KR19980054845A - 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

액츄에이터의 편평도를 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 패드를 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계, 상기 식각 방지층의 상부에 희생층을 형성한 후, 상기 희생층을 연마하여 상기 식각 방지층 중 아래에 상기 패드가 형성된 부분을 제거하는 단계, 상기 연마된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 그리고 상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 희생층을 평탄화시켜 액티브 매트릭스 상부의 단차로 인하여 후속 공정에서 적층되는 액츄에이터의 불균일성을 방지함으로써, 액츄에이터의 초기 휘어짐(initial tilting)을 최소화하여 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시켜 보다 고휘도 및 고화질을 갖는 화상을 형성할 수 있다.

Description

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변형층의 결함(defect)을 감소시키고 액츄에이터(actuator)의 초기 기울어짐(initial tilting)을 방지하여 액츄에이터의 편평도를 향상시킴으로써, 광원으로부터 입사되는 광속의 광효율을 향상시켜 보다 고휘도 및 고화질을 갖는 화상을 형성할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 광원으로부터 입사되는 광속을 조정할 수 있는 광로 조절 장치, 또는 광 변조기는 광통신, 화상 처리, 그리고 정보 디스플레이 장치 등에 다양하게 응용될 수 있다. 일반적으로 그러한 장치는 광학적 특성에 따라 크게 두 종류로 분류된다.

그 한 종류는 직시형 화상 표시 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 등이 이에 해당하며, 다른 한 종류는 투사형 화상 표시 장치로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : LCD), AMA, 또는 DMD(Deformable Mirror Device) 등이 이에 해당한다. 상기 CRT 장치는 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 장치의 중량과 용적이 증가하고 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다. 이에 비하여, 액정 표시 장치(LCD)는 광학적 구조가 간단하여 얇게 형성함으로서 장치의 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄일 수 있는 이점이 있다. 그러나 상기 액정 표시 장치는 광의 편광으로 인하여 1∼2％의 광효율을 가질 정도로 효율이 떨어지고 액정 물질의 응답 속도가 느리며, 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위하여 AMA, 또는 DMD 등의 화상 표시 장치가 개발되었다. 현재, DMD 장치가 5％ 정도의 광효율을 가지는 것에 비하여 AMA는 10％ 이상의 광효율을 가진다.

상기 AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(slit)을 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서 그 구조와 동작 원리가 간단하며, 액정 표시 장치나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다. AMA에 내장된 거울들은 각기 슬릿에 대응하여 배열되어 발생하는 전계에 의하여 경사지게 된다. 따라서 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 조절하여, 스크린에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 일반적으로 각각의 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다.

상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액츄에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수 있다.

이러한 AMA를 이용한 광로 조절 장치는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 상기 벌크형 광로 조절 장치는, 예를 들면 미합중국 특허 제5,085,497호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,159,225호(issued to Gregory Um, et al.), 제5,175,465호(issued to Gregory Um, et al.) 등에 개시되어 있다. 벌크형 광로 조절 장치는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼(ceramic wafer)를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후 쏘잉(sawing) 방법으로 가공하고 상부에 거울을 설치하여 이루어진다. 그러나 벌크형 장치는 액츄에이터들을 쏘잉 방법에 의하여 분리하여야 하므로 설계 및 제조에 있어서 높은 정밀도가 요구되며, 변형부의 응답 속도가 느린 단점이 있다. 따라서 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 광로 조절 장치가 개발되었다.

이러한 박막형 광로 조절 장치는 본 출원인이 1995년 5월 26일에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭：광로 조절 장치의 제조 방법)에 개시되어 있다. 도 1은 상기 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1)와 상기 액티브 매트릭스(1)의 상부에 설치된 액츄에이터(3)로 구성된다.

상기 액티브 매트릭스(1)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되며, 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(1)는 유리, 알루미나(Al₂O₃) 등의 절연 물질로 구성할 수 있다. 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에는 패드(5)가 형성된다. 상기 패드(5)는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.

