MEMS反射系統(tǒng)陣列、MEMS反射系統(tǒng)及其制作方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種MEMS反射系統(tǒng)、該反射系統(tǒng)的制作方法及包括多個(gè)反射系統(tǒng)的反射系統(tǒng)陣列。現(xiàn)有的反射系統(tǒng)使用多次后，由于懸梁及阻擋片整個(gè)表面都覆蓋介電層，在固定電極、反射鏡施加電壓工作過程中，由于反射鏡和阻擋片不斷碰撞，導(dǎo)致位于阻擋片上的介電層部分產(chǎn)生陷阱電荷，該陷阱電荷會(huì)產(chǎn)生靜電吸附現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致反射鏡吸附在阻擋片上無(wú)法彈回。為避免上述問題，本發(fā)明專利技術(shù)提出至少將阻擋片上與反射鏡直接接觸的部位的表面的介電層去除，使得該部位表面為導(dǎo)電材料，避免了兩者之間的靜電吸附。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
MEMS反射系統(tǒng)陣列、MEMS反射系統(tǒng)及其制作方法
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及MEMS反射系統(tǒng)陣列、MEMS反射系統(tǒng)及其制作方法。
技術(shù)介紹
從二十世紀(jì)八十年代末開始，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-System, MEMS)技術(shù)的發(fā)展，一些半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)了微小型化。例如用于投影儀、頭盔顯示器(Head Mounted Display)等的數(shù)字微顯不芯片(Digital Mico Display,DMD),其可以縮短芯片與鏡頭之間的距離，目前被廣泛地研究。圖1所示為現(xiàn)有的數(shù)字微顯示芯片的MEMS反射系統(tǒng)，其包括空腔la，形成在空腔Ia內(nèi)的下電極11、懸空的橫梁12以及支撐在橫梁12上的反射鏡13。其工作過程為:在任一下電極11與反射鏡13之間施加電性相反電壓，反射鏡13受到下電極11吸引，帶動(dòng)橫梁12扭轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)自身的偏轉(zhuǎn)，失電后在橫梁12的扭轉(zhuǎn)力的作用下恢復(fù)到平衡位置。上述過程中，反射鏡13有可能過度偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致碰到下電極11引起短路，為解決上述問題，有提出在橫梁12的端頭設(shè)置阻擋片(圖1未圖示)。該橫梁12 —般為一層金屬，其具有一定彈性，但該金屬層過于容易變形，為增強(qiáng)其剛度(stiffness)，一般在其上設(shè)置一層介電層。上述反射系統(tǒng)在制作過程中，阻擋片與橫梁12 —般在同一工藝中形成，因而阻擋片的金屬層上也具有介電層。然而，上述的MEMS反射系統(tǒng)在多次使用后，會(huì)出現(xiàn)反射鏡吸附在阻擋片上的現(xiàn)象，無(wú)法恢復(fù)到平衡位置。針對(duì)上述問題，本專利技術(shù)提出一種新的MEMS反射系統(tǒng)陣列、MEMS反射系統(tǒng)及其制作方法加以解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是MEMS反射系統(tǒng)的反射鏡易吸附在阻擋片上，無(wú)法恢復(fù)原狀。為解決上述問題，本專利技術(shù)分別提供一種MEMS反射系統(tǒng)、該反射系統(tǒng)的制作方法及包括多個(gè)反射系統(tǒng)的反射系統(tǒng)陣列。其中，MEMS反射系統(tǒng)包括:形成于半導(dǎo)體襯底的空腔，位于所述空腔內(nèi)的固定電極與作為可動(dòng)電極的反射鏡；所述固定電極與所述反射鏡相對(duì)設(shè)置，且所述反射鏡由懸梁支撐，以使得所述反射鏡能夠偏轉(zhuǎn)；所述MEMS反射系統(tǒng)還具有用于防止所述反射鏡過度偏轉(zhuǎn)的阻擋片；其中，至少與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位的表面為導(dǎo)電材料層。[0011 ] 可選地，所述懸梁包括導(dǎo)電材料層與介電層，所述介電層比所述導(dǎo)電材料層更靠近所述反射鏡；至少與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位僅具有導(dǎo)電材料層。可選地，所述介電層為氧化硅，所述導(dǎo)電材料層為金屬層。可選地，所述懸梁的兩端由位于所述半導(dǎo)體襯底的兩個(gè)第一支撐柱支撐，中間為懸空結(jié)構(gòu)；所述懸梁兩所述第一支撐柱支撐的支撐點(diǎn)之間具有第二支撐柱，所述第二支撐柱用于支撐所述反射鏡。