(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光投射システムに用いられるＭ×Ｎ（Ｍ及びＮは各々正の整数）個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイであって、
基板、各々がＭ×Ｎ個とトランジスタのアレイにおいて対応するトランジスタに電気的に接続されるＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ、該Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイを有する能動マトリックスと、
前記能動マトリックス上に形成されるパッシベーション層と、
前記パッシベーション層の上に形成される食刻液流入防止層と、
各々が近位端及び遠位端を有し、該遠位端におけるチップと駆動構造体を通じて貫通するエッチング開口とを有し、第１薄膜電極、電気的に変形可能な薄膜部、第２薄膜電極、弾性部及びコンジットを有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレイとを含むことを特徴とし、
前記第１薄膜電極は前記電気的に変形可能な薄膜部の上に位置し、水平ストライプによって駆動部と光反射部とに電気的に分離され、前記駆動部は電気的に接地されることによって、前記駆動部はミラー及びバイアス電極として作用し、前記光反射部はミラーとして作用し、前記電気的に変形可能な薄膜部は前記第２薄膜電極の上に位置し、前記第２薄膜電極は前記弾性部の上に位置し、前記第２薄膜電極は前記コンジット及び前記接続端子を通じて対応するトランジスタに電気的に接続され、他の薄膜アクチュエーテッドミラーにおける前記第２薄膜電極と電気的に分離されることによって、前記第２薄膜電極が信号電極として作用するようにし、前記弾性部は前記第２薄膜電極の下に位置し、その近位端における下部が能動マトリックスの上に前記食刻液流入防止層及びパッシベーション層を部分的に介在して挿入されることによって、前記駆動構造体を片持ちし、前記コンジットが前記電気的に変形可能な薄膜部から対応する接続端子の上部まで延在して、前記第２薄膜電極を前記接続端子に電気的に接続させることを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイ。
【請求項２】
前記パッシベーション層が、ＰＳＧ（Phosphor-silicate glass）または窒化ケイ素からなることを特徴とする請求の範囲１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイ。
【請求項３】
前記食刻液流入防止層が、窒化ケイ素からなることを特徴とする請求の範囲１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイ。
【請求項４】
光投射システムに用いられる、各々が画素に対応するＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは正の整数）個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法であって、
基板、各々がＭ×Ｎ個のトランジスタのアレイにおいて対応するトランジスタに電気的に接続されるＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ、該Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイを有する能動マトリックスを準備する第１工程と、
パッシベーション層を前記能動マトリックスの上に蒸着する第２工程と、
食刻液流入防止層を前記パッシベーション層の上に蒸着する第３工程と、
上面を有する薄膜犠牲層を前記食刻液流入防止層の上に蒸着する第４工程と、
前記薄膜犠牲層の上面を平坦にする第５工程と、
各対において空スロットの何れか一つが前記接続端子の何れか一つを取り囲むように、Ｍ×Ｎ対の空スロットを前記薄膜犠牲層に形成する第６工程と、
弾性層及び第２薄膜層を前記空スロットを有する前記薄膜犠牲層の上に順次に蒸着する第７工程と、
前記第２薄膜層を、各々が互いに電気的に分離されるＭ×Ｎ個の第２薄膜電極にイソ−カッティングする第８工程と、
電気的に変形可能な薄膜層及び第１薄膜層を順次に前記Ｍ×Ｎ個の第２薄膜電極のアレイの上に順次に蒸着することによって、多層構造体を形成する第９工程と、
前記薄膜犠牲層が露出されるまで、前記多層構造体を、各々が遠位端におけるチップと該アクチュエーテッドミラー構造体を通じて貫通するエッチング開口とを有し、第１薄膜電極、電気的に変形可能な薄膜部、第２薄膜電極及び弾性部を有するＭ×Ｎ個のアクチュエーテッドミラー構造体のアレイにパターニングする第10工程であって、前記第１薄膜電極は水平ストライプによって駆動部と光反射部とに電気的に分離させ、該駆動部は電気的に接地される、当該第10工程と、
