JP2006293325A - 光スキャナの配線構造及び製造方法 - Google Patents

光スキャナの配線構造及び製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】光スキャナの配線構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】金属配線領域が所定の深さにエッチングされたガラス基板(10)と、金属配線領域に形成された金属配線と、ガラス基板上で金属配線をカバーするように形成された拡散障壁層(112)と、ガラス基板(10)と結合された光スキャナ構造物と、を備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、光スキャナの配線構造及びその製造方法に関する。
プロジェクションTV等でレーザビームを偏向させるマイクロスキャナであって、櫛状のコーム電極の構造による静電効果を利用するMEMS(Micro Electro Mechanical System)構造のマイクロアクチュエータが使用されている。
図1は、特許文献1に開示された二重コーム電極構造を採用したマイクロスキャナ100を例示的に示す斜視分解図であり、図2は、図1に示した二重コーム電極の構造を示す断面図である。
図1及び図2に示すように、マイクロスキャナ100は、光を反射させるミラー面12aが上部に形成されたステージ12、ステージ12の上部及び下部にそれぞれ離れて配置された上部基板20及び下部基板10、ステージ12が上部基板20と下部基板10との間で懸架されるように、ステージ12の両側を支持する支持部を備える。ステージ12の両側には、所定間隔で離れて垂直に形成された複数の駆動コーム電極14a、14bが形成されており、上部基板20及び下部基板10には、駆動コーム電極14a、14bと交互に設置された複数の上部固定コーム電極21a、21b及び下部固定コーム電極11a、11bが設置される。
前記支持部は、ステージ12を取り囲むように下部基板10に形成された四角枠型の固定フレーム16と、固定フレーム16とステージ12とを連結するトーションバネ13とを備える。
上部基板20の下部には、固定フレーム16と対応する固定フレーム26が設置される。固定フレーム16、26は、それらの間に接合層28を介在させて結合される。固定フレーム16は、導電層16a、16cと、導電層16aと導電層16cとの間の絶縁層16bから構成され、固定フレーム26は、導電層26a、26cと、導電層26aと導電層26cとの間の絶縁層26bから構成されている。
導電層16aは、下部基板10に設けられたメタルライン及び電極パッド18a、18bを介して印加された電圧を下部固定コーム電極11a、11bにそれぞれ伝達する。導電層16cの上部には電極パッド19が設けられている。電極パッド19に印加された電圧は、導電層16b及びトーションバネ13を介して駆動コーム電極14a、14bに伝えられる。
一方、上部基板20の上面には、ステージ12が外部に露出されるように、ステージ12と対応する部分に開口部25が形成されても良い。上部基板20の開口部25の左右には、それぞれ貫通ホール22a、22bが形成されており、上部基板20の上面から貫通ホール22a、22bに沿って電極パッド24a、24bが形成されている。
電極パッド24a、24bは、上部基板20の下部に形成された上部固定フレーム26と連結される。したがって、電極パッド24a、24bに印加された電圧は、固定フレーム26を介して固定コーム電極21a、21bにそれぞれ伝えられる。
図3A〜図3Eは、図1及び図2における光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。
図3Aに示すように、パイレックスガラス10をエッチングして所定の深さの金属配線領域を形成し、次に、ガラス10上にCr層及びAu層を300/4000Åの厚さに順次に蒸着した後パターニングしてメタルライン18a、18bを形成する。
次に、図3Bに示すように、エッチング阻止層として使用するために、第1シリコン層16aと第2シリコン層16cとの間に1〜2μmの厚さにSiO絶縁層16bが形成されているSOI(Silicon On Insulator)基板を準備する。第1シリコン層16aをエッチングして、四角枠の固定フレーム16の一部及び固定コーム電極11a、11bを形成する。
次に、図3Cに示すように、図3Aのガラス基板10にエッチングされた第1シリコン層16aを陽極接合する。このとき、基板を380℃、0.05Torr真空雰囲気で800Nの圧力で4分間維持する。
次にm図3Dに示すように、第2シリコン層16c上でステージ12、駆動コーム電極14a、14b、トーションバネ13の領域にマスク(図示せず)を形成した後、マスクに覆われていない部分をICPRIE(Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)法によりエッチングして、マスクの露出領域を介して絶縁層16bを露出させる。