可選地，所述第二支撐柱位于所述懸梁兩所述第一支撐柱支撐的支撐點(diǎn)的中點(diǎn)。可選地，所述阻擋片連接在所述懸梁的兩端，且通過所述懸梁與所述反射鏡電性連接在一起。可選地，所述懸梁的每端的阻擋片具有兩個(gè)且相對(duì)所述懸梁對(duì)稱。可選地，所述懸梁、所述固定電極與所述阻擋片位于同一層。可選地，所述半導(dǎo)體襯底上還設(shè)置有第三支撐柱，所述阻擋片由所述第一支撐柱與所述第三支撐柱支撐。可選地，所述第三支撐柱支撐在所述第一支撐柱與所述阻擋片的自由端之間，所述阻擋片的自由端的表面為導(dǎo)電材料層。可選地，所述半導(dǎo)體襯底具有金屬互連結(jié)構(gòu)，所述阻擋片與所述懸梁之間為分離式設(shè)計(jì)，所述阻擋片與所述金屬互連結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通。可選地，所述阻擋片由設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底上的第三支撐柱支撐，所述阻擋片通過所述第三支撐柱支撐與所述半導(dǎo)體襯底的金屬互連結(jié)構(gòu)電導(dǎo)通。可選地，所述固定電極設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的空腔的底部。可選地,所述固定電極為兩塊,相對(duì)所述懸梁對(duì)稱。可選地，所述導(dǎo)電材料層的材質(zhì)為銅、鋁、鈦、銀、上述兩種或多種金屬的組合物或多晶硅，和/或所述反射鏡的材質(zhì)為鋁、銀、鈦或其組合物。基于上述的MEMS反射系統(tǒng)，本專利技術(shù)還提供了一種包括多個(gè)MEMS反射系統(tǒng)的MEMS反射系統(tǒng)陣列。可選地，所述多個(gè)MEMS反射系統(tǒng)形成在同一半導(dǎo)體襯底上。此外，本專利技術(shù)還提供了一種MEMS反射系統(tǒng)的制作方法，包括:提供具有目標(biāo)電連接區(qū)域的半導(dǎo)體襯底；在所述襯底上形成第一犧牲層；刻蝕所述第一犧牲層形成多個(gè)第一窗口，填充所述第一窗口形成與不同目標(biāo)電連接區(qū)域?qū)ǖ慕饘倩ミB結(jié)構(gòu)與第一支撐柱；自下而上分別淀積導(dǎo)電材料層及介電層，刻蝕分別形成位于金屬互連結(jié)構(gòu)上的固定電極、兩端分別位于第一支撐柱上的懸梁及與所述懸梁兩端連接的阻擋片；去除所述阻擋片靠近自由端部分的介電層；在所述金屬層、介電層及第一犧牲層上形成第二犧牲層；刻蝕所述第二犧牲層及介電層形成第二窗口，填充所述第二窗口形成連接所述懸梁的第二支撐柱；在所述第二犧牲層及第二支撐柱上形成反射鏡；去除第一犧牲層及第二犧牲層形成MEMS反射系統(tǒng)。可選地，刻蝕所述第一犧牲層形成第一窗口，填充所述第一窗口時(shí)，還形成第三支撐柱，刻蝕導(dǎo)電材料層及介電層形成阻擋片時(shí)，所述阻擋片位于所述第三支撐柱上。可選地，所述第一犧牲層及第二犧牲層的材質(zhì)都為無(wú)定形碳，去除方法為灰化法。可選地，去除所述阻擋片靠近自由端部分的介電層通過濕法去除或光刻、干法刻蝕形成。可選地，去除所述阻擋片靠近自由端部分的介電層步驟中:去除的區(qū)域?yàn)樽缘谌沃吸c(diǎn)至所述阻擋片自由端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):1)現(xiàn)有的反射系統(tǒng)中，懸梁及阻擋片整個(gè)表面都覆蓋介電層，該介電層在反射系統(tǒng)工作過程中，反射鏡和阻擋片不斷碰撞后，會(huì)導(dǎo)致位于阻擋片上的介電層產(chǎn)生陷阱電荷(trapped charge)，該陷阱電荷會(huì)產(chǎn)生靜電吸附現(xiàn)象，該靜電吸附會(huì)導(dǎo)致反射鏡吸附在阻擋片上無(wú)法恢復(fù)到平衡位置問題。針對(duì)上述問題，本專利技術(shù)提出至少將阻擋片上與所述反射鏡直接接觸的部位的表面的介電層去除，使得該部位表面為導(dǎo)電材料，從而使得反射鏡與阻擋片接觸時(shí)，無(wú)陷阱電荷產(chǎn)生，因而無(wú)靜電吸引，避免了兩者之間的靜電吸附。2 )可選方案中，懸梁包括導(dǎo)電材料層與介電層，介電層比導(dǎo)電材料層更靠近所述反射鏡；與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位僅具有導(dǎo)電材料層。優(yōu)選地，與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位為該阻擋片的自由端，如此，對(duì)自由端的介電層的去除，可以使得自由端的剛度降低，有利于將反射鏡彈回到平衡位置。3)可選方案中，a)阻擋片可以連接在所述懸梁的一端或兩端，與所述懸梁共用該懸梁的支撐柱(第一支撐柱)，b)阻擋片也可以連與所述懸梁分離設(shè)置，由單獨(dú)的支撐柱(第三支撐柱)支撐。對(duì)于a)方案,其好處在于:反射鏡與阻擋片電性相同,利于將反射鏡彈回到平衡位置。