JP2012030362A - 支持構造を有するｍｅｍｓデバイス、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】支持構造を有するＭＥＭＳデバイス、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳデバイスの実施形態は、導電性の移動可能層を含み、該移動可能層は、ギャップによって導電性の固定層から隔てられ、導電性の移動可能層内のくぼみの上にある剛性の支持構造もしくはリベットによって、または導電性の移動可能層内のくぼみの下にある柱によって支持される。特定の実施形態では、リベット構造の部分は、移動可能層を通って下の層に接触する。他の実施形態では、剛性の支持構造の形成に使用される材料を、ＭＥＭＳデバイスと電気的に接続する不動態化を経ないと曝されるであろうリードを不動態化して、これらのリードを損傷またはその他の干渉から保護するためにも用いることができる。
【選択図】図９Ｊ

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００５年７月２２出願の米国仮出願第６０／７０１，６５５号、および２００５年８月１９日出願の米国仮出願第６０／７１０，０１９号の優先権を主張する。これらの各出願は、参照により全体を本明細書に組み込まれるものとする。

微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、微小機械要素、アクチュエータ、および電子機器を含む。微小機械要素は、デポジションプロセス、エッチングプロセス、および／またはその他のマイクロマシニングプロセスであって、基板および／またはデポジションされた材料層を部分的にエッチング除去するかまたは層を追加するかによって電気デバイスおよび電気機械デバイスを形成するマイクロマシニングプロセスを使用して作成することができる。ＭＥＭＳデバイスの１つのタイプは、インターフェロメトリックモジュレータ（干渉型変調器）と称される。本明細書において使用されるインターフェロメトリックモジュレータまたはインターフェロメトリック光モジュレータという用語は、光干渉の原理を使用して光を選択的に吸収するおよび／または反射させるデバイスを意味する。特定の実施形態において、インターフェロメトリックモジュレータは、一対の伝導板を備えてよく、それらの板の一方または両方は、全体もしくは一部が透明および／もしくは反射性であってよく且つ適切な電気信号の印加によって相対運動することができる。具体的な一実施形態において、一方の板は、基板上にデポジションされた静止層を備えてよく、他方の板は、エアギャップによって静止層から分離された金属膜を備えてよい。本明細書において更に詳述されるように、他方の板に対する一方の板の位置は、インターフェロメトリックモジュレータに入射する光の光干渉を変化させることができる。このようなデバイスは、非常に広範な用途を有しており、当該分野においては、これらのタイプのデバイスの特徴を既存製品の改良およびまだ開発されていない新製品の製造に生かせるように、これらのタイプのデバイスの特性を利用および／または変更することが有益だと考えられる。

特開２００２−２４３９３７号公報 国際公開第２００５／０１９８９９号 特開２００４−１４１９９５号公報

１つの実施形態において、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法が提供される。該方法は、基板を提供することと、基板の上に電極層をデポジションすることと、電極層の上に犠牲層をデポジションすることと、開口を形成するために犠牲層のパターン形成を行うことと、犠牲層の上に移動可能層をデポジションすることと、移動可能層の上に且つ少なくとも部分的に犠牲層内の開口内に支持構造を形成することと、犠牲層を除去するために犠牲層をエッチングすることによって、移動可能層と電極層との間にキャビティを形成することと、を備える。

別の一実施形態において、ＭＥＭＳデバイスが提供される。該ＭＥＭＳデバイスは、基板と、基板の上に位置する電極層と、電極層の上に位置する移動可能層であって、通常、エアギャップによって電極層から隔てられ、支持領域内にくぼみを含み、移動可能層の上に形成され且つ少なくとも部分的に移動可能層内のくぼみ内にある剛性の支持構造と、を備える。

別の一実施形態において、ＭＥＭＳデバイスが提供される。該ＭＥＭＳデバイスは、電気伝導のための第一の手段と、電気伝導のための第二の手段と、第一の伝導手段の上に第二の伝導手段を支持するための手段と、を備え、支持手段は、電気伝導のための第二の手段の部分の上にあり、第二の伝導手段は、第一の伝導手段と第二の伝導手段との間にお
ける静電ポテンシャルの生成に応えて、第一の伝導手段に相対的に移動可能である。

別の一実施形態において、ＭＥＭＳデバイスを製造する方法が提供される。該方法は、基板を提供することと、基板の上に電極層をデポジションすることと、電極層の上に犠牲層をデポジションすることと、開口を形成するために、犠牲層のパターン形成を行うことと、犠牲層の上に支持構造を形成することであって、支持構造は、少なくとも部分的に犠牲材料内の開口内に形成され、支持構造は、犠牲材料の実質的に平坦な部分の上に広がる実質的に水平の羽部分を含む、ことと、犠牲層および支持構造の上に移動可能層をデポジションすることと、を備える。

別の一実施形態において、ＭＥＭＳデバイスが提供される。該デバイスは、基板と、基板の上に位置する電極層と、電極層の上に位置する移動可能層であって、通常、ギャップによって電極層から隔てられた移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある支持構造であって、ギャップによって電極層から隔てられた実質的に水平な羽部分を含む支持構造と、を備える。

別の一実施形態において、ＭＥＭＳデバイスが提供される。該ＭＥＭＳデバイスは、電気伝導のための第一の手段と、電気伝導のための第二の手段と、第一の伝導手段の上に第二の伝導手段を支持するための手段と、を備え、第二の伝導手段は、支持手段の上にあり、第一の伝導手段と第二の伝導手段との間における静電ポテンシャルの生成に応えて、第一の伝導手段に相対的に移動可能であり、支持手段は、第一の伝導手段から隔てられた実質的に水平な羽部分を含む。

インターフェロメトリックモジュレータディスプレイの１つの実施形態の一部分を描いた等角図であり、第一のインターフェロメトリックモジュレータの移動可能反射層が解放位置にあり、第二のインターフェロメトリックモジュレータの移動可能反射層が作動位置にある。 ３×３インターフェロメトリックモジュレータディスプレイを組み込んだ電子デバイスの１つの実施形態を示したシステムブロック図である。 図１のインターフェロメトリックモジュレータの１つの代表的実施形態について、移動可能なミラーの位置と印加される電圧との関係を示した図である。 インターフェロメトリックモジュレータディスプレイを駆動するために使用することができる行電圧および列電圧のセットを示した説明図である。 図２の３×３インターフェロメトリックモジュレータディスプレイにおけるディスプレイデータの１つの代表的なフレームを示した図である。 図５Ａのフレームの書き込みに使用することができる行信号および列信号に関する１つの代表的なタイミング図である。 複数のインターフェロメトリックモジュレータを含むビジュアルディスプレイデバイスの一実施形態を示したシステムブロック図である。 複数のインターフェロメトリックモジュレータを含むビジュアルディスプレイデバイスの一実施形態を示したシステムブロック図である。 図１のデバイスの断面図である。 インターフェロメトリックモジュレータの代替の一実施形態の断面図である。 インターフェロメトリックモジュレータの別の代替の一実施形態の断面図である。 インターフェロメトリックモジュレータの更に別の代替の一実施形態の断面図である。 インターフェロメトリックモジュレータの更なる代替の一実施形態の断面図である。 個々の素子が支持構造を有しているインターフェロメトリックモジュレータ素子の配列の上面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 図９Ａ〜９Ｊの方法によって製造され、支持構造をより厚く作成された、インターフェロメトリックモジュレータ素子を示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の支柱構造を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 移動可能層の上方および下の両方に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方および下の両方に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方および下の両方に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方および下の両方に支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層を上に製造される実質的に平面状の表面を形成するためにフォトレジストマスクの一部が用いられる、インターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層を上に製造される実質的に平面状の表面を形成するためにフォトレジストマスクの一部が用いられる、インターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層を上に製造される実質的に平面状の表面を形成するためにフォトレジストマスクの一部が用いられる、インターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層を上に製造される実質的に平面状の表面を形成するためにフォトレジストマスクの一部が用いられる、インターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層を上に製造される実質的に平面状の表面を形成するためにフォトレジストマスクの一部が用いられる、インターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができるステップを示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができるステップを示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができるステップを示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができる代替のステップを示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができる代替のステップを示した概略断面図である。 移動可能構造および支持構造の形成に先立って反射層の一部を選択的に除去するために実施することができる代替のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するエッチングプロセスから犠牲材料を保護するエッチング障壁層を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するエッチングプロセスから犠牲材料を保護するエッチング障壁層を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するためのプロセスの特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を犠牲材料から隔離するエッチング障壁層を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を犠牲材料から隔離するエッチング障壁層を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を犠牲材料から隔離するエッチング障壁層が部分的に除去された半製品のインターフェロメトリックモジュレータを示した概略断面図である。 エッチング障壁層の一部を除去するためのハードマスクとして柱構造が使用された半製品のインターフェロメトリックモジュレータを示した概略断面図である。 接着層が支持構造を移動可能層に固定するインターフェロメトリックモジュレータの製造の一ステップを示した概略断面図である。 保護層がリベット構造を隔離するインターフェロメトリックモジュレータの製造の一ステップを示した概略断面図である。 下にある光学スタックにリベット構造が直接固定されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の一ステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 無機質の柱を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 陽極酸化材料で形成された支柱を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 陽極酸化材料で形成された支柱を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 移動可能層の上方の支持構造と、移動可能層の下の、犠牲材料を含む追加の支持構造とを含む、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するための方法を示した概略断面図である。 スピンオン材料で作成された代替の支持構造を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 スピンオン材料で作成された代替の支持構造を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 図２６Ｂの、半製品のインターフェロメトリックモジュレータの上面図である。 スピンオン材料で作成された代替の支持構造を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 スピンオン材料で作成された代替の支持構造を有するインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 支持構造の一部が移動可能層の下にあるインターフェロメトリックモジュレータを示した概略断面図であり、その下にある部分の支持構造は、上にある部分の支持構造と同じときに形成される。 リベット構造を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 リベット構造を形成するためにめっきが使用されるインターフェロメトリックモジュレータの製造の特定のステップを示した概略断面図である。 インターフェロメトリックモジュレータの配列の一部と、配列内の帯状電極に接続される特定の外部構成要素と、を示した上面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成における特定のステップを、図２９の線３０−３０に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成における特定のステップを、図２９の線３０−３０に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成および不動態化における特定のステップを、図２９の線３１−３１に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成および不動態化における特定のステップを、図２９の線３１−３１に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成および不動態化における特定のステップを、図２９の線３１−３１に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成および不動態化における特定のステップを、図２９の線３１−３１に沿って示した概略断面図である。 帯状電極に接続されるリードの形成および不動態化の代替の一方法の一段階を、図２９の線３１−３１に沿って示した概略断面図である。 支持材料の残留パッチゆえに堅さの変動する移動可能層を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 支持材料の残留パッチゆえに堅さの変動する移動可能層を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 図３３Ａ〜３３Ｂのステップを使用して形成されたインターフェロメトリックモジュレータ素子の上面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層を含む移動可能層と、移動可能層の少なくとも一部の下にある柱構造と、を有するインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層の上面に補強構造を形成されたインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層の上面に補強構造を形成されたインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。 機械層から部分的に分離された反射層の上面に補強構造を形成されたインターフェロメトリックモジュレータを製造するための方法のステップを示した概略断面図である。

以下の詳細な説明は、本発明の特定の具体的実施形態に関する。しかしながら、本発明は、多くの異なるかたちで実現することができる。この説明では、図面が参照にされ、図中、類似の構成要素は一貫して類似の符号を使用して示される。以下の説明から明らかなように、これらの実施形態は、動いているもの（例：ビデオ）であれ静止しているもの（例：静止画像）であれ、テキスト形式であれ映像形式であれ、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実現可能である。より具体的には、これらの実施形態は、携帯電話、ワイヤレス機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、手持ちサイズの、すなわち携帯用のコンピュータ、ＧＰＳレシーバ／ナビゲータ、カメラ、ＭＰ３プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、時計、計算機、テレビ用モニタ、フラットパネルディスプレイ、コンピュータ用モニタ、自動車用ディスプレイ（例：走行距離計等など）、コックピットのコントロールパネルおよび／もしくはディスプレイ、カメラ視野のディスプレイ（例：車の後方確認用カメラのディスプレイ）、電子写真、電光の掲示板もしくはサイン、プロジェクタ、建造物、パッケージング、ならびに美的構造物（例：宝石への画像のディスプレイ）を非限定的に含む、様々な電子デバイスにおいて実現可能である、またはそのような電子デバイスに関連付けることが可能であると考えられる。また、本明細書において説明されるものと類似の構造のＭＥＭＳデバイスを、電子的切り替えデバイスなどの非ディスプレイ用途に使用することも可能である。

インターフェロメトリックモジュレータ素子などの個々のＭＥＭＳ素子には、個々の素子の内部および縁の両方に、支持構造を提供することができる。特定の実施形態において、これらの支持構造は、移動可能層内のくぼみの上に位置する支持層を含むことができる。これらの構造を、アルミニウムまたは酸化物などの剛性材料で形成することによって、剛性の低い材料で形成された構造と比べてＭＥＭＳデバイスの動作の安定性を向上させることができる。また、剛性材料の使用は、時間の経過とともに生じる支持構造の漸進的な劣化または変形に関する問題を緩和する。この問題は、所定のピクセルによって反射される色を次第にずれさせる恐れがある。また、これらの支持構造は、ＭＥＭＳデバイスの上
にあるので、ＭＥＭＳデバイスの動作を妨げることなく必要な厚さに作成することができる。特定の実施形態において、上にある支持構造は、移動可能層を通って伸びて、下にある固定層に接触することによって、上にある支持構造の縁部分を、下にある層につなぎとめる且つ／またはもたせかけることができる。その他の実施形態では、移動可能層を部分的に補強したり、あるいはＭＥＭＳデバイスの中または周囲の露出したリードを不動態化したりするために、残留したパッチ状の支持材料を使用することができる。

その他の実施形態において、これらの支持構造は、ＭＥＭＳ素子内の、移動可能層の下にある構造を含むことができる。これらの構造を、金属または酸化物などの無機質の剛性材料で形成することによって、剛性の低い材料で形成された構造と比べてＭＥＭＳデバイスの動作の安定性を向上させることができる。また、剛性材料の使用は、時間の経過とともに生じる支持構造の漸進的な劣化または変形に関する問題を緩和する。この問題は、所定のピクセルによって反射される色を次第にずれさせる恐れがある。更なる実施形態は、下にある支持構造と、上にある支持構造と、の両方を含むことができる。また、支持構造の形成において、ＭＥＭＳデバイス内の他の構成要素に対して選択的にエッチング可能ではない材料の使用を容易にするために、エッチング障壁をデポジションすることもできる。また、ＭＥＭＳデバイスの各種の構成要素を互いに接着しやすくするために、支持構造間および他の層間に、追加の層をデポジションすることもできる。

インターフェロメトリックＭＥＭＳディスプレイ素子を含むインターフェロメトリックモジュレータディスプレイの１つの実施形態が、図１に示されている。これらのデバイスにおいて、ピクセルは、明るい状態または暗い状態のいずれかにある。明るい（「オン」または「開」）状態では、ディスプレイ素子は、入射する可視光の大半をユーザへと反射させる。暗い（「オフ」または「閉」）状態では、ディスプレイ素子は、入射する可視光をほとんどユーザへと反射させない。「オン」状態および「オフ」状態における光反射特性は、実施形態に応じて逆転可能である。ＭＥＭＳピクセルは、主に選択された色で反射するように構成することができる。これは、白黒に加えてカラーの表示を可能にする。

図１は、ビジュアルディスプレイの一連のピクセルのなかの２つの隣接するピクセルを示した等角図である。図中、各ピクセルは、ＭＥＭＳインターフェロメトリックモジュレータを含む。実施形態によっては、インターフェロメトリックモジュレータディスプレイは、これらのインターフェロメトリックモジュレータの行列からなる配列を含む。各インターフェロメトリックモジュレータは、少なくとも１つの可変次元をともなう共振光キャビティを形成するために、互いから可変で且つ制御可能な距離に配置された一対の反射層を含む。１つの実施形態において、反射層の一方は、２つの位置の間で移動可能である。本明細書において解放位置と称される第一の位置では、この移動可能層は、固定の部分反射層から比較的大きな距離を隔てて配置されている。本明細書において作動位置と称される第二の位置では、この移動可能層は、部分反射層に対してより近くに隣接して配置されている。これらの２層から反射される入射光は、移動可能な反射層の位置に応じて建設的または相殺的に干渉することによって、ピクセル毎に全反射または非反射のいずれかの状態を生じる。