次に、図3Eに示すように、硫酸及びBOE(Buffered Oxide Etchant)溶液で湿式エッチングして、露出された絶縁層16bを除去する。そして、光スキャナとして使用するために、ステージ12の上面にレーザビームからの損傷を最小化するために、反射率99%以上のミラー面12aを形成する。
前記のようなメタルライン18a、18bは、前記陽極接合過程で、Auが第1シリコン層16aに広がりつつヒロック(hillock)が生じ、さらに、短絡されるという問題が発生する。
図4は、陽極接合過程でヒロックが生成されたこと撮影した写真を示す図である。また、図3Eの絶縁層の除去工程で、Auが化学反応により脱落されてしまうという問題が発生する。
大韓民国特許出願第2004−0059114号明細書
本発明は、前記問題を改善するためになされたものであって、陽極接合及び化学的エッチング時に配線が露出されない光スキャナの配線構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、陽極接合及び化学的エッチング時に配線が短絡されることを防止した光スキャナの配線構造の製造方法を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するための本発明に係る光スキャナの配線構造は、金属配線領域が所定の深さにエッチングされたガラス基板と、前記金属配線領域に形成された金属配線と、前記ガラス基板上で前記金属配線を覆うように形成された拡散障壁層と、前記ガラス基板と結合された光スキャナ構造物と、を備えることを特徴とする。
また、前記光スキャナ構造物の下部は、シリコンから形成され、前記光スキャナ構造物は、前記ガラス基板と陽極接合される。
前記拡散障壁層は、TiN、TaN、Ti、Pt、TiW、及びNiからなる群から選択されたいずれか一つからなることが好ましい。
前記拡散障壁層は、500〜2000Åの厚さに形成されることが好ましい。
前記の他の目的を達成するために、本発明に係る光スキャナの配線構造の製造方法は、ガラス基板に金属配線領域を所定の深さにパターニングする工程と、前記金属配線領域上に金属配線を形成する工程と、前記ガラス基板上に前記金属配線を覆う拡散障壁層を形成する工程と、構造物の下部がシリコンから形成された光スキャナ構造物を前記ガラス基板と陽極接合する工程と、を含むことを特徴とする。
本発明に係る光スキャナの配線構造によれば、陽極接合過程及び化学的エッチング過程で金属配線が拡散障壁層により保護されるので、配線の短絡が防止される。したがって、光スキャナの生産収率が大きく向上し、素子の信頼性が向上する。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る光スキャナの配線構造及び製造方法について詳細に説明する。
図5は、本発明の光スキャナ200の配線構造を示す断面図である。図1及び図2の従来の光スキャナ100と実質的に同じ構成要素には、同じ参照番号を使用し、重複記載を避けるため詳細な説明を省略する。
図5に示すように、ガラス基板10の一部の領域は、所定の深さ、例えば、5000Åの深さにエッチングされており、エッチングされた領域には金属配線110が形成されている。金属配線110は、Cr/Au層で300/4000Åの厚さに形成される。
また、ガラス基板10上には金属配線110を覆う拡散障壁層112が形成される。拡散障壁層112は、約500〜2000Åの厚さに形成される。拡散障壁層112は、陽極接合過程でシリコン層に金属配線のAuが広がることを防止し、化学的エッチング時に配線の短絡を防止する物質から形成される。拡散障壁層112は、導電層としてTiN、TaN、Ti、Pt、TiW、またはNi等から形成される。拡散障壁層112は、化学的エッチング過程で下部のAu層を保護し、陽極接合過程での温度でも安定した物質である。
拡散障壁層112は、外部電源の印加のために外部電極パッドに連結されており、外部電源の電気をシリコン層16a及び固定コーム電極11a、11bに供給する。
ガラス基板10とシリコン層16aとの間の陽極接合工程で、拡散障壁層112の下部のAuがシリコン層16aへの拡散を抑制し、したがって、金属配線110の短絡が防止される。また、拡散障壁層112は、後述するように、化学的エッチング過程である絶縁層16bの除去工程でほとんどが保護されるので、金属配線110の短絡を防止する。
図6A〜図6Fは、図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。
図6Aに示すように、パイレックスガラス10をエッチングして所定の深さ、例えば、5000Åの厚さに金属配線領域を形成し、次に、ガラス10上にCr層及びAu層を300/4000Åの厚さに順次に蒸着した後、パターニングして金属配線110を形成する。
図6Bに示すように、金属配線110上に500〜2000Åの厚さの金属層、例えば、TiN、TaN、Ti、Pt、TiW、及びNiからなる群から選択されたいずれか一つからなる金属層を蒸着する。
次に、金属層をパターニングして金属配線をカバーする拡散障壁層112を形成する。
