-
Die vorliegende Erfindung betrifft
ein optisches Projektionssystem, und vor allem eine Anordnung bzw.
Matrix von M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln
für die
Verwendung in dem System und ein Verfahren zu deren Herstellung.
-
Unter den verschiedenen Bildschirmsystemen,
welche im Stand der Technik verfügbar
sind, ist ein optisches Projektionssystem bekannt, welches in der
Lage ist, hochwertige Anzeigen im großen Maßstab bereitzustellen. Bei
einem solchen optischen Projektionssystem wird Licht von einer Lampe
gleichmäßig auf
eine Anordnung von beispielsweise M × N gesteuerten Dünnschichtspiegeln
gestrahlt, wobei jeder der Spiegel mit jedem der Aktuatoren der
gekoppelt ist. Die Aktuatoren können
aus einem elektrodisplaziven Material gefertigt sein, wie etwa einem
piezoelektrischen oder einem elektrostriktiven Material gefertigt
sein, welches sich in Reaktion auf ein darauf angelegtes elektrisches
Feld verformt.
-
Der reflektierte Lichtstrahl von
jedem der Spiegel fällt
in eine Öffnung
von beispielsweise einer optischen Blende ein. Durch Anlegen eines
elektrischen Signals an jeden der Aktuatoren kann die Relativposition
von jedem der Spiegel zu dem einfallenden Lichstrahl verändert werden,
wodurch eine Ablenkung im optischen Pfad des reflektierten Strahls von
jedem Spiegel bewirkt wird. Wenn der optische Pfad von jedem der
reflektierten Strahlen verändert wird,
wird die Lichtmenge, welche von jedem Spiegel reflektiert wird,
welche durch die Öffnung
hindurchläuft,
verändert,
wodurch die Intensität
des Strahls moduliert wird. Die durch die Öffnung hindurch tretenden modulierten
Strahlen werden über
eine geeignete optische Einrichtung, wie etwa eine Projektionslinse,
auf eine Projektionsfläche übertragen,
um darauf ein Bild anzuzeigen.
-
In 1 ist
eine Querschnittsansicht dargestellt, welche eine Anordnung von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 100 veranschaulicht,
wobei M und N ganze Zahlen sind, die in einer anhängigen Anmeldung
der Anmelderin offenbart ist, nunmehr Europäische Patentveröffentlichung
EP-A-741 310, mit dem Titel "THIN
FILM ACTUATED MIRROR ARRAY FOR USE IN AN OPTICAL PROJECTION SYSTEM", welche zum Stand
der Technik gemäß Art. 54 (3)
EPÜ gehört.
-
Die Anordnung 100 umfaßt eine
aktive Matrix 110, eine Passivierungsschicht 116,
eine Ätzstoppschicht 118 und
eine Anordnung von M × N
Aktivierungsstrukturen 120.
-
Die aktive Matrix 110 umfaßt ein Substrat 112,
eine Anordnung von M × N
Transistoren (nicht gezeigt) und eine Anordnung von M × N Verbindungsanschlüssen 114.
Jeder der Verbindungsanschlüsse 114 ist
elektrisch mit einem entsprechenden Transistor der Anordnung von
Transistoren verbunden.
-
Die Passivierungsschicht 116 aus
beispielsweise einem Phosphorsilicatglas (PSG) oder einem Siliciumnitrid
mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm
ist auf der aktiven Matrix 110 angeordnet.
-
Die Ätzstoppschicht 118,
welche aus Siliciumnitrid besteht und eine Dicke von 0,1 bis 2 μm aufweist,
ist oben auf der Passivierungsschicht 116 angeordnet.
-
Jede der Aktivierungsstrukturen 120 hat
ein fernes und ein nahes Ende, und sie weist ferner eine Spitze
(nicht gezeigt) an deren fernem Ende und eine Ätzöffnung (nicht gezeigt) auf,
welche quer in vertikaler Richtung dazu verläuft. Jede der Aktivierungsstrukturen 120 umfaßt eine
erste Dünnschichtelektrode 132,
ein elektrodisplazives Dünnschichtelement 126,
eine zweite Dünnschichtelektrode 124,
ein elastisches Element 122 und einen Leiter 128.
