CN1195115A - 光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学投影系统中的薄膜AMA及其制作方法。薄膜AMA具有一包含用来接收并传输由外部施加的第一信号的电路的衬底、具有连接点的第一金属层、第一钝化层、第二金属层、驱动装置和一反射元件。驱动装置具有一支持层、底部电极、有源层和一顶部电极。利用在第一金属层上形成的第二金属层可以排除来自光源的入射光。在第一信号和第二信号分别被施加在底部电极和顶部电极上之前,可以防止由于有入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作。
Description
本发明涉及光学投影系统中的一种薄膜驱动式反射镜阵列及其制造方法，而且，尤其涉及用于防止由于由入射光造成的泄漏光电流而产生的驱动器误操作的光学投影系统中的薄膜驱动的反射镜阵列，及制造这种阵列的方法。
一般说来，光调制器按照其光学特性被划分为两种，一种类型是象阴极射线管(CRT)这类的直射式光调制器，而另一种类型是象液晶显示器(LCD)这类的透射式光调制器。CRT可在屏幕上产生高品质的图像，但是，CRT的重量，体积以及制造成本按照屏幕的放大倍率而增加。LCD具有简单的光学结构，因而其重量和体积比CRT的要低。然而，由于光的偏振，LCD具有低于1％到2％的很差的光效率。而且，在LCD的液晶材料方面还存在一些问题，如灵敏度低及过热现象。
所以，为了解决这些问题，已经开发出了数字反射装置(DMD)和驱动式反射镜阵列(AMA)。目前，DMD具有约5％的光效率，而AMA具有高于10％的光效率。AMA提高了反射到屏幕上的图像的对比度，因此，图像更加清晰明亮。AMA不受入射光束偏振的影向。而且，AMA也不影响反射光的偏振。因此，AMA比起LCD或DMD来更有效。
图1表示在美国专利第5,126,836(授予Gregory Um)号中公开的一种传统的AMA中的机械系统。参照图1，来自光源1的入射光穿过第一狭缝3和第一透镜5并按照颜色表示法中的红-绿-蓝(R-G-B)系统被分成红光、绿光和蓝光。当被分出的红、绿、蓝光分别由第一反射镜7、第二反射镜9以及第三反射镜11反射之后，反射光分别入射到与反射镜7、9和11相对应的AMA装置13、15和17上。AMA装置分别使安装在其中的反射镜斜置，因此，入射光束被这些斜置的反射镜所反射。在这种情况下，安装在AMA装置13、15和17中的这些反射镜根据在这些反射镜下形成的有源层的变形情况而被斜置。由AMA装置13、15和17反射出的光束通过第二透镜19和第二狭缝21并利用投影透镜23在屏幕上(未示出)形成图像。
在多数情况下，ZnO被用作构成有源层的材料。然而，已经发现，锆钛酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O3)比ZnO具有更好的压电特性。PZT是一种由锆酸铅(PbZrO3)和钛酸铅(PbTiO3)制成的完全固溶体。在高温下，PZT以仲电态存在，其晶体结构为立方体；而在室温下，根据Zr与Ti的组成比例，PZT以反铁电态和铁电态存在，其晶体结构分别为正交晶系和三角晶系。当Zr与Ti的组成比例为1∶1时，PZT具有一种正方晶相和三角晶相混合的变晶区域(MPB)。在MPB中，PZT具有最大的介电特性和压电特性。MPB并非在特定的组成比例时存在，而是在正交晶态和三角晶态共存的一较宽的范围内存在。不同研究人员对PZT晶态共存区域有不同的看法。已经有人提出过各种理论(如热力学稳定性，组成变化和内部应力)作为晶态共存区域的原因。目前，可以用多种方法，如甩胶法、化学汽相淀积法(CVD)或溅射法来制作PZT薄膜。
AMA通常被划分为块状型AMA和薄膜型AMA。美国专利第5,469,302(授予Dae-Young Lim)号中公开了这样一种块状型AMA。在该块状型AMA中，当在一具有三极管的有源阵列上安装具有多层内含金属电极的陶瓷晶片之后，通过将陶瓷晶片锯开在其上安装一反射镜。然而，块状型AMA具有一些缺陷，即，需要非常精确的方法和设计，而且，有源层的灵敏度低。因此，已经开发出了可以采用半导体生产技术进行制造的薄膜AMA。
在题为“用于光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列”的美国专利08/602,928中公开了这样的薄膜AMA，该美国专利申请目前在美国专利商标局正待结案，并且，受到该申请受让人的契约的约束。
图2表示薄膜AMA的一剖面视图。参照图2，薄膜AMA具有一有源阵列60和一在该有源阵列60上形成的驱动装置90。有源阵列60具有一衬底50，该衬底上具有M×N(M，N为整数)个三极管(未示出)，M×N(M，N为整数)个分别形成在三极管上的连接点，在衬底50和连接点53上形成的钝化层56，以及在钝化层56上形成的蚀刻阻止层59。
驱动装置90具有一支持层68，一第一电极71，一有源层74，一第二电极77，和一通路接触装置80。支持层68具有一第一部分，该部分与下面形成有连接点53的蚀刻阻止层59相连。蚀刻阻止层59有一在有源阵列60的底部上方平行形成的第二部分。支持层的第一部分被称作支撑物68a。在支持层68的第二部分和蚀刻阻止层59之间夹有一空气间隙65。在支持层68上形成第一电极71，在第一电极71上形成有源层74，并且，在有源层74上形成第二电极77。通路接触装置80是在从下面形成有连接点53的有源层74的一部分到连接点53之间形成的。第一电极71通过通路接触装置80与连接点53相连。
下面将对薄膜AMA的制造方法进行描述。
图3A到3D表示薄膜AMA的制作步骤。在图3A到3D中，相同的标号被用来表示与图2相同的部件。
