专利名称：构成薄膜致动的反射镜阵列的方法
技术领域：
本发明涉及光学投影系统；更具体地，涉及制造供在该系统中使用的一个M×N个薄膜致动的反射镜阵列的一种改进的方法。
在本技术中能利用的各种视频显示系统中，光学投影系统是已知能提供大规模高质量显示的。在这种光学投影系统中，来自一盏灯的光线均匀地照射在一个诸如M×N个致动的反射镜的阵列上，其中的各反射镜是连接在各致动器上的。这些致动器可由一种电致移位的材料制成，诸如响应作用在其上的电场而变形的压电或电致伸缩的材料。
从各反射镜反射的光束入射在诸如一块遮光板的一个小孔上。通过在各致动器上作用一个电信号，便改变了各反射镜对入射光束的相对位置，从而导致从各反射镜反射的光束的光径的偏移。随着各反射光束的光径的变化，改变了通过小孔的各反射镜的反射的光量，借此调节了光束的强度。将通过小孔调节的光束经由诸如投影透镜等适当的光学器件透射到一块投影屏幕上，便在其上面显示出一个图象。
图1A至1G中，示出了包含在制造一个M×N个薄膜致动的反射镜101的阵列100中的制造步骤，其中M与N为整数，这一方法公开在名为“薄膜致动的反射镜阵列”的共同未决共同拥有的08/430,628号美国申请中。
制造阵列100的工艺从制备具有一个上表面并包括一块基板12、M×N个晶体管的一个阵列(未示出)及M×N个连接端14的一个阵列的有源矩阵10开始。
在随后的步骤中，当薄膜待除层24是由金属制成时用真空喷镀或蒸发法，当薄膜待除层24是由硅酸磷玻璃(PSG)制成时用化学汽相淀积(CVD)或旋涂法，而当薄膜待除层24是由多晶硅制成时则用CVD法，在有源矩阵10的上表面上形成一个薄膜待除层24。
此后，形成一个由该薄膜待除层24包围的包含M×N个支承件22的阵列的支承层20，其中该支承层20是用下述方法形成的用光刻法在薄膜待除层24上形成M×N个空槽的一个阵列(未示出)，各该空槽位于连接端14周围；以及用真空喷镀或CVD法在位于连接端14周围的各空槽中构成支承件22，如图1A所示。支承件22是用绝缘材料制成的。
在下一步骤中，用Sol-Gel(溶胶-凝胶)、真空喷镀或CVD法在支承层20上方形成与支承件22相同的绝缘材料制成的一个弹性层30。
随后，用下述方法在各支承件22中形成由金属制成的一个导管26用蚀刻法首先制成M×N个孔的一个阵列(未示出)，各孔从弹性层30的顶面延伸到连接端14的顶面；以及在其中填充金属从而形成导管26，如图1B中所示。
在下一步骤中，用真空喷镀法在包含导管26的弹性层30顶部形成由导电材料制成的第二薄膜层40。第二薄膜层40通过形成在支承件22中的导管26电连接在晶体管上。
然后用真空喷镀法、CVD法或Sol-Gel法在第二薄膜层40的顶部形成诸如钛酸铅锆(PZT)等压电材料制成的一个薄膜电致移位层50，如图1C中所示。
在下一步骤中，用光刻或激光修剪法将薄膜电致移位层50、第二薄膜层40及弹性层30制成M×N个薄膜电致移位件55的一个阵列、M×N个第二薄膜电极45的一个阵列及M×N个弹性件35的一个阵列的图案，直到暴露支承层20为止，如图1D中所示。各该第二薄膜电极45通过形成在各支承件22中的导管26电连接在晶体管上，并作为薄膜致动的反射镜101中的一个信号电极工作。
接着，热处理各薄膜电致移位件55以使其产生相变，而借此形成M×N个经过热处理的结构的一个阵列。由于各经过热处理的薄膜电致移位件55是充分薄的，在它是用压电材料制成的情况中，没有必要推撑它由于在薄膜致动的反射镜101的操作期间它能被所作用的电信号推撑。
