專利名稱：構(gòu)成薄膜致動(dòng)的反射鏡陣列的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)投影系統(tǒng)；更具體地，涉及制造供在該系統(tǒng)中使用的一個(gè)M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡陣列的一種改進(jìn)的方法。
在本技術(shù)中能利用的各種視頻顯示系統(tǒng)中，光學(xué)投影系統(tǒng)是已知能提供大規(guī)模高質(zhì)量顯示的。在這種光學(xué)投影系統(tǒng)中，來(lái)自一盞燈的光線均勻地照射在一個(gè)諸如M×N個(gè)致動(dòng)的反射鏡的陣列上，其中的各反射鏡是連接在各致動(dòng)器上的。這些致動(dòng)器可由一種電致移位的材料制成，諸如響應(yīng)作用在其上的電場(chǎng)而變形的壓電或電致伸縮的材料。
從各反射鏡反射的光束入射在諸如一塊遮光板的一個(gè)小孔上。通過(guò)在各致動(dòng)器上作用一個(gè)電信號(hào)，便改變了各反射鏡對(duì)入射光束的相對(duì)位置，從而導(dǎo)致從各反射鏡反射的光束的光徑的偏移。隨著各反射光束的光徑的變化，改變了通過(guò)小孔的各反射鏡的反射的光量，借此調(diào)節(jié)了光束的強(qiáng)度。將通過(guò)小孔調(diào)節(jié)的光束經(jīng)由諸如投影透鏡等適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件透射到一塊投影屏幕上，便在其上面顯示出一個(gè)圖象。


圖1A至1G中，示出了包含在制造一個(gè)M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡101的陣列100中的制造步驟，其中M與N為整數(shù)，這一方法公開在名為“薄膜致動(dòng)的反射鏡陣列”的共同未決共同擁有的08/430,628號(hào)美國(guó)申請(qǐng)中。
制造陣列100的工藝從制備具有一個(gè)上表面并包括一塊基板12、M×N個(gè)晶體管的一個(gè)陣列(未示出)及M×N個(gè)連接端14的一個(gè)陣列的有源矩陣10開始。
在隨后的步驟中，當(dāng)薄膜待除層24是由金屬制成時(shí)用真空噴鍍或蒸發(fā)法，當(dāng)薄膜待除層24是由硅酸磷玻璃(PSG)制成時(shí)用化學(xué)汽相淀積(CVD)或旋涂法，而當(dāng)薄膜待除層24是由多晶硅制成時(shí)則用CVD法，在有源矩陣10的上表面上形成一個(gè)薄膜待除層24。
此后，形成一個(gè)由該薄膜待除層24包圍的包含M×N個(gè)支承件22的陣列的支承層20，其中該支承層20是用下述方法形成的用光刻法在薄膜待除層24上形成M×N個(gè)空槽的一個(gè)陣列(未示出)，各該空槽位于連接端14周圍；以及用真空噴鍍或CVD法在位于連接端14周圍的各空槽中構(gòu)成支承件22，如圖1A所示。支承件22是用絕緣材料制成的。
在下一步驟中，用Sol-Gel(溶膠-凝膠)、真空噴鍍或CVD法在支承層20上方形成與支承件22相同的絕緣材料制成的一個(gè)彈性層30。
隨后，用下述方法在各支承件22中形成由金屬制成的一個(gè)導(dǎo)管26用蝕刻法首先制成M×N個(gè)孔的一個(gè)陣列(未示出)，各孔從彈性層30的頂面延伸到連接端14的頂面；以及在其中填充金屬?gòu)亩纬蓪?dǎo)管26，如圖1B中所示。
在下一步驟中，用真空噴鍍法在包含導(dǎo)管26的彈性層30頂部形成由導(dǎo)電材料制成的第二薄膜層40。第二薄膜層40通過(guò)形成在支承件22中的導(dǎo)管26電連接在晶體管上。
然后用真空噴鍍法、CVD法或Sol-Gel法在第二薄膜層40的頂部形成諸如鈦酸鉛鋯(PZT)等壓電材料制成的一個(gè)薄膜電致移位層50，如圖1C中所示。
在下一步驟中，用光刻或激光修剪法將薄膜電致移位層50、第二薄膜層40及彈性層30制成M×N個(gè)薄膜電致移位件55的一個(gè)陣列、M×N個(gè)第二薄膜電極45的一個(gè)陣列及M×N個(gè)彈性件35的一個(gè)陣列的圖案，直到暴露支承層20為止，如圖1D中所示。各該第二薄膜電極45通過(guò)形成在各支承件22中的導(dǎo)管26電連接在晶體管上，并作為薄膜致動(dòng)的反射鏡101中的一個(gè)信號(hào)電極工作。
