KR100451465B1 - 반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 - Google Patents
반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100451465B1 KR100451465B1 KR10-2002-0065466A KR20020065466A KR100451465B1 KR 100451465 B1 KR100451465 B1 KR 100451465B1 KR 20020065466 A KR20020065466 A KR 20020065466A KR 100451465 B1 KR100451465 B1 KR 100451465B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor active
- mirror
- active mirror
- support member
- electrode plate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/08—Mirrors
- G02B5/0808—Mirrors having a single reflecting layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/35—Optical coupling means having switching means
- G02B6/351—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements
- G02B6/3512—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror
- G02B6/3518—Optical coupling means having switching means involving stationary waveguides with moving interposed optical elements the optical element being reflective, e.g. mirror the reflective optical element being an intrinsic part of a MEMS device, i.e. fabricated together with the MEMS device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
- H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
- H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
- H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
- H01L21/8232—Field-effect technology
- H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
- H01L21/8238—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS
- H01L21/823878—Complementary field-effect transistors, e.g. CMOS isolation region manufacturing related aspects, e.g. to avoid interaction of isolation region with adjacent structure
Abstract
본 발명은 MEMS 기술을 이용한 광학기기에 관한 것으로, 특히 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러와 상기 반도체 능동 미러를 이용하여 그 자체로서 조리개와 셔터를 겸할 수 있는 조리개 겸 셔터를 제공하며, MEMS 기술을 이용한 비교적 간단한 공정에 의해 제작할 수 있는 반도체 능동 미러의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 제공되는 정전기 발생 수단; 상기 정전기 발생 수단과 이격된 상기 반도체 기판 상에 배치된 적어도 2개의 탄성지지부재; 및 상기 탄성지지부재에 의해 지지되며 상기 정전기 발생 수단 상부에서 부상되어 배치된 미러체를 포함하는 반도체 능동 미러를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기한 반도체 능동 미러가 복수개 어레이된 조리개 겸 셔터에 있어서, 제1반도체 능동 미러; 및 상기 제1반도체 능동 미러의 주변에 배치되며, 서로 상기 배선층이 서로 연결되어 상기 정전기 발생 수단이 동일한 동작을 통해 상기 제1반도체 능동 미러의 미러체와는 별도의 동작을 수행하는 적어도 두개의 제2반도체 능동 미러를 포함하는 조리개 겸 셔터를 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 반도체 능동 미러의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 마이크로 전자기계 시스템(MicroElectroMechanical System; 이하 MEMS라 함) 기술을 이용한 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 MEMS 기술을 이용한 조리개 겸 셔터 기능을 수행할 수 있는 반도체 능동 미러에 관한 것이다.
일반적으로, MEMS는 초소형 시스템이나 초소형 정밀기계를 말하며 마이크로 시스템(Microsystem), 마이크로 머신(Micromachine), 마이크로 메카트로닉스(Micromechatronics) 등으로 불려지고 있다. MEMS 장치는 아주 좁은 장소에도 사용되어질 수 있기 때문에 자동차 엔진 또는 생체 내부에서 들어가서 여러 가지 기능을 할 수 있다. MEMS는 전자 및 기계 부품들로 구성되어 있고 초기에는 IC(Integrated Chip) 공법과 소재를 이용하여 미세 기계 요소들을 만들었다. 즉, 앞서 잘 개발된 반도체 공법을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 3차원 구조물을 만들었다.
이러한 MEMS 기술들은 일괄공정으로 초소형 부품들을 대량 생산해낼 수 있을 뿐 아니라 시스템 제조 시에 전자 회로 등을 같이 내장할 수 있어서, 결과적으로 더욱 소형화 시킬 수 있는 장점이 있다. 만들어진 부품들은 보통 수 마이크로미터의 크기이지만 수 nm ~ 수 cm 크기인 경우에라도 마이크로 머신이라고 한다.
