專利名稱：用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)投影系統(tǒng)，較具體地說，涉及用于這種系統(tǒng)的一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列及其制造方法。
背景技術(shù)：
在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)可獲得的各種視像顯示系統(tǒng)中，已知光學(xué)投影系統(tǒng)能夠以大尺寸給出高質(zhì)量的顯示。在這種光學(xué)投影系統(tǒng)中，來自光源的光均勻地照射在一個(gè)例如M×N的致動(dòng)反射鏡陣列上，其中各個(gè)反射鏡都與相應(yīng)的各個(gè)致動(dòng)器相耦合。致動(dòng)器可以用壓電材料或電致伸縮材料之類的電致位移材料做成，這種材料能對(duì)施加于其上的電場作出響應(yīng)而發(fā)生形變。
從各個(gè)反射鏡反射的光束入射到例如一個(gè)光闌的小孔上。通過給各個(gè)致動(dòng)器加上電信號(hào)，各反射鏡和入射光束之間的相對(duì)位置將發(fā)生改變，由此使各反射鏡的反射光束的光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)各個(gè)反射光束的光路改變時(shí)，從各反射鏡反射出的光束的能通過小孔的光量便發(fā)生變化，從而調(diào)制了光束的強(qiáng)度。借助一個(gè)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置，例如一個(gè)投影透鏡，通過小孔的受調(diào)制光束被傳送到一個(gè)投影屏幕上，由此在屏幕上顯示出圖象。
在
圖1A至圖中1G中，分別示出了有關(guān)制備M×N薄膜致動(dòng)反射鏡100陣列101的制造步驟，其中M和N為整數(shù)，這已在下列懸而未決的屬于本申請(qǐng)人的美國專利申請(qǐng)中公開美國專利申請(qǐng)序列號(hào)08/430,628，標(biāo)題為“薄膜致動(dòng)反射鏡陣列”。
制造陣列100的過程從制備有源矩陣10開始，該矩陣有一個(gè)基底12、一個(gè)M×N晶體管陣列(未示出)以及一個(gè)M×N接線端14陣列。
下一步驟是，在有源矩陣10的頂面上形成一個(gè)薄膜待除層24，如果此薄膜待除層24由金屬制成則用濺射法或蒸鍍法形成，如果此薄膜待除層24由磷-硅玻璃(PSG)制成則用化學(xué)氣相淀積法(CVD)或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成，如果此薄膜待除層24由多晶硅制成則用化學(xué)氣相淀積法(CVD)形成。
其后，形成一個(gè)支持層20，它含有一個(gè)由薄膜待除層24圍繞的M×N支持單元22陣列，其中支持層20是這樣形成的通過光刻法在薄膜待除層24上形成一個(gè)M×N空槽陣列(未示出)，各個(gè)空槽位于各個(gè)接線端14的周圍；以及在每個(gè)空槽內(nèi)用濺射法或化學(xué)氣相淀積法(CVD)形成一個(gè)支持單元22，如圖1A所示。此支持單元22由絕緣材料制成。
再下一個(gè)步驟是，通過用溶膠一凝膠法、濺射法或化學(xué)氣相淀積法(CVD)在支持層20頂面形成一個(gè)用與支持單元22相同的絕緣材料制成的彈性層30。
接著，在各個(gè)支持單元22中，用下述方法形成由金屬制成的導(dǎo)體26首先用蝕刻法形成一個(gè)M×N空洞陣列(未示出)，各個(gè)空洞從彈性層30頂部延伸到接線端14的頂部，然后在空洞中充填金屬由此形成導(dǎo)體26，如圖1B所示。
下一個(gè)步驟是，通過濺射法在含有導(dǎo)體26的彈性層30的頂部形成一個(gè)由導(dǎo)電材料制成的第二薄膜層40。第二薄膜層40通過在支持單元22中形成的導(dǎo)體26電連接到晶體管。
然后，通過用濺射法、化學(xué)氣相淀積法(CVD)或溶膠-凝膠法，如圖1C所示，在第二薄膜層40的頂部形成一個(gè)由象PZT(鋯鈦酸鉛)那樣的壓電材料制成的薄膜電致位移層50。
再下一個(gè)步驟是，用光刻法或激光裁剪法使薄膜電致位移層50、第二薄膜層40和彈性層30構(gòu)型成M×N薄膜電致位移單元55陣列、M×N第二薄膜電極45陣列和M×N彈性單元35陣列，直至支持層20中的薄膜待除層24暴露出來，如圖1D所示。各個(gè)第二薄膜電極45通過在各個(gè)支持單元22中形成的導(dǎo)體26電連接到相應(yīng)的晶體管上，并作為各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡101的信號(hào)電極。
接著，以高溫對(duì)各個(gè)薄膜電致位移單元55進(jìn)行熱處理，例如，對(duì)于PZT(鋯鈦酸鉛)大約為650℃，以使薄膜電致位移層55發(fā)生相變，由此形成M×N熱處理結(jié)構(gòu)陣列(未示出)。由于每個(gè)薄膜電致位移單元55都非常薄，所以在它是由壓電材料制成的情況下，它不需要被極化這是由于在薄膜致動(dòng)反射鏡101的工作過程中，它可以通過施加電信號(hào)而被極化。
