CN101316790A - 制造具有高对比率的反射空间光调制器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制造具有高对比率的反射空间光调制器的方法。通过将诸如支撑柱和可动铰链之类的非反射元件布置在像素的反射表面后面，可以增强空间光调制器器件所提供的对比度。根据一个实施例，由牺牲层中的间隙所限定的反射材料的一体的肋将反射表面悬挂在下层的包含铰链的层之上。根据可替换的实施例，由在诸如氧化物之类的介入层中形成的间隙将反射表面与下层铰链分离。在任一实施例中，将相邻像素区域分离的壁可以在反射表面之下凹进，以进一步减少对入射光的不期望的散射并从而增强对比度。

Description

制造具有高对比率的反射空间光调制器的方法

技术领域

本发明涉及制造具有高对比率的反射空间光调制器的方法。

背景技术

空间光调制器(SLM)在光信息处理、投影显示器、视频和图形监视器、电视和电子照相印刷领域中具有众多应用。反射SLM是以空间图案对入射光进行调制从而反射与电或光输入相对应的图像的器件。可以在相位、强度、偏振态或偏转方向方面调制入射光。反射SLM通常包括能够反射入射光的可寻址图像元素(像素)的区域或二维阵列。源像素数据首先被相关控制电路处理，然后被加载到像素阵列中，一次一帧。

SLM器件通常由以像素阵列形式布置的多个可动反射元件制成。所产生的器件的性能部分地取决于从像素区域反射的光的强度与背景的强度之间的对比度。背景光的强度可以通过反光表面而非像素元的存在而被增强。

因此，本领域中需要制造SLM器件的经改进的方法和形成SLM器件的方法，这些SLM器件可以在所产生的图像与背景光强度之间产生更高的对比度。

发明内容

通过将诸如支撑柱和可动铰链之类的非反射元件布置在像素的反射表面后面，可以增强空间光调制器器件所提供的对比度。根据一个实施例，由牺牲层中的间隙所限定的反射材料的肋将反射表面悬挂在下层的包含铰链的层之上。根据可替换的实施例，由在诸如氧化物之类的介入层中形成的间隙，将反射表面与下层铰链分离。在任一实施例中，将相邻像素区域分离的壁可以在反射表面之下凹进，以进一步减少对入射光的不期望的散射并从而增强对比度。

根据本发明的一种用于制造反射像素的方法的一个实施例包括：提供带有导电层并且由CMOS衬底上的下层柱支撑的硅层，并且在第一光刻胶掩模的间隙中刻蚀穿导电层和硅层以限定与硅层中的可动铰链部分相邻的开口。在由导电层上的被图案化的第二光刻胶掩模所限定的过孔中沉积反射材料；并且去除第二光刻胶掩模以留下反射材料，反射材料被过孔的此前位置处的凸出物支撑在导电层和铰链之上。

根据本发明的一种用于制造反射像素的方法的一个实施例包括：提供由CMOS衬底上的下层柱支撑的硅层，在硅层上形成电介质层，并且在第一光刻胶掩模的间隙中刻蚀穿电介质层和硅层以限定与硅层中的可动铰链部分相邻的开口。去除可动铰链上的电介质层，并且在开口中形成光刻胶材料。在电介质和光刻胶材料上沉积反射材料，并且去除光刻胶材料以留下反射材料，反射材料与可动铰链间隔开。

根据本发明的一种反射结构的一个实施例包括柱之上的可动堆叠物和具有电极的下层CMOS衬底。可动堆叠物包括限定可动铰链部分的硅层和被支撑在可动铰链上的反射表面。

通过参考下面的结合附图进行阅读的详细描述，本发明的这些和其他目的和特征以及获得这些和其他目的和特征的方式对于本领域技术人员而言将变得显而易见，并本发明本身将被最好地理解。

附图说明

图1是图示根据本发明一个实施例的空间光调制器的总体结构的图。

图2a和2b是单个微镜的透视图。

图3a和3b是示出微镜阵列的顶部和侧面的透视图。

图4a和4b是示出微镜阵列的底部和侧面的透视图。

图5a和5b是微镜阵列的俯视图。

图6a和6b是微镜阵列的仰视图。

图7a-7d是示出微镜阵列的可替换实施例的单个微镜的顶部、底部和侧面的透视图。

图8a-8d是示出可替换微镜阵列的顶部和底部的透视图。

图9a是图示如何制造空间光调制器的优选实施例的流程图。

图9b至9j是更详细地图示空间光调制器的制造的框图。

图10更详细地图示掩模的生成和在第一衬底中形成空腔的刻蚀。

图11是形成于第二衬底上的电极的一个实施例的透视图。

图12是示出第一衬底上的微镜阵列位于第二衬底上的电极和其他电路上方的透视图。

图13图示用于刻蚀第一衬底的上表面的掩模的简化实施例。

图14是粘合在一起的两个衬底的一部分的剖面。

图15A示出根据本发明的空间光调制器(SLM)的反射像素元的一个实施例的简化平面图。

图15B示出图15A的反射像素元的沿B-B′线的剖视图。

图15C示出图15A的反射像素元的沿C-C′线的剖视图。

图15D示出在去除反射像素的情况下，图15A的反射像素元的衬底部分的平面图。

图15E示出图15D的衬底的沿E-E′线的剖视图。

图15F-15N示出根据本发明的用于制造SLM器件的工艺流程的一个实施例的简化剖视图。

图16A-16F示出根据本发明的用于制造SLM器件的工艺流程的可替换实施例的简化透视图。

具体实施方式

空间光调制器概述：

图1是图示根据本发明一个实施例的SLM 100的总体结构的图。

反射空间光调制器(“SLM”)100具有可偏转镜202的阵列103。通过在一个镜与相应电极126之间施加电压偏置，可以选择性地偏转该镜202。每个镜202的偏转控制了从光源反射到视频显示器的光。因此，对镜202的偏转进行的控制允许射到该镜202上的光以选定的方向反射，从而允许控制视频显示器中的像素的外观。

所图示的实施例具有三层。第一层是具有多个可偏转的微镜202的镜阵列103。在一个优选实施例中，微镜阵列103是由第一衬底105制造的，第一衬底105是诸如单晶硅之类的单一材料。

第二层是具有用于控制微镜202的多个电极126的电极阵列104。每个电极126与微镜202相关并且控制该微镜202的偏转。寻址电路允许选择单个电极126来控制与该电极126相关的特定微镜202。

第三层是控制电路106的层。该控制电路106具有寻址电路，寻址电路允许控制电路106控制施加到选定电极126的电压。这允许控制电路106经由电极126来控制镜阵列103中的镜202的偏转。通常，控制电路106还包括显示控制器108、线路存储缓冲器110、脉宽调制阵列112以及用于视频信号120和图形信号122的输入。微控制器114、光学器件控制电路116和闪存118可以是与控制电路106相连的外部部件，或者在一些实施例中可以包括在控制电路106中。在各种实施例中，上面列出的控制电路106的部件中的一些可以是不存在的、可以在分离的衬底上并与控制电路106相连，或者其他附加部件可以存在，作为控制电路106的一部分或者与控制电路106相连。

