KR100209427B1 - 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 열 확산 및 응력에 의한 막간 박리 및 디펙트 형성을 방지하여 누설 전류를 방지하기 위하여, 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조시 각층별로 응력을 풀어주고, 질화 티타늄(TiN)으로 컨택트 메탈의 확산 장벽층을 형성하며, 컨택트 메탈 및 플러그 메탈을 고융점 메탈로 형성함으로써, 상기 박막형 광로 조절 장치의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

본 발명은 투사형 화상 표시 장치로 사용되는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막형 광로 조절 장치의 복수개의 층 사이에 일어나는 응력(Stress)을 각 층별로 풀어주어(Release)시켜, 응력에 의한 각 층간의 박리 현상 및 결함(Defect)의 발생방지함으로써, 누설 전류(Leakage Current)를 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화상 표시 장치는 표시 방법에 따라, 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상 표시 장치로 구분된다.

직시형 화상 표시 장치는 CRT(Cathode Ray Tube; 이하, 'CRT'라고 칭함.)등이 있는데, 이러한 CRT 화상 표시 장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는 데 한계가 있다.

투사형 화상 표시 장치는 대화면 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다.

그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광의 손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막 트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과 면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.

따라서, 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays : 이하 'AMA'라 칭함)를 이용한 투사형 화상 표시 장치가 개발되었다.

AMA를 이용한 투사형 화상 표시 장치는 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 전왜 세라믹으로 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×1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울들이 M×N 어레이로 배열되고 있다. 따라서, 1차원 AMA를 이용한 투사형 화상 표시 장치는 주사거울을 이용하여 M×1개 광속들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형 화상 표시 장치는 M×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 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(Ceramic Wafer)를 구동 기판에 실장한 후 쏘잉(Sawing)등으로 가공하고 거울을 실장한다. 그러나, 벌크형 액츄에이터는 액츄에이터들을 쏘잉에 의해 분리하여야 하므로 긴 공정시간이 필요하며, 또한, 변형부의 응답 속도가 느린 문제점이 있었다. 따라서, 반도체 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 액츄에이터가 개발되었다.

한편, 종래의 일반적인 박막형 광로 조절 장치는 제1도에 도시된 바와 같고, 동도에 도시된 바와 같이, 종래의 박막형 광로 조절 장치는 능동 소자가 매트릭스 형태로 형성된 실리콘 기판(110), 능동 소자가 외부로부터 물리적, 화학적 손상을 입는 것을 방지하기 위한 패시베이션층(120) 및 상기 패시베이션층(110)이 이후의 식각 공정에 의해 손상되는 것을 방지하기 위한 식각 스톱층(120)을 구비한 구동 기판(100)과, 멤브레인(210), 하부 전극(220), 변형부(230), 상부 전극(240)이 소정 형상으로 적층되어 상기 구동 기판(100)에 칸틸레버 구조를 이루며 형성되어 있는 액츄에이터(200)로 이루어져 있다.

또한, 일반적인 광로 조절 장치에 있어서, 상기 박막형 액츄에이터를 구동시키기 위한 구동 기판은, 제1도에 도시되어 있는 바와 같은 MOS 트랜지스터 등의 능동 소자가 매트릭스 구조로 형성되어 있으며, 상기 능동 소자에는 실리콘 기판(110)상에 이온 주입 공정에 의하여 드레인 영역과 소오스 영역의 2개 확산층(140)이 형성되어 있고, 상기 2개의 확산층(140)상에는 산화물로 이루어진 게이트 산화막(150)에 의하여 절연괴고 다결정 실리콘으로 이루어진 게이트 전극(160)이 형성되어 있다.

한편, 상기 2개의 확산층(140)상에는 드레인 전극 및 소오스용 전극으로 각각 작용하는 컨택트 메탈(105)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 컨택트 메탈(105)은 저온에서 생성된 절연층(Low Temperature Oxide)(130)에 의하여 상기 게이트 전극(160)과 절연되어 있다.

또한, 이후 공정에 의하여 형성되는 하부 전극(220)과 능동 소자를 전기적으로 도통시켜 신호 전극으로 작동할 수 있도록, 상기 컨택트 메탈(105)과 하부 전극(220)사이에 도전성을 갖는 물질로 플러그 컨택(205)이 형성되어 있다.

