[发明专利]包括半导体材料的空间光调制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间光调制器(SLM)，更具体而言涉及一种以模拟电压激励的多值的SLM，其中所述SLM在其结构中包括半导体材料。

背景技术

具有微镜的SLM在本领域中是公知的，例如本发明相同申请人的美国专利6,747,783所揭示的。SLM可以说以两种不同方式激励，模拟激励和数字激励。在镜元件的模拟激励中，电极与镜元件之间的静电力用于将镜元件偏转到大于两个的多个偏转态。在模拟激励中，激励过程中镜位置或偏转程度由激励力和镜元件的支撑例如铰链的弹簧常数之间的平衡决定。在模拟激励中，所述镜元件优选设置为完全偏转态与非偏转态之间的多个状态，其中所述完全偏转态不由固定挡(fixed stop)决定。

在数字激励中，仅存在镜的两种不同的偏转态，完全开启或完全关闭，完全开启可以由固定挡决定，即施加足够高的激励力以驱动镜元件到固定挡。这样的结构有时被称为DMD(数字微镜装置)结构，且在这样的装置中，在完全开启和完全关闭态之间不存在偏转态。

通常，所述SLM以铝合金制造，即激励器、镜元件以及铰链元件由所述铝合金制作。所述铝合金已经表现出一些滞弹性行为，即它具有某种记忆效应，使得对于特定驱动电压，镜元件的偏转不仅取决于所述电压值，而且取决于所施加的电压值的历史。这应该被认为是迟滞效应，虽然其在时间依赖关系上通常更为复杂。并非仅有通常使用的铝合金显示一定的滞弹性行为，似乎大多数金属都如此。不显示任何可测量的滞弹性行为的材料是单晶硅。硅显示若干种吸引人的性质，例如在室温时优异的弹性行为、充分发展的蚀刻技术、电导性和合理的DUV电磁辐射反射。

然而，在高精度模拟SLM中的激励器和/或镜元件中使用单晶硅的一个问题是表面势不稳定。已经有实验显示所述表面势由于位于表面上的电荷而改变1V之大，该表面上的电荷例如是来自空气的电离分子或在硅表面的天然氧化物之上或其中俘获的电子。表面势的差异导致对于相同偏转的激励电压的改变，即激励器特性的漂移。所述改变可以随时间、温度、电磁辐射暴露、清洗和施加的电压历史而变化。所有这些共同地使得部分或完全由半导体单晶材料例如单晶硅制作的SLM难以用于高精度的应用。

因此，希望发展至少部分由半导体材料制作的SLM结构，其将不具有上述特性漂移的问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种SLM结构，其至少部分由半导体材料制成，且不具有或几乎不具有可测量的特性漂移。

除其它之外，此目的根据本发明的第一方面通过抵抗微镜装置的偏转漂移的稳定方法而实现，该微镜装置具有静电激励器，该方法包括如下动作：提供激励器，该激励器包括为所述微镜以及在所述微镜下面的至少一个电极的至少两个构件，所述至少两个构件中的至少一个由半导体材料形成，在所述至少一个半导体构件上设置面对所述激励器的另一构件的表面层，所述表面层具有10¹⁷cm³或更高的载流子密度。在所述微镜下面指的是微镜装置的特定取向。反向微镜装置或同一装置的其他取向的功能当然不依赖于几何取向，且“在......下面”应该在此背景下理解。

本发明的其他特性和优点将从后面通过示例的方式给出的本发明的优选实施方式的具体描述和附图1-8变得明显，且因此不是限制性的。

附图说明

图1示意性地绘示在微镜阵列中的三个镜面的俯视图；

图2绘示具有一个处于寻址态的微镜的沿图1的A-A的微镜的侧视图；

图3绘示未施加电压的沿图1的A-A的微镜的侧视图；

图4绘示由半导体表面上的电荷产生的电压变化的能带图；

图5绘示图4中的能带图，但具有面对间隙的退化的“金属”层；

图6a绘示近退化反型P硅的能带图；

图6b绘示被垂直电场驱动以在表面产生导电层的n硅的能带图；

图6c绘示为将半导体屏蔽于表面上的电荷的金属膜的能带图；

图6d绘示退化半导体的整个体积的能带图；

图6e绘示由具有高浓度固定离子的薄膜产生的近退化导电表面层的能带图；

图7绘示沿图1的A-A的本发明的微镜的侧视图；

图8绘示微镜的另一实施例的侧视图。

具体实施方式

下面的具体描述将参考附图做出。描述了优选实施例以说明本发明，但不是用于限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求限定。本领域的普通技术人员在后面的描述的基础上将认识到多种等同的变化。