MEMS 기술로 만들어진 시스템은 수 밀리미터라고 할지라도 그 자체로 완전한 시스템이며, 다양한 분야에 응용되어지고 있다. 특히, 광학 및 영상 부문으로의응용은 마이크로 미러, 광 도파관, 광 커플러, TV 프로젝터(Projector) 등을 들 수 있다.
한편, 센서나 카메라 등의 광학 기계에서 조리개와 셔터(Shutter)는 별개의 것으로 각각 중요한 역할을 한다.
조리개는 카메라에서 눈의 동공과 같은 작용을 하여 빛의 필요량에 따라 조리개 구멍을 변화시켜 광량을 조절하거나 초점심도를 조절하는 기능을 수행하며, 셔터는 개폐 동작을 통해 광의 입사를 온-오프 조절하는 기능을 수행한다.
그러나, 이러한 조리개와 셔터는 별도로 제작될 수 밖에 없고 일정한 부피를 차지할 수 밖에 없어서 크기가 작은 모듈의 형태로 만드는데는 한계가 있었다. 특히, 내시경처럼 작은 광학기기에는 조리개와 셔터를 부착하고자 하여도 부착하기가 힘들며, 자동적으로 작동하기 위해서는 모터와 기어박스를 별도로 추가할 수 밖에 없는 문제점이 발생한다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러와 상기 반도체 능동 미러를 이용하여 그 자체로서 조리개와 셔터를 겸할 수 있는 조리개 겸 셔터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 MEMS 기술을 이용한 비교적 간단한 공정에 의해 제작할 수 있는 반도체 능동 미러의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 능동 미러를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 반도체 능동 미러를 a-a' 방향으로 절단한 단면도.
도 3은 도 1의 반도체 능동 미러가 배열되어 형성된 조리개 겸 셔터를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 조리개 겸 셔터의 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 5a 내지 도 5f는 전술한 본 발명의 반도체 능동 미러의 제조 공정을 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
12 : 배선층 14 : 전극판
15 : 탄성지부재 16 : 스토퍼
17 : 미러체
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 제공되는 정전기 발생 수단; 상기 정전기 발생 수단과 이격된 상기 반도체 기판 상에 배치된 적어도 2개의 탄성지지부재; 및 상기 탄성지지부재에 의해 지지되며 상기 정전기 발생 수단 상부에서 부상되어 배치된 미러체를 포함하는 반도체 능동 미러를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기한 반도체 능동 미러가 복수개 어레이된 조리개 겸 셔터에 있어서, 제1반도체 능동 미러; 및 상기 제1반도체 능동 미러의 주변에 배치되며, 서로 상기 배선층이 서로 연결되어 상기 정전기 발생 수단이 동일한 동작을 통해 상기 제1반도체 능동 미러의 미러체와는 별도의 동작을 수행하는 적어도 두개의 제2반도체 능동 미러를 포함하는 조리개 겸 셔터를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 기판의 일정 영역에 배선층을 형성하는 단계; 상기 배선층 상에 절연층과 제1희생층을 차례로 형성하는 단계; 상기 제1희생층과 상기 절연층을 선택적으로 식각하여 탄성지지부재와 전극판 및 스토퍼를 각각 내포하는 오픈부를 형성하되, 상기 반도체 기판을 노출시키는 탄성지지부재 형성을 위한 제1오픈부와 상기 제1오픈부와 이격되며 상기 배선층을 노출시키며 상기 전극판 형성을 위한 제2오픈부와 상기 제2오픈부와 이격되며 상기 배선층을 노출시키며 상기 스토퍼를 형성을 위한 제3오픈부를 형성하는 단계; 폴리실리콘을 이용하여 상기 제1 내지 제3오픈부를 매립 및 평탄화시키는 단계 - 서로이격된 상기 탄성지지부재용 제1지지부재와 상기 전극판 및 상기 스토퍼가 형성됨; 상기 제1지지부재와 상기 전극판 및 상기 스토퍼를 포함하는 전면에 제2희생층을 형성하는 단계; 상기 제2희생층을 선택적으로 식각하여 상기 제1지지부재를 노출시키는 제4오픈부를 형성하는 단계; 상기 노출된 제1지지부재 상에 제2지지부재를 적층시켜 탄성지지부재를 형성하는 단계; 상기 탄성지지부재 상에 상기 탄성지지부재에 의해 그 가장자리가 지지되도록 미러체를 형성하는 단계; 및 상기 제1희생층 및 상기 제2희생층만을 습식으로 제거하여 상기 미러체가 상기 전극판 상부에 부상되도록 하는 단계를 포함하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법을 제공한다.
