KR100209400B1 - 광로조절장치의 제조방법 - Google Patents

광로조절장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 제1기판의 상부에 반사막, 변형부, 신호전극, 멤브레인 및 희생막을 순차적으로 적층하는 공정과, 상기 희생막을 패터닝하여 상기 멤브레인의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 노출된 멤브레인의 상부 및 희생막의 상부에 다결정실리콘을 도포하는 공정과, 상기 희생막의 패터닝된 부분에 형성된 다결정실리콘 및 멤브레인에 개구를 형성하여 상기 신호전극의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 개구의 내부에 상기 신호전극과 전기적으로 접속되는 플러그를 형성하는 공정과, 상기 다결정실리콘의 표면에 트랜지스터를 매트릭스 형태로 형성하고 이 트랜지스터와 상기 플러그를 전기적으로 연결하도록 금속배선을 형성하는 공정과, 상기 트랜지스터들이 형성된 다결정실리콘을 제2기판에 부착하는 공정과, 상기 제1기판을 식각으로 제거하여 반사막을 노출시키는 공정과, 상기 반사막으로부터 상기 멤브레인까지 상기 희생막이 노출되게 일측단이 상기 다결정실리콘의 일측판과 일치되도록 제거하여 화소를 분리하는 공정과, 상기 희생막을 제거하는 공정을 구비한다. 따라서, 제1기판상에 변형부를 형성하고 소결한 후 다결정실리콘에 트랜지스터들 및 금속배선을 형성하고 제2기판 상에 부착시키므로 변형부의 소결에 따른 고온공정에 의해 발생되는 트랜지스터 및 금속배선의 열화를 방지할 수 있다.

Description

광로조절장치의 제조방법
제1도(a) 내지(c)는 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조공정도.
제2도(a) 내지(d)는 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 제1기판 35 : 반사막(바이어스 전극)
37 : 변형부 39 : 신호전극
41 : 멤브레인 43 : 희생막
45 : 지지부 47 : 플러그
49 : 트랜지스터 50 : 금속배선
51 : 제2기판 53 : 접착제
본 발명은 투사형 화상표시장치에 이용되는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 지지부(Cantilever) 제조시 고온공정으로 인한 구동기판의 손상을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법에 관한 것이다.
화상표시장치는 표시방식에 따라 직시형 화상표시장치와 투사형 화상표시장치로 구분된다. 직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질이 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증가와, 가격이 비싸지는 문제점이 있어 대화면을 구현하는데 한계가 있다.
투사형 화상표시장치는 대화면 액정표시창치(Liquid Crystal Display: 이하 'LCD' 라 칭함)등이 있는 데, 이러한 대화면 LCD는 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한, LCD는 평광판에 의한 광의 손실이 크고, LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는 데 한계가 있으므로 황의 효율이 매우 낮다.
이러한, LCD의 단점을 보완하고자 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array: 이하 'AMA' 라 칭함)를 이용한 투사형 화상표시장치가 개발되었다.
AMA를 이용한 투사형 화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M ×1 어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M ×1개의 광속들을 선주차시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M ×N개의 광속들을 투사시켜 M ×N 화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.
제1도(a) 내지(c)는 종래 기술에 따른 광로조절장치의 제조공정도이다.
제1도(a)를 참조하면, 트랜지스터들(도시되지 않음)이 매트릭스 형태로 내장되고, 상부에 트랜지스터들과 전기적으로 연결된 패드(13)들을 갖는 구동기판(11)의 표면에 희생막(15)을 형성한다. 그리고, 소정부분의 희생막(15)을 통상의 포토리쏘그래피(photolithography) 방법으로 제거하여 패드(13)들과 주위의 구동기판(11)을 노출시킨다. 그 다음, 상술한 구조의 전 표면에 규화물을 형성한 후 포토리쏘그래피 방법에 의해 희생막(15) 상부에 침적된 것을 제거하여 지지부(17)들을 구동기판(11)의 노출된 부분에 패드(13)들을 에워싸도록 형성한다.
제1도(b)를 참조하면, 상기 지지부(17)들과 희생막(15)의 상부에 멤브레인을 형성한다. 상기 멤브레인(19)은 상기 지지부(17) 들을 이루는 물질과 동일한 물질로 형성한다. 그 다음, 패드(13)들 상부 소정부분의 멤브레인(19)들의 지지부(17)들을 제거하여 홈들을 형성한다. 그리고, 홈들 내부에 전도성금속을 채워 패드(13)들과 전기적으로 연결되는 플러그(plug:21)들을 형성한다. 계속해서, 멤브레인(19)의 표면에 신호전극(23)을 전기적으로 연결되도록 형성하여 플러그(21)들에 의해 패드(13)들과 신호전극(23)을 전기적으로 연결시킨다.
