KR100782000B1 - Spatial optical modulator having a plurality of passivation layers - Google Patents

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Abstract

기판; 기판 상에 위치하는 절연층; 중앙 부분이 절연층과 소정의 간격만큼 이격되어 위치하는 구조물층; 구조물층 상에 위치하고, 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체; 압전 구동체 상에 위치하고, 압전 구동체를 보호하는 제1 패시베이션층; 및 제1 패시베이션층 상에 위치하고, 제1 패시베이션층을 보호하는 제2 패시베이션층을 포함하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자가 제시된다. 본 발명에 의하면, 알루미늄 산화막을 포함하는 복수의 패시베이션층을 통하여 수분 흡습 등에 의한 압전 구동체의 오동작을 최소화할 수 있다. 또한, 이를 통하여 광변조기 소자의 광 회절 특성 및 그 신뢰성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.Board; An insulating layer on the substrate; A structure layer having a central portion spaced apart from the insulating layer by a predetermined distance; Located on the structure layer, the piezoelectric drive body for moving the central portion of the structure layer up and down; A first passivation layer disposed on the piezoelectric drive body and protecting the piezoelectric drive body; And a plurality of passivation layers disposed on the first passivation layer and including a second passivation layer protecting the first passivation layer. According to the present invention, the malfunction of the piezoelectric drive body due to moisture absorption and the like can be minimized through the plurality of passivation layers including the aluminum oxide film. In addition, through this there is an effect that can maximize the light diffraction characteristics and reliability of the optical modulator device.

광변조기 소자, 압전 구동체, 패시베이션층. Optical modulator element, piezoelectric driver, passivation layer.

Description

복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자{Spatial optical modulator having a plurality of passivation layers}Spatial optical modulator having a plurality of passivation layers

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식의 광변조기 소자의 일 형태를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing one embodiment of a piezoelectric type optical modulator element applicable to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식의 광변조기 소자의 다른 형태를 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing another form of the piezoelectric optical modulator device applicable to the preferred embodiment of the present invention.

도 3은 도 1의 광변조기 소자로 구성된 광변조기 소자 어레이의 평면도. 3 is a plan view of an array of optical modulator elements composed of the optical modulator elements of FIG.

도 4는 도 3의 광변조기 소자 어레이에서의 광변조 원리를 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a principle of light modulation in the optical modulator element array of FIG.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 구조를 나타낸 사시도.5 is a perspective view showing the structure of an optical modulator device having a plurality of passivation layers according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5에 도시된 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical modulator element having a plurality of passivation layers shown in FIG.

도 7은 도 5에 도시된 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an optical modulator device having a plurality of passivation layers shown in FIG. 5. FIG.

도 8은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 단면도.8 is a cross-sectional view of an optical modulator device having a plurality of passivation layers according to another preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 기판 120 : 절연층110: substrate 120: insulating layer

130 : 희생층 140 : 구조물층130: sacrificial layer 140: structure layer

150 : 압전 구동체 151 : 하부 전극150: piezoelectric drive body 151: lower electrode

152 : 압전층 153 : 상부 전극152: piezoelectric layer 153: upper electrode

160 : 패시베이션층 161 : 제1 패시베이션층160: passivation layer 161: first passivation layer

162 : 제2 패시베이션층 163 : 제3 패시베이션층162: second passivation layer 163: third passivation layer

본 발명은 멤스 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광변조기 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical modulator device and a method of manufacturing the same.

멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System)는 초소형 전기 기계 시스템 또는 소자를 말하며, 멤스(MEMS) 기술은 반도체 제조기술을 이용해 실리콘 기판 위에 3차원의 구조물을 형성하는 기술이다. 이러한 멤스(MEMS)는 다양한 응용 분야의 하나로서 광학 분야에 응용되고 있다. 멤스(MEMS) 기술을 이용하면 1mm보다 작은 광학부품을 제작할 수 있으며, 이를 통해 초소형 광시스템을 구현할 수 있다. 초소형 광시스템에 해당하는 광변조기 소자, 마이크로 렌즈 등의 마이크로 광학 부품은 빠른 응답속도와 작은 손실, 집적화 및 디지털화의 용이성 등의 장점으로 인하여 통신장치, 디스플레이 및 기록장치에 채택되어 응용되고 있다.MEMS (Micro Electro Mechanical System) refers to a micro electromechanical system or device, and MEMS technology is a technology for forming a three-dimensional structure on a silicon substrate using semiconductor manufacturing technology. MEMS is applied to the optical field as one of various application fields. MEMS technology enables the fabrication of optical components smaller than 1mm, enabling ultra-compact optical systems. Micro-optical components such as optical modulator elements and micro lenses, which are miniature optical systems, have been adopted and applied to communication devices, displays, and recording devices due to advantages such as fast response speed, small loss, and ease of integration and digitization.

광변조기 소자는 광섬유 또는 광주파수대(光周波數帶)의 자유공간을 전송매체로 하는 경우에 송신기에서 신호를 빛에 싣는(광변조) 회로 또는 장치이다. 광 변조기 소자는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 빛의 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 간접 방식은 다시 구동되는 방식에 따라 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉜다. An optical modulator element is a circuit or device for transmitting a signal to light (optical modulation) in a transmitter when a free space of an optical fiber or an optical frequency band is used as a transmission medium. The optical modulator element is divided into a direct method of directly controlling the on / off of light and an indirect method using reflection and diffraction of light, and the indirect method is divided into an electrostatic method and a piezoelectric method according to the method of being driven again.

이때, 간접 방식의 광변조기 소자에서는 그 구동방식에 상관없이 입사광이 반사된 반사광의 경로 차이에 의해 발생하는 간섭을 통해 광변조를 수행하게 된다. 특히 압전 방식의 광변조기 소자에서는 인가되는 소정의 전압에 따라 수축 및 팽창하는 압전 구동체의 구동력을 이용하여 반사광의 경로 차이를 발생시킨다.(후술할 도 3 및 도 4의 설명 참조). 따라서 압전 방식의 광변조기 소자에서는 광 회절 특성의 구현을 위해 압전 구동체의 역할이 특히 중요하다. In this case, the indirect optical modulator device performs the optical modulation through interference generated by the path difference of the reflected light reflected by the incident light regardless of the driving method. In particular, in the piezoelectric type optical modulator device, a path difference of reflected light is generated by using a driving force of a piezoelectric driver that contracts and expands according to a predetermined voltage applied (see description of FIGS. 3 and 4 to be described later). Therefore, in the piezoelectric optical modulator device, the role of the piezoelectric driver is particularly important for realizing optical diffraction characteristics.

