KR19980054847A - Manufacturing method of thin film type optical path control device - Google Patents

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KR19980054847A
KR19980054847A KR1019960074032A KR19960074032A KR19980054847A KR 19980054847 A KR19980054847 A KR 19980054847A KR 1019960074032 A KR1019960074032 A KR 1019960074032A KR 19960074032 A KR19960074032 A KR 19960074032A KR 19980054847 A KR19980054847 A KR 19980054847A
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김진훈
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배순훈
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Abstract

액츄에이터의 편평도를 향상시킬 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 방법은, M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계, 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층의 상부에 하드 마스크(Hard Mask)용 제1 마스크층을 형성하는 단계, 상기 제1 마스크층의 상부에 제2 마스크층을 형성하는 단계, 상기 희생층을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계, 상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계를 포함한다. 상기 방법에 따르면, 희생층을 보다 효율적으로 패터닝하여 희생층 식각으로 인한 액츄에이터에 미치는 영향을 최소화함으로써 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 액츄에이터의 초기 기울어짐(initial tilting)을 방지하여 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있다.A method of manufacturing a thin film type optical path control device capable of improving the flatness of an actuator is disclosed. The method includes providing an active matrix in which M × N transistors are embedded and a drain is formed on one side, forming a sacrificial layer on the active matrix, and a hard mask on the sacrificial layer. Forming a first mask layer for forming, forming a second mask layer on top of the first mask layer, patterning the sacrificial layer, and forming a membrane on the patterned sacrificial layer, the Forming a lower electrode on the membrane, forming a strained layer on the lower electrode, forming an upper electrode on the strained layer, and the upper electrode, the strained layer, the lower electrode, and Patterning the membrane. According to the above method, the sacrificial layer can be patterned more efficiently, thereby minimizing the influence on the actuator due to the sacrificial layer etching, thereby forming a stable actuator, and preventing the initial tilting of the actuator. The reflection angle of can be made constant.

Description

박막형 광로 조절 장치의 제조 방법Manufacturing method of thin film type optical path control device

본 발명은 박막형 광로 조절 장치인 AMA(Actuated Mirror Arrays)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리케이트(SiO2)로 구성된 하드 마스크(hard mask)를 사용하여 희생층을 정확하게 패터닝함으로써, 그 상부에 형성되는 액츄에이터에 미치는 영향을 최소화하여 안정한 액츄에이터를 형성하여 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing AMA (Actuated Mirror Arrays), which is a thin film type optical path control device, and more particularly, by accurately patterning a sacrificial layer by using a hard mask made of silicate (SiO 2 ). The present invention relates to a method for manufacturing a thin film type optical path control device capable of minimizing the influence on the actuator formed on the substrate to form a stable actuator, thereby making the reflection angle of the light beam incident from the light source constant.

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.In general, an optical path adjusting apparatus or an optical modulator capable of adjusting a light beam incident from a light source may be variously applied to optical communication, image processing, and information display apparatus. In general, such devices are classified into two types according to their optical properties.

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.One type is a direct view type image display device, such as a CRT (Cathode Ray Tube), and the other type is a projection type image display device, a liquid crystal display (LCD), an AMA, or a deformable mirror device (DMD). ) And the like. Although the CRT device has excellent image quality, there is a problem that the weight and volume of the device increase and the manufacturing cost increases as the screen is enlarged. On the other hand, the liquid crystal display (LCD) has an advantage in that the optical structure is simple to form a thin layer so that the weight of the device can be reduced and the volume can be reduced. However, the liquid crystal display has a disadvantage in that the efficiency is low enough to have a light efficiency of 1 to 2% due to the polarized light, the response speed of the liquid crystal material is slow, and the inside thereof is easily overheated. Therefore, an image display device such as AMA or DMD has been developed to solve the above problem. Currently, AMA has a light efficiency of 10% or more, compared to a DMD device having a light efficiency of about 5%.

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.The AMA is a device that can adjust the luminous flux so that each of the mirrors installed therein reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light passes through a slit and is projected onto the screen to form an image. to be. Therefore, the structure and operation principle thereof are simple, and high light efficiency can be obtained compared to a liquid crystal display device or a DMD. In addition, the contrast is improved to obtain a bright and clear image. The mirrors built into the AMA are inclined by the electric field generated in correspondence with the slits. Therefore, the luminous flux incident from the light source is adjusted at a predetermined angle to form an image on the screen. In general, each actuator causes deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric image signal and the bias voltage.

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.When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is inclined. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) are used as actuators for driving the respective mirrors. In addition, the actuator can be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3 ).

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.The optical path control device using AMA is largely classified into a bulk type and a thin film type. The bulk optical path control device is described, for example, in US Pat. Nos. 5,085,497 (issued to Gregory Um, et al.), 5,159,225 (issued to Gregory Um, et al.), 5,175,465 (issued to Gregory Um, et. al.) and the like. The bulk optical path control device cuts a thin layer of multilayer ceramic, mounts a ceramic wafer having a metal electrode therein in an active matrix including a transistor, and then processes it by sawing and mirrors on the top. It is done by installation. However, bulk devices require high precision in design and manufacture because the actuators must be separated by a sawing method, and the response speed of the deformation part is slow. Therefore, a thin film type optical path control apparatus that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed.

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.Such a thin film type optical path control device is disclosed in Patent Application No. 95-13353 (name of the invention: a method of manufacturing an optical path control device), filed by the applicant on May 26, 1995. FIG. 1 shows a plan view of the thin film type optical path adjusting device described in the above prior application, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the device shown in FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(1)와 상기 액티브 매트릭스(1)의 상부에 형성된 액츄에이터(3)로 구성된다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the thin film type optical path adjusting device is composed of an active matrix 1 and an actuator 3 formed on the active matrix 1.