제1도(C)를 참조하면, 신호전극(23)의 표면에 변형부(25) 및 반사막(27)을 순차적으로 도포한다. 상기에서 변형부(25)는 압전 세라믹이나, 또는, 전왜세라믹을 도포한 후, 600-800℃정도의 온도로 소결(sintering)함으로써 형성된다. 상기에서 변형부(25)가 얇게 형성되므로 별도의 분극을 하지 않고도 구동시 인가되는 화상신호에 의해 분극된다. 반사막(27)은 바이어스 전극으로도 사용되어 별도의 바이어스전극을 형성하지 않는다. 그 다음, 반사막(27)부터 멤브레인(19)까지 희생막(15)이 노출되도록 소정부분을 포토리쏘그래피 방법으로 형상을 만들고, 건식 식각 방법으로 제거하여 액츄에이터들을 분리한다. 그리고, 상기 희생막(15)을 습식 식각 방법으로 제거한다.
상술한 바와 같이 구동기판 표면의 소정 부분에 지지부들을, 나머지 부분에 희생막을 형성하고 지지부들과 희생막의 상부에 별도의 분극을 하지 않은 변형부를 형성한 후 패드들의 상부가 노출되도록 홈들을 형성하고 플러그를 형성한다. 그리고, 상술한 구조의 전표면에 신호전극, 변형부, 바이어스 전극 및 반사막을 박막 공정으로 형성한 후 희생막들이 노출되도록 반사막부터 멤브레인까지 제거하여 액츄에이터들을 분리하고 희생막을 제거한다.
그러나, 상술한 종래의 광로조절장치의 제조방법은 지지부 및 변형부를 고온공정에 의해 형성하므로 구동기판의 배선이 열화되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 지지부 및 변형부 제조시 고온공정으로 인한 구동기판의 손상을 방지할 수 있는 광로조절장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광로조절장치의 제조방법은, 제1기판의 상부에 반사막, 변형부, 신호전극, 멤브레인 및 희생막을 순차적으로 적층하는 공정과, 상기 희생막을 패터닝하여 상기 멤브레인의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 노출된 멤브레인의 상부 및 희생막의 상부에 다결정실리콘을 도포하는 공정과, 상기 희생막의 패터닝된 부분에 형성된 다결정실리콘 및 멤브레인에 개구를 형성하여 상기 신호전극의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 개구의 내부에 상기 신호전극과 전기적으로 접속되는 플러그를 형성하는 공정과, 상기 다결정실리콘의 표면에 트랜지스터를 매트릭스 형태로 형성하고 이 트랜지스터와 상기 플러그를 전기적으로 연결하도록 금속배선을 형성하는 공정과, 상기 트랜지스터들이 형성된 다결정실리콘을 제2기판에 부착하는 공정과, 상기 제1기판을 식각으로 제거하여 반사막을 노출시키는 공정과, 상기 반사막으로부터 상기 멤브레인까지 상기 희생막이 노출되게 일측단이 상기 다결정실리콘의 일측단과 일치되도록 제거하여 화소를 분리하는 공정과, 상기 희생막을 제거하는 공정을 구비한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도(a) 내지(d)는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광로조절장치의 제조공정도이다.
제2도(a)를 참조하면, 실리콘웨이퍼로 이루어진 제1기판(31)의 상부에 반사막(35), 변형부(37), 신호전극(39), 멤브레인(41) 및 희생막(43)을 순차적으로 도포한다. 상기에서 반사막(35)을 은(Ag) 또는 백금 등의 반사특성 및 전기전도도가 좋은 물질을 스퍼터링(sputtering) 또는 진공증착등의 방법에 의해 500∼1000Å 정도의 두께로 형성한다. 상기에서 반사막(35)은 전기전도도가 양호하므로 바이어스전극으로도 이용된다. 또한, 변형부(37)를 BaTiO3, PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PZLT(Pb, La)(Zr, Ti)O3)등의 압전세라믹이나, 또는, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜세라믹을 Sol-Gel법, 스퍼터링 또는 CVD법 등에 의해 0.7~2㎛ 정도의 두께로 도포한 후 600-800℃로 소결하여 형성한다. 상기에서, 변형부(37)가 매우 얇게 형성되므로 이 변형부(37)가 압전세라믹으로 형성되어도 별도의 분극을 하지 않고 구동시 인가되는 화상신호에 의해 분극되도록 한다. 신호전극(39)은 변형부(37) 표면에 백금(Pt) 또는 백금/티타늄(Pt/Ti) 등을 진공증착 또는 스퍼터링 등에 의해 500∼2000Å 정도의 두께로 도포하여 형성된다. 멤브레인(41)은 탄화실리콘, 질화실리콘(Si3N4) 또는 산화실리콘(SiO2)으로 형성된다. 그리고, 희생막(43)을 Mo, C., Fe 또는 Al 등의 금속물질이나, PSG(Phospho-Silicate Glass)으로 1∼2㎛ 정도 두께로 형성하는데, 금속물질로 형성할 때는 진공증착 또는 스퍼터링법으로 형성한다.
