KR100248994B1 - Manufacturing method of tma - Google Patents

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Abstract

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. M×N 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스를 제공한다. 상기 액티브 매트릭스의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하게 지지층을 형성한다. 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성한 후, 그 위에 PZT로 이루어진 변형층 및 산화납(PbO)층을 순차적으로 형성한다. 열처리를 수행하여 상기 PZT 변형층을 상변이시킨 후 상기 산화납층을 제거한다. 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성함으로써, 액츄에이터를 형성한다. PZT 변형층을 덮고 있는 PbO층 내의 납(Pb)이 PZT층으로 확산되므로, PZT 변형층의 표면 및 내부에서 납(Pb)의 결핍을 방지하여 상기 PZT 변형층의 화학양론적 조성을 유지할 수 있으며, 높은 유전율 및 자발 분극(Ps) 값을 얻을 수 있다.Disclosed is a method of manufacturing a thin film type optical path control device. An active matrix with M × N transistors is provided. One side contacts the upper portion of the active matrix and the other side forms a support layer in parallel with the active matrix through the air gap. After forming a lower electrode on the support layer, a strained layer made of PZT and a lead oxide (PbO) layer are sequentially formed thereon. After performing a heat treatment to phase change the PZT strain layer, the lead oxide layer is removed. An actuator is formed by forming an upper electrode on the deformation layer. Since lead (Pb) in the PbO layer covering the PZT strain layer diffuses into the PZT layer, it is possible to maintain the stoichiometric composition of the PZT strain layer by preventing the lack of lead (Pb) on the surface and inside of the PZT strain layer. High permittivity and spontaneous polarization (Ps) values can be obtained.

Description

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법Manufacturing method of thin film type optical path control device

본 발명은 AMA(Actuated Mirror Array)를 이용한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3)로 이루어진 변형층을 갖는 액츄에이터에 있어서 상기 PZT층의 화학양론적(stoichiometric) 조성을 유지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control apparatus using AMA (Actuated Mirror Array), and more particularly, to an actuator having a strained layer made of PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ). The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control device capable of maintaining a stoichiometric composition.

광학 에너지(optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 광로 조절 장치 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(projection-type image display device)로 구분된다.Optical path control devices or spatial light modulators for projecting optical energy onto a screen may be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. Typically, such devices are classified into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다. 투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), DMD(Deformable Mirror Device) 및 AMA를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is. Projection type image display apparatuses include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an AMA. Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다. 따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 및 AMA와 같은 광 변조기가 개발되었다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality. Therefore, optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the above problems.

DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다. AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율(10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.Although DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, the hinge structure employed in the DMD not only causes serious fatigue problems, but also requires a very complicated and expensive driving circuit. In the AMA, each of the mirrors installed therein reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a bright and clear image.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3) 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric picture signal and the bias signal. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Accordingly, the inclined mirrors reflect light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as actuators for driving the respective mirrors. The actuator may also be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 광로 조절 장치는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다.These AMA devices are largely divided into bulk type and thin film type. The bulk optical path control device is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk optical path adjusting device is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is embedded, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, the bulk optical path control device requires very high precision in design and manufacturing, and has a disadvantage in that the response of the strained layer is slow.

이에 따라, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다. 상기 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1996년 9월 24일 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허 출원 제96-42197호(발명의 명칭: 멤브레인의 스트레스를 조절할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다.Accordingly, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. The thin film type optical path control device is disclosed in Korean Patent Application No. 96-42197 (name of the invention: a method of manufacturing a thin film type optical path control device that can control the stress of the membrane) filed by the applicant of the Korean Patent Office on September 24, 1996. It is.

도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 단면도를 도시한 것이다.Figure 1 shows a cross-sectional view of the thin film type optical path control device described in the preceding application.

도 1을 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1) 및 액츄에이터(60)를 포함한다. 그 내부에 M×N(M, N은 정수) 개의 모스(Metal Oxide Semiconductor : MOS) 트랜지스터가 내장되고 일측 표면에 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)는, 상기 액티브 매트릭스(1) 및 드레인 패드(5)의 상부에 적층된 보호층(10)과 보호층(10)의 상부에 적층된 식각 방지층(15)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the thin film type optical path adjusting device includes an active matrix 1 and an actuator 60. An active matrix 1 having M × N (M, N is an integer) MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors and a drain pad 5 formed on one surface thereof includes the active matrix 1 and The protective layer 10 may be stacked on the drain pad 5, and the etch stop layer 15 may be stacked on the protective layer 10.

상기 액츄에이터(60)는, 상기 식각 방지층(15) 중에서 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(25)을 개재하여 상기 식각 방지층(15)과 평행하도록 적층된 멤브레인(30), 멤브레인(30)의 상부에 적층된 하부 전극(35), 하부 전극(35)의 상부에 적층된 변형층(40), 변형층(40)의 상부에 적층된 상부 전극(45), 그리고 상기 변형층(40)의 일측으로부터 변형층(40), 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15) 및 보호층(10)을 통하여 상기 드레인 패드(5)까지 수직하게 형성된 비어 홀(50) 내에 하부 전극(35)과 드레인 패드(5)가 서로 전기적으로 연결되도록 형성된 비어 컨택(55)을 포함한다.The actuator 60 may be stacked such that one side of the actuator 60 is in contact with a portion of the etch stop layer 15 in which the drain pad 5 is formed, and the other side thereof is parallel to the etch stop layer 15 via the air gap 25. Membrane 30, lower electrode 35 stacked on top of membrane 30, strained layer 40 stacked on top of lower electrode 35, upper electrode stacked on top of strained layer 40 ( 45, and from one side of the strained layer 40 to the drain pad 5 through the strained layer 40, the lower electrode 35, the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer 10. The via contact 50 may include a via contact 55 formed to electrically connect the lower electrode 35 and the drain pad 5 to each other in a vertically formed via hole 50.