그러나 종래 기술에 따르면, 광변조기 소자의 제조 공정을 진행함에 따라 주변 수분의 흡습 등에 의한 영향으로 인하여 압전 구동체의 동작 특성이 변화되는 문제점이 있다. 압전 구동체의 동작 특성이 변화되면 광변조기 소자에서의 리본과 절연층 간의 높이(간격)도 변화되며, 이러한 높이의 변화에 의해 광변조기 소자 전체의 광 회절 특성 및 그 신뢰성이 열화되는 문제점이 있다.However, according to the related art, as the manufacturing process of the optical modulator device proceeds, there is a problem in that the operating characteristics of the piezoelectric driving body are changed due to the influence of moisture absorption of the surrounding moisture. When the operating characteristics of the piezoelectric actuator are changed, the height (interval) between the ribbon and the insulating layer in the optical modulator element is also changed, and the optical diffraction characteristics and reliability of the entire optical modulator element are deteriorated by such a change in height. .

따라서, 본 발명은 광변조기 소자의 광 회절 특성 및 그 신뢰성을 극대화시킬 수 있는 광변조기 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides an optical modulator device and a method of manufacturing the same that can maximize the light diffraction characteristics and reliability thereof of the optical modulator device.

또한, 광변조기 소자의 특성 열화를 방지하기 위해, 주변 수분의 흡습 등에 의한 압전 구동체의 오동작을 최소화할 수 있는 광변조기 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.In addition, in order to prevent deterioration of the characteristics of the optical modulator device, an optical modulator device and a method of manufacturing the same that can minimize the malfunction of the piezoelectric drive body due to moisture absorption of the surroundings.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 기판 상에 위치하는 절연층; 중앙 부분이 절연층과 소정의 간격만큼 이격되어 위치하는 구조물층; 구조물층 상에 위치하고, 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체; 압전 구동체 상에 위치하고, 압전 구동체를 보호하는 제1 패시베이션층; 및 제1 패시베이션층 상에 위치하고, 제1 패시베이션층을 보호하는 제2 패시베이션층을 포함하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자가 제공된다.According to an aspect of the invention, the substrate; An insulating layer on the substrate; A structure layer having a central portion spaced apart from the insulating layer by a predetermined distance; Located on the structure layer, the piezoelectric drive body for moving the central portion of the structure layer up and down; A first passivation layer disposed on the piezoelectric drive body and protecting the piezoelectric drive body; And a plurality of passivation layers disposed on the first passivation layer, the second passivation layer protecting the first passivation layer.

또한, 본 발명에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자는 절연층의 상부 및 구조물층의 하부에 위치하고, 구조물층을 지지하는 희생층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 희생층은 구조물층의 중앙 부분의 하면에 위치하는 부분이 식각되어 절연층과 소정의 간격만큼 이격되게 한다.In addition, the optical modulator device having a plurality of passivation layers according to the present invention may further include a sacrificial layer positioned above the insulating layer and below the structure layer, and supporting the structure layer. The sacrificial layer may be etched away from the insulating layer by a predetermined distance from the lower portion of the center portion of the structure layer.

또한, 본 발명의 압전 구동체는 하부 전극; 하부 전극 상에 위치하고, 소정 의 전압에 상응하여 수축 및 팽창을 하여 구조물층의 중앙 부분에 상하 구동력을 발생시키는 압전층; 및 압전층 상에 위치하고, 하부 전극 간에 압전층에 형성되는 소정의 전압을 인가하는 상부 전극을 포함할 수 있다.In addition, the piezoelectric drive body of the present invention; A piezoelectric layer positioned on the lower electrode and contracting and expanding according to a predetermined voltage to generate vertical driving force in a central portion of the structure layer; And an upper electrode disposed on the piezoelectric layer and applying a predetermined voltage formed on the piezoelectric layer between the lower electrodes.

또한, 본 발명에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자는 압전 구동체의 상부 및 제1 패시베이션층의 하부에 위치하고, 압전 구동체를 보호하는 제3 패시베이션층을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제3 패시베이션층은 Al2O3막일 수 있다.In addition, the optical modulator device having a plurality of passivation layers according to the present invention may further include a third passivation layer positioned above the piezoelectric driver and below the first passivation layer to protect the piezoelectric driver. Here, the third passivation layer may be an Al 2 O 3 film.

이때, 제1 패시베이션층은 SiO2막이고, 제1 패시베이션층의 두께는 10-3㎛ 이상 1㎛ 이하일 수 있다. In this case, the first passivation layer may be a SiO 2 film, and the thickness of the first passivation layer may be 10 −3 μm or more and 1 μm or less.

이때, 제2 패시베이션층은 알루미늄 산화막이고, 제2 패시베이션층의 두께는 10-3㎛ 이상 1㎛ 이하일 수 있다. 여기서, 알루미늄 산화막은 Al2O3막인 것이 바람직하다.In this case, the second passivation layer may be an aluminum oxide film, and the thickness of the second passivation layer may be 10 −3 μm or more and 1 μm or less. Here, the aluminum oxide film is preferably an Al 2 O 3 film.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복수의 패시베이션층을 가지는 광변조기 소자를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an optical modulator device having a plurality of passivation layers according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein the same or corresponding components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals. Duplicate explanations will be omitted. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기에 앞서 본 발명에 적용되는 압전 방식의 광변조기 소자에 대해서 먼저 설명하기로 한다.Hereinafter, the piezoelectric optical modulator device applied to the present invention will be described first before describing preferred embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식의 광변조기 소자의 일 형태를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 적용 가능한 압전 방식의 광변조기 소자의 다른 형태를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing one embodiment of a piezoelectric optical modulator device applicable to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing another embodiment of a piezoelectric optical modulator device applicable to a preferred embodiment of the present invention. to be.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 적용되는 압전 방식의 광변조기 소자는 기판(110), 절연층(120), 희생층(130), 구조물층(140) 및 압전 구동체(150)를 포함한다. 또한, 구조물층(140)의 중앙 부분에는 복수의 홀(hole)(140(b), 140(d))이 구비되어 있다. 이때, 홀이 형성되어 있지 않은 구조물층(140)의 중앙 부분 상에는 상부 광반사층(140(a), 140(c))이 형성될 수 있고, 홀의 위치와 대응되는 절연층(120) 상에는 하부 광반사층(120(a), 120(b))이 형성될 수 있다. 또한, 압전 구동체(150)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 구조물층(140)을 상하로 움직이도록 제어한다.1 and 2, a piezoelectric optical modulator device applied to the present invention includes a substrate 110, an insulating layer 120, a sacrificial layer 130, a structure layer 140, and a piezoelectric driver 150. It includes. In addition, a plurality of holes 140 (b) and 140 (d) are provided at the central portion of the structure layer 140. In this case, upper light reflection layers 140 (a) and 140 (c) may be formed on a central portion of the structure layer 140 in which holes are not formed, and lower light may be formed on the insulating layer 120 corresponding to the position of the holes. Reflective layers 120 (a) and 120 (b) may be formed. In addition, the piezoelectric driver 150 controls the structure layer 140 to move up and down in accordance with the degree of contraction or expansion of up and down or left and right caused by the voltage difference between the upper and lower electrodes.