제2도(b)를 참조하면, 상기 희생막(43)의 소정 부분을 통상의 포토리쏘그래피(photolisography) 방법을 이용하여 형상(pattern)을 만들고 건식 식각으로 제거하여 멤브레인(41)을 노출시키고, 전 표면에 다결정실리콘(45)을 화학기상침적법(Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 0.4~1㎛ 정도의 두께로 두껍게 형성한다.
계속해서, 소정 부분의 다결정실리콘(45)과 멤브레인(41)을 제거하여 신호전극(39)이 노출되도록 구멍을 형성한다. 그리고, 구멍내부에 텅스텐(W) 또는 티타늄(Ti) 등의 도전성 물질을 채워 신호전극(39)과 접촉되는 플러그(plug : 47)를 형성한다. 상기에서 홈에 도전성 물질을 채울 때 다결정실리콘(45) 및 희생막(41)의 표면에도 침적되는 데, 인접하는 화소들(도시되지 않음)이 단락되는 것을 방지하기 위해 이를 남기지 않고 에치백(Etch Back)하여 다결정실리콘(45)의 표면이 재도출될 때까지 침적물을 제거한다.
제2도(c)를 참조하면, 상기 다결정실리콘(45)의 표면에 트랜지스터(49)를 매트릭스 형태로 형성한다. 상기에서 트랜지스터(49)는 통상의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 또는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터로 이루어지며, 이 트랜지스터(49)의 드레인전극(도시되지 않음)을 알루미늄 등의 도전성 금속으로 금속배선(50)을 형성하여 플러그(47)와 접촉시킨다.
상기에서, 변형부(37)를 소결한 후에 트랜지스터(49)와 금속배선(50)을 형성하므로 고열에 의해 금속배선(50)이 녹거나 트랜지스터(49)가 열화되는 것을 방지할 수 있다.
제2도(d)를 참조하면, 트랜지스터(49)가 형성된 다결정실리콘(45)의 표면에 비전도성접착제(53)를 이용하여 제2기판(51)을 부착시킨다. 상기 제2기판(51)은 유리 또는 알루미나 등의 절연물질로 이루어져 트랜지스터(49)가 접촉되어도 단락되는 것을 방지한다. 그리고, 수산화칼륨(KOH) 등의 에칭용액으로 제1기판(31)을 식각 방법으로 제거하여 반사막(35)을 노출한다. 그 다음, 반사막(30)으로부터 멤브레인(41)까지 희생막(43)이 노출되도록 건식식각으로 포토리쏘그래피 방법에 의해 패터닝(patterning)하고 건식시각으로 화소들을 한정한다. 계속해서, 상기 희생막(43)을 습식 식각방법으로 제거한다.
따라서, 본 발명은 제1기판 상에 변형부를 형성하고 소결한 후 다결정실리콘에 트랜지스터들 및 금속배선을 형성하고 제2기판상에 부착시키므로 변형부의 소결에 따른 고온공정에 의해 발생되는 트랜지스터 및 금속배선의 열화를 방지할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 광로조절장치의 제조방법에 있어서, 제1기판의 상부에 반사막, 변형부, 신호전극, 멤브레인 및 희생막을 순차적으로 적층하는 공정과, 상기 희생막을 패터닝하여 상기 멤브레인의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 노출된 멤브레인의 상부 및 희생막의 상부에 다결정실리콘을 도포하는 공정과, 상기 희생막의 패터닝된 부분에 형성된 다결정실리콘 및 멤브레인에 개구를 형성하여 상기 신호전극의 일부를 노출시키는 공정과, 상기 개구의 내부에 상기 신호전극과 전기적으로 접속되는 플러그를 형성하는 공정과, 상기 다결정실리콘의 표면에 트랜지스터를 매트릭스 형태로 형성하고 이 트랜지스터와 상기 플러그를 전기적으로 연결하도록 금속배선을 형성하는 공정과, 상기 트랜지스터들이 형성된 다결정실리콘을 제2기판에 부착하는 공정과, 상기 제1기판을 식각으로 제거하여 반사막을 노출시키는 공정과, 상기 반사막으로부터 상기 멤브레인까지 상기 희생막이 노출되게 일측단이 상기 다결정실리콘의 일측단과 일치되도록 제거하여 화소를 분리하는 공정과, 상기 희생막을 제거하는 공정을 구비하는 광로조절장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1기판을 실리콘웨이퍼로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1기판을 수산화 칼륨의 수용액으로 제거하는 광로조절장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트랜지스터를 박막트랜지스터 또는 모스트랜지스터로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2기판을 유리 또는 알루미나 기판으로 형성하는 광로조절장치의 제조방법.
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