薄膜致动的反射镜阵列及其制造方法技术

一种薄膜致动的反射镜阵列，其中的致动结构包括弹性元件，一对导管，带有条纹的第二薄膜电极，薄膜电致偏移元件，和第一薄膜电极。其制造方法包括下述步骤：制备有源原模；沉积薄膜牺牲层；在薄膜牺牲层中，产生许多对空槽阵列；沉积弹性层；沉积第二薄膜层；在第二薄膜层上产生条纹；沉积薄膜电致偏移层和第一薄膜层；摹制第一薄膜层，薄膜电致偏移层，第二薄膜层和弹性层，形成薄膜保护层；去除薄膜牺牲层和薄膜保护层。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学投影系统；更具体地说，涉及系统中用的一种M×N个薄膜致动的反射镜阵列以及它的制造方法。在现有技术的种种视频系统中，已知的光学投影系统能够在大尺度上提供高质量的显示。在这种光学投影系统中，来自灯泡的光线均匀地照射到薄膜致动的反射镜阵列，例如M×N阵列，在那里，每一个反射镜与各自的致动器相连接。致动器由电致偏移材料制成，例如压电材料，或者随所加的电场变形的电致伸缩材料。来自反射镜的反射光束，入射到例如光学障板的孔径上。通过将一个电信号施加到每个致动器，改变每个反射镜相对于入射光束的位置，因而引起来自反射镜的反射光束光路的偏移。随着反射光束光路的变化，每个反射镜的反射光束通过孔径的光量有所变化，由此对光束强度进行调制。经过孔径的被调制光束，通过适当的光学装置，例如投影透镜，照射到投影屏幕上，因而在屏幕上显示一个图象。在附图说明图1A至1G中描述的制造步骤，涉及制造一种M×N薄膜致动的反射镜101阵列100。那里，M和N是整数，是在U.S.Ser.No.08/430,628，名为“THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY”(薄膜致动的反射镜阵列)的未决专利申请中揭示的。制造阵列100的过程，从制备一个有源原模10开始，原模10具有顶端表面并包括基底12，M×N个晶体管阵列(未表示)，和M×N连接端子14阵列。接着的步骤，是在有源原模10的顶端表面形成薄膜牺牲层24，其形成方法是如果薄膜牺牲层24用金属制造，则使用溅射或者汽化的方法，如果薄膜牺牲层24用磷-硅酸盐玻璃(PSG)制造，则采用化学汽相淀积(CVD)或者自旋涂盖的方法，如果薄膜牺牲层24用多硅制造，则采用CVD方法。此后，形成支持层20，包括由薄膜牺牲层24环绕的M×N支持元件22阵列，支持层20形成的方法是使用光刻方法在牺牲层24上产生M×N空槽阵列(未表示)，每个空槽在连接端子14处定位；使用溅射或者CVD方法，在连接端子14处定位的每个空槽中形成支持元件22，如图1A所示。支持元件22由绝缘材料制成。在下一步骤中，用与支持元件22相同的绝缘材料制造的弹性层30，使用可溶凝胶，溅射或者CVD的方法，在支持层20的顶端形成。接着，由金属制造的导管26在每个支持元件22中形成，其方法是首先使用腐蚀方法产生M×N个孔阵列(未表示)，每个孔从弹性层30的顶端延伸到连接端子14的顶端，并且在其中充满金属，从而形成导管26，如图1B所示。在下一步骤中，由导电材料制造的第二薄膜层40，使用溅射的方法，在包括导管26的弹性层30顶端形成。第二薄膜层40，通过在支持元件22中形成的导管26，与晶体管电气相连。然后，由压电材料例如锆钛酸铅(PZT)制造的薄膜电致偏移层50，使用溅射的方法，CVD的方法或多硅的方法，在第二薄膜层40的顶端形成，如图1C所示。在随后的步骤中，薄膜电致偏移层50，第二薄膜层40和弹性层30，被摹制成M×N薄膜电致偏移元件55阵列，M×N第二薄膜电极45阵列，以及M×N弹性元件35阵列，所使用的是光刻或激光修整的方法，直至支持层20露出为止，如图1D所示。每个第二薄膜电极45，通过在每个支持元件22中形成的导管26，与晶体管电气相连，在薄膜致动的反射镜101中起信号电极的作用。下一步，用高温对每个薄膜电致偏移元件55进行热处理，例如对PZT，温度为650℃左右，使其发生相变，由此而形成M×N热处理结构阵列(未表示)。因为被热处理的电致偏移元件55足够薄，在用压电材料制成的情况下，不需要进行极化，因为在薄膜致动的反射镜101工作期间，它能够被施加的电信号极化。在上述步骤之后，在导电材料和光反射材料制造的M×N第一薄膜电极65阵列，在M×N热处理结构阵列中的薄膜电致偏移元件55的顶端形成，首先用溅射的方法，用导电材料和光反射材料制成层60，层60完全覆盖M×N热处理结构阵列的顶端，包括露出的支持层20，如图1E所示，然后，用腐蚀的方法，有选择地除去层60的一部分，得到M×N被致动的反射镜结构111的阵列110，在那里，每个被致动的反射镜结构111，包括一个顶端表面和四个侧表面，如图1F所示。