한편, 종래에는 상기 능동 소자를 구비한 구동 기판(100)의 상부에 박막형 액츄에이터(200)를 형성함에 있어서, 박막형 광로 조절 장치를 형성하는 공정중 멤브레인(210)이나 변형부(230)를 제조하는 고온 공정에서 상기 컨택트 메탈(170)의 조성 물질이 게이트 영역 및 소오스 영역으로 작용하는 상기 확산층(140)을 관통하여 상기 실리콘 기판(110)으로 확산되고, 그에 따라 상기 컨택트 메탈(170)과 실리콘 기판(110) 사이에 전기적 쇼크 현상 또는 누설 전류가 발생되며 또한 상기 확산층(140)의 도펀트가 상기 컨택트 메탈(170)로 확산되는 스파이킹 현상이 발생되는 것을 방지시키기 위하여 고융점 메탈(High Melting Poing Metal)을 사용하여 상기 컨택트 메탈(170) 및 플러그 메탈(205)을 제조하였다.

그러나, 종래에 있어서, 구동 기판 및 액츄에이터를 이루는 복수개의 층사이의 응력 및 열 확산에 의한 누설 전류가 여전히 남아 있어, 상기 컨택트 메탈(170) 및 플러그 메탈(205)을 고융점 메탈로 제조하는 것만으로는 상기와 같은 누설 전류를 충분히 방지할 수 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 각 층(Layer)별로 응력을 풀어주고, 컨택트 메탈의 확산 장벽층(Barrier Layer)을 질화층으로 형성함으로써, 구동 기판의 확산층과 컨택트 메탈층 사이의 상호 확산을 억제하고, 스트레스에 의한 막간 박리, 디펙트(Degect) 형성 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 누설전류를 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 매트릭스 구조로 형성된 능동 소자를 구비한 구동 기판 및 상기 구동 기판의 상부에 복수개의 층으로 이루어진 소정 형상의 액츄에이터로 구성된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 일반적인 모스(MOS) 제조 공정에 의해 능동 소자가 매트릭스 구조로 형성된 실리콘 기판을 준비하는 단계와, 상기 능동 소자의 필드 산화막 및 필드 산화막의 패터닝으로 노출되어 있는 확산층의 상부에 전기적으로 연결되는 컨택트 메탈을 형성하는 공정과, 상기 컨택트 메탈의 응력을 풀어주는 공정과, 상기 컨택트 메탈 및 저온 산화막의 상부에 패시베이션층, 식각 스톱층을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 식각 스톱층의 상부에 소정 두께의 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층을 소정 형상으로 패터닝하는 공정과, 상기 희생층 및 희생층의 패터닝으로 노출된 식각 스톱층의 상부에 소정 두께의 질화물을 적층하여 멤브레인을 형성하는 공정과, 상기 멤브레인의 응력을 풀어주기 위해 열처리하는 공정과, 상기 멤브레인, 식각 스톱층, 패시베이션층을 관통하여 컨택트 메탈을 노출시키는 비아홀을 형성하는 공정과, 상기 비아홀에 전기 전도성을 가진 금속을 장착하여 플러그 메탈을 형성하는 공정과, 상기 플러그 메탈의 응력을 풀어주기 위해 열처리하는 공정과, 상기 플러그 메탈 및 멤브레인의 상부에 하부 전극, 변형부, 상부 전극을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 상부 전극, 변형부, 하부 전극, 멤브레인을 픽셀 단위로 순차적으로 식각하는 공정과, 상기 픽셀 단위로 형성된 복수개의 층의 전면에 식각 보호층을 도포하는 공정과, 상기 희생층을 제거하여 상기 복수개의 층으로 이루어진 액츄에이터를 캔틸레버 구조로 형성하는 공정과, 상기 식각 보호층을 제거하는 공정으로 이루어진 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.

제1도는 종래 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 액츄에이터 및 구동 기판을 도시한 단면도.

제2a도 내지 2k도는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 실리콘 기판 112 : 희생 산화막

114 : 실리콘 질화막 120 : 필드 산화막

130 : 저온 산화막 140 : 확산층

150 : 게이트 산화막 160 : 게이트 전극

170 : 컨택트 메탈 172 : 접착층

174 : 확산 장벽층 176 : 금속층

180 : 패시베이션층 190 : 식각 스톱층

205 : 플러그 메탈 210 : 멤브레인

220 : 하부 전극 230 : 변형부

240 : 상부 전극 100 : 구동기판

200 : 액츄에이터

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같으며, 종래와 같은 구성 부재에는 종래와 동일한 도면 번호를 사용한다.

