JPH03209208A - 空間光変調器 - Google Patents
空間光変調器Info
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- JPH03209208A JPH03209208A JP2260336A JP26033690A JPH03209208A JP H03209208 A JPH03209208 A JP H03209208A JP 2260336 A JP2260336 A JP 2260336A JP 26033690 A JP26033690 A JP 26033690A JP H03209208 A JPH03209208 A JP H03209208A
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- electrode
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- voltage
- hinge
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/001—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on interference in an adjustable optical cavity
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ｌｍｌ連出願との関係
１９８８年２月１９日に出願された係属中の米国特許出
願通し番号第１５９．４６６号、１９８７年４月２９日
に出願された同０４３．７４０号及び１９８８年３月１
６日に出願された同１６８，７２４号は、いずれもこの
出願の被譲渡人に譲渡されているが、この発明と関係を
有する。
願通し番号第１５９．４６６号、１９８７年４月２９日
に出願された同０４３．７４０号及び１９８８年３月１
６日に出願された同１６８，７２４号は、いずれもこの
出願の被譲渡人に譲渡されているが、この発明と関係を
有する。
Ｌえ圭立旦亙Ｕ
この発明は空閤光変調器（ライト・バルブ）、更に具体
的に云えば、静電的に撓み可能なはりで形成された画素
を有する空間光変調器に関する。
的に云えば、静電的に撓み可能なはりで形成された画素
を有する空間光変調器に関する。
従来の技術及び課題
空間光変調器（ＳＬＭ）は、電気又は光学入力に対応す
る空間パターンの入射光を変調する変換器である。入射
光はその位相、強度、偏光又は方向で変調されることが
でき、そしてその光の変調は、種々の電気光学的な又は
磁気光学的な効果を持つ種々の材料により、並びに表面
の変形によって光を変調する材料によって行なうことが
できる。
る空間パターンの入射光を変調する変換器である。入射
光はその位相、強度、偏光又は方向で変調されることが
でき、そしてその光の変調は、種々の電気光学的な又は
磁気光学的な効果を持つ種々の材料により、並びに表面
の変形によって光を変調する材料によって行なうことが
できる。
ＳＬＭは光学情報処理、投影形表示及び静電印刷の分野
に数多くの用途がある。例えば、３０ １ＥＥＥトラ
ンザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセズ
誌５３９頁（１９８３年）所載のし．ホームベツクの論
文ｒｌ ２８Ｘ１ ２８の変形可能な鏡装置」に引用さ
れている文献を参照されたい。特に、２３アプライド・
オブティックス誌８１２頁（１９８４年）所載の口．ホ
ーナー他の論文「位相専用整合フィルター作用」並びに
２４アプライド・オブティックス誌１８８９頁《１９８
５年）所載のＪ．ホーナー他の論文「２ビット相閏］に
記載されている様に、像の相関の為には位相専用のフィ
ルター作用が使われている。
に数多くの用途がある。例えば、３０ １ＥＥＥトラ
ンザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセズ
誌５３９頁（１９８３年）所載のし．ホームベツクの論
文ｒｌ ２８Ｘ１ ２８の変形可能な鏡装置」に引用さ
れている文献を参照されたい。特に、２３アプライド・
オブティックス誌８１２頁（１９８４年）所載の口．ホ
ーナー他の論文「位相専用整合フィルター作用」並びに
２４アプライド・オブティックス誌１８８９頁《１９８
５年）所載のＪ．ホーナー他の論文「２ビット相閏］に
記載されている様に、像の相関の為には位相専用のフィ
ルター作用が使われている。
一次元及び二次元の両方の７レイで製造することができ
る様なＳＬＭの形式が変形可能な鏡である。変形可能な
鏡は、エラストマ、膜及び片持ちばりの３種類に分ける
ことができる。エラストマ形では、メタライズしたエラ
ストマが、空間的に変化する電圧によってアドレスされ
る。この電圧が、エラストマの圧縞を通じて、面の変形
を作る。
る様なＳＬＭの形式が変形可能な鏡である。変形可能な
鏡は、エラストマ、膜及び片持ちばりの３種類に分ける
ことができる。エラストマ形では、メタライズしたエラ
ストマが、空間的に変化する電圧によってアドレスされ
る。この電圧が、エラストマの圧縞を通じて、面の変形
を作る。
１００乃至２００ボルト程度のアドレス電圧を必要とす
るため、エラストマは、高密度のシリコン・アドレス回
路と共に集積する為の良好な候補ではない。全般につい
ては、２４ ｒＥＥＥ・トランザクションズ・オン・
エレクトロニツク・デバイセズ誌９３０頁（１９７７年
）所載のＡ．ラカトス及びＲ．バーゲンの論文「非晶質
Ｓｅ形ルチコン・ライト・バルブを用いたＴＶ投影形表
示装置」を参照されたい。
るため、エラストマは、高密度のシリコン・アドレス回
路と共に集積する為の良好な候補ではない。全般につい
ては、２４ ｒＥＥＥ・トランザクションズ・オン・
エレクトロニツク・デバイセズ誌９３０頁（１９７７年
）所載のＡ．ラカトス及びＲ．バーゲンの論文「非晶質
Ｓｅ形ルチコン・ライト・バルブを用いたＴＶ投影形表
示装置」を参照されたい。
模形の変形可能な鏡も種々の形式がある。１つの形式は
、前に述べたアイドホール・システムの油膜に実質的に
代わるものである。このシステムでは、薄い反射膜が支
持格子構造により、陰極線管（ＣＲＴ）のフェースプレ
ートに取付けられる。
、前に述べたアイドホール・システムの油膜に実質的に
代わるものである。このシステムでは、薄い反射膜が支
持格子構造により、陰極線管（ＣＲＴ）のフェースプレ
ートに取付けられる。
アドレス動作は、アイドホールの場合と同じく、ラスク
走査の電子ビームによる。電子ビームによってＣＲＴの
ガラスのフェースプレートにデポジットされた電荷が、
一定電圧に保たれた膜を静電作用によって引寄せる。こ
の引力により膜が格子構造によって形或された井戸の中
に弛み、こうして各々の変調された画素の場所でミニエ
ーチャーの球形鏡を形成する。こう云う形式の変調され
た画素から回折された光が、鏡面反射ビームに対して回
転対称である比較的細いコーンに集中される。
走査の電子ビームによる。電子ビームによってＣＲＴの
ガラスのフェースプレートにデポジットされた電荷が、
一定電圧に保たれた膜を静電作用によって引寄せる。こ
の引力により膜が格子構造によって形或された井戸の中
に弛み、こうして各々の変調された画素の場所でミニエ
ーチャーの球形鏡を形成する。こう云う形式の変調され
た画素から回折された光が、鏡面反射ビームに対して回
転対称である比較的細いコーンに集中される。
この為、こう云う形式のライト・バルプはシュリーレン
絞りと共に使われる。この絞りは、ライト・バルブの変
調されていない区域から、鏡面反躬後に光学系によって
形成される光源の像を巡る様に位置きめされ、且つその
様な寸法を持つ１個の中心の掩蔽部によって構成される
。変調された画素は、シュリーレン絞り平面の所に、中
心の掩蔽部より大きいが、それに中心合せされた円形の
光のバッチを生ずる。絞り効率、即ち、変調された画素
エネルギーの内、シュリーレン絞りに遮られない割合は
、一般的に、油膜形アイドホール投影器の場合よりも、
変形可能な膜に基づく投影器では、幾分か低い。更に、