상기 액츄에이터(3)는 멤브레인(7), 플러그(9), 하부전극(11), 변형부(15) 그리고 상부전극(17)으로 구성된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 멤브레인(7)은 액츄에이터(3)의 중앙부를 중심으로 일측에는 사각형 형상의 오목한 부분이 형성되어 있으며, 타측에는 상기 오목한 부분에 대응하는 사각형 형상의 돌출부가 형성된다. 상기 멤브레인(7)의 오목한 부분에 인접하는 액츄에이터의 멤브레인의 돌출부가 끼워지고, 상기 멤브레인(7)의 돌출부가 인접하는 액츄에이터의 오목한 부분에 끼워진다. 또한 도 2를 참조하면, 상기 멤브레인(7)은 일측의 일부가 상기 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 접하고, 타측이 에어 갭(air gap)(8)을 개재하여 상기 액티브 매트릭스(1)와 평행하도록 형성된다.

플러그(9)는 상기 멤브레인(7) 중 하부에 패드(5)가 형성된 부분에 수직하게 형성된다. 상기 플러그(9)는 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다. 상기 하부전극(11)은 상기 멤브레인(7)의 상부에 형성되며, 변형부(15)는 상기 하부전극(11)의 상부에 형성된다. 상부전극(17)은 상기 변형부(15)의 상부에 형성된다. 상기 상부전극(17)은 전극의 기능뿐만 아니라 입사되는 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행한다.

이하 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 3a를 참조하면, 일측 상부에 패드(5)가 형성된 액티브 매트릭스(1)의 상부에 인 실리케이트 유리(Phospho-Silicate Glass：PSG)로 구성된 희생층(2)을 적층한다. 상기 희생층(2)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition：CVD) 방법을 이용하여 1．0∼2．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 희생층(2)의 상부에 포토레지스트층(도시되지 않음)을 도포한 후 상기 희생층(2)의 일부를 식각하여 상기 액티브 매트릭스(1) 중 상부에 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.

도 3b를 참조하면, 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분 및 상기 희생층(2)의 상부에 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 갖는 멤브레인(7)을 적층한다. 상기 멤브레인(7)은 질화실리콘(Si₃N₄)을 스퍼터링, 또는 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 형성한다. 이어서, 통상의 포토리쏘래피(photolithography) 방법으로 상기 액티브 매트릭스(1)의 노출된 부분의 상부에 형성된 멤브레인(7)의 일부를 식각하여 개구부(6)를 형성한다.

상기 개구부(6)를 통해 텅스텐(W), 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 양호한 금속으로 구성된 플러그(9)를 형성한다. 플러그(9)는 리프트-오프(lift-off) 방법을 이용하여 형성하여 상기 패드(5)와 전기적으로 연결되도록 한다.

하부전극(11)은 개구부(6)가 형성된 멤브레인(7)의 상부에 적층된다. 상기 하부전극(11)은 백금(Pt), 또는 백금-티타늄(Pt-Ti) 등을 진공 증착, 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 500∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 하부전극(11)은 상기 플러그(9)와 전기적으로 연결되며, 따라서 상기 패드(5), 플러그(9) 및 하부전극(11)은 서로 전기적으로 연결된다.

도 3c를 참조하면, 상기 하부전극(11)의 상부에 변형부(15)를 적층한다. 상기 변형부(15)는 PZT, 또는 PLZT 등의 압전 물질이나 PMN 등의 전왜 물질을 사용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 변형부(15)는 졸-겔(Sol-Gel)법, 또는 화학 기상 증착 방법(CVD)을 이용하여 형성한다.

상기 변형부(15)의 상부에는 상부전극(17)이 적층된다. 상기 상부전극(17)은 알루미늄을 스퍼터링, 또는 진공 증착 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 상기 상부전극(17), 변형부(15), 하부전극(11) 및 멤브레인(7)을 상부로부터 차례로 식각하여 패터닝(patterning)한다. 이 때, 상기 상부전극(17), 변형부(15) 및 하부전극(11)은 인접하는 액츄에이터의 상부전극, 변형부 및 하부전극과 분리되도록 식각한다. 동시에, 상기 멤브레인(7)은 인접하는 액츄에이터의 멤브레인과 연결되도록 식각한다. 그리고, 상기 상부전극(17)의 상부 및 액츄에이터들을 분리할 때 생성되는 측면에 포토레지스트(photoresist)를 코팅(coating)하여 보호막(18)을 형성한다.

