KR0159401B1 - 광로 조절 장치의 제조방법 - Google Patents

광로 조절 장치의 제조방법 Download PDF

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KR0159401B1 KR1019950013360A KR19950013360A KR0159401B1 KR 0159401 B1 KR0159401 B1 KR 0159401B1 KR 1019950013360 A KR1019950013360 A KR 1019950013360A KR 19950013360 A KR19950013360 A KR 19950013360A KR 0159401 B1 KR0159401 B1 KR 0159401B1
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Abstract

본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 구동기판위에 희생막, 멤브레인, 플러그 및 하부전극을 순차적으로 형성한 후 하부전극의 소정 부분을 식각하여 스트라이프를 형성한다. 그리고, 하부전극의 상부와 스트라이프를 채우도록 변형부를 형성하고 이 변형부의 상부에 상부전극을 형성한다. 계속해서, 상부전극, 변형부, 하부전극 및 멤브레인 들을 희생막이 노출되도록 식각하여 액츄에이터을 이웃하는 액츄에이터들(도시되지 않음)이 분리되도록 한다. 그리고, 상부전극의 표면 및 액츄에이터들와 분리에 의한 측면들에 보호막을 형성한 후 희생막을 불산용액(HF) 등의 식각용액으로 제거한다. 그 다음, 보호막을 제거하여 에어 갭을 형성한다.
따라서, 본 발명은 하부전극에 스트라이프를 형성하여 상부전극을 균일하게 작동시키고 상부전극에 입사되는 광이 난반사되는 것을 방지하여 광효율이 향상된다.