상기 상부 전극(45)의 일부에는 스트라이프(46)가 형성된다. 상기 스트라이프(46)는 상부 전극(45)을 균일하게 작동시켜 광원으로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지한다.A stripe 46 is formed on a portion of the upper electrode 45. The stripe 46 operates the upper electrode 45 uniformly to prevent diffuse reflection of light incident from the light source.

이하, 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도 2a 내지 2d를 참조하여 설명한다. 도 2a 내지 도 2d에 있어서, 도 1과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film type optical path control device will be described with reference to FIGS. 2A to 2D. 2A to 2D, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

도 2a를 참조하면, n형으로 도핑된 실리콘으로 이루어지며 M×N(M, N은 정수) 개의 P-MOS 트랜지스터가 내장되고 그 일측 상부에 드레인 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1) 상에 인 실리케이트 유리(Phosphor-Silicate Glass : PSG)로 구성된 보호층(10)을 형성한다. 보호층(10)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 방법을 이용하여 1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 보호층(10)은 후속 공정으로부터 액티브 매트릭스(1)를 보호한다.Referring to FIG. 2A, an active matrix 1 formed of n-type doped silicon and including M × N (M, N is an integer) P-MOS transistors and a drain pad 5 formed on one side thereof is formed. A protective layer 10 made of Phosphor-Silicate Glass (PSG) is formed. The protective layer 10 is formed to have a thickness of about 1.0 μm by using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 10 protects the active matrix 1 from subsequent processes.

상기 보호층(10) 상에는 질화물로 이루어진 식각 방지층(15)이 형성된다. 식각 방지층(15)은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD : LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상기 식각 방지층(15)은 후속하는 식각 공정 동안에 보호층(19) 및 액티브 매트릭스(1)가 식각되는 것을 방지한다.An etch stop layer 15 made of nitride is formed on the protective layer 10. The etch stop layer 15 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 kPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 15 prevents the protective layer 19 and the active matrix 1 from being etched during the subsequent etching process.

상기 식각 방지층(15) 상에는 희생층(20)이 형성된다. 희생층(20)은 인(P)의 농도가 높은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD : APCVD) 방법을 이용하여 1.0∼3.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이 경우, 희생층(20)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(1)의 상부를 덮고 있으므로, 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(20)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin-On Glass : SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이어서, 상기 희생층(20) 중 그 아래에 드레인 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 식각하여 상기 식각 방지층(15)의 일부를 노출시킴으로써 액츄에이터(60)의 지지부를 만든다.The sacrificial layer 20 is formed on the etch stop layer 15. The sacrificial layer 20 is formed of phosphorous silicate glass (PSG) having a high concentration of phosphorus (PG) to have a thickness of about 1.0 to 3.0 μm using the Atmospheric Pressure Vapor Deposition (APCVD) method. do. In this case, since the sacrificial layer 20 covers the upper portion of the active matrix 1 in which the transistor is embedded, the surface flatness is very poor. Therefore, the surface of the sacrificial layer 20 is planarized by using a spin-on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method. Subsequently, a portion of the sacrificial layer 20 in which the drain pad 5 is formed is etched to expose a portion of the etch stop layer 15, thereby forming a support of the actuator 60.

도 2b를 참조하면, 상기 노출된 식각 방지층(15) 및 희생층(20) 상에 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 멤브레인(30)을 형성한다. 멤브레인(30)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이때, 저압의 반응 용기 내에서 반응 가스의 비를 변화시키면서 멤브레인(30)을 형성함으로써, 멤브레인(30) 내의 응력(stress)을 조절한다.Referring to FIG. 2B, the membrane 30 is formed on the exposed etch stop layer 15 and the sacrificial layer 20 to a thickness of about 0.1 to 1.0 μm. Membrane 30 is formed using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). At this time, by forming the membrane 30 while varying the ratio of the reaction gas in the reaction vessel of low pressure, the stress in the membrane 30 is controlled.

상기 멤브레인(30) 상에는 백금(Pt) 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속으로 구성된 하부 전극(35)이 형성된다. 하부 전극(35)은 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 이어서, 상기 하부 전극(35)을 식각 종료점을 이용한 반응성 이온 식각 공정으로 식각하여 각 화소별로 상기 하부 전극(35)을 분리시킴으로써 각 화소들에 독자적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다 (Iso-Cutting 공정).The lower electrode 35 made of a metal such as platinum (Pt) or platinum-tantalum (Pt-Ta) is formed on the membrane 30. The lower electrode 35 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using the sputtering method. Subsequently, the lower electrode 35 is etched by a reactive ion etching process using an etching end point to separate the lower electrode 35 for each pixel so that an independent first signal (image signal) is applied to each pixel (Iso -Cutting process).

상기 하부 전극(35) 상에는 PZT로 구성된 변형층(40)이 형성된다. 상기 PZT로 이루어진 변형층(40)은 졸-겔(sol-gel)법을 이용하여 0.1∼1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 갖도록 스핀-코팅(spin-coating)한 후, 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing : RTA) 방법으로써 상변이시킨다. 상기 변형층(40)은 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 발생하는 전기장에 의하여 변형을 일으킨다.The strain layer 40 formed of PZT is formed on the lower electrode 35. The strained layer 40 made of PZT is spin-coated to have a thickness of about 0. 1 to 1.0 μm, preferably about 0.4 μm using a sol-gel method. ) And then phase change by Rapid Thermal Annealing (RTA) method. The strained layer 40 is deformed by an electric field generated between the upper electrode 45 and the lower electrode 35.

상부 전극(45)은 변형층(40)의 상부에 형성된다. 상부 전극(45)은 알루미늄 또는 백금 등의 전기 전도성 및 반사성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 갖도록 형성한다. 상부 전극(45)에는 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 제2 신호(바이어스 신호)가 인가된다. 또한, 상기 상부 전극(45)은 광원으로부터 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.The upper electrode 45 is formed on the strained layer 40. The upper electrode 45 is formed of a metal having excellent electrical conductivity and reflectivity, such as aluminum or platinum, to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sputtering method. The second signal (bias signal) is applied to the upper electrode 45 from the outside through a common electrode line (not shown). In addition, the upper electrode 45 also functions as a mirror that reflects light incident from the light source.

