KR0145913B1 - 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

광로조절장치의 제조방법

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KR0145913B1 KR1019950002733A KR19950002733A KR0145913B1 KR 0145913 B1 KR0145913 B1 KR 0145913B1 KR 1019950002733 A KR1019950002733 A KR 1019950002733A KR 19950002733 A KR19950002733 A KR 19950002733A KR 0145913 B1 KR0145913 B1 KR 0145913B1
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배순훈
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Abstract

본 발명은 투사형 화상표시장치로 채용되는 광로조절장치로서의 AMA를 제조하는 방법으로 광효율을 증대시킬 수 있으면서도 제조공정을 간단화 할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 제조방법은, 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장된 구동기판(30)의 상부에 소정형상을 갖는 소정재료의 희생막(32)을 형성하고 상기 구동기판(30)상의 희생막(32)을 포함하는 전표면에 멤브레인(36)을 형성하는 제1공정과, 상기 희생막(32)과 대응하지 않는 부분의 멤브레인(36)의 소정부분을 개구(開口)하여 접촉홈을 형성하고 상기 접촉홈의 내부에 플러그(34)를 형성한 다음에 상기 멤브레인(36)의 상부에 신호전극을 상기 플러그(38)와 접촉되도록 도포하는 제2공정, 상기 신호전극(38)의 표면에 변형부(40)를 퇴적한 다음에 상기 신호전극(38)과 변형부(40) 및 멤브레인(36)이 상기 희생막(32)과 상기 플러그(34)의 상부측에 대응하는 부분에만 잔존하도록 패터닝하는 제3공정, 상기 희생막(32)을 습식 에칭에 의해 제거하는 제4공정 및, 상기 잔존하는 전체 표면상에 반사막(42)을 형성하는 제5공정을 포함한다.

