用於微加工鏡的改進光反射器的製作方法

2023-07-22 07:44:56

專利名稱：用於微加工鏡的改進光反射器的製作方法
技術領域：
下述發明涉及微加工鏡(Micro-machined mirror)對於光束控制、切換和掃描的應用。具體而言，該改進涉及提高微加工鏡可靠性和反射性。
背景技術：
在已有技術中，已知微加工鏡反射器包含通過鉻粘結層附於多晶矽鏡片的單層金。金是一種適當的選擇，因為它兼容於製造微加工鏡用的表面微加工過程、易於構圖並是高反射(~95％)的。但是，金層本身不能提供顯著大於95％的反射率，在波長短於約600nm時不能提供足夠的反射，且如果不用適當塗層保護則在長期暴露於某些工作環境時易受腐蝕。
在不含粘結層(例如鉻(Cr))時，金(Au)不能很好地粘附於多晶矽。金是相對不活潑材料，但在一定環境中，尤其在含微量氯化合物時仍有反應能力。在與氯反應中，金受腐蝕，使其不適合用作反射器。雖然這種反應要經若干年才會產生明顯影響，但仍會存在潛在的長期可靠性問題。此外，金層中的氣泡使得可進入下面的鉻粘結層，從而在有氯化合物時會受腐蝕。鉻受腐蝕可引起粘結層損耗及金層層離。
1980年K.E.Petersen提出一種矽扭轉掃描鏡(」Silicon TorsionalScanning Mirror」，IBM J.Res.Develop.V24，5，September 1980，PP.631-637)，它包含反射面，由澱積在可旋轉矽鏡片上的單層鋁構成。在這種應用中，對於微加工通用性而言，鋁是一種適當的選擇，因為它易於加入至鏡的製造過程中。
更多應用要求更關注反射層設計。1992年V.Breng等人評論了在780nm入射光波長時各種金屬膜的反射率(「靜電微加工致動器(Electro StaticMicromechanic Actuators)」J.Micromech Miroeng V2，1992，PP.256-261)，Breng的微加工鏡的製造和工作與Petersen的微加工鏡十分相似，但不選擇鋁作為反射層。這些研究提出可使用銀或金獲得更高的反射率。由於銀在長期環境下具有不穩定性，因而他們選金為反射器。
已研究了多層塗層用於改進光表面反射率。例如，經對材料及其厚度的仔細選擇，塗層可在感興趣的特定波長得到很高反射率。而且，注意其化學性質，塗層可構成與使用化學環境兼容。但是，通常多層塗層中的每一層多半澱積得具有顯著的簿膜應力。在澱積在很簿(2μm)自由設置片上時，簿膜應力可使片變形。在製造時及相對於環境溫度波動均使鏡片變形最小是獲得良好光學性能所必須的。此外，塗層中使用的材料應與製造過程中使用的化學物質相兼容。
改進單層薄金屬層表面反射率的廣泛使用的方法採用四分之一波長堆疊(λ/4膜系)(見例如H.A.Macleod著的《簿膜濾光器》(Thin Film OpticalFilters)1989年，McGraw_Hill)，它包含兩層交替的非吸收介質材料層，一層具有「高」折射率，另一層具有「低」折射率。選擇各層厚度使其光路徑長度(折射率乘膜物理厚度)為感興趣光的四分之一波長(入/4)。澱積在給定表面的高—低(HL)對數增多時，以該波長入射至表面的光的反射率增大，直到獲得稍小於100％的理論最大值。應注意，這些例子是相對簡單的光塗層。依據各種膜及物理膜厚，多層塗層可變得相當複雜，並取決於要求執行的功能(即分束、相延、抗反射等)。