Die erste Dünnschichtelektrode 122,
welche aus einem elektrisch leitenden und lichtreflektierenden Material,
z. B. Aluminium (Al) oder Silber (Ag) gefertigt ist, ist oben auf
dem elektrodisplaziven Dünnschichtelement 126 angeordnet,
und sie ist in einen steuernden 130 und einen lichreflektierenden
Abschnitt 140 durch einen horizontalen Streifen 134 geteilt,
wobei der horizontale Streifen 134 die steuernden und lichtreflektierenden
Abschnitte 130, 140 voneinander elektrisch trennt.
Der Steuerungsabschnitt 130 ist elektrisch mit Erdpotential
verbunden, wodurch er sowohl als Spiegel als auch gemeinsame Vorspannelektrode
fungiert. Der lichtreflektierende Abschnitt 140 fungiert
als Spiegel. Das elektrodisplazive Dünnschichtelement 126,
welches aus einem piezoelektrischen Material, z. B. Bleizirkoniumtitanat
(PCT), oder einem elektrostriktiven Material, z. B. Bleimagnesiumniobat
(PMN), besteht, ist auf der zweiten Dünnschichtelektrode 124 angeordnet.
Die zweite Dünnschichtelektrode 124,
welche aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. Platin/Tantal
(Pt/Ta) besteht, ist auf dem elastischen Element 126 angeordnet
und elektrisch mit einem entsprechenden Transistor über den
Leiter 128 und dem Verbindungsanschluß 114 verbunden, wobei
die zweite Dünnschicht 124 gleichmäßig in eine
Anordnung von M × N
zweite Dünnschichtelektroden 124 unter
Verwendung einer Trockenätzmethode
geschnitten wird (iso-cut), derart, daß jede der zweiten Dünnschichtelektroden 124 elektrisch
von anderen zweiten Dünnschichtelektroden 124 (nicht
gezeigt) elektrisch getrennt ist, wodurch ermöglicht wird, daß diese
als eine Signalelektrode fungiert. Das elastische Element 122,
welches aus einem Nitrid, z. B. Siliciumnitrid, besteht, ist unterhalb
der zweiten Dünnschichtelektrode 124 angeordnet.
Ein unterer Abschnitt von deren nahem Ende ist an der Oberseite
der aktiven Matrix 110 befestigt, wobei die Ätzstoppschicht 118 und
die Passivierungsschicht 116 sich teilweise dazwischen
schieben, wodurch die Steuerstruktur 120 freitragend erhalten
wird. Der Leiter 128, welcher aus einem Metall, z. B. Wolfram
(W), ist, erstreckt sich von der Oberseite des elektrodisplaziven
Dünnschichtelements 126 auf
die Oberseite eines entsprechenden Verbindungsanschlusses
114,
wodurch die zweite Dünnschichtelektrode 122 und
der Verbindungsanschluß 114 elektrisch
verbunden werden. Der Leiter 128, welcher sich von der
Oberseite des elektrodisplaziven Dünnschichtelementes 126 nach
unten erstreckt, und die erste Dünnschichtelektrode 132,
welche auf dem elektrodisplaziven Dünnschichtelement 126 in
jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 150 angeordnet
ist, sind nicht elektrisch miteinander verbunden.
-
Die oben beschriebene Anordnung 100 von M × N gesteuerten
Dünnschichtspiegeln 150 hat
gewisse Nachteile. Da die erste Dünnschichtelektrode 132 in
jeder der Steuerstrukturen 120 mit anderen ersten Dünnschichtelektroden
(nicht gezeigt) derselben Zeile oder Spalte in der Anordnung 100 verbunden
ist, fallen alle der anderen Steuerstrukturen 120 in derselben
Zeile oder Spalte der Anordnung 100 aus, wenn eine der
Steuerstrukturen 120 aus irgendeinem Grund funktionsuntüchtig wird,
z. B. durch einen Kurzschluß aufgrund
eines Kratzers in der ersten Dünnschichtelektrode 132.
