CN1062664C

CN1062664C - 改进的制造薄膜可致动反射镜阵列的方法

Info

Publication number: CN1062664C
Application number: CN95105544A
Authority: CN
Inventors: 池政范; 崔泳畯
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: Daiwoo Electronics Co., Ltd.
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1995-06-05
Publication date: 2001-02-28
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH0818116A; US5579179A; JP3797682B2; CN1149138A

Abstract

一种改进的生产M×N薄膜可致动反射镜阵列的方法，包括如下步骤：提供具有平的顶面的基底；在其顶面上相继形成分离层、第一薄膜层、薄膜电致移位层、第二薄膜层、弹性层和薄膜待除层；对待除层形成M×N空槽阵列；在待除层顶上形成支承层；形成M×N导管阵列；在其上形成一个M×N半成品的可致动反射镜结构；将一个有源矩阵与其相连；去除分离层，在M×N半成品可致动反射镜阵列中形成可致动反射镜结构的图案；去除薄膜待除层；形成所需×阵列。

Description

改进的制造薄膜可致动反射镜阵列的方法

本发明涉及一种光学投影系统，特别是涉及一种改进的制造用于该系统的M×N薄膜可致动反射镜阵列的方法。

在本领域中已知的各种视频显示系统中，光学投影系统已知能够提供大尺度高质量的显示。在这样的光学投影系统中，来自灯的光均匀地照射在例如M×N可致动反射镜阵列上，其中每个反射镜与每个致动器连接。致动器可以由响应加在其上的电场产生变形的电致移位材料例如压电材料或电致伸缩材料制成。

来自各反射镜的反射光束入射到例如一个光挡板的孔上。通过在各致动器上施加一电信号，各反射镜与入射光束的相对位置改变，因此导致来自各反射镜的反射光束的光路的偏移。因为各反射光束的光路改变了，通过光孔的来自各反射镜的反射的光的量被改变，因此调制了光束的强度。通过光孔的被调制的光束通过一个适当的光学装置，例如一个投影透镜被传输到一投影屏幕上，在其上显示图象。

在图1和2A至2F中，示出了公开在一个申请序列08/331，399，题目为“薄膜可致动反射镜阵列及其制造方法“(THIN FILMACTUATED MI RROR ARRAY AND METHOD FOR THE MANUFACTURETHEREOF”的美国专利申请中的用于一个光学投影系统的M×N薄膜可致动反射镜11的阵列10的剖面图(其中M和N是整数)及给出制造该M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的剖面图。

图1中所示的M×N薄膜可致动反射镜11的阵列10包括一个致动结构14的阵列13，一个M×N反射镜18的阵列17，一个有源矩阵12和一个M×N支承件16的阵列15。

如图2A中所说明的，制造M×N薄膜可致动反射镜11的阵列10的过程从准备有源矩阵12开始，该有源矩阵12有一个顶面和一个底面75、76，包括一个基底59，一个M×N晶体管阵列(未示出)，一个导线图案(未示出)及一个M×N连接端子61的阵列60。

在接下来的步骤中，在有源矩阵12的顶面75上，形成一个支承层80，该支承层80包括对应于M×N支承件16的阵列15的M×N基座82的阵列81和待除区83，其中支承层80通过下述步骤形成：将一薄膜待除层(未示出)镀覆在有源矩阵12的顶面75的整个面上；形成一个M×N空槽(未示出)阵列，从而产生待除区83，每个空槽位于M×N连接端子61的每个的周围；在每个空槽中提供一个基座82；如图2B所示。薄膜待除层是用溅射方法形成的；空槽的阵列是用蚀刻法形成的；而基座是用溅射法或化学蒸镀法继之以蚀刻法形成的。支承层80的待除区83接着用例如蚀刻法处理实现其后续的去除。

首先通过用蚀刻法开一个自基座82的顶端延伸至相应的连接端子61的顶端的孔，然后在其中填入导电材料，在各基座82内形成一导管73，如图2C中所示出的。

在接下来的步骤中，如图2D所示，由导电材料例如铂制成的第一薄膜电极层84被镀覆在支承层80上。然后，由电致移位材料例如PZT制成的薄膜电致移位层85形成在第一薄膜电极层84的顶上。然后，对这种结构在600℃至800℃的范围内进行加热，使在薄膜电致移位层85中发生相变。一旦相变发生，由导电材料制成的第二薄膜电极层95就被镀覆在薄膜电致移位层85顶上。

接着，由一种反光材料例如铝制成的薄膜层99被形成在第二电极层95上。

该导电、电致移位和反光材料形成的薄膜层可用已知的薄膜技术，例如溅射，溶胶-凝胶、蒸镀、蚀刻和微加工方法镀覆并成型，如图2E所示。

然后，支承层80的待除区83用化学品例如氟酸去除或溶解，从而形成所述M×N薄膜可致动反射镜11的阵列10，如图2F所示。

上述制造M×N薄膜可致动反射镜11的阵列10的方法存在着许多问题。第一个也是首要的问题就是在支承件16和薄膜电致位移层85形成的过程中，由所需的高温导致有源矩阵12中的晶体管和导线图案的质量下降。