参照图3A，首先，提供了一上面含有M×N个三极管(未示出)的衬底50和M×N个分别在三极管上形成的连接点53。接着，在连接点53和衬底50上面形成一钝化层56。钝化层56是采用一种硅酸磷玻璃(PSG)和化学汽相淀积(CVD)法形成的以使得钝化层56具有0.1μm到2.0μm之间的厚度。在随后的制作步骤中，钝化层56对带有三极管的衬底50起保护作用。
当在钝化层56上形成一蚀刻阻止层59之后，有源阵列60就完成了。有源阵列60包括衬底50，连接点53，钝化层56，和蚀刻阻止层59。蚀刻阻止层59是采用氮化物用化学汽相淀积法形成的以使得蚀刻阻止层59具有1000埃到2000埃之间的厚度。蚀刻阻止层59在随后的蚀刻步骤中防止了钝化层56和衬底50被蚀刻。
在蚀刻阻止层59上形成有一牺牲层62。该牺牲层62是利用一种硅酸磷玻璃并采用化学汽相淀积法形成的以使得该牺牲层62具有1.0μm到2.0μm之间的厚度。在这种情况下，牺牲层62的表面平滑度差，因为牺牲层62覆盖了具有三极管的衬底50。因此，利用在玻璃上进行甩胶(SOG)或采用化学机械抛光方法对牺牲层62的表面进行平滑。然后，牺牲层62形成一使得下面具有连接点53的那部分蚀刻阻止层59被暴露出来的形状。在蚀刻阻止层59的暴露部分处形成一支撑物68a。
参照图3B，在蚀刻阻止层59和牺牲层62的暴露部分上形成一第一层67。第一层67是利用氮化物制成的，采用溅射法或CVD法制成，以使得第一层具有0.1μm到2.0μm之间的厚度。利用一种金属，如铂或钽并采用溅射法或CVD方法在第一层67上形成一第一电极层70，以使得第一电极层70具有0.1μm到1.0μm之间的厚度。然后，将第一电极层70均匀切割以便向包含该第一电极层70的每一象素分别施加一第一信号(图像信号)。
利用一种压电材料，如锆钛酸铅(PZT)或一种电致伸缩材料，如镁铌酸铅(PMN)在第一电极层70上形成一第二层73。采用一种溶解溶胶(so1-gel)方法、溅射法或CVD方法形成该第二层73，以使得第二层具有0.1μm到1.0μm的厚度。利用一种金属，如铝或银并采用溅射法或CVD方法在第二层73上形成第二电极层76以使得第二电极层73具有0.1μm到1.0μm之间的厚度。
参照图3C，第二电极层76、第二层73和第一电极层70被分别模制以形成一第二电极77、一有源层74和一第一电极71。这样，形成了具有预定形状的M×N个象素。此时，通过对下面形成有连接点53的那部分第二电极77进行蚀刻而使得有源层74的一部分被暴露出来。接着，在部分有源层74、第一电极71、第一层67、蚀刻阻止层59和钝化层56被蚀刻之后，在从有源层74到连接点53之间的暴露部分中形成一通路孔79。
参照图3D，通过利用一种导电材料(如钨)填入通路孔79而在通路孔79中形成一通路接触装置80。通路接触装置80是采用溅射法或CVD方法形成的。通路接触装置80将连接点53与第一电极71相连。从外部传入的第一信号通过三极管、连接点53和通路接触装置80被施加到第一电极71上。同时，从外部传入的第二信号(偏置信号)通过公共线(未示出)被施加到第二电极77上。因此，在第二电极77和第一电极71之间产生一电场。在第二电极77和第一电极71之间形成的有源层74由于电场的作用而发生变形。有源层74沿着垂直于电场的方向变形，从而使得包含该有源层74的驱动装置90向上以一预定角度被驱动。第二电极77也向上倾斜，并且第二电极77以一预定角度反射来自光源(未示出)的入射光。
接着，第一层67被模制以形成用于支持驱动装置90的一支持层68。支持层68的一部分与下面形成有连接点53的蚀刻阻止层59相连。支持层68的该连接部分被称作支撑物68a。当采用氟化氢气体去除了牺牲层62之后，象素被漂洗并干燥以完成薄膜AMA。
然而，在上述薄膜AMA中，来自光源的入射光被投射到第二电极77上，同时也投射到除第二电极77以外的其它区域上。因此，由入射光造成的图像泄漏电流将流过有源阵列60。由于图像泄漏电流的作用，驱动装置90在施加第一信号之前或在驱动装置90被驱动过程中会被误操作。
因此，本发明设法解决前述问题。本发明的一目的就是提供一种在光学投影系统中用来防止由于由入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作的薄膜驱动式反射镜阵列，以及制作该阵列的方法。
此外，本发明的第二个目的就是提供一种用于制造上述光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的方法。
为了实现上述第一目的，本发明提供了一种薄膜驱动式反射镜阵列，其包括衬底，在衬底上形成的第一金属层，在电路上和第一金属层上形成的第一钝化层，在第一钝化层上形成的第二金属层，驱动装置，以及反射元件。衬底具有用来接收来自外部的第一信号并传输第一信号的电路。第一金属层具有与该电路相连进而传输第一信号的连接点。第一钝化层保护具有电路和连接点的衬底。第二金属层防止由于来自光源的入射光造成的图像泄漏电流。驱动装置包括一在第二金属层上形成的支持层，一在用于接收第一信号的在第一层上形成的底部电极，一对应于底部电极的顶部电极，用于接收第二信号并在顶部电极和底部电极之间产生一电场，以及一在底部电极和顶部电极之间形成的由于电场作用而发生变形的有源层。驱动装置还包括一用来将第二信号施加到顶部电极上的公共线。公共线是在驱动装置的一部分上形成的并与顶部电极相连。
可以在第二金属层上形成一第二钝化层以保护第二金属层。可以在第二钝化层上形成一蚀刻阻止层以保护第二钝化层。可利用一种硅酸磷玻璃形成第二钝化层，用一种氮化物形成蚀刻阻止层。可以利用一种导电金属来形成公共线。
优选地，第二金属层还包括一在第一钝化层上形成的第一附着层和一在第一附着层上形成的第一阻挡层。第一附着层是采用钛制成的，而第一阻挡层是采用氮化钛制成的。在第二金属层的下面形成有连接点的那部分上形成一第一开口
