элемент интерферометрического модулятора может быть впоследствии изготовлен путем выполнения операций, раскрытых со ссылкой на фиг.9G - 9J, включая формирование заклепочной структуры.

[0123] На фиг.15А - 15С пояснен ряд других операций, которые можно использовать для удаления тех участков отражающего слоя, которые будут располагаться ниже основания поддерживающей структуры, сформированной впоследствии. Эти операции могут выполняться после операций, раскрытых со ссылкой на фиг.9А - 9Е. После формирования рельефа и травления слоя 82 с образованием отверстий 86 на него наносят слой 90 (см. фиг.15А). На фиг.15В показано, что формируют рельеф слоя 90 и подвергают его травлению для удаления по меньшей мере участков отражающего слоя, контактирующих с нижележащим диэлектрическим слоем 78. В других вариантах реализации изобретения также могут быть удалены участки слоя 90, контактирующие с боковыми стенками отверстия 86. Из фиг.15С можно увидеть, что поверх травленных слоев 82 и 90 наносят механический слой 92. Затем для изготовления элемента интерферометрического модулятора, содержащего заклепочную структуру, могут быть выполнены операции, раскрытые со ссылкой на фиг.9G - 9J.

[0124] Согласно фиг.16А в некоторых вариантах реализации изобретения, содержащих опорную структуру, используется слой 130, барьерный к травлению, который защищает временный слой 82 при травлении неорганического опорного слоя 84 (см. фиг.11D) для формирования неорганических опор 88 (см. фиг.16В). В представленном варианте реализации изобретения слой 130 наносят поверх слоя 82 до формирования рельефа и травления с образованием отверстий 86 (например, между операциями, раскрытыми со ссылкой на фиг.9D и фиг.9Е). Затем формируют рельеф слоя 130 и подвергают его травлению либо до, либо во время формирования отверстий 86 (например, можно нанести слой 130 и сформировать рельеф аналогично отражающему слою, как раскрыто со ссылкой на фиг.14А - 14С). Как видно из фиг.16А, слой 130 покрывает участок слоя 82 только на расстоянии от отверстия 86. Формирование рельефа и травление слоя 130 отдельно от травления временного слоя 82 (например, до него) обеспечивает больший контроль над травлением слоя 130, предотвращая его нависание над отверстием 86 в результате подтравливания под слой 130 при травлении отверстия. Такое подтравливание оказывает отрицательное влияние на непрерывное и конформное нанесение слоя 84 (см. фиг.11D). Примерами подходящих средств, барьерных к травлению, являются, помимо прочего, Al, Аl₂О₃, Сr и Mi. В некоторых вариантах реализации изобретения более подробно раскрытых со ссылкой на фиг.17А - 17 В, в качестве слоя 130 может использоваться отражающий слой.

[0125] Затем наносят неорганический опорный слой и травят для формирования неорганических опор 88 (см. фиг.16В). Как видно из чертежа, при этом временный слой 82 не открыт для травления, формирующего опоры, поскольку маска, используемая в процессе травления для защиты слоя 84 и задания опорных структур 88, защищает опорный слой, расположенный поверх отверстия 86, и слой 130, барьерный к травлению, проходящий теперь между опорами 88, защищая эти участки слоя 82. Вследствие использования средства 130, барьерного к травлению, для формирования опоры 88 может быть использован травитель, который не является селективным по отношению к неорганической опоре и временному слою. Это особенно полезно в отношении средств сухого травления, содержащих, например, SF₆/O₂, СНF₃/О₂, CF₄/O₂, NF₃/O₂ и все другие фторсодержащие реагенты. Как более подробно будет рассмотрено ниже, в некоторых вариантах реализации изобретения слой 130 может оставаться в готовом устройстве.

[0126] В другом варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылкой на фиг.17А и 17В, слой 130 наносят после формирования рельефа и травления слоя 82 для формирования отверстий 86, так что он покрывает их стенки и основание. Затем поверх слоя 130 наносят неорганический опорный слой, формируют рельеф и подвергают слой травлению с образованием опор 88 (см. фиг.17А). Как видно из фиг.17А и 17В, слой 130 располагается ниже всей опоры 88 и дополнительно защищает слой 82, не покрытый опорой 88.

[0127] Как видно из фиг.17В, на котором показано сечение модулятора, раскрытого со ссылкой на фиг.17А, после выполнения раскрепляющего травления верхний участок опоры 88 оказывается защищен слоем 92, нанесенным поверх опоры 88. Таким образом, опора 88 во время раскрепляющего травления полностью окружена комбинацией слоя 130 и слоя 92. Поскольку она полностью окружена, то могут быть использованы травильные реагенты, не являющиеся селективными по отношению к неорганическому опорному материалу и временному материалу, как при травлении неорганической опоры, так и при раскрепляющем травлении. В особенном варианте реализации изобретения один и тот же материал может быть использован как в качестве временного материала 82, так и в качестве неорганического опорного материала, который образует опору 88, поскольку каждый слой изолирован от травления, выполняемого на другом слое.

[0128] В варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылками на фиг.17В, участок слоя 130, проходящий за структурированную опору 88, может сохраняться в готовом интерферометрическом модуляторе или может быть удален в какой-либо момент при изготовлении, как будет рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.18 и 19. В одном варианте реализации изобретения слой 130 может содержать алюминий или другой высокоотражающий материал, который может служить слоем, барьерным к травлению. При этом слой 130 может быть оставлен в готовом модуляторе и служить отражающей поверхностью в деформируемом отражающем слое. В таком варианте реализации изобретения поверх опоры 88 и слоя 130 необходимо нанести только слой 92, поскольку отражающий материал, содержащий слой 130 будет деформироваться вместе со слоем 92. В другом варианте реализации изобретения слой, барьерным к травлению, может содержать по существу прозрачный материал, такой как тонкий слой Аl₂O₃. В интерферометрических модуляторах или других оптических элементах МЭМС этого типа дополнительный отражающий слой (не показан) предпочтительно наносят до нанесения слоя 92 для формирования деформируемого отражающего слоя, такого как слой 66, показанный на фиг.11G.

[0129] В одном конкретном варианте реализации изобретения слой 130 содержит Al и является стойким к травильным средствам на основе фтора. В другом варианте реализации изобретения, особенно подходящем, когда временный слой содержит a-Si, а не Мо, слой 130 содержит Al или Аl₂O₃, а может содержать Ti или W. Другие подходящие материалы, барьерные к травлению, содержат, помимо прочего, Сr and Mi. В одном примере реализации изобретения слой 130 имеет толщину от 40 до 500 Ангстрем, но может быть толще или тоньше, в зависимости от конструкции. В варианте реализации изобретения, в котором слой 130 содержит проводящий материал, удаление проводящих слоев в стопе 16 в зоне, непосредственно расположенной ниже поддерживающей структуры 88 значительно сокращает риск короткого замыкания между проводящим слоем, барьерным к травлению, и проводящими слоями в стопе 16 (см., например, фиг.9В и сопутствующее описание).

[0130] В другом варианте реализации изобретения (см. фиг.18) слой 130 может быть нанесен, а вышележащая опорная структура 88 сформирована так, как раскрыто со ссылкой на фиг.17А. После формирования вышележащей структуры 88 может быть выполнен рельеф и травление для удаления участков слоя 130, расположенных на расстоянии от структуры 88, так что оставшиеся участки слоя 130 расположены под структурой 88, защищая ее от последующего раскрепляющего травления. Поскольку участки слоя, барьерного к травлению, находящиеся в непосредственной близости к поддерживающей опоре или не расположенные под ней, удалены, слой, барьерный к травлению, по существу не воздействует на оптически активные участки дисплея. Таким образом, состав и толщина слоя, барьерного к травлению, могут быть выбраны только из соображений необходимой защиты от раскрепляющего травления, без учета мутности слоя, барьерного к травлению.

[0131] Для усовершенствования вышеупомянутого процесса (см. описание к фиг.19), в зависимости от состава структуры 88, открытые участки слоя 130 могут быть подвергнуты травлению без необходимости в дополнительном формировании рельефа, с использованием при травлении слоя 130 самой структуры 88 в качестве твердой маски. Оставшийся участок слоя 130 по существу выровнен с краем структуры 88, так что слоя 130 остается не больше, чем необходимо для защиты структуры 88 от раскрепляющего травления, что приводит к дополнительной минимизации оптических эффектов слоя 130.

