[发明专利]用于支承机械层的装置和方法

说明书

技术领域

本公开涉及机电系统。

相关技术描述

机电系统包括具有电气及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件（例如，镜子）以及电子器件的设备。机电系统可以在各种尺度上制造，包括但不限于微米尺度和纳米尺度。例如，微机电系统（MEMS）器件可包括具有范围从大约一微米到数百微米或以上的大小的结构。纳米机电系统（NEMS）器件可包括具有小于一微米的大小（包括，例如小于几百纳米的大小）的结构。机电元件可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀刻掉基板和/或所沉积材料层的部分、或添加层以形成电气及机电器件的其它微机械加工工艺来制作。

一种类型的机电系统器件称为干涉测量（interferometric）调制器（IMOD）。如本文所使用的，术语干涉测量调制器或干涉测量光调制器是指使用光学干涉原理来选择性地吸收和/或反射光的器件。在一些实现中，干涉测量调制器可包括一对导电板，这对导电板中的一者或两者可以完全或部分地是透明的和/或反射式的，且能够在施加恰适电信号时进行相对运动。在一实现中，一块板可包括沉积在基板上的静止层，而另一块板可包括与该静止层相隔一气隙的反射膜。一块板相对于另一块板的位置可改变入射在该干涉测量调制器上的光的光学干涉。干涉测量调制器器件具有范围广泛的应用，且预期将用于改善现有产品以及创造新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。

在干涉测量设备制造期间，可使用牺牲层来确定反射膜和静止层之间的间隙高度。然而，当移除了牺牲层并且浮空（launch）了反射膜之后，机械应力会导致反射膜与静止层间隔开一与牺牲层厚度不同的距离。对于具有改进的浮空控制的干涉测量设备存在需求。

概述

本公开的系统、方法和设备各自具有若干个创新性方面，其中并不由任何单个方面单独负责本文中所公开的期望属性。

本公开中所描述的主题的一个创新方面可被实现在包括基板、机械层以及柱的机电系统中。机械层位于基板上方并且与基板间隔开，并且机械层限定机械层与基板之间的间隙的一侧。机械层可在间隙中在致动位置和驰豫位置之间移动。柱位于基板上并且支承机械层，并且柱包括与机械层的一部分接触的侧翼部分。侧翼部分位于间隙的一部分和机械层之间，并且包括被配置成控制机械层的弯曲度的多个层。

在一些实现中，多个层包括第一层、第二层以及第三层，第二层位于所述第一和第三层之间。

在一些实现中，第一层、第二层以及第三层分别具有第一厚度、第二厚度以及第三厚度，并且第一、第二以及第三厚度被选择以控制机械层的弯曲度。

根据一些实现，第一层、第二层以及第三层被配置成分别具有第一应力、第二应力以及第三应力，并且第一、第二以及第三层的应力被选择以控制所述机械层的弯曲度。另外，第一和第三层的应力可以是压应力，第二层的应力可以是张应力。

在各个实现中，第一层的至少一部分位于第二层和间隙之间，并且第一层耐受牺牲层的蚀刻剂。第一层和第三层可包括SiO₂，而第二层可包括SiON。

另一实现是一种用于控制机电系统设备中的机械层的弯曲度的方法，该机械层具有致动位置和驰豫位置。该方法包括为支承柱的多个层的每一个选择厚度属性、成分属性、以及应力属性中的一个或多个。该方法还包括在基板上沉积支承层，所述支承层包括所述多个层，所述多个层包括一个或多个所选择的厚度、成分以及应力属性。该方法还包括：从多个支承层形成支承柱，该支承柱包括侧翼部分；以及形成与基板间隔开并且限定间隙的一侧的机械层。机械层被形成在支承柱的侧翼部分上方并且与侧翼部分接触，并且机械层被形成为可在致动位置和驰豫位置之间移动。当处于驰豫位置时，机械层的弯曲度可受多个层的所选择的一个或多个厚度、成分以及应力属性控制。

在一些实现中，侧翼部分相对于基板的偏转受所选择的一个或多个厚度、成分以及应力属性控制。侧翼部分可与牺牲层重叠，并且当处于驰豫位置时，机械层的弯曲度可进一步受侧翼部分和牺牲层的重叠控制。

另一实现是包括基板、机械层以及用于支承机械层的装置的机电系统设备。机械层位于基板上方，与基板间隔开，并且限定机械层与基板之间的间隙的一侧。机械层可在间隙中在致动位置和驰豫位置之间移动。用于支承机械层的装置位于基板上，并且包括用于引导机械层的弯曲度的装置。弯曲度校正装置与机械层的一部分接触，并且位于间隙的一部分和机械层之间。弯曲度引导装置包括被配置成引导机械层的弯曲度的多个层。