KR100815343B1 - Manufacture method of Diffractive thin-film piezoelectric micro-mirror and Manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회절형 마이크로 미러 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 압전 구동방식에 의한 회절형 마이크로 미러의 함몰부의 깊이와 폭을 원하는 정도까지 정밀하게 형성할 수 있도록 하는 회절형 마이크로 미러 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive micromirror and a method of manufacturing the same. Particularly, a diffractive micromirror and a method of manufacturing the diffractive micromirror can be precisely formed to a desired degree in depth and width of a recess of the diffractive micromirror by a piezoelectric driving method. It is about.

박막, 압전, 광변조기, 회절형 광변조기, 마이크로 미러, 함몰부Thin film, piezoelectric, optical modulator, diffractive optical modulator, micro mirror, depression

Description

회절형 박막 압전 마이크로 미러 및 그 제조 방법{Manufacture method of Diffractive thin-film piezoelectric micro-mirror and Manufacturing method thereof} Diffractive thin-film piezoelectric micro-mirror and manufacturing method thereof

도 1은 종래 기술의 정전기 방식 격자 광 변조기를 도시하는 도면.1 illustrates a prior art electrostatic grating light modulator.

도 2는 종래 기술의 정전기 방식 격자 광 변조기가 변형되지 않는 상태에서 입사광을 반사시키는 것을 도시하는 도면.2 is a diagram illustrating reflecting incident light in a state where the electrostatic grating light modulator of the prior art is not deformed.

도 3은 종래 기술의 격자 광 변조기가 정전기력에 의해 변형된 상태에서 입사광을 회절시키는 것을 도시하는 도면.3 shows a diffraction of incident light in a state in which a prior art grating light modulator is deformed by electrostatic force.

도 4a 내지 도 4j는 종래 기술에 따른 함몰형 박막 압전 마이크로 미러의 공정도.4A to 4J are process drawings of the recessed thin film piezoelectric micromirror according to the prior art.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 사시도.5A to 5C are perspective views of a diffractive thin film piezoelectric micromirror according to an embodiment of the present invention.

도 6a ~6f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도.6A-6F are side cross-sectional views of a process of manufacturing a diffractive thin film piezoelectric micromirror having depressions according to a first embodiment of the present invention;

도 7a ~7g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도. 7A to 7G are side cross-sectional views of a manufacturing process of a diffractive thin film piezoelectric micromirror having depressions according to a second embodiment of the present invention;                 

도 8a ~8h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도.
8A to 8H are side cross-sectional views of a manufacturing process of a diffractive thin film piezoelectric micromirror having depressions according to a third embodiment of the present invention;

본 발명은 회절형 마이크로 미러 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 압전 구동방식에 의한 회절형 마이크로 미러의 함몰부의 깊이와 폭을 원하는 정도까지 정밀하게 형성할 수 있도록 하는 회절형 마이크로 미러 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffractive micromirror and a method of manufacturing the same. Particularly, a diffractive micromirror and a method of manufacturing the diffractive micromirror can be precisely formed to a desired degree in depth and width of a recess of the diffractive micromirror by a piezoelectric driving method. It is about.

일반적으로, 광신호처리는 많은 데이타 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지탈 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기 등과 영상처리 기법, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있다. In general, optical signal processing has advantages of high speed, parallel processing capability, and large-capacity information processing, unlike conventional digital information processing, which cannot process a large amount of data and real-time processing, and design a binary phase filter using spatial light modulation theory. Research on fabrication, optical logic gates, optical amplifiers, image processing techniques, optical devices, optical modulators, etc.

이중 공간 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 이를 이용한 표시장치의 개발 연구가 진행되고 있다.The dual spatial optical modulator is used in the fields of optical memory, optical display, printer, optical interconnection, hologram, and the like, and research on the development of a display device using the same is underway.

이러한 공간 광변조기로는 일예로 도 1에 도시된 바와 같은 반사형 변형 가능 격자 광변조기(10)이다. 이러한 변조기(10)는 블룸 등의 미국특허번호 제 5,311,360호에 개시되어 있다. 변조기(10)는 반사 표면부를 가지며 기판(16) 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본(18)을 포함한다. 절연층(11)이 실리콘 기판(16)상에 증착된다. 다음으로, 이산화실리콘 막(12) 및 저응력 질화실리콘 막(14)의 증착이 후속한다. Such a spatial light modulator is, for example, a reflective deformable grating light modulator 10 as shown in FIG. 1. Such a modulator 10 is disclosed in US Pat. No. 5,311,360 to Bloom et al. The modulator 10 includes a plurality of regularly spaced deformable reflective ribbons 18 having reflective surface portions and suspended above the substrate 16. An insulating layer 11 is deposited on the silicon substrate 16. Next, deposition of the silicon dioxide film 12 and the low stress silicon nitride film 14 is followed.

질화실리콘 막(14)은 리본(18)으로부터 패터닝되고 이산화실리콘 막(12)의 일부가 식각되어 리본(18)이 질화물 프레임(20)에 의해 이산화실리콘 막(12)상에 유지되도록 한다. The silicon nitride film 14 is patterned from the ribbon 18 and a portion of the silicon dioxide film 12 is etched so that the ribbon 18 is retained on the silicon dioxide film 12 by the nitride frame 20.

단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본(18)의 두께와 이산화실리콘막(12)의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다.In order to modulate light having a single wavelength λ 0, the modulator is designed thick with a thickness of the silicon dioxide film 12 of the ribbon 18 so that the λ 0/4.

리본(18)상의 상부 반사 표면(22)과 기판(16)의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기(10)의 격자 진폭은 리본(18)(제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본(16)의 반사 표면(22))과 기판(16)(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판(16) 하부의 전도막(24)) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다. The lattice amplitude of this modulator 10 defined by the vertical distance d between the top reflective surface 22 on the ribbon 18 and the reflective surface of the substrate 16 is the ribbon 16 (the ribbon 16 serving as the first electrode). Is controlled by applying a voltage between the reflective surface 22 of the < RTI ID = 0.0 >) and the substrate 16 (the conductive film 24 < / RTI >

변형되지 않은 상태에서, 즉, 어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서, 격자 진폭은 λ0/2와 같고, 리본과 기판으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ0와 같아서, 이러한 반사광에 위상을 보강시킨다. In the undeformed condition, that is, while no voltage is not applied, the grating amplitude is λ 0 / equal to 2, the car full path between reflected from the ribbons and the substrate the light like a λ 0, the reinforcing phase such reflected light Let's do it.

따라서, 변형되지 않은 상태에서, 변조기(10)는 평면거울로서 광을 반사한다. 변형되지 않은 상태가 입사광과 반사광을 도시하는 도 2에 20으로서 표시된다. Thus, in the undeformed state, the modulator 10 reflects light as a planar mirror. The undeformed state is indicated as 20 in FIG. 2 showing incident light and reflected light.                         

적정 전압이 리본(18)과 기판(16) 사이에 인가될 때, 정전기력이 리본(18)을 기판(16) 표면 방향으로 다운(down) 위치로 변형시킨다. 다운 위치에서, 격자 진폭은 λ0/4와 같게 변한다. 전체 경로차는 파장의 1/2이고, 변형된 리본(18)으로부터 반사된 광과 기판(16)으로부터 반사된 광이 상쇄 간섭을 하게 된다. When a proper voltage is applied between the ribbon 18 and the substrate 16, electrostatic forces deform the ribbon 18 in the down position toward the surface of the substrate 16. In the down position, the grating amplitude is changed like the λ 0/4. The total path difference is half of the wavelength, and the light reflected from the modified ribbon 18 and the light reflected from the substrate 16 have a destructive interference.

이러한 간섭의 결과, 변조기는 입사광(26)을 회절시킨다. 변형된 상태가 +/- 회절모드(D+1, D-1)로 회절된 광을 도시하는 도 3에 각각 28과 30으로 표시된다.As a result of this interference, the modulator diffracts incident light 26. The modified state is represented by 28 and 30 in FIG. 3, showing light diffracted in the +/- diffraction modes (D + 1, D-1).

그러나, 블룸의 광변조기는 마이크로 미러의 위치 제어를 위해서 정전기 방식을 이용하는데, 이의 경우 동작 전압이 비교적 높으며(보통 30V 내외) 인가전압과 변위의 관계가 선형적이지 않은 등의 단점이 있어 결과적으로 광을 조절하는데 신뢰성이 높지 않는 단점이 있다.However, BLUM's optical modulator uses an electrostatic method to control the position of the micromirror, in which case the operating voltage is relatively high (usually around 30V) and the relationship between applied voltage and displacement is not linear. There is a disadvantage that the reliability is not high in controlling the light.

이러한 문제점을 해결하기 위한 국내 특허출원번호 제 P2003-077389호에는 "박막 압전 광변조기 및 그 제조방법"이 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Application No. P2003-077389 discloses a "thin film piezoelectric optical modulator and its manufacturing method."

개시된 종래 기술에 따른 함몰형 박막 압전 광변조기는, 실리콘 기판과, 회절부재를 구비하고 있다.The recessed thin film piezoelectric optical modulator according to the disclosed prior art includes a silicon substrate and a diffraction member.

여기에서, 회절부재는 일정한 폭을 가지며 다수가 일정하게 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 회절부재는 서로 다른 폭을 가지며 교번하여 정렬하여 함몰형 박막 압전 광변조기를 구성한다. 또한, 이러한 회절부재는 일정간격(거의 회절부재의 폭과 같은 거리)을 두고 이격되어 위치할 수 있으며 이 경우에 실리콘 기판의 상면의 전부에 형성된 마이크로 미러층이 입사된 빛을 반사하여 회절시킨다. Here, the diffraction member has a constant width and a plurality of constant alignment to form a recessed thin film piezoelectric optical modulator. In addition, these diffractive members have different widths and alternately arranged to form a recessed thin film piezoelectric optical modulator. In addition, the diffractive members may be spaced apart from each other at a predetermined interval (almost the same distance as the width of the diffractive member), and in this case, the micromirror layer formed on the entire upper surface of the silicon substrate reflects and diffracts incident light.

실리콘 기판은 회절부재에 이격 공간을 제공하기 위하여 함몰부를 구비하고 있으며, 절연층이 상부 표면에 증착되어 있고, 함몰부의 양측에 회절부재의 단부가 부착되어 있다.The silicon substrate has depressions to provide a space for the diffraction member, an insulating layer is deposited on the upper surface, and end portions of the diffraction members are attached to both sides of the depression.

회절부재는 막대 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 실리콘 기판의 함몰부에 위치한 부분이 상하로 이동가능한 하부지지대를 포함한다.The diffraction member has a rod shape, and the lower surfaces of both ends are attached to both side regions outside the depression of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the depression of the silicon substrate, and the portions located at the depression of the silicon substrate are upper and lower sides. It includes a lower support movable to.

또한, 회절부재는 하부지지대의 좌측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층과, 하부전극층에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층와, 압전 재료층에 적층되어 있으며 압전재료층에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층을 포함하고 있다.In addition, the diffraction member is stacked on the left end of the lower support, a lower electrode layer for providing a piezoelectric voltage, and a piezoelectric material layer laminated on the lower electrode layer and contracting and expanding when voltage is applied to both sides to generate a vertical driving force; It is laminated on the piezoelectric material layer and includes an upper electrode layer for providing a piezoelectric voltage to the piezoelectric material layer.

또한, 회절부재는 하부지지대의 우측단에 적층되어 있으며, 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층과, 하부전극층에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층과, 압전 재료층에 적층되어 있으며 압전재료층에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층을 포함하고 있다.In addition, the diffraction member is stacked on the right end of the lower support, the lower electrode layer for providing a piezoelectric voltage, and the piezoelectric material layer laminated on the lower electrode layer and contracted and expanded when voltage is applied to both sides to generate a vertical driving force; And an upper electrode layer laminated on the piezoelectric material layer and providing a piezoelectric voltage to the piezoelectric material layer.

그리고, 국내 특허출원번호 제 P2003-077389호에는 위에서 설명한 함몰형외에 돌출형에 대하여 상세하게 설명하고 있으며, 제조 방법에 대하여 설명하고 있다.In addition, Korean Patent Application No. P2003-077389 describes the protruding type in addition to the depression type described above, and describes a manufacturing method.

도 4a 내지 도 4j는 종래 기술에 따른 함몰형 박막 압전 마이크로 미러의 공정도이다.4A to 4J are process diagrams of the recessed thin film piezoelectric micromirror according to the prior art.

도 4a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(401)위에 에칭을 하기 위해 열산화 등의 방법으로 마스크층(402)을 0.1~1.0㎛ 두께로 형성하고, 패터닝하여 실리콘 에칭을 준비한다.Referring to FIG. 4A, in order to etch the silicon wafer 401, a mask layer 402 is formed to a thickness of 0.1 to 1.0 μm by a method of thermal oxidation, and patterned to prepare silicon etching.

도 4b를 참조하면, TMAH 또는 KOH 등의 실리콘을 에칭할 수 있는 용액을 이용하여 실리콘을 적당한 두께로 에칭한 후에 마스크층(402)을 제거한다. Referring to FIG. 4B, the mask layer 402 is removed after etching silicon to an appropriate thickness using a solution capable of etching silicon such as TMAH or KOH.

도 4c를 참조하면, 에칭된 실리콘에 다시 열산화 등의 방법으로 절연 및 식각방지층(403)을 만든다. 즉, 실리콘 웨이퍼의 표면에 SiO2 등의 절연 및 식각방지층(403)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, the insulating and etch stop layer 403 is formed on the etched silicon by thermal oxidation. That is, an insulating and etching prevention layer 403 such as SiO 2 is formed on the surface of the silicon wafer.

그리고, 도 4d를 참조하면 이격공간을 형성하기 위해 실리콘 웨이퍼(401)의 식각된 부위에 저압 화학 기상 증착(LPCVD)나 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD)의 방법으로 폴리 실리콘(Poly-Si) 또는 비결정 실리콘(amorphous-Si) 등을 증착하여 희생층(404)을 형성한 후에 평탄하게 폴리싱한다. 이때, SOI(Sillicon On Insulator)를 사용하는 경우에는 폴리 실리콘의 증착 및 폴리싱 없이 진행 가능하다.In addition, referring to FIG. 4D, poly-Si or amorphous is formed on the etched portion of the silicon wafer 401 by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or plasma chemical vapor deposition (PECVD) to form a space. Silicon (amorphous-Si) or the like is deposited to form the sacrificial layer 404 and then polished flat. In this case, when using a SOI (Sillicon On Insulator) it can proceed without deposition and polishing of polysilicon.

이후에, Si3N4 등의 실리콘나이트나이드계열을 LPCVD 또는 PECVD 방법으로 일예로 바람직하게는 0.1~5.0 ㎛ 두께의 범위에서 증착한 후에 SiO2를 열산화 혹은 PECVD 방법으로 0.1~5㎛범위에서 증착하는데 필요에 따라 생략할 수 있다.Afterwards, a silicon nitride series such as Si 3 N 4 is deposited by LPCVD or PECVD, for example, preferably in the range of 0.1 to 5.0 μm thick, and then SiO 2 is in the range of 0.1 to 5 μm by thermal oxidation or PECVD. It may be omitted as necessary to deposit.

다음에, 도 4e를 참조하면, 압전 재료를 지지하기 위한 하부 지지대(405)를 실리콘 웨이퍼(401)에 증착하며, 하부 지지대(405)를 구성하는 재료로는 실리콘 산화물(일예로 SiO2 등), 실리콘 질화물 계열(일예로 Si3N4 등), 세라믹 기판(Si, ZrO2, Al2O3 등), 실리콘 카바이드 등이 될 수 있다. 이러한 하부 지지대(405)는 필요에 따라 생략할 수 있다.Next, referring to FIG. 4E, a lower support 405 for supporting the piezoelectric material is deposited on the silicon wafer 401, and silicon oxide (for example, SiO 2, etc.) may be used as a material for forming the lower support 405. , Silicon nitride series (eg, Si 3 N 4, etc.), ceramic substrates (Si, ZrO 2 , Al 2 O 3, etc.), silicon carbide, and the like. The lower support 405 can be omitted if necessary.

도 4f를 참조하면, 하부 지지대(405) 위에 하부 전극(406)을 형성하며, 이때 하부 전극(406)의 전극재료로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터링(sputter) 또는 증착(evaporation) 등의 방법으로 형성한다.Referring to FIG. 4F, a lower electrode 406 is formed on the lower support 405, and as the electrode material of the lower electrode 406, Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO 2, or the like may be used. It is formed in a method such as sputtering or evaporation in the range of 0.01 ~ 3㎛.

도 4g를 참조하면, 하부 전극(406) 위에 압전 재료(407)를 습식(스크린 프린팅, 졸-겔 코팅 등) 및 건식 방법(스퍼터링, 증착(Evaporation), 기상 증착(Vapor Deposition) 등)으로 0.01~20.0㎛ 범위에서 형성한다. 그리고, 사용되는 압전재료(407)는 상하 압전재료와 좌우 압전 재료를 모두 사용가능하며, PzT, PNN-PT, ZnO 등의 압전재료를 사용할 수 있으며, Pb, Zr, Zn 또는 타이타늄등의 원소를 더 구비하는 압전 전해 재료를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4G, the piezoelectric material 407 is wetted on the lower electrode 406 by wet (screen printing, sol-gel coating, etc.) and dry methods (sputtering, evaporation, vapor deposition, etc.). It is formed in the range of ˜20.0 μm. In addition, the piezoelectric material 407 to be used can use both upper and lower piezoelectric materials and left and right piezoelectric materials, and can use piezoelectric materials such as PzT, PNN-PT, ZnO, and other elements such as Pb, Zr, Zn, or titanium. It may further comprise a piezoelectric electrolytic material.

도 4h를 참조하면, 압전 재료(407)위에 상부 전극(408)을 형성하며, 이때 사용되는 전극재료는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있고, 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터링(sputter) 또는 증착(evaporation) 등의 방법으로 형성한다. Referring to FIG. 4H, the upper electrode 408 is formed on the piezoelectric material 407. Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO 2, etc. may be used as the electrode material, and 0.01 to 3 may be used. It is formed by a method such as sputtering or evaporation in the micrometer range.

도 4i를 참조하면, 상부 전극(408) 위에 마이크로 미러(409)를 부착하며, 그 재료로는 Ti, Cr, Cu, Ni, Al, Au, Ag, Pt, Au/Cr 등등의 광반사 물질이 사용된다.Referring to FIG. 4I, a micromirror 409 is attached to the upper electrode 408, and the material includes light reflection materials such as Ti, Cr, Cu, Ni, Al, Au, Ag, Pt, Au / Cr, and the like. Used.

이때, 상부 전극층(408)을 마이크로 미러로 사용하던가 아니면 별도의 마이 크로 미러를 상부 전극층(408)에 증착할 수 있다.In this case, the upper electrode layer 408 may be used as a micro mirror or a separate micro mirror may be deposited on the upper electrode layer 408.

도 4j를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 형성된 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하기 위해서는 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(409), 상부전극(408), 압전 재료(407), 하부 전극(406), 하부 지지대(405)를 에칭하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한다. 이후에, 희생층(404)을 XeF2 가스를 이용하여 에칭한다.Referring to FIG. 4J, in order to form the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array formed as described above, the micromirror 409 after patterning using a mask layer such as a photo resist. The upper electrode 408, the piezoelectric material 407, the lower electrode 406, and the lower support 405 are etched to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array. Thereafter, the sacrificial layer 404 is etched using XeF 2 gas.

여기에서는, 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한 후에, 희생층(404)을 제거하는 과정을 설명하였지만, 희생층(404)을 제거한 후에 마이크로 미러 어레이를 형성할 수도 있다.Here, the process of removing the sacrificial layer 404 after forming the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the mother of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array has been described, but the micromirror array is removed after the sacrificial layer 404 is removed. It may be formed.

즉, 먼저 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 하부 지지대(405)가 형성되지 않은 구간에 홀을 형성하고, 희생층(404)을 XeF2 가스를 이용하여 에칭한 후에 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(409), 상부전극(408), 압전 재료(407), 하부 전극(406), 하부 지지대(405)를 에칭하여 마이크로 미러 어레이를 형성한다.That is, first, holes are formed in a region where the lower supporter 405 is not formed in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, and the sacrificial layer 404 is etched using XeF 2 gas, and then the diffractive thin film piezoelectric micromirror After patterning using a mask layer such as a photo resist in the matrix of the array, the micromirror 409, the upper electrode 408, the piezoelectric material 407, the lower electrode 406, and the lower support 405 are etched to form a micro Form a mirror array.

한편, 종래 기술에 따른 회절형 박막 압전 광변조기는 폴리 실리콘을 폴리싱시에 두께 제어가 어렵다는 문제점이 있었다. 즉, 칩 내에서 리본마다 세팅 타임의 산포가 크다는 문제점이 있었다.On the other hand, the diffractive thin film piezoelectric optical modulator according to the prior art has a problem that it is difficult to control the thickness when polishing the polysilicon. That is, there is a problem that the spread of the setting time is large for each ribbon in the chip.

또한, 종래 기술에 따른 회절형 박막 압전 광변조기는 이격 공간의 깊이를 ±0.5um 이며 이에 따라 이격 공간 깊이를 0.5um 이하로 할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the diffractive thin film piezoelectric optical modulator according to the prior art has a problem that the depth of the separation space is ± 0.5 μm, and thus the separation space depth cannot be 0.5 μm or less.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이격 공간의 폭과 깊이를 정의할 수 있는 보호층을 형성하여 이격 공간의 폭과 깊이를 원하는 정도로 가공할 수 있도록 하는 회절형 마이크로 미러 및 그 제조 방법에 관한 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, forming a protective layer that can define the width and depth of the separation space, the diffraction type micro to allow processing the width and depth of the separation space to the desired degree A mirror and a method of manufacturing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형성되어 있는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층; 및 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 전압이 인가되면 상기 요홈에 이격된 부분이 상하로 구동되고, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 압전미러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the silicon substrate is formed in the central portion in the groove in the longitudinal direction of the both side walls perpendicular to the bottom surface; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; And a ribbon shape, and lower surfaces of both ends are attached to both side regions away from the grooves of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the grooves of the silicon substrate, and spaced apart from the grooves when a voltage is applied. It is driven up and down, and characterized in that it comprises a piezoelectric mirror layer for diffracting the incident beam.

또한, 본 발명은, 중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형성되어 있는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격된 부분이 상하 이동가능한 하부 지지대; 및 양끝단이 상기 실리콘 기판의 요홈 위에 위치하도록 상기 하부 지지대에 적층되며, 전압이 인가되면 상기 요홈에 이격된 부분이 상하로 구동되고, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 압전미러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a silicon substrate in which grooves in which both side walls are perpendicular to the bottom surface are formed in the central portion in the longitudinal direction; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; The bottom surface of each end is attached to both side regions outside the groove of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the groove of the silicon substrate, and the center portion is spaced apart from the groove of the silicon substrate. A movable lower support; And a piezoelectric mirror layer formed on the lower support such that both ends thereof are positioned on the groove of the silicon substrate, and when a voltage is applied, a portion spaced apart from the groove is driven up and down and diffracts an incident beam. It features.

또한, 본 발명은, 중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형성되어 있는 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측에 부착되어 있는 하부 지지대; 한쪽 끝단이 상기 하부지지대의 좌측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하 부지지대의 중앙 부위로부터 좌측으로 소정 거리 이격되어 위치하며, 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 1 압전층; 한쪽 끝단이 상기 하부지지대의 우측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부지지대의 중앙 부위로부터 우측으로 소정 거리 이격되어 위치하며, 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 2 압전층; 및 상기 하부지지대의 중앙 부분에 위치하고 있으며, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 마이크로 미러층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a silicon substrate in which grooves in which both side walls are perpendicular to the bottom surface are formed in the central portion in the longitudinal direction; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; A lower supporter having a ribbon shape, and having lower surfaces at both ends thereof attached to both sides of the silicon substrate so as to be spaced apart from the groove of the silicon substrate; One end is located at the left end of the lower support, the other end is located a predetermined distance spaced to the left from the central portion of the lower support, the first piezoelectric to provide a vertical driving force by contraction and expansion when voltage is applied layer; One end is located at the right end of the lower support, the other end is located a predetermined distance spaced to the right from the center of the lower support, the second piezoelectric layer that provides a vertical driving force by contraction and expansion when voltage is applied ; And positioned in the center portion of the lower support, characterized in that it comprises a micro mirror layer for diffracting the incident beam.

또한, 본 발명은, 실리콘 기판의 내부에 일정 깊이로부터 소정 깊이로 산화층을 형성하여 하부 보호층을 형성하는 제 1 단계; 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층하고 고농도 이온주입에 의해 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 측벽 보호층을 형성하는 제 2 단계; 상기 실리콘 기판 위에 압전층을 형성하고 상기 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 제조하는 제 3 단계; 및 상기 하부 보호층과 상기 측벽 보호층에 의해 둘러싸인 실리콘 기판 영역을 제거하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention, the first step of forming a lower protective layer by forming an oxide layer from a predetermined depth to a predetermined depth inside the silicon substrate; Stacking a mask on the silicon substrate and forming a pair of sidewall protective layers spaced apart from each other in a predetermined width from the surface to the lower protective layer by high concentration ion implantation; Forming a piezoelectric layer on the silicon substrate and patterning the piezoelectric layer to fabricate a diffraction thin film piezoelectric micromirror array; And removing a silicon substrate region surrounded by the lower protective layer and the sidewall protective layer to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array.

또한, 본 발명은, 실리콘 기판의 내부에 일정 깊이로부터 소정 깊이로 산화층을 형성하여 하부 보호층을 형성하는 제 1 단계; 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층한 후에 고농도 이온을 주입하여 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 측벽 보호층을 형성하는 제 2 단계; 상기 실리콘 기판 위에 압전층을 형성하고, 상기 하부 보호층위에 위치한 희생층을 제거 하는 제 3 단계; 및 상기 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 제조하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention, the first step of forming a lower protective layer by forming an oxide layer from a predetermined depth to a predetermined depth inside the silicon substrate; A second step of forming a pair of sidewall protective layers spaced apart from each other in a predetermined width from the surface to the lower protective layer by implanting high concentration ions after laminating a mask on the silicon substrate; Forming a piezoelectric layer on the silicon substrate, and removing the sacrificial layer on the lower protective layer; And a fourth step of manufacturing the diffractive thin film piezoelectric micromirror array by patterning the piezoelectric layer.

이제, 도 5a 이하의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Now, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings of FIG. 5A.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 마이크로 미러의 사시도로서, 본 발명의 일실시예에 따른 회절형 마이크로 미러는 실리콘 기판(601), 하부 보호층(602), 한 쌍의 측벽 보호층(604), 하부 지지대(605a), 압전층(610a)으로 구성되어 있다.5A is a perspective view of a diffractive micromirror according to an embodiment of the present invention. The diffractive micromirror according to an embodiment of the present invention may include a silicon substrate 601, a lower protective layer 602, and a pair of sidewall protections. The layer 604, the lower support 605a, and the piezoelectric layer 610a.

하부 보호층(602)은 제조시 이온 주입(ion implantation) 등으로 표면으로부터 이격 공간을 형성하기 원하는 깊이에 형성된 절연층으로 하부에 위치한 실리콘 기판(601)이 제조시에 에칭되지 않도록 한다.The lower passivation layer 602 is an insulating layer formed at a depth desired to form a space spaced from the surface by ion implantation or the like during manufacturing, so that the silicon substrate 601 disposed below is not etched during manufacturing.

한 쌍의 측벽 보호층(604)은 하부 보호층(602)에 수직에 가깝도록 형성되어 있으며, 제조시 표면으로부터 B, Al, Ga 등을 1018 ~ 1021개/cm3 의 고농도로 도핑하여 형성되며 각각의 외측에 위치하는 실리콘 기판(601)이 제조과정에서 에칭되는 것을 방지한다.The pair of sidewall protection layers 604 are formed to be perpendicular to the lower protection layer 602, and doped with B, Al, Ga, etc., at a high concentration of 10 18 to 10 21 pieces / cm 3 from the surface during manufacture. It is formed to prevent the silicon substrate 601 located on each outer side to be etched during the manufacturing process.

한편, 하부 보호층(602)과 한쌍의 측벽 보호층(604)에 의해 둘러싸인 지역은 제조과정에서 에칭에 의해 제거되어 이격 공간(620)을 형성하게 되며, 실리콘 기판(601)에 적층되는 압전층(610a)의 이동공간을 제공한다.Meanwhile, the area surrounded by the lower protective layer 602 and the pair of sidewall protective layers 604 is removed by etching in the manufacturing process to form the space 620, and the piezoelectric layer stacked on the silicon substrate 601. A moving space of 610a is provided.

하부 지지대(605a)는 실리콘 기판(601)의 표면에 이격 공간(620)에 부유하도록 형성되어 있으며, 적층되는 압전층(610a)을 지지하는 기능을 수행한다.The lower support 605a is formed to float in the space 620 on the surface of the silicon substrate 601, and serves to support the piezoelectric layer 610a to be stacked.

압전층(610a)은 하부 지지대(605a) 위에 적층되어 있으며, 하부 전극층(611a), 압전재료층(612a), 상부 전극층(613a), 미러(614a)로 이루어져 있다.The piezoelectric layer 610a is stacked on the lower support 605a and includes a lower electrode layer 611a, a piezoelectric material layer 612a, an upper electrode layer 613a, and a mirror 614a.

여기에서 압전재료층(612a)은 하부 전극층(611a)과 상부 전극층(613a)에 압전 전압이 제공되면 좌우로 수축 또는 팽창하여 상하 구동력을 발생시키고, 이에 따라 미러(614a)가 상하로 이동하게 된다.When the piezoelectric material layer 612a is provided with a piezoelectric voltage to the lower electrode layer 611a and the upper electrode layer 613a, the piezoelectric material layer 612a contracts or expands from side to side to generate a vertical driving force, and thus the mirror 614a moves up and down. .

그 결과, 미러(614a)는 인접한 압전층(610b)에 있는 미러와 입사광의 파장이 λ일 때 λ/4의 배수배의 단차를 형성하여 회절광을 발생시키게 된다. 즉, 복수의 압전층(610a~610n)에 있는 미러가 모여 회절형 광변조기를 형성하게 된다.As a result, the mirror 614a generates diffracted light by forming a step of a multiple of λ / 4 when the wavelength of the incident light and the mirror in the adjacent piezoelectric layer 610b is λ. That is, mirrors in the plurality of piezoelectric layers 610a to 610n gather to form a diffraction type optical modulator.

도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 회절형 마이크로 미러의 사시도로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회절형 마이크로 미러는 실리콘 기판(701), 하부 보호층(702), 한 쌍의 측벽 보호층(704), 하부 지지대(705a), 압전층(710a)으로 구성되어 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 회절형 마이크로 미러가 제1 실시예와 다른점은 압전층(710a)의 양끝단이 이격 공간(720)위에 위치한다는 점이다.5B is a perspective view of a diffractive micromirror according to a second embodiment of the present invention, wherein the diffractive micromirror according to the second embodiment of the present invention includes a silicon substrate 701, a lower protective layer 702, and a pair of The side wall protection layer 704, the lower support 705a, and the piezoelectric layer 710a are comprised. The diffractive micromirror according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that both ends of the piezoelectric layer 710a are positioned on the separation space 720.

도 5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 회절형 마이크로 미러의 사시도로서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 회절형 마이크로 미러는 실리콘 기판(801), 하부 보호층(802), 한 쌍의 측벽 보호층(804), 하부 지지대(805a), 한 쌍의 압전층(810a, 810a'), 미러(830a)으로 구성되어 있다. 본 발명의 제3 실시예가 제1 실시예 및 제2 실시예와 다른점은 압전층(810a, 810a')이 하부 지지대(805a)의 양측에 위치한다는 점이며, 하부 지지대(805a)의 중앙에 미러(830a)가 위치한다는 점이다.5C is a perspective view of a diffractive micromirror according to a third embodiment of the present invention, wherein the diffractive micromirror according to the third embodiment of the present invention includes a silicon substrate 801, a lower protective layer 802, and a pair of It is comprised by the side wall protection layer 804, the lower support part 805a, a pair of piezoelectric layers 810a and 810a ', and the mirror 830a. The third embodiment of the present invention differs from the first and second embodiments in that the piezoelectric layers 810a and 810a 'are located at both sides of the lower support 805a, and in the center of the lower support 805a. The mirror 830a is located.

하부 보호층(802)은 제조시 이온 주입(ion implantation) 등으로 표면으로부터 이격 공간(820)을 형성하기 원하는 깊이에 형성된 절연층으로 하부에 위치한 실리콘 기판(801)이 제조시에 에칭되지 않도록 한다.The lower protective layer 802 is an insulating layer formed at a depth desired to form the space 820 from the surface by ion implantation or the like during manufacturing, so that the silicon substrate 801 located below is not etched during manufacturing. .

한 쌍의 측벽 보호층(804)은 하부 보호층(802)에 수직에 가깝도록 형성되어 있으며, 제조시 표면으로부터 B, Al, Ga 등을 1018 ~ 1021개/cm3 의 고농도로 도핑하여 형성되며 각각의 외측에 위치하는 실리콘 기판(801)이 제조과정에서 에칭되는 것을 방지한다.The pair of sidewall protection layers 804 are formed to be perpendicular to the lower protection layer 802, and doped with B, Al, Ga, etc., at a high concentration of 10 18 to 10 21 pieces / cm 3 from the surface during manufacture. The silicon substrate 801, which is formed and located outside of each other, is prevented from being etched in the manufacturing process.

한편, 하부 보호층(802)과 한쌍의 측벽 보호층(804)에 의해 둘러싸인 지역은 제조과정에서 에칭에 의해 제거되어 이격 공간(820)을 형성하게 되며, 실리콘 기판(801)에 적층되는 하부 지지대(805a)의 중앙 부분의 이동공간을 제공한다.Meanwhile, the area surrounded by the lower protective layer 802 and the pair of sidewall protective layers 804 is removed by etching during the manufacturing process to form the space 820, and the lower support layer stacked on the silicon substrate 801. Provide a moving space in the center portion of 805a.

하부 지지대(805a)는 실리콘 기판(801)의 이격 공간(820)에 부유하도록 형성되어 있으며, 적층되는 한쌍의 압전층(810a, 810a')을 지지하는 기능을 수행하며, 중앙 부분에는 미러(830a)가 형성되어 있다.The lower support 805a is formed to float in the spaced space 820 of the silicon substrate 801, and serves to support a pair of stacked piezoelectric layers 810a and 810a ', and has a mirror 830a at the center portion. ) Is formed.

한 쌍의 압전층(810a, 810a')은 하부 지지대(805a) 위에 적층되어 있으며, 일 끝단은 이격 공간(820) 위에 타 끝단은 실리콘 기판(801)에 위치하고 있고, 각각 하부 전극층(811a, 811a'), 압전재료층(812a, 812a'), 상부 전극층(813a, 813a')으로 이루어져 있다.A pair of piezoelectric layers 810a and 810a 'are stacked on the lower support 805a, one end of which is positioned on the separation space 820, and the other end of which is located on the silicon substrate 801, and the lower electrode layers 811a and 811a, respectively. '), Piezoelectric material layers 812a and 812a', and upper electrode layers 813a and 813a '.

여기에서 압전재료층(812a, 812a')은 하부 전극층(811a, 811a')과 상부 전극 층(813a, 813a')에 압전 전압이 제공되면 좌우로 수축 또는 팽창하여 상하 구동력을 발생시키고, 이에 따라 미러(830a)가 상하로 이동하게 된다.Here, the piezoelectric material layers 812a and 812a 'are contracted or expanded left and right when the piezoelectric voltages are provided to the lower electrode layers 811a and 811a' and the upper electrode layers 813a and 813a 'to generate vertical driving force. The mirror 830a moves up and down.

그 결과, 미러(830a)는 인접한 하부 지지대의 중앙에 있는 미러와 입사광의 파장이 λ일 때 λ/4의 배수배의 단차를 형성하여 회절광을 발생시키게 된다. 즉, 복수의 하부 지지대에 있는 미러가 모여 회절형 광변조기를 형성하게 된다.As a result, the mirror 830a generates diffracted light by forming a step of a multiple of λ / 4 when the wavelength of the incident light with the mirror in the center of the adjacent lower support is λ. That is, the mirrors in the plurality of lower supports gather to form a diffractive optical modulator.

도 6a ~6f는 본 발명의 제1 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도이다.6A to 6F are side cross-sectional views of a manufacturing process of a diffractive thin film piezoelectric micromirror having a depression according to a first embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601)를 준비하고, 이온 주입(ion implantation) 등으로 표면으로부터 이격 공간을 형성하기를 원하는 깊이로부터 일정 깊이로 하부 보호층(602)을 형성한다.Referring to FIG. 6A, a silicon wafer 601 is prepared and a lower protective layer 602 is formed at a predetermined depth from a depth desired to form a space spaced from the surface by ion implantation or the like.

다음으로, 도 6b를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 위에 이격 공간의 폭의 양쪽 경계를 정의하는 측벽 보호층(604)를 형성하기 위해 해당 양쪽 경계 부분이 노출되어 있는 이온 노출 마스크(603)를 적층한다.Next, referring to FIG. 6B, an ion exposure mask 603 having both boundary portions exposed is formed to form a sidewall protective layer 604 that defines both boundaries of the width of the separation space on the silicon wafer 601. Laminated.

이러한 이온 노출 마스크(603)는 B, Al, Ga 등의 이온을 주입하는 경우에 노출된 부분으로만 B, Al, Ga 등의 이온이 주입되어 원하는 이격 공간의 경계를 형성할 수 있도록 하며 이러한 과정을 거쳐 형성된 측벽 보호층(604)이 도 6b에 도시되어 있다.When the ion exposure mask 603 is implanted with ions such as B, Al, and Ga, ions such as B, Al, and Ga are implanted only in the exposed portions, thereby forming a boundary of a desired space. A sidewall protective layer 604 formed via the via is shown in FIG. 6B.

이온 주입은 도핑시키고자 하는 물질을 이온화시킨 후에 가속시켜 크게 증가된 운동에너지를 갖게 하여 실리콘 웨이퍼(601)의 표면에 강제 주입시키는 기술로, 열 확산에 비하여 수평 방향으로의 도핑이 크게 감소하는 결과를 가져와 직접도 향 상에 이익을 가져다준다.Ion implantation is a technique of ionizing a material to be doped and then accelerating it to have a greatly increased kinetic energy and forcing it into the surface of the silicon wafer 601. As a result, doping in the horizontal direction is significantly reduced as compared to heat diffusion. Bring it directly brings benefits.

일반적으로 이온주입은 1) 주입된 이온 농도의 정확한 조절, 2)수평 방향 분포 감소로 소형 크기의 소자 제작 가능, 3)질량 분석기 이용으로 고순도 불순물 주입 가능, 4) 중첩 이온 주입을 통한 농도 분포 다양화, 5)도핑 농도 균일성, 6)저온 공정이므로 감광막을 마스크로 사용 가능, 7)불순물 감소 등의 이점이 있다.In general, ion implantation can be achieved by 1) precise control of implanted ion concentration, 2) miniaturization of devices with reduced horizontal distribution, 3) high-purity impurity implantation using mass spectrometers, and 4) diverse concentration distribution through overlapping ion implantation. 5) doping concentration uniformity, 6) low temperature process, photoresist film can be used as a mask, 7) impurities are reduced.

이온을 주입하는 장치는 일반적으로 이온 소스, 가속기, 질량분석기, 집속 렌즈, x-y 편향 장치 및 웨이퍼 탑제실 등으로 구성되어 있다. 이온 소스는 주입시키기를 원하는 이온을 얻는 곳이며, 발생된 이온은 전계에 의하여 가속되고 질량분석기를 지나면 주입시키고자 하는 이온만이 분리되어 진행하게 된다. 실리콘 웨이퍼(601)에 균일하게 주사되게 하기 위하여서는 이온을 편향시키면서 주사해야 하므로 이를 위한 편향장치가 필요하며, 빔의 폭을 조절하는 집속렌즈가 있다. 이온 주입되어질 목표물인 실리콘 웨이퍼 탑재실과 전체적인 이온 전류를 측정하여 주입된 이온 도즈를 알 수 있는 전류 측정 장치가 필요하다.The ion implantation apparatus generally comprises an ion source, an accelerator, a mass spectrometer, a focusing lens, an x-y deflector, a wafer top chamber, and the like. The ion source is a source for obtaining the ions to be implanted, and the generated ions are accelerated by the electric field and after the mass spectrometer, only the ions to be implanted are separated and proceed. In order to scan the silicon wafer 601 uniformly, a deflecting device is required for scanning while deflecting ions, and there is a focusing lens that adjusts the width of the beam. There is a need for a silicon wafer mounting chamber, which is a target to be ion implanted, and a current measuring device capable of knowing the implanted ion dose by measuring the overall ion current.

이온 주입 장치는 10-5~10-7 Torr 영역의 진공상태에서 동작되어진다. 이온 주입 시스템은 이온 전류 및 에너지 크기에 따라 증전류 이온 주입기, 고전류 이온 주입기, 선 주입 이온 주입기, 고 에너지 이온 주입기로 구분된다.The ion implantation apparatus is operated under vacuum in the range of 10 −5 to 10 −7 Torr. The ion implantation system is divided into a boost current ion implanter, a high current ion implanter, a line implantation ion implanter, and a high energy ion implanter according to the ion current and energy magnitude.

여기에서는 측벽 보호층(604)을 형성하기 위해 주입되는 이온 농도는 1018 ~1021개/cm3 의 고농도 도핑이며 위에서 처럼 B, Al, Ga 등의 3족 원소를 도핑하면 P형 고농도 이온 주입층이 형성되고 5족 원소를 사용하면 n형 고농도 이온 주입층 이 형성된다.In this case, the ion concentration implanted to form the sidewall protective layer 604 is 10 18 to 10 21 atoms / cm 3 , and the doping of group III elements such as B, Al, and Ga, as shown above, increases the P-type ion concentration. When the layer is formed and the Group 5 element is used, an n-type high concentration ion implantation layer is formed.

도 6c를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 상에 원하는 측벽 보호층(604)를 형성하기 위해서 이온 주입 장치에 의한 이온 주입이 완료되면, 이온 노출 마스크(603)를 제거한다.Referring to FIG. 6C, when the ion implantation by the ion implantation apparatus is completed to form the desired sidewall protection layer 604 on the silicon wafer 601, the ion exposure mask 603 is removed.

그리고, 도 6d를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(601) 상에 압전 재료를 지지하기 위한 하부 지지대(605)를 증착하며, 이때 하부 지지대(605)를 구성하는 재료로는 실리콘 산화물(일예로 SiO2 등), 실리콘 질화물 계열(일예로 Si3N4 등), 세라믹 기판(Si, ZrO2, Al2O3 등), 실리콘 카바이드 등이 될 수 있다. 이러한 하부 지지대(605)는 필요에 따라 생략할 수 있다.6D, a lower support 605 for supporting the piezoelectric material is deposited on the silicon wafer 601. In this case, a material constituting the lower support 605 is silicon oxide (for example, SiO 2, etc.). ), Silicon nitride series (eg, Si 3 N 4, etc.), ceramic substrates (Si, ZrO 2 , Al 2 O 3, etc.), silicon carbide, and the like. The lower support 605 can be omitted as necessary.

또한, 도 6d를 참조하면, 하부 지지대(605) 위에 압전층(610)을 증착하게 되는데, 먼저 압전층(610)을 구성하는 하부 전극(611)을 형성하며, 이때 하부 전극(611)의 전극재료로는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있으며, 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터링(sputter) 또는 증착(evaporation) 등의 방법으로 형성한다.In addition, referring to FIG. 6D, the piezoelectric layer 610 is deposited on the lower support 605. First, a lower electrode 611 constituting the piezoelectric layer 610 is formed, and at this time, an electrode of the lower electrode 611 is formed. The material may be Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO 2 and the like, and is formed by a method such as sputtering or evaporation in the range of 0.01-3 μm.

그리고, 도 6d를 참조하면, 하부 전극(611) 위에 압전 재료(612)를 습식(스크린 프린팅, 졸-겔 코팅 등) 및 건식 방법(스퍼터링, 증착(Evaporation), 기상 증착(Vapor Deposition) 등)으로 0.01~20.0㎛ 범위에서 형성한다. 그리고, 사용되는 압전재료(612)는 상하 압전재료와 좌우 압전 재료를 모두 사용가능하며, PzT, PNN-PT, ZnO 등의 압전재료를 사용할 수 있으며, Pb, Zr, Zn 또는 타이타늄등을 구비하는 압전 전해 재료를 포함할 수 있다.6D, the piezoelectric material 612 is wetted on the lower electrode 611 (screen printing, sol-gel coating, etc.) and a dry method (sputtering, evaporation, vapor deposition, etc.). It forms in 0.01-20.0 micrometers. In addition, the piezoelectric material 612 to be used may use both upper and lower piezoelectric materials and left and right piezoelectric materials, and may use piezoelectric materials such as PzT, PNN-PT, and ZnO, and may include Pb, Zr, Zn, or titanium. Piezoelectric electrolytic material.

또한, 도 6d를 참조하면, 압전 재료(612)위에 상부 전극(613)을 형성하며, 이때 사용되는 전극재료는 Pt, Ta/Pt, Ni, Au, Al, RuO2 등이 사용될 수 있고, 0.01~3㎛ 범위에서 스퍼터링(sputter) 또는 증착(evaporation) 등의 방법으로 형성한다. 6D, the upper electrode 613 is formed on the piezoelectric material 612. Pt, Ta / Pt, Ni, Au, Al, RuO 2, etc. may be used as the electrode material, and 0.01 may be used. It is formed by a method such as sputtering or evaporation in the range of ˜3 μm.

다음으로, 도 6d를 참조하면, 상부 전극(613) 위에 마이크로 미러(614)를 부착하며, 그 재료로는 Ti, Cr, Cu, Ni, Al, Au, Ag, Pt, Au/Cr 등등의 광반사 물질이 사용된다.Next, referring to FIG. 6D, the micromirror 614 is attached on the upper electrode 613, and the materials include Ti, Cr, Cu, Ni, Al, Au, Ag, Pt, Au / Cr, and the like. Reflective materials are used.

이때, 상부 전극층(613)을 마이크로 미러로 사용하던가 아니면 별도의 마이크로 미러(614)를 상부 전극층(613)에 증착할 수 있다.In this case, the upper electrode layer 613 may be used as a micro mirror or a separate micro mirror 614 may be deposited on the upper electrode layer 613.

도 6e를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 형성된 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하기 위해서는 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(614), 상부전극(613), 압전 재료(612), 하부 전극(611), 하부 지지대(605)를 에칭하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한다. Referring to FIG. 6E, in order to form the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array formed as described above, the micromirror 614 is patterned using a mask layer such as a photo resist. The upper electrode 613, the piezoelectric material 612, the lower electrode 611, and the lower support 605 are etched to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array.

도 6f를 참조하면, 이후에, 희생층(620)을 에칭하게 되며, 그 결과 희생층(620)이 에칭된 부분에 이격 공간이 형성되어 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 상하 구동이 가능하도록 한다.Referring to FIG. 6F, the sacrificial layer 620 is subsequently etched, and as a result, a space is formed in a portion where the sacrificial layer 620 is etched to enable vertical driving of the diffractive thin film piezoelectric micromirror.

여기에서는, 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한 후에, 희생층(620)을 제거하는 과정을 설명하였지만, 희생층(620)을 제거한 후에 마이크로 미러 어레이를 형성할 수도 있 다.Here, the process of removing the sacrificial layer 620 after forming the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the mother of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array has been described, but the micromirror array is removed after the sacrificial layer 620 is removed. It may be formed.

즉, 먼저 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 희생층(620)을 에칭한 후에 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(614), 상부전극(613), 압전 재료(612), 하부 전극(611), 하부 지지대(605)를 에칭하여 마이크로 미러 어레이를 형성한다.That is, first, after the sacrificial layer 620 is etched in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, the micromirror 614 is patterned using a mask layer such as a photo resist in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array. The upper electrode 613, the piezoelectric material 612, the lower electrode 611, and the lower support 605 are etched to form a micro mirror array.

도 7a ~7g는 본 발명의 제2 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도이다. 도 7a 내지 도 7g의 본 발명의 제2 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법이 도 6a 내지 도 6f의 제조 방법과 다른 점은 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 압전층이 이격 공간 위에 위치한다는 점이다. 따라서, 이러한 구조의 회절형 박막 압전 마이크로 미러를 제작하기 위해서는 희생층(720)을 제거하기에 앞서 이격 공간을 벗어난 부분에 있는 압전층(710)을 에칭하여 제거할 필요가 있다.7A to 7G are side cross-sectional views of a manufacturing process of a diffractive thin film piezoelectric micromirror having a depression according to a second embodiment of the present invention. The method of manufacturing the diffractive thin film piezoelectric micromirror having the recessed portion according to the second embodiment of the present invention of FIGS. 7A to 7G differs from the manufacturing method of FIGS. 6A to 6F. Is located above the space. Therefore, in order to fabricate the diffractive thin film piezoelectric micromirror having such a structure, it is necessary to etch and remove the piezoelectric layer 710 located at a portion away from the space before removing the sacrificial layer 720.

도 7a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(701)를 준비하고, 이온 주입(ion implantation)으로 표면으로부터 이격 공간을 형성하기를 원하는 깊이로부터 일정 깊이로 하부 보호층(702)을 형성한다.Referring to FIG. 7A, a silicon wafer 701 is prepared, and a lower protective layer 702 is formed at a predetermined depth from a depth desired to form a space spaced from a surface by ion implantation.

다음으로, 도 7b를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(701) 위에 이격 공간의 폭의 양쪽 경계를 정의하는 측벽 보호층을 형성하기 위해 해당 양쪽 경계 부분이 노출되어 있는 이온 노출 마스크(703)를 적층한다.Next, referring to FIG. 7B, an ion exposure mask 703 in which both boundary portions are exposed is stacked on the silicon wafer 701 in order to form sidewall protection layers defining both sides of the width of the separation space.

이러한 이온 노출 마스크(703)는 B, Al, Ga 등의 이온을 주입하는 경우에 노출된 부분으로만 이온이 주입되어 원하는 이격 공간의 경계를 형성할 수 있도록 하며 이러한 과정을 거쳐 형성된 측벽 보호층(704)이 도 7b에 도시되어 있다. 여기에서 측벽 보호층(704)를 형성하기 위해서 B, Al, Ga 등의 3족 원소를 예로 들었지만 5족 원소도 가능하며 3족 원소인 경우에는 p형 고농도 이온주입층이 형성되고 5족 원소인 경우에는 n형 고농도 이온주입층이 형성된다.When the ion exposure mask 703 is implanted with ions such as B, Al, and Ga, ions may be implanted only in the exposed portions to form a boundary of a desired space, and the sidewall protective layer formed through the process ( 704 is shown in FIG. 7B. Here, to form the sidewall protective layer 704, Group 3 elements such as B, Al, and Ga are exemplified, but Group 5 elements are also possible. In the case of Group 3 elements, a p-type high concentration ion implantation layer is formed and is a Group 5 element. In this case, an n-type high concentration ion implantation layer is formed.

도 7c를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(701) 상에 원하는 측벽 보호층(704)를 형성하기 위해서 이온 주입 장치에 의한 이온 주입이 완료되면, 이온 노출 마스크(703)를 제거한다.Referring to FIG. 7C, when the ion implantation by the ion implantation apparatus is completed to form the desired sidewall protection layer 704 on the silicon wafer 701, the ion exposure mask 703 is removed.

그리고, 도 7d를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(701) 상에 압전 재료를 지지하기 위한 하부 지지대(705)를 증착하고, 하부 지지대(705) 위에 압전층(710)을 증착하게 되는데, 먼저 압전층(710)을 구성하는 하부 전극(711)을 형성하고, 하부 전극(711) 위에 압전 재료(712)를 그리고, 압전 재료(712)위에 상부 전극(713)을 형성하며, 상부 전극(713) 위에 마이크로 미러(714)를 부착한다.Referring to FIG. 7D, a lower support 705 for supporting the piezoelectric material is deposited on the silicon wafer 701, and a piezoelectric layer 710 is deposited on the lower support 705. A lower electrode 711 constituting the 710 is formed, a piezoelectric material 712 is formed on the lower electrode 711, an upper electrode 713 is formed on the piezoelectric material 712, and a microstructure is formed on the upper electrode 713. Attach the mirror 714.

그리고, 도 7e를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 형성된 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하기 위해서는 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(714), 상부전극(713), 압전 재료(712), 하부 전극(711), 하부 지지대(705)를 에칭하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한다.Referring to FIG. 7E, in order to form the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array formed as described above, after the patterning is performed using a mask layer such as a photo resist, the micromirror ( 714, the upper electrode 713, the piezoelectric material 712, the lower electrode 711, and the lower support 705 are etched to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array.

도 7f를 참조하면, 이후에, 이격 공간 위에 존재하는 압전층(710)을 제외하고 이격 공간 위로부터 벗어난 부분에 있는 압전층(710)을 제거하여 압전층(710)이 이격 공간 위에만 위치하도록 한다.Referring to FIG. 7F, after that, except for the piezoelectric layer 710 existing on the spaced apart space, the piezoelectric layer 710 located at a portion away from the spaced space is removed so that the piezoelectric layer 710 is located only on the spaced space. do.

도 7g를 참조하면, 이후에, 희생층(720)을 에칭하게 되며, 그 결과 희생층(720)이 에칭된 부분에 이격 공간이 형성되어 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 상하 구동이 가능하도록 한다.Referring to FIG. 7G, the sacrificial layer 720 is etched. As a result, a space is formed in a portion where the sacrificial layer 720 is etched to enable vertical driving of the diffractive thin film piezoelectric micromirror.

여기에서는, 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한 후에, 희생층(720)을 제거하는 과정을 설명하였지만, 희생층(720)을 제거한 후에 마이크로 미러 어레이를 형성할 수도 있다.Here, the process of removing the sacrificial layer 720 after forming the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the mother of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array has been described, but the micromirror array is removed after the sacrificial layer 720 is removed. It may be formed.

즉, 먼저 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 희생층(720)을 에칭한 후에 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 마이크로미러(714), 상부전극(713), 압전 재료(712), 하부 전극(711), 하부 지지대(705)를 에칭하여 마이크로 미러 어레이를 형성한다.That is, first, the sacrificial layer 720 is etched in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, and then patterned using a mask layer such as a photo resist in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, followed by the micromirror 714. The upper electrode 713, the piezoelectric material 712, the lower electrode 711, and the lower support 705 are etched to form a micro mirror array.

도 8a ~8h는 본 발명의 제3 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 과정의 측단면도이다. 도 8a 내지 도 8h의 본 발명의 제3 실시예에 따른 함몰부를 가진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법이 도 6a 내지 도 6f의 제조 방법과 다른 점은 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 압전층이 이격 공간으로부터 좌우측에 위치한다는 점이다. 따라서, 이러한 구조의 회절형 박막 압전 마이크로 미러를 제작하기 위해서는 희생층(820)을 제거하기에 앞서 이격 공간에 위치한 부분에 있는 압전층(810)을 에칭하여 제거할 필요가 있다.8A to 8H are side cross-sectional views of a manufacturing process of a diffractive thin film piezoelectric micromirror having depressions according to a third embodiment of the present invention. The method of manufacturing the diffractive thin film piezoelectric micromirror having the recessed portion according to the third embodiment of the present invention of FIGS. 8A to 8H is different from that of the manufacturing method of FIGS. 6A to 6F. It is located left and right from the space. Therefore, in order to fabricate the diffractive thin film piezoelectric micromirror having such a structure, it is necessary to etch and remove the piezoelectric layer 810 located in the spaced portion before removing the sacrificial layer 820.

도 8a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(801)를 준비하고, 이온 주입(ion implantation)으로 표면으로부터 이격 공간을 형성하기를 원하는 깊이로부터 일정 깊이로 하부 보호층(802)을 형성한다.Referring to FIG. 8A, a silicon wafer 801 is prepared, and a lower protective layer 802 is formed at a predetermined depth from a depth desired to form a space spaced from a surface by ion implantation.

다음으로, 도 8b를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(801) 위에 이격 공간의 폭의 양쪽 경계를 정의하는 측벽 보호층(804)을 형성하기 위해 해당 양쪽 경계 부분이 노출되어 있는 이온 노출 마스크(803)를 적층한다.Next, referring to FIG. 8B, an ion exposure mask 803 having both boundary portions exposed is formed on the silicon wafer 801 to form sidewall protection layers 804 that define both boundaries of the width of the separation space. Laminated.

이러한 이온 노출 마스크(803)는 B, Al, Ga 등의 이온을 주입하는 경우에 노출된 부분으로만 이온이 주입되어 원하는 이격 공간의 경계를 형성할 수 있도록 하며 이러한 과정을 거쳐 형성된 측벽 보호층(804)이 도 8b에 도시되어 있다. When the ion exposure mask 803 is implanted with ions such as B, Al, and Ga, ions may be implanted only in the exposed portions to form a boundary of a desired separation space, and the sidewall protective layer formed through this process ( 804 is shown in FIG. 8B.

도 8c를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(801) 상에 원하는 측벽 보호층(804)를 형성하기 위해서 이온 주입 장치에 의한 이온 주입이 완료되면, 이온 노출 마스크(803)를 제거한다.Referring to FIG. 8C, when the ion implantation by the ion implantation apparatus is completed to form the desired sidewall protection layer 804 on the silicon wafer 801, the ion exposure mask 803 is removed.

그리고, 도 8d를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(801) 상에 압전 재료를 지지하기 위한 하부 지지대(805)를 증착하고, 하부 지지대(805) 위에 압전층(810)을 증착하게 되는데, 먼저 압전층(810)을 구성하는 하부 전극(811)을 형성하고, 하부 전극(811) 위에 압전 재료(812)를 그리고, 압전 재료(812)위에 상부 전극(813)을 형성한다. 이때, 마이크로 미러를 부착할 필요가 없는데, 그 이유는 이격 공간 위에 존재하는 압전층(810)을 제거하고 하부 지지대(805) 위에 마이크로 미러(830)을 형성하기 때문이다.8D, a lower support 805 for supporting the piezoelectric material is deposited on the silicon wafer 801, and a piezoelectric layer 810 is deposited on the lower support 805. A lower electrode 811 constituting 810 is formed, a piezoelectric material 812 is formed on the lower electrode 811, and an upper electrode 813 is formed on the piezoelectric material 812. In this case, it is not necessary to attach the micro mirror, because the piezoelectric layer 810 existing on the separation space is removed and the micro mirror 830 is formed on the lower support 805.

그리고, 도 8e를 참조하면, 위에서 설명한 바와 같이 형성된 회절형 박막 압 전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하기 위해서는 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 상부전극(813), 압전 재료(812), 하부 전극(811), 하부 지지대(805)를 에칭하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한다.8E, in order to form the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array formed as described above, the upper electrode after patterning using a mask layer such as a photo resist. 813, the piezoelectric material 812, the lower electrode 811, and the lower support 805 are etched to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array.

도 8f를 참조하면, 이후에, 이격 공간 위에 존재하는 압전층(810)을 제거하여 압전층(810)이 이격 공간으로부터 좌우측에 위치하도록 한다.Referring to FIG. 8F, afterwards, the piezoelectric layer 810 existing on the separation space is removed so that the piezoelectric layer 810 is located on the left and right sides from the separation space.

도 8g를 참조하면, 압전층(810)이 제거된 하부 지지대(805) 위에 마이크로 미러(830)을 적층하며, 입사되는 빛이 반사되도록 한다. 여기에서는 마이크로 미러(830)을 이격 공간 위에만 적층하였으나 압전층(810)의 전부에 적층할 수도 있다.Referring to FIG. 8G, the micro mirror 830 is stacked on the lower support 805 from which the piezoelectric layer 810 is removed, and the incident light is reflected. In this case, the micromirrors 830 are stacked only on the separation space, but may be stacked on the entire piezoelectric layer 810.

도 8h를 참조하면, 이후에, 희생층(820)을 에칭하게 되며, 그 결과 희생층(820)이 에칭된 부분에 이격 공간이 형성되어 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 상하 구동이 가능하도록 한다.Referring to FIG. 8H, the sacrificial layer 820 is subsequently etched, and as a result, a space is formed in a portion where the sacrificial layer 820 is etched to enable vertical driving of the diffractive thin film piezoelectric micromirror.

여기에서는, 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체로부터 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성한 후에, 희생층(820)을 제거하는 과정을 설명하였지만, 희생층(820)을 제거한 후에 마이크로 미러 어레이를 형성할 수도 있다.Here, the process of removing the sacrificial layer 820 after forming the diffractive thin film piezoelectric micromirror array from the mother of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array has been described, but after removing the sacrificial layer 820, the micromirror array is removed. It may be formed.

즉, 먼저 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 희생층(820)을 에칭한 후에 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이의 모체에서 포토 레이지스트 등의 마스크층을 사용하여 패터닝 한 후에 상부전극(813), 압전 재료(812), 하부 전극(811), 하부 지지대(805)를 에칭하여 마이크로 미러 어레이를 형성한다.
That is, first, the sacrificial layer 820 is etched in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array, and then the upper electrode 813 is patterned using a mask layer such as a photo resist in the matrix of the diffractive thin film piezoelectric micromirror array. The piezoelectric material 812, the lower electrode 811, and the lower support 805 are etched to form a micro mirror array.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 이온 주입을 사용하여 이격 공간을 형성함으로써 이격 공간의 폭을 원하는 정도로 정의할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is effective to define the width of the separation space to a desired degree by forming the separation space using the ion implantation.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 회절형 박막 압전 마이크로 미러 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the diffraction type thin film piezoelectric micromirror according to the present invention and a method for manufacturing the same, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is claimed in the following claims. As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.

Claims (20)

중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형성되어 있는 실리콘 기판; A silicon substrate having grooves vertically formed with respect to the bottom surface on both side walls of the central portion in the longitudinal direction; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층; 및A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; And 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 전압이 인가되면 상기 요홈에 이격된 부분이 상하로 구동되고, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 압전미러층을 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러.The bottom surface of each end is attached to both side regions away from the groove of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the groove of the silicon substrate, and the portion spaced from the groove is applied when a voltage is applied. A diffractive thin film piezoelectric micromirror which is driven up and down and comprises a piezoelectric mirror layer for diffracting an incident beam. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 상기 압전미러층이 상부에 적층되어 있으며, 상기 실리콘 기판의 요홈에 위치하는 부분이 상하로 이동가능한 하부 지지대를 더 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러.It has a ribbon shape, and the lower surfaces of both ends are attached to both side regions away from the grooves of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the grooves of the silicon substrate, and the piezoelectric mirror layer is stacked on the top. The thin film piezoelectric micromirror further comprises a lower support for moving the up and down portion of the silicon substrate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측벽 보호층은 3족 원소의 이온주입에 의해 형성된 p형 고농도 이온주입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And said sidewall protective layer is a p-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a group 3 element. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측벽 보호층은 5족 원소의 이온주입에 의해 형성된 n형 고농도 이온주입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And said sidewall protective layer is an n-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a Group 5 element. 중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형성되어 있는 실리콘 기판;A silicon substrate having grooves vertically formed with respect to the bottom surface on both side walls of the central portion in the longitudinal direction; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층;A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측지역에 부착되어 있고, 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격된 부분이 상하 이동가능한 하부 지지대; 및The bottom surface of each end is attached to both side regions outside the groove of the silicon substrate so that the center portion is spaced apart from the groove of the silicon substrate, and the center portion is spaced apart from the groove of the silicon substrate. A movable lower support; And 양끝단이 상기 실리콘 기판의 요홈 위에 위치하도록 상기 하부 지지대에 적층되며, 전압이 인가되면 상기 요홈에 이격된 부분이 상하로 구동되고, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 압전미러층을 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러.Both ends are stacked on the lower support so that they are positioned on the groove of the silicon substrate, and when a voltage is applied, a portion spaced apart from the groove is driven up and down, and includes a piezoelectric mirror layer for diffracting the incident beam. Thin film piezoelectric micro mirror. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 측벽 보호층은 3족 원소의 이온주입에 의해 형성된 p형 고농도 이온주입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And said sidewall protective layer is a p-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a group 3 element. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 측벽 보호층은 5족 원소의 이온주입에 의해 형성된 n형 고농도 이온주입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And said sidewall protective layer is an n-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a Group 5 element. 중앙 부분에 길이 방향에 따라 양측벽이 바닥면에 대하여 수직인 요홈이 형 성되어 있는 실리콘 기판;A silicon substrate having grooves perpendicular to the bottom surface of both side walls formed along a longitudinal direction in a central portion thereof; 상기 실리콘 기판의 요홈의 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 있는 산화층으로 제조공정시에 아래층의 에칭을 방지하는 하부 보호층; A lower protective layer which prevents etching of the lower layer during the manufacturing process with an oxide layer formed at a predetermined depth on the bottom surface of the groove of the silicon substrate; 상기 실리콘 기판의 요홈의 측벽에 소정 깊이로 형성되어 있는 고농도 이온 주입층으로 제조공정시에 외측의 에칭을 방지하는 한쌍의 측벽 보호층;A pair of sidewall protection layers formed of a high concentration ion implantation layer formed at a predetermined depth on the sidewalls of the grooves of the silicon substrate to prevent external etching during the manufacturing process; 리본 형상을 하고 있으며, 중앙 부분이 상기 실리콘 기판의 요홈에 이격되도록 양끝단의 하면이 각각 상기 실리콘 기판의 요홈을 벗어난 양측에 부착되어 있는 하부 지지대; A lower supporter having a ribbon shape, and having lower surfaces at both ends thereof attached to both sides of the silicon substrate so as to be spaced apart from the groove of the silicon substrate; 한쪽 끝단이 상기 하부지지대의 좌측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부지지대의 중앙 부위로부터 좌측으로 소정 거리 이격되어 위치하며, 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 1 압전층; One end is located at the left end of the lower support, the other end is located a predetermined distance spaced to the left from the center of the lower support, the first piezoelectric layer that provides a vertical driving force by contraction and expansion when voltage is applied ; 한쪽 끝단이 상기 하부지지대의 우측 끝단에 위치하고, 다른쪽 끝단이 상기 하부지지대의 중앙 부위로부터 우측으로 소정 거리 이격되어 위치하며, 전압이 인가되면 수축 및 팽창에 의해 상하 구동력을 제공하는 제 2 압전층; 및 One end is located at the right end of the lower support, the other end is located a predetermined distance spaced to the right from the center of the lower support, the second piezoelectric layer that provides a vertical driving force by contraction and expansion when voltage is applied ; And 상기 하부지지대의 중앙 부분에 위치하고 있으며, 입사되는 빔을 회절시키기 위한 마이크로 미러층을 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러.Located in the central portion of the lower support, the diffractive thin film piezoelectric micromirror comprising a micromirror layer for diffracting the incident beam. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측벽 보호층은 3족 원소의 이온주입에 의해 형성된 p형 고농도 이온주 입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And the sidewall protective layer is a p-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a group 3 element. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측벽 보호층은 5족 원소의 이온주입에 의해 형성된 n형 고농도 이온주입층인 것을 특징으로 하는 회절형 박막 압전 마이크로 미러.And said sidewall protective layer is an n-type high concentration ion implantation layer formed by ion implantation of a Group 5 element. 실리콘 기판의 내부에 일정 깊이로부터 소정 깊이로 산화층을 형성하여 하부 보호층을 형성하는 제 1 단계; Forming a lower protective layer by forming an oxide layer from a predetermined depth to a predetermined depth inside the silicon substrate; 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층하고 고농도 이온주입에 의해 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 측벽 보호층을 형성하는 제 2 단계;Stacking a mask on the silicon substrate and forming a pair of sidewall protective layers spaced apart from each other in a predetermined width from the surface to the lower protective layer by high concentration ion implantation; 상기 실리콘 기판 위에 압전층을 형성하고 상기 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 제조하는 제 3 단계; 및Forming a piezoelectric layer on the silicon substrate and patterning the piezoelectric layer to fabricate a diffraction thin film piezoelectric micromirror array; And 상기 하부 보호층과 상기 측벽 보호층에 의해 둘러싸인 실리콘 기판 영역을 제거하여 회절형 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And removing a silicon substrate region surrounded by the lower protective layer and the sidewall protective layer to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 2 단계는, The second step, 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층하는 제 2-1 단계; 및Stacking a mask on the silicon substrate; And 상기 실리콘 기판에 3족의 고농도 이온을 주입하여 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 p형 고농도 이온 주입층의 측벽 보호층을 형성하는 제 2-2 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.A second step of forming a sidewall protective layer of a pair of p-type high concentration ion implantation layers spaced apart from each other in a predetermined width from the surface to the lower protective layer by implanting group 3 high concentration ions into the silicon substrate; Method for producing a diffractive thin film piezoelectric micromirror comprising. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 2 단계는, The second step, 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층하는 제 2-1 단계; 및Stacking a mask on the silicon substrate; And 상기 기판에 5족의 고농도 이온을 주입하여 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 n형 고농도 이온 주입층의 측벽 보호층을 형성하는 제 2-2 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.Injecting high concentration ions of Group 5 into the substrate to form a sidewall protective layer of a pair of n-type high concentration ion implantation layers spaced apart from each other and parallel to each other at a predetermined width from a surface to the lower protective layer; A method for producing a diffractive thin film piezoelectric micromirror made. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 2 단계 이후에, 상기 압전층을 지지하는 하부 지지대를 상기 기판위 에 형성하는 제 5 단계를 더 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And a fifth step of forming a lower support on the substrate supporting the piezoelectric layer after the second step. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 3 단계는, The third step, 상기 기판 위에 하부 전극층을 형성하는 제 3-1 단계;Forming a lower electrode layer on the substrate; 상기 제 3-1 단계에서 형성된 하부 전극층위에 압전 재료층을 형성하는 제 3-2 단계; Forming a piezoelectric material layer on the lower electrode layer formed in step 3-1; 상기 제 3-2 단계에서 형성된 압전 재료층 위에 마이크로 미러 기능이 구비된 상부 전극층을 형성하는 제 3-3 단계; 및Forming a top electrode layer having a micro mirror function on the piezoelectric material layer formed in step 3-2; And 상기 하부 전극층, 압전 재료층, 상부 전극층으로 이루어진 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하는 제 3-4 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And forming a diffractive thin film piezoelectric micromirror array by patterning the piezoelectric layer formed of the lower electrode layer, the piezoelectric material layer, and the upper electrode layer to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제 3-4 단계 이후에, After the above steps 3-4, 상기 희생층이 위치하는 부분을 벗어난 압전층을 제거하는 제 3-5 단계를 더 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조 방법.And a third step of removing the piezoelectric layer outside the portion where the sacrificial layer is located. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 3 단계는,The third step, 상기 기판 위에 하부 전극층을 형성하는 제 3-1 단계;Forming a lower electrode layer on the substrate; 상기 제 3-1 단계에서 형성된 하부 전극층위에 압전 재료층을 형성하는 제 3-2 단계; Forming a piezoelectric material layer on the lower electrode layer formed in step 3-1; 상기 희생층이 위치하는 부분의 중앙 부분에서 소정 폭의 압전층을 제거하는 제 3-3 단계; Removing the piezoelectric layer having a predetermined width from a center portion of the portion where the sacrificial layer is located; 상기 압전층이 제거된 하부 지지대 위에 마이크로 미러층을 형성하는 제 3-4 단계; 및Forming a micromirror layer on the lower support on which the piezoelectric layer is removed; And 상기 하부지지대, 하부 전극층, 압전 재료층, 상부 전극층으로 이루어진 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 형성하는 제 3-4 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And forming a diffractive thin film piezoelectric micromirror array by patterning a piezoelectric layer including the lower support, the lower electrode layer, the piezoelectric material layer, and the upper electrode layer to form a diffractive thin film piezoelectric micromirror array. 실리콘 기판의 내부에 일정 깊이로부터 소정 깊이로 산화층을 형성하여 하부 보호층을 형성하는 제 1 단계; Forming a lower protective layer by forming an oxide layer from a predetermined depth to a predetermined depth inside the silicon substrate; 상기 실리콘 기판 위에 마스크를 적층한 후에 고농도 이온을 주입하여 표면으로부터 상기 하부 보호층에 이르는 소정 폭의 서로 이격되어 평행한 한 쌍의 측 벽 보호층을 형성하는 제 2 단계;Stacking a mask on the silicon substrate and implanting high concentration ions to form a pair of side wall protective layers spaced apart and parallel to each other at a predetermined width from a surface to the lower protective layer; 상기 실리콘 기판 위에 압전층을 형성하고, 상기 하부 보호층위에 위치한 희생층을 제거하는 제 3 단계; 및Forming a piezoelectric layer on the silicon substrate and removing the sacrificial layer on the lower protective layer; And 상기 압전층을 패터닝하여 회절 박막 압전 마이크로 미러 어레이를 제조하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And manufacturing a diffractive thin film piezoelectric micromirror array by patterning the piezoelectric layer. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제 2 단계는, The second step, 상기 기판 위에 마스크를 적층하는 제 2-1 단계; 및Stacking a mask on the substrate; And 상기 기판에 3족의 고농도 이온을 주입하여 p형 고농도 이온 주입층의 측벽 보호층을 형성하는 제 2-2 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And forming a sidewall protective layer of the p-type high concentration ion implantation layer by implanting high concentration ions of Group 3 into the substrate. 제 18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제 2 단계는, The second step, 상기 기판 위에 마스크를 적층하는 제 2-1 단계; 및Stacking a mask on the substrate; And 상기 기판에 5족의 고농도 이온을 주입하여 n형 고농도 이온 주입층의 측벽 보호층을 형성하는 제 2-2 단계를 포함하여 이루어진 회절형 박막 압전 마이크로 미러의 제조방법.And forming a sidewall protective layer of the n-type high concentration ion implantation layer by implanting high concentration ions of Group 5 into the substrate.
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