專利名稱：具有一平的反光表面的薄膜致動(dòng)反射鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)投影系統(tǒng)；且更具體地，涉及一種用于該系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的改進(jìn)的制造方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的各種視頻顯示系統(tǒng)中，已知一種光學(xué)投影系統(tǒng)能夠提供大幅的高質(zhì)量顯示。在這樣一光學(xué)投影系統(tǒng)中，來自一燈的光線被均勻地照射在例如一M×N致動(dòng)反射鏡陣列上，其中各反射鏡與各致動(dòng)器相連接，這些致動(dòng)器可由響應(yīng)于施加于其的電場(chǎng)而變形的電致位移材料制成。例如為壓電材料或電致伸縮材料。
來自各反射鏡的反射光束被入射在例如一光闌的小孔上。通過對(duì)各致動(dòng)器施加一電信號(hào)，各反射鏡與入射光束的相對(duì)位置被改變。從而導(dǎo)致來自各反射鏡的反射光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。當(dāng)各反射光束的光路發(fā)生變化時(shí)，自各反射鏡反射的通過該小孔的光量被改變，從而調(diào)制光束的強(qiáng)度，通過該小孔被調(diào)制的光束經(jīng)一適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置例如一投影透鏡被傳送到一投影屏幕上，從而在其上顯示一圖象。
在

圖1A至1G中，說明了在制造一M×N薄膜致動(dòng)反射鏡101中所包括的制造步驟，其中M及N與整數(shù)，該方法被公開在一美國序列號(hào)為08/430,628，題為“薄膜致動(dòng)反射鏡陣列”的共有未決申請(qǐng)中。
該制造陣列100的過程開始于準(zhǔn)備一具有一頂表面并包括一基底12、一M×N晶體管陣列(未示出)及一M×N連接端子14的陣列的有源矩陣10。
在接著的步驟中，在該有源矩陣的頂表面上形成一薄膜待除層24，如果該薄膜待除層24由金屬制成。通過采用濺射法或蒸鍍法形成，如果該薄膜待除層24由磷一硅玻璃(PSG)制成，通過采用化學(xué)汽相淀積(CVD)法或旋轉(zhuǎn)涂覆法形成，如果該薄膜待除層24由多晶硅制成，通過采用CVD法形成。
然后，形成有一支持層20，該支持層20包括一由薄膜待除層24所環(huán)繞的M×N支持元件22的陣列，其中該支持層20通過以下步驟形成通過采用光刻法在薄膜待除層24上建立一M×N空槽陣列(未示出)，各空槽位于連接端子14的四周；并通過采用濺射法或CVD法在各位于連接端子14四周的空槽中形成一支持元件22，如圖1A所示，這些支持元件22由絕緣材料制成。
在接著的步驟中，通過采用一Sol-Gel、濺射或CVD法在支持層20的頂上形成一由與支持元件22相同的絕緣材料制成的彈性層30。
接著，通過以下步驟在各支持元件22中形成一由金屬制成的導(dǎo)管26；首先通過采用蝕刻法，建立一M×N孔的陣列(未示出)各孔從彈性層30的頂部延伸至連接端子14的頂部；并以金屬填充其中，從而形成導(dǎo)管26，如圖1B所示。
在下一步驟中，通過采用濺射法，在包括這些導(dǎo)管26的彈性層30的頂上形成一由導(dǎo)電材料制成的第二薄膜層40。該第二薄膜層40通過形成在支持元件22中的導(dǎo)管26被電連接至晶體管。
然后，通過采用濺射法、CVD法或Sol-Gel法在第二薄膜層40的頂上形成一由壓電材料，例如鋯鈦酸鉛(PZT)制成的薄膜電致位移層50，如圖1C中所示。
在接著的步驟中，通過采用光刻法或激光微調(diào)法，薄膜電致位移層50，第二薄膜層40及彈性層30被構(gòu)型成一M×N薄膜電致位移元件55的陣列、一M×N第二薄膜電極45的陣列及一M×N彈性元件35的陣列，直至暴露出支持層20，如圖1D所示。各第二薄膜電極45通過形成在各支持元件22中的導(dǎo)管26被電連接至晶體管并在薄膜致動(dòng)反射鏡101中起信號(hào)電極的作用。
接著，各薄膜電致位移元件55被熱處理以允許產(chǎn)生相變，從而形成一M×N熱處理機(jī)構(gòu)的陣列(未示出)。由于各熱處理薄膜電致位移元件55非常地薄，如果其由壓電材料制成，則必需極化(Pole)它因?yàn)樵诒∧ぶ聞?dòng)反射鏡101的操作期間，它可被所施加的電信號(hào)極化。
在以上步驟后，通過以下步驟在M×N熱處理機(jī)構(gòu)的陣列中的薄膜電致位移元件55的頂上形成一由導(dǎo)電及反光材料制成的M×N第一薄膜電極65的陣列首先采用濺射法形成一由導(dǎo)電及反光材料制成的層60，該層60完全覆蓋M×N熱處理機(jī)構(gòu)的陣列的頂部，包括暴露出的支持層20，如圖1E所示，然后采用蝕刻法，選擇地去除層60，結(jié)果形成一M×N致動(dòng)反射鏡111的陣列110，其中各致動(dòng)反射鏡機(jī)構(gòu)111包括一頂表面及四個(gè)側(cè)表面，如圖1F中所示。各第一薄膜電極65在薄膜致動(dòng)反射鏡101中起反射鏡及偏置電極的作用。
接著以一薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋各致動(dòng)反射鏡機(jī)構(gòu)111中的頂表面及四個(gè)側(cè)表面。
