專利名稱：在薄膜致動(dòng)反射鏡中形成連接孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列；且更具體地，涉及一種在各薄膜致動(dòng)反射鏡中的薄膜電極與連接端子之間形成一電連接的改進(jìn)的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的各種視頻顯示系統(tǒng)中，已知一種光學(xué)投影系統(tǒng)能夠提供大幅的高質(zhì)量顯示。在這樣一光學(xué)投影系統(tǒng)中，來自一燈的光線被均勻地照射在例如一M×N致動(dòng)反射鏡陣列上，其中各反射鏡與各致動(dòng)器相連接。這些致動(dòng)器可由響應(yīng)施加于其上的電場而變形的電致位移材料制成，例如為壓電材料或電致伸縮材料。
來自各反射鏡的反射光束入射在例如一光闌的小孔上。通過對(duì)各致動(dòng)器施加一電信號(hào)。各反射鏡與入射光束的相對(duì)位置被改變。從而導(dǎo)致來自各反射鏡的反射光束的光路發(fā)生偏移。當(dāng)各反射光束的光路發(fā)生變化時(shí)，自各反射鏡反射的通過該小孔的光量被改變，從而調(diào)制光束的強(qiáng)度。通過該小孔的被調(diào)制的光束經(jīng)一適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置例如一投影透鏡被傳送到一投影屏幕上，從而在其上顯示一圖象。
在
圖1中，示有一M×N薄膜致動(dòng)反射鏡101的陣列100，其中M及N為整數(shù)，該陣列100公開在題為“具有介電層的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列”，序列號(hào)為08/581,015的共有未決的美國專利申請(qǐng)中，其包括有一有源矩陣10、一M×N導(dǎo)管25的陣列、一M×N致動(dòng)機(jī)構(gòu)90的陣列及M×N個(gè)多層疊放薄膜介電構(gòu)件75。
該有源矩陣10包括一基底12、一M×N連接端子14的陣列及M×N晶體管陣列(未示出)，其中各連接端子14與一相應(yīng)的晶體管電連接。
各致動(dòng)機(jī)構(gòu)90包括一彈性構(gòu)件35、一第二薄膜電極45、一薄膜電致位移構(gòu)件55和一第一薄膜電極65。該第一及第二薄膜電極65、45分別位于薄膜電致位移構(gòu)件55的頂上和底上。該彈性構(gòu)件35位于第二薄膜電極45的底上。由導(dǎo)電及反光材料制成的第一薄膜電極65與地電連接，使其在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)90中可起反射鏡及共用偏置電極的作用。由導(dǎo)電材料制成的第二薄膜電極45與一相應(yīng)的連接端子14電連接，使其在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)90中起信號(hào)電極的作用。
用于確保各薄膜致動(dòng)反射鏡101的最佳光效率的各多層疊放的薄膜介電構(gòu)件75被安置于各致動(dòng)機(jī)構(gòu)90的頂上，其中各薄膜介電構(gòu)件75有一預(yù)定的厚度及一特定的折射率。
各導(dǎo)管25起到用于將第二薄膜電極45與對(duì)應(yīng)的連接端子14電連接的裝置的作用。各導(dǎo)管25通過以下步驟形成首光建立一M×N通孔陣列(未示出)，通過使用蝕刻法，各通孔從彈性元件35的頂部延伸至連續(xù)端子14的頂部；通過使用濺射法在其中填入金屬。然后在各導(dǎo)管2 5的頂上直接形成第二薄膜電極45，從而將第二薄膜電極45與相應(yīng)的連接端子14電連接，而這是相當(dāng)繁重的。
在圖2中示有另一種用于在第二薄膜電極45與相應(yīng)的連接端子14之間建立一電連接的方法，該方法包括取代導(dǎo)管25在彈性構(gòu)件35中形成一連接孔80，隨后形成第二薄膜電極45。
然而，與圖2中所示連接孔80相關(guān)存在有許多問題。其中之一頂是形成有裂縫。在形成第二薄膜電極45后，在其頂上形成有薄膜電致位移構(gòu)件55。然后對(duì)其進(jìn)行熱處理以使產(chǎn)生相變。然而，對(duì)該薄膜電致位移構(gòu)件55的熱處理導(dǎo)致淀積在連接孔80中的薄膜電致位移構(gòu)件55的一部分上形成裂縫。這些裂縫可能會(huì)致使在隨后形成于該薄膜電致位移構(gòu)件55上的第一薄膜電極65與第二薄膜電極45之間形成一電連接，導(dǎo)致它們之間的短路。由于各致動(dòng)機(jī)構(gòu)90中的第一薄膜電極65與該陣列100中的同一行或列的其它第一薄膜電極(未示出)互連，如果由于以上原因，即短路，這些致動(dòng)機(jī)構(gòu)90之一變得不能起作用，則該陣列中同一行或列內(nèi)的所有其它致動(dòng)機(jī)構(gòu)90也變得不起作用。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于在一薄膜致動(dòng)反射鏡中的一薄膜電極與一連接端子之間形成一電連接的改進(jìn)的方法，該方法可使薄膜致動(dòng)反射鏡的制造中所包含的熱處理的影響減至最小。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于使一薄膜致動(dòng)反射鏡中一有源矩陣上的一薄膜電極與一連接端子電連接的方法，該方法包括有以下步驟在該有源矩陣的頂上形成一帶有一空腔的薄膜待除層，其中該空腔圍繞著該連接端子；在該包括有空腔的薄膜待除層的頂上形成一彈性層；在該彈性層上形成一孔，該孔暴露出該連接端子并具有一內(nèi)表面；在包括有該孔的內(nèi)表面的該彈性層的頂上形成該薄膜電極從而在該薄膜電極與該連接端子之間形成一電連接；及用絕緣材料填充該孔。