Description

광로 조절 장치의 제조방법
제1도(a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 제조 공정도.
제2도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 구동기판 53 : 패드
55 : 희생막 57 : 멤브레인
58 : 개구 59 : 플러그
61 : 하부전극 62 : 스트라이프
63 : 변형부 65 : 상부전극
67 : 보호막 69 : 에어갭
80 : 액츄에이터
본 발명은 투사형 화상 표시장치에 이용되는 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 특히, 상부전극을 균일하게 동작하게 하는 스트라이프를 하부전극에 형성하여 입사되는 광의 난반사를 방지할 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법에 관한 것이다.
화상 표시장치는 표시방법에 따라, 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.
직시형 화상 표시 장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시 장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.
투사형 화상 표시 장치는 대화면 액정표시 장치(Liquid Crystal Display 이하 'LCD'라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.
따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 'AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 화상 표시장치가 개발되었다. AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 광을 액츄에이터들로 이루어진 광로 조절 장치의 구동에 의해 광로를 변경시킨다. 즉, 액츄에이터들에 실장되어 이 액츄에이터들이 개별적으로 구동되는 것에 의해 기울어지는 거울들에 각각 반사시켜 광로(light path)를 변경시키는 것에 의해 광의 양을 조절하여 화면으로 투사시킨다. 그러므로, 화면에 화상이 나타나게 된다.
상기에서, 액츄에이터는 압전 또는 전왜세라믹으로 이루어진 변형부가 인가되는 전압에 의해 전계가 발생되어 변형되는 것을 이용하여 거울을 기울게 한다. AMA는 구동방식에 따라 1차원 AMA와 2차원 AMA로 구별된다. 1차원 AMA는 거울들이 M x 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울들이 M x N 어레이로 배열되고있다. 따라서 , 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상 표시장치는 주사거울을 이용하여 M x 1 개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상 표시장치는 M x N개의 광속들을 투사시켜 화상을 나타내게 된다.
또한, 액츄에이터는 변형부의 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형 (thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형은 다층 세라믹을 얇게 잘라 내부에 금속전극이 형성된 세라믹웨이퍼(ceramic wafer)를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다. 그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 또한 변형부의 응답속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형의 액츄에이터가 개발되었다.
제1도(a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 광로 조절 장치의 제조 공정도이다.
제1도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스(matrix) 형태로 내장되고, 이 트랜지스터에 전기적으로 연결된 알루미늄(A1)등의 금속으로 이루어진 패드(pad:13)를 갖는 구동기판(11)의 표면에 희생막(15)을 1-2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 패드(13)가 형성된 부분의 희생막(15)을 통상의 포토리쏘그래피(photolithography)방법으로 제거하여 패드(13)와 주위의 구동기판(11)을 노출시킨다.
제1도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(11)과 희생막(15)의 상부에 멤브레인(17)을 1∼2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 멤브레인(17)의 소정 부분에 패드(13)가 노출되도록 개구(18)를 형성한 후, 이 개구(18)의 내부에 전도성 금속을 채워 패드(13)와 전기적으로 연결되는 플러그(plug:19)를 형성한다. 계속해서, 멤브레인(17)의 상부에 500 ~ 2000Å 정도의 두께의 하부전극(21)을 플러그(19)와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그러므로, 패드(13)와 하부전극(21)은 플러그(19)에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
제1도(c)를 참조하면, 상기 하부전극(21)의 표면에 변형부(23) 및 상부전극(25)을 형성한다. 상기에서, 변형부(23)는 압전세라믹 이나 전왜세라믹을 0.7∼2㎛ 정도의 두께로 도포하며, 상부전극(25)은 반사특성과 전기적특성이 좋은 금속을 증착하여 형성된다.
계속해서, 상부전극(25), 변형부(23), 하부전극(21) 및 멤브레인(17)들을 희생막(15)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터들을 분리한다.
상기 액츄에이터들을 분리할 때, 상부전극(25), 변형부(23), 하부전극(21) 및 멤브레인(17)들을 각각의 식각 마스크를 사용하여 반응성 이온 식각(RIE)으로 식각한다. 또한, 상부전극(25)을 제거하는 공정을 수행하는 공정과 더불어, 상부전극(25)의 표면에 변형부(23)가 노출되도록 스트라이프(26)를 형성한다. 그리고, 상부전극(25)의 상부 스트라이프(26) 및 액츄에이터들의 분리에 의한 측면들에 보호막(27)을 형성한다.
제1도(d)를 참조하면, 희생막(15)을 불산용액(HF) 등의 식각용액으로 제거한다. 이때, 보호막(27)은 멤브레인(17) 및 변형부(23)의 측면이 식각되어 각층들이 박리되는 것을 방지한다. 그 다음, 보호막(27)을 제거하여 에어갭(29)을 형성한다.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 광로 조절 장치는 상부전극에 형성된 스트라이프에 입사된 광이 난반사되어 광효율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상부전극에 스트라이프를 형성하지 않고 하부전극에 형성하여 상부전극에 입사된 광의 난반사를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있는 광로 조절 장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조방법은 트랜지스터들을 매트릭스 상태로 내장하고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드들을 갖는 구동기판 상부의 소정 부분에 상기 패드가 노출되게 희생막을 형성하는 공정과, 상기 구동기판의 노출된 부분과 상기 희생막의 상부에 멤브레인을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 소정 부분을 상기 패드가 노출되도록 제거하여 개구를 형성하고 그 개구내에 플러그를 형성하는 공정과, 상기 멤브레인 상부에 상기 플러그와 전기적으로 접촉되는 하부전극을 형성하는 공정과, 상기 하부전극을 식각하여 상기 멤브레인이 노출되도록 스트라이프를 형성하는 공정과, 상기 하부전극의 상부에 상기 스트라이프를 채우도록 변형부를 형성하는 공정과, 상기 변형부의 상부에 반사막으로도 사용되는 상부전극을 형성하는 공정과, 상기 상부전극, 변형부, 하부전극 및 멤브레인을 각각의 식각마스크로 상기 희생막이 노출되도록 하여 이웃하는 액츄에이터 들과 분리하는 공정과, 상기 액츄에이터의 하부에 형성된 희생막을 제거하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 공정도이다.
제2도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터(도시되지 않음)가 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터에 전기적으로 연결된 알루미늄(A1) 등의 금속으로 이루어진 패드(53)를 갖는 구동기판(51)의 표면에 희생막(55)을 1 ~ 2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 패드(53)가 형성된 부분의 희생막(55)을 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 제거하여 패드(53)와 주위의 구동기판(51)을 노출시킨다.
제2도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(51)과 희생막(55)의 상부에 멤브레인(57)을 질화실리콘 또는 탄화실리콘의 규화물로 1 ∼ 2㎛ 정도의 두께로 화학기상침적법으로 형성한다. 그리고, 멤브레인(57)의 소정 부분에 패드(53)가 노출되도록 개구(58)를 형성한 후, 이 개구(58)의 내부에 전도성 금속을 채워 패드(53)와 전기적으로 연결되는 플러그(59)를 형성한다. 계속해서, 멤브레인(57)의 표면에 500 ∼ 2000 Å 정도의 두께의 하부전극(61)을 플러그(59)와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그러므로, 패드(53)와 하부전극(61)은 플러그(59)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 그리고, 하부전극(61)의 표면의 소정부분을 식각하여 멤브레인(57)이 노출되도록 스트라이프(62)를 형성한다.
제2도(c)를 참조하면, 하부전극(61)의 표면에 스트라이프(62)를 채우도록 변형부(63)를 형성하고 이 변형부(63) 상부에 상부전극(65)을 형성한다. 상기에서, 변형부(63)는 BaTiO3, PZT 또는 PLZT 등의 압전 세라믹이나 PMN의 전왜세라믹을 0.7 ~ 2㎛ 정도의 두께로 도포하며, 상부전극(65)은 반사특성과 전기적특성이 좋은 금속을 스퍼터링 또는 진공증착하여 형성된다. 계속해서, 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57) 들을 희생막(55)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터을 이웃하는 액츄에이터들(도시되지 않음)이 분리되도록 한다. 상기 액츄에이터들을 분리할 때, 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57)을 각각의 식각 마스크를 사용하여 반응성 이온 식각(RIE)으로 식각한다. 그리고, 상부전극(65)의 표면 및 액츄에이터들의 분리에 의한 측면들에 보호막(67)을 형성한다.
제2도(d)를 참조하면, 희생막(55)을 불산용액(HF) 등의 식각용액으로 제거한다. 이때, 보호막(67)은 멤브레인(57) 및 변형부(63)의 측면이 식각되어 각층들이 박리되는 것을 방지한다. 그 다음, 보호막(67)을 제거하여 에어 갭(69)을 형성한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 구동기판(51)위에 희생막(55), 멤브레인(57), 플러그(59) 및 하부전극(61)을 순차적으로 형성한 후 하부전극(61)의 소정 부분을 식각하여 스트라이프(62)를 형성한다.
그리고, 하부전극(61)의 상부와 스트라이프(62)를 채우도록 변형부(63)를 형성하고 이 변형부(63)의 상부에 상부전극(65)을 형성한다. 계속해서, 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57) 들을 희생막(55)이 노출되도록 식각하여 액츄에이터을 이웃하는 액츄에이터들(도시되지 않음)이 분리되도록 한다. 그리고, 상부전극(65)의 표면 및 액츄에이터들의 분리에 의한 측면들에 보호막(67)을 형성한 후 희생막(55)을 불산용액(HF) 등의 식각용액으로 제거한다. 이때, 보호막(67)은 멤브레인(57) 및 변형부(63)의 측면이 식각되어 각층들이 박리되는 것을 방지한다. 그 다음, 보호막(67)을 제거하여 에어 갭(69)을 형성한다.
따라서, 본 발명은 하부전극에 스트라이프를 형성하여 상부전극을 균일하게 작동시키고 상부전극에 입사되는 광이 난반사되는 것을 방지하여 광효율이 향상되는 잇점이 있다.