이 외에 광변조기 소자의 각 부분에 대해서는 후술할 도 5의 설명에서 상세히 설명하기로 하며, 이하 도 3 및 도 4에서는 구조물층(140)과 절연층(120)간의 높이 변화에 따른 광변조 원리를 중심으로 설명한다.In addition, each part of the optical modulator device will be described in detail in the description of FIG. 5 to be described later. In FIGS. 3 and 4, the optical modulation principle according to the height change between the structure layer 140 and the insulating layer 120 will be described. The explanation is centered.

도 3은 도 1의 광변조기 소자로 구성된 광변조기 소자 어레이의 평면도이고, 도 4는 도 3의 광변조기 소자 어레이에서의 광변조 원리를 설명하기 위한 도면이다. 이때, 도 4는 도 3의 BB'선을 기준선으로 하여 나타낸 단면도이다.3 is a plan view of an optical modulator element array including the optical modulator element of FIG. 1, and FIG. 4 is a view for explaining a principle of optical modulation in the optical modulator element array of FIG. 3. 4 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 3 as a reference line.

도 3를 참조하면, 광변조기 소자 어레이는 각각 제1 화소(pixel #1), 제2 화소(pixel #2), …, 제m 화소(pixel #m)를 담당하는 m개의 광변조기 소자(100-1, 100-2, …, 100-m)로 구성된다. 광변조기 소자 어레이는 수직 주사선 또는 수평 주사선(여기서, 수직 주사선 또는 수평 주사선은 m개의 화소로 구성되는 것으로 가정함)의 1차원 영상에 대한 영상 정보를 담당하며, 각 광변조기 소자(100-1, 100-2, …, 100-m)는 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 m개의 화소 중 어느 하나의 화소들을 담당한다. 따라서, 각각의 광변조기 소자에서 반사 및 회절된 광은 이후 광 스캔 장치에 의해 스크린에 2차원 영상으로 투사된다. 예를 들면, VGA 640*480 해상도의 경우 480개의 수직 화소에 대해 광 스캔 장치(미도시)의 한 면에서 640번 모듈레이션을 하여 광 스캔 장치의 한 면당 화면 1 프레임이 생성된다. 여기서, 광 스캔 장치는 폴리곤 미러(Polygon Mirror), 회전바(Rotating bar) 또는 갈바노 미러(Galvano Mirror) 등이 이용될 수 있다.Referring to FIG. 3, the optical modulator element array includes the first pixel (pixel # 1), the second pixel (pixel # 2),. And m optical modulator elements 100-1, 100-2,..., 100-m that are responsible for the m-th pixel (pixel #m). The optical modulator element array is responsible for image information of a 1D image of a vertical scan line or a horizontal scan line (assuming that the vertical scan line or the horizontal scan line is composed of m pixels), and each optical modulator element 100-1, 100-2, ..., 100-m) are in charge of any one of m pixels constituting the vertical scan line or the horizontal scan line. Thus, the reflected and diffracted light in each optical modulator element is then projected onto the screen by a light scanning device in a two dimensional image. For example, in the case of VGA 640 * 480 resolution, 640 modulations are performed on one surface of an optical scanning device (not shown) for 480 vertical pixels, thereby generating one frame of one screen per surface of the optical scanning device. Here, the optical scanning device may be a polygon mirror, a rotating bar, a galvano mirror, or the like.

이하 제1 화소(pixel #1)를 중심으로 광변조 원리에 대하여 설명하지만, 다른 화소들에 대해서도 동일한 내용이 적용 가능함은 물론이다. Hereinafter, the principle of light modulation will be described based on the first pixel (pixel # 1), but the same may be applied to other pixels.

본 실시예에서는 도 1에서와 같이 구조물층(140)에 형성된 홀(140(b)-1)이 2개인 것으로 가정한다. 2개의 홀(140(b)-1)로 인하여 구조물층(140) 상부에는 3개의 상부 광반사층(140(a)-1)이 형성된다. 절연층(120)에는 2개의 홀(140(b)-1)에 상응하여 2개의 하부 광반사층이 형성된다. 그리고 제1 화소(pixel #1)와 제2 화 소(pixel #2) 사이의 간격에 의한 부분에 상응하여 절연층(120)에는 또 하나의 하부 광반사층이 형성된다. 따라서, 각 화소당 상부 광반사층(140(a)-1)과 하부 광반사층(120(a)-1)의 개수는 동일하게 되며, 이를 통하여 0차 회절광 또는 ±1차 회절광을 이용한 변조광의 휘도 조절이 가능해진다.In the present embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that two holes 140 (b)-1 are formed in the structure layer 140. Due to the two holes 140 (b)-1, three upper light reflection layers 140 (a)-1 are formed on the structure layer 140. Two lower light reflection layers are formed in the insulating layer 120 to correspond to the two holes 140 (b)-1. In addition, another lower light reflecting layer is formed on the insulating layer 120 corresponding to the portion of the first pixel (pixel # 1) and the second pixel (pixel # 2). Therefore, the number of upper light reflecting layers 140 (a) -1 and lower light reflecting layers 120 (a) -1 per pixel becomes the same, thereby modulating using zero-order diffraction light or ± first-order diffraction light. The brightness of the light can be adjusted.

도 4를 참조하면, 빛의 파장이 λ인 경우 상부 광반사층(140(a))이 형성된 구조물층(140)과 하부 광반사층(120(a))이 형성된 절연층(120)간의 간격이(2n)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제1 전압이 압전 구동체(150)에 인가된다(도 4의 (a) 참조). 이때, 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 광반사층(140(a))에서 반사된 광과 하부 광반사층(120(a))에서 반사된 광 사이의 전체 경로차는 nλ와 같아서 보강 간섭을 하여 회절광은 최대 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 휘도는 상쇄 간섭에 의해 최소값을 가진다.Referring to FIG. 4, when the wavelength of light is λ, the distance between the structure layer 140 on which the upper light reflection layer 140 (a) is formed and the insulating layer 120 on which the lower light reflection layer 120 (a) is formed ( A first voltage is applied to the piezoelectric drive body 150 such that 2n) λ / 4 (n is a natural number) (see Fig. 4A). In this case, in the case of the zero-order diffracted light (reflected light), the total path difference between the light reflected from the upper light reflecting layer 140 (a) and the light reflected from the lower light reflecting layer 120 (a) is equal to nλ, which causes constructive interference. The diffracted light has maximum brightness. Here, in the case of + 1st and -1st diffraction light, the brightness of light has a minimum value due to destructive interference.