每个第一薄膜电极65，在薄膜致动的反射镜101中，除了起偏移电极的作用以外，也用作反射镜。接着的下一步骤，用薄膜保护层，完全覆盖每个被致动的反射镜结构111的顶端表面和四个侧表面(未表示)。然后，用湿蚀方法，除去支持层20中的薄膜牺牲层24。最后，除去薄膜保护层，由此而形成M×N薄膜致动的反射镜101阵列100，如图1G所示。上面所描述的阵列100以及其制造方法存在某些缺陷。首先，在每个薄膜致动的反射镜101工作期间，由于其中的薄膜电致偏移元件55和弹性元件35之间产生的应力，使阵列100的光学效率降低。其间所产生的应力将会在第一薄膜电极65上引起裂纹，或者甚至在某些情况下迫使第一薄膜电极65从薄膜致动的反射镜101上剥离。再者，应力将使薄膜电致偏移元件54弯曲，并因此使与其顶端接触的第一薄膜电极65以不规则的方式弯曲，使阵列100的总体光学效率降低。因此，本专利技术的主要目的，是提供一种用于光学投影系统的M×N薄膜致动的反射镜阵列，其中，每一个薄膜致动的反射镜，能消除薄膜电致偏移元件和弹性元件之间产生的应力。本专利技术的另一个目的，是提供这种M×N薄膜致动的反射镜阵列的制造方法。根据本专利技术的一个目标，提供一种用于光学投影系统的M×N薄膜致动的反射镜阵列，其中M和N是整数，阵列包括一个有源原模，这个原模包括一个带有M×N对连接端子阵列的基体，和一个M×N晶体管阵列，其中每一对连接的端子与晶体管阵列中的一个相应的晶体管电气相连；一个M×N致动结构阵列，每个致动结构具有一个致动部分和一个光反射部分，并包括一个弹性元件，一对导管，一个被条纹界定为两个部分的第二薄膜电极，一个薄膜电致偏移元件和一个第一薄膜电极，第一和第二薄膜电极分别被设置在薄膜电致偏移元件的顶端和底端，弹性元件被设置在第二薄膜电极的下面，其中，第二薄膜电极中的由条纹界定的两个部分，分别与每个致动结构的致动部分和光反射部分相对应，第二薄膜电极的与每个致动结构中的致动部分相对应的部分，通过导管和连接端子，与晶体管电气相连，因而在每个致动结构中起信号电极的作用，而第一薄膜电极在每个致动结构中起反射和偏移电极的作用。根据本专利技术的另一个目标，提供用于光学投影系统的M×N薄膜致动反射镜阵列的制造方法，这一方法包括的步骤是制备一个有源原模，包括具有M×N对连接端子阵列的基体和M×N晶体管阵列，其中每一对的连接端子与晶体管阵列中的一个相应的晶体管电气相连；在有源原模的顶端沉积一个薄膜牺牲层；在薄膜牺牲中产生M×N对空槽阵列，每个成对的空槽定位于连接端子的顶端；在包含空槽的薄膜牺牲层的顶端，用绝缘材料沉积一个弹性层；在弹性层中形成M×N对导管，每一对导管从弹性层的顶端延伸到连接端子的顶端；在包含导管的弹性层的顶端，用导电材料形成一个第二薄膜层；在第二薄膜层上，产生许多平行的间隔相同的条纹，在那里，这些条纹使弹性层露出，从而将第二薄膜界定为相应数目的物理意义上分离的区域；在第二薄膜层的顶端，相继地沉积一个薄膜电致偏移层和一个第一薄膜层，其中，第一薄膜层用导电和光反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学投影系统的Ｍ×Ｎ薄膜致动的反射镜阵列，其中，Ｍ和Ｎ是整数，阵列包括：一个有源原模，这个原模包括一个带有Ｍ×Ｎ对连接端子的阵列和一个Ｍ×Ｎ晶体管阵列，其中，每一对的连接端子与晶体管阵列中的一个相应的晶体管电气相连；一个Ｍ× Ｎ致动结构阵列，每个致动结构具有一个致动部分和一个光反射部分，并包括一个弹性元件，一对导管，一个被条纹界定为两个部分的第二薄膜电极，一个薄膜电致偏移元件，和一个第一薄膜电极，第一和第二薄膜电极分别被设置在薄膜电致偏移元件的顶端和底端，弹性元件被设置在第二薄膜电极的下面，其中，第二薄膜电极中的由条纹界定的两个部分，分别与每个激励结构的致动部分和光反射部分相对应，第二薄膜电极与每个致动结构中的致动部分相对应的部分，通过导管和连接端子，与晶体管电气相连，因而在每个致动结构中起信号电极的作用，而第一薄膜电极在每个致动结构中起反射镜和偏移电极的作用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：池政范，闵庸基，
申请(专利权)人：大宇电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]