この様な膜形の変形可能な鏡装置は少なくとも２つの大
きな問題がある。
絞りと共に使われる。この絞りは、ライト・バルブの変
調されていない区域から、鏡面反躬後に光学系によって
形成される光源の像を巡る様に位置きめされ、且つその
様な寸法を持つ１個の中心の掩蔽部によって構成される
。変調された画素は、シュリーレン絞り平面の所に、中
心の掩蔽部より大きいが、それに中心合せされた円形の
光のバッチを生ずる。絞り効率、即ち、変調された画素
エネルギーの内、シュリーレン絞りに遮られない割合は
、一般的に、油膜形アイドホール投影器の場合よりも、
変形可能な膜に基づく投影器では、幾分か低い。更に、
この様な膜形の変形可能な鏡装置は少なくとも２つの大
きな問題がある。
比較的硬い反射膜をアドレスするには高い電圧が必要で
あり、電子ビームのラスクと画素の支持格子構造の母に
僅かでも整合外れがあると、アドレス上の問題を拾く。
あり、電子ビームのラスクと画素の支持格子構造の母に
僅かでも整合外れがあると、アドレス上の問題を拾く。
この様な整合外れは像のぼけ、並びに表示の明るさの非
一様性の原因になる。
一様性の原因になる。
別の形式の膜形の変形可能な鏡が、３０ １ＥＥＥト
ランザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセ
ズ誌５３９頁（１９８３年）所載のし．ホームベツクの
論文及び米国特許第４．４４１．７９１号に記載されて
おり、シリコン・アドレス回路に結合されたメタライズ
重合体鏡の７レイで構威されるハイブリッド集積回路で
ある。下にあるアナログ・アドレス回路は、空隙によっ
て１１！素から隔てられているが、静電引カにより、鏡
の７レイが選ばれた画素で変位する様にする．その結果
生ずる二次元の変位パターンが、反躬光に対し、対応す
る位相変調パターンを生ずる。このパターンはシュリー
レン投影方式によってアナログ強度変化に変換すること
ができるし、或いは光学情報プロセッサに対する入力変
換器として使うことができる。然し、膜形の変形可能な
鏡は、小さな、ミク０ン寸法の粒子が躾とその下にある
支持構造との間に挟まった時にでも生ずる欠陥を生じ易
い為に、製造上の問題がある。躾はこの様な挟まった粒
子の上にテントを形或し、こう云うテントの横方向の広
がりは、粒子自体の寸法よりもずっと大きく、こう云う
テントがシュリーレン作像装置によって明るいスポット
として結像する。
ランザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセ
ズ誌５３９頁（１９８３年）所載のし．ホームベツクの
論文及び米国特許第４．４４１．７９１号に記載されて
おり、シリコン・アドレス回路に結合されたメタライズ
重合体鏡の７レイで構威されるハイブリッド集積回路で
ある。下にあるアナログ・アドレス回路は、空隙によっ
て１１！素から隔てられているが、静電引カにより、鏡
の７レイが選ばれた画素で変位する様にする．その結果
生ずる二次元の変位パターンが、反躬光に対し、対応す
る位相変調パターンを生ずる。このパターンはシュリー
レン投影方式によってアナログ強度変化に変換すること
ができるし、或いは光学情報プロセッサに対する入力変
換器として使うことができる。然し、膜形の変形可能な
鏡は、小さな、ミク０ン寸法の粒子が躾とその下にある
支持構造との間に挟まった時にでも生ずる欠陥を生じ易
い為に、製造上の問題がある。躾はこの様な挟まった粒
子の上にテントを形或し、こう云うテントの横方向の広
がりは、粒子自体の寸法よりもずっと大きく、こう云う
テントがシュリーレン作像装置によって明るいスポット
として結像する。
片持ちばりの変形可能な鏡は、線形又は面積形のパター
ンの入射光を変調するために、何らかのアドレス手段に
よって静電的に個々に変形することのできる変形可能な
片持ちばりの微小な機械的なアレイである。適正な投影
光学系と共に使う時、片持ちばりの変形可能な鏡は、表
示、光学情報処理及び静電印桐に用いることができろ。
ンの入射光を変調するために、何らかのアドレス手段に
よって静電的に個々に変形することのできる変形可能な
片持ちばりの微小な機械的なアレイである。適正な投影
光学系と共に使う時、片持ちばりの変形可能な鏡は、表
示、光学情報処理及び静電印桐に用いることができろ。
真空蒸着によって硝子上に作られた金属の片持ちばりを
用いる初期の版が、米国特許第３，６００．７９８号に
示されている。この装置は、装置の構造が一体でないこ
とによって前側及び後側の硝子基板を整合させることを
含めた製造上の問題がある。
用いる初期の版が、米国特許第３，６００．７９８号に
示されている。この装置は、装置の構造が一体でないこ
とによって前側及び後側の硝子基板を整合させることを
含めた製造上の問題がある。
片持ちばりの変形可能な鏡装置が、２２ １ＥＥＥト
ランザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセ
ズ誌７６５頁（１９７５年〉所載のＲ．トーマス他の論
文「ミラー・マトリクス管二投影形表示装置の為の新し
いライト・バルブ」と米国特許第３，８８６．３１０号
及び同第３．８９６，３３８号に記載されている。この
装置は次の様に作られる。サフ７イヤ上シリコン基板の
上に熱二酸化シリコン層を成長させる。鹸化物は、４つ
の片持ちはりの中心を結合した４つ葉のクローバ形のア
レイと云うパターンにする。酸化物がアンダカットされ
るまで、シリコンを等方性で湿式エツヂして、中心のシ
リコンの支持柱によって支持された４つの酸化物の片持
ちばりが各々の画素に残る様にする。この後、４つ葉の
クローバのアレイを反射性を持つ様にアルミニウムでメ
タライズする。サファイヤ基板上にデポジットされるア
ルミニウムが、直流バイアスに保たれる基準格子電極を
形成する。走査用電子ビームが、４つ葉のクローバ形の
はりの上に電荷パターンをデポジットして、はりを基準
格子に対するＤ電引力によって変形させることにより、
装置がアドレスされる。近くに隔たる外側の格子を負に
バイアスし、装置を低エネルギーの電子で溢れさせるこ
とにより、消去が行なわれる。シ１リーレン形投影器を
使って、はりの変形を投影スクリーンに於ける明るさの
変化に変換する。この装置の重要な特＠ Ｇ．ｔ、４つ
葉のクローバ形の形状であることであり、これによって
はりは、はりの間の開口から４５９回転した方向に撓む
。この為、簡単な断面形のシュリーレン絞りを使って、
変調された回折信号を減衰させずに、一定の回折背景信
号を遣ることができる。この装置は一インチ当り画素５
００個と云う画素密度で作られ、はりは４゜まで撓み可
能であった。光学系は１５０ワットのキセノン・アーク
灯、反躬形シュリーレン光学系及び２。５×３．５フィ
ートのスクリーンを用い、利得は５であった。３５フィ
ート・ルーメンのスクリーンの輝度でテレビの走査［１
４００本の解像度が実証され、コントラスト比は１５対
１であり、はり回折効率は４８％であった．１／３０秒
未満の書込み時間が達成され、消去時間は書込み時間の
１／１０と云う程短かった。然し、この装置は、走査誤
差による解像度の劣化、製造の歩留まりがよくないこと
、並びに従来の投影形陰極線管に比べて利点がないこと
と云う問題がある。即ち、走査ごとの位誼ぎめの精度が
、個々の画素に再現性をもって書込むことができる程高
くない。その結果として解像度が低下する為に、同等に
書込まれる発光体に比べて、同じ解像度を保つには、画
素の数を少なくとも４倍に増やすことが絶対条件になる
。更に、４つ葉のクローバの支持柱に対するエッチ・ス
トツバがないこと、はりの湿式エッチングがはりの破損
を招くこと、並びに酸化物のはりの上に、応力がゼロの
状態で通常引張り性のアルミニウムを蒸着する必要があ
ることの為に、装置の歩留まりが制限される。更に、こ
の装置は従来の投影形ＣＲＴに比べて、コスト又は性能
の点で見掛けの利点が全くない。
ランザクションズ・オン・エレクトロニツク・デバイセ
ズ誌７６５頁（１９７５年〉所載のＲ．トーマス他の論
文「ミラー・マトリクス管二投影形表示装置の為の新し
いライト・バルブ」と米国特許第３，８８６．３１０号
