KR100233994B1 - Thin film light path apparatus with advanced light efficiency and its fabrication method - Google Patents
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Abstract
이중층을 갖는 거울이 장착되어 있는 박막형 광로조절 장치 및 이의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 장치는 트랜지스터가 내장되고, 드레인패드가 형성된 액티브매트릭스, 액티브매트릭스 상에 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭을 개재하여 액티브매트릭스에 대하여 평행하게 형성된 멤브레인, 멤브레인 상에 하부전극, 변형층 및 상부전극을 갖고 형성된 액츄에이터, 그리고 상부전극의 일측에 중앙부가 접촉되며 양측이 제2에어갭을 개재하여 평행하게 형성된 제1거울층 및 상기 제1거울층의 상부에 형성된 제2거울층을 갖는 거울을 포함한다. 거울을 광속을 반사하는 기능을 수행하는 제2거울층과 제2거울층을 지지하는 동시에 평탄하게 유지하는 제1거울층의 이중층으로 제작함으로써, 거울을 수평하게 유지하고 그 반사각을 일정하게 할 수 있으므로 광원으로부터 입사되는 광의 광효율을 향상시킬 수 있다.Disclosed are a thin film type optical path control device equipped with a mirror having a double layer and a method of manufacturing the same. The device includes an active matrix having a built-in transistor, a drain pad formed thereon, one side of which is in contact with the active matrix and the other side of which is formed parallel to the active matrix via a first air gap, a lower electrode, a strained layer, and An actuator formed with an upper electrode, and a mirror having a first mirror layer formed in parallel with a second air gap on both sides of the actuator and a second mirror layer formed on the first mirror layer. It includes. By constructing the mirror as a double layer of the second mirror layer which performs the function of reflecting the light beam and the first mirror layer which supports and maintains the flat mirror layer, the mirror can be kept horizontal and its reflection angle is constant. Therefore, the light efficiency of the light incident from the light source can be improved.
Description
본 발명은 박막형 광로조절 장치인 TMA(Thin film Micromirror Array-actuated) 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중층을 가지는 거울을 제작하여 거울의 평탄도를 향상시킴으로써, 거울의 비틀림(warping)을 최소화하고 거울의 반사각을 일정하게 할 수 있는 박막형 광로조절 장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film micromirror array-actuated (TMA) and a manufacturing method thereof, which is a thin film type optical path control device, and more particularly, to fabricating a mirror having a double layer to improve the flatness of the mirror, thereby warping the mirror. It relates to a thin film type optical path control device and a method for manufacturing the same that can minimize the reflection angle of the mirror to be constant.
광속을 조정할 수 있는 광로조절 장치 또는 광변조기는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 일반적으로 그러한 장치는 광학적 특성에 따라 크게 두 종류로 분류된다. 그 한 종류는 직시형 화상표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 이에 해당되며, 다른 한 종류는 투사형 화상표시 장치로서 액정표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), DMD(Deformable Mirror Device), AMA 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여, 액정표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며, 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나 상기 액정표시장치는 광의 편광으로 인하여 1∼2%의 광효율을 가질 정도로 효율이 떨어지고, 액정 물질의 응답 속도가 느리며 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다.The optical path control device or optical modulator capable of adjusting the light flux may be variously applied to optical communication, image processing, and information display apparatus. In general, such devices are classified into two types according to their optical properties. One type is a direct view type image display device, such as a CRT (Cathode Ray Tube), and the other type is a projection type image display device, a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), or an AMA. And the like. Although the CRT apparatus has excellent image quality, the weight and volume of the CRT apparatus increases, leading to an increase in manufacturing cost. In contrast, a liquid crystal display (LCD) has a simple optical structure and can be formed thin so that the weight can be reduced and the volume can be reduced. However, the liquid crystal display has a disadvantage in that the efficiency is low enough to have a light efficiency of 1 to 2% due to polarization of light, the response speed of the liquid crystal material is slow, and the inside thereof is easily overheated.
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 AMA(Actuated Mirror Array) 또는 DMD 등의 화상표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD가 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 얻을 수 있다. 상기의 AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 유입되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(slit)을 통과하여 스크린에 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서 그 구조와 동작 원리가 간단하며, 액정표시 장치나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한 콘트라스트를 향상시켜 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있으며, 입사되는 광속의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라 반사되는 광속의 극성에도 영향을 미치지 않는다.Therefore, in order to solve the above problem, an image display device such as an Actuated Mirror Array (AMA) or a DMD has been developed. Currently, AMA can achieve a light efficiency of 10% or more, compared to a DMD having a light efficiency of about 5%. The AMA is a device that can adjust the luminous flux so that each of the mirrors installed therein reflects the light flowing from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through a slit to form an image on the screen. . Therefore, the structure and operation principle thereof are simple, and high light efficiency can be obtained compared to a liquid crystal display device or a DMD. In addition, the contrast can be improved to obtain a bright and clear image. The image is not affected by the polarity of the incident light beam and does not affect the polarity of the reflected light beam.
AMA에 내장된 거울들은 각기 슬릿에 대응하도록 배열되며, 액츄에이터(actuator) 내부에 발생하는 전계에 의해 거울이 경사지게 된다. 따라서 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 조절하여, 스크린에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 일반적으로 각각의 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 변형부의 구성 물질로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3)나 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전물질이 이용된다. 또한 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)등의 전왜 물질을 상기 변형부의 구서 재료로서 사용할 수 있다.The mirrors embedded in the AMA are arranged to correspond to the slits, and the mirrors are inclined by an electric field generated inside the actuator. Therefore, the luminous flux incident from the light source is adjusted at a predetermined angle to form an image on the screen. In general, each actuator causes deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric image signal and the bias voltage. When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is inclined. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or PLZT (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as a constituent material of the deformable portion for driving the respective mirrors. In addition, an electrostrictive material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ) can be used as the writing material of the deformable portion.
이러한 광로조절 장치인 AMA는 크게 벌크(bulk)형 장치와 박막(thin film)형 장치로 구분된다. 상기 벌크형 광로조절 장치는 예를 들면 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,159,225호(issued to Gregory Um) 및 제5,175,465호(issued to Gregory Um, et al.)에 개시되어 있다. 상기 벌크형 광로조절 장치는, 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(ceramic wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브매트릭스(active matrix)에 장착한 후 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 상부에 거울을 설치하여 구성된다. 그러나 벌크형 광로조절 장치는 액츄에이터들을 쏘잉 방법에 의하여 분리하여야 하므로 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되며, 변형부의 응답 속도가 느린 단점이 있다. 따라서 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로조절 장치(TMA)가 개발되었다.AMA, which is an optical path control device, is largely classified into a bulk device and a thin film device. The bulk optical path control device is disclosed, for example, in US Pat. Nos. 5,085,497 (issued to Gregory Um, et al.), 5,159,225 (issued to Gregory Um) and 5,175,465 (issued to Gregory Um, et al.). It is. The bulk optical path control device is to cut a thin layer of multilayer ceramic, mount a ceramic wafer (ceramic wafer) formed with a metal electrode therein in an active matrix (embedded) active matrix (matrix) and then processed by sawing (sawing) method on top It is constructed by installing a mirror. However, since the bulk optical path control device must separate the actuators by a sawing method, high precision is required in design and manufacturing, and the response speed of the deformation part is slow. Therefore, a thin film type optical path control device (TMA) that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed.