在一个实施例中，第二层104和第三层106都是在单个第二衬底107上利用半导体制造工艺制造的。也就是说，第二层104不一定是分离并在第三层106上方的。相反，术语“层”用于帮助将空间光调制器100的不同部件概念化。例如，在一个实施例中，电极的第二层104被制造在控制电路106的第三层顶上，这两者都被制造在单个第二衬底107上。也就是说，在一个实施例中，电极126以及显示控制器108、线路存储缓冲器110和脉宽调制阵列112都被制造在单个衬底上。与将显示控制器108、线路存储缓冲器110和脉宽调制阵列112制造在分离衬底上的传统的空间光调制器相比，将控制电路106的数个功能部件集成在同一衬底上提供了改善的数据传输速率的优点。而且，在单个衬底107上制造电极阵列104的第二层和控制电路106的第三层提供了制造简单和廉价以及最终产品紧凑的优点。

在制造层103、104和106之后，将其粘合(bond)在一起以形成SLM 100。具有镜阵列103的第一层覆盖第二层104和第三层106。镜阵列103中的镜202以下的面积确定了在第一层103之下有多少空间用于电极126以及寻址和控制电路106。在镜阵列103中的微镜202之下存在有限的空间来容纳电极126以及形成显示控制器108、线路存储缓冲器110和脉宽调制阵列112的电子部件。本发明使用允许创建小特征尺寸的制造技术(下面将更全面地描述)，例如允许制造0.18微米的特征的工艺和允许制造0.13微米或更小的特征的工艺。传统的空间光调制器是通过不允许这样小特征的制造工艺制造的。通常，传统的空间光调制器是通过将特征尺寸限制于大约1微米或更大的制造工艺制造的。因此，本发明允许在镜阵列103的微镜之下的有限面积中制造多得多的电路器件，例如晶体管。这允许诸如显示控制器108、线路存储缓冲器110和脉宽调制阵列112之类的项目在与电极126相同的衬底上集成。在与电极126相同的衬底107上包括这种控制电路106改善了SLM 100的性能。

在其他实施例中，电极126和控制电路的部件的各种组合可以被制造在不同衬底上并被电连接。

镜：

图2a是单个微镜202的透视图。在一个优选实施例中，微镜202是由诸如单晶硅之类的单一材料的晶片制造的。因此，这种实施例中的第一衬底105是单晶硅的晶片。从单一晶片制造微镜202大大简化了镜202的制造。而且，单晶硅可以被抛光以创建光滑镜面，这些光滑镜面的表面粗糙度比沉积膜的表面粗糙度光滑一个数量级。由单晶硅制造的镜202机械上是刚性的，这防止了不希望的镜面弯曲或扭曲，并且，由单晶硅制造的铰链是耐用的、灵活的并且可靠的。在其他实施例中，可以使用其他材料而不是单晶硅。一种可能性是给微镜202使用另一种类型的硅(例如，多晶硅或者无定形硅)，或者甚至完全由金属(例如，铝合金或者钨合金)来制造镜202。

微镜202具有顶部镜板204。该镜板204是微镜202中通过在镜202与相应电极126之间施加电压偏置而被选择性地偏转的部分。在一个实施例中，尽管其他形状和尺寸也是可能的，但是该反射镜板204的形状基本为方形，并且大约为15微米乘以15微米，大约面积为225平方微米。在一个优选实施例中，微镜阵列103的大部分的表面积由微镜202的镜板204的面积构成。

镜板204具有反射表面，该反射表面以通过镜板204的偏转所确定的角度来反射来自光源的光。该反射表面可以与制造微镜202的材料相同，在这种情况下，镜板204的表面被抛光至提供期望的反射率级别的光滑度。可替换地，在微镜202的制造之后，诸如铝之类的一层反射材料可以被加至镜板204的表面。由于在优选实施例中，微镜阵列103的大部分表面积由微镜的镜板204的面积构成，并且镜板204具有反射表面，因此微镜阵列103的大部分表面积是反射性的并且能够以选定的角度来反射光。因此，SLM 100具有大的填充率并且高效地反射入射光。

镜板204通过连接器216与扭转簧铰链206相连。扭转簧铰链206与将扭转簧206保持在适当位置的隔离物支撑框架210相连。注意，在镜板204、铰链206与隔离物支撑框架210之间也可以使用其他弹簧和连接方案。当诸如静电力之类的力被通过在镜202与相应电极126之间施加电压而被施加到镜板204时，扭转簧铰链206允许镜板204相对于隔离物支撑框架210围绕隔离物支撑框架210的壁之间的轴旋转。这种旋转产生了用于在选定方向上反射光的角偏转。在一个实施例中，这种旋转围绕基本与铰链的长轴共线的轴而发生。在一个优选实施例中，扭转簧铰链206具有“垂直”对准。也就是说，铰链206的宽度222小于铰链的深度(与镜板204表面垂直)。铰链的宽度通常在0.1微米至0.5微米之间，并且在一个实施例中大约为0.2微米。铰链的这种“垂直”对准用于帮助将镜阵列103的表面上的非反射表面最小化，并且保持高的填充率。同样在一个优选实施例中，所述

隔离物支撑框架210将镜板204与电极和寻址电路分离，以使得镜板204可以在不接触下面的电极和其他电路的情况下向下偏转。在一个实施例中，隔离物支撑框架210包括隔离物壁，隔离物壁通常不是与隔离物支撑框架210的其余部分分离的部件。这些壁帮助限定隔离物支撑框架210的高度。隔离物210的高度是基于镜板204与电极126之间的期望间隔以及电极的外形设计来选择的。更大的高度允许镜板204的更多偏转和更大的最大偏转角。更大的偏转角提供更好的对比率。在一个实施例中，镜板204的最大偏转角是20度。隔离物支撑框架210还为铰链206提供支撑，并且将镜板204与镜阵列103中的其他镜板204间隔开。隔离物支撑框架210具有隔离物壁宽212，隔离物壁宽212在和镜板204与支撑框架210之间的间隙相加时，基本等于相邻微镜202的相邻镜板204之间的距离。在一个实施例中，隔离物壁宽212是1微米或更小。这将镜板204紧密放置在一起以增大镜阵列103的填充率。

在一些实施例中，微镜202包括在板204已经向下偏转至预定角度时阻止镜板204偏转的元件。通常，这些元件包括运动阻止物(motionstop)和着陆端(landing tip)。当镜面204偏转时，镜板204上的运动阻止物接触着陆端。当这种情况发生时，镜板204不能再偏转。存在数种用于运动阻止物和着陆端的可能配置。在一个实施例中，在隔离物框架210的与铰链侧相对一侧上制造着陆端。镜板204的最大倾斜角将由隔离物框架210上的着陆端来限制，着陆端阻止镜板204的向下机械运动。具有固定最大倾斜角简化了对空间光调制器100的控制，从而在已知方向上反射入射光。