図１に示された部分のピクセル配列は、２つの隣接するインターフェロメトリックモジュレータ１２ａ，１２ｂを含む。左側のインターフェロメトリックモジュレータ１２ａでは、移動可能な反射層１４ａは、部分反射層を含む光学スタック１６ａから所定の距離にある解放位置で示されている。右側のインターフェロメトリックモジュレータ１２ｂでは、移動可能な反射層１４ｂは、光学スタック１６ｂに隣接する作動位置で示されている。

本明細書において言及される光学スタック１６ａ，１６ｂ（光学スタック１６として総称される）は、通常、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの電極層と、クロムなどの部
分反射層と、透明な誘電体と、を含むことができる何枚かの溶融層を含む。光学スタック１６は、したがって、導電性であり、部分的に透明であり、且つ部分的に反射性であり、例えば、上記の層の１枚または２枚以上を透明基板２０上にデポジションすることによって作成することができる。部分反射層は、各種の金属、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料で形成することができる。部分反射層は、１枚または２枚以上の材料層で形成することができ、これらの各層は、単一の材料または複数の材料の組み合わせで形成することができる。

いくつかの実施形態において、光学スタック１６のこれらの層は、平行な帯状片となるようにパターン形成され、後ほど詳述されるように、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成することができる。移動可能な反射層１４ａ，１４ｂは、支柱１８の上、および支柱１８間にデポジションされた介在犠牲材料の上にデポジションされた、１枚または２枚以上の金属層からなる一連の平行な帯状片（行電極１６ａ，１６ｂに直交する）となるように、形成することができる。犠牲材料がエッチング除去されると、移動可能な反射層１４ａ，１４ｂは、定められたエアギャップ１９によって光学スタック１６ａ，１６ｂから分離される。反射層１４としては、アルミニウムなどの高伝導性で且つ反射性の材料が使用されてよく、これらの帯状片は、ディスプレイデバイスにおける列電極を形成することができる。

電圧を印加されていないとき、キャビティ１９は、移動可能な反射層１４ａと光学スタック１６ａとの間に維持され、移動可能な反射層１４ａは、図１のピクセル１２ａによって示されるように、機械的に解放された状態にある。しかしながら、選択された行および列に電位差が印加されると、対応するピクセルにおいて行電極と列電極との交差位置に形成されたコンデンサは、帯電状態となり、静電力が、これらの電極を引き合わせる。もし電圧が十分に高いと、移動可能な反射層１４は、変形され、光学スタック１６に押し付けられる。図１の右側のピクセル１２ｂによって示されるように、光学スタック１６内の誘電層（不図示）が、短絡を阻止し、層１４と層１６との間の分離距離を制御することができる。この挙動は、印加された電位差の極性にかかわらず同じである。このように、反射と非反射との間でピクセルの状態を制御する行／列作動は、従来のＬＣＤ技術およびその他のディスプレイ技術で使用されるものと、多くの意味で類似している。

図２〜５Ｂは、ディスプレイの用途においてインターフェロメトリックモジュレータの配列を使用するための、代表的なプロセスおよびシステムの１つを示している。

図２は、本発明の態様を組み込むことができる電子デバイスの１つの実施形態を示したシステムブロック図である。この代表的な実施形態において、電子デバイスは、ＡＲＭ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＩＩ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）ＩＶ、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標） Ｐｒｏ、８０５１、ＭＩＰＳ（登録商標）、Ｐｏｗｅｒ ＰＣ（登録商標）、ＡＬＰＨＡ（登録商標）などの任意の汎用のシングルチップマイクロプロセッサもしくはマルチチップマイクロプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、もしくはプログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサでありうるプロセッサ２１を含む。当該分野において常であるように、プロセッサ２１は、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成することができる。オペレーティングシステムの実行に加えて、プロセッサは、Ｗｅｂブラウザ、テレフォンアプリケーション、電子メールプログラム、もしくはその他の任意のアプリケーションソフトを含む、１つまたは複数のアプリケーションソフトを実行するように構成することができる。

１つの実施形態において、プロセッサ２１は、また、配列ドライバ２２と通信するようにも構成される。１つの実施形態において、配列ドライバ２２は、ディスプレイ配列すな
わちパネル３０に信号を提供する行ドライバ回路２４および列ドライバ回路２６を含む。図１に示された配列の断面は、図２において線１−１で示されている。ＭＥＭＳインターフェロメトリックモジュレータについて、行／列作動プロトコルは、図３に示された、これらのデバイスのヒステリシス特性を上手く活用することができる。例えば、移動可能層を解放状態から作動状態へと変形させるために、１０ボルトの電位差が必要とされる。しかしながら、この値から電圧が減少する際に、移動可能層は、自身の状態を、電圧が１０ボルト未満に降下するあいだ維持する。図３の代表的な実施形態において、移動可能層は、電圧が２ボルト未満に降下するまで完全には解放されない。したがって、デバイスが解放状態または作動状態のいずれかで安定する印加電圧のウィンドウが存在し、これは、図３に示された例では、例えば約３〜７ボルトの範囲である。これは、本明細書において、「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と称される。図３のヒステリシス特性を有するディスプレイ配列に対しては、行／列作動プロトコルは、行ストローブ中、ストローブされた行にある作動対象のピクセルは約１０ボルトの電圧差をかけられ、解放対象のピクセルは０ボルトに近い電圧差をかけられるように設計することができる。ストローブ後、ピクセルは、その行ストローブによって置かれた状態に留まるように、約５ボルトの定常状態電圧差をかけられる。書き込み後の各ピクセルは、この例では３〜７ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差をかけられている。この特徴は、図１に示されたピクセル設計を、既存の作動状態または解放状態のいずれでも、同じ印加電圧条件下で安定させる。インターフェロメトリックモジュレータの各ピクセルは、作動状態であれ解放状態であれ、本質的に、固定の反射層と移動可能な反射層とによって形成されるコンデンサであるので、この安定状態は、ほとんど電力損失を生じることなく、ヒステリシスウィンドウ内の電圧で維持することができる。印加電圧が固定されている間は、基本的に、ピクセルに電流は流れない。

代表的な用途では、第一の行における所望の作動ピクセルセットに応じて列電極セットをアサートすることによって、表示フレームを作成することができる。次いで、行１の電極に行パルスが印加され、アサートされた列ラインに対応するピクセルが作動される。アサートされた列電極セットは、次いで、第二の行における所望の作動ピクセルセットに対応するように変化される。次いで、行２電極にパルスが印加され、アサートされた列電極に応じて行２における適切なピクセルが作動される。行１のピクセルは、行２パルスによって影響されず、行１パルス中に設定された状態に留まる。これは、フレームを生成するために、一連の全ての行に対して順次繰り返すことができる。一般に、フレームは、このプロセスをいくらかの所望の毎秒フレーム数で絶えず繰り返すことによって、リフレッシュされる、且つ／または新しい表示データに更新される。この他にも、ピクセル配列の行電極および列電極を駆動して表示フレームを生成するための様々なプロトコルがよく知られており、これらもまた、本発明に関連して使用することができる。

図４、図５Ａ、および図５Ｂは、図２の３×３配列上に表示フレームを作成するための、考えられる１つの作動プロトコルを示している。図４は、図３のヒステリシス曲線を呈しているピクセルに対して使用可能な列電圧レベルおよび行電圧レベルとして考えられるセットを示している。図４の実施形態において、ピクセルの作動は、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに設定するとともに適切な行を＋ΔＶに設定することをともない、これらは、−５ボルトおよび＋５ボルトにそれぞれ対応することができる。ピクセルの解放は、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに設定するとともに適切な行を＋ΔＶに設定することによって達成され、これは、そのピクセルの両端に０ボルトの電位差を生成する。行電圧を０ボルトに保持されている行では、ピクセルは、その列が＋Ｖ_ｂｉａｓまた−Ｖ_ｂｉａｓはのいずれであるかにかかわらず、もとからの状態に安定して維持される。図４にも示されるように、上述された場合と逆の極性の電圧も使用可能であることが理解される。例えば、ピクセルの作動は、適切な列を＋Ｖ_ｂｉａｓに設定するとともに適切な行を−ΔＶに設定することをともなうことができる。この実施形態では、ピクセルの解放は、適切な列を−Ｖ_ｂｉａｓに設定するとともに適切な行を
−ΔＶに設定することによって達成され、これは、そのピクセルの両端に０ボルトの電位差を生成する。

図５Ｂは、図２の３×３配列に印加される一連の行信号および列信号を示したタイミング図であり、その結果、作動ピクセルが非反射となる図５Ａに示されたディスプレイ構成が得られる。図５Ａに示されたフレームの書き込みに先立って、ピクセルは、任意の状態にあることが可能である。この例では、全ての行は０ボルトに、そして全ての列は＋５ボルトにある。これらの信号を印加された状態で、全てのピクセルは、自身の既存の作動状態または解放状態で安定している。

図５Ａのフレームでは、ピクセル（１，１）、（１，２）、（２，２）、（３，２）、および（３，３）が作動されている。これを達成するため、行１用の「ライン時間」中、列１および列２が−５ボルトに設定され、列３が＋５ボルトに設定される。これは、いずれのピクセルの状態も変化させない。なぜならば、全てのピクセルは、３〜７ボルトの安定性ウィンドウ内に留まるからである。次いで、０から５ボルトに上昇して再び０に戻るパルスによって、行１がストローブされる。これは、（１，１）ピクセルおよび（１，２）ピクセルを作動させ、（１，３）ピクセルを解放させる。配列内の他のピクセルは、いずれも影響されない。行２を望むとおりに設定するため、列２は−５ボルトに設定され、列１および列３は＋５ボルトに設定される。次いで、行２に対しても同じストローブを印加すると、ピクセル（２，２）が作動され、ピクセル（２，１）およびピクセル（２，３）が解放される。やはり、配列内の他のピクセルは影響されない。行３も、列２および列３を−５ボルトに、そして列１を＋５ボルトに設定することによって、同様に設定される。行３ストローブは、行３のピクセルを、図５Ａに示されるように設定する。フレームの書き込み後、行の電位はゼロであり、列の電位は＋５ボルトまたは−５ボルトのいずれかに留まることができる。そして、ディスプレイは、図５Ａの構成で安定する。数十または数百の行および列を有する配列にも、同様の手続きが利用可能であることが理解される。また、行および列の作動を実施するために使用されるタイミング、順序、および電圧レベルは、上記に概略を記された一般的原理の範囲内で様々に可変であること、上記の実施例は、例示を目的としたものに過ぎないこと、そして、任意の作動電圧方法が、本明細書において説明されるシステムおよび方法とともに使用可能であることが理解される。

図６Ａおよび図６Ｂは、ディスプレイデバイス４０の１つの実施形態を示したシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、例えば、セルラー式電話、すなわち携帯電話であることが可能である。しかしながら、ディスプレイデバイス４０と同じ構成要素、またはそれらを僅かに変更した形態は、テレビおよびポータブルメディアプレーヤなどの様々なタイプのディスプレイデバイスを示すこともできる。

ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力デバイス４８、およびマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、一般に、射出成形および真空成形を含む、当該分野の当業者にとって周知の様々な製造プロセスのうちの任意のプロセスによって形成される。また、ハウジング４１は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組み合わせを非限定的に含む、様々な材料のうちの任意の材料で作成することができる。１つの実施形態において、ハウジング４１は、取り外し可能部分（不図示）を含み、これらの部分は、異なる色の、または異なるロゴ、絵、もしくはマークを含む、他の取り外し可能部分と交換することができる。

代表的ディスプレイデバイス４０のディスプレイ３０は、本明細書において説明されるように、双安定ディスプレイを含む様々なディスプレイのうちの任意のディスプレイであることが可能である。その他の実施形態では、ディスプレイ３０は、上述のような、プラ
ズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ ＬＣＤ、もしくはＴＦＴ ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ、または当業者に良く知られているような、ＣＲＴもしくは他の管デバイスなどの非フラットパネルディスプレイを含む。ただし、本実施形態の説明のため、ディスプレイ３０は、本明細書において説明されるように、インターフェロメトリックモジュレータディスプレイを含むものとする。

代表的ディスプレイデバイス４０の１つの実施形態の構成要素が、図６Ｂに概略を示されている。図示されている代表的ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、更に、ハウジング４１で少なくとも部分的に囲まれた追加の構成要素を含むことができる。例えば、１つの実施形態において、代表的ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されたアンテナ４３を含むネットワークインターフェース２７を含む。トランシーバ４７は、プロセッサ２１に接続され、プロセッサ２１は、調整ハードウェア５２に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整する（例：信号をフィルタリングする）ように構成することができる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続される。プロセッサ２１は、また、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９に接続される。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８および配列ドライバ２２に結合され、配列ドライバ２２は、更に、ディスプレイ配列３０に結合される。電源５０は、特定の代表的ディスプレイデバイス４０の設計要件に応じて全ての構成要素に電力を供給する。

ネットワークインターフェース２７は、代表的ディスプレイデバイス４０がネットワークを通じて１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３およびトランシーバ４７を含む。１つの実施形態において、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１の要件を軽減するために、いくらかの処理能力を有することもできる。アンテナ４３は、当業者に知られている任意の信号送受信用アンテナである。１つの実施形態において、アンテナは、ＩＥＥＥ ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ ８０２．１１標準にしたがってＲＦ信号の送受信を行う。別の一実施形態では、アンテナは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）標準にしたがってＲＦ信号の送受信を行う。セルラー式電話の場合、アンテナは、ＣＤＭＡ信号、ＧＳＭ（登録商標）信号、ＡＭＰＳ信号、またはワイヤレスセルフォンネットワーク内における通信に使用されるその他の既知の信号を受信するように設計される。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信される信号に前処理を施すことによって、それらをプロセッサ２１によって受信して更なる操作を行うことを可能にする。トランシーバ４７は、また、プロセッサ２１から受信される信号を処理することによって、それらをアンテナ４３を介して代表的ディスプレイデバイス４０から送出することを可能にする。

代替の一実施形態において、トランシーバ４７は、レシーバで置き換えることができる。更に別の代替の一実施形態において、ネットワークインターフェース２７は、プロセッサ２１に送られるべき画像データを格納または生成することができる画像ソースで置き換えることができる。例えば、画像ソースは、画像データを含むデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）もしくはハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールであることが可能である。

プロセッサ２１は、一般に、代表的ディスプレイデバイス４０の全体の動作を制御する。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースからの圧縮画像データなどのデータを受信し、そのデータを処理することによって、生（ｒａｗ）画像データ、または処理によって容易に生画像データにすることができるフォーマットにする。プロセッサ２１は、次いで、処理されたデータを、ドライバコントローラ２９に送信する、または格納のためにフレームバッファ２８に送信する。生データは、通常、画像内の各位置における画像特性を識別する情報を表している。例えば、このような画像特性は、
色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。

１つの実施形態において、プロセッサ２１は、代表的ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためのマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含む。調整ハードウェア５２は、一般に、スピーカ４５に信号を伝送するための、およびマイクロフォン４６からの信号を受信するための、増幅器とフィルタとを含む。調整ハードウェア５２は、代表的ディスプレイデバイス４０内における個別の構成要素であってもよいし、またはプロセッサ２１もしくはその他の構成要素の中に組み込まれてもよい。

ドラバコントローラ２９は、プロセッサ２１によって生成された生画像データを、プロセッサ２１から直接取得し、またはフレームバッファ２８から取得し、その生画像データを、配列ドライバ２２への高速伝送に適するように再フォーマットする。具体的には、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、ラスタ状のフォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることによって、データに、ディスプレイ配列３０の走査に適した時間順序を付与する。次いで、ドライバコントローラ２９は、フォーマットされた情報を配列ドライバ２２に送信する。ＬＣＤコントローラなどのドライバコントローラ２９は、独立型の集積回路（ＩＣ）の形でシステムプロセッサ２１と関連付けられることが多いが、このようなコントローラは、様々な形で実現することができる。例えば、ハードウェアの形でプロセッサ２１に埋め込まれてもよいし、ソフトウェアの形でプロセッサ２１に埋め込まれてもよいし、または配列ドライバ２２をともなう形でハードウェアにまるごと組み込まれてもよい。

通常、配列ドライバ２２は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ２９から受信し、そのビデオデータを平行波長のセットに再フォーマットする。これらの平行波長のセットは、ディスプレイのｘ−ｙピクセル行列から引かれる数百本の、ときには数千本のリードに１秒当たり多数回印加される。

