微机电系统接触器弹簧的制作方法

本申请案的实施例涉及一种微机电系统接触器弹簧。

背景技术：

微机电系统(mems)可包含例如致动器、开关、电动机、传感器、可变电容器及空间光调制器(slm)等的装置。mems装置可制造在衬底上。为保护此类装置，在制造期间在衬底上形成侧壁以形成可密封空腔，使得空腔内的结构及装置可与外部环境相对隔离。然而，污染物可能会逐渐迁移到空腔中，并且可能会与空腔内包含的装置发生反应或以其它方式干扰所述装置的正常操作。

技术实现要素：

在所描述实例中，一种系统(例如，微机电系统)包含衬底、耦合到衬底的支撑件以及第一元件及第二元件。所述第一元件包含接触器弹簧，其具有耦合到所述支撑件的第一部分且具有包含具有倾斜表面的空腔的第二部分。随着所述倾斜表面远离所述第一部分延伸，从所述倾斜表面到所述衬底的游隙变宽。所述第二部分包含邻近所述倾斜表面的第一接触表面。所述第二元件耦合到所述衬底并且具有邻近所述第一接触表面的第二接触表面。所述第一元件及所述第二元件中的一者适于：在第一方向上将所述第一接触表面及所述第二接触表面推挤在一起；并且在第二方向上将所述第一接触表面及所述第二接触表面推挤开。

附图说明

图1展示实例图像显示系统的代表性组件。

图2是图1的图像显示系统的像素调制器元件的实例结构的分解图。

图3展示沿实例像素元件的对角铰链轴截取的横截面。

图4及图5分别是包含倾斜到12度倾斜角的实例微镜的图2的实例像素结构的正投影视图及正视图。

图6a、图6b及图6c展示实例像素调制器元件上的实例毛细管凝聚。

图7是图2的实例像素调制器元件的透视俯视图。

图8a到图8k是展示实例弹簧尖端的实例减小的接触表面的形成的横截面图。

图9展示实例弹簧尖端的实例减小的接触表面。

具体实施方式

在图式中，相似参考数字指代相似元件，并且各种特征不必按比例绘制。

微机电系统(mems)装置(例如致动器、开关、电动机、传感器、可变电容器及空间光调制器)可具有可移动元件。举例来说，空间光调制器(slm)装置可包含可移动元件(例如，像素调制器元件)阵列。每一此类元件可为可个别寻址的光调制器元件，其中响应于输入数据设置“开”或“关”位置。输入数据可为图像信息，其用于对阵列的个别光调制器元件进行编程以投射从照明源指向阵列的光或使所述光转向。

在图像投射系统的实例slm装置中，输入数据包含响应于像素色度而产生的位帧及图像输入信号的图像帧的强度信息数据。可使用脉冲宽度调制方案来投射位帧。脉冲宽度调制方案包含用于投射像素色度的像素的加权时间间隔及对应于输入数据中的相应像素的强度。加权时间间隔足够长以允许在给定图像帧显示周期内的人眼整合。slm装置的实例是数字微镜装置(dmd)，例如德州仪器微镜二维阵列装置。此类dmd装置已经在商业上被用在各种各样的装置中，例如电视机、电影投射系统、与业务相关的视频投影仪及微型投影仪。

dmd装置可经制造以包含微镜以对数字图像进行数字成像并将其投射到显示表面(例如投射屏幕)上。举例来说，投影仪系统可包含dmd装置，其经布置以调制通过dmd装置的窗玻璃接收并聚焦在其中的微镜上的入射光束。选定微镜可响应于输入数据而被个别地及动态地调整以将选定视觉图像投射到投射屏幕上。

个别微镜可耦合到扭转弹簧(例如，安装在其上及/或由其支撑)。扭转弹簧可布置为铰链，其包含微镜可围绕其旋转的轴(例如，纵轴)。在其中微镜“尽量靠边(hardover)”的配置中，微镜接触(例如，撞击)着陆表面。接触微镜可遇到可防止微镜从着陆表面反弹的环境诱发的粘合(例如，粘连)力。此粘连可能源自环境污染(例如，湿气)，并且粘连可产生不正确的操作及其它可靠性问题。

图1展示实例图像显示系统的代表性组件。显示系统100包含mems装置空间光调制器(slm)集成电路(ic)，其经布置以将图像投射为空间调制投射束。来自光源101的光可被引导到像素调制器元件111及112的阵列上，其中与输入图像数据同步地个别控制像素调制器元件111及112的微镜的位置的调制。来自光源101的光通过投射透镜102被引导到显示表面上(在其中元件处于“开”位置的配置中)，或者被引导远离显示表面(例如，及到其中元件处于“关”位置的配置中的光吸收器103中)。图1例如为了简易展示具有两个调制器元件的阵列。ic的高分辨率阵列可包含布置成行及列的数千个(或更多)此类元件，其中个别元件与经投射图像的像素位置相对应。

在一个实例中，每一像素调制器元件包含适于在两个位置(例如，其中两个位置可定义相反方向)之间倾斜(例如，旋转)的可定位(例如，可旋转定向及/或可移动)元件，例如微镜(例如111或112)。可通过扭转弹簧(例如，下文描述的图2的203)及支撑件(例如，图2的支撑件210)将微镜耦合到衬底110。微镜包含微镜接触表面，其为邻近弹簧尖端(例如，图2的204)的微镜的表面(例如，微镜表面)。微镜可抵靠着陆元件(例如，下文关于图5所描述的弹簧尖端204的接触表面501)。在第一方向上，可选择性地施加静电力以将第一接触表面及第二接触表面推挤(例如，迫使、拉动、定位、定向、移动及/或施加力以试图移动)在一起。在第二方向上，可选择性地在第二方向上施加静电力以将第一接触表面及第二接触表面推挤开。

如下文所述，微镜可响应于粘连力而“粘”在固定着陆元件上。举例来说，粘连力可由与新月形物/毛细管形成结合操作的范德华力相互作用引起。范德华力受两个或更多个邻近原子或分子之间的电相互作用的影响。毛细管(例如，表面张力引发的水分子聚集)可在非超高真空(非uhv)及非包围系统中形成。此类毛细管可由在顶部空间中及环绕用于保护slm装置的空腔表面的水及其它可凝聚/可移动物种主导。