接著，熱處理各薄膜電致移位件55以使其產(chǎn)生相變，而借此形成M×N個(gè)經(jīng)過(guò)熱處理的結(jié)構(gòu)的一個(gè)陣列。由于各經(jīng)過(guò)熱處理的薄膜電致移位件55是充分薄的，在它是用壓電材料制成的情況中，沒(méi)有必要推撐它由于在薄膜致動(dòng)的反射鏡101的操作期間它能被所作用的電信號(hào)推撐。
上述步驟之后，用下述方法在M×N個(gè)經(jīng)過(guò)熱處理的結(jié)構(gòu)的陣列中的薄膜電致移位件55的頂部構(gòu)成由一種導(dǎo)電與反光的材料制成的M×N個(gè)第一薄膜電極65的一個(gè)陣列；首先用真空噴鍍法形成完全覆蓋包含暴露的支承層20在內(nèi)的M×N個(gè)經(jīng)過(guò)熱處理的結(jié)構(gòu)的陣列的頂部的、用導(dǎo)電與反光材料制成的一個(gè)層60，如圖1E中所示；然后用蝕刻法有選擇地去掉該層60，得出M×N個(gè)致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)111的一個(gè)陣列110，其中各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)111包含一個(gè)頂部表面及四個(gè)側(cè)面，如圖1F中所示。各第一薄膜電極65作為一塊反射鏡及薄膜致動(dòng)的反射鏡101中的一個(gè)偏壓電極工作。
在上一步驟后面，用一個(gè)薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)111中的頂部表面及四個(gè)側(cè)面。
然后用濕浸蝕法去掉支承層20中的薄膜待除層24。最后去掉薄膜保護(hù)層，從而構(gòu)成M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡101的陣列100，如圖1G中所示。
在上述制造M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡101的陣列100的方法中存在著相關(guān)的一定低效性。用浸蝕劑或化學(xué)制品去除薄膜待除層24之后，通常用諸如蒸餾水或甲醇等沖洗劑沖洗浸蝕劑或化學(xué)制品，然后蒸發(fā)它來(lái)去掉沖洗劑。然而在去除沖洗劑時(shí)，沖洗劑的表面張力有可能將彈性件35向下拉向有源矩陣10，從而將彈性件35粘附在有源矩陣10上，而影響各薄膜致動(dòng)的反射鏡101的性能。當(dāng)足夠數(shù)量的薄膜致動(dòng)的反射鏡101受到這種影響時(shí)，也能降低陣列100的總體性能。
因此，本發(fā)明的主要目的是為提供能在去除沖洗劑時(shí)減少?gòu)椥约掣皆谟性淳仃嚿系陌l(fā)生的制造供在光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列的一種方法。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了制造供在光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列的一種方法，其中M與N為整數(shù)，該方法包括下述步驟提供一個(gè)包含一塊基板、一個(gè)M×N個(gè)連接端的陣列及一個(gè)M×N個(gè)晶體管的陣列的有源矩陣，其中各該連接端電連接在晶體管陣列中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體管上；在有源矩陣的頂上淀積一個(gè)薄膜待除層；在該薄膜待除層中形成M×N對(duì)空腔的一個(gè)陣列，各對(duì)中的空腔之一包圍一個(gè)連接端；在包含空腔的薄膜待除層的頂上，淀積一個(gè)用絕緣材料制成的彈性層；在彈性層中形成M×N個(gè)導(dǎo)管的一個(gè)陣列，各該導(dǎo)管從彈性層的頂部延伸到一個(gè)對(duì)應(yīng)的連接端上；在彈性層的頂部相繼淀積一個(gè)第二薄膜層、一個(gè)薄膜電致移位層