各々が前記電気的に変形可能な薄膜部の上部から対応する接続端子の上部まで延在するＭ×Ｎ個の孔のアレイを形成する第11工程と、
前記各孔内を金属で埋め込んでコンジットを形成して、Ｍ×Ｎ個の未完成構造のアクチュエーテッドミラーのアレイを形成する第12工程と、
前記能動マトリックスにおいて切開部(incision)を形成して、前記能動マトリックスをセミダイシング(semi-dicing)する第13工程と、
前記各未完成構造のアクチュエーテッドミラーを前記薄膜保護層で完全に覆う第14工程と、
前記薄膜犠牲層を、前記各未完成構造のアクチュエーテッドミラーにおける前記エッチング開口及び前記未完成構造のアクチュエーテッドミラーの間のギャップに挿入されるエッチング液または化学液を用いて取り除く第15工程と、
前記薄膜保護層を取り除く第16工程と、
前記能動マトリックスを所望の形状に完全にダイシングして、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイを形成する第17工程
とを含むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項５】
前記パッシベーション層が、ＰＳＧまたは窒ケイ素からなることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項６】
前記パッシベーション層が、厚み0.1〜２μｍに形成される請求の範囲５に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項７】
前記パッシベーション層が、ＣＶＤ法またはスピンコーティング法を用いて形成されることを特徴とする請求の範囲６に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項８】
前記食刻液流入防止層が、窒化ケイ素からなることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項９】
前記食刻液流入防止層が、厚み0.1〜２μｍに形成されることを特徴とする請求の範囲８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１０】
前記食刻液流入防止層が、スパッタリング法またはＣＶＤ法を用いて形成されることを特徴とする請求の範囲９に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１１】
前記薄膜犠牲層の上面が、スピンオングラス（Spin-On-Glass；ＳＯＧ）法または化学機械的ポリッシング（Chemical Mechanical Polishing；ＣＭＰ）法を用い、次にスクラビング（scrubbing）法を用いて平坦になることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１２】
前記空スロットのアレイが、ドライエッチング法及びウェットエッチング法を用いて形成されることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１３】
前記第２薄膜層が、ドライエッチング法を用いてイソ−カット（iso-cut）されることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１４】
前記電気的に変形可能な薄膜層が、急速熱焼なまし（Rapid Thermal Annealing；ＲＴＡ）法を用いて熱処理されることを特徴とする請求の範囲８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１５】
前記能動マトリックスにおける前記切開部が、前記能動マトリックスの厚みの1/3の深さに形成されることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記切開部が、フォトリソグラフィー法を用いて形成されることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【請求項１７】
前記能動マトリックスが、フォトリソグラフィー法またはレーザ切断法を用いて形成されることを特徴とする請求の範囲４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、光投射システムに関し、特に、そのシステムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイ及びその製造方法に関する。
背景技術