及び同第３．８９６，３３８号に記載されている。この
装置は次の様に作られる。サフ７イヤ上シリコン基板の
上に熱二酸化シリコン層を成長させる。鹸化物は、４つ
の片持ちはりの中心を結合した４つ葉のクローバ形のア
レイと云うパターンにする。酸化物がアンダカットされ
るまで、シリコンを等方性で湿式エツヂして、中心のシ
リコンの支持柱によって支持された４つの酸化物の片持
ちばりが各々の画素に残る様にする。この後、４つ葉の
クローバのアレイを反射性を持つ様にアルミニウムでメ
タライズする。サファイヤ基板上にデポジットされるア
ルミニウムが、直流バイアスに保たれる基準格子電極を
形成する。走査用電子ビームが、４つ葉のクローバ形の
はりの上に電荷パターンをデポジットして、はりを基準
格子に対するＤ電引力によって変形させることにより、
装置がアドレスされる。近くに隔たる外側の格子を負に
バイアスし、装置を低エネルギーの電子で溢れさせるこ
とにより、消去が行なわれる。シ１リーレン形投影器を
使って、はりの変形を投影スクリーンに於ける明るさの
変化に変換する。この装置の重要な特＠ Ｇ．ｔ、４つ
葉のクローバ形の形状であることであり、これによって
はりは、はりの間の開口から４５９回転した方向に撓む
。この為、簡単な断面形のシュリーレン絞りを使って、
変調された回折信号を減衰させずに、一定の回折背景信
号を遣ることができる。この装置は一インチ当り画素５
００個と云う画素密度で作られ、はりは４゜まで撓み可
能であった。光学系は１５０ワットのキセノン・アーク
灯、反躬形シュリーレン光学系及び２。５×３．５フィ
ートのスクリーンを用い、利得は５であった。３５フィ
ート・ルーメンのスクリーンの輝度でテレビの走査［１
４００本の解像度が実証され、コントラスト比は１５対
１であり、はり回折効率は４８％であった．１／３０秒
未満の書込み時間が達成され、消去時間は書込み時間の
１／１０と云う程短かった。然し、この装置は、走査誤
差による解像度の劣化、製造の歩留まりがよくないこと
、並びに従来の投影形陰極線管に比べて利点がないこと
と云う問題がある。即ち、走査ごとの位誼ぎめの精度が
、個々の画素に再現性をもって書込むことができる程高
くない。その結果として解像度が低下する為に、同等に
書込まれる発光体に比べて、同じ解像度を保つには、画
素の数を少なくとも４倍に増やすことが絶対条件になる
。更に、４つ葉のクローバの支持柱に対するエッチ・ス
トツバがないこと、はりの湿式エッチングがはりの破損
を招くこと、並びに酸化物のはりの上に、応力がゼロの
状態で通常引張り性のアルミニウムを蒸着する必要があ
ることの為に、装置の歩留まりが制限される。更に、こ
の装置は従来の投影形ＣＲＴに比べて、コスト又は性能
の点で見掛けの利点が全くない。
アドレス回路と共にシコリン上に集積され、こうして高
圧回路を用いた電子ビームのアドレス動作並びに従来記
載されている片持ちぼり＠置の真空外皮を必要としない
様な片持ちばりの変形可能な鏡が、３１アプライド・フ
ィジックス・レターズ誌５２１頁（１９７７年〉所載の
Ｋ．ビーターセンの論文「シリコン上に作られた微小機
械的な光変調器アレイ」及び米国特許第４，２２９．７
３２＠に記載されている。この内の最初の文献は、次の
様にして作られた分度器形の片持ちばりの１６×１のア
レイを記載している，，ｐ十形基板《又は埋込みＩｆ）
の上に、厚さ約１２ミクロンの（１００）配尚のシリコ
ン（ｐ形又はｎ形）のエビタキシャル層を成長させる。
圧回路を用いた電子ビームのアドレス動作並びに従来記
載されている片持ちぼり＠置の真空外皮を必要としない
様な片持ちばりの変形可能な鏡が、３１アプライド・フ
ィジックス・レターズ誌５２１頁（１９７７年〉所載の
Ｋ．ビーターセンの論文「シリコン上に作られた微小機
械的な光変調器アレイ」及び米国特許第４，２２９．７
３２＠に記載されている。この内の最初の文献は、次の
様にして作られた分度器形の片持ちばりの１６×１のア
レイを記載している，，ｐ十形基板《又は埋込みＩｆ）
の上に、厚さ約１２ミクロンの（１００）配尚のシリコ
ン（ｐ形又はｎ形）のエビタキシャル層を成長させる。
エビタキシャル層を約０．５ミクロンの厚さまで酸化し
、厚さ約５００入のＣｒ−ＡＬ＋被膜で覆う。Ｃｒ−Ａ
ｕをエッチングによって除き、接点パッド及びアドレス
線を形或し、分度器のメタライズ部を限定する。２回目
のマスク工程で、メタライズ部の周りのくし形パターン
で酸化物をエッチングによって除く。最後に、シリコン
自体を１２０℃でエチレンジア互ン及びパイロカテコー
ルの溶液でエッチする。結晶軸に対するマスクの正しい
向きを保てば、金属で被覆された酸化物の分度器が、こ
のエッチによってアンダカットされ、シリコンから解放
される。
、厚さ約５００入のＣｒ−ＡＬ＋被膜で覆う。Ｃｒ−Ａ
ｕをエッチングによって除き、接点パッド及びアドレス
線を形或し、分度器のメタライズ部を限定する。２回目
のマスク工程で、メタライズ部の周りのくし形パターン
で酸化物をエッチングによって除く。最後に、シリコン
自体を１２０℃でエチレンジア互ン及びパイロカテコー
ルの溶液でエッチする。結晶軸に対するマスクの正しい
向きを保てば、金属で被覆された酸化物の分度器が、こ
のエッチによってアンダカットされ、シリコンから解放
される。
このエツチは異方性であるから、くし形パターンの矩形
の囲みを構成ずる（１１１）平面によって、それ以上の
横方向のエッチングが阻止される。更に、エツチＰント
がｐ十形材料によって抑ｉｌｌされるので、分度器の下
の井戸の深さが、エビタキシャル層の厚さによって限定
される。基板と分度器のメタライズ部の間に直流電圧を
印加すると、薄い酸化物の分度器が、エッチングによっ
て作られた井戸の中に静電作用によって下向きに撓む。
の囲みを構成ずる（１１１）平面によって、それ以上の
横方向のエッチングが阻止される。更に、エツチＰント
がｐ十形材料によって抑ｉｌｌされるので、分度器の下
の井戸の深さが、エビタキシャル層の厚さによって限定
される。基板と分度器のメタライズ部の間に直流電圧を
印加すると、薄い酸化物の分度器が、エッチングによっ
て作られた井戸の中に静電作用によって下向きに撓む。
長さ１０６ミロクン及び幅２５ミクロンの分度器で、圏
値電圧は約６６ボルトであった。
値電圧は約６６ボルトであった。
２番目の文献（米国特許第４．２２９．７３２号）には
、分度器ｉ！置と同様に製造される（メタライズされた
二酸化シリコンの片持ちばりの下に井戸を形戒する為の
エッチ・ストツバとしての埋込みｐ十形層）が、異なる
構成を持つ装置が記載されている。即ち、片持ちぼりは
１つの隅で丁番結合された四角のフラップの形をしてお
り、分度器の一次元の列の代わりに、フラップが二次元
のアレイを形成し、フラップの下にある井戸は接続され
ておらず、この為フラップに対するアドレス線は、フラ
ップの行及び列の間でシリコンの上面の上に形或するこ
とができる。勿論、フラップを隅で丁番結合することは
、米国特許第３，８８６，３１０号及び同第３，８９６
，３３８＠の４つ葉のクローバ形の構成からくるもので
あるが、完全な４つ菓のクローバ形の構成を使うことは
できない。それは、こうすると、面のアドレス線ができ
ないからである。それと云うのも、４つ葉のクロ−バ形
のフラップは、シリコン面から隔離された中心の柱に丁
番結合されるからである。更に、こう云う装置は、分解
能がよくなく、密度の制杓と有効面積の端数が小さい為
に効率が低く、製造の歩留まりが低く、アドレス回路か
らの回折効果の為にコントラスト比が劣化し、酸化物の
フラップの帯電効果の為に残像がある。更に具体的に云
うと、ｐ十形エッチ・ストツバまでエビタキシャル層を
エッチングによって除くことによって井戸が形成される
為に、有効区域の下にアドレス回路を配置すると云う選
択がないから、アドレス回路は有効区域（フラップ）の
周りに押し詰められる。
、分度器ｉ！置と同様に製造される（メタライズされた
二酸化シリコンの片持ちばりの下に井戸を形戒する為の
エッチ・ストツバとしての埋込みｐ十形層）が、異なる
構成を持つ装置が記載されている。即ち、片持ちぼりは
１つの隅で丁番結合された四角のフラップの形をしてお
り、分度器の一次元の列の代わりに、フラップが二次元