因此，本发明的主要目的是提供一种制造用于光学投影系统的M×N薄膜可致动反射镜阵列的方法，该方法能够使有源矩阵中的晶体管和导线图案的质量下降减少到最小。

根据本发明的一个方面，提供了一种改进的制造用于光学投影系统的M×N薄膜可致动反射镜阵列的方法，所述方法包括下述步骤：(a)提供一个具有一顶面的基底；(b)在基底的顶面上形成一个分离层；(c)在分离层的顶上镀覆第一薄膜层，该薄膜层由导电和反光材料制成，能够在薄膜可致动反射镜中起到反射镜和偏压电极的作用；(d)在第一薄膜层顶上形成一个薄膜电致移位层；(e)对薄膜电致移位层进行热处理，使之发生相变；(f)在薄膜电致移位层顶上镀覆由导电材料制成的第二薄膜层，它能够在薄膜可致动反射镜中起信号电极的作用；(g)在第二薄膜层的顶上形成一个由绝缘材料制成的弹性层；(h)在弹性层的顶上构造一个薄膜待除层；(i)通过去除待除层的一些部分，建立一个M×N空槽阵列，各空槽自待除层的顶部延伸到弹性层的顶部；(j)在待除层的顶上建立一个由多晶硅制成的支承层，其中，各空槽也填充有多晶硅(k)构成一个M×N导管的阵列，各导管从支承层的顶部延伸到第二薄膜层的顶部，各导管穿过各空槽，从而形成一多层结构；(l)在该多层结构的顶上制造一个M×N晶体管阵列，各晶体管通过一个导线图案与各导管电连接，从而形成半成品的可致动反射镜结构；(m)将一个有源矩阵连接在该半成品的可致动反射镜结构上；(n)通过去除分离层将基底从成品的可致动反射镜结构上分离，从而形成可致动的反射镜结构；(o)将该可致动反射镜结构形成为M×N半完成品可致动反射镜阵列的图案；以及(p)去除在各半成品的可致动反射镜中的薄膜待除层，从而形成M×N薄膜可致动反射镜阵列。

从下面结合附图对优选实施例的描述中，本发明的上述和其他目的和特征将变得明显，其中：

图1是以前公开的M×N薄膜可致动反射镜阵列的剖面图；

图2A至2F为说明图1中所示的阵列的制造步骤的示意性的剖面图；以及

图3A至3D提供了说明制造M×N薄膜可致动反射镜阵列的本发明的方法的示意性剖面图。

制造阵列100的过程从准备基底110开始，基底110由一种绝缘材料，例如玻璃制成，并有一个平的顶面。

在第一步中，如图3A所示，一个分离层130，一个第一薄膜层115，一个薄膜电致移位层120，一个第二薄膜层116，一个弹性层121和一个薄膜待除层131被相继地形成在基底110的顶面上。分离层130由水溶性材料例如氯化钠制成，厚度为1000至3000，通过用溅射法或真空蒸镀法形成在基底110的顶面上。第一薄膜层115，由导电和反光材料例如铂(Pt)制成，能够在薄膜可致动反射镜101中起到反射镜和偏压电极的作用，厚度为500-2000，通过用溅射法或真空蒸镀法形成在分离层130的顶上。薄膜电致移位层120，由压电材料例如锆钛酸铅(PZT)或电致伸缩材料例如镁铌酸铝(PMN)制成，厚度为0.7-2μm，通过用溶胶-凝胶方法或溅射法形成在第一薄膜层115的顶上，然后被热处理，使其发生相变。由于薄膜电致移位层120足够薄，如果它是由压电材料制成的，不需要极化它，因为在可致动反射镜101的工作过程中，它可以被加在其上的电信号极化。第二薄膜层116，由导电材料例如铂(Pt)或铂/钛(Pt/Ti)构成，能够在薄膜可致动反射镜101中起信号电极的作用，其厚度为0.7-2μm，通过使用溅射或真空蒸镀法形成在薄膜电致移位层120的顶上。弹性层121，由绝缘材料，例如氮化硅(Si₃N₄)构成，厚度为500-2000，通过用溶胶-凝胶法、溅射法或化学蒸镀法(CVD)形成在第二薄膜层116的顶上。薄膜待除层131，由金属例如铜(Cu或镍(Ni)或硅酸磷玻璃(PSG)或多晶硅制成，其厚度为1-2μm，如果薄膜待除层131是由金属制成的，则通过采用溅射法形成在弹性层121的顶上，如果薄膜待除层131是由PSG制成的，则采用化学蒸镀法(CVD)或旋转涂履法，如果薄膜待除层131由多晶硅制成，则采用CVD法。

在接下来的步骤中，通过采用光刻法在薄膜待除层131中形成一个M×N空槽阵列(未示出)，其中各空槽从薄膜待除层的顶部延伸至弹性层121的顶部。一个支承层126，由绝缘材料，例如氮化硅(Si₃N₄)构成，通过用溅射法或CVD法形成在薄膜待除层131的顶上，其中各空槽也由该多晶硅填充。随后，由金属例如铝(Al)制成的各导管125能够向各可致动反射镜101中的第二薄膜层提供电信号的M×N导管125的阵列通过如下方法构成，首先通过采用蚀刻法生成M×N个孔(未示出)，各孔从支承层126的顶部延伸到第二薄膜层116的顶部，并穿过各空槽；用溅射法在孔中填充金属，从而形成一多层结构200，如图3B所示。