上述步骤之后，用下述方法在M×N个经过热处理的结构的阵列中的薄膜电致移位件55的顶部构成由一种导电与反光的材料制成的M×N个第一薄膜电极65的一个阵列；首先用真空喷镀法形成完全覆盖包含暴露的支承层20在内的M×N个经过热处理的结构的阵列的顶部的、用导电与反光材料制成的一个层60，如图1E中所示；然后用蚀刻法有选择地去掉该层60，得出M×N个致动的反射镜结构111的一个阵列110，其中各该致动的反射镜结构111包含一个顶部表面及四个侧面，如图1F中所示。各第一薄膜电极65作为一块反射镜及薄膜致动的反射镜101中的一个偏压电极工作。
在上一步骤后面，用一个薄膜保护层(未示出)完全覆盖各该致动的反射镜结构111中的顶部表面及四个侧面。
然后用湿浸蚀法去掉支承层20中的薄膜待除层24。最后去掉薄膜保护层，从而构成M×N个薄膜致动的反射镜101的阵列100，如图1G中所示。
在上述制造M×N个薄膜致动的反射镜101的阵列100的方法中存在着相关的一定低效性。用浸蚀剂或化学制品去除薄膜待除层24之后，通常用诸如蒸馏水或甲醇等冲洗剂冲洗浸蚀剂或化学制品，然后蒸发它来去掉冲洗剂。然而在去除冲洗剂时，冲洗剂的表面张力有可能将弹性件35向下拉向有源矩阵10，从而将弹性件35粘附在有源矩阵10上，而影响各薄膜致动的反射镜101的性能。当足够数量的薄膜致动的反射镜101受到这种影响时，也能降低阵列100的总体性能。
因此，本发明的主要目的是为提供能在去除冲洗剂时减少弹性件粘附在有源矩阵上的发生的制造供在光学投影系统中使用的M×N个薄膜致动的反射镜的阵列的一种方法。
按照本发明的一个方面，提供了制造供在光学投影系统中使用的M×N个薄膜致动的反射镜的阵列的一种方法，其中M与N为整数，该方法包括下述步骤提供一个包含一块基板、一个M×N个连接端的阵列及一个M×N个晶体管的阵列的有源矩阵，其中各该连接端电连接在晶体管阵列中的一个对应的晶体管上；在有源矩阵的顶上淀积一个薄膜待除层；在该薄膜待除层中形成M×N对空腔的一个阵列，各对中的空腔之一包围一个连接端；在包含空腔的薄膜待除层的顶上，淀积一个用绝缘材料制成的弹性层；在弹性层中形成M×N个导管的一个阵列，各该导管从弹性层的顶部延伸到一个对应的连接端上；在弹性层的顶部相继淀积一个第二薄膜层、一个薄膜电致移位层及一个第一薄膜层，其中该第二薄膜层是用导电材料制成的，而该第一薄膜层是用导电与反光材料制成的；分别将第一薄膜层、薄膜电致移位层、第二薄膜层及弹性层制成M×N个第一薄膜电极的阵列、M×N个薄膜电致移位件的阵列、M×N个第二薄膜电极的阵列及M×N个弹性件的阵列的图案，直到暴露薄膜待除层为止，借此构成M×N个致动的反射镜结构的一个阵列，各该致动的反射镜结构具有一个顶部表面及侧面，并包含第一薄膜电极、薄膜电致移位件、第二薄膜电极及弹性件；形成一个完全覆盖各该致动的反射镜结构的顶部表面与侧面的薄膜保护层；用浸蚀剂去除薄膜待除层；用第一冲洗剂冲洗掉浸蚀剂；去除第一冲洗剂；以及去除薄膜保护层，从而构成M×N个薄膜致动的反射镜的阵列。
从下面结合附图给出的较佳实施例的描述中，本发明的上述及其它目的与特征将是显而易见的，附图中图1A至1G为展示以前公开的制造M×N个薄致动的反射镜的阵列的一种方法的示意性剖视图；以及图2A至2F为展示按照本发明的制造M×N个薄膜致动的反射镜的阵列的一种方法的示意性剖视图；图2A至2F中提供了展示制造供在光学投影系统中使用的M×N个薄膜致动的反射镜301的一个阵列300的一种方法的示意性剖视图，其中M×N为整数。应指出出现在图2A至2F中的相同部件是用相同的参照数字表示的。
制造阵列300的工艺从制备一个包含带有M×N个连接端214的一个阵列及M×N个晶体管的一个阵列(未示出)的一块基板212的有源矩阵210开始，其中各该连接端214电连接在晶体管阵列中一个对应的晶体管上，并且基板212是用诸如硅晶片等绝缘材料制成的。