のアレイを形成し、フラップの下にある井戸は接続され
ておらず、この為フラップに対するアドレス線は、フラ
ップの行及び列の間でシリコンの上面の上に形或するこ
とができる。勿論、フラップを隅で丁番結合することは
、米国特許第３，８８６，３１０号及び同第３，８９６
，３３８＠の４つ葉のクローバ形の構成からくるもので
あるが、完全な４つ菓のクローバ形の構成を使うことは
できない。それは、こうすると、面のアドレス線ができ
ないからである。それと云うのも、４つ葉のクロ−バ形
のフラップは、シリコン面から隔離された中心の柱に丁
番結合されるからである。更に、こう云う装置は、分解
能がよくなく、密度の制杓と有効面積の端数が小さい為
に効率が低く、製造の歩留まりが低く、アドレス回路か
らの回折効果の為にコントラスト比が劣化し、酸化物の
フラップの帯電効果の為に残像がある。更に具体的に云
うと、ｐ十形エッチ・ストツバまでエビタキシャル層を
エッチングによって除くことによって井戸が形成される
為に、有効区域の下にアドレス回路を配置すると云う選
択がないから、アドレス回路は有効区域（フラップ）の
周りに押し詰められる。
この為、回折効率と共に有効面積が大幅に減少する。こ
れは、スクリーンの同じ輝度に対してはランプのより多
くの電力を必要とすることを意味する。アドレス回路が
別の面積を必要とする為、画素寸法はフラップ面積を遥
かに越えて増加し、その結果達成し得る解像度が低下す
る。井戸を形成する為に必要な湿式エッチングの為に、
電気的及び機械的な歩留まりが低くなる。実際、チップ
にダイス切りした後の様な湿式クリンナップが、フラッ
プ及び分度器を破壊する。これは、回転・一洗浄／乾燥
サイクルの間、はりの下に捕えられていた水が、面から
飛敗る時にはりを壊すからである。
れは、スクリーンの同じ輝度に対してはランプのより多
くの電力を必要とすることを意味する。アドレス回路が
別の面積を必要とする為、画素寸法はフラップ面積を遥
かに越えて増加し、その結果達成し得る解像度が低下す
る。井戸を形成する為に必要な湿式エッチングの為に、
電気的及び機械的な歩留まりが低くなる。実際、チップ
にダイス切りした後の様な湿式クリンナップが、フラッ
プ及び分度器を破壊する。これは、回転・一洗浄／乾燥
サイクルの間、はりの下に捕えられていた水が、面から
飛敗る時にはりを壊すからである。
この代わりに面から水を蒸発させると、面の残渣を後に
残し、それは面の洩れ電流を増加して、装置の動作を気
紛れにする慣れがある。更に、シリコン面の上にあるア
ドレス回路は入射光に露出して変！ざれ、トランジスタ
のゲートからの望ましくない回折効果を生ずると共に、
コントラスト比を下げる。更に、アドレス構造への光の
洩れにより、光によって発生された電荷を生じ、蓄積Ｆ
ＲｒｌＪを短くする。量後に、襞化物／金属フラップは
絶縁側が井戸の方を向いており、井戸を横切って存在す
る強い電界の為に充電される。これが残像《「バーンイ
ン」〉を生ずる。この残像の問題を除く為の必要な交流
駆動は、上に述べたしＭＯＳ駆動回路では供給すること
ができない。更に、フラップが最大の安定な撓みを越え
て撓むと、それが挫折して井戸の底にくっつく。この為
、挫折電圧を越える電圧は絶対に避けなければならない
。
残し、それは面の洩れ電流を増加して、装置の動作を気
紛れにする慣れがある。更に、シリコン面の上にあるア
ドレス回路は入射光に露出して変！ざれ、トランジスタ
のゲートからの望ましくない回折効果を生ずると共に、
コントラスト比を下げる。更に、アドレス構造への光の
洩れにより、光によって発生された電荷を生じ、蓄積Ｆ
ＲｒｌＪを短くする。量後に、襞化物／金属フラップは
絶縁側が井戸の方を向いており、井戸を横切って存在す
る強い電界の為に充電される。これが残像《「バーンイ
ン」〉を生ずる。この残像の問題を除く為の必要な交流
駆動は、上に述べたしＭＯＳ駆動回路では供給すること
ができない。更に、フラップが最大の安定な撓みを越え
て撓むと、それが挫折して井戸の底にくっつく。この為
、挫折電圧を越える電圧は絶対に避けなければならない
。
片持ちぼり方式の変形が、２４ ＩＢＭジャーナル・
オブ・リサーチ・アンド・デベロップメント誌６３１頁
（１９８０年）所載のＫ．ビーターセンの論文「シリコ
ンの捩れ形走査鏡」及び４ＩＥＥＥエレクトロニツク・
デバイセズ・レターズ誌３頁（１９８３年）所載のＭ．
キＶドマン他の論文「金ＲＷＪ膜を用いた新しい微小機
械形表示装１ｌＪに記載されている。この方式は金属フ
ラップを形成し、それが向かい合った２つの隅で周囲の
反射面に接続され、接続部によって形或された軸線に沿
ってフラップを捩ることによって動作する。フラップ（
捩れぼり）はその下にあるアドレス基板とモノリシック
に形成されておらず、前に述べた変形可能な膜装置と同
様にそれに接着している。
オブ・リサーチ・アンド・デベロップメント誌６３１頁
（１９８０年）所載のＫ．ビーターセンの論文「シリコ
ンの捩れ形走査鏡」及び４ＩＥＥＥエレクトロニツク・
デバイセズ・レターズ誌３頁（１９８３年）所載のＭ．
キＶドマン他の論文「金ＲＷＪ膜を用いた新しい微小機
械形表示装１ｌＪに記載されている。この方式は金属フ
ラップを形成し、それが向かい合った２つの隅で周囲の
反射面に接続され、接続部によって形或された軸線に沿
ってフラップを捩ることによって動作する。フラップ（
捩れぼり）はその下にあるアドレス基板とモノリシック
に形成されておらず、前に述べた変形可能な膜装置と同
様にそれに接着している。
片持ちぼり及び捩れぼり方式の更に最近の版が米国特許
第４．５６６，９３５号、同第４，７１０．７３２号、
同第４，５９６．９９２号、同第４．６１５．５９５号
及び同第４．６６２．７４６号に記載されている。
第４．５６６，９３５号、同第４，７１０．７３２号、
同第４，５９６．９９２号、同第４．６１５．５９５号
及び同第４．６６２．７４６号に記載されている。
９３８ Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ １（１９８８年４月
＠）所載のＪ．Ｍ．フローレンス他の論文「フーリエ平
面位相変調フィルターとしての変形可能な鏡装置の動作
」では、像相関用の位相専用フィルター作用にＳＬＭを
使うことが論じられている。然し、既知の膜形、片持ち
ばり形及び捩ればり形ＳＬＭは、位相変調に用いる時、
反射後の光の方向の変化による振幅の変化、光学的な効
率がよくないこと、及び有効でない背景反射を含めた問
題がある。
＠）所載のＪ．Ｍ．フローレンス他の論文「フーリエ平
面位相変調フィルターとしての変形可能な鏡装置の動作
」では、像相関用の位相専用フィルター作用にＳＬＭを
使うことが論じられている。然し、既知の膜形、片持ち
ばり形及び捩ればり形ＳＬＭは、位相変調に用いる時、
反射後の光の方向の変化による振幅の変化、光学的な効
率がよくないこと、及び有効でない背景反射を含めた問
題がある。
振動ヒンサ及びマイクロバルブの様なシリコン内の微小
機械形の装置が、２つの渦巻形アームによって懸架され
た円板の形で製造されている。フランフォーヘル・イン
ステチ１−ト◆フォー・ソリッド・ステート・テクノロ
ジーでなされた研究についてのエレクトロニクス誌１９
８４年５月１７日号第８３頁乃至第８４頁所載の報告を
参照されたい。
機械形の装置が、２つの渦巻形アームによって懸架され
た円板の形で製造されている。フランフォーヘル・イン
ステチ１−ト◆フォー・ソリッド・ステート・テクノロ
ジーでなされた研究についてのエレクトロニクス誌１９
８４年５月１７日号第８３頁乃至第８４頁所載の報告を
参照されたい。
課題を解決する為の手段及び作用
この発明は、好ましい実施例では、鏡平面に対して垂直
に移動する様に、４辺全部で丁番結合された四角の１１
１！素を含む、画素の７レイを有する撓み可能なはり形
の空間光変調器を提供する。隣り合った鏡要素の丁番を
共通の支持体上に設けて、ｍ要素を密に詰込むことがで
きる。
に移動する様に、４辺全部で丁番結合された四角の１１
１！素を含む、画素の７レイを有する撓み可能なはり形
の空間光変調器を提供する。隣り合った鏡要素の丁番を