然后通過采用一濕蝕刻法去除支持層20中的薄膜待除層24。最后，去除該薄膜保護(hù)層，從而形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡101的陣列100，如圖1G所示。
存在有許多與上述M×N薄膜致動(dòng)反射鏡101的陣列100的制造方法相關(guān)的缺陷。其中一個(gè)缺陷是這樣構(gòu)成的陣列100的整體光效率。由于通過例如在基底12的頂上形成的伸出的連接端子14，被提供用于制造陣列100的有源矩陣10具有一粗糙的頂表面，在彈性元件35、第二薄膜電極45、薄膜電致位移元件55及各薄膜致動(dòng)反射鏡101中的第一薄膜電極上形成有凸起，結(jié)果導(dǎo)致在也起到反射鏡作用的第一薄膜電極65上建成一區(qū)域，光束從該區(qū)域被不規(guī)則地反射，如圖1G的詳細(xì)圖所示。這樣，陣列100的整體光效率降低。而且，被提供用于制造陣列100的有源矩陣10具有粗糙的頂表面的事實(shí)使得陣列100的整個(gè)制造過程困難。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法，該方法能提供具有改善的光效率的陣列。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法，其中M及N為整數(shù)，該方法包括以下步驟提供一有源矩陣，該有源矩陣包括一基底及一M×N連接端子的陣列；在該有源矩陣的頂上淀積一鈍化層，該鈍化層具有一頂表面；平整(planarizing)該鈍化層的頂表面；在該鈍化層的被整平的頂表面上的淀積一腐蝕劑阻止層；在該腐蝕劑阻止層的頂上形成一具有一M×N空腔陣列的薄膜待除層，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件、一第二薄膜電極、一彈性元件及一導(dǎo)管；并去除該薄膜待除層，從而形成M×N薄膜致動(dòng)反射陣列。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法，其中M及N為整數(shù)，該方法包括以下步驟提供一有源矩陣，該有源矩陣包括一基底及一M×N連接端子的陣列；在有源矩陣的頂上淀積一鈍化層，該鈍化層具有一頂表面；在鈍化層的頂表面上淀積一平整(plan arization)層；去除平整層，同時(shí)平整鈍化層的頂表面；在鈍化層被平整的頂表面上形成一具有一M×N空腔陣列的薄膜待除層；在包括這些空腔的薄膜待除層的頂上形成一M×N致動(dòng)機(jī)構(gòu)的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件、一第二薄膜電極、一彈性元件及一導(dǎo)管；并去除該薄膜待除層，從而形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
通過以下結(jié)合附圖給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的以上及其它目的及特征將變得明顯，附圖中圖1A至1G提供了說明先前公開的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法的概略性截面視圖；圖2A至2F給出了說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法的概略性截面視圖；圖3A至3G示出了說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法的概略性截面視圖。
圖2A至2F及圖3A至3G分別給出了說明根據(jù)本發(fā)明的用于一光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300的制造方法的概略性截面視圖，其中M及N為整數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出圖2A至2F及圖3A至3G中出現(xiàn)的相同部件以相同的參考數(shù)字表示。
在圖2A至2F中，給出了說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300的制造方法的概略性截面視圖。
該陣列300的制造過程開始于準(zhǔn)備一有源矩陣210，該有源矩陣210包括一基底212、一M×N連接端子214的陣列及一M×N晶體管的陣列(未示出)，其中各連接端子214被電連接至晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管。該有源矩陣210具有一由例如形成于基底212的頂上的連接端子214的存在所導(dǎo)致的粗糙的頂表面。
在接著的步驟，通過采用例如大氣壓化學(xué)汽相淀積(APCUD)法在有源矩陣210的頂上淀積一由例如磷一硅玻璃(PSG)或硼磷-硅玻璃(BPSG)的絕緣材料制成的并具有可掩蔽有源矩陣210的粗糙頂表面的厚度，例如2-3μm的鈍化層220，如圖2A所示，其中鈍化層220具有一頂表面。
然后，通過采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法，平整鈍化層220的頂表面，如圖2B所示。
在接著的步驟中，通過采用例如低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)或等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)法，在鈍化層220的被平整的頂表面上淀積一由絕緣材料，例如氮化硅制成的并具有0.1-2μm厚度的腐蝕劑阻止層230，如圖2C所示。
