KR0150545B1 - 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents
광로조절장치의 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 AMA(Actuated mirror array)를 사용하는 투사형 화상표시장치의 구조에서 다른 에어 갭(Air Gap)을 만들기 위해 증착된 희생층의 습식 식각율을 증대하면서 다른 층에 대한 영향을 최소화시키는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이며, 본 발명은 광로조절장치의 제조방법에 있어서, 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)상에 희생층(34)을 형성한후, 다음 단계의 공정을 실시하기 전에 이온주입 공정을 추가 실시함을 특징으로하여, 멤브레인(24)층과의 계면에서 상기 희생층(34)의 식각율이 증대되도록 하므로, 희생층의 식각제거시 새로운 재료의 개발없이도 식각률을 크게 증대할 수 있으며, 또한 이온주입 공정시 불순물의 농도, 주입 깊이, 이온 에너지 등에 따라 동일 재료내에서 위치별로 식각률의 변화가 가능하므로, 보호막과의 식각 선택비를 증가시키고 그 결과로 다른층의 손상률이 최소화되어 광로조절장치의 신뢰도를 일층 향상시킬 수 있다.
Description
제1도는 종래의 일예에 따른 광로조절장치의 구조를 설명하는 도면.
제2도(a)내지 제2도(c)는 제1도에 도시한 광로조절장치의 제조공정을 설명하는 도면.
제3도(a)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법 중에서 이온주입 공정을 설명하기 위한 도면.
제3도(b)는 본 발명에 따른 광로조절장치를 설명하기 위한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 액티브 매트릭스기판 12 : 신호전극패드
20 : 액츄에이터 22 : 지지부재
24 : 멤브레인 26 : 하부전극
28 : 변형부 30 : 상부전극
32 : 플러그 34 : 희생층
36 : 보호막
본 발명은 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 AMA(Actuated mirror array)를 사용하는 투사형 화상표시장치의 구조에서 에어 갭(Air Gap)을 만들기 위해 증착된 희생층의 습식 식각율을 증대하면서 다른 층에 대한 영향을 최소화시키는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 화상표시장치로는 CRT장치로 대표되는 직시형 표시장치와 LCD장치로 대표되는 투사형 표시장치로 대별되는 바, 그 중 직시형 표시장치인 CRT장치는 형광패널상에 R·G·B 형광점이 형성되어 전자비임이 그 R·G·B형광점에 집광되는 경우에 해당하는 형광점이 발광되어 컬러화상의 표시가 가능하게 되지만, 그러한 CRT장치에서는 1화소에 대해 R·G·B형광점이 형성되어야 하는 한편, 블랙스트라이프의 패터닝 공정이 필요하므로 대형화에 제한을 받게 될 뿐만 아니라 제조공정이 복잡하여서 제조단가가 상승되는 요인이 된다. 이에 대해, 투사형 표시장치인 LCD장치에서는 액정의 균일한 배열로부터 화상신호에 대응하는 전압을 액정 구동 전압으로 인가하여 편광판에 의해 액정의 배열방향을 조절함으로써 목표로하는 화상의 표시를 행하게 되므로 비교적 경량박형화(輕量薄形化)가 가능하게 되지만, 그러한 LCD장치에서는 전체의 입사광량에 대한 투광량을 조절하기 위한 편광판에 의해 광손실이 증대되는 불리함이 초래된다.
이러한 점을 고려하여, 최근에는 미합중국 Aura사에 의해 AMA(Actuated mirror array)를 사용하는 투사형 화상표시장치가 제안되었는 바, 그 AMA를 사용한 화상표시장치는 AMA를 1차원으로 배열한 상태에서 스캐닝 미러(Scanning mirrir)를 이용하여 M×1개의 광속을 선주사시키는 1차원 구조, 또는 M×N개의 광속을 투사시켜 M×N화소의 어레이를 갖는 영상을 나타내는 2차원 구조로 구성된다.