在下一步骤中，在该有源矩阵210的顶部构成厚度为0.1-2μm的由诸如铜(Cu)或镍(Ni)等金属。硅酸磷玻璃(PSG)或多晶硅制成的一个薄膜待除层224。如果该薄膜待除层224是用金属制成的，则用真空喷镀或蒸发法形成该薄膜待除层224，如果该薄膜待除层224是用PSG制成的，则用化学汽相淀积(CVD)法或旋除法，而如果该薄膜待除层224是用多晶硅制成的，则用CVD法。
此后，用湿或干蚀刻法在该薄膜待除层224中形成M×N对空腔的一个阵列(未示出)。各对中的空腔之一包围连接端214之一。
随后，用CVD法在包含空腔的薄膜待除层224的顶部淀积一个用诸如氮化硅等绝缘材料制成的厚度为0.1-2μm的弹性层230。
此后，在该弹性层230中构成用诸如钨(W)等金属制成的M×N个导管226的一个阵列。各该导管226是用下述方法构成的首先用蚀刻法形成M×N个孔的一个阵列(未示出)，各孔从弹性层230的顶部延伸到一个对应的连接端214的顶部；以及用诸如喷射法等在其中填充金属，如图2A中所示。
然后，用真空喷镀或真空蒸发法在包含导管226的弹性层230的顶部形成厚度为0.1-2μm的用诸如铝(Al)等导电材料制成的一个第二薄膜层240。
接着用CVD法、蒸发法、Sol-Gel法或真空喷镀法在第二薄膜层240的顶部形成厚度为0.1-2μm的用诸如钛酸铅锆(PZT)等压电材料或诸如铌酸铅镁(PMN)等电致伸缩的材料制成的一个薄膜电致移位层250。然后热处理该薄膜电致移位层250以使之产生相变。
在下一步骤中，用真空喷镀或真空蒸发法在该薄膜电致移位层250的顶部形成厚度为0.1-2μm的用诸如铝(Al)或银(Ag)等导电与反光材料制成的一个第一薄膜层260，如图2B中所示。
上述步骤之后，用光刻或激光修剪法将第一薄膜层260、薄膜电致移位层250、第二薄膜层240及弹性层230制成M×N个第一薄膜电极265的一个阵列、M×N个薄膜电致移位件255的一个阵列、M×N个第二薄膜电极245的一个阵列及M×N个弹性件235的一个阵列的图案，借此构成M×N个致动的反射镜结构311的一个阵列310，各该致动的反射镜结构311具有一个顶部表面及侧面，如图2C中所示。各该第二薄膜电极245通过导管226电连接在一个对应的连接端214上，借此作为各薄膜致动的反射镜301中的一个信号电极工作。各第一薄膜电极265作为一块反射镜及其中的一个偏压电极工作。
由于各薄膜电致移位件255是充分薄的，当它是用压电材料制成的时，没有必要推撑它；因为在薄膜致动的反射镜301的操作期间，它能被所作用的电信号推撑。
在前面的步骤后面，用一个薄膜保护层270完全覆盖各致动的反射镜结构的顶部表面与侧面，如图2D中所示。
然后，用诸如氟化氢(HF)等浸蚀剂去除薄膜待除层224，如图2E中所示。
用诸如去离子水或甲醇等冲洗剂冲洗掉在去除薄膜待除层224中使用的浸蚀剂。然后通过在真空中干燥或用旋转干燥去除冲洗剂。
在下一步骤中，用诸如等离子体浸蚀法等浸蚀法去除薄膜保护层270。
然后，用诸如高级化学技术(ACT)-CMI等化学制品去除上面消除后仍留下的薄膜保护层270的残留物。用诸如去离子水或甲醇等冲洗剂冲洗掉去除薄膜保护层270的残留物中使用的化学制品。然后，通过在真空中干燥或用旋转干燥法去除冲洗剂，借此构成M×N个薄膜致动的反射镜301的阵列300，如图2F中所示。
与以前公开的制造M×N个薄膜致动的反射镜101的阵列100的方法相比，在本创造性方法中，由于冲洗剂的消除是通过在真空中或用旋转干燥法干燥阵列300而达到的，能够将冲洗剂的表面张力效应降低到最小，并且弹性件235更少可能性粘附在有源矩阵210上。