可移动元件与固定元件之间的粘合或粘连的量是(例如)多少施加力足以致使可移动元件移动(例如，从中性位置)或释放(例如，从着陆表面释放)的因素。涉及粘连的实例结构可包含(例如，slm中的可移动微镜的)接触表面，其可形成为突起以减小接触表面区域，这可减少微镜元件与着陆元件之间的粘连量。本文描述实例slm装置，并且本文描述的所附描述及方法可应用于多种mems组件及配置(例如，使得可减小克服粘连所施加的力以帮助起始微机械结构的移动)。

在2018年10月11日公布的标题为微机电系统中的隔离突起/凹陷特征(isolatedprotrusion/recessionfeaturesinamicroelectromechanicalsystem)的共同转让的第us2018/0290880号美国专利申请案公开案中描述减小的接触表面(例如，用于减少粘连)的实例，所述专利申请案公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。

图2是图1的图像显示系统的像素调制器元件的实例结构的分解图。像素调制器元件200包含微镜201。布置在单个集成电路(ic)上的微镜阵列可形成图1的slm的成像元件的光学活性部分。具有像素调制器元件200的阵列的ic也可称为数字微镜装置(dmd)，其也可称为数控光学mems装置。

在其中dmd耦合到照明源及对准光学系统组件的配置中，dmd可调制传入光的振幅及/或方向以创建二维光学图像(图像)或其它光图案。dmd可用以调制光，使得可将视频图像投射到显示表面(例如，屏幕)上。dmd的其它用途包含结构化照明、扩增现实、显微镜、医疗仪器、光谱学、机器视觉、工业检验、三维(3d)扫描、3d光学计量、自动指纹识别、面部辨识、交互式显示、信息叠加、化学分析仪、光刺激、虚拟量规及其它光学相关的应用。dmd可在提供图像投射的系统、提供图像捕获的系统以及包含图像投射及图像捕获的系统中使用。可由dmd调制的光源包含氙气灯、激光光源，led及激发磷光体。

在制造cmos存储器装置的工艺中采用cmos(互补金属氧化物半导体)技术。可使用cmos(或类似cmos)工艺来制造dmd芯片，以制造包含cmos存储器的衬底。dmd芯片包含可个别寻址微镜元件的阵列，其中微镜的选定例子适于(例如，倾斜)响应于在衬底(例如，下伏衬底)中形成的存储器单元的存储器状态来反射光。

可在衬底中形成的存储器单元可布置为包含在存储器单元阵列内的一个存储器单元(例如，使得衬底包含存储器单元阵列)。存储器单元耦合到静电电极，所述静电电极中的每一者适于选择性地移动相应镜，使得相应镜适于响应于相应存储器单元的存储器状态来反射光。

微镜的选定例子适于响应于对应下伏存储器单元的存储器状态而在至少两个不同方向中的一者上反射光。(在本文的一些描述中，例如“向下”及“下方”的术语可用以描述大体上远离微镜并朝向衬底延伸的相对方向，而例如“向上”及“上方”的术语可用以描述远离衬底及朝向微镜的相对方向。)通过组合dmd芯片与对准光源及投射光学器件，微镜可经定向(例如，旋转)以将入射光反射到投射光学器件的投射透镜的光瞳或使其反射远离所述光瞳。

在实例中，微镜的第一状态对应于亮像素点，且微镜的第二状态对应于暗像素点。像素点的灰度可通过入射光(例如，其中入射光投射在显示屏上)的脉冲宽度调制(例如，二进制pwm)来实现。像素点的着色可通过选择性激活不同颜色的光源及/或使用一或多个滤色器(其可为静止的或旋转的)过滤照明束以产生选择性着色的投射光束来实现。可通过将一个、两个或三个或更多个dmd芯片耦合在经配置以产生选择性着色的投射光束的光学路径中来对选择性着色的投射光束成像。

实例dmd芯片可具有多种架构，例如包含具有微镜201的结构的实例设计，微镜201刚性连接(例如，通过连接器支撑件211，其中在像素调制器元件200的分解图中说明刚性连接)到下伏磁轭。通过两个柔性(例如，机械挠曲)扭转弹簧203臂来支撑(例如，连接)磁轭，其中臂耦合到相应支撑柱，所述支撑柱又耦合到(例如，由下伏衬底支撑)下伏衬底。在下伏存储器单元与相应微镜之间的相对区域中可控地产生静电场，这可引起所支撑微镜在正旋转方向及负旋转方向中的选定一者上旋转。

本文所描述的dmd上部结构的芯片制造的实例包含在其上形成dmd上部结构的下伏cmos存储器电路。可通过循序形成沉积在集成电路(例如，下伏cmos存储器电路)的曝光表面上方的一系列图案化光致抗蚀剂层来形成dmd上部结构。可响应于用于逐步形成金属层的工艺序列来形成实例dmd上部结构的各种元件。举例来说，铝层(例如，用于形成地址电极、铰链、磁轭及微镜)可沉积在硬化光致抗蚀剂(例如，光致抗蚀剂的光致抗蚀剂层)的表面上方，并经选择性地蚀刻以响应于在其期间去除光致抗蚀剂层的化学工艺而在各种上部结构元件之间形成空间开口(例如，空隙及/或空气间隙)。

在2016年5月24日发布的标题为微镜设备及方法(micromirrorapparatusandmethods)的第9,348,136号美国专利中描述dmd芯片的一般操作及构造，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。在第7,011,415号及第7,404,909号美国专利中描述采用微镜的mems装置的其它实例，所述两个专利的全部内容以引用的方式并入本文中。

dmd芯片可包含微镜阵列、存储器阵列、数据控制器接收器及微镜阵列复位控制。实例微镜阵列可包含成千上万(或超过一百万)的反射的、可个别定位(例如，可个别移动及/或定向)、数字可切换的、微米级的微镜。可将微镜阵列组织成二维(例如，“n”列乘“m”行)阵列(或其它系统地布置的阵列)。