共通の支持体上に設けて、ｍ要素を密に詰込むことがで
きる。
鏡要素の垂直の移動により、位相変調用の公知の撓み可
能なはり形空間光変調器の、反劃光の方向の変化により
振幅の変化、光学的な効率が良くないこと及び作用しな
い背景反射と云う問題が解決される。
能なはり形空間光変調器の、反劃光の方向の変化により
振幅の変化、光学的な効率が良くないこと及び作用しな
い背景反射と云う問題が解決される。
実 施 例
好ましい実施例の撓み可能なはり形の空間光変調器（Ｓ
ＬＭ）は、画素の線形又は面積アレイで形威される。各
々の画素は個別にアドレス可能であって、少なくとも１
つの撓み可能な反射鏡要素を持っている。画素はモノリ
シツク・シリコンを基本としたチップの形に構成されて
いる。チップを製造するには、シリコン・ウエー八を処
理し、ウエーハをチップにダイス切りし、その後個別の
チップを処理する。チップの寸法は、用途によって変る
。例えば、位相専用フィルターに使われる様な画素の１
２８Ｘ１ ２８の面積形アレイは、画素を約５０ミク
ロン平方として、約３００ミル×３００ミルのチップ上
に製造することができる。
ＬＭ）は、画素の線形又は面積アレイで形威される。各
々の画素は個別にアドレス可能であって、少なくとも１
つの撓み可能な反射鏡要素を持っている。画素はモノリ
シツク・シリコンを基本としたチップの形に構成されて
いる。チップを製造するには、シリコン・ウエー八を処
理し、ウエーハをチップにダイス切りし、その後個別の
チップを処理する。チップの寸法は、用途によって変る
。例えば、位相専用フィルターに使われる様な画素の１
２８Ｘ１ ２８の面積形アレイは、画素を約５０ミク
ロン平方として、約３００ミル×３００ミルのチップ上
に製造することができる。
鎮要素から光を反躬させることによって、ＳＬＭが動作
し、反射光は鏡要素の撓みを変えることによって変調さ
れる。この為、この様なＳＬＭは変形可能な鏡装１ｆ（
ＤＶＤ）とも呼ばれる。以下の説明は、主にＤＭＤ用の
個々の画素であり、図面は全て見易くする為に略図であ
る。
し、反射光は鏡要素の撓みを変えることによって変調さ
れる。この為、この様なＳＬＭは変形可能な鏡装１ｆ（
ＤＶＤ）とも呼ばれる。以下の説明は、主にＤＭＤ用の
個々の画素であり、図面は全て見易くする為に略図であ
る。
第１の好ましい実施例の方法によって製造される第１の
好ましい実施例のＤＶＤの１個の画素が、第１ａ図に斜
視図で、第１ｂ図に側面断面図で、そして第１Ｃ図に平
面図で示されている。画素は全体を１００で示すが、基
本的には四角の板であり、これが柱の上に支持されてい
て、アドレス電極の上に配置される。この画素は、ｐ一
形シリコン基板１０２、アルミニウムの支持柱１０４、
アルミニウムの四角の板１０６、アルミニウムの丁＃Ｉ
１０８、板１０６に設けられたプラズマ・エッチ出入穴
１１０、タングステンのアドレス電極１１２、基板１０
２にあるｎ 形拡散ビットＩ！１１４、基板１０２にあ
るｐ＋形拡散チャンネル・ストツバ１１６、ゲート酸化
物層１１８及び二酸化シリ」ン騎１２０を含む。第１ｂ
図及び第１ｃ図は、？レイの隣接した板に対する丁番１
０８′及び電極１１２′をも示している。
好ましい実施例のＤＶＤの１個の画素が、第１ａ図に斜
視図で、第１ｂ図に側面断面図で、そして第１Ｃ図に平
面図で示されている。画素は全体を１００で示すが、基
本的には四角の板であり、これが柱の上に支持されてい
て、アドレス電極の上に配置される。この画素は、ｐ一
形シリコン基板１０２、アルミニウムの支持柱１０４、
アルミニウムの四角の板１０６、アルミニウムの丁＃Ｉ
１０８、板１０６に設けられたプラズマ・エッチ出入穴
１１０、タングステンのアドレス電極１１２、基板１０
２にあるｎ 形拡散ビットＩ！１１４、基板１０２にあ
るｐ＋形拡散チャンネル・ストツバ１１６、ゲート酸化
物層１１８及び二酸化シリ」ン騎１２０を含む。第１ｂ
図及び第１ｃ図は、？レイの隣接した板に対する丁番１
０８′及び電極１１２′をも示している。
画素１００の典形的な次元は次の通りである。
板１０６は一辺の長さが４２ミクロンの四角で、第１Ｃ
図に示す様に、Ｔ番１０８及び支持柱１０４の近くに凹
みがある。板１０６は厚さ５０００入で、柱１０４は６
ミクロン平方で高さ〈第１ｂ図で見た垂直方向〉が４ミ
クロンであり、丁番１０８は厚さ１２００人で幅１ミク
ロン、長さ１０ミクロンであり、プラズマ・エッチ出入
穴１１０は１ミクロン四方であり、アレイ内の隣り合っ
た板の間の空間が１ミクロンである。
図に示す様に、Ｔ番１０８及び支持柱１０４の近くに凹
みがある。板１０６は厚さ５０００入で、柱１０４は６
ミクロン平方で高さ〈第１ｂ図で見た垂直方向〉が４ミ
クロンであり、丁番１０８は厚さ１２００人で幅１ミク
ロン、長さ１０ミクロンであり、プラズマ・エッチ出入
穴１１０は１ミクロン四方であり、アレイ内の隣り合っ
た板の間の空間が１ミクロンである。
基板１０２は＜１００＞シリコンであって、比抵抗が約
１０オーム−値であり、典形的にはアドレス回路がその
面の上に形成されているが、第１ａ図及び第１ｂ図では
、見易くする為に、この回路は一部分しか示していない
。この回路の一部分を示す側面断面図は第４ａ図を参照
されたい。Ｔ番１０８、板１０６及び柱１０４はいずれ
も、Ｔｉが０．２％、３ｉが１％のアルミニウム、チタ
ン及びシリコン合金（Ｔｉ ：Ｓｉ ：ＡＪ ）である
。
１０オーム−値であり、典形的にはアドレス回路がその
面の上に形成されているが、第１ａ図及び第１ｂ図では
、見易くする為に、この回路は一部分しか示していない
。この回路の一部分を示す側面断面図は第４ａ図を参照
されたい。Ｔ番１０８、板１０６及び柱１０４はいずれ
も、Ｔｉが０．２％、３ｉが１％のアルミニウム、チタ
ン及びシリコン合金（Ｔｉ ：Ｓｉ ：ＡＪ ）である
。
板１０６を構成する両方の層が同じ金属であることによ
り、応力が最小限になる。
り、応力が最小限になる。
画素１００を動作させるには、金属板１０６と基板１０
２上にある電極１１２の間に電圧を印加づ゛る。板１０
６及び電極１１２が空隙キャパシタの２つの極板を形成
し、印加電圧によって２つの板に誘起された反対の電荷
が、板１０６を電極１１２に引付ける静電力を加える。
２上にある電極１１２の間に電圧を印加づ゛る。板１０
６及び電極１１２が空隙キャパシタの２つの極板を形成
し、印加電圧によって２つの板に誘起された反対の電荷
が、板１０６を電極１１２に引付ける静電力を加える。
この引力により、Ｔ番１０８が曲げられ、板１０６が電
極１１２の方に撓む。板１０６を保持している４つの１
１１０８は、板１０６の周りに対称的に配置されていて
、同じコンブライアンス（処理の限界内で）を持ち、そ
の為板１０６の一様な撓みが起こる。この撓みを誇張し
て簡単に示す図が第２図に示ざれており、一番小さいす
き間の領域にＴｉ荷が集中することが示されている。７
乃至１３ボルトの範囲内の電圧では、撓みは１６００乃
至３２００Ａの範囲内である。勿論、丁番１０８を更に
長く又は更に薄く又は更に細く作れば、丁番１０８のフ
ンプライアンスが幅に反比例し、その長さの自乗に比例
し、且つその厚さの立方に反比例して変化するので、撓
みが増加する。板１０６の厚さは、処理の際に発生され
る表面応力による板１０６の目立った反りを防止するが
、丁番１０８の薄さは大きなコンブライアンスがとれる
様にすることに注意されたい。
極１１２の方に撓む。板１０６を保持している４つの１
１１０８は、板１０６の周りに対称的に配置されていて
、同じコンブライアンス（処理の限界内で）を持ち、そ
の為板１０６の一様な撓みが起こる。この撓みを誇張し
て簡単に示す図が第２図に示ざれており、一番小さいす
き間の領域にＴｉ荷が集中することが示されている。７
乃至１３ボルトの範囲内の電圧では、撓みは１６００乃
至３２００Ａの範囲内である。勿論、丁番１０８を更に
長く又は更に薄く又は更に細く作れば、丁番１０８のフ
ンプライアンスが幅に反比例し、その長さの自乗に比例
し、且つその厚さの立方に反比例して変化するので、撓
みが増加する。板１０６の厚さは、処理の際に発生され
る表面応力による板１０６の目立った反りを防止するが
