專利名稱：制造薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)投影系統(tǒng)，較具體地說，涉及一種制造用于該系統(tǒng)的M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的改進(jìn)方法。
在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)可獲得的各種視象顯示系統(tǒng)中，已知光學(xué)投影系統(tǒng)能夠提供大尺度的高質(zhì)量顯示。在這種光學(xué)投影系統(tǒng)中，來自一個(gè)光源燈的光束被均勻地照明在一個(gè)例如M×N的可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列上，其中的每個(gè)反射鏡都分別與一個(gè)驅(qū)動(dòng)器相連接。驅(qū)動(dòng)器可以用諸如壓電材料或電致伸縮材料的電致位移材料做成，這些材料在施加于其上的電場的作用下將發(fā)生形變。
從各個(gè)反射鏡反射的光束入射到一個(gè)開口，例如一個(gè)光學(xué)擋板上。通過在各個(gè)驅(qū)動(dòng)器上施加一個(gè)電信號，各個(gè)反射鏡相對于入射光束的位置將發(fā)生改變，由此使從各個(gè)反射鏡反射的光束的光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)各個(gè)反射光束的光路改變時(shí)，從各個(gè)反射鏡反射的光束中能通過開口的那部分光量就發(fā)生變化，從而調(diào)制了光束的強(qiáng)度。通過開口的調(diào)制光束經(jīng)過一個(gè)諸如投影透鏡那樣的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置，被傳送到一個(gè)投影屏幕，從而在其上顯示出圖象。


圖1A至1J示出了制造M×N個(gè)薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡101的陣列100的過程中所涉及的制造步驟，其中M和N均為整數(shù)，該制造步驟已公布于標(biāo)題為“薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列(THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY)”、美國專利申請流水號為08/430,628的待批共有美國專利申請中。
如圖1A所示，該陣列100的制造過程從制備具有一個(gè)頂面120的有源矩陣102開始，該有源矩陣102包括一個(gè)基底108、一個(gè)M×N晶體管陣列(末示出)以及一個(gè)M×N個(gè)接線端110的陣列109。
在下一步驟中，在有源矩陣102的頂面120上形成一個(gè)薄膜待除層121，如果該薄膜待除層121由金屬做成，則它用濺射法或蒸鍍法形成；如果該薄膜待除層121由磷硅玻璃(PSG)做成，則它用化學(xué)汽相淀積(CVD)法或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成；如果該薄膜待除層121由多晶硅做成，則它用CVD法形成，如圖1B所示。
接著，如圖1C所示，形成一個(gè)包含M×N個(gè)支持元件104的陣列103和薄膜待除層121在內(nèi)的第一支持層122，其中第一支持層122是這樣形成的利用照相蝕刻法產(chǎn)生一個(gè)M×N空槽陣列(未示出)，使各個(gè)空槽分別包圍著各個(gè)接線端110；并利用濺射法或CVD法在包圍著各個(gè)接線端110的各個(gè)空槽內(nèi)形成支持元件104。
在下一步驟中，在含有支持元件104的薄膜待除層121的頂部形成一個(gè)由絕緣材料做成的彈性層55。
其后，如圖1D所示，在每個(gè)支持元件104中用下述方法形成一個(gè)由金屬做成的導(dǎo)管54首先用腐蝕法產(chǎn)生一個(gè)空洞(末示出)，使該空洞從彈性層55的頂部延伸到接線端110的頂部；然后用金屬充填該空洞。
接著，如圖1E所示，利用濺射法在含有M×N個(gè)導(dǎo)體的彈性層55的頂部形成一個(gè)由導(dǎo)電材料做成的第二薄膜層123。該第二薄膜層123通過形成在各個(gè)支持元件104中的導(dǎo)體54與M×N個(gè)晶體管發(fā)生電連接。
其后，如圖1F所示，利用溶膠-凝膠法、濺射法或CVD法在第二薄膜層123的頂部形成一個(gè)由壓電材料或電致伸縮材料做成的薄膜電致位移層125，由此形成半完成的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)150。
在接著的步驟中，如圖1G所示，利用照相蝕刻法或激光修剪法使半完成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)150的彈性層55、第二薄膜層123以及薄膜電致位移層125形成圖案，直到包含M×N個(gè)支持元件的陣列103和薄膜待除層121的第一支持層122暴露出來，由此形成M×N個(gè)半完成可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)152的陣列151，其中每個(gè)半完成可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)152都包含一個(gè)電致位移層154、一個(gè)第二電極層153和一個(gè)彈性元件155。