微镜可为大小为1到20微米的铝元件(例如，沿7.6微米的间距排列)，其中至少一些微镜可在离散角位置之间切换。举例来说，对于“开”状态，可将选定微镜切换(例如，倾斜)到+12度的角度，且对于“关”状态，可将其切换到-12度的角度。切换角度可相对于0度平坦参考状态(例如，“停放”或中性状态)。微镜以非活动状态停放，其中停放的微镜平行于阵列衬底的平面。在此实例中的停放位置通常不对应于栓锁位置(例如，通过下伏存储器单元的开或关状态控制的位置)。

在理想实例中，微镜的表面在离散角位置之间旋转时是平坦的。微镜通过角位置的旋转可包含倾斜角度(例如，倾斜位置)，其中倾斜角度理想地位于正交于铰链轴(例如，扭转弹簧203的纵轴)的概念平面内。开状态位置可包含朝向囊封封装(例如，囊封微镜的封装)的一侧的旋转倾斜角，而关状态位置可包含朝向囊封封装的相对侧的旋转倾斜角。

存储器阵列可经布置为1位cmos存储器单元的二维阵列。可通过双倍数据速率(ddr)总线逐列寻址存储器阵列。可响应由数字控制器芯片断言的控制信号来控制dmd。控制信号可协调用于指示像素调制器元件阵列中的选定像素调制器元件的微镜的角位置的信息的存储及锁存。像素调制器元件阵列中的选定像素调制器元件中的至少一者包含相应电极以用于响应于相应存储器单元而静电地定位相应微镜。个别微镜中的每一者可邻近对应cmos存储器单元布置(例如，布置在其上方)。

特定微镜适于响应于对应cmos存储器单元的二进制状态(例如，逻辑0或1)(例如，与微镜时钟脉冲同步)而采取选定角位置。个别微镜的角位置的改变(例如，+12度或-12度)可与微镜时钟脉冲同步，这不一定与存储器单元数据更新一致。在实例中，在微镜时钟脉冲之前将逻辑1状态写入存储器单元导致对应微镜切换到+12度开状态位置，并且在微镜时钟脉冲之前将逻辑0状态写入存储器单元导致对应微镜切换到-12度关状态位置。

可通过两个操作来执行更新微镜阵列的角位置。在第一操作中，通过寻址并锁存经寻址存储器单元中的选定值来更新存储器的内容。在第二操作中，可将微镜复位信号施加到微镜阵列的整个部分(或其它部分)(例如，取决于相关联系统架构)。微镜复位脉冲可由dmd芯片内部地产生，其中微镜复位脉冲的施加由数字控制器进行协调。

像素调制器元件200包含微镜201，其经由支撑柱202耦合到(例如，由其支撑)到扭转弹簧203(例如，经布置为扭转铰链)。响应于选定微镜的角位置的改变，微镜的下表面的一部分接触相应下伏着陆元件(例如，本文所描述的弹簧尖端204)。弹簧尖端204可由耦合到衬底208的支撑件(例如，支撑件210)提升。弹簧尖端204可响应于微镜着陆在弹簧尖端204上而折曲(例如，通过折曲可吸收及存储能量)。

弹簧尖端204可包含相应接触器弹簧(例如，接触器弹簧912，本文参照图9描述)。接触器弹簧912从支撑元件(例如，支撑件210)向远端延伸。接触器弹簧912包含近端部分914(例如，第一部分)及远端部分916(例如，第二部分)。接触器弹簧912包含空腔(例如，使用弯曲表面形成)，其中空腔包含远端部分(例如，第二部分，其形状可像钩的端部一样)。空腔的远端部分包含渐增地远离衬底延伸的倾斜表面(例如，使得在倾斜表面远离近端部分延伸时，从弹簧尖端204到衬底208的游隙变宽)。弹簧尖端204包含邻近(例如，适于接触)远端部分的垂直终端表面的第一接触表面。

如下文描述，可使用灰度光刻法来形成例如接触器弹簧的实例机械元件。在2018年1月9日发布的标题为用于表面-mems结构的操作/裕量增强特征；雕刻凸起地址电极(operation/marginenhancementfeatureforsurface-memsstructure；sculptingraisedaddresselectrode)的第9,864,188号美国专利中描述灰度光刻法的实例，所述专利的全部内容以引用的方式并入本文中。

像素调制器元件阵列中的每一像素调制器元件可包含两对弹簧尖端204(例如，其中每一弹簧尖端204包含图9的接触器弹簧912)及微镜201。微镜阵列中的微镜分别包含第二接触表面(例如，用于接触相应弹簧尖端204的第一接触表面)。相应微镜适于在第一方向上移动以将第一接触表面及第二接触表面推挤在一起；并且适于在第二方向上移动以将第一接触表面及第二接触表面推挤开。

在另一实例中，弹簧尖端204适于在第一方向上移动以将第一接触表面及第二接触表面推挤在一起，并且弹簧尖端204适于在第二方向移动以将第一接触表面及第二接触表面推挤开。

电驱动电极205及206以朝两个操作位置中的任一者静电推挤(例如，施加力以便于移动、尝试移动及/或固持)微镜201。电极205及206形成在衬底上方，使得相应微镜的一部分(例如，局部部分或整个部分)形成在电极205及206中的一者上方。电极205及206耦合到相应存储器单元以响应于由存储器单元锁存的逻辑状态而静电地定位相应微镜。因此，响应于耦合到电极205及206的相应存储器单元，像素调制器元件阵列中的选定像素调制器元件的相应微镜可由相应电极(例如，205或206)静电定位。响应于由第一电极分布的静电场，相应微镜适于在第一方向上移动，并且响应于由第二电极分布的静电场，相应微镜适于在第二方向上移动。