在完成上述步驟后，通過下述方法，在M×N熱處理結(jié)構(gòu)陣列中的薄膜電致位移單元55的頂部，形成一個(gè)由既導(dǎo)電又反光的材料制成的第一薄膜電極65首先用濺射法形成一個(gè)由既導(dǎo)電又反光的材料制成的層60，完全覆蓋住M×N熱處理結(jié)構(gòu)陣列的頂部，包括暴露的支持層20，如圖1E所示，然后，用蝕刻法選擇性地去除層60，形成M×N致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)111陣列110，其中每個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)111包含一個(gè)頂面和四個(gè)側(cè)面，如圖1F所示。各個(gè)第一薄膜電極65作為各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡101中的反射鏡和偏置電極。
然后，在上述步驟后，通過用薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋住各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)111的頂面和四個(gè)側(cè)面。
接著，在支持層20上，用蝕刻法去除薄膜待除層24。最后，用蝕刻法去除薄膜保護(hù)層，由此形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡101陣列100，如圖1G所示。
上述關(guān)于制造薄膜致動(dòng)反射鏡101陣列100的方法存在一些不足。通常，去除薄膜待除層24后，要通過使用清洗劑，清洗在去除薄膜待除層中使用的蝕刻劑或化學(xué)制劑，然后通過蒸發(fā)的方法將這些清洗劑去除。在去除清洗劑的過程中，清洗劑的表面張力將彈性單元35向下拉向有源矩陣10，從而使彈性單元35粘到有源矩陣10上，影響了各薄膜致動(dòng)反射鏡101的性能。因此，當(dāng)很多薄膜致動(dòng)反射鏡受到影響時(shí)，陣列100的綜合性能也隨之降低。
而且，在用蝕刻法去除支持層20的薄膜待除層24以形成各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡101的致動(dòng)空間的過程中，蝕刻劑或化學(xué)制劑通過致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)111之間的縫隙被加入。然而，完全去除在支持層20中的薄膜待除層24要極長的時(shí)間，而且薄膜待除層可能會(huì)因沒有被完全去除，在產(chǎn)生的致動(dòng)空間留下殘余物，這樣將降低受影響的薄膜致動(dòng)反射鏡101的性能。而且，當(dāng)很多薄膜致動(dòng)反射鏡受影響時(shí)，陣列100的綜合性能也隨之降低。
除了制造方法的上述不足之外，陣列100還有一個(gè)主要的缺點(diǎn)，即綜合光學(xué)效率。當(dāng)各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡101響應(yīng)加在薄膜電致位移單元55上的電場發(fā)生形變時(shí)，與其連接的第一薄膜電極65，它同時(shí)也作為反射鏡，也發(fā)生形變，因此，平坦的頂面被彎曲的頂面取代，該頂面是用來反射光束的。因此，陣列100的綜合光學(xué)效率降低。
本發(fā)明簡述因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，其中薄膜反射鏡所具有的新穎的結(jié)構(gòu)，使在生產(chǎn)過程中去除清洗劑時(shí)能夠防止彈性單元與有源矩陣的粘接。
本發(fā)明的另外一個(gè)主要目的是提供一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，其中薄膜放射鏡所具有的新穎的結(jié)構(gòu)能確保在生產(chǎn)過程中對(duì)薄膜待除層有效并且徹底的去除。
本發(fā)明的再一個(gè)主要目的是提供一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，該陣列具有更高的光學(xué)效率。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提出一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，其中，M和N為整數(shù)，用于一種光學(xué)投影系統(tǒng)，該陣列包括有源矩陣，該有源矩陣包含一個(gè)基底，一個(gè)M×N晶體管陣列和一個(gè)M×N接線端陣列，其中各個(gè)接線端被電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上；鈍化層，其在有源矩陣的頂部形成；蝕刻停止層，其在鈍化層的頂部形成；以及M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)具有一個(gè)近端和一個(gè)遠(yuǎn)端，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)在其遠(yuǎn)端具有一個(gè)尖端和一個(gè)橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括，一個(gè)第一薄膜電極、一個(gè)薄膜電致位移單元、一個(gè)第二薄膜電極、一個(gè)彈性單元和一個(gè)導(dǎo)體，其中第一薄膜電極位于薄膜電致位移單元的頂部，且被水平條分為致動(dòng)部分和反光部分，水平條使致動(dòng)部分和反光部分相電分離，致動(dòng)部分接地，由此使致動(dòng)部分作為反射鏡和偏電極，反光部分作為反射鏡，薄膜電致位移單元被置于第二薄膜電極的頂部，第二薄膜電極形成于彈性單元的頂部，第二薄膜電極通過導(dǎo)體和接線端電連接到相應(yīng)的晶體管上，且與在其它薄膜致動(dòng)反射鏡中的第二薄膜電極相電分離，由此使其作為信號(hào)電極，彈性單元位于第二薄膜電極的底部。