１つの実施形態において、ドライバコントローラ２９、配列ドライバ２２、およびディスプレイ配列３０は、本明細書において説明される任意のタイプのディスプレイに適している。例えば、１つの実施形態において、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ（例：インターフェロメトリックモジュレータコントローラ）である。別の一実施形態において、配列ドライバ２２は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ（例：インターフェロメトリックモジュレータディスプレイ）である。１つの実施形態において、ドライバコントローラ２９は、配列ドライバ２２に統合されている。このような一実施形態は、セルラー式電話、腕時計、およびその他の小面積型ディスプレイなどの高度に集積されたシステムでよく見られる。更に別の一実施形態では、ディスプレイ配列３０は、通常のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例：インターフェロメトリックモジュレータの配列を含むディスプレイ）である。

入力デバイス４８は、ユーザが、代表的ディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にする。１つの実施形態において、入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチセンサ式画面、感圧式または感熱式の膜などを含む。１つの実施形態において、マイクロフォン４６は、代表的ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスである。デバイスに対するデータの入力にマイクロフォン４６が使用される場合は、代表的ディスプレイデバイス４０の動作を制御するためにユーザによって音声命令を提供することができる。

電源５０は、当該分野において周知であるように、様々なエネルギ蓄積デバイスを含むことができる。例えば、１つの実施形態において、電源５０は、ニッケルカドミウム電池
またはリチウムイオン電池などの充電式電池である。別の一実施形態において、電源５０は、再生可能なエネルギ源、コンデンサ、またはプラスチック太陽電池および太陽電池塗装を含む太陽電池である。別の一実施形態において、電源５０は、壁コンセントから電力を受け取るように構成される。

いくつかの実施形態では、上述のとおり、電子ディスプレイシステム内の複数個所に配置可能なドライバコントローラ内に、制御のプログラム可能性が備わっている。いくつかの実施形態では、配列ドライバ２２内に、制御のプログラム可能性が備わっている。当業者ならば、上述された最適化が、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネント、ならびに様々な構成において実装可能であることを認識できる。

上記の原理にしたがって動作するインターフェロメトリックモジュレータの構造の詳細は、様々に可変である。例えば、図７Ａ〜７Ｅは、移動可能な反射層１４およびその支持構造の、５つの異なる実施形態を示している。図７Ａは、図１の実施形態の断面図であり、帯状の金属材料１４が、直交する支持構造１８上にデポジションされている。図７Ｂにおいて、移動可能な反射層１４は、その角部のみを、接続線３２を介して支持構造に取り付けられている。図７Ｃにおいて、移動可能な反射層１４は、可撓性材料を含みうる変形可能層３４から吊り下げられている。変形可能層３４は、その外周付近において、基板２０に直接的にまたは間接的に接続している。これらの接続は、本明細書において支持構造と称され、隔離された支えもしくは柱、または連続した壁もしくはレールの形態をとることができる。図７Ｄに示された実施形態は、変形可能な層３４を上に載せた支持プラグ４２を含む支持構造１８を有する。このとき、移動可能な反射層１４は、図７Ａ〜７Ｃの場合と同様に、キャビティの上に吊り下げられた状態に留まるが、変形可能層３４は、自身と光学スタック１６との間のホールを埋めることによる支柱の形成は行なわず、その代わりに、支柱１８は、支柱プラグ４２の形成に使用される平坦化材料で形成される。図７Ｅに示された実施形態は、図７Ｄに示された実施形態に基づくが、図７Ａ〜７Ｃの任意の図に示された実施形態はもちろん描かれていないその他の実施形態でも機能するように適合させることができる。図７Ｅに示された実施形態では、バス構造４４を形成するために、金属またはその他の導電性材料の追加層が使用されている。これは、インターフェロメトリックモジュレータの背後に沿った信号のルーティングを可能にする。これは、そうでない場合に基板２０上に形成されなければならないはずの複数の電極を排除することができる。

図７に示されたような実施形態において、インターフェロメトリックモジュレータは、モジュレータを配置する側と反対の側である透明基板２０の前面から画像を見られる直視型デバイスとして機能する。これらの実施形態において、反射層１４は、インターフェロメトリックモジュレータの、自身から見て基板２０と反対の側にある変形可能層３４を含む部分を光学的に遮蔽する。これは、遮蔽された領域を、画質に悪影響を及ぼすことなく構成することおよび動作させることを可能にする。このような遮蔽は、図７Ｅのバス構造４４を可能にする。これは、アドレッシングおよびアドレッシングの結果として生じる移動などのモジュレータの電気機械的特性から、モジュレータの光学特性を分離する能力を提供する。この可分離式のモジュレータアーキテクチャは、モジュレータの電気機械的側面および光学的側面に使用される構造設計と材料とを、互いに独立に選択することおよび機能させることを可能にする。更に、図７Ｃ〜７Ｅに示された実施形態は、変形可能層３４によってなされる、反射層１４の機械的特性からの反射層１４の光学的特性の切り離しによる、更なるメリットを有する。これは、反射層１４に使用される構造設計および材料を、光学的特性に関して最適化することを可能にするとともに、変形可能層３４に使用される構造設計および材料を、所望の機械的特性に関して最適化することを可能にする。

特定の実施形態では、図７Ａに示された移動可能な反射層１４、または図７Ｃ〜７Ｅに
示された機械層３４と移動可能な反射層１４との組み合わせなどの、移動可能層に対して、追加の支持を提供すると望ましい場合がある。移動可能層は、後ほど更に詳述されるように、反射性副層および機械的副層を含むことができる。このような支持は、個々のモジュレータ素子の縁に沿ってと、このようなモジュレータ素子の内部と、の両方に位置しうる一連の支持構造によって、提供することができる。様々な実施形態において、これらの支持構造は、移動可能層の上または下のいずれかに位置することができる。代替の実施形態において、支持構造は、機械層の上方および下方の両方から支持を提供できるように、機械層内に形成された開口を通って伸びることができる。本明細書において使用される「リベット」という用語は、一般に、機械層に機械的支持を付与するために、通常、柱領域、すなわち支持領域の凹所内、すなわちくぼみ内においてＭＥＭＳデバイスの機械層の上にある、パターン形成された層を指す。機械層の動きに安定性および予測可能性を加えるため、リベットは、常ではないものの、機械層の上面にある羽を含むことが好ましい。同様に、機械層に機械的支持を付与するためにＭＥＭＳデバイスの機械層の下にある支持構造は、本明細書において、通常、支「柱」と称される。本明細書の多くの実施形態において、好ましい材料は、有機レジスト材料に対する安定性のため、無機質である。

このような支持構造の代表的な配置が、図８に示されている。図８は、ＭＥＭＳ素子の配列を描いたものである。特定の実施形態において、ＭＥＭＳ素子の配列は、インターフェロメトリックモジュレータの配列であってよいが、代替の実施形態では、ＭＥＭＳ素子は、移動可能層を有する任意のＭＥＭＳデバイスであることが可能である。図示された実施形態では上にあるリベット構造６２である支持構造６２は、移動可能層６６の縁に沿った位置と、この実施例ではインターフェロメトリックモジュレータ素子６０であるＭＥＭＳ素子の内部と、の両方に位置することがわかる。特定の支持構造は、隣接する２枚の移動可能層６６の間のギャップ６５にまたがるレール構造６４を含むことができる。移動可能層６６は、同じ列内の隣り合う複数の素子６０を通って伸びる帯状の変形可能材料を含むことがわかる。支持構造６２は、素子、すなわちピクセル６０の中の移動可能層６６を補強する働きをする。

これらの支持構造６２は、モジュレータ素子の周辺領域と比べて小さく作成されると有利である。支柱は、移動可能層６６のたわみを抑制し、且つ一般に不透明であるので、支持構造６２の下の領域および支持構造６２を直に取り囲む領域は、ディスプレイのアクティブ領域として使用するのに不適切である。なぜならば、これらの領域内の移動可能層は、完全に作動された位置（例えば、図７Ａの移動可能層１４の下面の一部が光学スタック１６の上面と接触する位置）へと移動することができないからである。これは、柱を取り囲む領域において、望ましくない光学的効果を生じる可能性があるので、意図する色を褪せさせる可能性があるこれらの領域での過剰な反射を回避するために、支持構造と視聴者との間にマスク層を提供すると有利である。

特定の実施形態において、これらの支持構造は、形状維持に役立つ実質的に剛性の構造とともに、移動可能層内のくぼみを含むことができる。このような支持構造は、高分子材料で形成されてよいが、好ましくは、より剛性の大きい無機材料を使用し、高分子材料を含む類似の構造に勝る利点を提供することができる。

例えば、高分子支持構造は、広い範囲の動作温度にわたって所望のレベルの剛性を維持することができず、デバイスの寿命期間中に徐々に変形または機械的障害を生じる可能性がある。このような障害は、移動可能層と光学スタックとの間の距離に影響を及ぼす可能性があり、この距離は、インターフェロメトリックモジュレータ素子によって反射される波長を少なくとも部分的に決定するので、このような障害は、時間の経過または作動温度の変化にともなって、反射される色にズレを生じる可能性がある。他のＭＥＭＳデバイスも、高分子材料で支持が形成される場合に、時間の経過とともに類似の劣化を経験する。

上にあるリベット支持構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を形成するための１つのプロセスが、図９Ａ〜９Ｊに関連して説明される。図９Ａでは、透明な基板２０が提供されることがわかる。これは、例えば、ガラスまたは透明な高分子材料を含むことができる。次いで、透明な基板の上に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含む導電層７２がデポジションされ、導電層７２の上に、クロムを含む部分反射層７４がデポジションされる。１つの実施形態において、導電層７２は、ＩＴＯを含むことができ、本明細書の以下の様々な箇所でそのように言及されるが、層７２は、任意の適切な導電性材料を含むことができること、そして非光学的ＭＥＭＳ構造の場合は透明である必要はないことが理解される。同様に、部分反射層７４は、ときにクロム層として言及されるが、任意の適切な部分反射層を含むことができ、非光学的ＭＥＭＳ構造の場合は省くことが可能である。

導電層７２および部分反射層７４は、次いで、底部電極を形成するために、パターン形成およびエッチングを施される。底部電極は、行電極とも称され、図８の移動可能層６６に対して垂直に走る。特定の実施形態において、導電層７２および部分反射層７４は、また、支柱構造を配置されることになる領域の下にくるＩＴＯおよびクロムを除去するために、パターン形成およびエッチングを施され、図９Ｂに描かれたように、開口７６を形成すると有利である。このパターン形成およびエッチングは、行電極を形成する場合と同じプロセスによってなされることが好ましい。支持構造の下にあるＩＴＯおよびクロム（または他の導電性材料）の除去は、移動可能層と底部電極との間の短絡を阻止するのに役立つ。このため、図９Ｂおよび後続の図は、層７２および層７４によって形成され且つ開口７６をエッチングされた連続的な行電極を、これらの開口を通る線に沿って見た場合の断面を描いている。開口７６を形成するために導電層７２および部分反射層７４がエッチングされていないその他の実施形態では、後ほど説明される誘電層によって、底部電極と移動可能層との間の短絡に対する十分な保護を提供することができる。

導電層７２および部分反射層７４は、フォトリソグラフィを通じてパターン形成するとともに、例えば市販のウェットエッチングを通じてエッチングすることができる。クロムのウェットエッチングは、酢酸（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ_２）の溶液および硝酸アンモニウムセリウム［Ｃｅ（ＮＨ_４）_２（ＮＯ_３）_６］の溶液を含む。ＩＴＯのウェットエッチングは、ＨＣｌ、ＨＣｌとＨＮＯ_３との混合、または７５％／３％／２２％の割合のＦｅＣｌ_３／ＨＣｌ／ＤＩとＨ_２Ｏとの混合を含む。開口７６が形成されると、図９Ｃに見られるように、導電層７２および部分反射層７４の上に誘電層７８がデポジションされ、光学スタック１６が形成される。誘電層としては、様々な種類の適切な材料が使用されてよいものの、特定の実施形態において、誘電層は、ＳｉＯ_２またはＳｉＮ_ｘを含むことができる。

光学スタック１６を形成する層の厚さおよび配置は、インターフェロメトリックモジュレータ素子が作動され（潰され）、移動可能層６６を光学スタックと接触させたときに、該素子によって反射される色を決定する。特定の実施形態において、光学スタックは、移動可能層が作動位置にあるときに、インターフェロメトリックモジュレータ素子がほとんど可視光を反射させない（暗く見える）ように構成される。通常、誘電層７８の厚さは、約４５０Åである。誘電層７８は、平面的（誘電層７８がスピンオンガラスである場合に実現可能である）なものとして図示されているものの、通常は、層７２，７４で形成されたパターン形成された下部電極の上に形状的に合致する。

図９Ｄに見られるように、次いで、誘電層７８の上に、犠牲材料の層８２がデポジションされる。特定の実施形態において、この犠牲層８２は、ＸｅＦ_２によってエッチング可能な材料で形成される。例えば、犠牲層８２は、モリブデンまたは非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で形成することができる。他の実施形態において、犠牲層は、タンタルまたはタングステンを含むことができる。犠牲材料として有用なその他の材料には、シリコン窒化物、特定の酸化物、および有機材料が含まれる。デポジションされる犠牲層８２の厚さは、光学スタック１６と移動可能層８２との間の距離を決定することによって、インターフェロメトリックギャップ１９（図７Ａを参照）の寸法を定める。ギャップ１９の高さは、非作動位置にあるときにインターフェロメトリックモジュレータ素子によって反射される色を決定するので、犠牲層８２の厚さは、インターフェロメトリックモジュレータに望まれる特性に依存して異なる。例えば、非作動位置にあるときに緑を反射するモジュレータ素子が形成される１つの実施形態では、犠牲層８２の厚さは、およそ２０００Åである。更なる実施形態では、異なる色を生成するために異なるサイズのインターフェロメトリックギャップが使用されるマルチカラーディスプレイシステムなどのように、犠牲層はＭＥＭＳデバイスの配列の場所によって異なる厚さを有してもよい。

図９Ｅでは、テーパ状の開口８６を形成するために、犠牲層８２がパターン形成されエッチングされたことがわかる。開口８６は、ＩＴＯの層７２およびクロムの層７４の中に切り込まれた開口７６の上に位置する。これらの開口８６は、フォトリソグラフィを使用してマスクで犠牲層を覆い、次いで、ウェットエッチングまたはドライエッチングを実施して犠牲材料の一部を除去することによって形成することができる。適切なドライエッチングは、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃｌ_２、あるいはこれらのガスと、Ｏ_２、またはＨｅもしくはＡｒなどの希ガスとの任意の混合を含むが、これらに限定されない。Ｍｏのエッチングに適したウェットエッチングは、リン酸、酢酸、硝酸、および脱イオン水の１６：１：１：２の割合での混合であるＰＡＮエッチングを含む。非晶質シリコンは、ＫＯＨおよびＨＦ硝酸塩を含むウェットエッチングによってエッチングすることができる。しかしながら、ドライエッチングは、テーパ状の開口８６の形状をより良く制御することを可能にするので、犠牲層８２のエッチングには、ドライエッチングが使用されることが好ましい。

図９Ｆでは、エッチングされた犠牲層８２の上に、移動可能層６６（例えば、図７Ａの移動可能な反射層１４を参照）を形成する構成要素がデポジションされ、テーパ状の開口８６が縁取りされることがわかる。図９Ｆの実施形態では、先ず、ミラーまたはミラー層とも称される高反射性の層９０がデポジションされ、次いで、機械層９２がデポジションされる。高反射性の層９０は、広い波長スペクトル領域で高い反射性を有するという特性ゆえに、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成することができる。機械層９２は、ＮｉおよびＣｒなどの金属を含むことができ、残留引っ張り強度を含有するように形成されることが好ましい。残留引っ張り強度は、モジュレータが非作動状態にあるとき、すなわち「解放されている」ときに、移動可能層６６を光学スタック１６から引き離す、機械的な力を提供する。便宜のため、高反射性の層９０と機械層９２との組み合わせは、移動可能層６６として総称される。しかしながら、本明細書において使用される移動可能層という用語は、図７Ｃの機械層３４および移動可能な反射層１４など、部分的に分離された機械層および反射層をも範囲に含むことが理解される。支持構造とあわせた移動可能層６６の製造は、図３５Ａ〜３５Ｈおよび図３６Ａ〜３６Ｃに関連して後述される。

犠牲層をＸｅＦ_２エッチングによってエッチングする１つの実施形態では、反射層９０および機械層９２の両方がＸｅＦ_２エッチングに対して耐性を持つことが好ましい。もしこれらの層のいずれかが耐性を持たない場合は、その非耐性の層を保護するために、エッチング停止層を使用することができる。また、反射層９０および機械層９２は、非平坦化材料を含む可能性があるので、テーパ状の開口８６の傾斜は、これらの層を形状合致式にデポジションすることを容易にすることがわかる。この傾斜がないと、開口８６内で実質的に均一の厚さを有するようにこれらの層をデポジションすることは困難であろう。