상기 액티브 매트릭스(1)는 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되며, 내부에 M×N(M, N은 정수)개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 또한, 상기 액티브 매트릭스(1)는 유리, 알루미나(alumina)(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성할 수 있다. 액티브 매트릭스(1)의 일측 상부에는 패드(pad)(5)가 형성된다. 상기 패드(5)는 액티브 매트릭스(1)에 내장된 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 있다.The active matrix 1 is composed of a semiconductor such as silicon (Si), and includes M × N (M, N is an integer) MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors (not shown). In addition, the active matrix 1 may be formed of an insulating material such as glass, alumina (Al 2 O 3 ), or the like. A pad 5 is formed on one side of the active matrix 1. The pad 5 is electrically connected to a transistor embedded in the active matrix 1.

상기 액츄에이터(3)는 멤브레인(membrane)(7), 플러그(plug)(9), 하부전극(bottom electrode)(11), 변형부(active layer)(15) 그리고 상부전극(top electrode)(17)으로 구성된다.The actuator 3 includes a membrane 7, a plug 9, a bottom electrode 11, an active layer 15 and a top electrode 17. It is composed of

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.As shown in FIG. 1, the membrane 7 has a rectangular concave portion formed at one side of a center portion of the actuator 3, and a quadrangular protrusion portion corresponding to the concave portion is formed at the other side thereof. . The protrusion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 7 is fitted, and the protrusion of the membrane 7 is fitted into the concave portion of the adjacent actuator. Also, referring to FIG. 2, a portion of one side of the membrane 7 is in contact with an upper portion of the active matrix 1 in which the pad 5 is formed, and the other side of the membrane 7 is disposed through an air gap 8. It is formed to be parallel to the matrix 1.

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.The plug 9 is formed perpendicular to the portion of the membrane 7 in which the pad 5 is formed. The plug 9 is electrically connected to the pad 5. The lower electrode 11 is formed on the membrane 7, and the deformable part 15 is formed on the lower electrode 11. The upper electrode 17 is formed on the deformation part 15. The upper electrode 17 performs not only a function of an electrode but also a mirror reflecting an incident light beam.

이하 상기 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the thin film type optical path control device will be described with reference to the drawings.

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(sacrificial layer)(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 포토 레지스트(photo resist)(도시되지 않음)를 도포한 후 상기 희생층(2)의 일부를 식각하여 상기 액티브 매트릭스(1) 중 상부에 패드(5)가 형성되어 있는 부분을 노출시킨다.3A to 3E show a manufacturing process diagram of the apparatus shown in FIG. Referring to FIG. 3A, a sacrificial layer 2 made of Phospho-Silicate Glass (PSG) is stacked on an active matrix 1 having a pad 5 formed on one side thereof. The sacrificial layer 2 is formed to have a thickness of about 1.0 to about 2.0 μm using a chemical vapor deposition (CVD) method. Subsequently, a photo resist (not shown) is applied on the sacrificial layer 2, and then a portion of the sacrificial layer 2 is etched to pad the top 5 of the active matrix 1. Expose the part in which is formed.

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 질화 실리콘(silicon nitride)(Si3N4)을 스퍼터링(sputtering), 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.Referring to FIG. 3B, a membrane 7 having a thickness of about 0.1 to 1.0 μm is stacked on the exposed portion of the active matrix 1 and the sacrificial layer 2. The membrane 7 is formed by sputtering or chemical vapor deposition (CVD) of silicon nitride (Si 3 N 4 ). Subsequently, a portion of the membrane 7 formed on the exposed portion of the active matrix 1 is etched by the conventional photolithography method to form the opening 6.

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.Through the opening 6, a plug 9 made of a metal having good electrical conductivity such as tungsten (W) or titanium (Ti) is formed. The plug 9 is formed using a lift-off method to be electrically connected to the pad 5.

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(vacuum evaporation), 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.The lower electrode 11 is stacked on the membrane 7 in which the opening 6 is formed. The lower electrode 11 is formed to have a thickness of about 500 to 2000 micrometers of platinum (Pt) or platinum-titanium (Pt-Ti) by using vacuum evaporation or sputtering. The lower electrode 11 is electrically connected to the plug 9, and thus the pad 5, the plug 9 and the lower electrode 11 are electrically connected to each other.

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.Referring to FIG. 3C, the deformation part 15 is stacked on the lower electrode 11. The deformable portion 15 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 탆 using piezoelectric materials such as PZT or PLZT, or electrostrictive materials such as PMN. The deformable portion 15 is formed using a sol-gel method or a chemical vapor deposition method (CVD).

상기 변형부(15)의 상부에는 상부전극(17)이 적층된다. 상기 상부전극(17)은 알루미늄(Al), 또는 은(Ag) 등의 금속을 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 포토 레지스트(photoresist)를 코팅(coating)하여 보호막(18)을 형성한다.The upper electrode 17 is stacked on the deformable portion 15. The upper electrode 17 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 mW by sputtering or vacuum deposition of a metal such as aluminum (Al) or silver (Ag). Subsequently, the upper electrode 17, the deformable portion 15, the lower electrode 11, and the membrane 7 are sequentially etched from the top by using a photolithography method to pattern the pattern. In this case, the upper electrode 17, the deformable part 15, and the lower electrode 11 are etched to be separated from the upper electrode, the deformable part, and the lower electrode of an adjacent actuator. At the same time, the membrane 7 is etched to be connected with the membrane of the adjacent actuator. The protective layer 18 is formed by coating a photoresist on a side surface generated when the upper electrode 17 and the actuators are separated from each other.

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 포토 레지스트를 코팅하여 마스크(19)를 형성한다.Referring to FIG. 3D, the sacrificial layer 2 is etched using an oxide buffered etchant (BOE) in which ammonium fluoride (NH 4 F) and hydrogen fluoride (HF) are mixed to form an air gap. (8) is formed. In addition, the protective layer 18 is removed by a wet etching method, and the remaining etching solution is washed with deionized water. Subsequently, a photoresist is coated on the upper electrode 17 to form a mask 19.

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(O2) 플라즈마(plasma) 방법으로 제거하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 3E, the portion of the membrane 7 connected to the membrane of the adjacent actuator is etched using the reactive ion etching (RIE) method using the mask 19 as an etching mask. Then, the mask 19 is removed by an oxygen (O 2 ) plasma method to complete the AMA device.