[0132] В варианте реализации изобретения по фиг.20, в котором поддерживающая структура сформирована примыкающей к подвижному слою 66, такая как заклепочная структура 62, расположенная выше слоя 66, может возникнуть необходимость в повышенной адгезии, необходимой для прикрепления структуры 62 к подвижному слою. В частности, благодаря тому, что при активации интерферометрического модулятора слой 66 стремится отдалиться от расположенной выше структуры 62, улучшенная адгезия между слоем 66 и вышерасположенной поддерживающей структурой 62 уменьшит риск того, что слой 66 начнет отдаляться от заклепочной структуры 62. В представленном варианте реализации изобретения после нанесения механического слоя 92 (см. фиг.9F) может быть нанесен усиливающий адгезию слой 136. Как показано, слой 136 наносят после нанесения механического слоя и до одновременного формирования рельефа заклепочного и механического слоев для формирования заклепочного структуры 62.

[0133] В другом варианте реализации изобретения, в котором поддерживающие структуры, такие как опорные структуры 88 по фиг.11Е, формируют до нанесения подвижного слоя, слой, усиливающий адгезию, может быть сформирован поверх опорного слоя 84 (см. фиг.11D) до структурирования слоя 84 для формирования поддерживающих опор 88 (см. фиг.11Е). Следует, однако, отметить, что в другом варианте реализации изобретения слой, усиливающий адгезию, может быть нанесен и структурирован после формирования поддерживающей структуры 88, так что он расположен выше суживающихся кромок поддерживающей опоры 88, благодаря чему повышается эффективность слоя, усиливающего адгезию, но усложняется процесс изготовления вследствие добавления отдельных масочных и травильных операций.

[0134] Эти усиливающие адгезию слои могут содержать любые материалы, основанные на сочетании подвижного слоя и слоев, формирующих поддерживающие структуры, поскольку усиление адгезии некоторых материалов может быть разным при контакте с разными материалами. Одним примером материала, усиливающего адгезию, применимого в сочетании с разными материалами механического и заклепочного слоев, является Сr, однако в качестве слоев, усиливающих адгезию, могут использоваться многие другие материалы.

[0135] Как указано выше, процесс изготовления может быть изменен для обеспечения защиты нанесенной заклепочной структуры от раскрепляющего травления. Это, с одной стороны, позволяет использовать в заклепочном элементе более широкий диапазон материалов, поскольку не временный материал необязательно должен быть селективно вытравливаемым относительно заклепочного материала, если заклепочный материал не открыт для раскрепляющего травления, а, с другой стороны, сокращает вероятность каких-либо повреждений, которые могут возникнуть в заклепочной структуре при раскрепляющем травлении.

[0136] В одном варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылками на фиг.21, заклепочная структура 62 сформирована над механическим или подвижным слоем, которым здесь является отражающий подвижный слой 66, проходящий поверх структурированного временного слоя 82. Затем заклепку 62 покрывают защитным слоем 104, который остается расположенным поверх нее по меньшей мере до выполнения раскрепляющего травления, во время которого он либо будет, либо не будет удален. В одном варианте реализации изобретения слой 104 содержит слой фоторезистного материала. В другом варианте реализации изобретения слой 104 формируют отдельным слоем другого материала, барьерного к травлению. Слоем 104 может быть любой материал, достаточно стойкий к раскрепляющему травлению, чтобы обеспечить требуемый уровень защиты заклепки. Например, в одном варианте реализации изобретения заклепка 62 может содержать SiN_x, раскрепляющим травителем может быть XeF₂, а защитный слой 104 может содержать слой фоторезистного материала, нанесенный после формирования заклепки 104.

[0137] В другом варианте реализации изобретения прочность заклепочного структуры может быть увеличена посредством крепления заклепочного структуры к структурам или фиксации заклепочной структуры на структурах, расположенным или расположенных ниже механического слоя или деформируемого отражающего слоя. В варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылками на фиг.22, подвижный слой 66 (который может содержать механический слой 92 и отражающий слой 90 (см. фиг.9J) наносят на структурированный временный слой 82, так что он принимает форму суживающихся отверстий 86. Затем слой 66 травят по меньшей мере возле участка основания отверстия 86, чтобы открыть нижележащий слой, который в этом случае является диэлектрическим слоем сверху оптической стопы 16. Затем заклепочный слой наносят, как рассмотрено выше, и формируют рельеф с образованием заклепочной структуры 62. Полученная структура 62 проходит через отверстие 106, проходящее по существу через плоский основный участок 99 слоя 66, скрепляя структуру 62 с нижележащей стопой 16 и придавая дополнительную прочность заклепочной структур, во-первых, потому, что адгезия заклепочного материала с нижележащим диэлектрическим слоем может превосходить адгезию со слоем 92, а, во-вторых, потому, что структура 62 больше не зависит от адгезии между слоем 66 и стопой 16, служащей для удержания структуры 62 на месте. Кроме того, в других вариантах реализации изобретения структура 62 может быть прикреплена к структуре, отличной от верхней поверхности стопы 16. Например, в одном варианте реализации изобретения (не показан), в котором между структурой 62 и опорной структурой, расположенной под слоем 66, размещен участок слоя 66, заклепочная структура может быть прикреплена либо к расположенной ниже опорной структуре через отверстие в слое 66, либо к любому нижележащему слою с лучшей адгезией, такому как, в некоторых вариантах реализации изобретения, отражающему слою 90 подвижного слоя 66.

[0138] В другом способе, раскрытом со ссылками на фиг.23А - 23Е, для формирования неорганических опор может быть использован процесс нанесение покрытия. Этот процесс включает в себя операции, раскрытые со ссылкой на фиг.9А - 9Е. На фиг.23А показано, что поверх временного слоя 82, в котором сформирован рельеф, наносят тонкий затравочный слой 208. В одном варианте реализации изобретения слой 208 содержит тонкий слой меди и может быть сформирован напылением или химическим осаждением из паровой фазы. В другом варианте реализации изобретения затравочный слой может содержать алюминий и служить в качестве отражающего слоя в оптическом устройстве МЭМС при пропуске операции удаления, которая будет рассмотрена ниже со ссылкой на фиг.23Е. На фиг.23В показано формирование поверх слоя 208 маски 202, имеющей отверстие 210, задающее форму опоры, формируемой при нанесении покрытия. Края показанного отверстия 210 имеют профиль с отрицательными радиусами кривизны или выступают (здесь говорят также «имеют отрицательный угол»), благодаря чему формируемая опорная структура будет иметь сужение, соответствующее суживающимся краям отверстия 210. На фиг.23С показано использование процесса нанесения покрытия для формирования слоя 212 опорного материала. На фиг.23D показаны слой 208 и слой 212, оставшиеся после удаления маски 202. На фиг.23Е показано вытравливание участков слоя 208, расположенных на расстоянии от слоя 212 (например, при использовании слоя 212 в качестве маски для этого «травления») с формированием неорганической опоры 214, содержащей оставшиеся участки слоя 208 и слоя 212. Затем поверх опоры может быть нанесен механический или деформируемый отражающий слой, нанесение которого облегчено благодаря наклонному углу по краю выступов опоры. Как указано выше, если затравочный слой содержит алюминий или другой отражающий материал, операция удаления (фиг.23Е) может быть исключена из технологического процесса, а поверх отражающего затравочного слоя может быть нанесен механический слой.

[0139] Металл, анодированный для получения оксидов металла, может также использоваться для формирования поддерживающих структур. В одном варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылкой на фиг.24А - 24В, при формировании неорганической опоры используют анодированный алюминий или Та. На фиг.24А показано, что поверх временного слоя 82, в котором сформирован рельеф, формируют металлический слой 254, в качестве которого могут использоваться AI или Та. На фиг.24В показан слой 254, в котором также сформирован рельеф с образованием формы неорганических опор и который подвергнут анодированию с формированием неорганических опор 256 из Аl₂О₃ или Та₂O₅. При этом благодаря тому, что анодированный оксид Аl₂О₃ или Та₂O₅ образует диэлектрический слой, не имеющий точечных дефектов, при использовании этих материалов значительно уменьшается вероятность короткого замыкания между нанесенным механическим слоем и стопой 16.

[0140] Как указано выше, заклепочный материал проще наносить на суживающееся отверстие непрерывно и конформно. Однако вследствие суживающейся формы некоторые заклепочные структуры могут оказаться податливыми к прогибу вниз краев заклепочных структур, особенно в тех вариантах реализации изобретения, в которых заклепочный слой тонок по сравнению с механическим слоем. В некоторых вариантах реализации изобретения может возникнуть необходимость в дополнительной расположенной снизу поддержке для заклепочной структуры с целью ограничения такого прогиба вниз краев заклепочной структуры. На фиг.25А - 25Н и 26 представлены варианты реализации изобретения, в которых дополнительная поддержка может быть обеспечена за счет модификации поддерживающей структуры.

[0141] В одном варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылкой на фиг.25А - 25Н, для обеспечения дополнительной поддержки заклепочной структуры может использоваться временный материал, защищенный от раскрепляющего травления. Изготовление элемента интерферометрического модулятора с такой поддержкой раскрыто со ссылкой на фиг.9А - 9D. На фиг.25А показано, что в временном слое 82 формируют рельеф и подвергают травлению для удаления кольцевых участков 120 временного материала, в результате чего остаются столбцы 122 временного материала, отделенные от остального слоя 82.