従来の多様なビデオディスプレイシステムのうち、光投射システムは高画質の映像を大画面で提供し得るものとして知られている。そのような光投射システムにおいて、ランプから発せられた光線は、例えば、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの上に一様に入射される。ここで、各ミラーは各アクチュエータに接続されている。これらのアクチュエーターは、印加された電界信号に応じて変形を起こす、圧電物質または電歪物質のような電気的に変形可能な物質からなる。
各ミラーから反射された光線は、例えば、光学バッフルの開口に入射される。各アクチュエーターに電気信号を印加することによって、各ミラーの入射光線に対する相対的な位置が変更されることによって、各ミラーからの反射光線の光路が偏向される。各反射光線の光路が変わる場合、開口を通じて各ミラーから反射された光線の光量が変わることによって光の強さが調節される。開口を通して調節された光線は、投射レンズのような適切な光学装置を介して投射スクリーンに投射され、その上に像を表す。
図１Ａ〜図１Ｇには、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー101のアレイ100の製造方法を説明するための概略的な断面図が各々示されている。ここで、Ｍ及びＮは各々正の整数である。このアレイ100は、本願出願と出願人を同じくする米国特許出願番号第08/430,628号明細書に、「THIN FILM ACTUATED MIRROR ARRAY」との名称で開示されている。
アレイ100の製造工程は、上面を有し、基板12、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ（図示せず）及びＭ×Ｎ個の接続端子14のアレイを備える能動マトリックス10を準備することから始まる。
その後、能動マトリックス10の上面に薄膜犠牲層24が形成される。この薄膜犠牲層24の形成は、薄膜犠牲層24が金属からなる場合はスパッタリング法または蒸着法を、ＰＳＧからなる場合は化学気相成長法（ＣＶＤ）またはスピンコーティング法を、ポリシリコンからなる場合にはＣＶＤ法を各々用いて行われる。
その後、図１Ａに示すように、薄膜犠牲層24により取り囲まれたＭ×Ｎ個の支持部材22のアレイを有する支持層20が形成される。即ち、この支持層20は最初、各々が各接続端子14の周囲に位置するＭ×Ｎ個の空スロットのアレイ（図示せず）をフォトリソグラフィー法を用いて薄膜犠牲層24の上に形成し、各接続端子14の周囲に位置した各空スロットに支持部材22をスパッタリング法またはＣＶＤ法を用いて形成することによって形成される。支持部材22は絶縁性物質からなる。
続いて、支持部材22のように絶縁性物質からなる弾性層30が、支持層20の上にゾル−ゲル（sol-gel）法、スパッタリングまたはＣＶＤ法を用いて形成される。
しかる後、図１Ｂに示すように、金属からなるコンジット26が各支持部材22に形成される。このコンジット26は、最初、エッチング法を用いて、各々が弾性層30の上部から各接続端子14の上部まで延在するＭ×Ｎ個の孔のアレイ（図示せず）を生成し、各孔内に金属を埋め込んで形成される。
次に、導電性物質からなる第２薄膜層40が、スパッタリング法を用いて、コンジット26を含む弾性層30の上に形成される。この第２薄膜層40は、支持部材22に形成されたコンジット26を通じて各トランジスタに電気的に接続されている。
その後、図１Ｃに示したように、例えば、ＰＺＴのような圧電物質からなる電気的に変形可能な薄膜層50がスパッタリング法、ＣＶＤ法またはゾル−ゲル法を用いて第２薄膜層40の上に形成される。
続いて、図１Ｄに示したように、変形可能な薄膜層50、第２薄膜層40及び弾性層30が、フォトリソグラフィー法またはレーザトリミング法を用いて支持層20における薄膜犠牲層24が露出されるまで、各々Ｍ×Ｎ個の電気的に変形可能な薄膜部55のアレイ、Ｍ×Ｎ個の第２薄膜電極45のアレイ及びＭ×Ｎ個の弾性部35のアレイにパターニングされる。第２薄膜電極45の各々は、各支持部材22に形成された各コンジット26を通じて各トランジスタに電気的に接続されて、各薄膜アクチュエーテッドミラー101において信号電極としての働きを果たす。
次に、各変形可能な薄膜部55がＰＺＴからなる場合、薄膜部55は例えば、略650℃の高温にて熱処理されて、相転移が生じることによって、Ｍ×Ｎ個の熱処理済みの構造体のアレイ（図示せず）が形成される。この場合、各変形可能な薄膜部55が十分に薄くなっているため、薄膜部55が圧電物質から作られる場合は別に分極する必要はない。これは、薄膜アクチュエーテッドミラー101の駆動の際に印加された電気信号によって分極できるからである。