邻近微镜201(例如，在其下方)的是包含例如cmos存储器元件的电路系统的存储器单元207。存储器单元207包含形成在衬底208上的电路系统，其中所述电路系统经布置以电子锁存适于指示第一及第二方向中的选定一者的逻辑状态(例如，其中所述电路系统适于响应于相应存储器单元207的逻辑状态而控制微镜201的物理状态)。像素存储器单元的电子状态至少部分地确定微镜的机械位置。

在实例中，切换存储器单元的内容不一定导致相应微镜的机械状态的立即改变。在实例中，断言“复位”信号，使得将cmos存储器单元的即时(例如，当前)状态转移到电极控制器，以将微镜机械地定位到由相应cmos存储器单元锁存的状态。复位信号的断言即刻释放微镜以使其处于中性位置，使得微镜可从中性位置前进以重新着陆在能够由耦合的cmos存储器单元的状态确定的两个位置中的一者中。复位操作可断言复位信号，使得可在一段时间内个别地预加载选定的像素群组，并且选定的微镜群组可同步改变其相应机械位置(例如，响应于共同断言的命令信号)。

实例dmd可制造为mems组件，其含有形成在衬底208上方的外围及非外围铝微镜阵列。可控制实例阵列的非外围定位微镜以响应于电子锁存在衬底208的cmos电路系统中的数字信息而旋转，而外围定位微镜可经布置以旋转(例如，不响应锁存存储器状态)到选定默认位置(例如，以偏转mems组件的外围上的光，其否则可减小投射图像的对比率)。

围绕阵列中的有源微镜的中央核心的周边形成此类外围定位微镜(例如，其可被称为边界微镜或“池(pond)”)。边界微镜不一定是用户可寻址的，并且可响应于将电力施加到装置而自动倾斜到-12度关位置。实例实施方案在经布置具有912行乘1140列的有源微镜阵列的外周边(例如，边缘)上具有10个边界微镜的边界微镜宽度。边界微镜可用于将杂散入射光引导到投射光路径的视场之外。

图3展示沿实例像素元件的对角铰链轴截取的横截面。在实例像素元件300横截面中，像素位置的mems微镜形成为硅衬底上方的上部结构，所述硅衬底已经使用cmos制造工艺进行处理以形成存储器阵列及其它电路系统。cmos电路系统包含晶体管(例如，使用掺杂硅形成)、电接触件及在称为“金属1”(m1)及“金属2”(m2)的两个图案化金属层中形成的互连件。可通过称为“金属3”(m3)的第三导电层的沉积及图案化来形成到下伏cmos电路系统的接触件(例如图2中的“到cmos的通孔2接触件”)、金属地址垫及偏置/复位总线元件。可在图案化导电层m3上方形成并图案化第一光致抗蚀剂层(例如，其包括光致抗蚀剂)。图案化导电层m3包含通孔开口(例如，用于通孔的开口)。

铰链形成材料层可包含称为“金属4”(m4)的至少一层金属，其形成在图案化第一光致抗蚀剂层上方，并且经图案化以形成图2的扭转弹簧203以及各种弹簧尖端204及电极205(例如，凸起地址电极)。铰链形成材料共形地延伸到通孔开口中，以界定用于铰链及用于凸起电极的支撑件210(图2中的“spi通孔”)。

可通过在图案化铰链形成层m4上方形成并图案化第二光致抗蚀剂层(例如，其包括光致抗蚀剂)来形成称为“金属5”(m5)的金属层，其包含中央通孔开口。金属层m5包含称为“金属5”(m5)的至少一个金属层，其形成在图案化第二光致抗蚀剂层上方，并且其经图案化以形成反射元件(例如矩形微镜)。镜形成材料延伸到通孔中以界定用于微镜的连接器支撑件(例如，镜通孔211)。为提供用于随后cmos相关制造工艺的平坦表面，在沉积镜形成材料之前将第二光致抗蚀剂层平坦化。第一及第二光致抗蚀剂层在制造期间首先为铰链及镜形成层提供支撑，并且随后在形成之后被去除以释放(例如，通过蚀刻掉下伏的临时支撑结构)铰链及微镜。

图4及图5分别是包含倾斜到12度倾斜角的实例微镜的图2的实例像素结构的正投影视图及正视图。响应于将复位信号断言为“开”(+12度)或“关”(-12度)位置，可推挤(例如，通过施加静电力)微镜201以使其倾斜。可响应于下伏cmos存储器单元中存储的逻辑状态(例如，作为电容性存储或电子地锁存的逻辑1或逻辑0)来断言复位信号。

在一个实例中，可将阵列微镜静电地并且独立地推挤到开或关位置中的选定的一者。断言每一存储器单元的输出(例如，对应于用于对应像素位置的位平面位的逻辑1或逻辑0)及其补码输出，以差分方式激励(例如，通过耦合相反电势)相应电极205及206中的选定一者。电极205及206可邻近(例如，在其下方)铰链轴的相应(例如，相对)侧上的微镜布置。

响应于将足够的偏置/复位电势施加到电极205及206中的选定一者，微镜201响应于具有最大电势差(例如，相对于偏置/复位电势的电压差)的电极的静电吸引围绕其铰链轴旋转。响应于微镜201经倾斜(例如，旋转)，微镜201接触(例如，在其上着陆)邻近(例如，最接近)激励电极的弹簧尖端204，这有助于防止微镜201接触选定(例如，经激励)电极，并且这有助于预加载机械力以用于释放微镜(例如，在存储的弹簧作用能量下)。在去除偏置/复位电势的配置中(例如，通过浮动/三陈述(tri-stating)或将电极对差分设置为0伏)，微镜201响应于被折曲(例如，预加载)的扭转弹簧203及弹簧尖端204中存储的机械力而返回到平坦状态(例如，中性、中间位置)。

由弹簧尖端204及扭转弹簧203存储的能量经组合以帮助克服可能在微镜201及弹簧尖端204在接触表面501处的接触表面之间发生的粘连。如下文关于图9所描述，弹簧尖端204(例如弹簧尖端900)可包含具有远端部分916的接触器弹簧912，其可增加弹簧尖端204的接触表面501与微镜201的(例如，衬底侧的)接触表面之间的接触角度(例如，用于减小可能在其内发生凝聚及毛细作用的空间)。接触表面501是接触(例如，物理接触)微镜201的表面的一部分的弹簧尖端204的远端表面的终端部分。接触表面501可为平坦的或倒圆的(例如，使得倒圆曲线的减小接触点适于接触微镜201)。