彈性單元近端的底面部分，通過部分插入其中的蝕刻停止層和鈍化層與有源矩陣相連接，由此使致動(dòng)結(jié)構(gòu)伸出懸臂。導(dǎo)體從薄膜電致位移單元的頂部延伸至相應(yīng)的接線端的頂部，由此使第二薄膜電極電連接到接線端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法，其中，M和N為整數(shù)，每個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡相當(dāng)于一個(gè)象素，用于一種光學(xué)投影系統(tǒng)，該方法包括如下步驟提供一個(gè)有源矩陣，該有源矩陣包括一個(gè)基底，一個(gè)M×N接線端陣列和一個(gè)M×N晶體管陣列，其中各個(gè)接線端被電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上；在有源矩陣的頂部淀積一個(gè)鈍化層；在鈍化層的頂部淀積一個(gè)蝕刻停止層；在蝕刻停止層的頂部淀積一個(gè)薄膜待除層，其中，薄膜待除層具有一個(gè)頂面；整平薄膜待除層的頂面；在薄膜待除層中以如下方式形成M×N對(duì)空槽陣列，即每對(duì)空槽中的一個(gè)空槽圍繞一個(gè)接線端；在包含空槽的薄膜待除層中相繼淀積一個(gè)彈性層和一個(gè)第二薄膜層；均勻切割第二薄膜層形成M×N第二薄膜電極陣列，其中每個(gè)第二薄膜電極與其它第二薄膜電極相電分離；在M×N第二薄膜電極陣列的頂部相繼淀積一個(gè)電致位移層和一個(gè)第一薄膜層，由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)；使多層結(jié)構(gòu)在M×N薄膜致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)陣列中形成圖案，直至薄膜待除層以下面的方式暴露，即各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)在其遠(yuǎn)端具有一個(gè)尖端和橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口，各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)包括第一薄膜電極、薄膜電致位移單元、第二薄膜電極和彈性單元，其中第一薄膜電極被水平條分為致動(dòng)部分和反光部分水平條使致動(dòng)部分和反光部分相電分離，致動(dòng)部分被接地；形成M×N空洞陣列，各個(gè)空洞從薄膜電致位移單元的頂部延伸至相應(yīng)的接線端；用金屬填充各個(gè)空洞形成導(dǎo)體，由此形成M×N致動(dòng)反射鏡半成品的陣列；通過在有源矩陣形成切口半切割有源矩陣；用薄膜保護(hù)層完全覆蓋住各個(gè)致動(dòng)反射鏡的半成品；用蝕刻劑或化學(xué)制劑去除薄膜待除層，其中蝕刻劑或化學(xué)制劑被插入到各個(gè)致動(dòng)反射鏡半成品的蝕刻口和致動(dòng)反射鏡半成品之間的縫隙中；去除薄膜保護(hù)層；以及把有源矩陣完全切割成要求的形狀，由此形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
附圖簡述本發(fā)明的上述目的和其它目的以及特點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明而變得清楚明了，在附圖中圖1A至1G示出了說明過去已公開的制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法的示意性橫截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的橫截面圖；圖3A至3N示出了說明制造如圖2所示的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法的示意性橫截面圖。
圖4A至4D示出了如圖2所示的組成各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡的薄膜層的俯視圖。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方式圖2為用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300的橫截面圖，其中M和N為整數(shù)，圖3A至3N為說明制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300的方法的示意性橫截面圖，以及圖4A至4D為根據(jù)本發(fā)明的組成各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301的薄膜層的俯視圖。值得注意的是，在圖2、圖3A至圖3N和圖4A至圖4D中出現(xiàn)的相同部分采用相同的標(biāo)號(hào)。