次に、導電性及び光反射性物質からなるＭ×Ｎ個の第１薄膜電極65のアレイが、図１Ｅに示すように、最初、導電性及び光反射性物質からなり、Ｍ×Ｎ個の熱処理済みの構造体の上部を完全に覆い、支持層20における露出された薄膜犠牲層24を有する層60をスパッタリング法を用いて形成し、その後、エッチング法を用いて該層60を選択的に取り除くことによって、Ｍ×Ｎ個の熱処理済みの構造体のアレイにおける変形可能な薄膜部55の上に形成される。かくして、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー構造体111のアレイ110が形成される。図１Ｆに示すように、各アクチュエーテッドミラー構造体111は、一つの上面及び四つの側面を有する。各第１薄膜電極65は、薄膜アクチュエーテッドミラー101においてバイアス電極だけでなく、ミラーとしても作用する。
その後、各アクチュエーテッドミラー構造体111における一つの上面及び四つの側面を完全に覆う薄膜保護層（図示せず）が形成される。
その後、支持層20における薄膜犠牲層24が、エッチング法によって取り除かれる。最後に、図１Ｇに示すように、薄膜保護層が取り除かれることによって、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー101のアレイ100が形成される。
しかしながら、前述した従来技術のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー101のアレイ100の製造方法には幾つかの欠点がある。一般に、薄膜犠牲層24の除去に続いては、蒸発によって取り除かれるリンス液を用いて、その除去に使用したエッチング液または化学液の洗浄処理（すすぎ洗い）が行われる。リンス液を除去する間、リンス液の表面張力によって弾性部35が能動マトリックス10の下の方に湾曲して能動マトリックス10に接触することによって、各薄膜アクチュエーテッドミラー101の性能に悪影響を及ぼす。その結果、薄膜アクチュエーテッドミラー101のアレイ100の駆動性能を低下させるという不都合がある。
更に、支持層２０における薄膜犠牲層24を取り除いて、エッチング法を用いて各薄膜アクチュエーテッドミラー101の駆動空間を形成するために、エッチング液または化学液が薄膜保護層で覆われているアクチュエーテッドミラー構造体111の間のギャップを通じて挿入される。しかしながら、支持層20における薄膜犠牲層24を完全に取り除くためには非常に長い時間がかかり、更に薄膜犠牲層24が完全に取り除かれないこともあり、意図した駆動空間に薄膜犠牲層24の残存物が残されることになり、薄膜アクチュエーテッドミラー101の性能低下をもたらす。そのように、薄膜アクチュエーテッドミラー101が十分に影響される場合、これによってもまた、アレイ100の全体的な性能が低下することになる。
更に、上記の製造方法に関する問題点の他にも、各薄膜アクチュエーテッドミラー101が電気的に変形可能な薄膜部55に印加された電界信号に応じて変形される時、該アレイに取り付けられてミラーとして機能する第１薄膜電極65も変形されることになる。その結果、光線の反射面が湾曲されることによって、アレイ100の全体的な光効率性が低下するという不都合がある。
発明の開示
従って、本発明の目的は、アレイ製造過程の際に用いたリンス液を除去する時、弾性部材の能動マトリックスへの接触現象を防止し得る、新規な構造を有するＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを提供することにある。
本発明の他の目的は、アレイ製造過程の際に薄膜犠牲層をより一層完全に、効果的に除去し得る、新規な構造を有するＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、向上された光効率性を有するＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを提供することにある。
本発明の更なる目的は、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、光投射システムに用いられるＭ×Ｎ（Ｍ及びＮは各々正の整数）個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイであって、
基板、各々がＭ×Ｎ個のトランジスタのアレイにおいて対応するトランジスタに電気的に接続されるＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ、該Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイを有する能動マトリックスと、
前記能動マトリックス上に形成されるパッシベーション層と、
前記パッシベーション層の上に形成される食刻液流入防止層と、
各々が近位端及び遠位端を有し、該遠位端におけるチップと駆動構造体を通じて貫通するエッチング開口とを有し、第１薄膜電極、電気的に変形可能な薄膜部、第２薄膜電極、弾性部及びコンジットを有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレイとを含むことを特徴とし、