또한, 상부 광반사층(140(a))이 형성된 구조물층(140)과 하부 광반사층(120(a))이 형성된 절연층(120)간의 간격이 (2n+1)λ/4(n은 자연수)가 되도록 하는 제2 전압이 압전 구동체(150)에 인가된다(도 4의 (b) 참조). 이때, 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 광반사층(140(a))에서 반사된 광과 하부 광반사층(120(a))에 반사된 광 사이의 전체 경로차는 (2n+1)λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 회절광은 최소 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 보강 간섭에 의해 광의 휘도는 최대값을 가진다. In addition, the distance between the structure layer 140 on which the upper light reflection layer 140 (a) is formed and the insulating layer 120 on which the lower light reflection layer 120 (a) is formed is (2n + 1) λ / 4 (n is a natural number. Is applied to the piezoelectric drive body 150 (see FIG. 4B). In this case, in the case of the 0th order diffracted light (reflected light), the total path difference between the light reflected by the upper light reflecting layer 140 (a) and the light reflected by the lower light reflecting layer 120 (a) is (2n + 1) λ / As in 2, the destructive light has minimum luminance due to destructive interference. In the case of the + 1st and -1st diffracted light, the luminance of light has a maximum value due to constructive interference.

이러한 간섭의 결과, 광변조기 소자는 반사 또는 회절광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다. 이상에서는, 상부 광반사층(140(a))이 형성된 구조물 층(140)과 하부 광반사층(120(a))이 형성된 절연층(120)간의 간격이 (2n)λ/4 또는 (2n+1)λ/4인 경우를 설명하였으나, 입사광의 회절 또는 반사에 의해 간섭되는 세기를 조절할 수 있는 간격을 가지고 구동할 수 있는 다양한 실시예가 본 발명에 적용될 수 있음은 자명하다.As a result of such interference, the optical modulator element can load a signal on light by adjusting the amount of reflected or diffracted light. In the above, the distance between the structure layer 140 on which the upper light reflection layer 140 (a) is formed and the insulating layer 120 on which the lower light reflection layer 120 (a) is formed is (2n) λ / 4 or (2n + 1). Although the case of λ / 4 has been described, it will be apparent that various embodiments capable of driving with an interval capable of adjusting the intensity interfered by diffraction or reflection of incident light may be applied to the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 단면도이다. 도 5 내지 도 7에서는 2층의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자 및 그 제조 방법을 중심으로 설명하지만, 도 8과 같이 2층 이상의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자 및 그 제조 방법도 이하의 상세한 설명으로부터 도출될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.5 is a perspective view showing the structure of an optical modulator device having a plurality of passivation layers according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view of the optical modulator device having a plurality of passivation layer shown in FIG. In FIGS. 5 to 7, the optical modulator device having two passivation layers and the method of manufacturing the same will be described. However, the optical modulator device having two or more passivation layers and the method of manufacturing the same are shown in the following detailed description. It will be readily appreciated that it can be derived.

또한, 이하의 도면에서는 도 5에서 도시된 바와 같이 구조물층(140)의 중앙 부분에 홀을 구비하고 있는 광변조기 소자를 중심으로 설명하지만, 이는 일 예에 불과하며 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아님은 물론이다. 즉, 광 회절 특성을 구현하기 위해 전극간 인가되는 전압에 따라 수축 및 팽창하여 리본에 상하 구동력을 발생시키는 압전 구동체를 포함하는 광변조기 소자라면 어느 것이든 본 발명에 이용 가능하다. 여기서, 리본은 구조물층(140) 중 압전 구동체(150)에 의해 발생하는 구동력에 의해 상하로 움직일 수 있는 소정의 부분을 통칭하는 용어로 사용하며, 본 예에서는 구조물층(140)의 중앙 부분이 여기에 해당한다.In addition, in the following drawings will be described with reference to the optical modulator device having a hole in the center portion of the structure layer 140 as shown in Figure 5, this is only an example and limiting the scope of the invention Of course not. That is, any optical modulator device including a piezoelectric drive body that contracts and expands in accordance with a voltage applied between electrodes in order to implement optical diffraction characteristics to generate a vertical driving force on a ribbon can be used in the present invention. Here, the ribbon is used as a generic term for a predetermined portion of the structure layer 140 that can be moved up and down by the driving force generated by the piezoelectric drive body 150, in this example, the center portion of the structure layer 140 This is the case here.

도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명에 따른 광변조기 소자는 기판(110), 절연 층(120), 희생층(130), 구조물층(140), 압전 구동체(150) 및 패시베이션층(160)을 포함한다. 5 and 6, the optical modulator device according to the present invention includes a substrate 110, an insulating layer 120, a sacrificial layer 130, a structure layer 140, a piezoelectric driver 150, and a passivation layer ( 160).

기판(110)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 기판(110)을 구성하는 물질로는 실리콘(Si), 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 수정(Quartz), 실리카(SiO2) 등의 물질이 사용될 수 있다.The substrate 110 is a commonly used semiconductor substrate, and materials constituting the substrate 110 include silicon (Si), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), quartz, and silica (SiO). 2 ) materials such as these may be used.

기판(110) 상에는 절연층(120)이 위치한다. 절연층(120)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 역할하며, 희생층(130)으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 비해 선택비가 높은 물질로 형성된다. 이때, 절연층(120)으로 사용되는 물질은 실리카(SiO2) 등 일 수 있다.The insulating layer 120 is positioned on the substrate 110. The insulating layer 120 serves as an etch stop layer and is a material having a higher selectivity than an etchant for etching the material used as the sacrificial layer 130, where the etchant is an etching gas or an etching solution. Is formed. In this case, the material used as the insulating layer 120 may be silica (SiO 2 ).

이때, 절연층(120) 상에는 빛을 반사 또는 회절시킬 수 있는 하부 광반사층(예를 들어, 도 1의 120(a) 또는 도 2의 120(b))이 형성될 수 있다. 하부 광반사층은 다양한 광반사 물질 예를 들어, 금속 재료(Al, Pt, Cr, Ag 등)가 사용될 수 있다.In this case, a lower light reflection layer (for example, 120 (a) of FIG. 1 or 120 (b) of FIG. 2) capable of reflecting or diffracting light may be formed on the insulating layer 120. The lower light reflecting layer may use various light reflecting materials, for example, metal materials (Al, Pt, Cr, Ag, etc.).

절연층(120) 상에는 희생층(130)이 위치한다. 이때, 희생층(130)으로는 실리콘(Si) 또는 폴리 실리콘(Poly-Si) 등의 물질이 사용될 수 있다.The sacrificial layer 130 is positioned on the insulating layer 120. In this case, a material such as silicon (Si) or polysilicon (Poly-Si) may be used as the sacrificial layer 130.

