DE19800323A1

DE19800323A1 - Anordnung von betätigten Dünnschichtspiegeln und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19800323A1
Application number: DE19800323A
Authority: DE
Inventors: Dong-Hoon Min
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1997-04-29
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1998-11-05
Also published as: GB9727237D0; FR2762687A1; US6104525A; NL1007964C2; GB2324882A; NL1007964A1; CN1197932A; GB2324882B; JPH10301040A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung (Array) von M × N betätigten bzw. schaltbaren Dünnschichtspiegeln zur Verwendung in einem optischen Projektionssystem und auf Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine aktive Matrix mit einer neuartigen Struktur, die in der Anordnung eingebaut werden soll.

Unter den verschiedenen im Stand der Technik verfügbaren Videoanzeigesystemen ist ein opti sches Projektionssystem bekannt, das fähig ist, Anzeigen hoher Qualität in einem großen Maß stab vorzusehen. Bei einem derartigen optischen Projektionssystem wird eine Anordnung von z. B. M × N betätigten bzw. schaltbaren Spiegeln gleichförmig mit Licht aus einer Lampe be leuchtet. Dabei ist jeder Spiegel mit jeder Betätigungseinrichtung gekoppelt. Die Betätigungsein richtungen können aus einem elektrisch versetzenden Material, wie z. B. einem piezoelektrischen oder elektrostriktiven Material, gefertigt sein, das sich in Reaktion auf ein daran angelegtes elek trisches Feld deformiert.

Der von jedem der Spiegel reflektierte Lichtstrahl fällt auf eine Apertur bzw. Öffnung von z. B. einer optischen Blende. Durch Anlegen eines elektrischen Signales an jede Betätigungseinrich tung wird die Relativposition jedes Spiegels bezüglich des einfallenden Lichtstrahls geändert, wodurch eine Ablenkung in dem optischen Weg des von jedem Spiegel reflektierten Strahls ver ursacht wird. Wenn der optische Weg jedes der reflektierten Strahlen variiert wird, wird auch die Menge des von jedem der Spiegel reflektierten Lichts, das durch die Apertur hindurchtritt, verän dert, wodurch die Intensität des Strahls moduliert wird. Die durch die Apertur tretenden modu lierten Strahlen werden über eine geeignete optische Einrichtung, wie z. B. eine Projektionslinse, auf einem Projektionsschirm übertragen, um so auf diesem ein Bild anzuzeigen.

In den Fig. 1A bis 1H sind schematische Querschnittsansichten gezeigt, die ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung (Array) 100 aus M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 101 dar stellen, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, und wobei die Anordnung 100 zur Verwen dung in einem optischen Projektionssystem dient, das in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 96102744.8 mit dem Titel "THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY FOR USE IN AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM" offenbart ist.

Das Verfahren zur Herstellung der Anordnung 100 beginnt mit der Herstellung bzw. Präparation einer aktiven Matrix 110 mit einem Substrat 112 und einer Anordnung (ein Array) von M × N Verbindungsanschlüssen bzw. Kontakten (connecting terminals) 114. Das Substrat 112 ist aus einem isolierenden Material, z. B. einem Si-Wafer, hergestellt, und der Verbindungsanschluß 114 ist aus einem leitenden Material, z. B. Wolfram (W) hergestellt, wie in Fig. 1A gezeigt ist.

In einem darauffolgenden Schritt wird eine Passivierungsschicht 120, die z. B. aus PSG oder Sili ziumnitrid hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm aufweist, auf die aktive Matrix 110 unter Verwendung eines CVD (chemical vapor deposition)-Verfahrens oder eines Schleuderbe schichtungsverfahrens ("spin coating")-Verfahren gebildet.

Danach wird eine Ätzmittelstoppschicht 130, die aus Siliziumnitrid hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm besitzt, auf der Passivierungsschicht 120 unter Verwendung z. B. eines Sputter- oder CVD-Verfahrens abgeschieden, wie in Fig. 1B gezeigt ist.

Sodann wird eine "Opfer"-Dünnschicht (thin film sacrificial layer) 140, die aus PSG hergestellt wird und eine flache Oberseite besitzt, auf der Oberseite der Ätzmittelstoppschicht 130 unter Verwendung eines CVD- oder Schleuderbeschichtungsverfahrens gebildet, gefolgt von einem chemisch-mechanischen Polierverfahren (CMP (chemical mechanical polishing)-Verfahren).

Darauffolgend wird eine Anordnung (Array) von M × N Paaren leerer Hohlräume bzw. Öffnun gen 145 in der "Opfer"-Dünnschicht 140 derart erzeugt, daß einer der leeren Hohlräume 145 in jedem Paar einen der Verbindungsanschlüsse 114 umfaßt, und zwar unter Verwendung eines Trocken- oder eines Naßätzverfahrens, wie in Fig. 1C gezeigt ist.