在图9中所展示的实例中，弹簧尖端204(例如弹簧尖端900)可包含延伸臂910，其包含邻近衬底(图5的m3)的第一表面(例如，图9的920)并且包含邻近第二元件(例如，微镜210)的第二表面(例如，图9的922)。接触器弹簧912包含邻近第二元件(例如，微镜201)的第三表面(例如，其包含集中在表面点932处的具有半径r的数个表面点932)。从第二表面的第一点到第二元件的第一距离小于从第三表面的第二点(例如，图9中所展示的表面点932)到第二元件(例如，微镜201)的第二距离。在其中第一接触表面(例如，501)及第二接触表面分开的配置中，所述第一距离小于所述第二距离。

在实例像素结构的几何实例中，直角三角形530的顶点(例如，最右角)包含角度531，举例来说，在延伸臂910的上表面920(例如，微镜侧)的纵轴在概念上延伸以与倾斜微镜201的下(例如，衬底侧)表面相交时，角度531可以其它方式产生。在实例中，直角三角形532是关于直角三角形530的类似三角形(例如，使得直角三角形530及532的对应角度具有相同值)。直角三角形532的顶点(例如，最右)包含在接触表面501与倾斜微镜201的衬底侧(例如，下)表面之间产生的角度533。

根据几何原理，角度533与角度531互余，使得给定12度的微镜倾斜，角度531为12度，且角度533为72度。接触的角度533的增加(例如，从12度到72度)减小弹簧尖端204及微镜201的环绕邻近表面的接近度。环绕接触表面的区域的减小了减小其中可发生新月形物/毛细管形成的区域(例如，使得粘连可减少)，如下文关于图6a到图6c所描述。

图6a展示实例毛细管凝聚模型，其包含邻近弯曲表面的平坦表面(例如，平面表面)。毛细管可在用于囊封mems装置的mems封装的顶部空间中的非uhv空间中形成。mems顶部空间可包含水及其它可凝聚/可移动物种，其可凝聚在mems顶部空间中及周围的表面上(及周围)。本文所述的弹簧尖端204可机械地存储能量(例如，通过响应于响应于接触倾斜微镜而遇到的力而为弯曲板簧/板簧偏转)，使得稍后可释放存储能量以帮助抵消与毛细管凝聚相关联的粘合能量。可参考拉普拉斯压力表达式来描述与毛细管凝聚相关联的粘合能量，所述表达式在本文中给出为：

δp＝(-2πr)(dγl/r1)(1)

其中r是邻近平坦(例如，平面)表面642的表面641(例如，弯曲及/或球形表面)的半径。术语dγl/r1有助于指示围绕机械接触通过新月形物的半径r1形成(例如，形成新月形物形状)的程度，且所述术语有助于指示新月形物r1沿球体(d)上升的关联距离以及毛细管的界面能(γl)。术语-2πr与球形表面的几何形状有关，并且为负，其指示新月形物力是吸引力。

在以下各者之间存在直接关联：(a)新月形物/毛细管的相互作用力；及(b)表面641的半径(r)。较小半径产生较小毛细管，其产生附随较小的相互作用力。在两个概念球体之间可能存在类似力，使得两个球体的较小曲率半径可导致较小新月形物/毛细管及减小的其间的吸引力。

图6b展示可能发生在两个实例mems元件之间的毛细管凝聚，例如微镜601倚靠弹簧尖端604(例如，靠在弹簧尖端604上)。新月形物646(例如，其可为水或其它可凝聚移动物种的摆动环的新月形物)移动可凝聚并在微镜601与弹簧尖端204之间的邻近填隙空间中逐渐积累。弹簧尖端604的拓扑限制(例如减少)新月形物646的表面张力所产生的粘连，所述粘连否则可能发生在微镜601与弹簧尖端604之间。由新月形物646增强的粘连小于例如由凝聚的“楔”增强的粘连，所述粘连否则可响应于弹簧尖端604的延伸臂充分接近(例如，使得在其间发生毛细管作用)微镜201而形成。

图6c展示可能发生在两个实例mems元件之间的毛细管凝聚，例如倚靠弹簧尖端654的元件651(例如，微镜)的突起(例如，减小的接触件620)。实例减小的接触件是经布置以增加元件651及654的邻近表面区域之间的游隙(例如，高度或分离距离)的突起特征。增加游隙有助于减小新月形物的表面张力，这是因为新月形物的半径响应于响应于用于在一个方向(例如，向下)上并远离元件651推挤弹簧尖端654的力而在所述方向(例如，向下)上牵引凝聚物而减小(例如，随着减小提升的变化而减小)。减小凝聚物的半径还可减小两个元件651及654之间的粘连量。

图7是图2的实例像素调制器元件的透视俯视图。像素调制器元件200包含形成在微镜201的衬底侧(例如，底部)侧上的突起720(例如，减小的接触件)。突起720适于减小接触区域(例如，接触表面501)，所述接触区域否则可发生在微镜201的衬底部侧与突起弹簧尖端204中的至少一者之间。本文描述突起的其它实例，例如图8的接触表面846、847及849。

突起720可形成为具有曲率(例如，明显的曲率)的合适形状。在透视图中，突起720经展示为线性楔或“肋”，其中由于低曲率半径(roc)，楔的圆化边缘形成减小的接触表面。突起720可各自包含关于相应接触表面501的长轴斜交(例如，偏斜)的长轴。在另一个实例中，突起720可为椭圆形帽或椭圆形帽的阵列。在又一实例中，微镜201的衬底侧(例如，下侧)上的突起可接触从弹簧尖端204的终端表面(例如，接触表面)延伸的倒圆表面。其它实例可包含具有在mems装置中的可移动元件与另一元件之间的小接触区域的突起特征的其它形状及配置。减少接触表面可包含使用灰度光刻法图案化的次分辨率特征。

