CN1164663A - 在薄膜致动反射镜中形成连接孔的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于使一薄膜致动反射镜中一有源矩阵上的一薄膜电极与一连接端子电连接的方法，包括有以下步骤：在该有源矩阵的顶上形成一具有一空腔的薄膜待除层，其中该空腔围绕该连接端子；在包括该空腔的薄膜待除层的顶上形成一弹性层；在该弹性层上形成一孔，该孔暴露出该连接端并具有内表面；在包括该孔的内表面的该弹性层顶上形成该薄膜电极，从而在该薄膜电极与该连接端之间形成电连接；并用绝缘材料填充该孔。该绝缘材料防止各薄膜致动反射镜中的薄膜电极相互之间发生电接触，从而防止其间发生短路。

Description

在薄膜致动反射镜中形成连接孔的方法

本发明涉及一种M×N薄膜致动反射镜阵列；且更具体地，涉及一种在各薄膜致动反射镜中的薄膜电极与连接端子之间形成一电连接的改进的方法。

在现有技术的各种视频显示系统中，已知一种光学投影系统能够提供大幅的高质量显示。在这样一光学投影系统中，来自一灯的光线被均匀地照射在例如一M×N致动反射镜阵列上，其中各反射镜与各致动器相连接。这些致动器可由响应施加于其上的电场而变形的电致位移材料制成，例如为压电材料或电致伸缩材料。

来自各反射镜的反射光束入射在例如一光阑的小孔上。通过对各致动器施加一电信号。各反射镜与入射光束的相对位置被改变。从而导致来自各反射镜的反射光束的光路发生偏移。当各反射光束的光路发生变化时，自各反射镜反射的通过该小孔的光量被改变，从而调制光束的强度。通过该小孔的被调制的光束经一适当的光学装置例如一投影透镜被传送到一投影屏幕上，从而在其上显示一图象。

在图1中，示有一M×N薄膜致动反射镜101的阵列100，其中M及N为整数，该阵列100公开在题为“具有介电层的薄膜致动反射镜阵列”，序列号为08/581,015的共有未决的美国专利申请中，其包括有一有源矩阵10、一M×N导管25的阵列、一M×N致动机构90的阵列及M×N个多层叠放薄膜介电构件75。

该有源矩阵10包括一基底12、一M×N连接端子14的阵列及M×N晶体管阵列(未示出)，其中各连接端子14与一相应的晶体管电连接。

各致动机构90包括一弹性构件35、一第二薄膜电极45、一薄膜电致位移构件55和一第一薄膜电极65。该第一及第二薄膜电极65、45分别位于薄膜电致位移构件55的顶上和底上。该弹性构件35位于第二薄膜电极45的底上。由导电及反光材料制成的第一薄膜电极65与地电连接，使其在各致动机构90中可起反射镜及共用偏置电极的作用。由导电材料制成的第二薄膜电极45与一相应的连接端子14电连接，使其在各致动机构90中起信号电极的作用。

用于确保各薄膜致动反射镜101的最佳光效率的各多层叠放的薄膜介电构件75被安置于各致动机构90的顶上，其中各薄膜介电构件75有一预定的厚度及一特定的折射率。

各导管25起到用于将第二薄膜电极45与对应的连接端子14电连接的装置的作用。各导管25通过以下步骤形成：首光建立一M×N通孔阵列(未示出)，通过使用蚀刻法，各通孔从弹性元件35的顶部延伸至连续端子14的顶部；通过使用溅射法在其中填入金属。然后在各导管2 5的顶上直接形成第二薄膜电极45，从而将第二薄膜电极45与相应的连接端子14电连接，而这是相当繁重的。

在图2中示有另一种用于在第二薄膜电极45与相应的连接端子14之间建立一电连接的方法，该方法包括取代导管25在弹性构件35中形成一连接孔80，随后形成第二薄膜电极45。

然而，与图2中所示连接孔80相关存在有许多问题。其中之一顶是形成有裂缝。在形成第二薄膜电极45后，在其顶上形成有薄膜电致位移构件55。然后对其进行热处理以使产生相变。然而，对该薄膜电致位移构件55的热处理导致淀积在连接孔80中的薄膜电致位移构件55的一部分上形成裂缝。这些裂缝可能会致使在随后形成于该薄膜电致位移构件55上的第一薄膜电极65与第二薄膜电极45之间形成一电连接，导致它们之间的短路。由于各致动机构90中的第一薄膜电极65与该阵列100中的同一行或列的其它第一薄膜电极(未示出)互连，如果由于以上原因，即短路，这些致动机构90之一变得不能起作用，则该阵列中同一行或列内的所有其它致动机构90也变得不起作用。