제1도는 종래의 일예에 따른 투사형 화상표시장치에 적용되는 AMA의 광로조절장치를 설명하는 도면으로, 참조부호 10은 1차원 또는 2차원 구조의 AMA를 구동하기 위해 예컨대 구동대상의 화소의 수에 대응하는 수량의 트랜지스터가 매트릭스 어레이 형태로 내장된 액티브 매트릭스기판을 나타내고, 그 액티브 매트릭스기판(10)상에는 AMA의 액츄에이터를 구동하기 위한 신호를 인가하기 위해 트랜지스터 어레이에서 도출되는 다수의 신호전극패드(12)가 형성된다. 또, 참조번호 20은 그 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)에 대응하게 접속되어 광로를 조절하기 위한 액츄에이터를 나타내는 바, 그 액츄에이터(20)는 상기 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)를 에워싸도록 형성된 지지부재(22)와, 그 지지부재(22)상에서 일정한 길이로 연장되도록 예컨대 Si3N4로 형성되는 멤브레인(24), 그 멤브레인(24)의 상측에 하부전극(26)과 압전재료(PZT)로 형성된 변형부(28) 및 상부전극(30)을 갖추어 구성된다. 또, 상기 신호전극(12)과 상기 하부전극(26)의 사이는 그 신호전극패드(12)로부터 상기 지지부재(22)를 관통하여 연장되는 플러그(32)에 의해 전기적으로 접속되어 신호전극패드(12)상에 나타나는 상기 트랜지스터에 의한 구동전압이 상기하부전극(26)에 전달됨에 따라 그 액츄에이터(20)의 기울기가 결정되어 상기상부전극(30)에 입사되는 광의 경로조절이 가능하게 된다.
그러한 제1도에 도시된 광로조절장치의 제조공정에 따르면 제2도(a)에 도시된 바와 같이 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)상에 희생층(34)을 형성하고, 그 희생층(34)의 소정부분(즉, 신호전극패드(12)의 상측부분)을 예컨대 주지된 기술인 포토리소그래피(Photolithograpy)방법으로 제거하여 그 신호전극패드(12)와 주변의 액티브 매트릭스기판(10)을 노출시키게 된다. 이어, 그 전체 면상에 예컨대 Si3N4와 같은 규화물을 적층시킨 다음 주지의 포토리소그래피방법에 의해 상기 희생층(34)상에 적층된 규화물층을 제거하여 상기 신호전극패드(12)를 에워싸는 지지부재(22)를 형성하게 된다.
이어, 제2도(b)에 도시된 바와 같이 상기 지지부재(22)와 상기 희생층(34)상에 상기 지지부재(22)와 동일한 재료를 적층하여 멤브레인층(23)을 형성한 다음, 상기 지지부재(22)와 상기 멤브레인층(24)에서 상기 신호전극패드(12)에 관통하도록 요홈을 형성하게 되고, 그 요홈내에 도전성(導電性) 금속재를 충전시켜 상기 신호전극패드912)와 전기적으로 접속되는 플러그(32)를 형성하게 된다. 그 후, 멤브레인(24)의 표면에는 상기 플러그(32)를 매개하여 상기 신호전극패드(12)와 접속되는 신호전극으로서의 도전성 하부전극(26)을 형성하게 된다.
그리고나서, 제2도(c)에 도시된 바와 같이 상기 하부전극(26)의 표면에 예컨대 압전재료(PZT)로 이루어진 변형부(28)와, 광반사특성이 양호하면서 전기적인 전도도가 양호한 금속으로 이루어져 반사막으로서 작용하는 상부전극(30)을 형성하게 된다.
그 후, 상기 상부전극(30)으로부터 상기 멤브레인(24)에 도달되는 깊이로 레이저광선 또는 포토리소그래피방법으로 제거하여 인접한 액츄에이터와 상호분리되도록 한 다음, 상기한 구조의 전표면에 산화실리콘 또는 질화실리콘 등으로 된 보호막(도시하지 않았음)을 도포한 후, 상기 희생층(34)이 노출되도록 그 보호막을 패터닝하고, 소자분리된 상태에서 예컨대 적정한 식각액에 의한 습식식각(Wet etching)방법으로 상기 희생층(34)을 제거하여 상기 액티브 매트릭스기판(10)상에 액츄에이터(20)를 형성하게 된다.
또한, HF, BOE 등과 같은 용액을 이용한 습식 식각(Wet etching)법으로 상기 희생층(34)을 제거하는데, 이때 희생층(34)이 PSGㄹ 이루어진 경우 식각용액으로서 HF용액이나 또는 BOE용액에 소정시간 침적시켜서 희생층(34)을 식각제거한 다음, 이온화 되지 않은 순수한 물(DI-WATER)이나 또는 메타놀(Methanol) 등으로 린스(Rinse)하고 나서 상기한 린스액을 건조시켜서 액츄에이터(29)를 포함한 광로조절장치의 제조공정을 완료한다.