본 발명은 MEMS 기술을 이용해 비교적 간단한 공정을 통해 정전력을 이용하여 회전이 가능한 반도체 능동 미러를 제조한다.
또한, 원에 가까우면서도 면적의 손실이 가장 작은 모양은 육각형이다. 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 육각형의 미러체를 포함하는 다수의 반도체 능동 미러가 배열된 조리개 겸 셔터를 제공한다.
육각형의 미러체를 독립적으로 움직이게 하여 전압이 가해지지 않은 상태에서는 모든 미러체가 빛을 정상적인 경로로 흐르도록 하고, 전압이 가해진 반도체 능동 미러의 미러체만 광싱크(Light sink) 또는 빛이 입사한 방향으로 나가도록 미러체의 방향이 바뀌도록 한다. 즉, 조리개 겸 셔터는 광학기기의 미러가 사용되는 곳의 어떠한 위치에 있어도 되며, 이 미러가 조리개와 셔터의 기능을 겸하므로 별도의 조리개와 셔터는 필요가 없게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 능동 미러를 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 반도체 능동 미러를 a-a' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 기판(10)에 배선층(12)이 배치되어 있고, 배선층(12)과 전기적으로 연결되며 배선층(12) 상부에 배선판(14)이 배치되어 있다. 전극판(14) 상부에 2개의 탄성지지부재(15)에 의한 그 가장자리가 지지되며, 부상되도록 배치된 미러체(17)가 배치되어 있고, 미러체(17) 하부의 탄성지지부재(15)와의 맞은편에 스토퍼(Stopper)가 배치되어 있다.
미설명된 도면부호 '11'과 '13'은 실리콘 질화막을 나타내며, 이는 희생층을 제거하여 미러체(17)를 부상시키기 위한 습식 공정진행시 제거되지 않아야 하는 바, 희생층으로 주로 사용되는 실리콘 산화막과 식각 특성이 다른 실리콘 질화막을 사용한다.
여기서, 배선층(12)과 전극판(14)은 정전기 발생부를 이루어 배선층(12)에 전기가 가해져 전류가 흐르게 되면, 전극판을 통해 정전력이 발생하여 이를 통해 그 상부에 부상된 미러체(17)가 전극판(14) 방향으로 끌려오게 된다. 따라서, 외부에서 빛이 들어올 때 미러체가 회전을 하게 되어 입사된 빛을 다른 방향으로 반사시키게 된다. 이 때, 정전력에 의해 끌려온 미러체(17)가 전극판(14)에 닿지 않도록 전극판(14)의 높이와 같거나 그보다 높게 스토퍼를 배치함으로써, 미러체(17)의 움직이는 각도를 제어할 수 있으며, 전극판(14)과의 접촉으로 인한 마모나 파손 등을 방지할 수 있다.
또한, 배선층(12)은 내열성 및 전기적 특성이 우수한 텅스텐 실리사이드를 사용하는 것이 바람직하고, 전극판(14)은 스토퍼(16) 및 탄성지지부재(15)와 동시에 형성이 가능하도록 한다는 공정 단순화 측면의 장점 및 후속 습식식각 공정에 의한 부식 방지를 위해 폴리실리콘을 포함하는 물질을 사용하는 것이 일반적이나, 이외에도 알루미늄, 구리 또는 텅스텐 등 전도성 물질을 모두 사용할 수 있다.