因此，本发明的主要目的在于提供一种用于在一薄膜致动反射镜中的一薄膜电极与一连接端子之间形成一电连接的改进的方法，该方法可使薄膜致动反射镜的制造中所包含的热处理的影响减至最小。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于使一薄膜致动反射镜中一有源矩阵上的一薄膜电极与一连接端子电连接的方法，该方法包括有以下步骤：在该有源矩阵的顶上形成一带有一空腔的薄膜待除层，其中该空腔围绕着该连接端子；在该包括有空腔的薄膜待除层的顶上形成一弹性层；在该弹性层上形成一孔，该孔暴露出该连接端子并具有一内表面；在包括有该孔的内表面的该弹性层的顶上形成该薄膜电极从而在该薄膜电极与该连接端子之间形成一电连接；及用绝缘材料填充该孔。

从下面结合附图给出的优选实施例的描述中，本发明的上述及其它目的与特征将变为一目了然。附图中：

图1示出了一先前公开的M×N薄膜致动反射镜列的截面视图；

图2给出了图1中所示的薄膜致动反射镜中现有技术连接孔的详细视图；

图3A至3E提供了表示根据本发明的一实施例的用于制造一M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略截面视图；及

图4A至4F为表示根据本发明另一实施例的用于制造一M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略截面视图。

图3A至3E中提供有表示根据本发明的一种用于制造M×N薄膜致动反射镜301阵列300的方法的概略截面视图，其中M及N为整数。应该指出图3A至3E中出现的类似部分以类似的参考数字表示。

该制造阵列300的过程起始于准备一有源矩阵210，该有源矩阵210包括有一基底212、在该基底212顶上的一M×N连接端子214的阵列及一M×N晶体管阵列(未示出)，其中各连接端子214与该晶体管阵列中的一相应晶体管电连接。

在接着的步骤中，在该有源矩阵210的顶上形成一薄膜待除层220，该薄膜待除层220具有一0.1-2um的厚度并由金属，例如铜(Cu)或镍(Ni)、磷-硅玻璃(PSG)或多晶体硅制成。如果该薄膜待除层220由金属制成，其通过使用溅射法或蒸镀法形成，如果该薄膜待除层220由PSG制成，其通过使用化学汽相淀积(CVD)法或旋转涂敷法形成，如果该薄膜待除层220由多晶硅制成，其通过使用CVD法形成。

然后，通过使用湿或干蚀刻法，在该薄膜待除层中形成一M×N对空腔阵列(未示出)，各对中的一个空腔围绕一连接端子214。

接着，如图3A所示，通过使用CVD法在包括空腔的薄膜待除层220的顶上淀积一由绝缘材料，例如氮化硅，制成并具有0.1-2um厚度的弹性层230。

然后，通过使用蚀刻法，在弹性层230中形成一M×N连接孔阵列(未示出)。各连接孔暴露出一相应的连接端214，并具有内表面(未示出)。

接下来，如图3B所示，通过使用溅射或真空蒸镀法，在包括各连接孔的内表面的弹性层230的顶上形成一由导电材料，例如铝(Al)制成并具有0.1-2um厚度的第二薄膜层240，使一凹陷部分280的阵列的内表面被该第二薄膜层240所覆盖。

接着，如图3C所示，在各凹陷部分280中填入材料270，例如金属或绝缘材料，以使材料270的顶部与第二薄膜层240的顶部一般高。

下一步，通过使用CVD法、蒸镀法、So1-Ge1法或溅射法，在第二薄膜层240的顶上形成一薄膜电致位移层250，该薄膜电致位移层250由压电材料，例如钛酸铅锆(PZT)，或电致伸缩材料，例如铌酸铅镁(PMN)制成并具有0.1-2um的厚度。然后对该薄膜电致位移层250进行热处理以使产生相变。