이러한 박막형 광로조절 장치(TMA)는 본 출원인이 1996년 12월 11일에 특허 출원한 특허 출원 제96-64445호(발명의 명칭: 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로조절 장치의 제조방법)에 개시되어 있다.Such a thin film type optical path control device (TMA) is disclosed in Patent Application No. 96-64445 (name of the invention: a method of manufacturing a thin film type optical path control device that can improve the light efficiency) of the applicant filed on December 11, 1996 It is.
도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 A-A'선으로 자른 단면돌르 도시한 것이다.FIG. 1 shows a plan view of a thin film type optical path adjusting device described in the above prior application, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of the device shown in FIG. 1 taken along line A-A '.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 박막형 광로조절 장치는 액티브매트릭스(31)와 액티브매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(49)를 포함한다. 상기 액티브매트릭스(31)는 액티브메트릭스(31)의 일측 표면에 형성된 드레인(33), 액티브매트릭스(31) 및 드레인(33)의 상부에 적층된 보호층(35), 그리고 보호층(35)의 상부에 적층된 식각방지층(37)을 포함한다.1 and 2, the thin film type optical path control device includes an active matrix 31 and an actuator 49 formed on the active matrix 31. The active matrix 31 may include a drain 33 formed on one surface of the active matrix 31, an active matrix 31 and a protective layer 35 stacked on the drain 33, and a protective layer 35. The etch stop layer 37 is stacked on top.
상기 액츄에이터(49)는 상기 식각방지층(37) 중 하부에 드레인(33)이 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭(55)을 개재하여 식각방지층(37)과 평행하도록 적층된 멤브레인(41), 멤브레인(41)의 상부에 적층된 하부전극(43), 하부전극(43)의 상부에 적층된 변형층(45), 변형층(45)의 일측 상부에 적층된 상부전극(47), 변형층(45)의 타측으로부터 변형층(45), 하부전극(43), 멤브레인(41), 식각방지층(37) 및 보호층(35)을 통하여 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된 비어홀(via hole)(51), 비어홀(51)의 내부에 형성된 비어컨택(via contact)(53), 그리고 상기 상부전극(47)의 상부에 중앙부가 접촉되며 양측부가 제2에어갭(61)을 개재하여 상부전극(47)과 평행하도록 형성된 거울(59)을 포함한다.The actuator 49 is laminated so that one side of the actuator 49 is in contact with a portion of the etch stop layer 37 at the bottom thereof and the other side is parallel to the etch stop layer 37 via the first air gap 55. The membrane 41, the lower electrode 43 stacked on the membrane 41, the strained layer 45 stacked on the lower electrode 43, and the upper electrode stacked on one side of the strained layer 45 ( 47) and formed vertically from the other side of the strained layer 45 to the drain 33 through the strained layer 45, the lower electrode 43, the membrane 41, the etch stop layer 37, and the protective layer 35. A via hole 51, a via contact 53 formed in the via hole 51, and a central portion contact the upper portion of the upper electrode 47, and both sides of the second air gap 61 are connected to each other. It includes a mirror 59 formed to be parallel to the upper electrode 47 through the.
또한, 도 3을 참조하면 상기 멤브레인(41)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(41)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(41)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.In addition, referring to FIG. 3, one side of the membrane 41 has a concave portion having a rectangular shape at the center thereof, and the concave portion is formed in a stepped shape toward both edges. The other side of the membrane 41 has a rectangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the recessed portion of the membrane of the actuator adjacent to the recessed portion of the membrane 41 is fitted, and the rectangular projection is fitted to the recessed portion of the adjacent membrane.
이하 상기 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film type optical path control device will be described with reference to the drawings.
도 3a 내지 도 3g는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 3a를 참조하면, M×N 개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 상부에 드레인(33)이 형성되어 있는 액티브매트릭스(31)의 상부에 보호층(35)을 적층한다. 상기 액티브매트릭스(31)는 실리콘 등의 반도체로 이루어지거나 또는 유리나 알루미나(Al2O3)등의 절연 물질로 구성된다. 상기 보호층(35)은 인실리케이트유리(Phosphor-Silicate Glass; PSG)를 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(35)은 후속하는 공정 동안 액티브매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입는 것을 방지한다.3A to 3G show a manufacturing process diagram of the apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 3A, a protective layer 35 is stacked on an active matrix 31 having M × N MOS transistors (not shown) and having a drain 33 formed on one side thereof. The active matrix 31 is made of a semiconductor such as silicon or an insulating material such as glass or alumina (Al 2 O 3 ). The protective layer 35 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm using Phosphor-Silicate Glass (PSG) by chemical vapor deposition (CVD). The protective layer 35 prevents the transistor embedded in the active matrix 31 from being damaged during the subsequent process.
상기 보호층(35)의 상부에는 식각방지층(37)이 적층된다. 식각방지층(37)은 질화물을 저압화학기상증착(Low Pressure CVD; LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각방지층(37)은 상기 액티브매트릭스(31) 및 보호층(35)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.An etch stop layer 37 is stacked on the passivation layer 35. The etch stop layer 37 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 37 prevents the active matrix 31 and the protective layer 35 from being etched due to the subsequent etching process.
상기 식각방지층(37)의 상부에는 희생층(39)이 적층된다. 희생층(39)은 인실리케이트유리(PSG)를 대기압화학기상증착(Atmospheric Pressure CVD; APCVD) 방법으로 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(39) 중 아래에 드레인(33)이 형성되어 있는 부분을 식각하여 상기 식각방지층(37)의 일부를 노출시킨다.The sacrificial layer 39 is stacked on the etch stop layer 37. The sacrificial layer 39 is formed so as to have a thickness of about 1.0 to 2.0 μm of the silicate glass PSG by the Atmospheric Pressure Vapor Deposition (APCVD) method. Subsequently, a portion of the sacrificial layer 39 in which the drain 33 is formed is etched to expose a portion of the etch stop layer 37.
도 3b를 참조하면, 상기 노출된 식각방지층(37)의 상부 및 희생층(39)의 상부에 멤브레인(41)을 적층한다. 멤브레인(41)은 질화물을 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 백금(Pt) 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등으로 구성된 하부전극(43)을 상기 멤브레인(41)의 상부에 적층한다. 상기 하부전극(43)은 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호전극인 하부전극(43)에는 액티브매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 화상신호가 드레인(33)을 통하여 인가된다.Referring to FIG. 3B, the membrane 41 is stacked on the exposed etch stop layer 37 and on the sacrificial layer 39. The membrane 41 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. Subsequently, a lower electrode 43 made of platinum (Pt), platinum-tantalum (Pt-Ta), or the like is stacked on the membrane 41. The lower electrode 43 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 microns using a sputtering method. An image signal is applied to the lower electrode 43, which is a signal electrode, through the drain 33 from a transistor built in the active matrix 31.