상술한 구조의 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 액티브 매트릭스(1)에 내장된 MOS 트랜지스터로부터 발생한 화상 신호가 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.In the above-described thin film type optical path adjusting device, the image signal generated from the MOS transistor embedded in the active matrix 1 is applied to the lower electrode 11 through the pad 5 and the plug 9. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 17 to generate an electric field between the upper electrode 17 and the lower electrode 11. By this electric field, the deformation | transformation part 15 shrinks in the direction perpendicular | vertical to an electric field. Accordingly, the actuator 3 is bent in the opposite direction to the direction in which the membrane 7 is formed, and the upper electrode 17 on the actuator 3 reflects the light beam incident from the light source. The light beam reflected by the upper electrode 17 is projected onto the screen through the slit to form an image.

상기 선행출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 인 실리케이트 유리(PSG)로 구성된 상기 희생층은 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 그 상부에 마스크로서 포토 레지스트(photo resist)를 도포한 후 패터닝한다. 이 때, 상기 포토 레지스트 마스크는 희생층과의 접착성이 불량하여 쉽게 탈리되며, 이러한 탈리로 인하여 이후에 상기 희생층을 플루오르화 수소(HF) 증기로 식각할 때, 상기 탈리된 부분에 식각 용액이 침투하여 어택(attack)을 받게 되므로 희생층이 원하는 형상으로 패터닝되지 않는다. 즉, 상기 어택을 받은 희생층은 과도한 식각으로 인하여 언더컷(under cut)이 발생하게 된다. 따라서, 이후에 적층되는 박막들이 불균일하게 적층되는 문제점이 있다. 희생층 중 언더컷이 발생한 부분에는 이후에 적층되는 박막들이 과도하게 적층됨으로써 전체 박막들이 불균일하게 적층되어 액츄에이터의 비틀림 및 초기 기울어짐이 발생할 뿐만 아니라 이에 의하여 후속 공정에서 적층되는 박막들간의 스트레스(stress) 분포가 균일하지 않게 되어 액츄에이터 전체의 열화를 가속화시키는 문제점이 있다.In the thin film type optical path adjusting device described in the foregoing application, the sacrificial layer made of in-silicate glass (PSG) is patterned after applying a photo resist as a mask thereon to form a support portion of the actuator. At this time, the photoresist mask is easily detached due to poor adhesion to the sacrificial layer, and when the sacrificial layer is subsequently etched with hydrogen fluoride (HF) vapor due to such detachment, an etching solution is formed on the detached portion. As this penetrates and receives an attack, the sacrificial layer is not patterned into a desired shape. That is, the undercut is generated under the attack due to excessive etching. Therefore, there is a problem in that the thin films to be laminated later are unevenly stacked. In the undercut portion of the sacrificial layer, the subsequent thin films are excessively stacked so that the entire thin films are unevenly stacked, thereby causing distortion and initial tilting of the actuator, and thereby stress between the thin films deposited in a subsequent process. Since the distribution is not uniform, there is a problem of accelerating deterioration of the entire actuator.

따라서, 본 발명의 목적은 실리케이트(SiO2)로 구성된 하드 마스크(hard mask)를 사용하여 희생층과 마스크의 접착성을 높여 희생층을 정확하게 패터닝함으로써, 희생층 식각으로 인한 액츄에이터에 미치는 영향을 최소화하여, 안정한 액츄에이터를 형성할 수 있으며, 액츄에이터의 비틀림 및 초기 기울어짐을 방지하여 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to accurately pattern the sacrificial layer by increasing the adhesion between the sacrificial layer and the mask by using a hard mask made of silicate (SiO 2 ), thereby minimizing the effect on the actuator due to the sacrificial layer etching. The present invention provides a method of manufacturing a thin film type optical path control device which can form a stable actuator, and can prevent the twist and initial tilt of the actuator to make the reflection angle of the light beam incident from the light source constant.

도 1은 본 출원인의 선행 출원에 기재된 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.1 is a plan view of a thin film type optical path adjusting device described in the applicant's prior application.

도 2는 도 1에 도시한 장치를 A­A′선으로 자른 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A′A ′ of the apparatus shown in FIG. 1.

도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시한 장치의 제조 공정도이다.3A to 3E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도이다.4 is a plan view of a thin film type optical path control apparatus according to the present invention.

도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B′B ′ of the apparatus shown in FIG. 4.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도이다.6A to 6E are manufacturing process diagrams of the apparatus shown in FIG.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

31 : 액티브 매트릭스 32 : 액츄에이터31: active matrix 32: actuator

33 : 드레인 35 : 보호층33: drain 35: protective layer

37 : 식각 방지층 39 : 희생층37: anti-etching layer 39: sacrificial layer

41 : 제1 마스크층 43 : 제2 마스크층41: first mask layer 43: second mask layer

45 : 멤브레인 47 : 하부전극45 membrane 47 lower electrode

49 : 변형층 51 : 상부전극49 strain layer 51 upper electrode

53 : 에어 갭 55 : 비어 홀53: air gap 55: beer hole

57 : 비어 컨택57: Beer Contact

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;Providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and having a drain formed on one side thereof;

상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on top of the active matrix;

상기 희생층의 상부에 실리케이트(SiO2)를 사용하여 하드 마스크(hard mask)용 제1 마스크층을 형성하는 단계;Forming a first mask layer for a hard mask by using silicate (SiO 2 ) on the sacrificial layer;

상기 제1 마스크층의 상부에 제2 마스크층을 형성하는 단계;Forming a second mask layer on the first mask layer;

상기 희생층을 패터닝하는 단계;Patterning the sacrificial layer;

상기 패터닝된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a membrane on top of the patterned sacrificial layer;

상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the membrane;

상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;Forming a strained layer on the lower electrode;

상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper electrode on the strain layer; And

상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 차례로 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a thin film type optical path control device comprising the step of patterning the upper electrode, the strain layer, the lower electrode and the membrane in turn.