도 3d를 참조하면, 상기 희생층(2)을 불화 암모늄(NH₄F)과 플루오르화 수소(HF)가 혼합된 산화물 완충 식각제(Buffered Oxide Etchant : BOE)를 사용하여 식각하여 에어 갭(air gap)(8)을 형성한다. 그리고, 상기 보호막(18)을 습식 식각 방법으로 제거하고 잔류하는 식각 용액을 탈이온수로 세정한다. 이어서, 상기 상부전극(17)의 상부에 포토레지스트를 코팅하여 마스크(19)를 형성한다.

도 3e를 참조하면, 상기 마스크(19)를 식각 마스크로 이용하여 상기 멤브레인(7) 중 인접한 액츄에이터의 멤브레인과 연결된 부분을 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching：RIE) 방법으로 식각한다. 그리고, 상기 마스크(19)를 산소 플라즈마(plasma) 방법으로 제거하여 AMA 소자를 완성한다.

상술한 구조의 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 패드(5)와 플러그(9)를 통해 하부전극(11)에 인가된다. 동시에, 상부전극(17)에 바이어스 전압이 인가되어 상부전극(17)과 하부전극(11) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 변형부(15)가 전계에 수직한 방향으로 수축한다. 이에 따라 액츄에이터(3)가 멤브레인(7)이 형성된 방향의 반대 방향으로 휘어지며, 액츄에이터(3) 상부의 상부전극(17)이 광원으로부터 입사되는 광속을 반사한다. 상부전극(17)에 의하여 반사된 광속은 슬릿을 통하여 스크린에 투영되어 화상을 맺게 된다.

그러나 상기 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스 상부의 단차로 인하여 후속하여 증착되는 박막들은 상기 액티브 매트릭스의 토폴러지(topology)의 불균형에 따라 증착된다. 즉, 상기 액티브 매트릭스 상부의 단차로 인하여 그 상부에 박막을 적층할 때, 박막의 형상(특히 그 평탄도)에 불균형이 야기된다. 그러므로, 액츄에이터가 정확하게 수평상태로 형성되지 못하여 전계에 따라 변형을 일으키는 액츄에이터가 전계를 인가하지 않은 상태에서 초기 휘어짐(initial tilting)을 갖게되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 아래에 패드가 형성되어 있어서 표면이 돌출되어 '철(凸)' 자 형상을 이루고 있는 액티브 매트릭스의 상기 돌출된 부분의 상부에 적층된 희생층, 식각 방지층 및 보호층의 일부가 제거되도록 연마하여 액티브 매트릭스 부분의 단차를 보상함으로써, 후속하여 형성되는 액츄에이터의 평탄도를 향상시킬 수 있으며, 그 결과 상기 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.

도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도이다.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

31 : 액티브 매트릭스 32 : 액츄에이터

33 : 패드 34 : 플러그

35 : 보호층 37 : 식각 방지층

39 : 희생층 41 : 멤브레인

43 : 하부전극 45 : 변형층

47 : 상부전극 49 : 에어 갭

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;

상기 액티브 매트릭스의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계;

상기 식각 방지층의 상부에 희생층을 형성한 후, 상기 희생층을 연마하여 상기 식각 방지층 중 아래에 상기 패드가 형성된 부분을 제거하는 단계;

상기 연마된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;

상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;

상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계; 그리고

상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호는 패드 및 플러그를 통해 신호 전극인 하부전극에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부전극에는 바이어스 전압이 인가되어 상부전극과 하부전극 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부전극과 하부전극 사이에 적층되어 있는 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 변형층을 포함하는 액츄에이터는 멤브레인이 형성되어 있는 방향의 반대 방향으로 휘게된다. 따라서 액츄에이터 상부의 상부전극도 같은 방향으로 경사진다. 상부전극은 광속을 반사하는 거울의 기능도 함께 수행하므로 광원으로부터 입사되는 광속은 소정의 각도로 경사진 상부전극에 의해 반사된 후, 스크린에 투영되어 화상을 맺는다.