제2a도 내지 제2k도는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법은 먼저, 제2a도를 참조하면, 일반적인 MOS 공정에 의해 게이트(Gate), 소오스(Source), 드레인(Drain) 전극을 구비한 능동 소자가 매트릭스(Matrix) 구조로 형성되어 있는 실리콘 기판을 준비한다.

한편, 상기 능동 소자의 소오스 전극과, 드레인 전극으로 작용하는 확산층(140)상에 스퍼터링 증착 공정에 의하여 티타늄(Ti)과 같은 금속을 약 250Å 이하의 소정 두께로 증착시켜서 제2b도에 도시된 바와 같이, 접착층(172)을 형성시키며, 이후, 상기 접착층(172)의 응력을 풀어주기 위해 상기 접착층(172)을 급가열 공정(Rapidly Tthemal Annealing) 등의 열처리를 가하고, 잔류하는 티타늄(Ti)은 습식 식각으로 제거하며, 이때, 상기 급가열 공정은 850-950℃의 온도 범위에서 실시한다.

또한, 상기 접착층(172)의 상부에 고온 공정시 실리콘(Si)이 플러그 메탈(205)쪽으로 확산하는 것을 방지하기 위해 질화 티타늄(TiN)을 스퍼터링(Sputtering) 공정에 의해 소정 두께로 적층함으로써 제2b도에 도시된 바와 같이 확산 장벽층(174)을 형성시키며, 상기 확산 장벽층(174)의 응력을 풀어주기 위해 550∼650℃의 온도 범위에서 열처리 공정을 가하며, 본 발명에서는 퍼니스 어닐(Furnace Anneal) 공정으로 열처리를 해준다.

이후, 상기 확산 장벽층(174)의 상부에 팅스텐(W)과 같은 금속을 스퍼터링 증착 공정에 의하여 소정 두께로 증착시켜 금속층(176)을 형성함으로써, 제2b도에 도시된 바와 같이 컨택트 메탈층(170)을 형성한다.

이때, 상기 컨택트 메탈(170)은 상기 실리콘 기판(110)에 형성된 확산층(140)과 전기적으로 도통되어 있으며 이에 의해서 소오스용 전극(S) 및 드레인용 전극(D)이 형성된다.

이후, 상기 실리콘 기판(110)상에 매트릭스 구조로 형성된 MOS와 같은 트랜지스터로 이루어진 복수개의 능동 소자가 이 후에 수행되는 증착 공정의 고온 분위기하에서 외부로부터 화학적 또는 물리적 손상을 받는 것을 방지시키기 위하여, 화학 기상 증착 공정에 의하여 절연 물질을 상기 실리콘 기판(110)상에 소정 두께로 도포시킴으로써, 제2c도에 도시된 바와 같이, 상기 능동 소자를 보호하기 위한 패시베이션층(180)을 형성시킨다.

여기에서, 상기 절연 물질은 상기 실리콘 기판(110)상에 형성된 복수개의 능동 소자(도시 생략된)가 상호간에 전기적으로 도통되는 것을 방지시키기 위한 절연 특성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 상기 능동 소자의 표면 보호(Passivation) 특성을 나타내는 것이 바람직하며 이러한 특성 요구를 만족시키기 위하여 사용되는 절연 물질은 고온에서 양호한 유동 특성을 나타내는 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG; Phosphosilicate Glass) 또는 BPSG(Borophosphosilicate Glass)로 구성되고 이러한 절연 물질을 증착시키기 위한 증착 공정은 저압 화학 기상 증착 공정(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: 이하, LPCVD라 칭함)으로 이루어진다.

또한, 상기 패시베이션층의 밀도를 높이기 위하여, 800∼1000℃의 온도 범위에서 급가열(RTA) 공정과 같은 열처리를 해준다.

한편, 이후의 공정에 의해 복수개의 층들로 형성된 액츄에이터(200)를 캔틸레버 구조로 형성시키기 위한 식각 공정에 의해서 상기 패시베이션층(180)이 식각 용액 예를 들면 불산(HF) 용액에 노출되어 화학적 손상을 입는 것을 방지시킬 수 있도록 상기 패시베이션층(180)상에 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 양호한 절연 물질을 저압증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써, 제2c도에 도시된 바와 같이 식각 스톱층(190)을 형성시킨다.

여기에서, 상기 식각 스톱층(130)을 구성하는 절연 물질은 절연 특성이 양호할 뿐만 아니라 상기된 바와 같이 식각 용액 특히 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 우수한 실리콘 질화물(Si₃N₄) 조성으로 이루어지며 상기 증착 공정은 화학 기상 증착 공정(CVD) 특히 저압 화학 기상 증착 공정(LPCVD) 또는 플라즈마 화학 기상 증착 공정(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의하여 수행된다.

