JP2009514029A - 高充填率シリコン空間光変調器 - Google Patents
高充填率シリコン空間光変調器 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】 図1A
Description
「High Fill Ratio Silicon Spatial Light Modulator」という名称の2006年6月5日に出願された出願第11/448149号(代理人整理番号021713−006210US)、
「Fabrication of a High Fill Ratio Silicon Spatial Light Modulator」という名称の2006年6月5日に出願された出願第11/448148号(代理人整理番号021713−006220US)、
「Projection Display System including a High Fill Ratio Silicon Spatial Light Modulator」という名称の2006年6月5日に出願された出願第11/448537号(代理人整理番号021713−006230US)
Claims (79)
- ディスプレイ用途用の光偏向デバイスであって、
上部表面領域を備える半導体基板と、
前記上部表面領域の上に設けられた1つ又は複数の電極デバイスと、
シリコン材料を含み、前記上部表面領域に結合されたヒンジデバイスと、
前記上部表面領域と前記ヒンジデバイスとの間に画定された間隙部と、
ミラー構造であって、
前記ヒンジデバイスに結合された柱部分と、
前記柱部分に結合され、前記ヒンジデバイスの上にあるミラー板部分と
を備えるミラー構造と
を具備する光偏向デバイス。 - 前記シリコン材料が単結晶シリコンを含む、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記柱部分が前記ヒンジデバイスの劈開面に結合される、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ヒンジデバイスの前記劈開面が水素イオン注入ラインと同一平面にある、請求項3に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の一部の上にある反射層をさらに備える、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記反射層が複合Ti/Al層を備える、請求項5に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造が入射放射を反射するように構成された研磨面を備える、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造が、約25Å RMS以下である表面粗さによって特徴づけられる表面を備える、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記半導体基板がCMOS基板を含む、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記1つ又は複数の電極デバイスが、前記半導体基板に結合された第1の層と、前記第1の層に結合され、前記基板から所定の高さまで延びる第2の層とを含む多レベル電極を備える、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記第2の層及び前記ヒンジデバイスが単一片の材料から製作される、請求項10に記載の光偏向デバイス。
- 前記単一片の材料が単結晶シリコン層である、請求項11に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造がシリコン材料を含む、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がアモルファスシリコンを含む、請求項13に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がポリシリコン層を備える、請求項13に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がシリコン/金属合金を含む、請求項13に記載の光偏向デバイス。
- シリコン/金属合金がシリコン/Al合金を含む、請求項16に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造が金属材料を含む、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記金属材料がタングステンを含む、請求項18に記載の光偏向デバイス。
- ミラー構造が第1の領域から第2の領域まで移動できるように前記ヒンジデバイスが構成される、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記第1の領域は、前記ミラー構造が約15°の角度に傾けられる位置に関係し、前記第2の領域は、前記ミラー構造が約−15°の角度に傾けられる位置に関係する、請求項20に記載の光偏向デバイス。
- 前記半導体基板に結合され、前記ミラー構造の運動を制止するように構成された1つ又は複数のランディング構造をさらに備える、請求項1に記載の光偏向デバイス。
- 前記ミラー構造の前記運動が約15°の角度及び約−15°の角度で制止される、請求項22に記載の光偏向デバイス。
- ディスプレイ用途用の空間光変調器であって、
上部表面領域を備える半導体基板と、
前記上部表面領域の上に設けられ、第1のレベル及び第2のレベルを備える1つ又は複数の多レベル電極デバイスと、
前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第1のレベルの上にある絶縁層と、
前記絶縁層に結合され、シリコン材料を含み、前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第2のレベルと同一平面上にあるヒンジデバイスと、
前記半導体基板と前記ヒンジデバイスとの間に画定された第1の間隙部と、
シリコン材料を含み、前記ヒンジデバイスの一部の上にあり、第1の位置から第2の位置まで移動するように構成されたミラー構造と、