희생층(130)은 절연층(120) 상에 적층된 후, 후술할 공정(도 7의 (f) 참조)을 통해 일부 또는 전부가 식각될 수 있다. 이러한 식각 공정에 의해 구조물층(140)의 중앙 부분이 절연층(120)과의 사이에서 구동 공간을 확보하며 소정의 간격만큼 이격될 수 있게 한다. 여기서, 구동 공간은 구조물층(140)과 절연층(120) 사이의 빈 공간을 의미하며, 확보된 구동 공간을 통해 구조물층(140)의 중앙 부분 즉, 리본은 압전 구동체(150)의 구동력에 상응하여 상하로 움직일 수 있게 된다. 또한, 식각 공정을 통해 제거되지 않은 희생층(130)은 구조물층(140)을 지지하는 역할을 하게 된다.After the sacrificial layer 130 is stacked on the insulating layer 120, some or all of the sacrificial layer 130 may be etched through a process (see FIG. 7F) to be described later. By the etching process, the central portion of the structure layer 140 may be spaced apart by a predetermined interval while securing a driving space between the insulating layer 120 and the insulating layer 120. Here, the driving space means an empty space between the structure layer 140 and the insulating layer 120, the center portion of the structure layer 140, that is, the ribbon is the driving force of the piezoelectric drive body 150 through the secured drive space. It can move up and down correspondingly. In addition, the sacrificial layer 130 that is not removed through the etching process serves to support the structure layer 140.

여기서, 도 5가 예시하는 광변조기 소자에서는 희생층(130)의 일부만이 식각되므로 희생층(130)이 절연층(120)의 양 측단 상에 위치하여 구조물층(140)을 지지하고 있지만, 희생층(130)은 후술할 공정(도 7의 (f) 참조)을 통해 그 전부가 식각될 수도 있다. 이러한 경우 희생층(130)은 구조물층(140)을 지지하는 역할은 하지 않으며, 구조물층(140)이 상하로 움직일 수 있는 구동 공간을 확보하는 역할만을 할 수도 있다. 즉, 희생층(130)의 식각 공정에 상응하여 확보되는 구동 공간의 위치가 달라질 수 있다. 또한, 확보되는 구동 공간의 위치가 달라지는 경우에는 이에 상응하여 구조물층(140) 중 리본의 위치도 달라질 수 있음은 물론이다.Here, in the optical modulator device illustrated in FIG. 5, only a part of the sacrificial layer 130 is etched, so that the sacrificial layer 130 is positioned on both side ends of the insulating layer 120 to support the structure layer 140. The layer 130 may be etched in its entirety through a process to be described later (see FIG. 7F). In this case, the sacrificial layer 130 does not support the structure layer 140, but may only serve to secure a driving space in which the structure layer 140 may move up and down. That is, the position of the driving space secured corresponding to the etching process of the sacrificial layer 130 may vary. In addition, when the position of the secured driving space is changed, the position of the ribbon in the structure layer 140 may also be changed accordingly.

희생층(130) 상에는 구조물층(140)이 위치한다. 여기서, 구조물층(140)으로는 Si3N4 등 실리콘나이트나이드 계열(SiXNY)의 물질이 사용될 수 있다.The structure layer 140 is positioned on the sacrificial layer 130. In this case, as the structure layer 140, a material of silicon nitride series (Si X N Y ) such as Si 3 N 4 may be used.

이때, 구조물층(140)의 중앙 부분 즉, 리본 상에는 빛을 반사 또는 회절시킬 수 있는 상부 광반사층(예를 들어, 도 1의 140(a) 또는 도 2의 140(c))이 형성될 수 있다. 상부 광반사층은 다양한 광반사 물질 예를 들어, 금속 재료(Al, Pt, Cr, Ag 등)가 사용될 수 있다.In this case, an upper light reflection layer (for example, 140 (a) of FIG. 1 or 140 (c) of FIG. 2) capable of reflecting or diffracting light may be formed on the center portion of the structure layer 140, that is, the ribbon. have. The upper light reflecting layer may use various light reflecting materials, for example, metal materials (Al, Pt, Cr, Ag, etc.).

또한, 구조물층(140)은 후술할 공정(도 7의 (f) 참조)을 통해 특정 형태(본 예에서는 구조물층(140)의 중앙부분에 1개 이상의 홀을 구비한 형태)가 형성되도록 선택적으로 식각될 수 있다. 이러한 경우, 상부 광반사층은 구조물층(140)의 중앙 부분 중 홀이 형성되지 않은 부분에 형성된다.In addition, the structure layer 140 may be selectively formed to have a specific shape (in this example, having one or more holes in the center portion of the structure layer 140) through a process to be described later (see FIG. 7F). Can be etched. In this case, the upper light reflection layer is formed at a portion where the hole is not formed in the central portion of the structure layer 140.

구조물층(140) 상에는 압전 구동체(150)가 위치한다. 압전 구동체(150)는 압전 방식에 따라 리본이 상하로 움직일 수 있도록 하는 구동력을 발생시킨다.The piezoelectric driver 150 is positioned on the structure layer 140. The piezoelectric drive member 150 generates a driving force for allowing the ribbon to move up and down according to the piezoelectric method.

압전 구동체(150)는 하부 전극(151)과, 하부 전극(151) 상에 형성되며 소정의 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전층(152) 및 압전층(152) 상에 형성되며 하부 전극(151) 간에 압전층(152)에 형성되는 소정의 전압을 인가하는 상부 전극(153)을 포함한다.The piezoelectric driver 150 is formed on the lower electrode 151 and the lower electrode 151, and contracts and expands when a predetermined voltage is applied to generate the up and down driving force. And an upper electrode 153 that is formed in the upper electrode 151 to apply a predetermined voltage formed in the piezoelectric layer 152 between the lower electrodes 151.

이때, 하부 또는 상부 전극(151, 153)의 전극재료로는 백금(Pt), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), IrO2, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 상술한 전극재료의 조합 중 어느 하나가 사용될 수도 있다. 하부 또는 상부 전극(151, 153)은 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터(sputter) 또는 진공 증착(evaporation) 등의 방법으로 형성할 수 있다.In this case, platinum (Pt), nickel (Ni), gold (Au), aluminum (Al), titanium (Ti), IrO 2 , RuO 2, and the like may be used as electrode materials of the lower or upper electrodes 151 and 153. Any one of the above-described combinations of electrode materials may be used. The lower or upper electrodes 151 and 153 may be formed by a method such as sputtering or vacuum evaporation in the range of 0.01-3 μm.