In einem nächsten Schritt wird eine elastische Schicht 150, die aus einem Nitrid, z. B. Siliziumni trid, hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm besitzt, auf der "Opfer"-Dünnschicht 140 einschließlich der leeren Hohlräume 145 unter Verwendung eines CVD-Verfahrens abgeschie den.

Danach wird eine zweite (nicht gezeigte) Dünnschicht bzw. Dünnfilm-Schicht, die aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. Pt/Ta, hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm besitzt, auf der elastischen Schicht 150 unter Verwendung eines Sputter- oder eines Vakuumverdamp fungsverfahrens gebildet. Die zweite Dünnschicht wird dann unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens in eine Anordnung (Array) von M × N zweiten Dünnschicht-Elektroden 145 gleichmäßig aufgeteilt, wobei jede der zweiten Dünnschicht-Elektroden 165 von den anderen zweiten Dünnschicht-Elektroden 165 elektrisch getrennt wird, wie in Fig. 1D gezeigt ist.

Dann wird eine elektrisch versetzende Dünnschicht (thin film electrodisplacive layer) 170, die aus einem piezoelektrischen Material, z. B. PZT, oder einem elektrostriktiven Material, z. B. PMN, hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm besitzt, auf der Anordnung (Array) aus M × N zweiten Dünnschicht-Elektroden 165 unter Verwendung eines Verdampfungs-, eines Sol-Gel-, eines Sputter- oder eines CVD-Verfahrens abgeschieden.

Darauffolgend wird eine erste Dünnschicht 180, die aus einem elektrisch leitenden und lichtre flektierenden Material, z. B. Aluminium (Al) oder Silber (Ag) hergestellt wird und eine Dicke von 0,1-2 µm besitzt, auf der elektrisch versetzenden Dünnschicht 170 unter Verwendung eines Sputter- oder Vakuumverdampfungsverfahrens gebildet, wodurch eine Mehrschichtsstruktur 200, wie in Fig. 1E gezeigt ist, gebildet wird.

In einem darauffolgenden Schritt, wie in Fig. 1F gezeigt ist, wird die Mehrschichtsstruktur 200 unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens oder eines Laserschneide- bzw. -trimmverfahrens (laser trimming) strukturiert, bis die "Opfer"-Dünnschicht 140 freigelegt ist.

In einem darauffolgenden Schritt wird eine Anordnung (Array) von M × N Leitungen 190, die aus einem Metall, z. B. Wolfram (W) gebildet werden, unter Verwendung eines Ablöseverfahrens (lift-off Verfahren) hergestellt, wodurch eine Anordnung (Array) von M × N Betätigungsstruktu ren 210 gebildet wird, wobei jede der Betätigungsstrukturen 210 eine erste Dünnschicht-Elek trode 185, ein elektrisch versetzendes Dünnschicht-Glied 175, eine zweite Dünnschicht-Elek trode 165, ein elastisches Glied 155 und eine Leitung 190 umfaßt, wobei die Leitungen 190 sich von der Oberseite des elektrisch versetzenden Dünnschicht-Glieds 175 bis zu der Oberseite eines zugehörigen Verbindungsanschlusses 114 erstrecken, wie in Fig. 1G gezeigt ist.

Schließlich wird die "Opfer"-Dünnschicht 140 unter Verwendung eines Naßätzverfahrens mit einem Ätzmittel oder einer Chemikalie, z. B. Fluorwasserstoff-(HF-)Dampf entfernt, um dadurch eine Anordnung (Array) 100 aus M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 101, wie in Fig. 1H gezeigt ist, zu bilden.

Das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung der Anordnung 100 aus M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 101 weist bestimmte Nachteile auf: Der Verbindungsanschluß 114 aus ei nem leitenden Material, z. B. Wolfram, wird auf dem Substrat 112 gebildet, das z. B. aus einem Si-Wafer hergestellt wird. Während des Hochtemperaturprozesses bei der Herstellung der dünn schichtbetätigten Spiegel 101, kann das Silizium (Si) im Substrat 112 derart zu dem Verbin dungsanschluß 114 diffundieren, daß sich darauf ein Material mit hohem Widerstand, z. B. Wolf ramsilizid, bilden kann, was bei dem zugehörigen dünnschichtbetätigten Spiegel 101 eine Fehl funktion verursacht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln (thin film actuated mirrors) mit einer neuartigen Struktur zu schaffen, bei der das Silizium an der Diffusion gehindert wird. Hierzu gehört die Bereitstellung entsprechender Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung (Array) von M × N dünn schichtbetätigten Spiegeln.

Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und verfahrens mäßig durch die Gegenstände der Ansprüche 12 und 19 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung (Array) von M × N betä tigten bzw. schaltbaren Dünnschichtspiegeln zur Verwendung in einem optischen Projektionssy stem bereitgestellt, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, welche folgendes umfaßt eine aktive Matrix mit einem Substrat, eine Anordnung (Array) von M × N Transistoren, eine Adhäsi ons- bzw. Haftschicht, eine Diffusionsbarrierenschicht, und eine Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen, und eine (Gitter)spannungsausgleichsschicht, wobei die Diffusionsbar rierenschicht zwischen dem Substrat und dem Verbindungsanschluß angeordnet ist, und wobei jeder der Verbindungsanschlüsse mit einem zugehörigen Transistor in der Anordnung von Tran sistoren elektrisch verbunden ist; eine Passivierungsschicht, die auf der Oberseite der aktiven Matrix ausgebildet ist; eine Ätzmittelstoppschicht, die auf der Oberseite der Passivierungsschicht ausgebildet ist; und eine Anordnung (Array) von M × N Betätigungsstrukturen, die jeweils eine erste Dünnschicht-Elektrode, ein elektrisch versetzendes (electrodisplacive) Dünnschicht-Glied, eine zweite Dünnschicht-Elektrode, ein elastisches Glied und eine Leitung umfassen, wobei die erste Dünnschicht-Elektrode auf der Oberseite des elektrisch versetzenden Dünnschicht-Glieds angeordnet ist und die erste Dünnschicht-Elektrode sowohl als Vorspannungs- bzw. Biaselektro de als auch als Spiegel fungiert, wobei das elektrisch versetzende Dünnschicht-Glied auf der Oberseite der zweiten Dünnschicht-Elektrode positioniert ist, die auf dem elastischen Glied aus gebildet ist und als Signalelektrode fungiert, und wobei die Leitung die zweite Dünn schicht-Elektrode mit einem zugehörigen Verbindungsanschluß elektrisch verbindet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln zur Verwendung in einem opti schen Projektionssystem vorgesehen, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Herstellen bzw. Präparieren eines Substrats mit einer Anord nung (Array) von M × N darauf ausgebildeten Transistoren; Abscheiden einer Adhäsions- bzw. Haftschicht; Bilden einer Diffusionsbarrierenschicht auf der Oberseite der Haftschicht; Bilden einer Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen; Abscheiden einer Spannungsaus gleichsschicht, um dadurch eine Mehrzweckschicht zu bilden; selektives Entfernen der Mehr zweckschicht, wodurch eine aktive Matrix ans gebildet wird; nacheinander Abscheiden einer Pas sivierungsschicht und einer Ätzmittelstoppschicht auf der aktiven Matrix; Bilden einer "Opfer"-Dünnschicht (thin film sacrificial layer) mit einer Anordnung (Array) von M × N Paaren von Öff nungen bzw. leeren Hohlräumen; nacheinander Abscheiden einer elastischen Schicht, einer zweiten Dünnschicht bzw. Dünnfilm-Schicht, einer elektrisch versetzenden Dünnschicht und ei ner ersten Dünnschicht auf der Oberseite der "Opfer"-Dünnschicht, um dadurch eine Mehr schichtstruktur auszubilden; Strukturieren der Mehrschichtstruktur in eine Anordnung (Array) von M × N halbfertigen Betätigungsstrukturen, bis die "Opfer"-Dünnschicht freigelegt ist; Bilden ei ner Anordnung (Array) von M × N Leitungen, wodurch eine Anordnung (Array) von M × N Be tätigungsstrukturen ausgebildet wird; und Entfernen der "Opfer"-Dünnschicht, um dadurch eine Anordnung (Array) von M × N betätigten bzw. schaltbaren Dünnschichtspiegeln zu bilden.

Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beige fügten Zeichnungen offenbar werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A bis 1H schematische Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren für eine Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln gemäß dem Stand der Technik darstellen;

Fig. 2A und 2B schematische Querschnittsansichten, die jeweils eine Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln gemäß zwei Ausführungsbei spielen der vorliegenden Erfindung darstellen;

Fig. 3A bis 3K schematische Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln, nach Fig. 2A darstellen; und

Fig. 4A bis 4K schematische Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Herstellen der Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln, nach Fig. 2B darstellen.

In den Fig. 2A bis 2B sind Querschnittsansichten dargestellt, die eine Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 301 zur Verwendung in einem optischen Projektions system zeigen, wobei M und N positive ganze Zahlen sind. In den Fig. 3A bis 3K und 4A bis 4K sind schematische Querschnittsansichten dargestellt, die ein Verfahren zur Herstellung der in Fig. 2A gezeigten Anordnung (Array) darstellen, bzw. schematische Querschnittsansichten dar gestellt, die ein Verfahren zur Herstellung der in Fig. 2B gezeigten Anordnung (Array) darstel len, und zwar gemäß den zwei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Es sei be merkt, daß gleiche oder ähnliche Teile, die in den Fig. 2A bis 2B, 3A bis 3K und 4A bis 4K auftreten, durch gleiche Bezugszeichen dargestellt werden.

Die Querschnittsansichten der Fig. 2A und 2B zeigen eine Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 301 gemäß zwei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfin dung. Dabei umfaßt die Anordnung (Array) 300 eine aktive Matrix 310, eine Passivierungs schicht 340, eine Ätzmittelstoppschicht 350 und eine Anordnung (Array) von M × N Betätigungs- bzw. Schaltstrukturen 400.