、丁番１０８の薄さは大きなコンブライアンスがとれる
様にすることに注意されたい。
板１０６の撓みは、印加電圧に対して非常に非直線的な
関数である。これは、丁番１０８の曲げによって発生さ
る復元力が撓みの大体直線的な関数であるが、静電引力
が、板１０６と電極１１２の間の距離２の逆数の自乗に
比例して増加するからである。（距離が減少すると、静
電容邑が増加し、誘起される電荷が量が大きくなると共
に、ー層接近することに注意されたい。》明文で云うと
、板１０６及び電極１１２によって形成されるキャパシ
タに蓄積されるエネルギーは大体次の通りである。
関数である。これは、丁番１０８の曲げによって発生さ
る復元力が撓みの大体直線的な関数であるが、静電引力
が、板１０６と電極１１２の間の距離２の逆数の自乗に
比例して増加するからである。（距離が減少すると、静
電容邑が増加し、誘起される電荷が量が大きくなると共
に、ー層接近することに注意されたい。》明文で云うと
、板１０６及び電極１１２によって形成されるキャパシ
タに蓄積されるエネルギーは大体次の通りである。
２ ２Ｚ
ここでＡは板１０６の面積、εは板１０６と電極１１２
の間にあるガスのｌｌＮ率である。２について微分する
と、隔たりの距離の関数として、板１０６に作用する静
電引力が得られる。同様に、各々の丁番１０８によって
得られる復元力は近似的に（端を固定したはりのモデル
で〉次の通りである。
の間にあるガスのｌｌＮ率である。２について微分する
と、隔たりの距離の関数として、板１０６に作用する静
電引力が得られる。同様に、各々の丁番１０８によって
得られる復元力は近似的に（端を固定したはりのモデル
で〉次の通りである。
ここでＺｏは撓んでいない板１０６と電極１１２の間の
距離、Ｅは丁番材料（アルミニウム：チタン：シリコン
合金〉の弾性率、Ｗは丁番の幅、ｔは丁番の厚さ、１は
丁番の長さである。
距離、Ｅは丁番材料（アルミニウム：チタン：シリコン
合金〉の弾性率、Ｗは丁番の幅、ｔは丁番の厚さ、１は
丁番の長さである。
第３ａ図は一定の印加電圧Ｖに対し、撓みの閏数として
、静電引力及び丁番の復元力を示している。第３ａ図か
ら明らかな様に、引力と復元力が丁度釣合う様な安定な
撓み（点Ａに対応する）がある。撓みが更に大きくなる
様に摂動すると、復元力が引力を越え、摂動を逆転し、
撓みを一層小さい方に摂動すると、引力が復元力を越え
、やはり摂動を逆転する。逆に、引力が復元力を越える
まで（第３ａ図の点Ｂ）、板１０６を安定な撓みを通り
越して動かすと、板１０６は撓み続け、電極１１２へと
潰れる。
、静電引力及び丁番の復元力を示している。第３ａ図か
ら明らかな様に、引力と復元力が丁度釣合う様な安定な
撓み（点Ａに対応する）がある。撓みが更に大きくなる
様に摂動すると、復元力が引力を越え、摂動を逆転し、
撓みを一層小さい方に摂動すると、引力が復元力を越え
、やはり摂動を逆転する。逆に、引力が復元力を越える
まで（第３ａ図の点Ｂ）、板１０６を安定な撓みを通り
越して動かすと、板１０６は撓み続け、電極１１２へと
潰れる。
電圧を増加すると、引力曲線は復元力曲線に対する接線
になるまで上に移動する（第３ａ図の破線の曲線と点Ｃ
〉。そして安定な撓みが消滅する。
になるまで上に移動する（第３ａ図の破線の曲線と点Ｃ
〉。そして安定な撓みが消滅する。
この電圧では、板１０６は、始めは撓んでいない位置に
あった時でも、電極１１２に漬れる。この電圧を崩壊電
圧と呼ぶ。第３ｂ図は電圧に対する撓みの依存性を示す
。板１０６が不安定になって電極１１２に接触するまで
撓む様な電圧は、勿論崩壊電圧である。崩壊電圧より若
干小さい電圧では、撓みは電圧の大体直線的な関数であ
り（第３ｂ図の点線参照）、これがアナログ動作領域と
なる。
あった時でも、電極１１２に漬れる。この電圧を崩壊電
圧と呼ぶ。第３ｂ図は電圧に対する撓みの依存性を示す
。板１０６が不安定になって電極１１２に接触するまで
撓む様な電圧は、勿論崩壊電圧である。崩壊電圧より若
干小さい電圧では、撓みは電圧の大体直線的な関数であ
り（第３ｂ図の点線参照）、これがアナログ動作領域と
なる。
面積アレイ形ＤＶＤに配置された個々の画素のアドレス
動作が第４ａ図乃至第４ｅ図に示されている。第４ａ図
はＤＶＤの簡略平面図で、ビット線とゲート線を示す。
動作が第４ａ図乃至第４ｅ図に示されている。第４ａ図
はＤＶＤの簡略平面図で、ビット線とゲート線を示す。
第４ｂ図は平面図で、画素とアドレス回路を示し、第４
Ｃ図乃至第４ｅ図は第４ｂ図の線Ｃ−Ｃ．Ｄ−Ｄ及びＥ
−Ｅで切った断面図である。第４ａ図に示す様に、面積
アレイ形ＤＶＤの各々の画素は、板１０６（アースされ
ている）及び電極１１２によって形成された可変キャパ
シタである。（ｎ，ｍ）番目の画素は、ＭＯＳＦＥＴ
１４０を通じて所望の電圧にあるビット線１１４に電
極１１２を接続することによってアドレスされる（キャ
パシタが所望の電圧に充電（又は放電）される〉。ＭＯ
ＳＦＥＴ １４０はゲート線１４２に印加された電圧
によって制御され、キャパシタが希望する通りに充電さ
れた後、ＭＯＳＦＥＴ １４０をターンオフし、電極
１１２が浮く。キャパシタを充電又は放電させるこの方
法により、ＤＶＤの一行にある全ての画素を同時にアド
レスすることができる。
Ｃ図乃至第４ｅ図は第４ｂ図の線Ｃ−Ｃ．Ｄ−Ｄ及びＥ
−Ｅで切った断面図である。第４ａ図に示す様に、面積
アレイ形ＤＶＤの各々の画素は、板１０６（アースされ
ている）及び電極１１２によって形成された可変キャパ
シタである。（ｎ，ｍ）番目の画素は、ＭＯＳＦＥＴ
１４０を通じて所望の電圧にあるビット線１１４に電
極１１２を接続することによってアドレスされる（キャ
パシタが所望の電圧に充電（又は放電）される〉。ＭＯ
ＳＦＥＴ １４０はゲート線１４２に印加された電圧
によって制御され、キャパシタが希望する通りに充電さ
れた後、ＭＯＳＦＥＴ １４０をターンオフし、電極
１１２が浮く。キャパシタを充電又は放電させるこの方
法により、ＤＶＤの一行にある全ての画素を同時にアド
レスすることができる。
第４ｂ図は（ｎ，ｍ）番目の画素と、隣接する画素の一
部分の平面図であって、電極１１２．１１２′・・・ピ
ット線１１４及び１１４’ 、ゲート線１４２及び１４
２’ 、チャンネル・ストツパ１１６及び１１６′・・
・及びＭＯＳＦＥＴ １４０．１４０’・・・の場所
を示している。
部分の平面図であって、電極１１２．１１２′・・・ピ
ット線１１４及び１１４’ 、ゲート線１４２及び１４
２’ 、チャンネル・ストツパ１１６及び１１６′・・
・及びＭＯＳＦＥＴ １４０．１４０’・・・の場所
を示している。
第４Ｃ図乃至第４ｅ図は、チャンネル・ストツバ１１６
．１１６’ ・・・がｐ一形シリコン基板１０２にある
ｐ＋形打込み領域であって、画素の列をｗＡ離すること
、並びにビット線１１４，１１４’・・・が基板１０２
のｎ＋形打込み領域であって、ＭＯＳＦＥＴのドレイン
を形威し、ポリシリコン・ゲート１２４，１２４’ ・
・・及びソース１２６．１２６′・・・が基板１０２の
ｎ＋形打込み領域であることを示している。ゲート線１
４２，１４２’・・・及びゲート１２４．１２４’・・
・が、ゲート酸化物１１８上のｎ＋形ボリシリコンで形
成される。ゲート酸化物１１８が、電極１１２．１１２
’・・・がソース１２６．１２６’ ・・・と接触する
開口を除いて、基板の全部を覆っている。平面化二酸化
シリコン１２０がタングステン電極１１２．１１２’・
・・及びアース平面１２２を基板及びゲートから絶縁し
ている。支持柱１０４がアース平面１２２上に配置され
ていて、それによってアースされる。
．１１６’ ・・・がｐ一形シリコン基板１０２にある
ｐ＋形打込み領域であって、画素の列をｗＡ離すること
、並びにビット線１１４，１１４’・・・が基板１０２
のｎ＋形打込み領域であって、ＭＯＳＦＥＴのドレイン
を形威し、ポリシリコン・ゲート１２４，１２４’ ・
・・及びソース１２６．１２６′・・・が基板１０２の
ｎ＋形打込み領域であることを示している。ゲート線１
４２，１４２’・・・及びゲート１２４．１２４’・・
・が、ゲート酸化物１１８上のｎ＋形ボリシリコンで形
成される。ゲート酸化物１１８が、電極１１２．１１２