상기 하부전극(43)의 상부에는 변형층(45)이 적층된다. 변형층(45)은 PZT 또는 PLZT 등의 압전 물질을 졸-겔(Sol-Gel)법 또는 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 급속열처리(Rapid Thermal Annealing; RTA) 방법을 이용하여 변형층(45)을 상변이시킨다.The strained layer 45 is stacked on the lower electrode 43. The strained layer 45 may have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm, preferably about 0.4 μm, using piezoelectric materials such as PZT or PLZT using a sol-gel method or chemical vapor deposition (CVD) method. Form. Subsequently, the strained layer 45 is phase-transformed using a rapid thermal annealing (RTA) method.
상부전극(47)은 상기 변형층(45)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(47)은 알루미늄 또는 백금 등을 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(47)은 공통전극으로서 바이어스 신호가 인가된다. 따라서, 상기 하부전극(43)에 화상신호가 인가되고 상부전극(47)에 바이어스 신호가 인가되면, 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상기 변형층(45)이 변형을 일으키게 된다. 이어서, 상기 상부전극(47), 변형층(45) 및 하부전극(43)을 순차적으로 패터닝한다.The upper electrode 47 is stacked on one side of the strained layer 45. The upper electrode 47 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 micrometers by using a sputtering method of aluminum or platinum. The upper electrode 47 is applied with a bias signal as a common electrode. Therefore, when an image signal is applied to the lower electrode 43 and a bias signal is applied to the upper electrode 47, an electric field is generated between the upper electrode 47 and the lower electrode 43. This deformation causes the deformation layer 45 to deform. Subsequently, the upper electrode 47, the strain layer 45, and the lower electrode 43 are sequentially patterned.
도 3c를 참조하면, 상기 변형층(45)의 타측으로부터 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법을 이용하여 변형층(45), 하부전극(43), 멤브레인(41), 식각방지층(37) 그리고 보호층(35)을 차례로 식각하여 비어홀(via hole)(51)을 형성한다. 따라서, 상기 비어홀(51)은 상기 변형층(45)의 타측으로부터 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된다. 이어서, 상기 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 전기전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 비어컨택(53)을 형성한다. 비어컨택(53)은 상기 드레인(33) 및 하부전극(43)과 전기적으로 연결된다. 그러므로, 액티브매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 드레인(33) 및 비어컨택(53)을 통하여 하부전극(43)에 인가된다.Referring to FIG. 3C, the strained layer 45, the lower electrode 43, the membrane 41, the etch stop layer 37, and the other side of the strained layer 45 using a conventional photolithography method. The protective layer 35 is sequentially etched to form a via hole 51. Therefore, the via hole 51 is vertically formed from the other side of the strained layer 45 to the drain 33. Subsequently, the via contact 53 is formed by sputtering a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti). The via contact 53 is electrically connected to the drain 33 and the lower electrode 43. Therefore, the image signal generated from the transistor embedded in the active matrix 31 is applied to the lower electrode 43 through the drain 33 and the via contact 53.
도 3d를 참조하면, 상술한 바와 같이 상기 상부전극(47), 변형층(45), 하부전극(43), 그리고 멤브레인(41)을 순차적으로 일부만 패터닝하여 박막형 TMA 소자를 완성한 후, 희생층(39)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 이용하여 제거한다. 이때, 멤브레인(41)은 각각의 액츄에이터별로 분리되지 않고 서로 연결된 상태로 있게 된다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼(rinse) 및 건조(dry) 처리를 수행한다.Referring to FIG. 3D, as described above, the upper electrode 47, the strained layer 45, the lower electrode 43, and the membrane 41 are sequentially patterned to partially form a thin film type TMA device, and then a sacrificial layer ( 39) is removed using hydrogen fluoride (HF) vapor. At this time, the membrane 41 is connected to each other without being separated for each actuator. Then, rinse and dry treatments are performed to remove the remaining etching solution.
도 3e를 참조하면, 상기 희생층(39)이 제거된 부분에 1차 포토레지스트(photo resist)(40)를 스핀 코팅 방법으로 도포하여 상기 희생층(39)이 제거된 부분을 채우도록(fill-in)한다. 1차 포토레지스(40)를 스핀코팅 방법으로 도포할 경우 상기와 같이 희생층(39)이 제거된 부분을 빈 공간 없이 채울 수 있다.Referring to FIG. 3E, a first photoresist 40 is applied to a portion from which the sacrificial layer 39 is removed by spin coating to fill the portion from which the sacrificial layer 39 is removed. -in) When the primary photoresist 40 is applied by the spin coating method, the portion where the sacrificial layer 39 is removed may be filled without empty space as described above.
도 3f를 참조하면, 상기와 같이 1차 포토레지스트(40)를 채운 후, 멤브레인(41)을 각각의 액츄에이터별로 분리되도록 패터닝한다. 이어서, 그 상부에 2차 포토레지스트(57)를 스핀코팅 방법으로 도포한다. 상기 2차 포토레지스트(57)는 상기 상부전극(47)의 상부에 소정 두께로 적층된다.Referring to FIG. 3F, after filling the primary photoresist 40 as described above, the membrane 41 is patterned to be separated by each actuator. Subsequently, a secondary photoresist 57 is applied on the upper portion by spin coating. The secondary photoresist 57 is stacked on the upper electrode 47 at a predetermined thickness.
