KR19980046146A - Manufacturing method of thin film type optical path control device which can improve light efficiency - Google Patents

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Abstract

광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층의 상부에 제1 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 제1 멤브레인을 상기 희생층이 노출될 때까지 연마(polishing)하는 단계, 상기 노출된 희생층 및 제1 멤브레인의 상부에 제2 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 제2 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 따르면, 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 희생층을 패터닝할 때 형성되는 희생층의 단차를 멤브레인을 채워 보상함으로써 후속 공정에서 형성되는 액츄에이터의 편평도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 액츄에이터의 초기 휘어짐(initial tilting)을 방지하여 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시켜 보다 고휘도 및 고화질을 갖는 화상을 형성할 수 있다.Disclosed is a method of manufacturing a thin film type optical path control device capable of improving light efficiency. The method includes providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and having a drain formed on one side thereof, forming a sacrificial layer on the active matrix, and forming a first membrane on the sacrificial layer. Polishing the first membrane until the sacrificial layer is exposed, forming a second membrane on top of the exposed sacrificial layer and the first membrane, a bottom on top of the second membrane Forming an electrode, forming a strain layer on the lower electrode, forming an upper electrode on the strain layer, and patterning the upper electrode, the strain layer, the lower electrode, and the membrane Steps. According to the method, it is possible to improve the flatness of the actuator formed in the subsequent process by filling the membrane to compensate for the step of the sacrificial layer formed when the sacrificial layer is patterned to form the support of the actuator. Therefore, the initial tilting of the actuator can be prevented to improve the light efficiency of the light beam incident from the light source, thereby forming an image having higher brightness and higher image quality.

Description

광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법Manufacturing method of thin film type optical path control device which can improve light efficiency

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 희생층을 패터닝할 때 형성되는 희생층의 단차를 보상함으로써 액츄에이터의 초기 기울어짐(initial tilting)을 최소화하여 액츄에이터의 편평도를 향상시키며, 그 결과 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing Actuated Mirror Arrays (AMA), which is a thin film type optical path control device, and more particularly, to compensate for a step of a sacrificial layer formed when patterning a sacrificial layer to form a support part of an actuator. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film type optical path control device capable of minimizing initial tilting to improve flatness of an actuator and consequently improving light efficiency of a light beam incident from a light source.

일반적으로 광원으로부터 입사되는 광속을 조정할 수 있는 광로 조절 장치, 또는 광 변조기는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 일반적으로 그러한 장치는 광학적 특성에 따라 크게 두 종류로 분류된다.In general, an optical path adjusting apparatus or an optical modulator capable of adjusting a light beam incident from a light source 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.

그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 이에 해당하며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), AMA, 또는 DMD(Deformable Mirror Device) 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하고 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여, 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성함으로서 장치의 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄일 수 있는 이점이 있다. 그러나 상기 액정 표시 장치는 광의 편광으로 인하여 1∼2%의 광효율을 가질 정도로 효율이 떨어지고 액정 물질의 응답 속도가 느리며, 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 AMA, 또는 DMD 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5% 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10% 이상의 광효율을 가진다.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), an AMA, or a deformable mirror device (DMD). ) And the like. Although the CRT device has excellent image quality, there is a problem that the weight and volume of the device increase and the manufacturing cost increases as the screen is enlarged. On the other hand, the liquid crystal display (LCD) has an advantage in that the optical structure is simple to form a thin layer so that the weight of the device 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 the polarized light, the response speed of the liquid crystal material is slow, and the inside thereof is easily overheated. Therefore, an image display device such as AMA or DMD has been developed to solve the above problem. Currently, AMA has a light efficiency of 10% or more, compared to a DMD device having a light efficiency of about 5%.

상기 AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(slit)을 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서 그 구조와 동작 원리가 간단하며, 액정 표시 장치나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다. AMA에 내장된 거울들은 각기 슬릿에 대응하여 배열되어 발생하는 전계에 의하여 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.The AMA is a device that can adjust the luminous flux so that each of the mirrors installed therein reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through a slit and is projected onto the screen to form an image. to be. 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 is improved to obtain a bright and clear image. The mirrors built into the AMA are inclined by the electric field generated in correspondence with the slits. 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.

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 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한 PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수 있다.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 actuators for driving the respective mirrors. In addition, the actuator can be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

이러한 AMA를 이용한 광로 조절 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는, 예를 들면 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,159,225호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,175,465호(issued to Gregory Um, et al.) 등에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(ceramic wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 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 광로 조절 장치가 개발되었다.The optical path control device using AMA is largely classified into a bulk type and a thin film type. The bulk optical path control device is described, for example, in US Pat. Nos. 5,085,497 (issued to Gregory Um, et al.), 5,159,225 (issued to Gregory Um, et al.), 5,175,465 (issued to Gregory Um, et. al.) and the like. The bulk optical path control device cuts a thin layer of multilayer ceramic, mounts a ceramic wafer having a metal electrode therein in an active matrix including a transistor, and then processes it by sawing and mirrors on the top. It is done by installation. However, bulk devices require high precision in design and manufacture because the actuators must be separated by a sawing method, and the response speed of the deformation part is slow. Therefore, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed.

