发明名称 以半导体制程技术制作之微机电光学切换装置及其制造方法
摘要 一种以半导体技术制作之微机电光学切换装置,包括一具有一掺杂区的矽基层、一与该掺杂区电性连接的控制电路,及至少一反射镜模组;该反射镜模组具有一固设于该矽基层上并与该掺杂区电性连接之导电支承单元、一可活动地设置于该导电支承单元上并与该导电支承单元电性连接之反射镜,以及复数与该控制电路电性连接之控制电板。而其制造方法则是先于该矽基层上形成该导电支承单元及一围绕导电支承单元的介电层,而后于上述导电支承单元及该介电层上形成该反射镜;然后移除邻近上述导电支承单元及该反射镜之部分介电层。
申请公布号 TWI255254 申请公布日期 2006.05.21
申请号 TW093110803 申请日期 2004.04.19
申请人 张培仁;郑英周;李其源 LEE, CHI YUAN 台北县中和市和平街164巷2号4楼 发明人 张培仁;郑英周;李其源
分类号 B81B7/02;B81C1/00 主分类号 B81B7/02
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种以半导体技术制作之微机电光学切换装置, 包括: 一矽基层,具有一掺杂区; 一控制电路,与该掺杂区电性连接并具有复数形成 于该矽基层上之电子元件及复数电性连接该等电 子元料之导线;及 至少一反射镜模组,该反射镜模组具有一固设该矽 基层上并与该掺杂区电性连接之导电支承单元、 一可相对于该矽基层活动地设置于该导电支承单 元上并与该导电支承单元电性连接之反射镜,以及 复数环绕该导电支承单元地设置于邻近该反射镜 处的该矽基层上并与该控制电路电性连接之控制 电板。 2.依据申请专利范围第1项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,包括复数以阵列型态排 列之反射镜模组。 3.依据申请专利范围第1项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,该导电支承单元 具有一顶抵于该反射镜中心之柱体。 4.依据申请专利范围第1项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,该导电支承单元 具有复数环设于该反射镜周围之柱体、以及复数 分别由各该柱体顶端水平延伸并与该反射镜边缘 相连接之悬臂。 5.依据申请专利范围第4项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,该等柱体分别对 应地邻近于各该控制电板。 6.依据申请专利范围第4项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,各该悬臂朝不平 行于各该柱体与该反射镜连线方向弯曲。 7.依据申请专利范围第5项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,各该悬臂呈U型。 8.依据申请专利范围第5项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,各该悬臂呈S型。 9.依据申请专利范围第1项所述的以半导体技术制 作之微机电光学切换装置,其中,该反射镜具有一 本体,以及复数由该本体水平延伸出的挡止臂,该 等挡止臂之涵盖范围大于该等控制电板之涵盖范 围,藉由使得该反射镜活转时恒不接触该等控制电 板。 10.一种以半导体制程技术制作微机电光学切换装 置的方法,包含下列步骤: a)于一矽基层上形成一介电层及由该介电层所包 围的一导电支承单元、复数控制电板与一与该等 控制电板及该导电支承单元电性连接之控制电路; b)于上述导电支承单元及该介电层上形成一反射 镜;及 c)移除邻近上述导电支承单元及该反射镜之部分 介电层。 11.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤a)包含下列步骤: a-1)形成一介电薄膜; a-2)形成一贯穿该介电薄膜之通孔; a-3)于该通孔内形成一导电插塞;及 a-4)重复上述步骤a-1)至步骤a-3)以形成由该等介电 薄膜所组成的该介电层,以及由该等导电插塞所组 成的导电支承单元。 12.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤a)包含下列步骤: a-1)形成一介电薄膜; a-2)形成一贯穿该介电薄膜之通孔; a-3)于该介电薄膜上形成一导线,并于该通孔内形 成一导电插塞;及 a-4)重复上述步骤a-1)至步骤a-3)以形成由该等介电 薄膜所组成的该介电层、由该等导电插塞所组成 的导电支承单元,以及包含该等导线的控制电路。 13.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,更包含于步 骤a)前的下列步骤: d)于该矽基层形成一掺杂区。 14.依据申请专利范围第13项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤a)更包括于该矽基层上形成电性连接该掺杂区 的该导电支承单元及该控制电路。 15.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤c)包含下列步骤: c-1)以非等向性之乾蚀刻方式移除部分邻近该反射 镜之部分介电层,而于邻近该反射镜处形成垂直状 之凹槽;及 c-2)以等向性之湿蚀刻方式经由上述凹槽蚀刻移除 邻近于该等导电支承单元上与位于该反射镜下方 与周围之部分介电层,使得该反射镜仅由该导电支 承单元支撑。 16.