압전층(152)은 하부 전극(151) 상에 습식(스크린 프린팅, Sol-Gel coating 등) 및 건식 방법(스퍼터링, Evaporation, MOCVD, Vapor Deposition 등)으로 0.01~20.0㎛ 범위에서 형성할 수 있다. 여기에서 압전층(152)으로서는 PZT, PNN-PT, PLZT, AlN, ZnO 등의 압전 재료가 사용할 수 있으며, 납(Pb), 지르코늄(Zr), 아연(Zn) 또는 티타늄(Ti) 등의 원소를 한 개 이상 포함하여 구성되는 압전 전해 재료도 사용 가능하다.The piezoelectric layer 152 may be formed on the lower electrode 151 in the range of 0.01 to 20.0 μm by wet (screen printing, Sol-Gel coating, etc.) and dry methods (sputtering, Evaporation, MOCVD, Vapor Deposition, etc.). As the piezoelectric layer 152, piezoelectric materials such as PZT, PNN-PT, PLZT, AlN, and ZnO may be used, and elements such as lead (Pb), zirconium (Zr), zinc (Zn), or titanium (Ti) may be used. It is also possible to use a piezoelectric electrolytic material comprising one or more.

압전 구동체(150)의 상부 즉, 상부 전극(153)의 상부에는 패시베이션층(160)이 위치한다. 도 5가 예시하는 패시베이션층(160)은 2층 구조를 가지며, 제1 패시베이션층(161)을 적층한 후 제1 패시베이션층(161) 상에 제2 패시베이션층(162)를 적층한다. 패시베이션층(160)은 광변조기 소자의 제조 공정 상에서 발생하는 주변 수분의 흡습 등으로부터 압전 구동체(150)를 보호하는 역할을 한다. 보다 상세하게는, 제1 패시베이션층(161)은 압전 구동체(150)의 상부 전극(153) 및 압전층(152)을 주변 수분의 흡습 및 수소의 침투 등으로부터 직접적으로 보호하는 역할을 하며, 제2 패시베이션층(162)은 제1 패시베이션층(161)을 보호함으로써 제1 패시베이션층(161)의 특성 변화를 방지하여 압전 구동체(150)를 간접적으로 보호하는 역할을 하게 된다.The passivation layer 160 is positioned on the piezoelectric driver 150, that is, on the upper electrode 153. The passivation layer 160 illustrated in FIG. 5 has a two-layer structure. After the first passivation layer 161 is stacked, the second passivation layer 162 is stacked on the first passivation layer 161. The passivation layer 160 serves to protect the piezoelectric driver 150 from moisture absorption of ambient moisture generated in the manufacturing process of the optical modulator device. More specifically, the first passivation layer 161 serves to directly protect the upper electrode 153 and the piezoelectric layer 152 of the piezoelectric driver 150 from moisture absorption and permeation of hydrogen, The second passivation layer 162 serves to indirectly protect the piezoelectric driver 150 by protecting the first passivation layer 161 to prevent the characteristic change of the first passivation layer 161.

이를 위하여, 본 발명에서는 실리콘 산화막(예를들어, SiO2 등)을 제1 패시베이션층(161)으로 하고, 제1 패시베이션층(161)의 상부에 알루미늄 산화막(예를 들어, Al2O3 등)을 제2 패시베이션층(162)으로 하는 복수의 패시베이션층을 이용한다. 여기서, 제2 패시베이션층(162)으로 사용하는 알루미늄 산화막(예를 들어, Al2O3 등)은 수분 흡습 방지 기능이 탁월한 특징이 있다. 따라서 제2 패시베이션층(162)은 실리콘 산화막(예를들어, SiO2 등)만으로 된 단일의 패시베이션층을 이용하였을 때 발생할 수 있는 수분 흡습 등에 의한 막의 스트레스 변화를 줄여줌으로써 보다 강한 패시베이션층을 형성할 수 있도록 한다. 이를 통하여 압전 구동 체(150)의 동작 특성의 변화(오동작)를 방지하고, 또한 압전 구동체(150)의 수명 단축도 방지할 수 있게 된다.To this end, in the present invention, a silicon oxide film (eg, SiO 2, etc.) is used as the first passivation layer 161, and an aluminum oxide film (eg, Al 2 O 3, etc.) is disposed on the first passivation layer 161. Are used as the second passivation layer 162. Here, the aluminum oxide film (for example, Al 2 O 3, etc.) used as the second passivation layer 162 is excellent in moisture absorption prevention function. Therefore, the second passivation layer 162 may form a stronger passivation layer by reducing the stress change of the film due to moisture absorption, which may occur when using a single passivation layer composed of only a silicon oxide film (eg, SiO 2 ). To help. As a result, it is possible to prevent the change (malfunction) of the operating characteristics of the piezoelectric drive body 150 and also to shorten the life of the piezoelectric drive body 150.

이때, 제1 및 제2 패시베이션층(161, 162)의 두께는 각각 10-3㎛ 이상 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 하한치(10-3㎛)는 제1 및 제2 패시베이션층(161, 162)이 각각 패시베이션층으로서의 역할을 할 수 있는 최소한의 두께를 설정한 것이며, 상한치(1㎛)는 패시베이션층으로서의 전반적인 박막의 특성 및 박막의 제조 공정 상의 수율 등을 고려할 때 적절하다고 판단되는 패시베이션층의 두께를 설정한 것이다. 즉, 패시베이션층이 너무 두꺼워지는 경우에 발생하는 제조 공정 상의 어려움 및 막의 스트레스가 증가하는 현상 등과 같은 단점을 방지할 수 있는 범위를 선택한 것이다.At this time, the thicknesses of the first and second passivation layers 161 and 162 are preferably 10 −3 μm or more and 1 μm or less, respectively. Here, the lower limit (10 -3 mu m) is set to the minimum thickness at which the first and second passivation layers 161 and 162 can serve as passivation layers, respectively, and the upper limit (1 mu m) is the overall passivation layer. The thickness of the passivation layer determined to be appropriate in consideration of the characteristics of the thin film and the yield in the manufacturing process of the thin film is set. That is, a range that can prevent disadvantages such as difficulty in manufacturing process and increase of film stress that occurs when the passivation layer becomes too thick is selected.

이때, 제1 및 제2 패시베이션층(161, 162)은 CVD, PECVD, ALD 등의 증착 방법이 이용될 수 있다. 특히, 제2 패시베이션층(162)으로 사용되는 알루미늄 산화막(예를 들어, Al2O3 등)의 증착 방법으로는 ALD(Atomic Layer Deposition) 증착법이 바람직하다. 이러한 ALD 증착법은 증착하려는 재료 상호간의 화학적 흡착(chemisorption)과 탈착(desorption) 과정을 이용함으로써 초극 박막의 증착시 유리한 방법이며, 증착할 기판의 면적이 넓어도 균일한 두께의 막을 형성할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.In this case, the first and second passivation layers 161 and 162 may be a deposition method such as CVD, PECVD, ALD. In particular, an ALD (Atomic Layer Deposition) deposition method is preferable as a deposition method of an aluminum oxide film (for example, Al 2 O 3, etc.) used as the second passivation layer 162. The ALD deposition method is an advantageous method for depositing an ultrathin film by using chemical adsorption and desorption processes between materials to be deposited, and it is possible to form a film having a uniform thickness even if the area of the substrate to be deposited is large. Because of this.