在另一个实施例中，与第二衬底107上的电极126一同制造着陆端。本实施例的着陆端可以由诸如二氧化硅之类的绝缘体制造，以防止镜板204与电极126之间的短路。在本实施例中，镜板204的最大倾斜角由镜板204接触第二衬底107上的着陆端时的角度来限制。隔离物210的高度影响该角度；较高的隔离物210比较低的隔离物210允许更大的角度。第二衬底107上的着陆端可以是突出的凸点(bump)，突出的凸点减小了实际接触的总表面积。可以将这些凸点与镜板204保持相同的电位以避免焊接接触。

在另一个实施例中，镜板204与铰链206之间的间隙被精确制造，以使得当镜板204倾斜至预定角度时，板204的接近铰链206的拐角将接触铰链206的末端，这些末端充当机械阻止物。这种情况的发生是因为铰链206的连接至镜板204的部分与镜板204一起偏转，而铰链206的接近支撑壁210的部分保持相对未偏转。例如，在扭转铰链206的高度是1微米的情况下，支撑壁与铰链206之间的0.13微米的间隙将使得镜板204的最大倾斜角为15度。

在一个优选实施例中，运动阻止物和着陆端都与镜202的其余部分由相同材料制成，并且都由第一衬底105制造。在该材料是单晶硅的实施例中，运动阻止物和着陆端因此由具有长功能寿命的硬材料制成，这允许镜阵列103使用较长时间。而且，因为单晶硅是硬材料，所以可以在运动阻止物与着陆端接触面积很小的情况下制造运动阻止物和着陆端，这大大减小了粘附力并且允许镜板204自由偏转。而且，这意味着运动阻止物和着陆端保持为相同电位，这防止了在运动阻止物和着陆端处于不同电位的情况下通过焊接和电荷注入工艺所发生的粘附。

图2b是图示包括支撑壁210、镜板204、铰链206和连接器216的单个微镜202的下侧的透视图。

图3a是示出具有九个微镜202-1至202-9的微镜阵列103的顶部和侧面的透视图。尽管图3a示出具有三行三列、总共九个微镜202的微镜阵列103，但是其他大小的微镜阵列103也是可以的。通常，每个微镜202对应于视频显示器上的一个像素。因此，具有更多微镜202的更大阵列103给视频显示器提供了更多像素。由于镜阵列103中的铰链206都平行地面向一个方向，因此光源在阵列103中的镜202处被沿着一个方向进行导向，以被反射以在视频显示器上形成投影图像。

如图3a所示，微镜阵列103的表面具有大的填充率。也就是说，微镜阵列103的大部分表面由微镜202的镜板204的反射表面构成。微镜阵列103只有非常小的表面是非反射的。如图3a所图示，微镜阵列103表面的非反射部分是微镜202的反射表面之间的区域。例如，镜202-1与202-2之间的区域的宽度由隔离物壁宽212以及镜202-1和202-2的镜板204与支撑壁210之间的间隙的宽度之和来确定。可以使间隙和隔离物壁宽212与制造工艺所支持的特征尺寸一样小。因此，在一个实施例中，间隙是0.2微米，在另一个实施例中，间隙是0.13微米。随着半导体制造工艺允许更小的特征尺寸，隔离物壁210和间隙的尺寸可以减小以允许更高的填充率。图3b是详细示出图3a的镜阵列103的一个镜202的透视图。本发明的实施例允许85％、90％或者甚至更高的填充率。

图4a是示出图3所示的微镜阵列103的底部和侧面的透视图。如图4a所示，微镜202的隔离物支撑框架210限定镜板204之下的空腔。这些空腔为镜板204向下偏转提供空间，并且还允许镜板204之下的大区域用于放置具有电极126的第二层104和/或具有控制电路106的第三层。图4b是详细示出图4a的镜阵列103的一个镜202的透视图。

图5a是图3a和4a所示的具有九个微镜202-1至202-9的微镜阵列103的俯视图。例如，对于微镜202-1，图5a图示了镜板204、隔离物支撑框架210、扭转簧铰链206和将镜板204与扭转簧206相连的连接器216。与上面关于图3a所述一样，图5a也清楚地图示出微镜阵列103具有大的填充率。微镜阵列103的大部分表面由微镜202-1至202-9的反射表面构成。图5a清楚地图示出如何由反射镜板204的面积和镜板204的反射表面之间的面积来确定填充率。在一个实施例中，镜板204的反射表面之间的面积大小由制造工艺的特征尺寸界限来限制。这确定了镜板204与隔离物壁210之间的间隙可以制造为多小，以及隔离物壁210可以制造为多厚。注意，尽管图2所示的单个镜202被描述为具有其自己的隔离物支撑框架210，但是在诸如镜202-1和202-2之类的镜之间通常没有两个分离的邻接隔离物壁210。相反，镜202-1与202-2之间通常存在支撑框架210的一个实体隔离物壁。图5b是详细示出图5a的镜阵列103的一个镜202的透视图。

图6a是如图3至5所示的具有九个微镜202-1至202-9的微镜阵列103的仰视图。图6a示出镜板204的底部以及隔离物支撑框架210、扭转簧206和连接器216的底部。在许多实施例中，镜板204之下的面积足够大以允许对电极126和控制电路106的最佳设计和放置以及用于容纳可能的镜着陆端的空间。图6b是详细示出图6a的镜阵列103的一个镜202的透视图。

如图5a和6a可见，垂直于镜板204的光只有非常少可以经过微镜阵列103以到达微镜阵列103之下的任何电极126或控制电路106。这是因为隔离物支撑框架210、扭转簧206、连接器216和镜板204对微镜阵列103之下的电路提供了几乎完全的覆盖。而且，由于隔离物支撑框架210将镜板204与微镜阵列103之下的电路分离，因此以非垂直角度传播到镜板204并经过镜板204的光可能射到隔离物支撑框架210的壁，但不到达微镜阵列103之下的电路。由于几乎没有入射到镜阵列103上的强光到达电路，因此SLM 100避免了与射到电路上的强光相关的问题。这些问题包括入射光使电路变热和入射光光子对电路元件充电，这两个问题都可能使得电路误动作。

在图3-6中，微镜阵列103中的每个微镜202在相同一侧具有扭转簧206。在一个可替换实施例中，微镜阵列103中的不同微镜202在不同侧具有扭转簧206。例如，返回到图3a，镜202-1和202-3可以如图所示在同一侧具有簧206。相比之下，镜202-2可以在不同侧具有簧206，以使得镜202-2的簧206垂直于镜202-1和202-3的簧206。这允许不同微镜202-1和202-2的镜板204以不同方向偏转，这给予整个镜阵列103多于一个的可控自由度。在该可替换实施例中，两个不同光源(例如，具有不同彩色光的光源)可被朝着微镜阵列103导向，并且被微镜阵列103中的微镜202分别地、选择性地重导向，在视频显示器上形成图像。在这种实施例中，可以使用多个微镜202将来自多个光源的光反射至视频显示器的同一像素。例如，两个不同的彩色光源可被沿着不同方向朝镜阵列103导向，并被阵列103反射，以在视频显示器上形成多色图像。在第一侧具有扭转簧206的微镜202-1和202-3控制第一光源向视频显示器的反射。诸如微镜202-2之类的在不同的第二侧具有扭转簧206的微镜控制第二光源向视频显示器的反射。

