KR0177246B1 - 광로 조절 장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광로 조절 장치에 관한 것으로서, 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판의 상부에 상기 패드를 덮는 제1확산장벽층을 형성하고, 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 희생막을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판과 희생막의 상부에 멤브레인을 형성하고 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 개구를 형성하는 공정과, 상기 개구 내부에 상기 제1확산장벽층과 접촉되게 제2확산장벽층을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인과 제2확산장벽층의 상부에 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극으로부터 상기 멤브레인까지 상기 희생막이 노출되도록 식각하여 액츄에이터를 분리하는 공정과, 상기 상부전극의 표면 및 액츄에이터의 측면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생막과 상기 보호막을 제거하는 공정을 구비한다. 따라서, 패드와 변형부의 상호 확산으로 인한 스파이크의 생성을 방지하여 패드와 변형부 사이가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.

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

41 : 구동기판 43 : 패드

45 : 제 1 확산장벽층 47 : 희생막

49 : 멤브레인 51 : 개구

53 : 제 2 확산장벽층 55 : 하부전극

57 : 변형부 59 : 상부전극

61 : 보호막 63 : 에어갭

65 : 액츄에이터

본 발명은 투사형 화상 표시장치에 사용되는 광로 조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 패드와 변형부의 상호 확산에 의해 전기적으로 접촉 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 표시장치는 표시 방법에 따라 직시형 화상 표시장치와 투사형 화상 표시장치로 구분된다.

직시형 화상 표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께가 증대되어 대화면을 구현하는 데 한계가 있고 가격이 비싸지는 문제점이 있다.

투사형 화상 표시장치는 액정표시장치 등이 있는 데, 이는 박형화가 가능하여 중량을 감소킬 수 있다. 그러나, 상기 액정표시장치는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 구동소자인 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어야 하므로 개구율을 증가시키는 데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮으며 시야각이 작은 문제점이 있다.

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 새로운 광로조절장치인 액츄에이터 미러 어레이 (Actuated Mirror Arrar : 이하, AMA라 칭함)에 의해 광로를 조절하여 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시장치가 개발되었다.

상기 AMA는 광원에서 발광된 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 광으로 분리한 후, 이 색광을 액츄에이터들로 이루어진 광로조절장치의 구등에 의해 광로를 변경시킨다. 상기에서 액츄에이터들은 화상신호에 의해 개별적으로 구동되어 상부에 실장된 거울들을 경사지게 하므로 각각의 색광의 광로를 변경시키고 나이프 에지 등의 광량을 조절하는 장치에 의해 색광의 량을 조절하여 화면으로 투사시킨다.

상기 액츄에이터들은 압전 세라믹 또는 전왜 세라믹으로 형성되어 화상신호로 인가되는 전압에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 실장된 거울들을 경사지게 한다.

상기 액츄에이터는 형태에 따라 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구별된다.

상기 벌크형은 내부에 금속 전극들이 형성된 다층 세라믹을 상기 금속전극들과 수직되는 방향으로 얇게 잘른 세라믹 웨이퍼를 구동기판에 실장한 후 쏘잉(sawing) 등으로 가공하고 각각의 액츄에이터들에 거울들을 실장한다. 상기 벌크형은 각각의 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 공정 시간이 길며, 또한, 액츄에이터들의 응답속도가 느린 문제점이 있었다.

따라서, 상기 벌크형의 문제점을 해결하기 위해 반도체 공정을 이용하여 제조가 가능하며, 응답 속도가 빠른 박막형의 액츄에이터가 대한민국의 대우전자에 의해 개발되었다.

제1도(a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 광로 조절장치의 제조공정도이다.

제1도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 패드(pad : 13)를 갖는 구동기판(11) 상부에 TiN 등을 증착하고 통상의 포토리쏘그래피 방법에 의해 상기 패드(13)를 덮는 확산장벽층(14)을 형성한다. 그리고, 상기 구동기판(11) 상의 전 표면에 희생막(15)을 형성하고, 상기 희생막(15)을 통상의 포토리쏘그래피 방법에 의해 제거하여 확산장벽층(14)를 노출시킨다.

