CN1262014A - 包括由具有相同晶体结构和成长方向的材料制成的引晶部件和电显示部件的薄膜致动反射镜 - Google Patents

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Abstract

薄膜致动反射镜(301)的阵列(300)包括:具有一个基片(312)、一组连接端子(314)阵列的有源阵列(310);和一组致动结构(410)的阵列,每个致动结构(410)包括:一个作为反射镜和共同偏压电极的上电极(395)、一个由压电材料制成的电显示部件(385)、一个由具有与电显示部件(385)相同的晶体结构和成长方向的材料制成的引晶部件(375)、一个作为信号电极的下电极(365)、一个弹性部件(355)和一个通路连接部(425)。

Description

包括由具有相同晶体结构和成长方向的材料制成 的引晶部件和电显示部件的薄膜致动反射镜
本发明的技术领域
本发明涉及一种薄膜致动反射镜的阵列，特别是每个薄膜致动反射镜包括一个引晶部件和一个电显示部件(electrodisplacive)，该引晶部件和电显示部件由具有相同晶体结构和成长方向的材料制成，还涉及用于形成该薄膜致动反射镜阵列的方法。
背景技术
在现有技术中使用的各种视频显示系统中，能够以大尺寸提供高质量显示的光学投影系统是公知的。在这样的光学投影系统中，来自一个灯的光线均匀地照亮到一个致动反射镜阵列上，其中，每个反射镜同各自的致动器相连接。这些致动器可以由响应于施加在其上的电场而变形的电显示材料制成，例如压电的或者电致伸缩的材料。
来自每个反射镜的反射光束入射到一个例如光学挡板的小孔上。通过给每个致动器施加电信号，来改变每个反射镜与入射光束的相对位置，由此在来自每个反射镜的反射光束的光路中产生一个偏转。由于每个反射光束的光路变化了，经过小孔的来自每个反射镜的反射光的量也发生变化，由此，来调节光束的强度。经过小孔的调节后的光束通过一个适当的光学装置例如一个投影透镜被发射到一个投影屏幕上，由此在其上显示一个图象。
图1A至图1H是表示用于制造安装到一个光学投影系统之前的薄膜致动反射镜101的一个阵列100的一种方法的截面图。
制造阵列100的过程从准备一个有源阵列110开始，该有源阵列110包括基片112和一组连接端子114。基片112由一种绝缘材料例如硅晶片制成，并且，连接端子114由一种导电材料例如钨(W)制成，如图1A所示的那样。
在随后的步骤中，通过使用例如CVD法或者旋涂法，在有源阵列110的顶部形成一个钝化层120，该钝化层120由例如PSG或者氮化硅制成并且具有0.1～2μm的厚度。
然后，如图1B所示的那样，通过使用例如溅射法或者CVD法而在钝化层120的顶部沉积一个抗蚀刻剂层130，该抗蚀刻剂层130由氮化硅制成并具有0.1～2μm的厚度。
接着，通过使用例如CVD法或者旋涂法并随后使用一个化学机械抛光(CMP)法之后，来在抗蚀刻剂层130的顶部形成一个牺牲层140，该牺牲层140由PSG制成并具有一个平顶表面。
接着，如图1C所示的那样，通过使用干的或湿的蚀刻法来以这样的方法在牺牲层140中产生空腔145阵列：每个空腔145包围一个连接端子114。在下一个步骤中，通过使用CVD法而在包括空腔145的牺牲层140的顶部沉积一个弹性层150，该弹性层150由氮化物例如氮化硅形成，并具有0.1～1μm的厚度。
然后，如图1D所示的那样，通过使用溅射法或者真空蒸发法来在弹性层150的顶部形成一个下电极层160，该下电极层160由导电材料例如Pt或者Ta制成，并具有0.1～1μm的厚度。
然后，通过使用溶胶凝胶法来在下电极层160的顶部形成一个电显示层170，该电显示层170由一种压电材料例如PZT制成，并具有0.1～1μm的厚度。