그러므로, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 액츄에이터의 지지부가 형성되는 액티브 매트릭스 상부의 단차를 희생층의 평탄화 공정시에 보상함으로써, 후속하여 형성되는 액츄에이터를 평탄하게 형성하여 액츄에이터의 초기 휘어짐을 방지할 수 있다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 일측 상부에 패드(pad)(33)가 형성된 액티브 매트릭스(31)와 상기 액티브 매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(32)를 포함한다.

상기 액티브 매트릭스(31)는 액티브 매트릭스(31) 및 패드(33)의 상부에 적층된 보호층(passivation layer)(35)과 보호층(35)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(37)을 포함한다. 상기 액티브 매트릭스(31)의 내부에는 M×N(M, N은 정수)개의 MOS 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다.

상기 액츄에이터(32)는 일측이 보호층(35)과 접촉되며, 타측이 에어 갭(air gap)(49)을 개재하여 식각 방지층(37)과 평행하도록 형성된 멤브레인(41), 상기 멤브레인(41)의 상부에 적층된 하부전극(43), 상기 하부전극(43)의 상부에 적층된 변형층(active layer)(45), 상기 변형층(45)의 상부에 적층된 상부전극(47), 그리고 상기 하부전극(43)의 하부로부터 상기 멤브레인(41), 보호층(35)을 통하여 상기 패드(33)까지 수직하게 형성된 플러그(34)를 포함한다.

또한 도 4를 참조하면, 멤브레인(41)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(41)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(41)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.

이하 상술한 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다. 도 6a 내지 도 6e에 있어서, 도 5와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.

도 6a를 참조하면, M×N개의 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되고 일측 상부에 패드(33)가 형성된 액티브 매트릭스(31)의 상부에 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 보호층(35)을 적층한다. 보호층(35)은 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(35)은 표면이 평탄하지 않은 액티브 매트릭스(31)의 상부에 적층되므로, 아래에 있는 단차를 갖는 액티브 매트릭스(31)의 토폴러지(topology)를 따라 적층된다. 상기 보호층(35)은 후속하는 공정으로부터 액티브 매트릭스(31)를 보호한다.

상기 보호층(35)의 상부에는 질화물을 사용하여 식각 방지층(37)이 적층된다. 식각 방지층(37)은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 식각 방지층(37)은 후속하는 식각 공정 동안 보호층(35) 및 액티브 매트릭스(31) 등이 식각되는 것을 방지한다. 상기 식각 방지층(37)의 상부에는 희생층(39)이 적층된다. 상기 희생층(39)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD：APCVD) 방법으로 2．0∼4．0㎛ 정도의 두꺼운 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(39)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(31)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다.

도 6b를 참조하면, 상기 표면의 평탄도가 매우 불량한 희생층(39)의 표면을 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다. 이 때, 상기 식각 방지층(37) 중 아래에 패드(33)가 형성되어 있는 부분까지 제거되도록 연마함으로써 상기 보호층(35)의 일부가 노출되도록 상기 희생층(39)을 연마한다. 이 경우, 희생층(39)을 두껍게 적층하면 액티브 매트릭스(31)를 보호하는 동시에 충분한 연마가 이루어진다. 따라서, 후속 공정에서 형성되는 액츄에이터(32)의 지지부는 상기 희생층(39)의 연마 공정에 의하여 평탄한 표면을 갖게 되므로, 액츄에이터(32)의 초기 휘어짐을 방지할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 상기 희생층(39)의 연마 공정에 의하여 노출된 보호층(35),식각 방지층(37) 및 상기 희생층(39)의 상부에 멤브레인(41)을 적층한다. 상기 멤브레인(41)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0．1∼1．0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 멤브레인(41) 중 아래에 패드(33)가 형성되어 있는 부분으로부터 멤브레인(41) 및 보호층(35)을 식각하여 플러그(34)를 형성한다. 플러그(34)는 텅스텐, 또는 백금 등을 리프트-오프 방법을 이용하여 상기 멤브레인(41)으로부터 보호층(35)을 통하여 패드(33)까지 수직하게 형성된다. 따라서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 패드(33) 및 플러그(34)를 통하여 하부전극(43)에 전달된다. 이 경우, 상기 멤브레인(41)은 표면이 평탄한 상기 희생층(39)의 상부에 적층되므로 표면이 불균일한 액티브 매트릭스(31)와 관계없이 그 표면이 균일하게 형성된다.