그런데, 제1도 및 제2도를 참조하여 설명한 종래의 일예에 따른 광로조절장치에서는 습식 식각법을 사용하여 상기 희생층(34)을 제거할 시에 보호막과의 식각 선택비가 낮아서 희생층(34)이 전부 식각되기 전에 보호막이 제기되는 경우가 발생하여 상기 희생층(34)외의 다른 층에 영향을 주므로 부착력이 나쁜 층간에 박리현상이 발생하며 특히, 상기 보호막으로 감광막을 사용할 때에 오정렬이 발생하면 박리현상이 더욱더 증가하게 되는 악영향이 수반된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 광로조절장치의 제조공정중에서 습식 식각법을 사용하여 상기 희생층을 제거할 시에 그 희생층의 식각율을 최대로 증대하여 다른층에 대한 식각 영향이 최소화 되도록 하는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 액티브 매트릭스기판의 신호전극패드상에 희생층을 증착한후, 상기 희생층의 상부에 이온 주입(Ion Implation)공정을 실시하면 그 이온의 에너지에 의해 상기 희생층의 결합구조가 약하게 되어 희생층의 습식 식각 공정시에 희생층의 상부 즉, 멤브레인 층과의 계면에서 식각률이 크게 증가하게 되므로 보호막과의 식각 선택비가 크게 증대하게 된다.
또한, 희생층으로 실리콘 옥사이드(Silicon Oxide)를 사용할 때에 보론(Boron)이나 인(Phosphorus)을 사용하여 이온주입 공정을 실시하면 불순물의 농도가 증가할수록 식각율을 증대시켜서 보호막과의 식각 선택비가 크게 증대하게 된다.
이와같은 이온주입은 자연히 일어나는 일이 아니고 이에 필요한 조건은 이온 주입 기계가 제공한다. 이온주입의 비유는 벽에 총을 쏘는 것과 같은 것이다. 충분한 운동량이 있으면 총알이 표면을 뚫고 벽 속으로 들어간다. 총알 대신 이온화된 도펀트(또는 불순물이라 칭함)를 써서 이온주입시에 같은일이 일어나게 되는 것이다.
이온 주입기에서는 도펀트가 이온화되고(전하를 띤다) 고속으로 가속된다. 그 이온들은 이온을 주입할 표면 즉, 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법에서는 희생층의 상부표면으로 향해지고 가속된 이온들이 희생층의 표면을 뚫고 들어가는 것이다.
도펀트의 양과 주입 깊이는 도펀트 원자의 크기와 이온의 속도, 그리고 희생층의 표면이 빔에 노출된 시간에 좌우된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도(a)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법 중에서 이온주입 공정을 설명하기 위한 도면으로, 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)상에 희생층934)을 형성한후, 다음 단계의 후속공정을 실시하기 전에 이온주입공정을 실시하여서 상기 희생층(34)의 상부표면에 결합 구조가 깨지도록 한다.
즉, 상기 희생층(34)의 이온주입 공정시 이온 에너지에 의해 그 희생층(34)이 상부표면에 결합구조가 약해지게 되고, 그 결과로 상기 희생층(34)위에 적층되는 멤브레인(24)층과의 계면에서 식각율이 크게 증가하게 된다. 예를 들어, 반도체의 제조 공정중에서 콘택트 홀(Contact hole)의 습식 식각 공정에서 옥사이드층 위에 감광막 패턴을 형성한후 이온주입을 실시한 것과 이온주입을 실시하지 않은것의 습식식각후 식각된 모양은 이온을 주입한 옥사이드층의 비등방성이 더욱 우수하게 되는 것을 알 수 있다. 따라서 이온주입시에 불순물의 양과 이온 에너지에 따라 여러 가지의 식각모양을 얻을 수 있으므로, 이와 같은 현상을 잘 이용하여 본 발명에서 제공하고자 하는 희생층의 식각율은 최대로 증대하2고 동시에 다른층에 대한 식각 영향은 최소화 되도록 한다.
한편, 희생층(34)으로 실리콘 옥사이드(Silicon Oxide)를 사용하였을 시에는 본 발명에 따른 이온 주입공정시에 보론(Boron)이나 인(Phosphorus)을 사용한 이온 주입공정을 실시하게 되면 불순물의 농도가 증가할수록 식각율을 증대시켜서 보호막과의 식각 선택비가 크게 증대하게 되는데, 그 불순물의 농도 및 주입 깊이는 불순물 원자의 크기와 이온의 속도, 그리고 희생층의 표면이 빔에 노출된 시간에 따라 좌우된다.
제3도(b)는 본 발명에 따른 광로조절장치를 설명하기 위한 단면도이다.