이어서, 상기 상부 전극(45)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 이때, 상기 상부 전극(45)의 일측에 스트라이프(46)가 형성되도록 패터닝한다. 계속해서, 상기 변형층(40) 및 하부 전극(35)을 순차적으로 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.Subsequently, the upper electrode 45 is patterned into a predetermined pixel shape. In this case, the stripe 46 is patterned to form one side of the upper electrode 45. Subsequently, the strained layer 40 and the lower electrode 35 are sequentially patterned into a predetermined pixel shape.

도 2c를 참조하면, 상기 변형층(40)의 일측 상부로부터 드레인 패드(5)의 상부까지 변형층(40), 하부 전극(35), 멤브레인(30), 식각 방지층(15) 및 보호층(10)을 순차적으로 식각함으로써 비어 홀(50)을 형성한다. 이어서, 텅스텐, 백금 또는 티타늄 등의 금속을 리프트-오프 방법으로 증착하여 상기 드레인 패드(5)와 하부 전극(35)을 전기적으로 연결시키는 비어 컨택(55)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 컨택(55)은 비어 홀(50) 내에서 하부 전극(35)으로부터 드레인 패드(5)의 상부까지 수직하게 형성된다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드(5) 및 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(10)에 인가된다.Referring to FIG. 2C, the strained layer 40, the lower electrode 35, the membrane 30, the etch stop layer 15, and the protective layer may be formed from an upper portion of one side of the strained layer 40 to an upper portion of the drain pad 5. The via hole 50 is formed by sequentially etching 10). Subsequently, a metal such as tungsten, platinum or titanium is deposited by a lift-off method to form a via contact 55 that electrically connects the drain pad 5 and the lower electrode 35. Therefore, the via contact 55 is formed vertically from the lower electrode 35 to the top of the drain pad 5 in the via hole 50. Therefore, the first signal applied from the outside is applied to the lower electrode 10 through the transistor, the drain pad 5 and the via contact 55 embedded in the active matrix 1.

도 2d를 참조하면, 상기 비어 컨택(55)이 형성된 결과물 전면에 포토레지스트(도시되지 않음)를 도포하고 이를 패터닝하여 상기 멤브레인(30)을 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트를 식각 마스크로 사용하여 상기 멤브레인(30)을 식각함으로써 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 계속해서, 상기 포토레지스트를 식각 마스크로 사용하여 49% 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 상기 희생층(20)을 식각함으로써 에어 갭(59)을 형성한 후, 헹굼 및 건조 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 2D, a photoresist (not shown) is coated on the entire surface of the resultant product in which the via contact 55 is formed and patterned to expose the membrane 30. Subsequently, the membrane 30 is etched using the photoresist as an etching mask, thereby patterning a predetermined pixel shape. Subsequently, using the photoresist as an etching mask, the sacrificial layer 20 is etched by 49% hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 59, followed by rinsing and drying to perform AMA. Complete the device.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 제1 신호가 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터, 드레인 패드(5) 및 비어 컨택(55)을 통하여 하부 전극(35)에 인가된다. 또한, 상부 전극(45)에는 제2 신호가 인가되어 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 전기장이 발생한다. 이 전기장에 의하여 상부 전극(45)과 하부 전극(35) 사이에 적층되어 있는 변형층(40)이 변형을 일으킨다. 변형층(40)은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하며, 변형층(40)을 포함하는 액츄에이터(60)는 멤브레인(30)이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘어진다. 따라서, 액츄에이터(60) 상부의 상부 전극(45)도 같은 방향으로 경사진다. 광원으로부터 입사되는 빛은 상부 전극(45)에 의해 소정의 각도로 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.In the above-described thin film type optical path adjusting device, the first signal is applied to the lower electrode 35 through the MOS transistor, the drain pad 5, and the via contact 55 embedded in the active matrix 1. In addition, a second signal is applied to the upper electrode 45 to generate an electric field between the upper electrode 45 and the lower electrode 35. Due to this electric field, the strained layer 40 stacked between the upper electrode 45 and the lower electrode 35 causes deformation. The strained layer 40 contracts in a direction perpendicular to the electric field, and the actuator 60 including the strained layer 40 is bent in a direction opposite to the direction in which the membrane 30 is formed. Therefore, the upper electrode 45 on the actuator 60 is also inclined in the same direction. Light incident from the light source is reflected by the upper electrode 45 at a predetermined angle, and then is projected onto the screen to form an image.

그러나, 상술한 박막형 광로 조절 장치에 의하면, 변형층인 PZT층을 열처리하여 상변이(즉, 결정화)시킬 때 상기 PZT층으로부터 산화납(PbO)이 증발하여 PZT층 내의 납(Pb)이 손실되게 된다. 즉, 상기 PbO는 열처리 시 휘발성이 증가되는 성질을 갖기 때문에, PZT층의 열처리 시 상기 PbO가 증발하면서 PZT층 내의 Pb가 빠져나가게 된다. 그 결과, 상기 PZT층의 표면에서 화학양론적 조성을 맞추기가 어렵게 되어, 상기 PZT층의 유전율 및 자발 분극(Ps) 값이 감소하는 문제가 발생한다.However, according to the above-described thin film type optical path control apparatus, when the phase change (ie, crystallization) of the PZT layer as the strained layer is performed, lead oxide (PbO) is evaporated from the PZT layer so that lead (Pb) in the PZT layer is lost. do. That is, since PbO has a property of increasing volatility during the heat treatment, Pb in the PZT layer is released while PbO evaporates during the heat treatment of the PZT layer. As a result, it is difficult to match the stoichiometric composition on the surface of the PZT layer, resulting in a problem of decreasing the dielectric constant and spontaneous polarization (Ps) value of the PZT layer.