及一個(gè)第一薄膜層，其中該第二薄膜層是用導(dǎo)電材料制成的，而該第一薄膜層是用導(dǎo)電與反光材料制成的；分別將第一薄膜層、薄膜電致移位層、第二薄膜層及彈性層制成M×N個(gè)第一薄膜電極的陣列、M×N個(gè)薄膜電致移位件的陣列、M×N個(gè)第二薄膜電極的陣列及M×N個(gè)彈性件的陣列的圖案，直到暴露薄膜待除層為止，借此構(gòu)成M×N個(gè)致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)的一個(gè)陣列，各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)具有一個(gè)頂部表面及側(cè)面，并包含第一薄膜電極、薄膜電致移位件、第二薄膜電極及彈性件；形成一個(gè)完全覆蓋各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)的頂部表面與側(cè)面的薄膜保護(hù)層；用浸蝕劑去除薄膜待除層；用第一沖洗劑沖洗掉浸蝕劑；去除第一沖洗劑；以及去除薄膜保護(hù)層，從而構(gòu)成M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列。
從下面結(jié)合附圖給出的較佳實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的與特征將是顯而易見的，附圖中圖1A至1G為展示以前公開的制造M×N個(gè)薄致動(dòng)的反射鏡的陣列的一種方法的示意性剖視圖；以及圖2A至2F為展示按照本發(fā)明的制造M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列的一種方法的示意性剖視圖；圖2A至2F中提供了展示制造供在光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡301的一個(gè)陣列300的一種方法的示意性剖視圖，其中M×N為整數(shù)。應(yīng)指出出現(xiàn)在圖2A至2F中的相同部件是用相同的參照數(shù)字表示的。
制造陣列300的工藝從制備一個(gè)包含帶有M×N個(gè)連接端214的一個(gè)陣列及M×N個(gè)晶體管的一個(gè)陣列(未示出)的一塊基板212的有源矩陣210開始，其中各該連接端214電連接在晶體管陣列中一個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體管上，并且基板212是用諸如硅晶片等絕緣材料制成的。
在下一步驟中，在該有源矩陣210的頂部構(gòu)成厚度為0.1-2μm的由諸如銅(Cu)或鎳(Ni)等金屬。硅酸磷玻璃(PSG)或多晶硅制成的一個(gè)薄膜待除層224。如果該薄膜待除層224是用金屬制成的，則用真空噴鍍或蒸發(fā)法形成該薄膜待除層224，如果該薄膜待除層224是用PSG制成的，則用化學(xué)汽相淀積(CVD)法或旋除法，而如果該薄膜待除層224是用多晶硅制成的，則用CVD法。
此后，用濕或干蝕刻法在該薄膜待除層224中形成M×N對(duì)空腔的一個(gè)陣列(未示出)。各對(duì)中的空腔之一包圍連接端214之一。
隨后，用CVD法在包含空腔的薄膜待除層224的頂部淀積一個(gè)用諸如氮化硅等絕緣材料制成的厚度為0.1-2μm的彈性層230。
此后，在該彈性層230中構(gòu)成用諸如鎢(W)等金屬制成的M×N個(gè)導(dǎo)管226的一個(gè)陣列。各該導(dǎo)管226是用下述方法構(gòu)成的首先用蝕刻法形成M×N個(gè)孔的一個(gè)陣列(未示出)，各孔從彈性層230的頂部延伸到一個(gè)對(duì)應(yīng)的連接端214的頂部；以及用諸如噴射法等在其中填充金屬，如圖2A中所示。
然后，用真空噴鍍或真空蒸發(fā)法在包含導(dǎo)管226的彈性層230的頂部形成厚度為0.1-2μm的用諸如鋁(Al)等導(dǎo)電材料制成的一個(gè)第二薄膜層240。
接著用CVD法、蒸發(fā)法、Sol-Gel法或真空噴鍍法在第二薄膜層240的頂部形成厚度為0.1-2μm的用諸如鈦酸鉛鋯(PZT)等壓電材料或諸如鈮酸鉛鎂(PMN)等電致伸縮的材料制成的一個(gè)薄膜電致移位層250。然后熱處理該薄膜電致移位層250以使之產(chǎn)生相變。
