KR100207411B1 - 광로 조절 장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 접점 단자로서 작용하는 다수의 패드가 표면에 형성된 구동 기판상에 보호층(31), 식각 스톱층(32), 희생층(33), 멤브레인(34), 하부 전극(35), 변형부(36) 및 상부 전극(37)이 순차적으로 형성되어 있고 상기 하부 전극(35)을 전기적으로 분리하는 아이소 컷팅부가 형성되어 있는 광로 조절 장치를 제조하되, 상기 상부 전극(37), 변형부(36), 하부 전극(35) 및 멤브레인(34)을 제각기의 사전설정된 패턴으로 식각하여 노출된 상기 희생층(33)을 식각 제거하는 것에 의해 픽셀 단위의 액츄에이터를 가진 광로 조절 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 변형부(36)를 사전설정된 패턴으로 식각하는 단계가, 건식 식각 공정을 주 공정으로 사용해서, 상기 하부 전극(35)상의 상기 변형부(36)를 상기 사전설정된 변형부 패턴으로 대부분의 두께에 걸쳐 식각하는 단계와, 습식 식각 공정을 마무리 공정으로 사용해서, 상기 하부 전극(35)상에 잔존하는 변형부(36)를 상기 사전설정된 변형부 패턴으로 상기 하부 전극(35)이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함함으로써, 픽셀 단위로 액츄에이터를 분리할 때 사용되는 다수의 식각 공정으로 인해 아이소 컷팅부 내의 식각 스톱층이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

광로 조절 장치의 제조방법

제1도는 액츄에이터상에 아이소 컷팅부가 형성된 것을 도시한 평면도.

제2도는 제1도에 표시된 선 A-A를 취한 단면도.

제3도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 아이소 컷팅부의 형성 방법을 순차적으로 도시한 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

32 : 식각 스톱층 33 : 희생층

34 : 멤브레인 35 : 하부 전극

36 : 변형부 37 : 상부 전극

38 : 감광층

본 발명은 투사형 화상 표시 장치로서 사용되는 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 아이소 컷팅(아이솔레이션 컷팅(isolation cutting)의 약칭임)부의 형성에 의하여 식각 스톱층이 화학적 손상을 입는 것을 방지시키기 위한 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

광로 조절 장치는 제어시스템으로부터 인가되는 전기적 신호에 의하여 집속된 광속의 광로를 조절시키기 위한 장치로서, 이러한 광로 조절 장치를 제조함에 있어서는, 일반적으로 전기적 접점 단자로서 작용하는 복수개의 트랜지스터 패드가 내장된 구동 기판상에 희생층, 멤브레인 및 하부 전극을 적층한 다음, 하부 전극을 끊어 주는 아이소 컷팅을 행하고, 변형부 및 상부 전극을 적층하며, 상부 전극부터 멤브레인까지를 소정의 패턴으로 식각하고 희생층 식각을 통해 제거함으로써 픽셀 단위로 분리된 액츄에이터들을 형성한다.

그러나, 픽셀 단위의 액츄에이터를 형성하기 위해 상부 전극으로부터 시작해서, 변형부, 하부 전극 및 멤브레인을 소정의 패턴으로 식각하고 노출된 희생층을 식각 제거하는 공정을 수행하는 중에 아이소 컷팅부 내의 식각 스톱층이 손상을 입을 수도 있는데, 이를 제1 및 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1 및 제2도는 상기한 아이소 컷팅에 의해 형성된 아이소부 컷팅(E) 및 이 아이소 컷팅부(E) 내에 있는 식각 스톱층(22)의 일부(ⓐ)가 손상되고 있음을 보여주기 위한 것으로서, 여기서, (21)은 보호층이고, (22)는 식각 스톱층이고, (23)은 희생막이고, (24)는 멤브레인이고, (25)는 하부 전극이고(아이소 컷팅부(E) 내에는 하부 전극이 존재하지 않음), (26)은 변형부이고, (27)은 상부 전극이며, (28)은 마스크이다.