諸如上述這種多層塗層在微加工領域罕用。已知的例子由Jerman等人敘述(「A miniature Febry-Perot interferometer with a corrugated silicondisphragm support(具有矽波紋膜支持的小型法布裡—珀羅幹涉儀)」《Sensorsand Actuators A》，V29，1991，pp.151-158)。法布裡—珀羅幹涉儀是一種光部件，由隔開一間隙的兩個部分反射低耗鏡構成。在Jerman的裝置中，多層電介質塗層用作鏡子並設計成在1.30至1.55μm波長範圍是高反射的。微加工技術用於使幹涉儀小型化並提供該間隙和改變間隙寬度的能力。
上述光塗層呈現某些薄膜剩餘應力，在微加工中，塗層會澱積在很薄結構上，在製造期間從基底分離時因該剩餘應力而變形。此外，若塗層是金屬的，則可形成為雙金屬部件，其中因金屬與微結構材料熱膨脹係數不同，作為環境溫度的函數會在薄結構中引入附加變形。已作出努力通過在微結構兩側澱積金屬化反射器從而相對於結構的中性軸平衡應力，試圖使這些變形最小。但是，由於難於控制材料層特性，已得到的片的平直度小於最佳值。在題為「多層薄膜結構和垂直腔表面發射雷射(Multilayer Film Structure and VerticalCavity Surface Emittng Lasers)」1998年3月遞交的美國專利NO.5729567中，S.Nakagawa致力於對於GaAs基片上多層光塗層的類似問題，其中，入/4膜系包含二氧化矽(L)和二氧化鈦(H)，用於鏡子。開發了為兩種幅值相等但極性相反的材料(例如HL對)提供薄膜應力的澱積條件，可減小應力。
考慮到上述討論，顯然要求改進已有技術，這些改進討論如下。

發明內容
本發明包含可改進微加工鏡反射率的裝置和方法。微加工鏡可是可操縱的。本發明增大在650nm處鏡的反射率，在410nm處的反射率，改進其長期可靠性。也可改善在其它波長的反射率。同時本發明提供適當的製造途徑使鏡片變形最小。
在本發明中，微加工鏡的反射率增大至超過單獨用單反射層獲得的反射率。通過使用增強金屬反射器獲得該效果，該反射器通過把四分之一波長膜系直接澱積在反射層頂而構成，從而改進了給定波長的反射率，使之超過反射層單獨作用的反射率。通過適當選擇金屬和介質層及其澱積厚度，可調整這些層以獲得期望的反射率。金屬層頂的介質覆蓋層用於保護金屬免受環境腐蝕。同時，介質覆蓋層可結合入已有製造過程，可組成加強肋作為鏡片一部分。該肋用於減少雙金屬效應產生的變形。此外，多層覆蓋層的澱積方式使組合結構的剩餘應力最小。
本發明包括含薄片和反射層的鏡子，其中反射層澱積在片上，且至少一個透光薄膜澱積在片上，該至少一個薄膜選自入/4薄膜和入/2薄膜組。在本發明中，反射層可包含第1應力，至少一個透光薄膜可包含第2應力，該第1應力大致等於第2應力。第1應力可是拉應力，第2應力可是壓應力。反射層包含金層。鏡子可包含粘結層，該粘結層澱積在片上，反射層澱積在粘結層上。至少一個透光薄膜可包括半波長氮化矽薄膜。反射層可包括側壁，半波長氮化矽薄膜澱積在該側壁上。至少一個透光薄膜中包括四分之一波長氮化矽薄膜和四分之一波長二氧化矽薄膜。反射層可包括鋁層。至少一個透光薄膜可包括四分之一波長氮化矽薄膜和四分之一波長二氧化矽薄膜。反射層可包括側壁，四分之一波長氮化矽薄膜可澱積在側壁上。至少一個透光薄膜可進一步包括半波長氮化矽薄膜，該半波長氮化矽薄膜澱積在四分之一波長氮化矽薄膜上，其中，反射層包括側壁，半波長氮化矽薄膜澱積在側壁上。在一個實施例中，片的反射率至少是95％。在一個實施例中，片包括微加工鏡片。在一個實施例中，鏡片包括2μm或更小的厚度。
本發明包括鏡子，它包括微加工片和反射光的反射裝置。反射裝置可包括反射層，該反射層澱積在片上；和至少一個澱積在片上的透光薄膜；至少一個薄膜選自四分之一波長薄膜和半波長薄膜組。該片包含2μm或更小厚度。