前記第１薄膜電極は前記電気的に変形可能な薄膜部の上に位置し、水平ストライプによって駆動部と光反射部とに電気的に分離され、前記駆動部は電気的に接地されることによって、前記駆動部はミラー及びバイアス電極として作用し、前記光反射部はミラーとして作用し、前記電気的に変形可能な薄膜部は前記第２薄膜電極の上に位置し、前記第２薄膜電極は前記弾性部の上に位置し、前記第２薄膜電極は前記コンジット及び前記接続端子を通じて対応するトランジスタに電気的に接続され、他の薄膜アクチュエーテッドミラーにおける前記第2薄膜電極と電気的に分離されることによって、前記第２薄膜電極が信号電極として作用するようにし、前記弾性部は前記第２薄膜電極の下に位置し、その近位端における下部が能動マトリックスの上に前記食刻液流入防止層及びパッシベーション層を部分的に介在して挿入されることによって、前記駆動構造体を片持ちし、前記コンジットが前記電気的に変形可能な薄膜部から対応する接続端子の上部まで延在して、前記第２薄膜電極を前記接続端子に電気的に接続させることを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイが提供される。
本発明の他の実施例によれば、光投射システムに用いられる、各々が画素に対応するＭ×Ｎ（Ｍ、Ｎは正の整数）個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法であって、
基板、各々がＭ×Ｎ個のトランジスタのアレイにおいて対応するトランジスタに電気的に接続されるＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ、該Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイを有する能動マトリックスを準備する第１工程と、
パッシベーション層を前記能動マトリックスの上に蒸着する第２工程と、
食刻液流入防止層を前記パッシベーション層の上に蒸着する第３工程と、
上面を有する薄膜犠牲層を前記食刻液流入防止層の上に蒸着する第４工程と、
前記薄膜犠牲層の上面を平坦にする第５工程と、
各対において空スロットの何れか一つが前記接続端子の何れか一つを取り囲むように、Ｍ×Ｎ対の空スロットを前記薄膜犠牲層に形成する第６工程と、
弾性層及び第２薄膜層を前記空スロットを有する前記薄膜犠牲層の上に順次に蒸着する第７工程と、
前記第２薄膜層を、各々が互いに電気的に分離されるＭ×Ｎ個の第２薄膜電極にイソ−カッティングする第８工程と、
電気的に変形可能な薄膜層及び第１薄膜層を順次に前記Ｍ×Ｎ個の第２薄膜電極のアレイの上に順次に蒸着することによって、多層構造体を形成する第９工程と、
前記薄膜犠牲層が露出されるまで、前記多層構造体を、各々が遠位端におけるチップと該アクチュエーテッドミラー構造体を通じて貫通するエッチング開口とを有し、第１薄膜電極、電気的に変形可能な薄膜部、第２薄膜電極及び弾性部を有するＭ×Ｎ個のアクチュエーテッドミラー構造体のアレイにパターニングする第10工程であって、前記第１薄膜電極は水平ストライプによって駆動部と光反射部とに電気的に分離させ、該駆動部は電気的に接地される、当該第10工程と、
各々が前記電気的に変形可能な薄膜部の上部から対応する接続端子の上部まで延在するＭ×Ｎ個の孔のアレイを形成する第11工程と、
前記各孔内を金属で埋め込んでコンジットを形成して、Ｍ×Ｎ個の未完成構造のアクチュエーテッドミラーのアレイを形成する第12工程と、
前記能動マトリックスにおいて切開部(incision)を形成して、前記能動マトリックスをセミダイシング（semi-dicing）する第13工程と、
前記各未完成構造のアクチュエーテッドミラーを前記薄膜保護層で完全に覆う第14工程と、
前記薄膜犠牲層を、前記各未完成構造のアクチュエーテッドミラーにおける前記エッチング開口及び前記未完成構造のアクチュエーテッドミラーの間のギャップに挿入されるエッチング液または化学液を用いて取り除く第15工程と、
前記薄膜保護層を取り除く第16工程と、
前記能動マトリックスを所望の形状に完全にダイシングして、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイを形成する第17工程とを含むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１Ａ〜図１Ｇは、従来のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法を説明するための概略的な断面図であり、
図２は、本発明によるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの断面図であり、
図３Ａ〜図３Ｎは、図２に示すＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイの製造方法を説明するための概略的な断面図であり、