图7a是根据本发明的可替换实施例的微镜702的透视图。本实施例中的扭转簧206被相对于隔离物支撑框架210对角地定向，并将镜板204分成两部分或两侧：第一侧704和第二侧706。两个电极126与镜702相关，一个电极126用于第一侧704并且一个电极126用于第二侧706。这允许任一侧704、706被吸引至下面的电极126之一并且向下枢转，并且与图2-6所图示的镜相比，针对同一支撑壁210提供更大的全范围角运动。图7b是镜702的更详细视图并且图示出镜板204、铰链206和支撑壁210。图7c和7d图示了单个镜702的下侧和镜702的内角部的更详细视图。在其他实施例中，铰链206可以基本平行于镜板204的各侧之一而不是处于对角关系，但仍然被布置为使得将镜板204分为两部分704、706。

图8a至8d是由图7a至7d所述的多个微镜702组成的镜阵列的各种透视图。图8a和8b图示镜702阵列的顶部和阵列中的一个镜702的更详细视图。图8c和8d图示镜702阵列的下侧和阵列中的一个镜702的更详细视图。

根据本发明的特定实施例涉及表现出高对比率的微镜阵列体系结构。下面在题为“高对比率阵列体系结构”的部分中描述这些实施例。

空间光调制器的制造：

图9a是图示如何制造空间光调制器100的一个优选实施例的流程图。图9b至9g是更详细地图示空间光调制器100的制造的框图。总的来说，在第一衬底105上部分地制造微镜202。另外在第二衬底107上制造电极、寻址电路和控制电路中的一些或全部。然后将第一衬底105和第二衬底107粘合在一起。将第一衬底105打薄，然后是光刻和刻蚀步骤。然后，微镜202的制造完成。包括封装在内的最后步骤完成了空间光调制器100。在一个实施例中，镜阵列103是仅利用各向异性干刻蚀方法由单晶硅的晶片制造的，仅进行两次刻蚀来制造镜阵列103，并且电路是利用标准CMOS工艺制造的。这提供了制造SLM 100的简单且廉价的方式。

传统的空间光调制器是利用包括刻蚀、结构层的沉积、牺牲层的沉积和去除在内的表面微细加工工艺制造的。这些传统的MEMS制造工艺导致低成品率、低一致性，并且产生约为1微米或更大的特征尺寸。相比之下，本发明的一个实施例使用这样的半导体制造工艺：这些半导体制造工艺不包括牺牲层、具有高得多的成品率并且允许创建0.13微米或更小的特征。

参考图9a，生成(902)第一掩模以最初部分地制造微镜202。该掩模限定了要从第一衬底105的一侧刻蚀什么来在微镜阵列103的下侧上形成空腔，这些空腔限定了隔离物支撑框架210和支撑柱208。可以使用诸如光刻之类的标准工艺在第一衬底上形成掩模。如前所述，在一个优选实施例中，微镜202由诸如单晶硅之类的单一材料形成。因此，在一个优选实施例中，第一衬底105是单晶硅的晶片。注意，在单个晶片上通常制造多个将用于多个SLM 100中的微镜阵列103，稍后将该晶片分离。所制造的用于创建微镜阵列103的结构通常大于CMOS电路中使用的特征，因此，利用已知的用于制造CMOS电路的工艺可以较容易地形成微镜阵列103。图9b是图示制造之前的第一衬底105的侧视图。衬底105最初包括器件层938、绝缘氧化物层936和处理衬底934，器件层938是制造镜阵列103所用的材料。图9c是图示了上面具有掩模的第一衬底105的侧视图。

在生成(902)掩模之后，在优选实施例中，对第一衬底105进行各向异性离子刻蚀(904)，以在镜板204之下形成空腔。以另一种方式而言，针对每一个微镜202在第一衬底中形成“阱”。除各向异性离子刻蚀之外的其他方法也可以用于形成空腔或“阱”，例如湿法刻蚀或等离子刻蚀。图9d是示出刻蚀了空腔的第一衬底105的框图。

与镜板204之下的空腔的制造分开，在第二衬底107上制造电极126和控制电路106。第二衬底107可以是诸如石英之类的透明材料或者另一种材料。如果第二衬底是石英，则与晶体硅相比，可以由多晶硅来制成晶体管。可以利用标准CMOS制造工艺来制造(906)电路。例如，在一个实施例中，在第二衬底107上所制造(906)的控制电路106包括存储单元阵列、行地址电路和列数据加载电路。存在许多制造执行寻址功能的电路的不同方法。通常所知的DRAM、SRAM和锁存器件都可以执行寻址功能。由于镜板204的面积对于半导体规模而言可以较大(例如，镜板204可以具有225平方微米的面积)，因此在微镜202之下可以制造复杂的电路。可能的电路包括但不限于用于存储时序像素信息的存储缓冲器、用于通过以不同的电压电平驱动电极126来补偿镜板204与电极126分离距离的可能的不一致性的电路、以及用于执行脉宽调制转换的电路。

该控制电路106被覆盖以诸如氧化硅或氮化硅之类的钝化层。接下来，沉积金属化层。在一个实施例中，该金属化层被图案化并被刻蚀以限定电极126和偏置/复位总线。电极126在制造期间被放置为使得一个或多个电极126对应于每个微镜202。与第一衬底105一样，通常在第二衬底107上制造(906)用于多个SLM 100的多组电路，稍后将其分离。

接下来，将第一和第二衬底粘合(910)在一起。第一衬底105的具有空腔的一侧与第二衬底的具有电极的一侧粘合。对准衬底105和107以使得第二衬底107上的电极处于适当的位置以控制微镜阵列103中的微镜202的偏转。在一个实施例中，通常利用双焦显微镜、通过将第一衬底105上的图案与第二衬底107上的图案对准来光学对准这两个衬底105和107，并且通过诸如阳极键合或共晶键合之类的低温键合方法将这两个衬底105和107粘合在一起。对于制造(906)，存在许多可能的可替换实施例。例如，可以使用热塑性塑料或者电介质旋涂玻璃粘合材料，以使得将衬底105和107以热-机械方式粘合。图9e是示出粘合在一起的第一衬底105和第二衬底107的侧视图。

在将第一衬底105和第二衬底107粘合在一起之后，第一衬底105的未被刻蚀的表面被打薄(912)至期望厚度。首先，如图9f所示，通常通过磨削(grind)或刻蚀来去除处理衬底934。然后去除氧化物936。然后，如果必要的话，则将器件层938打薄或抛光。在一个实施例中，这种打薄是通过将衬底105机械磨削至使得第一衬底105的所制造的“阱”的底部与相对一侧表面之间厚度接近微镜202的期望厚度来完成的。在一个实施例中，这种通过机械磨削获得的厚度大约是5微米。然后通过机械精细抛光或化学机械抛光将衬底105抛光至第一衬底105的“阱”的底部与相对一侧表面之间所期望的厚度。该厚度限定了镜板204的厚度。在一个实施例中，该期望厚度小于约1微米或更小。图9g是示出在第一衬底105被打薄之后，粘合的第一衬底105和第二衬底107的侧视图。