從下面結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的與特征將變?yōu)橐荒苛巳?。附圖中圖1示出了一先前公開的M×N薄膜致動(dòng)反射鏡列的截面視圖；圖2給出了圖1中所示的薄膜致動(dòng)反射鏡中現(xiàn)有技術(shù)連接孔的詳細(xì)視圖；圖3A至3E提供了表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的用于制造一M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法的概略截面視圖；及圖4A至4F為表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于制造一M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法的概略截面視圖。
圖3A至3E中提供有表示根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301陣列300的方法的概略截面視圖，其中M及N為整數(shù)。應(yīng)該指出圖3A至3E中出現(xiàn)的類似部分以類似的參考數(shù)字表示。
該制造陣列300的過程起始于準(zhǔn)備一有源矩陣210，該有源矩陣210包括有一基底212、在該基底212頂上的一M×N連接端子214的陣列及一M×N晶體管陣列(未示出)，其中各連接端子214與該晶體管陣列中的一相應(yīng)晶體管電連接。
在接著的步驟中，在該有源矩陣210的頂上形成一薄膜待除層220，該薄膜待除層220具有一0.1-2um的厚度并由金屬，例如銅(Cu)或鎳(Ni)、磷-硅玻璃(PSG)或多晶體硅制成。如果該薄膜待除層220由金屬制成，其通過使用濺射法或蒸鍍法形成，如果該薄膜待除層220由PSG制成，其通過使用化學(xué)汽相淀積(CVD)法或旋轉(zhuǎn)涂敷法形成，如果該薄膜待除層220由多晶硅制成，其通過使用CVD法形成。
然后，通過使用濕或干蝕刻法，在該薄膜待除層中形成一M×N對(duì)空腔陣列(未示出)，各對(duì)中的一個(gè)空腔圍繞一連接端子214。
接著，如圖3A所示，通過使用CVD法在包括空腔的薄膜待除層220的頂上淀積一由絕緣材料，例如氮化硅，制成并具有0.1-2um厚度的彈性層230。
然后，通過使用蝕刻法，在彈性層230中形成一M×N連接孔陣列(未示出)。各連接孔暴露出一相應(yīng)的連接端214，并具有內(nèi)表面(未示出)。
接下來，如圖3B所示，通過使用濺射或真空蒸鍍法，在包括各連接孔的內(nèi)表面的彈性層230的頂上形成一由導(dǎo)電材料，例如鋁(Al)制成并具有0.1-2um厚度的第二薄膜層240，使一凹陷部分280的陣列的內(nèi)表面被該第二薄膜層240所覆蓋。
接著，如圖3C所示，在各凹陷部分280中填入材料270，例如金屬或絕緣材料，以使材料270的頂部與第二薄膜層240的頂部一般高。
下一步，通過使用CVD法、蒸鍍法、So1-Ge1法或?yàn)R射法，在第二薄膜層240的頂上形成一薄膜電致位移層250，該薄膜電致位移層250由壓電材料，例如鈦酸鉛鋯(PZT)，或電致伸縮材料，例如鈮酸鉛鎂(PMN)制成并具有0.1-2um的厚度。然后對(duì)該薄膜電致位移層250進(jìn)行熱處理以使產(chǎn)生相變。
在接著的一步驟中，如圖3D所示，通過使用濺射或真空蒸鍍法，在薄膜電致位移層250的頂上形成一由導(dǎo)電及反光材料，例如鋁(Al)或銀(Ag)制成并具有0.1-2um厚度的第一薄膜層260。
在上述步驟后，通過使用光刻法或激光修剪法，分別構(gòu)型成第一薄膜層260、薄膜電致位移層250、第二薄膜層240及彈性層230，從而形成一M×N致動(dòng)機(jī)構(gòu)200的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200包括一第一薄膜電極265、一薄膜電致位移構(gòu)件255、一第二薄膜電極245及一彈性構(gòu)件235。各第二薄膜電極245與一相應(yīng)的連接端214電連接，從而在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200中起到一信號(hào)電極的作用。各第一薄膜電極265與地電連接，從而在各致動(dòng)機(jī)構(gòu)中起到一反射鏡及共用偏置電極的作用。
由于各薄膜電致位移構(gòu)件255很薄，在其由壓電材料制成的情況下不需要被極化(pole)因?yàn)樵诒∧ぶ聞?dòng)反射鏡301的工作期間，它可被所施加的電信號(hào)進(jìn)行極化。
接著前一步驟，以一薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200。
然后通過使用蝕刻法去除該薄膜待除層220。最后去除該薄膜保護(hù)層，從而形成該M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300，如圖3E所示。