図４Ａ〜図４Ｄは、図２に示す各薄膜アクチュエーテッドミラーを構成する薄膜層の平面図である。
発明の実施の様態
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。図２は、光投射システムに用いられ、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー301のアレイ300の断面図であり、図３Ａ〜図３Ｎは各々そのアレイ300の製造方法を説明するための断面図であり、図４Ａ〜図４Ｄは、各々各薄膜アクチュエーテッドミラー301を構成する薄膜層の平面図である。ここで、Ｍ及びＮは各々正の整数である。各図中で、同一部分には同一の参照符号を付して表示したことに注目されたい。
図２は、本発明によるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー301のアレイ300の断面図であって、アレイ300は能動マトリックス210、パッシベーション（passivation）層220（不活性層）、食刻液流入防止層230及びＭ×Ｎ個の駆動構造体200から構成されている。
能動マトリックス210は、基板212、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ（図示せず）及びＭ×Ｎ個の接続端子214のアレイを備える。各接続端子214は、トランジスタのアレイにおける対応するトランジスタに電気的に接続される。
ＰＳＧまたは窒化ケイ素からなり、厚み0.1〜２μｍを有するパッシベーション層220が、能動マトリックス210の上部に位置する。
窒化ケイ素からなり、厚み0.1〜２μｍを有する食刻液流入防止層230がパッシベーション層220の上に形成される。
各駆動構造体200は近位端及び遠位端を有し、該遠位端寄りに形成されたチップ（図示せず）と該チップを通じて貫通するエッチング開口（図示せず）とを更に有する。各駆動構造体200は、第１薄膜電極285、電気的に変形可能な薄膜部275、第２薄膜電極265、弾性部255及びコンジット295から構成されている。例えば、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のような導電性及び光反射性物質からなる第１薄膜電極285は、電気的に変形可能な薄膜部275上に位置し、水平ストライプ(stripe)287によって駆動部190と光反射部195とに分けられる。ここで、水平ストライプ287は、駆動部190及び光反射部195を電気的に分離させる。駆動部190は電気的に接地されて、ミラーだけでなく共通バイアス電極として作用し、光反射部195はミラーとして作用する。例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電物質または硝酸マグネシウム鉛（ＰＭＮ）のような電歪物質からなる電気的に変形可能な薄膜部275が、第２薄膜電極265の上に位置する。例えば、白金／タンタル(Pt/Ta)のような導電性物質からなる第２薄膜電極26は、弾性部255の上に位置し、コンジット295及び接続端子214を通じて対応するトランジスタに電気的に接続され、他の薄膜アクチュエーテッドミラー301の第２薄膜電極265と電気的に分離されることによって、信号電極として作用し得る。例えば、窒化ケイ素のような窒化物からなる弾性部255は、第２薄膜電極265の下の方に位置される。アレイにおける近位端の下部は能動マトリックス210の上に食刻液流入防止層230及びパッシベーション層220を部分的に介在して挿入される（連結される）ことによって、駆動構造体200を片持ちする。例えば、タングステン（Ｗ）のような金属からなるコンジット295が、電気的に変形可能な薄膜部275の上部から対応する接続端子214の上部まで延在することによって、第２薄膜電極265を接続端子214に電気的に接続させる。電気的に変形可能な薄膜部275及び各薄膜アクチュエーテッドミラー301における電気的に変形可能な薄膜部275の上に位置した第１薄膜電極285の上部から下の方へ延在するコンジット295は、互いに電気的に分離されている。
図３Ａ〜図３Ｎには、図２に示すＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー301のアレイ300の製造方法を説明するための断面図が各々示されている。
図３Ａに示すように、アレイ300の製造プロセスは、基板212、Ｍ×Ｎ個の接続端子214のアレイ及びＭ×Ｎ個のトランジスタのアレイ（図示せず）を備える能動マトリックス210を準備することから始まる。基板212は、例えば、シリコンウェーハのような絶縁性物質からなる。各接続端子214は、トランジスタのアレイにおいて対応するトランジスタに電気的に接続される。
