專利名稱：具有一組合層的薄膜致動(dòng)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜致動(dòng)鏡的一陣列；更具體地，涉及具有能夠作為一鈍化層和一蝕刻劑阻止層的一層的薄膜致動(dòng)鏡。
在本領(lǐng)域可以獲得的各種視頻顯示系統(tǒng)中，眾所周知光學(xué)投影系統(tǒng)能夠提供大尺寸的高質(zhì)量顯示。在此光學(xué)投影系統(tǒng)中，從一光源來(lái)的光均勻地照射在一如M×N的致動(dòng)鏡陣列上，其中各鏡與各致動(dòng)器耦合。各致動(dòng)器可以用諸如響應(yīng)于施于其的電場(chǎng)而變形的壓電或電致伸縮材料的電致位移材料制成。
從每個(gè)鏡面反射的光束入射在例如一光檔板的一小孔上。通過(guò)對(duì)每一個(gè)致動(dòng)器施加一電信號(hào)，來(lái)改變每一個(gè)鏡與入射光束的相對(duì)位置，從而引起來(lái)自每一鏡面的反射光束的光路偏移。由于每一反射光束的光路被改變了，從每一鏡面反射的穿過(guò)該小孔的光量即被改變，由此調(diào)節(jié)該光束的強(qiáng)度。被調(diào)節(jié)的穿過(guò)該小孔的光束經(jīng)諸如投射透鏡的合適的光學(xué)裝置被傳至一投影屏上，以由此在其上顯示一圖象。
在

圖1中，有一剖面圖顯示了以前公開(kāi)的M×N薄膜致動(dòng)鏡101陣列100，其中M和N是整數(shù)，該陣列用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，陣列100包括一有源矩陣110、一鈍化層120、一蝕刻劑阻止層130和M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)200的一個(gè)陣列。
有源矩陣110包括一基底112、一擴(kuò)散阻擋層114、一光截?cái)?photo-interrupt)層116和M×N連接端子陣列118。基底層112由諸如硅晶片的絕緣材料制成。由諸如鈦(Ti)制成的擴(kuò)散阻擋層114防止硅擴(kuò)散進(jìn)入連接端子118。由諸如氮化鈦(TiN)制成的光截?cái)鄬?16防止有源矩陣110感應(yīng)出光電流(photo-current)。
由諸如PSG制成并具有1.0μ厚度的鈍化層120位于有源矩陣110的頂端。
由氮化硅制成并具有2000A厚度的蝕刻劑阻止層130位于鈍化層120的頂端。
每一個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)200有一個(gè)近端的和一個(gè)遠(yuǎn)端的端點(diǎn)，并包括一個(gè)上薄膜電極175、一個(gè)由壓電或靜電材料制成的薄膜電致位移元件165、一下薄膜電極155、由絕緣材料制成的一彈性元件145和一導(dǎo)管180。由諸如Al、Ag或Pt的反光和導(dǎo)電材料制成的上薄膜電極175位于薄膜電致位移元件165的頂端并與地作電連接，由此作為一偏置電極和一鏡面。薄膜電致位移元件165位于下薄膜電極155的頂端。由諸如Ta或Pt/Ta的導(dǎo)電材料制成的下薄膜電極155位于彈性元件145的頂端并通過(guò)導(dǎo)管180與相應(yīng)的連接端子118作電連接，由此作為一信號(hào)電極。該彈性元件145位于下薄膜電極155的底端，并且它的在近端端點(diǎn)的底端部分附著于有源矩陣110的頂端，蝕刻阻止層130和鈍化層120部分地插入其中，以此使激發(fā)結(jié)構(gòu)200伸出懸臂。導(dǎo)管180從薄膜電致位移元件165的頂端延伸至相應(yīng)連接端子118的頂端，并與上薄膜電極175斷開(kāi)，由此將下薄膜電極155與相應(yīng)連接端子118作電連接。
有某些不足與上述M×N薄膜致動(dòng)鏡101的陣列100相聯(lián)。形成于光截?cái)鄬?16的頂端的層，例如鈍化層120和蝕刻劑阻止層130，引起加于光截?cái)鄬?16上的應(yīng)力，這又使組成光截?cái)鄬?16的TiN的晶體結(jié)構(gòu)變形，這又增加了其中形成斷裂的可能性，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性和陣列100的功能整體性有不利影響。