接下来，创建微镜202的反射表面。这可以通过抛光(913)第一衬底105以使得第一衬底105的表面是反射性的来完成。也可以在第一衬底105上沉积(914)反射材料层以创建反射表面。也可以使用用于创建反射表面的其他方法。

在一个实施例中，沉积(914)铝反射层。第一衬底105的打薄后的表面被涂敷大约10nm的钛种子薄膜。然后，沉积大约30nm厚的铝层以形成在大部分可见光谱区具有95％以上的反射率的反射层。图9h是示出沉积的反射层932的侧视图。

第一衬底105的反射表面然后被掩模，并且在优选实施例中被以较高的高宽比进行各向异性离子刻蚀(916)，以完成微镜阵列103的形成并释放镜板204。这种第二刻蚀限定了镜板204、扭转簧铰链206和连接器216。因此，仅利用对第一衬底105的两次刻蚀来制造微镜202。这大大降低了制造微镜202的成本。图9i是示出覆盖有掩模933的第一衬底105的表面的框图，图9j是示出在第二刻蚀之后的包括镜板204、铰链206、隔离物支撑框架210和电极126的空间光调制器100的框图。

在一些实施例中，铰链206被部分地刻蚀以从镜板204的表面凹进。而且，在一些实施例中，在进行了限定镜板204、扭转簧铰链206和连接器216的第二刻蚀之后，沉积反射表面。这种反射层例如可以通过以某个角度向下蒸发铝来沉积，所述角度使得该角度的水平向量是从镜板204至铰链206。通过这样的角度，如果铰链206被刻蚀为从镜板204的表面凹进，则可以在凹进的铰链206的表面上沉积基本无反射的涂层，以将扭转铰链206的表面对入射光的光散射最小化。例如可以在电子枪热蒸发器的反应室中以每秒一纳米的沉积速率来进行蒸发。

在一些实施例中，通过遮盖层(capping layer)来保护微镜阵列103，该遮盖层可以包括一片玻璃或其他透明材料。在一个实施例中，在微镜阵列103的制造期间，在第一衬底105上所制造的每个微镜阵列103的周边附近保留轮缘(rim)。为了保护微镜阵列103中的微镜202，将一片玻璃或其他透明材料与所述轮缘粘合(918)。该透明材料保护微镜202不受实体损害。在一个可替换实施例中，利用光刻在玻璃板上的光敏树脂层中产生轮缘的阵列。然后对轮缘的上边缘涂敷环氧树脂，并且将玻璃板对准并将其附接到完成的反射SLM 100。

如上所述，可以由两个衬底105和107制造多个空间光调制器100；在第一衬底105中可以制造多个微镜阵列103，并且可以在第二衬底107中制造多组电路。制造多个SLM 100提高了空间光调制器100制造工艺的效率。然而，如果一次制造多个SLM 100，则必须将其分离成个体的SLM100。存在许多方法来分离每个空间光调制器100并且使之可用。在第一方法中，将每个空间光调制器100与组合衬底105和107上的其余SLM100简单地管芯分离(920)。然后利用标准封装工艺来封装(922)每个分离后的空间光调制器100。

在第二方法中，在SLM 100被分离之前执行晶片级芯片规模封装以将每个SLM 100包封到分离的空腔中并且形成电引脚。这进一步保护了反射性的可偏转元件并且降低了封装成本。在该方法的一个实施例中，将第二衬底107的背侧与焊接凸点粘合(924)。然后刻蚀(926)第二衬底107的背侧以暴露在第二衬底107上制造电路期间所形成的金属连接器。接下来，在金属连接器与焊接凸点之间沉积(928)导线以将这两者电连接。最后，多个SLM被管芯分离(930)。

图10更详细地图示了掩模1000的生成(902)和在第一衬底中形成空腔的刻蚀(904)。在优选实施例中，第一衬底是单晶硅的晶片。在第一衬底上沉积氧化物并将其图案化。这产生图10所示的图案，其中，区域1004是防止衬底之下被刻蚀的氧化物，并且区域1002是所暴露的衬底的区域。所暴露的衬底的区域1002将被刻蚀以形成空腔。未被刻蚀的区域1004保留并且形成隔离物支撑柱208和隔离物支撑框架210。

在一个实施例中，在具有分别以100sccm、50sccm和10sccm的流动速率流动的SF₆、HBr和氧气的反应离子刻蚀室中刻蚀衬底。操作压力的范围在10至50mTorr，偏置功率是60W，并且源功率是300W。在另一个实施例中，在分别以100sccm、50sccm和10sccm的流动速率流动的Cl₂、HBr和氧气的反应离子刻蚀室中刻蚀衬底。在这些实施例中，刻蚀工艺在空腔深约3-4微米时停止。该深度是利用原位(in-situ)刻蚀深度监视(例如，原位光学干涉仪技术)或者通过对刻蚀速率进行计时来测量的。

在另一个实施例中，通过各向异性反应离子刻蚀工艺在晶片中形成空腔。晶片被放置在反应室中。分别以100sccm、50sccm和20sccm的总流动速率将SF₆、HBr和氧气引入到反应室中。在50mTorr的压力下使用50W的偏置功率设置和105W的源功率大约5分钟。然后利用在1mTorr的压力下利用20sccm的背侧氦气流来冷却晶片。在一个优选实施例中，刻蚀工艺在空腔深约3-4微米时停止。该深度是利用原位刻蚀深度监视(例如，原位光学干涉仪技术)或者通过对刻蚀速率进行计时来测量的。

图11是形成于第二衬底107上的电极126的一个实施例的透视图。在本实施例中，每个微镜202具有相应电极126。在该图示的实施例中的电极126被制造得高于第二衬底107上的其余电路。如图11所示，电极126的侧面上的材料以有些像金字塔的形状从电极顶部表面向下倾斜。在其他实施例中，电极126与第二衬底107上的其余电路位于相同的水平，而不是在其余电路上方延伸。在本发明的一个实施例中，电极126是尺寸大约为10×10微米的一个个铝焊盘。这些电极126被制造在第二衬底107的表面上。本实施例中的电极126的大表面积使将镜板204向下拉至机械阻止物上所需的寻址电压较低，引起镜板204以整个预定角偏转。

图12是示出第一衬底105上的微镜阵列103位于第二衬底107上的电极126和其他电路上方的透视图。这图示出在将第一衬底105和第二衬底107粘合(910)在一起之前，微镜阵列103中的微镜202和电极的相对位置。注意，出于图示目的，微镜阵列103中的微镜202被示出为完成的微镜202。然而，在优选实施例中，如关于图9a所述，在将第一衬底105与第二衬底107粘合之前，可能仅刻蚀了第一衬底105中的镜板204之下的空腔。镜板204、铰链206和连接器216可能还未被制造。在电极126位于其余电路的水平上方并且电极126的侧面上的材料向下倾斜的实施例中，倾斜材料有助于将第一衬底105正确地定位在第二衬底107上。