이러한 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1995년 5월 26일에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭:광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다. 도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.Such a thin film type optical path control device is disclosed in Patent Application No. 95-13353 (name of the invention: a method of manufacturing an optical path control device), filed by the applicant on May 26, 1995. FIG. 1 shows a plan view of the thin film type optical path adjusting device described in the above prior application, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the device shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1)와 상기 액티브 매트릭스(1)의 상부에 설치된 액츄에이터(3)로 구성된다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the thin film type optical path adjusting device is composed of an active matrix 1 and an actuator 3 provided on the active matrix 1.

상기 액티브 매트릭스(1)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되며, 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(1)는 유리, 알루미나(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성할 수 있다. 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에는 패드(5)가 형성된다. 상기 패드(5)는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.The active matrix 1 is made of a semiconductor such as silicon (Si), and includes M x N (M, N is an integer) MOS transistors (not shown). In addition, the active matrix 1 may be formed of an insulating material such as glass and alumina (Al 2 O 3 ). The pad 5 is formed on one side of the active matrix 1. The pad 5 is electrically connected to a transistor embedded in the active matrix 1.

상기 액츄에이터(3)는 멤브레인(7), 플러그(9), 하부전극(11), 변형부(15) 그리고 상부전극(17)으로 구성된다.The actuator 3 is composed of a membrane 7, a plug 9, a lower electrode 11, a deformable portion 15, and an upper electrode 17.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인(7)은 액츄에이터(3)의 중앙부를 중심으로 일측에는 사각형 형상의 오목한 부분이 형성되어 있으며, 타측에는 상기 오목한 부분에 대응하는 사각형 형상의 돌출부가 형성된다. 상기 멤브레인(7)의 오목한 부분에 인접하는 액츄에이터의 멤브레인의 돌출부가 끼워지고, 상기 멤브레인(7)의 돌출부가 인접하는 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워진다. 또한 도 2를 참조하면, 상기 멤브레인(7)은 일측의 일부가 상기 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 접하고, 타측이 에어 갭(air gap)(8)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(1)와 평행하도록 형성된다.As shown in FIG. 1, the membrane 7 has a rectangular concave portion formed at one side of a center portion of the actuator 3, and a quadrangular protrusion portion corresponding to the concave portion is formed at the other side thereof. . The protrusion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 7 is fitted, and the protrusion of the membrane 7 is fitted into the concave portion of the adjacent actuator. Also, referring to FIG. 2, a portion of one side of the membrane 7 is in contact with an upper portion of the active matrix 1 in which the pad 5 is formed, and the other side of the membrane 7 is disposed through an air gap 8. It is formed to be parallel to the matrix 1.

플러그(9)는 상기 멤브레인(7) 중 하부에 패드(5)가 형성된 부분에 수직하게 형성된다. 상기 플러그(9)는 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다. 상기 하부전극(11)은 상기 멤브레인(7)의 상부에 형성되며, 변형부(15)는 상기 하부전극(11)의 상부에 형성된다. 상부전극(17)은 상기 변형부(15)의 상부에 형성된다. 상기 상부전극(17)은 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The plug 9 is formed perpendicular to the portion of the membrane 7 in which the pad 5 is formed. The plug 9 is electrically connected to the pad 5. The lower electrode 11 is formed on the membrane 7, and the deformable part 15 is formed on the lower electrode 11. The upper electrode 17 is formed on the deformation part 15. The upper electrode 17 performs not only a function of an electrode but also a mirror reflecting an incident light beam.

이하 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the thin film type optical path control device will be described with reference to the drawings.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 3a를 참조하면, 일측 상부에 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass:PSG)로 구성된 희생층(2)을 적층한다. 상기 희생층(2)은 CVD 방법을 이용하여 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(2)의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 도포한 후 상기 희생층(2)의 일부를 식각하여 상기 액티브 매트릭스(1) 중 상부에 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.3A to 3E show a manufacturing process diagram of the apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 3A, a sacrificial layer 2 made of Phospho-Silicate Glass (PSG) is stacked on an active matrix 1 having a pad 5 formed on one side thereof. The sacrificial layer 2 is formed to have a thickness of about 1.0 to 2.0 µm using the CVD method. Subsequently, after the photoresist layer (not shown) is applied on the sacrificial layer 2, a part of the sacrificial layer 2 is etched to form a pad 5 on the top of the active matrix 1. Expose the part.

도 3b를 참조하면, 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분 및 상기 희생층(2)의 상부에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖는 멤브레인(7)을 적층한다. 상기 멤브레인(7)은 질화실리콘(Si3N4)을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 통상의 포토리쏘래피(photolithography) 방법으로 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분의 상부에 형성된 멤브레인(7)의 일부를 식각하여 개구부(6)를 형성한다.Referring to FIG. 3B, a membrane 7 having a thickness of about 0.1 to 1.0 μm is stacked on the exposed portion of the active matrix 1 and the sacrificial layer 2. The membrane 7 is formed using sputtering or chemical vapor deposition (CVD) of silicon nitride (Si 3 N 4 ). Subsequently, a portion of the membrane 7 formed on the exposed portion of the active matrix 1 is etched by the conventional photolithography method to form the opening 6.