在下一步驟中，用真空噴鍍或真空蒸發(fā)法在該薄膜電致移位層250的頂部形成厚度為0.1-2μm的用諸如鋁(Al)或銀(Ag)等導(dǎo)電與反光材料制成的一個(gè)第一薄膜層260，如圖2B中所示。
上述步驟之后，用光刻或激光修剪法將第一薄膜層260、薄膜電致移位層250、第二薄膜層240及彈性層230制成M×N個(gè)第一薄膜電極265的一個(gè)陣列、M×N個(gè)薄膜電致移位件255的一個(gè)陣列、M×N個(gè)第二薄膜電極245的一個(gè)陣列及M×N個(gè)彈性件235的一個(gè)陣列的圖案，借此構(gòu)成M×N個(gè)致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)311的一個(gè)陣列310，各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)311具有一個(gè)頂部表面及側(cè)面，如圖2C中所示。各該第二薄膜電極245通過(guò)導(dǎo)管226電連接在一個(gè)對(duì)應(yīng)的連接端214上，借此作為各薄膜致動(dòng)的反射鏡301中的一個(gè)信號(hào)電極工作。各第一薄膜電極265作為一塊反射鏡及其中的一個(gè)偏壓電極工作。
由于各薄膜電致移位件255是充分薄的，當(dāng)它是用壓電材料制成的時(shí)，沒(méi)有必要推撐它；因?yàn)樵诒∧ぶ聞?dòng)的反射鏡301的操作期間，它能被所作用的電信號(hào)推撐。
在前面的步驟后面，用一個(gè)薄膜保護(hù)層270完全覆蓋各致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)的頂部表面與側(cè)面，如圖2D中所示。
然后，用諸如氟化氫(HF)等浸蝕劑去除薄膜待除層224，如圖2E中所示。
用諸如去離子水或甲醇等沖洗劑沖洗掉在去除薄膜待除層224中使用的浸蝕劑。然后通過(guò)在真空中干燥或用旋轉(zhuǎn)干燥去除沖洗劑。
在下一步驟中，用諸如等離子體浸蝕法等浸蝕法去除薄膜保護(hù)層270。
然后，用諸如高級(jí)化學(xué)技術(shù)(ACT)-CMI等化學(xué)制品去除上面消除后仍留下的薄膜保護(hù)層270的殘留物。用諸如去離子水或甲醇等沖洗劑沖洗掉去除薄膜保護(hù)層270的殘留物中使用的化學(xué)制品。然后，通過(guò)在真空中干燥或用旋轉(zhuǎn)干燥法去除沖洗劑，借此構(gòu)成M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡301的陣列300，如圖2F中所示。
與以前公開的制造M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡101的陣列100的方法相比，在本創(chuàng)造性方法中，由于沖洗劑的消除是通過(guò)在真空中或用旋轉(zhuǎn)干燥法干燥陣列300而達(dá)到的，能夠?qū)_洗劑的表面張力效應(yīng)降低到最小，并且彈性件235更少可能性粘附在有源矩陣210上。
應(yīng)當(dāng)指出，雖然用本創(chuàng)造性方法制備的各薄膜致動(dòng)的反射鏡301只有一種單壓電晶片結(jié)構(gòu)，但本創(chuàng)造性方法也能同樣優(yōu)越地應(yīng)用在制造各薄膜致動(dòng)的反射鏡具有雙壓電晶片的結(jié)構(gòu)的薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列，在后一情況中，只須形成附加的電致移位與電極層即可。
還應(yīng)指出，本創(chuàng)造性方法能修改成用于制造具有不同幾何形狀的薄膜致動(dòng)的反射鏡陣列。
