[发明专利]带有温度补偿层的薄膜致动的反射镜阵列

说明书

本发明涉及光学投影系统，更具体地说，涉及用于该系统中的M×N个薄膜致动的反射镜的一个阵列及其制造方法。

在现有技术中能利用的各种视频显示系统中，光学投影系统已知能够提供大规模的高质量显示。在这种光学投影系统中，来自一盏灯的光线均匀地照射在诸如M×N个致动反射镜的一个阵列上，其中的各反射镜是连接在各致动器上的。这些致动器可由一种电致移位材料制成，诸如响应作用在其上的电场而变形的压电或电致伸缩的材料。

从各反射镜反射的光束入射在诸如一块遮光板的一个小孔中。通过在各致动器上作用一个电信号，便可改变各反射镜对入射光束的相对位置，从而导致从各反射镜反射的光束的光径的偏移。随着各反射光束的光径的变化，各反射镜反射的通过小孔的光量产生了变化，借此调节了光束的强度。将通过小孔调制的光束经由诸如投影透镜等适当的光学器件透射到一块投影屏幕上，便在其上面显示出一个图象。

图1A至1G中，示出了用于制造M×N个薄膜致动的反射镜101的一个阵列100的步骤，其中M与N为整数，这一方法公开在名为“薄膜致动的反射镜阵列”的未授权共同拥有的08/430,628号美国专利申请中。

制造阵列100的工艺从制备具有一个上表面并包括一块基板12、M×N个晶体管的一个阵列(未示出)及M×N个连接端14的一个阵列的有源矩阵10开始。

在随后的步骤中，当薄膜待除层24是由金属制成时用真空喷镀或蒸发法，当薄膜待除层24是由硅酸磷玻璃(PSG)制成时用化学汽相淀积(CVD)或旋涂法，而当薄膜待除层24是由多晶硅制成时则用CVD法，在有源矩阵10的上表面上形成一个薄膜待除层24。

此后，形成一个由该薄膜待除层24包围的包含M×N个支承件22的阵列的支承层20，其中该支承层20是用下述方法形成的：用光刻法在薄膜待除层24上形成M×N个空槽的一个阵列(未示出)，各该空槽位于连接端14周围，以及用真空喷镀或CVD法在位于连接端14周围的各空槽中构成支承件22，如图1A所示。支承件22是用绝缘材料制成的。

在下一步骤中，用Sol-Gel(溶胶-凝胶)、真空喷镀或CVD法在支承层20上方形成与支承件22的材料相同的绝缘材料制成的一个弹性层30。

随后，用下述方法在各支承件22中形成由金属制成的一个导管26：用蚀刻法首先制成M×N个孔的一个阵列(未示出)，各孔从弹性层30的顶面延伸到连接端14的顶面；然后在其中填充金属从而形成导管26，如图1B中所示。

在下一步骤中，用真空喷镀法在包含导管26的弹性层30顶部形成由导电材料制成的第二薄膜层40。第二薄膜层40通过形成在支承件22中的导管26电连接在晶体管上。

然后用真空喷镀法、CVD法或Sol-Gel法在第二薄膜层40的顶部形成由诸如钛酸铅锆(PZT)等压电材料制成的一个薄膜电致移位层50，如图1C中所示。

在下一步骤中，用光刻或激光修剪法将薄膜电致移位层50、第二薄膜层40及弹性层30制成M×N个薄膜电致移位件55的一个阵列、M×N个第二薄膜电极45的一个阵列及M×N个弹性件35的一个阵列的图案，直到支承层20被暴露出为止，如图1D中所示。各该第二薄膜电极45通过形成在各支承件22中的导管26电连接在晶体管上，并作为薄膜致动的反射镜101中的一个信号电极工作。

接着，在高温下，例如对于PZT为650摄氏度左右，热处理各薄膜电致移位件55以使其产生相变，而借此形成M×N个经过热处理的结构(未示出)的一个阵列。由于各经过热处理的薄膜电致移位件55是充分薄的，在它是用压电材料制成的情况中，没有必要推撑它：因为在薄膜致动的反射镜101的操作期间它能被所作用的电信号推撑。

上述步骤之后，用下述方法在M×N个经过热处理的结构的阵列中的薄膜电致移位件55的顶部构成由一种导电与反光的材料制成的M×N个第一薄膜电极65的一个阵列：首先用真空喷镀法形成完全覆盖包含暴露的支承层20在内的M×N个经过热处理的结构的阵列的顶部的、用导电与反光材料制成的一个层60，如图1E中所示；然后用蚀刻法有选择地去掉该层60，获得M×N个致动的反射镜结构111的一个阵列110，其中各该致动的反射镜结构111包含一个顶部表面及四个侧面，如图1F中所示。各第一薄膜电极65作为一块反射镜及薄膜致动的反射镜101中的一个普通的偏压电极工作。

在上一步骤后面，用一个薄膜保护层(未示出)完全覆盖各该致动的反射镜结构111中的顶部表面及四个侧面。