可以在第二金属层上形成一第三金属层以防止由于来自光源的入射光而引起的图像泄漏电流。可以在第三金属层上形成因此第三钝化层以保护第三金属层。优选地，第三金属层还包括一在第二金属层上形成的第二附着层和在第二附着层上形成的一第二阻挡层。第二附着层可以由钛制成，而第二阻挡层可以由氮化钛制成。在第三金属层的下面形成有连接点的那部分上形成有一第二开口。
为了实现上述第二个目的，本发明提供了一种制造薄膜驱动式反射镜阵列的方法，其步骤如下：
提供一具有用来接收来自外部的第一信号并传输第一信号的电路的衬底；
在该衬底上形成一第一金属层，该第一金属层具有与所述电路相连并用于传输第一信号的连接点；
在电路和第一金属层上形成一第一钝化层，第一钝化层保护具有电路和连接点的衬底；
在第一钝化层上形成一第二金属层用于防止由于入射光引起的图像泄漏电流；
在第二金属层上形成一第二钝化层以保护第二金属层；
在第二钝化层上形成一第一层；
在第一层上形成一底部电极层，并对该底部电极层进行模制以形成一用来接收第一信号的底部电极；
在底部电极上形成一第二层和一顶部电极层；
通过对顶部电极层模制以形成一用于接收第二信号并产生一电场顶部电极，通过对第二层模制以产生一由于电场作用而发生变形的有源层，以及通过对第一层模制以便在底部电极下面形成一支持层，这样，产生一驱动装置；以及
在驱动装置的顶部电极上形成一用于反射一束光的反射元件。
优选地，形成第二金属层的步骤还包括以下步骤：采用钛并利用溅射法在第一钝化层上形成一第一附着层，和采用氮化钛并利用物理汽相淀积法在第一附着层上形成一第一阻挡层。形成第二金属层的步骤还包括通过对下面形成有连接点的那部分第二金属层进行蚀刻而形成一开口。
因此，在根据本发明的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列中，来自光源的入射光可以被第二金属层排除。因此，在将第一信号和第二信号分别施加在底部电极和顶部电极上之前，可以防止由于由来自光源的入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作。
通过参照附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它目的，特征，以及优点将变得更加明显，其中：
图1是表示传统的驱动式反射镜阵列的机械系统的示意图；
图2是表示在本申请的受让人的一份在先申请中公开的一种用于光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的一剖视图；
图3A至图3D表示制造用于图2所示的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的步骤；
图4是表示根据本发明的第一实施例的薄膜驱动式反射镜阵列的一平面图；
图5是表示用于图4所示的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的透视图；
图6是沿着图5中的A1-A2线的剖视图；
图7是沿着图5的B1-B2线的剖视图；
图8A至11B表示根据本发明的第一实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的制作步骤；
图12A和12B是根据本发明第二个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的剖视图；
图13A和13B表示根据本发明第二个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的制作步骤；
图14A和14B是根据本发明第三个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的剖视图；
图15A和15B表示根据本发明第三个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的制作步骤。
下面，将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
图4是表示根据本发明第一实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的一平面图，图5是图4所示的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的一透视图，图6是沿着图5中的A1-A2线的一剖视图，以及图7是沿着图5中的B1-B2线的一剖视图。
参照图4和图5，根据本发明的光学投影系统中的薄膜AMA具有衬底100，在衬底100上形成的驱动装置200，和在驱动装置200上形成的反射元件190。
参照图6，衬底1 00具有电路105，在电路105上形成的一第一金属层115，一在电路105和第一金属层115上形成的第一钝化层120，一在第一钝化层120上形成的第二金属层125，一在第二金属层125上形成的第二钝化层130，和一在第二钝化层130上形成的蚀刻阻止层140。电路105接收并传输来自外部的第一信号。优选地，电路105具有一用于转换操作的金属氧化物半导体(MOS)三极管。第一金属层115包括一与电路105相连的连接点110。连接点110将第一信号传送给驱动装置200。第一钝化层120保护具有电路120和连接点110的衬底100。第二钝化层130保护第二金属层125。蚀刻阻止层140防止第二钝化层130在后面的蚀刻过程中被蚀刻。第二金属层125具有一利用钛形成的第一附着层126和一利用氮化钛形成的第一阻挡层127。在第二金属层125中连接点110形成的位置上有一第一开口128。第一开口128使第二金属层125与底部电极155和顶部电极165绝缘。