Die aktive Matrix 310 weist ein Substrat 312 auf, das eine Anordnung (Array) von M × N Transi storen 370 (siehe Fig. 3A oder 4A) und eine Mehrzweckschicht 314 umfaßt. Jeder der Transi storen 370 umfaßt eine Feldoxidschicht 372, einen Gate-Anschluß 374, einen Source/Drain-Be reich 376 und ein Passivierungsglied 378. Die Mehrzweckschicht 314 umfaßt eine Adhäsions- bzw. Haftschicht 322, eine Diffusionsbarrierenschicht 324, eine Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen 326 und eine Spannungs- bzw. Gitterspannungsausgleichsschicht 328, wobei die Diffusionsbarrierenschicht 324 zwischen dem Substrat 312 und den Verbindungsan schlüssen 326 angeordnet ist, wobei jeder der Verbindungsanschlüsse 326 aus einem leitenden Material, z. B. Wolfram (W), hergestellt und mit einem zugehörigen Transistor 370 in der Anord nung von Transistoren 370 elektrisch verbunden ist, und wobei die Spannungsausgleichsschicht 328, die z. B. aus kubischem TiN (C-TiN) hergestellt ist und eine Dicke von 500-700 Å besitzt, oben auf den Verbindungsanschlüssen 326 angeordnet ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Haftschicht 322, die z. B. aus Titan (Ti) hergestellt ist und eine Dicke von 100 Å besitzt oder z. B. aus an Titan reichem Titannitrid (Ti-reichem TiN) und eine Dicke von 100-150 Å besitzt, zwischen dem Substrat 312 und der Diffusionsbarrierenschicht 324 angeordnet. Die Diffusionsbarrierenschicht 324, die aus TiN hergestellt ist und eine Dicke von 500-700 Å besitzt, ist in einer kubischen Struktur kristal lisiert, wobei die Ebene dichtester Packung, d. h. die Ebene mit den Miller-Indizes (1 1 1), der kubischen Struktur parallel zu der Horizontalrichtung des Substrats 312 ist, wie in Fig. 2A ge zeigt ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Diffusionsbarrie renschicht 324 mit einer unteren Diffusionsbarrierenschicht 332 und einer oberen Diffusionsbar rierenschicht 334 versehen. Die untere und obere Diffusionsbarrierenschicht 332, 334 ist z. B. aus TiN hergestellt und in einer kubischen Struktur kristallisiert, wobei die untere Diffusionsbarrie renschicht 332 und die obere Diffusionsbarrierenschicht 334 aus TiN mit einer spezifischen Korngröße von z. B. 150-200 Å bzw. 80-100 Å bestehen, und die Korngröße der unteren Diffu sionsbarrierenschicht 332 größer als diejenige der oberen Diffusionsbarrierenschicht 334 ist, wie in Fig. 2B gezeigt ist. Die Korngröße der unteren und oberen Diffusionsbarrierenschicht 332, 334 kann durch eine Wärmebehandlung, sowie Abscheidungsdruck und Substrattemperatur wäh rend der Abscheidung der Schichten gesteuert werden.

Die Passivierungsschicht 340, die z. B. aus einem Phosphorsilikatglas (PSG) hergestellt ist und eine Dicke von 2000 Å besitzt, ist auf der aktiven Matrix 310 angeordnet.

Die Ätzmittelstoppschicht 350, die aus Siliziumnitrid hergestellt ist und eine Dicke von 1000-2000 Å besitzt, liegt auf der Passivierungsschicht 340.

Jede Betätigungsstruktur 400 hat ein nahes und ein weiter beabstandetes Ende und umfaßt eine erste Dünnschicht-Elektrode 445, ein elektrisch versetzendes Dünnschicht-Glied 435, das aus einem piezoelektrischen oder einem elektrostritktiven Material hergestellt ist, ferner eine zweite Dünnschicht-Elektrode 425, ein elastisches Glied 415, das aus einem isolierenden Material herge stellt ist, und eine Leitung 450. Die erste Dünnschicht-Elektrode 445, die aus einem lichtreflektie renden und elektrisch leitenden Material, z. B. Al, Ag oder Pt, hergestellt ist, ist auf dem elek trisch versetzenden Dünnschicht-Glied 435 angeordnet und mit Erde bzw. Masse elektrisch ver bunden. Somit kann sie sowohl als Vorspannelektrode als auch als Spiegel fungieren. Das elek trisch versetzende Dünnschicht-Glied 435 ist auf der zweiten Dünnschicht-Elektrode 425 positio niert. Die zweite Dünnschicht-Elektrode 425, die aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. Ta oder Pt/Ta, hergestellt ist, ist auf der Oberseite des elastischen Glieds 415 angeordnet und mit einem zugehörigen Transistor 370 in der Anordnung (Array) von Transistoren 370 durch die Leitung 350 und den Verbindungsanschluß 326 elektrisch verbunden. Sie fungiert somit als Si gnal-Elektrode. Das elastische Glied 415 ist auf der Unterseite bzw. unter der zweiten Dünn schicht-Elektrode 425 angeordnet. Ein nach unten gerichteter Abschnitt des elastischen Gliedes 415 ist so auf der aktiven Matrix 310 angebracht, mit teilweise dazwischenliegenden Ätzmittel stoppschicht 350 und Passivierungsschicht 340, daß die Betätigungsstruktur 400 angehoben bzw. frei getragen wird. Die Leitung 450 erstreckt sich von der Oberseite des elektrisch versetzenden Dünnschicht-Glieds 435 bis zur Oberseite eines zugehörigen Verbindungsanschlusses 326 und ist von der ersten Dünnschicht-Elektrode 445 elektrisch getrennt, wobei andererseits die zweite Dünnschicht-Elektrode 425 mit dem zugehörigen Verbindungsanschluß 326 elektrisch verbun den wird.

