CN1175700A - 用于制造薄膜受激镜面阵列的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明包括一种制造适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面阵列的方法,该方法的步骤包括:制备一个激励矩阵;形成薄膜蚀去层;在薄膜蚀去层的顶层处形成抗氧化层;形成空腔矩阵;设置弹性体层;在弹性体层中形成导体阵列;依次配置第二薄膜层、薄膜电致位移层和第一薄膜层,以形成多层结构;处理多层结构,直到将薄膜蚀去层暴露出来为止;除去薄膜蚀去层,以形成M×N薄膜受激镜面的阵列。

Description

用于制造薄膜受激镜面阵列的方法
本发明涉及适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面的阵列；而且更具体的说，本发明涉及在制造上述阵列的过程中防止薄膜蚀去层被氧化的方法。
在使用各种图象显示系统的技术领域中，需要能够在大区域中产生高质量的图象显示的光学投影系统。在这类光学投影系统中，是将由光源发出的光均匀的照射在由，比如说M×N个受激镜面构成的阵列上，其中的每一个镜面均与一个激励器相耦合。该激励器可以由诸如压电材料等的电致位移材料，或由可以响应施加在其上的电场而变形的电致伸缩材料构成。
由每一个镜面反射回来的光束入射至由诸如光学阻挡体等构成的孔隙中。通过采用对每一个激励器施加电信号的方式，可以改变每一个镜面相对于入射光束的相对位置，从而可以导致由每一个镜面反射回来的光束的光路的偏移。当各反射光束的光路发生变化时，由各个镜面反射回来的光中的入射至孔隙中的光量亦将发生变化，进而对光束的强度进行着调制。穿过孔隙的调制后的光束，可通过由诸如投影透镜等构成的适当的光学装置，投射到投影屏上，从而在屏上显示出图象。
图1A至1F示出了一种制作M×N薄膜受激镜面101的阵列100的制作步骤，其中M和N为正整数，该方法公开在尚未授权的中国专利申请第96102420号中，该申请的标题为“用于制作薄膜受激镜面阵列的方法”。
阵列100的制作工序是由制备激励矩阵110开始的，该激励矩阵110包括有一个基底112，后者配置有一个M×N连接端子阵列114和一个M×N晶体管阵列(未示出)，其中的每一个连接端子114均与晶体管阵列中的相应的晶体管电连接。
在下一步骤中，将由诸如磷硅玻璃(PSG)等制作的、厚度为0.1-2微米的薄膜蚀去层120，通过化学气相沉淀(CVD)方法或旋转涂复方法，配置在激励矩阵110的顶层处。
然后利用湿法蚀刻方法在薄膜蚀去层120中形成M×N对的空腔阵列(未示出)。在每一对空腔中的一个中包含有一个导体126。
随后利用CVD方法，将由诸如氮化硅等的绝缘材料构成的、厚度为0.1-2微米的弹性体层130设置在包含有空腔的薄膜蚀去层120的顶层处。
随后将用诸如钨(W)等的金属材料制成的M×N导体阵列126形成在弹性体层130中。如图1A所示，每一个导体126的构成方式为：首先形成M×N孔洞阵列(未示出)；利用蚀刻方法使每一个孔洞由弹性体层130的顶层处伸延至相应的连接端子114的顶层处；并且利用诸如发射等方法，将金属注入在其中。
然后采用阴极溅镀或真空蒸镀方法，将由诸如铝(Al)等的导电材料制成的、厚度为0.1-2微米的第二薄膜层140，形成在包含有导体126的弹性体层130的顶层处。
然后利用CVD方法、蒸镀方法、溶液胶凝方法或阴极溅镀方法，将由诸如钛酸铅锆(PZT)等的压电材料或是诸如铌酸铅镁(PMN)等的电致伸缩材料制作的、厚度为0.1-2微米的薄膜电致位移层150，形成在第二薄膜层140的顶层处。
在下一步骤中，可如图1B所示，利用阴极溅镀或真空蒸镀方法，将用诸如铝(Al)或银(Ag)等的导电和光反射材料构成的、厚度为0.1-2微米的第一薄膜层160配置在薄膜电致位移层150的顶层处。