따라서, 본 발명의 목적은 PZT로 이루어진 변형층을 갖는 액츄에이터에 있어서 상기 PZT층의 화학양론적 조성을 유지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film type optical path control apparatus capable of maintaining the stoichiometric composition of the PZT layer in an actuator having a strained layer made of PZT.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.

도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the apparatus shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 중 지지층의 평면도이다.3 is a plan view of the support layer of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시한 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the apparatus shown in FIG. 3 taken along the line A-A '.

도 5a 내지 도 5f는 도 4에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the device shown in FIG. 4.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : 액티브 매트릭스 120 : 소자 분리막100: active matrix 120: device isolation film

115 : 게이트 110 : 소오스115: gate 110: source

105 : 드레인 114 : 폴리실리콘 패드105: drain 114: polysilicon pad

155 : 제1 금속층 151 : 게이트 라인155: first metal layer 151: gate line

152 : 소오스 라인 153 : 드레인 패드152: source line 153: drain pad

160 : 제1 보호층 165 : 제2 금속층160: first protective layer 165: second metal layer

170 : 제2 보호층 175 : 식각 방지층170: second protective layer 175: etch stop layer

180 : 희생층 185 : 지지층180: sacrificial layer 185: support layer

190 : 하부 전극 195 : 변형층190: lower electrode 195: strained layer

200 : 상부 전극 205 : 액츄에이터200: upper electrode 205: actuator

210 : 비어 홀 215 : 비어 컨택210: Beer Hall 215: Beer Contact

220 : 스트라이프 225 : 에어 갭220: stripe 225: air gap

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고 i) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하게 지지층을 형성하는 단계, ii) 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, iii) 상기 하부 전극의 상부에 PZT로 이루어진 변형층 및 산화납(PbO)층을 순차적으로 형성하는 단계, iv) 열처리를 수행하여 상기 PZT 변형층을 상변이시킨 후 상기 산화납층을 제거하는 단계, 및 v) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계를 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method comprising the steps of providing an active matrix containing M × N (M, N is an integer) transistor; And i) forming a support layer in parallel with the active matrix with one side contacting the top of the active matrix and the other side through an air gap, ii) forming a bottom electrode on the top of the support layer, iii) the bottom Sequentially forming a PZT strain layer and a lead oxide (PbO) layer on top of an electrode, iv) performing a heat treatment to phase change the PZT strain layer, and then removing the lead oxide layer, and v) It provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of forming an actuator having a step of forming an upper electrode on top of the strained layer.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 외부로부터 전달된 제1 신호는 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택을 통해 하부 전극에 인가된다. 동시에, 상부 전극에는 외부로부터 제2 신호가 인가되어 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 형성된 변형층이 변형을 일으킨다. 상기 변형층은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 상기 액츄에이터는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극은 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부 전극은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control apparatus according to the present invention, the first signal transmitted from the outside is applied to the lower electrode through the transistor, the drain pad and the via contact embedded in the active matrix. At the same time, a second signal is applied to the upper electrode from the outside to generate an electric field between the upper electrode and the lower electrode. Due to this electric field, the strain layer formed between the upper electrode and the lower electrode causes deformation. The strained layer contracts in a direction orthogonal to the electric field, whereby the actuator is bent at a predetermined angle. The upper electrode, which also functions as a mirror that reflects light, is formed on the actuator and is inclined with the actuator. Accordingly, the upper electrode reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit to form an image on the screen.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 의하면, 액츄에이터의 하부 전극 상부에 PZT 변형층을 형성하고 그 위에 PbO층을 형성한 후 열처리를 실시한다. 그 결과, 상기 PZT층을 덮고 있는 PbO층 내의 납(Pb)이 PZT층으로 확산된다. 따라서, PZT층의 표면 및 내부에서 납(Pb)의 결핍(deficiency)을 방지하여 상기 PZT층의 화학양론적 조성을 유지할 수 있으며, 높은 유전율 및 자발 분극(spontaneous polarization : Ps) 값을 얻을 수 있다.According to the thin film type optical path control device according to the present invention, a PZT strain layer is formed on the lower electrode of the actuator, and a PbO layer is formed thereon, followed by heat treatment. As a result, lead (Pb) in the PbO layer covering the PZT layer diffuses into the PZT layer. Therefore, it is possible to maintain the stoichiometric composition of the PZT layer by preventing deficiency of lead (Pb) on the surface and the inside of the PZT layer, and obtain high dielectric constant and spontaneous polarization (Ps) values.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치 중 지지층의 평면도를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 장치를 A-A' 선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.Figure 3 is a plan view of the support layer of the thin film type optical path control apparatus according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view taken along the line AA 'of the apparatus of FIG.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(100)와 액티브 매트릭스(100)의 상부에 형성된 액츄에이터(205)를 포함한다.3 and 4, the thin film type optical path control apparatus includes an active matrix 100 and an actuator 205 formed on the active matrix 100.

상기 액티브 매트릭스(100)는, 바람직하게는 n형 실리콘으로 이루어지며게이트(115), 소오스(110) 및 드레인(105)으로 이루어진 M×N(M, N은 정수) 개의 P-MOS 트랜지스터가 내장된다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(100)는 액티브 매트릭스(100)의 상부에 적층된 제1 금속층(155), 제1 금속층9155)의 상부에 적층된 제1 보호층(160), 제1 보호층(160)의 상부에 적층된 제2 금속층(165), 제2 금속층(1650의 상부에 적층된 제2 보호층(170), 제2 보호층(170)의 상부에 적층된 식각 방지층(175)을 포함한다. 여기서, 참조 부호 120은 액티브 매트릭스(100)를 액티브 영역(active region) 및 필드 영역(field region)으로 구분하기 위한 소자 분리막을 나타내며, 참조 부호 125는 MOS 트랜지스터의 게이트(115)를 그 위에 적층되는 제1 금속층(155)으로부터 절연시키기 위한 절연막을 나타낸다.The active matrix 100 is preferably made of n-type silicon and includes M × N (M, N is an integer) P-MOS transistors including a gate 115, a source 110, and a drain 105. do. In addition, the active matrix 100 includes a first protective layer 160 and a first protective layer 160 stacked on the first metal layer 155 and the first metal layer 9155 stacked on the active matrix 100. ) A second metal layer 165 stacked on top of the second metal layer 165, a second protective layer 170 stacked on the second metal layer 1650, and an etch stop layer 175 stacked on the second protective layer 170. Here, reference numeral 120 denotes an isolation layer for dividing the active matrix 100 into an active region and a field region, and reference numeral 125 denotes a gate 115 of the MOS transistor thereon. An insulating film for insulating from the stacked first metal layer 155 is shown.