이후, 상기 식각 스톱층(130)의 상부에 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG) 또는 다결정 실리콘을 물리 기상 증착 공정(PVD) 또는 화학 기상 증착 공정(CVD)에 의하여 소정 두께로 적층시킴으로써, 제2d도에 도시된 바와 같이 희생층(Sacrificial Layer)(250)을 형성시킨 후 미세 패턴 형성 공정에 의하여 상기 희생층(도시 생략된)을 소정 선폭 크기의 패턴을 구비한 소정 형상으로 형성시키며, 그 결과 상기 희생층(250)의 패턴을 통하여 노출되는 상기 구동 기판(100)의 일부는 액츄에이터(200)의 지지부 및 브리지를 형성시키기 위한 장소로 제공된다.

상기된 바와 같이 소정 패턴의 선폭 크기를 갖는 소정 형상의 희생층(250) 및 상기 희생층(250)의 패턴을 통하여 노출된 상기 식각 스톱층(130)상에 절연 특성이 양호할 뿐만 아니라 불산(HF) 용액과 같은 식각 용액에 대한 내성이 양호한 절연 물질을 화학 기상 증착 공정(CVD)에 의하여 소정 두께로 증착시켜서 제2e도에 도시된 바와 같이 멤브레인(210)을 형성시킨다. 이때, 상기 멤브레인(210)을 구성하는 절연 물질은 캔틸레버 구조를 갖는 액츄에이터(200)의 구동부가 반복적으로 틸팅될 때 피로 응력에 의한 취성을 견딜 수 있도록 내성이 우수한 금속 또는 실리콘 질화물(SiN_x)로 이루어진다.

또한, 상기 멤브레인(210)의 응력을 풀어주기 위해 850∼950℃의 온도 범위에서 1∼2분 동반 급가열(RTA) 공정등으로 열처리한다.

이후, 상기 멤브레인(210), 식각 스톱층(130), 패시베이션층(120)의 일부를 이방성 식각 특성이 양호한 반응성 이온 식각(Reaction lout Etch: 이하, RIE라 칭함)으로 순차적으로 식각하여 제2e도에 도시된 바와 같이 컨택트 메탈(170)의 표면을 노출시키는 소정 형상의 비아홀(Via Hole)을 형성한후, 상기 멤브레인(210)에서 부터 컨택트 메탈(170)까지 관통된 비아홀에 도전성을 갖는 텅스텐(W), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 또는 탄탈륨(Ta)과 같은 금속을 스퍼터링 공정으로 장착하여 플러그 메탈(205)을 형성하며, 이 플러그 메탈(205)에 의해 이후 공정에 의해 형성될 하부 전극(220)과 컨택트 메탈(170)은 전기적으로 도통된다.

이후, 제2g도를 참조하면, 상기 멤브레인(210)상에 백금(Pt) 또는 탄탈륨(Ta)과 같이 양호한 도전 특성을 나타내는 도전성 금속을 스퍼터링 증착 공정과 같은 진공 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시켜서 하부 전극(220)을 형성시키며 이러한 하부 전극(220)은 상기된 바와 같이 멤브레인(210)으로부터 상기 구동 기판(100)의 컨택트 메탈(170)까지 연결된 플러그 메탈(205)에 의하여 구동 기판(100)내부에 내장된 복수개의 능동 소자와 전기적으로 연결되어 있으며 이러한 하부 전극(220)은 이 후의 식각 공정에 의하여 소정 형상으로 형성되고 신호 전극으로 작동하는 하부 전극(220)을 구성한다.

이때, 상기 하부 전극(220)의 일부 특히 소정 형상으로 형성되는 액츄에이터(200)의 브리지(도시 생략된)를 구성하는 상기 하부 전극(220)의 일부를 반응성 이온 식각 공정(RIE)과 같이 이방성 에칭 특성이 양호한 건식 식각 공정에 의하여 제거하여서 상기 복수개의 능동 소자를 통하여 하부 전극(220)에 유입되는 전기적 신호를 화소 단위로 분리시키기 위한 이소 컷팅부(도시 생략된)를 형성시킨다.