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列，設(shè)計(jì)制作該陣列是為了防止由加于光截?cái)鄬由系膽?yīng)力引起的在光截?cái)鄬又行纬傻臄嗔选?br> 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，用于制作此種M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列，其中M和N是整數(shù)，該陣列用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，該陣列包括包括一基底、一擴(kuò)散阻擋層、一光截?cái)鄬雍鸵粋€(gè)M×N連接端子的陣列的有源矩陣，其中該擴(kuò)散阻擋層位于基底和連接端子之間，而光截?cái)鄬游挥跀U(kuò)散阻擋層的頂端；形成于該有源矩陣的頂端上的一組合層；以及一個(gè)M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)的陣列，每一個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)具有一近端和一遠(yuǎn)端端點(diǎn)，并包括一個(gè)上電極、一個(gè)電致位移元件、一個(gè)下電極，一個(gè)彈性元件和一個(gè)導(dǎo)管，其中該上電極位于電致位移元件的頂端并與地作電連接以由此用作鏡面和公共偏置電極，該電致位移元件位于下電極的頂端，下電極位于彈性元件的頂端并通過(guò)導(dǎo)管與相應(yīng)的連接端子作電連接以由此用作信號(hào)電極，該彈性元件位于下電極的底端并且位于其近端端點(diǎn)處的底部附著于有源矩陣，部分地插入組合層，而該導(dǎo)管從電致位移元件的頂端延伸至連接端子的頂端。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種方法，用于制作一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列，其中M和N是整數(shù)，該方法用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，該方法包括下列步驟；準(zhǔn)備一個(gè)包括一基底、一擴(kuò)散阻擋層；一光截?cái)鄬?、一個(gè)M×N連接端子陣列的有源矩陣；在該有源矩陣的頂端淀積一組合層；形成一個(gè)包括一個(gè)M×N對(duì)空穴的陣列的待除層；在該待除層的頂端形成一個(gè)彈性層、一個(gè)下層、一個(gè)電致位移層和一個(gè)上層以由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)；在此多層結(jié)構(gòu)形成圖形以形成一個(gè)M×N半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，直到露出了待除層，每一個(gè)半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)彈性元件、一個(gè)下電極、一個(gè)電致位移元件和一個(gè)上電極；形成一個(gè)M×N導(dǎo)管陣列，由此形成一個(gè)M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列；并去除該待除層以由此形成一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡的陣列。
本發(fā)明的以上和其它目的和特征將通過(guò)對(duì)下述參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的描述變得顯而易見(jiàn)，其中圖1給出了一個(gè)以前公知的一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列的原理剖面圖；圖2給出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列的原理剖面圖；及圖3A至3H說(shuō)明了一種用于制作圖2所示的該M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列的方法的原理剖面圖。
圖2和圖3A至3H是給出該M×N薄膜致動(dòng)鏡301陣列300的剖面圖，其中M和N是整數(shù)，該陣列用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，并且說(shuō)明了一種用于根據(jù)本發(fā)明制作該陣列的方法的原理性剖面圖。應(yīng)注意圖2和圖3A至3H中出現(xiàn)的類似部分用類似的數(shù)字代表。
在圖2中，提供了一個(gè)給出根據(jù)本發(fā)明的該M×N薄膜致動(dòng)鏡301陣列300的剖面圖，該陣列300包括一個(gè)有源矩陣310、一個(gè)組合層和一個(gè)M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)410陣列。
有源矩陣310具有一基底312、一擴(kuò)散阻擋層314、一光截?cái)鄬?16和一個(gè)M×N連接端子318陣列。基底312由如硅晶片的絕緣材料制成。由鈦(Ti)制成并具有300-500A的厚度的擴(kuò)散阻擋層314位于基底312的頂端。由氮化鈦制成并具有1200-1500A厚度的光截?cái)鄬?16位于擴(kuò)散阻擋層314的頂端。
能夠作為鈍化層和蝕刻劑阻止層的、由如富含硅氮化物(Silicon-rich nitride)(SiNx)制成的、并具有1500---2500A厚度的組合層320形成于有源矩陣310的頂端。