In den Fig. 3A bis 3K sind schematische Querschnittsansichten gezeigt, die ein Herstellungs verfahren für die Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 301 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in der Fig. 2A gezeigt ist, dar stellen.

Der Prozeß zum Herstellen der Anordnung (Array) 300 fängt mit der Herstellung bzw. Präparati on eines Substrats 312 an, das eine Anordnung (Array) von M × N Transistoren 370 umfaßt. Das Substrat 312 ist aus einem isolierenden Material, z. B. einem Si-Wafer, hergestellt und jeder der Transistoren 370 besteht aus einer Schalteinrichtung, z. B. einem Metall-Oxid-Halbleiter (MOS)-Transistor, wie in Fig. 3A gezeigt ist.

Darauffolgend wird eine Adhäsions- bzw. Haftschicht 322, die aus z. B. Titan (Ti) hergestellt ist und eine Dicke von 100 Å besitzt, oder aus z. B. an Titan reichem Titannitrid (Ti-reichem TiN) hergestellt ist und eine Dicke von 100-500 Å besitzt, auf das Substrat 312 unter Verwendung eines Sputter- oder eines CVD (chemical vapor deposition)-Verfahrens abgeschieden, wie in Fig. 3B gezeigt ist.

In einem nächsten Schritt wird eine Diffusionsbarrierenschicht 324, die z. B. aus einem TiN her gestellt ist und eine Dicke von 500-700 Å besitzt, auf der Haftschicht 322 unter Verwendung eines PVD (physical vapor deposition)-Verfahrens abgeschieden. Die Diffusionsbarrierenschicht 324 wird wärmebehandelt, um die mechanische Spannung zu lösen, um sich zu verdichten und um einem Phasenübergang zu ermöglichen, wobei die Ebene dichtester Packung, d. h. die Ebene mit den Miller-Indizes (1 1 1) der kubischen Struktur, parallel zu der Horizontalrichtung des Substrats 312 ist, wie in Fig. 3C gezeigt ist. Die Wärmebehandlung besteht aus einem Glühen bzw. einer Erwärmung der Diffusionsbarrierenschicht 324 auf 450° Celsius für 30 Minuten.

In einem folgenden Schritt wird eine Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen bzw. Kontakten 326 auf der Diffusionsbarrierenschicht 324 gebildet. Jeder der Verbindungsan schlüsse 326 ist mit einem Transistor 370 in der Anordnung (Array) von Transistoren 370 elek trisch verbunden, wie in Fig. 3D gezeigt ist.

Danach wird eine Spannungsausgleichsschicht 328, die z. B. aus kubischem TiN hergestellt ist und eine Dicke von 500-700 Å besitzt, auf den Verbindungsanschlüssen 326 unter Verwendung einer physikalischen Abscheidung aus der Dampf- bzw. Gasphase (PVD) abgeschieden, um da durch eine Mehrzweckschicht 314 zu bilden, wie in Fig. 3E gezeigt ist.

Dann wird die Mehrzweckschicht 314 selektiv entfernt, um den oberhalb des Gate-Anschlusses 374 gebildeten Teil in dem Transistor 374 freizulegen und dadurch eine Matrix 310 zu bilden, wie in Fig. 3F gezeigt ist.

Danach wird eine Passivierungsschicht 340, die z. B. aus PSG hergestellt ist und eine Dicke von 2000 Å besitzt, auf der aktiven Matrix 310 unter Verwendung von z. B. einem CVD-Verfahren abgeschieden.

In einem folgenden Schritt wird eine Ätzmittelstoppschicht 350, die aus Siliziumnitrid hergestellt ist und eine Dicke von 1000-2000 Å besitzt, auf der Passivierungsschicht 340 unter Verwen dung eines plasma-unterstützen chemischen Dampfabscheidungsverfahrens (PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition)-Verfahren) abgeschieden.

Dann wird eine "Opfer"-Dünnschicht (thin film sacrificial layer) 360, die z. B. aus PSG hergestellt ist und eine Dicke von 1,6 µm besitzt, auf der Oberseite der Ätzmittelstoppschicht 350 unter Verwendung eines chemischen Dampfabscheidungsverfahrens bei Atmosphärendruck (APCVD, atmospheric pressure chemical vapor deposition)-Verfahren, gefolgt von einem chemisch mechanischen Polierverfahren (CMP (chemical mechanical polishing)-Verfahren), gebildet.