-
Ferner ist eine Anordnung bzw. Matrix
von M × N
gesteuerten Dünnschichtelektroden
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 in JP-A-8 018 116 (entspricht
US 5,579,179 ) mit dem Titel "METHOD FOR MANUFACTURING
AN ARRAY OF THIN FILM ACTUATED MIRRORS" offenbart. Ein solches Herstellungsverfahren
umfaßt
die Schritte: Bereitstellen einer Basis mit einer flachen Oberfläche; nacheinander Bilden
einer Trennschicht, einer ersten Dünnschicht, und einer elektrodisplaziven
Dünnschicht
auf der Oberfläche
der Basis; Durchführen
einer Wärmebehandlung
der elektrodisplaziven Dünnschicht,
damit ein Phasenübergang
stattfinden kann; nacheinander Bilden einer zweiten Dünnschicht,
einer elastischen Schicht und einer Dünnfilmopferungsschicht auf
der elektrodisplaziven Dünnschicht;
Bilden einer Anordnung bzw. einer Matrix von M × N Entleerungsschlitzen zu
der Opferschicht; Bilden einer Trägerschicht auf der Opferschicht;
Bilden einer Matrix von M × N Leitungen,
wobei jede der Leitungen durch die Trägerschicht und jeden der Entleerungsschlitze hindurchläuft, um
hierdurch eine Vielschichtstruktur auszubilden; Bilden einer Matrix
von M × N
Transistoren auf der Vielschichtstruktur, um hierdurch eine gesteuerte
Spiegel-Halbfertigstruktur zu bilden; Anbringen einer aktiven Matrix
an die gesteuerte Spiegel-Halbfertigstruktur; Trennen der Basis
von der gesteuerten Spiegel-Halbfertigstruktur durch Entfernen der Trennschicht,
um hierdurch eine gesteuerte Spiegelstruktur zu bilden; Strukturieren
der gesteuerten Spiegelstruktur in eine Matrix von M × N gesteuerten Halbfertigspiegeln;
und Entfernen der Dünnfilmopferschicht,
um hierdurch eine Anordnung bzw. Matrix von M × N gesteuerten Dünnschichtspiegeln
zu bilden.
-
Es ist daher ein primäres Ziel
der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung von M × N gesteuerten
Dünnschichtspiegeln
für die
Verwendung in einem optischen Projektionssystem bereitzustellen,
bei welcher eine obere Dünnschichtelektrode
in jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel
von anderen oberen Dünnschichtelektroden
in jedem der anderen gesteuerten Spiegel derselben Reihe oder Zeile
einer Anordnung getrennt ist, wodurch ermöglicht wird, daß ein Signal
individuell an jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel angelegt werden
kann.
-
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Anordnung
von M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln
bereitzustellen.
-
Nach einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Anordnung von M × n gesteuerten Dünnschichtspiegeln
bereitgestellt, wobei M und N ganze Zahlen sind, zur Verwendung
in einem optischen Projektionssystem, wobei die Anordnung aufweist:
eine aktive Matrix; und eine Anordnung von M × N Steuerstrukturen, wobei
jede Steuerstruktur eine obere Dünnschichtelektrode,
ein elektrodisplazives Dünnschichtelement,
eine untere Dünnschichtelektrode,
ein elastisches Element und eine Leitung aufweist, wobei das elektrodisplazive
Dünnschichtelement
zwischen der unteren und der oberen Dünnschichtelektrode angeordnet
ist, und das elastische Element unterhalb der unteren Dünnschichtelektrode angeordnet
ist, wobei die obere Dünnschichtelektrode
von anderen oberen Dünnschichtelektroden
elektrisch getrennt und mit der aktiven Matrix über die Leitung elektrisch
verbunden ist.
-
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln,
wobei M und N ganze Zahlen sind, zur Verwendung in einem optischen
Projektionssystem bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte
umfaßt: Bereitstellen
einer aktiven Matrix, welche ein Substrat und eine Anordnung von
M × N
Verbindungsanschlüssen
aufweist; Bilden einer Passivierungsschicht auf der aktiven Matrix;
Abscheiden einer Ätzstoppschicht
oben auf der Passivierungsschicht; Bilden einer Dünnfilmopferschicht
auf der Ätzstoppschicht;
Ausbilden einer Anordnung von M × N Paaren von Ausnehmungen
in der Dünnfilmopferschicht, derart,
daß eine
der Ausnehmungen von jedem Paar mit einem der Verbindungsanschlüsse ausgerichtet ist;
nacheinander Abscheiden von einer elastischen Schicht und einer
unteren Dünnschicht
auf der Oberseite der Dünnfilmopferschicht
einschließlich
der Ausnehmungen; Bilden von einer Anordnung von M × N Paaren
von Löchern,
derart, daß eines
der Löcher
in jedem Paar einen Abschnitt der elastischen Schicht auf dem zugehörigen Verbindungsanschluß freilegt;
Abscheiden von einer elektrodisplaziven Dünnschicht auf der unteren Dünnschicht
einschließlich
der Löcher;
Abscheiden von einer oberen Dünnschicht
auf der elektrodisplaziven Dünnschicht; gleichmäßiges Schneiden
der oberen Dünnschicht, um
eine Anordnung von M × N
oberen Dünnschichtelektroden
zu bilden, wodurch eine Mehrfachschichtstruktur gebildet wird, wobei
die oberen Dünnschichtelektroden
voneinander getrennt sind; Strukturieren der Mehrfachschichtstruktur,
um eine Anordnung von M × N
gesteuerten Spiegelstrukturen zu bilden, bis die Dünnfilmopferschicht
freigelegt ist; und Entfernen der Dünnfilmopferschicht, wodurch
eine Anordnung von M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln
gebildet wird.