상기 제1 금속층(155)은 제1 신호(화상 신호)를 하부 전극(190)에 전달하기 위한 드레인 패드를 포함한다. 상기 제2 금속층(165)은 티타늄(Ti)을 사용하여 적층한 제1 층(165a) 및 질화 티타늄(TiN)을 사용하여 적층한 제2 층(165b)을 포함한다.The first metal layer 155 includes a drain pad for transmitting a first signal (image signal) to the lower electrode 190. The second metal layer 165 includes a first layer 165a stacked using titanium (Ti) and a second layer 165b stacked using titanium nitride (TiN).

상기 액츄에이터(205)는, 상기 식각 방지층(175) 중 아래에 드레인 패드가 형성된 부분에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(225)을 개재하여 식각 방지층(175)과 평행하게 형성된 단면을 갖는 지지층(185), 지지층(185)의 상부에 적층된 하부 전극(190), 하부 전극(190)의 상부에 적층된 변형층(195), 변형층(195)의 상부에 적층된 상부 전극(200), 그리고 상기 변형층(195)의 일측으로부터 변형층(195), 하부 전극(190), 지지층(185), 식각 방지층(175), 제2 보호층(170) 및 제1 보호층(160)을 통하여 상기 드레인 패드까지 수직하게 형성된 비어 홀(210)의 내부에 형성된 비어 컨택(215)을 포함한다.The actuator 205 may have a support layer having a cross-section formed in parallel with the etch stop layer 175 through one side of the etch stop layer 175, the one side of which is in contact with a portion where the drain pad is formed, and the other side via the air gap 225. 185, the lower electrode 190 stacked on the support layer 185, the strained layer 195 stacked on top of the lower electrode 190, the upper electrode 200 stacked on top of the strained layer 195, The strain layer 195, the lower electrode 190, the support layer 185, the etch stop layer 175, the second passivation layer 170, and the first passivation layer 160 are formed from one side of the strain layer 195. And a via contact 215 formed in the via hole 210 vertically up to the drain pad.

또한, 도 3을 참조하면 상기 지지층(185)의 평면의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 지지층(185)의 평면의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 지지층(185)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 지지층의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 지지층의 오목한 부분에 끼워지게 된다. 상기 지지층(185)은 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치 중 액츄에이터를 지지하는 멤브레인의 기능을 수행한다. 상기 상부 전극(200)의 일측에는 상부 전극(200)을 균일하게 작동시켜 광원으로부터 입사되는 광의 난반사를 방지하기 위한 스트라이프(220)가 형성된다.In addition, referring to FIG. 3, one side of the plane of the support layer 185 has a rectangular concave portion at the center thereof, and the concave portion is formed to have a stepped shape toward both edges. The other side of the plane of the support layer 185 has a rectangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the support layer of the actuator adjacent to the concave portion of the support layer 185 is fitted, and the rectangular projection is fitted into the concave portion of the adjacent support layer. The support layer 185 functions as a membrane supporting the actuator of the thin film type optical path adjusting device described in the previous application. A stripe 220 is formed on one side of the upper electrode 200 to uniformly operate the upper electrode 200 to prevent diffuse reflection of light incident from the light source.

이하, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 5a 내지 도 5f는 도 4에 도시한 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5a 내지 도 5f에 있어서, 도 4와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.5A to 5F are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the device shown in FIG. 4. 5A to 5F, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

도 5a를 참조하면, n형으로 도핑된 실리콘으로 이루어진 액티브 매트릭스(100)를 준비한 후, 통상의 소자 분리 공정, 예컨대 실리콘 부분 산화법(local oxidation of silicon : LOCOS)을 이용하여 상기 액티브 매트릭스(100)에 액티브 영역 및 필드 영역을 구분하기 위한 소자 분리막(120)을 형성한다. 이어서, 상기 액티브 영역의 상부에 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 도전 물질로 이루어진 게이트(115)를 형성한 후, 이온 주입 공정으로 p+소오스(110) 및 드레인(105)을 형성함으로써, M×N 개의 P-MOS 트랜지스터를 형성한다.Referring to FIG. 5A, after preparing an active matrix 100 made of n-type doped silicon, the active matrix 100 is prepared using a conventional device isolation process, for example, a local oxidation of silicon (LOCOS) method. An isolation layer 120 is formed in the active region and the field region. Subsequently, a gate 115 made of a conductive material such as polysilicon doped with impurities is formed on the active region, and then p + source 110 and drain 105 are formed by an ion implantation process. N P-MOS transistors are formed.

상기 MOS 트랜지스터가 형성된 결과물의 상부에 산화물로 이루어진 제1 절연막(125)을 형성한 후, 그 위에 제1 금속층(155)을 형성한다. 제1 금속층(155)은 텅스텐, 티타늄으로 구성되며, 후속 공정에서 형성되는 지지층(185)의 일측까지 연장되는 드레인 패드를 포함한다.After forming the first insulating layer 125 made of an oxide on the resultant formed MOS transistor, the first metal layer 155 is formed thereon. The first metal layer 155 is made of tungsten and titanium, and includes a drain pad extending to one side of the support layer 185 formed in a subsequent process.