图13图示用于刻蚀(916)第一衬底105的上表面的掩模的简化实施例。在刻蚀(916)步骤中，区域1302保持暴露，并且被刻蚀以释放镜板204并形成扭转簧206、连接器216和支撑柱208。其他区域1304被覆盖以光刻胶材料并且不被刻蚀。这些区域包括镜板204本身和将会形成铰链206的材料。如图13所示，镜阵列103的大部分表面是反射性的。制造工艺仅仅创建了将镜板204与支撑壁210和铰链206分离的小的非反射间隙。

在将第一衬底105的上表面掩模之后，刻蚀第一衬底105的上表面以释放镜板204并形成铰链206。在一个实施例中，在具有分别以100sccm、50sccm和10sccm的流动速率流动的SF₆、HBr和氧气的反应离子刻蚀室中刻蚀第一衬底105。操作压力的范围在10至50mTorr，偏置功率是60W，并且源功率是300W。由于刻蚀深度通常小于1微米，因此有数种其他制造工艺可以实现相同目的。另一个实施例使用操作压力为10mTorr至50mTorr的Cl₂和氧气以及分别为50W和300W的刻蚀反应室的偏置和源功率设置，来实现紧尺寸控制。利用原位刻蚀深度监视或者通过对刻蚀速率进行计时，在期望的深度(在一个实施例中约为5微米深)停止刻蚀工艺。

操作：

在操作中，个体反射元件被选择性地偏转并且用于在空间上调制入射到镜上并且被镜反射的光。

图14是示出在电极126之上的微镜202的剖面。在操作中，电压被施加到电极126以控制电极126之上的相应镜板204的偏转。如图14所示，当电压被施加到电极126时，镜板204被吸引至电极。这使得镜板204围绕扭转簧206旋转。当电压被从电极126去除时，铰链206使得镜板204向上回弹。因此，射到镜板204上的光被以可以通过向电极施加电压来控制的方向反射。

一个实施例如下操作。最初，镜板是未偏转的。在这种未偏置的状态下，来自光源的、倾斜入射到SLM的输入光束通过平面镜板204而被反射。输出的经反射的光束例如可以由光仓库(optical dump)来接收。从未偏转的镜板204所反射的光不被反射到视频显示器。

当电压偏置被施加在镜板204与底部电极126之间时，镜板204由于静电吸引而被偏转。由于铰链206的设计，镜板204的自由端被朝着第二衬底107偏转。注意，在一个优选实施例中，基本所有的弯曲都发生在铰链206中而不是镜板204中。这在一个实施例中可以通过使得铰链宽度222变细并且仅在两个末端上将铰链206与支撑柱208相连来实现。如上所述，镜板204的偏转受运动阻止物的限制。镜板204的全偏转将输出的经反射的光束偏转到成像光学器件中并且偏转到视频显示器。

当镜板204偏转经过“快跳(snap)”或“牵拉(pull)”电压(在一个实施例中大约为12伏特)时，铰链206的恢复机械力或扭矩再也无法平衡静电力或扭矩，并且镜板204向下朝着电极126“快跳”以实现仅由运动阻止物限制的全偏转。为了将镜板204从其全偏转位置释放，必须降低电压到显著低于快跳电压的释放电压(例如，在快跳电压是5.0伏特的实施例中大约是3.3伏特)。因此，微镜202是机电双稳态器件。在给定释放电压与快跳电压之间的具体电压的情况下，取决于镜板204偏转的历史，存在镜板204可以处在的两种可能的偏转角。因此，镜板204偏转充当闩锁(latch)。这些双稳态和闩锁属性的存在是因为镜板204的偏转所需要的机械力大致与偏转角成线性关系，而相反作用的静电力反比于镜板204与电极126之间的距离。

由于镜板204与电极126之间的静电力取决于镜板204与电极126之间的总电压，因此施加到镜板204上的负电压降低了需要施加在电极126上以实现给定的偏转量所需要的正电压。因此，向镜阵列103施加电压可以降低电极126对电压大小的要求。这可能是有用的，例如因为在一些应用中，由于5V开关能力在半导体产业中更加普遍，因此希望将必须施加到电极126的最大电压保持在12V以下。另外，在电压被施加到镜阵列103处的情况下对每个电极126进行偏置所需要的电荷量小于在镜阵列103被保持为地电位的实施例中所需要的电荷。因此，将适当的电压正确地施加到电极126并将镜板204偏转所需要的时间相对较快。

由于镜板204的最大偏转是固定的，因此在SLM 100被以经过快跳电压的电压进行操作的情况下，SLM 100可被以数字式的方式操作。因为通过向相关电极126施加电压而将镜板204向下全偏转，或者在没有电压施加到相关电极126的情况下允许镜板204向上弹起，所以操作实质上是数字的。使得镜板204向下全偏转直到被阻止镜板204偏转的实体元件所阻止的电压被称为“快跳”或“牵拉”电压。因此，为了将镜板204向下全偏转，向相应电极126施加等于或大于快跳电压的电压。在视频显示应用中，当镜板204被向下全偏转时，该镜板204上的入射光被反射到视频显示器上的相应像素。当允许镜板204向上弹起时，以不射到视频显示器的方向来反射光。

在这种数字式操作期间，需要在相关镜板204已被全偏转之后保持电极126上的全快跳电压。在“寻址阶段”期间，用于与应该被全偏转的镜板204相对应的选定电极126的电压被设置为使镜板204偏转所需要的电平。在所述镜板204已经由于电极126上的电压而偏转之后，将镜板204保持在偏转位置所需要的电压小于实际偏转所需要的电压。这是因为偏转的镜板204与寻址电极126之间的间隙小于镜板204处于正被偏转的过程时的间隙。因此，在寻址阶段之后的“保持阶段”中，施加到选定电极126的电压可被从其最初的所要求的电平降低，而基本不影响镜板204的偏转状态。具有较低的保持阶段电压的一个优点是：附近的未偏转镜板204受到较小的静电引力，它们因此保持接近零偏转位置。这改善了偏转的镜板204与未偏转的镜板204之间的光学对比率。

在适当选择尺寸(在一个实施例中，镜板204与电极126之间的隔离物210分离1至5微米并且铰链206厚度为0.05至0.45微米)和材料(例如单晶硅(100))的情况下，可以使得反射SLM 100具有仅几伏特的操作电压。单晶硅制成的铰链206的扭转模量例如可以是每平方米每弧度5×10牛顿。通过将镜板204保持为适当电压(“负电压”)而不是地电压，可以使得电极126用于将相关镜板204全偏转的电压更低。这对于施加到电极126的给定电压而言产生更大的偏转角。最大的负偏置电压是释放电压，因此当寻址电压降低至零时，镜板204可以快跳回未偏转位置。

也可以以更加“模拟”的方式控制镜板204偏转。施加小于“快跳电压”的电压以偏转镜板204并且控制入射光所反射的方向。

可替换的应用：

除视频显示器以外，空间光调制器100在其他应用中也是有用的。一种这样的应用是在无掩模光刻中，其中，空间光调制器100将光进行导向以对沉积的光刻胶进行显影。这消除了对用于以期望的图案正确地对光刻胶进行显影的掩模的需要。