本發明包括數據存儲系統，它包括微加工鏡片；反射層，該反射層澱積在片上；至少一個澱積在片上的透光薄膜，至少一個薄膜選自四分之一波長薄膜和半波長薄膜組。該反射層可包含鋁。


圖1表示本發明中的光碟驅動器。
圖2表示本發明的讀寫頭。
圖3是精緻動器和掃描光頭側視圖。
圖4是微加工鏡的特寫透視圖。
圖5是微加工鏡的鏡片頂視圖。
圖6是片沿AA』線的剖視圖。
圖7是在本發明應用HL四分之一波長膜系實施例中鏡片沿AA』線的剖視圖。
圖8和9表示反射器層頂上的薄膜，這些薄膜的淨效果是在鏡片中產生彎曲。
圖10表示650nm處的反射率曲線。
圖11是作為四種情況波長函數的平均反射率曲線。
圖12是410nm處的反射率曲線。
詳細說明現參照圖1並根據需要參照上述附圖，圖中表示組成本發明的光碟驅動器。本發明可用於包括需要光束控制的各種各樣應用。一種應用是用於圖1的光碟驅動器100，它外觀上類似於常規Winchester驅動器，其中，粗致動器105用於從旋轉媒體155的內徑向外徑定位光讀/寫頭125。驅動器100不同於已有技術驅動器之處在於，提供精緻動的新穎方法。
現在參照圖2並根據需要參照上述各附圖，該圖表示頭125，如普通轉讓的美國專利申請NO.09/226423(注專利申請通過引用與本申請結合)所述，頭125包含掃描光頭。頭125還包含精緻動器，在一個實施例中，它包含微加工扭轉鏡140。
現參照圖3並根據需要參照上述附圖，該側視中可見精緻動器和掃描光頭。微加工鏡140的靜電致動使其轉動以控制從媒體155上的方向141來的雷射器(未圖示)的光160。伺服環控制用於調節鏡子140的角度以跟隨很小間距的道並跨越媒體155上少量相鄰數據道搜索。
現在參照圖4並根據需要參照上述附圖，該特寫立體圖中可見微加工鏡，其中省略關於靜電致動的細節。微加工鏡140包含鏡片146，通過扭轉鉸鏈142附於鏡基片。由下文詳述的反射層147和薄膜148覆蓋鏡片146。在通常轉讓的美國專利申請09/192006(通過引用與本申請結合)中敘述了鏡140結構及用於驅動器100的實施例。
本發明確定希望節省驅動器100的能耗。該目的暗示光160向媒體155遞送功率及來自媒體的對光160的反射光161中遞送功率。為促進節能，鏡片146應儘可能高效反射光160以使反射光161的返回功率最大。以100nm厚度澱積在鏡片146上的單層金層，對650nm波長的光160提供約95％的反射率。
本發明進而確定，如果例如用發射波長為410nm而非650nm光的雷射器來縮短光160的波長，則可改善數據存儲密度。但是，用單層金，片146的反射率在波長減至低於600nm時顯著降低，具體而言，例如在410nm波長處，金的最大反射率僅為約40％。因而，在利用410nm波長且希望反射率至少為95％的驅動器100的較佳實施例中，澱積在鏡片146上的單層金本身是不適宜的。
在進一步討論本發明前，需理解多層薄膜光覆蓋層的應用和設計。幸而有市售的熟知用於產生和分析光覆蓋層設計的軟體產品，因而不必完全理解該應用和設計。一種軟體包是Software Spectra提供的TFCalcTM。然而通過考慮可從maxweel(麥克斯威)方程導出的下述基本概念，可獲得這些覆蓋層設計中的直覺知識。
材料中光傳播主要是材料的複數折射率N＝n-ik的函數。由於理想電介質材料的N是純實數，因而折射率的實部n也常稱為折射率。折射率的虛部K稱為衰減係數，因為光在材料中傳播時它引起光強指數衰減。理想電介質無損耗，因而K＝0，對無損耗薄膜電介質，假設垂直入射光，折射率n與材料物理厚度的積給出該特定薄膜層的光路長度。通常薄膜厚度表示為薄膜中傳播光的給定波長時光路長的函數。這樣，四分之一波長和半波長層分別指其光路長是光波長四分之一和二分之一的薄膜。