도 6d를 참조하면, 신호 전극인 하부전극(43)은 상기 멤브레인(41) 및 상기 플러그(34)의 상부에 적층된다. 상기 하부전극(43)은 백금, 또는 탄탈륨(Ta) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다.

상기 하부전극(43)의 상부에 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형층(45)을 형성한다. 변형층(45)은 졸-겔법을 이용하여 0．1∼ 1．0㎛, 바람직하게는 0．4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한 후, 급속 열처리(RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(45)은 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다.

상기 변형층(45)의 일측 상부에 전기 전도성 및 반사 특성이 우수한 알루미늄, 또는 백금 등의 금속을 사용하여 상부전극(47)을 적층한다. 상기 상부전극(47)은 스퍼터링 방법으로 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(47)에는 바이어스 전압이 인가되며, 동시에 상부전극(47)은 입사된 광속을 반사하는 거울로 이용된다.

계속하여 상기 상부전극(47)의 상부로부터 순차적으로 상부전극(47), 변형층(45), 하부전극(43), 그리고 멤브레인(41)을 소정의 화소 형상으로 식각하여 패터닝한다.

도 6e를 참조하면, 상기 희생층(39)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(49)을 형성한 후, 세정 및 건조하여 액츄에이터(32)를 완성한다. 계속하여, 백금-탄탈륨을 스퍼터링 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통 전극인 상부전극(47)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부전극(43)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package) 본딩을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)를 자른다. 이 경우, 후속되는 공정을 대비하여 액티브 매트릭스(31)를 ⅓정도의 두께까지만 잘라낸다. 이어서, AMA 패널(panel)의 패드(도시되지 않음)와 TCP의 패드(도시되지 않음)를 연결하여 박막형 AMA 모듈의 제조를 완성한다.

상술한 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 패드(33)와 플러그(34)를 통하여 신호 전극인 하부전극(43)에 인가된다. 또한, 공통 전극인 상부전극(47)에는 바이어스 전압이 인가되어 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상부전극(47)과 하부전극(43) 사이에 적층되어 있는 변형층(45)이 변형을 일으킨다. 변형층(45)은 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 변형층(45)을 포함하는 액츄에이터(32)는 소정의 각도로 휘게된다. 액츄에이터(32) 상부의 상부전극(47)은 거울의 기능도 수행하므로 변형층(45)의 변형에 따라서 소정의 각도를 가지고 같은 방향으로 경사진다. 그러므로 광원으로부터 입사된 광속은 소정의 각도로 경사진 상부전극(47)에 의해 반사되어 스크린에 투영된다.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 액티브 매트릭스 부분의 단차에 따라 불균일하게 형성된 보호층, 식각 방지층 및 희생층의 세 부분을 한 번에 제거하면서 이들을 평탄화 시킴으로써, 후속 공정에서 형성되는 액츄에이터를 평탄하게 형성할 수 있다. 따라서, 전계를 인가하지 않은 상태에서 액츄에이터가 초기 휘어짐(initial tilting)을 갖는 것을 최소화할 수 있으므로 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 하여 광효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. M×N(M, N은 정수)개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 패드가 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;

   상기 액티브 매트릭스의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계;

   상기 식각 방지층의 상부에 희생층을 형성한 후, 상기 희생층을 연마하여 상기 식각 방지층 중 아래에 상기 패드가 형성된 부분을 제거하는 단계;

   상기 연마된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;

   상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;

   상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계; 그리고

   상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 식각 방지층을 형성하는 단계는 상기 패드 및 상기 액티브 매트릭스의 상부에 보호층을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 멤브레인을 형성하는 단계는, 상기 멤브레인 및 상기 보호층 중 아래에 상기 패드가 형성된 부분을 식각한 후, 상기 멤브레인 및 상기 보호층을 통하여 상기 패드까지 수직하게 플러그를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는, 인 실리케이트 유리(PSG)를 사용하여 2．0∼4．0㎛의 두께로 대기압 화학 기상 증착 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 희생층을 연마하여 상기 식각 방지층 중 아래에 상기 패드가 형성된 부분을 제거하는 단계는, 스핀 온 글래스(SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.