代替の一実施形態において、移動可能層６６は、高反射性であるとともに所望の機械的特性を有する単一の層を含むことができる。しかしながら、２枚の別々の層をデポジショ
ンすれば、移動可能層６６の唯一の材料として使用するには不適切であるかもしれないが反射性は高い材料を選択することが可能になり、同様に、反射特性にこだわることなく適切な機械層を選択することも可能になる。更なる実施形態において、移動可能層は、曲がることなく垂直に平行移動可能であるように機械層から大きく切り離された、反射性の副層を含むことができる（例えば、図７Ｃ〜７Ｅおよび付随する説明を参照）。このような一実施形態を形成するための方法の１つは、犠牲層の上に反射層をデポジションすることを含み、この反射層は、次いで、個々の反射副層を形成するためにパターン形成される。次いで、機械的副層と反射性副層との間の接続を形成すること、および支持構造のためのテーパ状の開口を形成することを可能にするために、反射層の上に、第二の犠牲材料層がデポジションされパターン形成される。

形成されるＭＥＭＳデバイスが非光学的ＭＥＭＳデバイス（例えばＭＥＭＳスイッチ）を含むような他の実施形態では、移動可能層６６が反射性材料を含む必要がないことがわかる。例えば、本明細書で述べられた支持構造を含むＭＥＭＳスイッチなどのＭＥＭＳデバイスが形成される実施形態では、移動可能層６６の下面は、反射性である必要がなく、機械的特性または他の所望の特性のみに基づいて選択された単一の層を有利に含むことができる。

図９Ｇでは、リベット層とも称される剛性の層９６が、機械層９２の上にデポジションされる。リベット層９６は、下にある機械層９２に支持を提供する構造を形成するものの、モジュレータの作動中はほとんど変形されないので、リベット層９６を形成する材料は、機械層９２を形成する材料ほど可撓性である必要はない。リベット層９６での利用に適した材料は、アルミニウム、ＡｌＯ_ｘ、シリコン酸化物、ＳｉＮ_ｘ、ニッケル、およびクロムを含むが、これらに限定されない。リベット構造を形成するために使用されうる代替の材料は、他の金属、セラミック、および高分子を含む。リベット層９６の厚さは、使用される材料の機械的特性に応じて異なる。

機械層および反射層に関連して述べられたように、リベット層９６には、特定の実施形態において犠牲層をエッチングするために使用されうるＸｅＦ_２エッチングに対して耐性を持つ材料を選択することが望ましいであろう。また、リベット層９６は、下にある機械層９２に対して選択的にエッチング可能であることによって、機械層９２に影響を及ぼすことなくリベット層９６のエッチングを可能にすることが好ましい。しかしながら、もし、リベット層９６が機械層９２に対して選択的にエッチング可能でない場合は、リベット層９６と機械層９２との間にエッチング停止層（不図示）を提供することができる。

図９Ｈにおいて、リベット層９６は、フォトリソグラフィを通じてパターン形成され、次いで、開口８６から離れて位置する部分のリベット層９６を除去するためにエッチングされ、リベット構造とも称される支持構造６２が形成される。リベット層９６のエッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングのいずれかによって実施することができる。リベット層９６がアルミニウムを含む実施形態では、適切なウェットエッチングは、リン酸、またはＫＯＨ、ＴＭＡＨ、およびＮａＯＨなどの塩基を含み、適切なドライエッチングは、Ｃｌ_２を使用する。リベット層９６がＳｉＯ_２を含む他の実施形態では、ドライエッチングとして、フッ素をベースにしたガスと、Ｏ_２または希ガスのいずれかとの混合を使用することができる。また、ＨＦまたはＢＯＥは、ウェットエッチングに適用できる。

やはり図９Ｈに示されるように、支持構造６２は、支持構造６２がテーパ状の開口８６の外まで伸びて機械層９２の上面を覆う、リップ領域９８を含みうることがわかる。このリップは、下にある機械層のたわみを抑制し、インターフェロメトリックモジュレータ素子のアクティブ領域を減少させるので、リップの大きさは、最小に抑えることが有利であ
る。図示された実施形態からわかるように、支持構造６２は、また、傾斜した側壁部分９７と、実質的に平坦な基底領域９９とを含むことができる。

次に、図９Ｉでは、犠牲層のエッチングを容易にする目的で、機械層９２をパターン形成し、機械層９２および反射層９０をエッチングして、犠牲層８２の一部を露出させるエッチングホール１００を形成するために、フォトリソグラフィが使用されることがわかる。特定の実施形態では、犠牲層を露出させるために、複数のエッチングが用いられる。例えば、もし機械層９２がニッケルを含み、反射層９０がアルミニウムを含む場合は、機械層９２をエッチングするためにＨＮＯ_３を使用し、反射層９０をエッチングするためにリン酸、またはＮＨ_４ＯＨ、ＫＯＨ、ＴＨＡＭ、もしくはＮａＯＨなどの塩基を使用することができる。このパターン形成およびエッチングは、また、帯状の移動可能層６６（図８を参照）の間にギャップ６５をエッチングし、ＭＥＭＳデバイスの列同士を分離することによって、図８に見られるような帯状電極を定めるためにも使用することができる。

最後に、図９Ｊでは、犠牲層を除去し、移動可能層６６が中で移動することができるインターフェロメトリックギャップ１９を形成するために、リリースエッチングが実施されることがわかる。特定の実施形態では、犠牲層８２を除去するために、ＸｅＦ_２エッチングが使用される。ＸｅＦ_２は、犠牲層をよくエッチングし、上述されたプロセスで使用されるその他の材料に対して極めて選択性であるので、ＸｅＦ_２エッチングの使用は、周囲の構造にほとんど影響を及ぼすことなく有利に犠牲層の除去を可能にする。

このため、図９Ｊは、インターフェロメトリックモジュレータ素子６０の１つなどのインターフェロメトリックモジュレータ素子の一部を、図８の線９Ｊ−９Ｊに沿って描いたものである。この実施形態において、移動可能層６６は、移動可能層６６内のくぼみ８６の上に形成された支持構造６２によって、ギャップ１９の全範囲にわたって支持されている。上述されたように、下にある光学スタック１６は、光学スタック１６の導電性部分と移動可能層６６内の導電層との間における短絡を阻止するために、その一部をエッチングされていると有利である。しかしながら、このステップは、必ずしも全ての実施形態で実施される必要はない。

図９Ｇでデポジションされるリベット層９６の厚さは、使用される材料の機械的特性に基づいて決定されてよいが、代替の実施形態では、リベット層９６は、単に機械層への支持を提供する機能のために十分であるよりも、大幅に厚く作成することができる。図１０は、大幅に厚いリベット層で支持構造６２を形成されたインターフェロメトリックモジュレータの一部を描いている。このような実施形態は、モジュレータの追加の構成要素を支持する（図７Ｅおよび付随の説明を参照）、移動可能層６６との機械的干渉に起因する損傷からインターフェロメトリックモジュレータ素子を保護するためのスペーサを提供する、または保護用の裏板を支持するなどの、その他の機能を支持構造６２が実施することを可能にする。特定の実施形態では、リベット層の厚さは、３００Åから１０００Åの間であることが可能である。他の実施形態では、リベット層の厚さは、１０００Åから１０ミクロンの間であることが可能である。他の実施形態では、リベット層の厚さは、２０ミクロン、またはそれより大きいことが可能である。特定の実施形態では、リベット層の厚さは、機械層の厚さの０．１倍から０．６倍の間であることが可能である。他の実施形態では、リベット層の厚さは、機械層の厚さの０．６倍から１倍の間であることが可能である。他の実施形態では、リベット層の厚さは、機械層の厚さの１倍から２００倍の間であることが可能である。なお、特定の実施形態では、上記の範囲内および上記の範囲外の厚さがともに適切であることがわかる。

移動可能層６６が導電性反射層９０を含む実施形態では、機械層９２を別に用意する必要を省くことができる。このとき、リベット層９６は、機械層９２として機能することが
でき、一方で、導電性反射層９０は、ＭＥＭＳ配列全体に所望の電気的接続性を提供することによって、電極として機能することができる。更なる実施形態では、パターン形成された導電性反射層９０で形成される帯状電極の抵抗性を下げるなどによって、より優れた導電特性を提供するために、導電性反射層９０を、所望の光学特性を提供するために必要とされるよりも更に厚く形成することができる。

別のヴァリエーションでは、図９Ａ〜９Ｅに関連して説明されたステップの実施後に、厚い機械層をデポジションすることができる。この厚い機械層は、残留する犠牲層の上にある部分を所望の厚さにするために、続いて研磨する、またはその他の方法でエッチバックすることができる。しかしながら、犠牲層の上にある領域の機械層は、最初、所望の最終的厚さより厚いので、犠牲層の開口内には、研磨によって触れられなかった厚い機械層が残留し、上述されたような、支持構造６２（例えば図９Ｈを参照）から得られる支持と同様の支持を提供する。機械層は、犠牲層の開口を完全に満たすのに十分な厚さであると有利であるが、特定の実施形態では、より薄い機械層でも十分な支持を提供できることが理解される。

もう１つの実施形態では、支持構造は、移動可能層の下にある無機質の柱の形態をとることができる。無機質の支柱を含むインターフェロメトリックモジュレータを製造するための代表的なプロセスが、図１１Ａ〜１１Ｇに関連して述べられる。このプロセスの初期のステップは、図９Ａ〜９Ｊのプロセスの初期のステップにおおむね相当することが可能である。上述されたように、様々な実施形態において、インターフェロメトリックモジュレータの製造は、基板の上に光学スタックを形成することを含む。光学スタックは、光透過性の基板であってよく、更なる実施形態では、透明な基板である。光学スタックは、基板の上にまたは基板に隣接して電極層を形成する導電層と、入射光の一部を反射させる一方で入射光の一部をインターフェロメトリックモジュレータ素子の他の構成要素に到達させる部分反射層と、下にある電極層をインターフェロメトリックモジュレータの他の構成要素から絶縁する誘電層と、を含むことができる。図１１Ａでは、透明な基板７０が提供されること、そして該基板７０の上に導電層７２および部分反射層７４がデポジションされることがわかる。次いで、部分反射層７４の上に、誘電層７８がデポジションされる。

上述されたように、いくつかの実施形態において、導電層７２は、透明であるとともにＩＴＯを含み、部分反射層７４は、半反射性の厚さのクロム（Ｃｒ）などの金属を含み、誘電層７８は、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）を含む。インターフェロメトリックモジュレータへのアドレッシングに使用される行電極を形成すため、このプロセスのとこかの時点で、少なくとも導電層７２が（図９Ｂに示されるように）パターン形成される。１つの実施形態では、このパターン形成は、導電層７２および部分反射層７４のデポジションの後に、しかしながら誘電層７８のデポジションに先立って行われる。もう１つの実施形態では、導電層７２および部分反射層７４は、支持構造の下にギャップ（不図示）を形成するようにパターン形成されることによって、層７２，７４と、支持構造の一部を形成するまたは支持構造の下を走る、上にある導電層と、の間における短絡の可能性を最小限に抑える。

層７２，７４，７８の組み合わせは、本明細書において光学スタック１６と称され、以降の図面では、便宜のため、単一の層として示される。光学スタック１６の組成が層の枚数およびこれらの層の成分の両方に関して可変であること、そして上述された層が単なる代表的なものであることが理解される。

本明細書で開示される各種の実施形態に関連して述べられるパターン形成プロセスおよびエッチングプロセスを実施するために、様々な方法を使用することができる。使用されるエッチングは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれであってもよく、
等方性または異方性であることが可能である。適切なドライエッチングは、ＳＦ_６／Ｏ_２、ＣＨＦ_３／Ｏ_２、ＳＦ_２／Ｏ_２、ＣＦ_４／Ｏ_２、およびＮＦ_３／Ｏ_２を含むが、これらに限定されない。一般に、これらのエッチングは、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、スピンオンガラス、Ｎｉｓｓａｎ（商標）ハードコート、およびＴａＯ_ｘのうちの１種または２種以上をエッチングするのに適しているが、その他の材料もまた、このプロセスによってエッチングすることができる。これらのエッチングの１種または２種以上に対して耐性を持ち、このためエッチング障壁層として使用することができる材料は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、およびＡｌ_２Ｏ_３を含むが、これらに限定されない。また、本明細書で説明されるプロセスでは、ＰＡＤエッチング、ＢＨＦ、ＫＯＨ、およびリン酸を含むがこれらに限定されないウェットエッチングを用いることができ、これは、一般に、金属材料をエッチングするために使用することができる。一般に、これらのエッチングは、等方性であってよいが、エッチング化学剤をイオン化してそれらのイオンを基板にぶつけることによる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の使用を通じて異方性にすることもできる。パターン形成は、フォトレジスト（ＰＲ）層（ポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジストのいずれか）のデポジションを含み、該層は、次いで、マスクを形成するために使用される。あるいは、ハードマスクを用いることができる。いくつかの実施形態において、ハードマスクは、金属またはＳｉＮ_ｘを含むことができるが、ハードマスクの組成は、エッチングされる下にある材料と、使用されるエッチングの選択性とに依存することが理解される。ハードマスクは、通常、次いで除去されるＰＲ層を使用してパターン形成され、下にある層をエッチングするためのマスクとして使用される。ハードマスクの使用は、ウェットエッチングが使用される場合において、またはＰＲマスクを扱えないような条件下（高温下または酸素をベースにしたエッチングを使用する場合など）でマスクを通して行われる処理のあらゆる時点において、とりわけ好都合である。あるいは、アッシングエッチングプロセスまたはリフトオフプロセスなど、層を除去するための代替の方法を用いることも可能である。

図１１Ｂでは、光学スタック１６の上に、犠牲材料の層８２がデポジションされることがわかる。図１１Ｃにおいて、犠牲層８２は、柱の領域、すなわち支持領域の位置に相当するテーパ状の開口８６を形成するために、パターン形成されエッチングされている。これらの開口８６は、上にある層の連続式の且つ形状合致式のデポジションを容易にするため、テーパ状にされると有利である。

図１１Ｄでは、テーパ状の開口８６の側壁および基底も覆うように、無機質の柱材料の層８４が、パターン形成された犠牲層８２の上にデポジションされる。特定の実施形態において、無機質の柱層８４は、犠牲層８２より狭く、犠牲層８２の上に形状的に合致する。他の実施形態において、柱層８４は、１０００Åから５０００Åまでの間の厚さを有することができる。実施形態および使用される材料に応じて、この範囲未満の厚さもこの範囲を超える厚さもいずれも使用可能であることが理解される。特定の実施形態において、無機質の柱層８４は、シリコン窒化物（ＳｉＮ_ｘ）またはＳｉＯ_２を含むことができるが、様々な種類のその他の材料も使用することができ、その一部は後ほど詳述される。図１１Ｅにおいて、無機質の柱層８４は、無機質の柱８８を形成するために、パターン形成されエッチングされる。図１１Ｅに見られるように、無機質の柱８８の縁は、開口８６のテーパ状の、すなわち傾斜した側壁と同様にテーパ状であることが好ましく、これは、上にある層の連続式の且つ形状合致式のデポジションを容易にする。図示された実施形態の柱構造８８は、犠牲層８２より薄い厚さを有しており、実質的に平坦な基底部分８９と、傾斜した側壁部分８７と、犠牲材料の一部の上に広がる実質的に水平な羽部分８５とを含むことがわかる。このため、柱８８は、上にある移動可能層６６（図１１Ｇを参照）を支持するための実質的に平坦な表面を、柱の縁に提供することにより、もし移動可能層６６がより平坦でない縁の上にデポジションされた場合に生じるであろうストレスおよびその結果としての望ましくないたわみを、有利に最小に抑えることができる。

１つの実施形態において、無機質の柱層８４およびその結果としての柱８８は、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）を含む。ＤＬＣの無機質柱層８４は、極めて硬質で堅い（ＳｉＯ_２のおよそ１０倍の硬さである）だけでなく、Ｏ_２ドライエッチングでエッチングすることができる。Ｏ_２ドライエッチングは、Ｍｏおよびａ−Ｓｉ犠牲材料、ならびに上述されたその他の犠牲材料を含むがこれらに限定されない、様々な種類の犠牲材料に対し、有利に高選択性である。このため、ＤＬＣを含む無機質の柱は、様々な種類の材料に対して比較的害のないエッチングを使用することを可能にしつつ、非常に堅い柱を提供し、上にある移動層または機械層がＭＥＭＳ動作中に下方に引っ張られた際に支柱８８の縁が下方にたわむ可能性および量を低減させる。