’・・・がソース１２６．１２６’ ・・・と接触する
開口を除いて、基板の全部を覆っている。平面化二酸化
シリコン１２０がタングステン電極１１２．１１２’・
・・及びアース平面１２２を基板及びゲートから絶縁し
ている。支持柱１０４がアース平面１２２上に配置され
ていて、それによってアースされる。
基板１０２上のアドレス電極１１２を含む画素１００の
第１の好ましい実施例による製造方法の工程が第５ａ図
乃至第５ｄ図に側面断面図で示されており、次に述べる
通りである。
第１の好ましい実施例による製造方法の工程が第５ａ図
乃至第５ｄ図に側面断面図で示されており、次に述べる
通りである。
（ａ）最初に＜ｉｏｏ＞配向のｐ一形シリコン基板１０
２を用い、２００入の熱酸化物１１８を或長させる。Ｌ
ＰＧＶＤにより５０００入のｎ＋形ボリシリコンをデポ
ジットし、このポリシリコンを写真製版によってパター
ンぎめしてエッチし、ゲート１１１４２，１４２’・・
・及びゲート１２４．１２４′を形成する。ビット線１
１４．１１４’・・・及びソース領域１２６．１２６’
に対するフォトレジスト打込みマスクを形成し、ゲー
ト酸化物１１８を介して砒素を打込み、ビット線及びソ
ースを形成する。ゲート１２４も打込みマスクの一部分
として使われ、この為形或されたＭＯＳ Ｆ ＥＴ １
４０がセルファラインであることに注意されたい。フォ
トレジストを剥がし、チャンネル・ストツバ１１６，１
１６’ ・・・に対する第２のフォトレジスト打込みマ
スクを形威し、硼素を打込んでチャンネル・ストツバを
形威する。第２のフォトレジストを剥がず。第４Ｃ図に
示す断面に対応する第５ａ図参照。
２を用い、２００入の熱酸化物１１８を或長させる。Ｌ
ＰＧＶＤにより５０００入のｎ＋形ボリシリコンをデポ
ジットし、このポリシリコンを写真製版によってパター
ンぎめしてエッチし、ゲート１１１４２，１４２’・・
・及びゲート１２４．１２４′を形成する。ビット線１
１４．１１４’・・・及びソース領域１２６．１２６’
に対するフォトレジスト打込みマスクを形成し、ゲー
ト酸化物１１８を介して砒素を打込み、ビット線及びソ
ースを形成する。ゲート１２４も打込みマスクの一部分
として使われ、この為形或されたＭＯＳ Ｆ ＥＴ １
４０がセルファラインであることに注意されたい。フォ
トレジストを剥がし、チャンネル・ストツバ１１６，１
１６’ ・・・に対する第２のフォトレジスト打込みマ
スクを形威し、硼素を打込んでチャンネル・ストツバを
形威する。第２のフォトレジストを剥がず。第４Ｃ図に
示す断面に対応する第５ａ図参照。
（ｂ）ＩＩでドーブされた二酸化シリコン〈ＰＳＧ）１
２０をデポジットし、写真製版でパターンぎめして、各
々のソース１２６．１２６’・・・の所で酸化物１２０
，１１８中に開口をエッチする。
２０をデポジットし、写真製版でパターンぎめして、各
々のソース１２６．１２６’・・・の所で酸化物１２０
，１１８中に開口をエッチする。
ＰＳＧのりフ〇一により、酸化物の開口の壁に勾配をつ
ける。酸化物１２０の上に３０００入のＴ：Ｗ（チタン
１０％、タングステン９０％〉をスパッタリングによっ
てデポジットし、写真製版によってパターンきめし、弗
素中でＴｉ：Ｗをプラズマ・エッチして、電極１１２．
１１２’・・・及びアース平面１２２を限定する。第５
ａ図と同じ断面を示す第５ｂ図参照。
ける。酸化物１２０の上に３０００入のＴ：Ｗ（チタン
１０％、タングステン９０％〉をスパッタリングによっ
てデポジットし、写真製版によってパターンきめし、弗
素中でＴｉ：Ｗをプラズマ・エッチして、電極１１２．
１１２’・・・及びアース平面１２２を限定する。第５
ａ図と同じ断面を示す第５ｂ図参照。
（Ｃ）４ミクロンのＴｉ ：Ｓｉ ：Ａｊ！ （Ｔｉ
０．２％及びＳｉｌ％）と５００Ａのタングステンをア
ルニウム合金上にスパッタリングによってデポジットす
る。写真製版によってパターンぎめし、タングステンを
エッチして、柱１０４の場所を限定する。パターンきめ
したタングステンをエッチ・マスクとして使って、塩素
を用いてアルミニウム合金をエッチして、柱１０４を形
或する。第４ｅ図に示す断面に対応する第５Ｃ図を参照
されたい。柱１０４の側壁の勾配が、アルミニウム合金
のエッチの異方性によって決定されることに注意された
い。
０．２％及びＳｉｌ％）と５００Ａのタングステンをア
ルニウム合金上にスパッタリングによってデポジットす
る。写真製版によってパターンぎめし、タングステンを
エッチして、柱１０４の場所を限定する。パターンきめ
したタングステンをエッチ・マスクとして使って、塩素
を用いてアルミニウム合金をエッチして、柱１０４を形
或する。第４ｅ図に示す断面に対応する第５Ｃ図を参照
されたい。柱１０４の側壁の勾配が、アルミニウム合金
のエッチの異方性によって決定されることに注意された
い。
（ｄ）４ミクロンの平面化フォトレジスト１０５を回転
付看し、パターンによる露出及び現倣により、柱１０４
をむきだしにする。レジスト１０５を焼成し、１２００
入のＴｉ ：Ｓｉ ：Ａｆｌ （Ｔｉ０．２％及びＳ
ｉ１％）をスパッタリングによってデポジットすると共
に、ＰＥＣＶＤによって１ ５０ＯＡの二酸化シリコン
１０７をデポジットする。写真製版によってパターンぎ
めし、酸化物１０７をエッチして、丁番１０８．１０８
’・・・の場所を限定する。３８００入のＴｔ：Ｓｉ：
Ａｊ（ＴｉＯ．２％及びＳｉ１％）１０９をスパッタリ
ングによってデポジットする。このデボジツションは、
熱膨脹の不釣合いを最小限にする様に、できるだけ室温
に近い基板温度で行なうべきである。このアルミニウム
合金は、純粋なアルミニウムのデボジッションで起こる
盛上りを最小限に抑える。第５Ｃ図と同じ断面を示す第
５ｄ図参照。
付看し、パターンによる露出及び現倣により、柱１０４
をむきだしにする。レジスト１０５を焼成し、１２００
入のＴｉ ：Ｓｉ ：Ａｆｌ （Ｔｉ０．２％及びＳ
ｉ１％）をスパッタリングによってデポジットすると共
に、ＰＥＣＶＤによって１ ５０ＯＡの二酸化シリコン
１０７をデポジットする。写真製版によってパターンぎ
めし、酸化物１０７をエッチして、丁番１０８．１０８
’・・・の場所を限定する。３８００入のＴｔ：Ｓｉ：
Ａｊ（ＴｉＯ．２％及びＳｉ１％）１０９をスパッタリ
ングによってデポジットする。このデボジツションは、
熱膨脹の不釣合いを最小限にする様に、できるだけ室温
に近い基板温度で行なうべきである。このアルミニウム
合金は、純粋なアルミニウムのデボジッションで起こる
盛上りを最小限に抑える。第５Ｃ図と同じ断面を示す第
５ｄ図参照。
（ｅ）フォトレジストを回転付看し、それを露出及び現
像して、プラズマ・エツチ穴１１０、プラズマ・エッチ
出入すき間及び丁番１０８を限定する。その後、パター
ンきめしたフォトレジストをマスクとして使って、金属
層のプラズマ◆エッチングを行ない、酸化物の丁番のエ
ッチ・ストツバが、丁番層の内、丁番１０８，１０８’
・・・となる部分のエッチングを防止する。アルミニウ
ム合金のプラズマ・エッチは、塩素／三塩化硼素／四塩
化炭素エッチ・ガス混合物を用いてもよい。丁番の厚さ
がデポジットされた層の厚さによって決定され、丁番の
幅と長さが酸化物のエッチ・ストッパ１０７の幅と長さ
とによって決定されることに注意されたい。従って、プ
ロセス・パラメータを変えることによって、丁番１０８
のコンブライアンスを講節することができる。
像して、プラズマ・エツチ穴１１０、プラズマ・エッチ
出入すき間及び丁番１０８を限定する。その後、パター
ンきめしたフォトレジストをマスクとして使って、金属
層のプラズマ◆エッチングを行ない、酸化物の丁番のエ
ッチ・ストツバが、丁番層の内、丁番１０８，１０８’
・・・となる部分のエッチングを防止する。アルミニウ
ム合金のプラズマ・エッチは、塩素／三塩化硼素／四塩
化炭素エッチ・ガス混合物を用いてもよい。丁番の厚さ
がデポジットされた層の厚さによって決定され、丁番の
幅と長さが酸化物のエッチ・ストッパ１０７の幅と長さ
とによって決定されることに注意されたい。従って、プ
ロセス・パラメータを変えることによって、丁番１０８
のコンブライアンスを講節することができる。