在圖2中，提供了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的說明M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300的橫截面圖，該陣列300包含一個(gè)有源矩陣210、一個(gè)鈍化層220、一個(gè)蝕刻停止層230和M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)200陣列。
有源矩陣210包括一個(gè)基底212，一個(gè)M×N晶體管陣列(未示出)和一個(gè)M×N接線端214陣列，其中每個(gè)接線端214電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上。
鈍化層220由例如磷-硅玻璃(PSG)或氮化硅制成，有0.1-2微米厚，其位于有源矩陣210的頂部。
蝕刻停止層230由氮化硅制成，有0.1-2微米厚，位于鈍化層220的頂部。
各個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)200具有遠(yuǎn)端和近端，還包括在其遠(yuǎn)端的尖端(未示出)和橫穿致動(dòng)結(jié)構(gòu)的蝕刻口(未示出)。每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)200具有一個(gè)第一薄膜電極285、一個(gè)薄膜電致位移單元275、一個(gè)第二薄膜電極265、一個(gè)彈性單元255和一個(gè)導(dǎo)體295。第一薄膜電極285，由例如鋁(Al)或銀(Ag)之類的既導(dǎo)電又反光的材料制成，其位于薄膜電致位移單元275的頂部，且被水平條287分為驅(qū)動(dòng)部分和反光部分190、195，其中，水平條287使致動(dòng)部分和反光部分190、195相電分離。致動(dòng)部分190被接地，因此既作為反射鏡同時(shí)又作為共用偏置電極。反光部分195作為反射鏡。薄膜電致位移單元275，由壓電材料例如象PZT(鋯鈦酸鉛)或者電致伸縮材料例如PMN(鈮酸鉛鎂)制成，位于第二薄膜電極265的頂部。第二薄膜電極265，由導(dǎo)電材料例如象鉑鉭合金(Pt/Ta)制成，位于彈性單元255的頂部并且通過導(dǎo)體295和接線端214電連接到相應(yīng)的晶體管上，而且與其它薄膜致動(dòng)反射鏡301中的第二薄膜電極265相電分離，由此使其作為信號(hào)電極。彈性單元255，由氮化物例如象氮化硅制成，其位于第二薄膜電極265的下方。彈性單元255近端的底面部分，通過部分夾入其中的蝕刻停止層230和鈍化層220與有源矩陣210相連接，由此使致動(dòng)結(jié)構(gòu)200構(gòu)成懸臂。導(dǎo)體295，由金屬例如鎢(W)制成，其從薄膜電致位移單元275的頂部延伸至相應(yīng)的接線端214的頂部，由此使第二薄膜電極265電連接到接線端214。在各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301中，從薄膜電致位移單元275的頂部向下延伸的導(dǎo)體295與位于薄膜電致位移單元275頂部的第一薄膜電極285并不彼此電連接。
在圖3A至圖3N中，提供了示意性的橫截面圖來說明制造在圖2中示出的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300的方法。
制造陣列300的過程從制備有源矩陣210開始，如圖3A所示，它包括一個(gè)基底212、一個(gè)M×N接線端214陣列和一個(gè)M×N晶體管陣列(未示出)?；?12由絕緣材料例如硅晶片制成。各個(gè)接線端214電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上。
下一個(gè)步驟是，如圖3B所示，在有源矩陣210的頂部，用例如化學(xué)氣相淀積法(CVD)或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成一個(gè)鈍化層220，此鈍化層220有0.1-2微米厚，由例如磷-硅玻璃(PSG)或者氮化硅制成。
其后，如圖3C所示，蝕刻停止層230，由例如氮化硅制成，有0.1-2微米厚，其用濺射法或化學(xué)氣相淀積法(CVD)在鈍化層220的頂部淀積。
然后，如圖3D所示，在蝕刻停止層230的頂部形成一個(gè)薄膜待除層240。如果此薄膜待除層240由金屬制成，則用濺射法或蒸鍍法形成，如果此薄膜待除層240由磷-硅玻璃(PSG)制成，則用化學(xué)氣相淀積法(CVD)或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成，如果此薄膜待除層220由多晶硅制成，則用化學(xué)氣相淀積法(CVD)形成。薄膜待除層240具有一個(gè)頂部表面。
接著，如圖3E所示，薄膜待除層240的頂部表面先用玻璃旋轉(zhuǎn)法(SOG)或化學(xué)機(jī)械拋光法(CMP)，然后用刮擦法使其平整。
隨后，如圖3F所示，用下面的方法在薄膜待除層240中形成M×N對(duì)空槽245陣列，即用干蝕刻或濕蝕刻法使在各對(duì)空槽中的空槽245之一圍繞著接線端214之一。