在接著的步驟中，在腐蝕劑阻止層230的頂上形成一由金屬，例如銅(Cu)或鎳(Ni)、磷-硅玻璃(PSG)或多晶硅制成的并具有0.1-2μm厚度的薄膜待除層250。如果該薄膜待除層250由金屬制成，通過采用濺射法或蒸鍍法形成，如果該薄膜待除層250由PSG制成，通過采用CVD或旋轉(zhuǎn)涂覆法形成，如果該薄膜待除層250由多晶硅制成，通過采用CVD法形成。
接著，通過采用蝕刻法，在薄膜待除層250上建立一M×N空腔陣列(未示出)，使得各空腔圍繞一連接端子214。
在接著的步驟中，通過采用CVD法，在包括這些空腔的薄膜待除層250的頂上淀積一由絕緣材料制成，并具有0.1-2μm厚度的彈性層260。
然后，在彈性層260中形成一由金屬制成的M×N導(dǎo)管255的陣列。各導(dǎo)管255通過以下步驟形成首先通過采用蝕刻法，建立一M×N孔的陣列(未示出)，各孔從彈性層260的頂部延伸至連接端子214的頂部；并通過采用例如搬移法用金屬填充其中。
然后，通過采用濺射或真空蒸鍍法在包括導(dǎo)管255的彈性層260的頂上形成一由導(dǎo)電材料制成并具有0.1-2μm厚度的第二薄膜層270。
接著，通過采用CVD法、蒸鍍法、Sol-Gel法或?yàn)R射法，在第二薄膜層270的頂上形成一由壓電或電致位移材料制成，并具有0.1-2μm厚度的薄膜電致位移層280。然后，該薄膜電致位移層280被熱處理以允許發(fā)生相變。
在接著的步驟中，通過采用濺射法或真空蒸鍍法，在薄膜電致位移層280的頂上形成一由導(dǎo)電且反光材料制成，并具有0.1-2μm厚度的第一薄膜層290，如圖2D所示。
在上述步驟后，通過采用光刻法或激光微調(diào)法，將第一薄膜層290、薄膜電致位移層280、第二薄膜層270及彈性層260分別構(gòu)型直至暴露出薄膜待除層250，從而形成M×N致動(dòng)機(jī)構(gòu)200的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200包括一第一薄膜電極295、一薄膜電致位移元件285、一第二薄膜電極275、一彈性元件265及導(dǎo)管255，如圖2E所示。第二薄膜電極275通過導(dǎo)管255電連接至連接端子214，從而在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200中起到信號(hào)電極的作用。第一薄膜電極295被電連接至地，從而在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200中起到反射鏡及公共偏置電極的作用。
由于各薄膜電致位移元件285非常薄，如果其由壓電材料制成則不需極化它由于在薄膜致動(dòng)反射鏡301的操作期間它可被所施加的電信號(hào)極化。
最后，去除薄膜待除層250，從而形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300，如圖2F所示。
在圖3A至3F中，提供了說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300的制造方法的概略性截面視圖。
該陣列300的制造過程開始于準(zhǔn)備一有源矩陣210，該有源矩陣210包括一基底212、一M×N連接端子214的陣列及一M×N晶體管的陣列(未示出)，其中各連接端子214電連接至晶體管陣列中相應(yīng)的晶體管。該有源矩陣具有一由例如形成于基底212的頂上的連接端子214的伸出導(dǎo)致的粗糙的頂表面。
在接著的步驟中，通過采用例如CVD法，在有源矩陣210的頂上淀積一由絕緣材料，例如磷-硅玻璃(PSG)或硼磷-磷玻璃(BPSG)制成，并具有可掩蔽有源矩陣210的粗糙頂表面的厚度，例如2-3μm的鈍化層220，其中該鈍化層220有一頂表面。
在接著的步驟中，通過采用旋轉(zhuǎn)涂覆法，使用溶劑，例如乳酸乙酯，在鈍化層220的頂表面上形成一由粘性聚合物，例如accuflo制成的平整層240，如圖3A所示。
接著，通過采用深腐蝕法，例如使用CF4及O2等離子的等離子蝕刻法，或CMP法，去除平整層240，同時(shí)平整鈍化層220的頂表面，如圖3B所示，然后通過采用熱板烘烤法，在150℃至250℃的溫度范圍內(nèi)處理90至150秒，由其蒸發(fā)而去除在形成平整板240中使用的溶劑。
然后，通過采用例如低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)或等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PEVCD)法，在鈍化層220的被平整的頂表面上淀積一由絕緣材料，例如氮化硅制成的，并具有0.1-2μm厚度的腐蝕劑阻止層230，如圖3C所示。
在圖3D至3G中所示的步驟與圖2D至2F中所說明的根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的過程一樣，從而形成M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300。
在本發(fā)明的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300的制造方法中，由于構(gòu)成各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200的薄膜層形成在鈍化層220的被平整的頂表面上，構(gòu)成各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200的薄膜層為平的，允許位于其頂上的也起到反射鏡作用的第一薄膜電極295具有一平的頂表面，從而提高了陣列300的整體性能和光效率。