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, 상부전극에는 바이어스 전압이 인가되며, 동시에 화상 신호는 상기 액티브 매트릭스에 내장된 트랜지스터와 드레인 및 비어 컨택을 통하여 하부전극에 인가된다. 따라서, 상부전극과 하부전극 사이에 전계가 발생하며, 이 전계에 의하여 상부전극과 하부전극 사이의 변형층이 변형을 일으킨다. 변형층은 전계에 대하여 수직한 방향으로 수축하며, 따라서 변형층을 포함하는 액츄에이터는 소정의 각도로 휘어진다. 광속을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부전극은 액츄에이터의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부전극은 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control apparatus according to the present invention, a bias voltage is applied to the upper electrode, and at the same time, an image signal is applied to the lower electrode through the transistor and the drain and via contact embedded in the active matrix. Accordingly, an electric field is generated between the upper electrode and the lower electrode, and the strained layer between the upper electrode and the lower electrode causes deformation by this electric field. The strained layer contracts in a direction perpendicular to the electric field, so the actuator including the strained layer is bent at a predetermined angle. The upper electrode, which also functions as a mirror that reflects the light beam, is formed on the actuator and is inclined with the actuator. Accordingly, the upper electrode reflects the light beam incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light beam passes through the slit to form an image on the screen.

따라서, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는, 액츄에이터의 지지부를 형성하기 위하여 희생층을 패터닝할 때 상기 희생층의 상부에 하드 마스크용 제1 마스크를 도포함으로써, 희생층과 상기 제1 마스크와의 접착성을 향상시켜 희생층의 식각으로 인하여 액츄에이터에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 희생층을 원하는 형상으로 패터닝할 수 있다. 또한 후속 공정에서 형성되는 액츄에이터의 비틀림 및 초기 기울어짐(initial tilting)을 방지하여 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 할 수 있다.Accordingly, in the thin film type optical path adjusting device according to the present invention, when the sacrificial layer is patterned to form the support part of the actuator, the first mask for the hard mask is applied to the upper portion of the sacrificial layer, thereby providing The adhesion may be improved to minimize the influence on the actuator due to the etching of the sacrificial layer, and the sacrificial layer may be patterned into a desired shape. In addition, the torsion and initial tilting of the actuator formed in the subsequent process can be prevented to make the reflection angle of the light beam incident from the light source constant.

이하 첨부한 도면들을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 평면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 4에 도시한 장치를 B­B′선으로 자른 단면도를 도시한 것이다.4 is a plan view showing a thin film type optical path adjusting device according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B′B ′ of the device shown in FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치는 액티브 매트릭스(active matrix)(31)와 액티브 매트릭스(31)의 상부에 형성된 액츄에이터(actuator)(32)를 포함한다.4 and 5, the thin film type optical path adjusting apparatus according to the present invention includes an active matrix 31 and an actuator 32 formed on the active matrix 31.

상기 액티브 매트릭스(31)는 액티브 매트릭스(31)의 일측 표면에 형성된 드레인(drain)(33), 액티브 매트릭스(31) 및 드레인(33)의 상부에 적층된 보호층(passivation layer)(35), 그리고 보호층(35)의 상부에 적층된 식각 방지층(etch stop layer)(37)을 포함한다.The active matrix 31 may include a drain 33 formed on one surface of the active matrix 31, a passivation layer 35 stacked on the active matrix 31 and the drain 33. And an etch stop layer 37 stacked on the protective layer 35.

상기 액츄에이터는(32) 상기 식각 방지층(37) 중 하부에 드레인(33)이 형성된 부분에 그 일측이 접촉되며 타측이 에어 갭(53)을 개재하여 식각 방지층(37)과 평행하도록 적층된 멤브레인(membrane)(45), 멤브레인(45)의 상부에 적층된 하부전극(bottom electrode)(47), 하부전극(47)의 상부에 적층된 변형층(active layer)(49), 변형층(49)의 일측 상부에 적층된 상부전극(top electrode)(51), 변형층(49)의 타측으로부터 변형층(49), 하부전극(47), 멤브레인(45), 식각 방지층(37) 및 보호층(35)을 통하여 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된 비어 홀(via hole)(55), 그리고 비어 홀(55)의 내부에 형성된 비어 컨택(via contact)(57)을 포함한다.The actuator 32 has a membrane in which one side is in contact with a portion of the etch stop layer 37 in which a drain 33 is formed at the lower side thereof, and the other side is parallel to the etch stop layer 37 via an air gap 53 ( membrane 45, a bottom electrode 47 stacked on top of membrane 45, an active layer 49, and a deformation layer 49 stacked on top of bottom electrode 47. A top electrode 51 stacked on one side of the top, a strain layer 49, a bottom electrode 47, a membrane 45, an etch stop layer 37, and a protective layer from the other side of the strain layer 49. Via holes 55 formed vertically through the drain 33 through 35 and via contacts 57 formed in the via holes 55.

또한, 도 4를 참조하면 상기 멤브레인(45)의 일측은 그 중앙부에 사각형 형상의 오목한 부분을 가지며, 이러한 오목한 부분이 양쪽 가장자리로 갈수록 계단형으로 넓어지는 형상으로 형성된다. 상기 멤브레인(45)의 타측은 상기 오목한 부분에 대응하여 중앙부로 갈수록 계단형으로 좁아지는 사각형 형상의 돌출부를 가진다. 그러므로, 상기 멤브레인(45)의 오목한 부분에 인접한 액츄에이터의 멤브레인의 오목한 부분이 끼워지고, 상기 사각형 형상의 돌출부가 인접한 멤브레인의 오목한 부분에 끼워지게 된다.In addition, referring to FIG. 4, one side of the membrane 45 has a concave portion having a rectangular shape at the center thereof, and the concave portion is formed in a stepped shape toward both edges. The other side of the membrane 45 has a quadrangular protrusion that narrows stepwise toward the central portion corresponding to the concave portion. Therefore, the concave portion of the membrane of the actuator adjacent to the concave portion of the membrane 45 is fitted, and the rectangular projection is fitted to the concave portion of the adjacent membrane.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film type optical path control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6a 내지 도 6e는 도 5에 도시한 장치의 제조 공정도를 도시한 것이다. 도 6a 내지 도 6e에 있어서, 도 5와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.6a to 6e show a manufacturing process diagram of the apparatus shown in FIG. 6A to 6E, the same reference numerals are used for the same members as in FIG.