Claims (7)

  1. 트랜지스터들을 매트릭스 상태로 내장하고 표면에 상기 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드(53)들을 갖는 구동기판(51)의 상부의 소정 부분에 상기 패드(53)가 노출되게 희생막(55)을 형성하는 공정과, 상기 구동기판(51)의 노출된 부분과 상기 희생막(55)의 상부에 멤브레인(57)을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인(57)의 소정 부분을 상기 패드(53)가 노출되도록 제거하여 개구(58)를 형성하고 그 개구(58)내에 플러그(59)를 형성하는 공정과, 상기 멤브레인(57)상부에 상기 플러그(59)와 전기적으로 접촉되는 하부전극(61)을 형성하는 공정과, 상기 하부전극(61)을 식각하여 상기 멤브레인(57)이 노출되도록 스트라이프(62)를 형성하는 공정과, 상기 하부전극(61)의 상부에 상기 스트라이프(62)를 채우도록 변형부(63)를 형성하는 공정과, 상기 변형부(63)의 상부에 반사막으로도 사용되는 상부전극(65)을 형성하는 공정과, 상기 상부전극(65), 변형부(63), 하부전극(61) 및 멤브레인(57)을 각각의 식각마스크로 상기 희생막(55)이 노출되도록 하여 이웃하는 액츄에이터들과 분리하는 공정과, 상기 액츄에이터(80)의 하부에 형성된 희생막(55)을 제거하는 공정을 구비하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인(57)을 질화실리콘 또는 탄화실리콘의 규화물로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 멤브레인(57)을 화학기상침적법으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변형부(63)를 BaTiO3, PZT 또는 PLZT의 압전세라믹으로 형성하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변형부(63)를 PMN의 전왜세라믹으로 형성 하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부전극(65)의 상부 및 액츄에이터들의 분리에 의한 측면들에 보호막(67)을 형성하는 공정을 더 구비하는 광로 조절 장치의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 희생막(55)을 제거한 후 상기 보호막(67)을 제거하는 공정을 더 구비하는 광로 조절 장치의 제조방법.
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