도 5b를 참조하면, MOS 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)를 보호하기 위하여 상기 제1 금속층(155)의 상부에 제1 보호층(160)을 형성한다. 제1 보호층(160)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 8000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 제1 보호층(160)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 5B, the first protective layer 160 is formed on the first metal layer 155 to protect the active matrix 100 having the MOS transistor. The first passivation layer 160 is formed to have a thickness of about 8000 kPa using the silicate glass (PSG) method using a chemical vapor deposition (CVD) method. The first protective layer 160 prevents the transistor embedded in the active matrix 100 from being damaged during subsequent processes.

상기 제1 보호층(160)의 상부에는 제2 금속층(165)을 형성한다. 제2 금속층(165)을 형성하기 위하여, 먼저 티타늄(Ti)을 스퍼터링하여 300Å 정도의 두께로 제1 층(165a)을 형성한다. 이어서, 상기 제1 층(165a)의 상부에 질화 티타늄(TiN)을 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition : PVD) 방법을 사용하여 적층하여 제2 층(165b)을 형성한다. 상기 제2 금속층(165)은 광원으로부터 입사되는 광이 반사층인 상부 전극(200) 뿐만 아니라, 상부 전극(200)이 형성된 부분을 제외한 부분에도 입사됨으로 인하여, 액티브 매트릭스(100)에 광 누설 전류가 흐르게 되는 것을 방지한다. 이어서, 상기 제2 금속층(165) 중 후속 공정에서 비어 컨택(215)이 형성될 부분을 사진 식각 공정을 통해 식각한다.A second metal layer 165 is formed on the first passivation layer 160. In order to form the second metal layer 165, first, titanium (Ti) is sputtered to form the first layer 165a having a thickness of about 300 μm. Subsequently, titanium nitride (TiN) is deposited on the first layer 165a using physical vapor deposition (PVD) to form a second layer 165b. Since the light incident from the light source is incident not only to the upper electrode 200, which is a reflective layer, but also to a portion other than the portion where the upper electrode 200 is formed, the second metal layer 165 may have a light leakage current in the active matrix 100. To prevent it from flowing. Subsequently, a portion of the second metal layer 165 where the via contact 215 is to be formed in a subsequent process is etched through a photolithography process.

이어서, 상기 제2 금속층(165)의 상부에 제2 보호층(170)을 형성한다. 제2 보호층(170)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2000Å 정도의 두께로 형성한다. 상기 제2 보호층(170) 역시 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.Subsequently, a second protective layer 170 is formed on the second metal layer 165. The second protective layer 170 is formed to have a thickness of about 2000 GPa using in-silicate glass (PSG). The second protective layer 170 also prevents damage to the transistor embedded in the active matrix 100 during the subsequent process.

이어서, 상기 제2 보호층(170)의 상부에 식각 방지층(175)을 형성한다. 식각 방지층(175)은 상기 액티브 매트릭스(100) 및 제2 보호층(170)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다. 상기 식각 방지층(175)은 질화물(Si3N4)을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 증착하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다.Subsequently, an etch stop layer 175 is formed on the second passivation layer 170. The etch stop layer 175 prevents the active matrix 100 and the second passivation layer 170 from being etched due to the subsequent etching process. The etch stop layer 175 is formed by depositing nitride (Si 3 N 4 ) by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method to have a thickness of about 1000 ~ 2000Å.

이어서, 상기 식각 방지층(175)의 상부에 희생층(180)을 형성한다. 희생층(180)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 방법으로 2.0∼3.0㎛ 정도의 두께로 증착하여 형성한다. 이 경우, 희생층(180)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(100)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법 또는 화학 기계적 연마(CMP) 방법을 이용하여 상기 희생층(180)이 1.1㎛ 정도의 두께가 되도록 상기 희생층(180)의 표면을 연마함으로써 평탄화시킨다. 이어서, 상기 희생층(180) 중 아래에 드레인 패드가 형성된 부분 및 게이트 라인(151)이 형성된 부분(도시되지 않음)을 식각하여 상기 식각 방지층(175)의 일부를 노출시킴으로써, 액츄에이터(205)의 지지부(182)를 형성한다.Subsequently, a sacrificial layer 180 is formed on the etch stop layer 175. The sacrificial layer 180 is formed by depositing phosphorus silicate glass (PSG) to a thickness of about 2.0 to 3.0 μm by the atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 180 covers the top of the active matrix 100 in which the transistor is embedded, the surface flatness is very poor. Therefore, by using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method by polishing the surface of the sacrificial layer 180 so that the sacrificial layer 180 to a thickness of about 1.1㎛ Planarize. Subsequently, a portion of the sacrificial layer 180 under which the drain pad is formed and a portion (not shown) where the gate line 151 is formed are etched to expose a portion of the etch stop layer 175 to thereby expose the actuator 205. The support 182 is formed.

도 5c를 참조하면, 지지층(185)을 상기 노출된 식각 방지층(175)의 상부 및 희생층(180)의 상부에 형성한다. 상기 지지층(185)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.Referring to FIG. 5C, the support layer 185 is formed on the exposed etch stop layer 175 and on the sacrificial layer 180. The support layer 185 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 μm using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

이어서, 하부 전극(190)을 상기 지지층(185)의 상부에 형성한다. 하부 전극(190)은 백금(Pt), 탄탈륨(Ta), 또는 백금-탄탈륨(Pt-Ta) 등의 금속을 스퍼터링하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이와 동시에, 하부 전극(190)을 각 화소별로 분리시킴으로써 각 화소들에 독립적인 제1 신호(화상 신호)가 인가되도록 한다 (Iso-Cutting 공정). 상기 하부 전극(190)에는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터로부터 전달된 제1 신호가 인가된다.Subsequently, a lower electrode 190 is formed on the support layer 185. The lower electrode 190 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 by sputtering a metal such as platinum (Pt), tantalum (Ta), or platinum-tantalum (Pt-Ta). At the same time, the lower electrode 190 is separated for each pixel so that an independent first signal (image signal) is applied to each pixel (Iso-Cutting process). The first signal transferred from the transistor embedded in the active matrix 100 is applied to the lower electrode 190.