驱动装置200具有一支持层150，其第一部分与蚀刻阻止层140的下面带有连接点140的那部分相连而第二部分在蚀刻阻止层140上平行地形成，一在支持层150上形成的底部电极155，一在底部电极155上形成的有源层160，一在有源层160上形成的顶部电极165，一在支持层150的第一部分的一部分上形成的公共电极166，和一在顶部电极165的一部分上形成的支柱185。在蚀刻阻止层140和支持层150的第二部分之间夹有一空气间隙195。公共电极166与顶部电极165相连。反射元件190由支柱185支撑以使得反射元件190在顶部电极165上方平行地形成。
参照图7，驱动装置200还包括一在通路孔170中形成的通路接触装置175和一从通路接触装置175到底部电极155形成的连接元件176。通路孔170是从支持层150的第一部分的一部分至连接点110形成的。底部电极155通过连接元件176与通路接触装置175相连。因此，第一信号，即图像电流信号，从外部通过电路105、连接点110、通路接触装置175和连接元件176被加在底部电极155上。同时，当第二信号，即偏置电流信号，从外部通过公共线166被加在顶部电极165上，在顶部电极165和底部电极155之间产生一电场。因此位于顶部电极165和底部电极155之间的有源层60由于这个电场而产生变形。
支持层150为T形，而底部电极155为长方形。底部电极155是在支持层150的中央部分上形成的。有源层160为小于底部电极155的一长方形，而顶部电极165为小于有源层160的一长方形。
下面将描述根据本发明的第一实施例的光学投影系统中的薄膜AMA的制造方法。
图8A和8B表示形成第一层149的情形。
参照图8A和8B，提供一种具有电路105和连接点110的衬底100。优选地，衬底100由一种半导体构成，如硅(Si)。电路105接收第一信号(图像电流信号)并将该第一信号传送给底部电极155。优选地，电路105具有用于转换操作的MOS三极管。
然后，将钛，氮化钛或钨淀积在电路105和衬底100上并模制以形成第一金属层115。第一金属层115具有与电路105相连的连接点110并将第一信号传送给底部电极155。
在具有衬底100和连接点110的第一金属层115上形成第一钝化层120。第一钝化层115是采用硅酸磷玻璃(PSG)形成的。第一钝化层120利用化学汽相淀积法(CVD)形成以使其具有8000埃到9000埃的厚度。第一钝化层120在随后的制作步骤中对含有电路105和连接点110的衬底200起到保护作用。
在第一钝化层120上形成第二金属层125。为了形成该第二金属层125，首先，采用钛形成第一附着层126。第一附着层126是利用溅射法形成的以使其具有约300埃到500埃的厚度。然后，采用氮化钛在第一附着层126上形成第一阻挡层127。第一阻挡层127是利用物理汽相淀积法(PVD)形成的以使其具有约1000埃到2000埃的厚度。第二金属层125排除了衬底100上的入射光从而它防止了图像泄漏电流流过衬底100。之后，对下面具有连接点110的那部分第二金属层125进行蚀刻以形成第一开口128。第一开口128将底部电极155和顶部电极165与第二金属层125隔绝开来。
在第二金属层125和第一开口128上形成第二钝化层130。利用硅酸磷玻璃形成第二钝化层130。采用化学汽相淀积法形成第二钝化层130以使其具有约2000埃到2500埃的厚度。第二钝化层130在随后的制作步骤中保护第二金属层125。
采用氮化物在第二钝化层130上形成蚀刻阻止层140以使其具有约1000埃到2000埃的厚度。利用低压化学汽相淀积法(LPCVD)形成蚀刻阻止层140。蚀刻阻止层140在随后的制作步骤中对第二钝化层130起保护作用。
采用PSG在蚀刻阻止层140上形成第一牺牲层145以使其具有约2.0μm到3.0μm的厚度。第一牺牲层145使得由薄膜层构成的驱动装置200很容易地就形成了。等驱动装置200完全形成时，采用氟化氢蒸汽即可去除第一牺牲层145。第一牺牲层145是利用大气压下的CVD(APCVD)方法形成的。在这种情况下，第一牺牲层145的平整度差，因为第一牺牲层145覆盖了含有电路105和连接点110的衬底100的顶部。因此，采用在玻璃上的旋压法(SOG)或采用化学机械抛光法(CMP)对第一牺牲层145的表面进行平整。优选地，采用CMP方法对第一牺牲层145进行平整。
当第一牺牲层145中的下面形成有连接点110的那部分沿着纵向被模制以暴露出一部分蚀刻阻止层140之后，在蚀刻阻止层140的暴露部分上和第一牺牲层145上形成第一层149。采用刚性材料，如氮化物或金属形成第一层149以使其具有约0.1μm到1.0μm的厚度。当利用LPCVD方法形成第一层149时，根据反应时间调整氮气的比例以释放第一层149中的应力。对第一层149进行模制以形成支持层150。
图9A和9B表示形成顶部电极层164时的情形。
参照图9A和9B，当采用旋涂法在第一层149上形成了一感光性树脂层151之后，对该感光性树脂层151进行模制以便沿着横向暴露出一部分第一层149。结果，与连接点110相连的这部分第一层149暴露出一长方形形状。在利用溅射法在第一层149的暴露部分上和第一感光性树脂层151上形成了一底部电极层154之后，对底部电极层进行模制以便就公共线166形成的位置而言在第一层149的暴露部分上形成底部电极155。因此，底部电极155为长方形。采用电金属，如铂(Pt)、钽(Ta)、或铂-钽(Pt-Ta)形成底部电极155以使其具有约0.1μm到1.0μm的厚度。