（『）この後の工程の間の保護層として、１．５ミクロ
ンのＰＭＭＡ （ポリメチル・メタクリレート）を回転
付着し、基板１０２をチップにダイス切りする（各々の
チップがＤＶＤになる）。クロロベンゼンを吹付けると
共に直ちに遠心分離にかけることにより、ＰＭＭＡが溶
解する。レジストはクロロベンゼンに溶解しないことに
注意されたい。従って、ダイス切りの破片は、板１０６
を直接的に破片に露出せずに除去される。最後に、エッ
チ・ストツバの露出部分を除去する為に、酸素中で、数
パーセントの弗素（例えばＣＦ４又はＮＦＳ）を用いて
レジストを等方性にプラズマ・エッチする。
ンのＰＭＭＡ （ポリメチル・メタクリレート）を回転
付着し、基板１０２をチップにダイス切りする（各々の
チップがＤＶＤになる）。クロロベンゼンを吹付けると
共に直ちに遠心分離にかけることにより、ＰＭＭＡが溶
解する。レジストはクロロベンゼンに溶解しないことに
注意されたい。従って、ダイス切りの破片は、板１０６
を直接的に破片に露出せずに除去される。最後に、エッ
チ・ストツバの露出部分を除去する為に、酸素中で、数
パーセントの弗素（例えばＣＦ４又はＮＦＳ）を用いて
レジストを等方性にプラズマ・エッチする。
変形と利点
ｇ！直に撓むと云う特徴を保ちながら、好ましい実施例
の装賀と方法に種々の変更を加えるごとがて゛き６．，
例えば、丁番の長さ、幅及び厚さ、板の寸法とその厚さ
、柱の高さと太さ、柱の数、１つの柱によって支持され
る隣接する板の数等の様に寸法と形を変えることができ
る。第６図に示す様に、板及び丁番の形も変えることが
できる。大まかに見て四角の板であると罠好な充填率に
なるが、大まかに見て三角形の板ぐあると、丁番が同等
の配欝である場合、充填率が下がることに注意ざれたい
。更に、金属の代わりにＣｕ：Ａ１とか、基板に異なる
半導体とか、電極又は金Ｒ電極等にこの他の材料とムう
様に材料も変えることができる。
の装賀と方法に種々の変更を加えるごとがて゛き６．，
例えば、丁番の長さ、幅及び厚さ、板の寸法とその厚さ
、柱の高さと太さ、柱の数、１つの柱によって支持され
る隣接する板の数等の様に寸法と形を変えることができ
る。第６図に示す様に、板及び丁番の形も変えることが
できる。大まかに見て四角の板であると罠好な充填率に
なるが、大まかに見て三角形の板ぐあると、丁番が同等
の配欝である場合、充填率が下がることに注意ざれたい
。更に、金属の代わりにＣｕ：Ａ１とか、基板に異なる
半導体とか、電極又は金Ｒ電極等にこの他の材料とムう
様に材料も変えることができる。
ｒツブ・ストツバはタングステンの様な異なる材料ＩＣ
Ｉることができる。処理によって、丁番金属とはり金属
の間にエッチ・スットパが残らない様にタることができ
る。
Ｉることができる。処理によって、丁番金属とはり金属
の間にエッチ・スットパが残らない様にタることができ
る。
以上の開示に関連して、この発明は下記の実施態様を有
する。
する。
（１） 複数個の画素を有し、各々の画素は、アドレ
ス電極の上にある静電的に撓み可能な反綱要素と、該敦
素に対する複数個の支持体εを含み、該支持体は前記要
素の撓みを撓まない位置と平行な位置へ拘束している空
間光変Ｉｌ器。
ス電極の上にある静電的に撓み可能な反綱要素と、該敦
素に対する複数個の支持体εを含み、該支持体は前記要
素の撓みを撓まない位置と平行な位置へ拘束している空
間光変Ｉｌ器。
（２） （１）項に記載した空問光変調器に於いて、
複数個の柱を有し、各々の柱が１つの要素を１つの柱に
接続する空間光変調器。
複数個の柱を有し、各々の柱が１つの要素を１つの柱に
接続する空間光変調器。
（３） （２）項に記載した空間光変ＩＩ器に於いて
、各々の要素が大まかに見て四角の板であり、各々の板
が４つの支持体に対応している空間光変調器。
、各々の要素が大まかに見て四角の板であり、各々の板
が４つの支持体に対応している空間光変調器。
（４１ （２）項に記載した空間光変調器に於いて、
要素がアルミニウム合金で作られている空間光変調器。
要素がアルミニウム合金で作られている空間光変調器。
（Ｓ） （２）項に記載した空間光変調器に於いて、
アドレス回路を含む半導体本体を有し、アドレス電極が
アドレス回路の上にあり、前記柱が前記本体に固定され
ているが、それから絶縁されている空間光変調器。
アドレス回路を含む半導体本体を有し、アドレス電極が
アドレス回路の上にあり、前記柱が前記本体に固定され
ているが、それから絶縁されている空間光変調器。
（６） （５）項に記載した空間光変調器に於いて、
アドレス電極と同じレベルに相互接続部があって、４． 柱を相互接続している空間光変調器。
アドレス電極と同じレベルに相互接続部があって、４． 柱を相互接続している空間光変調器。
（７） 静電的に撓み可能な板を用いる空間光変調器
が、アルミニウム合金で構成された光反射板（１０６）
を持つと共に、板（１０６）を支持柱（１０４）に接続
する対称的に配霞された支持丁番（１０８）を有する。
が、アルミニウム合金で構成された光反射板（１０６）
を持つと共に、板（１０６）を支持柱（１０４）に接続
する対称的に配霞された支持丁番（１０８）を有する。
これによって厚手の硬い板と薄い柔軟な丁番とが得られ
、板の平面に対して垂直に撓む。
、板の平面に対して垂直に撓む。
第１ａ図乃至第１Ｃ図は第１の好ましい実施例のｆｉ！
素の斜視図、側面断面図及び平面図、第２図は第１の好
ましい実施例のｍ要素の撓みを示す図、素の７レイ内に
ある第１の好ましい実施例の画素の断面図及び平面図、
第５ａ図乃至第５ｄ図は第１の好ましい実施例による製
造方法の工程を示す断面図、第６図は別の形状を示す図
である。 主な符号の説明 １０４：支持柱 １０６ 二四角の板 １０８：丁番 １１２：アドレス電極
素の斜視図、側面断面図及び平面図、第２図は第１の好
ましい実施例のｍ要素の撓みを示す図、素の７レイ内に
ある第１の好ましい実施例の画素の断面図及び平面図、
第５ａ図乃至第５ｄ図は第１の好ましい実施例による製
造方法の工程を示す断面図、第６図は別の形状を示す図
である。 主な符号の説明 １０４：支持柱 １０６ 二四角の板 １０８：丁番 １１２：アドレス電極
Claims (1)
- （１）複数個の画素を有し、各々の画素は、アドレス電
極の上にある静電的に撓み可能な反射要素と、該要素に
対する複数個の支持体とを含み、該支持体は前記要素の
撓みを撓まない位置と平行な位置へ拘束している空間光
変調器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/413,924 US4954789A (en) | 1989-09-28 | 1989-09-28 | Spatial light modulator |
| US413924 | 2003-04-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03209208A true JPH03209208A (ja) | 1991-09-12 |
Family
ID=23639219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2260336A Pending JPH03209208A (ja) | 1989-09-28 | 1990-09-28 | 空間光変調器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4954789A (ja) |
| EP (1) | EP0419853A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03209208A (ja) |
| KR (1) | KR0179363B1 (ja) |
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| CN107664835A (zh) * | 2016-07-28 | 2018-02-06 | 杭州元色科技有限公司 | 反光式彩色大像素显示点阵模块制作方法 |
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