-
Die obigen und weitere Ziele und
Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit der beigefügten Zeichnung,
bei welcher:
-
1 eine
schematische Teilquerschnittsansicht ist, welche eine Anordnung
von M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln
veranschaulicht, wie sie vorher offenbart wurde;
-
2 eine
Teilquerschnittsansicht zeigt, welche eine Anordnung von M × N gesteuerten
Dünnschichtspiegeln
entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
-
3 eine
Draufsicht der oberen Dünnschichtelektrode
veranschaulicht, welche zu jeder der gesteuerten Dünnschichtspiegeln
gemäß 2 gehört;
-
4A–4N Teilquerschnittsansichten
zeigen, welche ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung von
M × n
gesteuerten Dünnschichtspiegeln gemäß 2 darstellen; und
-
5A–5E Teilquerschnittsansichten
zeigen, welche ein weiteres Verfahren zum Herstellen der Anordnung
von M × n
gesteuerten Dünnschichtspiegeln
gemäß 2 veranschaulichen.
-
In den 2, 3, 4A–4N und 5A–5E sind eine Querschnittsansicht
zur Veranschaulichung einer Anordnung bzw. Matrix 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295,
wobei M und N ganze Zahlen sind, zur Verwendung in einem optischen
Projektionssystem nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, eine Draufsicht des gesteuerten Dünnschichtspiegels 295 in
der Anordnung 200 und schematische Querschnittsansichten
dargestellt, welche Verfahren zum Herstellen der Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 der 2 und 3 dargestellt. Es wird angemerkt, daß gleiche
Teile in den 2, 3, 4A–4N und 5A–5E durch die gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet sind.
-
2 zeigt
eine Teilquerschnittsansicht der Anordnung 200 von M × N gesteuerten
Dünnschichtspiegeln 295 nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei die Anordnung 200 eine
aktive Matrix 210, eine Passivierungsschicht 216,
eine Ätzstoppschicht 218 und
eine Matrix von M × N
Steuerstrukturen 220 aufweist.
-
Die aktive Matrix 210 umfaßt ein Substrat 212,
eine Anordnung von M × N
Transistoren (nicht gezeigt) und eine Anordnung von M × N Verbindungsanschlüssen 214.
Jeder der Verbindungsanschlüsse 214 ist
elektrisch mit einem entsprechenden Transistor in der Anordnung
der Transistoren verbunden.
-
Die Passivierungsschicht 216,
welche beispielsweise aus einem Phosphorsilicatglas (PSG) oder einem
Siliciumnitrid besteht und eine Dicke von 0,1 bis 2 μm aufweist,
ist auf der aktiven Matrix 210 angeordnet.
-
Die Ätzstoppschicht 218,
welche aus Siliciumnitrid besteht und eine Dicke von 0,1 bis 2 μm aufweist,
ist auf der Passivierungsschicht 216 angeordnet.
-
Jede der Steuerstrukturen 220 umfaßt eine obere
Dünnschichtelektrode 285,
ein elektrodisplazives Dünnschichtelement 275,
eine untere Dünnschichtelektrode 265,
ein elastisches Element 255 und einen Leiter 282.
Die obere Dünnschichtelektrode 285 besteht
aus einem elektrisch leitenden und lichtreflektierenden Material,
z. B. Aluminium (Al) oder Silber (Ag), und die untere Dünnschichtelektrode 265 besteht
aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. Pt/Ta, und sie sind
auf der Ober- bzw. Unterseite des elektrodisplaziven Dünnschichtelements 275 angeordnet.