図１１Ｆでは、無機質の柱８８と、犠牲層８２の露出部分との上に、高反射層９０がデポジションされる。次いで、高反射層９０の上に、機械層９２がデポジションされる。便宜のため、上記のように、高反射層９０および機械層９２は、後続の図面では移動可能層６６（図１１Ｇを参照）として言及され且つ描かれ、より具体的には、高反射層９０の上に機械層９２が直接デポジションされる場合は変形可能な反射層として常に言及され且つ描かれる。代替の実施形態において、移動可能層６６は、所望の光学的特性および機械的特性を有する単一の層を含むことができる。例えば、ＭＥＭＳ機械スイッチ用の機械層または移動層は、反射層を含む必要がない。更に別の実施形態では、既に述べられたように、移動可能層は、図７Ｃの層１４および層３４のように、実質的に分離された機械層および反射層を含むことができる。部分的に分離された機械層および反射層を有するＭＥＭＳデバイスを形成するための代表的なプロセスが、図３５Ａ〜３５Ｈおよび図３６Ａ〜３６Ｃに関連して後ほど詳述される。図１１Ｇでは、犠牲層８２を選択的に除去するために、リリースエッチングが実施され、インターフェロメトリックギャップ１９を有するインターフェロメトリックモジュレータ素子６０が形成される。移動可能層６６は、インターフェロメトリックモジュレータ素子６０によって反射される色を変化させるために、このギャップ１９の中を通って移動することができる。移動可能層６６は、列（不図示）を形成するために、リリースエッチングに先立ってパターン形成されることが好ましく、リリースエッチングによる犠牲層へのアクセスを容易にするエッチングホール（たとえば図９Ｊのエッチングホール１００を参照）を形成するために、更にパターン形成されると有利である。

（図１７に関連して後述される）代替の一実施形態では、最終製品のモジュレータ素子において反射層が支持構造８８の下にくるように、支持層８４のデポジションおよびエッチングに先立って、反射層をデポジションすることができる。

更に別の一実施形態では、支持構造は、移動可能層６６の上方および下方の両方に形成することができる。図１２Ａ〜１２Ｄは、このような１つの実施形態を表しており、図１１Ａ〜１１Ｆのステップを含む。図１２Ａでは、下にある支持構造８８の上に反射層９０および機械層９２がデポジションされると、機械層９２の上にリベット層９６がデポジションされることがわかる。

続いて、図１２Ｂに見られるように、機械層９２の上方に位置する支持構造６２を形成するために、リベット層９６がパターン形成されエッチングされる。特定の実施形態では、下にある支持構造８８をパターン形成するために図１１Ｅのステップで使用されたのと同じマスクを使用して、上にある支持構造６２をパターン形成することができる。図１２Ｃは、機械層９２および反射層９０の中にエッチングホール１００を形成して犠牲層８２を露出させるための、機械層９２および反射層９０のパターン形成およびエッチングを描いている。

最後に、図１２Ｄに示されるように、犠牲材料を除去してインターフェロメトリックモ
ジュレータをリリースするために、犠牲層８２がエッチングされ、移動可能層６６がインターフェロメトリックギャップ１９の中を通って移動することが可能になる。このため、支持構造６２と支持構造８８とが、初めに開口８６によって定められたくぼみ（図１１Ｃ）内にある移動可能層６６の部分をサンドイッチすることによって、追加の支持および剛性を提供するような、更に、特定の実施形態では、上述されたように、上方の支持構造６２を他の目的のために使用することが可能になる（図７Ｅおよび付随の説明を参照）ような、インターフェロメトリックモジュレータディスプレイ素子が形成されている。

他の実施形態では、実質的に平坦な上面を有する剛性の支持構造を下に提供することが望ましい可能性がある。このようなインターフェロメトリックモジュレータの１つの実施形態を製造するためのプロセスの１つが、図１３Ａ〜１３Ｅに関連して説明される。このプロセスは、図１１Ａ〜１１Ｄのステップを含む。図１３Ａでは、マスクを形成するために、剛性の支持材料８４の層の上に、フォトレジスト材料１３４の層がデポジションされることがわかる。このマスクは、図１１Ｄに関連して上述されたように、支持材料８４をエッチングして支持構造８８を形成するために使用される。デポジションされたフォトレジスト材料１３４は、剛性の支持層８４の高さの上方に広がるのに十分な厚さを有し、下にあるテーパ状の開口８６（図１１Ｂ）に対応する支持層８４内のくぼみ１３６を完全に満たすことがわかる。

図１３Ｂにおいて、フォトレジスト材料１３４は、マスク１４０を形成するためにパターン形成され、該マスクは、下にある剛性の支持層８４をエッチングして支持構造８８を形成するために使用されている。図１３Ｃにおいて、マスクのフォトレジスト材料は、残留フォトレジスト材料１３４が支持構図８８内のくぼみ１３６内に位置するようにエッチバックされている。図１３Ｄでは、残留フォトレジスト材料１３４を含む、支持構造８８の上面の上に、反射層９０および機械層９２がデポジションされて、移動可能層６６が形成されている。残留フォトレジスト材料１３４の使用は、図１１Ｇに示された実施形態と比べて、移動可能層６６の構成要素を上にデポジションできる実質的に平坦な、すなわち平面的な表面を形成することがわかる。支持構造の剛性もまた、くぼみ内の追加材料によって向上される。図１３Ｅでは、移動可能層６６の中にエッチングホール１００が形成され、犠牲層８２を除去するためにリリースエッチングが実施され、そうして、インターフェロメトリックモジュレータ素子６０がリリースされている。

代替の実施形態では、支持構造８８の形成に使用されたフォトレジストマスクを完全に除去し、別のステップによって、支持構造８８のキャビティ１３６を満たす充填材料をデポジションすることができる。これは、スピンオン誘電体などの、より堅いリベット材料を提供できるという利点を有する。このような一実施形態では、上述された平坦化材料を含むがそれらに限定されない任意の適切な材料を用いることができる。しかしながら、図１３Ａ〜１３Ｅに関連して述べられたプロセスは、追加の層を別途デポジションする必要を排除することによって、このようなモジュレータ素子を製造するために必要とされるステップを最小限に抑えられるという点で有利である。更に他の実施形態では、追加の支持を提供するため、図１３Ｅの移動可能層６６の上に、図９Ｊの剛性の支持構造６２に類似した剛性の支持構造およびその他の実施形態を、追加で形成することができる。

図１４Ａ〜１４Ｃは、反射層９０が支持構造の基底の下にないことを保証するために実施することができる一連の代替のステップを示している。これらのステップは、例えば、図９Ａ〜９Ｄのステップの後に実施することができる。図１４Ａでは、エッチングされていない犠牲層８２の上に、反射層９０がデポジションされることがわかる。図１４Ｂでは、テーパ状の開口１１６を形成するために、反射層９０とその下にある犠牲層８２との両方がパターン形成されエッチングされていることがわかる。図１４Ｃでは、エッチングされた犠牲層８２および反射層９０の上に、機械層９２がデポジションされる。図９Ｅのテ
ーパ状の開口８６と異なり、テーパ状の開口１１６の側壁は、反射層９０で覆われるのではなく（図９Ｆを参照）、機械層９２が下の誘電層７８に接触するように、機械層９２で覆われる。１つの実施形態では、図９Ｇ〜９Ｊに関連して説明された、リベット構造の形成を含むステップを続けて実施することによって、インターフェロメトリックモジュレータ素子を製造できることがわかる。

図１５Ａ〜１５Ｃは、形成される支持構造の基底の下にくる部分の反射層を排除するために使用することができる別の一連の代替のステップを示している。これらのステップは、図９Ａ〜９Ｅのステップの後に実施することができる。テーパ状の開口８６を形成するために、犠牲層８２がパターン形成されエッチングされると、図１５Ａに示されるように、犠牲層８２の上に、反射層９０がデポジションされる。図１５Ｂにおいて、反射層９０は、少なくとも、下にある誘電層７８に接触する部分の反射層を除去するために、パターン形成されエッチングされる。更に他の実施形態では、テーパ状の開口８６の側壁に接触する部分の反射層９０も除去される。図１５Ｃでは、エッチングされた犠牲層８２および反射層９０の上に、機械層９２がデポジションされることがわかる。続いて、リベット構造を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するために、図９Ｇ〜９Ｊに関連して説明されたステップを実施することができる。

図１６Ａを参照すると、柱構造を含む特定の実施形態では、無機質の柱８８（図１６Ｂを参照）を形成するための無機質の柱層８４（図１１Ｄを参照）のエッチングの最中に犠牲層８２を保護する、エッチング障壁層１３０が提供される。図示された実施形態では、エッチング障壁層１３０は、テーパ状の開口８６を形成するためのパターン形成およびエッチングに先立って（例えば図９Ｄのステップと図９Ｅのステップとの間に）、犠牲層８２の上にデポジションされる。エッチング障壁層１３０は、次いで、テーパ状の開口８６の形成に先立って、またはテーパ状の開口８６の形成と同時に、パターン形成されエッチングされる（例えば、図１４Ａ〜１４Ｃの反射層と同様にデポジションおよびパターン形成することができる）。図１６Ａからわかるように、エッチング障壁層１３０は、犠牲層８２のうち、テーパ状の開口８６から離れた部分のみを覆っている。犠牲層８２のエッチングとは別に（例えば犠牲層８２のエッチングに先立って）行われるエッチング障壁層のパターン形成およびエッチングは、エッチング障壁１３０のエッチングをより良く制御することを可能にする。これは、エッチング障壁１３０をアンダカットする開口エッチングゆえに障壁１３０が開口８６の上に突き出すのを阻止することができる。このようなアンダカットは、柱層８４（図１１Ｄを参照）の連続式の且つ形状合致式のデポジションに悪影響を及ぼすと考えられる。適切なエッチング障壁の例は、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ、およびＮｉを含むが、これらに限定されない。図１７Ａ〜１７Ｂに関連して後ほど詳述される特定の実施形態では、反射層が、エッチング障壁層１３０として有利に機能することができる。

次いで、図１６Ｂに見られるように、無機質の柱８８を形成するために、無機質の柱層がデポジションされ、エッチングされる。犠牲層８２は、柱を形成するエッチングプロセスに曝されなかったことがわかる。なぜならば、このエッチングプロセスの最中に無機質の柱層８４を保護するためおよび柱構造８８を定めるために使用されるマスクは、テーパ状の開口８６の上にある柱層を保護し、そして、このとき無機質の柱８８間に広がっているエッチング障壁層１３０は、その部分の犠牲層８２を保護するからである。エッチング障壁１３０のおかげで、支柱８８の形成では、無機質の柱と犠牲層との間で非選択性であるようなエッチングを使用することができる。これは、ＳＦ_６／Ｏ_２、ＣＨＦ_３／Ｏ_２、ＣＦ_４／Ｏ_２、ＮＦ_３／Ｏ_２などの化学剤、およびフッ素を含有するその他のあらゆる化学剤をともなうエッチングなどの、ドライエッチングに関してとりわけ有利であるが、ウェットエッチングについても有用である。後ほど詳述されるように、特定の実施形態では、最終製品のデバイス内に、エッチング障壁層１３０が残留していると有利である。

図１７Ａおよび図１７Ｂを参照すると、代替の一実施形態では、テーパ状の開口８６を形成するために、犠牲層８２がパターン形成されエッチングされた後に、テーパ状の開口８６の壁および基底を覆うように、エッチング障壁層１３０がデポジションされる。ついで、エッチング障壁層１３０の上方に、無機質の柱層がデポジションされ、図１７Ａに示されるように、柱８８を形成するために、パターン形成されエッチングされる。図１７Ａおよび図１７Ｂからわかるように、このエッチング障壁層１３０は、無機質の柱８８に覆われていない部分の犠牲層８２を保護するうえ、無機質の柱８８全体の下にある。

リリースエッチングの実施後における図１７Ａのモジュレータ部分を描いた図１７Ｂからわかるように、無機質の柱８８の上部は、無機質の柱８８の上にデポジションされた機械層９２によって保護される。このため、無機質の柱８８は、リリースエッチングのあいだ、エッチング障壁層１３０と機械層９２との組み合わせによって完全に取り囲まれている。完全に取り囲まれているゆえに、無機質の柱のエッチングおよびリリースエッチングの両方で、無機質の柱材料および犠牲材料に関して非選択性のエッチング化学剤を使用することができる。具体的な一実施形態では、犠牲材料８２、および柱８８を形成する無機質の柱材料として、同じ材料を使用することができる。なぜならば、これらは、いずれも、他方に対して実施されるエッチングから隔離されているからである。

図１７Ｂに描かれた実施形態において、パターン形成された無機質の柱８８を越えて広がる部分のエッチング障壁層１３０は、最終製品のインターフェロメトリックモジュレータ内に残されてもよいし、あるいは図１８および図１９に関連して後ほど説明されるように、製造プロセス中のどこかの時点で除去されてもよい。１つの実施形態において、エッチング障壁層１３０は、アルミニウム、またはエッチング障壁層として機能しうる別の高反射性の材料を含むことができる。この実施形態では、エッチング障壁層１３０は、変形可能反射層内の反射表面として機能するために、最終製品のモジュレータ内に残すことができる。このような一実施形態では、エッチング障壁層１３０を構成する反射材料が、機械層９２とともに変形するので、無機質の柱８８およびエッチング障壁層１３０の上には、機械層９２のみをデポジションすればよい。別の実施形態では、エッチング障壁層は、Ａｌ_２Ｏ_３の薄層などの、実質的に透明な材料を含むことができる。このタイプのインターフェロメトリックモジュレータまたはその他の光学的ＭＥＭＳ素子では、図１１Ｇの移動可能層６６などの変形可能反射層を形成するために、機械層９２のデポジションに先立って、追加の反射層（不図示）をデポジションすることが好ましい。

１つの具体的な実施形態では、エッチング障壁層１３０は、Ａｌを含んでおり、フッ素をベースにしたエッチングに対して耐性を持つ。犠牲層がＭｏではなくａ−Ｓｉを含む場合に使用するのにとりわけ適した別の実施形態では、エッチング障壁層は、ＡｌまたはＡｌ_２Ｏ_３を含み、あるいはＴｉまたはＷを含むことができる。その他の適切なエッチング障壁材料は、ＣｒおよびＮｉを含むが、これらに限定されない。１つの実施形態において、エッチング障壁層は、４０〜５００Åであるが、実施形態に応じて更に厚くても薄くてもよい。エッチング障壁層１３０が導電材料を含む一実施形態では、支持構造８８の真下にある領域の、光学スタック１６内の導電層を除去することによって、導電性のエッチング障壁層と光学スタック１６内の導電層との間における短絡のリスクを有利に最小限に抑えることができる（例えば図９Ｂおよび付随の説明を参照）。

図１８に関連して説明される代替の実施形態では、図１７Ａに関連して説明されたように、エッチング障壁層１３０をデポジションし、その上に柱構造８８を形成することができる。上にある柱構造８８の形成後は、柱構造８８から離れて位置する部分のエッチング障壁層１３０を除去するために、パターン形成およびエッチングのプロセスを使用して、エッチング障壁層１３０の残留部分を柱構造８８の下に残留させ、後続のリリースエッチ
ングから柱構造８８を保護することができる。有利なことに、支柱の下にもなく支柱に非常に近くもない部分のエッチング障壁層が除去されているので、ディスプレイの光学的アクティブ部分は、エッチング障壁層によってほとんど影響されないですむ。このため、エッチング障壁層の組成および厚さは、エッチング障壁層の不透明度にこだわらず、純粋に、リリースエッチングからの所望の保護レベルのみに基づいて選択することができる。

図１９に関連して説明される、上記のプロセスの更なる改良版では、支柱構造８８の組成に応じ、エッチング障壁層１３０の露出部分を、追加のパターン形成プロセスを必要とすることなく、エッチング障壁層１３０の最中に支柱構造８８自体をハードマスクとして使用して、エッチングすることができる。有利なことに、エッチング障壁層１３０の残留部分は、柱構造８８をリリースエッチングから保護するために必要とされるより多くのエッチング障壁層１３０を残すことのないように、支持構造８８の縁に実質的に揃えられており、これは、エッチング停止層１３０の光学的効果を更に最小に抑える。

移動可能層６６の上にある図示されたリベット構造６２のように、移動可能層６６に隣接して支持構造が形成される実施形態では、図２０に示されるように、支持構造６２を移動可能層に固定するために、追加の接着を提供することが望ましいであろう。具体的には、インターフェロメトリックモジュレータの作動は、移動可能層６６を、上にある支持構造６２から離れる方向に引っ張る傾向があるので、移動可能層６６と上にある支持構造６２との間の接着を改良すれば、移動可能層６６がリベット６２から離れはじめるリスクを最小限に抑えられるであろう。図示された実施形態では、機械層９２（図９Ｆを参照）のデポジションの後に、接着向上層１３６をデポジションすることができる。図に示されるように、接着向上層１３６は、機械層のデポジションの後に且つリベット層のパターン形成に先立ってデポジションされており、いずれも、リベット構造６２を形成するために同時にパターン形成される。