应当指出，虽然用本创造性方法制备的各薄膜致动的反射镜301只有一种单压电晶片结构，但本创造性方法也能同样优越地应用在制造各薄膜致动的反射镜具有双压电晶片的结构的薄膜致动的反射镜的阵列，在后一情况中，只须形成附加的电致移位与电极层即可。
还应指出，本创造性方法能修改成用于制造具有不同几何形状的薄膜致动的反射镜阵列。
虽然只相对于一定的较佳实施例描述了本发明，可以作出其它修正与变型而不脱离下述权利要求书中所限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种制造供在光学投影系统中使用的M×N个薄膜致动的反射镜的阵列的方法，其中M与N为整数，该方法包括下述步骤提供一个有源矩阵，包含一块基板、M×N个连接端的一个阵列及M×N个晶体管的一个阵列，其中各该连接端是电连接在晶体管阵列中的一个对应的晶体管上的；在有源矩阵的顶部淀积一个薄膜待除层；在薄膜待除层中形成M×N对空腔的一个阵列，各对中的空腔之一包围连接端之一；在包含空腔的薄膜待除层的顶部淀积一个用绝缘材料制成的弹性层；在弹性层中形成M×N个导管的一个阵列，各该导管从弹性层的顶部延伸到一个对应的连接端的顶部；相继地在弹性层的顶部淀积一个第二薄膜层、一个薄膜电致移位层及一个第一薄膜层，其中该第二薄膜层是用导电材料制成，及该第一薄膜层是用导电与反光材料制成的；分别将第一薄膜层、薄膜电致移位层、第二薄膜层及弹性层制成M×N个第一薄膜电极的一个阵列、M×N个薄膜电致移位件的一个阵列、M×N个第二薄膜电极的一个阵列及M×N个弹性件的一个阵列的图案，直到暴露薄膜待除层为止，借此构成M×N个致动的反射镜结构的一个阵列，各该致动的反射镜结构具有一个顶部表面与侧面，并包含第一薄膜电极、薄膜电致移位件、第二薄膜电极及弹性件；形成一个完全覆盖各致动反射镜结构的顶部表面与侧面的薄膜保护层；用一种浸蚀剂去除薄膜待除层；用一种第一冲洗剂冲洗掉浸蚀剂；去除第一冲洗剂；以及去除薄膜保护层，借此构成M×N个薄膜致动的反射镜的阵列。
2.权利要求1的方法，其中在去除薄膜待除层中使用的浸蚀剂为氟化氢(HF)。
3.权利要求1的方法，其中该薄膜保护层是用等离子体浸蚀法去除的。
4.权利要求1的方法，去除了薄膜保护层之后，还包括下述步骤用一种化学制品去除薄膜保护层的残留物；用一种第二冲洗剂冲洗掉该化学制品；以及去除第二冲洗剂。
5.权利要求4的方法，其中该第一冲洗剂与第二冲洗剂为去离子水或甲醇。
6.权利要求4的方法，其中该第一冲洗剂与第二冲洗剂是通过在真空中干燥去除的。
7.权利要求4的方法，其中该第一冲洗剂与第二冲洗剂是用旋转干燥法去除的。
8.权利要求4的方法，其中在去除薄膜保护层的残留物中使用的化学制品为高级化学技术(ACT)-CMI。
9.权利要求1的方法，其中各该薄膜致动的反射镜具有一种双压电晶片结构。
10.权利要求1的方法，还包括在淀积电致移位层之后，相继形成附加电极与电致移位层。
全文摘要
一种制造供在光学投影系统中使用的M×N个薄膜致动的反射镜的阵列的方法，包括下述步骤提供一有源矩阵；淀积一薄膜弹性层；在薄膜待除层中形成一空腔阵列；淀积一弹性层并在其中形成一导管阵列；相继淀积一第二薄膜层、一薄膜电致移位层及一第一薄膜层并将它们制成图案，构成一致动的反射镜结构阵列；形成完全覆盖该阵列的一薄膜保护层；去除薄膜待除层；冲洗掉浸蚀剂；去除冲洗剂及薄膜保护层，而构成M×N个薄膜反射镜的阵列。
文档编号G02F1/00GK1153311SQ96102420
公开日1997年7月2日 申请日期1996年2月17日 优先权日1996年2月17日
发明者具明権, 郑在爀 申请人:大宇电子株式会社