탄성지지부재(15)는 공정 단순화 측면 및 탄성력이 우수한 측면을 고려하여 폴리실리콘를 주로 사용하고, 스토퍼(16) 또한 미러체(17)와 마찰이 적은 폴리실리콘을 포함하는 물질을 사용하고 폴리실리콘 이외에 실리콘 질화막을 사용할 수도 있다.
여기서, 미러체(17)는 그 평면 형상이 육각형을 나타내고 있는 바, 이는 다수의 반도체 능동 미러를 배열하여 사용하고자 할 때, 그 형상이 사각형에 비해 원형에 가까우면서도 하나의 반도체 능동 미러를 중앙에 두고, 그 주위에 다수의 반도체 능동 미러를 동심원으로 배열이 가능하기 때문이다.
도 3은 도 1의 반도체 능동 미러가 배열되어 형성된 조리개 겸 셔터를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명의 조리개 겸 셔터의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3을 참조하면, 그 평면 형상이 육각형인 반도체 능동 미러가 다수배치되어 있는 바, 제1반도체 능동 미러(19)가 중심부에 배열되어 있고, 그 주변에 동일한 배선층(12a)으로 서로 연결되어 있는 6개의 제2반도체 능동 미러(18)가 배치되어 있는 바, 도 1 및 도 2와 동일한 도면 부호에 대해서는 그 설명을 생략하도록 한다.
이렇듯, 도 3에서는 제1반도체 능동 미러(19)와 그 주변에 동심원 형태로 배열된 2개 이상(반도체 능동 미러가 육각형일 경우 6개)의 반도체 능동 미러(18)가 서로 독립적으로 동작하여 조리개 겸 셔터(20)를 이루게 된다.
본 발명의 일예에서는 반도체 능동 미러가 육각형인 경우를 그 일예로 하였으나, 이외에도 팔각형이나 그 이상의 다각형 등에 모두 적용이 가능하다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 조라개 겸 셔터(20)가 정상적으로 동작을 하기 위해서는 작동이 없을 경우 빛을 버리기 위한 장치인 광싱크(Light sink, 21)가 필요하며, 광싱크(21)에서는 빛을 반사하는 것 없이 모두 흡수하여야 한다. 한편, 광싱크(21)는 고정시의 빛의 방향이 입사한 방향으로 되돌아 나가도록 하는 경우에는 필요가 없게 된다.
구체적으로, 육각형의 제1반도체 능동 미러(19)와 제2반도체 능동 미러(18)가 서로 독립적으로 정전력으로 움직이게 하여 전압이 가해지지 않은 상태에서는 모든 반도체 능동 미러가 빛을 정상적인 경로로 흐르도록 하고, 전압이 가해진 반도체 능동 미러는 정전력에 의해 탄성지지부재(15)와의 맞은편이 전극판(16) 방향으로 끌려와 제1렌즈(22)를 통해 입사한 빛의 방향을 광싱크(21)로 가서 소멸하거나, 제2렌즈(23)를 통해 다른 목적으로 사용되거나 외부로 나가도록 한다.
즉, 이러한 조리개 겸 셔터(20)는 광학기기의 반도체 능동 미러가 사용되는 곳의 어떠한 위치에 있어도 되며, 이러한 반도체 능동 미러의 다수 배열에 의해 조리개와 셔터의 기능을 겸할 수 있으므로 별도의 조리개와 셔터는 필요없게 한다.
또한, 본 발명의 조리개 겸 셔터(20)에서는 제1반도체 능동 미러(19)와 제2반도체 능동 미러(18)가 서로 독립적으로 작동하도록 하기 위해 제2반도체 능동 미러(19)의 경우 다수의 반도체 능동 미러에서 배선층(51)을 서로 공유하게 된다.