続いて、図３Ｂに示すように、例えば、ＰＳＧ（phosphor-silicate glass）または窒化ケイ素からなり、厚み0.1〜２μｍを有するパッシベーション層220が、ＣＶＤまたはスピンコーティング法を用いて能動マトリックス210上に形成される。
しかる後に、図３Ｃに示すように、窒化ケイ素からなり、厚み0.1〜２μｍを有する食刻液流入防止層230が、例えば、スパッタリング法またはＣＶＤ法を用いてパッシベーション層220の上に蒸着される。
図３Ｄに示すように、薄膜犠牲層240が食刻液流入防止層230の上に形成される。この薄膜犠牲層240が金属から作られる場合はスパッタリング法または蒸着法を用いて、ＰＳＧから作られる場合にはＣＶＤ法またはスピンコーティング法を用いて、ポリシリコンから作られる場合にはＣＶＤ法を用いて形成される。薄膜犠牲層240は上面を有する。
次に、図３Ｅを示すように、薄膜犠牲層240の上面が、スピンオングラス（ＳＯＧ：spin on glass）法または化学機械的ポリッシング（ＣＭＰ：chemical mechanical polishing）法、次にスクラビング（scrubbing）法を用いて平らに作られる。
続いて、図３Ｆに示すように、各対において空スロットのうちの何れか一つが、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いて接続端子214のうちのいずれか一つを取り囲むように、Ｍ×Ｎ対の空スロット245のアレイが薄膜犠牲層240に形成される。
次に、図３Ｇに示すように、窒化物、例えば、窒化ケイ素からなり、厚み0.1〜２μｍを有する弾性層250が、ＣＶＤ法を用いて空スロットを有する薄膜犠牲層240の上に蒸着される。蒸着の間、弾性層250内の応力は、時間関数に対してガスの比率を変化することによって調節される。
しかる後に、図３Ｈに示すように、導電性物質、例えば、Pt/Taからなり、厚み0.1〜２μｍを有する第２薄膜層（図示せず）が、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて弾性層250の上に形成される。その後、第２薄膜層がドライエッチング法を用いてＭ×Ｎ個の第２薄膜電極265のアレイにイソ−カット（iso-cut）される。ここで、各第２薄膜電極265は他の第２薄膜電極265から電気的に分離されている。
図３Ｉに示すように、例えば、ＰＺＴのような圧電性物質または例えば、ＰＭＮのような電歪性物質からなり、厚み0.1〜２μｍを有する電気的に変形可能な薄膜層270が、蒸着法、ゾル−ゲル法、スパッタリング法またはＣＶＤ法を用いてＭ×Ｎ個の第２薄膜電極265の上に蒸着される。その後、電気的に変形可能な薄膜層270を急速熱焼なまし（ＲＡＴ：rapid thermal annealing）法を用いて熱処理することによって、相転移を引起こす。
電気的に変形可能な薄膜層270が十分に薄いため、もし、変形可能な薄膜層270が圧電物質からなる場合、薄膜アクチュエーテッドミラー301の駆動の際に印加された電気信号によって分極できるので別の分極は必要でない。
続いて、図３Ｊに示すように、例えば、アルミニウム(Al)または銀(Ag)のような導電性及び光反射性物質からなり、厚み0.1〜２μｍを有する第１薄膜層280が、スパッタリング法または真空蒸着法を用いて電気的に変形可能な薄膜層270の上に形成される。
次に、図３Ｋに示すように、各アクチュエーテッドミラー構造体345がアクチュエーテッドミラー構造体の遠位端におけるチップ（図示せず）と該チップを通じて貫通するエッチング開口（図示せず）とを有するように、多層構造体350はフォトリソグラフィー法またはレーザ切断法を用いて、薄膜犠牲層240が露出されるまで、Ｍ×Ｎ個のアクチュエーテッドミラー構造体345のアレイ340にパターニングされる。各アクチュエーテッドミラー構造体345は、第１薄膜電極285、電気的に変形可能な薄膜部275、第２薄膜電極265及び弾性部255を備える。第１薄膜電極285は水平ストライプ287によって駆動部190と光反射部195とに分けられる。ここで、水平ストライプ287は駆動部190及び光反射部195を電気的に分離させ、駆動部190は電気的に接地される。
次に、図３Ｌに示すように、各々が電気的に変形可能な薄膜部275の上から対応する接続端子14の上部まで延在するＭ×Ｎ個の孔290のアレイが、エッチング法を用いて形成される。
続いて、図３Ｍに示すように、コンジット295が例えば、リフトオフ法を用いて各孔290内を金属（例えば、タングステン（Ｗ））で埋め込んで形成されて、Ｍ×Ｎ個の未完成構造のアクチュエーテッドミラー335のアレイ330を形成する。
次に、能動マトリックス210の大略1/3の厚みの深さを有する切開部（incision）（図示せず）が、フォトリソグラフィー法を用いて作られる。この過程はセミダイシング（semi-dicing）法としても知られている。
続いて、薄膜保護層（図示せず）を用いて、各未完成構造のアクチュエーテッドミラー335を完全に覆う。