Jede der oberen Dünnschichtelektroden 285 ist
elektrisch von einer oberen Dünnschichtelektrode 285 in
jedem anderen gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 durch
gleichmäßige Iso-Cut-Abschnitte
289, wie in 3 gezeigt,
getrennt und elektrisch mit der aktiven Matrix 210 über einen
entsprechenden Leiter 282 verbunden, so daß sie als
eine Signalelektrode fungiert. Das elektrodisplazive Dünnschichtelement 275 besteht
aus einem piezoelektrischen Material, z. B. Bleizirkoniumtitanat (BCT).
Das elastische Element 155 ist unterhalb der unteren Dünnschichtelektrode 265 angeordnet.
Die untere Dünnschichtelektrode 265 in
jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 ist
elektrisch mit der unteren Dünnschichtelektrode 265 von
anderen gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 in
derselben Zeile oder Spalte der Anordnung 200 verbunden, welche
mit einer Vorspannungsquelle verbunden ist, so daß sie als
eine Vorspannelektrode in dem gesteuerten Dünnschichspiegel 295 fungiert.
Das elastische Element 255, welches unterhalb der unteren Dünnschichtelektrode 265 angeordnet
ist, ist aus einem Nitrid, z. B. Siliciumnitrid. Ein unterer Abschnitt des
nahen Endes davon ist an der Oberseite der aktiven Matrix 210 befestigt,
wodurch eine freitragende Steuerstruktur 220 erhalten wird.
Die Leitung 282, welche aus einem Metall, z. B. Wolfram
(W) besteht, erstreckt sich von der Unterseite der oberen Dünnschichtelektrode 285 zur
Oberseite des entsprechenden Verbindungsanschlusses 214,
wodurch die obere Dünnschichtelektrode 285 mit
dem Verbindungsanschluß 214 elektrisch
gekoppelt wird.
-
In 3 ist
eine Draufsicht des gesteuerten Dünnschichtspiegels 295,
der in 2 gezeigt ist, veranschaulicht.
-
In der Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 gemäß der Erfindung
sind die oberen Dünnschichtelektroden 285 in
jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 in
den Steuerungsabschnitt 281 und den lichtreflektierenden
Abschnitt 283 durch einen horizontalen Streifen 287 geteilt.
Während
des Betriebes von jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 verformen
sich Abschnitte des elektrodisplaziven Dünnschichtelements 275, der
unteren Dünnschichtelektrode 265 und
des elastischen Elements 255, welche unterhalb des Steuerungsabschnittes 281 der
oberen Dünnschichtelektrode 285 angeordnet
sind, während
die übrigen
Abschnitte eben bleiben, so daß der
lichtreflektierende Abschnitt 283 der oberen Dünnschichtelektrode 285 ebenfalls
eben bleibt, wodurch ermöglicht
wird, daß der
gesteuerte Dünnschichtspiegel 295 einen
Lichtstrahl genauer reflektiert und das Licht effizienter darauf
auftrifft, was die optische Effizienz bzw. Leistung der Anordnung 200 verbessert.
In diesem Fall ist der Steuerungsabschnitt 281 der oberen
Dünnschichtelektrode 285 in
jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 von
anderen Steuerungsabschnitten durch die Iso-Cut-Abschnitte 289,
welche dazwischen angeordnet sind, elektrisch getrennt, wodurch ermöglicht wird,
daß ein
Signal individuell an jedem der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 angelegt werden
kann.
-
In den 4A bis 4N sind schematische Teilschnittansichten
dargestellt, welche ein Verfahren zum Herstellen der Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295,
wie sie in den 2 und 3 gezeigt wird, entsprechend
einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist.
-
Das Verfahren zum Herstellen der
Anordnung 200 beginnt mit der Bereitstellung einer aktiven Matrix 210,
welche ein Substrat 212, eine Anordnung von M × N Verbindungsanschlüssen 214 und
eine Anordnung von M × N
Transistoren (nicht gezeigt) umfaßt. Das Substrat 212 besteht
aus einem isolierenden Material, z. B. einem Si-Waver. Jeder der
Verbindungsanschlüsse 214 ist
elektrisch mit einem entsprechenden Transistor in der Matrix von
Transistoren verbunden. In einem nachfolgenden Schritt wird eine
Passivierungsschicht 216 beispielsweise aus einem Phosphorsilicatglas
(PSG) oder einem Siliciumnitrid mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm auf der
Oberseite der aktiven Matrix 210 gebildet, und zwar unter Verwendung
beispielsweise eines CVD- oder eines Schleuderbeschichtungsverfahrens.