이어서, 상기 하부 전극(190)의 상부에 PZT로 구성된 변형층(195)을 형성한다. 상기 PZT로 이루어진 변형층(195)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께로 형성한다. 바람직하게는, 상기 PZT 변형층(195)은 졸-겔법을 이용하여 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 스핀-코팅한다. 다음에, 상기 PZT 변형층(195)의 상부에 PbO층(196)을 800Å 정도의 두께로 형성한다.Subsequently, a strain layer 195 formed of PZT is formed on the lower electrode 190. The strained layer 195 made of PZT is formed to a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using a sol-gel method, a sputtering method, or a chemical vapor deposition method. Preferably, the PZT strain layer 195 is spin-coated to have a thickness of about 0.4 μm using the sol-gel method. Next, a PbO layer 196 is formed on the PZT strained layer 195 to a thickness of about 800 GPa.

도 5d를 참조하면, 급속 열처리(RTA) 방법으로 상기 PZT 변형층(195)을 열처리하여 상변이시킨다. 상기한 열처리 공정시, PZT 변형층(195)을 덮고 있는 PbO층(196) 내의 납(Pb)이 PZT 변형층(195)으로 확산되기 때문에, 상기 PZT 변형층(195)의 표면 및 내부에서 발생하는 납(Pb) 결핍을 방지할 수 있다. 이어서, 희석수(D.I water)를 사용하여 상기 PbO층(196)을 제거한다.Referring to FIG. 5D, the PZT strained layer 195 may be thermally phased by rapid thermal annealing (RTA). In the above heat treatment process, since lead (Pb) in the PbO layer 196 covering the PZT strained layer 195 diffuses into the PZT strained layer 195, the PZT strained layer 195 is generated on and in the surface of the PZT strained layer 195. Pb deficiency can be prevented. Subsequently, the PbO layer 196 is removed using dilution water (D.I water).

다음에, 상부 전극(200)을 상기 변형층(195)의 상부에 형성한다. 상부 전극(200)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 또는 백금(Pt) 등의 금속을 스퍼터링하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부 전극(200)은 외부로부터 공통 전극선(도시되지 않음)을 통하여 전기장을 발생시키기 위한 제2 신호(바이어스 신호)가 인가된다. 상기 상부 전극(200)은 전기 전도성 및 반사성이 우수하므로 바이어스 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 빛을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.Next, an upper electrode 200 is formed on the strained layer 195. The upper electrode 200 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 μm by sputtering a metal such as aluminum (Al), silver (Ag), or platinum (Pt). The upper electrode 200 receives a second signal (bias signal) for generating an electric field from the outside through a common electrode line (not shown). Since the upper electrode 200 has excellent electrical conductivity and reflectivity, the upper electrode 200 performs not only a function of a bias electrode but also a mirror reflecting incident light.

계속하여, 상기 상부 전극(200)의 상부로부터 순차적으로 상부 전극(200), 변형층(195), 그리고 하부 전극(190)을 각기 소정의 화소 형상으로 패터닝한다. 이때, 상기 상부 전극(200)의 일측에는 상부 전극(200)의 작동을 균일하게 하여 광원으로부터 입사되는 광의 난반사를 방지하는 스트라이프(220)가 형성된다.Subsequently, the upper electrode 200, the deformation layer 195, and the lower electrode 190 are sequentially patterned from a top of the upper electrode 200 into a predetermined pixel shape. In this case, a stripe 220 is formed at one side of the upper electrode 200 to uniformly operate the upper electrode 200 to prevent diffuse reflection of light incident from the light source.

도 5e를 참조하면, 상기 변형층(195)의 일측으로부터 변형층(195), 하부 전극(190), 지지층(185), 식각 방지층(175), 제2 보호층(170) 및 제1 보호층(160)을 차례로 식각하여 비어 홀(210)을 형성한다. 따라서, 상기 비어 홀(210)은 상기 변형층(195)의 일측으로부터 상기 제1 금속층(155)의 드레인 패드까지 형성된다. 이어서, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 증착시켜 비어 컨택(215)을 형성한다. 비어 컨택(215)은 상기 제1 금속층(155) 중 드레인 패드와 하부 전극(190)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 외부로부터 인가된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택(215)을 통하여 하부 전극(190)에 인가된다. 이어서, 상기 지지층(185)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.Referring to FIG. 5E, the strained layer 195, the lower electrode 190, the support layer 185, the etch stop layer 175, the second passivation layer 170, and the first passivation layer from one side of the strain layer 195. The via holes are sequentially etched to form the via holes 210. Accordingly, the via hole 210 is formed from one side of the strained layer 195 to the drain pad of the first metal layer 155. Subsequently, a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten (W), aluminum (Al), or titanium (Ti) is deposited using a sputtering method to form a via contact 215. The via contact 215 electrically connects the drain pad and the lower electrode 190 of the first metal layer 155. Therefore, the first signal applied from the outside is applied to the lower electrode 190 through the transistor, the drain pad, and the via contact 215 embedded in the active matrix 100. Subsequently, the support layer 185 is patterned into a predetermined pixel shape.