상기 개구부(6)를 통해 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 양호한 금속으로 구성된 플러그(9)를 형성한다. 플러그(9)는 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성하여 상기 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다.Through the opening 6, a plug 9 made of a metal having good electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti) is formed. The plug 9 is formed using a lift-off method to be electrically connected to the pad 5.

하부전극(11)은 개구부(6)가 형성된 멤브레인(7)의 상부에 적층된다. 상기 하부전극(11)은 백금(Pt), 또는 백금-티타늄(Pt-Ti) 등을 진공 증착, 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부전극(11)은 상기 플러그(9)와 전기적으로 연결되며, 따라서 상기 패드(5), 플러그(9) 및 하부전극(11)은 서로 전기적으로 연결된다.The lower electrode 11 is stacked on the membrane 7 in which the opening 6 is formed. The lower electrode 11 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 micrometers of platinum (Pt) or platinum-titanium (Pt-Ti) by using vacuum deposition or sputtering. The lower electrode 11 is electrically connected to the plug 9, and thus the pad 5, the plug 9 and the lower electrode 11 are electrically connected to each other.

도 3c를 참조하면, 상기 하부전극(11)의 상부에 변형부(15)를 적층한다. 상기 변형부(15)는 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질이나 PMN 등의 전왜 물질을 사용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 변형부(15)는 졸-겔(Sol-Gel)법 또는 화학 기상 증착 방법(CVD)을 이용하여 형성한다.Referring to FIG. 3C, the deformation part 15 is stacked on the lower electrode 11. The deformable portion 15 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using piezoelectric materials such as PZT or PLZT, or electrostrictive materials such as PMN. The deformable part 15 is formed by using a sol-gel method or a chemical vapor deposition method (CVD).

상기 변형부(15)의 상부에는 상부전극(17)이 적층된다. 상기 상부전극(17)은 알루미늄을 스퍼터링, 또는 진공 증착 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 상기 상부전극(17), 변형부(15), 하부전극(11) 및 멤브레인(7)을 상부로부터 차례로 식각하여 패터닝(patterning)한다. 이 때, 상기 상부전극(17), 변형부(15) 및 하부전극(11)은 인접하는 액츄에이터의 상부전극, 변형부 및 하부전극과 분리되도록 식각한다. 동시에, 상기 멤브레인(7)은 인접하는 액츄에이터의 멤브레인과 연결되도록 식각한다. 그리고, 상기 상부전극(17)의 상부 및 액츄에이터들을 분리할 때 생성되는 측면에 포토레지스트(photoresist)를 코팅(coating)하여 보호막(18)을 형성한다.The upper electrode 17 is stacked on the deformable portion 15. The upper electrode 17 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 Å by sputtering or vacuum deposition. Subsequently, the upper electrode 17, the deformable portion 15, the lower electrode 11, and the membrane 7 are sequentially etched from the top by using a photolithography method to pattern the pattern. In this case, the upper electrode 17, the deformable part 15, and the lower electrode 11 are etched to be separated from the upper electrode, the deformable part, and the lower electrode of an adjacent actuator. At the same time, the membrane 7 is etched to be connected with the membrane of the adjacent actuator. The protective layer 18 is formed by coating a photoresist on a side surface generated when the upper electrode 17 and the actuators are separated from each other.

도 3d를 참조하면, 상기 희생층(2)을 불화 암모늄(NH4F)과 플루오르화 수소(HF)가 혼합된 산화물 완충 식각제(Buffered Oxide Etchant : BOE)를 사용하여 식각하여 에어 갭(air gap)(8)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(18)을 습식 식각 방법으로 제거하고 잔류하는 식각 용액을 탈이온수로 세정한다. 이어서, 상기 상부전극(17)의 상부에 포토레지스트를 코팅하여 마스크(19)를 형성한다.Referring to FIG. 3D, the sacrificial layer 2 is etched using an oxide buffered etchant (BOE) in which ammonium fluoride (NH 4 F) and hydrogen fluoride (HF) are mixed to form an air gap. gap) 8 is formed. In addition, the protective layer 18 is removed by a wet etching method, and the remaining etching solution is washed with deionized water. Subsequently, a photoresist is coated on the upper electrode 17 to form a mask 19.

도 3e를 참조하면, 상기 마스크(19)를 식각 마스크로 이용하여 상기 멤브레인(7) 중 인접한 액츄에이터의 멤브레인과 연결된 부분을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching:RIE) 방법으로 식각한다. 그리고, 상기 마스크(19)를 산소 플라즈마(plasma) 방법으로 제거하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 3E, the portion of the membrane 7 connected to the membrane of the adjacent actuator is etched using the reactive ion etching (RIE) method using the mask 19 as an etching mask. Then, the mask 19 is removed by an oxygen plasma method to complete the AMA device.