[0142] На фиг.25В показан защитный материал 124, нанесенный таким образом, что он заполняет участки 120. В предпочтительном варианте реализации изобретения защитный материал заполняет участки 120 полностью. Материал, содержащий временный слой 82, может быть селективно вытравлен по отношению к материалу 124, в качестве которого может использоваться, например, полимерный материал или фоторезистный материал. Материал 124 может содержать самовыравнивающийся материал, такой как диэлектрик, полученный методом центрифугирования, для облегчения заполнения участка 120 и создания плоской поверхности для последующего нанесения вышележащего подвижного слоя. Однако для использования в качестве материала 124 могут быть пригодны различные материалы, в зависимости от размера структуры 120 и способа нанесения материала 124. На фиг.25С показан защитный материал, подвергнутый обратному травлению до уровня слоя 82, так что верхняя поверхность изолированных столбцов 122 временного материала оказывается открытой.

[0143] На фиг.25D показан процесс повторного формирования рельефа и травления для образования суживающихся отверстий 126 в изолированных столбцах 122. На фиг.25Е показан отражающий слой 90 и механический слой 92, нанесенные поверх временного материала, и заклепочный слой 96, нанесенный затем поверх механического слоя. Удаления участка слоя 90, который будет располагаться под поддерживающей опорой (см. фиг.25Е), может быть произведено различными указанными выше способами.

[0144] На фиг.25F показан слой 96, травленный для формирования поддерживающих структур 62, с последующим формированием отверстий 100 путем формирования рельефа и травления слоя 92 и слоя 90, а также при необходимости отделением полос слоя 66, как показано на фиг.8. Таким образом, на фиг.25F представлено нераскрепленное устройство МЭМС. На фиг.25G показано выполнение раскрепляющего травления для удаления участков временного слоя 82, не заключенных в кольцевые оболочки защитного материала 124 (см., столбцы 122). На этой стадии формируют элемент интерферометрического модулятора 60, имеющий заклепочные структуры 62, расположенные над слоем 66, и столбцы 122 из нетравленого временного материала, окруженные оболочками материала 124, расположенными под углублениями в слое 66 и вокруг них. При необходимости оболочка материала 124 может быть удалена во время следующей операции, например, посредством озоления или травления, с получением интерферометрического модулятора, содержащего опоры из открытого, но не травленого временного материала (см. фиг.25Н).

[0145] Еще в одном варианте реализации изобретения необходимая дополнительная поддержка для заклепочных поддерживающих структур, таких как структуры 62, может быть выполнена путем использования того же материала, что используется для заклепочных структур. В одном варианте реализации изобретения, раскрытом со ссылкой на фиг.26А - 26Е, альтернативная поддерживающая опора и заклепочная структура сформированы из материала, полученного методом центрифугирования. На фиг.26А показан слой временного материала 82, в котором сформирован рельеф травлением с образованием отверстий 86, поверх которого нанесен подвижный слой 66. На фиг.26 В показано формирование рельефа слоя 66 с получением отверстий 140, и травление материала 82 для формирования проходов, проходящих здесь от отверстий 140 до лежащей ниже оптической стопы 16. На фиг.26С эта зона на данном этапе изготовления предлагаемого устройства показана сверху, в результате которого углубление, соответствующее отверстию 86, оказывается окруженным проходами 142. Количество и форма проходов могут быть любыми, а отверстие 86 может быть различной возможной формы. На фиг.26D показано нанесение слоя 146 из материала, полученного методом центрифугирования. Материал, полученный методом центрифугирования, или другой самовыравнивающийся материал растекается и заполняет проходы 142. В данном варианте реализации изобретения, материал, полученный методом центрифугирования, заполняет отверстие 86 и протекает через отверстия 140 для заполнения проходов 142. На заключительном чертеже фиг.26Е показано, что материал, полученный методом центрифугирования, отверждают и формируют в нем рельеф с удалением указанного материала, находящегося на расстоянии от отверстия 86 и проходов 142, при этом формируют поддерживающую структуру 150, содержащую верхний участок наподобие заклепки и структуры или ножки 152 наподобие опор, проходящие от участка наподобие заклепки через слой 66 к стопе 16. Слой 82 (см. фиг.26D) также удаляют раскрепляющим травлением для формирования интерферометрического зазора 19. Ножки 152 придают прочность поддерживающей структуре, при работе не допуская свободное смещение наклонного участка механического слоя в находящуюся под ним полость, а адгезия между заклепкой и механическим слоем благодаря этому увеличивается. Заклепочная структура 150 также оказывается приклеенной к нижележащей оптической стопе, которая фиксирует заклепочную структуру на месте.

[0146] Следует отметить, что в вышеупомянутом процессе возможны изменения. В некоторых вариантах реализации изобретения отверстия 140 могут быть выполнены в участках слоя 66, расположенных выше боковых стенок отверстия 86. В других вариантах реализации изобретения полости 142 не обязательно должны быть вертикальными, как представлено на фиг.26В, а могут проходить в диагональном направлении или не могут полностью проходить через временный слой к стопе 16. Например, отверстия 140 могут быть сформированы в слое 66 в боковых стенках отверстий 86, а полости 142 могут проходить в диагональном направлении вниз к стопе 16. На фиг.27 представлен такой вариант реализации изобретения, в котором вышележащие поддерживающие структуры 150 содержат ножки 152, проходящие под углом через отверстия в суживающемся участке слоя 66. Такое наклонное травление может быть выполнено, в одном варианте реализации изобретения, с помощью реактивного ионного травления, хотя можно использовать и другие подходящие методы. В некоторых вариантах реализации изобретения структуры 150 могут содержать отдельные ножки 152 (см. фиг.26Е и 27) или непрерывную кольцевую поддерживающую структуру.

[0147] Для формирования поддерживающих структур и других компонентов интерферометрического модулятора могут использоваться и различные другие способы. В некоторых вариантах реализации изобретения для формирования таких компонентов интерферометрического модулятора, как заклепка или поддерживающая опора используется нанесение покрытия. На фиг.28А - 28В частично показано использование нанесения покрытия для формирования заклепочной структуры 160. Этот процесс включает в себя операции, раскрытые со ссылкой на фиг.9А - 9F. На фиг.28А показана маска 162, которая в некоторых вариантах реализации изобретения может быть фоторезистной, которая нанесена поверх слоя 66 и в которой сформирован рельеф с образованием отверстия 164, задающего форму необходимой заклепочной структуры. На фиг.28В показано использование нанесения покрытия для формирования заклепочной структуры 160 в отверстии 164. В одном варианте реализации изобретения нанесение покрытия осуществляется электроосаждением. В различных вариантах реализации изобретения заклепка 160 может содержать, помимо прочего, никель, медь и золото, но может использоваться любой материал, который можно нанести в виде покрытия и который, в предпочтительном варианте реализации изобретения, стоек к раскрепляющему травлению.

[0148] В дополнение к формированию различных компонентов интерферометрических модуляторов слои, нанесенные в раскрытом здесь процессе изготовления, также могут использоваться для формирования других компонентов, расположенных в матрице элементов интерферометрического модулятора или соединенных с ней. На фиг.29 показан участок элемента интерферометрического модулятора, в которой подвижный слой 66 формирует полосовой электрод 170, а проводящий слой, такой как проводящий слой 72 в стопе 16 (см. фиг.9А), формирует второй полосовой электрод 172, который проходит ниже и перпендикулярно первому электроду 170. По длине электрода 170 могут быть выполнены многочисленные поддерживающие структуры, такие как заклепочные структуры 62. Первый, или верхний, электрод 170 электрически связан с проводящим соединителем или выводом 174, который в свою очередь может быть электрически связан с контактной площадкой или соединительным узлом 176, в котором может осуществляться электрическая связь с внешним компонентом, таким как контактный столбик. Аналогично, второй, или нижний, электрод 172 электрически связан с выводом 178 и соединительным узлом 180. Первый электрод 170, который может также называться столбцовым электродом (хотя понятно, что обозначение верхнего электрода столбцовым произвольно и зависит только от ориентации матрицы МЭМС), в целом отделен от подложки воздушным зазором или интерферометрической полостью внутри матрицы, хотя следует отметить, что в различных местах в матрице (например, в зонах поддержки), воздушный зазор между электродом 170 и подложкой может отсутствовать. Второй электрод 172, который может также называться строковым электродом, в целом изготовлен непосредственно на подложке или, при наличии промежуточных слоев, таким образом, что интерференционный зазор между вторым электродом 172 и подложкой отсутствует.