次に、図6Cに示すように、エッチング阻止層として使用するために、第1シリコン層16aと第2シリコン層16cとの間に1〜2μmの厚さにSiO絶縁層16bが形成されているSOI基板を準備する。第1シリコン層16aをエッチングして、四角枠の固定フレーム16の一部と固定コーム電極11a、11bとを形成する。
次に、図6Dに示すように、図6Bのガラス基板10にエッチングされた第1シリコン層16aを陽極接合する。このとき、基板を380℃、0.05Torr雰囲気で800Nの圧力で4分間維持する。
次に、図6Eに示すように、第2シリコン層16cにステージ12、駆動コーム電極14a、14b、支持軸であるトーションバネ13の領域にマスク(図示せず)を形成した後、前記マスクに覆われていない部分をICPRIE法によりエッチングして、前記マスクの露出領域を介して絶縁層16bを露出させる。
次に、図6Fに示すように、硫酸及びBOE溶液で湿式エッチングして露出された絶縁層16bを除去する。次に、光スキャナとして使用するために、ステージ12の上面にレーザビームからの損傷を最小化するために反射率99%以上のミラー面12aを形成する。
以上のような拡散障壁層を備えた配線構造は、陽極接合過程でAuがシリコン層に広がることを拡散障壁層112が防止する。この結果、ヒロックの生成による配線の短絡が防止される。また、露出された絶縁層16bの化学的エッチング時、エッチング液が金属配線110を浸食して配線が短絡されることを防止する。
本発明は、図面を参照して実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって決まらなければならない。
本発明は、光スキャナに関連した技術分野に有用である。
従来の空間型の二重コーム電極構造を採用した光スキャナを例示的に示す分解斜視図である。 図1に示した空間型の二重コーム電極の概略的な構造を示す断面図である。 図1及び図2の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図1及び図2の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図1及び図2の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図1及び図2の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図1及び図2の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 陽極接合過程でヒロックが生成されたことを撮影した写真を示す図である。 本発明に係る光スキャナの配線構造を示す断面図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。 図5の光スキャナの下部構造の製造方法を示す概略工程図である。
符号の説明
10 ガラス基板、
11a、11b 固定コーム電極、
12 ステージ、
12a ミラー面、
13 トーションバネ、
16、26 固定フレーム、
16a、16c、26a、26c 導電層、
16b、26b 絶縁層、
20 上部基板、
21a、21b 上部固定コーム電極、
22a、22b 貫通ホール、
24a、24b 電極パッド、
28 接合層、
110 金属配線、
112 拡散障壁層、
200 光スキャナ。

Claims (8)

  1. 金属配線領域が所定の深さにエッチングされたガラス基板と、
    前記金属配線領域に形成された金属配線と、
    前記ガラス基板上で前記金属配線を覆うように形成された拡散障壁層と、
    前記ガラス基板と結合された光スキャナ構造物と、
    を備えることを特徴とする光スキャナの配線構造。
  2. 前記光スキャナ構造物の下部はシリコンから形成され、前記光スキャナ構造物は前記ガラス基板と陽極接合されたことを特徴とする請求項1に記載の光スキャナの配線構造。
  3. 前記拡散障壁層は、TiN、TaN、Ti、Pt、TiW、及びNiからなる群から選択されたいずれか一つからなることを特徴とする請求項1に記載の光スキャナの配線構造。
  4. 前記拡散障壁層は、500〜2000Åの厚さに形成されたことを特徴とする請求項1に記載の光スキャナの配線構造。
  5. ガラス基板に金属配線領域を所定の深さにパターニングする工程と、
    前記金属配線領域上に金属配線を形成する工程と、
    前記ガラス基板上に前記金属配線を覆う拡散障壁層を形成する工程と、
    構造物の下部がシリコンから形成された光スキャナ構造物を前記ガラス基板と陽極接合する工程と、
    を含むことを特徴とする光スキャナの配線構造の製造方法。
  6. 前記金属配線は、Cr層及びAu層が順次に形成されたことを特徴とする請求項5に記載の光スキャナの配線構造の製造方法。
  7. 前記拡散障壁層は、TiN、TaN、Ti、Pt、TiW、及びNiからなる群から選択されたいずれか一つからなることを特徴とする請求項6に記載の光スキャナの配線構造の製造方法。
  8. 前記拡散障壁層は、500〜2000Åの厚さに形成されたことを特徴とする請求項6に記載の光スキャナの配線構造の製造方法。
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