第二层159在底部电极155和第一感光性树脂层151的上面。采用一种压电材料，如PZT(Pb(Zr，Ti)O3)或PLZT((Pb，La)(Zr，Ti)O3)形成第二层159以使其具有约0.1μm到1.0μm的厚度。优选地，第二层具有约0.4μm的厚度。此外，采用一种电致伸缩材料，如PMN(Pb(Mg，Nb)O3)形成第二层。在利用Sol-Gel方法、溅射法或CVD方法形成第二层之后，利用快速热退火(RTA)方法对第二层进行退火。对第二层进行模制以便形成有源层160。
在第二层159的上面覆盖有一层顶部电极层164。顶部电极层164是采用具有导电性的金属材料制成的，如铝(Al)、铂或钽(Ta)。顶部电极层164是利用溅射法形成的以使其具有约0.1μm到1.0μm之间的厚度。对顶部电极层164进行模制以便形成顶部电极165。
图10A表示驱动装置200形成的情形，而图10B表示通路接触装置175形成的情形。
参照图10A，当利用旋涂法在顶部电极层164上涂覆一层第二感光性树脂层(未示出)之后，利用该第二感光性树脂层作为蚀刻掩模对顶部电极层164进行模制以便形成顶部电极165。顶部电极165为长方形。利用对顶部电极层164模制的相同方法对第二层159进行模制以形成有源层160。即，在利用蚀刻法去除了第二感光性树脂层之后，利用旋涂法在顶部电极165和第二层159上涂覆一第三感光性树脂层(未示出)。将第三感光性树脂层作为掩模对第二层进行模制以便形成有源层160。有源层160为比顶部电极165更宽的长方形。此时，有源层160具有比前面形成的底部电极155更小的尺寸。
利用上述方法对第一层149进行模制以便形成支持层150。支持层150为不同于底部电极155的形状的T形。底部电极155是在支持层150的中央部分形成的。
在去除了第一感光性树脂层151之后，在支持层150的第一部分上形成公共线166。也就是说，在利用旋涂法在支持层151上涂覆了一第四感光性树脂层(未示出)并随后对第四感光性树脂层进行模制以暴露出支持层150的第一部分之后，采用一种导电金属，如铂、钽、铂-钽、铝或银在支持层150的暴露部分上形成公共线166。公共线166是采用溅射法或(CVD)法形成的以使其具有约1.5μm到2.0μm之间的厚度。这时，公共线166以一预定的距离与底部电极155隔开并且与顶部电极165和有源层160相连。如上所述，当第二信号通过公共线166时，由于公共线166较粗，其内阻下降，因此，第二信号的压降被减至最小。进而，通过公共线166在顶部电极165上施加了一足够大的第二信号，因此，在顶部电极165和底部电极155之间产生一足够大的电场。
参照图10B，当对第四感光性树脂层进行模制时，将下面具有连接点110的第一部分支持层150暴露出来。同时，暴露出与支持层150的第一部分相邻的一部分。利用蚀刻法从支持层150的第一部分到连接点110，穿过蚀刻阻止层140、第二钝化层130和第一钝化层120形成有一通路孔170。在从连接点110到支持层150的通路孔170中形成一通路接触装置175。同时，在从底部电极155到通路接触装置175之间的与支持层150的第一部分相邻的那部分上形成连接元件176。所以，通路接触装置175、连接元件176和底部电极155依次相连。通路接触装置175和连接元件176是利用溅射法或CVD方法形成的。通路接触装置175和连接元件176是利用导电金属，如铂、钽或铂-钽制成的。连接元件176具有约0.5μm到1.0μm的厚度。进而，当第一信号通过连接元件176时，由于连接元件176较厚，其内阻下降，因此，第一信号的压降被减至最小。在利用蚀刻法去除了第四感光性树脂层之后，具有顶部电极165、有源层160、底部电极155和支持层150的驱动装置200就完成了。
图11A和11B表示形成反射元件190的情形。
参照图11A和11B，采用氟化氢(HF)蒸汽去除第一牺牲层145，采用一种聚合物在驱动装置200上形成一第二牺牲层180。利用旋涂法形成该第二牺牲层180以使其完全覆盖住顶部电极165。接着，对第二牺牲层180进行模制以暴露出一部分顶部电极165。在顶部电极165的暴露部分上形成支柱185并且在支柱185和第二牺牲层180上形成反射元件190。反射元件190和支柱185是采用一种反射式金属，如铝、铂或银同时形成的。支柱185和反射元件190是采用溅射法或CVD方法形成的。优选地，用于反射来自光源(未示出)的入射光的反射元件190是一反射镜并且具有约0.1μm到1.0μm的厚度。反射元件190为一覆盖住顶部电极165的长方形金属板。如上所述，由于反射元件190是在第二牺牲层180上形成的，因此，反射元件190的平整度增加。在利用蚀刻法去除了第二牺牲层180之后，上面形成有反射元件190的驱动装置200就完成了，如图6和7所示。
下面将描述根据本发明第一实施例的光学投影系统中的薄膜AMA的工作原理。
在根据本实施例的薄膜AMA中，第一信号(图像电流信号)通过电路105、连接点110、通路接触装置175和连接元件176被施加在底部电极155上。同时，第二信号(偏置电流信号)通过公共线166被施加在顶部电极165上。所以，在顶部电极165和底部电极155之间产生一电场。在顶部电极165和底部电极155之间形成的有源层160由于电场作用而产生变形。有源层160沿着垂直于电场方向产生变形。有源层160沿着相对于支持层150的方向产生驱动。即，具有有源层160的驱动装置200向上以一预定的倾斜角被驱动。
用于反射来自光源的入射光的反射元件190与驱动装置200一起倾斜，因为反射元件190由支柱185支撑并形成在驱动装置200上。因此，反射元件190以一预定的倾斜角反射入射光，以使图像被投射到屏幕上。