따라서, 종래의 매트릭스(Matrix) 구조는 적용될 수 없고 모든 반도체 능동 미러가 독립적으로 동작하기 위해서는 배선을 줄이기 위해 래치(Latch) 장치나 상태를 유지할 수 있는 장치가 필요하나, 본 발명에서는 단순화 셔터와 조리개의 역할을 수행하는 것이므로 동심원 모양의 배열된 제2반도체 능동 미러(18)들이 동시에 움직이도록 하므로 배선을 하기의 수학식1 만큼 줄일 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 전술한 본 발명의 반도체 능동 미러의 제조 공정을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 제조 공정을 살펴 본다.
본 발명은 MEMS 기술을 적용하므로 광학기기와 전자기기를 동일한 반도체 기판(50)에 집적시키며, 이 때 반도체 기판(50)으로는 통상의 실리콘 기판을 사용한다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(50)를 선택적으로 식각한 다음, 반도체 기판(50)과 후속 배선층과의 스트레스 완화를 위해 실리콘 질화막(51)을 식각된 프로파일을 따라 얇게 증착한다. 이어서, 전면에 배선층 물질을 증착하고 패터닝하여 배선층(52)을 형성한다. 여기서, 배선층(52) 물질로는 내열 특성과 전기적 특성이 우수한 텅스텐 실리사이드를 사용하는 것이 바람직하며, 이외에도 Ti 또는 Ta 등의 내열 금속과 이들의 실리사이드 물질을 사용할 수도 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 절연층(53)과 제1희생층(54)을 차례로 형성한 다음, 이들을 선택적으로 식각하여 배선층(52)과 반도체 기판(50)이 노출되도록 한다.
구체적으로, 반도체 기판(50)의 일정 영역을 노출시키는 제1오픈부(55a)와 제1오픈부(55b)와 이격되며 배선층(52)의 일부를 노출시키는 제2오픈부(55b)와 및 제2오픈부(55b)와 이격되며 배선층(52)의 일부를 노출시키는 제3오픈부(55c)를 형성한다.
여기서, 제1오픈부(55a)는 탄성지지부재 형성을 위한 것으로 그 탄성력과 정전력과 진동 시간 및 미러체의 무게를 모두 고려하여 그 임계치수(Critical Dimension; 이하 CD라 함) 결정하며, 제2오픈부(55b)는 전극판 형성을 위한 것으로 전극판의 정전력을 고려하여 그 CD를 결정하고, 제3오픈부(55c)는 스토퍼 형성을 위한 것으로 미러체의 회전 각도를 고려하여 그 폭과 깊이(스토퍼의 높이)를 고려하여 CD 및 제1희생층(54)과 절연층(53)의 두께를 결정하며, 제1오픈부(55a)는 2개 이상 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제1희생층(54)은 보통 실리콘 산화막 등의 산화막 계열을 물질을 사용하므로, 후속 제거 공정에서 제거되지 않도록 허기 위해 절연층(53)은 실리콘 질화막을 사용한다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 제1 ∼ 제3오픈부(55a ∼ 55c)가 형성된 전면에 폴리실리콘을 증착하여 제1 ∼ 제3오픈부(55a ∼ 55c)를 매립한 다음, 화학적기계적연마(Chemical Mechanical Polishing; 이하 CMP라 함) 또는 전면식각(Etch back)을 실시하여 제1희생층(54)과 평탄화 및 서로 격리된 제1지지부재(56a)와 전극판(57) 및 스토퍼(58)를 동시에 형성한다.
폴리실리콘은 전기적 특성과 탄성 및 마모 특성이 우수하여 제1지지부재(56a)와 전극판(57) 및 스토퍼(58)에 동시에 사용이 가능하므로 공정 단순화 측면에서 우수한 효과를 거둘 수 있다.
여기서, 스토퍼(58)의 높이가 전극판(57)과 동일하여도 정전력에 의한 미러체의 회전시 전극판(57)과 미러체의 접촉은 방지된다.