Description

광로조절장치의 제조방법
제1도(a)~(e)는 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조공정을 나타낸 단면도
제2도(a)~(d)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
제3도는 제2도의 제조방법에 의해 제조된 광로조절장치를 나타낸 단면도
제4도(a)(b)는 각각 종래의 광로조절장치의 광효율 및 본 발명에 따른 광로조절장치의 광효율을 설명하기 위한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30:구동기판 32:희생막
34:플러그 36:멤브레인
38:신호전극 40:변형부
42:반사막 44A,44B:절연막
본 발명은 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투사형 화상표시장치에 채용되는 광로조절장치로서의 액츄에티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하, AMA라 약칭함)를 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 화상표시장치는 그 표시방법에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 등과 같은 직시형 화상표시장치와 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD) 등과 같은 투사형 화상표시장치로 구별된다.
CRT는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께가 증대되고 또한 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다. 그리고, LCD는 박형화 및 저중량화가 가능하여 대화면을 구비할 수 있으나, 편광판에 의한 광손실이 크고, 화상구동용 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로, 광효율이 낮다는 문제가 있다.
따라서, 미합중국의 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 M×1 어레이로 배열되어 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N화소의 어레이를 가지는 형상을 나타내게 된다.
제1도를 참조하여 상기한 AMA를 구성하는 광로조절장치를 제조하는 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
제1도(a)~(d)는 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조공정을 나타낸 단면도이다.
먼저, 도시하지 않은 트랜지스터들이 매트릭스 형태로 내장되고, 상부에 트랜지스터와 전기적으로 연결된 접속단자(도시하지 않음)를 갖는 구동기판(10)의 표면에 1~2㎛ 정도의 두께로 희생막(12)을 형성한다. 상기에서, 구동기판(10)은 유리 또는 알루미나(Al2O3)등의 절연물질이나, 또는 실리콘 등의 반도체로 이루어진다. 그리고, 상기 희생막(12)은 PSG(Phospho-Silicate Glass) 또는 다결정 실리콘으로 형성되는데, PSG이면 스퍼터링(Sputtering)법으로, 다결정실리콘이면 화학적 기상침적(Chemical Vapor Deposition; CVD)법으로 형성된다. 그리고, 상기 희생막(12)의 소정부분을 통상의 포토리소그래피(photolithograpy)방법으로 제거하여 접속단자(도시하지 않음)와 그 주위의 구동기판(10)을 노출시킨다. 그다음, 상술한 구조의 전표면에 질화실리콘(Si3N4) 또는 산화실리콘(SiO2)등의 규화물을 스퍼터링법 또는 CVD법 등에 의해 1~2㎛ 정도의 두께로 적층한 후 희생막(12)의 상부에 침적된 일부를 에칭하여 멤브레인(16)을 형성한다. 이어, 상기 구동기판(10)상의 접속단자(도시하지 않음)의 상부 소정 부분에 위치한 멤브레인(16)을 제거하여 접촉홈을 형성한 다음, 접촉홈의 내부에 텅스텐 또는 티타늄 등의 도전성이 양호한 금속을 채워 접속단자와 전기적으로 연결되는 플러그(14)를 형성한다. 그후, 상기 멤브레인(16)의 전표면에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 진공증착 또는 스퍼터링 등의 방법으로 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 신호전극(18)을 형성함으로써, 제1도(a)에 도시한 바와 같은 구조를 얻는다.
이어서, 상기 신호전극(18)의 전표면에 변형부(20) 및 반사막(22)을 순차적으로 적층형성한다. 여기서, 상부 변형부(20)는 BaTio, PZT((Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전세라믹이나 또는 PMN(Pb(Mg,Nb)O)등의 전왜세라믹을 Sol-Sel법, 스퍼터링 또는 CVD법 등에 의해 0.7~2.0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 상기 반사막(22)은 금, 백금 또는 티타늄 등과 같이 반사특성 및 전기적 특정이 양호한 금속물질을 진공증착법 또는 스퍼터링법 등에 의해 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성한다. 그후, 상기 반사막(22)의 소정부분을 레이저에 의해 절단이나 포토리소그래피방법으로 제거하여 제1도(b)에 나타낸 바와 같이 1화소에 대응하는 반사막(22)을 규정한다.
다음으로, 상기 변형부(20)와 신호전극(18)의 소정 부분을 통상의 포토리소그래피방법으로 제거하여 제1도(c)에 나타낸 바와 같이 변형부(20)와 신호전극(18)을 규정한 구조를 얻는다. 그후, 상기 멤브레인(16)의 소정 부분을 통상의 포토리소그래피방법으로 제거하여 멤브레인(16)를 규정한 다음, 포토레지스트 또는 질화실리콘을 CVD법 등으로 적층하여 보호막(24)을 형성하고 나서 상기 보호막(24)이 상기 변형부(20)와 신호전극(28) 및 반사막(22)상에만 잔존하도록 한다[제1도(d)].
계속해서, 상기 희생막(12)을 HF 등의 에칭용액으로 습식 에칭하여 제거한 다음, 보호층(24)의 마스크를 사용하지 않고 건식 에칭하여 제거함으로써, 제1도(e)에 나타낸 바와 같은 구조의 액츄에이터를 완성하게 된다.
상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조방법에 있어서는, 희생막(12)을 PSG나 다결정실리콘으로 형성하고저 그 희생막(12)의 제거시에 신호전극(18)과 변형부(20) 및 반사막(22)의 식각특성에 의한 손상을 방지하기 위해 보호막(24)을 피복하는 공정이 필수적이었다. 따라서, 보호막(24)의 양호한 보호특성을 달성하기 위해서는 일반적으로 멤브레인(16)을 신호전극(18)과 변형부(20) 및 반사막(22)보다 외측으로 어느정도 돌출, 형성하여야 한다[이러한 돌출부위를 보호갭(Passivation Gap)이라 칭한다]. 여기서, 상기 보호갭이 너무 작으면 보호막(24)의 도포시에 멤브레인과의 접합력이 취약한 부분이 발생할 경우 희생층의 에칭시에 보호막(24)이 제거되어 에칭액에 의해 그 부분에서 신호전극(18)과 변형부(20) 및 반사막(22)이 손상될 우려가 있다. 그 반면, 상기 보호갭이 너무 크면 보호막(24)의 도포시에 그 보호갭의 점유율이 증대되므로 그 만큼 광효율이 저하된다는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 투사형 화상표시장치에 채용되는 광로조절장치로서의 AMA를 제조하는 방법에서 광효율을 증대시킬 수 있으면서도 제조공정을 간단화 할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법의 바람직한 실시양태에 따르면, 트랜지스터가 매트릭스형태로 내장된 구동기판의 상부에 소정형상의 희생막을 형성하고 상기 구동기판상의 희생막을 포함하는 전 표면에 멤브레인을 형성하는 제1공정과, 상기 희생막과 대응하지 않는 부분의 멤브레인의 소정부분을 개구(開口)하여 접촉홈을 형성하고 상기 접촉홈의 내부에 플러그를 형성한 다음에 상기 멤브레인의 상부에 신호전극을 상기 플러그와 접촉되도록 도포하는 제2공정, 상기 신호전극의 표면에 변형부를 퇴적한 다음에 상기 신호전극과 변형부 및 멤브레인을 상기 희생막과 상기 플러그의 상부측에 대응하는 부분에만 잔존하도록 패터닝하는 제3공정, 상기 희생막을 습식 에칭에 의해 제거하는 제4공정 및, 상기 잔존하는 전체 표면상에 반사막을 형성하는 제5공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 희생막(32)는 Cr 등의 에칭 선택성이 양호한 재질로 이루어지고, 상기 제4공정에서 에칭액으로서 과염소산(perchloric acid)이 주성분으로 된 것을 이용할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