在接着的一步骤中，如图3D所示，通过使用溅射或真空蒸镀法，在薄膜电致位移层250的顶上形成一由导电及反光材料，例如铝(Al)或银(Ag)制成并具有0.1-2um厚度的第一薄膜层260。

在上述步骤后，通过使用光刻法或激光修剪法，分别构型成第一薄膜层260、薄膜电致位移层250、第二薄膜层240及弹性层230，从而形成一M×N致动机构200的阵列，各致动机构200包括一第一薄膜电极265、一薄膜电致位移构件255、一第二薄膜电极245及一弹性构件235。各第二薄膜电极245与一相应的连接端214电连接，从而在各致动机构200中起到一信号电极的作用。各第一薄膜电极265与地电连接，从而在各致动机构中起到一反射镜及共用偏置电极的作用。

由于各薄膜电致位移构件255很薄，在其由压电材料制成的情况下不需要被极化(pole)：因为在薄膜致动反射镜301的工作期间，它可被所施加的电信号进行极化。

接着前一步骤，以一薄膜保护层(未示出)完全覆盖各致动机构200。

然后通过使用蚀刻法去除该薄膜待除层220。最后去除该薄膜保护层，从而形成该M×N薄膜致动反射镜301的阵列300，如图3E所示。

在图4A至4F中，示有根据本发明另一实施例的用于制造一M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概括截面视图。

在通过使用溅射法或真空蒸镀法在包括各连接孔的内表面的弹性层230的顶上形成第二薄膜层240后，如图3B所示，在包括各连接孔的第二薄膜层240的顶上形成一薄膜电致位移层250，导致凹陷部分280的阵列的内表面被第二薄膜层240和薄膜电致位移层250覆盖。然后对该薄膜电致位移层250进行热处理以使产生相变，如图4C所示。

接着，在各凹陷部分280中填入一绝缘材料270以使绝缘材料270的顶部与薄膜电致位移层250的顶部一般高，如图4D所示。

在下一步骤中，在该薄膜电致位移层250的顶上形成一第一薄膜层260，如图4E所示。

在上述步骤后，第一薄膜层260、薄膜电致位移层250、第二薄膜层240及弹性层230被分别构型，从而形成一M×N致动机构200的阵列，各致动机构200包括一第一薄膜电极265、一薄膜电致位移构件255、一第二薄膜电极245和一弹性构件235。

如在第一实施例中一样，由于各薄膜电致位移构件255根薄，在其由压电材料制成的情况下不需要被极化：因为在薄膜致动反射镜301的工作期间可被所施加的电信号极化。

接着上一步骤，以一薄膜保护层(未示出)完全覆盖各致动机构200。

然后去除该薄膜待除层220，最后，去除该薄膜保护层，从而形成该M×N薄膜致动反射镜301的阵列300，如图4F所示。

在以上用于制造M×N薄膜致动反射镜301的阵列300的方法中，位于在连接孔中形成的一部分薄膜电致位移构件255的顶上或底上的该绝缘材料防止了各薄膜致动反射镜301中的薄膜电极相互之间发生电接触，从而防止了其间的短路。

虽然仅结合某些优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的前提下，仍可作出其它的改型和变化。

Claims (23)