상기한 바와 같이 픽셀 단위의 액츄에이터를 형성하기 위해서는 상기한 바와 같이 다수의 식각 공정이 수행하는데, 먼저 상부 전극(27)을 소정의 패턴으로 식각하고 그다음 변형부(26)를 소정의 패턴으로 식각할 때, 특히 변형부(26)를 식각할 때, 하부 전극(25)상에 잔류하는 변형부 물질이 없도록 하기 위해 오버 에칭을 수행한다. 그러나, 이러한 오버 에칭으로 인해서, (하부 전극이 존재하지 않는) 아이소 컷팅부(E) 내에서는, 변형부 바로 밑에 있는 멤브레인이 변형부와 거의 동일한 식각 선택도를 가지므로 그 멤브레인이 상당 부분 식각되고 심지어는 멤브레인 바로 밑에 있는 희생층도 부분적으로 식각된다. 따라서, 이후 하부 전극(25) 및 멤브레인(23)을 소정의 패턴으로 식각할 때, 아이소 컷팅부(E) 내에서는 멤브레인이 식각됨은 물론이거니와 그 멤브레인 바로 밑에 있는 부분적으로 식각된 희생층의 부분을 통해 희생층 아래의 식각 스톱층의 일부분(ⓐ)이 손상된다. 그 결과, 이후에 수행되는 식각 공정들에 의하여, 제2도에 화살표로 도시한 바와 같이, 식각 스톱층(22) 아래의 보호층(21)이 화학적 손상을 받게 되어서 광로 조절 장치의 성능 예를 들어 절연 특성 등이 저하된다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 광로 조절 장치의 제조시에 수행되는 식각 공정들에 의해서 아이소 컷팅부 내의 식각 스톱층이 손상되는 것을 방지할 수 있는 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는데 그의 목적을 두고 있다.

본 발명은, 전기 접점 단자로서 작용하는 다수의 패드가 표면에 형성된 구동 기판상에 보호층, 식각 스톱층, 희생층, 멤브레인, 하부 전극, 변형부 및 상부 전극이 순차적으로 형성되어 있는 하부 전극을 전기적으로 분리하는 아이소 컷팅부가 형성되어 있는 광로 조절 장치를 제조하되, 상부 전극, 변형부, 하부 전극 및 멤브레인을 제각기의 사전설정된 패턴으로 식각하여 노출된 희생층을 식각 제거하는 것에 의해 픽셀 단위의 액츄에이터를 가진 광로 조절 장치를 제조하는 방법에 있어서, 변형부를 사전설정된 패턴으로 식각하는 단계가, 건식 식각 공정을 주 공정으로 사용해서, 하부 전극상의 변형부를 사전설정된 변형부 패턴으로 대부분의 두께에 걸쳐 식각하는 단계와, 습식 식각 공정을 마무리 공정으로 사용해서, 하부 전극상에 잔존하는 변형부를 사전설정된 변형부 패턴으로 하부 전극이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 광로 조절 장치 제조 방법을 순차적으로 도시한 공정도이다.

즉, 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 제조 방법은 전기 접점 단자로 작용하는 패드가 복수개 형성된 구동 기판상에 보호층(31), 식각 스톱층(32), 희생층(33), 멤브레인(34), 하부 전극(35), 변형부(36) 및 상부 전극(37)을 순차적으로 형성시키는 단계와, 상기 상부 전극(37)을 패터닝시키는 단계와, 그리고 상기 변형부(36)를 건식 식각 공정 및 습식 식각 공정에 의하여 패터닝시키는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따른 광로 조절 장치는 다음과 같이 제조된다.

먼저, 제3도(a)를 참조하면, 표면 상에 패드를 가진 구동 기판(도시하지 않음) 상에 절연 물질을 화학 기상 증착 공정(CVD)에 의해 소정 두께로 적층시켜서, 패드 보호용의 보호층(31)을 형성한다.