상술한 구조의 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 패드(5)와 플러그(9)를 통해 하부전극(11)에 인가된다. 동시에, 상부전극(17)에 바이어스 전압이 인가되어 상부전극(17)과 하부전극(11) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 변형부(15)가 전계에 수직한 방향으로 수축한다. 이에 따라 액츄에이터(3)가 멤브레인(7)이 형성된 방향의 반대 방향으로 휘어지며, 액츄에이터(3) 상부의 상부전극(17)이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상부전극(17)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path adjusting device, the image signal generated from the MOS transistor embedded in the active matrix 1 is applied to the lower electrode 11 through the pad 5 and the plug 9. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 17 to generate an electric field between the upper electrode 17 and the lower electrode 11. By this electric field, the deformation | transformation part 15 shrinks in the direction perpendicular | vertical to an electric field. Accordingly, the actuator 3 is bent in the opposite direction to the direction in which the membrane 7 is formed, and the upper electrode 17 on the actuator 3 reflects the light beam incident from the light source. The light beam reflected by the upper electrode 17 is projected onto the screen through the slit to form an image.

그러나 상기 선행출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 희생층을 적층한 후 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 희생층의 일부를 식각한 후, 상기 희생층의 상부에 후속 공정의 박막을 증착시키면, 상기 희생층의 단차로 인하여 박막의 형상(특히 그 평탄도)에 불균형이 야기된다. 즉, 이후에 증착되는 박막들이 다른 부분보다 상기 희생층의 노출된 부분에 과도하게 증착됨으로써, 액츄에이터가 정확하게 수평상태로 형성되지 못하여 전계에 따라 변형을 일으키는 액츄에이터가 전계를 인가하지 않은 상태에서 초기 휘어짐을 갖게되는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 액츄에이터의 초기 기울어짐에 의하여 후속 공정에서 적층되는 박막들간의 스트레스(stress)가 균일하지 않게 되어 액츄에이터 전체의 열화를 가속화시키는 문제점이 있었다.However, in the thin film type optical path adjusting apparatus described in the above-mentioned prior application, after laminating a portion of the sacrificial layer to form a support part of the actuator after laminating the sacrificial layer, and depositing a thin film of a subsequent process on the sacrificial layer, Unevenness in the shape (particularly flatness) of the thin film is caused by the step of the sacrificial layer. That is, since the thin films deposited later are excessively deposited on the exposed portion of the sacrificial layer than other portions, the actuator is not formed in a horizontal state accurately and the actuator causing deformation according to the electric field is initially bent in the state without applying an electric field. There was a problem of having. In addition, due to the initial tilt of the actuator, there is a problem that the stress between the thin films stacked in a subsequent process is not uniform, thereby accelerating deterioration of the entire actuator.

따라서, 본 발명의 목적은 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 희생층의 일부를 식각하여 패터닝한 후, 상기 액츄에이터의 지지부가 형성될 부분을 멤브레인으로 채워서 상기 희생층의 단차를 보상함으로써, 후속하여 형성되는 액츄에이터의 평탄도를 향상시키고, 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is subsequently formed by etching and patterning a portion of the sacrificial layer to form a support of the actuator, and then filling the portion where the support of the actuator is to be formed with a membrane to compensate for the step of the sacrificial layer. The present invention provides a method of manufacturing a thin film type optical path control apparatus that can improve flatness of an actuator and prevent initial bending of the actuator.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.1 is a plan view of a thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A′A ′ of the apparatus shown in FIG. 1.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.3A to 3E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.4 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B′B ′ of the apparatus shown in FIG. 4.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다.6A to 6E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

31 : 액티브 매트릭스 32 : 액츄에이터31: active matrix 32: actuator

33 : 드레인 35 : 보호층33: drain 35: protective layer

37 : 식각 방지층 39 : 희생층37: anti-etching layer 39: sacrificial layer

45a : 제1 멤브레인 45b : 제2 멤브레인45a: first membrane 45b: second membrane

47 : 하부전극 49 : 변형층47: lower electrode 49: strained layer

51 : 상부전극 53 : 에어 갭51: upper electrode 53: air gap

55 : 비어 홀 57 : 비어 컨택55: Beer Hall 57: Beer Contact

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;Providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and having a drain formed on one side thereof;

상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on top of the active matrix;

상기 희생층의 상부에 제1 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a first membrane on top of the sacrificial layer;

상기 제1 멤브레인을 상기 희생층이 노출될 때까지 연마(polishing)하는 단계;Polishing the first membrane until the sacrificial layer is exposed;

상기 노출된 희생층 및 제1 멤브레인의 상부에 제2 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a second membrane on top of the exposed sacrificial layer and first membrane;

상기 제2 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the second membrane;

상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;Forming a strained layer on the lower electrode;

상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper electrode on the strain layer; And