이후, 상기 이소 컷팅부(도시 생략된)를 통하여 노출되는 상기 멤브레인(210)의 일부 및 상기 하부 전극(220)상에 압전 특성을 나타내는 세라믹 재료를 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시켜서 변형부(230)를 형성시키며 이러한 변형부(230)를 구성하는 세라믹 재료는 BaTiO₃, Pb(Zr,Ti)O₃,(Pb,La)(Zr,Ti)O₃조성의 압전 세라믹 또는 Pb(Mg,Nb)O₃조성의 전왜 세라믹 등으로 이루어져 있고, 상기 증착 공정은 스퍼터링 증착 공정 또는 화학 기상 증착 공정 또는 졸-겔 공정에 의하여 형성된다.

상기된 바와 같이, 소정 두께로 적층되어 형성된 상기 변형부(230)는 고온 열처리 공정 특히 급가열 공정(RIE)에 의하여 열처리되며 그 결과 상기 변형부(230)를 구성하고 있는 세라믹 조성물의 결정 구조를 페로브스카이트(Perovskite)결정 구조로 형성시킴으로써 상기 변형부(230)는 압전 특성을 양호하게 나타낸다.

이후, 상기 변형부(230)의 상부에 물리 기상 증착 공정(PVD)에 의하여 전기 전도도 특성이 양호할 뿐만 아니라 반사 특성이 양호한 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속을 소정 두께로 증착시켜서 상부 전극(240)을 형성시키며 상기 상부 전극(240)은 소정 형상으로 형성된 액츄에이터(200)의 구동부(A)를 틸팅시키기 위한 공통 전극으로 작용할 뿐만 아니라 반사 특성을 갖는 반사면으로 작용한다.

이후, 제2h도에 도시된 바와 같이, 구동 기판(100)상에는 순차적으로 적층되어 있는 복수개의 층들을 순차적으로 식각하여 픽셀 단위의 액츄에이터(200)를 형성시키며, 그 결과 상기 희생층(250)의 일부가 노출된다.

상기된 바와 같이, 구동 기판(100)상에 적층된 복수개의 층들의 일부를 상기 액츄에이터(200)를 구성하는 소정 형상으로 형성시키기 위한 식각 공정은 이방성 식각 특성이 양호한 건식 식각 공정 예를 들면 반응성 이온 식각(RIE) 공정에 의하여 수행되며 이러한 반응성 이온 식각(RIE) 공정은 플라즈마하에서 CF₄또는 CHF₃등으로 구성된 에천트(etchant)의 에칭 작용에 의하여 수행된다.

한편, 상기된 바와 같이 소정 형상으로 형성된 상기 액츄에이터(200)를 캔틸레버 구조로 형성시키기 위하여 상기 구동 기판(100)상에 소정 형상으로 잔존하는 상기 희생층(250)을 식각 공정에 의하여 제거할 때 상기 액츄에이터(200)의 측면이 상기 식각 용액에 노출되어서 액츄에이터를 구성하는 복수개의 층들이 박리되는 것을 방지시키기 위하여 상기 액츄에이터(200)의 외부 표면상에 제2i도에 도시된 바와 같이 식각 보호막(260)을 형성시킨다.

이때, 상기 식각 보호막(260)은 상기 멤브레인(210)상에 형성된 노출 부위를 완전히 외부로부터 차단시킬 수 있도록 상기 액츄에이터(200)의 외부 표면상에 절연 물질을 소정 두께로 도포시킴으로서 형성되며 이러한 보호막을 구성하는 절연 물질은 식각 공정에 사용되는 식각액 특히 불산(HF) 용액에 대한 내식성이 양호한 포토레지스트(PR)로 이루어진다.

한편, 상기 액츄에이터(200)의 패턴을 통하여 노출된 상기 희생층(250)은 등방성 식각 특성이 양호하게 나타나는 식각 공정에 의하여 제2j도에 도시된 바와 같이 제거되지만, 상기 식각 스톱층(130)은 손상받지 않은 상태로 유지되어 있으므로 상기 패시베이션층(120)은 상기 능동 소자를 양호하게 보호하게 되며 상기 식각 공정에 사용되는 식각 용액은 상기 희생층을 구성하는 인이 함유된 실리콘 산화물(PSG)에 대한 식각 특성이 양호한 불산(HF) 용액으로 이루어져 있다.

이 후에, 제2k도에 도시된 바와 같이, 플라즈마 애슁(Plasma Ashing) 공정과 같은 공정에 의하여 상기 액츄에이터(200)의 상부 전극(240)상에 소정 두께로 잔존하는 상기 식각 보호막(260)을 부분적으로 제거하여서 상기 상부 전극(240)을 노출시켜 미러 어레이의 반사면으로 작동할 수 있게 한다.