光經一系列薄膜傳播時，其某些部分在遇到的各薄膜界面反射。因而總反射光是在這些界面各反射分量之和。由於反射光分量的相位變化，這些分量可相長幹涉或相消幹涉，從而純反射光強度比這些薄膜不存在時減少。一個例子是單個半波長薄膜層。在這種情況下，從薄膜兩側反射的光分量和與半波長層不存在時相同。在本發明一個實施例中，該知識用於創建無損耗半波長介質薄膜，在給定波長它對反射或傳輸影響最小。
現在參照圖5並根據需要參照上述附圖，該頂視圖可見微加工鏡140的鏡片146，其中截面AA』垂直於轉軸149截開鏡片146。
現在參照圖6並根據需要參照上述附圖，圖中可見沿圖5的截面AA』剖切的鏡片146的剖視圖。在圖6實施例中，反射層147包含100nm厚金層，通過5nm厚的鉻粘結層(未圖示)附於多晶矽鏡片146。覆蓋反射層的是氮化矽半波長層，該層用作電介質層。氮化矽半波長堆疊包含圖4實施中的薄膜148並可用於保護鉻和金屬免受使用環境影響。在該實施例中，應理解鏡片146的反射率受反射層147反射特性限制，在本情況中，650nm處光160提供95％反射率。
現在參照圖7並根據需要參照上述附圖，圖中顯示在本發明利用HL四分之一波長堆疊中，鏡片146沿AA』截面的剖視圖。
本發明確定多層四分之一波長電介質薄膜膜系中澱積在反射層147頂從而包含薄膜148。本發明確定在薄膜148界面發生相長幹涉可用於增大下面反射層146的反射率。在圖7實施例中，薄膜148包含至少一對澱積在反射層147頂的四分之一波長層，各對均包含具有高(H)折射率材料的層和低(L)折射率材料層。該配置稱為HL對，對單個HL對(膜系頂側有H膜)，隨著兩折射率比值增大，反射率和帶寬均增加。本發明進一步確認，對H和L材料的給定選擇，當更多的HL對設置在反射層147頂上時，反射率增加。在一個典型實施例中，反射層147包含100nm厚的金層，經5nm厚鉻粘結層附於多晶矽鏡片。層疊反射層147的是四分之一波長層的單個HL對。更具體而言，二氧化矽「L」四分之一波長層148a直接設置在金層頂，而氯化矽「H」四分之一波長層148b設置為最上層。應理解，在其它實施例中，附加HL對可澱積在初始HL對上以進一步增強組合膜系的反射率。但是實際上，希望把薄膜148的HL對數保持至從鏡片146獲得特定期望反射率所需的最小數。應注意，反射層147(例如金層)通常是軟的從而易受物理接觸損傷。這樣有電介質層148a和/或148b可提供保護反射層147免受機械損傷的附加優點。
再參照圖3，構成微加工鏡140使光160以45度入射角而非垂直入射到鏡片146。由於下述事實該取向使反射率計算複雜化，對非正交入射，滿足Maxwell方程邊界條件的電場矢量有兩種取向(極化方向)，且總場解必須考慮該兩取向。習慣上這兩個極化稱為TM(橫磁)極化或P極化及TE(橫電)極化或S極化。在P極化波中，電場矢量定向於入射平面，S極化電場矢量與入射平面正交。任意極化的給定電磁場可分解成這些取向的兩個分量。可在非正交入射時計算薄膜148膜系的反射率，下文所述的反射率表示薄膜兩種極化的平均反射率。