所以，在根据本实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式发射镜阵列中，利用第二金属层将来自光源的入射光排除在外。因此，在第一和第二信号被分别施加在底部电极155和顶部电极165上之前，可以防止由于由入射光引起的图像泄漏电流而造成的驱动装置的误操作。
图12A和12B是根据本发明的第二个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的一剖视图。
参照图12A和12B，根据本实施例的光学投影系统中的薄膜AMA具有一衬底100，一在衬底100上形成的驱动装置200，和一在驱动装置200的一部分上形成的反射元件190。
除了在第二钝化层130和蚀刻阻止层140之间还形成有一基本上排除衬底100上的入射光的第三金属层235和一用于保护第三金属层235的第三钝化层239以外，根据本发明第二个实施例的薄膜驱动式反射镜阵列具有与图6和7所示的本发明第一实施例的阵列相同结构的元件和相同的形状。在本发明第二个实施例中，与本发明第一实施例相同的标号被用来表示相同的元件。
下面，将说明制作根据本实施例的薄膜AMA的方法。
图13A和13B表示制作根据本发明第二个实施例的光学投影系统中的薄膜反射镜阵列的步骤。在本实施例中，直到形成第二钝化层130之前的步骤与图8A和8B所示的本发明第一实施例的步骤是相同的。
参照图13A和13B，提供了具有电路105和连接点110的衬底100。优选地，衬底100由一种半导体，如硅(Si)制成。电路105接收第一信号(图像电流信号)并将其传送给底部电极155。优选地，电路105具有用于转换操作所MOS三极管。
随后，将钛、氮化钛或钨淀积在电路105和衬底100上，并进行模制以形成第一金属层115。第一金属层115具有与电路105相连的连接点110并将第一信号传送给底部电极155。
在具有衬底100和连接点110的第一金属层115上形成第一钝化层120。第一钝化层120是采用硅酸磷玻璃(PSG)制成的。利用化学汽相淀积法(CVD)形成第一钝化层120以使其具有约8000埃到9000埃的厚度。第一钝化层120在随后的制作步骤中对含有电路105和连接点110的衬底100起保护作用。
在第一钝化层120上形成第二金属层125。为了形成该第二金属层125，首先，采用钛形成第一附着层126。第一附着层126是利用溅射法形成的以使其具有约300埃到500埃的厚度。然后，采用氮化钛在第一附着层126上形成第一阻挡层127。第一阻挡层127是利用物理汽相淀积法(PVD)形成的以使其具有约1000埃到1200埃的厚度。第二金属层125排除了投射到衬底100上的入射光从而它防止了图像泄漏电流流过衬底100。此后，对下面具有连接点110的那部分第二金属层125进行蚀刻以形成第一开口128。第一开口128将底部电极155和顶部电极165与第二金属层125隔绝开来。
在第二金属层125和第一开口128上形成第二钝化层130。利用硅酸磷玻璃形成第二钝化层130。采用化学汽相淀积法形成第二钝化层130以使其具有约2000埃到2500埃的厚度。第二钝化层130在随后的制作步骤中保护第二金属层125。
在第二钝化层130上形成第三金属层235。为了形成该第三金属层235，首先，采用钛形成第二附着层236。第二附着层236是利用溅射法形成的以使其具有约300埃到500埃的厚度。然后，采用氮化钛在第二附着层236上形成第二阻挡层237。第二阻挡层237是利用物理汽相淀积法(PVD)形成的以使其具有约1000埃到1200埃的厚度。第三金属层235排除了投射到衬底100上的入射光从而它防止了图像泄漏电流流过衬底100。此后，对下面具有的第一开口128的那部分第三金属层235进行蚀刻以形成第二开口238。第二开口238将底部电极155和顶部电极165与第三金属层235隔绝开来。
在第三金属层235和第二开口238上形成第三钝化层239。利用硅酸磷玻璃形成第三钝化层239。采用化学汽相淀积法(CVD)形成第三钝化层239以使其具有约6000埃到7000埃的厚度。第三钝化层239在随后的制作步骤中保护第三金属层235。
在本发明第二个实施例中，薄膜AMA的下列制作步骤与图9A至11B所示的本发明第一实施例的步骤是相同的。
根据本实施例，来自光源的入射光基本上被第三金属层所排除。然后，透过第三金属层传输的光又再次被第二金属层所排除。因此，在第一和第二信号被分别施加在底部电极和顶部电极上之前，可以防止由于由入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作。
图14A和14B是根据本发明第三个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的一剖视图。
参照图14A和14B，根据本实施例的光学投影系统中的薄膜AMA具有一衬底100，一在衬底100上形成的驱动装置200，和一在驱动装置200上形成的反射元件190。
除了第三金属层335的形状及其制造方法不同于本发明第二个实施例以外，根据本发明第三个实施例的薄膜驱动式反射镜阵列与图12A和12B所示的本发明第二个实施例具有相同结构的元件及形状。在本发明第三个实施例中，与本发明第二个实施例相同的元件采用相同的标号。
下面，将说明根据本实施例的薄膜AMA的制造方法。
图15A和15B表示制作根据本发明第三个实施例的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的步骤。在本实施例中，直到形成第二钝化层130之前的步骤与图8A和8B所示的本发明第一实施例的步骤是相同的。
参照图15A和15B，提供了具有电路105和连接点110的衬底100。优选地，衬底100由一种半导体，如硅(Si)制成。电路105接收第一信号(图像电流信号)并将其传送给底部电极155。优选地，电路105具有用于转换操作的MOS三极管。