對(duì)于b)方案，阻擋片可以通過與其連接的金屬互連結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接地、與反射鏡電性相同或與固定電極電性相同，其選擇較多，當(dāng)其接地時(shí)，還可以避免固定電極、阻擋片的電性施加對(duì)反射鏡的偏轉(zhuǎn)造成影響。4)可選方案中，對(duì)于3)可選方案中的a)方案，連接在所述懸梁一端或兩端的阻擋片也可以由額外的支撐柱(第三支撐柱)支撐，該第三支撐柱可以設(shè)置在阻擋片的自由端，也可以設(shè)置在阻擋片的自由端與第一支撐柱的支撐點(diǎn)之間，對(duì)于后者，在去除阻擋片上的介電層時(shí)，可以自自由端去除到第三支撐柱的支撐點(diǎn)之間，如此，在反射鏡被彈回過程中，該第三支撐柱支撐點(diǎn)可以作為支點(diǎn)，更有利于將反射鏡彈回到平衡位置。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種MEMS反射系統(tǒng)，包括：形成于半導(dǎo)體襯底的空腔，位于所述空腔內(nèi)的固定電極與作為可動(dòng)電極的反射鏡；所述固定電極與所述反射鏡相對(duì)設(shè)置，且所述反射鏡由懸梁支撐，以使得所述反射鏡能夠偏轉(zhuǎn)；所述MEMS反射系統(tǒng)還具有用于防止所述反射鏡過度偏轉(zhuǎn)的阻擋片；其特征在于，至少與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位的表面為導(dǎo)電材料層。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種MEMS反射系統(tǒng),包括:形成于半導(dǎo)體襯底的空腔,位于所述空腔內(nèi)的固定電極與作為可動(dòng)電極的反射鏡；所述固定電極與所述反射鏡相對(duì)設(shè)置，且所述反射鏡由懸梁支撐，以使得所述反射鏡能夠偏轉(zhuǎn)；所述MEMS反射系統(tǒng)還具有用于防止所述反射鏡過度偏轉(zhuǎn)的阻擋片；其特征在于，至少與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位的表面為導(dǎo)電材料層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述懸梁包括導(dǎo)電材料層與介電層，所述介電層比所述導(dǎo)電材料層更靠近所述反射鏡；至少與所述反射鏡直接接觸的所述阻擋片的部位僅具有導(dǎo)電材料層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述介電層為氧化硅，所述導(dǎo)電材料層為金屬層。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEM S反射系統(tǒng)，其特征在于，所述懸梁的兩端由位于所述半導(dǎo)體襯底的兩個(gè)第一支撐柱支撐，中間為懸空結(jié)構(gòu)；所述懸梁的兩所述第一支撐柱支撐的支撐點(diǎn)之間具有第二支撐柱，所述第二支撐柱用于支撐所述反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述第二支撐柱位于所述懸梁的兩所述第一支撐柱支撐的支撐點(diǎn)的中點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述阻擋片連接在所述懸梁的兩端，且通過所述懸梁與所述反射鏡電性連接在一起。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述懸梁的每端的阻擋片具有兩個(gè)且相對(duì)所述懸梁對(duì)稱。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述懸梁、所述固定電極與所述阻擋片位于同一層。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底上還設(shè)置有第三支撐柱，所述阻擋片由第一支撐柱與所述第三支撐柱支撐。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述第三支撐柱支撐在所述第一支撐柱與所述阻擋片的自由端之間，所述阻擋片的自由端的表面為導(dǎo)電材料層。11.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的MEMS反射系統(tǒng)，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底具有金屬互連結(jié)構(gòu)，所述阻擋片與所述懸梁之間為分離式設(shè)計(jì)，所述阻擋片與所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉菲，周強(qiáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中芯國(guó)際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31