한편, 폴리실리콘 이외에 제1지지부재(56a)와 스토퍼(58)로 사용가능한 물질로서는 실리콘 질화막이 적합하다.
또한, 전극판(57) 물질로서는 폴리실리콘 이외에 알루미늄, 텅스텐 또는 구리 등을 사용할 수 있다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 전면에 제2희생층(59)을 형성한 다음, 선택적으로 식각하여 제1지지부재(56a) 상부만을 오픈시킨 다음, 제1지지부재(56a) 상에 폴리실리콘을 이용한 제2지지부재(56b)를 적층시켜 제1지지부재(56a)와제2지지부재(56b)가 적층되며, 폴리실리콘의 탄성에 의해 정전력을 통한 미러체의 회전후 정전력이 없을 경우 복원시키는 역할을 하는 탄성지지부재(60)를 형성한다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 탄성지지부재(600)가 형성된 전면에 미러체 형성을 위한 폴리실리콘을 증착한 다음, 패터닝하여 탄성지지부재(60)에 의해 그 가장자리가 지지되도록 미러체(61)를 형성한다.
미러체(61)의 경우 그 두께가 너무 두꺼우면 응답 속도가 느리고 진동하게 되어 동작의 오류를 유발하게 되며, 그 두께가 너무 얇으면 탄성에 의해 휘어져 빛이 흩어지게 되므로 두게 설정에 주의하여야 한다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 습식 공정을 통해 제2희생층(59)과 제1희생층(54)을 제거하여 미러체(61)가 전극판(57) 상부에 부상되도록 한다.
이 때, 제2희생층(59)과 제1희생층(54)의 경우 통상의 실리콘 산화막을 사용하므로 이 경우에는, 불산 용액 또는 BOE(Buffered Oxide Etchant) 등을 사용한다. 따라서, 실리콘 질화막을 사용하는 절연층(53)은 제거되지 않고 남게 된다.
따라서, 하나의 반도체 능동 미러에 대한 제조 공정이 완료되는 바, 이러한 반도체 능동 미러를 반도체 기판(50) 동시에 집적함으로써, 도 3과 같은 동심원 모양의 조리갬 겸 셔터를 제조할 수 있다. 이러한 조리개 겸 셔터는 동심원 모양으로는 연동되어 동작하므로 동심원 모양으로는 독립적으로 작동한다.
또한, 전체 반도체 능동 미러를 동작시키면 셔터가 닫힌 모양이며 중앙 또는 일부만 개방하고 나머지를 작동시키면 셔터는 열린 상태로 조리개를 작게한 상태와 동일하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명은, 기존의 광학장치가 기본적으로 가지고 있어야 하는 미러, 셔터, 조리개 및 각각을 작동시킬 모터와 기어박스를 모두 포함하면서도 그 크기는 렌즈보다 작으며 두께는 실리콘 웨이퍼 두께만 있으면 되므로, 대량생산이 기능하고 생산 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 이러한 광학기기를 제조함에 있어서, 간단한 공정에 의해 제조할 수 있어 생산성이 큰 장점이 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 본 발명에서 제안된 연동되는 반도체 능동 거울은 각각 독립되게 작동하므로 래치 장치를 부착하거나 이를 대신 구현할 수 있어, 광학기기로의 응용분야를 더욱 넓힐 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 미러, 셔터, 조리개 및 각각을 작동시킬 모터와 기어박스의 기능을 모두 포함하면서도 이보다 훨씬 소형으로 유사한 성능을 구현할 수 있어, 광학기기의 생산성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
Claims (15)
- 반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 제공되는 정전기 발생 수단;상기 정전기 발생 수단과 이격된 상기 반도체 기판 상에 배치된 적어도 2개의 탄성지지부재; 및상기 탄성지지부재에 의해 지지되며 상기 정전기 발생 수단 상부에서 부상되어 배치된 미러체를 포함하는 반도체 능동 미러.