如上所述，吸收膜(即K不為零)中的光強隨著光160在薄膜148中傳播而降低。這樣，某些部分光160在薄膜148中損失，從而減少了反射率增強特性。這是真實世界多數電介質膜的事實，但是衰減係數足夠接近於零，從而保持了膜的用處。同樣，真實材料不傾向於無色散，即其n和k值不是常數而是波長函數。考慮到色散有損材料及非正交入射，使多層履蓋優化比上述建議複雜得多。例如，優化給定基準波長的反射率可包含具有膜厚與期望的四分之一波長值稍為不同的HL堆疊。這些影響可全部用軟體加以考慮，該軟體使用優化算法計算對真實世界材料和應用的最佳反射率所需厚度。
本發明還確認，雖然上述薄膜148可用於改進鏡片146的反射率，但肯定還需解決其它問題以有效利用薄膜148。首先，要使用的薄膜材料應適於製造鏡140所用的製造過程。在較佳實施例中，希望材料可抗處理呈現的化學和環境影響。或者對於處理設計的可靠途徑應包含的步驟使薄膜不與有害化學物質接觸。此外，最好材料是通常可獲得的且在半導體處理實驗室中慣常處理的。其次，可能是更為疑難的是需控制施加於鏡片146的薄膜148中剩餘應力，使其不過份趨向於鏡片146而在隨後的分離蝕刻步驟產生變形。至少對這一點，本發明利用上述交替的二氧化矽(SiO2)層148a和氮化矽(Si3N4)層148b以增加反射率。這兩種材料常在半導體製造中遇到且可通過濺射、蒸鍍、化學氣相澱積等各種手段澱積在鏡片146上。它們可慣常地布圖和蝕刻，在十分接近製造過程完成時對它們進行澱積和布圖，使之僅受化學或環境條件(例如高溫)很小影響或根本不受影響，從而保護它們免受處理過程影響。儘管有這種處理途徑，若用高濃度氫氟酸(HF)進行鏡片146的分離蝕刻步驟，則薄膜148還要經得起其侵襲。但二氧化矽在HF中易腐蝕，因而在該步驟中需進行保護。本發明確認，因化學計量氮化矽抗HF，它可用作薄膜148膜系的最頂層以保護二氧化矽層和其它下層。這樣，在所有下層已澱積後可澱積氮化矽最項層且可在分開的步驟中布圖。已確讓該程序可用於對最頂層布圖，使其重疊在下層及下層側壁上，以保護下層整個幾何形狀，該結果顯現在圖6～8中。在圖6中，應理解最頂層148包含氮化矽半波長層。通過把半波長層用作最頂保護層，如上述參照圖6所討論那樣，下層反射率保持不變影響。但是，濺射或蒸鍍的氮化矽不像化學計量氮化矽所期待的可抗HF。通過在HF分離蝕刻後澱積介質層，本發明避免了該局限。
已確認隨著分離蝕刻步驟，鏡片146可呈現某種曲率。本發明確定，曲率需減至最小以使鏡片146的反射不畸變。在較佳實施例中，希望分離後鏡片146的曲率半徑大於10cm。如果鏡片146由多晶矽構成，通過應用長時間高溫退火周期可免除片中應力。從而確認不存在任何澱積薄膜148時，鏡片146的曲率可控制至最小。本發明進一步確認，澱積時各反射層147和/或薄膜148呈現其自身的剩餘膜應力，從而會增加片146的曲率。實際上，可引至片146的總曲率近似是各薄膜貢獻的各項的線性組合，每項與其物理厚度和剩餘膜應力的積成比例。
現在參照圖8和圖9並根據需要參照上述附圖，圖中可見，反射器層147頂上的薄膜148，其中這些薄膜的純影響使在鏡片146中出現曲率。如曲率方向所示，薄膜148的純剩餘應力可為負(壓應力)或正(拉應力)。本發明確認，反射器層147澱積在多晶矽片146上時其剩餘應力傾向於為正(拉應力)，而電介質薄膜層148的剩餘應力傾向於為負(壓應力)，還確認，如果剩餘應力和厚度適當控制，則這些層的疊加影響可減至最小，從而片146曲率最小。
下文討論上述方案的三個實施例及可用於實現期望結構的備擇的製造方案。
A.受保護的金反射器(650nm雷射)如上所述，澱積在作為反射層147的鉻(Cr)層上的金(Au)裸層對長期可靠性及在某種環境中使用受到限制。即使存在少量氯也可能產生Cr-Au反射層的化學剝蝕。如上述參照圖6所討論那樣，通過在反射金層147上澱積氮化矽的半波長薄膜層148，可在650nm處保持極好的反射特性，同時保持Cr-Au層免受腐蝕。氮化矽基本上是無損的，且其折射率為2.0。在一個典型實施例中，650nm時氮化矽半波長層厚度為162.5nm。該組合反射率作為波長的函數示於圖10。為作比較，在相同坐標軸上畫出金屬裸層的反射層147的反射率。