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤b)更包括于该反射镜上形成一蚀刻孔。 17.依据申请专利范围第16项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤c)是经由该蚀刻孔以蚀刻方式移除邻近上述导 电支承单元及该反射镜之部分介电层。 18.依据申请专利范围第17项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤c)包含下列步骤: c-1)以非等向性之乾蚀刻方式移除部分邻近该反射 镜及位于该蚀刻孔下方之介电层,而于邻近该反射 镜与该蚀刻孔处形成垂直状之凹槽;及 c-2)以等向性之湿蚀刻方式经由该蚀刻孔与上数凹 槽蚀刻移除邻近于该等导电支承单元上与位于该 反射镜下方与周围之部分介电层,使得该反射镜仅 由该导电支承单元支撑。 19.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤b)更包含于该控制电路上方形成一蚀刻档罩。 20.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,更包括在该 步骤b)与该步骤c)间之下列步骤: e)于该控制电路上方形成一蚀刻档罩。 21.依据申请专利范围第10项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,更包括在该 步骤b)与该步骤c)间之下列步骤: f)形成一涵盖该控制电路但显露该反射镜模组所 在范围之保护层。 22.依据申请专利范围第21项所述的以半导体制程 技术制作微机电光学切换装置的方法,其中,该步 骤f)包含下列步骤: 更包括在该步骤b)与该步骤c)间之下列步骤: f-1)形成涵盖该控制电路与该反射镜模组之保护层 ;及 f-2)移除位于该反射镜模组所在位置上方之部分保 护层。 图式简单说明: 图1是本发明以半导体制程技术制作之微机电光学 切换装置及其制造方法的第一较佳实施例之平面 图,说明一光学切换装置之组成与配置; 图2是沿图1中之线II-II的一剖面图; 图3是该第一较佳实施例之一部分平面图,说明一 反射镜模组; 图4是该第一较佳实施例之一流程图,说明制作该 光学切换装置之步骤; 图5是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明一 矽基层; 图6是该第一较佳实施侧的一剖面示意图,说明于 该矽基层上形成一介电薄膜; 图7是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电薄膜上形成复数通孔; 图8是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电薄膜与上述通孔中形成复数控制电板、复 数导线与复数插塞; 图9是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该矽基层上形成一介电层与其中之该等控制电板 、该等导线,以及复数导电支承单元; 图10是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该导电支承单元及该介电层上形成复数反射镜,以 及一蚀刻档罩: 图11是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电层上形成一保护层 图12是该第一较佳实施例的一剖面示意图,说明以 乾式蚀刻移除部分介电层而形成复数凹槽; 图13是本发明以半导体制程技术制作之微机电光 学切换装置及其制造方法的第二较佳实施例之平 面图,说明另一型态之光学切换装置之组成与配置 ; 图14是沿图13中之线XIV-XIV的一剖面图; 图15是该第二较佳实施例之一部分平面图,说明另 一型态之反射镜模组; 图16是该第二较佳实施例之一流程图,说明制作该 光学切换装置之步骤; 图17是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明一 矽基层; 图18是该第二较佳实施侧的一剖面示意图,说明于 该矽基层上形成一介电薄膜; 图19是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电薄膜上形成复数通孔; 图20是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电薄膜与上述通孔中形成复数控制电板、复 数导线与复数插塞, 图21是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该矽基层上形成一介电层与其中之该等控制电板 、该等导线,以及复数柱体; 图22是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该柱体及该介电层上形成复数悬臂、复数反射镜, 以及一蚀刻档罩; 图23是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明于 该介电层上形成一保护层 图24是该第二较佳实施例的一剖面示意图,说明以 乾式蚀刻移除部分介电层而形成复数凹槽; 图25是该第二较佳实施例的一位置-高度关系图,说 明该反射镜表面沿图13之X方向的平坦度量测结果; 图26是该第二较佳实施例的一位置-高度关系,说明 该反射镜表面沿图13之Y方向的平坦度量测结果;及 图27是该第二较佳实施侧的一时间-位移关系图,说 明该反射镜之回覆平衡状态所须反应时间的量测 结果。
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