[0149] В некоторых вариантах реализации изобретения, в которых вывод 178 и соединительный узел 180 выполнены из оксидов индия и олова без вышележащих слоев, соединение может осуществляться непосредственно между внешним устройством и соединительным узлом 180. Однако высокие удельное сопротивление и сопротивление контакта с оксидами индия и олова делают такой вариант реализации изобретения нежелательным. В другом варианте реализации изобретения на оксид индия и олова почти по всей длине соединительного узла 180 и вывода 178 может быть нанесен слой проводящего материала, такого как материал, формирующий слой 66, для уменьшения сопротивления этого участка указанной структуры. Однако в некоторых вариантах реализации изобретения, в которых механический слой содержит деформируемый отражающий слой, сформированный из двух слоев (например, слоя 92 и слоя 90, как видно из фиг.9F), сопротивление контакта между некоторыми из этих слоев может оказать нежелательный эффект на сопротивление вывода 178, в особенности, когда один из этих слоев - алюминий, обладающий низким контактным сопротивлением при контакте со слоем оксидов индия и олова.

[0150] Поверх слоя оксидов индия и олова может быть нанесен проводящий материал, имеющий при контакте со слоем оксидов индия и олова требуемое контактное сопротивление. На фиг.30А и 30В, иллюстрирующих сечения по линии 30-30 фиг.29, пояснены операции такого процесса изготовления. На фиг.30А показано, что при этом до нанесения механического слоя (например, на этапе, соответствующем фиг.9Е или раннем) в этой зоне может быть нанесен только слой 72 оксидов индия и олова (или выборочно удалены какие-либо вышележащие слои, такие как слой 74 из фиг.9А). Тем не менее, показанный на фиг.30 слой 92 нанесен не только поверх слоев в зоне, в которой должен быть сформирован элемент интерферометрического модулятора, но и поверх соединительного узла 180 (не показан) и вывода 178, и в результате лежит непосредственно на слое 72. Также можно увидеть, что слой 90 (см. фиг.9Е) не наносят поверх слоя 72 или выборочно удаляют после нанесения слоя 92 или до его нанесения. В одном варианте реализации изобретения слой 90 (см. фиг.9Е) наносят поверх вывода 178 и соединительного узла 180, но при этом формируют рельеф и травят для удаления этих участков отражающего слоя до нанесения слоя 92. В одном варианте реализации изобретения механический слой содержит Ni, обладающий подходящим контактным сопротивлением при контакте с оксидом индия и олова. Затем формируют рельеф слоя 92 и подвергают его травлению для удаления участков слоя, не расположенных выше вывода 178 или соединительного узла 180 (см. фиг.30В). Также, как показано на фиг.29, механический слой (заштрихован) предпочтительно удаляют по краям вывода, расположенного вблизи матрицы во избежание короткого замыкания между электродами 170 и 172.

[0151] Таким образом, в одном варианте реализации изобретения механический слой используется в качестве проводящего слоя, контактирующего с выводами из оксидов индия и олова и соединительными узлами. В другом варианте реализации изобретения, в котором используется заклепочный материал, содержащий проводящий материал, заклепочный материал может быть нанесен поверх оксидов индия и олова и использоваться для формирования проводящего слоя поверх оксидов индия и олова вместо слоя 92 (фиг.30А - 30В). В конкретном варианте реализации изобретения заклепочный слой содержит Mi. В этом случае не нужно формировать рельеф и подвергать травлению один участок деформируемого отражающего слоя (отражающий слой) отдельно от другого участка (механический слой).

[0152] В конкретном варианте реализации изобретения слой 92 содержит Ni, который имеет необходимое сопротивлением и необходимые свойства контактного сопротивления, однако для механического слоя можно использовать широкий спектр материалов. В другом варианте реализации изобретения слой оксидов индия и олова не обязательно покрывает весь участок от вывода 178 до соединительного узла 180. Наоборот, нанесенный слой 92 сам может формировать соединительный узел 180 и большую часть вывода 178. Кроме снижения сопротивления и контактного сопротивления этих компонентов, нанесение слоя 92 позволяет увеличить их высоту, что облегчает осуществление соединения между внешними компонентами.

[0153] Аналогично слой 92 может формировать вывод 174 и соединительный узел 176. В одном варианте реализации изобретения не требуется, чтобы вывод 174 или соединительный узел 176, соединенные с электродом 170, содержали какие-либо оксиды индия и олова, а слой 92 может проходить по всей длине вывода 174 для соединения вывода 174 с электродом 170. Это связано с тем, что электрод 170 отделен от подложки в отличие от электрода 172, сформированного на подложке (например, полоса из оксидов индия и олова, в которой сформирован рельеф).

[0154] Поскольку в противном случае выводы строк и столбцов были бы открыты, а следовательно, уязвимы к короткому замыканию и другим повреждениям, которые могут возникнуть вследствие механического воздействия или воздействия окружающей среды, то может возникнуть необходимость в нанесении пассивирующего слоя поверх открытых выводов 174 и 178 строк и столбцов. В конкретном варианте реализации изобретения материал, применяемый для формирования заклепочной структуры 62, может также быть использован для пассивирования выводов 174, 178, защищая их от внешнего электрического или механического воздействия. Этот вариант реализации изобретения раскрыт со ссылкой на фиг.31А - 31D. На фиг.31А, на котором представлен разрез по линии 31 - 31 (фиг.29) частично изготовленного вывода 174, используемого в другом варианте реализации изобретения, показан механический слой, который нанесли, но еще не подвергли травлению. На фиг.31В показан нанесенный слой заклепочного материала 96 (как, например, на фиг.9G), причем слой заклепочного материала также нанесен поверх слоя 92, расположенного снаружи матрицы интерферометрических модуляторов. На фиг.31С показан слой заклепочного материала, в котором сформирован рельеф, как показано на фиг.9Н, при этом его одновременно сформирован рельеф с образованием полосы 182, расположенной над выводом 304. В конечном счете (см. фиг.31D) формируют рельеф механического слоя для отделения полосового электрода 170 от окружающих электродов (и формирования любых необходимых травильных отверстий в полосовом электроде) и одновременно формируют рельеф для образования вывода 174. В другом варианте реализации изобретения можно сформировать рельеф механического слоя и подвергнуть его травлению одновременно с травлением заклепочного слоя. Следует отметить, что этот заклепочный слой не наносят на соединительный узел 180 или травят для удаления участка заклепочного слоя, покрывающего соединительный узел 180, для обеспечения возможности соединения с внешним компонентом. Кроме того, если вывод 178 (см. фиг.19), соединенный со строковым электродом, подвергнут пассивированию по указанной выше технологии, то образующийся вывод 178 может содержать слой 72 оксидов индия и олова, расположенный под слоем 92.

[0155] Еще в одном варианте реализации изобретения слой 92 может быть структурирован до нанесения заклепочного слоя, при этом формируют вывод 174 и отделяют полосовой электрод 170 от соседних полосовых электродов. Таким образом, может быть сформирован рельеф заклепочного слоя для того, чтобы он покрывал не только верхний участок вывода 174, но и защищал стороны (см. фиг.32, показывающий сечение по линии 31-31 (см. фиг.29)) вывода 174, изготовленного этим способом. Это дополнительно защищает вывод 174. В других вариантах реализации изобретения при выполнении технологического процесса, отличного от нанесения слоя поддерживающей структуры, поверх выводов может быть нанесен пассивирующий материал. При таком технологическом процессе для пассивирования вывода может использоваться любой подходящий диэлектрический слой, который необязательно подходит для использования в качестве слоя поддерживающей структуры. Например, для пассивирования вывода может использоваться любой подходящий диэлектрический слой, используемый при изготовлении устройства МЭМС, такой как, например, диэлектрический слой в оптической стопе или диэлектрический слой, не допускающий травление.

[0156] В некоторых вариантах реализации изобретения может возникнуть необходимость получить подвижный слой 66, обладающий переменной жесткостью над различными частями устройства МЭМС, или, что проще, получить матрицу элементов МЭМС, в которой соседние элементы содержат подвижные слои разной жесткости. Например, для создания шкалы оттенков серого цвета может использоваться элемент модулятора, в котором подвижный слой имеет в различных зонах различные напряжения активации, при этом количество различных элементов модулятора, которые могут быть активированы путем изменения приложенного напряжения, обусловливает варьирование напряжения активации в матрице элементов модулятора. В других вариантах реализации изобретения может возникнуть необходимость придать дополнительную жесткость зонам с недостаточной поддержкой, например, около краев элемента модулятора. Один способ изготовления элемента интерферометрического модулятора, обладающего такой переменной жесткостью, раскрыт со ссылками на фиг.23А - 23В и включает в себя операции, раскрытые со ссылкой на фиг.9А - 9G.