曲線表示，反射層147在650nm處的反射率在氮化矽半波長層的條件下實質上沒有變化。實際上，金層的剩餘應力可做得相當小，從而Au層和下面的Cr層的組合膜應力由Cr層的(拉)應力所支配。本發明確認，Cr-Au層對鏡片146曲率的影響可通過改變Cr層厚度加以調整，而對反射層光學特性無影響。如果期望優化的平鏡片146，需計及半波長薄膜層148的應力貢獻。考慮這點，則該應力可通過改變處理壓力、靶功率和基片偏壓加以適當變化，對氮化矽膜應力易獲得的值是200Mpa壓應力。在典型實施例中，當16.5nmCr與100nmAu組合時，澱積條件提供組合Cr-Cu膜應力約為282Mpa。形成的膜厚和應力積對Cr-Au層147是32853Mpa-nm拉應力，氮化矽層148是32500Mpa-nm壓應力，從而對一端各層的應力貢獻相互抵消，結果使分離後鏡片146的曲率最小。
B.增強金反射器(650nm雷射)如上所述，通過使用四分之一波長薄膜膜系148可改進鏡片146的反射率。單個四分之一波長膜系可用於把反射率提高至約97％，作為比較，未覆蓋的金層為95％。第二和第三四分之一波長膜系平均反射率分別是98.3％與99％。這四種情況下平均反射率作為波長函數的曲線示於圖11。
在示範實施例中，四分之一波長二氧化矽層148a在650nm處的折射率為1.45，厚度為112.07nm；四分之一波長氮化矽層147b厚度為81.25nm。在多源濺射或蒸塗系統中，這些層可在單個塗敷運行中澱積，從而理論上，三個薄膜HL膜系148並不比單個HL膜系呈現更多的製造複雜性。應理解，隨著薄膜148總厚度增加，氮化矽四分之一波長厚度提供對下層側壁的保護將變得更難。如上文參照圖6所討論的，該問題的解決方案是使用附加的半波長氮化矽層作為最頂層。
在較佳實施例中，要澱積的濺射二氧化矽層148a剩餘應力在幅值與符號上類似於濺射氮化矽層148b。因而，上述平衡應力的方法可用於在使用薄膜148a和148b組合時平衡應力。但是，HL對數增加時，抗平衡Cr層厚度可能需增加。應理解，原Cr層的處理比薄的層稍麻煩，在厚度增大時，Cr層粘附至下層多晶矽鏡片146也變得更為複雜。
C.增強鋁反射器(410nm雷射)本發明進一步確認，為在較短波長獲得高反射率，由於金在較短波長反射率差，故需選擇不同金屬反射層147。這樣做時，已確認最好不依賴奇異和/或難於處理的材料。為此，本發明可使用鋁，這種半導體製造中遇到的最普通金屬，其在410nm處的反射率相當好(～92.3％)。但是，應理解，單獨用鋁不能提供較佳實施例中所期望的410nm時至少95％的反射率。
本發明確認，通過使用上述四分之一波長薄膜膜系148，可增強鋁反射層147的反射率。圖11顯示鋁反射層147與二氧化矽(L)層148a和氮化矽(H)層148b組合使用的實施例中計算的曲線。對單個、兩個及三個HL對，圖12顯示其平均反射率在410nm處分別為95.7％、97.5％和98.5％。在典型實施例中，在410nm時，四分之一波長層的厚度，對二氧化矽層148a是70nm，對氮化矽層148b是51nm。