接着，如图1E所示的那样，通过使用溅射法或者真空蒸发法来在电显示层170的顶部形成一个上电极层180，该上电极层180由导电和反光材料例如铝(Al)或银(Ag)制成，并具有0.1～1μm的厚度，由此形成一个多层结构200。
如图1F所示的那样，在随后的步骤中，通过使用光刻法或者激光修整法来对多层结构200进行刻图，直到牺牲层140被暴露出为止。
在接着的步骤中，如图1G所示的那样，通过使用升起法来形成导管190的阵列，该导管190由一种金属例如钨(W)制成，由此形成致动结构210的阵列，其中，每个致动结构210包括一个上电极185、一个电显示部件175、一个下电极165、一个弹性部件155和一个导管190，该导管190从下电极165延伸到一个对应的连接端子114上。
最后，如图1H所示的那样，通过使用利用刻蚀剂或者化学的例如氟化氢(HF)蒸发的湿的刻蚀法来去掉牺牲层140，由此形成薄膜致动反射镜101的阵列100。
用于制造薄膜致动反射镜101的阵列100的上述方法具有一定的缺陷。例如，为了在构成电显示层170的压电材料例如PZT中获得最佳的压电特性，晶粒必须在一定的方向上例如<111>上成长。但是，当电显示层170使用溶胶凝胶法形成时，存在晶粒不在所需要的方向上成长的可能性，导致了压电材料不具有最佳的压电特性。
而且，当电显示层170这样形成时，其中的晶粒也会变大，而使电显示层170的顶部表面变得粗糙。当接着在其顶部形成的上电极层180作为反射镜而起作用时，上电极层180的顶部表面也会变粗糙，又会对阵列的光学效率产生不利影响。
发明概述
因此，本发明的首要目的是提供一种薄膜致动反射镜的阵列，每个薄膜致动反射镜包括一个电显示部件，其中，晶粒以所需要的方向成长。
本发明的另一个目的是提供一种方法，用于保证构成电显示部件的晶粒以所需要的方向成长。
根据本发明的一个方案，提供一种用于光学投影系统的薄膜致动反射镜的阵列，该阵列包括：具有一个基片、一组连接端子阵列的有源阵列；和一组致动结构的阵列，每个致动结构包括：一个作为反射镜和共同偏压电极的上电极、一个电显示部件、一个引晶部件、一个作为信号电极的下电极、一个弹性部件和一个通路连接部，其中，构成引晶部件和电显示部件的材料具有相同的晶体结构和成长方向。
根据本发明的另一个方案，提供一种用于制造薄膜致动反射镜阵列的方法，该方法包括以下步骤：准备一个包括基片和连接端子阵列的有源阵列；形成一个包括空腔阵列的牺牲层；在包括该空腔的牺牲层的顶部连续地形成一个弹性层和一个下电极层；在该下电极层顶部形成一个引晶层；形成一个电显示层；在电显示层顶部形成一个上电极层，由此而形成一个多层结构；把该多层结构刻图成为半完成的致动结构的阵列，直到牺牲层暴露为止；形成一个通路连接部阵列，由此而形成致动结构的阵列；以及，去掉牺牲层，由此来形成薄膜致动反射镜阵列。
附图的简要说明
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中：
图1A至1H是表示以前公开的薄膜致动反射镜阵列的截面图；
图2是根据本发明的薄膜致动反射镜阵列的截面图；以及
图3A至3G是说明用于制造图2所示的薄膜致动反射镜阵列的方法的截面图。
优选实施例的详细说明
在图2和图3A至3G中提供了根据本发明的薄膜致动反射镜301的阵列300的截面图和说明用于制造图2所示的薄膜致动反射镜阵列的方法的截面图。在图2和图3A至3G中出现的相同部件用相同的标号表示。
在图2中，薄膜致动反射镜301的阵列300包括一个有源阵列310、一个钝化层320、一个抗蚀刻剂层330和一个致动结构410的阵列。有源阵列310具有一个基片312和连接端子314的阵列。基片312由一种绝缘材料例如硅晶片制成。