移動可能層のデポジションに先立って図１１Ｅの柱構造８８などの支持構造を形成する別の実施形態では、支柱８８（図１１Ｅを参照）を形成するための柱層８４のパターン形成に先立って、柱層８４（図１１Ｄを参照）の上に、接着向上層を形成することができる。しかしながら、接着向上層は、支柱８８のテーパ状の縁の上にあるように、支持構造８８の形成後に交互にデポジションおよびパターン形成を施すことによって、接着向上層の効果を高められることが理解される。これは、しかしながら、別途のマスキングステップおよびエッチングステップを追加するので、プロセスの複雑度を増大させる。

材料は、接触する材料に応じて提供できる接着向上の程度が異なるので、これらの接着向上層は、移動可能層および支持構造を形成する層の組成に基づいて、様々な種類のうちの任意の材料を含むことができる。様々な種類の機械的材料およびリベット材料とともに使用するのに都合のよい接着向上層の一例は、Ｃｒであるが、その他に、多くの材料を接着向上層として使用することが可能である。

上述されたように、デポジションされたリベット構造をリリースエッチングから保護するために、製造プロセスに変更を加えることができる。これは、リベット構造に様々な種類の材料を使用することを可能にする。なぜならば、もしリベット材料がリリースエッチングに曝されないならば、犠牲材料がリベット材料に対して選択的にエッチング可能である必要がないからである。これは、また、もしリリースエッチングに曝された場合にリベット構造に生じるであろうあらゆる損傷を最小限に抑えることも可能にする。

図２１に関連して説明される１つの実施形態では、図示された実施形態ではパターン形成された犠牲層８２の上に広がる移動可能な反射層６６である機械層、すなわち移動層の上に、リベット構造６２が形成されていることがわかる。リベット６２は、次いで、保護
層１０４で覆われる。この保護層１０４は、少なくともリリースエッチングが実施された時点までリベット６２の上に残留し、この時点で除去されてもよいし、あるいは除去されなくてもよい。１つの実施形態では、保護層１０４は、フォトレジスト材料の層を含む。もう１つの実施形態では、代替のエッチング障壁材料からなる別個の層が、保護層１０４を形成する。保護層１０４は、リベットを所望レベルで保護するのに十分な耐性をリリースエッチングに対して有する任意の材料であることが可能である。１つの実施形態では、例えば、リベット６２はＳｉＮ_ｘを含むことができ、リリースエッチングはＸｅＦ_２エッチングであることができ、保護層１０４はリベット１０４の形成後にデポジションされたフォトレジスト材料の層を含むことができる。

別の実施形態において、リベット構造の安定性は、機械層もしくは変形可能反射層の下にある構造にリベット構造を固定する、または留めることを通じて高めることができる。図２２に描かれた１つの実施形態において、移動可能層６６（機械層９２および反射層９０を含むことができる。図９Ｊを参照）は、パターン形成された犠牲層８２の上に、テーパ状の開口８６の形状をとるようにデポジションされる。移動可能層６６は、次いで、下にある層を露出させるために、テーパ状の開口８６の基底の少なくとも一部においてエッチングされる。この場合の下にある層は、光学スタック１６の頂部の誘電層である。次いで、リベット構造６２を形成するために、リベット層が、上述されたようにデポジションされ、パターン形成される。リベット構造６２は、この時点で、移動可能層６６の実質的に平坦な基底部分９９に開いた開口１０６内に広がっていることがわかる。これは、リベット構造６２を、下にある光学スタック１６に固定して、リベット構造に追加の安定性を付与することができる。なぜならば、下にある誘電層へのリベット材料の接着は、機械層９２への接着より優れており、リベット構造６２は、移動可能層６６と光学スタック１６との間の接着にこれ以上依存しなくても、自身を適所に保持することができるからである。また、代替の実施形態では、リベット構造６２は、光学スタック１６の上面と異なる構造に固定できることが理解される。例えば、リベット構造６２と移動可能層６６の下にある柱構造とで移動可能層６６の一部をサンドイッチする代替の一実施形態（不図示）では、リベット構造は、移動可能層６６内の開口を通じて下の柱構造に固定することができる、または特定の実施形態では移動可能層６６の反射層９０である任意の下の層に、より優れた接着性で固定することができる。

図２３Ａ〜２３Ｅに関連して説明される別のプロセスでは、無機質の柱構造を形成するために、めっきプロセスを使用することができる。このプロセスは、図９Ａ〜９Ｅのステップを含む。図２３Ａでは、パターン形成された犠牲層８２の上に、薄いシード層２０８がデポジションされることがわかる。１つの実施形態では、シード層２０８は、銅の薄層を含み、スパッタリングまたはＣＶＤによって形成することができる。別の実施形態では、シード層は、アルミニウムを含むことができ、図２３Ｅに関連して後述される除去ステップを省くことによって、光学ＭＥＭＳデバイス内において反射層として機能することができる。図２３Ｂでは、シード層２０８の上に、めっきプロセスによって形成される柱の形状を定める開口２１０を有したマスク２０２が形成される。図示された開口２１０の縁は、凹角のプロファイル、すなわちオーバーハング（本明細書では負の角とも称される）を有することによって、形成される柱構造に、開口２１０のテーパ状の縁に対応する傾斜を持たせられるようにする。図２３Ｃでは、柱材料の層２１２を形成するために、めっきプロセスが使用されることがわかる。図２３Ｄでは、マスク２０２が除去され、シード層２０８と柱層２１２とだけが残される。次に、図２３Ｅでは、柱層２１２から離れて位置する部分のシード層２０８がエッチング除去され（例えば柱層２１２がこのエッチングのマスクとして使用される）、シード層２０８の残留部分と柱層２１２とを含む無機質の柱２１４が形成される。続いて、柱の上に、機械的な、すなわち変形可能な反射層をデポジションすることができる。これは、柱の羽の縁における傾斜角によって容易にされる。上述されたように、シード層がアルミニウムまたは別の反射材料を含む実施形態では、図２
３Ｅの除去ステップをプロセスから省くことができ、反射性のシード層の上に機械層をデポジションすることができる。

金属酸化物を形成するために陽極酸化された金属もまた、支持構造を形成するために使用することができる。図２４Ａ〜２４Ｂに関連して述べられる１つの実施形態では、無機質の柱の形成に、陽極酸化されたアルミニウムまたはＴａが用いられる。図２４Ａでは、パターン形成された犠牲層８２の上に、ＡｌまたはＴａであることが可能な金属層２５４が形成されることがわかる。図２４Ｂにおいて、層２５４は、無機質の柱の形状を形成するためにパターン形成され、Ａｌ_２Ｏ_３またはＴａ_２Ｏ_５の無機質の柱２５６を形成するために陽極酸化されている。陽極酸化されたＡｌ_２Ｏ_３またはＴａ_２Ｏ_５は、ピンホール欠陥のない誘電層を形成することによって、その上にデポジションされる機械層と、光学スタック１６と、の間に短絡が生じる可能性を、有利に大幅に低減させられる。

上述されたように、リベット材料は、テーパ状の開口の上に、均一に且つ形状合致式にデポジションするほうが容易である。しかしながら、テーパ形状ゆえに、特定のリベット構造は、その縁の、下向きのたわみによる影響を受けやすい可能性がある。これは、リベット層が機械層と比べて薄い実施形態において、とりわけ顕著である。特定の実施形態では、リベット構造の縁の、このような下向きのたわみを抑制するために、リベット構造の下に、追加の支持を提供することが望ましい。図２５Ａ〜２５Ｈおよび図２６は、支持構造の変更を通じて追加の支持が提供される実施形態を示している。

図２５Ａ〜２５Ｈに関連して説明される１つの実施形態では、リベット構造に対して追加の支持を提供するために、リリースエッチングから保護される犠牲材料を用いることができる。このような支持を含むインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造するためのこのプロセスは、図９Ａ〜９Ｄに関連して説明されたステップを含む。図２５Ａにおいて、犠牲層８２は、犠牲材料の環状区域１２０を除去するためにパターン形成されエッチングされ、その結果、残りの犠牲層８２から分離された犠牲材料の柱状部１２２が残される。

図２５Ｂでは、環状区域１２０を満たすために、保護材料１２４がデポジションされる。保護材料は、環状区域１２０を完全に満たすことが好ましいことがわかる。犠牲層８２を形成する材料は、例えば高分子材料またはフォトレジスト材料であることが可能な保護材料１２４に対して選択的にエッチング可能であると有利である。保護材料１２４は、環状区域１２０を満たすのを容易にするため、そして後続の、上にある移動可能層のデポジションのための平面状の表面を提供するため、スピンオン誘電体などの自己平坦化材料を含んでいると有利である。しかしながら、環状構造１２０の大きさ、および保護材料１２４のデポジションに使用される方法に応じて、様々な種類の材料が保護材料１２４としての使用に適することが可能である。図２５Ｃでは、相隔たれた犠牲材料の柱状部１２２の上面を露出させるように、犠牲層８２の高さまで保護材料がエッチバックされたことがわかる。

図２５Ｄでは、相隔たれた犠牲材料の柱状部１２２内にテーパ状の開口１２６を形成するために、第二のパターン形成およびエッチングのプロセスが用いられる。図２５Ｅでは、犠牲材料の上に、反射層９０および機械層９２がデポジションされ、その後に続いて、機械層の上に、リベット層９６がデポジションされる。図２５Ｅに描かれるように、支柱の下にくる部分の反射層９０を除去するために、上述されたような、製造プロセスのヴァリエーションを、有利に使用可能であることが理解される。

図２５Ｆにおいて、リベット層９６は、支持構造６２を形成するためにエッチングされ、次いで、機械層９２および反射層９０は、エッチングホール１００を形成するために、
また随意には、図８に示されるように帯状の移動可能層６６を分離するために、パターン形成されエッチングされる。したがって、図２５Ｆは、リリース前のＭＥＭＳデバイスを示している。図２５Ｇでは、保護材料１２４の環状被覆によって取り囲まれていない部分の犠牲層８２（例えば柱状部１２２）を除去するために、リリースエッチングが実施される。この時点で、移動可能層６６の上にあるリベット構造６２と、移動可能層６６内のくぼみの下および周囲に位置する、保護材料１２４の被覆によって取り囲まれたエッチングされなかった犠牲材料の柱状部１２２と、を有するインターフェロメトリックモジュレータ素子６０が形成される。保護材料１２４の被覆は、例えばアッシングまたはエッチングのプロセスを通じて、後続のステップによって随意に除去することができ、その結果、図２５Ｈに見られるような、露出されたがエッチングされなかった犠牲材料の柱を含む、インターフェロメトリックモジュレータが得られる。

更に別の実施形態では、６２のようなリベット支持構造のための所望の補助的支持を、リベット構造の形成に使用されたのと同じ材料の使用を通じて提供することができる。図２６Ａ〜２６Ｅに関連して説明される１つの実施形態では、スピンオン材料を使用して、代替の支柱およびリベット構造が形成される。図２６Ａでは、テーパ状の開口８６を形成するために、犠牲材料８２の層がデポジションされパターン形成され、パターン形成された犠牲材料の上に、移動可能層６６がデポジションされていることがわかる。図２６Ｂでは、移動可能層６６内に、ホール１４０がパターン形成され、ビア１４２を形成するために、犠牲材料８２がエッチングされている。ビア１４２は、この実施形態では、ホール１４０から伸びて、下にある光学スタック１６に達する。図２６Ｃは、製造プロセスのこの時点において、この領域を上から見た図である。図からわかるように、テーパ状の開口８６に対応するくぼみを、複数のビアが取り囲んでいる。ビアは、任意の数および形状を用いることができ、テーパ状の開口８６は、考えられる複数の形状をとることができる。図２６Ｄでは、スピンオン材料の層１４６かデポジションされる。スピンオン材料、またはその他の自己平坦化材料は、流れ込んで、ビア１４２を満たす。この実施形態では、スピンオン材料は、テーパ状の開口８６を満たすとともに、ホール１４０を通って流れてビア１４２を満たす。最後に、図２６Ｅでは、テーパ状の開口８６およびビア１４２から離れて位置する部分のスピンオン材料を除去するために、スピンオン材料に硬化およびパターン形成が施され、その結果、リベットに似た上部と、該リベットに似た上部から移動可能層６６を通って光学スタック１６に達する柱に似た構造、すなわち脚１５２と、を含む支持構造１５０が形成されたことがわかる。また、インターフェロメトリックギャップ１９を形成するために、リリースエッチングによって、犠牲層８２（図２６Ｄを参照）も除去されている。脚１５２は、機械層の傾斜部分が動作中にその下方のキャビティ内へと容易に引き下げられることのないように、支持構造に対して安定性を付与し、そうして、リベット層と機械層との間の接着が向上される。リベット構造１５０は、また、下にある光学スタックにも接着されることによって、リベット構造を適所に留める。

上記のプロセスフローには、ヴァリエーションを加えられることがわかる。特定の実施形態では、ホール１４０を、テーパ状の開口８６の側壁の上にある部分の移動可能層６６内に形成することができる。他の実施形態では、キャビティ１４２は、図２６Ｂに描かれたような垂直キャビティである必要はなく、斜め方向に伸びてもよいし、あるいは犠牲層を通りきって光学スタック１６に達しなくてもよい。例えば、ホール１４０は、開口８６の側壁内の移動可能層６６の中に形成することができ、キャビティ１４２は、斜め方向に降りて光学スタック１６に達することができる。図２７は、上にある支持構造１５０が、移動可能層６６のテーパ状部分のホールを通ってある角度で伸びる足１５２を含むような実施形態を示している。このような角度付きエッチングは、１つの実施形態では、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の使用を通じて実施することができる。ただし、他の適切な技術を使用することも可能である。特定の実施形態では、支持構造１５０は、図２６Ｅおよび図２７に示されるように、個別の脚１５２を含んでもよいし、あるいは連続した環状
の支持構造を含んでもよい。

インターフェロメトリックモジュレータの支持構造およびその他の構成要素を形成するために、様々な他の方法を使用することができる。特定の実施形態では、インターフェロメトリックモジュレータのリベット構造および支柱構造などの構成要素を形成するために、めっきプロセスを用いることができる。図２８Ａ〜２８Ｂは、リベット構造６０を形成するためにめっきプロセスを用いるための、プロセスの一部を示している。このプロセスは、図９Ａ〜９Ｆのステップを含む。図２８Ａでは、特定の実施形態においてフォトレジストマスクであることが可能なマスク１６２が、移動可能層６６の上にデポジションされ、所望のリベット構造の形状を定める開口１６４を形成するためにパターン形成されることがわかる。図２８Ｂでは、開口１６４内にリベット構造１６０を形成するために、めっきプロセスが使用されていることがわかる。１つの実施形態では、めっきプロセスは、電気めっきプロセスである。様々な実施形態で、リベット１６０は、ニッケル、銅、および金を含むがこれらに限定されない材料を含むことができるが、めっきすることができ且つ好ましくはリリースエッチングの影響を受けにくい、任意の材料が使用可能である。

本明細書で述べられた製造プロセスでデポジションされる層は、インターフェロメトリックモジュレータの様々な構成要素を形成するのに加えて、インターフェロメトリックモジュレータ素子の配列内にある、または同配列につながれる、他の構成要素を形成するために使用することもできる。図２９は、移動可能層６６によって帯状電極１７０が形成され、光学スタック１６内の導電層７２（図９Ａを参照）などの導電層によって第一の帯状電極１７０の下を垂直に走る第二の帯状電極１７２が形成される、インターフェロメトリックモジュレータ素子の、一部を描いている。帯状電極１７０には、リベット構造６２などの複数の支持構造を、長さ全体にわたって設けられることがわかる。第一の、すなわち上方の帯状電極１７０は、導電性の相互接続、すなわちリード１７４に電気的に接続される。リード１７４は、更に、着地パッド、すなわち接続ポイント１７６に電気的に接続される。接続ポイント１７６では、バンプなどの外部の構成要素との間に電気的接続をなすことができる。同様に、第二の、すなわち下方の帯状電極１７２は、リード１７８および接続ポイント１８０に電気的に接続される。列電極と称することもできる（ただし、上方電極を列電極と称するのは任意であり、単純に、ＭＥＭＳ配列の向きに依存する）第一の帯状電極１７０は、一般に、配列内のエアギャップまたはインターフェロメトリックキャビティによって基板から隔てられている。ただし、配列内の様々な位置（例えば支持領域）では、列電極１７０と基板との間にエアギャップが存在しなくてよいことが理解される。行電極とも称することができる第二の帯状電極１７２は、一般に、基板上に直接製造されるか、あるいはもし介在層が存在するならば、第二の帯状電極１７２と基板との間にインターフェロメトリックギャップが存在しないように製造されるかのいずれかである。