本發明確認，使用鋁反射層147時，通過用與上述對金反射層大致相同的途徑可使鏡片146的曲率減至最小。鋁反射層147不需要Cr粘結層並具有與金層相似的剩餘膜應力。雖然對粘附目的不需要Cr層，但在較佳實施例中，它可澱積在鋁反射層下以提供與如上所述Cr-Au反射層所獲得的應力平衡能力相同的能力。對Cr-Al反射層147，途徑基本相同，由此，必須調節Cr層厚度以平衡薄膜148的應力。在典型實施例中，鋁反射層147澱積至60nm厚度，足以使其反射率最大。在電介質層148a/148b中的應力不能被Cr層平衡時，可通過修改其它澱積過程來調節電介質膜的應力。應理解，對410nm，通過最外層重疊103nm半波長氮化矽層保護下面電介質層的側壁，可進一步保護電介質層148a/148b。
製造過程下述處理流程描述包含上述實施例各種變換的典型順序I晶片的初始處理A.矽晶片原料～500μm原。
B.熱澱積3000A°二氧化矽。
C.LPCVD(低壓化學汽相澱積)澱積2500A°氮化矽。
D.LPCVD澱積2500A°多晶矽(多晶矽0(Poly0))，布圖、蝕刻。
E.LPCVD澱積2500A°薄PSG，布圖和蝕刻。
F.澱積10μm厚PSG並退火。
G.肋溝布圖(Rib Trench Pattern)並RIE至6μm深。
H.LPCVD澱積2.5μm肋填充LPCVD多晶矽(多晶矽1(Poly1))。
I.對PSG表面回到Poly1的CMP步驟1。
J.LPCVD澱積2.5μm多晶矽鏡片(多晶矽2(Poly2))。
K.Poly2的CMP步驟，在去除0.5μmPoly2的同時平滑該表面。
L.鏡片Poly2布圖和蝕刻。
M.焊盤金屬(100A°Cr～7000A°Au)澱積、布圖和蝕刻。
N.重疊晶片並拋光成175μm的薄晶片。
O.HF分離蝕刻以從下鏡片清潔PSG。
II.反射器選擇A.受保護的金反射器1.陰罩濺射澱積Cr-Au(陰罩保護期望區域外其它區域受到澱積，從而避免後繼Cr-Au布圖和蝕刻)。
2.濺射澱積氮化矽半波長(λ＝650nm)層。
3.覆蓋光刻膠以保護分離鏡片結構免遭破損並用作下一步驟的布圖層。
4.布圖並蝕刻氮化矽以從焊盤中去除，使不阻止與金屬焊盤的電接觸。
5.去除光刻膠層。
B.增強金反射器1.陰罩濺射澱積Cr-Au。
2.濺射澱積二氧化矽和氮化矽四分之一波長層(λ＝650nm)。最外層氮化矽層可由三個四分之一波長層交替。
3.覆蓋光刻膠以保護分離鏡片結構免遭破損並用作下一步驟的布圖層。
4.布圖和蝕刻氮化矽以從焊盤中去除，使之不阻檔與金屬焊盤接觸。
5.去除光刻膠層。
C.增強鋁反射器1.陰罩濺射澱積Cr和Al。
2.濺射澱積二氧化矽和氮化矽四分之一波長層(λ＝410nm)。最外的氮化矽層可是3個四分之一波長層交替。
3.用光刻膠覆蓋以保護分離鏡片結構免遭破損且用作下一步驟的布圖層。
4.布圖和蝕刻氮化矽以從焊盤上去除，從而不阻擋與金屬焊盤的電接觸。
5.去除光刻膠層。
III.最後處理A.覆蓋光刻膠以在切割操作期間防止分離鏡片結構免遭破損。
B.用典型的半導體切割鋸分成小片。
C.去除光刻膠層。
D.測試。
雖然已敘述了，本發明包含改進薄鏡片反射率的裝置、方法和設備，但本領域技術人員應認識到本發明不僅限於上述部件和結構。例如，可以理解，上述討論可用於其它波長，鏡子可包含其它幾何形狀，上述盤驅動器可包含光、磁電-光和磁-光實施例，這些實施例要求其它類型的光、電元件和薄膜結構。進而，本發明可用於具有其它光頭的應用，例如光開關中的微加工反射器或用反射表面的其它裝置。可對上述揭示作出各種修改、變換和替代，應理解，在某些例子中應用本發明的某些特點而不用其它特點，這並不脫離本發明的範圍。從這些考慮顯然可知，本發明範圍僅由下述權利要求所限定。
權利要求