在图7中所展示的实例中，突起720的接触表面的roc(曲率半径)可小于1μm。在本文描述的一些实例中，举例来说，可借助于具有roc在0.2um与10um之间的接触表面的突起特征获得粘连的减小。

图8a到图8k是展示实例弹簧尖端的实例减小的接触表面的形成的横截面图。图8a到8k的实例展示用于接触微镜201的底部侧的弹簧尖端204的减小的接触表面的制造。

此外，所描述的减小的接触表面(例如，例如弹簧尖端204的接触表面)不限于接触dmd装置的微镜。减小的接触表面适于应用于由dmd以及其它mems装置所包含的各种可移动元件，其中小接触表面可减小移动mems元件之间的粘连力。(例如，为简单起见，附图不一定按比例绘制。)

在图8a中，实例cmos衬底208已经制造为用以形成电路系统及存储器单元的半导体处理操作的实例结果，如上文参考图2及3所描述。已通过包含例如适于形成用于形成支撑件210的空腔的光致抗蚀剂的光致抗蚀剂层(其已经被去除)的工艺来制造支撑件210。

图8b说明例如光致抗蚀剂间隔层的实例光致抗蚀剂层820的形成。光致抗蚀剂层820沉积在衬底208的上表面上。光致抗蚀剂层820包含用以为待形成的mems的下一级元件(例如弹簧尖端204(例如，如下文描述))提供垂直离隙(例如，垂直游隙)的深度。

图8c说明实例灰度掩模821，其经图案化以将光致抗蚀剂层820的选定部分曝光于光822，光822可为聚焦的能量，例如紫外线(uv)或其它短波长辐射。光致抗蚀剂层820通过灰度光刻掩模曝光于光822以在光致抗蚀剂层820的上表面中形成空腔。灰度光刻法工艺可包含次分辨率、二维二元光学掩模，其由适于局部调制紫外光或其它聚焦辐射的强度的光刻步进机系统照射(例如，用于形成空腔823，下文关于图8d描述)。

光822的经调制强度(例如，由灰度掩模821的次分辨率特征调制)将光致抗蚀剂暴露于选定梯度及深度。空腔的曲率梯度包含小于用以图案化光致抗蚀剂层820的光的波长的深度改变。举例来说，空腔823及824(例如，其可为用于使接触器弹簧成形的前体结构)包含设计特征(例如，曲率深度(例如曲率梯度)的改变)，所述设计特征的长度小于经施加以图案化通过其形成空腔的光致抗蚀剂层的能量的波长。

在经曝光光致抗蚀剂显影之后，在光致抗蚀剂层820的当前剩余部分中形成梯度高度剖面(例如，如由梯度曝光深度形成)。举例来说，设计特征可为空腔的上表面的曲率深度(例如，梯度)的改变，其中曲率的至少一个点比曲率的其它点更接近衬底(例如，208)(例如，设计特征可适于形成图9中所展示的空腔918的倾斜表面的表面点932)。

灰度掩模821可经设计有适于实现光学光刻工艺的uv光的衍射的次分辨率特征。可包含不同的不透明次分辨率特征大小以创建不同的衍射图案(例如，用于在下伏光致抗蚀剂中形成次分辨率特征)。在使不同的衍射图样行进通过光刻步进机的光学透镜系统的配置中，将不同的衍射图样转换成不同的强度级别(例如，使得曝光光致抗蚀剂的不同深度)。

灰度掩模821的不透明次分辨率特征大小的不同大小可称为灰度级别，其中灰度掩模821的(灰度级别的)每一级别适于改变光822的强度达选定量。灰度光刻法技术允许形成弹簧尖端204的(例如，图9的半径为r的)弯曲表面，其中弯曲表面的深度改变小于经施加以制造像素调制器元件200的光822的波长。

为产生不同灰度级别，可改变不透明特征的大小(例如，宽度)，同时保持在设置间距内。一般来说，不透明特征越小，行进通过光学透镜系统到光致抗蚀剂层820上的光822的强度的量就越大。

图8d说明第一组实例空腔。在经曝光光致抗蚀剂层显影之后，可在光致抗蚀剂层820中形成空腔823及824。在其中使用正性抗蚀剂的配置中，由于光822的曝光，光致抗蚀剂层820的曝光部分被软化，并且所述暴露部分在显影工艺期间被冲洗掉。在其中使用负性抗蚀剂的配置中，由于光822的曝光，光致抗蚀剂层820的曝光部分被硬化，并且未曝光部分在显影工艺期间被冲洗掉(结合负性抗蚀剂使用被转印的图案的照相负片)。

在实例中，空腔823及824中的每一者的梯度及深度可通过光822的曝光时间及强度来控制。空腔823及824的横截面可为圆柱形的。空腔823及824经成形以形成相应弹簧尖端204空腔(例如，参见图9的接触器弹簧912的空腔918)的表面(例如，其下表面)。可制造其它空腔形状(例如“v”形空腔)以形成其它形状的弹簧尖端204空腔。

图8e展示通过在光致抗蚀剂层820的空腔823及824上方沉积可变形金属层来形成的实例弹簧尖端204。可通过在形成在光致抗蚀剂层820的上表面中的空腔823及824上方沉积可变形金属层来形成弹簧尖端204，使得可变形金属层包含具有遵循(例如，与其共形)空腔823及824的梯度轮廓的空腔的上表面。可根据形成在光致抗蚀剂层820的暴露表面中的轮廓(例如，空腔823及824)来形成可变形金属层的空腔918(例如，接触器弹簧空腔)。举例来说，在光致抗蚀剂层的上表面中的空腔经布置以形成弹簧尖端204，其包含在弹簧尖端204的空腔的远端(例如，关于弹簧尖端204的近端支撑端)的减小的接触表面。