尽管已参考多个实施例具体示出并描述了本发明，但是相关领域技术人员将会了解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中作出形式和细节上的改变。例如，也可以通过除静电吸引之外的方法来偏转镜板204。也可以利用磁、热或压电致动来偏转镜板204。

高对比率阵列体系结构

空间光调制器器件的性能的一种重要量度是像素区域中的反射光的强度与背景的强度之间的对比度。该对比度越大，器件的性能越好。

根据本发明的实施例，可以利用多种技术来增强反射空间光调制器所表现出的对比率。根据某些实施例，可以将器件制造为使得将除可动反射表面之外的像素阵列元件(例如铰链和/或支撑柱)对入射光隐藏起来。

通过将诸如支撑柱和可动铰链之类的非反射元件布置在像素的反射表面后面，可以增强空间光调制器器件所提供的对比度。根据一个实施例，由牺牲层中的间隙所限定的反射材料的肋将反射表面悬挂在下层的包含铰链的层之上。根据可替换的实施例，通过在诸如氧化物之类的介入层中形成的间隙，将反射表面与下层铰链分离。在这两种实施例的任一者中，将相邻像素区域分离的壁可以在反射表面之下凹进，以进一步减少对入射光的不期望的散射并从而增强对比度。

图15A示出根据本发明所制造的光学器件的一个实施例的简化平面图。图15B示出图15A的器件的沿B-B′线的剖视图。图15C示出图15A的器件的沿C-C′线的剖视图。

光学器件1500包括在下层CMOS衬底1504上由位于拐角1502a处的柱1506所支撑的连续反射表面1502。铰链结构1508允许反射表面1502相对于柱1506顶上固定在适当位置的部分1510而倾斜。

图15B和15C示出反射表面1502是材料的堆叠物1503的最上层。具体地，通过使与上层的反射表面一体的铝肋1512a突出，可以使厚度约为1000-

的铝层1512悬挂在包括导电(Ti/Al)层组合1514和硅1516的下层堆叠物1503之上。在下面结合图15F-15N详细描述这些整体肋的形成。

图15D示出在不存在上层反射表面的情况下，CMOS衬底1504的平面图。图15E是图15D的衬底的沿E-E′线的剖视图。这些图示出了由凸起的相交的氧化物壁1503而分开的个体像素区域1501。如图15B所示，氧化物壁1503相对于相邻反射表面的高度而凹进。这种配置减少了由氧化物壁暴露的顶部造成的不期望的反射和散射，这种不期望的反射和散射可能使器件所提供的对比度降低。下面会结合图15M详细讨论凹进的氧化物壁的制造。

每个像素区域1501包括由电介质材料1522分开的电极对1520a和1520b。对电极1520a和1520b交替施加电压在电极与相应镜结构之间产生静电吸引。这种引力使反射表面的位置相对于入射光变动，使得像素或者是反射性的(亮)或者是非反射性的(暗)。图15D-15E还示出着陆焊盘1524，着陆焊盘1524被配置来使位于其上的倾斜的反射表面的被吸引拐角保持恒定电位。

图15A-15E所示出的器件提供了某些能够增强其性能的特征。已经讨论过的一个这种特征是将相邻像素区域分隔开的氧化物壁的凹进特征。因此这些壁的顶部在反射表面的平面之下，所以来自这些壁的顶部的入射光的散射被减少并且器件的对比度保持较高。

图15A-15E的光学器件中增强性能的另一个特征是在支撑柱结构和挠性铰链结构之上创建反射表面。这些非反射功能的挠性铰链结构像素元件上层的这种反射表面的存在还可以减少从边缘结构和未对准结构散射的不期望光的量，从而有利地增强对比率。

现在结合图15F-15N的剖视图来讨论图15A-15E的光学器件的制造，图15F-15N是沿图15A的B-B′线得到的。

图15F示出初始制造步骤，其中提供了CMOS衬底1504，其包括像素区域1501，像素区域1501具有由电介质材料1522分开的电极1520a-b。相邻的像素区域1501由突起的具有初始高度的氧化物壁1503a分开。图15A-15B所示的柱也从CMOS衬底向上延伸但并未在图15F-15N的剖视图中示出，其与突起的氧化物壁表现出相同的初始高度。图15F还示出被放置为与氧化物壁的顶部接触的绝缘体上硅(SOI)衬底1530，其包括嵌在硅层1534和1536内的氧化物层1532。

图15G示出去除了硅1536和氧化物1532以显露氧化物壁1503a和柱(未示出)顶上的硅1534。硅层1534形成被如下所述制造的反射堆叠物的基础。

在图15H中，在硅层1534上沉积包括Ti/Al的导电层组合1514。层组合1514的Al成分是导电的，并且层组合1514的Ti成分用于提升Al与下层硅之间的粘附。

在图15I中，在导电层1514上方对第一光刻胶掩模1538进行图案化，留下与将要形成的铰链结构的任一侧上的开口1540相对应的暴露区域。

在图15J中，通过刻蚀来去除导电层1514和下层的硅层1532的暴露部分，以限定铰链结构1508和周围硅层中的相邻开口。然后将第一光刻胶层剥离。

在图15K中，在图案化的粘附层上形成第二光刻胶掩模1542。该第二光刻胶掩模1542穿入并占据用于限定铰链结构1508的间隙。第二光刻胶掩模1542还限定开口1543a和过孔1543b。如图15L所示，过孔1543b被定位为用于接收所沉积的反射铝材料1512，从而形成将该反射铝表面悬挂在下层的硅层上的凸出物或肋1512a，在所述下层的硅层中限定了可动铰链。

图15L还示出所沉积的铝1512之上的第三光刻胶掩模1550的图案化。由第三光刻胶掩模1550限定的间隙1552对应于像素区域的边界和下层的凸起的氧化物壁1503a的位置。

在图15M中，间隙1552之下的第二光刻胶掩模1542的开口1543a中所沉积的铝层1512、导电层1514、硅1532a和凸起的氧化物壁1503a的上面部分被刻蚀，从而限定个体像素反射表面1502并使得氧化物壁1503变得凹进。尽管在图15M的剖视图中未示出，但是柱在该过程中未被刻蚀并且保持为其全高度以支撑反射堆叠物。

图15N示出工艺流程的完成，其中，第二光刻胶掩模和第三光刻胶掩模都被去除，留下连续反射表面1502，连续反射表面1502包括被过孔的前一位置中存在的整体凸起物/肋1512a支撑在包含铰链的硅层之上的铝层1512。在这种方式下，光学器件1500包括被支撑在柱1506和可动铰链部分之上的连续反射表面，以使得柱和铰链元件都不能将入射光散射、减小对比度和降低器件性能。