在完成了上述的步骤之后，采用光刻方法或激光整形方法对第一薄膜层160、薄膜电致位移层150、第二薄膜层140和弹性体层130进行处理，以形成一个M×N第一薄膜电极阵列165、一个M×N薄膜电致位移元件阵列155、一个M×N第二薄膜电极阵列145和一个M×N弹性元件阵列135，从而形成如图1C所示的、具有M×N受激镜面结构181的阵列180。每一个第二薄膜电极145均通过导体126与相应的连接端子114相连接，因此可作为每一个薄膜受激镜面101中的信号电极。每一个第一薄膜电极165用作为镜面以及配置在其中的偏置电极。
随后的步骤如图1D所示，用薄膜保护层170完全盖复住每一个受激镜面结构181的顶面和侧面。
如图1E所示，采用诸如蚀刻等方法，用诸如氟化氢(HF)等材料除去薄膜蚀去层120。
最后，利用诸如等离子蚀刻方法等的蚀刻方法，除去薄膜保护层170，以形成如图1F所示的M×N薄膜受激镜面101的阵列100。
在上述的制作M×N薄膜受激镜面101的阵列100的方法中存在有某些不足。其中包括由于薄膜蚀去层120是由磷硅玻璃(PSG)构成的，所以在用湿法蚀刻方法形成空腔的过程中，在薄膜蚀去层120上的磷将被氧化成五氧化磷(P2O5)，从而会减小在薄膜蚀去层120和湿法蚀刻方法中所使用的光敏抗蚀层之间的粘附力，进而使位于光敏抗蚀层的未曝光部分之下的薄膜蚀去层120也可能会被错误的除去。
而且，形成在薄膜蚀去层120表面上的五氧化磷(P2O5)还可能会与湿气相作用，而形成磷酸(H3PO4)，进而损坏该薄膜蚀去层。
因此，本发明的一个主要目的就是要提供一种适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面的阵列，其中的各个薄膜受激镜面可以防止薄膜蚀去层被氧化。
本发明的另一个目的是提供一种制造适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面阵列的方法。
根据本发明的一个方面，是提供一种适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面的阵列，其中的M和N为正整数，该阵列包括：
一个具有基底和一个M×N连接端子阵列的激励矩阵；
一个形成在激励矩阵顶层处的钝化层；
一个形成在钝化层顶层处的蚀刻阻止层；
一个具有M×N受激镜面结构的阵列，每一个受激镜面结构均包括有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移元件、一个第二薄膜电极、一个弹性元件和一个抗氧化元件，薄膜电致位移元件配置在两个电极之间，而抗氧化元件配置在弹性元件之下，其中的每一个第二薄膜电极均通过导体与相应的连接端子电连接，因此可作为各薄膜受激镜面中的信号电极，而每一个第一薄膜电极被用作为镜面以及配置在其中的偏置电极。
根据本发明的另一个方面，是提供一种制造适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面阵列的方法，其中的M和N为正整数，该方法包括的步骤有：制备一个具有基底和一个M×N连接端子阵列的激励矩阵；在激励矩阵的顶层处分别形成一个钝化层和一个蚀刻阻止层；在蚀刻阻止层的顶层处形成薄膜蚀去层；在薄膜蚀去层的顶层处形成抗氧化层；在薄膜蚀去层中形成M×N对的空腔阵列，其中每一对空腔中的一个空腔均包含有一个连接端子；在包含有空腔的抗氧化层的顶层处设置弹性体层；在弹性体层中形成M×N导体阵列，其中的每一个导体均由弹性体层的顶层伸延至相应的连接端子的顶层处；依次在弹性体层的顶层处，形成一个第二薄膜层、一个薄膜电致位移层和一个第一薄膜层，以形成多层结构；将多层结构制成具有M×N受激镜面结构的阵列，直到将薄膜蚀去层暴露出来为止，每一个受激镜面结构均分别包括有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移元件、一个第二薄膜电极、一个弹性元件和一个抗氧化元件；除去薄膜蚀去层，以形成M×N薄膜受激镜面的阵列。
由下面参考附图给出的最佳实施例，可以更清楚的获知本发明的上述的和其它的目的和特征。
图1A至1F为表示一种制造原有的M×N薄膜受激镜面的阵列的方法的示意性的横剖面图。