도 5f를 참조하면, 상기 희생층(180)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(225)을 형성한 후, 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 5F, the sacrificial layer 180 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 225, and then a rinse and dry process is performed to rinse the AMA device. Complete

도시하지는 않았으나, 상술한 바와 같이 M×N 개의 박막형 AMA 소자를 완성한 후, 티타늄(Ti) 실리사이드, 코발트(Co) 실리사이드 및 니켈(Ni) 실리사이드 등과 같은 금속 실리사이드를 스퍼터링 방법 또는 증착(evaporation) 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(100)의 하단에 증착시켜 오믹 컨택(ohmic contact)을 형성한다. 이어서, 후속하는 상부 전극(200)에 제2 신호를 인가하고 하부 전극(190)에 제1 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시되지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(100)를 소정의 두께까지 자른다. 계속하여, TCP 본딩을 대비해 AMA 패널의 패드(도시되지 않음)가 충분한 높이를 가지기 위하여 AMA 패널의 패드 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트층 중 아래에 패드가 형성되어 있는 부분을 패터닝하여 AMA 패널의 패드를 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트층을 식각하고, 액티브 매트릭스(100)를 소정의 형상으로 완전히 잘라 낸 후, AMA 패널의 패드와 TCP의 패드를 ACF(Anisotropic Conductive Film)(도시되지 않음)로 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.Although not shown, after completing the M × N thin film type AMA device, sputtering or evaporation of metal silicides such as titanium (Ti) silicide, cobalt (Co) silicide and nickel (Ni) silicide is performed. It is deposited on the bottom of the active matrix 100 to form an ohmic contact. Subsequently, a conventional photo is prepared in preparation for a tape carrier package (TCP) (not shown) bonding for applying a second signal to a subsequent upper electrode 200 and a first signal to the lower electrode 190. The active matrix 100 is cut to a predetermined thickness using a lithographic method. Subsequently, a photoresist layer (not shown) is formed over the pad of the AMA panel so that the pad of the AMA panel (not shown) has a sufficient height in preparation for TCP bonding. Subsequently, a portion of the photoresist layer on which the pad is formed is patterned to expose the pad of the AMA panel. Subsequently, the photoresist layer is etched and the active matrix 100 is completely cut out into a predetermined shape, and then the pad of the AMA panel and the TCP pad are connected with an anisotropic conductive film (ACF) (not shown) to form a thin film AMA. Complete the manufacture of the module.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 제1 신호는 액티브 매트릭스(100)에 내장된 트랜지스터, 드레인 패드 및 비어 컨택(215)을 통해 하부 전극(190)에 인가된다. 동시에, 상부 전극(200)에는 TCP의 패드, AMA 패널의 패드 및 공통 전극선을 통하여 제2 신호가 인가되어 상기 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이에 전기장이 발생하게 된다. 이러한 전기장에 의하여 상부 전극(200)과 하부 전극(190) 사이에 형성된 변형층(195)이 변형을 일으킨다. 변형층(195)은 상기 전기장에 대하여 직교하는 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 변형층(195)을 포함하는 상기 액츄에이터(205)는 소정의 각도로 휘게 된다. 빛을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부 전극(200)은 액츄에이터(205)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(205)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부 전극(200)은 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 빛은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, the first signal transmitted through the pad of the TCP and the pad of the AMA panel is lowered through the transistor, the drain pad, and the via contact 215 embedded in the active matrix 100. Is applied to the electrode 190. At the same time, a second signal is applied to the upper electrode 200 through a pad of TCP, a pad of an AMA panel, and a common electrode line to generate an electric field between the upper electrode 200 and the lower electrode 190. Due to this electric field, the deformation layer 195 formed between the upper electrode 200 and the lower electrode 190 causes deformation. The strained layer 195 contracts in a direction orthogonal to the electric field, whereby the actuator 205 including the strained layer 195 is bent at a predetermined angle. The upper electrode 200, which also functions as a mirror that reflects light, is formed on the actuator 205 and is inclined together with the actuator 205. Accordingly, the upper electrode 200 reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through the slit to form an image on the screen.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 박막형 광로 조절 장치에 의하면, 액츄에이터의 하부 전극 상부에 PZT 변형층을 형성하고 그 위에 PbO층을 형성한 후 열처리를 실시한다. 그 결과, 상기 PZT층을 덮고 있는 PbO층 내의 납(Pb)이 PZT층이나 그 하부의 Pt층으로 확산된다. 따라서, PZT층의 표면 및 PZT층 내의 납(Pb)의 결핍을 방지하여 상기 PZT층의 화학양론적 조성을 유지할 수 있으며, 높은 유전율 및 자발 분극(Ps) 값을 얻을 수 있다.As described above, according to the thin film type optical path adjusting device according to the present invention, a PZT strain layer is formed on the lower electrode of the actuator, and a PbO layer is formed thereon, followed by heat treatment. As a result, lead (Pb) in the PbO layer covering the PZT layer diffuses into the PZT layer or the lower Pt layer. Therefore, it is possible to maintain the stoichiometric composition of the PZT layer by preventing the lack of lead (Pb) in the surface of the PZT layer and in the PZT layer, and obtain high dielectric constant and spontaneous polarization (Ps) value.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (3)

M×N(M, N은 정수) 개의 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계; 그리고Providing an active matrix containing M × N (M, N is an integer) transistors; And 상기 액티브 매트릭스의 상부에, i) 상기 액티브 매트릭스의 상부에 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭을 개재하여 상기 액티브 매트릭스와 평행하게 지지층을 형성하는 단계, ii) 상기 지지층의 상부에 하부 전극을 형성하는 단계, iii) 상기 하부 전극의 상부에 PZT로 이루어진 변형층 및 산화납(PbO)층을 순차적으로 형성하는 단계, iv) 열처리를 수행하여 상기 PZT 변형층을 상변이시킨 후 상기 산화납층을 제거하는 단계, 및 v) 상기 변형층의 상부에 상부 전극을 형성하는 단계를 갖는 액츄에이터를 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.I) forming a support layer on top of the active matrix, i) forming a support layer in parallel with the active matrix with one side contacting the top of the active matrix and the other side via an air gap, ii) forming a lower electrode on the support layer Step, iii) sequentially forming a PZT strain layer and a lead oxide (PbO) layer on the lower electrode, iv) performing a heat treatment to phase change the PZT strain layer, and then removing the lead oxide layer. And v) forming an actuator having a step of forming an upper electrode on top of the strained layer. 제1항에 있어서, 상기 산화납층을 형성하는 단계는, 졸-겔법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the lead oxide layer is performed using a sol-gel method. 제1항에 있어서, 상기 산화납층을 제거하는 단계는, 희석수를 사용하여 상기 산화납층을 제거하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the removing of the lead oxide layer comprises removing the lead oxide layer using dilution water.
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