[0157] Показанный на фиг.33А заклепочный слой, который в данном варианте реализации изобретения может содержать диоксид кремния, подвергли травлению для формирования поддерживающих структур 62, как описано со ссылкой на фиг.9Н. Однако указанный вариант (фиг.33А) отличается от варианта реализации изобретения, раскрытого со ссылкой на фиг.9Н, тем, что здесь, кроме того, оставляют нетравленные куски, или ребра, 190 заклепочного материала На фиг.33В показано завершение процесса изготовления, раскрытого со ссылкой на фиг.91 и 9J, в результате которого получают элемент 60 (видимый при сечении по линии 33В - 33В фиг.34), имеющий поддерживающие структуры 62 и ребра 190, расположенными выше участков слоя 66. На фиг.34 представлен сверху элемент 60 (см. фиг.33В), имеющий ребра 190, содержащими заклепочный материал.

[0158] Как указано выше, эти остаточные ребра 190 могут сдерживать деформирование слоя 66 в зоне, окружающей этот кусочек, так что для этого участка слоя 66 потребуется более высокое напряжение активации. Они могут также использоваться для дополнительной поддержки механической зоны вблизи краев подвижного слоя. В некоторых вариантах реализации изобретения слой 66 может быть подвержен нежелательному скручиванию или прогибу, особенно в тех зонах слоя 66, которые расположены около зазоров 65 между полосовыми электродами слоя 66. Расположение таких ребер 190 может сдерживать этот нежелательный прогиб, благодаря чему высота зазора 19 (см. фиг.23В), проходящего через интерферометрический модулятор, сохраняется более постоянной. Кроме того, поскольку размещение этих реберных структур 190 оказывает влияние на жесткость слоя 66 в окружающей зоне, то их можно использоваться для изменения напряжения активации, необходимого для перевода устройства МЭМС в активированное состояние. Это может быть выполнено, например, для нормализации напряжения активации по всему элементу или создания отличающегося напряжения активации по всему элементу МЭМС, необходимого для получения шкалы серых оттенков, как рассмотрено выше.

[0159] В другом варианте реализации изобретения заклепочный слой, который травят для формирования поддерживающих структур 62 и структур 190 остаточных ребер, может содержать электроактивный материал, например, пьезоэлектрик. Благодаря нанесению электроактивного материала на верхнюю поверхность слоя 92 в виде ребер 190, можно дополнительно задавать характеристики слоя 66. Нанесение электроактивного материала может, например, использоваться для изменения напряжения, прикладывамого к данному месту элемента модулятора.

[0160] Рассмотренные выше способы и структуры могут использоваться в сочетании с оптическим устройством МЭМС, имеющим подвижный слой, содержащий отражающий слой, который частично отделен от механического слоя. На фиг.35А - 35Н показан пример процесса формирования поддерживающих опор, лежащих под участком подвижного слоя в таком устройстве МЭМС, которым здесь является интерферометрический модулятор. Этот процесс может включать в себя операции, раскрытые со ссылками на фиг.9А - 9D, во время которых наносят оптическую стопу и поверх нее наносят временный слой.

[0161] На фиг.35А показан отражающий слой 90, нанесенный на временный слой 82. В некоторых вариантах реализации изобретения слой 90 может содержать один слой отражающего материала. В других вариантах реализации изобретения слой 90 может содержать тонкий слой отражающего материала со слоем более жесткого материала (не показано), расположенного поверх тонкого слоя временного материала. Поскольку отражающий слой в данном варианте реализации изобретения будет частично отделен от вышележащего механического слоя, слой 90 предпочтительно имеет жесткость, достаточную, чтобы оставаться по существу в плоском положении относительно оптической стопы 16 даже при частичном отделении, а включение слоя жесткости на стороне отражающего слоя, расположенного на некотором расстоянии от оптической стопы, может использоваться для обеспечения требуемой жесткости.

[0162] На фиг.35В показано формирование рельефа слоя 90 (фиг.35А) с образованием рельефного зеркального слоя 220. В одном варианте реализации изобретения слой 220 содержит непрерывный слой, в котором сформированы отверстия, соответствующие расположению (но более широкие или узкие) поддерживающих структур. В другом варианте реализации изобретения слой 220 может содержать несколько отражательных участков, отделенных друг от друга.

[0163] На фиг.35С показан второй временный слой 226, нанесенный поверх слоя 220. Слой 226 предпочтительно формируют из того же самого материала, что и первый временный слой 82, либо является селективно вытравливаемым по отношению к окружающим материалам таким же травителем, что и первый временный слой 82. На фиг.35D показаны сформированные отверстия 86, проходящие через второй временный слой 226 и первый временный слой 82.

[0164] На фиг.35Е показан слой опорного материала 84, нанесенный поверх временных слоев 92 и 226, в которых выполнен рельеф, так что он покрывает стороны отверстий 86, как раскрыто со ссылкой на фиг.11D. На фиг.35F показано, что формируют рельеф слоя опорного материала с образованием опорных структур 88, как раскрыто со ссылкой на фиг.11Е. Опорные структуры 88, в которых сформирован рельеф, могут перекрывать кромки зеркального слоя 220. На фиг.35Е также показано отверстие 228, сформированное в участке второго временного слоя 196, расположенного над зеркальным слоем 220, в котором сформирован рельеф, открывающий по меньшей мере участок структурированного зеркального слоя 220.

[0165] На фиг.35G показан механический слой 92, нанесенный поверх опор 88 и открытые участки второго временного слоя 226 и зеркального слоя 220, в котором сформирован рельеф. В частности, механический слой 92 по меньшей мере частично заполняет отверстие 198 (см. фиг.35F), при этом формируют соединительный участок 222, соединяющая механический слой 92 и зеркальный слой 220, в котором сформирован рельеф.

[0166] На фиг.35Н показано выполнение раскрепляющего травления, которым удаляют первый временный слой 82 и второй временный слой 226 с формированием интерферометрического зазора 19 между зеркальным слоем 220, в котором сформирован рельеф и оптической стопой. Таким образом формируют оптическое устройство МЭМС, содержащее подвижный слой 66, включающий в себя механический слой 92, к которому подвешен рельефный зеркальный слой 220, который частично отделен от механического слоя 92. Это оптическое устройство МЭМС может представлять собой, например, интерферометрический модулятор, такой как раскрыт со ссылкой на фиг.7С и другие чертежи. В неоптической МЭМС верхний подвесной электрод необязательно должен быть отражающим.

[0167] Следует отметить, что раскрытый выше процесс может быть изменен включением в него любых из рассмотренных выше способов и структур. В частности, раскрытый выше процесс может быть изменен включением в него формирования заклепочной структуры, выполняемого вместо формирования или в сочетании с формированием опорной структуры. Например, в варианте реализации изобретения, в котором формируют только заклепочные структуры, раскрытый выше процесс может быть упрощен формированием суживающихся отверстий одновременно с отверстием, расположенным над участком зеркального слоя, в котором будет сформирован соединительный участок. В другом варианте реализации изобретения, в котором наносят заклепочный слой, только очень тонкий слой проводящего материала может быть нанесен при выполнении операции, эквивалентной операции, раскрытой со ссылкой на фиг.35G, а нанесенный позднее заклепочный слой (который может быть диэлектрическим), в котором может быть сформирован рельеф и который можно подвергнуть травлению для выполнения функции механического слоя, при этом тонкий слой проводящего материала будет выполнять функцию проводника.

[0168] В другом варианте реализации изобретения для формирования жестких участков на верхней поверхности отделенного зеркального слоя 200 может использоваться такой же материал, который используется для формирования опорных структур. На фиг.36А - 36С представлен пример осуществления изобретения, включающий в себя операции, раскрытые со ссылкой на фиг.35А - 35С. На фиг.36А показано, что одновременно с формированием отверстий 86 поверх зеркального слоя 220, в котором сформирован рельеф, формируют дополнительные отверстия 230, открывающие участки рельефа зеркального слоя 220. В некоторых вариантах реализации изобретения эти отверстия 230 могут принимать форму желобков, проходящих возле краев рельефа подвижного слоя 220, однако, отверстия 230 могут быть любой подходящей формы, например, кольцевыми или по существу кольцевыми.

[0169] На фиг.36В показан слой опорного материала 84, нанесенный так, что он не только покрывает кромки отверстий 86, но также оказывается нанесенным на открытые участки зеркального слоя 220 в котором сформирован рельеф, в дополнительных отверстиях 230. На фиг.36С показано, что процесс изготовления продолжают в соответствии с описанием, раскрытом со ссылкой на фиг.35F - 35Н, и формируют раскрепленный интерферометрический модулятор. В частности, рельефный зеркальный слой 220 содержит жесткие структуры 232 (например, кольца) на верхней поверхности рельефного зеркального слоя 220, сформированные из такого же материала, что и опоры 88. Также показано, что участок механического слоя 92, расположенный над жесткой структурой 232, удален для формирования отверстий 234. Поскольку зеркальный слой 220 частично отделен от механического слоя 92, механический слой 92 необязательно должен содержать непрерывный слой материала, а может содержать, например, полосы из механического материала, проходящие между соединительными участками 222 и поддерживающими структурами, такими как опоры 88. Таким образом, участки механического слоя могут быть удалены с помощью той же операции формирования рельефа, посредством которой формируют механические полосы (см. фиг.8), как раскрыто со ссылкой на фиг.36С, с целью обеспечения отсутствия соединения жестких структур 232 с вышерасположенным механическим слоем 92.