Sodann wird ein Ätzstoppschicht 218 aus
einem Siliciumnitrid mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm auf der
Oberseite der Passivierungsschicht 216 abgeschieden, und
zwar unter Verwendung beispielsweise eines Sputter- oder eines CVD-Verfahrens, wie es
in 4A gezeigt ist.
-
Sodann wird eine Dünnfilmopferschicht 240 auf
der Ätzstoppschicht 218 gebildet,
wie es in 4B gezeigt
ist. Die Dünnfilmopferschicht 240 wird
unter Verwendung eines Sputter- oder eines Bedampfungsverfahrens
gebildet, wenn die Dünnfilmopferschicht 240 aus
einem Metall besteht, eines CVD- oder
ein Schleuderbeschichtungsverfahren, wenn die Dünnfilmopferschicht 240 aus
PSG besteht, oder eines CVD-Verfahren,
wenn die Dünnfilmopferschicht 240 aus
einem Poly-Si gebildet
ist.
-
Als nächstes wird die Oberseite der
Dünnfilmopferschicht 240 unter
Verwendung eines Spin-On-Glas-Verfahrens (SOG) oder eines chemisch-mechanischen
Polierverfahrens (CMP) eingeebnet, gefolgt von einem Reinigungsverfahren,
wie es in 4C gezeigt
ist.
-
Sodann werden eine Anordnung von
M × N Paaren
von Hohlräumen 242 in
der Dünnfilmopferschicht 240 gebildet,
derart, daß einer
der Hohlräume 242 in
jedem Paar mit einem der Verbindungsanschlüsse 214 ausgerichtet
ist, und zwar unter Verwendung eines Trocken- oder Naßätzverfahrens,
so wie es in 4D gezeigt
ist.
-
Im nächsten Schritt wird eine elastische Schicht 250 aus
einem Nitrid, z. B. Siliciumnitrid, mit einer Dicke von 0,1 bis
2 μm auf
der Dünnfilmopferschicht 240 einschließlich den
Hohlräumen 242 unter Verwendung
eines CVD-Verfahrens abgeschieden, wie es in 4E gezeigt ist. Während der Abscheidung wird
die Spannung innerhalb der elastischen Schicht 250 durch
Veränderung
des Verhältnisses von
den Reaktionsgasen in Abhängigkeit
der Zeit gesteuert.
-
Sodann wird eine untere Dünnschicht 260 aus
einem elektrisch leitenden Material, z. B. Pt/Ta, mit einer Dicke
von 0,1 bis 2 μm
auf der elastischen Schicht 250 unter Verwendung eines
Sputterverfahrens oder eines Vakuumverdampfungsverfahrens gebildet,
wie es in 4F gezeigt.
-
Sodann wird eine Anordnung von M × N Paaren
von Löchern 262 in
der unteren Dünnschicht 260 gebildet,
derart, daß eines
der Löcher
in jedem Paar einen Abschnitt der elastischen Schicht auf dem zugehörigen Verbindungsanschluß freilegt,
wie es in 4G gezeigt
ist.
-
Sodann wird eine elektrodisplazive
Dünnschicht 260 aus
einem piezoelektrischen Material, z. B. PZT, oder einem elektrostriktiven
Material, z. B. PMN, mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm auf der
unteren Dünnschicht 260,
welche die Löcher 262 aufweist,
unter Verwendung eines Verdampfungsverfahrens, eines Sol-Gel-Verfahrens,
eines Sputterverfahrens, oder eines CVD-Verfahrens abgeschieden,
wie es in 4H gezeigt
ist.
-
Die elektrodisplazive Dünnschicht 270 wird sodann
einer Wärmebehandlung
unterzogen, damit ein Phasenübergang
stattfindet, und zwar unter Verwendung eines schnellen thermischen
Ausheilverfahrens (Rapid Thermal Annealing (RTA)).
-
Da die elektrodisplazive Dünnschicht 270 ausreichend
dünn ist,
besteht keine Notwendigkeit, sie zu polen, falls sie aus einem piezoelektrischen Material
besteht: sie kann mit dem elektrischen Signal gepolt werden, welches
während
des Betriebes der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 anliegt.