下一個(gè)步驟是，如圖3G所示，用化學(xué)氣相淀積法(CVD)在包括空槽245的薄膜待除層240的頂部淀積形成一個(gè)彈性層250，它由氮化物例如氮化硅制成，厚0.1-2微米。在淀積過程中，彈性層250內(nèi)部的壓力通過改變作為時(shí)間的函數(shù)的氣體比率來控制。
其后，用濺射法或真空蒸鍍法在彈性層250的頂部形成第二薄膜層(未標(biāo)示出)，它由導(dǎo)電材料例如Pt/Ta(鉑鉭合金)制成，厚0.1-2微米。然后，此第二薄膜層用干蝕刻法被均勻切割成M×N第二薄膜電極265陣列，其中，每個(gè)第二薄膜電極265與其它第二薄膜電極265相電分離，如圖3H所示。
接著，如圖3I所示，用真空蒸鍍、溶膠-凝膠、濺射或化學(xué)氣相淀積法(CVD)在M×N第二薄膜電極265陣列的頂部淀積一個(gè)薄膜電致位移層270，它由壓電材料例如PZT或者電致伸縮材料例如PMN制成，其厚度為0.1-2微米。然后用RTA(快速退火法)，對(duì)薄膜電致位移層270進(jìn)行熱處理，以使其發(fā)生相變。
由于薄膜電致位移層270都非常薄，所以在它是由壓電材料制成的情況下，它不需要被極化這是由于在薄膜致動(dòng)反射鏡301的工作過程中，它可以通過施加電信號(hào)而進(jìn)行極化。
隨后，如圖3J所示，用濺射法或者真空蒸鍍法在薄膜電致位移層270頂部形成一個(gè)第一薄膜層280，它由例如鋁(Al)或銀(Ag)之類的既導(dǎo)電又反光的材料制成，其厚度為0.1-2微米，由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)350。
再下一個(gè)步驟是，如圖3K所示，通過用光刻法或激光裁剪法在多層結(jié)構(gòu)350中構(gòu)成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)345陣列340，直至薄膜待除層240以下面的方式暴露出來，即各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)345在其遠(yuǎn)端具有一個(gè)尖端(未示出)和橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口(未示出)。各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)345包括第一薄膜電極285、薄膜電致位移單元275、第二薄膜電極265和彈性單元255。第一薄膜電極285被水平條287分為致動(dòng)部分和反光部分190、195，其中，水平條287使致動(dòng)部分和反光部分190、195相電分離。致動(dòng)部分190被接地。
隨后的步驟是，如圖3L所示，通過用蝕刻法形成M×N空洞290陣列，其中各個(gè)空洞從薄膜電致位移單元275的頂部延伸至相應(yīng)的接線端214的頂部。
再下一個(gè)步驟是，如圖3M所示，通過用例如發(fā)射法(lift-offm ethod)，用金屬例如鎢(W)填充各個(gè)空洞290形成導(dǎo)體295，由此形成M×N致動(dòng)反射鏡335陣列330的半成品。
在完成上述步驟后，用光刻法制出具有約為有源矩陣210厚度的三分之一的深度的切口(未示出)。此步驟也被稱為半切割步驟。
再下一個(gè)步驟是，用薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋住各致動(dòng)反射鏡335的半成品。
然后，通過用濕蝕刻法使用蝕刻劑或化學(xué)制劑例如氟化氫(HF)蒸氣除去薄膜待除層240，其中蝕刻劑或化學(xué)制劑通過在各個(gè)致動(dòng)反射鏡335半成品中的蝕刻口和致動(dòng)反射鏡335半成品之間的縫隙被加入，由此形成各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301的致動(dòng)空間。
接著，除去薄膜保護(hù)層。
最后，用光刻法或激光剪裁法，有源矩陣210被完全切割成要求的形狀，由此形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300，如圖3N所示。
圖4A至圖4D分別為分根據(jù)本發(fā)明的組成各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301的第一薄膜電極285、薄膜電致位移單元275、第二薄膜電極265和彈性單元255的俯視圖，各個(gè)薄膜層具有一個(gè)在其遠(yuǎn)端的尖端205和蝕刻口289。如圖4C所示，第二薄膜電極265與陣列300中的其它薄膜致動(dòng)反射鏡301的第二薄膜電極265相電分離。
在本發(fā)明的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301和其制造方法中，在各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301中的第一薄膜電極285被水平條287分為致動(dòng)部分和反光部分190、195，在各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301的工作過程中，只有位于第一薄膜電極致動(dòng)部分190下面的薄膜電致位移單元275、第二薄膜電極265和彈性單元255部分變形，而其他部分仍保持為水平，使反光部分195更有效地反射到其上的光束，由此增加陣列300的光學(xué)效率。