钝化层320由例如PSG或者氮化硅制成并且具有0.1～2μm的厚度，被设置在有源阵列310的顶部。
抗蚀刻剂层330由氮化硅制成并具有0.1～2μm的厚度，被设置在钝化层320的顶部。
每个致动结构410具有一个最近端和一个最远端，并包括一个上电极395、一个电显示部件385、一个引晶部件375、一个下电极365、一个弹性部件355和一个通路连接部425。上电极395由反光和导电材料例如Al、Ag或Pt制成，处于电显示部件385的顶部并接地，由此起到偏压电极和反射镜的作用。电显示部件385由一种压电材料例如PZT制成，位于引晶部件375的顶部。引晶部件375由具有与构成电显示部件385的材料相同的晶体结构和成长方向的材料制成，并位于下电极365的顶部。例如，如果电显示部件385由PZT制成，则用于引晶部件375的合适的材料是PbTiO3。下电极365由导电材料例如Ta或者Pt/Ta制成，位于弹性部件355的顶部，并通过通路连接部425而同对应的连接端子314电连接，由此作为一个信号电极。由绝缘材料制成的弹性部件355位于下电极365下面，其最近端的底部附着在有源阵列310的顶部上，抗蚀刻剂层330和钝化层320部分地插入其间，由此悬出致动结构410。通路连接部425从下电极365延伸到对应的连接端子314上，由此把下电极365同对应的连接端子314电连接。电显示部件385响应于施加在上电极395和下电极365上的电场而变形。
在图3A至3G中，提供了用于制造图2所示的薄膜致动反射镜301的阵列300的方法的截面图。
制造阵列300的过程从准备一个有源阵列310开始，该有源阵列310包括一个基片112和一组连接端子314。
在随后的步骤中，通过使用例如CVD法或者旋涂法，在有源阵列310的顶部形成一个钝化层320，该钝化层320由例如PSG或者氮化硅制成并且具有0.1～2μm的厚度。
然后，如图3A所示的那样，通过使用例如溅射法或者CVD法而在钝化层320的顶部沉积一个抗蚀刻剂层330，该抗蚀刻剂层330由氮化硅制成并具有0.1～2μm的厚度。
接着，通过使用大气压化学蒸发沉积(APCVD)法和随后的CMP法而在抗蚀刻剂层330的顶部形成一个牺牲层340，该牺牲层340由例如PSG制成。
接着，如图3B所示的那样，通过使用干的或湿的蚀刻法来以这样的方法在牺牲层340中产生空腔345的阵列：每个空腔345包围一个连接端子114。
在下一个步骤中，通过使用LPCVD法而在包括空腔345的牺牲层340的顶部沉积一个弹性层350，该弹性层350由氮化硅形成，并具有0.1～1.0μm的厚度。
然后，如图3C所示的那样，通过使用溅射法或者CVD法来在弹性层350的顶部形成一个下电极层360，该下电极层360由导电材料例如Pt/Ta制成，并具有0.1～1.0μm的厚度。
在下一个步骤中，通过使用旋涂法在下电极层360的顶部形成一个引晶层370，其中，引晶层370具有10～90的厚度，并由一种材料制成，例如PbTiO3，其具有与构成形成在其顶部的电显示层380的材料相同的晶体结构和成长方向。引晶层370给将要形成在其顶部的电显示层380提供成核点。
接着，通过使用溶胶凝胶法来在引晶层370的顶部形成一个电显示层380，该电显示层380由一种压电材料例如PZT制成，并具有0.1～1.0μm的厚度。该溶胶凝胶法类似于其他的现有溶胶凝胶法，除了在先驱溶解的混合期间乙酰基丙酮被加入以提高水解率之外，这有助于小晶粒尺寸的电显示层380的形成。
接着，如图3D所示的那样，通过使用溅射法来在电显示层380的顶部沉积一个上电极层390，该上电极层390由导电和反光材料例如铝(Al)、银(Ag)或者铂(Pt)制成，并具有0.1～1.0μm的厚度，由此形成一个多层结构400。