图2为表示使用在光学投影系统中的根据本发明构造的M×N薄膜受激镜面的阵列的设置方式的横剖面图。
图3A至3H为表示一种制造根据本发明构成的M×N薄膜受激镜面的阵列的方法的示意性的横剖面图。
下面参考附图说明本发明的最佳实施例。
图2和图3A至3H中的示意性横剖面图分别示出了可使用在光学投影系统中的、根据本发明构造的M×N薄膜受激镜面301的阵列300的一种设置方式，以及一种制造该阵列的方法，其中M和N为正整数。在图2和图3A至3H中的相同部分已经用相同的参考标号示出了。
图2示出了一个已根据本发明制作出的具有M×N薄膜受激镜面301的阵列300的横剖面图，其中阵列300包括有一个激励矩阵210、一个钝化层220、一个蚀刻阻止层230和一个具有M×N受激镜面结构321的阵列320。
激励矩阵210具有基底212、一个M×N晶体管阵列(未示出)和一个M×N连接端子阵列214，其中每一个连接端子214均与M×N晶体管阵列中的相应的晶体管电连接。
将由诸如磷硅玻璃(PSG)或氮化硅等材料制成的、厚度为0.1-2微米的钝化层220，设置在激励矩阵210的顶层。
将由氮制成的、厚度为0.1-2微米的蚀刻阻止层230，设置在钝化层220的顶层。
每一个受激镜面结构321均包括有一个第一薄膜电极295、一个薄膜电致位移元件285、一个第二薄膜电极275、一个弹性元件265和一个抗氧化元件255，薄膜电致位移元件285配置在两个电极295、275之间，而抗氧化元件255配置在弹性元件265之下。每一个第二薄膜电极275均通过一个导体216与相应的连接端子214相连接，因此可作为每一个薄膜受激镜面301中的信号电极，而每一个第一薄膜电极295被作为镜面以及配置在其中的偏置电极。
图3A至3H示出了一种制作根据本发明的一个最佳实施例构造的M×N薄膜受激镜面301的阵列300的制作方法的横剖面图。
阵列300的制作工序是由制备激励矩阵210开始的，该阵列300包括有一个基底212，后者配置有一个M×N连接端子阵列214和一个M×N晶体管阵列(未示出)。
在下一工序中，将由诸如磷硅玻璃(PSG)或氮化硅等制作的、厚度为0.1-2微米的钝化层220，通过化学气相沉淀(CVD)方法或旋转涂复方法，配置在激励矩阵210的顶层处。
然后如图3A所示，将由氮制作的、厚度为0.1-2微米的蚀刻阻止层230，通过诸如阴极溅镀方法或CVD方法，配置在钝化层220的顶层处。
在下一步骤中，采用诸如CVD方法或旋转涂复方法，如图3B所示，在蚀刻阻止层230的顶层处形成薄膜蚀去层240，后者的厚度为0.1-2微米，并且是由磷硅玻璃(PSG)制作的。
然后如图3C所示，利用在氮氛围中的低压化学气相沉淀(LPCVD)方法，将用诸如氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)制作的、厚度为100-2000埃()的抗氧化层250，设置在薄膜蚀去层240的顶层处。
然后如图3D所示，利用湿法蚀刻方法形成M×N对的空腔阵列245，其中每一个空腔245的构成方式为：首先在抗氧化层250的顶层形成光敏抗蚀层(未示出)；有选择性的除去薄膜蚀去层240和抗氧化层250，以形成一个M×N空腔阵列245；除去光敏抗蚀层。每一对空腔中的一个中均包含有一个连接端子214。
随后利用CVD方法，将由诸如氮化硅等的绝缘材料构成的、厚度为0.1-2微米的弹性体层260设置在包含有空腔的抗氧化层250的顶层处。
随后如图3E所示，将用诸如钨(W)等的金属材料制成的M×N导体阵列216形成在由弹性体层260的顶层至每一个连接端子214的顶层处。
然后采用阴极溅镀或真空蒸镀方法，将由诸如铝(Al)等的导电材料制成的、厚度为0.1-2微米的第二薄膜层270，形成在包含有导体216的弹性体层260的顶层处。
然后利用CVD方法、蒸镀方法、溶液胶凝方法或阴极溅镀方法，将由诸如钛酸铅锆(PZT)等的压电材料或是诸如铌酸铅镁(PMN)等的电致伸缩材料制作的、厚度为0.1-2微米的薄膜电致位移层280，形成在第二薄膜层270的顶层处。