[0170] Возможны различные комбинации раскрытых выше вариантов реализации изобретения. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ряд раскрытых здесь поддерживающих структур может использоваться в сочетании с другими раскрытыми здесь поддерживающими структурами, а также с другими подходящими поддерживающими структурами, не рассматриваемыми в данной заявке. В пределах объема изобретения возможны различные комбинации раскрытых выше поддерживающих структур. Кроме того, поддерживающие структуры, сформированные любым из рассмотренных выше способов, могут использоваться в сочетании с другими способами формирования поддерживающих структур для увеличения жесткости и срока службы этих поддерживающих структур.

[0171] Порядок слоев и материалы, их формирующие, в раскрытых выше вариантах реализации изобретения являются примерными. Кроме того, в некоторых вариантах реализации изобретения для формирования участков элемента интерферометрического модулятора или формирования других структур на подложке могут быть нанесены и обработаны другие слои, не показанные здесь. В других вариантах реализации изобретения эти слои могут быть сформированы другим нанесением, формированием рельефа, травильными материалами и процессами, могут быть нанесены в другом порядке или составлены из других материалов, как известно специалистам.

[0172] В зависимости от вариантах реализации изобретения действия или события любых описанных здесь способов могут быть выполнены в иных последовательностях, могут быть дополнены, объединены или совершенно исключены (например, в случае, если не все действия или события требуются для реализации способов), если в тексте не оговорено иное.

[0173] Хотя приведенное выше подробное описание демонстрирует, описывает и указывает новые признаки изобретения применительно к различным вариантам его реализации, следует отметить, что специалистами могут быть выполнены различные исключения, замены и изменения в форме и деталях устройства по заявляемому способу без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Настоящее изобретение может быть реализовано в виде, не обеспечивающем все сформулированные здесь особенности и преимущества, т.к. некоторые признаки могут использоваться или реализовываться отдельно от других.

Устройства МЭМС изготавливают следующим образом. Берут подложку. Наносят на нее электродный слой. Наносят поверх электродного слоя временный слой. Формируют во временном слое рельеф с образованием отверстий. Наносят поверх временного слоя подвижный слой. Формируют поддерживающие структуры, расположенные над подвижным слоем и по меньшей мере частично в отверстиях в временном слое. Между по меньшей мере двумя поддерживающими структурами проходит участок подвижного слоя. Травят временный слой для его удаления, благодаря чему между подвижным слоем и электродным слоем образуется полость. Участок подвижного слоя выполнен с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между подвижным слоем и электродным слоем. 8 н. и 120 з.п. ф-лы, 101 ил.

1. Способ изготовления устройства МЭМС, согласно которому:
берут подложку;
наносят на нее электродный слой;
наносят поверх электродного слоя временный слой;
формируют во временном слое рельеф с образованием отверстий;
наносят поверх временного слоя подвижный слой и
формируют поддерживающие структуры, расположенные над подвижным слоем и по меньшей мере частично в отверстиях в временном слое, так что между по меньшей мере двумя поддерживающими структурами проходит участок подвижного слоя, и
травят временный слой для его удаления, благодаря чему между подвижным слоем и электродным слоем образуется полость, причем участок подвижного слоя выполнен с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между подвижным слоем и электродным слоем.

2. Способ по п.1, согласно которому подвижный слой содержит механический подслой и отражающий подслой.

3. Способ по п.2, согласно которому механический подслой формируют непосредственно поверх отражающего подслоя.

4. Способ по п.2, согласно которому при нанесении подвижного слоя на временный слой:
наносят поверх временного слоя отражающий подслой;
формируют рельеф в отражающем подслое;
наносят второй временный слой после отражающего подслоя и поверх него и
после отражающего подслоя и поверх него наносят механический подслой.

5. Способ по п.2, согласно которому отражающий подслой содержит алюминий.

6. Способ по п.2, согласно которому подвижный подслой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы материалов: никель и хром.

7. Способ по п.2, согласно которому отражающий подслой наносят после формирования рельефа временного слоя и дополнительно удаляют по меньшей мере участок отражающего слоя, расположенный вдоль основания отверстий во временном слое.

8. Способ по п.2, согласно которому отражающий подслой наносят до формирования рельефа временного слоя.

9. Способ по п.1, согласно которому поддерживающие структуры содержат по меньшей мере один материал, выбранный из группы: алюминий, АlO_х, диоксид кремния, SiN_x, никель и хром.

10. Способ по п.1, согласно которому при формировании поддерживающих структур:
наносят слой поддерживающего материала поверх подвижного слоя и по меньшей мере частично в отверстия во временном слое и
формируют рельеф слоя поддерживающего материала для образования поддерживающих структур, расположенных над указанными отверстиями.

11. Способ по п.10, согласно которому дополнительно:
формируют рельеф временного слоя с образованием кольцевых отверстий, формирующих столбцы во временном слое; и
поверх временного слоя наносят слой защитного материала, заполняя кольцевые отверстия слоем защитного материала, по отношению к которому временный слой является селективно вытравливаемым.

12. Способ по п.11, согласно которому дополнительно слой защитного материала подвергают обратному травлению с тем, чтобы обнажить временный слой, причем указанное травление выполняют до формирования рельефа временных слоев для образования отверстий, которые формируют в столбцах временного слоя.

13. Способ по п.12, согласно которому дополнительно:
травят временный слой для его удаления с формированием, благодаря чему между подвижным слоем и электродным слоем формируется полость; и
удаляют защитный материал с тем, чтобы обнажить стороны столбцов временного слоя, причем защитный материал удаляют после травления временного слоя с образованием указанной полости.

14. Способ по п.10, согласно которому дополнительно:
формируют в подвижном слое по меньшей мере одно отверстие и сквозь временный слой травят проход, который проходит по меньшей мере от одного отверстия в подвижном слое до слоя, расположенного под временным слоем, причем слой поддерживающего материала заполняет указанный проход.

15. Способ по п.14, согласно которому слой поддерживающего материала содержит выравнивающий материал.

16. Способ по п.14, согласно которому указанное по меньшей мере одно отверстие в подвижном слое проходит, по существу, сквозь горизонтальный участок подвижного слоя.

17. Способ по п.14, согласно которому подвижный слой содержит боковые стенки в указанном отверстии и указанное по меньшей мере одно отверстие проходит сквозь боковую стенку подвижного слоя.

18. Способ по п.10, согласно которому при формировании рельефа слоя поддерживающего материала с образованием по меньшей мере одной поддерживающей структуры дополнительно формируют рельеф слоя поддерживающего материала с образованием по меньшей мере одной ребристой структуры, расположенной поверх подвижного слоя и на расстоянии от отверстий во временном слое.

19. Способ по п.10, согласно которому дополнительно шлифуют слой поддерживающего материала для уменьшения высоты поддерживающей структуры.

20. Способ по п.10, согласно которому при формировании рельефа слоя поддерживающего материала слой поддерживающего материала подвергают селективному травлению по отношению к подвижному слою.

21. Способ по п.10, согласно которому подвижный слой содержит, по существу, плоский основный участок и при осуществлении которого дополнительно до нанесения слоя поддерживающего материала травят отверстие по меньшей мере сквозь участок, по существу, плоского основного участка.

22. Способ по п.1, согласно которому при формировании поддерживающих структур:
поверх подвижного слоя наносят маску;
формируют рельеф с образованием по меньшей мере одного отверстия, которое расположено над одним из отверстий во временном слое; и
в этом отверстии в маске формируют по меньшей мере одну поддерживающую структуру посредством нанесения покрытия.

23. Способ по п.22, согласно которому поддерживающую структуру формируют электроосаждением.

24. Способ по п.1, согласно которому при нанесении электродного слоя поверх подложки:
поверх подложки наносят слой оксидов индия и олова и поверх слоя оксидов индия и олова наносят слой хрома.

25. Способ по п.1, согласно которому дополнительно поверх электродного слоя наносят частично отражающий слой, причем подвижный слой содержит механический подслой и отражающий подслой, который расположен на стороне подвижного слоя, обращенной к частично отражающему слою.

26. Способ по п.1, согласно которому дополнительно формируют рельеф электродного слоя с образованием электродных отверстий, которые расположены под отверстиями во временном слое.

27. Способ по п.1, согласно которому дополнительно между электродным слоем и временным слоем наносят диэлектрический слой.

28. Способ по п.27, согласно которому диэлектрический слой содержит диоксид кремния.