然后，由半导体，例如金属氧化物半导体(MOS)制成的M×N晶体管140阵列形成在多层结构200的顶上。各晶体管140通过由金属例如铜(Cu)制成的导线图案141与各导管125电连接，从而形成半成品的可致动反射镜结构210，如图3C所示。各晶体管140能够直接与各导管125电连接。

在接下来的步骤中，由陶瓷制成的有源矩阵111通过用具有低熔点和低收缩率的金属，例如铟(In)，锡(Sn)制成的粘结剂145连接到半成品可致动反射镜结构210上。分离层130用湿蚀刻法去除，从而将基底110从半成品可致动反射镜结构210上分离，以形成可致动反射镜结构(未示出)。然后，用光刻法或激光修剪法，在M×N半成品可致动反射镜阵列(未示出)中形成可致动反射镜结构的图案。

然后，每个半成品可致动反射镜中的薄膜待除层131用蚀刻法去除，从而形成M×N薄膜可致动反射镜101的阵列100，如图3D所示。

与在先公开的M×N薄膜可致动反射镜阵列的形成方法相对照，在先前公开的方法中，使构成电致移位层85的电致移位材料产生相变的热处理发生在连接了有源矩阵12之后，在本发明的方法中，热处理发生在晶体管140和导线图案141形成之前，从而防止了晶体管140和导线图案141由于加热产生的质量下降。

虽然本发明只是结合特定的优选实施例进行了描述，但在不脱离由所附的权利要求所限定的本发明的范围内，可以作出其他修改和变化。

Claims

1、一种制造用于光学投影系统的M×N薄膜可致动反射镜阵列的方法，该方法包括如下步骤：

(a)提供一个具有一顶面的基底；

(b)在基底顶面上形成一个分离层；

(c)在分离层的顶上镀覆第一薄膜层，该第一薄膜层由导电和反光材料制成，能够在薄膜可致动反射镜中起到反射镜和偏压电极的作用；

(d)在第一薄膜层顶上形成一个薄膜电致移位层；

(e)对薄膜电致移位层进行热处理，使之发生相变；

(f)在薄膜电致移位层顶上镀覆由导电材料制成的第二薄膜层，它能够在薄膜可致动反射镜中起信号电极的作用；

(g)在第二薄膜层顶上形成一个由绝缘材料制成的弹性层；

(h)在弹性层的顶上形成一个薄膜待除层；

(i)通过去除待除层的一些部分，形成一个M×N空槽阵列，各空槽从待除层的顶部延伸到弹性层的顶部；

(j)在待除层的顶上，形成一个由多晶硅制成的支承层，其中，各空槽也填充有该多晶硅；

(k)形成一个M×N个导管的阵列，各导管从支承层的顶部延伸到第二薄膜层的顶部，各导管穿过各空槽，从而形成一多层结构；

(l)在多层结构的顶上形成一个M×N晶体管阵列，各晶体管通过一个导线图案与各导管电连接，从而形成一半成品的可致动反射镜结构；

(m)将一个有源矩阵与半成品的可致动反射镜结构连接；

(n)通过去除分离层将基底从半成品的可致动反射镜结构上分离，从而形成一可致动反射镜结构；

(o)将该可致动反射镜结构形成出一个M×N半成品可致动反射镜阵列的图案。

(p)在各半成品的可致动反射镜中去除薄膜待除层，从而形成M×N薄膜可致动反射镜阵列。

2、如权利要求1所述的方法，其中分离层由水溶性材料制成。

3、如权利要求1所述的方法，其中分离层通过采用溅射法或真空蒸镀法形成。

4、如权利要求1所述的方法，其中分离层通过采用湿蚀刻法去除。

5、如权利要求1所述的方法，其中薄膜电致移位层由压电或电致伸缩材料制成。

6、如权利要求5所述的方法，其中薄膜电致移位层通过采用溶胶一凝胶法或溅射法形成。

7、如权利要求1所述的方法，其中第一和第二薄膜层通过采用溅射法或真空蒸镀法形成。

8、如权利要求1所述的方法，其中弹性层通过采用溶胶一凝胶法、溅射法或CVD法形成。

9、如权利要求1所述的方法，其中如果薄膜待除层由金属制成，则采用溅射法形成；如果薄膜待除层由硅酸磷玻璃制成，则采用化学蒸镀法形成；如果薄膜待除层由多晶硅制成，则采用旋转涂覆法形成。

10、如权利要求1所述的方法，其中导管通过采用蚀刻法，继之以溅射法形成。

11、如权利要求1所述的方法，其中可致动反射镜结构通过采用光刻法或激光修剪法形成图案。

12、如权利要求1所述的方法，其中薄膜待除层通过采用蚀刻法去除。

13、如权利要求1所述的方法，其中各晶体管直接与各导管电连接。