如图3E所示的那样，在随后的步骤中，通过使用光刻法或者激光修整法来对多层结构400进行刻图而成为半完成的致动结构405的阵列，直到牺牲层340被暴露出为止，其中，每个半完成的致动结构405包括一个上电极395、一个电显示部件385、一个引晶部件375、一个下电极365和一个弹性部件355。
在接着的步骤中，如图3F所示的那样，在半完成的致动结构400中产生通孔420的阵列，其中，每个通孔420从上电极的顶部延伸到对应的连接端子314上。然后，在该通孔的内侧形成一组通路连接部425，其中，每个通路连接部425把下电极365同对应的连接端子314进行电连接，由此形成致动结构410的阵列。
如图3G所示的那样，通过使用利用刻蚀剂或者化学的例如氟化氢(HF)蒸发的湿的刻蚀法来去掉牺牲层340，由此形成薄膜致动反射镜301的阵列300。
在用于制造本发明的薄膜致动反射镜301的阵列300的方法中，由于构成引晶层370的材料具有与构成电显示层380的材料相同的晶体结构和成长方向，并且，由于其作为成核点，则构成电显示层380的晶粒以所需要的方向成长，来保证其最佳压电特性。
而且，在通过使用溶胶凝胶法来形成电显示层380的过程中，乙酰基丙酮的加入有助于小晶粒尺寸电显示层380的形成，这也会减小其顶部表面的粗糙度。而且，由于作为反射镜的上电极层390的顶部表面的粗糙度直接依赖于电显示层380的顶部表面的粗糙度，则上电极层的顶部表面也会具有减小的粗糙度，这也将提高薄膜致动反射镜301的光学效率。
虽然本发明的优选实施例已经进行了表示和说明，但是，应当知道，本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神的条件下进行变化和变型，本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (12)

1、一种薄膜致动反射镜阵列，包括：
一个有源阵列，它包括一个基片的、一组连接端子的阵列；和
一组致动结构的阵列，每个致动结构包括：一个作为反射镜和共同偏压电极的上电极、一个电显示部件、一个引晶部件、一个作为信号电极的下电极、一个弹性部件和一个通路连接部。
2、根据权利要求1所述的阵列，其中，引晶部件位于电显示部件的下面。
3、根据权利要求1所述的阵列，其中，用于引晶部件的材料和用于电显示部件的材料具有相同的晶体结构和成长方向。
4、根据权利要求3所述的阵列，其中，引晶部件由PbTiO3制成。
5、根据权利要求3所述的阵列，其中，电显示部件由PZT制成。
6、根据权利要求1所述的阵列，在有源阵列的顶部还连续地包括一个钝化层和一个抗蚀刻剂层。
7、一种用于制造薄膜致动反射镜阵列的方法，包括以下步骤：
准备一个包括基片和连接端子阵列的有源阵列；
形成一个包括空腔阵列的牺牲层；
在包括该空腔的牺牲层的顶部连续地形成一个弹性层和一个下电极层；
在该下电极层顶部形成一个引晶层；
形成一个电显示层；
在电显示层顶部形成一个上电极层，由此而形成一个多层结构；
把该多层结构刻图成为半完成的致动结构的阵列，直到牺牲层暴露为止；
形成一个通路连接部阵列，由此而形成致动结构的阵列；以及，
去掉牺牲层，由此来形成薄膜致动反射镜阵列。
8、根据权利要求7所述的方法，进一步包括下列步骤：在有源阵列的顶部连续地形成一个钝化层和一个抗蚀刻剂层。
9、根据权利要求7所述的方法，其中，通过使用具有与电显示层相同的晶体结构和成长方向的材料的沉积来形成引晶层。
10、根据权利要求9所述的方法，其中，通过使用旋涂法来沉积引晶层。
11、根据权利要求7所述的方法，其中，通过使用溶胶凝胶法来形成电显示层。
12、根据权利要求11所述的方法，其中，溶胶凝胶法包括加入乙酰基丙酮的步骤。
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