29. Способ по п.1, согласно которому дополнительно перед формированием поддерживающих структур поверх подвижного слоя наносят слой, повышающий адгезию.

30. Способ по п.1, согласно которому дополнительно перед травлением временного слоя поверх поддерживающей структуры наносят защитный слой.

31. Способ по п.1, согласно которому дополнительно перед травлением временного слоя формируют рельеф подвижного слоя с образованием травильных отверстий.

32. Способ по п.1, согласно которому дополнительно формируют первый вывод в электрическом соединении с подвижным слоем и второй вывод в электрическом соединении с электродным слоем.

33. Способ по п.32, согласно которому при формировании подвижного слоя наносят по меньшей мере механический слой.

34. Способ по п.33, согласно которому при формировании первого вывода механический слой наносят поверх участка подложки, проходящего от участка механического слоя, расположенного над временным слоем, и формируют рельеф механического слоя с образованием первого вывода.

35. Способ по п.33, согласно которому при формировании второго вывода механический слой наносят поверх открытого участка электродного слоя и формируют рельеф механического слоя с образованием второго вывода и электрической изоляции второго вывода от участка подвижного слоя, расположенного над временным слоем.

36. Способ по п.35, согласно которому электродный слой содержит оксиды индия и олова, а механический слой содержит никель, который наносят непосредственно поверх открытого участка оксидов индия и олова.

37. Способ по п.32, согласно которому при формировании поддерживающих структур наносят слой поддерживающего материала, содержащего непроводящий материал, причем слой поддерживающего материала оказывается нанесенным по меньшей мере поверх первого или второго вывода и остается по меньшей мере поверх участка указанного вывода для его защиты.

38. Способ по п.37, согласно которому слой поддерживающего материала наносят перед формированием рельефа с образованием по меньшей мере одного из указанного первого или второго вывода.

39. Способ по п.37, согласно которому слой поддерживающего материала наносят после формирования рельефа по меньшей мере из указанного первого или второго вывода.

40. Устройство МЭМС, сформированное способом по п.1.

41. Устройство МЭМС, содержащее:
подложку;
электродный слой, расположенный поверх подложки;
подвижный слой, расположенный поверх электродного слоя, при этом в целом отделенный от электродного слоя воздушным зазором и содержащий углубления в поддерживающих областях; и
жесткие поддерживающие структуры, сформированные поверх подвижного слоя и по меньшей мере частично в указанных углублениях в подвижном слое, так что между по меньшей мере двумя поддерживающими структурами проходит участок подвижного слоя, выполненный с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между подвижным слоем и электродным слоем.

42. Устройство МЭМС, по п.41, в котором жесткие поддерживающие структуры выступают за углубления над верхней поверхностью подвижного слоя.

43. Устройство МЭМС по п.41, в котором поддерживающая структура проходит сквозь отверстие в подвижном слое к нижележащему слою.

44. Устройство МЭМС по п.43, в котором углубления в подвижном слое содержат, по существу, плоский основный участок, сквозь который проходит указанное отверстие в подвижном слое.

45. Устройство МЭМС по п.43, в котором углубления в подвижном слое имеют боковые стенки, причем отверстие в подвижном слое проходит сквозь боковую стенку подвижного слоя.

46. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее столбцы дополнительного материала, которые расположены ниже подвижного слоя, проходят вблизи углублений в подвижном слое, дополнительно поддерживают вышележащую поддерживающую структуру.

47. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее:
первый вывод, расположенный на указанной подложке и соединенный с подвижным слоем;
второй вывод, расположенным на указанной подложке и соединенный с электродным слоем.

48. Устройство МЭМС по п.47, дополнительно содержащее кусочек пассивационного материала, сформированный по меньшей мере над участком одного из указанного первого или второго вывода, причем кусочек пассивационного материала и жесткие поддерживающие структуры сформированы из одинакового материала.

49. Устройство МЭМС по п.47, в котором подвижный слой содержит механический подслой, а первый вывод сформирован из того же материала, что и механический подслой.

50. Устройство МЭМС по п.47, в котором второй вывод содержит слой оксидов индия и олова в прямом контакте со слоем никеля.

51. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее диэлектрический слой, расположенный между электродным слоем и воздушным зазором.

52. Устройство МЭМС по п.41, в котором поддерживающие структуры содержат по меньшей мере один материал из группы: алюминий, АlO_х, диоксид кремния, SiN_x, никель и хром.

53. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее по меньшей мере одну ребристую структуру, расположенную поверх подвижного слоя и на расстоянии от углублений в подвижном слое и сформированную из того же материала, что и поддерживающие структуры.

54. Устройство МЭМС по п.41, в котором подвижный слой содержит отражающий подслой и механический подслой, а углублениями в механическом слое являются углубления по меньшей мере в механическом подслое в поддерживающих областях.

55. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее защитный слой, расположенный поверх поддерживающих структур.

56. Устройство МЭМС по п.41, дополнительно содержащее:
процессор, сконфигурированный для взаимодействия по меньшей мере с указанным электродным слоем или указанным подвижным слоем и обработки видеоданных, и
запоминающее устройство, сконфигурированное для взаимодействия с указанным процессором.

57. Устройство МЭМС по п.56, дополнительно содержащее схему формирователя, сконфигурированную для передачи по меньшей мере одного сигнала по меньшей мере на указанный электродный слой или указанный подвижный слой.

58. Устройство МЭМС по п.56, дополнительно содержащее контроллер, сконфигурированный для подачи по меньшей мере части видеоданных на схему формирователя.

59. Устройство МЭМС по п.56, дополнительно содержащее модуль видеоисточника, сконфигурированный для подачи указанных видеоданных на указанный процессор.

60. Устройство МЭМС по п.59, в котором модуль видеоисточника содержит по меньшей мере приемник, приемопередатчик или передатчик.

61. Устройство МЭМС по п.56, дополнительно содержащее устройство ввода, сконфигурированное для приема входных данных и их передачи на указанный процессор.

62. Устройство МЭМС содержащее:
первые средства, проводящие электричество;
вторые средства, проводящие электричество, и
средства поддержки указанных вторых проводящих средств над указанными первыми проводящими средствами, причем указанные поддерживающие средства содержат неорганический материал и располагаются над участками вторых средств, проводящих электричество, между по меньшей мере двумя поддерживающими средствами проходит участок указанных вторых проводящих средств, который выполнен с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между указанными первыми и вторыми проводящими средствами.

63. Устройство МЭМС по п.62, в котором первые проводящие средства содержат электродный слой, поддерживаемый подложкой.

64. Устройство МЭМС по п.62, в котором вторые проводящие средства содержат подвижный слой, участки которого отделены от первых проводящих средств полостью.

65. Устройство МЭМС по п.64, в котором поддерживающие средства содержат по меньшей мере две поддерживающие структуры, сформированные поверх вторых проводящих средств и по меньшей мере частично в углублениях во вторых проводящих средствах.

66. Способ изготовления устройства МЭМС, согласно которому
берут подложку;
наносят поверх нее электродный слой;
наносят поверх электродного слоя временный слой;
формируют рельеф временного слоя с образованием отверстий;
поверх временного слоя формируют поддерживающие структуры, которые оказываются сформированными по меньшей мере частично в отверстиях во временном слое и содержат, по существу, горизонтально выступающий участок, проходящий, по существу, поверх плоского участка временного слоя;
поверх временного слоя и поддерживающих структур наносят подвижный слой, так что между по меньшей мере двумя поддерживающими структурами проходит участок подвижного слоя, и
травят временный слой для его удаления, благодаря чему между подвижным слоем и электродным слоем образуется зазор, причем участок подвижного слоя выполнен с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между подвижным слоем и электродным слоем.

67. Способ по п.66, согласно которому поддерживающие структуры содержат неорганический материал.

68. Способ по п.66, согласно которому подвижный слой содержит механический подслой и отражающий подслой.

69. Способ по п.68, согласно которому механический подслой формируют непосредственно поверх отражающего подслоя.

70. Способ по п.68, согласно которому при нанесении подвижного слоя поверх временного слоя:
наносят поверх временного слоя отражающий подслой;
формируют рельеф отражающего подслоя;
после отражающего подслоя и поверх него наносят второй временный слой и
после отражающего подслоя и поверх него наносят механический подслой.

71. Способ по п.70, согласно которому дополнительно:
формируют рельеф второго временного слоя с образованием по меньшей мере одного дополнительного отверстия, открывающего по меньшей мере участок отражающего подслоя; и
поверх второго временного слоя наносят слой поддерживающего материала с образованием жесткой структуры в указанном по меньшей мере одном дополнительном отверстии.

72. Способ по п.68, согласно которому отражающий подслой содержит алюминий.

73. Способ по п.68, согласно которому механический подслой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы: никель и хром.

74. Способ по п.66, согласно которому поддерживающая структура содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы: алюминий, АlO_х, диоксид кремния, SiN_x, никель и хром.