상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.It provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of patterning the upper electrode, the strain layer, the lower electrode and the membrane.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 드레인 및 비어 컨택을 통해 신호 전극인 하부전극에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부전극에는 바이어스 전압이 인가되어 상부전극과 하부전극 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부전극과 하부전극 사이에 적층되어 있는 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 변형층 및 멤브레인을 포함하는 액츄에이터는 멤브레인이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게된다. 따라서 액츄에이터 상부의 상부전극도 같은 방향으로 경사진다. 상부전극은 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행하므로 광원으로부터 입사되는 광속은 소정의 각도로 경사진 상부전극에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.In the thin film type optical path adjusting device according to the present invention, an image signal generated from a transistor embedded in an active matrix is applied to a lower electrode which is a signal electrode through a drain and via contact. In addition, a bias voltage is applied to the upper electrode, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode. By this electric field, the strained layer laminated between the upper electrode and the lower electrode causes deformation. The strained layer contracts in a direction perpendicular to the electric field, and the actuator including the strained layer and the membrane is bent in a direction opposite to the direction in which the membrane is formed. Therefore, the upper electrode on the actuator is also inclined in the same direction. Since the upper electrode also functions as a mirror that reflects the luminous flux, the luminous flux incident from the light source is reflected by the inclined upper electrode at a predetermined angle, and is then projected onto a screen to form an image.

그러므로, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위한 희생층의 단차를 멤브레인을 채워 넣어 보상함으로써, 후속하는 액츄에이터를 평탄하게 형성하여 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있다.Therefore, in the manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, by filling the membrane to compensate for the step of the sacrificial layer for forming the support of the actuator, the subsequent actuator can be formed flat to prevent the initial bending of the actuator. Can be.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.4 is a plan view showing a thin film type optical path adjusting device according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B′B ′ of the device shown in FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(31)와 액티브 매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(32)를 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(31)는 액티브 매트릭스(31)의 일측 표면에 형성된 드레인(drain)(33), 액티브 매트릭스(31) 및 드레인(33)의 상부에 적층된 보호층(passivation layer)(35), 그리고 보호층(35)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(37)을 포함한다.4 and 5, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 31 and an actuator 32 formed on the active matrix 31. The active matrix 31 may include a drain 33 formed on one surface of the active matrix 31, a passivation layer 35 stacked on the active matrix 31 and the drain 33. And an etch stop layer 37 stacked on the protective layer 35.

상기 액츄에이터는(32) 상기 식각 방지층(37) 중 하부에 드레인(33)이 형성된 부분에 그 일측이 접하며 타측이 에어 갭(53)을 개재하여 식각 방지층(37)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane)(45), 멤브레인(45)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode)(47), 하부전극(47)의 상부에 적층된 변형층(active layer)(49), 변형층(49)의 일측 상부에 적층된 상부전극(top electrode)(51), 변형층(49)의 타측으로부터 변형층(49), 하부전극(47), 멤브레인(45), 식각 방지층(37) 및 보호층(35)을 통하여 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된 비어 홀(via hole)(55), 그리고 비어 홀(55)의 내부에 형성된 비어 컨택(via contact)(57)을 포함한다.The actuator 32 is a membrane (membrane) laminated so that one side is in contact with the portion of the anti-etching layer 37 in which the drain 33 is formed at the lower side and the other side is parallel to the etching preventing layer 37 through the air gap 53. 45, the bottom electrode 47 stacked on the membrane 45, the active layer 49 and the deformation layer 49 stacked on the lower electrode 47. The top electrode 51 stacked on one side and the strained layer 49, the lower electrode 47, the membrane 45, the etch stop layer 37, and the protective layer 35 from the other side of the strained layer 49. The via hole 55 includes a via hole 55 formed vertically through the drain 33, and a via contact 57 formed in the via hole 55.

또한, 도 4를 참조하면 상기 멤브레인(45)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(45)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(45)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.In addition, referring to FIG. 4, one side of the membrane 45 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 45 has a quadrangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 45 is fitted, and the rectangular projection is fitted to the concave portion of the adjacent membrane.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 6a 내지 도 6e에 있어서, 도 5와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.6A to 6E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG. 6A to 6E, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

도 6a를 참조하면, M×N개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 상부에 드레인(33)이 형성되어 있는 액티브 매트릭스(31)의 상부에 보호층(35)을 적층한다. 상기 액티브 매트릭스(31)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 이루어지거나 또는 유리나 알루미나(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 보호층(35)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(35)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 6A, a protective layer 35 is disposed on an active matrix 31 having M × N metal oxide semiconductor (MOS) transistors (not shown) and a drain 33 formed on one side thereof. )). The active matrix 31 is made of a semiconductor such as silicon (Si) 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 0.01 to 1.0 μm using phosphorus silicate glass (PSG) using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 35 prevents the transistor embedded in the active matrix 31 from being damaged during subsequent processing.

상기 보호층(35)의 상부에는 식각 방지층(37)이 적층된다. 식각 방지층(37)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD:LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각 방지층(37)은 액티브 매트릭스(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 식각 방지층(37)의 상부에는 희생층(39)이 적층된다. 상기 희생층(39)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD:APCVD) 방법으로 0. 5∼4.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(39)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(31)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 상기 희생층(39)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Galss:SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 상기 희생층(39)의 일부를 식각하여 상기 식각 방지층(37) 중 아래에 드레인(33)이 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.The sacrificial layer 39 is stacked on the etch stop layer 37. The sacrificial layer 39 is formed of phosphorus silicate glass (PSG) to have a thickness of about 0.5 to 4.0 μm by an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 39 covers the upper portion of the active matrix 31 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Accordingly, the surface of the sacrificial layer 39 is planarized by using a spin on galss (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method. Subsequently, a part of the sacrificial layer 39 is etched to expose a portion of the etch stop layer 37 in which the drain 33 is formed below.