應(yīng)當(dāng)指出，即使使用本發(fā)明方法構(gòu)成的各薄膜致動(dòng)反射鏡301具有一單壓電晶片(unimorph)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明方法也可很好地應(yīng)用于制造一薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，各薄膜致動(dòng)反射鏡具有一雙壓電晶片結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹笳邇H包含附加的電致位移及電極層的形成。
還應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明方法可被改型以允許制造具有不同幾何結(jié)構(gòu)的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
雖然僅相對(duì)特定的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不超出由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的前提下，可做出其它的改型和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法，該方法包括以下步驟提供一有源矩陣；在該有源矩陣的頂上淀積一鈍化層，其中該鈍化層有一頂表面；平整該鈍化層的頂表面；在該鈍化層的被平整的頂表面上淀積一腐蝕劑阻止層；在該鈍化層的頂上形成一具有一空腔陣列的薄膜待除層；在該包括有空腔的薄膜待除層的頂上形成一致動(dòng)機(jī)構(gòu)的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件、一第二薄膜電極及一彈性元件；及去除該薄膜待除層，從而形成該薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該鈍化層由磷-硅玻璃(PSG)制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該鈍化層由硼磷-硅玻璃(BPSG)制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該鈍化層淀積有2-3μm的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過采用一大氣壓化學(xué)汽相淀積(APCVP)法淀積該鈍化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法平整該鈍化層的頂表面。
7.一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法，該方法包括以下步驟提供一有源矩陣；在該有源矩陣的頂上淀積一鈍化層，該鈍化層有一頂表面；在該鈍化層的頂表面上淀積一平整層；去除該平整層，同時(shí)平整該鈍化層的頂表面；在該鈍化層的被平整的頂表面上形成一具有一空腔陣列的薄膜待除層；在包括有空腔的薄膜待除層的頂上形成一致動(dòng)機(jī)構(gòu)的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件，一第二薄膜電極及一彈性元件；及去除該薄膜待除層，從而形成該薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過采用一旋轉(zhuǎn)涂覆法淀積該平整層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中該平整層由粘性聚合物制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過采用CMP法去除該平整層，同時(shí)平整該鈍化層的頂表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中通過采用深腐蝕法去除該平整層，同時(shí)平整該鈍化層的頂表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中用于平整該鈍化層的頂表面的深腐蝕法是一采用CF4及O2等離子的等離子蝕刻法。
全文摘要
一種薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的制造方法包括有以下步驟提供一有源矩陣；在有源矩陣的頂上形成多個(gè)具有被平整的頂表面的絕緣層，在該多個(gè)絕緣層的頂表面上形成具有一空腔陣列的薄膜待除層；在該薄膜待除層的頂上形成一致動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移元件，一第二薄膜電極、一彈性元件及一導(dǎo)管；并去除該薄膜待除層，從而形成該薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。提高了該陣列的整體光效率及性能。
文檔編號(hào)G02F1/31GK1164042SQ9611995
公開日1997年11月5日 申請(qǐng)日期1996年10月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月3日
發(fā)明者鄭在爀 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社