- 제 1 항에 있어서,상기 정전기 발생 수단은,상기 반도체 기판 상에 제공되는 배선층과, 상기 배선층 상에 제공되어 전극판을 포함하며,상기 배선층을 통해 전류가 인가됨에 따라 상기 전극판을 통해 정전력을 발생시켜 상기 미러체가 상기 전극판 방향으로 끌려오도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 능동 미러.
- 제 2 항에 있어서,상기 정전기 발생 수단과 이격된 상기 반도체 기판 상에 상기 전극판의 높이보다 같거나 높도록 배치되어 상기 미러체가 상기 전극판에 접촉되는 것을 방지하기 위한 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 능동 미러.
- 제 2 항에 있어서,상기 전극판은 폴리실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 능동 미러.
- 제 3 항에 있어서,상기 탄성지지부재와 상기 스토퍼는 폴리실리콘 또는 실리콘질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 능동 미러.
- 제 1 항에 있어서,상기 미러체는 그 평면 형상이 육각형인 것을 특징으로 하는 반도체 능동 미러.
- 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 의한 반도체 능동 미러가 복수개 어레이된 조리개 겸 셔터에 있어서,제1반도체 능동 미러; 및상기 제1반도체 능동 미러의 주변에 배치되며, 서로 상기 배선층이 서로 연결되어 상기 정전기 발생 수단이 동일한 동작을 통해 상기 제1반도체 능동 미러의 미러체와는 별도의 동작을 수행하는 적어도 두개의 제2반도체 능동 미러를 포함하는 조리개 겸 셔터.
- 제 7 항에 있어서,상기 제2반도체 능동 미러는 상기 제1반도체 능동 미러를 중심으로 평면적으로 동심원 형태로 서로 인접하여 배치된 것을 특징으로 하는 조리개 겸 셔터.
- 제 8 항에 있어서,상기 제1반도체 능동 미러와 상기 제2반도체 능동 미러는 그 평면 형상이 육각형인 것을 특징으로 하는 조리개 겸 셔터.
- 제 10 항에 있어서,상기 제2반도체 능동 미러의 각 한 변이 상기 제1반도체 능동 미러의 각 한 변에 대응하도록 배치되며, 상기 제2반도체 능동 미러는 6개인 것을 특징으로 하는 조리개 겸 셔터.
- 반도체 기판의 일정 영역에 배선층을 형성하는 단계;상기 배선층 상에 절연층과 제1희생층을 차례로 형성하는 단계;상기 제1희생층과 상기 절연층을 선택적으로 식각하여 탄성지지부재와 전극판 및 스토퍼를 각각 내포하는 오픈부를 형성하되, 상기 반도체 기판을 노출시키는 탄성지지부재 형성을 위한 제1오픈부와 상기 제1오픈부와 이격되며 상기 배선층을 노출시키며 상기 전극판 형성을 위한 제2오픈부와 상기 제2오픈부와 이격되며 상기 배선층을 노출시키며 상기 스토퍼를 형성을 위한 제3오픈부를 형성하는 단계;폴리실리콘을 이용하여 상기 제1 내지 제3오픈부를 매립 및 평탄화시키는 단계 - 서로 이격된 상기 탄성지지부재용 제1지지부재와 상기 전극판 및 상기 스토퍼가 형성됨;상기 제1지지부재와 상기 전극판 및 상기 스토퍼를 포함하는 전면에 제2희생층을 형성하는 단계;상기 제2희생층을 선택적으로 식각하여 상기 제1지지부재를 노출시키는 제4오픈부를 형성하는 단계;상기 노출된 제1지지부재 상에 제2지지부재를 적층시켜 탄성지지부재를 형성하는 단계;상기 탄성지지부재 상에 상기 탄성지지부재에 의해 그 가장자리가 지지되도록 미러체를 형성하는 단계; 및상기 제1희생층 및 상기 제2희생층만을 습식으로 제거하여 상기 미러체가 상기 전극판 상부에 부상되도록 하는 단계를 포함하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 탄성지지부재를 적어도 2개 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 배선층은 텅스텐 실리사이드를 사용하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 절연층은 상기 제1 및 제2희생층을 습식으로 제거할 때 제거되지 않는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 절연층은 질화막을 사용하며, 상기 제1 및 제2 희생층은 산화막을 사용하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기술을 이용한 반도체 능동 미러 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0065466A KR100451465B1 (ko) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0065466A KR100451465B1 (ko) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040036431A KR20040036431A (ko) | 2004-04-30 |
| KR100451465B1 true KR100451465B1 (ko) | 2004-10-08 |
Family
ID=37335000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2002-0065466A KR100451465B1 (ko) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100451465B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06222290A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-08-12 | Korea Electron Telecommun | 平面ディスプレイ装置及びその製造方法 |