즉, 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은 상기에서 제2도(a) 내지 제2도(c)를 참조하여 설명한 종래의 제조방법과 동일하고 다만 상기 제3도(a)를 참조하여 설명한 바와 같이 희생층(34)에 이온주입을 실시하는 단위공정이 종래의 제조공정에 추가된 것 만이 다른 것이다. 따라서, 이하의 설명에서는 제3도(b)를 참조하여 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
여기서, 엑티브 매트릭스 기판(10)상에 적층된 희생층(34)의 상부 표면에는 이온주입 공정을 실시하였으며, 그 희생층(34)위에 상기 제2도(a) 내지 제2도(b)를 참조하여 설명한 종래의 제조방법과 동일하게 지지부재(22), 플러그(32), 멤브레인(24), 하부전극(26), 변형부(28), 상부전극(30)등을 차례로 적층형성한 다음, 상기 구조의 전표면에 보호막(36)을 도포한 후, 상기 희생층(34)이 노출되도록 그 보호막(36)을 패터닝한다.
계속해서, 식각 용액을 이용한 일반적인 습식식각법으로 상기 희생층(34)을 제거하는바, 희생층(34)이 PSG로 이루어진 경우 에칭용액으로서 HF용액이나 또는 BOE용액에 소정시간 침적시켜서 희생층(34)을 식각제거함이 바람직하며, 이때 멤브레인(24)과의 접촉면인 상기 희생층(34)의 상부 표면은 이온주입을 실시하여 결합구조가 깨져있으므로 습식 식각시 그 희생층(34)의 상부 즉, 멤브레인(24)층과의 계면에서 식각율이 크게 증대하게 된다.
상기와 같이 습식 식각법으로 희생층(34)을 제거한 다음에, 이온화 되지 않은 순수한 물(DI-WATER)이나 또는 메타놀(Methanol) 등으로 린스(Rinse)하고 나서 상기한 린스액을 건조시켜서 액츄에이터(20)를 포함한 광로조절장치의 제조공정을 완료한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은 희생층의 식각제거시 새로운 재료의 개발없이도 식각률을 크게 증대할 수 있으며, 또한 이온주입 공정시 불순물의 농도, 주입 깊이, 이온 에너지 등에 따라 동일 재료내에서 위치별로 식각률의 변화가 가능하므로, 보호막과의 식각 선택비를 증가시키고 그 결과로 다른층의 손상률이 최소화되어 광로조절장치의 신뢰도가 일층 향상된다.
Claims (2)
- 액티브 매트릭스기판(10)의 신호전극패드(12)상에 희생층(34)을 적층형성하고 상기 희생층(34)상에 이온을 주입하여 그 결합구조를 약하게 만드는 제1공정과, 상기 희생층(34)의 소정부분을 제거하여 상기 신호전극패드(12)와 주변의 액티브 매트릭스기판(10)을 노출시키고 상기 신호전극패드(12)를 에워싸는 지지부재(22)를 형성하는 제2공정, 상기 지지부재(22)와 상기 희생층(34)상에 상기 지지부재(22)와 동일한 재료를 적층하여 멤브레인층(24)을 형성한 다음, 상기 지지부재(22)와 상기 멤브레인층(24)에서 상기 신호전극패드(12)에 관통하도록 요홈을 형성하고, 그 요홈내에 도전성의 금속재를 충전시켜 상기 신호전극패드(12)와 전기적으로 접속되는 플러그(32)를 형성하는 제3공정, 상기 멤브레인(24)의 표면에 상기 플러그(32)를 매개하여 상기 신호전극패드(12)와 접속되는 신호전극으로서의 도전성 하부전극(26)을 형성하고, 압전재료(PZT)로 이루어진 변형부(28)와, 광반사 특성이 양호하면서 전기적인 전도도가 양호한 금속으로 이루어져 반사막으로서 작용하는 상부전극(30)을 차례로 적층형성하는 제4공정 및 상기 상부전극(30)으로부터 상기 멤브레인(24)까지 인접한 액츄에이터와 상호 분리하고, 상기한 구조의 전표면에 보호막을 도포하고 상기 희생층(34)이 노출되도록 그 보호막을 패터닝한 다음, 습식식각법으로 상기 희생층(34)이 노출되도록 그 보호막을 패터닝한 다음, 습식식각법으로 상기 희생층(34)을 제거하여 상기 액티브 매트릭스기판(10)상에 액츄에이터(20)를 형성하고, 린스 및 건조공정을 수행하는 제5공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광로조절장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1공정에서 희생층(34)상에 이온을 주입하는 공정은 상기 희생층(34)으로 실리콘 옥사이드를 사용했을시 보론(Boron) 또는 인(Phosphorus)을 사용한 이온주입 공정을 특징으로하는 광로조절장치의 제조방법.
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