도 3g을 참조하면, 상기 2차 포토레지스트(57) 중 일부를 식각하여 상기 상부전극(47)의 일측에 거울(59)이 형성될 지지부를 만든다. 계속하여, 상기 지지부가 형성된 2차 포토레지스트(57)의 상부에 알루미늄 또는 은 등을 스퍼터링한 후, 패터닝하여 거울(59)을 형성한다. 상기 거울(59)은 그 지지부가 상기 상부전극(47)의 일측 상부에 접하는 평판의 형상이며, 양측이 제2에어갭(61)을 개재하여 상기 상부전극(47)과 평행하게 형성된다. 상기 거울(59)은 일측이 상기 상부전극(47)을 덮고, 타측이 인접한 액츄에이터를 덮도록 형성된다. 이어서, 산소플라즈마(O2plasma) 방법으로 상기 1차 포토레지스트(40) 및 2차 포토 레지스트(57)를 제거한 후, 상기 상부전극(47), 변형층(45), 하부전극(43) 그리고 멤브레인(41)을 순차적으로 완전히 패터닝하여 소정의 픽셀(pixel) 형상을 갖도록 한다. 상기 1차 포토레지스트(40)가 제거되면 제1에어갭(55)이 형성되고, 2차 포토레지스트(57)가 제거되면 제2에어갭(61)이 형성된다. 상기 결과물을 세정 및 건조하여 TMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 3G, a portion of the secondary photoresist 57 is etched to form a support portion on which a mirror 59 is to be formed on one side of the upper electrode 47. Subsequently, aluminum or silver is sputtered on the upper portion of the secondary photoresist 57 on which the support portion is formed, and then patterned to form a mirror 59. The mirror 59 has a shape of a flat plate whose support portion is in contact with an upper portion of one side of the upper electrode 47, and both sides thereof are formed parallel to the upper electrode 47 via a second air gap 61. The mirror 59 is formed such that one side covers the upper electrode 47 and the other side covers an adjacent actuator. Subsequently, the primary photoresist 40 and the secondary photoresist 57 are removed by an oxygen plasma (O 2 plasma) method, and then the upper electrode 47, the strain layer 45, the lower electrode 43, and the like. The membrane 41 is sequentially and completely patterned to have a predetermined pixel shape. When the primary photoresist 40 is removed, a first air gap 55 is formed, and when the secondary photoresist 57 is removed, a second air gap 61 is formed. The resulting product is washed and dried to complete the TMA device.
상술한 박막형 광로조절 장치에 있어서, 액티브매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 화상신호는 드레인(33) 및 비어컨택(53)을 통해 신호전극인 상기 하부전극(43)에 인가된다. 동시에, 공통 전극인 상기 상부전극(47)에는 바이어스 신호가 인가되어 상기 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이의 변형층(45)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(45)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(49)가 멤브레인(41)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 액츄에이터(49)의 상부전극(47) 상에 장착된 거울(59)은 휘어진 상부전극(47)에 의해 경사지게 되어 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상기 거울(59)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영됨으로써 화상을 맺게 한다.In the above-described thin film type optical path control device, the image signal transmitted from the transistor embedded in the active matrix 31 is applied to the lower electrode 43 which is a signal electrode through the drain 33 and the via contact 53. At the same time, a bias signal is applied to the upper electrode 47, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode 47 and the lower electrode 43. The strained layer 45 between the upper electrode 47 and the lower electrode 43 causes deformation by this electric field. The strained layer 45 contracts in a direction perpendicular to the electric field, thereby causing the actuator 49 to bend in a direction opposite to the direction in which the membrane 41 is formed. The mirror 59 mounted on the upper electrode 47 of the actuator 49 is inclined by the curved upper electrode 47 to reflect the light beam incident from the light source. The light beam reflected by the mirror 59 is projected onto the screen through the slit to form an image.
그러나, 상기 박막형 광로조절 장치에 있어서, 광속을 반사하는 거울이 알루미늄, 또는 은 등의 단층의 금속 박막으로 이루어져 있으므로, 거울을 형성하는 금속 박막 자체가 스트레스(stress)를 받게 되어 제2희생층을 제거할 때 거울 면이 휘게 된다. 따라서, 거울 면이 편평하게 형성되지 않으므로 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각이 일정하지 않게 되는 문제점이 있다.However, in the above-described thin film type optical path control device, since the mirror reflecting the light flux is made of a single layer of metal thin film such as aluminum or silver, the metal thin film itself forming the mirror is subjected to stress, thereby providing a second sacrificial layer. When removed, the mirror surface will bend. Therefore, since the mirror surface is not formed flat, there is a problem that the reflection angle of the light beam incident from the light source is not constant.
따라서, 본 발명의 목적은 거울을 지지하는 동시에 스트레스를 조절하여 평탄한 면을 갖도록 하는 층을 포함하는 거울을 형성하여 거울의 평탄도를 향상시켜 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 함으로써 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로조절 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention can improve the light efficiency by forming a mirror including a layer to support the mirror and at the same time adjust the stress to have a flat surface to improve the flatness of the mirror to make the reflection angle of the incident light beam constant It is to provide a thin film type optical path control device.
제1도는 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로조절 장치의 평면도이다.1 is a plan view of the thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.
제2도는 제1도에 도시한 장치를 A-A'선을 자른 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the apparatus shown in FIG.
제3a도 내지 제3g도는 제2도에 도시한 장치의 제조 공정도이다.3A to 3G are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.
제4도는 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 평면도이다.4 is a plan view of a thin film type optical path control device according to the present invention.
제5도는 제4도에 도시한 장치를 B-B'선으로 자른 단면도이다.5 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of the apparatus shown in FIG.
제6a도 내지 제6f도는 제5도에 도시한 박막형 광로조절 장치의 제조공정도이다.6A to 6F are manufacturing process diagrams of the thin film type optical path control device shown in FIG.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
131 : 액티브매트릭스 133 : 드레인패드131: active matrix 133: drain pad
135 : 보호층 137 : 식각방지층135: protective layer 137: etch stop layer
139 : 제1희생층 143 : 하부전극139: first sacrificial layer 143: lower electrode
145 : 변형층 147 : 상부전극145: strained layer 147: upper electrode
149 : 액츄에이터 151 : 비어홀149: actuator 151: beer hole
153 : 비어컨택 155 : 제1에어갭153: beer contact 155: first air gap
157 : 제2희생층 159 : 제1거울층157: second victim layer 159: first mirror layer
161 : 제2거울층 163 : 거울161: second mirror layer 163: mirror
165 : 제2에어갭165: second air gap
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, MOS 트랜지스터가 내장되고, 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인패드가 형성된 액티브메트릭스; 상기 액티브매트릭스 상에 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭을 개재하여 상기 액티브매트릭스에 대하여 평행하게 형성된 멤브레인; 상기 멤브레인 상에 형성되며 화상신호가 인가되는 하부전극, 상기 하부전극 상에 적층되며 전기장에 따라 변형을 일으키는 변형층 및 상기 변형층상에 적층되며 바이어스 신호가 인가되는 상부전극을 포함하는 액츄에이터; 그리고 상기 상부전극의 일측상에 중앙부가 접촉되며 양측이 제2에어갭을 개재하여 상기 상부전극에 대하여 평행하게 형성되어 그 상부에 형성되는 반사층을 지지하는 동시에 상기 반사층이 평탄한 면을 갖게 하는 제1거울층 및 상기 제1거울층의 상부에 평탄한 면을 갖고 형성되어 상기 반사층으로 기능하는 제2거울층을 갖는 거울을 포함하는 박막형 광로조절 장치를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides an active matrix comprising a MOS transistor and a drain pad extending from a drain of the transistor; A membrane on one side of which is in contact with the active matrix and the other side of which is formed parallel to the active matrix via a first air gap; An actuator formed on the membrane and including a lower electrode to which an image signal is applied, a strain layer stacked on the lower electrode and causing deformation according to an electric field, and an upper electrode stacked on the strain layer and to which a bias signal is applied; And a first portion having a central portion in contact with one side of the upper electrode, both sides being formed parallel to the upper electrode via a second air gap to support the reflective layer formed thereon, and having the reflective layer having a flat surface. Provided is a thin film type optical path control apparatus including a mirror having a mirror surface and a second mirror layer formed on the upper surface of the first mirror layer to function as the reflective layer.