도 6a를 참조하면, M×N개의 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(도시되지 않음)가 내장되어 있고, 일측 표면에 드레인(33)이 형성되어 있는 액티브 매트릭스(31)의 상부에 보호층(35)을 적층한다. 상기 액티브 매트릭스(31)는 실리콘 등의 반도체로 이루어지거나 유리, 또는 알루미나(alumina)(Al2O3) 등의 절연 물질로 구성된다. 상기 보호층(35)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 화학 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 보호층(35)은 후속하는 공정 동안 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터가 손상을 입게 되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 6A, a protective layer 35 is disposed on an active matrix 31 having M × N metal oxide semiconductor (MOS) transistors (not shown) and a drain 33 formed on one surface thereof. )). The active matrix 31 is made of a semiconductor such as silicon, or made of glass or an insulating material such as alumina (Al 2 O 3 ). The protective layer 35 is formed to have a thickness of about 0.01 to 1.0 μm using phosphorus silicate glass (PSG) using a chemical vapor deposition (CVD) method. The protective layer 35 prevents the transistor embedded in the active matrix 31 from being damaged during subsequent processing.

상기 보호층(35)의 상부에는 식각 방지층(37)이 적층된다. 식각 방지층(37)은 질화물(nitride)을 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD:LPCVD) 방법을 이용하여 1000∼2000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 식각 방지층(37)은 상기 액티브 매트릭스(31) 및 보호층(35)이 후속되는 식각 공정으로 인하여 식각되는 것을 방지한다.An etch stop layer 37 is stacked on the passivation layer 35. The etch stop layer 37 is formed to have a thickness of about 1000 to 2000 GPa using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The etch stop layer 37 prevents the active matrix 31 and the protective layer 35 from being etched due to the subsequent etching process.

상기 식각 방지층(37)의 상부에는 희생층(sacrificial layer)(39)이 적층된다. 상기 희생층(39)은 인 실리케이트 유리(PSG)를 대기압 화학 기상 증착(Atmospheric Pressure CVD:APCVD) 방법으로 1.0∼2.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이 경우, 희생층(39)은 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(31)의 상부를 덮고 있으므로 그 표면의 평탄도가 매우 불량하다. 따라서, 희생층(39)의 표면을 스핀 온 글래스(Spin On Glass:SOG)를 사용하는 방법, 또는 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 방법을 이용하여 평탄화시킨다.A sacrificial layer 39 is stacked on the etch stop layer 37. The sacrificial layer 39 is formed of a silicate glass (PSG) to have a thickness of about 1.0 to about 2.0 μm by an Atmospheric Pressure Vapor Deposition (APCVD) method. In this case, since the sacrificial layer 39 covers the upper portion of the active matrix 31 in which the transistor is embedded, the flatness of the surface thereof is very poor. Therefore, the surface of the sacrificial layer 39 is planarized by using a spin on glass (SOG) method or a chemical mechanical polishing (CMP) method.

이어서, 상기 희생층(39)의 상부에 하드 마스크(hard mask)용 제1 마스크층(41)을 형성한다. 상기 제1 마스크층(41)은 실리케이트(SiO2)를 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 증착한다. 상기 제1 마스크층(41)은 400℃ 이하의 온도에서 증착하므로, 액티브 매트릭스(31)가 열적 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.Subsequently, a first mask layer 41 for hard mask is formed on the sacrificial layer 39. The first mask layer 41 is deposited to have a thickness of about 500~1000Å using the method of silicate (SiO 2), PECVD (Plasma Enhanced CVD). Since the first mask layer 41 is deposited at a temperature of 400 ° C. or less, the active matrix 31 may be prevented from being thermally damaged.

상기 희생층(39)의 상부에 하드 마스크용 제1 마스크층(41)을 증착한 후, 상기 제1 마스크층(41)의 상부에 제2 마스크층(43)을 형성한다. 상기 제2 마스크층(43)은 포토 레지스트(photo resist)를 스핀 코팅(spin coating) 방법을 이용하여 500∼1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 제2 마스크층(43)을 형성한 후, 상기 제2 마스크층(43)을 패터닝하여 제1 마스크층(41) 중 아래에 드레인(33)이 형성되어 있는 부분을 노출시킨다. 이어서, 상기 제2 마스크층(43)의 패턴(pattern)을 따라 제1 마스크층(41)을 건식 식각 방법으로 패터닝한다. 습식 식각 방법이 등방향 식각(isotropic etching)이 이루어지는 데 비하여 건식 식각 방법에서는 등방향 및 비등방향 식각(anisotropic etching)의 조절이 가능하여 원하는 패턴을 형성하는데 적합하다.After the first mask layer 41 for hard mask is deposited on the sacrificial layer 39, a second mask layer 43 is formed on the first mask layer 41. The second mask layer 43 is formed to have a thickness of about 500 to 1000 Å by using a spin coating method. After the second mask layer 43 is formed, the second mask layer 43 is patterned to expose a portion of the first mask layer 41 in which the drain 33 is formed. Subsequently, the first mask layer 41 is patterned by a dry etching method along the pattern of the second mask layer 43. In contrast to the wet etching method, the isotropic etching is performed, whereas in the dry etching method, the isotropic and anisotropic etching can be controlled to form a desired pattern.