每一個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)410具有一近端和一遠(yuǎn)端端點(diǎn)，并包括一個(gè)上電極375、一個(gè)電致位移元件365、一個(gè)下電極355、一個(gè)彈性元件345和一個(gè)導(dǎo)管380。由例如Al、Ag或Pt的光反射和導(dǎo)電材料制成的上電極375位于電致位移元件365的頂端并與地作電連接，由此用作偏置電極和鏡。由壓電或電致伸縮材料制成的電致位移元件365位于下電極355的頂端。由導(dǎo)電材料(例如Ta或Pt/Ta)制成的下電極355位于彈性元件345的頂端并通過(guò)導(dǎo)管380與相應(yīng)的連接端子318作電連接，由此用作信號(hào)電極。由絕緣材料制成的彈性元件345位于下電極355的下端，并且在其遠(yuǎn)端端點(diǎn)處的底部由組合層320附著于有源矩陣310的頂部，部分地插入其中，由此使激勵(lì)結(jié)構(gòu)410伸出懸臂。導(dǎo)管380從電致位移元件365的頂端延伸至相應(yīng)的連接端子318的頂端，由此將下電極355與相應(yīng)的連接端子318作電連接。
在圖3A至3H中，提供了說(shuō)明一種用于制作根據(jù)本發(fā)明圖2所示的該M×N薄膜致動(dòng)鏡301陣列300的方法的原理性剖面圖。
如圖3A所示，用于制作陣列300的過(guò)程是從準(zhǔn)備有源矩陣310開(kāi)始的，該矩陣包格一基底312、一擴(kuò)散阻擋層314、一光截?cái)鄬?16、一個(gè)M×N晶體管318陣列。
下一步，由氮化物制成并具有1500-2500A厚度的組合層320通過(guò)在0.1-1.0乇的壓力和750-850℃的溫度下利用一種低壓化學(xué)蒸氣淀積(LPCVD)方法而淀積在有源矩陣310的頂端，如圖3B所示。
然后，通過(guò)利用大氣壓化學(xué)蒸氣淀積(APCVD)方法和隨后的CMP方法在組合層320的頂端形成由例如PSG組成的、并具有2.2-3.0μm厚度的待除層330。
下一步是，如圖3C所示，用如下的方法在待除層330中產(chǎn)生M×N對(duì)空穴335陣列；通過(guò)利用干或濕蝕刻法使在每一對(duì)中的空穴335之一包圍一個(gè)連接端子318。
下一步通過(guò)利用LPCVD方法在包含空穴335的待除層330的頂端淀積由氮化物(例如氮化硅)組成的、并具有0.1-1.0μm厚度的彈性層340。
之后，通過(guò)利用濺射或CVD方法在彈性層340的頂端形成由例如Pt/Ta的導(dǎo)電材料組成的、具有0.1-1.0μm厚度的下層(未示出)。如圖3D所示，該下層隨后被通過(guò)利用干蝕刻方法等刻制(iso-cut)成一個(gè)M×N下電極355陣列。
然后，由例如PZT的壓電材料或例如PMN的電致伸縮材料組成的、并具有0.1-1.0μm的厚度的電致位移層360被通過(guò)利用溶膠-凝膠(Sol-Ge1)、濺射或CVD方法而淀積在下電極355的頂端。
隨之，如圖3E所示，通過(guò)利用濺射方法，由例如鋁(Al)、銀(Ag)或鉑(Pt)的導(dǎo)電和光反射材料組成的厚度為0.1-1.0μm的上層370被淀積在電致位移層360的頂端，由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)390。
下一步，如圖3F所示，通過(guò)利用光刻法或激光裁剪(Laser trimming)法將該多層結(jié)構(gòu)390構(gòu)圖成一個(gè)M×N半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)400的陣列，直到暴露出待除層330，其中每一個(gè)半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)400包括一個(gè)上電極375、一個(gè)電致位移元件365、一個(gè)下電極355和一個(gè)彈性元件345。
下一步，在此半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)400中制造一個(gè)M×N導(dǎo)管380陣列，其中每一個(gè)導(dǎo)管380從電致位移元件365的頂端延伸至相應(yīng)的連接端子318的頂端，并與上電極375作電連接，以由此形成一個(gè)M×N激勵(lì)結(jié)構(gòu)410陣列，如圖3G所示。
隨后，通過(guò)利用使用蝕刻劑或例如氟化氫(HF)的化學(xué)蒸氣的濕蝕刻法來(lái)去除待除層330，以由此形成該M×N薄膜致動(dòng)鏡301陣列300，如圖3H所示。
在本發(fā)明的M×N薄膜致動(dòng)鏡301陣列300中，通過(guò)由將能夠用作鈍化和蝕刻劑阻止層的組合層320布置于其中而達(dá)到減少其頂端上形成的層數(shù)的辦法來(lái)減少了加在光截?cái)鄬?16上的應(yīng)力。另外，陣列300中組合層的布置簡(jiǎn)化了其制作。