또한 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, MOS 트랜지스터가 내장되고, 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인패드를 갖는 액티브매트릭스를 제공하는 단계; 상기 액티브매트릭스의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭을 개재하여 상기 액티브매트릭스에 대하여 평행하게 멤브레인을 형성하는 단계; 상기 멤브레인의 상부에 화상신호가 인가되는 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 상부에 전기장에 따라 변형을 일으키는 변형층을 형성하는 단계 및 상기 변형층의 상부에 바이어스 신호가 인가되는 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 액츄에이터를 형성하는 단계; 그리고 상기 상부전극의 일측 상부에 중앙부가 접촉되며 양측이 제2에어갭을 개재하여 상기 상부전극에 대하여 평행하게 형성되어 그 상부의 반사층을 지지하는 동시에 상기 반사층이 평탄한 면을 갖게 하는 제1거울층을 형성하는 단계 및 상기 제1거울층의 상부에 평탄한 면을 갖고 형성되는 상기 반사층인 제2거울층을 형성하는 단계를 구비하는 거울을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 제공한다.In addition, to achieve the above object, the present invention provides a method comprising: providing an active matrix having a drain pad embedded with a MOS transistor and extending from the drain of the transistor; Forming a membrane in parallel with the active matrix on one side of the active matrix and the other side of the active matrix through the first air gap; Forming a lower electrode to which an image signal is applied on the membrane, forming a strain layer to deform according to an electric field on the lower electrode, and forming an upper electrode to which a bias signal is applied to the upper part of the strain layer. Forming an actuator comprising forming an actuator; And a first mirror layer having a central portion in contact with an upper portion of one side of the upper electrode, and having both sides formed in parallel with the upper electrode through a second air gap to support the reflective layer thereon and to have the reflective layer have a flat surface. Providing a mirror including a step of forming a mirror and forming a second mirror layer which is the reflective layer having a flat surface on the top of the first mirror layer. do.
상술한 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치에 있어서, 상부전극에는 바이어스 신호가 인가된다. 동시에 액티브매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 화상신호는 상기 액티브매트릭스에 내장된 트랜지스터와 드레인패드 및 비어컨택을 통하여 하부전극에 인가된다. 따라서, 상부전극과 하부전극 사이에 전기장이 발생하며, 이러한 전기장에 의하여 상부전극과 하부전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 따라서 액츄에이터는 소정의 각도를 가지고 하부전극이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘어진다. 광속을 반사하는 거울은 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터와 함께 경사진다. 이에 따라서, 거울은 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, a bias signal is applied to the upper electrode. At the same time, the image signal transferred from the transistor embedded in the active matrix is applied to the lower electrode through the transistor embedded in the active matrix, the drain pad and the via contact. Therefore, an electric field is generated between the upper electrode and the lower electrode, and the strained layer between the upper electrode and the lower electrode causes deformation by the electric field. The strained layer contracts in a direction orthogonal to the electric field, so the actuator is bent in a direction opposite to the direction in which the lower electrode is formed at a predetermined angle. The mirror reflecting the light beam is inclined together with the actuator because it is formed on top of the actuator. Accordingly, the mirror reflects the light beam incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light beam passes through the slit to form an image on the screen.
따라서, 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치는 거울을 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 반사 기능을 수행하는 제2거울층과 거울 면의 스트레스를 조절하여 제2거울층을 수평하게 유지시키는 제1거울층의 이중층을 갖도록 제작함으로써, 거울을 수평하게 유지하여 거울이 비틀어지는 것을 최소화할 수 있으며, 거울의 반사각을 일정하게 유지하여 광원으로부터 입사되는 광의 광효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the thin film type optical path control device according to the present invention adjusts the mirror and the second mirror layer to perform a reflection function to reflect the light beam incident from the light source and the first mirror to keep the second mirror layer horizontal by adjusting the stress of the mirror surface. By manufacturing a double layer of layers, the mirror can be kept horizontal to minimize the twist of the mirror, and the reflection angle of the mirror can be kept constant to improve the light efficiency of the light incident from the light source.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막형 광로조절 장치의 제조 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of a thin film type optical path control device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4에 도시한 장치를 B-B'선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.4 is a plan view of a thin film type optical path control device according to the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of the device shown in FIG.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치는 M×N(M, N은 자연수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터가 내장된 액티브매트릭스(131)와 액티브매트릭스(131)의 상부에 형성된 액츄에이터(149)를 포함한다.4 and 5, the thin film type optical path control device according to the present invention includes an active matrix 131 and an active matrix 131 in which M × N (M, N is a natural number) MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors are embedded. Actuator 149 formed on the top of the.
상기 액티브매트릭스(131)는 상기 MOS 트랜지스터의 드레인영역으로부터 연장되는 드레인패드(133), 액티브매트릭스(131) 및 드레인패드(133)의 상부에 적층된 보호층(135) 그리고 보호층(135)의 상부에 적층된 식각방지층(137)을 포함한다.The active matrix 131 may include a drain pad 133 extending from the drain region of the MOS transistor, an active matrix 131, a protective layer 135 stacked on the drain pad 133, and a protective layer 135. It includes an etch stop layer 137 stacked on the top.
멤브레인(141)은 상기 식각방지층(137) 중 하부에 드레인패드(133)가 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 제1에어갭(155)을 개재하여 식각방지층(137)과 평행하도록 적층된다.The membrane 141 is stacked in parallel with the etch stop layer 137 through one side of the etch stop layer 137, the one side of which is in contact with the portion where the drain pad 133 is formed, and the other side via the first air gap 155. .
상기 액츄에이터(149)는 멤브레인(141)의 상부에 형성된 하부전극(143), 하부전극(143)의 상부에 형성된 변형층(145), 변형층(145)의 상부에 형성된 상부전극(147), 변형층(145)의 일측으로부터 변형층(145), 하부전극(143), 멤브레인(141), 식각방지층(137) 및 보호층(135)을 통하여 상기 드레인패드(133)까지 수직하게 형성된 비어홀(151), 비어홀(151)의 내부에 드레인패드(133)와 하부전극(143)이 연결되도록 형성된 비어컨택(153), 그리고 상기 상부전극(147)의 상부에 중앙부가 접촉되며 양측부가 제2에어갭(165)을 개재하여 상부전극(147)과 평행하도록 형성된 거울(163)을 포함한다.The actuator 149 includes a lower electrode 143 formed on the membrane 141, a strained layer 145 formed on the lower electrode 143, an upper electrode 147 formed on the strained layer 145, and Via holes vertically formed from one side of the strained layer 145 to the drain pad 133 through the strained layer 145, the lower electrode 143, the membrane 141, the etch stop layer 137, and the passivation layer 135. 151, a via contact 153 formed to connect the drain pad 133 and the lower electrode 143 to the inside of the via hole 151, and a central portion contacting the upper portion of the upper electrode 147, and both sides of the second air. The mirror 163 is formed to be parallel to the upper electrode 147 via the gap 165.