图8f展示去除光致抗蚀剂层820之后的实例弹簧尖端204。光致抗蚀剂层820是经去除以在弹簧尖端204与衬底208之间形成空隙(例如，空气间隙)的牺牲层。支撑件210支撑(例如，悬臂式支撑)弹簧尖端204的近端，使得弹簧尖端204的终端上的接触表面(例如，其邻近接触微镜)是自由的(例如，具有足够游隙)以响应于由接触微镜施加的力而朝向衬底208折曲(例如，向下折曲)。

弹簧尖端204的空腔适于形成具有减小的接触表面区域的接触件(这减小弹簧尖端204与微镜201之间的粘连)。弹簧尖端204的空腔还增加弹簧尖端204范围的有效机械长度(尽管不一定影响总长度)，使得弹簧尖端204可响应于由冲击、接触微镜201“撞击”而通过沿弹簧尖端空腔折曲来吸收并存储额外能量(例如，存储在弹簧尖端204的弯曲部分中)。

举例来说，弹簧尖端204的空腔适于在第一方向上的第一移动期间将从微镜接收的能量转换成存储能量，并且适于微镜在第二方向上的第二移动期间释放存储的能量(例如，使得在第一方向上的移动期间从从微镜接收的存储能量产生释放的存储能量)。存储能量的增加(例如，存储在弹簧尖端204的弯曲部分中)提供额外能量密度，以用于克服弹簧尖端204与微镜201之间的粘连。存储能量密度的增加可例如允许：像素调制器元件200中的微镜201的较小间距(例如，每单位面积上更大数目)。

弹簧尖端204的空腔的下表面适于形成邻近衬底208的减小接触件的表面。在其中热量被施加(例如，例如在随后制造工艺期间或操作期间施加的热量)到包含弹簧尖端204的装置的实例中，弹簧尖端204可下垂(例如，响应于弹簧尖端204的温度上升)并与邻近表面(例如，衬底208的上表面)接触。响应于弹簧尖端204接触衬底208的上表面，粘连将弹簧尖端204吸抵在衬底上，这可能导致“卡住”像素。弹簧尖端204的空腔的下弯曲表面包含减小的接触表面，其减小否则可能发生的粘连(例如，如上文关于图6a所描述)。

在各种实例中，减小的接触表面耦合到元件的平面表面(例如弹簧尖端204、微镜201及/或扭转弹簧203的部分)，其中平面表面是邻近(例如，在其上方)衬底208的下表面，且其中在减小的接触表面与衬底之间存在空隙。减小的接触表面从平坦表面(例如弹簧尖端204、微镜201及/或扭转弹簧203)并朝向衬底延伸。各种减小的接触表面可形成为以各种图案布置(例如，布置在选定悬置元件下方或以线性或网格图案布置)的突起以减小接触表面区域，所述接触表面区域否则可能在引起像素调制器元件200的可变形金属元件的膨胀(例如，热膨胀)的条件下出现。

在图8g中，展示在由光致抗蚀剂层840囊封之后的实例弹簧尖端204。光致抗蚀剂层840包含选定厚度的支撑间隔物，其适于形成足以允许在mems的下一级元件(例如微镜201(待如下文所描述那样形成))的操作期间的自由移动的垂直离隙(例如，游隙)。

图8h展示经图案化以响应于由光842(例如，其可为uv或另一频率的短波长辐射)照射而曝光光致抗蚀剂层840的选定部分的实例灰度掩模841的横截面图。灰度光刻法工艺将光致抗蚀剂层840曝光以形成减小的接触表面(例如，微镜201的突起接触表面(例如846及847)及例如辅助铰链支撑件849，如下文描述)的选定深度的梯度(例如，用于限定弯曲空腔的表面)。在经曝光光致抗蚀剂被显影(并且被去除)之后，经图案化的光致抗蚀剂(例如，其经雕刻顶部表面)的梯度高度剖面保留(例如，如响应于灰度掩模841而经图案化)。

图8i展示第二组实例空腔。可在蚀刻经曝光光致抗蚀剂层之后在光致抗蚀剂层840中形成空腔839、843及844(例如，在其中光致抗蚀剂层840包含正性光致抗蚀剂的实例中)。光致抗蚀剂层840的曝光部分通过曝光于光842而被软化并且在显影工艺期间被冲洗掉。在实例中，空腔839、843及844的深度(例如，弯曲度及弯曲程度)可通过曝光时间及光842的强度来控制。空腔839、843及844可为适于使突起接触表面成形的圆柱形区段，例如微镜201的846及847，以及例如辅助铰链支撑849。其它空腔形状可适于使稍后沉积的金属层845的额外类型的突起成形。

图8j展示沉积在光致抗蚀剂层840的曝光(例如，上)表面上的实例金属层845，使得金属层845与空腔839、843及844共形。金属层845包含可变形金属，可使用制造技术对可变形金属进行图案化及蚀刻以形成例如微镜201的mems元件，如下文参考图8k描述。

图8k说明在去除光致抗蚀剂层840以及对金属层845进行图案化及蚀刻之后的实例微镜201(例如，作为完成的微镜)。微镜201包含经配置以响应于微镜201向右或向左移动(例如，倾斜)(例如，围绕枢转轴848顺时针或逆时针旋转)而接触弹簧尖端204的突起接触表面846及847。枢转轴848纵向延伸通过扭转弹簧203，并且与支撑件210的中心轴相交(例如，适于支撑扭转弹簧203，如在图2中以正投影视图展示)。

辅助铰链支撑件849是减小的接触表面的实例。辅助铰链支撑件849由扭转弹簧203包含(例如，耦接到扭转弹簧203)，镜适于围绕扭转弹簧203在第一方向(例如，开)及第二方向(例如，关)上移动。辅助铰链支撑件849可为扭转弹簧203的向下延伸突起(及/或下伏衬底208的向上延伸突起，未展示)。辅助铰链支撑件849经布置以减小可能在扭转弹簧与形成在下伏衬底(例如，衬底208)的邻近表面上的对应接触表面(例如，减小的接触表面)之间发生的接触区域(例如，及邻近接触区域的区域，如上文参考图6a到图6c描述)。