여기서, 절연 물질은 구동 기판 상의 패드들이 전기적으로 상호 연결되는 것을 방지시키기 위한 절연 특성 뿐만 아니라 상기 패드의 표면 보호 특성을 가진 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 그 절연 물질로서, 광로 조절 장치의 액츄에이터의 스텝 커버리지(step coverage)를 양호하게 유지시킬 수 있도록 약 350℃ 내지 450℃의 고온에서 양호한 유동 특성을 나타내는 인이 함유된 산화 실리콘(PSG; phosphosilicate glass)을 사용한다.

보호층(31) 상에는, 불산 용액에 대한 내식성이 양호한 절연 물질을 저압 화학기상 증착 공정(LPCVD) 또는 플라즈마 화학 기상 증착 공정(PECVD)에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써 식각 스톱층(32)을 형성한다.

본 발명의 일실시예에서는, 식각 스톱층(32)을 구성하는 절연 물질로서, 양호한 절연 특성을 가질 뿐만 아니라 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 양호한 실리콘 질화물(Si₃N₄)을 사용한다.

식각 스톱층(32) 상에는 인이 상대적으로 많이 함유된 실리콘 산화물 즉 포스포 실리게이트 글라스(PSG) 또는 다결정 실리콘을 스핀 온 코팅 공정(spin-on coating)과 같은 물리 기상 증착 공정(PVD) 또는 화학 기상 증착 공정(CVD)에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써 희생층(33)이 형성된다.

희생층(33)상에는, 양호한 절연 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 불산(HF) 용액에 대한 내성이 양호한 실리콘 질화물(SiN_x)을 상기된 바와 같은 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써 멤브레인(34)을 형성한다.

멤브레인(34)상에는, 백금 또는 알루미늄과 같은 도전성 금속을 스퍼터링 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시켜서 신호 전극으로서 작용하는 하부 전극(35)을 형성한다. 이때, 아이소 컷팅을 행하여 하부 전극(35)을 픽셀 단위로 분리시켜, 픽셀 단위의 하부 전극들이 서로 전기적으로 연결되지 않게 한다.

즉, 광로 조절 장치의 액츄에이터가 제어 시스템으로부터 인가되는 전기적 신호에 의하여 개별적으로 작동가능하도록 이방성 에칭 특성이 양호한 건식 식각 공정에 의하여 하부 전극(35)을 패터닝시킨다.

다음, 하부 전극의 패터닝 후의 구조체 상에, 압전 특성을 나타내는 세라믹 조성물을 스퍼터링 증착 공정 및 졸-겔 공정에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써 변형부(36)을 형성한다.

본 발명의 일실시예에서는, 세리막 조성물을 BaTiO₃, Pb(Zr, Ti)O₃, (Pb, La)(Zr, Ti)O₃조성의 압전 세라믹 또는 Pb(Mg, Nb)O₃조성의 전왜 세라믹으로 구성하고, 변형부(36)의 적층 두께를 양호한 분극 특성을 나타낼 수 있도록 약 2000Å 내지 10000Å 바람직하게는 약 3000Å 내지 8000Å 정도로 유지시킨다. 또한, 변형부(36)를 구성하고 있는 세라믹 조성물을 급가열 공정(rapid thermal annealing system)으로 열처리해서 변형부(36)의 결정 구조를 페로브스카이트(perovskite) 결정구조로 만들어, 변형부(36)가 상기한 바와 같이 제어 시스템으로부터 인가되는 전기장에 의하여 외형이 변하게 되는 압전 특성을 나타내게 한다.

다음, 변형부 형성 후의 구조체 위에, 상기한 바와 같은 물리 기상 증착 공정(PVD)에 의하여 전기 전도도 및 반사 특성이 양호한 알루미늄 또는 백금 및 티타늄과 같은 금속을 소정 두께로 증착시킴으로써 상부 전극(37)을 형성한다. 이 상부 전극(37)은 공통 전극으로서 작용한다.