상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 패시베이션층(160)을 통하여 압전 구동체(150)의 동작 특성을 개선함으로써 광변조기 소자 전체의 광 회절 특성 및 그 신 뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can further improve the optical diffraction characteristics and reliability of the entire optical modulator device by improving the operating characteristics of the piezoelectric driver 150 through the plurality of passivation layers 160.

도 7은 도 5에 도시된 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an optical modulator device having a plurality of passivation layers shown in FIG. 5.

도 7의 (a)를 참조하면, 기판(110) 상에 절연층(120)을 형성한다. 여기서 절연층(120)은 식각 정지층(etch stop layer)의 역할을 한다. Referring to FIG. 7A, an insulating layer 120 is formed on the substrate 110. The insulating layer 120 serves as an etch stop layer.

도 7의 (b)를 참조하면, 절연층(120) 상에 희생층(130)을 형성한다. 여기서 희생층(130)은 추후 공정(도 7의 (f) 참조)을 거쳐 리본이 구동 공간을 확보하며 절연층(120)과 소정의 간격만큼 이격될 수 있도록 그 일부 또는 전부가 식각될 수 있다.Referring to FIG. 7B, a sacrificial layer 130 is formed on the insulating layer 120. Here, the sacrificial layer 130 may be etched in part or in whole so that the ribbon may secure a driving space through a later process (see FIG. 7F) and may be spaced apart from the insulating layer 120 by a predetermined distance. .

도 7의 (c)를 참조하면, 희생층(130) 상에 구조물층(140)을 형성한다. 구조물층(140)은 추후 공정(도 7의 (f) 참조)을 거쳐 특정 형태(예를 들어, 1개 이상의 홀을 구비한 형태)가 형성되도록 선택적으로 식각될 수 있다.Referring to FIG. 7C, the structure layer 140 is formed on the sacrificial layer 130. The structure layer 140 may be selectively etched to form a specific shape (eg, a shape having one or more holes) through a later process (see FIG. 7F).

도 7의 (d)를 참조하면, 구조물층(140)의 양 측단 상에 압전 구동체(150)를 형성한다. 압전 구동체(150)는 구조물층(140) 상에 하부 전극(151)을 적층하고, 하부 전극(151) 상에 압전층(152)를 적층하며, 압전층(152) 상에 상부 전극(153)을 적층한 이후에 구조물층(140)의 양 측단 상에 적층된 상부 전극(153), 압전층(152) 및 하부 전극(151)을 제외한 부분에 적층된 상부 전극(153), 압전층(152) 및 하부 전극(151)을 식각하는 방법으로 형성한다.Referring to FIG. 7D, the piezoelectric driver 150 is formed on both side ends of the structure layer 140. The piezoelectric driver 150 stacks a lower electrode 151 on the structure layer 140, a piezoelectric layer 152 on the lower electrode 151, and an upper electrode 153 on the piezoelectric layer 152. ) And the upper electrode 153 and the piezoelectric layer stacked on portions except the upper electrode 153, the piezoelectric layer 152, and the lower electrode 151 stacked on both side ends of the structure layer 140. The 152 and the lower electrode 151 are formed by etching.

다만, 도 7에서 예시하는 광변조기 소자의 경우와는 달리 압전 구동체(150) 가 구조물층(140)의 양 측단 상이 아닌 구조물층(140) 상의 전면에 형성될 수 도 있으며, 이러한 경우에는 상술한 식각 공정은 불필요할 수 도 있음은 물론이다.However, unlike the case of the optical modulator device illustrated in FIG. 7, the piezoelectric driver 150 may be formed on the entire surface of the structure layer 140 instead of on both sides of the structure layer 140, in which case Of course, one etching process may be unnecessary.

또한, 도 7에서는 도시하지 않았지만, 하부 전극(151)의 식각시에 그 하면에 위치한 구조물층(140)의 상부를 보호하기 위하여 구조물층(140)의 상부와 하부 전극(151)의 하부 사이에 일정 두께의 SiO2층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.In addition, although not shown in FIG. 7, between the upper portion of the structure layer 140 and the lower portion of the lower electrode 151 in order to protect the upper portion of the structure layer 140 positioned on the lower surface thereof during the etching of the lower electrode 151. Forming a SiO 2 layer of a certain thickness may be further included.

도 7의 (e)를 참조하면, 압전 구동체(150) 상에 패시베이션층(160)을 형성한다. 패시베이션층(160)은 2층 구조를 가지며, 제1 패시베이션층(161)을 적층한 후 제1 패시베이션층(161) 상에 제2 패시베이션층(162)을 적층하는 방법으로 형성한다.Referring to FIG. 7E, the passivation layer 160 is formed on the piezoelectric driver 150. The passivation layer 160 has a two-layer structure and is formed by stacking the first passivation layer 161 and then laminating the second passivation layer 162 on the first passivation layer 161.

도 7의 (f)를 참조하면, 희생층(130)은 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 의해 리본이 구동 공간을 확보하며 절연층(120)과 소정의 간격만큼 이격될 수 있도록 그 일부 또는 전부가 식각된다.Referring to FIG. 7F, the sacrificial layer 130 may be spaced apart from the insulating layer 120 by a predetermined space by an etchant (where the etchant is an etching gas or an etching solution) to secure a driving space. Some or all of them are etched so that they can be etched.

이때, 희생층(130)의 식각 공정 이전에 구조물층(130)을 선택적으로 식각하는 공정이 선행될 수도 있다. 즉, 본 예에서는 희생층(130)의 식각 공정 이전에 리본에 복수의 홀이 형성시키는 식각 공정이 선행되며, 이러한 경우에는 이후 진행되는 희생층(130)의 식각 공정은 리본에 형성된 홀로 에천트를 주입하는 방법으로 행해질 수 있다.In this case, a process of selectively etching the structure layer 130 may be preceded by an etching process of the sacrificial layer 130. That is, in this example, an etching process of forming a plurality of holes in the ribbon is preceded by an etching process of the sacrificial layer 130, and in this case, the etching process of the sacrificial layer 130, which is subsequently performed, is a holo etchant formed in the ribbon. It can be done by the method of injecting.