在实例中，后续制造工艺及/或装置操作可包含施加热量，所述热量可被完成的扭转弹簧203吸收，使得扭转弹簧203膨胀(例如，纵向膨胀)。扭转弹簧203的膨胀可致使扭转弹簧下垂，使得扭转弹簧203的一部分(例如，辅助铰链支撑件849)朝向下伏结构(例如，衬底208)移动、接触并潜在地粘附到下伏结构(例如，衬底208)。在扭转弹簧203及衬底208的接触表面处可能发生粘连(例如参照图6a的表面641及642所描述)。

如本文描述，粘连从否则可能在没有所描述辅助铰链支撑件849的情况下发生的级别减小，其中此类级别可导致扭转弹簧203的持久粘合(例如，通过粘连自身而粘附，及/或通过在粘连将扭转弹簧203绑定到衬底208时引入的顶部空间反应性化学物种而粘附)。持久粘合可导致显示系统100的永久性可见像素缺陷。在各种实例中，辅助铰链支撑件849可形成在微镜201与扭转弹簧203之间，及/或形成在扭转弹簧203与衬底208之间。

图9展示实例弹簧尖端的实例减小的接触表面。如本文所描述，弹簧尖端900可为(或包含)弹簧尖端204。弹簧尖端900是可包含延伸臂910(例如，其可为平坦板簧)及接触器弹簧912(例如，其可为弯曲板簧)的元件。

延伸臂910耦合在接触器弹簧912与支撑件(例如，耦合到衬底208的210)之间，使得在弹簧尖端900及衬底之间存在空隙(例如，空气间隙)。在操作中，弹簧尖端900(包含延伸臂910及接触器弹簧912)响应于由倾斜微镜201的衬底侧(例如，下)接触表面接触而朝向衬底(例如，向下)折曲到空隙中。因此，延伸臂适于将在第一方向上的第一移动期间从微镜接收的能量转换成存储能量，并且适于在第二方向上的第二移动期间释放存储的能量。

接触器弹簧912包含耦合到支撑件(例如，通过延伸臂910)的第一部分(例如，近端部分)并且包含包括具有倾斜表面(例如，上倾斜表面及/或下倾斜表面)的空腔918的第二部分(远端部分)。第一部分耦合在支撑件与第二部分之间。随着倾斜表面远离第一部分延伸，从倾斜表面到衬底的游隙变宽，并且第二部分包含邻近(例如，远端邻近)倾斜表面的第一接触表面501(例如，其适于接触微镜的表面)。

弹簧尖端900包含邻近微镜(其经布置以上覆弹簧尖端900)的上表面920且包含邻近衬底的下表面922。中心线926在概念上从弹簧尖端900的近端部分延伸通过弹簧尖端900的远端部分。在弹簧尖端900与微镜分开(例如，处于中性位置)的配置中，存在从上表面920的一部分(例如，点)到微镜的游隙(例如，距离或高度)，其小于从空腔918的一部分(例如，表面点932)到微镜的游隙。在其中弹簧尖端900与微镜接触的配置中(例如，在微镜着陆时，如图5中所展示)，存在从上表面920的一部分到微镜的游隙(例如，距离或高度)，其小于从空腔918的一部分(例如，表面点932)到微镜的游隙。

上表面920沿延伸臂910水平延伸(例如，如所说明那样从左向右延伸)：在接触器弹簧912的近端部分914中，上表面920沿空腔918的曲率渐增地向下(朝向衬底)延伸；并且在接触器弹簧912的远端916中，上表面920(例如，上表面920的高度)渐增地向上并远离衬底延伸。接触器弹簧912包含(例如，在远端包含)接触表面501。接触表面501是弹簧尖端204的终端部分，其邻近由近端部分914及远端部分916形成的空腔918。接触表面501适于增加弹簧尖端900的接触表面501与微镜201的下表面之间的接触角度(例如，用于减小其中可能发生凝聚及毛细作用的区域)。接触表面501是用于减少粘连的减小的接触特征，如上文关于图6a到图6c所描述。

在横截面图中，空腔918的倾斜表面可为弯曲的(例如，具有相对于焦点930间隔半径r的表面点932)、有凹口的(例如，“v”形)或梯形的(例如，各向异性地形成)或直线的(例如，各向同性地形成)。空腔918的倾斜表面经布置：使得随着倾斜表面远离近端部分914延伸(例如，如在渐增地远端部分上方投射)，从远端部分916的倾斜表面到衬底的游隙变宽(例如，增大)；并且使得远端部分包含邻近倾斜表面的第一接触表面。在各种实例中，(空腔918的上表面的)表面点932可：低于延伸臂的上表面920的一部分；低于延伸臂的中心线926的一部分；及/或低于延伸臂的下表面922的一部分。

在实例方法中，可如本文所描述那样形成用于mems装置的减小的接触表面。实例方法包括：邻近衬底的第一表面沉积光致抗蚀剂层；在光致抗蚀剂层的表面中形成第一空腔；邻近光致抗蚀剂层的表面沉积可变形金属层，其中可变形金属层包含第二空腔，第二空腔邻近第一空腔形成，且其中可变形金属层包含第一接触表面；蚀刻可变形金属层以形成包含第二空腔的弹簧尖端；去除光致抗蚀剂层以在弹簧尖端与衬底之间形成空隙；以及邻近第二空腔形成微镜，所述微镜包含定位在第一接触表面上方的第二接触表面；其中所述微镜适于在第一方向上移动以闭合第一接触表面及第二接触表面；且其中所述微镜适于在第二方向上移动以打开第一接触表面及第二接触表面。

实例方法任选地包括以下中的至少一者：在衬底上形成存储器单元，其中存储器单元包含适于电子锁存指示第一及第二方向中的选定一者的逻辑状态的电路系统，其中弹簧尖端及微镜形成在存储器单元上方；及在衬底上方形成电极，其中所述微镜形成在所述电极上方，且其中所述电极适于响应于由存储器单元锁存的逻辑状态而静电地定位所述微镜。

在权利要求书的范围内，所描述实施例的修改是可能的，且其它实施例是可能的。