1、一种用于使一薄膜致动反射镜中一有源矩阵上的一薄膜电极与一连接端子电连接的方法，该方法包括有以下步骤：

在该有源矩阵上形成一带有一空腔的第一层；

在该带有空腔的第一层的顶上形成第二层；

在该第二层上形成一连接孔，该连接孔具有内表面；

在包括该连接孔的内表面的第二层的顶上形成薄膜电极，形成一凹陷部分，其内表面被该薄膜电极所覆盖；及

在该凹陷部分中填入一种材料。

2、根据权利要求1所述的方法，其中形成在凹陷部分顶上的材料为金属。

3、根据权利要求1所述的方法，其中形成在凹陷部分顶上的材料为绝缘材料。

4、根据权利要求1所述的方法，还包括有以下步骤：在形成该薄膜电极后，在该薄膜电极的顶上形成一薄膜电致位移层。

5、根据权利要求4所述的方法，其中该凹陷部分顶上的材料为绝缘材料。

6、一种用于制造M×N薄膜致动反射镜阵列的方法，其中M及N为整数，该方法包括有以下步骤：

提供一包括一基底和一M×N连接端子阵列的有源矩阵；

在该有源矩阵的顶上形成一具有一M×N对空腔阵列的薄膜待除层；

在该包括有空腔的薄膜待除层上形成一弹性层；

在该弹性层上生成一个M×N的连接孔阵列，各连接孔具有内表面；

在该包括有各连接孔的内表面的弹性层的顶上形成第二薄膜导，形成导致一凹陷部分的阵列，各凹陷的内表面被该第二薄膜层所覆盖；

在各凹陷部分中填入一材料；

在第二薄膜层的顶上接续淀积一薄膜电致位移层及一第一薄膜层；

分别对第一薄膜层、薄膜电致位移层、第二薄膜层和弹性层构型，从而形成一致动机构阵列，各致动机构包括一第一薄膜电极、一薄膜电致位移构件、一第二薄膜电极及一弹性构件；及

去除该薄膜待除层，从而形成该M×N薄膜致动反射镜阵列。

7、根据权利要求6所述的方法，其中形成在凹陷部分上的材料为金属。

8、根据权利要求6所述的方法，其中形成在凹陷部分中的材料为绝缘材料。

9、根据权利要求6所述的方法，还包括在形成该致动机构阵列后，形成一覆盖各致动机构的薄膜保护层。

10、根据权利要求6所述的方法，其中该第一薄膜层由导电及反光材料制成。

11、根据权利要求6所述的方法，其中该薄膜电致位移层由压电材料制成。

12、根据权利要求6所述的方法，其中该薄膜电致位移层由电致伸缩材料制成。

13、根据权利要求6所述的方法，其中该第二薄膜层由导电材料制成。

14、一种用于制造M×N薄膜致动反射镜阵列的方法，其中M及N为整数，该方法包括有以下步骤：

提供一包括一基底及一M×N连接端子阵列的有源矩阵；

在该有源矩阵的顶上形成一具有一M×N对空腔阵列的薄膜待除层；

在该包括有空腔的薄膜待除层的顶上形成一弹性层；

在该弹性层上形成一M×N连接孔阵列，各连接孔具有内表面；

在包括各连接孔的内表面的弹性层的顶上接续形成一第二薄膜层和一薄膜电致位移层，形成一凹陷部分阵列，各凹陷部分的内表面被该第二薄膜层及该薄膜电致位移层所覆盖；

在各凹陷部分中填入一绝缘材料；

在该薄膜电致位移层的顶上形成第一薄膜层；

分别对第一薄膜层、薄膜电致位移层、第二薄膜层及弹性层进行构型，从而形成一致动机构阵列，各致动机构包括一第一薄膜电极、一薄膜电致位移构件、一第二薄膜电极及一弹性构件；及

去除该薄膜待除层，从而形成该M×N薄膜致动反射镜阵列。

15、根据权利要求14所述的方法，还包括在形成该致动机构阵列后，形成一覆盖各致动机构的薄膜保护层。

16、根据权利要求14所述的方法，其中该第一薄膜层由导电及反光材料制成。

17、根据权利要求14所述的方法，其中该薄膜电致位移层由压电材料制成。

18、根据权利要求14所述的方法，其中该薄膜电致位移层由电致伸缩材料制成。

19、根据权利要求14所述的方法，其中该第二薄膜层由导电材料制成。

20、一种用于光学投影系统中的薄膜致动反射镜阵列，其中各薄膜致动反射镜包括一有源矩阵及一致动机构，该有源矩阵包括一基底和形成在该基底顶上的连接端子，该致动机构包括一第一薄膜电极、一薄膜电致位移构件、一第二薄膜电极和一弹性构件，该第一及第二薄膜电极分别位于该薄膜电致位移构件之上及之下，该阵列包括有：

一用于将第二薄膜电极与该连接端了电连接的连接孔；及

用于防止该第一及第二薄膜电极之间发生电连接的装置。

21、根据权利要求20所述的阵列，其中该连接孔形成在该弹性构件上。

22、根据权利要求20所述的阵列，其中该用于防止第一及第二薄膜电极之间发生连接的装置位于该第二薄膜电极及该薄膜电致位移构件之间。

23、根据权利要求20所述的阵列，其中该用于防止第一及第二薄膜电极之间发生电连接的装置位于该第一薄膜电极及薄膜电致位移构件之间。

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