도 6b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(37)의 상부 및 희생층(39)의 상부에 2.0㎛ 정도의 두께를 갖는 제1 멤브레인(45a)을 적층한다. 상기 제1 멤브레인(45a)은 질화물을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 형성한다. 상기와 같이 제1 멤브레인(45a)을 적층할 때, 상기 제1 멤브레인(45a)은 상기 식각 방지층(37)의 노출된 부분을 채우면서 상기 희생층(39)의 상부에 형성된다. 이어서, 상기 제1 멤브레인(45a)을 CMP 방법을 이용하여 연마(polishing)하여 상기 희생층(39)이 노출되도록 한다. 그 결과, 상기 제1 멤브레인(45a)이 상기 희생층(39)의 노출된 부분을 채움으로써 희생층(39)의 단차를 보상할 수 있다. 따라서, 상기 희생층(39) 및 제1 멤브레인(45a)은 평탄하게 형성되므로 이후에 증착되는 액츄에이터를 구성하는 박막들 역시 평탄하게 적층될 수 있어서, 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있다. 상기 제1 멤브레인(45a)은 후에 형성되는 제2 멤브레인(45b)의 지지부가 된다.Referring to FIG. 6B, a first membrane 45a having a thickness of about 2.0 μm is stacked on the exposed etch stop layer 37 and on the sacrificial layer 39. The first membrane 45a is formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD). When the first membrane 45a is stacked as described above, the first membrane 45a is formed on the sacrificial layer 39 while filling the exposed portion of the etch stop layer 37. Subsequently, the first membrane 45a is polished using a CMP method to expose the sacrificial layer 39. As a result, the step of the sacrificial layer 39 may be compensated by the first membrane 45a filling the exposed portion of the sacrificial layer 39. Therefore, since the sacrificial layer 39 and the first membrane 45a are formed flat, the thin films constituting the actuator to be deposited later may also be stacked in a flat manner, thereby preventing initial bending of the actuator. The first membrane 45a becomes a support of the second membrane 45b formed later.

도 6c를 참조하면, 상기 노출된 희생층(39) 및 제1 멤브레인(45a)의 상부에 제2 멤브레인(45b)을 적층한다. 제2 멤브레인(45b)은 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위한 상기 희생층(39)의 단차 부분을 채운 제1 멤브레인(45a)과 동일한 질화물을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.Referring to FIG. 6C, a second membrane 45b is stacked on the exposed sacrificial layer 39 and the first membrane 45a. The second membrane 45b is formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD) the same nitride as the first membrane 45a filling the stepped portion of the sacrificial layer 39 to form the support of the actuator. It is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0㎛.

이어서, 백금(Pt), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등으로 구성된 하부전극(47)을 상기 제2 멤브레인(45b)의 상부에 적층한다. 상기 하부전극(47)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 신호 전극인 하부전극(47)에는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 화상 신호가 드레인(33)을 통하여 인가된다.Subsequently, a lower electrode 47 made of platinum (Pt), platinum-tantalum (Pt-Ta), or the like is stacked on the second membrane 45b. The lower electrode 47 is 0.1-1. 1 using a sputtering method. It is formed to have a thickness of about 0㎛. An image signal is applied to the lower electrode 47, which is a signal electrode, from the transistor built in the active matrix 31 through the drain 33.

상기 하부전극(47)의 상부에는 변형층(49)이 적층된다. 변형층(49)은 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질을 졸-겔(Sol-Gel)법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(49)은 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다. 통상적으로 변형층을 적층할 경우, 하부에 적층된 박막의 토폴러지를 따라 변형층의 두께가 달라지므로 변형층이 평탄하게 적층되지 못하게 된다. 그 결과 변형층이 결함을 갖게 되어 전계에 따라 변형을 일으키는 기능에서 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 변형층(49)을 적층하기 이전에 단차가 없도록 상기 제1 멤브레인(45a) 및 제2 멤브레인(45b)을 균일하게 형성함으로써 그 상부에 형성되는 변형층(49)을 평탄하게 형성하여 상술한 문제점을 제거할 수 있다.The strained layer 49 is stacked on the lower electrode 47. The strained layer 49 has a piezoelectric material, such as PZT or PLZT, in a range of 0.01 to 1.0 탆 using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method. Is formed to have a thickness of about 0.4 μm, and then subjected to heat treatment by rapid thermal treatment (RTA) to cause phase shift. The deformation layer 49 is deformed by an electric field generated between the upper electrode 51 and the lower electrode 47. In general, when the strained layer is laminated, the strained layer may not be evenly stacked because the thickness of the strained layer is changed according to the topology of the thin film stacked below. As a result, the strained layer may have defects, which may cause problems in the function of causing strain depending on the electric field. However, in the present invention, the first membrane 45a and the second membrane 45b are uniformly formed so that there is no step before the strain layer 49 is laminated, thereby smoothing the strain layer 49 formed thereon. The above problem can be eliminated by forming.