-
In einem nachfolgenden Schritt wird
ein Anordnung von M × N Öffnungen 282 unter
Verwendung eines Ätzverfahrens
gebildet, wobei jede der Öffnung 282 sich
von der Oberseite der elektrodisplaziven Dünnschicht 270 zur
Oberseite auf einen entsprechenden Verbindungsanschluß 214 erstreckt,
wie in 4I gezeigt.
-
In einem darauffolgenden Schritt
wird die Leitung 284 durch Auffüllen eines Abschnittes von
jeder der Öffnung 282 mit
einem Metall, z. B. Wolfram (W), unter Verwendung z. B. eines Lift-Off-Verfahrens gebildet.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist jeder Leiter 284 von der unteren
Dünnschicht 260 durch
das Material, welches die elastische Schicht 250 bildet,
elektrisch getrennt. Dieser Schritt ist in 4J dargestellt.
-
Sodann wird eine obere Dünnschicht 280 aus
einem elektrisch leitenden und lichtreflektierenden Material, z.
B. Aluminium (Al) oder Silber (Ag), mit einer Dicke von 0,1 bis
2 μm auf
der elektrodisplaziven Dünnschicht 270 und
den Leitungen 284 unter Verwendung eines Sputterverfahrens
oder eines Vakuumverdampfungsverfahrens gebildet, wie in 4K gezeigt.
-
Die obere Dünnschicht 280 wird
sodann in eine Anordnung von M × N
oberen Dünnschichtelektroden 285 strukturiert
und gleichmäßig geschnitten, um
hierdurch eine Vielschichtstruktur 252 zu bilden, und zwar
unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens,
derart, daß jede
der oberen Dünnschichtelektroden 285 einen
Steuerungsabschnitt 281 und einen lichtreflektierenden
Abschnitt 283 umfaßt,
wobei der Steuerungsabschnitt 281 und der lichtreflektierende Abschnitt 283 durch
einen horizontalen Streifen 287 begrenzt sind, und wobei
die oberen Dünnschichtelektroden 285 von
anderen oberen Dünnschichtelektroden 285 durch
Iso-Cut-Abschnitte 289 (gleichmäßige Schnittabschnitte) elektrisch
getrennt sind, wie es in 4L gezeigt
ist.
-
Gemäß 4M wird in einem darauffolgenden Schritt
die Vielschichtstruktur 252 in eine Anordnung von M × N gesteuerten
Halbfertigspiegel 245 unter Verwendung einer Photolithographiemethode oder
einer Lasertrimmmethode strukturiert, bis die Dünnfilmopferschicht 240 freigelegt
ist. Jeder der M × N
gesteuerten Halbfertigspiegel 245 umfaßt eine obere Dünnschichtelektrode 285,
ein elektrodisplazives Dünnschichtelement 275,
eine untere Dünnschichtelektrode 265,
eine Leitung 284 und ein elastisches Element 255.
-
An diesen Schritt schließt sich
sodann eine vollständige
Bedeckung von jedem der gesteuerten Halbfertigspiegel 245 mit
einer Dünnfilmschutzschicht
(nicht gezeigt) an.
-
Die Dünnfilmopferschicht 240 wird
sodann unter Verwendung eines Naßätzverfahrens entfernt, wobei
ein Ätzmittel
oder ein chemischer Stoff, z. B. Flußsäuredampf (HF) verwendet wird,
wodurch ein Aktivierungsbereich für jeden gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 gebildet
wird.
-
Als nächstes wird die Dünnfilmschutzschicht entfernt.
-
Schließlich wird die aktive Matrix 210 vollständig in
eine gewünschte
Form unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens oder eines
Lasertrimmverfahrens gebracht, um hiedurch eine Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 zu
bilden, wie es in 4N gezeigt
ist.
-
Alternativ sind in den 5A bis 5E Teilquerschnittsansichten gezeigt,
welche ein Verfahren zum Herstellen der Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 entsprechend
einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulichen. Dabei sind die Schritte zum Bilden des
zweiten Ausführungsbeispiels
identisch mit den Schritten zum Bilden des ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der 4A bis 4M, und zwar bis zum Schritt des Bildens
der elektrodisplaziven Dünnschicht 270 auf
der unteren Dünnschicht 260 mit
den Löchern 262.