제1도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(11)과 희생막(15)의 상부에 멤브레인(17)을 형성한다. 그리고, 상기 멤브레인(17)의 소정 부분을 확산장벽층(14)가 노출되도록 제거하여 개구(19)를 형성하고, 상기 멤브레인(17)의 상부 표면에 전도성금속을 증착하여 개구(19)를 통해 상기 확산장벽층(14)와 전기적으로 연결되는 하부 전극(21)을 형성한다.

제1도(c)를 참조하면, 상기 하부 전극(21)의 상부에 변형부(23) 및 상부 전극(25)을 순차적으로 형성한다. 그리고, 상부전극(25), 변형부(23), 하부전극(21) 및 멤브레인(17)을 순차적으로 식각하여 액츄에이터(30)를 한정한다. 계속해서, 상부 전극(25)의 표면과 액츄에이터(30)들의 분리에 의해 생긴 측면들에 보호막(27)을 형성한다.

제1도(d)를 참조하면, 상기 희생막(15)을 제거하여 에어갭(29)을 한정한다. 그리고, 상기 희생막(15)을 제거하고 남은 식각용액을 탈이온수로 세정하고 상기 보호막(27)을 제거한다.

상기에서, 확산장벽층은 패드와 변형부가 상호 확산되어 변형부에 스파이크가 생성되는 것을 방지한다.

그러나, 상슬한 종래의 광로조절장치의 제조방법은 개구 형성시 과도한 식각에 의해 확산장벽층도 제거되어 패드와 변형부가 상호 확산되는 것을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 패드와 변형부가 상호 확산되는 것을 방지하여 패드와 변형부 사이가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판의 상부에 상기 패드를 덮는 제1 확산장벽층를 형성하고, 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 희생막을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판과 희생막의 상부에 멤브레인을 형성하고 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 개구를 형성하는 공정과 상기 개구 내부에 상기 제1확산장벽층과 제2 확산 장벽층을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인과 제2 확산장벽층의 상부에 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과 , 상기 상부전극으로부터 상기 멤브레인 까지 상기 희생박이 노출되도록 식각하여 액츄에이터를 분리 하는 공정과, 상기 상부전극의 표면 및 액츄에이터의 측면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생막과 상기 보호막을 제거하는 공정을 구비한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2조(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 광로 조절장치의 제조공정도이다.

제2도(a)를 참조하면, 표면에 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고, 이 트랜지스터들에 전기적으로 연결된 패드(43)를 갖는 구동기판(41) 상부에 TiN등을 증착하고 통상의 포토리쏘그래피 방법에 의해 상기 패드(43)를 덮는 제1 확산장벽층(45)을 형성한다. 그리고, 상기 구동기판(41) 상의 전 표면에 PSG( Phos pho-Silicate Glass) 등을 0.1∼2㎛ 정도의 두께로 증착하여 희생막(47)을 형성한다.

상기에서, 구동기판(41)은 유리나 알루미나 등의 절연물질, 또는,실리콘 등의 반도체기판으로 이루어진다. 그리고, 상기 희생막(47)을 통상의 포토리쏘그 래피 방법에 의해 제거하여 제 1 확산장벽층(45)를 노출시킨다.

제2도(b)를 참조하면, 상기 구동기판(41)과 희생막(47)의 상부에 제1 확산장벽층(45)을 덮도록 멤브레인(49)을 형성하고, 상기 멤브레인(49)을 제 1 확산장벽층(45)을 노출되도록 제거하여 개구(51)를 형성한다. 상기에서, 멤브레인(47)은 질화실리콘 또는 탄화실리콘 등의 규화물을 스퍼터링 또는 화학기상침적법 등의 방법으로 0.1∼2㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다.

그리고, 상기 개구(51)의 내부에 상기 제1 확산장벽층(45)과 접촉되도록 제 2 확산 장벽층(53)을 형성한다. 그리고, 상기 멤브레인(47)과 제2 확산장벽층(53)의 상부에 하부전극(55)을 형성한다. 상기에서, 하부전극(55)은 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법으로 0.1∼2㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다.