在圖4A至4F中，示有根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于制造一M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法的概括截面視圖。
在通過使用濺射法或真空蒸鍍法在包括各連接孔的內(nèi)表面的彈性層230的頂上形成第二薄膜層240后，如圖3B所示，在包括各連接孔的第二薄膜層240的頂上形成一薄膜電致位移層250，導(dǎo)致凹陷部分280的陣列的內(nèi)表面被第二薄膜層240和薄膜電致位移層250覆蓋。然后對(duì)該薄膜電致位移層250進(jìn)行熱處理以使產(chǎn)生相變，如圖4C所示。
接著，在各凹陷部分280中填入一絕緣材料270以使絕緣材料270的頂部與薄膜電致位移層250的頂部一般高，如圖4D所示。
在下一步驟中，在該薄膜電致位移層250的頂上形成一第一薄膜層260，如圖4E所示。
在上述步驟后，第一薄膜層260、薄膜電致位移層250、第二薄膜層240及彈性層230被分別構(gòu)型，從而形成一M×N致動(dòng)機(jī)構(gòu)200的陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200包括一第一薄膜電極265、一薄膜電致位移構(gòu)件255、一第二薄膜電極245和一彈性構(gòu)件235。
如在第一實(shí)施例中一樣，由于各薄膜電致位移構(gòu)件255根薄，在其由壓電材料制成的情況下不需要被極化因?yàn)樵诒∧ぶ聞?dòng)反射鏡301的工作期間可被所施加的電信號(hào)極化。
接著上一步驟，以一薄膜保護(hù)層(未示出)完全覆蓋各致動(dòng)機(jī)構(gòu)200。
然后去除該薄膜待除層220，最后，去除該薄膜保護(hù)層，從而形成該M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300，如圖4F所示。
在以上用于制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡301的陣列300的方法中，位于在連接孔中形成的一部分薄膜電致位移構(gòu)件255的頂上或底上的該絕緣材料防止了各薄膜致動(dòng)反射鏡301中的薄膜電極相互之間發(fā)生電接觸，從而防止了其間的短路。
雖然僅結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的前提下，仍可作出其它的改型和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于使一薄膜致動(dòng)反射鏡中一有源矩陣上的一薄膜電極與一連接端子電連接的方法，該方法包括有以下步驟在該有源矩陣上形成一帶有一空腔的第一層；在該帶有空腔的第一層的頂上形成第二層；在該第二層上形成一連接孔，該連接孔具有內(nèi)表面；在包括該連接孔的內(nèi)表面的第二層的頂上形成薄膜電極，形成一凹陷部分，其內(nèi)表面被該薄膜電極所覆蓋；及在該凹陷部分中填入一種材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成在凹陷部分頂上的材料為金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成在凹陷部分頂上的材料為絕緣材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括有以下步驟在形成該薄膜電極后，在該薄膜電極的頂上形成一薄膜電致位移層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該凹陷部分頂上的材料為絕緣材料。
6.一種用于制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法，其中M及N為整數(shù)，該方法包括有以下步驟提供一包括一基底和一M×N連接端子陣列的有源矩陣；在該有源矩陣的頂上形成一具有一M×N對(duì)空腔陣列的薄膜待除層；在該包括有空腔的薄膜待除層上形成一彈性層；在該彈性層上生成一個(gè)M×N的連接孔陣列，各連接孔具有內(nèi)表面；在該包括有各連接孔的內(nèi)表面的彈性層的頂上形成第二薄膜導(dǎo)，形成導(dǎo)致一凹陷部分的陣列，各凹陷的內(nèi)表面被該第二薄膜層所覆蓋；在各凹陷部分中填入一材料；在第二薄膜層的頂上接續(xù)淀積一薄膜電致位移層及一第一薄膜層；分別對(duì)第一薄膜層、薄膜電致位移層、第二薄膜層和彈性層構(gòu)型，從而形成一致動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移構(gòu)件、一第二薄膜電極及一彈性構(gòu)件；及去除該薄膜待除層，從而形成該M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中形成在凹陷部分上的材料為金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中形成在凹陷部分中的材料為絕緣材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括在形成該致動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列后，形成一覆蓋各致動(dòng)機(jī)構(gòu)的薄膜保護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該第一薄膜層由導(dǎo)電及反光材料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該薄膜電致位移層由壓電材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該薄膜電致位移層由電致伸縮材料制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該第二薄膜層由導(dǎo)電材料制成。