前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第1のレベルと前記ミラー構造との間に画定された第2の間隙部と、
前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第2のレベルと前記ミラー構造との間に画定された第3の間隙部と
を備える空間光変調器。 - 前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第1のレベルと前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスの前記第2のレベルとの間に電気接続性を与える第1の組のビアをさらに備える、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記半導体基板に結合されるバイアス構造と前記ヒンジデバイスとの間に電気接続性を与える第2の組のビアをさらに備える、請求項24に記載の空間光変調器
- 前記絶縁層がHDP酸化物層を備える、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記第1の間隙部が、前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスによって供給される電気信号に応じて前記ヒンジデバイスが回転するための開口領域を与える、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記第2の間隙部及び前記第3の間隙部が、前記1つ又は複数の多レベル電極デバイスによって供給される電気信号に応じて前記ミラー構造が回転するための開口領域を与える、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記半導体基板に結合され、前記第1の位置又は前記第2の位置の少なくとも一方において前記ミラー構造に接触させるように構成された1つ又は複数のランディング構造をさらに含む、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記1つ又は複数のランディング構造の上部部分がヒンジデバイスと同一平面にある層を備える、請求項30に記載の空間光変調器。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がアモルファスシリコンを含む、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がポリシリコン層を備える、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記ミラー構造の前記シリコン材料がシリコン/金属合金を含む、請求項24に記載の空間光変調器。
- シリコン/金属合金がシリコン/Al合金を含む、請求項34に記載の空間光変調器。
- 前記ヒンジ構造の前記シリコン材料が単結晶シリコンを含む、請求項24に記載の空間光変調器。
- 前記ミラー構造が前記ヒンジデバイスの劈開面に結合される、請求項36に記載の空間光変調器。
- 前記ヒンジデバイスの前記劈開面が水素イオン注入ラインと同一平面にある、請求項37に記載の空間光変調器。
- 前記第1の位置が約15°の回転の第1の角度によって特徴づけられ、前記第2の位置が約−15°の回転の第2の角度によって特徴づけられる、請求項24に記載の空間光変調器。
- ディスプレイ用途用の光偏向デバイスのアレイであって、
セルのアレイとしてアレイ形態で配置された複数の電極デバイスと、
接合領域と
を備える半導体基板と、
シリコン材料を含む複数のヒンジデバイスであって、複数のヒンジデバイスの各々が接合領域及び堆積インターフェイスを備え、複数のヒンジデバイスの前記接合部分が前記半導体基板の前記接合領域の一部に接合される複数のヒンジデバイスと、
前記複数の電極デバイスと前記複数のヒンジデバイスとの間に画定された間隙部と、
複数のミラー構造であって、複数のミラー構造の各々が、
前記複数のヒンジデバイスの前記堆積インターフェイスに結合された柱領域と、
前記複数の電極デバイスの前記セルのアレイのセルの上にあるミラー板と
を備える複数のミラー構造と
を具備する光偏向デバイスのアレイ。 - 前記複数の電極デバイスが複数の多レベル電極デバイスを備える、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数の多レベル電極デバイスの第1のレベルと前記複数の多レベル電極デバイスの第2のレベルとの間に電気接続性を与える第1の組のビアをさらに備える、請求項41に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記半導体基板に結合されるバイアス構造と前記ヒンジデバイスとの間に電気接続性を与える第2の組のビアをさらに備える、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- セルのアレイとしてアレイ形態で配置され、前記半導体基板に結合された複数のランディング構造をさらに備える、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のランディング構造が前記複数のミラー構造の運動を制止するように構成される、請求項44に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 