또한, 도 4를 참조하면 상기 멤브레인(141)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(141)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 따라서, 상기 멤브레인(141)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 하부전극의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 하부전극의 오목한 부분에 끼워지게 된다.In addition, referring to FIG. 4, one side of the membrane 141 has a rectangular concave portion at the center thereof, and the concave portion is formed in a stepped shape toward both edges. The other side of the membrane 141 has a quadrangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the lower electrode of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 141 is fitted, and the rectangular protrusion is fitted to the concave portion of the adjacent lower electrode.
이하 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치의 제조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6a 내지 도 6g는 도 5에 도시한 박막형 광로조절 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 6a 내지 도 6g에 있어서, 도 5와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.6A to 6G show a manufacturing process diagram of the thin film type optical path control device shown in FIG. 6A to 6G, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.
도 6a를 참조하면, M×N개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 상기 트랜지스터의 드레인으로부터 연장되는 드레인패드(133)가 형성되어 있는 액티브매트릭스(131)의 상부에 보호층(135)을 적층한다. 상기 액티브매트릭스(131)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 이루어진다. 또한, 유리나 알루미나(Al2O3) 등의 절연물질로 상기 액티브매트릭스(131)를 구성할 수 있다. 상기 보호층(135)은 인실리케이트유리(PSG)를 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(135)은 후속하는 공정 동안 액티브메트릭스(131)에 내장된 트랜지스터가 손상되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 6A, a protective layer 135 is formed on an active matrix 131 in which M × N MOS transistors (not shown) are embedded and a drain pad 133 extending from a drain of the transistor is formed. )). The active matrix 131 is made of a semiconductor such as silicon (Si). In addition, the active matrix 131 may be formed of an insulating material such as glass or alumina (Al 2 O 3 ). The protective layer 135 may be formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm by using in-situ glass (PSG) by chemical vapor deposition (CVD). The protective layer 135 prevents damage to the transistor embedded in the active matrix 131 during the subsequent process.
상기 보호층(135)의 상부에는 식각방지층(137)이 적층된다. 식각방지층(137)은 질화물을 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각방지층(137)은 상기 액티브매트릭스(131) 및 보호층(135)의 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되어 손상을 입는 것을 방지한다.An etch stop layer 137 is stacked on the passivation layer 135. The etch stop layer 137 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 GPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 137 is etched and prevented from being damaged due to subsequent etching processes of the active matrix 131 and the protective layer 135.
상기 식각방지층(137)의 상부에는 제1희생층(139)이 적층된다. 제1희생층(139)은 인실리케이트유리(PSG)를 대기압화학기상증착(APCVD) 방법으로 0.5∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 제1희생층(139) 중 아래에 드레인패드(133)가 위치한 부분을 식각하여 상기 식각방지층(137)의 일부를 노출시킨다.The first sacrificial layer 139 is stacked on the etch stop layer 137. The first sacrificial layer 139 is formed to have a thickness of about 0.5 to 2.0 μm by using the in-situ glass (PSG) by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD). Subsequently, a portion of the first sacrificial layer 139 where the drain pad 133 is disposed is etched to expose a portion of the etch stop layer 137.
도 6b를 참조하면, 상기 노출된 식각방지층(137)의 상부 및 제1희생층(139)의 상부에 멤브레인(141)을 적층한다. 멤브레인(141)은 질화물을 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 백금(Pt) 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등으로 구성된 하부전극(143)을 적층한다. 상기 하부전극(143)은 스퍼터링(sputtering)방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호전극인 하부전극(143)에는 화상신호가 액티브매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인패드(133)를 통하여 인가된다. 이어서 상기 하부전극(143)을 각 픽셀(pixel) 별로 분리하기 위하여 패터닝한다.Referring to FIG. 6B, the membrane 141 is stacked on the exposed etch stop layer 137 and on the first sacrificial layer 139. The membrane 141 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Subsequently, a lower electrode 143 made of platinum (Pt), platinum-tantalum (Pt-Ta), or the like is stacked. The lower electrode 143 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm using a sputtering method. An image signal is applied to the lower electrode 143 which is a signal electrode through the drain pad 133 from a transistor built in the active matrix 131. Subsequently, the lower electrode 143 is patterned to separate each pixel.
상기 하부전극(143)의 상부에는 변형층(145)이 적층된다. 변형층(45)은 PZT 또는 PLZT 등의 압전물질을 졸-겔(Sol-Gel) 법 또는 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 급속열처리(RTA) 방법을 이용하여 변형층(145)을 상변이시킨다.The strained layer 145 is stacked on the lower electrode 143. The strained layer 45 may have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm, preferably about 0.4 μm, using piezoelectric materials such as PZT or PLZT using a sol-gel method or chemical vapor deposition (CVD) method. Form. Subsequently, the strained layer 145 is phase shifted using a rapid heat treatment (RTA) method.
상부전극(147)은 상기 변형층(145)의 상부에 적층된다. 상부전극(147)은 알루미늄 또는 백금 등을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(147)은 공통전극으로서 바이어스 신호가 인가된다. 따라서, 상기 하부전극(143)에 화상신호가 인가되고 상부전극(147)에 바이어스 신호가 인가되면, 상부전극(147)과 하부전극(143) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 상부전극(147)과 하부전극(143) 사이의 변형층(145)이 변형을 일으키게 된다.The upper electrode 147 is stacked on top of the strained layer 145. The upper electrode 147 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm by using a sputtering method of aluminum or platinum. The upper electrode 147 is applied with a bias signal as a common electrode. Therefore, when an image signal is applied to the lower electrode 143 and a bias signal is applied to the upper electrode 147, an electric field is generated according to a potential difference between the upper electrode 147 and the lower electrode 143. Due to this electric field, the strained layer 145 between the upper electrode 147 and the lower electrode 143 causes deformation.
계속하여, 상기 상부전극(147)의 상부로부터 순차적으로 상부전극(147), 변형층(145), 하부전극(143) 그리고 멤브레인(141)을 소정의 픽셀 형상으로 패터닝한다.Subsequently, the upper electrode 147, the strained layer 145, the lower electrode 143, and the membrane 141 are sequentially patterned from a top of the upper electrode 147 into a predetermined pixel shape.