도 6b를 참조하면, 상기와 같이 제1 마스크층(41)을 패터닝한 후, 상기 제1 마스크층(41)을 에칭(etching) 마스크로 이용하여 하부에 형성된 희생층(39)을 식각하여 패터닝함으로써, 상기 식각 방지층(37) 중 아래에 드레인(33)이 형성된 부분을 노출시킨다. 종래에는 포토 레지스트를 직접 마스크로 이용하여 희생층을 패터닝하였다. 이 경우, 희생층과 포토 레지스트와의 접착성이 매우 불량하여 포토 레지스트에 의해 보호되어야 할 희생층의 일부가 식각되어 희생층에 어택(attack)을 발생시킴으로써 원하는 형상의 패턴을 정확하게 얻을 수 없었다. 그 결과 후속 공정에서 적층되는 박막들이 불균일하게 적층되며, 이로 인하여 액츄에이터의 평탄도가 저하되어 전계를 인가하지 않은 상태에서도 비틀림 및 초기 휘어짐이 발생하게 된다. 본 발명에서는, 실리케이트를 사용하여 상기 희생층(39)의 상부에 하드 마스크용 제1 마스크층(41)을 도포한 후 포토 레지스트로 구성된 제2 마스크층(43)을 사용함으로써, 희생층(39)과의 계면 접착성을 향상시켜 정확한 패턴을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 6B, after the first mask layer 41 is patterned as described above, the sacrificial layer 39 formed below is etched by using the first mask layer 41 as an etching mask. As a result, a portion in which the drain 33 is formed below the etch stop layer 37 is exposed. Conventionally, the sacrificial layer was patterned using a photoresist directly as a mask. In this case, the adhesion between the sacrificial layer and the photoresist is so poor that a part of the sacrificial layer to be protected by the photoresist is etched to generate an attack on the sacrificial layer, thereby making it impossible to accurately obtain a pattern having a desired shape. As a result, the thin films to be stacked in a subsequent process are unevenly stacked, resulting in a decrease in flatness of the actuator, and torsion and initial warpage occur even without an electric field applied. In the present invention, after applying the first mask layer 41 for hard mask to the upper portion of the sacrificial layer 39 using a silicate, the sacrificial layer 39 by using a second mask layer 43 composed of a photoresist It is possible to obtain an accurate pattern by improving the interfacial adhesion with

또한, 패터닝된 상기 제1 마스크층(41)을 제거하지 않는 이유는, 후속 공정으로서 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 상기 희생층(39)을 식각할 때, 상기 제1 마스크층(41)이 함께 제거될 수 있으므로, 이를 미리 제거하지 않아도 된다.Further, the reason for not removing the patterned first mask layer 41 is that the first mask layer 41 is etched when the sacrificial layer 39 is etched using hydrogen fluoride (HF) vapor as a subsequent process. ) Can be removed together, so there is no need to remove it beforehand.

도 6c를 참조하면, 멤브레인(45)은 상기 노출된 식각 방지층(37)의 상부 및 상기 제1 마스크층(41)의 상부에 적층된다. 상기 멤브레인(45)은 질화물을 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법을 이용하여 0.1∼1.0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 신호 전극인 하부전극(47)을 상기 멤브레인(45)의 상부에 적층한다. 상기 하부전극(47)은 백금, 또는 탄탈륨(Ta) 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 계속하여, 하부전극(47)을 각각의 화소별로 분리되도록 Iso-Cutting을 한다.Referring to FIG. 6C, a membrane 45 is stacked on top of the exposed etch stop layer 37 and on top of the first mask layer 41. The membrane 45 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 탆 using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Subsequently, a lower electrode 47, which is a signal electrode, is stacked on the membrane 45. The lower electrode 47 is formed by sputtering a metal such as platinum or tantalum (Ta) from 0.1 to 1. It is formed to have a thickness of about 0㎛. Subsequently, Iso-Cutting is performed so that the lower electrode 47 is separated for each pixel.

상기 하부전극(47)의 상부에는 PZT, 또는 PLZT로 구성된 변형층(49)이 적층된다. 변형층(49)은 졸-겔법, 스퍼터링 방법, 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 0.1∼ 1.0㎛, 바람직하게는 0.4㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 이어서, 상기 변형층(49)을 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing:RTA) 방법으로 열처리하여 상변이시킨다. 변형층(49)은 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 발생하는 전계에 의하여 변형을 일으킨다.On top of the lower electrode 47, a strain layer 49 made of PZT or PLZT is stacked. The strained layer 49 is formed to have a thickness of about 0.1 to 1.0 mu m, preferably about 0.4 mu m using a sol-gel method, sputtering method, or chemical vapor deposition method. Subsequently, the strained layer 49 is subjected to heat treatment by a rapid thermal annealing (RTA) method to phase change. The deformation layer 49 is deformed by an electric field generated between the upper electrode 51 and the lower electrode 47.

상부전극(51)은 상기 변형층(49)의 일측 상부에 적층된다. 상부전극(51)은 알루미늄, 은, 또는 백금 등의 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 0. 1∼1. 0㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성한다. 상기 상부전극(51)은 공통 전극으로서 바이어스 전압이 인가된다. 따라서, 상기 하부전극(47)에 화상 신호가 인가되고 상부전극(51)에 바이어스 전압이 인가되면, 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 전계가 발생한다. 이 전계에 의하여 상기 변형층(49)이 변형을 일으키게 된다. 계속하여 상기 상부전극(51)의 상부로부터 순차적으로 상부전극(51), 변형층(49), 그리고 하부전극(47)을 소정의 화소(pixel) 형상으로 식각하여 패터닝한다.The upper electrode 51 is stacked on one side of the strained layer 49. The upper electrode 51 uses a metal such as aluminum, silver, or platinum, by sputtering method, from 0.01 to 1. It is formed to have a thickness of about 0㎛. The upper electrode 51 is applied with a bias voltage as a common electrode. Therefore, when an image signal is applied to the lower electrode 47 and a bias voltage is applied to the upper electrode 51, an electric field is generated between the upper electrode 51 and the lower electrode 47. This deformation causes the deformation layer 49 to deform. Subsequently, the upper electrode 51, the strain layer 49, and the lower electrode 47 are sequentially etched and patterned from a top of the upper electrode 51 in a predetermined pixel shape.