而且，通常，去除薄膜待除層240后，要通過使用清洗劑，清洗在去除薄膜待除層中使用的蝕刻劑或化學(xué)制劑，然后再通過蒸發(fā)的方式將清洗劑去除。在去除清洗劑的過程中，清洗劑在各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡301的尖端匯合，使其容易被去除，由此降低彈性單元255粘住有源矩陣210的可能性，這樣將對(duì)保持結(jié)構(gòu)完整性和薄膜致動(dòng)反射鏡301的性能，提高陣列300的綜合性能有大幫助。
另外，由于在薄膜待除層240中使用的蝕刻劑或化學(xué)制劑通過蝕刻口289以及致動(dòng)結(jié)構(gòu)200之間的縫隙被加入，因此薄膜待除層240可以更有效和完全的方式被去除。
應(yīng)該注意到，盡管薄膜致動(dòng)反射鏡301和其制造方法在相對(duì)于各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡具有單一形態(tài)結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行描述的，但上述方法可以同樣適用于各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡具有雙重形態(tài)結(jié)構(gòu)的情況，對(duì)于后一種情況，僅僅涉及附加的電致位移和電極層以及其結(jié)構(gòu)。
盡管只是通過某些優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，然而在不偏離由下述權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明范疇的情形下，可以做出其他各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，其中，M和N為整數(shù)，用于一種光學(xué)投影系統(tǒng)，該陣列包括有源矩陣，該有源矩陣包含一個(gè)基底、一個(gè)M×N晶體管陣列和一個(gè)M×N接線端陣列，其中各個(gè)接線端被電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上；鈍化層，其在有源矩陣的頂部形成；蝕刻停止層，其在鈍化層的頂部形成；以及M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)具有一個(gè)近端和一個(gè)遠(yuǎn)端，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)在其遠(yuǎn)端具有一個(gè)尖端和一個(gè)橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括，一個(gè)第一薄膜電極、一個(gè)薄膜電致位移單元、一個(gè)第二薄膜電極、一個(gè)彈性單元和一個(gè)導(dǎo)體，其中第一薄膜電極位于薄膜電致位移單元的頂部，且被水平條分為致動(dòng)部分和反光部分，水平條使致動(dòng)部分和反光部分相電分離，致動(dòng)部分接地，由此使致動(dòng)部分作為反射鏡和偏置電極，反光部分作為反射鏡，薄膜電致位移單元被置于第二薄膜電極的頂部，第二薄膜電極形成于彈性單元的頂部，第二薄膜電極通過導(dǎo)體和接線端電連接到相應(yīng)的晶體管上，且與在其它薄膜致動(dòng)反射鏡中的第二薄膜電極相電分離，由此使其作為信號(hào)電極，彈性單元位于第二薄膜電極的底部；彈性單元近端的底面部分，通過部分插入其中的蝕刻停止層和鈍化層與有源矩陣相連接，由此使致動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成懸臂；導(dǎo)體從薄膜電致位移單元的頂部延伸至相應(yīng)的接線端的頂部，由此使第二薄膜電極電連接到接線端。
2.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中，鈍化層由磷-硅玻璃(PSG)或氮化硅制成。
3.如權(quán)利要求1所述的陣列，其中，蝕刻停止層由氮化硅制成。
4.一種制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法，其中，M和N為整數(shù)，每個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡相當(dāng)于一個(gè)象素，用于一種光學(xué)投影系統(tǒng)，該方法包括如下步驟提供一個(gè)有源矩陣，該有源矩陣包括一個(gè)基底、一個(gè)M×N接線端陣列和一個(gè)M×N晶體管陣列，其中各個(gè)接線端被電連接到晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管上；在有源矩陣的頂部淀積一個(gè)鈍化層；在鈍化層的頂部淀積一個(gè)蝕刻停止層；在蝕刻停止層的頂部淀積一個(gè)薄膜待除層，其中，薄膜待除層具有一個(gè)頂面；整平薄膜待除層的頂面；在薄膜待除層中以如下方式形成M×N對(duì)空槽陣列，即每對(duì)空槽中的一個(gè)空槽圍繞一個(