따라서, 외부의 제어 시스템으로부터 구동 기판(100)에 내장되어 있는 능동 소자를 통하여 상기 액츄에이터(200)의 상두 전극(240)에 전기적 신호가 인가되면 상기 하부 전극(220)과 상기 상부 전극(240)사이에 소정 크기의 전위차가 발생되고 이러한 전위차 발생에 의해 상기 변형부(230)는 압전 변형을 나타내며 이에 의하여 복수개의 액츄에이터(200)가 개별적으로 구동하게 된다.

즉, 반사면으로 작용하는 상기 상부 전극(240)의 표면으로 입사된 광원의 백색광은 상기 액츄에이터(200)의 구동에 의하여 변경된 광로를 따라 반사되어서 도시되어 있지 않은 스크린상에 화상을 표시하게 된다.

본 발명에 따라, 각 층별로 응력을 풀어주고, 접착층의 상부에 미리 질화티타늄(TiN)으로 확산 장벽층을 형성함으로써, 열 확산 및 응력에 의한 막간 박리 및 디펙트 형성을 방지하여 누설 전류를 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치를 제조할 수 있다.

Claims (18)

1. 매트릭스 구조로 형성된 능동 소자를 구비한 구동 기판 및 상기 구동 기판의 상부에 복수개의 층으로 이루어진 소정 형상의 액츄에이터로 구성된 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 일반적인 모스(MOS) 제조 공정에 의해 능동 소자가 매트릭스 구조로 형성된 실리콘 기판을 준비하는 단계; 상기 능동 소자의 필드 산화막 및 필드 산화막의 패터닝으로 노출되어 있는 확산층의 상부에 전기적으로 연결되는 컨택트 메탈을 형성하는 공정; 상기 컨택트 메탈의 응력을 풀어주는 공정; 상기 컨택트 매탈 및 저온 산화막의 상부에 패시베이션층, 식각 스톱층을 순차적으로 형성하는 공정; 상기 식각 스톱층의 상부에 소정 두께의 희생층을 형성하는 공정; 상기 희생층을 소정 형상으로 패터닝하는 공정; 상기 희생층 및 희생층의 패터닝으로 노출된 식각 스톱층의 상부에 소정 두께의 질화물을 적층하여 멤브레인을 형성하는 공정; 상기 멤브레인의 응력을 풀어주기 위해 열처리 하는 공정; 상기 멤브레인, 식각 스톱층, 패시베이션층을 관통하여 컨택트 메탈을 노출시키는 비아홀을 형성하는 공정, 상기 비아홀에 전기 전도성을 가진 금속을 장착하여 플러그 메탈을 형성하는 공정; 상기 플러그 메탈 및 멤브레인의 상부에 하부 전극, 변형부, 상부 전극을 순차적으로 형성하는 공정; 상기 상부 전극, 변형부, 하부 전극, 멤브레인을 픽셀 단위로 순차적으로 식각하는 공정; 상기 픽셀단위로 형성된 복수개의 층의 전면에 식각 보호층을 도포하는 공정; 상기 희생층을 제거하여 상기 복수개의 층으로 이루어진 액츄에이터를 캔틸레버 구조로 형성하는 공정; 상기 식각 보호층을 제거하는 공정으로 이루어진 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 확산층은, 소오스 및 드레인 전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 컨택트 메탈은, 접착층, 확산 장벽층 및 금속층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 접착층은, 티타늄(Ti)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 접착층은, 스퍼터링 공정으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
6. 제3항 내지 5항중 어느 한항에 있어서, 상기 접착층은, 250Å 이하의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 접착층은, 급가열(RTA) 공정에 의해 응력을 풀어주는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 급가열 공정은, 850-950℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
9. 제3항에 있어서, 상기 확산 장벽층은, 질화티타늄(TiN)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
10. 제3항에 있어서, 상기 확산 장벽층은, 스퍼터링 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
11. 제3항, 9항, 10항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 확산 장벽층은, 퍼니스어닐 공정에 의해 응력을 풀어주는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 퍼니스 어닐 공정은, 550∼650℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 패시베이션층은, 그 밀도를 높이기 위하여 열처리하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 열처리 공정은, 급가열 공정인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 급가열 공정은, 800∼1000℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인은, 스트레스를 릴리이스 시키기 위해 열처리 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 열처리 공정은, 급가열 공정인 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 급가열 공정은, 850∼950℃의 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.