도 6d를 참조하면, 상기 변형층(49)의 타측으로부터 변형층(49), 하부전극(47), 멤브레인(45), 식각 방지층(37), 그리고 보호층(35)을 차례로 식각하여 비어 홀(via hole)(55)을 형성한다. 상기 비어 홀(55)은 상기 변형층(49)의 타측으로부터 상기 드레인(33)까지 수직하게 형성된다. 이어서, 텅스텐(W), 알루미늄, 또는 티타늄(Ti) 등의 전기 전도성이 우수한 금속을 스퍼터링 방법을 이용하여 비어 컨택(57)을 형성한다. 비어 컨택(57)은 상기 드레인(33) 및 하부전극(47)을 전기적으로 연결한다. 그러므로, 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터로부터 드레인(33) 및 비어 컨택(57)을 통하여 하부전극(47)에 인가된다. 이어서, 상기 멤브레인(45)을 소정의 화소 형상으로 패터닝한다.Referring to FIG. 6D, via holes are sequentially etched from the other side of the strained layer 49, the lower electrode 47, the membrane 45, the etch stop layer 37, and the protective layer 35. (via hole) 55 is formed. The via hole 55 is vertically formed from the other side of the strained layer 49 to the drain 33. Subsequently, a via contact 57 is formed of a metal having excellent electrical conductivity such as tungsten (W), aluminum, or titanium (Ti) using a sputtering method. The via contact 57 electrically connects the drain 33 and the lower electrode 47. Therefore, the image signal is applied to the lower electrode 47 through the drain 33 and the via contact 57 from the transistor embedded in the active matrix 31. Subsequently, the membrane 45 is patterned into a predetermined pixel shape.

도 6e를 참조하면, 상기 제1 마스크층(41) 및 희생층(39)을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 식각하여 에어 갭(53)을 형성한다. 이어서, 남아 있는 식각 용액을 제거하기 위하여 헹굼 및 건조(rinse and dry) 처리를 수행하여 AMA 소자를 완성한다.Referring to FIG. 6E, the first mask layer 41 and the sacrificial layer 39 are etched using hydrogen fluoride (HF) vapor to form an air gap 53. Then, a rinse and dry treatment is performed to remove the remaining etching solution to complete the AMA device.

상술한 바와 같이 M×N개의 박막형 AMA 소자를 완성한 후, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링 방법, 또는 증착(evaporation) 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)의 하단에 증착시켜 저항 컨택(ohmic contact)(도시하지 않음)을 형성한다. 그리고, 후속하는 공통전극인 상부전극(51)에 바이어스 전압을 인가하고 신호 전극인 하부전극(47)에 화상 신호를 인가하기 위한 TCP(Tape Carrier Package)(도시하지 않음) 본딩(bonding)을 대비하여 통상의 포토리쏘그래피 방법을 이용하여 액티브 매트릭스(31)를 소정의 두께까지 자른다. 계속하여, TCP 본딩을 대비해 AMA 패널의 패드(도시하지 않음)가 충분한 높이를 가지기 위하여 AMA 패널의 패드 상부에 포토 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 포토 레지스트층 중 아래에 패드가 형성되어 있는 부분을 패터닝하여 AMA 패널의 패드를 노출시킨다. 이어서, 상기 포토 레지스트층을 건식 식각 방법, 또는 습식 식각 방법을 이용하여 식각하고, 액티브 매트릭스(31)를 소정의 형상으로 완전히 잘라낸 후, AMA 패널의 패드와 TCP의 패드를 ACF(Anisotropic Conductive Film)(도시하지 않음)로 연결하여 박막형 AMA 모듈(module)의 제조를 완성한다.As described above, after completing the M × N thin film type AMA devices, a metal such as chromium (Cr), nickel (Ni), or gold (Au) is sputtered or evaporated using an active matrix 31. Is deposited at the bottom of the to form an ohmic contact (not shown). In addition, a bias (Tape Carrier Package) (not shown) bonding is applied to apply a bias voltage to a subsequent upper electrode 51, which is a common electrode, and an image signal to a lower electrode 47, which is a signal electrode. The active matrix 31 is cut to a predetermined thickness by using a conventional photolithography method. Subsequently, a photoresist layer (not shown) is formed on the pad of the AMA panel so that the pad of the AMA panel (not shown) has a sufficient height in preparation for TCP bonding. Subsequently, a portion of the photoresist layer on which the pad is formed is patterned to expose the pad of the AMA panel. Subsequently, the photoresist layer is etched using a dry etching method or a wet etching method, and the active matrix 31 is completely cut into a predetermined shape, and then the pad of the AMA panel and the pad of TCP are ACF (Anisotropic Conductive Film). (Not shown) to complete the manufacture of the thin film AMA module (module).

상술한 본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치에 있어서, TCP의 패드 및 AMA 패널의 패드를 통하여 전달된 화상 신호는 액티브 매트릭스(31)에 내장된 트랜지스터, 드레인(33) 및 비어 컨택(57)을 통해 신호 전극인 상기 하부전극(47)에 인가된다. 동시에, 공통 전극인 상기 상부전극(51)에는 바이어스 전압이 인가되어 상기 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이에 전계가 발생하게 된다. 이 전계에 의하여 상부전극(51)과 하부전극(47) 사이의 변형층(49)이 변형을 일으킨다. 상기 변형층(49)은 전계와 수직한 방향으로 수축하게 되며, 이에 따라 변형층(49)을 포함하는 액츄에이터(32)는 소정의 각도로 휘게 된다. 광속을 반사하는 거울의 기능도 수행하는 상부전극(51)은 액츄에이터(32)의 상부에 형성되어 있으므로 액츄에이터(32)와 함께 경사진다. 이에 따라서, 상부전극(51)은 광원으로부터 입사되는 광속을 소정의 각도로 반사하며, 반사된 광속은 슬릿을 통과하여 스크린에 화상을 맺게 된다.In the above-described thin film type optical path control device according to the present invention, the image signal transmitted through the pad of the TCP and the pad of the AMA panel is transmitted through the transistor, the drain 33 and the via contact 57 built in the active matrix 31. The lower electrode 47 is applied as a signal electrode. At the same time, a bias voltage is applied to the upper electrode 51, which is a common electrode, to generate an electric field between the upper electrode 51 and the lower electrode 47. The strained layer 49 between the upper electrode 51 and the lower electrode 47 causes deformation by this electric field. The strained layer 49 is contracted in a direction perpendicular to the electric field, and thus the actuator 32 including the strained layer 49 is bent at a predetermined angle. The upper electrode 51, which also functions as a mirror that reflects the light beam, is formed on the actuator 32 so that the upper electrode 51 is inclined together with the actuator 32. Accordingly, the upper electrode 51 reflects the light beam incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light flux passes through the slit to form an image on the screen.