상부전극(51)은 상기 변형층(49)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(51)은 알루미늄, 은, 또는 백금 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(51)은 공통 전극으로서 바이어스 전압이 인가되며, 동시에 상부전극(51)은 입사된 광속을 반사하는 거울로 이용된다. 따라서, 상기 하부전극(47)에 화상 신호가 인가되고 상부전극(51)에 바이어스 전압이 인가되면, 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상기 변형층(49)이 변형을 일으키게 된다. 이어서, 상기 상부전극(51)의 상부로부터 순차적으로 상부전극(51), 변형층(49), 그리고 하부전극(47)을 소정의 화소 형상으로 식각하여 패터닝(patterning)한다.The upper electrode 51 is stacked on one side of the strained layer 49. The upper electrode 51 uses a metal such as aluminum, silver, or platinum, by sputtering method, from 0.01 to 1. It is formed to have a thickness of about 0㎛. A bias voltage is applied to the upper electrode 51 as a common electrode, and at the same time, the upper electrode 51 is used as a mirror reflecting the incident light beam. Therefore, when an image signal is applied to the lower electrode 47 and a bias voltage is applied to the upper electrode 51, an electric field is generated between the upper electrode 51 and the lower electrode 47. This deformation causes the deformation layer 49 to deform. Subsequently, the upper electrode 51, the deformable layer 49, and the lower electrode 47 are sequentially etched and patterned from an upper portion of the upper electrode 51.

도 6d를 참조하면, 상기 변형층(49)의 타측으로부터 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법을 이용하여 변형층(49), 하부전극(47), 제1 멤브레인(45a), 제2 멤브레인(45b), 식각 방지층(37), 그리고 보호층(35)을 차례로 식각하여 비어 홀(via hole)(55)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 홀(55)은 상기 변형층(49)의 타측으로부터 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된다. 이어서, 상기 비어 홀(55) 내에 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 비어 컨택(57)을 형성한다. 비어 컨택(57)은 상기 드레인(33) 및 하부전극(47)과 전기적으로 연결된다. 그러므로, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인(33) 및 비어 컨택(57)을 통하여 하부전극(47)에 인가된다. 계속하여, 제2 멤브레인(45b)을 소정의 화소 형성으로 패터닝한다.Referring to FIG. 6D, the strained layer 49, the lower electrode 47, the first membrane 45a, and the second membrane (from the other side of the strained layer 49 using a conventional photolithography method) may be used. 45b), the etch stop layer 37, and the protective layer 35 are sequentially etched to form a via hole 55. Therefore, the via hole 55 is vertically formed from the other side of the strained layer 49 to the drain 33. Subsequently, a via contact 57 is formed in the via hole 55 by sputtering a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti). The via contact 57 is electrically connected to the drain 33 and the lower electrode 47. Therefore, the image signal is applied to the lower electrode 47 through the drain 33 and the via contact 57 from the transistor embedded in the active matrix 31. Subsequently, the second membrane 45b is patterned into predetermined pixel formation.

도 6e를 참조하면, 상기 희생층(39)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(53)을 형성한 후, 세정 및 건조하여 액츄에이터(32)를 완성한다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 6E, the sacrificial layer 39 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 53, and then cleaned and dried to complete the actuator 32. Then, a rinse and dry treatment is performed to remove the remaining etching solution to complete the AMA device.

상술한 바와 같이 M×N개의 박막형 AMA 소자를 완성한 후, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링 방법, 또는 증착(evaporation) 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통전극인 상부전극(51)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부전극(47)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)를 소정의 두께까지 자른다. 계속하여, TCP 본딩을 대비해 AMA 패널의 패드(도시하지 않음)가 충분한 높이를 가지기 위하여 AMA 패널의 패드 상부에 포토 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 포토 레지스트층 중 아래에 패드가 형성되어 있는 부분을 패터닝하여 AMA 패널의 패드를 노출시킨다. 이어서, 상기 포토 레지스트층을 건식 식각 방법, 또는 습식 식각 방법을 이용하여 식각하고, 액티브 매트릭스(31)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, AMA 패널의 패드와 TCP의 패드를 ACF(Anisotropic Conductive Film)(도시하지 않음)로 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.As described above, after completing the M × N thin film type AMA devices, a metal such as chromium (Cr), nickel (Ni), or gold (Au) is sputtered or evaporated using an active matrix 31. Is deposited at the bottom of the to form an ohmic contact (not shown). In addition, a bias (Tape Carrier Package) (not shown) bonding is applied to apply a bias voltage to a subsequent upper electrode 51, which is a common electrode, and an image signal to a lower electrode 47, which is a signal electrode. The active matrix 31 is cut to a predetermined thickness by using a conventional photolithography method. Subsequently, a photoresist layer (not shown) is formed on the pad of the AMA panel so that the pad of the AMA panel (not shown) has a sufficient height in preparation for TCP bonding. Subsequently, a portion of the photoresist layer on which the pad is formed is patterned to expose the pad of the AMA panel. Subsequently, the photoresist layer is etched using a dry etching method or a wet etching method, and the active matrix 31 is completely cut into a predetermined shape, and then the pad of the AMA panel and the pad of TCP are ACF (Anisotropic Conductive Film). (Not shown) to complete the manufacture of the thin film AMA module (module).