제2도(a)~(d)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조공정을 나타낸 단면도이다.
먼저, 트랜지스터(도시하지 않음)가 매트릭스형태로 내장되고, 상부에 각 트랜지스터와 전기적으로 연결된 패드(도시하지 않음)가 형성된 구동기판(30)의 표면에 희생막(32)을 1~2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 상기에서 희생막(32)은 Cr 등과 같이 에칭 선택성이 우수한 금속물질을 스퍼터링법으로 형성한다. 그후, 패드(도시하지 않음)가 형성된 부분의 희생막(32)을 통상의 포토리소그래피 방법으로 제거하여 패드(도시하지 않음)와 그 주위의 구동기판(30)을 노출시킨 다음, 상기한 구조의 전표면에 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2) 또는 탄화실리콘 등의 규화물을 스퍼터링법 또는 CVD법 등으로 0.7~2㎛ 정도의 두께로 침적하여 멤브레인(36)을 형성하고, 이어 통상의 포토리소그래피방법으로 상기 패드(도시하지 않음)상의 소정부에 멤브레인(36)을 관통하는 접촉홈을 형성한 다음, 그 접촉홈 내에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 도전성이 우수한 금속물질을 채워서 상기 패드와 전기적으로 연결되는 플러그(34)를 형성한다. 이어, 상기한 구조의 전표면에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 진공증착 또는 스퍼터링 등의 방법으로 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 신호전극(43)이 형성된 제2도(a)에 나타낸 바와 같은 구조를 얻는다.
이어서, 상기 신호전극(38)의 표면에 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O2) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O2등의 압전세라믹이나 또는 PMN(Pb(Mg, Nb)O2) 등의 전왜세라믹을 Sol-Gel법, 스퍼터링법 또는 CVD법 등으로 0.7~2.0㎛ 정도의 두께로 도포한 다음, 상기 도포된 세라믹을 소결하여 페로브스카이트(Perovskaite)로 상변이(Phase Transition)시켜서 변형부(40)를 형성한다. 그후, 상기 변형부(40)를 통상의 포토리스크라피법으로 상기 희생막(32)과 플러그(34)의 상부측에 대응하는 부분만이 잔존하도록 패터닝함으로써, 제2도(b)에 나타낸 바와 같은 구조를 형성한다.
계속해서, 상기 신호전극(38)을 통상의 포토리소그래피법으로 상기 희생막(32)과 플러그(34)의 상부측에 대응하는 부분만이 잔존하도록 패터닝한다[여기에서, 상기 신호전극(38)의 패터닝은 상기 변형부(40)의 패터닝에 동일한 마스크를 이용하여 동시에 행해도 된다]. 그후, 상기 멤브레인(36)을 통상의 포토리소그래피법으로 패터닝함으로써, 제2도(c)에 나타낸 바와 같이 희생막(32)의 한쪽 단부가 노출된 구조를 형성한다. 여기서, 도시는 생략하였지만 상기 멤브레인(36)은 상기 신호전극(38)보다 약간 돌출되게 패터닝한 다음에, 상기한 구조의 전표면에 전기적인 절연특성이 우수한 질화실리콘(Si3N4) 등의 절연막(도시하지 않음)을 스퍼터링법이나 CVD법 등에 의해 0.5~1㎛ 정도의 두께로 퇴적형성하고, 그후 통상의 포토리소그래피법으로 상기 절연막을 에칭제거하여 상기 절연막(제3도의 참조부호 44A,44B에 대응)이 상기 멤브레인(36)의 돌출부상에만 잔존하도록 한다.
다음으로, 과염소산(perchloric acid) 등과 같은 에칭용액을 이용한 습식에칭법으로 상기 희생막(32)을 제거하는데, 이때 희생막(32)으로 예컨대 Cr 등과 같이 에칭선택성이 우수한 재질을 이용하고 있기 때문에 멤브레인(36)과 신호전극(38) 및 변형부(40)의 손상은 발생하지 않게 된다. 그후, 상기한 구조의 전체 표면상에 은(Ag) 또는 알루미늄 등과 같이 반사특성 및 전기적 특성이 좋은 물질을 스퍼터링 또는 진공증착법으로 500~2000Å 정도의 두께로 도포하여 반사막(42)이 형성된 제2도(d)와 같은 구조를 액츄에이터를 완성한다.
상기한 제조방법에 의해 완성된 액츄에이터의 구조에 있어서는, 제3도에 도시한 바와 같이 멤브레인(36)을 신호전극(38)보다 약간 돌출되게 패터닝한 다음에 상기한 돌출된 멤브레인상에 전기적인 절연특성이 우수한 절연막(44A,44B)을 형성하기 때문에, 이후의 반사막(42)의 도포시에 상기 절연막(44A,44B)에 의해 신호전극(38)과 반사막(42)의 전기적인 접촉을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 절연막(44A,44B)상에도 반사막(42)이 존재하게 됨에 따라 광효율이 증대되게 된다.
또, 상기한 바와 같이 본 발명 기술에 따른 광로조절장치의 제조방법에 있어서는, 희생막(32)을 Cr 등과 같이 에칭선택성이 우수한 재질로 형성하고서 그 희생막(32)의 제거시에 신호전극(18)과 변형부(20)의 식각특성에 의한 손상을 방지하고, 또한 희생막(32)의 제거후에 반사막(42)을 형성함으로써 희생막(32)의 제거공정에서 반사막의 손상을 방지할 수 있도록 하였다. 따라서, 종래와 같이 보호막의 양호한 보호특성을 달성하기 위해서 멤브레인을 신호전극보다 외측으로 어느정도 돌출, 형성하는 보호갭이 없어도 되므로, 광효율을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 그에 대해 도식적으로 간단히 설명한다면, 종래와 같이 보호갭이 존재하는 경우에는 제4도(a)에 나타낸 바와 같이 각 화소에 대하여 반사면으로 이용되지 못하는 보호갭이 대략 5㎛ 정도로 형성되고 각 화소사이의 간격이 대략 5㎛정도 이격되어서 형성되어 있기 때문에, 입사광에 대한 반사광의 효율이 대략 81% 정도밖에 미치지 못한다는 광효율에 문제가 있었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 보호갭이 존재하지 않는 경우에도 제4도(b)에 나타낸 바와 같이 각 화소사이의 간격만이 대략 5㎛정도 이격되어 있고 나머지부분은 모두 반사면으로 사용되기 때문에, 입사광에 대한 반사광의 효율은 대략 90%정도로 향상되게 된다.
또한, 본 발명에서는 희생막을 Cr 등과 같이 에칭 선택성이 우수한 재질로 형성하고 또한 반사막을 희생막의 에칭제거 후에 도포하기 때문에, 종래와 같이 희생막의 에칭공정 전에 반사막의 보호용으로 사용될 보호막을 도포하는 공정과 에칭후에 상기 보호막의 제거공정이 불필요하게 되므로, 공정을 간단화할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시양태에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.