본 발명에 따른 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법에 있어서, 희생층을 패터닝할 때, 제2 마스크층인 포토 레지스트를 사용하기 이전에 실리케이트로 구성된 하드 마스크용 제1 마스크층을 적층함으로써, 희생층과 마스크 사이의 계면 접착 불량으로 인한 희생층의 어택(attack)을 최소화하여 희생층을 정확하게 패터닝할 수 있다. 따라서, 이후에 적층되는 박막들을 균일하게 적층할 수 있으므로 액츄에이터의 비틀림 및 초기 기울어짐을 방지할 수 있으며, 광원으로부터 입사되는 광속의 반사각을 일정하게 하여 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 마스크층은 400℃ 이하의 온도에서 증착함으로써, 액티브 매트릭스가 열적 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.In the method of manufacturing the thin film type optical path control device according to the present invention, when patterning the sacrificial layer, the sacrificial layer and the first mask layer for the hard mask made of silicate are laminated before using the photoresist as the second mask layer. The sacrificial layer can be accurately patterned by minimizing the attack of the sacrificial layer due to the poor interfacial adhesion between the masks. Accordingly, since the thin films to be laminated later may be uniformly stacked, twisting and initial tilting of the actuator may be prevented, and light reflection efficiency of the light beam incident from the light source may be constant. In addition, the first mask layer may be deposited at a temperature of 400 ° C. or less, thereby preventing the active matrix from being thermally damaged.

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.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (8)

M×N개의 트랜지스터가 내장되고 일측 상부에 드레인이 형성된 액티브 매트릭스를 제공하는 단계;Providing an active matrix having M × N transistors embedded therein and having a drain formed on one side thereof; 상기 액티브 매트릭스의 상부에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on top of the active matrix; 상기 희생층의 상부에 실리케이트(SiO2)를 사용하여 하드 마스크(hard mask)용 제1 마스크층을 형성하는 단계;Forming a first mask layer for a hard mask by using silicate (SiO 2 ) on the sacrificial layer; 상기 제1 마스크층의 상부에 제2 마스크층을 형성하는 단계;Forming a second mask layer on the first mask layer; 상기 희생층을 패터닝하는 단계;Patterning the sacrificial layer; 상기 패터닝된 희생층의 상부에 멤브레인을 형성하는 단계;Forming a membrane on top of the patterned sacrificial layer; 상기 멤브레인의 상부에 하부전극을 형성하는 단계;Forming a lower electrode on the membrane; 상기 하부전극의 상부에 변형층을 형성하는 단계;Forming a strained layer on the lower electrode; 상기 변형층의 상부에 상부전극을 형성하는 단계; 그리고Forming an upper electrode on the strain layer; And 상기 상부전극, 상기 변형층, 상기 하부전극 및 상기 멤브레인을 차례로 패터닝하는 단계를 포함하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.And patterning the upper electrode, the strain layer, the lower electrode, and the membrane in sequence. 제1항에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는 상기 액티브 매트릭스 및 상기 드레인의 상부에 보호층을 형성하는 단계 및 상기 보호층의 상부에 식각 방지층을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The thin film type of claim 1, wherein the forming of the sacrificial layer is performed after forming a protective layer on the active matrix and the drain and forming an etch stop layer on the protective layer. Method of manufacturing the optical path control device. 제1항에 있어서, 상기 제1 마스크층을 형성하는 단계는, 500∼1000Å의 두께를 갖도록 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the first mask layer is performed using a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) method to have a thickness of 500 to 1000 GPa. 제1항에 있어서, 상기 제1 마스크층을 형성하는 단계는 400℃ 이하의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the first mask layer is performed at a temperature of 400 ° C. or less. 제1항에 있어서, 상기 제2 마스크층을 형성하는 단계는 포토 레지스트를 사용하여 스핀 코팅(spin coating) 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the second mask layer is performed by using a spin coating method using a photoresist. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인을 형성하는 단계는, 상기 제2 마스크층을 이용하여 상기 하드 마스크용 제1 마스크층을 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 제1 마스크층을 에칭 마스크로 하여 상기 희생층을 패터닝하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the membrane comprises: patterning the first mask layer for the hard mask using the second mask layer, and using the patterned first mask layer as an etching mask. Method of manufacturing a thin film type optical path control device characterized in that it is carried out after the step of patterning. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계는, 상기 변형층의 타측으로부터 상기 변형층, 상기 하부전극, 상기 멤브레인을 식각하여 상기 변형층으로부터 상기 드레인까지 수직하게 비어 홀을 형성하는 단계, 그리고 상기 비어 홀 내에 상기 드레인과 상기 하부전극을 전기적으로 연결하는 비어 컨택을 형성하는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the patterning of the membrane comprises: etching the strain layer, the lower electrode, and the membrane from the other side of the strain layer to form a via hole vertically from the strain layer to the drain, and And forming a via contact for electrically connecting the drain and the lower electrode in the via hole. 제1항에 있어서, 상기 멤브레인을 패터닝하는 단계는, 상기 희생층 및 상기 제1 마스크층을 플루오르화 수소(HF) 증기를 사용하여 동시에 식각하여 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법.The thin film type optical path of claim 1, wherein the patterning of the membrane further comprises simultaneously etching the sacrificial layer and the first mask layer by using hydrogen fluoride (HF) vapor. Method of manufacturing the regulating device.
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