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터, 드레인(33) 및 비어 컨택(57)을 통해 신호 전극인 상기 하부전극(47)에 인가된다. 동시에, 공통 전극인 상기 상부전극(51)에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이의 변형층(49)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(49)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터(32)는 소정의 각도로 휘게 된다. 광속을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부전극(51)은 액츄에이터(32)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(32)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부전극(51)은 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, the image signal transmitted through the pad of the TCP and the pad of the AMA panel is transmitted through the transistor, the drain 33 and the via contact 57 built in the active matrix 31. The lower electrode 47 is applied as a signal electrode. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 51, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode 51 and the lower electrode 47. The strained layer 49 between the upper electrode 51 and the lower electrode 47 causes deformation by this electric field. The strained layer 49 is contracted in a direction perpendicular to the electric field, and thus the actuator 32 is bent at a predetermined angle. The upper electrode 51, which also functions as a mirror that reflects the light beam, is formed on the actuator 32 so that the upper electrode 51 is inclined together with the actuator 32. Accordingly, the upper electrode 51 reflects the light beam incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light flux passes through the slit to form an image on the screen.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위한 희생층의 단차를 멤브레인을 채워 넣음으로써 보상할 수 있으므로 후속 공정의 박막들을 균일하게 증착시킬 수 있다. 따라서, 전계를 인가하지 않은 상태에서 액츄에이터가 초기 휘어짐을 갖는 것을 최소화할 수 있으므로 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 하여 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 액츄에이터의 평탄도를 향상시킴으로써 액츄에이터를 구성하는 박막들간의 스트레스를 균일하게 하여 액츄에이터의 열화가 가속되는 것을 방지할 수 있다.In the manufacturing method of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, the step of the sacrificial layer for forming the support of the actuator can be compensated by filling the membrane, so that the thin films of the subsequent process can be uniformly deposited. Therefore, since the actuator has the initial warpage without applying an electric field, the reflection angle of the light beam incident from the light source can be kept constant, thereby improving the light efficiency. In addition, by improving the flatness of the actuator, it is possible to make the stress between the thin films constituting the actuator uniform, thereby preventing deterioration of the actuator.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 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.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (6)

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;Providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and having a drain formed on one side thereof; 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on top of the active matrix; 상기 희생층의 상부에 제1 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a first membrane on top of the sacrificial layer; 상기 제1 멤브레인을 상기 희생층이 노출될 때까지 연마(polishing)하는 단계;Polishing the first membrane until the sacrificial layer is exposed; 상기 노출된 희생층 및 제1 멤브레인의 상부에 제2 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a second membrane on top of the exposed sacrificial layer and first membrane; 상기 제2 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the second membrane; 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;Forming a strained layer on the lower electrode; 상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper electrode on the strain layer; And 상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.And patterning the upper electrode, the strain layer, the lower electrode, and the membrane. 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계는, ⅰ) 상기 액티브 매트릭스 및 상기 드레인의 상부에 보호층을 형성하는 단계, ⅱ) 상기 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the sacrificial layer on the active matrix comprises: i) forming a protective layer on top of the active matrix and the drain, ii) forming an etch stop layer on the protective layer. Method of manufacturing a thin film type optical path control device, characterized in that carried out after the step. 제1항에 있어서, 상기 제1 멤브레인을 형성하는 단계는 상기 희생층의 상부에 포토 레지스트층을 형성하는 단계, 그리고 상기 포토 레지스트층 및 상기 희생층을 패터닝하여 상기 희생층 중 아래에 상기 드레인이 형성된 부분을 노출시키는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the first membrane comprises forming a photoresist layer on top of the sacrificial layer, and patterning the photoresist layer and the sacrificial layer to form a drain below the sacrificial layer. A method of manufacturing a thin film type optical path control device, characterized in that it is carried out after exposing the formed portion. 제1항에 있어서, 상기 제1 멤브레인을 연마하는 단계는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the polishing of the first membrane is performed using a chemical mechanical polishing (CMP) method. 제1항에 있어서, 상기 제1 멤브레인을 형성하는 단계 및 상기 제2 멤브레인을 형성하는 단계는 질화물을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The thin film type of claim 1, wherein the forming of the first membrane and the forming of the second membrane are performed by sputtering nitride or using a chemical vapor deposition (CVD) method. Method of manufacturing the optical path control device. 제1항에 있어서, 상기 하부전극을 패터닝하는 단계는, 상기 변형층의 타측으로부터 상기 변형층, 상기 하부전극, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 변형층으로부터 상기 드레인까지 수직하게 비어 홀을 형성하는 단계, 그리고 상기 비어 홀 내에 상기 드레인과 상기 하부전극을 전기적으로 연결하는 비어 컨택을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the patterning of the lower electrode comprises: forming a via hole vertically from the strained layer to the drain by etching the strained layer, the lower electrode, and the membrane from the other side of the strained layer; And forming a via contact for electrically connecting the drain and the lower electrode in the via hole.
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