다음, 상세히 후술하는 바와 같이, 상부 전극(37), 변형부(36), 하부 전극(35) 및 멤브레인(34)을 제각기의 사전설정된 패턴으로 식각하여 노출된 희생층(33)을 식각 제거하는 것에 의해 픽셀 단위의 액츄에이터를 가진 광로 조절 장치를 제조한다.

우선, 상부 전극(37)을 이방성 에칭 특성이 양호한 반응성 이온 식각 공정(RIE) 또는 이온 밀링 공정(ion milling)과 같은 건식 식각 공정에 의해 사전설정된 패턴으로 식각한다.

다음, 변형부용 마스크(38)를 사용하여 변형부(36)를 사전설정된 패턴으로 식각하되, 상세히 후술하는 바와 같이 건식 식각 공정을 주(main) 식각 공정으로 하고, 습식 식각 공정을 마무리(final) 식각 공정으로 해서 식각을 행한다.

즉, 먼저, 마스크(38)의 패턴을 통하여 노출된 변형부(36)를 대부분의 두께에 걸쳐 반응성 이온 식각(RIE) 공정과 같은 건식 식각 공정에 의해 식각 제거하고, 그 다음 하부 전극(35) 상에 잔존하는 나머지 두께의 변형부(36)를 BOE(buffer oxide etchant) 또는 염산(HCl)과 같은 식각 용액을 사용하는 습식 식각 공정에 의하여 제거한다. 이렇게 변형부(36)를 주 건식 식각 공정 및 마무리 식각 공정을 사용하여 2차에 걸쳐 식각함으로써, 아이소 컷팅부 내에서는 변형부 바로 밑에 있는 멤브레인이 변형부의 식각 동안 식각되는 일이 없게 된다.

그다음, 하부 전극(35) 및 멤브레인(34)을 제각기의 사전설정된 패턴으로 식각하고 희생층(33)을 식각 제거함으로써, 픽셀 단위로 분리된 액츄에이터들을 가진 광로 조절 장치가 제조된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 전술한 바와 같이 하부 전극 상에 변형부가 남지 않도록 오버 에칭을 행하는 종래 기술과는 달리, 변형부를 식각할 때 건식 식각 공정을 주 공정으로 하여 1차 식각하고 습식 식각 공정을 마무리 공정으로 하여 2차 식각함으로써, 아이소 컷팅부 내에서는 변형부 아래에 있는 층들이 손상을 받지 않아 변형부 식각 이후의 하부 전극, 멤브레인 및 희생층 식각시에 아이소 컷팅부 내의 식각 스톱층이 손상되는 일이 없게 되므로, 식각 스톱층의 손상에 따른 절연과 관련된 문제점들이 없게 된다.

Claims (1)

1. 전기 접점 단자로서 작용하는 다수의 패드가 표면에 형성된 구동 기판상에 보호층(31), 식각 스톱층(32), 희생층(33), 멤브레인(34), 하부 전극(35), 변형부(36) 및 상부 전극(37)이 순차적으로 형성되어 있고 상기 하부 전극(35)을 전기적으로 분리하는 아이소 컷팅부가 형성되어 있는 광로 조절 장치를 제조하되, 상기 상부 전극(37), 변형부(36), 하부 전극(35) 및 멤브레인(34)을 제각기의 사전설정된 패턴으로 식각하여 노출된 상기 희생층(33)을 식각 제거하는 것에 의해 픽셀 단위의 액츄에이터를 가진 광로 조절 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 변형부(36)를 사전설정된 패턴으로 식각하는 단계는, 건식 식각 공정을 주 공정으로 사용해서, 상기 하부 전극(35)상의 상기 변형부(36)를 상기 사전설정된 변형부 패턴으로 대부분의 두께에 걸쳐 식각하는 단계와, 습식 식각 공정을 마무리 공정으로 사용해서, 상기 하부 전극(35)상에 잔존하는 변형부(36)를 상기 사전설정된 변형부 패턴으로 상기 하부 전극(35)이 노출될 때까지 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 제조 방법.