도 6c를 참조하면, 상기 변형층(145)의 일측으로부터 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 변형층(145), 하부전극(143), 멤브레인(141), 식각방지층(137) 그리고 보호층(135)을 차례로 식각하여 비어홀(151)을 형성한다. 따라서, 비어홀(151)은 상기 변형층(145)의 일측으로부터 드레인패드(133)까지 수직하게 형성된다. 이어서, 상기 비어홀(151) 내부에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 비어컨택(153)을 형성한다. 비어컨택(153)은 드레인패드(133)와 하부전극(143)과 전기적으로 연결한다. 그러므로, 화상신호는 액티브매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인패드(133) 및 비어컨택(153)을 통하여 하부전극(143)에 인가된다.Referring to FIG. 6C, the strained layer 145, the lower electrode 143, the membrane 141, the etch stop layer 137, and the protective layer may be formed from one side of the strained layer 145 using a conventional photolithography method. 135 is sequentially etched to form via holes 151. Accordingly, the via hole 151 is vertically formed from one side of the strained layer 145 to the drain pad 133. Subsequently, a via contact 153 is formed in the via hole 151 by sputtering a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti). The via contact 153 is electrically connected to the drain pad 133 and the lower electrode 143. Therefore, the image signal is applied to the lower electrode 143 through the drain pad 133 and the via contact 153 from the transistor embedded in the active matrix 131.
도 6d를 참조하면, 상기 제1희생층(139)을 불산(HF) 증기로 식각하여 제1에어갭(155)을 형성하고, 남아있는 식각 용액을 제거하기 위하영 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행함으로써 액츄에이터(149)를 완성한다.Referring to FIG. 6D, the first sacrificial layer 139 is etched with hydrofluoric acid (HF) vapor to form a first air gap 155, and rinse and dry to remove the remaining etching solution. The actuator 149 is completed.
도 6e를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1에어갭(155)을 형성한 후, 결과물 전면에 제2희생층(157)을 형성한다. 상기 제2희생층(157)은 거울(163)의 장착을 용이하게 하고 거울(163)의 수평도를 향상시키는 기능을 수행하며, 거울(163)이 장착된 후에 제거된다. 바람직하게는, 상기 제2희생층(157)은 유동성이 좋은 폴리머등으로 구성된 포토레지스틀르 스핀코팅 방식으로 형성하며, 상기 제1에어갭(155)을 완전히 채우면서 상부전극(147)을 기준으로 일정한 두께를 갖도록 도포한다. 이와 같이 액츄에이터(149)가 형성된 결과물 전면에 제2희생층(157)을 도포하게 되면, 제1에어갭(155)에 상기 제2희생층(157)이 채워지면서 평탄한 표면을 형성하게 된다.Referring to FIG. 6E, after forming the first air gap 155 as described above, the second sacrificial layer 157 is formed on the entire surface of the resultant. The second sacrificial layer 157 facilitates the mounting of the mirror 163 and improves the horizontality of the mirror 163, and is removed after the mirror 163 is mounted. Preferably, the second sacrificial layer 157 is formed by a photoresist spin coating method composed of a polymer having good fluidity and the like, based on the upper electrode 147 while completely filling the first air gap 155. Apply to have a certain thickness. When the second sacrificial layer 157 is coated on the entire surface of the resultant formed with the actuator 149, the second sacrificial layer 157 is filled in the first air gap 155 to form a flat surface.
도 6f를 참조하면, 상기와 같이 제2희생층(157)을 형성한 후, 포토레지스트(도시되지 않음)를 마스크로 이용하여 상기 제2희생층(157)을 패터닝함으로써, 상기 상부전극(147)의 일측 상부에 거울(163)이 형성될 지지영역을 만든다. 따라서, 상부전극(147)의 일측 상부가 노출된다. 계속하여, 지지영역이 형성된 제2희생층(157) 및 노출된 상부전극(147)의 상부에 제1거울층(159)을 형성한다. 상기 제1거울층(159)은 질화규소(Silicon nitride: Si3N4)와 같은 질화물을 저압화학기상증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제1거울층(159)은 그 상부에 형성되는 제2거울층(161)을 지지하는 동시에 거울면의 스트레스를 조절하여 거울을 수평하게 유지함으로써 거울 면이 비틀어지는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 6F, after forming the second sacrificial layer 157 as described above, by patterning the second sacrificial layer 157 using a photoresist (not shown) as a mask, the upper electrode 147 is formed. Make a support area in which the mirror 163 is formed on one side of the top). Thus, the upper portion of one side of the upper electrode 147 is exposed. Subsequently, a first mirror layer 159 is formed on the second sacrificial layer 157 on which the support region is formed and the exposed upper electrode 147. The first mirror layer 159 is formed to have a thickness of about 0.1 μm to about 1.0 μm using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method such as silicon nitride (Si 3 N 4 ). The first mirror layer 159 supports the second mirror layer 161 formed thereon and at the same time adjusts the stress of the mirror surface to keep the mirror horizontal to prevent the mirror surface from twisting.
이어서, 상기 제1거울층(159)의 상부에 제2거울층(161)을 형성한다. 상기 제2거울층(161)은 스퍼터링 공정을 이용하여 반사도가 좋은 알루미늄(Al)이나 은(Ag) 또는 백금 등의 금속을 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 상기 거울(163)은 그 지지인 제1거울층(159)이 상기 상부전극(147)의 일측 상부에 접하는 평판의 형상이며, 양측이 제2에어갭(165)을 개재하여 상기 상부전극(147)과 평행하게 형성된다. 상기 거울(163)은 일측이 상기 상부전극(147)을 덮고, 타측이 인접한 액츄에이터를 덮도록 형성된다.Subsequently, a second mirror layer 161 is formed on the first mirror layer 159. The second mirror layer 161 is formed by depositing a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), or platinum having a high reflectivity to a thickness of about 0.1 μm to 1.0 μm using a sputtering process. The mirror 163 has a shape of a flat plate in which a first mirror layer 159, which is a support thereof, is in contact with an upper portion of one side of the upper electrode 147, and both sides of the mirror 163 are disposed through the second air gap 165. It is formed parallel to). The mirror 163 is formed such that one side covers the upper electrode 147 and the other side covers an adjacent actuator.
종래에는 거울이 하나의 금속층으로 이루어져 거울을 형성한 후, 희생층을 식각할 때, 거울면의 비틀림이 발생하여 거울의 평탄한 면을 갖기 어려웠다. 그러나 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 광속을 반사하는 기능을 수행하는 제2거울층(161)과 거울면의 스트레스를 조절하여 거울을 평탄하게 유지하는 기능을 수행하는 제1거울층(159)의 이중층 구조의 거울(163)을 제작함으로써, 거울면이 비틀리게 되는 것을 방지할 수 있어서 거울의 반사각을 일정하게 할 수 있다. 상기와 같이 거울(163)을 형성한 후, 제2희생층(157)을 산소플라즈마(O2plasma)로 제거하고, 헹굼 및 건조 처리를 수행한다. 그 결과, 거울(163)과 상부전극(147) 사이에 제2에어갭(165)이 형성됨으로써, 상부에 거울(163)이 장착된 완전한 액츄에이터(149)가 완성된다.Conventionally, after a mirror is formed of one metal layer to form a mirror, when the sacrificial layer is etched, distortion of the mirror surface occurs, making it difficult to have a flat surface of the mirror. However, in the present invention, as described above, the second mirror layer 161 performing the function of reflecting the light flux and the first mirror layer 159 performing the function of keeping the mirror flat by adjusting the stress of the mirror surface are provided. By manufacturing the mirror 163 of the double layer structure, the mirror surface can be prevented from being twisted and the reflection angle of the mirror can be made constant. After the mirror 163 is formed as described above, the second sacrificial layer 157 is removed by oxygen plasma (O 2 plasma), and rinsing and drying are performed. As a result, the second air gap 165 is formed between the mirror 163 and the upper electrode 147, thereby completing the complete actuator 149 with the mirror 163 mounted thereon.