75. Способ по п.66, согласно которому дополнительно поверх временного слоя наносят слой, препятствующий травлению

76. Способ по п.75, согласно которому слой, препятствующий травлению, содержит отражающий материал.

77. Способ по п.75, согласно которому слой, препятствующий травлению, наносят до формирования рельефа временного слоя.

78. Способ по п.75, согласно которому слой, препятствующий травлению, наносят после формирования рельефа временного слоя.

79. Способ по п.78, согласно которому дополнительно удаляют участки слоя, препятствующего травлению, расположенные на расстоянии от поддерживающих структур.

80. Способ по п.79, согласно которому поддерживающие структуры используют в качестве твердой маски при травлении слоя, препятствующего травлению.

81. Способ по п.66, согласно которому поддерживающие структуры имеют, по существу, плоскую верхнюю поверхность.

82. Способ по п.66, согласно которому при формировании поддерживающих структур:
поверх временного слоя наносят слой поддерживающего материала и
формируют рельеф слоя поддерживающего материала с образованием поддерживающих структур, расположенных по меньшей мере над участком отверстий во временном слое.

83. Способ по п.82, согласно которому слой поддерживающего материала содержит углубления, соответствующие нижележащим отверстиям во временном слое.

84. Способ по п.83, согласно которому дополнительно
после нанесения слоя поддерживающего материала наносят слой выравнивающего материала, так чтобы по меньшей мере частично заполнить углубления в слое поддерживающего материала; а
слой выравнивающего материала травят обратным травлением приблизительно до верхней поверхности поддерживающей структуры с формированием подвижного слоя поверх остатка выравнивающего материала.

85. Способ по п.84, согласно которому выравнивающий материал содержит фоторезистный материал, используемый с образованием поддерживающих структур.

86. Способ по п.83, согласно которому дополнительно после нанесения слоя поддерживающего материала и до нанесения подвижного слоя наносят слой, усиливающий адгезию.

87. Способ по п.66, согласно которому при формировании поддерживающих структур:
поверх временного слоя наносят слой поддерживающего материала и
анодируют по меньшей мере участок слоя поддерживающего материала с образованием по меньшей мере одной поддерживающей структуры.

88. Способ по п.87, согласно которому слой поддерживающего материала содержит алюминий или тантал.

89. Способ по п.66, согласно которому при формировании поддерживающих структур:
поверх временного слоя, в котором сформирован рельеф, наносят затравочный слой;
поверх затравочного слоя формируют маску, которая имеет по меньшей мере одно отверстие,
в котором формируют поддерживающую структуру посредством нанесения покрытия.

90. Способ по п.89, согласно которому указанное отверстие в маске задает форму поддерживающей структуры.

91. Способ по п.66, согласно которому дополнительно:
поверх подвижного слоя наносят слой заклепочного материала и
формируют его рельеф с образованием дополнительных поддерживающих структур, по меньшей мере частично расположенных над поддерживающими структурами, расположенными под подвижным слоем.

92. Способ по п.66, согласно которому дополнительно перед нанесением временного слоя наносят частично отражающий слой.

93. Способ по п.92, согласно которому частично отражающий слой содержит хром.

94. Способ по п.66, согласно которому дополнительно перед нанесением временного слоя наносят частично отражающий слой, причем при нанесении подвижного слоя поверх временного слоя наносят отражающий подслой поверх временного слоя.

95. Способ по п.66, согласно которому устройство МЭМС содержит интерферометрический модулятор.

96. Способ по п.66, согласно которому электродный слой содержит оксиды индия и олова.

97. Способ по п.66, согласно которому дополнительно формируют рельеф электродного слоя с образованием электродных отверстий, которые расположены под указанными отверстиями во временном слое.

98. Способ по п.66, согласно которому дополнительно между электродным слоем и временным слоем наносят диэлектрический слой.

99. Способ по п.66, согласно которому толщина поддерживающих структур меньше толщины временного слоя.

100. Способ по п.66, согласно которому поддерживающие структуры размещены конформно поверх временного слоя и имеют углубление, соответствующее указанным отверстиям в временном слое.

101. Устройство МЭМС, сформированное способом по п.66.

102. Устройство МЭМС, содержащее:
подложку;
электродный слой, расположенный поверх подложки;
подвижный слой, расположенный поверх электродного слоя, в целом отделенный от электродного слоя воздушным зазором; и
поддерживающие структуры, расположенные по меньшей мере под участком подвижного слоя, так что между по меньшей мере двумя поддерживающими структурами проходит участок подвижного слоя, а поддерживающие структуры содержат, по существу, горизонтально выступающий участок, отделенный от электродного слоя указанным зазором, причем участок подвижного слоя выполнен с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между подвижным слоем и электродным слоем, а поддерживающие структуры содержат неорганический материал.

103. Устройство МЭМС по п.102, в котором подвижный слой содержит отражающий подслой, обращенный к электродному слою, и механический подслой, расположенный поверх отражающего подслоя.

104. Устройство МЭМС по п.102, в котором механический подслой по меньшей мере частично отделен от отражающего подслоя.

105. Устройство МЭМС по п.102, в котором отражающий подслой содержит алюминий.

106. Устройство МЭМС по п.102, в котором механический подслой содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы: никель и хром.

107. Устройство МЭМС по п.102, в котором отражающий подслой проходит по меньшей мере под участком поддерживающей структуры.

108. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее частично отражающий слой, расположенный на противоположной стороне зазора, в качестве отражающего подслоя.

109. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее по меньшей мере одну жесткую структуру, сформированную на стороне отражающего подслоя, противоположной электродному слою.

110. Устройство МЭМС по п.110, в котором жесткая структура содержит такой же материал, что и поддерживающая структура.

111. Устройство МЭМС по п.102, в котором между по меньшей мере участком поддерживающей структуры и воздушным зазором расположен защитный слой.

112. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее по меньшей мере одну поддерживающую структуру, расположенную поверх подвижного слоя и по меньшей мере частично поверх по меньшей мере над одной поддерживающей структурой, расположенной под подложкой.

113. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее слой, усиливающий адгезию, расположенный между поддерживающими структурами и подвижным слоем.

114. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее частично отражающий слой, расположенный поверх подложки и на той же стороне воздушного зазора, что и электродный слой.

115. Устройство МЭМС по п.102, в котором поддерживающая структура содержит углубление, по меньшей мере частично заполненное выравнивающим материалом.

116. Устройство МЭМС по п.102, в котором поддерживающая структура содержит металлический материал.

117. Устройство МЭМС по п.102, в котором поддерживающая структура содержит анодированный материал.

118. Устройство МЭМС по п.102, содержащее интерферометрический модулятор.

119. Устройство МЭМС по п.102, дополнительно содержащее:
процессор, сконфигурированный для взаимодействия по меньшей мере с указанным электродным слоем или указанным подвижным слоем и обработки видеоданных; и
запоминающее устройство, сконфигурированное для взаимодействия с указанным процессором.

120. Устройство МЭМС по п.119, дополнительно содержащее схему формирователя, сконфигурированную для подачи по меньшей мере одного сигнала по меньшей мере на указанный электродный слой или указанный подвижный слой.

121. Устройство МЭМС по п.120, дополнительно содержащее контроллер, предназначенный для передачи по меньшей мере части видеоданных на схему формирователя.

122. Устройство МЭМС по п.119, дополнительно содержащее модуль видеоисточника, сконфигурированный для подачи указанных видеоданных на указанный процессор.

123. Устройство МЭМС по п.122, в котором модуль видеоисточника содержит по меньшей мере приемник, приемопередатчик или передатчик.

124. Устройство МЭМС по п.119, в котором оно содержит входное устройство для приема входных данных и передачи указанных входных данных указанному процессору.

125. Устройство МЭМС, содержащее:
первые средства, проводящие электричество;
вторые средства, проводящие электричество; и
средства поддержки вторых проводящих средств над первыми проводящими средствами, причем вторые проводящие средства расположены над поддерживающими средствами, так что между по меньшей мере двумя указанными поддерживающими средствами проходит участок вторых проводящих средств, выполненный с возможностью деформации и прижима к нижележащим слоям в ответ на образование электростатического потенциала между первыми и вторыми проводящими средствами, а указанные поддерживающие средства содержат неорганический материал и содержат, по существу, горизонтально выступающий участок, отделенный от первых проводящих средств.

126. Устройство по п.125, в котором первые проводящие средства содержат электродный слой, поддерживаемый подложкой.

127. Устройство по п.125, в котором вторые проводящие средства содержат подвижный слой, участки которого отделены от первых проводящих средств полостью.

128. Устройство по п.125, в котором поддерживающие средства содержат по меньшей мере две поддерживающие структуры, сформированные над первыми проводящими средствами и расположенные под вторыми проводящими средствами.