其后，對每個(gè)半完成可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)152中的電致位移層154進(jìn)行熱處理，使之發(fā)生相變。
在接著的步驟中，如圖1H所示，利用濺射法在每個(gè)半完成可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)152的電致位移層154的頂部形成一個(gè)由既導(dǎo)電又反光的材料做成的第一電極層126，以做成M×N個(gè)可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)166的陣列164，其中每個(gè)可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)166都含有一個(gè)頂面和四個(gè)側(cè)面。
在下一步驟中，如圖1I所示，用由光阻材料、二氧化硅或氮化硅做成的薄膜保護(hù)層160完全覆蓋每個(gè)可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)的頂面和四個(gè)側(cè)面，由此形成M×N個(gè)被保護(hù)的可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)168的陣列167。
然后，利用蝕刻法除去第一支持層122中的薄膜待除層121。在除去每個(gè)被保護(hù)可驅(qū)動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)168中的薄膜待除層121之后，再除去其中的薄膜保護(hù)層160，由此形成M×N個(gè)薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡101的陣列100，如圖1J所示。
在上述制造M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡101陣列100的方法中，存在著幾個(gè)問題。首先需要提出的是其中要形成薄膜保護(hù)層160，這會(huì)使得本來已經(jīng)很復(fù)雜的整個(gè)制造過程變得更為復(fù)雜。
此外，去除第一支持層122中的薄膜待除層121時(shí)所使用的蝕刻劑或化學(xué)試劑有可能對組成薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡101的薄膜層產(chǎn)生化學(xué)侵蝕，使結(jié)構(gòu)的整體性和性能下降，進(jìn)而使陣列100的整體性能下降。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是，提供一種制造M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的方法，它能夠在去除支持層中的薄膜待除層時(shí)，最大限度地減小對組成各個(gè)薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡的薄膜層的化學(xué)侵蝕的可能性。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種制造薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的改進(jìn)方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)帶有一個(gè)頂面的有源矩陣，該有源矩陣包含一個(gè)位于其頂面上的M×N接線端陣列、一個(gè)基底和一個(gè)M×N晶體管陣列；在有源矩陣的頂面上構(gòu)造一個(gè)薄膜待除層，使得該薄膜待除層完全覆蓋M×N接線端陣列；去除薄膜待除層中圍繞各個(gè)接線端的那些部分；通過用第一絕緣材料充填這些部分，在各個(gè)接線端的周圍形成支持元件，由此形成一個(gè)包括M×N支持元件陣列和薄膜待除層的支持層；在支持層頂部淀積一個(gè)由第二絕緣材料做成的彈性層；在每個(gè)支持元件中形成一個(gè)導(dǎo)體，每個(gè)導(dǎo)體都從彈性層的頂部開始，通過相應(yīng)的支持元件，延伸到相應(yīng)接線端的頂部；在彈性層的頂部淀積一個(gè)由導(dǎo)電材料做成的第二薄膜層；使第二薄膜層形成圖案，變?yōu)镸×N第二薄膜電極陣列，其中每個(gè)第二薄膜電極都與相應(yīng)的導(dǎo)管有電連接；在M×N第二薄膜電極陣列和彈性層的頂部形成一個(gè)薄膜電致位移層；對薄膜電致位移層進(jìn)行熱處理，使之發(fā)生相變；使薄膜電致位移層形成圖案，變?yōu)镸×N薄膜電致位移元件陣列，各個(gè)薄膜電致位移元件分別包圍著各個(gè)第二薄膜電極；使彈性層形成圖案，變?yōu)镸×N彈性元件陣列；在薄膜電致位移元件、彈性元件和支持層頂部淀積一個(gè)第一薄膜層；使第一薄膜層形成圖案，變?yōu)镸×N第一薄膜電極陣列，其中各個(gè)第一薄膜電極包圍著各個(gè)相應(yīng)的薄膜電致位移元件，并覆蓋各個(gè)彈性元件的部分；以及，除去薄膜待除層，由此形成M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列。
本發(fā)明的上述目的和其他目的及特點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的說明而變得清楚，在附圖中圖1A至1J示出以前公開的說明M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的制造步驟的示意性截面圖；以及圖2A至2F示出說明本發(fā)明的M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的制造方法的示意性截面圖。