图15A-15N中示出的工艺流程和产生的SLM器件的实施例仅代表根据本发明所制造的器件的一个示例。其他配置也是可以的。

例如，尽管图15A-15N的方法采用牺牲光刻胶层来布置将反射表面悬挂在下层硅之上的肋，但是这不是本发明必须的。

图16A-16F图示出一系列的简化剖视图，这些简化剖视图图示出根据本发明的工艺流程和产生的结构的可替换实施例以及高性能的光学器件的实施例。

该可替换工艺流程的初始步骤与先前在图15F-15H中示出的工艺流程并行。然而，在图16A中，直接在导电层组合1514上沉积连续氧化物层1600。

在图16B中，在氧化物层之上将第一光刻胶掩模1602图案化，暴露铰链1508的任一侧上的开口1604。然后通过刻蚀来去除所暴露的氧化物层1600、导电层1514和硅层1532的在开口1604之下的部分，以限定铰链部分1508。

在图16C中，第一光刻胶掩模被剥离，并被替换为第二光刻胶掩模1610。第二光刻胶掩模1610是旋涂的，以使得其穿入先前在铰链结构1508的任一侧上限定的间隙1604，但被图案化为使得其被从铰链1508之上排除。然后，由第二掩模1610所暴露的铰链1508上层的氧化物材料被刻蚀并去除。

在图16D中，第二光刻胶掩模被剥离，然后被替换为在掩模1620中所图案化的第三光刻胶层。然后，仅第三光刻胶掩模1620的上部区域1620a被显影至某一深度，该深度与第三光刻胶层的厚度相对应，但不包括由铰链间隙、导电层1514和氧化物层1600所提供的组合的另外深度。

在图16E中，第三光刻胶层的上面部分被去除，留下较深部分1620b保持在硅层的铰链部分之间的间隙中。然后在氧化物和显影不足的光刻胶上沉积铝层1630。

然后，还如图16E所示，在Al层1630上对第四光刻胶掩模1640进行图案化，留下间隙1642暴露像素间区域。

然后，在图16F中，在由第四光刻胶掩模所暴露的像素间区域中刻蚀铝层1640、氧化物1630、导电层1514、硅层1532，以限定反射表面1601。同样在该刻蚀步骤期间，通过刻蚀将氧化物壁1503的顶部部分去除以使得其在反射表面的位置之下凹进。而且，柱不受该刻蚀步骤影响并且保持其全高度以在下层CMOS衬底上支撑像素的反射表面。

同样在图16F中示出的是最终光刻胶剥离步骤，其中，来自第三和第四光刻胶掩模的材料被去除，以显露堆叠物1603，堆叠物1603包括悬挂在空间1650上的铝反射表面1601，空间1650在由硅层1532中的相邻开口所限定的铰链上方。

结合图16A-16F在上面示出并描述的可替换实施例提供了更加闭合和紧密的反射表面的优点，没有首先描述的实施例的凹进。该可替换实施例也只需从对等离子体而言更易处理的不太闭合的位置处对较小量的光刻胶的去除，从而缩短了光刻胶去除步骤的持续时间。

尽管以上是对本发明的各种具体实施例的完整描述，但是不应认为上述描述是对本发明范围的限制，本发明的范围由权利要求限定。

Claims (20)

1.一种用于制造反射像素的方法，该方法包括：

提供带有导电层并且由CMOS衬底上的下层柱支撑的硅层；

在第一光刻胶掩模的间隙中刻蚀穿所述导电层和所述硅层，以限定与所述硅层中的可动铰链部分相邻的开口；

在由所述导电层上的被图案化的第二光刻胶掩模所限定的过孔中沉积反射材料；以及

去除所述第二光刻胶掩模留下所述反射材料，所述反射材料被所述过孔的此前位置处的凸出物支撑在所述导电层和铰链之上。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

将所述反射材料上的第三光刻胶掩模图案化，以暴露像素间区域；

刻蚀像素间区域中的所述反射材料和所述硅层以限定离散的像素；以及

在同一步骤中去除所述第二光刻胶掩模和所述第三光刻胶掩模。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述CMOS衬底还包括所述像素间区域中的凸起的壁，所述方法还包括在刻蚀像素间区域中的所述反射材料和所述硅层的步骤期间刻蚀所述凸起的壁。

4.如权利要求1所述的方法，其中，提供所述硅层包括：提供绝缘体上硅(SOI)衬底，然后去除绝缘体材料和背侧硅以产生所述硅层。

5.如权利要求1所述的方法，其中，沉积所述反射材料包括沉积铝。

6.如权利要求1所述的方法，还包括在所述反射材料与所述硅层之间形成所述导电层的粘附成分。

7.一种用于制造反射像素的方法，该方法包括：

提供由CMOS衬底上的下层柱支撑的硅层；

在所述硅层上形成电介质层；

在第一光刻胶掩模的间隙中刻蚀穿所述电介质层和所述硅层，以限定与所述硅层中的可动铰链部分相邻的开口；

去除所述可动铰链上的所述电介质层；

在所述开口中形成光刻胶材料；

在所述电介质和所述光刻胶材料上沉积反射材料；以及

去除所述光刻胶材料以留下所述反射材料，所述反射材料与所述可动铰链间隔开。

8.如权利要求7所述的方法，还包括：

将所述反射材料上的第二光刻胶掩模图案化，以暴露像素间区域；

刻蚀像素间区域中的所述反射材料、所述电介质层和所述硅层，以限定离散的像素；以及

在同一步骤中去除所述第二光刻胶掩模和所述反射材料。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述CMOS衬底还包括所述像素间区域中的凸起的壁，所述方法还包括在刻蚀像素间区域中的所述反射材料和所述硅层的步骤期间刻蚀所述凸起的壁。

10.如权利要求7所述的方法，其中，提供所述硅层包括：提供绝缘体上硅(SOI)衬底，然后去除绝缘体材料和背侧硅以产生所述硅层。

11.如权利要求7所述的方法，其中，沉积所述反射材料包括沉积铝。

12.如权利要求7所述的方法，其中，从所述铰链上去除所述电介质包括：

将第三光刻胶掩模图案化以暴露所述铰链上的所述电介质材料的一部分；以及

刻蚀所述部分。

13.如权利要求7所述的方法，其中，形成所述电介质层包括沉积氧化硅。

14.如权利要求7所述的方法，其中，在所述开口中形成所述光刻胶材料包括：

在所述氧化物上形成光刻胶；

仅对所述光刻胶的上部区域进行显影；以及

去除所述光刻胶的经显影的上部区域，以在所述开口中留下所述光刻胶的未被显影的下部区域。

15.如权利要求7所述的方法，还包括在所述反射材料与所述硅层之间形成导电层。

16.一种反射结构，其包括柱之上的可动堆叠物和具有电极的下层CMOS衬底，所述可动堆叠物包括限定可动铰链部分的硅层和被支撑在所述可动铰链上的反射表面。

17.如权利要求16所述的反射结构，其中，所述反射表面被所述反射表面的一体的向下凸起物支撑在所述可动铰链上。

18.如权利要求16所述的反射结构，其中，所述反射表面被限定所述铰链上的间隔的电介质层支撑在所述可动铰链上。

19.如权利要求16所述的反射结构，其中，所述反射表面包括铝。

20.如权利要求16所述的反射结构，其中，所述反射表面覆盖在所述柱和所述可动铰链结构上。

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