제2도(C)를 참조하면, 상기 하부전극(55)의 상부에 변형부(57) 및 상부전극(59)을 순차적으로 형성한다. 상기 변형부 (57)는 BaTiO₃, PZT(Pb(Zr, Ti)O₃) 또는 PLZT(Pb, La)(Zr, Ti)O₃)등의 압전세라믹, 또는, PMN(Pb(Mg, Nb)O₃) 등의 전왜세라믹을 졸-겔 도포법(sol-gel method) 또는 스퍼터링 등에 의해 0.1-2㎛ 정도의 두께로 형성한다. 상기에서, 제1 및 제2 확산장벽층 (45)(53)은 상기 패드(43)와 변형부(57)가 상도 확산되어 스파이크가 발생되며, 이에 의해, 패드(43)와 변형부(57)가 전기적으로 단락되는 것을 방지한다. 그리고, 상부전극(59)은 백금(Pt) 또는 티타늄(Ti) 등을 스퍼터링 또는 진공증착 등의 방법으로 0.1∼2㎛ 정도의 두께로 증착된다.

상기에서, 변형부(57)가 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않고도 구동시 화상신호에 의해 분극된다. 그리고, 상기 상부전극(59), 변형부(57), 하부전극(55) 및 멤브레인(49)을 순차적으로 식각하여 엑츄에이터(65)를 한정한다. 계속해서, 상부전극(59)의 표면과 액츄에이터(65)들의 분리에의해 생긴 측면들에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 보호막(61)을 형성한다.

제2도(D)를 참조하면, 상기 희생막(45)을 불산 등의 식각용액으로 제거하여 에어갭(63)을 한정한다. 그리고, 상기 탈이온수로 세정하여 상기 희생막(45)을 제거하고 남은 식각용액을 제거한 후 건조한다. 그리고, 상기 보호막(61)을 산소 플라즈마에 의한 건식 식각 방법으로 제거한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 멤브레인에 패드를 덮는 제1확산장벽층이 노출되도록 개구를 형성하며, 이 개구 내부에 제2 확산장벽층을 형성하고 변형부 및 상부전극을 형성하여 패드와 변형부가 상호 확산되는 것을 방지한다.

따라서, 본 발명은 패드와 변형부의 상호 확산으로 인한 스파이크의 생성을 방지하여 패드와 변형부 사이가 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (16)

1. 트랜지스터가 매트릭스 형태로 내장되고 표면에 각각의 트랜지스터에 전기적으로 연결된 패드를 갖는 구동기판의 상부에 상기 패드를 덮는 제1 확산장벽층을 형성하고, 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 희생막을 형성하는 공정과, 상기 노출된 구동기판과 희생막의 상부에 멤브레인을 형성하고 상기 제1확산장벽층이 노출되도록 개구를 형성하는 공정과, 상기 개구 내부에 상기 제1확산장벽층과 접촉되게 제2확산장벽층을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인과 제2확산장벽층의 상부에 하부전극, 변형부 및 상부전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부전극으로부터 상기 멤브레인 까지 상기 희생막이 노출되도록 식각하여 엑츄에이터를 분리하는 공정과, 상기 상부전극의 표면 및 액츄에이터의 측면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생막과 상기 보호막을 제거하는 공정을 구비하는 광로조절장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 확산장벽층을 TiN으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 희생막을 1∼2㎛ 두께의 PSG(Phospho-Silicate Glass)로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인을 질화실리콘 또는 탄화실리콘의 규화물로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 멤브레인을 스퍼터링 또는 화학기상침적법으로 1∼2㎛의 두께로 증착하는 광로조절장치의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 하부전극을 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti)으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 하부전극을 스퍼터링 또는 진공증착으로 500 ∼ 200Å의 두께로 증착하는 광로조절장치의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 변형부를 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT(()b.La)(Zr, Ti)O3)의 압전세라믹으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 변형부를 PMN(Pb(Mg, Nb)O3)의 전왜세라믹으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 변형부를 0.7 ∼ 2㎛의 두께로 광로조절장치의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 변형부를 졸-겔 도포법 또는 스퍼터링하여 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 개구 형성시 변형부를 1차 포토리쏘그래피 하고, 하부전극 및 멤브레인을 2차 포토리소그래피하여 형성하는 광로조절 장치의 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 연결부를 백금(Pt) 또는 티타늄(Ti)으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 연결부를 500 ∼ 2000Å의 두께로 스퍼터링 또는 진공증착하여 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 상부전극을 전기적 특성 및 반사특성이 양호한 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 상부전극을 스퍼터링 또는 진공 증착하여 500 ∼ 2000Å의 두께로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.