雖然對(duì)本發(fā)明的描述只參考了某些優(yōu)選實(shí)施例，在不背離所附權(quán)利要求給出的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作其它修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列，其中M和N是整數(shù)，該陣列用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，該陣列包括包括一基底和一個(gè)M×N連接端子的陣列的有源矩陣；形成于該有源矩陣的頂端上的一組合層；以及一個(gè)M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)的陣列，每一個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)具有一近端和一遠(yuǎn)端端點(diǎn)，并包括一個(gè)上電極、一個(gè)電致位移元件、一個(gè)下電極，一個(gè)彈性元件和一個(gè)導(dǎo)管，其中該上電極位于電致位移元件的頂端并與地作電連接以由此用作鏡面和公共偏置電極，該電致位移元件位于下電極的頂端，下電極位于彈性元件的頂端并通過(guò)導(dǎo)管與相應(yīng)的連接端子作電連接以由此用作信號(hào)電極，該彈性元件位于下電極的底端并且位于其近端端點(diǎn)處的底部附著于有源矩陣，部分地插入組合層，而該導(dǎo)管從電致位移元件的頂端延伸至連接端子的頂端。
2.如權(quán)利要求1的陣列，其中該有源矩陣還包括一個(gè)擴(kuò)散阻擋層和一個(gè)光截?cái)鄬印?br> 3.如權(quán)利要求2的陣列，其中該擴(kuò)散阻擋層位于該基底的頂部。
4.如權(quán)利要求2的陣列，其中該光截?cái)鄬游挥谠摂U(kuò)散阻擋層的頂端。
5.如權(quán)利要求2的陣列，其中該組合層位于該光截?cái)鄬拥捻敹恕?br> 6.如權(quán)利要求1的陣列，其中該組合層由富含硅氮化物(Silicon-rich nitride)(SiNx)組成。
7.如權(quán)利要求1的陣列，其中該組合層的厚度為1500-2500A。
8.一種方法，用于制作一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列，其中M和N是整數(shù)，該方法用于一光學(xué)投影系統(tǒng)，該方法包括下列步驟；準(zhǔn)備一個(gè)包括一基底、一擴(kuò)散阻擋層；一光截?cái)鄬?、一個(gè)M×N連接端子陣列的有源矩陣；在該有源矩陣的頂端淀積一組合層；形成一個(gè)包括一個(gè)M×N對(duì)空穴的陣列的待除層；在該待除層的頂端形成一個(gè)彈性層、一個(gè)下層、一個(gè)電致位移層和一個(gè)上層以由此形成一個(gè)多層結(jié)構(gòu)；在此多層結(jié)構(gòu)形成圖形以形成一個(gè)M×N半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，直到露出了待除層，每一個(gè)半完成致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)彈性元件、一個(gè)下電極、一個(gè)電致位移元件和一個(gè)上電極；形成一個(gè)M×N導(dǎo)管陣列，由此形成一個(gè)M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列；并去除該待除層以由此形成一個(gè)M×N薄膜致動(dòng)鏡的陣列。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中該組合層被通過(guò)利用LPCVD的方法淀積。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中該組合層在0.1-1.0乇的壓力下被淀積。
11.如權(quán)利要求8的方法，其中該組合層在750-850℃的溫度下被淀積。
全文摘要
一種發(fā)明的M×N薄膜致動(dòng)鏡陣列包括一個(gè)有源矩陣、一個(gè)組合層和一個(gè)M×N激勵(lì)結(jié)構(gòu)陣列。該有源矩陣包括基底、擴(kuò)散阻擋層、光截?cái)鄬雍蚆×N個(gè)連接端子陣列。由氮化物組成的厚度為1500—2500A的組合層形成在有源矩陣的頂端。每一個(gè)激勵(lì)結(jié)構(gòu)包括上電極、電致位移元件、下電極、彈性元件和導(dǎo)管。在本發(fā)明的陣列中,該組合層同時(shí)用作鈍化層和蝕刻劑阻止層,減少了加在光截?cái)鄬由系膽?yīng)力。
文檔編號(hào)G02F1/01GK1195116SQ9810022
公開(kāi)日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1998年1月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月28日
發(fā)明者具明權(quán) 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社