1.一種微加工反射器，其特徵在於，它包括平面基片、反射層、把所述反射層固定至平面基片上的部件，所述反射層和把所述反射層固定至平面基片上的部件具有集合應力、固定在所述反射層上的附加材料層，該附加材料層的應力基本上與所述反射層及把所述反射層固定至所述平面基片上的部件的集合應力相反；由此，所述附加層的應力基本上補償所述反射層與把所述反射層固定至平面基片上的部件的集合應力，從而增加了所述微加工反射器的平面性。
2.如權利要求1所述的微加工反射器，其特徵在於，所述反射層和把所述反射層固定至平面基片上的部件具有拉應力，所述附加層具有壓應力。
3.如權利要求1所述的用於具有某一波長雷射的微加工反射器，其特徵在於，所述附加層的光通路長等於所述雷射波長的一半。
4.如權利要求3所述的微加工反射器，其特徵在於，所述附加層由氮化矽構成。
5.如權利要求1所述的用於具有某一波長的雷射器的微加工反射器，其特徵在於，所述附加層包含第1和第2層，各層的光通路長等於所述雷射波長的四分之一。
6.如權利要求1所述的微加工反射器，其特徵在於，所述附加層包含層疊在反射層上的第1電介質層和層疊在所述第1電介質層上的第2電介質層，該第1電介質層材料具有較低折射率，所述第2電介質層材料具有較高折射率。
7.如權利要求6所述的微加工反射器，其特徵在於，還包括第2附加層，所述第2附加層層疊在所述附加層上且其光通路長等於所述雷射的半波長。
8.如權利要求6所述的微加工反射器，其特徵在於，所述附加層包含層疊在所述第2電介質層上的第1附加電介質和層疊在所述第1附加電介質層上的第2附加電介質層，所述第1附加電介質層的材料有較低折射率，所述第2附加電介質層的材料具有較高折射率。
9.如權利要求6所述的微加工反射器，其特徵在於，所述第1電介質層的材料是二氧化矽，所述第2電介質層的材料是氮化矽。
10.如權利要求1所述的微加工反射器，其特徵在於，所述把反射層固定至平面基片的部件是粘結層。
11.如權利要求10所述的微加工反射器，其特徵在於，所述粘結層由鉻構成。
12.如權利要求10所述的微加工反射器，其特徵在於，所述反射層由選自金或鋁的材料構成。
13.一種用於具有某一波長雷射器的微加工反射器，其特徵在於，它包括平面基片、把所述反射層固定至所述平面基片的部件和固定至所述反射層用於保護該反射層的電介質層；所述電介質層的光路長等於所這雷射波長的一半。
14.如權利要求13所述的微加工反射器，其特徵在於，所述反射層由鋁構成。
15.如權利要求14所述的微加工反射器，其特徵在於，所述反射層由金構成，所述把反射層固定至平面基片的部件是鉻層。
16.如權利要求13所述的微加工反射器，其特徵在於，所述反射層有從所述平面基片向上延伸的側壁，所述電介質層在所述反射層側壁上延伸。
17.一種數據存儲系統，其特徵在於，它包括微機械鏡片、設置在所述片上的反射層、和至少一個設置在所述片上的透光薄膜；所述至少一個薄膜選自四分之一波長薄膜和半波長薄膜組。
18.如權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述反射層包含鋁。
全文摘要
本發明揭示一種微加工反射器,它包括:平面基片(146)和固定在該平面基片上的反射層(147)。該反射層有應力,一種材料的附加層(148)固定在反射層上,該附加層的應力基本上與反射層應力相反,從而附加層的應力補償了反射層的應力,增強了該微加工反射器的平面性。
文檔編號G11B11/105GK1349617SQ00806921
公開日2002年5月15日 申請日期2000年3月8日 優先權日1999年3月8日
發明者J·D·德雷克, J·H·傑曼 申請人:西加特技術有限責任公司