-
Anstelle der Bildung einer Anordnung
von M × N
Leitungen 284 wird. beim zweiten Ausführungsbeispiel die obere Dünnschicht 280 aus
einem elektrisch leitenden und lichtreflektierenden Material, z. B.
Aluminium (Al) oder Silber (Ag), mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm auf der
elektrodisplaziven Dünnschicht 270 unter
Verwendung eines Sputterverfahrens oder eines Vakuumverdampfungsverfahrens gebildet,
wie es in 5A gezeigt
ist.
-
Sodann wird eine Anordnung von M × N Öffnungen 282 unter
Verwendung eines Ätzverfahrens gebildet,
wobei jede der Öffnungen 282 sich
von der Oberseite der oberen Dünnschicht 280 zur
Oberseite eines entsprechenden Verbinungsanschlusses 214 erstreckt,
wodurch ein Abschnitt der entsprechenden Verbindungsanschlüsse 214 freigelegt
wird, wie es in 5B gezeigt
ist.
-
In einem darauffolgenden Schritt
wird der Leiter 284 gebildet, und zwar durch Auffüllen eines Abschnittes
von jedem der Öffnungen 282 mit
einem Metall, z. B. Wolfram (W), unter Verwendung beispielsweise
eines Lift-Off-Verfahrens, wodurch eine Vielschichtstruktur 252 erhalten
wird. Die Leitungen 284 erstrecken sich von der Oberseite
des entsprechenden Verbindungsanschlusses 240 zur Oberseite der
oberen Dünnschicht 280,
um hierdurch zu ermöglichen,
daß die
Leitungen 284 mit der oberen Dünnschicht 280 und
dem entsprechenden Verbindungsanschluß 214 elektrisch verbunden
werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist jede der Leitungen 284 von
der unteren Dünnschicht 260 durch
das Material, aus welchem das elastische Element 250 gebildet
ist, elektrisch getrennt, wie es in 5C dargestellt
ist.
-
Gemäß 5D wird in einem darauffolgenden Schritt
die Vielschichtstruktur 252 zu einer Anordnung von M × N gesteuerten
Halbfertigspiegeln 245 unter Verwendung eines Photolithographieverfahrens
oder einer Lasertrimmmethode strukturiert, bis die Dünnfilmopferschicht 240 freigelegt
ist. Jeder der M × N
gesteuerten Halbfertigspiegel 245 umfaßt eine obere Dünnschichtelektrode 285,
ein elektrodisplazives Dünnschichtelement 275,
die untere Dünnschichtelektrode 265,
eine Leitung 284 und ein elastisches Element 255.
-
Die darauffolgenden Schritte sind ähnlich wie diejenigen
zum Bilden des ersten Ausführungsbeispiels.
-
Im Vergleich zur Anordnung 100 von
M × N gesteuerten
Dünnschichtspiegel 150 und
dem Verfahren zum Herstellen derselben nach dem Stand der Technik
verhält
es sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung 200 von
M × N
gesteuerten Dünnschichtspiegeln 295 und
den Verfahren zum Herstellen derselben wie folgt: Da die obere Dünnschichtelektrode 285 elektrisch
individuell mit dem Verbindungsanschluß 214 über die
Leitungen 284 verbunden ist, sind andere gesteuerte Dünnschichtspiegel 295 derselben
Reihe oder Spalte der Anordnung 200 nicht davon betroffen,
wenn einer der gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 aus
irgendeinem Grund, z. B. einem Kurzschluß aufgrund eines Kratzers in
der oberen Dünnschichtelektrode 285 funktionsuntüchtig wird.
-
Es wird ferner erwähnt, daß selbst
wenn die gesteuerten Dünnschichtspiegel 295 und
die Verfahren zum Herstellen derselben mit Bezugnahme auf den Fall
beschrieben wurden, bei welchem jeder der gesteuerten Dünnschichtspiegel
eine uniforme Struktur aufweist, können die oben dargestellten
Ideen gleichermaßen
auf einen Fall angewendet werden, bei welchem jeder der gesteuerten
Dünnschichtspiegel
eine bimorphe Struktur aufweist, wobei beim letztgenannten Fall lediglich
eine zusätzliche
elektrodisplazive Schicht und eine Elektrodenschicht sowie deren
Bildung mit umfaßt
ist.
-
Während
die vorgenannte Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, können
andere Modifikationen und Variationen gemacht werden, ohne den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen festgelegt ist,
zu verlassen.