gè)接線端；在包含空槽的薄膜待除層中相繼淀積一個(gè)彈性層和一個(gè)第二薄膜層；均勻切割第二薄膜層形成M×N第二薄膜電極陣列，其中每個(gè)第二薄膜電極與其它第二薄膜電極相電分離；在M×N第二薄膜電極陣列的頂部相繼淀積一個(gè)電致位移層和一個(gè)第一薄膜層，由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)；在多層結(jié)構(gòu)中形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)陣列，直至薄膜待除層以下面的方式暴露，即各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)在其遠(yuǎn)端具有一個(gè)尖端和橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口，各個(gè)致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)包括第一薄膜電極、薄膜電致位移單元、第二薄膜電極和彈性單元，其中第一薄膜電極被水平條分為致動(dòng)部分和反光部分水平條并使致動(dòng)部分和反光部分相電分離，致動(dòng)部分被接地；形成M×N空洞陣列，各個(gè)空洞從薄膜電致位移單元的頂部延伸至相應(yīng)的接線端；用金屬填充各個(gè)空洞形成導(dǎo)體，由此形成M×N致動(dòng)反射鏡半成品的陣列；通過在有源矩陣形成切口半切割有源矩陣；用薄膜保護(hù)層完全覆蓋住各個(gè)致動(dòng)反射鏡半成品；用蝕刻劑或化學(xué)制劑去除薄膜待除層，其中蝕刻劑或化學(xué)制劑被加入到各個(gè)致動(dòng)反射鏡半成品的蝕刻口和致動(dòng)反射鏡半成品之間的縫隙中；去除薄膜保護(hù)層；以及把有源矩陣完全切割成要求的形狀，由此形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，鈍化層由磷-硅玻璃(PSG)或氮化硅制成。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，鈍化層厚0.1-2微米。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，鈍化層用化學(xué)氣相淀積法(CVD)或旋轉(zhuǎn)鍍膜法形成。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，蝕刻停止層由氮化硅制成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，蝕刻停止層厚0.1-2微米。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，蝕刻停止層用濺射法或化學(xué)氣相淀積法(CVD)形成。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用玻璃旋轉(zhuǎn)法(SOG)或化學(xué)機(jī)械拋光法，然后使用刮擦法，整平薄膜待除層的頂面。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用干蝕刻或濕蝕刻法形成空槽陣列。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用干蝕刻法均勻切割第二薄膜層。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，用快速退火法(RTA)對(duì)薄膜電致位移層進(jìn)行熱處理。
15.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，以有源矩陣厚度的三分之一的深度在有源矩陣形成切口。
16.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用光刻法形成切口。
17.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，用光刻或激光裁剪法完全切割有源矩陣。
全文摘要
本發(fā)明的一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡反射鏡陣列包括有源矩陣、絕緣層、蝕刻停止層和M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)在其遠(yuǎn)端有一尖端,且有橫穿其結(jié)構(gòu)的蝕刻口,還包括一個(gè)帶水平條的第一薄膜電極、一個(gè)薄膜電致位移單元、一個(gè)第二薄膜電極、一個(gè)彈性單元和一個(gè)導(dǎo)體。形成水平條、尖端和蝕刻口分別是為增加各個(gè)薄膜致動(dòng)反射鏡的光學(xué)效率,促進(jìn)去除清洗劑和使薄膜待除層容易去除。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1182519SQ96193409
公開日1998年5月20日 申請(qǐng)日期1996年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月21日
發(fā)明者閔庸基 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社