随后，将钛、氮化钛或钨淀积在电路105和衬底100上，并进行模制以形成第一金属层115。第一金属层115具有与电路105相连的连接点110并将第一信号传送给底部电极155。
在具有衬底100和连接点110的第一金属层115上形成第一钝化层120。第一钝化层115是采用PSG制成的。利用化学汽相淀积法(CVD)形成第一钝化层120以使其具有约8000埃到9000埃的厚度。第一钝化层120在随后的制作步骤中对含有电路105和连接点110的衬底100起保护作用。
在第一钝化层120上形成第二金属层125。为了形成该第二金属层125，首先，采用钛形成第一附着层126。第一附着层126是利用溅射法形成的以使其具有约300埃到500埃的厚度。然后，采用氮化钛在第一附着层126上形成第一阻挡层127。第一阻挡层127是利用物理汽相淀积法(PVD)形成的以使其具有约1000埃到1200埃的厚度。第二金属层125排除了投射到衬底100上的入射光从而它防止了图像泄漏电流流过衬底1O0。此后，对下面具有连接点110的那部分第二金属层125进行蚀刻以形成第一开口128。第一开口128将底部电极155和顶部电极165与第二金属层125隔绝开来。
在第二金属层125和第一开口128上形成第二钝化层330。利用硅酸磷玻璃形成第二钝化层330。采用CVD方法形成第二钝化层330以使其具有约8000埃到9000埃的厚度。第二钝化层330在随后的制作步骤中保护第二金属层125。
接着，以一预定的深度去除形成第一开口128的一部分第二钝化层330的两侧。如图15A和15B所示，在去除了第二钝化层330的那些部分之间的水平距离(d1)大于第一开口128的直径(d2)。当去除了第二钝化层330时，第二金属层125未被暴露出来。此后，在第二钝化层330和其被去除了的部分上形成第三金属层335。第三金属层335是采用铝或银并利用溅射法形成的。
然后，去除除了那些第二钝化层330的已去除部分和第三金属层335覆盖住第一开口128的部分以外的第三金属层335的剩余部分。优选地，第三金属层335以一覆盖住第一开口128的形状形成。第三金属层335防止了入射光通过第一开口128入射到衬底100上。
在本发明第三个实施例中，薄膜AMA的下列制作步骤及工作原理与图9A至11B所示的本发明第一实施例的步骤和工作原理是相同的。
根据本实施例，第二金属层防止了来自光源的入射光入射到衬底100上。此外，第三金属层335防止了通过第一开口128的透射光入射到衬底100上。因此，在第一和第二信号被分别施加在底部电极和顶部电极上之前，可以防止由于由入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作。
此外，由于不必在第三金属层335上形成第三钝化层239，因此，本实施例还具有减少制作步骤的优点。
因此，在根据本发明的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列中，利用第二金属层和第三金属层排除了来自光源的入射光。因此，在第一和第二信号被分别施加在底部电极和顶部电极上之前，可以防止由于由入射光造成的图像泄漏电流而引起的驱动装置的误操作。
尽管已经描述了本发明的优选实施例，但是，应该理解，本发明不应被局限于这些优选实施例，而对于本领域的普通技术人员来说，可以在此后所要求本发明的精神实质和保护范围之内作出各种不同的变化和改进。
Claims (20)
1、一种光学投影系统中的由第一信号和第二信号驱动的薄膜驱动式反射镜阵列，包括：
一具有用于接收并传输来自外部的第一信号的电路的衬底；
一在所述的具有与所述的用于传输第一信号的电路相连的连接点的衬底上形成的第一金属层；
一用于保护含有所述电路和所述连接点的所述的衬底的第一钝化层，所述第一钝化层是在所述电路和所述第一金属层上形成的；
在所述的第一钝化层上形成的用于防止由来自光源的入射光造成的图像泄漏电流的第二金属层；
一驱动装置，包括：在所述第二金属层上形成的一支持层；用于接收第一信号的底部电极，所述底部电极是在支持层上形成的；与所述底部电极对应的顶部电极，用于接收第二信号并在所述顶部电极和所述底部电极之间产生一电场；及一在所述顶部电极和所述底部电极之间形成的并由于电场作用而产生变形的有源层；和
用于反射光的反射元件，所述反射元件是在所述驱动装置上形成的。
2、如权利要求1所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述第二金属层还包括一用来保护所述第二金属层的第二钝化层，所述第二钝化层是在所述第二金属层上形成的，和一用来保护所述第二钝化层的蚀刻阻止层，所述蚀刻阻止层是在所述第二钝化层上形成的，以及所述驱动装置还包括一用于将第二信号施加到所述顶部电极上的公共线，所述公共线是在所述驱动装置的一部分上形成的并与所述顶部电极相连。
3、如权利要求1所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，所述的第二钝化层是采用硅酸磷玻璃形成的，所述的蚀刻阻止层是采用氮化物形成的，以及所述的公共线是采用导电金属形成的。
4、如权利要求1所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的第二金属层还包括一在所述第一钝化层上形成的第一附着层和一在所述第一附着层上形成的第一阻挡层。
5、如权利要求4所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，所述的第一附着层是用钛形成的，所述的第一阻挡层是用氮化钛形成的。
6、如权利要求1所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，在下面具有所述连接点的所述第二金属层的一部分上形成有一第一开口。