상술한 바와 같이 M×N 개의 박막형 TMA 소자를 완성한 후, 크롬(Cr), 구리(Cu) 또는 금(Au) 등의 금속을 증착(evaporation) 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브매트릭스(131)의 하단에 증착시켜 오믹컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통전극인 상부전극(147)에 바이어스 신호를 인가하고 신호전극인 하부전극(143)에 화상신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브매트릭스(100)를 자른다. 이 경우, 후속되는 공정을 대비하여 액티브매트릭스(131)를 소정의 두께까지만 잘라낸다. 이어서, TCP 본딩에 대비하여 충분한 높이를 가지도록 TMA 패널의 패드(도시하지 않음) 상부에 포토레지스트층(도시하지 않음)을 형성한 후, 상기 포토레지스트층 중 아래에 패널의 패드가 형성되어 있는 부분을 패터닝하여 TMA 패널의 패드를 노출시킨다. 이 후에, 상기 포토레지스트층을 제거한다. 계속하여, TMA 소자가 형성된 액티브매트릭스(131)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, TMA 패널의 패드와 TCP의 패드를 ACF(Anisotropic Conductive Film)(도시하지 않음)로 연결하여 TMA 모듈의 제조를 완성한다.After completing the M × N thin film type TMA devices as described above, the bottom of the active matrix 131 is deposited by evaporation or sputtering a metal such as chromium (Cr), copper (Cu), or gold (Au). Deposition to form an ohmic contact (not shown). In addition, a TCP (Tape Carrier Package) (not shown) bonding is applied to apply a bias signal to a subsequent upper electrode 147 as a common electrode and an image signal to a lower electrode 143 as a signal electrode. The active matrix 100 is cut using the conventional photolithography method. In this case, the active matrix 131 is cut only to a predetermined thickness in preparation for the subsequent process. Subsequently, after forming a photoresist layer (not shown) on the pad (not shown) of the TMA panel so as to have a sufficient height for TCP bonding, the pad of the panel is formed below the photoresist layer. The parts are patterned to expose the pads of the TMA panel. After that, the photoresist layer is removed. Subsequently, the active matrix 131 on which the TMA element is formed is completely cut into a predetermined shape, and then the pad of the TMA panel and the TCP pad are connected with an anisotropic conductive film (ACF) (not shown) to complete the manufacture of the TMA module. do.
상술한 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 TMA 패널의 패드를 통하여 액티브매트릭스(131)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 화상신호는 드레인패드(133) 및 비어컨택(153)을 통해 신호전극인 하부전극(143)에 인가된다. 동시에, 공통전극인 상기 상부전극(147)에는 바이어스 신호가 인가되어 상기 상부전극(147)과 하부전극(143) 사이에 전위차에 따른 전기장이 발생하게 된다. 이러한 전기장에 의하여 상부전극(147)과 하부전극(143) 사이의 변형층(145)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(145)은 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(149)가 하부전극(143)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게 된다. 액츄에이터(149)의 상부전극(147)상에 장착되며, 제1거울층(159) 및 제2거울층(161)의 이중층을 갖는 거울(163)은 휘어진 상부전극(147)에 의해 경사지게 되어 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상기 거울(163)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영됨으로써 화상을 맺게 한다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, the image signal transmitted from the transistor embedded in the active matrix 131 through the pad of the TCP and the pad of the TMA panel receives the drain pad 133 and the via contact 153. Through the lower electrode 143 which is a signal electrode. At the same time, a bias signal is applied to the upper electrode 147, which is a common electrode, to generate an electric field according to a potential difference between the upper electrode 147 and the lower electrode 143. Due to this electric field, the strain layer 145 between the upper electrode 147 and the lower electrode 143 causes deformation. The strained layer 145 is contracted in a direction orthogonal to the electric field, and thus the actuator 149 is bent in a direction opposite to the direction in which the lower electrode 143 is formed. Mounted on the upper electrode 147 of the actuator 149, the mirror 163 having a double layer of the first mirror layer 159 and the second mirror layer 161 is inclined by the curved upper electrode 147, Reflects the light beam incident from the beam. The light beam reflected by the mirror 163 is projected onto the screen through the slit to form an image.
그러므로, 본 발명에 따른 박막형 광로조절 장치는 광원으로부터 입사되는 광속을 반사하는 기능을 수행하는 제2거울층과 거울 면의 스트레스를 조절하여 제2거울층을 평탄하게 유지하는 동시에 제2거울층을 지지하는 기능을 수행하는 제1거울층의 이중층을 가지는 거울을 제작함으로써, 거울이 희생층을 제거하는 동안 비틀어지는 것을 방지하여 거울면의 수평도를 향상시킬 수 있다. 따라서 거울의 반사각을 일정하게 함으로써, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the thin film type optical path control device according to the present invention maintains the second mirror layer at the same time by adjusting the stress of the second mirror layer and the mirror surface to perform the function of reflecting the light beam incident from the light source. By manufacturing a mirror having a double layer of a first mirror layer that performs a supporting function, it is possible to prevent the mirror from twisting while removing the sacrificial layer, thereby improving the level of the mirror surface. Therefore, by making the reflection angle of a mirror constant, the light efficiency of the light beam which injects from a light source can be improved.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960064747A KR100233994B1 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Thin film light path apparatus with advanced light efficiency and its fabrication method |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019960064747A KR100233994B1 (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Thin film light path apparatus with advanced light efficiency and its fabrication method |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR19980046412A KR19980046412A (en) | 1998-09-15 |
| KR100233994B1 true KR100233994B1 (en) | 1999-12-15 |
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Citations (3)
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| US5018256A (en) * | 1990-06-29 | 1991-05-28 | Texas Instruments Incorporated | Architecture and process for integrating DMD with control circuit substrates |
| JPH03200330A (en) * | 1989-12-27 | 1991-09-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
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-
1996
- 1996-12-12 KR KR1019960064747A patent/KR100233994B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH03200330A (en) * | 1989-12-27 | 1991-09-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
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| KR960001845A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-25 | 배순훈 | Manufacturing method of optical path control device |
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