14.一種用于制造M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列的方法，其中M及N為整數(shù)，該方法包括有以下步驟提供一包括一基底及一M×N連接端子陣列的有源矩陣；在該有源矩陣的頂上形成一具有一M×N對(duì)空腔陣列的薄膜待除層；在該包括有空腔的薄膜待除層的頂上形成一彈性層；在該彈性層上形成一M×N連接孔陣列，各連接孔具有內(nèi)表面；在包括各連接孔的內(nèi)表面的彈性層的頂上接續(xù)形成一第二薄膜層和一薄膜電致位移層，形成一凹陷部分陣列，各凹陷部分的內(nèi)表面被該第二薄膜層及該薄膜電致位移層所覆蓋；在各凹陷部分中填入一絕緣材料；在該薄膜電致位移層的頂上形成第一薄膜層；分別對(duì)第一薄膜層、薄膜電致位移層、第二薄膜層及彈性層進(jìn)行構(gòu)型，從而形成一致動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列，各致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移構(gòu)件、一第二薄膜電極及一彈性構(gòu)件；及去除該薄膜待除層，從而形成該M×N薄膜致動(dòng)反射鏡陣列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成該致動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列后，形成一覆蓋各致動(dòng)機(jī)構(gòu)的薄膜保護(hù)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該第一薄膜層由導(dǎo)電及反光材料制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該薄膜電致位移層由壓電材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該薄膜電致位移層由電致伸縮材料制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中該第二薄膜層由導(dǎo)電材料制成。
20.一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜致動(dòng)反射鏡陣列，其中各薄膜致動(dòng)反射鏡包括一有源矩陣及一致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該有源矩陣包括一基底和形成在該基底頂上的連接端子，該致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一第一薄膜電極、一薄膜電致位移構(gòu)件、一第二薄膜電極和一彈性構(gòu)件，該第一及第二薄膜電極分別位于該薄膜電致位移構(gòu)件之上及之下，該陣列包括有一用于將第二薄膜電極與該連接端了電連接的連接孔；及用于防止該第一及第二薄膜電極之間發(fā)生電連接的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的陣列，其中該連接孔形成在該彈性構(gòu)件上。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的陣列，其中該用于防止第一及第二薄膜電極之間發(fā)生連接的裝置位于該第二薄膜電極及該薄膜電致位移構(gòu)件之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的陣列，其中該用于防止第一及第二薄膜電極之間發(fā)生電連接的裝置位于該第一薄膜電極及薄膜電致位移構(gòu)件之間。
全文摘要
一種用于使一薄膜致動(dòng)反射鏡中一有源矩陣上的一薄膜電極與一連接端子電連接的方法，包括有以下步驟在該有源矩陣的頂上形成一具有一空腔的薄膜待除層，其中該空腔圍繞該連接端子；在包括該空腔的薄膜待除層的頂上形成一彈性層；在該彈性層上形成一孔，該孔暴露出該連接端并具有內(nèi)表面；在包括該孔的內(nèi)表面的該彈性層頂上形成該薄膜電極，從而在該薄膜電極與該連接端之間形成電連接；并用絕緣材料填充該孔。該絕緣材料防止各薄膜致動(dòng)反射鏡中的薄膜電極相互之間發(fā)生電接觸，從而防止其間發(fā)生短路。
文檔編號(hào)G02B7/198GK1164663SQ9610643
公開日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1996年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月31日
發(fā)明者閔庸基 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社