雖然只相對(duì)于一定的較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，可以作出其它修正與變型而不脫離下述權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造供在光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列的方法，其中M與N為整數(shù)，該方法包括下述步驟提供一個(gè)有源矩陣，包含一塊基板、M×N個(gè)連接端的一個(gè)陣列及M×N個(gè)晶體管的一個(gè)陣列，其中各該連接端是電連接在晶體管陣列中的一個(gè)對(duì)應(yīng)的晶體管上的；在有源矩陣的頂部淀積一個(gè)薄膜待除層；在薄膜待除層中形成M×N對(duì)空腔的一個(gè)陣列，各對(duì)中的空腔之一包圍連接端之一；在包含空腔的薄膜待除層的頂部淀積一個(gè)用絕緣材料制成的彈性層；在彈性層中形成M×N個(gè)導(dǎo)管的一個(gè)陣列，各該導(dǎo)管從彈性層的頂部延伸到一個(gè)對(duì)應(yīng)的連接端的頂部；相繼地在彈性層的頂部淀積一個(gè)第二薄膜層、一個(gè)薄膜電致移位層及一個(gè)第一薄膜層，其中該第二薄膜層是用導(dǎo)電材料制成，及該第一薄膜層是用導(dǎo)電與反光材料制成的；分別將第一薄膜層、薄膜電致移位層、第二薄膜層及彈性層制成M×N個(gè)第一薄膜電極的一個(gè)陣列、M×N個(gè)薄膜電致移位件的一個(gè)陣列、M×N個(gè)第二薄膜電極的一個(gè)陣列及M×N個(gè)彈性件的一個(gè)陣列的圖案，直到暴露薄膜待除層為止，借此構(gòu)成M×N個(gè)致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)的一個(gè)陣列，各該致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)具有一個(gè)頂部表面與側(cè)面，并包含第一薄膜電極、薄膜電致移位件、第二薄膜電極及彈性件；形成一個(gè)完全覆蓋各致動(dòng)反射鏡結(jié)構(gòu)的頂部表面與側(cè)面的薄膜保護(hù)層；用一種浸蝕劑去除薄膜待除層；用一種第一沖洗劑沖洗掉浸蝕劑；去除第一沖洗劑；以及去除薄膜保護(hù)層，借此構(gòu)成M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在去除薄膜待除層中使用的浸蝕劑為氟化氫(HF)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該薄膜保護(hù)層是用等離子體浸蝕法去除的。
4.權(quán)利要求1的方法，去除了薄膜保護(hù)層之后，還包括下述步驟用一種化學(xué)制品去除薄膜保護(hù)層的殘留物；用一種第二沖洗劑沖洗掉該化學(xué)制品；以及去除第二沖洗劑。
5.權(quán)利要求4的方法，其中該第一沖洗劑與第二沖洗劑為去離子水或甲醇。
6.權(quán)利要求4的方法，其中該第一沖洗劑與第二沖洗劑是通過(guò)在真空中干燥去除的。
7.權(quán)利要求4的方法，其中該第一沖洗劑與第二沖洗劑是用旋轉(zhuǎn)干燥法去除的。
8.權(quán)利要求4的方法，其中在去除薄膜保護(hù)層的殘留物中使用的化學(xué)制品為高級(jí)化學(xué)技術(shù)(ACT)-CMI。
9.權(quán)利要求1的方法，其中各該薄膜致動(dòng)的反射鏡具有一種雙壓電晶片結(jié)構(gòu)。
10.權(quán)利要求1的方法，還包括在淀積電致移位層之后，相繼形成附加電極與電致移位層。
全文摘要
一種制造供在光學(xué)投影系統(tǒng)中使用的M×N個(gè)薄膜致動(dòng)的反射鏡的陣列的方法，包括下述步驟提供一有源矩陣；淀積一薄膜彈性層；在薄膜待除層中形成一空腔陣列；淀積一彈性層并在其中形成一導(dǎo)管陣列；相繼淀積一第二薄膜層、一薄膜電致移位層及一第一薄膜層并將它們制成圖案，構(gòu)成一致動(dòng)的反射鏡結(jié)構(gòu)陣列；形成完全覆蓋該陣列的一薄膜保護(hù)層；去除薄膜待除層；沖洗掉浸蝕劑；去除沖洗劑及薄膜保護(hù)層，而構(gòu)成M×N個(gè)薄膜反射鏡的陣列。
文檔編號(hào)G02F1/00GK1153311SQ96102420
公開日1997年7月2日 申請(qǐng)日期1996年2月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月17日
發(fā)明者具明権, 鄭在爀 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社