リード１７８および接続ポイント１８０が、上にある層をともなわずにＩＴＯで形成される特定の実施形態では、外部のデバイスと接続ポイント１８０との間に直接的な接続がなされる。しかしながら、ＩＴＯにともなう高い抵抗および接触抵抗は、このような実施形態を望ましくなくする可能性がある。別の実施形態では、移動可能層６６を形成する材料などの導電性材料の層を、接続ポイント１８０およびリード１７８の長さの大半にわたってＩＴＯの上にデポジションすることによって、その部分の構造の抵抗を低減させるようにする。しかしながら、機械層が、２枚の層（例えば図９Ｆに見られるような機械層９２と反射層９０）で形成された変形可能な反射層を含む特定の実施形態では、これらの層の特定の層間の接触抵抗が、リード１７８の抵抗に望ましくない影響を及ぼす可能性がある。これは、これらの層のうちの１枚が、ＩＴＯ層との接触時の接触抵抗に乏しいアルミニウムである場合にとりわけ顕著である。

ＩＴＯ層の上には、ＩＴＯ層との接触時に望ましい接触抵抗を有する導電性材料をデポ
ジションすると有利である。図３０Ａおよび図３０Ｂは、このような製造プロセスのステップを描いており、図２９の線３０−３０に沿った断面を示している。図３０Ａでは、製造プロセス中、機械層のデポジションに先立つ段階（例えば図９Ｅに対応する段階またはそれより前の段階）で、この領域にはＩＴＯの層７２のみがデポジションされている（あるいは、図９Ａの部分反射層７４など上にある任意の層が選択的に除去されている）ことがわかる。図３０Ｂでは、しかしながら、インターフェロメトリックモジュレータ素子を形成される領域内の層の上だけでなく、接続ポイント１８０（不図示）およびリード１７８の上にも機械層９２がデポジションされており、このため、直接ＩＴＯ層７２の上にある。また、反射層９０（図９Ｅを参照）は、ＩＴＯ層７２の上にデポジションされていないか、またはそのデポジション後に且つ機械層９２のデポジションに先立って選択的に除去されたか、のいずれかであることもわかる。１つの実施形態では、反射層９０（図９Ｅを参照）は、リード１７８および接続ポイント１８０の上にデポジションされているが、これらの部分の反射層を除去するために、機械層９２のデポジションに先立ってパターン形成されエッチングされている。１つの実施形態では、機械層は、ＩＴＯとの接触時に好適な接触抵抗を有するＮｉを含む。機械層９２は、次いで、図３０Ｂに示されるように、リード１７８および接続ポイント１８０の上にない部分の層を除去するために、パターン形成されエッチングされる。また、図２９に関連してわかるように、機械層（斜線で示される）は、帯状電極１７０，１７２同士に短絡を来たさないようにするため、配列に近いリードの縁では除去されていることが好ましい。

このため、１つの実施形態では、機械層は、ＩＴＯのリードおよび接続ポイントと接触する導電層として用いられる。リベット材料が導電性材料を含む別の実施形態では、図３０Ａ〜３０Ｂの機械層９２の代わりに、リベット材料をＩＴＯの上にデポジションし、ＩＴＯの上に導電層を形成するために使用することができる。具体的な一実施形態では、リベット層は、Ｎｉを含む。この実施形態は、変形可能な反射層の一方の部分（反射層）を他方の部分（機械層）と別にパターン形成およびエッチングしなくてよい点で有利である。

具体的な一実施形態では、機械層７２は、所望の抵抗特性および接触抵抗特性を有するＮｉを含むが、その他に、様々な種類の機械層材料を使用することが可能である。別の実施形態では、ＩＴＯ層を、リード１７８から接続ポイント１８０に到る全長に広がらせる必要はなく、代わりに、デポジションされた機械層９２のみによって、接続ポイント１８０とリード１７８の大半とを形成することができる。機械層９２のデポジションは、これらの構成要素の抵抗および接触抵抗を下げるだけでなく、これらの構成要素の高さを高くして、外部の構成要素との接続を促進できるという点で有利である。

同様に、機械層９２は、リード１７４および接続ポイント１７６を形成することができる。１つの実施形態では、列電極１７０と接続するリード１７４も接続ポイント１７６も、いかなるＩＴＯも含むように構成する必要がなく、機械層９２をリード１７４の全長に広がらせることによって、リード１７４と帯状電極１７０との間の接続を形成することができる。なぜならば、基板上に形成される行電極１７２（例えばパターン形成された帯状のＩＴＯ）と異なり、列電極１７０は、基板から分離されているからである。

行リードおよび列リードは、さもないと露出され、環境的干渉または機械的干渉に起因して生じうる短絡およびその他の損傷の被害を受けやすいので、これらの露出された行リード１７４および列リード１７８の上には、不動態化層をデポジションすることが望ましいであろう。具体的な一実施形態では、リベット構造６２の形成に使用されるのと同じ材料を用いてリード１７４，１７８を不動態化し、それらを外部からの電気的干渉または機械的干渉から保護することができる。このような一実施形態は、図３１Ａ〜３１Ｄに関連して説明される。図２９の半製品のリード１７４を、異なる一実施形態にしたがって線３
１−３１に沿って示した断面である図３１Ａにおいて、機械層９２は、デポジションされたがまだエッチングされていないことがわかる。図３１Ｂでは、リベット材料の層９６が、（例えば図９Ｇに見られるように）デポジションされたこと、そしてこのリベット材料の層が、インターフェロメトリックモジュレータの配列の外側に位置する機械層９２の上にもデポジションされたことがわかる。図３１Ｃでは、リベット材料の層が、（図９Ｈに見られるように）パターン形成されたこと、そしてこのリベット材料の層が、リード３０４の上にある帯１８２を形成するためにも同時にパターン形成されたことがわかる。最後に、図３１Ｄでは、機械層は、帯状電極１７０を周囲の電極から隔てるために（そして帯状電極内に、必要とされるあらゆるエッチングホールを形成するために）パターン形成され、同時にまた、リード１７４を形成するためにもパターン形成されている。代替の一実施形態では、機械層は、リベット層と同時にパターン形成およびエッチングすることができる。このリベット層は、外部の構成要素との接続を可能にするため、接続ポイント１８０の上にデポジションされていないか、または接続ポイント１８０を覆う部分のリベット層を除去するようにエッチングされているか、のいずれかであることがわかる。また、もし、行電極と接続するリード１７８（図１９を参照）が、上記のプロセスにしたがって不動態化されるならば、結果として得られるリード１７８は、機械層９２の下にあるＩＴＯ７２の層を含みうることが理解される。

更に別の実施形態では、機械層９２は、リベット層のデポジションに先立ってパターン形成することによって、リード１７４を形成し、帯状電極１７０を隣接する帯状電極から隔てることができる。このため、リベット層は、このプロセスによって製造されるリード１７４を図１９の線３１−３１に沿って描いた図である図３２に見られるように、リード１７４の上部を覆うのみならず側面をも保護するように、続いてパターン形成することができる。これは、リード１７４を更に保護するという点で有利である。他の実施形態では、支持構造層のデポジションとは区別された別のプロセスで、リードの上に不動態化材料をデポジションすることができる。このようなプロセスでは、任意の適切な誘電層を、リードの不動態化のために使用することができ、このような材料は、支持構造層としての使用に適している必要はない。例えば、光学スタック内の誘電層、またはエッチング停止層として使用される誘電層などのように、ＭＥＭＳデバイスの製造に使用される任意の適切な誘電層を、リードを不動態化するために使用することができる。

特定の実施形態では、ＭＥＭＳ素子の場所ごとに堅さの変動する移動可能層６６を提供すること、またはより簡単に、隣り合う素子同士の堅さが異なる移動可能層を有するＭＥＭＳ素子の配列を提供することが望ましい。例えば、移動可能層の領域ごとに作動電圧が異なるようなモジュレータ素子は、グレイスケールを形成するために使用することができる。なぜならば、モジュレータ素子の配列の場所ごとに作動電圧が異なるので、印加電圧変化させることによって、モジュレータ素子を異なる量だけ作動させることができるからである。他の実施形態では、モジュレータ素子の縁の周りなど、支持の少ない領域で、追加の堅さが望まれる。このように堅さの変動するインターフェロメトリックモジュレータ素子を製造する１つの方法が、図２３Ａ〜２３Ｂに関連して説明されており、この方法は、図９Ａ〜９Ｇのステップを含む。

図３３Ａにおいて、この実施形態ではシリコン酸化物を含むことができるリベット層は、図９Ｈに関連して説明されたように、支持構造６２を形成するためにエッチングされていることがわかる。しかしながら、図３３Ａの実施形態は、リベット材料のパッチ、すなわちリブ１９０が、エッチングされずに余分に残されているという点で、図９Ｈの実施形態と異なる。図３３Ｂにおいて、製造プロセスは、図９Ｉおよび図９Ｊに関連して述べられたように完了され、その結果、移動可能層６６の一部の上に支持構造６２およびリブ１９０がある（図３４の線３３Ｂ−３３Ｂに沿って見た）インターフェロメトリックモジュレータ素子６０が得られたことがわかる。リベット材料を含む残留リブ１９０を有する図
３３Ｂのインターフェロメトリックモジュレータ素子６０の上面図が、図３４に描かれている。

上述されたように、これらの残留リブ１９０は、パッチの周辺領域の移動可能層６６において、より高い作動電圧が必要とされるように、その区域の移動可能層６６の変形を抑制することができる。これらのリブは、また、移動可能層の縁近くの機械的領域に、追加の支持を提供するために使用することもできる。特定の実施形態において、移動可能層６６は、望ましくない巻き上がりまたはたわみを生じやすい傾向がある。これは、移動可能層６６のうち、帯状電極間のギャップ６５に近い領域において、とりわけ深刻である。このようなリブ１９０の配置は、インターフェロメトリックモジュレータ全体でインターフェロメトリックギャップ１９（図２３Ｂを参照）の高さがより一定となるように、この望ましくないたわみを制御することができる。また、これらのリブ構造１９０の位置決めは、その周辺領域における移動可能層６６の堅さに影響を及ぼすので、これらのリブ構造１９０は、ＭＥＭＳデバイスを作動状態に移動させるのに必要とされる作動電圧を変更するために使用することができる。これは、例えば、素子の両端にかかる作動電圧を標準化するため、またはＭＥＭＳ素子の両端にかかる作動電圧を異ならせ、上述されたようなグレイスケールを提供するために行うことができる。

更なる一実施形態において、支持構造６２および残留リブ構造１９０を形成するようにエッチングされたリベット層は、圧電材料などの電気活性材料を含むことができる。機械層９２の上面に、リブ１９０の形で電気活性材料を加えることによって、移動可能層６６の振る舞いを、更に制御することが可能になる。電気活性材料の追加は、例えば、モジュレータ素子の所定の位置に印加される電圧を変更するために使用することができる。

上述されたように、上述された方法および構造は、機械層から部分的に切り離された反射層を含む移動可能層を有する光学ＭＥＭＳデバイスとともに使用することができる。図３５Ａ〜３５Ｈは、このようなＭＥＭＳデバイス内において、移動可能層の一部の下に支柱を形成するための、代表的なプロセスを示している。図示された実施形態において、ＭＥＭＳデバイスは、インターフェロメトリックモジュレータである。このプロセスは、例えば、光学スタックがデポジションされ、更にその上に犠牲層がデポジションされる、図９Ａ〜９Ｄに関連して説明されたステップを含むことができる。

図３５Ａでは、犠牲層８２の上に、反射層９０がデポジションされることがわかる。特定の実施形態では、反射層９０は、反射性材料の単一の層を含むことができる。他の実施形態では、反射層９０は、反射性材料の薄い層と、犠牲材料の薄い層の上にある、より剛性の材料の層（不図示）と、を含むことができる。この実施形態の反射層は、上にある機械層から部分的に切り離されるので、反射層９０は、たとえ部分的に切り離された場合でも光学スタック１６に対して実質的に平坦な位置を維持できるように、十分な剛性を有することが好ましく、光学スタックから遠い側の反射層に補強層を含ませる手法が、所望の剛性を提供するため使用することができる。

図３５Ｂにおいて、図３５Ａの反射層９０は、パターン形成されたミラー層２２０を形成するために、パターン形成される。１つの実施形態では、パターン形成されたミラー層２２０は、支持構造の位置に相当する（が支持構造より広いまたは狭い）開口を中に形成された隣接する層を含む。別の実施形態では、パターン形成されたミラー層２２０は、互いに切り離された複数の反射区域を含むことができる。

図３５Ｃでは、パターン形成されたミラー層２２０の上に、第二の犠牲層２２６がデポジションされる。好ましくは、第二の犠牲層２２６は、第一の犠牲層８２と同じ材料で形成される、または第一の犠牲層８２と同じエッチングによって周囲の材料に対して選択的
にエッチング可能である。図３５Ｄでは、第二の犠牲層２２６および第一の犠牲層８２の両方を通って伸びるテーパ状の開口８６が形成される。

図３５Ｅでは、図１１Ｄに関連して説明されたように、パターン形成された犠牲層９２，２２６の上に、開口８６の側面を覆うように柱材料８４の層がデポジションされている。図３５Ｆでは、柱材料の層は、図１１Ｅに関連して説明されたように、柱構造８８を形成するためにパターン形成されている。パターン形成された柱構造８８は、ミラー層２２０の縁と重なってもよい。図３５Ｅでは、また、パターン形成されたミラー層２２０の上にある第二の犠牲層１９６の一部に開口２２８が形成され、パターン形成されたミラー層２２０の少なくとも一部を露出させることもわかる。

図３５Ｇでは、柱８８の上、ならびに第二の犠牲層２２６およびパターン形成されたミラー層２２０の露出部分の上に、機械層９２がデポジションされる。具体的には、機械層９２は、機械層９２とパターン形成されたミラー層２２０とを接続するコネクタ部分２２２が形成されるように、開口１９８（図３５Ｆを参照）を少なくとも部分的に満たすことがわかる。

図３５Ｈでは、第一の犠牲層８２および第二の犠牲層２２６の両方を除去するリリースエッチングが実施されることによって、パターン形成されたミラー層２２０と光学スタックとの間にインターフェロメトリックギャップ１９が形成される。したがって、パターン形成されたミラー層２２０をぶら下げた機械層９２を含む移動可能層６６を含み、パターン形成されたミラー層２２０を機械層９２から部分的に切り離されている、光学的ＭＥＭＳデバイスが形成される。この光学ＭＥＭＳデバイスは、図７Ｃに関連して説明されたような、または本出願全体のその他のどこかで説明されたような、インターフェロメトリックモジュレータであることが可能である。非光学的ＭＥＭＳの場合は、ぶら下げられた上部電極は、反射性である必要がない。

上記のプロセスは、上述された任意の方法および構造を含むように変更することができる。具体的には、上記のプロセスは、柱構造の形成に代わりに、または柱構造の形成とともに、リベット構造の形成を含むように変更できることがわかる。具体的には、リベット構造のみが形成される実施形態では、上記のプロセスは、接続部分を形成される部分のミラー層の上にある開口と同時にテーパ状の開口を形成することによって、更に簡略化することができる。リベット層がデポジションされる別の実施形態では、図３５Ｇのステップと等価なステップで、極薄の導電材料の層のみがデポジションされ、後にデポジションされるリベット層（誘電性であることが可能である）は、機械層の機械的機能を担うようにパターン形成およびエッチングを施され、導電材料の薄層は、伝導的機能を担う。

更なる実施形態では、切り離されたミラー層２００の上面に補強部分を形成するために、柱構造を形成するのと同じ材料を使用することができる。図３６Ａ〜３６Ｃは、このような実施形態を示しており、図３５Ａ〜３５Ｃのステップを含む。図３６Ａでは、テーパ状の開口８６が形成されるのと同時に、パターン形成されたミラー層２２０の上に追加の開口２３０が形成され、パターン形成されたミラー層２２０の一部を露出させていることがわかる。特定の実施形態では、これらの開口２３０は、パターン形成された移動可能層２２０の縁の近くに伸びる溝の形態をとると有利である。しかしながら、環状または実質的に環状などを含む、様々な種類の形状も適している。