Claims (8)

  1. 트랜지스터가 매트릭스형태로 내장된 구동기판(30)의 상부에 소정형상의 희생막(32)을 형성하고 상기 구동기판(30)상의 희생막(32)을 포함하는 전표면에 멤브레인(36)을 형성하는 제1공정과, 상기 희생막(32)과 대응하지 않는 부분의 멤브레인(36)의 소정부분을 개구하여 접촉홈을 형성하고 상기 접촉홈의 내부에 플러그(34)를 형성한 다음에 상기 멤브레인(36)의 상부에 신호전극을 상기 플러그(34)와 접촉되도록 도포하는 제2공정, 상기 신호전극(38)의 표면에 변형부(40)를 퇴적한 다음에 상기 신호전극(38)과 변형부(40) 및 멤브레인(36)이 상기 희생막(32)과 상기 플러그(34)의 상부측에 대응하는 부분에만 잔존하도록 패터닝하는 제3공정, 상기 희생막(32)을 습식에칭에 의해 제거하는 제4공정 및, 상기 잔존하는 전체 표면상에 반사막(42)을 형성하는 제5공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 희생막(32)은 Cr 등의 에칭 선택성이 양호한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제5공정에서 애칭액으로서 과염소산(perchloric acid)을 이용하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인(36)은 산화실리콘 또는 질화실리콘을 스퍼터링법 또는 CVD법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신호전극(38)은 백금 또는 백금/티타늄을 진공증착법 또는 스퍼터링법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변형부(40)는 압전세라믹 또는 전왜세라믹을 Sol-Gel법 또는 스퍼터링법 또는 CVD법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반사막(42)은 은(Ag) 또는 알루미늄을 스퍼터링 또는 진공증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 제3공정은 상기 멤브레인(36)을 상기 신호전극(38)보다 약간 돌출되게 패터닝한 다음에 상기 돌출된 멤브레인(36)상만에 절연물질을 잔존시키는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
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