現(xiàn)在參見圖2A至2F，那里根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例示出了說明本發(fā)明的用于光學(xué)投影系統(tǒng)的M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡201的陣列200的制造方法的示意性截面圖，其中M和N均為整數(shù)。需要指出，出現(xiàn)在圖2A至2F中的相同部分用相同的代號表示。
如圖2A所示，制造陣列200的過程從制備一個(gè)有源矩陣202開始，該矩陣有一個(gè)頂面，并含有一個(gè)帶有一個(gè)M×N接線端210陣列和一個(gè)M×N晶體管陣列(末示出)的基底208，其中該基底208用例如玻璃那樣的絕緣材料做成。
其后，在有源矩陣202的頂面形成一個(gè)薄膜待除層221，其厚度為1μm-2μm，由諸如銅(Cu)、鎳(Ni)那樣的金屬或磷硅玻璃(PSG)或多晶硅做成。如果該薄膜待除層221由金屬做成；則它利用濺射法或蒸鍍法形成；如果它由PSG做成，則利用化學(xué)汽相淀積(CVD)法或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成；如果它由多晶硅做成，則利用CVD法形成。
接著，形成一個(gè)由一個(gè)M×N支持元件204的陣列和薄膜待除層221組成的支持層222。該支持層222是這樣形成的利用照相蝕刻法產(chǎn)生一個(gè)M×N空槽陣列(末示出)，使各個(gè)空槽位于各個(gè)相應(yīng)接線端210的周圍；利用濺射法或VCD法在位于各個(gè)接線端210周圍的各個(gè)空槽中形成由例如氮化硅那樣的第一絕緣材料做成的支持元件204。
如圖2B所示，利用溶膠-凝膠法、濺射法或CVD法在支持層222的頂部形成一個(gè)彈性層105，它由例如氮化硅那樣的第二絕緣材料做成，厚度為500A-2000A。
其后，形成一個(gè)M×N導(dǎo)體104的陣列，其中每個(gè)導(dǎo)體104都由例如鋁(Al)那樣的金屬做成，用來向各個(gè)相應(yīng)的可驅(qū)動(dòng)反射鏡201提供電信號。M×N導(dǎo)體104陣列是這樣形成的首先用蝕刻法產(chǎn)生一個(gè)M×N空洞陣列(末示出)，每個(gè)空洞都從彈性層105的頂部開始，通過相應(yīng)的支持元件204，延伸到相應(yīng)的接線端210的頂部；然后用濺射法以金屬充填這些空洞。
接著，用濺射法或真空蒸鍍法在彈性層105的頂部形成一個(gè)第二薄膜層223，它由諸如鉑(pt)或鉑/鈦(Pt/Ti)合金那樣的導(dǎo)電材料做成，厚度為0.1μm-2μm。
在下一步驟中，如圖2C所示，利用舉除法使第二薄膜層223形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N第二薄膜電極233的陣列，其中各個(gè)第二薄膜電極233通過相應(yīng)的導(dǎo)體104與相應(yīng)的晶體管發(fā)生電連接。各個(gè)第二薄膜電極233的功能是作為薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡201的信號電極。
其后，如圖2D所示，利用溶膠-凝膠法或?yàn)R射法在彈性層105和M×N第二薄膜電極233陣列的頂部形成一個(gè)薄膜電致位移層225，它由例如鈦酸鉛鋯(PZT)那樣的壓電材料或例如鈮酸鉛鎂(PMN)那樣的電致伸縮材料做成，厚度為0.1μm～2μm。然后對該薄膜電致位移層225進(jìn)行熱處理，使之發(fā)生相變。
如圖2E所示，利用照相蝕刻法或激光修剪法使薄膜電致位移層225形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N薄膜電致位移元件235的陣列，其中各個(gè)薄膜電致位移元件235包圍著相應(yīng)的第二薄膜電極233。其后，利用照相蝕刻法或激光修剪法使彈性層105形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N彈性元件205的陣列，由此使支持層222的一部分暴露出來。由于各個(gè)薄膜電致位移元件235都是足夠地薄的，當(dāng)它們由壓電材料組成時(shí)可以在薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡201的工作過程中由所施加的電信號來極化，所以這里不必對它們進(jìn)行極化。用以迫使發(fā)生相變的熱處理也可以在形成了M×N薄膜電致位移元件235之后或在形成了M×N彈性元件205之后進(jìn)行。
在下一步驟中，利用濺射法或真空蒸鍍法在薄膜電致位移元件235、彈性單元205、以及支持層222的暴露部分的頂部形成一個(gè)第一薄膜層(末示出)，它由諸如鋁(Al)、金(Au)或鉑(Pt)那樣的既導(dǎo)電又反光的材料做成，厚度為500A-1000A。
其后，用舉除法使第一薄膜層形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N第一薄膜電極226的陣列，其中每個(gè)第一薄膜電極226都包圍著相應(yīng)的薄膜電致位移元件235，并覆蓋了相應(yīng)的彈性元件205的部分。各個(gè)第一薄膜電極226在薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡201中起著反射鏡和偏置電極的作用。
接著，利用蝕刻法去除薄膜待除層221，由此形成M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡201的陣列200，如圖2F所示。