複数の多レベル電極デバイスをさらに備え、前記複数のランディング構造が前記複数の多レベル電極デバイスのレベルと同一平面にある層を備える、請求項44に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のヒンジデバイスが単結晶シリコン材料を含む、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のミラー構造がシリコン材料を含む、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のミラー構造の前記シリコン材料がアモルファスシリコン材料を含む、請求項48に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のミラー構造が金属ミラー材料を含む、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記間隙部が、前記複数のヒンジデバイスの各々の回転中前記複数のヒンジデバイスの各々の一部を受け取るように構成された開口領域を与える、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数のヒンジデバイスの各々の回転が、前記複数の電極デバイスによって供給される電気信号に応じて生じる、請求項51に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記複数の電極デバイスの一部の上にある絶縁層をさらに備える、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記絶縁層がHDP酸化物層を備える、請求項53に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記半導体基板がCMOS基板を含む、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記シリコンミラー構造の各々が、約15°の回転角度によって特徴づけられる第1の位置から約−15°の回転角度によって特徴づけられる第2の位置まで移動するように構成される、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記半導体基板の接合領域が、200mm(8インチ)半導体基板にわたって約100μmの基板湾曲によって画定された全体的平坦性によって特徴づけられる、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記半導体基板の前記接合領域が約5000Åのダイ平坦性によって特徴づけられる、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記セルのアレイが約10.8μm以下のピッチによって特徴づけられる、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記セルのアレイが約9.0μm以下のピッチによって特徴づけられる、請求項59に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- 前記セルのアレイが1920×1080までの高密度アレイ寸法によって特徴づけられる、請求項40に記載の光偏向デバイス・アレイ。
- ディスプレイ用途用のマイクロミラーであって、
電極デバイス層及び接合領域を備える半導体基板と、
前記半導体基板の前記接合領域に接合されたシリコン材料を含み、前記半導体基板の前記接合領域に対向する堆積インターフェイスを備えるヒンジデバイスと、
前記堆積インターフェイスに結合され、前記半導体基板から所定の距離まで延びるミラー柱と、
前記ミラー柱に結合され、前記電極デバイス層の上にあるミラー板と
を具備するマイクロミラー。 - 前記半導体基板の前記接合領域が2μm×2μmの走査区域にわたって5Å未満の局所マイクロ粗さによって特徴づけられる、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 前記ヒンジデバイスが単結晶シリコン材料を含む、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 前記堆積インターフェイスが劈開面を備える、請求項64に記載のマイクロミラー。
- 前記劈開面が水素イオン注入ラインと同一平面にある、請求項65に記載のマイクロミラー。
- 前記ミラー柱がシリコン材料を含む、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 前記シリコン材料がアモルファスシリコンを含む、請求項67に記載のマイクロミラー。
- 前記ヒンジデバイスと前記ミラー柱との間に配置された接着層をさらに備える、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 前記接着層がチタンを含む、請求項69に記載のマイクロミラー。
- 前記ヒンジデバイスが約40μN−μmから約100μN−μmまでのねじれ剛性によって特徴づけられる、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 前記ミラー板が80μm未満の周辺によって特徴づけられる、請求項62に記載のマイクロミラー。
- 空間光変調器を製作するための多層半導体構造であって、
複数のバイアス電極デバイス及び複数の活性化電極デバイスを備える半導体基板と、
前記半導体基板に結合され、前記半導体基板から所定の高さまで延びる接合インターフェイスを備える酸化物層であって、前記複数の活性化電極デバイスの第1のものから前記接合インターフェイスまで延びる第1の部分と、前記複数の活性化電極デバイスの第2のものから前記接合インターフェイスまで延びる第2の部分とを備え、それによって前記複数のバイアス電極デバイスの1つに隣接し、前記第1の部分と前記第2の部分との間に酸化物なしの領域を形成する酸化物層と、
前記酸化物層の前記接合インターフェイスに接合されたシリコン層と
を具備する多層半導体構造。 - 前記複数のバイアス電極がバイアス電圧を伝え、前記複数の活性化電極がアドレス指定電圧を伝える、請求項73に記載の多層半導体構造。
- 前記半導体基板の前記接合領域が2μm×2μmの走査区域にわたって5Å未満の局所マイクロ粗さによって特徴づけられる、請求項73に記載の多層半導体構造。
- 前記接合インターフェイスが、200mm(8インチ)半導体基板にわたって約100μm以下の基板湾曲によって画定された全体的平坦性によって特徴づけられる、請求項73に記載の多層半導体構造。
- 前記酸化物層がシリコン酸化物層を備える、請求項73に記載の多層半導体構造。
- 前記シリコン酸化物層がEDP酸化物層を備える、請求項77に記載の多層半導体構造。
- 前記シリコン層が単結晶シリコン層を備える、請求項73に記載の多層半導体構造。
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