7、如权利要求1所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的薄膜驱动式反射镜阵列还包括一用于防止由于入射光造成的图像泄漏电流的第三金属层，所述第三金属层是在所述第二金属层上形成的。
8、如权利要求7所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的薄膜驱动式反射镜阵列还包括一用来保护所述第三金属层的第三钝化层，所述第三钝化层是在所述第三金属层上形成的。
9、如权利要求7所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的第三金属层还包括一在所述第二金属层上形成的第二附着层和一在所述第二附着层上形成的第二阻挡层。
10、如权利要求9所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中所述的第二附着层是由钛形成的和所述第二阻挡层是由氮化钛形成的。
11、如权利要求7所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，在下面具有所述连接点的一部分所述第三金属层上形成一第二开口。
12、一种光学投影系统中的由第一信号和第二信号驱动的薄膜驱动式反射镜阵列，包括：
一具有用于接收并传输来自外部的第一信号的电路的衬底；
一在所述的具有与所述的用于传输第一信号的电路相连的连接点的衬底上形成的第一金属层；
一用于保护含有所述电路和所述连接点的所述的衬底的第一钝化层，所述第一钝化层是在所述电路和所述第一金属层上形成的；
在所述的用于防止由来自光源的入射光造成的图像泄漏电流的第一钝化层上形成的第二金属层；
一在所述的第二金属层上形成的用来保护所述第二金属层的第二钝化层；
一在所述第二钝化层上形成的用来防止由入射光造成的图像泄漏电流的第三金属层；
一驱动装置，包括：在所述第二金属层上形成的一支持层；用于接收第一信号的底部电极，所述底部电极是在支持层上形成的；与所述底部电极对应的顶部电极，用于接收第二信号并在所述顶部电极和所述底部电极之间产生一电场；及一在所述顶部电极和所述底部电极之间形成的并由于电场作用而产生变形的有源层；和
用于反射光的反射元件，所述反射元件是在所述驱动装置上形成的。
13、如权利要求12所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述第三金属层还包括一用来保护所述第三金属层的第三钝化层，所述第三钝化层是在所述第三金属层上形成的，和一用来保护所述第三钝化层的蚀刻阻止层，所述蚀刻阻止层是在所述第三钝化层上形成的，以及所述驱动装置还包括一用于将第二信号施加到所述顶部电极上的公共线，所述公共线是在所述驱动装置的一部分上形成的并与所述顶部电极相连。
14、如权利要求12所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的第二金属层还包括一采用钛在所述第一钝化层上形成的第一钝化层和一采用氮化钛在所述第一附着层上形成的第一阻挡层。
15、如权利要求12所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，所述的第三金属层还包括一采用钛在所述第二钝化层上形成的第二附着层和一采用氮化钛在所述第二附着层上形成的第二阻挡层。
16、如权利要求12所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，在下面具有连接点的一部分所述第二金属层上形成一第一开口和在下面具有第一开口的一部分所述第三金属层上形成一第二开口。
17、如权利要求12所述的光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列，其中，所述第三金属层是在下面具有所述连接点的一部分所述第二钝化层上形成的。
18、一种用于制作光学投影系统中的由第一信号和第二信号驱动的薄膜驱动式反射镜阵列的方法，所述方法包括下列步骤：
提供一具有接收和传输来自外部的第一信号的电路的衬底；
在所述衬底上形成第一金属层，所述第一金属层具有与所述用来传输第一信号的电路相连的连接点；
在所述电路和所述第一金属层上形成一第一钝化层；
在所述第一钝化层上形成一第二金属层，用来防止由来自光源的入射光造成的图像泄漏电流；
在所述第二金属层上形成一第二钝化层，用来保护所述第二金属层；
在所述第二钝化层上形成一第一层；
在所述第一层上形成一底部电极层并对其模制以形成一用来接收第一信号的底部电极；
在所述底部电极上形成一第二层和一顶部电极层；
通过对所述顶部电极层模制以形成一用来接收第二信号并产生电场的顶部电极；通过对所述第二层模制以形成一由于电场作用而变形的有源层；以及通过对第一层模制以便在所述底部电极下面形成一支持层，这样，构成驱动装置；和
在所述驱动装置上形成一用来反射光的反射装置。
19、如权利要求18所述的制作光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的方法，形成所述第二金属层的步骤还包括下列步骤：采用钛并利用溅射法在所述第一钝化层上形成一第一附着层，和采用氮化钛并利用物理汽相淀积法在所述第一附着层上形成一第一阻挡层。
20、如权利要求18所述的制作光学投影系统中的薄膜驱动式反射镜阵列的方法，形成所述第二金属层的步骤还包括下列步骤：通过对下面有连接点的所述第二金属层的一部分进行蚀刻以形成一开口。
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