在下一步骤中，利用阴极溅镀或真空蒸镀方法，将用诸如铝(Al)或银(Ag)等的导电和光反射材料构成的、厚度为0.1-2微米的第一薄膜层290配置在薄膜电致位移层280的顶层处，以形成如图3F所示的多层结构310。
在完成了上述的步骤之后，对多层结构310采用光刻方法或激光整形方法进行处理，以形成具有M×N受激镜面结构321的阵列320，直到将薄膜蚀去层240暴露出来为止，正如图3G所示，每一个受激镜面结构均包括有一个第一薄膜电极295、一个薄膜电致位移元件285、一个第二薄膜电极275、一个弹性元件265和一个抗氧化元件。
随后利用蚀刻方法，用诸如氟化氢(HF)等材料除去薄膜蚀去层240，以形成如图3H所示的具有M×N薄膜受激镜面301的阵列300。
和在先技术中的制造M×N薄膜受激镜面101的阵列100的方法相比较，在本发明的方法中，抗氧化层250是在形成各个空腔245之前形成在薄膜蚀去层240的顶层处的，从而可以防止薄膜蚀去层240表面上的磷被氧化。
尽管本发明是结合某些最佳实施例进行描述的，但还可以在不脱离本发明的主题和范围内获得多种变形和改形，而本发明的主题和范围是由下述的权利要求限定的。

Claims (7)

1.一种适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面的阵列，其特征在于该阵列包括：
一个具有基底和一个M×N连接端子阵列的激励矩阵；
一个形成在激励矩阵顶层处的钝化层；
一个形成在钝化层顶层处的蚀刻阻止层；
一个具有M×N受激镜面结构的阵列，每一个受激镜面结构均包括有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移元件、一个第二薄膜电极、一个弹性元件和一个抗氧化元件，薄膜电致位移元件配置在两个电极之间，而抗氧化元件配置在弹性元件之下，其中的每一个第二薄膜电极均通过导体与相应的连接端子相连接，作为每一个薄膜受激镜面中的信号电极，而每一个第一薄膜电极被用作为镜面以及设置在其中的偏置电极。
2.一种制造适用于光学投影系统的M×N薄膜受激镜面阵列的方法，其中的M和N为正整数，其特征在于该方法包括的步骤有：
制备一个具有基底、一个M×N连接端子阵列和一个M×N晶体管阵列的激励矩阵；
在激励矩阵顶层处分别形成一个钝化层和一个蚀刻阻止层；
在蚀刻阻止层的顶层处形成薄膜蚀去层；
在薄膜蚀去层的顶层处形成抗氧化层；
形成M×N对的空腔阵列，其中每一对空腔中的一个空腔均包含有一个连接端子；
在包含有空腔的抗氧化层的顶层处设置弹性体层；
形成M×N导体阵列，其中的每一个导体由弹性体层的顶层伸延至相应的连接端子的顶层处；
依次在弹性体层的顶层处，形成一个第二薄膜层、一个薄膜电致位移层和第一薄膜层，以形成多层结构；
将多层结构制成具有M×N受激镜面结构的阵列，直到将薄膜蚀去层暴露出来为止，每一个受激镜面结构构成均分别包括有一个第一薄膜电极、一个薄膜电致位移元件、一个第二薄膜电极、一个弹性元件和一个抗氧化元件；
除去薄膜蚀去层，以形成M×N薄膜受激镜面的阵列。
3.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于抗氧化层由氧化硅(SiO2)制成。
4.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于抗氧化层由氮化硅(Si3N4)制成。
5.一种如权利要求3或4所述的方法，其特征在于抗氧化层的厚度为100-2000埃()。
6.一种如权利要求3或4所述的方法，其特征在于抗氧化层是利用在氮氛围中的低压化学气相沉淀(LPCVD)方法制成的。
7.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于每一个空腔的构成方式为：
在抗氧化层的顶层形成光敏抗蚀层；
采用湿法蚀刻方法有选择性的除去薄膜蚀去层和抗氧化层；
完全除去光敏抗蚀层。
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