その後、エッチング液または化学液（例えば、フッ化水素（ＨＦ）蒸気）を用いるウェットエッチング法を用いて、薄膜犠牲層240が取り除かれる。これらのエッチング液または化学液が、各未完成構造のアクチュエーテッドミラー335におけるエッチング開口と未完成構造のアクチュエーテッドミラー335の間のギャップとを通じて挿入されて、各薄膜アクチュエーテッドミラー301の駆動空間を形成する。
次に、薄膜保護層が取り除かれる。
最後に、図３Ｎに示すように、能動マトリックス210がフォトリソグラフィー法またはレーザ切断法を用いて完全に所望の形状にダイシングされることによって、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー301のアレイ300を形成する。
図４Ａ〜図４Ｄには、本発明によって各薄膜アクチュエーテッドミラー301を構成する第１薄膜電極285、電気的に変形可能な薄膜部275、第２薄膜電極265及び弾性部255が各々示されている。各薄膜層が、その遠位端にてチップ205とエッチング開口289とを有する。図４Ｃに示すように、第２薄膜電極265はアレイ300において他の薄膜アクチュエーテッドミラー301の第２薄膜電極265と電気的に分離されている。
本発明のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー301のアレイ300及びその製造方法において、各薄膜アクチュエーテッドミラー301における第１薄膜電極285は、水平ストライプ287によって駆動部190と光反射部195とに分けられ、各薄膜アクチュエーテッドミラー301の駆動の際、残余部分は平坦である反面、第１薄膜電極285の駆動部190の下部に位置した電気的に変形可能な薄膜部275、第２薄膜電極265及び弾性部255のみが変形されて、光反射部195が入射する光線をより一層効率的に反射させることによって、アレイ300の光効率を増加させる。
更に、薄膜犠牲層240の除去に続いて、一般に、蒸発によって取り除かれるリンス液を用いて、その除去に使用したエッチング液または化学液の洗浄処理が行われる。このリンス液の除去の間、リンス液を各薄膜アクチュエーテッドミラー301のチップ205に収集して容易に取り除いて、弾性部255が能動マトリックス210に接触する可能性を減らすことによって、薄膜アクチュエーテッドミラー301の性能及び構造的な集積度を保持して、アレイ300の全体的な性能を増加させるすることができる。
更に、薄膜犠牲層240に用いられたエッチング液または化学液が、駆動構造体200の間のギャップだけでなくエッチング開口289を通じて挿入されるので、薄膜犠牲層240はより一層効率的に、完全に取り除かれることができる。
上記において、各薄膜アクチュエーテッドミラー301がユニモフ構造を有する場合に対して説明したが、本発明の方法は、各薄膜アクチュエーテッドミラー301が付加的な電気的に変形可能な層及び付加的な電極層を有するので、各々がバイモフ構造をなす薄膜アクチュエーテッドミラーのアレイを製造するにも同一に適用することができる。
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図１Ａ】
0003734271.tif 000002
【図１Ｂ】
0003734271.tif 000003
【図１Ｃ】
0003734271.tif 000004
【図１Ｄ】
0003734271.tif 000005
【図１Ｅ】
0003734271.tif 000006
【図１Ｆ】
0003734271.tif 000007
【図１Ｇ】
0003734271.tif 000008
【図２】
0003734271.tif 000009
【図３Ａ】
0003734271.tif 000010
【図３Ｂ】
0003734271.tif 000011
【図３Ｃ】
0003734271.tif 000012
【図３Ｄ】
0003734271.tif 000013
【図３Ｅ】
0003734271.tif 000014
【図３Ｆ】
0003734271.tif 000015
【図３Ｇ】
0003734271.tif 000016
【図３Ｈ】
0003734271.tif 000017
【図３Ｉ】
0003734271.tif 000018
【図３Ｊ】
0003734271.tif 000019
【図３Ｋ】
0003734271.tif 000020
【図３Ｌ】
0003734271.tif 000021
【図３Ｍ】
0003734271.tif 000022
【図３Ｎ】
0003734271.tif 000023
【図４Ａ】
0003734271.tif 000024
【図４Ｂ】
0003734271.tif 000025
【図４Ｃ】
0003734271.tif 000026
【図４Ｄ】
0003734271.tif 000027