和以前公開的制造M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的方法不同，在本發(fā)明的方法中，各個(gè)第一薄膜電極226都包圍了相應(yīng)的薄膜電致位移元件235并覆蓋了相應(yīng)彈性元件205的暴露部分，這防止了在去除支持層222中的薄膜待除層221時(shí)對各個(gè)薄膜層的化學(xué)侵蝕。
盡管只通過某些優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但在不偏離所附權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明的范疇的情況下，可以做出各種其他的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種制造用于光學(xué)投影系統(tǒng)的薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的方法，該方法包括以下步驟提供一個(gè)帶有一個(gè)頂面的有源矩陣，該有源矩陣包含一個(gè)位于其頂面的M×N接線端陣列、一個(gè)基底和一個(gè)M×N晶體管陣列；在有源矩陣的頂面構(gòu)造一個(gè)薄膜待除層，使得該薄膜待除層完全覆蓋M×N接線端陣列；去除薄膜待除層中圍繞各個(gè)接線端的那些部分；通過用第一絕緣材料充填上述那些部分，在每個(gè)接線端的周圍形成一個(gè)支持元件，由此形成一個(gè)帶有M×N支持元件陣列和薄膜待除層的支持層；在支持層的頂部淀積一個(gè)由第二絕緣材料做成的彈性層；在每個(gè)支持元件中形成一個(gè)導(dǎo)管，每個(gè)導(dǎo)管都從彈性層的頂部開始，通過相應(yīng)的支持元件，延伸到相應(yīng)接線端的頂部；在彈性層的頂部淀積一個(gè)由導(dǎo)電材料做成的第二薄膜層；使第二薄膜層形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N第二薄膜電極陣列，其中每個(gè)第二薄膜電極都與相應(yīng)的導(dǎo)管有電連接；在M×N第二薄膜電極陣列和彈性層的頂部形成一個(gè)薄膜電致位移層；對薄膜電致位移層進(jìn)行熱處理，使之發(fā)生相變；使薄膜電致位移層形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N薄膜電致位移元件陣列，每個(gè)薄膜電致位移元件都包圍著相應(yīng)的第二薄膜電極；使彈性層形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N彈性元件陣列；在各薄膜電致位移元件、各彈性元件和支持層的頂部淀積一個(gè)第一薄膜層；使第一薄膜層形成圖案，變?yōu)橐粋€(gè)M×N第一薄膜電極陣列，其中，每個(gè)第一薄膜電極都包圍著相應(yīng)的薄膜電致位移件元件，并覆蓋著相應(yīng)的彈性元件部分；以及去除薄膜待除層，由此形成M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)第一薄膜電極用既導(dǎo)電又反光的材料做成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)第一和第二薄膜電極利用濺射法或真空蒸鍍法隨之以舉除法形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)薄膜的電致位移元件用壓電材料做成。
5.根據(jù)權(quán)利要1的方法，其中各個(gè)薄膜電致位移元件用電致伸縮材料做成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)薄膜電致位移元件利用溶膠-凝膠法或?yàn)R射法隨之以照相蝕刻法或激光修剪法形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)彈性元件用絕緣材料做成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各個(gè)彈性元件利用溶膠-凝膠法、濺射法或CVD(化學(xué)汽相淀積)法隨之以照相蝕刻法或激光修剪法形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用以迫使發(fā)生相變的熱處理在形成了M×N薄膜電致位移元件陣列之后進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中用以迫使發(fā)生相變的熱處理在形成了M×N彈性元件陣列之后進(jìn)行。
全文摘要
制造M×N薄膜可驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列方法包括提供一含有M×N個(gè)接線端的矩陣，在其頂面上構(gòu)造一薄膜待除層；去除薄膜待除層中圍繞各接線端的部分，在其中形成一支持元件，以形成一支持層；在支持層的頂部形成一彈性層；在支持元件和彈性層內(nèi)構(gòu)造一導(dǎo)管；在彈性層的頂部淀積第二薄膜層，在第二薄膜層電極和彈性層頂部形成薄膜電致位移層，并使之與彈性層及其上的第一薄膜層分別形成M×N個(gè)相應(yīng)的電極和元件圖案；去除薄膜待除層，形成要制造的陣列。
文檔編號G02B26/08GK1122005SQ9510999
公開日1996年5月8日 申請日期1995年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月21日
發(fā)明者金東局 申請人:大宇電子株式會(huì)社