In einem darauffolgenden Schritt wird eine Anordnung (Array) von M × N Paaren von Öffnungen bzw. leeren Hohlräumen 365 in der "Opfer"-Dünnschicht 360 derart erzeugt, daß einer der leeren Hohlräume 365 in jedem Paar einen der Verbindungsanschlüsse 326 umfaßt, und zwar unter Verwendung eines Trocken-. oder eines Naßätzverfahrens, wie in Fig. 3G gezeigt ist.

In dem nächsten Schritt wird eine elastische Schicht 410, die aus einem Nitrid, z. B. Siliziumnitrid hergestellt ist und eine Dicke von 1000-3000 Å besitzt, auf der "Opfer"-Dünnschicht 360 ein schließlich den leeren Hohlräumen 365 unter Verwendung eines chemischen Dampfabschei dungsverfahrens bei Niedrigdruck (LPCVD (low pressure chemical vapor deposition)-Verfahren) abgeschieden.

Danach wird eine zweite Dünnschicht 420, die aus einem elektrisch leitenden Material z. B. Pt/Ta hergestellt ist und eine Dicke von 2000-4000 Å besitzt, auf der elastischen Schicht 410 unter Verwendung eines Sputter- oder eines CVD-Verfahrens gebildet.

Dann wird eine elektrisch versetzende Dünnschicht 430, die aus einem piezoelektrischen Materi al, z. B. PZT, oder einem elektrostriktiven Material, z. B. PMN, hergestellt ist und eine Dicke von 4000-6000 Å besitzt, auf der zweiten Dünnschicht 420 unter Verwendung eines Verdampfungs-, eines Sol-Gel-, eines Sputter- oder eines CVD-Verfahrens abgeschieden.

Darauffolgend wird eine erste Dünnschicht 440, die aus einem elektrisch leitenden und lichtre flektierenden Material, z. B. Aluminium (Al), Silber (Ag) oder Platin (Pt), hergestellt ist und eine Dicke von 2000-6000 Å besitzt, auf der elektrisch versetzenden Dünnschicht 430 unter Verwen dung eines Sputter- oder Vakuum-Verdampfungsverfahrens gebildet, wodurch eine Mehr schichtstruktur 460 gebildet wird, wie in Fig. 3H gezeigt ist.

In einem darauffolgenden Schritt wird, wie in Fig. 3I gezeigt ist, die Mehrschichtstruktur 460 zu einer Anordnung (Array) von M × N halbfertigen Betätigungsstrukturen 470 unter Verwendung eines Photolithographie- oder Laserschneideverfahrens (laser trimming) strukturiert, bis die "Opfer"-Dünnschicht 360 freigelegt ist, wobei jede der halbfertigen Betätigungsstrukturen 470 eine erste Dünnschicht-Elektrode 445, ein elektrisch versetzendes Dünnschicht-Glied 435, eine zweite Dünnschicht-Elektrode 425 und ein elastisches Glied 415 umfaßt.

In einem darauffolgenden Schritt wird eine Anordnung (Array) von M × N Leitungen 450 in den halbfertigen Betätigungsstrukturen 470 erzeugt, wobei sich jede Leitung 450 von der Oberseite des elektrisch versetzenden Dünnschicht-Glieds 435 zu der Oberseite eines zugehörigen Verbin dungsanschlusses 326 erstreckt und von der ersten Dünnschicht-Elektrode 445 elektrisch getrennt ist, um dadurch eine Anordnung (Array) von M × N Betätigungsstrukturen 400 zu bilden, wie in Fig. 3J gezeigt ist.

Die "Opfer"-Dünnschicht 360 wird dann unter Verwendung eines Naßätzverfahrens mit einem Ätzmittel oder einer Chemikalie, z. B. Fluorwasserstoff (HF)-Dampf, entfernt, um dadurch die Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 301 zu bilden, wie in Fig. 3K gezeigt ist.

In den Fig. 4A bis 4K sind schematische Querschnittsansichten, die ein Verfahren zum Her stellen einer Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln 301 gemäß ei nem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das in Fig. 2B ge zeigt ist.

Zuerst wird eine Adhäsions- bzw. Haftschicht 322, die z. B. aus Titan (Ti) oder aus an Titan rei chem Titannitrid (Ti-reichem TiN) hergestellt ist und eine Dicke von 100-500 Å besitzt, auf einem Substrat 312 unter Verwendung eines Sputter- oder CVD-Verfahrens abgeschieden, wie in Fig. 4A gezeigt ist.