図３６Ｂでは、柱材料８４の層が、テーパ状の開口８６の縁のみならず、追加の開口２３０内のパターン形成されたミラー層２２０の露出部分も覆うようにデポジションされたことがわかる。図３６Ｃでは、製造プロセスが、図３５Ｆ〜３５Ｈに関連して説明されたのと同様に進行されたこと、そして、リリースされたインターフェロメトリックモジュレ
ータが形成されたことがわかる。具体的には、パターン形成されたミラー層２２０は、パターン形成されたミラー層２２０の上面に、柱８８と同じ材料で形成された補強構造２３２（例えば環状リング）を含むことがわかる。また、補強構造２３２の上にある部分の機械層９２は、開口２３４を形成するために除去されたこともわかる。ミラー層２２０は、機械層９２から部分的に切り離されているので、機械層９２は、連続した材料層を含む必要はなく、その代わり、例えば、コネクタ部分２２２および柱８８などの支持構造の間に伸びる帯状の機械的材料を含みうることが理解される。したがって、補強構造２３２と、上にある機械層９２との間に接続が残らないことを保証するため、機械層は、図３６Ｃに図示されるように、機械的帯（図８を参照）を形成するのと同じパターン形成ステップによって一部を除去することができる。

上記の実施形態は、様々に組み合わせ可能であることが理解される。例えば、特定の実施形態では、本明細書で開示された特定の支持構造を、本明細書で開示されたその他の支持構造はもちろん本出願で挙げられていないその他の適切な支持構造ともあわせて使用することができる。上述された支持構造の様々な組み合わせが考えられ、発明の範囲内に含まれる。また、上記のどの方法によって形成された支持構造も、これら支持構造の剛性および耐久性を向上させるために、支持構造を形成するその他の方法と組み合わせて用いてよいことが理解される。

また、上記の実施形態において、これらの層の順番およびこれらの層を形成する材料は、例示的なものに過ぎないことが認識される。更に、いくつかの実施形態では、インターフェロメトリックモジュレータ素子の部分を形成するために、または基板上のその他の構造を形成するために、図示されていない他の層のデポジションおよび処理を行うことができる。当業者には知られているように、他の実施形態では、これらの層は、デポジション、パターン形成、およびエッチングに関して代替の材料およびプロセスを使用して形成したり、異なる順序でデポジションしたり、または異なる材料で構成したりすることが可能である。

また、文言によって具体的に明記されていない限り、本明細書に記載されたどの方法の行為または事象も、実施形態に応じて、他の順序で実施したり、追加したり、まとめたり、または完全に省略したりすることが可能である（例えば、必ずしも全ての行為または事象が方法の実施に必要であるとは限らない）。

上記の詳細な説明は、本発明の新規の特徴を、様々な実施形態に照らして図示、説明、および指摘してきたが、当業者ならば、例示されたプロセスのデバイスの形態および詳細について、本発明の趣旨から逸脱することなく様々な省略、置換、および変更をなせることが、理解されるであろう。特徴のいくつかは、他の特徴と別個に使用または実施することができるので、本発明は、本明細書に明記された特徴および利点の全てを提供するのではない形態の範囲内で実現可能であることがわかる。

Claims (66)

1. ＭＥＭＳデバイスを製造する方法であって、
   基板を提供することと、
   前記基板の上に電極層をデポジションすることと、
   前記電極層の上に犠牲層をデポジションすることと、
   開口を形成するために、前記犠牲層のパターン形成を行うことと、
   前記犠牲層および前記開口の上に移動可能層をデポジションすることと、
   前記移動可能層の上に且つ少なくとも部分的に前記犠牲層内の開口内に支持構造を形成することと、
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記移動可能層は、機械的副層および反射性副層を含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記機械的副層は、前記反射性副層の上に直接形成される、方法。
4. 請求項２に記載の方法であって、
   前記犠牲層の上に前記移動可能層をデポジションすることは、
   前記犠牲層の上に反射性副層をデポジションすることと、
   前記反射性副層のパターン形成を行うことと、
   前記反射性副層の後に且つ上に第２の犠牲層をデポジションすることと、
   前記反射性副層の後に且つ上に機械的副層をデポジションすることと、
   を含む、方法。
5. 請求項２に記載の方法であって、
   前記反射性副層は、アルミニウムを含む、方法。
6. 請求項２に記載の方法であって、
   前記移動可能な副層は、ニッケルおよびクロムからなる群より選択される少なくとも１種の材料を含む、方法。
7. 請求項２に記載の方法であって、
   前記反射性副層は、前記犠牲層のパターン形成の後にデポジションされ、
   前記方法は、更に、少なくとも前記犠牲層内の前記開口の基底に沿って位置する部分の前記反射層を除去することを備える方法。
8. 請求項２に記載の方法であって、
   前記反射性副層は、前記犠牲層のパターン形成に先立ってデポジションされる、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、
   前記支持構造は、アルミニウム、ＡｌＯ_ｘ、シリコン酸化物、ＳｉＮ_ｘ、ニッケル、およびクロムよりなる群から選択される少なくとも１種の材料を含む、方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、
    前記支持構造を形成することは、
    前記移動可能層の上に且つ少なくとも部分的に前記犠牲層内の前記開口内に、支持材料の層をデポジションすることと、
    前記開口の上に位置する支持構造を形成するために、前記支持材料の層のパターン形成を行うことと、を含む、方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、更に、
    環状ホールを形成するために、前記犠牲層のパターン形成を行い、犠牲材料の柱状部を形成することと、
    前記犠牲層の上に保護材料の層をデポジションし、前記環状ホールを前記保護材料の層で満たすことと、
    を備え、前記犠牲層は、前記保護材料に対して選択的にエッチング可能である、方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、更に、
    前記犠牲層を露出させるために、前記保護材料の層をエッチバックすることを備え、
    前記エッチバックは、開口を形成するために前記犠牲層のパターン形成を行うのに先立ってなされ、前記開口は、前記犠牲材料の柱状部内に形成される、方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、更に、
    前記犠牲層を除去するために、前記犠牲層をエッチングすることによって、前記移動可能層と前記電極層との間にキャビティを形成することと、
    前記犠牲材料の柱状部の側面を露出させるために、前記保護材料を除去することと、
    を備え、
    前記保護材料は、前記キャビティを形成するために前記犠牲層がエッチングされた後に除去される、方法。
14. 請求項１０に記載の方法であって、更に、
    前記移動可能層内に少なくとも１つの開口を形成することと、
    前記移動可能層内の前記少なくとも１つの開口から前記犠牲層の下の層まで前記犠牲層を通ってビアをエッチングすることと、
    を備え、前記支持材料の層は、前記ビアを満たす、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記支持材料の層は、平坦化材料を含む、方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記移動可能層内の前記少なくとも１つの開口は、前記移動可能層の実質的に水平な部分を通って形成される、方法。
17. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記移動可能層は、前記開口内に側壁を含み、前記少なくとも１つの開口は、前記移動可能層の側壁を通って形成される、方法。
18. 請求項１０に記載の方法であって、
    少なくとも１つの支持構造を形成するために、前記支持層のパターン形成を行うことは、更に、前記移動可能層の上に且つ前記犠牲層内の前記開口から離れた位置に少なくとも１つのリブ構造を形成するために、前記支持層のパターン形成を行うことを含む、方法。
19. 請求項１０に記載の方法であって、更に、
    前記支持構造の高さを低くするために、前記支持層を研磨することを備える方法。
20. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記支持材料の層のパターン形成を行うことは、前記移動可能層に対して前記支持層を選択的にエッチングすることを含む、方法。
21. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記移動可能層は、実質的に平坦な基底部分を含み、
    前記方法は、更に、前記支持材料の層のデポジションに先立って前記実質的に平坦な基底部分の少なくとも一部を通って開口をエッチングすることを備える方法。
22. 請求項１に記載の方法であって、
    前記支持構造を形成することは、
    前記移動可能層の上にマスクをデポジションすることと、
    前記犠牲層内の前記開口の１つの上に位置する少なくとも１つの開口を定めるために、前記マスクのパターン形成を行うことと、
    めっきプロセスによって、前記マスク内の前記開口内に少なくとも１つの支持構造を形成することと、
    を含む、方法。
23. 請求項２２に記載の方法であって、
    前記支持構造は、電気めっきプロセスによって形成される、方法。
24. 請求項１に記載の方法であって、
    前記基板の上に前記電極層をデポジションすることは、
    前記基板の上にＩＴＯの層をデポジションすることと、
    前記ＩＴＯの層の上にクロムの層をデポジションすることと、
    を含む、方法。
25. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    前記電極層の上に部分反射層をデポジションすることを備え、
    前記移動可能層は、機械的副層および反射性副層を含み、前記反射性副層は、前記移動可能層の、前記部分反射層に面する側に位置する、方法。
26. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    電極開口を形成するために、前記電極層のパターン形成を行うことを備え、
    前記電極開口は、前記犠牲層内の前記開口の下に位置する、方法。
27. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    前記電極層と前記犠牲層との間に誘電層をデポジションすることを備える方法。
28. 請求項２７に記載の方法であって、
    前記誘電層は、シリコン酸化物を含む、方法。
29. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    前記支持構造の形成に先立って、前記移動可能層の上に接着向上層をデポジションすることを備え、
    前記接着向上層は、前記移動可能層と前記支持構造との間の接着を向上させる、方法。
30. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    前記犠牲層を除去するために、前記犠牲層をエッチングすることによって、前記移動可能層と前記電極層との間にキャビティを形成することを備える方法。
31. 請求項３０に記載の方法であって、更に、
    前記犠牲層のエッチングに先立って、前記支持構造の上に保護層をデポジションすることを備える方法。
32. 請求項３０に記載の方法であって、更に、
    前記犠牲層のエッチングに先立って、エッチングホールを形成するために前記移動可能層のパターン形成を行うことを備える方法。
33. 請求項１に記載の方法であって、更に、
    前記移動可能層と電気的に接続する第１のリードと、前記電極層と電気的に接続する第２のリードとを形成することを備える方法。
34. 請求項３３に記載の方法であって、
    前記移動可能層を形成することは、少なくとも機械層をデポジションすることを含む、方法。
35. 請求項３４に記載の方法であって、
    前記第１のリードを形成することは、前記犠牲層の上にある部分の前記機械層から離れるように広がる部分の前記基板の上に、前記機械層をデポジションすることと、前記第１のリードを形成するために、前記機械層のパターン形成を行うことと、を含む、方法。
36. 請求項３４に記載の方法であって、
    前記第２のリードを形成することは、前記電極層の露出部分の上に、前記機械層をデポジションすることと、前記第２のリードを形成するために、前記機械層のパターン形成を行うことと、を含む、方法。
37. 請求項３６に記載の方法であって、
    前記電極層は、ＩＴＯを含み、前記機械層は、ニッケルを含み、前記ニッケルは、前記ＩＴＯの露出部分の上に直接デポジションされる、方法。
38. 請求項３３に記載の方法であって、
    前記支持構造を形成することは、支持材料の層をデポジションすることを含み、
    前記支持材料は、非導電性材料を含み、前記支持材料の層は、前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも１つの上にデポジションされ、前記リードを保護するために、前記リードの少なくとも一部の上に残留する、方法。
39. 請求項３８に記載の方法であって、
    前記支持材料の層は、前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも１つのパターン形成に先立ってデポジションされる、方法。
40. 請求項３８に記載の方法であって、
    前記支持材料の層は、前記第１のリードおよび前記第２のリードの少なくとも１つのパターン形成の後にデポジションされる、方法。
41. 請求項１に記載の方法によって形成されるＭＥＭＳデバイス。
42. 基板と、
    前記基板の上に位置する電極層と、
    前記電極層の上に位置する移動可能層であって、通常、エアギャップによって前記電極層から隔てられ、くぼみを含む移動可能層と、
    前記移動可能層の上に形成され、少なくとも部分的に前記移動可能層内のくぼみ内にある剛性の支持構造と、
    を備えるＭＥＭＳデバイス。
43. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記剛性の支持構造は、前記くぼみの外まで伸びて、前記移動可能層の上面を覆う、ＭＥＭＳデバイス。
44. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記支持構造は、前記移動可能層内の開口を通って伸びて、下にある層に達する、ＭＥＭＳデバイス。
45. 請求項４４に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記移動可能層内の前記くぼみは、実質的に平坦な基底部分を含み、前記移動可能層内の前記開口は、前記実質的に平坦な基底部分を通って伸びる、ＭＥＭＳデバイス。
46. 請求項４４に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記移動可能層内の前記くぼみは、側壁を含み、前記移動可能層内の前記開口は、前記移動可能層の側壁を通って伸びる、ＭＥＭＳデバイス。
47. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記移動可能層の下に位置し且つ前記移動可能層内の前記くぼみの周囲に伸びる追加材料の柱状部であって、上にある前記支持構造のための追加の支持を提供する追加材料の柱状部を備えるＭＥＭＳデバイス。
48. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記基板上に位置し、前記移動可能層と通信する第１のリードと、
    前記基板上に位置し、前記電極層と通信する第２のリードと、
    を備えるＭＥＭＳデバイス。
49. 請求項４８に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記第１のリードおよび前記第２のリードの一方の少なくとも一部の上に形成される不動態化材料のパッチを備え、
    前記不動態化材料のパッチと、前記剛性の支持構造とは、同じ材料で形成される、ＭＥＭＳデバイス。
50. 請求項４８に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記移動可能層は、機械的副層を含み、前記第１のリードは、前記機械的副層と同じ材料で形成される、ＭＥＭＳデバイス。
51. 請求項４８に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記第２のリードは、ニッケルの層に直接接触するＩＴＯの層を含む、ＭＥＭＳデバイス。
52. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記電極層と前記エアギャップとの間に位置する誘電層を含む、ＭＥＭＳデバイス。
53. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記支持構造は、アルミニウム、ＡｌＯ_ｘ、シリコン酸化物、ＳｉＮ_ｘ、ニッケル、およびクロムよりなる群から選択される少なくとも１種の材料を含む、ＭＥＭＳデバイス。
54. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記移動可能層の上に且つ前記移動可能層内の前記くぼみから離れた位置に少なくとも１つのリブ構造を備え、
    前記リブ構造は、前記支持構造と同じ材料で形成される、ＭＥＭＳデバイス。
55. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記移動可能層は、反射性副層および機械的副層を含み、前記移動可能層内の前記くぼみは、前記支持領域内の少なくとも前記機械的副層内にくぼみを含む、ＭＥＭＳデバイス。
56. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記支持構造の上に位置する保護層を含む、ＭＥＭＳデバイス。
57. 請求項４２に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記電極層および前記移動可能層の少なくとも一方と通信するように構成されるプロセッサであって、画像データを処理するように構成されるプロセッサと、
    前記プロセッサと通信するように構成されるメモリデバイスと、
    を備えるＭＥＭＳデバイス。
58. 請求項５７に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記電極層および前記移動可能層の少なくとも一方に少なくとも１つの信号を送信するように構成されるドライバ回路を備えるＭＥＭＳデバイス。
59. 請求項５８に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送信するように構成されるコントローラを備えるＭＥＭＳデバイス。
60. 請求項５７に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    前記プロセッサに前記画像データを送信するように構成される画像ソースモジュールを備えるＭＥＭＳデバイス。
61. 請求項６０に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記画像ソースモジュールは、レシーバ、トランシーバ、およびトランスミッタの少なくとも１つを含む、ＭＥＭＳデバイス。
62. 請求項５７に記載のＭＥＭＳデバイスであって、更に、
    入力データを受信して、前記入力データを前記プロセッサに伝達するように構成される入力デバイスを備えるＭＥＭＳデバイス。
63. 電気伝導のための第１の手段と、
    電気伝導のための第２の手段と、
    前記第１の伝導手段の上に前記第２の伝導手段を支持するための手段と、
    を備えるＭＥＭＳデバイスであって、
    前記支持手段は、前記電気伝導のための第２の手段の一部の上にあり、前記第２の伝導手段は、前記第１の伝導手段と前記第２の伝導手段との間における静電ポテンシャルの生成に応えて、前記第１の伝導手段に相対的に移動可能である、ＭＥＭＳデバイス。
64. 請求項６３に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記第１の伝導手段は、基板によって支持される電極を含む、ＭＥＭＳデバイス。
65. 請求項６３に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記第２の伝導手段は、エアギャップによって一部を前記第１の伝導手段から隔てられた移動可能層を含む、ＭＥＭＳデバイス。
66. 請求項６５に記載のＭＥＭＳデバイスであって、
    前記支持手段は、前記第２の伝導手段の上に形成され且つ少なくとも部分的に前記第２の伝導手段内の前記くぼみ内にある少なくとも１つの支持構造を含む、ＭＥＭＳデバイス。

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