도 8은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자의 단면도이다. 도 8의 광변조기 소자는 도 5의 광변조기 소자의 압전 구동체(150)와 제1 패시베이션층(161) 사이에 제3 패시베이션층(163)이 더 형성되어 있다.8 is a cross-sectional view of an optical modulator device having a plurality of passivation layers according to another preferred embodiment of the present invention. In the optical modulator of FIG. 8, a third passivation layer 163 is further formed between the piezoelectric driver 150 and the first passivation layer 161 of the optical modulator of FIG. 5.

즉, 도 8의 광변조기 소자는 3층의 패시베이션층이 존재하며, 당업자라면 압전 구동체(150)의 상부 전극(153) 상에 제1 패시베이션층(161)을 적층하기 전에 제3 패시베이션층(163)을 적층함으로써 구현가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.That is, the optical modulator device of FIG. 8 includes three passivation layers, and a person skilled in the art will appreciate that a third passivation layer (161) may be formed before the first passivation layer 161 is stacked on the upper electrode 153 of the piezoelectric driver 150. It will be readily appreciated that stacking 163 is feasible.

여기서, 제3 패시베이션층(163)으로는 제2 패시베이션층(162)에서와 같은 알루미늄 산화막(예를 들어, Al2O3 등)이 사용될 수 있다. 즉, 수분의 흡습 방지 등의 기능이 탁월한 알루미늄 산화막으로 구성된 제2 및 제3 패시베이션층(162, 163)은 제1 패시베이션층(161)을 구성하는 실리콘 산화막(예를들어, SiO2 등)의 상부 및 하부를 샌드위치 형태로 보호함으로써 보다 강한(robust) 패시베이션층을 형성하게 되는 것이다.As the third passivation layer 163, an aluminum oxide film (eg, Al 2 O 3 or the like) as in the second passivation layer 162 may be used. That is, the second and third passivation layers 162 and 163 composed of aluminum oxide films excellent in moisture absorption prevention and the like are formed of silicon oxide films (eg, SiO 2, etc.) constituting the first passivation layer 161. By protecting the upper and lower portions in the form of a sandwich, a stronger passivation layer is formed.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자 및 그 제조 방법에 의하면, 알루미늄 산화막을 포함하는 복수의 패시베이션층을 통하여 주변 흡습 등에 의한 압전 구동체의 오동작을 최소화할 수 있다. 이를 통하여 압전 구동체의 동작 특성의 열화를 방지하고, 또한 압전 구동체의 수명 단축을 막을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the optical modulator device having the plurality of passivation layers and the method of manufacturing the same, malfunction of the piezoelectric drive body due to ambient moisture absorption or the like can be minimized through the plurality of passivation layers including the aluminum oxide film. . Through this, the degradation of the operating characteristics of the piezoelectric drive body can be prevented and the life of the piezoelectric drive body can be prevented from being shortened.

또한, 압전 구동체의 열화를 방지함으로써 광변조기 소자에서의 리본과 절연층 간의 간격의 높이를 일정하게 유지시킬 수 있고, 이를 통하여 광변조기 소자 전체의 광 회절 특성 및 그 신뢰성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by preventing degradation of the piezoelectric drive body, the height of the gap between the ribbon and the insulating layer in the optical modulator device can be kept constant, thereby maximizing the optical diffraction characteristics and reliability of the entire optical modulator device. There is.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 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 that various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below And can be changed.

Claims (10)

기판;Board; 상기 기판 상에 위치하는 절연층;An insulating layer on the substrate; 중앙 부분이 상기 절연층과 소정의 간격만큼 이격되어 위치하는 구조물층;A structure layer having a central portion spaced apart from the insulating layer by a predetermined distance; 상기 구조물층 상에 위치하고, 상기 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체;Located on the structure layer, the piezoelectric drive body for moving the central portion of the structure layer up and down; 상기 압전 구동체 상에 위치하고, 상기 압전 구동체를 보호하는 제1 패시베이션층; 및A first passivation layer on the piezoelectric driver and protecting the piezoelectric driver; And 상기 제1 패시베이션층 상에 위치하고, 상기 제1 패시베이션층을 보호하는 제2 패시베이션층A second passivation layer located on the first passivation layer and protecting the first passivation layer 을 포함하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자. Optical modulator device having a plurality of passivation layer comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연층의 상부 및 상기 구조물층의 하부에 위치하고, 상기 구조물층을 지지하는 희생층을 더 포함하되, Further comprising a sacrificial layer positioned on the upper portion of the insulating layer and the lower portion of the structure layer, and supporting the structure layer, 상기 희생층은 상기 구조물층의 상기 중앙 부분의 하면에 위치하는 부분이 식각되어 상기 절연층과 상기 소정의 간격만큼 이격되게 하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자. The sacrificial layer has a plurality of passivation layer having a portion of the structure layer is disposed on the lower surface of the center portion is etched so as to be spaced apart from the insulating layer by the predetermined interval. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압전 구동체는The piezoelectric drive body 하부 전극;Lower electrode; 상기 하부 전극 상에 위치하고, 소정의 전압에 상응하여 수축 및 팽창을 하여 상기 구조물층의 중앙 부분에 상하 구동력을 발생시키는 압전층; 및A piezoelectric layer disposed on the lower electrode and contracting and expanding according to a predetermined voltage to generate a vertical driving force in a central portion of the structure layer; And 상기 압전층 상에 위치하고, 상기 하부 전극 간에 상기 압전층에 형성되는 상기 소정의 전압을 인가하는 상부 전극An upper electrode disposed on the piezoelectric layer and applying the predetermined voltage formed in the piezoelectric layer between the lower electrodes; 을 포함하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.Optical modulator device having a plurality of passivation layer comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압전 구동체의 상부 및 상기 제1 패시베이션층의 하부에 위치하고, 상기 압전 구동체를 보호하는 제3 패시베이션층을 더 포함하는 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And a third passivation layer disposed on an upper portion of the piezoelectric driver and a lower portion of the first passivation layer, the third passivation layer protecting the piezoelectric driver. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제3 패시베이션층은 Al2O3막인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And the third passivation layer has a plurality of passivation layers which are Al 2 O 3 films. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제1 패시베이션층은 SiO2막인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And the first passivation layer has a plurality of passivation layers which are SiO 2 films. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 패시베이션층의 두께는 10-3㎛ 이상 1㎛ 이하인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And a first passivation layer having a plurality of passivation layers having a thickness of 10 −3 μm or more and 1 μm or less. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제2 패시베이션층은 알루미늄 산화막인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And the second passivation layer has a plurality of passivation layers which are aluminum oxide films. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제2 패시베이션층의 두께는 10-3㎛ 이상 1㎛ 이하인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.And a second passivation layer having a plurality of passivation layers having a thickness of 10 −3 μm or more and 1 μm or less. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 알루미늄 산화막은 Al2O3막인 복수의 패시베이션층을 갖는 광변조기 소자.The aluminum oxide film is an optical modulator device having a plurality of passivation layer is an Al 2 O 3 film.
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