| KR19990066104A (ko) * | 1998-01-21 | 1999-08-16 | 구자홍 | 미소가동거울의 제조방법 |
| JP2001324685A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Hera System Co Ltd | フラットパネル表示装置 |
| JP2002214543A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-31 | Microsoft Corp | マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ｍｅｍｓ）光変調器、ｍｅｍｓ光モジュール、ｍｅｍｓ光ディスプレイシステム、および、ｍｅｍｓ光変調方法 |
-
2002
- 2002-10-25 KR KR10-2002-0065466A patent/KR100451465B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06222290A (ja) * | 1992-11-10 | 1994-08-12 | Korea Electron Telecommun | 平面ディスプレイ装置及びその製造方法 |
| KR19990066104A (ko) * | 1998-01-21 | 1999-08-16 | 구자홍 | 미소가동거울의 제조방법 |
| JP2001324685A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Hera System Co Ltd | フラットパネル表示装置 |
| JP2002214543A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-07-31 | Microsoft Corp | マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ｍｅｍｓ）光変調器、ｍｅｍｓ光モジュール、ｍｅｍｓ光ディスプレイシステム、および、ｍｅｍｓ光変調方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20040036431A (ko) | 2004-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100558319B1 (ko) | 광 스위치 장치 및 그의 제조방법 | |
| JP5329739B2 (ja) | 適応光学装置で使用するための傾斜またはピストン運動を有するｍｅｍｓミラー | |
| US6563106B1 (en) | Micro-electro-mechanical-system (MEMS) mirror device and methods for fabricating the same | |
| US7273693B2 (en) | Method for forming a planar mirror using a sacrificial oxide | |
| KR100451409B1 (ko) | 마이크로 광스위치 및 그 제조방법 | |
| US8873174B2 (en) | Mounting flexure contacts | |
| US20180029879A1 (en) | MEMS isolation structures | |
| US20140036342A1 (en) | Electrical Routing | |
| US6667823B2 (en) | Monolithic in-plane shutter switch | |
| US20200033589A1 (en) | Micromirror with improved shock and vibration performance | |
| US20020126455A1 (en) | Tiled microelectromechanical device modules and fabrication methods | |
| KR100451465B1 (ko) | 반도체 능동 미러와 그 제조방법 및 그를 이용한 조리개겸 셔터 | |
| US8884381B2 (en) | Guard trench | |
| JP3825388B2 (ja) | 光スイッチ装置 | |
| EP3839603B1 (en) | Process for manufacturing an optical microelectromechanical device having a tiltable structure and an antireflective surface | |
| JP3819820B2 (ja) | 光スイッチ装置の製造方法 | |
| JP3537408B2 (ja) | 光スイッチングのためのマイクロアクチュエータ及びその製造方法 | |
| JP3953849B2 (ja) | 光スイッチ装置及び光スイッチ装置の製造方法 | |
| JP2004133214A (ja) | Ｍｅｍｓ素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120823 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130821 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140820 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |