KR19980030146A - 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법에 관한 것으로, 멤브레인층이 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법을 이용하여 스트레스 조절이 된 질화 실리콘 층의 상부 및 하부에 a-Si 층이 각각 형성되어진 3층 구조를 가지므로, 박막형 희생층의 제거시 멤브레인에서 스트레스 조절이 된 질화 실리콘 층의 상부 및 하부가 a-Si 층에 의해 보호되므로 식각액에 의한 질화 실리콘 층의 침식을 방지 할 수 있게 되어 멤브레인의 조절된 스트레스를 유지할 수 있게 되고 전체적인 액츄에이터의 스트레스 발생을 완화시킬 수 있게 된다.
Description
본 발명은 투사형 화상 표시 장치에 관한 것으로서, 특히, 투사형 화상 표시장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법에 관한 것이다.
화상 표시 장치는 표시 방법에 따라서 직시형 화상 표시 장치와 투사형 화상표시 장치로 구분되는데, 상기 투사형 화상 표시 장치는 큰 화면에 있어서도 고화질의 화상을 나타낼 수 있는 특징을 갖는다. 상기 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 백색광이 광원으로부터 M × N 개의 광로 조절 장치에 일률적으로 비춰지는데, 상기 각 광로 조절 장치는액츄에이터 및 액츄에이터의 상부에 형성된 거울을 포함한다. 상기 액츄에이터는 전왜 또는 압전 물질로 만들어지는데, 상기 액츄에이터에 전기 신호가 인가되면 액츄에이터의 변형에 의해 상기 거울이 소정의 각도로 기울어지게 되어 상기 거울에 의해 반사되는 광속의 광로가 바뀌게 된다. 상기 거울에 의해 반사되는 광속의 광로가 달라짐으로 인해 소정의 광학 장치에 형성된 구멍을 통과하는 광속의 양이 변하게 되어 광속의 세기(Intensity)를 조절하게 된다. 상기 광학 장치의 구멍을 통과한 광속은 투사 렌즈 등의 적당한 광학 장치를 통해 투사 면에 투사되어 상을 나타내게 된다.
도 1a 내지 도 1d는 M × N 개의 종래의 박막형 광로 조절 정치(101)의 어레이(100)의 제조하는 방법을 설명하는 단면도이다. 상기에서 M 과 N은 임의의 정수이다.
박막형 광로 조절 장치(101)의 어레이(100)의 제조하는 공정은, 기판(12), M x N 개의 트랜지스터(도시되지 않음) 및 M × N 개의 접속 단자 (14)를 포함하는 구동기판(10)의 준비로 시작한다. 상기 기판(12)은 실리콘 웨이퍼(Si-Wafer)등으로 만들어진 절연 물질이고, 상기 각 접속 단자(14)는 관련 트랜지스터에 전기적으로 연결되어져 있다.
다음 단계로, 상기 구동기판(10)의 상부에 박막형 희생층(20)이 형성되는데, 상기 박막형 희생층(20)이 금속 인 경우에는 스퍼터링(Sputtering) 방법 또는 증착 방법을 이용하여 형성되고, PSG 인 경우에는 스핀 코팅(Spin Coating)이나 화학 기상 침적(Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 형성되며, 다결정 실리콘 인 경우에는 화학 기상 침적(CVD) 방법을 이용하여 형성된다.
다음으로, 상기 박막형 희생층(20)을 건식 또는 습식 식각 방법을 이용하여 선택적으로 식각하여 상기 박막형 희생층(20)에 M × N 개의 빈 구멍(도시되지 않음)을 형성하게 되는데, 상기 각 빈 구멍은 접속 단자(14) 주위를 노출시키게 된다.
이어지는 단계로, a-Si(Amorphous Silicon) 등의 질화물로 만들어진 멤브레인층(30)이 화학 기상 침적 방법을 이용하여 0.1 - 2㎛의 두께로 상기 박막형 희생층(20)의 상부에 침적되어진다.
다음으로, 금속으로 만들어진 플러그(33)가 상기 멤브레인층(30)에 형성되어지는데, 상기 플러그(33)는 먼저 에칭 방법을 이용하여 멤브레인층(30)의 상부로 부터 접속 단자(14)의 상부까지 관통하는 M × N 개의구멍(도시되지 않음)을 형성하여 상기 구멍에 금속을 채워, 도 1a에 도시된 것처럼, 형성되어 진다.
계속해서, Pt/Ta 등의 전기적 특성이 좋은 물질로 만들어지고 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 박막형 제 2 층(40)이 스퍼터링 또는 진공 증착 법을 이용하여 멤브레인층(30)의 상부에 형성되어진다.
다음으로, PZT 등의 압전 물질 또는 PMN 등의 전왜 물질로 만들어지고 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 박막형 변형층(50)이 증착 방법, 졸-겔 방법, 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 침적법을 이용하여 박막형 제 2층(40)의 상부에 형성되어진다. 계속해서, 상기 박막형 변형층(50)은 상 전이를 일으키도록 열처리 되어진다.
상기 각 박막형 변형층(50)는 압전 물질로 만들어지고 박막형 광로 조절 장치(101)의 구동 시 인가되는 전기 신호에 의해 분극 될 수 있도록 충분히 얇게 형성되어지기 때문에 따로 분극을 할 필요가 없다.
계속해서, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 전기적 특성이 좋고 빛을 반사하는 물질로 만들어지고 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 박막형 제 1 층(60)이 스퍼터링 또는 진공 증착 법을 이용하여 박막형 변형층(50)의 상부에, 도 1b에 도시된 것처럼, 형성되어진다.
다음 단계로, 도 1c에 도시된 것처럼, 상기 박막형 제 1 층(60), 박막형 변형층(50), 박막형 제 2 층(40) 및 멤브레인층(30)이 박막형 희생층(20)이 노출될 때까지 포토리쏘그래피 방법 또는 레이저 절단 방법을 이용하여 각각패터닝되어져 M × N 개의 액츄에이터(90)의 어레이를 형성하게 되는데, 상기 각 액츄에이터(90)는 박막형 제 1 전극(65), 박막형 변형부(55), 박막형 제 2 전극(45) 및 멤브레인(35)을 포함한다. 상기 박막형 제 1 전극(65)은 접지 되어져 각 액츄에이터(90)에서 공통 바이어스 전극 뿐만 아니라 거울로서도 기능을 한다. 상기 박막형 제 2 전극(45)은 관련 접속 단자(14)에 플러그(33)을 통해 전기적으로 연결되어져 각 액츄에이터(90)에서 신호 전극의 기능을 한다.
계속되는 단계로, 상기 박막형 희생층(20)은 식각 방법을 이용하여 제거되어져, 도 1d에 도시된 것처럼 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치(101)의 어레이(100)을 완성하게 된다.
상기 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치(101)의 어레이(100)의제조 방법에는 많은 문제점이 있다. 상기 멤브레인층(30)의 침적 공정에 있어서, 상기 멤브레인층(30)은 a-Si 등의 단일 절연 물질이 통상적인 화학 기상 침적 방법을 이용하여 침적되어지므로, 그 위에 형성되는 박막층들에 대한 스트레스(Stress) 조절이 어려울 뿐만 아니라, 상기 멤브레인층(30)의 상부에 박막층들의 형성 후에 액츄에이터(90)의 구동 공간을 형성하기 의한 박막형 희생층(20)의 제거시, 멤브레인(35)의 하부가 식각액에 의해 침식당하게 되어, 액츄에이터(90)가 위로 휘어지는 와핑(Warpping) 현상을 일으키게 되어, 각 박막형 광로 조절 장치(101)의 구동 특성 뿐만 아니라 어레이(100)의 구동 특성에도 악영향을 주게 된다
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점에 착안하여 안출한 것으로, 액츄에이터의 스트레스를 효과적으로 조절하여 박막형 희생층의 제거시 액츄에이터가 위로 휘어지는 와핑 현상을 방지 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조방법을 제공하는데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 : M × N 개의 접속 단자 및 기판을 포함하는 구동기판을 준비하는 공정과; 상기 구동기판의 상부에 M × N 개의 빈 구멍을 갖는 박막형 희생층을 형성하는 공정과; 상기 박막형 희생층의 상부에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 멤브레인층을 침적시키는 공정과; 각 플러그가 멤브레인층의 상부로부터 접속 단자의 상부까지 형성되도록 상기 멤브레인층에 M × N 쌍의 플러그를 형성하는 공정과; 상기 플러그를 포함한 멤브레인층의 상부에 박막형 제 2 층, 박막형 변형층, 박막형 제 1 층을 순차적으로 형성하는 공정과; 상기 박막형 제 1 층, 박막형 변형층, 박막형 제 2 층 및 멤브레인층을 상기 박막형 희생층이 노출될 때까지 패터닝 하여 각 액츄에이터가 박막형 제 1 전극, 박막형 변형부, 박막형 제 2 전극 및 멤브레인을 포함하는 M × N 개의 액츄에이터 어레이를 형성하는 공정 및; 상기 박막형 희생층을 제거하여 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이를 완성하는 공정을 구비하는 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법을 제공한다. 상기에서 M 과 N은 임의의 정수이다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이를 제조하는 방법을 설명하는 단면도
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이를 제조하는 방법을 설명하는 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 구동기판, 112 : 기판, 114 : 접속 단자, 120 : 박막형 희생층, 130 : 멤브레인층, 133 : 플러그(Plug), 135 : 멤브레인, 140 : 박막형 제 2 층, 145 : 박막형 제 2 전극, 150 : 박막형 변형층, 155 : 박막형 변형부, 160 : 박막형 제 1 층, 165 : 박막형 제 1전극, 190 : 액츄에이터(Actuator), 201 : 박막형 광로 조절 장치
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치(201)의 어레이(200)를 제조하는 방법을 설명하는 단면도를 나타낸다. 상기에서, M 과 N은 정수이고, 도 2a 내지 도 2e에 나타난 동일한 부분은 동일한 참조 번호에 의해 나타내져 있다.
박막형 광로 조절 장치(201)의 어레이(200)를 제조하기 위한 공정은 기판(112), M × N 개의 트랜지스터(도시되지 않음) 및 M × N 개의 접속 단자(114)를 포함하는 구동기판(110)의 준비로 시작한다. 상기 기판(112)은 실리콘 웨이퍼(Si-Wafer)등으로 만들어진 절연 물질이고, 상기 각 접속 단자(114)는 관련 트랜지스터에 전기적으로 연결되어져 있다.
다음 단계로, 상기 구동기판(110)의 상부에 박막형 희생층(120)이 형성되는데, 상기 박막형 희생층(120)이 금속 인 경우에는 스퍼터링(Sputtering) 방법 또는 증착 방법을 이용하여 형성되고, PSG 인 경우에는 스핀 코팅(Spin Coating)이나 화학 기상 침적(Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 형성되며, 다결정 실리콘 인 경우에는화학 기상 침적(CVD)방법을 이용하여 형성된다.
다음으로, 상기 박막형 희생층(120)을 건식 또는 습식 식각 방법을 이용하여 선택적으로 식각하여 상기 박막형 희생층(120)에 M × N 개의 빈 구멍(도시되지 않음)을 형성하게 되는데, 상기 각 빈 구멍은 접속 단자(114) 주위를 노출시키게 된다.
이어지는 단계로, 도 2a에 도시된 것처럼, 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 멤브레인층(130)이 상기 박막형 희생층(120)의 상부에 침적되어진다. 상기 멤브레인층(130)은 먼저 a-Si 층을 PECVD 방법을 이용하여 상기 빈 구멍들을 포함한 박막형 희생층의 상부에 침적하는 공정과; 질화 실리콘(P-SiN) 층을 상기 a-Si 층의 상부에 PECVD 방법을 이용하여 스트레스를 조절하면서 침적하는 공정 및; a-Si 층을 PECVD 방법을 이용하여 상기 질화 실리콘 층의 상부에 PECVD 방법을 이용하여 침적하는 공정을 포함하여 형성된다. 그러므로, 상기 멤브레인층(130)은 스트레스 조절이 된 질화 실리콘 층의 상부 및 하부에 a-Si 층이 각각 형성되어진 3층 구조를 갖으며, 상기 각 a-Si 층과 질화 실리콘 층의 두께 비율은 1 : 2 - 10이 되도록 한다. 일 예로서, 상기 각 a-Si 층이 500 - 800 Å의 두께로 형성되며, 상기 질화 실리콘 층이 1000 - 8000 Å의 두께로 형성되어질수 있다.
다음으로, 금속으로 만들어진 플러그(133)가 상기 멤브레인층(130)에 형성되어지는데, 상기 플러그(133)는 먼저 에칭 방법을 이용하여 멤브레인층(130)의 상부로 부터 접속 단자(114)의 상부까지 관통하는 M × N 개의 구멍(도시되지 않음)을 형성한 다음, 상기 구멍에 금속을 채우는 공정에 의해, 도 2b에 도시된 것처럼, 형성되어 진다.
계속해서, Pt/Ta 등의 전기적 특성이 좋은 물질로 만들어지고 0.1 - 2 ㎛의 두께를 갖는 박막형 제 2 층(140)이 스퍼터링 또는 진공 증착 법을 이용하여 멤브레인층(130)의 상부에 형성되어진다.
다음으로, PZT 등의 압전 물질 또는 PMN 등의 전왜 물질로 만들어지고 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 박막형 변형층(150)이 증착 방법, 졸-겔 방법, 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 침적법을 이용하여 박막형 제 2 층(140)의 상부에 형성되어진다. 계속해서, 상기 박막형 변형층(150)은 상 전이를 일으키도록 열처리되어진다.
상기 각 박막형 변형층(150)는 압전 물질로 만들어지고 박막형 광로 조절장치(201)의 구동 시 인가되는 전기 신호에 의해 분극 될 수 있도록 충분히 얇게 형성되어지기 때문에 따로 분극을 할 필요가 없다.
계속해서, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag) 등의 전기적 특성이 좋고 빛을 반사하는 물질로 만들어지고 0.1 - 2㎛의 두께를 갖는 박막형 제 1 층(160)이 스퍼터링 또는 진공 증착 법을 이용하여 박막형 변형층(150)의 상부에, 도 2c에 도시된 것처럼, 형성되어진다.
다음 단계로, 도 2d에 도시된 것처럼, 상기 박막형 제 1 층(160), 박막형 변형층(150), 박막형 제 2 층(140) 및 멤브레인층(130)이 상기 박막형 희생층(120)이 노출될 때까지 포토리쏘그래피 방법 또는 레이저 절단 방법을 이용하여 각각 패터닝되어져, M × N 개의 액츄에이터(190)의 어레이를 형성하게 되는데, 상기 각 액츄에이터(190)는 박막형 제 1 전극(165), 박막형 변형부(155), 박막형 제 2 전극(145) 및 멤브레인(135)를 포함한다. 상기 박막형 제 1 전극(165)은 접지 되어져 각 액츄에이터(190)에서 공통 바이어스 전극 뿐만 아니라 거울로서 기능을 한다. 상기 박막형 제 2 전극(145)은 관련 접속 단자(114)에 플러그(133)을 통해 전기적으로 연결되어져 각 액츄에이터(190)에서 신호 전극의 기능을 한다.
마지막으로 상기 박막형 희생층(120)이 식각 방법을 이용하여 제거되어져, 도 2e에 도시된 것처럼, M × N 개의 박막형 광로 조절 장치(201)의 어레이(200)을 완성하게 된다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 상기 멤브레인(135)이 PECVD 방법을 이용하여 스트레스 조절이 된 질화 실리콘 층의 상부 및 하부에 각각 a-Si 층이 형성되어진 3층 구조를 갖으므로, 박막형 희생층(120)의 제거시 멤브레인(135)에서 스트레스 조절이 되어 있는 질화 실리콘 층이 a-Si 층에 의해 상부 및 하부가 보호되어 있므로 식각액에 의한 질화 실리콘 층의 침식을 방지 할 수 있게 되어 멤브레인(135)의 조절된 스트레스를 유지할 수 있게 되고 전반적인 액츄에이터(190)의 스트레스 발생을 완화시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- M × N 개의 접속 단자 및 기판을 포함하는 구동기판을 준비하는 공정과; 상기 구동기판의 상부에 M × N 개의 빈 구멍을 갖는 박막형 희생층을 형성하는 공정과; 상기 박막형 희생층의 상부에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법을 이용하여 멤브레인층을 형성하는 공정과; 상기 멤브레인층에 각 플러그가 멤브레인층의 상부로부터 접속 단자의 상부까지 형성되는 M × N 쌍의 플러그를 형성하는 공정과; 상기 플러그 및 멤브레인층의 상부에 박막형 제 1 전극, 박막형 변형부 및 박막형 제2 전극을 순차적으로 형성하여, 각 액츄에이터가 박막형 제 1 전극, 박막형 변형부, 박막형 제 2 전극, 멤브레인 및 플러그를 포함하는 M × N 개의 액츄에이터 어레이를 형성하는 공정 및; 상기 박막형 희생층을 제거하여 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이를 완성하는 공정을 구비하는 투사형 화상표시 장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절장치 어레이의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 멤브레인층의 형성 방법은: a-Si 층을 PECVD 방법을 이용하여 상기 박막형 희생층의 상부에 침적하는 공정과; 질화 실리콘 (P-SiN)층을 상기 a-Si 층의 상부에 PECVD 방법을 이용하여 스트레스를 조절하면서 침적하는 공정 및; a-Si 층을 PECVD 방법을 이용하여 상기 질화 실리콘 층의 상부에 침적하는 공정을 포함하는 투사형 화상 표시 장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 질화 실리콘 층의 상부 및 하부에 형성된 각 a-Si 층과 질화 실리콘 층의 두께 비율이 1 : 2 - 10 이 되도록 형성되는 투사형 화상표시 장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 각 a-Si 층이 500 - 800 Å의 두께로 침적되는 투사형 화상 표시 장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 질화 실리콘 층이 1000 - 8000 Å의 두께로 침적되는 투사형 화상 표시 장치용 M × N 개의 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조 방법.
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| KR1019960049522A KR100209424B1 (ko) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 박막형 광로 조절 장치 어레이의 제조하는 방법 |
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| KR20150022293A (ko) | 2013-08-22 | 2015-03-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 |
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