Darauffolgend wird eine untere Diffusionsbarrierenschicht 332, die z. B. aus TiN hergestellt ist und eine Dicke von 500-700 Å besitzt, auf der Haftschicht 322 unter Verwendung eines Sputter-Ver fahrens abgeschieden. Dabei besitzen die TiN-Körner in der unteren Diffusionsbarrieren schicht 332 eine spezifische Korngröße von z. B. 150-200 Å, wobei die Korngröße der unteren Diffusionsbarrierenschicht 332 durch eine Wärmebehandlung, sowie den Abscheidungsdruck und die Substrattemperatur (T₁) während der Abscheidung der Schichten gesteuert wird, wie in Fig. 4B gezeigt ist.

Danach wird eine obere Diffusionsbarrierenschicht 334, die z. B. aus TiN hergestellt ist und eine Dicke von 300-700 Å besitzt, auf der unteren Diffusionsbarrierenschicht 332 unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens abgeschieden. Dabei besitzen die TiN-Körner in der oberen Diffusions barrierenschicht 334 eine spezifische Korngröße von z. B. 80-100 Å, wobei die Korngröße der oberen Diffusionsbarrierenschicht 334 durch eine Wärmebehandlung, den Abscheidungsdruck und eine Substrattemperatur (T₂) während deren Abscheidung gesteuert wird. Dabei wird eine Diffusionsbarrierenschicht 324 umfassend die untere und die obere Diffusionsbarrierenschicht 332, 334 ausgebildet, wie in Fig. 4C gezeigt ist.

Das weitere in den Fig. 4D bis 4K gezeigte Verfahren, ist das gleiche, wie das in dem obigen Ausführungsbeispiel in den Fig. 3D bis 3K gezeigte Verfahren und dieselben Bezugszeichen zeigen dieselben oder ähnliche Elemente an, weshalb sich eine weitere Beschreibung davon erübrigt.

Um bei der erfindungsgemäßen Anordnung (Array) 300 von M × N betätigten Dünnschichtspie geln 301 und den Verfahren zu deren Herstellung die nachteilige Bildung von Wolframsilizid in dem Verbindungsanschluß 326 zu verhindern, wird die Diffusionsbarrierenschicht 324 zwischen dem Substrat 312 und dem Verbindungsanschluß 326 ausgebildet. Dabei ist die Diffusionsbarrie renschicht 324 in einer kubischen Struktur kristallisiert, wobei die Ebene dichtester Packung der kubischen Struktur parallel zur Horizontalrichtung des Substrats 312 ist. Alternativ wird die Dif fusionsbarrierenschicht 324 als die untere und obere Diffusionsbarrierenschicht 332, 334 ausge bildet, wobei die Korngröße der TiN-Körner in der unteren Diffusionsbarrierenschicht 332 größer als diejenige der oberen Diffusionsbarrierenschicht 334 ist.

Während die vorliegende Erfindung lediglich im Hinblick auf bestimmte bevorzugte Ausfüh rungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann klar, daß weitere Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfin dung gemäß den angefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

1. Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln (301) zur Verwendung in einem optischen Projektionssystem, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, welche umfaßt:

- eine aktive Matrix (310) mit einem Substrat (312), einer Anordnung (Array) von M × N Transistoren (370), einer Diffusionsbarrierenschicht (324) und einer An ordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen (326);
- eine Passivierungsschicht (340), die auf der aktiven Matrix (310) ausgebildet ist;
- eine Ätzmittelstoppschicht (350), die auf der Passivierungsschicht (340) ausgebil det ist; und
- eine Anordnung (Array) von M × N Betätigungsstrukturen (400), die jeweils eine erste Dünnschicht-Elektrode (445), ein elektrisch versetzendes Dünnschicht-Glied (435), eine zweite Dünnschicht-Elektrode (425), ein elastisches Glied (415) und eine Leitung (450) umfassen, wobei die erste Dünnschicht-Elektrode (445) auf dem elektrisch versetzenden Dünnschicht-Glied (435) angeordnet ist und sowohl als Vorspannungselektrode als auch als Spiegel fungiert, wobei das elektrisch ver setzende Dünnschicht-Glied (435) auf der zweiten Dünnschicht-Elektrode (425) positioniert ist, die auf dem elastischen Glieds (415) ausgebildet ist und als Signal-Elek trode fungiert, und wobei die Leitung (450) die zweite Dünnschicht-Elektrode (425) mit einem zugehörigen Verbindungsanschluß (326) elektrisch verbindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, bei welcher die aktive Matrix (310) ferner eine Haftschicht (320) und eine Spannungsausgleichschicht (328) umfaßt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Diffusionsbarrierenschicht (324) zwischen dem Substrat (312) und den Verbindungsanschlüssen (326) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei welcher die Haftschicht (322) zwischen dem Substrat (312) und der Diffusionsbarrierenschicht (324) angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher die Spannungsausgleichs schicht (328) oben auf dem Verbindungsanschluß (326) angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welcher die Haftschicht (322) aus einer Gruppe bestehend aus Titan (Ti) oder an Titan reichem Titannitrid (Ti-reichem TiN) aus gewählt wird.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Diffusionsbarrie renschicht (324) aus Titannitrid (TiN) hergestellt ist, das in einer kubischen Struktur kri stallisiert ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, bei welcher die Ebene dichtester Packung der kubischen Struktur parallel zu einer Horizontalrichtung des Substrats (312) ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Diffusionsbarrie renschicht (324) in eine untere (332) und eine obere Diffusionsbarrierenschicht (334) un terteilt ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, bei welcher die Korngröße von TiN-Körnern in der unteren Diffusionsbarrierenschicht (332) größer als diejenige in der oberen Diffusionsbarrieren schicht (334) ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welcher die Spannungsausgleichs schicht (328) aus kubischem Titannitrid (kubischem TiN) hergestellt ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschicht spiegeln (301) zur Verwendung in einem optischen Projektionssystem, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, welches folgende Schritte umfaßt:

- Herstellen bzw. Präparieren eines Substrats (312) mit einer Anordnung (Array) von M × N darauf ausgebildeten Transistoren (370);
- Bilden einer Diffusionsbarrierenschicht (324) auf dem Substrat (312);
- Bilden einer Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen (326) auf der Diffusionsbarrierenschicht (324), um dadurch eine aktive Matrix (310) auszubil den;
- Abscheiden einer Passivierungsschicht (340) und einer Ätzmittelstoppschicht (350) auf der aktiven Matrix (310);
- Bilden einer "Opfer"-Dünnschicht (360) mit einer Anordnung (Array) von M × N Paaren von Öffnungen bzw. leeren Hohlräumen (365);
- Bilden einer Anordnung (Array) von M × N Betätigungsstrukturen (400) auf der "Opfer"-Dünnschicht (360), die jeweils eine erste Dünnschicht-Elektrode (445), ein elektrisch versetzendes Dünnschicht-Glied (435), eine zweite Dünnschicht-Elek trode (425), ein elastisches Glied (415) und eine Leitung (450) umfassen; und
- Entfernen der "Opfer"-Dünnschicht (360), um dadurch eine Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln (301) auszubilden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der Schrift zum Herstellen des Substrats (312) ferner einen Schrift zum Bilden einer Haftschicht (322) umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem der Schrift zum Bilden der Verbin dungsanschlüsse (326) ferner einen Schritt zum Bilden einer Spannungsausgleichsschicht (328) umfaßt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welchem die Diffusionsbarrieren schicht (324) unter Verwendung eines PVD-Verfahrens ausgebildet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei welchem die Diffusionsbarrieren schicht (324) wärmebehandelt wird, um die Spannung zu lösen, sich zu verdichten und ei nen Phasenübergang zu ermöglichen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welchem die Diffusionsbarrieren schicht (324) durch folgende Schritte gebildet wird:

- Abscheiden einer unteren Diffusionsbarrierenschicht (322) unter Verwendung ei nes Sputter-Verfahrens bei einer Temperatur (T₁); und
- Abscheiden einer oberen Diffusionsbarrierenschicht (324) unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens bei einer Temperatur (T₂).

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die Temperatur (T₁) höher als die Temperatur (T₂) ist.

19. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschicht spiegeln (301) zur Verwendung in einem optischen Projektionssystem, wobei M und N positive ganze Zahlen sind, welche folgende Schritte umfaßt:

- Herstellen eines Substrats (312) mit einer Anordnung (Array) von M × N darauf ausgebildeten Transistoren (370);
- Abscheiden einer Haftschicht (322);
- Bilden einer Diffusionsbarrierenschicht (324) auf der Haftschicht (322);
- Bilden einer Anordnung (Array) von M × N Verbindungsanschlüssen (326);
- Abscheiden einer Spannungsausgleichsschicht (328), um dadurch eine Mehr zweckschicht auszubilden;
- selektives Entfernen der Mehrzweckschicht, um dadurch eine aktive Matrix (310) auszubilden;
- Abscheiden einer Passivierungsschicht (340) und einer Ätzmittelstoppschicht (350) auf der aktiven Matrix (310);
- Bilden einer "Opfer"-Dünnschicht (360) mit einer Anordnung (Array) von M × N Paaren von Öffnungen bzw. leeren Hohlräumen (365);
- Abscheiden einer elastischen Schicht (410), einer zweiten Dünnschicht (420), einer elektrisch versetzenden Dünnschicht (430) und einer ersten Dünnschicht (440) auf der "Opfer"-Dünnschicht (360), wodurch eine Mehrschichtstruktur (460) ausgebil det wird;
- Strukturieren der Mehrschichtstruktur (460) zu einer Anordnung (Array) von M × N halbfertigen Betätigungsstrukturen (470), bis die "Opfer"-Dünnschicht (360) freigelegt wird;
- Bilden einer Anordnung (Array) von M × N Leitungen (450), wodurch eine An ordnung (Array) von M × N Betätigungsstrukturen (400) ausgebildet wird; und
- Entfernen der "Opfer"-Dünnschicht (360), um dadurch eine Anordnung (Array) von M × N betätigten Dünnschichtspiegeln (301) auszubilden.